(57)【要約】【課題】スケールの付着を抑制することができ、且つ、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができる処理装置および処理方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る処理装置は、酸と酸化性物質とを含む処理液を収納する処理液収納部と、前記処理液収納部に収納された前記処理液を生産井を介して取り出した流体に供給する供給部と、を備えている。【選択図】図１
2014047422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸と、酸化性物質と、を含む処理液を収納する処理液収納部と、
前記処理液収納部に収納された前記処理液を、生産井を介して取り出した流体に供給する供給部と、
を備えた処理装置。
【請求項２】
前記供給部を制御して、前記処理液の供給量を制御する第１の制御部をさらに備え、
前記第１の制御部は、前記処理液が供給された前記流体が、電位−ｐＨ図において、鉄の不動態域と、マグネシウムの腐食域と、カルシウムの腐食域と、マンガンの腐食域と、が重なる領域に入るように前記処理液の供給量を制御する請求項１記載の処理装置。
【請求項３】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と、前記陰極と、の間に設けられた隔膜と、
前記陽極と、前記隔膜と、の間に設けられた陽極室と、
前記陰極と、前記隔膜と、の間に設けられた陰極室と、
前記陽極と、前記陰極と、の間に直流電圧を印加する電源部と、
を有する生成部をさらに備えた請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記処理液収納部は、前記陽極室の陽極入口部と、陽極出口部と、に接続され、
前記処理液収納部と、前記陽極入口部と、の間に設けられたポンプと、
前記ポンプと、前記陽極入口部と、の間に設けられた温度制御部と、
前記電源部と、前記ポンプと、前記温度制御部と、を制御する第２の制御部と、
をさらに備え、
前記第２の制御部は、前記電源部、前記ポンプ、および前記温度制御部の少なくともいずれかを制御することで酸化性物質の生成量を制御する請求項３記載の処理装置。
【請求項５】
前記供給部は、前記処理液を、前記生産井と蒸発器との間、前記蒸発器、および還元井と前記蒸発器との間、の少なくともいずれかに供給する請求項１〜４のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項６】
前記酸化性物質は、過硫酸、ペルオキソ硝酸、過リン酸、次亜塩素酸からなる群より選ばれた少なくとも１つを含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項７】
前記酸は、硫酸、硝酸、リン酸、塩酸からなる群より選ばれた少なくとも１つを含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の処理装置。
【請求項８】
酸と、酸化性物質と、を含む処理液を、生産井を介して取り出した流体に供給し、
前記処理液が供給された前記流体が、電位−ｐＨ図において、鉄の不動態域と、マグネシウムの腐食域と、カルシウムの腐食域と、マンガンの腐食域と、が重なる領域に入るようにする処理方法。
【請求項９】
前記酸を電気分解して酸化性物質を生成し、前記処理液を生成する請求項８記載の処理方法。
【請求項１０】
前記処理液が供給された前記流体のｐＨ値と、前記流体の温度と、前記流体に溶けているシリコンの析出と、の関係を求め、
前記流体に溶けているシリコンが析出しないように、前記流体のｐＨ値、および前記流体の温度の少なくともいずれかを制御する請求項８または９に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地熱発電システムの方式には、ドライスチーム(dry steam)方式、フラッシュサイクル（flash cycle）方式、バイナリーサイクル(binary cycle)方式などがある。地熱発電システムに用いる生産井を介して取り出した蒸気や熱水にはマグネシウム、カルシウム、マンガン、シリコンなどが溶け込んでいる。蒸気や熱水に溶け込んでいるこれらの成分が析出し、配管内や蒸発器内などにスケールとして付着すると発電効率が低下するおそれがある。バイナリーサイクル(binary cycle)方式の場合には、比較的温度の低い熱水を用いるため、熱水に溶け込んでいるこれらの成分が析出しやすくなる。  
そのため、熱水に酸を添加して熱水に溶け込んでいるこれらの成分が析出するのを抑制する技術が提案されている。  
しかしながら、単に酸を添加すれば鉄を用いて形成された配管などの要素が腐食するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、スケールの付着を抑制することができ、且つ、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができる処理装置および処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る処理装置は、酸と酸化性物質とを含む処理液を収納する処理液収納部と、前記処理液収納部に収納された前記処理液を生産井を介して取り出した流体に供給する供給部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る処理装置１を備えた地熱発電システム１００を例示するための模式図である。
【図２】鉄の電位−ｐＨ図（プールベダイアグラム；Pourbaix Diagram）である。
【図３】マグネシウムの電位−ｐＨ図である。
【図４】カルシウムの電位−ｐＨ図である。
【図５】マンガンの電位−ｐＨ図である。
【図６】鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができ、かつ、スケールの付着を抑制することができる領域を例示するための電位−ｐＨ図である。
【図７】シリコンの電位−ｐＨ図である。
【図８】流体の温度と、流体のｐＨ値と、シリコンの析出との関係を例示するためのグラフ図である。
【図９】第２の実施形態に係る処理装置１０を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
前述したように、地熱発電システムの方式には、ドライスチーム方式、フラッシュサイクル方式、バイナリーサイクル方式などがあるが、本実施の形態に係る処理装置および処理方法は各種の地熱発電システムに適用させることができる。  
ここでは一例としてバイナリーサイクル方式の地熱発電システムに用いられる処理装置および処理方法について例示する。
【０００８】
[第１の実施形態]  
図１は、第１の実施形態に係る処理装置１を備えた地熱発電システム１００を例示するための模式図である。  
図１に示すように、地熱発電システム１００には、蒸発器１０１、タービン１０２、発電機１０３、凝縮器１０４、ホットウェルタンク１０５、ポンプ１０６、予熱器１０７、冷却塔１０８、ポンプ１０９が設けられている。
【０００９】
蒸発器１０１には、地層２００を掘削して設けられた生産井１１０と還元井１１１が配管１１０ａ、１１１ａを介してそれぞれ接続されている。生産井１１０は、地下の熱によって加熱された流体（例えば、熱水や水蒸気）を地上に回収するための坑井である。還元井１１１は、蒸発器１０１において媒体を蒸発させるのに使用した後の流体を地下に戻すための抗井である。  
蒸発器１０１は、生産井１１０を介して取り出した流体の熱を用いて媒体を加熱して蒸発させる。  
媒体は、水よりも沸点の低い流体とすることができる。媒体は、例えば、アンモニア、フロン、イソペンタンなどとすることができる。
【００１０】
タービン１０２には、蒸発器１０１において蒸発した媒体が導入される。タービン１０２は、タービン１０２に導入された媒体がもつエネルギーを羽根車を介して回転エネルギーへと変換する。  
発電機１０３は、タービン１０２の回転軸に接続され、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００１１】
凝縮器１０４には、タービン１０２から排出された媒体が導入される。凝縮器１０４は、冷却水を用いて媒体を冷却して凝縮させる。  
ホットウェルタンク１０５は、凝縮器１０４により凝縮された媒体を一時的に貯留する。
ポンプ１０６は、ホットウェルタンク１０５に貯留されている凝縮された媒体を予熱器１０７を介して蒸発器１０１に供給する。  
予熱器１０７は、蒸発器１０１から排出された流体の熱を利用して媒体を加熱する。
【００１２】
冷却塔１０８は、凝縮器１０４から排出された冷却水を冷却する。図１に例示をした冷却塔１０８は、スプレイ塔(Spray Draft Cooling Tower)である。そのため、冷却塔１０８は、冷却塔１０８の内部において凝縮器１０４から排出された冷却水を噴霧して、誘引された空気により冷却水を冷却する。  
ポンプ１０９は、冷却塔１０８により冷却された冷却水を凝縮器１０４に供給する。  
なお、地熱発電システム１００に設けられる要素は例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００１３】
地熱発電システム１００においては、生産井１１０を介して取り出した流体が有する熱を蒸発器１０１を介して媒体に伝達させる。加熱された媒体は蒸発し、タービン１０２に導入されると膨張して羽根車を回転させる。羽根車の回転は、発電機１０３に伝達され発電が行われる。一方、タービン１０２から排出された媒体は、凝縮器１０４で凝縮され、繰り返し使用される。媒体の閉ループ・サイクルでは、大気中への媒体の放出はない。
【００１４】
次に、処理装置１について例示する。  
処理装置１には、処理液収納部２、供給部３、制御部５（第１の制御部の一例に相当する）が設けられている。  
処理液収納部２は、酸と酸化性物質とを含む処理液４を収納する。  
供給部３は、処理液収納部２に収納された処理液４を、生産井１１０を介して取り出した流体に供給する。供給部３は、処理液収納部２に収納された処理液４を、生産井１１０と蒸発器１０１との間、蒸発器１０１、および還元井１１１と蒸発器１０１との間の少なくともいずれかに供給する。なお、図１に例示をしたものは、生産井１１０と蒸発器１０１との間に処理液４を供給する場合である。  
供給部３は、高圧環境に処理液４を供給可能なものとすることができる。供給部３は、例えば、プランジャーポンプなどとすることができる。
【００１５】
制御部５は、供給部３を制御して処理液４の供給量、供給タイミングなどを制御する。  この際、制御部５は、供給部３を制御して、処理液４が供給された流体が、後述する領域４００に入るように処理液４の供給量を制御する。すなわち、制御部５は、処理液４が供給された流体が、電位−ｐＨ図において、鉄の不動態域と、マグネシウムの腐食域と、カルシウムの腐食域と、マンガンの腐食域と、が重なる領域に入るように処理液４の供給量を制御する。
【００１６】
処理液４は、酸と酸化性物質を含む溶液とすることができる。酸としては、例えば、硫酸、硝酸、リン酸、塩酸からなる群より選ばれた少なくとも１つを含むものとすることができる。酸化性物質としては、例えば、過硫酸（例えば、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二流酸など）、ペルオキソ硝酸、過リン酸（例えば、ペルオキソ一リン酸、ペルオキソ二リン酸など）、次亜塩素酸などを例示することができる。なお、処理液４に含まれる酸化性物質は１種であっても良いし、２種以上であっても良い。
【００１７】
処理液４に含まれる酸は、生産井１１０を介して取り出した流体に含まれているマグネシウム、カルシウム、マンガンなどの成分が析出するのを抑制するために添加される。  
処理液４に含まれる酸化性物質は、処理液４に含まれる酸または生産井１１０を介して取り出した流体に含まれる酸により、鉄を用いて形成された配管１１０ａ、１１１ａなどの要素が腐食するのを抑制するために添加される。
【００１８】
図２は、鉄の電位−ｐＨ図（プールベダイアグラム；Pourbaix Diagram）である。  
図２中の「Ｆｅ」の領域は不感域（安定域）であり、水中において鉄が安定して存在できる領域である。  
図２中の「Ｆｅ２＋」、「Ｆｅ３＋」、「ＨＦｅＯ２−」の領域は腐食域であり、水中において鉄が腐食する領域である。  
図２中の「Ｆｅ２Ｏ３」、「Ｆｅ３Ｏ４」の領域は、不動態域であり、水中において鉄が不動態化する領域である。すなわち、鉄は最初は酸化するが、酸化鉄からなる不動態膜が形成されるとそれ以上腐食が進まなくなる領域である。  
なお、図２中の「ＦｅＯ４２−」の領域は、水中において「ＦｅＯ４２−」が生成される領域とされているが現在までのところその詳細は不明である。ただし、水中において鉄が安定して存在できず、また、鉄が不動態化することもない領域であることには変わりはない。
そのため、図２中の不感域または不動態域にあるようにすれば、鉄を用いて形成された配管１１０ａ、１１１ａなどの要素が腐食するのを抑制することができる。
【００１９】
図２中の領域３００は、硫酸が添加された水中（希硫酸中）における鉄の存在領域である。すなわち、硫酸のみを添加し、その濃度（ｐＨ値）を制御するようにしても不動態域に入るようにするのは困難である。そのため、酸のみを添加すればマグネシウムなどの成分が析出するのを抑制することができるが、鉄を用いて形成された配管１１０ａ、１１１ａなどの要素が腐食するおそれがある。
【００２０】
図２中の領域３１０は、酸と酸化性物質が添加された水中（処理液４が添加された水中）における鉄の存在領域である。酸化性物質を添加すれば、領域３１０が領域３００の上方に位置するようにすることができる。このようになる原因は必ずしも明らかではないが、酸化性物質を添加することで酸化鉄からなる不動態膜が形成されやすくなったためと考えられる。そのため、酸と酸化性物質を含む処理液４を供給することで不動態域に入るようにすることができる。  
すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に、酸と酸化性物質を含む処理液４を供給すれば、スケールの付着を抑制することができ、且つ、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができるようになる。
【００２１】
図３は、マグネシウムの電位−ｐＨ図である。  
図３中の「Ｍｇ（ＯＨ）２」の領域は、水中において「Ｍｇ（ＯＨ）２」が生成される不動態域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたマグネシウムが析出し、スケールが付着することになる領域である。  
図３中の「Ｍｇ２＋」の領域は、水中において「Ｍｇ２＋」が生成される腐食域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたマグネシウムが析出せず、スケールが付着しない領域である。
【００２２】
図４は、カルシウムの電位−ｐＨ図である。  
図４中の「Ｃａ（ＯＨ）２」、「ＣａＯ２」、「ＣａＨ２」の領域は、水中において「Ｃａ（ＯＨ）２」、「ＣａＯ２」、「ＣａＨ２」が生成される不動態域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたカルシウムが析出し、スケールが付着することになる領域である。  
図４中の「Ｃａ２＋」の領域は、水中において「Ｃａ２＋」が生成される腐食域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたカルシウムが析出せず、スケールが付着しない領域である。
【００２３】
図５は、マンガンの電位−ｐＨ図である。  
図５中の「Ｍｎ」の領域は不感域であり、水中においてマンガンが安定して存在できる領域である。  
図５中の「Ｍｎ（ＯＨ）２」、「ＭｎＯ２」、「Ｍｎ２Ｏ３」、「Ｍｎ３Ｏ４」の領域は、水中において「Ｍｎ（ＯＨ）２」、「ＭｎＯ２」、「Ｍｎ２Ｏ３」、「Ｍｎ３Ｏ４」が生成される不動態域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたマンガンが析出し、スケールが付着することになる領域である。  
図５中の「Ｍｎ２＋」の領域は、水中において「Ｍｎ２＋」が生成される腐食域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたマンガンが析出せず、スケールが付着しない領域である。
【００２４】
図６は、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができ、かつ、スケールの付着を抑制することができる領域を例示するための電位−ｐＨ図である。  
図６中の領域４００は、図２における鉄の不動態域と、図３における「Ｍｇ２＋」の領域と、図４における「Ｃａ２＋」の領域と、図５における「Ｍｎ２＋」の領域とが重なった領域である。すなわち、領域４００は、鉄の不動態域と、マグネシウムの腐食域と、カルシウムの腐食域と、マンガンの腐食域とが重なった領域である。  
つまり、領域４００内であれば、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができ、かつ、スケールの付着を抑制することができる。
【００２５】
また、図６中の領域３００は、図２に例示をした硫酸が添加された水中（希硫酸中）における鉄の存在領域である。  
図６中の領域３１０は、図２に例示をした酸と酸化性物質が添加された水中（処理液４が添加された水中）における鉄の存在領域である。  
領域３００から分かるように、単に酸を供給するだけでは、その濃度（ｐＨ値）を制御するようにしても領域４００に入るようにするのは困難である。  
領域３１０から分かるように、酸と酸化性物質を含む処理液４を供給すれば、領域４００に入るようにすることができる。  
すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に、酸と酸化性物質を含む処理液４を供給すれば、スケールの付着を抑制することができ、且つ、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができる。
【００２６】
なお、生産井１１０を介して取り出した流体のｐＨ値には、様々なものがある。そのため、生産井１１０を介して取り出した流体のｐＨ値に応じて処理液４の供給量を調整し、領域４００に入るようにする。また、酸化性物質の含有量には特に限定がなく、ｐＨ値との関連において領域４００に入るような酸化性物質の含有量とすればよい。なお、任意のｐＨ値を有する流体に対する処理液４の適正な供給量は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。
【００２７】
図７は、シリコンの電位−ｐＨ図である。  
図７中の「Ｓｉ」の領域は不感域であり、水中においてシリコンが安定して存在できる領域である。  
図７中の「ＳｉＯ２」、「ＳｉＨ４」の領域は、水中において「ＳｉＯ２」、「ＳｉＨ４」が生成される不動態域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたシリコンが析出し、スケールが付着することになる領域である。  
図７中の「ＳｉＯ３２＋」の領域は、水中において「ＳｉＯ３２＋」が生成される腐食域である。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体に溶けていたシリコンが析出せず、シリコンを含むスケールが付着しない領域である。  
図７から分かるように、「ＳｉＯ３２＋」が生成される腐食域は前述した領域４００とは重ならない。  
そのため、生産井１１０を介して取り出した流体にシリコンが溶けている場合には、処理液４の供給とは別の手段を講じる必要がある。
【００２８】
図８は、流体の温度と、流体のｐＨ値と、シリコンの析出との関係を例示するためのグラフ図である。  
図８中の線５００は、「ＳｉＯ２」や「ＳｉＨ４」が析出する領域と、「ＳｉＯ２」や「ＳｉＨ４」の析出が抑制される領域とを区切る線である。  
この場合、線５００の上方に形成される領域５０１においては「ＳｉＯ２」や「ＳｉＨ４」が析出し、シリコンを含むスケールが付着することになる。  
線５００の下方に形成される領域５０２においては「ＳｉＯ２」や「ＳｉＨ４」の析出が抑制され、シリコンを含むスケールの付着を抑制することができる。  
すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体にシリコンが溶けている場合には、流体の温度と、流体のｐＨ値との関係を適正なものとすれば、シリコンを含むスケールの付着を抑制することができる。
【００２９】
例えば、まず、図８に示したように、処理液４が供給された流体のｐＨ値と、流体の温度と、流体に溶けているシリコンの析出と、の関係を求める。次に、流体に溶けているシリコンが析出しないように、流体のｐＨ値および流体の温度の少なくともいずれかを制御するようにすればよい。
【００３０】
この場合、蒸発器１０１の下流側においては流体の温度が低くなるのでシリコンを含むスケールが付着し易くなる。そのため、例えば、蒸発器１０１の下流側の配管１１１ａなどを保温したり、予熱器１０７により奪われる熱を抑制したりすることで、シリコンを含むスケールが付着し難くなるようにすることもできる。  
この様に、処理液４の供給と、流体のｐＨ値および流体の温度の少なくともいずれかを制御することで、マグネシウム、カルシウム、マンガン、シリコンなどを含むスケールの付着を抑制するとともに、鉄を用いて形成された要素の腐食を抑制することができる。
【００３１】
[第２の実施形態]  
図９は、第２の実施形態に係る処理装置１０を例示するための模式図である。  
なお、地熱発電システム１００は、図１に例示をしたものと同様とすることができるので、説明を省略する。  
図９に示すように、処理装置１０には、生成部１１、制御部５０（第２の制御部の一例に相当する）、処理液収納部６０、ポンプ６１、温度制御部６２、収納部７０、ポンプ７１、温度制御部７２、前述した供給部３などが設けられている。
【００３２】
生成部１１は、陽極３２と、陰極４２と、これら陽極３２と陰極４２との間に設けられた隔膜２０と、陽極３２と隔膜２０との間に設けられた陽極室３０と、陰極４２と隔膜２０との間に設けられた陰極室４０と、陽極３２と陰極４２との間に直流電圧を印加する直流電源２６を有している。
【００３３】
隔膜２０、陽極室３０および陰極室４０の上端には上端封止部２２が設けられ、隔膜２０、陽極室３０および陰極室４０の下端には下端封止部２３が設けられている。陽極３２と陰極４２とは、隔膜２０を挟んで対峙している。陽極３２は陽極支持体３３に支持され、陰極４２は陰極支持体４３に支持されている。陽極３２及び陰極４２には、直流電源２６が接続されている。なお、直流電源２６を例示したが、交流電源と交流直流変換器とを設けるようにしてもよい。すなわち、陽極３２と陰極４２との間に直流電圧を印加する電源部が設けられていればよい。
【００３４】
陽極３２は、導電性を有する陽極基体３４と、この陽極基体３４の表面に形成された陽極導電性膜３５とからなる。陽極基体３４は、陽極支持体３３の内面に支持され、陽極導電性膜３５は陽極室３０に臨んでいる。  
陰極４２は、導電性を有する陰極基体４４と、この陰極基体４４の表面に形成された陰極導電性膜４５とからなる。陰極基体４４は、陰極支持体４３の内面に支持され、陰極導電性膜４５は陰極室４０に臨んでいる。
【００３５】
陽極室３０の下端側には陽極入口部１９が形成され、上端側には陽極出口部１７が形成されている。陽極入口部１９及び陽極出口部１７は、陽極室３０に連通している。陰極室４０の下端側には陰極入口部１８が形成され、上端側には陰極出口部１６が形成されている。陰極入口部１８及び陰極出口部１６は、陰極室４０に連通している。
【００３６】
制御部５０は、直流電源２６、ポンプ６１、温度制御部６２、ポンプ７１、温度制御部７２、供給部３などを制御する。  
処理液収納部６０は、配管を介して陽極出口部１７に接続されている。また、処理液収納部６０は、配管、ポンプ６１、温度制御部６２を介して陽極入口部１９に接続されている。  
ポンプ６１は、処理液収納部６０と陽極入口部１９との間に設けられている。ポンプ６１は、処理液収納部６０に収納された溶液を温度制御部６２、陽極室３０、処理液収納部６０を介して循環させる。  
温度制御部６２は、ポンプ６１と陽極入口部１９との間に設けられている。温度制御部６２は、導入された溶液の温度を制御する。
【００３７】
処理液収納部６０には、当初、酸を含む溶液が収納される。酸を含む溶液を、陽極室３０において電気分解することで酸化性物質が生成される。そのため、陽極出口部１７からは、酸と酸化生物質を含む溶液が排出され、処理液収納部６０に収納される。以後、処理液収納部６０に収納された溶液を温度制御部６２、陽極室３０、処理液収納部６０を介して循環させることで、酸化性物質の含有量を増加させることができる。この様にして、酸と酸化性物質を含む処理液４が生成される。  
なお、電気分解に関する詳細は後述する。
【００３８】
酸を含む溶液を電気分解した際に溶液の温度が上昇するが、温度制御部６２により溶液の温度を調整することができる。  
また、処理液収納部６０は、配管を介して前述した供給部３に接続されている。供給部３は、処理液収納部６０に収納された処理液４を、生産井１１０を介して取り出した流体に供給する。供給部３は、処理液収納部６０に収納された処理液４を、生産井１１０と蒸発器１０１との間、蒸発器１０１、および還元井１１１と蒸発器１０１との間の少なくともいずれかに供給する。
【００３９】
収納部７０は、配管を介して陰極出口部１６に接続されている。収納部７０は、配管、ポンプ７１、温度制御部７２を介して陰極入口部１８に接続されている。  
ポンプ７１は、収納部７０に収納された溶液を温度制御部７２、陰極室４０、収納部７０を介して循環させる。収納部７０に収納された溶液は、酸を含んでいる。  
温度制御部７２は、導入された溶液の温度を制御する。
【００４０】
次に、生成部１１に設けられた各要素の材料について例示する。  
陽極支持体３３、陰極支持体４３、陰極出口部１６、陽極出口部１７、陰極入口部１８、陽極入口部１９、処理液収納部６０、収納部７０、溶液が流通する配管には、耐酸性の観点から、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂がコーティングされたものを用いることができる。上端封止部２２、下端封止部２３における封止には、例えば、フッ素系樹脂でコーティングされたＯリングなどを用いることができる。
【００４１】
隔膜２０としては、例えば、商品名ポアフロン等のＰＴＦＥ多孔質隔膜を含む中性膜（但し、親水化処理されたもの）や、商品名Nafion、Aciplex、Flemion等の陽イオン交換膜を用いることができる。この場合、陽イオン交換膜を用いるようにすれば、陽極室３０において陰極室４０から分離した状態で酸化性物質を生成することができる。
【００４２】
陽極基体３４の材料には、例えば、ｐ形のシリコンや、チタンやニオブのような弁金属を用いることができる。ここで、弁金属とは、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化被膜で一様に覆われ、優れた耐食性を有するものである。また、陰極基体４４には、例えば、ｎ形のシリコンを用いることができる。
【００４３】
陰極導電性膜４５の材料には、例えば、グラッシーカーボンを用いることができる。陽極室３０には、比較的濃度の高い酸が供給される場合があるので、陽極導電性膜３５の材料には、耐酸性の観点からホウ素やリン、窒素をドーピングした導電性ダイヤモンド膜を用いることが好ましい。なお、陰極導電性膜４５の材料にも、導電性ダイヤモンド膜を用いてもよい。また、陽極側、陰極側とも、導電性膜と基体とが同一の材料から形成されるようにしてもよい。この場合、陰極基体４４にグラッシーカーボンを使用する場合や、陽極基体３４に導電性ダイヤモンド膜を使用する場合は、基体そのものが電極触媒性を有する導電性膜となるので、電解反応に寄与することができる。
【００４４】
ダイヤモンドは化学的、機械的及び熱的に安定した性質を有するが、導電性に優れないことから電気化学システムに使用することが困難であった。しかし、熱フィラメント−ＣＶＤ（ＨＦ−ＣＶＤ：Hot Filament Chemical Vapor Deposition）法やプラズマＣＶＤ法を用いて、硼素ガスや窒素ガスを供給しながら成膜することで、導電性のダイヤモンド膜が得られる。この導電性のダイヤモンド膜は、「電位窓」が、例えば、３〜５ボルトと広く、電気抵抗が、例えば、５〜１００ミリオームセンチメートルとなる。
【００４５】
ここで「電位窓」とは、水の電気分解に要する最低電位（１．２ボルト以上）である。この「電位窓」は材料によって異なる。「電位窓」が広い材料を使って、「電位窓」内の電位で電解を行った場合、「電位窓」内に酸化還元電位を有する電解反応が、水の電気分解に優先して進行し、電気分解しにくい物質の酸化反応あるいは還元反応が優先的に進行する場合もある。したがって、このような導電性ダイヤモンド膜を用いることで、従来の電気化学反応では不可能であった物質の分解や合成が可能となる。  
また、ＨＦ−ＣＶＤ法においては、次のようにして成膜が行われる。まず、高温状態にあるタングステンフィラメントに原料ガスを供給して分解し、膜成長に必要なラジカルを生成する。次に、生成されたラジカルを基板表面に拡散させるとともに拡散させたラジカルと他の反応性ガスとを反応させて成膜を行う。
【００４６】
次に、生成部１１における処理液４の生成について例示をする。  
ここでは、一例として、硫酸と酸化性物質（ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸など）を含む処理液４を生成する場合について例示をする。
【００４７】
図９に示すように、陽極室３０には、陽極入口部１９を介して、硫酸を含む溶液が処理液収納部６０から供給される。  
陰極室４０には、陰極入口部１８を介して、水で希釈された硫酸が収納部７０から供給される。この場合、陰極室４０に供給される溶液の硫酸濃度は、陽極室３０に供給される溶液の硫酸濃度よりも低くなっている。そして、陽極３２に正電圧を、陰極４２に負電圧を印加すると、陽極室３０、陰極室４０のそれぞれで電気分解反応が生じる。陽極室３０では、化学式１、化学式２及び化学式３に表すような反応が生じる。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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すなわち、陽極室３０では、化学式２の反応によりペルオキソ一硫酸イオン（ＨＳＯ５−）が生成される。なお、化学式１及び化学式３の素反応により、化学式４に表すような全反応が生じて、ペルオキソ一硫酸イオン（ＨＳＯ５−）と硫酸が生成される反応もある。このペルオキソ一硫酸が処理液４に所定の量以上含まれておれば、地熱発電システム１００における鉄を用いて形成された要素（例えば、配管１１０ａ、１１１ａなど）の腐食を抑制することができる。  
【化４】
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あるいは、化学式１及び化学式３の素反応から、化学式５に表すように、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が生成された後、化学式４のペルオキソ一硫酸イオン（ＨＳＯ５−）が生成される場合もある。また、化学式１の反応により、ペルオキソ二硫酸（Ｈ２Ｓ２Ｏ８）が生成される場合もある。化学式４、化学式５は、化学式１からの二次反応を表す。  
【化５】
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また、陰極室４０では、化学式６に表すように、水素ガスが生成する。これは、陽極側で生じた水素イオン（Ｈ＋）が、隔膜２０を介して陰極側に移動し、電気分解反応が生じたためである。水素ガスは、陰極出口部１６を介して収納部７０に送られ、外部に取り出される。  
【化６】
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本実施の形態においては、硫酸溶液に含まれる硫酸の一部を電気分解することで、ペルオキソ一硫酸（Ｈ２ＳＯ５）、ペルオキソ二硫酸（Ｈ２Ｓ２Ｏ８）を生成することができる。また、前述した化学式には表さないが、酸化性物質として、ペルオキソ一硫酸（Ｈ２ＳＯ５）、ペルオキソ二硫酸（Ｈ２Ｓ２Ｏ８）の他にもオゾンや過酸化水素なども生成される。そのため、硫酸溶液を電気分解することで、化学式７に表すように、これらの酸化性物質と硫酸を含む処理液４を生成することができる。  
【化７】
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この場合、酸化性物質が生成される陽極室３０に、濃度の高い（例えば、７０質量パーセント）の硫酸溶液を供給するようにすれば、水が極力少ない中で酸化性物質が生成されるようにすることができる。これにより、水と反応して分解する性質を有するペルオキソ一硫酸を安定して生成することができる。そのため、ペルオキソ一硫酸の定量的、あるいは多量供給が可能となる。  
なお、陽極室３０に濃度の低い（例えば、３０質量パーセント）硫酸溶液を供給する場合には、処理装置１０における取り扱いが容易となる。  
陽極室３０、陰極室４０に供給される溶液の硫酸濃度は、例示をした濃度に限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００４８】
ここで、硫酸濃度によりペルオキソ一硫酸の生成効率が影響を受ける。例えば、ＳＯ３分子はＨ２Ｏ分子を奪う脱水作用を有しているので、ＳＯ３分子が多くなれば他の原子や分子と自由に反応できる水分子の比率が低くなる。そのため、濃硫酸中では、水によるペルオキソ一硫酸の分解反応が抑制されるので、ペルオキソ一硫酸の安定した生成及び供給が可能となる。例えば、７０質量パーセント程度の硫酸濃度を有する溶液を陽極室３０に供給すれば、ペルオキソ一硫酸の安定生成を図ることができる。
【００４９】
次に、処理装置１０の作用について例示をする。  
ここでは、一例として、処理装置１０において、硫酸と酸化性物質（ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸など）を含む処理液４を生成する場合について例示をする。  
制御部５０により、直流電源２６、ポンプ６１、温度制御部６２、ポンプ７１、温度制御部７２などを制御して、硫酸溶液を電気分解し、酸化性物質（例えば、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸）と硫酸を含む処理液４を生成する。
【００５０】
この際、制御部５０により酸化性物質の生成量（酸化種濃度）を制御することができる。例えば、制御部５０により直流電源２６を制御することで、電流値、電圧値、通電時間の少なくともいずれかを変化させることで酸化性物質の生成量を制御することができる。また、例えば、制御部５０によりポンプ６１を制御することで、硫酸を含む溶液の供給量を変化させたり、溶液の循環回数を変化させたりして酸化性物質の生成量を制御することができる。また、例えば、制御部５０により温度制御部６２を制御することで、溶液の温度を変化させて、酸化性物質の生成量を制御することができる。この場合、電気分解の際の温度が４０℃以下となるように、溶液の温度を制御することが好ましい。  
すなわち、制御部５０は、直流電源２６などの電源部、ポンプ６１、および温度制御部６２の少なくともいずれかを制御することで酸化性物質の生成量を制御する。  
なお、硫酸が電気分解され、酸化性物質と硫酸を含む処理液４が生成される過程は、前述したものと同様のため省略する。
【００５１】
生成された処理液４は、処理液収納部６０に収納される。処理液収納部６０に収納された処理液４は、供給部３により、生産井１１０を介して取り出した流体に供給される。この際、制御部５０により供給部３を制御することで、処理液４の供給量、供給タイミングなどが制御される。
【００５２】
ここで、生産井１１０を介して取り出した流体のｐＨ値には、様々なものがある。そのため、生産井１１０を介して取り出した流体のｐＨ値に応じて処理液４の供給量を制御するようにする。すなわち、生産井１１０を介して取り出した流体のｐＨ値に応じて処理液４の供給量を制御し、前述した領域４００に入るようにする。
【００５３】
本実施の形態に係る処理装置１０においては、硫酸を電気分解して酸化性物質と硫酸を含む処理液４を生成することができる。この際、生成される酸化性物質の生成量を制御して、所定量の酸化性物質を含む処理液４を生成することができる。
【００５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  処理装置、２  処理液収納部、３  供給部、４  処理液、５  制御部、１０  処理装置、１１  生成部、２０  隔膜、２６  直流電源、３０  陽極室、３２  陽極、４０  陰極室、４２  陰極、５０  制御部、６０  処理液収納部、６１  ポンプ、６２  温度制御部、７０  収納部、７１  ポンプ、７２  温度制御部、１００  地熱発電システム、１０１  蒸発器、１０２  タービン、１０３  発電機、１０４  凝縮器、１０８  冷却塔、１１０  生産井、１１０ａ  配管、１１１  還元井、１１１ａ  配管、３００  領域、３１０  領域、４００  領域、５００  線、５０１  領域、５０２  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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