(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-06
(45)【発行日】2023-01-17
(54)【発明の名称】太陽光発電追跡装置アセンブリ
(51)【国際特許分類】
H02S 20/32 20140101AFI20230110BHJP
F16F 1/387 20060101ALI20230110BHJP
F16F 1/38 20060101ALI20230110BHJP
F16C 27/02 20060101ALI20230110BHJP
F16F 15/123 20060101ALI20230110BHJP
【ＦＩ】
H02S20/32
F16F1/387 C
F16F1/38 G
F16C27/02 Z
F16F15/123 A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019547379
(86)(22)【出願日】2018-03-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-04-23
(86)【国際出願番号】 US2018020386
(87)【国際公開番号】W WO2018160796
(87)【国際公開日】2018-09-07
【審査請求日】2020-09-04
(31)【優先権主張番号】62/466,235
(32)【優先日】2017-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516245955
【氏名又は名称】アレイ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ａｒｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100131808
【弁理士】
【氏名又は名称】柳橋 泰雄
(72)【発明者】
【氏名】ロナルド・ピー・コリオ
【審査官】山口 敦司
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－１２９４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５０８６３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第９５８１６７８（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】特表２０１２－５３３８９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２２７８７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｓ ２０／３２
Ｆ１６Ｆ １／３８７
Ｆ１６Ｆ １／３８
Ｆ１６Ｃ ２７／０２
Ｆ１６Ｆ １５／１２３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）であって、前記太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）は、
支柱（３２）と、
前記支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁（３４）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた太陽電池モジュール（４２）に取り付けるための取り付け機構（３５）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システム（１６）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリ（３１０，４１０，５１０）と、を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（３１０，４１０，５１０）は、
軸受ハウジング（３６２，４７６，５７６）と、
前記軸受ハウジング内に配置されたブッシング（４７０，５７０）であって、前記ブッシングは、前記トルクチューブまたはねじり梁（３４）上に滑り可能に取り付けられるように構成される、ブッシング（４７０）と、
柔軟な材料で作られた１以上の圧縮コード（４７８，５７８）であって、前記圧縮コードは、前記ブッシングと軸受ハウジングの間に配置される、圧縮コード（４７８，５７８）と、を備え、
前記圧縮コードは、前記太陽光発電追跡装置アセンブリの回転動作の間、振動の減衰を提供し、
前記ブッシング（４７０）は、四葉の実質的に円の外側断面を有する、太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）。
【請求項2】
太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）であって、前記太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）は、
支柱（３２）と、
前記支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁（３４）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた太陽電池モジュール（４２）に取り付けるための取り付け機構（３５）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システム（１６）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリ（３１０，４１０，５１０）と、を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（３１０，４１０，５１０）は、
軸受ハウジング（３６２，４７６，５７６）と、
前記軸受ハウジング内に配置されたブッシング（４７０，５７０）であって、前記ブッシングは、前記トルクチューブまたはねじり梁（３４）上に滑り可能に取り付けられるように構成される、ブッシング（５７０）と、
柔軟な材料で作られた１以上の圧縮コード（４７８，５７８）であって、前記圧縮コードは、前記ブッシングと軸受ハウジングの間に配置される、圧縮コード（４７８，５７８）と、を備え、
前記圧縮コードは、前記太陽光発電追跡装置アセンブリの回転動作の間、振動の減衰を提供し、
前記ブッシング（５７０）は、三葉の実質的に三角形の外側断面を有する、太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）。
【請求項3】
太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）であって、前記太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）は、
支柱（３２）と、
前記支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁（３４）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた太陽電池モジュール（４２）に取り付けるための取り付け機構（３５）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システム（１６）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリ（３１０，４１０，５１０）と、を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（３１０，４１０，５１０）は、
軸受ハウジング（３６２，４７６，５７６）と、
前記軸受ハウジング内に配置されたブッシング（４７０，５７０）であって、前記ブッシングは、前記トルクチューブまたはねじり梁（３４）上に滑り可能に取り付けられるように構成される、ブッシング（４７０，５７０）と、
柔軟な材料で作られた１以上の圧縮コード（４７８，５７８）であって、前記圧縮コードは、前記ブッシングと軸受ハウジングの間に配置される、圧縮コード（４７８，５７８）と、を備え、
前記圧縮コードは、前記太陽光発電追跡装置アセンブリの回転動作の間、振動の減衰を提供し、
前記軸受ハウジング（３６２，４７６，５７６）の断面は、実質的に正方形、実質的に六角形及び実質的に三葉の円形の１つである、太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）。
【請求項4】
支柱（３２）と、前記支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁（３４）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた太陽電池モジュール（４２）に取り付けるための取り付け機構（３５）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システム（１６）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリ（１１０）と、を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（１１０）は、
軸受ハウジング（１６２）と、
ブッシングであって、前記ブッシングは、軸受ハウジング（１６２）内に配置され、トルクチューブまたはねじり梁上に滑り可能に取り付けられるように構成されている、ブッシングと、
を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（１１０）は、さらに
前記ブッシングに固定されたストッパ（１６４）と
一端が前記軸受ハウジング（１６２）に隣接し、他端が前記ストッパ（１６４）に隣接する少なくとも１つのコイルばね（１７０）と、を備える太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）。
【請求項5】
支柱（３２）と、前記支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁（３４）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた太陽電池モジュール（４２）に取り付けるための取り付け機構（３５）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システム（１６）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリ（１０，１０ａ）と、を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（１０，１０ａ）は、
少なくとも１つの上部ブラケット（６２）及び少なくとも１つの下部ブラケット（６４）と、
第１の端部及び第２の端部を有する少なくとも１つのばね（７０）であって、前記ばねの第１の端部は、前記上部ブラケットに取り付けられ、前記ばねの第２の端部は、前記下部ブラケットに取り付けられるばねと、
第１の端部及び第２の端部を有するダンパ（６６）であって、前記ダンパの第１の端部は、前記上部ブラケットに取り付けられ、前記ダンパの第２の端部は、前記下部ブラケットに取り付けられ、前記ダンパは、前記ばねと実質的に平行に設置されるダンパと、
前記トルクチューブまたはねじり梁が前記ばね平衡アセンブリを前記トルクチューブまたはねじり梁に接続するために、ブラケットに挿入されるように前記上部ブラケットに取り付けられるブラケット（６８）と、を備える、太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）。
【請求項6】
支柱（３２）と、前記支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁（３４）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた太陽電池モジュール（４２）に取り付けるための取り付け機構（３５）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システム（１６）と、
前記トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリ（５１０ａ）と、を備え、
前記ばね平衡アセンブリ（５１０ａ）は、
１以上の葉部を有する軸受ハウジング（６７６）と、
１以上の空間が、ブッシングと前記葉部の間で画定されるように、前記軸受ハウジング内に配置されたブッシング（５７０）と、
柔軟な材料で作られた１以上の圧縮コード（５７８）であって、前記圧縮コードは、前記ブッシングと前記葉部の間の前記空間に配置される、圧縮コードと、を備え、
前記軸受ハウジング（６７６）の断面は、三葉の実質的に円形である、太陽光発電追跡装置アセンブリ（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年３月２日に出願された米国特許出願６２／４６６，２３５の優先権と利益を主張し、本明細書でその全てを援用する。
本出願は、２０１７年３月２日に出願された米国特許出願６２／４６６，２３５の優先権と利益を主張し、本明細書でその全てを援用する。
【0002】
本開示は、ばね平衡アセンブリに関連する。本開示は、さらに太陽光発電追跡装置及び太陽電池アレイの回転の平衡を保つために用いられるばねアセンブリに関する。
【背景技術】
【0003】
太陽光追跡システムは、空の太陽の毎日の動作中ずっと、太陽光発電のパネルまたは光捕集器を太陽に狙いを定めることによって、太陽光の収集を増加するように、太陽光発電の及び太陽熱アプリケーションに用いられる。そうすることで、追跡システムは、回転する回転軸または軸受を組み込む。これらの軸受は、追跡システムの重心に設置されるまたは太陽光発電または光捕集器のアレイの下に設置されることができる。
【0004】
アレイの平衡を保つ方法、アレイの重心においてまたは近くに軸受ハウジングを設置する技術は、位置決めシステムに固有のモーメント荷重を作り出すためのぶら下げ重りがほとんどないか全くないため、位置決め駆動装置の応力を軽減する利益を有する。さらに、重心周りの機械システムの平衡を保つことにより、また支持構造のねじれたわみを減らすまたは排除し、構造材料要求を少なくできる。
【0005】
追跡システムの重心においてまたは近くに位置決めされた回転軸で、相殺するために、ほとんどのデザインは、太陽光発電モジュールまたは熱光捕集器の表面上に回転軸を設置しなければならない。これにより、軸受回転軸に複雑な構造を作り出し、軸受が設置される光捕集器表面に空間がなければならないため、密度の非効率性を生み出す。重心軸受が設置される空間は、通常、太陽光捕集が、システムのこれらの領域でできないので、システムのデッドスペースという。大きな太陽光発電ソーラーファームまたは熱捕集器で用いられるとき、追跡列の北／南の長さにおけるこれらのデッドスペースは、追跡装置間で必要とされる東／西スペースによってかけ算され、全体のフィールドに渡って相当な密度減少をもたらす。
【0006】
したがって、追跡システムの回転のバランスをとるためにシステムを改善する必要性がある。システムのデッドスペースを排除するバランスシステムを改善する必要性がある。複雑さが少なく、必要とされる構造材料が少なく、システムのねじれたわみが少ない、バランスシステムを改善する必要性がある。
【発明の概要】
【0007】
本開示の典型的な実施形態は、重心回転軸の代わりの機械回転を相殺するための太陽光発電装置にばね要素を組み込みことによって、太陽光発電装置における既知のバランスシステムの不利を大いに軽減する。これにより、回転軸受及び構造を複雑でないままにする利点が得られ、システムにデッドスペースを必要とせず、デッドスペース及び電界密度の非効率の罰なく、バランス構造の全ての利益をもたらす。これらの利益は、複雑性が低いことと、機械駆動システムの応力が低いことと、構造材量が少ないことと、システムのねじれたわみが小さいことと、トルク伝達構造部材の周囲に設置されるため、軸受の応力が少ないことを含む。より具体的に、利益は、例えば機械駆動システムの応力が低いことと、構造材量が少ないことと、システムのねじれたわみが小さいことと、高密度を達成するための光捕集器デッドスペースの排除など平衡を保つＣＧシステムの貢献に加えて、平衡を保つ重心軸受システムに対して軸受及び構造の複雑性が低いことを含む。
【0008】
太陽光発電追跡装置アセンブリの典型的な実施形態は、支柱と、支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁と、トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた取り付け機構と、トルクチューブまたはねじり梁と接続される駆動システムと、トルクチューブまたはねじり梁と接続されるばね平衡アセンブリと、を備える。１以上のタイプのばね平衡アセンブリは、その回転のバランスをとるために、太陽光発電追跡装置アセンブリに組み込まれることができる。
【0009】
ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態は、少なくとも１つの上部ブラケット及び少なくとも１つの下部ブラケット、少なくとも１つのばね、ダンパ、及びブラケットを含む。ばねは、第１の端部と第２の端部を有する。ばねの第１の端部は、上部ブラケットに取り付けられ、ばねの第２の端部は、下部ブラケットに取り付けられる。ダンパは、第１の端部及び第２の端部を有する。ダンパの第１の端部は、上部ブラケットに取り付けられ、ダンパの第２の端部は、ダンパがばねに実質的に平行に設置されるように、下部ブラケットに取り付けられる。ブラケットは、上部ブラケットに取り付けられ、ばね平衡アセンブリが太陽光発電追跡装置に組み込まれることができるように、ブラケットに挿入されるトルクチューブまたはねじり梁にあった大きさと形状にされる。
【0010】
典型的な実施形態において、ばねは、ドローバスプリング、引っ張りばね及び板ばねからなる群から選択される。ばねは、ダンパ、ダンパブラケットアセンブリ、または軸受ハウジングに組み込まれることができる。典型的な実施形態において、太陽光発電追跡装置アセンブリは、太陽光発電追跡装置の列に組み込まれ、ばね平衡アセンブリは、列の第１の端部においてまたは近くでトルクチューブまたはねじり梁に接続され、第１のばねを組み込んだ第１のばね平衡アセンブリと、列の第２の端部においてまたは近くでトルクチューブまたはねじり梁に接続され、第２のばねを組み込んだ第２のばね平衡アセンブリと、を備える。
【0011】
典型的な実施形態において、太陽光発電追跡装置アセンブリは、支柱と、支柱に接続されたトルクチューブまたはねじり梁と、トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた取り付け機構と、トルクチューブまたはねじり梁に接続された駆動システムと、トルクチューブまたはねじり梁に接続されたばねと、を備える。１以上の太陽電池モジュールは、取り付け機構に取り付けられる。ばねは、ドローバスプリング、引っ張りばね、及び／または板ばねであることができる。
【0012】
典型的な実施形態において、太陽光発電追跡装置アセンブリは、さらにトルクチューブまたはねじり梁に取り付けられたダンパブラケットアセンブリを備え、ばねは、ダンパブラケットアセンブリに組み込まれる。典型的な実施形態において、太陽光発電追跡装置アセンブリは、トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられる少なくとも１つのダンパを備え、ばねは、ダンパに組み込まれる。太陽光発電追跡装置アセンブリは、トルクチューブまたはねじり梁を支柱に取り付ける少なくとも１つの軸受ハウジングを有し、ばねは、軸受ハウジングに設置される。典型的な実施形態において、ばねは、軸受ハウジングに組み込まれる。太陽光発電追跡装置アセンブリは、さらにトルクリミッタアセンブリを備える。
【0013】
典型的な実施形態において、太陽光発電追跡装置アセンブリは、さらに少なくとも１つの上部ブラケット及び少なくとも１つの下部ブラケット、少なくとも１つのばね、ダンパ及びブラケット取り付け手段を含む、ばね平衡アセンブリを備える。ばねは、第１の端部と第２の端部を有する。ばねの第１の端部は、上部ブラケットに取り付けられ、ばねの第２の端部は、下部ブラケットに取り付けられる。ダンパは、第１の端部と第２の端部を有する。ダンパの第１の端部は、上部ブラケットに取り付けられ、ダンパの第２の端部は、ダンパがばねと実質的に平行に設置されるように、下部ブラケットに取り付けられる。ブラケットは、上部ブラケットに取り付けられ、トルクチューブまたはねじり梁は、ばね平衡アセンブリをトルクチューブまたはねじり梁に接続するためにブラケットに挿入される。
【0014】
太陽電池アレイの典型的な実施形態は、少なくとも１つの追跡装置列を備える。それぞれの追跡装置列は、少なくとも１つの支柱と、支柱に接続された少なくとも１つのトルクチューブまたはねじり梁と、トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた取り付け機構と、トルクチューブまたはねじり梁に接続された駆動システムと、列の第１の端部においてまたは近くにおいてトルクチューブまたはねじり梁と接続された第１のばねと、列の第２の端部においてまたは近くにおいてトルクチューブまたはねじり梁に接続された第２のばねと、を備え、第２の端部は、第１の端部と向かい合っている。１以上の太陽電池モジュールは、太陽電池アレイの取り付け機構に取り付けられることができる。ばねは、ドローバスプリング、引っ張りばね及び／または板ばねであることができる。
【0015】
典型的な実施形態において、太陽電池アレイは、さらにトルクチューブまたはねじり梁に取り付けられたダンパブラケットアセンブリを備え、ばねは、ダンパブラケットアセンブリに組み込まれる。典型的な実施形態において、太陽電池アレイは、さらにトルクチューブまたはねじり梁に取り付けられる少なくとも１つのダンパを備え、ばねは、ダンパに組み込まれる。太陽電池アレイは、トルクチューブまたはねじり梁を支柱に取り付ける少なくとも１つの軸受ハウジングを有し、ばねは、軸受ハウジングにおいて設置される。典型的な実施形態において、ばねは、軸受ハウジングに組み込まれる。太陽電池アレイは、さらにトルクリミッタアセンブリを備える。
【0016】
太陽電池アレイは、列の第１の端部においてまたは近くで、トルクチューブまたはねじり梁に接続され、第１のばねを組み込む第１のばね平衡アセンブリと、列の第２の端部においてまたは近くで、トルクチューブまたはねじり梁に接続され、第２のばねを組み込む第２のばね平衡アセンブリと、を有する。それぞれのばね平衡アセンブリは、少なくとも１つの上部ブラケット及び少なくとも１つの下部ブラケットと、少なくとも１つのばねと、ダンパと、ブラケットとを備える。ばねは第１の端部と第２の端部を有する。ばねの第１の端部は、上部ブラケットに取り付けられ、ばねの第２の端部は、下部ブラケットに取り付けられる。ダンパは、第１の端部と第２の端部を有する。ダンパの第１の端部は、上部ブラケットに取り付けられ、ダンパの第２の端部は、ダンパが、ばねと実質的に平行に設置されるように、下部ブラケットに取り付けられる。ブラケットは上部ブラケットに取り付けられ、トルクチューブまたはねじり梁は、ばね平衡アセンブリをトルクチューブまたはねじり梁に接続するためにブラケットに挿入される。
【0017】
典型的な実施形態において、ばね平衡アセンブリは、トルクチューブまたはねじり梁上に滑り可能に取り付けられるように構成された偏心圧縮ブッシングであって、成形した外側軸受ハウジングは、偏心圧縮ブッシングに取り付けられるように構成され、１以上の圧縮コードは、エラストマ材料で作られる。偏心圧縮ブッシング及び成形した外側軸受ハウジングは、太陽光発電追跡装置アセンブリの回転動作の間、振動の減衰を提供することができる。圧縮コードの柔軟な材料は、ゴムまたは別のエラストマである。典型的な実施形態において、ブッシングは、１以上の実質的に平坦な表面を備える八角形の内側表面を有し、軸受ハウジングは、１以上の葉部を有し、１以上の空間は、実質的に平坦な表面と葉部の間で画定されている。圧縮コードは、実質的に平坦な表面及び葉部の間の空間に配置されている。
【0018】
典型的な実施形態において、ブッシングは、八角形の内側断面と、四葉の実質的に円形の外側断面を有する。軸受ハウジングは、実質的に正方形形状であり、ばね平衡アセンブリは、トルクチューブまたはねじり梁の回転を少なくともプラスマイナス４５°まで可能とする。典型的な実施形態において、ブッシングは、八角形の内側断面と、三葉の実質的に三角形の外側断面を有し、ばね平衡アセンブリは、トルクチューブまたはねじり梁の回転を少なくともプラスマイナス６０°まで可能とする。外側軸受ハウジングは、実質的に正方形状、実質的に六角形及び実質的に三葉の円形の１つである。
【0019】
ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態は、１以上の葉部を有する軸受ハウジングを含み、ブッシングは、１以上の空間がブッシング及び葉部の間で画定されるように軸受ハウジング内に配置され、１以上の圧縮コードは、柔軟な材料で作られる。圧縮コードは、ブッシング及び葉部の間の空間に配置される。
【0020】
典型的な実施形態において、ばね平衡アセンブリは、軸受ハウジングと、軸受ハウジング内に配置され、トルクチューブまたはねじり梁に滑り可能に取り付けられるように構成されたブッシングとを備える。ばね平衡アセンブリは、さらに少なくとも１つのコイルばねと回転ストッパとを備える。ブッシングは、エラストマ材料で作られ、１以上の空気空間を画定する。典型的な実施形態において、ばね平衡アセンブリは、さらに少なくとも１つの回転ストッパを備える。軸受ハウジングは、エラストマ材料で作られ、さらに少なくとも１つの回転ストッパを備える。
【0021】
したがって、太陽光発電追跡装置及び太陽電池アレイのためのばね平衡アセンブリ及びバランスシステムが提供されることがわかる。開示されたアセンブリ、システム及び方法は、デッドスペースを排除し、複雑性を減少し、必要とする構造材料を少なくし、駆動力を最小化し、ねじりたわみを少なくする改良されたバランスシステムを提供する。これらの及び他の特徴及び利点は、類似の符号は、全体を通して類似の部分を示す、添付図面に沿った、次の詳細な説明の報告から認識されるであろう。
【0022】
本開示の上述の特徴及び目的は、類似の符号が類似の要素を示す、添付図面と併せた、次の説明を参照してさらに明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本開示による太陽光発電追跡装置アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図2A】本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図3】トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられて示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の側面図である。
【図4】太陽光発電追跡装置アセンブリに取り付けられて示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図5A】本開示による拡張ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図6】トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられて示される本開示による拡張ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図7】トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられて示される本開示による拡張ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の側面図である。
【図8】太陽光発電追跡装置アセンブリに取り付けられて示される本開示による拡張ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の側面図である。
【図9】太陽光発電追跡装置アセンブリに取り付けられて示される本開示による拡張ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図10】本開示による一体化したばね平衡軸受アセンブリの典型的な実施形態の断面図である。
【図11】本開示による一体化したばね平衡軸受アセンブリの典型的な実施形態の断面図である。
【図12】本開示による一体化したねじりばね平衡軸受アセンブリの典型的な実施形態の側面図である。
【図13A】本開示によるばね平衡アセンブリの軸受ハウジングの典型的な実施形態の上面図である。
【図14A】本開示による一体化したばね平衡軸受アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図15A】本開示によるばね平衡アセンブリの軸受ハウジングの典型的な実施形態の斜視図である。
【図16A】本開示によるばね平衡アセンブリのブッシングの典型的な実施形態の斜視図である。
【図17A】本開示によるばね平衡アセンブリの圧縮コードの典型的な実施形態の斜視図である。
【図18A】圧縮コードなしで示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の正面断面図である。
【図19】本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図20A】本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の正面断面図である。
【図21】トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられて示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図22】太陽光発電追跡装置アセンブリに取り付けられて示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図23A】本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の正面断面図である。
【図24】トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられて示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【図25】太陽光発電追跡装置アセンブリに取り付けられて示される本開示によるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
次の段落において、実施形態は、縮尺通りに描かれない、添付図面を参照して実施例によって詳細に記載され、描かれた構成要素は、お互いに比例して描かれる必要がない。この記載を通して、示される実施形態及び実施例は、本開示の限定としてというよりむしろ例として考えられるべきである。本明細書で用いられるように、「本開示」は、本明細書で記載される実施形態のいずれか１つ及びすべての均等物をいう。さらにこの文書を通して開示の様々な態様の参照は、すべての権利主張した実施形態または方法が参照した態様を含まなければならないことを意味しない。
【0025】
１以上のばね平衡アセンブリを組み込む太陽光発電追跡装置は、ここから記載されるであろう。本明細書で記載されるばね平衡アセンブリは、大きな回転を許容し、トルクチューブまたはトルク梁アセンブリに取り付けられる光捕集器のぶら下げおもりを相殺するように設計される。図１で示されるように、典型的な太陽光発電追跡装置アセンブリ１２は、そこに取り付けられるＰＶモジュールまたは光捕集器を支持できる限り、任意の形状であり、任意の材料で構成される少なくとも１つの支柱３２を備える。太陽光発電追跡装置アセンブリ１２の典型的な実施形態は、２つの空間的に離れた支柱３２を含む。トルクチューブまたはねじり梁３４または他の追跡構造は、支柱に接続される。より具体的に、ねじり梁３４は、２つの支柱を橋渡しし、軸受ハウジング３６及び任意の適切な締め具を含む軸受ハウジングアライメントによって支柱３２に取り付けられることができる。
【0026】
トルクチューブまたはねじり梁３４は、多数の接続された梁を含む、取り付けラックまたは他の取り付け機構を支持する、任意の形状またはそれに適した形態であり、典型的な実施形態において、円形、正方形、または六角形形状断面を有する。トルクチューブまたはねじり梁３４は、円形の、曲線的な、卵形の、正方形の、長方形の、三角形の、五角形の、六角形の、及び八角形の形状を含むがこれに限定されない任意の断面形状であることができる。ぶら下げおもりを有するシステムにおいて、ぶら下げ負荷トルクは、システムが回転するとき変わる。
【0027】
回転軸４０は、回転軸４０の周りを旋回または回転する、トルクチューブまたはねじり梁３４を通って延在する。太陽電池モジュール４２は、クランプまたは取り付けブラケット３５を使ってトルクチューブまたはねじり梁３４かまたはモジュール取り付けブラケットアセンブリまたは他の取り付け装置によって取り付けラックに取り付けられる、太陽光発電追跡装置１２に取り付けられることができる。太陽光発電追跡装置は、２重のまたは多数の梁ねじれ構造配置において、１以上のトルクチューブまたはねじり梁を用いることができることに留意すべきである。そのような実施形態において、追跡装置は、その長さに沿って延びる２以上のねじり梁を有するであろう。多数の追跡装置の列は、列の長さに沿って延びる２以上のねじり梁を有することができる。
【0028】
取り付けラック（図示せず）は、トルクチューブまたはねじり梁３４に取り付けられる。典型的な実施形態において、取り付けラックは、前フレーム支持と後フレーム支持を含む（図示せず）。前フレーム支持は、トルクチューブまたはねじり梁の第１の側面に配置され、後フレーム支持は、トルクチューブまたはねじり梁の第２の反対の側面に配置される。
【0029】
太陽光発電追跡装置１２は、歯車ラック１４を含む歯車駆動機械システムを有することができる。機械システムは、例えばトルクリミッタクラッチなどのトルクリミッタ１８を組み込む歯車駆動システム１６を含むことができる。モータ１５は、直接トルクチューブまたはねじり梁３４を回転する、またはトルクチューブまたはねじり梁３４または別の梁構造を取り付けるモジュールを駆動する歯車ラック１４を駆動する歯車駆動システム１６を駆動するために提供されることができる。歯車ラック１４は、追跡装置の回転可能なトルクチューブまたはねじり梁へ付加する平歯車ラックまたはＤリングチェーンドライブであることができる。それゆえ、歯車駆動システムによって、作動されたとき、追跡装置は回転する。第２、第３など、追跡装置アセンブリ１２と同様な機械ユニットは、分離した及び同様なねじ歯車アセンブリを備える駆動シャフト２５に接続されることができる。これは、歯車駆動機械システムのいくつかの機械ユニットで繰り返すことができる。
【0030】
典型的な太陽光発電追跡装置アセンブリ１２は、さらにねじり力の解放を制御し、太陽光発電追跡装置アセンブリのゆっくり動かす歯車ラックにおいて、または近くで組み込まれる１以上のダンパ５８を備えることができる。ダンパ５８は、アレイの端部のストッパとして２つの機能を果たし、任意の配置において設置されたダンパは、ねじり解放反応速度を調整し、ヒンジモーメント負荷に抵抗するのに役立つように設計されることができる。典型的な実施形態において、ばねは、少なくとも１つのダンパに一体化される。追加のブラケットは、提供され、ダンパ５８は、追跡装置１２のねじりチューブ３４と支柱３２の間で接続されることができる。ダンパ５８は、追跡装置がオーバートルク解放イベントの間回転する率を制御するために、歯車ドライブに組み込まれることができる。システムが回転できることによってねじれが解放されとき、アレイが動くために許容される速度は、クラッチの滑り摩擦によって、または外部ダンパによってまたは両方によって制御されることができる。ばねは、１以上のダンパブラケットに組み込まれることができる。
【0031】
図２Ａ乃至９を参照しながら、ばね平衡アセンブリ１０及び１０ａの典型的な実施形態は、ここから記載されるであろう。ばね平衡アセンブリの典型的な実施形態は、上部ブラケット６２、下部ブラケット６４、ダンパ６６、ブラケット６８、及びドローバスプリング、引っ張りばね、板ばねまたはその他の適切なタイプのばねである、ばね７０を含む。ばね７０は、上部ブラケット６２及び下部ブラケット６４の間に設置される。より具体的に、ばね７０の第１の端部は、上部ブラケットに直接または間接に取り付けられ、ばね７０の第２の端部は、下部ブラケット６４に直接または間接に取り付けられる。図２Ａ及び２Ｂで最もよく見られるように、ばねホルダ７２は、ばね７０を上部または下部ブラケット６２、６４に繋げて用いられる。代わりに、図５Ａ及び５Ｂで最もよく見られるように、ばね平衡アセンブリ１０ａのばね７０は、上部及び下部ブラケット６２、６４に直接接続される。
【0032】
典型的な実施形態において、ダンパ６６は、ばね７０と実質的に平行に設置される。より具体的にダンパ６６の第１の端部は、上部ブラケット６２に取り付けられ、ダンパ６６の第２の端部は、下部ブラケット６２に取り付けられる。典型的な実施形態において、ブラケット６８は、上部ブラケット６２に取り付けられ、ブラケットに挿入されるトルクチューブまたはねじり梁３４にあった大きさと形状である。ブラケットのこの形態は、トルクチューブまたはねじり梁への素早く容易な取り付けと、太陽光発電追跡装置にばね平衡アセンブリを組み込むことを提供する。１以上のブラケット６８が用いられ、典型的な実施形態は、トルクチューブまたはねじり梁３４へばね平衡アセンブリを取り付けるために２以上のブラケット６８を用いることを留意すべきである。相殺ばね及びダンパは、同様な効果を備えて同じまたは異なる配置で支柱に、分離したブラケットによって取り付けられることができる（図示せず）。
【0033】
図３乃至４及び６乃至９に示されるように、拡張ばね平衡アセンブリ１０または１０ａは、追跡装置のトルクチューブまたはねじり梁へ、ばね平衡アセンブリを取り付けることによって太陽光発電追跡装置に組み込まれることができる。上述のように、ばね平衡アセンブリ１０は、アセンブリの上部フレームの１以上のブラケット６８によって太陽光発電追跡装置に接続される。より具体的に、ブラケットは、トルクチューブまたはねじり梁に合う大きさと形状なので、追跡装置へばね平衡アセンブリを取り付けるためにトルクチューブまたはねじり梁（またはブラケットの開口に挿入されるチューブまたは梁）上に滑ることができる。図４、６及び９で最もよく見られるように、ばね平衡アセンブリは、また低いブラケット７４を用いて１以上の配置で支柱に固定されることができる。より具体的に、上部フレームは、それを支柱の上部に取り付けるためにピン、ねじ山締め具、または他のタイプの締め具を含むことができ、下部フレームは、支柱の周りに適合する１以上の追加の低いブラケット７４を有することができ、支柱の下部においてまたはその近くの配置で、それをそこに取り付ける。
【0034】
典型的な実施形態において、平衡アセンブリ１０、１０ａは、太陽光発電追跡装置の１以上の列を備える太陽電池アレイに組み込まれることができる。太陽電池アレイは、列の間の機械結びつきなく、個々にモータ付きの追跡装置を含むことができる。アレイは、結びつけられた太陽光発電追跡装置の多数の列からなる太陽光発電追跡装置の複数の列を含むことができる。より具体的に、多数の太陽光発電追跡装置は、機械的に大きなアレイ形態に結びつけることができ、それらは、１つのモータ及び追跡装置コントローラによって駆動されて、揃って動作する。典型的な実施形態において、１つのばねは、追跡装置列の第１の端部においてまたは近くで、トルクチューブまたはねじり梁に接続され、別のばねは、列の第２の端部においてまたは近くで、トルクチューブまたはねじり梁に接続される。上記議論のように、それぞれのばねは、ばね平衡アセンブリまたはダンパまたは軸受ハウジングアセンブリに組み込まれる。
【0035】
典型的な実施形態は、２つのドローバスプリングが、追跡装置列の端部に向かって設置される形態を含む。ドローバスプリングは、ダンパブラケットアセンブリに組み込まれるまたは分離したブラケットでダンパから分離して設置される。典型的な実施形態は、２つの圧縮ドローバスプリングが追跡装置列の端部に向かって設置される形態を含む。圧縮ドローバスプリングは、ダンパブラケットアセンブリに組み込まれるまたは分離したブラケットでダンパから分離して設置される。典型的な実施形態は、２つの板ばねが追跡装置列の端部に向かって設置される形態を含む（図示せず）。板ばねは、ダンパブラケットアセンブリに組み込まれるまたは分離したブラケットでダンパから分離して設置される。典型的な実施形態において、小さいドローバ、引っ張りまたは板ばねは、それぞれの軸受ハウジングにおいて設置される。ばねは、また軸受ハウジングのストップブロックと一体化されることができる。典型的な追跡装置は、軸受ハウジングと一体化するねじりばね回転軸及び／または軸受ハウジングと一体化しないが、動作を相殺するねじりばね回転軸を含むことができる。
【0036】
上記された非エラストマばね平衡アセンブリ実施形態を組み込む太陽光発電追跡装置は、固有の振動の減衰をする機構を有する。太陽光発電追跡装置におけるダンパ及びそれらの使用は２０１７年２月２８日に発行された米国特許第９，５８１，６７８号に詳細に記載され、その全てを援用する。図１で最もよく見られるように、典型的な太陽光発電追跡装置は、ねじり力の解放を制御し、太陽光発電追跡装置アセンブリをゆっくり動かすために歯車ラックにおいてまたは近くにおいて組み込まれるダンパを備えることができる。ダンパは、追跡装置がオーバートルクイベントの間、回転する率を制御するために歯車ドライブにおいて組み込まれることができる。最大角停止は、その後歯車ラックによってだけでなく、歯車ラックにおけるダンパによってまたは太陽光発電追跡装置１２の列の端部におけるストッパによって抵抗され、それによって歯車ラック６０のねじれ負荷を分け、ねじれチューブ３４の多数の点によってねじれ負荷を分配する。ダンパ５８は、アレイの端部においてストッパとして２つの機能を果たし、または任意の配置に設置されたダンパは、ねじれ解放反応速度を調整し、ヒンジモーメント負荷に抵抗するのに役立つように設計されることができる。
【0037】
今、図１０を参照しながら、個々のコイルばね及び回転ストッパを用いる一体化したばね平衡アセンブリの典型的な実施形態は、これから記載されるであろう。ばね平衡アセンブリ１１０は、固有の振動の減衰を提供せず、追加のダンパは、動作の速度または振動を制御するために必要とされる。ばね平衡アセンブリ１１０は、断面図で示されるように、太陽光発電追跡装置のトルクチューブまたはねじり梁上に滑る上部の丸い部分１６６及び低い部分１６８を含むハウジング１６２を有する。アルミニウムまたは他の適切な構造材料の内側層１７４は、ハウジング１６２の上部１６６内に配置され、上部１６６と内側層１７４の間の円形ポリマ軸受材料層１６７がある。内側層１７４の内側表面は、太陽光発電追跡装置のトルクチューブまたはねじり梁にあう大きさと形状である。典型的な実施形態において、内側層１７４の内側表面は、八角形の断面を有し、外側表面は、実質的に円形断面を有する。
【0038】
ハウジング１６２の低い部分１６８は、２つのコイルばね１７０、ストップブロック１６４を含み、取り付けボルト１７２または他の締め具機構を組み込むための底面を有する。より具体的に、ストップブロック１６４は、内側層１７４の直接下のばね平衡アセンブリ１１０の中心に設置される。ストップブロック１６４は、ストップブロック１６４の右側に隣接する１つのコイルばね１７０及びストップブロック１６４の左側に隣接する他のコイルばね１７０を備える、コイルばね１７０によってそれぞれの側面に位置する。ばね平衡アセンブリ１１０のこの２重のばね及びストッパ設計は、有利に２つの方法で回転１７６の角度に沿ったトルクチューブまたはねじり梁の回転を制限する。それぞれのコイルばね１７０は、回転抵抗を提供し、回転の方向によって、右側のコイルばねまたは左側のコイルばねは圧縮して最も低い位置にあることができる。また、トルクチューブまたはねじり梁が回転するとき、回転は、ストップブロック１６４がばね平衡アセンブリ１１０のハウジング１６２の低い部分１６８の側面に当たるとき制限される。
【0039】
図１１は、ラジアル弾性ブッシングを備えるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態を描く。この実施形態は、またエラストマのばねヒステリシスの欠陥によって、固有の振動の減衰を提供する。ばね平衡アセンブリ２１０は、ハウジングの内部構造の一部としてストッパ２６４を有するハウジング２６２を備える。典型的な実施形態において、ハウジング２６２は、アルミニウム、鋳鉄または別の適切な構造材料で作られる。弾性ポリマ材料から構成される実質的に丸い中間層２７０が、ハウジング２６２内に配置される。中間ポリマ層２７０は、そこに配置された１以上の空気空間２７２を画定する。典型的な実施形態において、空間的に離れ、中間層２７０の周りに延在する複数の空気空間２７２がある。エラストマの中の金属チューブ鋳造である、カプラ２６６は、中間層２７０の内側表面に隣接して配置される。カプラ２６６は、太陽光発電追跡装置のトルクチューブまたはねじり梁を滑る大きさ及び形状で、典型的な実施形態において、八角形の断面を有する。
【0040】
典型的な実施形態において、ハウジング２６２は、延在する側面と実質的に平坦な基礎部を備える実質的な円形である。中間層２７０と金属チューブ２６６を収納する円形部分の底部においてストッパ２６４を有するように設計される。ハウジング２６２は、またストッパ２６４の直接下に設置される基礎部分の中央リブ２７４を有する。典型的な実施形態は、カプラ２６６に少なくとも１つの回転ストッパ２６８を含む。回転ストッパ２６８は、カプラ２６６のそれぞれの側面の底部の角のそれぞれに設置されることができる。ハウジング２６２は、有利に、少しの滑り表面もなく回転する。むしろ、トルクチューブまたはねじり梁は、回転の角度２７６（また図１で示される５４）の周りを回転するとき、ばね平衡アセンブリ２１０は、中間エラストマ層において曲がり、回転ばね力を提供する。トルクチューブまたはねじり梁がその限界まで回転するとき、カプラ２６６の回転ストッパ２６８の１つは、ハウジング２６２のストッパ２６４に当たる。金属ストッパの間のエラストマは、回転の柔らかいストッパのように振る舞う。
【0041】
図１２、１３Ａ、１３Ｂを参照しながら、一体化した長軸エラストマねじりばねと固有の振動の減衰を提供する表面軸受を備えるばね平衡アセンブリがここから記載されるであろう。ばね平衡アセンブリ３１０は、軸受ハウジング３６２及び２つの八角形形状の金属に接合された内側エラストマチューブ３７４または軸受ハウジング３６２の内側のポリマ軸受層３６７上で回転するエラストマチューブ３７４のそれぞれの端部におけるプラスチックインサートを備える。典型的な軸受ハウジング３６２は、上部の丸い部分３６６と取り付けボルト３７２または他の締め具機構を組み込むための底面を有する低い部分３６８を含む。ハウジング３６２は、アルミニウム、鋳鉄、加工されたポリマまたは他の適切な材料で作られる。上部及び低い部分３６６、３６８は接続され、全部のハウジング３６２は、円形の内部を形成する。円形の軸受層３６７は、ハウジング３６２の内部の端部に配置され、ポリマ軸受材料で作られる。内側エラストマねじりチューブ３４は、円形のポリマ軸受材料３６７と対になる実質的に円形断面を備える外側表面と、トルクチューブまたはねじり梁３４上に滑り、回転可能に合わせられたそれぞれの端部において２つの成形したインサートの大きさにされ、接合される内側表面を有する。典型的な実施形態において、内側表面は、八角形の断面を有する。
【0042】
エラストマねじりチューブ層３７４は、軸受ハウジング３６２に合う少なくとも１つの一体化して形成された突起部を有する。典型的な実施形態において、ねじりチューブ３４は、中央において軸受ハウジング３６２に固定されて保持される一方、それぞれの端部は、トルクチューブまたはねじり梁に合わせられる。この実施形態において、ねじりチューブは、どちらの方向にも回転するため、相殺回転力を作り出す軸受ハウジングに対して、エラストマねじりばね３７４をねじる。エラストマねじりチューブ３７４は、ハウジング３６２の上部３６６の穴に連結する反回転タブ３７６によってハウジング３６２の中に固定される。回転ストッパ３６４は、所望の回転角限界に到達したとき、ノッチ３６５において、軸受ハウジング３６２に係合する。ばね平衡アセンブリ３１０の設計は、有利に回転軸に平行なねじりばね層３７４を構成することによって、アセンブリの直径を最小化する。より具体的に、ストッパ３６４及び内側構造層３７４の表面の軸受端部は、ハウジング３６２の端部において設置され、それらの端部において、トルクチューブまたはねじり梁の形状に合わせられる。合わせられた端部は、中央においてハウジング３６２に接続されるエラストマチューブにぴったりにされる。
【0043】
今、図１４Ａ乃至１７Ｄを参照しながら、平衡ばね力と固有の振動の減衰を提供するばね平衡アセンブリがこれから記載されるであろう。本明細書で詳細に議論されるように、ばね平衡アセンブリ４１０は、回転平衡ばね力と振動を減衰する能力の両方を提供するために１以上の圧縮コード４７８を組み込む。典型的な実施形態において、圧縮コード４７８は、例えばゴムなどのエラストマ材料である柔軟な材料で作られる。ゴムまたは他のエラストマ材料のヒステリシスの欠如は、自然な振動の減衰を提供し、いくつかの場合において、ダンパを用いる必要性を取り除く。圧縮コードは、実質的に正方形の軸受ハウジング及び実質的に丸いブッシングを有するアセンブリに組み込まれる。アセンブリ４１０は、大きな回転を許容し、例えば太陽電池モジュールを取り付ける太陽光発電追跡装置など重いものを相殺するように設計される。より具体的に、正方形の設計により、回転動作は、プラスマイナス約４８°まで回転できる。
【0044】
アセンブリ４１０は、トルクチューブまたはねじり梁上に滑ることができるような、またはトルクチューブまたはねじり梁がブッシング４７０を通って滑ることができるにされている大きさと形状のブッシング４７０を含む。ブッシング４７０の内側表面４７２は、トルクチューブまたはねじり梁の断面形状に対応する任意の適切な形状であることができる。典型的な実施形態において、ブッシング４７０の内側表面４７２は、八角形状を有し、外側表面４８０は、回転するとき圧縮コード４７８を圧縮するように実質的に四葉４８６で丸まっている。ばね平衡アセンブリ４１０は、また軸受ハウジング４７６を含む。ブッシング４７０は、軸受ハウジング４７６とブッシング４７０と軸受ハウジング４７６の間に位置する圧縮コード４７８内に配置される。軸受ハウジング４７６は、任意の適切な形状であることができ、典型的な実施形態において、４つの丸い角を備える実質的に正方形形状である。
【0045】
典型的な実施形態において、ブッシング４７０は、４つの圧縮コード４７８と併せて軸受ハウジング４７６内に配置され、それぞれの圧縮コードは、軸受ハウジング４７６の角４８４に隣接して設置される。より具体的に図１４Ａ及び１４Ｂに最もよく見られるように、ブッシング４７０が軸受ハウジング４７６に配置されたとき、ブッシングの外側表面４８０と軸受ハウジングの丸まった角４８４の内側表面の間に画定される４つの空間４８２がある。それぞれの圧縮コード４７８は、圧縮コードがブッシング４７０と軸受ハウジング４７６の間にしっかりと配置されるように、空間４８２に設置される。ブッシング４７０の外側表面４８０のおおよそ丸まった四葉は、空間４８２に対応して位置された平坦な部分４８８を有し、圧縮コード４７８がブッシングの平坦な部分にかかっている。
【0046】
図１６Ｂで最もよく見られるように、典型的な実施形態において、ブッシング４７０は、ブッシングのさらなる葉部４８６における比較的厚い断面より、それぞれの平坦な部分４８８における比較的薄い断面を有し、ブッシングの外側表面４８０は、平坦な部分４８８とさらなる丸まった部分、または葉部４８６の間を互い違いにする。薄い断面は、ブッシング４７０の平坦な部分４８８における圧縮コード４７８を収容するように設計される。図１６Ａ及び１６Ｂで最もよく見られるように、ブッシング４７０のそれぞれの平坦な部分４８８は、１つの葉部４８６から隣の葉部４８６への遷移部４９０を画定する。
【0047】
ブッシング４７０が回転したとき、圧縮コード４７８の両方は、相殺回転ばね力を提供するために回転し、圧縮する。この力は、エラストマのデュロメータ（硬さ）及びブッシング４７０と圧縮コード４７８を封入する軸受ハウジング４７６の形状関係の関数である。この実施形態において、ばね軸受は、トルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた装置のぶら下げ回転おもりに反対に作用するように設計される。ぶら下げおもりは、回転角、重さ、及び回転中心からのおもりの距離の正弦関数である。それゆえトルクチューブまたはねじり梁に取り付けられた光捕集器によって発生されたモーメント力の結果として、トルクの大きさに対応する回転角の正弦関数に近い抵抗プロファイルを提供するために、エラストマばね軸受アセンブリのばね力プロファイルを設計する利点がある。
【0048】
ばね平衡アセンブリ４１０は、有利にプラスマイナス４８°回転でき、小さな外側包装材料と４つの圧縮コードから利益を得る。プラスマイナス４８°の回転を必要とする用途は、ぶら下がりおもりを最小化する中心回転軸の小さな半径とばねとダンパ負荷が４つの圧縮コードと共有されることによって、この設計から利益を得る。
【0049】
図１８Ａ乃至２２に示されるように、ばね平衡アセンブリ５１０の別の典型的な実施形態は、円形の三葉軸受ハウジング及び修正ルーロの三角形ブッシング５７０の圧縮コード５７６を組み込むことによって固有の振動の減衰を提供する。いくつかの用途において、アセンブリ５１０が、促進するプラスマイナス６３°までの回転が必要とされる。
【0050】
太陽光発電追跡装置アセンブリ１２のトルクチューブまたはねじり梁３４が回転するとき、ダンパコード５７８は、ブッシング５７０が回転角５９２の周りを回転し、軸受ハウジング５７６が固定した位置に残るとき縮む。より具体的に、ブッシング５７０が回転し、ブッシングの三葉部５８６が、固定軸受５７６に対して適切な位置に移るとき、それぞれのダンパコード５７８は、空間５８２がそれぞれの葉部５８６の変化位置によって大きさが小さくなるので、軸受ハウジング５７６の内側壁とブッシング５７０の葉の表面５８６の間で縮む。圧縮コード５７８が、それらの最大圧縮率に到達するとき、それらは回転ばね力とエラストマ材料のヒステリシスの欠如によって、圧縮解放の振動の減衰を提供する。圧縮コード５７８は、例えばゴムなどエラストマ材料である、柔軟な材料で作られる。ゴムまたは他のエラストマ材料のヒステリシスの固有の欠如は、自然な振動の減衰を提供し、ダンパを用いる必要性を取り除く。アセンブリ５１０は、大きな回転を許容し、例えば太陽電池モジュールを取り付ける太陽光発電追跡装置などのものからぶら下がりモーメント負荷を相殺するように設計される。
【0051】
ばね平衡アセンブリ５１０は、トルクチューブまたはねじり梁上に滑ることができるような、またはトルクチューブまたはねじり梁がそれを通って滑ることができる大きさと形状にされたブッシング５７０を含む。典型的な実施形態においてブッシング５７０の内側表面５７２は、八角形状を有する。ブッシング５７０は、実質的に三角形の断面を有し、外側表面５８０は三角形の側面を構成する３つの主に平坦な部分５８８及び３つの丸まった部分または三角形の角度を構成する葉部５８６を有する。軸受ハウジング５７６は、６つの平坦な側面部分５７４と６つの隅５８４を備える実質的に六角形の断面を有する。軸受ハウジング５７６は、角の角度が全て等しくないように、設計される。典型的な実施形態において、下部の角は、上部の角より角度が小さい。
【0052】
典型的な実施形態において、ブッシング５７０は、ブッシング５７０の葉部５８６のそれぞれが、軸受ハウジング５７６の内部の隅５８４を交互にする３つの１つに隣接して設置されるように、軸受ハウジング５７６内に配置される。図１８Ａで最もよく見られるように、アセンブリ５１０のこの形態において、ブッシング５７０のそれぞれの平坦な部分５８８は、空間５８２がそれぞれの平坦な部分５８８とそれぞれの内部の隅５４８に間に画定されるように、軸受ハウジング５７６の内部の隅５８４を交互にする他の３つの１つに面して設置される。
【0053】
ブッシング５７０は、図２３Ａ乃至２５で示される軸受ハウジング６７６の別の実施形態で使われることができる。ばね平衡アセンブリ５１０ａのこのバリエーションにおいて、軸受ハウジング６７６は、３つの葉部６８６を備える実質的に円形で、ブッシング５７０は、空間５８２がそれぞれの平坦な部分５８８及びそれぞれの葉部６８６の間に画定されるように、ブッシング５７０の３つの主に平坦な部分５８８のそれぞれが葉部６８６の１つに面して設置されるように、軸受ハウジング６７６内に配置される。３つの葉部を備えるおおよそ丸い軸受ハウジングを組み込みことにより、大きな回転角において、六角形設計よりよく圧縮コードを封入する。
【0054】
ブッシング５７０が回転するとき、圧縮コード５７８の両方は、回転し、小さい空間に縮み、ばね力を相殺することをもたらす。トルクチューブまたはねじり梁３４に取り付けられた装置のぶら下げおもりは、回転軸の中心周りのモーメント力を作り出すので、ばね設計は、回転したとき装置によって作り出されるモーメント力に等しく反対に作用するために最適に組み立てられる。相殺力は、質量中心周りのモーメント力であり、それゆえ回転角の正弦関数である。装置のぶら下げおもりによって作り出されるモーメント力は、ＳＩＮ×角度×重さ×質量中心からの距離に等しい。これは、振幅を備える正弦関数を記載する。対応する等しい相殺力を設計するために、結果による回転ばね力の形状は、正弦関数であるべきで、所望の振幅を得るために、回転の間の圧縮コードの圧縮と、さもなければデュロメータとして測定されるそれらの硬度として知られる、圧縮へのそれらの対応する抵抗の結果である。エラストマのデュロメータ、圧縮するときのその特性並びにブッシング及び圧縮コードを封入する軸受ハウジングの形状関係は、可変であり、正弦関数モーメント力抵抗曲線に近づけるように所望の相殺振幅を達成するために相互関係を有する。
【0055】
典型的な実施形態において、圧縮コード５７８は、ブッシング５７０と軸受ハウジング５７６の間に位置される。典型的な実施形態において、３つの圧縮コード５７８があり、それぞれの圧縮コードは、軸受ハウジング５７６の内部の隅５８４に隣接して設置される。より具体的に、図２０Ａで最もよく見られるように、それぞれの圧縮コード５７８は、ブッシング５７０の３つの平坦な部分５８８及び軸受ハウジング５７６の内部の隅５８４の間に画定される３つの空間５８２の１つに設置される。それぞれの圧縮コード５７８は、圧縮コードがブッシング５７０と軸受ハウジング５７６の間にしっかりと配置されるように、空間５８２に設置される。
【0056】
ばね平衡アセンブリ５１０は、有利に１２６°まで、またはプラスマイナス少なくとも６３°まで到達できる、太陽光発電追跡装置１２の大きな回転を許容する。太陽光発電追跡装置アセンブリ１２のトルクチューブまたはねじり梁３４が回転するとき、ブッシング５７０は、回転し、軸受ハウジング５７６は、固定された位置に残り、ダンパコード５７８は縮む。より具体的に、ブッシング５７０が回転軸５９２の周りを回転し、ブッシングの葉部５８６が固定軸受５７６に対して適切な位置に移るとき、それぞれのダンパコード５７８は、空間５８２が、それぞれの丸まった部分５８６の変化位置によって大きさが小さくなるので軸受５７６の内壁及びそれぞれの隅５８４とブッシング５７０の葉部５８６の端部との間で圧縮される。圧縮コード５７８は、それらの最大圧縮率に到達するので、それらはゴム材料のヒステリシスの欠如によって、振動の減衰を提供する。さらに、圧縮コード５７８は、それらの設計された回転限界に到達すると、さらに回転は、可能となるが、回転への抵抗は、回転がシステムの回転のためのソフトストップを作り出す限界値を超えるので、劇的に増加するように設計される。
【0057】
本明細書で記載されたばね平衡アセンブリの典型的な実施形態により、太陽光発電追跡装置のねじれリミッタ設計と併せて用いられるとき、ねじれリミッタは、システムのぶら下げおもり誘起トルクを加えた風の関数の代わりに風誘起トルクの関数として、単にねじれを解放することができる。これにより、システムのぶら下げおもりは、もはやねじれリミッタに適用されず、ねじれ力または結果として生じる解放速度を追加しないので、ねじれ解放のより正確な制御が可能となりシステムで必要な速度及び振動の減衰を最小化する。
【0058】
ねじれリミッタで用いられるばね平衡アセンブリの典型的な実施形態は、デッドスペースの必要性を排除し、電力プラントの密度と全体の土地利用効率を増加する。トルクリミッタと併せて用いられるとき、追跡装置の位置及びぶら下げおもりの可変は、リミッタに与えられるトルクの役割を果たすので、それらによりトルクリミッタは、さらに正確に予想通りに反応できる。またねじれ解放の動きになったときに、追加の可変のぶら下げおもりが動的な負荷を加えないので、トルク解放の間、追跡システムの速度は低下する。典型的な設計は、おもりを相殺することによって衝撃負荷を減らし、また追跡装置軸受の機械ストッパと係合するときソフトストップを作り出す。
【0059】
ねじれリミッタ、トルクリミッタ、ねじれ制限クラッチ、及びねじれ及びトルクリミッタを組み込んだ太陽光発電追跡装置は、２０１７年２月２８日に発行された米国特許第９，５８１，６７８号に詳細に記載され、その全てを援用する。典型的な歯車駆動システムは、トルク制限クラッチと少なくとも１つの歯車を含む歯車アセンブリを備える。典型的な実施形態において、太陽光発電追跡装置の歯車駆動システムは、太陽光発電追跡装置の第１の歯車ステージのトルク制限クラッチを組み込む。典型的な実施形態は、単一ステージの歯車駆動太陽光発電追跡装置を含み、歯車駆動システムは、太陽光捕集器アレイを直接回転する単一ステージのウォームギアドライブである。歯車アセンブリは、１方向ギアボックスを含み、トルクリミッタは、ギアボックス内に含まれるトルク制限クラッチである。トルクリミッタは、クラッチの形態において、ウォームギアドライブの出力と太陽光捕集器アレイの接続の間に設置される。典型的な実施形態は、また２または多数のステージの太陽光発電追跡装置を含む。歯車アセンブリは、少なくとも１つの歯車を含み、典型的な実施形態において、歯車は、ウォーム歯車である。
【0060】
典型的な実施形態において、トルク制限クラッチは、第１のステージのウォームギアの出力と第２のステージの歯車の接続の間に設置される。トルク制限クラッチは、太陽光発電追跡装置の第１の歯車ステージの出力の、歯車アセンブリの出力及び歯車駆動システムが太陽光発電追跡装置の歯車ラックに係合する位置の前に設置される。クラッチは、ウォーム歯車の２つのテーパ部に設置される。２つの鋼テーパは、ナットまたは他の調整機構によって調整可能なばね引っ張り下のウォーム歯車に係合する。クラッチの代わりにトルクリミッタは、双方向ギアボックスの入力において設置されるモータブレーキであることができる。トルクリミッタは、非対称入力／出力双方向ギアボックスに接続されるモータであり、ギアボックスの入力を駆動する効率は、出力から駆動されるとき、ギアボックスの効率より大きい。太陽光発電追跡装置は、プッシュ／プル連結された追跡装置であり、トルクリミッタは、線形スリップ装置である。太陽光発電追跡装置は、油圧システムを含むことができ、トルクリミッタは、圧力解放バルブである。典型的な実施形態において、トルク制限機構は、あらかじめ決められたトルクにおいてバックドライブする双方向歯車駆動モータアセンブリである。
【0061】
典型的な実施形態において、トルク制限クラッチは、太陽光発電追跡装置の１以上の列から構成されたアレイ配置に接続された複数の太陽光発電追跡装置に組み込まれる。典型的な実施形態において、１つのばねは、追跡装置列の第１の端部においてまたは近くでトルクチューブまたはねじり梁に接続され、別のばねは、列の第２の端部においてまたは近くでトルクチューブまたはねじり梁に接続される。上記で議論されるように、それぞれのばねは、ばね平衡アセンブリまたはダンパもしくは軸受ハウジングアセンブリに組み込まれる。上記議論された実施形態は、ねじれたわみが設計を制御し、複雑でない旋回及び構造の使用可能とするならば、有利に、追跡装置の駆動システムに応力が少なく、トルクチューブまたは太陽電池構造のたわみが少なく、トルクチューブまたはねじり梁で必要とされる材料を少なくすることを含む。
【0062】
それゆえ、例えば太陽光発電追跡装置などのシステムに組み込まれる、ばね平衡アセンブリ、システム、及び方法が提供されることがわかる。システム、装置、方法が典型的な実施形態に関して記載される一方で、本開示は、開示された実施形態に限定される必要がないことが理解されるべきである。説明に役立つ実施形態は、以上に記載されるが、当業者にとって様々な変更及び改良は本開示から逸脱しないでなされることができることが明らかである。
【0063】
前述の形態及び特化した構成要素または化学組成物のいずれかは、前の実施形態のシステムのいずれかで互いに交換可能に用いられることができることが理解されるべきである。請求項の精神及び範囲内に含まれる様々な改良及び類似の配置を包含する意図があり、その範囲は、全てのそのような改良及び類似の構造を含むように最大限広く解釈を認めるべきである。本開示は、次の請求項の任意の及び全ての実施形態を含む。添付された請求項において、本開示の本当の精神及び範囲にあるすべてのそのような変更及び改良を含む意図がある。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図24】
【図25】