DE2631412C2

DE2631412C2 - Device for bundling sunlight by refraction or reflection

Info

Publication number: DE2631412C2
Application number: DE2631412A
Authority: DE
Inventors: Akira Nadaguchi; Mikio Fujisawa Kanagawa Nadaguchi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE2631412A1; BR7604578A; IN144659B; FR2318431A1; IL49997A0; GB1551948A; AU1583576A; IL49997A; FR2318431B1; CA1075510A; IT1067498B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht durch Brechung oder Reflexion, die mindestens zwei aneinandergrenzende, zylindrische oder kalottenartige Fresneleinheiten aufweist, von denen jede mehrere stufenförmig aneinandtsrgrenzende Linsenabschnitte hat, wobei die optischen Achsen der Frcsn-ileinheiten parallel zueinander verlaufen, die Brennpunkte oder -linien der einzelnen Fresneleinheiten in einer gemeinsamen Ebene liegen und die stufenförmigen Linsenabschnitte von Linien ausgehen, die im wesentlichen in einer Ebene liegen.The invention relates to a device for focusing sunlight by refraction or reflection, the has at least two adjacent, cylindrical or dome-like Fresnel units, of each of which has several adjoining steps Has lens sections, the optical axes of the frcsn-il units being parallel to each other, which Focal points or lines of the individual Fresnel units lie in a common plane and the step-shaped lens sections start from lines which lie essentially in one plane.

Mit einer derartigen Vorrichtung soll Sonnenlicht bei verschiedenen Auft.ittswinkeln wirksam gebündelt werden. Die Erfindung beruht auf Verbesserungen der sogenannten Fresnellinsen, die seinerzeit von dem französichen Physiker A. J. Fresnel (1788 bis 1827) erfunden wurden.With such a device, sunlight should be effectively bundled at different angles of incidence will. The invention is based on improvements of the so-called Fresnel lenses, which at the time of the French physicist A. J. Fresnel (1788 to 1827).

Die seit langem bekannten Vorrichtungen zum Bündeln von Sonnenlicht für Sonnenlichtwassererhitzer, Sonnenlichtbatterien oder große Sonnenlichtkraftstationen (die im folgenden durch den »Sonnenlichtwassererhitzer« dargestellt sind) wiesen gewöhnlich mehrere plankonvexe zylindrische Linsenabschnitte au', die parallel zueinander in einer Ebene auf einer transparenten Platte ausgerichtet sind, um Sonnenlicht auf vorbestimmten Bündelungslinien zu bündeln, auf denen sich Absorbierelemente, beispielsweise wärmeabsorbierende Rohre, befinden.The long-known devices for concentrating sunlight for solar water heaters, Sunlight batteries or large solar power stations (hereinafter referred to as the "sunlight water heater" shown) usually had several plano-convex cylindrical lens sections au ', the aligned parallel to each other in a plane on a transparent plate, so as to attract sunlight to bundle predetermined bundling lines, on which there are absorbent elements, for example heat-absorbing Pipes.

Vorrichtungen zum Bündeln von Sonnenlicht einer kurzen Brennweite erfordern im allgemeinen eine kleinere Sonnennachfolgebewegung in seitlicher Richtung als Vorrichtungen mit längerer Brennweite und sie können eine stärkere Bündelung des auftreffenden Sonnenlichts ermöglichen, wodurch es wiederum möglich ist, dünnere wärmeabsorbierende Rohre zu verwenden. Außerdem können Vorrichtungen zum Bündeln von Sonnenlicht mit einem größeren Durchmesser ein größeres Strahlungsbündel bündeln, so daß sich die Zahl der wärmeabsorbierenden Rohre ökonomisch vermindern läßt.Devices for focusing sunlight of a short focal length generally require one smaller solar tracking laterally than longer focal length devices and them can allow a stronger focus of the incident sunlight, which in turn it is possible to use thinner heat absorbing tubes. In addition, devices for Bundling sunlight with a larger diameter bundle a larger bundle of radiation so that the number of heat-absorbing tubes can be reduced economically.

Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht mit einer kurzen Brennweite und einer großen öffnung zu verwenden. Solch eine Vorrichtung ist jedoch sehr konvex und dick und sie erfordert viel Werkstoff. Es ist üblich, dieses Problem dadurch zu vermeiden, daß man die Vorrichtung zum Bündeln nach Art einer Fresnelbrechungnvorrichtung oder eines Fresnelreflektors vorsieht, die jeweils Fresnelflächen aufweisen und die dadurch dünner sind.For this reason it is advantageous to have a device to use for focusing sunlight with a short focal length and a large aperture. However, such a device is very convex and thick, and it requires a lot of material. It is common for this The problem to be avoided by using the device for bundling in the manner of a Fresnel refraction device or a Fresnel reflector which each have Fresnel surfaces and which thereby are thinner.

Beispielsweise kann man eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht nach Art einer Brechungiivorfichtung vorsehen, die mehrere zylindrische Fresnellin-For example, one can use a device for focusing sunlight in the manner of a refraction device provide that several cylindrical Fresnel lines

senabschnitte aufweist, wie sie in F i g, 1 dargestellt sind, oder die mehrere kalottenartige Fresneleinheiten aufweist, wie sie in den F i g. 8A und 8B dargestellt sind.having sensor sections, as shown in Fig. 1, or which has several dome-like Fresnel units, as shown in FIGS. 8A and 8B are shown.

Bei der bekannten Ausführungsform nach F i g, 1 sind die einzelnen Fresnellinsenabschnitte 415, 425 und 435 ausgehend von imaginären zylindrischen Brechungsoberflächeneinheiten 410, 420 und 430 gebildet, die mit den entsprechenden Linsenabschnitten 415,425 und 435 durch vertikal vorstehende Oberflächen 414, 424 bzw. 434 verbunden sind. Für die Anzahl und die Lage der Fresnellinsenabschnitte bestehen theoretisch keine Begrenzungen und man hat bei der Konstruktion große Freiheiten.In the known embodiment according to FIG. 1, the individual Fresnel lens sections are 415, 425 and 435 starting from imaginary cylindrical refractive surface units 410, 420 and 430, which are marked with the corresponding lens sections 415, 425 and 435 connected by vertically protruding surfaces 414, 424 and 434, respectively. For the number and location of the Fresnel lens sections are theoretically not limited and large ones are used in construction Liberties.

Um die Dicke der Brechungsvorrichtung nach F i g. 1 zu vermindern werden gewöhnlich mehr Fresnellinsenabschnitte als in dieser Figur dargestellt vorgesehen, wobei in dieser Figur nur eine kleine Anzahl von Linsenabschnitten zur einfacheren Darstellung vorgesehen ist. EHe Bezugszeichen 4142 und 4243 bezeichnen die Grenzlinien zwischen zwei nebeneinanderliegenden Fresneleinheiten.In order to increase the thickness of the refraction device according to FIG. 1, more Fresnel lens sections are usually used as provided in this figure, in this figure only a small number of Lens sections is provided for ease of illustration. EHe denote reference numerals 4142 and 4243 the boundary lines between two adjacent Fresnel units.

Die bekannten Sonnenlichtwassererhitzer, die eine Vorrichtung zum Bündeln mit Fresneleinheiten aufweisen, haben den Nachteil, daß ein beträchtlicher Verlust in dem Strahlenbündel auftritt, wenn das auftreffende Strahlenbündel nicht parallel zu der vorstehenden Fläche 414, wie durch den Pfeil 4110 angedeutet ist, weil die schräg auftreffenden Strahlen, wie sie durch den Pfeil 4111 angedeutet sind, durch die vorstehenden Oberflächen 414 unregelmäßig gebrochen oder reflektiert werden und in verschiedene Richtungen gestreut werden, ohne daß sie zur Bündelung beitragen.The known sunlight water heaters, which have a device for bundling with Fresnel units, have the disadvantage that there is a considerable loss in the beam when the incident occurs Beams not parallel to the protruding surface 414, as indicated by the arrow 4110, because the obliquely impinging rays, as indicated by arrow 4111, by the above Surfaces 414 are irregularly refracted or reflected and scattered in different directions without contributing to the concentration.

Die vorstehenden Oberflächen führen auch zu Schwierigkeiten bei der Herstellung der Linsen. Außerdem bilden die vorstehenden Oberflächen scharfe Winkel mit den Linsenabschnitten, wenn sie die Dicke der Bündelungsvorrichtung erheblich vermindern sollen. The protruding surfaces also lead to difficulties in the manufacture of the lenses. In addition, the protruding surfaces form sharp angles with the lens portions as they increase the thickness to reduce the bundling device considerably.

Es ist andererseits bereits eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht bekannt (FR-PS 15 06 575) bei der zweiseiti" schräge Flächen für die Linsenabschnitte vorgesehen sind, so daß die Dicke der Fresneleinheiten verhältnismäßig gering ist, bei der jedoch das auftreffende Licht nur durch die in einer Richtung geneigten Flächen zu einem Brennpunkt geführt wird. Das auf die anderen geneigten Flächen auftreffende Licht geht bei dieser Anordnung verloren.On the other hand, a device for focusing sunlight is already known (FR-PS 15 06 575) the two-sided inclined surfaces are provided for the lens sections, so that the thickness of the Fresnel units is relatively low, but the incident light only through the in one direction inclined surfaces is guided to a focal point. The one hitting the other inclined surfaces Light is lost in this arrangement.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die möglichst flach ausgebildet ist, ohne daß sie scharfe Ecken und Kanten aufweist und bei der das gesamte auftreffend·. Licht gebündelt wird.In contrast, the invention is based on the object of a device for focusing sunlight To create the type mentioned, which is as flat as possible without being sharp Has corners and edges and in which the entire hitting ·. Light is bundled.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1.

Durch die Neigung der benachbarten Linsenabschnitte und die Anordnung der optischen Achsen der Einheiten zueinander entsteht eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht, die das Licht vollständig sammelt, die jedoch dünn ausgebildet ist und keine go vorstehenden Kanten aufweist.Due to the inclination of the adjacent lens sections and the arrangement of the optical axes of the Units to each other creates a device for bundling sunlight, which completely absorbs the light collects, but it is thin and has no protruding edges.

Gemäß der Erfindung sind die Linsenabschnitte benachbarter Fresneleinheiten so miteinander integriert, daß sie eine Reihe von miteinander verbundenen einen Lichtstrahl bündelnden Abschnitten bilden. Diese besondere Anordnung der Linsenabschnitte wird im folgenden als Anordnung von »integrierten Linsenabschnitten« bezeichnet, ur,» die Beschreibung zu vereinfaAccording to the invention, the lens sections of adjacent Fresnel units are integrated with one another in such a way that that they form a series of interconnected sections which bundle a light beam. These The special arrangement of the lens sections is referred to below as the arrangement of "integrated lens sections" denotes, ur, »to simplify the description

Die Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht nach der Erfindung besteht also aus die Lichstrahlen bündelnden Fresneleinheiten deren Oberflächen so gebildet sind, daß sich die benachbarten imaginären, den Lichtstrahl bündelnden Fresneleinheiten bei einer Anzahl solcher Einheiten teilweise überlappen, wodurch die Stufenflächen der bekannten Fresnelbrechungs- oder -reflexionsvorrichtungen vermieden werden können, die nicht zur Lichtstrahlbündelung beitragen.The device for focusing sunlight according to the invention thus consists of the rays of light bundling Fresnel units whose surfaces are formed so that the adjacent imaginary, the Light beam bundling Fresnel units partially overlap in a number of such units, as a result of which the stepped surfaces of the known Fresnel refraction or reflection devices can be avoided, which do not contribute to the bundling of light beams.

Die Vorteile der Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht durch Brechung oder Reflexion nach der Erfindung lassen sich in folgender Weise zusammenfas-The advantages of the device for bundling sunlight by refraction or reflection according to the Invention can be summarized in the following way

Die oben erwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtung zum Bündeln werden vollständig vermieden. Insbesondere kann Sonnenlicht ohne erhebliche Verluste gebündelt werden, selbst wenn das auftreffende Lichtbündel um einen beträchtlichen Winkel geneigt ist Deshalb ist es nicht erforderlich, den Neigungswink->. der Vorrichtung zum Bündeln zu ändern, um der Souie nachzufolgen, wie es bei den bekannten Fresneleinheiten erforderlich ist. Die Bündelungslinien lassen sich einfach durch Verschiebung der Vorrichtung festhalten.The above-mentioned disadvantages of the known device for bundling are eliminated avoided. In particular, sunlight can be focused without significant losses, even if the incident light beam is inclined at a considerable angle, therefore it is not required, the angle of inclination->. the device to change to bundling in order to follow the souie, as it is with the well-known Fresnel units is required. The bundling lines can be easily adjusted by moving the device hold tight.

Die benachbarten Fresneleinheiten bilden niedrige Rippen, die einen stumpfen Winkel aufweisen, so daß die Vorrichtung zum Bündeln dünner und mit einer geringeren Zahl von Linser.abschnitten, verglichen mit den bekannten Anordnungen, hergestellt werden kann. Als Folge davon wird die Herstellung der Vorrichtung zum Bündeln oder Sammeln einfacher. Beispielsweise kann die Vorrichtung zum Bündeln oder Sammeln durchgehend aus Glas hergestellt sein und in Massenproduktion nach einem der bekannten Flachglasherstellungsverfahren oder auch andererseits aus synthetischem Kunstharzwerkstoff durch Verwendung bekannter Schmelzverfahren hergestellt werden, wobei sich eine hohe Genauigkeit bei geringen Kosten ergibt. Die Herstellung der Vorrichtung zum Bündeln mit den integrierten Fresnelreflektoreinheiten aus einer Metallplatte läßt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung erleichtern, da auch die Schleif- und Polierbehandlungen einfacher sind. Es ist einfach, eine Vorrichtung zum Bündeln oder Sammeln von Sonnenlicht mit einer kurzen Brennweite und einem größten Öffnungsdurchmesser herzustellen. Daraus folgt, daß dann, wenn die Empfänger odor Wärmeabsorberrohre dicht an den Fresneleinheiten angeordnet sind, der Aufbau der Sammelvorrichtung als Ganzes dünner und kompakter werden kann, was auch ökonomische Vorteile bringt. Der kompakte Aufbau der Sammelvorrichtung macht es möglich, der Sonne leichter nachzufolgen, wobei die Relativbewegung zwischen Fresneleinheiten und den Empfängern vermindert istThe neighboring Fresnel units form low ribs that have an obtuse angle, see above that the device for bundling thinner and with a smaller number of Linser.abschnitte, compared to the known arrangements, can be produced. As a result, the Manufacture of the device for bundling or collecting easier. For example, the device be made entirely of glass for bundling or collection and be mass-produced according to one of the known flat glass manufacturing processes or, on the other hand, from synthetic Synthetic resin material are manufactured using known melting processes, resulting in high accuracy at low cost. The manufacture of the device for bundling with the integrated Fresnel reflector units from a metal plate can be through the facilitate the arrangement according to the invention, since the grinding and polishing treatments are also simpler. It's easy to find a device for focusing or collecting sunlight with a short Establish focal length and a largest opening diameter. It follows that if the Receiver or heat absorber tubes close together the Fresnel units are arranged, the structure of the collecting device as a whole thinner and can be more compact, which also brings economic advantages. The compact structure of the Collecting device makes it possible to follow the sun more easily, with the relative movement between Fresnel units and the receivers is reduced

Insbesondere ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht durch Brechung oder Spiegelung mit integrierten zylindrischen Linsenabschnitten eine Reihe Von Vorteilen. Wenn die Achsen der zylindrischen Abschnitte in Ci*-West-Richtung angeordnet sind, dann werden die Bündelungslinien entsprechend der Bewegung der Sonne während eines Zeitrau-In particular, with the device according to the invention for bundling sunlight by refraction or reflection with integrated cylindrical lens sections a series of Advantages. If the axes of the cylindrical sections are arranged in the Ci * -West direction, then the bundling lines are corresponding to the movement of the sun during a period of time.

mes eines Jahres nur geringfügig in seitlicher Richtung oder in einer Richtung senkrecht zu den beiden optischen Achsen der zylindrischen Linsenabschnitte und den Achsen der zylindrischen Abschnittoberfläche (die im folgenden einfach als »seitliche Richtung« genannt ist) bewegt Diese seitliche Verschiebung ist in der Praxis während mehrerer Stunden in der Mittagszeit sehr gering, so daß das Nachfolgen der Sonne leicht ist und die Verluste damit vermindert sind. Im folgenden wird in Einzelheiten beschrieben, daß sich die Vorriclv tung zum Bündeln oder Sammeln auch in einzelne Teile parallel zu den Achsen der zylindrischen Abschnitte aufteilen läßt, wodurch die getrennten Teile zum Nachfolgen der Sonne geneigt werden können, um ein« wirksame und preisgünstige Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht zu schaffen. Die unter 2. erwähnte einfache Herstellung wird noch günstiger.mes a year only slightly in a lateral direction or in a direction perpendicular to the both optical axes of the cylindrical lens sections and the axes of the cylindrical Section surface (hereinafter referred to simply as "Lateral Direction") moves this lateral displacement is very little in practice during several hours at noon, so that following the sun is easy, and thus the losses are reduced. The following will described in detail that the device for bundling or collecting also in individual Parts parallel to the axes of the cylindrical sections can be divided, creating the separated Parts to follow the sun can be inclined to be “effective and inexpensive To create a device for focusing sunlight. The simple production mentioned under 2 becomes even cheaper.

2020th

Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous further developments are characterized by the subclaims.

Es läßt sich beispielsweise eine Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht schaffen, bei der die integrierten zylindrischen Linsenabschnitte auf gegenüberliegenden Seiten des lichtdurchlässigen Materials vorgesehen sind. Eine derartige Vorrichtung ist an sich bereits bekannt (US-PS 11 30 871), jedoch werden auch bei dieser Vorrichtung nicht alle Abschnitte der sich überlappenden Fresneleinheiten verwendet, das Licht zu bündeln. Insofern treten auch bei dieser Vorrichtung Verluste auf.For example, a device for focusing sunlight can be created in which the integrated cylindrical lens sections on opposite sides of the translucent material are provided. Such a device is already known per se (US-PS 11 30 871), but are also this device does not use all of the portions of the overlapping Fresnel units that utilize the light to bundle. In this respect, losses also occur with this device.

Die Vorrichtung zum Bündeln von Sonnenlicht kann auch so weitergebildet sein, daß die integrierten zylindrischen Linsenabschnitte aus lichtdurchlässigem Material bestehen, die an deren Vorderseite angebracht sind und daß eine reflektierende Spiegeloberfläche an der Rückseite der Linsenabschnitte angebracht ist.The device for bundling sunlight can also be developed so that the integrated cylindrical lens sections made of translucent material, which are attached to the front and that a reflective mirror surface is attached to the rear of the lens sections.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are described below by way of example with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 eiren schematischen Schnitt in Querrichtung durch eine bekannte aus näheren konvexen zylindrischen Fresneleinheiten bestehende ebene Sonnenlichtbündelungsvorrichtung, Fig. 1 is a schematic section in the transverse direction by a known planar sunlight focusing device consisting of closer convex cylindrical Fresnel units,

F i g. 2 einen schematischen Schnitt in Querrichtung durch eine Sonnenlichtbündelungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit mehreren konvexen zylindrischen Fresneleinheiten,F i g. FIG. 2 shows a schematic section in the transverse direction through a sunlight focusing device according to FIG the invention with several convex cylindrical Fresnel units,

F i g. 3 einen schematischen Schnitt in Querrichtung durch eine andere Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Fresneieinheiten, die auf den beiden Seiten Brechungs- bzw. Reflexionsabschnitte aufweisen,F i g. 3 with a schematic section in the transverse direction through another embodiment of the invention several Fresnel units, which have refraction or reflection sections on both sides,

F i g. 4A eine Ansicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung von oben, wobei Brechungs- bzw. Reflexionsabschnitte auf beiden Seiten der Fresneleinheiten vorgesehen sind und deren Symmetrieachsen senkrecht zueinander verlaufen,F i g. 4A is a top view of another embodiment of the invention, showing refraction or Reflection sections are provided on both sides of the Fresnel units and their axes of symmetry run perpendicular to each other,

Fig.4B einen Schnitt längs der Linie X-X der Fig.4A,FIG. 4B shows a section along the line XX in FIG. 4A,

F i g. 5 einen schematischen Schnitt in Querrichtung durch eine andere Ausruhrungsform der Erfindung, bei der mehrere Fresneleinheiten mit konkaven zylindrischen reflektierenden Oberflächen verwendet wird,F i g. 5 shows a diagrammatic transverse section through another embodiment of the invention, at using multiple Fresnel units with concave cylindrical reflective surfaces,

Fig.6 ein schematischer Schnitt in Querrichtung durch noch eine andere Ausiührungsform der Erfindung, bei der lichtbrechende und -reflektierende Fresneleinheiten vorgesehen sind, deren Symmetrieachsen senkrecht zueinander Verlaufen,6 shows a schematic section in the transverse direction by yet another embodiment of the invention, in which refractive and reflective Fresnel units are provided, their axes of symmetry run perpendicular to each other,

Fig.7 einen schemaiischen Schnitt in Querrichtung einer weiteren Ausführungsfofm der Erfindung,7 shows a schematic section in the transverse direction a further embodiment of the invention,

Fig.8A eine Ansicht einer Bündelungsvorrichtung von oben, die Anordnungen bekannter halbkugelförmiger konvexer Linsen aufweist,8A is a view of a bundling device from above, which has arrangements of known hemispherical convex lenses,

Fig.8B einen Schnitt durch die Bündelungsvorrichtung nach F i g. 8A,8B shows a section through the bundling device according to FIG. 8A,

F i g. 9A eine Ansicht einer aus mehreren halbkugel· förmigen Fresneleinheiten bestehenden Sonnenlichtbündelungsvorrichtung gemäß der Erfindung,F i g. 9A a view of one of several hemispheres shaped Fresnel units existing sunlight focusing device according to the invention,

Fig. SiB einen Schnitt durch die Bündelungsvorrichtung nach F i g. 9A,Fig. SiB a section through the bundling device according to FIG. 9A,

Fig. 1OA eine Ansicht einer reflektierenden Fresneleinheit von oben,10A is a view of a reflective Fresnel unit from above,

Fig. 1OB, IOC Schnitte in Quer- und Längsrichtung durch die Bündelungsvorrichtung nach Fi g. 1OA,10OB, IOC sections in the transverse and longitudinal directions through the bundling device according to FIG. 1OA,

Fig. 11 ein Diagramm der Änderungen des Neigungswinkels des auftreffenden Strahlenbündels während eines Jahres, während eines halben Monats und während eines Tages,11 is a diagram showing the changes in the angle of inclination of the incident beam during one year, during half a month and during one day,

F i g. 12 einen schematischen Schnitt in Querrichtung durch eine Sonnenlichtbündelungsvorrichtung mit abgeteilten reflektierenden Fresneleinheiten,F i g. 12 shows a schematic section in the transverse direction through a sunlight focusing device with partitions reflective Fresnel units,

Fig. 13 einen schematischen Schnitt in Querrichtung durch eine Sonnenlichtbündelungsvorrichtung mit abgeteilten brechenden Fresneleinheiten,13 shows a schematic section in the transverse direction through a sunlight focusing device with divided refractive fresnel units,

Fig. 14 einen schematischen Schnitt in Querrichtung einer a'onnenlichtbündelungsvorrichtung mit einer Kombination aus abgeteilten brechenden und reflektierenden Fresneleinheiten und14 shows a schematic section in the transverse direction a sun light bundling device with a Combination of divided refractive and reflective Fresnel units and

Fig. 15 einen schematischen Schnitt in Querrichtung einer Sonnenlichtbündelungsvorrichtung mit eine Kombination aus abgeteilten brechenden Fresneleinheiten.15 shows a schematic section in the transverse direction of a sunlight focusing device with a combination from divided refractive Fresnel units.

Ausführungsform 1 (F i g. 2)Embodiment 1 (Fig. 2)

Die integrierte Fresnellinse weist mehrere Linsenabschnitte auf, die auf der Grundlage von imaginären zylindrischen Linsenoberflächeneinheiten 510, 520 und 530, so wie es in F i g. 2 dargestellt ist, gebildet sind. Die integrierte Fresnellinse nach der Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Linse nach F i g. 1 darin, daß die zylindrischen Brechungsabschnitte einer Linseneinheit mit zylindrischen Brechungsabschnitten der danebenliegenden oder angrenzenden Linsen verbunden ist, anstatt mit einer ebenen vorstehenden Trennfläche 414 und 424 nach Fig. 1. Es sei angenommen, daß diese vorstehenden Anordnungen in Fig. 1, die als mehrere parallele Linien dargestellt sind, sich in einer einzigen Ebene befinden, die senkrecht zu ihrer optischen Achse verläuft Insbesondere sind die zylindrischen Brech" -ngsabschnitte 515, die eine Gruppe von Fresnelabschnitten darstellen, und die entsprechend einer imaginären zylindrischen Strahlenbündelungsoberfläche 510 gebildet sind, durch ähnliche zylindrische Brechungsabschnitte 525 einer imaginären danebenliegenden Linse begrenzt, so daß die Sonnenstrahlen längs der Bündelungs- oder Sammellinien 5120 und 5220 gebündelt bzw. gesammelt werden.The integrated Fresnel lens has several lens sections that are based on imaginary cylindrical lens surface units 510, 520 and 530, as shown in FIG. 2 is shown. The integrated Fresnel lens according to the invention is different differs from the known lens according to FIG. 1 in that the cylindrical refractive portions of a lens unit is connected to cylindrical refractive sections of the adjacent or adjacent lenses, instead of having a planar protruding parting surface 414 and 424 as shown in FIG. 1. It is assumed that these above arrangements in Fig. 1, as several parallel lines shown are in a single plane that is perpendicular to its optical axis runs in particular are the cylindrical crushing sections 515, which represent a group of Fresnel sections, and which correspond to an imaginary cylindrical beam converging surface 510 are formed by similar cylindrical refracting portions 525 limited by an imaginary lens lying next to it, so that the rays of the sun along the Bundling or collection lines 5120 and 5220 are bundled or collected.

Wie bereits oben erwähnt, ist die Sonnenlichtbündelungsvorrichtung gegenüber den bekannten Sonnenenergiesammlern abgewandelt die einfache Anordnungen von Fresnellinsenabschnitten verwenden, so wie es in F i g. 1 dargestellt ist Theoretisch besteht keine Grenze für die Anzahl und die Lage der einzelnen Lmsenabschnitte, so daß dem Konstrukteur für die Bündelungsvorrichtungen große Freiheiten gegeben sind, wie er sich an die besonderen ErfordernisseAs mentioned above, the sunlight converging device is compared to the known solar energy collectors modified the simple arrangements of Fresnel lens sections as shown in FIG. 1 is shown Theoretically there is none Limit for the number and the position of the individual lens sections, so that the designer for the Bundling devices are given great freedom, as it is to the special requirements

anpassen kann. Die integrierte Sonnenlichtbündelungsvorrichtung nach Fig.2 läßt sich einfach dadurch erreichen, daß man die zylindrischen Bfechungsabschfiitte 515, 525 der benachbarten Linseneinheit anstelle der senkrecht vorstehenden Trennflächen 414 und 424 vorsieht.can customize. The integrated sunlight bundling device according to Figure 2 can be easily thereby achieve that the cylindrical Bfechungsabschfiitte 515, 525 of the adjacent lens unit instead of the vertically protruding separating surfaces 414 and 424 provides.

Ausführungsform 2 (F i g. 3)Embodiment 2 (Fig. 3)

Die Ausführungsform nach F i g, 3 weist die integrierten Linsenabschnitte nach Fig.2 auf beiden Seiten (0 einer durchsichtigen Platte auf, wobei die optischen Achsen der zylindrischen Lirisefisegmente auf der Oberseite und der Unterseite der Plaite parallel zueinander ausgerichtet sind, um die erhöhte Wirkung der kleinen Brennweite zu erreichen. Die symmetrische Anordnung der Linsensegmente auf den gegenüberliegenden Seiten der Bündelungsvorrichtung kann eine geringe Streuung für das auftreffende Strahlungsbündel ergeben. Eine solche Streuung des Strahlungsbündels kann jedoch auf ein Minimum vermindert werden, indem die Dicke der Linse vermindert wird und die Brennweite der Linse auf der Oberseite der Bündelungsvorrichtung oder auf der Seite, auf der das ankommende Strahlungsbündel zuerst auftrifft, vergrößert wird.The embodiment according to FIG. 3 has the integrated lens sections according to FIG. 2 on both sides (0 a transparent plate, the optical Axes of the cylindrical Lirisefisegmente on the Top and bottom of the plaite are aligned parallel to each other to increase the effect to achieve the small focal length. The symmetrical arrangement of the lens segments on the opposite one Side of the focusing device can have a low scatter for the incident radiation beam result. Such a scattering of the radiation beam can, however, be reduced to a minimum, by reducing the thickness of the lens and reducing the focal length of the lens on top of the focusing device or on the side on which the incoming radiation beam hits first, is enlarged.

Ausführungsform 3 (F i g. 4A und 4B)Embodiment 3 (Figs. 4A and 4B)

Die Ausführungsform nach den F i g. 4A und 4B weist die Linsenabschnitte nach F i g. 2 auf den beiden Seiten einer transparenten Platte auf, wobei die Symmetrieachsen der zylindrischen Linsenabschnitte an der Oberseite und der Unterseite der Platte senkrecht zueinander verlaufen. Im allgemeinen ist es nicht erforderlich, daß die Symmetrieachsen der oberen und der unteren zylindrischen Linsenabschnitte senkrecht zueinander verlaufen. Wenn sich die Brennlinien der oberen und der unteren Linsen in der gleichen Ebene befinden, dann wird das auftreffende Strahlungsbündel auf die Schnittpunkte der entsprechenden Brennlinien konzentriert, wodurch das Strahlungsbündel zu einer weit erhöhten Bündeldichte konzentriert wird. Wenn die oberen und die unteren Linsen Brennpunkte in verschiedenen Ebenen aufweisen, dann wird das Strahlungsbütidel in Form von Linienabschnitten oder in rechteckförmiger Form konzentriert und zwar in Abhängigkeit von der Form und der Gestalt der Empfänger. Das Verhältnis zwischen den längeren und den kürzeren Seiten der Rechtecke (gewöhnliche Parallelogramme) läßt sich gewöhnlich ändern, um seine Anpassung an die speziellen Bedingungen zu erreichen.The embodiment according to FIGS. 4A and 4B shows the lens sections of FIG. 2 on both sides a transparent plate, the axes of symmetry of the cylindrical lens sections on the The top and bottom of the plate are perpendicular to each other. In general it is not required that the axes of symmetry of the upper and lower cylindrical lens sections are perpendicular run towards each other. When the focal lines of the upper and lower lenses are in the same plane are located, then the incident radiation beam will hit the intersection of the corresponding focal lines concentrated, whereby the radiation beam is concentrated to a far increased beam density. if the upper and lower lenses have foci in different planes, then that will Strahlungsbütidel in the form of line segments or concentrated in a rectangular shape, depending on the shape and shape of the Recipient. The ratio between the longer and shorter sides of the rectangles (ordinary Parallelograms) can usually be modified to suit specific conditions.

Ausführungsform 4 (F i g. 5)Embodiment 4 (Fig. 5)

5050

Fig.5 zeigt eine Ausführungsform, die einen konkaven zylindrischen Reflektor verwendet Wenn die konkaven Zylinder (gewöhnlich parabolische Zylinder) des Reflektors einen großen Öffnungsdurchmesser aufweisen, ist es vorteilhaft, die reflektierenden Oberflächen der benachbarten Fresneleinheiten in · ähnlicher Weise wie es in Fig.2 dargestellt ist, auszubilden. Beispielsweise ist der Reflektor nach F i g. 5 aus einer Reihe von reflektierenden Abschnitten zusammengesetzt, die auf der Grundlage einer imaginären konkaven zylindrischen Oberflächeneinheit 691,692 usw. gebildet sind, indem zylindrische reflektierende Abschnitte benachbarter Einheiten miteinander integriert werden, so daß sich die vorstehenden parallelen Linien 690 im wesentlichen in einer Ebene befinden, die senkrecht auf der optischen Achse steht, wodurch die nutzlosen vorstehenden Oberflächenteile in gleicher Weise wie bei den integrierten Fresneleinheiten nach F i g. 2 entbehrlich werden. Die bekannten konkav-zylindrischen Fresnelreflektoren weisen gewöhnliche Strahlungssammelverluste auf, da ein Teil des reflektierten Strahlungsbündels beim Auf treffen auf die abstehen^ den oder erhabenen Oberflächen gestreut wird, selbst wenn sich das äuftfeffefide Stfählüngsbündel parallel zu den optischen Achsen der reflektierenden parabolischen Zylinder befindet. Die integrierten reflektierenden Fresneleinheiten nach der Erfindung weist jedoch keine solchen Verluste auf.Fig.5 shows an embodiment using a concave cylindrical reflector When the concave cylinder (usually parabolic cylinder) of the reflector has a large opening diameter have, it is advantageous to have the reflective surfaces of the neighboring Fresnel units in in a manner similar to that shown in FIG. For example, the reflector is after F i g. 5 composed of a series of reflective sections based on an imaginary concave cylindrical surface unit 691,692 etc. are formed by cylindrical reflective Sections of adjacent units are integrated with one another, so that the above parallel Lines 690 are located substantially in a plane that is perpendicular to the optical axis, whereby the useless protruding surface parts in the same way as with the integrated Fresnel units F i g. 2 can be dispensed with. The known concave-cylindrical Fresnel reflectors have ordinary Radiation collection losses, because part of the reflected radiation beam when hit on the stick out ^ is scattered on the or raised surfaces, even if the constant steel bundle is parallel to the optical axes of the reflective parabolic cylinders are located. The built-in reflective However, Fresnel units according to the invention have no such losses.

Die oben erwähnten integrierten reflektierenden bzw. brechenden Fresneleinheiten können unabhängig voneinander als Sonnenlichtbündelungsvorricntung verwendet werden, sie können jedoch auch kombiniert werden, um Bündelungsvorrichtungen besonderen Aufbaus zu bilden, die in den folgenden Ausführungsformen beschrieben werden.The above-mentioned integrated reflective or refractive Fresnel units can be independent each other can be used as a sunlight condensing device, but they can also be combined to form bundling devices of particular construction shown in the following embodiments to be discribed.

Ausführungsform 5 (F i g. 6 und 7)Embodiment 5 (Figs. 6 and 7)

!π Fig.6 ist cine Sonricniichibundcl'iingsvorrichtuiig dargestellt, die die integrierte Fresneleinheiten 416 entsprechend denen nach Fig. 2 zusammen mit einem konkav-zylindrischen Reflektor 426 entsprechend denen nach F i g. 5 aufweist. Die Symmetrieachsen der zylindrischen Abschnitte der brechenden und reflektierenden Fresneleinheiten stehen senkrecht aufeinander, so daß ihre Brennpunkte auf einer Linie 406 liegen. Die Empfänger sind an den Strahlbündelungspunkten der auf einer gemeinsamen Brennebene liegenden Linie 406 angebracht Es ist dabei die Brennweite der Linse 416 durch die Länge des Weges des reflektierten Strahls 416-426-406 gegeben.! π Fig.6 is a Sonricniichibundcl'iingsvorrichtuiig shown, the integrated Fresnel units 416 corresponding to those of FIG. 2 together with a concave-cylindrical reflector 426 corresponding to those of FIG. 5 has. The axes of symmetry of the cylindrical sections of the refractive and reflective Fresnel units are perpendicular to each other, so that their foci are on a line 406. The receivers are at the beam bundling points attached to a line 406 lying on a common focal plane. It is the focal length of the lens 416 given by the length of the path of the reflected beam 416-426-406.

Bei der Sonnenlichtbündelvorrichtung nach Fig.7 sind die Empfänger an der oberen Seite der Bündelvorrichtung angebracht. Bei dieser Ausführungsform sind auch die Symmetrieachsen der zylindrischen Brechungs- und Reflexionsabschnitte senkrecht zueinander angeordnet. Das Auftreffen des Sonnenlichtstrahlungsbündels wird, nachdem es durch die Brechungsvorrichtung 44 hindurchgegangen ist, an reflektierenden Spiegelabschnitten 45 ieflektiert und nachdem es wieder durch die Brechungsvorrichtung 44 hindurchgegangen ist gebündelt so daß die integrierten Fresneleinheiten eine äußerst kurze Brennweite aufweisen.In the case of the sunlight bundling device according to FIG. 7 the receivers are attached to the upper side of the bundling device. In this embodiment, the axes of symmetry are also cylindrical Refraction and reflection sections arranged perpendicular to each other. The impingement of the bundle of sunlight rays becomes reflective after passing through the refraction device 44 Mirror sections 45 ieflektiert and after it passed through the refraction device 44 again is bundled so that the integrated Fresnel units have an extremely short focal length.

Je kürzer der Abstand zwischen der Brechungsvorrichtung 44 und dem Reflektor 45 ist, desto besser wird die Streuung vermindert, die andernfalls dann auftritt, wenn die Strahlungsbündel wiederum in die Brechungsvorrichtung eintreten. Die Bündelungsvorrichtung nach F i g. 6 und 7 kann dazu beitragen, die Dicke von Sonnenlichtwassererhitzern zu vermindern.The shorter the distance between the refraction device 44 and the reflector 45, the better it becomes reduces the scattering that would otherwise occur when the radiation beams re-enter the refraction device. The bundling device according to F i g. 6 and 7 can help reduce the thickness of sunlight water heaters.

Wenn der konkav-zylindrische Reflektor der Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 durch einen ebenen Spiegel ersetzt wird, dann ergibt sich daraus eine lineare Bündelung des Strahlungsbündels.When the concave-cylindrical reflector of the embodiment of FIGS. 6 and 7 by a flat Mirror is replaced, then this results in a linear bundling of the radiation beam.

Im folgenden wird unter Fremdeinheiten, die zu einer Gruppe gehören oder die aufgrund einer imaginären Einheit gebildet sind folgendes verstanden: Es ist eine Gruppe von Fresneleinheiten, die aufgrund einer imaginären zylindrischen Oberflächeneinheit zur Strahlungsbündelung ausgebildet ist und die eine Gruppe von abgeschrägten Seitenflächen darstellt, die alie eine gemeinsame optische Achse und einen gemeinsamen Brennpunkt mit der imaginären Einheit haben. Folglich gehören alle abgeschrägten Seitenflächen einer Gruppe nicht zu der gleichen »wirklichen« zylindrischen Oberfläche, sondern die abgeschrägten SeitenflächenIn the following, foreign units that belong to a group or that are due to an imaginary Unit formed are understood as follows: It is a group of Fresnel units, which due to a imaginary cylindrical surface unit is designed for bundling radiation and the one group of beveled side faces, which alie a have a common optical axis and a common focal point with the imaginary unit. Consequently all bevelled faces of a group do not belong to the same "real" cylindrical one Surface, but the beveled side surfaces

einer Gruppe sind entsprechend Teile von Oberflächen von »wirklichen« zylindrischen Einheiten einer Gruppe, die eine gemeinsame optische Achse aufweisen und einen gemeinsamen Brennpunkt mit der »imaginären« Einheit aufweisen. Dies trifft auch für umlaufende Fresneleinheiten mit Umlaufflächen zu.a group are parts of the surfaces of "real" cylindrical units of a group, which have a common optical axis and a common focal point with the "imaginary" Have unity. This also applies to revolving Fresnel units with revolving surfaces.

Strahlbündelurcgseigenschaften, ähnlich denen bei der Ausführungsform nach F i g. 7 lassen sich auch dadurch erreichen, daß ,nan eine reflektierende Schicht auf der Rückseite einer Bündelvorrichtung vorsieht, die eine integrierte Fresneloberfläche an einer oder an den gegenüberliegenden Seiten aufweist. Wenn integrierte Fresneleinheiten an den gegenüberliegenden Seiten der durchsichtigen Platte oder an einer ihrer Seiten gebildet sind, so wie es oben erwähnt ist, und zwar selbst dann, wenn eine metallische Schicht an der Rückseite der durchsichtigen Platte für das durchtretende Licht vorgesehen ist, so daß die Oberfläche als Spiegel dienen kann, läßt sich eine äquivalente Wirkungsweise erreichen, wip wpnn rfpr Knllpktnr aus intpcrriprtpn 2(1 Fresneleinheiten und einem Spiegel 45 nach F i g. 7, der eine ebene Spiegelfläche aufweist, zusammengesetzt ist.Beam delivery properties similar to those in the embodiment of FIG. 7 can also be achieved in that a reflective layer is provided on the rear side of a bundling device which has an integrated Fresnel surface on one or on the opposite sides. If integrated Fresnel units are formed on the opposite sides of the transparent plate or on one of its sides, as mentioned above, even if a metallic layer is provided on the rear side of the transparent plate for the light passing through, so that the If the surface can serve as a mirror, an equivalent mode of action can be achieved, wip wpnn rfpr Knllpktnr is composed of intpcrriprtpn 2 (1 Fresnel units and a mirror 45 according to FIG. 7, which has a flat mirror surface.

Es ist auch möglich, viele andere Sonnenlichtbündeiungsvorrichtungen eines anderen Aufbaus zu konstruieren, indem man integrierte Fresneleinheiten gemäß der Erfindung verwendet Beispielsweise kann der integrierte Fresnelreflektor 45 der Ausführungsform nach F i g. 7 durch einen integrierten Fresnelreflektor ersetzt werden, der eine Form aufweist, die komplementär zu den integrierten Fresneleinheiten der Linse 44 ist und sich in der gleichen Richtung erstreckt Wenn in einem solchen Fall der integrierte Fresnelreflektor und die Brechungsvorrichtung in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind, dann wird das Lichtbündel sehr stark konzentriert, wobei beinahe keine Streuung auftrittMany other sunlight focusing devices are also possible to construct another structure by using integrated Fresnel units according to the invention, for example the integrated Fresnel reflector 45 of the embodiment according to FIG. 7 with an integrated Fresnel reflector be replaced, which has a shape that is complementary to the integrated Fresnel units of Lens 44 is and extends in the same direction If in such a case the integrated Fresnel reflector and the refraction devices are arranged at a small distance from each other, then that will The light bundle is very concentrated, with almost no scattering

Die obige Beschreibung befaßt sich mit Bündelvorrichtungen mit zylindrischen oder parabolisch-zylindrischen Oberflächen. Um jedoch das Strahlungsbündel auf eine einzige Linie oder in einem einzigen Punkt zu « bündeln ist es (bei bestimmten optischen Anordnungen) erforderlich, eine Brechungsvorrichtung oder einen Reflektor vorzusehen, die Oberflächen eines quadratischen Verlaufs aufzuweisen und zwar beispielsweise im Schnitt den Verlauf einer Parabel, Hyperbel oder Ellipse. Wenn man solche Brechung- oder Reflektorsegmente integriert, dann müssen die gekrümmten Oberflächen so abgewandelt werden, daß die Änderungen in der Dicke der Linse kompensiert werden.The above description deals with bundling devices with cylindrical or parabolic-cylindrical Surfaces. However, in order to direct the radiation beam on a single line or in a single point " bundle it is necessary (with certain optical arrangements), a refraction device or a Provide the surfaces of a square reflector To show the course, for example in the section the course of a parabola, hyperbola or Ellipse. If one integrates such refraction or reflector segments, then the curved ones have to be Surfaces can be modified to compensate for changes in the thickness of the lens.

Sonnenlichtbündelungsvorrichtungen mit einer au- so Berst hohen Konzentration der Energie sind jedoch für bestimmte Anwendungen nicht notwendig, beispielsweise bei der Anwendung bei Wasserheizvorrichtungen und Sonnenbatterien. Deshalb kann die Verwendung von einfachen kreisförmigen zylindrischen Abschnitten vorteilhaft sein.Sunlight concentrating devices with an extremely high concentration of energy are, however, for certain applications not necessary, for example when used in water heating devices and solar batteries. Therefore, the use of simple circular cylindrical sections be beneficial.

Andererseits kann die Form der Bündelung bewußt in Richtung der optischen Achsen verschoben sein, indem man eine imagninäre zylindrische Oberflächeneinheit eines Querschnittsverlaufs verwendet, der anders ist als die oben erwähnten quadratischen Kurven oder polygonalen Oberflächen. Ferner kann eine Kombination von verschiedenen und unterschiedlichen Bündelungsabschnitten verwendet werden, um verschiedenen Einfallswinkeln der Sonnenlichtstrahlung gerecht zu werden oder wegen der besonderen Form oder des besonderen Aufbaus des Empfängers oder wegen der Relativbewegung der Sonne.On the other hand, the shape of the bundling can be intentionally shifted in the direction of the optical axes by one uses an imaginary cylindrical surface unit with a cross-sectional profile which is different from the above-mentioned square curves or polygonal surfaces. Furthermore, a combination used by different and different bundling sections to make different To meet the angles of incidence of sunlight radiation or because of the special shape or the special construction of the receiver or because of the relative movement of the sun.

Es ist auch zweckmäßig, zylindrische Fresneleinheiten, die aus imaginären Einheiten polygonaler Form im Schnitt gebildet iind, zu integrieren. In diesem Fall ist die Herstellung noch einfacher, weil die entsprechenden integrierten zylindrischen Fresneleinheiten in einer einfachen Ebene oder in einer polygonalen zylindrischen Oberfläche oder einer Kombination daraus liegen.It is also expedient to use cylindrical Fresnel units, which are made up of imaginary units with a polygonal shape Cut formed to integrate. In this case, the production is even easier because the corresponding integrated cylindrical Fresnel units in a simple plane or in a polygonal cylindrical Surface or a combination thereof.

Bei den oben beschriebenen Ausführungslformen sind die Bündelungsabschnitte der nebeneinanderliegenden imaginären zylindrischen Oberflächeneinheiten miteinander eindimensional oder in seitlicher Richtung integriert. Die Integration der Bündelungsabschnitte kann zweidimensional ausgeführt werden, indem imaginäre Einheiten gekrümmter Umlaufflächen gebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, mit geringen Kosten eine Sonnenlichtsammeivorrichtung zu schaffen, die Strahlungsbündel in einem weiten Bereich von Auftreffwinkeln bei einem hohen Bündelungsverhäiltnis und ohne Verluste bündeln kann, wie es noch weiter unten in Einzelheiten beschrieben istIn the embodiments described above, the bundling sections are adjacent to each other imaginary cylindrical surface units with one another one-dimensionally or in a lateral direction integrated. The integration of the bundling sections can be carried out two-dimensionally by using imaginary Units of curved surfaces are formed. In this way it is possible with low The cost of providing a sunlight gathering device which emits radiation beams over a wide range of Angle of incidence with a high concentration ratio and can bundle without losses, as will be described in detail below

Ausführungsform 6 (F i g. 9A und 9B)Embodiment 6 (Figs. 9A and 9B)

Die Fig.8A und 8B zeigen eine Anordnung bekannter halbkugeliger Fresnellinsen mit Bündelumgsabschnitten 112,212 und 312, die auf der Grundlage von imaginären halbkugeligen Flächeneinheiten der gleichen Form 110, 210 und 310 gebildet sind, die mit größter Dichte angeordnet sind. Die Bündelungjsabschnitte sind zu ihrem Rand hin bei allen nebeneinanderliegenden Abschnitten stufenförmig ausgebildet, indem zylindrische vorstehende Flächen 111, 211 und 311 vorgesehen sind. Theoretisch besteht keine Begrenzung für die Zahl oder die Lage der Bündelungsabschnitte 112,212 und 312. obwohl die dargestellten Linsen nur in eine kleine Zahl von Bündelungsabschnitte zur einfacheren Darstellung unterteilt sind. Bei tatsächlichen Ausführungsformen sind jedoch die Linsen in eine größere Zahl von Abschnitten unterteilt, um die Dicke der Linsen zu vermindern.FIGS. 8A and 8B show an arrangement of known hemispherical Fresnel lenses with bundle sections 112,212 and 312 based on imaginary hemispherical surface units of the same shape 110, 210 and 310 are formed with are arranged in the greatest density. The bundling sections are stepped towards their edge in all adjacent sections by cylindrical protruding surfaces 111, 211 and 311 are provided. In theory there is no limit for the number or the position of the bundling sections 112, 212 and 312. although the lenses shown only in a small number of bundling sections are divided for ease of illustration. With actual Embodiments, however, the lenses are divided into a greater number of sections to increase the thickness to diminish the lenses.

Es ergeben sich Schwierigkeiten, wenn die oben beschriebenen bekannten Fresnellinsen in einer Sonnenlichtbündelungsvorrichtung verwendet werden. Insbesondere werden Sonnenlichstrahlungsbündel, die unter einen geneigten Winkel auftreffen, beim Auftreffen auf die vorstehenden zylindrischen Ebenen gestreut, was zu einer Verminderung des Wirkungsgrads führtDifficulties arise when the above-described known Fresnel lenses are used in a sunlight condensing device be used. In particular, bundles of solar radiation that impinge at an inclined angle, when impinging scattered on the protruding cylindrical planes, which leads to a reduction in efficiency

Das Vorhandensein der vorstehenden zylindrischen Flächen führt auch zu Schwierigkeiten beim Formen der Bündelungslinsen, insbesondere beim Auswerfen der Linsen aus den Formen. Um das Auswerfen aus den Formen zu erleichtern, sind die vorstehenden Flächen gewöhnlich konisch geformt was dazu führt, daß Verluste selbst dann auftreten, wenn Strahlungsbiindel in Richtung der optischen Achsen gesammelt oder gebündelt werden sollen.The presence of the protruding cylindrical surfaces also leads to difficulties in shaping the Focusing lenses, especially when ejecting the lenses from the molds. To the ejection from the To facilitate molding, the protruding surfaces are usually conical in shape, which results in Losses occur even if bundles of radiation are collected or in the direction of the optical axes should be bundled.

Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich auch bei einem Fresnelreflektor mit mehreren reflektierenden Abschnitten parabolischer Umlauffläche (die in komplementär geformten Formen anstelle der halbkugelförmigen Ebenen für die Fresneleinheiten nach F i g. 8A und F i g. 8B gebildet sind), die Verluste aufweisen, die sich aufgrund der Streuung des Strahlenbündels bei Reflexionen der unterteilten vorstehenden Ebenen ergeben, wodurch die auftreffenden Strahlen unterteilt werden, die in Richtung der optischen Achse der entsprechenden Brechungsabschnitte verlaufen.Similar difficulties also arise with a Fresnel reflector with several reflective ones Sections of parabolic circumferential surface (those in complementary shapes instead of the hemispherical Levels for the Fresnel units according to FIG. 8A and F i g. 8B) that have losses that are due to the scattering of the bundle of rays during reflections of the subdivided projecting planes, whereby the incident rays are divided, which are in the direction of the optical axis of the corresponding Refractive sections run.

Die Fig.9A und 9B zeigen eine integrierte Fresnelbrechungsvorrichtung, die der bekannten Sam-Figures 9A and 9B show an integrated Fresnel refraction device, which the well-known Sam-

11 1211 12

nietvorrichtung nach den F i g. 8A und 8B entspricht. Inriveting device according to FIGS. 8A and 8B correspond. In

den Fig.9A und 9B sind die Brechungsabschnitte der Ausführungsform 8 (F i g. 10A₁1OB und 10C)to 9A and 9B, the refractive portions of the embodiment 8 (F i g. 10A and 10C 1Ob ₁₎

benachbart angeordneten imaginären halbkugelförmi- Ein Reflektor mit mehreren reflektierenden Ab-adjacently arranged imaginary hemispherical - a reflector with several reflective reflective

gen Brechungsoberflächeneinheiten 230, 310 und 420, schnitten, die parabolische Umlaufoberflächen aufwei-with refractive surface units 230, 310 and 420, which have parabolic orbital surfaces.

die überlappend angeordnet sind miteinander integriert. 5 sen, wurde auch zur Bündelung von Sonnenlichtstrahlenwhich are arranged in an overlapping manner and are integrated with one another. 5 sen, was also used to focus sunlight rays

Die vorstehenden Trennflächen bei den bekannten verwendet. Ein solcher Reflektor kann auch dadurchThe above parting surfaces used in the known. Such a reflector can also do this

halbkugelförmigen Fresnellinsen sind durch Brechungs- dünner gemacht werden, daß die refl-ktierendenHemispherical Fresnel lenses are made thinner by refraction that the refl-ktende

abschnitte nebeneinanderliegender imaginärer Linsen- Abschnitte in ähnlicher Weise zweidimensional inte-sections of adjacent imaginary lens sections in a similar way two-dimensionally integrated

einheiten, wie es bei 2301 und 3301 angedeutet ist, griert werden. Beispielsweise kann man einen integiier-units, as indicated at 2301 and 3301, are grouped. For example, you can have an integrated

ersetzt. io ten parabolischen Fresnelreflektor dadurch erreichen,replaced. io ten parabolic Fresnel reflector by

Wie man in der Ansicht nach Fig.9A von oben daß man reflektierende Abschnitte mit parabolischenAs can be seen in the view according to Fig. 9A from above that one can have reflective sections with parabolic

erkennt, weist die halbkugelförmige Fresnelbündelungs- Umlaufflächen anstelle von halbkugelförmigeii Ab-recognizes, the hemispherical Fresnel bundling revolving surfaces instead of hemispherical

vorrichtung ein sich wiederholendes Muster von schnitten von Fresneleinheiten der F ϊ g. 9A und 9Bdevice a repeating pattern of sections of Fresnel units of the F ϊ g. 9A and 9B

Dreiecken 12, 23 und 31 und zwar genau gesagt von verwendet.Triangles 12, 23 and 31, to be precise, used by.

Dreiecken 12, 23 und 333 auf. Die Pfade der 15 Die Fig. 1OA bis IOC zeigen ein Beispiel für einen auf treffenden Strahlungsbündel sind durch dünne Linien integrierten Fresnelreflektor mit reflektierenden Abangedeutet Man erkennt, daß alle auftreffenden schnitten parabolischer Umlaufflächen und mit einem Strahlungsbündel entweder an der Stelle 2300 oder an vierseiligen Einheitsraster 56-67-78-89, das dem dreiseider Stelle 3100 oder einer entsprechenden Stelle tigen Einheitsraster 12-23-31 in Fig. 9A entspricht,
gebündelt werden. 20 Fig. 10A zeigt zick-zack-förmige Grenzlinien fürTriangles 12, 23 and 333. The paths of FIG. 10A to IOC show an example of an impinging radiation beam are indicated by thin lines integrated Fresnel reflector with reflective signs -67-78-89, which corresponds to the three-digit digit 3100 or a corresponding digit-term unit grid 12-23-31 in Fig. 9A,
be bundled. Fig. 10A shows zigzag border lines for

Es ist aucLi einfach, die Bündeiungsabschnitte jeden Abschnitt, der tatsächlich ein kompliziertesIt is also easy to bundle each section that is actually a complicated one

zweidimensional zu integrieren, wobei keine Beschrän- Mosaikraster aufweist, das jedoch, kurz gesagt, einfacheto integrate two-dimensionally, with no limitation- tessellation, but that, in short, simple

kungen bezüglich der Zahl und der Lage der einzelnen orthogonale Gitterlinien enthält, wobei diese Anord-contains information on the number and position of the individual orthogonal grid lines, this arrangement

Abschnitte vorhanden ist Beispielsweise ist der nung der Anordnung entspricht, bei der die BrennweiteSections is present, for example, the voltage corresponds to the arrangement in which the focal length

Kollektor nach den F i g. 9A und 9B so ausgebildet, daß 25 beträchtlich größer ist als bei der nach den F i g. 1 OB un i Collector according to the F i g. 9A and 9B formed so that 25 is considerably larger than that of FIGS. 1 OB un i

an den entsprechenden Seiten des Dreiecks 12-23-31 die IOC.on the corresponding sides of the triangle 12-23-31 the IOC.

Trennstellen 100 nach Fig. 8A und 8B verwendet Die Fig. 1OB zeigt den Reflektor im Schnitt längs derSeparation points 100 according to FIGS. 8A and 8B used. FIG. 10B shows the reflector in section along the

werden, wenn diese vorhanden sind, die den Trennflä- Linie 67—78 in Fig. 1OA. Wie man anhand vonIf present, they will be aligned with the parting line 67-78 in Fig. 10A. How to use

chen 100'in den Fig.9A und 9B entsprechen, die die Fig. 1OB erkennt weist der Reflektor eine AnzahlChen 100 ′ in FIGS. 9A and 9B, which FIG. 10B recognizes, the reflector has a number

Stellen andeuten, die sich in einer Ebene befinden, die 30 integrierter reflektierender Abschnitte einer RichtungIndicate places that are in a plane, the 30 integrated reflective sections of a direction

senkrecht zu den optischen Achsen in Fig. 9 steht und auf, die auf der Grundlage imaginärer Einheitenperpendicular to the optical axes in Fig. 9 and based on imaginary units

um die Abschnitte 2340 und 2341 der imaginären parabolischer Umlaufflächen 670 und 718 in kurzemaround the sections 2340 and 2341 of the imaginary parabolic surfaces 670 and 718 in a short time

Einheitshalbkugel 230 mit den Abschnitten 3140 und Abstand von den Schnittflächen gebildet sind. Fig. IOCUnit hemisphere 230 with the sections 3140 and spacing from the cut surfaces are formed. Fig. IOC

3141 ... der imaginären Einheit 310 oder mit ist andererseits ein Schnitt längs der Linie 78—89 der3141 ... of the imaginary unit 310 or with, on the other hand, is a section along the line 78-89 of FIG

Abschnitten 3140 und 3141... einer imaginären Einheit 35 F i g. 1OA und er zeigt die integrierten reflektierendenSections 3140 and 3141 ... of an imaginary unit 35 F i g. 1OA and he shows the built-in reflective

120 (nicht dargestellt) an den Trennflächen 100' Abschnitte in einer anderen Richtung, die auf der120 (not shown) on the parting surfaces 100 'sections in a different direction, which on the

(Abschnitte der gleichen imaginären Einheiten sind Grundlage von imaginären Einheiten mit parabolischen(Sections of the same imaginary units are based on imaginary units with parabolic

durch die gleiche Bezugsziffer gekennzeichnet) zu Umlaufflächen 87 und 890 in großer Entfernung von denidentified by the same reference number) to circumferential surfaces 87 and 890 at a great distance from the

integrieren. Schnittstellen gebildet sind. Die vier gekrümmtenintegrate. Interfaces are formed. The four curved ones

Wenn es erwünscht ist die Dicke der Stelle 333, die 40 Flächen, die in einem Scheitelpunkt (oder einem unterenIf desired, the thickness of point 333, the 40 faces contained in an apex (or a lower

eine relativ geringe Dicke aufweist einheitlich zu Punkt) zusammentreffen, s.nd reflektierende Abschnit-has a relatively small thickness uniform to point) meet, see reflective sections

machen, dann können die Abschnitte der benachbarten te, wenn sie auf der Grundlage nebeneinanderliegenderMake then the sections of the neighboring te if they are based on adjoining

imaginären Einheiten weiter an den Stellen, die durch imaginärer Einheiten m>t parabolischen Umfangsflä-imaginary units continue at the points that are defined by imaginary units m> t parabolic circumferential surface

die Punkte 431 bis 434 gekennzeichnet sind, integriert chen gebildet werden, die das Sonnenlichtstrahlungswerden. Die Stellen 431 bis 434 befinden sich auf der 45 bündel bei vier verschiedenen Brennpunkten 6^ 00 undthe points 431 to 434 are identified, integrally formed which become the sunlight radiation. The points 431 to 434 are on the 45 bundle at four different focal points 6 ^ 00 and

gleichen Höhe wie die Punkte 100'. Diese Unterteilungs- 7800 ... bündeln, die unmittelbar über den Punkten 67same height as the points 100 '. Bundle these subdivisions 7800 ... which are immediately above points 67

art ist zweckmäßig, wenn es erwünscht ist eine und 78 ... entsprechend angeordnet sind. Damit weistart is useful if one and 78 ... are arranged accordingly. So that points

Bündelungsvorrichtung einheitlicher oder verminderter der Reflektor keine nutzlosen Flächen auf, die nicht zurFocusing device more uniform or diminished the reflector does not have any useless surfaces that are not used for

Dicke zu erreichen. Es besteht kein besonderer Strahlbündelung beitragen.To achieve thickness. There is no particular beam focus contributing.

Grenzwert für die Lage der Trennstelle, so daß es 50 Eine ähnliche Integrierung ist für Einheitsraster vonLimit value for the location of the separation point so that it is 50. A similar integration is for unit grids of

möglich ist die Dicke weiter zu vergleichmäßigen, was fünfeckiger Form (mit fünf Brennpunkten) oder mitit is possible to further equalize the thickness, what pentagonal shape (with five focal points) or with

es möglich macht die Dicke weiter zu vermindern. komplizierteren Polygonen möglich. Das Einheitsrastermakes it possible to further reduce the thickness. more complicated polygons possible. The standard grid

Es ließ sich bestätigen, daß die zweidimensionale muß nicht notwendigerweise ein regelmäßiges DreieckIt was confirmed that the two-dimensional need not necessarily be a regular triangle

integrierte Fresnelbündelungsvorrichtung eine Wirkung oder Viereck sein oder eine ähnliche Form aufweisen aufweist, die der der eindimensionalen integrierten 55 und die zwei dimensionalen integrierten Abschnitteintegrated Fresnel bundling device be an effect or square or have a similar shape that of the one-dimensional integrated sections 55 and the two-dimensional integrated sections

Fresnelbündelungsvorrichtung, die weiter oben be- können die entsprechenden Brennpunkte in einerFresnel bundling device, which above can be the corresponding focal points in one

schrieben ist, entspricht danebenliegenden Ebene oder in Ebenen aufweisen undis written, corresponds to the adjacent level or in levels and have

sie können eine verschiedene oder die gleichethey can be different or the same

Ausführungsform 7 Brennweite haben. Im Prinzip sind mehrere PunkteEmbodiment 7 have focal length. In principle there are several points

60 einheitlich über die gesamte Oberfläche der Bünde-60 uniformly over the entire surface of the

Es kann eine Bündelungsvorrichtung verwendet lungsvorrichtung verteilt, die Scheitel- oder Bodenwerden, die integnerte halbkugelige Fresneleinheiten punkte der Ebenen der Abschnitte bilden, d;e Brennauf gegenüberliegenden Seiten einer transparenten punkte in einer vorbestimmten Ebene oder in Platte aufweist In diesem Fall ist es möglich, eine vorbestimmten Ebenen aufweisen.
Bündelungsvorrichtung mit einer äußerst kurzen Brenn- 65 Bei einer erhöhten Zahl von Rippen, die die einzelnen weite zu erreichen, wenn die Fresneleinheiten auf Abschnitte voneinander trennen, wird es jedoch gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers angeord- schwieriger, die Form herzustellen und die Streuung des net werden. Strahlenbündels wird erhöht Deshalb ist es vorteilhaftA bundling device can be used, distributed vertically or at the bottom, which form integrated hemispherical Fresnel units points of the planes of the sections, i.e. focal points on opposite sides of a transparent point in a predetermined plane or in a plate have predetermined levels.
Bundling device with an extremely short focal length 65 However, with an increased number of ribs that reach the individual width when the Fresnel units separate from one another in sections, it becomes more difficult to create the shape and the scattering of the net is arranged on opposite sides of the base body . The beam of rays is increased so it is beneficial

eine verhältnismäßig einfache Konstruktion, wie sie in den F i g. 9A und 9B beschrieben ist, zu verwenden.a relatively simple construction, as shown in FIGS. 9A and 9B are to be used.

Ausführungsform 9Embodiment 9

Die Sonnenlichtbündelungsvorrichtung kann einen integrierten haihkugelförmigen Fresnelreflektor und eine komplementär geformte Fresnelbrechungsvorrichtung aufweisen, die in einem kleinen Abstand von dem Reflektor angeordnet ist, wobei die entsprechenden Einheitsraster gegeneinander ausgerichtet sind. Wie bereits weiter oben erwähnt, ermöglicht ein Kollektor, der einen komplementär geformten Reflektor und Brechungsabschnitte aufweist, eine starke Konzentrierung der Leistung.The sunlight condensing device can have an integrated shark-spherical Fresnel reflector and a complementary shaped Fresnel refraction device, which at a small distance from the Reflector is arranged, wherein the corresponding unit grid are aligned with one another. As already mentioned above, allows a collector that has a complementary shaped reflector and Has refractive sections, a strong concentration of power.

Man kann eine integrierte Fresnellinse mit einem integrierten Fresnelrcflektor oder mit einem ebenen Spiegel kombinieren, jedoch kann auch eine reflektierende Oberfläche auf einer Seite der Fresneleinheiten vorgesehen sein, die eine integrierte Fresneloberfläche auf einer oder auf einer ihrer oder auf ihrer gegenüberliegenden Seite aufweist Es sind natürlich mehrere verschiedene Sonnenlichtbündelungsanordnungen verfügbar, die den integrierten Fresnelrrflektor und/oder die integrierte Brechungsvorrichtung verwenden. You can have an integrated Fresnel lens with an integrated Fresnel reflector or with a flat one Combining mirrors, however, can have a reflective surface on one side of the Fresnel units be provided that has an integrated Fresnel surface on one or on one of their or on their opposite side It is natural several different sunlight focusing arrangements are available that use the integrated Fresnel reflector and / or use the integrated breaking device.

Bei integrierten Fresneleinheiten, die kleine und feinverteilte Abschnitte aufweisen, die auf Umlaufflächen imaginärer Einheiten beruht, können die entsprechenden Abschnitte durch eine angenäherte Ebene oder durch Ebenen ersetzt werden, ohne daß die Bündelungsfunktion des Sonnenlichtstrahls des Kollektors wesentlich beeinträchtigt wird.In the case of integrated Fresnel units that have small and finely divided sections that are located on circumferential surfaces based on imaginary units, the corresponding Sections can be replaced by an approximated plane or by planes without affecting the bundling function the solar radiation from the collector is significantly impaired.

Solche ersetzten Ebenen entsprechen integrierten Fresnelabschnitten, die auf polyhydralen Ebenen (mit bündelnder Wirkung) imaginärer Einheiten beruhen. Außerdem können die Tatsachen, die bei der Ausführungsform 5 angegeben worden sind, auf die vorliegende Ausführungsform des Kollektors, der zweidimensionale integrierte Fresneleinheiten verwendet, angewendet werden.Such replaced planes correspond to integrated Fresnel sections that are on polyhydric planes (with bundling effect) of imaginary units. In addition, the facts shared in the embodiment 5 have been given to the present embodiment of the collector, the two-dimensional integrated Fresnel units are used.

Wie bereits weiter oben erwähnt, besteht ein Merkmal der integrierten Fresneleinheiten darin, daß das Einfangen von Sonnenlicht dadurch erreicht wird, daß man den Empfänger parallel zu der Ebene der Bündelungsebene bewegt. Wenn jedoch das aufallende Strahlungsbündel beträchtlich geneigt wird, dann werden die Verluste aufgrund von Reflexionen an den Linsenoberflächen größer und das Bild der Sonne in der Bündelungsebene wird aufgrund verschiedener Ablenkungen verwischt, wodurch die beabsichtigte starke Bündelung nicht erreicht wird (dieses Phänomen tritt auch bei bekannten Bündelungslinsen auf).As mentioned above, a feature of the integrated Fresnel units is that the capture of sunlight is achieved by keeping the receiver parallel to the plane of the Bundling level moved. However, if the incident radiation beam is inclined considerably, then the losses due to reflections on the lens surfaces are greater and the image of the sun in the The plane of focus is blurred due to various distractions, making the intended strong one Focusing is not achieved (this phenomenon also occurs with known focusing lenses).

In F i g. 11 ist eine graphische Darstellung der seitlichen Verschiebung eines auftreffenden Strahlungsbündels nach F i g. 2 für jeden halben Monat in einem Jahr dargestellt. Die Skala auf der vertikalen Achse stellt den Betrag der Verschiebung als Verhältnis des Abstands d nach Fig. 2 zur Brennweite f der zylindrischen Linse dar, während die Skala auf der horizontalen Achse die Stunden des Tages darstellt. Die graphische Darstellung oder das Diagramm nach F i g. U geht davon aus, daß die Achse der zylindrischen Ebene in Ost-West-Richtung orientiert ist und daß die Ebene der Fresneleinheiten senkrecht zur Sonne zur Mittagszeit während der Tag- und Nachtgleiche im Herbst steht. Der Winkel q nach Fig.2 (im folgenden auch Schrägwinkel der Sonne genannt) ändert sich ähnlich wie der Winkel nach F i g. 11.In Fig. 11 is a graphical representation of the lateral displacement of an impinging radiation beam of FIG. 2 shown for every half month in a year. The scale on the vertical axis represents the amount of the shift as the ratio of the distance d according to FIG. 2 to the focal length f of the cylindrical lens, while the scale on the horizontal axis represents the hours of the day. The graphic representation or diagram according to FIG. U assumes that the axis of the cylindrical plane is oriented in east-west direction and that the plane of the Fresnel units is perpendicular to the sun at noon during the equinox in autumn. The angle q according to FIG. 2 (in the following also called the oblique angle of the sun) changes similarly to the angle according to FIG. 11th

Aus F i.g. 11 ist zu entnehmen, daß die auftreffenden Strahlen eine komplizierte und große Verschiebung in seitlicher Richtung aufweisen, wodurch der Wert des Schrägungswinkels der Sonne erhöht wird. Das bedeutet, daß die Verluste durch Reflexionen der geneigten Strahlen erhöht sind. Die gleiche Wirkung erhält man mit der integrierten halbkugelförmigen Fresnelbündelungsvorrichtung nach den Fig.9A und 9B, wodurch ihre Wirkungsweise verschlechtert ist Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich bei integrierten reflektierenden Fresneleinheiten ebenso wie bei nichtintegrierten reflektierenden Fresneleinheiten. Die Linie des gebündelten Strahls wird noch mehr verteilt und es ergeben sich für den Reflektor praktisch schon bei einem geringen Neigungswinkel des Strahlungsbündels Verluste. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf diese Schwierigkeit und es sind dabei Vorrichtungen angesprochen, die die Verluste in ein- oder zweidimensionalen integrierten Fresneleinheiten vermindern.From F i.g. 11 it can be seen that the impinging Rays have a complicated and large displacement in the lateral direction, reducing the value of the The helix angle of the sun is increased. This means that the losses due to reflections of the inclined rays are increased. The same effect is obtained with the integrated hemispherical Fresnel bundling device according to FIGS. 9A and 9B, as a result of which its mode of operation is impaired The same difficulties arise with integrated reflective Fresnel units as well as with non-integrated ones reflective Fresnel units. The line of the collimated beam is even more distributed and it result for the reflector practically even at a small angle of inclination of the radiation beam Losses. The following description refers to this difficulty and refers to devices addressed, which reduce the losses in one- or two-dimensional integrated Fresnel units.

Ausführungsform 10 (F ig. 12)Embodiment 10 (Fig. 12)

F i g. 12 zeigt eine Sonnenlichtsammelvorrichtung, die der Sonne nachfährt mit mehreren getrennten, integrierten zylindrischen Fresnelreflektoren 400, von denen jeder zylindrische reflektierende Abschnitte 401 und 402... aufweist die normal auftreffende Lichtstrahlen 411 und 412 in Brennlinien 421 und 422 ... entsprechend bündeln. Fig. 12 zeigt den Reflektor in einem Abschnitt auf einer Ebene senkrecht zu den Achsen der zylindrischen Abschnitte, wobei die Zahl der zylindrischen Abschnitte vermindert ist um eine einfachere Darstellung zu erreichen.F i g. Fig. 12 shows a sunlight gathering device which following the sun with several separate, integrated cylindrical Fresnel reflectors 400, from each of which has cylindrical reflective portions 401 and 402 ... which has normal incident light rays 411 and 412 in focal lines 421 and 422 ... bundle accordingly. Fig. 12 shows the reflector in a section on a plane perpendicular to the axes of the cylindrical sections, the number of cylindrical sections is reduced in order to achieve a simpler representation.

Die zylindrischen reflektierenden Abschnitte können durch angenähert ebene Spiegel ersetzt werden. Bei großen Sonnenlichtsammeivorrichtungen mit einer großen Anzahl von Bündelungsabschnitten werden ebene Spiegel tatsächlich anstelle zylindrischer Spiegel verwendet Beispielsweise sind die nebeneinanderliegenden Abschnitte 401 und 402 oder die Abschnitte 402 und 403 ... senkrecht zu einer geraden Linie angeordnet, die den Winkel, der durch den senkrecht auftreffenden Strahl 411 und seiner Reflexion, die auf die Brennlinien 422 und 421... gerichtet ist, in zwei Teile schneidet, wobei die Schnittwinkel der beiden nebeneinanderliegenden Abschnitte 180° minus der Hälfte des Winkels Φι... ist, der zwischen den Linien vorliegt, die von dem Reflexionspunkt zu den Brennlinien 421 und 422 führen. Dies ist ein Wert, der für jede reflektierende Stelle unabhängig von der relativen Lage der Sonne konstant ist. Wenn die Strahlen so auftreffen, wie es bei 431 und 432 ... dargestellt ist. dann müssen die Abschnitte 401 und 402 ... in die Stellungen 4011 und 4021 ... geschwenkt werden, damit das Strahlungsbündel bei den Brennlinien 421 und 402 gebündelt wird, jedoch bleibt der Winkel der beiden angrenzenden Abschnitte auf dem gleichen Wert, der oben erwähnt Worden ist.The cylindrical reflective sections can be replaced by approximately flat mirrors. at large sunlight gathering devices with a large number of focusing sections plane mirrors actually used instead of cylindrical mirrors, for example, are the side-by-side Sections 401 and 402 or sections 402 and 403 ... perpendicular to a straight line arranged that the angle formed by the perpendicularly impinging ray 411 and its reflection that on the focal lines 422 and 421 ... is directed, cuts into two parts, the angle of intersection of the two adjacent Sections 180 ° minus half the angle Φι ... that exists between the lines that lead from the reflection point to the focal lines 421 and 422. This is a value for any reflective Position is constant regardless of the relative position of the sun. When the rays hit like it does at 431 and 432 ... is shown. then the sections 401 and 402 ... in the positions 4011 and 4021 ... be swiveled so that the radiation beam is bundled at the focal lines 421 and 402, however, the angle of the two adjacent sections remains the same as mentioned above Has been.

Um das gebündelte Lichtbündel an den vorbestimmten Brennlinien festzuhalten, reicht es aus, die einzelnen zylindrischen Abschnitte in ihren entsprechenden Lagen unter dem halben Schrägwinkel Φ der Sonne zu halten.In order to hold the bundled bundle of light on the predetermined focal lines, it is sufficient to hold the individual cylindrical sections in their respective positions at half the oblique angle Φ of the sun.

Eine unabhängige Orientierung der einzelnen zylindrischen Abschnitte ist auch zu kompliziert und mühsam. Um dies zu vermeiden, ist der integrierte Fresnelreflektor parallel zu der Achse der zylindrischen reflektierenden Abschnitte in eine Anzahl unabhängiger Abschnitte 441,442 usw, aufgeteilt. Die Breite jedes der aufgeteilten Abschnitte ist vorzugsweise geringer als die Breite derAn independent orientation of the individual cylindrical sections is also too complicated and troublesome. To avoid this, the integrated Fresnel reflector is parallel to the axis of the cylindrical reflective Sections divided into a number of independent sections 441, 442, etc. The width of each of the split Sections is preferably less than the width of the

imaginären zylindrischen Einheitsflächen. Je schmaler die Breite der geteilten Abschnitte ist, desto größer ist die sich ergebende Wirkung, wie in weiteren Einzelheiten noch erläutert wird. Die unterteilten Abschnitte werden jeder für sich um einen Winkel von Φ/2 geneigt, um der Sonne zu folgen, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet istimaginary cylindrical unit areas. The narrower the width of the divided sections, the greater the resulting effect, as will be explained in more detail. The divided sections are each inclined by an angle of Φ / 2 in order to follow the sun, as indicated by the dashed lines

Wenn die entsprechenden Abschnitte geneigt werden, werden die zylindrischen Abschnitte an den Rändern zu den benachbarten Teilen voneinander wegbewegt und geringfügig parallel zur Ebene der Sammelvorrichtung verschoben. Als Folge dieser Verschiebung wird der Winkel der reflektierten Strahlen verändert, was von dem Betrag der Verschiebung abhängt und das gebündelte Lichlbündel wird gegenüber den festen Brennlinien 421 und 422 verschoben. Jedoch ist die Verschiebung sehr klein und sie kann in einer großen Sammelvorrichtung, die eine verhältnismäßig große Zahl von unterteilten Abschnitten von großer Empfänger- oder Wärmeabsorbiervorrichtungen aufweist, vernachlässigt werden. Im Idealfall sollte die Befestigungsstellung der sich drehenden Welle 461 so ausgewählt werden, daß der Mittelwert der Abweichungen am geringsten ist.When the respective sections are inclined, the cylindrical sections at the edges to the adjacent parts are moved away from each other and shifted slightly parallel to the plane of the collecting device. As a result of this shift, the angle of the reflected rays is changed, which depends on the amount of shift, and the bundled light bundle is shifted with respect to the fixed focal lines 421 and 422 . However, the displacement is very small and can be neglected in a large collection device which has a relatively large number of divided sections of large receiver or heat absorbing devices. Ideally, the mounting position of the rotating shaft 461 should be selected so that the mean value of the deviations is the smallest.

Wenn der Bereich des Ausrichtungswinkels der unterteilten Abschnitte etwa konstant ist, dann ist er für den Winkel der Segmente, die eingestellt werden müssen, so wirksam, daß er eine Abweichung Null dann aufweist, wenn der Winkel konstant ist Diese Einstellung ist im allgemeinen klein. Um die A.bweichung bei allen Ausrichtungen Null zu machen, wird jeder Abschnitt aus biegsamen Material hergestellt, damit er geringfügig in Form eines »S« oder eines »verkehrten S« gebogen werden kann und zwar entsprechend dem Betrag der Neigung, wobei er parallel zu den Achsen der zylindrischen Oberfläche verläuftIf the range of the orientation angle of the divided sections is approximately constant, then it is for the angle of the segments which must be adjusted so effectively that there is then a deviation of zero when the angle is constant This setting is generally small. To avoid the deviation making zero at all orientations, each section is made of pliable material, so that it can be bent slightly into the shape of an "S" or an "inverted S" corresponding to the amount of inclination, being parallel to the axes of the cylindrical surface runs

Wie man anhand von Fig. 12 erkennt, sind die unterteilten Abschnitte um die Drehachsen 461,462 und 463 drehbar, die von Armen 451, 452 ... gehaltert sind, die an den Enden der unterteilten Abschnitte befestigt sind, und zwar in Richtung der Achsen der zylindrischen Abschnitte und parallel zu den Achsen der zylindrischen reflektierenden Abschnitte. Die Arme sind mit Rillen 4610, 4620 ... zur Aufnahme von Stiften 471, 472 ... versehen, die fest auf einer Steuerstange 48 angeordnet sind, so daß die entsprechenden Abschnitte gleichzeitig über die Steuerstange 48 bewegt werden können.As can be seen from FIG. 12, the divided sections are around the axes of rotation 461, 462 and 463 rotatable supported by arms 451, 452 ... attached to the ends of the divided sections are in the direction of the axes of the cylindrical sections and parallel to the axes of the cylindrical reflective sections. The arms are grooved 4610, 4620 ... to accommodate pins 471, 472 ... provided which are fixedly arranged on a control rod 48 so that the corresponding sections simultaneously can be moved via the control rod 48.

Bei einer bekannten Sonnenlichtsammeivorrichtung, die einen Reflektor mit reflektierenden Oberflächen parabolischer Zylinder verwendet, war es notwendig, dte ganze Anordnung der Sammelvorrichtung einschließlich der Wärmeabsorbiervorrichtung zur Verfolgung der Sonne zu bewegen, wodurch eine kräftige Halterungsvorrichtung und eine leistungsstarke Antnebsvorrichtung notwendig waren.In a known sunlight collecting device, which has a reflector with reflective surfaces When using a parabolic cylinder, it was necessary to include the entire assembly of the collector move the heat absorbing device to track the sun, creating a powerful Mounting device and a powerful Antnebsvorrichtung were necessary.

Im Gegensatz da/u läßt sich mit der Sonnenlichtsammeivorrichtung nach der Erfindung die Sonne dadurch verfolgen, indem man die einfache und preisgünstige Orientierungsvorrichtung mit einer einfachen Haltertingsanordnung vorsieht. Dieser Vorteil wird beson^ ders bei großen Bündelungsvorrichtungen beträchtlich. Die Prinzipien der oben beschriebenen Ausführungs^ form lassen sich auch dann anwenden, wenn die Brennweiten benachbarter imaginärer reflektierender Öberflächeneinheiten untereinander unterschiedlich sind. Andernfalls kann die Ausrichtung der zylindrischen reflektierenden Abschnitte zur Verfolgung der Sonne dadurch erreicht werden, daß man die entsprechenden Abschnitte nach Fig. 12 gleichzeitig um den Winkel Φ neigt In diesem Fall wird jedoch die Bündelungslinie verschoben und in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt (in Abhängigkeit von der Anzahl der bündelnden Abschnitte) und längs der geneigten optischen Achse verteilt Deshalb wird es notwendig, eine Wärmeabsorbiervorrichtung auszuwählen, die eine geeignete Form und einen geeigneten Aufbau hat und die für Nachfolgevorgänge geeignet istIn contrast to that, with the sunlight collecting device according to the invention, the sun can be tracked by providing the simple and inexpensive orientation device with a simple holder arrangement. This advantage becomes particularly significant with large bundling devices. The principles of the embodiment described above can also be applied when the focal lengths of adjacent imaginary reflective surface units are different from one another. Otherwise, the alignment of the cylindrical reflective sections for tracking the sun can be achieved by inclining the corresponding sections according to FIG. 12 at the same time by the angle Φ the number of converging portions) and distributed along the inclined optical axis. Therefore, it becomes necessary to select a heat absorbing device which has a suitable shape and structure and which is suitable for follow-up operations

Die geteilten bündelnden Abschnitte müssen nur in der entsprechenden Lage geneigt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Art die Halterung und des Antriebs der einzelnen Abschnitte nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform begrenzt istThe divided bundling sections only need to be inclined in the appropriate position. Be on it pointed out that the type of mounting and drive of the individual sections does not depend on that in the Embodiment shown in the drawing is limited

Ausführungsform 11 (F i g. 13)Embodiment 11 (Fig. 13)

In Fi g. 13 sind integrierte lichtbrechende Fwneleinheiten 500 dargestellt die zylindrische Brechungsabschnitte 501, 502 usw. aufweisen. Übliche Sonnenlichtstrahlen 511 und 512, die auf die Segmente 501 und 502 auftreffen, werden zu den Brennpunkten 521 bzw. 522 gebündelt Die Figur zeigt die Brechungsvorrichtung in einem Teil in einer Ebene senkrecht zur Achse der zylindrischen Brechungsabschnitte.In Fi g. 13, integrated refractive elements 500 are shown having cylindrical refractive sections 501, 502, and so on. Usual sunlight rays 511 and 512 impinging on the segments 501 and 502 are bundled to the focal points 521 and 522, respectively. The figure shows the refraction device in a part in a plane perpendicular to the axis of the cylindrical refraction sections.

Wenn die Brechungsvorrichtung 500 nach F i g. 13 so angeordnet ist, daß die Achse der zylindrischen Segmente in Ost-West-Richtung ausgerichtet ist und senkrecht zur Sonne mittags zur Tag- und Nachtgleiche im Herbst dann zeigt die Linie der Bündelungen eine seitliche Verschiebung d wie es in F i g. 11 dargestellt ist Zu dieser Zeit ist die Gesamtamplitude des Neigungswinkels der Sonne q relativ groß, so wie es in Fig.2 dargestellt istWhen the breaking device 500 of FIG. 13 is arranged so that the axis of the cylindrical segments is aligned in east-west direction and perpendicular to the sun at noon at the equinox in autumn, then the line of the bundles shows a lateral displacement d as shown in FIG. At this time, the total amplitude of the inclination angle of the sun q is relatively large, as shown in FIG

Der Neigungswinkel gegenüber der Sonne sollte zur Verminderung der Verluste des Strahlungsbündels vermindert werden. Um jedoch den gesamten Aufbau des Kollektors zu neigen, ist es notwendig, eine große Halterungsanordnung und eine Antriebsvorrichtung vorzusehen. Außerdem müssen Windkräfte berücksichtigt werden.The angle of inclination with respect to the sun should reduce the loss of the radiation beam be decreased. However, in order to incline the entire structure of the collector, it is necessary to have a large one Provide mounting arrangement and a drive device. In addition, wind forces must be taken into account will.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform nach Fig. 13 integrierte zylindrische Fresnellinsen aufweist, die in eine geeignete Anzahl von Abschnitten 541,542 usw. unterteilt sind, die parallel zu den Achsen der zylindrischen Brechungsabschnit'e verlaufen. Die Breiten der entsprechenden Abschnitte sind vorzugsweise kleiner als die Breiten der Linsenflächen der imaginären Einheiten.In this connection it should be pointed out that the embodiment according to FIG. 13 is integrated having cylindrical Fresnel lenses, which are in a suitable Number of sections 541,542, etc. are divided, which are parallel to the axes of the cylindrical Brechungsabschnitt'e get lost. The widths of the corresponding sections are preferably smaller than the widths of the Lens surfaces of the imaginary units.

Da die auftreffenden Sonnenlichstrahlcn wie bei 531 und 532 geneigt sind, werden die entsprechenden Abschhitte gleichzeitig und entsprechend geneigt, um ein Neigen der aufireffenden Strahlen zu vermeiden. Es sind Arme 551 und 552 ... an den Ost- und Westenden zur Drehung der entsprechenden Abschnitte um die Wellen 561 und 562 ... vorgesehen, die parallel zu den zylindrischen Brechungsabschnitten angeordnet sind. Die einzelnen Abschnitte werden mit Hilfe von festen Stiften 571 und 572 ... an einer Steuerstange 58, ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, angetrieben. Ein Pfeil 580 zeigt, um welchen Betrag die Stange'58 verschoben wird,Since the incident solar rays are inclined as at 531 and 532, the corresponding Sections simultaneously and inclined accordingly in order to avoid inclining the incident rays. It are arms 551 and 552 ... at the east and west ends for rotating the respective sections around the Shafts 561 and 562 ... are provided which are arranged in parallel with the cylindrical refracting portions. The individual sections are attached to a control rod 58, similarly, with the aid of fixed pins 571 and 572 ... as in the embodiment described above. An arrow 580 shows by what amount the Stange'58 is moved,

Die Drehung der unterteilten Abschnitte führt dazu, daß die gebündelten Linien sich so verschieben, wie es durch die gestrichelten Linien von 52100 und 5221 dargestellt ist Die Lage der Bündelungslinien läßt sich dadurch korrigieren, daß die Bündelungsvorrichtung parallel zu der Absorbiervorrichtung um eine StreckeThe rotation of the divided sections causes the bundled lines to shift as it does is represented by the dashed lines of 52100 and 5221. The position of the bundling lines can be correct by placing the bundling device parallel to the absorbing device for a distance

5211 bis 521 bewegt wird, wodurch die Bündelungslinien an vorbestimmten Stellen festgehalten werden.5211 to 521 is moved, creating the bundling lines be held in predetermined places.

Die parallele Bewegung kann dadurch ausgeführt werden, daß man den Halterungsrahmen verschiebt (der ■n Ost-West-Richtung angeordnet ist, jedoch nicht in s Fig. 13 dargestellt ist), an dem die Wellen 561 und 562 ... befestigt sind.The parallel movement can be carried out by sliding the support frame (the ■ n is arranged in an east-west direction, but not in s Fig. 13), on which the shafts 561 and 562 ... are attached.

Die Kollektorteile 541 und 542 ... müssen nicht gedreht werden, solange sie der Sonne rechtwinklig gegenüberstehen.The collector parts 541 and 542 ... do not have to be rotated as long as they are perpendicular to the sun face.

Die Drehung der Bündelungsteile kann einmal in jedem halben Monat vorgenommen werden, wobei sie dann in fester Lage bis zur nächsten Ausrichtung sich befinden. Dies liegt daran, weil bei einer täglichen Verschiebung der Sonne durch eine Verschiebung zur Richtung des Pfeils 590 nachgefolgt werden kann. Die in gestrichelten Linien dargestellten Kurven in F i g. 11 stellen den Betrag der Verschiebung 590 bei einem verschobenen neuen Brennpunkt dar und zwar für eine Bündelungsvorrichtung, die fest um 12° gegenüber Norden geneigt ist und zwar am Tag der Sommersonnenwende Si und an den Tagen einen Monat vor und einen Monat nach der Sommersonnenwende.The rotation of the bundling parts can be made once every half month, whereby they then are in a fixed position until the next alignment. This is because on a daily basis Shifting the sun can be followed by shifting to the direction of arrow 590. In the dashed lines shown curves in F i g. 11 represent the amount of shift 590 at one shifted new focal point for a bundling device, which is fixed by 12 ° opposite Is tilted north on the day of the summer solstice Si and on the days one month before and a month after the summer solstice.

Anhand der Figur erkennt man, daß die Lichtstrahlen, die durch entsprechende Teile gesammelt werden, im allgemeinen während der Drehung der bündelnden Teile nicht auf eine Linie übertragen werden, sondern daß sie in Richtung der optischen Achse über eine Entfernung g im Verhältnis zu dem Drehwinkel verteilt sind. Wenn eine Absorbiervorrichtung durch Verwisehen des gebündelten Lichtbündels beeinflußt wird, dann ist es erforuerlich, die Drehung der Absorbierteile 541, 542 in einem begrenzten B- eich (beispielsweise von 5 bis 10°) zu haken, vm dadurch den Wert der Verwischung g an der gebünde! sn Stelle 521 zu vermindern.It can be seen from the figure that the light rays collected by respective parts are generally not transmitted on a line during the rotation of the converging parts, but that they are distributed in the direction of the optical axis over a distance g in relation to the angle of rotation are. When an absorbing device is affected by Verwisehen the collimated light beam, then it is erforuerlich, the rotation of the Absorbierteile 541, calibrated to hook 542 in a limited B- (for example, from 5 to 10 °), characterized vm the value of the blurring g at the gebünde ! sn position 521 to decrease.

Diese Ausführungsform hat auch die Vorteile eines einfachen Aufbaus, einer einfachen Halterungs- und Ausrichtvorrichtung und einer Fertigung zu einem geringen Preis und diese Vorteile werden noch größer ao bei großen Sonnenlichtbündelungsvorrichtungen mit einer großen Zahl von Bündelungsteilen.This embodiment also has the advantages of a simple structure, a simple mounting and alignment and a production at a low price, and these benefits are extraordinary even greater for large solar light collection devices with a large number of bundling parts.

Ausführungsform 12 (F ig. 14)Embodiment 12 (Fig. 14)

Es kann eine Bündelungsvorrichtung für Sonnenlicht vorgesehen sein, die eine Kombination aus Teilen von integrierten lichtreflektierenden Fresncleinheiten und Teilen von integrierten lichtbrechenden Fresneleinheiten verwendet, wobei die Achsen der zylindrischen Reflexions- und Brechungsabschnitte senkrecht zuein ander angeordnet sind, um eine Strahlbündelung a
Punkten, Linien oder in rechteckiger Form, so wie es in F i g. 14 dargestellt ist, zu erhalten.It can be provided a focusing device for sunlight, which uses a combination of parts of integrated light-reflecting Fresnel units and parts of integrated light-refracting Fresnel units, wherein the axes of the cylindrical reflection and refraction sections are arranged perpendicular to each other to a
Points, lines or in a rectangular shape, as shown in FIG. 14 is shown.

In Fig 14, die die Absorptionsvorrichtung im Querschnitt zeigt, sind bei 60 integrierte zylindrische lichtbrechende Fresneleinheiten vorgesehen, wie sie bei der Ausführungsform 11 verwendet wird (wobei das Bezugszeichen 60 eines der unterteilten Teile der Brechungsvorrichtung bezeichnet). Die Ost- und Westenden der entsprechenden Bündelungsteile der Breehungsvorriehtung werden auf einem gemeinsamen Rahmen 611 und 612 gehaltert Die einzelnen Bündelungsteile werden mit Hilfe von Steuerstangen 631 und 632 drehbar und zwar durch Und mit Hilfe der Arme 621, 622 ,.., die an den entsprechenden Teilen befestigt sind. In der in Fig. 13 dargestellten Ailsfüh' rungsform sind die Halterungsrahmen 611 und fil2 nicht dargestellt, jedoch wirken sie so, daß sie die Sammelvorrichtung zur Nachführung in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Zeichnung bewegen.In Fig. 14, which shows the absorption device in cross-section, at 60 are integrated cylindrical ones refractive Fresnel units are provided as used in Embodiment 11 (where the Reference numeral 60 denotes one of the divided parts of the breaking device). The east and west ends the corresponding bundling parts of the Breehungsvorriehtung are on a common Frame 611 and 612 held in place. The individual bundling parts are held with the help of control rods 631 and 632 rotatable through and with the help of arms 621, 622, .. attached to the corresponding parts are attached. In the Ailsfüh 'shown in Fig. 13 The mounting frame 611 and fil2 are not shown, however, they act to unidirectional tracking of the collector move perpendicular to the drawing surface.

Mit 651 und 652 ... sind abgetrennte Teile von integrierten zylindrischen, lichtreflektierenden Fresneleinheiten dargestellt, wie sie bei der Ausführungsform nach Fig. 10 verwendet werden, die mit Hilfe einer gemeinsamen Steuerstange 66 drehbar sind. Die Bündelungsvorrichtung für das Sonnenlicht nach dieser Ausführungsform ist beispielsweise so angeordnet, dall die Achse der Brechungsabschnitte in Ost-West-Richtung angeordnet sind, während die der reflektierenden Abschnitte in den Himmelsrichtungen Süd und Nord angeordnet sind. Bei 681, 682 und 683 sind Empfänger oder Wärmeabsorbierungsvorrichtungen vorgesehen. L 1 und L1 + L 2 sind die Brennweiten des Reflektors bzw. der Brechungsvorrichtung, die die Strahlenbündel, die von den Linsenabschnitten der Brechungsvorrichtung gebrochen werden, werden mit Hilfe von Spiegelabschnitten des Reflektors gebündelt Die oben erwähnte Anordnung ist deshalb vorteilhaft für eine Reflexionssammelvorrichtung, da dabei eine gute Sammlung des Strahlungsbündels sichergestellt ist, selbst wenn die Sonne unter einem großen Neigungswinkel stehtWith 651 and 652. The directing device for sunlight according to this embodiment is arranged, for example, such that the axes of the refraction sections are arranged in the east-west direction, while that of the reflecting sections are arranged in the cardinal directions south and north. Receivers or heat absorbing devices are provided at 681, 682 and 683. L 1 and L 1 + L 2 are the focal lengths of the reflector or the refraction device, which bundles the bundles of rays that are refracted by the lens sections of the refraction device with the help of mirror sections of the reflector. because a good collection of the radiation beam is ensured, even if the sun is at a large angle of inclination

Ausführungsform 13 (F i g. 15)Embodiment 13 (Fig. 15)

Die Bündelungsvorrichtung kann so aufgebaut sein, daß eine Kombination von zwei unterteilten integrierten, lichtbrechenden Fresneleinheiten verwendet wird, wobei die Achsen der entsprechenden zylindrischen Linsenabschnitte senkrecht zueinander angeordnet sind, wie es in Fig. 15 dargestellt ist. Wie man aus Fig. 15 erkennt sind der querliegende Teil der Bündelungsvorrichtung sowie die untere und die obere integrierte Fresnelbrechungsvorrichtung in mehrere Teile unterteilt wie es bei 70 und bei 731,732 und 733... gezeigt ist. Die Brechungsteile der oberen und der unteren Brechungsvorrichtung werdet* über Steuerstangen 71 bzw. 74 in ähnlicher Weise gesteuert Mit dem Bezugszeichen 72 ist ein Halterungsrahmen bezeichnet Die obere und die untere Brechungsvorrichtung sind dicht beieinander angeordnet wobei die Achsen der zylindrischen Linsenabschnitte senkrecht aufeinander stehen, um das Strahlenbündel bei 751, 752 usw. zu bündeln.The bundling device can be constructed so that a combination of two divided integrated, Refractive Fresnel units are used, with the axes of the corresponding cylindrical Lens sections are arranged perpendicular to each other, as shown in FIG. As can be seen from Fig. 15 The transverse part of the bundling device as well as the lower and upper integrated ones are recognizable Fresnel refraction device divided into several parts as shown at 70 and at 731,732 and 733 ... The breaking parts of the upper and lower breaking devices are * via control rods 71 and 74 controlled in a similar manner. Reference numeral 72 denotes a support frame The upper and lower refractive devices are arranged close together with the axes of the cylindrical lens sections are perpendicular to each other to the beam at 751, 752, etc. to bundle up.

Wie bereits oben erwähnt wird eine Unscharfe g in Richtung der optirchen Achse erzeugt wenn die Sammelvorrichtung um einen großen Winkel geneigt ist, und die Unscharfe g wird mit einem größeren Neigungswinkel der Bündelungsvorrichtung größenAs already mentioned above, a blurring g is generated in the direction of the optirchen axis if the collecting device is inclined at a large angle, and the blurring g will be larger with a larger angle of inclination of the bundling device

3ei dieser besonderen Ausführungsform ergibt sich eine zufriedenstellende Bündelung nur für 5 oder 6 Stunden während der Mittagszeit Die Unscharfe g stört jedoch nicht die Verwendbarkeit der Bündelungsvorrichtung. Beispielsweise kann ein Empfänger oder eine Wärmeabsorbiervorrichtung, wie sie in F i g. 15 bei 78 dargestellt ist, in aufrechter Lage parallel zur optischen Achse gehalten werden.In this particular embodiment, a satisfactory bundling results only for 5 or 6 hours during lunchtime. However, the unsharpness g does not interfere with the usability of the bundling device. For example, a receiver or a heat absorbing device such as that shown in FIG. 15 shown at 78, can be held in an upright position parallel to the optical axis.

Die obige Beschreibung befaßt sich mit Sammelvorrichtungen, die eine Nächfolge ermöglichen und die eindimensionale integrierte Bündelungsabschnitte aufweisen. Eine Ausrichtung oder Nachfolge gegenüber der Sonne ist auch mit Sonnenlichtbündelungsvorrichtungen möglich, die zweidimensionale integrierte Bündelungsabschnitte aufweisen, wie es weiter unten noch in weiteren Einzelheiten dargestellt istThe above description is concerned with collection devices that enable follow-up and that have one-dimensional integrated bundling sections. An alignment or succession to the sun is also possible with sunlight focusing devices that are two-dimensional integrated Have bundling sections, as will be shown in more detail below

Ausführungsform 14Embodiment 14

Das oben beschriebene Nachfolgeprinzip läßt sich in einfacher Weise bei Sonnenlichtbündelungsvorrichtungen mit integrierten sphärischen, lichtbrechenden Fresneleinheiten anwenden. In solch einem Fall müssen jedoch die feste Platte und die Steuerplatte durchsichtig sein, daß das auftreffende Strahlungsbündel hindurchgehen kann. Die Platten können entweder aus durchsichtigem WerkstcT bestehen oder aus einem Drahtgitter oder einem anderen lichtdurchlässigen Werkstoff. Im Unterschied zu der reflektierenden Sammelvorrichtung wird eine Halbnachfoige der lichtbrechenden Bündelungsvorrichtung deswegen durchgeführt, um den Grad der Neigung des auftreffenden Strahlenbündels zu |5 vermindern (was dadurch nicht auf 1/2 begrenzt ist) und es ist immer eine Parallelbewegung der Absorbiervorrichtung erforderlich.The following principle described above can be applied in a simple manner to devices for concentrating sunlight use with integrated spherical, refractive Fresnel units. In such a case you have to however, the fixed plate and the control plate must be transparent so that the incident radiation beam can pass through can. The panels can either be made of transparent material or a wire mesh or another translucent material. In contrast to the reflective collection device becomes a semi-replica of the refractive focusing device therefore carried out in order to determine the degree of inclination of the incident beam | 5 decrease (which is not limited to 1/2) and a parallel movement of the absorbing device is always required.

Die oben beschriebene Halbnachfolge sowie die Ganznachfolge können dann nicht zufriedenstellend sein, wenn eine Bündelungswirkung über eine lange Zeit erforderlich ist, jedoch sind sie aus ökonomischen Gründen wegen Vereinfachung der Halterung und der Führungsanordnungen sehr vorteilhaft Natürlich läßt sich die gleiche Nachfolgearbeitsweise auch bei der Ausführungsform nach Fig.5A anwenden, die integrierte zylindrische, lichtbrechende Fresneleinheiten an gegenüberliegenden Seiten in senkrechter Lage zueinander aufweistThe half-succession as well as the full-succession described above can then not be satisfactory be when a bundling effect is required over a long time, but they are out of economic Reasons because of the simplification of the bracket and the guide arrangements are very advantageous the same follow-up procedure also apply to the embodiment according to FIG. 5A, the integrated one cylindrical, refractive Fresnel units on opposite sides in a perpendicular position to one another having

Ausführungsform 15Embodiment 15

Bei Aufteilung einer Sonnenlichtbündelungsvorrichtung, die einen integrierten zylindrischen Reflektor una eine integrierte zylindrische Brechungsvorrichtung aufweist und zwar auf der Rückseite und der Vorderseite einer dünnen Platte, wobei die Achsen des reflektierenden Spiegels und der Brechungslinsenabschnitte senkrecht zueinander stehen, wird die Sammelvorrichtung parallel zu den Achsen der zylindrischen reflektierenden Abschnitte auf der Rückseite gespeist. Wenn man die in dieser Weise aufgeteilte Bündelungsvorrichtung installiert, dann werden die Achsen der brechenden Linsenabschnitte in Ost-Wost-Richtung ausgerichtet und die Achsen der reflektierenden Spiegelabschnitte werden in der Himmelsrichtung von Südpol zu Nordpol angeordnet. Es ist vorteilhaft, die entsprechenden Bündelungsabschnitte dadurch auszurichten, daß man sie gleichzeitig um den halben Neigungswinkel der Sonne, ähnlich wie bei der Ausführungsform 10 neigt. In diesem Fall wird die Bündelungsvorrichtung nur in Süd-Nord-Richtung bewegt und der Betrag der erforderlichen Verschiebung ist sehr klein (in bezug auf 5 bis 6 Stunden bei Mittagszeit). Wenn man die Bündelungsvorrichtung halbwegs befestigen möchte und sie senkrecht zur Sonne zur Mittagszeit nur einmal in jedem halben Monat ausrichten möchte, dann kann der Nachfolgevorgang unterbrochen werden, wem Empfänger geeigneter Form und Größe ausgewählt werden.When dividing a sunlight bundling device that has an integrated cylindrical reflector una has an integrated cylindrical refracting device on the back and the Front of a thin plate, with the axes of the reflecting mirror and the refractive lens sections are perpendicular to each other, the collector will be parallel to the axes of the cylindrical reflective sections fed on the back. If you have the bundling device divided in this way installed, then the axes of the refractive lens sections are in east-west direction aligned and the axes of the reflective mirror sections are in the cardinal direction of South Pole to North Pole arranged. It is advantageous to align the corresponding bundling sections by that they can be turned at the same time by half the angle of inclination of the sun, similar to the Embodiment 10 tends to. In this case the bundling device is only moved in the south-north direction and the amount of shift required is very small (with respect to 5 to 6 hours at Lunchtime). If you want to fasten the bundling device halfway and it is perpendicular to the If you want to align the sun at noon only once every half month, then the follow-up process can be interrupted, whose recipients of suitable shape and size are selected.

Ausführungsform 16Embodiment 16

Die oben erwähnten Ausführungsformen sind Sonnenlichtbündelungsvorrichtungen, die plattenärtig ausgebildet sind, so daß imaginäre Strahlbündelungsoberflächeneinheiten als hervorstehende Anordnungen von Linien oder Punkten ausgebildet sind, die sich im wesentlichen in einer Ebene integrierter Fresnelabschnitte befinden, Anstelle dieses »plattenförmigen« Aufbaus kann auch ein »parabolisch-zylindrischer« Bündelungsaufbau verwendet werden, wobei die Fresneleinheiten als erhabene Teile von mehreren Punkten integriert sind, die sich auf einer Linie befinden, die die Bodenmittellinie der parabolisch-zylindrischen Oberflächenanordnung ist und wobei die optischen Achsen der imaginären Umlaufeinheiten sich schneiden.The above-mentioned embodiments are sunlight condensing devices, which are plate-like, so that imaginary beam converging surface units are designed as protruding arrangements of lines or points that are located in the essentially in one level of integrated Fresnel sections, instead of this "plate-shaped" A »parabolic-cylindrical« bundling structure can also be used, with the Fresnel units are integrated as raised parts of several points that are on a line that lines the Is the bottom centerline of the parabolic-cylindrical surface arrangement and wherein the optical axes of the imaginary units of circulation intersect.

Diese Ausführungsform ist eine zweckmäßige Spiegelanordnung einer gekrümmten Sonnenlichtbündelungsvorrichtung, die sich durch eine Abwandlung einer Anordnung, wie sie anhand von Fig. 10 beschrieben worden ist, erreichen läßt, wobei die imaginäre parabolischen den Strahl bündelnden Umlaufoberflächeneinheiten 560 (nicht dargestellt), 890, ... in der Zeichnung weggelassen sind und die strichpunktierte Linie 780 in Fig. IOC eine feste Linie und Schnittlinie bei dieser Ausführungsform wird und wobei die integrierten Fresnelabschnitte als Anfangsstellungen von mehreren Punkten auf einer geraden Linie 67—78 gebildet sind, auf der imaginäre, den Strahl bündelnde Umlaufoberflächeneinheiten 670 ur : 780 ... ausgerich- *<&» r-inA IVl OtItU. This embodiment is a suitable mirror arrangement of a curved sunlight converging device, which can be achieved by a modification of an arrangement as has been described with reference to FIG. 10, the imaginary parabolic orbital surface units 560 (not shown), 890, ... are omitted in the drawing and the chain line 780 in Fig. 10C becomes a solid line and intersection in this embodiment, and the integrated Fresnel sections are formed as initial positions of plural points on a straight line 67-78 on the imaginary one, the beam bundling circulating surface units 670 ur: 780 ... aligned- * <& » r-inA IVl OtItU.

Der Schnitt dieser Ausführungsform längs der Linie 67—78 ist ähnlich dem nach Fig. 1OB. In der Richtung 78—89 bei dieser Ausführungsform wird die parabolische I ^;nie 780 die Schnittlinie, d.h. sie wird zu einer festen Linie der Zeichnung, da eine Integration der Fresneleinheiten in der Richtung 78—89 nicht ausgeführt wird und damit die parabolische strichpunktierte Linie 890 und andere durchgezogen-; Linien aus der Zeichnung der Fig. IOC entfernt werden. In Fig. 1OA werden Querlinien ausgelöscht, mit Ausnahme nur der einzigen Linie, die dem Randende der Schnittlinie 780 entspricht und auch mit Ausnahme des Teils der vertikalen durchgezogenen Linien, die sich oberhalb der einen verbleibenden horizontalen Linie befinden. In Fig. 1OA sind die vertikalen durchgezogenen Linien alle als gerade Linien dargestellt um jedoch bei der Darstellung genauer zu sein, sollte der Abstand zwischen diesen Linien größer werden, wenn die Linien dichter an das Randende herankommen, so daß es also gezogene Linien wären.The section of this embodiment along the line 67-78 is similar to that of FIG. 10B. In the direction 78-89 in this embodiment, the parabolic I ^; never 780 the cutting line, ie it becomes a solid line in the drawing, since the Fresnel units are not integrated in the direction 78-89 and the parabolic dash-dotted line 890 and others are drawn through; Lines are removed from the drawing of Fig. IOC. In Fig. 10A, transverse lines are canceled except for only the single line corresponding to the marginal end of intersection line 780 and also except for the portion of the vertical solid lines that are above the one remaining horizontal line. In Fig. 10A, the vertical solid lines are all shown as straight lines, however, to be more precise in illustration, the spacing between these lines should increase as the lines get closer to the edge end, so that they would be drawn lines.

Selbst wenn die entsprechenden parabolischen imaginären, den Strahl bündelnden Oberflächenumlaufeinheiten eine unterschiedliche Brennweite untereinander aufweisen, ergibt sich doch eine bündelung, wenn jedoch die Brennweite zwischen den entsprechenden Einheiten sehr unterschiedlich sind, dann ergibt sich daraus, daß die Gesamtgestalt der Sonnenlichtsammeivorrichtung zu Verzerrungen führt. Wenn die Brennweiten der Einheiten zu gering sind, verglichen mit dem Abstand zwischen zwei benachbarten Einheiten, dann ergibt sich auch eine Verzerrung der Sonnenlichtbündelunj» vorrichtung, durch die die praktische Anwendbarkeit vermindert wird.Even if the corresponding parabolic imaginary surface orbit units converging the beam have different focal lengths from one another, there is a bundling if however the focal length between the corresponding units are very different, then it results from the fact that the overall shape of the sunlight collecting device leads to distortion. When the focal lengths of the units are too small compared to the distance between two neighboring units, then there is also a distortion of the sunlight bundle device by which the practicality is reduced.

Es ist auch möglich, anstelle der imaginä^ren strahlbündelnden Oberflächeneinheiten eine andere Umlaufoberfläche als eine parabolische Umlaufoberfläche zu verwenden, wodurch es einfach ist, ein optisches System durch kombination mit Linsen usw. zu erreichen* Ferner erhält man eine wirksame Sonnenlichtbündelungsvorrichtung mit Sonnennachfolge und Strahlbündelung, indem man die Brennpunkte in Richtung der optischen Achsen wahlweise verschiebt. Diese, einen Spiegel aufweisende Sonnenlichtbündelungsvorrichtung kann eine parabolische zylindrische Form von Beginn des Aufbaus an aufweisen und es kann eine besonders große Sonnenlichtbündelungsvornch-It is also possible to achieve instead of imaginä ^r s beam forming surface units a surface of revolution other than a parabolic surface of revolution to use, making it easy to provide an optical system by combining with lentils etc. * In addition, we obtain an effective solar light concentration device with sun successor and beam focusing, by optionally shifting the focal points in the direction of the optical axes. This sunlight bundling device, which has a mirror, can have a parabolic cylindrical shape from the beginning of the construction and a particularly large sunlight bundling device can be used.

tung zunächst auf einer ebenen Unterlage hergestellt werden die dann anschließend, wie es bei 780 dargestellt ist, gebogen wird. Diese Sonnenlichtbündelungsvorrichtung wird so verwendet, daß die optischen Achsen zur Sonne hin ausgerichtet sind und daß die Achse der gebogenen Oberfläche, d.h. die Linie 67—78 in der Zeichnung in der Himmelsrichtung Nord-Süd ausgerichtet ist Wegen der Brennpunktebündelung wird die Bündelung noch verstärkt. Die Fresneleinheiten der SonnenlichtbUndelungsvorrichtung werden durch eine angenäherte vielflächige Oberfläche ersetzt! mit anderen Worten weist die imaginäre strahlbündelnde Oberflächeneinheit eine vielflächige Oberfläche auf, deren Sonnenlichtbündelungsvorrichtung leicht herstellbar ist und besonders bei großer Anordnung sehr zweckmäßig istThe device is first produced on a flat surface, which is then subsequently, as shown at 780 is bent. This sunlight condensing device is used so that the optical axes for Directed towards the sun and that the axis of the curved surface, i.e. the line 67-78 in the The drawing is oriented in the north-south direction Bundling even more intensified. The Fresnel units of the sunlight focusing device are through a approximated multifaceted surface replaced! in other words, exhibits the imaginary bundling of rays Surface unit on a multi-faceted surface, the sunlight focusing device is easy to manufacture is and is particularly useful in large arrangements

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A device for bundling sunlight by refraction or reflection, which has at least two adjoining, cylindrical or dome-like Fresnel units, each of which has several stepped adjoining lens sections, the optical axes of the Fresnel units running parallel to one another, the focal points or lines of the individual Fresnel units lie in a common plane and the stepped lens sections emanate from lines which lie essentially in one plane, characterized in that in each case two adjacent lens sections (515, 525 , Fig. 2; 401, 402, Fig. 12) so toe are inclined so that the light incident on the one lens section (515; 401) to the focal point or the focal line (5120; 422) of the one Fresnel unit and the light emerging on the adjacent lens section (525; 402) to o? m focal point or focal line (5220; 42i) of the neighboring Fresnel unit is directed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the refracting the light beam Fresnel units consist of translucent material (Fig. 2, Fig. 3).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reflecting the light beam Fresnel units are reflective on the light incidence side (Fig. 12).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the the beam focussing Fresnel unitep have a square shape (Figs. 6 and 7).

5. Device according to one: n of claims 1 to 3, characterized in that the the beam bundling Fresnel units have a polygonal shape (FIG. 9A, FIG. 9B).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical axes the Fresnel units run parallel to each other.

7. Device according to one of claims 2 or 4 to 6, characterized in that the breaking Lens sections on both sides of the Fresnel units made of translucent material are provided (Fig. 3).

8. Device according to one of claims 2 or 4 to 7, characterized in that the Fresnel units on the side opposite the light incidence side one which reflects the incident rays Have mirror surface.

9. Device according to one of claims 2 or ^ to 7, characterized in that at a distance of the Fresnel units on the side opposite the light incidence side one the incident Rays reflecting mirror surface is provided (Fig. 6 or Fig. 7).

10. Device according to one of claims I. 2 or 4 to 7, characterized in that in two superposed planes Fresnel units (70; 731, 732, 733,.,) Are arranged, the axes of symmetry are perpendicular to each other, and that the in Refractive Fresnel units lying on the different levels are made of different translucent materials (FIG. 15).

11. Device according to one of claims 1, 3, 8 and 9, characterized in that Fresnel units (60; 651, 652, 653, ...) are arranged in two superposed planes, the axes of symmetry of which are perpendicular to one another, and that the in The Fresnel units lying on the plane of the incident side consist of translucent material, and that the Fresnel units lying in the other plane are designed to be reflective (Fig. 14).

12. Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the two superimposed Levels in which the Fresnel units are located run parallel to one another.