集光した太陽光を鉛直下方に導光するビームダウン方式の反応炉であって、予め固体炭素が充墳され、鉛直上方が開口された充填容器と、前記充填容器の鉛直上方に配され、導光された前記太陽光を該充填容器内部に入射させる入射窓と、前記入射窓を介して入射する前記太陽光によって加熱された前記固体炭素の熱で吸熱反応を起こす原料ガスを、充填された該固体炭素に向けて前記充填容器の鉛直上方から流入させる流入路と、前記吸熱反応によって生成ガスと炭素粒子が生成されると、該生成ガスと、該生成ガスによって押し出された該炭素粒子が流出する流出路と、を備えることを特徴とする反応炉。前記充填容器において、前記吸熱反応である、水素ガスと炭素粒子を生成する第1反応プロセスと、炭素粒子自体が反応して一酸化炭素を生成する第2反応プロセスとが、それぞれ排他的に行われることを特徴とする請求項1に記載の反応炉。しかし、上述の非特許文献1の技術を用いると、不活性ガスが燃料に混入してしまい、燃料使用時のエネルギー効率が落ちる可能性がある。また、非特許文献2の技術を用いた場合、熱媒体や原料に太陽光を照射して直接加熱する場合に比べ加熱効率が低くなる。特許文献1の技術では、気体の流出路は設けられているものの、例えば、反応器での反応で炭素粒子が生成される場合、反応を続けるとやがて反応器に炭素粒子が充満してしまうため、一旦反応を停止して反応器内の炭素粒子を取り除かなければならず、反応器の稼働率低下を招く。本発明は、このような課題に鑑み、太陽光を入射させる入射窓の透過率の低下を回避し、稼働率の向上が可能な、反応炉を提供することを目的としている。上記課題を解決するために、本発明の反応炉は、集光した太陽光を鉛直下方に導光するビームダウン方式の反応炉であって、予め固体炭素が充墳され、鉛直上方が開口された充填容器と、充填容器の鉛直上方に配され、導光された太陽光を充填容器内部に入射させる入射窓と、入射窓を介して入射する太陽光によって加熱された固体炭素の熱で吸熱反応を起こす原料ガスを、充填された固体炭素に向けて充填容器の鉛直上方から流入させる流入路と、吸熱反応によって生成ガスと炭素粒子が生成されると、生成ガスと、生成ガスによって押し出された炭素粒子が流出する流出路と、を備えることを特徴とする。充填容器において、吸熱反応である、水素ガスと炭素粒子を生成する第1反応プロセスと、炭素粒子自体が反応して一酸化炭素を生成する第2反応プロセスとが、それぞれ排他的に行われてもよい。本発明の反応炉によれば、太陽光を入射させる入射窓の透過率の低下を回避し、稼働率の向上が可能となる。以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。集光システム100図1は、集光システム100を構成する各装置の概略的な関係を示した説明図である。図1において、太陽光の照射の向きを破線矢印102で示す。本実施形態の集光システム100は、ヘリオスタット110と、タワー120と、反応炉130とを含んで構成される。ヘリオスタット110は、複数の平面鏡と駆動機構で構成され、太陽140の日周運動に合わせて平面鏡を駆動し、平面鏡で反射した太陽光をタワー120の上部へ導く。タワー120は、上部に反射鏡122を有し、その下部に反応炉130を併設する。ヘリオスタット110が反射鏡122に集光した太陽光は、反射鏡122によって鉛直下方の反応炉130に導光される。反応炉130は、導光された太陽光による太陽熱で原料ガスに吸熱反応を起こさせ燃料を生成する。このように、本実施形態においては、集光した太陽光を鉛直下方に導光するビームダウン方式の反応炉130を用いる。反応炉130図2は、反応炉130の鉛直方向に平行な断面図である。図2aからfの順に反応炉130における状態遷移を時系列に示す。図2では、太陽光の照射の向きを破線矢印102で、ガスの流れを実線矢印142で示す。本実施形態の反応炉130は、充填容器200と、入射窓202と、流入路204と、流出路206とを含んで構成される。充填容器200は、予め固体炭素220が充墳されており、鉛直上方が開口されている。入射窓202は、充填容器200の鉛直上方に配され、流入路204の外壁となると共に、導光された太陽光を充填容器200内部に入射させる。流入路204は、入射窓202が設けられ、入射窓202を介して入射する太陽光によって加熱された固体炭素220の熱で吸熱反応を起こす原料ガスを、充填された固体炭素220に向けて充填容器200の鉛直上方から流入させる経路である。流出路206は、吸熱反応によって生成ガスと炭素粒子が生成されると、生成ガスと、生成ガスによって押し出された炭素粒子が流出する経路である。ここで、炭素粒子は粉末、固体炭素220は粉末または塊状であって、いずれも組成は同じ炭素である。図3は、図2aのAA断面図である。反応炉130は、AA断面において、経路を形成する壁や充填容器200が、図3aに示すように円形となるように形成されている。また、反応炉130は、かかる形状に限らず、AA断面において、経路を形成する壁や充填容器200が、図3bに示すように矩形の入れ子構造となるように形成されてもよい。いずれの場合も、原料ガスは、反応炉130の流入路204上部において外縁から中央に向かって流動する。さらに、反応炉130は、AA断面において、経路を形成する壁や充填容器200が、図3cに示すように矩形が並列に並び、原料ガスが反応炉130の流入路204上部において図3cにおける左右両端側から中央に向かって平行に流動するように形成されてもよい。原料ガスおよび生成物の流れ続いて、反応炉130の状態遷移を説明する。ここでは、原料ガスとしてメタンガスを例に挙げ、吸熱反応の結果、炭素粒子と、水素ガスとが生成される生成ガスが水素ガスであると仮定する。予め、図2aに示す充填容器200の内部には図2bのように固体炭素220が充填されている。燃料の生成が開始されると、図2cの実線矢印142に示すように、流入路204から流入したメタンガスが、流入口204aを通じて鉛直上方から充填容器200に向かって流れる。そして、メタンガスは、図2dに示すように、充填容器200内部の固体炭素220に吹き付けられた後、流出路206を通じて流出する。充填容器200内部の固体炭素220が入射窓202から入射した太陽光によって加熱されると、メタンガスがその加熱された固体炭素220を通じて吸熱反応を起こし、炭素粒子230と水素ガスが生成される。生成された炭素粒子230は、固体炭素220の上に堆積し、水素ガスは、未反応のメタンガスと共に流出路206に流れ出る。また、炭素粒子230の一部が未反応のメタンガスや生成された水素ガスの流れに巻き込まれ、図2eに示すように、流出路206に吹き出す。そして吸熱反応が進むと、図2fに示すように、固体炭素220の上に堆積しきれなくなった炭素粒子230も、充填容器200の上部200aから溢れ、未反応のメタンガスや生成された水素ガスによって流出路206に押し出される。上述したように、本実施形態の反応炉130は、充填容器200の鉛直上方から固体炭素220に向けて原料ガスが吹き付けられる構成となっている。原料ガスは、入射窓202から遠ざかる方向に流れ、生成ガスは、炭素粒子230を巻き込んで、入射窓202に向かうことなく流出路206から流出する。そのため、入射窓202に接触するのは、入射窓202に何ら成分が付着しない原料ガスであり、入射窓202に炭素粒子230が付着することがないため、反応炉130では、入射窓202の透過率が低下する事態を回避できる。また、炭素粒子230が流出路206に押し出される構成により、堆積した炭素粒子230を反応炉130から除去するためのメンテナンス作業が不要となり、反応炉130は、作業コストを低減し、連続稼働時間を長くすることが可能となる。続いて、充填容器200の内部で起きる反応を利用した2通りの処理について、図4を用いて詳述する。図4は、充填容器200内部の吸熱反応を説明するための説明図である。特に図4aは、二酸化炭素のドライ改質反応の化学式を示し、図4bは、金属酸化物の還元反応の化学式を示す。二酸化炭素のドライ改質処理二酸化炭素のドライ改質処理は、2つの反応プロセスに分けられる。1つ目の反応プロセスである第1反応プロセスでは、原料ガスであるメタンガスCH4が吸熱し炭素粒子230と水素ガスH2に分解される。以下にその化学式1を示す。本実施形態において、Csは、固体の炭素を示す。CH4→Cs2H2ΔH=75kJ/mol...1第1反応プロセスにおいて生成された水素ガスは、分解しきれなかったメタンガスおよびアセチレンガスC2H2等の副生成物と共に、さらに天然ガスと混合して既存のガスインフラ等で利用される。また、ガス分離処理によって、水素ガスのみを抽出して純度を高めることもできる。この場合、分解しきれなかったメタンガスおよびアセチレンガスC2H2等の副生成物は、原料ガスとして再利用される。2つ目の反応プロセスである第2反応プロセスでは、原料ガスである二酸化炭素ガスと第1反応プロセスで生成された炭素粒子230の吸熱反応により、一酸化炭素ガスCOが生成される。以下にその化学式2を示す。CsCO2→2COΔH=172kJ/mol...2生成された一酸化炭素ガスは、ガス分離処理によって未反応の二酸化炭素ガスと分離することで純度を高めることもできる。この場合、未反応の二酸化炭素ガスは原料ガスとして再利用される。このように、図4aの枠250に示す第1反応プロセスおよび第2反応プロセスは吸熱反応であり、本実施形態では、充填容器200の内部において、太陽光により加熱された炭素粒子230から熱を奪いながら反応が進むこととなる。そして、第1反応プロセスで生成された炭素粒子230は、第1反応プロセスにおける熱化学反応媒体太陽光を受光して反応場へ熱を供給する媒体として再利用される他、第2反応プロセスにおける原料として用いられる。金属酸化物の還元処理充填容器200で行う、吸熱反応を用いたもう一方の処理は、図4bに示す、金属酸化物の還元処理である。ここでは、金属酸化物として酸化亜鉛を例に挙げて説明するが、他の金属酸化物であってもよいことは言うまでもない。金属酸化物の還元処理は、3つの反応プロセスに分けられる。第1反応プロセスでは、二酸化炭素のドライ改質処理の第1反応プロセスと同様、原料ガスであるメタンガスが炭素粒子230と水素ガスに分解される。化学式は上述した化学式1と同じである。CH4→Cs2H2ΔH=75kJ/mol...1第2反応プロセスでは、原料である酸化亜鉛が炭素粒子230存在下で還元され、一酸化炭素ガスが生成される。以下にその化学式3を示す。CsZnO→COZnΔH=238kJ/mol...3第3反応プロセスでは、亜鉛と水が反応し、水素ガスが生成する。以下にその化学式4を示す。ZnH2O→H2ZnOΔH=-62kJ/mol...4二酸化炭素のドライ改質処理と同様、図4bの枠250に示す第1反応プロセスおよび第2反応プロセスは吸熱反応であり、本実施形態では、充填容器200の内部において、太陽光により加熱された炭素粒子230から熱を奪いながら反応が進む。また、第2反応プロセスでは、充填容器200に炭素粒子230と酸化亜鉛に加え、キャリアガスが投入される。キャリアガスは、炭素粒子230および酸化亜鉛に対して不活性なガスであり、例えば、窒素ガスやアルゴンガスが用いられる。金属酸化物の還元処理においては、二酸化炭素のドライ改質処理と異なり第2反応プロセスの原料として、気体である二酸化炭素ガスではなく固体である酸化亜鉛の粉末を用いる。流入路204を通じて酸化亜鉛を投入すると、入射窓202にその粉末が吹き付けられて付着してしまう恐れがある。そのため、金属酸化物の還元処理の第2反応プロセスでは、酸化亜鉛は、固体炭素220と共に、予め充填容器200に投入しておくこととする。また、金属酸化物の還元処理においては、二酸化炭素のドライ改質処理と異なり第3反応プロセスがあるが、この反応は吸熱を伴わないため充填容器200内部の太陽熱を利用する必要はなく、他の発熱可能な領域において進められる。第3反応プロセスで生成された酸化亜鉛は第2反応プロセスの原料として再利用される。複数の反応炉130a、130bを用いた例図5は、複数の反応炉130a、130bを用いた例を示した説明図である。ここでは、反応炉130aに二酸化炭素のドライ改質処理の第1反応プロセスを行わせ、反応炉130bに二酸化炭素のドライ改質処理の第2反応プロセスを行わせる例を示す。反応炉130aには、図2を用いて説明した通り、原料ガスとしてメタンガスを投入し、炭素粒子230と水素ガスが生成される。他の反応炉130bには、固体炭素220および反応炉130aにおける第1反応プロセスで生成された炭素粒子230を予め充填容器200に充填させておく。そして、反応炉130bに原料ガスとして二酸化炭素ガスを投入し、固体炭素220および炭素粒子230が消耗され、一酸化炭素ガスが生成される。このように、投入する原料ガスを反応炉130aではメタンガス、反応炉130bでは二酸化炭素ガスというように分けることにより、上述した二酸化炭素のドライ改質処理の第1反応プロセスと第2反応プロセスとをそれぞれ排他的に行うことができる。同様に、投入する原料をある反応炉130ではメタンガス、他の反応炉130では酸化亜鉛というように分けることにより、上述した金属酸化物の還元処理の第1反応プロセスと第2反応プロセスとをそれぞれ排他的に行うことが可能となる。ここで、排他的に行うは、第1反応プロセスと第2反応プロセスとを同一の充填容器200で同時に進行させないことを意味し、図5に示すように反応炉130を複数設ける他、例えば、同じ充填容器200で、第1反応プロセスと第2反応プロセスとを時間を異ならせて交互に行うことを含む。生成した水素ガスを、例えば、燃料電池で利用する場合、一酸化炭素が混入していると触媒を被毒してしまう場合がある。従来では、水素ガスと一酸化炭素ガスとが混合した状態で生成されていたため、両者をガス分離処理によって分離しなければならなかった。本実施形態では、第1反応プロセスと第2反応プロセスとがそれぞれ排他的に行われ、ある反応炉130では水素ガスが生成され、他の反応炉130では一酸化炭素ガスが生成されるため、それぞれが分離して生成されることとなり、両ガスは混合しない。そのため、反応炉130は、両ガスの分離処理にかかるコストを削減することが可能となる。また、反応炉130は、第2反応プロセスにおいて、熱化学反応媒体として、第2反応プロセスの生成物と同じ炭素である固体炭素220が用いられているため、反応後に、固体炭素220と炭素粒子230とを分離する必要がなくコストを低減できる。さらに、反応炉130は、第2反応プロセスにおいて、太陽光を受光して発熱する固体炭素220や炭素粒子230自体を反応させて一酸化炭素ガスを得るため、第1反応プロセスと第2反応プロセスを合わせると、従来のメタンガスの改質反応に比べ、同じmol数に対して約3倍程度、太陽熱エネルギーを吸熱して化学エネルギーに変換できる。以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。