AT404129B

AT404129B - Lens plate

Info

Publication number: AT404129B
Application number: AT147396A
Authority: AT
Original assignee: Windholz Johann
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 1998-08-25
Also published as: ATA147396A

Abstract

Lens plate 1 in the form of a single-piece, rectangular, homogeneous glass plate of colourless optical glass, acrylic glass (Plexiglass) or the like in which a multiplicity of lenses 2 of the same shape and optical configuration have been moulded by pressing, where one of the two surfaces of the plate 1 is flat or has only slight concave or convex areas in the corresponding regions of the lenses. In order to achieve a high concentration of sunlight and good protection against weathering influences, it is provided for the lenses 2 to be arranged directly behind and beside one another in grid form without spaces between the individual lenses 2. <IMAGE>

Description

AT 404 129 BAT 404 129 B

Die Erfindung betrifft eine Linsenplatte in Form einer einstückigen, rechteckigen, homogenen Glasplatte aus farblosem optischen Glas, Acrylglas (Plexiglas) oder dergleichen, in der eine Vielzahl von Linsen derselben Gestalt und optischen Konfiguration durch Pressen eingearbeitet ist, wobei eine der beiden Oberflächen der Platte eben oder mit nur leichten Einbuchtungen bzw. Auswölbungen in den entsprechenden Linsenbereichen gestaltet ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Linsenplatte sowie ihre Verwendung in Solaranlagen.The invention relates to a lens plate in the form of a one-piece, rectangular, homogeneous glass plate made of colorless optical glass, acrylic glass (plexiglass) or the like, in which a plurality of lenses of the same shape and optical configuration is incorporated by pressing, one of the two surfaces of the plate being flat or is designed with only slight indentations or bulges in the corresponding lens areas. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a lens plate and its use in solar systems.

Eine vergleichbare Linsenplatte sowie ein Verfahren zu deren Herstellung sind aus der GB 150 736 A bekannt. Hierbei werden teils gleich, teils unterschiedlich geformte Linsenelemente auf einem Band aus Glas hergestellt, die voneinander beabstandet sind und nach dem Erstarren des Glases herausgebrochen werden, um einzelne Linsen zu erhalten, wobei eine nachträgliche Bearbeitung der Linsen durch Abschleifen und Polieren erforderlich ist, um die überflüssigen Randbereiche zu entfernen.A comparable lens plate and a method for its production are known from GB 150 736 A. Partly the same, partly differently shaped lens elements are produced on a band of glass, which are spaced apart and are broken out after the glass has solidified in order to obtain individual lenses, a subsequent processing of the lenses by grinding and polishing being necessary in order to to remove unnecessary marginal areas.

Auf dem Gebiet der Solaranlagen sind verschiedene Einrichtungen zur Konzentration des Sonnenlichtes auf die Solarelemente dieser Anlagen bekannt. Hierfür werden entweder Reflektor- oder Linsensysteme eingesetzt, wobei das Solarelement entweder als Sonnenkollektor zur Heißwasser- oder Warmluftbereitung, oder als Solarzelle zur Gewinnung von Strom ausgebildet ist.Various devices for concentrating sunlight on the solar elements of these systems are known in the field of solar systems. Either reflector or lens systems are used for this, the solar element being designed either as a solar collector for hot water or hot air preparation, or as a solar cell for generating electricity.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Linsensystems in Form einer Linsenplatte, welche neben ihrer optischen Eignung zur effizienten Konzentration des Sonnenlichtes auf Solarelemente auch einen guten Schutz gegen Witterungseinflüsse, insbesondere auch Hagelschlag, aufweist und mit geringem Aufwand herstellbar ist.The object of the invention is to provide a lens system in the form of a lens plate which, in addition to its optical suitability for the efficient concentration of sunlight on solar elements, also has good protection against the effects of weather, in particular also hail, and can be produced with little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Unsen hintereinander und nebeneinander gesehen in Rasterform unmittelbar, ohne Zwischenräume zwischen den einzelnen Linsen, aneinander gereiht sind. Durch diese Maßnahmen im Sinne einer äußerst dichten Anordnung der Linsen kann der vorstehend angeführten Zielsetzung gut entsprochen werden, da wegen der eng nebeneinander erfolgenden Lichtbündelungen sowie auch der guten Ausleuchtung der Zwischenräume eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche der Linsenplatte zur Konzentration des Sonnenlichtes auf die Solarelemente gegeben ist. Ferner wird eine kompakte, stabile Struktur der Linsenplatte erhalten, die einen guten Schutz gegen mechanische Beanspruchungen und Witterungseinflüsse sicherstellt.This object is achieved in that the lugs are lined up one behind the other and side by side in a raster form, without gaps between the individual lenses. Through these measures in the sense of an extremely dense arrangement of the lenses, the above-mentioned objective can be met well, because due to the close bundling of light and the good illumination of the gaps, an optimal use of the available surface of the lens plate for concentrating the sunlight on the Solar elements is given. Furthermore, a compact, stable structure of the lens plate is obtained, which ensures good protection against mechanical stresses and weather influences.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß alle Linsen entweder plankonvex, konkav-konvex oder bikonvex gestaltet sind, und daß die Dicke der Linsenplatte, gemessen zwischen den einzelnen Linsen und in den Randbereichen, mindestens 5 mm beträgt. Hierdurch wird einerseits eine gute optische Konzentration der Lichtstrahlen auf das Solarelement und andererseits eine hohe mechanische Festigkeit der Unsenplatte gewährleistet.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that all lenses are either plano-convex, concave-convex or biconvex, and that the thickness of the lens plate, measured between the individual lenses and in the edge areas, is at least 5 mm. This ensures, on the one hand, a good optical concentration of the light rays on the solar element and, on the other hand, a high mechanical strength of the base plate.

In der Praxis hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn auf einer Fläche von 970 mm x 450 mm 720 Linsen vorgesehen sind, deren Linsendurchmesser zwischen 24 mm und 50 mm beträgt. Diese Dimensionierung ist für bestehende Solaranlagen bei einer Nachrüstung sowie für Anlagen in Modulbauweise besonders geeignet.In practice, it has proven to be particularly advantageous if 720 lenses are provided on an area of 970 mm × 450 mm, the lens diameter of which is between 24 mm and 50 mm. This dimensioning is particularly suitable for existing solar systems for retrofitting and for systems in modular construction.

Es ist auch von Vorteil, wenn die Brennweite der Linsen zwischen 50 mm und 70 mm beträgt. Hierdurch kann eine besonders raumsparende und kompakte Einheit von Linsenplatte plus Solarelement erzielt werden.It is also advantageous if the focal length of the lenses is between 50 mm and 70 mm. This enables a particularly space-saving and compact unit of lens plate plus solar element to be achieved.

Um eine noch bessere Wetterbeständigkeit der Unsenplatte zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn das Glas durch Abschreckung thermisch gehärtet ist.In order to achieve an even better weather resistance of the base plate, it is advantageous if the glass is thermally hardened by quenching.

Ein vorteilhaftes, wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Linsenplatte durch Verpressen einer Masse Glases bzw. Kunststoffs ist dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Masse in an sich bekannter Weise zwischen hohlen, wassergekühlten Walzen, deren Abstand der Dicke der Unsenplatte entspricht, hindurchgepreßt und in einen anschließenden Kühlkanal geleitet, abgekühlt und entspannt, gegebenenfalls thermisch gehärtet und danach in Platten geteilt wird. Dieses Verfahren hat sich als besonders zweckmäßig und kostengünstig erwiesen.An advantageous, economical method for producing the lens plate according to the invention by pressing a mass of glass or plastic is characterized in that the molten mass is pressed in a known manner between hollow, water-cooled rollers, the spacing of which corresponds to the thickness of the base plate, and into a subsequent one Cooling channel passed, cooled and relaxed, if necessary thermally hardened and then divided into plates. This method has proven to be particularly useful and inexpensive.

Wie bereits ausgeführt, erfolgt eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Linsenplatte in Solaranlagen zur Solarstromgewinnung, Heißwasserbereitung oder Warmluftbereitung.As already stated, the lens plate according to the invention is used particularly advantageously in solar systems for solar power generation, hot water preparation or warm air preparation.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Es zeigen: Fig.1 einen Ausschnitt einer Linsenplatte in Draufsicht: Fig.2 einen Ausschnitt einer Unsenplatte nach Fig.1 mit plankonvexen Linsen in Seitenansicht; Fig.3 einen Ausschnitt einer Linsenplatte nach Fig.1 mit konkavkonvexen Linsen in Seitenansicht: Fig.4 eine einzelne Linse mit bei der dichten Anordnung in der Unsenplatte im Vergleich zu einer herkömmlichen runden Linse wegfallenden Bereichen in Draufsicht; Fig.5 eine einzelne konkav-konvexe Linse samt zugehörigem Solarelement in Seitenansicht; und Fig.6 eine einzelne plankonvexe Linse in perspektivischer Ansicht. 2The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments illustrated in the drawing, to which, however, it should not be restricted. 1 shows a section of a lens plate in plan view: FIG. 2 shows a section of a lens plate according to FIG. 1 with plano-convex lenses in side view; 3 shows a detail of a lens plate according to FIG. 1 with concavo-convex lenses in a side view: FIG. 4 shows a single lens with areas omitted in the dense arrangement in the base plate in comparison to a conventional round lens; 5 shows a single concave-convex lens together with the associated solar element in a side view; and FIG. 6 shows a single plano-convex lens in a perspective view. 2nd

Claims

AT 404 129 B In FIGS. 1 to 3, 1 generally designates a rectangular top plate in plan view, which consists of a plurality of individual blocks 2 of square shape. The length L of the outer plate 1 is 970 mm and its width B is 450 mm, an upper and lower edge B1 of 9 mm each, and a left and right edge B2 of 5 mm each to the lenses 2. This results in an area A occupied by the lenses 2 of 960 mm × 432 mm (approx. 0.4 m2), on which 720 square lenses 2 with a side length S of 24 mm are accommodated. 2 shows a lens plate 1 with an arrangement of plano-convex lenses 2, with arrows L showing the direction of the incident sun rays. The lenses 2 arranged in rows and columns without a space have a thickness D of at least 5 mm at their abutments or edge regions. The radius R1 of the convexly curved surface is selected so that a focal length of the lenses 2 of 50 to 70 mm results. 3, concave-convex lenses 2 are provided, the radius of the convexly curved surface again being denoted by R1 and the radius of the concavely curved surface being denoted by R2. Here, too, the radii R1, R2 are selected so that a focal length of 50 to 70 mm is obtained. There is of course also the possibility that the Unsen 2 are biconvex. 4 shows a single lens 2 as " detail " a fictitious round lens with a diameter D of 33 mm, the omitted circle segments being designated by 4. 5 shows a concave-convex lens 2 together with a solar element 5 of a solar system, wherein the solar element 5 can either be a solar collector for hot water or hot air preparation or a solar cell for generating electricity; a right-angled cone 6 extending from the lens 2 is directed onto this solar element 5. The individual plano-convex lens 2 shown in FIG. 6 shows its structure in a particularly clear manner. Colorless optical glass, acrylic glass (plexiglass) or the like is provided as the material for the lens plate 1, the lens plate being produced by pressing a mass of glass or plastic between two embossing rollers in such a way that the molten mass is known between hollow, water-cooled rollers, the distance of which corresponds to the thickness of the outer plate, is pressed through. The web thus obtained is then passed into a subsequent cooling channel, cooled and relaxed, optionally thermally hardened and finally divided into plates. The lens plate according to the invention is intended for use in optical solar systems for power generation, hot water or hot air preparation. 1. Lens plate in the form of a one-piece, rectangular, homogeneous glass plate made of colorless optical glass, acrylic glass (plexiglass) or the like, in which a plurality of lenses of the same shape and optical configuration is incorporated by pressing, one of the two surfaces of the plate being flat or is designed with only slight indentations or bulges in the corresponding areas of the lens, characterized in that the lenses (2) are lined up one behind the other and side by side in a grid shape without gaps between the individual lenses (2) (Fig. 1).

2. Lens plate according to claim 1, characterized in that all lenses (2) are either plano-convex, concave-convex or biconvex, and that the thickness (D) of the lens plate (1), measured between the individual lenses (2) and in the Edge areas, at least 5 mm.

3. Lens plate according to claim 1 or 2, characterized in that 720 lenses (2) are provided on an area of 970 mm x 450 mm, the lens diameter of which is between 24 mm and 50 mm.

4. Lens plate according to one of claims 1 to 3, characterized in that the focal length of the lenses (2) is between 50 mm and 70 mm.

5. Lens plate according to one of claims 1 to 4, characterized in that the glass is thermally hardened by quenching. 3 AT 404 129 B

6. A method for producing a lens plate according to one of claims 1 to 5, by pressing a mass of glass or plastic between two embossing rollers, characterized in that the molten mass in a conventional manner between hollow, water-cooled rollers, the distance between the thickness of the Lens plate corresponds, pressed through and passed into a subsequent cooling channel, cooled and relaxed, optionally thermally hardened and then divided into plates.

7. Use of the lens plate according to one of claims 1 to 5 in optical solar systems for solar power generation, hot water preparation or warm air preparation. Including 1 sheet of drawings 4