(57)【要約】  チルトアセンブリは、第１及び第２の方位間で駆動要素を旋回することによるチルト軸回りの動作のために、ソーラーコレクタを支持するフレームを含むタイプのソーラーコレクタアセンブリとともに使用される。前記チルトアセンブリは、前記駆動要素に接続される駆動要素カプラー及びドライバを備え、前記ドライバは、駆動フレーム、駆動アーム及び駆動アームドライバを備える。前記駆動アームは、駆動アーム軸回りの旋回動作のために前記駆動フレームに取り付けられる。前記駆動アームの動作は、前記駆動要素の動作を真似る。駆動要素カプラーは、前記駆動アームの外側部分と実質的に反対方向に延出することができ、それによって当該チルトアセンブリはソーラーコレクタアセンブリの列において隣接するソーラーコレクタアセンブリ間で使用できる。
2010522430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の方位間で駆動要素を旋回することによるチルト軸回りの動作のために、ソーラーコレクタを支持するフレームを含むタイプのソーラーコレクタアセンブリとともに使用するチルトアセンブリであって、
第１の距離だけ前記チルト軸から離間される前記駆動要素に沿う位置で前記駆動要素に接続される駆動要素カプラーと、
ドライバと、を備え、
前記ドライバは、駆動フレームと、駆動アーム軸回りに旋回動作するように駆動フレームに取り付けられる駆動アームと、を備え、前記駆動アームは、第３及び第４の方位間で旋回可能であり、前記駆動アームは、前記駆動フレームから延出している内側部分、及び前記駆動アームに沿った駆動位置で前記駆動要素カプラーに駆動可能に接続される外側部分を有し、前記駆動位置は、第２の距離だけ前記駆動アーム軸から離間され、並びに、
前記ドライバは、前記第３及び第４の方位間での前記駆動アームの動作のために前記駆動アームに駆動可能に連結される駆動アームドライバと、を備えるチルトアセンブリ。
【請求項２】
前記ドライバは、前記駆動アーム軸回りに旋回動作するように前記駆動フレームに旋回可能に取り付けられる駆動アームサポートを更に備え、
前記駆動アームは、前記駆動アームサポートに取り付けられ、
前記駆動アームドライバは、前記駆動フレームによって支持される請求項１に記載のチルトアセンブリ。
【請求項３】
前記第１及び第２の距離は、実質的に同一である請求項１に記載のチルトアセンブリ。
【請求項４】
前記駆動アーム軸は、前記チルト軸に対して実質的に平行であるように配向可能である請求項１に記載のチルトアセンブリ。
【請求項５】
前記第２の距離によって画定される第２のラインを更に備え、
当該第２のラインは、前記第１の距離によって画定される第１のラインに対して実質的に平行であるように配向可能であり、それによって、前記駆動アームの動作は、前記駆動要素の動作を真似る請求項４に記載のチルトアセンブリ。
【請求項６】
前記ドライバは、前記第３及び第４の方位間の前記駆動アームの動作が前記第１及び第２の方位間の前記駆動要素の動作を実質的に真似るように構成される請求項４に記載のチルトアセンブリ。
【請求項７】
前記駆動フレームは、前記駆動アームが前記第３及び第４の方位間で旋回するにつれて前記駆動要素カプラーが前記駆動フレームの一部の下側を通過可能なように構築される請求項１に記載のチルトアセンブリ。
【請求項８】
前記駆動アームの前記外側部分から実質的に反対方向へ延出する第１及び第２の駆動要素カプラーを更に備え、それによって、前記チルトアセンブリは、ソーラーコレクタアセンブリの列において隣接するソーラーコレクタアセンブリ間で使用されることができる請求項１に記載のチルトアセンブリ。
【請求項９】
第１及び第２の方位間で駆動要素を旋回することによるチルト軸回りの動作のために、ソーラーコレクタを支持するフレームと、互いに略平行である前記チルト軸と、をそれぞれ備えるソーラーコレクタアセンブリからなる第１及び第２の隣り合うソーラーコレクタアセンブリと、
第１の距離だけ前記チルト軸から離間される前記駆動要素に沿う位置で前記駆動要素にそれぞれ接続される駆動要素カプラーからなる第１及び第２の駆動要素カプラーと、前記第１及び第２のソーラーコレクタアセンブリ間に位置決めされるドライバと、を備えるチルトアセンブリと、を備え、
前記ドライバは、駆動フレームと、駆動アーム軸回りの旋回動作のために駆動フレームに取り付けられる駆動アームと、を備え、前記駆動アームは、第３及び第４の方位間で旋回可能であり、前記駆動アームは、前記駆動フレームから延出している内側部分、及び前記駆動アームに沿った駆動位置で前記第１及び第２の駆動要素カプラーに駆動可能に接続される外側部分を有し、前記駆動位置は、第２の距離だけ前記駆動アーム軸から離間され、並びに、
前記ドライバは、前記第３及び第４の方位間での前記駆動アームの動作のために前記駆動アームに駆動可能に連結される駆動アームドライバと、を備えるソーラーコレクタ設備。
【請求項１０】
前記第１及び第２の距離は、実質的に同一である請求項９に記載のソーラーコレクタ設備。
【請求項１１】
前記駆動アーム軸は、前記チルト軸に対して実質的に平行であり、
前記第２の距離によって画定される第２のラインは、前記第１の距離によって画定される第１のラインに対して実質的に平行であり、それによって前記駆動アームの動作が前記駆動要素の動作を真似る請求項９に記載のソーラーコレクタ設備。
【請求項１２】
前記駆動フレームは、前記駆動アームが前記第３及び第４の方位間で動作するにつれて前記第１及び第２の駆動要素カプラーが前記駆動フレームの一部の下側を通過可能なように構築される請求項９に記載のソーラーコレクタ設備。
【請求項１３】
第１及び第２の方位間で駆動要素を旋回することによるチルト軸回りの動作のために、ソーラーコレクタを支持するフレームを備えるタイプのソーラーコレクタアセンブリと共に使用するチルトアセンブリであって、
第１の距離だけ前記チルト軸から離間される前記駆動要素に沿う位置で前記駆動要素に接続される駆動要素カプラーと、
ドライバと、を備え、
前記ドライバは、駆動フレームと、駆動アーム軸回りの旋回動作のために駆動フレームに取り付けられる駆動アームと、を備え、前記駆動アーム軸は、前記チルト軸に対して実質的に平行になるように配向可能であり、前記駆動アームは、第３及び第４の方位間で旋回可能であり、前記駆動アームは、前記駆動フレームから延出している内側部分、及び前記駆動アームに沿った駆動位置で前記駆動要素カプラーに駆動可能に接続される外側部分を有し、前記駆動位置は、第２の距離だけ前記駆動アーム軸から離間され、前記第１及び第２の距離は、実質的に同一であり、前記第３及び第４の方位間での前記駆動アームの動作のために前記駆動アームに駆動可能に連結される駆動アームドライバを備えるドライバであって、前記ドライバは、前記第３及び第４の方位間の前記駆動アームの動作が前記第１及び第２の方位間の前記駆動要素の動作を実質的に真似るように構成され、前記駆動フレームは、前記駆動アームが前記第３及び第４の方位間で旋回するにつれて前記駆動要素カプラーが前記駆動フレームの一部の下側を通過可能なように構築されるチルトアセンブリ。
【請求項１４】
前記駆動アームの前記外側部分から実質的に反対方向へ延出する第１及び第２の駆動要素カプラーを更に備え、それによって、前記チルトアセンブリが、ソーラーコレクタアセンブリの列において隣接するソーラーコレクタアセンブリ間で使用できることを特徴とする、請求項１３に記載のチルトアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーエネルギー収集に関し、特に、地球に対する太陽運動を追跡するための複数列のソーラーコレクタアセンブリを駆動する配列に関する。本発明は、ソーラーコレクタに適用し、そこでは、ソーラーコレクタモジュールが電力を発生するための太陽光発電セルにおける複数のアレイを含むが、同原理は、例えば、ソーラーヒーティングのための配列にも適用可能である。
【０００２】
本発明は、国内再生可能エネルギー研究所によって与えられた外注番号第ＺＡＸ−６−３３６２８−０９号に基づき米国政府支援で行われた。米国政府は、この発明に対する所定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
太陽光発電アレイは、ユーティリティ相互発電システムとして、遠隔又は無人地域用の電源として、セルラー電話スイッチサイト電源、又は村の電源としての種々の目的のために使用される。これらのアレイは、数キロワットから数百キロワット以上の容量を有することができ、典型的には、一日の大部分は太陽に露出される適度に平坦なエリアがあるところに設置される。
【０００４】
一般論として、これらのソーラーコレクタアセンブリは、フレーム上に支持されるそれらのソーラーコレクタモジュール、典型的には、太陽光発電モジュールを有する。一般に、そのフレームは、軸として働く、適宜トルクチューブやトルク部材と呼ばれるフレーム部材を含む。チルトアセンブリとも呼ばれるトラッカー駆動システムは、一つ以上の列のソーラーコレクタアセンブリのソーラーコレクタアセンブリをそれらのチルト軸回りに回転又は揺動して太陽電池モジュールを可能な限り太陽に対して直角に維持するために使用されることができる。通常、それらの列は、南北方向に配置されたソーラーコレクタアセンブリのチルト軸を有するように配置され、チルトアセンブリは、朝の東に向く方向から午後の西に向く方向へ一日中一つ以上の列のソーラーコレクタアセンブリを徐々に回転させる。前記ソーラーコレクタアセンブリは、翌日に向けて東向き方向へ戻される。
【０００５】
このタイプの一つのソーラーコレクタ配列は、Ｂａｃｋｅｒの米国特許第５，２２８，９２４号に示されている。そこでは、各列のパネルは、水平方向ピボットシャフトに貼り付けられ、このピボットシャフトは、このピボットシャフトが軸受け支持される二つ以上の支持支柱に支持されている。駆動機構は、前記支柱の一つに取り付けられ、シャフトから離れたあるポイントでソーラーパネルを押す。その場合、その駆動機構は、スクリュタイプのものであり、駆動モータが回転すると、シャフトは、その列のパネルを一方向又は他の方向へ回転するように引っ込むもしくは延出する。この配列において、各列のパネルは、それ自体の各駆動機構を有し、これらのパネルの全てが共に太陽に追従するように同期されなければならない。米国特許第６，０５８，９３０号に示されているように、他の設計では、複数列のソーラーパネルを制御するために単一のアクチュエータを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２２８，９２４号
【特許文献２】米国特許第６，０５８，９３０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
チルトアセンブリの一例は、第１及び第２の方位間で駆動要素を旋回することによるチルト軸回りの動作のために、ソーラーコレクタを支持するフレームを含むタイプのソーラーコレクタアセンブリと共に使用される。前記チルトアセンブリは、第１の距離だけ前記チルト軸から離間される前記駆動要素に沿う位置で前記駆動要素に接続される駆動要素カプラーを備える。前記チルトアセンブリは、ドライバも備え、前記ドライバは、駆動フレームと、駆動アーム及び駆動アームドライバを備える。前記駆動アームは、駆動アーム軸回りの旋回動作のために前記駆動フレームに取り付けられる。前記駆動アームは、第３及び第４の方位の間で旋回する。前記駆動アームは、前記駆動フレームから延出している内側部分、及び前記駆動アームに沿った駆動位置で前記駆動要素カプラーに駆動可能に接続される外側部分を有する。前記駆動位置は、第２の距離だけ前記駆動アーム軸から離間されている。前記駆動アームドライバは、第３及び第４の方位間の前記駆動アームの動作のために前記駆動アームに駆動可能に連結される。幾つかの例では、第１及び第２の距離は実質的に同一である。幾つかの例では、前記ドライバは、前記駆動アーム軸回りの旋回動作のため前記駆動フレームに旋回可能に取り付けられる駆動アームサポートを更に備え、前記駆動アームは、前記駆動アームサポートに取り付けられる。幾つかの例では、前記駆動アーム軸は、前記チルト軸に対して実質的に平行になるように配向可能である。幾つかの例では、前記ドライバは、前記第３及び第４の方位間の前記駆動アームの動きが、前記第１及び第２の方位間の前記駆動要素の動きを実質的に真似るように構成される。幾つかの例では、前記駆動フレームは、前記駆動アームが第３及び第４の方位間を旋回するにつれて、前記駆動要素カプラーが前記駆動フレームの一部の下側を通過可能なように構成される。幾つかの例では、第１及び第２の駆動要素カプラーは、前記駆動アームの前記外側部分と実質的に反対方向に延出し、それによって当該チルトアセンブリはソーラーコレクタアセンブリの列において隣接するソーラーコレクタアセンブリ間で使用できる。
【０００８】
ソーラーコレクタ設備の例としては、第１及び第２の隣り合うソーラーコレクタアセンブリ及びチルトアセンブリが挙げられる。各ソーラーコレクタアセンブリは、第１及び第２の方位間で駆動要素を旋回させることによる、チルト軸回りの動作のために、ソーラーコレクタを支持するフレームを備える。前記チルト軸は、互いに略平行である。前記チルトアセンブリは、第１及び第２の駆動要素カプラー及びドライバを備える。各駆動カプラーは、第１の距離だけ前記チルト軸から離間される駆動要素に沿う位置で前記駆動要素に接続される。前記ドライバは、第１及び第２のソーラーコレクタアセンブリ間に位置決めされる。前記ドライバは、駆動フレーム、駆動アーム及び駆動アームドライバを備える。前記駆動アームは、駆動アーム軸回りの旋回動作のために前記駆動フレームに取り付けられる。前記駆動アームは、第３及び第４の方位間で旋回する。前記駆動アームは、前記駆動フレームから延出している内側部分、及び前記駆動アームに沿う駆動位置で前記第１及び第２の駆動要素カプラーに駆動可能に接続される外側部分を有する。前記駆動位置は、第２の距離だけ前記駆動アーム軸から離間される。前記駆動アームドライバは、前記第３及び第４の方位間の前記駆動アームの動作のために前記駆動アームに駆動可能に連結される。
【０００９】
本発明の他の特徴、態様及び利点は、図面及び詳細な説明と、それらに続く特許請求の範囲の概説に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ソーラーコレクタアセンブリの一例を示す正面左側上面図である。
【図１Ａ】ソーラーコレクタアセンブリの他の例を示す正面右側上面図である。
【図２】図１のソーラーコレクタアセンブリの上面図である。
【図３】図１のソーラーコレクタアセンブリの正面立面図である。
【図４】図１のソーラーコレクタアセンブリの背面立面図である。
【図５】図１のソーラーコレクタアセンブリの左側立面図である。
【図５Ａ】ソーラーコレクタモジュールが接着剤でフレームのレールに固定されたフレームレスのソーラーコレクタモジュールである本発明の更なる例の拡大右側立面図である。
【図６】図１の南サイドサポートを示す拡大図である。
【図７】駆動要素の外端部に旋回接続された駆動ロッドの末端部とトルク部材に固定された駆動要素の内端部を示す図１乃至図５のアセンブリの下側の部分拡大図である。
【図７Ａ】ドライバを示す図１の部分拡大図である。
【図７Ｂ】ドライバの角度方向を示す図１の構造の部分左側立面図である。
【図８】トルク部材へ支持支柱の上端部を固定するベアリングアセンブリを示す図１乃至図５のアセンブリの下側の部分拡大側面図及び拡大端面図である。
【図９】トルク部材へ支持支柱の上端部を固定するベアリングアセンブリを示す図１乃至図５のアセンブリの下側の部分拡大側面図及び拡大端面図である。
【図１０】朝略東向きを示す図１の一列のソーラーコレクタアセンブリの一端の正面右側上面図である。
【図１１】図１０の一列のソーラーコレクタアセンブリであって正午時間方位を示す図である。
【図１２】夕略西向きを示す図１０の一列のソーラーコレクタアセンブリを示す図である。
【図１３】中間ソーラーコレクタアセンブリの駆動要素の外側端部への駆動要素カプラーの旋回可能な示す図１２の部分拡大図である。
【図１４】結合器ボックスアセンブリが一列のソーラーコレクタアセンブリに沿って使用される図１の構造を示す図である。
【図１５】結合器ボックスアセンブリが一列のソーラーコレクタアセンブリに沿って使用される図１の構造を示す図である。
【図１６】結合器ボックスアセンブリが一列のソーラーコレクタアセンブリに沿って使用される図１の構造を示す図である。
【図１７】結合器ボックスアセンブリが一列のソーラーコレクタアセンブリに沿って使用される図１の構造を示す図である。
【図１８】一列のソーラーコレクタアセンブリの更なる例を示す全体図である。
【図１９】図１８に示される一列のソーラーコレクタアセンブリの側面立面図である。
【図２０】図１８及び図１９の実施形態で使用されるチルトアセンブリの拡大全体図である。
【図２１】図２０のチルトアセンブリの背面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の記述は、典型的に、具体的な構造の実施形態及び方法に関する。当然のことながら、本発明を具体的に開示された実施形態に制限する意図は無く、本発明は、他の特徴、要素、方法及び実施形態を使用して実施されえる。好適な実施形態は、特許請求の範囲によって定義される本発明を説明するためであり、その範囲を制限するために記述されるのではない。当業者は、続く記述で種々の均等な変形例を理解するであろう。種々の実施形態における類似の要素は、類似の参照番号で共通に言及される。
【００１２】
本発明の幾つかの例から得られる利点の一つは、駆動効率を向上するために、チルトアセンブリの駆動アームの動きがソーラーコレクタアセンブリの駆動要素の動きを真似ることである。
【００１３】
図１は、適宜南サイドサポート１６と参照される第１のサポート１６、及び適宜北サイドサポート１８と参照される第２のサポート１８によって、支持表面１４、典型的には地面の上に取り付けられるソーラーコレクタモジュールアセンブリ１２を広義に含む、ソーラーコレクタアセンブリ１０を示す図である。ソーラーコレクタモジュールアセンブリ１２は、多数のソーラーコレクタモジュール２２を支持するフレーム２０を含む。図４及び図５に示すように、フレーム２０は、横走のレール２６を支持する、適宜トルク部材２４と参照されるフレーム部材２４を含む。ソーラーコレクタモジュール２２は、クリップ２７（図６、図７Ａ及び図２２参照)又はソーラーコレクタモジュールの構造に適合する他の取り付け構造物によってレール２６へ固定される。周辺フレームを有するソーラーコレクタモジュール２２と共に使用するのに好適なクリップの例は、２００７年３月５日に出願された米国特許出願第１１／６８１，９７２号(代理人整理番号ＰＷＲＬ１０４４−２）に開示されている。
【００１４】
図５Ａは、ソーラーコレクタモジュール２２が、接着剤を使用してフレーム２０のレール２６へ固定されたフレームレスのモジュールである代替例を示している。フレームレスのソーラーコレクタモジュールの使用は、ソーラーコレクタモジュールフレームのコスト削減、全体の高さの減少によるスタック密度の増加、及びフレームレスのモジュールが基礎構造へ接着されてモジュールを損傷することなく取り外すことを難しくできることによる窃盗防止への役立ち、を含む幾つかの利点を提供できる。
【００１５】
図６に示すように、南サイドサポート１６は、支持表面１４に、実質的にはその上方に載り、適宜南ベース２８と参照される第１の表面マウント２８を含む。適切な場合、支持表面１４の何らかの表面造成が、ベース２８のための安定した表面を提供するために必要であるか、望ましい可能性がある。南ベース２８は、例えば、ベース２８が支持表面内に埋め込まれる必要がある場合、もしくは別の方法では、南ベースを支持表面１４へアンカーで固定する必要がある場合など、支持表面の実質的な掘削の必要なくトルク部材２４の南端部３０を所定の位置に固定するために十分に重く設計されるアンカーレスでバラストタイプのベースである。南ベース２８は、典型的にはコンクリートで作られる。２０度のチルト角度３２（図５参照）に向けられた約９．３から３７平方メートル（１００から４００平方フィート）の表面積を有するソーラーコレクタアセンブリ１０のためには、南側ベース２８は少なくとも６８０ｋｇ（１５００ポンド）の重量を有することが好ましい。
【００１６】
トルク部材２４は、南サイドジョイント３４によって南ベース２８へ旋回可能に固定される。南サイドジョイント３４は、トルク部材２４の南端部３０に取り付けられる内側ベアリング部材３８を有する南ベアリングアセンブリ３６と、内側ベアリング部材３８の回りに回転可能な外側ベアリング部材４０と、を含む。これによって、トルク部材２４が、トルク部材によって画定されるチルト軸４２回りに回転又は旋回できる。また、南サイドジョイント３４は、略水平方向の南ピボット軸４６回りに旋回運動するように、南ベアリングアセンブリ３６の外側ベアリング部材４０を南ベース２８へ固定する南ピボットマウント４４を含む。これによって、傾斜角度３２を変更することができる。南ピボットマウント４４の南ベース２８に対する向きは、垂直軸回りに調節できる。南ピボットマウントの向きを調節する能力及びトルク部材２４がチルト軸４２回りと南ピボット軸４６回りを旋回する能力は、支持表面１４における凹凸に適応することに役立ち、それによって、設置に先立つ支持表面１４の大規模な造成の必要性を排除することに役立つ。
【００１７】
ここで図１、図８及び図９を参照すると、北サイドサポート１８は、支持表面１４に載っている、適宜北ベース６６と参照される第２の表面マウント６６を含む。北サイドサポート１８は、各北ベース６６から延出し、北ベアリングアセンブリ７２によってトルク部材２４の北端部６８に旋回可能に固定される支持支柱７０を含む。南サイドサポート１６と同様に、北ベース６６は、掘削すること、もしくは別の方法では、北ベースを支持表面１４へアンカーで固定することを必要とせずに、風及びその他の力に抗して、トルク部材２４の北端部６８、つまり、ソーラーコレクタモジュールアセンブリ１２を固定するのに十分に重く設計されたアンカーレスでバラストタイプのベースである。北ベース６６は、典型的にはコンクリートで作られる。
【００１８】
南ベース２８及び各北ベース６６に必要な重さは、アセンブリ１２のサイズと構成、予想される風速、予想される風向、及び傾斜角度３２を含む種々の要因に依存する。例えば、２０°の傾斜角度３２(図５参照）で配向された約９．３から３７平方メートル（１００から４００平方フィート)の表面積を有するソーラーコレクタアセンブリの場合、各北ベース６６は、少なくとも２２７０ｋｇ（５０００Ｉｂｓ．）の重量を有する可能性がある。
【００１９】
北サイドサポート１８の利点の一つは、北ベース６６がアセンブリ１０の列９０において隣り合うソーラーコレクタアセンブリ１０の間で使用される時に、共用される単一の北ベースとして機能できることである。図１０から図１２の例において、アセンブリ１０Ａとアセンブリ１０Ｂとの間及びアセンブリ１０Ｂとアセンブリ１０Ｃとの間の北ベース６６は、共有される単一の北ベースである。これは、複数のアセンブリ１０への荷重、特に風荷重が同一でなく、典型的には常に変化しているために、重要である。従って、同じ列９０中の複数のアセンブリ１０にかけられる荷重、特に横方向の荷重が北ベース１０を介してその列中の他のアセンブリ間で分散される。従って、列９０中の全北ベース６６の総重量は、北ベースが隣接するソーラーコレクタアセンブリ１０の間で共有されない場合よりも少なくできると同時に、ソーラーコレクタアセンブリ１０が横転する可能性を極めて低くすることができる。他の例では、北ベース６６を共有されるベースとして使用する代わりに、各北ベース６６が単一のソーラーコレクタモジュールアセンブリ１２と共に使用されることができる（図１Ａ参照）。なお、その二つの組み合わせは、ソーラーコレクタアセンブリ１０の一部のみが北ベース６６を共有している一列９０において使用されることができる。
【００２０】
各北ベアリングアセンブリ７２は、南ベアリングアセンブリ３６と同様であり、トルク部材２４に固定された内側ベアリング部材７４と、チルト軸４２回りに自由に旋回するように内部ベアリング部材７４上に回転可能に取り付けられた外側ベアリング部材７６と、を含む。各支持支柱７０の上端部７８は、クレビスタイプの支柱マウント８０によって外側ベアリング部材７６へ旋回可能に取り付けられ、支持支柱７０が支柱マウント軸８２回りに旋回できるようにされている。支持支柱７０の下端部８４(図４参照)は、北ピボットマウント８６によって北ベース６６へ旋回可能に取り付けられている。
北ピボットマウント８６は、南ピボットマウント４４と実質的に同じであり、支持支柱７０を南ピボット軸４６に対応する略水平軸回りに旋回可能にしている。更に、北ピボットマウント８６は、支持支柱７０をトルク部材２４と北ベース６６へ固定する助けとなるように、略垂直軸回りに回転されることができる。また、支持支柱７０は、可変長の伸縮支柱である。支持支柱７０とトルク部材２４との間の旋回可能な接続、支持支柱７０と北ベース６６との間の旋回可能な接続、及び可変長の伸縮支柱７０の使用は、ソーラーコレクタアセンブリ１０の設置の容易さを高める。なぜなら、北ベース６６の正確な配置が必要とされず、そして支持表面１４が広範囲に亘って水平にされる必要もなく、あるいは複数の北ベースを受け入れるように造成される必要もないためである。実質的に掘削なしに北ベース６６及び南ベース２８を設置する能力とは、即ち、バラストタイプの北と南ベースのための安定した支持表面を提供するのに必要な掘削のみを含んでおり、設置中の顕著なコスト的利点を提供する。
【００２１】
ここで図１を参照すると、ソーラーコレクタモジュールアセンブリ１２は、チルトアセンブリによってチルト軸４２回りに旋回されるので、アセンブリが日中の太陽の動きに追従することを可能にする。図７、図７Ａ及び図７Ｂは、チルトアセンブリ５０の一例を示し、さらに図２７、図２８及び図２９は、その他であって現在のところ好適なチルトアセンブリ４００の実施例を示す。
【００２２】
チルトアセンブリ５０は、駆動ロッド５６によってトルク部材２４から延出するトルクアームタイプの駆動要素５４へ接続されたドライバ５２を含む。駆動要素５４の内端５８は、トルク部材２４へ固定され、ソーラーコレクタモジュール２２によって画定された平面と略垂直にトルク部材から延出する。駆動要素５４は、クレビスタイプの外端６０を含み、そしてそれは、典型的には二つのロールピンによって固定される丸いピンであるピボット要素６４によって互いに旋回可能に固定される端部６０と６２をもって駆動ロッド５６のクレビスタイプの末端部６２を収容する。ドライバ５２は、駆動ロッド５６を略直線的に略水平に移動させ、この移動は、駆動要素５４の外端部６０をチルト軸４２回りに回転させ、それによって、ソーラーコレクタモジュール２２を太陽にほぼ追従することを可能にする。
【００２３】
ドライバ５２は、南ベース２８及び北ベース６６のように、典型的にはコンクリートであり、地面内への埋設を必要としないように十分に重いフーチングあるいは基盤６５に取り付けられる。図７Ｂに示すように、ドライバ５２は、駆動要素５４の外端部６０の運動に最良に適合するために傾斜角度３２に等しい角度６９に向けられる。従って、基盤６５が略水平であることが典型的には望ましい。しかしながら、基盤６５が略水平である必要性は、チルトアセンブリ５０をこの要求を排除する方法で構成することによって排除できる。例えば、ドライバ５２と基盤６５との間の角度方向が、調整可能であるように構成されることができる。
【００２４】
図１９、図２０及び図２１は、ドライバ４００と駆動要素カプラー９２を備えるチルトアセンブリ４０２を示す図である。ドライバ４００は、ドライブ要素カプラー９２に接続されてそれを駆動する。駆動要素カプラー９２は、チルトアセンブリ４０２の両側のソーラーコレクタアセンブリ１０の駆動要素５４（図１３参照)へ延出する。ドライバ４００は、適切な基盤や他のサポート(図示せず)へ固定されるように構成されるベース４０８を含む駆動フレーム４０６を含む。基盤は、地上の構造体或いは完全に又は部分的に埋められた構造体であることができる。例えば、ベース４０８は、地面に埋め込まれるロッドやスパイクを含む又は含まない大きく重いスチールプレートへボルト止めされる、又は溶接される、又は他の方法で固定されることができる。基盤の他の例は、ねじ込み式基盤、振動又は圧力(又は両方）駆動チューブ(単数又は複数）、及び（典型的には、現地の）土又は砂利が充填されたバラストタイプの容器を含む。
【００２５】
また、駆動フレーム４０６は、略垂直なポスト４１０と、ポスト４１０の上端から延出するとともに横方向へ延出する部材４１２を含み、略Ｌ字型の構造体を作り出す。部材４１２は、チルト軸４２の傾きと略等しい水平に対するある角度で上方および外方へ延出している。一対の支持アーム４１４は、部材４１２の両端部から延出している。駆動アームサポート４１６は、ベアリング４１８によって支持アーム４１４の末端部へ取り付けられる。これによって、駆動アームサポート４１６は、駆動アーム軸４２０回りに回転されることができる。駆動アーム軸４２０は、チルトアセンブリ４０２の両側のソーラーコレクタアセンブリ１０のチルト軸４２と略平行になるとともに、略横方向に整列されるように配置される。
【００２６】
また、ドライバ４００は、駆動アームサポート４１６から延出し、駆動位置４２４で駆動要素カプラー９２のクレビスタイプの端部９４に接続される駆動アーム４２２を含む。駆動位置４２４から駆動アーム支持軸４２０までの距離は、第２の距離４２６と呼ばれる。第２の距離４２６は、ピボット要素６４とトルク部材２４の中心を通るチルト軸４２の間で測定される第１の距離と等しい（図７及び図１３参照）。
【００２７】
また、ドライバ４００は、ギア装置４３４によって駆動ロッド４３２に接続されるモータ４３０を含む駆動アームドライバ４２８を含む。ギア装置４３４は、典型的には、ねじジャッキに対するウォームギア減速装置を使用するが、駆動ロッド４３２は、油圧のポンプ及びジャッキ又は他の駆動デバイスによっても駆動できる。チルトアセンブリ４０２の構成、特に、駆動フレーム４０６によって、駆動要素カプラー９２は、駆動フレームの一部の下側を自由に通過できる。駆動フレーム４０６は、単一のポスト４１０を使用する片持ち支持方法でこれを達成するが、駆動フレーム４０６は、別の方法、すなわち、この機能を提供するために駆動要素カプラー９２の両側のポスト４０６で構成してもよい。また、ドライバ４００は、一日中モータ４３０の駆動を制御するために使用される電子コントローラを含んでいる囲い４３６を含む。
【００２８】
チルトアセンブリ４０２は、チルトアセンブリ５０に優る幾つかの利点を提供する。チルトアセンブリ５０を使用する場合、特定の力、具体的にはソーラーコレクタモジュールアセンブリ１２に作用する非水平方向の力は、駆動要素５４によってソーラーコレクタアセンブリ１０のトルク部材２４に加えられ、チルトアセンブリ５０から離れる列の端部に向かって増加する。駆動アーム４２２の作動長、即ち、第２の距離４２６が駆動要素５４の作動長と同じであるようにドライバ４００を構成すること、及び駆動アーム支持軸４２０の位置と向きがチルト軸４２と一致するように配置することによって、駆動アーム４２２に駆動要素５４と同じ運動を受けさせる。このように、駆動アーム４２２が駆動要素５４の動作を真似て（に従って）、これによって、ソーラーアセンブリが全て一列にある時に、一つのソーラーアセンブリ１０からそれに隣接するソーラーアセンブリ１０へ増加する力のこの伝達を効果的に排除する。ソーラーコレクタアセンブリ１０の列９０に沿った中間にドライバ４００を配置する既知の技術によって、単一のドライバ４００は、図１の実施形態の駆動ロッド５６に隣接することが必要である駆動要素カプラー９２と同じ強さの駆動要素カプラー９２を使用しながら、２倍の数のソーラーコレクタアセンブリ１０を駆動できる。また、ソーラーコレクタアセンブリ１０の列９０に沿った中間にドライバ４００を配置することによって、単一のドライバによって駆動できるソーラーコレクタアセンブリ１０の数が熱膨張の影響で制限される場合、単一のドライバによって駆動できるソーラーコレクタアセンブリ１０の数が増加される。
【００２９】
ドライバ５２と４００の操作は、予めプログラムされることができ、ソーラーサイトの特定の位置に調節されることができる。その位置は、例えば、ＧＰＳデバイスからの情報を使用して決定できる。また、ドライバ５２と４００の動作は、当然のことながら遠隔制御されることができる。全てのソーラーコレクタアセンブリ１０を中央電子コントローラから遠隔制御することの一つの利点は、全てのソーラーコレクタアセンブリ１０における十分に機能的な電子コントローラを必要とせずに、各アセンブリ１０における単純化されたコントローラと十分に機能的な中央電子コントローラによる、設置全体のコスト削減である。他の利点は、オペレータがアセンブリ１０から他のアセンブリ１０へ物理的に移動して各アセンブリ１０に関連する電子コントローラのメンテナンス等を行う必要がないことであり、そしてそれは、大きな設置場所において非常に時間がかかることが判明している。また、ユーザは、各列にサイトパラメータを入力する必要がなく、むしろ、それは、中央電子コントローラで達成される。ソーラーコレクタアセンブリ１０は、強風状態中に安全傾斜角度へ傾けられる(しまいこまれる）必要がないように十分に強く設計される。しかしながら、中央電子コントローラを使用することは、強風中にソーラーコレクタアセンブリ１０をしまうことを容易にする。
【００３０】
図１０は、朝に見られる略東向きの方位のソーラーコレクタアセンブリ１０Ａ、１０Ｂ、及び図１０Ｃの列９０を示し、他方、図１１と図１２は、正午と略西向き方位の夕方の列９０を示す図である。チルトアセンブリ５０は、図１に示すように、ドライバ５２と駆動ロッド５６を含む。更に、チルトアセンブリ５０は、アセンブリ１０Ａ、１０Ｂとアセンブリ１０Ｂ、１０Ｃのドライバ要素５４の外側端部６０同士を連結する駆動要素カプラー９２を含む。図１３は、図１２のアセンブリ１０Ｂの部分拡大図であり、駆動要素カプラー９２とドライバ要素５４の外側端部６０の旋回可能な接続を示す。駆動要素カプラー９２は、駆動ロッド５６と同様であり、クレビスタイプの端部９４、及びこのクレビスタイプ端部９４内にちょうど収まるサイズにされた簡素な円筒形端部９６を有する。この円筒形端部９６は、カプラー９２の有効長が変更できるように多数の穴９８を有する。カプラー９２の長さを変更するための他の技術を使用しても良い。駆動要素５４の外側端部６０で旋回可能な接続を使用することによって、アセンブリの列９０中のアセンブリ１０の配列をあまり重要ではなくする。このことは、アセンブリ１０の列９０が、広範囲で費用のかかる敷地造成の必要がないほど平らでない、でこぼこで、起伏があるなどの支持表面１４上に使用されることを可能にする。
【００３１】
ソーラーコレクタアセンブリ１０の列９０のさらなる例を図１８に示す。図１８の例と図１と図１１に示された例の違いの幾つかは、ソーラーコレクタモジュール２２の異なる配置を使用することと、図１に示される列の端部におけるチルトアセンブリ５０の代わりに列９０に沿った中間にチルトアセンブリ４０２を使用することを含む。チルトアセンブリ４０２の構造とその使用から生じる利点は、図１９、図２０及び図２１を参照して上記で議論されている。
【００３２】
列９０において、図１８の全ソーラーコレクタアセンブリ１０は、略同一東西パスやラインに沿った位置される２列のソーラーコレクタアセンブリであると考えられる。３個のソーラーコレクタアセンブリが列９０のチルトアセンブリ４０２の各片側に示されているが、実際には、典型的には、もっと多くのソーラーコレクタアセンブリが単一の列９０を構成する。図１８の列９０と図１１の列９０との他の違いは、隣接するソーラーコレクタアセンブリ１０の間の北ベース６６の使用であるが、列の端部と、ドライバ４００の両側のアセンブリ１０の間のギャップ４０４に配置される、南ベース２８と同様の、より小さな北ベース６６Ａの使用である。典型的には、単一の支持支柱７０のみが北ベースに接続される場合、より大きな北ベース６６の使用が必要ないことが見出されている。
【００３３】
図１４から図１７は、ソーラーコレクタアセンブリ１０の各列に沿って結合器ボックスアセンブリ２８０を使用する他の例を示す図である。各ソーラーコレクタアセンブリ１０からの配線は、結合器ボックスアセンブリ２８０に達するまで、駆動要素５４に沿って、及び駆動要素カプラー９２に沿って通過する。図１４から図１７には示されていないが、配線は、駆動要素カプラー９２の図示されない開口部を通過して可撓性ホース２８４の開口端部２８２へ入り、可撓性ホース２８４を通過して結合器ボックス２８６へ入る。ホース２８４の適切な動きは、トレイ２８７の使用によって支援され、そしてそれは駆動要素カプラー９２が日中に動く時に、ホース２８４が絡まったり、巻きついたり、或いは最小配線曲がり半径を減少したりすることを避けるのに役立つ。図１７に示すように、ホース２８４の角度方向は駆動要素５４に平行な平面内に略入るようになっている。
【００３４】
南ベース２８と北ベース６６の重みの決定は、アセンブリ１２のサイズと構成に基づいてサイト特有でなされることができ、又は典型的なアセンブリ１２の構成と予測される風荷重に基づいてなされることができる。重みの決定は、エンドユーザや設置者によって、或いはアセンブリ１２の製造者によってなされることができる。南ベース２８と北ベース６６の重みの１つの典型的な決定方法は、ユーザや設置者にガイドラインを提供し、チルト角度の特定範囲にわたって方向付けられたアセンブリ１２の表面積の特定範囲に対して、南ベース２８と北ベース６６の推奨される重みが、予測風速の異なる範囲に対して提供できるようにすることである。或いは、製造者は、ユーザや設置者に、特定の設置に対する情報に基づいて南ベース２８と北ベース６６の推奨される重みを提供することができる。
【００３５】
上記では、ａｂｏｖｅ（上方に）、ｂｅｌｏｗ（下に）、ｔｏｐ（頂部）ｂｏｔｔｏｍ（底部）、ｏｖｅｒ（上、越えて、等）、ｕｎｄｅｒ（下方に）等の用語を使用したかもしれない。これらの用語は、本発明の理解に役立つように使用されており、意味を制限するために使用されているのではない。北と南という方向は、設置場所が北半球にあるとの前提で使用された。より包括的な用語、例えば、北を表す極、及び南を表わす赤道又は赤道付近などは、北半球と南半球の両方における設置場所をカバーするために使用できる。
【００３６】
変更及び変形は、本発明の主題から逸脱しない範囲内で、開示された実施形態に対して行うことができる。例えば、トルク部材２４は、丸形及び矩形を含む種々の断面形状を備えることができ、部分的な又は完全な固体内部を持つことができ、一つ以上の材料から作ることができ、その長さ方向に沿って変化する種々の構造的特徴を有することができる。ソーラーコレクタモジュール２２のためのサポートやフレームとして働くトルク部材２４とレール２６は、剛性の矩形台のような他のソーラーコレクタ支持構造体によって置き換えることができる。従って、チルトアセンブリ５０は、トルク部材２４以外の構造物へ固定することができる。ソーラーコレクタ支持構造体は、固定されたチルト軸４２回りではなく、例えば、瞬間的なチルト軸の範囲回りに傾くように取り付けることができる。
【００３７】
上記で参照されたいずれかの又は全ての特許、特許出願、及び印刷出版物が参照することにより本発明に組み込まれる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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