JP6693961B2 - 再構成可能なソーラーアレイ、ソーラーアレイを使用する作物収量の管理方法 - Google Patents
再構成可能なソーラーアレイ、ソーラーアレイを使用する作物収量の管理方法 Download PDFInfo
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Description
本出願は、2014年9月11日に米国特許商標庁に出願された“再構成可能なソーラーアレイ、ソーラーアレイを使用する作物収量の管理方法”という名称の、共同で係属していて共同で所有している出願番号62/048,984の米国仮特許出願に基づき、明細書が参照によって組み込まれる。
当該発明の1以上の特定の実施形態の以下の説明は、当該発明の実施をすることができるように行われ、好ましい実施形態の制限ではなく、ある特定の実施例として提供することを意図する。当該技術の熟練した人々が本発明と同じ目的を実行するために他の方法及びシステムを修正又は設計するための基礎として明らかにされた、概念及び特定の実施形態を容易に使用してもよいと理解されるべきである。また、当該技術の熟練した人々にとって、当該同等のアセンブリは最も広い形式での当該発明の趣旨及び範囲から外れないと理解されるべきである。
a.耕起及び耕運のために取り外し可能なパネルアセンブリを提供し、
b.耕起/耕運の高さより下になるように手動又は電気的に縮めてもよく、パネルアセンブリの再接続を可能にするために手動又は電気的に解放してもよい、永久に取り付けられる土台を提供し、
c.それぞれの取り付けられた土台の場所の位置を明らかにして解放/復旧するために、電力線を相互に連結させるアレイを通じて信号伝達機構を提供し、
d.強い風/突風の力及びストレスを吸収するために動的にその構造を修正する能力を含み、天候条件を変更するように適応可能であり、
e.パネルアレイアセンブリの再配置/再設置のために(地面に)取り付けるインフラの簡易な配置及び復旧を提供し、
f.それぞれのサブパネルアセンブリを光及び/又は水の拡散技術に置き換え又は調整することによって、作物に光及び水を拡散する機構を提供し、サブパネルアセンブリによって、必要とされる光の特定の量と拡散される水のパターンは、作物の生長に必要なものに具体的に調整され、
g.個々のアレイ要素の近接した空間に基づくほとんど完全に近いカバーを提供し、各々の要素は、作物に対する光の量を制御するように具体的に調整されてもよく、
h.作物が利用可能な太陽光の量を制限するために調整可能であり、
取り外し可能で、一時的で、適応可能で、再構成可能なソーラーアレイを利用する。当該システム及び方法は、数多くの利益を提供し、1以上の下記のことを含む。
a.強いソーラーのストレスの期間に、作物(例えばトウモロコシ)の部分的な日陰を提供して、よりよい授粉を可能にする、当該発明の実施形態のある特定の態様と一致するソーラーアレイと関連付けられる作物収量の増加
b.強い風/突風の期間に風よけとして機能するための適応能力を提供する当該発明の実施形態のある特定の態様と一致するソーラーアレイと関連付けられる作物に対する、風のダメージの低減と関連付けられる作物収量の増加
c.蒸発と蒸散の影響を減らすために増大した乾燥の期間に作物の部分的な日陰を提供する、当該発明の実施形態のある特定の態様と一致するソーラーアレイに関連付けられる作物収量の増加
d.強い風/突風の期間に風よけとして機能するための適応能力を提供する、当該発明の実施形態のある特定の態様と一致する、ソーラーアレイに関連付けられる、特に乾燥条件下での農業用地の土壌浸食の減少
e.霰(雹)及び/又は大雨の影響による作物のロスの減少
次の典型的な説明は、最初の例としてトウモロコシの作物を記載するが、当該発明のシステム及び方法は、大豆のような他の作物に対して同様に適応でき、本発明の趣旨及び範囲から外れることなく、当該他の作物の収量の管理においてここに記載されるように使用されてもよい。
トウモロコシにおいて、植物の植え込みから成熟までの時間の長さは、交配の選択に依存して変化するが、120日ハイブリッドは、アメリカ合衆国において、特にコーンベルトで、最も一般的に栽培されるものである。トウモロコシの生長は、生育ステージと繁殖ステージの2つのステージに分けられる。生育ステージの間、トウモロコシの植物は、種子の発芽と、発生と、根の生長と、葉の成長と、垂直方向の生長を経験し、最後にタッセルの生長で終わる。このステージは、葉の枚数の発生(V1−Vn)に応じて番号が付けられる。実を作るためのエネルギーと栄養を供給する光合成ファクトリーは、生育ステージの間に生長する。繁殖ステージの間、タッセリングと、シルキングと、授粉と、受精と、登熟が生じ、生理的に実の成熟を完了して終わる。この時期において、実の糖は、ほとんど完全にでんぷんへと変えられる。トウモロコシは、温度に大いに依存して、GDD、つまり変化する温度を測定するために用いられる計算に基づき、生長ステージの間、生長が進む。GDDは、ある特定の温度より上の温度の累積加算であり、トウモロコシにおいて、この基礎温度は、50°Fである。下の表1は、説明と共に、異なる生長ステージのリストを提供する。表1は、説明及び累積したGDDをリストしたトウモロコシの生長ステージを示す。
a.植物に対する直接的なソーラーの負荷の低減により、蒸散量はより少なくなる。
b.植物の高さでの温度の低減により、アレイの下の環境はより湿度が高くなる。次に、これにより、アレイの下の水分の蒸発量と植物の蒸散量がより少なくなり、植物が生長するのに不可欠な水の量を減らす。
作物収量を最大限に利用するために様々な作物において日陰と保護カバー環境の周到な管理を行うことによって、特に、当該日陰と保護カバー環境を提供するためにソーラーコレクタアレイを用いることによって得られるかもしれない利益が、前述の考察により明らかにされる。しかしながら、商業的に利用可能なソーラーコレクタは、作物まで通過する光の量を変化させるために、すぐに変化する天候条件において作物を保護するために、不都合な天候条件からアレイの構造自身を保護するために、すぐに配置し、収縮し、場所を変更する必要性を満たすほど扱いやすくなく、通常固定され、概して曲がらない装置であるので、当該使用に役立たない。
Claims (20)
- 固定チューブと、延長可能な取付柱と、を備える伸縮する土台であって、前記延長可能な取付柱は、前記固定チューブの上端部から延長することができ、前記伸縮する土台が取り付けられる地面より下において前記延長可能な取付柱の上端部が配置される位置へ前記固定チューブ内に収縮することができる、伸縮する土台と、
前記延長可能な取付柱に取り外し可能で取り付けることができる、支持柱と、
複数のパネルを有するパネルアレイであって、それぞれのパネルは、前記パネルアレイより下に位置する作物に最大量の日陰を提供する第1の通常の水平位置から、通常の垂直位置まで移動可能に前記支持柱に取り付けられる、少なくとも1つの太陽電池セルを取り付ける前記パネルアレイと、
を備える、再構成可能なソーラーコレクタ。 - 前記固定チューブは、前記延長可能な取付柱の下端部を解放可能に保持するように構成されるラッチ機構をさらに備える、請求項1に記載の再構成可能なソーラーコレクタ。
- 前記延長可能な取付柱は延長位置に偏ったばねであり、前記土台は、前記ラッチ機構の解放状態において、前記延長可能な取付柱を収縮位置から前記延長位置まで自動的に動かすように構成される、請求項2に記載の再構成可能なソーラーコレクタ。
- 前記延長可能な取付柱の下端部に取り付けられ、前記取付柱を支えるシャフトラッチリングをさらに備える、請求項3に記載の再構成可能なソーラーコレクタ。
- 前記ラッチ機構は、前記シャフトラッチリングを解放可能にかみ合わせる少なくとも1つのカムラッチと、ソレノイドアクチュエータに動力が供給されている状態において前記シャフトラッチリングを解放するように前記カムラッチを機械的にかみ合わせる前記ソレノイドアクチュエータと、をさらに備える、請求項4に記載の再構成可能なソーラーコレクタ。
- 前記取付柱の外側の面に固定して取り付けられる柱の運搬装置と、前記固定チューブの内部に固定して取り付けられる下部シャフト支持カラーと、前記柱の運搬装置と前記下部シャフト支持カラーとの間に配置されるばねと、をさらに備える、請求項3に記載の再構成可能なソーラーコレクタ。
- 前記パネルアレイは、前記支持柱から最も遠い第1端部で最大幅を有し前記第1端部と反対の第2端部で最小幅を有する複数のパネルを、さらに含み、それぞれの前記パネルは前記第2端部で前記支持柱にスライド可能に取り付けられ、前記パネルのうち少なくとも1つは、少なくとも1つの取り外し可能なパネル部を含む、請求項1に記載の再構成可能なソーラーコレクタ。
- 作物上の変化する日陰によって作物地で作物収量を管理する方法において、
複数の再構成可能なソーラーコレクタを設けるステップであって、
各々の前記再構成可能なソーラーコレクタが、
固定チューブと、前記固定チューブの上端部から延長することができる伸縮する取付柱と、を備える、伸縮する土台と、
前記伸縮する取付柱に取り外し可能で取り付けることができる、支持柱と、
配置される通常の水平位置から、折りたたまれる通常の垂直位置まで移動可能なパネルアレイであって、少なくとも1つの太陽電池セルを取り付ける前記パネルアレイと、
を備える、複数の再構成可能なソーラーコレクタを設けるステップと、
前記複数の再構成可能なソーラーコレクタを作物地に配置するステップと、
前記作物地を覆う日陰を変化させるように前記パネルアレイを再構成するステップと、
を含み、
前記パネルアレイを再構成するステップにおいて、作物における日陰を変化させることによって前記作物収量を管理する方法。 - 前記作物地を覆う日陰を変化させるように前記パネルアレイを再構成するステップは、
前記パネルアレイによって、前記作物の植物の植え込みから植物の発生まで前記作物地で作物上の25%から100%を日陰にするステップと、
前記パネルアレイによって、植物の発生から第1中間生長時点まで日陰の被覆率0%を提供するステップと、
前記パネルアレイによって、植物の発生後の前記第1中間生長時点から第2中間生長時点まで日陰の被覆割合を徐々に増加させるステップと、
前記パネルアレイによって、前記植物の最大の成熟ステージまで日陰の被覆割合をさらに増加させるステップと、
をさらに備える、請求項8に記載の方法。 - 前記パネルによって日陰の被覆割合を徐々に増加させた後で、前記パネルによって日陰の被覆割合をさらに増加させる前に、前記パネルによって第3中間生長ステージの間、日陰の被覆割合を減らすステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
- 前記パネルによって、第3中間生長ステージの間、日陰の被覆割合を減らす前記ステップは、前記日陰の被覆割合を日陰の被覆率25%まで減らすステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記パネルアレイによって日陰の被覆割合を徐々に増加させる前記ステップは、前記パネルアレイによって前記日陰の被覆割合を日陰の被覆率25%から日陰の被覆率50%まで増加させるステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記パネルアレイによって前記植物の最大の成熟ステージまで日陰の被覆割合をさらに増加させる前記ステップは、前記パネルアレイによって前記日陰の被覆割合を日陰の被覆率100%まで増加させるステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記作物地を覆う日陰を変化させるように前記パネルアレイを再構成するステップは、高温ストレスと、乾燥ストレスと、風と、雹(霰)のダメージのうち少なくとも1つによる作物のロスを軽減するように構成される、請求項8に記載の方法。
- 前記固定チューブは、前記伸縮する取付柱の下端部を解放可能に保持するように構成されるラッチ機構をさらに備える、請求項8に記載の方法。
- 前記伸縮する取付柱は、延長位置に偏ったばねであり、前記土台は、前記ラッチ機構の解放状態において、前記伸縮する取付柱を収縮位置から前記延長位置まで自動的に動かすように構成される、請求項15に記載の方法。
- 前記伸縮する取付柱の下端部に取り付けられ、前記取付柱を支えるシャフトラッチリングをさらに備える、請求項16に記載の方法。
- 前記ラッチ機構は、前記シャフトラッチリングを解放可能にかみ合わせる少なくとも1つのカムラッチと、ソレノイドアクチュエータに動力が供給されている状態において前記シャフトラッチリングを解放するように前記カムラッチを機械的にかみ合わせる前記ソレノイドアクチュエータと、をさらに備える、請求項17に記載の方法。
- それぞれの前記再構成可能なソーラーコレクタは、前記取付柱の外側の面に固定して取り付けられる柱の運搬装置と、前記固定チューブの内部に固定して取り付けられる下部シャフト支持カラーと、前記柱の運搬装置と前記下部シャフト支持カラーとの間に配置されるばねと、をさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記パネルアレイは、前記支持柱から最も遠い第1端部で最大幅を有し前記第1端部と反対の第2端部で最小幅を有する複数のパネルを、さらに含み、それぞれの前記パネルは前記第2端部で前記支持柱にスライド可能に取り付けられ、前記パネルのうち少なくとも1つは、少なくとも1つの取り外し可能なパネル部を含む、請求項8に記載の方法。
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