(57)【要約】太陽熱起源のエネルギー及び海洋水起源のエネルギーを利用してゼオライトに水の吸着・脱着を行なうことにより、電気エネルギー等に変換可能な過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成装置を提供する。ゼオライトを用いて過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成装置において、ゼオライトにミスト状の水分を吸着させてゼオライトを発熱させる水分供給装置と、水分子を脱着させてゼオライトを加熱する脱着加熱装置を有するセオライト式ボイラーシステムと、内部に貯蔵した純水と海水及び地表水のうち少なくとも一方との間で熱交換可能であり、且つ熱交換した純水を水分供給装置に供給する低温純水タンクと、水分供給装置に供給された純水をミスト状の水分として生成する霧化装置を備える。
2010044427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライトを用いて過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成装置であって、
前記ゼオライトにミスト状の水分を吸着させてゼオライトを発熱させる水分供給装置と、
前記ゼオライトに吸着させた水分子を脱着させてゼオライトを加熱する脱着加熱装置を有して過熱水蒸気を生成するゼオライト式ボイラーシステムと、
内部に貯蔵した純水と海水及び地表水のうち少なくとも一方との間で熱交換可能であり、且つ前記熱交換した純水を前記水分供給装置に供給する低温純水タンクと、
前記水分供給装置に供給された純水を前記ミスト状の水分として生成する霧化装置と、を備えたことを特徴とする過熱水蒸気生成装置。
【請求項２】
前記霧化装置は、前記ミスト状の水分を生成する際の気化潜熱によって、前記低温純水タンクから前記水分供給装置へ供給される純水の温度を、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水の温度よりも低温とすることを特徴とする請求項１に記載した過熱水蒸気生成装置。
【請求項３】
前記ゼオライト式ボイラーシステムが生成した過熱水蒸気を圧縮して、前記ゼオライト式ボイラーシステムが生成した過熱水蒸気よりも高温且つ高圧の高温高圧過熱水蒸気を生成する非断熱圧縮ポンプと、
前記非断熱圧縮ポンプが生成した高温高圧過熱水蒸気を貯蔵し、この貯蔵した高温高圧過熱水蒸気を蒸気タービン式発電機に出力する高温高圧過熱水蒸気タンクと、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載した過熱水蒸気生成装置。
【請求項４】
前記高温高圧過熱水蒸気タンクは、前記高温高圧過熱水蒸気を貯蔵する高温高圧過熱水蒸気溜まりと、当該高温高圧過熱水蒸気溜まりから漏洩した熱エネルギーを回収する循環水層と、を備えたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載した過熱水蒸気生成装置。
【請求項５】
太陽熱起源のエネルギーによって加熱された高温水を貯蔵する高温水溜まりと、
前記高温水溜まりの周囲に設けた太陽熱蓄熱用保温タンクと、を有し、
前記太陽熱蓄熱用保温タンクは、前記高温水溜まりから漏洩した熱エネルギーを回収する中温度水層を備えることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載した過熱水蒸気生成装置。
【請求項６】
前記ゼオライト式ボイラーシステムは、複数の炉体を備え、
前記複数の炉体の一部は、複数の炉体を配管で連結した第一炉体列を形成し、
前記複数の炉体のうち前記第一炉体列を形成していない炉体は、複数の炉体を配管で連結した第二炉体列を形成し、
前記第一炉体列と前記第二炉体列とを、前記水分供給装置によってゼオライトが水分を吸着される吸着炉体列と、前記脱着加熱装置によってゼオライトの水分が脱着される脱着炉体列へ交互に切り替える反応切換制御装置を有することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載した過熱水蒸気生成装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちいずれか１項に記載した過熱水蒸気生成装置を搭載し、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水上に配置される発電船であって、
前記脱着加熱装置に前記太陽熱起源のエネルギーを取り込みながら、且つ前記低温純水タンクに海洋水起源のエネルギーを取り込みながら、前記過熱水蒸気を生成することを特徴とする発電船。
【請求項８】
前記低温純水タンクは、前記発電船の船体外部のうち、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水面下となるような位置に取り付けられて、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水に接触することを特徴とする請求項７に記載した発電船。
【請求項９】
請求項７または８に記載の発電船と、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水の底に敷設されている水中敷設電力ケーブルと、を接続する接続ロボットであって、
前記接続ロボットは、前記水中敷設電力ケーブルの端子に前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水の中に配置した水中電力ケーブルを接続する遠隔操作アームを備えることを特徴とする接続ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水や太陽から得た熱エネルギー等の自然エネルギーを、電気エネルギー等の他のエネルギーに変換する際に必要な伝達効率に優れている過熱水蒸気を、少ない環境負荷で生成することが可能な、過熱水蒸気生成装置を提供するものである。
具体的には、上記の自然エネルギーを用いて、ゼオライトに対する水の吸着・脱着を可逆的に行なうことによって過熱水蒸気を生成する、ゼオライト式の過熱水蒸気生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱エネルギーを、電気エネルギー等の他のエネルギーに変換する際に必要な伝達効率に優れている媒体として、過熱水蒸気がある。
上記の過熱水蒸気を生成するためには、例えば、以下の反応式（１８）で示される可逆反応を利用し、反応器及び蒸発・凝縮器の内部から、一定温度の温・冷熱を外部に取り出す装置や方法が考えられるが、実際には困難であった。
ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ⇔Ｃａ（ＯＨ）2＋Ｑ[ｋｃａｌ]  …  （１８）【０００３】
この問題に対し、特許文献１には、反応器及び蒸発・凝縮器のそれぞれに熱交換器を設けて、温熱と冷熱とを連続して取り出し可能に形成した、ケミカルヒートポンプ（ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系ケミカルポンプ）が開示されている。
また、特許文献２には、過熱水蒸気を生成するための装置として、化学反応熱ポンプに使用する可逆反応系、すなわち、２−プパノール／アセトン／水素反応系を利用して、反応物の再供給を必要とせずに半永久的に使用可能な、化学反応熱ポンプ装置が開示されている。
上記の化学反応熱ポンプ装置は、具体的に、以下の関係式（１９）において、反応触媒にゼオライトを用いている。
Ｃ3Ｈ7ＯＨ（２―プロパノール）＋Ｑ1[ｋｃａｌ]「８０−１００［℃］」（廃熱）＝Ｃ3Ｈ6Ｏ（アセトン）＋Ｈ2(水素)＋Ｑ2[ｋｃａｌ]「１２０−３００［℃］」  …  （１９）【０００４】
また、特許文献３には、過熱水蒸気を生成するための装置として、深夜電力等の余剰エネルギーを有効利用し、生石灰と消石灰等を用いて、補給・蓄積したエネルギーを必要な時期に取り出すことが可能な、ケミカルヒートポンプドライヤーが開示されている。
上記のケミカルヒートポンプドライヤーは、高温側反応器と、ケミカルヒートポンプと、ドライヤと、熱交換器と、熱供給器を備えている。
高温側反応器は、内部に化学反応物質（ＣａＯ）を保持している。また、ケミカルヒートポンプは、高温側反応器の化学反応物質と反応するガスを供給・受給するための、低温側反応器を有している。【０００５】
ドライヤは、上記の高温側反応器及び低温側反応器に対し、空気循環流路を介して接続されている。また、熱交換器は、高温側反応器内の空気循環流路に設けられており、化学反応物質と反応ガスとの化学反応熱により、循環空気を加熱する。そして、熱供給器は、高温側反応器内に設けられている。
このような構成によって、上記のケミカルヒートポンプドライヤーは、外部から供給される深夜電力や高温ガス等のエネルギーを、化学反応物質の生成に必要な熱量として、補給・蓄積しておく。【０００６】
そして、上記の化学反応物質に貯えられたエネルギーを、必要な時期に取り出すことが可能であるため、供給される電力変動が大きい場合でも、安定した条件下で、被処理物の均一乾燥を行うことが可能であり、安全で環境負荷の少ないシステムを提供可能である。
また、特許文献４には、過熱水蒸気を生成するための装置として、船体バージと太陽光ソーラーセルを連結した係留部材を備えた、潜水浮上型太陽光発電装置が開示されている。
ここで、船体バージは、空気供給室を有して潜水及び浮上自在に形成されており、太陽光ソーラーセルは、船体バージに備えられている。また、係留部材は、海底の基体に上下動自在に、且つ浮上自在に連結されている。【０００７】
一方、非特許文献１には、太陽熱発電に対し、反射鏡で太陽光を集光して高温を得る方法が記載されている。
さらに、非特許文献１には、同様の太陽熱発電方法として、日本にサンシャイン計画の案があったが、日照条件等が不利で実用に至らなかった事や、アメリカでは商業プラントが実用化している事等が記載されている。
また、非特許文献１には、平面鏡型のヘリオスタットを用いたＳｏｌａｒ  Ｔｗｏ(アメリカ、California、１０[ＭＷ])の成功により、タワー型の太陽熱発電を用いた発電が期待されている旨が記載されている。【０００８】
アメリカ及び日本の実施例では、多数の鏡で集光した太陽光により、地上数十メートルのタワー上部に設置した溶融炉で熱媒体の溶融塩を融解し、其処へ注入する高圧水で、高温蒸気を発生させる方法が採用されていた。
この方法は、溶融塩の融解温度がほぼ定まっているため、高温高圧の水蒸気が得やすい利点を有している。
非特許文献２には、日本の香川県三豊市仁尾町に設置されたタワー集光方式の太陽熱発電に関わる、試験研究の内容が記載されている。
上記の試験研究では、３００［℃］、１２気圧（１．２[ＭＰ])の蒸気を用いて、タービン背圧７００[ｍＨｇ]（０．０９２[ＭＰ]）、タービン軸回転数７８７０[ｒｐｍ]の条件下で、２[ＭＷ]の発電出力を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−８９７９９号公報
【特許文献２】特開平９−１０３６７０号公報
【特許文献３】特開２００１−２６３９５２号公報
【特許文献４】実開昭６２−３６８９８号公報(第１‐２頁、第１図)
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】愛内孝介著「太陽集光システム開発‐センサー制御式ヘリオスタットの試験運転‐」(財)エネルギー総合工学研究所発行、季報エネルギー総合工学、Vol.26,No.2(2003.7),p.70
【非特許文献２】「サンシャイン計画成果報告概要集」、1984年、工業技術院、p.1〜p.106
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示されているようなＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系ケミカルポンプは、伝熱効率の高い過熱水蒸気を出力することが困難である。
また、特許文献２に開示されているような化学反応熱ポンプは、化学式右辺の発熱反応において、熱エネルギー（例えば、０［℃］、１６気圧の高圧蒸気９００[ｌ／Ｈｒ]）を、外部に取り出している。すなわち、特許文献２に開示されているような化学反応熱ポンプは、半永久的に使用可能なポンプではない。【００１２】
また、特許文献３に開示されているようなケミカルヒートポンプドライヤーは、特許文献１に開示されているようなＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）2系ケミカルポンプと同様、伝熱効率の高い過熱水蒸気を出力することが困難である。
また、特許文献４に開示されているような潜水浮上型太陽光発電装置は、船体バージが海底の基体に係留されているとともに、船上に太陽光ソーラーセルを備えている。このため、発電実行時に、船体を海底に係留することが不可能である。【００１３】
また、非特許文献１に記載の太陽熱発電方法では、硫酸ナトリウムや硫酸カリウム等の化学的活性な物質を大量に使用する。このため、環境負荷の点から好ましくない。
また、非特許文献２に記載されている試験研究では、日照時間制限による間歇運転を打破するために必要な、連続発電のためのエネルギー蓄積思想は考慮されておらず、日照条件の安定した地域でなければ、適用は困難である。これは、非特許文献２に記載されている試験研究の結果、さらなる検討を行うために、小型の総合試験装置を用いて、詳細な要素機器の作動データを蓄積した結果、確認されている。【００１４】
すなわち、工業技術院方式並びにアメリカエネルギー局方式（上述した「Ｓｏｌａｒ  Ｔｗｏ」)は、溶融塩を用いて高圧高温蒸気を発生させているが、これらの方式は、簡便に高温高圧蒸気が得られる反面、エネルギーの長期間蓄積が困難である。これは、極めて活性な酸性物質を高温状態で大量に保持しなければならないためであり、その温度維持に電力等を使用すれば、全体的なエネルギー効率低下は免れない。したがって、上記のように溶融塩を用いる方式は、砂漠地帯等、日照条件が安定している地域以外における適用は困難である。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、環境負荷が少なく、また、日照条件等の制限を受けること無く、過熱水蒸気を生成することが可能な、過熱水蒸気生成装置、発電船及び遠隔操作アームを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、ゼオライトを用いて過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成装置であって、
前記ゼオライトにミスト状の水分を吸着させてゼオライトを発熱させる水分供給装置と、
前記ゼオライトに吸着させた水分子を脱着させてゼオライトを加熱する脱着加熱装置を有して過熱水蒸気を生成するゼオライト式ボイラーシステムと、
内部に貯蔵した純水と海水及び地表水のうち少なくとも一方との間で熱交換可能であり、且つ前記熱交換した純水を前記水分供給装置に供給する低温純水タンクと、
前記水分供給装置に供給された純水を前記ミスト状の水分として生成する霧化装置と、を備えたことを特徴とするものである。
なお、「地表水」とは、陸地の表面に存在する水であり、河川や池、湖等に存在する水や、例えば、浄水場等の人工的な貯水施設に貯留されている水等を含む。【００１６】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記霧化装置は、前記ミスト状の水分を生成する際の気化潜熱によって、前記低温純水タンクから前記水分供給装置へ供給される純水の温度を、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水の温度よりも低温とすることを特徴とするものである。【００１７】
次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明であって、前記ゼオライト式ボイラーシステムが生成した過熱水蒸気を圧縮して、前記ゼオライト式ボイラーシステムが生成した過熱水蒸気よりも高温且つ高圧の高温高圧過熱水蒸気を生成する非断熱圧縮ポンプと、
前記非断熱圧縮ポンプが生成した高温高圧過熱水蒸気を貯蔵し、この貯蔵した高温高圧過熱水蒸気を蒸気タービン式発電機に出力する高温高圧過熱水蒸気タンクと、を備えたことを特徴とするものである。【００１８】
次に、本発明のうち、請求項４に記載した発明は、請求項１から３のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記高温高圧過熱水蒸気タンクは、前記高温高圧過熱水蒸気を貯蔵する高温高圧過熱水蒸気溜まりと、当該高温高圧過熱水蒸気溜まりから漏洩した熱エネルギーを回収する循環水層と、を備えたことを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項５に記載した発明は、請求項１から４のうちいずれか１項に記載した発明であって、太陽熱起源のエネルギーによって加熱された高温水を貯蔵する高温水溜まりと、
前記高温水溜まりの周囲に設けた太陽熱蓄熱用保温タンクと、を有し、
前記太陽熱蓄熱用保温タンクは、前記高温水溜まりから漏洩した熱エネルギーを回収する中温度水層を備えることを特徴とするものである。【００１９】
次に、本発明のうち、請求項６に記載した発明は、請求項１から５のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記ゼオライト式ボイラーシステムは、複数の炉体を備え、
前記複数の炉体の一部は、複数の炉体を配管で連結した第一炉体列を形成し、
前記複数の炉体のうち前記第一炉体列を形成していない炉体は、複数の炉体を配管で連結した第二炉体列を形成し、
前記第一炉体列と前記第二炉体列とを、前記水分供給装置によってゼオライトが水分を吸着される吸着炉体列と、前記脱着加熱装置によってゼオライトの水分が脱着される脱着炉体列へ交互に切り替える反応切換制御装置を有することを特徴とするものである。【００２０】
次に、本発明のうち、請求項７に記載した発明は、請求項１から６のうちいずれか１項に記載した過熱水蒸気生成装置を搭載し、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水上に配置される発電船であって、
前記脱着加熱装置に前記太陽熱起源のエネルギーを取り込みながら、且つ前記低温純水タンクに海洋水起源のエネルギーを取り込みながら、前記過熱水蒸気を生成することを特徴とするものである。【００２１】
次に、本発明のうち、請求項８に記載した発明は、請求項７に記載した発明であって、前記低温純水タンクは、前記発電船の船体外部のうち、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水面下となるような位置に取り付けられて、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水に接触することを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項９に記載した発明は、請求項７または８に記載の発電船と、前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水の底に敷設されている水中敷設電力ケーブルと、を接続する接続ロボットであって、
前記接続ロボットは、前記水中敷設電力ケーブルの端子に前記低温純水タンクに貯蔵した純水と熱交換する水の中に配置した水中電力ケーブルを接続する遠隔操作アームを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、純水を作動物質として使用し、さらに、ゼオライトを活性化媒体として使用し、純水をゼオライトに可逆的に吸着・脱着させて、過熱水蒸気を生成する。この際、吸着時にゼオライトへ与える純水をミスト状の水分として、このミスト状の水分に、海水等から得た海水起源のエネルギー等、水起源のエネルギーを取り込む。一方、脱着時には、太陽熱起源のエネルギーを利用可能とする。なお、水起源のエネルギーとしては、海水から得たエネルギーに限定するものではなく、河川や湖の水であってもよい。【００２３】
特に、海水起源のエネルギーを取り込む際は、過熱水蒸気生成装置内の水分供給装置により、純水をミスト状の水分とするときに生じる気化潜熱によって、純水の温度を海水よりも低温とする。この結果、過熱水蒸気生成装置内の純水に、海水からエネルギーが流れ込むようにして、ゼオライトへ与えるミスト状の水分に、海水起源のエネルギーを取り込む。
これにより、本発明の過熱水蒸気生成装置が過熱水蒸気として生成できる正味出力エネルギー（全システム出力）は、ほぼ、海水起源エネルギーと太陽熱起源のエネルギーの和となる。【００２４】
また、本発明の過熱水蒸気生成装置を搭載した発電船によって、洋上で過熱水蒸気生成装置を稼動させた場合、生成された過熱水蒸気を、例えば、蒸気タービン式発電機によって電気エネルギーに変換し、この変換した電気エネルギーを、発電船と水中敷設電力ケーブルとを接続する接続ロボットにより、海底の電気的ターミナルを介して、電力の必要な遠隔地に直流送電することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の過熱水蒸気生成装置を備えた発電システムの概略構成を示す図である
【図２】本発明の過熱水蒸気生成装置を搭載した発電船の概略構成を示す図である。
【図３】ヘリオスタットの各部概略を示す図であり、図３（ａ）は、ヘリオスタットを一部破断した側面図、図３（ｂ）は、ヘリオスタットの上面図である。
【図４】密閉鉄鍋及び太陽熱鉄塔の概略構成を示す図である。
【図５】ドーナツ型潜水浮上体の概略構成を示す図である。
【図６】太陽熱蓄積用多層式保温タンクの概略構成を示す図である。
【図７】多層式保温蓄熱タンクの概略構成を示す図である。
【図８】電力接続装置の概略構成を示す図であり、図８（ａ）は、高圧送電線を接続する前の全体的な構成を示す図、図８（ｂ）は、高圧送電線を接続する際の高圧電力端密閉室内の状態を示す図である。
【図９】本発明の過熱水蒸気生成装置の概略構成を示す図である。
【図１０】ゼオライト固体ボイラーの構成を示す図である。
【図１１】水分供給装置の概略構成を示す図である。
【図１２】ゼオライトカートリッジ内のゼオライトの温度と、吸着工程を開始した時点から、吸着工程を終了した時点までの、１サイクル中の経過時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（本発明の概要）
まず、本発明の構成、動作、効果等を説明する前に、本発明の概要を説明する。
本発明は、日本のサンシャイン計画が実用に至らなかったのか（非特許文献１参照）を考察し、その不足エネルギーを海水に見いだしたことから発想したものである。
すなわち、海水起源のエネルギーは殆ど無尽蔵であるが、海水は低温なので、従来では発電に使用されていない。また、水の温度差や潮力を使用して発電を行うという提案はあったが、場所や設備が問題となり、実現されていない。
【００２７】
一方、水の位置エネルギーを使用する水力発電は既に実用化されているが、場所を選ぶことと、規模に制限があることにより、万国向きではない。また、化石燃料を全く使わない太陽熱発電システムは、環境負荷の少ないエネルギーシステムであるが、現状では、実用化が遅れている。
実用化が遅れている理由は、太陽熱発電システムの基本は、太陽熱により水蒸気を発生させ、蒸気タービンで発電機を駆動して電気エネルギーを獲得するものであるが、地球上の任意地点では、日照時間や天候に左右されやすい性質があり、連続した定常的発電が困難であるためである。
【００２８】
本発明は、上述した各種の問題を解決するために、以下に示す数項目の新規考案を提案するものである。
すなわち、本発明は、少ない環境負荷で、太陽熱から得たエネルギーのうち、余剰エネルギーを蓄積し、その蓄積したエネルギーが失われない方法、並びに、広大な陸上面積を必要とせずに、電気エネルギーを獲得する方法である。これは、定格出力する全エネルギー量よりも、日照時間に獲得出来る総エネルギー量を大きく設定すれば、太陽熱から得たエネルギーの余剰エネルギーを蓄積可能な点に着目した方法である。
【００２９】
また、本発明は、環境負荷の多い媒体である、活性な溶融塩を用いることなく、通常の水を作動物質として使用し、ゼオライトを活性化媒体として過熱水蒸気を生成する結果、エネルギーの連続発生による利点を得るものである。
また、本発明は、ゼオライトを用いた可逆反応ポンプ、すなわち、過熱水蒸気が、分子オーダーで、且つ、均一であり、さらに、熱伝導の他に熱輻射を利用して、伝熱効率の高い過熱水蒸気を出力可能なヒートポンプを備える。
また、本発明は、ゼオライトを発熱させるため、ゼオライトに吸着させたミスト状の水分に、海水起源のエネルギーを取り込むものである。
また、本発明は、発電船の設置場所が多様に選択可能であるため、日照条件に起因する制限を、低減することが可能である。
【００３０】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
まず、図１から図１２を用いて、本実施形態の過熱水蒸気生成装置と、過熱水蒸気生成装置を搭載した発電船の構成を説明する。
図１は、本発明の過熱水蒸気生成装置を備えた発電システムの概略構成を示す図である。また、図２は、本発明の過熱水蒸気生成装置を搭載した発電船の概略構成を示す図である。
図１及び図２中に示すように、過熱水蒸気生成装置を搭載した発電船ＧＳは、太陽熱収集場１を備えている。
【００３１】
また、発電船ＧＳは、その航海、ならびに、海上・海底への垂直移動、経度・緯度における方位制御等を、ドーナツ型潜水浮上体２４により行っている。なお、ドーナツ型潜水浮上体２４の構成に関する説明は、後述する。
太陽熱収集場１は、発電船ＧＳの船上構造体骨組み甲板である甲板構造体１−１と、甲板構造体１−１を支持する甲板支柱１−２と、発電船ＧＳの船体１−３を備えている。
甲板構造体１−１の上面には、ヘリオスタット２と、密閉鉄鍋３と、太陽熱鉄塔４が配置されている。
【００３２】
なお、図中では、甲板構造体１−１の上面に、一つのヘリオスタット２のみが配置されている状態を示しているが、実際には、多数のヘリオスタット２が、甲板構造体１−１の上面に配置されている。
これは、本発明の目的には、天候に左右されずに太陽熱発電を連続的に行うことが含まれるため、太陽エネルギーを獲得するヘリオスタット２を、多数、発電船ＧＳの船体上面へ配置する必要があるためである。
【００３３】
ヘリオスタット２は、太陽光エネルギーを受光する赤道儀式の折り畳み式平面鏡であり、太陽５が放出する太陽光を反射させて、太陽熱鉄塔４上に設置した密閉鉄鍋３へ集光することにより、密閉鉄鍋３を加熱する。なお、図１及び２中では、太陽５が放出する太陽光を、太陽５からヘリオスタット２へ入射する入射光５−１と、ヘリオスタット２で反射して密閉鉄鍋３へ照射される反射光５−２で示している。同様に、図２中では、符号２３により、海底を示しており、符号２５により、海水面及び波浪を示している。なお、入射光５−１には、太陽５から密閉鉄鍋３へ直接照射される入射光５−１も含む。
【００３４】
これにより、本発明では、過熱水蒸気生成装置に太陽熱起源のエネルギーを供給するため、多数のヘリオスタット２により、太陽光（５−１）を反射（５−２）させて、密閉鉄鍋３へ集光する。
また、多数のヘリオスタット２は、予め、一日の平均日照量で得られるエネルギー量が、全過程の損失を含めた出力より大きくなるように、全ヘリオスタット２の受光面積の合計値である、総合ヘリオスタット受光面積を設定している。
【００３５】
ここで、図１及び図２を参照しつつ、図３を用いて、ヘリオスタット２の概略構成について説明する。
図３は、ヘリオスタット２の各部概略を示す図であり、図３（ａ）は、ヘリオスタット２を一部破断した側面図、図３（ｂ）は、ヘリオスタット２の上面図である。
なお、図３中では、符号２−１により緯方向平面鏡を示し、符号２−２により天頂平面鏡を示し、符号２−３により経方向平面鏡を示し、符号２−４により角部折りたたみ式表面鏡を示している。同様に、符号２−５により位置モニターを示し、符号２−６により緯方向制御器（内部に、駆動部と制御回路を内蔵）を示し、符号２−７により経方向制御器を示し、符号２−８により赤道儀台を示している。さらに、符号２−９により赤道儀制御器を示し、符号２−１０によりヘリオスタット昇降支柱を示し、符号２−１１によりヘリオスタット基台を示し、符号２−１２によりヘリオスタット昇降軸受けを示している。また、符号２−１３によりヘリオスタット昇降制御器を示し、符号２−１４によりヘリオスタット格納ＲＣキャビティーを示し、符号２−１５により制御電力導入口を示し、符号２−１６によりＲＣキャビティー蓋を示している。
【００３６】
緯方向平面鏡２−１、天頂平面鏡２−２、経方向平面鏡２−３、角部折りたたみ式表面鏡２−４は、それぞれ、軽量に形成されている。
また、緯方向平面鏡２−１、天頂平面鏡２−２、経方向平面鏡２−３、角部折りたたみ式表面鏡２−４は、それぞれ、強風、波浪を回避して、強風・波浪による破壊的影響を避けるために、自動的に折り畳まれて、ヘリオスタット格納ＲＣキャビティー２−１４へ収納される。
【００３７】
なお、ヘリオスタット格納ＲＣキャビティー２−１４は、緯方向平面鏡２−１、天頂平面鏡２−２、経方向平面鏡２−３及び角部折りたたみ式表面鏡２−４を収納すると自動的に閉じる、ＲＣキャビティー蓋２−１６を備えている。
各部の操作は、サーボモータと組み込み型コンピュータで行い、その制御は、発電船ＧＳ内の操作室から、無線遠隔操作で行われる。また、太陽光追尾等の制御は、組み込み型コンピュータに予め入力されたプログラムで行われる。
【００３８】
次に、図１及び図２を参照しつつ、図４を用いて、密閉鉄鍋３及び太陽熱鉄塔４の構成を説明する。
図４は、密閉鉄鍋３及び太陽熱鉄塔４の概略構成を示す図である。
図４中に示すように、密閉鉄鍋３は、開口部を上側に向けた半球型に形成されており、太陽熱鉄塔４上に設置されている。
また、密閉鉄鍋３は、安全弁３−１と、雨水ドレーン３−２を備えている。
太陽熱鉄塔４は、甲板構造体１−１の中心に設置されており、配管４−１ｆ、配管４−１ｒ（図中では、往を「ｆ」、復を「ｒ」と示す）と、鉄塔基礎台４−２と、揚水ポンプ４−３を備えている。
【００３９】
そして、ヘリオスタット２が太陽光５を反射させて密閉鉄鍋３へ集光し、密閉鉄鍋３を加熱した後、この加熱した密閉鉄鍋３の内部へ、揚水ポンプ４−３を用い、配管４−１ｆ及び配管４−１ｒを介して、通常の水（使用する水は、例えば、海水を濾過して得た軟水とする）を通水する。これにより、密閉鉄鍋３の内部へ通水した水を、高温（例えば、８０〜１００［℃］）の温水として、図１中に示す太陽熱蓄積用多層式保温タンク６へ蓄積する。
このとき、密閉鉄鍋３の内部において過大圧力が発生した場合は、安全弁３−１が作動して、揚水ポンプ４−３を制御する。
【００４０】
以下、図１及び図２を参照しつつ、図５を用いて、本発明の過熱水蒸気生成装置を搭載した発電船ＧＳが備えるドーナツ型潜水浮上体２４について概説する。
図５は、ドーナツ型潜水浮上体２４の概略構成を示す図である。
図５中に示すように、ドーナツ型潜水浮上体２４の船体は、円形断面を持つ円環状のドーナツ型船体であり、発電船ＧＳの航海、ならびに、海上・海底への垂直移動、経度・緯度を用いた方位制御等を行うために、発電船ＧＳを駆動する。
なお、発電船ＧＳの海上・海底への垂直移動は、例えば、発電船ＧＳ全体を水面下へ退避させて、太陽熱鉄塔４上に設置されている密閉鉄鍋３を、強風・波浪による破壊的影響から保護するために行う。
【００４１】
ドーナツ型潜水浮上体２４は、隔壁２４−１、船体制御棟２４−２、船体駆動用モータ２４−３、プロペラスクリュー２４−４、錨２４−５、錨制御装置２４−６、海水入出孔２４−７を備えている。
隔壁２４−１は、ドーナツ型潜水浮上体２４の内部空間を複数の分割室に区分しており、隔壁２４−１で区分された各分割室は、互いに海水２４−８が出入り可能に構成されている。
【００４２】
船体制御棟２４−２は、制御機器、圧縮空気溜、操作盤等が収容されており、操作員が常駐可能な空間を有している。
船体駆動用モータ２４−３は、ドーナツ型潜水浮上体２４のうち、任意の六ヶ所に設置されており、その推進方向は、遠隔操作で変更可能である。
プロペラスクリュー２４−４は、可変ピッチのプロペラスクリューであり、水中では、微速回転に必要な回転速度を出力可能であり、洋上では、空気力推進に必要な回転速度を出力可能である。
【００４３】
錨２４−５は、係留固定用の錨であり、発電実行中は、船体の自由微速運行と位置制御を確保するために船上に揚げて、海底からの影響を遮断する。なお、全船体の運動は、ＧＰＳの精度範囲で一定の緯度・経度に設定され、水中ケーブルの延長範囲内で遊動する。ここで、ＧＰＳ（Global Positioning System）は、衛星を使った航法システムである。
錨制御装置２４−６は、例えば、ウインチやモータ等を備えており、錨２４−５の動作を制御する装置である。
海水入出孔２４−７は、ドーナツ型潜水浮上体２４内への入出時に、海水が通過する孔である。
なお、上述した各機器の操作は、発電船ＧＳから送られる電力と、各機器が備える組込みコンピュータで制御され、発電船ＧＳ内部の制御室（図示せず）から出力される情報信号を用いて行われる。
【００４４】
以下、図１及び図２を参照した説明に復帰する。
図１及び図２中に示すように、発電船ＧＳに搭載されている過熱水蒸気生成装置は、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６と、中温熱水タンク７と、中温熱水タンク８と、多層式保温蓄熱タンク９と、高温蓄熱タンク１０を備えている。これに加え、発電船ＧＳに搭載されている過熱水蒸気生成装置は、低温純水タンク１１と、逆浸透圧海水純水化装置１２と、初期動力装置１３と、第一熱交換機１４と、第二熱交換機１５と、ゼオライト式ボイラーシステム１６を備えている。さらに、発電船ＧＳに搭載されている過熱水蒸気生成装置は、水分供給装置１７と、蒸気タービン１８と、復水器１９と、交流発電機２０と、変圧器・交直変換インバーター２１と、電力接続装置２２を備えている。
【００４５】
なお、図１中では、逆浸透圧海水純水化装置１２を「Ｆ．Ｆｉｌｔ．」と示し、初期動力装置１３を「Ｉｎ．Ｐｏｗ．」と示し、ゼオライト式ボイラーシステム１６を「ＳＳＢ」と示し、水分供給装置１７を「ＷＳ」と示している。同様に、図１中では、蒸気タービン１８を「ＶＴｂ」と示し、復水器１９を「Ｃｏｎｄ．」と示し、交流発電機２０を「ＤＭ．」と示し、変圧器・交直変換インバーター２１を「Ｔｒ．／ＩＮＶ．」と示している。
【００４６】
ここで、図１及び図２を参照しつつ、図６を用いて、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６の概略構成について説明する。
図６は、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６の概略構成を示す図である。
太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６は、太陽熱収集場１において、太陽熱起源のエネルギーで加熱された約８０〜１００［℃］の高温水を、一時的に貯蔵するタンクであり、ゼオライト式固体ボイラー１６へエネルギーを供給可能に形成されている。具体的には、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６は、太陽熱から得たエネルギーのうち、余剰エネルギーを蓄積可能に形成されている。なお、以降の説明では、約８０〜１００［℃］の高温水と同程度の温度の水を、「ＨＴＷ」と記載する場合がある。
【００４７】
このため、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６の容量は、例えば、本発明の過熱水蒸気生成装置を発電船ＧＳに搭載・稼動して、過熱水蒸気を生成する場合において、太陽の日照時間外でも、過熱水蒸気を生成するためのエネルギー供給を行うことが可能な容量とする。この容量は、例えば、予め、平均発電エネルギーの１週間分程度が蓄積可能な容量である。
また、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６は、蓄熱したエネルギーの放散を極力防ぐ必要があるため、大容量であると共に、効率的な熱絶縁が必要とされる。このため、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６は、圧力容器として有利な、同心球殻状の多層構造に形成されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６の多層構造が、同心球殻状である場合を例に挙げて説明するが、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６の構造は、これに限定されるものではなく、例えば、円筒形状の多層式等としてもよい。
また、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６は、高温水溜まり６−１と、鋼鉄製球形水タンク６−２と、耐熱煉瓦壁６−３と、中温蓄熱水タンク内壁６−４と、中温蓄熱水タンク外壁６−６を備えている。
高温水溜まり６−１は、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６の中心に配置されており、上述したＨＴＷを貯蔵する。
【００４９】
鋼鉄製球形水タンク６−２は、高温水溜まり６−１を囲んでいる。
耐熱煉瓦壁６−３は、鋼鉄製球形水タンク６−２と中温蓄熱水タンク内壁６−４との間に設けられており、断熱層を形成している。
また、耐熱煉瓦壁６−３の外周側では、中温蓄熱水タンク内壁６−４と中温蓄熱水タンク外壁６−６との間において、ＨＴＷよりも低温の中温蓄熱水６−５を還流させている。なお、以降の説明では、中温蓄熱水６−５及び中温蓄熱水６−５と同程度の温度の水を、「ＭＴＷ」と記載する場合がある。
したがって、中温蓄熱水タンク内壁６−４と中温蓄熱水タンク外壁６−６との間の空間は、中温蓄熱水６−５を貯蔵する中温蓄熱水タンクを形成している。
【００５０】
なお、図６中では、符号６−７によりＳＳＢ用高温水送出口を示し、符号６−８により循環高圧水送出口を示し、符号６−９により太陽加熱水受入口を示し、符号６−１０により太陽加熱水送出口を示し、符号６−１１によりＳＳＢ高温水受口を示している。同様に、符号６−１２により循環高温水受口を示し、符号６−１３により中温水出口を示し、符号６−１４により中温水受口を示し、符号６−１５により循環中温水出口を示し、符号６−１６により循環中温水受口を示している。さらに、符号６−１７により上下二分されている中温蓄熱水タンクを結合する連結管を示し、符号６−１８により中温蓄熱水タンク結合用リングを示している。
【００５１】
以下、図１及び図２を参照した説明に復帰する。
中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８は、球殻環状の層状構造であり、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６及び多層式保温蓄熱タンク９から漏洩した熱エネルギーを回収して形成した温水を貯蔵するタンクである。
具体的には、図１中に示すように、中温熱水タンク７は、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６の周囲に配置されており、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６から漏洩した熱を、貯蔵した温水に吸収させて、伝熱的に回収・蓄熱する。
【００５２】
したがって、中温熱水タンク７は、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６が備える高温水溜まり６−１の周囲に設けた太陽熱蓄熱用保温タンクを形成しており、高温水溜まり６−１から漏洩した熱エネルギーを回収するための中温度水層を備えている。
一方、中温熱水タンク８は、多層式保温蓄熱タンク９の周囲に配置されており、多層式保温蓄熱タンク９から漏洩した熱を、貯蔵した温水に吸収させて、伝熱的に回収・蓄熱する。
【００５３】
また、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８は、第三熱交換機１７−２から移送される温水だけでなく、本発明の過熱水蒸気生成装置全体で発生する、伝熱する漏洩熱や廃熱を温水に吸収させて変換し、蓄熱する。
なお、図１中では、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８として、２つのタンクが示されている。しかしながら、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８を、２つのタンクで示した意味は、単体のタンクを、熱源に近いところへ、それぞれ、２つに分けたという意味であり、中温熱水タンク７と中温熱水タンク８は配管で連結されている。このため、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８は、単体のタンクとしての機能を有している。
【００５４】
また、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８に貯蔵した温水の温度が、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８の温度範囲を超えて上昇した場合、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８に貯蔵した温水は、中温双方向配管系ＮＰＭを介して、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６へと移送される。これにより、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８に貯蔵した温水の水量が過剰になった場合、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８に貯蔵した温水を、中温双方向配管系ＮＰＭを介して、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６へと移送することが可能な構成となっている。なお、図１中では、中温双方向配管系ＮＰＭを単線で示しているが、実際の中温双方向配管系ＮＰＭは、複数の配管で形成されている。
【００５５】
また、中温熱水タンク７、中温熱水タンク８、低温純水タンク１１及び水分供給装置１７は、中温双方向配管ＮＰＭを介して、それぞれ、互いの温度（温度レベル）を等しくする配管路で連結されている。
中温双方向配管ＮＰＭを介して連結されている部材、すなわち、中温熱水タンク７、中温熱水タンク８、低温純水タンク１１及び水分供給装置１７は、計測した温度や水量等に基づき、それぞれの水量と水の温度を、後述する反応切り替え制御装置１６−Ｃによって設定・制御される。
【００５６】
ここで、図１及び図２を参照しつつ、図７を用いて、多層式保温蓄熱タンク９の概略構成について説明する。
図７は、多層式保温蓄熱タンク９の概略構成を示す図である。
多層式保温蓄熱タンク９は、ゼオライト式固体ボイラー１６が生成した、高温且つ高圧の高温高圧過熱水蒸気を貯蔵するタンクである。
また、多層式保温蓄熱タンク９は、交流発電機２０が定格出力で稼働するために必要な時間分の過熱水蒸気を貯蔵可能に設計されている。そして、過熱水蒸気が在る程度減少すると、後述する非断熱圧縮ポンプ１６−７が間歇的に作動して過熱水蒸気を補充するように、ゼオライト式固体ボイラー１６等を作動させる。なお、本実施形態では、一例として、多層式保温蓄熱タンク９が、交流発電機２０が定格出力で稼働するために必要な、約１０時間分の過熱水蒸気を貯蔵可能に設計されている場合を説明する。
【００５７】
また、多層式保温蓄熱タンク９は、蒸気タービン１８等、本発明で生成された過熱水蒸気の出力利用源に供給する前の過熱水蒸気を一時的に蓄積するが、高温度を保持するためには、効率的な熱絶縁が必要とされる。このため、多層式保温蓄熱タンク９は、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６と同様、圧力容器として有利な、同心球殻状の多層構造に形成されている。
【００５８】
したがって、多層式保温蓄熱タンク９は、非断熱圧縮ポンプ１６−７が生成した高温高圧過熱水蒸気を貯蔵し、この貯蔵した高温高圧過熱水蒸気を、後述する蒸気タービン式発電機に出力する高温高圧過熱水蒸気タンクを形成している。
なお、本実施形態では、多層式保温蓄熱タンク９の多層構造が、同心球殻状である場合を例に挙げて説明するが、多層式保温蓄熱タンク９の構造は、これに限定されるものではなく、例えば、円筒形状の多層式等としてもよい。
【００５９】
また、多層式保温蓄熱タンク９は、中温熱水タンク８及び高温蓄熱タンク１０によって、同心球状に多層的構造となるように設置されている。このため、高温部からの漏洩エネルギーは、逐次、下位温度のタンクである中温熱水タンク８及び高温蓄熱タンク１０に貯蔵した温水に吸収させて、吸収・蓄積される。
また、多層式保温蓄熱タンク９は、高温高圧過熱水蒸気溜９−１を囲う内壁である鋼鉄製球型タンク９−２を介し、鋼鉄製球型タンク９−２の外周側に、熱絶縁耐熱煉瓦壁９−３を配置する構造である。
【００６０】
高温高圧過熱水蒸気溜９−１は、上述した高温高圧過熱水蒸気を貯蔵可能に構成されている。したがって、高温高圧過熱水蒸気溜９−１は、非断熱圧縮ポンプ１６−７が生成した高温高圧過熱水蒸気を貯蔵する高温高圧過熱水蒸気溜まりを形成している。
また、熱絶縁耐熱煉瓦壁９−３の外周側において、高温蓄熱水タンク内壁９−４と高温蓄熱水タンク外壁９−６で囲まれる球殻状の空間には、上述したＨＴＷと同程度の温度であり、熱容量が比較的高い高温蓄熱水９−５を貯蔵する。
【００６１】
また、高温蓄熱水タンク外壁９−６と、その外周側に配された中温蓄熱水タンク内壁９−８との間には、空気絶縁層９−７を設けている。そして、中温蓄熱水タンク内壁９−８と中温蓄熱水タンク外壁９−１０との間には、上述した中温蓄熱水６−５と同程度の温度である中温蓄熱水９−９を導入して貯蔵する。
したがって、中温蓄熱水タンク内壁９−８と中温蓄熱水タンク外壁９−１０との間の空間は、中温蓄熱水９−９を貯蔵する中温蓄熱水タンクを形成している。
【００６２】
すなわち、多層式保温蓄熱タンク９は、三層の熱絶縁ジャケットを備えている。三層の熱絶縁ジャケットのうち、最も内側の第一層は耐熱煉瓦であり、残りの二層は高温水と中温水の球形水槽である。二層の球形水槽に蓄積されたエネルギーは、過熱水蒸気の生成に対して、循環的に使用される。
空気絶縁層９−７は、高温蓄熱水９−５と中温蓄熱水９−９との間の断熱を行なうものである。
中温蓄熱水９−９を貯蔵する空間は、上述した中温蓄熱水６−５を貯蔵する空間と、中温双方向配管路ＮＰＭで連結されている。
【００６３】
そして、中温蓄熱水６−５及び中温蓄熱水９−９は、後述する反応切換制御装置１６Ｃ−１が出力する指令信号により、中温双方向配管路ＮＰＭを介して、低温純水タンク１１及び水分供給装置１７へ双方向にポンプで還流・循環される。
これにより、中温蓄熱水６−５及び中温蓄熱水９−９の保存水温を適温にする制御と、中温蓄熱水６−５及び中温蓄熱水９−９の配分を適切にする制御が行なわれる。また、水分供給装置１７において、中温蓄熱水６−５及び中温蓄熱水９−９と同程度の温度の水を、ゼオライト式固体ボイラー１６に供給する水のベーパまたはミストの加熱熱源として、再利用することが可能となる。
【００６４】
なお、中温蓄熱水送出口９−１４及び中温蓄熱水注入口９−１６と、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６が備える循環中温水受口６−１６、中温水受口６−１４、循環中温水出口６−１５及び中温水出口６−１３は、中温双方向配管路ＮＰＭで連結されており、相互に循環できるようになっている。
同様に、高温蓄熱水送出口９−１３及び高温蓄熱水注入口９−１５と、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６が備える循環高圧水送出口６−８及び循環高温水受口６−１２は、高温双方向配管ＮＰＨで連結されており、相互に循環できるようになっている。
【００６５】
したがって、高温蓄熱水タンク内壁９−４と高温蓄熱水タンク外壁９−６で囲まれる球殻状の空間は、高温高圧過熱水蒸気溜まりの周囲に設けて、高温高圧過熱水蒸気溜まりから漏洩した熱エネルギーを回収する循環水層を形成する。
また、図７中において、符号９−１１は、高温高圧過熱水蒸気注入口を示し、符号９−１２は、高温高圧過熱水蒸気送出口を示している。同様に、符号９−１７は、上下二分された中温蓄熱水タンクを連結する高温蓄熱水タンク連結管を示し、符号９−１８は、中温蓄熱水タンク連結管を示している。同様に、符号９−１９は、上下二分された中温蓄熱水タンクの中温蓄熱水タンク結合用リングを示している。
【００６６】
以下、図１及び図２を参照した説明に復帰する。
高温蓄熱タンク１０は、球殻環状の層状構造であり、高温双方向配管ＮＰＨを介して、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６と、それぞれの温度を等しくする、または近似させる配管路で、可逆的に連結されている。
また、高温蓄熱タンク１０は、多層式保温蓄熱タンク９等から漏洩した熱エネルギーを回収して形成した温水を貯蔵するタンクである。
【００６７】
すなわち、高温高圧過熱水蒸気溜９−１から外部に漏洩した熱量は、高温蓄熱タンク１０に貯蔵されている高温蓄熱水へ回収され、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６内に貯蔵されている高温蓄熱水と循環可能となるよう連結される。したがって、高温蓄熱水は、ゼオライト式固体ボイラー１６の加熱エネルギーとして再利用されることとなる。
また、高温蓄熱タンク１０は、高温双方向配管ＮＰＨを介して、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６と連結されているため、双方のタンクの水量調整が可能となっている。
【００６８】
低温純水タンク１１は、例えば、逆浸透圧海水純水化装置１２によって海水から生成された純水を内部に貯蔵し、内部に貯蔵した純水と海水との間で熱交換可能であり、その熱交換した純水を水分供給装置１７に供給するタンクである。
また、低温純水タンク１１は、海水に浮かべて海水起源の熱エネルギーを取り込むため、発電船ＧＳの船体外部、例えば、図２中に示す発電船ＧＳの船体二重外殻部のうち、海面下の間隙となる位置に取り付ける。
具体的には、低温純水タンク１１は、例えば、図２中に示す発電船ＧＳの側壁のうち、海面下となるような位置に取り付けられて、低温純水タンク１１中に貯蔵されている純水と海水とが熱交換可能に配置されている。
したがって、発電船ＧＳは、低温純水タンク１１に貯蔵した純水と熱交換する水上に配置される。
【００６９】
なお、本実施形態では、低温純水タンク１１に貯蔵した純水と熱交換する水を海水とし、発電船ＧＳを海上に配置した場合を説明しているが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、低温純水タンク１１に貯蔵した純水と熱交換する水を河川の水とし、発電船ＧＳを河川に配置してもよい。要は、低温純水タンク１１に貯蔵した純水と熱交換する水は、海水及び地表水のうち少なくとも一方であればよい。
【００７０】
また、本実施形態では、図１中に示すように、一例として、低温純水タンク１１の形状を、球状とした場合を説明するが、低温純水タンク１１の形状は、これに限定するものではない。すなわち、低温純水タンク１１の形状を、例えば、直方体等の箱型に形成してもよい。また、低温純水タンク１１の形状を、例えば、内部に貯蔵した純水と熱交換する水との接触する位置にフィンを有する形状とし、内部に貯蔵した純水と熱交換する水との接触面積を増加させた形状としてもよい。
【００７１】
逆浸透圧海水純水化装置１２は、発電船ＧＳの船内に搭載されており、発電船ＧＳにおけるエネルギー発生用の主要媒体である大量の純水を、海水（図１中に「Ｓｅａ  Ｗａｔｅｒ」と示す）から、逆浸透圧方式を用いて生成する。
そして、逆浸透圧海水純水化装置１２は、生成した純水を、低温純水タンク１１に適宜供給する。なお、海水から純水を生成する技術は、既知の技術であるため、その説明は省略する。
【００７２】
逆浸透圧海水純水化装置１２から低温純水タンク１１へ供給された純水は、発電の初期準備段階において、低温純水タンク１１から、発電船ＧＳ内の配管を経由して、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６、中温熱水タンク７、中温熱水タンク８及び高温蓄熱タンク１０へ注水される。
初期動力装置１３は、本発明の過熱水蒸気生成装置が稼動して発電を行うまでに必要な電力等の動力（図１中に「ＡＣ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ」と示す）を、図１中に各ポンプ（図１中に「ｐｕｍｐ」、「Ｃｏｍｐ．Ｐｕｍｐ」と示す）等へ供給する。
【００７３】
第一熱交換機１４及び第二熱交換機１５は、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６とゼオライト式ボイラーシステム１６との間に介装されている。
また、第一熱交換機１４及び第二熱交換機１５は、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６とゼオライト式ボイラーシステム１６との間を移動するエネルギー媒体である、水、空気、油の温度を変化させる。
なお、ゼオライト式ボイラーシステム１６及び水分供給装置１７の構成に関する説明は、後述する。
蒸気タービン１８は、交流発電機２０に備えられており、多層式保温蓄熱タンク９が出力した高温高圧過熱水蒸気により駆動し、交流発電機２０から、必要な出力電力を発生させる。
【００７４】
復水器１９は、蒸気タービン１８から戻る低圧の水蒸気を中温の水（中温水）として回収し、この回収した中温水を、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８を経由して、再び、ゼオライト式固体ボイラー１６へ環流する。
なお、上記の中温水は、ゼオライト式固体ボイラー１６、多層式保温蓄熱タンク９、蒸気タービン１８の間を回転するように循環（フライホイールサイクル）し、機械的フライホイールのようにエネルギーを蓄える。
また、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６に蓄積した高温水は、太陽熱を蓄積しているため、電力出力に相応するエネルギーを、ゼオライト式固体ボイラー１６を介して、上述したフライホイールサイクルへ載せる。
【００７５】
交流発電機２０は、上述したように、蒸気タービン１８を備える蒸気タービン式発電機である。
変圧器・交直変換インバーター２１は、交流発電機２０が発生した電力を、送電用超高圧直流電力（図１中に示す「Ｅｌｅｃｔ．Ｐｏｗｅｒ  ｏｕｔ」）として、発電船ＧＳの高圧変電設備２２から送出する。
ここで、発電船ＧＳは、例えば、沿岸から相当の遠距離において、水深２００ｍ程度の大陸棚に設置する。このため、長距離送電を効率良く行うためには、超高圧の直流出力が不可欠である。
【００７６】
したがって、本実施形態では、発電船ＧＳを配置した海水中において、高圧送電線の接続を、ロボットを用いた電力接続装置２２により、無人で行う。
ここで、図１及び図２を参照しつつ、図８を用いて、ロボットを用いて高圧送電線を接続する電力接続装置２２について説明する。
図８は、電力接続装置２２の概略構成を示す図であり、図８（ａ）は、高圧送電線を接続する前の全体的な構成を示す図、図８（ｂ）は、高圧送電線を接続する際の高圧電力端密閉室内の状態を示す図である。
【００７７】
なお、図８中では、符号２２−１により、高圧電力端回路部（図１中に、「Ｃｏｎ．」と示す）を示し、符号２２−２により、高圧電力端密閉室を示し、符号２２−３により、発電船ＧＳ側の電力接続端子を示している。同様に、符号２２−４により、高圧電力端密閉室２２−２内の海水を排除するための乾燥空気発生器（図１中に「Ａｉｒ」と示す）を示し、符号２２−５により、水中電力カプセルを示し、符号２２−６により、水中電力ケーブルを示している。さらに、符号２２−７により、水中電力カプセルを係留するカプセル係留装置を示し、符号２２−８により、自動繰り出し式である、電力ケーブルを巻き取るための巻取リールを示している。また、符号２２−９により、水中高圧端子と巻取リール２２−８間の電力接続ケーブルを示し、符号２２−１０により、水中高圧端子を示し、符号２２−１１により、水中電力塔を示している。また、符号２２−１２により、水中電力塔基台を示し、符号２２−１３により、水中敷設電力ケーブルを示し、符号２２−１４により、自走式電力接続用の接続ロボットを示し、符号２２−１５により、接続ロボット２２−１４が備える遠隔操作アームを示している。
【００７８】
電力接続装置２２は、発電船ＧＳによって生成した、洋上発電による損失の少ない高圧直流電力を、遠距離の陸上消費地へ送電するための装置である。
高圧電力端回路部２２−１は、発電船ＧＳの送電端末である。
高圧電力端密閉室２２−２は、発電船ＧＳの船底に設置されており、接続用の端末を格納する。
【００７９】
水中電力カプセル２２−５は、水中電力ケーブル２２−６の端末を内蔵している。
また、水中電力カプセル２２−５は、図８（ｂ）中に示すように、高圧送電線を接続した状態で、高圧電力端密閉室２２−２の内部に収容される。
水中高圧端子２２−１０は、水中敷設電力ケーブル２２−１３の端子であり、水中に配置されている。
水中敷設電力ケーブル２２−１３は、水中電力塔２２−１１及び水中電力塔基台２２−１２により、低温純水タンク１１の内部に貯蔵した純水との間で熱交換可能な水の底、すなわち、海底に敷設されているケーブルである。
【００８０】
接続ロボット２２−１４は、小型遠隔操作方式のロボットであり、高圧電力端回路部２２−１と、海底に敷設されている水中敷設電力ケーブル２２−１３とを、電気的に結合するロボットである。
また、接続ロボット２２−１４は、図８（ａ）中に示すように、高圧送電線を接続する前の状態において、水中電力カプセル２２−５を海底で保持する電力カプセル係留装置２２−７から、水中電力カプセル２２−５を取り外して輸送するために用いる。
【００８１】
また、接続ロボット２２−１４には、遠隔操作アーム２２−１５と監視ＴＶ（図示せず）を備えている。そして、例えば、海上の発電船ＧＳから、監視ＴＶによる映像を参照して遠隔操作アーム２２−１５を操作し、水中電力カプセル２２−５の授受を行う。なお、図８（ａ）中では、高圧送電線を接続する前の状態における、水中電力カプセル２２−５及び遠隔操作アーム２２−１５を、実線で示している。一方、なお、図８（ａ）中では、高圧送電線を接続した後の状態における、水中電力カプセル２２−５及び遠隔操作アーム２２−１５を、破線で示している。
すなわち、接続ロボット２２−１４が備える遠隔操作アーム２２−１５は、水中敷設電力ケーブル２２−１３の端子に、低温純水タンク１１に貯蔵した純水と熱交換する水の中に配置した水中電力ケーブル２２−６を接続するアームである。
【００８２】
ここで、電力接続装置２２が行う動作について説明する。
まず、高圧送電線を接続する際の動作について説明する。
高圧送電線を接続する際には、図８（ｂ）中に示すように、水中電力カプセル２２−５が船底の高圧電力端密閉室２２−２へ固定された後、高圧電力端密閉室２２−２内の海水が排除される。さらに、高圧電力端密閉室２２−２内が純水で洗浄された後、乾燥空気発生器２２−４から供給される乾燥空気が、高圧電力端密閉室２２−２内に残留している水分を除去する。
【００８３】
その後、図８（ｂ）中に示すように、水中電力カプセル２２−５の蓋が開かれ、さらに、電力接続端子２２−３の保護蓋が開かれると、内部に設定されている自動電力結合器（図示せず）が、電力接続端子２２−３と水中電力カプセル２２−５側の端子とを、電力コネクター（図示せず）で結合する。そして、電力接続端子２２−３と水中電力カプセル２２−５側の端子との結合が確認された後に、高圧電力の送電（図１中に「Ｅｌｅｃｔ．Ｐｏｗｅｒ  ｏｕｔ」と示す）が開始される。
【００８４】
次に、高圧送電線の接続を開放する際の動作について説明する。
高圧送電線の接続を開放する際には、上記の手順が逆の工程で行われる。また、接続ロボット２２−１４は使用時以外、発電船ＧＳ内へ格納される。
ここで、海底には、予め、高圧電力接続用の水中電力塔２２−１１と、電力接続ケーブル２−９を収納する巻き取りリール２２−８を設置しておく。なお、巻き取りリール２２−８及び水中電力塔２２−１１は、例えば、発電電力を受け取る陸上送配電事業所が管理する。
【００８５】
また、高圧送電線の接続及び開放を行う際、発電船ＧＳは、水中電力塔２２−１１の付近に停泊、または、錨を揚げて微速航行をして、位置・方向を、ジャイロコンパス及びＧＰＳ等の情報により制御しつつ、発電作業を行う。このとき、発電船ＧＳが水中に潜水可能な海底深度で、水中電力ケーブル２２−６が無理なく届く程度の場所を選定する。
【００８６】
次に、図１及び図２を参照しつつ、図９、図１０及び図１１を用いて、ゼオライト式ボイラーシステム１６及び水分供給装置１７の構成を説明する。
図９は、本発明の過熱水蒸気生成装置の概略構成を示す図である。また、図１０は、ゼオライト固体ボイラー１６の構成を示す図である。また、図１１は、水分供給装置１７の概略構成を示す図であり、水分供給装置１７と、水分供給装置１７の周辺機器を示している。
【００８７】
ゼオライト式固体ボイラー１６は、過熱水蒸気生成装置の心臓部をなす、ゼオライト式ボイラーシステムであり、ゼオライト式ボイラーシステムの心臓部は、炉体１６−３に取り付けられている、複数のゼオライトカートリッジ１６−１である。
各ゼオライトカートリッジ１６−１は、筒状のカートリッジ容器内において、複数のゼオライトを、間隔を空けて容器の軸方向に層状、且つ多段に配列して（例えば、「実用新案登録３０９４５７４号公報」参照）形成されている。これにより、各ゼオライトカートリッジ１６−１は、その内部を、水蒸気や水のミストが自由に貫流可能な構造になっている。
【００８８】
また、複数のゼオライトカートリッジ１６−１は、炉体１６−３に取りつけられた複数のシリンダー１６−２へ、それぞれ、図１０（ａ）中に示すように挿入されている。
したがって、各シリンダー１６−２は、それぞれ、ゼオライトカートリッジ１６−１の取り付けホルダーとして機能する。
炉体１６−３は、ゼオライト式固体ボイラー１６の内部において、炉室下部１６−４と炉室上部１６−５との間に収容されている。
【００８９】
また、炉体１６−３は、ゼオライト式固体ボイラー１６に複数備えられている。なお、本実施形態では、一例として、図１０（ｂ）中に示すように、ゼオライト式固体ボイラー１６が、１２個の炉体１６−３を備えている場合を説明する。
１２個の炉体１６−３は、６個一組のペアを二組形成するように、６個一組の第一炉体列と、６個一組の第二炉体列に分けられている。第一炉体列と、第二炉体列は、互いに対抗して配置されている。
【００９０】
第一炉体列側の各炉体は、配管１６−８で連結されており、第二炉体列側の各炉体は、配管１６−１０で連結されている。
すなわち、複数の炉体１６−３の一部は、複数の炉体１６−３を配管１６−８で連結した第一炉体列を形成しており、複数の炉体１６−３のうち、第一炉体列を形成していない炉体１６−３は、複数の炉体１６−３を配管１６−１０で連結した第二炉体列を形成している。
【００９１】
したがって、以降の説明では、図１０（ｂ）中で下側に配置されている６個の炉体１６−３から形成される列を、第一炉体列と記載して説明する。同様に、以降の説明では、図１０（ｂ）中で上側に配置されている６個の炉体１６−３から形成される列を、第二炉体列と記載して説明する。
第一炉体列と第二炉体列は、ゼオライトに対する水の吸着工程と脱着工程とを、交互に切り替えて行う。なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）には、第一炉体列を吸着工程に切り替え、第二炉体列を脱着工程に切り替えた状態を示している。すなわち、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）には、第一炉体列を、水分供給装置１７によってゼオライトが水分を吸着される吸着炉体列に切り替え、第二炉体列を、脱着加熱装置によってゼオライトの水分が脱着される脱着炉体列に切り替えた状態を示している。
【００９２】
具体的には、第一炉体列の各炉体が吸着工程の動作を行っているときは、第二炉体列の各炉体は脱着工程の動作を行い、第二炉体列の各炉体が吸着工程の動作を行っているときは、第一炉体列の各炉体は脱着工程の動作を行う。
以下、第一炉体列の吸着及び脱着工程に関する動作と切り替え制御について、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を用いて説明する。なお、第二炉体列の吸着及び脱着工程は、第一炉体列の吸着及び脱着工程と同様であるため、その説明を省略する。
【００９３】
まず、第一炉体列の吸着工程の動作について説明する。
第一炉体列の吸着工程の動作では、まず、約３０［℃］のベーパまたはミスト状の水蒸気が、炉体１６−３に取り付けられたゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトに吸着される。なお、約３０［℃］のベーパまたはミスト状の水蒸気は、図１及び図１１中に示す水分供給装置１７から供給され、配管１６−８と電磁弁１６−０１を経由して、ゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトに吸着される。
【００９４】
そして、ゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトに吸着した水分（水蒸気）は、発熱した状態でゼオライトカートリッジ１６−１内に残る。また、温度が上昇した乾燥空気及びゼオライト保持体（カートリッジ内）の間隙を通過した過剰水粒子が、炉室上部１６−５と電磁弁１６−０４及び配管１６−１０を経由して、第三熱交換機１７−２へ送られる。
【００９５】
第三熱交換機１７−２へ送られた加熱混合気体（乾燥空気及び過剰水粒子）の熱エネルギーは、第三熱交換機１７−２によって、第三熱交換機１７−２に導かれている冷却水と熱交換される。そして、第三熱交換機１７−２に導かれている冷却水と熱交換された温水は、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８へ送られる。
このとき、第三熱交換機１７−２に導かれている冷却水と熱交換されて、室温まで下がった加熱空気は、第三熱交換機１７−２から大気中に排気される。
【００９６】
次に、第一炉体列の脱着工程について説明する。
第一炉体列の脱着工程では、上述した吸着工程の動作時に開いていた電磁弁１６−０１と電磁弁１６−４が閉じ、電磁弁１６−０２と電磁弁１６−０３が開かれる。そして、送風機１６−６で作られた乾燥空気が、配管１６−９と電磁弁１６−０２を経由して、炉体１６−３のＡ列に装着されているゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトへ送られる。
【００９７】
以上により、含水したゼオライトは、高温度の水蒸気（１５０〜２００［℃］、１[ａｔｍ]≒０．１[ＭＰ]）を放出し、同時に、自身の結晶キャビティーは乾燥される。この脱着時、第一炉体列（炉室上部１６−５）を出て炉室上部に出てきた水蒸気を、非断熱圧縮ポンプ１６−７で加圧・昇温する。
また、図１中に示す太陽熱蓄積用多層式保温タンク６から送出される高温水（８０〜１００［℃］）は、第一熱交換器１４を介して空気を加温する。
さらに、水蒸気が作った高温水と熱交換した空気を、断熱圧縮ポンプ（図１の第一熱交換器１４と第二熱交換機１５との間に介装した圧縮ポンプ）で圧縮することにより加熱する。
【００９８】
そして、断熱圧縮ポンプにより圧縮された加熱空気を、比熱の高い１５０〜２００［℃］の油性媒体と熱交換する。また、ゼオライトカートリッジ１６−１内に設けてある熱交換コイルによって、第一炉体列のゼオライトカートリッジ１６−１内の水蒸気（ゼオライトカートリッジ１６−１内を加熱）を、１５０〜２００［℃］に加熱する。
したがって、ゼオライトカートリッジ１６−１内に設けてある熱交換コイルは、ゼオライトに吸着させた水分子を脱着させてゼオライトを加熱する、脱着加熱装置を形成する。
【００９９】
上記のように、水を吸着しているゼオライトが、図１０中に示すゼオライト式固体ボイラー１６の系統図に示すように、１５０〜２００［℃］に加熱されると、過熱水蒸気が炉室上部１６−５に充満する。この充満した、過熱水蒸気は、電磁弁１６−０３と配管１６−１１を経由して、非断熱圧縮ポンプ１６−７へ送られる。
非断熱圧縮ポンプ１６−７が作動すると、炉室上部１６−５に充満していた過熱水蒸気は、加圧昇温（例えば、４５０［℃］、３ＭＰａの過熱水蒸気状態）され、多層式保温蓄熱タンク９へ蓄えられる。これにより、過熱水蒸気が生成されることになる。
【０１００】
以上により、ゼオライト式固体ボイラー１６から放出された蒸気は、非断熱圧縮ポンプ１６−７で加圧・昇温される。なお、本実施形態では、上述したように、一例として、非断熱圧縮ポンプ１６−７による昇温が４５０［℃］程度であり、また、圧力が３Ｍｐ程度である場合を説明する。
そして、圧縮過程で発生する廃熱は、冷却水を加温する過程でエネルギーを回収され、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６及び高温蓄熱タンク１０を経由して、再び、固体ボイラーで蒸気エネルギーに再生される。そして、高圧（３Ｍｐ程度）で高温（４５０［℃］程度）の蒸気は、三層の保温ジャケットを持つ多層式保温蓄熱タンク９へ保存される。
【０１０１】
次に、図１、図２、図９、図１０及び図１１を参照しつつ、図１２を用いて、反応制御装置１６Ｃ−１の構成について説明する。
反応制御装置１６Ｃ−１は、ゼオライト式固体ボイラー１６の吸着工程と脱着工程とを交互に行なう際の、バルブ切り替え制御を行なう装置である。なお、バルブ切り替え制御では、吸着工程及び脱着工程以外に、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８や、太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６、多層式保温蓄熱タンク９及び高温蓄熱タンク１０の水量と水の温度等、本発明の過熱水蒸気生成装置全体の制御も行なう。
【０１０２】
図９中に示すように、ゼオライト式固体ボイラー１６の周辺に配置されている装置には、それぞれの温度を計測する温度センサーＴＳが設けられている。なお、ゼオライト式固体ボイラー１６の周辺に配置されている装置とは、具体的に、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６、中温熱水タンク７、中温熱水タンク８、多層式保温蓄熱タンク９、高温蓄熱タンク１０、低温純水タンク１１、水分供給装置１７である。
【０１０３】
また、上記の各装置と同様、ゼオライト式固体ボイラー１６内にも、ゼオライト式固体ボイラー１６の炉体１６−３（第一炉体列及び第二炉体列の炉体）の温度、及びゼオライトの温度を検知する温度センサーＴＳが取り付けられている。この温度センサーＴＳは、具体的に、ゼオライトカートリッジ１６−１の内部に取り付けられている。
そして、各温度センサーＴＳが計測した温度は、それぞれ、反応切り替え制御装置１６Ｃ−１に入力（図中に示す「各ＴＳからの温度入力」）される。
【０１０４】
図１２は、ゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトの温度Ｔ［℃］と、吸着工程を開始した時点から、吸着工程を終了した時点までの、１サイクル中の経過時間との関係を示すグラフである。なお、図１２では、縦軸にゼオライトの温度Ｔ［℃］を示し、横軸に経過時間［ｔ］を示す。また、図１２に示すグラフでは、吸着工程を開始した時点から吸着工程を終了した時点までの１サイクルを、２時間とした場合を例示している。
【０１０５】
ここで、吸着工程を開始した時点とは、水分供給装置１７から、水のベーパまたはミストが、ゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトに供給され、ゼオライトへ水の吸着が始まる時点である。なお、本実施形態では、吸着工程を開始した時点におけるゼオライトの温度が、約３０［℃］（縦軸に「３０」と示す）である場合について説明する。
また、吸着工程を開始した状態では、図１１中に示すように、海水等から逆浸透圧海水純水化装置１２によって得られた純水が、送風機１６−６によって霧状にされる。そして、霧状のベーパが、上述した中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８から供給される温水（３０〜５０［℃］）と混合され、例えば、３０［℃］のベーパまたはミストとして、ゼオライト式固体ボイラー１６に供給される。
【０１０６】
反応切換制御装置１６Ｃ−１は、ゼオライトの温度が３０［℃］付近になったときに、水分供給装置１７の送風機１６−６を稼動させて、吸着工程の動作を開始する。
そして、炉体１６−３に取り付けられているゼオライトカートリッジ１６−１内のゼオライトが、３０［℃］前後のミストを吸着すると、ゼオライトの温度は一時的に下がる。しかしながら、一時的に温度が下がったゼオライトは、ゼオライトの吸水により発せられる遠赤外線で加熱されるので、温度降下は少なく、時間の経過とともに昇温する。
【０１０７】
このとき、ゼオライトから発せられる熱によって、水が過熱水蒸気になるときのエネルギー伝達メカニズムは、上述した、ＣａＯ等の化学的発熱材を用いたときの熱伝導によるものの他に、この遠赤外線による輻射熱エネルギーの伝熱も加わる。このため、より即応性と効率の高い熱伝達を行なうことができる。
吸着工程の動作を開始すると、反応切換制御装置１６Ｃ−１は、ゼオライトカートリッジ１６−１内の温度センサーＴＳの信号に基づいて、電磁弁１６−０１及び電磁弁１６−０４を開き、電磁弁１６−２及び電磁弁１６−０３を閉じる。
【０１０８】
ゼオライトカートリッジ１６−１内で、ゼオライトによる水の吸着が開始されると、ゼオライトカートリッジ１６−１内の温度は、図１２中に示すように、右上がりの曲線を描いて、時間の経過とともに上昇する。
そして、ゼオライトカートリッジ１６−１内温度が、１００［℃］を超えると、炉室上部１６−５に過熱水蒸気が充満し始める。
【０１０９】
このとき、反応切換制御装置１６Ｃ−１は、太陽熱利用によって蓄積したエネルギー（図１参照）を、第一炉体列のカートリッジ（ゼオライト）を１５０〜２００［℃］に加熱するため、引き続き、熱交換コイルへ油性媒体の供給を開始する制御を行なう。
そして、炉室上部１６−５の過熱水蒸気（室内）温度が、設定温度（例えば、２００［℃］）になると、反応切換制御装置１６Ｃ−１は、送風機１６−６の稼動を続けながら、水のミスト電磁弁１６−０１と１６−４を閉じ、電磁弁１６−０２と電磁弁１６−０３を開く制御を行う。これに加え、反応切換制御装置１６Ｃ−１は、非断熱圧縮ポンプ１６−７を稼動し、非断熱圧縮ポンプ１６−７から出力される過熱水蒸気（例えば４５０［℃］、３ＭＰａ）を、出力利用源である蒸気タービン１８に供給する。
【０１１０】
このとき、反応切換制御装置１６Ｃ−１が行う制御は、非断熱圧縮ポンプ１６−７から出力される過熱水蒸気を、蒸気タービン１８へ、即座に供給する制御ではない。具体的には、過熱水蒸気を、多層式保温蓄熱タンク９内に数時間分の高温高圧ガスとして蓄積する。そして、高温高圧過熱水蒸気送出口９−１２の開閉を行なう制御弁（図示せず）を介して、蓄積した過熱水蒸気を、蒸気タービン１８へ供給する制御を行う。
なお、非断熱圧縮ポンプ１６−７から出力される過熱水蒸気の出力利用源は、蒸気タービン１８に限定するものではなく、例えば、外付の蒸気タービン発電装置や熱交換器等としてもよい。
【０１１１】
そして、上述した脱着工程の動作を継続すると、ゼオライトに吸着されていた過熱水蒸気が減少して、水分供給装置１７からの水の吸着が解除されているゼオライトの温度は、図１２のグラフに示すような温度曲線に従って下降していく。この温度下降状態が開始されると、反応切換制御装置１６Ｃ−１は、熱交換コイルへの油性媒体の供給を停止する。
油性媒体による、ゼオライトカートリッジ１６−１への外部エネルギーの供給を遮断すると、ゼオライトカートリッジ１６−１内は、自然放熱によって、その温度が、図１２のグラフに示すように低下する。
【０１１２】
なお、ゼオライトカートリッジ１６−１内の温度が自然放熱によって低下している状態で、ゼオライトの温度が、吸着開始の温度にまで下降した後、再び、上記の吸着工程の動作を開始してもよい。
また、図１２のグラフに示すような温度曲線に従って、ゼオライトが２００［℃］に達し、且つ、横軸に示す経過時間が、吸着開始から、例えば、２時間となった時点で脱着を終了した後、再び吸着を開始するように、反応切換制御装置１６Ｃ−１に制御させてもよい。
【０１１３】
次に、本発明の過熱水蒸気生成装置が備えるゼオライト式ボイラーシステムにより、過熱水蒸気を生成する工程について、その概要を説明する。
ゼオライトは珪酸化合物であり、化学組成は、一般式ｘＭ2nＯ．Ａｌ2Ｏ3・ｙＳｉＯ2・ｚＨ2０（ｘ、ｙ、ｚは係数、ＭはＮａ等ｎ価の金属）である。
ゼオライトの結晶構造は、細孔径が分子の大きさと並ぶÅ（オングストローム）単位のオーダーで揃っている、三次元網目構造をしている。
また、ゼオライトは、天然鉱物の状態で用いることが可能である。一方、ゼオライトは、人口合成により形成した状態であっても、用いることが可能な軽石である。
【０１１４】
また、ゼオライトは、一般的には、沸石と呼ばれる物質であり、簡単にいえば、笊のように多数の隙間を有する石である。
そして、ゼオライトが有する多数の隙間には、色々な分子が入り込む特徴があり、一般的な使用方法としては、分子篩として用いられ、水の浄化等に使用されている。
ゼオライトの結晶構造の隙間に水が入り込んで吸着すると、ゼオライトが発熱し、多量の水を吸着したゼオライトを、外部から加熱、いわゆる、脱着を行うと、水蒸気が発生する。
【０１１５】
具体的には、ゼオライトに水の分子（水分子）が吸着して発熱する場合、水分子は、結晶中にある均一な細孔に取り込まれる。すなわち、ゼオライトに水分子が吸着して発熱する場合、水分子は、Å単位で均一な細孔の大きさに併せて、ゼオライトに取り込まれる。
この現象は、水分子が、弾性エネルギー的に細孔に取り込まれると考えられる。したがって、水分子がゼオライトに吸着している状態を加熱することによる、ゼオライトからの水分子の脱着は、水分子の吸着時に細孔に取り込まれていた弾性エネルギーの解放によって行なわれる。
【０１１６】
このため、ゼオライトから水分子を脱着すると、ゼオライトの細孔の大きさ及び分布に従う均一な水分子の状態で構成される、多分子のＨ2ＯクラスターではないＨ2Ｏ単分子の過熱水蒸気が得られることになる。
このように、本発明は、ゼオライトに対する、水の吸着工程及び脱着工程を繰り返すことにより、過熱水蒸気を生成することが可能な発明である。吸着工程及び脱着工程で生成した過熱水蒸気は、水を直接沸騰させて形成する過熱水蒸気等と比較して熱効率が高いため、ゼオライト式固体ボイラー１６は、固体のボイラーとして効率的に用いることが可能である。
【０１１７】
上記のような高熱効率が得られる理由は、次のように考えられる。
すなわち、ゼオライトの結晶構造にある細孔径が、分子の大きさと並ぶÅ単位のオーダーの大きさで揃っており、これが分子篩に利用される理由となっている（例えば、「科学便覧  応用化学編II  材料編  Ｈ２．７．１５第３刷  丸善」参照）。
これにより、蒸気タービンで水蒸気エネルギーを電力に変換する際、あるいは他の熱媒体との熱交換をする際、より均一な分子サイズの分布のエネルギー熱源（分子状態）として用いることが可能となる。これが、高い変換効率が得られる理由である。
【０１１８】
上述したゼオライトと類似のヒートポンプ材料としては、酸化カルシウムに水を作用させて水蒸気を取り出すときの化学的可逆的関係がある。この化学的可逆的関係を、以下に示す。
ＣａＯ＋Ｈ2０＝Ｃａ（ＯＨ）2＋１５．２ｋｃａｌ／Ｍｏｌ（例えば、「化学便覧  応用化学II  材料編  Ｈ２．７．１５第三刷  丸善」参照）
【０１１９】
上記の式において、水分子はＣａＯの結晶の隙間に取り込まれるが、この隙間は酸化カルシウムの結晶粒子の大きさに依存した大きさとなる。したがって、この状態から水分子を加熱して、水分子を水蒸気化した場合は、取り込まれたときの水分子の大きさと、その分布も結晶粒の隙間の状態に対応した多分子サイズの水蒸気にしかならない。
すなわち、通常の酸化カルシウムの結晶粒子は、大きく、また、不揃いであるため、ゼオライトのような、均一な水分子オーダーの大きさを有する水蒸気を得ることは、困難である。このことは、通例の吸湿材として使われているシリカゲル等、非結晶性物質の化学的可逆的反応においても同様である。
【０１２０】
以上説明したように、ゼオライトの有する細孔は、均一であり、しかも、分子オーダーの細孔径を有している。このため、ゼオライトに吸着・脱着される際の水分子の捕捉が、これらの細孔で弾性エネルギーの蓄積、解放作用によって行なわれることとなり、この水分子に担われた、均一なエネルギー分布を有した過熱水蒸気が得られる。
したがって、上記の手順で得た過熱水蒸気を用いて行うエネルギー変換では、他の化学的発熱反応による材料を用いて行なうエネルギー変換と比較して、高効率なエネルギー変換が可能となる。
【０１２１】
さらに、ゼオライトが有する吸水性は、後述するように、送風機１６−６と共に、水分供給装置１７の水(具体的には、図１１に示すミストフィルター１７−７の下段に貯蔵された純水)の蒸発を誘発するので、水の潜熱の吸脱を必然的に生じる。その結果、水分供給装置１７の水は、低温純水タンク１１よりも低温度の低温水となり、その低温水は、配管を経由して低温純水タンク１１に戻り、海水から低温純水タンク１１への、エネルギー供給路を開いている。すなわち、水分供給装置１７内の水温低下は、発電エネルギーとして利用されたことを示すものである。
【０１２２】
次に、水分供給装置１７の概略構成と、本発明の過熱水蒸気生成装置における、海水起源のエネルギーを取り込む作用を説明する。
水分供給装置１７は、約３０［℃］（具体的には、３０〜５５［℃］）のベーパまたはミスト状の水蒸気を、ゼオライト式固体ボイラー１６に供給する装置である。
水分供給装置１７は、下段の冷水蒸気室１７−８と、中段のミスト発生器１７−６と、上段の水蒸気室１７−９を備えている。
【０１２３】
冷水蒸気室１７−８は、低温純水タンク１１と双方向的に連結されており、適宜、逆浸透圧海水純水化装置１２によって、低温純水タンク１１を介し、一定量の純水（図１中に「Ｐｕｒｅ  Ｗａｔｅｒ」と示す）が供給される。
そして、冷水蒸気室１７−８は、供給された純水を貯え、その純水を水分供給装置１７からゼオライト式固体ボイラー１６へ供給する量に応じて、ミストフィルター１７−７の下部へ供給可能に形成されている。
また、冷水蒸気室１７−８は、ミストの粒子サイズに応じた、例えば、ガラス製材料からなる（セラミックや樹脂性材料等、耐食性材料でもよい）無数の微細孔を有するミストフィルター１７−７によって、純水とミストが分けられるようになっている。
【０１２４】
ミスト発生器１７−６は、その内部に、冷水蒸気室１７−８内の水蒸気とＭＴＷを導入して熱交換し、３０〜５５［℃］のベーパまたはミスト（以下、「ベーパまたはミスト」を、「ミスト」と記載する場合がある）を形成する。
また、図１１中に示すように、ミスト発生器１７−６には、ミストフィルター１７−７と同様の細孔を有する、ＭＴＷの循環路に囲まれ、且つ独立したミスト生成孔キャビティー１７−１０が設けられている。
水蒸気室１７−９は、ミスト発生器１７−６が形成したミストを均一な状態にして、ゼオライト式固体ボイラー１６に導く。
【０１２５】
そして、ゼオライト式固体ボイラー１６へ供給されたミストから水分が蒸発する過程で気化潜熱が奪われ、蒸発槽内の水温が下がり、これを、第四熱交換機１７−４を介して、空調機１７−５（図１中に、「Ａｉｒ  Ｃｏｎ」と示す）を稼働させる。これは、発電船、特に、発電工場内の気温を調整する目的で使われる。
すなわち、ミストフィルター１７−７の上段側は、水のミストまたはベーパ状態となっている。一方、ミストフィルター１７−７の下段側には、低温純水タンク１１から導入された一定量の純水が貯えられており、この純水は、一定量を維持するため、低温純水タンク１１から、逐次補充制御されている。
【０１２６】
ミスト生成孔キャビティー１７−１０は、ＭＴＷをミスト化するとともに、ミスト化したＭＴＷを、ミストフィルター１７−７によって生成されたミストと混合することによって、水蒸気室１７−９に温いミストを供給する。これに加え、ゼオライト式固体ボイラー１６に供給するミストのサイズを、そのミスト生成孔の大きさを調整することによって、最終的に安定させて調整する機能も有する。
【０１２７】
この状態において、水分供給装置１７によって海水起源のエネルギーを取り込んだミストを生成するには、図１０に示す送風機１６−６によって、ミストフィルター１７−７の下段に貯蔵されている純水に、清浄な空気を送る。同時に、この送風は、中段のミスト発生器１７−６のミスト生成孔キャビティー１７−１０にも行なわれる。
この送風によって、ミストフィルター１７−７の下段に貯蔵されている純水は、ミストフィルター１７−７の細孔を抜ける間に水のミストになるが、このミストの生成時、下段の純水は、水の気化潜熱をミストに奪われる。これにより、ミストフィルター１７−７の下段に貯蔵されている純水の温度は、低温純水タンク１１に貯蔵されている純水、すなわち、海水温度程度の低温となる。
【０１２８】
ここで生じる温度差は、海水の温度よりも約５［℃］低くなると見積もられ、熱力学第２法則に従って、温度の高い海水側から、水分供給装置１７のミストフィルター１７−７の下段側に貯えられた一定量の温度の低い純水の側に、エネルギーが取り込まれる。これにより、水分供給装置１７からゼオライト式固体ボイラー１６へ供給される水の温度の低下が抑えられる。すなわち、消費されたエネルギーが、海水側から補給されるのである。
【０１２９】
つまり、単に、年間を通じて温度変化が生じる海水との熱交換によって、海水の熱エネルギーを取り込むのではなく、ミストフィルター１７−７の下段側の一定量の純水の側に、発電系の継続的稼動により生じる、海水温度より低い低温源を発生させる。このため、温度差のある海水の熱エネルギーを取り込む必然性が発生している。
以上により、ゼオライトを発熱させるために吸着させたミスト状の水分によって、最終的に、海水起源エネルギーを、過熱水蒸気生成装置内に取り込むことが可能となる。
【０１３０】
したがって、送風機１６−６及びミストフィルター１７−７は、水分供給装置１７に供給された純水を、ミスト状の水分として生成する霧化装置を形成する。
そして、この霧化装置は、ミスト状の水分を生成する際の気化潜熱によって、低温純水タンク１１から水分供給装置１７へ供給される純水の温度を、低温純水タンク１１に貯蔵した純水と熱交換する水の温度よりも低温とする。
【０１３１】
すなわち、過熱水蒸気生成装置が蒸気タービン等のエネルギー利用源に正味出力できるエネルギーのうち、大部分のエネルギー量は、海水起源のエネルギーである海水起源エネルギーＱｗｓと、太陽起源のエネルギーである太陽起源エネルギーＱｉｎとの和で与えられる。
ここで、蒸気タービン１８等のエネルギー利用源に正味出力できるエネルギーは、エネルギーＱｏｕｔ（全システム出力）として、後述する式（１６）で示される。
【０１３２】
そして、エネルギーＱｏｕｔの１１／１２は、海水起源エネルギーと見積もられる。このため、仮に、太陽起源エネルギーＱｉｎが０の場合であっても、過熱水蒸気生成装置は、大きく効率を落とすことなく、蒸気タービン１８等のエネルギー利用源に対し、安定したエネルギー供給が可能となる。
なお、図１１中に示すように、上記の低温源から生成されたミストフィルター１７−７上部のミストは、海水より温度が低い水蒸気である。したがって、第四熱交換機１７−４を介して空調機１７−５を稼動し、例えば、発電船ＧＳ内の気温調整に用いてもよい。
【０１３３】
（動作）
以下、図１から図１２を参照して、過熱水蒸気生成装置の動作を説明する。
まず、発電が開始される前の準備段階において、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６に常温純水を注入する。
ここで、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６には、大量の常温純水を注入する。これにより、作動中の温度を考慮して換算すれば、この段階で太陽熱蓄積用多層式保温タンク６に注入した常温純水には、既に、総合エネルギーの８０％近い、初期エネルギーが存在することとなる。
【０１３４】
したがって、発電船ＧＳは、太陽エネルギーの収集と供給の基地であると共に、純水（淡水）の貯蔵庫としても機能することとなる。
そして、初期動力装置１３を作動させると、太陽熱蓄積用多層式保温タンク６に蓄積された高温水エネルギーは、ゼオライト式固体ボイラー１６の脱着過程において含水したゼオライトから、高温の水蒸気（１ａｔｍ≒０．１Ｍｐ）を放出させ、ゼオライト結晶キャビティーを乾燥し、同時にゼオライト結晶内に蓄熱される。
【０１３５】
また、この脱着過程では、第一熱交換機１４と第二熱交換機１５との間に介装した、圧力可変の断熱圧縮ポンプにより、ゼオライト炉の温度を、１５０［℃］〜２００［℃］の範囲内で安定させる。
脱着過程に引き続いて行う吸着過程では、水分供給装置１７から供給される水蒸気とミストによって、ゼオライト式固体ボイラー１６が備える炉体１６−３内のゼオライトキャビティー内へ、低エネルギーの水分が吸着するが、この際に、ゼオライトは、エネルギーを遠赤外線で放出して収縮する。
【０１３６】
そして、ゼオライトが放出したエネルギーと、それを吸収した送気に使われた高温空気１７−１が第三熱交換機１７−２に入り、そこで、冷却水へ吸収再生したエネルギーが伝達され、再び、中温熱水タンク７及び中温熱水タンク８へ回収される。
上述した吸着過程及び脱着過程において、ゼオライト活性物質のエネルギー収支はゼロであるが、吸着過程及び脱着過程では、低温エネルギーの水が、高温蒸気として放出される。
すなわち、上述した吸着過程及び脱着過程において、ゼオライトは、蒸気発生の触媒効果を発揮することとなる。具体的には、ゼオライトは、上述した吸着工程及び脱着工程において、固体ボイラーとして機能し、この固体ボイラーへ流入した太陽熱起源の高温水エネルギーは、高温蒸気へ変換される。
【０１３７】
（エネルギー収支）
次に、本発明の過熱水蒸気生成装置が、太陽熱起源のエネルギー及び海水起源のエネルギーを取り込んで過熱水蒸気を生成する際の、熱エネルギー収支の関係について説明する。
本発明の過熱水蒸気生成装置が、蒸気タービン１８等の利用源に供給できる正味の出力エネルギー量を、エネルギーＱｏｕｔとすると（図１参照）、エネルギーＱｏｕｔは、以下の式（１）により算出される。
Ｑｏｕｔ＝[[Ｑｓｕｎ−Ｑｓｕｎｌｏｓｓ]
＋[Ｑｚ−Ｑｚｏ]]―Ｑｃｐ´―[電気系損失：Ｑｌｏｓｓ]  …  （１）
【０１３８】
ここで、Ｑｓｕｎは、受光総太陽光熱エネルギーであり、Ｑｓｕｎｌｏｓｓは、太陽光の熱エネルギーを受光する際に、ヘリオスタット２で生じるエネルギー損失である。
すなわち、Ｑｓｕｎ−Ｑｓｕｎｌｏｓｓの値は、後述する式（５）で定義されるように、過熱水蒸気生成装置（系統）内に取り入れられ、過熱水蒸気生成装置内で実質的に使用可能な太陽光起源のエネルギー量を意味する。
また、Ｑｚは、ゼオライト式ボイラーシステムにおいて、供給される水のミストの吸着によって生成されるエネルギー量であり、Ｑｚｏは、Ｑｚと同じく、ゼオライト式ボイラーシステムにおいて、その可逆性を保つため、水のミスト脱着に必要なエネルギー量である。
【０１３９】
すなわち、Ｑｚ−Ｑｚｏは、ゼオライト式固体ボイラー１６で生成される、過熱水蒸気生成装置内で実質的に使用可能なエネルギー量を意味する。
また、Ｑｃｐ´は、非断熱圧縮ポンプ１６−７へ送られる全エネルギーＱｃｐの、漏洩エネルギー量である。
すなわち、Ｑｃｐ´は、殆どがＨＴＷ及びＭＴＷとして回収されるエネルギーである。
また、Ｑｌｏｓｓは、過熱水蒸気生成装置系内の、不可避的な電気系損失量である。
また、水分供給装置１７から入力される海水起源のエネルギー量は、以下の式（２）により算出される。
Ｑｗｓ＋Ｑｚｏ＝Ｑｚ＋Ｑｚ´  …  （２）
【０１４０】
ここで、Ｑｗｓは、ゼオライト式固体ボイラー１６が、水分供給装置１７から吸入した海水起源のエネルギー量であり、Ｑｚｏは、ゼオライト式固体ボイラー１６の（太陽熱起源のエネルギーを使用した）エネルギー量である。同様に、Ｑｚは、ゼオライト式固体ボイラー１６により生成されるエネルギー量であり、Ｑｚ´は、ＭＴＷに回収されるエネルギー量であり、Ｑｚ＋Ｑｚ´は、Ｑｗｓの６０〜７０％となることが実験的に確認されている。
【０１４１】
すなわち、Ｑｚ´は、以下の式（３）により算出される。
Ｑｚ´≒Ｑｗｓ（６０〜７０％）  …  （３）
そして、上述した式（２）と式（３）をまとめると、非断熱圧縮ポンプ１６−７へ送られる全エネルギーＱｃｐは、以下の式（４）により算出される。
Ｑｃｐ＝Ｑｉｎ−Ｑｚｏ＋Ｑｚ  …  （４）
すなわち、式（４）は、太陽熱起源のエネルギー量Ｑｉｎと、ゼオライト式固体ボイラー１６による生成エネルギー量（Ｑｚ−Ｑｚｏ）との和で与えられる。
【０１４２】
なお、Ｑｃｐは、非断熱圧縮ポンプ１６−７へ供給される前の、ゼオライト式固体ボイラー１６の全出力エネルギー量である（Ｑｃｐ´を参照）。
また、式（４）でゼオライト式固体ボイラー１６に入力するエネルギー量は、太陽熱起源のエネルギー量の実効成分であるため、以下の式（５）により算出される。
Ｑｉｎ＝（Ｑｓｕｎ―Ｑｓｕｎｌｏｓｓ）≡Ｑｓｕｎ´  …  （５）
【０１４３】
ここで、Ｑｃｐ´は、上述したように、非断熱圧縮ポンプ１６−７並びに非断熱圧縮ポンプ１６−７に連結した配管系から漏洩したエネルギー総量である。しかしながら、Ｑｃｐ´は、最終的に多層式保温蓄熱タンク９で捕捉されるエネルギー量と、中温熱水タンク８及び高温蓄熱タンク１０に貯蔵した温水で回収されて捕捉されるエネルギー量とを含む。このため、以降の説明では、Ｑｃｐ´を、以下の式（６）に示す関係より、Ｑｅｓｃと置き換える。
Ｑｅｓｃ≒Ｑｃｐ´  …  （６）
【０１４４】
また、過熱水蒸気生成装置において、過熱水蒸気を継続して発生する条件は、以下の式（７）により算出される。
Ｑｅｓｃ＋Ｑｚ´＝Ｑｉｎ＋α  …  （７）
ここで、Ｑｅｓｃは、機械損による熱損失、すなわち、三層構造の多層式保温蓄熱タンク９により、最終的にＨＴＷとＭＴＷに回収されるエネルギー量であり、αは、海水起源のエネルギー量の一部である。
また、α≦Ｑｉｎであり、Ｑｉｎ＝０のとき、すなわち、夜間や曇天時等、太陽熱起源のエネルギーが少ない状態で、回収エネルギーが太陽熱蓄熱用多層式保温タンク６へ還流して、継続的な発電が可能となる。
【０１４５】
また、Ｑｅｓｃは、上記の式（７）を用いると、以下の式（８）に示すように算出される。
Ｑｅｓｃ＝Ｑｉｎ＋α−Ｑｚ´  …  （８）
そして、式(８)を、上述した式（２）に代入し、Ｑｚ´を消去すると、以下の式（９）が導かれる。
Ｑｗｓ＋Ｑｚｏ＝Ｑｚ＋Ｑｉｎ＋α−Ｑｅｓｃ  …  （９）
以上により、Ｑｗｓは、以下の式（１０）により算出される。
Ｑｗｓ＝Ｑｚ−Ｑｚｏ＋Ｑｉｎ＋α−Ｑｅｓｃ  …  （１０）
【０１４６】
また、式（６）と式（７）との関係から、Ｑｃｐ´は、以下の式（１１）により算出される。
Ｑｃｐ´≒Ｑｅｓｃ＝Ｑｉｎ＋α−Ｑｚ´  …  （１１）
ここで、Ｑｃｐ´とＱｅｓｃとの関係を、Ｑｃｐ´＝Ｑｅｓｃと定義し、Ｑｃｐ´及びＱｅｓｃを、上述した式（１）に代入すると、Ｑｏｕｔは、以下の式（１２）により算出される。
Ｑｏｕｔ＝Ｑｉｎ＋Ｑｚ−Ｑｚｏ−[Ｑｉｎ＋α−Ｑｚ´]−Ｑｌｏｓｓ
＝Ｑｚ−Ｑｚｏ−α＋Ｑｚ´−Ｑｌｏｓｓ  …  （１２）
【０１４７】
上述した式（２）を変形すると、以下の式（１３）が成立する。
Ｑｚ´＝Ｑｗｓ−（Ｑｚ−Ｑｚｏ）  …  （１３）
そして、式（１３）を式(１２）に代入して、Ｑｚ´を消去すると、以下の式（１４）が成立する。
Ｑｏｕｔ＝Ｑｚ−Ｑｚｏ−α＋Ｑｗｓ−Ｑｚ＋Ｑｚｏ−Ｑｌｏｓｓ
＝Ｑｗｓ−α−Ｑｌｏｓｓ  …  （１４）
【０１４８】
したがって、Ｑｏｕｔとして過熱水蒸気生成装置から出力されるエネルギーは、上記の式（１４）で定義される。
そして、式（１１）を用いて、式（１４）からαを消去すると、以下の式（１５）が成立する。
−α＝Ｑｉｎ−Ｑｅｓｃ−Ｑｚ´  …  （１５）
そして、式（１５）を式(１４）に代入すると、以下の式（１６）が成立する。
Ｑｏｕｔ＝Ｑｗｓ＋Ｑｉｎ−（Ｑｅｓｃ＋Ｑｚ´）−Ｑｌｏｓｓ  …  （１６）
【０１４９】
ここで、Ｑｏｕｔは、全システム出力であり、Ｑｗｓは、海水起源のエネルギー量であり、Ｑｉｎは、太陽熱起源のエネルギー量であり、Ｑｅｓｃは、機械損による熱損失である。なお、上述したように、この機械損は、冷却水に回収される分と、多層タンク系（太陽熱蓄積用多層式保温タンク６、多層式保温蓄熱タンク９）で回収される分を含む。
また、Ｑｚ´は、回収エネルギーであり、Ｑｗｓの６０〜７０％程度である。なお、Ｑｚ´は、過熱水蒸気生成装置の系内に貯えられ、Ｑｏｕｔには含まれない。
また、Ｑｌｏｓｓは、回収不能な電気系損失量である。
【０１５０】
以上により、式（１６）において、（Ｑｅｓｃ＋Ｑｚ´）項のエネルギーは、システム内に貯えられて、Ｑｏｕｔ（全システム出力）として外部に取り出せないエネルギーとなるため、位相エネルギーと定義できる。
すなわち、本発明の過熱水蒸気生成装置では、蒸気タービン等のエネルギー利用源として実質的に出力可能なエネルギーＱｏｕｔ（全システム出力）が、海水起源のエネルギーであるＱｗｓと、太陽起源のエネルギーであるＱｉｎとの和から、過熱水蒸気生成装置内に貯えられる。そして、Ｑｏｕｔから、Ｑｏｕｔとして外部に出ない位相エネルギーと、不可避的な熱損失Ｑｌｏｓｓを減じた出力により、本発明のエネルギー収支が得られることとなる。
なお、上述した位相エネルギーを「ｉ」と定義し、この位相エネルギーをＥｐｈａｓｅ＝Ｑｅｓｃ＋Ｑｚ´として式（１６）を書き換えると、以下の式（１７）が成立する。
Ｑｏｕｔ＝Ｑｗｓ＋Ｑｉｎ−Ｑｌｏｓｓ−ｉ×Ｅｐｈａｓｅ  …  （１７）
【０１５１】
すなわち、過熱水蒸気生成装置の出力は、複素数表現となり、実効的な出力は実数のスカラー量であるが、過熱水蒸気生成装置に保留されるものは、虚軸成分及び位相成分となる。この位相成分は、冷却系を経てＨＴＷ等の保温系へ取り込まれる中で、位相が変わり、実数エネルギー化が成されると考えられる。一般的に考えれば、熱力学諸機器の特性は、スカラーではなく複素ベクトル的であり、電磁気学的な扱いが不可欠になると思われる。これは、本発明の過熱水蒸気生成装置であれば、従来は発散させていた熱エネルギーを、多層タンク系（太陽熱蓄積用多層式保温タンク６、多層式保温蓄熱タンク９）と冷却系で回収することが可能となり、蓄熱に回せるためである。
そして、上述したように、エネルギーＱｏｕｔの１１／１２は、海水起源のエネルギーと見積もられる。このため、仮に、太陽起源エネルギーＱｉｎが０の場合であっても、本発明の過熱水蒸気生成装置は、大きく効率を落とすことなく、蒸気タービン等のエネルギー利用源に対し、安定したエネルギー供給が可能となる。
【０１５２】
（実施例）
本発明の過熱水蒸気生成装置を発電船に搭載し、洋上で過熱水蒸気による発電を行なう場合において、発電船の規模を検討すると、発電船の規模や発電量等は、以下のように試算される。
発電船に搭載する本発明の過熱水蒸気生成装置の全システム出力を、１０ＭＷ出力／艘と仮定した場合、発電船の規模を大型石油タンカー並みの船とすると、この船を、約１万８千艘、海洋に就航させればよいこと試算される。
【０１５３】
これにより発電可能な発電量は、平成１７年の日本全国における火力発電の総出力である、１７５，７６７ＭＷ（全発電量の６４％）をまかなうことが可能な発電量である。なお、この発電量は、総務省統計局のデータ（平成２０年第５７回日本統計年鑑、ｐ３４５、２００７年１１月発行）を参照して算出した。
このとき、太陽熱起源のエネルギーを集光するためのヘリオスタット（図１及び図３参照）の台数を、ヘリオスタットを配置する甲板面積７６，０００ｍ2（円径換算の等価直径３１０ｍ）から計算すると、９５０台程度となる。また、発電船一艘あたりの排水量は、ドーナツ型潜水浮上体を含め、約１００万トンと見積もられる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
化石燃料を使用せず、太陽熱起源のエネルギー、及び海洋水等の水温エネルギーから、蒸気タービン式発電機等の利用源となる過熱水蒸気を、少ない環境負荷で生成可能な過熱水蒸気生成装置を提供する。
【符号の説明】
【０１５５】
１    太陽熱収集場
１−１  甲板構造体
１−２  甲板支柱
１−３  船体
２    ヘリオスタット
２−１  緯方向平面鏡
２−２  天頂平面鏡
２−３  経方向平面鏡
２−４  角部折りたたみ式平面鏡
２−５  位置モニター
２−６  緯方向制御器
２−７  経方向制御器
２−８  赤道儀台
２−９  赤道儀制御器
２−１０  ヘリオスタット昇降支柱
２−１１  ヘリオスタット支柱基台
２−１２  ヘリオスタット昇降軸受け
２−１３  ヘリオスタット昇降制御器
２−１４  ヘリオスタット格納ＲＣキャビティー
２−１５  制御電力導入口
２−１６  ＲＣキャビティー蓋
３    受光半球型密閉鉄鍋
３−１  安全弁
３−２  雨水ドレーン
４    太陽熱鉄塔
４−１ｆ  送水管入口側
４−１ｒ  送水管戻り側
４−２  鉄塔基礎台
４−３  揚水ポンプ
５    太陽
５−１  入射光
５−２  反射光
６    太陽熱蓄積用多層式保温タンク
６−１  高温水溜まり
６−２  鋼鉄製球形水タンク
６−３  耐熱煉瓦壁
６−４  中温蓄熱水タンク内壁
６−５  中温蓄熱水
６−６  中温蓄熱水タンク外壁
６−７  ＳＳＢ用高温水送出口
６−８  循環高圧水送出口
６−９  太陽加熱水受入口
６−１０  太陽加熱水送出口
６−１１  ＳＳＢ高温水受口
６−１２  循環高温水受口
６−１３  中温水出口
６−１４  中温水受口
６−１５  循環中温水出口
６−１６  循環中温水受口
６−１７  連通管
６−１８  中温蓄熱水タンク結合用リング
７    中温熱水タンク
８    中温熱水タンク
９    多層式保温蓄熱タンク
９−１  高温高圧過熱水蒸気溜
９−２  鋼鉄製球形タンク
９−３  熱絶縁耐熱煉瓦壁
９−４  高温蓄熱水タンク内壁
９−５  高温蓄熱水
９−６  高温蓄熱水タンク外壁
９−７  空気絶縁層
９−８  中温蓄熱水タンク内壁
９−９  中温蓄熱水
９−１０  中温蓄熱水タンク外壁
９−１１  高温高圧過熱水蒸気注入口
９−１２  高温高圧過熱水蒸気送出口
９−１３  高温蓄熱水送出口
９―１４  中温蓄熱水送出口
９−１５  高温蓄熱水注入口
９−１６  中温蓄熱水注入口
９−１７  高温蓄熱水タンク連通管
９−１８  中温蓄熱水タンク連通管
９−１９  中温蓄熱水タンク結合用リング
１０  高温蓄熱タンク
１１  低温純水タンク
１２  逆浸透圧海水純水化装置
１３  初期動力装置
１４  第一熱交換機
１５  第二熱交換機
１６  ゼオライト式ボイラーシステム
１６−１  ゼオライトカートリッジ
１６−２  シリンダー
１６−３  炉体
１６−４  炉室下部
１６−５  炉室上部
１６−０１〜１６−０４  電磁弁
１６−６  送風機
１６−７  非断熱圧縮ポンプ
１６−８〜１６−１１  配管
１７  水分供給装置
１７−１  高温空気出力
１７−２  第三熱交換機
１７−３  冷熱出力
１７−４  第四熱交換機
１７−５  空調機
１７−６  ミスト発生器
１８  蒸気タービン
１９  復水器
２０  交流発電機
２１  変圧器・交直変換インバーター
２２  電力接続装置
２２−１  高圧電力端回路部
２２−２  高圧電力端密閉室
２２−３  電力接続端子
２２−４  乾燥空気発生器
２２−５  水中電力カプセル
２２−６  水中電力ケーブル
２２−７  電力カプセル係留装置
２２−８  自動繰出し式電力ケーブル巻取リール
２２−９  電力接続ケーブル
２２−１０  水中高圧端子
２２−１１  水中電力塔
２２−１２  水中電力塔基台
２２−１３  水中敷設電力ケーブル
２２−１４  接続ロボット
２２−１５  遠隔操作アーム
２３  海底
２４  ドーナツ型潜水浮上体
２４−１  隔壁
２４−２  船体制御棟
２４−３  船体駆動用モータ
２４−４  プロペラスクリュー
２４−５  係留固定用錨
２４−６  錨制御装置
２４−７  海水入出孔
２４−８  海水
２５  海水面・波浪
【図１】
2010044427.tif 000003
【図２】
2010044427.tif 000004
【図３】
2010044427.tif 000005
【図４】
2010044427.tif 000006
【図５】
2010044427.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2010044427.tif 000010
【図９】
2010044427.tif 000011
【図１０】
2010044427.tif 000012
【図１１】
2010044427.tif 000013
【図１２】
2010044427.tif 000014
【国際調査報告】
2010044427.tif 000015
2010044427.tif 000016
2010044427.tif 000017
2010044427.tif 000018