JPS6035182A

JPS6035182A - 地熱発電方法及びその装置

Info

Publication number: JPS6035182A
Application number: JP58142434A
Authority: JP
Inventors: Oji Tachimori; 日月　應治
Original assignee: SAAMOBONITSUKU KK; Thermovonics Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: SAAMOBONITSUKU KK; Thermovonics Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-02-22
Also published as: JPH0120315B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、地熱エネルギーを利用した発電方法及び装置
に関するもので、特に熱電発電を利用した地下発電方法
及び装置に関するものである。

（従来技術）従来よシ地熱発電は第１図に示す方法で行なわれている
。すなわち地下に埋蔵する地熱流体１を井戸２によって
地表に噴出せしめ、気液分離器３によって蒸気と熱水に
分離し、分離された蒸気は発電用蒸気タービン４に送り
込まれ、膨張しながら蒸気タービン４’ｔｌ−駆動し、
蒸気タービン４を出て凝縮器７に入シ、そこで冷却され
て水になりタンク８に送られる。蒸気の凝縮のための冷
却剤には通常はボンｆ９によシタンク８よシ汲上けられ
た凝縮水自身が使われる。一方、気液分離器３で分離さ
れた熱水は沈澱槽１０に送られて熱水中のシリカ等の析
出生成物を除去し、タンク８の凝縮水と共に還元井１３
によって地下へ戻される。また、電気は蒸気タービン４
に連結した発電機５で発電され、変電器６を経て送電さ
れる。

しかしながら、地表に地熱流体を噴出させる従来の地熱
発電の方法は以下に列挙する欠点を持っている。

■　地熱流体の圧力が低い場合には噴出しない。

また初期に圧力が高く噴出していても地熱流体の採取に
よって圧力が低下して噴出しなくなることがある。

■　地熱流体中には砒素等の有害物質がしばしば高濃度
に含有されておシ熱水の地下還元を不可欠にしている。

そのために設備費を押し上げている。

■　地熱熱水中には多量のシリカや炭酸カルシウムが溶
存しておシ、この熱水が地表に噴出する過程で温度が低
下してシリカや炭酸カルシウムが析出し、井戸の壁に沈
着し、井戸を閉塞せしめる。

これと同じ現象は地表の地熱流体の輸送管や熱水を地下
に還元する井戸の中でも起きている。

■　酸性の強い地熱流体は井戸や輸送管の鋼管や発電タ
ービンのブレード等を腐食するので、そのような地熱流
体を噴出した井戸は使用できない。

■　一般に、地熱流体の輸送管、熱水の還元井、蒸気タ
ービン、凝縮器等の設備が大型である。

（発明の目的）本発明の目的は、前記した如く地表に地熱流体を噴出さ
せて発電する従来方法における前記のようガ欠点を有し
ない地下発電方式の地熱発電方法とその装置を提供せん
とするものである。

（発明の構成・作用）本発明の要旨とするところは下記のとおシである。

（１）地下の地熱流体の流路又は貯留層において熱電素
子の受熱面に地熱流体を接触せしめ、該熱電素子の放熱
面に地上より冷却流体を送入して、上記地熱流体と冷却
流体との温度差によって該熱電素子に起電力を発生せし
めることを特徴とする地熱発電方法。

（２）地下の地熱流体の流路又は貯留層中に埋設される
べき管の、地熱流体に接する内周面に熱電素子を、肢管
の外壁面が受熱面となる如く配置し、該熱電素子の放熱
面側に冷却流体の往復流路を設けたことを特徴とする地
熱発電装置。

本発明の構成を図をもって説明する。第２図は、本発明
の地熱発電方法の一具体例を示すものでちる。内面に熱
電素子２３を配置した管２２を地下に埋蔵されている地
熱流体２１の流路又は貯留層中に埋設し、管２２の外壁
が地熱流体２１によシ触流されるようにする。管２２の
外壁面は熱電素子２３の受熱面を形成し、熱電素子２３
の背面放熱面に冷却流体２５の流路２４を設けて、該流
路内に冷却流体２５をポンプ２６で送入し、熱電素子２
３の放熱面全冷却するように構成する。かくして地熱流
体２１と冷却流体２５との温度差によって熱電素子２３
内に温度差をつけ、これによって発電し、電力を電気線
路で地表へ導びき変電器２７を紗て送電する。冷却流体
２５は流路２４を通って再び地表へ戻る。冷却流体２５
には、河川水や湧水等を使うことができ、地表に戻って
きた冷却流体は温水として地熱多目的用途に利用できる
。

本発明の別の具体例を第３図に示す。図において第２図
と同一の符号は第２図と同じ意味を有する。この実施例
では冷却流体にフロン、インブタン等の低沸点熱媒体を
用い、流路２４内で気化させて熱電素子２３の放熱面か
ら気化潜熱を奪って冷却し、気化したガス状熱媒体を膨
張タービン２８（５）に供給して駆動し、発電する。２９は発電機、３０は変
換器である。ガス状の熱媒体は凝縮器３１で冷却媒体３
２との熱交換により液化しＩンプ２６で循環して使用す
る。この例では熱電発電と熱媒体の蒸気発電と２段階の
発電が行われる。

第４図は、本発明の地熱発ち、装置の具体例である。外
管４２と内管４３の間に多数の熱電素子４１を外管４２
及び内管４３とは電気的に絶縁し、かつ外管４２の内面
に熱電素子４１の高温接合部を密着せしめ、かつ内管４
３の外面に熱電素子４１の低温接合部を密着せしめて配
置する。そして、内管４３の内側に仕切板４４を設けて
流路４６と流路４７を形成する。流路４６と流路４７は
管端において連結せしめる。管端はめくら板４８によっ
て閉じる。地熱流体は外管４２の外面を触流し、管壁を
介して熱電素子４１に熱が伝わる。流路４６と流路４７
は冷却流体の往復流路でオシ、熱電素子４１から内管４
３の管壁を介して冷却流体に熱が放出される。熱電素子
４１のすべてを金属電極４９によって電気的に直列ある
いは並列に連結し、（６）連結の両端に設けた電力取出し端子５０．５１から電力
を取りだす。々お、外管４２．内管４３は必ずしも円管
でなくてもよく、断面が三角形、四角形、五角形、六角
形、六角形等任意の形状でもよい。

また、冷却流体の往復流路は第５図に示す如く管４５に
より三重管の構成で、仕切って形成してもよい。

外管４２と内管４３の材質は熱伝導度の良い金属あるい
はセラミックスが適当である。また地熱流体が酸性の場
合は、外管２２の外面に防食処理を施すように配慮すべ
きである。

（実施例）第５図に示す本発明に従った三重管構造の地熱発電装置
によυ、本発明方法を実施した結果を第１表に示す。

第１表（発明の効果）地熱流体を地表に噴出させて発電する従来方法の井戸１
本当シの発電出力に比較して、第１表に示した本発明の
実施例における発電出力は従来方法の１４〜ｌＡである
。しかしながら、従来方法で必要とした、生産井と約同
数の還元井や、地熱流体の輸送機器、巨大な発電機、復
水器等の設備が不要となるので、総合的には従来の方法
よシ設備コストが著しく安価となるので、産業上稗益す
るところが極めて犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の地熱発電の方法を模式的に示した説明図
、第２図は本発明の地熱発電方法の一具体例を模式的に
示した説明図、第３図は本発明の別の具体例を模式的に
示した説明図、第４図は本発明の地熱発電装置の一具体
例を模式的に示した説明図、第５図は本発明の地熱発電
装置の別の具体例を模式的に示した説明図である。１・・・地熱流体、２・・・井戸、３・・・気液分離器
、４・・・蒸気タービン、５・・・発電機、６・・・変
電器、７・・・凝縮器、８・・・タンク、９・・・ポン
プ、１１・・・蒸気、１２・・・熱水、１３・・・還元
井、２１・・・地熱流体、２２・・・管、２３・・・熱
電素子、２４・・・冷却流体往復流路、２５・・・冷却
流体、２６・・・４ンプ、２７・・・変電器、（９）２８・・・蒸気タービン、２９・・・発電機、３０・・
・変電器、３１・・・熱交換器、３２・・・冷却媒体、
４１・・・熱電素子、４２・・・外管、４３・・・内管
、４４・・・仕切板、４５・・・管、４６．４７・・・
流路、４８・・・めくら板、４９・・・金属電極、５０
．５１・・・電力取出し端子。特許出願人　新日本製鐵株式会社（１０）第３　面早４図（イ）　（ロ）華５０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）地下の地熱流体の流路又は貯留層において熱電素
子の受熱面に地熱流体を接触せしめ、該熱電素子の放熱
面に地上よシ冷却流体を送入して、上記地熱流体と冷却
流体との温度差によって該熱電素子に起電力を発生せし
めることを特徴とする地熱発電方法。
（２）地下の地熱流体の流路又は貯留層中に埋設される
べき管の、地熱流体に接する内周面に熱電素子を、肢管
の外壁面が受熱面となる如く配置し、該熱電素子の放熱
面側に冷却流体の往復流路を設けたことを特徴とする地
熱発電装置。