(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）複数の屋根スパン部材を具備し、それぞれの前記屋根スパン部材は、屋根付構造体の第１の直立荷重支持構築部材から該屋根付構造体の第２の直立荷重支持構築部材までスパンし、それぞれの前記屋根スパン部材は隣接の屋根スパン部材又は前記の外壁から分離され、この分離の距離は少なくとも、リフレクタ裏当てパネル又は太陽エネルギー集中リフレクタが前記距離の中に配置されるのに十分な程の長さに定められ、それぞれの前記屋根スパン部材は複数の上部パネル支持点又は複数の下部パネル支持点、あるいは前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せを有し、前記下部パネル支持点は前記上部パネル支持点から外方かつ下方へ向かって間隔を置いて配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は、節ｂ）〜ｊ）に記載の屋根により支持されるすべての部材の重量を支持し、更に、屋根に取付けられている死荷重及び活荷重を支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｂ）複数のリフレクタ裏当てパネルを具備し、それぞれのリフレクタ裏当てパネルは凹状で円筒形の１８０°以内の弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、横方向エッジを有し、互いに隣接するリフレクタ裏当てパネルの１つの列の中に配置され少なくとも１つのリフレクタ裏当てパネルに所属する前記横方向エッジのうちの少なくとも１つは、下方位置の前記屋根スパン部材の前記上部パネル支持点に取付けられているか、又は下方位置の前記屋根スパン部材の前記下部パネル支持点に取付けられているか、又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せに取付けられ、それぞれのリフレクタ裏当てパネルは、それぞれ前記リフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面が凹状表面であるように配置され、それぞれのリフレクタ裏当てパネルは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記リフレクタの前記横方向エッジは別の前記リフレクタ裏当てパネルに沿って、下方位置の前記屋根スパン部材の長さにわたり延在して配置され、これにより、互いに隣接する前記リフレクタ裏当てパネルの列が形成され、
ｃ）複数の太陽エネルギー集中リフレクタを具備し、それぞれの前記リフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有し、それぞれの前記リフレクタは上部エッジ、下部エッジ、及び横方向エッジを有し、それぞれの前記リフレクタは、下方の前記リフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面の最上面に配置され、
ｄ）複数のスパン部材キャップ手段を具備し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の上面か、又は前記リフレクタの前記上部エッジか、又は前記リフレクタ裏当てパネルの上部エッジに接続され、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は長手方向に前記屋根スパン部材の長さにわたり延在し、そして横方向に前記屋根スパン部材を横切って延在し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は、前記リフレクタ裏当てパネル及び前記屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｅ）複数の端部キャップ手段を具備し、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記リフレクタの前記外側横方向エッジから成る群から選択された屋根部材、前記リフレクタ裏当てパネルの前記外側横方向エッジ、前記スパン部材キャップ手段の前記外側エッジ、及び前記外側荷重支持構築部材に接続され、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記端部キャップ手段が接続されている前記屋根部材と共働して優美シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｆ）複数の風雨密パネルシール手段を具備し、前記パネルシール手段はそれぞれの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジに配置され、更に、それぞれのリフレクタの前記上部エッジ、及び前記下部エッジに配置され、又はそれらの組合せに配置され、
ｇ）複数のコレクタ支持手段を具備し、それぞれの前記コレクタ支持手段は、互いに隣接するリフレクタのそれぞれの列の上方に配置され、それぞれの前記コレク支持手段は複数のコレクタ支持部材を有し、前記コレクタ支持部材は、互いに隣接する前記スパン部材キャップ手段に取付けられているか、又は互いに隣接するスパン部材キャップ手段の下方位置の前記屋根スパン部材に取付けられ、これにより第１の前記屋根スパン部材の上面から第２の前記隣接屋根スパン部材へスパンし、少なくとも２つのコレクタ支持部材が前記第１の屋根スパン部材と前記第２の屋根スパン部材との間に配置され、これにより反射太陽エネルギーコレクタが、下方位置の前記リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入ることが可能となり、前記コレクタ支持部材は前記コレクタを支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｈ）複数の反射太陽エネルギーコレクタを具備し、それぞれの前記コレクタは長手方向に、互いに隣接するリフレクタの１つの列を横切って延在し、それぞれのコレクタは少なくとも２つの前記コレクタ支持部材に接続され、これにより前記コレクタは前記収集焦点域の中に移動して入ることが可能となり、それぞれの前記コレクタは反射太陽エネルギーを受取って、エネルギー転送流体が流れることができる導管の中に導入するように大きさ及び構造を決められ、前記流体は反射太陽エネルギーにより加熱され、
ｉ）所定太陽周期にわたりそれぞれの前記コレクタのための前記焦点域の中の最適な位置にそれぞれの前記コレクタを位置決めする位置決め手段を具備し、前記位置決め手段はそれぞれの前記コレクタ支持手段に接続され、
ｊ）流体搬送手段を具備し、前記流体搬送手段はそれぞれの導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続し、前記流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の前記導管を介して循環させることを特徴とする一体的な太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２】
それぞれの屋根スパン部材が、単純スペーストラスと複合スペーストラスとから成る群から選択されたスペーストラスを有し、該スペーストラスは複数のウェブセクションを有し、前記ウェブセクションは少なくとも１つの上部弦材を少なくとも２つの下部弦材に接続し、上部パネル支持点は前記上部弦材の近傍に配置され、前記下部パネル支持点は前記下部弦材の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３】
それぞれの屋根スパン部材はフラットトラスを具備し、前記フラットトラスは複数のウェブ部材を有し、前記ウェブ部材は上部弦材と下部弦材との間に配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は複数の横方向ジョイスト部材を具備し、前記横方向ジョイスト部材は前記下部弦材に接続され、上部パネル支持点は前記上部弦材の個所及びその近傍に配置され、下部パネル支持点は前記下部弦材又は前記横方向ジョイスト部材又はそれらの組合せの個所又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４】
リフレクタが、それぞれ前記リフレクタが個別に取外し、除去、及び置換されることが可能であるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５】
ａ）複数の樋手段を具備し、それぞれの前記樋手段は互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置され、それぞれの前記樋手段は前記屋根スパン部材の長さにわたり延在し、互いに隣接するリフレクタの列の下部エッジの下方に配置され、前記樋手段は下方の前記屋根スパン部材又は下部パネル支持点又は前記隣接リフレクタ又は前記隣接リフレクタ裏当てパネル又はそれらの組合せに接続され、
ｂ）複数の風雨密な樋シール手段を具備し、それぞれの前記樋シール手段はそれぞれの前記樋手段と、隣接リフレクタの下部エッジ又は隣接リフレクタ裏当てパネルの下部エッジ又はそれらの組合せとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６】
樋手段が、前記樋手段の下方に配置されている
断熱手段を具備することを特徴とする請求項５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項７】
リフレクタ裏当てパネル、端部キャップ手段、及びスパン部材キャップ手段が、それらの下方に配置されているか又はそれらの中に組込まれている断熱手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項８】
リフレクタ裏当てパネル、端部キャップ手段、及びスパン部材キャップ手段が、それらの下方に配置されているか又はそれらの中に組込まれている断熱手段を具備することを特徴とする請求項６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項９】
風雨密パネルシール手段がそれぞれリフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、下部エッジの中に組込まれ、更に、それぞれのリフレクタ裏当てパネルの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジの中に組込まれているか、又はそれらの組合せの中に組込まれていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１０】
それぞれのコレクタが真の東西軸線から３０°の範囲内に長手方向に配向されていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１１】
スパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段が前記スパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１２】
少なくとも１つのリフレクタ及び下方位置のリフレクタ裏当てパネルが非反射屋根ふきパネルにより置換され、前記非反射屋根ふきパネルが、隣接リフレクタ又は隣接リフレクタ裏当てパネル又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１３】
少なくとも１つのリフレクタ及び下方位置のリフレクタ裏当てパネル又は少なくとも１つの非反射屋根ふきパネルが透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルにより置換され、前記昼光照明パネルは、隣接昼光照明手段又は隣接リフレクタ又は隣接リフレクタ裏当てパネル又は非反射屋根ふきパネル又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１４】
ａ）複数の屋根スパン部材を具備し、それぞれの前記屋根スパン部材は屋根付構造体の第１の直立荷重支持構築部材から前記屋根付構造体の第２の直立荷重支持構築部材へスパンし、それぞれの前記屋根スパン部材は隣接の屋根スパン部材又は前記の外壁から距離を置いて分離され、前記距離は少なくとも、太陽エネルギー集中リフレクタが前記距離の中に配置されるのに充分な長さに定められ、それぞれの屋根スパン部材葉は複数の上部パネル支持点又は複数の下部パネル支持点又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せを有し、前記下部パネル支持点は前記上部パネル支持点から外方かつ下方へ向かって間隔を置いて配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は、下記のｂ）〜ｉ）に記載の屋根により支持されているすべての部材の重量を支持し、更に、屋根に取付けられている死荷重及び活荷重を支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｂ）複数の太陽エネルギー照射リフレクタを具備し、それぞれの前記リフレクタは凹状で円筒形の１８０°以内の弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び横方向エッジを有し、互いに隣接するリフレクタの１つの列の中に配置され少なくとも１つのリフレクタの少なくとも１つの前記横方向エッジの前記上部エッジ又は上部が、下方位置の前記屋根スパン部材の前記上部パネル支持点に取付けられているか、又は、下方の前記屋根スパン部材の前記下部パネル支持点に取付けられているそれぞれの前記リフレクタの前記横方向エッジのうちの少なくとも１つの前記横方向エッジの前記下部エッジ又は下部に取付けられているか、又は、前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せに取付けられ、それぞれの前記リフレクタはそれぞれの前記リフレクタの空に向いている表面が凹状表面であるように配置され、それぞれの前記リフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有し、それぞれの前記リフレクタは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記リフレクタの前記横方向エッジは別の前記リフレクタの前記横方向エッジに隣接して沿って、下方の前記屋根スパン部材の長さまでにわたり配置されるように大きさ及び構造を決められ、これにより、互いに隣接する前記リフレクタの列が形成され、
ｃ）複数のスパン部材キャップ手段を具備し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の上面又は前記リフレクタの上部エッジに接続され、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は長手方向に前記屋根スパン部材の長さにわたり延在し、更に、前記屋根スパン部材を横方向に横切って延在し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は、前記リフレクタ及び前記屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｄ）複数の端部キャップ手段を具備し、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記リフレクタの前記外側横方向エッジと前記スパン部材キャップ手段の前記外側エッジと前記外側荷重支持構築部材から成る群から選択された屋根部材に接続され、それぞれの前記端部キャップ手段ｓは、前記端部キャップ手段が接続されている前記屋根部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｅ）複数の風雨密パネルシール手段を具備し、前記パネルシール手段はそれぞれの前記リフレクタの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジの個所に配置され、
ｆ）複数のコレクタ支持手段を具備し、それぞれの前記コレクタ支持手段は、互いに隣接する前記リフレクタのそれぞれの列の上方に配置され、それぞれの前記コレクタ支持手段は複数のコレクタ支持部材を有し、前記コレクタ支持部材は、隣接する前記スパン部材キャップ手段に取付けられているか、又は隣接する前記スパン部材キャップ手段の下方の前記屋根スパン部材に取付けられ、これにより第１の前記屋根スパン部材の上面から第２の隣接する前記屋根スパン部材の上面へスパンし、少なくとも２つのコレクタ支持部材が前記第１のスパン部材と前記第２のスパン部材との間に配置され、これによりそれぞれの前記反射太陽エネルギーコレクタは、下方の前記リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入ることが可能となり、前記コレクタ支持部材は前記コレクタを支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｇ）複数の反射太陽エネルギーコレクタを具備し、それぞれの前記コレクタは、互いに隣接する１つの列を長手方向に横切って延在し、それぞれの前記コレクタは少なくとも２つの前記コレクタ支持部材に接続され、これによりそれぞれの前記コレクタは前記収集焦点域の中に移動して入ることが可能となり、それぞれの前記コレクタは反射太陽エネルギーを受取って、エネルギー転送流体が流れることができる導管の中に導入し、前記流体は前記反射太陽エネルギーにより加熱され、
ｈ）それぞれの前記コレクタのための所定太陽サイクルにわたり前記収集焦点域の中の最適位置にそれぞれの前記コレクタを位置決めする位置決め手段を具備し、前記位置決め手段はそれぞれの前記コレクタ支持手段に接続され、
ｉ）流体搬送手段を具備し、前記流体搬送手段はそれぞれの前記導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続し、前記流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の前記導管を介して循環させることを特徴とする一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１５】
それぞれの屋根スパン部材が、単純スペーストラスと複合スペーストラスとから成る群から選択された前記スペーストラスを具備し、それぞれの前記スペーストラスは複数のウェブセクションを有し、前記ウェブセクションは少なくとも１つの上部弦材を少なくとも２つの下部弦材に接続し、上部パネル支持点は前記上部弦材の近傍に配置され、前記下部パネル支持点は前記下部弦材の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１６】
それぞれの屋根スパン部材がフラットトラスを具備し、前記フラットトラスは複数のウェブ部材を有し、前記ウェブ部材は上部弦材と下部弦材との間に配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は更に複数の横方向ジョイスト部材を具備し、前記横方向ジョイスト部材は前記下部弦材に接続され、上部パネル支持点が前記上部弦材の個所及びその近傍に配置され、下部パネル支持点が前記下部弦材又は前記横方向ジョイスト部材又はそれらの組合せの個所又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１７】
リフレクタが、それぞれの前記リフレクタが個別に取外し、除去、及び置換されることが可能なように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１８】
ａ）複数の樋手段を具備し、それぞれの前記樋手段は、互いに隣接するスパン部材の間に配置され、それぞれの前記樋手段は屋根スパン部材の長さにわたり延在し、更に、互いに隣接する前記リフレクタの下部エッジの下方に配置され、前記樋手段は下方の前記スパン部材又は下方パネル支持点又は隣接リフレクタ又はそれらの組合せに接続され、
ｂ）複数の風雨密樋シール手段を具備し、それぞれの前記樋シール手段はそれぞれの前記樋手段と、隣接リフレクタの下部エッジとの間に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項１９】
風雨密パネルシール手段がそれぞれのリフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジの中に組込まれていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２０】
それぞれのコレクタは真の東西軸線から３０°の範囲内に長手方向に配向されていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２１】
スパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段が前記スパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２２】
少なくとも１つの昼光照明手段を具備し、それぞれの前記昼光照明手段が、
ａ）起立した透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルを具備し、前記昼光照明パネルはスパン部材キャップ手段の表面からほぼ垂直に配置され、
ｂ）昼光照明パネルハウジングを具備し、前記昼光照明パネルハウジングは前記スパン部材キャップ手段に取付けられ、前記ハウジングは、起立した前記昼光照明パネルと前記スパン部材キャップ手段との間に風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２３】
少なくとも１つのリフレクタを具備し、前記リフレクタは透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルにより置換され、前記昼光照明パネルは、隣接の前記昼光照明手段又は隣接の前記リフレクタ又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２４】
少なくとも１つのリフレクタが非反射屋根ふきパネルにより置換され、前記非反射屋根ふきパネルは、隣接の前記リフレクタ及びその組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２５】
少なくとも１つのリフレクタ又は少なくとも１つの非反射屋根ふきパネルが、透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルにより置換され、前記昼光照明パネルは、隣接の前記昼光照明手段又は隣接の前記リフレクタ又は非反射屋根ふきパネル又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項２４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２６】
ａ）複数の屋根スパン部材を具備し、それぞれの前記屋根スパン部材は屋根付構造体の第１の直立荷重支持構築部材から前記屋根付構造体の第２の直立荷重支持構築部材へスパンし、それぞれの前記屋根スパン部材は隣接の前記スパン部材又は前記屋根付構造の外壁から距離を置いて分離され、前記距離は、リフレクタ裏当てパネル又は太陽エネルギー集中リフレクタが前記距離の中に配置されるのに充分な長さに定められ、それぞれの前記屋根スパン部材は複数の上部パネル支持点、複数の下部パネル支持点、又は前記上部パネル支持点と下部パネル支持点との組合せを有し、前記下部パネル支持点は前記上部パネル支持点から外方かつ下方へ向かって距離を置いて配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は、下記のｂ）〜ｋ）に記載の屋根により支持されているすべての部材の重量を支持し、更に、屋根に取付けられている死荷重及び活荷重を支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｂ）複数のリフレクタ裏当てパネルを具備し、それぞれの前記リフレクタ裏当てパネルは凹状で円筒形の約１２０°までの弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び横方向エッジを有し、互いに隣接する前記リフレクタ裏当てパネルの１つの列の中に配置され少なくとも１つの前記リフレクタ裏当てパネルの横方向エッジのうちの少なくとも１つの前記横方向エッジが、下方の前記屋根スパン部材の上部パネル支持点又は下方の前記屋根スパン部材の下部パネル支持点又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せに取付けられ、それぞれの前記リフレクタ裏当てパネルは、前記リフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面が凹状表面となるように配置され、それぞれの前記リフレクタ裏当てパネルは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジは別の１つの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジに隣接して沿って、下方の前記屋根スパン部材の長さまでにわたり延在して配置され、これにより、互いに隣接する前記リフレクタ裏当てパネルの列が形成され、
ｃ）複数の非反射屋根ふきパネルを具備し、それぞれの前記非反射屋根ふきパネルは横方向エッジ、隣接の前記リフレクタ裏当てパネルの前記下部エッジ又は下部パネル支持点に取付けられている下部エッジ、及び隣接の前記リフレクタ裏当てパネルの前記上部エッジを支持する前記屋根スパン部材に隣接する前記屋根スパン部材の上面に取付けられている上部エッジを有し、前記屋根スパン部材は前記リフレクタ裏当てパネルの前記下部エッジに最も近く位置し、前記下部エッジは代替的に、隣接する前記屋根スパン部材の表面に位置する上部パネル支持点に取付けられ、それぞれの前記非反射屋根ふきパネルは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記非反射屋根ふきパネルの前記横方向エッジは別の１つの前記非反射屋根ふきパネルの前記横方向エッジに隣接して、下方の前記屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより、互いに隣接する前記非反射屋根ふきパネルの１つの列が形成され、
ｄ）複数の太陽エネルギー集中リフレクタを具備し、それぞれの前記リフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有し、それぞれの前記リフレクタは上部エッジ、下部エッジ、及び横方向エッジを有し、それぞれの前記リフレクタは、下方の前記リフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面の最上面に配置され、
ｅ）複数のスパン部材キャップ手段を具備し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の上面又は前記リフレクタの上部エッジ又はリフレクタ裏当て部材の上部エッジに接続され、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の長さにわたり長手方向に延在し、更に、前記屋根スパン部材を横方向に横切って延在し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は、前記リフレクタ裏当てパネル及び前記屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｆ）複数の端部キャップ手段を具備し、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記外側リフレクタ及び外側リフレクタ裏当てパネル及び前記外側スパン部材キャップ手段及び前記外側荷重支持構築部材から成る群から選択された屋根部材に接続され、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記端部キャップ手段が接続されている前記屋根部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｇ）複数の風雨密パネルシール手段を具備し、前記パネルシール手段はそれぞれの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジの個所に配置されるか、又は、それぞれの前記非反射屋根ふきパネルの前記横方向エッジ、前記上部エッジ及び前記下部エッジの個所に配置されるか、又はそれらの組合せの個所に配置され、
ｈ）複数のコレクタ支持手段を具備し、それぞれの前記コレクタ支持手段は、互いに隣接する前記リフレクタの上方に配置され、それぞれの前記コレクタ支持手段は複数のコレクタ支持手段を有し、前記コレクタ支持手段は、隣接の前記スパン部材キャップ手段に取付けられるか、又は隣接の前記スパン部材キャップ手段の下方の前記屋根スパン部材に取付けられ、これにより第１の前記屋根スパン部材の上面から第２の隣接する前記屋根スパン部材の上面へスパンし、少なくとも２つの前記コレクタ支持部材が前記第１のスパン部材と前記第２のスパン部材との間に配置され、これによりそれぞれの反射太陽エネルギーコレクタは、下方の前記リフレクタから太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入り、前記コレクタ支持部材は前記コレクタを支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｉ）複数の反射太陽エネルギーコレクタを具備し、それぞれの前記コレクタは少なくとも２つの前記コレクタ支持部材に接続され、これにより前記コレクタは前記収集焦点域の中に移動して入ることが可能となり、それぞれの前記コレクタは反射太陽エネルギーを受取って、エネルギー転送流体が流れることができる導管の中に導入するように大きさ及び構造を決められ、前記流体は前記反射太陽エネルギーにより加熱され、
ｊ）所定太陽サイクルにわたりそれぞれの前記コレクタのための収集焦点域の中の最適位置にそれぞれの前記コレクタを位置決めする位置決め手段を具備し、前記位置決め手段はそれぞれの前記コレクタ支持手段に接続され、
ｋ）流体搬送手段を具備し、前記流体搬送手段はそれぞれの前記導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続し、前記流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の前記導管を介して循環させることを特徴とする一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２７】
それぞれの前記屋根スパン部材が、単純スペーストラスと複合スペーストラスとから成る群から選択された前記スペーストラスを具備し、それぞれの前記スペーストラスが複数のウェブセクションを有し、前記ウェブセクションは少なくとも１つの上部弦材を少なくとも２つの下部弦材に接続し、上部パネル支持点は前記上部弦材に近傍に配置され、前記下部パネル支持点は前記下部弦材に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２８】
それぞれの屋根スパン部材がフラットトラスを具備し、前記フラットトラスは複数のウェブ部材を有し、前記ウェブ部材は上部弦材と下部弦材との間に配置され、それぞれ前記屋根スパン部材は更に複数の横材ジョイスト部材を具備し、前記横方向ジョイスト部材は前記下部弦材に接続され、上部パネル支持点は前記上部弦材の個所又はその近傍に配置され、下部パネル支持点は前記下部弦材又は前記横方向ジョイスト部材又はそれらの組合せの個所又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項２９】
リフレクタが、それぞれの前記リフレクタが個別に取外し、除去、及び置換されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３０】
ａ）複数の樋手段を具備し、それぞれの前記樋手段は互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置され、それぞれの前記樋手段は、前記屋根スパン部材の長さにわたり延在し、互いに隣接するリフレクタの下部エッジの下方に配置され、前記樋手段は下方の前記屋根スパン部材又は下部パネル支持点又は隣接の前記リフレクタ又は隣接のリフレクタ裏当てパネル又はそれらの組合せに接続され、
ｂ）複数の風雨密樋シール手段を具備し、それぞれの前記樋シール手段はそれぞれの前記樋手段と、隣接の前記リフレクタ裏当てパネルの下部エッジ又は隣接の前記リフレクタの下部エッジ又はそれらの組合せとの間に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３１】
樋手段が、前記樋手段の下方に配置されているか又は前記樋手段の中に組込まれている断熱手段を具備することを特徴とする請求項３０に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３２】
リフレクタ裏当てパネル、端部キャップ手段、及びスパン部材キャップ手段が、それらの下方に配置されているか又は中に組込まれている断熱部材を有することを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３３】
リフレクタ裏当てパネル、端部キャップ手段、及びスパン部材キャップ手段が、それらの下方に配置されているか又は中に組込まれている断熱手段を有することを特徴とする請求項３１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３４】
風雨密パネルシール手段が、それぞれのリフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジに組込まれているか、又は、それぞれのリフレクタ裏当てパネルの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジの中に組込まれているか、又は、それらの組合せの中に組込まれていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３５】
それぞれのコレクタが真の東西軸線から３０°の範囲内に長手方向に配向されていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３６】
スパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段が前記スパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３７】
少なくとも１つの昼光照明手段を具備し、それぞれの前記昼光照明手段は、
ａ）起立した透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルを具備し、前記昼光照明パネルはスパン部材キャップ手段の表面からほぼ垂直に配置され、
ｂ）昼光照明パネルハウジングを具備し、前記ハウジングは前記スパン部材キャップ部材に取付けられ、前記ハウジングは、起立した前記昼光照明パネルと前記スパン部材キャップ手段との間に風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３８】
少なくとも１つの昼光照明手段を具備し、前記昼光照明手段は透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルを有し、前記昼光照明パネルはリフレクタ及び下方のリフレクタ裏当てパネル又は非反射屋根ふきパネルの代りに配置され、前記昼光照明パネルは、隣接の昼光照明手段又は隣接のリフレクタ又は隣接のリフレクタ裏当てパネル又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項３９】
非反射屋根ふきパネルが透明又は半透明であることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４０】
非反射屋根ふきパネルがほぼ平面的であることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４１】
非反射屋根ふきパネルがほぼ垂直の配向で配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４２】
ａ）複数の屋根スパン部材を具備し、それぞれの前記屋根スパン部材は屋根付構造体の第１の直立荷重支持構築部材から前記屋根付構造体の第２の直立荷重支持構築部材へスパンし、それぞれの前記屋根スパン部材は隣接の前記屋根スパン部材から距離を置いて分離され、前記距離は少なくとも、リフレクタ裏当てパネル又は太陽エネルギー集中リフレクタが前記距離の中に配置されるのに充分な長さに定められ、それぞれの前記屋根スパン部材は複数の上部パネル支持点又は複数の下部パネル支持点又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せを有し、前記下部パネル支持点は前記上部パネル支持点から外方かつ下方へ距離を置いて配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は、下記のｂ）〜ｊ）に記載の屋根により支持されているすべての部材の重量を支持し、更に、屋根に取付けられている死荷重及び活荷重を支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｂ）複数の太陽エネルギー集中リフレクタを具備し、それぞれの前記リフレクタは凹状で円筒形の約１２０°までの弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び横方向エッジを有し、互いに隣接する前記リフレクタの１つの列の中に配置され少なくとも１つの前記リフレクタの横方向エッジのうちの少なくとも１つが、下方の前記屋根スパン部材の上部パネル支持点又は下方の前記屋根スパン部材の下部パネル支持点又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せに取付けられ、それぞれの前記リフレクタは、それぞれの前記リフレクタの空に向いている表面が凹状表面となるように配置され、それぞれの前記リフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有し、それぞれの前記リフレクタは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記リフレクタの前記横方向エッジは別の１つの前記リフレクタの前記横方向エッジに隣接して沿って、下方の前記屋根スパン部材の長さまでにわたり配置され、これにより、互いに隣接する前記リフレクタの列が形成され、
ｃ）複数の非反射屋根ふきパネルを具備し、前記非反射屋根ふきパネルは横方向エッジと、隣接の前記リフレクタ又は下部パネル支持点の下部エッジに取付けられている下部エッジと、前記リフレクタの上部エッジを支持する前記屋根スパン部材に隣接する前記屋根スパン部材の上面に取付けられているか、ただし前記隣接屋根スパン部材は前記リフレクタの前記下部エッジに最も近くに位置し、又は前記隣接屋根スパン部材の表面に位置する上部パネル支持点に取付けられ、それぞれの前記非反射屋根ふきパネルは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記非反射屋根ふきパネルの横方向エッジは別の１つの非反射屋根ふきパネルの横方向エッジに隣接して、下方の前記屋根スパン部材の長さまで延在し、これにより、互いに隣接する前記非反射屋根ふきパネルの１つの列が形成され、
ｄ）複数のスパン部材キャップ手段を具備し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の上面又は前記リフレクタの上部エッジに接続され、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の長さにわたり延在し、更に、前記屋根スパン部材を横方向に横切って延在し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は、前記リフレクタ及び前記屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｅ）複数の端部キャップ手段を具備し、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記リフレクタの前記外側横方向エッジ、前記スパン部材キャップ手段の前記外側エッジ、又は前記外側荷重支持構築部材から成る群から選択された屋根部材に接続され、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記タップキャップ手段が接続されている前記屋根部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｆ）複数の風雨密パネルシール手段を具備し、前記パネルシール手段は、それぞれの前記リフレクタの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジの個所に配置され、更に、それぞれの前記非反射屋根パネルの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジの個所に配置され、
ｇ）複数のコレクタ支持手段を具備し、それぞれの前記コレクタ支持手段は、互いに隣接する前記リフレクタのそれぞれの列の上方に配置され、それぞれの前記コレクタ支持手段は複数のコレクタ支持部材を有し、前記コレクタ支持部材は、隣接の前記スパン部材キャップ手段又は隣接の前記スパン部材キャップ手段の下方の前記屋根スパン部材に取付けられ、これにより第１の前記屋根スパン部材の上面から第２の隣接する前記屋根スパン部材の上面へスパンし、少なくとも２つのコレクタ支持部材が前記第１の屋根スパン部材と前記第２の屋根スパン部材との間に配置され、これによりそれぞれの反射太陽エネルギーコレクタは、下方位置の前記リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入ることが可能となり、前記コレクタ支持部材は前記コレクタを支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｈ）複数の反射太陽エネルギーコレクタを具備し、それぞれの前記コレクタは、複数の互いに隣接するリフレクタの上方にわたり長手方向に延在し、それぞれの前記コレクタは少なくとも２つの前記コレクタ支持部材に接続され、これによりそれぞれの前記コレクタは前記収集焦点域の中に移動して入ることが可能となり、それぞれの前記コレクタは反射太陽エネルギーを受取って、エネルギー転送流体が流れることができる導管の中に導入するように大きさ及び構造を決められ、前記流体は前記反射太陽エネルギーにより加熱され、
ｉ）所定の太陽サイクルにわたりそれぞれの前記コレクタのための前記収集焦点域の中の適切位置にそれぞれの前記コレクタを位置決めする位置決め手段を具備し、前記位置決め手段はそれぞれの前記コレクタ支持手段に接続され、
ｊ）流体搬送手段を具備し、前記流体搬送手段はそれぞれの導管を熱エネルギー使用手段又は太陽エネルギー蓄積手段に接続し、前記流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の前記導管を介して循環することを特徴とする一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４３】
それぞれの屋根スパン部材が、単純スペーストラス及び複合スペーストラスから成る群から選択された前記スペーストラスを具備し、それぞれの前記スペーストラスが複数のウェブセクションを有し、前記ウェブセクションは少なくとも１つの上部弦材を少なくとも２つの下部弦材に接続し、上部パネル支持点は前記上部弦材の近傍に配置され、下部パネル支持点は前記下部弦材の近傍に配置されていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４４】
それぞれの屋根スパン部材がフラットトラスを具備し、前記フラットトラスは複数のウェブ部材を有し、前記ウェブ部材は上部弦材と下部弦材との間に配置され、それぞれ前記屋根スパン部材は更に複数の横方向ジョイスト部材を具備し、前記横方向ジョイスト部材は前記下部弦材に接続され、上部パネル支持点が前記上部弦材の個所及びその近傍に配置され、前記下部パネル支持点は前記下部弦材又は前記横方向ジョイスト部材又はそれらの組合せの個所又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４５】
ａ）複数の樋手段を具備し、それぞれ前記樋手段は互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置され、それぞれの前記樋手段は前記屋根スパン部材の長さにわたりスパンし、隣接リフレクタの下部エッジと、非反射屋根ふきパネルの下部エッジとの下方かつ間に配置され、前記樋手段は下方の前記屋根スパン部材又は下部パネル支持点又は前記非反射屋根ふきパネル又は前記隣接リフレクタ又はそれらの組合せに接続され、
ｂ）複数の風雨密樋シール手段を具備し、それぞれの前記樋シール手段はそれぞれの前記樋手段と、前記隣接リフレクタの前記下部エッジ及び前記非反射屋根ふきパネルの前記下部エッジ又はそれらの組合せとの間に配置されていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４６】
風雨密パネルシール手段がそれぞれのリフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジの中に組込まれていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４７】
それぞれのコレクタが真の東西軸線から３０°の範囲内に長手方向に配向されていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４８】
スパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段がスパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項４９】
少なくとも１つの昼光照明手段を具備し、それぞれの前記昼光照明手段が、
ａ）起立した透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルを具備し、前記昼光照明パネルはスパン部材キャップ手段の表面からほぼ垂直に配置され、
ｂ）昼光照明パネルハウジングを具備し、前記ハウジングは前記スパン部材キャップ手段に取付けられ、前記ハウジングは、起立した昼光照明パネルと前記スパン部材キャップ手段との間に風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５０】
少なくとも１つの昼光照明手段を具備し、前記昼光照明手段は透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルを有し、前記昼光照明パネルはリフレクタ又は非反射屋根ふきパネルの代りに配置され、前記昼光照明パネルは、隣接の昼光照明手段又は隣接の前記リフレクタ又は隣接の前記非反射屋根ふきパネル又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５１】
非反射屋根ふきパネルが透明又は半透明であることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５２】
非反射屋根ふきパネルがほぼ平面的であることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５３】
非反射屋根ふきパネルがほぼ垂直の配向で配置されていることを特徴とする請求項４２に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５４】
ａ）複数の屋根スパン部材を具備し、それぞれの前記屋根スパン部材は屋根付構造体の第１の直立荷重支持構築部材から前記屋根付構造体の第２の直立荷重支持構築部材へスパンし、それぞれの前記屋根スパン部材は、隣接の前記屋根スパン部材又は前記屋根付構造の外壁から距離を置いて分離され、前記距離は少なくとも、２つの太陽エネルギー集中リフレクタ又は２つのリフレクタ裏当てパネルが前記距離の中で弧状に端部と端部とが当接されて配置されるのに充分な長さに定められ、それぞれの前記屋根スパン部材が複数の上部パネル支持点又は複数の下部パネル支持点又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せを有し、前記下部パネル支持点は前記上部支持点から外方かつ下方へ向かって配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は、下記のｂ）〜ｊ）に記載の屋根により支持されているすべての部材の重量を支持し、更に、屋根に取付けられている死荷重及び活荷重を支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｂ）複数のリフレクタ裏当てパネルを具備し、それぞれの前記リフレクタ裏当てパネルは凹状で円筒形の９０°までの弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び横方向エッジを有し、互いに隣接する前記リフレクタ裏当てパネルの中に配置されそれぞれの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジのうちの少なくとも１つが、下方の前記屋根スパン部材の前記上部パネル支持点、又は下方の前記屋根スパン部材の前記上部パネル支持点、又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せに取付けられ、こと取付けは、前記リフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面が凹状表面となるように実現され、それぞれの前記リフレクタ裏当てパネルの前記下部エッジは前記下部エッジの全長に隣接して沿って延在して、弧状に対を成している前記リフレクタ裏当てパネルの前記下部エッジに到達し、それぞれの前記リフレクタ裏当てパネルは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジは別の１つの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジに隣接して配置されて、下方位置の前記屋根スパン部材の長さまでにわたり延在し、これにより、互いに隣接する前記リフレクタ裏当てパネルの列が形成され、
ｃ）複数の太陽エネルギー集中リフレクタを具備し、それぞれの前記リフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有し、それぞれの前記リフレクタは上部エッジ、下部エッジ、及び横方向エッジを有し、それぞれの前記リフレクタは、下方の前記リフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面の最上面に配置され、
ｄ）複数のスパン部材キャップ手段を具備し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の上面又は前記リフレクタ裏当てパネルの上部エッジ又は前記リフレクタの上部エッジに取付けられ、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の長さにわたり長手方向に延在し、そして前記屋根スパン部材を横方向に横切って延在し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は、前記リフレクタ裏当てパネル又は前記リフレクタ及び前記屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｅ）複数の端部キャップ手段を具備し、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記リフレクタの前記外側横方向エッジ、前記リフレクタ裏当てパネルの前記外側横方向エッジ、前記スパン部材キャップ手段の前記外側エッジ、又は前記外側荷重支持構築部材から成る群から選択された屋根部材に接続され、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記端部キャップ手段が接続されている前記屋根部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決めら、
ｆ）複数の風雨密パネルシール手段を具備し、前記パネルシール手段はそれぞれの前記リフレクタ裏当てパネルの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジに配置されているか、又はそれぞれの前記リフレクタの前記横方向エッジ、前記上部エッジ、及び前記下部エッジに配置されているか、又はそれらの組合せに配置され、
ｇ）複数のコレクタ支持手段を具備し、それぞれの前記コレクタ支持手段は前記リフレクタの列の上を覆って配置され、それぞれの前記コレクタ支持手段はコレクタ支持手段を有し、前記コレクタ支持手段は、隣接する前記スパン部材キャップ手段に取付けられているか、又は隣接する前記スパン部材キャップ手段の下方の前記屋根スパン部材に取付けられ、これにより第１の前記屋根スパン部材の上面から第２の隣接する前記屋根スパン部材の上面へスパンし、少なくとも２つのコレクタ支持手段が前記第１の屋根スパン部材と前記屋根スパン部材との間に配置され、これにより反射太陽エネルギーコレクタは、下方位置の前記リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入ることが可能となり、前記コレクタ支持部材は前記コレクタを支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｈ）複数の反射太陽エネルギーコレクタを具備し、それぞれの前記コレクタは、弧状に対を成して互いに隣接する前記リフレクタの列の上を覆って長手方向に延在し、それぞれの前記コレクタは少なくとも２つの前記コレクタ支持部材に接続され、これによりそれぞれの前記コレクタは前記収集焦点域の中に移動して入ることが可能となり、それぞれの前記コレクタは反射太陽エネルギーを受取って、エネルギー転送流体が流れることができる導管の中に導入するように大きさ及び構造を決められ、前記流体は前記太陽エネルギーにより加熱され、
ｉ）所定太陽サイクルにわたりそれぞれの前記コレクタのための前記焦点域の中の最適位置にそれぞれの前記コレクタを位置決めする位置決め手段を具備し、前記位置決め手段はそれぞれの前記コレクタ支持手段に接続され、
ｊ）流体搬送手段を具備し、前記流体搬送手段はそれぞれの導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続し、前記流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の前記導管を介して循環させることを特徴とする一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５５】
それぞれの屋根スパン部材が、単純スペーストラス及び複合スペーストラスから成る群から選択された前記スペーストラスを具備し、それぞれの前記スペーストラスは複数のウェブセクションを有し、前記ウェブセクションは少なくとも１つの上部弦材を少なくとも２つの下部弦材に接続し、上部パネル支持点は前記上部弦材の近傍に配置され、下部パネル支持点は前記下部弦材の近傍に配置されていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５６】
それぞれの前記屋根スパン部材がフラットトラスを具備し、前記フラットトラスは複数のウェブ部材を有し、前記ウェブ部材は上部弦材と下部弦材との間に配置され、ぞその前記屋根スパン部材は更に付図の横方向ジョイスト部材を具備し、前記横方向ジョイスト部材は前記下部弦材に接続され、前記上部パネル支持点は前記上部弦材の個所又はその近傍に配置され、前記下部パネル支持点は前記下部弦材又は前記横方向ジョイスト部材又はそれらの組合せの個所又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５７】
リフレクタが、それぞれの前記リフレクタが個別に取外し、除去、又は置換されることが可能なように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５８】
ａ）複数の樋手段を具備し、それぞれの前記樋手段は互いに隣接する前記屋根スパン部材の間に配置され、それぞれの前記樋手段は前記屋根スパン部材の長さにわたりスパンし、弧状に対を成しているリフレクタの下部エッジの下方かつ間に配置され、前記樋手段は下方の前記屋根スパン部材、又は下部パネル支持点、又は弧状に対を成している前記リフレクタ、又はリフレクタ裏当てパネル、又はそれらの任意の組合せに接続され、
ｂ）複数の風雨密樋シール手段を具備し、それぞれの前記樋シール手段はそれぞれの前記樋手段と、弧状に対を成し互いに隣接する前記リフレクタ裏当てパネルの下部エッジ、又は弧状に対を成している前記リフレクタの下部エッジとの間に配置されていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項５９】
樋手段が、前記樋手段の下方に配置されているか又は中に組込まれている断熱手段を有することを特徴とする請求項５８に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６０】
リフレクタ裏当てパネル、端部キャップ手段、又はスパン部材キャップ手段が、それらの下方に配置されているか又は中に組込まれている断熱手段を有することを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６１】
リフレクタ裏当てパネル、端部キャップ手段、又はスパン部材キャップ手段が、それらの表面に取付けられているか、又は前記リフレクタ裏当てパネル、前記端部キャップ手段、又は前記スパンキャップ手段の中に組込まれている断熱手段を有することを特徴とする請求項５９に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６２】
風雨密パネルシール手段がそれぞれのリフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、又は下部エッジの中に組込まれているか、又はそれぞれのリフレクタ裏当てパネルの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジの中に組込まれているか、又はそれらの組合せの中に組込まれていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６３】
それぞれのコレクタが真の北南軸線から３０°の範囲内に長手方向に配向されていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６４】
スパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段が前記スパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項５４に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６５】
ａ）複数の屋根スパン部材を具備し、それぞれの前記屋根部材は屋根付構造体の第１の直立荷重支持構築部材から前記屋根付構造体の第２の直立荷重支持構築部材へスパンし、それぞれの前記屋根スパン部材は、隣接の前記屋根スパン部材又は前記屋根付構造の外壁から距離を置いて分離され、前記距離は２つの太陽エネルギー集中リフレクタが前記距離の中に弧状に端部と端部とが当接されて配置されるのに充分な長さに定められ、それぞれの前記屋根スパン部材は複数のパネル支持点、複数の下部パネル支持点、又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せを有し、前記下部パネル支持点は前記上部支持点から外方かつ下方へ向かって距離を置いて配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は、下記のｂ）〜ｊ）に記載の屋根により支持されているすべての部材の重量を支持し、更に、屋根に取付けられているすべての死荷重及び活荷重を支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｂ）複数の太陽エネルギー集中リフレクタを具備し、それぞれのリフレクタは凹状で円筒形の９０°までも弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び横方向エッジを有し、互いに隣接する前記リフレクタの１つの列の中に配置されそれぞれの前記リフレクタの横方向エッジのうちの少なくとも１つが、下方の前記屋根スパン部材の上部パネル支持点に取付けられ、それぞれのリフレクタの横方向エッジのうちの少なくとも１つが、下方の前記屋根スパン部材の下部パネル支持点に取付けられているか、又は前記上部パネル支持点と前記下部パネル支持点との組合せに取付けられ、前記リフレクタはそれぞれの前記リフレクタの空に向いている表面が凹状表面となるように配置され、それぞれの前記リフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有し、それぞれの前記リフレクタの下部エッジは、前記下部エッジの全長に沿って延在して、弧状に対を成している前記リフレクタの前記下部エッジに到達し、それぞれの前記リフレクタは前記横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つの前記リフレクタの前記横方向エンジンは別の１つの前記リフレクタの前記横方向エンジンに隣接して、下方位置の前記屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより、互いに隣接する前記リフレクタの列が形成され、
ｃ）複数の前記スパン部材キャップ手段を具備し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材又は前記リフレクタの前記上部エッジに取付けられ、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は前記屋根スパン部材の長さにわたり長手方向に延在し、そして前記屋根スパン部材を横方向に横切って延在し、それぞれの前記スパン部材キャップ手段は、下方位置の前記リフレクタ及び前記屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｄ）複数の端部キャップ手段を具備し、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記リフレクタの前記外側横方向エッジ、前記スパン部材キャップ手段の前記外側エッジ、及び前記外側荷重支持構築部材から成る群から選択された屋根部材をに接続され、それぞれの前記端部キャップ手段は、前記端部キャップ手段が接続されている前記屋根部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、
ｅ）複数の風雨密パネルシール手段を具備し、前記パネルシール手段はそれぞれの前記リフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジに配置され、
ｆ）複数のコレクタ支持手段を具備し、それぞれの前記コレクタ支持手段は前記リフレクタの１つの列の上を覆って配置され、それぞれの前記コレクタ支持手段は複数のコレクタ支持部材を有し、前記コレクタ支持部材は隣接の前記スパン部材キャップ部材又は隣接の前記スパン部材キャップ手段の下方の前記屋根スパン部材に取付けられ、これにより第１の前記スパン部材キャップ手段の上面から第２の隣接する前記屋根スパン部材の上面へスパンし、少なくとも２つの前記コレクタ支持部材が前記第１の屋根スパン部材と前記第２の屋根スパン部材との間に配置され、これにより反射太陽エネルギーコレクタは、下方位置の前記リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入ることが可能となり、前記コレクタ支持手段は前記コレクタを支持するように大きさ及び構造を決められ、
ｇ）複数の反射太陽エネルギーコレクタを具備し、それぞれのコレクタは、互いに隣接し弧状に対を成している前記リフレクタの１つの列の上を覆って長手方向に延在し、それぞれの前記コレクタは少なくとも２つの前記コレクタ支持部材に接続され、これによりそれぞれの前記コレクタは、前記収集焦点域の中に移動して入ることが可能となり、それぞれのコレクタは反射太陽エネルギーを受取って、太陽エネルギー流体が流れることができる導管の中に導入し、前記流体は前記反射太陽エネルギーにより加熱され、
ｈ）所定の太陽サイクルにわたりそれぞれの前記コレクタのための前記収集焦点域の中の最適位置にそれぞれの前記コレクタを位置決めする位置決め手段を具備し、前記位置決め手段はそれぞれのコレクタ支持手段に接続され、
ｉ）流体搬送手段を具備し、前記流体搬送手段はそれぞれの導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続し、前記流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の前記導管を介して循環させることを特徴とする一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６６】
それぞれの屋根スパン部材が、単純スペーストラス及び複合スペーストラスから成る群から選択された前記スペーストラスを具備し、それぞれのスペーストラスは複数のウェブセクションを有し、前記ウェブセクションは少なくとも１つの上部弦材を少なくとも２つの下部弦材に接続し、上部パネル支持点は前記上部弦材の近傍に配置され、下部パネル支持点は前記下部弦材の近傍に配置されていることを特徴とする請求項６５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６７】
それぞれの屋根スパン部材がフラットトラスを具備し、前記フラットトラスは複数のウェブ部材を有し、前記ウェブ部材は上部弦材と下部弦材との間に配置され、それぞれの前記屋根スパン部材は更に複数の横方向ジョイスト部材を具備し、前記横方向ジョイスト部材は下部弦材に接続され、上部パネル支持点は前記上部弦材の個所又はその近傍に配置され、下部パネル支持点は前記下部弦材又は前記横方向ジョイスト部材又はそれらの組合せの個所又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項６５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６８】
複数の樋手段を具備し、それぞれの前記樋手段は互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置され、それぞれの前記樋手段は前記屋根スパン部材の長さにわたりスパンし、弧状に対を成しているリフレクタの下部エッジの下方かつ間に配置され、前記樋手段は下方の前記屋根スパン部材、又は下部パネル支持点、又は弧状に対を成しているリフレクタ、又はそれらの任意の組合せに接続され、
ｂ）複数の風雨密樋シール手段を具備し、それぞれの前記樋シール手段はそれぞれの前記樋手段と、弧状に対を成している前記リフレクタの前記下部エッジとの間に配置されていることを特徴とする請求項６５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項６９】
風雨密パネルシール手段がそれぞれのリフレクタの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジの中に組込まれていることを特徴とする請求項６５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項７０】
それぞれのコレクタが真の北南軸線から３０°の範囲内に配向されていることを特徴とする請求項６５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項７１】
スパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段が前記スパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項６５に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項７２】
少なくとも１つの昼光照明手段を具備し、それぞれの前記昼光照明手段は、
ａ）起立した透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルを具備し、前記昼光照明パネルはスパン部材キャップ手段の表面からほぼ垂直に配置され、
ｂ）昼光照明パネルハウジングを具備し、前記ハウジングは前記スパン部材キャップ手段に取付けられ、前記ハウジングは、起立した前記昼光照明パネルと前一記スパン部材キャップ手段との間に風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【請求項７３】
少なくとも１つのリフレクタと下方位置のリフレクタ裏当てパネルとが、透明又はほぼ半透明の昼光照明パネルにより置換され、前記昼光照明パネルは、隣接する前記昼光照明手段又は隣接する前記リフレクタ又は隣接する前記リフレクタ裏当てパネル又はそれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められていることを特徴とする請求項１に記載の一体的太陽エネルギー集中システムを有する屋根。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は一体的な太陽エネルギー集中システムを有する屋根に関する。太陽エネルギー集中リフレクタと反射太陽エネルギーコレクタとの組合せは、その他の太陽エネルギー集中部材又はエネルギー転送部材と一緒に使用され、これにより放射太陽エネルギーが建築物又は屋根付構造の上に載置されている屋根から収集される。１つ又は複数のリフレクタ裏当てパネルがその他の屋根構造部材の中に組込まれ、これにより風雨密な（weathertight：耐候性の、あるいは防水防風な）屋根が形成される。このようにして、本発明により放射太陽エネルギーを建築物又は屋根付構造の上面の領域から収集する軽量かつ小コストの方法が得られる。
関連出願
本発明の風雨密な屋根部分は、本明細書と一緒に出願され引用することにより本明細書の中に組込まれている「A Roof Module Having an Integral Solar Energy Concentrator（一体的な太陽エネルギー集中器を有する屋根モジュール）」との題名の出願の中にモジュール形式として説明されている。
本発明は、本明細書と一緒に出願され本明細書の中に引用することにより組込まれている「An Improved Solar Energy Concentrating System Having Replaceable Reflectors（置換可能な反射板を備えた改良型太陽エネルギ集中システム）」との題名の出願の中に説明されている置換可能な太陽エネルギー集中リフレクタを組込んで使用することができる。
背景技術
過去においては、太陽エネルギー集中システムが、放射太陽エネルギーを収集するために建築物又は屋根付構造の上面に載置されて使用される場合、２つのオプションから１つを選択することが可能であった。第１のオプションは単に、地上での使用に適する太陽エネルギー集中システムを採用し、これを屋根付構造の上面に載置して取付けることにあった。このような方法は放射太陽エネルギーを収集したが、屋根が大幅に大きい重量を支持することも必要とした。この付加的取付け方法では資本コストが大幅に大きい。更に、一旦システムが屋根付構造の上面に載置されて取付けられると、不可避的に、下方位置の屋根が修理を必要とする。非一体的構造で屋根の上面に載置されて取付けられているシステムの存在は、屋根修理を行うことの容易性を高めひいてはそのコストを増大した。
第２のオプションは、屋根の大部分を太陽エネルギー集中リフレクタの中に組込むことにある。この一体的リフレクタ方法の例はＢａｒｒの米国特許第３９９４４３５号明細書に開示されている。Ｂａｒｒは、付加的取付け方法のように付加された支持構造の欠点を有しないが、Ｂａｒｒは、放射太陽エネルギーを収集する点で妥協しなければならなかった。半円筒形リフレクタと固定されているコレクタとは、より良好な幾何学的形状を有する地上ユニット程には大量の太陽エネルギーを収集しない。更にＢａｒｒは、下方位置の建築物がリフレクタに類似の形状を有することを必要とし、このようにしてＢａｒｒ建築物の端部はリフレクタアーチを模倣して弧状に上方へ急上昇しなければならない。このような必要性は、商業又は工業の目的で使用される多数の平坦な屋根の建築物及び屋根付構造の上面に載置して使用するには明瞭な欠点を有する。
本発明の開示
本発明は一体的な太陽エネルギー集中システムを有する屋根に関する。太陽エネルギー集中リフレクタと反射太陽エネルギーコレクタとの組合せが、その他の太陽エネルギー集中部材又はエネルギー転送部材と一緒に使用され、これにより、建築物又は屋根付構造の上面に載置されてい取付けられている屋根を照射する放射太陽エネルギーが収集される。リフレクタ又はリフレクタ裏当てパネルがその他の屋根構造部材の中に組込まれ、これにより風雨密（耐候性）の屋根が形成される。このようにして本発明により、放射太陽エネルギーを建築物又は屋根付構造の上面の領域から収集する軽量かっ小コストの方法が得られる。本発明は雨風に露出されるものであるので、当業者には、本発明を構築する際の材料選択の際に、使用現場での天候の影響を考慮しなければならないことが分かるであろう。
本発明の屋根は、複数の屋根スパン部材から始まり多数の部材を有する。（本発明においては「屋根スパン部材」は、例えばトラス又はビーム等屋根を支持する従来の荷重支持構造を含む。）それぞれの屋根スパン部材は、屋根付構造の第１の直立荷重支持構築部材から屋根付構造の第２の直立荷重支持構築部材までスパンする。（本発明においては「直立荷重支持構築部材」は例えば壁又は柱等の屋根スパン部材を支持する従来の手段を含む。）それぞれの屋根スパン部材は隣接屋根スパン部材から距離を置いて分離され、この距離は少なくとも、リフレクタ裏当てパネル又は太陽エネルギー集中リフレクタがこの距離の中に位置するのに充分な長さに定められている。実際の商業目的のためには、互いに隣接する屋根スパン部材の間の最小距離は少なくとも８フィートであり、屋根スパン部材の最小長は少なくとも１６フィートである。しかし、屋根スパン設計及び材料に依存してより大幅に長い距離がスパンされることが可能であり、これは当業者には自明である。それぞれの屋根スパン部材は複数の上部パネル支持点、複数の下部パネル支持点又は上部パネル支持点と下部パネル支持点との組合せを有する。これらのパネル支持点は、本発明の第１の主変形の場合のようにリフレクタ裏当てパネルを取付け及び支持するためと、第２の主変形の場合のようにリフレクタを取付け及び支持するためとに用いられるか、又はリフレクタ又はリフレクタ裏当てパネルを置換する非反射屋根ふきパネルを取付け及び支持するために用いられる。下部パネル支持点は上部支持点から外方かつ下方へ向かって距離を置いて配置されている。複数の屋根スパン部材が、次の節に記載の屋根により支持されているすべての部材を支持し、更に、屋根に取付けられている当業者に自明の従来の死荷重（静荷重）及び活荷重（active weight）を支持するように大きさ及び構造を決められている。
リフレクタ裏当てパネルを有する屋根
本発明の第１の変形では複数のリフレクタ裏当てパネルが、風雨密の（防風防水性の）屋根ふき表面の一部として使用されている。少なくとも１つのリフレクタ裏当てパネルが互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置されている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルは凹状で円筒形の１８０°以内の弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、ｄ曲線状横方向エッジを有する。（本発明においてはリフレクタ又はリフレクタ裏当てパネルに対する「下部」及び「上部」は必ずしも、エッジとエッジとの間の相対的位置を表さない。）リフレクタ裏当てパネルは、互いに隣接する屋根スパン部材の間に互いに隣接して配置され、これにより屋根スパン部材の全長までにわたる１列が形成される。それぞれの列の配置されている少なくとも１つのリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジのうちの少なくとも１つは、下方位置の屋根スパン部材の上部パネル支持点、又は下方位置の屋根スパン部材の下部パネル支持点、又はこのような下部パネル支持点と下部パネル支持点との組合せに取付けられている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルは、空に向いている表面が凹状表面となるように配置されている。それぞれリフレクタ裏当てパネルも曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つのリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジは、別の１つのリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジに隣接して沿って、下方位置の屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより、互いに隣接するリフレクタ裏当てパネルの列が形成される。当業者は種々の材料を使用して、前述のリフレクタ裏当てパネルを形成でき、それらの材料には例えば既製金属又は合金、又は成形積層板又は複合材料がある。
それぞれのリフレクタ裏当てパネルの上面にはリフレクタが載置されている。このようにして本発明の第１の変形は複数のエネルギー集中リフレクタも有する。リフレクタ裏当てパネルが設けられているので、リフレクタは可撓性であることが可能であり、ひいては下方位置のリフレクタ裏当てパネルに寄り添って支持されることが可能であり、これにより正確な形状が得られる。リフレクタが大幅に可撓性でない場合にはリフレクタは、下方位置のリフレクタ裏当てパネルに相補的な凹状で円筒形の弧状形状を有する。従来の太陽エネルギー集中システムの場合のようにそれぞれのリフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有する。それぞれのリフレクタは上部エッジ、下部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。最後に、それぞれのリフレクタは、下方位置のリフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面の最上面に配置され、この最上面に従来の手段、例えば機械的締付け固定手段又は接着手段等により取付けられている。
風雨密（耐候性）シールを形成する屋根ふき部材の一部として本発明は複数のスパン部材キャップ手段を有する。第１の変形ではそれぞれのスパン部材キャップ手段は、屋根スパン部材の上面、又はリフレクタの上部エッジ、又はリフレクタ裏当てパネルの上部エッジに接続されている。それぞれのスパン部材キャップ手段は屋根スパン部材の長さにわたり長手方向に延在し、そして屋根スパン部材を横切って横方向に延在する。それぞれのスパン部材キャップ手段は、リフレクタ裏当てパネル又はリフレクタと共働し、スパンキャップ手段が上方を覆って配置されている屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められている。
別の風雨密な屋根部材は端部キャップ手段である。本発明は複数の端部キャップ手段を有し、それぞれの端部キャップ手段は、屋根スパン部材の外側又は端部に位置するか又は配置され、これにより、リフレクタ裏当てパネル及びそのリフレクタにより形成されている露出されている領域が密封される。それぞれの端部キャップ手段は、例えば外側リフレクタ、外側リフレクタ裏当てパネル、外側スパン部材キャップ手段、又は外側荷重支持構築部材等の屋根部材に接続されている。端部キャップ手段は一体的であるか又は数個の部品から形成される。しかし、製造方法にかかららず、それぞれの端部キャップ手段は、端部キャップ手段が接続されている屋根部材と共働して風雨密シールを形成し、これにより屋根は密封される。当業者は端部キャップ手段が１つの屋根での使用の場合でさえも変化できることが分かる。例えば建築物の１つの壁が屋根スパン部材の上方に到達するように高められ、これによりこの壁はスパン部材キャップ手段の一部の高さに等しくなるかこれを越え、これに対して別の壁はリフレクタ裏当てパネルの底部に到達するのみである。このようにして前者の場合、端部キャップ手段は単に、リフレクタ裏当てパネル及びリフレクタ、及び屋根スパン部材又はスパン部材キャップ手段のための壁に雨押さえを提供するだけである。しかし後者の場合、端部キャップ手段は、リフレクタ裏当てパネル又はリフレクタ、及び屋根スパン部材又はスパン部材キャップ手段により形成されている露出されている弧状領域を覆う表面を有するパネルを含む。
互いに隣接するリフレクタ裏当てパネル又はリフレクタの間に漏洩が発生するのを防止するために本発明は複数の風雨密（防風防水）パネルシール手段を有する。従来の設計のパネルシール手段は、それぞれのリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジ、又はそれぞれのリフレクタの曲線状横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジ、又はそれらの組合せを含む種々のシールの個所に配置されている。
屋根ふき構造及び風雨密なシール部材に加えて本発明は、太陽エネルギーエネルギーをリフレクタから収集するのに必要な部材を有する。反射太陽エネルギーコレクタを支持するために複数のコレクタ支持手段が使用されている。コレクタ支持手段は、互いに隣接するリフレクタのそれぞれの列の上方に配置され、これによりコレクタが支持され、ひいてはコレクタは、定置リフレクタから反射された太陽エネルギーを収集するために所定の焦点域の中に移動して入ることが可能となる。それぞれのコレクタ支持手段は複数のコレクタ支持部材を有し、コレクタ支持部材は、隣接スパン部材キャップ手段又は下方位置の屋根スパン部材に取付けられている。このようにしてコレクタ支持部材は第１の屋根スパン部材の上面から第２の隣接屋根スパン部材へスパンし、コレクタが所定のパスの中を動くことを可能にする手段を有する。少なくとも２つのコレクタ支持部材が、互いに隣接するリフレクタのそれぞれの列に沿って、前記第１のスパン部材と前記第２のスパン部材との間に配置されている。勿論、当業者はコレクタ支持部材の数及び配置を変化することができる。いくつかの実施の形態ではリフレクタの最終列でコレクタ支持部材は屋根スパン部材から、例えば建築物の外壁等の支持表面へスパンすることも可能である。しかし全体としてコレクタのためのコレクタ支持部材は、屋根の場所における天候の作用にさらされるコレクタを支持するように大きさ及び構造を決められている。
リフレクタの必要な相手方は反射太陽エネルギーコレクタである。このようにして本発明は複数のコレクタを有し、それぞれのコレクタは、互いに隣接するリフレクタの１つの列の曲線状横方向エッジを横切って長手方向に延在する。支持のためにそれぞれのコレクタは少なくとも２つのコレクタ支持部材に接続され、これにより、それぞれのコレクタは所定の集束焦点域の中に移動して入ることが可能となる。最後に、それぞれのコレクタは反射太陽エネルギーを受取って、エネルギー転送流体が流れることができる導管の中に導入し、流体は反射太陽エネルギーにより加熱される。当業者は、この用途のために知られている多数の市販流体から選択できる。コレクタの横断面形状に関しては、多数の開示されている設計が本発明に適し、これらには例えば、円筒形に弧状のリフレクタを有する複合放物線コレクタの使用等があり、これらは当業者には自明である。
リフレクタ／コレクタ組合せの太陽エネルギー収集を最大化するために本発明は、毎日のサイクル等の所定の太陽サイクルにわたり収集焦点域の中の最適位置にそれぞれのコレクタを位置決めする位置決め手段を使用する。位置決め手段はそれぞれのコレクタ支持手段の可動部分に接続されている。当業者は位置決め手段が種々の方法で設計されることが可能であることが分かる。例えば位置決め手段は、例えば歯車及びチェーン等の機械的手段によりすべてのコレクタを結合する組込まれた手段を有し、これによりすべてのコレクタは同時に動かされる。代替的に位置決め手段は多数の素子を有し、それぞれの素子材は１つの単一コレクタを動かし、このような素子には例えばそれぞれのコレクタ支持手段に取付けられている電動機等がある。
最後に、本発明は流体搬送手段有し、流体搬送手段はそれぞれのコレクタからの導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続する。流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を複数の導管を介して循環させる。任意の数の従来の配置又はシステムが使用でき、当業者に自明である。
リフレクタ裏当てパネル無しの屋根
本発明の第２の変形が第１の変形と異なる点は複数のリフレクタが、リフレクタ裏当てパネルを必要とせずに風雨密（防風防水）屋根ふき表面の一部として使用されていることにある。このようにして屋根は、第１の変形の場合に説明されたように複数の屋根スパン部材から始まって多数の部材を有する。屋根スパン部材の上に載置されてリフレクタが取付けられている。それぞれのリフレクタは凹状で円筒形の１８０°以内の弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。リフレクタは屋根スパン部材の上方に互いに隣接して配置され、これにより、屋根スパン部材の全長までにわたる１つの列が形成される。それぞれの列の中に配置されている少なくとも１つのリフレクタの曲線状横方向エッジのうちの少なくとも１つは、下方位置の屋根スパン部材の上部パネル支持点、又は下方位置の屋根スパン部材の下部パネル支持点、又はこのような上部パネル支持点と下部パネル支持点との組合せに取付けられている。それぞれのリフレクタは、空に向いている表面が凹状表面となるように配置されている。従来の太陽エネルギー集中システムの場合と同様にそれぞれのリフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有する。それぞれのリフレクタも曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、１つのリフレクタの曲線状横方向エッジは別の１つのリフレクタの曲線状横方向エッジに隣接して沿って、下方位置の屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより、互いに隣接するリフレクタの列が形成される。当業者は種々の材料を使用してリフレクタを形成でき、これらの材料には例えば研磨された又は反射加工された表面を有する既製金属又は合金、又は反射加工された表面を有する成形積層板又は複合材料等がある。
第１の変形の場合のように本発明は複数のスパン部材キャップ手段を有する。それぞれのスパン部材キャップ手段は、屋根スパン部材の上面又はリフレクタの上部エッジに接続されている。それぞれのスパン部材キャップ手段は屋根スパン部材の長さにわたり長手方向に延在し、そして屋根スパン部材を横切って横方向に延在する。それぞれのスパン部材キャップ手段はリフレクタと共働し、更に、スパンキャップ手段が上方を覆って配置されている屋根スパン部材と共働して風雨密（防風防水）なシールを形成するように大きさ及び構造を決められている。
別の風雨密屋根ふき部材は端部キャップ手段である。本発明は複数の端部キャップ手段を有し、それぞれの端部キャップ手段は屋根スパン部材の端部に位置するか又は配置され、これにより、リフレクタにより形成されている露出されている領域が密封される。それぞれの端部キャップ手段は、例えば外側リフレクタ、外側スパン部材キャヅプ手段、又は外側荷重支持構築部材等の屋根部材に接続されている。端部キャップ手段は一体的であるか、又は数個の部品から形成されている。しかし製造方法にかかわらずそれぞれの端部キャップ手段は、端部キャップ手段が接続されている屋根部材と共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められ、これにより屋根が密封される。当業者は端部キャップ手段が１つの屋根使用においてさえも変化できることが分かる。例えば建築物の１つの壁は屋根スパン部材の上方に到達するように高められ、これによりこの壁はスパン部材キャップ手段の一部の高さに等しくなり、これに対して別の壁はリフレクタの底部にしか到達しない。このようにして前者の場合には端部キャップ手段は単に、リフレクタ及び屋根スパン部材又はスパン部材キャップ手段のための壁の雨押さえを提供するにすぎない。しかし後者の場合には端部キャップ手段は、リフレクタ、及び屋根スパン部材又はスパン部材キャップ手段により形成されている露出されている弧状領域を覆う表面を有するパネルを有する。
互いに隣接するリフレクタの間に漏洩が発生するのを防止するために本発明は複数の風雨密（防風防水）パネルシール手段を有する。従来の設計のパネルシール手段が、それぞれのリフレクタ曲線状横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジを含む種々のシームの個所に配置されている。
屋根ふき構造及び風雨密シール部材に加えて本発明の第２の変形は、リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するのに必要な部材も有する。これらの部材、コレクタ支持手段、太陽エネルギーコレクタ、コレクタ位置決め手段、及び流体搬送手段は第１の変形において前に説明したものと同様である。
【図面の簡単な説明】
図１は複合スペーストラス（complex space truss）、直立した昼光照明（明かり取り）手段、及び樋手段を使用している本発明の１つの実施の形態の断面図、図２は複合スペーストラス、直立昼光照明手段、及び樋手段を使用している本発明の１つの実施の形態の等角図、図３はフラットトラス、リフレクタの１つの単一の列、及び非反射屋根ふきパネルの１つの単一列を使用している本発明の１つの実施の形態の断面図、図４はフラットトラス、リフレクタの１つの単一列、及び非反射屋根ふきパネルの１つの単一列を使用している本発明の１つの実施の形態の等角図、図５は単純スペーストラス（simple space truss）及びリフレクタの１つの単一列を使用している本発明の１つの実施の形態の断面図、図６は単純スペーストラス及びリフレクタの１つの単一列を使用している本発明の１つの実施の形態の等角図、図７はフラットトラス及びリフレクタの１つの単一列を使用している本発明の１つの実施の形態の断面図、図８はフラットトラス及びリフレクタの１つの単一列を使用している本発明の１つの実施の形態の等角図、図９は端部キャップ手段を強調している本発明の１つの実施の形態の断面図、図１０は端部キャップ手段を強調している本発明の１つの実施の形態の等角図、図１１は本発明の屋根の等角図、図１２は樋手段を使用せずリフレクタの１つの二重列を使用している本発明の１つの実施の形態の断面図、図１３は樋手段を使用せずリフレクタの１つの二重列を使用している本発明の１つの実施の形態の等角図、図１４はフラットトラス及びリフレクタの１つの二重列を使用している本発明の１つの実施の形態の断面図、図１５はフラットトラス及びリフレクタの１つの二重列を使用している本発明の１つの実施の形態の等角図である。
本発明を実施するための最良の態様
単一列屋根実施の形態
本発明の１つの有利な実施の形態が使用する設計では、１２０°までの弧状形態を有するただ１つの列のリフレクタが、互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置されているか、又は屋根スパン部材と外壁との間に配置されている。非反射屋根ふきパネルが使用されて、リフレクタの下部エッジから、そのリフレクタの下部エッジに最も近い屋根スパン部材の上面まで延在している。この実施の形態は２つの主な変形を有し、１つの変形はリフレクタを裏当てするパネルを使用し、別の１つの変形はそれを使用していない。双方の変形で屋根は前述のように複数の屋根スパン部材を有する。
リフレクタ裏当て用パネル
単一リフレクタ列実施の形態の第１の変形では複数のリフレクタ裏当てパネルが屋根表面の一部として使用されている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルは約１２０°までの凹状で円筒形の弧状形態、下部エッジ、上部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。リフレクタうあてパネルは互いに隣接して単一の列で、互いに隣接するスパン部材の間に屋根スパン部材の全長までにわたり配置されている。それぞれの列の中に配置されている少なくとも１つのリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジのうちの少なくとも１つは、下方位置の屋根スパン部材の上部パネル支持点に取付けられているているか、又は下方位置の屋根スパン部材の下部パネル支持点に取付けられているか、又は前述の組合せに取付けられている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルは、空に向いている表面が凹状表面であるように配置されている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルも、曲線状横方向エッジに沿って配置及び寸法決めされ、リフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジは、別のリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジに沿って、下方位置の屋根スパン部材の長さにわたり横方向に配置され、これにより、互いに隣接するリフレクタ裏当てパネルの列が形成される。当業者は種々の材料を用いてリフレクタ裏当てパネルを形成でき、材料には既製金属又は合金、及び成形積層板又は複合材料等がある。有利にはリフレクタ裏当てパネルはサンドイッチ積層板であり、積層板はアルミニウムシート薄膜を両側に有し、断熱構造フォーム（発泡体）の核を有する。
非反射屋根ふきパネルはリフレクタ裏当てパネルの下部エッジと、リフレクタ裏当てパネルの下部エッジに最も近い屋根スパン部材の上面との間に間隙を閉鎖するために使用されるか、又はリフレクタ裏当てパネルの下部エッジと、リフレクタ裏当てパネルの下部エッジに最も近い荷重支持直立構築部材に最も近い屋根スパン部材の上面との間の間隙を閉鎖するために使用される。それぞれの非反射屋根ふきパネルは横方向エッジ、下部エッジ、及び上部エッジを有する。非反射屋根ふきパネルは曲線状でも平面的でもよい。非反射屋根ふきパネルの下部エッジは、隣接するリフレクタ裏当てパネルの下部エッジか又は下部パネル支持点に取付けられている。非反射屋根ふきパネル上部エッジは、隣接するリフレクタ裏当てパネルの上部エッジを支持する屋根スパン部材に隣接する屋根スパン部材の上面に取付けられているか、ただしこの場合に前記屋根スパン部材はリフレクタ裏当てパネルの下部エッジに最も近くに位置し、又は前記隣接屋根スパン部材の表面の上部パネル支持点に取付けられているか、又はリフレクタ裏当てパネルの下部エッジに近い荷重支持直立構築部材に取付けられている。それぞれの非反射屋根ふきパネルは横方向エッジに沿って大きさと構造を決められ、その際、非反射屋根ふきパネルの横方向エッジは別の非反射屋根ふきパネルの横方向エッジに隣接して、下方位置の屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより１列の互いに隣接する非反射屋根ふきパネルがリフレクタ列と一緒に、互いに隣接する屋根スパン部材の間に形成される。
それぞれのリフレクタ裏当てパネルの上面にはリフレクタが載置されている。このようにしてこの第１の変形は複数の太陽エネルギー集中リフレクタも有する。それぞれのリフレクタは可僥性であり、下方位置のリフレクタ裏当てパネルの上に載置されて支持されているか、又はリフレクタは、下方位置のリフレクタ裏当てパネルに相補的な凹状で円筒形の弧状形状を有することも可能である。従来の太陽エネルギー集中システムの場合と同様にそれぞれのリフレクタは、空に向いている表面を有し、この表面は放射太陽エネルギーを反射する。それぞれのリフレクタは上部エッジ、下部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。最後に、それぞれのリフレクタは、下方位置のリフレクタ裏当てパネルの空に向いている表面の最上面に配置されている。
風雨密シールを形成する屋根部材の部分として本発明の有利な実施の形態は複数のスパン部材キャップ手段、端部キャップ手段、及び複数の風雨密パネルシール手段を有し、これらすべてのは前述の通りである。
屋根構造及び風雨密シール部材に加えて本発明の有利な実施の形態は、リフレクタから反射太陽エネルギーを集めるのに必要な部材、すなわち複数のコレクタ支持手段、複数の反射太陽エネルギーコレクタ、それぞれのエネルギー収集焦点域の中の最適な位置に位置決めする手段を有し、これらはすべて前述の通りである。
図５及び６はリフレクタ裏当てパネルを使用する単一リフレクタ列設計の変形そ示す。新規の構造が構築される場合、新規の構造の屋根スパン部材の配向を、本発明のコレクタが長手方向に配向される、すなわち真の東西軸から３０°の領域内に位置するリフレクタ下部エッジにより形成される方向に追従するように定めることを優先するであろう。しかし本発明は、任意の方向を有する構造に使用できる。この有利な実施の形態では複数の単純スペーストラス（１０Ａ及び１０Ｂ）が屋根スパン部材として使用されている。それぞれの単純スペーストラスは複数ウェブ部材１２を有し、ウェブ部材１２は上部弦材（chord）１４と２つの下部弦材１６との間に配置され、２つの弦材１６はそれぞれ上部弦材の一方の側又は他方の側に位置して上部弦材の下方に位置する。複数のウェブ１２は上部弦材を下部弦材に接続する。上部パネル支持点１７は上部弦材の近傍に配置され、下部パネル支持点１８は下部弦材の近傍に配置されて短い垂直部材の上面に位置する。単純スペーストラスは、後述のすべての屋根により支持されている部材の重量を支持し、更に従来の死荷重（静荷重）、例えば屋根に取付けられている空調装置等と、活荷重（active weight）、例えば風及び雪等とを支持するように大きさ及び構造を決められている。代替的に図７及び８は、単純スペーストラスの代りにフラットトラス（１１Ａ及び１１Ｂ）を使用した以外は同一のシステムを示す。
本発明の屋根ではリフレクタ裏当てパネル２０はそれぞれの太陽エネルギー集中リフレクタ３０の下方に位置する。このリフレクタ裏当てパネルは、約１２０°までの凹状で円筒形の弧状形状、下部エッジ２２、上部エッジ、曲線状横方向エッジ２６を有する。リフレクタ裏当てパネルは、１つのリフレクタ裏当てパネルが別のリフレクタ裏当てパネルに横方向に隣接して配置され、これにより下方位置スペーストラスの長さまでにわたり延在する１列のリフレクタ裏当てパネルが形成されるように曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められている。その上、リフレクタ裏当てパネルは、上方位置のリフレクタの寸法的及び形状的安定性を提供するように形成されている。リフレクタ裏当てパネルの適切な実施の形態はサンドイッチ積層板を有し、サンドイッチ積層板はアルミニウムシート薄膜を断熱構造フォームの核の一方の側又は他方の側に有する。
複数の可撓性太陽エネルギー集中リフレクタが使用されている。それぞれのリフレクタ３０は充分に可撓性であり、これにより、下方位置リフレクタ裏当てパネルに相補的な凹状で円筒形の弧状形状をとることが可能となる。それぞれのリフレクタは下部エッジ３２、上部エッジ３４、及び適所に配置されている場合には曲線状横方向エッジ３６を有する。リフレクタの空に向いている表面は凹状表面である。それぞれのリフレクタは１つのリフレクタが別のリフレクタに隣接して配置され、これにより１列のリフレクタが下方位置スペーストラスの長さまでにわたり延在して形成されるように横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められている。このようなリフレクタは、反射するようにされた凹状表面を有する紫外線により安定化されたプラスチックにより形成されることも可能である。リフレクタにとりわけ適切なのは、１．６ｍｍの厚さを有する紫外線により安定化されたアクリルであり、この場合、アクリルの凹状表面の下面はアルミニウムが蒸着されており、これにより少なくとも７５％有利には少なくとも９０％の反射率が得られる。代替的にリフレクタは、２つのポリマーの屈折率の差を基礎にした反射率を有するコエクストルージョン（共押出し）されたポリマーから形成される。
非反射屋根ふきパネルはリフレクタの下部エッジと、リフレクタの下部エッジに最も近い屋根スパン部材の上面との間の間隙を閉鎖するのに使用されるか、又はリフレクタ下部エッジと、リフレクタパネルの下部エッジに最も近い荷重支持直立構築部材に最も近い屋根スパン部材の上面との間の間隙を閉鎖するのに使用される。それぞれの非反射屋根ふきパネル４０は横方向エッジ４２、下部エッジ４４、及び上部エッジ４６を有する。下部エッジは下部パネル支持点に取付けられている。上部エッジは、隣接リフレクタの上部エッジを支持する単純スペーストラス（１０Ｂ）に隣接する単純スペーストラス１０Ａの上面に位置する上部パネル支持点に取付けられている。それぞれの非反射屋根ふきパネルは横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、この場合に非反射屋根ふきパネルの横方向エッジは、別の非反射屋根ふきパネルの横方向エッジに隣接して配置されて、下方位置の屋根スパン部材の長さまでにわたり延在し、これにより１列の互いに隣接する非反射屋根ふきパネルが形成される。
風雨密シールを形成する屋根部材の部分として本発明は複数のスパン部材キャップ手段５０を有する。それぞれのスパン部材キャップ手段は屋根スパン部材の上面に接続されている。それぞれのスパン部材キャップ手段は長手方向に屋根スパン部材の長さにわたり延在し、屋根スパン部材を横切って横方向に延在する。複数の図に示されているようにそれぞれのスパン部材キャップ手段の大きさ及び構造はスパン部材キャップ手段が、スパンキャップ部材の下方に位置するリフレクタ裏当てパネル、非反射屋根ふきパネル、及び屋根スパン部材と共働して風雨密シールを形成するように決められている。
別の風雨密屋根部材は、図９，１０，及び１１に示されている端部キャップ部材である。本発明の屋根は複数の端部キャップ手段を有し、それぞれの端部キャップ手段６０は屋根スパン部材の外部及び端部に位置するか又は配置され、これにより、リフレクタ裏当てパネル及びそのリフレクタにより形成されている露出されている端部が密封される。それぞれの端部キャップ手段は外側リフレクタ裏当てパネル、外側非反射パネル、又は外側スパン部材キャップ手段に接続されている。それぞれの端部キャップ手段の大きさ及び構造は端部キャップ手段が、端部キャップ手段が接続されている屋根部材と共働して風雨密シールを形成して屋根を密封するように決められている。
互いに隣接するリフレクタ裏当てパネル又はリフレクタの間に漏洩が発生することを防止するために本発明は複数の風雨密パネルシール手段を有する。従来の設計のパネルシール手段７０は種々のシームに配置され、これらのシームにはそれぞれのリフレクタ裏当てパネルの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジ、それぞれの非反射屋根ふきパネルの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジがある。
コレクタ支持手段はリフレクタ列の上方にリフレクタ列を横切ってスパンし、第１の屋根スパン部材１０Ａのスパン部材キャップ手段から第２の屋根スパン部材１０Ｂのスパン部材キャップ手段まで延在する。図５及び６に示されているようにコレクタ支持手段は２つのアーチ１００をコレクタ支持部材として有する。それぞれのアーチは、１つのスペーストラスに配置されているスパン部材キャップ部材５から第２のスペーストラスのスパン部材キャップ手段へ延在してスパンする。支持手段１０２がそれぞれのアーチに配置されている。駆動軸１０４が、それぞれのアーチに配置されている支持手段に接続され、これにより下方位置リフレクタのための曲率円の中心に配置されている回転手段を得る。下部支持部材１０６は駆動軸に接続されている。
反射太陽エネルギーコレクタ１１０はコレクタ支持手段に下部支持部材により接続されている。円筒形の弧状リフレクタのための有利なコレクタは、Ｗｉｎｓｔｏｎの米国特許第５２７４４９７号明細書に開示されているように複合放物線設計を有する。このコレクタは導管１１２を有し、導管１１２を介してエネルギー転送流体が加熱及び循環される。
駆動軸は太陽エネルギー集中リフレクタの中心に配置されている。下部支持部材１０６は太陽エネルギーコレクタが式Ｌ＝（Ｒ＊１．１）／２に従って±５％の誤差で距離Ｌだけ曲率中心から下方に位置するように寸法決めされ、ただしＲは太陽エネルギー集中リフレクタの曲率半径に等しい。部材の前述の配置により太陽エネルギーコレクタは、太陽エネルギー集中リフレクタから反射太陽エネルギーを収集するための前もって決められ領域を定められている焦点域の中に移動することが可能となる。
有利な実施の形態では釣合いおもり１０８が駆動軸１０４に取付けられている。釣合いおもりは駆動軸部材から出発して上方へ向かってコレクタと角度をなしコレクタから距離を置いて延在し、充分な質量又は重量を有する、すなわち、コレクタを位置決めする手段が回転手段を制御する機構との接続を解除されると釣合いおもりが集束焦点域の外部へコレクタを回転して移動するのに充分な質量又は重量を有する。
コレクタ位置決め手段は駆動軸１０４に接続されている。位置決め手段は電動機を有し、電動機はマイクロコンピュータに接続され、マイクロコンピュータはコレクタを最適位置に維持し、これにより反射太陽エネルギーが毎日の太陽周期を通して集束されることが可能となる。位置決め手段は電磁クラッチを有し、電磁クラッチはステッピングモータの制御の接続を駆動軸部材（図示せず）の位置を介して解除できる。信号又は信号の欠落が次の３つの手段（図示せず）、すな温度センサ手段、圧力センサ手段、及び位置センサ手段のうちの１つから到来することが可能である。いくつかの実施の形態ではこれらの素子の組合せが使用されている。信号及び信号の欠如が所定限界の外部の状態を示すと電磁クラッチは駆動軸を解放し、コレクタが重力により集束焦点域の中の最適位置から自動的に移動して離れる。
流体搬送システム（図示せず）はそれぞれのコレクタの導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続する。流体搬送手段は、太陽エネルギーにより加熱された流体を循環させる。適切なエネルギー転送流体には例えば蒸留水がるが、高温の用途により好適には例えばシリコン加熱転送流体ＨＴＦ、有機合成化合物ＨＴＦ、又は重合禁止剤添加グリコールＨＴＦ等がある。
リフレクタ裏当てパネル無しのリフレクタを使用
本発明の単一列リフレクタ実施の形態の第２の変形では複数のリフレクタが、リフレクタ裏当てパネルを必要とせずに屋根表面の部分として使用されている。屋根は、前述の複数の屋根スパン部材を有する。それぞれのリフレクタは約１２０°までの凹状で取消の弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。リフレクタは互いに隣接して単一の列で、互いに隣接する屋根スパン部材の間に屋根スパン部材の全長までにわたり配置されている。それぞれの列の中に配置されている少なくとも１つのリフレクタの曲線状横方向エッジのうちの少なくとも１つは、下方位置の屋根スパン部材の上部パネル支持点か、又は下方位置の屋根スパン部材の下部パネル支持点か、又は前述の組合せに取付けられている。それぞれのリフレクタは、空に向いている表面が凹状表面であるように配置されている。従来の太陽エネルギー集束システムの場合と同様荷物それぞれのリフレクタは、空に向いている表面を有し、この表面は放射太陽エネルギーを反射する。それぞれのリフレクタも曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、この場合、リフレクタの曲線状横方向エッジは、別の曲線状横方向エッジに沿って隣接して下方位置屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより単一列の互いに隣接するリフレクタが、互いに隣接する屋根スパン部材の間に形成される。当業者は種々の材料を使用してリフレクタを形成でき、これらの材料には例えば研磨又は反射加工された表面を有する既製金属又は合金、成形積層板又は反射加工された表面を有する複合材料等がある。
非反射屋根ふきパネルが、リフレクタ下部エッジと、リフレクタの下部エッジに最も近い屋根スパン部材の上面との間の間隙を閉鎖するために使用されるか、又はリフレクタの下部エッジと、リフレクタパネルの下部エッジに最も近い荷重支持直立構築部材に最も近い屋根スパン部材の上面との間の間隙を閉鎖するために使用される。それぞれの非反射屋根ふきパネルは横方向エッジ、下部エッジ、又は上部エッジを有し、これらは前述のように大きさ及び構造を決められている。下部エッジは隣接リフレクタの下部エッジか又は下部パネル支持点に取付けられている。上部エッジは、隣接リフレクタの上部エッジを支持する屋根スパン部材に隣接する屋根スパン部材の上面に取付けられるか、ただしこの場合に前記屋根スパン部材はリフレクタの下部エッジに最も近く位置し、又は前記隣接屋根スパン部材の表面に位置する上部パネル支持点に取付けられるか、又はリフレクタの下部エッジに近い荷重支持直立構築部材に取付けられる。これらの非反射屋根ふきパネルは透明又は半透明である。
風雨密シールを形成する屋根部材の部分として本発明は複数のスパン部材キャップ手段、複数の端部キャップ手段、及び複数の風雨密パネルシール手段を有し、これらは前述のようである。
屋根構造及び風雨密シール部材に加えて本発明は、リフレクタから反射太陽エネルギーを集めるのに必要な部材も有する。これらの部材は前述のものと同一である。
二重列屋根実施の形態
本発明の代替的有利な実施の形態は、一対のリフレクタを互いに隣接する屋根スパン部材の間に設け、リフレクタの設置は、下部エッジに下部エッジが当接されてリフレクタが、１８０°以内の円筒形に弧状の形状を形成するように実現される。単一列実施の形態の場合と同様に２つの主な変形がある。第１の変形はリフレクタ裏当てパネルを使用し、第２の変形はそれを使用しない。その他の実施の形態の場合と同様に屋根は複数の部材、すなわち前述のように複数の屋根スパン部材から開始する複数の部材を有する。
リフレクタ裏当てパネル
二重列実施の形態の第１の変形では複数のリフレクタ裏当てパネルが屋根表面の一部として使用されている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルは、９０°までの凹状で円筒形の弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。リフレクタ裏当てパネルは互いに隣接してそれぞれの曲線状横方向エッジに沿って配置され、これにより第１の列と第２の列が、互いに隣接する屋根スパン部材の間に屋根スパン部材の全長までにわたり形成される。第１の列及び第２の列は、第１の列の中のリフレクタ裏当てパネルの下部エッジが第２の列の中のリフレクタ裏当てパネルの下部エッジに隣接するように配置されている。それぞれの列の中に配置されている少なくとも１つのリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジのうちの少なくとも１つは、下方位置の屋根スパン部材の上部パネル支持点に取付けられているか、又は下方位置の屋根スパン部材の下部パネル支持点に取付けられているか、又はそれらの組合せに取付けられている。当業者は、リフレクタ裏当てパネルの強度を変化することにより許容支持点を変化できる。このようにしてそれぞれのリフレクタ裏当てパネルが支持点に取付けられることは不要である。それぞれのリフレクタ裏当てパネルは、空に向いている表面が凹状表面であるように配置されている。それぞれのリフレクタ裏当てパネルも曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、この場合、リフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジは別のリフレクタ裏当てパネルの曲線状横方向エッジに隣接して沿って、下方位置の屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより、互いに隣接するリフレクタ裏当てパネルの列が形成される。当業者は種々の材料を使用してリフレクタ裏当てパネルを形成でき、これらの材料には例えば既製金属又は合金、成形積層板又は複合材料等がある。
それぞれのリフレクタ裏当てパネルの上面にはリフレクタが載置され、これは第１の列屋根実施の形態の説明したのと同様に実現されている。
風雨密シールを形成する屋根部材の一部として本発明は複数のスパン部材キャップ手段、複数の端部キャップ手段、及び複数の風雨密パネルシール手段を有し、これらは前述のようである。
屋根構造及び風雨密シール部材に加えて本発明は、リフレクタから反射太陽エネルギーを集めるのに必要な部材も有する。これらの太陽エネルギー収集部材は、単一列実施の形態の第１の変形の場合に説明したものと同一である。
図１４及び１５はリフレクタ裏当てパネルを使用する二重列リフレクタ設計の変形を示す。新規の構造が構築される場合、新規の構造の屋根スパン部材の配向は、本発明の中のコレクタが長手方向に配向されるように、すなわち真の北南軸から３０°の領域内に位置するリフレクタ下部エッジにより形成される方向に追従するように定めることを優先するであろう。しかし本発明は、任意の配向を有する構造に使用できる。この有利な実施の形態では複数のフラットトラス１１Ａ及び１１Ｂが屋根スパン部材として使用されている。それぞれのフラットトラス葉複数のウェブセクション１２により形成され、ウェブセクション１２は上部弦材（chord）１３と下部弦材１５との間に配置されている。複数の横方向ジョイスト（joist：根太、はり）部材１９が下部弦材に接続されている。このようなフラットトラスでは上部パネル支持点１７は上部弦材の個所又はその近傍に位置し、下部パネル支持点１８は下部弦材の個所又はその近傍、又は横方向ジョイスト部材の個所又はその近傍、又はそれらの組合せの個所又はその近傍に位置する。フラットトラスは、後に説明する屋根により支持されているすべての部材の重量を支持し、更に、従来の死荷重例えば屋根に取付けられている空調部材等を支持し、更に、活荷重例えば風及び雪等を支持するように大きさ及び構造を決められている。
本改善ではリフレクタ裏当てパネル２０はそれぞれの太陽エネルギー集中リフレクタ３０の下方に位置する。このリフレクタ裏当てパネルは、凹状で円筒形の９０°までの弧状形状、下部エッジ２２、上部エッジ２４、及び曲線状横方向エッジ２６を有する。リフレクタ裏当てパネルは１つのリフレクタ裏当てパネルが別のリフレクタ裏当てパネルに横方向に隣接して配置され、これにより１列のリフレクタ裏当てパネルが下方位置のスペーストラスの長さまでにわたり延在して形成されるように曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められている。その上、リフレクタ裏当てパネルは、上方位置のリフレクタに寸法的又は形状的安定性を提供するように形成されている。リフレクタ裏当てパネルの適切な実施の形態は前に説明された。
複数の可撓性太陽エネルギー集中リフレクタが使用されている。それぞれのリフレクタ３０は、下方位置のリフレクタ裏当てパネルに相補的な凹状で円筒形の弧状形状をとるのに充分に可撓性である。それぞれのリフレクタは下部エッジ３２、上部エッジ３４、及び適所に配置されている場合には曲線状横方向エッジ３６を有する。リフレクタの空に向いている表面は凹状表面である。それぞれのリフレクタは１つのリフレクタが別のリフレクタに隣接して配置され、これにより１列のリフレクタが下方位置のスペーストラスの長さまでにわたり延在して形成されるように横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められている。このようなリフレクタは、前述のように反射加工された凹状表面を有する紫外線により安定化されたプロセスにより形成されることも可能である。
風雨密シールを形成する屋根部材の一部として本発明は複数のスパン部材キャップ手段５０を有する。端部手段６０も有し、これは図１４及び１５に示されていない。これらの部材は双方ともに、単一リフレクタ列の節で説明されたものと同様である。
互いに隣接するリフレクタ裏当てパネル又はリフレクタの間に漏洩が発生するのを防止するために本発明は複数の風雨密パネルシール手段を有する。従来設計のパネルシール手段７０は種々のシームに配置され、これらのシームには例えばそれぞれのリフレクタ裏当てパネルの横方向エッジ、上部エッジ、及び下部エッジがある。
コレクタ支持手段は二重列のリフレクタの上方でリフレクタを横切ってスパンし、これは単一列屋根実施の形態の節で説明された。
反射太陽エネルギーコレクタ１１０はコレクタ支持手段に下部支持部材により接続されている。コレクタは複合放物線設計を有し、単一列屋根実施の形態の節で説明されたように配置され動作する。
流体搬送システム（図示せず）はそれぞれのコレクタの導管を熱エネルギー使用手段又はエネルギー蓄積手段に接続する。流体搬送手段は太陽エネルギーにより加熱された流体を循環する。
リフレクタ裏当てパネル無しのリフレクタを使用する
本発明の二重列実施の形態の第２の変形では複数のリフレクタが、リフレクタ裏当てパネルを必要とせずに屋根表面の一部として使用されている。屋根は、前述のように複数の屋根スパン部材を有する。複数のリフレクタが屋根表面の一部として使用されている。それぞれの、リフレクタは、凹状で円筒形の９０°までの弧状形状、下部エッジ、上部エッジ、及び曲線状横方向エッジを有する。リフレクタは互いに隣接してそれぞれの曲線状横方向エッジに沿って配置され、これにより第１の列及び第２の列が、互いに隣接する屋根スパン部材の間に、屋根スパン部材の全長に及んで形成される。第１の列及び第２の列は、第１の列の中のリフレクタの下部エッジがリフレクタの下部エッジに隣接するように配置されている。それぞれの列の中に配置されている少なくとも１つのリフレクタの曲線状横方向エッジのうちの少なくとも１つが、下方位置の屋根スパン部材の上部パネル支持点に取付けられているか、又は下方位置の屋根スパン部材の下部パネル支持点に取付けられているか、又はそれらの組合せに取付けられている。当業者は、リフレクタの強度を変化することにより許容支持点を変化できる。このようにしてそれぞれのリフレクタが支持点に取付けられていることは不要である。それぞれのリフレクタは、空に向いている表面が凹状表面であるように配置されている。従来の太陽エネルギー集中システムの場合と同様にそれぞれのリフレクタは、放射太陽エネルギーを反射する空に向いている表面を有する。それぞれのリフレクタも曲線状横方向エッジに沿って大きさ及び構造を決められ、この場合、リフレクタの曲線状横方向エッジは別のリフレクタの曲線状横方向エッジに隣接して沿って下方位置の屋根スパン部材の長さにわたり配置され、これにより、互いに隣接するリフレクタのそれぞれの列が形成される。当業者は種々の材料を使用してこのようなリフレクタを形成でき、これらの材料には例えば研磨された又は反射加工された表面を有する既製金属又は合金、及び成形積層板又は反射加工された表面を有する複合材料等がある。
風雨密シールを形成する屋根部材の一部として本発明は複数のスパン部材キャップ手段、複数の端部キャップ手段、及び複数の風雨密パネルシール手段を有し、これらは前述のようである。
屋根構造及び風雨密シール部材に加えて本発明は、リフレクタから反射太陽エネルギーを集めるのに必要な部材も有する。これらの太陽エネルギー収集部材は、単一列実施の形態の第１の変形にいて説明されたものと同一である。
付加的特徴
本発明の有利な実施の形態は単一リフレクタ列実施の形態であれ、二重リフレクタ列実施の形態であれ、リフレクタのみを使用する変形においてであれ、リフレクタパネルパネルを使用する変形においてであれ、複数の付加的特徴を有することが可能である。例えば、スパンが２４フィートより大きく、屋根スパン部材の端部と端部との間に支持アプライトを設けることを望まない場合のように屋根スパン部材のためにトラスを選択する場合、本発明でスペーストラスを使用するか又はフラットトラスを使用するかを選択できる。単純スペーストラス（simple space truss）１０では図５，６，９，１１，１２，及び１３に示されているように三角形設計を使用でき、又は図１及び２に示されているような複合スペーストラス（complex space truss）９を使用でき、又は図３，４，７，８，１４，及び１５に示されているようなフラットトラス１１を使用できる。
リフレクタ裏当てパネルを使用するすべての実施の形態においてリフレクタ及び下方位置のリフレクタ裏当てパネルはそれぞれのリフレクタが、下方のリフレクタ裏当てパネルを取外しせずに、そして風雨密パネルシール手段に影響を与えずに取外されることが可能であるように大きさ及び構造を決められている。このような構成によりリフレクタは、屋根の風雨密な一体性を損なわずに容易に置換できる。
本発明の屋根の別の有利な実施の形態は、リフレクタの下部エッジに樋手段を設けることにある。２つの利点がこの実施の形態から得られる。第１の利点は、樋手段がリフレクタ表面に屑が留まるのを防止することにあり、これにより高い反射率が維持され、ひいては太陽エネルギー集中要素の高いエネルギー収率が維持される。第２の利点は、樋が、人間、メンテナンス装置等を支持するのに充分な幅及び充分な強度を得るように設計されることが可能であることにある。このようにしてメンテナンスは、リフレクタの表面を踏むことなしに屋根の上で行うことが可能であり、これにより反射表面の損傷が回避される。本発明の屋根は複数の樋手段を有することができ、それぞれの樋手段８０は、互いに隣接する屋根スパン部材の間に配置され、これは図１〜１１及び１４〜１５に示されている。それぞれの樋手段は屋根スパン部材の長さわたり延在し、互いに隣接するリフレクタの列の下部エッジの下方に配置されている。樋手段は下方位置の屋根スパン部材か、又は下方パネル支持点か、又は隣接リフレクタか、又は隣接リフレクタ裏当てパネルか又はそれらの組合せに接続されている。本発明の屋根の風雨密な一体性を維持するために複数の風雨密樋シール手段が樋手段の中に含まれている。それぞれの樋シール手段８２は、それぞれの樋手段と、隣接リフレクタ裏当てパネルの下部エッジ又は隣接リフレクタの下部エッジ又はそれらの組合せの下部エッジとの間に配置されている。このようなシール手段は従来の設計であり、当業者には公知である。
本発明の屋根の利用性を促進するために断熱手段を種々の屋根表面部材に設けることが可能である。このようにしてリフレクタ裏当てパネル、リフレクタ、端部キャップ手段、スパン部材キャップ手段、及び樋手段が断熱手段を有することが可能であり、断熱手段はこれらの部材の下方に配置されるか、又はこれらの部材に取付けられるか、又はこれらの部材の中に内蔵される。
本発明の別の有利な実施の形態は、屋根の中に昼光照明（明かり取り）手段を設け、これにより、下方位置の構造の中に周囲の光が入射することにより下方位置の構造のための照明コストを低減することにある。昼光照明手段は透明又は半透明材料により形成できる。１つの昼光照明方法はスパン部材キャップ手段が、少なくとも１つの昼光照明手段がスパン部材キャップ手段の表面に配置されるように大きさ及び構造を決められることにある。すなわちフラットガラスパネルが、図示されていないスパンキャップ部材の中に挿入される。第２の方法は、図１〜４に示されているように起立された透明又はほぼ半透明な昼光照明パネル９０を使用することにある。このようなパネルはスパン部材キャップ手段の表面からほぼ垂直に配置されている。昼光照明パネルハウジング９２はスパン部材キャップ手段に取付けられ、前記ハウジングは、距離された昼光照明パネルとスパン部材キャップ手段との間に風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められている。昼光照明の第３の方法は、リフレクタの代りに又はリフレクタ及び下方位置のリフレクタ裏当てパネルが使用される場合にはこれらの代りにほぼ半透明の昼光照明（明かり取り）パネル９４を使用することにあり、これは図１４に示されている。この昼光照明パネルは、隣接昼光照明手段、又は隣接リフレクタ、又は隣接リフレクタ裏当てパネル、又はこれらの組合せと共働して風雨密シールを形成するように大きさ及び構造を決められている。昼光照明を提供する第４の方法は、有利な単一リフレクタ列実施の形態において使用される。この場合、非反射屋根ふきパネルのうちの１つ以上が、透明及び半透明な置換昼光照明パネル９４により置換され、これは図３に示されている。これらの任意の組合せが、適切な屋根実施の形態において使用されることが可能であり、これにより所望のレベルの昼光照明が得られる。
本発明の屋根に適する別の実施の形態は、風雨密パネルシール手段を設け、この風雨密パネル手シール手段はリフレクタ、又はリフレクタ裏当てパネル、又は非反射屋根ふきパネル、又は置換昼光照明パネルの中に内蔵されることにあり、これは、これらの屋根表面部材のエッジが、水がこのような互いに隣接する屋根部材の間に侵入しないようにインターロック手段を有するようにこれらのエッジを設計することにより実現される。
本明細書に記載のすべての出版物及び出版されない特許出願は引用することにより本明細書に組込まれている。
現在において又はこの特許明細書から出発するいかなる特許の期間にわたり当業者には自明の本発明のその他の実施の形態は本明細書に記載されず、従って本発明の精神及び範囲の中にある。
【図１】
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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６】
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【図７】
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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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