【手続補正書】
【提出日】平成24年5月25日(2012.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削された坑井内からの地熱を利用して発電するシステムであって、
閉ループ固体熱取り出しシステムを有する熱利用構成要素、
熱機関を含む発電構成要素、及び
坑井内に挿入される断熱材を含み、
前記閉ループ固体熱取り出しシステムは、坑井内の熱ネスト内に設置される熱交換要素と、前記熱ネストを囲む岩体から前記熱交換要素に地熱を伝導するために坑井内に挿入される熱伝導材料とを含み、
前記熱ネストを囲む岩体は、前記熱ネストを囲む岩体の表面積によって決定される平衡温度まで前記熱伝導材料を熱し、前記平衡温度は、当該平衡温度で、前記熱ネストを囲むとともに地熱を生成する岩体が、前記熱伝導材料に伝導されている地熱を継続的に回収し、且つ前記平衡温度を上回る温度で、前記熱ネストを囲む岩体から前記熱交換要素まで前記熱伝導材料が熱を伝導する際に、前記熱ネストを囲む岩体によって生成される地熱が放散し、
前記発電構成要素は、当該発電構成要素に前記熱利用構成要素を連結するパイプ構成要素の内容物から地熱を受け、前記パイプ構成要素は、一連の下降流パイプ及び一連の上昇流パイプを含み、前記上昇流パイプは、前記熱交換要素によって熱せられた前記パイプ構成要素の内容物を前記坑井の表面及び前記発電構成要素へ運ぶ、
前記断熱材は、パイプシステムの内容物が前記坑井の表面ヘポンプで送られる際に前記パイプシステムの内容物の温度を実質的に一定に維持するために、前記熱ネストと前記坑井の表面との間の少なくとも１地点で少なくとも前記上昇流パイプを実質的に囲み、
前記閉ループ固体熱取り出しシステムは、前記熱ネストを囲む岩体を液体の流れに曝すことなく前記坑井内から地熱を取り出す、掘削された坑井内からの地熱を利用して発するシステム。
【請求項２】
一連の前記下降流パイプ、または一連の前記上昇流パイプ、または一連の前記下降流パイプ及び前記上昇流パイプは可撓性を有し、一連の前記下降流パイプ及び前記上昇流パイプのそれぞれが巻かれた耐食鋼ワイヤの複数の層を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
一連の前記下降流パイプは前記熱交換要素の第１側につながるか、または一連の前記上昇流パイプは前記熱交換要素の第２側に連結されるか、または一連の前記下降流パイプは前記熱交換要素の第１側につながりかつ一連の前記上昇流パイプは前記熱交換要素の第２側に連結される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱ネストが前記熱伝導材料で充填された後に前記坑井は前記断熱材で充填される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記熱伝導材料は、穿孔を通じて挿入されるとともに前記熱伝導材料で前記熱ネストが充填されると引き抜かれるパイプを介して前記熱ネスト内に注入される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
掘削された坑井内から地熱を生成する熱取り出しシステムを含むシステムであって、当該システムは、
前記熱交換要素内に流入し且つ前記熱交換要素から流出するパイプシステムの内容物を平衡温度で加熱する閉ループ固体熱交換システムを形成するために、熱交換要素と前記熱ネストを囲む岩体との間で掘削された坑井の底部付近の熱ネスト内の領域内に注入される熱伝導材料を含み、
前記熱ネストを囲むとともに地熱を生成する岩体が、前記平衡温度で、熱伝導材料に伝導されている地熱を継続的に回収し、且つ前記熱ネストを囲む岩体から前記熱交換要素まで前記熱伝導材料が熱を伝導する際に、前記平衡温度を上回る温度で、前記熱ネストを囲む岩体によって生成される地熱が放散し、
前記熱伝導材料は、前記熱ネストを囲む岩体と前記熱交換要素とから熱を伝えるために前記熱ネスト内の領域を実質的に充填するために固化し、前記パイプシステムは、前記坑井の表面から前記熱ネスト内に前記パイプシステムの内容物を持っていって前記熱ネストから前記坑井の表面まで熱せられた内容物を運び、
前記閉ループ固体熱取り出しシステムは、前記熱ネストを囲む岩体を液体の流れに曝すことなく前記坑井から地熱を取り出す、掘削された坑井内から地熱を生成する熱取り出しシステム。
【請求項７】
前記熱伝導材料は、前記熱ネストを囲む岩体と前記パイプシステムとの間の領域内に注入された後に前記熱ネスト内で実質的に固化する請求項１または６に記載のシステム。
【請求項８】
前記平衡温度は、前記熱ネストを囲む岩体の表面積を増大させることによって上昇する請求項１または６に記載のシステム。
【請求項９】
前記岩体の表面積を増大させるために、少なくとも１つの追加の穿孔が前記岩体に掘削される請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記熱ネスト内に注入される少なくとも１つの追加材料をさらに含み、前記少なくとも１つの追加材料は少なくとも１つのボールベアリング、少なくとも１つのビード、網状の金属材料、または熱ロッドである請求項１または９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記パイプシステムは、前記熱交換要素内に前記パイプシステムの内容物を運ぶ可撓性を有する一連の下降流パイプと、前記熱交換要素から外側に前記パイプシステムの内容物を運ぶ可撓性を有する一連の上昇流パイプとを含み、前記下降流パイプおよび上昇流パイプの各々が巻かれた耐食鋼ワイヤの複数の層を含む請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記熱交換要素は複数の毛管を含み、前記下降流パイプの内容物は前記熱交換要素に流入した後に前記複数の毛管を通して分散される請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の毛管の各毛管は前記下降流パイプの径よりも小さな径を有し、それにより前記パイプシステムの内容物は、前記複数の毛管を通り抜ける際に迅速に熱せられる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記パイプシステムの内容物は、前記熱ネスト内で熱せられる際に沸騰しない環境的に優しい熱伝導流体である請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パイプシステムの内容物は水、気体、または不凍液である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記熱伝導材料はグラウト、溶融金属、セラミック、網状の材料、またはプラスチックである請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１７】
前記熱伝導材料は、前記熱ネスト内で前記パイプシステム及び前記熱交換要素に作用する圧力を安定させる請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記平衡温度は、前記熱ネスト内の前記岩体の表面積によって少なくとも部分的に決定される温度範囲である請求項１または６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記熱交換要素は螺旋形状を有し、前記熱交換要素内で前記パイプシステムの内容物が流れる距離を増大させるために前記熱交換要素内の前記パイプシステムは少なくとも１つの捻れたパイプを備える請求項１または６に記載のシステム。
【請求項２０】
掘削された坑井内からの地熱を利用して発電する方法であって、
熱交換要素を囲んで閉ループ固体熱取り出しシステムを形成するために熱ネスト内に熱伝導材料を注入することによって、坑井内の所定位置に位置する熱ネストを囲む岩体から地熱を取り出す工程を含み、
前記熱伝導材料は地熱を前記熱ネストを囲む岩体から前記熱交換要素へ熱交換してパイプシステムの内容物を加熱し、前記内容物は前記熱ネスト内で平衡温度で熱せられ、
前記平衡温度において、前記熱ネストを囲むとともに地熱を生成する岩体が、熱伝導材料により熱交換されている地熱を継続的に回収し、且つ前記熱伝導材料が前記熱ネストを囲む岩体から前記熱交換要素へ熱交換する際に、前記平衡温度を上回る温度において、前記熱ネストを囲む岩体によって生成される地熱が放散し、
前記パイプシステムの内容物が前記坑井の表面までポンプで送られる際に前記パイプシステムの内容物の温度を実質的に一定に維持するために、前記熱ネストと前記坑井の表面との間の少なくとも１地点で前記パイプシステムを断熱する工程、及び
前記パイプシステムの熱せられた内容物が前記坑井の表面に到達した後に発電構成要素内に前記パイプシステムの熱せられた内容物をポンプで送る工程を更に含み、
前記閉ループ固体熱取り出しシステムは、前記熱ネストを囲む岩体を液体の流れに曝すことなく前記坑井から地熱を取り出す、掘削された坑井内からの地熱を利用して発電する方法。
【請求項２１】
前記熱ネスト内に前記熱伝導材料を注入する工程をさらに含み、前記熱伝導材料は、前記熱ネストを囲む岩体と前記パイプシステムとの間の領域内に注入された後に前記熱ネスト内で実質的に固化する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記熱伝導材料はグラウト、溶融金属、セラミック、網状の材料、またはプラスチックである請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記熱ネスト内に前記熱伝導材料を注入する工程は、穿孔を通じてパイプを挿入して、前記熱ネストが前記熱伝導材料で充填された際に前記パイプを引き抜くことをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記熱交換要素内で前記パイプシステムの内容物が流れる距離を増大させるために、螺旋形状に前記熱交換要素の形状を形成することをさらに含み、前記熱交換要素内の前記パイプシステムは少なくとも１つの捻れたパイプを備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
掘削された坑井内から地熱を取り出す方法であって、
坑井の所定深さで岩体のタイプ、前記坑井の前記深さの前記岩体の表面積、及び前記坑井の前記深さの前記岩体の熱伝導性ファクタを決定する工程と、
前記坑井の熱地点と前記坑井の底部との間で前記坑井内の所望の地点で前記岩体の表面積を増大させる工程と、
前記坑井の底部で始まって前記坑井の前記熱地点で終わる熱ネストを前記坑井内に形成する工程と、
閉ループ固体熱取り出しシステムを形成し、前記熱ネストを囲む岩体から熱交換要素へ熱交換して、前記熱交換要素内に流入し且つ前記熱交換要素から流出するパイプシステムの内容物を平衡温度で加熱するために、前記熱ネスト内で前記熱ネストを囲む岩体と前記熱交換要素との間に熱伝導材料を注入する工程と、
前記熱ネストと前記坑井の表面との間で前記パイプシステムを断熱する工程とを含み、  前記平衡温度において、前記熱ネストを囲むとともに地熱を生成する岩体が、前記熱伝導材料により熱交換されている地熱を継続的に回収し、且つ前記平衡温度を上回る温度において、前記熱ネストを囲む岩体から前記熱交換要素へ前記熱伝導材料が熱交換する際に、前記熱ネストを囲む岩体によって生成される地熱が放散し、
前記閉ループ固定熱取り出しシステムが、前記熱ネストを囲む岩体を液体の流れに曝すことなく前記坑井から地熱を取り出す、掘削された坑井内から地熱を取り出す方法。
【請求項２６】
前記熱ネストを囲む岩体の表面積を増大させる工程が前記平衡温度を上昇させ、前記岩体の表面積を増大させる工程は、前記熱ネストを囲む岩体内に少なくとも１つの穿孔を掘削することをさらに含む請求項２０または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱ネスト内に少なくとも１つの追加材料を注入する工程をさらに含み、前記少なくとも１つの追加材料は少なくとも１つのボールベアリング、少なくとも１つのビード、網状の金属材料、または熱ロッドである請求項２０または２５に記載の方法。
【請求項２８】
可撓性を有する一連の下降流パイプ内で前記熱交換要素内に前記パイプシステムの内容物をポンプで送り込んで、可撓性を有する一連の上昇流パイプ内で前記熱交換要素から外側に前記パイプシステムの内容物をポンプで送り出す工程をさらに含み、一連の前記下降流パイプ及び前記上昇流パイプのそれぞれが巻かれた耐食鋼ワイヤの複数の層を含む請求項２０または２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記熱ネスト内で前記パイプシステムに連結される複数の毛管内に前記パイプシステムの内容物を分散させる工程をさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の毛管の各毛管は前記下降流パイプの径よりも小さな径を有し、それにより前記パイプシステムの内容物は、前記内容物が前記複数の毛管を通り抜ける際に、迅速に熱せられる請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記パイプシステムの内容物は、前記熱ネスト内で熱せられる際に沸騰しない環境的に優しい熱伝導流体である請求項２０または２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記パイプシステムの内容物は水、気体、または不凍液である請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記熱伝導材料はグラウト、溶融金属、セラミック、網状の材料、またはプラスチックである請求項２０または２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記坑井内に熱伝導材料を注入する工程は、穿孔を介してパイプを挿入して、前記熱ネストが前記熱伝導材料で充填された際に前記パイプを引き抜くことをさらに含む請求項２０または２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記パイプシステムを断熱する工程は、前記熱ネストと前記坑井の表面との間の少なくとも１地点で前記パイプシステムを断熱することをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記平衡温度は所定の温度範囲にある請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
地熱を取り出す方法は、螺旋形状に前記熱交換要素の形状を形成することをさらに含み、前記熱交換要素内で前記パイプシステムの内容物が流れる距離を増大させるために、前記熱交換要素内の前記パイプシステムが少なくとも１つの捻れたパイプを備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３８】
前記熱ネストを囲む岩体の表面積は、前記熱ネストを囲む岩体を破砕することによって増大する請求項１または６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記平衡温度を上昇させるために前記熱ネストを囲む岩体の表面積を増大させる工程は、前記熱ネストを囲む岩体の表面積を破砕することをさらに含む請求項２０または２５に記載の方法。