JP6193263B2 - ソーラーエネルギー装置用の太陽追跡装置 - Google Patents

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本発明は、概略、ソーラーエネルギーの分野に関し、特に、ソーラーエネルギーシステムのエネルギー出力を増加することに関する。
再生可能なエネルギー源は、温室効果ガスの排出及び化石燃料への依存を減少しながら肥大化するエネルギーの要求に応えるための解決策と見なされている。政府のエネルギー政策が再生可能エネルギー技術の進歩を促進し、また大きな投資が多くの様々な再生可能エネルギー技術の急激な発展に貢献してきた。
ソーラーエネルギー装置は、再生可能エネルギー分野において最も急成長している部分の1つである。例えば、グリッド接続された太陽光発電(PV)装置は、2004年から2009年の間、年平均60%の割合で伸びている。2009年だけをとってみると、世界的には、グリッド接続された太陽光発電(PV)装置の能力は7GW伸びた。現在使用されるか開発されているその他のソーラーエネルギー技術には、集中式太陽光発電(CSP)、太陽熱水加熱システム、太陽調理器、太陽作物乾燥機、太陽蒸留装置、及び太陽蒸留機等が含まれる。
コストは、再生可能なエネルギー設備を導入するための重要な推進力である。具体的に、再生可能エネルギーは、一般に、石炭や天然ガスを含む化石燃料のエネルギーよりも、1ワット当たりの料金が高い。ソーラーエネルギーなどの再生可能エネルギー源の主要コストは、初期資本コストとメンテナンスコストである。太陽光発電のようなソーラーエネルギー技術のコストは技術の進歩とともに減少するものの製造規模や技術の高度化とともに上昇するため、一般的にはソーラーエネルギーは費用面で化石燃料エネルギー源に匹敵するものではない。
ソーラーエネルギーシステムにおいて、該システムの有効エネルギー出力を評価するうえで効率は重要な要素である。例えば、商用の太陽光発電(PV)セルについてみると、入射ソーラーエネルギーの変換効率は一般に20%未満である。ソーラーエネルギーの生成に影響を及ぼすその他の要素には、設置場所における入射ソーラーエネルギー量、ソーラーエネルギーシステムに対する太陽放射の入射角度が含まれる。
効率を上げるために、一日中、ソーラーエネルギー装置をソーラーエネルギーを最大に受ける方向に向けることが知られている。この方向付け制御は、太陽追跡として知られており、ソーラーエネルギー装置を一定方向に向けたものに比べて、一日のエネルギー出力を約20〜40%向上することができる。一般に、太陽追跡装置は、単一の軸又は2つの軸を使って、太陽の動きを追跡する。単一軸式追跡装置は、水平方向又は垂直方向若しくは設置位置の移動に応じて調整可能な傾斜角をもって水平方向に対してある角度で傾いた1つの回転軸を有する。二軸式追跡装置は、水平方向と垂直方向に関して太陽に追随することができることから、ソーラーエネルギー装置について最適なソーラーエネルギー出力が得られる。しかし、単一軸に基づいて太陽の動きを追跡ものは、方向が固定されたものよりも約30%出力が向上するが、追跡用の軸を追加してもエネルギー出力は約6%しか向上しない。
一般に、太陽の追跡は能動的又は受動的な制御システムで行われる。能動的太陽追跡装置は、センサー又は予め求めたデータを使って現在の太陽の位置を見いだし、例えば、モータ、歯車、及びコンピュータを使って、ソーラーエネルギー装置を太陽に能動的に向ける。能動的追跡装置は既知の太陽位置を使って方向付けるもので、そのために、ソーラーエネルギーの変動に起因する(例えば通過する雲等に起因する)不確定要素に順応しないものであるにも拘わらず、それらは一般に初期設置のコスト及びメンテナンスのコストが共に高いものである。
受動的太陽追跡装置は、モータを使わずに、ソーラーエネルギー装置を方向付ける。1つの商用の受動式太陽追跡装置は、太陽のエネルギーを利用して、太陽光パネルの一方に設けたキャニスターから太陽光パネルの他方に設けたキャニスターに揮発性液体を移動するもので、重力によってパネルを方向付けている。しかし、この技術は高価で、不正確で、突風によって転倒しやすく、大きなソーラーエネルギーシステムを方向付けるには大きな液体キャニスターが必要であった。また、この主のシステムは西の方向に向いた状態で一日を終えるもので、夜中に東の方向に向きを直すものでない。したがって、液体キャニスター式太陽追跡装置は、朝太陽が現れてからそれが東の方向に向くまでに時間を要する。現在、能動式と受動式の太陽追跡装置はソーラーエネルギーシステムにおいて非常に費用がかかる部分である。これらの理由から、多くの太陽光設備はその向きが固定されており、太陽追跡装置は利用されていない。
本発明の実施例は、一日中太陽の動きに追随する太陽追跡装置に関する。太陽追跡装置は、概略、コレクタ(太陽熱コレクタ)を有する。コレクタは、該コレクタのほぼ焦点又はほぼ焦点領域にあるレシーバ(ソーラーレシーバ)に太陽放射を集める。レシーバは、集めた太陽放射を吸収し、熱膨張媒体を加熱する。熱膨張媒体によって得られた液圧は、一日中コレクタが太陽の動きを先導するように、回転軸の周りでコレクタを回転する。コレクタの回転はまた、一日中、ソーラーエネルギー装置がほぼ入射太陽放射の方向に向くように該ソーラーエネルギー装置を回転する。種々の構成において、重力及び/又は機械的ばね力によって、太陽追跡装置は翌朝の開始時点で東に向いているようにその初期位置に戻される。
種々の実施例に関する1つの形態によれば、太陽追跡装置は、回転軸に回転可能に連結されたソーラーコレクタ(例えば、パラボラトラフ等)と、中心軸を有し、該中心軸が実質的にソーラーコレクタの焦点軌跡となるように、ソーラーコレクタに対して配置された太陽レシーバと、太陽レシーバから熱が伝えられるように接続された媒体を含む。媒体の膨張により、ソーラーコレクタが回転軸の周りを回転する。これにより、ソーラーコレクタの光軸が太陽の移動方向に回転する。媒体は、相転移物質又は熱的に膨張する媒体である。例えば、媒体は、所定温度で固相から液相に相転移する、パラフィンワックス等の相転移媒体である。
種々の実施例に基づく他の形態によれば、媒体の膨張により、太陽レシーバに連結されたシャフトが該シャフトと同心のハウジングから伸び出る。実施例では、太陽追跡装置は、前記ソーラーレシーバ内に部分的に配置されたピストンであって前記媒体の膨張により前記ソーラーレシーバに対して前記ピストンに力を作用させるもの、前記ピストンに同心的に且つ前記ピストンにスライド自在に係合された中空シャフトであって前記中空シャフトは前記ソーラーレシーバに連結されたもの、前記シャフトに連結されたカムフォロア、及び/又は、カム移動プロファイルを有する前記中空シャフトに同心的な環状ハウジングを有し、前記カムフォロアは前記カム移動プロファイルにスライド自在に係合し、前記カム移動プロファイルと前記カムフォロアが前記ハウジングに対して前記中空シャフトを直線的に移動し、前記カム移動プロファイルとカムフォロアはソーラーレシーバに対して前記ピストンに作用する力によって前記ハウジングに対する前記中空シャフトの直線運動を前記環状ハウジングに対する前記中空シャフトの同時回転運動に変換する。太陽追跡装置は、前記ソーラーレシーバに同心で且つ所定の隙間だけ前記ソーラーレシーバの外面から離されている透明なレシーバ包装を有する。
種々の実施例に基づく他の形態によれば、媒体の膨張によるソーラーコレクタ光軸の回転方向は、太陽方位角の回転方向である。回転軸は、太陽の仰角に関連した軸傾斜角度だけ傾斜するように、及び/又は、前記回転軸の地球表面への投影が実質的に南北方向に向くように、位置付けられる。
種々の実施例に基づく他の形態によれば、ソーラーエネルギーシステムは、太陽追跡装置と前記回転軸に回転可能に連結されたソーラーエネルギー装置を有する。ソーラーコレクタは、前記回転軸を中心に一定のオフセット角をもってソーラーコレクタに連結される。一定のオフセット角は、ソーラーコレクタの受容角にほぼ等しい。
種々の実施例に基づく他の形態によれば、太陽追跡方法は、太陽熱コレクタで入射太陽放射を集める工程であって前記太陽熱コレクタは前記太陽熱コレクタの光軸に対して前記太陽熱コレクタの受容角よりも小さい又はそれに等しい入射角で太陽放射を受ける焦点軌跡を有する工程と、前記太陽熱コレクタの前記焦点軌跡上に実質的に配置されたソーラーレシーバで前記集められた太陽放射を吸収する工程と、前記ソーラーレシーバによって吸収された前記集められた太陽放射からのエネルギーを媒体に移す工程であって前記媒体は前記媒体の温度上昇と共に膨張する工程と、前記媒体の膨張によって前記太陽熱コレクタを回転する工程とを備えており、前記太陽熱コレクタは前記太陽熱コレクタの前記光軸が太陽の移動方向に回転するように回転される。この方法は、少なくとも一部は重力及び/又は機械的なばねの力によって、追跡時間の終了後、ソーラーコレクタを初期位置に戻す工程を含む。
種々の実施例に基づく他の形態によれば、ソーラーエネルギーシステムに使用される太陽追跡装置は、太陽熱コレクタと、長軸を有するソーラーレシーバと、前記ソーラーエネルギーレシーバの前記長軸に同心的で且つ前記ソーラーレシーバによって形成されたキャビティ内に少なくとも部分的に進入するピストンと、前記ソーラーレシーバの前記キャビティ内にある媒体であって前記媒体の膨張は前記ソーラーレシーバに対して前記ピストンを前記長軸に沿って直線運動させるものと、前記ピストンの前記直線運動を前記太陽熱コレクタの回転運動に変化する回転装置とを有する。一日に始めの時点における前記ソーラーコレクタの初期位置は、一日の始まりの時点における太陽の方位角よりも大きい。
本発明の実施例は、図面を参照して説明されている。そこでは、すべての図面において同一の符号は同一の要素を示す。
図1aは、本発明の太陽追跡装置を採用したソーラーエネルギーシステムを示す。
図1bは、本発明の太陽追跡装置を採用したソーラーエネルギーシステムの他の構成を示す。
図2は、ソーラーエネルギーシステム用の太陽追跡装置の形態を示す。
図3は、太陽追跡装置用のソーラーコレクタセンブリの形態を示す。
図4aは、ソーラーコレクタセンブリが一日の太陽経路を追跡するときの該ソーラーコレクタセンブリの動作を示す。
図4bは、ソーラーコレクタセンブリが一日の太陽経路を追跡するときの該ソーラーコレクタセンブリの動作を示す。
図4cは、ソーラーコレクタセンブリが一日の太陽経路を追跡するときの該ソーラーコレクタセンブリの動作を示す。
図5は、太陽追跡装置のピストンアセンブリを示す。
図6aは、初期位置における太陽追跡装置の各部の断面を示す。
図6bは、伸張位置における太陽追跡装置の各部の断面を示す。
図7aは、1つの太陽追跡装置で方向付けられる複数のソーラーエネルギー装置を備えたソーラーエネルギーシステムを示す。
図7bは、1つの太陽追跡装置で方向付けられる複数のソーラーエネルギー装置を備えたソーラーエネルギーシステムを示す他の図である。
図8aは、ソーラーエネルギー装置用の他の取付装置を用いたソーラーエネルギーシステムを示す。
図8bは、他の構成に係る図8aのソーラーエネルギーシステムを示す。
図9は、従来の油圧装置と組み合わせた、本発明の実施例に係る太陽追跡装置を採用したソーラーエネルギー装置を示す。
発明の詳細な説明
本開示は、ソーラーエネルギー装置(例えば、ソーラーパネル等)を一日中太陽に向ける太陽追跡装置に関する。特に、開示された太陽追跡装置は、熱的作用に基づいて、ソーラーエネルギー装置を回転して太陽の跡を追うソーラーコレクタ(例えば、パラボラ反射器等)を使用する。太陽追跡装置はソーラーエネルギーをレシーバに集める。このエネルギーは、熱膨張媒体を加熱する。その結果、機械的作用に基づいて、太陽放射の入射角度が増加するように、コレクタが回転する。すなわち、太陽が一日中天空を移動する間、熱的作用に基づいて、コレクタが太陽の動きを先導する方向に回転する。一日の終了時、熱媒体が冷え、太陽追跡装置はソーラーエネルギー装置を初期位置に戻す(東に向ける)。その結果、翌日の開始時点でソーラーエネルギー装置は正確に方向付けられている。好ましくは、太陽追跡装置は、傾斜した単一軸式方位角太陽追跡装置として実施される。しかし、他の構成(例えば、水平軸、垂直軸等)で実施することもできる。
図1aと図1bは、本発明の太陽追跡装置110を採用した、種々の実施形態に係るソーラーエネルギーシステム100を示す。一般に、ソーラーエネルギーシステム100は、固定サポート130の上に搭載されており、取付ブラケット122,124、主ピボットバー160,及び傾斜取付ブラケット140といったようなもので、サポート130に取り付けられたソーラーエネルギー装置150を含む。傾斜取付ブラケット140は主ピボットバー160を所望角度に向けるために使用されている。主ピボットバー160は、ソーラーエネルギーシステム100が太陽の移動を追跡するとき、該ソーラーエネルギーシステム100の回転軸を形成する。
ソーラーエネルギー装置150は、ソーラーエネルギーを捕らえ、及び/又は、ソーラーエネルギーを電気及び/又は熱に変換する種々の装置(限定的ではないが、光起電性(PV)の集光型太陽熱発電(CSP)、太陽熱温水器、太陽室内光システム(例えば、ハイブリッド太陽照明等)、太陽食品調理器、太陽蒸留所、太陽作物乾燥機、太陽蒸留機を含む。)のいずれであってもよい。本説明は概ねソーラーエネルギー装置150を太陽PVパネル(ソーラーパネル)として表すが、開示された太陽追跡装置は、太陽追跡性能から恩恵を受けるあらゆるソーラーエネルギーシステムに利用できる。
図1aは、初期位置(すなわち、朝の状態)にある、太陽追跡装置110を備えたソーラーエネルギーシステム100を示す。主ピボットバー160は、ソーラーエネルギー装置150の回転軸を提供し、ほぼ南北方向を指している。また、太陽追跡装置110は、北半球で使用するために、主ピボットバー160の北端にある。主ピボットバー160は、傾斜ブラケット140を用い、垂直に対して所定角度をもって傾斜させてもよい。この所定角度は、据付緯度における太陽経路の高さに関係している。ソーラーエネルギー装置150は、上部ブラケット122を介して太陽追跡装置110に取り付けられ、下部ブラケット124によって主ピボットバー160にも取り付けられ、主ピボットバー160にスライド可能に且つ回転可能に連結されている。
太陽追跡装置110は、ソーラーコレクタアセンブリ200を有する。ソーラーコレクタアセンブリは、一日中、回転して太陽の運動の前を進む。ソーラーコレクタアセンブリ200が太陽の移動を追跡(例えば、方位追跡等)する。そのとき、太陽追跡装置110は、上部ブラケット122を介して、主ピボットバー160によって定義された回転軸を中心に、ソーラーエネルギー装置150を回転する。ソーラーコレクタアセンブリ200は、主ハウジング230内に伸びるシャフト上で回転する。シャフトは、主ピボットバー160に取り付けられている。ソーラーコレクタアセンブリ200内の媒体の熱膨張によって、シャフトが主ハウジング230から伸び出る。また、シャフト上に設けられ、主ハウジング230の螺旋溝に位置するカムフォロアにより、ソーラーコレクタアセンブリ200とソーラーエネルギー装置150が回転する。
図1bは、図1aに示すソーラーエネルギーシステム100よりも、一日のうちで遅い時間のソーラーエネルギーシステム100の要素を示す。なお、図1bにおいて、ソーラーエネルギー装置150の位置は点線で示す。例えば、図1bは、夕方近くのソーラーエネルギーシステム100の位置を示す。この場合、シャフト254は、主ハウジング230から伸び出て、太陽収集熱アセンブリ200とソーラーエネルギー装置150は主ピボットバー160を中心に回転して概ね西の方向に向く。図1bに示すように、下ブラケット124は主ピボットバー160上を摺動してその上で回転し、太陽追跡装置110によって回転される上ブラケット122の移動を追跡する。図1a及び図1bは、ソーラーエネルギー装置150を回転するように太陽追跡装置110を設ける技術を示すが、他の取り付け方も本発明の範囲に含まれる。当業者は種々の取付技術を利用することで、太陽追跡装置110を使用してソーラーエネルギー装置150を回転することができる。
図2は、種々の実施形態に係る、太陽追跡装置110を詳細に示す。太陽追跡装置110は、ソーラーコレクタアセンブリ200を含む。ソーラーコレクタアセンブリ200は、概略、コレクタサポート211に支持された集中太陽熱コレクタ212と、集中太陽熱コレクタ212で反射した太陽熱の放射を受けるように配置されたレシーバ214を有する。集中太陽熱コレクタ212は、例えば、放物線の対称軸によって定義される光軸を備えた反射型のパラボラトラフ(放物線形状鉢)であってもよい。放物線の光軸にほぼ平行な反射式パラボラトラフに入射する太陽の放射線は、放物線の焦点で定義される線に集められる。実施例では、レシーバ24は、放物線の焦点又はその近くに設けられる。このように、パラボラトラフの光軸にほぼ平行な太陽の入射放射線は集中太陽熱コレクタ212に反射されてレシーバ214に吸収される。この場合、レシーバ214は、コレクタ212に入射する放射線を吸収して該太陽放射線を熱に変換する。
レシーバ214が太陽放射線を吸収すると、該レシーバ214は媒体に熱を伝達する。これにより、媒体は所定の温度範囲で加熱される。実施例では、媒体は、相転移温度で膨張する相変化物質(PCM)である。例えば、パラフィンはPCMの一つである。パラフィンは、固体(すなわち、結晶相)から液相に転移すると約10〜20%膨張する。パラフィンワックスはまた、比較的高い溶融熱又は溶融エンタルピー(例えば、200〜220J/g)を有する。それは、固相又は結晶相から液相に転移する潜熱相中に比較的大量の熱を吸収することを意味する。この特性は、以下に詳細に説明するように、太陽追跡装置110に更なる利点をもたらす。
PCMの相転移温度はまた、所望の操作に基づいて調整される。例えば、パラフィンワックスの溶融点は、当業界で知られているように、広い温度範囲にわたって調整可能である。好ましくは、PCMの相転移温度は、予想される最も高い大気温度よりも大きい。そのため、相転移によって起こる作用は、レシーバ214に集められた太陽放射によって生成される熱がなくして生じることがない。パラフィン:実施例では、PCMの相転移温度は、ソーラーエネルギーシステムが設置される場所の予想される最大大気温度に依存する。例えば、アリゾナ州フェニックスでは、大気温度は華氏120度である。したがって、溶融温度が華氏145度のパラフィンワックスを使用する。一年を通じた予想大気温度が華氏80度の冷たい天候では、溶融温度が華氏100度のパラフィンワックスを使用する。
種々の実施例では、その他の温度膨張媒体を使用できる。例えば、幾つかの実施例では、太陽追跡装置の動作温度範囲では相変化しない比較的高い正の温度膨張係数を有する媒体が使用される。例えば、その他の実施例では、温度膨張ポリマー、油圧オイル、ミネラルオイル、野菜オイル、及び/又はその他の適当な温度膨張媒体が使用される。
媒体の膨張(例えば、パラフィンワックスの溶融等)により油圧が上昇する。この油圧上昇が、機械的作動を生み出すために使用される。例えば、媒体の膨張は、ピストン又はその他の油圧式アクチュエータを作動させるために利用される。直線的動作(例えば、ピストン等による動作)は、一日中天空を移動して太陽の角度を追跡するように、太陽追跡装置110を回転するための回転運動に変換される。ソーラーエネルギー装置150は太陽追跡装置110に回転可能に連結される。これにより、ソーラーエネルギー装置110が回転すると、主ピボットバー160を中心にソーラーエネルギー装置が回転し、太陽の移動方向を追跡する。したがって、ソーラーエネルギー装置又はその他の源によって提供される電力を必要とすることなく、太陽追跡装置110はソーラーエネルギー装置150のエネルギー出力を大幅に改善できる。
図3は、種々の実施形態に係るソーラーコレクタアセンブリ200の具体例を詳細に示す。特に、図3はソーラーコレクタアセンブリ200の構成要素の斜視図を、該ソーラーコレクタアセンブリ200の回転軸と共に示す。例えば、ソーラーコレクタアセンブリ200は、レシーバ214と同心の軸310を中心に回転する。太陽熱コレクタ212は、概略、光軸318に平行な入射太陽放射を反射してレシーバ214に集める。例えば、太陽熱コレクタ212は、その対称軸が光軸318によって定義される反射式パラボラトラフである。このように、光軸318に平行な入射太陽光(例えば、太陽光線332)は、太陽熱コレクタ212から反射されてパラボラ(例えば、例えば光線342)の焦点に集められ、レシーバ214に吸収される。太陽放射の入射角が大きくなると、もはや太陽放射はパラボラの焦点に集まらない。受容角θ330は、太陽熱コレクタアセンブリ200の中で太陽の放射がレシーバ214で吸収される角度範囲として定義される。すなわち、受容角θ330に等しい、光軸318に対する入射角で太陽熱コレクタ212に入射する太陽光線(例えば、光線334,336)は、パラボラの焦点から離れた太陽熱コレクタ212で反射され(反射光344,346)、レシーバ214に吸収されることがない。したがって、光を受ける円錐形(受容コーン)が±θの角度範囲で定義され、その範囲について太陽の放射がレシーバ214に集められる。以下に詳細に示すように、受容角θ330は、太陽熱コレクタ212とレシーバ214の特性によって決められる。
ソーラーコレクタアセンブリ200の動作に関連する他のパラメータは集中率Cである。集中率Cは、公称受容ソーラーエネルギー(非集中)に対する、コレクタ212からレシーバ214によって受けられる太陽放射の比率として定義される。集中率Cは、レシーバの面積で割った、コレクタの幅比率によって求められる。集中率Cと受容角θ330は、以下に詳述するように、太陽追跡システムの所望動作パラメータが得られるように調整される。
図3に示すように、ブラケット122は、オフセット角322だけ、光軸318からオフセットしてもよい。すなわち、ソーラーエネルギー装置150をブラケット122に取り付けた状態で、ソーラーエネルギー装置150の主軸(例えば、最も高い効率が得られる太陽放射の入射軸)は回転軸310を中心にブラケットオフセット角度322だけオフセットされる。以下に詳細に説明するように、ブラケットオフセット角322は、入射太陽放射とソーラーコレクタアセンブリ200の追跡装置との間の角度オフセットを相殺する。実施例では、オフセット角322は、受容角θにほぼ等しい。オフセット角322は、受容角θよりも小さいもの、又はそれよりも大きいものを選択してもよい。他の実施例では、オフセット角322はゼロである。すなわち、これらの実施例では、ブラケット122は、光軸からオフセットしていない。
図4a〜図4cは、ソーラーコレクタアセンブリ200が太陽の経路を一日に亘って追跡する動作を表している。図4a〜図4cは、ソーラーコレクタアセンブリ200の太陽方位角(アジマス)追跡設定を表し、太陽方位角に対するソーラーコレクタアセンブリ200の方向を説明している。このように、ソーラーコレクタアセンブリ200の傾斜角は、図4a〜図4cには表していない。図4a〜図4cは、太陽収集アセンブリ200を用いた方位角追跡を示す。その他の追跡設定(例えば、仰角等)も図4a〜図4cで説明するように同様に動作し得る。太陽方位角とは、ここで使用するように、真北から時計回り方向の角度として太陽方位角を測定したものである。この点に関して、図4a〜図4cは、北半球におけるソーラーコレクタアセンブリ200の動作を説明している。ここで、ソーラーコレクタアセンブリ200は、太陽方位角を増す所定経路を描きながら一日中太陽を追跡する。南半球では、太陽は東に登り、一日を通して、天空を移動しつつ方位角を減少しながら円弧を描く。このように、南半球における太陽追跡装置110の動作は、適宜説明を改変することによって理解できる。
図4aに示すように、ソーラーコレクタアセンブリ200は、ホームアングル426aによって定義されるホームポジションから出発する。ホームアングル426aは、ホームポジション又は初期位置における太陽方位角に対するコレクタ212の光軸318aの角度である。図4aに示すように、太陽方位角は、真北から時計回り方向に測定した入射太陽放射の角度として定義される。実施例において、北半球ではホームアングル426aは太陽方位角が90度よりも大きい。このことは、ホームポジション又は初期位置で、ソーラーコレクタアセンブリ200が十分に回転して真東を向かないことを意味する。一般に、日の出の際、ホームアングルは太陽方位角よりも大きく、そのためソーラーコレクタアセンブリ200を正しく初期化できる。例えば、ソーラーエネルギーシステムが据え付けられる半球に応じて、ホームアングルは一年のうちで日の出時の最大太陽方位角(北半球の場合、最南)に設定される。
実施例において、ホームアングルは、一年のうちの日の出時最大方位角よりも数度大きな太陽方位角に設定される。例えば、大気ロスに起因して、早朝の太陽放射は日中の太陽放射よりも相当低い。したがって、午前中の適当な時間までは、方向に拘わらず、ソーラーエネルギー装置150が得る全エネルギー出力は低いため、ソーラーエネルギー装置を日の出時の太陽方位角に完全に向けるように回転することはそれほど重要なことでない。また、早朝の太陽放射は少ないので、太陽追跡装置110が追跡開始用動作温度に達しない。すなわち、始動時、熱媒体はほぼ大気温度にある。パラフィンワックスなどのPCMが媒体として使用される場合、太陽追跡装置110が追跡を開始する始動条件には、大気温度からほぼ相変化温度まで加熱することが含まれる。始動時の加熱サイクルは、レシーバに焦点が合わされている時間中(すなわち、太陽方位角が光軸318の±θ内)に行われる。したがって、太陽の放射が大きい程、追跡初期化の信頼性が高まる。
朝の始動条件は、ソーラーコレクタアセンブリ200の光軸を日の出時の太陽方位角よりも大きな太陽方位角に位置するホームアングルからの恩恵を受ける。しかし、ホームアングルは、所定条件で日の出時の太陽方位角よりも小さくすることができる。例えば、ホームアングルは、日の出時の太陽方位角よりも小さなソーラーコレクタアセンブリ200の受容角θと同適度であってもよい。実施例では、ホームアングルは、緯度に応じて調整可能であるか、又は一年のうちの時期に応じて調整可能である。
図4aは、太陽が丁度東の水平線上にある状態を示す。この場合、太陽は方位角θLを有し、太陽の放射424aがソーラーコレクタアセンブリ200に光軸318aに対して入射角428aをもって入射する。これに関して、太陽放射424aは90度よりも大きな方位角を有する(すなわち、真東から僅かに南)。これは、北半球の春又は秋に対応している。例えば、3月20日午前7時、北緯約40度(例えば、コロラド州シルバーストーン)では、太陽放射の方位角は約98.5度である。図4aに示すように、ホームアングル426aを有するソーラーコレクタアセンブリ200に入射する方位角θからの太陽放射424aは、レシーバ214に収束せず、レシーバ214からオフセットした領域434aに収束する。
図4bは、一日のうちで図4aの状態から僅かに時間が経過したときのソーラーコレクタアセンブリ200を示す。図4bでは、太陽方位角がθで示され、光軸318aに対する太陽放射424bの入射角428bで、これはソーラーコレクタアセンブリ200の受容角θと同じ又はそれよりも小さい。図4bに示すように、入射する太陽放射424bは、コレクタ212でレシーバ214に集められる。レシーバ214は太陽放射424bを吸収し、その熱をレシーバ214と熱的に連結された熱膨張媒体に移す。媒体は機械的作動力を生み、これがソーラーコレクタアセンブリ200に回転力を与える。
図4cに示すように、その回転力によりソーラーコレクタアセンブリ200が太陽方位角座標系に対して時計回り方向に回転する。すなわち、太陽熱コレクタ212は、光軸318bがより大きな太陽方位角426bを含む所定方向を指すように、回転する。ソーラーコレクタアセンブリ200の回転により、太陽放射424bが入射角428cを有する。これは、ソーラーコレクタアセンブリ200の受容角θにほぼ等しい。図4cに示すように、ソーラーコレクタアセンブリ200の回転により、図4bに示すように、入射する太陽放射424bはもはやレシーバ214に収束しない。したがって、レシーバ214は、集められた太陽放射を吸収しない。このように、レシーバは、吸収した太陽放射を媒体に移し続けることがないので、媒体の膨張が停止する。
上述のように、パラフィンワックス等のPCMが熱膨張媒体として使用される。この場合、媒体の潜熱蓄熱により、ソーラーコレクタアセンブリ200は、図4cに示す位置で安定している。すなわち、PCM媒体は比較的大量のエネルギーを潜熱の状態で保存するため、レシーバ214がもはや収集された太陽放射を吸収しない状態でも、媒体がその体積を減少してソーラーコレクタアセンブリ200が逆転し始めることはない。この状態は、一時的に太陽が例えば前を通過する雲等によって遮られるときでもソーラーコレクタアセンブリ200をその位置に維持するため、太陽を追跡するうえで有効である。一時的に太陽が遮られる状態が無くなった場合、ソーラーコレクタアセンブリ200は再び太陽放射をレシーバ214に収束し、吸収した太陽放射を熱として媒体に移し、ソーラーコレクタアセンブリ200を太陽移動方向に回転して新しい安定位置(例えば、太陽放射の入射角度がほぼソーラーコレクタアセンブリ200の受容角θの位置)に移動する。
図4cは、現在の太陽方位角(ほぼ受容角θ)に対して所定角度をなす位置で光軸318に対して平衡な関係にソーラーコレクタアセンブリ200がある状態を示している。すなわち、太陽がその経路上で回転し続けると(その場合、北半球では太陽方位角が増加する)、太陽放射がレシーバ214に収束しているときソーラーコレクタアセンブリ200は回転し続ける。特に、レシーバ214が集められた太陽放射を吸収して熱を媒体に移しているとき、媒体は太陽方位角に応じてソーラーコレクタアセンブリ200を機械的に移動し続ける。このように、ソーラーコレクタアセンブリ200の光軸318は、ソーラーコレクタアセンブリ200の受容角θだけ太陽方位角の先を行く。
ソーラーコレクタアセンブリ200の複数のパラメータは、太陽追跡装置110の所望の動作特性を達成するように調整される。上述のように、ソーラーコレクタアセンブリ200の光学特性は、受容角θと集中度(率)Cを含む。集中度C(レシーバ214の表面積で割ったコレクタ212の開口面積で近似される)が高いと、高い温度利得が得られ、これにより、素早く追跡を回復できる、及び/又は、素早く追跡を開始できる。受容角θはまた、太陽追跡装置110の追跡開始及び追跡回復に影響を与える。具体的に、雲が前を通過する又はその他の理由によって太陽が遮られると、その間は太陽の追跡ができない。受容角θが大きくなると、ソーラーコレクタアセンブリ200に入射する太陽の放射が遮られて太陽追跡装置110が回復するまでの時間が大きくなる(すなわち、より長時間に亘って遮られる。)。すなわち、太陽方位角が受容角θを超えて光軸318を先導すると、太陽追跡装置110は太陽の移動を追跡し続けなくなる。太陽方位の回転により、レシーバ214がコレクタ212に焦点合わせされないからである。このような理由から、受容角θは大きいことが好ましい。しかし、受容角度θと集中度Cは一般に逆の関係にある。すなわち、受容角θが大きくなるようにソーラーコレクタアセンブリ200を設計すれば、集中度Cが低下する。また、逆に受容角θが小さくなれば集中度が増加する。一つの実施例では、ソーラーコレクタアセンブリ200は、受容角θが約2.75度、集中度Cが約15xに設計される。これらの設計特性を考慮すると、太陽追跡装置119は、最大22分間継続する一時的に太陽が遮られる障害から回復できる。
本説明のソーラーコレクタアセンブリ200では、コレクタ212はパラボラトラフで、レシーバ124はパラボラトラフの焦線又はその近くに配置された円筒である。ソーラーコレクタアセンブリ200の他の構成を検討する。例えば、コレクタ212は、他の形式の反射集中式コレクタ(複合パラボラ式集光装置(CPC)、円筒トラフ、双曲面、フレネル反射器、及び/又は他の型式の集中式コレクタ(レンズを採用したもの等))であってもよい。レシーバ214はまた、円筒形以外(例えば、半円径、四角形等の断面を有するもの)でもよい。実施例では、レシーバ214はコレクタ214に対して非対称に配置してもよい。すなわち、レシーバ214は、集中コレクタの焦点からオフセットしてもよい。例えば、レシーバ214は、受容弧(すなわち、±θ)は、コレクタの幾何学的光軸からオフセットしてもよい。実施例では、受容角θだけオフセットしていない、コレクタ追跡用太陽方位角の幾何学的光軸が得られる。
図1a、1b、及び2を参照して、太陽追跡装置110の実施例の特徴と動作を詳細に説明する。図2に示す実施例では、レシーバ214は一時的膨張する媒体(例えば、パラフィンワックス)を含み、媒体の膨張を利用して機械的動作を生み出す。そこでは、レシーバ214の内側から主ハウジング230に伸びるピストンを使用している。
図5は、種々の実施例に係る太陽追跡装置110のピストンアセンブリを詳細に示す。図2と図5を参照すると、ピストン246は内側のレシーバ214から主ハウジング230のベースに伸びる。媒体が膨張する(例えば、パラフィンワックスが固体から液体に転移する)と、この媒体の膨張によりピストン246に油圧が作用し、これが中空シャフト254を付勢し、主ハウジング230から伸出する。中空シャフト254が主ハウジング230から伸出すると、カムフォロア244が主ハウジング230のカム移動プロファイル(形状)242(例えば、螺旋スロット)を辿り、ガイドカラー248と中空シャフト254がピストン246を中心に回転する。すなわち、カム移動プロファイル242とカムフォロア244は、中空シャフト254に対するピストン246の直線運動を、主ハウジング230に対する中空シャフト254の直線運動と回転運動(両運動は同時に起こる)に変換する。中空シャフト254の回転によりソーラーコレクタアセンブリ200(例えば、コレクタ212,コレクタサポート211,レシーバ214,レシーバスリーブ216,カラー258,及び/又はキャップ260)が回転する。
図6aと図6bは、種々の形態の太陽追跡装置110の構成要素の断面を示す。図6aを参照すると、初期位置又はホームポジションにおける、種々の実施例に係る太陽追跡装置110の断面が示してある。この位置で、ピストン246は、レシーバ214と同軸上に示してあり、レシーバ214のほぼ全長に亘って伸びている。レシーバ214はまた、レシーバ124で形成されたキャビティ内部に媒体270(PCM材料、パラフィンワックス等)を収容しており、媒体に対してレシーバがエネルギーを移し、媒体が太陽放射を吸収する。レシーバ214は、太陽放射を吸収するとともに熱を媒体270に伝える材料(例えば、銅、アルミニウム、スチール等)から作られる。レシーバ214はまた、太陽放射の吸収を高めるために種々のコーティングで覆ってもよい。
実施例では、ソーラーコレクタアセンブリ200は、レシーバ214をほぼ囲む透明レシーバスリーブ216を含む。透明レシーバスリーブ216は、例えば、レシーバ214と同軸に配置された反射防止コーティングを有するガラス管である。透明レシーバ216は、熱対流及び/又は熱伝導により、レシーバ214の熱損失を減少する。このように、レシーバスリーブ216は、太陽放射集中アセンブリ200の動作に基づいて、大気温度及びその他の環境要素(例えば、風等)の影響を減らす。実施例では、レシーバ214とレシーバスリーブ216との間のギャップ215は空気、不活性ガス(例えば、アルゴン)が充填されるか、又は脱気される。不活性ガスを隙間215に充填するか又は隙間215を脱気することによって、隙間215を空気で充満している場合に比べて、隙間215を通じた熱の対流及び/又は伝導が減少する。
主シールハウジング256はレシーバ214を中空シャフト254に接続する。中空シャフト254は、ピストン案内ブッシング268と272を介して、ピストン246にスライド自在に係合している。主シールハウジング256は、レシーバ214内に媒体270を封入するシール266を含む。ピストン246は、シール266と主シールハウジング256を介してスライドできる。シャフト案内ブッシング250は、中空シャフト254に連結されたカラー248を案内する。そのとき、カラー248に固定されたカムフォロア244が主ハウジング230の中をカム移動プロファイル242を介して移動する。上パネルブラケット122は、主シールハウジング256が伸ばされてソーラーコレクタアセンブリ200の動作範囲で回転されるときソーラーエネルギー装置150を回転するように、主シールハウジング256に固定される。
上述のように、太陽放射が角度のついた受容コーン内に入射すると、媒体270が加熱され、ピストン246に油圧が発生し、これにより中空シャフト254が伸びる。例えば、集中太陽放射を吸収することによって得られた熱を移動する。パラフィンワックス等のPCM媒体が部分的に溶け始める。ソーラーコレクタアセンブリ200が回転すると、太陽放射の入射角が増加し、その結果、太陽放射はもはや実質的にレシーバ214に集まらなくなる。この状態になると、レシーバ214はもはや、媒体270に対する追加のエネルギーと同じ太陽放射及び熱を吸収しなくなる。したがって、媒体はもはや膨張しなくなる。例えば、パラフィンワックス等のPCM媒体は、媒体の一部が液体で一部が固体の状態を維持する。したがって、ピストン246に媒体270によって作用する力が減少し、太陽追跡装置110は現状の位置を維持する。すなわち、入射太陽放射がコレクタ212の受容角θに等しい角度又はそれよりも大きな角度で入射することによってレシーバ214が集中ソーラーエネルギーを受けなくなると、レシーバ214によって受けられた集中太陽放射によって媒体270は積極的に加熱されなくなる。
太陽が天空を移動するにしたがって、コレクタの光軸に対する太陽放射の入射角が徐々に小さくなる。すなわち、太陽の動きによって太陽放射の入射角が減少する。しかし、その間に、媒体270がピストン246に力を加えると、カムフォロア244と螺旋スロット242によって得られる回転により太陽放射の入射角度が増加する。したがって、システムが太陽の動きを追跡し、シャフト254が主ハウジング230からシャフト254が伸び出し続け、シャフト254の伸びに応じてソーラーコレクタアセンブリ200が回転し続ける。
図6bには、種々の実施例に係る、伸長位置にある太陽追跡装置110が示されている。図6bに示された伸長位置は、太陽が空の西側に見える一日のうちの遅い時間における太陽追跡装置110の位置に対応している。図6bは、一日の遅い時間の伸長位置において、媒体270は図6aに示す初期位置でのレシーバ214の体積よりも大きな体積を占めている状態を示している。例えば、図6bは太陽追跡装置110を示し、そこではパラフィンワックス等のPCM媒体270が実質的に液相状態にある。
入射太陽放射量は、大気の減少により、太陽が天空を下降するに応じて減少し始める。一日のうちのいくつかの時点(例えば、午後の遅い時間、早朝)では、入射太陽放射は実質的に減少し、熱媒体を膨張し続けるために十分な熱をもはや提供できない。その後、太陽は、太陽放射がレシーバ214に集中する入射角を通過し、最終的には、光軸318を通り、コレクタ212の受容角θAよりも大きな角度で入射する。この場合、光軸318は、もはや入射太陽放射の角度を先導せず、太陽放射はもはやレシーバ214に収束しない。
したがって、一日の終わりに向かって、太陽追跡装置110は伸長位置(例えば、図6bに示す位置)にあり、レシーバ214はもはや収束したソーラーエネルギーを受けることがない。その結果、レシーバ214の放射損失や、種々の伝熱部材(例えば、ピストン246等)を通るその他の熱損失を含む、種々の経路を介して熱が移動することから、媒体270が冷却し始める。媒体270が冷えると、その体積が収縮する。例えば、パラフィンワックスが媒体270として使用される場合、冷えるにつれて固相に戻る。媒体270が冷えることから、太陽追跡装置110は、翌朝までに初期位置に戻る種々の手段を採用している。例えば、スプリング252がカラー248に力を加え、媒体270が冷えるにしたがって、それを図6aに示す位置に戻す。スプリング252はコイルスプリングとして示されているが、このスプリング252は他の型式の機械的装置(ガススプリング及び/又はその他の引張式又は圧縮式の機械的ばね装置)であってもよい。他の実施例では、ソーラーコレクタアセンブリ200を初期位置に戻す力は、ソーラーコレクタアセンブリ200及び/又はソーラーエネルギー装置150の重さによってもたらされる。すなわち、傾斜状態にあるとき、太陽追跡装置110は部分的にソーラーエネルギー装置150の重量を支持する。媒体が冷えるにしたがって、ソーラーエネルギー装置150及び/又はソーラーコレクタアセンブリ200の重さは、太陽追跡装置110を図6aに示す初期位置に戻すための十分な力を提供する。
図1a,1b,及び2に戻り、ソーラーエネルギーシステム100が太陽の移動を追跡する際の、太陽追跡装置110の動作を詳細に説明する。一般に、主ピボットバー160は、南北方向に向けられ、ソーラーエネルギーシステム100の据付緯度において、天空を横断する太陽の経路の太陽の仰角に関連する角度で、水平に対して傾斜される。図1a、1b、及び2に示すように、ソーラーエネルギー装置は、ブラケット122を介して、ソーラーコレクタアセンブリ200に取り付けられる。午前中、ソーラーエネルギー装置150は、通常、主ピボットバー160で定義される回転軸を中心に、東に向けて回転される。太陽が天空を移動すると、回転軸を中心に太陽追跡装置110がソーラーエネルギー装置150を回転し、一日中太陽の方位角を追随する。これに関して、図1に示すソーラーエネルギーシステム100は、傾斜方位角追跡ソーラーエネルギーシステムと呼ばれ、そこでは、ソーラーエネルギー装置150の傾斜角が主ピボットバー160によって固定され、ソーラーエネルギー装置150が主ピボットバー160を中心に回転し、太陽が天空を移動するにしたがって、太陽の方位角を追跡する。
図1a、1bに示すように、ソーラーエネルギーシステム100の仰角は、傾斜ブラケット140を使って調整可能である。ソーラーエネルギーシステム100の傾斜方位角追跡構造に対する傾斜角は、種々の方法によって設定される。例えば、傾斜角度は、所与の緯度における、又は、エネルギーの生成が最大になるように選択された、平均最大太陽仰角によって決められる。実施例では、傾斜角は、傾斜ブラケット140を使って、一年のうちに何回も調整される。
実施例では、太陽追跡装置110は、複数のソーラーエネルギー装置150を連動して方向づけるために使用される。図7a、7bは、本発明の実施例に係る、単一式太陽追跡装置110によって方向づけられる複数のソーラーエネルギー装置150を備えたソーラーエネルギーシステム700を示す。具体的に、太陽追跡装置110は、ソーラーエネルギーシステム700の複数のソーラーエネルギーの一つに設けられる。太陽追跡装置110が複数のエネルギー装置150の一つを移動すると、その方向付け移動は移動システムを介して別の連動するエネルギー装置150に伝えられる。例えば、その方向付け移動は、ソーラーエネルギーシステム700に示されるように、連動した装置間で変換バー710に連結された下連動ブラケット720を使って伝えられる。図7bに示すように、ヘリカル(らせん)状のフォロア730が使用される。これにより、他の連動するソーラーエネルギー装置150は太陽追跡装置110に向けて同じ移動経路(例えば、ヘリカル状の移動)を辿る。これにより、連動ブラケット720と変換バー710を介して、より少ない摩擦損失をもって、太陽追跡装置110が容易に移動できる。このようにして、ソーラーエネルギーシステム700の各ソーラーエネルギー装置150は、各主ピボットバー160を中心に回転し、太陽の方位角を追跡する。
図7a及び7bは、一つの太陽追跡装置110によって方向づけられる3つのソーラーエネルギー装置を有する連動構造を示す。ただし、太陽追跡装置110は、種々の構造を有する、多数の連動するソーラーエネルギー装置を駆動することができる。具体的に説明すると、太陽追跡装置110において熱的に膨張する媒体によって生成される大きな油圧力は、種々の機械式又は油圧式のアクチュエータで連結されたソーラーエネルギー装置を回転するための機械力又は油圧力を提供するように使用される。したがって、所定のソーラーエネルギーを得るために必要な太陽追跡装置の数が減少するので、システム全体の費用が減少する。
図1a,1b,2,5,6a,6bは、太陽追跡装置110の実施例を示す。ソーラーコレクタアセンブリ200の基本動作(太陽の方位角追跡、仰角追跡等)は、図3,4a,4b,4cに示すように、他の方法及び装置で実施できる。例えば、ピストンの直線運動をソーラーコレクタアセンブリ200及びソーラーエネルギー装置150の回転運動に変換するために、ギヤ、ケーブル、及び/又はその他の油圧機構が使用できる。
図8a,8bは、種々の実施例に係る、ソーラーエネルギー装置150のための他の取付構造を採用したソーラーエネルギーシステム800を示す。ソーラーエネルギーシステム800において、ソーラーエネルギー装置150は、スライド式ブラケットアセンブリ822を介して、太陽追跡装置110に取り付けられる。スライド式ブラケットアセンブリ822は、ソーラーコレクタアセンブリ200に取り付けられたブラケット852とロッド856、及び、ソーラーエネルギー装置150に取り付けられるとともにロッド856にスライド可能に係合されたカラー854を有する図8aは、初期位置(すなわち、ホームポジション)にあるソーラーエネルギーシステム800を示す。太陽追跡装置110は、太陽動きを追跡する。そして、ソーラーコレクタアセンブリ200は主ハウジング230から伸び出て、主ハウジング230と主ピボットバー160と同心の軸を中心に回転する。この実施例において、ソーラーエネルギー装置150は、スライド式ブラケットアセンブリ822によって回転される。しかし、カラー854はロッド856とスライド自在に係合されるので、ソーラーエネルギー装置150はスライド式ブラケットアセンブリ822によって持ち上げられることがない。すなわち、ソーラーエネルギー装置150は、本実施例では、主ピボットバー160に対して軸方向に移動しない。この場合、下ブラケット824は、ピボットバー160の周りを回転するが、ピボットバー160に対して軸方向に移動しない。ロックカラー826は、下ブラケット824を、主ピボットバー160の所定場所に保持する。
図8bは、伸長位置にあるソーラーエネルギーシステム800の構成要素を示す。ソーラーエネルギー装置150の位置が点線で示してある。すなわち、図8bはソーラーエネルギーシステム800を示す。ここで、ソーラーエネルギー装置150は、一日中太陽の動きを追いながら(例えば、午後は西の方向に向くように)、太陽追跡装置110によって回転される。図8bに示されるように、ソーラーコレクタアセンブリ200は上述のように主ハウジング230から伸び出されて主ハウジング230と同心の軸を中心に回転される。しかし、ソーラーコレクタアセンブリ200が主ハウジング230から伸び出ているので、カラー854はロッド856上をスライドする。したがって、ソーラーエネルギー装置150は、主ピボットバー160に対して軸方向に移動することなく、主ピボットバー160を中心に回転する。一日の終わりの時点で、スプリング252によってもたらされる力及び/又は。ソーラーコレクタアセンブリ200の重量による重力により、ソーラーエネルギーシステム800は図8aに示す位置に戻る。
ソーラーエネルギーシステム800の取付構造は、図8a及び図8bに示すように、その他の構成にも、傾斜方位角追跡構造に使用される。スライド式ブラケットアセンブリ822はまた、図7a及び7bに示すように、連結式パネル構造に使用できる。ソーラーエネルギーシステム800においてソーラーエネルギー装置150はスライド式ブラケットアセンブリ822で持ち上げられることがないので、スライド式ブラケットアセンブリ822を使って一つの太陽追跡装置110によって駆動される連動式の複数のソーラーエネルギー装置を方向づけるために、図7bに示すらせん(ヘリカル)式のフォロアは不必要である。
図9は、従来の油圧式システムと組み合わせて、本発明の実施例に係る太陽追跡装置を採用する、ソーラーエネルギーシステム900を示す。ソーラーエネルギーシステム900の太陽追跡装置は、上述したものと実質的に同じソーラーコレクタアセンブリ200を有し、そこでは、油圧流体に運ばれる媒体270の油圧力が、追跡機構を駆動するために利用される。具体的に、媒体270の機械的エネルギーが、公知の油圧式ピストンによって油圧システムに伝えられる。機械的エネルギーが油圧流体に伝えられると、それは油圧ポート922を介して伝達され、油圧式分配ボックス926で受けられる。油圧システムの機械エネルギーは、その後、下追跡アセンブリ940を駆動するためい使用される。
図9に示すように、下追跡アセンブリは、傾斜バー960に設けたソーラーエネルギー装置150を回転して太陽を追跡するために、らせんスロットとカムフォロアを使用している。したがって、媒体270で生成される油圧が上昇すると、下追跡アセンブリ940が回転してサポートハウジング930からシャフト950を伸出させる。一日の最後に、重力及び/又はその他の手段によりソーラーエネルギーシステム900は初期位置に戻される。これにより、次の朝のために、ソーラーコレクタアセンブリ200とソーラーエネルギー装置150が再びほぼ東の方向に向く。図9は媒体270によって生成される油圧を使ってソーラーエネルギーシステム900を回転する一つの方法を示すものであるが、種々の機構を駆動してソーラーエネルギー装置150とソーラーコレクタアセンブリ200を回転・傾斜・及び/又は伸ばすことにより太陽の動きを一日中追跡するために油圧を使用してもよい。
以上の記述は、説明のために行ったものである。また、以上の記述は、本発明の実施例をそこに記載された形態に限定するものでない。以上では種々の実施形態と実施例を説明したが、当業者はそれらの変形、改変、置換、追加、及び組み合わせを認識するであろう。
ここで説明した方法は、そこに記載した方法を達成するために一つ又はそれ以上の行為を含むものである。上述の方法の種々の動作は、対応する機能を実施できる任意の適当な手段により行われる。その方法及び/又は行為は、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに置換可能である。換言すれば、複数の行為の特定の順序が特定されている場合を除いて、特定の行為の順序及び/又は使用は特許請求の範囲から逸脱することなく改変できる。
その他の実施例は、上述の説明と特許請求の範囲の範囲と精神の範囲内にある。例えば、ソフトウェアの性質により、上述の機能は、プロセッサ・ハードウェア・ファームウェア・又はそれらの組み合わせによって実行されるソフトウェアを使って実施できる。機能を達成するための特徴は種々の位置に物理的に配置される、すなわち、複数の機能部分が物理的に異なる位置で実行されるように配置される。また、特許請求の範囲でも記載されているように、例えば、A,B,又はCの少なくとも一つとは、A、B、C、AB、AC、BC、又はABC(AとBとC)のいずれかを意味する。また、「例示」の用語は、実施例が好ましい、または他の実施例よりも優れている、といったことを意味するものでない。
特許請求の範囲に記載された技術の教示から逸脱することなく、上述の技術に対して種々の変更、置換、修正が可能である。また、開示の範囲と特許請求の範囲は、上述のプロセス、機械、製造、組成、手段、方法、及び行為の特定の形態に限定されるものでない。上述の形態と実質的に同じ機能を実行する又は実質的に同じ結果を達成する既存の又は将来開発されるプロセス、機械、製造、組成、手段、方法、又は行為が利用可能である。したがって、特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、組成、手段、方法又は行為を含むものである。

Claims (19)

  1. 太陽追跡装置であって、前記太陽追跡装置は、
    回転軸を中心にハウジングに回転可能に連結された太陽熱コレクタであって、前記太陽熱コレクタが焦点を有するものと、
    中央軸を有するソーラーレシーバであって、前記ソーラーレシーバは、前記中央軸が実質的に前記太陽熱コレクタの前記焦点に位置するように、前記太陽熱コレクタに設けられているものと、
    前記ソーラーレシーバから熱が伝えられるように接続された媒体であって、前記媒体が所定温度で固相から液相に相転移するものと、
    前記ソーラーレシーバ内に部分的に配置されるとともに前記ソーラーレシーバと同軸に配置されたピストンであって、前記ソーラーレシーバの受容角内で前記ソーラーレシーバ上に入射する太陽の放射によって生じる前記媒体の膨張に基づく流体の圧力が、前記ソーラーレシーバに対して前記ピストンに力を加えて、太陽の移動方向に前記回転軸を中心に前記太陽熱コレクタを回転するもの、
    を備えた太陽追跡装置。
  2. 前記媒体はパラフィンワックスを含む、請求項1の太陽追跡装置。
  3. 前記媒体の膨張により、前記ピストンに連結されたシャフトが前記ハウジングから軸方向に伸び出る、請求項1の太陽追跡装置。
  4. 前記ピストンに同心的に且つ前記ピストンにスライド自在に係合された中空シャフトであって、前記中空シャフトは前記ソーラーレシーバに連結されたものと、
    前記中空シャフトに連結されたカムフォロアとを備えており、
    前記ハウジングは、前記中空シャフトに同軸な環状のハウジングであり、
    前記ハウジングはカム移動プロファイルを有し、
    前記カムフォロアは、前記カム移動プロファイルとスライド自在に係合され、
    前記カム移動プロファイルと前記カムフォロアは、前記ソーラーレシーバに対する前記ピストンに作用する力によって、前記ハウジングに対する前記中空シャフトの直線運動を、前記環状ハウジングに対する前記中空シャフトの同時回転運動に変換する、請求項1の太陽追跡装置。
  5. 前記媒体の膨張による前記太陽熱コレクタの回転方向は、太陽方位角の回転方向を含む、請求項1の太陽追跡装置。
  6. 前記回転軸が、太陽の仰角に関連した軸傾斜角度だけ傾斜する、請求項1の太陽追跡装置。
  7. 前記回転軸の地球表面への投影が実質的に南北方向に向けられている請求項1の太陽追跡装置。
  8. 前記ソーラーレシーバに同心で且つ隙間によって前記ソーラーレシーバの外面から離されている透明なレシーバ包装を有する、請求項1の太陽追跡装置。
  9. 前記太陽熱コレクタはパラボラトラフを有する、請求項1の太陽追跡装置。
  10. 前記回転軸に回転可能に連結されたソーラーエネルギー装置を有する、請求項1の太陽追跡装置を有するソーラーエネルギーシステム。
  11. 前記ソーラーエネルギー装置は、前記回転軸の周りに、所定のオフセット角をもって、前記太陽熱コレクタに連結されている、請求項10のソーラーエネルギーシステム。
  12. 前記所定のオフセット角が前記太陽熱コレクタの前記受容角にほぼ等しい、請求項11のソーラーエネルギーシステム。
  13. 太陽熱コレクタに入射する太陽の放射を集める工程であって、前記太陽熱コレクタは、所定の入射角を有する太陽放射を、前記太陽熱コレクタの受容角内で、前記太陽熱コレクタの焦点に集めるものと、
    前記太陽熱コレクタの前記焦点に実質的に配置されたソーラーレシーバで前記集められた太陽放射を吸収する工程と、
    前記ソーラーレシーバによって吸収された前記集められた太陽放射からのエネルギーを媒体に移す工程であって、前記媒体は前記媒体の温度上昇と共に膨張し、前記媒体は所定の温度で固相から液相に相転移するものである工程と、
    前記媒体の膨張から生じる流体の力に基づいて、前記ソーラーレシーバ内部に部分的に配置され且つ前記ソーラーレシーバと同軸に配置されたピストンを作動し、太陽の移動方向に前記太陽熱コレクタを回転する工程とを備えた、太陽追跡方法。
  14. 少なくとも前記媒体の重さによって、追跡時間の終了後、前記太陽熱コレクタを初期位置に戻す工程を含む、請求項13の方法。
  15. 少なくとも機械的なばねの力によって、追跡時間の終了後、前記太陽熱コレクタを初期位置に戻す工程を含む、請求項13の方法。
  16. 回転軸を中心に回転可能にハウジングに連結された太陽熱を集める手段と、
    太陽熱エネルギーを受ける手段と、
    前記太陽エネルギーを受ける手段の長軸が前記太陽熱を集める手段の前記回転軸にほぼ同軸になるように、前記太陽熱エネルギーを受ける手段を前記太陽熱を集める手段に載せる手段と、
    前記太陽エネルギーを受ける手段の前記長軸に同軸で且つ前記太陽エネルギーを受ける手段によって形成されたキャビティに少なくとも部分的に伸びるピストン手段と、
    前記太陽エネルギーを受ける手段の前記キャビティに収容された膨張手段であって、前記膨張手段は所定の温度で固相から液相に相転移するもので、前記太陽熱を集める手段の受容角で前記太陽熱を集める手段に入射する太陽の放射によって前記膨張手段の膨張から得られる流体の力が、前記長軸に沿って前記太陽熱を受ける手段に対して前記ピストン手段を直線的に動かすものと、
    前記ピストン手段の前記直線的な動きを前記太陽熱を集める手段の回転運動に変換する手段とを有する、太陽追跡装置。
  17. 一日の始めにおける前記太陽熱を集める手段の方位角が、一日の始めにおける太陽の方位角よりも大きい、請求項16の太陽追跡装置。
  18. 前記媒体が、一グラムあたり200ジュールを超える溶融熱エンタルピーを有する、請求項1の太陽追跡装置。
  19. 前記媒体が、前記固相から前記液相に転移する際に、約10〜20%膨張する、請求項1の太陽追跡装置。
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Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130061845A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-14 Zomeworks Corporation Radiant energy driven orientation system
US9276520B2 (en) 2012-09-13 2016-03-01 Sunsaluter Systems and methods for weight-based repositioning of solar energy collection devices
US10158322B2 (en) 2012-09-13 2018-12-18 Sunsaluter Systems and methods for weight-based repositioning of solar energy collection devices
US9821475B1 (en) 2012-10-26 2017-11-21 Other Lab, Llc Robotic actuator
USD738819S1 (en) 2012-11-02 2015-09-15 Chicago Display Company Battery housing for a solar light fixture
US10008975B2 (en) * 2012-12-10 2018-06-26 Nextracker Inc. Clamp assembly for solar tracker
US9548697B2 (en) * 2013-02-28 2017-01-17 Wisconsin Alumni Research Foundation Passive solar tracking system to enhance solar cell output
US9440862B1 (en) * 2013-04-29 2016-09-13 Shafiq ur Rahman Method and apparatus for accelerated open air evaporation of wastewater
MX371317B (es) 2013-09-05 2020-01-27 Alion Energy Inc Sistemas, vehículos y métodos para mantener disposiciones de rieles de módulos fotovoltaicos.
US9453660B2 (en) 2013-09-11 2016-09-27 Alion Energy, Inc. Vehicles and methods for magnetically managing legs of rail-based photovoltaic modules during installation
CN104020789B (zh) * 2014-06-25 2017-01-18 兰州理工大学 单热膨胀器驱动的太阳能双轴跟踪装置
CN205453610U (zh) 2014-09-17 2016-08-10 耐克斯特拉克尔有限公司 太阳能跟踪设备
CN104467639A (zh) * 2014-12-23 2015-03-25 常熟市东能光伏科技有限公司 一种光伏组件安装支架
PE20171505A1 (es) 2015-01-30 2017-10-20 Sunfolding Inc Metodo y sistema de accionador fluidico
US9602047B2 (en) * 2015-03-24 2017-03-21 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Eplf) Self-tracking solar concentrator device
WO2016189703A1 (ja) * 2015-05-27 2016-12-01 千代田化工建設株式会社 太陽熱収集装置および集熱管の予熱方法
DE202015103236U1 (de) * 2015-06-18 2016-06-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarvorrichtung
JP6156444B2 (ja) * 2015-06-26 2017-07-05 ダイキン工業株式会社 太陽光発電システム
CN104993777A (zh) * 2015-07-17 2015-10-21 新疆阳光电通科技股份有限公司 凸轮式可调角度光伏支架
WO2017044566A1 (en) 2015-09-11 2017-03-16 Alion Energy, Inc. Wind screens for photovoltaic arrays and methods thereof
US11035591B2 (en) * 2015-10-13 2021-06-15 Corosolar Llc Bearing assembly for solar trackers
CN105843258B (zh) * 2016-03-25 2019-04-30 哈尔滨工业大学 一种相变自冷自驱型太阳能跟踪系统
US10256768B2 (en) 2016-04-25 2019-04-09 Cmco Solar, Llc Photovoltaic array mounting structure
US10330345B1 (en) * 2016-04-28 2019-06-25 The Regents of the Univarsity of Colorado, a Body Corporate Mechanical solar tracking and solar concentrator
CN106123362A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 成都生辉电子科技有限公司 一种跟踪太阳能聚焦集热系统
WO2018009634A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Alion Energy, Inc. Systems and methods for rotatably mounting and locking solar panels
CN106160642A (zh) * 2016-08-30 2016-11-23 常熟市双羽铜业有限公司 一种太阳能光伏板支架
US20180175782A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-21 Sane Innovations, LLC. Support Structure for Maximizing Solar-Panel Efficiency and Facilitating Solar-Panel Installation
WO2018128942A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-12 Oveson Ivyann Solar energy harvesting systems including at least one thermal-mechanical actuator for solar tracking
US10119291B2 (en) * 2017-02-17 2018-11-06 James McKinion Free-standing load support system
MX2019010402A (es) 2017-03-02 2019-10-21 Array Tech Inc Conjuntos de equilibrio de resorte y rastreadores solares que incorporan conjuntos de equilibrio de resorte.
CN107070384A (zh) * 2017-03-15 2017-08-18 天津杰能恒通科技有限公司 一种半自动双轴跟踪太阳能光伏发电系统
US20180328625A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-15 Olivia Schenck Systems and methods for solar tracking
US11855581B2 (en) * 2017-07-18 2023-12-26 Polar Racking Inc. Solar panel support and drive system
AU2018337078A1 (en) * 2017-09-22 2020-04-16 Trevor Powell Coated solar reflector panel
KR102023697B1 (ko) * 2017-09-28 2019-09-20 김호곤 태양광 에너지를 이용한 복합발전을 위한 태양광 패널 구조
CN107885237A (zh) * 2017-12-04 2018-04-06 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种分布式超前定时限太阳能跟踪装置
US11387771B2 (en) * 2018-06-07 2022-07-12 Nextracker Llc Helical actuator system for solar tracker
US10944354B2 (en) 2018-08-08 2021-03-09 OMCO Solar, LLC Solar tracker bearing apparatus
US11271518B2 (en) 2018-11-08 2022-03-08 OMCO Solar, LLC Mounting bracket for mounting photovoltaic modules to torque tube beam
CN109612131B (zh) * 2018-12-14 2020-05-01 温州慧思工业设计有限公司 一种槽式光热发电系统
JP7168980B2 (ja) * 2019-02-04 2022-11-10 株式会社キャリースルー 太陽光発電装置
US11050383B2 (en) * 2019-05-21 2021-06-29 Nextracker Inc Radial cam helix with 0 degree stow for solar tracker
USD905626S1 (en) 2019-07-25 2020-12-22 Nextracker Inc. Panel rail saddle for solar module
CN110417342A (zh) * 2019-08-07 2019-11-05 广州百福科技有限公司 一种便于调节清理的光伏太阳能发电板
CN111371394B (zh) * 2020-04-15 2021-06-22 合肥博斯维尔能源科技有限公司 一种浮力控制面板朝向的漂浮式太阳能电板
CN112054747B (zh) * 2020-08-26 2021-11-19 天津市城西广源电力工程有限公司 一种移动式发电设备
CN112033020A (zh) * 2020-09-10 2020-12-04 广州卓邦科技有限公司 一种具有保温效果的太阳能热发电联箱
CN112033030B (zh) * 2020-09-16 2021-08-24 普霖太阳(郑州)能源动力有限公司 一种太阳能利用跟踪部件
CN112688635B (zh) * 2020-12-31 2022-11-22 广西民族大学 一种荒漠地区光伏发电装置
JP2024510454A (ja) * 2021-04-16 2024-03-07 サン-ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション トラッカーアセンブリのための軸受アセンブリ並びにその製造及び使用方法
WO2022232845A1 (en) * 2021-04-29 2022-11-03 Array Technologies, Inc. Photovoltaic tracker driveline joint
US11683006B2 (en) * 2021-04-29 2023-06-20 Array Technologies, Inc. Photovoltaic tracker driveline joint

Family Cites Families (93)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2967249A (en) * 1959-01-27 1961-01-03 Hoffman Electronics Corp Servomechanism for tracking a heat source
US3193600A (en) 1960-11-25 1965-07-06 Thermal Hydraulics Inc Preparation of paraffin wax for utilizing its thermal expansion properties
US3171403A (en) * 1962-05-17 1965-03-02 John C Drescher Solar heating systems
US3302391A (en) 1965-01-25 1967-02-07 Tempstat Corp Thermal actuators
US3446998A (en) * 1967-02-17 1969-05-27 Nasa Bimetallic power controlled actuator
US3635015A (en) * 1967-12-21 1972-01-18 Trw Inc Radiant-energy-driven orientation system
US3719085A (en) 1970-11-23 1973-03-06 Robertshaw Controls Co Thermal power element
US3777495A (en) 1971-02-10 1973-12-11 Y Kuze Thermal responsive power element
US3712052A (en) 1971-04-01 1973-01-23 Thermal Hydraulics Corp Thermal actuator with captive piston shaft and special seal
US4304221A (en) 1975-07-11 1981-12-08 Vulcan Australia Limited Solar tracking device
US4089323A (en) 1975-07-11 1978-05-16 Malz Nominees Pty. Ltd. Solar tracking device
US4321909A (en) * 1975-07-11 1982-03-30 Vulcan Australia Limited Servo-controlled solar tracking apparatus
US4022185A (en) 1975-07-28 1977-05-10 Von Hartitzsch Peter Heat actuable directing device
DE2602530B1 (de) * 1976-01-23 1977-05-18 Inst Fuer Kerntechnik & Energ Latentwaermespeicher
US4027651A (en) 1976-02-17 1977-06-07 Robbins Jr Roland W Solar-energy-powered sun tracker
US4063543A (en) 1976-08-12 1977-12-20 John Henry Hedger Servo tracking apparatus
NL7610401A (nl) 1976-09-20 1978-03-22 Philips Nv Zonnecollector voorzien van zonnevolgmiddelen.
US4108154A (en) * 1976-11-22 1978-08-22 Homer Van Dyke Solar energy collection system
NL7701812A (nl) 1977-02-21 1978-08-23 Philips Nv Zonnecollector, voorzien van zonnevolgmiddelen.
US4158356A (en) * 1977-02-22 1979-06-19 Wininger David V Self-powered tracking solar collector
US4210463A (en) * 1977-07-11 1980-07-01 Escher William J D Multimode solar energy collector and process
IN148878B (ja) 1977-09-29 1981-07-04 F Little
US4175391A (en) 1977-12-12 1979-11-27 Dow Corning Corporation Self reorienting solar tracker
US4195905A (en) * 1978-03-23 1980-04-01 Hansen Paul A Automatic biaxial sun tracking mechanism for solar energy utilization devices
US4191172A (en) * 1978-05-19 1980-03-04 General Motors Corporation Thermostatic mixer valve
US4253304A (en) 1978-06-23 1981-03-03 A. W. Cash Valve Manufacturing Corporation Thermal element
US4226502A (en) 1978-07-24 1980-10-07 Thomas Gunzler Self-contained solar tracking device
US4219009A (en) 1978-08-21 1980-08-26 Palmer David W Vented solar panel
US4220136A (en) * 1978-09-13 1980-09-02 Penney Richard J Solar energy collector
DE2842084A1 (de) 1978-09-27 1980-05-08 Siemens Ag Automatische nachfuehrung fuer sonnenorientierte systeme
US4235222A (en) 1978-10-19 1980-11-25 Istrate Ionescu Heat-responsive alignment system and solar collection device
AU512817B2 (en) * 1979-01-18 1980-10-30 Vulcan Australia Limited Solar tracking device
GR73867B (ja) * 1979-02-23 1984-05-08 Vulcan Australia
US4277132A (en) * 1979-05-02 1981-07-07 Hansen Paul A Automatic biaxial sun tracking mechanism for sun ray utilization devices
US4306540A (en) * 1979-06-25 1981-12-22 Solar Kinetics, Inc. Solar collector mounting and support apparatus
US4306541A (en) * 1979-06-27 1981-12-22 University Of Florida Solar energy powered sun tracking device
US4280482A (en) * 1979-07-16 1981-07-28 Seige Corporation Method and apparatus for collecting, intensifying and storing solar energy
US4332240A (en) * 1979-08-24 1982-06-01 Ward Carter J Solar-energy-powered sun tracker
DE2938323A1 (de) 1979-09-21 1981-04-09 Dr. C. Otto & Comp. Gmbh, 4630 Bochum Durch einen druckbehaelter hindurchgefuehrtes foerderrohr
US4275712A (en) 1979-10-25 1981-06-30 Baer Stephen C Sun tracking device employing displaced heating surfaces for automatic morning reorientation
US4352350A (en) * 1979-11-19 1982-10-05 Johnson Carl W Means for tracking the sun
JPS56149550A (en) * 1980-04-18 1981-11-19 Motoda Electronics Co Ltd Sun tracking mechanism for solar heat utilizing device
USRE30961E (en) * 1980-07-07 1982-06-08 Solar-energy-powered sun tracker
FR2488422A1 (fr) * 1980-08-08 1982-02-12 Fillios Jean Procede et dispositif pour obtenir de l'eau chaude a une temperature predeterminee a partir d'un reservoir a une temperature non uniforme et variable
JPS5838708B2 (ja) * 1981-03-06 1983-08-24 工業技術院長 太陽熱集熱器
US4387702A (en) * 1981-03-16 1983-06-14 Mattel, Inc. Solar tracking system
JPS6019414B2 (ja) * 1982-01-29 1985-05-16 株式会社東芝 太陽熱集熱装置
US4498457A (en) * 1983-04-22 1985-02-12 William Kreamer Control for solar system
US4469938A (en) * 1983-08-18 1984-09-04 Cohen Elie Solar tracking unit
US4476854A (en) 1983-11-14 1984-10-16 Zomeworks Corporation Gas spring solar tracker
US4519381A (en) * 1984-02-07 1985-05-28 Tremblay Gerald J Solar heating apparatus and method
US4841946A (en) * 1984-02-17 1989-06-27 Marks Alvin M Solar collector, transmitter and heater
JPS60196548A (ja) * 1984-03-19 1985-10-05 Toshiba Corp 太陽自動追尾装置
JP2512313B2 (ja) 1987-11-24 1996-07-03 義一 久世 サ―モ・アクチュエ―タ
US4811564A (en) * 1988-01-11 1989-03-14 Palmer Mark D Double action spring actuator
WO1992011496A1 (de) 1990-12-18 1992-07-09 Hans Ackeret Vorrichtung zum nachführen von sonnenkollektoren
US5269851A (en) * 1991-02-25 1993-12-14 United Solar Technologies, Inc. Solar energy system
US5222277A (en) 1992-03-31 1993-06-29 Aec-Able Engineering Co., Inc. Intermittently and reversibly operable hot wax energized hinge
DE4311625A1 (de) * 1993-04-08 1994-10-13 Stabilus Gmbh Pneumatische, hydraulische oder hydropneumatische Verstelleinrichtung
DE4422755A1 (de) * 1994-06-29 1996-01-04 Heinrich Bauer Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht mit mindestens einem Solarkollektor
US5622078A (en) 1995-08-21 1997-04-22 Mattson; Brad A. Linear/helix movement support/solar tracker
US6192684B1 (en) 1999-03-18 2001-02-27 Swales Aerospace Mechanical actuator assembly
US6058930A (en) 1999-04-21 2000-05-09 Shingleton; Jefferson Solar collector and tracker arrangement
US6302099B1 (en) * 1999-09-16 2001-10-16 Mcdermott Patrick P. Modular solar tracking frame
US6363928B1 (en) * 2000-04-04 2002-04-02 Alternative Energy Group, Inc. Solar collection system
AU2001278601A1 (en) * 2000-08-15 2002-02-25 Fisher Power Wave Limited Improved cam operated devices
AT5310U1 (de) 2001-04-11 2002-05-27 Mekal Jolanta Dipl Ing Lichtlenkungseinrichtung
KR100420839B1 (ko) 2001-07-25 2004-03-02 박종근 태양 추적장치
US20080283121A1 (en) * 2002-05-07 2008-11-20 Nanoptek Corporation Bandgap-shifted semiconductor surface and method for making same, and apparatus for using same
US7240674B2 (en) 2002-10-17 2007-07-10 Michael Terrence Patterson Solar tracking apparatus
JP4293506B2 (ja) 2002-11-27 2009-07-08 日本サーモスタット株式会社 サーモエレメント
US7127855B1 (en) * 2003-06-26 2006-10-31 Christopher Blaise Garvey Temperature responsive roof vent
US6988364B1 (en) 2004-03-24 2006-01-24 Rostra Precision Controls, Inc. Thermal actuator
ES2253099B1 (es) * 2004-09-03 2007-05-01 Manuel Lahuerta Romeo Seguidor solar.
US7469841B1 (en) 2004-11-04 2008-12-30 Rostra Precision Controls, Inc. Self-contained thermal actuator
CN1881775A (zh) * 2005-06-13 2006-12-20 乐金电子(天津)电器有限公司 太阳光发电系统的最大功率追踪装置及方法
US7343913B2 (en) * 2005-08-15 2008-03-18 William P. Niedermeyer Parabolic trough solar collector for fluid heating and photovoltaic cells
CN200993492Y (zh) * 2006-12-10 2007-12-19 李乃应 太阳能全自动跟踪装置
US20100095669A1 (en) 2007-03-16 2010-04-22 Csir Wax Actuator and a Method of Actuating by Means of a Wax Actuator
JP4615537B2 (ja) * 2007-03-23 2011-01-19 古河電気工業株式会社 太陽方位追尾装置、太陽光集光装置及びそれを用いた太陽光照明システム
US20110017273A1 (en) * 2008-03-13 2011-01-27 Sahar G.N. International Ltd. Concentrated Solar Heating
US8251054B1 (en) * 2008-03-25 2012-08-28 Ashcraft Derrell G Device for collecting solar energy to produce heat
US8490885B2 (en) * 2008-08-07 2013-07-23 Rostra Vernatherm LLC Integrated freeze protection and pressure relief valve
CN101403534B (zh) * 2008-10-23 2010-08-18 北京交通大学 太阳追踪器
KR101318523B1 (ko) * 2008-12-26 2013-10-16 지에이치티 글로벌 히팅 테크놀로지스 게엠베하 제트 캐비티 촉매 히터
WO2010127262A2 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 SunPoint Technologies, Inc. Thermal-mechanical positioning for radiation tracking
US9153224B2 (en) * 2009-09-18 2015-10-06 Reason Bradley Enhanced sonar mount systems, structures and processes
US9103566B2 (en) * 2010-01-18 2015-08-11 Hitachi Zosen Corporation Solar light collecting device and solar heat collecting facility
US7884308B1 (en) 2010-02-22 2011-02-08 Mejia Manuel J Solar-powered sun tracker
US8800548B2 (en) * 2010-03-06 2014-08-12 King Saud University Glass solar receiver with bifurcated annulus responsive to thermal dimensional changes
CN101881258B (zh) * 2010-06-07 2012-11-07 云南金隆伟业电子有限公司 无源全天候太阳能接收器驱动装置
CN201917709U (zh) * 2010-12-29 2011-08-03 延边大学 太阳能聚光装置
US20130061845A1 (en) 2011-09-12 2013-03-14 Zomeworks Corporation Radiant energy driven orientation system

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