JP2013241865A

JP2013241865A - 地熱発電装置

Info

Publication number: JP2013241865A
Application number: JP2012114668A
Authority: JP
Inventors: Miyuki Tokida; 幸常田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-05

Abstract

【課題】景観を損ねにくく、設置箇所の制限を緩和することができる地熱発電装置を提案する。
【解決手段】本実施形態の地熱発電装置１００は、地熱発電用の設備を地中に配置し、前記設備は、蒸気井１から得た蒸気で回転させる発電用タービン５と、発電用タービン５が回転することによって発電を行なう発電機６と、を備える。さらに、地中に配置した前記設備は、搬送管１４，１５に配されるバイナリ発電機１７を備え、このバイナリ発電機１７が搬送管１４，１５を流れる熱水によって発電を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、地熱発電装置に関する。

従来から、特許文献１等によって、蒸気井から蒸気及び熱水を含む二相気体を取り出し、この二相流体をセパレータで蒸気と熱水とに分離し、この分離して得た蒸気でタービンを回転させることによって発電を行う地熱発電システムが提案されている。

特開２００７−２１１６３３号公報

上述した地熱発電システムは、地上に設置されるものであり、そのため、景観を損ねるおそれがある。したがって、温泉観光地の近隣地域に地熱発電所を新設することは、近隣住民からの許可が得にくく、地熱発電所は設置箇所の制限が厳しい。また、国立公園に地熱発電所を新設することも国から認められていない。

そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、景観を損ねにくくして、設置箇所の制限を緩和することのできる地熱発電装置を提案することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の地熱発電装置は、地熱発電用の設備を地中に配置し、前記設備は、蒸気井から得た蒸気で回転させる発電用タービンと、前記発電用タービンが回転することによって発電を行なう発電機と、を備えることを特徴とする。

また、地中に配置した前記設備は、前記発電用タービンを回転させた前記蒸気を凝縮させて温水を生成する復水器と、自然水源からの水を前記復水器に供給する取水管と、を備えることが好ましい。

また、地中に配置した前記設備は、前記蒸気井から得た熱水及び蒸気を分離する気液分離器と、この気液分離器から得た前記熱水を近隣施設に搬送する搬送管と、を備えることが好ましい。

また、地中に配置した前記設備は、前記搬送管に配されるバイナリ発電機を備え、このバイナリ発電機が前記搬送管を流れる前記熱水によって発電を行うことが好ましい。

また、地中に配置した前記設備は、前記蒸気井から得た熱水及び蒸気を分離する気液分離器と、この気液分離器から得た前記熱水を近隣施設に搬送する搬送管と、を備え、前記搬送管には、前記復水器で生成された前記温水が混合されることが好ましい。

また、前記搬送管には、前記取水管から前記復水器に供給されて熱交換した後の水が混合されることが好ましい。

本発明の地熱発電装置は、地熱発電用の設備を地中に配置することによって、景観を損ねにくくなり、設置箇所の制限を緩和することができる。

本発明の実施形態の地熱発電装置を概略的に示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。

本実施形態の地熱発電装置１００は、図１に示すように、蒸気井１、気液分離器３、蒸気器４、発電用タービン５、発電機６、復水器７、温水槽８、取水管１０、搬送管１４、及びバイナリ発電機１７を備える。本実施形態では、これらの地熱発電用の各設備を地中に配置している。

蒸気井１には気液分離器３が接続されている。本実施形態では、蒸気井１からは、蒸気及び熱水を含んだ気液二相流体が噴出され、この気液二相流体が気液分離器３に供給される。なお、蒸気井１は、蒸気のみを噴出するものであってもかまわない。

気液分離器３は、蒸気井１から供給された気液二相流体を蒸気と熱水とに分離する。気液分離器３は、蒸気器４に接続されるとともに、搬送管１４に接続されている。この気液分離器３で分離された蒸気は蒸気器４に供給され、この気液分離器３で分離された熱水は搬送管１４に供給される。図中の実線の矢印は、水の流れを示し、図中の破線の矢印は、蒸気の流れを示している。

蒸気器４は、気液分離器３から供給された蒸気を収容する容器であって、収容した蒸気を発電用タービン５に供給する。この蒸気によって発電用タービン５を回転させ、この回転エネルギーを、発電用タービン５に連結された発電機６で電気エネルギーに変換することによって発電を行う。発電用タービン５には、復水器７が接続されており、発電用タービン５を回転させた蒸気は、復水器７に供給される。

復水器７には、川や池や湖や地下水などの自然水源１１から水を取水する取水管１０が接続されている。この取水管１０には取水ポンプ９が取り付けられている。この取水ポンプ９によって自然水源１１から水を取水し、復水器７へ供給する。復水器７の下方には、温水槽８が設けられている。この温水槽８には、復水器７で蒸気を凝縮させて生成した温水と、取水管１０から供給されて復水器７で熱交換した後の水が溜められる。

搬送管１４は、気液分離器３で分離した熱水と、温水槽８に溜めた温水を近隣施設１３へと搬送するためのパイプである。なお、搬送管１４には、熱水から砒素等の温泉用水として不適切な成分を除去する除去装置が配されることが好ましい。搬送管１４は、気液分離器３に接続される第一搬送管１５と、この第一搬送管１５に連続し、近隣施設１３に接続される第二搬送管１６と、第一及び第二搬送管１５，１６に連続し、温水槽８に接続される第三搬送管１８とを備える。第二搬送管１６には、搬送ポンプ１２が取り付けられている。近隣施設１３は、この地熱発電装置１００が設置された箇所の近隣にある温泉施設や、住宅等である。

第一搬送管１５にはバイナリ発電機１７が取り付けられている。バイナリ発電機１７は、第一搬送管１５を流れる熱水との熱交換によって、内部のフロンやアンモニア、プロパンガスなどの沸点の低い作動媒体を加熱、気化させ、その蒸気でタービンを回して発熱するものである。

なお、図示は省略しているが、本実施形態の地熱発電装置１００は、自然水源１１から取水した水を還元井へと供給する供給管を備えている。

上述した本実施形態の地熱発電装置１００は、例えば以下のように作動する。

まず、蒸気井１から熱水及び蒸気を含んだ気液二相流体を取り出し、この気液二相流体を気液分離器３に供給する。次いで、気液分離器３においてこの気液二相流体を熱水と蒸気に分離し、分離した蒸気を蒸気器４に供給し、分離した熱水を第一搬送管１５に供給する。

ここで、蒸気器４に供給された蒸気は、発電用タービン５に供給されて、この発電用タービン５を回転させ、この回転エネルギーを発電機６によって電気エネルギーに変換して発電する。次いで、発電用タービン５を駆動させた蒸気は、復水器７に供給される。

復水器７には、取水ポンプ９によって自然水源１１から吸い上げられた水が取水管１０を通じて供給される。この吸い上げた水によって、復水器７では発電用タービン５から供給された蒸気が冷却されて、凝縮して温水化される。このようにして復水器７で生成された温水は、温水槽８に溜められる。また、取水管１０から復水器７へ供給された水も、蒸気を冷却した後、温水槽８に溜められる。

また、気液分離器３によって分離されて第一搬送管１５に供給された熱水は、バイナリ発電機１７の沸点の低い作動媒体を熱交換によって加熱し、発電させる。次いで、バイナリ発電機１７を経た熱水は、搬送ポンプ１２によって吸い上げられて、第二搬送管１６を介して近隣施設１３へと搬送される。このとき、温水槽８に溜められた温水も、搬送ポンプ１２によって吸い上げられて、第三搬送管１８、そして第二搬送管１６へと搬送され、第一搬送管１５からの熱水と混合して近隣施設１３へと搬送される。なお、バイナリ発電機１７を経た熱水は、第三搬送管１８を介して温水槽８へと搬送して、この温水槽８に溜めていた温水と混合させるようにしてもよい。その場合、温水槽８に溜めた温水と熱水とが、搬送ポンプ１２によって吸い上げられて、第三搬送管１８、第二搬送管１６を介して近隣施設１３へと搬送される。なお、自然水源１１からは、供給管を介して還元井にも水を供給するようにしている。

以上まとめると、本実施形態の地熱発電装置１００は、地熱発電用の設備を地中に配置し、前記設備は、蒸気井１から得た蒸気で回転させる発電用タービン５と、発電用タービン５が回転することによって発電を行なう発電機６と、を備える。

このように地熱発電用の各設備（発電用タービン５や発電機６）を地中に配置することによって、本実施形態の地熱発電装置１００は、景観を損ねにくくなり、設置箇所の制限を緩和することができる。その結果、本実施形態の地熱発電装置１００は、国立公園や温泉観光地の近隣地域への設置が可能となりやすい。

また、本実施形態の地熱発電装置１００では、地中に配置した設備は、発電用タービン５を回転させた前記蒸気を凝縮させて温水を生成する復水器７と、自然水源１１からの水を復水器７に供給する取水管１０と、を備える。

このように復水器７に冷却用水として自然水源１１からの水を供給するようにしたことで、本実施形態の地熱発電装置１００は、冷却用水を供給する冷却塔等の巨大な冷却装置を別途備えないようにすることができる。これにより、地熱発電装置１００をコンパクトに形成して、地中に配置しやすくすることができる。

また、本実施形態の地熱発電装置１００では、地中に配置した設備は、蒸気井１から得た熱水及び蒸気を分離する気液分離器３と、この気液分離器３から得た熱水を近隣施設１３に搬送する搬送管１４と、を備える。

このような構成とすることで、本実施形態の地熱発電装置１００では、蒸気井１及び気液分離器３を経て得られる熱水を、搬送管１４を介して近隣施設１３へと供給することができる。これにより近隣施設１３ではこの熱水を温泉施設の温泉用水や暖房装置の暖房用水等として有効に活用することができる。このように近隣施設１３への還元性の高い地熱発電装置１００とすることで、本実施形態の地熱発電装置１００は、温泉観光地の近隣地域への設置が可能となりやすい。

また、本実施形態の地熱発電装置１００では、地中に配置した設備は、搬送管１４に配されるバイナリ発電機１７を備え、このバイナリ発電機１７が搬送管１４を流れる熱水によって発電を行う。

このような構成とすることで、蒸気井１及び気液分離器３を経て得られる熱水を利用して、バイナリ発電機１７によって発電を行うことができ、地熱発電装置１００全体の発電量を増加させることができる。また、この熱水をバイナリ発電機１７での熱交換によって温度を下げて温水とした状態で、近隣施設１３へと供給することができる。

また、本実施形態の地熱発電装置１００では、搬送管１４には、復水器７で生成された温水が混合される。

このような構成とすることで、復水器７で生成された温水も搬送管１４を介して近隣施設１３へ供給することができ、近隣施設１３に供給する湯量を増加させることができる。

また、本実施形態の地熱発電装置１００では、搬送管１４には、取水管１０から復水器７に供給されて熱交換した水が混合される。

このような構成とすることで、自然水源１１から得た水も、復水器７にて蒸気と熱交換させて湯水とし、この湯水を搬送管１４を介して近隣施設１３へ供給することができ、近隣施設１３に供給する湯量を増加させることができる。

なお、本実施形態の地熱発電装置１００では、自然水源１１からの水を還元井に供給する供給管を備えているため、地中へ水を還元できる。そのため、本実施形態の地熱発電装置１００は、地熱発電用の熱水の過剰取り出しを原因とする地盤沈下を防止できる。また、この自然水源１１からの水を還元井を介して地中に還元することで、温泉湧出量の減少や源泉の枯渇等の温泉の源泉への影響を与えにくくできると推測される。以上のように、本実施形態の地熱発電装置１００は、景観を損ねにくいうえ、温泉の源泉への影響も与えにくいものとなっているため、設置箇所の制限を緩和することができ、その結果、国立公園や温泉観光地の近隣地域への設置が可能となりやすい。

また、上述した本実施形態の地熱発電装置１００は、地熱発電用の各設備を全て地中に配しているが、設備の一部（取水管１０や第二搬送管１６等）が地上に配されていてもよい。地熱発電用の設備を極力地上に露出しないようにすることで、景観を損ねにくくして、設置箇所の制限を緩和することができる。

なお、上述した本実施形態の地熱発電装置１００は、バイナリ発電機１７を備えるものであったが、バイナリ発電機１７を備えないものであってもよい。その場合、近隣施設１３へは、温度の高い水を供給することができる。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更が可能である。

１蒸気井
３気液分離器
５発電用タービン
６発電機
７復水器
１０取水管
１１自然水源
１３近隣施設
１４搬送管
１７バイナリ発電機
１００地熱発電装置

Claims

地熱発電用の設備を地中に配置し、
前記設備は、
蒸気井から得た蒸気で回転させる発電用タービンと、
前記発電用タービンが回転することによって発電を行なう発電機と、
を備えることを特徴とする地熱発電装置。
地中に配置した前記設備は、
前記発電用タービンを回転させた前記蒸気を凝縮させて温水を生成する復水器と、
自然水源からの水を前記復水器に供給する取水管と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の地熱発電装置。
地中に配置した前記設備は、
前記蒸気井から得た熱水及び蒸気を分離する気液分離器と、
この気液分離器から得た前記熱水を近隣施設に搬送する搬送管と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の地熱発電装置。
地中に配置した前記設備は、
前記搬送管に配されるバイナリ発電機を備え、
このバイナリ発電機が前記搬送管を流れる前記熱水によって発電を行うことを特徴とする請求項３に記載の地熱発電装置。
地中に配置した前記設備は、
前記蒸気井から得た熱水及び蒸気を分離する気液分離器と、
この気液分離器から得た前記熱水を近隣施設に搬送する搬送管と、
を備え、
前記搬送管には、前記復水器で生成された前記温水が混合されることを特徴とする請求項２に記載の地熱発電装置。
前記搬送管には、前記取水管から前記復水器に供給されて熱交換した後の水が混合されることを特徴とする請求項５に記載の地熱発電装置。