JP2015508633A - ソーラーエネルギ利用システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

太陽エネルギ利用システムが記載されている。このシステムは、ソーラーレシーバと、システムの主軸に沿って当該ソーラーレシーバから延在するポールに取り付けられた太陽エネルギ集中器と、太陽トラッキングシステムとを具える。ソーラーレシーバは太陽からソーラーエネルギを受けるよう構成されており、受けたソーラーエネルギを所定のスポット領域に集中させる。ソーラーレシーバは、互いに独立しておりシステムの主軸の回りに放射状に配列された複数の可撓性のミラーを具える。複数の可撓性ミラーは動作時に展開し、例えば運搬時やシステム損傷の可能性がある場合などに閉じるよう構成されている。太陽エネルギ集中器は、複数の可撓性ミラーから反射されたソーラーエネルギが集中する所定のスポット範囲に配置されており、集められた反射エネルギを電気エネルギに変換するよう構成される。太陽トラッキングシステムは、天空における太陽の位置を検知して、システムを傾けてソーラーレシーバを太陽の方へ向けて太陽光を所定のスポット領域で最大限受けて反射するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は一般にソーラーエネルギ利用システムおよび方法に関し、より具体的には動的な発電方法および装置に関する。

現在では２つの優れたソーラーシステムがあり、一つが（ａ）太陽光をミラーで集束して熱からエネルギを精製する熱システムである。このシステムはミラーに基づいており効率的だが、一般にコスト高である。もう一つが（ｂ）光起電性セルを具える光起電（ＰＶ）システムであり、入射エネルギを電気に変換する。

例えば、米国特許出願番号２０１２／０１１８３５１号のソーラー発電機は、光起電式の発電素子アレイと、単一の連続的で平滑なソーラー反射面とを具え、この面は太陽からの光を光起電式発電機へと反射させる。

米国特許出願２０１１／０２６５８５２号は、太陽放射線用のオープン集中システムを記載しており、これは中空のミラーと、前記中空ミラーの焦点に配置された複数のソーラーセルを有する光起電モジュールとを具える。このためハウジングは、少なくとも空洞ミラーに反射される入射光の領域に透明カバーを有し、この透明カバーは、入射光の円錐内に配置されるように光起電モジュールから間隔づけられている。

これらのシステムは熱システムより効率が低く、しばしば投資収益（ＲＯＩ）を得るのに７年以上の電気出力を必要とする。このように、ソーラーシステムは、そのグリーンアドバンテージにも拘わらず、従来のエネルギ源と比較して十分に経済的ではなかった。

このように、経済的で、低コストのソーラーエネルギ利用システムおよび方法が求められていた。

従来のソーラーエネルギ利用技術の分野に拘わらず、より経済的で低コストのソーラーエネルギ利用システムおよび方法を提供するためのさらなる進歩がこの分野で求められていた。

また、ソーラーエネルギ利用の軽量なシステムとする必要性と利点がある。

本発明のいくつかの実施例では、発電におけるソーラーエネルギ利用方法と装置の改良が提供される。

本発明のシステムおよび装置は花の形態をとり、この形は花弁または葉が簡単に操作される生花の形状と特性に影響を受けたものである。以後、「花弁」と「葉」の語は交換可能に用いる。実施例によると、システムはポールと、このポールに搭載され受けた太陽エネルギを反射して集中させるよう構成されたソーラーレシーバと、前記ポールにおいてソーラーレシーバから反射されたソーラーエネルギが集中する位置に設けられたソーラーエネルギ集中器とを具える。上述したように、ポールは花の茎に似ており、ソーラーレシーバは花冠に似ており花弁に似た複数のミラーを有し、そしてソーラーエネルギ集中器は花のめしべに似ている。

ミラーリーフはそれぞれ２つの主部材を有し、これは膨張可能な支持部材と、支持部材をカバーする作動部材とを含む。このリーフは、双方の部材（支持部材と作動部材）が柔軟材料でなるため、柔軟である。

支持部材の一部は紐で構成される。リーフの形状は平坦でも湾曲してもよい。膨張可能な支持部材は、１の空気ラインで空気バルブに接続され共通の空気ラインで空気ポンプに接続されたバルブを具える。支持部材は、加圧または無圧のガスが充填されるためバネ機能を有する。

作動部材は、反射ホイルで作られたプレートで構成される。ロック機構を有する複数の同心のベッドプレートが層状に重ねられる。

ポールは、器具の主軸内にベッドプレートに取り付けられた上側中央チューブを具える。リーフミラーはベッドプレートのロック部の反対にロック機構を備える。

膨らんだら、リーフは器具の近くに接続可能となる。リーフの房が器具の多層作業面を形成する。同じサイズの多層のリーフは、「分散した」焦点を有する多焦点範囲を構成する。器具の重心が回転中心より低く、器具の構造が記載する特性を有するリーフに基づくため、装置全体がバランスよく、開いて操作する際に外力に対して自然に保護される。

折り畳み機構は気圧ピストンに基づいており、１の空気ラインを通って電磁エアバルブを有する気圧タンクに連結され、共通空気ラインによる空気ポンプに連結して加圧される。ピストンは最上部のベッドプレートに配置され、中央チューブの軸内で作動する。

リーフはいつでも閉じることができる。したがって、器具の面は折り畳んで閉じることができる。器具を折り畳んで閉じることにより、リーフは空気力学的でコンパクトな形状となり外力に強力に対抗する。

ボールまたはボールベアリングに基づく回転機構が回転中心にある。ボールを通るチューブが２つのアダプタで終端しており、ベッドプレートの下に配置される。器具はボールの回りのシースで脚部またはケーブルに接続される。上側中央チューブは上側アダプタに接続される。下側中央チューブが下側アダプタを介してボールに連結される。

器具は、回転機構により２軸の回りで中央チューブの向きを簡単に変更できる。３つの流体タンクが下側中央チューブに１２０°の角度で対称的に接続される。タンク内には流体があり、その動きが方向ベクトルの向きの変更を引き起こす。

例えば、タンク管の流体のポンピングと、器具の重心を変更することにより方向転換することができる。ポンピングは空気ポンプにより提供され、エアリフトの原理が利用される。流体の行き先は、器具頂部の光起電性センサにより決定される。センサに付随するマイクロチップが、接続されたすべてのセンサからの入力を受信し、多くの異なるプロセスでコンプレッサ、サーボ、電磁石等を管理する。このマイクロチップは器具を折り畳む適切な時間を分析し、空気ポンプを駆動して必要に応じて器具のすべての部分に必要な圧力を保持する。

いくつかの実施例によると、システムは器具の動作中の動的な保護（折り畳み）に反応する動作センサを具える。システムの折り畳みは、システムのポールに設けられた気圧ピストンにより実現することができる。中央チューブは器具の花冠の面より下の領域から冷たい空気を運ぶことができ、ここでは器具の花冠面がつくる陰の結果として自然と空気が冷たくなる。

ソーラー集中器はその形状から「クラウン」とも称され、ポールの中央チューブの頂部に設けられる。クラウンは、異なる原理と技術に基づいて多くの実施例として実現できる。

利用の一態様として、クラウンの表面は太陽光線を実焦点に到達する前に捕捉し、クラウンの湾曲と、空気導管を有する構成は、熱い空気の膨張や潜在温度差に基づいて中央チューブを通る気流を生成する。光起電性（ＰＶ）プレートをクラウンの表面に挿入することができる。これらのＰＶプレートは集めれたソーラーエネルギの力を電気に変換しうる。ＰＶプレートは配線などの導電体により電気回路に直列および／または並列に接続できる。ＰＶプレートに生成されたＤＣ電力は、システム外に設置できるインバータに送られる。このインバータはＤＣ電力のＡＣ電力への変換、周波数の同期、およびグリッドへの電力供給管理を担う。

システムを計量に構成すると、例えば数キログラムとすると、現在は不可能なシステムの利用や配置の多くの機会を形成する。システムは屋根の上に設けることができ、ここで屋根に被さる領域は日よけとなる。さらなる支持ピボットが公園、野原、芝生、庭園、森または丘陵などの自然環境に調和させる設置に適する高くした（ｒａｉｓｅｄ）システムを提供する。

システムが運搬ケーブルに連結されていると、都市部、住居エリア、砂漠、島、および海洋等において、１または２次元、垂直、水平、または組み合わせた環境での設置が容易になる。

したがって、本発明は従来技術のソーラーエネルギ利用の不都合を部分的に排除して、新規なソーラーエネルギ利用システムを提供するものであり、これはソーラーレシーバと、システムの主軸に沿って当該ソーラーレシーバから延在するポールに取り付けられたソーラーエネルギ集中器と、太陽トラッキングシステムとを具える。

ソーラーレシーバは太陽からソーラーエネルギを受けるよう構成されており、所定のスポット領域で受けたソーラーエネルギを集める。このソーラーレシーバは、互いに独立しておりシステムの主軸の回りに放射状に配列された複数の可撓性のミラーを具える。複数の可撓性ミラーは動作時に展開し、例えば運搬時やシステム損傷の可能性がある場合などに閉じるよう構成されている。

ソーラーエネルギ集中器は、前記複数の可撓性ミラーから反射されたソーラーエネルギが集中する所定のスポット範囲に配置されており、集められた反射エネルギを電気エネルギに変換するよう構成される。

太陽トラッキングシステムは、空における太陽の位置を検知して、システムを傾けてソーラーレシーバを太陽の方へ向けて太陽光を所定のスポット領域で最大限受けて反射するよう構成されている。

ソーラーレシーバは、システムの主軸に沿って配置され可撓性ミラーを保持するのに適した複数のディスクを有するハブを具える。一実施例によると、ハブは上側ベッドプレートカバーディスクと、下側ベッドプレートカバーディスクと、これらの上側ベッドプレートカバーディスクおよび下側ベッドプレートカバーディスクの間に挟まれた複数のミラー保持ディスクとを具える。このミラー保持ディスクは、可撓性ミラーを固定し保持するよう構成されている。

例えば、ソーラーレシーバは、３枚のミラー保持ディスクと、これら３枚の保持ディスクにより３層に配列された１８枚の可撓性ミラーとを具える。本例では、各ミラー保持ディスクは６枚の可撓性ミラーを保持する。

一実施例では、ソーラーレシーバは、可撓性ミラーをミラー保持ディスク内に保持するよう構成されたリーフロック機構を備える。ミラー保持ディスクは、可撓性ミラーをシステム主軸の回りに放射状の位置に固定するリーフロック機構の「メス」部を具える。他方、各可撓性ミラーは、対応する保持ディスクに形成された「メス」部と合致するロック機構の「オス」部を具える。

一実施例では、メス部はそれぞれ、保持ディスク内に構成された対応するスリットを具える。スリットの内面には、１以上の歯形のスリット凹凸を具える。他方、可撓性ミラーは、当該１以上のスリット凹凸に合致するのに適した形状の対応する１以上のリーフ凹凸を有する。

一実施例では、ソーラーレシーバはさらに、空気式ミラー折り畳み機構を備える。この空気式ミラー折り畳み機構は、ポールに設けられてシステムの主軸に沿ってスライド可能な可動リングと、可撓性ミラーに取り付けられた折り畳み紐と、ハブの頂部に設けられ可動リングを上昇させるよう構成された空気ピストンとを具える。可撓性ミラーは、可動リングを持ち上げて折り畳み紐を引っ張ることにより、ポールに向かって半径方向に折り畳み可能となる。

一実施例では、折り畳み機構は、ポールに設けられ可動リングをロックするよう構成された電磁ロックデバイスを具え、これにより可撓性ミラーを折り畳んだ状態に保持することができる。このロックデバイスは、ロックデバイスをロック解除して可動リングを解放する電磁トリガを具えることができる。

一実施例では、ソーラーレシーバは、制御可能な電磁空気バルブを有する空気ラインを介して空気ピストンに連結された空気タンクを具える。この空気ピストンは、制御可能な電磁空気バルブを開いた後にタンクを通る圧縮空気により作動する。

一実施例では、空気ピストンは、主軸に沿って入れ子式に配置された複数の同心チューブを具える。

一実施例では、システムはさらに、空気タンクに連結されこれに圧縮空気を充填する空気制御コンプレッサを具える。

一実施例では、空気制御コンプレッサは、多方向ガスフロー制御バルブを介して空気タンクに連結されている。

一実施例では、可撓性ミラーはそれぞれ、ミラー保持ディスクに連結するよう構成された膨張可能な支持部材と、この膨張可能な支持部材に設けられた作動部材とを具える。

一実施例では、膨張可能な支持部材は、梯子形状であって、複数の膨張可能なクロスリブで強化された可撓性の膨張可能な放射ビームを有する可撓性の膨張可能なフレームを具える。可撓性ミラーの膨張可能な支持部材は、膨張可能な支持部材の端部を保持ディスクに固定するためのリーフロック機構を具える。膨張可能な支持部材の近位端部は、可撓性の膨張可能なフレームを膨張させるために構成されたニップル空気バルブを具える。

一実施例では、システムがさらに、膨張可能な支持部材に連結されこれを充填するための多方向制御可能な空気コンプレッサを具える。

一実施例では、膨張可能な支持部材は、梯子形状の柔軟で膨張可能なフレームを具え、これは複数の膨張可能なクロスリブで強化された膨張可能な放射ビームを有する。膨張可能な支持部材は、当該膨張可能な支持部材を半径方向に横切る放射成形紐（ｒａｄｉａｌ ｓｈａｐｉｎｇ ｓｔｒｉｎｇｓ）と、当該膨張可能な支持部材を前記半径方向と直交する円周方向に横切る円周成形紐（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｈａｐｉｎｇ ｓｔｒｉｎｇｓ）とにより覆われている。

一実施例によると、これらの成形紐は半径方向に沿って繊維メッシュに織り交ぜられ、あるいは成形紐はリブに沿って繊維メッシュに織り交ぜられる。成形紐は、ＳＩＬＯＮ（商標）ワイヤを含む。

一実施例では、膨張可能な支持部材はさらに、当該膨張可能な支持部材の遠位端部に取り付けられた１またはそれ以上の折り畳み紐を具える。

一実施例では、膨張可能な支持部材はガイドチューブを具え、これは折り畳み可能なクロスリブの部分で繊維メッシュに取り付けられており、前記折り畳み紐が自由に通る通路を提供している。

一実施例では、膨張可能な支持部材の折り畳み可能なクロスリブは、当該折り畳み可能なクロスリブがよじれたり歪んだりして変形して放射ビームを互いの方へ動かす部位の辺りに脆弱な縦の断面を有する。

一実施例では、作動部材はさらに、膨張可能な支持部材の頂部に取り付けられたカバーメッシュを具える。作動部材は、カバーメッシュに取り付けられた複数の可撓性反射プレートを具える。

一実施例では、可撓性反射プレートは規則正しく互いに重なるように配置され、これにより作動部材の頂面が完全に塞がれる。別の実施例では、可撓性反射プレートは、作動部材の頂面内にまばらに配置される。さらなる実施例では、可撓性反射プレートは、うろこ状に配置される。

一実施例では、可撓性反射プレートは作動部材の表面から偏向可能であり、これによりプレート間に穴を形成してこれらの穴から空気が流れ、空気の流れがない間は可撓性反射プレートをその動作位置に戻すことができる。可撓性ミラー間にスペースを設けて空気を流し、穴を通る穏やかな風を流すことができる。

一実施例では、ソーラーレシーバは可撓性ミラーの可撓性で膨張可能なフレーム内の圧力を制御可能にチェックするよう構成され、必要な場合に可撓性ミラーを充填する空気チェック・充填機構を具え、この空気チェック・充填機構は、可撓性の膨張可能なフレームに空気を供給するよう構成された第１の多方向空気バルブを具える。この第１の多方向空気バルブは、（第２の多方向空気バルブを介してコンプレッサに連結された空気パイプを介して）空気制御可能なコンプレッサに連結されている。

一実施例では、ソーラーレシーバはさらに、コンプレッサから選択された可撓性ミラーに圧縮空気を供給するように第１の多方向バルブを設定するよう構成された第１のサーボを備える。

一実施例では、ソーラーエネルギ集中器は煙突形状の基体を具え、これはシステム頂部に向けって延在する幅広の基体口と、システムのポールに設けられたスリーブコネクタを有する細いステムとを具える。基体は軸対称であり、ポールの軸に対して約５乃至約８５°の範囲の円錐部の先細る角度を有する。基体は、電気を生成する太陽光起電（ＰＶ）材料を上に搭載するよう構成された外側面を有する。例えば、太陽光起電（ＰＶ）材料は、ヒ素−ゲルマニウム−インジウム（ＡｓＧｅＩｎ）光起電材料を含むことができる。

一実施例では、太陽エネルギ集中器は、空気式冷却機構を備える。例えば、冷却機構は基体内に設けられた内側円錐チューブ（ｉｎｎｅｒ ｃｏｎｅｄ ｔｕｂｅ）を具えることができる。この内側円錐チューブは軸回りで対称であり、内側円錐チューブの円錐形の口の頂部の直径は基体の円錐形の口の直径より小さく、これにより基体と内側円錐チューブの間に環状のスリットが形成されて光起電材料を冷却するための空気チャネルが形成される。この空気チャネルにおいて、空気はソーラーレシーバの下の領域からポールを通り最終的にスリットを通過する。

一実施例では、冷却機構がさらに、空気チャネルに沿って配置され空気チャネル内の気流を促進するよう構成されたファンを具える。

一実施例では、内側円錐チューブは、連結部材により基体に機械的に連結される。連結部材の例は、限定しないが、環状スリットを半径方向に横切って延在する四角いブラケットの形態であって内側円錐チューブおよび基体の壁に取り付けられたロッドおよびプレートである。

一実施例では、内側円錐チューブの壁が波打った形状であり、内側円錐チューブの内側と外側の双方から壁の回りを螺旋状に廻る糸（ｔｈｒｅａｄ）を有する。したがって、基体と内側円錐チューブの間に空気が通って出る渦巻き効果が提供され、光起電材料の冷却が促進する。

一実施例では、冷却機構がさらに、基体の外側のポールに設けられたスリーブ上に設けられた外側円錐チューブを具える。この外側円錐チューブは、太陽光線の光を透過する材料でなる。外側円錐チューブは軸回りで対称であり、外側円錐チューブの円錐形の口の頂部の直径は基体の円錐形の口の直径より大きく、これにより基体と外側円錐チューブの間に別の環状のスリットが形成される。この別の環状スリットは、基体と内側円錐チューブの間に構成された空気チャネルに加えて、光起電材料を冷却するための別の空気チャネルを提供する。

一実施例では、本発明のソーラーエネルギ利用システムがさらに、システムの主軸を太陽に向けて配向づけるピボットシステムを具える。ピボットシステムは、設置部材を挿入するよう構成された開口を有するスリーブと統合されたベアリングソケットをと、当該ベアリングソケット内に構成されたスラストベアリングとを具える。スラストベアリングは、ベアリングソケットの内面に取り付けられた静的外側レース（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｏｕｔｅｒ ｒａｃｅ）と、システムの回動中心でポールに設けられた回動点にてシステムを支持する可動の内側レース（ｍｏｖａｂｌｅ ｉｎｎｅｒ ｒａｃｅ）とを具える。

一実施例では、太陽トラッキングシステムは、システムの主軸から放射方向に延びる３つの液通バランスタンクを具え、各タンクの方向の間はそれぞれ１２０°である。３つのバランスタンクは、液通チューブを介して制御可能にタンク間で移動する液体を含んでおり、これによりシステムの重心を移動させてシステムの主軸を所望の方向に傾ける。

一実施例では、太陽トラッキングシステムは、エアコンプレッサに連結され、タンクのなかから選択された１つのタンクへ制御可能に空気を供給して選択されたタンク内の圧力を上げて液体を選択されたタンクから他のタンクへと押し出す第２の多方向気流制御バルブを具える。

一実施例では、太陽トラッキングシステムが、エアコンプレッサから３つのタンクのうち所望のタンクに空気を供給する前記第２の多方向気流バルブを設定するよう構成された第２のサーボを備える。

一実施例では、太陽トラッキングシステムの各タンクが、タンクの遠位端部に配置され過剰な空気を放出するためのタンク開口部を具える。

一実施例では、太陽トラッキングシステムは、各タンクに配置された開口パイプを具える。この開口パイプの一方の端部はタンク開口部に連結され、他方のパイプ端部は常に液体レベルより上に保持される。タンク開口部の他方のパイプ端部を液体レベルの上に支持するために、太陽トラッキングシステムは、各タンク内の液体に浮かぶよう構成されたフロートを具える。

一実施例では、太陽トラッキングシステムは、各タンクに配置された通過液体パイプを具え、一方のパイプ端部は液通チューブに連結され、他方のパイプ端部は常に液体レベルの下に維持される。この他方のパイプ端部を常に液体レベルの下に維持するために、太陽トラッキングシステムは、液体に沈むよう構成されたシンカーを具える。

ソーラーエネルギ利用システムは、ミラーの折り畳みと太陽のトラッキングを作動させるための圧縮空気を生成するよう構成されたエアコンプレッサを具える。

一実施例では、ソーラーレシーバは以下の制御可能なデバイスを具える：ミラーが折り畳まれた状態のときに可撓性ミラーをロック解除するよう構成された電磁トリガ、可撓性ミラーを折り畳むための圧縮空気を提供するよう構成された電磁バルブ、第１の多方向バルブに付随する第１のサーボであって、第１の多方向バルブがコンプレッサから選択された可撓性ミラーに圧縮空気を供給して選択されたミラーに空気を充填する第１のサーボ、第２の多方向気流バルブに付随する第２のサーボであって、コンプレッサから太陽トラッキングシステムに空気が供給されるように第２の多方向気流バルブを設定するよう構成された第２のサーボ、太陽トラッキングシステムを冷却すべく空気を供給するよう構成されたファン。

ソーラーエネルギの利用は、システムの動作を制御するよう構成された制御システムを含む。この制御システムは、システムの電機モジュールや電子モジュールの動作に必要な電力を供給するよう較正された電源ユニットと、以下の群から選択される１以上のセンサを具える：システムが精製する出力電圧を測定する出力電圧センサ；システムに潜在的に危険となるようなシステムに近い動く物体を検出するよう構成されたモーションセンサ；太陽の位置を検知するよう構成された太陽トラッキングシステム；ソーラーレシーバを展開するのに必要な気圧を測定するよう構成されたミラー圧力センサ；電源ユニットが生成する電圧を測定するよう構成された電圧センサ；および、太陽エネルギ集中器が生成する出力電圧を測定する出力電圧センサである。

制御システムは、１以上のセンサに接続され、受信したセンサのデータを分析して制御部コネクタスイッチへの制御信号を生成して電源ユニットから電源電圧を制御可能に以下の群から選択される１以上のデバイスに供給する：電磁トリガ、電磁バルブ、第１サーボ、第２サーボ、エアコンプレッサ、およびファンであり、これによりシステムの動作を制御する。

本発明の別の態様によれば、新規で動的なソーラーエネルギの利用方法が提供される。この方法は、太陽からソーラーエネルギを受けるように構成されたソーラーレシーバで太陽からのエネルギを受けて集中させるステップと、複数の可撓性ミラーに反射されたソーラーエネルギが集中している所定のスポット領域に配置された太陽エネルギ集中器で、集中されたエネルギを直流電流に変換するステップとを具える。

この方法はさらに、太陽トラッキングシステムで中空の太陽の位置を検知するステップと、所定のスポット領域で太陽光を最大限受けて反射するようにソーラーレシーバを太陽の方に傾けてステップとを具える。

一実施例では、この方法はさらに、太陽エネルギ集中器に冷気を通すステップを具える。

一実施例では、この方法はさらに、好ましくない環境条件の下で複数の反射ミラーの１以上を折り畳むステップを具える。

一実施例では、この方法はさらに、好ましい環境条件の下で複数の可撓性ミラーの１以上を展開するステップを具える。

一実施例では、この方法はさらに、ＤＣ電流をＡＣ電流に変換するステップと、当該ＡＣ電流を電流グリッドに供給するステップとを具える。

本発明のシステムは「グリーン機器」であり、その全ライフサイクルで多様な面で生態環境に優しい。従来のエネルギの化石燃料源と比べても同等に達するよう設計され構成されており、他の形態のエネルギより低コストで電力生成が可能であり、したがって他のエネルギ源との平衡を効果的に打ち破る。このシステムの利点は、限定しないが、低コストで、使用材料が少なく、製造プロセスでエネルギ消費が比較的低く、機器重量が比較的小さく、折り畳んだ状態で小型形状であり、設置が容易で、動作のノイズが少なく無害であり、例えば雨、雪、露、風、砂、埃、昆虫など有害な大気状況や要素に抵抗力が高く、不具合が少なくメンテナンスが比較的簡単であり、正常機能での運用期間が長く、モジュール式構造で故障部品の交換が容易で、システムのライフサイクルの終わりではリサイクル可能、等がある。

本発明は本明細書に詳述するか図面に描写した応用例に限るものではない。本発明は他の実施例にも対応可能であり、多様な方法で実施および実現することができる。当業者は、添付の実施例で規定され以下に説明する本発明の範囲を逸脱することなく、これらの実施例に多様な変形および変更を施すことができることを理解するであろう。

本発明を理解し、実線ではどのように実現されるかをみるために、添付の図面を参照しながら複数の実施例について非限定的な例示として以下に説明する。
図１Ａは、本発明の一実施にかかる、展開（拡がった）状態のソーラーエネルギ利用システムの透視断面斜視図である。 図１Ｂは、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムのソーラーレシーバの可撓性ミラーを固定し保持するハブである。 図１Ｃは、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムのソーラーレシーバのミラー保持ディスクと可撓性ミラーの分解平面図である。 図１Ｄは、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステムの制御システムの簡略した概略ダイヤグラムである。 図１Ｅは、本発明の一実施例にかかる、ソーラーエネルギ利用システムの可撓性ミラーを折り畳んだ収縮状態の斜視図である。 図２は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムの底部である。 図３Ａ−３Ｃは、本発明の一実施例にかかる、気圧ピストン動作中の図１Ａのシステムの部分断面図である。 図４は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示す可撓性ミラーの展開図である。 図５Ａ−５Ｄは、図４に示す可撓性ミラーの膨張可能な支持部材を円周方向と半径方向に折り畳むステップを示す。 図６は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムの可撓性ミラーの風に対する受動的な保護の例を示す。 図７は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムの可撓性ミラーの風に対する受動的な保護の別の例を示す。 図８Ａ−８Ｄは、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムの可撓性ミラーの風に対する受動的な保護のさらなる例を示す。 図９は、本発明の一実施例にかかる、可撓性ミラーの展開とメンテナンスを担う図１Ａのシステムの一部である。 図１０Ａは、凹面ミラー用のサンビームの光学ダイアグラムの概略図である。 図１０Ｂは、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステムの可撓性ミラー用のサンビームの光学ダイアグラムの概略図である。 図１１は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムの太陽エネルギ集中器の概略断面図である。 図１２Ａ、１２Ｂは、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示す太陽エネルギ集中器の光起電材料の対応する宇正面図と側面図である。 図１３は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａに示すシステムの太陽エネルギ集中器の断面図である。 図１４は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのソーラーエネルギ利用システムの部分断面図であり、特定の部分を拡大している。 図１５は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのソーラーエネルギ利用システムの部分断面図であり、特定の部分を拡大している。 図１６は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのソーラーエネルギ利用システムの部分断面図であり、特定の部分を拡大している。 図１７Ａは、図１Ａのシステムの屋根エリアへの設置例である。 図１７Ｂは、図１Ａのシステムの脚部上の設置例である。 図１７Ｃは、図１Ａのシステムの電柱への設置例である。 図１８Ａ、１８Ｂは、本発明の一実施例にかかる、複数の図１Ａのシステムを多様なケーブルシステムに垂直または水平に設置する簡略図である。 図１９Ａ、１９Ｂは、本発明の一実施例にかかる、複数の図１Ａのシステムを垂直または水平なケーブルにそれぞれ設置する簡略図である。 図２０Ａ、２０Ｂは、図１Ａのシステムの向きが広範な傾斜角度で変化した場合のケーブル設置場所を示す。 図２１は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステムでソーラーエネルギを電機エネルギ、熱エネルギ、あるいは反射光へと変換する方法を示す概略フローチャートである。 図２２は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａの太陽エネルギ集中器の冷却方法の簡略化したフローチャートである。 図２３は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステム１０を動く物体から動的に保護する簡略化したフローチャートである。 図２４は、本発明の一実施例にかかる、太陽の動きに追随する方法の簡略化したフローチャートである。 図２５は、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステムの位置決め方法の簡略化したフローチャートである。

本発明のソーラーエネルギ利用システムおよび方法の原理と動作が、図面と以下の説明を参照してよく理解できる。これらの図面は説明目的のみであり、限定を意味するものではない。本発明のシステムの多様な実施例を描いた図面は、明確のために縮尺通りではなく、割合通りでない場合がある。これらの図面内のブロックや他の要素は機能的な抽象のみであり、物理的な接続および／または物理的な関係というよりは、要素間の機能的関係が示されている。同じ参照番号やアルファベット文字が、本発明の説明を通して図面に示されている画像システムおよびその要素で共通するこれらの要素を特定するのに用いられる。

ソーラーエネルギの実際の応用例では、太陽光をエネルギ源とし、最大の経済的利益を得るために、器具の表面は可能な限り大きく清潔であるべきである。動作期間全体にわたる２軸（方位角と高度）での太陽トラッキングにより利用性が最大限となる。現在公知の形態の機器や、以前の案出や提案は、埃や他の汚れがその静止面に付着し、これを避けられないものであった。

いくつもの実施例において、本発明はソーラーエネルギを収集して電気エネルギに変換し、ソーラーエネルギを収集して以降の利用のための熱に変換し、ソーラーエネルギを収集して以降の利用のためにソーラーエネルギを反射するシステムと方法を提供する。

本発明のシステムは、大量の材料と機械部品を用いる結果設置が制限される既存のソーラーシステムと異なる。また、大規模なメンテナンスが必要で、重く、多くの不都合や制限は、複雑性と費用の追加となる。

本発明の目的は、これらの不都合を解消し、以前に用いられていたより簡単で経済的にソーラーエネルギをより完全な方法で利用可能にすることにある。

これは、反射動作面の形状を維持することが可能な軽量で動的な支持システムと、受動的および動的な空気式自己冷却機構を有するソーラーレシーバとにより実現する。また、このシステムは受動的（弾性）および動的（折り畳みと閉鎖）な自己保護能力を有する。

頭状花または花冠が、花弁を閉じることにより自己を保護することがよく知られている。樹木の先は、林冠を多くの葉に分けることと、その樹木の先の空力学的形状により突風に耐える。水槽の水は、例えばエアリフトや他の適切な技術を用いるコンプレッサで組み上げられる。

本デバイスは、軽量で高耐性の材料で構成され、工事現場で展開され、迅速に利用できる。これらの材料の価格はここ数年で迅速に下降し、これらの材料は現在では低価格で大量生産される。文脈内に明示しない限り、材料間の連結は溶接によるものとする。

図１Ａを参照すると、本発明の一実施にかかる、展開（拡がった）状態のソーラーエネルギ利用システム１０の透視断面斜視図である。システム１０は、太陽からのソーラーエネルギを受けて、受けたソーラーエネルギを固定の所定のスポット領域に集中させるよう構成されたソーラーレシーバ１１を具える。例えば、この集中は８０倍から３００倍の間である。システム１０はまた、ソーラーエネルギが集中される所定のスポット領域に配置され、反射され集められたソーラーエネルギを直流電流に変換するよう構成された太陽エネルギ集中器１２を具える。システム１０はさらに、ソーラーレシーバ１１に付随する太陽トラッキングシステム１３を具え、これは太陽光をスポット領域に最大限受けて反射すべく、天空で太陽の位置を検知しシステム１０を傾けてソーラーレシーバ１１を太陽の方へ向けるよう構成されている。

図１Ａ、１Ｄ、および１Ｅを同時に参照すると、システム１０は、当該システム１０の動作を自動あるいは手動で制御するよう設定可能な制御システム１５を具える。制御システム１５は、多様な検知機器として公知の要素と設備を具え、とりわけコントローラ１３５、プロセッサ１４１、電源ユニット１２０、およびコントローラコネクタスイッチ１４０を具える。

一実施例では、制御システム１５は、出力電圧センサ１５７、モーションセンサ４２０、太陽トラッキングセンサ４５０、ミラー圧センサ１８５、および電源センサ１５８を具える。出力電圧センサ１５７は、システム１０が生成する出力電圧を計測する。モーションセンサ４２０は、システム１０に潜在的に危険となるようなシステムに近い動く物体を検出するよう構成される。太陽トラッキングセンサ４５０は、太陽の位置を把握する役割を担う。ミラー圧センサ１８５は、ソーラーレシーバ１１の展開に必要な気圧を測定する。電圧センサ１５８は、電源ユニット１２０が提供する電源電圧と、システム１０の電子機器および電気機器の動作に必要な電圧を測定する。出力電圧センサ１５７は、光起電素子、すなわちエネルギ集中器１１のソーラーセル（図示せず）が生成する出力電圧を測定する。

コントローラ１３５のプロセッサ１４１は、受信したセンサのデータを分析して制御信号を生成しうる適切なソフトウェアモデルで予めプログラミングされている。電源ユニット１２０は、太陽エネルギ集中器１１から電力を受けるよう構成された蓄電器（図示せず）に基づく。これらの蓄電器の電気容量は、例えば、１５Ｆ乃至４０Ｆの範囲である。

上述したセンサ１５７、１５８、１８５、４５０、および４２０は、コントローラ１３５に電気接続され、コントローラ１３５に対応するセンサ信号を提供するよう構成されている。コントローラ１３５は、センサ機器１５７、１５８、１８５、４５０、および４２０から供給されるデータを受けとり、これらのデータを処理してコントローラスイッチ１４０に制御信号を生成してシステムの多様な動作モジュールを起動させ、このモジュールは例えば電磁トリガ５８１、電磁バルブ５０３、第１のサーボ１８０、第２のサーボ１５０、多機能制御式空気コンプレッサ７００、およびファン１３６などである。動作時に、プロセッサ１４１によりコントローラコネクタスイッチ１４０が制御され、これは電源ユニット１２０から電磁トリガ５８１、電磁バルブ５０３、第１のサーボ１８０，第２のサーボ１５０、空気コンプレッサ７００、およびファン１３６により制御可能であり、さらなる詳細は以下に説明される。

電源ユニット１２０は電圧センサ１５８で検知され、この電圧センサ１５８で測定された電圧が所定の電源電圧以下、例えば名目電圧の２０％以下となった場合に充電される。

電源ユニット１２０とコントローラ１３５は、共通のボードの（バックボード）スロットに接続された独立モジュールとすることができ、したがって故障した場合に容易に交換できる。プロセッサユニットは、モバイル機器や無線モジュールに接続可能な出入力インターフェースを備える。この追加の電子機器により、生成ワット量のワイヤレス測定、新たなファームウェアのアップロード、機器データのダウンロード、直接カスタムセッティング、および機器の直接制御等が実現する。

システム１０は、ワット量やグリッドに適した周波数の管理を担うＡＣインバータ（図示せず）を具えてもよい。このＡＣインバータは、システム１０に統合されてもよいし、システム１０の外に配置された専用モジュールでもよい。

図１Ａの実施例では、コントローラ１３５はシステム１０の底部Ｂに配置されるが、このコントローラ１３５は過酷な環境の影響から守られている任意の適切な場所に配置してもよい。

図１Ａの実施例によると、ソーラーレシーバ１１と太陽エネルギ集中器１２は、機器の主軸であって縦軸方向を規定するポール１４に搭載される。このポール１４は以下に説明するいくつかのロッドとチューブを具え、ソーラーレシーバ１１と太陽エネルギ集中器１２を所定のスポット領域に保持するよう構成されている。

ソーラーレシーバ１１は花冠に似ており、花弁や葉に似た複数の可撓性ミラー２００を具える。可撓性ミラー２００は、必要に応じて展開状態または折り畳み状態にできるよう構成される。可撓性ミラー２００は分離しており互いに独立であり、システムの主軸の回りに放射状に配列されている。可撓性ミラー２００はそれぞれ、ソーラーレシーバ１１のどのミラーも他のミラーを交換することなく交換可能という意味で互いに独立している。例えば、レシーバの花冠の直径は、１乃至６ｍ、あるいはそれ以上の範囲とすることができる。

動作時に、可撓性ミラー２００は完全に展開されて太陽エネルギを最大限捕獲する。しかしながら、夜間や、デブリ、昆虫、埃、泥などの過酷な外部要素、あるい風雨や雹など気象条件が動作に適さない場合、ソーラーレシーバ１１を折り畳んでソーラーレシーバ１１の可撓性ミラー２００をポール１４に近い折り畳んだ状態とすることができる。図１Ｅに示すように、ミラー２００が折り畳んだ状態にあるとき、折り畳んだシステム１０を簡単に運搬し収納することができる。

ソーラーレシーバ１１は、システムの主軸の回りに配置されポール１４の中央チューブ５００に連結された複数のディスクを有するハブ３００を具える。ハブ３００のディスクは、可撓性ミラー２００を折り畳んだ状態と展開状態で保持するのに適切な硬質材料でなる。このような材料の例は、限定しないが、ＳＴＹＲＯＦＯＡＭＥ（商標）がある。

図１Ｂを参照すると、ハブ３００は、上側ベッドプレートカバーディスク３１５ａ、下側ベッドプレートカバーディスク３１５ｂ、およびこれらの上側ベッドプレートカバーディスク３１５ａと下側ベッドプレートカバーディスク３１５ｂの間に挟まれた複数のミラー保持ディスク３１６を具える。ミラー保持ディスク３１６は、可撓性ミラー２００を固定し保持するよう構成されている。

図１Ａ、１Ｂに示す実施例によると、ソーラーレシーバ１１の花冠は１８枚の可撓性ミラー２００を具えるが、可撓性ミラー２００は他の数でもよい。可撓性ミラー２００は保持ディスク３１６に形成されハッチングで区別された３層に配列される。

図１Ｃを参照すると、本発明にかかる、ミラー保持ディスク３１６と可撓性ミラー２００の分解平面図が示されている。各ミラー保持ディスク３１６は６枚の可撓性ミラー２００を保持するが、一般にディスク３１６は任意の数の可撓性ミラー２００を保持するようにしてもよい。可撓性ミラー２００は多層配置されているため、ミラー２００の各層は自身の幾何学的焦点を有し、以下に詳述するように、太陽エネルギ集中器１２の表面に鏡面反射ビームの分散した集中が提供される。

ソーラーレシーバ１１は、可撓性ミラー２００をミラー保持ディスク３１６に保持するよう構成されたリーフロック機構３１８を有する。一実施例では、ミラー保持ディスク３１６は、可撓性ミラー２００をポール（図１Ａの１４）回りに放射位置に固定するリーフロック機構３１８の「メス」部３１８ａを具える。この目的のため、可撓性ミラー２００はそれぞれ、対応する保持ディスク３１６に構成された「メス」部３１８ａと合致するロック機構３１８の「オス」部３１８ｂを具える。

本実施例によると、リーフロック機構３１８のメス部３１８ａはそれぞれ、保持ディスク３１６の本体に構成された対応するスリット３１７を有する。図１Ｃに示すように、スリット３１７の内側面は平らでなく、１またはそれ以上の歯形のスリット凹凸３１９ａを具える。他方、可撓性ミラー２００にはこのスリット凹凸３１９ａに合致するのに適切な対応するリーフ凹凸３１９ｂを具える。

可撓性ミラー２００はいつでも折り畳むことができる。これにより、ソーラーレシーバ１１の表面が折り畳まれる。折り畳むと、ミラー２００はコンパクトで空気力学的にロープロファイルとなり、京風、デブリ、昆虫、埃、泥、雨、雹、雪などの過酷な外部要素や、展開時にシステムに衝撃を与える好ましくない他の気象条件から保護される。

図１Ａに戻ると、可撓性ミラー２００を半径方向に折り畳むために、ソーラーレシーバ１１は、ポール１４の中央チューブ５００に搭載されポール１４で規定されるシステムの主軸に沿ってスライド可能な可動リング５２０と、可撓性ミラー２００に取り付けられた折り畳み紐２６１とを具える。図１Ａに示すように、可撓性ミラー２００は、折り畳み紐２６１により、ポール１４の中央チューブ５００に沿ってスライド可能な可動リング５２０に連結されている。この折り畳み紐２６１は、例えば、釣り糸で構成することができる。必要な場合、可動リング５２０を集中器１２の方へ上へ動かし、これにより折り畳み紐２６１が引っ張られて可撓性ミラー２００をポール１４の方に半径方向に折り畳むことができる。

一実施例では、可動リング５２０の縦の移動は、空気式ミラー折り畳み機構１６をオンにすることで作動される。図２を参照すると、空気式折り畳み機構１６は、制御可能な電磁空気バルブ５０３を介して下側チューブ６１８を通るピストン空気ライン５０１を通って空気タンク５０２へと接続され加圧される空気ピストン５５０を具える。この空気ピストン５５０は、中央チューブ５００の主軸に沿って入れ子式に配置された複数の同心チューブ５５１を具える。図２では３本の入り古式に配置された同心チューブ５５１を示すが、一般に空気ピストン５５０は様々な適切な数の同心チューブ５５１を具えることができる。ハウジング９４内にハブ３００が設けられる。ピストン５５０はこのハウジング９４の頂部に設けられる。

いくつかの実施例では、本発明の太陽エネルギ利用システム１０は、多機能型の制御可能な空気コンプレッサ７００を具える。この多機能型の制御可能な空気コンプレッサ７００の機能の一つは、とりわけ、空気タンク５０２に周辺空気を充填することである。コンプレッサ７００の他の機能は以下に説明する。一実施例では、空気タンク５０２はコンプレッサ７００に直接連結される。別の実施例では、空気タンク５０２はコンプレッサ７００に、多方向ガスフロー制御バルブ１５２、特に図１６を参照して以下に説明する５方向空気バルブ１５２を介して接続される。

図１Ａと図２に示すように、空気タンク５０２とコンプレッサ７００は、システム１０の底部Ｂに配置されている。しかしながら、他の構成であってもよい。

図３Ａ−３Ｃを一緒に参照すると、本発明の一実施例にかかる、空気ピストン５５０作動時にシステム（図１Ａの１０）の部分断面斜視図である。図示するように、空気ピストン５５０は３つの主なフェーズで動作可能である。第１のフェーズでは、可撓性ミラー２００はオープンデフォルト位置に展開されている（図３Ａ参照）。本発明では、可撓性ミラー２００は、当該可撓性ミラー２００のバネ状構造により開かれる。可撓性ミラー２００の構造の一実施例がこの特性を提供し、これは図４を参照して後述される。この特徴は展開状態における可撓性ミラー２００の開いた形状を提供する。

動作時に、外部要素または過酷な気象状況がシステムの通常動作を妨げるとき、制御システム（図１Ａの１３５）は電磁空気バルブ５０３に折り畳み制御信号を供給して開かせる。この折り畳み制御信号は、例えば、このような過酷な要素や状況を示すセンサ信号に反応して生成される。この目的のため、制御信号１３５は、このような過酷な要素や状況を見地し、システム１０の通常動作を妨げる要因や状況を示す対応センサ信号を生成する複数のセンサを具える。

図１Ｄに示すように、制御信号１５は、例えばシステム近くにいる鳥や、潜在的に危険となりうる他の飛行物体などの移動物体を検出する動作センサ４２０を具える。この動作センサ４２０は例えば、システム１０の頂部の半球体４００の上に配置されるが、他の地位であってもよい。制御システム１５は、出力電圧センサ１５８を具える。これによりシステム１０が生成する電圧が顕著に下がると、雨、暴風、砂嵐などが原因となる。コントローラ１３５は、出力電圧の降下に反応して、制御信号を生成してバルブ５０３を開かせる制御信号を生成する。

図１Ｄと、図３Ａ−３Ｃを一緒に参照すると、バルブ５０３が開いている場合、空気が空気タンク５０２からピストン空気ライン（図２の５０１）を通り空気ピストン５５０へと入る。空気タンク５０２から通過する空気が提供する圧力パルスが、入れ子式チューブ５５１を展開させることにより空気ピストン５５０を拡張させる。可動リング５２０が空気ピストン５５０の頂部にあるため、ピストン５５０の拡張により可動リング５２０が中央チューブ５００に沿ってスライドする。そして、折り畳み紐２６１を介して可動リング５２０に接続された可撓性ミラー２００が、リング５２０に追随し、これにより折り畳まれ、したがってミラー２００のバネ抵抗を打ち負かす。以下に説明するように、このバネ抵抗は可撓性ミラー２００を展開させる。

いくつかの実施例では、折り畳み機構１６は、ポール１４の中央チューブ５００に設けられた電磁ロック器具５８０を具える。第２のフェーズでは、図３Ｂに示すように、可動リング５２０がロック器具５８０に到達してロックされ、可撓性ミラー２００が折り畳んだ状態に保持される。ロック器具５８０への可動リング５２０のロックは、例えば、機械ロックにより実現できる。

可動リング５２０を電磁ロック器具５８０へと動かすと、所定の期間後に、ピストン内の空気が解放されるにつれピストン内の圧力が下がることにより、ピストン５５０が重力により折り畳んだ状態に戻る。図３Ｃに示すように、可動リング５２０は電磁ロック器具５８０必要なだけ保持され、これによりシステム１０が折り畳んだ状態に維持される。電磁ロック器具５８０は、例えば、可動リング５２０をロックする機械ラッチ（図示せず）を具えてもよい。

折り畳まれたシステム１０を展開するために、ロック器具５８０は、動作するとロック器具５８０を解除して可動リング５２０を解放する電磁トリガ（図１Ｄの５８４）を具える。この電磁トリガは、ユーザの指示、または、過酷な外部要因または悪天候が終了してシステムを展開して作動できることを示す検知機器の生成センサ信号に応答して、制御システム１３５により制御されてもよい。例えば、動作センサが対応するセンサ信号を提供することができる。所望の場合、システムは、例えば雨センサ、嵐センサ、および／または汚れセンサなどの過酷な外部要因または悪天候が終了してシステムを展開して作動させられることを示す対応信号を生成しうる他のセンサのセット（図示せず）を具えてもよい。

ロック器具５８０が解除されるや否や、可撓性ミラー２００は当該ミラーのバネ状構造により展開し、可動リング５２０はピストンの頂部に戻る。

空気ピストン５５０の作動後は、空気タンク５０２内の圧力が下がる。次のピストン動作のために圧力を上げてミラーを畳むために、ピストン動作後の任意の瞬間にコンプレッサ７００を作動させることができる。タンク５０２に蓄積された圧縮空気があれば、タンク５０２を充填せずに空気ピストン５５０の何回かの動作サイクルに十分である。

図４を参照すると、本発明の一実施例にかかる、可撓性ミラー２００の分解図が示されている。可撓性ミラー２００は、ミラー保持ディスク（図１Ａ−１Ｃの３１６）を接続するよう構成された膨張可能な支持部材２５０と、当該膨張可能な支持部材２５０上に搭載された作動部材２２０とを具える。膨張可能な支持部材２５０と作動部材２２０の双方が可撓性材料で製造されるため、可撓性ミラー２００は可撓性を有する。膨張可能な支持部材２５０と作動部材２２０は多様な材料で、様々な形状および色で構築することができる。

膨張可能な支持部材２５０は、梯子形状であり複数の膨張可能なクロスリブ２９０で強化された膨張可能な放射状ビーム２８ａ、２８ｂを有する、可撓性の膨張可能なフレーム２８２を具える。可撓性の膨張可能なフレーム２８２は、可撓性ミラー２００が展開状態に拡げられたときに作動部材２２０を保持するのに十分な、比較的硬いがある程度柔軟な材料で作成される。例えば、可撓性で膨張可能なフレーム２８２は、例えば、樹脂層（例えばポリビニルクロライド（ＰＶＣ）層）で外側から内側にカバーされた金属薄層、あるいは他の強く軽い適切な材料で構成することができる。

可撓性ミラー２００の膨張可能な支持部材２５０は、当該膨張可能な支持部材２５０の一端部２９１をを保持ディスク（図１Ｂ、１Ｃの３１６）に固定するためのロック機構（図１Ｃの３１８ａ）を具える。膨張可能な支持部材２５０の近位端部２９１は、可撓性の膨張可能なフレーム２８２を膨張させるためのニップル空気バルブ２８８を具える。膨張可能な支持部材２５０を膨らます空気は、コンプレッサ（図１Ａの７００）から空気ライン７０１を通り提供することができ、これは後に詳述する。

可撓性ミラー２００を保持ディスク３１６に連結するのに説明した構成は、不具合の生じた可撓性ミラーの簡単なメンテナンスと修理を実現することを理解されたい。事実、膨張可能な支持部材２５０を収縮させることにより、損傷のある可撓性ミラー２００を簡単にディスク３１６から取り外して正常なミラーと交換することができる。

一実施例では、膨張可能な支持部材２５０は当該支持部材２５０を強化するためのファイバメッシュ２８６で包まれている。このメッシュは、膨張可能な支持部材２５０の内部空洞に充満する空気の圧力に耐えるように、例えば、膨張可能な支持部材２５０に強度を提供する強い材料でなる。例えば、ファイバメッシュ２８６は、フィラメントの直径が１５マイクロメートルから３０マイクロメートルの範囲の金属メッシュとすることができる。

一実施例では、膨張可能な支持部材２５０は、膨張可能な指示部材２５０を半径方向に横切る放射成形紐２９５と、膨張可能な支持部材２５０を前記放射方向とは直角の円周方向に横切る円周成形紐２９６とで覆われている。成形紐２９５は、例えば、半径方向に沿ってファイバメッシュ２８６に取り付けられるか織り交ぜられ、他方で成形紐２９６はリブ２９０に沿ってファイバメッシュ２８６に取り付けられるか織り交ぜられる。これらの成形紐２９５、２９６は、膨張可能な支持部材２５０を所望の花弁形状に維持する。成形紐２９５、２９６に適した材料は、限定しないが、直径が３０マイクロメートルから５００マイクロメートルの範囲のＳＩＬＯＮ（商標）を含む。

ソーラーレシーバ１１の可撓性ミラー２００を半径方向に折り畳むために、膨張可能な支持部材２５０はさらに、膨張可能な支持部材２５０の遠位端部２８１に取り付けられた１以上の折り畳み紐２６１と、ポール（図１Ａの１４）の中央チューブ（図１Ａの５００）に装着されポール１４に沿ってスライド可能な可動リング（図１Ａの５２０）とを具える。

折り畳み紐２６１は、例えば、直径が０．３ミリメートルから１ミリメートルの範囲の釣り糸でなる。折り畳み紐２６１は、遠位端部２８１からロック端部２８２に向けて膨張可能な支持部材２５０内をガイドチューブ２８７を無拘束に半径方向に通り、ガイドチューブ２８７が折り畳み可能なクロスリブ２９０でファイバメッシュ２８６に取り付けられている。望む場合に、図３Ａ−３Ｃを参照して説明したように、可動リング５２０を持ち上げるピストン５５０を動作させて折り畳み紐２６１が引っ張られることにより、膨張可能な支持部材２５０（したがって可撓性ミラー２００）が半径方向に折り畳まれる。

一実施例では、可撓性ミラー２００の面を小さくするため、膨張可能な支持部材２５０は半径方向のみならず、半径方向とは直角の円周方向にも折り畳むことができる。図５Ａ−５Ｄは、膨張可能な支持部材２５０を円周方向に折り畳んで（図５Ａ−５Ｃ）、その後に半径方向に折り畳むステップを示す（図５Ｃ）。

このように、円周方向に折り畳むために、膨張可能な支持部材２５０の折り畳み可能なクロスリブ２９０が、脆弱な縦の断面２８５を有する。図５Ａ−５Ｃに示すように、折り畳み可能なクロスリブ２９０は、その脆弱な縦の断面２８５に沿って歪めるか曲がって、放射ビーム２８ａ、２８ｂを変形させ互いに向けて近づける。そして、ミラーが図５Ｃのように脆弱な横方向断面２８６の回りで半径方向に、ポール１４に近づくように折り畳み可能となり、本発明のソーラーエネルギ利用システムの動作を妨げる強風の場合に必要となる、風をはらむ特性が減少する。

図４に戻ると、動作部材２２０が膨張可能な支持部材２５０に装着され、膨張可能な支持部材２５０の上側面のカバー層を形成している。動作部材２２０は、膨張可能な支持部材２５０の頂部に取り付けられたカバーメッシュ２２９を具える。メッシュ２２９はある程度曲げられる材料で作成され、これにより可撓性ミラー２００が折り畳み可能となる。このメッシュ２２９に適した材料の例は、限定しないが、直径が１０マイクロメートルから３００マイクロメートルの範囲のＳＩＬＯＮ（商標）を含む。動作部材２２０は、カバーメッシュ２２９に取り付けられた複数の可撓性反射プレート２２２を具える。これらの可撓性反射プレート２２２はサイズ、形状、構造、広がりが異なってもよい。

一実施例では、可撓性反射プレート２２２は規則正しく配列され互いに重なり、動作部材２２０の頂面に完全に埋めている。代替的に、可撓性反射プレート２２２は、動作部材２２０頂面内で間隔をあけて分散されていてもよい。可撓性反射プレート２２２に適した材料の例は、限定しないが、９９．９％の再帰効率を獲得するＭＹＬＡＲ（商標）のような金属薄層を含む。この薄層の厚さは、例えば、１０マイクロメートルから２５マイクロメートルの範囲である。

図６を参照すると、可撓性反射プレート２２２が魚鱗状に配列された場合の動作部材２２０の例が示されている。反射プレート２２２は、魚の鱗に似ている。その可撓性により、プレート２２２は動作部材２２０の表面から偏向して、プレート２２２間に穴２２１が形成され、風などの気流がこれらの穴を流れることができる。風が静まったら、プレート２２２はその可撓性により動作位置に戻る。ミラー（図１Ａの２００）の保護種類はここでは、「受動的魚鱗状保護（ｐａｓｓｉｖｅ ｆｉｓｈ ｓｃａｌｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）」と称される。

運用時に、本発明のシステムは展開状態となり、可撓性ミラー２００が開く。この場合、埃や昆虫などに対する保護が必要となる。可撓性ミラー２００の構造は、いくつかの種類の受動性保護が可能となる。

図７を参照すると、本発明の一実施例にかかる、可撓性ミラーの受動的保護の簡単な概要の別の例である。システム１０は独立した個別尾可撓性ミラー２００を具えるため、比較的穏やかな風に対しては自然に保護される。すなわち、図７に示す矢印が、ミラー２００間の空間を通る風を示す。ミラー２００のこの種の保護を、本書で「デイジー保護」と称する。

図８Ａ、８Ｂを参照すると、本発明の一実施例にかかる、ミラー２００の受動的保護のさらなる例が簡単に示されている。この保護はさらに風の強度が増大したときに必要となる。吹く風の量と速度が増大すると、リーフ間の空間を空気が通りきれず、ミラー２００の間を通ることができなくなり、可撓性ミラー２００が図８Ａに示す基本の動作位置から偏向して、可撓性ミラー２００の表面に向かって吹く突風が図８Ｂに示すようにリーフ部を持ち上げる。したがって、可撓性ミラー２００は風により曲げられる。突風が収まると、膨張可能な支持部材２５０がバネとして作用し、可撓性ミラー２００をその完全に開いた動作位置に戻す（図８Ｃ参照）。この往復移動（図８Ｃ、８Ｄ参照）により、ミラー２００にかかる風のエネルギが消散する。このプロセスは、例えば、風が吹いているときのヤシの樹木頂部の葉の震動と比べることができる。この種の保護を本書では、「受動的ヤシの木保護」と称する。

図８Ｄでは、一方の端部で回動する可撓性ミラー２００がバネの振り子のように振動する。連続的で振り幅の小さくなる揺れがリーフ部の震えを生じさせる。関連する震動の結果として、ミラー２００に集まった埃やデブリがミラー表面から落とされる。ミラー２００のこの種の保護を、「受動的風塵保護」と称する。

上述したすべてのミラーの保護は受動的であり、これらの保護活動の間にユーザの特別な入力はまったく必要がない。

各ミラー２００の閉鎖は、折り畳み紐２６１の異なる長さの結果として、対抗する対のミラーによる連続的なものとすることができる。したがって、ミラーリーフの各層は個別かつ連続的に、最も高いミラー層から低いミラー層へと閉じる。各ミラーの閉鎖は、前のリーフの所定のバネ抵抗点に従う。これにより、閉鎖機構の空気ピストン５５０が生成する力の要求が小さくなる。指示部分のパッキングの閉鎖プロセスにより、リーフサイズが小さくなり、シャープで、コンパクトなリーフで、細い円錐形状に器具を維持することができる。

ソーラーデバイスの表面には露と埃が非常に危険である。日の出前または日の出中に露が発生すると、太陽の力が弱く、気温が低く、風が起こる。風は埃を枚上げ、埃は露と一緒になって表面に被さる軟泥となる。太陽が照り始めたら、軟泥は固まりとなり、共通のソーラー機器の表面をひっかかないと除去するのがほぼ不可能となる。以下に記載するように、本発明は正しい時間に開閉して非常に小さな空気力学的プロファイルとなり、システムの潜在的な危険を回避する動的な自己保護機能を用いる。

図９を参照すると、ソーラーレシーバ１１はさらに空気チェック・充填機構９０を具え、これが制御可能に可撓性ミラーの可撓性の膨張可能なフレーム（図４の２８２）内の圧力をチェックし、必要な場合に可撓性ミラー２００に空気を充填する。この空気チェック・充填機構９０は、ハブ３００に搭載され可撓性ミラー２００に空気を供給する第１の多方向空気流バルブ９１を具える。この第１の多方向空気バルブ９１は、空気パイプ９６を介して多機能コンプレッサ７００に接続されている。一実施例では、空気パイプ９６はコンプレッサ７００に直接連結されてもよい。別の実施例では、空気パイプ９６は第２の多方向空気バルブを介してコンプレッサ７００に接続されてもよい（特に図１６の五方向空気バルブ１５２）。

コンプレッサ７００は、とりわけ、可撓性ミラーの可撓性の膨張可能なフレーム（図４の２８２）内に加圧空気を供給し維持する役割を担う。この多方向バルブ９１は複数のノズル９２を具え、各ノズルは充填チューブ９３を介して可撓性の膨張可能なフレーム（図４の２８２）を介してニップル空気バルブ２８８に連結されている。ノズル９２の数は、可撓性ミラー２００の数と等しい。したがって、図１Ａ−１Ｃに示すソーラーレシーバ１１は１８枚の可撓性ミラー２００を有するため、第１の多方向バルブ９１は、１８方向空気バルブとなる。

ソーラーレシーバ１１はさらに、第１の多方向バルブ９１がコンプレッサ７００から選択された可撓性ミラー２００に圧縮空気を供給すべく設定するよう構成された第１のサーボ１８０を具える。

図９と図１Ｄを同時に参照すると、空気チェック・充填機構９０は制御システム１５に制御され、これは第１の多方向バルブ９１に付随してミラー２００の可撓性の膨張可能なフレーム（図４の２８２）内の圧力を測定するミラー圧力センサ１８５を具える。運用時に、ミラー圧力センサ１８５は各ミラー２００にそれぞれ１つずつ連結され、内部の圧力を測定する。圧力センサ１８５が特定のミラー２００に連結されると、内部の圧力を示す圧力信号を生成する。そこで圧力が必要な限度内であれば、コントローラ１３５はコネクタスイッチ１４０に制御信号を生成して、圧力センサ１８５を隣接したミラー２００に連結して内部の圧力を測定するように第１のサーボ１８０を動作させる。他方、チェックしたミラー２００の圧力が所定の圧力値以下である場合、コントローラ１３５はコネクタスイッチ１４０に制御信号を生成して、コンプレッサ７００を作動させて可撓性の膨張可能なフレーム（図４の２８２）に所定の圧力値となるまで空気を充填する。

可撓性の膨張可能なフレームが破損した場合、空気を充填する間の圧力が必要な速度で変化も上昇もしないことになる。この場合、コントローラ１３５はシステム１０のユーザに警告信号を生成し、システムを修理し不具合のあるミラーの交換を促す。

本発明の一実施例によれば、空気チェック・充填システム９０はハブ（図１Ａの３００）に装着されたハウジング９４内に配置されており、ハブはポール１４の下側チューブ６１８の上端部と中央チューブ５００の下端部に連結されている。ハウジング９４は、とりわけ、多方向バルブ９１と第１のサーボ１８０を有するチャンバを規定する。このハウジング９４はまた、ハブ（図１Ａの３００）のディスクが上に搭載されるフレームを提供する。

図１０Ａを参照すると、凹面ミラー１０１の光ビームの概略光学図である。ミラー１０１は、例えば、球形あるいは放物型である。ミラー１０１は、ミラー中心に垂直な主軸の回りで回転対称である。これ故に、二次元の図に普遍性を損なうことなく三次元のミラーを表すことができる。主軸がミラーの面に接触するＴ点を頂点とする。主軸上のＣ点は、ミラーの反射面のすべての地点から等距離であり、曲率中心と呼ばれる。点Ｃから点Ｔへの主軸上の距離は、ミラーの曲率半径と呼ばれる。主軸に平行に凹面ミラーに入射する光であって、この軸から離れすぎていない光は、すべてが主軸上の同じ点Ｆを通るようにミラーに反射される。この点は、曲率中心と頂部の間にあり、ミラーの焦点と称される。主軸上において焦点から頂点までの距離は、ミラーの焦点距離と称される。しかしながら、これは近似に過ぎず、主軸に平行にミラーに入射するすべての光線（すなわち、すべての太陽光）は同じ点で焦点をむすび、これは放物線ミラーでしか有効でない。実線では、遠い物体からの光線は凹面ミラーの主軸から逸れ、ミラーにかなり近い焦点となる。球形ミラーの完全な焦点逃しは、球面収差と称される。

図１０Ｂを参照すると、本発明の一実施例にかかる、可撓性ミラー２００の光線の概略光学図である。可撓性ミラー２００は層状に重なって保持ディスクに装着されており、ミラー２００の各層はそれぞれの幾何学的焦点を有するため、したがって主軸上に反射ビームの集中が分散したマルチ焦点領域が提供される。上述したように、可撓性ミラー２００の非放物線ミラーのため、このような分散は球面収差でも促進される。したがって、点Ｆ_Ｒの周囲に本書で「拡大焦点（ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｏｃｕｓ）」Ｆ’と称する特定の範囲がある。拡大焦点を用いることは、「一点焦点（ｐｏｉｎｔ ｆｏｃｕｓ）」に対する利点がある。例えば、太陽光線が拡大焦点の大きな面に集中するため、高温が一点に集中することがない。さらに、「拡大焦点」Ｆ’の領域を冷却するのが容易になる。したがって、システム１０では拡大焦点の領域を太陽エネルギ集中器１２の配置に用いている。

図１１を参照すると、本発明の一実施例にかかる、ソーらエネルギ集中器１２の断面斜視図である。ソーらエネルギ集中器１２はシステム（図１Ａの１０）の頂部の、ミラー２００から反射されたソーラーエネルギが集中する所定の位置に配置される。ソーラー集中器は、上側チューブ５００の頂部にあり、そのため「クラウン」と称される。太陽エネルギ集中器１２は、システム上端部に向けて拡がる円錐形の基体口１２２を有する漏斗形状の基体１２１と、中央チューブ５００の頂部に装着されたスリーブコネクタ１００４を有する細長いステムとを具える。太陽エネルギ集中器１２は、重なるスリーブコネクタ１００４によって上側中央チューブ５００の頂部にクラウンとして配置され、必要に応じて簡単に交換することができる。

一実施例では、基体１２１は軸対称であり、円錐部分の先細り角度はポール（図１Ａの１４）の軸に対して約５°から約８５°の範囲である。拡大は中央チューブ５００の頂部から始まってもよいが、他の実施例を実現することもできる。頂部に向けての拡大は、ポール１４に対して対称であってもよいし、非対称であってもよいことを理解されたい。

基体１２１は外側面１００７を有し、ここに光起電（ＰＶ）素子１００６を搭載して電力を生成するのに利用される。基体１２１は、例えば、光起電（ＰＶ）素子１００６に指示を提供するのに適した軽量で比較的強い材料でなる。基体１２１に適した材料の例は、限定しないが、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等を含む。

外側面１００７の光起電素子は、行と列に配列することができる。本発明の目的に適したＰＶ素子の例は、限定しないが、ヒ素−ゲルマニウム−インジウム（ＡｓＧｅＩｎ）光起電素子、結晶シリコーン（ｃ−Ｓｉ）、炭素等を含む。特に、ＡｓＧｅＩｎで構成された３枚の薄層でなる光起電素子は、４０％以上の効率で動作することができる。代わりに、ＡｓＧｅＩｎで製造される５層のＰＶ電池の理論計算は、８６％に達する効率を示す。外側面１００７の光起電素子は、例えば、ミラーのリーフ部が受けるソーラーエネルギの少なくとも０．４ＫＷ／ｍ^２を生成することができる。

光起電素子１００６は、交換可能なモジュラー要素として、故障部品を作動する部品に交換できるようにすることができる。

図１２Ａ、１２Ｂを参照すると、本発明の一実施例にかかる、光起電素子１００６の対応する正面図と側面図、および外側面１００７の素子１００６の取り付け方法を示す。光起電素子１００６は、例えば、面１００７に一端部で溶接されるか、図１２Ａ、１２Ｂに示すように、２以上のボルト１０５５を用いて面１００７に一端部でネジ止めされてもよい。あるいは、光起電素子１００６は、その後側全体が外側面１００７に溶接されてもよい。

図９と図１１を同時に参照すると、太陽エネルギ集中器１２に、空気式冷却機構が設けられている。この冷却機構は、太陽３０個のソーラー集中まで受動的に動作し、上側中央チューブ５００内にモータや他のタービンを必要としない。ソーラー集中が太陽３０個以上となったら、後述するようにファンを用いた冷却が作動する。本は積み絵の空気式冷却システムは、冷却に自然の環境空気を用い、したがって冷却媒体が無制限量に入手可能な大気中の空気であるため重く高価な冷却器が不要となる。

本発明の一実施例では、冷却機構が、基体１２１の内側に装着された内側円錐チューブ１００５を具える。この内側円錐チューブ１００５に適した材料は、限定しないが、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等である。

内側円錐チューブ１２４は軸対称であり、円錐部分の先細り角度はポール（図１Ａの１４）の軸に対して約５°から約８５°である。内側円錐チューブ１００５の円錐口の頂部直径は、基体１２１の円錐口１２５の直径より小さく、これにより基体１２１と内側円錐チューブ１００５の間に円形スリット１２６が形成される。この円形スリット１２６は、光起電素子１００６を冷却するための空気チャネルを提供する。この空気チャネルは、ソーラーレシーバ１１の下の領域からポール１４の上側チューブ５００を通ってスリット１２６を通り、光起電素子１００６を冷却する。

一実施例では、内側円錐チューブ１００５は、連結部材１２８により基体１２１に機械的に連結されている。この連結部材は、例えば、円形スリット１２６を横切って放射状に伸び内側円錐チューブ１００５と基体１２１の壁に取り付けられた四角いブラケットの形態のロッドまたはプレートを含む。

動作時、可撓性ミラー２００の下の領域からの大気がハウジング９４底部の開口９７を通って入り、ハウジング９４を通過し、上側中央チューブ５００を通り、円形スリット１２６を通る。この太陽エネルギ集中器１２の冷却機構はまた、可撓性ミラー２００の下の領域から円形スリット１２６への気流を増大させるために、ハウジング９４の頂部にファン１３６を具える。必要に応じて、出力電圧センサ（図１Ｄの１５７）が提供するセンサ信号に基づいて、ファンの速度をコントローラ（図１Ｄの１３５）で制御することができる。

本発明の一実施例では、内側円錐チューブの壁１２２の形状が波打っており、壁１２２の回りを内側円錐チューブ１００５の内側と外側の双方から螺旋状に廻る紐１２７を具える。この紐１２７の螺旋回転は時計方向でも反時計方向でもよい。紐１２７を内側円錐チューブの壁に設けることにより、基体１２１と内側円錐チューブ１００５の間を通って出る空気に旋回効果を生じさせ、これにより光起電素子１００６の冷却が促進される。

図１１に示すように、上側中央チューブ５００の頂部にクラウンとして配置された太陽エネルギ集中器１２は、モーションセンサ４２０と太陽トラッキングセンサ４５０のサポートとして作用する。一実施例では、ソーラーエネルギ利用システムが、半球体サポート４００を具え、この上にモーションセンサ４２０と太陽トラッキングセンサ４５０が搭載される。代わりに、半球体サポート４００は、クラウンの例えば内側円錐チューブ１００５に連結可能な半球体サポートチューブ４０３に装着される。モーションセンサ４２０と太陽トラッキングセンサ４５０をコントローラ（図１Ａの１３５）に接続する電気ケーブル４２１、４５１が、半球体サポートチューブ４０３の管腔を通り、上側中央チューブ５００を通り、さらにハウジング（図９の９４）を通り、最終的に下側チューブ（図１Ａの６１８）を通る。

図１３を参照すると、本発明の一実施例にかかる、太陽エネルギ集中器１２の断面斜視図が示されている。図１３の太陽エネルギ集中器１２は、ソーラーエネルギ１２の冷却機構がさらに、上側中央チューブ５００に装着されたスリーブ１００８上の基体１２１の外側に設けられた外側円錐チューブ１２３を具える点で、太陽エネルギ集中器（図１１の１２）と異なっている。

この外側円錐チューブ１２３は、太陽光線を透過する材料でなる。外側円錐チューブ１２３に適した材料の例は、限定しないが、１０００°Ｃを越える高温にも耐えるシリコーンガラスを含む。外側円錐チューブ１２３は軸対称であり、ポール（図１Ａの１４）の軸に対して約５°から約８５°の範囲の先細り角度を有する。外側円錐チューブ１２３の頂部円錐口の直径は、基体１２１の円錐口１２５の直径より大きく、したがって基体１２１と外側円錐チューブ１２３の間に円形スリット１２９が構成される。この円形スリット１２９は、空気チャネル１２６に加え、光起電素子１００６を冷却する別の空気チャネルを提供する。

図１３に示すように、基体１２１は中央チューブ５００に装着されておらず、むしろ外側円錐チューブ１２３に連結部材１３０で機械的に連結されている。内側円錐チューブ１００５と基体１２１を連結する連結部材１２８と同様に、連結部材１３０は、外側円錐チューブ１２３の壁と基体１２１に取り付けられた四角いブラケットの形態の別のロッドまたはプレートを具えてもよい。連結部材１３０は、例えば、連結部材１３０とまとめてもよいが、個別の要素であってもよい。

図１４を参照すると、本発明の一実施例にかかる、ソーラーエネルギ利用システム１０の部分断面斜視図であり、特定の部分を拡大している。システム１０は、ケーブル、マスト、脚部、または図１７Ａから１９Ｂを参照して以下に説明するように固定的で動かない他の据え付け手段に装着することができ、ここでシステム１０はそれ自身が、システム１０の軸方向を規定するポール（図１Ａの１４）を太陽の方へ向けて可撓性ミラー（図１Ａの２００）が受ける太陽エネルギが最大となるようにする回動システム８１０により回転される。

一実施例では、回動システム８１０は、任意の据え付け手段（図示せず）に連結可能なベアリングソケット８００と、ベアリングソケット８００内に配置されるスラストベアリング１４２とを具える。据え付け手段への連結のために、ベアリングソケット８００は、ケーブル、脚部、または他の据え付け手段を内部に挿入するよう構成された開口８１２を有するスリーブ８１１と一体化されている。

スラストベアリング１４２は、ベアリングソケット８００の内面に取り付けられた外側静止レース１４２ｂと、下側チューブ６１８に設けられた回動点でシステム１０を指示する内側稼働レース１４２ａとを具える。好ましくは、回動点は、下側チューブ６１８においてシステム１０の回動中心Ｃに配置され、これによりシステム１０は簡単に高さと方位方向で回転することができる。

図１５、１６を参照すると、本発明の一実施例にかかる、太陽エネルギ利用システム（図１Ａの１０）の太陽トラッキングシステム１３の断面斜視図であり、いくつかの部分を拡大している。太陽トラッキングシステム１３は、システムの主軸から半径方向に伸びる３つの液通バランスタンク９０１を具え、これらのタンク方向の各対の間の角度は１２０°である。３つのバランスタンク９０１は、液通チューブ１４６を介して制御可能にタンク間を移動可能な液体９０５を収容しており、これによりシステム１０の重心をシフトしてシステム１０の主軸を所望の方向、例えば太陽の向きに傾けることができる。

液体９０５は、例えば、システム１０の設置時にバランスタンク９０１内に配置することができる。設置後は、液体はタンク９０１内を閉じたサイクルで循環可能である。通常の動作環境では、新たな液体に交換したり追加するのは１年より長くできる。この液体は、例えば、水あるいは気温−５０°Ｃで動作可能な不凍グリコール混合液である。

タンク９０１間で液体１４７の移動を実現するために、太陽トラッキングシステム１３は、チューブ１４３で多機能型で空気制御可能なコンプレッサ７００に接続された第２の多方向（少なくとも三方向）ガスフロー制御バルブ１５２を具える。この第２の多方向ガスフロー制御バルブ１５２は、システム１０の回転中心Ｃの下に配置され、下側チューブ６１８の底部に配置されたハウジング１５９に装着される。

コンプレッサ７００からの空気は制御可能にタンク９０１から選択されたいずれか１のタンクに支持空気チューブ１４４を介して供給され、チューブ１４４の上に下側チューブ６１８に対してタンク９０１の近位端部が装着される。支持空気チューブ１４４は比較的強い材料で作られ、タンク９０１を支持し保持する。太陽トラッキングシステム１３はまた、ハウジング１５９内に配置され、コンプレッサ７００からの空気を選択されたタンク９０１に対応する支持空気チューブ１４４を介して供給するように第２の多方向空気流バルブ１５２を設定するよう構成された第２のサーボ１５０を具える。

動作時に、空気が第２の多方向ガスフロー制御バルブ１５２へとコンプレッサ７００からチューブ１４３を介して供給される。バルブ１５２は、シャフト１５４を介して第２のサーボ１５０に連結されたバルブ１５２の回転部分に接続されたベアリング１５５ａ、１５５ｂに連結されている。第２のサーボは、図１Ｄのントローラ１３５に電気接続されている。コントローラ１３５は、とりわけ、太陽トラッキングセンサ（図１の４５０）が生成する太陽トラッキング信号に反応して、コントローラコネクタスイッチ１４０への指示命令を生成して、第２のサーボ１５０を作動させ第２の多方向バルブ１５２の回転部分を回してコンプレッサ７００をいずれか１のチューブ１４４に接続させる。バルブ１５２が所望のチューブ１４４のコンプレッサ７００に接続されると、コントローラ１３５は、対応するタンク９０１に空気を通過させるためにコンプレッサ７００を起動する信号を生成する。

タンクを通る空気は、タンク内の圧力を上昇させる。タンク内の圧力が上昇すると、このタンクから他のタンクへと対応する液通チューブ１４６を介して液体を押し出し、これによりシステム１０の重心が変化してシステム１０の主軸が所望の方向に傾く。システムを所望の方向に傾けて配置すると、タンク内の過剰な空気が減少する。この目的のため、太陽トラッキングシステム１３は、タンクの遠位ホタン部に配置され過剰な空気を解放するためのタンク開口１４８を具える。

一実施例では、タンク９０１が、開口１４８を常に液体レベルより上に維持するために湾曲形状を有する。例えば、タンク９０１は実質的にバナナ形状であり、下側チューブ６１８に対するタンク９０１の遠位端部に配置されたタンク開口１４８を有する。ほぼ三角形状の横方向断面を有するタンクが図１５に示されているが、一般に、タンク９０１は他の所望の横方向断面形状をとってもよく、例えば任意の多面体、円形、または楕円形などでもよい。

別の実施例では、タンク開口１４８を常に液体レベルより上に維持するために、開口１４８を開口パイプ９２１に連結することができる。ここでは、パイプ９２１の一方の端部が開口１４８に連結され、開口パイプ９２１の他方の開口パイプ端部はフロート９２２により常に液体レベルの上に維持される。太陽トラッキングシステム１３の動作には、タンク９２１を通る空気の流量が、開口１４８を通り放出される空気の流量より大きいことが必要である。

一実施例では、液体の通過を液体レベルの下に維持してタンク９０１間で空気が移動しないようにするため、太陽トラッキングシステム１３がさらに、タンク９０１内に配置された通過液体パイプ９３４を具える。この通過パイプ９３４の一端部は液通チューブ１４６に連結され、通過液体パイプ９３４の他方の端部は、通過液体パイプ９３４の他端に取り付けられたシンカー９３３を用いて液体レベルの下に維持される。シンカー９３３は、通過液体パイプ９３４の他端を液体９０５に液体レベル以下に沈めるのに十分な重さを有する。

タンク９０１内の液体の重量は、システムの底部に機器の重心を落とすためのバラスト重量として用いられ、これによりシステムの機械的安定性が向上する。

上述したように、空気制御可能なコンプレッサ７００は、とりわけ、可撓性ミラーの可撓性のある膨張可能なフレーム（図４の２８２）内に圧縮空気を供給氏保持する役割がある。さらに、コンプレッサ７００は、図２を参照して述べたように空気ピストン５５０を作動させる圧縮空気を提供する空気タンク５０２に圧縮空気を供給するのにも用いられる。したがって、本発明の一実施例では、第２の多方向ガスフロー制御バルブ１５２は、５方向ガスフロー制御バルブである。この場合、５方向ガスフロー制御バルブの３方向は、コンプレッサ７００を３つのバランスタンク９０１へ制御可能に連結するのに用いられ、５方向ガスフロー制御バルブの他の２方向が、コンプレッサ７００を、一方向バルブ５０６を通して圧力タンク５０２に接続された圧力タンクパイプ５０５を介して圧力タンク５０２に、および可撓性ミラー２００に充填するためのパイプ１４５を介して第１の多方向バルブ（図９の９１）にそれぞれ制御可能に連結する。

下側チューブ６１８の低端部に配置されこれに接続されたハウジング１５９は、とりわけ、コンプレッサ７００、コントローラ１３５、圧力タンク５０２、および一方向バルブ５０６とを収容する。ハウジング１５９は、電子部品や他の部品をダメージから保護するために、過酷な大気状況に耐えるのに適した材料でなる１またはいくつかのピースから構成することができる。

図１７Ａ−１７Ｃを参照すると、本発明のいくつかの実施例にかかる、システム１０の可能な設置例の概略図である。システム１０は従来の太陽エネルギ利用システムと比べると小さな重量である。この特徴により、従来のソーラーシステムでは不可能であった新規な利用方法と設置が可能となる。

図１７Ａは、システム１０の設置例として、複数のシステム１０で覆われた屋根領域１１０１を示し、ここでは屋根領域１１０１より多い範囲をソーラー放射に利用している。

図１７Ｂは、システム１０を脚部１１６０上に設置した例である。このような設置は、熱による電気や危険が生じないため、例えば、多くの木がある公園、家畜牧場、および子供の遊び場等に柵やフェンスなしで設置可能である。脚部１１６０の長さは設置場所に適当なように調整することができる。必要に応じて、システム１０が持ち上げられ、システム１０の下を物体が通過できるのに十分なスペースが空くようにしてもよい。システム１０は軽量であり閉じた状態に折り畳んだ場合に嵩が比較的小さく、したがって持ち運び可能であり、運搬と再配置が簡単になる。膨張可能なミラーは取り外して、すぼませて運搬のために収納することができる。システム重量は０．５ｋｇ／ｍ^２以下の太陽エネルギを受けとるミラー２００とすることができる。

動作センサ（図１Ａ、１Ｄの４２０）の使用により、「花型」のシステム１０は人間や家畜が近づいたときに自動的に閉じることができる。

システムを正しく配置すると、動物や植物の育成に役立つ影を提供することができる。この構成は、公共や個人の土地にソーラーシステム設置のための付加物を不要とし、所定の場所から生き物を駆逐する必要がない。

図１７Ｃは、公共の電灯１１６１にシステム１０を設置した例を示す。

図１８Ａ、１８Ｂを参照すると、本発明の一実施例にかかる、システム１０を縦方向と横方向の多様なケーブルシステムに設置する簡略化した概略図である。図１８Ａに示すように、システム１０はバルーン１２６３に保持された縦のケーブル１２６２に配置されている。この態様は、高層ビル、工場、ドリリングプラットフォーム、および電力消費が高い要求のある場所などに構築される。図１８Ｂは、家々の間のロープネット１２６５にシステム１０を設置した例を示す。

図１９Ａ、１９Ｂを参照すると、本発明の多様な実施例にかかる、縦のケーブル構成１３０２と、横のケーブル構成８２３、１３１４の簡略化した概略図を示し、それぞれ複数のシステム（図１Ａの１０）が搭載されている。図１９Ａは、３本のケーブル（図１８Ａの１２６２）の支持部材のより詳細な図である。この種の設置により、風の方向が変わったときにも完全な安定化を提供し、システム１０が回転しない。

図１４と図１９Ａをともに参照すると、システム１０はベアリングソケット８００のスリーブ８１１を通してケーブル８２３に接続されている。ケーブル８２３は、ケーブルの一方の端部で、および縦のケーブル１３０２でスリーブ８１１の開口８１２に固定することができる。

図１４と図１９ＢＡをともに参照すると、本発明の一実施例にかかる、ケーブル１３１４の蜂の巣形状にシステムを設置する詳細図が描かれている。システム１０は、ベアリングソケット８００のスリーブ８１１を通して水平ケーブル１３１４に連結されている。

本発明のシステムは、他のケーブル構成に機械的に連結することができ、必要な変更を加えて、垂直でも水平でも、したがって線やネットを構成することができる。

図２０Ａ、２０Ｂを参照すると、位置決めにおいて、システム１０の高さ方向は、幅広い範囲の傾斜角度で変更することができる。態様２０１を追跡する必要があるとき、ソーラーレシーバは花弁状であるため、設置ケーブル２０２を可撓性ミラー２００間に配置することができる。

図２１を参照すると、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステムで太陽エネルギを電気エネルギ、熱エネルギ、あるいは反射光に変換する方法１４００がフローチャートで示されている。このデバイスの利用は、限定しないが、
１）湾曲ミラーなどで太陽光線を反射し、中心が主軸上にある処理領域へと集中させる。
２）太陽光線を例えば平坦な鏡などの遠隔領域に反射して利用する。例えば、ソーラータワー型の蓄熱／発電設備、あるいはソーラータワー型の高温炉など。
３）焦点の近くに加熱コンテナを配置する。
４）焦点の近くに、ｃＳｉ、ＡｓＧｅＩｎ、炭素等を含む任意種類の素材を用いた任意の光起電（ＰＶ）素子手段を配置する。

中央チューブ５００は、既に詳述したクラウン１０００、あるいは他の任意の種類の熱または集中口処理装置、モーター、発電機、熱交換器等のソーラーレシーバ用の台座を形成する。これらの種類のエネルギ処理装置は、モータやタービンのない受動的な空気冷却を用いることができる。これらの種類のエネルギ処理装置はまた、タービン付のモータを用いて気流を生成し上側中央チューブ５００内に配置可能な動的空気冷却を用いてもよい。システム１０が太陽光を反射するのみで使用される場合には、太陽エネルギ集中器１２（または他のエネルギ処理装置）の全体を取り去ることができる。

受光面を閉じるステップ１４０２で、ミラー２００の花の受光面を閉じ、太陽エネルギが少ないかない場合や何らかの危険が存在する場合に、面の清潔性を保つ。

開くステップ１４０４では、太陽エネルギの段階が所定の閾値より大きい場合にミラー２００の花が開く。

受光面移動ステップ１４０６では、ミラー２００の受光面を２軸の回りで回転させ、受ける太陽エネルギが最大エネルギ量となるようにする。

反射・集中ステップ１４０８では、受けたエネルギが受光面からクラウン１０００の集中領域へと反射される。

集中エネルギ吸収ステップ１４１０では、集められたエネルギが連続的冷却で吸収される。

変換ステップ１４１２では、吸収エネルギがＤＣエネルギに変換される。

第２の変換ステップ１４１４では、吸収エネルギが熱エネルギに変換される。

空気加熱ステップ１４１６では、空気が加熱され空気流量５を増大させる。

冷却速度増大ステップ１４１８では、冷却速度が増大される。

ＡＣ変換ステップ１４２０では、ステップ１４１２からのＤＣエネルギがＡＣ変換される。

利用／伝送ステップ１４３０では、ステップ１４２０からのＡＣエネルギが利用され、および／または伝送され、および／または保存される。

ＤＣエネルギ利用・保存ステップ１４３２では、ＤＣ電力が利用あるいは保存される。

全集中エネルギ吸収ステップ１４２４では、ステップ１４０８からのすべての集中エネルギが吸収される。

熱変換エネルギ全利用ステップ１４２８では、すべての変換された熱エネルギが利用される。

反射ステップ１４２２では、受けた光が集中されることなく反射される。

反射光利用ステップ１４２６では、反射された光が利用される。

図２２を参照すると、本発明の一実施例にかかる、図１Ａのシステムの太陽エネルギ集中器（クラウン）１２の冷却方法の簡単なフローチャート１５００が示されている。

冷気導入ステップ１５０２では、ミラー２００の下の領域から冷たい空気が機器１０に入る。

空気フローステップ１５０４では、薄層の下の気流が中央チューブ５００を通って流れる。

吸気ステップ１５０６では、空気がシステム内に吸引される。

螺旋コーン空気導入ステップ１５０８では、太陽エネルギ集中器１２の環形スリット（図１２の１２６）（すなわち螺旋コーン）に入り、空気冷却の旋回上昇プロセスを促進する。

冷気薄層ステップ１５１０では、冷たい空気が太陽エネルギ集中器１２のクラウンを−５０°Ｃ＞Ｔ＞５０°Ｃの温度範囲で通り、これによりクラウンを部分的に冷却する。

熱気螺旋通過ステップ１５１６では、熱い空気（温度Ｔが５０°Ｃ以上）が太陽エネルギ集中器１２（クラウン）内を螺旋状に流れ、クラウンを冷却する。

排気ステップ１５２０では、システム１０から大気中に空気が出る。

図２３を参照すると、本発明の一実施例にかかる、システムにダメージを与えうる近づく物体からシステム（図１Ａの１０）を能動的に保護する方法を簡略化したフローチャート１６００である。

センサ動き検出ステップ１６０２では、動作センサ（図１Ｄの４２０）が外部の動きを検出する。

その後、動きチェックステップ１６０４で、センサが動きがあるかを確認する。処理ステップ１６０６で、プロセッサがマトリクスデータを処理する。

出力保存ステップ１６０８で、プロセッサがステップ１６０６からの出力を保存する。

除去ステップ１６１０で、マトリクスデータが除去される。

動きの危険度確認ステップ１６１２で、動きが現在何らかの危険があるかを確認する。

その場合、システム１０が機器閉鎖ステップ１６１４にて閉じる（折り畳まれる）。

図２４を参照すると、本発明の一実施例にかかる、太陽の移動を追跡する方法を簡略化したフローチャート１７００である。

検知ステップ１７０２で、太陽トラッキングセンサ（図１Ｄの４５０）が太陽の動きに関する入力を受信する。

センサ出力ステップ１７０４で、太陽トラッキングセンサ４５０が３つの光起電セル（図１１、１２の１００６）から３つの個別電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を出力する。

処理ステップ１７０６で、コントローラ１３５がＩ１、Ｉ２、Ｉ３の大きさを比較する。

第１のチェックステップ１７０８で、プロセッサは電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３がすべて閾値以下であるかを確認する。

機器閉鎖ステップ１７１０で、ソーラーレシーバ１１が閉じられる。

第２の電流チェックステップ１７１４で、Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の値がコントローラ１３５で相互に比較される。これらの値がほぼ同じ量であれば、次のステップが実行される。

適切位置ステップ１７３０では、システム１０は適切な位置にあり、ステップ１７４０を待ち続ける。

第２の電流チェックステップ１７１４で、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３のいずれかが予め規定された範囲で他の値より異なっているかが突き止められる。

角度演算ステップ１７１６で、プロセッサが角度演算を行う。

時間比較ステップ１７１８で、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の値がそれらの前の値と比較され、その時間の変化が早すぎる場合は、装置は強風にさらされており、能動的閉鎖が処理される。

回転実行ステップ１７２０では、システム１０は太陽トラッキングシステムよって、図１５、１６を参照して説明したように回転される。

待ちステップ１７４０で、プロセッサが時間ｔだけ待つ。

図２５を参照すると、本発明の一実施例にかかる、システム（図１Ａの１０）を位置決めする方法を簡略化したフローチャート１８００である。方法全体が２つの主な段階で構成される。第１の主な段階は準備ステップ１８２０であり、プロセッサの演算とバルブの設定を含む。この段階ではシステム１０は動かない。第２の主な段階は、タンク９０１に空気を圧送し、システム１０を位置決めするステップ１８５０を含み、これはタンク間で液体を移す物理的なプロセスである。

段階Ｉ−準備１８２０

位置データ送信ステップ１８２６で、位置センサ４５０がコントローラ１３５にデータを送る。

プロセッサユニット分析ステップ１８２８で、コントローラ１３５はどのタンク９０１から、またどのタンク９０１へと液体を移すかを分析する。

プロセッサ送信ステップ１８３０で、プロセッサ１４１はコントローラコネクタスイッチ１３５を介して電源ユニット１２０に電気パルスを送る。

電源ユニット増幅ステップ１８３４で、コントローラコネクタスイッチ１３５は電圧を受け、（第２のサーボ１５０によって）空気バルブ１５２を適切なタンク９０１に設定し、このタンクの空気圧を上げ、これにより適切なタンクが液体を他のタンクに移すように動作する。

パルス送信ステップ１８３６で、プロセッサ１４１は、電源ユニット１２０に電気パルスを送信する。

電源ユニット増幅ステップ１８３８で、コントローラコネクタスイッチ１３５は電圧をかけ、第２のサーボ１５０で空気バルブ１５２を適切なタンク９０１へと設定する。

段階Ｉ−圧送および位置決め１８５０

プロセッサの電気パルス送信ステップ１８５２で、プロセッサユニット１３５は電気パルスを電源ユニット１２０に送る。

電力増幅ステップ１８５４で、電源ユニットが電力ワット数を増幅し、空気コンプレッサ７００を作動させる。

空気フローステップ１８５６で、選択されたタンク９０１に空気が流れ、液体を次のタンク９０１に押送する。

液体フローステップ１８５８で、液体９０５が液体チューブ１４６を通って選択されたタンクから別の適切なタンク９０１へと流れる。

液体量ステップ１８６０で、ある量の液体９０５がシステム１０の重心を変化させ、システムが回転して新たな、最も適応した位置に再配置される。

以上のように、本発明の属する技術分野の当業者は、本発明の好適な実施例が説明されているが、この開示の基となる基本理念は、本発明のいくつかの目的を実現する他の構造およびプロセスの設計の基として利用可能であることを理解するであろう。

本発明は発電に限るものではなく、したがってこの太陽エネルギ利用システムは、ソーラー集中器のクラウン領域に配置された物体の加熱にも用いることができる。

また、本書で用いる用語や語句は説明目的であって、限定として解してはならない。

添付の方法クレームは、クレームのステップをアルファベット文字で表しているが、これは便宜のためであってこれらのステップを実行する特定の順番を意図するものではない。

このため、重要なことは、本発明の範囲は本書で説明した実施例に限られるものではない。添付のクレームに規定される本発明およびその均等物の範囲で他の変形例が可能である。

Claims (60)

1. 太陽エネルギ利用システム（１０）において、
   太陽から太陽エネルギを受け、受けた太陽エネルギを所定のスポット領域に集中させるよう構成されたソーラーレシーバ（１１）であって、互いに独立しておりシステムの主軸の回りに放射状に配列された複数の可撓性ミラー（２００）を具え、当該複数の可撓性ミラー（２００）は運用時には展開し、あるいは折り畳むように構成されている、ソーラーレシーバと、
   前記ソーラーレシーバ（１１）から前記システムの主軸に沿って延在するポール（１４）に搭載された太陽エネルギ集中器（１２）であって、前記複数の可撓性ミラー（２００）から反射された太陽エネルギが集中する予め規定されたスポット領域に配置され、この集中された反射エネルギを電気エネルギに変換するよう構成された太陽エネルギ集中器（１２）と、
   太陽光を最大限受けて前記予め規定されたスポット領域に反射するように、天空における太陽の位置を検知して前記システム（１０）を傾けて前記ソーラーレシーバ（１１）を太陽の方へ向けるように構成された太陽トラッキングシステム（１３）とを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
2. 請求項１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）は、前記システムの主軸に沿って配置され前記可撓性ミラー（２００）を保持するのに適した複数のディスクを有するハブ（３００）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
3. 請求項２の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ハブ（３００）は上側ベッドプレートカバーディスク（３１５ａ）と、下側ベッドプレートカバーディスク（３１５ｂ）と、これらの上側ベッドプレートカバーディスク（３１５ａ）および下側ベッドプレートカバーディスク（３１５ｂ）の間に挟まれた複数のミラー保持ディスク（３１６）とを具え、当該ミラー保持ディスク（３１６）は前記可撓性ミラー（２００）を固定し保持するよう構成されていることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
4. 請求項３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）は、３枚のミラー保持ディスク（３１６）と、これら３枚の保持ディスク（３１６）により３層に配列された１８枚の可撓性ミラー（２００）とを具え、各ミラー保持ディスク（３１６）は６枚の可撓性ミラー（２００）を保持することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
5. 請求項３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）は、前記可撓性ミラー（２００）をミラー保持ディスク（３１６）内に保持するよう構成されたリーフロック機構（３１８）を具え、前記ミラー保持ディスク（３１６）は、前記可撓性ミラー（２００）を前記システムの主軸回りに放射状の位置に固定するリーフロック機構（３１８）の「メス」部（３１８ａ）を具え、各可撓性ミラー（２００）は、対応する保持ディスク（３１６）に形成され前記「メス」部（３１８ａ）と合致するロック機構（３１８）の「オス」部（３１８ｂ）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
6. 請求項５の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記メス部（３１８ａ）はそれぞれ、前記保持ディスク（３１６）に構成された対応するスリット（３１７）を具え、当該スリット（３１７）の内面には、１以上の歯形のスリット凹凸（３１９ａ）を具え、前記可撓性ミラー（２００）は、前記１以上のスリット凹凸（３１９ａ）にかみ合うのに適した形状の対応する１以上のリーフ凹凸（３１９ｂ）を有することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
7. 請求項２の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）はさらに、空気式ミラー折り畳み機構（１６）であって、
   前記ポール（１４）上に設けられて前記システムの主軸に沿ってスライド可能な可動リング（５２０）と、
   前記可撓性ミラー（２００）に取り付けられた折り畳み紐（２６１）と、
   前記ハブ（３００）の頂部に設けられ前記可動リング（５２０）を上昇させるよう構成された空気ピストン（５５０）とを具え、
   前記可撓性ミラー（２００）は、前記可動リング（５２０）を上昇させて折り畳み紐（２６１）を引っ張ることにより、前記ポール（１４）に向かって半径方向に折り畳まれることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
8. 請求項７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）は、制御可能な電磁空気バルブ（５０３）を有する空気ライン（５０１）を介して空気ピストン（５５０）に連結された空気タンク（５０２）を具え、前記空気ピストン（５５０）は、前記制御可能な電磁空気バルブ（５０３）を開いた後に前記空気タンク（５０２）を通ってくる圧縮空気により作動することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
9. 請求項７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記空気ピストン（５５０）は、前記主軸に沿って入れ子式に配置された複数の同心チューブ（５５１）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
10. 請求項８の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記システム（１０）はさらに、空気タンク（５０２）に連結されこれに圧縮空気を充填する空気制御コンプレッサ（７００）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
11. 請求項１０の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記空気制御コンプレッサ（７００）は、多方向ガスフロー制御バルブ（１５２）を介して前記空気タンク（５０２）に連結されていることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
12. 請求項７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記折り畳み機構（１６）は、前記ポール（１４）に設けられ可動リング（５２０）をロックするよう構成された電磁ロックデバイス（５８０）を具え、これにより前記可撓性ミラー（２００）を折り畳んだ状態に保持することができることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
13. 請求項１２の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ロックデバイス（５８０）は、当該ロックデバイス（５８０）をロック解除して前記可動リング（５２０）を解放するよう構成された電磁トリガ（５８４）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
14. 請求項３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性ミラー（２００）はそれぞれ、前記ミラー保持ディスク（３１６）に連結するよう構成された膨張可能な支持部材（２５０）と、この膨張可能な支持部材（２５０）に設けられた作動部材（２２０）とを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
15. 請求項１４の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）は、梯子形状であって、複数の膨張可能なクロスリブ（２９０）で強化された可撓性の膨張可能な放射ビーム（２８ａ、２８ｂ）を有することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
16. 請求項１４の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性ミラー（２００）の膨張可能な支持部材（２５０）は、前記膨張可能な支持部材（２５０）の端部（２９１）を前記保持ディスク（３１６）内に固定するリーフロック機構（３１８ａ）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
17. 請求項１４の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）の近位端部（２９１）は、可撓性の膨張可能なフレーム（２８２）を膨らませられるよう構成されたニップル空気バルブ（２８８）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
18. 請求項１４の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記システム（１０）がさらに、前記膨張可能な支持部材（２５０）に接続されこれを充填するための空気制御コンプレッサ（７００）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
19. 請求項１４の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）は、当該支持部材（２５０）を強化するための繊維メッシュ（２８６）で覆われていることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
20. 請求項１９の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）は、当該膨張可能な支持部材（２５０）を半径方向に横切る放射成形紐（２９５）と、当該膨張可能な支持部材（２５０）を前記半径方向と直交する円周方向に横切る円周成形紐（２９６）とにより覆われていることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
21. 請求項２０の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記成形紐（２９５）は、前記半径方向に沿って前記繊維メッシュ（２８６）に織り交ぜられ、前記成形紐（２９６）は前記リブ（２９０）に沿って前記繊維メッシュ（２８６）に織り交ぜられることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
22. 請求項２１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記成形紐（２９５、２９６）は、ＳＩＬＯＮ（商標）ワイヤを含むことを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
23. 請求項１９の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）はさらに、当該膨張可能な支持部材（２５０）の遠位端部（２８１）に取り付けられた１またはそれ以上の折り畳み紐（２６１）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
24. 請求項２３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）はガイドチューブ（２８７）を具え、これらは前記折り畳み可能なクロスリブ（２９０）の部分で前記繊維メッシュ（２８６）に取り付けられており、前記折り畳み紐（２６１）が自由に通る通路を提供していることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
25. 請求項１５の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記膨張可能な支持部材（２５０）の折り畳み可能なクロスリブ（２９０）は、当該折り畳み可能なクロスリブ（２９０）がよじれたり歪んだりして変形して前記放射ビーム（２８ａ、２８ｂ）を互いの方へ動かす部位の辺りに脆弱な縦の断面（２８５）を有することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
26. 請求項１５の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記作動部材（２２０）はさらに、前記膨張可能な支持部材（２５０）の頂部に取り付けられたカバーメッシュ（２２９）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
27. 請求２６の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記作動部材（２２０）は、前記カバーメッシュ（２２９）に取り付けられた複数の可撓性反射プレート（２２２）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
28. 請求項２７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性反射プレート（２２２）は規則正しく互いに重なるように配置され、これにより前記作動部材（２２０）の頂面が完全に塞がれることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
29. 請求項２７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性反射プレート（２２２）は、前記作動部材（２２０）の頂面内にまばらに配置されることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
30. 請求項２７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性反射プレート（２２２）は、うろこ状に配置されることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
31. 請求項２７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性反射プレート（２２２）は前記作動部材（２２０）の面から偏向可能であり、これによりプレート（２２２）間に穴（２２１）が形成されこれらの穴から空気が流れることが可能となり、空気の流れがない間は前記可撓性反射プレート（２２２）がその動作位置に戻ることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
32. 請求項２７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記可撓性ミラー（２００）間に、これらの間を通り空気が流れることができるスペースが設けられていることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
33. 請求項１５の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）は、前記可撓性ミラー（２００）の可撓性で膨張可能なフレーム（２８２）内の圧力を制御可能にチェックするよう構成され、必要な場合に前記可撓性ミラー（２００）に空気を充填する空気チェック・充填機構（９０）を具え、この空気チェック・充填機構（９０）は、前記可撓性の膨張可能なフレーム（２８２）に空気を供給するよう構成された第１の多方向空気バルブ（９１）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
34. 請求項３３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記第１の多方向空気バルブ（９１）は、第２の多方向空気バルブ（１５２）を介して前記コンプレッサ（７００）に連結された空気パイプ（９６）を介して、前記空気制御可能なコンプレッサ（７００）に連結されていることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
35. 請求項３３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ソーラーレシーバ（１１）はさらに、前記コンプレッサ（７００）から選択された可撓性ミラー（２００）に圧縮空気を供給するように第１の多方向バルブ（９１）を設定するよう構成された第１のサーボ（１８０）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
36. 請求項１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽エネルギ集中器（１２）は、システム頂部に向かって延在する幅広の基体口（１２２）を有する煙突形状の基体（１２１）と、前記ポール（１４）に設けられたスリーブコネクタ（１００４）を有する細いステムとを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
37. 請求項３６の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記基体（１２１）は軸対称であり、前記ポール（１４）の軸に対して約５乃至約８５°の範囲の円錐部の先細る角度を有することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
38. 請求項３７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記基体（１２１）は、電気を生成する太陽光起電（ＰＶ）材料（１００６）を上に搭載するよう構成された外側面（１００７）を有することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
39. 請求項３８の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽光起電（ＰＶ）材料（１００６）は、ヒ素−ゲルマニウム−インジウム（ＡｓＧｅＩｎ）、結晶シリコーン（ｃ−Ｓｉ）、および炭素から選択される１以上の光起電材料を含むことを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
40. 請求項１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽エネルギ集中器（１２）は、空気式冷却機構を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
41. 請求項３７の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽エネルギ集中器（１２）が空気式冷却機構を具え、当該冷却機構は、基体（１２１）内に設けられた内側円錐チューブ（１００５）を具え、当該内側円錐チューブは軸対称であり、内側円錐チューブ（１００５）の円錐口の頂部の直径は前記基体（１２１）の円錐口（１２５）の直径より小さく、これにより環形スリット（１２６）を形成しており、これにより前記光起電材料（１００６）を冷却するための空気チャネルが形成され、当該空気チャネルにおいて、空気は前記ソーラーレシーバ（１１）の下の領域から前記ポールを通り最終的に前記スリット（１２６）を通過することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
42. 請求項４１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記冷却機構がさらに、空気チャネル沿いに配置され前記空気チャネル内の空気流を促進するよう構成されたファン（１３６）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
43. 請求項４１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記内側円錐チューブ（１００５）は、連結部材（１２８）により前記基体（１２１）に機械的に連結されることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
44. 請求項４３の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記連結部材は、環状のスリット（１２６）を半径方向に横切って延在する四角いブラケットの形態であって前記内側円錐チューブ（１００５）および前記基体（１２１）の壁に取り付けられたロッドとプレートから選択されることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
45. 請求項４１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記内側円錐チューブ（１００５）の壁（１２２）が波打った形状であり、前記内側円錐チューブ（１００５）の内側と外側の双方から前記壁（１２２）の回りを螺旋状に廻る糸（１２７）を有し、これにより前記基体（１２１）と前記内側円錐チューブ（１００５）の間に空気が抜けて出て、前記光起電材料（１００６）の冷却が促進されることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
46. 請求項４１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記冷却機構がさらに、前記基体（１２１）の外側の前記ポール（１４）に設けられたスリーブ（１００８）上に設けられ、太陽光線の光を透過する材料でなる外側円錐チューブ（１２３）を具え、当該外側円錐チューブ（１２３）は軸対称であり、前記外側円錐チューブ（１２３）の円錐口の頂部の直径は前記基体（１２１）の円錐口（１２５）の直径より大きく、これにより前記基体（１２１）と前記外側円錐チューブ（１２３）の間に別の環状のスリット（１２９）が形成され、ここで当該別の環状スリット（１２９）は、前記空気チャネル（１２６）に加えて、前記光起電材料（１００６）を冷却するための別の空気チャネルを提供することを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
47. 請求項１の太陽エネルギ利用システムにおいて、さらに、前記システム（１０）の主軸を太陽に向けるピボットシステム（８１０）を具え当該ピボットシステム（８１０）は、設置部材を挿入するよう構成された開口（８１２）を有するスリーブ（８１１）と統合されたベアリングソケット（８００）と、当該ベアリングソケット（８００）内に構成されたスラストベアリング（１４２）とを具え、当該スラストベアリング（１４２）は、前記ベアリングソケット（８００）の内面に取り付けられた固定の外側レース（１４２ｂ）と、前記システム（１０）の回動中心（Ｃ）で前記ポール（１４）に設けられた回動点にて前記システム（１０）を支持する可動の内側レース（１４２ａ）とを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
48. 請求項１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽トラッキングシステム（１３）は、システムの主軸から放射方向に延びる３つの液通バランスタンク（９０１）を具え、各タンクの方向の間はそれぞれ１２０°であり、これら３つのバランスタンク（９０１）は、液通チューブ（１４６）を介して制御可能にタンク間で移動する液体（９０５）を含んでおり、これによりシステム（１０）の重心を移動させてシステム（１０）の主軸を所望の方向に傾けることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
49. 請求項４８の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽トラッキングシステム（１３）は、空気コンプレッサ（７００）に連結され、タンク（９０１）のなかから選択された１つのタンクへ制御可能に空気を供給して選択されたタンク内の圧力を上げて液体を選択されたタンクから他のタンク（９０１）へと押し出すよう構成された第２の多方向気流制御バルブ（１５２）と、前記空気コンプレッサ（７００）から空気を所望のタンク（９０１）に供給するよう第２の多方向エアフローバルブ（１５２）を設定するよう構成された第２のサーボ（１５０）とを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
50. 請求項４９の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽トラッキングシステム（１３）の各タンク（９０１）が、前記タンク（９０１）の遠位端部に配置され過剰な空気を放出するためのタンク開口（１４８）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
51. 請求項４８の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽トラッキングシステム（１３）が、前記タンク（９０１）内に配置され、一方の端部が前記タンク開口（１４８）に連結され、他方のパイプ端部が常に液体（９０５）のレベルより上に保持される開口パイプ（９２１）と、前記液体（９０５）に浮かぶよう構成され前記タンク開口（１４８）の他方のパイプ端部を液体（９０５）のレベルの上に支持するフロート（９０２）とを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
52. 請求項４８の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記太陽トラッキングシステム（１３）は、各タンク（９０１）に配置され、一方のパイプ端部が前記液通チューブ（１４６）に連結され、他方のパイプ端部は常に液体（９０５）のレベルの下に維持される通過液体パイプ（９３４）と、前記他方のパイプ端部に取り付けられ当該他方のパイプ端部を液体（９０５）に沈めるよう構成されたシンカー（９３３）とを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
53. 請求項１の太陽エネルギ利用システムにおいて、前記ミラーの折り畳みと太陽のトラッキングを作動させるための圧縮空気を提供するよう構成された空気コンプレッサ（７００）を具え、前記ソーラーレシーバ（１１）は、ミラーが折り畳まれた状態のときに前記可撓性ミラー（２００）をロック解除するよう構成された電磁トリガ（５８１）、前記可撓性ミラー（２００）を折り畳むための圧縮空気を提供するよう構成された電磁バルブ（５０３）、第１の多方向バルブ（９１）に付随する第１のサーボ（１８０）であって、前記第１の多方向バルブ（９１）が前記コンプレッサ（７００）から選択された可撓性ミラー（２００）に圧縮空気を供給して当該選択されたミラーに空気を充填する第１のサーボ（１８０）、第２の多方向気流バルブ（１５２）に付随する第２のサーボ（１５０）であって、前記コンプレッサ（７００）から前記太陽トラッキングシステム（１３）に空気が供給されるように前記第２の多方向気流バルブ（１５２）を設定するよう構成された第２のサーボ（１５０）、および前記太陽トラッキングシステム（１３）を冷却すべく空気を供給するよう構成されたファン（１３６）を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
54. 請求項５３の太陽エネルギ利用システムにおいて、さらに、システム（１０）の動作を制御するよう構成された制御システム（１５）を含み、この制御システムは、
    システムの電気モジュールや電子モジュールの動作に必要な電力を供給するよう較正された電源ユニット（１２０）と、
    前記システム（１０）が生成する出力電圧を測定する出力電圧センサ（１５７）；前記システム（１０）に潜在的に危険となるようなシステムに近い動く物体を検出するよう構成されたモーションセンサ（４２０）；太陽の位置を検知するよう構成された太陽トラッキングセンサ（４５０）；前記ソーラーレシーバ（１１）を展開するのに必要な気圧を測定するよう構成されたミラー圧力センサ（１８５）；前記電源ユニット（１２０）が生成する電圧を測定するよう構成された電圧センサ（１５８）；および、前記太陽エネルギ集中器（１１）が生成する出力電圧を測定する出力電圧センサ（１５７）からなる群から選択される１以上のセンサと、
    前記センサの１以上に接続され、受信したセンサデータを分析し、前記コントローラコネクタスイッチ（１４０）への制御信号を生成して、前記電磁トリガ（５８１）、前記電磁バルブ（５０３）、前記第１のサーボ（１８０）、前記第２のサーボ（１５０）、前記空気コンプレッサ（７００）、および前記ファン（１３６）からなる群から選択される１以上の機器に制御可能に電力供給電圧を電源ユニット（１２０）から供給して、システムの動作を制御するコントローラ（１３５）と、を具えることを特徴とする太陽エネルギ利用システム。
55. 太陽エネルギ利用方法であって、当該方法が、
    ａ）太陽からソーラーエネルギを受けるように構成されたソーラーレシーバで太陽からのエネルギを受けるステップであって、前記ソーラーレシーバは、互いに独立でシステムの主軸の回りに放射状に配置された複数の可撓性ミラーを具え、当該複数の可撓性ミラーは動作時に開き、あるいは折り畳まれる、ステップと、
    ｂ）受けたソーラーエネルギを所定のスポット領域に集中させるステップと、
    ｃ）前記複数の可撓性ミラーに反射されたソーラーエネルギが集中している所定のスポット領域に配置された太陽エネルギ集中器で、集中されたエネルギを直流電流に変換するステップとを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用方法。
56. 請求項５５の方法において、さらに、前記太陽エネルギ集中器に冷却空気を通すステップを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用方法。
57. 請求項５５の方法において、太陽トラッキングシステムで天空における太陽の位置を検知するステップと、前記所定のスポット領域で太陽光を最大限受けて反射するように前記ソーラーレシーバを太陽の方に傾けてステップとを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用方法。
58. 請求項５５の方法において、さらに、好ましくない環境条件の下で前記複数の反射ミラーの１以上を折り畳むステップを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用方法。
59. 請求項５５の方法において、さらに、好ましい環境条件の下で前記複数の可撓性ミラーの１以上を展開するステップを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用方法。
60. 請求項５５の方法において、さらに、前記ＤＣ電流をＡＣ電流に変換するステップと、当該ＡＣ電流を電流グリッドに供給するステップとを具えることを特徴とする太陽エネルギ利用方法。
    

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