[發明專利]將壓電技術應用于道路工程使之產生再生能源的方法

在審

• 申請號: 201610140432.1
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN107181425A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 王愷;丁旭
• 申請（專利權）人: 中國市政工程西北設計研究院有限公司浙江分院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;E01C9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬于道路交通領域，道路交通領域在當今來說是個高耗能領域，如何在高耗能領域中獲得再生能源是有效降低能耗的另一個方向，本發明考慮的重點既在于此。

人類在道路交通上的發展已經走過了數百年的歷史，當今世界，由于道路交通大流量、高耗能的特性，使其不可避免的消耗了大量的能源，為了解決這個問題，近年來，世界各國都對提高能源的使用效率投入了巨大的力量。然而，怎樣收集車輛在行進過程中消耗的能源，也就是使其消耗的能源部分回收的課題研究較少，本發明正是針對于此進行一點彌補而提出的。

再生能源的收集對于道路交通來說是個跨學科的技術問題，所以集合多學科技術來發展它是不可回避的新課題。收集車輪壓力所產生的能量，即采用壓電技術來收集車輪壓力的機械能，是在不給道路交通帶來行車影響的前提下，將其車輪壓力能量進行收集后再利用，這將是未來道路交通再生能源發展方向及目標之一。本發明是將壓電原理通過在道路上設置特殊構造體而實施的方法。

背景技術

壓電效應是1880年由居里兄弟及杰克斯首先發現的。經過了100多年的實際應用及不斷成熟后，今天這項技術已經被廣泛應用到航天、航海、軍事及大量的民用科技中，其中最簡單的民用品中有壓電打火機、壓電打火電子爐灶等。

壓電是指：當某種晶體受到某固定方向外力的作用時，內部就產生電極化現象，同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力撤去后，晶體又恢復到不帶電的狀態；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。

壓電打火機、壓電打火電子爐灶等手動壓電設施，可產生瞬間不小于3000伏特的高壓電，本發明是將這種壓力生電效應應用到道路路面上的一種嘗試，當車輛在路面行駛時由車輪壓在本特殊構造體上時所產生的瞬間壓力即可產生瞬間高壓電，系統將多個特殊構造體所產生的高壓電收集、整理、儲存后便可得到一個新的、有利用價值的再生能源。

發明內容

本案是將壓電技術也就是將機械壓力轉換成電能的方法，應用到道路交通上的。壓電技術的原理是當具有壓電特性的晶體在受到某固定方向外力的作用時，內部就產生電極化現象，同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力撤去后，晶體又恢復到不帶電的狀態；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。壓電晶體是各相異性的。本案的方法為：將這 種晶體的壓電效應以一種特殊構造體方法設置到道路交通的路面上，當車輛通過產生強大的重力施壓于此特殊構造體上時，晶體壓電換能器便產生強大的脈沖高壓電。在道路的輪轍線上以不同間距分段布設相同的本發明的特殊構造體，當車輛碾壓到該段線路的特殊構造體上時，便可產生連續脈沖高壓電，再經現已成熟的技術進行收集、變頻調壓，也可經整流后向蓄電池充電，便可達到本發明收集再生能源的目的了。

值得一提的是，本案的設計是將晶體壓電換能器安裝在道路車輛走行的車轍部位，它是用剛性材料制造的、微凸出于基準路面的高度，因此它不會造成車輪“啃”路面的后果，它的下部同樣都是剛性材料，所以當車輛壓上去時，也不會凹陷使車輛產生顛簸，這些都是保證道路平順最基本的要素。

技術方案

本案是將鋯鈦酸鉛(PZT)壓電換能晶體置入于換能結構體內的，壓電換能晶體的換能器已是較為成熟的技術，而怎樣將其應用到道路交通上是本發明重點解決的問題。

在道路工程中常用的瀝青混凝土路面施工時，一般由2～3層不同粒徑的瀝青混凝土作為面層，由下而上分別為粗粒式、中粒式和細粒式瀝青混凝土，瀝青混凝土路面下部為結構承載層與本案無關。

在道路施工中底層粗粒式瀝青混凝土鋪設完成后，可將本發明的矩形基座用專用鋼釘固定于道路車輛走行車轍位置上，為保證其后鋪設中粒式瀝青混凝土碾壓質量，基座的高度按低于中粒式瀝青混凝土厚度設計，在鋪設中粒式瀝青混凝土前插入與之相匹配的1級彈簧頂塞，1級彈簧頂塞的長度要高出中粒式瀝青混凝土設計表面，它是用來定位的，當壓路機械碾壓到該位置時，頂塞被壓至與設計路面平齊位置，這樣可保證碾壓質量，碾壓過后頂塞被下部彈簧彈起而高于被碾壓路面，從而起到定位作用。