(57)【要約】  本開示の蒸気供給装置（１）は、太陽光を集光して収熱し、蓄熱剤（Ｘ１）を直接加熱する太陽光集光収熱部（２）と、加熱された蓄熱剤により供給媒体（Ｚ１）を加熱する媒体加熱部（３）と、加熱された供給媒体より蒸気を分離し、供給する蒸気供給部（４）と、を備える。
2020145106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光して収熱し、蓄熱剤を直接加熱する太陽光集光収熱部と、
加熱された前記蓄熱剤により供給媒体を加熱する媒体加熱部と、
加熱された前記供給媒体より蒸気を分離し、供給する蒸気供給部と、
を備える蒸気供給装置。
【請求項２】
前記媒体加熱部の前段に設けられ、前記太陽光集光収熱部で加熱された前記蓄熱剤を貯留する供給蓄熱剤貯留部と、
前記媒体加熱部の後段に設けられ、前記供給媒体の加熱に用いた前記蓄熱剤を貯留する回収蓄熱剤貯留部と、
を更に備える請求項１記載の蒸気供給装置。
【請求項３】
日照が得られない時間帯において、前記太陽光集光収熱部への前記蓄熱剤の供給を停止すると共に、前記太陽光集光収熱部に滞留する前記蓄熱剤を、前記供給蓄熱剤貯留部又は前記回収蓄熱剤貯留部へ退避させる蓄熱剤退避機構を備える請求項２記載の蒸気供給装置。
【請求項４】
太陽光を集光して収熱し、第２の蓄熱剤を直接加熱する第２の太陽光集光収熱部と、
加熱された前記第２の蓄熱剤により前記蒸気供給部から供給された蒸気をさらに加熱する蒸気加熱部と、
を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項５】
前記蒸気加熱部により供給される蒸気は、過熱蒸気である請求項４記載の蒸気供給装置。
【請求項６】
前記第２の蓄熱剤の作動温度は、前記供給媒体の加熱に用いる前記蓄熱剤の作動温度よりも高い請求項４または５に記載の蒸気供給装置。
【請求項７】
前記蒸気加熱部において、前記蒸気供給部から供給された蒸気の加熱に用いた前記第２の蓄熱剤を、前記供給媒体の加熱に用いる請求項４または５に記載の蒸気供給装置。
【請求項８】
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１〜７のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項９】
前記蒸気供給部から供給された蒸気を加熱する補助過熱器を更に備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項１０】
前記蓄熱剤を貯留する蓄熱剤貯留槽に、前記蓄熱剤を攪拌する攪拌装置が設けられる請求項１〜９のいずれか一項に記載の蒸気供給装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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。 
【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１月７日に日本に出願された特願２０１９−０００６８９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、太陽光を集光して収熱し、蓄熱剤を直接加熱する太陽光集光収熱部と、加熱された前記蓄熱剤により供給媒体を加熱する媒体加熱部と、加熱された前記供給媒体より蒸気を分離し、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、蒸気供給装置は、前記媒体加熱部の前段に設けられ、太陽光集光収熱部で加熱された蓄熱剤を貯留する供給蓄熱剤貯留部と、前記媒体加熱部の後段に設けられ、前記供給媒体の加熱に用いられた前記蓄熱剤を貯留する回収蓄熱剤貯留部とを更に備えていてもよい。【０００８】
上記一態様の蒸気供給装置において、蒸気供給装置は、日照が得られない時間帯において、前記太陽光集光収熱部への前記蓄熱剤の供給を停止すると共に、前記太陽光集光収熱部に滞留する前記蓄熱剤を、前記供給蓄熱剤貯留部又は前記回収蓄熱剤貯留部へ退避させる蓄熱剤退避機構を更に備えていてもよい。【０００９】
上記一態様の蒸気供給装置において、蒸気供給装置は、太陽光を集光して収熱し、第２の蓄熱剤を直接加熱する第２の太陽光集光収熱部と、加熱された前記第２の蓄熱剤により前記蒸気供給部から供給された蒸気をさらに加熱する蒸気加熱部と、を更に備えていてもよい。【００１０】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記蒸気加熱部により供給される蒸気は、過熱蒸気であってもよい。【００１１】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記第２の蓄熱剤の作動温度は、前記供給媒体の加熱に用いる前記蓄熱剤の作動温度よりも高くてもよい。【００１２】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記蒸気加熱部において、前記蒸気供給部から供給された蒸気の加熱に用いた前記第２の蓄熱剤を、前記供給媒体の加熱に用いてもよい。【００１３】
上記一態様の蒸気供給装置において、蒸気供給装置は、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。【００１４】
上記一態様の蒸気供給装置において、蒸気供給装置は、前記蒸気供給部から供給された蒸気を加熱する補助過熱器を更に備えていてもよい。【００１５】
上記一態様の蒸気供給装置において、前記蓄熱剤を貯留する蓄熱剤貯留槽に、前記蓄熱剤を攪拌する攪拌装置が設けられてもよい。【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、蒸気供給装置は、蓄熱剤に太陽光より得た熱エネルギを蓄熱しつつ、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、太陽光より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。また、日照の時間的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。【００１８】
本開示では、蓄熱剤を、太陽光を集光して得られる熱エネルギで直接加熱し、別の熱交換部に移動して供給媒体を加熱する。その結果、太陽光を集光して得られる熱エネルギを別の媒体を介して蓄熱剤に伝える場合と比較して、伝熱の際に生じる熱損失を低減することができる。また、太陽光を集光して得られる熱エネルギを別の媒体を介して蓄熱剤に伝える場合に別の媒体の物理的特性から生じる、熱伝達上の制約、例えば対応できる温度範囲等の制約をなくすことができる。したがって、蓄熱剤の性能や作動範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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２Ａ】本開示で使用する集光収熱器の斜視図である。
【図２Ｂ】本開示で使用する集光収熱器の断面図である。
【図３】本開示の太陽光集光収熱部の配置例を示す図である。
【図４】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６Ａ】本開示の第２実施形態に係る蒸気供給装置の日照時間帯における作動を示す模式図である。
【図６Ｂ】本開示の第２実施形態に係る蒸気供給装置の日没時における作動を示す模式図である。
【図６Ｃ】本開示の第２実施形態に係る蒸気供給装置の夜間における作動を示す模式図である。
【図７】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８】本開示の第４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９】本開示の第４実施形態において蓄熱剤の作動域の使い分けを解説する図である。
【図１０】本開示の第５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】
【００２０】
［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。
【００２１】
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、媒体加熱部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５と、を備えている。
【００２２】
太陽光集光収熱部２は、太陽光を効率よく集光して熱エネルギを収集する集光収熱器２ａと、集光収熱器２ａに蓄熱剤Ｘ１を循環するための蓄熱剤循環ポンプ２ｂを含む、媒体加熱部３との間に蓄熱剤Ｘ１を循環させる配管系と、を備えている。集光収熱器２ａの構成及び作動について、一例をあげて以下に説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
太陽光を集光し、流体を集光した太陽光で加熱する装置は、種々提案されている。流体を集光した太陽光で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。集光収熱器の一例を示して、具体的な構成や作動について、以下に説明するが、実際に製造される集光収熱器は、以下に示す例と限定されない。
【００２５】
図２Ａ及び２Ｂは、太陽光を集光し、配管内を流れる流体を加熱するために用いる装置を示す。以下の説明では、「集光収熱器」という名称を使用する。
集光収熱器２００は、図２Ｂに示すように、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、図２Ａ及び２Ｂに示すように、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流体加熱管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。
【００２６】
集光加熱部２１０の構成及び機能について説明する。
主集光鏡２１１は、平板を湾曲させて、断面を半楕円形状とした反射鏡で、反射した光が、反射鏡に平行した直線状に集まるよう、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。このため、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。
【００２７】
主集光鏡２１１の焦点となる直線上に流体加熱管２１４を配置することで、流体加熱管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が流体加熱管２１４を挟んで、主集光鏡２１１と対向するよう配置される。
【００２８】
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、流体加熱管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、流体加熱管２１４の主集光鏡２１１側の面だけに当たり、流体加熱管２１４の反対側は、太陽の直接光が当たらないため、流体加熱管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。
【００２９】
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、流体加熱管２１４に当たらずに通過した太陽光を、流体加熱管２１４側へ再び反射し、流体加熱管２１４上で焦点を結ぶよう、配置される。このとき、流体加熱管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、流体加熱管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、流体加熱管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、加熱の効率を向上させることができ、流体加熱管２１４自体の温度差による歪の発生を抑えることができる。
【００３０】
副集光鏡２１２及び、流体加熱管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で、その間隔を保持するよう、接続され、主集光鏡２１１に固定される。
【００３１】
副集光鏡２１２は省略されてもよい。その場合は、流体加熱管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、流体加熱管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。
【００３２】
支持装置２２０は、集光収熱器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。
【００３３】
集光収熱器２００は、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、複数基の集光収熱器２００を配置することで、必要な熱エネルギを確保する。
【００３４】
図３に、集光収熱器２００の配置例を示す。日当たりがよく、ほぼ平坦な土地を集光収熱ゾーン２３０として整備し、集光収熱ゾーン２３０に、複数基の集光収熱器２００を、互いに太陽光を遮ることが無いよう配置する。集光収熱ゾーン２３０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集光収熱器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と集光収熱ゾーン２３０に配置した各集光収熱器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を循環させて熱エネルギを収集する。
【００３５】
なお、図３の集光収熱ゾーン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、集光収熱ゾーン２３０の土地の形状等により、最適な配置を選択することができる。
【００３６】
次に本実施形態で使用する蓄熱剤に関し、特性と熱エネルギを蓄熱する仕組みを説明する。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。
【００３７】
蓄熱剤の温度特性の一例を図４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。実際に蓄熱に使用する蓄熱剤の組成及び温度範囲は、液相が存在し、ある程度の蓄熱剤の流動性を有するとともに、蓄熱できる熱量を、できるだけ多く確保できるように選定される。
【００３８】
図４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、相変化が起こる温度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４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。
【００３９】
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。４００℃では、蓄熱剤はすべて液相で存在する範囲にある。蓄熱剤が被加熱物と接触し、蓄熱した熱を被加熱物に与えることで蓄熱剤は顕熱を放出し、徐々に温度が低下する。
【００４０】
蓄熱剤の温度が徐々に低下し、２７４℃（この温度をＴＬとする）に達すると、それまで全て液相であった蓄熱剤に変化が現れ、蓄熱剤の成分の一部が固相に変化し始める。全て液相であった蓄熱剤の一部が潜熱を放出して固相へと変化し、蓄熱剤において固相と液相が共存する状態となる。純物質の場合は、固化する温度になると、同じ温度を保ったまま、固化が進む。蓄熱剤が混合塩の場合は、一定の温度幅のなかで、蓄熱剤の温度低下にともない、蓄熱剤における固相の割合が増加するという変化が起こる。相変化にともなって潜熱を放出しながら、蓄熱剤の温度も２７４℃からゆっくりと低下する。その間、蓄熱剤中では液相から固相への変化が進み、蓄熱剤における固相の割合が増加するが、固相の粒子が液相中に分散した状態が保たれるため、蓄熱剤の流動性を維持したまま、熱エネルギの放出と蓄熱剤の温度の低下が進む。
【００４１】
蓄熱剤の温度が２７４℃以下では、蓄熱剤の温度が４００℃から２７４℃に至るまでの温度変化と比べ、非常にゆっくりとした変化に変わる。このとき、蓄熱剤の内部では固相の割合が増加していく。蓄熱剤の温度が２３４℃（以下、この温度をＴＳとする）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、蓄熱剤の流動性が最低限確保できる温度に対してある程度余裕を見た温度をＴｍｉｎとすべきである。
【００４２】
実際の運用においては、供給する蒸気の条件により、蓄熱剤の組成や作動温度範囲を設定すべきであり、具体的な作動として前述した混合塩の組成、上限温度、下限温度に限定されるものではない。
【００４３】
また、図４の例で、Ｔｍａｘから相変化が始まる温度ＴＬ（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、被加熱物から見ると、温度がほとんど変化しない条件で熱を受け取るため、被加熱物の加熱条件を一定に保ちやすく、蒸気の供給も安定する。蒸気供給装置としては、蓄熱剤の相変化が進む温度領域で稼働するのが好ましい。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」と記載する。
【００４４】
ここからは、図１に戻り、本開示の第１実施形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
【００４５】
太陽光集光収熱部２は、集光収熱器２ａと蓄熱剤循環ポンプ２ｂとを備え、蓄熱剤Ｘ１が、集光収熱器２ａの流体加熱管を通過して循環する。集光収熱器２ａは、太陽光を集光し、流体加熱管に集め、流体加熱管の表面を加熱する。この熱が流体加熱管内を流れる蓄熱剤Ｘ１に伝達され、蓄熱剤Ｘ１が加熱される。
【００４６】
媒体加熱部３は、蓄熱剤Ｘ１が貯留される蓄熱剤貯留槽３ａを備える。すなわち、蓄熱剤貯留槽３ａには、加熱された蓄熱剤Ｘ１が貯留される。蓄熱剤貯留槽３ａ内には、供給媒体Ｚ１を案内する熱交換器３ｂと、熱エネルギを放出して蓄熱剤貯留槽３ａの底部に沈降した蓄熱剤Ｘ１を排出するための蓄熱剤排出器３ｃとが設けられる。蓄熱剤排出器３ｃは、一部が固体に変化し、スラリ状となって粘度が高まった蓄熱剤Ｘ１を排出するため、スクリューフィーダ様の排出翼と駆動装置とを有する。蓄熱剤排出器３ｃは、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｘ１を連続的に排出する。
【００４７】
熱交換器３ｂは、蓄熱剤貯留槽３ａ内で蓄熱剤Ｘ１に全体が浸かるよう配置され、内部を供給媒体Ｚ１が通過する構造であればよい。熱交換器３ｂとして、１本の配管を折り曲げた形状が最も一般的であるが、プレート状でもよい。熱交換器３ｂは、十分な伝熱面を有し、かつ、外表面に付着する蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を妨げない構造であれば、とくに限定されるものではない。
【００４８】
蒸気供給部４は、蒸気ドラム４ａを備える。蒸気ドラム４ａ内には供給媒体Ｚ１が貯留されている。蒸気ドラム４ａは、媒体加熱部３に備えられた熱交換器３ｂと接続され、これにより供給媒体Ｚ１が蒸気ドラム４ａと熱交換器３ｂの間を循環する経路が作られている。蒸気ドラム４ａの鉛直方向の上側には、供給媒体Ｚ１の加熱により発生する蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を取出して、用途先へ蒸気媒体Ｚ１ｓを供給するための配管が接続されている。また、供給媒体Ｚ１が蒸気となり、用途先へ供給されることで、蒸気ドラム４ａ内の供給媒体Ｚ１の貯留量が減少する。供給媒体Ｚ１の補充のため、媒体循環部５から液体の補給媒体Ｚが蒸気ドラム４ａに供給され、蒸気ドラム４ａ内の供給媒体Ｚ１の貯留量が保持される。
【００４９】
媒体循環部５は、液体の補給媒体Ｚを貯留する媒体タンク５ａと、補給媒体Ｚを加圧して蒸気供給部４へ送出するための媒体供給ポンプ５ｂと、媒体供給ポンプ５ｂで加圧された補給媒体Ｚを予熱する媒体予熱器５ｃとを備えている。用途先から回収した蒸気媒体Ｚ１ｓは、媒体予熱器５ｃの一次側へ供給され、媒体予熱器５ｃにおいて、蒸気供給部４へ供給される補給媒体Ｚと熱交換される。その後、蒸気媒体Ｚ１ｓは、媒体予熱器５ｃの一次側の出口に備えられた圧力調節弁５ｄ、媒体凝縮器５ｅを通過する間に、大気圧程度の液体となり、補給媒体Ｚとして媒体タンク５ａに貯留され、再利用される。
【００５０】
このような本実施形態の蒸気供給装置１の動作を説明する。
蒸気供給装置１はおいて、まず、太陽光を集光して得られる熱エネルギが蓄熱剤Ｘ１へ取り込まれる。蓄熱剤貯留槽３ａに貯留されている蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤排出器３ｃにより蓄熱剤貯留槽３ａから排出される。その後、蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤循環ポンプ２ｂにより集光収熱器２ａへ供給され、太陽光を集光して得られる熱エネルギにより加熱される。複数の集光収熱器２ａが、十分な日射が得られる適当な面積の土地（集光収熱ゾーン）に配置されている。複数の集光収熱器２ａのそれぞれにできる限り均等に蓄熱剤Ｘ１が供給できるよう、配管を設けている。集光収熱器２ａにより加熱された蓄熱剤Ｘ１は、配管により集合し、蓄熱剤貯留槽３ａへと送られる。
【００５１】
蓄熱剤Ｘ１においては、図４を例として説明したとおり、媒体（供給媒体Ｚ１）の加熱や、加熱による蒸気の発生に適した温度領域に固相と液相との相変化が起こる温度領域が存在する。この温度領域においては、蓄熱剤Ｘ１は、液相、もしくは液相と固相が混在するが、蓄熱剤Ｘ１の流動性があるため、流体として扱うことができる。これを利用し、蓄熱剤Ｘ１の流動性が維持できる温度の範囲に蓄熱剤Ｘ１の作動域を設定する。この作動域での蓄熱剤Ｘ１の温度に対応した顕熱の増減に加え、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱剤Ｘ１の蓄熱・放熱を行う。
【００５２】
蓄熱剤Ｘ１は、集光収熱器２ａを通過する間に、太陽光を集光して得られる熱エネルギを利用して加熱される。これにより、蓄熱剤Ｘ１における固相がすべて液相に変化し、さらに、蓄熱剤Ｘ１は加熱されて高温の液体となる。実際には、蓄熱剤Ｘ１の温度が予め設定されたＴｍａｘに達するよう、太陽光集光収熱部２の仕様が決められる。集光収熱器２ａの数や配置は、設置場所の条件により異なり、Ｔｍａｘの達成の度合いを考慮し、任意に設定するのが好ましい。
【００５３】
蓄熱剤貯留槽３ａにおいては、蓄熱剤Ｘ１と、熱交換器３ｂを通過する供給媒体Ｚ１との熱交換が行われる。これにより、供給媒体Ｚ１は、加熱され、一部が蒸気となり、蒸気ドラム４ａへ導かれる。この間に、蓄熱剤Ｘ１は熱エネルギを供給媒体Ｚ１に与えることで徐々に顕熱を失い、温度が低下する。蓄熱剤Ｘ１の温度が、相変化が始まる温度ＴＬに到達すると、蓄熱剤Ｘ１の液相から固相への変化が始まり、潜熱が放出される。潜熱の放出が進む間の蓄熱剤Ｘ１の温度の低下は遅く、供給媒体Ｚ１は安定して加熱される。潜熱の放出とともに、蓄熱剤Ｘ１における固相の割合が徐々に増加し、熱交換器３ｂの表面上で蓄熱剤Ｘ１の固形分の析出が進む。
【００５４】
熱交換器３ｂの表面に付着する蓄熱剤Ｘ１の固形分は、強固な固体ではなく、液相を含んだ比較的崩れやすい固形分である。したがって、蓄熱剤Ｘ１の固形分の成長が進む過程でやがて剥離し、蓄熱剤貯留槽３ａの底部へ落下する。蓄熱剤貯留槽３ａの底部には、このようにして熱交換器３ｂから剥離した、蓄熱剤Ｘ１の固形分が堆積する。蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した固形分についても、固化した蓄熱剤Ｘ１の結晶粒子の隙間に液相が存在するため、蓄熱剤貯留槽３ａの底部の蓄熱剤Ｘ１も容易に流動化できる状態となっている。
【００５５】
熱交換器３ｂの表面に付着した蓄熱剤Ｘ１の固形分は、自身の重さで剥離する。しかしながら、長時間、蓄熱剤Ｘ１の固形分が熱交換器３ｂの表面を覆った状態では、伝熱が阻害される可能性がある。また、蓄熱剤Ｘ１の固形分が熱交換器３ｂの表面に付着した状態でさらに温度が低下することで、蓄熱剤Ｘ１が強固な固体になり、除去が困難になる可能性がある。そのため、できるだけ短時間で蓄熱剤Ｘ１の固形分を剥離して落下させる必要がある。蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を促す目的で、蓄熱剤貯留槽３ａに攪拌装置３ｄを設けてもよい。攪拌装置３ｄは、蓄熱剤貯留槽３ａ内に蓄熱剤Ｘ１の流れを作り、その流れにより、熱交換器３ｂ表面に付着した蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を促す。したがって、攪拌装置３ｄにより、蓄熱剤Ｘ１の強い流れを発生させる必要はなく、緩やかな流れを発生させればよい。
【００５６】
蓄熱剤貯留槽３ａの底部には蓄熱剤排出器３ｃが備えられ、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した蓄熱剤Ｘ１の固形分を排出する。蓄熱剤Ｘ１の固形分は、液相を含んでおり、蓄熱剤排出器３ｃのスクリューフィーダ様の排出翼が回転することで、容易に流動化し、スラリ状となって、順次、排出される。蓄熱剤貯留槽３ａより排出された蓄熱剤Ｘ１のスラリは、配管内を流動し、再び太陽光集光収熱部２へ供給され、繰返し利用される。
【００５７】
補給媒体Ｚは媒体循環部５より供給される。媒体循環部５には媒体タンク５ａが備えられ、補給媒体Ｚが常温程度の温度、大気圧程度の圧力で貯留されている。補給媒体Ｚは、蒸気供給装置１より用途先へ供給する蒸気の圧力に対応するよう、媒体供給ポンプ５ｂにより加圧される。加圧された補給媒体Ｚは、媒体予熱器５ｃで予熱される。媒体予熱器５ｃの一次側には、用途先から回収された蒸気媒体Ｚ１ｓ（補給媒体Ｚを加圧、加熱して蒸気としたもの）を導き、蒸気媒体Ｚ１ｓの排熱を利用して補給媒体Ｚを可能な範囲で加熱する。これにより、熱エネルギを有効利用する。
【００５８】
媒体予熱器５ｃで予熱された補給媒体Ｚは、蒸気ドラム４ａへ供給される。蒸気ドラム４ａの形状として、両端が閉じた、横長の円筒状のものが一般的である。しかしながら、以下の機能を満たすものであれば、蒸気ドラム４ａの形状は限定されない。蒸気ドラム４ａには、供給媒体Ｚ１（補給媒体Ｚが加圧、加熱されたもの）が貯留されている。蒸気ドラム４ａは、供給媒体Ｚ１が加熱されて、一部が蒸気となったときに、蒸気となった供給媒体Ｚ１（液体と区別するため「蒸気媒体Ｚ１ｓ」と呼ぶ）と液体の供給媒体Ｚ１とを分離する機能を持つ。蒸気ドラム４ａには、蒸気ドラム４ａの鉛直方向の下側に供給媒体Ｚ１（液体）、蒸気ドラム４ａの鉛直方向の上側に蒸気媒体Ｚ１ｓ、という形で分離されて貯留される。
【００５９】
蒸気ドラム４ａの鉛直方向の下側は蓄熱剤貯留槽３ａ内に設置された熱交換器３ｂと配管で接続され、重力により供給媒体Ｚ１が蒸気ドラム４ａから熱交換器３ｂへ供給される。熱交換器３ｂで加熱された供給媒体Ｚ１は、温度上昇により膨張し、また、一部が蒸発することで気泡を生じる。これらの膨張や一部の蒸発により供給媒体Ｚ１の比重が軽くなり、上昇流が生じる。これにより、熱交換器３ｂから蒸気ドラム４ａへ向かう供給媒体Ｚ１の流れが生じる。すなわち、蒸気ドラム４ａと熱交換器３ｂ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、基本的には上記のような自然対流によるが、配管経路等、設置条件の関係で円滑な自然対流が得られない場合がある。この場合は、供給媒体Ｚ１の強制循環のための循環ポンプを設けてもよい。
【００６０】
蒸気ドラム４ａでは、内部に貯留された供給媒体Ｚ１が、熱交換器３ｂとの間を循環しながら、一部が蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）となり、蒸気ドラム４ａ内で液体の供給媒体Ｚ１と分離されて鉛直方向の上方に貯留される。蒸気媒体Ｚ１ｓは、蒸気ドラム４ａの鉛直方向の上方に接続された配管により外部へ導かれ、用途先へ供給される。液体の供給媒体Ｚ１は蒸気ドラム４ａ内の鉛直方向の下側に貯留され、熱交換器３ｂとの間で循環しながら、継続的に加熱される。その結果、供給媒体Ｚ１は加熱されて蒸気となり、蒸気媒体Ｚ１ｓとして外部へ取出されるため減少していく。蒸発により減少する供給媒体Ｚ１の相当量が、媒体循環部５より供給される補給媒体Ｚにより充当される。
【００６１】
蒸気供給装置１には、補助ボイラ４ｂを設けてもよい。補助ボイラ４ｂは、以下の場合に起動され、用途先への蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）の供給を補助する。補助ボイラ４ｂの作用及び作動について説明する。
【００６２】
まず、補助ボイラ４ｂは、蒸気供給装置１の始動や再起動時において、蒸気供給装置１が定常の運転状態に達するまでの時間を短縮する目的で使用される。蒸気供給装置１の起動時は、蓄熱剤Ｘ１の温度が低く、太陽光集光収熱部２で得られる熱エネルギも安定しないため、供給媒体Ｚ１が十分に加熱できない可能性がある。その間、補助ボイラ４ｂを起動することにより、供給媒体Ｚ１を加熱し、蒸気を発生させる。さらに、補助ボイラ４ｂを、蒸気供給装置１の全体の保温、あるいは暖機に用いることにより、蒸気供給装置１が定常運転状態に達するまでの所要時間を短縮できる。
【００６３】
蒸気供給装置１の定常運転時においても、天候不良時等、太陽光集光収熱部２より十分な熱エネルギが得られない状況が長時間継続する場合は、供給媒体Ｚ１の蒸気を供給するための熱エネルギが継続的に不足する可能性がある。したがって、供給媒体Ｚ１の蒸気量の確保のため、蒸気量の不足分を補助ボイラ４ｂにより発生する蒸気で賄うことができる。さらに、蓄熱剤Ｘ１の温度が下がり、蓄熱剤Ｘ１中の固相の割合が増加して蓄熱剤Ｘ１の流動性が低下することで、蓄熱剤Ｘ１の循環が妨げられる可能性がある。この場合、蓄熱剤Ｘ１が通過する経路に蒸気トレースを設け、補助ボイラ４ｂを蒸気トレースの蒸気源としてもよい。補助ボイラ４ｂは、その役割上、蓄熱剤Ｘ１の作動域に一致する仕様とされるため、蓄熱剤Ｘ１の作動域内（Ｔｍｉｎ以上）の温度を維持するのに適している。
【００６４】
蒸気ドラム４ａ内では、液体の供給媒体Ｚ１と、供給媒体Ｚ１の加熱により蒸気となり、供給媒体Ｚ１から分離された蒸気媒体Ｚ１ｓと、が共存する状態で貯蔵されている。したがって、蒸気ドラム４ａ内の蒸気媒体Ｚ１ｓは飽和蒸気である。飽和蒸気の温度は、蒸気ドラム４ａ内の圧力に対応したものとなる。蒸気媒体Ｚ１ｓの供給温度を一定に保つために、圧力調整が行われる。圧力調節は媒体循環部５で行うのが一般的であるが、用途先での使用条件によっては、用途先で圧力調節を行ってもよい。
【００６５】
図１に示す本実施形態に係る蒸気供給装置１は、用途先より使用済みの蒸気媒体Ｚ１ｓを回収して再利用するもので、媒体循環部５を備えている。媒体循環部５は、蒸気供給部４へ補給媒体Ｚを供給するとともに、用途先から回収した蒸気媒体Ｚ１ｓを液体に戻し、再利用するための機構を備えている。媒体予熱器５ｃは、使用済みの蒸気媒体Ｚ１ｓの排熱を可能な限り回収し、蒸気ドラム４ａへ供給する補給媒体Ｚを回収された蒸気媒体Ｚ１ｓの排熱により加熱する。
【００６６】
媒体予熱器５ｃで排熱を回収された使用済み蒸気媒体Ｚ１ｓは、続いて圧力調節弁５ｄに達する。圧力調節弁５ｄは、用途先へ供給する蒸気媒体Ｚ１ｓの圧力を保持する役割をもち、これにより蒸気ドラム４ａの圧力を一定値に保つ。蒸気ドラム４ａの圧力に対応して蒸気媒体Ｚ１ｓの温度が保持される。なお、用途先で圧力調節を行う場合は、圧力調節弁５ｄを設けない、あるいは圧力調節弁５ｄを用途先の背圧調整用として用いてもよい。
【００６７】
圧力調節弁５ｄを通過した使用済み蒸気媒体Ｚ１ｓは、大気圧程度まで減圧され、続いて媒体凝縮器５ｅで冷却されることで液体として回収され、補給媒体Ｚとして媒体タンク５ａに貯留される。
なお、ここまでは用途先からの使用済み蒸気媒体Ｚ１ｓが回収される場合について述べた。しかしながら、用途先の構成によっては、蒸気媒体Ｚ１ｓを全量消費し、蒸気媒体Ｚ１ｓが回収されないこともあるので、媒体循環部５の構成は、用途先の構成により異なる。
【００６８】
次に、夜間等の太陽光からの熱エネルギ取得ができない、あるいは不足する時間帯における蒸気供給装置１の作動を説明する。
【００６９】
本実施形態において、蓄熱剤Ｘ１は、連続して太陽光集光収熱部２と蓄熱剤貯留槽３ａの間を循環する。蓄熱剤Ｘ１の循環を停止した場合、とくに配管のような熱が放散しやすい場所では、蓄熱剤Ｘ１が急激に冷却され、蓄熱剤Ｘ１内の固相の増加により蓄熱剤Ｘ１の流動性が失われる可能性がある。そのため、太陽光からの熱エネルギ取得ができない、あるいは不足する時間帯においても、基本的に蓄熱剤Ｘ１の循環は停止せず、蓄熱剤Ｘ１が通過する経路を保温及びトレースにより、蓄熱剤Ｘ１の流動性が保たれる温度（作動域の下限温度Ｔｍｉｎ）以上を保つ。
【００７０】
一方、蒸気供給については、蓄熱剤Ｘ１が十分な熱エネルギを蓄熱している間、熱交換器３ｂにおいて供給媒体Ｚ１の加熱が継続して行われ、蒸気ドラム４ａで分離された蒸気媒体Ｚ１ｓが継続して用途先へ供給される。この間、蓄熱剤Ｘ１の温度は少しずつ低下するとともに、蓄熱剤Ｘ１内における液相から固相への相変化が進むため、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積する蓄熱剤Ｘ１の固形分の量も徐々に増加する。
【００７１】
太陽光からの熱エネルギが十分得られない間も、蒸気供給装置１より、安定した蒸気供給が継続される。その後太陽光からの熱エネルギ取得が回復することにより、蓄熱剤Ｘ１が加熱され、蓄熱剤Ｘ１の固相から液相への相変化と、さらに液相での蓄熱により蓄熱剤Ｘ１の温度が上昇する。この結果、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した蓄熱剤Ｘ１の固形分も減少する。
上記のとおり、日中と夜間の繰り返しに対応して、蓄熱剤Ｘ１が蓄熱と放熱を繰り返し、供給媒体Ｚ１を継続して加熱できるため、蒸気の連続供給が可能となる。
【００７２】
以上が、本開示に係る第１実施形態の基本的な作動となるが、さらに安定した蒸気供給を実現するため、以下を追加することで、より好ましい作動が実現できる。
【００７３】
１つは蓄熱剤貯留槽３ａに設置する攪拌装置３ｄである。
熱交換器３ｂの表面に付着した蓄熱剤Ｘ１の固形分は、伝熱を妨げる可能性があるため、蓄熱剤Ｘ１の固形分が熱交換器３ｂの表面に長時間付着し続けるのは好ましくない。さらに、熱交換器３ｂの表面に付着する蓄熱剤Ｘ１の固形分の温度が低下し、強固な固体になることで、蓄熱剤Ｘ１の固形分の除去が困難になる可能性がある。そのため、できるだけ短時間で蓄熱剤Ｘ１の固形分を剥離して落下させる必要がある。蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を促すために、蓄熱剤貯留槽３ａに攪拌装置３ｄを設けてもよい。攪拌装置３ｄは、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｘ１に緩やかな流れをもたらし、熱交換器３ｂの表面に付着した蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を促進させる。
【００７４】
次に、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に設けられる補助加熱器３ｅである。
蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した蓄熱剤Ｘ１の固形分は、熱の放散により、さらに温度低下が進み、固相の割合が増加することで流動性が完全に失われる可能性がある。このような状況を鑑み、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に、補助加熱器３ｅを設けてもよい。補助加熱器３ｅは、蓄熱剤Ｘ１の流動性が最低限保たれる程度の温度まで蓄熱剤Ｘ１を加熱できればよい。また、補助加熱器３ｅによる加熱方法は、電熱式を採用してもよく、あるいは蒸気供給部４より供給される蒸気媒体Ｚ１ｓの一部を補助加熱器３ｅに導いて蓄熱剤Ｘ１の加熱に用いてもよい。
【００７５】
以上のとおり、本実施形態の蒸気供給装置１により、太陽光を集光して得られる熱エネルギを、日中、蓄熱剤Ｘ１を用いて蓄熱するとともに、蓄熱剤Ｘ１を蓄熱された熱エネルギを用い、供給媒体Ｚ１を加熱し、発生した供給媒体Ｚ１の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を用途先へ、昼夜連続して安定供給することができる。
【００７６】
［第２実施形態］  
上記第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。
【００７７】
本実施形態に係る蒸気供給装置１Ａは、図５に示すように、太陽光集光収熱部２と、媒体加熱部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５とに加えて、供給蓄熱剤貯留部６と、回収蓄熱剤貯留部７と、をさらに備えている。
【００７８】
太陽光集光収熱部２は、集光収熱器２ａと、蓄熱剤循環ポンプ２ｂとに加え、パージガス供給装置２ｃと、経路切替弁２ｄ（２ｄ１〜２ｄ４）をさらに備えている。なお、パージガス供給装置２ｃ、及び経路切替弁２ｄは、本開示の蓄熱剤退避機構として機能する。蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤循環ポンプ２ｂにより送出され、集光収熱器２ａで加熱された後、供給蓄熱剤貯留部６へ供給される。この間に経路の切替のため複数の経路切替弁２ｄが設けられ、集光収熱器２ａでの収熱の状態に応じて、蓄熱剤Ｘ１の経路の変更を行う。また、蓄熱剤Ｘ１の経路変更に際し、集光収熱器２ａと前後の配管内の蓄熱剤Ｘ１を、供給蓄熱剤貯留部６と回収蓄熱剤貯留部７へ圧送するため、パージガス供給装置２ｃよりパージガスＧを供給する。パージガスＧの使用は、蓄熱剤Ｘ１の経路切替の時に限定されるので、パージガスＧの使用量は限定される。しかしながら、パージガスＧは、蓄熱剤Ｘ１に直接接触するため、蓄熱剤Ｘ１の変質の恐れがない成分から選定される。
【００７９】
供給蓄熱剤貯留部６は、供給蓄熱剤貯留槽６ａと、供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂとを備えている。集光収熱器２ａで加熱された蓄熱剤Ｘ１は、供給蓄熱剤貯留槽６ａへ供給される。供給蓄熱剤貯留槽６ａは、周囲を断熱材等で覆われた容器であり、保温状態で蓄熱剤Ｘ１を貯留する。供給蓄熱剤貯留槽６ａの底部は供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂと接続され、供給蓄熱剤貯留槽６ａの内部に貯留されている蓄熱剤Ｘ１（集光収熱器２ａで加熱された蓄熱剤Ｘ１）が、供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂにより送出され、媒体加熱部３へ供給される。供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂとして、スラリの搬送に適した、スクリュー状のロータを有するポンプを用いてもよい。しかしながら、供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂを通過する蓄熱剤Ｘ１は、温度が高く、すべてが液相となって粘度が比較的小さいので、供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂとして、高温度への適応性のある、他の方式のポンプを用いてもよい。
【００８０】
供給蓄熱剤貯留槽６ａに貯留されている蓄熱剤Ｘ１は、集光収熱器２ａにより加熱され、成分がすべて液相で存在する温度範囲（ＴＬ〜Ｔｍａｘ）にある。したがって、攪拌操作を行わなくても、蓄熱剤Ｘ１の流動性は保たれる。しかしながら、何らかの要因で蓄熱剤Ｘ１の温度が低下する可能性がある場合、蓄熱剤Ｘ１の流動化を促進するための装置として、必要に応じ攪拌装置６ｃを備えてもよい。攪拌装置６ｃは、攪拌翼と駆動装置とを有し、攪拌翼を回転させることにより、供給蓄熱剤貯留槽６ａの内部の蓄熱剤Ｘ１を必要に応じて攪拌する。これにより、供給蓄熱剤貯留槽６ａに貯留された蓄熱剤Ｘ１の一部が固化して沈殿することを防止し、蓄熱剤Ｘ１の流動性を保持することができる。
【００８１】
媒体加熱部３は、蓄熱剤Ｘ１が貯留される蓄熱剤貯留槽３ａと、蓄熱剤貯留槽３ａ内に設置され、供給媒体Ｚ１を案内し、加熱するための熱交換器３ｂと、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した蓄熱剤Ｘ１の固形分を排出するための蓄熱剤排出器３ｃとに加え、蓄熱剤排出器３ｃにより排出される、スラリ状の蓄熱剤Ｘ１を、回収蓄熱剤貯留部７へ送出するための回収蓄熱剤輸送ポンプ３ｆと、を備える。第１実施形態と同様に、媒体加熱部３は、攪拌装置３ｄと補助加熱器３ｅとを備えてもよい。攪拌装置３ｄは、蓄熱剤Ｘ１に緩やかな流れを与えることで、熱交換器３ｂの表面に生成する蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を促進する。補助加熱器３ｅは、蓄熱剤貯留槽３ａの底部での蓄熱剤Ｘ１の固化を防止する。攪拌装置３ｄ及び補助加熱器３ｅは、蓄熱剤Ｘ１の固化にともなうトラブルを予防するもので、これに代わる機能を持つ装置であれば、上記の各装置に限定されるものではない。
【００８２】
回収蓄熱剤貯留部７は、媒体加熱部３において熱交換された後の蓄熱剤Ｘ１を一時貯留するための回収蓄熱剤貯留槽７ａと、回収蓄熱剤排出器７ｂと、回収蓄熱剤攪拌装置７ｃとを備える。回収蓄熱剤貯留槽７ａには、媒体加熱部３での熱交換により温度が低下することにより、固相の割合が増加して粘度が高まった蓄熱剤Ｘ１が貯留されている。回収蓄熱剤貯留槽７ａに貯留される蓄熱剤Ｘ１は、流動がきわめて緩慢な状態となっている。したがって、回収蓄熱剤攪拌装置７ｃは、回収蓄熱剤貯留槽７ａ内全体をゆっくりとかき混ぜることで、高粘度の蓄熱剤Ｘ１の流動を助ける。回収蓄熱剤攪拌装置７ｃとして、螺旋状、プロペラ状あるいはパドル状の攪拌翼を数枚上下方向に並べた形状等の回転翼を備え、比較的遅い回転速度の攪拌装置を用いることが好ましい。
【００８３】
回収蓄熱剤貯留槽７ａは、周囲を断熱材等で覆われた容器である。蓄熱剤Ｘ１の温度が低下して流動性を失うことを防止するため、回収蓄熱剤補助加熱器７ｄを設けてもよい。回収蓄熱剤補助加熱器７ｄは、蓄熱剤Ｘ１の温度がＴｍｉｎを下回らないよう加熱できればよい。回収蓄熱剤補助加熱器７ｄによる加熱方式については、蓄熱剤Ｘ１の温度制御できるものであれば、蒸気トレース、電気ヒータ、その他方式でも良い。また、回収蓄熱剤補助加熱器７ｄの形状は、蓄熱剤Ｘ１の温度がＴｍｉｎを下回らないよう加熱できる機能を満たすものであれば、配管状、板状等、何れの形状でも良い。回収蓄熱剤貯留槽７ａの底部に備える回収蓄熱剤排出器７ｂの周囲の温度は、蓄熱剤Ｘ１の流動性の維持に可能な範囲である必要がある。回収蓄熱剤補助加熱器７ｄにより、回収蓄熱剤排出器７ｂの周囲の温度を効果的に管理できる。
【００８４】
このような本実施形態の蒸気供給装置１Ａの動作を説明する。
蒸気供給装置１Ａにおいて、集光収熱器２ａにおいて蓄熱剤Ｘ１は太陽光より熱エネルギを得て、作動域における温度ＴＬより高く、好ましくはＴｍａｘに達するまで加熱される。これにより、蓄熱剤Ｘ１は、すべてが液相となった状態で、供給蓄熱剤貯留槽６ａへと送られる。蓄熱剤Ｘ１は、供給蓄熱剤貯留槽６ａに一時貯留された後、媒体加熱部３での供給媒体Ｚ１への伝熱の状況に合わせて、供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂにより、蓄熱剤貯留槽３ａへと送られる。蓄熱剤貯留槽３ａにおいては、蓄熱剤Ｘ１と、熱交換器３ｂを通過する供給媒体Ｚ１との熱交換が行われる。加熱された供給媒体Ｚ１は蒸気ドラム４ａへ送られる。熱エネルギを放出して温度が低下した蓄熱剤Ｘ１は、熱交換器３ｂの表面で固形分となって付着する。
【００８５】
熱交換器３ｂの表面に付着した蓄熱剤Ｘ１の固形分は、熱交換器３ｂの表面から剥離し、比重差により蓄熱剤貯留槽３ａの底部へ沈降する。この間、蓄熱剤貯留槽３ａに設けた攪拌装置３ｄによって蓄熱剤貯留槽３ａに満たされた液状の蓄熱剤Ｘ１に緩やかな流れを発生されることにより、蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離を促す。その結果、熱交換器３ｂの表面が、液状の蓄熱剤Ｘ１に直接触れる状態に戻るため、供給媒体Ｚ１への伝熱が促進される。また、蓄熱剤Ｘ１の固形分の剥離の促進により、蓄熱剤Ｘ１の固形分を速やかに蓄熱剤貯留槽３ａの底部に移動させることができる。
【００８６】
温度が低下して固形分となった蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積する。蓄熱剤Ｘ１の温度が作動域の下限温度（Ｔｍｉｎ）以上に保たれている間は、蓄熱剤Ｘ１は液相を含んでスラリ状となっているため、蓄熱剤排出器３ｃの稼働により、容易に蓄熱剤貯留槽３ａから排出され、回収蓄熱剤輸送ポンプ３ｆにより、回収蓄熱剤貯留槽７ａと送られる。回収蓄熱剤貯留槽７ａにおいて、蓄熱剤Ｘ１は一時貯留され、その後、回収蓄熱剤貯留槽７ａの底部より、回収蓄熱剤排出器７ｂを通じて蓄熱剤循環ポンプ２ｂへ送られ、再び太陽光集光収熱部２へと供給されて再利用される。
【００８７】
次に、夜間等の太陽光からの熱エネルギの取得ができない、あるいは不足する時間帯における蒸気供給装置１Ａの作動を説明する。
【００８８】
太陽光からの熱エネルギ不足の原因はいくつかあり、熱エネルギ不足の状態が継続する時間によって、対応は異なる。例えば、晴天の日中、太陽光が雲によって遮られることによる、一時的な熱エネルギ不足が考えられる。この場合、太陽光を遮る雲が移動することで、日照が戻り、再び熱エネルギが得られるようになるので、蓄熱剤Ｘ１が通過する経路の温度がＴｍｉｎを下回ってさらに低下する傾向がない限り、経路切替の操作を行う必要はない。
【００８９】
一方で、晴天の日中でありながら、日照が長時間、雲によりを遮られることで、蓄熱剤Ｘ１の温度がＴｍｉｎを下回る温度まで低下すると見込まれる場合、一時的な処置として、日照が回復するまで、蓄熱剤Ｘ１の流動性を維持するために、蓄熱剤Ｘ１が通過する経路すべてをＴｍｉｎ以上に保つ操作を行う。具体的には、蓄熱剤Ｘ１の温度を監視しつつ、補助加熱器により蓄熱剤Ｘ１を加熱してもよい。補助加熱器の熱源としては、電気ヒータや蒸気トレースが考えられ、蒸気トレースの蒸気源として、蒸気供給装置１Ａから用途先へ供給される蒸気の一部を利用してもよい。
【００９０】
夜間及び天候により長時間日照が得られない場合、太陽光集光収熱部２を通過する蓄熱剤Ｘ１の流動性を保持するために補助加熱器による加熱を継続すると、エネルギ消費が増大するので好ましくない。そこで、長時間日照が得られない時間帯については、太陽光集光収熱部２の稼働を停止できるようにするため、蓄熱剤Ｘ１の経路に経路切替弁２ｄ（第１〜第４弁２ｄ１〜２ｄ４）を備える。蓄熱剤循環ポンプ２ｂの出口に３台の経路切替弁２ｄ（第１〜第３弁２ｄ１〜２ｄ３）が設置され、集光収熱器２ａから供給蓄熱剤貯留槽６ａへ至る経路の途中に１台の経路切替弁２ｄ（第４弁２ｄ４）が設置される。これらの経路切替弁２ｄの開・閉の組合せにより、任意に蓄熱剤Ｘ１の経路切替が行われる。具体的な操作方法については、以下に説明する。
【００９１】
【表１】
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【００９２】
表１は、蓄熱剤Ｘ１の経路切替弁２ｄの開・閉状態と太陽光集光収熱部２の稼働の関係を示す。表１において、日照時間帯など、太陽光集光収熱部２の稼働中においては、作動状態（１）の操作が行われる。作動状態（１）のときには、蓄熱剤循環ポンプ２ｂが稼働されており、また経路切替弁の第１、第２、及び第４弁２ｄ１、２ｄ２、２ｄ４が開状態とされ、第３弁２ｄ３が閉状態とされる。蓄熱剤循環ポンプ２ｂより送出された蓄熱剤Ｘ１が集光収熱器２ａに供給され、集光収熱器２ａで加熱された蓄熱剤Ｘ１が連続的に供給蓄熱剤貯留槽６ａへ供給される。
【００９３】
日没時など、太陽光集光収熱部２の駆動状態を切り替える時間帯においては、作動状態（２）、（３）の操作が行われる。日没時には、集光収熱器２ａにおける蓄熱剤Ｘ１の加熱ができなくなるので、蓄熱剤Ｘ１の集光収熱器２ａへの供給を停止する。そのとき、蓄熱剤循環ポンプ２ｂを停止する。蓄熱剤循環ポンプ２ｂから集光収熱器２ａを経て、供給蓄熱剤貯留槽６ａに至る経路に蓄熱剤Ｘ１が残っており、そのまま放置すると、温度低下により蓄熱剤Ｘ１が固相に変化して流動が困難になる可能性がある。そのため、蓄熱剤循環ポンプ２ｂから集光収熱器２ａを経て、供給蓄熱剤貯留槽６ａに至る経路に残った蓄熱剤Ｘ１をすべて、直近の貯留槽へ退避させる操作を行う。この操作は、表１における作動状態（２）と（３）である。経路切替弁２ｄを、表１に示すとおり開・閉して、パージガス供給装置２ｃより供給されるパージガスＧにより、配管内に残る蓄熱剤Ｘ１を圧送する。
【００９４】
表１に示す作動状態（２）及び（３）について、具体的に説明する。
作動状態（２）は、蓄熱剤循環ポンプ２ｂより集光収熱器２ａまでの配管内に残る蓄熱剤Ｘ１を、回収蓄熱剤貯留槽７ａへ退避させる操作である。蓄熱剤循環ポンプ２ｂを停止し、経路切替弁の第１弁２ｄ１を閉じ、第２弁２ｄ２を開状態としたまま、第３弁２ｄ３を開状態とする。第３弁２ｄ３には、回収蓄熱剤貯留槽７ａの鉛直方向の上部につながる配管が接続されている。更に、集光収熱器２ａの下流に設置された第４弁２ｄ４を閉じ、この状態で、パージガスＧを供給して、経路内に残った蓄熱剤Ｘ１を回収蓄熱剤貯留槽７ａへ圧送する。なお、回収蓄熱剤貯留槽７ａの鉛直方向の上部には、不図示のパージガスＧを排出する配管が備えられ、供給されたパージガスＧは、不図示の配管から大気へ放出される。
【００９５】
作動状態（２）において、経路切替弁の第１弁２ｄ１から集光収熱器２ａの間の蓄熱剤Ｘ１の退避が完了した後、パージガスＧの供給を止め、作動状態（３）を行う。経路切替弁の第２弁２ｄ２を閉じ、第４弁２ｄ４を開いてパージガスＧを供給することで、集光収熱器２ａから供給蓄熱剤貯留槽６ａの間に残る蓄熱剤Ｘ１を供給蓄熱剤貯留槽６ａへ退避させる。作動状態（２）と同様に、供給蓄熱剤貯留槽６ａの鉛直方向の上部には、不図示の大気放出用の配管が接続されていて、蓄熱剤Ｘ１の圧送に使われたパージガスＧは、供給蓄熱剤貯留槽６ａから大気へ放出される。
【００９６】
夜間など、太陽光集光収熱部２の停止中においては、作動状態（４）の操作が行われる。作動状態（２）及び（３）の操作の結果、経路切替弁の第２弁２ｄ２から、集光収熱器２ａを経て経路切替弁の第４弁２ｄ４までの間の配管内の蓄熱剤Ｘ１は退避され、パージガスＧが満たされた状態となる。一方、蓄熱剤循環ポンプ２ｂとその前後の配管の蓄熱剤Ｘ１は退避できないので、作動状態（４）として流動状態を保持させる。具体的には、経路切替弁の第１弁２ｄ１を開き、蓄熱剤循環ポンプ２ｂを稼働させて、回収蓄熱剤貯留槽７ａから回収蓄熱剤排出器７ｂ、蓄熱剤循環ポンプ２ｂ、経路切替弁の第１弁２ｄ１、第３弁２ｄ３を経て、回収蓄熱剤貯留槽７ａへ戻る経路で循環させる。
【００９７】
以上説明したとおり、本開示における第２実施形態においては、蓄熱剤Ｘ１が温度低下により流動性を失って蓄熱剤Ｘ１の循環系統が閉塞する問題が生じないよう、集光収熱器２ａによる収熱の状態に応じて、蓄熱剤Ｘ１の経路の変更を行う。また、蓄熱剤Ｘ１の経路変更に際し、集光収熱器２ａと前後の配管内の蓄熱剤Ｘ１を、供給蓄熱剤貯留部６と回収蓄熱剤貯留部７へ圧送するため、パージガス供給装置２ｃよりパージガスＧを供給できる。パージガスＧの使用は、蓄熱剤Ｘ１の経路切替時に限定されるので、使用量も限定される。しかしながら、パージガスＧは、蓄熱剤Ｘ１に直接接触するため、蓄熱剤Ｘ１の変質の恐れがない成分から選定される。また、パージガスＧは、蓄熱剤Ｘ１が冷却されて固化するのを防ぐため、蓄熱剤Ｘ１の作動域の下限温度（Ｔｍｉｎ）以上の温度にあらかじめ加熱して供給される。
【００９８】
蓄熱剤Ｘ１の経路切替の操作について、表１及び図６Ａ〜Ｃを参照して説明する。
太陽光集光収熱部２は、複数の集光収熱器２ａを備えるが、蓄熱剤Ｘ１は、基本的に１台の蓄熱剤循環ポンプ２ｂから送出され、配管で分岐させて、複数の集光収熱器２ａへ分配される。集光収熱器２ａで加熱された蓄熱剤Ｘ１は、配管で１つに集約され、供給蓄熱剤貯留槽６ａへ供給される。経路切替弁２ｄは、蓄熱剤Ｘ１の流れが１つにまとまっていて、かつ、蓄熱剤Ｘ１が退避する貯留槽に近い位置、すなわち、蓄熱剤循環ポンプ２ｂの出口と、供給蓄熱剤貯留槽６ａの入口との２か所に設置されてもよい。パージガスＧの供給位置は、多数配置された、集光収熱器２ａの直近がよい。パージガスＧは１個所から供給するのみでは蓄熱剤Ｘ１の退避が不十分となるので、できるだけ多くの個所からパージガスＧを供給する。パージガスＧの供給は、一度に多くの個所から行うのではなく、１個所から数個所を限度として段階的に行うことが好ましい。
【００９９】
なお、収集する熱エネルギの規模が非常に大きく、また、集光収熱器２ａを配置する面積が非常に大きい場合など、１台のポンプ２ｂで、すべての集光収熱器２ａに、均等に蓄熱剤Ｘ１を供給することが困難な場合がある。このような場合は、多数設置された集光収熱器２ａを、いくつかのグループに分け、１グループに１台の蓄熱剤循環ポンプ２ｂを設けてもよい。回収蓄熱剤排出器７ｂより複数のグループへ蓄熱剤Ｘ１を分岐し、グループごとに集光収熱器２ａへの蓄熱剤Ｘ１の供給と加熱を行った後、最終的に、１つの供給蓄熱剤貯留槽６ａへ供給して貯留する。これにより、多数設置された集光収熱器２ａへの蓄熱剤Ｘ１の供給を可能な限り均等化し、蓄熱剤Ｘ１の加熱を効率化することができる。このような場合は、蓄熱剤Ｘ１の経路切替弁２ｄの設置と、パージガスＧの供給とを、グループ単位で行うのが好ましい。
【０１００】
上記のとおり、太陽光集光収熱部２が稼働する日照時間帯と、太陽光集光収熱部２の稼働を停止する時間帯とで、蓄熱剤Ｘ１が通過する経路を切替えて作動させる。それぞれの時間帯における作動を、図６Ａ〜Ｃを参照して説明する。
【０１０１】
図６Ａ〜Ｃは、太陽光集光収熱部２と、供給蓄熱剤貯留槽６ａと、蓄熱剤貯留槽３ａと、回収蓄熱剤貯留槽７ａとからなる、蓄熱剤Ｘ１が循環する経路を模式的に表している。また、図６Ａ〜Ｃには、蓄熱剤Ｘ１の循環経路の切替を行う弁が蓄熱剤Ｘ１の循環経路に記載されている。図６Ａは、太陽光集光収熱部２が稼働中である日照時間帯（日の出から日没まで）における作動状態（１）を示す。図６Ｂは、太陽光の集光が停止する日没時（すなわち、経路切替の時間帯）における作動状態（２）、（３）を示す。図６Ｃは、太陽光の集光が停止する夜間等の日照が得られない時間帯における作動状態（４）を示す。また、図６Ａ〜Ｃには、各貯槽の蓄熱剤Ｘ１の貯留量（タンクレベル）を表す図を併せて載せている。
【０１０２】
蓄熱剤貯留槽３ａでは、供給媒体Ｚ１の加熱の熱量に対応する熱エネルギが蓄熱剤Ｘ１から、連続的に放出されている。その結果、熱エネルギを放出して温度が低下した蓄熱剤Ｘ１は徐々に温度が低下して、一部が固相に変化する。この結果、熱交換器３ｂの表面に蓄熱剤Ｘ１の固形分が析出される。蓄熱剤Ｘ１の固形分はやがて剥離して蓄熱剤貯留槽３ａの底部に沈降し、堆積する。これにより、蓄熱剤貯留槽３ａの底部には、固形分となった蓄熱剤Ｘ１が、次々と堆積する。しかしながら、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に設置された蓄熱剤排出器３ｃを稼働することで、堆積した蓄熱剤Ｘ１を順次、排出する。熱交換器３ｂから剥離して蓄熱剤貯留槽３ａの底部に沈降する蓄熱剤Ｘ１が、蓄熱剤排出器３ｃにより随時排出されることで、固形分となった蓄熱剤Ｘ１の堆積層はほぼ一定の厚みに保たれる。
【０１０３】
蓄熱剤貯留槽３ａには、供給媒体Ｚ１を加熱するため、供給蓄熱剤貯留槽６ａより、蓄熱剤排出器３ｃを介して加熱された蓄熱剤Ｘ１が供給される。蓄熱剤貯留槽３ａにおいては、加熱された蓄熱剤Ｘ１が流量Ｑ１で供給され、底部より固形分となった蓄熱剤Ｘ１が流量Ｑ１で排出される。したがって、蓄熱剤貯留槽３ａのタンクレベルは、全ての時間帯において一定値を示す。すなわち、蓄熱剤貯留槽３ａの内部に貯留される蓄熱剤Ｘ１の総量は一定に保たれる。なお、図６Ａ〜Ｃにおいて、各貯槽のタンクレベルを示す図は、ハッチングの部分と白抜きの部分で分けられているが、白抜きの部分が、説明の対象となる時間帯を表している。
【０１０４】
回収蓄熱剤貯留槽７ａから太陽光集光収熱部２へ供給される蓄熱剤Ｘ１の流量は以下の要領で設定される。すなわち、本開示における蒸気供給装置１Ａは、日照時間帯に太陽光より得られる熱エネルギの合計で、２４時間連続で供給媒体Ｚ１を加熱するのに必要な熱エネルギの合計を賄うよう設計される。具体的には、熱エネルギの供給側は１日あたりの稼働時間が日照時間帯（例えば８〜１２時間）に制限され、熱エネルギの使用側は１日あたりの稼働時間が２４時間連続となる。したがって太陽光集光収熱部２で収集する時間当たりの熱エネルギ量が、供給媒体Ｚ１の加熱に必要な時間当たり熱エネルギ量の２〜３倍となる。さらに日照が一時的に遮られる分の熱エネルギの余裕を考慮し、太陽光集光収熱部２で収集する時間当たりの熱エネルギ量が、供給媒体Ｚ１の加熱に必要な時間当たり熱エネルギ量の３〜４倍とされる必要がある。これが、図６Ａ〜Ｃ中のＱ２（太陽光集光収熱部２を通過する蓄熱剤Ｘ１の流量）とＱ１（蓄熱剤貯留槽３ａへの供給量）の大きさの比となる。
【０１０５】
具体的には、太陽光集光収熱部２における蓄熱剤Ｘ１の作動域の下限温度Ｔｍｉｎから、蓄熱剤Ｘ１の作動域の上限温度Ｔｍａｘまで加熱するのに必要な熱量の日照時間帯における積算量は、下記式（１）にて表される。なお、１ｋｇ（キログラム）の蓄熱剤Ｘ１をＴｍｉｎからＴｍａｘまで加熱するのに必要な熱量をＨＸ１とし、日照時間帯（例えば８時間）に太陽光から得られる熱量は一定と仮定する。
【０１０６】
総熱量＝ＨＸ１×Ｑ２×［日照時間（８時間）］    （１）
これに対し、供給媒体Ｚ１を加熱するのに必要な時間当たりの熱量をＨＺ１としたとき、供給媒体Ｚ１の加熱に必要な１日の総熱量は式（２）のようになる。
総熱量＝ＨＺ１×２４                （２）
【０１０７】
式１と式２の総熱量は等しいので、日照時間が８時間である場合は、Ｑ２はＱ１の３倍とする必要がある。さらに、日照時間帯に、雲が太陽光を遮る状況や、天候不順で日照が十分得られない場合のための余裕等を考慮すると、Ｑ２はＱ１に対し、更に大きな値とする必要がある。
【０１０８】
上述のように、図６Ａに示される日照時間帯において、Ｑ２はＱ１よりも大きくなる。供給蓄熱剤貯留槽６ａについて、太陽光集光収熱部２から供給蓄熱剤貯留槽６ａに供給される蓄熱剤Ｘ１の流量がＱ２であり、供給蓄熱剤貯留槽６ａの底部より抜きだされ、蓄熱剤貯留槽３ａへ供給される蓄熱剤Ｘ１の流量Ｑ１である。したがって、図６Ａに示される日照時間帯において、供給蓄熱剤貯留槽６ａにおいては蓄熱剤Ｘ１の供給過多となるため、供給蓄熱剤貯留槽６ａのタンクレベルは大きく上昇する。一方、回収蓄熱剤貯留槽７ａについて、蓄熱剤貯留槽３ａの底部より抜き出されて、回収蓄熱剤輸送ポンプ３ｆから回収蓄熱剤貯留槽７ａに供給される蓄熱剤Ｘ１の流量はＱ１であり、回収蓄熱剤貯留槽７ａの底部より抜き出されて太陽光集光収熱部２へ供給される蓄熱剤Ｘ１の流量はＱ２である。したがって、図６Ａに示される日照時間帯において、回収蓄熱剤貯留槽７ａにおいては蓄熱剤Ｘ１の排出過多となるため、回収蓄熱剤貯留槽７ａのタンクレベルは大きく減少する。
【０１０９】
続いて、図６Ｂに示す蓄熱剤Ｘ１の経路切替の操作の時間帯（日没時）について説明する。
蓄熱剤Ｘ１の太陽光集光収熱部２へ供給は停止されるので、蓄熱剤Ｘ１の流量Ｑ２はゼロとなる。しかしながら、供給媒体Ｚ１の加熱は継続するため、蓄熱剤貯留槽３ａへの蓄熱剤Ｘ１の供給量と、蓄熱剤貯留槽３ａからの排出量は、いずれもＱ１で維持される。その結果、図６Ｂに示される日没時において、供給蓄熱剤貯留槽６ａにおいては供給量ゼロに対して排出量Ｑ１となる排出過多となるため、供給蓄熱剤貯留槽６ａのタンクレベルは減少に転じる。また、図６Ｂに示される日没時において、回収蓄熱剤貯留槽７ａにおいては供給量Ｑ１に対して排出量ゼロとなる供給過多となるため、回収蓄熱剤貯留槽７ａのタンクレベルは増加に転じる。
【０１１０】
その後、太陽光集光収熱部２の蓄熱剤循環ポンプ２ｂから集光収熱器２ａを経て、供給蓄熱剤貯留槽６ａに至る経路（配管）内に残留する蓄熱剤Ｘ１を供給蓄熱剤貯留槽６ａ又は回収蓄熱剤貯留槽７ａへ向けてパージする操作が行われる。これは、蓄熱剤Ｘ１が固化して経路を塞ぐことを防止するためである。蓄熱剤Ｘ１が通過する経路における蓄熱剤Ｘ１を全て退避させ、この状態で、次の収熱開始（日照時間帯）まで待機する。配管内を流れる蓄熱剤Ｘ１は、パージガスＧにより圧送される。上流側の配管内を流れる蓄熱剤Ｘ１は回収蓄熱剤貯留槽７ａに退避され、下流側の配管内を流れる蓄熱剤Ｘ１は供給蓄熱剤貯留槽６ａへ退避される。したがって、各貯留槽のタンクレベルは、パージ操作により若干上昇する。
【０１１１】
続いて、図６Ｃに示す蓄熱剤Ｘ１の経路切替の操作の時間帯（夜間等の日照が得られない時間帯）について説明する。
図６Ｃは、夜間（日照が得られない時間帯）の蓄熱剤Ｘ１の通過経路とタンクレベルの変化を示す。太陽光集光収熱部２には蓄熱剤Ｘ１を供給しないため、太陽光集光収熱部２へ供給する蓄熱剤Ｘ１の流量Ｑ２はゼロである。一方、媒体加熱部３では、供給媒体Ｚ１の加熱が連続して行われるため、蓄熱剤貯留槽３ａには、常に加熱された蓄熱剤Ｘ１が流量Ｑ１で供給される。また、供給される蓄熱剤Ｘ１と同量だけ、固形分となって沈降する蓄熱剤Ｘ１が蓄熱剤貯留槽３ａの底部より抜き出される。すなわち、蓄熱剤貯留槽３ａへの蓄熱剤Ｘ１の供給量と、蓄熱剤貯留槽３ａからの排出量は、いずれもＱ１で維持される。その結果、図６Ｃに示される夜間において、供給蓄熱剤貯留槽６ａのタンクレベルは減少を続け、回収蓄熱剤貯留槽７ａのタンクレベルは増加を続ける。
【０１１２】
蓄熱剤循環ポンプ２ｂを含む蓄熱剤Ｘ１の通過経路の一部は、蓄熱剤Ｘ１のパージができない。したがって、太陽光集光収熱部２が停止している時間帯については、蓄熱剤Ｘ１のパージができない経路においては循環を継続し、蓄熱剤Ｘ１が冷えて固化するのを防止する。具体的には、第１及び第３弁２ｄ１、２ｄ３を開状態とし、第２及び第４弁２ｄ２、２ｄ４を閉状態するよう経路切替弁２ｄを操作する。これにより、回収蓄熱剤貯留槽７ａの底部から抜き出した蓄熱剤Ｘ１を、蓄熱剤循環ポンプ２ｂを介し、回収蓄熱剤貯留槽７ａの上部へ戻す経路で、最小限の流量Ｑ３で循環を継続する。
このようにして、蓄熱剤貯留槽３ａには、常に熱エネルギを十分蓄熱した蓄熱剤Ｘ１が供給され、夜間においても、熱交換器３ｂにおいて、蓄熱剤Ｘ１と供給媒体Ｚ１との熱交換を行うことができる。
【０１１３】
すなわち、太陽光集光収熱部２において熱エネルギが供給されない夜間においては、供給蓄熱剤貯留槽６ａ内に貯留された、熱エネルギを十分蓄えた蓄熱剤Ｘ１を、日照時間帯と変わらない流量で媒体加熱部３へ供給し、日照時間帯と同じ条件で供給媒体Ｚ１を加熱して供給媒体Ｚ１の蒸気を発生させることができる。更に、供給媒体Ｚ１に熱を与えることで温度が低下し、固形分となった蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤貯留槽３ａの底部から抜き出され、蓄熱剤貯留槽３ａのレベルが一定に保たれる。したがって、熱交換器３ｂでの伝熱条件が一定に保たれる。また、熱交換器３ｂでの伝熱に用いられた蓄熱剤Ｘ１は、回収蓄熱剤貯留槽７ａに貯留され、流動性を維持したまま保存される。日照が得られる時間帯において、回収蓄熱剤貯留槽７ａ内に貯留された蓄熱剤Ｘ１を、供給媒体Ｚ１の加熱で消費する蓄熱剤Ｘ１の量を大きく上回る流量で太陽光集光収熱部２へ供給し、加熱して熱エネルギを十分蓄えた蓄熱剤Ｘ１とし、供給蓄熱剤貯留槽６ａへ供給する。これにより、供給蓄熱剤貯留槽６ａ内に貯留された蓄熱剤Ｘ１の在庫量を増やすことで、夜間の蓄熱剤Ｘ１の消費に備える。
【０１１４】
また、日照時間帯から夜間（日照が得られない時間帯）へと移行するときには、集光収熱器２ａの近傍（集光収熱器２ａ下流側の配管が好ましい）からパージガスＧを供給する。パージガスＧは、蓄熱剤Ｘ１に物理的、化学的に変化を与えない成分であればよく、例えば窒素等の不活性ガス、もしくはドライ空気(水分を除去した空気)である。パージガスＧは、少なくとも蓄熱剤Ｘ１の作動域の下限温度Ｔｍｉｎ以上に加熱される。パージガスＧを供給することにより、太陽光集光収熱部２に滞留する蓄熱剤Ｘ１を、供給蓄熱剤貯留槽６ａ及び回収蓄熱剤貯留槽７ａへと退避する。
【０１１５】
このような本実施形態によれば、蒸気供給装置１Ａは、太陽光を集光して得られる熱エネルギにより加熱された蓄熱剤Ｘ１により、供給媒体Ｚ１を加熱して一部を蒸気とし、供給媒体Ｚ１から分離した供給媒体Ｚ１の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を用途先へ供給する。これにより、太陽光から得られる熱エネルギが不足する夜間等、日照が得られない時間帯においても、蓄熱剤Ｘ１により供給媒体Ｚ１の加熱を行い、供給媒体Ｚ１の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を安定供給することが可能である。
また、太陽光を集光して得られる熱エネルギを、蓄熱剤Ｘ１を用いて蓄熱することにより、供給媒体Ｚ１に伝えられる熱量が一定となり、安定した条件で蒸気媒体Ｚ１ｓを供給することが可能である。
【０１１６】
また、蓄熱剤貯留槽３ａの前段に供給蓄熱剤貯留槽６ａが設けられる。これにより、太陽光集光収熱部２で加熱され、十分な熱エネルギを蓄えた蓄熱剤Ｘ１を供給蓄熱剤貯留槽６ａに貯留することができる。この結果、太陽光からの熱エネルギが得られない夜間等の時間帯においても、供給媒体Ｚ１の加熱に必要な熱エネルギが供給できる。したがって、日照の有無にかかわらず、連続して用途先へ蒸気媒体Ｚ１ｓを供給できる。
【０１１７】
また、蓄熱剤貯留槽３ａの後段に回収蓄熱剤貯留槽７ａが設けられる。これにより、媒体加熱部３において熱交換され、一部が固相となって固形化し、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した蓄熱剤Ｘ１を、日照が得られない時間帯においても、蓄熱剤貯留槽３ａ内に留めることなく、連続的に排出して、回収蓄熱剤貯留槽７ａに供給することができる。回収蓄熱剤貯留槽７ａに供給された蓄熱剤Ｘ１は、次の日照時間帯になるまで、スラリの状態で流動性を維持した状態のまま、回収蓄熱剤貯留槽７ａに貯留することができる。これにより、蓄熱剤貯留槽３ａ内の蓄熱剤Ｘ１の状態（タンクレベル、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に堆積した固形分の割合等）を一定に保ったまま、供給媒体Ｚ１の加熱が継続できる。したがって、日照の有無にかかわらず、連続して用途先へ蒸気媒体Ｚ１ｓを供給できる。
【０１１８】
また、太陽光集光収熱部２に設けられたパージガス供給装置２ｃと経路切替弁２ｄとにより、太陽光から熱エネルギが得られなくなる前後に、集光収熱器２ａ及び集光収熱器２ａに蓄熱剤Ｘ１を案内する配管に残留する蓄熱剤Ｘ１を除去することが可能である。これによって、太陽光集光収熱部２において蓄熱剤Ｘ１が通過する経路（配管）で、蓄熱剤Ｘ１が冷却されて完全に固化することによる、配管の閉塞を防止することができる。
【０１１９】
なお、図６Ａ〜Ｃにおいては、集光収熱器２ａが架台の上に設置され、架台の下の部分に蓄熱剤貯留槽３ａ、供給蓄熱剤貯留槽６ａ、及び回収蓄熱剤貯留槽７ａなどの蓄熱剤Ｘ１が貯留される部材を配置している。この配置により、集光収熱器２ａ及び集光収熱器２ａの前後の配管に滞留する蓄熱剤Ｘ１を、パージ操作により貯留槽へ効果的に圧送できる。また、この配置は、土地の有効活用の面でも好ましい。
【０１２０】
［第３実施形態］
第２実施形態の蒸気供給装置１Ａ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。
【０１２１】
本実施形態における蒸気供給装置１Ｂは、太陽光集光収熱部２と、媒体加熱部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５とに加えて、蒸気媒体過熱部８（蒸気加熱部）をさらに備えている。蒸気供給装置１Ｂの構成を図７に示す。図面では主要な部分のみ記載し、第２実施形態で説明した蓄熱剤Ｘ１の循環系統を省略している。本実施形態における媒体加熱部３は、第２実施形態と同様に、図示しない蓄熱剤Ｘ１の循環系統を備えている。また、蒸気媒体過熱部８についても、媒体加熱部３と同様に、過熱用蓄熱剤Ｘ２（第２の蓄熱剤）を循環する系統を備えている。過熱用蓄熱剤Ｘ２の循環系統については、蓄熱剤Ｘ２の作動域の設定を除き、蓄熱剤Ｘ１の循環系統と同じであるため、説明を省略するとともに、符号の記載も省略する。
【０１２２】
蒸気媒体過熱部８は、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａと、過熱用熱交換器８ｂと、過熱用蓄熱剤排出器８ｃとを備える。過熱用蓄熱剤貯留槽８ａは、過熱用蓄熱剤Ｘ２（第２の蓄熱剤）が内部に貯留される。蒸気供給部４より供給される蒸気媒体Ｚ１ｓ（供給媒体Ｚ１の加熱により得られる蒸気）が過熱用熱交換器８ｂに案内される。蓄熱剤貯留槽３ａと同様に、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａの鉛直方向の上部には、作動域の上限温度Ｔｍａｘ程度まで加熱された過熱用蓄熱剤Ｘ２が供給される。過熱用蓄熱剤Ｘ２は、過熱用熱交換器８ｂに案内される蒸気媒体Ｚ１ｓに熱エネルギを与える。過熱用蓄熱剤Ｘ２は、熱エネルギを放出して温度低下することにより一部が固相となり、過熱用熱交換器８ｂの表面に固形分となって付着する。固形分となった過熱用蓄熱剤Ｘ２は、やがて剥離して、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａ底部へ沈降する。固形分となった過熱用蓄熱剤Ｘ２が、長時間剥離せずに過熱用熱交換器８ｂの表面にとどまることで、蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱を妨げることを防止するために、攪拌装置８ｄを更に備えてもよい。攪拌装置８ｄを用いて過熱用蓄熱剤Ｘ２に緩やかな流れを与えることにより、過熱用蓄熱剤Ｘ２の剥離を促す。
【０１２３】
なお、蓄熱剤として用いる混合塩は、組成を任意に調整することで、作動域を変化させることができる。本実施形態に示す、蓄熱剤Ｘ１と過熱用蓄熱剤Ｘ２とについても、混合塩の組成を変えることで、稼働条件に適した作動域を得ることが可能である。ただし、過熱用蓄熱剤Ｘ２は、相変化を生じる温度域が蓄熱剤Ｘ１より、必ずしも高温である必要はない。蓄熱剤Ｘ１と過熱用蓄熱剤Ｘ２との作動域を使い分けることで、蓄熱剤Ｘ１と過熱用蓄熱剤Ｘ２とを、同じ組成の混合塩としても、蒸気供給装置１Ｂの条件を満たす稼働を行うことが可能である。すなわち、蓄熱剤がすべて液相で存在する温度域の下限（液相から固相への変化が始まる温度：ＴＬ）からＴｍａｘまで、図４の例では１００℃を超える温度幅がある。媒体加熱部３での供給媒体Ｚ１の加熱には、図４の例で示すＴｍｉｎからＴｍａｘのうち、低温側の領域を利用し、供給媒体Ｚ１から発生した蒸気媒体Ｚ１ｓ（供給媒体Ｚ１の飽和蒸気）の過熱はＴｍｉｎからＴｍａｘのうち、高温側の領域を利用する。これにより、蓄熱剤Ｘ１と過熱用蓄熱剤Ｘ２とで作動域を使い分けることができる。
【０１２４】
過熱用蓄熱剤Ｘ２は、蒸気媒体Ｚ１ｓを過熱することで自身は熱エネルギを放出し、温度が低下して過熱用蓄熱剤貯留槽８ａの底部に沈降する。したがって、過熱用蓄熱剤排出器８ｃにより、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａの外部へ過熱用蓄熱剤Ｘ２が案内される。図７において、蒸気媒体過熱部８の上流側（過熱用蓄熱剤Ｘ２の供給側）と下流側（過熱用蓄熱剤Ｘ２の排出側）は、図示していないが、供給蓄熱剤貯留部６と回収蓄熱剤貯留部７とにそれぞれ対応する２種類の過熱用蓄熱剤貯留部と、過熱用蓄熱剤Ｘ２を太陽光により加熱する太陽光集光収熱部２に対応する第２の太陽光集光収熱部を備える。これら装置の作動は、第２実施形態で説明した、蓄熱剤Ｘ１の循環する系統と、温度条件を除き、ほぼ同じである。
【０１２５】
なお、蓄熱剤Ｘ２に使用する混合塩の組成によっては、蓄熱剤Ｘ２が蒸気媒体Ｚ１ｓの加熱に利用された後も、蓄熱剤Ｘ２の温度がＴＬまで低下せず、したがって固相の蓄熱剤Ｘ２が発生しない場合がある。その場合は、温度が低下した液相の蓄熱剤Ｘ２を、過熱用蓄熱剤Ｘ２を加熱する太陽光集光収熱器（不図示）に供給し、蓄熱剤Ｘ２の温度をＴｍａｘ付近まで加熱して再利用する。すなわち、この場合は、循環系統の全体が液相の蓄熱剤Ｘ２のみで満たされている状態で、蒸気供給装置１Ｂが稼働される。
【０１２６】
媒体循環部５は、媒体タンク５ａと、媒体供給ポンプ５ｂと、媒体予熱器５ｃと、圧力調節弁５ｄと、媒体凝縮器５ｅとを備えている。媒体予熱器５ｃの一次側には、用途先より回収した使用済の蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ及び過熱蒸気媒体Ｚ２ｓ）が供給される。媒体予熱器５ｃの二次側には、液体状態の補給媒体Ｚが供給される。媒体凝縮器５ｅは、媒体凝縮器５ｅの一次側を通過した使用済の蒸気を、外気または冷水等により冷却する。媒体凝縮器５ｅにより凝縮された蒸気は、液体の補給媒体Ｚとして媒体タンク５ａに貯留される。
【０１２７】
補助ボイラ４ｂは、太陽光からの熱エネルギが長時間供給されない場合の、補助加熱器である。すなわち、補助ボイラ４ｂは、必要が生じた場合のみ稼働する。補助ボイラ４ｂには、蒸気ドラム４ａの鉛直方向の下側の供給媒体Ｚ１の液体が供給される。補助ボイラ４ｂは、電力または化石燃料の燃焼により、液体の供給媒体Ｚ１を加熱し、蒸気を含む供給媒体Ｚ１として蒸気ドラム４ａへ供給する。蒸気ドラム４ａと補助ボイラ４ｂの間の供給媒体Ｚ１の循環は、基本的には自然対流である。しかしながら、必要に応じ、供給媒体Ｚ１を強制的に循環するためのポンプを備えてもよい。補助ボイラ４ｂは、蓄熱剤Ｘ１及び過熱用蓄熱剤Ｘ２が通過する経路の保温用の蒸気の供給に用いてもよい。
【０１２８】
このような蒸気供給装置１Ｂにおいては、蒸気ドラム４ａ内に貯留される供給媒体Ｚ１が、蓄熱剤貯留槽３ａ内に設置された熱交換器３ｂとの間で循環する間に、蓄熱剤Ｘ１と熱交換され、一部が蒸気となる。その結果、蒸気ドラム４ａ内で、鉛直方向の下側における液体の供給媒体Ｚ１と、鉛直方向の上側における蒸気の供給媒体Ｚ１（蒸気媒体Ｚ１ｓ）とに分離される。そして、蒸気ドラム４ａ内の蒸気媒体Ｚ１ｓは、蒸気ドラム４ａの鉛直方向の上側から取り出され、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａ内の過熱用熱交換器８ｂへと案内される。蒸気媒体Ｚ１ｓは、過熱用熱交換器８ｂにおいて過熱用蓄熱剤Ｘ２によりさらに加熱され、過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ２ｓ）となり、過熱蒸気を要する用途先へと供給される。蒸気ドラム４ａの鉛直方向の上部より取出された飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）の一部は、飽和蒸気を要する用途先へと供給される。
【０１２９】
また、各用途先から回収された使用済蒸気は、媒体予熱器５ｃにおいて、液体の補給媒体Ｚと熱交換された後、媒体凝縮器５ｅにおいて冷却され、液体の補給媒体Ｚへと戻される。媒体予熱器５ｃと媒体凝縮器５ｅの間に設けられた圧力調節弁５ｄは、蒸気媒体Ｚ１ｓが蒸気ドラム４ａから使用済蒸気として回収されるまでの間の圧力を保持する。飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）の温度は、圧力調節弁５ｄの調整により影響される。液体となった補給媒体Ｚは、媒体タンク５ａへ案内される。媒体タンク５ａには、不足分の補給媒体Ｚが補填される。補給媒体Ｚは、媒体供給ポンプ５ｂにより加圧され、媒体予熱器５ｃにおいて予熱され、蒸気ドラム４ａへと供給される。
【０１３０】
本実施形態によれば、供給媒体Ｚ１を加熱して得られた蒸気媒体Ｚ１ｓ（供給媒体Ｚ１の飽和蒸気）を過熱用蓄熱剤Ｘ２により再加熱することで、過熱状態とすることができる。したがって、蒸気媒体Ｚ１ｓ（飽和蒸気）よりも高温の過熱蒸気媒体Ｚ２ｓ（過熱蒸気）を用途先へ供給することが可能である。
【０１３１】
このような本実施形態の蒸気供給装置１Ｂによれば、複数の温度の蒸気を用途先へ供給することが可能である。
【０１３２】
［第４施形態］
上記第３施形態の蒸気供給装置１Ｂの変形例を第４実施形態として説明する。なお、上記第３実施形態と同一の構成については符号を同一とし、説明を省略する。
【０１３３】
本実施形態における蒸気供給装置１Ｃは、太陽光集光収熱部２と、供給蓄熱剤貯留部６と、媒体加熱部３と、蒸気供給部４と、媒体循環部５と、回収蓄熱剤貯留部７と、蒸気媒体過熱部８とを備えている。本実施形態において、蒸気媒体過熱部８は、独自の蓄熱剤の循環系統を持たず、供給蓄熱剤貯留部６より、加熱された蓄熱剤Ｘ１の供給を受ける。また、蓄熱剤Ｘ１は、蒸気媒体過熱部８において蒸気媒体Ｚ１ｓと熱交換した後、媒体加熱部３へ供給される。蒸気供給装置１Ｃの構成を図８に示す。
【０１３４】
本実施形態における蒸気供給装置１Ｃは、１種類の蓄熱剤Ｘ１を用いて、供給媒体Ｚ１の加熱と、蒸気媒体Ｚ１ｓ（供給媒体Ｚ１の加熱により生じる蒸気）の過熱の両方を行う。太陽光集光収熱部２で加熱された蓄熱剤Ｘ１は、供給蓄熱剤貯留槽６ａ、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａ、蓄熱剤貯留槽３ａ、回収蓄熱剤貯留槽７ａの順に、移動しながら、蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱及び供給媒体Ｚ１の加熱の目的で熱エネルギを放出する。これにより、蓄熱剤Ｘ１は、固相を生じてスラリ状に変化して、回収蓄熱剤貯留槽７ａに一時貯留される。日照時間帯においては、回収蓄熱剤貯留槽７ａに貯留された蓄熱剤Ｘ１は、太陽光集光収熱部２へ案内され、加熱され、再利用される。
【０１３５】
本実施形態における蒸気供給装置１Ｃの作動について、図８を参照して詳細に説明する。本実施形態においては、蓄熱剤は１種類のみ使用し（蓄熱剤Ｘ１）、供給媒体Ｚ１の飽和蒸気と過熱蒸気の両方を用途先へ供給することができる。蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤循環ポンプ２ｂにより、複数の集光収熱器２ａへ案内され、太陽光を集光して得られる熱エネルギにより、蓄熱剤Ｘ１の作動域の上限温度Ｔｍａｘを目標に加熱される。代表的な組成の蓄熱剤を例に説明すると、図９の相変化特性図上で、蓄熱剤Ｘ１の作動域の下限温度Ｔｍｉｎで供給された蓄熱剤Ｘ１が、集光収熱器２ａで加熱されることにより、図９の「蓄熱」過程を経て、蓄熱剤Ｘ１の作動域の上限温度Ｔｍａｘで示す状態に変化する。
【０１３６】
上限温度Ｔｍａｘとなった蓄熱剤Ｘ１は、供給蓄熱剤貯留槽６ａに一時貯留される。供給蓄熱剤貯留槽６ａは保温構造を有しており、蓄熱剤Ｘ１は上限温度Ｔｍａｘの状態を維持しつつ、供給蓄熱剤貯留槽６ａに貯留される。供給蓄熱剤貯留槽６ａの底部からは加熱され、すべて液相となった蓄熱剤Ｘ１が一定の流量で排出され、供給蓄熱剤搬送ポンプ６ｂにより過熱用蓄熱剤貯留槽８ａへ案内される。
過熱用蓄熱剤貯留槽８ａの内部に設置された過熱用熱交換器８ｂには、蒸気供給部４で発生した蒸気媒体Ｚ１ｓが案内され、蓄熱剤Ｘ１と熱交換が行われる。図９は、その時の状態変化の一例であるが、蓄熱剤Ｘ１は、自身の持つ顕熱の一部を放出し（図９の「蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱」過程）、その熱エネルギにより蒸気媒体Ｚ１ｓが過熱される。過熱用蓄熱剤貯留槽８ａにおいて、蓄熱剤Ｘ１は鉛直方向の上部より供給され、鉛直方向の下部より排出される。過熱用蓄熱剤貯留槽８ａにおいて、蒸気媒体Ｚ１ｓは、管状の過熱用熱交換器８ｂの鉛直方向の下側から鉛直方向の上側へ向かって流れるよう、過熱用熱交換器８ｂの流路を配置する。これにより、蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱用熱交換器８ｂの出口での温度は、蓄熱剤Ｘ１の作動域の上限温度Ｔｍａｘに近い温度まで過熱できる。
【０１３７】
本実施形態における過熱用蓄熱剤貯留槽８ａ内では、蓄熱剤Ｘ１は顕熱の放出にとどまるため、基本的に蓄熱剤Ｘ１の液相から固相への相変化は起こらない。図８において、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａ内に攪拌装置８ｄが設けられている。しかしながら、通常の作動において、蓄熱剤Ｘ１の攪拌の必要はないため、攪拌装置８ｄは省略されてもよい。ただし、長時間の日照不足で、蓄熱剤Ｘ１が放熱し、固相を生じる可能性がある。このような状況から蒸気供給装置１Ｃを起動する際に、蓄熱剤Ｘ１を円滑に流動させるために、攪拌装置８ｄが設けられる。
【０１３８】
顕熱の一部を放出した蓄熱剤Ｘ１は、過熱用蓄熱剤貯留槽８ａの底部から過熱用蓄熱剤排出器８ｃにより排出され、更に蓄熱剤搬送ポンプ８ｆを介して、蓄熱剤貯留槽３ａへ供給される。蓄熱剤貯留槽３ａでは、第１〜第３実施形態に記載のとおり、蓄熱剤Ｘ１と供給媒体Ｚ１との熱交換により、蓄熱剤Ｘ１は液相から固相へ変化が進み、下限温度Ｔｍｉｎに近くまで温度が低下してスラリ状となり、蓄熱剤貯留槽３ａの底部に沈降する。沈降したスラリ状の蓄熱剤Ｘ１は、蓄熱剤排出器３ｃにより排出され、回収蓄熱剤輸送ポンプ３ｆを介して回収蓄熱剤貯留槽７ａへ供給される。
【０１３９】
蓄熱剤貯留槽３ａで蓄熱剤Ｘ１が放出する熱エネルギは、蓄熱剤貯留槽３ａ内に設置される熱交換器３ｂ内を通過する供給媒体Ｚ１の加熱に利用され、加熱により供給媒体Ｚ１の一部が、蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）となる。この間の蓄熱剤Ｘ１の状態は、図９の「供給媒体Ｚ１の加熱」過程に示されるように、作動域の下限温度Ｔｍｉｎへと変化する。蓄熱剤Ｘ１の作動については、第１〜第３実施形態にて説明した内容と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【０１４０】
このような本実施形態の蒸気供給装置１Ｃによれば、１種類の蓄熱剤を使用して、複数の温度の蒸気を用途先へ供給することが可能である。なお、日照が得られない時間帯においては、第２実施形態において、表１及び図６Ａ〜Ｃを参照して説明したとおり、日照の有無に応じ蓄熱剤Ｘ１の経路切替を行う。これにより、連続的に蒸気を用途先へ供給するとともに、蓄熱剤Ｘ１の流動性を失うことなく保存することができる。
【０１４１】
本実施形態においては、図９に記載のとおり、加熱された蓄熱剤Ｘ１が保持する熱エネルギのうち、顕熱と潜熱を使い分けることにより、供給媒体Ｚ１の加熱を効率的に行う。蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱においては、蓄熱剤Ｘ１の顕熱を用い、蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱、すなわち顕熱の増加に資する。供給媒体Ｚ１の加熱においては、蓄熱剤Ｘ１が液相から固相に変化する際の潜熱を主に使用して供給媒体Ｚ１の液体を蒸気に変化させるための潜熱を与える。熱量として比較的小さいが温度が比較的高い蓄熱剤Ｘ１の顕熱を用いて蒸気の過熱、すなわち顕熱の増加に資する。熱量として比較的大きいが温度が比較的低い蓄熱剤Ｘ１の潜熱を用いて供給媒体Ｚ１が蒸発するのに必要な熱、すなわち蒸発潜熱に資する。これにより、効率的な蒸気供給が可能となる。
【０１４２】
［第５実施形態］
本開示の第３実施例に用いる蒸気供給装置１Ｂを備える乾燥システムＳについて第５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。
【０１４３】
本実施形態の乾燥システムＳは、図１０に示すように蒸気供給装置１Ｂと、蒸気供給装置１Ｃとのいずれか一方と、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石炭等の固体燃料）を乾燥させる。
【０１４４】
乾燥装置１００は、流動化ガス風箱１０３と、乾燥室１０４と、乾燥室隔壁１０５と、加熱用蒸気管１１０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Ｚ２ｓ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循環ガスＲとして流動化ガスブロワ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の起動時等を中心に、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Ｚ２ｓの一部が、過熱蒸気減圧弁１１１を介して供給される。
【０１４５】
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８ｂに導き、過熱用蓄熱剤Ｘ２によりさらに加熱して過熱蒸気媒体Ｚ２ｓとする。過熱蒸気媒体Ｚ２ｓ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Ｓの稼働条件に応じ、蒸気媒体Ｚ１ｓと過熱蒸気媒体Ｚ２ｓ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Ｚ２ｓのみが供給される。
【０１４６】
本実施形態における乾燥システムＳの作動について、図１０を参照して説明する。
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。高湿原料Ｍｗの流動化には、系内を循環する循環ガスＲが使用される。流動化ガスブロワ１３０を起動して乾燥室１０４より排出されるガスの一部を循環ガスＲとして流動化ガスブロワ１３０に供給する。流動化ガスブロワ１３０より送出されたガスは、流動化ガスＮとして、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の鉛直方向の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。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。
【０１４７】
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。更に、高湿原料Ｍｗが流動層を形成して乾燥される間に、高湿原料Ｍｗの一部が粉砕され、微粉が生じる可能性がある。この微粉が、流動化ガスＮに同伴して乾燥室１０４より排出されると、この微粉が大気放出弁１１２や流動化ガスブロワ１３０に影響を与える可能性がある。したがって、乾燥室１０４の出口には、微粉を除去するための除塵機１１３を設けてもよい。
【０１４８】
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Ｚ２ｓ）と、流動化ガスＮ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Ｚ２ｓ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Ｎ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、熱交換により流動化ガスＮを加熱する。
【０１４９】
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１０４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。
【０１５０】
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は原料供給部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の下部または上部には、高湿原料Ｍｗが隣接する区画へ順次移動できるように、開口部が設けられている。
【０１５１】
乾燥室隔壁１０５は、乾燥室１０４を仕切る平板である。流動化ガスＮが通過するため、乾燥室１０４内の鉛直方向の上部は、乾燥室隔壁１０５によって仕切られていない。乾燥室隔壁１０５は、乾燥室隔壁１０５の鉛直方向の下側が、流動化ガス風箱１０３と、乾燥室１０４とを仕切っている流動化ガスＮの分散機構まで達するよう設置される。高湿原料Ｍｗが移動するための通路が必要となるので、乾燥室隔壁１０５の上部または下部に開口部が設けられる。隣り合う乾燥室隔壁１０５において、開口部は上部と下部で交互に配置されるのが望ましい。しかしながら、開口部の配置はこれに限られず、高湿原料Ｍｗの流動の条件により、開口部の配置は任意に決定される。開口部の位置が下側の場合、乾燥室隔壁１０５の分散機構と接する部分が切欠かれることにより開口部が形成される。開口部の位置が上側の場合は、乾燥室隔壁１０５の分散機構と接する部分は完全に塞がれ、乾燥室隔壁１０５の上側に切欠きが設けられ、乾燥室隔壁１０５の上端が流動層の上面付近になる。開口部の形状は、高湿原料Ｍｗの移動を妨げない形（乾燥室１０４の全体に高湿原料Ｍｗの流動層が形成可能な形）であればとくに限定されない。。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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℃を十分超えるように制御される。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、流動化ガスＮとして窒素ガス等の不活性ガスを用いる。
【０１５４】
なお、蒸気供給装置１Ｂは、補助過熱器９をさらに備えている。補助過熱器９は、蒸気媒体過熱部８において、蓄熱剤Ｘ２による熱エネルギ供給が不足し、蒸気媒体Ｚ１ｓの過熱が不十分となる場合に起動され、蒸気媒体過熱部８に代わって過熱蒸気を供給する。
【０１５５】
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１０に限定されるものではない。
【０１５６】
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により供給媒体Ｚ１を加熱して得られる飽和蒸気である蒸気媒体Ｚ１ｓ及び、蒸気媒体Ｚ１ｓをさらに加熱して得られる過熱蒸気である過熱蒸気媒体Ｚ２ｓを乾燥装置１００に供給する。これにより、夜間においても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。なお、過熱蒸気媒体Ｚ２ｓを、高湿原料Ｍｗによって形成される流動層に直接供給して乾燥を行う場合は、補給媒体Ｚは水とされ、過熱蒸気媒体Ｚ２ｓは過熱水蒸気（乾燥蒸気）として供給されてもよい。これにより、高湿原料Ｍｗの乾燥が乾燥蒸気の雰囲気で進行するため、自然発火が防止され、安全に高湿原料Ｍｗの乾燥を行うことができる。
【０１５７】
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。
【０１５８】
乾燥装置１００の高湿原料Ｍｗの流動層内に、供給媒体Ｚ１（補給媒体Ｚ）の過熱蒸気である過熱蒸気媒体Ｚ２ｓを直接供給する場合においては、補給媒体Ｚとして水を使用するのが好ましい。しかし、過熱蒸気媒体Ｚ２ｓを高湿原料Ｍｗの流動層内に直接供給しない場合は、水以外の流体を供給媒体Ｚ１（補給媒体Ｚ）として加熱して供給してもよい。
【０１５９】
また、集光収熱器２ａの形状については図２Ａ及び２Ｂに、集光収熱器２ａの配置については図３に実施例を挙げた。しかしながら、太陽光を集光して熱エネルギが得られ、蓄熱剤Ｘ１及び蓄熱剤Ｘ２を所定温度まで加熱できるものであれば、上記実施形態に限定されず、集光収熱器２ａの形状や配置を任意に設定してもよい。
【０１６０】
上記第５実施形態の乾燥システムＳにおいては、第３実施形態に記載の蒸気供給装置１Ｂより飽和蒸気及び過熱蒸気を供給したが、システムの簡素化のため、１つの蓄熱剤の循環系統で、飽和蒸気と過熱蒸気の両方を供給可能とした、第４実施形態に記載の蒸気供給装置１Ｃを乾燥システムＳに用いてもよい。
【０１６１】
また、乾燥システムＳにおいて加熱用蒸気管１１０に供給する媒体を、主として過熱蒸気である過熱蒸気媒体Ｚ２ｓとしたが、加熱用蒸気管１１０に供給する媒体については、飽和蒸気である蒸気媒体Ｚ１ｓとしてもよい。
【０１６２】
また、蒸気供給装置は、供給媒体Ｚ１（補給媒体Ｚ）を加熱し、１種類の飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）を供給、もしくは、１種類の飽和蒸気（蒸気媒体Ｚ１ｓ）と、飽和蒸気をさらに加熱して得られる１種類の過熱蒸気（過熱蒸気媒体Ｚ２ｓ）とを供給する構成に限定されない。たとえば、媒体加熱部３とは別に、第２媒体加熱部を備え、蓄熱剤Ｘ１とは作動域の異なる蓄熱剤を、太陽光集光収熱部２とは別の、独立した第２太陽光集光収熱部により加熱して供給することにより、異なる条件で供給媒体Ｚ１（補給媒体Ｚ）を加熱してもよい。この場合、蒸気媒体Ｚ１ｓと異なる温度、圧力条件の第２の飽和蒸気、更に、過熱蒸気媒体Ｚ２ｓと異なる温度、圧力条件の第２の過熱蒸気媒体を用途先へと供給することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
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】
【０１６４】
１  蒸気供給装置
１Ａ  蒸気供給装置
１Ｂ  蒸気供給装置
１Ｃ  蒸気供給装置
２  太陽光集光収熱部
２ａ  集光収熱器
２ｂ  蓄熱剤循環ポンプ
２ｃ  パージガス供給装置
２ｄ  経路切替弁
３  媒体加熱部
３ａ  蓄熱剤貯留槽
３ｂ  熱交換器
３ｃ  蓄熱剤排出器
３ｄ  攪拌装置
３ｅ  補助加熱器
３ｆ  回収蓄熱剤輸送ポンプ
４  蒸気供給部
４ａ  蒸気ドラム
４ｂ  補助ボイラ
５  媒体循環部
５ａ  媒体タンク
５ｂ  媒体供給ポンプ
５ｃ  媒体予熱器
５ｄ  圧力調節弁
５ｅ  媒体凝縮器
６  供給蓄熱剤貯留部
６ａ  供給蓄熱剤貯留槽
６ｂ  供給蓄熱剤搬送ポンプ
６ｃ  攪拌装置
７  回収蓄熱剤貯留部
７ａ  回収蓄熱剤貯留槽
７ｂ  回収蓄熱剤排出器
７ｃ  回収蓄熱剤攪拌装置
７ｄ  回収蓄熱剤補助加熱器
８  蒸気媒体過熱部（蒸気加熱部）
８ａ  過熱用蓄熱剤貯留槽
８ｂ  過熱用熱交換器
８ｃ  過熱用蓄熱剤排出器
８ｄ  攪拌装置
９  補助過熱器
１００  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  加熱用蒸気管
１１１  過熱蒸気減圧弁
１１２  大気放出弁
１１３  除塵機
１２０  流動化ガス加熱器
１３０  流動化ガスブロワ
２００  集光収熱器
２１０  集光加熱部
２１１  主集光鏡
２１２  副集光鏡
２１３  接続金具
２１４  流体加熱管
２２０  支持装置
２２１  主柱
２２２  方位角調節装置
２２３  仰角調節装置
２３０  集光収熱ゾーン
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
Ｘ１  蓄熱剤
Ｘ２  過熱用蓄熱剤（第２の蓄熱剤）
Ｚ  補給媒体
Ｚ１  供給媒体
Ｚ１ｓ  蒸気媒体
Ｚ２ｓ  過熱蒸気媒体 
【図１】
2020145106.tif 000004
【図２Ａ】
2020145106.tif 000005
【図２Ｂ】
2020145106.tif 000006
【図３】
2020145106.tif 000007
【図４】
2020145106.tif 000008
【図５】
2020145106.tif 000009
【図６Ａ】
2020145106.tif 000010
【図６Ｂ】
2020145106.tif 000011
【図６Ｃ】
2020145106.tif 000012
【図７】
2020145106.tif 000013
【図８】
2020145106.tif 000014
【図９】
2020145106.tif 000015
【図１０】
2020145106.tif 000016
【国際調査報告】
2020145106.tif 000017
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