(57)【要約】  本開示の蒸気供給装置（１）は、太陽光を集光して熱エネルギを得る太陽光集光収熱部（２）と、太陽光集光収熱部で得られた熱エネルギにより内部に貯留される蓄熱剤（Ｙ１）を加熱して蓄熱剤に蓄熱すると共に、蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギにより供給媒体（Ｚ１）を加熱する蓄熱・熱交換部（３）と、蓄熱・熱交換部において供給媒体を加熱して得られる供給媒体の蒸気を供給する蒸気供給部（４）と、を備える。
2020166526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光し、収熱して熱エネルギを得る太陽光集光収熱部と、
前記太陽光集光収熱部で得られた熱エネルギにより内部に貯留される蓄熱剤を加熱して前記蓄熱剤に蓄熱すると共に、前記蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギにより供給媒体を加熱する蓄熱・熱交換部と、
前記蓄熱・熱交換部において前記供給媒体を加熱して得られる前記供給媒体の蒸気を供給する蒸気供給部と、
を備える蒸気供給装置。
【請求項２】
前記太陽光集光収熱部は、太陽光を集光して得られる熱エネルギにより熱媒を加熱し、
前記蓄熱・熱交換部は、前記熱エネルギにより加熱された前記熱媒により前記蓄熱剤を加熱する請求項１記載の蒸気供給装置。
【請求項３】
前記太陽光集光収熱部は、複数の太陽光集光収熱部を備え、
前記蓄熱・熱交換部は、複数の蓄熱・熱交換部を備え、
それぞれの前記複数の太陽光集光収熱部で得られた熱エネルギにより、対応する前記複数の蓄熱・熱交換部に貯留される蓄熱剤を加熱して前記蓄熱剤に蓄熱すると共に、前記蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギにより前記供給媒体を加熱し、
前記蒸気供給部は、複数の異なる条件で、前記複数の蓄熱・熱交換部のそれぞれにおいて前記供給媒体を加熱して得られる前記供給媒体の蒸気を供給する請求項１または２記載の蒸気供給装置。
【請求項４】
前記複数の蓄熱・熱交換部の第１蓄熱・熱交換部において前記供給媒体を加熱して得られる前記供給媒体の第１蒸気の一部を、前記複数の蓄熱・熱交換部の第２蓄熱・熱交換部において加熱することにより、前記第１蒸気より温度が高い前記供給媒体の過熱蒸気を得る請求項３記載の蒸気供給装置。
【請求項５】
前記供給媒体を加熱する補助ボイラを更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項６】
前記蓄熱・熱交換部は、前記蓄熱剤を撹拌する撹拌装置を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項７】
前記蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギを利用して、太陽光からの熱エネルギが得られない時間帯においても、前記供給媒体を加熱することにより、連続して前記供給媒体の蒸気を供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の蒸気供給装置と、
前記蒸気供給装置から供給される前記供給媒体の蒸気を熱源とし、高湿原料を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置と、
を備える乾燥システム。
【請求項９】
請求項４に記載の蒸気供給装置と、
前記蒸気供給装置から供給される前記供給媒体の蒸気を熱源とし、前記過熱蒸気を用いて高湿原料を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置と、
を備えることを特徴とする乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気供給装置及び乾燥システムに関する。 
本願は、２０１９年２月１４日に日本に出願された特願２０１９−０２４６５０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】
近年では、二酸化炭素や窒素酸化物等の排出を抑制するために、再生可能エネルギの利用拡大が進められており、熱源としての太陽光の利用もそのひとつとして注目されている。例えば特許文献１には、太陽光を集光することにより得られる熱エネルギを熱源として蒸気を発生させ、発生した蒸気により高湿の固体燃料を乾燥させる乾燥システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１６−０９９０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている蒸気供給システムでは、太陽光を集光して得られる熱エネルギにより直接蒸気を発生させている。しかしながら、太陽光から蒸気発生に必要な十分な熱量を得られる時間は限定的であり、さらに天候によっては、１日中、熱量が不足する可能性がある。したがって、上述した蒸気供給システムでは、蒸気を安定的に供給することが難しい。【０００５】
本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、太陽光を集光して熱源とする蒸気供給装置において、蒸気を安定的に供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様の蒸気供給装置は、太陽光を集光し、収熱して熱エネルギを得る太陽光集光収熱部と、前記太陽光集光収熱部で得られた熱エネルギにより内部に貯留される蓄熱剤を加熱して前記蓄熱剤に蓄熱すると共に、前記蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギにより供給媒体を加熱する蓄熱・熱交換部と、前記蓄熱・熱交換部において前記供給媒体を加熱して得られる前記供給媒体の蒸気を供給する蒸気供給部と、を備える。【０００７】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記太陽光集光収熱部は、太陽光を集光して得られる熱エネルギにより熱媒を加熱し、前記蓄熱・熱交換部は、前記熱エネルギにより加熱された前記熱媒により前記蓄熱剤を加熱してもよい。【０００８】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記太陽光集光収熱部は、複数の太陽光集光収熱部を備え、前記蓄熱・熱交換部は、複数の蓄熱・熱交換部を備え、それぞれの前記複数の太陽光集光収熱部で得られた熱エネルギにより、対応する前記複数の蓄熱・熱交換部に貯留される蓄熱剤を加熱して前記蓄熱剤に蓄熱すると共に、前記蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギにより前記供給媒体を加熱し、前記蒸気供給部は、複数の異なる条件で、前記複数の蓄熱・熱交換部のそれぞれにおいて前記供給媒体を加熱して得られる前記供給媒体の蒸気を供給してもよい。【０００９】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記複数の蓄熱・熱交換部の第１蓄熱・熱交換部において前記供給媒体を加熱して得られる前記供給媒体の第１蒸気の一部を、前記複数の蓄熱・熱交換部の第２蓄熱・熱交換部において加熱することにより、前記第１蒸気より温度が高い前記供給媒体の過熱蒸気を得てもよい。【００１０】
上記一態様の蒸気供給装置において、蒸気供給装置は、前記供給媒体を加熱する補助ボイラを更に備えていてもよい。【００１１】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記蓄熱・熱交換部は、前記蓄熱剤を撹拌する撹拌装置を備えていてもよい。【００１２】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記蓄熱剤に蓄熱された熱エネルギを利用して、太陽光からの熱エネルギが得られない時間帯においても、前記供給媒体を加熱することにより、連続して前記供給媒体の蒸気を供給してもよい。【００１３】
本開示の一態様の乾燥システムは、前記蒸気供給装置と、前記蒸気供給装置から供給される前記供給媒体の蒸気を熱源とし、高湿原料を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置とを備える。【００１４】
本開示の別態様の乾燥システムは、前記蒸気供給装置と、前記蒸気供給装置から供給される前記供給媒体の蒸気を熱源とし、前記過熱蒸気を用いて高湿原料を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、蒸気供給装置は、太陽光を集光し、収熱して得られる熱エネルギを蓄熱剤に蓄熱しつつ、蓄熱剤を介して供給媒体を加熱して蒸気を発生させている。これにより、太陽光を集光し、収熱して得られる熱エネルギの供給が不足する夜間や天候不良時においても、蓄熱剤に蓄えた熱エネルギにより蒸気を発生させることが可能である。さらに、日照の継時変化に伴う収熱量の変動が、一旦、蓄熱剤に蓄熱されることにより平準化され、供給媒体を常に一定条件で加熱でき、その結果蒸気を安定供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の第１実施形態に係る蒸気供給装置の構成を示す模式図である。
【図２】本開示で使用する蓄熱剤の組成と温度に対する相変化特性図である。
【図３Ａ】本開示で使用する太陽光集光装置の斜視図である。
【図３Ｂ】本開示で使用する太陽光集光装置の断面図である。
【図４】本開示の太陽光集光加熱部の配置例を示す図である。
【図５】本開示の第２実施形態に係る蒸気供給装置の構成を示す模式図である。
【図６】本開示の第３実施形態に係る蒸気供給装置の構成を示す模式図である。
【図７】本開示の第４実施形態に係る乾燥システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本開示に係る蒸気供給装置の第１実施形態について説明する。
【００１８】
本実施形態に係る蒸気供給装置１は、用途先（供給先）に対して供給媒体Ｚ１を加熱して供給する。供給媒体Ｚ１は、例えば大気圧に対して加圧された状態の流体とされ、加熱されることにより一部が蒸気となる。加熱された供給媒体Ｚ１から蒸気が分離され、蒸気媒体Ｚ１ｓとして用途先へ供給される。蒸気供給装置１は、図１に示すように、太陽光集光収熱部２と、蓄熱・熱交換部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５とを備えている。
【００１９】
第１実施形態の詳細な説明の前に、蓄熱剤が熱エネルギを蓄熱する仕組みを説明する。
【００２０】
蓄熱剤は、例えばアルカリ金属元素の硝酸塩、具体的には、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）などを含む混合物であり、１５０℃から、４００℃までの範囲に固液の相変化が生じる温度域が存在する混合塩である。また、蓄熱剤が蓄熱する熱エネルギには、固体と液体の間の相変化に対応する潜熱に加え、蓄熱剤の温度変化に対応する顕熱が含まれる。蓄熱剤の温度特性の一例を図２に示すが、蓄熱剤がすべて液相で存在する領域と、液相と固相が共存する領域と、すべてが固相で存在する領域がある。蓄熱と放熱の繰り返しを円滑に行うためには、ある程度の蓄熱剤の流動性が確保でき、蓄熱量も稼げる温度範囲と、それに見合った蓄熱剤組成を選定する必要がある。
【００２１】
図２の例は、蓄熱剤に硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）と硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の混合塩を用いた系であり、横軸に示す混合の比率に対して、図中の曲線のように、相変化が生じる温度域が変化することを示す。蓄熱剤に適した条件を満たす範囲として、図２では、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）のモル分率が０．７８６である組成を選定し、この組成において蓄熱剤の温度を変化させたときの、相変化を考慮し、使用する温度範囲を選定している。蓄熱剤に熱エネルギを極力多く蓄熱し、かつ安定した蒸気供給を確保するため、使用温度の上限（Ｔｍａｘ）は、蓄熱剤がすべて液体となる領域でなければならず、使用温度の下限（Ｔｍｉｎ）は、蓄熱剤が一部固相となるが、液相がある程度存在することでスラリ状となり、ある程度の流動性が確保できる領域でなければならない。蓄熱剤における固相の割合が増加することで、粘度が増加し、流動性が失われるので、熱エネルギの伝達に支障がない範囲で蓄熱剤の組成や使用する温度範囲を設定すべきである。
【００２２】
具体的な作動について、混合塩の組成、使用する温度範囲を限定して説明する。図中の破線は硝酸ナトリウムのモル分率が０．７８６である混合塩を示し、Ｔｍａｘを４００℃とし、Ｔｍｉｎを２５０℃とした。この条件において、蓄熱剤のすべてが液相であることがわかる。この点より徐々に温度が低下し、２７４℃に達すると、蓄熱剤の成分の一部が固相に変化し、固相と液相が共存する状態となる。さらに温度が低下するにしたがい固相の割合が増加し、２３４℃に達すると、蓄熱剤は完全に固相となる。蓄熱剤が完全に固相になると流動性が失われ、熱の伝達が困難になるため、好ましくない。蓄熱と放熱を円滑に行うためには、流動性が完全に失われる温度に対して十分余裕を見てＴｍｉｎを設定すべきである。
【００２３】
実際の運用においては、供給媒体との熱交換条件を考慮し、蓄熱剤の組成や使用する温度範囲を設定すべきであり、前述した混合塩の組成、上限温度Ｔｍａｘ、下限温度Ｔｍｉｎに限定されるものではない。
また、図２の例で、Ｔｍａｘから相変化が始まる２７４℃までについては、蓄熱剤に顕熱として蓄えられた熱のみが利用されるため、放熱が進むにつれて、温度が大きく低下する。一方、２７４℃からＴｍｉｎまでは、蓄熱剤の相変化に伴う潜熱が主に使われる。この領域は、放熱が進んでも温度変化が小さいのが特徴であり、供給媒体を加熱して蒸気を発生させるうえでは、このような特徴を持つ潜熱の利用が好ましい。一方、蒸気をさらに加熱して過熱蒸気とするには、高温を必要とする反面、熱量を多く必要とせず、Ｔｍａｘに近い領域が利用できる。ＴｍａｘとＴｍｉｎは、こういった蓄熱剤の特徴を考慮して設定するのが好ましい。ＴｍａｘとＴｍｉｎの温度領域を、以下「蓄熱剤の作動域」、あるいは単に「作動域」と略す。
【００２４】
次に、太陽光集光収熱部２において、太陽光の集光と熱媒加熱を行う、太陽光集光装置の構造及び動作についても説明する。
【００２５】
レンズ等で太陽光を集光すると、集光した光の焦点付近に置いた物体の表面が高温となり、例えば紙であれば発火する。レンズの代わりに、凹面鏡を使っても同様であり、焦点付近では、大きな熱エネルギが得られる。太陽光を集光して被加熱物を加熱する装置は、前記現象を応用したもので、太陽光を反射し、反射光の焦点付近に被加熱物を置くことにより、被加熱物を、単に日光に当てるだけの加熱器に比べて、はるかに短時間で、かつ高温に加熱することが可能となる。
【００２６】
太陽光集光装置は、種々提案されているが、流体を連続的に加熱するのに適した形状として、被加熱物を直線状のパイプ（伝熱管）に導き、その伝熱管を、集光した太陽光で加熱する太陽光集光装置が提案されている。具体的には、反射鏡を半円筒状とし、太陽光を半円筒状の反射鏡の凹面側で反射させる。伝熱管付近において直線状に反射光が焦点を結ぶように、反射鏡と平行に伝熱管を配置する。実際の曲面形状は、楕円に近い形状で、反射光が、ほぼ一直線上に集まるような曲面形状とする。
被加熱物は、伝熱管内を通過する間に加熱される。加熱に要する時間を考慮し、伝熱管はある程度の長さが必要であり、反射鏡も、伝熱管と並行する横長の形状が一般的である。太陽光集光装置の一例を示して、具体的な構成や作動について、以下に説明するが、実際に製造される太陽光集光装置は、以下に示す例に限定されない。
【００２７】
図３Ａ及び３Ｂは、太陽光を集光し、配管内を流れる熱媒を加熱するために用いる装置２００（以下の説明では、「太陽光集光装置」という名称を使用する）を示す。
太陽光集光装置２００は、大きく分けて、集光加熱部２１０と、支持装置２２０とを備える。集光加熱部２１０は、主集光鏡２１１、副集光鏡２１２、及び接続金具２１３を有する太陽光を集光する部分と、集光した太陽光が集まる直線上に設けられる熱媒加熱管２１４と、を備える。支持装置２２０は、集光加熱部２１０を支える役割だけでなく、太陽光を最大限反射して集光できるよう、方位角（水平方向の角度）、及び仰角（上下角）を調整する機能を持つ。
【００２８】
集光加熱部２１０の構成及び機能について説明する。
【００２９】
主集光鏡２１１は、円筒を縦に切り開いたような形状をした反射鏡で、反射鏡に平行した直線状に焦点を結ぶよう、凹面の曲面形状が作られている。主集光鏡２１１の材質として、太陽光の反射率や構造物としての耐久性を考慮し、金属が用いられることが多い。しかしながら、主集光鏡２１１の材質として金属を用いる場合、主集光鏡２１１が長時間太陽にさらされることで温度が上がり、熱膨張して凹面の形状に歪が出る可能性がある。したがって、図には記載していないが、主集光鏡２１１に冷却機構を設けてもよい。
【００３０】
主集光鏡２１１の焦点となる直線上に熱媒加熱管２１４を配置することで、熱媒加熱管２１４に流れる流体を加熱する。流体の加熱の効率や安定性を考慮し、副集光鏡２１２を設けてもよい。本実施例では、副集光鏡２１２が熱媒加熱管２１４を挟んで、主集光鏡２１１と対向するよう配置される。
【００３１】
主集光鏡２１１は、直線上に太陽光が集まるよう、凹面の形状が作られている。しかしながら、製作精度により、主集光鏡２１１の中心線付近と、両端に近い部分とでは、それぞれの反射光が集まる点が必ずしも一致せず、熱媒加熱管２１４の表面上に反射光が集中しない場合がある。また、集光された太陽光は、熱媒加熱管２１４の主集光鏡２１１側の面だけに当たり、熱媒加熱管２１４の反対側は、太陽の直接光が当たらないため、熱媒加熱管２１４の表面に到達する熱エネルギが主集光鏡２１１側とその反対側とで異なっており、温度差が生じる場合がある。
【００３２】
副集光鏡２１２は、主集光鏡２１１と向い合せに設置され、反射面は主集光鏡２１１と同様に鏡面が凹面をなす、半円筒様の形状の反射鏡である。副集光鏡２１２は、主集光鏡２１１で集光され、熱媒加熱管２１４に当たらずに通過した太陽光を、熱媒加熱管２１４側へ再び反射し、熱媒加熱管２１４上で焦点を結ぶよう、配置される。このとき、熱媒加熱管２１４を、主集光鏡２１１の焦点よりもわずかに近い位置に配置することで、熱媒加熱管２１４の周囲を通過して、副集光鏡２１２に達する太陽光の量を増し、熱媒加熱管２１４の主集光鏡２１１側の面と、副集光鏡２１２側の面のそれぞれに到達する熱エネルギを等しくする。これにより、加熱の効率向上と、熱媒加熱管２１４自体の温度差による歪の発生を抑える効果が期待される。
【００３３】
副集光鏡２１２及び熱媒加熱管２１４は、主集光鏡２１１と一定の間隔をあけて設置するため、接続金具２１３によりその間隔を保持するように接続され、主集光鏡２１１に固定される。
【００３４】
副集光鏡２１２は省略されてもよい。その場合は、熱媒加熱管２１４を主集光鏡２１１で集光された太陽光がちょうど集まる位置に配置し、また、熱媒加熱管２１４の表面の温度差の発生を防止する対応が必要となるが、ここでの説明は省略する。
【００３５】
支持装置２２０は、太陽光集光装置２００を地上に固定するもので、集光加熱部２１０を支える役割を持つ。支持装置２２０はまた、太陽光を効率よく集光するため、太陽光が主集光鏡２１１の中心線に対し、直角に入射するよう、集光加熱部２１０の向きを調整する役割も持っている。支持装置２２０は、集光加熱部２１０を地上から一定の高さで固定する主柱２２１と、太陽の方向に合わせて方位角（水平方向の角度）を調整する方位角調節装置２２２と、太陽の高度に合わせて仰角（上下角）を調整する仰角調節装置２２３とを有する。方位角調節装置２２２と、仰角調節装置２２３は、季節、及び時刻に合わせて、太陽の方向に追従するようプログラム制御されるのが一般的である。
【００３６】
太陽光集光装置２００は、前記のとおり、可動構造となっていることから、１基当たりの大きさには制約がある。したがって、太陽光を集光して得られる熱エネルギにも制約があるため、一般的には、複数基の太陽光集光装置２００を配置することで、必要な熱エネルギを確保する。
【００３７】
図４に、太陽光集光装置２００の配置例を示す。日当たりがよく、ほぼ平坦な土地をソーラフィールド２３０として整備し、ソーラフィールド２３０に、複数基の太陽光集光装置２００を、互いに太陽光を遮ることが無いよう配置する。ソーラフィールド２３０（集光加熱器２００を配置する土地）の面積は、収集する熱エネルギの総量により異なるが、工業的な用途では、少なくとも数百平方メートル、数千平方メートル、あるいはそれ以上の面積が必要になる。このような広大な土地で太陽光集光装置２００により収集した熱エネルギを、熱利用施設２３１へ集めて使用するため、熱利用施設２３１とソーラフィールド２３０に配置した各太陽光集光装置２００との間に配管を張り巡らせ、配管を経由して熱を運搬するための流体（熱媒）を循環させて熱エネルギを収集する。
【００３８】
なお、図４のソーラフィールド２３０と熱利用施設２３１の配置は、基本的なもので、収集する熱エネルギの規模や、ソーラフィールド２３０の土地の形状等により適宜変更される。例えば、多数配置した太陽光集光装置２００に均等に熱媒が循環できない場合には、太陽光集光装置２００を複数のソーラフィールド２３０に分けて配置し、それぞれ専用の熱媒循環系統を設けてもよい。
【００３９】
以上、蒸気供給装置１の要素となる、蓄熱剤と太陽光集光収熱部２について説明したが、ここからは、本開示の実施形態を、図面を参照して、説明する。
【００４０】
本実施形態に係る蒸気供給装置１は、用途先に対して供給媒体Ｚ１を加熱して供給する。供給媒体Ｚ１は、例えば大気圧に対して加圧された状態の流体とされ、加熱されることにより一部が蒸気となる。蒸気供給装置１は、図１に示すように、太陽光集光収熱部２と、蓄熱・熱交換部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５とを備えている。
【００４１】
太陽光集光収熱部２は、太陽光からの熱エネルギを取得し、この熱エネルギを、運搬する媒体（熱媒Ｘ１）を介して、蓄熱・熱交換部３の蓄熱剤貯留槽３ａ内に貯留されている蓄熱剤Ｙ１へ伝達する。蓄熱剤Ｙ１は、熱媒Ｘ１より一次熱交換器３ｂを介して、熱エネルギを受け取り、一時蓄熱する。蓄熱剤Ｙ１は、二次熱交換器３ｃを介して供給媒体Ｚ１と接しており、蓄熱剤Ｙ１に蓄熱された熱エネルギが供給媒体Ｚ１に伝達される。
供給媒体Ｚ１は、蓄熱剤Ｙ１により加熱され、一部が蒸気となる。蒸気供給部４において、加熱され一部が蒸気となった供給媒体Ｚ１は、液体と蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）に分離され、分離された蒸気媒体Ｚ１ｓは、最終的に用途先へ供給され、ここで熱エネルギが消費される。熱エネルギを用途先まで運搬して役割を終えた蒸気媒体Ｚ１ｓは基本的には回収され、冷却、凝縮されて、補給媒体Ｚとして再利用される。
【００４２】
太陽光を集光して熱エネルギが得られるのは、日照時間帯に限定されるが、本実施形態に係る蒸気供給装置１は、熱エネルギを一時的に蓄える蓄熱剤Ｙ１を介して、熱エネルギの最終消費者である用途先へ、連続的に供給できる。ここで、用途先へ供給する熱エネルギは、用途先が要求する温度条件を満たす必要がある。蓄熱剤Ｙ１の種類、及び作動域の選択、蒸気供給装置１内で熱エネルギの運搬役となる供給媒体Ｚ１の種類、及び使用条件、装置の仕様などを任意に設定することで、用途先が要求する温度条件を満たすことができる。
以上は、第１実施形態について記載したが、他の実施形態についても、基本的には、第１実施形態に対して、適宜、変更を加えたものとなっている。
【００４３】
以下、本開示の第１実施形態に係る蒸気供給装置１の動作を含めた、具体的な内容を、図１を参照して、詳細に説明する。
【００４４】
太陽光集光収熱部２は、複数の太陽光集光装置２ａと、複数の太陽光集光装置２ａに対して設けられる１つの熱媒ポンプ２ｂ及び１つの熱媒タンク２ｃと、を基本構成として備える。複数の太陽光集光装置２ａは、図４の例のように、施設敷地内に設けられる広いソーラフィールド２３０に配置される。太陽光集光収熱部２は、用途先への蒸気供給条件から算出される熱エネルギの仕様に応じ、太陽光集光装置２ａを必要な数量備える。基本的には、全ての太陽光集光装置２ａが並列に接続される。ただし、熱媒Ｘ１を所定温度まで加熱するために、複数の太陽光集光装置２ａを直列に接続してもよい。このように直列に接続した複数の太陽光集光装置２ａを１組とし、これを複数組並列に設けてもよい。すなわち、太陽光集光装置２ａの配置は、図１及び図４の例に限定されず、任意の配置とすることができる。
【００４５】
太陽光集光装置２ａ単体は、図３Ａ及び３Ｂに示される太陽光集光装置２００と同様の構成であり、反射鏡が常に太陽に向くよう調整される。反射鏡により太陽光が集まる位置（焦点）付近に加熱管（熱媒加熱管）が配置され、この加熱管の両端が、太陽光集光収熱部２の他の構成要素と配管で接続されている。太陽光集光装置２ａは、太陽光より熱エネルギを得て、加熱管内を通る熱媒Ｘ１を加熱する。熱媒ポンプ２ｂは、熱媒タンク２ｃに貯留された熱媒Ｘ１を太陽光集光装置２ａの加熱管へと圧送する。なお、本実施形態における熱媒Ｘ１は、加圧された液体または過熱蒸気である。太陽光集光収熱部２は、熱媒Ｘ１を、蓄熱剤Ｙ１の最高蓄熱温度（Ｔｍａｘ）として設定した温度より高い温度まで加熱できるよう構成される。
【００４６】
蓄熱・熱交換部３は、蓄熱剤Ｙ１が貯留される蓄熱剤貯留槽３ａを備える。蓄熱剤貯留槽３ａの内部には、太陽光集光装置２ａを通過した熱媒Ｘ１を案内する一次熱交換器３ｂと、液体の供給媒体Ｚ１を案内する二次熱交換器３ｃと、撹拌装置３ｄとが設けられる。一次熱交換器３ｂは、蓄熱剤貯留槽３ａの鉛直方向下側に設置されている。また、二次熱交換器３ｃは、一次熱交換器３ｂの鉛直方向上方に、蓄熱剤貯留槽３ａに貯留される蓄熱剤Ｙ１中に二次熱交換器３ｃが完全に浸かるよう設置されている。
【００４７】
蓄熱剤貯留槽３ａに貯留される蓄熱剤Ｙ１は、作動域において、固相と液相との間で相互に相変化し、その相変化にともなう潜熱の授受が行われるとともに、温度変化に応じた顕熱の授受が行われる。これら熱エネルギの授受として、一次熱交換器３ｂにおいて熱媒Ｘ１から蓄熱剤Ｙ１が熱エネルギを受け、二次熱交換器３ｃにおいて蓄熱剤Ｙ１から供給媒体Ｚ１に熱エネルギを与える。太陽光集光収熱部２での収熱量が多い時間帯（晴天の日中）は、一次熱交換器３ｂでの熱交換量が、二次熱交換器３ｃでの熱交換量を上回り、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｙ１への蓄熱が進む。しかし、太陽光集光収熱部２での収熱量が低下し、一次熱交換器３ｂでの熱交換量が二次熱交換器３ｃでの熱交換量を下回る時間帯（夜間、日の出、日没時、あるいは曇天、雨天の日中）は、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｙ１の蓄熱量が減少する。このようにして、蓄熱剤Ｙ１は、蓄熱と放熱を繰り返す間に、液相と固相の間の相互変化を繰り返す。ただし、図２を参照して説明したとおり、蓄熱剤Ｙ１は、すべて液相か、あるいは流動性が保たれる範囲で固相が生じ、液相と固相が共存する、スラリの状態となるよう、制御される。
【００４８】
撹拌装置３ｄは、蓄熱剤貯留槽３ａの内部に設置され、例えばモータにより回転される撹拌翼を有する。撹拌装置３ｄは、蓄熱剤貯留槽３ａに貯留される蓄熱剤Ｙ１の流れを促進させる。撹拌装置３ｄは、必ずしも、蓄熱剤貯留槽３ａに貯留された蓄熱剤Ｙ１を、均一に近い状態まで撹拌する必要はない。撹拌装置３ｄは、蓄熱剤Ｙ１に流れを作り、蓄熱剤貯留槽３ａの壁や、内部に設置された熱交換器３ｂ、３ｃ等に、固相に変化した蓄熱剤Ｙ１が強固に固着するのを防ぐ働きをすればよい。撹拌翼は、蓄熱剤Ｙ１に効果的な流れを作るものであれば、プロペラ状、あるいは螺旋状、その他、撹拌装置に使われる何れの翼形状でも良い。さらに、撹拌装置３ｄは回転式に限定されず、往復駆動式であってもよい。
【００４９】
蒸気供給部４は、内部に加熱状態の供給媒体Ｚ１が貯留されている蒸気ドラム４ａを備える。蒸気ドラム４ａは、蓄熱・熱交換部３に設置された二次熱交換器３ｃと配管で接続されている。蒸気ドラム４ａには、媒体循環部５から液体の補給媒体Ｚを受け入れる配管、補助ボイラ４ｂとの接続配管、用途先へ蒸気媒体Ｚ１ｓを供給するための配管等が接続されている。二次熱交換器３ｃは、入口と出口の双方が蒸気ドラム４ａと接続されている。蒸気ドラム４ａ内の供給媒体Ｚ１は、重力で二次熱交換器３ｃへ供給される。二次熱交換器３ｃで加熱された供給媒体Ｚ１は、膨張や一部の蒸発による比重減少により上昇流を生じ、蒸気ドラム４ａへ供給される。すなわち、蒸気ドラム４ａと二次熱交換器３ｃとの間に供給媒体Ｚ１の循環流が形成される。供給媒体Ｚ１の循環は、基本的には自然対流であるが、自然対流では円滑な流れが得られない場合、循環ポンプを設けて、供給媒体Ｚ１を強制的に循環させてもよい。
【００５０】
供給媒体Ｚ１は、二次熱交換器３ｃでの加熱により、一部が蒸発し、気泡を伴った液体として蒸気ドラム４ａへ戻る。蒸気ドラム４ａに到達した供給媒体Ｚ１は、気泡を放出する。放出された気泡により蒸気ドラム４ａの鉛直方向上側に供給媒体の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）の層が形成され、蒸気ドラム４ａの鉛直方向下側に気泡を放出した残りの液体（供給媒体Ｚ１）の層が形成される。これにより、供給媒体Ｚ１が液体と蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）に分離される。鉛直方向下側の液体状の供給媒体Ｚ１は、再び二次熱交換器３ｃへ供給されて、繰返し加熱される。
【００５１】
蒸気となった供給媒体Ｚ１（蒸気媒体Ｚ１ｓ）は、蒸気ドラム４ａの鉛直方向上側より取出され、用途先へ供給されて利用される。一方、蒸気媒体Ｚ１ｓとして用途先へ供給することで、液体の供給媒体Ｚ１は減少する。したがって、蒸気ドラム４ａ内の供給媒体Ｚ１の液体の割合を維持するため、媒体循環部５より、媒体予熱器５ｂを通じて、新たな補給媒体Ｚ（供給媒体Ｚ１）が蒸気ドラム４ａに供給される。これにより、蒸気ドラム４ａ内の供給媒体Ｚ１の貯留量が維持され、供給媒体Ｚ１が加熱により蒸気となり、蒸気媒体Ｚ１ｓとして、連続的に用途先へ供給される。
【００５２】
蒸気供給部４は、補助ボイラ４ｂを備えている。補助ボイラ４ｂは、電力または化石燃料の燃焼により、供給媒体Ｚ１を加熱する。補助ボイラ４ｂは、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｙ１の温度低下等により、二次熱交換器３ｃにおいて供給媒体Ｚ１を十分加熱できない場合に起動し、二次熱交換器３ｃに代わって供給媒体Ｚ１の加熱を行う。
【００５３】
蒸気ドラム４ａでは、液体の供給媒体Ｚ１と、蒸気となった蒸気媒体Ｚ１ｓが共存している。蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）は飽和の状態にある。飽和蒸気である蒸気媒体Ｚ１ｓの温度は、飽和蒸気曲線に基づき、蒸気ドラム４ａ内の圧力により決まる。用途先へ供給する蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）の温度を一定に保つためには、蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を供給する系統全体の圧力を一定に保つ必要がある。媒体循環部５に設けられた圧力調節弁５ｃにより、蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を供給する系統の圧力を制御するのが一般的である。ただし、用途先において、大きな圧力変化を生じる場合、蒸気ドラム４ａの圧力を安定させるのが困難になる可能性がある。蒸気供給装置１の稼働状態を安定させるために、蒸気ドラム４ａの圧力が一定となるよう蒸気ドラム４ａの圧力を直接制御する機構を設けてもよい。
【００５４】
媒体循環部５は、媒体供給ポンプ５ａと、媒体予熱器５ｂと、圧力調節弁５ｃと、媒体凝縮器５ｄと、媒体タンク５ｅを備えている。媒体タンク５ｅには補給媒体Ｚが貯留されている。補給媒体Ｚは、媒体供給ポンプ５ａにより加圧され、媒体予熱器５ｂの二次側へ供給される。用途先より回収した使用済の蒸気媒体Ｚ１ｓが媒体予熱器５ｂの一次側に供給される。
【００５５】
このような本実施形態の蒸気供給装置１の作動を説明する。
蒸気供給装置１において、太陽光集光装置２ａにより加熱された熱媒Ｘ１は、蓄熱剤貯留槽３ａ内に設置された一次熱交換器３ｂへと案内される。熱媒Ｘ１の熱は、一次熱交換器３ｂにおいて熱交換され、蓄熱剤Ｙ１に蓄熱される。
【００５６】
蓄熱剤貯留槽３ａ内には、蓄熱剤Ｙ１に蓄熱された熱エネルギを供給媒体Ｚ１に伝えて供給媒体Ｚ１を加熱するための二次熱交換器３ｃが設置されている。二次熱交換器３ｃと蒸気ドラム４ａとの間は、供給媒体Ｚ１が対流により循環する。すなわち、蒸気ドラム４ａから重力により供給媒体Ｚ１が二次熱交換器３ｃの一方（入口）から供給され、加熱された供給媒体Ｚ１が二次熱交換器３ｃの他方（出口）から流出する。
二次熱交換器３ｃは、流入側から流出側へ向けて、なだらかな勾配で、鉛直方向の高さが増すよう傾斜して配置される。加熱によって一部蒸気をともない、膨張した供給媒体Ｚ１が比重差により、二次熱交換器３ｃ内を流入側から流出側へ向かって移動することで供給媒体Ｚ１の流れが生じる。供給媒体Ｚ１は、二次熱交換器３ｃの流出側に接続された配管を通じ、蒸気ドラム４ａへ戻る。蒸気ドラム４ａの鉛直方向上側は供給媒体Ｚ１の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）で満たされている。二次熱交換器３ｃより供給媒体Ｚ１を蒸気ドラム４ａへ戻すための配管は、供給媒体Ｚ１の流れを妨げないようにするため、蒸気ドラム４ａ内の供給媒体Ｚ１の蒸気と液体の界面付近に接続されるのが好ましい。
【００５７】
以上の記載のおり、蒸気ドラム４ａと二次熱交換器３ｃの間で供給媒体Ｚ１が循環することにより、二次熱交換器３において蓄熱剤Ｙ１により供給媒体Ｚ１が加熱されて蒸気が発生し、蒸気ドラム４ａにおいて供給媒体Ｚ１の蒸気が分離されて、蒸気媒体Ｚ１ｓとして用途先へ供給される。なお、蒸気ドラム４ａと二次熱交換器３ｃの間の供給媒体Ｚ１の流れは、基本的に、比重差で供給媒体Ｚ１が対流する、自然循環による。しかしながら、蒸気ドラム４ａや二次熱交換器３ｃの配置、あるいは蒸気ドラム４ａと二次熱交換器３ｃとを接続する配管の接続経路によっては、供給媒体Ｚ１の円滑な流れが確保できない場合がある。その場合は、蒸気ドラム４ａから二次熱交換器３ｃの流入側へ至る配管の途中に、強制的に供給媒体Ｚ１の流れを作るためのポンプを設置し、供給媒体Ｚ１を強制循環させてもよい。
【００５８】
以上の動作のなかで、蓄熱剤Ｙ１は、蓄熱剤貯留槽３ａ内で蓄熱と放熱を繰り返すが、この間の動作についても説明する。
一次熱交換器３ｂでは、太陽光集光装置２ａで加熱された熱媒Ｘ１より蓄熱剤Ｙ１へ熱エネルギが伝えられ、蓄熱剤Ｙ１のうち、固相として存在していた蓄熱剤Ｙ１の一部または全部が、液相に変化する。さらに、液相として存在する蓄熱剤Ｙ１も熱エネルギを得て、図２の蓄熱剤Ｙ１の温度特性に示すＴｍｉｎからＴｍａｘへ向けて温度が上昇する。蓄熱剤Ｙ１は、温度上昇にともなう比重低下に加え、撹拌装置３ｄにより発生する緩やかな蓄熱剤Ｙ１の流れの助けを得て蓄熱剤貯留槽３ａ内で鉛直方向上方へ移動し、二次熱交換器３ｃに達する。
【００５９】
二次熱交換器３ｃの表面付近では、蓄熱剤Ｙ１より供給媒体Ｚ１に熱が伝えられ、その結果、蓄熱剤Ｙ１は熱を放出して、図２に示すＴｍａｘよりＴｍｉｎへ向かって温度が低下する。蓄熱剤Ｙ１の温度が相変化領域（液相と固相が共存する領域）に達すると、蓄熱剤Ｙ１の一部が固相に変化し、二次熱交換器３ｃの表面に付着する。固相に変化した蓄熱剤Ｙ１は、二次熱交換器３ｃの表面で徐々に結晶成長するが、ある程度成長したところで剥離し、多くが液体との比重差により沈降して蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積する。
【００６０】
以上の作動において、一次熱交換器３ｂ及び二次熱交換器３ｃの近傍では、蓄熱剤Ｙ１の作動域において、局部的に大きな温度変化が生じる。しかし、蒸気供給装置１を長時間安定して作動させるためには、蓄熱剤貯留槽３ａ全体での、蓄熱剤Ｙ１の平均温度が大きく変わるのは好ましくない。そのため、通常の作動条件において、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｙ１の平均温度の変化が、供給媒体Ｚ１の蒸気の供給に与える影響を極力小さくするよう、蓄熱剤貯留槽３ａの容量や、蓄熱剤Ｙ１の対流状態を選定するのが好ましい。蓄熱剤Ｙ１の対流状態は、撹拌装置３ｄにより、蓄熱剤Ｙ１が一次熱交換器３ｂ、及び二次熱交換器３ｃにおける熱エネルギの授受に適切に用いられるよう制御管理されるのが好ましい。蓄熱剤Ｙ１の温度は、必ずしも蓄熱剤貯留槽３ａ内の全体で均一である必要はない。
【００６１】
夜間においては、太陽光集光収熱部２は稼働せず、蓄熱剤Ｙ１は、顕熱及び潜熱を放出することにより、図２に示す蓄熱剤の作動域で、徐々に温度低下しながら供給媒体Ｚ１の加熱を継続する。蓄熱剤Ｙ１の作動域は、前記のとおり蓄熱剤Ｙ１の組成に依存し、例えば１５０℃から、４００℃までの範囲である。蓄熱剤Ｙ１に蓄熱された熱エネルギのうち、潜熱の占める割合は顕熱に対して大きい。したがって、蓄熱剤Ｙ１の液相と固相が共存する領域では、主に潜熱が供給媒体Ｚ１の加熱に関与するため、蓄熱剤Ｙ１の温度変化がきわめて小さい条件で長時間保持されることが期待される。その間、二次熱交換器３ｃを通過する供給媒体Ｚ１は、蓄熱剤Ｙ１により継続して加熱され、一部が蒸気となる。
【００６２】
また、二次熱交換器３ｃにより加熱された供給媒体Ｚ１は、蒸気ドラム４ａへ供給され、蒸気と液体に分離されたのち、蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）は用途先へと供給される。そして、用途先より回収された使用済の蒸気媒体Ｚ１ｓは、媒体予熱器５ｂの一次側に供給され、媒体供給ポンプ５ａより送出される液体の供給媒体Ｚ１（補給媒体Ｚ）と熱交換される。その後、供給媒体Ｚ１は、圧力調節弁５ｃを経て媒体凝縮器５ｄにより凝縮されて、ほぼ常温ですべて液体状態（補給媒体Ｚ）となり、媒体タンク５ｅに一次貯留されたのち、媒体供給ポンプ５ａにより送出され、再利用される。
【００６３】
この間、用途先での蒸気媒体Ｚ１ｓの使用の形態によっては、補給媒体Ｚの供給量に対する蒸気媒体Ｚ１ｓの回収量が必ずしも等しくならず、新たに液体の補給媒体Ｚを追加することが必要となることがある。また、供給量と回収量の変動に対する緩衝機能として、供給媒体Ｚ１を一時的に貯留する必要もある。媒体タンク５ｅを設けることにより、液体の供給媒体Ｚ１を一次貯留するとともに、外部より不足分の補給媒体Ｚ補充を受ける。これにより、供給媒体Ｚ１の循環を安定させることができる。
【００６４】
用途先へ供給する蒸気媒体Ｚ１ｓの温度は、蒸気ドラム４ａにおいて、蒸気と液体が平衡状態にあるため、飽和蒸気曲線に基づき、蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を供給する系統の圧力、すなわち、圧力調節弁５ｃにより設定される圧力に対応した温度となる。供給媒体Ｚ１は、二次熱交換器３ｃにおいて、設定圧力での沸点より高い温度の蓄熱剤Ｙ１と熱交換することにより、前記設定圧力に対応した温度で用途先に供給される。
【００６５】
蒸気供給装置１には、補助ボイラ４ｂが設けられる。補助ボイラ４ｂは、以下の場合に起動され、用途先への蒸気供給を補助する。補助ボイラ４ｂの作用及び作動について、以下において説明する。
【００６６】
第一に、蒸気供給装置１の始動時においては、太陽光集光収熱部２で得られる熱エネルギが安定しない。したがって、供給媒体Ｚ１の加熱が不十分となり、必要な蒸気量が得られない。この場合に、補助ボイラ４ｂを起動することにより、供給媒体Ｚ１の加熱を促進して蒸気を発生させ、蒸気量を確保する。この間、蒸気ドラム４ａから供給される供給媒体Ｚ１を二次熱交換器３ｃだけでなく、補助ボイラ４ｂにも供給し、燃料の燃焼により得られる熱エネルギで供給媒体Ｚ１を加熱する。これにより、供給媒体Ｚ１の一部または全部を蒸気に変化し、蒸気ドラム４ａを介して供給媒体Ｚ１の蒸気を用途先へと供給する。
【００６７】
第二に、天候不良時等、太陽光集光収熱部２で得られる熱エネルギが十分に得られない状況が長時間継続する場合、蓄熱剤Ｙ１が保持する潜熱が継続的に減少し、それに伴って蓄熱剤Ｙ１の温度が徐々に低下する。蓄熱剤Ｙ１の温度がＴｍｉｎを下回ると、蓄熱剤Ｙ１の流動性が低下し、熱交換器３ｂ、３ｃでの伝熱が妨げられる可能性がある。この場合、二次熱交換器３ｃでの供給媒体Ｚ１への伝熱を制限するとともに、補助ボイラ４ｂを起動して、用途先へ供給する蒸気媒体Ｚ１ｓの量を確保する。
【００６８】
前述のとおり、蓄熱剤Ｙ１は作動域（ＴｍａｘとＴｍｉｎの間の温度）内に保持されることが好ましく、放熱が進むことで、蓄熱剤Ｙ１の温度がＴｍｉｎを下回る温度となることは避けるべきである。
蓄熱剤Ｙ１の温度がＴｍｉｎに達したときには、上に例示した補助ボイラ４ｂの作動条件に関わらず、二次熱交換器３ｃへの供給媒体Ｚ１の供給を停止し、補助ボイラ４ｂによる蒸気供給に切り替えるのが好ましい。
【００６９】
本実施形態によれば、蒸気供給装置１は、太陽光集光収熱部２で得られた熱エネルギを、蓄熱剤Ｙ１に蓄熱しつつ、供給媒体Ｚ１を加熱して蒸気を発生させている。これにより、太陽光より得られる熱エネルギが不足する夜間や天候不良時においても、蓄熱剤Ｙ１に蓄熱された熱エネルギにより、供給媒体Ｚ１の蒸気を発生させることが可能であり、供給媒体Ｚ１の蒸気を安定供給することが可能である。
また、太陽光集光収熱部２で得られる熱エネルギは、日中においても時間経過とともに変化するが、蓄熱剤Ｙ１を介することにより、二次熱交換器３ｃを通過する供給媒体Ｚ１に伝えられる熱量が平準化されて、供給媒体Ｚ１の蒸発量の変動が抑えられるため、安定した蒸気供給が可能となる。
【００７０】
さらに、太陽光集光装置２ａで太陽光より得た熱エネルギを、熱媒Ｘ１を介して蓄熱剤Ｙ１に伝えて蓄熱することにより、蓄熱剤貯留槽３ａから蓄熱剤Ｙ１を外部へ移送することなく、熱エネルギの授受が可能となる。これにより、蓄熱剤Ｙ１を配管等で移送する際に懸念される、配管の閉塞トラブル、すなわち、温度低下による蓄熱剤Ｙ１の粘度の上昇、さらには配管の内面への蓄熱剤Ｙ１の固着により配管内の蓄熱剤Ｙ１の流動が疎外され、蒸気供給装置１の稼働継続が困難となることを避けることができる。
【００７１】
また、蓄熱剤貯留槽３ａに撹拌装置３ｄを設けることにより、蓄熱剤貯留槽３ａにおいて、一次熱交換器３ｂと二次熱交換器３ｃとの間に、蓄熱剤Ｙ１の循環流を形成する。これにより、一次熱交換器３ｂに供給される熱媒Ｘ１が持つ熱エネルギが、蓄熱剤Ｙ１を介して二次熱交換器３ｃに供給される供給媒体Ｚ１へと円滑に伝達される。また、蓄熱剤Ｙ１の一部が固化して二次熱交換器３ｃの表面を覆うことで、熱エネルギの伝達が妨げられる可能性がある。撹拌装置３ｄが起こす流れにより、固化した蓄熱剤Ｙ１の剥離を促し、熱エネルギの伝達を妨げる蓄熱剤Ｙ１の固化層の成長を防止することができる。
【００７２】
なお、以上の構成に加え、太陽光集光収熱部２からの熱エネルギ供給が不足する場合、蓄熱剤貯留槽３ａ内で蓄熱剤Ｙ１の温度がＴｍｉｎを超えて低下して蓄熱剤Ｙ１の流動性が失われることを回避するため、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に図示しない電気ヒータを設けてもよい。あるいは、太陽光集光装置２ａと並列に、図示しない熱媒補助ボイラを設けてもよい。この場合、太陽光集光収熱部２からの熱エネルギ供給が不足する場合であっても、熱媒補助ボイラにより熱媒Ｘ１を加熱できる。
さらに、蒸気供給装置１を長期間停止する場合、再起動を円滑に行うため、蓄熱剤Ｙ１の固化を避ける必要がある。そのため、蒸気供給装置１の停止期間中、電気ヒータや熱媒補助ボイラにより、蓄熱剤Ｙ１の温度を、Ｔｍｉｎ近傍に保つことにより蓄熱剤Ｙ１の流動性を維持してもよい。
【００７３】
［第２実施形態］
第１実施形態の蒸気供給装置１の変形例を第２実施形態として説明する。なお、同一の構成については符号を同一とし、説明を省略する。
【００７４】
本実施形態における蒸気供給装置１Ａは、図５に示すように太陽光集光収熱部２と、蓄熱・熱交換部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５とに加えて、第２太陽光集光収熱部６と、第２蓄熱・熱交換部７と、第２蒸気ドラム４ｃとをさらに備えている。第２太陽光集光収熱部６と、第２蓄熱・熱交換部７と、第２蒸気ドラム４ｃ（以下第２の系統と呼ぶ）は、基本的に、第１実施形態で説明した蒸気供給装置１（以下第１の系統と呼ぶ）と構成及び作動は同じである。これにより、蒸気供給装置１Ａは、第１の系統より供給される供給媒体Ｚ１の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）と、第２の系統より供給される第２供給媒体Ｚ２の蒸気（第２蒸気媒体Ｚ２ｓ）とを、それぞれ独立して用途先に供給することにより、異なる温度・圧力条件での蒸気の供給が可能となる。
【００７５】
図５において、共通の媒体タンク５ｅに補給媒体Ｚが貯留され、媒体タンク５ｅには媒体供給ポンプ５ａ、及び第２媒体供給ポンプ５ｆが接続される。媒体供給ポンプ５ａからは供給媒体Ｚ１として、第２媒体供給ポンプ５ｆからは第２供給媒体Ｚ２として、それぞれ独立した系統により、異なる圧力条件で供給することができる。なお、第２媒体供給ポンプ５ｆは媒体供給ポンプ５ａと、第２媒体予熱器５ｇは媒体予熱器５ｂと、第２圧力調節弁５ｈは圧力調節弁５ｃと構成及び作動は同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７６】
第２太陽光集光収熱部６は、太陽光集光収熱部２とは独立した熱媒Ｘ２の循環系統で構成される。第２太陽光集光収熱部６は、基本的に太陽光集光収熱部２と同じ構成であり、太陽光集光装置６ａと、熱媒ポンプ６ｂと、熱媒タンク６ｃとを備えている。太陽光集光装置６ａは、太陽光より熱エネルギを得て熱媒Ｘ２を加熱する。熱媒タンク６ｃには、熱媒Ｘ２が貯留されている。
【００７７】
第２蓄熱・熱交換部７は、蓄熱剤Ｙ２を内部に貯留する第２蓄熱剤貯留槽７ａを備える。第２蓄熱剤貯留槽７ａの内部に、太陽光集光装置６ａを通過した熱媒Ｘ２を案内する一次熱交換器７ｂと、第２供給媒体Ｚ２を案内する二次熱交換器７ｃと、蓄熱剤Ｙ２を撹拌する撹拌装置７ｄとが設けられる。蓄熱剤Ｙ２は、第１の系統に用いる蓄熱剤Ｙ１と同様に、アルカリ金属元素の硝酸塩などの混合塩である。蓄熱剤Ｙ２は、アルカリ金属元素の種類や混合塩の組成により、相変化が生じる温度が異なることを利用し、蓄熱剤Ｙ１とは作動域の異なる蓄熱剤としてもよい。
【００７８】
このような蒸気供給装置１Ａにおいては、第１の系統と第２の系統を異なる条件で作動させることができる。これにより、太陽光集光収熱部２で得た熱エネルギにより、供給媒体Ｚ１の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を発生させて第１の用途先へ、また、第２太陽光集光収熱部６で得た熱エネルギにより、第２供給媒体Ｚ２の蒸気（蒸気媒体Ｚ２ｓ）を発生させて第２の用途先へ、それぞれ異なる温度・圧力条件で同時に供給することができる。
作動に関する詳細な説明は、第１の系統、第２の系統とも、第１実施形態で説明した内容と同じであるため、説明を省略する。
【００７９】
なお、熱媒Ｘ１は、蓄熱剤貯留槽３ａの一次熱交換器３ｂにおいて、蓄熱剤Ｙ１が所定の上限温度（Ｔｍａｘ）まで加熱できる条件まで加熱されていればよく、また、熱媒Ｘ２は、第２蓄熱剤貯留槽７ａの一次熱交換器７ｂにおいて、蓄熱剤Ｙ２が所定の上限温度（Ｔｍａｘ）まで加熱できる条件まで加熱されていればよい。熱媒Ｘ１と熱媒Ｘ２の供給条件は、上記の条件を満たすものであれば自由に設定できる。たとえば、熱媒Ｘ１及び熱媒Ｘ２の温度や圧力の条件を任意に設定してもよい。熱媒Ｘ１及び熱媒Ｘ２として、水あるいは水以外の溶媒を用いてもよい。蓄熱剤Ｙ１及び蓄熱剤Ｙ２の加熱に支障がなければ、熱媒Ｘ１と熱媒Ｘ２の供給条件を同一とすることもでき、その場合は、熱媒Ｘ１の循環系統と熱媒Ｘ２の循環系統を共通とすることで、機器を一部省略することが可能になる。また、この場合、太陽光集光装置２ａ（６ａ）で得られる熱エネルギを、蓄熱剤Ｙ１と蓄熱剤Ｙ２へ、必要に応じた割合で配分することができ、供給媒体Ｚ１と第２供給媒体Ｚ２の供給条件に合わせた、熱エネルギの有効活用が可能となる。
【００８０】
また、図５において、供給媒体Ｚ１と第２供給媒体Ｚ２は、共通の媒体タンク５ｅから供給されるが、媒体タンクを個別に設けてもよい。その場合は、供給媒体Ｚ１と、第２供給媒体Ｚ２を、それぞれ独立した系統として作動させることができる。
例えば、水を共通媒体として、それぞれゲージ圧で供給媒体Ｚ１を０．５ＭＰａ、第２供給媒体Ｚ２を１．５ＭＰａという条件で蒸気供給をする場合、飽和蒸気温度は、蒸気媒体Ｚ１ｓがおおよそ１６０℃、第２蒸気媒体Ｚ２ｓがおおよそ２００℃となる。
【００８１】
媒体タンク５ｅを、供給媒体Ｚ１及び第２供給媒体Ｚ２で、それぞれ個別に設ける場合は、供給媒体Ｚ１及び第２供給媒体Ｚ２として、異なる媒体、例えば水と水以外の溶媒を用いることもできる。水より沸点が高い溶媒を用いることで、１．５ＭＰａ程度の圧力であっても、２００℃を超える高温の蒸気を供給することができる。したがって、水を共通媒体として利用した場合に比べ、蒸気媒体Ｚ１ｓと第２蒸気媒体Ｚ２ｓの温度差を大きくすることもできる。
【００８２】
なお、図５に記載のとおり、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に補助ボイラ４ｂを設けている。補助ボイラ４ｂは、第２蒸気ドラム４ｃにのみ接続している。補助ボイラ４ｂの役割は、第１実施形態と同様である。本実施形態においては、第２蒸気ドラム４ｃを蒸気ドラム４ａより高い圧力に設定し、蒸気ドラム４ａへの補助蒸気を第２蒸気ドラム４ｃから蒸気媒体減圧弁４ｄを介して供給できるようにしている。これにより、１つの補助ボイラ４ｂにより、第２蒸気ドラム４ｃと、蒸気ドラム４ａとに同時に補助蒸気を供給することができる。
なお、前記の説明は、蒸気供給装置１Ａの第１の系統（蒸気媒体Ｚ１ｓを供給する）と第２の系統（蒸気媒体Ｚ２ｓを供給する）を、１つの補助ボイラ４ｂで賄うことを前提としているが、もちろん、それぞれの系統に補助ボイラを独立して設けてもよい。この場合、系統間の干渉を避けることができ、それぞれの系統の自由度が増すので、より安定した温度条件での蒸気供給が可能になる。
【００８３】
［第３実施形態］
第１実施形態の蒸気供給装置１の変形例を第３実施形態として説明する。なお、同一の構成については符号を同一とし、説明を省略する。
【００８４】
本実施形態における過熱蒸気供給装置（蒸気供給装置）１Ｂは、図６に示すように太陽光集光収熱部２と、蓄熱・熱交換部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５とに加えて、過熱系集光収熱部８（第２集光収熱部）と、過熱系蓄熱・熱交換部９（第２蓄熱・熱交換部）とをさらに備えている。過熱系集光収熱部８は、太陽光集光収熱部２と構成、及び作動はほぼ同じである。ただし、熱系集光収熱部８においては、過熱系蓄熱・熱交換部９の過熱系蓄熱剤貯留槽９ａに貯留される過熱系蓄熱剤Ｙ３の作動域に合わせ、過熱系熱媒Ｘ３の供給条件を設定する。すなわち、熱系集光収熱部８における過熱系熱媒Ｘ３の供給条件は、太陽光集光収熱部２における熱媒Ｘ１の供給条件とは異なる。
【００８５】
過熱系蓄熱剤貯留槽９ａの内部には、過熱系蓄熱剤Ｙ３が貯留される。また、過熱系蓄熱剤貯留槽９ａの内部には、過熱系太陽光集光装置８ａを通過した過熱系熱媒Ｘ３を案内する過熱系一次熱交換器９ｂと、過熱系二次熱交換器９ｃと、過熱系蓄熱剤Ｙ３を撹拌する撹拌装置９ｄが設けられる。過熱系二次熱交換器９ｃに、蒸気ドラム４ａより用途先へ供給される蒸気媒体Ｚ１ｓの一部を分岐して供給し、加熱する。加熱された蒸気媒体Ｚ１ｓは、過熱蒸気となり、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓとして用途先へ供給される。また、蒸気媒体Ｚ１ｓの残りの一部は、過熱系二次熱交換器９ｃを経ることなく、そのまま飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）として用途先へ供給される。
【００８６】
なお、過熱系蓄熱剤Ｙ３として、蓄熱剤Ｙ１よりも高い作動域を持つ蓄熱剤を用いてもよい。蓄熱剤Ｙ１と過熱系蓄熱剤Ｙ３に、同一組成の蓄熱剤を用いてもよい。例えば、蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱に支障がない条件で過熱系蓄熱剤Ｙ３の作動が可能であれば、蓄熱剤Ｙ１と、過熱系蓄熱剤Ｙ３とを異なる組成としなくてもよい。
【００８７】
このような過熱蒸気供給装置１Ｂにおいては、太陽光集光収熱部２における熱媒Ｘ１の加熱のほかに、過熱系集光収熱部８においても過熱系熱媒Ｘ３が加熱される。一般的に、過熱系蓄熱剤Ｙ３は、蓄熱剤Ｙ１より高温で作動することが要求される。したがって、過熱系熱媒Ｘ３の供給条件は、過熱系熱媒Ｘ３が熱媒Ｘ１より高温に加熱されるよう設定される。過熱系熱媒Ｘ３は、蓄熱剤Ｙ３の作動域の上限より高い温度とされる。過熱系太陽光集光装置８ａを通過した過熱系熱媒Ｘ３は、過熱系蓄熱剤貯留槽９ａにおいて、過熱系蓄熱剤Ｙ３と熱交換される。
過熱系蓄熱剤Ｙ３の作動域は、少なくとも蒸気ドラム４ａより供給される、蒸気媒体Ｚ１ｓの温度、すなわち、蓄熱剤貯留槽３ａにおいて加熱される供給媒体Ｚ１の温度より高温に設定される。これにより、供蒸気媒体Ｚ１ｓは、過熱系蓄熱剤Ｙ３により、さらに加熱され、過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）となる。
【００８８】
このような過熱蒸気供給装置１Ｂにおいては、供給媒体Ｚ１を加熱して得られる蒸気媒体Ｚ１ｓに加え、蒸気媒体Ｚ１ｓの蒸気をさらに加熱し、過熱蒸気とした過熱蒸気媒体Ｚ３ｓが得られる。したがって、用途先に対し、蒸気媒体Ｚ１ｓ及び過熱蒸気媒体Ｚ３ｓを、それぞれ独立して供給することができる。
【００８９】
用途先からは、使用済の蒸気媒体Ｚ１ｓと、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓが回収される。使用済の蒸気媒体Ｚ１ｓ及び過熱蒸気媒体Ｚ３ｓは、合流され、媒体予熱器５ｂ、圧力調節弁５ｃ、媒体凝縮器５ｄを経て、液体の補給媒体Ｚとして回収（媒体タンク５ｅに貯留）される。なお、飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）と過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）の温度差を利用して、より効率的に補給媒体Ｚの予熱を行うことも可能である。すなわち、媒体予熱器５ｂを２つに分け、まず、媒体供給ポンプ５ａから送出された補給媒体Ｚを１つめの媒体予熱器５ｂに導いて回収した飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）と熱交換を行い、つづいて補給媒体Ｚを、２つ目の媒体予熱器５ｂに導いて回収した過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）と熱交換する。このように補給媒体Ｚを２段階に予熱することにより、１段階で予熱するよりも、高い温度で、補給媒体Ｚを蒸気ドラム４ａへ供給できる。したがって、過熱蒸気供給装置１Ｂ全体としての熱効率の向上が可能となる。
【００９０】
このような本実施形態の過熱蒸気供給装置１Ｂによれば、用途先に、飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）の供給に加え、過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）を供給することが可能である。
なお、飽和蒸気が必要ない用途先には、蒸気媒体Ｚ１ｓを全量加熱し、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓとして供給してもよい。全量を過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）として供給することで、飽和蒸気である蒸気媒体Ｚ１ｓの供給による、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓの供給への影響がなくなり、安定した過熱蒸気の供給が可能になる。
【００９１】
［第４実施形態］
本開示の過熱蒸気供給装置１Ｂを備える乾燥システムＳについて第４実施形態として説明する。なお、同一の構成については符号を同一とし、説明を省略する。
【００９２】
本実施形態の乾燥システムＳは、図７に示すように過熱蒸気供給装置１Ｂと、流動層乾燥装置１００とを備える。乾燥システムＳは、高湿原料Ｍｗ（バイオマス、パーム滓、褐炭に代表される高水分の固体燃料）を乾燥させる。流動層乾燥装置１００は、高湿原料Ｍｗを流動させながら乾燥する。流動層乾燥装置１００には、流動可能な程度の大きさに粉砕された高湿原料が供給される。
【００９３】
乾燥装置１００は、加熱用蒸気管１１０と、流動化ガス風箱１０３と、乾燥室１０４と、乾燥室隔壁１０５と、過熱蒸気減圧弁１１１と、流動化ガス加熱器１２０と、流動化ガスブロワ１３０とを備える。複数の加熱用蒸気管１１０が、乾燥室１０４の内部において流動層を形成する高湿原料Ｍｗの層内に、流動化ガスＮの流れに対して直交するように設けられている。加熱用蒸気管１１０の内部には、蒸気媒体Ｚ１ｓ（飽和蒸気）と、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓのいずれか一方が通される。流動化ガス加熱器１２０の一次側には、加熱用蒸気管１１０を通過した使用済蒸気が通され、流動化ガス加熱器１２０の二次側には、高湿原料Ｍｗの流動化に用いられたガスの一部が流動化ガスブロワ１３０を介して導かれる。高湿原料Ｍｗの流動化に用いられたガスは、使用済蒸気との熱交換により加熱され、流動化ガスＮとして流動化ガス風箱１０３へ供給される。流動化ガスブロワ１３０の入口側には、不活性ガスＰが供給される。不活性ガスＰは、乾燥装置１００の起動時等に、必要に応じて流動化ガスブロワ１３０に供給される。また、流動化ガス風箱１０３には、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓの一部が、過熱蒸気減圧弁１１１を介して供給される。
【００９４】
蒸気供給装置１Ｂにおいては、蒸気供給部４において供給媒体Ｚ１を加熱、分離して得られる飽和蒸気である蒸気媒体Ｚ１ｓを、過熱用熱交換器９ｃに導き、過熱用蓄熱剤Ｙ２によりさらに加熱して過熱蒸気媒体Ｚ３ｓとする。過熱蒸気媒体Ｚ３ｓは、乾燥装置１００へと供給される。なお、蒸気供給装置１Ｂからは、飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）も乾燥装置１００へ供給できる。加熱用蒸気管１１０には、乾燥システム１００の稼働条件に応じ、蒸気媒体Ｚ１ｓと過熱蒸気媒体Ｚ３ｓのいずれかを供給する。流動化ガス風箱１０３には、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓのみが供給される。
【００９５】
本実施形態における乾燥システムＳの作動について、図７を参照して説明する。
流動層乾燥装置１００においては、高湿原料Ｍｗが流動層を形成しながら乾燥される。流動化ガスブロワ１３０を起動してガス（循環ガスＲ）を循環させ、この循環ガスＲを用いて高湿原料Ｍｗを流動化させる。循環ガスＲは、流動化ガスブロワ１３０より送出され、流動化ガス加熱器１２０で加熱された後、流動化ガス風箱１０３へ供給される。流動化ガス風箱１０３の鉛直方向上方に設けた乾燥室１０４と、流動化ガス風箱１０３とは、不図示の分散機構により分割されている。流動化ガス風箱１０３へ供給されたガスは、分散機構により分散されて、乾燥室１０４内に噴射される。また、分散機構により、乾燥室１０４内に供給される高湿原料Ｍｗが流動化ガス風箱１０３へ落下するのを防止する。乾燥室１０４内で高湿原料Ｍｗの流動化に利用された流動化ガスＮは、乾燥室１０４の上部より排出される。
【００９６】
乾燥室１０４から排出される流動化ガスＮには、高湿原料Ｍｗより蒸発した水分が大量に含まれる。乾燥室１０４と流動化ガスブロワ１３０とを接続する配管に大気放出弁１１２を設け、流動化ガスＮの一部を系外（大気中）へ排出することで、系内を循環する流動化ガスＮの水分量を調整する。乾燥室１０４の出口より一部を大気放出した残りの流動化ガスＮを循環ガスＲとして流動化ガスブロワ１３０へ導き、再利用する。また、大気放出弁１１２には圧力調節機能を持たせることで、乾燥装置１００内の圧力を一定に保つ。
【００９７】
高湿原料Ｍｗを乾燥させるための熱源は、加熱用蒸気管１１０に供給する蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓまたは過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）と、流動化ガスブロワ１３０により循環される循環ガスＲと、流動化ガス風箱１０３に供給される過熱蒸気媒体Ｚ３ｓである。加熱用蒸気管１１０には、乾燥操作に要求される温度により、蒸気媒体Ｚ１ｓ、過熱蒸気媒体Ｚ３ｓのいずれかを選択し、供給する。加熱用蒸気管１１０へ供給する蒸気は、乾燥室１０４に供給される高湿原料Ｍｗと直接熱交換することで、高湿原料Ｍｗを加熱し、高湿原料Ｍｗの水分の蒸発を促進する。流動化ガス風箱１０３より乾燥室１０４へ噴射される流動化ガスＮ（循環ガスＲ）は、高湿原料Ｍｗを流動化させるとともに、高湿原料Ｍｗから蒸発した水分を持ち去ることにより乾燥を促進する。さらに、流動化ガスＮ（循環ガスＲ）をあらかじめ加熱して乾燥室１０４へ供給することにより、流動化ガスＮの乾きの度合いが増し、流動化ガスＮにより高湿原料Ｍｗから蒸発した水分をより多く持ち去ることができ、乾燥がより促進される。加熱用蒸気管１１０に供給された蒸気は、高湿原料Ｍｗの加熱に利用された後、流動化ガス加熱器１２０の一次側に供給され、熱交換により循環ガスＲを加熱する。これにより、流動化ガスＮの温度が上昇し、乾燥が促進される。
【００９８】
乾燥室１０４は、基本的には直方体形状とされる。乾燥室１０４の水平の長辺方向を横切るように乾燥室隔壁１０５が配置される。直方体の乾燥室１０４の長辺方向の一端に高湿原料Ｍｗを供給する、原料供給部１０１が設けられている。乾燥室１０４の原料供給部１０１とは長辺方向の反対側の端に、乾燥原料Ｍｄを排出するための原料排出部１０２が設けられる。原料供給部１０１より供給された高湿原料Ｍｗが、乾燥室１０４内で流動層を形成しながら移動し、原料排出部１０２に到達したところで、流動層の上部から溢流により乾燥室１００の外部へ排出される。原料排出部１０２は、乾燥室１０４の鉛直方向の上部に設けられる。乾燥室１０４内の高湿原料Ｍｗの流動層の高さは、原料排出部１０２の位置で決まる。
【００９９】
高湿原料Ｍｗは、乾燥室１０４内で流動層を形成させるため、流動化に適した大きさに、あらかじめ粉砕して供給される。粉砕された高湿原料Ｍｗは原料供給口１０１より、一定の流量で連続供給される。乾燥室１０４内に供給された高湿原料Ｍｗは、乾燥室１０４内で流動層を形成する。乾燥室１０４は、乾燥室隔壁１０５により複数の区画に分割されていて、それぞれの区画には底部より流動化ガスＮが供給されている。乾燥室隔壁１０５の上部または下部には、高湿原料Ｍｗが通過するための開口部が設けられる。この開口部を通じて、高湿原料Ｍｗが隣接する区画へ順次移動し、乾燥室１０４全体に流動層が形成される。
【０１００】
原料供給部１０１から供給された高湿原料Ｍｗは、乾燥室１０４内に設けられた複数の区画において、流動層を形成しながら徐々に乾燥され、原料排出部１０２が設けられた区画に到達する間に、所定の水分含有率まで乾燥が進む。その後、所定の水分含有率まで乾燥された高湿原料Ｍｗは、乾燥原料Ｍｄとして原料排出部１０２より、溢流により乾燥室１０４の外部へ排出される。
【０１０１】
乾燥室１０４内はほぼ大気圧とされる。高湿原料Ｍｗからの水分蒸発を促進するため、乾燥室１０４内の温度は１００℃を十分超えるよう制御される。高湿原料Ｍｗは、バイオマスや褐炭など、乾燥が進むことにより自然発火しやすくなる性質を持つ原料が多いため、流動化ガスＮに支燃性をもつ酸素などが含まれるのは好ましくない。したがって、流動化ガスＮとして空気を用いるのは避けるべきであり、例えば、流動化ガスＮとして不活性ガスが用いられる。不活性ガスの代表的なものとしては窒素があるが、継続的に使用するには、ガスの製造コストが課題となる。本実施形態では、流動化ガスＮとして過熱水蒸気（乾燥蒸気）を用いる。ただし、乾燥システムＳの起動時には、乾燥室１０４内の温度が１００℃以下となることがあり、水蒸気が凝縮する可能性がある。したがって、乾燥室１０４内の温度が十分高くなるまで、不活性ガスＰを供給して高湿原料Ｍｗの流動化に用いる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、乾燥室１０４内が４つの区画に分割され、高湿原料Ｍｗが１番目の区画に供給された後、乾燥室隔壁１０５を、上側、下側、上側の順に移動し、最も下流の区画（４番目の区画）の上部より排出される構成となっている。しかしながら、区画の数や、高湿原料Ｍｗが乾燥室隔壁１０５を通過する位置（上側、下側）等については任意に設定され、図７に限定されるものではない。
【０１０３】
本実施形態によれば、太陽光を集光して得られる熱エネルギを蓄熱しつつ、その蓄熱された熱エネルギを用いて飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）及び過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ３ｓ）を流動層乾燥装置１００に供給し、昼夜をとおして継続的かつ安定的に高湿原料Ｍｗを乾燥させることができる。
【０１０４】
以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１０５】
上記実施形態においては、用途先に、飽和蒸気を供給する場合、二種類の異なる温度の飽和蒸気を同時に供給する場合、飽和蒸気と過熱蒸気を同時に供給する場合について説明した。しかしながら、用途先に供給する蒸気として飽和蒸気、過熱蒸気の３種類以上の組合せとすることも可能である。
【０１０６】
また、補給媒体Ｚとしては、例えば水が一般的であるが、その他の流体を供給媒体として加熱して供給してもよい。また、太陽光集光装置に用いられる熱媒についても、水に限定されず、例えば油等を用いてもよい。この場合、熱媒として、水よりも沸点が高い流体を利用することにより、熱媒を、加圧することなく水よりも高温状態とすることが可能である。
【０１０７】
また、太陽光集光装置２ａの形状については、太陽光を集光して流体（熱媒）を加熱するものであれば、上記実施形態に限定されない。
【０１０８】
上記第４実施形態においては、用途先として高湿原料Ｍｗを流動させつつ乾燥する流動層乾燥装置１００を用いる乾燥システムＳを説明した。しかしながら、本開示は用途先が限定されない。例えば、飽和蒸気または過熱蒸気を、化学プロセスの熱源として利用してもよい。あるいは蒸気そのものを化学原料として利用してもよい。さらには、飽和蒸気または過熱蒸気を、蒸気タービン駆動用の動力源として利用してもよい。飽和蒸気または過熱蒸気を、種々の用途先に供給しもよい。
【０１０９】
また、蒸気供給装置は、補助ボイラ４ｂを設けなくともよい。また、２種類以上の異なる温度の蒸気を用途先に供給する場合は、蒸気の種類ごとに補助ボイラを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本開示は、太陽光を集光して熱源とする蒸気供給装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  蒸気供給装置
１Ａ  蒸気供給装置
１Ｂ  過熱蒸気供給装置（蒸気供給装置）
２  太陽光集光収熱部
２ａ  太陽光集光装置
２ｂ  熱媒ポンプ
２ｃ  熱媒タンク
３  蓄熱・熱交換部
３ａ  蓄熱剤貯留槽
３ｂ  一次熱交換器
３ｃ  二次熱交換器
３ｄ  撹拌装置
４  蒸気供給部
４ａ  蒸気ドラム
４ｂ  補助ボイラ
４ｂ１  補助ボイラ
４ｃ  第２蒸気ドラム
４ｄ  蒸気媒体減圧弁
５  媒体循環部
５ａ  媒体供給ポンプ
５ｂ  媒体予熱器
５ｃ  圧力調節弁
５ｄ  媒体凝縮器
５ｅ  媒体タンク
５ｆ  第２媒体供給ポンプ
６  第２太陽光集光収熱部
６ａ  太陽光集光装置
６ｂ  熱媒ポンプ
６ｃ  熱媒タンク
７  第２蓄熱・熱交換部
７ａ  第２蓄熱剤貯留槽
７ｂ  一次熱交換器
７ｃ  二次熱交換器
７ｄ  撹拌装置
８  過熱系集光収熱部（第２集光収熱部）
８ａ  過熱系太陽光集光装置
９  過熱系蓄熱・熱交換部（第２蓄熱・熱交換部）
９ａ  過熱系蓄熱剤貯留槽
９ｂ  過熱系一次熱交換器
９ｃ  過熱系二次熱交換器
９ｄ  撹拌装置
１００  流動層乾燥装置
１０１  原料供給部
１０２  原料排出部
１０３  流動化ガス風箱
１０４  乾燥室
１０５  乾燥室隔壁
１１０  過熱用蒸気管
１１１  過熱蒸気減圧弁
１１２  大気放出弁
１２０  流動化ガス熱交換器
１３０  流動化ガスブロワ
２００  太陽光集光装置
２１０  集光加熱部
２１１  主集光鏡
２１２  副集光鏡
２１３  接続金具
２１４  熱媒加熱管
２２０  支持装置
２２１  主柱
２２２  方位角調節装置
２２３  仰角調節装置
２３０  ソーラフィールド
Ｍｄ  乾燥原料
Ｍｗ  高湿原料
Ｎ  流動化ガス
Ｐ  不活性ガス
Ｒ  循環ガス
Ｓ  乾燥システム
Ｔｍａｘ  上限温度
Ｔｍｉｎ  下限温度
Ｘ１  熱媒
Ｘ２  熱媒
Ｘ３  過熱系熱媒
Ｙ１  蓄熱剤
Ｙ２  蓄熱剤
Ｙ３  過熱系蓄熱剤
Ｚ  補給媒体
Ｚ１  供給媒体
Ｚ１ｓ  蒸気媒体
Ｚ２  第２供給媒体
Ｚ２ｓ  蒸気媒体
Ｚ３ｓ  過熱蒸気媒体
【図１】
2020166526.tif 000003
【図２】
2020166526.tif 000004
【図３Ａ】
2020166526.tif 000005
【図３Ｂ】
2020166526.tif 000006
【図４】
2020166526.tif 000007
【図５】
2020166526.tif 000008
【図６】
2020166526.tif 000009
【図７】
2020166526.tif 000010
【国際調査報告】
2020166526.tif 000011
2020166526.tif 000012
2020166526.tif 000013
2020166526.tif 000014
2020166526.tif 000015
2020166526.tif 000016