JP6526422B2

JP6526422B2 - Geothermal power generation apparatus and geothermal power generation method

Info

Publication number: JP6526422B2
Application number: JP2015008924A
Authority: JP
Inventors: 秀男坂本
Original assignee: Japan New Energy Co Ltd
Current assignee: Japan New Energy Co Ltd
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2035-01-20
Also published as: JP2016133080A

Description

本発明は、地熱帯を熱源として熱交換を行う地熱交換装置を用いて発電を行う地熱発電装置及び地熱発電方法に関する。 The present invention relates to a geothermal power generation apparatus and a geothermal power generation method for generating power using a geothermal exchange apparatus that performs heat exchange using a tropical zone as a heat source.

従来から地熱発電装置では、地熱帯に存在する自然の蒸気を自然の圧力を利用して取り出し、気水分離して使用する方法であるため、取り出された蒸気には地熱帯特有の硫黄やその他の不純物が多量に含まれている。この不純物はスケールとなって、熱井戸や配管類、あるいはタービンの羽根等に付着する。スケールが付着すると、経年的に発電出力が減少し、長期間の使用が困難となる。このスケールによる問題を解決するために、地上から水を送り、加熱させて取り出す方式を採用した技術が提案されている。 Conventionally, geothermal power generation systems use natural pressure to take out natural steam that exists in the tropical zone and use it for steam-water separation. Impurities are abundantly contained. This impurity forms a scale and adheres to the thermal wells, piping, or blades of the turbine. When the scale adheres, the power generation output decreases over time, making long-term use difficult. In order to solve the problem due to this scale, there has been proposed a technology in which water is sent from the ground, heated and taken out.

その一例として特許文献１の地熱発電装置は、高圧給水ポンプによって加圧された処理水が供給される加圧水注入管と、加圧水注入管中を地熱帯まで下降する処理水に対して、地熱帯から熱が供給されて生成される熱水が上昇する熱水取出管とを有し、熱水取出管から取出された熱水が蒸気発生器に送られて生成される蒸気によって発電がなされる技術が提案されている。 As an example thereof, the geothermal power generation apparatus of Patent Document 1 includes a pressurized water injection pipe to which treated water pressurized by a high-pressure water supply pump is supplied and treated water which descends in the pressurized water injection pipe to the tropical zone. Technology that has a hot water extraction pipe where heat is supplied and the generated hot water rises, and the hot water extracted from the hot water extraction pipe is sent to a steam generator and generated by steam generated Has been proposed.

この技術は、加圧水注入管に対して、高圧給水ポンプによって加圧された処理水が供給され、この処理水が加圧水注入管中を下降して地熱帯に達することにより、地熱帯から処理水に熱が供給されて熱水が生成され、この熱水が熱水取出管中を上昇して取出されて発電に使用されるため、発電に使用される蒸気に不純物が含まれておらず、地熱帯に存在する自然の蒸気を直接使用する場合のように、タービンや配管等にスケールが付着しないため、スケールを除去する必要がなく、メンテナンスが容易であり、発電装置を長時間稼働させることが可能となる。 In this technology, treated water pressurized by a high-pressure water supply pump is supplied to a pressurized water injection pipe, and this treated water descends in the pressurized water injection pipe to reach the subtropics, thereby converting the treated water into the treated water Since heat is supplied to generate hot water, and the hot water ascends through the hot water outlet pipe and is taken out and used for power generation, the steam used for power generation contains no impurities, and the ground As in the case of using natural steam present in the tropics directly, the scale does not adhere to the turbine, piping, etc., so there is no need to remove the scale, maintenance is easy, and the power generation system can be operated for a long time It becomes possible.

また、特許文献２は、特許文献１の技術を利用し、高圧給水ポンプによって加圧された処理水が供給される加圧水注入管と、加圧水注入管中を地熱帯まで下降する処理水に対して、地熱帯から熱が供給されて生成される熱水が蒸気を含まない状態で上昇する熱水取出管とを有し、熱水取出管から取出された熱水が蒸気発生器に送られて、蒸気発生器内のみで蒸気として取り出し、その加圧水注入管が熱水取出管の外周側に配置されており、熱水は加圧水注水管の下部を通って熱水取出管に移る構造を有した地熱発電装置が提案されている。 Further, Patent Document 2 uses the technology of Patent Document 1 and applies to a pressurized water injection pipe to which treated water pressurized by a high-pressure water supply pump is supplied, and to treated water which descends in the pressurized water injection pipe to the subtropics The hot water from which the heat generated from the subtropics rises and the generated hot water rises without containing steam, and the hot water taken from the hot water discharge pipe is sent to the steam generator The pressurized water inlet pipe is disposed on the outer peripheral side of the hot water outlet pipe, and the hot water has a structure to be transferred to the hot water outlet pipe through the lower portion of the pressurized water injection pipe. A geothermal power plant has been proposed.

これら技術は、地中深部にある熱源から得られる熱エネルギーを単相流の媒体によって熱交換し、熱源の熱を媒体、例えば水によって移送する装置である。ここで、気液二相流の場合には、単相流に比べて、熱伝導率は１０倍から数１０倍と大きく、伝わる量が格段に大きい、すなわち熱を奪われやすいため、地下深部で受熱した地中熱を地上に運ぶ前に、地下熱交換器内あるいは地中に戻すことになり、熱効率が低下するかあるいは蒸気を取り出すことができなくなる可能性がある。
そのため、例えば単相流の水を採用し、地中で得られた熱を単相流の状態で蒸気発生器まで移送し、得られた熱水を効率よく蒸気化し、発電量を向上する更なる技術が望まれていた。
また、加圧した単相流の熱水を蒸気発生器まで移送する際に、圧力損出をできる限りなくすことで、加圧水を移送するポンプの出力を低減することができるため、ポンプのエネルギー消費を押さえる技術も望まれていた。 These techniques are devices that exchange heat energy obtained from a heat source located deep in the ground with a single-phase flow medium and transfer the heat of the heat source by a medium, for example, water. Here, in the case of the gas-liquid two-phase flow, the thermal conductivity is 10 times to several tens times larger than that of the single phase flow, and the amount to be transmitted is significantly large, that is, heat is easily taken away. In the underground heat exchanger, the heat received in the ground may be returned to the ground or in the ground, and the heat efficiency may be reduced or the steam may not be taken out.
Therefore, for example, a single-phase flow of water is adopted, the heat obtained in the ground is transferred to the steam generator in the single-phase flow state, the obtained hot water is efficiently vaporized, and the power generation amount is improved. Technology was desired.
In addition, when the pressurized single-phase flow of hot water is transferred to the steam generator, the output of the pump for transferring the pressurized water can be reduced by eliminating the pressure loss as much as possible, so the energy consumption of the pump can be reduced. Technology to hold down was also desired.

特開２０１１−０５２６２１号公報JP, 2011-052621, A 特開２０１３−１６４０６２号公報JP, 2013-164062, A

本発明は、このような課題を鑑みされたものであり、単相流の状態で運ばれた熱水を効率よく蒸気化して発電量を向上させる装置及び方法を提供すること、また加圧した単相流の熱水を蒸気発生器まで移送する際に、圧力損出をできる限り少なくする装置及び方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for efficiently vaporizing hot water carried in a single phase flow state to improve the power generation amount. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for minimizing pressure loss as much as possible when transferring single-phase flow hot water to a steam generator.

本発明は、上述の主目的を達成するために、以下の手段を採った。 The present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main objects.

加圧ポンプによって液体を地熱帯から蒸気発生器まで移送する経路を備え、前記地熱帯まで移送され前記地熱帯の熱によって熱せられた前記液体を蒸気化することによって発電する地熱発電装置であって、前記地熱発電装置は、蒸気化するまでの間に微小気泡を生成する微小気泡生成装置を備え、前記微小気泡を溶存させた前記液体を蒸気化して発電することを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。 A geothermal power generation apparatus comprising: a path for transferring a liquid from a tropical zone to a steam generator by a pressure pump, and generating electric power by vaporizing the liquid transported to the tropical zone and heated by the thermal zone of the tropical zone; The geothermal power generation apparatus includes a micro-bubble generator that generates micro-bubbles until it is vaporized, and is characterized in that the liquid in which the micro-bubbles are dissolved is vaporized to generate power.
By configuring in this manner, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved.

前記加圧ポンプ（加圧給水ポンプ）の圧力によって前記微小気泡を生成する前記微小気泡生成装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大している。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。また、微小気泡を乱流境界層中に注入することにより、壁面の摩擦抵抗を低減する事も可能である。このため、経路の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そして、加圧ポンプの負担を少なくすることができる。 The micro-bubble generating device is provided which generates the micro-bubbles by the pressure of the pressurizing pump (pressurizing feed water pump).
By configuring in this way, the microbubble-containing liquid (hot water) has an increased number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved. Moreover, it is also possible to reduce the frictional resistance of the wall surface by injecting micro bubbles into the turbulent boundary layer. For this reason, it is possible to reduce the resistance of the path and to reduce the pressure loss. And the burden on the pressure pump can be reduced.

蒸気化した後に残った液体又は使用された蒸気を再び液体に戻した後の液体を貯留する貯留タンクを備え、前記貯留タンクに前記微小気泡生成装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。また、微小気泡を乱流境界層中に注入することにより，壁面の摩擦抵抗を低減する事も可能である。このため、経路の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そして、加圧ポンプの負担を少なくすることができる。 A liquid storage tank is provided for storing the liquid remaining after evaporation or the liquid used after the liquid is returned to the liquid state, and the liquid storage tank is provided with the micro-bubble generator.
By configuring in this manner, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved. Moreover, it is also possible to reduce the frictional resistance of the wall surface by injecting micro bubbles into the turbulent boundary layer. For this reason, it is possible to reduce the resistance of the path and to reduce the pressure loss. And the burden on the pressure pump can be reduced.

熱せられた前記液体を減圧沸騰させることで蒸気化する前記蒸気発生器は、前記微小気泡生成装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、更に蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。 The steam generator, which vaporizes the heated liquid under reduced pressure, includes the micro-bubble generator.
By configuring in this manner, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be further increased, so that the amount of power generation can be improved.

前記蒸気発生器は、蒸気を発生するノズルに前記微小気泡生成装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。 The steam generator is characterized in that a nozzle for generating steam is equipped with the micro-bubble generator.
By configuring in this manner, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved.

地熱帯に前記液体を移送する前記加圧ポンプは、前記微小気泡生成装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を乱流境界層中に注入することにより，壁面の摩擦抵抗を低減する事が可能である。このため、経路の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そして、加圧ポンプ等の負担を少なくすることができる。 The pressure pump for transferring the liquid to the tropical zone is characterized by including the micro-bubble generator.
By this configuration, it is possible to reduce the frictional resistance of the wall by injecting micro bubbles into the turbulent boundary layer. For this reason, it is possible to reduce the resistance of the path and to reduce the pressure loss. And load of a pressurization pump etc. can be reduced.

使用された蒸気を再び液体に戻した後の前記液体を、前記貯留タンクに移送する循環ポンプの圧力によって前記微小気泡を生成する前記微小気泡生成装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を乱流境界層中に注入することにより，壁面の摩擦抵抗を低減する事が可能である。このため、経路の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そして、加圧ポンプ等の負担を少なくすることができる。 It is characterized in that the micro-bubble generating device generates the micro-bubbles by the pressure of a circulating pump that transfers the used vapor back to a liquid to the storage tank.
By this configuration, it is possible to reduce the frictional resistance of the wall by injecting micro bubbles into the turbulent boundary layer. For this reason, it is possible to reduce the resistance of the path and to reduce the pressure loss. And load of a pressurization pump etc. can be reduced.

前記微小気泡生成装置は、地熱帯へ移送する経路の前に設けられていることを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。また、微小気泡を乱流境界層中に注入することにより，壁面の摩擦抵抗を低減する事が可能である。このため、経路の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そして、加圧ポンプ等の負担を少なくすることができる。 The micro-bubble generating device is characterized in that it is provided in front of a path to be transported to the tropical zone.
By configuring in this manner, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved. Moreover, it is possible to reduce the frictional resistance of the wall surface by injecting micro bubbles into the turbulent boundary layer. For this reason, it is possible to reduce the resistance of the path and to reduce the pressure loss. And load of a pressurization pump etc. can be reduced.

前記微小気泡生成装置は、地熱帯へ移送する加圧水注入管の上部に設けられ、前記加圧水注入管の内周に沿って設けられていることを特徴とする。
このように構成することによって、前記加圧水注入管の内周に沿って前記液体が遠心力を伴って抵抗なく導入され深部に移送されるので、圧力損失なく移送され加圧ポンプ等の負担を少なくすることができる。 The micro-bubble generating device is provided at an upper portion of a pressurized water injection pipe transferred to the subtropics, and is provided along an inner circumference of the pressurized water injection pipe.
With this configuration, the liquid is introduced without resistance along with the inner periphery of the pressurized water injection pipe without resistance and transferred to the deep part, so that the load is transferred without pressure loss and the load on the pressurizing pump and the like is reduced. can do.

加圧ポンプによって液体を地熱帯まで移送し、前記地熱帯の熱によって熱せられた前記液体を蒸気発生器まで移送し、蒸気化するまでの間に微小気泡を生成し、前記微小気泡を溶存させた前記液体を前記蒸気発生器で蒸気化して発電する方法を特徴とする。
このような方法を使用することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。 The pressure pump transfers the liquid to the subtropics, the heat from the subtropical heat is transferred to the steam generator, the microbubbles are generated, and the microbubbles are dissolved. The method is characterized in that the liquid is vaporized by the steam generator to generate electric power.
By using such a method, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved.

図１は、第１実施形態にかかる本発明の地熱発電装置１０の構成を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a geothermal power generation system 10 according to the first embodiment of the present invention. 図２は、微小気泡１３を表す作用図である。FIG. 2 is an operation diagram showing the microbubbles 13. 図３（Ａ）は、第１実施形態及び第２実施形態にかかる微小気泡生成ノズル２１ａの構成を表す概要図である。図３（Ｂ）は、第３実施形態及び第４実施形態にかかる微小気泡生成ノズル２１ｂの構成を表す概要図である。FIG. 3A is a schematic view showing the configuration of the micro bubble generation nozzle 21a according to the first embodiment and the second embodiment. FIG. 3B is a schematic view showing the configuration of a micro-bubble generation nozzle 21b according to the third and fourth embodiments. 図４は、第２実施形態にかかる本発明の地熱発電装置１１０の構成を示す概要図である。FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the geothermal power generation apparatus 110 of the present invention according to the second embodiment. 図５は、第３実施形態にかかる本発明の地熱発電装置２１０の構成を示す概要図である。FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of the geothermal power generation apparatus 210 according to the third embodiment of the present invention. 図６は、第３実施形態にかかる熱交換器５０の上方部分における液体取出管５２と微小気泡生成ノズル２１ｂを示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing the liquid outlet pipe 52 and the micro bubble generation nozzle 21b in the upper part of the heat exchanger 50 according to the third embodiment. 図７は、第４実施形態にかかる本発明の地熱発電装置３１０の構成を示す概要図である。FIG. 7 is a schematic view showing the configuration of the geothermal power generation apparatus 310 of the present invention according to the fourth embodiment.

本発明にかかる地熱発電装置１０、１１０、２１０、３１０の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。
図に示される白矢印は、媒体（温水、熱水及び還元水）が流れる方向を示している。ここで、本発明では使用される単相流の液体を水を例にとって説明しているが、特に限定されることはなく、アンモニア等のバイナリー発電等で使用される低沸点の媒体であっても良い。各白矢印の液体の流れる箇所は、配管が設けられている。また、各装置又はタンクの手前に減圧弁等が設けられており、流量の調整が可能なようになっている。 Embodiments of the geothermal power generation system 10, 110, 210, 310 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments and drawings to be described below exemplify a part of the embodiments of the present invention, and are not used for the purpose of limiting to these configurations, and are within the scope of the present invention. Can be changed as appropriate. Corresponding components in the drawings are denoted by the same or similar reference numerals.
The white arrows shown in the figure indicate the directions in which the media (hot water, hot water and reduced water) flow. Here, in the present invention, the single-phase flow liquid used is described taking water as an example, but it is not particularly limited, and it is a low boiling point medium used for binary power generation such as ammonia etc. Also good. Piping is provided in the part where the liquid of each white arrow flows. Further, a pressure reducing valve or the like is provided in front of each device or tank so that the flow rate can be adjusted.

（第１実施形態）
第１実施形態にかかる地熱発電装置１０が図１乃至図３に示されている。主に図１を参照して説明すると、図１は、第１実施形態にかかる本発明の地熱発電装置１０の構成を示す概要図である。図２は、微小気泡１３を表す作用図である。図３（Ａ）は、第１実施形態にかかる微小気泡生成ノズル２１ａの構成を表す概要図である。 First Embodiment
The geothermal power generation apparatus 10 concerning 1st Embodiment is shown by FIG. 1 thru | or FIG. Description will be made mainly with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the geothermal power generation apparatus 10 of the present invention according to the first embodiment. FIG. 2 is an operation diagram showing the microbubbles 13. FIG. 3A is a schematic view showing the configuration of the micro-bubble generation nozzle 21a according to the first embodiment.

第１実施形態にかかる地熱発電装置１０は、大別すると微小気泡生成装置２０、貯留タンクとしての循環サービスタンク３０、熱交換器５０、蒸気発生器６０、フラッシャー７０、蒸気タービン８０、復水器９０、加圧給水ポンプ４１、低圧循環ポンプ４２で構成されている。 The geothermal power generation apparatus 10 according to the first embodiment can be roughly divided into a micro-bubble generator 20, a circulation service tank 30 as a storage tank, a heat exchanger 50, a steam generator 60, a flasher 70, a steam turbine 80, a condenser. A pressure supply pump 41 and a low pressure circulation pump 42 are provided.

地熱発電装置１０は、蒸気タービン８０に蒸気を供給することで発電モータ８１を回転させて発電を行い、受電設備８２に電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。蒸気タービン８０は、タービン形式だけでなくスクリュー形式のもの等であってもよく、蒸気によって発電可能なものであればよい。
蒸気タービン８０に供給される蒸気は、熱水を減圧沸騰させて蒸気発生器６０で生成する。生成した蒸気は、配管６１によって蒸気タービン８０の高圧部に直接供給される。蒸気量が足りない場合は、蒸気発生器６０で余った高温水をフラッシャー７０で再度減圧沸騰させ、蒸気を発生させる。発生した蒸気は、配管７１によって低圧部の蒸気タービン８０へ供給される。熱水は、すべて蒸気とされることがないため、フラッシャー７０からの還元水は、循環サービスタンク３０に貯められる。また、復水器９０は、蒸気タービン８０で使用された蒸気を冷却水９１で再び水へ凝縮させる装置である。凝縮された温水は低圧循環ポンプ４２で循環サービスタンク３０へ移送される。 The geothermal power generation apparatus 10 generates electricity by rotating the power generation motor 81 by supplying steam to the steam turbine 80, supplies electricity to the power reception facility 82, and supplies electricity to an electric power company etc. via a power transmission network. is there. The steam turbine 80 may be a screw type or the like as well as a turbine type, as long as it can generate electricity by steam.
The steam to be supplied to the steam turbine 80 is generated by the steam generator 60 by depressurizing and boiling hot water. The generated steam is directly supplied to the high pressure part of the steam turbine 80 by the pipe 61. If the amount of steam is insufficient, the excess hot water remaining in the steam generator 60 is reduced in pressure by the flasher 70 and the steam is generated again. The generated steam is supplied to the low pressure steam turbine 80 by a pipe 71. Since all the hot water is not made into steam, the reduced water from the flasher 70 is stored in the circulation service tank 30. Further, the condenser 90 is a device for condensing the steam used in the steam turbine 80 again into water with the cooling water 91. The condensed hot water is transferred to the circulation service tank 30 by the low pressure circulation pump 42.

循環サービスタンク３０は、フラッシャー７０からの還元水と復水器９０から低圧循環ポンプ４２で移送された温水を貯めている。貯められた水は、再度地熱帯Ｓで熱水として熱交換されるように加圧水注入管５１へ加圧給水ポンプ４１で移送される。
循環サービスタンク３０は、微小気泡生成装置２０を含んでおり、循環サービスタンク３０の水の一部を液体搬送管３１を介して微小気泡生成装置２０に移送される。微小気泡生成装置２０は、図１及び図３（Ａ）に示すように、動力部２４と、微小気泡１３を排出するノズル部としての微小気泡生成ノズル２１ａとに分離されて設けられている。 The circulation service tank 30 stores the reduced water from the flasher 70 and the warm water transferred from the condenser 90 by the low pressure circulation pump 42. The stored water is transferred to the pressurized water injection pipe 51 by the pressurized water supply pump 41 so as to be heat-exchanged as hot water again in the tropical zone S.
The circulation service tank 30 includes the micro-bubble generator 20, and a part of the water in the circulation service tank 30 is transferred to the micro-bubble generator 20 via the liquid transport pipe 31. As shown in FIGS. 1 and 3A, the micro-bubble generating device 20 is provided separately from the power unit 24 and the micro-bubble generating nozzle 21 a as a nozzle for discharging the micro-bubbles 13.

微小気泡生成装置２０に設けられた動力部２４の図示しないポンプで加圧した水を圧力注入管２３ａにより微小気泡生成ノズル２１ａに供給する。微小気泡生成装置２０は、動力部２４の図示しないエアコンプレッサー等で気体注入管２２ａを介して空気を微小気泡生成ノズル２１ａに供給し、微小気泡生成ノズル２１ａは空気と共に温水を排出するためのノズル２５ａが設けられている。微小気泡生成ノズル２１ａは、微小気泡生成ノズル２１ａの中間部に位置し、微小気泡生成ノズル２１ａの中に挿入された球状体２７が嵌め込まれている。微小気泡生成ノズル２１ａは、その球状体２７の挿入中心から下流に微小気泡生成ノズル２１ａの周上に穿設された小孔２９が設けられている。微小気泡生成ノズル２１ａは、小孔２９の外側に大気又はエアコンプレッサーと連通している空気室２６が設けられている。
そして、加圧した高圧水流を流すことで、自吸又はエアコンプレッサーで加圧した空気を伴って図２に示すように微小気泡１３が生成される。微小気泡生成ノズル２１ａは、耐熱性のものが良く、少なくとも２００℃程度耐えるような樹脂や金属等を使用するとよい。 Water pressurized by a pump (not shown) of the power unit 24 provided in the micro-bubble generating device 20 is supplied to the micro-bubble generating nozzle 21 a through the pressure injection pipe 23 a. The micro-bubble generating device 20 supplies air to the micro-bubble generating nozzle 21a via the gas injection pipe 22a by an air compressor or the like (not shown) of the power unit 24, and the micro-bubble generating nozzle 21a is a nozzle for discharging the hot water together with the air. 25a is provided. The micro bubble generation nozzle 21a is located in the middle of the micro bubble generation nozzle 21a, and the spherical body 27 inserted into the micro bubble generation nozzle 21a is fitted. The micro-bubble generating nozzle 21a is provided with a small hole 29 formed on the periphery of the micro-bubble generating nozzle 21a downstream from the insertion center of the spherical body 27. In the micro-bubble generating nozzle 21 a, an air chamber 26 communicating with the air or an air compressor is provided outside the small hole 29.
Then, by flowing the pressurized high-pressure water stream, the micro bubbles 13 are generated as shown in FIG. 2 with the air pressurized by the self-priming or the air compressor. The micro bubble generation nozzle 21a is preferably a heat resistant one, and it is preferable to use a resin, metal or the like that withstands at least about 200.degree.

本発明で生成した微小気泡１３は、マイクロバブルやナノバブルであり、粒径が２０マイクロ以下のマイクロバブルはナノバブルへと縮小し、最終的には消滅することが知られている。ヘンリーの法則によると、気体は圧力に比例して水の中に溶解する。そのため、小さな気泡ほど気体の溶解能力が高いことを意味している。そして、マイクロバブルやナノバブルを溶解した水は、以下のような効果を奏している。
微小気泡１３を含んだ熱水をノズルでスプレー状に散布した場合に、マイクロバブルやナノバブルを多く含んでいるため、何も含んでいない水と比較すれば、粒子数で換算すると２倍から３倍の粒子数が確認されている。微小気泡１３を含んだ熱水は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器６０で熱水が蒸気となる場合に、少なくとも蒸気量が１割から２割増大することが確認されている。 The microbubbles 13 generated in the present invention are microbubbles or nanobubbles, and it is known that microbubbles having a particle size of 20 μm or less shrink to nanobubbles and finally disappear. According to Henry's law, gas dissolves in water in proportion to pressure. Therefore, it means that the smaller the bubbles, the higher the ability to dissolve the gas. The water in which the microbubbles and nanobubbles are dissolved has the following effects.
When hot water containing micro bubbles 13 is sprayed in the form of a spray with a nozzle, it contains many micro bubbles and nano bubbles, so when compared to water containing nothing, it is two to three in terms of the number of particles. A double particle number has been identified. The hot water containing the microbubbles 13 increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the hot water becomes steam in the steam generator 60, it has been confirmed that at least the amount of steam increases by 10% to 20%.

マイクロバブルを乱流境界層中に注入することにより、壁面の摩擦抵抗を低減する事も可能である。このため、管内の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そして、加圧給水ポンプ４１や低圧循環ポンプ４２の負担が少なくなる。
また、微小気泡１３は、空気と水の気液界面１４では静電摩擦が起こることにより、静電気により気液界面１４を境にして水側に正の電位１６が、空気側には負の電位１５が発生し気液界面１４に生じた負の電位１５による静電摩擦の力により、液体中の不純物を集めながら移送される。これにより、移送路内の浄化効果もあり、更に圧力損出の低減を行うことが可能である。 By injecting micro bubbles into the turbulent boundary layer, it is also possible to reduce the frictional resistance of the wall surface. For this reason, it is possible to reduce the resistance in the pipe and to reduce the pressure loss. Then, the load on the pressurized water supply pump 41 and the low pressure circulation pump 42 is reduced.
Further, the microbubbles 13 have electrostatic friction at the air-water interface 14 between air and water, so the positive potential 16 is on the water side bordering on the air-liquid interface 14 due to static electricity, and the negative potential is on the air side. As a result of the electrostatic friction force generated by the negative potential 15 generated at the gas-liquid interface 14, 15 is transferred while collecting impurities in the liquid. Thereby, there is also a purification effect in the transfer path, and it is possible to further reduce pressure loss.

また、微小気泡１３の生成方法には他にも考えられ、衝撃波や超音波やベンチュリー管を使用して圧壊を起こす方法、キャビテーションによる方法、剪断、電気分解や加圧溶解による方法等が考えられる。 In addition, there are other conceivable methods for generating the microbubbles 13. A method of causing crushing using a shock wave, an ultrasonic wave or a venturi tube, a method by cavitation, a method by shearing, electrolysis or pressure dissolution may be considered. .

次に、熱交換器５０を説明すると、地表Ｆから地中深部にある熱源となる地熱帯Ｓまで熱交換器５０が埋設されている。熱交換器５０は、外側に円筒状の加圧水注入管５１が設けられ、その加圧水注入管５１の周囲は地表Ｆから地熱帯Ｓ付近までは地熱セメントによって固められている。加圧水注入管５１の内側には地熱帯Ｓで熱せられた水を移送する円筒状の液体取出管５２が設けられている。加圧水注入管５１は、スチールやステンレス等の素材で形成されており、温度の高い地熱帯Ｓの領域では、外周は地熱帯Ｓの熱が伝わりやすいように、フィン等が取り付けられている。
また、加圧水注入管５１の外周は、耐腐食性や伝熱性を向上させるためにアルミやアルミと鉛を混合した材料で溶射加工が施されている。加圧水注入管５１は、地表Ｆに近い温度の低い領域では、循環サービスタンク３０から加圧された温水の熱が奪われないように断熱材や空気層を設けた断熱構造がとられている。図１に示すように加圧水注入管５１の最深部は、圧力損失が生じないように断面弧状に形成され、加圧された水がスムーズに液体取出管５２へ移送される。 Next, the heat exchanger 50 will be described. The heat exchanger 50 is embedded from the surface F to the subtropics S serving as a heat source in the deep underground. The heat exchanger 50 is provided with a cylindrical pressurized water injection pipe 51 on the outside, and the periphery of the pressurized water injection pipe 51 is solidified by geothermal cement from the ground surface F to near the tropical zone S. Inside the pressurized water inlet pipe 51, a cylindrical liquid outlet pipe 52 for transferring the water heated in the subtropics S is provided. The pressurized water injection pipe 51 is formed of a material such as steel or stainless steel, and fins or the like are attached to the outer periphery of the region S of high temperature so as to easily transfer heat of the low temperature S.
Further, the outer periphery of the pressurized water injection pipe 51 is thermally sprayed with a material in which aluminum or aluminum and lead are mixed in order to improve corrosion resistance and heat conductivity. The pressurized water injection pipe 51 has a heat insulating structure in which a heat insulating material or an air layer is provided so that the heat of the pressurized warm water is not removed from the circulation service tank 30 in a low temperature region close to the ground surface F. As shown in FIG. 1, the deepest part of the pressurized water injection pipe 51 is formed in an arc shape in cross section so that no pressure loss occurs, and the pressurized water is smoothly transferred to the liquid extraction pipe 52.

液体取出管５２は、地熱帯Ｓで熱せられた熱水を地上まで移送するために円筒状の管が、加圧水注入管５１の内部に設けられている。液体取出管５２は、ステンレス等の素材で形成されており最深部は、圧力損失が生じないように図示しない一部分が欠き切られた形状に形成され、加圧された水がスムーズに上昇する。 The liquid extraction pipe 52 is provided inside the pressurized water injection pipe 51 in order to transfer the hot water heated in the subtropics S to the ground. The liquid outlet pipe 52 is formed of a material such as stainless steel, and the deepest portion is formed in a shape in which a portion (not shown) is cut off so that pressure loss does not occur, and pressurized water rises smoothly.

液体取出管５２から取り出された熱水は、加圧された状態で蒸気発生器６０まで到達する。蒸気発生器６０では、加圧された熱水が減圧沸騰され、蒸気が発生する。通常、蒸気発生器６０で熱水から蒸気として取得できる蒸気の重量割合は３０％であり、７０％は温水として戻される。しかしながら、微小気泡１３を含んだ状態では、付加的な発泡核数及び気液界面の増大により蒸気の重量割合は４０％まで向上している。 The hot water extracted from the liquid outlet pipe 52 reaches the steam generator 60 in a pressurized state. In the steam generator 60, the pressurized hot water is depressurized and boiled to generate steam. Usually, the weight ratio of steam that can be obtained as steam from hot water by the steam generator 60 is 30%, and 70% is returned as warm water. However, when the microbubbles 13 are contained, the weight ratio of the vapor is improved to 40% by the increase of the number of foam nuclei and the air-liquid interface.

（第２実施形態）
第２実施形態にかかる地熱発電装置１１０が図４に示されている。図４は、第２実施形態にかかる本発明の実施形態に係る地熱発電装置１１０の構成を示す概要図である。第１実施形態と同様の構成を示す箇所は、第１実施形態と同様の符号を付して表してあり、構成は第１実施形態と同様な個所の説明は省略する。 Second Embodiment
A geothermal power generator 110 according to a second embodiment is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of a geothermal power generation apparatus 110 according to an embodiment of the present invention according to the second embodiment. The parts having the same configuration as the first embodiment are denoted by the same reference numerals as the first embodiment, and the description of the parts having the same configuration as the first embodiment will be omitted.

第２実施形態にかかる地熱発電装置１１０は、大別すると微小気泡生成装置１２０、循環サービスタンク３０、熱交換器５０、蒸気発生器１６０、フラッシャー７０、蒸気タービン８０、復水器９０、加圧給水ポンプ４１、低圧循環ポンプ４２で構成されている。 The geothermal power generation apparatus 110 according to the second embodiment can be roughly divided into a micro-bubble generator 120, a circulation service tank 30, a heat exchanger 50, a steam generator 160, a flasher 70, a steam turbine 80, a condenser 90, and pressurization. A water supply pump 41 and a low pressure circulation pump 42 are provided.

第１実施形態と異なる点のみ説明すると、蒸気発生器１６０に微小気泡生成装置１２０が設けられている。微小気泡生成装置１２０は、図３（Ａ）及び図４に示すように、動力部２４と、微小気泡１３を排出するノズル部としての微小気泡生成ノズル２１ａとに分離されて設けられている。 Only the difference from the first embodiment will be described. The steam generator 160 is provided with the micro-bubble generator 120. As shown in FIG. 3A and FIG. 4, the micro-bubble generating device 120 is provided separately from the power unit 24 and the micro-bubble generating nozzle 21 a as a nozzle for discharging the micro-bubbles 13.

微小気泡生成装置１２０は、加圧給水ポンプ４１で加圧した熱水を圧力注入管２３ａで微小気泡生成ノズル２１ａに供給し、動力部２４の図示しないエアコンプレッサーで気体注入管２２ａを介して空気を微小気泡生成ノズル２１ａに供給している。微小気泡生成ノズル２１ａは、空気と共に熱水を排出するためのノズル２５ａが設けられている。微小気泡生成ノズル２１ａの中間部に位置し、微小気泡生成ノズル２１ａの中に挿入された球状体２７が嵌め込まれている。その球状体２７の挿入中心から下流に微小気泡生成ノズル２１ａの周上に穿設された小孔２９が設けられている。小孔２９の外側には、エアコンプレッサーと連通している空気室２６が設けられている。 The micro-bubble generating device 120 supplies the hot water pressurized by the pressurized water supply pump 41 to the micro-bubble generating nozzle 21a through the pressure injection pipe 23a, and the air compressor (not shown) of the power unit 24 via the gas injection pipe 22a. Are supplied to the micro bubble generation nozzle 21a. The micro bubble generation nozzle 21a is provided with a nozzle 25a for discharging hot water together with air. A spherical body 27 which is located in the middle of the micro bubble generation nozzle 21a and is inserted into the micro bubble generation nozzle 21a is fitted. A small hole 29 is provided downstream of the insertion center of the spherical body 27 and formed on the circumference of the micro bubble generation nozzle 21a. An air chamber 26 communicating with the air compressor is provided outside the small hole 29.

そして、蒸気発生器１６０は、熱水を減圧沸騰させて蒸気を生成するが、蒸気を発生させるノズルが微小気泡生成ノズル２１ａで構成されており、微小気泡１３を発生させながら蒸気としているため、微小気泡１３を含んだ熱水は、マイクロバブルやナノバブルを多く含んでいるため、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面の表面積が増大している。これにより、蒸気発生器１６０で熱水が蒸気となる場合に、蒸気量が増大する効果を奏している。 Then, the steam generator 160 decompresses and boil hot water to generate steam, but the nozzle for generating steam is constituted by the micro bubble generation nozzle 21 a, and since the micro bubbles 13 are generated as steam while being generated, Since the hot water containing the microbubbles 13 contains many microbubbles and nanobubbles, the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface are increased more than ordinary water. Thereby, when the hot water becomes steam in the steam generator 160, the steam amount is increased.

（第３実施形態）
第３実施形態にかかる地熱発電装置２１０が図３（Ｂ）、図５及び図６に示されている。図３（Ｂ）は、第３実施形態にかかる微小気泡生成ノズル２１ｂの構成を表す概要図である。図５は、第３実施形態にかかる本発明の実施形態に係る地熱発電装置２１０の構成を示す概要図である。図６は、第３実施形態にかかる熱交換器５０の上方部分における液体取出管５２と微小気泡生成ノズル２１ｂを示す斜視図である。第１実施形態と同様の構成を示す箇所は、第１実施形態と同様の符号を付して表してあり、構成は第１実施形態と同様な個所の説明は省略する。 Third Embodiment
The geothermal power generation apparatus 210 concerning 3rd Embodiment is shown by FIG. 3 (B), FIG.5 and FIG.6. FIG. 3B is a schematic view showing the configuration of the micro-bubble generation nozzle 21b according to the third embodiment. FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of a geothermal power generation apparatus 210 according to an embodiment of the present invention according to the third embodiment. FIG. 6 is a perspective view showing the liquid outlet pipe 52 and the micro bubble generation nozzle 21b in the upper part of the heat exchanger 50 according to the third embodiment. The parts having the same configuration as the first embodiment are denoted by the same reference numerals as the first embodiment, and the description of the parts having the same configuration as the first embodiment will be omitted.

第３実施形態にかかる地熱発電装置２１０は、大別すると微小気泡生成装置２２０、循環サービスタンク３０、熱交換器２５０、蒸気発生器６０、フラッシャー７０、蒸気タービン８０、復水器９０、加圧給水ポンプ４１、低圧循環ポンプ４２で構成されている。 The geothermal power generation apparatus 210 according to the third embodiment is roughly divided into a microbubble generator 220, a circulation service tank 30, a heat exchanger 250, a steam generator 60, a flasher 70, a steam turbine 80, a condenser 90, and pressurization. A water supply pump 41 and a low pressure circulation pump 42 are provided.

第１実施形態と異なる点のみ説明すると、微小気泡生成装置２２０が熱交換器２５０に設けられている。熱交換器２５０は、地表Ｆ近くに微小気泡生成装置２２０を設けている。微小気泡生成装置２２０は、加圧給水ポンプ４１に接続される圧力注入管２３ｂを、液体取出管５２と加圧水注入管５１の間にあって、加圧水注入管５１の内周に沿って反時計回りの螺旋状に設けている。これは、加圧された水を加圧水注入管５１の内周に沿って注入することで螺旋を描きながら圧力損失を低減しながらスムーズに水が降下するように設けられている。 The micro-bubble generator 220 is provided in the heat exchanger 250 to describe only the difference from the first embodiment. The heat exchanger 250 is provided with a micro-bubble generator 220 near the ground surface F. The micro bubble generation device 220 has a pressure injection pipe 23 b connected to the pressurized water supply pump 41 between the liquid outlet pipe 52 and the pressurized water injection pipe 51, and has a counterclockwise spiral along the inner circumference of the pressurized water injection pipe 51. It is provided in the form of This is provided so that water can be dropped smoothly while reducing pressure loss while drawing a spiral by injecting pressurized water along the inner circumference of the pressurized water injection pipe 51.

微小気泡生成装置２２０は、図５及び図３（Ｂ）に示すように、気体注入管２２ｂを介して空気を供給する動力部２４に図示しないエアコンプレッサー等を備えている。また、加圧給水ポンプ４１で加圧した水を圧力注入管２３ｂで供給し、空気と共に排出するためのノズル２５ｂが設けられている。
微小気泡生成ノズル２１ｂは、微小気泡生成ノズル２１ｂの中間部に位置し、微小気泡生成ノズル２１ｂの中に挿入された螺旋状の気泡カッター２８が内蔵されている。その気泡カッター２８の挿入中心から下流に微小気泡生成ノズル２１ｂの周上に穿設された小孔２９が設けられている。小孔２９の外側には、空気室２６が設けられている。そして、加圧した高圧水流を流すことで、動力部２４の図示しないエアコンプレッサーで加圧された空気を伴って図２に示すように微小気泡１３が生成される。 As shown in FIGS. 5 and 3B, the micro-bubble generating device 220 includes an air compressor or the like (not shown) in the power unit 24 that supplies air via the gas injection pipe 22b. In addition, a nozzle 25b is provided for supplying water pressurized by the pressurized water supply pump 41 through the pressure injection pipe 23b and discharging it together with air.
The micro-bubble generating nozzle 21b is located in the middle of the micro-bubble generating nozzle 21b, and incorporates the spiral bubble cutter 28 inserted in the micro-bubble generating nozzle 21b. A small hole 29 is provided downstream of the insertion center of the air bubble cutter 28 on the circumference of the micro air bubble generation nozzle 21b. An air chamber 26 is provided outside the small hole 29. Then, by flowing a pressurized high-pressure water stream, micro bubbles 13 are generated as shown in FIG. 2 with the air pressurized by the air compressor (not shown) of the power unit 24.

生成された微小気泡１３は、加圧給水ポンプ４１により、温水の中に溶存しながら熱交換器２５０の深部に移送された後、熱水となって蒸気発生器６０に移送される。微小気泡１３は、管内の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そのため、加圧給水ポンプ４１や低圧循環ポンプ４２の負担が少なくなる。微小気泡１３を含んだ熱水は、マイクロバブルやナノバブルを多く含んでいるため、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面の表面積が増大している。これにより、蒸気発生器６０で熱水が蒸気となる場合に、蒸気量が増大する効果を奏している。 The generated microbubbles 13 are transferred to the deep part of the heat exchanger 250 while being dissolved in hot water by the pressurized water supply pump 41, and then transferred to the steam generator 60 as hot water. The microbubbles 13 reduce the resistance in the tube and can reduce the pressure loss. Therefore, the load on the pressurized water supply pump 41 and the low pressure circulation pump 42 is reduced. Since the hot water containing the microbubbles 13 contains many microbubbles and nanobubbles, the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface are increased more than ordinary water. Thereby, when the hot water becomes steam in the steam generator 60, the steam amount is increased.

（第４実施形態）
第４実施形態にかかる地熱発電装置３１０が図７に示されている。図７は、第４実施形態にかかる本発明の実施形態に係る地熱発電装置３１０の構成を示す概要図である。第１実施形態と同様の構成を示す箇所は、第１実施形態と同様の符号を付して表してあり、構成は第１実施形態と同様な個所の説明は省略する。 Fourth Embodiment
A geothermal power generator 310 according to a fourth embodiment is shown in FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a geothermal power generation apparatus 310 according to an embodiment of the present invention according to the fourth embodiment. The parts having the same configuration as the first embodiment are denoted by the same reference numerals as the first embodiment, and the description of the parts having the same configuration as the first embodiment will be omitted.

第４実施形態にかかる地熱発電装置３１０は、大別すると微小気泡生成装置３２０、循環サービスタンク３０、熱交換器５０、蒸気発生器６０、フラッシャー７０、蒸気タービン８０、復水器９０、加圧給水ポンプ３４１、低圧循環ポンプ４２で構成されている。 The geothermal power generation apparatus 310 according to the fourth embodiment can be roughly divided into a micro-bubble generator 320, a circulation service tank 30, a heat exchanger 50, a steam generator 60, a flasher 70, a steam turbine 80, a condenser 90, and pressurization. A water supply pump 341 and a low pressure circulation pump 42 are provided.

第１実施形態と異なる点のみ説明すると、微小気泡生成装置３２０が加圧給水ポンプ３４１に接続されている。加圧給水ポンプ３４１は、空気を取り入れながら攪拌して図２の微小気泡１３を生成する構造となっている。
微小気泡生成装置３２０は、動力部２４に図示しないエアコンプレッサーを搭載し、コンプレッサーで圧縮した空気を気体注入管２２ｂを介して加圧給水ポンプ３４１に供給する。供給された空気は、加圧給水ポンプ３４１内の図示しない気泡カッターによって微小に形成される。加圧給水ポンプ３４１は、循環サービスタンク３０からの水を加圧し、微小気泡１３を溶存させて、熱水を熱交換器５０に移送する。生成された微小気泡１３は、加圧給水ポンプ３４１により、水の中に溶存しながら熱交換器５０に移送された後、熱水となって蒸気発生器６０に移送される。 The micro-bubble generating device 320 is connected to the pressurized water supply pump 341 to describe only the difference from the first embodiment. The pressurized water supply pump 341 is structured to generate the micro bubbles 13 of FIG. 2 by stirring while taking in air.
The micro-bubble generator 320 mounts an air compressor (not shown) on the power unit 24 and supplies the air compressed by the compressor to the pressurized water supply pump 341 via the gas injection pipe 22b. The supplied air is minutely formed by an air bubble cutter (not shown) in the pressurized water supply pump 341. The pressurized water supply pump 341 pressurizes the water from the circulation service tank 30, dissolves the micro bubbles 13, and transfers the hot water to the heat exchanger 50. The generated micro bubbles 13 are transferred to the heat exchanger 50 while being dissolved in water by the pressurized water supply pump 341, and then transferred to the steam generator 60 as hot water.

微小気泡１３は、経路内の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能である。そのため、加圧給水ポンプ３４１や低圧循環ポンプ４２の負担が少なくなる。微小気泡１３を含んだ熱水は、マイクロバブルやナノバブルを多く含んでいるため、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面の表面積が増大している。これにより、蒸気発生器６０で熱水が蒸気となる場合に、蒸気量が増大する効果を奏している。 The microbubbles 13 reduce the resistance in the path and can reduce the pressure loss. Therefore, the load on the pressurized water supply pump 341 and the low pressure circulation pump 42 is reduced. Since the hot water containing the microbubbles 13 contains many microbubbles and nanobubbles, the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface are increased more than ordinary water. Thereby, when the hot water becomes steam in the steam generator 60, the steam amount is increased.

（上記装置を利用して発電する発電方法）
図１及び図２を参照して発電方法を説明すると、温度２００℃前後の熱を地中で得るためにボーリングにより開けられた穴の深度は、地中７００ｍから１５００ｍ程度まで達している。循環サービスタンク３０の微小気泡１３を含んだ水は、加圧給水ポンプ４１により１．６５Ｍｐａに加圧され熱交換器５０の加圧水注入管５１に流量３５．８ｔ／ｈで送られ、地中深くの地熱帯Ｓまで移送される。例えば、２３０℃の地熱帯Ｓまで移送された水は、地熱帯Ｓからの熱を熱伝導性の良い加圧水注入管５１から伝わり、最終的に２００℃の熱水となる。そして、液体取出管５２から取り出された温度１９０℃の熱水は、加圧給水ポンプ４１により１．２５Ｍｐａに加圧され蒸気発生器６０に移送される。 (Method of generating electricity using the above device)
The power generation method will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2. The depth of the hole drilled by boring in order to obtain heat of about 200 ° C. in the ground reaches from about 700 m to about 1500 m in the ground. The water containing the micro bubbles 13 of the circulation service tank 30 is pressurized to 1.65 Mpa by the pressurized water supply pump 41 and sent to the pressurized water injection pipe 51 of the heat exchanger 50 at a flow rate of 35.8 t / h. It is transported to the tropical S of For example, the water transferred to the subtropics S at 230 ° C. transfers the heat from the subtropics S from the pressurized water injection pipe 51 with good thermal conductivity to finally become 200 ° C. hot water. Then, the hot water having a temperature of 190 ° C. taken out from the liquid extraction pipe 52 is pressurized to 1.25 MPa by the pressurized water supply pump 41 and transferred to the steam generator 60.

蒸気発生器６０で生成した蒸気は、配管６１によって蒸気タービン８０の高圧部に直接供給される。蒸気量が足りない場合は、蒸気発生器６０で余った高温水をフラッシャー７０で再度減圧沸騰させ、蒸気を発生させる。発生した蒸気は、配管７１によって低圧部の蒸気タービン８０へ供給される。
フラッシャー７０に移送された温度１６２℃の熱水を、圧力０．６５Ｍｐａに減圧膨張させて蒸気流量２．１４ｔ／ｈの蒸気として蒸気タービン８０に送り、蒸気タービン８０の回転により発電される。この蒸気量により発電される発電量は１０２ＫＷの出力が得られる。 The steam generated by the steam generator 60 is directly supplied to the high pressure part of the steam turbine 80 by a pipe 61. If the amount of steam is insufficient, the excess hot water remaining in the steam generator 60 is reduced in pressure by the flasher 70 and the steam is generated again. The generated steam is supplied to the low pressure steam turbine 80 by a pipe 71.
Hot water having a temperature of 162 ° C. transferred to the flasher 70 is decompressed and expanded to a pressure of 0.65 MPa and sent to the steam turbine 80 as steam having a steam flow rate of 2.14 t / h, and electricity is generated by rotation of the steam turbine 80. The amount of power generated by this amount of steam is an output of 102 KW.

また、フラッシャー７０から得られる温度１５７℃の還元水は、圧力０．５７Ｍｐａで循環サービスタンク３０に移送され貯留される。蒸気タービン８０からの温度１０３℃の蒸気は、復水器９０で冷却水９１によって再び温度８０℃の温水へ凝縮される。この温水は、低圧循環ポンプ４２によって圧力０．４７Ｍｐａで循環サービスタンク３０へ移送される。
そして、循環サービスタンク３０に貯留された温水は、微小気泡生成装置２０で生成され微小気泡１３を含み再び熱交換器５０に加圧給水ポンプ４１で送られる。これらシステムでは水を循環利用し、経路が閉塞型のシステムである。そのため、温泉水を汲み上げることなく発電が行われる環境に良いシステムである。
尚、この深度は地熱帯Ｓの熱源の温度に左右され、特に限定されるものではない。また、発電量も移送する熱水の量や温度を調整することで、１ＭＷ等やそれ以上の出力を得ることも可能である。 Further, the reduced water having a temperature of 157 ° C. obtained from the flasher 70 is transferred to and stored in the circulation service tank 30 at a pressure of 0.57 Mpa. The steam having a temperature of 103 ° C. from the steam turbine 80 is condensed again by the cooling water 91 in the condenser 90 into hot water having a temperature of 80 ° C. The hot water is transferred to the circulation service tank 30 by the low pressure circulation pump 42 at a pressure of 0.47 MPa.
Then, the hot water stored in the circulation service tank 30 is generated by the micro-bubble generator 20 and is sent to the heat exchanger 50 again by the pressurized water supply pump 41 including the micro-bubbles 13. In these systems, water is circulated and the path is closed. Therefore, it is an environment-friendly system where power generation is performed without pumping hot spring water.
This depth depends on the temperature of the heat source of the tropical zone S, and is not particularly limited. In addition, it is also possible to obtain an output of 1 MW or more by adjusting the amount and temperature of the hot water to be transferred.

（上記実施の形態から考えられるその他の技術的特徴）
微小気泡生成装置（２２０）は、螺旋状に形成し、液体を地熱帯へ移送する加圧水注入管（２３ｂ）を備えたことを特徴とする。このように構成することによって、加圧水注入管の内周に沿って液体（熱水）が遠心力を伴って抵抗なく導入され深部に移送されるので、圧力損失なく移送され加圧ポンプ（４１）等の負担を少なくすることができる。 (Other technical features considered from the above embodiment)
The micro-bubble generator (220) is characterized in that it comprises a pressurized water injection pipe (23b) which is helically formed and transfers the liquid to the subtropics. By this configuration, the liquid (hot water) is introduced without resistance with centrifugal force along the inner circumference of the pressurized water injection pipe and transferred to the deep part, so it is transferred without pressure loss and the pressurizing pump (41) It is possible to reduce the burden of

微小気泡生成装置（２２０）は、加圧水注入管（２３ｂ）の螺旋に沿って微小気泡（１３）を伴った液体（熱水）を排出するノズル（２１ｂ）を備えたことを特徴とする。このように構成することによって、加圧水注入管５１の内周に沿って液体（熱水）が遠心力を伴って抵抗なく導入され深部に移送されるので、液体（熱水）が圧力損失なく移送され加圧給水ポンプ（４１）等の負担を少なくすることができる。 The micro-bubble generator (220) is characterized by including a nozzle (21b) for discharging the liquid (hot water) with the micro-bubbles (13) along the spiral of the pressurized water injection pipe (23b). With this configuration, the liquid (hot water) is introduced without resistance along with the inner periphery of the pressurized water injection pipe 51 without resistance and transferred to the deep part, so the liquid (hot water) is transferred without pressure loss. Thus, the burden on the pressurized water supply pump (41) can be reduced.

地熱発電装置（１０・１１０・２１０・３１０）は、蒸気化するまでの間に微小気泡（１３）を生成する微小気泡生成装置（２０、１２０、２２０、３２０）を備え、前記微小気泡を溶存させた液体を蒸気化して発電することを特徴とする。
このように構成することによって、微小気泡を含んだ液体（熱水）は、通常の水よりも付加的な発泡核数及び気液界面（蒸発界面）の表面積が増大する。これにより、蒸気発生器で液体（熱水）が蒸気となる場合に、蒸気量を増すことができるので発電量を向上させることが可能となる。 The geothermal power generation apparatus (10, 110, 210, 310) includes a micro-bubble generator (20, 120, 220, 320) that generates micro-bubbles (13) until it is vaporized, and the micro-bubbles are dissolved The produced liquid is vaporized to generate electric power.
By configuring in this manner, the microbubble-containing liquid (hot water) increases the number of additional foam nuclei and the surface area of the gas-liquid interface (evaporation interface) more than ordinary water. Thereby, when the liquid (hot water) becomes steam in the steam generator, the amount of steam can be increased, so that the amount of power generation can be improved.

尚、上記実施の形態の中の微小気泡は、空気又は不活性ガス（窒素等）としても良く、窒素を使用することで安価であり、経路内の配管等の金属の酸化を防ぐことも可能である。また窒素は物性的に液体の流動抵抗を更に低減することが可能である。以上のことから、経路内の抵抗が少なくなり圧力損出の低減を行うことが可能であるため、加圧給水ポンプ３４１や低圧循環ポンプ４２の負担が少なくなる。 The microbubbles in the above embodiment may be air or inert gas (such as nitrogen), and it is inexpensive by using nitrogen, and it is possible to prevent the oxidation of metal such as piping in the route. It is. Further, nitrogen can physically reduce the flow resistance of the liquid. From the above, the resistance in the path is reduced, and the pressure loss can be reduced, so the load on the pressurized water supply pump 341 and the low pressure circulation pump 42 is reduced.

これら微小気泡１３を生成する微小気泡生成装置（２０、１２０、２２０、３２０）は、様々な個所に設置することが考えられる。また、必ずしもエアコンプレッサー等の別の動力を使用しなければならないわけではなく、加圧給水ポンプ４１や低圧循環ポンプ４２の圧力を利用し温水や熱水を送り込み、各装置間の配管内やバイパス経路の配管の途中にベンチュリー管等を設置して、空気を自吸により送り込んで温水や熱水の中に微小気泡１３を生成することも可能である。 It is conceivable that the micro-bubble generating devices (20, 120, 220, 320) for generating the micro-bubbles 13 are installed at various places. In addition, it is not always necessary to use another power such as an air compressor, but hot water and hot water are sent in using the pressure of the pressurized water supply pump 41 and the low pressure circulation pump 42 to It is also possible to install a venturi pipe etc. in the middle of piping of a course, send air by self-suction, and generate micro bubbles 13 in warm water or hot water.

本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented in various modes within the technical scope of the present invention.

上述した実施の形態で示すように、バイナリー発電や火力発電及び熱交換器等にも利用することができる。 As shown in the above-described embodiment, the present invention can also be used for binary power generation, thermal power generation, a heat exchanger, and the like.

１０・１１０・２１０・３１０…地熱発電装置、１３…微小気泡、１４…気液界面、
１５…負の電荷、１６…正の電荷、２０・１２０・２２０・３２０…微小気泡生成装置、
２１ａ・２１ｂ…微小気泡生成ノズル、２２ａ・２２ｂ…気体注入管、
２３ａ・２３ｂ…圧力注入管、２４…動力部、２５ａ・２５ｂ…ノズル、２６…空気室、２７…球状体、２８…気泡カッター、２９…小穴、
３０・１３０・２３０…循環サービスタンク、３１…液体搬送管、
４１・３４１…加圧給水ポンプ、４２…低圧循環ポンプ、５０・２５０…熱交換器、
５１…加圧水注入管、５２…液体取出管、６１・７１…配管、
６０・１６０…蒸気発生器、７０…フラッシャー、８０…蒸気タービン、
８１…発電モータ、８２…受電設備、９０…復水器、９１…冷却水、Ｆ…表面、Ｓ…地熱帯。

10 · 110 · 210 · 310 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 14 interface
15: negative charge, 16: positive charge, 20, 120, 220, 320: micro-bubble generator,
21a, 21b: micro bubble generation nozzle, 22a, 22b: gas injection pipe,
23a, 23b: pressure injection pipe, 24: power part, 25a, 25b: nozzle, 26: air chamber, 27: spherical body, 28: bubble cutter, 29: small hole,
30, 130, 230 ... circulation service tank, 31 ... liquid transfer pipe,
41 · 341 ... pressurized water supply pump, 42 ... low pressure circulation pump, 50 · 250 ... heat exchanger,
51 ... pressurized water injection pipe, 52 ... liquid extraction pipe, 61 · 71 ... piping,
60 · 160 ... steam generator, 70 ... flasher, 80 ... steam turbine,
81: power generation motor, 82: power reception facility, 90: condenser, 91: cooling water, F: surface, S: geotropical region

Claims

Providing a path for transferring liquid from the subtropics to the steam generator by means of a pressure pump,
A geothermal power generation device that generates electric power by transferring to the tropical zone and vaporizing the liquid heated by the tropical zone heat,
The geothermal power generation apparatus includes a micro-bubble generator that generates micro-bubbles by the pressure of the pressurizing pump until it is vaporized, and is characterized by generating electricity by vaporizing the liquid in which the micro-bubbles are dissolved. Geothermal power generation equipment.

The geothermal power generation apparatus according to claim 1, wherein the pressure pump for transferring the liquid to the tropical zone includes the micro-bubble generator.

The said micro-bubble production | generation apparatus is provided in the upper part of the pressurized water injection pipe which transfers the said liquid to the said tropical zone, It is provided along the inner periphery of the said pressurized water injection pipe. Geothermal power plant.

Providing a path for transferring liquid from the subtropics to the steam generator by means of a pressure pump,
A geothermal power generation device that generates electric power by transferring to the tropical zone and vaporizing the liquid heated by the tropical zone heat,
The geothermal power generation apparatus includes a storage tank for storing a liquid left after evaporation or a liquid obtained after returning the used vapor to a liquid again, and is provided with a micro-bubble generator for generating micro bubbles in the storage tank. A geothermal power generator characterized by generating electricity by vaporizing the liquid in which the microbubbles are dissolved.

The microbubble generating apparatus, characterized in that to circulate the liquid after releasing the liquid again steam used and generated by the pressure of the deployed circulation pump between the condenser and the storage tank The geothermal power generation apparatus according to claim 4.

The microbubble generating apparatus, geothermal power generator according to claim 4, characterized in that provided in front of the path for transferring the liquid to the geothermal zone.

Providing a path for transferring liquid from the subtropics to the steam generator by means of a pressure pump,
A geothermal power generation device that generates electric power by transferring to the tropical zone and vaporizing the liquid heated by the tropical zone heat,
The geothermal power generation apparatus includes a micro-bubble generator that generates micro-bubbles in the steam generator that vaporizes the heated liquid by reducing the pressure and boiling it, and vaporizes the liquid in which the micro-bubbles are dissolved. A geothermal power generator characterized by generating electricity.

The geothermal power generation apparatus according to claim 7, wherein the micro bubble generation device is provided at a nozzle that generates steam in the steam generator.

The pressure pump transfers the liquid to the subtropics, the heat from the subtropical heat is transferred to the steam generator, and the pressure of the pressure pump generates micro bubbles during the vaporization. A geothermal power generation method comprising: generating electricity by vaporizing the liquid in which the microbubbles are dissolved by the steam generator.

The liquid is transferred to the subtropics by a pressure pump, the liquid heated by the subtropical heat is transferred to a steam generator, and the liquid or vapor used remaining after being vaporized until it is vaporized Are provided with a storage tank for storing the liquid after the liquid is returned to the liquid again, and the microbubble generation device for generating the microbubbles disposed in the storage tank generates microbubbles, and the liquid in which the microbubbles are dissolved is A geothermal power generation method comprising: generating electricity by steaming with the steam generator.

In the steam generator, the liquid is transferred to the subtropics by a pressure pump, the liquid heated by the heat of the subtropics is transferred to a steam generator, and the heated liquid is evaporated by boiling under reduced pressure. A geothermal power generation method comprising: generating microbubbles by a microbubble generator installed; and generating electric power by vaporizing the liquid in which the microbubbles are dissolved by the steam generator.