JP4932962B1

JP4932962B1 - 温泉水の揚水装置及び揚水方法

Info

Publication number: JP4932962B1
Application number: JP2011237359A
Authority: JP
Inventors: 佳二小野; 有堀川
Original assignee: 茨城温泉開発株式会社
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: JP2013096083A

Abstract

【課題】水中ポンプを包囲したサクションシュラウドの上部に蓄積するガスを外部の動力を要することなく簡便に排出することのできる温泉水の揚水装置及び揚水方法を提供する。
【解決手段】サクションシュラウドの上端に、サクションシュラウドの内部に連通するようにして細胴状のガス抜き管が接続され、ガス抜き管の上端部にガス抜き孔が形成され、ガス抜き孔は、水位の下方に位置するように配設され、ガス抜き管の内部に、大径管内に流入された温泉水の圧力によってガス抜き路を閉塞し、サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスの圧力によって、温泉水の圧力よりも大きくなるとガス抜き路を開放するようにした逆止弁が配設される。
【選択図】図１

Description

本発明は、温泉水の揚水装置及び揚水方法に関する。

大径管を地中に垂直方向に埋設し、この大径管内に水中ポンプを配設して温泉水を揚水することが行われてきた。この場合に、深部の温泉水を揚水する際に、温泉水が大径管内を汲み上げられ、揚水されるときの過程で温泉水の温度を低下させる熱損失の問題があった。

この問題を解決するために、水中ポンプを包囲してサクションシュラウドを設け、このサクションシュラウドの下端に、大径管の下方に向けて延びて温泉水を吸い込むためのサクション管を設けることが提案されてきた。

特許文献１には、水中ポンプを包囲してハウジングを設け、ハウジングの底から断熱された揚湯吸込管を井戸の底部まで下ろすことが記載されている。

特許文献２には、温泉坑内に縦に埋設された外管と、外管内に設けられた内管を有し、この内管の上部に温泉水を汲み上げる水中ポンプを設けた揚水装置が記載されている。

特開平９−２５６７６９号公報特開平９−４２１８８号公報

温泉水にはガス状成分が含まれる。例えば１０００ｍ以上の深部に温泉水を汲み上げる時にはガス状成分は温泉水に溶け込んでガス状を呈しないが、汲み上げられて上部配置の水中ポンプに達した時にはガス化することになる。

この結果、水中ポンプを包囲したサクションシュラウド及びサクション管を設けたような場合、サクションシュラウドの上部にガスが蓄積する。継続した水中ポンプの運転に伴って蓄積したガス量が増大すると水中ポンプの運転に支障を生じ、温泉水の揚水を不可能とする事態になりかねない。

従来から提案された装置、方法には水中ポンプを包囲したサクションシュラウドの上部に蓄積するガスの排出処理することの記載がなされていない。

本発明は、かかる点に鑑みて水中ポンプを包囲したサクションシュラウドの上部に蓄積するガスを外部の動力を要することなく簡便に排出することのできる温泉水の揚水装置及び揚水方法を提供することを目的とする。

本発明は、この課題を解決するために、胴状の胴長部と該胴長部の下端部に形成された孔明部とを有して、垂直方向に地中に埋設される大径管、
該大径管内の上部であって、該大径管内に流入された温泉水の水位の下方に配設されて、外部に引き出される揚湯管が連結された水中ポンプ、
該水中ポンプを包囲するサクションシュラウド、
該サクションシュラウドの下端に、該サクションシュラウドに連通するようにして連結され、前記孔明部方向に向けて長く延び、下端部に温泉水を吸い込む吸込部が形成されたサクション管、を備えた温泉水の揚水装置において、
前記サクションシュラウドの上端に、該サクションシュラウドの内部に連通するようにして細胴状のガス抜き管が接続され、
該ガス抜き管の上端部にガス抜き孔が形成され、該ガス抜き孔は、前記水位の下方に位置するように配設され、
水中ポンプ起動によりサクションシュラウド内が負圧になり、ガス抜き路を閉塞し、前記サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスがガス抜き弁内の球を浮力により該ガス抜き路を開放するようにした逆止弁が配設されたこと
を特徴とする温泉水の揚水装置を提供する。

本発明は、また、上述した前記ガス抜き管の全体が前記水位の下方に配設され、前記ガス抜き孔は前記逆止弁の上方であって、前記ガス抜き管の側方面に形成されること
を特徴とする温泉水の揚水装置を提供する。

本発明は、また、上述した前サクション管の下端部表面には、前記大径管の内壁に接触すると摺動可能な端部固定の複数のばね片からなるセンタライザーが取り付けられていることを特徴とする温泉水の揚水装置を提供する。

本発明は、また、上述した胴状の胴長部と該胴長部の下端部に形成された孔明部とを有して、垂直方向に地中に埋設される大径管、
該大径管内の上部であって、該大径管内の水位の下方に配設されて、外部に引き出される揚湯管が連続された水中ポンプ、
該水中ポンプを包囲するサクションシュラウド、
該サクションシュラウドの下端に、該サクションシュラウドに連通するようにして連続され、前記孔明部方向に向けて長く延び、下端部に温泉水を吸い込む吸込部が形成されたサクション管、を備え、
前記サクションシュラウドの上端に、該サクションショラウドの内部に連通するようにして細胴状のガス抜き管が接続され、
該ガス抜き管の上端部に、ガス抜き孔が形成され、該ガス抜き孔は、前記水位の下方に位置するように配設された温泉水の揚水装置による温泉水の揚水方法において、
前記ガス抜き管の内部に、前記ガス抜き管に逆止弁を設けて、前記大径管内に流入された温泉水の圧力によって該ガス抜き路を閉塞して、前記大径管からの温泉水の流入を防止し、前記サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスの圧力が温泉水の圧力よりも大きくなると該ガス抜き路を開放するようにして、蓄積ガスを外部に排出し、前記水中ポンプの継続した運転を行うようにしたことを特徴とする温泉水の揚水方法を提供する。

本発明は、上述したようにガス抜き管の内部に、大径管内に流入された温泉水の圧力によってガス抜き路を閉塞し、前記サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスの圧力によってガス抜き路を開放するようにした逆止弁を配設しているので、温泉水の圧力を利用してガス路を閉塞しておいて低温の温泉水がサクションシュラウド内に流入するのを防止し、ガス圧が水圧よりも高くなった時にガス路を開放してガスを開放することができ、もってガス圧の増加に伴って適宜、ガスを外部に排出することができるので、水中ポンプの継続運転ができる。

本発明の実施例の形態を示す図。サクションシュラウドの構成を示す図。サクション管の構成を示す図。ポンプ接続サブの構成を示す図。図４を上方から見た平面図。ガス抜き管の構成を示す図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例の形態を示す図である。
図１において、実施例の温泉水の揚水装置１００は、地中に垂直方向に埋設される大径管１、揚湯管２が連結された水中ポンプ３、水中ポンプ３を包囲するサクションシュラウド（ハウジングとも呼ばれる。）４、サクションシュラウド４の下端に連結されたサクション管５、サクションシュラウド４の上部に連結された弁機能を備えたガス抜き管６によって構成される。

大径管１は、上部の大径部１１と下部の細径部１２からなり、両者の間に段差がある。段差がなくてもよいし、何段にもわたる段差構成としてもよい。

大径管１の長さは、例えば図１に示すように１５０３ｍである。

細径部１２は、大径部１の下端部を構成し、この下端部として機能する細径部１２には表面全面に亘って規則正しい配置をなした孔明部１３が形成される。すなわち、細径部１２は孔明管ということになる。

細径部１２の下端は閉塞され、細径部１２はストレーナ構成となる。

大径管１の上端から約３５０ｍ位置に水中ポンプ３が配置される。上部位置配置によって容量の小さな水中ポンプの配設を可能としている。水中ポンプ３としては公知の水中ポンプを使用して、温泉水汲み上げることが可能であり、揚湯管２を介して外部に温泉水を供給することができる。揚湯管２は、例えば９ｍの管が３８本つながれ、約３４２ｍをなす。

サクションシュラウド４は、水中ポンプ３の全体を包み込み、大径管に対する内筒をなし、下端に、サクションシュラウド４に連通するようにして連結され、孔明部１４である下端部に向けて長く延び、下端温泉水を吸い込む吸込部が形成されたサクション管５を備える。吸込部にはその外面にセンタライザー７が設けられる。

大径管の上端から吸込部下端までは、例えば９００ｍの長さに設定される。

サクション管５は、９ｍの管が６２本つながれて、約５５８ｍとされる。

サクション管に設けた吸込部は、ストレーナ状の孔明部１２に近接して配置されることで、深部の温泉水が高温状態で、温泉水の温泉成分が濃い状態で吸込部から水中ポンプ３によって汲み上げることができる。サクション管５の周りもまた流入した温泉水で満たされ、大径管１内上部位置に温泉水の水位１０が設定される。本例の場合、現在の動水位は大径管端部から１４０ｍの位置にある。

吸込部から汲み上げられた温泉水はサクション管５を流れるために熱損失が少ない状態で水中ポンプ３に至り、高温状態で外部に流れ出る。

このように約１０００ｍ程の深部で取り入れられた温泉水は、汲み上げられてサクションシュラウド４に達した状態では発生したガスを包含し、ガスはサクションシュラウド４の上端部に蓄積していく。

蓄積したガスは、後述するように弁機能を有するガス抜き管６から水中ポンプ３上方の温泉水中に排出され、外部へと適宜排出される。

図２は、サクションシュラウドの詳細を示す。
図２において、サクションシュラウド４はＳＵＳ又は樹脂材等で形成され、下端部にねじ切り加工部が形成され、同径とされた接続管１５がねじにより取り付けられる。

接続管１５の下端部１５は接続用のサブ構成とされる。

上部上端には蓋１６が取り付けられ、複数の（図５では６個接続ボルト×4 ガス抜×2）の孔１７と１個のケーブル孔１８が形成してある。各寸法は図に示す通りである。孔１７には揚湯管が取り付けられ、ケーブル孔１８には水中モータ３への電線ケーブルが貫通して配設される。

図３は、サクション管５の詳細を示す。
図３において、サクション管５はＳＵＳ材で構成される。樹脂材で構成されてもよい。サクション管５の下端部の吸込部はセンタライザー構成とされる。サクション管５の本体部には連続のためのねじ切り加工部を介してセンタライザー２１が取り付けられる。センタライザー２１は、両端が管表面に固定された複数のばね片２２で構成される。ばね片２２は、丸鋼又は帯板から構成され、外面が大径管1の内壁に当接すると摺動し、サクション管５のセンターリング作用をなす。

サクションシュラウド４の上端面には、図４，図５に示すポンプ接続サブ２３が取り付けられる。そして、接続サブ２３のフランジ部２４は蓋１６より小径とされ、孔１７、ケーブル孔１８に対応して同位置に孔２５とケーブル孔２６が形成してある。

図６はガス抜き管６の構成を示し、図６（ａ）はその外観を示し、図６（ｂ）は断面そ示す。ガス抜き管６は複数設けられ得るが、すべてサクションシュラウド４の平面範囲内配置とされる。

図６において、ガス抜き管６は、上方管３１と下方管３２とからなり、内部の中間部に狭合部３３が形成される。この狭合部３３の上側にテフロン（登録商標）球または鋼で形成されたボール（鋼球）３４が配置されて逆止弁３５が形成される。

上方管には５ｍｍのガス抜き孔が４方の側面に３つずつ設けてある。

下方管３２の下端はサクションシュラウド４への接続部とされ、図５、図２に示す孔２５、１７に先端が挿入され、接続される。
上方管３１の上端には、プラグ３７が設けられる。

このように、ガス抜き管の上端部にガス抜き孔３６が形成されガス抜き孔３６は、水位１０の下方に位置するように配設される。

逆止弁機能を有するガス抜き管６の全体が水位の下側に配設され得るように形成され、ガス抜き管６の長さが短くされ、安価なものとなる。

ガス抜き管６は上述したように構成されるので、ガス抜き管６の内部に形成された逆止弁３５は、大径管内に流入された温泉水の圧力によってガス抜き路を閉塞して、大径管１内の温度の低い温泉水の流入を防止し、サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスの圧力が温泉水の圧力よりも大きくなるとガス抜き路を開放することになる。このように逆止弁は、他に動力を要することなく温泉水の圧力とガスの圧力によって作動し、蓄積されたガスをサクションシュラウドの上部から排出する。このように、水中ポンプの運転に支障を来たすおそれのあるガスを外部に排出する。

本例ではテフロン（登録商標）３４を用いた逆止弁構成としているが、他の材料で構成してもよく、テフロン（登録商標）を用いた逆止弁ではなく、ばね材を使用するなどして逆止弁作用するもので代用してもよい。逆止弁機能によって、水中ポンプ３の継続した運転が可能になる。また、上述のようにサクションシュラウド４及びサクション管５を設けているので、温泉水の汲み上げに際して１０００ｍ以上の深部における温泉水を熱損失を少なくして高温の状態で温泉水の揚水を可能にし、しかも温泉成分の多い温泉、水中のガス成分がガス化することをおそれることなく汲み上げることができるので、掘削地点の選択を容易にすることになる。

なお、本実施例で、各図に部品の長さを表示しているが、この表示は本実施例をより理解し易くするためのものであって、発明を限定するものではない。

１…大径管、２…揚湯管、３…水中ポンプ、４…サクションシュラウド、５…サクション管、６…ガス抜き管、７…センタライザー、３５…逆止弁、３６…ガス抜き孔、１００…温泉水の揚水装置。

Claims

胴状の胴長部と該胴長部の下端部に形成された孔明部とを有して、垂直方向に地中に埋設される大径管、
該大径管内の上部であって、該大径管内に流入された温泉水の水位の下方に配設されて、外部に引き出される揚湯管が連結された水中ポンプ、
該水中ポンプを包囲するサクションシュラウド、
該サクションシュラウドの下端に、該サクションシュラウドに連通するようにして連結され、前記孔明部方向に向けて長く延び、下端部に温泉水を吸い込む吸込部が形成されたサクション管、を備えた温泉水の揚水装置において、
前記サクションシュラウドの上端に、該サクションシュラウドの内部に連通するようにして細胴状のガス抜き管が接続され、
該ガス抜き管の上端部にガス抜き孔が形成され、該ガス抜き孔は、前記水位の下方に位置するように配設され、
前記ガス抜き管の内部に、前記大径管内に流入された温泉水の圧力によってガス抜き路を閉塞し、前記サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスの圧力が温泉水の圧力よりも大きくなると該ガス抜き路を開放するようにした逆止弁が配設されたこと
を特徴とする温泉水の揚水装置。
請求項１において、前記ガス抜き管の全体が前記水位の下方に配設され、前記ガス抜き孔は前記逆止弁の上方であって、前記ガス抜き管の側方面に形成されること
を特徴とする温泉水の揚水装置。
請求項１において、サクション管の下端部表面には、前記大径管の内壁に接触すると摺動可能な端部固定の複数のばね片からなるセンタライザーが取り付けられていることを特徴とする温泉水の揚水装置。
胴状の胴長部と該胴長部の下端部に形成された孔明部とを有して、垂直方向に地中に埋設される大径管、
該大径管内の上部であって、該大径管内の水位の下方に配設されて、外部に引き出される揚湯管が連続された水中ポンプ、
該水中ポンプを包囲するサクションシュラウド、
該サクションシュラウドの下端に、該サクションシュラウド
に連通するようにして連続され、前記孔明部方向に向けて長く延び、下端部に温泉水を吸い込む吸込部が形成されたサクション管、を備え、
前記サクションシュラウドの上端に、該サクションショラウドの内部に連通するようにして細胴状のガス抜き管が接続され、
該ガス抜き管の上端部に、ガス抜き孔が形成され、該ガス抜き孔は、前記水位の下方に位置するように配設された温泉水の揚水装置による温泉水の揚水方法において、
前記ガス抜き管の内部に、前記ガス抜き管に逆止弁を設けて、前記大径管内に流入された温泉水の圧力によってガス抜き路を閉塞して、前記大径管からの温泉水の流入を防止し、前記サクションシュラウド内の上部に蓄積されたガスの圧力が温泉水の圧力よりも大きくなると該ガス抜き路を開放するようにして、蓄積ガスを外部に排出し、前記水中ポンプの継続した運転を行うようにしたことを特徴とする温泉水の揚水方法。