JPH11223176A - 高温岩体発電方法及びこれを利用する高温岩体発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透水層での流通抵坑が変化したときに透水層
への注水量を容易に調整できると共に生産井で各透水層
の熱水の干渉を防止する。 【解決手段】 外管２１と、外管２１の内部を長手方向
に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁２２と、隣り合
う仕切壁２２の間の仕切空間２３と外管２１の外部とを
連通する連通孔２４と、外管２１の仕切壁２２が形成さ
れた部分の外周に形成した環形状の遮水突起２５と、外
管２１に収容されて仕切空間２３のそれぞれに下流側端
部が開口すると共に上流側が送水ポンプ９に取り付けら
れる複数の内管２６と、内管２６から噴出する水量を内
管２６ごとに調整する制御手段とを有する注水手段２０
を注入井７に設ける。また、上述の注水手段と同様の外
管２１と仕切壁２２と連通孔２４と遮水突起２５との他
に、外管２１に収容されて仕切空間２３のそれぞれに上
流側端部が開口すると共に下流側が発電手段３２に接続
される複数の内管２６とを有する回収手段３１を生産井
３０に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温岩体に形成さ
れた注入井で透水層に水を送り込んで加熱し蒸気や熱水
にして生産井で回収し、この蒸気や熱水により発電を行
う高温岩体発電方法及びこれを利用する高温岩体発電装
置に関する。さらに詳述すると、本発明は、透水層に水
を送り込む注入方法及び注水手段の改良と、透水層から
蒸気等を回収する回収方法及び回収手段の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】高温岩体発電を行うために、約２００〜
４００℃の地熱を有する地下岩盤に向けて注入井と生産
井とを約１００〜４５０ｍ離して掘削して、これら注入
井と生産井との間に水を加熱しながら流通させるための
透水層を多数作成する。そして、注入井で透水層に水を
注入して生産井で透水層から蒸気または熱水を取り出し
て発電に使用する。

【０００３】そして、注入井で多数の透水層に水を送り
込むために、図５に示すように注入井１０１の内部に複
数の噴出孔１０２を有する鉄管１０３を設置する。各噴
出孔１０２は透水層１０４と同等の深度となる位置に形
成されている。この鉄管１０３に地上から水を送り込む
ことにより、各噴出孔１０２から水が噴出してその付近
の透水層１０４に流し込まれる。ここで、各噴出孔１０
２の大きさは、各透水層１０４に注入した水が高温岩体
１０５から均等に熱を抽出するために最適な水量となる
よう設定しておく。

【０００４】一方、生産井では、内部に例えば鉄管を設
置して各透水層から噴き出される蒸気や熱水をまとめて
回収している。この回収用の鉄管は発電装置に接続され
て蒸気タービンに蒸気を供給している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た高温岩体発電方法では、透水層１０５を流通する水に
より岩体温度が低下して透水層１０４での流通抵坑が変
化したときに噴出孔１０２から透水層１０４への注入量
が変化してしまうので、生産井で各透水層１０４ごとに
抽出される熱量が不均等になってしまう。このように抽
出する熱量に不均等が生ずると生産井で得られる蒸気や
熱水の温度にばらつきが生じて発電効率を低下させてし
まうので、これを防止するために透水層１０４への注入
量が変化したときに鉄管１０３を引き上げて噴出孔１０
２の大きさを調整している。しかし、この調整作業は煩
雑であるため、高温岩体発電の作業性が悪いものとなっ
ている。

【０００６】また、生産井では各透水層からの蒸気や熱
水をまとめて回収用鉄管に流通させているので、透水層
ごとの熱水の噴き出し圧力の差により干渉が生じてしま
う。例えば、下方の透水層から噴き出す熱水が上方の透
水層から噴き出す熱水よりも高圧であるときに、これら
の熱水を１本の鉄管で回収すると下方からの熱水が上方
の透水層に流れ込んでしまったり上方の透水層からの熱
水の噴出を妨げたりすることがある。このような熱水の
干渉が生ずると高温岩体からの熱回収の効率が低下して
しまうので、高温岩体発電の発電効率を向上させるのが
困難であった。

【０００７】そこで、本発明は、透水層での流通抵坑が
変化したときに透水層への注水量を容易に調整できると
共に生産井で各透水層の熱水の干渉を防止する高温岩体
発電方法及びこれを利用する高温岩体発電装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、高温岩体に形成された注入
井で高温岩体中の複数の透水層に水を送り込む注水工程
と、水が透水層を流通しながら加熱されて蒸気や熱水に
成る加熱工程と、高温岩体に形成された生産井で透水層
からの蒸気や熱水を回収する回収工程と、回収工程で回
収された蒸気や熱水により発電を行う発電工程とを備え
る高温岩体発電方法において、注水工程で透水層ごとに
独立して水を送り込むと共に透水層ごとに注水量を制御
するようにしている。

【０００９】したがって、透水層を流通する水により岩
体温度が低下して透水層での流通抵坑が変化したとき
に、各透水層に対して注水量を個別に制御することによ
り透水層への注入量を一定にすることができる。このた
め、生産井で各透水層ごとに抽出される熱量を均等にす
ることができる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、高温岩体に
形成された注入井で高温岩体中の複数の透水層に水を送
り込む注水工程と、水が透水層を流通しながら加熱され
て蒸気や熱水に成る加熱工程と、高温岩体に形成された
生産井で透水層からの蒸気や熱水を回収する回収工程
と、回収工程で回収された蒸気や熱水により発電を行う
発電工程とを備える高温岩体発電方法において、回収工
程で透水層ごとに独立して蒸気や熱水を回収するように
している。

【００１１】したがって、生産井に開口する透水層同士
の間で熱水の噴き出し圧力の差が生じていても互いに影
響を受けることはないので、蒸気や熱水の回収量を増大
することができる。

【００１２】さらに、請求項３記載の発明は、高温岩体
に形成された注入井で高温岩体中の複数の透水層に水を
送り込む注水工程と、水が透水層を流通しながら加熱さ
れて蒸気や熱水に成る加熱工程と、高温岩体に形成され
た生産井で透水層からの蒸気や熱水を回収する回収工程
と、回収工程で回収された蒸気や熱水により発電を行う
発電工程とを備える高温岩体発電方法において、注水工
程で透水層ごとに独立して水を送り込むと共に透水層ご
とに注水量を制御して、尚かつ回収工程で透水層ごとに
独立して蒸気や熱水を回収するようにしている。

【００１３】したがって、透水層を流通する水により岩
体温度が低下して透水層での流通抵坑が変化したとき
に、各透水層に対して注水量を個別に制御することによ
り透水層への注入量を一定にすることができる。このた
め、生産井で各透水層ごとに抽出される熱量を均等にす
ることができる。また、生産井に開口する透水層同士の
間で熱水の噴き出し圧力の差が生じていても互いに影響
を受けることはないので、蒸気や熱水の回収量を増大す
ることができる。

【００１４】一方、請求項４記載の発明では、高温岩体
に形成された注入井で高温岩体中の複数の透水層に水を
送り込んで加熱して蒸気や熱水にする注水手段と、高温
岩体に形成された生産井で透水層からの蒸気や熱水を回
収する回収手段と、回収手段により回収された蒸気や熱
水により発電を行う発電手段とを備える高温岩体発電装
置において、注水手段は、外管と、外管の内部を長手方
向に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁と、隣り合う
仕切壁の間の仕切空間と外管の外部とを連通する連通孔
と、外管の仕切壁が形成された部分の外周に形成した環
形状の遮水突起と、外管に収容されて仕切空間のそれぞ
れに下流側端部が開口すると共に上流側が送水ポンプに
取り付けられる複数の内管と、内管から噴出する水量を
内管ごとに調整する制御手段とを有するようにしてい
る。

【００１５】したがって、注水井の透水層に注水を行う
ときは、送水ポンプから各内管に水を供給し仕切空間に
噴出させる。水は仕切空間から連通孔を通過して外管の
外部に流出する。この水が、隣接する２つの遮水突起の
間に充填してから透水層に入り込む。そして、透水層を
流通する水により岩体温度が低下して透水層での流通抵
坑が変化したときは、各内管から噴出する水量を制御手
段により個別に調整する。このため、各内管から透水層
に対する注入量を一定にすることができる。これによ
り、生産井で各透水層ごとに抽出される熱量を均等にす
ることができる。

【００１６】しかも、連通孔から噴き出された水は外管
と抗壁との間を伝わって漏れ出すことが遮水突起により
防止されるので、各透水層への注水の際の圧力損失を低
減して確実な注水を行うことができる。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、高温岩体に
形成された注入井で高温岩体中の複数の透水層に水を送
り込んで加熱して蒸気や熱水にする注水手段と、高温岩
体に形成された生産井で透水層からの蒸気や熱水を回収
する回収手段と、回収手段により回収された蒸気や熱水
により発電を行う発電手段とを備える高温岩体発電装置
において、回収手段は、外管と、外管の内部を長手方向
に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁と、隣り合う仕
切壁の間の仕切空間と外管の外部とを連通する連通孔
と、外管の仕切壁が形成された部分の外周に形成した環
形状の遮水突起と、外管に収容されて仕切空間のそれぞ
れに上流側端部が開口すると共に下流側が発電手段に接
続される複数の内管とを有するようにしている。

【００１８】したがって、生産井に開口する透水層から
蒸気等の回収を行うときは、各透水層から噴き出された
蒸気等が隣接する２つの遮水突起の間に充填して連通孔
を経て仕切空間の内部に入り込む。さらに、蒸気等は仕
切空間から内管に入り込んで発電手段に供給される。こ
のため、各透水層ごとに異なる２つの遮水突起の間に充
填して発電手段に直接供給されるので、透水層同士の間
で熱水の噴き出し圧力の差が生じていても互いに影響を
受けることはなく、蒸気や熱水の回収量を増大すること
ができる。

【００１９】さらに、請求項６記載の発明は、高温岩体
に形成された注入井で高温岩体中の複数の透水層に水を
送り込んで加熱して蒸気や熱水にする注水手段と、高温
岩体に形成された生産井で透水層からの蒸気や熱水を回
収する回収手段と、回収手段により回収された蒸気や熱
水により発電を行う発電手段とを備える高温岩体発電装
置において、注水手段は、外管と、外管の内部を長手方
向に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁と、隣り合う
仕切壁の間の仕切空間と外管の外部とを連通する連通孔
と、外管の仕切壁が形成された部分の外周に形成した環
形状の遮水突起と、外管に収容されて仕切空間のそれぞ
れに下流側端部が開口すると共に上流側が送水ポンプに
取り付けられる複数の内管と、内管から噴出する水量を
内管ごとに調整する制御手段とを有すると共に、回収手
段は、外管と、外管の内部を長手方向に仕切る長手方向
に垂直な複数の仕切壁と、隣り合う仕切壁の間の仕切空
間と外管の外部とを連通する連通孔と、外管の仕切壁が
形成された部分の外周に形成した環形状の遮水突起と、
外管に収容されて仕切空間のそれぞれに上流側端部が開
口すると共に下流側が発電手段に接続される複数の内管
とを有するようにしている。

【００２０】したがって、注水井の透水層に注水を行う
ときは、送水ポンプから各内管に水を供給し仕切空間に
噴出させる。水は仕切空間から連通孔を通過して外管の
外部に流出する。この水が、隣接する２つの遮水突起の
間に充填してから透水層に入り込む。そして、透水層を
流通する水により岩体温度が低下して透水層での流通抵
坑が変化したときは、各内管から噴出する水量を制御手
段により個別に調整する。このため、各内管から透水層
に対する注入量を一定にすることができる。これによ
り、生産井で各透水層ごとに抽出される熱量を均等にす
ることができる。しかも、連通孔から噴き出された水は
外管と抗壁との間を伝わって漏れ出すことが遮水突起に
より防止されるので、各透水層への注水の際の圧力損失
を低減して確実な注水を行うことができる。

【００２１】また、生産井に開口する透水層から蒸気等
の回収を行うときは、各透水層から噴き出された蒸気等
が隣接する２つの遮水突起の間に充填して連通孔を経て
仕切空間の内部に入り込む。さらに、蒸気等は仕切空間
から内管に入り込んで発電手段に供給される。このた
め、各透水層ごとに異なる２つの遮水突起の間に充填し
て発電手段に直接供給されるので、透水層同士の間で熱
水の噴き出し圧力の差が生じていても互いに影響を受け
ることはなく、蒸気や熱水の回収量を増大することがで
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図１に示
すように、本実施形態の高温岩体発電装置３４は、高温
岩体５に形成された注入井７で高温岩体５中の複数の透
水層１９に水を送り込んで加熱して蒸気や熱水にする注
水手段２０と、高温岩体５に形成された生産井３０で透
水層１９からの蒸気や熱水を回収する回収手段３１と、
回収手段３１により回収された蒸気や熱水により発電を
行う発電手段３２とを備えている。

【００２３】そして、注水手段２０は、外管２１と、外
管２１の内部を長手方向に仕切る長手方向に垂直な複数
の仕切壁２２と、隣り合う仕切壁２２の間の仕切空間２
３と外管２１の外部とを連通する連通孔２４と、外管２
１の仕切壁２２が形成された部分の外周に形成した環形
状の遮水突起２５と、外管２１に収容されて仕切空間２
３のそれぞれに下流側端部が開口すると共に上流側が送
水ポンプ９に取り付けられる複数の内管２６と、内管２
６から噴出する水量を内管２６ごとに調整する制御手段
３３とを有している。また、注水手段２０は、櫓６によ
り地上から注入井７の内部に吊り下げられて支持されて
いる。

【００２４】内管２６の上流側には送水ポンプ９が取り
付けられている。この送水ポンプ９は地上に設置されて
いる。送水ポンプ９は貯水池８に連結管２８で連結され
ている。そして、送水ポンプ９は貯水池８の水を各内管
２６に供給する。このとき、制御手段３３により内管２
６から噴出する水量を内管２６ごとに調整することがで
きる。このため、各透水層１９への注入量を対応する内
管２６ごとに別個に調整することができる。制御手段３
３としては、例えば流量制御弁を使用したものや、ポン
プ出力を内管２６ごとに個別に調整できるポンプを使用
したもの等がある。

【００２５】内管２６は仕切壁２２を貫通して設けられ
ている。この貫通部分は密封されている。このため、各
仕切空間２３は連通孔２４のみにより外部に連通されて
いる。図１及び図２に示すように、内管２６は下流側端
部の深度を異ならせて３本設けられている。このため、
注入井７の深度の異なる３箇所で透水層１９に独立して
注水を行うことができる。本実施形態では内管２６を３
本としているが、これには限られず２本または４本以上
としても良い。これらの場合でも、注入井７の深度の異
なる複数箇所で透水層１９ごとに注水を行うことができ
る。

【００２６】また、外管２１及び注入井７は断面円形と
している。外管２１の下端部は開放されて開口２１ａが
形成されている。外管２１は、短管を繋ぎ合わせて長い
管としている。すなわち、注水手段２０を注入井７に設
置する際は、櫓６から最初は短い外管２１を吊り下げて
次々に短管を繋ぎ合わせて下方に伸ばすようにする。こ
こでの接続方法としてはねじ止めや溶接等の既存または
新規の接続手段を使用することができるが、組立や取り
外しの容易さを考慮してねじ止めとすることが好まし
い。

【００２７】内管２６の下流側端部が開口する部分の短
管は、連通孔２４を有するものとしている。連通孔２４
は外管２１の強度を余り弱めない程度の大きさ及び数量
とする。また、連通孔２４の配置としては、例えば千鳥
状とすることができる。さらに、仕切壁２２は短管の上
下端部に形成している。これにより、仕切壁２２の取付
を容易に行うことができる。

【００２８】そして、外管２１の外径は注入井７の内径
よりも約２０ｍｍ小さくしている。すなわち、外管２１
の外周面と坑壁７ａとの間は約１０ｍｍの間隔を有す
る。このため、連通孔２４から噴き出された水が坑壁７
ａと外管２１の外周面との間を流通する抵坑が大きいの
で上側に水漏れし難くなる。ここで、上側への水漏れを
防止するために最上位置の連通孔２４の形成深度は約１
００ｍ以上とすることが好ましい。また、連通孔２４か
ら噴き出された水の漏れが少ないので、坑壁７ａを押圧
する水圧の損失を小さくできる。本実施形態では外管２
１の外周面と坑壁７ａとの隙間を約１０ｍｍとし最上位
置の連通孔２４の形成深度を約１００ｍ以上としている
が、これには限られず水の圧力，流量，粘性等の大きさ
や外管２１及び坑壁７ａの間を流通する際の抵坑等に基
づいて上側への水漏れを防止できる範囲で設定すること
ができる。

【００２９】内管２６及び外管２１としては、高温岩体
５の温度条件を考慮すると鉄製のものを用いることが好
ましい。

【００３０】さらに、遮水突起２５は外管２１の外周面
から約５ｍｍ突出している。すなわち、遮水突起２５と
坑壁７ａとは約５ｍｍの隙間を有している。この程度の
隙間で有れば、連通孔２４から噴出された水が遮水突起
２５と坑壁７ａの間からほとんど漏れ出すことはない。
このため、連通孔２４から噴き出された水の漏れが少な
いので、坑壁７ａを押圧する水圧の損失を小さくでき
る。しかも、注水手段２０を注入井７に設置する際に、
遮水突起２５を坑壁７ａに接触させることなく容易に挿
入することができる。本実施形態では遮水突起２５と坑
壁７ａとの隙間を約５ｍｍとしているが、これには限ら
れず水の圧力，流量，粘性等の大きさや遮水突起２５及
び坑壁７ａの間を流通する際の抵坑等に基づいて水漏れ
を防止できる範囲で設定することができる。

【００３１】一方、回収手段３１は、外管２１と、外管
２１の内部を長手方向に仕切る長手方向に垂直な複数の
仕切壁２２と、隣り合う仕切壁２２の間の仕切空間２３
と外管２１の外部とを連通する連通孔２４と、外管２１
の仕切壁２２が形成された部分の外周に形成した環形状
の遮水突起２５と、外管２１に収容されて仕切空間２３
のそれぞれに上流側端部が開口すると共に下流側が発電
手段３２に接続される複数の内管２６とを有している。

【００３２】ここで、回収手段３１に用いる外管２１と
仕切壁２２と連通孔２４と遮水突起２５と内管２６とは
いずれも注水手段２０に用いるものと構成を同様にして
いるので、符号を同じくして詳細な説明は省略する。

【００３３】発電手段３２は、回収手段３１の内管２６
から得られた蒸気及び熱水により例えば蒸気タービンを
駆動させて発電を行うものである。そして、使用された
蒸気は復水されて貯水池８に戻される。この発電手段３
２は本発明の特徴的な構成ではないので、蒸気及び熱水
により発電を行うものであれば既知のまたは新規のもの
で良い。

【００３４】回収手段３１は、櫓６により地上から生産
井３０の内部に吊り下げられて支持されている。そし
て、回収手段３１の設置深度は、生産井３０の内部に開
口する透水層１９と連通孔２４とが向き合うものとす
る。これにより、各透水層１９から噴き出された蒸気や
熱水は、それぞれ別個の遮水突起２５，２５の間に充填
されて連通孔２４から仕切空間２３に入り込む。そし
て、この蒸気や熱水は別個の仕切空間２３からそれぞれ
の内管２６を経て発電手段３２に供給される。

【００３５】上述した高温岩体発電装置３４を設置する
手順を以下に説明する。

【００３６】注入井７を作成するために、高温岩体５に
ボーリング坑７’を掘削する。この掘削方法は既存のま
たは新規のいかなる方法でも良いが、例えば以下の手順
により掘削する。

【００３７】図３及び図４に示すように、ここでの掘削
装置１は、少なくとも３本の内管２〜４を通した外管１
５をボーリング坑７’の内部に挿入すると共に、第１の
内管２に高圧の液体を第２の内管３に気体をそれぞれ供
給し、第１の内管２の先端に接続した液圧モータから成
るダウンホールモータ１２を液体で駆動させてビット１
３を回転させる一方、ダウンホールモータ１２を駆動さ
せた液体の圧力と気体の浮力とで第３の内管４を通じて
掘削ズリ１４を排出し且つ液体を回収するものである。
第１の内管２の先端はダウンホールモータ１２の液圧供
給口１２ａに接続されており、その後端は貯水池８の水
を圧送する送水ポンプ９に接続されている。第２の内管
３の先端は第３の内管４の先端近傍位置に接続されてお
り、その後端はコンプレッサ１０に接続されている。さ
らに、第３の内管４の先端はダウンホールモータ１２の
後方に開口しており、その後端は貯水池８に開口してい
る。ダウンホールモータ１２の吐水口１２ｂは、ビット
１３と坑壁７ａとの間に向けて形成されている。

【００３８】なお、外管１５、第１の内管２、第２の内
管３、第３の内管４としては使用する温度条件を考慮す
ると鉄製のものを用いることが好ましい。ただし、必ず
しも鉄製の管を使用する必要はなく、使用温度が低い場
合にはプラスチック製等の管を用いても良い。また、必
ずしも第２の内管３の先端を第３の内管４の先端近傍に
接続する必要はなく、掘削ズリ１４を上昇させてある程
度高圧水の圧力が弱まったところで圧縮空気を供給でき
る位置に第２の内管３の先端を接続しても良い。

【００３９】そして、地上に組んだ櫓６を利用して掘削
装置１をボーリング坑７’内に降ろすようにして挿入す
る。次に、貯水池８内の水を送水ポンプ９で加圧して第
１の水管２に供給し、この高圧水によってダウンホール
モータ１２を駆動させてビット１３を高速回転させる。
高速回転するビット１３は岩体５を掘削し、これにより
発生した掘削ズリ１４は周囲に溜まる。一方、ダウンホ
ールモータ１２を駆動した高圧水は吐水口１２ｂから噴
出してビット１３と坑壁７ａとの間に流れ込み、坑壁７
ａとの摩擦で加熱されるビット１３を冷却すると共に掘
削ズリ１４をビット１３の後方に押し流す。そして、こ
の高圧水と掘削ズリ１４の流れは第３の内管４に流入す
る。

【００４０】一方、第２の内管３内にはコンプレッサ１
０より圧縮空気が供給される。圧縮空気は第３の内管４
内に流入し、その浮力で第３の内管４内を上昇する掘削
ズリ１４及び高圧水に上昇力を与える。この浮力の助け
を借りて掘削ズリ１４と高圧水が第３の内管４内を上昇
し、地上の貯水池８内に排出される。即ち、第３の内管
４を通じてボーリング坑７’内から掘削ズリ１４が排出
されると共に高圧水が回収される。ビット１３が岩体５
を掘削するのに従ってビット１３を下降させることで、
ボーリング坑７’を堀り進める。そして、必要な深さだ
け掘り下げたら掘削装置を停止させて、地上に組んだ櫓
６を利用して掘削装置１をボーリング坑７’から取り出
すよう上昇させる。

【００４１】この掘削方法では、第３の内管４に第１の
内管２から圧縮空気を供給することで浮力を発生させて
掘削ズリ１４と高圧水の上昇を助けているので、高圧水
を多量に使用しなくても掘削ズリ１４の排出と高圧水の
回収を容易に行うことができる。また、掘削ズリ１４の
排出と高圧水の回収を専用の第３の内管４で行ってお
り、尚かつこの第３の内管４の内面はボーリング坑７’
の坑壁７ａに比べて滑らかであり掘削ズリ１４及び高圧
水の流れ抵坑は小さいので、掘削ズリ１４の排出や高圧
水の回収が容易になる。さらに、岩体５中に断層などの
水の逃げ道となるものが存在していても第３の内管４を
介して掘削ズリ１４の排出と高圧水の回収を確実に行う
ことができる。

【００４２】次に、形成したボーリング坑７’から岩体
５の内部に透水層１９を作成する。この作成は、例えば
注水手段２０を兼用した透水層作成装置の利用により以
下の手順で行う。但し、透水層１９を作成する透水層作
成装置としては、本実施形態のように注水手段２０と兼
用したものに限られず専用の装置を使用しても良い。

【００４３】透水層作成装置２０を櫓６の利用により下
降させて挿入させる。そして、透水層作成装置２０が所
定の深度に達して下降を停止させてから、各内管２６の
上流側端部を送水ポンプ９に連結する。連結後、送水ポ
ンプ９を駆動して貯水池８の水を加圧して各内管２６に
同時に供給する。

【００４４】各内管２６の下流側端部では高圧水が仕切
空間２３の内部に噴出する。そして、水は仕切空間２３
の底部から貯められて連通孔２４に達すると連通孔２４
から外管２１の外部に噴出する。また、外管２１の最も
下部では仕切空間２３に水が貯まることなく開口２１ａ
から噴出する。

【００４５】連通孔２４から噴出した高圧水は、その連
通孔２４の上下に設けられた遮水突起２５，２５と坑壁
７ａと外管２１の外面との間に貯められる。そして、こ
の空間から空気を追い出して完全に充填されると、高圧
水が坑壁７ａを押圧する。また、外管２１の最も下部で
は、高圧水は最下位置の遮水突起２５と坑壁７ａとの間
に貯められ空気を追い出して完全に充填されると坑壁７
ａを押圧する。

【００４６】ここで、坑壁７ａに既に多数の幅狭の節理
が形成されている場合は、坑壁７ａに高圧水を作用させ
ることにより一部の節理が他の節理を狭めながら広がっ
て水を引き込み透水層１９を作成する。また、坑壁７ａ
に節理が形成されていない場合は、坑壁７ａに高圧水を
作用させることにより新たな割れ目が生じて水を引き込
んで透水層１９を作成する。このとき、透水層１９に流
れ込む水量は、理論上は割れ目の幅の３乗（実際上は２
乗）に比例して増加する。

【００４７】そして、この透水層作成装置の内管２６の
上流部に制御手段３３を取り付けてそのまま注水手段２
０とする。本実施形態では透水層作成装置を高温岩体発
電装置３４の注水手段２０と兼用しているので、透水層
１９の作成後に透水層作成装置を注入井７から取り出す
必要がない。このため、高温岩体発電装置３４の設置の
コストを削減することができると共に工期を短縮するこ
とができる。

【００４８】一方、透水層１９が作成された領域内の数
カ所に透水層１９の内部の蒸気や熱水を回収する生産井
３０を作成する。生産井３０の掘削手順は上述した注入
井７と同様であるので説明を省略する。そして、掘削さ
れた生産井３０に回収手段３１を設置する。この生産井
３０への回収手段３１の設置手順は上述した注入井７へ
の注水手段２０（透水層作成装置）と同様であるので説
明を省略する。さらに、生産井３０に設置した回収手段
３１の内管２６の下流側を発電手段３２に接続する。

【００４９】上述した高温岩体発電装置３４により発電
を行う手順を以下に説明する。

【００５０】この高温岩体発電方法は、高温岩体５に形
成された注入井７で高温岩体５中の複数の透水層１９に
水を送り込む注水工程と、水が透水層１９を流通しなが
ら加熱されて蒸気や熱水に成る加熱工程と、高温岩体５
に形成された生産井３０で透水層１９からの蒸気や熱水
を回収する回収工程と、回収工程で回収された蒸気や熱
水により発電を行う発電工程とを備えている。

【００５１】注水工程では、送水ポンプ９を駆動して貯
水池８の水を各内管２６に同時に供給する。各内管２６
の下流側端部では水が仕切空間２３の内部に噴出する。
そして、水は仕切空間２３の底部から貯められて連通孔
２４に達すると連通孔２４から外管２１の外部に噴出す
る。また、外管２１の最も下部では仕切空間２３に水が
貯まることなく開口２１ａから噴出する。

【００５２】連通孔２４から噴出した水は、その連通孔
２４の上下に設けられた遮水突起２５，２５と坑壁７ａ
と外管２１の外面との間に貯められる。そして、水はこ
の空間から透水層１９の中に流れ込む。また、外管２１
の最も下部では、水は最下位置の遮水突起２５と坑壁７
ａとの間に貯められて透水層１９の中に流れ込む。この
とき、連通孔２４から噴き出された水は外管２１と抗壁
７ａとの間を伝わって漏れ出すことが遮水突起２５，２
５により防止されるので、各透水層１９への注水の際の
圧力損失を低減して確実な注水を行うことができる。

【００５３】透水層１９に注入された水は、加熱工程で
高温岩体５により加熱されて熱水及び蒸気に成りいずれ
かの生産井３０に到達する。ここで、透水層１９を流通
する水により岩体温度が低下して透水層１９での流通抵
坑が変化したときは、各内管２６から噴出する水量を制
御手段３３により個別に調整して、各内管２６から透水
層１９に対する注入量を一定にする。これにより、生産
井３０で各透水層１９ごとに抽出される熱量を均等にす
ることができるので、発電効率を向上させることができ
る。しかも、注水手段２０を注水井から取り出すこと無
く各透水層１９ごとに注水量を変更できるので、注水量
の変更のための煩雑な作業を要せず発電の作業性を向上
させることができる。

【００５４】回収工程では、各生産井３０で透水層１９
からの蒸気及び熱水が回収手段３１の遮水突起２５，２
５と坑壁７ａと外管２１の外面との間に貯められる。そ
して、蒸気及び熱水は、この空間から連通孔２４を通過
して仕切空間２３に入り込む。さらに、蒸気及び熱水
は、各仕切空間２３から内管２６を経て発電手段３２に
供給される。このため、各透水層１９ごとに異なる２つ
の遮水突起２５の間に充填して発電手段３２に直接供給
されるので、透水層１９同士の間で熱水の噴き出し圧力
の差が生じていても互いに影響を受けることはなく、蒸
気や熱水の回収量を増大することができる。これによ
り、高温岩体５からの熱回収の効率を向上させることが
できるので、発電効率を向上させることができる。

【００５５】発電工程では、発電手段３２が供給された
蒸気を利用して蒸気タービンを作動させて発電を行う。
また、復水した蒸気は貯水池８に戻される。

【００５６】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定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種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態では透水層作成装置と注水手
段２０とを兼用したものを使用しているが、これには限
られずこれらを別個の装置としても良い。この場合も、
各内管２６から噴出する水量を制御手段３３により個別
に調整することにより生産井３０で各透水層１９ごとに
抽出される熱量を均等にできると共に、注水手段２０を
注水井から取り出すこと無く各透水層１９ごとに注水量
を変更できる。

【００５７】また、本実施形態では注水手段２０と回収
手段３１との両方を備えているが、いずれか一方のみを
備えるようにしても良い。この場合、注水手段２０のみ
を備えていても、生産井７で各透水層１９ごとに抽出さ
れる熱量を均等にできると共に注水量の変更のための煩
雑な作業を不要にでき、また各透水層１９への注水の際
の圧力損失を低減して確実な注水を行うことができる。
一方、回収手段３１のみを備えていても、蒸気や熱水の
回収量を増大して高温岩体からの熱回収の効率を向上さ
せることができるので、発電効率を向上させることがで
きる。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の高温岩体発電方法によれば、注水工程で透水層
ごとに独立して水を送り込むと共に透水層ごとに注水量
を制御するので、透水層を流通する水により岩体温度が
低下して透水層での流通抵坑が変化したときに、各透水
層に対して注水量を個別に制御することにより透水層へ
の注入量を一定にすることができる。このため、生産井
で各透水層ごとに抽出される熱量を均等にすることがで
きるので、発電効率を向上させることができる。しか
も、注水手段を注水井から取り出すこと無く各透水層ご
とに注水量を変更できるので、注水量の変更のための煩
雑な作業を要せず発電の作業性を向上させることができ
る。

【００５９】また、請求項２記載の高温岩体発電方法に
よれば、回収工程で透水層ごとに独立して蒸気や熱水を
回収するので、生産井に開口する透水層同士の間で熱水
の噴き出し圧力の差が生じていても互いに影響を受ける
ことはない。このため、蒸気や熱水の回収量を増大する
ことができる。これにより、高温岩体からの熱回収の効
率を向上させることができるので、発電効率を向上させ
ることができる。

【００６０】さらに、請求項３記載の高温岩体発電方法
によれば、透水層を流通する水により岩体温度が低下し
て透水層での流通抵坑が変化したときに、各透水層に対
して注水量を個別に制御することにより透水層への注入
量を一定にすることができる。このため、生産井で各透
水層ごとに抽出される熱量を均等にすることができるの
で、発電効率を向上させることができる。しかも、注水
手段を注水井から取り出すこと無く各透水層ごとに注水
量を変更できるので、注水量の変更のための煩雑な作業
を要せず発電の作業性を向上させることができる。ま
た、生産井に開口する透水層同士の間で熱水の噴き出し
圧力の差が生じていても互いに影響を受けることはな
い。このため、蒸気や熱水の回収量を増大することがで
きる。これにより、高温岩体からの熱回収の効率を向上
させることができるので、発電効率を向上させることが
できる。

【００６１】一方、請求項４記載の高温岩体発電装置に
よれば、透水層を流通する水により岩体温度が低下して
透水層での流通抵坑が変化したときに、各内管から噴出
する水量を制御手段で個別に調整することにより各内管
から透水層に対する注入量を一定にすることができる。
このため、生産井で各透水層ごとに抽出される熱量を均
等にすることができるので、発電効率を向上させること
ができる。しかも、注水手段を注水井から取り出すこと
無く各透水層ごとに注水量を変更できるので、注水量の
変更のための煩雑な作業を要せず発電の作業性を向上さ
せることができる。しかも、連通孔から噴き出された水
は外管と抗壁との間を伝わって漏れ出すことが遮水突起
により防止されるので、各透水層への注水の際の圧力損
失を低減して確実な注水を行うことができる。

【００６２】また、請求項５記載の高温岩体発電装置に
よれば、各透水層ごとに異なる２つの遮水突起の間に充
填して発電手段に直接供給されることにより、透水層同
士の間で熱水の噴き出し圧力の差が生じていても互いに
影響を受けることは無い。このため、蒸気や熱水の回収
量を増大することができる。これにより、高温岩体から
の熱回収の効率を向上させることができるので、発電効
率を向上させることができる。

【００６３】さらに、請求項６記載の高温岩体発電装置
によれば、透水層を流通する水により岩体温度が低下し
て透水層での流通抵坑が変化したときに、各内管から噴
出する水量を制御手段で個別に調整することにより各内
管から透水層に対する注入量を一定にすることができ
る。このため、生産井で各透水層ごとに抽出される熱量
を均等にすることができるので、発電効率を向上させる
ことができる。しかも、注水手段を注水井から取り出す
こと無く各透水層ごとに注水量を変更できるので、注水
量の変更のための煩雑な作業を要せず発電の作業性を向
上させることができる。しかも、連通孔から噴き出され
た水は外管と抗壁との間を伝わって漏れ出すことが遮水
突起により防止されるので、各透水層への注水の際の圧
力損失を低減して確実な注水を行うことができる。

【００６４】また、各透水層ごとに異なる２つの遮水突
起の間に充填して発電手段に直接供給されることによ
り、透水層同士の間で熱水の噴き出し圧力の差が生じて
いても互いに影響を受けることは無い。このため、蒸気
や熱水の回収量を増大することができる。これにより、
高温岩体からの熱回収の効率を向上させることができる
ので、発電効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温岩体発電装置の全体を示す概略の
側面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した状態を示す横断
面図である。

【図３】ボーリング坑を掘削する掘削装置の全体を示す
概略の側面図である。

【図４】ボーリング坑を掘削する掘削装置の主要部を示
す側面図である。

【図５】従来の高温岩体発電装置の注水手段を示す側面
図である。

【符号の説明】

５ 高温岩体 ７ 注入井 ９ 送水ポンプ １９ 透水層 ２０ 注水手段 ２１ 外管 ２２ 仕切壁 ２３ 仕切空間 ２４ 連通孔 ２５ 遮水突起 ２６ 内管 ３０ 生産井 ３１ 回収手段 ３２ 発電手段 ３３ 制御手段 ３４ 高温岩体発電装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温岩体に形成された注入井で前記高温
   岩体中の複数の透水層に水を送り込む注水工程と、前記
   水が前記透水層を流通しながら加熱されて蒸気や熱水に
   成る加熱工程と、前記高温岩体に形成された生産井で前
   記透水層からの前記蒸気や熱水を回収する回収工程と、
   前記回収工程で回収された前記蒸気や熱水により発電を
   行う発電工程とを備える高温岩体発電方法において、前
   記注水工程で前記透水層ごとに独立して水を送り込むと
   共に前記透水層ごとに注水量を制御することを特徴とす
   る高温岩体発電方法。
2. 【請求項２】 高温岩体に形成された注入井で前記高温
   岩体中の複数の透水層に水を送り込む注水工程と、前記
   水が前記透水層を流通しながら加熱されて蒸気や熱水に
   成る加熱工程と、前記高温岩体に形成された生産井で前
   記透水層からの前記蒸気や熱水を回収する回収工程と、
   前記回収工程で回収された前記蒸気や熱水により発電を
   行う発電工程とを備える高温岩体発電方法において、前
   記回収工程で前記透水層ごとに独立して前記蒸気や熱水
   を回収することを特徴とする高温岩体発電方法。
3. 【請求項３】 高温岩体に形成された注入井で前記高温
   岩体中の複数の透水層に水を送り込む注水工程と、前記
   水が前記透水層を流通しながら加熱されて蒸気や熱水に
   成る加熱工程と、前記高温岩体に形成された生産井で前
   記透水層からの前記蒸気や熱水を回収する回収工程と、
   前記回収工程で回収された前記蒸気や熱水により発電を
   行う発電工程とを備える高温岩体発電方法において、前
   記注水工程で前記透水層ごとに独立して水を送り込むと
   共に前記透水層ごとに注水量を制御して、尚かつ前記回
   収工程で前記透水層ごとに独立して前記蒸気や熱水を回
   収することを特徴とする高温岩体発電方法。
4. 【請求項４】 高温岩体に形成された注入井で前記高温
   岩体中の複数の透水層に水を送り込んで加熱して蒸気や
   熱水にする注水手段と、前記高温岩体に形成された生産
   井で前記透水層からの前記蒸気や熱水を回収する回収手
   段と、前記回収手段により回収された前記蒸気や熱水に
   より発電を行う発電手段とを備える高温岩体発電装置に
   おいて、前記注水手段は、外管と、前記外管の内部を長
   手方向に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁と、隣り
   合う前記仕切壁の間の仕切空間と前記外管の外部とを連
   通する連通孔と、前記外管の前記仕切壁が形成された部
   分の外周に形成した環形状の遮水突起と、前記外管に収
   容されて前記仕切空間のそれぞれに下流側端部が開口す
   ると共に上流側が送水ポンプに取り付けられる複数の内
   管と、前記内管から噴出する水量を前記内管ごとに調整
   する制御手段とを有することを特徴とする高温岩体発電
   装置。
5. 【請求項５】 高温岩体に形成された注入井で前記高温
   岩体中の複数の透水層に水を送り込んで加熱して蒸気や
   熱水にする注水手段と、前記高温岩体に形成された生産
   井で前記透水層からの前記蒸気や熱水を回収する回収手
   段と、前記回収手段により回収された前記蒸気や熱水に
   より発電を行う発電手段とを備える高温岩体発電装置に
   おいて、前記回収手段は、外管と、前記外管の内部を長
   手方向に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁と、隣り
   合う前記仕切壁の間の仕切空間と前記外管の外部とを連
   通する連通孔と、前記外管の前記仕切壁が形成された部
   分の外周に形成した環形状の遮水突起と、前記外管に収
   容されて前記仕切空間のそれぞれに上流側端部が開口す
   ると共に下流側が前記発電手段に接続される複数の内管
   とを有することを特徴とする高温岩体発電装置。
6. 【請求項６】 高温岩体に形成された注入井で前記高温
   岩体中の複数の透水層に水を送り込んで加熱して蒸気や
   熱水にする注水手段と、前記高温岩体に形成された生産
   井で前記透水層からの前記蒸気や熱水を回収する回収手
   段と、前記回収手段により回収された前記蒸気や熱水に
   より発電を行う発電手段とを備える高温岩体発電装置に
   おいて、前記注水手段は、外管と、前記外管の内部を長
   手方向に仕切る長手方向に垂直な複数の仕切壁と、隣り
   合う前記仕切壁の間の仕切空間と前記外管の外部とを連
   通する連通孔と、前記外管の前記仕切壁が形成された部
   分の外周に形成した環形状の遮水突起と、前記外管に収
   容されて前記仕切空間のそれぞれに下流側端部が開口す
   ると共に上流側が送水ポンプに取り付けられる複数の内
   管と、前記内管から噴出する水量を前記内管ごとに調整
   する制御手段とを有すると共に、前記回収手段は、外管
   と、前記外管の内部を長手方向に仕切る長手方向に垂直
   な複数の仕切壁と、隣り合う前記仕切壁の間の仕切空間
   と前記外管の外部とを連通する連通孔と、前記外管の前
   記仕切壁が形成された部分の外周に形成した環形状の遮
   水突起と、前記外管に収容されて前記仕切空間のそれぞ
   れに上流側端部が開口すると共に下流側が前記発電手段
   に接続される複数の内管とを有することを特徴とする高
   温岩体発電装置。