JPH09112407A - 地熱を利用した蒸気の採取方法及び採取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 山間部の地下深部に存在する地熱流体を直接
使用することなしに、地熱を利用して清浄で安全な蒸気
を得る。 【構成】 給水部２と、取水部３と、地熱エネルギーを
有する地中に通され、互いに連通している給水側流路４
と上昇側流路５とを備えた熱交換部６とからなる密閉型
の循環装置本体１と、給水部２に流体を供給する給水装
置８と、地熱により昇温されて蒸気と熱水の混合体とな
った流体を取水部３から取り出し、蒸気と熱水とに分離
してその蒸気と熱水とを別々に送出する気水分離器７と
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地熱を利用して蒸気及び
熱水を発生させ、その蒸気を発電用蒸気タービン等に供
給することを目的とした蒸気の採取方法及び蒸気の採取
装置に関し、特に、地中の地熱流体貯留層に存在してい
る地熱流体を直接利用することなしに蒸気を採取しよう
とする蒸気の採取方法及びそのための採取装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発電用として地熱エネルギー
が開発利用されている。従来の蒸気採取方法は、地下深
部で蒸気と熱水とが高圧下で地熱流体となって共存して
いる地熱流体貯留層を地上から狙って坑井を掘削して地
熱流体を地上へ自噴させ、その地熱流体を気水分離器に
導入して蒸気と熱水とに分離し、蒸気を地熱発電用とし
て利用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地熱発
電の場合には数万ＫＷの発電のために多量の蒸気を必要
とするので、一般には１０本以上あるいは数十本に及ぶ
蒸気採取井を掘削することが必要となる。その上、蒸気
採取にあたってはこれら各採取井から配管によって一地
点に集めるための配管を敷設する必要があり、山間部に
点在する採取井からの配管は長距離となることが普通で
あり、多大の建設費を必要とするという欠点があった。

【０００４】さらに、自噴した地熱流体を気水分離器に
導入して、蒸気と熱水とに分離し、蒸気は地熱発電用に
利用し、熱水は地熱流体の枯渇防止及び地核変動防止の
ために最終的には再び地下に還元してやることが必要と
なり、そのための還元坑井も掘削して置く必要があっ
た。

【０００５】また、高温高圧下の地熱流体中にはかなり
のアルカリ土類金属が溶解しており、熱水中のアルカリ
土類が炭酸塩となって析出し、スケールとなって採取井
や還元井に付着し、採取井や還元井を閉塞状態にしてし
まう恐れがあるために、坑井内へ薬注管を挿入する等、
スケール防止対策にも注意を払わなければならないとい
う煩わしさもあった。また、場所によっては地熱流体に
有害な物質が含まれていることもあり、公害対策の点で
も相当の注意を払わなければならなかった。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、多くは山間部の地下深部に存在する地熱流体
を直接使用することなしに、清浄で安全な蒸気を得るこ
とが出来る蒸気の採取方法及び採取装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の技術
的課題を解決するために、次のような手段を採用したも
のである。

【０００８】特許を受けようとする第１発明は、地熱に
よって昇温された流体を気水分離器により蒸気と熱水と
に分離して蒸気を採取する蒸気の採取方法において、給
水部と、取水部と、互いに連通している給水側流路と上
昇側流路とを備えた熱交換部とからなる密閉型の循環装
置本体の熱交換部を地熱エネルギーを有する地中に通
し、その熱交換部の給水側流路と連通している前記給水
部から任意温度の流体を供給し、その熱交換部で地熱に
より昇温されて蒸気と熱水の混合体となった流体をその
熱交換部の上昇側流路と連通している前記取水部から取
り出し、前記気水分離器によって蒸気と熱水とに分離し
て蒸気を採取することを特徴とする地熱を利用した蒸気
の採取方法である。

【０００９】特許を受けようとする第２の発明は、地熱
によって昇温された流体から蒸気を採取する装置であっ
て、給水部と、取水部と、地熱エネルギーを有する地中
に通され、互いに連通している給水側流路と上昇側流路
とを備えた熱交換部とからなる密閉型の循環装置本体
と、その熱交換部の給水側流路に連通している前記給水
部に流体を供給する給水装置と、その熱交換部で地熱に
より昇温されて蒸気と熱水の混合体となった流体をその
熱交換部の上昇側流路に連通している前記取水部から取
り出し、蒸気と熱水とに分離してその蒸気と熱水とを別
々に送出する気水分離器とからなることを特徴とする地
熱を利用した蒸気の採取装置である。

【００１０】

【作用】次に、本発明の作用について説明する。地熱エ
ネルギーを有する地点まで掘削した穴に通された密閉型
の循環装置本体の熱交換部に、循環装置本体の上部に設
けられた給水部より常温あるいは高温の水または水溶液
からなる流体を循環ポンプ等により供給してやると、供
給された流体は循環装置本体の熱交換部の給水側流路の
内部を通り循環装置本体の熱交換部の下方に向かって送
られる。循環装置本体の熱交換部の下方部は地熱エネル
ギーにより高温になっているので下方に送られた流体は
順次加熱され、蒸気と熱水との混合体となり、給水側流
路と連通している上昇側流路を通って循環装置本体上部
の取水部に至り、その取水部と連通して設けられた気水
分離器に送られる。気水分離器に送られた流体は蒸気と
熱水とに分離され、蒸気はその気水分離器の蒸気吐出口
を通って発電用タービン等に連続して供給される。そし
てタービン等を出た蒸気は冷却槽等で熱水に変えられた
後、気水分離器より吐出される熱水や別に供給される水
または水溶液と共に循環ポンプ等によって再び循環装置
本体の給水部より循環装置本体内部へと供給される。

【００１１】そして、地熱エネルギーが存在するかぎり
蒸気及び熱水は枯渇することなく、公害の心配のない清
浄な蒸気及び熱水を安定して採取することが可能とな
る。

【実施例】

【００１２】本発明の一実施例を図１を参照しながら説
明する。尚、図の中で実線の矢印は流体の流れを示し、
破線の矢印は蒸気の流れを示している。図において１は
循環装置本体であり、その循環装置本体１の長さはその
下部が地中の地熱エネルギーを有する範囲Ａに及ぶ長さ
とされ、掘削等によって地中に設けられた穴に通されて
いる。

【００１３】循環装置本体１は上部に設けられた給水部
２と取水部３と、熱交換部６とにより構成されている、
そして熱交換部６は水または水溶液等からなる流体Ｂを
下方に送り込むための給水側流路４とその給水側流路４
と下方部で連通し流体Ｂを上方に送る上昇側流路５を備
えており、その給水側流路４は循環装置本体１の上部に
設けられている給水部２と連通し、上昇側流路５は取水
部３と連通している。

【００１４】循環装置本体１の取水部３側の外部には、
蒸気と熱水との混合体を蒸気と熱水に分離し、蒸気は蒸
気吐出口７２から、熱水は熱水吐出口７３から吐出する
気水分離器７が設けてあり、その気水分離器７の吸入口
７１と循環装置本体１の取水部３とは配管によって結ば
れている。一方、循環装置本体１の給水部２の外部側に
は水または水溶液等を少なくとも１箇所の吸入口８１か
ら吸入する循環ポンプ等の給水装置８が設けてあり、そ
の給水装置８の吐出口８３と循環装置本体１の給水部２
とは配管により結ばれている。

【００１５】ここで、給水装置８の吸入口８１から供給
された常温または高温からなる水または水溶液の流れに
ついて説明する。

【００１６】前記の気水分離器７の熱水吐出口７３から
給水装置８の吸入口８１に直接配管によって供給された
熱水や別に設けられた冷却槽や放熱装置１０等から供給
された熱水は給水装置８の吐出口８３から循環装置本体
１の給水部２を経て熱交換部６の給水側流路４の内部を
下方に向かって送られる。一方、給水側流路４は熱交換
部６の下方部で上昇側流路５と連通しているので、給水
側流路４の下方部に至った流体は上昇側流路５へと送ら
れ、熱交換部６の上部へと向かって上昇して行く。

【００１７】この時、循環装置本体１の下部は地中の地
熱エネルギーを有する地点に位置しているので、熱交換
部６で流体は高温に熱せられ、蒸気と熱水との混合体と
なって上昇側流路５を上昇して行き、循環装置本体１の
上部に設けてある取水部３を経て外部の気水分離器７へ
と供給され、気水分離器７により蒸気と熱水とに分離さ
れて蒸気は蒸気吐出口７２より発電用タービン９等に供
給され、熱水は熱水吐出口７３より給水装置８、或は別
の目的で他に設けた設備へと送られる。

【００１８】発電用タービン９に供給された蒸気は発電
用タービン９を通過した後、放熱装置１０等により熱水
とされ、再び給水装置８に供給される。また、１２は注
水装置であり、雨水や河川水等を引き込んだ貯水槽１１
や直接河川等から循環装置本体１へ流体を追加するため
に設けられた装置である。

【００１９】本実施例では、循環装置本体１の熱交換部
６が２重管構造のものについて説明したが、これに限定
されるものではなく、例えば給水側流路４が複数の管に
よって構成されたものでもよく、また給水側流路４と上
昇側流路５とが連続した管によって構成されたものでも
よく、また螺旋管や多数の仕切り板等による熱交換部で
あってもよい。

【００２０】また、循環装置本体１の上部に設けられた
給水部２や取水部３が、それぞれ１個のものについて説
明したが、それぞれ複数であってもよい、また気水分離
器７や給水装置８等も複数であってもよく、冷却槽、給
水手段、貯水槽等と適宜配管を変えれば種々の形態が可
能である。また、循環装置本体１が単体の場合について
説明したが、循環装置本体１を多数設けてそれぞれの蒸
気と熱水の混合体を配管によって一地点に集めることも
適宜実施可能となることは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の蒸気採
取方法及び採取装置によれば、地中の地熱流体貯留層に
存在している地熱流体を直接利用することなしに蒸気を
採取することが可能になるので、従来のように山間部に
点在する採取井からの採取方法のように配管が長距離に
及ぶことがなくなると共に、地熱流体の枯渇や地核変動
を起こす心配もなくなるので還元坑井を設ける必要もな
く、従来と比較して建設費が少なくて済むので経済的に
安価な蒸気を得ることができるようになる。

【００２２】また、公害の心配もなく、清浄で安全な蒸
気を安定して得ることが可能となるので、設備の維持管
理も従来に比べて楽になると共に、各設備の耐用年数を
従来より飛躍的に延ばすことが可能となり、その効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す系統図である。

【主な符合の説明】

１ 循環装置本体 ２ 給水部 ３ 取水部 ４ 給水側流路 ５ 上昇側流路 ６ 熱交換部 ７ 気水分離器 ８ 給水装置 ９ 発電用タービン １０ 放熱装置 １１ 貯水槽 １２ 注水装置 Ａ 地熱エネルギーを有する範囲 Ｂ 流体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地熱によって昇温された流体を気水分離
   器により蒸気と熱水とに分離して蒸気を採取する蒸気の
   採取方法において、給水部と、取水部と、互いに連通し
   ている給水側流路と上昇側流路とを備えた熱交換部とか
   らなる密閉型の循環装置本体の熱交換部を地熱エネルギ
   ーを有する地中に通し、該熱交換部の給水側流路と連通
   している前記給水部から任意温度の流体を供給し、該熱
   交換部で地熱により昇温されて蒸気と熱水の混合体とな
   った流体を該熱交換部の上昇側流路と連通している前記
   取水部から取り出し、前記気水分離器によって蒸気と熱
   水とに分離して蒸気を採取することを特徴とする地熱を
   利用した蒸気の採取方法。
2. 【請求項２】 地熱によって昇温された流体から蒸気を
   採取する装置であって、給水部と、取水部と、地熱エネ
   ルギーを有する地中に通され、互いに連通している給水
   側流路と上昇側流路とを備えた熱交換部とからなる密閉
   型の循環装置本体と、該熱交換部の給水側流路に連通し
   ている前記給水部に流体を供給する給水装置と、該熱交
   換部で地熱により昇温されて蒸気と熱水の混合体となっ
   た流体を該熱交換部の上昇側流路に連通している前記取
   水部から取り出し、蒸気と熱水とに分離して該蒸気と該
   熱水とを別々に送出する気水分離器とからなることを特
   徴とする地熱を利用した蒸気の採取装置。