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公開番号2024139965
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023050927
出願日2023-03-28
発明の名称地熱発電システムと当該システムに用いる水素エンジン
出願人個人
代理人個人
主分類F03G 4/00 20060101AFI20241003BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】いわゆる空井戸から得られる熱水や蒸気温度あっても運用できる地熱発電装置を提供する。
【解決手段】地上に導かれた地熱蒸気が、汽水分離器で水分を除いて、熱交換器に送られる。水素エンジンは、前記熱交換器で得られた熱水による霧水を水素の燃焼によって膨張させてピストンを稼働する。前記水素エンジンは、両端が閉じられたシリンダーを備え、2つのピストンが当該シリンダー内を摺動する。当該2つのピストンは、クランクで連結されている。前記シリンダーの軸方向両端に対に設けられた、水素を混合した霧水を前記シリンダー内に供給、圧縮、爆発、排気する燃焼ユニットが備えられる。前記水素エンジンには、前記ピストンの周面と面一にかつ螺旋状に設けられた永久磁石と、前記シリンダーの外周であって、前記ピストンの可動域に設けられたコイルとを備えた構成となっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
生産井から地熱蒸気を地上に導く導出管と、
当該導出管からの蒸気を含む地熱水から水分を除く汽水分離器と、
前記汽水分離器で得られた高温空気から熱水を取り出す熱交換器と、
前記熱水による霧水を水素の燃焼によって膨張させてピストンを稼働する水素エンジンと、
前記水素エンジンに組み込まれた発電ユニットと
を備えたことを特徴とする地熱発電システム。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記水素エンジンが、
両端が閉塞された円筒状のシリンダーと、
前記シリンダー内を摺動する２つのピストンであって、一方のピストンが一方端に達したときに、他方のピストンが他方端から一番遠い中央よりの位置にあるようにクランクで連結された２つのピストンと、
前記シリンダーの軸方向両端に対に設けられた、水素を混合した霧水を前記シリンダー内に供給、圧縮、爆発、排気する燃焼ユニットと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の地熱発電システム。
【請求項３】
前記発電ユニットが
前記ピストンの周面と面一にかつ螺旋状に設けられた永久磁石と、
前記シリンダーの外周であって、前記ピストンの可動域に設けられたコイルと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の地熱発電システム。
【請求項４】
両端が閉塞された円筒状のシリンダーと、
前記シリンダー内を摺動する２つのピストンであって、一方のピストンが一方端に達したときに、他方のピストンが他方端から一番遠い中央よりの位置にあるようにクランクで連結された２つのピストンと、
前記シリンダーの軸方向両端に対に設けられた、水素を混合した霧水を前記シリンダー内に供給、圧縮、爆発、排気する燃焼ユニットと、
前記ピストンの周面と面一にかつ螺旋状に設けられた永久磁石と、前記シリンダーの外周であって、前記ピストンの可動域に設けられたコイルとよりなる発電ユニットを備えたことを特徴とする地熱発電システムに用いる水素エンジン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は地熱発電システムと当該システムに発電機として用いる水素エンジンに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
地熱発電システムは、生産井から得られる水蒸気でタービンを駆動するシステムである。すなわち、地下の地熱貯留層に溜まっている熱水と蒸気を生産井からパイプを介して蒸気と熱水を汲み上げ、得られた熱水と２００～３５０℃の蒸気を汽水分離器で分離して、熱水を還元井に返し、水蒸気をタービンに送り込んで発電機を駆動する。当然、前記タービンには発電機が接続されており、地熱発電が行われることになる（フラッシュ方式）。
【０００３】
上記は、２００～３５０℃という高温の蒸気が得られる地熱貯留層に適用されるが、これより低い温度の蒸気（例えば８０～１５０℃）しか得られない場合にはバイナリー方式が採用される。すなわち、生産井から得られた熱水と蒸気は熱媒体の充填された蒸発器に入力され、ここで熱媒体（アンモニア、代替フロン等）を蒸発させて、当該蒸発した熱媒体でタービンを回す構造である。熱媒体はその後凝集器で凝集されて蒸発器に返される。ここでは、蒸発器への入力の時点で８０℃が必要である。
【０００４】
一方、先行特許文献１には霧水中で水素を燃焼させることによって、霧水を膨張させ蒸気エネルギーとすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特公昭６２-１７６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記２００℃以上の高温蒸気が得られるフラッシュ方式が適用できる場合には当然当該方式の装置が採用され、また８０℃以上の蒸気が得られる場合はバイナリー方式を採用することになる。
【０００７】
しかしながら８０℃より低い気体しか得られない場合がある。空井戸と呼ばれる比較的浅い（例えば２００ｍ～６００ｍ）、お湯の出ない井戸が代表的な例である。そこから得られる蒸気混入気体は、生産井から汲み上げた時点で１４０℃程度の温度があっても、熱交換器までの導入管が長い場合や、外気温によっては蒸発器に入力される水や蒸気の温度が８０℃を下回る場合も多い。この場合、前記フラッシュ方式はもちろんバイナリー法式すら採用できないことになる。
【０００８】
一方、前記特許文献１に開示の水素ガスエンジンは、水素の燃焼を利用して霧水を膨張させ、当該膨張を機械エネルギーに変換する構成であるが、ここから電気エネルギーを取り出すには別途発電機が必要である。
【０００９】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、いわゆる空井戸から得られる熱水や蒸気温度であっても運用できる地熱発電装置を提供することを目的とするものである。また、水素ガスエンジンから直接電気エネルギーが取り出せる発電装置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】
導出管を介して生産井から地熱蒸気が地上に導かれ、汽水分離器で前記導出管からの蒸気を含む高温空気から水分を除いて、熱交換機に送られる。水素エンジンは、前記汽水分離器で得られた高温水による霧水を水素の燃焼によって膨張させてピストンを稼働する。当該水素エンジンには発電ユニットが組み込まれており、当該発電ユニットで発電をすることになる。
（【００１１】以降は省略されています）

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