太陽熱を利用した蒸気生成方法及び装置
【課題】太陽熱を利用して蒸気を生成させるシステムにおいて、熱媒によるトラブルを生じにくく、しかも蒸気を安定して生成・供給することができる蒸気生成方法を提供する。
【解決手段】熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー１と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉２との間で循環させ、この循環中、レシーバー１に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、この熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉２に蓄熱する工程（Ｘ）と、熱媒ガスｇを、前記工程（Ｘ）を経た蓄熱炉２と熱交換器３との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉２に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、この熱媒ガスｇを熱交換器３で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程（Ｙ）を有する。
【解決手段】熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー１と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉２との間で循環させ、この循環中、レシーバー１に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、この熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉２に蓄熱する工程（Ｘ）と、熱媒ガスｇを、前記工程（Ｘ）を経た蓄熱炉２と熱交換器３との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉２に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、この熱媒ガスｇを熱交換器３で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程（Ｙ）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用した蒸気生成方法とその実施に供される蒸気生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽熱発電プラントとして、非特許文献１に示されるようなものが知られている。この太陽熱発電プラントでは、図５に示すように、昼間は太陽光線をパラボラトラフ２１で集光し、溶融塩を循環・加熱して熱回収する。加熱された溶融塩の一部は、２基の蓄熱タンク２２に蓄えられる。また、残りの溶融塩は熱交換器２３で水と熱交換し、蒸気を発生させて蒸気タービン及び発電機２４を駆動して発電を行う。蒸気タービンを通過した蒸気は、凝縮機２５で復水し、再び熱交換器２３に循環する。一方、夜は、蓄熱タンク２２に蓄えた高温の溶融塩を熱交換器２３に循環させて蒸気を発生させ、上記と同様に発電を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「The parabolic trough power plants Andasol 1 to 3」、Solar Millennium AG、2008年、p.12
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に示されるような従来技術では、太陽エネルギーを、太陽熱で溶融塩を加熱し、蓄熱タンクに蓄える方法で回収している。この方法は、夜間でも蒸気を発生させて発電を行うことができる利点があるが、溶融塩の温度が低下すると、溶融塩が凝固して配管内で詰まりを生じ、操業ができなくなるという問題がある。そのため、配管全体を電器ヒーターで保温するなどの対策を講じる必要があり、設備費と運転費の増大を招いていた。
【０００５】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、太陽熱を利用して蒸気を生成させるシステムにおいて、熱媒によるトラブルを生じにくく、しかも雲の通過などによる日照量の変動などに影響されず、蒸気を安定して生成・供給することができる蒸気生成方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉（２）との間で循環させ、この循環中、レシーバー（１）に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、該熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉（２）に蓄熱する工程（Ｘ）と、熱媒ガスｇを、前記工程（Ｘ）を経た蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉（２）に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、該熱媒ガスｇを熱交換器（３）で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程（Ｙ）を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【０００７】
［2］上記［1］の蒸気生成方法において、複数基の蓄熱炉（２）を用い、各蓄熱炉（２）で工程（Ｘ）と工程（Ｙ）を交互に行うとともに、複数基の蓄熱炉（２）で工程（Ｙ）を順番に行うことにより、蒸気を連続的に生成させることを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
［3］上記［1］又は［2］の蒸気生成方法において、熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱装置（７）で加熱することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの方法で生成した蒸気で蒸気タービンと発電機を駆動し、発電を行うことを特徴とする太陽熱発電方法。
【０００８】
［5］熱媒ガスｇを循環させる循環流路（４）に、複数の鏡体を備えた集光装置により集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備え、熱媒ガスｇの通過により蓄熱又は放熱が行われる複数基の蓄熱炉（２）と、熱媒ガスｇと水との熱交換で蒸気を生成させる熱交換器（３）が配置されるとともに、循環流路（４）は、各蓄熱炉（２）について蓄熱工程と放熱工程の切り替えが可能であって、且つ蓄熱工程中の蓄熱炉（２）とレシーバー（１）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系と、放熱工程中の蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系を同時に形成させることが可能な、複数の開閉弁（５）及び循環ファン（６）を備えた配管機構を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
［6］上記［5］の蒸気生成装置において、熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱する加熱装置（７）を備えることを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【０００９】
［7］上記［5］又は［6］の蒸気生成装置において、各蓄熱炉（２）の一端側に接続される流路（４４）は２つの分岐流路（４４０），（４４１）を有し、このうち分岐流路（４４０）がレシーバー（１）の熱媒ガス出側の流路（４０）に接続され、分岐流路（４４１）が熱交換器（３）の熱媒ガス入側の流路（４１）に接続され、各蓄熱炉（２）の他端側に接続される流路（４５）は２つの分岐流路（４５０），（４５１）を有し、このうち分岐流路（４５０）がレシーバー（１）の熱媒ガス入側の流路（４２）に接続され、分岐流路（４５１）が熱交換器（３）の熱媒ガス出側の流路（４３）に接続され、流路（４２）又は（４０）と流路（４３）又は（４１）には、それぞれ循環ファン（６）が設けられ、各分岐流路（４４０），（４４１），（４５０），（４５１）には、それぞれ開閉弁（５）が設けられることを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
［8］上記［5］〜［7］のいずれかの蒸気生成装置と、該蒸気生成装置で生成した蒸気で駆動する蒸気タービン及び発電機を備えることを特徴とする太陽熱発電装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱媒ガスで蓄熱・放熱を行う蓄熱炉を利用することにより、太陽熱を利用して蒸気を安定的に生産することができる。また、熱媒に溶融塩を使用しないため、運転停止時や雨天が続いたような場合でも、配管内で熱媒が凝固するなどのトラブルを生じることがなく、このため保熱のための設備やその運転費用が不要であり、低コストに実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の蒸気生成装置の一実施形態の全体フロー図
【図２】図１の装置を用いた本発明の蒸気生成方法の実施状況を示す説明図
【図３】図１の装置を用いた本発明の蒸気生成方法の実施状況を示す説明図
【図４】本発明法の操業形態例を示す説明図
【図５】従来装置を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の蒸気生成装置の一実施形態の全体フロー図である。
本発明の蒸気生成装置は、熱媒ガスｇ（例えば、空気）を循環させる循環流路４に、集光装置Ｓにより集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するレシーバー１と、内部に通気性蓄熱体を備え、熱媒ガスｇの通過により蓄熱又は放熱が行われる複数基の蓄熱炉２と、熱媒ガスｇと水との熱交換で蒸気を生成させる熱交換器３が配置される。
前記集光装置Ｓは、複数の鏡体を備え、この鏡体に太陽光線を反射させてレシーバー１に集光させるものであり、本実施形態では、鏡体と太陽光線をレシーバー方向に導くための鏡角度制御装置とを組み合わせたヘリオスタットで構成されている。通常、このヘリオスタットは数百台〜数千台設置され、太陽の位置が変化しても、常にレシーバー１に太陽光線が集まるように鏡角度が制御される。なお、集光装置Ｓとしては、ヘリオスタット以外に、例えば、パラボラトラフ、リニアフレネル、パラボラディッシュなどの各方式の装置を用いてもよい。
【００１３】
前記レシーバー１は、図示しないタワー（鉄骨などで構成されるタワー）の上部に取り付けられる。タワーの高さは任意であるが、通常５０ｍ〜１００ｍ程度であり、各レシーバー１が受ける光の量により高さが適切に設計される。タワーは複数本設置してもよい。レシーバー１の受光面には、例えば、ボイラーチューブのような伝熱管が密に並べられ、集光された太陽光線を受けて加熱される。伝熱管内は熱媒ガスｇが流れており、伝熱管からの伝熱により熱媒ガスｇが加熱される。１基のレシーバー１の受光面の大きさは任意であるが、通常、高さ・幅ともに数メートル〜十メートル程度、面積は数十平方メートル〜百平方メートル程度である。
【００１４】
前記蓄熱炉２（ホットストーブ）は、製鉄プロセスにおいて溶鉱炉羽口に高温空気を供給するために使用される熱風炉と同じく、内部に通気性蓄熱体を備えている。この通気性蓄熱体は、例えば、多数のガス通気孔が形成された耐火物（煉瓦）を積み上げることにより構成される。この通気性蓄熱体を高温の熱媒ガスｇが通過することにより、熱媒ガスｇの熱が通気性蓄熱体に蓄えられ（蓄熱工程）、一方、蓄熱された高温の通気性蓄熱体を低温の熱媒ガスｇが通過することにより、通気性蓄熱体の熱で熱媒ガスｇが加熱される（放熱工程）。通常、蓄熱炉２の外殻は鋼製の耐圧容器である。本実施形態では、蓄熱炉２は２基（蓄熱炉２Ａ，２Ｂ）設けられているが、３基以上設けてもよい。各蓄熱炉２の大きさは任意であるが、通常、直径が数メートル〜十メートル程度、高さが数十メートル〜百メートル程度である。
【００１５】
前記熱交換器３は、器内を通過する熱媒ガスｇと水を熱交換させ、水から蒸気を生成させるものであり、この熱交換器３には、ポンプ９により水タンク８から給水配管１０を通じて必要量且つ必要水質の水が供給される。
前記循環流路４は、２基の蓄熱炉２で蓄熱工程と放熱工程を交互に行うために必要な開閉弁及び循環ファンを備えた配管機構を有する。すなわち、この配管機構は複数の開閉弁５と循環ファン６を備え、各蓄熱炉２について蓄熱工程と放熱工程の切り替えが可能であって、且つ蓄熱工程中の蓄熱炉２とレシーバー１との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系と、放熱工程中の蓄熱炉２と熱交換器３との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系を同時に形成させることが可能な配管機構である。
【００１６】
配管機構は、具体的には以下のような構成を有する。すなわち、各蓄熱炉２Ａ，２Ｂの一端側に接続される流路４４Ａ，４４Ｂは、それぞれ２つの分岐流路４４０，４４１を有し、このうち分岐流路４４０がレシーバー１の熱媒ガス出側の流路４０に接続され、一方、分岐流路４４１が熱交換器３の熱媒ガス入側の流路４１に接続されている。また、各蓄熱炉２Ａ，２Ｂの他端側に接続される流路４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ２つの分岐流路４５０，４５１を有し、このうち分岐流路４５０がレシーバー１の熱媒ガス入側の流路４２に接続され、一方、分岐流路４５１が熱交換器３の熱媒ガス出側の流路４３に接続されている。そして、流路４２と流路４３には、それぞれ循環ファン６a，６bが設けられている。また、各分岐流路４４０には開閉弁５a，５bが、各分岐流路４４１には開閉弁５c，５dが、各分岐流路４５０には開閉弁５e，５fが、各分岐流路４５１には開閉弁５g，５hが、それぞれ設けられている。なお、以上の配管機構を構成する配管は、必要な保温構造を有する。
【００１７】
循環ファン６aは、レシーバー１と任意の蓄熱炉２との間で熱媒ガスｇを循環させ、循環ファン６bは、任意の蓄熱炉２と熱交換器３との間で熱媒ガスｇを循環させる。なお、循環ファン６aを流路４０に、循環ファン６bを流路４１に、それぞれ設けてもよい。
循環ファン６a，６bは、３００℃程度の温度にも耐えられる耐熱性を有しており、図示しない制御装置により、送風量を調節できるようになっている。
この実施形態では、熱交換器３で生成した蒸気をさらに加熱することができる加熱装置７を備えている。この加熱装置７では熱源として燃料が用いられ、必要に応じて蒸気を加熱した後、下工程に送る。
下工程が蒸気タービン及び発電機による発電工程である場合には、この発電用の蒸気タービン及び発電機と上述した蒸気生成装置とにより太陽熱発電装置が構成される。
【００１８】
次に、本発明の蒸気生成方法について説明する。
本発明の蒸気生成方法は、熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー１と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉２との間で循環させ、この循環中、レシーバー１に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、該熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉２に蓄熱する工程Ｘ（蓄熱工程）と、熱媒ガスｇを、前記工程Ｘを経た蓄熱炉２と熱交換器３との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉２に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、該熱媒ガスｇを熱交換器３で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程Ｙ（放熱工程）を有する。この蒸気生成方法では、複数基の蓄熱炉２を用い、各蓄熱炉２で工程Ｘと工程Ｙを交互に行うとともに、複数基の蓄熱炉２で工程Ｙを順番に行うことにより、蒸気を連続的に生成させることが好ましい。また、熱交換器３で生成した蒸気をさらに加熱装置７で加熱することができる。
熱媒ガスｇの種類は任意であるが、通常は空気が用いられる。
【００１９】
以下、図１に示す実施形態の装置を用いる場合を例に、図２及び図３に基づき本発明の蒸気生成方法の一実施形態を説明する。この実施形態では、熱媒ガスｇとして空気を用いる。なお、図２及び図３に示す開閉弁５a〜５hは、白抜きのものが開状態、黒く塗りつぶしたものが閉状態であることを示す。
ここで、蓄熱炉２Ａで蓄熱工程が、蓄熱炉２Ｂで放熱工程がそれぞれ行われるとした場合（第１ステップ）、図２に示すように、開閉弁５b，５c，５f，５gを閉状態、開閉弁５a，５d，５e，５hを開状態とし、空気をレシーバー１と蓄熱炉２Ａ間で循環させる流路４２→流路４０→流路４４Ａ（分岐流路４４０を含む）→流路４５Ａ（分岐流路４５０を含む）からなるガス循環系（以下、「ガス循環系（i）」という）と、空気を熱交換器３と蓄熱炉２Ｂ間で循環させる流路４３→流路４５Ｂ（分岐流路４５１を含む）→流路４４Ｂ（分岐流路４４１を含む）→流路４１からなるガス循環系（以下、「ガス循環系（ii）」という）を、それぞれ形成する。
【００２０】
前記ガス循環系（i）では、循環ファン６aにより空気をレシーバー１と蓄熱炉２Ａ間で循環させ、さきに述べた工程Ｘ（蓄熱工程）が行われる。集光装置Ｓにより太陽光線がレシーバー１の受光面に集光され、レシーバー１（受光面にある伝熱管）を通過する空気が加熱される。このときレシーバー受光面での集光倍率（ヘリオスタット鏡面積の合計÷レシーバー受光面積）は５００〜１０００倍程度である。また、受光面にある伝熱管の外面温度は６００〜９００℃程度で、レシーバー出口における空気の温度は５００〜７００℃である。このとき、レシーバー受光面に届く太陽光線のエネルギーに対して、空気が加熱されて得るエネルギーの割合は７５％以上になるようにレシーバーが設計されている。レシーバー１から出た５００〜７００℃の高温空気は、蓄熱炉２Ａを通過する過程で炉内部の通気性蓄熱体を加熱して蓄熱炉２Ａに熱を蓄え、３００℃以下の温度で蓄熱炉２Ａを出る。このようにして、蓄熱炉２Ａに太陽光線のエネルギーが蓄えられる。このとき、蓄熱炉２Ａ内部の温度分布は、ガス入側（流路４４Ａ側）が５００〜７００℃、ガス出側（流路４５Ａ側）が３００℃程度である。
【００２１】
一方、前記ガス循環系（ii）では、循環ファン６bにより空気を熱交換器３と蓄熱炉２Ｂ間で循環させ、さきに述べた工程Ｙ（放熱工程）が行われる。熱交換器３には、ポンプ９により水タンク８から水が供給される。この工程Ｙが行われる蓄熱炉２Ｂは、既に前工程（工程Ｘ）で蓄熱された状態にある。空気は蓄熱炉２Ｂを通過する過程で炉内部の通気性蓄熱体により４８０〜６８０℃程度まで加熱された後、熱交換器３に入る。この熱交換器３では、空気と水が熱交換されて蒸気（飽和蒸気又は過熱蒸気）が生成する。空気は２００℃以下の温度で熱交換器３を出る。
熱交換器３で生成した蒸気は、下工程の要求を満たさない場合は、加熱装置７で燃料を熱源として加熱された後、下工程に送られる。このような加熱が可能であることにより、下工程で要求する蒸気の温度条件が高温側に変化した場合でも、容易に対応することができる。
【００２２】
以上のような操業を一定時間行うと、蓄熱炉２Ａには熱（太陽エネルギー）が十分蓄えられて、蓄熱炉２Ａの出側の流路４５Ａ，４２を流れる空気の温度が上昇し、循環ファン６aの耐熱使用温度に近づいてくる。一方、蓄熱炉２Ｂでは熱（太陽エネルギー）が消費されて、蓄熱炉２Ｂの出側の流路４４Ｂ，４１を流れる空気の温度が低下し、熱交換器３で製造される蒸気の温度が低下してくる。
そのような時点で、蓄熱炉２Ｂで前記工程Ｘ（蓄熱工程）が、蓄熱炉２Ａで前記工程Ｙ（放熱工程）がそれぞれ行われる操業に切り替える（第２ステップ）。すなわち、図３に示すように、開閉弁５a，５d，５e，５hを閉状態、開閉弁５b，５c，５f，５gを開状態とし、空気をレシーバー１と蓄熱炉２Ｂ間で循環させる流路４２→流路４０→流路４４Ｂ（分岐流路４４０を含む）→流路４５Ｂ（分岐流路４５０を含む）からなるガス循環系と、空気を熱交換器３と蓄熱炉２Ａ間で循環させる流路４３→流路４５Ａ（分岐流路４５１を含む）→流路４４Ａ（分岐流路４４１を含む）→流路４１からなるガス循環系を、それぞれ形成する。そして、両ガス循環系において蓄熱工程と放熱工程が行われるが、その詳細は、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂが逆になるだけで、図２について述べたと同様である。
【００２３】
以上のような操業を一定時間行い、蓄熱炉２Ｂに熱（太陽エネルギー）が十分蓄えられて、蓄熱炉２Ｂの出側の流路４５Ｂ，４２を流れる空気の温度が上昇して循環ファン６aの耐熱使用温度に近づき、一方、蓄熱炉２Ａの熱（太陽エネルギー）が消費されて、蓄熱炉２Ａの出側の流路４４Ａ，４１を流れる空気の温度が低下し、熱交換器３で製造される蒸気の温度が低下してくると、再び図２の操業、すなわち、蓄熱炉２Ａで前記工程Ｘ（蓄熱工程）が、蓄熱炉２bで前記工程Ｙ（放熱工程）がそれぞれ行われる操業に切り替える。
以上のようなステップを繰り返すことで、太陽光線がレシーバー１に到達している限りは、太陽光線のエネルギーを回収し、蒸気を生産し続けることができる。
【００２４】
図４（ア），（イ）は、本発明法の操業形態例を示しており、横軸は時間、縦軸は蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂが蓄熱、放熱、保熱のどの状態にあるかを示している。
図４（ア）の操業形態では、太陽からの受光が可能な時間帯のみ、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂで蓄熱と放熱を交互に行い、蒸気を連続的に生成させている。一方、太陽からの受光ができない時間帯では、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂともに保熱状態であり、空気の循環は行われず、蒸気は生成されない。
【００２５】
一方、図４（イ）の操業形態は、次のようにして行われる。蓄熱炉２Ａでは、夜間Ａから昼間Ａの初期まで保熱を行い、昼間Ａにおいて、午前中、日が昇り、レシーバー１の受光量が一定程度以上になってから蓄熱を開始し、午後、日が傾いて、レシーバー１の受光量が一定程度以下になったら蓄熱を停止し、保熱状態とする。保熱状態では空気の循環は行われず、蒸気は生成されない。一方、蓄熱炉２Ｂからの放熱は、夜間Ａ、昼間Ａを通して２４時間連続的に行う。この場合、２４時間連続した放熱が可能となるよう、循環ファン６bは送風量を下げた運転が行われる。翌日は、蓄熱炉２Ａからの放熱を夜間Ｂ、昼間Ｂを通して２４時間連続的に行い、一方、蓄熱炉２Ｂでは、夜間Ｂから昼間Ｂの初期まで保熱を行い、昼間Ｂにおいて、午前中、日が昇り、レシーバー１の受光量が一定程度以上になってから蓄熱を開始し、午後、日が傾いて、レシーバー１の受光量が一定程度以下になったら蓄熱を停止し、保熱状態とする。図４（イ）の操業形態では、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂで蓄熱と放熱を一日単位で交互に行うことにより、昼夜を問わず蒸気を連続的に生産し続けることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ レシーバー
２，２Ａ，２Ｂ 蓄熱炉
３ 熱交換器
４ 循環流路
５，５a，５b，５c，５d，５e，５f，５g，５h 開閉弁
６，６a，６b 循環ファン
７ 加熱装置
８ 水タンク
９ ポンプ
１０ 給水配管
４０，４１，４２，４３，４４Ａ，４４Ｂ，４５Ａ，４５Ｂ 流路
４４０，４４１，４５０，４５１ 分岐流路
Ｓ 集光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用した蒸気生成方法とその実施に供される蒸気生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽熱発電プラントとして、非特許文献１に示されるようなものが知られている。この太陽熱発電プラントでは、図５に示すように、昼間は太陽光線をパラボラトラフ２１で集光し、溶融塩を循環・加熱して熱回収する。加熱された溶融塩の一部は、２基の蓄熱タンク２２に蓄えられる。また、残りの溶融塩は熱交換器２３で水と熱交換し、蒸気を発生させて蒸気タービン及び発電機２４を駆動して発電を行う。蒸気タービンを通過した蒸気は、凝縮機２５で復水し、再び熱交換器２３に循環する。一方、夜は、蓄熱タンク２２に蓄えた高温の溶融塩を熱交換器２３に循環させて蒸気を発生させ、上記と同様に発電を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「The parabolic trough power plants Andasol 1 to 3」、Solar Millennium AG、2008年、p.12
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に示されるような従来技術では、太陽エネルギーを、太陽熱で溶融塩を加熱し、蓄熱タンクに蓄える方法で回収している。この方法は、夜間でも蒸気を発生させて発電を行うことができる利点があるが、溶融塩の温度が低下すると、溶融塩が凝固して配管内で詰まりを生じ、操業ができなくなるという問題がある。そのため、配管全体を電器ヒーターで保温するなどの対策を講じる必要があり、設備費と運転費の増大を招いていた。
【０００５】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、太陽熱を利用して蒸気を生成させるシステムにおいて、熱媒によるトラブルを生じにくく、しかも雲の通過などによる日照量の変動などに影響されず、蒸気を安定して生成・供給することができる蒸気生成方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉（２）との間で循環させ、この循環中、レシーバー（１）に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、該熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉（２）に蓄熱する工程（Ｘ）と、熱媒ガスｇを、前記工程（Ｘ）を経た蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉（２）に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、該熱媒ガスｇを熱交換器（３）で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程（Ｙ）を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【０００７】
［2］上記［1］の蒸気生成方法において、複数基の蓄熱炉（２）を用い、各蓄熱炉（２）で工程（Ｘ）と工程（Ｙ）を交互に行うとともに、複数基の蓄熱炉（２）で工程（Ｙ）を順番に行うことにより、蒸気を連続的に生成させることを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
［3］上記［1］又は［2］の蒸気生成方法において、熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱装置（７）で加熱することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの方法で生成した蒸気で蒸気タービンと発電機を駆動し、発電を行うことを特徴とする太陽熱発電方法。
【０００８】
［5］熱媒ガスｇを循環させる循環流路（４）に、複数の鏡体を備えた集光装置により集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備え、熱媒ガスｇの通過により蓄熱又は放熱が行われる複数基の蓄熱炉（２）と、熱媒ガスｇと水との熱交換で蒸気を生成させる熱交換器（３）が配置されるとともに、循環流路（４）は、各蓄熱炉（２）について蓄熱工程と放熱工程の切り替えが可能であって、且つ蓄熱工程中の蓄熱炉（２）とレシーバー（１）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系と、放熱工程中の蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系を同時に形成させることが可能な、複数の開閉弁（５）及び循環ファン（６）を備えた配管機構を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
［6］上記［5］の蒸気生成装置において、熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱する加熱装置（７）を備えることを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【０００９】
［7］上記［5］又は［6］の蒸気生成装置において、各蓄熱炉（２）の一端側に接続される流路（４４）は２つの分岐流路（４４０），（４４１）を有し、このうち分岐流路（４４０）がレシーバー（１）の熱媒ガス出側の流路（４０）に接続され、分岐流路（４４１）が熱交換器（３）の熱媒ガス入側の流路（４１）に接続され、各蓄熱炉（２）の他端側に接続される流路（４５）は２つの分岐流路（４５０），（４５１）を有し、このうち分岐流路（４５０）がレシーバー（１）の熱媒ガス入側の流路（４２）に接続され、分岐流路（４５１）が熱交換器（３）の熱媒ガス出側の流路（４３）に接続され、流路（４２）又は（４０）と流路（４３）又は（４１）には、それぞれ循環ファン（６）が設けられ、各分岐流路（４４０），（４４１），（４５０），（４５１）には、それぞれ開閉弁（５）が設けられることを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
［8］上記［5］〜［7］のいずれかの蒸気生成装置と、該蒸気生成装置で生成した蒸気で駆動する蒸気タービン及び発電機を備えることを特徴とする太陽熱発電装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱媒ガスで蓄熱・放熱を行う蓄熱炉を利用することにより、太陽熱を利用して蒸気を安定的に生産することができる。また、熱媒に溶融塩を使用しないため、運転停止時や雨天が続いたような場合でも、配管内で熱媒が凝固するなどのトラブルを生じることがなく、このため保熱のための設備やその運転費用が不要であり、低コストに実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の蒸気生成装置の一実施形態の全体フロー図
【図２】図１の装置を用いた本発明の蒸気生成方法の実施状況を示す説明図
【図３】図１の装置を用いた本発明の蒸気生成方法の実施状況を示す説明図
【図４】本発明法の操業形態例を示す説明図
【図５】従来装置を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の蒸気生成装置の一実施形態の全体フロー図である。
本発明の蒸気生成装置は、熱媒ガスｇ（例えば、空気）を循環させる循環流路４に、集光装置Ｓにより集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するレシーバー１と、内部に通気性蓄熱体を備え、熱媒ガスｇの通過により蓄熱又は放熱が行われる複数基の蓄熱炉２と、熱媒ガスｇと水との熱交換で蒸気を生成させる熱交換器３が配置される。
前記集光装置Ｓは、複数の鏡体を備え、この鏡体に太陽光線を反射させてレシーバー１に集光させるものであり、本実施形態では、鏡体と太陽光線をレシーバー方向に導くための鏡角度制御装置とを組み合わせたヘリオスタットで構成されている。通常、このヘリオスタットは数百台〜数千台設置され、太陽の位置が変化しても、常にレシーバー１に太陽光線が集まるように鏡角度が制御される。なお、集光装置Ｓとしては、ヘリオスタット以外に、例えば、パラボラトラフ、リニアフレネル、パラボラディッシュなどの各方式の装置を用いてもよい。
【００１３】
前記レシーバー１は、図示しないタワー（鉄骨などで構成されるタワー）の上部に取り付けられる。タワーの高さは任意であるが、通常５０ｍ〜１００ｍ程度であり、各レシーバー１が受ける光の量により高さが適切に設計される。タワーは複数本設置してもよい。レシーバー１の受光面には、例えば、ボイラーチューブのような伝熱管が密に並べられ、集光された太陽光線を受けて加熱される。伝熱管内は熱媒ガスｇが流れており、伝熱管からの伝熱により熱媒ガスｇが加熱される。１基のレシーバー１の受光面の大きさは任意であるが、通常、高さ・幅ともに数メートル〜十メートル程度、面積は数十平方メートル〜百平方メートル程度である。
【００１４】
前記蓄熱炉２（ホットストーブ）は、製鉄プロセスにおいて溶鉱炉羽口に高温空気を供給するために使用される熱風炉と同じく、内部に通気性蓄熱体を備えている。この通気性蓄熱体は、例えば、多数のガス通気孔が形成された耐火物（煉瓦）を積み上げることにより構成される。この通気性蓄熱体を高温の熱媒ガスｇが通過することにより、熱媒ガスｇの熱が通気性蓄熱体に蓄えられ（蓄熱工程）、一方、蓄熱された高温の通気性蓄熱体を低温の熱媒ガスｇが通過することにより、通気性蓄熱体の熱で熱媒ガスｇが加熱される（放熱工程）。通常、蓄熱炉２の外殻は鋼製の耐圧容器である。本実施形態では、蓄熱炉２は２基（蓄熱炉２Ａ，２Ｂ）設けられているが、３基以上設けてもよい。各蓄熱炉２の大きさは任意であるが、通常、直径が数メートル〜十メートル程度、高さが数十メートル〜百メートル程度である。
【００１５】
前記熱交換器３は、器内を通過する熱媒ガスｇと水を熱交換させ、水から蒸気を生成させるものであり、この熱交換器３には、ポンプ９により水タンク８から給水配管１０を通じて必要量且つ必要水質の水が供給される。
前記循環流路４は、２基の蓄熱炉２で蓄熱工程と放熱工程を交互に行うために必要な開閉弁及び循環ファンを備えた配管機構を有する。すなわち、この配管機構は複数の開閉弁５と循環ファン６を備え、各蓄熱炉２について蓄熱工程と放熱工程の切り替えが可能であって、且つ蓄熱工程中の蓄熱炉２とレシーバー１との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系と、放熱工程中の蓄熱炉２と熱交換器３との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系を同時に形成させることが可能な配管機構である。
【００１６】
配管機構は、具体的には以下のような構成を有する。すなわち、各蓄熱炉２Ａ，２Ｂの一端側に接続される流路４４Ａ，４４Ｂは、それぞれ２つの分岐流路４４０，４４１を有し、このうち分岐流路４４０がレシーバー１の熱媒ガス出側の流路４０に接続され、一方、分岐流路４４１が熱交換器３の熱媒ガス入側の流路４１に接続されている。また、各蓄熱炉２Ａ，２Ｂの他端側に接続される流路４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ２つの分岐流路４５０，４５１を有し、このうち分岐流路４５０がレシーバー１の熱媒ガス入側の流路４２に接続され、一方、分岐流路４５１が熱交換器３の熱媒ガス出側の流路４３に接続されている。そして、流路４２と流路４３には、それぞれ循環ファン６a，６bが設けられている。また、各分岐流路４４０には開閉弁５a，５bが、各分岐流路４４１には開閉弁５c，５dが、各分岐流路４５０には開閉弁５e，５fが、各分岐流路４５１には開閉弁５g，５hが、それぞれ設けられている。なお、以上の配管機構を構成する配管は、必要な保温構造を有する。
【００１７】
循環ファン６aは、レシーバー１と任意の蓄熱炉２との間で熱媒ガスｇを循環させ、循環ファン６bは、任意の蓄熱炉２と熱交換器３との間で熱媒ガスｇを循環させる。なお、循環ファン６aを流路４０に、循環ファン６bを流路４１に、それぞれ設けてもよい。
循環ファン６a，６bは、３００℃程度の温度にも耐えられる耐熱性を有しており、図示しない制御装置により、送風量を調節できるようになっている。
この実施形態では、熱交換器３で生成した蒸気をさらに加熱することができる加熱装置７を備えている。この加熱装置７では熱源として燃料が用いられ、必要に応じて蒸気を加熱した後、下工程に送る。
下工程が蒸気タービン及び発電機による発電工程である場合には、この発電用の蒸気タービン及び発電機と上述した蒸気生成装置とにより太陽熱発電装置が構成される。
【００１８】
次に、本発明の蒸気生成方法について説明する。
本発明の蒸気生成方法は、熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー１と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉２との間で循環させ、この循環中、レシーバー１に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、該熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉２に蓄熱する工程Ｘ（蓄熱工程）と、熱媒ガスｇを、前記工程Ｘを経た蓄熱炉２と熱交換器３との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉２に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、該熱媒ガスｇを熱交換器３で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程Ｙ（放熱工程）を有する。この蒸気生成方法では、複数基の蓄熱炉２を用い、各蓄熱炉２で工程Ｘと工程Ｙを交互に行うとともに、複数基の蓄熱炉２で工程Ｙを順番に行うことにより、蒸気を連続的に生成させることが好ましい。また、熱交換器３で生成した蒸気をさらに加熱装置７で加熱することができる。
熱媒ガスｇの種類は任意であるが、通常は空気が用いられる。
【００１９】
以下、図１に示す実施形態の装置を用いる場合を例に、図２及び図３に基づき本発明の蒸気生成方法の一実施形態を説明する。この実施形態では、熱媒ガスｇとして空気を用いる。なお、図２及び図３に示す開閉弁５a〜５hは、白抜きのものが開状態、黒く塗りつぶしたものが閉状態であることを示す。
ここで、蓄熱炉２Ａで蓄熱工程が、蓄熱炉２Ｂで放熱工程がそれぞれ行われるとした場合（第１ステップ）、図２に示すように、開閉弁５b，５c，５f，５gを閉状態、開閉弁５a，５d，５e，５hを開状態とし、空気をレシーバー１と蓄熱炉２Ａ間で循環させる流路４２→流路４０→流路４４Ａ（分岐流路４４０を含む）→流路４５Ａ（分岐流路４５０を含む）からなるガス循環系（以下、「ガス循環系（i）」という）と、空気を熱交換器３と蓄熱炉２Ｂ間で循環させる流路４３→流路４５Ｂ（分岐流路４５１を含む）→流路４４Ｂ（分岐流路４４１を含む）→流路４１からなるガス循環系（以下、「ガス循環系（ii）」という）を、それぞれ形成する。
【００２０】
前記ガス循環系（i）では、循環ファン６aにより空気をレシーバー１と蓄熱炉２Ａ間で循環させ、さきに述べた工程Ｘ（蓄熱工程）が行われる。集光装置Ｓにより太陽光線がレシーバー１の受光面に集光され、レシーバー１（受光面にある伝熱管）を通過する空気が加熱される。このときレシーバー受光面での集光倍率（ヘリオスタット鏡面積の合計÷レシーバー受光面積）は５００〜１０００倍程度である。また、受光面にある伝熱管の外面温度は６００〜９００℃程度で、レシーバー出口における空気の温度は５００〜７００℃である。このとき、レシーバー受光面に届く太陽光線のエネルギーに対して、空気が加熱されて得るエネルギーの割合は７５％以上になるようにレシーバーが設計されている。レシーバー１から出た５００〜７００℃の高温空気は、蓄熱炉２Ａを通過する過程で炉内部の通気性蓄熱体を加熱して蓄熱炉２Ａに熱を蓄え、３００℃以下の温度で蓄熱炉２Ａを出る。このようにして、蓄熱炉２Ａに太陽光線のエネルギーが蓄えられる。このとき、蓄熱炉２Ａ内部の温度分布は、ガス入側（流路４４Ａ側）が５００〜７００℃、ガス出側（流路４５Ａ側）が３００℃程度である。
【００２１】
一方、前記ガス循環系（ii）では、循環ファン６bにより空気を熱交換器３と蓄熱炉２Ｂ間で循環させ、さきに述べた工程Ｙ（放熱工程）が行われる。熱交換器３には、ポンプ９により水タンク８から水が供給される。この工程Ｙが行われる蓄熱炉２Ｂは、既に前工程（工程Ｘ）で蓄熱された状態にある。空気は蓄熱炉２Ｂを通過する過程で炉内部の通気性蓄熱体により４８０〜６８０℃程度まで加熱された後、熱交換器３に入る。この熱交換器３では、空気と水が熱交換されて蒸気（飽和蒸気又は過熱蒸気）が生成する。空気は２００℃以下の温度で熱交換器３を出る。
熱交換器３で生成した蒸気は、下工程の要求を満たさない場合は、加熱装置７で燃料を熱源として加熱された後、下工程に送られる。このような加熱が可能であることにより、下工程で要求する蒸気の温度条件が高温側に変化した場合でも、容易に対応することができる。
【００２２】
以上のような操業を一定時間行うと、蓄熱炉２Ａには熱（太陽エネルギー）が十分蓄えられて、蓄熱炉２Ａの出側の流路４５Ａ，４２を流れる空気の温度が上昇し、循環ファン６aの耐熱使用温度に近づいてくる。一方、蓄熱炉２Ｂでは熱（太陽エネルギー）が消費されて、蓄熱炉２Ｂの出側の流路４４Ｂ，４１を流れる空気の温度が低下し、熱交換器３で製造される蒸気の温度が低下してくる。
そのような時点で、蓄熱炉２Ｂで前記工程Ｘ（蓄熱工程）が、蓄熱炉２Ａで前記工程Ｙ（放熱工程）がそれぞれ行われる操業に切り替える（第２ステップ）。すなわち、図３に示すように、開閉弁５a，５d，５e，５hを閉状態、開閉弁５b，５c，５f，５gを開状態とし、空気をレシーバー１と蓄熱炉２Ｂ間で循環させる流路４２→流路４０→流路４４Ｂ（分岐流路４４０を含む）→流路４５Ｂ（分岐流路４５０を含む）からなるガス循環系と、空気を熱交換器３と蓄熱炉２Ａ間で循環させる流路４３→流路４５Ａ（分岐流路４５１を含む）→流路４４Ａ（分岐流路４４１を含む）→流路４１からなるガス循環系を、それぞれ形成する。そして、両ガス循環系において蓄熱工程と放熱工程が行われるが、その詳細は、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂが逆になるだけで、図２について述べたと同様である。
【００２３】
以上のような操業を一定時間行い、蓄熱炉２Ｂに熱（太陽エネルギー）が十分蓄えられて、蓄熱炉２Ｂの出側の流路４５Ｂ，４２を流れる空気の温度が上昇して循環ファン６aの耐熱使用温度に近づき、一方、蓄熱炉２Ａの熱（太陽エネルギー）が消費されて、蓄熱炉２Ａの出側の流路４４Ａ，４１を流れる空気の温度が低下し、熱交換器３で製造される蒸気の温度が低下してくると、再び図２の操業、すなわち、蓄熱炉２Ａで前記工程Ｘ（蓄熱工程）が、蓄熱炉２bで前記工程Ｙ（放熱工程）がそれぞれ行われる操業に切り替える。
以上のようなステップを繰り返すことで、太陽光線がレシーバー１に到達している限りは、太陽光線のエネルギーを回収し、蒸気を生産し続けることができる。
【００２４】
図４（ア），（イ）は、本発明法の操業形態例を示しており、横軸は時間、縦軸は蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂが蓄熱、放熱、保熱のどの状態にあるかを示している。
図４（ア）の操業形態では、太陽からの受光が可能な時間帯のみ、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂで蓄熱と放熱を交互に行い、蒸気を連続的に生成させている。一方、太陽からの受光ができない時間帯では、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂともに保熱状態であり、空気の循環は行われず、蒸気は生成されない。
【００２５】
一方、図４（イ）の操業形態は、次のようにして行われる。蓄熱炉２Ａでは、夜間Ａから昼間Ａの初期まで保熱を行い、昼間Ａにおいて、午前中、日が昇り、レシーバー１の受光量が一定程度以上になってから蓄熱を開始し、午後、日が傾いて、レシーバー１の受光量が一定程度以下になったら蓄熱を停止し、保熱状態とする。保熱状態では空気の循環は行われず、蒸気は生成されない。一方、蓄熱炉２Ｂからの放熱は、夜間Ａ、昼間Ａを通して２４時間連続的に行う。この場合、２４時間連続した放熱が可能となるよう、循環ファン６bは送風量を下げた運転が行われる。翌日は、蓄熱炉２Ａからの放熱を夜間Ｂ、昼間Ｂを通して２４時間連続的に行い、一方、蓄熱炉２Ｂでは、夜間Ｂから昼間Ｂの初期まで保熱を行い、昼間Ｂにおいて、午前中、日が昇り、レシーバー１の受光量が一定程度以上になってから蓄熱を開始し、午後、日が傾いて、レシーバー１の受光量が一定程度以下になったら蓄熱を停止し、保熱状態とする。図４（イ）の操業形態では、蓄熱炉２Ａと蓄熱炉２Ｂで蓄熱と放熱を一日単位で交互に行うことにより、昼夜を問わず蒸気を連続的に生産し続けることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ レシーバー
２，２Ａ，２Ｂ 蓄熱炉
３ 熱交換器
４ 循環流路
５，５a，５b，５c，５d，５e，５f，５g，５h 開閉弁
６，６a，６b 循環ファン
７ 加熱装置
８ 水タンク
９ ポンプ
１０ 給水配管
４０，４１，４２，４３，４４Ａ，４４Ｂ，４５Ａ，４５Ｂ 流路
４４０，４４１，４５０，４５１ 分岐流路
Ｓ 集光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉（２）との間で循環させ、この循環中、レシーバー（１）に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、該熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉（２）に蓄熱する工程（Ｘ）と、
熱媒ガスｇを、前記工程（Ｘ）を経た蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉（２）に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、該熱媒ガスｇを熱交換器（３）で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程（Ｙ）を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【請求項２】
複数基の蓄熱炉（２）を用い、各蓄熱炉（２）で工程（Ｘ）と工程（Ｙ）を交互に行うとともに、複数基の蓄熱炉（２）で工程（Ｙ）を順番に行うことにより、蒸気を連続的に生成させることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【請求項３】
熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱装置（７）で加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法で生成した蒸気で蒸気タービン及び発電機を駆動し、発電を行うことを特徴とする太陽熱発電方法。
【請求項５】
熱媒ガスｇを循環させる循環流路（４）に、複数の鏡体を備えた集光装置により集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備え、熱媒ガスｇの通過により蓄熱又は放熱が行われる複数基の蓄熱炉（２）と、熱媒ガスｇと水との熱交換で蒸気を生成させる熱交換器（３）が配置されるとともに、
循環流路（４）は、各蓄熱炉（２）について蓄熱工程と放熱工程の切り替えが可能であって、且つ蓄熱工程中の蓄熱炉（２）とレシーバー（１）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系と、放熱工程中の蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系を同時に形成させることが可能な、複数の開閉弁（５）及び循環ファン（６）を備えた配管機構を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【請求項６】
熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱する加熱装置（７）を備えることを特徴とする請求項５に記載の太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【請求項７】
各蓄熱炉（２）の一端側に接続される流路（４４）は２つの分岐流路（４４０），（４４１）を有し、このうち分岐流路（４４０）がレシーバー（１）の熱媒ガス出側の流路（４０）に接続され、分岐流路（４４１）が熱交換器（３）の熱媒ガス入側の流路（４１）に接続され、
各蓄熱炉（２）の他端側に接続される流路（４５）は２つの分岐流路（４５０），（４５１）を有し、このうち分岐流路（４５０）がレシーバー（１）の熱媒ガス入側の流路（４２）に接続され、分岐流路（４５１）が熱交換器（３）の熱媒ガス出側の流路（４３）に接続され、
流路（４２）又は（４０）と流路（４３）又は（４１）には、それぞれ循環ファン（６）が設けられ、
各分岐流路（４４０），（４４１），（４５０），（４５１）には、それぞれ開閉弁（５）が設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載の太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の蒸気生成装置と、該蒸気生成装置で生成した蒸気で駆動する蒸気タービン及び発電機を備えることを特徴とする太陽熱発電装置。
【請求項１】
熱媒ガスｇを、複数の鏡体を備えた集光装置により太陽光線が集光されるレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備えた蓄熱炉（２）との間で循環させ、この循環中、レシーバー（１）に集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するとともに、該熱媒ガスｇの熱を蓄熱炉（２）に蓄熱する工程（Ｘ）と、
熱媒ガスｇを、前記工程（Ｘ）を経た蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で循環させ、この循環中、蓄熱炉（２）に蓄えられた熱を熱媒ガスｇに放熱するとともに、該熱媒ガスｇを熱交換器（３）で水と熱交換させて蒸気を生成させる工程（Ｙ）を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【請求項２】
複数基の蓄熱炉（２）を用い、各蓄熱炉（２）で工程（Ｘ）と工程（Ｙ）を交互に行うとともに、複数基の蓄熱炉（２）で工程（Ｙ）を順番に行うことにより、蒸気を連続的に生成させることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【請求項３】
熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱装置（７）で加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用した蒸気生成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法で生成した蒸気で蒸気タービン及び発電機を駆動し、発電を行うことを特徴とする太陽熱発電方法。
【請求項５】
熱媒ガスｇを循環させる循環流路（４）に、複数の鏡体を備えた集光装置により集光された太陽光線で熱媒ガスｇを加熱するレシーバー（１）と、内部に通気性蓄熱体を備え、熱媒ガスｇの通過により蓄熱又は放熱が行われる複数基の蓄熱炉（２）と、熱媒ガスｇと水との熱交換で蒸気を生成させる熱交換器（３）が配置されるとともに、
循環流路（４）は、各蓄熱炉（２）について蓄熱工程と放熱工程の切り替えが可能であって、且つ蓄熱工程中の蓄熱炉（２）とレシーバー（１）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系と、放熱工程中の蓄熱炉（２）と熱交換器（３）との間で熱媒ガスｇを循環させるガス循環系を同時に形成させることが可能な、複数の開閉弁（５）及び循環ファン（６）を備えた配管機構を有することを特徴とする太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【請求項６】
熱交換器（３）で生成した蒸気をさらに加熱する加熱装置（７）を備えることを特徴とする請求項５に記載の太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【請求項７】
各蓄熱炉（２）の一端側に接続される流路（４４）は２つの分岐流路（４４０），（４４１）を有し、このうち分岐流路（４４０）がレシーバー（１）の熱媒ガス出側の流路（４０）に接続され、分岐流路（４４１）が熱交換器（３）の熱媒ガス入側の流路（４１）に接続され、
各蓄熱炉（２）の他端側に接続される流路（４５）は２つの分岐流路（４５０），（４５１）を有し、このうち分岐流路（４５０）がレシーバー（１）の熱媒ガス入側の流路（４２）に接続され、分岐流路（４５１）が熱交換器（３）の熱媒ガス出側の流路（４３）に接続され、
流路（４２）又は（４０）と流路（４３）又は（４１）には、それぞれ循環ファン（６）が設けられ、
各分岐流路（４４０），（４４１），（４５０），（４５１）には、それぞれ開閉弁（５）が設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載の太陽熱を利用した蒸気生成装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の蒸気生成装置と、該蒸気生成装置で生成した蒸気で駆動する蒸気タービン及び発電機を備えることを特徴とする太陽熱発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６１０８０（Ｐ２０１３−６１０８０Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７７３３（Ｐ２０１１−１９７７３３）
【出願日】平成２３年９月１０日（２０１１．９．１０）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１０日（２０１１．９．１０）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
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