(57)【要約】太陽エネルギーレシーバアレイは、ＸＹ配列に配置される複数の太陽エネルギーレシーバを備える。保護ハウジングは、内部に開口部を画成する複数の側部を含んでいる。複数の太陽エネルギーレシーバは、ＸＹ配列に配置され、保護ハウジングの開口部内に下降されて、外部の風からＸＹ配列に配置された複数の太陽エネルギーレシーバを保護する。
2013517628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーレシーバアレイであって、
ＸＹ配列に配置される複数の太陽エネルギーレシーバと、
内部に開口部を画成する複数の側部を含む保護ハウジングと
を備え、
前記ＸＹ配列に配置された前記複数の太陽エネルギーレシーバは、前記保護ハウジングの前記開口部内に下降されて、外部の風から前記ＸＹに配置された前記複数の太陽エネルギーレシーバを保護する、
太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２】
前記ＸＹ配列の第１の縁は、前記保護ハウジング内の第１の位置から前記保護ハウジングの外の第２の位置に上昇され、
さらに、前記ＸＹ配列は、前記ＸＹ配列の前記第１の縁が前記第１の位置から前記第２の位置に移動すると、前記ＸＹ配列の第２の縁で枢動する、
請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項３】
前記ＸＹ配列の前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、第１列方向軸を中心に回転する、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項４】
前記ＸＹ配列の前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、前記第１列方向軸に垂直な第２の軸を中心に回転する、請求項３に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項５】
前記保護囲繞体の前記複数の側部のそれぞれは、前記ＸＹ配列内の前記複数の太陽エネルギーレシーバを越える空気流を案内する、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項６】
前記複数の側部のそれぞれは、前記保護ハウジングを越える空気流に応答して、前記開口部の上に減圧状態を生成して、前記ＸＹ配列から粒子を除去するように構成される、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項７】
前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、
一次反射器と、
前記一次反射器の上に浮かされた二次反射器と、
前記一次反射器を含むハウジングと、
前記二次反射器から反射されるエネルギーを受け取るように、前記一次反射器の表面に取り付けられる太陽電池と
をさらに備える、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項８】
前記一次反射器は、ヒートシンクをさらに含み、前記一次反射器と前記ヒートシンクとは、一つのユニットに一体化される、請求項７に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項９】
前記ハウジング内に前記一次反射器を封入する透過性カバーをさらに備え、
前記透過性カバーは、前記二次反射器を内部に取り付け、前記一次反射器の上に前記二次反射器を浮かせる、
請求項７に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項１０】
前記一次反射器の上に前記二次反射器を浮かせる少なくとも一つの支持アームをさらに備える、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項１１】
前記複数の太陽エネルギーレシーバにより生成されたＤＣ電気をＡＣ電気に変換するインバータをさらに備える、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項１２】
中央制御装置に無線接続するトランシーバをさらに備え、
前記複数の太陽エネルギーレシーバの配向は、前記中央制御装置によって設定される、
請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項１３】
送電網を介して選択された場所に前記太陽エネルギーレシーバアレイにより生成された電気エネルギーを向かわせる中央制御装置をさらに備える、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項１４】
前記太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、太陽の位置を検出し且つ前記太陽エネルギーレシーバの指向軸を前記太陽に位置合わせする自己追尾型太陽エネルギーレシーバで構成される、請求項１に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項１５】
前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置を制御する追尾アルゴリズムをさらに含む、請求項１４に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項１６】
太陽の位置を感知し、前記位置に対応する制御信号を生成する複数の光センサと、
前記制御信号に応答して、前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置を制御する制御装置と
をさらに備える、請求項１４に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項１７】
前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置及び太陽の位置に関する過去データを記憶するメモリをさらに備え、
前記制御は、前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置を制御するのに前記過去データをさらに用いる、
請求項１６に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項１８】
前記制御装置は、前記過去データを用いて、前記複数の光センサのセンサ測定値を調節し、センサ読み取り測定値における誤りを訂正する、請求項１６に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項１９】
太陽エネルギーレシーバアレイであって、
ＸＹ配列に配置される複数の太陽エネルギーレシーバを備え、
前記太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、太陽の位置を検出し且つ前記太陽エネルギーレシーバの指向軸を前記太陽に位置合わせする自己追尾型太陽エネルギーレシーバで構成され、
前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、
一次反射器と、
前記一次反射器の上に浮かされた二次反射器と、
前記一次反射器を含むハウジングと、
前記二次反射器から反射されるエネルギーを受け取るように、前記一次反射器の表面に取り付けられる太陽電池と
をさらに含み、
前記ＸＹ配列の第１の縁は、前記保護ハウジング内の第１の位置から前記保護ハウジングの外の第２の位置に上昇され、さらに、前記ＸＹ配列は、前記ＸＹ配列の前記第１の縁が前記第１の位置から前記第２の位置に移動すると、前記ＸＹ配列の第２の縁で枢動し、
前記ＸＹ配列の前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、第１列方向軸を中心に回転し、
保護ハウジングが、内部に開口部を画成する複数の側部を含み、
前記ＸＹ配列に配置された前記複数の太陽エネルギーレシーバは、前記保護ハウジングの前記開口部内に下降されて、外部の風から前記ＸＹに配置された前記複数の太陽エネルギーレシーバを保護する、太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２０】
前記ＸＹ配列の前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれは、前記第１列方向軸に垂直な第２の軸を中心に回転する、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２１】
前記保護囲繞体の前記複数の側部のそれぞれは、前記ＸＹ配列内の前記複数の太陽エネルギーレシーバを越える空気流を案内する、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２２】
前記複数の側部のそれぞれは、前記保護ハウジングを越える空気流に応答して、前記開口部の上に減圧状態を生成して、前記ＸＹ配列から粒子を除去するように構成される、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項２３】
前記一次反射器は、ヒートシンクをさらに含み、前記一次反射器と前記ヒートシンクとは、一つのユニットに一体化される、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２４】
前記ハウジング内に前記一次反射器を封入する透過性カバーをさらに備え、
前記透過性カバーは、前記二次反射器を内部に取り付け、前記一次反射器の上に前記二次反射器を浮かせる、
請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２５】
前記一次反射器の上に前記二次反射器を浮かせる少なくとも一つの支持アームをさらに備える、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２６】
前記複数の太陽エネルギーレシーバにより生成されたＤＣ電気をＡＣ電気に変換するインバータをさらに備える、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２７】
中央制御装置に無線接続するトランシーバをさらに備え、
前記複数の太陽エネルギーレシーバの配向は、前記中央制御装置によって設定される、
請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバアレイ。
【請求項２８】
送電網を介して選択された場所に前記太陽エネルギーレシーバアレイにより生成された電気エネルギーを向かわせる中央制御装置をさらに備える、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項２９】
前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置を制御する追尾アルゴリズムをさらに含む、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項３０】
太陽の位置を感知し、前記位置に対応する制御信号を生成する複数の光センサと、
前記制御信号に応答して、前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置を制御する制御装置と
をさらに備える、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項３１】
前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置及び太陽の位置に関する過去データを記憶するメモリをさらに備え、
前記制御は、前記太陽エネルギーレシーバの前記指向軸の位置を制御するのに前記過去データをさらに用いる、
請求項３０に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項３２】
前記制御装置は、前記過去データを用いて、前記複数の光センサのセンサ測定値を調節し、センサ読み取り測定値における誤りを訂正する、請求項３０に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【請求項３３】
前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれと関連付けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記複数の太陽エネルギーレシーバのそれぞれと関連付けられるバッテリと
をさらに備える、請求項１９に記載の太陽エネルギーレシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギーの変換に関し、特に、自己追尾集光型の太陽エネルギーレシーバのアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０１０年１月１５日付で出願された「ＳＥＬＦ−ＴＲＡＣＫＩＮＧ  ＡＲＲＡＹ  ＯＦ  ＣＰＶ  ＰＡＲＡＢＯＬＩＣ  ＳＯＬＡＲ  ＥＮＥＲＧＹ  ＲＥＣＥＩＶＥＲＳ  ＷＨＩＣＨ  ＥＭＢＯＤＩＥＳ  ３  ＡＸＥＳ  ＯＦ  ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ（３方位軸を取り入れる、ＣＰＶパラボラ太陽エネルギーレシーバの自己追尾型アレイ）」と題する米国仮特許出願第６１／２９５，４８８号明細書の利益を主張し、その出願の明細書は、参照により本明細書に援用される。また、本出願は、２０１０年１０月４日付で出願された「ＡＲＲＡＹ  ＭＯＤＵＬＥ  ＯＦ  ＰＡＲＡＢＯＬＩＣ  ＳＯＬＡＲ  ＥＮＥＲＧＹ  ＲＥＣＥＩＶＥＲＳ  ＷＩＴＨ  ＭＩＣＲＯ−ＰＯＤ  ＤＥＶＩＣＥ（マイクロＰＯＤデバイスを備える、パラボラ太陽エネルギーレシーバのアレイモジュール）」と題する米国仮特許出願第６１／３８９，５９３号明細書の利益を主張し、その出願の明細書は、参照により本明細書に援用される。また、本出願は、２０１１年１月１３日付で出願された「ＡＲＲＡＹ  ＭＯＤＵＬＥ  ＯＦ  ＰＡＲＡＢＯＬＩＣ  ＳＯＬＡＲ  ＥＮＥＲＧＹ  ＲＥＣＥＩＶＥＲＳ（パラボラ太陽エネルギーレシーバのアレイモジュール）」と題する米国特許出願第１３／００６，２２５号明細書の利益を主張し、その出願の明細書は、参照により本明細書に援用される。本出願は、２００４年１１月１６日付で特許となった「ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＮＧ  ＳＯＬＡＲ  ＥＮＥＲＧＹ  ＲＥＣＥＩＶＥＲ（集光型太陽エネルギーレシーバ）」と題する米国特許第６，８１８，８１８号明細書と係り、その出願の明細書は、参照により本明細書に援用される。
【０００３】
［背景］
太陽エネルギーの収集及び変換のための装置は、集光タイプと非集光タイプとに分類することができる。非集光タイプは、例えば、光電池のソーラーパネル又は温水配管のような検出又は受光デバイスのアレイを用いて、集光されていない平行な太陽光線を遮って捕捉する。出力は、光線の受光面積の一次関数である。集光タイプの太陽エネルギー収集器は、光線を集光するために、例えば、パラボラ反射器又はレンズアセンブリを用いてエネルギー光線を焦点に合わせ、より強力なエネルギービームを生成する。そのビームは、太陽放射から電気への変換効率を向上させるか、又は水の加熱等をするように太陽放射から収集される熱エネルギー量を増加させるために、集光される。従来の集光型太陽エネルギーレシーバでは、入射する太陽放射は、通常、円形反射器（例えば、ディッシュ反射器）からの一点で焦点を合わせるか、又は円筒形反射器からの焦点ラインに沿って焦点を合わせる。他の従来技術の例では、中心部分を平坦にすることによって与えられる丸い一次パラボラ反射器の中心の平らな部分は、パラボラの曲線が反射器の周縁へと外側に向かって反る前の所定の直径まで放射状に広がっている。この装置では、反射器の平らな中心部分の外径に相当する輪で、反射された太陽エネルギーが焦点を合わせる。
【０００４】
しかしながら、従来の集光型太陽エネルギーレシーバであっても、二つの理由から改善が必要である。第一に、従来のシステムにおける太陽エネルギー変換モジュールは、非常に小さな体積に収まる必要がある焦点又は焦点ラインに直接的に位置し、この小さな体積は、焦点の領域に吸い込まれなければならない熱の高い集中を引き起こす。第二に、太陽エネルギー放射スペクトルの赤外線部分のうちの多くの部分は、太陽電池のような現在利用可能な低質量変換デバイスによっては、効率的に電気に変換されることができない。その代わりに、この過剰な赤外線エネルギーは、反射器によって収集されて変換デバイスの加熱をもたらし、太陽電池の変換効率を損なわせる可能性がある。
【０００５】
また、個々の太陽エネルギーレシーバそれぞれによって生成されたエネルギーを収集した効果が利用できるように、いかなるタイプの集光型太陽エネルギーレシーバが用いられていても、これらを構成アレイに分類する必要がある。或いは、アレイ構成によっては、高速の風のような外部環境的条件による損傷の危険がある場合がある。それ故、太陽エネルギーレシーバのエネルギー収集及び分散特性を向上させるだけでなく、このレシーバを保護するための方式も必要である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、本明細書において開示され説明されるように、その一様態では、太陽エネルギーレシーバを備える。太陽エネルギーレシーバは、ＸＹ配列に配置される複数の太陽エネルギーレシーバを備える。保護ハウジングが、内部に開口部を画成する複数の側部を含む。複数の太陽エネルギーレシーバは、外部の風から複数の太陽エネルギーレシーバを保護するように、保護ハウジング内の開口部の中に下げられてもよい。
【０００７】
より完全な理解のために、添付の図面と共に次の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】集光型太陽エネルギーレシーバの一実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】一次反射器及び二次反射器の両方を有する集光型太陽エネルギーレシーバの他の実施形態を示す図である。
【図２Ａ】一次反射器用の支持構造及び対応する太陽−電気エネルギー変換モジュールを示している図１Ａの実施形態の立体図である。
【図２Ｂ】一次及び二次反射器用の支持構造並びに対応する太陽−電気エネルギー変換モジュールを示している図１Ｂの他の実施形態を示す立体図である。
【図３】焦点エリアが一次反射器の主軸から離れて位置決めされる、図１Ａの集光型太陽エネルギーレシーバのさらに他の実施形態を示す図である。
【図４】現在利用可能な様々な太陽エネルギー変換デバイスの変換及びパスにおいて、大気の効果と比較するように、太陽放射スペクトルの様々な構成成分及び波長を示す図式である。
【図５】三重接合ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｇｅ太陽電池の活性波長範囲に対する典型的な相対的量子効率を示すグラフである。
【図６】図５に示されるような三重接合太陽電池における、太陽エネルギー放射レベルに対する典型的な変換効率性能を示すグラフである。
【図７Ａ】本発明の開示による集光型太陽エネルギーレシーバの設計例を示す図である。
【図７Ｂ】太陽−電気エネルギー変換モジュールにフィルムリサイクル機関（film recycle engine）を用いる図２Ａの他の実施形態を示す図である。
【図８】太陽エネルギーレシーバポッド（pod）を示す図である。
【図９】一体型二次反射器を含む太陽エネルギーレシーバポッドの透明カバーを示す図である。
【図１０】太陽エネルギーレシーバポッドの一体型一次反射器及びヒートシンクの側面図である。
【図１１】一つの共通した太陽追尾機構を利用する、太陽エネルギーレシーバポッドが集まったアレイを示す図である。
【図１２Ａ】様々な位置にある太陽エネルギーレシーバポッドのアレイの１つを示す図である。
【図１２Ｂ】様々な位置にある太陽エネルギーレシーバポッドのアレイの１つを示す図である。
【図１２Ｃ】様々な位置にある太陽エネルギーレシーバポッドのアレイの１つを示す図である。
【図１２Ｄ】様々な位置にある太陽エネルギーレシーバポッドのアレイの１つを示す図である。
【図１３】送電網及び集中型コントローラへの複数の太陽エネルギーレシーバモジュールの接続を示す機能ブロック図である。
【図１４】太陽エネルギーレシーバモジュールの他の実施形態を示す図である。
【図１５】異なる３つの軸を中心に回転可能な自己追尾型太陽エネルギーレシーバ（「ポッド」）の側面図である。
【図１６】パラボラディッシュを用いた太陽エネルギーレシーバの二軸での具現例を示す図である。
【図１７】フレネルレンズを用いた太陽エネルギーレシーバの具現例を示す図である。
【図１８Ａ】追尾アルゴリズムを通じて制御される太陽エネルギーレシーバを示す図である。
【図１８Ｂ】追尾アルゴリズムを通じて制御される太陽エネルギーレシーバを示す図である。
【図１８Ｃ】追尾アルゴリズムを通じて制御される太陽エネルギーレシーバを示す図である。
【図１９】太陽エネルギーレシーバを位置決めするための一つの可能な制御アルゴリズムを記載したフローチャートである。
【図２０】自己追尾機能をもたらすための光センサを含む太陽エネルギーレシーバを示す図である。
【図２１】光センサを通じて太陽エネルギーレシーバの追尾を制御する制御機構のブロック図である。
【図２２】光センサを用いた太陽エネルギーレシーバの制御方法を示すフローチャートである。
【図２３】追尾アルゴリズム内での位置ずれを把握するための方法を記載したるフローチャートである。
【図２４】無線通信を通じて通信する太陽エネルギーレシーバのアレイを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照すると、図面全体において同様の参照番号は同様の要素を指すように用いられているが、パラボラ太陽エネルギーレシーバのアレイモジュールの様々な検討及び実施形態が図示及び説明されており、そして他の可能な実施形態も説明されている。図面は、必ずしも原寸に比例して描かれておらず、幾つかの例では、図面は、単に例示を目的として、所々で誇張及び／又は単純化されている。当業者は、可能な実施形態の続いて挙げる例に基づき、多くの可能な適用及び変形を理解するだろう。
【００１０】
ここで、図１Ａを参照すると、本発明の開示による集光型太陽エネルギーレシーバの一実施形態が示されている。集光型太陽エネルギーレシーバ１００は、断面で示された一次パラボラ反射器１０２を含み、一次パラボラ反射器１０２は、複数の入射光線１０４の形態の太陽エネルギー放射を遮断して捕捉し、この入射光線１０４は、一次パラボラ反射器１０２の高反射の凹面側から焦点１０６に向かって反射される。焦点１０６は、一次パラボラ反射器１０２の第一焦点軸又は主焦点軸に沿って位置しており、反射器１０２の中心を通過し且つ反射器１０２の中心に接する平面に実質的に垂直に通るということが認識されるだろう。この焦点の軸は、簡略のために図面には示されていないが、特に断りのない限り、記載のように存在するものと理解されるだろう。周知のように、一次パラボラ反射器１０２の外周縁１１２の内側に当たる太陽からの入射光線１０４は、焦点１０６を通って反射されることになる。また、図１Ａには、近方焦点エリア１０８と遠方焦点エリア１１０とが示されている。これら焦点エリアは、各々が焦点１０６を通る主焦点軸に対して実質的に直角に位置する平面領域を画成し、一次パラボラ反射器１０２に向かって、又は、一次パラボラ反射器１０２から離れる方向に、所定の距離だけ主軸に沿ってオフセット又は変位される。焦点エリアの面積は、主軸に沿った焦点平面の位置での反射された放射パターンの断面積よりも略同一であるか又はわずかに大きい。
【００１１】
本開示における焦点エリアは、太陽エネルギーを他の形態に変換する目的で受光するセンサの所望の位置を表す平面領域として定義される。本明細書では、そのような焦点エリアはまた、受光エリア又は受光面とも称される。受光面又は太陽センサ表面は、変換デバイス又はモジュールのエネルギー入射部分であり、エネルギー入射部分は、入射エネルギーを受け取り、入射エネルギーを電気的、力学的又は熱的形態に変換させる変換デバイス又はモジュール内の構造に入射エネルギーを伝達する。当業者が容易に認識するように、焦点エリア１０８或いは代わりとして焦点エリア１１０のおおよその大きさである平面エリアを有する太陽エネルギーセンサは、焦点１０６を通るように方向付けられている反射された入射光線の全てを遮断するような位置にある。加えて、反射された太陽エネルギーは、その焦点エリアの全体にわたって低い平均強度で均一に分散される。それ故、焦点エリアに位置する太陽エネルギーセンサは、放射の全てを遮って捕捉するものの、均一で低い強度でエネルギーを捕捉する。このことは、実際面では、太陽エネルギーセンサが強度のピークにあまりさらされずに、変換モジュールの変換バンドパス（bandpass）の外側にある熱エネルギーをより容易に消散できることを意味する。これは、太陽放射に含まれる熱エネルギーが、より集光させた焦点に存在する場合よりも広い面積にわたって捕捉されるためである。受け取られたエネルギーを広い表面にわたって均一に分散することで、変換モジュールの有効動作寿命が著しく増加する。それ故、図１Ａに示されるように構成される集光型太陽エネルギーレシーバは、より多様な大きさで構築されることができるが、このとき、本開示の集光型太陽エネルギーレシーバで用いられる太陽エネルギー変換モジュールの熱消散能力に対する厳しい制限は、遥かに少なくなる。以下の説明から、多様な出力レベルを提供するように調節され得るパラメータの一部が、一次反射器の大きさ、太陽センサの大きさ、焦点からの太陽センサの位置又はオフセット、熱消散が提供される方式等であるとことは明らかであろう。
【００１２】
図１Ａを引き続き参照すると、図１Ａに断面で示された一次パラボラ反射器１０２は、概して、円形であってよく、即ち、一次パラボラ反射器１０２の凹面に向かって見たとき、周縁１１２は円として見える。周知のように、このことは、入射する太陽エネルギー放射を受光するのに効率的な形状である。しかしながら、本開示の集光型太陽エネルギーレシーバ１００は、円形の一次反射器１０２に限定されず、放物面をもった、楕円、卵形、矩形（例えば、円筒形反射器）、多角形若しくは正多角形によるアレイ、又は他のいかなる閉じた平面図形等の他の幾何学的な形状であってよい。そのようなパネルセグメントによるアレイは、縁と縁とを当てて隣接し合う形状のものからなる混成物、又は互いに近接して配列される反射素子の混成物、又は必ずしも互いに接近させる必要はないが所定の位置に配列される反射素子の混成物であってよい。さらに、個別のパネルセグメントは、平坦面又は曲面を有してもよい。一次反射器は、所望のパラボラ形状が保持できる任意の材料で構成されてよい。好適な材料の幾つかの例は、磨き上げられたアルミニウム、ニッケルメッキ若しくはクロムメッキされた鋼鉄等の金属、（鏡のような）銀コーティングを有する若しくは有さないガラス、反射性のコーティング或いはメッキを有する、セラミック若しくはグラスファイバー、黒鉛、ポリマー或いはプラスチック等の他の合成物、又は、パラボラ反射器に求められる構造的な特性及び反射特性を満たす任意の他の材料を含む。用途によっては、パラボラ形状を維持するのに十分な支持を有する反射性シート又は薄膜が反射器として用いられ得る。しかしながら、当業者が認識するように、アルミニウムのような軽量金属は、高い強度対重量比、製造の容易性、磨き上げられた高い反射性の仕上げを提供する能力、及び装着されるいかなる構造体から離れて熱を伝達する能力のような多くの利点を提供する。多様な構成の変形例のうちの一部を、以下において詳細に説明する。
【００１３】
図１Ａを引き続き参照すると、太陽エネルギー変換モジュールは、一次パラボラ反射器１０２と共に用いられることができ、そして焦点エリア１０８，１１０のうちのいずれか一方の中に位置決めされる平面的な太陽エネルギーセンサを有しているが、この太陽エネルギー変換モジュールは、様々な基本型式で構成され得る。これらは、例えば、一つ以上の光起電性の太陽電池のアレイ、又は発電機と結合した熱サイクル機関を含んでよい。本明細書において、発電機は、太陽又は力学的又は熱的エネルギーを直流電流又は交流電流に変換する任意の装置を示し得る。また、発電機は、交流発電機を含む。図１Ａの実施形態において用いられ得る特定の太陽エネルギー変換モジュールは、簡略のために示されていないが、図１Ａの目的は、一次パラボラ反射器１０２の実際の焦点からの所定距離離れて変換モジュールの太陽センサ部分を位置決めする原理を図示することである。以下で明らかになるように、特定の用途に対して焦点エリア１０８又は１１０のどちらを選択するかということは、集光型太陽エネルギーレシーバ１００の様々な実施形態が説明されると明らかになるだろう。
【００１４】
図１Ａに示された集光型太陽エネルギーレシーバの好ましい実施形態において、光起電性太陽電池変換モジュールは、一つ以上の三重接合太陽電池、具体的には、三重接合ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｇｅ太陽電池を含む。現在利用可能なこのような太陽電池は、数百ｓｕｎに至る太陽放射の強度で動作することができるが、１ｓｕｎは、１平方センチメートル当たり０．１３６８ワット（Ｗ／ｃｍ２）に等しい。本開示の集光型太陽エネルギーレシーバでの使用に適した太陽電池は、ニューメキシコ州アルバカーキ（Albuquerque, N. Mex.）のＥＭＣＯＲＥ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ社、又は、カリフォルニア州シルマー（Sylmar, Calif.）に位置するボーイング社の支社であるＳｐｅｃｔｒｏｌａｂ社で製造されたデバイスを含む。変換デバイス用の太陽エネルギーセンサは、上述したタイプの太陽電池のアレイで構成されることが通常であり、選択された焦点エリアの平面に位置決めされる平面的なアレイで配列される。一次反射器から反射された太陽光が焦点エリアの全体に均一に分散され且つ太陽電池アレイの表面に均一に分散されるように、太陽センサを注意深く位置決めすることを確実にするのが重要である。反射されたエネルギーの均一な分散を確実にすることができなければ、変換モジュールに損傷を招く可能性がある。
【００１５】
一般的に、変換モジュールの太陽センサの位置には、焦点エリア１０８が好ましい。しかしながら、熱サイクル機関が変換デバイスとして選択される場合、焦点エリア１１０が好ましく、それは、その位置にすることによって、変換デバイス、即ち熱サイクル機関が、焦点エリア１０６を囲むように位置決めされた開口部を有するハウジング内に完全に含まれることか可能になるためである。この構成は、図７Ｂに示されているが、反射された入射光線の全てが熱サイクル機関を囲むハウジングに進入することを可能にする。このハウジングは完全に絶縁され、絶縁されない場合に熱機関から周囲に逃げるかもしれないいかなる熱エネルギーも包含するように構成される。それ故、熱サイクル機関の入力部に渡される熱エネルギーの量は、熱サイクル機関を採用した集光型太陽エネルギーレシーバの最適な効率のために、最大にされ得る。熱サイクル機関を利用することが望まれる用途では、一つの好適な選択はスターリングエンジンであり、スターリングエンジンは、この技術分野で周知であるように、作動流体にエネルギーを交番的に蓄える閉サイクル型再生熱機関である。このサイクルの別の部分では、熱サイクル機関に入力された熱が機械的な動作、例えば回転動作又は往復動作に変換されると、エネルギーは、作動流体から放出され、そして電気を生成するように発電機を駆動するのに用いられる。スターリングエンジンは、広く利用可能である構造の情報を用いて容易に構築され得るので、本明細書ではさらには説明しない。
【００１６】
次に、図１Ｂを参照すると、一次パラボラ反射器１２２を断面で示す集光型太陽エネルギーレシーバ１２０の他の実施形態が図示されており、一次パラボラ反射器１２２は、外周縁１３２の内側に当たる太陽放射の入射光線１０４を遮って捕捉し、入射光線１０４を、一次パラボラ反射器１２２の中心を通過する主軸上に位置する焦点１２４に向かって反射する。図１Ｂでは、一次反射器１２２の中心を通過する主軸は、簡略のために示されていないが、配置される位置は理解されるだろう。一次パラボラ反射器１２２の特性は、図１Ａの一次パラボラ反射器１０２について説明したものと同様である。焦点エリアは、図１Ｂに示された実施形態にも定義されている。しかしながら、図１Ｂの焦点エリア１２６では、二次パラボラ反射器１２６が配置されており、二次パラボラ反射器１２６は、（大きさを除いて）一次パラボラ反射器１２２と略同一又は類似した特性を有している。二次パラボラ反射器１２６は、一次パラボラ反射器１２２と同一の方式で構成され得る。この実施形態では、二次パラボラ反射器は、一次パラボラ反射器から反射された全ての入射光を捕捉し、そして、二次パラボラ反射器１２６の凹面から一次パラボラ反射器１２２の中心部分に向かって反射して戻すように、配置されている。理解されるように、二次パラボラ反射器１２６の凹状の放物面は、太陽から入ってくるオリジナルの入射光線１０４に平行な方向で、放物面に入射する光線を反射することを可能にする。それ故、二次パラボラ反射器から反射された光線は、実質的に平行であり、一次パラボラ反射器の中心部分を照らすことになる。一次パラボラ反射器の中心に現在定義されているこの中心位置焦点エリアは、受光面１２８とも称され得る。受光面１２８は、変換モジュール１３４の一部である。二次パラボラ反射器１２６は、焦点１２４から一次パラボラ反射器１２２に向かって所定距離だけオフセットされている。ここでも、変換モジュールで利用される太陽センサの断面エリア全体と対応するように、入射する太陽放射ビームの断面エリアを制御するために、受光領域は、大きさ及び位置が決められ、それにより、太陽センサ領域は、実質的に一次パラボラ反射器の平面内にある。この実施形態は、以下でさらに十分に説明するように、本開示による集光型太陽エネルギーレシーバの効率を最大化する様々な利点を提供する。
【００１７】
図１Ｂを引き続き参照すると、ここに示された集光型太陽エネルギーレシーバ１２０は、図１Ａに示された実施形態を超える三つの利点を有する。第一に、焦点エリア１２８或いはその代わりとして受光面１２８を一次パラボラ反射器１２２の中心部分に位置させることによって、変換モジュール１３４は、一次パラボラ反射器１２２に用いられる熱消散性の材料内において入射する放射によって生成される余剰な熱を伝達することが可能になる。それ故、例えば、一次反射器がアルミニウムで構成され、そして一次反射器１２２の中心部分の平面に太陽センサを有する変換モジュールが、一次反射器と接触して配置される場合、変換モジュールは、熱を、変換モジュール１３４から一次反射器１２２を形成する金属製のシェルに伝達することができる。
【００１８】
第二に、一次反射器１２２の中心部分に変換モジュール１３４を位置させることによって、集光型太陽エネルギーレシーバ全体の重心は、一次パラボラ反射器１２２の支持構造により近接して位置決めされ得る。それ故、変換モジュール１３４と組み合わせた集光型太陽エネルギーレシーバ１２０による最も大きい１つのユニットは、アセンブリを太陽の方向等に対して移動及び位置決めするためのより小さく効率的な構造とするのを可能にする。
【００１９】
第三に、焦点エリア１２６での二次反射器の位置は、上述した二つの利点を助長するだけでなく、二次パラボラ反射器１２６上又はその前方に配置されるように、フィルタ要素（図１Ｂには図示しない）を使用することを可能にもする。なお、フィルタ要素は、集光型太陽エネルギーレシーバ１２０に利用される太陽センサ及び変換モジュール１３４の変換バンドパスの外側にある太陽放射成分をフィルタリングする目的で、配置される。例えば、フィルタ材料は、太陽センサ及び変換モジュール１３４の変換バンドパスの中にある太陽エネルギーだけを許容するように、第２パラボラ反射器１２６にラミネート加工されるか又は付着されてよく、それ故、変換モジュール１３４の太陽センサ部分の表面に到達する変換不可能なエネルギーの量を制限し、それにより変換モジュール１３４自体の熱消散要件を減少させる。言い換えれば、二次パラボラ反射器１２６と共にフィルタを用いることによって、集光型太陽エネルギーレシーバの許容バンドパスを制御し、それにより、集光型太陽エネルギーレシーバの許容バンドパスが図１Ｂの集光型太陽エネルギーレシーバ１２０と共に利用される太陽エネルギー変換モジュール１３４の変換バンドパスに実質的に対応する。
【００２０】
図１Ｂをさらに引き続き参照すると、二次パラボラ反射器１２６の反射特性は、上述したフィルタリング効果を提供するように、多様な方法で変更され得る。例えば、製造におおける多くのプロセスが好適である。これらのプロセスは、二次パラボラ反射器１２６の表面上への、ラミネート加工、又は化学コーティングの塗布、又は好適な材料の薄膜の被覆若しくは蒸着被覆を含むことができる。二次反射器自体の表面に隣接して配置される特殊な材料を使用することも、所要のフィルタリングを提供するために活用されてよい。所望の反射特性を達成するために使用可能な他のプロセスは、反射器の表面材料及び同類の材料による化学的メッキ又はドーピングを含むことができる。１つの代替の実施形態では、二次パラボラ反射器は、ガラス又はプラスチック材料からなっていてよく、
このガラス又はプラスチック材料は、（本発明の変換デバイスによる変換には有用でない）太陽放射の幾つかの波長に対しては透過性を有し、電気エネルギー又は他の有用な形態への太陽エネルギーの変換に有用である他の波長に対しては反射性を有する。一例として、ガラスは、特定の波長に対して反射、吸収又はフィルタリングを含む多様な特性を提供するようにコーティングされ得る用途の広い材料である。そのような特性を達成するための技術及びプロセスは、周知であるため、本明細書ではさらに説明しない。変換デバイスが必要としない太陽放射スペクトル成分の形態にある過剰エネルギーは、二次パラボラ反射器１２６の表面エリアにわたって吸収、通過又は消散され、そして好適なヒートシンクを通って周囲に放射されるか、又は熱交換の目的で構成された熱交換器に伝達される。また、フィルタ要素は、二次パラボラ反射器に関連するフィルタリングを補完するために、又は、二次パラボラ反射器が用いられていない実施形態において、一次パラボラ反射器と共に用いられるか、一次パラボラ反射器に付着させられるか、若しくは一次パラボラ反射器と組み合わせられ得るということが、認識されるだろう。そのような一次パラボラ反射器であれば、この段落で前述したように構成されることができる。本開示の集光型太陽エネルギーレシーバの様々な構成における太陽エネルギー放射スペクトル及びバンドパスアスペクト（bandpass aspects）の詳細は、図４、図５及び図６を参照してさらに説明される。
【００２１】
次に、図２Ａを参照すると、本開示による集光型太陽エネルギーレシーバ用の取付構造を説明するように立体図形式で示された、集光型太陽エネルギーレシーバの一実施形態が示されている。図２Ａの集光型太陽エネルギーレシーバ２００は、円形形状を有し且つ周縁２３２を有して断面で示された一次パラボラ反射器２０２を含み、周縁２３２は、一次パラボラ反射器２０２の円形外周を画成している。また、図２Ａには、変換モジュール２０６の太陽感知面を表す焦点エリア２０４（又は受光面２０４）が示されている。一次パラボラ反射器２０２は、図１Ａを参照して前述したようなものである。焦点エリア２０４は、図１Ａで前述したようなものであり、焦点エリア２０４は、図１Ａに表された近方焦点エリア１０８のように、一次パラボラ反射器の焦点に対してオフセットされている。図２Ａでは、焦点エリア２０４は、変換モジュール２０６の太陽感知部分を表している。変換モジュール２０６は、例えば、前述したような太陽電池アレイであってよく、又は、同じく前述したような熱サイクル機関及び発電機ユニットを組み合せたものであってもよい。
【００２２】
図２Ａを引き続き参照すると、一次パラボラ反射器２０２と、受光面２０４を含む変換モジュール２０６とは、第１フレーム部材２０８によって固定された関係で保持されている。第１フレーム部材２０８は、一次パラボラ反射器２０２に中心付近で連結され、そこから延在して、一次パラボラ反射器２０２の主軸に沿って変換モジュール２０６と連結されて変換モジュール２０６を支持する。受光面２０４の太陽センサは、それ故、一次パラボラ反射器２０２の中心部分に直接的に対面するように位置決めされ、その結果、太陽センサは、一次パラボラ反射器２０２から反射されている太陽エネルギー放射の全てを受光する。第１フレーム部材２０８は、回転可能な鉛直柱２１４に枢動ジョイント２１０で連結され、枢動ジョイント２１０は、第１フレーム部材が水平方向軸を中心に鉛直面内で揺動すること許容する。それにより、一次パラボラ反射器２０２は、枢動ジョイント２１０の軸を中心に枢動しながらも、任意の所要の仰角で位置決めされる。第１フレーム部材２０８の揺動動作は、可変長突張支柱（strut）で構成される鉛直制御アクチュエータ２１８によって与えられ、可変長突張支柱の長さは、鉛直制御アクチュエータ２１８の長手方向軸でのモータ又はリニアアクチュエータの動作のもとで変化することができる。回転柱２１４は、水平制御モータ２１６に回転可能に固定され、次いで水平制御モータ２１６は、地面、建物又はその他の構造物の上に据え付けられ且つ鉛直に方向付けられた据付ベース２1２によって支持されている。この鉛直制御アクチュエータ２1８は、本開示の集光型太陽エネルギーレシーバアセンブリ２００の仰角の調節をもたらす。水平制御モータは、本開示の集光型太陽エネルギー変換レシーバ２００の方位角の調節を可能にする。それ故、集光型太陽エネルギーレシーバ２００の一次パラボラ反射器２０２は、太陽に直接向けることができ、昼間に空を横切って太陽が進むに従い、太陽を追尾することを可能にする。
【００２３】
図２Ａに示された集光型太陽エネルギーレシーバ２００の一つの特性は、システムの移動可能な部分の重心２２０が、一次パラボラ反射器２０２と一次パラボラ反射器２０２の主軸近傍の変換モジュール２０６との間にほぼ位置し且つ第１フレーム支持部材２０８に結合された回転鉛直柱２１４の上方側端部のほぼ上方に位置するということである。図２Ａの実施形態の場合は、図１Ａの近方焦点エリア１０８に示されるような近方焦点エリアの領域に位置決めされた太陽感知部分をもつ太陽電池タイプの変換モジュールと共に使用するのに適している。しかしながら、図２Ａの実施形態は、図１Ａの遠方焦点エリア１１０の領域に熱サイクル機関の太陽感知部分を位置させることによって、熱サイクル機関タイプの変換モジュールと共に使用されるように適合させてもよい。この位置では、熱サイクル機関を利用する変換モジュール２０６は、焦点を囲んで位置する開口部を有するハウジングに包囲さることが可能であり（例えば、図７Ｂ参照）、ハウジングは、熱サイクル機関の入力部に加えられる熱量を最大化するために、熱サイクル機関の太陽エネルギー部分の近傍領域（near field）内に熱エネルギーを包含するように利用される。
【００２４】
引き続き図２Ａを参照すると、この図の実施形態は、オフセットした焦点エリアを利用することにある本開示の原理の一つを適用しているが、この実施形態は、機械的にはやや扱いにくい。この実施形態は、一次反射器２０２の凹面側に第１フレーム部材２０８を取り付けているためと、最大質量を有する集光型太陽エネルギーレシーバ２００の構造から離れて重心２２０が位置するためとによって、実施するにはより高いコストがかかり、より効率的でない。例えば、太陽が真上にあるときに一次反射器２０２が太陽に向くためには、大きな切欠き領域又はスロットが、一次反射器２０２の中に切り込まれ、ベース２１２、鉛直支持部２１４及び制御モータ２1６を通り過ぎて移動できるようにしならなければならない。さらに、図２Ａに示される通りの関係において一次反射器２０２及び変換モジュール２０６を支持するためには、所要の構造的要素が多量になる。一次反射器２０２の切欠き領域は、一次反射器２０２のパラボラ形状を維持するために機械的な支持部にさらなる複雑性を生みもし、太陽光の受光での使用に有用な反射面エリアを減少させもする。
【００２５】
次に、図２Ｂを参照すると、本開示の原理による集光型太陽エネルギーレシーバ２４０の他の好ましい実施形態が示されている。この実施形態では、断面で示され且つ円形の周縁２５２を有する一次パラボラ反射器２４２は、二次パラボラ反射器２４４を含み、この二次パラボラ反射器２４４は、一次パラボラ反射器２４２の中心部分の表面上の焦点エリア２４６（又は受光面２４６）に向かって放射エネルギーを反射させるように、一次反射器の焦点主軸に沿って近方焦点エリアに配置されている。また、一次パラボラ反射器２４２の中心部分に位置するのは、変換モジュール２２２であり、変換モジュール２２２は、一次パラボラ反射器２４２の中心部分に取り付けられた太陽感知受光面２４６を含む。二次パラボラ反射器２４４は、一次パラボラ反射器２４２の周縁２５２に取り付けられるか又は図２Ｂに示されるように一次パラボラ反射器２４２の凹面側に取り付けられる突張支柱２４８で、支持されて示されている。第２反射器２４４の焦点軸は、図２Ｂの実施形態における一次反射器の焦点軸に沿って存在する、即ち、これらの主軸が一致するということは、認識されるだろう。
【００２６】
図２Ｂに示されるように集光型太陽エネルギーレシーバ２４０の多量の様々な構成要素を分散させると、重心は、一次パラボラ反射器２４２の略中心に且つ直後に位置する。重心２２４のこの位置は、集光型太陽エネルギーレシーバ２４０を支持し且つ仰角及び方位角の両方向への移動をもたらすために必要な支持構造を、かなり簡略化させる。集光型太陽エネルギーレシーバ２４０は、回転鉛直柱２２６の頂部で支持される。回転鉛直柱２２６は、鉛直に方向付けられた据付ベース２３４の上端で支持される水平制御モータ２２８によって制御される。この据付静的ベース２３４は、地面、建物又はその他の構造物の上に取り付けられ得る。また、回転鉛直柱２２６には鉛直制御モータ２３０が取り付けられているが、鉛直制御モータ２３０は、その長手方向の軸に沿って配置されたリニアアクチュエータ又はモータによって制御される可変長さ突張支柱であり、そして、集光型太陽エネルギーレシーバ２４０の仰角を制御するように設けられる。集光型太陽エネルギーレシーバ２４０の方位角の方向付けは、水平制御モータ２２８によって制御される。図２Ａ及び２Ｂの両方において、鉛直（仰角）及び水平（方位角）に対する各制御モータが、図示されていないが当業者に容易に利用され且つ知られた好適な電子装置によって制御されることができるということは、認識されるだろう。
【００２７】
引き続き図２Ｂを参照すると、最も重い要素を集めて配置することが、制御システムの応答性が最大限にされ且つ作動ユニット及びモータの大きさが最小化されるように、重心を位置決めし、それにより、性能を向上させ、必要なアセンブリのコストを低減するというのは、明らかである。さらに、二次パラボラ反射器２４４を使用することは、上述したようなフィルタ要素を使用することをより容易に許容し、それにより、集光型太陽エネルギーレシーバ２４０の反射部分のアドミタンスバンドパスが、集光型太陽エネルギーレシーバ２４０で利用される変換モジュールの変換バンドパスにうまく適合する。この利点は、変換モジュール２２２が前述した三重接合太陽電池の太陽電池アレイを用いる場合に、特に実現される。二次反射器２４４の光の反射、フィルタリング及び吸収の特性を合わせることは、これらに限定はされないが、二次パラボラ反射器２４４の表面上への別の材料からなる化学コーティング若しくはメッキ若しくは蒸着、又は反射器の構造における特殊材料の使用、又は反射性材料からなる化学ドーピングの使用、又は二次パラボラ反射器２４４の反射面上へのフィルタ材料のラミネート加工を含む製造時のプロセスのいずれを用いても、達成されることが可能である。フィルタ要素を通過しなかった余剰熱、又は、二次パラボラ反射器２４４によって吸収された別の余剰熱は、二次パラボラ反射器２４４の表面エリアにわたって消散され得る。さらに、二次反射器は、これからの熱消散を高めるために、ヒートシンク構造上に取り付けられ得る。或いはその代わりに、フィルタ要素又はフィルタ機能部は、一次パラボラ反射器２４２又は受光面２４６に適用され、このとき、余剰熱エネルギーが一次パラボラ反射器２４２内の隣接する構造体と接触することを通じて消散される。通常の用途では、フィルタリングは、３つの構造（一次反射器２４２、二次反射器２４４及び受光面２４６）のうち一つ以上に適用され得る。別の代わり実施形態では、二次パラボラ反射器は、太陽エネルギー受光面に付与されるべき波長を反射し且つ受信されず利用されない波長を通過させるガラス又は他の類似した透過性材料で製造されてもよい。
【００２８】
次に、図３を参照すると、本開示の集光型太陽エネルギーレシーバの他の実施形態が示されている。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂの説明から思い出されるであろうが、焦点エリア又は太陽センサ又は太陽電池又は二次反射器は、一次反射器の主軸上に位置していた。これらの実施形態は、一次反射器の主軸に沿った感知又は反射要素の位置のため、主焦点反射器として知られている。図３に示されるような他の実施形態は、一次反射器３０２を地表面に対して急傾斜な角θに維持するために、主軸から焦点をオフセットしている。この方向付けによって、堆積物及び他の降下物又は粒子の蓄積が防止される。また、この方向付けによって、一次反射器３０２が比較的高い仰角からの入射太陽放射を収集しつつ、水分及び汚染要因物が反射面から流れ出ることが可能になる。図３の一次パラボラ反射器３０２も、周縁３１２を有する形状で且つ断面で示されている。入射光線３０４に沿った太陽放射は、一次パラボラ反射器３０２の中心を通過もするオフセットした焦点軸に沿って位置する焦点３０６に向かって、反射される。前述のように、変換モジュール又は二次反射器の太陽感知部分の可能な位置を表す焦点エリア３０８は、通常、焦点軸３１０に垂直に方向付けられるが、用途によっては、焦点軸３１０に垂直でない角度で方向付けられてよい。しかしながら、図３に示される実施形態では、太陽センサは、近方焦点エリア３０８に且つ焦点軸３１０に略垂直に位置決めされて示されている。このように配置されているので、一次パラボラ反射器３０２は、雨、雪又はその他の汚染要因物（埃又はその他の粒子等）のような大気中の降下物を蓄積しにくくなる。なお、上記大気中の降下物の全ては、反射器を損傷させるか、又は本開示の集光型太陽エネルギーレシーバの動作効率を低下させやすい。図３に示されるような集光型太陽エネルギーレシーバ３００の主要要素は、図２Ａ及び図２Ｂと共に前述したようなのと類似した構造によって支持されてよい。
【００２９】
次に、図４を参照すると、軸４０２に沿った電磁放射のスペクトル成分を表す一連の図式が示されている。これらスペクトル成分の区分は、３８０ｎｍ（ナノメートル）よりも短い波長の紫外線スペクトル、３８０ｎｍと７５０ｎｍとの間の波長の可視光線スペクトル、及び７５０ｎｍよりも長い波長の赤外線放射スペクトルを含んでいる。他の軸４０４には、上述した電磁放射の３つの区分と重なる２２５ｎｍ〜３２００ｎｍに広がっている太陽放射範囲が表されている。３つめの軸上には、太陽放射が太陽から地表面に向かって伝わるときの太陽放射の行き先が表されている。可視光線スペクトルのほか紫外線スペクトル及び赤外線スペクトルの一部にわたる軸４０６に沿った３２０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲は、地表に到達する太陽エネルギーの約４／５を含む。３２０ｎｍよりも短い紫外線波長は、軸４０８上に表されたような上層大気で吸収される。１１００ｎｍよりも長い赤外線波長に対して、軸４１０は、このエネルギーが地球大気を通過するときに弱くなるか又は減衰されることを示している。２３００ｎｍよりも長い非常に長い赤外線波長は、軸４１２に沿って表されるように大気中で吸収され、地表面に到達しない。
【００３０】
図４を引き続き参照すると、軸４１４は、本開示の実施形態の幾つかで適用が考慮された三重接合太陽電池の有効範囲又は変換バンドパスを表している。三重接合ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｇｅ太陽電池のこの変換バンドパスは、近方の紫外線スペクトルにおける３５０ｎｍから可視光線スペクトルを経て、約１６００ｎｍの近方の赤外線スペクトルにまでに延在している。図４から見られるように、この変換バンドパスは、太陽エネルギーの４／５が地表面に到達する範囲全体に原則的に及ぶ。それ故、本明細書で説明するような三重接合太陽電池を用いる変換モジュールは、電気又は他の使途に変換するために太陽からの放射のうち約４／５を捕捉することができる。また、図４には、典型的な熱サイクル機関の概略有効範囲も示されており、この概略有効範囲は、線４１６に沿って示されて、約７５０ｎｍから赤外線スペクトル範囲を通って少なくとも２３００ｎｍまで延在する。地表面に到達する太陽エネルギーは、３２０ｎｍの波長と２３００ｎｍ波長との間に存在し、好ましい実施形態で用いられる現在利用可能な三重接合電池の変換波長の範囲よりも大きいということが、認識されるだろう。また、次のことも認識されるかもしれない。つまり、現在利用可能な三重接合太陽電池の変換バンドパスは広いが、技術のさらなる進歩が現在の限界を超えてこの範囲を拡張し、それにより、約３５０ｎｍよりも短い波長及び／又は約１６００ｎｍよりも長い波長のエネルギー変換が、地表面での位置で、又は宇宙ステーション、宇宙衛星及び同様のもののような地球の大気の上方で、有用な変換の適用を可能にする。
【００３１】
三重接合電池の範囲の外側に存在するスペクトルのエネルギー、即ち、３５０ｎｍよりも小さい波長又は１６００ｎｍよりも大きい波長を有するスペクトルのエネルギーは、利用できない又は過剰のエネルギーを表す。この過剰エネルギーは、三重接合電池の効率に低下を引き起こすかもしれなく、それ故、減少される、方向がそらされる又はそうでない場合には消散されなければならないエネルギーを表している。上述したように、この過剰エネルギーを減少させる一つの方式は、フィルタリングすることである。例えば、フィルタ要素が二次パラボラ反射器と共に用いられてよい。フィルタ要素は、反射器の表面に塗布されるコーティングであるか、又は上述したような反射器に一体の特性であってよい。また、フィルタリングは、一次パラボラ反射器に適用されるか、本明細書で説明する集光型太陽エネルギーレシーバの別々になった要素として配置されてもよい。
【００３２】
次に、図５を参照すると、本開示の好ましい実施形態での使用のために提案される三重接合太陽電池の特徴的な半導体部分における、ナノメートル（ｎｍ）を単位とする波長に対するパーセント（％）を単位とする相対的量子効率のグラフが示されている。この３つの半導体材料は、ＧａＩｎＰ２と示されるガリウム、インジウム及びリンの化合物と、ＧａＡｓで示されるガリウムヒ素と、Ｇｅで示されるゲルマニウム元素とを含んでいる。破線５０２で示されたガリウムインジウムリン化合物の有効相対的量子効率の範囲は、おおよそで３５０ｎｍから６５０ｎｍまでに延在している。ガリウムヒ素半導体材料の有効相対的量子効率の範囲は、実線５０４で示されるように約６５０ｎｍから約９００ｎｍまでに延在している。ゲルマニウム半導体材料の有効相対的量子効率の範囲は、二点鎖線５０６で示されるように、約９００ｎｍから約１６００ｎｍまでに延在している。それ故、図５に示される三重接合太陽電池にとっての概略の合成変換帯域幅は、約３５０ｎｍ〜１６００ｎｍに延在し、図４に示されたものと一致するということが分かる。
【００３３】
次に、図６を参照すると、％を単位とする上述の三重接合太陽電池の全体的な変換効率の、ｓｕｎを単位とする太陽放射の集光レベルに対するグラフが示されている。なお、１ｓｕｎは、１平方センチメートル当たり０．１３６８ワット（０．１３６８Ｗ／ｃｍ２）と同等である。このレベルは、約１ｋＷ／ｍ２の地表面での直接的な太陽エネルギー放射の強度に対応する。図６のグラフにおける実線６０２から次のことがわかる、つまり、三重接合太陽電池の変換効率は、１ｓｕｎの集光レベルから１０００ｓｕｎを超える集光レベルまでの２５％を上回る広い範囲の太陽エネルギー集光レベルをカバーしており、このとき、約１００〜６００ｓｕｎの間でピーク値が発生している。
【００３４】
次に、図７Ａを参照すると、図１Ａに示されたものと同様の集光型太陽エネルギーレシーバ７０２の断面図が示されている。本開示の典型的な集光型太陽エネルギーレシーバを設計するための計算の一部をこれから説明する。一次パラボラ反射器７０２が、入射光線７０４を焦点７０６に反射する断面で示されている。これらの反射された光線は、近方焦点エリア７０８又は遠方焦点エリア７１０を通過することができる。また、図７Ａには、計算で用いられる様々な寸法を表す符号が示されている。符号Ｄは、一次パラボラ反射器の口径又は直径を表す。符号ｄは、一次パラボラ反射器の深さを表す。符号ｆは、一次パラボラ反射器の中心から焦点までの主軸に沿った距離を表す。符号ｒは、円形の焦点エリアの半径を表す。この実施形態は断面で図示されているので、一次パラボラ反射器及び焦点エリアがいずれも円形状をなすということは、認識されるであろう。符号ｘは、主軸に沿ったいずれの方向であっても焦点から焦点エリアまでの主軸に沿った距離を示す。変数ｒ及びｘは、方程式によって関係付けられる。
【００３５】
さらに、パラボラ反射器の「浅さ」は、比率ｆ／Ｄによって与えられる。実際面では、この比率は、製造の容易さを保つために、約０．２５〜１．０の間である必要がある。さらに、実用的な観点から、浅い（即ち、低いｆ／Ｄ比率）一次焦点パラボラ反射器を製造し、仕上げを施し、運搬することは、非常に容易である。半径ｒは、変換モジュールの受光エリア部分の表面積、即ち、所望の電気出力を提供するのに求められる太陽電池アレイの直径から、決定される。
【００３６】
概略の一次パラボラ反射器の直径を決定するためには、地表面に到達する日射量、即ち、単位面積当たり入射太陽光の光力が、概略で１平方メートル当たり１キロワット（１ｋＷ／ｍ２）又は１平方センチメートル当たり１００ミリワット（１００ｍＷ／ｃｍ２）であるということに留意されたい。また、電気変換要素への太陽光の効率も、所要の反射器の直径における主要決定因子である。この例では、効率は、後述するように図６から得られる。一次パラボラ反射器の直径は、次の関係から計算することができる。
【００３７】
つまり、その関係では、
Ｐは、キロワットを単位とする所要の電気出力であり、Ｉは、約１ｋＷ／ｍ２である概略日射量であり、Ｓは、変換モジュールが投じる陰影面積である。
Ｄは、一次パラボラ反射器の直径であり、Ｅは、変換モジュールの変換効率である。
【００３８】
次の段階では、変換モジュールとして用いられる三重接合太陽電池に必要な焦点エリアが決定されることになる。焦点エリア及びその半径ｒは、三重接合太陽電池の技術仕様を留意することによって決定することができる。例えば、製造会社のデータから、最大効率出力が２００〜５００ｓｕｎの強度範囲で得られ、４５０ｓｕｎで安全マージンをもって電池を動作させることによって、約１４Ｗ／ｃｍ２の出力の太陽電池アレイのエリアが生じる。それから、例えば、１．３６キロワットの電気出力を発生するためには、１，３６０ワットを１４Ｗ／ｃｍ２で除算することによって、９７平方センチメートルの結果が得られる。それ故、それぞれが１ｃｍ２の面積を有する９７個の電池が、必要とされて、約９７平方センチメートルのエリアを占めることになる。電池は、正方形であり、且つ概略で円形のエリアの中に収まらなければならないため、電池アレイを照らすために必要とされる焦点エリア全体は、１００平方センチメートルよりも若干大きいか、約１００平方センチメートル（１１．２８ｃｍの直径）となる。このことは、実際面では、複数の正方形状の三重接合電池を円形領域を形成するアレイ内に収めることで引き起こされる幾何学的な不調和によって、９７平方センチメートルよりも若干広いエリアを有する円が必要になるということから、生じる。
【００３９】
前記で図６から検討したように、４００〜５００ｓｕｎの日射量がある状況下の三重接合太陽電池アレイの典型的な変換効率は、３０％を若干上回る。さらに、変換モジュールが投じることになる陰影は、約１００ｃｍ２となる。これらの値を式（２）に代入すると、一次パラボラ反射器の直径は、Ｄ＝２．４メートルになる。０．７５の浅さの比率ｆ／Ｄに対する焦点エリアを位置決めすべき場所を決定するために、０．７５の比率ｆ／Ｄを２．４メートル倍で乗算し、焦点が一次反射器の中心から主軸に沿って１．８メートルであることが見つかる。この位置では、図７Ａの角θが４５°であると決めることができる。それから、式１から、値ｘ、つまり焦点からの焦点エリアの距離が５．６４センチメートルであると決めることができる。それ故、この設計例では、全体の直径２．４メートルを有する一次パラボラ反射器と共に使用するために１００平方センチメートルのエリアを有する円形状アレイにおおける三重接合太陽電池は、焦点から一次反射器に向かって約５．６４センチメートルに位置する。他の実施形態では、一次パラボラ反射器の中心に位置する変換モジュールを用いると、これはまた、約１１．２８センチメートルの直径を有する二次パラボラ反射器の正しい位置でもある。
【００４０】
次に、図７Ｂを参照すると、図１Ａに示される実施形態の変形形態である、本開示による集光型太陽エネルギーレシーバ７２０の断面図が示されており、使用される変換モジュールが、遠方焦点エリアの位置にある太陽感知パネルを採用している。入射光線７０４に沿って太陽放射を受光する一次パラボラ反射器は、７０２で示され、太陽放射は、７２４で示された経路に沿って反射され、焦点７０６を通り、さらに破線に沿って焦点エリア７２６の位置に配置された太陽感知パネル７１０に達する。なお、焦点エリア７２６は、上述から遠方焦点エリアとしても知られている。太陽センサ７１０とは、ハウジング７２８内に囲まれた熱サイクル機関が結合されている。ハウジングは、延長部７２２を含み、延長部７２２は、太陽センサ７１０の受光面を越えて延在し、太陽センサ７１０と一次反射器７０２の主軸に対して直角であり且つ焦点を含む平面との間にある空間を囲む。ハウジング延長部は、開口部７０６を有し、開口部７０６は、パラボラ反射器７０２からの反射光線が太陽センサ７１０の前方にあるハウジング内の空間内に開口部を通って入ることができるのにちょうどよい大きさとなっている。ハウジングエリアに進入する放射に含まれた熱エネルギーは、ハウジングエリアの内部に含まれ、ハウジング７２８内の熱サイクル機関の入力熱交換器内への太陽放射の入射に寄与する傾向となるということが、認められるだろう。上述したように、熱サイクル機関は、熱サイクル機関の出力から発電機まで機械的な結合を含んでいる。
【００４１】
本開示の集光型太陽エネルギーレシーバの特定の具現において、他の特徴が組み込まれてもよい。例えば、一次反射器又はこの構造の他の何らか部分は、レシーバへの落雷による損傷を防止するために、一つ以上の避雷針又は避雷装置を含んでよい。反射器及び受光面は、酸化を遅らせるか、反射面又は太陽感知面の酸化又は劣化を遅らせるために保護コーティングを含んでよい。反射器は、覆いによって水分降下物、粒子、堆積物若しくは他の汚染要因物から保護されるか、又は、固定若しくは移動可能なスクリーンによって霰、雹及び他の物体から保護されてよい。補助パネル又はデフレクタ（deflector）が、風によるレシーバ要素への外乱を最小限にするために利用されてもよい。他の例では、太陽エネルギーは、他の用途に適用する又は他の形態に変換するために、本開示の集光型太陽エネルギーレシーバに収集されてもよい。一つの有利な具現したものは、水若しくは他の液体、気体又はプラズマを加熱するために、熱エネルギーを収集するものであってよい。このような物質に伝達された熱は、他の位置又は構造に容易に移されることができる。太陽感知及びエネルギー貯蔵技術が発達すると、太陽放射スペクトルの選択可能な部分が、収集され、様々な用途に対して変換、処理又は貯蔵されることができる。例えば、３８０ナノメートルよりも短い波長である紫外線波長が、受光されて収集され、産業的又は科学的処理に適用され得る。又は、本開示の基本原理の変形形態は、地球大気より上の位置での太陽放射の受光に適合することができ、この位置では、太陽放射の可視スペクトルよりも上及び下の波長が、吸収又は強度の減衰によって影響を受けない。
【００４２】
次に、図８を参照すると、太陽エネルギーレシーバポッド８０２で構成される太陽エネルギーレシーバの他の実施形態が示されている。太陽エネルギーレシーバポッド８０２は、図１Ａに関して前述したように、一次反射器８０４で構成される。一次反射器８０４の上方で３つの支持部材８０６上に、二次反射器８０８が取り付けられる。もちろん、他の種類及び数量の支持部材が用いられてよい。一次反射器８０４及び二次反射器８０８の動作は、上述したのと同様である。しかしながら、図１Ａに関して前述した円形ではない形状である一次反射器８０４は、パラボラ表面を有する正方形状で構成され、一次反射器８０４の各側部は、他の側部のそれぞれと同一の大きさである。このことによって、一次反射器８０４は、４つの側部で正方形の箱を備える正方形ハウジング８１０内にぴったりと適合することができる。ハウジング８１０内の組み立てられた一次反射器８０４、二次反射器８０８は、太陽エネルギーレシーバポッド８０２を構成する（簡略のために、追尾機構は図示されていない）。
【００４３】
他の太陽エネルギーレシーバポッド８０２と共に組み立てられたとき、太陽エネルギーレシーバポッド８０２は、多くの異なる方向に移動できる。太陽エネルギーレシーバポッド８０２は、列方向軸８１２に沿って回転できる。加えて、ポッド８０２は、列方向軸８１２に垂直な行方向軸８１４に沿って回転するように構成されることができる。最終的に、ポッド８０２全体は、円弧８１６に沿ってその縁を中心に回転することができる。このことによって、ポッド８０２に太陽を追尾する能力が与えられ、太陽エネルギーレシーバポッド８０２の動作がさらに効率的になる。
【００４４】
二次反射器８０８は、受け取った太陽エネルギーを太陽センサ及び変換デバイス８０９に集める。図８の太陽エネルギーレシーバポッド８０２は、二次反射器８０８が一連の支持部材８０６を用いて一次反射器８０４の上方で支持されるものと示しているが、他の実施形態では、図９に示されるように、二次反射器８０８が透過性カバー９０２内の一次反射器８０４の上方で浮かせられてもよい。この実施形態では、一次反射器８０４を堆積物及び外部環境条件から保護するために、透過性カバー９０２は、ポッドアセンブリ８０２を囲んでハウジング８１０の各縁まで延びている。透過性カバー９０２はハウジング８１０の開口部全体を覆うため、二次反射器８０８は透過性カバー９０２内に一体化され、それにより、透過性カバー９０２が所定位置にあるとき、二次反射器８０８が一次反射器８０４の上方の適した位置に浮かせられることができる。このことは、支持部材８０６の必要性を排除する。透過性カバー９０２は、ガラス又は高透過性の材料によって構成されている。ガラス又は透過性材料は、ある範囲の光スペクトルを通過させることを可能にする物質でコーティングされることができ、同時に、ガラス又は透過性材料は、埃又は他の干渉汚染要因物から一次反射器８０４の太陽センサ、変換モジュール８０９及びその表面を保護する役割を果たす。このようなスペクトルのフィルタリングは、上述したような光学フィルタ材で透過性材料又はガラスをコーティングすることによって、達成され得る。
【００４５】
次に、図１０を参照すると、一体化された一次反射器８０４及びヒートシンク１００２が示されている。前述したように、ヒートシンク１００２は、太陽エネルギーレシーバにより収集されている太陽放射によって発生した熱を除去するために、一次反射器８０４と共に含まれ得る。一種の熱伝導性接着剤を介して一次反射器８０４に連結される別体のヒートシンクを用いる代わりに、一次反射器８０４及びヒートシンク部分１００２が一つのアセンブリ１００４に構成されてもよい。アセンブリ１００４は、押し出され得る金属又は他の材料からなる単一のブロックから形成されてよい。アセンブリ１８４の一部は、一方の側部に一次反射器８０４を形成するパラボラディッシュを生成するように、広げられるか又は形成され、上記一方の側部は、高い反射性の表面を生成するように磨き上げられるか、又は、光におけるあるスペクトルは反射するが他のエネルギースペクトルには透過的である高い反射性のフィルムでコーティングされる。このことによって、通過する光は、一次反射器８０４によって吸収され、周辺空気内で消散されることができると共に、ヒートシンク１００２のような一次反射器８０４に取り付けられる任意の熱伝導デバイスに消散されることができる。ヒートシンク１００２は、変換デバイス８０９から離れるように熱を伝達して、デバイスへの損傷を制限する。次いで、この組み合わせられたアセンブリ１００４は、前述したようなハウジング８１０内に配置されることになる。
【００４６】
次に、図１１を参照すると、太陽レシーバモジュール１１０２がより詳しく示されている。太陽レシーバモジュール１１０２は、個別の追尾機構をもたない太陽エネルギーレシーバポッド１１０４による５×６配列のアレイを備える。太陽エネルギーレシーバポッド１１０４のそれぞれは、図８〜図１０に関して前述したレシーバポッドと同様に構成されている。太陽エネルギーレシーバポッド１１０４は、昇降機構１１１０を用いてポッドアレイアセンブリ１１０６全体が縁１１０８に沿って上昇及び下降するように、一緒に配列されている。図１１は、昇降機構１１１０が、アレイアセンブリ１１０６をその下縁１１０８に沿って上昇及び下降させるための機械式アームを備えると示しているが、油圧式、電気式、機械式等の他のタイプの機構が、アレイアセンブリ１１０６をその下縁１１０８又は任意の他の縁に沿って上昇及び下降させるために用いられ得るということは、理解されるべきである。加えて、太陽レシーバポッド１１０４による５×６配列のアレイが図１１に関して示されているが、任意の大きさ及び／又は構成のアレイが本発明の態様に応じて用いられてよいということは、認識されるべきである。
【００４７】
図８に関して前述したように、太陽エネルギーレシーバポッド１１０４のそれぞれは、昇降機構１１１０を介して上昇及び下降されることに加えて、その列方向回転軸１１１４を中心に回転することもでき、そしてさらに、その行方向回転軸１１１６に沿って回転することができる。それぞれの場合、特定の列の太陽レシーバポッド１１０４は、その列内の各ポッド１１０４が列方向回転軸１１１４を中心に同一の量だけ回転するように、それぞれ互いに繋がれている。同様に、太陽エネルギーレシーバポッド１１０４のそれぞれは、別個の行の中で互いに繋がれており、それにより、行方向軸１１１６を中心に同一の量だけ回転することができる。本説明は、ポッドのそれぞれが同一の行及び列にある他のポッドと繋がれると記載しているが、他の構成では、太陽レシーバポッド１１０４は、単に同一の列にある他のポッドと繋がれるだけか、又はその代わりに、同一の行のみにある他のポッドと繋がれるように構成されてよい。さらに他の実施形態では、太陽エネルギーレシーバポッド１１０４のそれぞれは、スタガード配置された同一の行又は列における同様のポッド内で制御される代わりに、各ポッドが個別に制御されるように構成されてよく、それにより、高い方の位置の行上にある隣接するポッドが、その下の隣接するポッドによって太陽から隠れないようになる。
【００４８】
モジュールアセンブリ１１０２は、昇降機構１１１０を介して保護囲繞体１１１８の中に下降されことができる。図１１における保護囲繞体１１１８は、傾斜した又は空気力学的な形状をした側部を有している。保護囲繞体１１１８の４つの側部のそれぞれは、モジュールアセンブリ１１０６が下降され得る空間を中央に画成する。モジュールアセンブリ１１０６は、保護囲繞体１１１８の中に下降されたとき、保護囲繞体１１１８の頂部縁の下に存在することになる。保護囲繞体１１１８における傾斜した又は空気力学的な形状をした側部は、保護囲繞体１１８を越え且つ囲む空気力学的気流をもたらす一方、ポッドが囲繞体の中に格納／下降されると、その内部に存在するモジュールアセンブリ１１０６を保護する。個別のポッド１１０４は、強風条件下で脱落しないように下部で固定され得る。他の構成では、保護囲繞体１１１８の側部の空気力学的な形状は、保護囲繞体よりも上且つポッドアセンブリ１１０６の表面よりも上の領域内で僅かな減圧が形成されるように、構成されてもよい。この場合、ポッドアセンブリ１１０６の個別のポッド１１０４の表面上にある埃、泥、又は他の粒子状物質は、風が保護囲繞体１１１８の上を通り過ぎるときの僅かな減圧によって、太陽エネルギーレシーバポッド１１０４から取り除かれることになる。他の空気力学的な形状も可能であり、この形状は、冷却媒体として機能する若しくは機械的エネルギーから電気的エネルギーへのような二次的なエネルギー変換をもたらすなどのために、風の流れに変化を引き起こす又は風を導く、渦気流の生成を可能にする。
【００４９】
次に、図１２Ａ〜１２Ｄを参照すると、モジュールアセンブリ１１０２内で様々な配置及び構成にあるポッドアセンブリ１１０６が示されている。図１２Ａの場合、ポッドアセンブリ１１０６は上昇位置にあり、個別のポッド１１０４のそれぞれは、その列方向軸１１１４を中心に回転し、それにより、一次反射器は、図面のおおよそ左に向かう方向に焦点が合わせられている。この場合、行に関しては向きの変更がなく、太陽レシーバポッド１１０４のそれぞれは、同一の列にある他の太陽レシーバポッド１１０４と繋がれている。各ポッドは、保護カバーによって囲まれている。
【００５０】
次に、図１２Ｂを参照すると、ポッドアセンブリ１１０６は、図１２Ａに関して説明したのと同じ上昇位置に依然としてあるが、個別のポッド１１０４のそれぞれは、その列方向軸１１１４を中心に回転し、それにより一次反射器のそれぞれの焦点が図面のおおよそ右に向かう方向にある。図１２Ｃに関しては、ポッドアセンブリ１１０６はここでは、最大伸長位置と完全な下降位置との間の低くなった位置にある。加えて、個別の太陽レシーバポッド１１０４のそれぞれは、列方向軸１１１２を中心に回転してポッドアセンブリ１１０６の平面に略垂直である一次反射器の焦点を指すような方向で構成されている。最後に、図１２Ｄでは、ポッドアセンブリ１１０６は、保護囲繞体１１８の中で完全に下降されている。保護囲繞体１１１８の中に下降されたとき、個別のポッド１１０４のそれぞれは、上述したような保護囲繞体１１１８の各側部によって保護される。
【００５１】
次に、図１３を参照すると、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２が他のモジュールと相互接続され、制御され得る方式が示されている。各太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２は、インバータ１３０４及びトランシーバ回路１３０６を備えている。太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２は、図１１及び１２に関して前述した構造を備えている。インバータ１３０４は、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２によって生成されたＤＣエネルギーを、関連する送電網１３０８内で利用することができるＡＣ電気エネルギーに変換する。太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２と結合されたインバータ１３０４のそれぞれは、全ての電力が必要なエリアに分配されることができるように、送電網１３０８と接続している。太陽エネルギーレシーバモジュールは、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２によって生成されたＤＣエネルギーを安定化ＤＣ電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０５をさらに備えている。各太陽エネルギーレシーバモジュール１３０５と個別のインバータ及びコンバータとを組み合わせることによって、このようなモジュールは、個人使用のための独立型ユニットとして携帯可能にすることができ、それによって、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（個人用携帯情報端末、personal data appliance）、及び他の一般向けの個人消費者用電子製品などのＡＣ及び／又はＤＣ電力電源の携帯用個人向け電子デバイス（portable AC and/or DC power to power personal electronic device）を提供する。各ユニットは、標準的なＡＣ用三叉コネクタ又は５ＶのＤＣデバイス用のＵＳＢ差込口のような適切なユニバーサル電源レセプタクルを備えることができる。さらに、このような携帯用ユニットを形成する構成部品は、例えば移動又は運送のために少ない空間を占め且つ用いられるときに再組立されるように、折り畳み可能に作製されることができる。
【００５２】
安定化ＤＣ電圧は、バッテリ１３０７又は電源装置での貯蔵のために局所的に用いられることができるか、又は太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２のための電力平滑及び休止電力供給（power smoother and off hours power supply）の機能を果たすことができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０５は、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２が、コンバータ１３０５又はバッテリ１３０７によってモジュールに電力が供給される独立型モードで動作するようにもすることができる。加えて、トランシーバ回路１３０６は、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２のそれぞれが、トランシーバ回路１３１２を含みもする中央制御装置１３１０と無線通信できるようにする。トランシーバ回路１３１２を介した無線接続を通じて、中央制御装置１３１０は、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２の動作を制御し、太陽エネルギーレシーバモジュール内の個別のポッドの形態を制御し、送電網１３０８が特定の太陽エネルギーレシーバモジュールと関連する建物又はエリアに電力を分配する方式を制御することができる。さらに、中央制御装置１３１０は、トランシーバ回路１３１２を介した無線接続以外の有線接続１３１４を介して、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２と通信することができる。
【００５３】
特定の太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２内に一緒にまとめられた多数のポッドは、多数の構成で電気的に構成又は接続されて、所望の電力、電圧及び電流の出力を生み出すことができる。また、集合化アレイは、例えば太陽発電のネットワーク又は送電網を生成するように、他の物理的に分離された集合化アレイ又は個別のポッドと電気的に接続され且つ一体化もされ、それによって、電気ネットワークの構成要素（ポッド及びモジュール）は、物理的な向き、発電及び中央制御装置１３１０を介した送電網１３０８への接続に対して、個別に制御される及び／又は無線で同期化される。
【００５４】
一実施例において、幾つかの太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２が、多数の異なる住戸（housing unit）の屋根上に取り付けられてもよい。個別の太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２は、送電網１３０８に電気接続されて、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２のそれぞれと関連付けられた個人用住戸が関連する住宅地域（housing community）に電気を供給する。図１３の構成は、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２から送電網１３０８への電気流れの自動的な切り替えを可能にし、それによって、電気を発生するモジュール１３０２は、送電網に接続される他の装置にとって利用可能とされることができ、そしてその代わりとして、送電網は、太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２が十分な電気を発生していないときに、住戸に電気を供給することができる。
【００５５】
太陽エネルギーレシーバモジュール１３０２のそれぞれと関連付けられる住戸は、電気的にグループ化され、それにより、グループによって生成及び／又は消費される電気は、送電網１３０８に対して隔絶又は接続されることができ、それは、各モジュール１３０２としてのグループが、中央制御装置１３１０から無線で制御され、それ故、住戸からなる各グループが送電網１３０８に電気的にまとめられるか又は一体化されるためである。また、住戸からなるグループは、集団のレベルの数に対して予測可能な制限をもたずに、電気生産者又は消費者からなるより上位の集団として電気的にまとめることができる。それ故、百、千及びそれ以上の住戸によるコミュニティ全体が、送電網１３０８にアクセスし且つ送電網１３０８からアクセスするように制御され得る。
【００５６】
各太陽エネルギーレシーバモジュール１３０５と個別のインバータ及びコンバータとを組み合わせることによって、このようなモジュールは、個人使用のための独立型ユニットとして携帯可能とされることができ、それによって、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（個人用携帯情報端末）、及び他の一般的な個人消費者用電子製品などのＡＣ及び／又はＤＣ電力電源の携帯用個人向け電子デバイスを提供する。各ユニットは、標準的なＡＣ用三叉コネクタ又は５ＶのＤＣデバイス用のＵＳＢ差込口のような適切なユニバーサル電源レセプタクルを備えることができる。さらに、このような携帯用ユニットを形成する構成部品は、例えば移動又は運送のために少ない空間を占め且つ用いられるときに再組立されるように、折り畳み可能に作製されることができる。
【００５７】
次に、図１４を参照すると、図８〜図１０に示されたような太陽エネルギーレシーバポッドの他の実施形態が示されている。太陽エネルギーレシーバポッドは、関連するＣＰＶ電池に向けられる太陽エネルギーを増大するための機構を利用する太陽エネルギーレシーバ１４０２を用いる。この機構は、一例として、参照により本明細書に援用される米国特許第６，８１８，８１８号明細書に開示されたものを含むか、又はレチナレンズ（retinal lens）を含むか、又はフレネルレンズの使用のように、光電池上に太陽エネルギーをより特定して集中させるための他の増大手段を含んでよい。太陽エネルギーレシーバ１４０２は、インバータ及び／又はバッテリ充電制御装置１４０８を通じてエネルギー貯蔵装置１４０６に接続される。太陽エネルギーレシーバ１４０２内で生成されたエネルギーは、インバータ１４０８に供給され、インバータは、このエネルギーをエネルギー貯蔵装置１４０６内に貯蔵できる形態に変換する。一つの例では、エネルギー貯蔵装置１４０６は、再充電可能なバッテリからなっていてもよい。エネルギー貯蔵装置１４０６は、追尾制御装置１４１０及び駆動機構１４１２にエネルギーを供給するように用いられ得る。追尾制御装置１４１０及び駆動機機構１４１２は、太陽に面して電気及び／又は熱エネルギーを生成できるようにＣＰＶ電池を位置決めするために、太陽エネルギーレシーバ１４０２が一つ以上の軸上で太陽を追尾するのを可能にする。なお、電気及び／又は熱エネルギーは、次いで、外部の接続された装置に供給されてよい。エネルギー貯蔵装置１４０６は、一つの封入容器の中にＣＰＶレシーバ１４０２と共に封入されるか、又は外部の接続された装置に接続される封入容器の外側に位置付けられてよい。
【００５８】
また、インバータ１４０８、又はバッテリ充電制御装置、又は他の類似したタイプのエネルギー制御装置は、レシーバ１４０２を備える封入容器内に含まれてもよく、又はケーブル若しくは熱貯蔵の場合には熱交換器を接続することによって、封入容器の外部に接続されてもよい。それ故、ＣＰＶ電池１４０４上への太陽エネルギーの受光及び増大を最適化して、太陽エネルギーレシーバ１４０２の外部の装置へ電力を供給するように太陽のエネルギーを電気又は他の派生エネルギーへ変換するのを可能にするために、一つの太陽エネルギーレシーバ１４０２が、太陽を追尾するために必要な装置の全てを含むことができる。また、これらの外部装置の連結手段は、電気レセプタクルを介する等をして太陽エネルギーレシーバを収容するアセンブリに設けられるか、又はアセンブリに組み込まれ得る。また、各レシーバ１４０２は、レシーバ１４０２が遠隔で制御されるか及び／又は通信インターフェース１４１４を通じて外部装置と通信するために、二方向通信インターフェース１４１４を備えてもよい。
【００５９】
図１４のアセンブリは、スタンドアローン型の構成で実現されることができ、且つ「プラグアンドプレイ（plug and play）」の構成を備えることができ、そして、レシーバアセンブリが電気又は熱等の他の形態のエネルギーを生成できるようにするのに必要な構成要素の全てが、一つのアセンブリ内に含まれ得る。また、このような太陽エネルギーレシーバ１４０２は、送電網全体の一部として形成されることもでき、そして、レセプタクルとレシーバアセンブリとを容易にはめ合わせるために、必要な電気的接続及び機械的レセプタクルは別個に設けられている。レシーバ１４０２は、密閉された容器内に封入され、このとき、必要な接続ケーブルの全てが埋め込まれるか或いは外部装置への接続のためにレシーバ１４０２の外部に突出することになる。ガラス材料又は他の光透過性材料が用いられる場合、この材料自体が、上述した二次レンズのような構成要素のための機械的支持部又は保持部として作用することになる。
【００６０】
上述したように、太陽エネルギーレシーバ１４０２は、太陽に対してＣＰＶ電池１４０４を位置決めするために、一つ以上の軸上で動作するように構成され得る。ここで、図１５を参照すると、３つの異なる軸、即ち、Ｘ、Ｙ及びＺ軸を中心に回転できる太陽エネルギーレシーバ１４０２の側面図が示されている。レシーバ構造体１４０２は、Ｘ、Ｙ及びＺ軸を中心とした太陽エネルギーレシーバ１４０２の移動をもたらす多数の異なる部品を含んだ駆動機構１５０４に、連結されている。ベース構造部１５０６は、太陽エネルギーレシーバ１４０２全体がＺ軸を中心に回転することを可能にする駆動ギア１５０８を含んでいる。ギア１５１０は、太陽エネルギーレシーバ１４０２がＹ軸を中心に回転することを可能にする。最後に、駆動及びウォームギヤ１５１２は、太陽エネルギーレシーバ１４０２がＸ軸を中心に回転することを可能にする。それ故、様々な駆動部及びギアのアセンブリを用いて、太陽エネルギーレシーバ１４０２が異なる３軸を中心に回転することができる。この可動範囲によって、レシーバ１４０２が太陽の移動を追尾できるようになる。
【００６１】
次に、図１６も参照すると、太陽エネルギーの増大のためにパラボラディッシュ１６０２を用いる太陽エネルギーレシーバ１４０２の２軸の具現例が示されている。駆動機構１６０４は、米国特許第６，８１８，８１８号明細書に記載されるような様々な形状及び曲率で構成され得るパラボラ太陽レシーバを、方向付ける。駆動機構１６０４は、太陽エネルギーレシーバ１４０２が、ＣＰＶセル１６０６による太陽エネルギーの受光を最適化し且つ増大するように、太陽に面することができるようにする。駆動機構１６０４は、図１６に示されるパラボラディッシュ１６０２を回転させるための任意の数量の機械的な装置を備えている。一実施形態では、この機構は、パラボラディッシュの凸面（即ち、背面側）に摩擦力を付与するためのローラを包含して、パラボラディッシュを太陽エネルギーを受信するための位置に移動させる。さらに、レール機構が、パラボラディッシュ１６０２の凸面上に組み込まれ、何らかのタイプの駆動モータと連結された案内及び横断トラック（guiding and traversing track）を提供することができる。さらに具現化したものは、一方向に面するようにディッシュ１６０２の角度調整を可能にするディッシュの枢軸先端部を含むことができ、さらに追加される枢軸先端部が他の方向にディッシュ１６０２の角度を調節するために用いられ得る。
【００６２】
次に、図１７を参照すると、図１６に示されるパラボラディッシュ以外の他の形態の太陽エネルギー増大部が、用いられ得る。フレネルレンズ１７０２が、ハウジング１７０４内に取り付けられることができる。ハウジング１７０４は、ハウジング１７０４と相互作用する関連した駆動ギア及びローラを介して枢動及び／又は回転される。フレネルレンズハウジング１７０４の駆動は、図１５及び図１６に示される具現化例のいずれかを駆動するための方式に関して上述した構成要素の一つ以上を利用する。さらに、フレネルレンズ１７０２は、関連するＣＰＶ電池上への太陽エネルギーの増大及び受光を最適化し且つ外部装置に電源を供給する若しくは外部装置を加熱するのに利用される電気又は派生エネルギーの形態に太陽のエネルギーを変換するために、インバータ／制御装置及び２方向通信能力のような様々な他のレシーバ要素と共に含まれることができる。
【００６３】
自己追尾型太陽エネルギーレシーバの具現化における主な課題は、太陽に対して追尾をし且つ太陽に対する追尾処理の精度を維持するように適合するプロセスである。太陽の位置の追尾は、多様な異なる方式で達成され得る。これらの方法は、固定されたアルゴリズムを用いることを含み、このアルゴリズムは、暦年の流れの中における太陽の既知の位置に依存し、太陽に対する地球の自転に基づいて又は２つ以上の光センサを用いて特定のレシーバに入射する太陽の相対強度を測定することによって、変化する。
【００６４】
次に、図１８Ａ〜図１８Ｃを参照すると、太陽エネルギーレシーバにおける固定されたアルゴリズムの具現化例の使用が示されている。固定されたアルゴリズムの具現化例において、太陽エネルギーレシーバ１８０２は、図１８Ａに示されるような昇る太陽の既知の位置に関して自身の位置を手動で設定されることができ、太陽エネルギーレシーバ１８０２の向きは、一つ以上の軸に沿ってレシーバ１８０２を回転させる関連するモータによって自動的に調整され、それにより昼間の流れの中の太陽１８０６の既知の経路に対応する。毎朝、レシーバ１８０２は、追尾サイクルを再び始めるように、固定された初期の向きに戻る。もちろん、この初期位置は、１年の時期に基づいて変わることになる。
【００６５】
図１８Ａでは、太陽エネルギーレシーバ１８０２は、日の出後すぐの早朝における太陽１８０６を追尾するのを可能にする位置に配置された軸１８０４と共に示されている。この場合、軸１８０４は、太陽１８０６の上昇に応答して、東の水平線に向かって低い位置に指している。制御アルゴリズムは、太陽エネルギーレシーバ１８０２のメモリ内に格納された歴史的過去データに基づいて、太陽が昇っている水平線上の既知の位置を組み込むことになる。その日が進むと、図１８Ｂに示されるように、太陽エネルギーレシーバ１８０２は、地面にほとんど垂直な向きの軸１８０４と共により直立した位置となる。これは、時刻が経過すると、太陽１８０６が高い正午位置にまでほぼ昇ってしまうという事実に起因する。最後に、図１８Ｃに示されるように、太陽エネルギーレシーバ１８０２は、太陽１８０６が西の水平線の下に落ち始めると太陽１８０６を追尾するために、自身の軸１８０４を西の水平線上に低く方向付ける。
【００６６】
次に、図１９を参照すると、昼間の経過の間に制御アルゴリズムがレシーバ１８０２の動作を制御するプロセスを説明するフローチャートが示されている。まず、ステップ１９０２で、時刻が判定される。次に、ステップ１９０４で、太陽エネルギーレシーバの位置が判定される。照会ステップ１９０６は、現在の時刻及び太陽エネルギーレシーバ１８０２の現在の位置が互いに対して正しいかを判定する。このことは、時刻を太陽エネルギーレシーバ１８０２の中心軸１８０４の特定の方向に指標付けするテーブルを用いて達成され得る。時刻とレシーバの位置とがそうあるべきように正しく対応する場合、制御は、再びステップ１９０２に戻って、時刻とレシーバの位置との監視を引き続ける。照会ステップ１９０６が、時刻とレシーバの位置とが互いに適正に指標付けされていないと判定すると、太陽エネルギーレシーバ１８０２の駆動アセンブリは、ステップ１９０８で、アルゴリズムと関連して格納された位置データによって示される新たな位置に、レシーバを移動させるように用いられる。その後、制御は、ステップ１９０２に進んで、位置及び時間の監視プロセスを続ける。
【００６７】
次に、図２０を参照すると、自己追尾型太陽エネルギーレシーバを具現化する他の方法が示されており、そして、太陽エネルギーレシーバ２００２は、自身の表面に貼り付けられた複数の光センサ２００４を含み、それにより、太陽エネルギーレシーバ２００２がレシーバを太陽に合わせて整列できるようにする。典型的な方法によって、二つ以上のセンサ２００４が用いられ且つ制御機構が提供され、そして、強い光エネルギーを検出するセンサ２００４は、太陽に向かってより直接的に向けられたセンサとなるように決定される。弱い太陽光を受けるセンサ２００４は、このセンサ２００４が太陽を直接的に指していないということを意味する。制御プロセスは、異なるセンサ２００４による太陽光の相対的な検出によってレシーバ２００２を正しく方向付ける。制御モータは、検出された太陽光に向かってレシーバ２００２を正しく方向付ける位置にレシーバ２００２を回転させるように作動される。
【００６８】
次に、図２１を参照すると、太陽エネルギーレシーバ２００２に関連する一つの制御機構の具現化例が示されている。センサ２００４のそれぞれは、中央制御装置２１０２にセンサ情報を供給する。一実施例では、センサ２００４は、互いに同一の間隔をあけて離れているが、他の構成も適用可能である。本明細書は、太陽エネルギーレシーバ２００２に対して４つのセンサ２００４を用いることを開示しているが、太陽エネルギーレシーバ２００２の位置決め能力を最適化するために、任意の数のセンサ又はセンサアレイが用いられ得る。受信されたセンサ情報及びローカルメモリ２１０４から提供された制御情報を利用する中央制御装置２１０２は、太陽に対する太陽エネルギーレシーバ２００２の現在の位置を判定する。一旦、制御装置２１０２が太陽エネルギーレシーバ２００２の位置を判定すれば、太陽に向かう太陽エネルギーレシーバ２００２の中心軸をよりよく方向づけるための新たな位置が、制御装置２１０２によって形成される。制御装置２１０２は、制御装置２１０２によって決定される新たな位置に太陽エネルギーレシーバ２００２を方向付けるために、位置決め機構２１０８を駆動するように用いられる様々な駆動モータ２１０６に作動信号を送信する。制御装置２１０２が、太陽エネルギーレシーバ２００２の回転移動を減少させるように、光センサ２００４から供給される情報に反応する、それにより、追加分の位置変更だけが駆動モータ２１０６及び位置決め機構２１０８に与えられ、その結果、レシーバ２００２の位置がより正確な位置になる。
【００６９】
種々の光センサ２００４が同一の量の入射光を受光する場合でも異なる光強度情報を供給するように、光センサ２００４から供給される情報同士の間での不一致がある場合が多い。もちろん、これは、追尾機構の精度に影響を及ぼすことになる。追尾の精度を向上するために、あるアルゴリズムが制御装置２１０２内で用いられてよく、そのアルゴリズムは、駆動モータ２１０６及び位置決め機構２１０８が太陽エネルギーレシーバ２００２を移動させるときに、異なる光センサ２００４の相対的な光強度の変化を検出するものである。制御装置２１０２は、光センサの出力を監視し且つ最大の光検出位置がセンサのそれぞれに対して検出されるときを判定することによって、太陽に対する正確な位置を決定する。光センサの出力の比較は、モータの稼動中における太陽の光強度の変化を補償するようになされることになる。それ故、センサ２００４によって検出される絶対値よりもむしろ、センサ２００４のそれぞれに対する最大の光強度の読み取り値が、最も可能性のある太陽の方向を決定する際に用いられる。多数のセンサを裁定するこのような具現化によって、制御装置２１０２は、太陽に向かう初期位置配向で自ら開始することができ、このことは、二つ以上の自己追尾型太陽エネルギーレシーバ２００２で構成されるアレイにとって非常に有用である。このことは、アレイにおける太陽エネルギーポッドが非可撓性であるフレームを通じて物理的に結びついていても、太陽エネルギーレシーバ２００２が物理的に結びつけられるという要求を除去する。太陽エネルギーレシーバ２００２は、フレーム上で予め設定される必要もなく、運搬及び設置の前に整列される必要もない、それ故、現場での設置で必要な時間及び努力を低減する。従って、自己追尾機能は、太陽エネルギーレシーバ２００２のアレイが自己整合するのを可能にする。
【００７０】
しかしながら、自己整合は、追尾センサが正確に動作することを要求する。なお、これは、一つのセンサが汚れる又は動作能力が低下する等の何らかの理由で感度を失う場合ではない。太陽エネルギーレシーバが太陽に面するように初期化する場合に徐々に進行する整列のずれを回避するために、制御装置２１０２によって、毎日の最初の開始位置が、暦年の流れの中における太陽エネルギーレシーバ２００２の過去の初期位置のような既知の基準座標に対して、比較されることができる。この種類の情報は、メモリ２１０４内に記憶される。これとは別に、及び／又は、これと同時に、センサ２００４によって感知された他のセンサに対する光の相対強度が、対象のセンサの過去の相対強度に対して比較されてよく、このとき、このデータもまたメモリ２１０４内に記憶される。このような相対強度情報は、二つ以上の基準センサに対して測定され、それによって、誤作動センサの本来の位置を裁定し且つこの位置に対応した矯正情報を生成する手段をもたらす。
【００７１】
次に、図２２を参照すると、制御装置２１０２が太陽エネルギーレシーバ２００２の動作を制御する一つの方式を示すフローチャートが示されている。ステップ２２０２で、センサ２００４からセンサの測定値が取得される。測定値が取得された最後の時点からセンサの測定値に変化があるかについて、制御装置２１０２によって判定がなされる。変化がない場合、センサは、ステップ２２０２及びステップ２２０４で引き続き監視される。照会ステップ２２０４によってセンサの測定値に変化があると判定されると、レシーバ２００２は、ステップ２２０６で第１の方向に移動させられる。レシーバ２００２が移動した後、照会ステップ２２０８によって、光センサの測定値が増加したか又は減少したかが判定される。光センサ値が増加した場合、制御は再びステップ２２０６に戻り、レシーバ２２０２は再び第１の方向に移動させられる。照会ステップ２２０８によって、検出された光強度に減少があると判定されると、レシーバ２００２は、ステップ２２１０で逆方向に移動させられる。ステップ２２１２で新たなセンサの測定値が取得され、照会ステップ２２１４によって、最大の光強度値が検出されたかが判定される。最大の光強度値が検出された場合、ステップ２２１６でこのプロセスが完了する。照会ステップ２２１４によって最大のセンサ値が検出されていないと判定された場合、ステップ２２０６で、レシーバ２００２は再び２つめの方向に移動させられる。このプロセスは、最大の光強度センサ値が検出されるまで続き、プロセスは、ステップ２２１６で完了する。
【００７２】
次に、図２３を参照すると、センサ感度の喪失又は他のタイプの環境的な条件によって引き起こされる整列のずれが本開示の制御システム内でなくされる方式を説明するフローチャートが示されている。まず、ステップ２３０２で、現状の実センサデータがセンサ２００４から読み取られる。このセンサデータは、ステップ２３０４で、センサから以前に監視されて関連するメモリ２１０４内に記憶されている過去データと比較される。照会ステップ２３０６によって、実際に監視されたデータと過去データとの間の大幅な差異があるかが判定される。変化が存在する場合、ステップ２３０８で、センサの位置又はキャリブレーションが調節され、全ての急激な差異を矯正する。照会ステップ２３０６によって、実データと過去データとの間の顕著な差が検出されない場合、ステップ２３１０で、調節が不要となる。
【００７３】
次に、図２４を参照すると、無線通信接続２４０４を介して互いに通信できる太陽エネルギーレシーバ２４０２のアレイが示されている。これは、太陽エネルギーレシーバ２４０２のそれぞれが、太陽の位置に関する情報を受信し、これに対応して追尾を制御し、そしてバッテリ貯蔵又は使用の位置２４０６に情報をまとめて供給するのを可能にする。太陽エネルギーレシーバ２４０２によるアレイの場合、図２４に示されるような無線手段であるか又はこの代わりに他の有線通信機能を含むことのできる通信インターフェース２４０４を各レシーバ２４０２に備えることによって、各レシーバ２４０２は、アレイ内の他のレシーバと、他のアレイのレシーバ又は集合体の他のアレイとに通信して、太陽に対するレシーバ２４０２の位置に関する情報を受信及び供給することができる。集合体のこの種類の情報を共有することで、太陽に対する位置の精度は、各太陽エネルギーレシーバ２４０２が、誤作動センサが発生した場合又はそうでない場合に他のセンサからの情報に基づいて自身の位置を矯正することができるようになることによって、向上することができる。それ故、いかなる特定のレシーバ２４０２上のセンサが故障したとしても、太陽エネルギーレシーバ２４０２は、太陽の位置を追尾するために、隣接又は接触しているレシーバ２４０２から受信する情報を利用する。また、各太陽エネルギーレシーバ２４０２は、ＧＰＳレシーバ２４０８のような基準位置装置をさらに含むことができる。ＧＰＳレシーバ２４０８は、太陽に対する太陽エネルギーレシーバ２４０２の位置合わせのために用いられる。レシーバ間相互通信機能のさらなる利点は、（複数の）アレイのフィールド内のアレイの配向の同期化であり、この同期化は、昇っている太陽から遠く離れたレシーバが、太陽が空の十分な高さに達するまで太陽を検出することができないときに、太陽のエネルギーの受光を位置的に最大にするためになされる。太陽から物理的に遠い太陽エネルギーレシーバ２４０２による太陽のこのような早期検出は、水平線又は地形を越えて太陽が見える前のある時点で太陽にレシーバの焦点を合わせれば、各レシーバ又はレシーバ及びアレイからなるグループによるエネルギー生成のデューティサイクルを増加させることになる。
【００７４】
さらに、通信インターフェース２４０４は、レシーバ２４０２が互いに遠隔で配置されるが、依然として電気的に接続されて、中央の電力貯蔵／使用位置２４０６においてレシーバ２４０２によって個別的に生成されたエネルギーをまとめることを可能にする。太陽を自己追尾する機能は、太陽エネルギーレシーバ２４０２が独立型の構成で用いられて、ＤＣ電力をＤＣ作動装置に供給する際のように一つ以上の装置にエネルギーを供給する、そして、ＤＣ−ＤＣコンバータが、レシーバに直接組み込まれるか、又は分離されて接続される装置として提供されることができる。ＤＣ電力をＡＣ電力に変換するのに用いられる電力インバータには、同様の手順が適用されることになる。自己独立型の太陽エネルギーレシーバ２４０２のためのさらなる用途は、電動自転車（e-bike）のような電動車両の独立した電力供給であり、この電力供給は、必要な電圧及び所要の電流を供給するように電気的に一緒に集められる数個のレシーバを必要とする。
【００７５】
上述した太陽エネルギーレシーバモジュールを用いて、アレイをなす太陽エネルギーレシーバは、一緒に集められて送電網によって用いられる電気エネルギーを発生させることができる。集合構造は、太陽エネルギーレシーバが最適な受光角度で太陽に追随できるようにし、周囲の風又はその他の条件が太陽エネルギーレシーバに損傷動作状況をもたらす可能性がある場合に、各レシーバを保護囲繞体内に配置する。
【００７６】
このパラボラ太陽エネルギーレシーバのアレイモジュールは、環境条件からアレイを保護しながら電気を発生する効率的な方法を提供するということは、本開示の利益をうける当業者によって、認識されるだろう。本明細書の図面及び詳細な説明は、制限するようなものではなく、例示的なものと見なされるべきであり、開示される特定の形態及び例に限定されるのを意図されていないことが、理解されるべきである。一方、以下の特許請求の範囲により定義されるような本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、当業者にとって自明な、あるさらなる変形、変更、再配列、置き換え、代替、設計的選択及び実施形態が含まれる。従って、以下の特許請求の範囲は、このようなさらなる変形、変更、再配列、置き換え、代替、設計的選択及び実施形態全てを含むものと解釈されることが意図されている。
【図１Ａ】
2013517628.tif 000003
【図１Ｂ】
2013517628.tif 000004
【図２Ａ】
2013517628.tif 000005
【図２Ｂ】
2013517628.tif 000006
【図３】
2013517628.tif 000007
【図４】
2013517628.tif 000008
【図５】
2013517628.tif 000009
【図６】
2013517628.tif 000010
【図７Ａ】
2013517628.tif 000011
【図７Ｂ】
2013517628.tif 000012
【図８】
2013517628.tif 000013
【図９】
2013517628.tif 000014
【図１０】
2013517628.tif 000015
【図１１】
2013517628.tif 000016
【図１２Ａ】
2013517628.tif 000017
【図１２Ｂ】
2013517628.tif 000018
【図１２Ｃ】
2013517628.tif 000019
【図１２Ｄ】
2013517628.tif 000020
【図１３】
2013517628.tif 000021
【図１４】
2013517628.tif 000022
【図１５】
2013517628.tif 000023
【図１６】
2013517628.tif 000024
【図１７】
2013517628.tif 000025
【図１８ａ】
2013517628.tif 000026
【図１８ｂ】
2013517628.tif 000027
【図１８ｃ】
2013517628.tif 000028
【図１９】
2013517628.tif 000029
【図２０】
2013517628.tif 000030
【図２１】
2013517628.tif 000031
【図２２】
2013517628.tif 000032
【図２３】
2013517628.tif 000033
【図２４】
2013517628.tif 000034
【国際調査報告】
2013517628.tif 000035
2013517628.tif 000036
2013517628.tif 000037