JP3131220B2 - 放射エネルギー収集装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、放射エネルギー収集装置に関し、さらに詳
しく言うと、太陽エネルギー収集装置と、このような装
置と太陽との整列を容易にするための手段と、荒れた天
候状態で該装置を保護するための手段と、前記装置を安
定化させるための手段との態様に関する。

発明の背景 太陽エネルギーを利用して加熱あるいは発電を行うに
は、エネルギー蓄積と転送用媒体とにおいて高温を得る
ために太陽放射光を集中させることが一般に必要であ
る。

太陽放射光を集中させるのに使用される種々の方法が
ある。ある方法は、中心線が太陽を指す放物断面の円形
ミラーを使用する。放物ミラーは、空中を移動する太陽
の弧に追随して一定移動できるように適当に取りつけら
れねばならない。

さらに、空に描く太陽の弧の照準（アラインメント）
は、太陽の傾きが夏至から冬至にかけて変化するよう
に、日毎に変化する。これらの要件を満たすには複雑な
機構が必要とされる。

上記方法では、ソーラエネルギーは小さな一個の焦点
へ集中される。この場合、この焦点には適当な熱吸収器
が取りつけられ、そしてこのエネルギーを利用地点へ転
送することが難しい。

別のシステムでは、放物断面をもつ長い平行な反射用
鉢が、太陽と整列される。このシステムでは、集中は、
収集用鉢の整列に平行な焦点に生ずる。反射用鉢は、一
片の放物線状ミラーかあるいは一連のミラーのいずれか
によって形成される。いずれの場合にも、ミラーあるい
は一連のミラーを支持してその結果これらが放物鉢の焦
線に配置される収集器との整列から移動しないことは、
焦点合わせと効率性の観点からみて重要なことである。
このために、大型で精密に形成された構造が一般に要求
される。

収集鉢は、南北方向に整列され得る。この鉢はその日
のコースを通る太陽の移動に随うことができるように取
りつけられる。要件を満たすために複雑な機構がさらに
要求される。

それから、太陽エネルギーは、概して適当な熱吸収液
体を含んでいるパイプに収集される。パイプは、放物状
反射鉢の焦線に取りつけられる。

鉢収集システムでは、鉢は、さらに東西方向に整列さ
せて取り付けできる。それから、傾きの変化を考慮し
て、一日に一回、鉢を太陽の弧線に整列させることが必
要である。この整列を制御するのにも、複雑な機構が必
要とされる。

南北あるいは東西形態のいずれかで放物反射鉢を取り
つける際には、鉢は、反射用鉢の焦線に平行な軸に枢動
できるように取りつけることによりそれらの焦点を太陽
上に維持するように調節され、複数の回転ベアリング及
び関連する取付構造体を一般に必要とする。

太陽エネルギー収集装置の反斜面を調整することも一
般に必要である。そうすると、雹（霰を含む）のような
ものによって生じる被害の可能性もなくなる。これは、
反射ミラーの構成にしばしば高品質でそのために高価と
なった強化ガラスを使用することによって達成される。
さらに、保護として、ミラー面はしばしば雹が落下する
方向から回転されることが必要である。

発明の要約 本発明の一つの様相において、流体貯蔵器（もしくは
貯蔵所）と、前記流体貯蔵器内の流体上に浮いているプ
ラットホームと、縦軸についてプラットホームを枢動す
るための駆動器と、前記プラットホーム上に支持される
放射エネルギー収集器と、放射エネルギーを放射エネル
ギー収集器へ指向させるための集中器とを含む放射エネ
ルギー収集装置が提供される。好ましくは、放射エネル
ギー収集器は、細長の形状であって、縦方向の枢軸に交
差して延長する。

一つの好ましい形態では、流体貯蔵器は、貯蔵容器、
つまり水のような流体を保持するダムのような組立てら
れた貯蔵器を含む。あるいは、流体は、川もしくは海の
水を含んでもよい。かくして、明細書中で使用される用
語「流体貯蔵器」は上述のいくつかの配置を含み、用語
「貯蔵器」は天然のもしくは意図して組立てられた液体
容器を含む。

本発明の別の様相では、プラットホームが液体上に浮
いている時、少なくとも集中器は、強風や雹や激しい雨
のような荒れた天候状態に対して保護するために選択的
に液体表面下に沈めることができる。本発明の一つの実
施例では、プラットホーム下方へ小さな圧力が設定され
て液体のプラットホーム上の浮力に対してプラットホー
ムを制止させる。別の実施例では、プラットホームは追
加的な浮力のあるもしくは浮遊性のデバイスあるいは手
段を備えている。そのため、溢れによって沈められる
と、過度の歪みあるいは浮き出しなしに力学的に安定し
た み位置まで移動する。

本発明の別の様相では、浮遊性デバイスは、プラット
ホームに固定されて、反射器が貯蔵器からの流体以下に
沈められときにプラットホームを支持する。そしてこの
場合、単位高さ辺りの浮遊性デバイスの浮力は浮遊性デ
バイスの底部から頂部へと増加する。

本発明のさらなる別の様相では、放射エネルギー収集
装置はソーラエネルギーを収集し、駆動器もしくは枢動
手段がプラットホームを枢動させて太陽の移動に随わせ
る。

本発明のまた別の様相では、集中器は、プラットホー
ム上で支持される複数の並列で細長の反射器である。こ
の場合の各反射器は、放物形で、水平な焦線上にソーラ
エネルギーを集中させる。そしてエネルギー収集器は、
反射器の焦線で支持される。各放物形反射器は、断面が
弓形もしくは平坦でもよいミラーのような複数の並列の
細長の反射要素から構成されるのが好ましい。液体上で
使用される場合、プラットホームは可撓性の浮力ある材
料から構成されるのが好ましい。そうすると、平坦な基
準面を形成する液体の平坦な表面と一致することにな
る。その結果、反射器は、それの関連収集器上に収束さ
れるように維持されることになる。

本発明の別の様相では、流体送り羽根車は貯蔵器内の
プラットホームの下方で支持されて、プラットホームを
介してポートと連絡してプラットホームと反射器との上
へ水を汲み上げる。本発明のさらなる別の様相では、反
対の羽根車は、各流体送り羽根車に関連づけられる。反
対の羽根車は、送り羽根車と共に動作できて、変流器が
送り羽根車と反対の羽根車との間に配置されて、送り羽
根車と反対方向に流体に力を及ぼす。

本発明のまた別の様相では、導管は、一つあるいは両
方の羽根車に結合されて、一つあるいは両方の羽根車に
隣接する流体を縦方向に指向し、そして他端で流体を少
なくとも部分的に水平方向に指向するように形成され
る。

容易かつ安価に構成かつ動作できる放射エネルギー収
集装置を提供することが発明の目的である。

集中器がその関連収集器との整列を維持できる放射エ
ネルギー収集装置を提供することが発明の別の好ましい
目的である。

ソーラ集中器が太陽との整列を容易に維持できる放射
エネルギー収集装置を提供することが発明の別の好まし
い目的である。

損害を受ける可能性のある天候状態あるいはそうでな
い場合でも簡単に保護できる放射エネルギー収集装置を
提供することが発明のさらに別の好ましい目的である。

大きな表面積上の放射エネルギーを収集するのに単純
かつ容易に組み立てできる放射エネルギー収集装置を提
供することが本発明のまた別の好ましい目的である。

過度のねじれから生じ得る破壊あるいはその他の劣化
から保護される安価な放射エネルギー収集装置を提供す
ることが本発明のさらに別の好ましい目的である。

図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施例は、図面を参照して説明され
る。

図１は、本発明によるソーラエネルギー収集装置の一
形態を示す平面図である。

図２は、エネルギー収集装置用の浮遊制御システムの
詳細を示すエネルギー収集装置の略平面図である。

図３は、図２の線Ａ−Ａによるエネルギー収集装置の
正面断面図である。

図４は、エネルギー収集装置において使用する一つの
集中ミラーシステムの平面図である。

図５は、図４に示す集中ミラーシステムの端面図であ
る。

図６は、図４及び５の集中ミラーシステムの側面図で
ある。

図７は、プラットホーム用の浮力のある支持システム
を示す平面図である。

図８は、浸水されたプラットホームを示す図７の線Ｂ
−Ｂによる断面図である。

図９は、分かりやすくするために個々のミラー及び頭
上の上部構造物を省略した十個の個々の平行な放物ミラ
ーシステムの一つの大型の浮台システムの平面図であ
る。

図10は、図９及び図11の線Ｃ−Ｃによる浮台システム
の正面断面図である。

図11は、図９における、図９の線Ｃ−Ｃの全領域内に
示されるような浮台及びミラーシステムの部分平面図で
ある。

図12は、本発明による水の羽根車組立体の側面図であ
る。

図13は、図12の羽根車組立体を含む浮台及びミラーシ
ステムの部分平面図である。

図14（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図10に例示される浮
遊ブロックの一つの端面図、側面図、裏返し平面図であ
る。

実施例の説明 まず最初に図１〜３を参照すると、本発明のある好ま
しい形態に従って、例えば、貯水池あるいはダムあるい
意図して組立てた容器から構成できる円形の水用の容器
もしくは貯蔵器11を含むソーラエネルギー収集装置10が
例示されている。この容器11は、その内部に水を閉じ込
め入れている外壁12を含む。プラットホーム13は、容器
11内に配置されて、（水面）レベル15で容器11内に収容
された水14の上に浮いている。プラットホーム13は、発
泡プラスチック材料のような浮力のある材料から構成し
てもよいし、またはこのような材料の層上に取りつけら
れてもよい。別法としては、プラットホーム13は、空気
を密閉した容器で形成されてもよいし、あるいはこれを
浮かせる他の手段を備えていてもよい。

輪16は、プラットホーム13に固着されるかあるいはプ
ラットホームと一体で形成されてプラットホーム13の外
径の周囲にほぼ水密のスカートを形成する。この輪16
は、プラットホーム13の裏側下方に延長している。

図２及び３に図示されるように、溝17が、容器11の基
部18内に構成され、容器11の周縁に沿って全体的に連続
して環状形状となっている。溝17の外径が輪16の外径よ
り小さいことから、水が容器11から排水されると輪16が
載ることになるランド19が形成される。

ガイドローラー20が容器壁12の内面に沿って（内径の
周りに）取りつけられて輪16を押すことによってプラッ
トホーム13の各位置を維持する。一つあるいはそれ以上
のローラー20は、モータ駆動されてプラットホーム13を
都合よく回転させ、ソーラエネルギー収集装置10と太陽
との整列を制御する。

一つもしくはそれ以上の排水口用のパイプ21は、適当
なポンプ及びバルブユニット22に連結されて、プラット
ホーム13の下方から排水口24を介して流すことによって
プラットホーム13の上方へあるいはパイプ23を介して補
助貯水池（図示なし）へ、水を汲み出し可能にする。水
流の速度及び方向は、ポンプバルブユニット22によって
制御できる。容器11の基部18は、さらに樋25を備えてい
る。この樋25は、パイプ26を介してポンプバルブユニッ
ト22に連結されている。

並列の態様で図１に図示されるように配置された複数
のソーラ集中器27は、プラットホーム13上に支持され
る。これらソーラ集中器27のそれぞれは、図４及び５で
さらに詳しく図示されるように、一つの大きな細長い放
物ミラーとして動作しかつこれを定義するように、曲線
形状か平面形状か角度のある形状のいずれかの一組の並
列ミラー28から成る。これらミラー28は、ブラックパイ
プのような、頭上のエネルギー収集器のパイプ29上に太
陽光線を収束するように配置される。この収集器パイプ
29は、ミラー28の上方の三角形状の適当なフレーム30に
取りつけられる。蒸気タービン駆動電気生成プラントへ
のエネルギー供給のような、ある知られた手法での熱エ
ネルギーの収集と業界で共通の何らかの手法での連続使
用とを考慮して、収集器パイプ29は共に適当に結合され
る。このため、収集器パイプ29は、熱吸収オイルのよう
な、熱もしくはエネルギー吸収媒体を運ぶことができ
る。個々の集中器27の収集器パイプ29は例えば多岐管を
介して共に結合でき、パイプ29によって運ばれる加熱媒
体は、蒸気生成に使用できる。別法として、収集器パイ
プによって運ばれる媒体は、媒体から熱を取り出すのに
使用される閉鎖系及び熱交換機内を循環させることもで
きる。

集中化ミラー28の整列時の僅かな誤差を補償するため
に、弓形反射器31が、収集用パイプ29の上方に位置し
て、それにより像を作らない（ノン−イメージング）光
学集中器として動作するように組み立てられる。

放射エネルギーはフレーム30の要素と構造体の他の構
成要素とが遮断しなければ集中ミラー28に直接衝突する
ことから、熱収集を改善するためには、鏡もしくは反射
面32（図６参照）が、このような構成要素に固着される
かあるいはその一部を形成してもよい。面32は、ミラー
28の焦線に対して実質的に90度で設定されて、太陽の放
射エネルギーを図６の矢印で示されるように面32からミ
ラー28上に反射させて収集器パイプ29もしくは反射器31
に収束させる。

好ましい形式でのプラットホーム13は、軽く薄い発泡
プラスチック材料のような可撓性の浮力のある材料から
構成される。かくして、浮いている時のプラットホーム
13はそれが可撓性でその浮いている液体の平坦面に一致
することから平坦な平面の姿勢を維持する。集中化ミラ
ー28は、かくしてその関連する収集器パイプ29に対して
正確に収束されるもしくは実質的に収束される姿勢を維
持することになる。プラットホームが何らかの、例えば
波の動きによって動いても、収集器パイプ29もこれに一
致して動く。そのため、収集器パイプ29は、その関連ミ
ラー28の焦点にもしくは実質的に焦点にあり続ける。プ
ラットホーム13に軽い可撓性の浮力ある材料を使用する
と、ミラーがこれらの収集器との整列を維持されること
を保証すると同時に、このシステムのコストを大幅に低
減する。

上述したように、プラットホームを回転させるため
に、一つもしくはそれ以上のローラー20がモータ駆動さ
れ得る。このため、ローラーの内の一つ20′が、ベルト
33を介して駆動ローラー34に結合できる。駆動ローラー
34は、サーボモータあるいは他の動作手段35によって駆
動されるように適合される。サーボモータ35の動作は、
追跡（トラッキング）装置36によって制御される。追跡
装置36は、フォトトランジスタあるいは他の光感知手段
と、太陽とこれらとの整列に合わせて光感知手段を覆う
影を作る影形成手段とを使用する装置のような何らかの
知られた型である。当然ながら、多くの異なる代替シス
テムを使用して、タイミングシステムのような太陽の移
動に従ってプラットホーム13を制御あるいは移動でき
る。

使用の際には、太陽が東に上ると、追跡装置36はサー
ボモータもしくは動作手段35と駆動滑車34とベルト33と
ホイール20′とを介して浮いているプラットホーム13を
回転させて集中器27を移動させる。その結果、これらの
縦軸は、水平において太陽の縦の経線に向けられる。か
くして、集中器27の縦軸は、太陽と交差する鉛直平面内
にある。太陽がその弧に亘って移動するにつれて、水平
における縦の経線のその変化は、集中器27によって追跡
される。容器11内の液体14上に浮いていて集中器27を支
持するプラットホーム13はその駆動システムによって回
転されるので、集中器27の縦軸は太陽に整列したままで
ある。かくして、太陽が空にある全時間において、収集
装置10は、太陽からの最大放射エネルギーに晒されて、
エネルギー収集を最大にする。浮遊プラットホーム13を
使用すると、装置10の容易かつ便利な移動が集中器27の
太陽との整列を達成し維持することを可能にする。

雹（霰も含む）あるいは同様の害を及ぼす気象現象に
なりそうなら、ポンプ22がオンにされて水が水用の容器
11から貯水池へ大量にくみ出されてプラットホーム13を
下げる。そして、スカートもしくは輪16の底部は、全体
的な密閉効果を得るために容器11の基部のランド19と接
触することになる。そして、僅かな圧力低下が、全プラ
ットホームの下で生じることになる。そして、タイムの
水は、全プラットホームでパイプ24を介してプラットホ
ーム13の上方の領域へ流しこまれる。プラットホーム13
下方の圧力低下が維持されることで、プラットホーム13
が24でくみ出される水より上方に浮きあがらないように
する。その結果、水がプラットホーム13と関連のソーラ
集中器27とを覆ってそれらへの損害を防ぐ。

別法として、プラットホーム13を水中に沈めたままに
するためにプラットホーム13の下の圧力低下に依存する
のではなく、このために機械手段を使用してもよい。例
えば、ソーラ集中器27を沈めてこの集中器27の反射面も
しくはミラー28を保護するよう維持するためにプラット
ホームを潜水させた後、容器11の外壁12に取りつけられ
る保持用ピンもしくは部材が、内側へ延長される。プラ
ットホーム13を再度浮かせるには、ピンもしくは部材を
引き抜けば良い。また更なる別法として、プラットホー
ムは、一つもしくはそれ以上の空気チャンバもしくは貯
蔵器を備えることができる。この空気チャンバもしくは
貯蔵器は、水で満たされてプラットホームを沈めるかあ
るいは空気で満たされてプラットホームを浮かせること
ができる。

水をパイプ26を介して樋25へ指し向けることによっ
て、容器11へ戻すことができる。ある程度の可撓性がプ
ラットホームにはあるので、水をプラットホーム13の中
央下方に位置する樋25へ指し向けると、プラットホーム
の中央部が僅かに押上げられることになり、そして、集
中器27の再度の露出が要求されるときには、有効かつ素
早い水の排水を保証することになる。

図７は及び８は、プラットホーム13が湖、湾、川等の
ような大量の水の上に配置されるときのプラットホーム
13用の浮力のある支持システムを例示している。ここで
は、プラットホーム13は、前もって並列される複数の集
中器27として含んでいるのであるが、集中器27の内の一
つしか完全には図示されてない。この実施例のプラット
ホーム13は、その周囲に、上部縁の一つの浮き部材ある
いは一連の浮き部材38で終端する直立リム37を備えてい
る。図示されるこの実施例では、浮き部材38は、環状形
状であり、リム37について十分に延長する発泡プラスチ
ック材料から構成できる。さらに、浮き部材39は、各放
物線形の集中器27と結合されて、集中器27の中央の通常
影となる部分に位置付けられる。好ましくは、部材39
は、ステム40に取りつけられて集中器ミラー28から離さ
れる。部材39は好ましくは細長い長さの発泡プラスチッ
ク材料か構成され、ステム40が部材39を堅固に支持す
る。別法として、ステム40は、短い長さのワイヤーもし
くは他の可撓性の取付手段から構成できる。

例えば、荒れた天候状態の際に、図８に図示するよう
に、プラットホーム13を沈めることが所望される場合、
水は、従来のポンプのような何らかの適当な手段によっ
てプラットホーム13上面に簡単に汲み上げられる。別法
として、プラットホーム13は、図８に図示されるように
一つもしくはそれ以上の給水及び排水用組立体41を備え
ることができる。各組立体は、プラットホーム13を介し
て、プラットホーム13の下方へ延長する環状スカート43
と整列される開口42を有する。プラットホームの上側に
構台（ガントリー）46によるような何らかの適当な形式
で支持される駆動モーター45に結合される羽根車44が、
スカート43内に配置されてスカート43内の液体内に沈め
られている。モーター45が第一方向に駆動されると、水
はスカート43と開口42とを介してプラットホーム13の下
側から上側へ力を受ける。プラットホーム13から水を抜
きたい時は、モーター45は反対方向に駆動されて羽根車
44の回転を逆にし水を開口42を介して排水する。

プラットホーム13上に汲み上げられた水は、リム37に
よってその上に保持されることになるので、プラットホ
ームは沈み始める。プラットホーム13の側面が最初に沈
み易い場合には、それらは浮力のあるリム部材38によっ
て支持される。リム37の間のプラットホーム13の領域が
浮き部材39によって支持されて力学的安定な平衡が達成
されるまで、水は、プラットホーム13の上にくみ上げ続
けられて集中器27を沈める。リム27によって保持されて
いた水が排水されると、プラットホーム13が再度水面に
浮上して集中器27を太陽に晒す。

さて図10を参照すると、典型的な浮台を有する本発明
の別の形態が平面図で例示されている。この中では、複
数の各反射ミラーと頭上のソーラ収集システムとこれら
の取り付けについては省略されている。これらの要素
は、図10に例示される。図10は、浮力のある浮台52を図
示する。この浮台52には、溝もしくは平たい部分（フラ
ット）53が異なる角度で形成されており、平たい細片ミ
ラー54がその上に固着される。これらのミラー54とこれ
に関連する溝とは放射エネルギーの光線（代表的には、
太陽光線）をソーラ収集パイプ56に集中させるような角
度で設定される。さらに、ミラー54の整列がわずかでも
不精確であれば、太陽光線55は、反射スクリーン57で反
射されて、ソーラ収集パイプ56に当たる。

ソーラ収集パイプ56と反射スクリーン57とは、適当な
フレーム58に取りつけられ、フレーム58は直接浮台52に
取りつけられる。別法として、フレーム58は、例えばフ
レーム58を浮遊ブロック59に取りつけることによっての
ように、浮台に間接的に取りつけることもできる。この
場合、浮遊ブロック59自身が、直接浮台52に取りつけら
れる。

通常の動作では、浮台52は、参照番号61によって指示
されるような水の相対レベルで貯蔵器内に浮いている。
当然、貯蔵器とは、人工プール、天然の湾、入り江ある
いはダムのいずれかのある適当な大量の水を湛えた場所
でもよい。

ミラー54が雹により起こり得る被害から保護されるべ
きであるということを示す天候状態であれば、貯蔵器か
らの水は適当な手段によって浮遊浮台52の上面に汲み上
げられる。

浮台52の外径（あるいは、円形形状でない場合には、
外縁）は、発砲ポリスチレンのような適当な浮遊媒体か
ら構成される浮遊ブロック59によって定義される小さな
壁に固着するかあるいは浮台52の一部をこの小さな壁に
形成した。さらに、付加的な長手方向の浮遊ブロック60
が浮台52の上に取りつけられかつしっかり固着される。
図14a〜ｃに詳しく例示されるように、これらの浮遊ブ
ロック60は、それらの底面に切り抜きもしくはスロット
63をもつ（図11参照）。

さらに、浮台52がそれ自体単一部材であってもよい
が、長い並行な個々の浮台構造体を結合することによっ
て大きな浮台52を形成することは本発明の技術範囲内で
あるということは理解されるべきである。個々の浮台構
造体は、例えば図10の参照番号64で図示されるように何
らかの適当な方法で共に固着できる。

駆動シャフト67に取付けられる羽根車65及び66は、プ
ラットホーム52を貫通する離された囲いポート70に隣接
して浮台52の全領域内に位置付けられて固着される。駆
動シャフト67は、図示されるように磁心ブラッケット69
によってのように、浮台52に適当に取付けられる適当な
モーター68によって駆動される（図12及び13参照）。上
側の羽根車65と下側の羽根車66とは、後述されるような
目的のために羽根の羽根角を反対にするのが好ましい。

ポート70は、浮台52の基部に位置付けられて浮台52の
下方からこれを介して浮台52の上方への水の流れを可能
にする。そして、その逆も可能である。図12に示される
好ましい実施例では、浮台52は、それ自体十分な浮力の
ある材料から製造されるため、ミラー54を備える全装置
を水のレベル以上に支持する。したがって、ポート70は
図示されるように開放できる。

別法として、通常の動作中にミラー54を水のレベル以
上に維持するために浮台52に追加的な浮力が必要なら
ば、浮台52は、外側リムが十分な液体を除去した場合の
ある容積を囲むほぼボート同様の形状にすることもでき
る。このため、浮台の周囲の水のレベルがリムの頂部以
上に上がることはない（それに、ミラー54が浮台の周囲
の液体のレベルより低いレベルに配置されたとしても、
ミラー54は必ずしも液体で覆われるとは限らない。）こ
の別の実施例では、ポートは通常動作中は閉じられるの
が好ましいであろう。これは、動作中の要求に応じて適
当に制御されるバルブを使ってポートを開け閉めするこ
とによって達成できる。

追加的な導管もしくは囲い板71を、さらに含んで水の
流れを方向付ける助けをしてもよい。導管71は、羽根車
65及び66の中間に位置付けられる。別の導管システム72
は、一つあるいはそれ以上の下側羽根車66に隣接して備
えるのが好ましい。導管システム72は、適当に取付けら
れて羽根車66による水の鉛直方向の流れを水平方向の流
れへ方向づけて、浮台52の移動を制御可能にする。制御
は、選択的に方向づけできる単一の導管システム72を備
えることによるこの方法で達成できる。あるいはまた、
このシステムに各々が別々に方向づけられる複数の羽根
車66を備えつけることによっても達成できる。そうし
て、移動は選択した羽根車だけ動作することによって制
御される。

当然ながら、浮台52を外部から駆動することは、本発
明の少なくとも一つの態様の範囲内にあるだろう。例え
ば、浮台52がプールの淵に隣接して確実に位置付けでき
るプール内に位置するなら、太陽の移動に随う浮台52の
移動は、例えば図２及び３の上記実施例に示されるよう
に、プールの淵で適当に駆動し浮台を結合することによ
って達成できる。

この装置の上述の好ましい実施例の動作は、かくして
次の通りである。

通常の動作における、ミラー54が太陽に晒されている
ときの、浮台52とこれが浮いている貯蔵器との間の水の
相対レベルは、参照番号61で指示される。浮台52の方向
付けは、上述のように、太陽の状態に反応して導管72に
よって適当に制御できる。

天候状態が雹のようなものにより生じるミラー54への
損傷の可能性を示すならば、モーター68が駆動されて貯
蔵器内の水をポート70を介して浮台52の上面へ汲み上げ
る。

本来的な傾きが特定領域に集中する水のため生ずるこ
とから、浮台52は、ポート70の位置の広い範囲で沈めら
れ、結果として同時に、残りの高い領域のミラー54が天
候による危険に晒されたままになる。しかしながら、浮
遊ブロック59、60は、それらが基部から頂部の広い部分
へ概してテーパ状になっている。このテーパ形状は、あ
る特定領域内の水の集中を浮台の表面全体に広がらせ
て、保護用水が十分な深さで全てのミラー54を覆うよう
に供給されることを保証する。かくして、ミラー54は、
図10の参照番号62によって示されるあるレベルの水によ
って確実に保護される。実際には、浮遊ブロック59、60
のテーパー状の形状は、水の調和と十分な深さが溢れ過
程（フロディング・プロセス）を通して維持されること
を保証する。（さらに、浮台52上の十分な水の溢れは浮
遊ブロック59、60の底部に切り込まれた開口63によって
補助され、開口63は浮台52上へ汲み上げられた水が全浮
台52上での循環を可能にする。） 浮遊ブロック59、60が連続してテーパー状あるいは一
方側だけテーパー状にするのではなくステップをつける
ことにより所望の段差のある浮力を選択的に提供できる
ことは理解されるべきである。しかしながら、このよう
な形状では、浮遊ブロックの水平断面積が、浮台52から
のある特定の距離であるものが別のものと等しくなるこ
とが非常に好ましい。

ミラー54にとって危険な期間中は、モーター68が十分
な速度で動作し続けるので、上側羽根車65がミラー54上
にレベル62の保護用水を維持する。

ミラー54への危険性がないときには、モーター68は止
めることができる。羽根車65を止めると、浮台52の本来
の浮力により、ポート70を介して戻る逆流が可能にな
る。その結果、浮台52はミラー54が露出するように浮き
上がって、再び太陽エネルギーを収集パイプ56へ反射す
ることを可能にする。さらに、好ましい実施例では、浮
台52を形成する個々の部片の固着（参照番号64で示され
る）は、通例、この部分を通じての漏れも起こりやすい
ようである（このような漏れは当然ながら十分に最小に
されるべきであるが羽根車65はミラー54を保護する必要
がある時の天候期間中、水を所望のレベル62に維持する
ことができる）。当然ながら、水が浮台52を覆ってある
レベル面を維持する場合の浮遊ブロック59、60の動作は
水のポケットとなって浮台52上に水がトラップされない
ようにして装置の効率よい動作を抑制しているときに補
助するだろうことは理解されるべきである。

当然ながら、浮遊プロセスを促進するためには、モー
ター68は逆回転されて羽根車65が水の流れをポート70を
介して下方へ指向させる。このような動作は、また、上
述した本発明の代わりの実施例（すなわち、浮台がボー
トのような形状をしている場合）にも使用される。この
場合、羽根車65は、かくして浮台から水を除去する排水
ポンプとして機能する。

羽根車65の動作中は、ポート70を介しての上昇する水
の流れは、ポート70と羽根車65とに隣接する領域の浮台
を局所的に沈ませる傾向にある。しかし、同一の駆動シ
ャフト17で回転する他方の羽根車66の反対向きの羽根角
が、平衡にする上昇力を生ぜしめることによってこの動
きを防止する。結合された羽根車65、66の各羽根角と羽
根面積を適当に選定することによって、荒れた天候時に
液体を浮台の上へ汲み上げることから生じる力にもかか
わらず浮台52はあるレベルの態様に確実に維持される。

当然ながら、荒れた天候が止んで浮台52から水を除去
している間、羽根車65、66の反対の回転が所望されるな
ら、二つの羽根車65、66によって誘導される鉛直方向の
力は反対方向である。それによって、底部の羽根車66は
浮台52がポート70の位置で上昇する（この場合、態様が
不都合にもポート70から離れた低い部分の浮台２に液体
を集中させやすい）のを防ぐ平衡力を提供する。

当然ながら、同軸の羽根車65、66の反対の動作のため
に、追加導管71はこれらの回転により発生する液体の反
対の流れを分けるのに都合よく動作する。

かくして、本発明は、構成するのが比較的安価な太陽
エネルギー収集装置を提供し、かつ太陽から受け取る放
射エネルギーを最大にするための効率よいシステムを提
供する。この装置は、安価で容易に入手可能な材料から
構成できそして工業上の力の発生用途に適う大型の寸法
に構成できる。あるいは、本発明の装置は、単一家族が
使用するように適用できる。ソーラ集中器及び収集器は
通常実質的に水平であるように説明したけれども、いく
つかの状況においては、水平に対して傾けることもでき
るが太陽と交差する縦面に直角での使用ではまだ横にす
る。

さらに、本発明の装置は特にソーラ熱エネルギーの収
集に適しているけれど、この装置は更に集中され得る他
の形式の放射エネルギーをも収集できるということは理
解されるべきである。

プラットホームがその上で浮遊移動するように支持さ
れる液体は、貯蔵器内に配置されるのが好ましいが、川
や海その他貯水容器内の水のような何か他の容量を持つ
液体から構成されてもよい。

かくして、上述のようなものが本発明の例示的な実施
例により開示されたけれど、これらへの修正及び補正全
ては、当業者にとっては明らかなように、本発明の範囲
内に含まれると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24J 2/52 F24J 2/12 F24J 2/38

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体貯蔵器と、 前記流体貯蔵器内の流体上に浮いているプラットホーム
   と、 前記流体貯蔵器内で前記プラットホームを移動させるた
   めの手段と、 前記プラットホーム上で支持される放射エネルギー収集
   器と、 前記放射エネルギー収集器上に放射エネルギーを集中さ
   せるための、前記プラットホーム上の手段と、 悪天候状態から保護するために前記貯蔵器内の流体以下
   に前記集中化手段を選択的に沈めるための手段と、 を有する放射エネルギー収集装置。
2. 【請求項２】前記沈め手段が、前記プラットホーム上に
   流体を汲み上げるための手段と、前記流体を前記プラッ
   トホーム上および前記集中化手段上に維持するための手
   段とを有する請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記ポンピングおよび維持手段が、前記貯
   蔵器内の前記プラットホーム下方に支持され、前記プラ
   ットホームを介してポートと連絡する流体送り羽根車を
   有する請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】各流体送り羽根車と結合され、前記送り羽
   根車と共に動作可能で前記送り羽根車と反対方向に流体
   に力を加える反対の流体羽根車と、 前記送り羽根車と前記反対羽根車との間の変流器と、 をさらに有する請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】前記移動化手段が少なくとも一つの羽根車
   に結合されかつ二つの導管開口を結合する導管を有し、
   前記導管が前記少なくとも一つの羽根車に隣接する前記
   開口を介して流体を縦方向に方向付け他方の開口を介し
   て流体を少なくとも部分的に水平方向に方向付ける、請
   求項３に記載の装置。
6. 【請求項６】前記プラットホームが十分な浮力を持って
   前記集中化手段を前記貯蔵器内の流体のレベル以上に支
   持する請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】前記プラットホームは、前記貯蔵器内の流
   体を前記プラットホーム上の前記集中化手段から分離す
   るためのリムをその周囲に含んでいて、 前記沈め手段が、前記プラットホームに固定されて前記
   プラットホームと前記貯蔵器との間で流体を移動するよ
   うに選択して動作できる流体羽根車を有する、請求項１
   に記載の装置。
8. 【請求項８】前記集中化手段が前記貯蔵器内の流体以下
   に沈められるときに前記プラットホームに固定されて前
   記プラットホームを支持するための浮遊デバイスをさら
   に有する請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】前記集中化手段がソーラエネルギーを前記
   収集器へ反射するように位置付けられた反射器を有し、 前記反射器が焦線を持つ放物形状であり、前記収集器が
   前記反射器の内の一つの焦線で実質的に支持される請求
   項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】前記集中化手段が、実質的に放物形状の
    反射用鉢を定義する複数の並列な細長の反射器要素を有
    する請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記収集器がエネルギー転送媒体を運ぶ
    細長のパイプを有する請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】流体貯蔵器と、 前記流体貯蔵器内の流体上に浮いているプラットホーム
    と、 前記流体貯蔵器内で前記プラットホームを移動させて太
    陽の移動を追跡するための手段と、 前記プラットホーム上で支持され、それぞれが実質的に
    放物形状でソーラエネルギーを実質的に水平焦線上に集
    中させる、複数の実質的に並列の長手方向の反射器と、 前記反射器の前記焦線において支持されるソーラエネル
    ギー収集器と、 悪天候状態から保護するために流体以下に前記反射器を
    選択的に沈めるための手段と、 前記貯蔵器の流体レベル以下に前記プラットホームを維
    持するための手段とを有することを特徴とする、ソーラ
    エネルギー収集装置。