(57)【要約】  この蒸気供給装置は、高圧蒸気発生ボイラ（１９）の蒸気出口（１９ａ）に、蒸気インジェクタ（２０）の蒸気入口（２０ａ）が接続される。蒸気インジェクタ（２０）の吸入口（２０ｂ）には太陽熱集熱器（２２）が接続され、吐出口（２０ｃ）には蒸気使用機器（２５）が接続される。高圧蒸気発生ボイラ（１９）で発生させる高圧、高温の蒸気（２７）により蒸気インジェクタ（２０）が駆動され、吸入口（２０ｂ）の圧力が低下する。吸入口（２０ｂ）の圧力低下に伴って減圧される太陽熱集熱器（２２）の内部で、太陽光（２４）の照射により昇温された水が１００℃未満で沸騰、蒸発して低圧、低温の蒸気（２８）が発生する。蒸気（２８）が蒸気インジェクタ（２０）へ導かれて高圧蒸気発生ボイラ（１９）で発生させた高圧、高温の蒸気（２７）と混合されることで中圧、中温の蒸気（２７ａ）が生成される。蒸気（２７ａ）を蒸気使用機器（２５）へ供給することで、高圧蒸気発生ボイラ（１９）での蒸気発生量を低減させる。
2011004866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置の蒸気出口に、蒸気入口が接続される蒸気インジェクタと、
前記蒸気インジェクタの吸入口に接続され、内部に水を貯留し、自然エネルギーによって前記水を昇温させる集熱器と、
前記蒸気インジェクタの吐出口に接続される蒸気使用機器と、
を備え、
前記蒸気インジェクタは、前記蒸気発生装置で発生させる蒸気で駆動され、
前記蒸気インジェクタの駆動により、前記集熱器内が減圧されて前記集熱器内で蒸気が生成され、
前記蒸気発生装置より供給される蒸気と、前記集熱器内で生成された蒸気とを、前記蒸気インジェクタで混合して前記蒸気使用機器へ供給する
蒸気供給装置。
【請求項２】
前記蒸気発生装置は、前記蒸気使用機器で要求される全蒸気量を供給可能な能力を備える請求項１記載の蒸気供給装置。
【請求項３】
前記蒸気発生装置は、高圧蒸気発生ボイラである請求項１又は２記載の蒸気供給装置。
【請求項４】
前記集熱器は、太陽熱集熱器である請求項１又は２記載の蒸気供給装置。
【請求項５】
前記集熱器は、太陽熱集熱器である請求項３記載の蒸気供給装置。
【請求項６】
前記太陽熱集熱器は、太陽熱の吸収により昇温する熱媒を循環させる閉ループ形式の太陽熱集熱器であって、前記熱媒を循環させて内部に貯留した水を昇温させる請求項４記載の蒸気供給装置。
【請求項７】
前記太陽熱集熱器は、太陽熱の吸収により昇温する熱媒を循環する閉ループ形式の太陽熱集熱器であって、前記熱媒を循環させて内部に貯留した水を昇温させる請求項５記載の蒸気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気供給装置に関する。より詳細には、工場や建築物等で使用する蒸気（プロセス蒸気）を供給するために用いられる蒸気供給装置に関するものである。
本願は、２００９年７月１０日に、日本に出願された特願２００９−１６３３８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
工場や建築物等で蒸気（水蒸気）あるいはその熱を利用する蒸気使用機器を用いる場合、蒸気（プロセス蒸気）の供給源としては小型の貫流ボイラのようなボイラが広く一般的に用いられている。【０００３】
工場や建築物等で用いる蒸気使用機器では、蒸気の使用目的に応じて供給すべき蒸気に要求される圧力や温度の条件は様々である。しかし、通常、上記ボイラは、個々の蒸気使用機器の要求する蒸気の圧力や温度条件に応じた蒸気発生能力ではなく、汎用の規格で製品化されていることが多い。汎用の規格では、法令による規制等に鑑みて、たとえば、最高圧力（ゲージ圧力）が約１ＭＰａ、約１８０℃等の蒸気を発生させる等、ある一定の温度及び圧力条件の蒸気を発生させるように規定されている。【０００４】
そのために、工場や建築物等で使用する蒸気使用機器に蒸気を供給する場合は、その蒸気使用機器で要求される蒸気の圧力や温度条件を上回る規格を備えたボイラが従来用いられている。当該ボイラで発生された蒸気は、蒸気使用機器で要求される所定の圧力及び温度条件まで減圧、減温させてから蒸気使用機器に供給される。従来用いられている蒸気供給手法の一例を図６に示す。従来の蒸気供給手法においては、図６に示すように、ボイラ１における蒸気出口１ａの下流側に所要の減圧弁２が接続される。蒸気ボイラ１で発生される、たとえば、約１ＭＰａ、約１８０℃の蒸気３は、減圧弁２を用いて適宜減圧され、たとえば、０．２ＭＰａ、１３０℃等といった蒸気使用機器４で要求される所定の圧力及び温度条件に合致した圧力及び温度まで減圧、減温される。この減圧、減温された蒸気（プロセス蒸気）３ａが、蒸気使用機器４へ供給される。【０００５】
又、工場等におけるプロセス蒸気の発生方法として、図７に示す方法が従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。図７に示すプロセス蒸気発生方法では、発電機５と、発電機５駆動用の内燃機関６と、内燃機関６の排熱を回収して蒸気を発生させる蒸気発生部７と、蒸気発生ボイラ８と、この蒸気発生ボイラ８で発生させた高圧蒸気９を駆動流とし、蒸気発生部７で発生させた低圧蒸気１０を二次流とするエゼクタ（インジェクタ）１１が用いられる。発電機５を駆動して電力を発生させるときの内燃機関６の排熱を回収して蒸気発生部７で低圧蒸気１０を発生させる。低圧蒸気１０はエゼクタ１１に吸引されて、蒸気発生ボイラ８からの高圧蒸気９と混合される。低圧蒸気１０と高圧蒸気９との混合によりプロセス蒸気１２が生成される。【０００６】
エンジンの排熱を利用して低圧蒸気を発生する方法としては他に、特許文献２にコージェネレーションの気化冷却エンジンが提案されている。特許文献２で提案されている気化冷却エンジンでは、ガスエンジンの排気ガスと水との熱交換により高圧蒸気が生成される。高圧蒸気が輸送される高圧蒸気ラインには、蒸気エゼクターが配置される。蒸気エゼクターは、エンジン外周部に設けられたジャケット部と接続される。ジャケット部には給水管が接続されており、エンジン冷却水が供給される。ジャケット部に供給されたエンジン冷却水は、エンジンを冷却することにより昇温される。高圧蒸気が蒸気エゼクターを通過すると、蒸気エゼクターは負圧となり、蒸気エゼクターと接続されているジャケット部内が大気圧以下の減圧状態となる。ジャケット部内が減圧状態となると、エンジンを冷却することで昇温された冷却水が気化して蒸気となる。この冷却水蒸気が蒸気エゼクターに吸引され、高圧蒸気と混合されて中圧蒸気が生成される。【０００７】
また、特許文献３には、コージェネレーションシステムにおける総合効率のアップ方法が提案されている。特許文献３で提案されている方法は、特許文献２で提案されている気化冷却エンジンと同様の方法により中圧の蒸気が生成される。すなわち、レシプロエンジンの廃熱を用いて、廃熱蒸気ボイラによって高圧蒸気が生成される。廃熱蒸気ボイラによって生成された高圧蒸気は、蒸気エゼクターに供給される。蒸気エゼクターは、減圧蒸発器に接続される。減圧蒸発器には、レシプロエンジンを冷却した冷却水との熱交換により得られた温水が供給される。高圧蒸気が蒸気エゼクターを通過すると、蒸気エゼクターは負圧となり、蒸気エゼクターと接続されている減圧蒸発器内部が減圧される。減圧蒸発器内部が減圧状態となると、減圧蒸発器内に供給されている温水が気化して蒸気となる。この温水水蒸気が蒸気エゼクターに吸引され、高圧蒸気と混合されて中圧蒸気が生成される。【０００８】
特許文献１乃至特許文献３で提案されている方法では、低圧蒸気を発生させるための熱源として、エンジン等の内燃機関の排熱が利用されている。ここで、低圧蒸気を発生させるための熱源としては、太陽熱等の自然エネルギーを利用することが考えられる。太陽熱を熱源として用いる機器として、太陽熱温水器が従来提案されている（たとえば、特許文献４参照）。このような太陽熱温水器の一例を図８に示す。図８に示す太陽熱温水器は、貯湯槽１３と、貯湯槽１３の内部に設けられる熱交換器１４と、貯湯槽１３の下方に熱媒体による蒸気発生用の高温集熱器１５と低温集熱器１６を備える。熱交換器１４の出口の配管は２方向に分岐され、一方が高温集熱器１５の入口に、他方が膨張手段１７を介して低温集熱器１６の入口にそれぞれ接続される。高温集熱器１５の出口にエジェクター（インジェクタ）１８の入口が接続される。エジェクター１８の低圧発生用の吸込口は低温集熱器１６の出口に接続される。更に、エジェクター１８の出口が熱交換器１４の入口に接続される。【０００９】
図８に示す太陽熱温水器では、通常、液化している熱媒体は自重により高温集熱器１５の底部に溜まっている。太陽熱温水器に太陽光が照射されると、高温集熱器１５で上記熱媒体が蒸発して高温、高圧の蒸気となってエジェクター１８に流入する。高温、高圧の蒸気がエジェクター１８に流入すると、このエジェクター１８の吸込口に接続されている低温集熱器１６は減圧され、その内部の蒸気がエジェクター１８に吸入される。エジェクター１８に吸入された蒸気は、高温集熱器１５で発生した高温、高圧の蒸気と混合される。混合された蒸気流はエジェクター１８の出口を通って熱交換器１４に入って凝縮液化する。このとき生じる凝縮熱が貯湯槽１３の水温を上昇させて蓄熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−１９６９５６号公報
【特許文献２】日本国特許第２９４２８５１号公報
【特許文献３】特開２００２−４９４３号公報
【特許文献４】特公昭６３−１３１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
工場や建築物等で用いられる蒸気使用機器へ供給する蒸気（プロセス蒸気）を発生させるために用いられているボイラは、化石燃料の燃焼により蒸気を生成する。すなわち、１００℃〜２００℃程度の温度の蒸気を得るという低温加熱を行うために化石燃料を燃やしているため、エネルギー効率を高めることが難しい。【００１２】
そのため、工場や建築物等で用いられる蒸気使用機器へ要求される所定の圧力及び温度条件に合致した圧力及び温度の蒸気（プロセス蒸気）を必要量供給しつつ、その蒸気発生装置として用いている上記ボイラにおける燃料消費量を抑えることが望まれている。これにより、蒸気発生装置の運転コストの削減化を図ると共に、ＣＯ２排出量をより低減することが望まれている。【００１３】
しかし、図６に示すように、ボイラ１で発生させる蒸気３の圧力と温度を、減圧弁２を介して使用先となる蒸気使用機器４で要求される所定の圧力及び温度条件に応じた圧力及び温度まで減圧、減温させてから、この減圧、減温された蒸気（プロセス蒸気）３ａを蒸気使用機器へ供給させる手法では、小型のボイラ１で発生させる蒸気の有する圧力及び温度と、減圧弁２で減圧、減温した後に得られる蒸気（プロセス蒸気）３ａの所定の圧力及び温度との差分に相当するエネルギーが無駄になる。【００１４】
図７に示す工場等におけるプロセス蒸気の発生方法は、発電機５駆動用の内燃機関６の排熱を回収して低圧蒸気１０を発生させるための蒸気発生部７が必須である。このため、蒸気発生用に用いることが可能な排熱の出る工場等にしか適用できないという問題がある。【００１５】
特許文献２あるいは特許文献３で提案されている方法は、高圧蒸気が蒸気エゼクターを通過するときの減圧作用によって低圧蒸気を生成し、高圧蒸気と低圧蒸気とを混合して中圧蒸気を生成する。このため、熱源に対する蒸気発生効率を改善できるという利点がある。しかしこれらの方法は、いずれもコージェネレーションシステムの効率改善を対象としている。このため、コージェネレーションシステムを用いる工場等にしか適用できないという問題がある。更に特許文献２や特許文献３で提案されている方法では、高圧蒸気をガスエンジンあるいはレシプロエンジンの排熱によって生成している。このため、高圧蒸気の発生効率はボイラと比較してそもそも低い。そして、これらの方法を蒸気供給のためだけに用いるとすると、却って運転コストやＣＯ２排出量は増加することになり、課題の解決には寄与しない。【００１６】
又、図８に示した太陽熱温水器は、熱媒体としてフロン等を用いて貯湯槽１３内の水温を上昇させて温水を得るためのものであり、工場や建築物等で用いる各種蒸気使用機器に供給可能な蒸気を発生できるものではない。更に、高温集熱器１５として真空管形集熱器や二重透過体を有する平板形集熱器といった複雑な構成の集熱器を用いる必要があるため、コストが嵩むという問題がある。【００１７】
なお、太陽熱を熱源として水を１００℃以上まで加熱することは可能であるが、この場合は太陽熱を吸収させて加熱させた水から大気中への熱の拡散を防ぐことが重要になる。このため、集熱器に高度な断熱構造が必要になり、したがって、該集熱器の構造が複雑化してコストが嵩むという問題がある。【００１８】
しかも、上記太陽熱温水器は、得られる熱量が天候に大きく依存する。このため、工場等で熱源として用いる場合には、日照がない日であっても該工場等で要求される熱量を１００％供給することが可能なバックアップ用の熱源が別途必要になる。従って、設備コストが嵩んでしまうという問題もある。【００１９】
本発明は、蒸気発生に用いることができるような排熱が生じない工場や建築物等の使用先であっても、該使用先で用いる各種蒸気使用機器へ、要求される所定の圧力及び温度条件に合致した圧力及び温度の蒸気（プロセス蒸気）を必要量供給することができると共に、設備コストや運転コストの削減化を図ることができる蒸気供給装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、本発明に係る蒸気供給装置は、蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置の蒸気出口に、蒸気入口が接続される蒸気インジェクタと、前記蒸気インジェクタの吸入口に接続され、内部に水を貯留し、自然エネルギーによって前記水を昇温させる集熱器と、前記蒸気インジェクタの吐出口に接続される蒸気使用機器と、を備え、前記蒸気インジェクタは、前記蒸気発生装置で発生させる蒸気で駆動され、前記蒸気インジェクタの駆動により、前記集熱器内が減圧されて前記集熱器内で蒸気が生成され、前記蒸気発生装置より供給される蒸気と、前記集熱器内で生成された蒸気とを、前記蒸気インジェクタで混合して前記蒸気使用機器へ供給する。【００２１】
本発明の第２の態様によれば、前記蒸気発生装置は、前記蒸気使用機器で要求される全蒸気量を供給可能な能力を備える。【００２２】
本発明の第３の態様によれば、前記蒸気発生装置は、高圧蒸気発生ボイラである。【００２３】
本発明の第４の態様によれば、前記集熱器は、太陽熱集熱器である。【００２４】
本発明の第５の態様によれば、前記太陽熱集熱器は、太陽熱の吸収により昇温する熱媒を循環させる閉ループ形式の太陽熱集熱器であって、前記熱媒を循環させて内部に貯留した水を昇温させる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる蒸気供給装置は、以下のような優れた効果を発揮する。【００２６】
（１）本発明にかかる蒸気供給装置は、蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置の蒸気出口に、蒸気入口が接続される蒸気インジェクタと、前記蒸気インジェクタの吸入口に接続され、内部に水を貯留し、自然エネルギーによって前記水を昇温させる集熱器と、前記蒸気インジェクタの吐出口に接続される蒸気使用機器と、を備え、前記蒸気インジェクタは、前記蒸気発生装置で発生させる蒸気で駆動され、前記蒸気インジェクタの駆動により、前記集熱器内が減圧されて前記集熱器内で蒸気が生成され、前記蒸気発生装置より供給される蒸気と、前記集熱器内で生成された蒸気とを、前記蒸気インジェクタで混合して前記蒸気使用機器へ供給する。このため、蒸気発生装置で発生させる蒸気の量を、蒸気使用機器の要求する蒸気量より少なくすることができる。よって、この蒸気使用機器へ要求量に応じた蒸気を供給する際における上記蒸気発生装置の運転コストの削減化を図ることができる。【００２７】
（２）蒸気発生に用いることができるような排熱が生じない工場や建築物等の蒸気使用機器であっても、該蒸気使用機器へ、要求される圧力及び温度条件に応じた圧力及び温度の蒸気を、要求量に応じて供給することが可能になる。【００２８】
（３）上記集熱器は、減圧されることで貯留してある水を沸騰、蒸発させることができるように、（ｉ）水を貯留できる、（ｉｉ）内部を減圧しても変形しない程度の強度を備える、（ｉｉｉ）水の蒸発時に蒸発熱として奪われる熱を周囲環境との熱交換で集熱することができる、という条件を満たせばよい。従って、集熱器には複雑な構造や高度な断熱構造は必要はなく、該集熱器に要するコストを削減することができる。【００２９】
（４）本発明にかかる蒸気供給装置が備える蒸気発生装置は、蒸気インジェクタの吐出側に接続する蒸気使用機器で要求される全蒸気量を供給可能な能力を備える。これにより、天候等の影響により上記集熱器で周囲環境との熱交換が見込めずに、該集熱器における蒸気の発生量が低下する場合は、上記蒸気発生装置の蒸気発生量を増やすことで容易に要求される全蒸気量を供給できる。このため、バックアップ用の蒸気発生機器を別途必要とすることはなく、設備コストを引き下げる効果が期待できる。【００３０】
（５）したがって、工場や建築物等で使用する蒸気（プロセス蒸気）の供給に要する設備コスト及び運転コストの削減化を図ることが可能となる。【００３１】
（６）蒸気発生装置を、高圧蒸気発生ボイラとした構成とすることにより、上記（１）（２）（３）（４）（５）の効果を有する蒸気供給装置の構成を容易に実現することができる。【００３２】
（７）集熱器を、太陽熱集熱器とすることにより、太陽熱集熱器に太陽光が照射されるときに該太陽熱集熱器の内部の水を昇温させることができる。このため、蒸気インジェクタの駆動時に減圧される上記太陽熱集熱器の内部で、上記昇温された水を効率よく沸騰、蒸発させて多くの蒸気を発生させることが可能になる。よって、この太陽熱集熱器で発生する蒸気を、上記蒸気インジェクタへ導いて、蒸気発生装置で発生させた蒸気に多く混合することができる。このように、所要の蒸気使用機器へ要求量に見合う量の蒸気を供給する場合に、上記蒸気発生装置で発生させる蒸気量をより削減することができる。これにより、該蒸気発生装置の燃料消費量を更に低減させて、運転コストの更なる削減化を図ることが可能になる。【００３３】
（８）太陽熱集熱器を、太陽熱の吸収により昇温する熱媒を循環利用して蒸発器の内部に貯留した水を昇温させる閉ループ形式の構成とすることにより、太陽熱集熱器における太陽熱の集熱機能と蒸発機能とを分けることができる。このため、上記熱媒に太陽熱を吸収させる部分と、上記蒸発器を、太陽熱の集熱機能と蒸発機能にそれぞれ最適設計することができる。更に、上記太陽熱集熱器を閉ループ形式とすることで、上記熱媒に太陽熱を吸収させる部分では水を直接蒸発させることがなくなる。このため、該部分ではスケールが発生する虞を未然に防止できて、スケールの発生が懸念される箇所を上記蒸発器に限定できる。よって、該蒸発器を、予めスケール発生時のメンテナンスを行い易いように設計することが可能になり、スケール発生時のメンテナンスに要する手間を削減する効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の蒸気供給装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の更に他の形態を示す概要図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る蒸気供給装置の運転結果の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る蒸気供給装置の性能予測シミュレーションの結果を示す図である。
【図６】従来の蒸気供給手法の一例の概要を示す図である。
【図７】従来提案されている工場等におけるプロセス蒸気の発生方法を示す概要図である。
【図８】従来提案されている太陽熱温水器の一例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００３６】
図１に、本発明の蒸気供給装置の実施の一形態を示す。
【００３７】
高圧、高温の蒸気を発生させる蒸気発生装置としての高圧蒸気発生ボイラ１９の蒸気出口１９ａに、蒸気インジェクタ２０の蒸気入口２０ａが蒸気ライン２１を介して接続される。
【００３８】
蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂに、周囲環境の熱により水を昇温させるための集熱器としての太陽熱集熱器２２が、吸入ライン２３を介して接続される。太陽熱集熱器２２は、内部を減圧しても形状を保持可能な中空の容器を太陽光２４に曝露できるように設置される。太陽熱集熱器２２は、この容器中に水を貯留でき、太陽光２４が照射されると、この太陽光２４の保有するエネルギーの吸収により上記容器内に貯留してある水を昇温させることができる。なお、太陽熱集熱器２２は、太陽光２４の保有するエネルギーで水を昇温させるという機能上、太陽光２４を受光する面積はできるだけ大きい方が望ましい。又、後述するように、太陽熱集熱器２２は、蒸気インジェクタ２０による吸引に伴って減圧される容器内部で水を蒸発させる際の効率を高める観点からすると、容器内部に貯留する水の表面積ができるだけ大きくなるような容器形状としてあることが望ましい。
【００３９】
蒸気インジェクタ２０の吐出口２０ｃには、蒸気使用機器２５が、蒸気供給ライン２６を介して接続される。蒸気使用機器２５としては、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる高圧、高温の蒸気２７の圧力及び温度よりも低い圧力及び温度条件の蒸気（プロセス蒸気）２７ａを要求する機器が用いられる。
【００４０】
換言すると、高圧蒸気発生ボイラ１９は、蒸気使用機器２５で要求される全蒸気量を供給可能な能力を備える。
【００４１】
図１において、符号２８は太陽熱集熱器２２で発生する蒸気を示す。また、符号２９は吸入ライン２３上に設けた遮断弁を示す。
【００４２】
本実施の形態に係る蒸気供給装置を使用する場合には、太陽熱集熱器２２に太陽光２４が照射されるように太陽熱集熱器２２を設置する。そして、この太陽熱集熱器２２の内部に貯留された水が、照射される太陽光２４のエネルギーを吸収して昇温されるようにする。
【００４３】
この状態で高圧蒸気発生ボイラ１９を運転すると、高圧蒸気発生ボイラ１９で生成された蒸気２７が蒸気出口１９ａより蒸気ライン２１を経て蒸気インジェクタ２０の蒸気入口２０ａに導かれる。この蒸気入口２０ａより流入する蒸気２７が吐出口２０ｃ側へ通過するときに蒸気インジェクタ２０が駆動される。蒸気インジェクタ２０の駆動が行なわれると、吸入口２０ｂの圧力低下が生じる。
【００４４】
蒸気インジェクタ２０の駆動により吸入口２０ｂの圧力低下が生じると、吸入口２０ｂに接続されている太陽熱集熱器２２の内部が減圧（低圧）状態になる。太陽熱集熱器２２の内部が減圧状態になると、この太陽熱集熱器２２の内部では、太陽光２４のエネルギーにより昇温された水の温度が１気圧の下での沸点である１００℃未満であっても沸騰、蒸発が生じて蒸気２８が生成される。そうすると、この減圧された太陽熱集熱器２２の内部で生じる蒸気２８が蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂへ連続的に吸入される。この蒸気インジェクタ２０では、高圧蒸気発生ボイラ１９より蒸気入口２０ａへ流入する高圧、高温の蒸気２７と、太陽熱集熱器２２より吸入口２０ｂへ吸入される低圧、低温の蒸気２８との混合が行われて、中圧、中温の蒸気２７ａが生成される。この混合により生成される中圧、中温の蒸気２７ａが、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させた蒸気２７の量よりも太陽熱集熱器２２で生じる蒸気２８が混合された分増量された状態で、吐出口２０ｃより蒸気供給ライン２６を通して蒸気使用機器２５へ供給される。
【００４５】
したがって、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７の量は、蒸気使用機器２５で要求される蒸気量よりも少ない量でよい。このため、高圧蒸気発生ボイラ１９の運転に要する燃料の量は、蒸気使用機器２５で要求される蒸気量の全量を発生させる場合に比して低減される。
【００４６】
ところで、天候の影響等により太陽熱集熱器２２に太陽光２４の照射がないか、あるいは、太陽光２４の照射量が少ない場合は、太陽熱集熱器２２にて水の昇温が十分に行われなくなる。
【００４７】
この場合は、高圧蒸気発生ボイラ１９を運転して、この高圧蒸気発生ボイラ１９より供給される高圧、高温の蒸気２７によって蒸気インジェクタ２０を駆動しても、吸入口２０ｂに生じる圧力低下に起因して減圧される太陽熱集熱器２２の内部では水の沸騰、蒸発が十分に行われない。よって、太陽熱集熱器２２より蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂへ吸入される低圧、低温の蒸気２８の量、すなわち、蒸気インジェクタ２０にて高圧蒸気発生ボイラ１９より供給される蒸気２７に混入される蒸気２８の量が減少してしまう。
【００４８】
この場合は、太陽熱集熱器２２より蒸気インジェクタ２０へ吸入される低圧、低温の蒸気２８の減少分を補填できるように、高圧蒸気発生ボイラ１９の運転を強めて、この高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７の量を増加すればよい。
【００４９】
又、太陽熱集熱器２２に対する太陽光２４の照射が全くない場合や、冬期等で太陽熱集熱器２２における水の昇温が全く期待できない場合は、蒸気インジェクタ２０を駆動しても、太陽熱集熱器２２の内部での水の沸騰、蒸発がほとんど生じない。このような場合は、吸入ライン２３上の遮断弁２９を閉止させ、この状態で、高圧蒸気発生ボイラ１９を、この高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７によって蒸気使用機器２５で要求される蒸気量の全量をまかなえるように運転するようにしてもよい。
【００５０】
このようにすれば、高圧蒸気発生ボイラ１９で生成した蒸気２７が、蒸気インジェクタ２０を通過するときの圧損に応じて減圧、減温された状態で、蒸気使用機器２５へ、その要求量に見合う蒸気量で供給される。
【００５１】
このように、本実施の形態に係る蒸気供給装置によれば、太陽熱集熱器２２に太陽光２４が照射されて、この太陽熱集熱器２２で水の昇温が行われる場合は、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７の量を、蒸気使用機器２５の要求する蒸気量より少なくすることができる。よって、蒸気使用機器２５へ要求量に応じた蒸気２７ａを供給する際における高圧蒸気発生ボイラ１９の燃料消費量を低減できて、運転コストの削減化を図ることができる。
【００５２】
又、蒸気発生に用いることができるような排熱が生じない工場や建築物等であっても、蒸気使用機器２５へ、要求される所定の圧力及び温度条件に合致した圧力及び温度の蒸気２７ａを、要求量に応じて供給することが可能になる。
【００５３】
太陽熱集熱器２２は、照射される太陽光２４によって内部に貯留されている水を、蒸気インジェクタ２０の駆動による吸入口２０ｂの圧力低下に伴って該太陽熱集熱器２２の内部が減圧されるときに沸騰、蒸発可能となる温度まで昇温させることができればよい。このため、特に高度な断熱構造とする必要はない。よって、太陽熱集熱器２２としては、水を貯留でき且つ内部を減圧しても変形しない程度の強度を備えていれば、高価なガラス製としたり、複雑な構造とする必要はない。たとえば、内部空間が所要間隔で並列配置されたリブによって補強された樹脂製の中空パネル等を太陽熱集熱器２２として用いることができる。このため、太陽熱集熱器２２に要するコストを、従来一般的に用いられている太陽熱集熱器に比して大幅に削減することができる。
【００５４】
天候等の影響により太陽熱集熱器２２での蒸気２８の発生量が低下したり、蒸気２８の発生が見込めない場合であっても、蒸気使用機器２５で要求される蒸気量の全量を供給可能な能力を元々備えるようにしてある高圧蒸気発生ボイラ１９の運転を強めることで、蒸気使用機器２５へ、要求量に応じた蒸気を供給することができる。従って、バックアップ用の蒸気発生機器を別途必要とすることはない。
【００５５】
したがって、工場や建築物等で使用する蒸気（プロセス蒸気）の供給用に本実施の形態に係る蒸気供給装置を採用することで、設備コスト及び運転コストの削減化を図ることが可能となる。
【００５６】
次に、本発明の実施の他の形態として、図１に示す実施の形態の応用例を図２に示す。図２に示す蒸気供給装置では、高圧蒸気発生ボイラ１９の蒸気出口１９ａと、蒸気インジェクタ２０の蒸気入口２０ａとを接続する蒸気ライン２１の途中位置より、開閉弁３１と減圧弁３２を上流側より順に備えたバイパスライン３０が分岐させて設けられる。バイパスライン３０の下流側端部は、蒸気インジェクタ２０の吐出口２０ｃと蒸気使用機器とを接続した蒸気供給ライン２６の途中位置に接続される。
【００５７】
更に、蒸気ライン２１におけるバイパスライン３０の分岐個所よりも下流側に、遮断弁３３が設けられる。
【００５８】
図２に示す蒸気供給装置では、図１に示した吸入ライン２３上の遮断弁２９は省略される。その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００５９】
本実施の形態の蒸気供給装置を使用する場合は、予め蒸気ライン２１上の遮断弁３３は開けておく。バイパスライン３０上の開閉弁３１は閉じておく。
【００６０】
又、太陽熱集熱器２２に太陽光２４が照射されるようにする。これにより、太陽熱集熱器２２の内部に貯留された水が、照射される太陽光２４のエネルギーを吸収して昇温されるようにする。
【００６１】
この状態で、高圧蒸気発生ボイラ１９を運転すると、図１の実施の形態の蒸気供給装置と同様に、高圧蒸気発生ボイラ１９で生成された蒸気２７により蒸気インジェクタ２０が駆動され、吸入口２０ｂの圧力低下に伴って減圧される太陽熱集熱器２２の内部で、太陽光２４により昇温された水が沸騰、蒸発する。この際生成される蒸気２８が、蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂへ連続的に吸入される。吸入された蒸気２８は、蒸気インジェクタ２０において、高圧蒸気発生ボイラ１９からの高圧、高温の蒸気２７と混合される。蒸気２７に蒸気２８が混合されたことで増量された中圧、中温の蒸気２７ａが蒸気インジェクタ２０の吐出口２０ｃより吐出され、蒸気供給ライン２６を通して蒸気使用機器２５へ供給される。
【００６２】
この場合、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７の量を、蒸気使用機器２５で要求される蒸気量よりも少なくすることができる。このため、図１に示す実施の形態と同様に、高圧蒸気発生ボイラ１９の燃料消費量を削減して、運転コストの低減化を図ることができる。
【００６３】
一方、天候の影響等により太陽熱集熱器２２に太陽光２４の照射がないか、あるいは、太陽光２４の照射量が少なくて、太陽熱集熱器２２にて水の昇温が十分に行われない場合は、蒸気ライン２１上の遮断弁３３を閉止させると共に、バイパスライン３０上の開閉弁３１を開放する。この状態で、高圧蒸気発生ボイラ１９を、この高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７によって蒸気使用機器２５で要求される蒸気量の全量を供給できるように運転する。これにより、高圧蒸気発生ボイラ１９で生成された蒸気２７は、図２に二点鎖線で示すように、その全量が蒸気ライン２１の途中位置より分岐させた減圧弁３２付きのバイパスライン３０と、蒸気供給ライン２６を経て蒸気使用機器２５へ供給される。従って、バイパスライン３０上に設けてある減圧弁３２を、予め蒸気使用機器２５で要求される蒸気の圧力及び温度条件に応じて適宜調整しておくことにより、減圧弁３２にて蒸気使用機器２５で要求される蒸気の圧力及び温度条件に一致した圧力及び温度に確実に調整された蒸気２７を、蒸気使用機器２５へ供給することができる。
【００６４】
したがって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
次いで、本発明の実施の更に他の形態として、図１の実施の形態の別の応用例を図３に示す。図３に示す蒸気供給装置は、図１に示す蒸気供給装置に備えられていた太陽熱集熱器２２を、太陽熱集熱器３４に置き換えたものである。図１に示す太陽熱集熱器２２は、蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂに、吸入ライン２３を介して接続される。太陽熱集熱器２２では、太陽光２４に曝露できるよう設置された容器内部を蒸気インジェクタ２０による吸引に伴って減圧できる。一方、図３に示す蒸気供給装置が備える太陽熱集熱器３４は、太陽熱の吸収により昇温する熱媒３５を循環させて蒸発器３６の内部に貯留した水３７を昇温させることができる閉ループ形式の太陽熱集熱器である。太陽熱集熱器３４が備える蒸発器３６が、蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂに、吸入ライン２３を介して接続される。
【００６６】
太陽熱集熱器３４は、水３７を貯留でき且つ蒸気インジェクタ２０による吸引により減圧しても変形しない程度の強度を有する中空容器である蒸発器３６の内部に、熱交換部３８が設けられる。
【００６７】
更に、蒸発器３６の外部に、太陽光２４に曝露できるように太陽熱受熱容器３９が設置される。太陽熱受熱容器３９と、蒸発器３６内部の熱交換部３８の上端部とが熱媒ライン４０で接続される。太陽熱受熱容器３９と、熱交換部３８の下端部とが、循環ポンプ４２を備える熱媒ライン４１で接続される。太陽熱受熱容器３９と、熱交換部３８と各熱媒ライン４０、４１により形成される閉ループ内に、熱媒３５が充填される。
【００６８】
太陽熱集熱器３４は、循環ポンプ４２を運転することで、熱媒３５を、太陽熱受熱容器３９と、熱媒ライン４０と、熱交換部３８と、熱媒ライン４１とを順に経て循環させることができる。
【００６９】
太陽熱受熱容器３９では、太陽光２４が照射されると、この太陽熱受熱容器３９内部を流通する熱媒３５を、太陽光２４の保有するエネルギーの吸収により昇温させることができる。
【００７０】
よって、蒸発器３６では、その内部に設置してある熱交換部３８に、太陽熱受熱容器３９にて太陽光２４の保有するエネルギーを吸収して昇温された熱媒３５が順次流通する。従って、熱交換部３８を流通する昇温した熱媒３５との熱交換により、この蒸発器３６の内部に貯留した水３７を昇温させることができる。
【００７１】
太陽熱受熱容器３９は、太陽光２４の保有するエネルギーで内部に充填された熱媒を効率よく昇温できるようにするために、太陽光２４を受光する面積はできるだけ大きい方が望ましい。又、熱媒３５は、水に限られるものではなく、圧力損失が低いもの、沸点が高いもの等を適宜選定して使用する。
【００７２】
その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００７３】
本実施の形態の蒸気供給装置を使用する場合は、太陽熱集熱器３４の太陽熱受熱容器３９に太陽光２４が照射されるようにする。これにより、循環ポンプ４２を運転して、太陽熱集熱器３４の蒸発器３６の内部に貯留された水３７が、照射される太陽光２４の保有するエネルギーを熱源として昇温されるようにする。
【００７４】
この状態で、高圧蒸気発生ボイラ１９を運転すると、高圧蒸気発生ボイラ１９で生成された蒸気２７により蒸気インジェクタ２０が駆動される。蒸気インジェクタ２０が駆動されると、吸入口２０ｂの圧力低下に伴って太陽熱集熱器３４の蒸発器３６の内部が減圧される。太陽熱集熱器３４の蒸発器３６の内部が減圧されると、太陽熱２４の保有するエネルギーを熱源として昇温された水３７が、１００℃未満であっても沸騰、蒸発する。この際生成される低圧、低温の蒸気２８が、蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂへ連続的に吸入される。
【００７５】
したがって、蒸気インジェクタ２０の吐出口２０ｃからは、高圧蒸気発生ボイラ１９からの高圧、高温の蒸気２７に太陽熱集熱器３４の蒸発器３６より吸入される低圧、低温の蒸気２８が混合されることで増量された中圧、中温の蒸気２７ａが吐出される。蒸気インジェクタ２０の吐出口２０ｃから吐出された蒸気２７ａは、蒸気供給ライン２６を通して蒸気使用機器２５へ供給される。
【００７６】
よって、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７の量を、蒸気使用機器２５で要求される蒸気量よりも少なくすることができる。このため、図１に示す実施の形態と同様に、高圧蒸気発生ボイラ１９の燃料消費量を削減して、運転コストの低減化を図ることができる。
【００７７】
一方、天候の影響等により太陽熱集熱器３４の太陽熱受熱容器３９に太陽光２４の照射がないか、あるいは、太陽光２４の照射量が少ない場合は、太陽熱受熱容器３９にて熱媒３５の昇温が十分に行われなくなる。このため、蒸発器３６の内部の水３７の昇温も十分に行われなくなる。
【００７８】
この場合は、高圧蒸気発生ボイラ１９を運転して、高圧蒸気発生ボイラ１９より供給される高圧、高温の蒸気２７により蒸気インジェクタ２０を駆動しても、吸入口２０ｂに生じる圧力低下に起因して減圧される太陽熱集熱器３４の蒸発器３６の内部では水３７の沸騰、蒸発が十分に行われない。このため、蒸発器３６より蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂへ吸入される低圧、低温の蒸気２８の量、すなわち、蒸気インジェクタ２０にて高圧蒸気発生ボイラ１９より供給される蒸気２７に混入される蒸気２８の量が減少してしまう。
【００７９】
よって、この場合は、太陽熱集熱器３４の蒸発器３６より蒸気インジェクタ２０へ吸入される低圧、低温の蒸気２８の減少分を補填できるように、高圧蒸気発生ボイラ１９の運転を強めて、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７の量を増加させればよい。
【００８０】
又、太陽熱集熱器３４の太陽熱受熱容器３９に対する太陽光２４の照射が全くない場合や、冬期等で太陽熱集熱器３４の蒸発器３６における水３７の昇温が全く期待できず、蒸気インジェクタ２０を駆動しても、太陽熱集熱器３４の蒸発器３６での水の沸騰、蒸発がほとんど生じない場合は、図１の実施の形態と同様に、吸入ライン２３上に設けてある遮断弁２９を閉止させた状態で、高圧蒸気発生ボイラ１９を、この高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる蒸気２７によって蒸気使用機器２５で要求される蒸気量の全量を供給できるように運転すればよい。これにより、高圧蒸気発生ボイラ１９で生成した蒸気２７を、蒸気インジェクタ２０を通過させるときの圧損に応じて減圧、減温させた状態で、蒸気使用機器２５へ、その要求量に見合う蒸気量で供給することができる。
【００８１】
このように、本実施の形態によっても、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
更に、本実施の形態に係る蒸気供給装置においては、太陽熱集熱器３４における太陽熱の集熱機能と蒸発機能とを、太陽熱受熱容器３９と蒸発器３６に個別に分担させることができる。このため、太陽熱受熱容器３９と蒸発器３６を、太陽熱の集熱機能と蒸発機能にそれぞれ最適に設計することができる。
【００８３】
更に又、太陽熱集熱器３４を閉ループ形式とすることで、太陽熱受熱容器３９内で水を直接蒸発させることがなくなる。このため、太陽熱受熱容器３９の内部ではスケールが発生する可能性を未然に防止できて、スケールの発生が懸念される個所を蒸発器３６に限定できる。従って、蒸発器３６を、予めスケール発生に対応するためのメンテナンスを行ない易いように設計しておくことで、スケール発生時のメンテナンスに要する手間を削減する効果が期待できる。
【００８４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図２の実施の形態において、太陽熱集熱器２２に代えて図３に示した閉ループ形式の太陽熱集熱器３４を用いるようにしてもよい。
【００８５】
上記各実施の形態において、蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂに、太陽熱集熱器２２、３４に代えて、地熱を集熱して貯留した水の温度を昇温させることができる地熱集熱器を接続してもよい。この場合は、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる高圧、高温の蒸気２７により蒸気インジェクタ２０が駆動されると、吸入口２０ｂの圧力低下に伴って減圧される上記地熱集熱器の内部では、常温でも水の沸騰、蒸発が生じるようになる。これにより、この地熱集熱器での水の沸騰、蒸発により生成する蒸気を、蒸気インジェクタ２０へ導いて高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させた高圧、高温の蒸気２７に混合させて、増量された中圧、中温の蒸気を生成させることが可能となる。
【００８６】
又、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる高圧、高温の蒸気２７により駆動することで、吸入口２０ｂを常温でも水が沸騰、蒸発するようになる低い圧力まで圧力低下させることができる機能（性能）を備える蒸気インジェクタ２０を用いる場合は、この蒸気インジェクタ２０の吸入口２０ｂに、太陽熱集熱器２２、３４に代えて、貯留した水の熱を周囲の大気等の周囲環境の熱と熱交換できる形式の集熱器を接続してもよい。この場合は、高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させる高圧、高温の蒸気２７により蒸気インジェクタ２０が駆動されると、吸入口２０ｂの圧力低下に伴って減圧される上記集熱器の内部では、常温でも水の沸騰、蒸発が生じる。上記集熱器では、蒸発熱によって熱が奪われる水の温度が、周囲環境の熱との熱交換により常温付近に維持されることで、水の沸騰、蒸発を連続して行なわせることができる。このため、上記集熱器での常温の水の沸騰、蒸発により生成する蒸気を、蒸気インジェクタ２０へ導いて高圧蒸気発生ボイラ１９で発生させた高圧、高温の蒸気２７に混合させることで、増量された中圧、中温の蒸気を生成させて、蒸気使用機器２５へ供給できる効果が期待できる。更に、上記集熱器の構成をよりシンプルなものとすることができると共に、太陽光の照射の有無に関わらず設置することができる。このため、設備コストの更なる低減化を図る効果も期待できる。
【００８７】
蒸気発生装置は、蒸気インジェクタ２０を駆動可能な高圧の蒸気を、蒸気使用機器２５で要求される蒸気量に応じた量で発生させることができるのであれば、ヒーターやヒートポンプのような電力を利用した熱源を用いて蒸気を発生させる装置等、高圧蒸気発生ボイラ１９以外のいかなる形式の蒸気発生装置を採用してもよい。
【００８８】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【実施例】
【００８９】
本発明の実施例として、図１に示す実施の形態の蒸気供給装置を実際に運転した結果を図４に示す。実施例として運転に用いた蒸気供給装置では、高圧蒸気発生ボイラ１９として、化石燃料を燃やして蒸気を発生させるボイラを用いている。このボイラは、１８０℃、８５０ｋＰａの蒸気を発生させる性能を有する。太陽熱集熱器２２には、太陽光集熱パネルを用いる形式の太陽熱集熱器を用いている。太陽光集熱パネルにより太陽熱２４を集熱し、内部の水を昇温させる。従って、実施例に用いた蒸気供給装置では、太陽光集熱パネルの温度を計測することにより、内部の水の温度を検知することができる。【００９０】
図４において、横軸は経過時間を表わす。経過時間は秒で表示してあり、図４に示す運転結果は、運転開始から３時間経過するまでの結果を表わしている。左側の縦軸は、太陽熱集熱器で用いられている太陽光集熱パネルの温度を表わす。右側の縦軸は、蒸気インジェクタの駆動圧力及び日射量を表わす。蒸気インジェクタ駆動圧力の単位はｋＰａＧである。日射量の単位はＷ／ｍ２である。蒸気インジェクタ駆動圧力とは、ボイラの出力としての圧力を意味する。【００９１】
図４に示すように、横軸に示す経過時間が３６００（ｓｅｃ）の位置、つまり運転開始前の状態では、パネル温度は約１００℃を示していた。一方、蒸気インジェクタ駆動圧力はほぼゼロであった。経過時間が３６００（ｓｅｃ）から僅かに右にシフトした位置（十数分経過後）において、高圧蒸気発生ボイラ１９であるボイラが起動すると、蒸気インジェクタ駆動圧力は約６００ｋＰａＧまで急激に増加した。６００ｋＰａＧに到達した後は蒸気インジェクタの駆動圧力の増加は緩やかになり、ボイラ起動から約２４００（ｓｅｃ）経過した時点で８５０ｋＰａＧの圧力を示して安定した。パネル出口温度は、ボイラ起動時に一度７５℃付近まで低下した。しかしその後緩やかに上昇し、経過時間が７２００（ｓｅｃ）の時点で１１０℃まで上昇した。【００９２】
経過時間が７２００（ｓｅｃ）の時点で、蒸気インジェクタを駆動した。蒸気インジェクタの駆動とは、遮断弁２９を開き、太陽熱集熱器２２の内部を減圧することを意味する。【００９３】
蒸気インジェクタが駆動されると、太陽熱集熱器２２内部の減圧に伴って、内部に貯留された水の沸点が低下し、水の温度が低下する。本実施例においては、蒸気インジェクタの駆動により水の沸点が低下し、パネル温度から検知できる水の温度が約８０℃まで低下した。水の温度は、約８０℃まで低下した後安定し、本実施例において蒸気インジェクタを駆動していた約２時間の間、ほぼ一定の温度を示し続けた。蒸気インジェクタ駆動圧力は、蒸気インジェクタの駆動開始から蒸気供給装置の運転停止となるまでの２時間の間、ほぼ一定して約８５０ｋＰａＧの圧力を示し続けた。【００９４】
図４に示すように、本発明に係る蒸気供給装置は、蒸気インジェクタを駆動している間、蒸気インジェクタ駆動圧力、パネル温度（水の温度）のいずれもほぼ一定の温度を示した。これにより、本発明に係る蒸気供給装置は非常に安定した出力特性を示すことが実証された。【００９５】
次に、本発明に係る蒸気供給装置の実施例として、図４に示す実施例で用いた蒸気供給装置に基づいて、蒸気供給装置の性能シミュレーションを行なった結果を図５に示す。【００９６】
シミュレーションは、高圧蒸気発生用のボイラのサイズを一定として、太陽熱集熱器が備える太陽光集熱パネルの面積を変化させたときの、蒸気供給装置の性能を予測して行なった。蒸気供給装置の性能は、パネル効率と、ソーラーシェアと、パネル温度の三通りで評価した。
パネル効率とは、太陽熱集熱器２２に照射される太陽熱２４のエネルギのうち、蒸気２８のエネルギに変換され有効に利用できる割合を意味する。
ソーラシェアとは、蒸気インジェクタから吐出される蒸気２７ａに占める、太陽熱集熱器２２で生成された蒸気２８の割合を意味する。
パネル温度とは、太陽熱集熱器２２に備えられる太陽光集熱パネルの温度を意味する。【００９７】
図５において、左側の縦軸がパネル効率とソーラーシェアを表わす。また、図５において、右側の縦軸がパネル温度を表わす。図５の横軸はパネル面積を表わす。図５中、四角の記号はパネル温度を表わす。三角の記号は、パネル効率を表わす。菱形の記号は、ソーラーシェアを表わす。また、パネル温度、パネル効率、ソーラーシェアのいずれも、黒塗りの記号は実際に運転した結果である実験データを表わし、白抜きの記号はシミュレーション結果を表わす。【００９８】
パネル面積が小さいと、パネル効率は高く、ソーラーシェアは低い。例えばシミュレーション範囲で想定している最小のパネル面積である２０ｍ２の条件下では、パネル効率が約４６％であるのに対し、ソーラーシェアは約１０％である。しかし、パネル面積が増加するに従って、パネル効率は減少し、ソーラーシェアは増加する。例えば、シミュレーション範囲で最大のパネル面積である１８０ｍ２の条件下では、パネル効率は約２０％に減少する。しかしソーラーシェアは約３０％に増加する。これは、ボイラのサイズが一定で、同一の蒸気インジェクタを使用する条件下では、蒸気インジェクタの駆動による減圧量が一定であるため、パネル面積が増加すると、蒸気インジェクタの駆動による減圧量の影響が小さくなるためである。しかし、パネル面積が大きくなると内部に貯留される水の量も多くなり、蒸気インジェクタに吸入される蒸気２８の量が増加する。このためソーラーシェアはパネル面積の増加に伴って増大する。
パネル温度は、パネル面積が増加するに従って増加する。【００９９】
図５において、黒塗りの記号で示す実測値のうち、ソーラーシェアはシミュレーション結果に近い値を示している。しかし、パネル温度の実験データはシミュレーション結果よりも高い値を示し、パネル効率の実験データはシミュレーション結果よりも低い値を示している。これは、蒸気インジェクタの駆動により太陽熱集熱器内で生成可能な蒸気２８の量に対し、太陽熱集熱器内に貯留されている水の量が不足し、太陽熱集熱器内でドライアウトが生じたためだと考えられる。ドライアウトが生じないよう適切な量の水を太陽熱集熱器内に貯留することで、パネル温度、パネル効率共にシミュレーション結果に近い値を示すと考えられる。【０１００】
以上図５に示したように、本発明に係る蒸気供給装置では、太陽熱集熱器２２のパネル面積を変化させることにより、蒸気使用機器２５に要求される蒸気条件、あるいはボイラに求められる燃料消費率や運転コストに応じて運転条件を適切に設定することが可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る蒸気供給装置は、蒸気発生装置で発生させる蒸気の量を、蒸気使用機器の要求する蒸気量より少なくすることができる。また、天候等の影響により集熱器における蒸気の発生量が低下する場合は、蒸気発生装置の蒸気発生量を増やすことで容易に要求される全蒸気量を供給することができる。これにより、蒸気発生に用いることができるような排熱が生じない工場や建築物等であっても、蒸気使用機器に要求される所定の圧力及び温度条件に合致した圧力及び温度の蒸気（プロセス蒸気）を、天候等の自然条件に影響されずに必要量供給することができる。このため、設備コストや運転コストの削減化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１９    高圧蒸気発生ボイラ（蒸気発生装置）
１９ａ    蒸気出口
２０    蒸気インジェクタ
２０ａ    蒸気入口
２０ｂ    吸入口
２０ｃ    吐出口
２２    太陽熱集熱器（集熱器）
２５    蒸気使用機器
２７，２７ａ    蒸気
２８    蒸気
３４    太陽熱集熱器
３５    熱媒
３６    蒸発器
３７    水
【図１】
2011004866.tif 000003
【図２】
2011004866.tif 000004
【図３】
2011004866.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011004866.tif 000008
【図７】
2011004866.tif 000009
【図８】
2011004866.tif 000010
【国際調査報告】
2011004866.tif 000011
2011004866.tif 000012
2011004866.tif 000013
2011004866.tif 000014