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JPS5824762A - 地下水からの熱エネルギ−採取方法 - Google Patents

地下水からの熱エネルギ−採取方法

Info

Publication number
JPS5824762A
JPS5824762A JP56123797A JP12379781A JPS5824762A JP S5824762 A JPS5824762 A JP S5824762A JP 56123797 A JP56123797 A JP 56123797A JP 12379781 A JP12379781 A JP 12379781A JP S5824762 A JPS5824762 A JP S5824762A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
groundwater
aquifer
underground water
heat energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP56123797A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Adachi
安達 新一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP56123797A priority Critical patent/JPS5824762A/ja
Publication of JPS5824762A publication Critical patent/JPS5824762A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/20Geothermal collectors using underground water as working fluid; using working fluid injected directly into the ground, e.g. using injection wells and recovery wells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゛この発明は、地下水から熱エネルギーを採取するため
の極めて新規な熱エネルギー採取方法に関するものであ
る。
陸地部分に存在する水の中で、氷として凍結しているも
の(75%以上)を除けば、その大部分の22%程度の
水は地下水としゝて存在している。
この地下水は、地殻構造によって様々な態様で存在する
が、一般には、降水や河川、湖沼から供給される帯水層
中の地下水層を形成する。
この帯水層が数枚の不透水層を含む一連の地殻構造内に
存在する場合には、上下の不透水層間の地下水が被圧帯
水層を形成し、各帯水層の水頭圧(静水圧ともいう)な
らびに水温は夫々独立した別個の値を示すものとなる。
このような状態で存在する地下水は、通常、所定深度の
帯水層まで達する井戸ないしは管体を設け、それら井戸
ないしは管体の通過する帯水層からまとめて地下水とし
て汲み上げ、その汲み上げた水の保有する熱エネルギー
を取り出した後、そのまま地上に放出するか、あるいは
、ポンプ等によって強制的に地下に環元する等して地下
水から熱エネルギーを採取していた。しかしながら、こ
れら従前までの方法では、まず、地下水を汲み上げるた
めに相当の動力エネルギーを必要とすること、また、地
下水汲み上げによる地殻構造への影響を配慮しなければ
ならず、その為に地下環元法を採用した場合、余計な経
費を必要とすること等から、必ずしも効率の良い熱エネ
ルギー採取方法とする訳にはいがなかった。
この発明は、それら従前までの地下水からの熱エネルギ
ー採取方法の非効率さ等番と対処すべくして鋭意開発研
究の結果到達し得た極めて新規且つ有用な方法であって
、以下において詳述するとおりの構成からなるものであ
る。
図面−にも示すこの発明を実施するための代表的な実施
例を参考にしながら説明すると、地表面Eの下方には・
複数の不透水層R1,R2,・・・・・・・・が存在し
、地表面Eに続く不飽和帯Fの下方で不透水層R1の上
方には、まず第1の帯水層S1が形成され、不透水層R
1とR2の間には被圧帯水層S2が、そして、不透水層
R2とR3,同R3とR4・曲・・・・・・・・の間に
は夫々被圧帯水層83.84・・・・・・・・・・・が
形成されている。これら各被圧帯水層相蔦互而は、不透
水層によって隔絶されていて夫々被圧状態となっており
、夫々が異なる水頭圧ならびに水水温値を有することと
なっている。・(被圧状態ではない帯水層S1と被圧帯
水層S2.S3曲曲・間も、当然のことなから水頭圧な
らびに水温値に差異を有する。) このような地殻構造部分を穿穴1して所望の不透水層(
実施例の場合にはR3)まで達する主管体2を挿入する
。この主管体2には、その帯水層Slないし被圧帯水層
82.83・・・・・・・・・・に相当する個所に多数
のスリットか小孔等のような地下水流出入相が設けられ
、最も水頭圧値の高い被圧帯水層部分(実施例ではSa
)ではそれが流入孔幻、それ以外の部分では流出孔ρ、
2′1・・・・・・・・となる。
また、この主管体2と穿穴1との間で、地表面E部分、
不透水層S1.S2・・・・・・・・・・・相当部分に
は、地上と第1の帯水層S1問および各帯水層間が穿入
1内で直接短絡してしまわないようにするための遮断構
造、例えば、セメント充填密封層3が形成されなければ
ならない。
こうしそ形成され7た主管体2の内部には、最下層にあ
る被圧帯水層(実施例ではSa)の直上に達し、且つ、
主管体1との間に所定の間隙を有する如くした誘導管4
が挿入され、主管体1と該誘導管4との間には、最下層
の被圧帯水層(実施例では83)と直上の被圧帯水層(
実施例では82)とがこの間隙部分の下方において短絡
してしまわないようにした短絡防止パッカー5( が介在される。なお、該誘導管4は、その機能上断熱構
造管で形成することにより、熱エネルギー採取効率を高
めることができる。
主管体1と誘導管4とが上記の如く配設され−たところ
で主管体1の上方開口部に閉塞蓋6を取り付け、誘導管
4の上方所定位置に該閉塞蓋6が位置する如く計画され
ると共に、この部分には、地上の熱エネルギー採取装置
Mから延びた熱良伝導体7、例えば、ヒートバイブの末
端が配設される。
なお、図示した実施例では、誘導管4内に補助加速機8
を設けた例としたが、これは、上記したような構成でこ
の発明を実施するに際し、設営場所によっては水頭圧差
が小さす・ぎて自然に発生すべき地下水流の流速に不足
を来たしたり、それなりの地下水流は発生しているもの
のより熱エネルギー採取効率を高める必要のある時等に
、地下水流の流速を補助的に高める装置であって、必要
に応じて採用すれば足りるものである。
上記のようにして帯水層S1ならびに各被圧帯水層間S
2,83.・・・・・・・・・・・・が大気に直接曝さ
れることなく人工的に連結されることにより、帯水層S
1ならびに各被圧帯水層S2.S3・・・・・・・・・
間には夫々の水頭圧に応じた水頭圧差を生ずる。即ち、
図示した実施例で示すならば、最も嵩い水頭圧を示す被
圧帯水層33 (水頭圧値P3)とそれ以外の被圧帯水
層S2・(水頭圧値p2 )ならびに帯水層S1(水頭
圧値PI)との間には、P3− P2ニーQl>O。
P3−P1=す>0+Q:2−Ql>oという関係の水
頭正値差値を示す。したがって、この水頭圧差に基づき
水頭圧の高、い方から低い方へ向って、即ち、被圧帯水
層S3の地下水が、図中の矢印の如く、人工的に連結−
された経路に従い、まず、流入孔nから主管体2内に流
入して誘導管4内を上昇する。一方、被圧帯水層S2お
よび帯水層81の各地下水も、一端はその水頭圧に応じ
て流出孔η、21から主管体2と誘導管4との間隙を上
・昇しようとするものの、上方を閉塞蓋わで遮られてし
まって行き場の無くなった先の被圧帯水層S3から上昇
してきた地下水に押しやられ、逆にこの地下水が主管体
2と誘導管4との間隙部を下降して流出孔4,22から
帯水層81.82へ流出することとなり、被圧帯水層S
3から被圧帯水層S2および帯水層S1に向う自然な地
下水流が惹起される。この地下水流は、人工的に穿入連
結される個所の地殻構造によって必ずしも一様ではない
が、水頭圧を異にする帯水層と被圧帯水層が重層存在す
る個所である限り、はとんど確実且つ半永久的に発生す
るものであり、必要に応じて採用することもある補助加
速機8に要する人工的なエネルギーを除けば、全て自然
界に存在する位置のエネルギーだけを利用する形で自然
な地下水流を惹起させることができるものである。
こうして発生させられた最も高い水頭圧値を示す被圧帯
水層から他の帯水層ならび被圧帯水層への一方通行の地
下水流により、その最も高い水頭圧値を示す被圧帯水層
部分の地下水の保有する熱エネルギーもその地下水流に
よって同時に運ばれてくることから、その中途、図示し
た実施例では閉塞蓋6の下方において熱の良伝導体7に
接触させることにより、その保有する熱エネルギー(地
上部分で必要とする熱エネルギーとしては負の場合と正
の場合とがある。)だけを該地下水流から分離抽出して
地上部分で採取することができる。
叙述のとおり、この発明の地下水からの熱エネルギーの
採取方法は、ある特定の条件を備えた個所の地殻構造部
分を穿入して各帯水層間を人工的に連結させることによ
り、自然界に存在する位置のエネルギー差に基づく地下
水の移動、即ち、地下水流を大気に直接曝すことなく発
生させ、その地下水流から熱エネルギーだけを分離抽出
する如くしたものであることから、まず第一に、熱エネ
ルギー採取のための地下水の汲み上げを必要とせず、し
たがって、地下水汲み上げ動力が全く不要となって経済
的であること。
また、第二に、地下水の汲み上げをしないことから、地
盤沈下や地下水の涸渇現象を招来する慮れは全くなく、
したがって、地下水利用についての様々な法規制゛に対
してなんらそり配慮を必要としなくなること。第三に、
自然に発生させる地下水流は、直接大気に曝されること
がなく、且つまた、地下水内のガスの発散もないことか
ら、地下水内の化学成分に変化を来す慮れが少なく、シ
たがって、・地下水内にスケール成分等が抽出沈澱する
ことも少なくなり、地下水流は、各帯水層部分および各
施設内において半永久的で円滑な流れとして保障される
こと。更にまた、第四として、この発明を実施するに適
した地殻構造部分は、はとんど全世界の至るところに存
在することから、従来のような火山地帯の特定地域にお
ける高エネルギーの回収方法としてだけではなく、寧ろ
通常の日常生活用に直接使用可能な低エネルギーの採取
方法としてその利用価値が高く、シかも、はとんど無尽
蔵に存在することから、昨今のようなエネルギー危機の
時代に打って付けの熱エネルギー採取方法となり得るこ
と。等々あらゆる点でクリーン且つ理想的な熱エネルギ
ーの採取方法とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の詳細な説明するための代表的な実施
例を断面図として図示したものである。 1:穿入、2:主管体、21,22.Z3:地下水流出
入孔、3:セメント充填密封層、4:誘導管、5:短絡
防止バッカー、6:閉塞蓋・7:熱良伝導体、8:補助
加速機、R1,R2,R3:不透水層、Sl:帯水層、
32. S3 :被圧帯水層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 不透水層に隔られて水頭圧ならびに水温値を異にする帯
    水層間を大′気に直接曝すことなく人工的に連結し、両
    者間の水頭圧差による自然な地下水流を発生させ、地下
    水流とともに移動する熱エネルギーだけをヒートパイプ
    その他の熱良伝導体によるで該地下水流より分離抽出す
    る如くした、地下水からの熱エネルギー採取方法。
JP56123797A 1981-08-05 1981-08-05 地下水からの熱エネルギ−採取方法 Pending JPS5824762A (ja)

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