(57)【要約】【課題】地熱帯から得られた熱を地上において媒体により有効に利用するために、その媒体を移送する熱媒体移送管の保温する能力を高めることが可能な熱媒体移送管、その熱媒体移送管を使用した地熱発電システム及び地熱発電方法を提供することを目的とする。【解決手段】地中に媒体（例えば、主に水、油等）を搬送し、地中にて熱を吸収する前記媒体を回収する熱媒体移送管１０（媒体注入管５０、熱媒体取出管８０）であって、前記熱媒体移送管は、複数本設けられた前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手５１・５５と、前記熱媒体移送管の内部に前記管継ぎ手及び前記熱媒体移送管の一部を連続して被覆し、前記媒体が保有する熱を保温する熱媒体保温管６０・９０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】 図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管であって、
前記熱媒体移送管は、
複数本設けられた前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手と、
前記熱媒体移送管の内部に前記管継ぎ手及び前記熱媒体移送管の一部を連続して被覆し、前記媒体が保有する熱を保温する熱媒体保温管と、
を備えたことを特徴とする熱媒体移送管。
【請求項２】
前記熱媒体保温管は、前記熱媒体移送管の内部に挿入する挿入管と、前記熱媒体移送管に内径よりも大きな径を持ち、前記管継ぎ手の内部に保持される突出部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱媒体移送管。
【請求項３】
前記熱媒体移送管は、前記熱媒体移送管を前記管継ぎ手による連結時に前記管継ぎ手と螺合し連結する螺合部分の近傍に設け、前記熱媒体移送管を把持する把持部と、前記把持部を避けて設けた断熱材料を被覆した被覆層と、を備え、
前記熱媒体保温管は、少なくとも把持部の部分まで延びている前記挿入管を備えたことを特徴とする請求項２に記載の熱媒体移送管。
【請求項４】
前記熱媒体移送管は、地中に前記媒体を移送する媒体注入管と、
地中により熱を吸収した前記媒体を地上に取り出す媒体取出管と、を備え、
前記媒体注入管及び前記媒体取出管に前記熱媒体保温管を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の熱媒体移送管。
【請求項５】
前記熱媒体移送管同士を前記管継ぎ手により連結した後、前記管継ぎ手の全体を覆うように外部から被覆する管継ぎ手被覆部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体移送管。
【請求項６】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管であって、
前記熱媒体移送管と前記熱媒体移送管の外周に設けられた管状の保護管との間から侵入する地下水が上下方向へ対流することを遮断する対流遮断部を上下方向の複数箇所に設けたとを特徴とする熱媒体移送管。
【請求項７】
前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手の下方に位置し、内径が前記媒体移送管の外周よりも大きく、且つ前記管継ぎ手の外径よりも小さな円環状の前記対流遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項６に記載の熱媒体移送管。
【請求項８】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管であって、
前記熱媒体移送管の外周に設けられた複数の保護管と、前記保護管と他の前記保護管との間に設けた断熱層と、断熱層の下方に下方からの地下水の浸入を防ぐ密封層と、を備えたことを特徴とする熱媒体移送管。
【請求項９】
断熱層は、軽い基材又は気泡を多く含んだコンクリートにより形成したことを特徴とする請求項８に記載の熱媒体移送管。
【請求項１０】
密封層は、コンクリートにより形成したことを特徴とする請求項８に記載の熱媒体移送管。  
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の前記熱媒体移送管を使用した地熱発電システム。
【請求項１２】
地上に取り出した前記媒体の熱を利用し発電する発電機と、
発電に必要な温度の熱を前記媒体が吸収する吸収領域以外であって、移送中の前記媒体の熱を保温するための断熱領域に、掘削時に掘削した穴の側壁を固めるセメントにより断熱するコンクリート断熱層と、
前記媒体注入管及び管継ぎ手の周囲に断熱材料で被服した第２被覆層と、
前記媒体の所望する温度の飽和蒸気圧力以上の圧力を保ち、前記媒体の相状態を変えずに移送する圧力ポンプと、
を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の地熱発電システム。
【請求項１３】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電システムであって、
前記媒体を前記熱媒体移送管内で循環させるために、前記媒体の流路を切り替える切替弁と、媒体の状態を変化させずに圧力を所定の圧力に保ったまま前記媒体を循環させる圧力調整装置と、を備え、
前記媒体の温度が低下した際に、前記切替弁と前記圧力調整装置とを駆動し、前記媒体の温度が回復するまで記熱媒体移送管内で前記媒体を循環させることを特徴とする地熱発電システム。
【請求項１４】
前記媒体を循環させる経路に、前記媒体の温度を測定する温度測定装置を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の地熱発電システム。
【請求項１５】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管の施工方法であって、
掘削した穴にセメントを流し込み、掘削した穴を密封する第１密封層を形成する第１密封工程と、
前記第１密封工程により形成した穴に前記第１保護管を埋設する第１保護管埋設工程と、
前記第１密封層が安定した後、前記第１密封層の穴より小さな径にて、前記第１密封層ごと掘削を行い、その掘削した穴にセメントを流し込み、掘削した穴を密封する第２密封層を形成する第２密封工程と、
前記第２密封工程により形成した穴に第２保護管を埋設する第２保護管埋設工程と、
前記第２密封層が安定した後、前記第２密封層の穴より小さな径にて、前記第２密封層ごと掘削を行い、その掘削した穴に、第３保護管を埋設する第３保護管埋設工程と、
前記第１保護管と前記第２保護管との間、及び前記第２保護管と前記第３保護管との間に、発泡コンクリートを流し込む断熱層形成工程と、
第３保護管埋設工程の後に、前記第３保護管の穴よりも小さな径にて、掘削を行い、掘削された穴に前記熱媒体移送管を埋設する熱媒体移送管埋設工程と、からなる熱媒体移送管の施工方法。
【請求項１６】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電方法であって、
地熱帯に存在する岩盤を、前記熱媒体移送管よりも大きな径により形成した穴である挿入穴を設け、その挿入穴に伝達促進媒体及び前記熱媒体移送管を挿入し、前記伝達促進媒体を介して前記地熱帯の熱を前記熱媒体移送管に伝達することを特徴とする地熱発電方法。
【請求項１７】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電方法であって、
地熱帯に存在する破砕帯に、前記熱媒体移送管よりも大きな径により形成した穴である挿入穴と、
その挿入穴に挿入し、伝達促進媒体を収容する媒体容器と、を設け、
前記媒体容器を挿入し、前記媒体容器に収容した前記伝達促進媒体を介して前記地熱帯の熱を前記熱媒体移送管に伝達することを特徴とする地熱発電方法。
【請求項１８】
請求項１１至請求項１４のいずれか一項に記載の地熱発電システムを使用した地熱発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱帯を熱源として媒体により熱の回収を行い、その熱媒体を移送する際に、熱の保温する能力を高めた熱媒体移送管及びその熱媒体移送管を利用して発電を行う地熱発電システム及び地熱発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から地熱発電システムでは、地熱帯に存在する自然の蒸気を自然の圧力を利用して取り出し、気水分離して使用する方法であるため、取り出された蒸気には地熱帯特有の硫黄やその他の不純物が多量に含まれている。この不純物はスケールとなって、熱井戸や配管類、あるいはタービンの羽根等に付着する。スケールが付着すると、経年的に発電量が減少し、長期間の使用が困難となる。
【０００３】
特許文献１では、バイナリー発電システムにおいて、熱源流体が地熱流体または地熱との熱交換により吸熱し、蒸発器で放熱して再び地熱流体または地熱との熱交換のために還流する閉ループ循環流路を構成するとともに、低沸点媒体を冷却する冷却流体についても、地中に放熱冷却を行う閉ループ流路を構成するか、蒸発器を通過した後の熱源流体を駆動熱源とする冷凍機と熱交換器を備え、凝縮器における低沸点媒体の凝縮液化を最適化できるよう、冷却流体の温度を制御して凝縮器への冷却流体供給を行う閉ループ流路を構成する地熱発電システムが提案されている。
【０００４】
特許文献２には、効率よく熱媒体を回収する熱媒体移送管に使用される一般的な管ねじ継ぎ手が開示されており、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面をそれぞれ備えるピン及びボックスから構成され、前記ねじ無し金属接触部はシール面及びショルダ面を備え、ピンのショルダ面はピン先端の端面に位置し、前記シール面とショルダ面との間にピンとボックスとが互いに接触しない非接触領域を有し、ピンとボックスの少なくとも一方のショルダ面が、前記非接触領域とねじ継手の内部とに通じる少なくとも１つの溝を有する管ねじ継手が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８４８５７号公報
【特許文献２】特表２０１４−５１７９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、温泉水を汲み上げて利用する発電方法では、地熱井及び生産井、さらに配管設備やタービン等の設備にスケールが付着して経年的には発電量が低下する。又、スケールを除去するための定期的なメンテナンスが必要である。環境面においても温泉水を汲み上げて利用するため、温泉水の吐出量等に影響することも考えられる。また、汲み上げて温泉水を発電に利用した後の水は、還元井から大地に戻すのであるが、スケールを除去するための化学物質等が含まれており環境に与える影響が少なからず発生する。
また、特許文献１に見られるように地下の熱だけを利用して発電を行う方法は、環境によく温泉水への湯量や化学物質等への懸念も考慮する必要がないため有効である。
【０００７】
また、地中で熱を回収し、得られた熱水を地上まで移送するために、熱媒体移送管を必要とするが、熱媒体移送管は、地熱帯の温度に依存するこになるが１０００ｍから３０００ｍの長さが必要であり、熱媒体移送管は管ねじ継ぎ手により管が接続され、熱媒体移送管は、地中深くまで延びている。特許文献２に見られるように管ねじ継手は内外圧力下での耐圧縮性能やシール性能が強く求められ、強固に管と接合している。
【０００８】
しかしながら、管ねじ継ぎ手は保温性能を高めるための構造は採られておらず、温度の低い地表近くでは管の内外にて熱の伝達が発生し、地中から回収した熱が奪われてしまうという問題がある。また、管ねじ継ぎ手だけでなく、保温が必要な移送管は、大径になればなるほど強度との兼ね合いで保温構造が難しく技術的に困難な状況となってきている。また、保温構造を設けることにより保温性能を損ねることなく設置する作業性を向上させる技術も要求されるようにもなってきている。
そのため、地中から得られた熱媒体を有効に利用するために、作業性能も考慮しながら熱媒体の移送途中で熱媒体の熱が奪われずに、地上にある分離器又は熱交換器まで移送する技術が必要になってきた。
【０００９】
本発明は、このような課題を鑑みされたものであり、地熱帯から得られた熱を地上において媒体により有効に利用するために、その媒体を移送する熱媒体移送管の保温する能力を高めることが可能な熱媒体移送管、その熱媒体移送管を使用した地熱発電システム及び地熱発電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の目的を達成するために、以下の手段を採った。
【００１１】
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収する前記媒体を回収する熱媒体移送管であって、前記熱媒体移送管は、複数本設けられた前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手と、前記熱媒体移送管の内部に前記管継ぎ手及び前記熱媒体移送管の一部を連続して被覆し、前記媒体が保有する熱を保温する熱媒体保温管と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
以上の構成によって、本発明は、保温管により熱媒体移送管の保温性能は向上するだけでなく、熱媒体保温管自体の取り替えや熱媒体移送管の設置の作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の一部を現した斜視図である。
【図３】図３は、第１実施形態にかかる本発明の媒体注入管を分解した一部を現した斜視図である。
【図４】図４は、第１実施形態にかかる本発明の媒体注入管の一部の縦断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態にかかる本発明の保温管の一部の斜視図である。
【図６】図６は、第１実施形態にかかる本発明の媒体注入管の一部の縦断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の一部の縦断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態にかかる本発明の熱媒体取出管の一部の縦断面図である。
【図９】図９は、第１実施形態にかかる本発明の水の状態変化の概要図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの熱媒体移送管の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態にかかる本発明の保温性能を示す実験データに関する説明図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。
【図１５】図１５は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の一部を省略した縦断面図である。
【図１６】図１６は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管を施工する途中の縦断面図である。
【図１７】図１７は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管を施工する途中の縦断面図である。
【図１８】図１８は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の管ねじ継ぎ手の部分を拡大した概要図である。
【図１９】図１９は、第５実施形態にかかる本発明の変形例の熱媒体移送管の一部を省略した縦断面図である。
【図２０】図２０は、第５実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの熱媒体移送管の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。
【図２１】図２１は、第６実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの構成を示す概要図である。
【図２２】図２２は、第６実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管の構成を示す概要図である。
【図２３】図２３は、第１実施形態にかかる熱媒体取出管の変形例を示す縦断面図である。
【図２４】図２４は、第５実施形態にかかる受け管の変形例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明にかかる地熱発電システム１、１００、２００、３００、４００の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用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適宜変更することができる。各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態にかかる地熱発電システム１を、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態にかかる本発明の地熱発電システム１の構成を示す概要図である。
【００１６】
地熱発電システム１は、主に加圧給水ポンプ３、熱媒体移送管１０、温水サービスタンク４、復水ユニット１７、給水ユニット１８、気水分離器Ｆ、蒸気タービンＴ、発電機Ｇ及び受電設備ＴＦとから構成されている。
地熱発電システム１は、加圧給水ポンプ３から地中の最深部に媒体注入管５０によって供給される媒体としての水を熱交換し、熱水となった水を加圧しながら熱媒体取出管８０によって地上に移送する。移送された熱水Ｌ３は、圧力調整弁ＰＶ１により減圧沸騰させ気水分離器Ｆに移送される。気水分離器Ｆにて蒸気と熱水を分離し、発生した蒸気Ｖ１は、蒸気タービンＴに供給される。
【００１７】
地熱発電システム１は、発生した蒸気Ｖ１を蒸気タービンＴに供給することで、発電機Ｇを回転させて発電を行い、受電設備ＴＦに電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給している。
蒸気タービンＴは、タービン形式だけでなくスクリュー形式のもの等であってもよく、蒸気によって発電可能なものであればよい。蒸気タービンＴに供給される蒸気Ｖ１は、熱水Ｌ３を減圧沸騰させて気水分離器Ｆにて熱水と蒸気に分離される。
【００１８】
気水分離器Ｆに供給される熱水Ｌ３の全量は、蒸気Ｖ１とされることがないため、気水分離器Ｆから多量の熱水Ｌ４いわゆるドレンが温水サービスタンク４に送られる。また、蒸気タービンＴで排気された蒸気Ｖ３は、復水ユニット１７に送られ、復水ユニット１７に送られた蒸気Ｖ４は、復水器６に接続される冷却塔１５に送られる。送られた蒸気Ｖ４は、凝縮され水に戻され復水器６を経由し、復水タンク１４に一旦蓄えられてから復水ポンプ５によって温水サービスタンク４に送られる。
【００１９】
温水サービスタンク４の温水Ｌ８は、加圧給水ポンプ３により温水Ｌ１として熱媒体移送管１０へ移送される。加圧給水ポンプ３で移送される温水Ｌ１は、再度地熱帯Ｕのある深部で地中熱から熱を吸収し熱交換される。熱交換した熱水Ｌ２は、後述する熱媒体移送管１０により加圧給水ポンプ３で移送される。
【００２０】
（熱媒体移送管）
次に、図２乃至図１０を参照し熱媒体移送管１０を説明する。図２は、第１実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管１０の一部を現した斜視図である。図３は、第１実施形態にかかる本発明の媒体注入管５０を分解した一部を現した斜視図である。図４は、第１実施形態にかかる本発明の媒体注入管５０の一部の縦断面図である。図５は、第１実施形態にかかる本発明の保温管６０の斜視図である。図６は、第１実施形態にかかる本発明の媒体注入管５０の一部の縦断面図である。図７は、第１実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管５０の一部の縦断面である。図８は、第１実施形態にかかる本発明の熱媒体取出管８０の一部の縦断面図である。図９は、第１実施形態にかかる本発明の水の状態変化の概要図である。図１０は、第１実施形態にかかる本発明の地熱発電システム１の熱媒体移送管１０の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。
【００２１】
図１０に示すように、地表Ｓから地中深部にある熱源となる地熱帯Ｕまで熱媒体移送管１０が埋設されている。熱媒体移送管１０は、外側に円筒状の媒体注入管５０が埋設され、その媒体注入管５０の周囲は地表Ｓから地熱帯Ｕに至る領域の前まで、すなわち発電に必要な温度よりも低い温度の領域は、地熱セメント等により固められており、崩落の危険がないように施されている。熱媒体移送管１０は、熱媒体移送管１０の媒体注入管５０の最深部に位置する地熱帯Ｕの流体又は岩盤からの熱を吸収する。熱媒体移送管１０の長さは、地熱帯Ｕの温度により全長が変化し、流動する熱媒体を２００℃前後まで昇温できる地熱帯Ｕまで伸びている。
【００２２】
媒体注入管５０は、スチールやステンレス等の素材で形成されている。温度の高い地熱帯Ｕの領域において、媒体注入管５０は、外周の表面積を多くし、地熱帯Ｕの熱を伝わりやくするために、断面が円形の円柱状のフィンが溶接されている。媒体注入管５０は、地表Ｓに近い温度の低い領域では、温水サービスタンク４から加圧されて注入される温水Ｌ１の熱が奪われないように後述する断熱構造がとられている。
【００２３】
熱媒体移送管１０は、媒体注入管５０の内側に、地熱帯Ｕにて熱せられた水を移送する円筒状の熱媒体取出管８０を設けている。熱媒体取出管８０は、媒体注入管５０の内側であって同軸上に円筒状に形成されている。熱媒体取出管８０は、管の内側を熱水Ｌ３が通過可能な円筒状とし、その外側は垂直方向に沿って真空断熱構造又は断熱材を付設した構造としている。
【００２４】
更に熱媒体移送管１０を図２乃至図１１を参照し詳細に説明する。熱媒体移送管１０は、媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０から構成されている。
先ず、図２乃至図７を参照し媒体注入管５０を説明する。図２は、断熱材７０を除いた媒体注入管５０の斜視図であり、媒体注入管５０は、注入管４０と、管ねじ継ぎ手５１、図５に示す保温管６０及び断熱材７０から構成されている。媒体注入管５０は、注入管４０を管ねじ継ぎ手５１により連結し、最深部Ｕまで長い管状を形成する。
【００２５】
図２乃至図７に示すように注入管４０は、把持部４７を除いて最表面に耐熱性のあるポリエチレン、ポリプロピレン、６ナイロン、６６ナイロン、発泡ウレタン、フッ素等の樹脂で周囲を被覆した被覆層４６を形成している。
図４及び図６に示すように注入管４０は、僅かにテーパ状をなした両端の外面に、ネジ溝を形成した雄ネジ部４２を備えている。尚、図４、図６及び図７の図では雌ネジ部５２及び雄ネジ部４２を斜線で示している。把持部４７は、媒体注入管５０をチャッキングし、管ねじ継ぎ手５１をトルク管理しながら、ねじ込む際や媒体注入管５０自体を保持するために金属の剥き出した状態で設けられており、被覆層４６を構成していない部分である。被覆層４６を設けると把持する力を阻害する恐れがあるからである。
【００２６】
次に、図３、図４、図６及び図７に示す管ねじ継ぎ手５１は、雄ネジ部４２と嵌合するように、内側にネジ溝を形成した雌ネジ部５２を備えている。管ねじ継ぎ手５１は、内部の中央に雄ネジ部４２が形成されていない空間であって、後述する突出部６２が嵌め合わされる空間として載置空間部５３が設けられている。
【００２７】
次に、図３乃至図７に示す保温管６０は、全長が約１２００ｍｍ程度で管状に形成された耐熱性のあるポリイミド、ポリイミドアミド、６６ナイロン、ピーク、ポリアミド又はフッ素等の樹脂で形成された挿入管６１を備えている。又、挿入管６１の中央に、内径を挿入管６１の外径と同じくし、同一の樹脂により形成した環状の突出部６２が超音波による溶着等により接合されている。これにより、挿入管６１及び突出部６２は一体に形成されている。尚、溶着に限らず型成形で一体的に保温管６０を形成しても良い。保温管６０の縦方向の長さは、把持部４７はもちろん被覆部４６の一部に掛かるように形成され、管ねじ継ぎ手５１及び注入管４０が外部から受ける熱移動の影響を考慮し設計されている。
【００２８】
突出部６２の外径は、注入管４０の内径より大きいので、保温管６０は注入管４０の内部に落下することなく突出部６２は、載置空間部５３に留まる。また、挿入管６１の外径は、注入管４０の内径よりも小さいため挿入管６１は、注入管４０内部に入り込む。
以上の構造のため、媒体注入管５０の接続は、管ねじ継ぎ手５１をねじ嵌めした後、保温管６０の挿入管６１を注入管４０の内部に挿入し、上方から他の注入管４０を管ねじ継ぎ手５１にネジ締めし連結する。
【００２９】
このように、媒体注入管５０の連結は簡単な作業で完成する。また、保温管６０により媒体注入管５０の保温性能は向上するだけでなく、保温管６０自体の取り替えや媒体注入管５０の設置の作業が容易である。また、突出部６２は、加圧給水ポンプ３により熱水が沸騰しないように圧力を掛け、熱水を圧送しても突出部６２は注入管４０の間に保持されるように形成されている。そのため、保温管６０は脱落しない。尚、保温管６０は両端を注入管４０の間に保持されているために上下の方向に脱落することはなく。また後述する熱媒体取出管８０についても同様に保温管６０は上下の方向に脱落することはない。
【００３０】
次に、図４を参照し媒体注入管５０の周囲に設けられる断熱材７０について説明する。断熱材７０は、媒体注入管５０の周囲に密接し、ガラスウール等の材質で形成した断熱層７１と最外周にアルミ等の金属膜により形成した保護膜部７２を設けている。媒体注入管５０は、管の外側に対して断熱材７０及び被覆層４６により断熱構造がとられている。
【００３１】
次に、図７及び図８を参照し熱媒体取出管８０について説明する。熱媒体取出管８０は、地中深くの熱を熱水により回収し地上に輸送し、蒸気を発生させ蒸気発電に熱を利用するために設けられている。熱媒体取出管８０は、図２乃至図６参照し媒体注入管５０と全く同じ構造の部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。熱媒体取出管８０は、媒体注入管５０の内部に位置し、取出管８１と、管ねじ継ぎ手５５及び保温管９０で構成されている。
【００３２】
取出管８１は、注入管４０の構造に対応し、管ねじ継ぎ手５５は、管ねじ継ぎ手５１の構造に対応し、載置空間部５７は、載置空間部５３の構造に対応し、雄ネジ部８２は、雄ネジ部４２の構造に対応し、雌ネジ部５６は、雌ネジ部５２の構造に対応し、保温管９０は、保温管６０の構造に対応し、被覆層８６は、被覆層４６の構造に対応し、把持部８７は、把持部４７の構造に対応し、突出部９２は、突出部６２の構造に対応している。熱媒体取出管８０は、内部に空間となる空気層又は断熱材が埋設された断熱層を形成した断熱部８５を縦方向に沿って設けている。熱媒体取出管８０は、保温管６０により断熱構造が採られ、熱の伝達を防いでいる。
【００３３】
このように、熱媒体取出管８０の連結は、上述の媒体注入管５０と同様に簡単な作業で完成する。また、保温管９０により熱媒体取出管８０の保温性能は向上するだけでなく、保温管９０自体の取り替えや熱媒体取出管８０の設置の作業が容易である。また、熱媒体取出管８０は、媒体注入管５０も保温管６０や断熱構造により保温状態が良好になっていることに加え、保温管９０、断熱部８５及び被覆層８６により保温状態が向上し、熱を奪われずに熱水Ｌ３を地中から取り出すことが可能である。
【００３４】
次に本発明の保温性能を示す実験でデータを説明する。図１１（Ａ）は、従来の媒体注入管１０１を模式した図である。図１１（Ｂ）は、本発明の媒体注入管５０を模式した図である。図１１（Ｂ）は、従来の媒体注入管１０１と本発明の媒体注入管５０の保温性能を示す実験データの結果である。
出願人は、図１１に示すように本発明の媒体注入管５０と従来の媒体注入管１０１と断熱性能を比較するために模式図のように各ポイント（Ｐ１からＰ８）における温度を測定し、温度勾配を求めた。両方の管（１０１、５０）の内部にはヒータを挿入し、ヒータにより暖めた水と管の外部には常温の水が満たされている。媒体注入管１０１と比較して、媒体注入管５０は、保温管６０と被覆層４６を付加して備えている。
【００３５】
測定した温度勾配は、図１１（Ｃ）に示すように、従来の媒体注入管１０１のＰ１−Ｐ２間は、８９０℃／ｍとなり、本発明の媒体注入管５０のＰ５−Ｐ６間は、３９８０℃／ｍを示し、本発明の媒体注入管５０は、従来の媒体注入管１０１よりも大きく温度差があることを示し、保温管６０により断熱性能が向上していることが確認できる。
また、従来の媒体注入管１０１のＰ３−Ｐ４間は、３４２０℃／ｍとなり、本発明の媒体注入管５０のＰ７−Ｐ８間は、９７９０℃／ｍを示し、本発明の媒体注入管５０は、従来の媒体注入管１０１よりも大きく温度差があることを示し、被覆層４６により断熱性能が向上していることが確認できる。
以上により、本発明は断熱性能を向上させた熱媒体移送管１０を備えることができる。
【００３６】
地熱帯Ｕで熱せられた熱水Ｌ３は、圧力調整弁ＰＶ１で減圧沸騰し蒸気が生成される。ここで、気水分離器Ｆは、圧力調整弁ＰＶ１に接続され、蒸気を発生させる際のノズルは、自吸により微小気泡となるマイクロバブルやナノバブルを生成することができるノズルを使用しても良い。この構成により蒸気発生効率を向上させることができるので、水を移送する速度を落としても充分な蒸気量を確保できるため、地熱帯Ｕの熱吸収領域での水の滞在時間を多くとることができ、水が熱を吸収する時間が取れ高温の熱水とすることができる。
【００３７】
断熱性能を向上させた他の変形例として熱媒体取出管８０の他の実施例を図２３を参照して説明する。図２３は、第１実施形態にかかる熱媒体取出管８０ａの変形例を示す縦断面図である。尚、上述した実施例と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
熱媒体取出管８０ａは、地中深くの熱を熱水により回収し地上に輸送し、圧力調整弁ＰＶ１（図１）にて蒸気を発生させ蒸気発電に熱を利用するために設けられている。熱媒体取出管８０ａは、媒体注入管５０の内部に位置し、取出管８１ａと、管ねじ継ぎ手５５及び保温管９１で構成されている。
【００３８】
取出管８１ａは、両端の外周にネジ溝を設けている。また、管ねじ継ぎ手５５は、取出管８１ａのネジ溝と嵌合するように内周にネジ溝を設けている。取出管８１ａは、取出管８１同士を管ねじ継ぎ手５５により嵌合させて連結することにより延設することが可能である。
【００３９】
また、図２３に示すように、ポリイミド、ポリイミドアミド、６６ナイロン、ピーク、ポリアミド又はフッ素等の樹脂で形成された保温管９１は、管継ぎ手５５の中央と取出管８１ａの中間付近で分割され、取出管８１ａの全長を覆っている。このように、熱媒体取出管８０ａは、一部だけでなく取出管８１ａの全長を保温管９１により覆うことによって、取出管８１ａに空気層や断熱材等による断熱構造を設けることをしなくとも、安価に熱媒体の保温状態を良好に保ちながら熱媒体を地上まで移送することが可能である。
【００４０】
保温管９１は、保温管９１ａ、９１ｂの中央に、内径を保温管９１ａ、９１ｂの外径と同じくし、同一の樹脂により形成した環状の突出部９２ａ、９２ｂが超音波による溶着等により接合されている。これにより、保温管９１ａ、９１ｂ及び突出部９２ａ、９２ｂは一体に形成されている。尚、溶着に限らず型成形で一体的に保温管９１を形成しても良い。
【００４１】
突出部９２ａ、９２ｂの外径は、取出管８１ａの内径より大きいので、保温管９１は取出管８１ａの内部に落下することなく突出部９２ａ、９２ｂは、載置空間部５３に留まる。また、保温管９１の挿入する部分の外径は、取出管８１ａの内径よりも小さいため、保温管９１は、取出管８１ａの内部に入り込む。
以上の構造により、取出管８１ａの接続は、管ねじ継ぎ手５５をねじ嵌めした後、保温管９１を取出管８１ａの内部に挿入し、上方から他の取出管８１ａを管ねじ継ぎ手５５にねじ締めし連結する。
【００４２】
このように、熱媒体取出管８０ａの連結する作業は、簡単な作業で完成する。また、突出部９２ａ、９２ｂは、熱水が沸騰しないように加圧給水ポンプ３が圧力を掛けているが、熱水を圧送しても突出部９２ａ、９２ｂは取出管８１ａの間に保持されるように形成されている。そのため、保温管９１は脱落することはない。
以上のように、保温管９１は両端を取出管８１ａの間に保持されているために上下の方向に脱落することはなく。
【００４３】
また、図２３に示すように管ねじ継ぎ手５５の部分は、取出管８１ａを管ねじ継ぎ手５１により連結作業をした後に、ポリオレフィン樹脂やポリプロピレン樹脂等の熱を加えると収縮可能なチューブ状の樹脂、又はポリオレフィン樹脂やポリプロピレン樹脂等のテープを被覆した管ねじ継ぎ手被覆部９３を設けることにより、熱の伝達を防ぐ断熱構造を設けている。以上の構造により、熱媒体取出管８０ａは、管ねじ継ぎ手５５の部分における熱の伝達を、管ねじ継ぎ手被覆部９３により遮断している。
【００４４】
本実施例では地熱帯Ｕで熱交換する媒体として水を使用しているが、媒体としては、油、ガス（不活性ガス（窒素、二酸化炭素等））又はバイナリー発電で利用される水より沸点が低い媒体（水とアンモニアの混合物等）が考えられる。また、媒体として水又は不活性ガスを使用した場合において、熱媒体移送管１０の破損等があり外部に流出したとしても、水又は不活性ガスであれば環境に害を与えることはなく、作業面においても安全に扱うことが可能である。
【００４５】
（気水分離器）
図１に示す気水分離器Ｆは、円筒状の圧力容器となっており、気水分離器Ｆ内に設けられたノズルは、先端から熱水Ｌ３を噴出し、容器内にて蒸気Ｖ１及び熱水Ｌ４を分離させている。また、気水分離器Ｆの内外のいずれかに圧力（蒸気発生量）を調整する圧力調整弁ＰＶ１が設けられている。また、ドレインＬ４を回収する温水サービスタンク４に至る通路には圧力調整弁ＰＶ２が設けられており、気水分離器ＦからタービンＴへ向かう蒸気圧力を調整し、気水分離器ＦからタービンＴへ向かう蒸気量の制御にも活用が可能である。
【００４６】
（温水サービスタンク）
次に、温水サービスタンク４について図１を参照して説明する。温水サービスタンク４は、円筒状の圧力容器となっている。温水サービスタンク４に接続される主な配管は、復水ユニット１７から送られる復水Ｌ６を取り入れる配管と、給水ユニットから補給される脱気水Ｌ７を取り入れる配管と、加圧給水ポンプ３に接続され温水サービスタンク４から温水Ｌ８を送るポンプ配管と、気水分離器Ｆから送られるドレンＬ４を取り入れるドレン注入管及び温水サービスタンク４にてプール沸騰により生成した蒸気Ｖ２を排出する蒸気排出管とが設けられている。
【００４７】
（給水ユニット）
給水ユニット１８は、川の水や水道水等の原水１６から工業用の軟水生成装置９を使用して軟水を生成する。そして、生成された軟水は補給水タンク８に貯留される。貯留された軟水は、脱酸装置又は脱酸剤を使用することで溶存酸素を除去している。
【００４８】
酸素を除去した脱気水Ｌ７は、地熱発電システム１の初期の運転の際に、熱媒体移送管１０を洗った後であって運転用の水に入れ替えする際に、温泉サービスタンク４を経由し送られる。そして、酸素を除去することにより、熱媒体移送管１０内の錆止めとスケール発生を抑制することができる。特に熱媒体移送管１０は全長が長いため、移送管の全行程に亘って内壁のスケールの発生の抑制を行えば、圧力損失の低減が可能となり、所内電力の省エネルギー化につなげることができる。
【００４９】
また、脱酸剤の代表的な例では、ヒドラジン、タンニン又は植物直物由来の製品等様々にある。また、不活性ガスを利用した脱酸装置もあり、化学反応を起こしにくい不活性ガスが採用されている。不活性ガスの例には、害の少ない窒素やアルゴン等が採用されている。特に本発明のように、熱交換する媒体を高温下で圧力コントロールする必要があるため、作動流体の物性の変化を起こさない脱酸剤や脱酸装置が好ましい。
窒素等はマイクロバブル発生装置を利用して水に溶存し易くした後、その溶存した水を注入することにより酸素との置換が起こりやすくなる。
【００５０】
通常運転時には、給水ユニット１８は、脱気水Ｌ７の温度が低いため、温度の高い温水サービスタンク４には直接入れずに復水ユニット１８を経由して不足した水を補給する。また、復水ユニット１８を冷却するにおいても、原水１６を利用してする冷却することが可能である。
【００５１】
（復水ユニット）
次に、復水ユニット１７について説明する。復水ユニット１７は、タービンＴから排気された蒸気Ｖ３を凝縮させて水に戻す機能を持っており、主に復水器６、復水タンク１４及び冷却塔ＣＴから構成されている。復水器６で受けた蒸気Ｖ３は、冷却塔ＣＴで冷やされ、凝縮し温水Ｌ１０に戻り、復水器６を経由し復水タンク１４に貯留される。貯留された温水Ｌ６は、復水ポンプ５により温水サービスタンク４に送られ、温水サービスタンク４に貯留される。
尚、冷却塔ＣＴによる冷却方法は、空冷式、川の水や海水等を利用した水冷式又は地中にて熱交換を行う地中熱置換式等がある。
【００５２】
（上記システムを利用して発電する発電方法）
図１、図９及び図１０を参照して発電方法を説明すると、地上にて温度２００℃前後の蒸気を得るためにボーリングにより開けられた穴の深度は、地中７００ｍから２０００ｍ〜３０００ｍ程度までの深さに達している。この深さは深ければ深いほど高い温度が得られると考えられるが、掘削費用との兼ね合いにより決められ、地熱帯Ｕは、２００℃から３００℃の温度があれば最もよく、地熱帯Ｕの最深部付近から得られる温度によって適宜以下の値も変化する。
【００５３】
先ず、地熱発電システム１の発電方法について説明すると、地中には、熱媒体移送管１０が埋設されており、熱媒体移送管１０は、地中と接する外側に媒体注入管５０が連結されて地中深くまで達している。また、媒体注入管５０は、媒体注入管５０の内側に熱媒体取出管８０が連結されて媒体注入管５０の底部まで達している。これら熱媒体移送管１０は、地熱帯Ｕから得られる熱を吸収する熱交換部として利用されている。この加圧水発電装置Ａは、熱水を蒸発させて蒸気タービンＴを介して発電を行っている。以下に加圧水発電装置Ａによる発電方法について詳述する。
【００５４】
例えば、温水サービスタンク４の温水（Ｌ１）は、加圧給水ポンプ３により５ＭＰａに加圧され熱媒体移送管１０の媒体注入管５０に流量５５ｔ／ｈで送られ、地中深くの地熱帯Ｕまで移送される。２１０℃の地熱帯Ｕまで移送された温水は、地熱帯Ｕからの熱を有効熱伝導率の高い媒体注入管５０から吸収し、最終的に２００℃の熱水（Ｌ２）となる。そして、熱媒体取出管８０から取り出された熱水（Ｌ３）は、出口での温度が２００℃で、圧力が２．０ＭＰａにより気水分離器Ｆに移送される。
【００５５】
気水分離器Ｆは、温度２００℃の熱水（Ｌ３）を、圧力制御弁ＰＶ１により圧力を解放し、約０．６ＭＰａに減圧沸騰させてフラッシュ率約１１％で生成された蒸気量６ｔ／ｈの蒸気を分離させる。気水分離器Ｆは、その生成した蒸気（Ｖ１）を蒸気タービンＴに送る。
生成した蒸気（Ｖ１）は、温水サービスタンク４で生成された蒸気（Ｖ２）と気水分離器Ｆ内で合流する。合流した蒸気は（Ｖ１＋Ｖ２）は、蒸気タービンＴの回転により発電機Ｇを駆動させ発電する。この蒸気（Ｖ１＋Ｖ２）により発電される発電量は、効率を８０％とすると約１１２ｋＷｈの出力が得られる。
【００５６】
また、温水サービスタンク４と配管で接続される気水分離器Ｆは、蒸気にならずに残った約８９％の熱水（Ｌ４）を、温度１６０℃前後の温度を保ったまま圧力０．６ＭＰａにより温水サービスタンク４へ流量４９ｔ／ｈで送る。
【００５７】
また、蒸気タービンＴから排気された蒸気（Ｖ３）は、復水器６に送られる。復水器６に送られた蒸気（Ｖ４）は、空冷式や水冷式の冷却塔ＣＴに送られ、冷却塔ＣＴによって凝縮され圧力０．１０１ＭＰａの１００℃の温水（Ｌ１０）に戻される。戻された温水（Ｌ１０）は、流量６ｔ／ｈで復水タンク１４に貯留される。また、復水タンク１４の温水（Ｌ６）は、復水ポンプ５により温水サービスタンク４に送られる。
そして、温水サービスタンク４の１３０℃前後の温水（Ｌ１）は、再び加圧給水ポンプ３により６ＭＰａに加圧され熱媒体移送管１０の媒体注入管５０に流量５５ｔ／ｈで送られ、地中深くの地熱帯Ｕまで移送される。
【００５８】
図１０は、加圧水発電装置１の熱媒体移送管１０の深度と熱水の温度分布の関係図である。破線は、地中の温度分布２１を示しており、実線は、媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０の熱水Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の温度分布を示している。
一点鎖線を境界とし、上方の断熱領域２２は、媒体注入管５０の有効熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。また一点鎖線を境界とし、下方の吸収領域２６は、媒体注入管５０の有効熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質を採用した熱吸収が優れた配管を使用している。
【００５９】
また、熱媒体取出管８０は、断熱領域２２及び吸熱領域２６にかかわらず有効熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。断熱効果により、媒体注入管５０の途中の温度変化に影響されず、最深部の地熱帯Ｕの熱を吸収した熱水（Ｌ２）を圧力調整弁ＰＶ１まで移送することができる。
【００６０】
図９は、水の状態変化の概要図である。図９には、水が固体・液体・気体と変化する際の温度と圧力が示されている。三重点から臨界点までの実線は蒸発曲線２７を示している。大気圧での沸点は１００℃であって０．１０１ＭＰａを示している。線上のＣ点では２００℃の温度の場合において、圧力が１．５５４ＭＰａの圧力より少ない場合には、水の状態から気体すなわち蒸気へと変化する境界ラインである。
【００６１】
線上のＤ点では２１０℃の温度の場合において、圧力が１．９０７ＭＰａより少ない場合には水の状態から気体すなわち蒸気へと変化する境界ラインとなる。
また、斜線で示す加圧領域２３は、熱水Ｌ３が蒸気とならない圧力の領域を示しており、加圧給水ポンプ３は、圧力損失を考慮して圧力値を設定する。
【００６２】
温度分布２１は、地熱帯Ｕの深部に近づくにつれて温度が上昇し２２０℃に達している。媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０の有効熱伝導率は、５０Ｗ／ｍ・Ｋの材質を採用しているため、媒体注入管５０に導かれる温水（Ｌ１）は、地中の温度分布２１に沿って温度分布２２が上昇する。
【００６３】
ここで、熱媒体取出管８０の有効熱伝導率を０．１Ｗ／ｍ・Ｋと小さく設定したとしても、熱媒体取出管８０の出口の熱水Ｌ３の圧力がＣ点より低い場合には、温度分布は、蒸発曲線２７よりも低くなっているため蒸気が発生し、沸点に近づくように温度低下が発生する。
【００６４】
熱媒体取出管８０内で水から蒸気へと変化すると、所謂気液２相流となり、熱水の単相流の場合に比べて熱伝達率が数１０倍になるため、熱媒体取出管８０あるいは媒体注入管５０を流れる低温下降流Ｌ１に熱が奪われやすくなる。その熱損失を防ぎエネルギーを蓄えたまま移送するためには、熱水を冷め難くする必要がある。
そして、地熱帯Ｕで熱せられた沸点以上の熱水は、冷めないようにし気水分離器Ｆまで運ぶことにより熱損失が少なくなる。熱損失を少なくするには、上述したように図１３の蒸発曲線２７よりも高い圧力を保つ必要がある。
【００６５】
特に、熱交換器となる熱媒体移送管１０内に温度差が生じ、これに伴って水の密度差に起因する浮力が発生する。加圧給水ポンプ３は、浮力だけの自然循環だけでは必要な流量を移送する圧力は足りず、媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０の圧力損失等を考慮しなければならない。
【００６６】
また、加圧給水ポンプ３は、蒸発曲線２７よりも高い圧力を保つために加圧給水ポンプ３によって圧力を高い状態に保ち、熱媒体移送管１０内で熱媒体を沸騰させない状態を保つことが重要である。地熱帯Ｕで吸収した熱量を保持した熱水Ｌ３の状態、所謂単相流の状態で圧力調整弁ＰＶ１へ移送することが地下の熱を有効に利用することができる本発明の利点である。
【００６７】
以上のことから、本発明では図１０の網掛けに示すように媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０の断熱領域を、有効熱伝導率を０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下とする材料で形成した。最も良いのは０．０５Ｗ／ｍ・Ｋから０．００１Ｗ／ｍ・Ｋの断熱性能を有するものがよい。  断熱性能を保つことによって、出口での温度低下を防ぎ、結果加圧給水ポンプ３の圧力を高く設定しなくとも良くなるという利点となる。図１４において、破線は、地熱帯Ｕを含んだ地中の温度分布２１を示しており、実線は、熱水の温度分布２５を示している。
【００６８】
また、熱水Ｌ３の出口圧力は、媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０の圧力損失を考慮して、加圧給水ポンプ３によって少なくとも図９の蒸発曲線２７よりも大きい圧力範囲２３が望ましく、温度が沸点以上である熱水のまま移送できるように蒸気を発生させない圧力とした。
【００６９】
更に、地中の温度分布の高い領域すなわち発電に必要な吸熱領域において媒体注入管５０は、有効熱伝導率の高い５０Ｗ／ｍ・Ｋの材料で形成した。特に高ければ高い有効熱伝導率であればよいが、地中内での圧力や腐食を考慮すると金属製の材料で形成するのが望ましく、有効熱伝導率は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であればよい。
【００７０】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる地熱発電システム２００を、図１２を参照して説明する。図１２は、第２実施形態にかかる本発明の地熱発電システム２００の構成を示す概要図である。尚、第１実施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
バイナリー発電装置Ｂを、図１２を参照して説明すると、バイナリー発電装置Ｂは、主に加圧水発電装置１ｂと接続される熱交換部１５０と、蒸気タービンＴ２と、発電機Ｇ２、受電設備ＴＦ２、冷却器１５４及び循環ポンプ１５５とで構成されている。
【００７１】
本発明では、加圧水発電装置１ｂに設けられる熱媒体移送管１０から得られた熱水Ｌ３を気水分離器Ｆにて蒸気を分離し、蒸気とならなかったドレンＬ４を一旦、貯留タンク１１に貯留させる。また、タービンＴから得られた蒸気Ｖ３は、復水器６で熱水に戻し貯留タンク１１に貯留させる。貯留部１１に蓄えられた熱水Ｌ４は、バイナリー発電装置Ｂの熱交換器１５１に供給される。
【００７２】
この熱交換部１５０の部分で熱せられた作動媒体Ｍ１は、蒸発して蒸気タービンＴ２を回転させ、その回転により発電機Ｇ２が発電を行う。
受電設備ＴＦは、電気を供給し、送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体Ｍは、可燃性や毒性のない不活不活性ガスのＨＦＣ−２４５ｆａ、Ｒ２４５ｆａ等や沸点の低い媒体（水とアンモニアの混合物等、炭化水素（ペンタン））等が使用される。
【００７３】
蒸気タービンＴ２は、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンＴ２を通過した作動媒体Ｍ２は、冷却器１５６の冷却水１５７ａ、１５８ｂによって冷却される。また、作動媒体Ｍ３を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ１５５によって再度、熱交換器１５２へ送られる。
【００７４】
冷却水１５７ｂ、１５８ｂを、加圧水発電装置１ｂの給水ユニット１８に設けられる原水１６に配管し、熱交換することで、原水１６は温められ冷却水１５７ｂ、１５８ｂは冷やされるため地熱発電システム２００の全系において熱の有効な置換が行われる。原水１６は、暖められることで温水サービスタンク４に復水ユニット１７を介さず直接投入することが可能となる。
【００７５】
このような作動媒体（Ｍ１乃至Ｍ３）を利用する事によって、７０℃から９５℃の温水であっても９ｔ／ｈから２４ｔ／ｈの流量が有れば発電が可能となる。このシステムにおいては、媒体が閉じられた系の中で熱交換を行うシステムとなっている。
【００７６】
作動媒体（Ｍ１乃至Ｍ３）は、熱交換する温度によって使用できる媒体が決まるため、バイナリー発電装置Ｂによって温度の制限が設けられる場合がある。その場合にも対応できるように加圧水発電装置１ｂは、復水ユニット１７の空冷塔ＣＴを利用した温度調整システム１６１が設けられている。特に、蒸気とならなかったドレンＬ４の温度が高い場合に、バイナリー発電装置Ｂの設定温度に合わせた領域まで温度を下げることが可能である。
【００７７】
尚、熱媒体移送管１０から送られた熱水Ｌ３を直接熱交換器１５１にて供給し、バイナリー発電装置Ｂで発電するような構造であっても良く、最深部Ｕでの地熱井の温度が低い場合に効率よく地中熱を利用して発電することが可能である。
【００７８】
（第３実施形態）
第３実施形態にかかる地熱発電システム３００を、図１３を参照して説明する。図１３は、第３実施形態にかかる本発明の地熱発電システム３００の構成を示す概要図である。尚、第１実施形態及び第２実施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
バイナリー発電装置Ｃを、図１３を参照して説明すると、バイナリー発電装置Ｃは、加圧水発電装置１ｂと接続される第１熱交換部１５０ｃ、第２熱交換部１５６ｃ、蒸気タービンＴ２、蒸気タービンＴ３と、発電機Ｇ２、発電機Ｇ３、受電設備ＴＦ２、冷却器１６４ｃ、第１循環ポンプ１５５ｃ及び第２循環ポンプ１６５ｃ、とで構成されている。
【００７９】
本発明では、加圧水発電装置１ｃに設けられる熱媒体移送管１０から得られた熱水Ｌ３を気水分離器Ｆにて蒸気を分離し、蒸気とならなかったドレンＬ４を第１熱交換器１５１ｃに通過させる。
この第１熱交換部１５０ｃの部分で熱せられた作動媒体Ｍ１は、蒸発して蒸気タービンＴ２を回転させ、発電機Ｇ２により発電を行っている。
【００８０】
受電設備ＴＦ２は、電気を供給し、送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体Ｍ（Ｍ１乃至Ｍ２３）は、可燃性や毒性のない不活性ガスのＨＦＣ−２４５ｆａ、Ｒ２４５ｆａ等や沸点の低い媒体（水とアンモニアの混合物等、炭化水素（ペンタン））等が使用される。また、本実施例では、バイナリー発電装置Ｃに使用される作動媒体（Ｍ１乃至Ｍ３）を高温の沸点領域を持つ作動媒体と、作動媒体（Ｍ１乃至Ｍ３）よりも沸点の低い作動媒体（Ｍ２１乃至Ｍ２３）の２種類の沸点領域を持つ作動媒体を使用することにより多段階における熱利用が可能となり、効率よく発電することができる。
【００８１】
蒸気タービンＴ２及びＴ３は、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンＴ２を通過した作動媒体Ｍ２は、第２熱交換部１５４ｃの第２熱交換器１５３ｃによって熱交換が行われ冷却される。また、作動媒体Ｍ３を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ１５５ｃによって再度、熱交換器１５２ｃへ送られる。
また、第２熱交換部１５４ｃの第２熱交換器１５３ｃによって熱交換が行われ、第２熱交換部１６４ｃにて熱せられた作動媒体Ｍ２１は、蒸発して蒸気タービンＴ３を回転させ、発電機Ｇ３により発電を行っている。
【００８２】
蒸気タービンＴ３を通過した作動媒体Ｍ２１は、冷却器１６４ｃの冷却水１５７ｃ、１５８ｃによって冷却される。また、作動媒体Ｍ２３を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ１６５ｃによって再度、第２熱交換部１５４ｃへ送られる。
冷却水１５７ｃ、１５８ｃを加圧水発電装置１ｃの給水ユニット１８に設けられる原水１６に配管し、熱交換することで、原水１６は温められ冷却水１５７ｃ、１５８ｃは冷やされるため地熱発電システム３００の全系において熱の有効な置換が行われる。原水１６は、暖められることにより温水サービスタンク４に復水ユニット１７を介さず直接投入することが可能となる。
【００８３】
尚、上述した熱交換器や復水器に接続される作動媒体又は水等の媒体を冷却する方法は、これらに限定する必要はなく、ペルチェ素子を利用した熱の交換方法により冷却する方法等の様々な方法が考えられる。
【００８４】
（第４実施形態）
第４実施形態にかかる地熱発電システム１００を、図１４を参照して説明する。図１４は、第４実施形態にかかる本発明の地熱発電システム１００の構成を示す概要図である。尚、第１実施形態乃至第３実施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
バイナリー発電装置Ｂを、図１４を参照して説明すると、バイナリー発電装置Ｂは、主に加圧水熱交換装置１ａと接続される熱交換部１５０と、蒸気タービンＴ２と、発電機Ｇ２、受電設備ＴＦ２、冷却器１５４及び循環ポンプ１５５とで構成されている。
【００８５】
地熱発電システム１００は、加圧水熱交換器１ａに設けられる媒体移送管１０から加圧した熱水Ｌ３を、蒸気とせずに熱水のまま熱交換器１５１に通過させる。地熱発電システム１００は、このように気水分離器Ｆを設けていないため、地中熱を熱水により吸収し直接利用することで損出を少なくし地中熱を回収して発電に役立てることができる
【００８６】
この熱交換部１５０の部分で熱せられた作動媒体Ｍ１は、蒸発して蒸気タービンＴ２を回転させ、発電機Ｇ２により発電を行っている。
受電設備ＴＦは、電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は、可燃性や毒性のない不活不活性ガスのＨＦＣ−２４５ｆａ、Ｒ２４５ｆａ等や沸点の低い媒体（水とアンモニアの混合物等、炭化水素（ペンタン））等が使用される。
【００８７】
蒸気タービンＴ２は、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンＴ２を通過した作動媒体Ｍ２は、冷却器１５６の冷却水１５７ａ、１５８ａによって冷却される。また、作動媒体Ｍ３は、気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ１５５によって再度、熱交換器１５２へ送られる。
【００８８】
地熱発電システム１００は、このような作動媒体（Ｍ１乃至Ｍ３）を利用する事によって、７０℃から９５℃の温水であっても９ｔ／ｈから２４ｔ／ｈの流量が有れば発電が可能である。このシステムにおいては、閉じられた系の中で作動媒体が熱交換を行うシステムとなっている。
【００８９】
また、加圧水熱交換装置１ａに設けられるサービスタンク４は、熱交換器１５２で冷やされた熱水が貯留されるが、加圧水熱交換器１ａの全系の圧力を一定に保つための要素として、加圧給水ポンプ３と並び必要となる。特に、メンテナンス等で加圧給水ポンプ３が停止した場合には、加圧水熱交換装置１ａは、全系容量の内、約２ｔ分の水の容量の上げ下げが起こるため、水位を一定に保ちスムーズに運転を再開するために、サービスタンク４の圧力を制御して水位を一定に保つことができる。
【００９０】
（第５実施形態）
第５実施形態にかかる熱媒体移送管５００及び熱媒体移送管５００の施工方法について図１５乃至図２０を参照して説明する。図１５は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管５００の一部を省略した縦断面図である。図１６は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管５００を施工する途中の縦断面図である。図１７は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管５００を施工する途中の縦断面図である。図１８は、第５実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管５００の管ねじ継ぎ手５１の部分を拡大した概要図である。図１９は、第５実施形態にかかる本発明の変形例の熱媒体移送管５００の一部を省略した縦断面図である。図２０は、第５実施形態にかかる本発明の地熱発電システムの熱媒体移送管５００の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。尚、第１実施形態乃至第４施形態と同じ箇所には同じ符号が付してあり、上述した記載については省略する。
【００９１】
図１５に示す熱媒体移送管５００は、地表Ｓから地熱帯Ｕまで最深部３０００ｍの深さまで延びて設けられている例を示している。熱媒体移送管５００は、中心に、上述した熱媒体取出管８０を設け、またその外周に上述した媒体注入管５０、第１保護管３１、第２保護管３２及び第３保護管３３を設けている。第１保護管３１乃至第３保護管は、円環状となる管を地熱帯Ｕに向かい延設している。
【００９２】
図２０に示すように第１実施形態乃至第４実施形態に使用する加圧水発電装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ（図１及び図１２乃至図１４）に熱媒体移送管５００を適用した熱媒体移送管５００の深度と熱水の温度分布の関係図である。破線は、地中の温度分布２１を示しており、実線は、媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０の熱水Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の温度分布を示している。
【００９３】
一点鎖線を境界とし、上方の断熱領域２２は、媒体注入管５０の有効熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。また一点鎖線を境界とし、下方の吸収領域２６は、媒体注入管５０の有効熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質を採用した熱吸収が優れた配管を使用している。
【００９４】
また、熱媒体取出管８０は、断熱領域２２及び吸熱領域２６にかかわらず有効熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材質を採用した断熱効果が優れた配管を使用している。断熱効果により、媒体注入管５０の途中の温度変化に影響されず、最深部の地熱帯Ｕの熱を吸収した熱水（Ｌ２）を例えば、図１の圧力調整弁ＰＶ１まで移送することができる。
【００９５】
第１保護管３１乃至第３保護管３３は、断熱領域２２に位置し各々に断熱構造を設けている。側壁を地熱セメント等により側壁を固めながら、掘削機により地中深く掘り進めるが、第１保護管３１乃至第３保護管３３は、掘削中の側壁の崩落を防いでいる。
図１５及び図１８に示すように、第１保護管３１は、媒体注入管５０の注入管４０同士を接続する管ねじ継ぎ手５１の下方に円盤状の熱水７４の上方までの対流を遮蔽する共に、施工時等の暴噴を防ぐ対流遮蔽盤７３（対流遮蔽手段）を設けている。対流遮蔽板７３は、内径を管ねじ継ぎ手５１の外径より小さくし、地下水の水圧等により上方へ抜けない構造となっている。
【００９６】
対流遮蔽盤７３は、媒体注入管５０と第１保護管３１との隙間に下方から侵入した熱水が、上方にある温度の低い地下水と対流により混ざり温度の低い水と化すことを防ぐことにより、媒体注入管５０の保温性能を更に高めている。従って、熱媒体移送管５００は、対流遮蔽盤７３を、上下方向に複数箇所も受けることにより、保温性能を更に高めることができる。尚、対流遮蔽盤７３は、金属又は樹脂やゴム等の素材だけに限らず布等を敷き詰めて媒体注入管５０の周囲に周設した構造であっても良い。
【００９７】
次に、熱媒体移送管５００は、第１保護管３１及び第２保護管３２の間及び第２保護管３２及び第３保護管３３の間に、後述する施工方法により施工した断熱構造を設けている。  熱媒体移送管５００は、第１保護管３１及び第２保護管３２の間及び第２保護管３２及び第３保護管３３の間に、発泡ポリスチレン等の軽量骨材を用いるか多量の気泡を混入または発生させたコンクリート、所謂発泡コンクリート３６、３７を使用し、クッション性、断熱性及び非吸水性を備えた断熱構造としている。
第１保護管３１及び第２保護管３２の間及び第２保護管３２及び第３保護管３３は、下方にコンクリート材により閉塞した閉塞部３４、３５を設けている。
【００９８】
閉塞部３４、３５は、下方からの媒体注入管５０よりも温度の低い水の侵入を防止し、熱媒体移送管５００の断熱性能を向上させている。尚、熱媒体移送管５００の上方も図示しないコンクリート又は鋼鉄材で閉塞されており、上方からの水の浸入を防いでいる。
【００９９】
次に、図１５乃至図１７を参照し、本発明の熱媒体移送管５００の施工方法について説明する。
先ず、掘削機械により最も大きな径で７００ｍ地点まで掘削する。掘削時は崩落が起きないように地熱セメント等により側壁を固めながら掘り進め、７００ｍ地点に到達した場合には、図１６に示すように深さ１０ｍから１００ｍの区間をコンクリート材により充填した閉塞部３５を形成し、上述した第３保護管３３を埋設する。
【０１００】
次に、図１５及び図１７に示すように掘削機の径を小さくし、第２保護管３２が埋設できる程度の大きさで掘削を行い、１５００ｍ地点まで掘り進める。７００ｍ地点に到達した場合には、図１７に示すように下方の全径であって深さ１０ｍから１００ｍの区間をコンクリート材により閉塞部３４を形成し、上述した第２保護管３２を埋設する。
次に、図１５に示すように掘削機の径を更に小さくし、第１保護管３１が埋設できる程度の大きさで掘削を行い、断熱領域２２の１７００ｍ前後の位置まで掘り進め、上述した第１保護管３１を埋設する。
【０１０１】
最後に、図１５に示すように掘削機の径を更に小さくし、媒体注入管５０が埋設できる程度の大きさで掘削を行い、吸熱領域２６の所望する温度の２１０の地熱帯Ｕまでの約３０００ｍ前後の位置まで掘り進め、上述した媒体注入管５０及び熱媒体取出管８０を埋設する。
【０１０２】
ここで、吸熱領域２６は、必ずしも熱水が十分に存在するとは限らず、岩盤帯３８又は破砕帯４３も考えられる。掘削が最深部Ｕまで達した後、図１５に示すように、吸熱領域２６が岩盤帯３８の場合には、媒体注入管５０と地熱帯Ｕとの間の熱伝導を良好にするために、岩盤帯３８と媒体注入管５０間に伝達促進媒体３９として水を満たす。水は後から注入しても良いが、水圧破砕時又は泥水掘削時に使用される水をそのまま残して使用する方法であっても良い。
【０１０３】
尚、熱媒体移送管５００は、図１９に示すように吸熱領域２６が破砕帯４３の場合には、水は、破砕帯の間が空隙が有り熱水がないため媒体注入管５０と破砕帯４３の間に伝達促進媒体３９として水を受けるための金属製のコップ状の受け管７５を挿入しても良い。そして、媒体注入管５０と地熱帯Ｕとの間の熱伝導を良好にするために、受け管７５と媒体注入管５０間に伝達促進媒体３９として水を満たす。尚、伝達促進媒体３９は、水だけではなく媒体として熱伝達がし易い金属を含有させた液体状の樹脂等であっても良い。
【０１０４】
以上のように、本発明は、熱吸収領域２６における地熱帯Ｕが熱伝達が良くない岩盤帯３８又は破砕帯４３であっても熱媒体移送管５００と地熱帯Ｕとの間に仲介物質を介在させ、地熱帯Ｕの熱を効率よく吸収することが可能である。
【０１０５】
また、図２４に示す受け管７５は、図１９に示す受け管７５の下方の一部を現した概要図である。受け管７５は、側面に貫通した通し孔となる媒体移動孔７６が設けられている。受け管７５は、地熱帯Ｕが、熱水等の流体状の媒体で覆われているときに、熱水等の媒体が媒体移動孔７６を通して移動可能なように孔を設けている。
【０１０６】
受け管７５は、岩盤等の崩落により媒体注入管５０が岩盤等で押しつぶされないように保護し、また媒体注入管５０の側壁と熱水等の媒体とが接触する領域に岩等が入り込まないようにしている。
尚、媒体移動孔７６は、金属等での網状に形成した孔であっても良い。このように受け管７５は、地熱帯Ｕが熱水の場合に、岩や砂等を媒体注入管５０に接触させないような構造を採るのが好ましく、熱水等の流体が媒体注入管５０に接触する領域を確保する事が可能である。
【０１０７】
（第６実施形態）
第６実施形態にかかる本発明の地熱発電システム４００の構成を図２１乃至図２２を参照し説明する。図２１は、第６実施形態にかかる本発明の地熱発電システム４００の構成を示す概要図である。図２２は、第６実施形態にかかる本発明の熱媒体移送管４１０ｆの構成を示す概要図である。
【０１０８】
図２１に示すように地熱発電システム４００は、主に加圧給水ポンプ３、複数の熱媒体移送管４１０（ａ〜ｆ）、温水サービスタンク４、復水ユニット１７、給水ユニット１８、気水分離器Ｆ、蒸気タービンＴ、発電機Ｇ及び受電設備ＴＦとから構成されている。
地熱発電システム４００は、加圧給水ポンプ３から地中の最深部にて媒体注入管５０によって供給される媒体としての水を熱交換し、熱水となった水を加圧しながら熱媒体取出管８０によって地上に移送する。移送された熱水Ｌ３は、圧力調整弁ＰＶ１により減圧沸騰させ気水分離器Ｆに移送される。
【０１０９】
気水分離器Ｆにて蒸気と熱水を分離し、発生した蒸気Ｖ１は、蒸気タービンＴに供給される。地熱発電システム４００は、発生した蒸気Ｖ１を蒸気タービンＴに供給することで、発電機Ｇを回転させて発電を行い、受電設備ＴＦに電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給している。
蒸気タービンＴは、タービン形式だけでなくスクリュー形式のもの等であってもよく、蒸気によって発電可能なものであればよい。
【０１１０】
気水分離器Ｆに供給される熱水Ｌ３の全量は、蒸気Ｖ１とされることがないため、気水分離器Ｆから多量の熱水Ｌ４いわゆるドレンが温水サービスタンク４に送られる。また、蒸気タービンＴで排気された蒸気Ｖ３は、復水ユニット１７に送られ、復水ユニット１７に送られた蒸気Ｖ４は、復水器６に接続される冷却塔１５に送られる。送られた蒸気Ｖ４は、凝縮され水に戻され復水器６を経由し、復水タンク１４に一旦蓄えられてから復水ポンプ５によって温水サービスタンク４に送られる。
【０１１１】
温水サービスタンク４の温水Ｌ８は、加圧給水ポンプ３により温水Ｌ１として熱媒体移送管４１０へ移送される。加圧給水ポンプ３で移送される温水Ｌ１は、再度地熱帯Ｕのある深部で地中熱から熱を吸収し熱交換される。熱交換した熱水Ｌ２は、後述する熱媒体移送管４１０により加圧給水ポンプ３で移送される。
尚、本発明は、複数の熱媒体移送管（４１０ａ乃至４１０ｆ）を上述した実施例２乃至実施例５のＡからＢのバイナリー等の発電設備に適用することも可能である。
【０１１２】
図２１に示すように、熱媒体移送管４１０は、複数の熱媒体移送管（４１０ａ乃至４１０ｆ）が地表Ｓから地熱帯Ｕまで設置されている。図２２を参照し、熱媒体移送管４１０（４１０ａ乃至４１０ｆ）の代表例として熱媒体移送管４１０ｆを説明する。
地熱発電システム４００は、地熱帯Ｕの地中熱を媒体注入管５０が吸収し、熱媒体としての熱水（Ｌ２）と熱交換し、地上に熱水（Ｌ３）を移送するが、媒体注入管５０の付近の地熱帯Ｕの熱が回復しない場合等の理由により、伝達促進媒体３９の温度低下がある場合には、熱媒体移送管４１０ｆの地上側に設けた流路切替弁４１３及び流路切替弁４１４を切り替えて、地熱帯Ｕまで至る熱媒体移送管４１０ｆ内で熱媒体としての水を循環する構造としている。
【０１１３】
熱媒体移送管４１０ｆ内で熱水Ｌ３を循環させる場合には、沸騰しないように圧力を掛けて循環するための圧送ポンプ４１１を設けている。また、地熱発電システム４００は、加圧給水ポンプ３により通常の発電時であっても沸騰しないように圧力を掛けて複数の熱媒体移送管４１０の経路を循環するが、加圧給水ポンプ３が一台では足りない場合に、圧送ポンプ４１１を使用する。圧送ポンプ４１１は、熱媒体移送管４１０ｆ内の圧力が一定となるように圧力調整の役割をしている。
【０１１４】
熱媒体移送管４１０ｆ内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま熱媒体移送管４１０ｆ内を循環させることにより、熱水を気液２相流で熱媒体移送管４１０ｆ内を循環させる場合とを比較し、有効に地熱帯Ｕから熱を吸収することが可能である。
【０１１５】
熱媒体移送管４１０ｆは、循環経路の途中に熱水Ｌ３の温度及び圧力を測定する温度センサー及び圧力センサーを設けた循環センサー部４１２を備えている。熱媒体移送管４１０ｆは、定期的メンテナンスあるいは自然災害等による予期せぬ地熱帯Ｕの温度低下等により発電を行わない場合であっても、圧力調整弁ＰＶ１にて、熱水の温度が均一になるように地熱帯Ｕを含めて水を循環させ、循環させた熱水の温度を均一にすることができるので、地上に設けられた循環センサー部４１２を計測することにより、地熱帯Ｕでの温度が解らないとしても、地熱帯Ｕの温度状態を推測し、発電量を計画する指標とすることが可能である。
【０１１６】
（上記実施形態から考えられる技術的特徴）
以下に本実施形態の技術的特徴点の一例を括弧内に示すが、特に限定するものでもなく例示しているものであり、これら特徴から考えられる効果についても記載する。
＜第１の特徴点＞
地中に媒体（例えば、主に水、油等）を搬送し、地中にて熱を吸収する前記媒体を回収する熱媒体移送管（例えば、主に熱媒体移送管１０（媒体注入管５０、熱媒体取出管８０）４１０・５００）であって、前記熱媒体移送管は、複数本設けられた前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手（例えば、主に管ねじ継ぎ手５１・５５）と、前記熱媒体移送管の内部に前記管継ぎ手及び前記熱媒体移送管の一部を連続して被覆し、前記媒体が保有する熱を保温する熱媒体保温管（例えば、主に保温管６０・９０）と、を備えたことを特徴とする。
【０１１７】
以上の特徴によって、本発明は、保温管により熱媒体移送管の保温性能は向上するだけでなく、熱媒体保温管自体の取り替えや熱媒体移送管の設置の作業が容易となる。
【０１１８】
＜第２の特徴点＞
前記熱媒体保温管は、前記熱媒体移送管の内部に挿入する挿入管（例えば、主に挿入管６１・９１）と、前記熱媒体移送管に内径よりも大きな径を持ち、前記管継ぎ手の内部に保持される突出部（例えば、主に突出部６２・９２）と、を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、熱媒体保温管自体の取り替えや熱媒体移送管の設置の作業が容易となる。
【０１１９】
＜第３の特徴点＞
前記熱媒体移送管は、前記熱媒体移送管を前記管継ぎ手による連結時に前記管継ぎ手と螺合し連結する螺合部分の近傍に設け、前記熱媒体移送管を把持する把持部（例えば、主に把持部４７・８７）と、前記把持部を避けて設けた断熱材料を被覆した被覆層（例えば、主に被覆層４６・８６）と、を備え、前記熱媒体保温管は、少なくとも把持部の部分まで延びている前記挿入管を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、熱媒体移送管の接続作業の性能を損なわずに、接続管の熱媒体保温管により熱媒体移送管の保温性能は向上する。また、熱媒体移送管は、熱を奪われずに媒体を地中から取り出すことが可能である。
【０１２０】
＜第４の特徴点＞
前記熱媒体移送管は、地中に前記媒体を移送する媒体注入管（例えば、主に媒体注入管５０）と、地中により熱を吸収した前記媒体を地上に取り出す媒体取出管（例えば、主に熱媒体取出管８０）と、を備え、前記媒体注入管及び前記媒体取出管に前記熱媒体保温管を備えたことを特徴とする。
【０１２１】
以上の特徴によって、本発明は、熱媒体保温管により媒体注入管及び熱媒体移送管の保温性能は向上する。熱媒体移送管は、熱を奪われずに媒体取出管により地中から媒体を取り出すことが可能である。
【０１２２】
＜第５の特徴点＞
地上に取り出した前記媒体の熱を利用し発電する発電機（例えば、主に発電機Ｇ又はバイナリー発電機Ｂ）と、発電に必要な温度の熱を前記媒体が吸収する吸収領域以外であって、移送中の前記媒体の熱を保温するための断熱領域に、掘削時に掘削した穴の側壁を固めるセメントにより断熱するコンクリート断熱層（例えば、主に地熱セメント）と、前記媒体注入管及び管継ぎ手の周囲に断熱材料で被服した第２被覆層（例えば、主に断熱材７０）と、前記媒体の所望する温度の飽和蒸気圧力以上の圧力を保ち、前記媒体の相状態を変えずに移送する圧力ポンプ（例えば、主に加圧給水ポンプ５）と、を備えたことを特徴とする。
【０１２３】
以上の特徴により、熱媒体移送管は、熱を奪われずに媒体取出管により地中から媒体を取り出すことが可能であるため、地中熱そのものを利用して発電を行うことが可能である。
【０１２４】
＜第６の特徴点＞
前記熱媒体移送管同士を前記管継ぎ手により連結した後、前記管継ぎ手の全体を覆うように外部から被覆する管継ぎ手被覆部（例えば、主に管ねじ継ぎ手被覆部９３）を備えたことを特徴とする。
以上の特徴により、熱媒体移送管は、管継ぎ手の部分における熱の伝達を、管継ぎ手被覆部により遮断することが可能である。
【０１２５】
＜第７の特徴点＞
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管（例えば、主に熱媒体移送管１０（媒体注入管５０、熱媒体取出管８０）・４１０・５００）であって、前記熱媒体移送管と前記熱媒体移送管の外周に設けられた管状の保護管（例えば、第３保護管３３）との間から侵入する地下水が上下方向へ対流することを遮断する対流遮断部（例えば、主に対流遮蔽盤７３）を上下方向の複数箇所に設けたとを特徴とする。
【０１２６】
以上の特徴によって対流遮断部は、熱媒体移送管と保護管との隙間に侵入した下方から侵入した熱水が、上方にある温度の低い水と対流により混ざり温度の低い水と化すことを防ぐことにより、熱媒体移送管の保温性能を更に高めている。
【０１２７】
＜第８の特徴点＞
前記熱媒体移送管を連結する管継ぎ手の下方に位置し、内径が前記媒体移送管の外周よりも大きく、且つ前記管継ぎ手の外径よりも小さな円環状の前記対流遮蔽部材を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、地下水の水圧等により上方へ抜けない構造であると共に設置の際の作業性が向上する。
【０１２８】
＜第９の特徴点＞
地中に媒体を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管であって、
前記熱媒体移送管の外周に設けられた複数の保護管（例えば、主に第１保護管３１、第２保護管３２、第３保護管３３）と、前記保護管と他の前記保護管との間に設けた断熱層（例えば、主に発泡コンクリート３６、３７）と、断熱層の下方に下方からの地下水の浸入を防ぐ密封層（例えば、主に閉塞部３４、３５）と、を備えたことを特徴とする。
【０１２９】
以上の特徴によって、密封層は、下方からの熱媒体移送管よりも温度の低い水の侵入を防止し、熱媒体移送管の断熱性能を向上させている。
【０１３０】
＜第１０の特徴点＞
前記断熱層は、軽い基材又は気泡を多く含んだコンクリートにより形成したことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明は、水の浸入を防ぐだけでなく、空気等を多く含むようにすることで断熱性能を向上させている。
【０１３１】
＜第１１の特徴点＞
密封層は、コンクリートにより形成したことを特徴とする請求項８に記載の熱媒体移送管。
以上の特徴によって、本発明は、密封層により水の浸入を防ぐことができ、地下水の浸入により熱媒体移送管の温度低下を防いでいる。
【０１３２】
＜第１２の特徴点＞
地中に媒体（例えば、主に水、油等））を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管（例えば、主に熱媒体移送管１０（媒体注入管５０、熱媒体取出管８０）、４１０、５００）を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電システムであって、前記媒体を記熱媒体移送管媒体内で循環させるために、前記媒体の流路を切り替える切替弁（例えば、主に流路切替弁４１４）と、媒体の状態を変化させずに圧力を所定の圧力に保ったまま前記媒体を循環させる圧力調整装置（例えば、主に圧送ポンプ４１１）と、を備え、前記媒体の温度が低下した際に、前記切替弁と前記圧力調整装置とを駆動し、前記媒体の温度が回復するまで記熱媒体移送管媒体内で前記媒体を循環させることを特徴とする。
【０１３３】
以上の特徴によって、本発明は、熱媒体移送管内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま熱媒体移送管内を循環させることにより、気液２相流として循環する場合と比較し効率的に地熱帯Ｕから熱を吸収することが可能である。
【０１３４】
＜第１３の特徴点＞
前記媒体を循環させる経路に、前記媒体の温度を測定する温度測定装置（例えば、主に循環センサー部４１２（温度センサー））を備えたことを特徴とする。
以上の特徴によって、地熱帯の温度が解らない場合であっても、本発明は、熱水の温度が均一になるように地熱帯を含めて循環させ、循環させた熱水の温度を温度測定装置によって計測することが可能であるため、地熱帯の温度が回復したかどうかの指標とすることができる。
【０１３５】
＜第１４の特徴点＞
地中に媒体（例えば、主に水、油等））を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管（例えば、主に熱媒体移送管１０（媒体注入管５０、熱媒体取出管８０）、４１０、５００）の施工方法であって、掘削した穴にセメント（例えば、主にセメント、地熱セメント）を流し込み、掘削した穴を密封する第１密封層（例えば、主に閉塞部３５）を形成する第１密封工程と、前記第１密封工程により形成した穴に第１保護管（例えば、主に第１保護管３１）を埋設する第１保護管埋設工程と、前記第１密封層が安定した後、前記第１密封層の穴より小さな径にて、前記第１密封層ごと掘削を行い、その掘削した穴にセメントを流し込み、掘削した穴を密封する第２密封層（例えば、主に閉塞部３４）を形成する第２密封工程と、前記第２密封工程により形成した穴に第２保護管（例えば、主に第２保護管３２）を埋設する第２保護管埋設工程と、前記第２密封層が安定した後、前記第２密封層の穴より小さな径にて、前記第２密封層ごと掘削を行い、その掘削した穴に、第３保護管（例えば、主に第３保護管３３）を埋設する第３保護管埋設工程と、前記第１保護管と前記第２保護管との間、及び前記第２保護管と前記第３保護管との間に、発泡コンクリート（例えば、主に発泡コンクリート３６、３７）を流し込む断熱層形成工程と第３保護管埋設工程の後に、前記第３保護管の穴よりも小さな径にて、掘削を行い、掘削された穴に前記熱媒体移送管を埋設する熱媒体移送管埋設工程と、からなることを特徴とする。
【０１３６】
以上の特徴によって、本発明は、下方からの熱媒体移送管に流れる熱水よりも温度の低い水の侵入を防止し、熱媒体移送管の断熱性能を向上させている。
【０１３７】
＜第１５の特徴点＞
地中に媒体（例えば、主に水、油等）を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管（例えば、主に熱媒体移送管１０（媒体注入管５０、熱媒体取出管８０）、４１０、５００）を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電方法であって、地熱帯に存在する岩盤（例えば、主に岩盤帯３８）を、前記熱媒体移送管よりも大きな径により形成した穴である挿入穴を設け、その挿入穴に伝達促進媒体（例えば、主に伝達促進媒体３９）及び前記熱媒体移送管を挿入し、前記伝達促進媒体を介して前記地熱帯の熱を前記熱媒体移送管に伝達することを特徴とする。
【０１３８】
以上の特徴によって、本発明は、地熱帯が熱伝達が良くない岩盤帯又は破砕帯であっても熱媒体移送管と地熱帯との間に仲介物質を介在させ、地熱帯の熱を効率よく吸収することが可能である。
【０１３９】
＜第１６の特徴点＞
地中に媒体（例えば、主に水、油等）を搬送し、地中にて熱を吸収した前記媒体を回収する熱媒体移送管を複数備え、回収した前記媒体の熱を利用して発電する地熱発電方法であって、地熱帯に存在する破砕帯（例えば、主に破砕帯４３）に、前記熱媒体移送管よりも大きな径により形成した穴である挿入穴と、その挿入穴に挿入し、伝達促進媒体（例えば、主に伝達促進媒体３９、水、油等）を収容する媒体容器（受け管７５）と、を設け、前記媒体容器を挿入し、前記媒体容器に収容した前記伝達促進媒体を介して前記地熱帯の熱を前記熱媒体移送管に伝達することを特徴とする。
【０１４０】
以上の特徴によって、本発明は、地熱帯が熱伝達が良くない岩盤帯又は破砕帯であっても熱媒体移送管と地熱帯との間に仲介物質を介在させ、地熱帯の熱を効率よく吸収することが可能である。
【０１４１】
その他の技術的特徴は、前記媒体容器に複数の貫通した孔（例えば、主に媒体移動孔７６）を設けていることを特徴とする。これにより、地熱帯の崩落等により熱媒体移送管の保護と地熱帯の流動体等の媒体の熱媒体移送管への熱伝達の状態を保つことが可能である。
【０１４２】
本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
上述した実施の形態で示すように、温泉が湧き出る地熱帯だけでなく、火山地帯や海中での火山地帯等にも利用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１・２００・３００・４００…地熱発電システム、
１ａ・１ｂ・１ｃ…加圧水発電装置、３…加圧給水ポンプ、４…温水サービスタンク、
５…復水ポンプ、６…復水器、１０・４１０（ａ〜ｆ）・５００…熱媒体移送管、
２７…蒸発曲線、３１…第１保護管、３２…第２保護管、４０…注入管、
４２・８２…雄ネジ部、３３…第３保護管、３４・３５…発泡コンクリート、
３６・３７…発泡コンクリート、３８…岩盤帯、３９…伝達促進媒体、４３…破砕帯、
５０…媒体注入管、５１・５５…管ねじ継ぎ手、５２・５６…雌ネジ部、
５３・５７…載置空間部、４６・８６…被覆層、４７・８７…把持部、
６０・９０…保温管、６１・９１…挿入管、６２・９２…突出部、７３…対流遮蔽盤、
７５…受け管、７６…媒体移動孔、８０・８０ａ…熱媒体取出管、８１…取出管、
８５…断熱部、９３…管ねじ継ぎ手被覆部、１５０…熱交換部、１５１…熱交換器、
１５５…循環ポンプ、４１４…流路切替弁、４１１…圧送ポンプ、
４１２…循環センサー部、Ｔ・Ｔ２・Ｔ３…蒸気タービン、Ｇ…発電機、
Ｂ…バイナリー発電装置、ＣＴ…冷却塔、Ｆ…気水分離器、ＴＦ…受電設備、
Ｓ…地表、Ｕ…地熱帯。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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