[发明专利]将压电技术应用于道路工程使之产生再生能源的方法

说明书

所属技术领域

本发明属于道路交通领域，道路交通领域在当今来说是个高耗能领域，如何在高耗能领域中获得再生能源是有效降低能耗的另一个方向，本发明考虑的重点既在于此。

人类在道路交通上的发展已经走过了数百年的历史，当今世界，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，为了解决这个问题，近年来，世界各国都对提高能源的使用效率投入了巨大的力量。然而，怎样收集车辆在行进过程中消耗的能源，也就是使其消耗的能源部分回收的课题研究较少，本发明正是针对于此进行一点弥补而提出的。

再生能源的收集对于道路交通来说是个跨学科的技术问题，所以集合多学科技术来发展它是不可回避的新课题。收集车轮压力所产生的能量，即采用压电技术来收集车轮压力的机械能，是在不给道路交通带来行车影响的前提下，将其车轮压力能量进行收集后再利用，这将是未来道路交通再生能源发展方向及目标之一。本发明是将压电原理通过在道路上设置特殊构造体而实施的方法。

背景技术

压电效应是1880年由居里兄弟及杰克斯首先发现的。经过了100多年的实际应用及不断成熟后，今天这项技术已经被广泛应用到航天、航海、军事及大量的民用科技中，其中最简单的民用品中有压电打火机、压电打火电子炉灶等。

压电是指：当某种晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

压电打火机、压电打火电子炉灶等手动压电设施，可产生瞬间不小于3000伏特的高压电，本发明是将这种压力生电效应应用到道路路面上的一种尝试，当车辆在路面行驶时由车轮压在本特殊构造体上时所产生的瞬间压力即可产生瞬间高压电，系统将多个特殊构造体所产生的高压电收集、整理、储存后便可得到一个新的、有利用价值的再生能源。

发明内容

本案是将压电技术也就是将机械压力转换成电能的方法，应用到道路交通上的。压电技术的原理是当具有压电特性的晶体在受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电晶体是各相异性的。本案的方法为：将这 种晶体的压电效应以一种特殊构造体方法设置到道路交通的路面上，当车辆通过产生强大的重力施压于此特殊构造体上时，晶体压电换能器便产生强大的脉冲高压电。在道路的轮辙线上以不同间距分段布设相同的本发明的特殊构造体，当车辆碾压到该段线路的特殊构造体上时，便可产生连续脉冲高压电，再经现已成熟的技术进行收集、变频调压，也可经整流后向蓄电池充电，便可达到本发明收集再生能源的目的了。

值得一提的是，本案的设计是将晶体压电换能器安装在道路车辆走行的车辙部位，它是用刚性材料制造的、微凸出于基准路面的高度，因此它不会造成车轮“啃”路面的后果，它的下部同样都是刚性材料，所以当车辆压上去时，也不会凹陷使车辆产生颠簸，这些都是保证道路平顺最基本的要素。

技术方案

本案是将锆钛酸铅(PZT)压电换能晶体置入于换能结构体内的，压电换能晶体的换能器已是较为成熟的技术，而怎样将其应用到道路交通上是本发明重点解决的问题。

在道路工程中常用的沥青混凝土路面施工时，一般由2～3层不同粒径的沥青混凝土作为面层，由下而上分别为粗粒式、中粒式和细粒式沥青混凝土，沥青混凝土路面下部为结构承载层与本案无关。

在道路施工中底层粗粒式沥青混凝土铺设完成后，可将本发明的矩形基座用专用钢钉固定于道路车辆走行车辙位置上，为保证其后铺设中粒式沥青混凝土碾压质量，基座的高度按低于中粒式沥青混凝土厚度设计，在铺设中粒式沥青混凝土前插入与之相匹配的1级弹簧顶塞，1级弹簧顶塞的长度要高出中粒式沥青混凝土设计表面，它是用来定位的，当压路机械碾压到该位置时，顶塞被压至与设计路面平齐位置，这样可保证碾压质量，碾压过后顶塞被下部弹簧弹起而高于被碾压路面，从而起到定位作用。