JPS637248B2 - - Google Patents
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- JPS637248B2 JPS637248B2 JP56010414A JP1041481A JPS637248B2 JP S637248 B2 JPS637248 B2 JP S637248B2 JP 56010414 A JP56010414 A JP 56010414A JP 1041481 A JP1041481 A JP 1041481A JP S637248 B2 JPS637248 B2 JP S637248B2
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- JP
- Japan
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- boiling point
- point medium
- low
- low boiling
- liquid
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G4/00—Devices for producing mechanical power from geothermal energy
- F03G4/074—Safety arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱発電装置、特に、地熱回収に適し
た熱発電装置に関するものである。
た熱発電装置に関するものである。
地熱を回収する発電プラントでは低沸点媒体蒸
発器が用いられるが、第１図は低沸点媒体蒸発器
を用いた従来の地熱回収発電プラントの一例を示
すものである。この地熱回収発電プラントは、蒸
発器１、タービン２、発電機３、凝縮器４、循環
ポンプ５、熱水吸み上げポンプ６を主な構成要素
とし、熱水、低沸点媒体および冷却水の三系統か
らなつている。熱水系は、地表１０１下の熱水層
１０２から熱水１０３を熱水吸み上げポンプ６で
吸み上げ、蒸発器１で低沸点媒体１０４に熱回収
した後、再び地表１０１下に戻す系統である。低
沸点媒体系は、作動媒体である低沸点媒体１０４
を、蒸発器１で熱水１０３によつて蒸発させ、低
沸点媒体蒸気１０５をタービン２に導き、タービ
ン２を回転させ発電に使つた後、凝縮器４で液化
し、これを循環ポンプ５で蒸発器１に戻す系統で
ある。冷却水の系統は、凝縮器４において低沸点
媒体蒸気を冷却水１０６によつて液に凝縮させる
ための系統である。
発器が用いられるが、第１図は低沸点媒体蒸発器
を用いた従来の地熱回収発電プラントの一例を示
すものである。この地熱回収発電プラントは、蒸
発器１、タービン２、発電機３、凝縮器４、循環
ポンプ５、熱水吸み上げポンプ６を主な構成要素
とし、熱水、低沸点媒体および冷却水の三系統か
らなつている。熱水系は、地表１０１下の熱水層
１０２から熱水１０３を熱水吸み上げポンプ６で
吸み上げ、蒸発器１で低沸点媒体１０４に熱回収
した後、再び地表１０１下に戻す系統である。低
沸点媒体系は、作動媒体である低沸点媒体１０４
を、蒸発器１で熱水１０３によつて蒸発させ、低
沸点媒体蒸気１０５をタービン２に導き、タービ
ン２を回転させ発電に使つた後、凝縮器４で液化
し、これを循環ポンプ５で蒸発器１に戻す系統で
ある。冷却水の系統は、凝縮器４において低沸点
媒体蒸気を冷却水１０６によつて液に凝縮させる
ための系統である。
しかし、この地熱回収発電プラントは、低沸点
媒体系の低沸点媒体を循環させるための循環ポン
プ５および熱水系の熱水吸み上げポンプ６等に多
量の動力を必要とするため、所内動力率が高くな
る点が欠点となつていた。
媒体系の低沸点媒体を循環させるための循環ポン
プ５および熱水系の熱水吸み上げポンプ６等に多
量の動力を必要とするため、所内動力率が高くな
る点が欠点となつていた。
このような欠点を除去するため、例えば、特開
昭49−124646号公報には、地熱回収発電プラント
の低沸点媒体蒸発器において、低沸点媒体の蒸気
と液との密度差による自然循環作用を効果的に発
揮させることによつて、低沸点媒体の循環ポンプ
および熱水吸み上げポンプ等を不要とし、プラン
トの所内動力率の低減を可能とするものが開示さ
れている。
昭49−124646号公報には、地熱回収発電プラント
の低沸点媒体蒸発器において、低沸点媒体の蒸気
と液との密度差による自然循環作用を効果的に発
揮させることによつて、低沸点媒体の循環ポンプ
および熱水吸み上げポンプ等を不要とし、プラン
トの所内動力率の低減を可能とするものが開示さ
れている。
本発明は、このような低沸点媒体用の循環ポン
プおよび熱水吸み上げポンプ等の必要がなく、プ
ラントの所内動力率の低減が可能であるのみなら
ず、熱水の温度の高い場合においても効率良く使
用できる熱発電装置を提供可能とすることを目的
とし、低沸点媒体蒸気によつて回転するタービン
と、該タービンで使用した前記低沸点媒体蒸気を
低沸点媒体液にする凝縮器と、熱源内に頂部と底
部において重力状態が異なるように挿入設置さ
れ、その底部において外筒に連通する内筒を有す
る二重筒と、前記外筒内の前記内筒に接して設け
られ、前記低沸点媒体に添加される分解防止液を
前記外筒頂部から前記二重筒底部に戻す中間筒と
よりなり、前記内筒の頂部に前記凝縮器によつて
凝縮した低沸点媒体液が供給され、前記外筒にお
いて、前記熱源によつて加熱されて得られた前記
タービンの回転に使用される低沸点媒体蒸気が発
生する低沸点媒体蒸発器とを有することを特徴と
するものである。
プおよび熱水吸み上げポンプ等の必要がなく、プ
ラントの所内動力率の低減が可能であるのみなら
ず、熱水の温度の高い場合においても効率良く使
用できる熱発電装置を提供可能とすることを目的
とし、低沸点媒体蒸気によつて回転するタービン
と、該タービンで使用した前記低沸点媒体蒸気を
低沸点媒体液にする凝縮器と、熱源内に頂部と底
部において重力状態が異なるように挿入設置さ
れ、その底部において外筒に連通する内筒を有す
る二重筒と、前記外筒内の前記内筒に接して設け
られ、前記低沸点媒体に添加される分解防止液を
前記外筒頂部から前記二重筒底部に戻す中間筒と
よりなり、前記内筒の頂部に前記凝縮器によつて
凝縮した低沸点媒体液が供給され、前記外筒にお
いて、前記熱源によつて加熱されて得られた前記
タービンの回転に使用される低沸点媒体蒸気が発
生する低沸点媒体蒸発器とを有することを特徴と
するものである。
すなわち、本発明は、熱発電装置、例えば、地
熱回収発電プラントの低沸点媒体蒸発器におい
て、低沸点媒体の蒸気と液との密度差による自然
循環作用を効果的に発揮させることによつて、低
沸点媒体の循環ポンプおよび熱水吸み上げポンプ
等を不要とし、プラントの所内動力率の低減を可
能とすることができるのみならず、蒸発器の外筒
内の内筒に接して低沸点媒体に添加される分解防
止液を外筒の頂部から二重筒底部に戻す中間筒を
設けることによつて、熱水の温度が高く、200〜
300℃の蒸気が発生する場合にも、低沸点媒体の
分解を防止可能として、効率良い使用を可能とし
たものである。
熱回収発電プラントの低沸点媒体蒸発器におい
て、低沸点媒体の蒸気と液との密度差による自然
循環作用を効果的に発揮させることによつて、低
沸点媒体の循環ポンプおよび熱水吸み上げポンプ
等を不要とし、プラントの所内動力率の低減を可
能とすることができるのみならず、蒸発器の外筒
内の内筒に接して低沸点媒体に添加される分解防
止液を外筒の頂部から二重筒底部に戻す中間筒を
設けることによつて、熱水の温度が高く、200〜
300℃の蒸気が発生する場合にも、低沸点媒体の
分解を防止可能として、効率良い使用を可能とし
たものである。
以下、実施例について説明する。
第２図は、一実施例の低沸点媒体蒸発器を断面
で示した系統図で、第１図と同一部分には同一符
号が付してある。この低沸点媒体蒸発器（以下蒸
発器と称する）１０は内筒１１と外筒１２よりな
る二重筒と、外筒１２内の内筒１１に接して設け
られ、低沸点媒体に添加される分解防止液を外筒
１２頂部から二重筒１０底部に戻す中間筒１６と
よりなる。内筒１１は底部において外筒１２に連
通し、頂部において、凝縮器４に直接接続して低
沸点媒体供給管として用いられ、外筒１２の頂部
には第３図に詳細を示す気液分離器１４が設けら
れ、排気管１５を介してタービン２に接続してい
る。
で示した系統図で、第１図と同一部分には同一符
号が付してある。この低沸点媒体蒸発器（以下蒸
発器と称する）１０は内筒１１と外筒１２よりな
る二重筒と、外筒１２内の内筒１１に接して設け
られ、低沸点媒体に添加される分解防止液を外筒
１２頂部から二重筒１０底部に戻す中間筒１６と
よりなる。内筒１１は底部において外筒１２に連
通し、頂部において、凝縮器４に直接接続して低
沸点媒体供給管として用いられ、外筒１２の頂部
には第３図に詳細を示す気液分離器１４が設けら
れ、排気管１５を介してタービン２に接続してい
る。
この蒸発器１０は、地熱井１０７より熱水層１
０２へ地表下約１Km挿入設置される。そして内筒
１１より低沸点媒体液、例えば、フロン114液
（約40℃）が供給されると、このフロン114液は蒸
発器１０の底部において外筒１２に噴出する。外
筒１２の周囲が熱水層１０２の地熱水によつて約
150℃になつているとすると、フロン114液は周囲
の地熱水によつて加熱されるので、フロン114液
は外筒１２に沿つて上昇するにつれて次第に蒸発
し、フロン114蒸気となる。この外筒１２を上昇
するフロン114蒸気の密度は約0.5ｇ／cm3、内筒１
１を下降するフロン1114液の密度は1.5ｇ／cm3で
あるため、これらの密度差によつて圧力差を生じ
る。すなわち、この圧力差は、両者の密度差×高
さであるため、高さが、例えば、500ｍ〜１Kmで
あると圧力差は50〜100Kg／cm2となり、この圧力
差が生みだす大きな循環力によつて、凝縮器４か
ら低沸点媒体液の循環が行なわれるため、凝縮器
４からの低沸点媒体液１０４の供給用の循環ポン
プは不要である。また、外筒１２に沿つて上昇す
る低沸点媒体蒸気は気液分離器１４でミストセパ
レートし、この低沸点媒体を作動媒体としてター
ビン２を回し発電した後、凝縮器４で液化する。
液化した低沸点媒体液１０４は蒸発器１０の循環
力により自然循環する。
０２へ地表下約１Km挿入設置される。そして内筒
１１より低沸点媒体液、例えば、フロン114液
（約40℃）が供給されると、このフロン114液は蒸
発器１０の底部において外筒１２に噴出する。外
筒１２の周囲が熱水層１０２の地熱水によつて約
150℃になつているとすると、フロン114液は周囲
の地熱水によつて加熱されるので、フロン114液
は外筒１２に沿つて上昇するにつれて次第に蒸発
し、フロン114蒸気となる。この外筒１２を上昇
するフロン114蒸気の密度は約0.5ｇ／cm3、内筒１
１を下降するフロン1114液の密度は1.5ｇ／cm3で
あるため、これらの密度差によつて圧力差を生じ
る。すなわち、この圧力差は、両者の密度差×高
さであるため、高さが、例えば、500ｍ〜１Kmで
あると圧力差は50〜100Kg／cm2となり、この圧力
差が生みだす大きな循環力によつて、凝縮器４か
ら低沸点媒体液の循環が行なわれるため、凝縮器
４からの低沸点媒体液１０４の供給用の循環ポン
プは不要である。また、外筒１２に沿つて上昇す
る低沸点媒体蒸気は気液分離器１４でミストセパ
レートし、この低沸点媒体を作動媒体としてター
ビン２を回し発電した後、凝縮器４で液化する。
液化した低沸点媒体液１０４は蒸発器１０の循環
力により自然循環する。
この内筒１１を下降し、外筒１２に沿つて上昇
する低沸点媒体中には、例えば、エステル油の如
き、不揮発性の分解防止液が混合されている。こ
の不揮発生の液体は、低沸点媒体単独では、熱水
の温度が高く200〜300℃の蒸気を発生するような
場合には、低沸点媒体の分解がおこるので、これ
を防止するために、加えられるもので、外筒１２
に沿つて上昇する低沸点媒体中の蒸発しない液体
を気液分離器４で分離する段階において、分離さ
れ、中間筒１６を介して再循環するようになつて
いる。
する低沸点媒体中には、例えば、エステル油の如
き、不揮発性の分解防止液が混合されている。こ
の不揮発生の液体は、低沸点媒体単独では、熱水
の温度が高く200〜300℃の蒸気を発生するような
場合には、低沸点媒体の分解がおこるので、これ
を防止するために、加えられるもので、外筒１２
に沿つて上昇する低沸点媒体中の蒸発しない液体
を気液分離器４で分離する段階において、分離さ
れ、中間筒１６を介して再循環するようになつて
いる。
この実施例の熱発電装置は、低沸点媒体の蒸気
と液との密度差によつて生まれる循環力を効果的
に利用できるので、低沸点媒体循環ポンプが不要
になり、蒸発器を熱水層に挿入設置するので、熱
水吸み上げポンプも不要となり、従つて、所内動
力率の低減が可能となるのみならず、熱水の温度
の高い場合にも、低沸点媒体の分解を防止するこ
とができるので、効率良い使用が可能である。
と液との密度差によつて生まれる循環力を効果的
に利用できるので、低沸点媒体循環ポンプが不要
になり、蒸発器を熱水層に挿入設置するので、熱
水吸み上げポンプも不要となり、従つて、所内動
力率の低減が可能となるのみならず、熱水の温度
の高い場合にも、低沸点媒体の分解を防止するこ
とができるので、効率良い使用が可能である。
第４図は、蒸発器を複数個設けて高出力の地熱
発電を可能とする実施例で、第２図と同一部分に
は同一の符号が付してある。この装置では、複数
の蒸発器１０から発生する低沸点媒体蒸気１０５
を集め、タービンに供給するようにし、凝縮器４
からの低沸点媒体液１０４を凝縮器１０へ分配す
るようになつている。そしてこの蒸発器１０は地
熱井の大きさに合せて、その本数を変えられる効
果がある。
発電を可能とする実施例で、第２図と同一部分に
は同一の符号が付してある。この装置では、複数
の蒸発器１０から発生する低沸点媒体蒸気１０５
を集め、タービンに供給するようにし、凝縮器４
からの低沸点媒体液１０４を凝縮器１０へ分配す
るようになつている。そしてこの蒸発器１０は地
熱井の大きさに合せて、その本数を変えられる効
果がある。
このように、実施例の地熱回収発電プラント
は、蒸発器において低沸点媒体の蒸気系と液系と
の圧力差、循環力を大きく取ることができるの
で、低沸点媒体の循環ポンプが不要となる効果が
あり、また、蒸発器を熱水層に挿入設置している
ので、熱水くみ上げポンプが不要となる効果があ
る。なお、低沸点媒体を内筒から供給しているの
で、スタートアツプの時にもポンプの必要はな
い。さらに、地中には可動部分が全くないので、
構造は簡単である。また、単相流（熱水）と二相
流（作動媒体）との熱交換を用いているので伝熱
面積が小さく、容器直径を小さくすることがで
き、さらに制御をほとんど必要としない等の効果
を有するが、熱水の温度が高く、低沸点媒体の分
解がおこるような場合においても上述の効果を発
揮できる点で著しい効果を有するものである。
は、蒸発器において低沸点媒体の蒸気系と液系と
の圧力差、循環力を大きく取ることができるの
で、低沸点媒体の循環ポンプが不要となる効果が
あり、また、蒸発器を熱水層に挿入設置している
ので、熱水くみ上げポンプが不要となる効果があ
る。なお、低沸点媒体を内筒から供給しているの
で、スタートアツプの時にもポンプの必要はな
い。さらに、地中には可動部分が全くないので、
構造は簡単である。また、単相流（熱水）と二相
流（作動媒体）との熱交換を用いているので伝熱
面積が小さく、容器直径を小さくすることがで
き、さらに制御をほとんど必要としない等の効果
を有するが、熱水の温度が高く、低沸点媒体の分
解がおこるような場合においても上述の効果を発
揮できる点で著しい効果を有するものである。
以上の実施例においては、地熱回収発電につい
て説明したが、地熱以外の熱源を用いる場合にも
同様に作用し、同様の効果を得ることができる。
て説明したが、地熱以外の熱源を用いる場合にも
同様に作用し、同様の効果を得ることができる。
以上の如く、本発明の熱発電装置は、低沸点媒
体用の循環ポンプおよび熱水吸み上げポンプ等の
必要がなく、プラントの所内動力率の低減が可能
であるのみならず、熱水の温度の高い場合におい
ても効率良く使用できる熱発電装置の提供を可能
とするもので、産業上の効果の大なるものであ
る。
体用の循環ポンプおよび熱水吸み上げポンプ等の
必要がなく、プラントの所内動力率の低減が可能
であるのみならず、熱水の温度の高い場合におい
ても効率良く使用できる熱発電装置の提供を可能
とするもので、産業上の効果の大なるものであ
る。
第１図は、従来の地熱回収発電プラントの一例
を示す系統図、第２図は、本発明の熱発電装置の
一実施例の要部断面系統図、第３図ａおよびｂ
は、それぞれ第２図の要部の平面図および側面
図、第４図は、同じく他の実施例の要部の斜視図
である。 ２……タービン、４……凝縮器、１０……低沸
点媒体蒸発器、１１……内筒、１２……外筒、１
４……気液分離器、１５……排気管、１６……中
間筒、１０１……地表、１０２……地熱層、１０
４……低沸点媒体液、１０５……低沸点媒体蒸
気、１０７……地熱井。
を示す系統図、第２図は、本発明の熱発電装置の
一実施例の要部断面系統図、第３図ａおよびｂ
は、それぞれ第２図の要部の平面図および側面
図、第４図は、同じく他の実施例の要部の斜視図
である。 ２……タービン、４……凝縮器、１０……低沸
点媒体蒸発器、１１……内筒、１２……外筒、１
４……気液分離器、１５……排気管、１６……中
間筒、１０１……地表、１０２……地熱層、１０
４……低沸点媒体液、１０５……低沸点媒体蒸
気、１０７……地熱井。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 低沸点媒体蒸気によつて回転するタービン
と、該タービンで使用した前記低沸点媒体蒸気を
低沸点媒体液にする凝縮器と、熱源内に頂部と底
部において重力状態が異なるように挿入設置さ
れ、その底部において外筒に連通する内筒を有す
る二重筒と、前記外筒内の前記内筒に接して設け
られ、前記低沸点媒体に添加される分解防止液を
前記外筒頂部から前記二重筒底部に戻す中間筒と
よりなり、前記内筒の頂部に前記凝縮器によつて
凝縮した低沸点媒体液が供給され、前記外筒にお
いて、前記熱源によつて加熱されて得られた前記
タービンの回転に使用される低沸点媒体蒸気が発
生する低沸点媒体蒸発器とを有することを特徴と
する熱発電装置。 ２ 前記熱源が、地熱井の熱水層である特許請求
の範囲第１項記載の熱発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010414A JPS57124078A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Heat generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010414A JPS57124078A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Heat generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57124078A JPS57124078A (en) | 1982-08-02 |
| JPS637248B2 true JPS637248B2 (ja) | 1988-02-16 |
Family
ID=11749483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56010414A Granted JPS57124078A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Heat generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57124078A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2160306B (en) * | 1984-06-14 | 1987-12-09 | Total Energy Conservation And | Method of geothermal energy recovery |
| JPS6165078A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-04-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 地熱発電装置 |
| JP2011145050A (ja) * | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Sumitomo Fudosan Kk | 既設地下空洞を再利用したエネルギー供給システム |
| CN102146898A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-08-10 | 任永斌 | 一种地热循环流体发电站 |
| WO2013027643A1 (ja) | 2011-08-19 | 2013-02-28 | 富士電機株式会社 | 発電装置 |
| MX2020008322A (es) * | 2018-02-08 | 2020-09-21 | Greenfire Energy Inc | Produccion de energia de circuito cerrado desde pozos geotermicos productivos. |
| PL448079A1 (pl) * | 2024-03-22 | 2024-10-21 | Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie | Układ urządzeń do eksploatacji ciepła z górotworu |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49124646A (ja) * | 1973-04-03 | 1974-11-28 |
-
1981
- 1981-01-27 JP JP56010414A patent/JPS57124078A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57124078A (en) | 1982-08-02 |
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