(57)【要約】一連の細長い樋形パラボラ反射器（４６）を開示する。光学制御装置（４８）によって、太陽光線に対し、一連の反射器（４６）の方位を２軸線に関して、基本的に垂直に保持し、太陽光線を反射させ、それぞれ細長い反射器の線状の焦点に沿って、この反射した太陽光線を集光させ、これにより（ａ）反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線をこの線状の焦点に配置された管に衝突させることによって、この管内の水を加熱する。また（ｂ）フレネルレンズを使用して、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を、反射して点状の焦点を結ぶ太陽光線に光学的に変換させ、太陽電池を使用し、この反射して点状の焦点を結ぶ太陽光線を太陽電池に衝突させて、電気を発生させる。
2004527723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）直列、及び並列に配置され、線状の焦点を結ぶ一連の線形の樋形パラボラ反射器に、太陽光線を衝突させ、
（ｂ）前記反射器が個々に、及び集合的に、前記太陽光線に基本的に垂直になるよう、少なくとも１個の基本的に水平な水平軸線の周りに、前記反射器を機械的に傾けると共に、基本的に垂直な垂直軸線に対し、湾曲した軌道に沿って、集合的に前記反射器を機械的に回転し、
（ｃ）前記垂直な関係を保持するため、それぞれ前記基本的に水平な水平軸線、及び前記基本的に垂直な垂直軸線の周りの前記反射器の傾き、及び前記反射器の軌道位置を補正し、
（ｄ）反射した太陽光線によって、各前記反射器の線状の焦点において、管内に流入する水を加熱し、
（ｅ）次に使用するため、前記管で加熱された水を流出する水として排出することを特徴とする太陽エネルギーを熱エネルギーに変換する方法。
【請求項２】
機械的に傾ける前記工程と、その傾きを補正する工程とにおいて、全ての前記反射器を集合的に傾けて、前記反射器の傾きを補正する請求項１による方法。
【請求項３】
前記反射器を機械的に傾ける前記工程を、複数個の平行な基本的に水平な水平軸線の周りで行う請求項１による方法。
【請求項４】
前記反射器を集合的に傾ける工程を、円形の軌道に沿って行う請求項１による方法。
【請求項５】
（ａ）線状の焦点を結ぶ一連の樋形パラボラ反射器に太陽光線を衝突させ、
（ｂ）少なくとも１個の基本的に水平な水平軸線に関して、前記反射器を機械的に、集合的に傾けると共に、基本的に垂直な垂直軸線に関して、湾曲した軌道に沿い、前記反射器を機械的に、集合的に回転し、
（ｃ）前記基本的に垂直な関係を保持するため、前記反射器の傾きの方位、及び軌道の方位を集合的に位置補正し、
（ｄ）反射した太陽光線を各前記反射器の線状の焦点に沿って、電気エネルギーに変換し、
（ｅ）使用のため、前記電気エネルギーを送達することを特徴とする太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する方法。
【請求項６】
変換する前記工程において、反射太陽光線の前記線状の焦点を一連の点状の焦点に変化させ、この変化位置で、前記点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を一連の太陽電池に衝突させる請求項５による方法。
【請求項７】
前記変化させる工程において、線状に焦点を結ぶ反射太陽光線を一連のフレネルレンズに通す請求項６による方法。
【請求項８】
前記太陽電池に衝突させる工程より前に、前記フレネルレンズを通過した漂遊太陽光線を少なくとも１個の集束表面から、各太陽電池に反射させる請求項６による方法。
【請求項９】
前記変換工程において、各反射器の線状の焦点における反射太陽光線をして、太陽電池上に、点状の焦点を結ばせ、各太陽電池から前記電気エネルギーを出力させる請求項５による方法。
【請求項１０】
直線状に一連のフレネルレンズに、前記線状の焦点を結ぶ太陽光線を通過させることによって、前記点状の焦点を結ばせる請求項９による方法。
【請求項１１】
前記線状の焦点を結ぶ太陽光線を一連のフレネルレンズに通過させ、太陽電池の周縁に配置した樋状反射器によって、各フレネルレンズから出力する太陽光線を、関連する前記太陽電池に集中させることにより、前記点状の焦点を結ばせる請求項９による方法。
【請求項１２】
太陽光線と反射器との間の基本的に垂直な関係を維持するため、一連の樋状パラボラ反射器を徐々に、集合的に回転し、傾動させる工程と、前記反射器の線状の焦点に沿って集光した反射太陽光線を、熱エネルギーと電気エネルギーとから成るエネルギーの群から選択された少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換させる工程とから成ることを特徴とする太陽エネルギーを少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換する方法。
【請求項１３】
前記変換工程において、管に含まれる水を各線状の焦点において、反射太陽光線によって加熱する請求項１２による方法。
【請求項１４】
前記変換工程において、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を、前記線状の焦点に沿う離間した位置において、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線に変換し、前記離間した位置における太陽電池に、前記点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を衝突させて、電気を発生させる請求項１２による方法。
【請求項１５】
前記変換工程において、前記線状の焦点の若干に沿い、管に収容された水を加熱し、他の線状の焦点に隣接する太陽電池を付勢し、電気エネルギーを発生させる請求項１２による方法。
【請求項１６】
前記変換工程において、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線をして、直線状に離間された太陽電池上の複数個の位置で、点状の焦点を結ばせて電気を発生させる請求項１２による方法。
【請求項１７】
前記変換工程において、線状の焦点を結ぶ反射太陽光線によって、線状の焦点の若干に沿って、管内に収容された水を加熱し、更に他の線状の焦点において、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線をして、太陽電池上に、点状の焦点を結ばせて、電気を発生させる請求項１２による方法。
【請求項１８】
各反射器が基本的に太陽光線に対し垂直になるように、反射器の組立体を位置決めし、
線状の焦点に沿って、集中した状態に太陽光線が焦点を結ぶよう、各前記反射器から前記太陽光線を反射させ、
線状に焦点を結ぶ前記反射太陽光線を、熱エネルギー、電気エネルギー、及びその両方から成る群から選択された少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換することを特徴とする太陽エネルギーを少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換する方法。
【請求項１９】
前記変換する工程において、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線によって、少なくとも１個の線状の焦点に沿い、管内の水を加熱する請求項１８による方法。
【請求項２０】
前記変換する工程において、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を、少なくとも１個の線状の焦点において、屈折させて、点状の焦点を結ぶ太陽光線にし、更に、前記点状の焦点を結ぶ太陽光線を、他の線状の焦点に近い複数個の太陽電池に衝突させて、電気を発生させる請求項１８による方法。
【請求項２１】
樋形パラボラ反射器の組立体を使用して、前記反射工程を行う請求項１８による方法。
【請求項２２】
前記位置決め工程において、太陽の位置を連続的に検知し、前記太陽の相対位置が変化すると、前記反射器の方位を徐々に双方向に変更して、前記の基本的に垂直な関係を維持する請求項１８による方法。
【請求項２３】
前記検知の工程を光学的に行い、前記変更する工程を電気機械的に行う請求項２２による方法。
【請求項２４】
離間して平行な基本的に水平な水平軸線に関し回動するよう、上部フレーム上に前記反射器の組立体を取り付ける工程と、基本的に垂直な垂直軸線を有する下部フレーム上に、上部フレームを回転可能に取り付ける工程とを更に有し、前記位置決め工程において、前記基本的に水平な水平軸線の周りに前記反射器を基本的に一体に回動させ、前記基本的に垂直な垂直軸線の周りに前記上部フレームを回転させて、太陽の動きに従動させる請求項１８による方法。
【請求項２５】
前記位置決め工程において、前記太陽の絶えず変化する相対位置を連続的に、光学的に検知して制御信号を発生し、この制御信号によって、前記基本的に水平な水平軸線の周りの前記反射器の位置を、少なくとも１個の動力装置が回動させて調整し、更に前記制御信号によって、前記基本的に垂直な垂直軸線の周りに前記下部フレームに対して、前記上部フレームを、少なくとも１個の他の動力装置が回転させ、これにより太陽に対する前記垂直な関係を連続的に維持する請求項２４による方法。
【請求項２６】
前記位置決め工程において、前記太陽の絶えず変化する相対位置を連続的に、光学的に検知して制御信号を発生し、この制御信号によって、前記基本的に水平な水平軸線の周りに、第１モータ被動アクチュエータが前記反射器を回動させ、更に前記制御信号によって、前記基本的に垂直な垂直軸線の周りに、前記下部フレームに対して、第２モータ被動アクチュエータが前記上部フレームを回転し、これにより太陽に対する前記垂直な関係を連続的に維持する請求項２４による方法。
【請求項２７】
前記第１モータ被動アクチュエータはねじ移動装置から成り、前記第２モータ被動アクチュエータはスプロケットチェーン駆動装置と、プーリケーブル駆動装置とから成る群から選択された駆動装置から成る請求項２６による方法。
【請求項２８】
前記位置決め工程は（ａ）第１移動システムを使用して、前記垂直軸線に対する前記反射器の傾動位置を集合的に変更することと、（ｂ）第２移動システムを使用して、前記水平軸線に対して前記反射器を集合的に回転することとを行う請求項１８による方法。
【請求項２９】
前記位置決め工程より前に、下部静止フレーム上に回転するように支持された上部フレーム上に、前記反射器を取り付ける工程を行い、地面掛合支柱、屋根掛合支柱、及び無支柱支持構造から成る群から選択した構造によって、前記下部静止フレームを支持する請求項１８による方法。
【請求項３０】
フレネルレンズと、点状の焦点を結ぶ太陽光線を発生するための収束テーパ第２反射器と、電気を発生させるため点状の焦点を結ぶ太陽光線を衝突させる太陽電池とから成る群から選択した集光装置に、線状の焦点を当てることによって、線状に焦点を結ぶ反射太陽光線を、点状に焦点を結ぶ反射太陽光線に変換することを前記変換工程で行う請求項１８による方法。
【請求項３１】
前記位置決め工程において、太陽の位置を光学的に決定し、更に、前記太陽光線との基本的に垂直な関係に、電気機械的に双方向に、前記反射器をもたらすことを行う請求項１８による方法。
【請求項３２】
前記変換工程において、管内の水を線状の焦点で加熱し、更に、前記太陽光線に配列されていない位置において前記管を熱絶縁する請求項１８による方法。
【請求項３３】
変換工程では、直接使用する直流電気、保存する直流電気、及び／又は交流電気に変換する直流電気を発生する請求項１８による方法。
【請求項３４】
（ａ）直列、及び並列に配置され、線状の焦点を結び、角度調整できる一連の線形の樋形パラボラ反射器と、
（ｂ）角度調整できる一連の前記樋形パラボラ反射器を支持する上部フレームと、
（ｃ）前記上部フレームを軌道上に回転可能に支持する下部フレームと、
（ｄ）太陽光線と前記反射器との間の基本的な垂直性を得て、その垂直性を保持し、これにより前記反射器が太陽光線を反射し、線に沿って焦点を結ばせるよう、各前記樋形パラボラ反射器の角度を集合的に調整するため、及び前記下部フレーム上で前記軌道に沿って、前記上部フレームを曲線的に移動させるための制御システムと、
（ｅ）反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を熱エネルギーに変換するため、線状の焦点の少なくとも１個に位置するエネルギー変換器とを具えることを特徴とする太陽エネルギーを熱エネルギーに変換する装置。
【請求項３５】
線状の焦点を結ぶ反射太陽光線によって加熱される水を収容し、前記線状の焦点の少なくとも１個に位置する管を前記エネルギー変換器が具える請求項３４による装置。
【請求項３６】
反射して線状に焦点を結ぶ太陽光線が前記管に衝突するところを除く管の外面に、担持された外部熱絶縁物を更に具える請求項３５による装置。
【請求項３７】
前記管を配置している線状の焦点において、細長いハウジングを更に具える請求項３５による装置。
【請求項３８】
前記管に衝突させる前に、線状の焦点を結ぶ反射太陽光線が通過する窓を前記ハウジングが具える請求項３７による装置。
【請求項３９】
上部フランジと、下部フランジと、ウェブとから成る湾曲Ｉ形ビームを前記軌道が具え、前記上部ハウジングはＩ形ビーム従動部を具える請求項３４による装置。
【請求項４０】
前記下部フレームに対し前記上部フレームを回転させるよう、前記Ｉ形ビームの前記下部フランジに接触して回転し得る第１ローラと、前記上部フレームが前記軌道から飛び上がるのを防止するため、前記Ｉ形ビームの前記ウェブに接触する第２ローラとからそれぞれ前記Ｉ形ビーム従動部が成る請求項３９による装置。
【請求項４１】
各前記Ｉ形ビーム従動部の前記第１ローラと、前記第２ローラとが前記上部フレームの少なくとも１個の移動台によって、回転可能に支持されている請求項４０による装置。
【請求項４２】
前記移動台がトラニオンを具える請求項４１による装置。
【請求項４３】
前記反射器が直列、及び並列に一団として相互に連結されている請求項３４による装置。
【請求項４４】
前記制御システムは前記反射器に連結された少なくとも１個の移動可能なトグル装置と、前記垂直性を達成し、維持するため、前記角度調整を達成するよう、前記トグル装置を移動させる選択的に作動するモータとを具える請求項３４による装置。
【請求項４５】
前記垂直性を達成し、この垂直性を維持するため、前記軌道上で、前記下部フレームに対し前記上部フレームを回転させるモータ被動装置を前記制御システムが具える請求項３４による装置。
【請求項４６】
前記反射器に連結された少なくとも１個の回転可能なトルク管と、前記垂直性を達成し、この垂直性を維持するため、前記角度調整を行うための選択的に回転するモータとを前記制御システムが具える請求項３４による装置。
【請求項４７】
（ａ）太陽光線を衝突させ、反射させるための線状に焦点を結び角度調整可能な一連の樋形パラボラ反射器と、
（ｂ）角度調整可能な一連の前記樋形パラボラ反射器を支持する上部フレームと、
（ｃ）軌道上に前記上部フレームを回転可能に支持する下部フレームと、
（ｄ）太陽光線と前記反射器との間の垂直性を基本的に達成して、この垂直性を維持し、前記反射器が太陽光線を反射し、線に沿って焦点を結ばせるため、各前記樋形パラボラ反射器の角度を集合的に調整すると共に、前記下部フレームの前記軌道に沿い前記上部フレームを回転させる制御システムと、
（ｅ）反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を電気エネルギーに変換させるため、線状の焦点の少なくとも１個に設置されたエネルギー変換器とを具えることを特徴とする太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する装置。
【請求項４８】
線状の焦点を結ぶ反射太陽光線を、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線に変化させるため、前記線状の焦点の少なくとも１個に設置された点焦点形成構造と、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を電気エネルギーに変換するため、点状の焦点にある太陽電池とを前記エネルギー変換器が具える請求項４７による装置。
【請求項４９】
前記点焦点形成構造は前記線状の焦点に沿って、直線状に配置された一連のフレネルレンズを具える請求項４８による装置。
【請求項５０】
前記点焦点形成構造は少なくとも１個の収束側壁面と、狭小部とをそれぞれ有する集光器を具え、前記狭小部に前記太陽電池を配置した請求項４８による装置。
【請求項５１】
上部フランジと、下部フランジと、ウェブとから成る湾曲Ｉ形ビームを前記軌道が具え、前記上部ハウジングはＩ形ビーム従動部を具える請求項４７による装置。
【請求項５２】
前記下部フレームに対し前記上部フレームを回転させるよう、前記Ｉ形ビームの前記下部フランジに接触して回転し得る第１ローラと、前記上部フレームが前記軌道から飛び上がるのを防止するため前記Ｉ形ビームの前記ウェブに接触する第２ローラとからそれぞれ前記Ｉ形ビーム従動部が成る請求項５１による装置。
【請求項５３】
前記第１ローラと、前記第２ローラとが前記上部フレームの少なくとも１個の移動台によって、回転可能に支持されている請求項５２による装置。
【請求項５４】
前記移動台がトラニオンを具える請求項５３による装置。
【請求項５５】
前記反射器が直列、及び並列に一団として相互に連結されている請求項５０による装置。
【請求項５６】
前記制御システムは前記反射器に連結された少なくとも１個の移動可能なトグル装置と、前記垂直性を達成し、維持するため、前記角度調整を達成するよう、前記トグル装置を移動させるように、選択的に作動するモータとを具える請求項４７による装置。
【請求項５７】
前記垂直性を達成し、この垂直性を維持するため、前記軌道上で、前記下部フレームに対し前記上部フレームを回転させるモータ被動装置を前記制御システムが具える請求項４７による装置。
【請求項５８】
前記反射器に連結された少なくとも１個の回転可能なトルク管と、前記垂直性を達成し、この垂直性を維持するため、前記角度調整を行うための選択的に回転するモータとを前記制御システムが具える請求項４７による装置。
【請求項５９】
一連の樋形パラボラ反射器と、
太陽光線と前記反射器との間の基本的に垂直な関係を維持するための制御システムと、
前記反射器の線状の焦点に沿って集中する反射太陽光線を、熱エネルギーと、電気エネルギーとから成る群から選択された少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換するエネルギー変換器とを具えることを特徴とする太陽エネルギーを少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換する装置。
【請求項６０】
線状の焦点を結ぶ反射太陽光線が水を加熱するよう、前記線状の焦点の少なくとも若干において、水を収容した管を前記エネルギー変換器が具える請求項５９による装置。
【請求項６１】
反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を、この線状の焦点の少なくとも若干に沿う離間した位置で、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線に変換する太陽光集光器と、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を衝突させて電気を発生させるため、前記離間した位置に隣接する太陽電池とを前記エネルギー変換器が具える請求項５９による装置。
【請求項６２】
（ａ）線状の焦点を結ぶ反射太陽光線が水を加熱するよう、前記線状の焦点の少なくとも若干の位置にある水を収容する管と、（ｂ）反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線に変換するよう、所定の線状の焦点にある太陽光集光器と、（ｃ）点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を衝突させて、電気を発生させるため、各前記太陽光集光器に隣接する太陽電池とを前記エネルギー変換器が具える請求項５９による装置。
【請求項６３】
反射器の組立体と、
各前記反射器を太陽光線に対し基本的に垂直に保持し、各前記反射器から反射する太陽光線を線状の焦点に沿って集中させる反射器制御システムと、
前記線状の焦点を結ぶ反射太陽光線を受け取って、この反射太陽光線を、熱エネルギーと、電気エネルギーと、その両方とから成る群から選択された少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換するエネルギー変換器とを具えることを特徴とする太陽エネルギーを少なくとも一つの他の形のエネルギーに変換する装置。
【請求項６４】
反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を衝突させて、水を加熱するよう、水を収容する管を前記エネルギー変換器が具える請求項６３による装置。
【請求項６５】
反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線を、前記線状の焦点の少なくとも１個において、点状の焦点を結ぶ太陽光線に変化させる屈折レンズと、前記点状の焦点を結ぶ太陽光線を衝突させて、電気を発生させる複数個の太陽電池とを前記エネルギー変換器が具える請求項６３による装置。
【請求項６６】
太陽の位置を連続的に検知する少なくとも１個のセンサと、前記基本的に垂直な関係を維持するため、太陽の相対位置が変化すると、前記反射器の方位を徐々に、双方向に変化させる少なくとも１個の動力移動装置とを前記制御システムが具える請求項６３による装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、熱エネルギー、及び電気エネルギーを含む他の形のエネルギーに太陽光線を変換することにあり、また特に、本発明は一斉に動かすように、一連に連結された細長い凹形の樋形反射器を使用し、反射器と太陽光線との間の垂直性を本質的に維持して、直線状に焦点を結ぶ反射太陽光線によって、水を加熱し、線状の焦点を結ぶ反射太陽光線から生ずる点状の焦点を結ぶ反射太陽光線によって、電気を発生させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーは自由に、日常利用することができる。それはクリーンなエネルギーであり、汚染源にならない。電力、及び熱源を得るため、信頼性が高く、長期にわたり、安価に、有効な方法で、太陽光線を使用することは本発明が実現するまで、解決できない問題であった。
太陽光線を直接、熱エネルギー、又は電気エネルギーに変換するため、パネル状の太陽熱変換器を使用することが提案されている。
電気を発生するため、直接の太陽光線を使用するペデスタルで支持された平坦パネルは太陽熱の一プロジェクトの一部であった。
【０００３】
単一支柱、又はペデスタル上に取り付けた円形の凹形反射器が提案されている。この方法はサウジ・アラビアで Solerasの淡水化プロジェクトに使用され、米国カリフォルニア州 Daggetのソーラー・ツウ・プロジェクトに使用された。
並んだ列に傾斜させて位置させ、群をなして設置した固定位置の反射器が提案されている。米国特許第4202322 号を参照されたい。このような設備は米国アリゾナ州フェニックスのフェデラル・コレクショナル・インスティテューションで造られた。
【０００４】
傾けられる長い凹形の反射器組立体が利用され、その一つはFPL Energy SEGS VIII、IXによって所有されており、米国カリフォルニア州 Barstowにある。
直接、太陽光線を利用し双方向に制御されるフレネルレンズと、太陽電池組立体とを具えるソーラーシステムが提案されている。例えば、米国特許第4649899 号を参照されたい。また、米国特許第4245153 号をも参照されたい。太陽を２軸追跡するための光学検出器は既知である。
【０００５】
上述の提案、及び設備は太陽エネルギーを熱エネルギー、及び／又は電気エネルギーに変換するための信頼性が高く、安価で、有効で、必要に応じ容量を変えられるシステムを提供するまでに到っていない。熱エネルギー、及び電気エネルギーのための小容量にも、大容量にも使用できるように大きさが可変で、信頼性が高く、有効で、安価なエネルギー変換プラントが長く要望されている。
【発明の開示】
【０００６】
要約すれば、本発明は太陽エネルギーを熱エネルギー、及び／又は電気エネルギーに変換するための長い間の問題点を解決し、又はほぼ軽減するものである。本発明は希望する容量にシステムの大きさを関連付けることができ、エネルギー変換のための信頼性があり、安価なシステムを提供する。
【０００７】
細長い凹形の一連の樋形パラボラ反射器の方位を制御装置により、太陽光線に対し、基本的に垂直に双方向に維持し、太陽光線を反射させ、各反射器の線状の焦点に沿って、太陽光線を集中させ、これにより、（ａ）管に反射太陽光線を衝突させることによって、この管に含まれる水を線状の焦点で加熱し、及び／又は（ｂ）線状の焦点を結ぶ反射太陽光線を、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線に光学的に変換し、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を衝突させる太陽電池を使用して、この点状の焦点を結ぶ反射太陽光線から電気を発生させる。
【０００８】
上述したところから明らかなように、本発明の第一の目的は太陽エネルギーを熱エネルギー、及び／又は電気エネルギーに変換する従来技術の長い間にわたる問題点を解決し、又は問題点を実質的に軽減するにある。
【０００９】
また、本発明の他の主要な目的はエネルギーを変換するための信頼性があり、安価なシステムであって、希望する容量にそのシステムの大きさを関連させることができるエネルギー変換システムを得るにある。
【００１０】
本発明の非常に重要な他の目的は一連の細長い凹形の樋形パラボラ反射器の方位を制御装置によって、太陽光線に本質的に垂直に双方向に維持し、太陽光線を反射させ、各細長い反射器の線状の焦点に沿って太陽光線を集中させ、これにより、（ａ）反射太陽光線を管に衝突させることによって、線状の焦点において、この管に含まれる水を加熱し、及び／又は（ｂ）線状の焦点を結ぶ反射太陽光線を、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線に光学的に変換し、これにより、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を衝突させる太陽電池を使用して、電気を発生させる太陽エネルギーの変換装置を得るにある。
【００１１】
添付図面を参照して、本発明を一層詳細に説明し、本発明のこれ等の目的、及びその他の目的、及び本発明の要旨を一層明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は太陽の自由に得られる無限のエネルギーを利用して、電気エネルギー、及び熱エネルギーを発生するものである。本発明の実施例の規模は必要に応じて、居住用、及び小規模事業用の小型の単独のシステムから、プラント用、又は工場用の中間的な大きさの設備まで、更に、カリフォルニア州における電力危機を解消するとまではいかないにしても、電力危機を緩和する目的の巨大な組立体にまで及んでいる。この太陽光発電の発明は設置、及び維持の費用が安価であり、信頼性が高く、殆ど保守を必要とせず、作動の効率が高く、作動の費用が安く、環境を汚染することがない。太陽は無限の資源である。
【００１３】
本発明を使用すれば、事業所、産業設備、小売業者、及び事務所用建物、家庭、農場、及び村落はその必要な電力、及び熱動力の全部ではないにしろ、若干を生産することができ、化石燃料、及び核燃料から生ずる動力の価格が高騰する時のような事業の経営費用の抑制し難い増大を避けることができる。
【００１４】
本発明は通常の平坦板太陽集熱器に比較し、単位面積当たり著しく多くのエネルギーを造り出すことができる。また、通常の平坦板太陽集熱器では行うことができない大量の熱エネルギーの同時発生を、本発明集中太陽光発電システムは自動的に行うことができる。
【００１５】
今日まで、遠隔の地に設備を設ける場合、購入電力を引き込むのに、即ち外部から電力を供給するのに膨大な費用を要すること、ジーゼル油、ガス、又はプロパンによる発電には費用がかかり、騒音を発生し、空気を汚染すると言うような困難な選択に直面して来た。本発明は家庭や企業に動力を与え、水を汲み出し、土地を潅漑し、遠隔通信設備を作動させるのに必要な多くの電気エネルギー、及び／又は熱エネルギーを場所に関係なく、生産し得る規模、即ち大きさを定めることができる第３の一層良好な選択である。
【００１６】
動力発生を中央に集中させるのとは異なり、中央集中を行わない太陽動力の使用は巨大な送電塔や、高圧線の広範囲に分布した送電網を必要としない。その代わりに、どこでも入手できる太陽光を利用する。垂直性を確保するための二軸追跡システムを除き、移動部が存在しない。騒音も発生せず、環境汚染もなく、長年の稼働時間にわたり殆ど、保守を必要としない。
【００１７】
動力発生源を中央に集中させず、太陽光線から生ずる電力はピーク時に使用者に節電を要求することもなく、操作者の誤動作、又は公益事業、又は国家に対し敵意を抱くグループの計画的な犯行による全面的な停電の可能性もない。
【００１８】
建築物のための電力の発生を通じて、電力発生装置自身の費用は資金調達（担保）の一部として、建物の寿命中にわたり、償却することができる。建物の所有者が直面する最も大きな、最も抑制できない費用の一つは過去において、高騰した電力費用であることは驚くべきことである。本発明を使用すれば、現在、及び将来の年間において購入する電力費用の大部分を実際に無くすることができる。
【００１９】
国土が広く、水が豊富で、労働力が安い時は、環境と、再生不可能な燃料の抽出、燃焼及び浪費との間に存在する微妙なバランスについて、殆ど知られていなかった。しかし、今や化石燃料の供給には限界があることは余りにも明らかであり、これ等の資源は我々の環境、水の供給、及び食品の相互関係に回復不能の被害を与えることが明らかである。更に、一層採取し易い燃料資源が涸渇するにつれ、また世界中に、機械、労働力、及び輸送の費用が上昇し続けるにつれ、化石燃料の価格は上昇する。
【００２０】
皮肉にも、エネルギーに関する世界的な必要性に対する最も良き答えは常に太陽であった。太陽こそ我々のエネルギー需要の大きなパーセントを満たすものであり、従来の動力発生に伴う昔からのマイナスの側面から、我々を解き放つことができる。太陽熱利用の動力への切り替えは石炭、石油、及び核燃料により発生する環境汚染を減少させる。そのことは石油の使用を減少させ、化学的な供給原料、及びプラスチック原料のように、一層有効な用途に石油を使用することを可能にする。石炭の使用も減少する。また、太陽熱の利用は原子力の需要を減少させ、又は消滅させ、原子力発電に伴う多くのリスクや問題を解消することができる。
【００２１】
太陽は世界の大規模なエネルギー需要を満たすように貢献し始めたばかりではあるが、１９５８年以来、直接の太陽光が人工衛星や宇宙船に動力を供給している。１９７０年代に、公益事業の送電線に接続できない程、遠い位置まで、最初の世界規模での太陽光発電による電力の供給が行われた。次に、ソラー産業が一層有効なシリコンセル、及びジェネレータを開発したので、一層大きなグリッドを接続した直接太陽光設備が実用化された。
【００２２】
本発明は宇宙に集約的でない。本発明の一実施例は現存する屋根の頂部に取り付けることができ、基本的に付加的な空間を全く必要としない。パッド等の上に地上に取り付けるシステムも一つの選択肢である。柱に取り付けるのも他の選択肢である。
【００２３】
数例を挙げると、住居、事業所の建物、製造工場、アパート、学校、病院、遠方通信施設、遠隔計測設備、沖合台座、揚水設備、淡水化設備、消毒システム、原始地域野営場、司令部施設、遠隔医療設備、冷凍システム、農場、酪農場、遠隔村落、測候所、空気調整システム等に組み合わせて、本発明の種々の実施例を使用することができる。
【００２４】
また、本発明は（ａ）直流電流による腐食に対するカソード防食を行う場合、（ｂ）電池に電気エネルギーを貯蔵する場合、及び（ｃ）電力を発生して、公益会社に販売する場合に有用である。
【００２５】
太陽は化石燃料とは異なり、発生位置をどこに選択することも自由なエネルギー源である。このエネルギーは鉱山で採掘したり、輸送したり、精製したり、燃やしたり、販売する必要もない。従って、エネルギーを発生するためのこれ等全ての工程の費用は不要である。環境汚染も全く無い。大気中に放出する粒子もガスも無い。大量の冷却水も必要がない。（太陽電池を冷却するために使用される少量の水は同時に発生する動力の第２の形となり、即ち住居用、及び営利用の多くの用途を有する熱エネルギーの発生になる。）従って、この水は保存される。高温の大量の排水を海岸の海水中に捨てることがないので、海温を上昇させることがなく、従って海岸に近い海洋の生物の生育環境や餌系統を変えたり、破壊することがない。太陽エネルギーの場合には、鉱山や深海で除去したり、埋めたりするいかなる種類の廃棄物もないから、我々の世代、又は将来の世代にも健康に有害なものがない。
【００２６】
本発明の種々の実施例はモジュラー、即ち組立ユニット形式であるから、大きくとも、小さくともいかなる設備にも適合でき、電気エネルギー、及び／又は熱エネルギーに対する設備の要求に、正確に適合することができる。発生する電力は直流（ＤＣ）であり、必要なら変換器、即ち直流交流変換器を使用して、交流（ＡＣ）に変換してもよい。
【００２７】
本発明の主要な要旨は天空の太陽の位置を二軸追跡するシステムを使用して、一連の樋形パラボラ反射器と、太陽光線との間の垂直性を維持し、反射して線状、又は点状の焦点を結ぶ太陽光線を熱エネルギー、及び／又は電気エネルギーに有効に変換する。
【００２８】
図１は本発明の一形態、即ち一システムを線図的に示したもので、符号４０にて、このシステムを示す。システム４０は下部固定フレーム、即ち下部静止フレーム４２と、この静止フレーム４２上で、移動するように、取り付けた上部回転フレーム４４と、上部フレーム４４によって、支持された樋形パラボラ反射器４６と、上部フレーム４４によって、支持された光学太陽位置決め制御装置４８と、回転駆動機構５０とを具える。この回転駆動機構５０によって、下部静止フレーム４２の周りに、上部回転フレーム４４を回転させ、光センサ、即ち太陽位置決め制御装置４８の制御の許に、太陽光線と、一連のパラボラ反射器４６の反射面との間の垂直性を維持する。更に、システム４０はトグル反射器傾動機構５２を具え、この傾動機構５２によって、一連のパラボラ反射器４６の傾動角を変化させ、太陽が天空を横切って移動する際、上記の垂直性を維持する。更にシステム４０はエネルギー変換装置５４を具え、反射して集中させた太陽光線を熱エネルギー、及び／又は電気エネルギーに変換するため、エネルギー変換装置５４をそれぞれ、各パラボラ反射器４６の焦点の線、即ち線状の焦点に沿って配置する。
【００２９】
システム、即ち装置４０の形に配置した時、本発明はモジュラー形式である利点がある。即ち、所定の能力の要求に応じて、比較的少ない数から、比較的多い数までの範囲にわたり、反射器の数を変化させることができる。
【００３０】
図１に示す形状では、下部フレーム４２は曲線の、好ましくは円形の軌道５６を具え、この軌道の横断面はフランジ５８、下部フランジ６０、及びウェブ６２から成るＩ形ビームである。軌道５６は鋼製であるのが好ましく、通常の鋼製設備で利用されるローラ技術を使用する図１に示す形態に形成する。軌道５６を複数個の床、屋根、又は地面掛合脚６４上に支持する。脚６４は任意希望する形式にすることができる。ここに詳細に説明するように、レベル出しのため、脚６４の全部、又は若干の長さを調整可能にすることができ、又は軌道５６を基本的に水平方向に設置するため、レベル出しを考えない場合には固定長さにする。脚６４を鋼構造にするが、若干の他の適切な材料を使用してもよい。図１に示す構造から異なる構造に、下部フレームを変化させ得ることはもちろんで、その場合でも、太陽の追跡を行い、十分な容量を設ける限り、本発明の範囲、即ち基本的な特徴から逸脱しない。
【００３１】
引き続き図１において、線図的に示す上部フレーム４４は横断面が長方形の中空棒素材で形成された長方形部材６６から成り、例えば、ねじ、即ちボルトナット緊締具から成る通常の連結具の使用、又は溶接などによって、長方形部材に、横部材６８の端部を一体に相互に連結する。図１に示す上部フレーム４４は本発明に関連する原理を示すように、基本的に線図的に示している。
【００３２】
図１には詳細に示さないが、上部フレーム４４は下部静止フレーム４２に関連して回転自在であり、例えば、ローラが軌道５６を往復して横切り、太陽光線と一連の各反射器４６の配列との間の垂直な方位の配列を維持する。ここに詳細に説明するように、光学検出器４８からの信号に応動して、モータ、及び回転駆動組立体５０によって、下部フレーム４２に対し、上部フレーム４４を回転移動させる。図１の位置７０における１個の反射器７６に関連する反射器フレームに光学検出器４８を取り付けて示す。
【００３３】
トグル傾動機構５２はモータで駆動される可逆的なねじジャッキ７２を具え、そのシリンダのヘッド端を上部フレーム４４に連結し、ピストンロッドの露出している末端７４を位置７８において、１個又はそれ以上の個数の反射器フレーム部材に枢着する。太陽に対する垂直性を維持するため、傾動を一体で変化させるため、一連の反射器７６を上記反射器フレーム部材によって支持する。ピストンロッド７４が突出し、後退すると、反射器７６はトグル機構８０によって、一体に傾動される。傾動機構５２とトグル機構８０とを図１に線図的に示す。一線に、または並列に並んでいる各反射器７６は反射器の上述の一体の傾動を許容する構造部材８３によって、１個、又は２個の隣接する反射器に、回転しないように連結されている。
【００３４】
上述したところから明らかなように、上部フレーム４４は光制御信号に従って、下部フレーム４２上で選択的に回転し、平行な樋形反射器７６はその傾動角を調整され、各反射器７６は、日中、太陽光線に対し、常時、ほぼ垂直である。本発明を著しく特徴づけるのは反射して線状に焦点を結ぶ太陽光線と、反射して点状に焦点を結ぶ太陽光線とを使用することである。
【００３５】
図２において、若干変更した下部フレーム４２′を示す。この実施例には上に説明した円形の軌道５６を示している。駆動チェーン９０は直立するＩ形ビーム軌道５６の下部フランジ６０に静止していて、上に説明したように、下部フレーム４２′に対して、上部フレームを選択的に回転させる。脚６４の代わりに、抜き差し可能な脚６４′を設ける。各脚６４′は相互に抜き差しできる関係の順次一線の脚セグメント９２、９４から成り、脚の全体の長さを調整することができ、軌道５６のレベル出しを行う。これを行うためには、止めねじ９６を緩め、脚セグメント９２、９４を調整して、全体の長さを正しい長さにし、脚セグメント９２を通じて、止めねじ９６をねじ込んで、脚セグメント９４に緊密に押し当て、脚の希望する全体の長さを維持する。追加された構造に起因する負荷を分配する安定性のため、斜めブレース９８を設ける。管状の脚セグメント９２の頂部、及び各斜めブレース９８の頂部を下部軌道フランジ６０の下側に溶接、又はその他の方法で適切に取り付ける。各斜めブレース９８の下端は関連する管状の脚セグメント９２に溶接、又はその他の適切な方法で取り付ける。
【００３６】
各管状の脚セグメント９４の下端は板、又はペデスタル１００に溶接するように図示されており、このペデスタルはボルトナット組立体１０２を通す孔を有しており、安定性のため、ボルトナット組立体の下部ヘッドはコンクリート内に埋設されている。
【００３７】
図３に、適切な上部フレーム４４′の一形式を示し、この上部フレームは本発明の原理を具体化している。上部フレーム４４′は円形軌道５６の上に重ねて位置し、配列された対をなす反射器フレーム１１０を支持しており、この反射器フレーム１１０によって、パラボラ反射器を一体に回転し、その傾動角を調整する。
【００３８】
この上部フレーム４４′は軌道５６と同様、比較的全体の寸法が小さい。しかし、反射して線状に焦点を結ぶ太陽光線、及び点状に焦点を結ぶ太陽光線を熱エネルギー、及び／又は電気エネルギーに変換する任意希望する機能のための必要に応じて、多くの反射器を収容するように拡大することができる。
【００３９】
図３に示す回転可能な上部フレーム４４′は鋼製が好適な端部ビーム、又はトラス１１２と、鋼製の内部ビーム１１４とを具えるように図示している。他の形式の適切なトラス、又はビームを使用することもできる。
【００４０】
各端部ビーム１１２は上部水平棒１１６と、下部水平棒１１８とから成るように図示されており、これ等水平棒を溶接などによって、数個の垂直交差棒１２０に一体に取り付ける。内部ビーム１１４は複数個の水平部材１２２と、２個の垂直部材１２４とから成り、水平部材１２２と垂直部材１２４とを相互に溶接している。複数個のビーム１３０は横方向に端部ビーム１１２と、中間ビーム、即ち内部ビーム１１４とに連結しており、従って、上部回転フレーム４４′は剛固な構造であり、反射器、エネルギー変換器、及び反射器フレームのための十分な支持体となっている。
【００４１】
図３に明示するように、各樋形パラボラ反射器７６は反射器フレーム１４０によって支持される。図３には唯８個の反射器フレーム１４０を示したが、上述したように、反射器の数、従って反射器フレームの数は図３に示す少数のものから著しく増大することができる。
【００４２】
各反射器フレーム１４０は基本的に剛固であり、３個のトラス１４６によって連結された頂部縦方向棒１４２と、底部縦方向棒１４４とから成る。各トラス１４６は直線棒１４８と、パラボラ棒１５０と、複数個のクロス棒１５２とを具え、クロス棒１５２は直線棒１４８とパラボラ棒１５０との間に横方向に渡っており、これ等部材１４８、１５０、１５２の全ての端部は溶接により、一体に連結されている。
【００４３】
各反射器フレーム１４０も２個の端板１５６に溶接した少なくとも１個の中心縦方向支持棒１５４を具え、次に一層詳細に説明するように、端板１５６によって、反射器の全体的な傾動を上部回転フレーム４４′に対して、回転して調整する。各端板１５６と、端部フレーム、即ち端部ビーム１１２との間に、端部車軸支承部１５８を渡し、以後詳細に説明するように機能させる。隣接内部板１５６を以下に一層詳細に説明する支承機構によって相互に連結し、これにより、隣接する反射器、及び反射器フレームの結合した傾動回転を達成する。
【００４４】
関連するパラボラ反射器の線状の焦点に、上述のエネルギー変換器５４を各反射器フレームによって支持する。変換器５４の両端に１個宛配置された２個の片持ちアーム１６０によって、エネルギー変換器５４を支持する。各アーム１６０を溶接などによって、中心棒１５４、及び一端のトラス１４６に連結し、関連する反射器７６の線状の焦点に関連する変換器５４を剛固に保持する。動力トグル機構５２を利用して、反射器が回転する際、この反射器と共に、エネルギー変換器５４は双方向に回転する。
【００４５】
図３には図示しないが、各反射器７６は３個の関連するパラボラ部材１５０のそれぞれに取り付けられており、パラボラ部材１５０は関連する反射器支持フレーム１１０の全長、全幅にわたっている。リベット、又はその他の適切な緊締具を使用して、反射器を関連するパラボラ部材１５０に連結する。各反射器７６はポリッシ、即ち艶出ししたシート状アルミニウム、又はその他適当な高反射性材料から成るのが好適である。
【００４６】
各反射器７６のためのエネルギー変換器５４の両端をアーム１６０によって支持する。アーム１６０は関連する変換器５４の両端のうちの一方に剛固に連結しているだけでなく、関連する反射器フレーム１４０へも溶接などによって位置１５１、１５３（図５参照）でも連結している。
【００４７】
各変換器５４、及び関連する支持アーム１６０は通常、中空であり、変換器５４へ流れ、変換器５４に通り、変換器５４から流れるパイプ内の液体の流れを収容している。その目的は、線状に、又は点状に焦点を結ぶ反射した太陽光線を熱エネルギー自身に変換することであり、又は後に一層詳細に説明するように、反射して点状に焦点を結ぶ太陽光線を電気エネルギーに変換中、非常に高温に曝される太陽電池を冷却することである。
【００４８】
上述したところから、図４の図示の重要性は明らかである。即ち、追跡光学太陽検出器、即ち光学位置決め制御装置４８は一連の反射器７６の方位と高さとに対する天空の太陽の位置を連続的に検知すると共に、反射器７６が太陽に対して全体的に垂直でない程度を検知して、双方向光センサ４８によって、その差を検出し、信号をモータ、及び回転駆動装置５０に発信し、太陽に対する垂直な位置に反射器の軸線を設置することが本発明の重要な要旨である。更に、検出器４８によって、モータ、及びトグル傾動機構５２に信号を発信し、これにより、太陽光線に対し垂直な関係に、パラボラ検出器の傾きを設定する。垂直な関係とは各反射器の上端縁１７０と下端縁１７２（図４参照）との間に引いた線と太陽の光線との交差角度である。
【００４９】
従って、高さと方位との観点から、反射器７６を連続して調整し、各樋形パラボラ反射器に衝突する太陽光線に対し、反射器の垂直性を維持する。その結果、各反射器７６から反射した太陽光線は関連するエネルギー変換器５４上に、線状の焦点を結び、ここに詳細に説明するように、反射して、ここに線状の焦点を結ぶ太陽エネルギーは熱エネルギーに変換し、又は点状の焦点を結び、電気エネルギーに変換する。
【００５０】
反射器トラス１５０と、樋形パラボラ反射器７６との間の関係は図５に、拡大した部分斜視図で明示する。図５の形態では、１個の代わりに、２個の中心縦補強棒１５４、１５４′を設け、構造的な完全性を増大する。
【００５１】
図６に、光検出器４８を非常に詳細に示す。検出器４８は２個のシャドウ装置１７２、１７４を支持する外部ハウジング１７０を具える。シャドウ装置１７２はシャドウ棒１７３を具え、このシャドウ棒１７３によって、太陽光線と、反射器の高さ、即ち傾動角との間の垂直な配列の欠如を１個、又はそれ以上の個数の光電池により検出する。シャドウ棒検出器１７４はシャドウ棒１７５を具え、このシャドウ棒１７５によって、垂直方位、即ち回転方向の配列の欠如を１個、又はそれ以上の個数の内部光電池により検出する。シャドウ棒１７３、及び／又は１７５に衝突する太陽光線により生ずる日影を通じて、内部の光電池が方位の配列の欠如、又は高さの配列の欠如を検出した時、モータ、及び回転駆動装置５０、及び／又はモータ、及びトグル傾動機構５２に信号を発信し、一連の反射器の回転位置、及び傾動位置を再び太陽光線との垂直関係にもたらし、その後、検出できる影が存在しなければ、検出信号を停止し、回転調整、及び／又は傾動調整を停止する。
【００５２】
変換器の位置に配置するエネルギー変換器５４の詳細を図７、及び図８に示す。図７は太陽エネルギーを熱エネルギーに変換する変換器を示し、図８は太陽エネルギーを反射して、点状の焦点を結ばせ、電気エネルギーに変換する実施例を示す。図７では、管１７６を反射器７６の線状の焦点に配置し、管１７６を形成する銅のような伝熱材料に、点状の焦点線を結ぶ反射太陽光線１７８を集中した形で直接衝突させる。
【００５３】
反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線は管１７６を加熱するから、液体は供給源１７８から、流動制御装置１８０によって制御される流量で、管１７６を経て移動する。この移動する液体は管１７６の上昇した温度により、線状の焦点５４に沿って、通常、非常に高い温度まで加熱され、流出する熱水、又は蒸気として、例えば熱交換器１８２に送出され、この管１７６からの液体、又は蒸気を使用して、他の分離された液体を加熱し、この加熱された液体を管１８４を通じて、熱交換器から排出する。流入して熱交換器１８２に入る液体は、熱交換作用を受けた後、管１８６に沿って排出され、供給源１７８に復帰する。
【００５４】
供給源１７８内に収容され、上述したように循環する液体は選択された例では水であり、当業者が選択する他の例ではアルコールと水との混合物である。他の適当な水も使用することができる。
【００５５】
特に図８において、線状の焦点を結ぶ反射太陽エネルギー１８８を例えば、一連のフレネルレンズによって、図８に線図的に符号１８８で示すように、点状の焦点を結ばせる。太陽光線の点状の焦点を結ぶ光線１８８は一連の太陽電池１９０に衝突し、この太陽電池の特性によって、点状の焦点を結ぶ反射太陽光線１８８を直流電気エネルギーに変換する。この直流電気エネルギーは販売され、保存、即ち貯蔵され、又は直接利用される。代わりに、この直流電気を直流交流変換器１９２に通して、交流電気を発生させ、それを保存し、販売し、又は直接利用する。
【００５６】
図８には示さないが、太陽電池１９０は通常、冷却管の外面に取り付け、又は冷却管の外面に連続するようにして、太陽電池１９０の温度を低い許容できる温度範囲に保持する。その結果、冷却管内に収容された液体は加熱され、図７につき説明した一例に限定されない任意適切な方法で、この加熱された液体を利用することができる。
【００５７】
図３に関連して、上述したように、反射器フレーム１４０は端部車軸支承部１５８のような支承部の周りに、一体に回転するように、全体として組み立てられている。直列、又は並列に配置された反射器フレーム１４０の支承部、又は組立体の車軸は共通軸線に沿って配置されている。各支承組立体１５８は中心短軸を具え、この中心短軸の両端の直径を細くし、この両端にある対向スリーブ内に、中心短軸の両端を嵌着している。それぞれの車軸を上部フレーム４４、４４′に安定的に取り付ける。スリーブは関連する車軸の周りに、反射器フレームと共に回転する。
【００５８】
同様に、支承車軸組立体１９４（図９参照）は順次配列された反射器７６の間に介挿されており、支承部の各端部の外側スリーブ１９６と、このスリーブ１９６内に回転自在に配置した小径短１９８から成る中心短車軸とを具える。小径端１９８から成る中心短車軸は上部フレーム４４に、剛固に連結されており、スリーブ１９６は反射器フレーム１４０に連結され、この反射器フレームと共に回転する。図９を検討すれば明らかなように、反射器７６の配列している群の配列する車軸が回転軸線を構成している。
【００５９】
上述のトグル機構５２はモータ被動ねじ駆動装置２００を具え、この駆動装置２００はめねじシリンダ２０２と、ロッド２０４とを具え、ロッド２０４の内端はめねじシリンダ２０２のめねじに螺合して、突出、後退する。１対の脚２１０から成るブラケットに、ロッド２０４の末端２０６を２０８において枢着する。溶接、緊締具、その他により、１対のトグル移動棒２１２（図９には１個のみを示す）に脚２１０を一体に連結する。このトグル移動棒２１２はモータで駆動されるロッド２０４の突出、後退によって、往復運動をする。並置した平行トラス１４６に溶接、又はその他の方法で取り付けた隣接アンカ板２１８に、２個のトグル棒２１２の末端２１４をそれぞれ枢着する。この連結位置２１６は車軸の周りの反射器フレーム１４０の回転を容易にするように偏心した位置にある。
【００６０】
このようにして、シャドウ棒１７３において、検出器４８が一連の反射器の傾きを調整する必要があることを光電気的に決定すると、信号をねじ駆動モータ２３０（図１２参照）に送り、ねじ駆動モータはロッド１０４を突出、又は後退させ、これにより、トグル棒２１２を左右に動かし、反射器フレーム１４０を回転可能に取り付けた車軸の周りに一連の反射器を一体に回動させる。図９を参照されたい。図９に明示するように、トグル棒２１２は連続して回動できるように偏心して、反射器フレーム１４０の各ラインの１個に、符号２１６において、連結しており、全ての反射器フレーム１４０、及び全ての反射器７６は平行な水平軸線の周りに共に回転する。
【００６１】
検出器４８（図６参照）がトラス１４６（図６参照）の１個に取り付けられており、検出器４８を支持するトラス１４６の棒１４８を含む平面にほぼ平行な平面に、シャドウ棒１７３、１７５があることを心に留めるべきである。
【００６２】
特に、図１０〜図１２はトグル機構５２を隣接する反射器フレーム１４６に連結する一方法を示している。長方形の横断面（図１０参照）を有する平行な中空構造部材として、２個のトグル棒２１２を示す。各トグル棒２１２の末端と同様に、２個の隣接する反射器７６を越えて突出するように、トグル連結板２１８を図１０に示す。いずれの場合でも、関連するトグル棒２１２、及びトグル連結板２１８に枢着するように通したボルトナット組立体として、枢着コネクタ２１６を示し、これにより、一連の反射器７６、及び反射器フレーム１４０の傾動角度の上述の変更が可能である。
【００６３】
しかし、図１０と同様の図１１は図１０の斜視図の反対側から見た斜視図により、一連の反射器７６のための動力化した傾動調整機構を示す。
【００６４】
ねじ駆動装置２００を再び図１２に示し、図１２は更に、伝動装置、又は差動装置２３２に通常のように連結したモータ２３０を更に示している。光学検出器４８（図６参照）からの信号によって、可逆モータ２３０を作動させ、垂直線に対する一連の反射器の角度関係を一体的に変化させる。太陽光線に対する垂直性が得られるように、反射器の傾き角を復帰させるのに必要な移動に応じて、ねじ駆動装置２００を突出させ、また後退させる。
【００６５】
図１につき以前に説明したように、円形のＩ形ビームの形状に示した湾曲軌道５６上に、上部フレーム４４を回転自在に取り付ける。また、特に、図１３に１個のみを示す複数個の負荷移送台車２５０を使用する静止軌道５６に対し、上部回転フレーム４４を選択的に回転可能にする。図面に示すように、各台車２５０は鋼で形成するのが好適なＵ字状フレーム２５２から成り、このＵ字状フレームは２対の脚、又は耳片２５４と、Ｕ字状橋絡片２５６とから成る。図１４、及び図１５に明示するように、Ｉ形ビーム軌道５６に対し離間した関係に、脚２５４、及び橋絡片２５６を保持する。上部フレーム移動ローラ２５８を各脚２５４によって、軸２６０上に回転可能に支持する。図１４に示すように、各軸２６０を関連する脚２５４によって、回転しないように支持する。図１３、及び図１４に明示するように、各４個のローラ、即ちキャスタ２５８はＩ形ビーム軌道５６の下部フランジ６０の上面に沿って、摩擦掛合すると共に、回転移動する。
【００６６】
各台車２５０を上部回転フレーム４４に剛固に連結する。このため、図１３に示すように、関連する橋絡片２５６の上部水平面に対し、離間した関係に溶接した２個のアングル鋼２６２を使用する。特に、図１３、及び図１５を参照されたい。アングル鋼２６２の垂直の脚の間に、符号２６４によって示す間隙（図１５参照）によって、上部フレーム４４の１個の水平部材４５をきちんと収容する。上部フレーム４５に、各アングル鋼２６２を取り付けるのに利用するものとして、ボルトナット組立体２６６（図１３参照）を示した。
【００６７】
このように、複数個の遊転台車２５０を使用し、Ｉ形ビーム軌道５６の下部フランジに負荷を伝達し、光学検出器４８から生ずる配置修正信号に応動して、下部フレームに対し、上部フレーム４４を回転させる。
【００６８】
上部フレームが軌道５６から飛び上がるのを防止するため、各台車２５０に垂直に指向するウェブ掛合対向ローラ２６８を設ける。図１５を参照されたい。これ等のローラは下部フレームと円形軌道５６とに対する上部フレームと、台車２５０との間の適正な配列を維持する。ローラ２６８はＩ形ビーム５６のウェブ５２の両面に接触掛合する。これ等ローラ２６８はＬ字状の車軸２７０に回転可能に取り付けられており、ローラ２５８がＩ形ビーム５６の下部フランジ６０の上面に沿って、対応して移動する際、ローラ２６８はウェブ６２に沿って、回転移動することができる。
【００６９】
図２、及び図１６〜図１９において、モータ、及び回転駆動機構５０とを集合的に示す。駆動機構５０は可逆モータ２８０を具え、このモータは光学検出器４８から生ずる信号により作動し、及び不作動になり、これにより、方位の観点から、一連の反射器を太陽光線に対する垂直関係に維持する。
【００７０】
可逆モータ２８０は差動装置、又は歯車伝動装置２８２を回転し、この伝動装置２８２は外部駆動軸２８４（図１８参照）を回転し、この外部駆動軸２８４はそれに回転しないように取り付けられた駆動スプロケット２８６を回転する。スプロケット２８６は回転して、上述の駆動チェーン９０（図２参照）の順次のリンク２８８に掛合する。駆動チェーン９０は溶接などにより、その末端、及び基端を静止Ｉ形ビーム軌道５６に静止固定され、スプロケット２８６に掛合する十分な長さを有している。スプロケット２８６の回転移動により、スプロケットをチェーン９０のリンク２８８に沿って、一方向、又は他の方向に移動させ、下部フレーム４２上で、上部フレーム４４を回転し、地球の表面上のいかなる位置においても、日の出から日の入りまでの１年中の最も長い日中でも、太陽に対する反射器の垂直性を維持する。図２、及び図１７〜図１９に示すように、溶接された両端の間のチェーン９０は下部フランジ６０の頂面上に静止する。従って、駆動チェーン９０はその両端の軌道５６に溶接された部分を除き、全ての位置において弛緩している。駆動チェーン９０の長さは緊張した関係で、スプロケット２８６の周りにきちんと通過するように選択する。
【００７１】
このようにして、モータ２８０によって、軸２８４、及びスプロケット２８６を時計方向、又は反時計方向に回転すると、一方向、又は反対方向に、下部フレームに対して、上部フレーム４４を回転させ、上述したように、太陽に対する垂直な方位を維持する。モータ２８０、及び差動装置２８２を上部フレーム４４の取付け板２９２上に、静止するように取り付けていることに注意すべきである。取付け板２９２は鋼で形成するのが好適であり、ボルト締め、溶接、又はその両方で上部フレーム４４に取り付ける。光学検出器４８からの信号によって、可逆モータ２８０をオン、オフし、天空の太陽の位置と、一連の反射器との間の方位の非垂直性に関する光学的検出に合致して、一方向、又は反対方向に可逆モータ２８０を回転させる。
【００７２】
図１７、及び図１８に明示したように、チェーン９０はＵ字状セグメント３００を具え、このセグメント３００をスプロケット２８６の周りにきちんと通過させる。スプロケットはチェーン９０の各リンク２８８内の空間に掛合する大きさと形状とを有する歯を有する。従って、スプロケット２８６をモータ２８０、差動装置２８２、及び軸２８４によって回転させると、駆動チェーン９０の順次のリンク２８８はスプロケットの歯に掛合し、上述したように上部フレーム４４を軌道５６に沿って回転させ、上述の垂直線を保持する。モータ２８０は可逆モータであり、従って、上部フレーム４４を下部静止軌道５６に沿って、時計方向、又は反時計方向に動かすよう、軸２８４をいずれかの方向に回転させることができる。
【００７３】
本発明は下部静止フレーム、及び／又は上部回転フレームの特定の形状に限定されない。同様に、本発明は現存する建物の現存する平坦な、又は傾斜する屋根の上に、支柱によって支持することにより、現存する屋根の上に設置することができ、又は駐車場のような現存する表面の上に直接、又は（下に交通機関を設けることが許される）現存する表面上に、又は任意その他の適切な位置において、支柱の上に設置することができる。
【００７４】
本発明の一実施を取り付ける一方法を示す図２０において、下部固定フレーム４２′は複数個の支柱３１０（１個のみを図示）上に固定支持された湾曲軌道５６′を具え、各支柱の基端を地中に延長し、安定のためコンクリートに埋め込んでいる。
【００７５】
各支柱３１０は部分３１４を下部静止トラス４２′に、溶接によって取り付けられている。このトラス、即ちフレーム４２′は三角形の支持体を形成するように通常のように配置された複数個の部材３１６を具える。この構造部材３１６は鋼で形成するのが好適であり、任意適切な横断面を有する。
【００７６】
軌道５６′は円形に配置されており、フランジ５８′、６０′は水平でなく、垂直に指向しており、ウェブ６２′は水平に指向している。フランジ５８′、６０′の下端縁は下部フレーム４２′に接触して、掛合し、溶接などによって取り付けられている。反射器、反射器フレーム、上部回転フレーム、風、及び／又は雪による負荷は実質的な負荷を構成しており、この実質的な負荷は複数個の台車２５２′、２５８′を介して、軌道５６′のウェブ６２′に伝えられる。
【００７７】
図２１は本発明による大きな設備を具体化する一方法を示している。また特に、上述した形式の２個、又はそれ以上の個数の静止軌道５６を同心に設け、上部移動フレーム上に支持した多数の反射器、及び反射器フレームを上述したように複数個の軌道５６に沿って、一体に回転させる。このように、本発明を利用する任意の設備の大きさは数個の反射器を有する非常に小さい設備から、非常に多くの反射器を有する非常に大きな設備の範囲まで、広い範囲にわたっている。
【００７８】
相互に縦方向に、或る順序で配列した反射器と反射器フレームとを利用する場合には、上述のモータ、及びトグル傾動機構５２の代わりに、図２２に符号３３０で示すトルク管を使用する。トルク管３３０は中空の管状の鋼構造であり、反射器フレーム１４０のラインの各反射器フレーム１４０に偏心してそれぞれ結合した複数個の追跡アーム３３２をこの管状鋼構造に取り付ける。トルク管３３０を回転すると、関連する反射器７６、及び反射器フレーム１４０の傾き角を変化させる。この回転は溶接などで管３３０に一体に連結した１個、又はそれ以上の個数の駆動アーム３３４によって達成される。駆動アーム３３４の末端３３６はねじ駆動装置２００の上述したロッド２０４の末端に枢着されており、ロッド２０４の突出、後退により駆動アーム３３４を介して、トルク管３３０をそれぞれ、時計方向、及び反時計方向に回転し、これにより関連する反射器の傾き角を調整し、上述したように太陽光線に対する垂直性を維持する。必要なら複数個のトルク管を使用してもよい。本発明の範囲を逸脱することなく、任意所定のトルク管に組み合わせて、１個より多いねじ駆動装置２００を使用することもできる。
【００７９】
上述したように、エネルギー変換器５４が太陽エネルギーを熱エネルギーに変換する時、中空管３４０（図２４参照）を関連する反射器の線状の焦点に設置してもよい。中空管３４０を銅のような伝熱性材料で造る。線状に焦点を結ぶ太陽光線３４４が中空管３４０に衝突し、この中空管３４０を加熱すると、中空の内部３４２を通じて、液体が移動し、中空管３４０内に含まれる液体が或る温度から、著しく高い温度に加熱される。
【００８０】
図２４の形態では、金属薄板、又はプラスチックのような適切な材料から成るＵ字状ハウジング３４５によって、このハウジング３４５内に、中空管３４０の一部を包囲する。ハウジング３４５はガラス、又は合成樹脂材料から成る対向下部唇部３４６を具え、この唇部により透明レンズ３４８を収容し、保持する。図面に示すように、中空管３４０は絶縁体のブロック３５０内に、一部埋設されており、従って、中空管３４０の中空内部３４２内の加熱された液体が好ましくなく冷却され、又は早過ぎて冷却されることがない。図２４に図示された絶縁体のブロック３５０は横断面で見て、中空管３４０の約２６０度にわたり、この管を包囲しており、即ち管３４０の頂部と、２個の側部の大部分を包囲していて、管３４０の底部を開放している。これは反射して線状に焦点を結ぶ太陽光線をレンズ３４８を通じて、管３４０の外面に直接衝突させるからである。
【００８１】
図２４に示した形態に代わり、図２５の実施例は横断面で見て、外部管３４０の１８０度の部分のみに、絶縁体のブロック３５０′を延在させている。
【００８２】
上述したように、樋形パラボラ反射器７６の若干の、又は全ての線状の焦点に、太陽熱電気変換器を設ける。また特に、図２６において、変換器５４はテーパ中空内部を有するハウジング３６０を具える。頂部３６２には複数個の一線に配列されたフレネルレンズ３６４を設ける。各フレネルレンズ３６４には、反射して線状の焦点を結ぶ太陽光線３６６を衝突させるための同心の溝を設ける。各フレネルレンズのこれ等の溝は反射して、線状の焦点を結ぶ太陽光線３６６を、反射して点状の焦点を結ぶ太陽光線３６８に変換する。点状の焦点を結ぶ太陽光線の各セグメントは太陽電池１９０の１個に衝突する。数種類の市販の入手できる太陽電池が存在しており、そのいずれでも、太陽電池１９０として使用することができる。各太陽電池１９０への入力が太陽エネルギーであり、出力は太陽熱電気変換器５４から電気リード線３７０に送られる電気エネルギーである。この電気エネルギーは直流電流である。交流電流を希望するならば、直流交流変換器１９２を利用して、この変換器から通常の家庭用電力を送電する。
【００８３】
引き続き図２６において、この図面は各太陽電池１９０の上方に配置された円形の漏斗状の第２太陽エネルギー反射器３７２を図示しており、これにより、いかなる漂遊太陽エネルギーをも反射し、これにより、関連するフレネルレンズ３６４に通過した全ての太陽光線を関連する太陽電池１９０に衝突させる。
【００８４】
上述したように、太陽電池１９０は冷却した方が通常適切である。これを行うには、冷却管３７４の外部に密接して、各太陽電池１９０を設置し、この冷却管３７４を通じて、液体冷却剤を移動させ、太陽電池１９０を冷却すると共に、この熱を有効な熱エネルギーに変換する。
【００８５】
円形の漏斗状の第２反射器３７２の代わりに、図２７、及び図２８の反射器３８０を使用してもよい。各反射器３８０は横断面が長方形であり、対角線状に配置した隅角部で、４個の下方に傾斜した平坦壁が交差しており、各反射器３８０の底部に太陽電池を配置している。いずれの場合でも、いかなる漂遊太陽光線をも完全に反射するように、第２反射器３７２、及び／又は３８０の内面を選択し、フレネルレンズ３６４に通過する全ての太陽光線を関連する太陽電池１９０に衝突させる。
【００８６】
図２９、及び図３０における本発明の他の反射器の実施例は反射器の前側、即ち凹形側とは反対側の凸形側、即ち後側に支持フレームを設けている。また特に、樋状パラボラ反射器７６の全部、又は一部をその後側、即ち逆側で支持し、僅かではあるが、一層妨げられない反射面を生ぜしめる。図２９に示すように、反射器７６は反射器フレーム４００によって支持されている。反射器フレーム４００は上述した上下の縦補強部材１４２、１４４を具えている。反射器７６の後側には、部材１４２、１４４の中途に、２個の隣接する縦方向に延在する長方形支持体１５４″を設けており、この長方形支持体１５４″の両端には関連する反射器７６の隣接端縁にほぼそろえた簡単な端縁１５５を有する。
【００８７】
図２９に示すように、それぞれの部材１４２と、２個の中心部材のうちの１個１５４″との間、及び部材１４４と、２個の中心部材のうちの他方１５４″との間の離間する間隔に、複数個のパラボラ状リブ４０２を配置する。
【００８８】
図３０に明示するように、各リブ４０２は反対方向に外方に指向するフランジ４０４を有するＵ字状ブレースから成り、これ等フランジは反射器７６の背面に相互面４０６において、接触し、単純な接着剤などで接着されている。更に、各リブ４０２は対向する平行な側壁４０８を具え、これ等側壁４０８は２個のフランジ４０４の関連する一方に９０度の角度でそれぞれ合体している。また、離間する側壁４０８は９０度の隅角部で、背壁４１０にそれぞれ合体しており、背壁４１０は両端を一体の端部タブ４１２、４１４になるように、切断されている。リブが頂部リブであるか、底部リブであるかに従って、各端部タブ４１２は部材１４２、又は１４４に接触し、接合されている。図３１、及び図３２を参照されたい。
【００８９】
上述したところに加え、反射器フレーム４０２を上述の車軸構造に、回転可能に連結すると共に、上述のトグル機構に、偏心して連結することによって、反射器フレーム４０２を水平軸線の周りに回転して、反射器７６の傾きを周期的に変更し、上述した目的のため、太陽光線に対する垂直性を保持する。
【００９０】
本発明を好適な実施例につき説明したが、本発明は本発明の範囲を逸脱することなく、他の特殊な形状に実施することができる。従って、本発明は図示し、説明した実施例に限定されない。本発明の範囲は特許請求の範囲に明らかであり、本発明は種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の原理を具体化した一形態を示す線図的斜視図である。
【図２】本発明の実施例の一部を形成する下部静止フレームの一形状の斜視図である。
【図３】太陽の移動に従って随意に回転できる上部フレームと、傾き角を一斉に調整することができる反射器フレームとの斜視図である。
【図４】太陽に対する垂直性を維持するため、一連の樋形パラボラ反射器の方位と、高さとを変化させる方法、及び線状の焦点を結ぶ反射太陽光線を太陽光熱変換器、又は太陽光電気変換器に衝突させる方法を示す線図である。
【図５】２個の片持構造部材によって支持される２個の樋形パラボラ反射器と、各反射器の線状の焦点に配置されたエネルギー変換器と共に、反射器フレームとを示す拡大部分斜視図である。
【図６】反射器と太陽光線との間の垂直性を維持するため、上部フレームと、反射器フレームと、反射器とを太陽の動きに従動させるために使用する光学検出器の拡大部分斜視図である。
【図７】線状の焦点を結ぶ反射太陽光線を熱エネルギーに変換するシステムの線図である。
【図８】点状の焦点を結ぶ反射太陽光線を電気エネルギーに変換する方法を線図的に示す図である。
【図９】太陽との垂直性を維持するため、一連の反射器の傾きを変更する方法を示す一部を断面とする正面図である。
【図１０】太陽光線に対する垂直性を維持するため、一連の反射器の傾きを変更するトグル機構の一部を示す部分斜視図である。
【図１１】反射器の凸側の反対側の凹側から見た図１１のトグル機構の拡大部分図である。
【図１２】上述の垂直性を維持するため、一連の反射器の傾きを変更するよう光学信号に応動して、ねじ駆動装置をモータで移動させる方法を示す図１１と同様の拡大部分斜視図である。
【図１３】上記垂直性を維持するため、下部の軌道に沿って、上部フレームを移動させる方法を示す拡大斜視図である。
【図１４】図１３の１４−１４線に沿う横断面図である。
【図１５】図１３の１５−１５線に沿う横断面図である。
【図１６】上部移動フレームの一部と、下部フレーム上で上部移動フレームを選択的に回転させるモータと、差動装置とを示す拡大部分斜視図である。
【図１７】下部フレーム上で上部フレームを選択的に回転させるモータ、及び回転駆動システムを示す拡大部分斜視図である。
【図１８】太陽に対する垂直性を維持するため、下部フレームに対して、上部フレームを選択的に回転させる回転駆動システムの拡大部分斜視図である。
【図１９】図２の１９−１９線に沿う横断面図である。
【図２０】支柱上に支持された下部静止フレームと、選択的に回転移動するよう上部フレームを取り付けた湾曲軌道とを具える本発明の付加的形状の一部正面図である。
【図２１】２個、又はそれ以上の軌道に、上部フレームを回転可能に取り付けた本発明の実施例の拡大した部分平面図である。
【図２２】多数のパラボラ反射器を利用する時、トグル機構の代わりに使用するトルク管駆動装置の平面図である。
【図２３】図２２の２３−２３線に沿う横断面図である。
【図２４】パラボラ反射器の線状の焦点に配置した熱変換器を利用する方法を示す横断面図である。
【図２５】図２４と同様であるが、中空管を絶縁体ブロックで包囲する部分を少なくした実施例の横断面図である。
【図２６】太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するため、樋形パラボラ反射器の線状の焦点に配置するようにしたエネルギー変換器の斜視図である。
【図２７】反射した太陽光線を太陽電池上に点状の焦点を結ぶように確実に衝突させるための第２反射器の異なる形状を示す平面図である。
【図２８】図２７の２８−２８線に沿う横断面図である。
【図２９】反射器の凸側、即ち裏側の支持フレームについての反射器の他の実施例の部分斜視図である。
【図３０】図２９の３０−３０線に沿う横断面図である。
【図３１】図２９の３１−３１線に沿う横断面図である。
【図３２】図２９の３２−３２線に沿う横断面図である。
【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004527723.tif 000067
2004527723.tif 000068