(57)【要約】【課題】蒸気発生装置において蒸気を発生しつつ短時間に蓄熱する。【解決手段】蒸気発生装置１では、熱媒タンク３０から蒸気発生器３１および太陽光集光装置２を順に経由して熱媒タンク３０に戻る循環経路３３に沿って熱媒が連続的に循環する。太陽光集光装置２は、集光させた太陽光により熱媒を加熱し、蒸気発生器３１は、熱媒を利用して液体を加熱することにより液体の蒸気を発生させる。循環経路３３における熱媒タンク３０と蒸気発生器３１との間の分岐位置と、蒸気発生器３１と太陽光集光装置２との間の合流位置３４４とを接続するバイパス流路３４０が設けられ、蒸気発生器３１を通過した熱媒が、バイパス流路３４０を通過した熱媒と混合されて太陽光集光装置２へと送られる。これにより、日射量が多い場合に、蒸気発生器３１において蒸気を発生しつつ、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度を短時間に上昇させて蓄熱することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を利用する蒸気発生装置であって、
集光させた太陽光により熱媒を加熱する太陽光集光装置と、
前記熱媒を貯溜する熱媒タンクと、
液体を貯溜し、前記熱媒を利用して前記液体を加熱することにより、前記液体の蒸気を発生させる蒸気発生器と、
前記熱媒タンクから前記蒸気発生器および前記太陽光集光装置を順に経由して前記熱媒タンクに戻る循環経路に沿って前記熱媒を連続的に循環させるポンプと、
前記循環経路における前記熱媒タンクと前記蒸気発生器との間の分岐位置と、前記蒸気発生器と前記太陽光集光装置との間の合流位置とを接続するバイパス流路を有し、前記蒸気発生器を通過した前記熱媒を、前記バイパス流路を通過した前記熱媒と混合して前記太陽光集光装置へと送る熱媒混合部と、
を備えることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気発生装置であって、
前記熱媒混合部が、
前記循環経路における前記熱媒の温度を測定する温度センサと、
前記分岐位置から前記蒸気発生器に流れる前記熱媒の第１流量と、前記バイパス流路を流れる前記熱媒の第２流量とを、前記温度センサの測定値に基づいて調整する流量調整部と、
をさらに備えることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気発生装置であって、
前記温度センサが、前記合流位置から前記太陽光集光装置に向かう前記熱媒の温度を測定し、
前記流量調整部が、前記温度センサの測定値が所定の温度となるように、前記第１流量と前記第２流量とを調整することを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸気発生装置であって、
前記太陽光集光装置を通過した前記熱媒の温度が、前記熱媒タンク内の前記熱媒の温度よりも低い場合でも、前記太陽光集光装置から前記熱媒タンク内に前記熱媒が流入することを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の蒸気発生装置であって、
前記熱媒タンクが、前記循環経路における前記熱媒用の唯一のタンクであることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の蒸気発生装置であって、
前記蒸気発生器にて発生した前記蒸気が供給される外部設備において、燃料により蒸気を発生させる補助ボイラが設けられていることを特徴とする蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を利用する蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を集光して熱媒体を加熱することにより太陽熱エネルギーを回収する技術の実用化が進められている。当該技術に係る蒸気発生装置では、集光させた太陽光を利用して蒸気を発生させ、当該蒸気が様々な用途に用いられる。
【０００３】
一方、熱源である日射は、天候や時間帯等により変化するため、蒸気発生装置では、蓄熱器等が利用される。例えば、特許文献１では、集熱器、蓄熱器、給水加熱器、蒸発器等を有する太陽熱蒸気サイクルシステムが開示されている。当該システムでは、蓄熱器における蓄熱量が予め定めた基準よりも大きい場合に、蓄熱器から蒸発器への熱媒体の流量が蓄熱器から給水加熱器への流量よりも大きくなるように流量調整弁の開度指令値が決定される。また、蓄熱量が予め定めた基準よりも小さい場合は、蓄熱器から蒸発器への熱媒体の流量が蓄熱器から給水加熱器への流量よりも小さくなるように流量調整弁の開度指令値が決定される。
【０００４】
なお、非特許文献１の１８頁に記載の太陽熱発電プラントでは、太陽光集光装置、高温溶融塩貯溜タンク、蒸気発生器、および、低温溶融塩貯溜タンクが設けられ、溶融塩がこれらの構成を循環する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１２０５５６号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Rafael Osuna Gonzalez-Aguillar et al., "Concentrating solar power - From research to implementation", European Commission, 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の装置では、蓄熱器からの熱媒体の全てが、蒸気の発生または給水の加熱に利用されるため、蒸気を発生しつつ短時間に蓄熱することが困難である。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、蒸気発生装置において蒸気を発生しつつ短時間に蓄熱することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、太陽光を利用する蒸気発生装置であって、集光させた太陽光により熱媒を加熱する太陽光集光装置と、前記熱媒を貯溜する熱媒タンクと、液体を貯溜し、前記熱媒を利用して前記液体を加熱することにより、前記液体の蒸気を発生させる蒸気発生器と、前記熱媒タンクから前記蒸気発生器および前記太陽光集光装置を順に経由して前記熱媒タンクに戻る循環経路に沿って前記熱媒を連続的に循環させるポンプと、前記循環経路における前記熱媒タンクと前記蒸気発生器との間の分岐位置と、前記蒸気発生器と前記太陽光集光装置との間の合流位置とを接続するバイパス流路を有し、前記蒸気発生器を通過した前記熱媒を、前記バイパス流路を通過した前記熱媒と混合して前記太陽光集光装置へと送る熱媒混合部とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸気発生装置であって、前記熱媒混合部が、前記循環経路における前記熱媒の温度を測定する温度センサと、前記分岐位置から前記蒸気発生器に流れる前記熱媒の第１流量と、前記バイパス流路を流れる前記熱媒の第２流量とを、前記温度センサの測定値に基づいて調整する流量調整部とをさらに備える。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の蒸気発生装置であって、前記温度センサが、前記合流位置から前記太陽光集光装置に向かう前記熱媒の温度を測定し、前記流量調整部が、前記温度センサの測定値が所定の温度となるように、前記第１流量と前記第２流量とを調整する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸気発生装置であって、前記太陽光集光装置を通過した前記熱媒の温度が、前記熱媒タンク内の前記熱媒の温度よりも低い場合でも、前記太陽光集光装置から前記熱媒タンク内に前記熱媒が流入する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の蒸気発生装置であって、前記熱媒タンクが、前記循環経路における前記熱媒用の唯一のタンクである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の蒸気発生装置であって、前記蒸気発生器にて発生した前記蒸気が供給される外部設備において、燃料により蒸気を発生させる補助ボイラが設けられている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、日射量が多い場合に蒸気を外部設備に供給しつつ熱媒タンクにおいて短時間に蓄熱することができ、日射量が少ない場合にもある程度の期間、蒸気を外部設備に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】蒸気発生装置の構成を示す図である。
【図２】太陽光集光装置の構成を示す図である。
【図３】熱媒混合部の動作の流れを示す図である。
【図４】熱媒タンクにおける蓄熱の際の熱媒油の温度変化を示す図である。
【図５】熱媒タンクにおける放熱の際の熱媒油の温度変化を示す図である。
【図６】比較例の蒸気発生装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る蒸気発生装置１の構成を示す図である。蒸気発生装置１は、太陽光を利用して所定の熱媒（HTF：Heat Transfer Fluids）を加熱し、当該熱媒を利用して水の蒸気を発生させる装置である。蒸気発生装置１は、例えば、海水の蒸気加熱により淡水を生成する海水淡水化プラント（造水プラント）に用いられる。
【００１８】
蒸気発生装置１は、太陽光集光装置２と、熱媒タンク３０と、蒸気発生器３１と、ポンプ３２と、熱媒混合部３４と、蒸気供給路４１と、圧力調整部４２とを備える。熱媒タンク３０は、熱媒である熱媒油を貯溜する。好ましい熱媒タンク３０では、熱媒油の酸化を抑制するために、窒素ガス等の不活性ガスが封入される。必要に応じて、熱媒タンク３０内が加圧されてもよい。蒸気発生器３１は、水の液体を貯溜し、熱媒油を利用して当該水を加熱することにより、水の蒸気を発生させる。熱媒タンク３０および蒸気発生器３１は、熱媒タンク３０、蒸気発生器３１および太陽光集光装置２の間で熱媒油を循環させるための循環経路３３に設けられる。
【００１９】
ポンプ３２は、循環経路３３において熱媒タンク３０と蒸気発生器３１との間に設けられる。ポンプ３２が、熱媒タンク３０内の熱媒油を蒸気発生器３１に向けておよそ一定の流量にて送液し、蒸気発生器３１および太陽光集光装置２を通過した熱媒油が熱媒タンク３０へと戻る。このように、ポンプ３２は、熱媒タンク３０から蒸気発生器３１および太陽光集光装置２を順に経由して熱媒タンク３０に戻る循環経路３３に沿って熱媒油を連続的に循環させる。後述するように、一部の熱媒油が蒸気発生器３１を通過しない場合がある。なお、熱媒油の循環が可能であるならば、ポンプ３２は、循環経路３３における他の位置に配置されてよい。
【００２０】
循環経路３３において、熱媒タンク３０と蒸気発生器３１との間（図１では、ポンプ３２と蒸気発生器３１との間）には、熱媒混合部３４の流量調整弁３４１が設けられる。流量調整弁３４１は、三方弁であり、流量調整弁３４１の位置が、循環経路３３における分岐位置となる。循環経路３３において蒸気発生器３１と太陽光集光装置２との間には合流位置３４４が設定される。熱媒混合部３４は、流量調整弁３４１（分岐位置）と当該合流位置３４４とを接続するバイパス流路３４０をさらに有する。流量調整弁３４１は、ポンプ３２により送液される熱媒油が、循環経路３３に沿って分岐位置から蒸気発生器３１へと流れる流量（以下、「第１流量」という。）と、蒸気発生器３１を避けてバイパス流路３４０を流れる流量（以下、「第２流量」という。）との比を調整することが可能である。熱媒混合部３４により、蒸気発生器３１を通過した熱媒油が、バイパス流路３４０を通過した熱媒油と混合されて太陽光集光装置２へと送られる。
【００２１】
循環経路３３において、流量調整弁３４１と蒸気発生器３１との間には、温度センサ３３４が設けられ、蒸気発生器３１と合流位置３４４との間には、温度センサ３３５が設けられ、合流位置３４４と太陽光集光装置２との間には温度センサ３４２が設けられる。温度センサ３３４により、蒸気発生器３１に流入する直前の熱媒油の温度が測定され、温度センサ３３５により、蒸気発生器３１からの流出直後の熱媒油の温度が測定される。温度センサ３４２により合流位置３４４から太陽光集光装置２に向かう熱媒油の温度（後述するように、太陽光集光装置２の入口における熱媒油の温度、すなわち、太陽光集光装置２により加熱される前の熱媒油の温度であり、以下、「加熱前温度」という。）が測定される。熱媒混合部３４は、熱媒混合制御部３４３をさらに有する。熱媒混合部３４では、温度センサ３４２により取得される熱媒油の加熱前温度（すなわち、混合後の熱媒油の温度）の測定値が熱媒混合制御部３４３に入力され、熱媒混合制御部３４３により当該測定値に応じて流量調整弁３４１が制御される。熱媒混合部３４における流量調整弁３４１の制御の詳細については後述する。
【００２２】
循環経路３３において、ポンプ３２と流量調整弁３４１との間には、圧力センサ３３１および弁（逆止弁）３３２が設けられる。圧力センサ３３１により、ポンプ３２の送液による熱媒油の圧力が測定される。例えば、循環経路３３において、ポンプ３２、圧力センサ３３１および逆止弁３３２の組合せを含む部分に対して、並列に配置された他の経路が設けられ、当該経路に上記組合せと同様の組合せが設けられてもよい。この場合、一方のポンプ３２のメンテナンス時等において、他方のポンプ３２を利用して蒸気発生装置１を継続して稼働させることが可能である（後述のポンプ５２１において同様）。
【００２３】
熱媒タンク３０には、レベルセンサ３０１が設けられる。レベルセンサ３０１により、熱媒タンク３０内の液面の位置が測定される。蒸気発生器３１には、圧力センサ４２２と、レベルセンサ３１１とが設けられる。圧力センサ４２２は、圧力調整部４２の一部であり、圧力センサ４２２により、蒸気発生器３１の内部圧力（蒸気の圧力）が測定される。レベルセンサ３１１により、蒸気発生器３１内の液面の位置が測定される。蒸気発生器３１の上部には、蒸気供給路４１の一端が接続される。
【００２４】
蒸気供給路４１は、蒸気発生器３１と外部設備９とを接続する。蒸気発生装置１が海水淡水化プラントにて用いられる場合には、外部設備９は海水の加熱器等を含み、蒸気供給路４１は、当該加熱器に接続される。外部設備９は、燃料により蒸気を発生させる補助ボイラ９１を有し、補助ボイラ９１からの蒸気を当該加熱器に供給することが可能である。外部設備９の制御部（図示省略）には、蒸気発生装置１における各センサの測定値等の情報が入力されており、当該情報に従って補助ボイラ９１等が制御される。
【００２５】
蒸気供給路４１には、蒸気発生器３１から外部設備９に向かって、圧力制御弁４２１、温度センサ４１１、圧力センサ４１２および流量センサ４１３が設けられる。温度センサ４１１、圧力センサ４１２および流量センサ４１３により、蒸気供給路４１を流れる蒸気の温度、圧力および流量がそれぞれ測定される。圧力制御弁４２１は、圧力調整部４２の一部である。圧力調整部４２は、内部圧力制御部４２３をさらに有する。圧力センサ４２２により取得される蒸気発生器３１の内部圧力の測定値は、内部圧力制御部４２３に入力される。内部圧力制御部４２３では、蒸気発生器３１の内部圧力が所定の設定圧力（例えば１．０ＭＰａ（メガパスカル））を維持するように、当該測定値に応じて圧力制御弁４２１が制御される。設定圧力は、外部設備９にて蒸気を使用するために設定された圧力である。なお、蒸気供給路４１に設けられる複数の構成の順序は適宜変更されてよい。
【００２６】
蒸気発生装置１は、給水タンク５１と、給水路５２と、給水流量制御部５３とをさらに備える。給水タンク５１は、給水用の水を貯溜する。給水路５２は、給水タンク５１を蒸気発生器３１に接続する。給水路５２には、給水タンク５１から蒸気発生器３１に向かって順に、ポンプ５２１、圧力センサ５２２、弁（逆止弁）５２３、温度センサ５２４、流量センサ５２５および流量制御弁５２６が設けられる。圧力センサ５２２により、ポンプ５２１の送液による水の圧力が測定される。温度センサ５２４および流量センサ５２５により、給水路５２を流れる水の温度および流量がそれぞれ測定される。
【００２７】
給水流量制御部５３には、流量センサ４１３およびレベルセンサ３１１から、蒸気供給路４１を流れる蒸気の流量の測定値、および、蒸気発生器３１内の液面位置の測定値がそれぞれ入力される。給水流量制御部５３では、これらの測定値に基づいて、蒸気発生器３１内の液面の位置が一定となるように、流量制御弁５２６が制御される。
【００２８】
図２は、太陽光集光装置２の構成を示す図である。図２では、循環経路３３に設けられる熱媒タンク３０およびポンプ３２をブロックにて示している。太陽光集光装置２は、いわゆるフレネル型の集光装置であり、集光させた太陽光により熱媒油を加熱する。太陽光集光装置２は、多数のミラー２１と、熱回収管２２とを備える。熱回収管２２の内部には、ポンプ３２により熱媒タンク３０から送液された熱媒油が流れており、多数のミラー２１が太陽光を熱回収管２２に集光することにより、熱回収管２２内の熱媒油が加熱される。太陽光集光装置２にて加熱された熱媒油は、循環経路３３を介して熱媒タンク３０に戻される。太陽光集光装置２を通過した熱媒油の温度は、温度センサ３３６により測定される。好ましい蒸気発生装置１では、複数の太陽光集光装置２が設けられており、複数の太陽光集光装置２により熱媒油が加熱される。太陽光集光装置２は、トラフ型、タワー型またはディッシュ型等の集光装置であってもよい。
【００２９】
図３は、蒸気発生装置１の蒸気発生処理における熱媒混合部３４の動作の流れを示す図である。熱媒混合部３４では、蒸気発生処理中、図１の温度センサ３４２により熱媒油の加熱前温度の測定値が、所定の時間間隔にて繰り返し取得され、図３の動作が常時行われる。以下、熱媒混合部３４の動作に注目しつつ、蒸気発生装置１における蒸気発生処理について説明する。
【００３０】
蒸気発生処理では、ポンプ３２の駆動により熱媒タンク３０から一定の流量にて熱媒油が連続的に送液される。また、熱媒混合部３４では、熱媒油の加熱前温度（の測定値）が、設定温度未満であるか否かが所定の時間間隔にて確認される。ここで、設定温度は、蒸気発生器３１において設定圧力の蒸気を発生させることが可能な最低の温度（例えば２００℃）である。設定温度は、蒸気発生器３１において発生する蒸気の用途等に応じて任意に決定されてよい。
【００３１】
例えば、日の出と同時に蒸気発生装置１の駆動が開始された直後では、熱媒油の加熱前温度が設定温度未満であり（ステップＳ１１）、この場合、流量調整弁３４１により熱媒油の第１流量が０とされる（ステップＳ１２）。すなわち、熱媒タンク３０からポンプ３２により送液される全ての熱媒油が、バイパス流路３４０を流れる。第１流量が既に０である場合には、ステップＳ１２では、この状態が維持される。バイパス流路３４０を通過した熱媒油は、循環経路３３に沿って太陽光集光装置２に流入する。循環経路３３は主に断熱管により形成されるため、バイパス流路３４０を通過した熱媒油は、温度がほとんど低下することなく、太陽光集光装置２に流入する。
【００３２】
このとき、蒸気発生器３１に熱媒油が供給されないため、蒸気発生器３１の内部圧力（の測定値）は設定圧力未満である。圧力調整部４２では、内部圧力が設定圧力未満である場合には、圧力制御弁４２１が閉状態とされ、蒸気発生器３１から外部設備９に蒸気は供給されない。外部設備９では、補助ボイラ９１を利用して必要な量の蒸気が生成される。これにより、蒸気発生装置１からの蒸気の供給流量が０である間における外部設備９の稼働が可能となる。なお、蒸気供給路４１には逆止弁が設けられており、補助ボイラ９１からの蒸気が蒸気供給路４１を逆流することはない。
【００３３】
バイパス流路３４０を利用して太陽光集光装置２および熱媒タンク３０を循環する熱媒油の温度は、太陽光集光装置２による加熱により漸次上昇する。熱媒油の加熱前温度が設定温度以上となると（ステップＳ１１）、熱媒混合部３４では、熱媒油の加熱前温度が設定温度を維持するように、流量調整弁３４１を調整する一定温度制御が開始される（ステップＳ１３）。一定温度制御では、熱媒油の第１流量を０よりも大きくして蒸気発生器３１への熱媒油の供給を確保しつつ、第１流量と第２流量との比を温度センサ３４２の測定値に基づいて変更することにより、熱媒油の加熱前温度がおよそ設定温度に保たれる。例えば、熱媒油の加熱前温度が設定温度よりもある程度高い場合には、第１流量が増大され、第２流量が低減される。また、熱媒油の加熱前温度が設定温度よりもある程度低い場合には、第２流量が増大され、第１流量が低減される。なお、一定温度制御が開始されると、熱媒油の加熱前温度が設定温度未満である状態が、予め定められた継続解除時間以上続かない限り、一定温度制御が継続される（後述の圧力調整部４２による定圧制御において同様）。
【００３４】
蒸気発生器３１では、内部に配置された伝熱管を熱媒油が流れることにより、内部に貯溜される水が加熱され、蒸気が発生する。換言すると、熱媒油の熱が蒸気発生器３１において放熱される。蒸気発生器３１の内部圧力が設定圧力以上となると、圧力制御弁４２１がゆっくりと開かれ、内部圧力がおよそ設定圧力に保たれるように圧力制御弁４２１の開度が調整される。すなわち、圧力調整部４２による内部圧力の定圧制御が開始される。定圧制御では、蒸気発生器３１内の蒸気（飽和蒸気）が、圧力制御弁４２１の開度に応じた供給流量にて蒸気供給路４１を流れ、外部設備９に供給される。外部設備９では、補助ボイラ９１を利用して、外部設備９において不足する蒸気が補充される。
【００３５】
日射量が多くなるに従って、太陽光集光装置２から熱媒タンク３０に流入する熱媒油の温度が漸次上昇する。熱媒混合部３４では、第１流量を増大し、第２流量を低減することにより、熱媒油の加熱前温度の一定温度制御が行われる。蒸気発生器３１では、第１流量の増大に従って蒸気の発生量（単位時間当たりの発生量）が多くなり、圧力制御弁４２１の開度および外部設備９への蒸気の供給流量も漸次増大する。このとき、外部設備９において一定量の蒸気を利用する場合には、補助ボイラ９１にて生成する蒸気の量が漸次低減される。
【００３６】
本実施の形態における蒸気発生器３１では、熱媒タンク３０に貯溜される熱媒油の温度が、想定される最高の温度（例えば、熱媒油の使用上限近傍である３４０℃であり、以下、「使用最高温度」という。）よりも低い温度、例えば約２５０℃となる際に、第２流量が０となる。すなわち、熱媒タンク３０からポンプ３２により送液される全ての熱媒油が、蒸気発生器３１に供給される。熱媒タンク３０に貯溜される熱媒油の温度が、使用最高温度まで上昇すると、蒸気発生器３１における蒸気の発生量（および、給水タンク５１からの給水量）が最大となる。熱媒タンク３０内の熱媒油の温度が、使用最高温度となることにより、使用最高温度と設定温度との差（ここでは、１４０℃）に相当する量の蓄熱が実質的に完了する。
【００３７】
例えば、太陽光が雲等により遮られ、日射量が少なくなると、太陽光集光装置２から熱媒タンク３０に流入する熱媒油の温度が漸次低下し、熱媒タンク３０に貯溜される熱媒油の温度も使用最高温度から低下する。熱媒油の加熱前温度が（一時的に）設定温度未満となると、一定温度制御として、第１流量が低減され、第２流量が増大される。日射量が少ない状態においても、熱媒タンク３０に貯溜される高温の熱媒油により、熱媒油の加熱前温度が、暫くの間、設定温度近傍に保たれる（熱媒タンク３０における放熱と捉えることができる。）。また、第１流量は０とはならず、蒸気発生器３１から外部設備９への蒸気の供給は継続される。もちろん、第１流量の低減に従って蒸気発生器３１の蒸気の発生量は少なくなり、圧力制御弁４２１の開度および外部設備９への蒸気の供給流量も漸次減少する。このとき、外部設備９において一定量の蒸気を利用する場合には、補助ボイラ９１にて生成する蒸気の量が漸次増大される。
【００３８】
日射量が少ない状態が長くなると、熱媒タンク３０に貯溜される熱媒油の温度は、設定温度近傍まで漸次低下する。そして、熱媒油の加熱前温度が設定温度未満である状態が継続解除時間以上続くと（ステップＳ１１）、熱媒油の第１流量が０とされる（ステップＳ１２）。また、圧力制御弁４２１が最小開度の状態でも蒸気発生器３１の内部圧力が設定圧力未満となると、圧力制御弁４２１がゆっくりと閉じられて、閉状態となる。これにより、蒸気発生装置１から外部設備９への蒸気の供給流量が０となる。
【００３９】
既述のように、蒸気発生装置１では、日射量がほとんど無い状態となっても、熱媒タンク３０における蓄熱により蒸気の供給を、ある程度の時間継続することが可能である。したがって、この間に、補助ボイラ９１の出力を漸次増大させることにより、蒸気の供給流量が０となる際に、外部設備９において必要な量の蒸気を確保することが可能である。蒸気発生装置１では、日没により日射量が無くなると、ポンプ３２の駆動が停止され、蒸気発生処理が終了する。
【００４０】
図４は、熱媒タンク３０における蓄熱の際の熱媒油の温度変化を示す図であり、所定の演算により求めた結果を示している。図４の縦軸は熱媒タンク３０内の熱媒油の温度を示し、横軸は時間を示す（後述の図５において同様）。ここでは、熱媒タンク３０の容量を３０００リットル、熱媒タンク３０内の熱媒油の初期温度を２００℃とし、３４０℃の熱媒油が太陽光集光装置２から毎秒２．７８リットルの流量で熱媒タンク３０内に流入する場合を示している。図４の例では、３４０℃の熱媒油の流入開始から５０分で熱媒タンク３０内の熱媒油の温度が約３３０℃となり、９０分で熱媒油の温度が約３４０℃となる。実際には、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度上昇に伴って、蒸気発生器３１における蒸気の発生量も多くなる。
【００４１】
図５は、熱媒タンク３０における放熱の際の熱媒油の温度変化を示す図であり、図４と同様に、演算により求めた結果を示している。ここでは、熱媒タンク３０の容量を３０００リットル、熱媒タンク３０内の熱媒油の初期温度を３４０℃とし、設定温度である２００℃の熱媒油が太陽光集光装置２から毎秒２．７８リットルの流量で熱媒タンク３０内に流入する場合を示している。図５の例では、２００℃の熱媒油の流入開始から４０分で熱媒タンク３０内の熱媒油の温度が約２１５℃となる。既述のように、蒸気発生器３１に供給される熱媒油の温度が２００℃以上である場合に、蒸気発生器３１において設定圧力の蒸気を発生させることが可能である。したがって、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度が２００℃以上である状態が維持されている間（少なくとも４０分の間）では、蒸気発生器３１における蒸気の発生が可能となる。なお、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度低下に伴って、蒸気発生器３１における蒸気の発生量も少なくなる。
【００４２】
以上に説明したように、蒸気発生装置１では、循環経路３３における熱媒タンク３０と蒸気発生器３１との間の分岐位置と、蒸気発生器３１と太陽光集光装置２との間の合流位置３４４とを接続するバイパス流路３４０が設けられる。そして、蒸気発生器３１を通過した熱媒油が、バイパス流路３４０を通過した熱媒油と混合されて太陽光集光装置２へと送られる。これにより、日射量が多い場合に、蒸気発生器３１から蒸気を外部設備９に供給しつつ、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度を短時間に上昇させて、顕熱として蓄熱することが可能となる。また、日射量が少ない場合にも、熱媒タンク３０内の高温の熱媒油を利用して、ある程度の期間、蒸気を外部設備９に継続して供給することができる。その結果、蒸気発生装置１では、簡易な構造により、日射量の変化による蒸気の供給流量の急激な変動（主として低下）を防止する、すなわち、外部設備９への蒸気の供給流量を緩やかに変化させることができる。
【００４３】
熱媒混合部３４では、流量調整部である流量調整弁３４１が設けられるとともに、温度センサ３４２により、合流位置３４４から太陽光集光装置２に向かう熱媒油の温度が測定される。そして、温度センサ３４２の測定値が設定温度となるように、分岐位置から蒸気発生器３１に流れる熱媒油の第１流量と、バイパス流路３４０を流れる熱媒油の第２流量とが、流量調整弁３４１により調整される。これにより、日射量が十分にある場合に、熱媒タンク３０にて継続して蓄熱しつつ、第１流量を増大して蒸気を比較的高い供給流量にて外部設備９に供給することができる。また、日射量が少ない場合に、第１流量を低減することにより（蒸気発生器３１による蒸気の供給流量は低くなる。）、蒸気を外部設備９に継続して供給可能となる期間を長くすることができる。
【００４４】
図６は、比較例の蒸気発生装置８の一部を示す図である。比較例の蒸気発生装置８では、熱媒油が、太陽光集光装置８１、高温熱媒タンク８２、蒸気発生器８３、および、低温熱媒タンク８４を順に循環する。また、太陽光集光装置８１と高温熱媒タンク８２との間には、三方弁８５が設けられ、三方弁８５と低温熱媒タンク８４とがバイパス流路８６により接続される。比較例の蒸気発生装置８では、太陽光集光装置８１により３４０℃に加熱された熱媒油が高温熱媒タンク８２において貯溜され、３４０℃の熱媒油が蒸気発生器８３に供給される。蒸気発生器８３にて放熱した熱媒油は低温熱媒タンク８４に貯溜され、低温熱媒タンク８４内の熱媒油が太陽光集光装置８１に送られて太陽光の集光により加熱される。
【００４５】
ここで、比較例の蒸気発生装置８では、日射量が少ない場合等に、太陽光集光装置８１を通過した熱媒油の温度が３４０℃よりも低いときには、バイパス流路８６を介して熱媒油が低温熱媒タンク８４に戻される。これにより、高温熱媒タンク８２内の熱媒油の温度が３４０℃近傍にて維持される。高温熱媒タンク８２内の熱媒油は、一定温度かつ一定流量にて蒸気発生器８３に供給される。したがって、日射量が少ない状態が長くなると、高温熱媒タンク８２内の熱媒油がなくなり、蒸気発生器８３において水の蒸気の発生が突然停止する（すなわち、蒸気の発生量が急激に０まで低下する。）。
【００４６】
これに対し、蒸気発生装置１では、日射量が少ない状態において、一部の熱媒油がバイパス流路３４０を流れて蒸気発生器３１にて消費される熱量が制限されることにより、外部設備９への蒸気の供給流量を緩やかに変化させることができる。また、蒸気発生装置１では、太陽光集光装置２を通過した熱媒油の温度が、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度よりも低い場合でも、太陽光集光装置２からの全ての熱媒油が熱媒タンク３０内に流入する。このように、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度の低下（変動）を許容することにより、比較例の蒸気発生装置８における低温熱媒タンク８４を省略することができる。さらに、熱媒タンク３０が、循環経路３３における熱媒用の唯一のタンクであることにより、比較例の蒸気発生装置８に比べて、熱媒油の使用量を少なくするとともに、蒸気発生装置１の構成を簡素化することができる。
【００４７】
ところで、外部設備９において、燃料により蒸気を発生させる補助ボイラ９１が設けられるが、補助ボイラ９１では、蒸気の発生量を急激に変化させることは困難である。しかしながら、蒸気発生装置１では、既述のように外部設備９への蒸気の供給流量を緩やかに変化させることができるため、外部設備９において、蒸気発生装置１および補助ボイラ９１による一定量の蒸気を安定して利用することができる。
【００４８】
上記蒸気発生装置１では様々な変形が可能である。
【００４９】
流量調整部は、三方弁である流量調整弁３４１以外により実現されてもよい。例えば、分岐位置と蒸気発生器３１との間に設けられる二方弁と、バイパス流路３４０に設けられる二方弁との組合せが流量調整部として設けられ、第１流量と第２流量とが調整されてもよい。また、蒸気発生装置１の設計によっては、流量調整部が省略されてもよい。例えば、循環経路３３における熱媒タンク３０と蒸気発生器３１との間の分岐位置と、蒸気発生器３１と太陽光集光装置２との間の合流位置３４４とを接続するバイパス流路３４０のみが、熱媒混合部３４として設けられる。この場合も、日射量が多い場合に、蒸気発生器３１において蒸気を発生しつつ、熱媒タンク３０内の熱媒油の温度を短時間に上昇させて蓄熱することができ、日射量が少ない場合にも、熱媒タンク３０内の高温の熱媒油を利用して、ある程度の期間、蒸気を外部設備９に継続して供給することができる。
【００５０】
熱媒タンク３０内の熱媒油の温度を測定する温度センサが設けられ、当該温度センサの測定値に基づいて流量調整部が制御されてもよい。また、循環経路３３において、太陽光集光装置２と熱媒タンク３０との間に設けられる温度センサ３３６の測定値に基づいて流量調整部が制御されてもよい。熱媒混合部３４では、温度センサが、循環経路３３におけるいずれかの位置における熱媒油の温度を測定し、当該温度センサの測定値に基づいて流量調整部を制御することにより、第１流量および第２流量を適切に調整することが可能である。
【００５１】
熱媒タンク３０において貯溜される熱媒は、熱媒油以外に、溶融塩等であってもよい。上記実施の形態では、蒸気発生器３１において水が貯溜されるが、例えば、アンモニア等の他の液体が蒸気発生器３１において貯溜されてもよい。
【００５２】
太陽光を利用する蒸気発生装置１は、海水淡水化（造水）以外に、製塩や酒造等の様々な用途に利用することが可能である。蒸気発生装置１は、ボイラを有する様々な設備に追加することが可能であり、これにより、当該ボイラ（補助ボイラ）にて消費される燃料を削減することができる。もちろん、蒸気発生装置１が発電に利用されてもよい。
【００５３】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００５４】
１    蒸気発生装置
２    太陽光集光装置
９    外部設備
３０    熱媒タンク
３１    蒸気発生器
３２    ポンプ
３３    循環経路
３４    熱媒混合部
９１    補助ボイラ
３４０    バイパス流路
３４１    流量調整弁
３４２    温度センサ
３４４    合流位置
【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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