JPH0526953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地熱流体をその有する熱エネルギー
に応じて順次複数の熱エネルギー活用設備に導
き、各熱エネルギー活用設備を稼働して統合的な
地熱の有効活用を可能にした地熱活用システムに
関するものである。

〔従来の技術〕

地熱エネルギーは、自然エネルギーであつてそ
の資源量も太陽熱や風力などと比べてかなり多量
にあり、国産で且つ枯渇しない新エネルギーとし
て、その有効な活用が非常に期待されているエネ
ルギーの１つである。この地熱エネルギーの利用
といえば、現在は殆どが発電であるといつてもよ
い。これまでに稼働を開始した地熱発電所もいく
つかあるが、主として用いられている地熱流体
は、物理的に良質な150℃以上の湿分が殆どない
所謂乾き蒸気である。また、僅かではあるが、地
熱流体の温度や酸性度などの化学的性質によつて
は、農業、暖房・融雪その他の多目的利用もなさ
れている。従来、地熱流体の熱エネルギーをどの
ような場合に発電に用いるか、どのような場合に
発電以外に用いるかは、地熱流体の地下貯留層に
おける温度により分類している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

地熱流体は、石油のように地中に層状をなして
貯蔵されているとは限らず、多孔質の地質或いは
多くの岩石の割れ目などにたまつている場合など
も多い。地熱のエネルギーとしての埋蔵量は、こ
の貯留層にある流体の温度とその保有する熱エネ
ルギー量によつて表され、流体が蒸気か熱水かに
よつて利用方法が決められる。一方、乾き蒸気の
ような物理的に良質な蒸気が得られる資源量は、
地熱資源全体の約10％と考えられている。また、
地熱生産井より毎時流出する地熱流体の流量すな
わち生産量は、井戸毎に著しく異なり、且つ地熱
流体の単位重量が有する熱エネルギーは、単位重
量中に含まれる蒸気の重量によつて変化する。

上述の如く、地熱流体を利用するにもその利用
方法、得られる地熱流体の内容によつて種々の制
約があつて、その整合性をとることが難しい。す
なわち、例えば発電に利用するために貯留層を探
索しても、見つかつた貯留層にはその利用方法に
合うものがなかつた場合、それらの貯留層は利用
されない。従つて、利用目的に合つた地熱流体が
生産される生産井のみを確保し、それ以外の生産
井は潰してしまうケースも多い。

本発明は、上記の考察に基づくものであつて、
あらゆる生産井から抽出される地熱流体を利用し
地熱流体の有する熱エネルギーをその内容に応じ
て総合的に活用し、高い利用効率を得ることがで
きる地熱活用システムの提供を目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の活用システムは、地熱生産
井から生産される地熱流体の熱エネルギーを活用
する地熱活用システムであつて、高温の地熱流体
を使つて直接発電する地熱直接発電設備、二酸化
炭素を熱媒体として使い中温の地熱流体と熱交換
して発電する間接発電設備、中温の地熱流体を熱
源として吸収冷凍法により水を冷却する冷凍設
備、及び温泉その他の温水利用設備を備え、地熱
生産井から生産される地熱流体を温度に応じて上
記いずれかの設備に供給して熱エネルギーを活用
し、さらに活用後の地熱流体を順次低温側の設備
に供給して温水利用設備に至るまで熱エネルギー
を活用するように接続したことを特徴とするもの
である。

〔作用〕

本発明の地熱活用システムでは、高い熱エネル
ギーを持つ地熱流体を使つてまず地熱直接発電設
備により発電し、この利用により地熱流体が中温
になると、低温媒体を使つて発電する間接発電設
備により発電し、さらに冷凍設備により冷却・冷
房に使用される水を冷却する。そして低温の温水
となつたところで、この温水を温泉その他暖房な
どに利用する。従つて生産井から抽出された地熱
流体は、温水として利用されるまでの過程で発電
及び冷凍など数回にわたつて利用され、熱エネル
ギーが無駄に放出されることなく効率的に回収利
用される。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係る地熱活用システムの１実
施例を説明するための図であり、１１と１６は熱
水エネルギー統合部、１２は直接発電設備、１３
は間接発電設備、１４は冷凍設備、１５は温水利
用設備を示す。熱水エネルギー統合部１１と１６
は、複数の地熱生産井から抽出される熱水エネル
ギーを総合して有効に利用できるように、統合し
て熱水エネルギーを抽出するものである。直接発
電設備１２は、地熱流体を使つて直接タービンを
駆動し発電する設備であり、従来より採用されて
いる蒸気発電、フラツシユ発電、トータルフロー
発電などの設備が使用される。これらは、熱水エ
ネルギー統合部１１から抽出される地熱流体の内
容により選択され、また複数併設してもよい。ま
た、先に述べたように従来は150℃以上の蒸気を
使つた発電しか行われていないが、本発明に係る
直接発電設備１２は、100℃の飽和蒸気を入力エ
ネルギーとする大気圧タービンを使うことによつ
て次段の間接発電設備１３で使う温度に下がるま
での熱エネルギーを使つて発電する。間接発電設
備１３は、二酸化炭素を媒体として用い、50ない
し80℃の中温の地熱流体により間接接触で二酸化
炭素を65℃、130Kg／cm²まで昇温、昇圧してター
ビンを駆動するものである。冷凍設備１４は、間
接発電設備１３と同様に中温の地熱流体を使つて
吸収冷媒法により冷却・冷凍を行うものであり、
温水利用設備１５は、間接発電設備１３や冷凍設
備１４で使用され温度が下がつた低温の温水を利
用するものであり、温泉や暖房設備などである。
また、地熱流体はその有する熱エネルギーによつ
て大きく分類し、中、低温の地熱流体は図示のよ
うに統合部１６を通してシステムの途中から合流
させるようにしてもよい。

次に第１図に示す各設備及び搬送系の具体的な
実施例を説明する。

第２図は本発明に係る熱水エネルギー統合部及
び直接発電設備の１実施例構成を示す図、第３図
は第２図の熱水エネルギー統合部で使用されうエ
ジエクターを説明するための図である。図中、２
１，２２と２３は生産井、２４はサイレンサ、２
５と２６はエジエクター、２７は気水分離器、２
８は蒸気輸送管、２９はタービン、３０は発電
機、３１はポンプ、３２は噴射復水器、３３は温
水槽、３４はノズルを示す。複数の生産井２１，
２２と２３は、それぞれ高圧、中圧、低圧の熱水
を発生する生産井であつて、低圧の熱水を高圧の
熱水によるエジエクターによつて順次吸い出すよ
うに、エジエクター２５，２６を介して遠い方か
ら高圧の生産井２１、中圧の生産井２２、低圧の
生産井２３を順に接続する。このエジエクター２
５，２６によつて統合された熱水を気水分離器２
７に送り、ここで分離された蒸気を蒸気輸送管２
８によりタービン２９に導いて使用する。タービ
ン２９を駆動した後の蒸気は、噴射復水器３２に
て復水された温水槽３３より次段の地熱利用設備
へ導かれると共に、不凝縮ガスは大気へ放出され
る。

生産井２１からの高圧熱水と生産井２２からの
中圧熱水とを統合するエジエクター２５は、第３
図に示すようにノズル３４で高圧熱水の憤流をつ
くり、この流れの境界面で中圧熱水を巻き込んで
低圧の生産井２３の方へ噴出するように構成され
る。さらに、このエジエクター２５からの噴射熱
水と生産井２３からの低圧熱水とを統合するエジ
エクター２６も同様に構成される。

従来の方法は、生産井の坑口圧力の低い方の蒸
気に複数の生産井蒸気を合わせ、蒸気圧の高い生
産井のエネルギーを結果的に低くして使用してお
り、エネルギーを無駄に使用していた。これは、
複数の生産井蒸気を直接接続したのでは、低圧の
蒸気を高圧のものが押さえ込んでしまうので、圧
力の低い方に合わせざるを得なかつたこともその
理由の１つである。そのため、相対的にタービン
の入口圧が低くなるので、タービン効率も悪くな
つた。これに対して、上述の如くエジエクター２
５，２６を使つて地熱温度の異なる複数の生産井
を接続して低圧の生産井の熱水を高圧の生産井の
熱水のエジエクトにより順次吸い上げ、熱水を統
合すると、多量の蒸気を低めの圧力の方ではなく
高い方の圧力でタービンに供給することができ
る。そのため、タービンを効率よく運転すること
ができる。

次の第４図は本発明に係る間接発電設備の１実
施例を示す図であり、４１は熱水供給部、４２は
予熱・蒸発器、４３はタービン、４４は発電機、
４５は圧縮ポンプ、４６はコンデンサ、４７は媒
体ポンプを示す。媒体としてCO₂を用い、この
CO₂を媒体ポンプ４７により予熱・蒸発器４２に
供給する。またこの予熱・蒸発器４２には、地熱
生産井や前段の直接発電設備などの熱水供給部４
１から65〜80℃程度の低温の地熱流体を供給す
る。そして、この予熱・蒸発器４２において65〜
80℃程度の低温の地熱流体と媒体のCO₂との熱交
換を行う。媒体のCO₂は、臨界温度35℃、70Kg／
cm²であり、これを65℃、130Kg／cm²に昇温、昇圧
しても熱分解することなく安定性がある。そこ
で、この臨界温度35℃、70Kg／cm²の特性と安定し
たCO₂の性状を活用して、媒体のCO₂を65℃、
130Kg／cm²に昇温、昇圧してタービン４３に供給
する。これによりタービン４３を駆動し発電機４
４により電力を発生する。予熱・蒸発器４２から
排出される低温の地熱流体は、温泉その他の熱水
利用システムに導く。また、タービン稼働後の
CO₂は、圧縮ポンプ４５によつて冷却、圧縮して
液化しコンデンサ４６に返却する。そして、この
媒体のCO₂はコンデンサ４６から再び媒体ポンプ
４７により予熱・蒸発器４２に供給され循環す
る。

第５図は第４図に示す発電設備のサイクルを説
明するための熱力学線図である。第５図におい
て、縦軸は温度Ｔ、横軸はエンタルピｈ（kcol／
Kg）、５１と５３は媒体としてCO₂を使つた場合
における地熱流体の温度変化線とCO₂の飽和蒸気
線、５２と５４は媒体としてフロン系を使つた場
合における地熱流体の温度変化線とフロン系の飽
和蒸気線を示す。媒体としてフロン系を使つた場
合、媒体は、ａからｂまでポンプ昇圧され、その
後′からまで温度変化する地熱流体で加熱さ
れエンタルピが増加してｂ−c′−c″まで予熱・蒸
発する。そして、タービンでc″からｄまで膨脹し
て仕事（タービンを駆動し）、ｄ−ｅ−ａまで冷
却・凝縮されて初めの状態に戻る。これに対して
媒体としてCO₂を使つた場合、媒体は、ａからｂ
までポンプで昇圧された後、からまで温度変
化する地熱媒体で加熱されエンタルピが増加して
ｂからｃまで予熱・蒸発する。従つて、地熱流体
の出口温度が同じt₃である場合、CO₂を媒体とす
るときの地熱流体の入口温度t₂は、フロン系を媒
体とするときの地熱流体の入口温度t₁よりも大幅
に低くなり、t₁−t₃に対しt₂−t₃と使用できる温
度範囲及び地熱流体の放出熱量に対する最大出力
（t₁−t₃に対するc″−ｄ、t₂−t₃に対するｃ−ｄ）
比は非常に優れた結果が得られる。

地熱流体の温度があまり高くない場合や、地熱
流体が化学的に強い酸性であるため蒸気タービン
のケーシングや羽根の材料として耐蝕性の十分な
ものが得られず信頼性に問題がある場合などに作
動媒体を使つたバイナリーサイクル発電が採用さ
れる。このバイナリーサイクル発電では、地熱流
体の熱エネルギーを作動媒体に伝えて蒸発せし
め、その作動媒体の蒸気によりタービンを駆動し
これに連結した発電機により発電を発生させてい
るが、従来の発電では地熱の温度はいずれも150
℃以上であり、80℃程度の地熱蒸気では発電効率
が悪いため、現状では発電用の蒸気の対象として
は考慮されていなかつた。しかし、上述のように
媒体としてCO₂を用い昇温、昇圧値を65℃、130
Kg／cm²程度にしてタービンを駆動すると、そのた
めの地熱流体の温度も65〜80℃程度でも十分活用
できる。さらには、媒体のCO₂の臨界温度35℃よ
りも高い地熱流体であれば50℃の地熱流体であつ
ても、臨界状態を越えて媒体を昇温、昇圧させる
ことができるので、直接発電設備で発電後のかな
り温度が下がつた地熱体を使つてもタービンを駆
動することができる。

第６図は本発明に係る冷凍設備の１実施例構成
を示す図であり、６１は蒸発タンク、６２は凝縮
タンク、６３と６４は冷媒、６５はポンプ、６６
は受皿をそれぞれ示している。

第６図において、冷媒６３と６４は、臭化リチ
ウム二水和物（Li−Br・2H₂O）にエタノールや
メタノールなどのアルコール系液を混入したもの
で、蒸発タンク６１は、この冷媒６３を水銀柱約
75mmの真空下で収容し、凝縮タンク６２は、水銀
柱約７mmの真空下で収容したものである。そして
蒸発タンク６１に収容した冷媒６３の柱に蒸気井
からの蒸発熱水が還流するパイプを通し、冷媒６
３を水銀柱約75mmの真空下で加温する。冷媒６３
は、アルコール系液を混入しているので、沸点が
低く65℃程度の蒸気又熱水でも沸騰蒸発する。ま
た、蒸発タンク６１の冷媒６３の面より上方に
は、屋外用クーラーの水が還流するパイプを配置
するとともに、その下方に受皿６６を配置し、冷
媒６３より沸騰蒸発した水蒸気をここで湿り蒸気
にして受皿６６を通して凝縮タンク６２へ還流さ
せ、その途中で断熱膨脹により冷水を生成する。
この冷水を凝縮タンク６２の上方に導き、ここで
冷房用の水管や冷やし冷媒６４に合流させる。こ
れにより、冷房用の水管を還流する水は、12℃か
ら７℃程度に冷却される。この過程において、冷
媒６３は、沸騰蒸発により温度が高くなり、逆に
冷媒６４は、冷水の合流により濃度が低くなるか
ら、冷媒６３の一部を凝縮タンク６２の冷媒６４
に合流させるとともにポンプ６５を使つてさらに
冷媒６４の一部を蒸発タンク６１の冷媒６３に還
流させて、冷媒の濃度を常に所定の値に維持する
ことも必要である。

上述のように冷媒設備では、アルコール系液を
混入することによつてさらに沸点を低くした臭化
リチウム二水和物を冷媒とし、蒸発タンク６１で
その水分を蒸発、凝縮させ、その途中で断熱膨脹
により冷水を生成して冷房用の水管を還流する水
の冷却を行う。これにより従来は活用が難しいと
されていた低温の熱源をも有効に活用できるよう
にした。なお、第６図において、屋外クーラーに
よつて32℃に調温した冷却水は、蒸発タンク６１
の水蒸気及び凝縮タンク６２の冷媒６４を補助的
に冷却するためのもので、蒸発タンク６１及び凝
縮タンク６２の状態を改善するものである。すな
わち、蒸発タンク６１では、水蒸気の一部を冷却
凝縮して湿り蒸気とすることにより、断熱膨脹の
効果を高め、凝縮タンク６２では、蒸発タンク６
１から高温で還流する冷媒のために、冷房用の水
管を還流する水の吐出温度が上昇しないように冷
媒６４の温度を下げるものである。

地熱エネルギーは、蒸気、熱水、これらの混合
流体など種々の形態で抽出され、その温度も高温
から低温まで幅広く存在するが、従来の地熱エネ
ルギーの利用では、入口温度は精々80℃以上のエ
ネルギー源が一般的であり、それ以下のものは使
用できないとされていた。従来の地熱流体を利用
した冷凍設備でも、90℃の淡水を95℃の熱湯に換
え、それを熱源として５℃〜10℃程度の冷水を生
成している。従つて、この冷凍設備では、低温の
熱源が存在しても、上記温度以下の場合には活用
することができず、80℃以下の低温熱源ではよく
ても成績係数が３〜４程度にしかならず、有効な
活用は難しいとされていた。上述のように冷媒と
して臭化リチウム二水和物（Li−Br・2H₂O）に
アルコール系液を混入したものを用いると、従来
は活用することが難しいとされていた65℃〜68℃
程度の低温熱水をエネルギー源としても冷凍機を
働かせることができる。しかもその結果、従来は
成績係数が３〜４程度であつたのに対し、その倍
の７〜９の成績係数を達成することができる。こ
れにより低温の地熱流体の熱エネルギーをさらに
広範囲に活用することが可能となる。

第７図は本発明に係る地熱活用システムの発電
設備に付加される水車発電設備の１実施例構成を
示す図であり、７１はコンデンサー本体、７２は
上部液だめ、７３は中央液だめ、７４は下部液だ
め、７５は温水槽、７６は水車タービン、７７は
発電機を湿す。この例はバロメトリツク・コンデ
ンサーに適用したものである。先に述べたように
蒸気タービンに供給され仕事をした蒸気は、コン
デンサー７１で冷却されて水となり、一部は冷水
塔に送られて大気で冷却された後、コンデンサー
７１で冷却水として利用され、残りは温水槽７５
に溜められる。すなわち、バロメトリツク・コン
デンサーでは、中央液だめ７３の底にあけた多数
の水孔から下方に噴出する冷水の憤流に蒸気ター
ビンからの蒸気が触れて凝縮し、下部液だめ７４
に集められる。しかし、ここで凝縮しなかつた蒸
気はさらに上部液だめ７２から落下する冷水の憤
流で凝縮させられる。そして、ここでも凝縮しな
い不凝縮ガスが上部の排出口から放出される。他
方、下部液だめ７４に集められた温水は、温水槽
７５に溜められ、次段の地熱利用設備に導かれる
が、さらにこの温水を有効に活用するため、図示
の如く温水槽７５に溜められた温水を例えばパイ
プにより落差をもたせて水車タービン７６に導
き、その水頭圧によりコンデサー内の負圧を高め
ると共に水車タービン７６を駆動する。また、コ
ンデンサー本体の圧力は、温水槽７５の液面と標
準液面との落差Ｈと下部液だめ７４の液深ｈの和
により定まるが、温水槽７５に溜められた温水を
排水パイプで水車タービン７６に導くことによ
り、コンデンサー内部に負圧を発生させることが
できる。そのため、従来真空（0.1〜0.3ata）低
下防止用に設けていた真空ポンプを省略若しくは
小容量のものにすることができる。これにより、
単に温水槽７５に溜められた温水（熱水）を次段
の利用設備に輸送するのではなく、蒸気タービン
で発電した後さらにその位置エネルギーを有効に
活用し、落差を利用してコンデンサーに溜められ
た温水に水頭圧をもたせ水車タービンで発電して
システム全体の発電効率を高めることによつて、
総合的に地熱エネルギーの利用効率が高められ
る。

本発明に係る地熱活用システムでは、第１図に
示すように地熱流体の持つ熱エネルギーに応じて
その利用設備を配置し、総合的に利用効率を高め
ることを狙つている。このため、次段の利用設備
へ地熱流体を搬送する際、その途中の搬送路にお
いても極力損失を少なく且つ搬送効率をよくする
ことも重要となる。このような本発明に好適な搬
送手段の例について次に説明する。

第８図は本発明に適用される真空搬送システム
の１実施例を説明するための図であり、８１は熱
水供給パイプ、８２は熱水供給ポンプ、８３は熱
水貯蔵塔、８４は冷暖房設備、８５は搬送パイ
プ、８６は真空ポンプ、８７は地熱利用設備、８
８は熱水レベル検出器、８９はレベル・コントロ
ーラ、Ｂはドレン・バルブを示す。第９図におい
て、熱水は、熱水供給パイプ８１から熱水供給ポ
ンプ８２によつて熱水貯蔵塔８３に供給され、こ
こに貯留される。熱水貯蔵塔８３には、次段の地
熱利用設備８７へ熱水を送るための搬送パイプ８
５が接続され、この搬送パイプ８５の末端に真空
ポンプ８６が接続される。また、熱水貯蔵塔８３
には熱水のレベル（水位）を検出する熱水レベル
検出器８８、及び底部から熱水や析出した不純物
などを取り出すドレイン・バルブＢが設けられ
る。この熱水レベル検出器８８の検出レベルに応
じてドレイン・バルブＢを開放制御するのがレベ
ル・コントローラ８９である。すなわち、レベ
ル・コントローラ８９は、コントロール・レベル
の基準値として上限値と下限値とが設置され、検
出レベルが上限値に達したことを条件にドレイ
ン・バルブＢを開けて熱水貯蔵塔８３の底部から
熱水及び析出した不純物を廃棄し、検出レベルが
下限値に達したことを条件にドレイン・バルブＢ
を閉める。或いは、基準値としてドレイン開始値
のみを設定し、検出レベルがドレイン開始値に達
したことを条件に一時時間だけドレイン・バルブ
Ｂを開けるようにしたり、その他の制御方法を採
用することも勿論可能である。冷凍設備８４は、
搬送途中に搬送パイプ８５から外へ放出されるエ
ネルギーを冷暖房に有効に活用するものである。

次に図示システムの動作を説明する。熱水供給
ポンプ８２が運転され、熱水は熱水貯蔵塔８３に
供給されると、熱水貯蔵塔８３内は真空ポンプ８
６の運転により減圧されるため、ここでは供給さ
れた熱水がフラツシユして蒸気となり、不純物を
含まない形態で、且つ自動的に搬送パイプ８５を
通して円滑に搬送される。搬送パイプ８５を通し
て蒸気を搬送する際に外部へ漏れる熱エネルギー
は、冷凍設備８４により活用され、地熱利用設備
８７に搬送された蒸気は、例えば復水されて温泉
として利用される。他方、熱水貯蔵塔８３では熱
水のレベル（水位）が上昇すると、熱水レベル検
出器８８の検出レベルが所定のレベル（基準レベ
ル）に達したことを条件として、レベル・コント
ローラ８９の動作によりドレン・バルブＢが開け
られる。その結果、熱水貯蔵塔８３に余分に溜ま
つた熱水及び熱水中に析出した沈澱した不純物な
どが廃棄される。このようにしてフラツシユによ
つて熱水貯蔵塔８３に残された熱水中の含有不純
物は、所定の期間を経てドレン・バルブＢを通し
て廃棄される。

従来は、搬送路が長距離になり配管が長くなる
場合や、配管が複雑になる場合には、輸送動力を
大きくすることによつて対処している。そのため
搬送管の太さや長さ、配管の複雑さに従つてかな
り大規模な搬送ポンプを設備する必要があり、設
備費、運てや保持のための維持経費の負担が大き
くなるという難点があつた。また、通常の配管の
中を熱水が送られるため、熱水中に含まれている
不純物もそのまま送られることになる。この熱水
中の不純物は、所謂スケールとなつて析出し、配
管の内壁に付着して搬送路を閉塞したり、あるい
は熱水利用設備の中に付着して種々の弊害を与え
たりする。その結果、これを除去するため、さら
に多大な設備、費用を必要とすることになつてい
る。その点、このシステムでは、上述のように搬
送パイプの末端で真空ポンプを運転して搬送パイ
プ内及び熱水貯蔵塔内を真空に引くことによつ
て、熱水をフラツシユさせるとともにそのフラツ
シユさせた蒸気の形態により自動的に搬送するの
で、90〜95％の不純物をそのまま熱水中に残させ
ることにより除去でき、しかも動力としては、真
空ポンプを運転するだけであるから、50〜60℃程
度の低温熱水でも熱水の蒸気膨脹により熱水その
ものの輸送の場合に比べ30％の動力で輸送でき
る。

第９図は本発明に適用される熱水搬送路の１実
施例を説明するための図であり、９１はコンクリ
ート枠、９２は搬送管、９３はフレキシブル管、
９４は断熱空気層、９５は保温材、９６は支持
台、９７はチヤンネル、９８はドレーンを示す。

第９図ａにおいて、搬送管９２は、熱水を通す
ものであつてコンクリート管を用いる。フレキシ
ブル管９３は、搬送管９２を覆うものであつてプ
ラスチツク製の電線管（例えば古河電工製）を用
いる。そして、これら搬送管９２とフレキシブル
管９３との間に断熱空気層９４を形成せしめ、こ
こに断熱用の空気を充満させる。また、フレキシ
ブル管９３とコンクリート枠９１との間には保温
材９５を充填するとともに、適宜支持台９６を使
つてフレキシブル管９３をコンクリート枠９１内
に位置決めし固定する。支持台９６を設けた部分
の断面（第９図ａのＡ−Ｂ断面）を示したのが第
９図ｂである。

上記第９図ａ，ｂに示す構成の熱水搬送路で
は、断熱空気層９４が介存するため、プラスチツ
ク製のフレキシブル管９３は耐熱性を保つことが
できると共に、搬送管９２から熱水が漏れても断
熱空気層９４の温度上昇による膨脹によつて漏水
を阻止しようとする圧力が発生する。また、熱水
が搬送管９２から漏れてもフレキシブル管９３が
水蜜性のプラスチツク製であるため、熱水は断熱
空気層９４に滞留するだけで保温材９５には到達
せず、断熱機構には何の影響も生じないので、温
度の低下を阻止できる。また、従来のように熱水
が漏れて保温材９５に浸透、劣化させるというこ
ともないため、保温材の品質を維持でき、特に高
価な保温材を使用する必要もなくなる。

従来行われている地熱流体、主に熱水の搬送法
としては、熱水を搬送するチヤンネルをコンクリ
ートにより覆うようにして、チヤンネルの中を通
して熱水を搬送するもの、或いはコンクリート・
チヤンネルをグラスウール断熱材（或いは二重ウ
レタン）で覆うようにして、コンクリート・チヤ
ンネルの中を通して熱水を搬送するものなどがあ
る。しかしながら、従来の熱水の搬送法では、多
くの場合地中の溝に鉄管を埋めるなどの構造をも
たせ、温度降下は0.1〜１℃／Kmとするためかな
り高価になり、、これが多目的利用の開発をかな
り遅らせてきた。すなわち、コンクリート管から
の漏水によつて保温材に熱水が浸透し、この熱で
膨脹する結果保温材を破壊してしまうと、上記の
温度高降下を維持できなくなる。保温が充分でな
いと、特に大気温度が低いときの温度降下は大き
くなるから、有効エネルギーの損失も大きくな
る。それに対して上述した熱水搬送路では、コン
クリート管などの搬送管から保温材に達する漏水
をプラスチツク製のフレキシブル管で阻止できる
ので、漏水によつて保温材に悪影響を与えること
がなくなる。従つて、安価な保存材を使つても充
分に対応できる。また、搬送管とフレキシブル管
との間に断熱空気層を設けたので、これにより保
温降下の向上、漏水を阻止または抑制を図ること
ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、高温の地熱流体から温泉に利用できる低温の
温水になるまで、その持つ熱エネルギーを全て利
用するので、総合的に非常に高い熱利用効率を得
ることができる。また、その利用設備も多岐にわ
たるため、通常必要な電気や冷暖房のエネルギー
さらには温泉までを生産井から抽出する地熱流体
の熱エネルギーによつて賄うことができ、省エネ
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る地熱活用システムの１実
施例を説明するための図、第２図は本発明に係る
熱水エネルギー統合部及び直接発電設備の１実施
例構成を示す図、第３図は第２図の熱水エネルギ
ー統合部で使用されるエジエクターを説明するた
めの図、第４図は本発明に係る間接発電設備の１
実施例を示す図、第５図は第４図に示す発電設備
のサイクルを説明するための熱力学線図、第６図
は本発明に係る冷凍設備の１実施例構成を示す
図、第７図は本発明に係る地熱活用システムの発
電設備に付加される水車発電設備の１実施例構成
を示す図、第８図は本発明に適用される真空搬送
システムの１実施例を説明するための図、第９図
は本発明に適用される熱水搬送路の１実施例を説
明するための図である。 １１と１６……熱水エネルギー統合部、１２…
…直接発電設備、１３……間接発電設備、１４…
…冷凍設備、１５……温水利用設備。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地熱生産井から生産される地熱流体の熱エネ
   ルギーを活用する地熱活用システムであつて、高
   温の地熱流体を使つて直接発電する地熱直接発電
   設備、二酸化炭素を熱媒体として使い中温の地熱
   流体と熱交換して発電する間接発電設備、中温の
   地熱流体を熱源として吸収冷凍法により水を冷却
   する冷凍設備、及び温泉その他の温水利用設備を
   備え、地熱生産井から生産される地熱流体を温度
   に応じて上記いずれかの設備に供給して熱エネル
   ギーを活用し、さらに活用後の地熱流体を順次低
   温側の設備に供給して温水利用設備に至るまで熱
   エネルギーを活用するように構成したことを特徴
   とする地熱活用システム。 ２ 地熱直接発電設備は、100℃の飽和蒸気を入
   力エネルギーとする大気圧タービンによつて駆動
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の地熱活用システム。 ３ 間接発電設備は、二酸化炭素を媒体として用
   い、50ないし80℃の中温の地熱流体により間接接
   触で二酸化炭素を65℃、130Kg／cm³まで昇温、昇
   圧してタービンを駆動することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の地熱活用システム。 ４ コンデンサーに生じる排出水に水頭圧を持た
   せてコンデンサーの負圧を高めると共に水車ター
   ビンを駆動し発電する水車発電設備を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１ないし３項のい
   ずれかに記載の地熱活用システム。 ５ 冷凍設備は、冷媒として臭化リチウム二水和
   物にアルコール系液に混入したものを用い、中温
   熱源でも高い成績係数を得られるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地熱活
   用システム。 ６ 地熱流体は、複数の生産井を高圧側の生産井
   から低圧側の生産井へ順次連結し、低圧側の生産
   井の熱水を高圧側の生産井の熱水のエジエクトに
   より順次吸い上げて熱水を統合して抽出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地熱活
   用システム。 ７ 搬送路の末端に真空ポンプを接続し、該真空
   ポンプを用いて搬送管内及び熱水を貯留した熱水
   貯蔵塔内を真空にすることにより熱水貯蔵塔内の
   熱水をフラツシユさせ蒸気にして自動的に搬送す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の地熱活用システム。 ８ 搬送管内の搬送蒸気を冷凍設備の熱源として
   利用したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の地熱活用システム。 ９ 水密性のプラスチツクからなるフレキシブル
   管により搬送管を覆うと共に、搬送管とフレキシ
   ブル管との間に空気を充満させ断熱空気層を形成
   した熱水搬送路により熱水を搬送するようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地
   熱活用システム。