(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集熱体と断熱ケースとの間に形成され、太陽熱により微小水滴を蒸発させる水蒸気発生室、
該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、
及び前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成され、
前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定された太陽熱集熱手段と、
該太陽熱集熱手段の前記輸送系を介して接続され、下部に大気に開放された開口部を有し、かつ上部に水蒸気収容部を有する水蒸気収容手段とを備え、
前記水蒸気発生室で発生させた大気圧の飽和水蒸気あるいは過熱水蒸気のみを熱媒体として利用することを特徴とする熱利用システム。
【請求項２】
金属板の一主面側に太陽光の吸収率が大きく、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜が形成され、前記金属板の他主面側に黒体化処理が施された集熱体、
該集熱体の前記他主面が下向きに取り付けられる略箱形状をした断熱ケース、
該断熱ケースと前記集熱体との間に形成された水蒸気発生室、
該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、及び
前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成された太陽熱集熱手段を備え、
前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定されていることを特徴とする熱利用システム。
【請求項３】
金属板の一主面側に太陽光の吸収率が大きく、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜が形成され、前記金属板の他主面側に黒体化処理が施された集熱体、
該集熱体の前記他主面が下向きに取り付けられる略箱形状をした断熱ケース、
該断熱ケースと前記集熱体との間に形成された水蒸気発生室、
該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、及び
前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成され、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定された太陽熱集熱手段と、
該太陽熱集熱手段の前記輸送系を介して接続され、下部に大気に開放された開口部を有し、かつ上部に水蒸気収容部を有する水蒸気収容手段と、
該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、
前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段とを備えていることを特徴とする熱利用システム。
【請求項４】
金属板の一主面側に太陽光の吸収率が大きく、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜が形成され、前記金属板の他主面側に黒体化処理が施された集熱体、
該集熱体の前記他主面が下向きに取り付けられる略箱形状をした断熱ケース、
該断熱ケースと前記集熱体との間に形成された水蒸気発生室、
該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、及び
前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成され、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定された太陽熱集熱手段と、
該太陽熱集熱手段の前記輸送系を介して接続され、下部に大気に開放された開口部を有し、かつ上部に水蒸気収容部を有する水蒸気収容手段と、
該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、
前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段及び外気導入調整手段とを備えていることを特徴とする熱利用システム。
【請求項５】
前記外気導入調整手段が、水蒸気の発生量及び前記水蒸気収容手段における水蒸気の貯蔵量を検出する検出手段のデータに基づき、コントローラにより制御されるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の熱利用システム。
【請求項６】
下部が大気に開放され、上部に蒸気取出口が形成された水蒸気収容手段と、
該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、
前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段とを備えていることを特徴とする熱利用システム。
【請求項７】
下部が大気に開放され、上部に蒸気取出口が形成された水蒸気収容手段と、
該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、
前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段及び外気導入調整手段とを備えていることを特徴とする熱利用システム。
【請求項８】
前記外気導入調整手段が、前記水蒸気収容手段における水蒸気の貯蔵量を検出する検出手段のデータに基づき、コントローラにより制御されるように構成されていることを特徴とする請求項７記載の熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は熱利用システムに関し、より詳細には、太陽熱を大気圧に近い飽和水蒸気あるいは過熱水蒸気状態で利用する熱利用システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
図５は従来の熱利用システムの主要部を概略的に示した部分断面斜視図であり、図中５１は集熱板を示している。集熱板５１はステンレス鋼板、アルミニウム板等を用いて平面視略長方形状に形成されている。この集熱板５１の上面５１ａには黒色塗装処理（図示せず）が施されており、この黒色塗装処理により太陽熱が吸収され易いようになっている。集熱板５１の所定箇所には銅、ステンレス鋼等の金属を用い、略チューブ形状に形成された複数個の集熱管５２が平行に配設されており、集熱管５２の管壁と集熱板５１とは溶接等により一体化が図られている。集熱管５２の両端部には略中空四角柱形状をしたヘッダー５３、５４が側壁部５３ａ、５４ａにおいて一体的に接続されており、集熱管５２の孔部とヘッダー５３、５４の中空部（共に図示せず）とは導通するようになっている。集熱板５１、集熱管５２、ヘッダー５３、５４の周囲には、一点鎖線で示した略箱形状をしたケース５５が配設されており、ケース５５の内壁と集熱板５１やヘッダー５３、５４との間にはグラスウール等の断熱材（図示せず）が充填されている。集熱板５１、集熱管５２の上方にはこれらを覆う態様で透過体５６が配設されており、この透過体５６は太陽光を透過し易い強化ガラス、透明プラスチック材料等を用いて略板形状に形成されている。透過体５６はパッキング（図示せず）を介してケース５５上部に密接して取り付けられており、対流による熱損失の発生を抑制するため、透過体５６と集熱板５１、集熱管５２との距離Ｄはなるべく短く設定されている。これら集熱板５１、集熱管５２、ヘッダー５３、５４、ケース５５、透過体５６等を含んで平板型集熱器５０が構成されている。
【０００３】
ヘッダー５４の一端部５４ｂは供給管５７ａ、ポンプ５７ｃ、切換バルブ５７ｄ、給水管５７ｅを介して給水タンク（図示せず）に接続されている。又、切換バルブ５７ｄには供給管５７ｂの一端部が接続されており、供給管５７ｂの他端部は容器６１内の下部に接続されている。これら供給管５７ａ、５７ｂ、ポンプ５７ｃ、切換バルブ５７ｄ、給水管５７ｅ等を含んで媒体供給系５７が構成されている。
【０００４】
平板型集熱器５０下方の所定箇所には略中空直方体形状をした金属製の容器６１が設置され、容器６１の外周には断熱部材６２が取り付けられ、断熱部材６２の外周は金属板製の保護部材６３により保護されている。容器６１上部の所定箇所には空気抜き部６１ａが形成されており、容器６１内における高温水６５の増減につれ、容器６１内の空気が空気抜き部６１ａより容易に流出・流入するようになっている。容器６１上部の所定箇所には排出管６４ａの一端部が接続され、排出管６４ａの他端部はバルブ６４ｂを介してヘッダー５３の一端部５３ｂに接続されている。これら容器６１、断熱部材６２、保護部材６３、配管６４ａ、バルブ６４ｂ等を含んで蓄熱手段６０が構成されている。
【０００５】
容器６１内部の所定位置には配管６６の一端部が取り付けられ、配管６６の他端部はポンプを介して熱交換器、ヒートポンプ、給湯器、浴槽、暖房器、吸収冷凍機等の熱利用機器（共に図示せず）に接続されている。これら平板型集熱器５０、媒体供給系５７、蓄熱手段６０、熱利用機器等を含んで熱利用システムが構成されている。
【０００６】
このように構成された熱利用システムを使用する場合、集熱板５１に太陽の放射光が高密度に放射され、かつヘッダー５３の高さがヘッダー５４より高くなるように、平板型集熱器５０を所定方向・所定傾斜角に設定・固定する。次にバルブ６４ｂを開き、切換バルブ５７ｄを給水管５７ｅ側に切り換えた後、ポンプ５７ｃを駆動し、図中矢印で示したように、所定流量の水を配管５７ｅ、切換バルブ５７ｄ、ポンプ５７ｃ、配管５７ａ、ヘッダー５４を介して集熱管５２に供給する。すると集熱板５１に吸収された太陽熱が熱伝導作用等により、集熱管５２を介して水に伝達され、略１気圧、８０〜９０℃程度の高温水６５が生成される。この高温水６５はヘッダー５３、排出管６４ａ、バルブ６４ｂを通り、蓄熱手段６０に貯蔵される。蓄熱手段６０に貯蔵された高温水６５の温度が低下した場合、切換バルブ５７ｄを供給管５７ｂ側に切り換え、平板型集熱器５０に再度通すことにより、高温水６５の温度が確保される。
【０００７】
蓄熱手段６０に所定量の高温水６５が貯蔵されると、配管６６のポンプを駆動して高温水６５を熱利用機器側に供給する。
【０００８】
図６は従来の別の熱利用システムを概略的に示した断面図であり、図中５１、５２、５３〜５４、５５は、図５に示したものと略同様の集熱板、集熱管、ヘッダー、ケースをそれぞれ示している。集熱板５１、集熱管５２、ヘッダー５３、５４の上面には、図５に示したものと略同様の黒色塗装処理（図示せず）が施されている。ケース５５の内壁と集熱板５１、ヘッダー５３、５４との間には断熱材７１が充填されている。集熱板５１、集熱管５２の上方には透過体７２ａ、７２ｂが二重に取り付けられており、これにより伝導による外方への熱損失が抑制されるようになっている。さらに対流による熱損失の発生を抑制するため、透過体７２ａ、７２ｂの隙間７２ｃと、透過体７２ａ、集熱板５１の空隙７３とは所定の低圧に維持されるようになっている。これら集熱板５１、集熱管５２、ヘッダー５３、５４、ケース５５、断熱材７１等を含んで平板型集熱器７０が構成されている。
【０００９】
平板型集熱器７０の下方には熱交換器７４が設置されており、熱交換器７４は、その周囲に断熱部材（図示せず）が取り付けられた容器７４ａと、容器７４ａ内に縦方向に配設されたコイル状の内部配管７４ｂとを含んで構成されている。内部配管７４ｂの上端部には配管７６ａを介してヘッダー５３が接続される一方、内部配管７４ｂの下端部は配管７６ｂ、圧縮ポンプ７５、配管７６ｃを介してヘッダー５４に接続されている。他方、熱交換器７４上部は配管７９ａを介し、熱利用機器である蒸気タービン７７の入口部７７ａに接続されている。さらに蒸気タービン７７の出口部７７ｂは配管７９ｂ、復水器７８ａ、配管７９ｃ、循環ポンプ７８ｂ、配管７９ｄを介して熱交換器７４下部に接続されている。又、蒸気タービン７７の回転軸７７ｃには、発電機７７ｄが機械的に連結されている。
【００１０】
このように構成された熱利用システムを使用する場合、熱媒体として例えば水を用いて圧縮ポンプ７５を駆動し、図中矢印で示したように、所定圧力、所定流量の加圧水を配管７６ｃ、ヘッダー５４を介して集熱管５２に供給する。図５に示した集熱器５０に比べて、集熱器７０は伝導及び対流による熱損失が少ないため、集熱管５２を通った加圧水は約１３０℃程度まで昇温させられる。この加圧高温水はヘッダー５３、配管７６ａを通り、熱交換器７４の内部配管７４ｂに供給され、容器７４ａ内の水と熱交換されて温度が低下した後、配管７６ｂ、圧縮ポンプ７５を通って再び循環させられる。一方、熱交換器７４において加熱された水は圧力蒸気となり、この圧力蒸気は配管７９ａを介し、蒸気タービン７７に導入されて膨張する。するとこの蒸気は流速を増しつつタービンブレード（図示せず）に衝突し、回転軸７７ｃを介して発電機７７ｄを駆動させ、電気を発生させる。蒸気タービン７７より排出された蒸気は復水器７８ａにおいて温水となり、循環ポンプ７８ｂを介して熱交換器７４に供給され、再び循環させられる。
【００１１】
上記したように、図５に示した熱利用システムにおいては、太陽熱エネルギを高温水６５（約１気圧、８０〜９０℃程度）の顕熱として転換・回収しており、この場合、潜熱回収に比べて水単位重量当たりの回収熱量が少ない。この結果、熱量を多く回収するには集熱器５０に比較的大量の水を供給・輸送する必要があり、装置の剛性やポンプ５７ｃ等の機器能力を大きく設定せねばならず、設計が面倒となり、コストが高くつき易い。又、透過体５６等からの熱損失が多いため、集熱効率が劣るという課題があった。
【００１２】
又、図示しないが、集熱器５０がグランドレベル上に複数個連結して設置されると共に、蓄熱手段６０上面が集熱器５０上面より高く設定されているような大規模の熱利用システムにおいては、高温水６５を蓄熱手段６０に貯蔵するため、バルブ６４ｂ近傍にポンプ５７ｃと連動して流量を制御する別のポンプを設置する必要がある。この結果、設計、組み立て施工、メンテナンスが面倒となり、コストが一層高くつき易いという課題があった。
【００１３】
又上記したように、図６に示した熱利用システムにおいては、太陽熱エネルギを加圧高温水（約４〜６気圧、１１０〜１３０℃程度）の顕熱として転換・回収しており、図５の場合と同様、水単位重量当たりの回収熱量が少ない。この結果、集熱器７０に比較的大量の水を供給・輸送する必要があり、装置全体の剛性や圧縮ポンプ７５等の機器能力を大きく設定する必要がある。又、集熱器７０、熱交換器７４、圧縮ポンプ７５等がクローズドサイクルを構成すると共に、水の圧力が高いため、図５のものに比べて一層耐圧強度を高め、かつ水漏れ防止を図る必要がある。又、隙間７２ｃや空隙７３を略真空に維持しなくてはならず、集熱器７０の設計、製造、メンテナンスが面倒となり易い。これらの結果、コストがより一層高くつき易いという課題があった。
【００１４】
【発明の開示】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、媒体として少量の水を用い、太陽熱エネルギを大気圧の飽和水蒸気あるいは過熱水蒸気の潜熱として大規模かつ効率的に転換・回収することができ、発生させた飽和水蒸気あるいは過熱水蒸気が自動的に輸送されると共に、簡単かつ確実に貯蔵することができ、装置の軽量化や機器能力のダウンサイジング化を図ると共に、設計、製造・メンテナンスを容易に行うことができ、この結果、コストを大幅に削減することができる熱利用システムを提供することを目的としている。
【００１５】
本発明者は下記の（１）〜（６）に示した知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１６】
（１）平板型集熱器における太陽エネルギの集熱可能熱量を約５００Ｗ／ｍ2 とすると、この熱量による飽和水（０℃→１００℃、１気圧）の理論上の生成量は約１．２ｇ／ｍ2 ・ｓである（９０℃→１００℃の場合は約１２ｇ／ｍ2 ・ｓ）。一方、この熱量による飽和水蒸気（１００℃、１気圧）の理論上の生成量は約０．２２ｇ／ｍ2 ・ｓ（約３７０ｍｌ／ｍ2 ・ｓ）であり、前記した０℃→１００℃の飽和水生成の場合に比べて水（循環）使用重量を約１／５（９０℃→１００℃の場合は約１／５０）程度にまで減少させることが可能となる。
【００１７】
したがって、太陽熱エネルギを例えば飽和水蒸気の潜熱として回収すると、媒体（水）の供給量を少なくし得ることとなり、装置の強度や機器の能力を軽減してコストダウンを図ることが可能となる。
【００１８】
（２）半径が１０-4ｍ〜１０-5ｍの微小水滴は、表面が平滑なバルク水の場合と比較して放射熱を吸収し易い。又、蒸発に伴なって微小水滴の半径が約１０-7ｍ以下になると、この飽和水蒸気圧がバルク水と比べて大きくなるため、１気圧のもとでは、１００℃よりも低い温度で水蒸気となり易い。
【００１９】
（３）飽和水の上面と高温の集熱体の下面とが水蒸気を挟んで対向配置されている場合、飽和水の熱放射エネルギをＥw 、飽和水上面（黒体とみなす）の熱放射率εw を１、集熱体下面の熱放射率をεc 、集熱体の温度Ｔc と同一温度における黒体の熱放射エネルギをＥcbとすると、飽和水の上面に照射される熱放射エネルギは、下記の（ａ）式で表される。
【００２０】
（１−εc ）Ｅw ＋εc ×Ｅcb  ・・・・・・（ａ）
したがって、水が蒸発することにより潜熱に移行するエネルギＥは、下記の（ｂ）式で表される。
【００２１】
Ｅ＝｛（１−εc ）Ｅw ＋εc ×Ｅcb｝−Ｅw
＝εc （Ｅcb−Ｅw ）        ・・・・・・（ｂ）
この際、飽和水の熱放射エネルギＥw は一定であるから、Ｅは略εc に比例する。すなわち、集熱体下面に黒体化処理を施すことにより、集熱体から飽和水への放射伝熱量を多くし得ることとなる。一方、集熱体下面に黒体化処理を施さない場合、飽和水への放射伝熱量が大幅に減少し、集熱体の温度のみが上昇することとなる。
【００２２】
（４）微小水滴が充満している水蒸気発生室内の上部に所定温度の集熱体が水平状に配設されている場合、前記集熱体の下面近傍から下方に向けて、比較的高温の過熱水蒸気、約１００℃の飽和水蒸気、約１００℃以下の飽和水がこの順に分布、滞留しており、上方に分布するもの程比重が小さいため、自然体流が生じ難い。又、飽和水蒸気、過熱水蒸気の発生の際、容積変化に基づく強制対流の発生もきわめて僅かである。このような滞留・分布がある場合、集熱体から微小水滴への伝熱効率が低下することとなる。
【００２３】
（５）輸送系の水蒸気の流れが定常流である場合、この定常流を作るために必要な最小限の水蒸気圧力差を△Ｐu 、前記輸送系の圧力損失（輸送抵抗）を△Ｐl とすると、水蒸気発生室内と大気圧との圧力差△Ｐは、下記の（ｃ）式で表される。
【００２４】
△Ｐ＝△Ｐu ＋△Ｐl           ・・・・・・（ｃ）
したがって、前記輸送系が断熱材により熱的に十分絶縁されている場合、前記水蒸気発生室内と大気圧との圧力差△Ｐを略数百Ｐａ程度に抑えることにより、前記輸送系の全流路において水蒸気の密度を略同様となし得ることとなる。この結果、前記水蒸気発生室内で水蒸気を連続的に発生させるにつれ、前記輸送系を介し、これと略同量の水蒸気を順次自動的に押出し・輸送し得ることとなる。又、前記輸送系の圧力損失△Ｐ1 が略数百Ｐａ以下となるように、水蒸気輸送量・輸送距離等に基づいて前記輸送系の配管断面形状が簡単に設定され、この結果、前記輸送系を容易に設計し得ると共に、システム全体の耐圧性を低く設定し得ることとなる。
【００２５】
（６）水蒸気収容手段が略湯呑茶碗を逆にした形状である場合に、この水蒸気収容手段に例えば飽和水蒸気を供給してゆくと、空気の比重に比べて飽和水蒸気の比重が小さいため、飽和水蒸気が浮上して前記水蒸気収容手段内の上部（水蒸気収容部）に収容される一方、空気は下方向に沈降する。この空気は開口部を介して大気圧により常時押し上げられているため、水蒸気収容部に大気圧の飽和水蒸気を確実に収容し得ることとなる。
【００２６】
すなわち、上記目的を達成するために本発明に係る熱利用システム（１）は、  集熱体と断熱ケースとの間に形成され、太陽熱により微小水滴を蒸発させる水蒸気発生室、
該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、
及び前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成され、
前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定された太陽熱集熱手段と、
該太陽熱集熱手段の前記輸送系を介して接続され、下部に大気に開放された開口部を有し、かつ上部に水蒸気収容部を有する水蒸気収容手段とを備え、
前記水蒸気発生室で発生させた大気圧の飽和水蒸気あるいは過熱水蒸気のみを熱媒体として利用することを特徴としている。
【００２７】
尚、前記微小水滴供給手段により前記水蒸気発生室内に供給される微小水滴の形状は略球形であると共に、前記微小水滴供給手段における電力効率からみて、この半径は１０-4〜１０-5ｍ程度であることが望ましい。
【００２８】
上記した熱利用システム（１）によれば、前記水蒸気発生室内に前記微小水滴供給手段より供給された微小水滴が充満しており、この微小水滴は流水等に比べ、前記集熱体が放射する放射熱エネルギを吸収し易いので、前記微小水滴は容易、かつ確実に蒸発することとなる。したがって太陽熱エネルギを熱容量の大きい水蒸気潜熱として効率よく変換・回収することができると共に、回収熱量当りの必要媒体量（水使用量）を大幅に減少させることができる。この結果、装置の軽量化やダウンサイジングを図ることができ、コストを削減することができる。又、媒体供給系、熱輸送系の構造が簡単となるため、大量のエネルギを獲得する大規模システムにも容易に対応することができると共に、製造・メンテナンスを容易に行うことができる。
【００２９】
又、本発明に係る熱利用システム（２）は、金属板の一主面側に太陽光の吸収率が大きく、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜が形成され、前記金属板の他主面側に黒体化処理が施された集熱体、該集熱体の前記他主面が下向きに取り付けられる略箱形状をした断熱ケース、該断熱ケースと前記集熱体との間に形成された水蒸気発生室、該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、及び前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成された太陽熱集熱手段を備え、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定されていることを特徴としている。
【００３０】
前記水蒸気発生室内における水蒸気圧力と大気圧との圧力差は、断熱材の断熱性能、水蒸気通路の断面積及び距離、水蒸気の流速等により変化するが、あってもプラス数百Ｐａ以下が望ましい。
【００３１】
上記した熱利用システム（２）によれば、上記熱利用システム（１）と略同様の効果を得ることができると共に、前記一主面側に形成された前記選択吸収膜により、太陽熱エネルギを前記集熱体に効率よく吸収させることができ、かつ前記他主面側に施された前記黒体化処理により、前記集熱体に吸収された太陽熱エネルギを前記微小水滴に確実に放射伝熱させることができ、この結果、太陽熱エネルギを一層効率的に回収することができる。又、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定されているので、前記輸送系の一方を大気に開放しておくことにより、前記水蒸気発生室内で水蒸気を発生させるにつれ、前記輸送系を介し、これと略同量の水蒸気を順次自動的に押出し、輸送することができる。又、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力が略大気圧に維持されるように、水蒸気輸送量・輸送距離等に基づいて前記輸送系の断面形状を簡単に設定し得るので、前記輸送系を容易に設計することができると共に、全体的に耐圧性を低く抑えることができ、これらの結果、コストを大幅に削減することができる。
【００３２】
又、本発明に係る熱利用システム（３）は、金属板の一主面側に太陽光の吸収率が大きく、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜が形成され、前記金属板の他主面側に黒体化処理が施された集熱体、該集熱体の前記他主面が下向きに取り付けられる略箱形状をした断熱ケース、該断熱ケースと前記集熱体との間に形成された水蒸気発生室、該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、及び前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成され、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定された太陽熱集熱手段と、該太陽熱集熱手段の前記輸送系を介して接続され、下部に大気に開放された開口部を有し、かつ上部に水蒸気収容部を有する水蒸気収容手段と、該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段とを備えていることを特徴としている。
【００３３】
上記した熱利用システム（３）によれば、上記熱利用システム（２）と略同様の効果を得ることができると共に、前記輸送系を介し、所定形状の開口部を有する前記水蒸気収容手段が接続されているので、前記水蒸気発生室内で水蒸気を連続的に発生させるにつれ、これと略同量の水蒸気が前記輸送系より順次自動的に押出されてゆき、前記水蒸気収容手段へと輸送される。又、水蒸気の比重は大気の比重に比べて小さく、かつこの大気が前記開口部を介して大気圧により常時押し上げられているので、輸送された大気圧の水蒸気を前記水蒸気収容手段内に確実に収容しておくことができる。又、前記水蒸気収容手段に前記蒸気配管を介して熱利用手段及び／又は動力利用手段が接続されると共に、前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段を備えているので、作動開始時に前記熱利用手段内や前記蒸気配管内に滞留している大気を排出し、あるいは作動中に前記熱利用手段内に生じる不凝縮性気体を排出することができ、これらの結果、前記水蒸気収容手段内の水蒸気を前記熱利用手段及び／又は前記動力利用手段へ確実に輸送・導入し、利用することができる。
【００３４】
又、本発明に係る熱利用システム（４）は、金属板の一主面側に太陽光の吸収率が大きく、赤外線の放射率が小さい選択吸収膜が形成され、前記金属板の他主面側に黒体化処理が施された集熱体、該集熱体の前記他主面が下向きに取り付けられる略箱形状をした断熱ケース、該断熱ケースと前記集熱体との間に形成された水蒸気発生室、該水蒸気発生室内に微小水滴を供給する微小水滴供給手段、及び前記水蒸気発生室内で発生した水蒸気を系外に輸送する輸送系を含んで構成され、前記水蒸気発生室内の水蒸気圧力を略大気圧に維持し得るように、前記輸送系の輸送抵抗が設定された太陽熱集熱手段と、該太陽熱集熱手段の前記輸送系を介して接続され、下部に大気に開放された開口部を有し、かつ上部に水蒸気収容部を有する水蒸気収容手段と、該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段及び外気導入調整手段とを備えていることを特徴としている。
【００３５】
上記した熱利用システム（４）によれば、上記熱利用システム（３）と略同様の効果を得ることができると共に、外気導入調整手段を備えているので、蒸気供給量を調整したり、あるいは所定量の外気を導入することができ、前記熱利用手段や前記動力利用手段の駆動を制御することができると共に、前記熱利用手段の駆動を確実に停止させることができる。
【００３６】
又、本発明に係る熱利用システム（５）は、上記熱利用システム（４）において、前記外気導入調整手段が、水蒸気の発生量及び前記水蒸気収容手段における水蒸気の貯蔵量を検出する検出手段のデータに基づき、コントローラにより制御されるように構成されていることを特徴としている。
【００３７】
上記した熱利用システム（５）によれば、前記水蒸気収容手段に複数個の熱利用手段及び／又は動力利用手段が接続されている場合、水蒸気の発生量及び貯蔵量の変動に対応し、駆動すべき所定の熱利用手段及び／又は動力利用手段に所定流量の水蒸気を確実に分配・供給することができる。
【００３８】
又、本発明に係る熱利用システム（６）は、上記熱利用システム（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記水蒸気発生室に水蒸気を撹拌する撹拌手段が装備されていることを特徴としている。
【００３９】
上記した熱利用システム（６）によれば、前記水蒸気発生室内において、下方から上方に向けて次第に温度が高くなるように分布・滞留している微小水滴や水蒸気を全体的に撹拌・混合することができ、この結果、前記集熱体から微小水滴への伝熱効率を高めることができ、水蒸気を効率よく発生させることができる。
【００４０】
また本発明に係る熱利用システム（７）は、上記熱利用システム（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記微小水滴供給手段が、撹拌手段としても作用するように構成されていることを特徴としている。
【００４１】
上記した熱利用システム（７）によれば、前記撹拌手段を前記微小水滴供給手段と同一箇所に設置することができると共に、微小水滴の発生と同時にこれを撹拌することができ、この結果、前記集熱体から微小水滴への伝熱効率を一層高めることができる。
【００４２】
また本発明に係る熱利用システム（８）は、上記熱利用システム（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記集熱体の上方に、該集熱体を覆う態様で、光を透過する透過体を備えていることを特徴としている。
【００４３】
上記した熱利用システム（８）によれば、前記透過体と前記集熱体との距離を短く設定することにより、対流の発生に基づく外方への伝熱損失の発生を防止することができると共に、前記集熱体の上面に形成された選択吸収膜を機械的、化学的に保護することができる。
【００４４】
また本発明に係る熱利用システム（９）は、下部が大気に開放され、上部に蒸気取出口が形成された水蒸気収容手段と、該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段とを備えていることを特徴としている。
【００４５】
また本発明に係る熱利用システム（１０）は、下部が大気に開放され、上部に蒸気取出口が形成された水蒸気収容手段と、該水蒸気収容手段に蒸気配管を介して接続される熱交換器等の熱利用手段及び／又は蒸気タービン等の動力利用手段と、前記熱利用手段や前記蒸気配管に導入された水蒸気等のガスを排出する排出手段及び外気導入調整手段とを備えていることを特徴としている。
【００４６】
また本発明に係る熱利用システム（１１）は、前記外気導入調整手段が、前記水蒸気収容手段における水蒸気の貯蔵量を検出する検出手段のデータに基づき、コントローラにより制御されるように構成されていることを特徴としている。
【００４７】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明に係る熱利用システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付すこととする。
【００４８】
図１は実施の形態（１）に係る熱利用システムを概略的に示した断面図であり、図２は、実施の形態（１）に係る熱利用システムにおける集熱手段近傍を詳細に示した部分断面斜視図である。枠体１１ａはステンレス鋼やプラスチック材料等の比較的に薄い板を用いて、略箱形状に形成されている。枠体１１ａの外周には断熱部材１１ｂが配置され、この断熱部材１１ｂは保護部材１１ｃにより保護されるようになっている。これら枠体１１ａ、断熱材１１ｂ、保護部材１１ｃを含んで断熱ケース１１が構成されている。
【００４９】
断熱ケース１１上部にはステンレス鋼板等を用いて平面視略長方形形状に形成された金属板１２ａが密着して取り付けられている。金属板１２ａの上面には例えば化成処理等の方法を用いて選択吸収膜１２ｂが形成されており、この選択吸収膜１２ｂは太陽が放射する熱エネルギ（波長が約３μｍ以下）は吸収し、集熱体１２における赤外線領域の熱エネルギ（波長が約３μｍ以上）は放射し難いものとなっている。他方、金属板１２ａの下面には例えばシリコン樹脂を塗布する等の方法を用いて黒体化処理膜１２ｃが形成されており、この黒体化処理膜１２ｃにより、集熱体１２から微小水滴３１への放射伝熱量が確保されるようになっている。これら金属板１２ａ、選択吸収膜１２ｂ、黒体化処理膜１２ｃを含んで集熱体１２が構成されている。
【００５０】
集熱体１２の上部には２枚の透過体１７ａ、１７ｂが集熱体１２を覆う態様で取り付けられている。透過体１７ａ、１７ｂは透明なフッ素樹脂（ＦＥＰ）フィルムを用いて構成されており、太陽光を十分に透過し得るようになっている。又、集熱体１２と透過体１７ａ、透過体１７ａと透過体１７ｂの距離はＤ1 、Ｄ2 に設定されており、これらの空間Ｄ1 、Ｄ2 により、空気の対流に基づく熱損失が少なく抑えられるようになっている。距離Ｄ1 、Ｄ2 は４０〜８０ｍｍが望ましい。
【００５１】
又、集熱体１２と断熱ケース１１とで取り囲まれた所定容積の空間により、水蒸気発生室１３が構成されている。水蒸気発生室１３内の水蒸気圧力は、水蒸気の温度、発生量、取出口１６に接続された輸送系１８の圧力抵抗等により変動するが、大気圧に比べて数百Ｐａ以下に設定されている。断熱ケース１１の所定箇所には複数個の孔部１３ａが形成され、各孔部１３ａ内には例えば超音波霧化器より構成された微小水滴供給手段１４の先端部が水蒸気発生室１３内に臨ませて挿入・装着されている。各微小水滴供給手段１４には給水配管１４ａ、導電線１４ｂがそれぞれ接続されており、微小水滴供給手段１４への給水量や、微小水滴供給手段１４における振動子への供給電力量の調整等により、短期的な日射量の変動や熱利用手段の負荷変動に対応し得るようになっている。又断熱ケース１１の別の所定箇所には孔部１３ｂが形成され、孔部１３ｂには回転羽根部１５ａ、モータ１５ｂ等を含んで構成された撹拌手段１５の接続部が挿入されている。撹拌手段１５には導電線１５ｃが接続されている。
【００５２】
断熱ケース１１の所定箇所には、略溝形状をした所定断面積の取出口１６が形成されており、取出口１６の下方にはこれに沿う態様で所定長さＬの配管本体１８ａが配設されている。配管本体１８ａの所定箇所には開口部１８ｂが形成され、開口部１８ｂと取出口１６とは接続されている。配管本体１８ａの一端部は例えば盲フランジ１８ｃにより閉塞され、配管本体１８ａの他端部には例えば接続フランジ１８ｄが取り付けられている。配管本体１８ａ及びフランジ１８ｃ、１８ｄの周囲には断熱部材１８ｅが巻装されている。これら取出口１６、配管本体１８ａ、開口部１８ｂ、フランジ１８ｃ、１８ｄ等を含んで輸送系１８が構成されている。
【００５３】
これら断熱ケース１１、集熱体１２、水蒸気発生室１３、微小水滴発生手段１４、輸送系１８等を含んで太陽熱集熱手段１０が構成されている。尚、太陽熱集熱手段１０は略水平に設置するのが望ましいが、傾斜して設置することも可能である。
【００５４】
太陽熱集熱手段１０は輸送系１８の接続フランジ１８ｄを介し、略湯呑茶碗を逆にした形状の容器２１ａの側壁上部に接続されている。容器２１ａ上部は水蒸気収容部２１ｂとなる一方、容器２１ａ下部には開口部２１ｃが形成されており、この開口部２１ｃを介して、水蒸気収容部２１ｂが容器２１ａ外方の大気側に常時開放されている。容器２１ａの外周には断熱部材２１ｄが取り付けられており、水蒸気収容部２１ｂ内に収容された水蒸気の温度が維持されるようになっている。これら容器２１ａ、断熱部材２１ｄ等を含んで水蒸気収容手段２１が構成されている。
【００５５】
水蒸気収容手段２１の近傍には、略中空円柱形状をした密閉容器２２ａが設置されている。容器２２ａの外周には断熱部材２２ｄが取り付けられる一方、容器２２ａ内には略管形状をした内部配管２２ｅがコイル状に配設されている。又、容器２２ａ下部の所定箇所には給水管２２ｂが接続され、容器２２ａ上部の所定箇所には熱媒輸送管２２ｃが接続されている。これら容器２２ａ、給水管２２ｂ、熱媒輸送管２２ｃ、内部配管２２ｅ等を含んで熱利用手段としての熱交換器２２が構成されている。尚図１に示したものでは、内部配管２２ｅがパイプ形状である場合について説明したが、別の実施の形態では、図示しないが、プレート形状であってもよい。
【００５６】
内部配管２２ｅ上部には、蒸気配管２３の一端部が接続され、蒸気配管２３の他端部側はバルブ２３ａ、継手２３ｂを介して水蒸気収容手段２１の上部に接続されている。他方、内部配管２２ｅ下部には排出管２４の一端部が接続されており、排出管２４の他端部側は、凝縮水を取り除くトラップ２５ａや吸引ポンプ２５ｂを含んで構成された排出手段２５を介して外方に開放されている。これら太陽熱集熱手段１０、水蒸気収容手段２１、熱交換器２２、蒸気配管２３、排出手段２５等を含んで実施の形態（１）に係る熱利用システムが構成されている。
【００５７】
このように構成された熱利用システムを用いる場合、太陽熱集熱手段１０を太陽光が照射する場所に設置し、蒸気配管２３のバルブ２３ａを閉じておく。又、給水配管１４ａを介して微小水滴供給手段１４に水を供給すると共に、電源スイッチ（図示せず）をオンにして微小水滴供給手段１４を駆動する。すると超音波振動作用により、水蒸気発生室１３内に霧状の微小水滴３１が発生・拡散してゆく。この場合、微小水滴３１の半径は１０-4〜１０-5ｍ程度であることが望ましい。集熱体１２からの放射伝熱、あるいは集熱体１２に接触した際の熱伝導により、微小水滴３１が略大気圧を飽和圧力とする飽和温度まで急速に上昇してゆき、この表面が気化を始める。次に撹拌手段１５の電源スイッチ（図示せず）をオンにして撹拌手段１５を駆動して撹拌すると、多くの微小水滴３１が水蒸気化する。水蒸気発生室１３内における水蒸気の圧力と大気圧との圧力差は、輸送系１８の圧力損失をカバーする程度に数百Ｐａ以下であることが望ましい。この圧力差により、熱媒体としての水蒸気が輸送系１８を通り、水蒸気収容手段２１に流入する。比重が小さい水蒸気は上方の水蒸気収容部２１ｂに溜ってゆき、比重が大きい大気領域３３は次第に押し下げられて開口部２１ｃより排出される。  水蒸気収容手段２１に所定量の水蒸気３２が溜った後、給水管２２ｂを介して容器２２ａ内に熱媒としての水３４を供給する。次にバルブ２３ａを開き、排出手段２５を駆動する。すると水蒸気３２が吸引ポンプ２５ｂにより吸引され、蒸気配管２３、内部配管２２ｅを通り、水３４と熱交換してその潜熱を奪われ、凝縮して水となる。このように、熱交換器２２内の圧力は水蒸気の凝縮に伴ない低下することとなり、水蒸気収容部２１ｂ側と比べて常に低圧となる。このため始動時のみ吸引ポンプ２５ｂを駆動させれば、その後は水蒸気収容部２１ｂと内部配管２２ｅ内との圧力差に基づき、水蒸気は水蒸気収容部２１ｂ側から内部配管２２ｅ内へどんどん自動的に供給されることとなり、吸引ポンプ２５ｂの駆動電力はほとんど必要とされない。凝縮水はトラップ２５ａにおいて分離されて微小水滴供給手段１４へ供給され、残余の気体は吸引ポンプ２５ｂにより大気側に適宜放出される。一方、加熱された水３４は熱湯となり、熱媒輸送管２２ｃを介して給湯器、浴槽、暖房器（共に図示せず）等に供給される。
【００５８】
又、蒸気配管２３に、図６に示したものと略同様の蒸気タービン、発電機、復水器（共に図示せず）を接続すれば、水蒸気収容部２１ｂから送られる水蒸気により発電が行われ、多量の電力が取り出せることとなる。
【００５９】
上記説明から明らかなように、実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、水蒸気発生室１３内に微小水滴供給手段１４より供給された微小水滴３１を充満させることができ、この微小水滴３１は流水等に比べ、集熱体１２が放射する放射熱エネルギを格段に吸収し易いので、微小水滴３１を容易、かつ大量に蒸発させることができる。したがって太陽熱エネルギを熱容量の大きい水蒸気潜熱として効率的に回収することができると共に、回収熱量当りの水使用量を大幅に減少させることができる。したがって装置の軽量化や輸送系機器能力のダウンサイジングを図ることができ、又輸送系機器能力の軽減を図ることができ、この結果、コストを削減することができる。又、給水配管１４ａ等の媒体供給系、蒸気配管１８等の熱輸送系の構造が簡単となるため、大量のエネルギを獲得するための大規模システムにも容易に対応することができると共に、製造・メンテナンスを容易なものとすることができる。
【００６０】
又、金属板１２ａの上面側に形成された選択吸収膜１２ｂにより、太陽熱エネルギを集熱体１２に効率よく吸収させることができ、かつ金属板１２ａの下面側に形成された黒体化処理膜１２ｃにより、集熱体１２に吸収された太陽熱エネルギを微小水滴３１に効率的に放射伝熱させることができ、この結果、太陽熱エネルギを効率的に回収することができる。又、水蒸気発生室１３内の水蒸気圧を略大気圧に維持し得るように、輸送系１８の輸送抵抗が設定されているので、輸送系１８の一方を大気に開放しておくことにより、水蒸気発生室１３内で水蒸気を発生させるにつれ、輸送系１８を介し、これと略同量の水蒸気を順次自動的に押出し、輸送することができる。又、水蒸気発生室１３内の水蒸気圧力が略大気圧に維持されるように、水蒸気輸送量・輸送距離等に基づいて輸送系１８の断面形状を簡単に設定し得るので、輸送系１８を容易に設計することができると共に、全体的に耐圧性を低く抑えることができ、これらの結果、コストを大幅に削減することができる。
【００６１】
又、輸送系１８を介し、所定形状の開口部２１ｃを有する水蒸気収容手段２１が接続されているので、水蒸気発生室１３内で水蒸気を連続的に発生させるにつれ、これと略同量の水蒸気を輸送系１８より順次自動的に押出してゆき、水蒸気収容手段２１に輸送することができる。又、水蒸気３２の比重は大気３３の比重に比べて小さく、かつこの大気領域３３が開口部２１ｃを介して大気圧により常時押し上げられているので、輸送された約１気圧の水蒸気３２を水蒸気収容手段２１内に確実に収容することができる。又、水蒸気収容手段２１に蒸気配管２３を介して熱交換器２２が接続されると共に、熱交換器２２に導入された水蒸気を排出する排出手段２５を備えているので、作動開始時に熱交換器２２内に滞留している大気を排出し、あるいは作動中に熱交換器２２内に生じる不凝縮性気体を排出することができ、これらの結果、水蒸気収容手段２１内の水蒸気３２を熱交換器２２へ確実に輸送・導入し、熱利用することができる。
【００６２】
又、水蒸気発生室１３内において、下から上方に向けて次第に温度が高くなるように分布・滞留している微小水滴３１や水蒸気を撹拌手段１５により全体的に撹拌・混合することができ、この結果、集熱体１２から微小水滴３１への伝熱効率を高めることができ、水蒸気を効率よく発生させることができる。
【００６３】
又、透過体１７ａ、１７ｂと集熱体１２との距離Ｄ1 、Ｄ2 を短く設定することにより、対流の発生に基づく外方への伝熱損失を低く抑えることができると共に、集熱体１２の上面に形成された選択吸収膜１２ｂを機械的、化学的に保護することができる。
【００６４】
尚、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、微小水滴供給手段１４と撹拌手段１５とが別の箇所に設置されている場合について説明したが、図示しない別の実施の形態では、図１、図２に示した撹拌手段１５が設置されておらず、超音波霧化器等の微小水滴供給手段１４にファン等の撹拌手段が組み込まれていてもよい。
【００６５】
この場合、撹拌手段を微小水滴供給手段と同一箇所に設置するので、微小水滴３１の発生と同時にこれを撹拌することができ、この結果、集熱体１２から微小水滴３１（共に図１、図２）への伝熱効率を一層高めることができる。
【００６６】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、２枚の透過体１７ａ、１７ｂに透明なＦＥＰフィルムを用いた場合について説明したが、別の実施の形態では、透過体は１枚であっても、あるいは無くてもよく、又材質は強化ガラス等であってもよい。
【００６７】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、蒸気配管１８に１個の太陽熱集熱手段１０が接続されている場合について説明したが、別の実施の形態では、蒸気配管１８に複数個の太陽熱集熱手段１０が接続されていてもよい。
【００６８】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、水蒸気収容手段２１の開口部２１ｃが水蒸気収容部２１ｂと略同一口径である場合について説明したが、別の実施の形態では、開口部が水蒸気収容部２１ｂより小さく絞られていてもよい。
【００６９】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、熱利用手段として熱交換器２２を用い、熱交換した熱水（又は水蒸気）３４を給湯器、浴槽、暖房器等に供給する場合について説明したが、別の実施の形態では、熱利用手段としてヒートポンプ、吸収冷凍機等、あるいは動力利用手段として蒸気タービン等を採用してもよい。
【００７０】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、排出手段２５に吸引ポンプ２５ｂを用いた場合について説明したが、別の実施の形態では、送風機、排風機等を用いてもよい。
【００７１】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、黒体化処理膜１２ｃがシリコン樹脂の塗布により形成されている場合について説明したが、黒体化処理膜は何らこれに限定されるものではなく、例えば黒色塗料が塗布されたものでもよい。
【００７２】
又、上記実施の形態（１）に係る熱利用システムでは、配管本体１８ａ、フランジ１８ｃ、１８ｄ、断熱部材１８ｅ等を含んで構成された輸送系１８を用いた場合について説明したが、別の実施の形態では、薄板（ステンレス鋼板、プラスチック板等）に多孔質断熱板（発泡プラスチック、ＡＬＣ等）が接着されたボードを用いて略中空直方体形状に組み立て、シリコンゴム等の接着剤を用いて接着・形成されたものでもよい。
【００７３】
図３は、実施の形態（２）に係る熱利用システムを概略的に示したブロック図であり、図中１０、１８、２１、２２及び２６、２３、２５ｂは、図１に示したものと略同様の太陽熱集熱手段、輸送系、水蒸気収容手段、熱交換器、蒸気配管、吸引ポンプをそれぞれ示している。複数個の太陽熱集熱手段１０は輸送系１８を介して水蒸気収容手段２１に接続されており、輸送系１８の所定箇所には水蒸気流量計４１ａ、温度計４１ｂ等を含んで構成された水蒸気発生速度検出手段４１が設置されている。この検出手段４１により検出された水蒸気発生速度と、輸送系１８の断面形状とに基づき、コントローラ４３において単位時間当りの水蒸気発生量が演算されるようになっている。
【００７４】
水蒸気収容手段２１内には水蒸気貯蔵量検出手段４２が設置されており、これは、例えば縦方向に並んだ複数個の湿度センサ（図示せず）より構成されている。そして比較的湿度が高い位置を検出することにより、コントローラ４３において水蒸気の貯蔵量が求められるようになっている。
【００７５】
水蒸気収容手段２１は蒸気配管２３、自動開閉バルブ４４ａ、４４ｂ、自動外気導入バルブ４５ａ、４５ｂを介し、例えば熱利用手段としての熱交換器２２、２６にそれぞれ接続されており、各熱交換器２２、２６には排出手段としての吸引ポンプ２５ｂがそれぞれ接続されている。そして自動開閉バルブ４４ａ、４４ｂを作動させると、水蒸気が所定量導通したり、あるいは停止状態となる一方、自動外気導入バルブ４５ａ、４５ｂを開・閉すると、外気（図示せず）に開放・遮断状態となるように構成されている。
【００７６】
又、水蒸気収容手段２１は蒸気配管２３、自動開閉バルブ４４ｃを介し、例えば動力利用手段としての蒸気タ−ビン７７に接続されている。自動開閉バルブ４４ｃ近傍の蒸気配管２３には排出手段としての吸引ポンプ２５ｂが接続されており、駆動開始時にこの吸引ポンプ２５ｂを駆動することにより、蒸気配管２３内に滞留している大気等のガスが排除されるようになっている。
【００７７】
コントローラ４３には信号線４６を介して水蒸気発生速度検出手段４１、水蒸気貯蔵量検出手段４２、出力検出手段（図示せず）が電気的に接続される一方、コントローラ４３は信号線４６を介して吸引ポンプ２５ｂ、自動開閉バルブ４４ａ〜４４ｃ、自動外気導入バルブ４５ａ、４５ｂに電気的に接続されている。これら水蒸気発生速度検出手段４１、水蒸気貯蔵量検出手段４２、コントローラ４３、バルブ４４ａ〜４４ｃ、４５ａ、４５ｂ等を含んで外気導入調整手段４０が構成されている。その他の構成は図１に示したものと略同様であるので、ここではその構成の詳細な説明は省略することとする。これら太陽熱集熱手段１０、水蒸気収容手段２１、熱利用手段としての熱交換器２２、２６、動力利用手段としてのタービン７７、吸引ポンプ２５ｂ、外気導入調整手段４０等を含んで実施の形態（２）に係る熱利用システムが構成されている。
【００７８】
以下、このように構成された熱利用システムの動作について説明する。図４は、実施の形態（２）に係る熱利用システムにおける主として熱利用手段に対するコントローラの動作を概略的に示したフローチャートである。まずキー入力してコントローラ４３の動作を開始すると、熱交換器２２、２６、蒸気タービン７７の出力を検出し、この出力に相当する水蒸気使用量を演算する（ステップ（以下、単にＳと記す）１）。同時に、検出手段４１により検出した水蒸気発生速度と、水蒸気貯蔵量検出手段４２により検出した水蒸気貯蔵量とに基づき、水蒸気発生量を演算する（Ｓ２）。次に出力比に基づき、熱交換器２２、２６、蒸気タービン７７ごとに水蒸気の分配供給量を決定し（Ｓ３）、この水蒸気の分配供給量に基づいて自動開閉バルブ４４ａ〜４４ｃの開度をそれぞれ設定する（Ｓ４）。次にＳ５において、制御する対象が熱利用手段としての熱交換器２２、２６であるか否かを判断し、キー入力がなされていないと判断すると蒸気タービン７７側の駆動を制御する。一方、キー入力がなされていて制御対象が熱交換器２２、２６であると判断すると、Ｓ７において熱交換器２２、２６への水蒸気の分配供給量が水蒸気使用量より多いか否かを判断する。そして水蒸気の分配供給量が多いと判断すると、熱交換器２２、２６の駆動を開始・続行させる（Ｓ８）。
【００７９】
一方、水蒸気の分配供給量が不足すると判断すると、Ｓ９において熱交換器２２、２６の出力がそれぞれ基準能力よりオーバーしているか否かを判断する。そして例えば熱交換器２２の出力がオーバーしていると判断すると、Ｓ４で設定した自動開閉バルブ４４ａの開度を設定値より所定量ほど絞りこみ、熱交換器２２への水蒸気の分配供給量を減少させる（Ｓ１０）。さらにＳ１１において熱交換器２２の出力がまだオーバーしてるか否かを判断し、オーバーしていないと判断するとＳ７に戻る一方、依然オーバーしていると判断すると、自動外気導入バルブ４５ａを所定時間開いて所定量の大気を熱交換器２２内に導入して出力をスローダウンさせた後、Ｓ７に戻る。
【００８０】
他方、Ｓ９において熱交換器２２、２６の出力がいずれもオーバーしていない（すなわち、熱利用手段への水蒸気分配量が絶対的に不足気味である）と判断すると、Ｓ１３において、予め決めておいた駆動の優先順位に基づき、熱交換器２２、２６のいずれを優先させるかを判断し、例えば熱交換器２２の駆動を優先すると判断するとＳ７に戻る。そしてＳ１４において熱交換器２６の駆動を停止するキー入力がなされているか否かを判断し、入力されていないと判断すると、Ｓ７に戻る。一方、入力されていると判断すると、自動開閉バルブ４４ｂを閉じ（Ｓ１５）、自動外気導入バルブ４５ｂを開けると同時に、吸引ポンプ２５ｂを作動させて外気を導入し（Ｓ１６）、熱交換器２６の駆動を停止させる。
【００８１】
尚、蒸気タービン７７側の詳細なフローチャートは示していないが、コントローラ４３を介し、水蒸気発生量に応じて自動開閉バルブ４４ｃの開度、時間を調整することにより、蒸気タービン７７の制御を行うことができる。
【００８２】
上記説明から明らかなように、実施の形態（２）に係る熱利用システムでは、外気導入調整手段４０を備えているので、自動開閉バルブ４４ａを介して蒸気供給量を調整することにより、あるいは自動外気導入バルブ４５ａを介して所定量の外気を導入することにより、熱利用手段としての熱交換器２２の駆動を制御することができると共に、熱交換器２６の駆動を確実に停止させることができる。
【００８３】
又、水蒸気の発生量及び貯蔵量の変動に対応し、駆動すべき所定の熱交換器２２、２６及び蒸気タービン７７に所定流量の水蒸気を確実に分配・供給することができる。
【００８４】
尚、上記実施の形態（２）に係る熱利用システムでは、熱交換器２２、２６における水蒸気の供給側に、外気を導入する自動外気導入バルブ４５ａ、４５ｂが配設されている場合について説明したが、別の実施の形態では、熱交換器２２、２６における水蒸気の排出側に、自動外気導入バルブ４５ａ、４５ｂが配設されてもよい。
【００８５】
又、上記実施の形態（２）に係る熱利用システムでは、コントローラ４３を用いてバルブ４４ａ〜４４ｃ、４５ａ、４５ｂ、吸引ポンプ２５ｂを自動的に操作する場合について説明したが、別の実施の形態では、手動によりこれらの操作を行ってもよい。
【００８６】
又、上記実施の形態（２）に係る熱利用システムでは、熱交換器２２、２６、蒸気タービン７７を用いた場合について説明したが、何らこれに限定されるものではない。図示しないが別の実施の形態では、複数台の任意の熱利用手段や、複数台の蒸気タービン等の動力利用手段や、あるいは複数台の熱利用手段と複数台の動力利用手段とを組み合わせてもよい。
【００８７】
又、上記実施の形態（２）に係る熱利用システムでは、水蒸気の発生量及び使用量を検出するのに、検出手段４１、４２や出力の検出手段を用いた場合について説明したが、何らこれらに限定されるものではない。例えば水蒸気発生速度検出手段４１の代わりに、日射量を検出するものであってもよい。
【００８８】
又、上記実施の形態（１）、（２）に係る熱利用システムでは、いずれも太陽熱のみを利用する場合について説明したが、別の実施の形態では、輸送系１８内に別の加熱手段を補助的に挿入し、水蒸気発生室１３で発生した略大気圧の水蒸気をさらに過熱するようにしてもよい。
【００８９】
又、水蒸気収容手段２１の近傍に低圧ボイラを設置し、この低圧ボイラを別の輸送系を介して水蒸気収容手段２１（共に図１）に接続し、低圧ボイラで発生した略大気圧の飽和水蒸気あるいは過熱水蒸気を水蒸気収容手段２１に補助的に供給するようにしてもよい。
【００９０】
【産業上の利用の可能性】
太陽熱エネルギを効率的、かつ安価に回収し、給湯、温水プール、冷暖房、発電等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る熱利用システムの実施の形態（１）を概略的に示した断面図である。
図２は、実施の形態（１）に係る熱利用システムにおける集熱手段近傍を詳細に示した部分断面斜視図である。
図３は、実施の形態（２）に係る熱利用システムを概略的に示したブロック図である。
図４は、実施の形態（２）に係る熱利用システムにおけるコントローラの動作を概略的に示したフローチャートである。
図５は従来の熱利用システムの主要部を概略的に示した部分断面斜視図である。
図６は従来の別の熱利用システムを概略的に示した断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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