CN106936369B - 一种混合发电路面与空气净化一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种混合发电路面与空气净化一体化系统，包括混合发电模块、DC/DC转换器、控制模组、外部电源和空气净化装置；所述混合发电模块与DC/DC转换器相连接，所述DC/DC转换器与控制模组相互连接，所述控制模组与外部电源相互连接，所述外部电源与空气净化装置相连接，所述DC/DC转换器与空气净化装置相连接。本发明有效解决了室内空气污染问题，所用能源绿色低碳，满足节能环保的要求，有很高的社会价值。
Description
技术领域
本发明属于发电与空气净化技术领域，特别涉及一种混合发电路面与空气净化一体化系统。
背景技术
公共场所卫生安全的四大“元凶”是污水、噪声、室内空气污染和光污染。其中，室内空气污染具有天然的隐蔽性，由于场所的公共性、人口流量大和暂居性等社会性特点，公共场所的空气质量问题经常游离于公众的视线范围之外，特别是当公共管理缺失时。对于人流量特别大的公共场所，诸如车站、大型商场等，空气净化变得越来越有必要。
传统的空气净化器消耗的电能来自于发电厂，成本高，且发电过程中往往伴随着环境污染。而随着全球能源的紧缺，寻求无污染，多来源的产电方式逐渐成为发展重点。在各种产电方式中，太阳能来源广，无污染的优势深得人们的喜欢，同时压电效应产电可以将我们日常生活中无处不在的机械能转变为电能，是一种非常具有前途的再生绿色能源。
日本学者应用压电换能效应成功研制出可利用压力发电的室内地板，利用该地板可在乘客通过其表面时产生可使100W灯泡发光0.1s的电力。“人群农场”设计的压电装置利用人迈一步的振动能量可以发出的电可供两只60瓦的灯光亮1秒的电能，利用行走28527步产生的能量就能驱动一列火车一秒，而利用行走84162203步累积起来产生的能量则足以把航天飞机送进太空。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种混合发电路面与空气净化一体化系统，将太阳能与压电混合发电装置置于人流量大的室外路面中，利用太阳能和人踩踏的振动能量产生电能，并将这部分电能经过转化输送至空气净化装置，使其正常工作实现对室内空气的净化。本发明有效解决了室内空气污染问题，所用能源绿色低碳，满足节能环保的要求，有很高的社会价值。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种混合发电路面与空气净化一体化系统，包括混合发电模块、DC/DC转换器、控制模组、外部电源和空气净化装置；所述混合发电模块与DC/DC转换器相连接，所述DC/DC转换器与控制模组相互连接，所述控制模组与外部电源相互连接，所述外部电源与空气净化装置相连接，所述DC/DC转换器与空气净化装置相连接。
进一步地，所述混合发电模块包括太阳能模组、压电模组和整流器；所述太阳能模组接收太阳光产生直流电，所述压电模组接收人行走的振动能生成交流电后通过整流器将交流电转化为直流电，两路直流电一起输送至DC/DC转换器。
进一步地，所述压电模组包括底板1、侧板6、压力接收装置、联动装置7、底座4和电能输出装置；所述压力接收装置和所述底座4均固定在所述底板1上；所述侧板6和底板1固定连接形成支撑空间；所述底座4为空心的柱状体；所述侧板6为空心的柱状体，外方内圆，带内凸缘，其中内圆半径与所述底座4外圆半径相等；所述电能输出装置设置在所述底座4上；所述压力接收装置与所述电能输出装置通过所述联动装置7联动。
进一步地，所述压力接收装置包括立柱3、弹簧2、压杆8和顶板9；所述压杆8与所述顶板9做成一体化结构；所述压杆8与所述联动装置7固定连接在一起；所述立柱3固定在所述底板1的中心位置；所述压杆8下端面上设有压杆圆孔,压杆圆孔套在所述立柱3上端；所述弹簧2套在所述底板1与压杆8下端面之间的立柱3上，且压杆圆孔底面与所述立柱3上表面隔空。
进一步地，所述电能输出装置包括压电叠堆5；所述压电叠堆5固定在所述底座4的上表面与所述侧板6的凸缘下表面上。
进一步地，所述压电叠堆5为多个压电陶瓷片串联而成。
进一步地，所述联动装置7包括环形平板与空心圆柱；所述环形平板内圆半径与所述压杆8半径相等；所述环形平板固定在所述空心圆柱内部。
进一步地，所述太阳能模组为太阳能收集装置10，所述太阳能收集装置10固定在所述顶板9上。
本发明的有益效果是：本发明能够利用压电效应将人行走产生的振动能量转换成电能,同时将太阳能转换为电能，供电效率高、绿色低碳、清洁安全、结构简单、使用简便，有利于实现大规模普及。
附图说明
图1是本发明整体系统图；
图2是本发明混合发电模块中压电模组和太阳能模组结构剖面图；
图3是本发明压杆与顶板结合的主视剖面图与俯视图；
图4是本发明联动装置的主视剖面图与俯视图；
图5是本发明侧板与底板结合在一起的主视剖面图与俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1，一种混合发电路面与空气净化一体化系统，包括混合发电模块、DC/DC转换器、控制模组、外部电源和空气净化装置；所述混合发电模块与DC/DC转换器相连接，所述DC/DC转换器与控制模组相互连接，所述控制模组与外部电源相互连接，所述外部电源与空气净化装置相连接，所述DC/DC转换器与空气净化装置相连接。整体运行情况如下：混合发电模块产出电能，经DC/DC转换器将产出电能进行调整和变换，输送至空气净化装置。控制模块对输送电能进行监控，当输送电能不足以支持空气净化装置工作时，开启外部电源。
所述混合发电模块包括太阳能模组、压电模组和整流器；所述混合发电模块是一种既能收集行人行走产生的振动能量能又能收集太阳能的发电装置；所述太阳能模组接收太阳光产生直流电，所述压电模组接收人行走的振动能生成交流电后通过整流器将交流电转化为直流电，两路直流电一起输送至DC/DC转换器。
结合图2、图3、图4和图5，所述压电模组包括底板1、侧板6、压力接收装置、联动装置7、底座4和电能输出装置；所述压力接收装置和所述底座4均固定在所述底板1上；所述侧板6和底板1固定连接形成支撑空间；所述底座4为空心的柱状体；所述侧板6为空心的柱状体，外方内圆，带内凸缘，其中内圆半径与所述底座4外圆半径相等；所述电能输出装置设置在所述底座4上；所述压力接收装置与所述电能输出装置通过所述联动装置7联动。
所述压力接收装置包括立柱3、弹簧2、压杆8和顶板9；所述压杆8与所述顶板9做成一体化结构，并用大弧度圆角过渡；所述压杆8与所述联动装置7固定连接在一起；所述立柱3固定在所述底板1的中心位置；所述压杆8下端面上设有压杆圆孔,压杆圆孔套在所述立柱3上端；所述弹簧2套在所述底板1与压杆8下端面之间的立柱3上，压杆8下端面抵在所述弹簧2上，且压杆圆孔底面与所述立柱3上表面隔空。
所述电能输出装置包括压电叠堆5；所述压电叠堆5固定在所述底座4的上表面与所述侧板6的凸缘下表面上。
所述压电叠堆5为多个压电陶瓷片串联而成。
所述联动装置7包括环形平板与空心圆柱；所述环形平板内圆半径与所述压杆8半径相等；所述环形平板固定在所述空心圆柱内部。
所述太阳能模组为太阳能收集装置10，所述太阳能收集装置10固定在所述顶板9上。所述太阳能收集装置包括钢化玻璃、太阳能板；所述太阳能板固定于所述顶板9上；钢化玻璃固定于所述太阳能板上；所述顶板9上带有引导导线的小孔。
所述DC/DC转换器与混合发电装置电能输出端子相连，用于调整输送的电压与电流。
所述控制模组包括传感器和控制器，传感器用于监测DC/DC转换器输送电流，控制器接收来自传感器的信号后进行处理，控制外部电源的输出。
所述空气净化装置与控制模组相连，为直流、小功率空气净化器。
综上形成行人行走产生的振动能量的冲击式压电与太阳能综合发电的单元结构，将此单元结构置于地面矩形坑内，使得太阳能收集装置与地面平齐；单元结构的布置位置、数量由所需发电量的大小、地形及人流量决定；多个单元结构之间串联连接；此方式可实现对行人踏步能量及太阳能的综合收集。
人流量小时，主要通过太阳能板收集能量转换为电能；人流量大时，主要通过压电模组产电供能；压电模组产电在初始状态无人踩时，顶板9与地面等高，弹簧2处于未被压缩状态，此时压电叠堆5在联动装置7的初始挤压下均受到初始压力F的作用；当行人通过时，顶板9受力带动压杆8向下运动，同时联动装置7随之向下运动，使得下面的压电叠堆受到F+F’的力，上叠堆受到F-F’的力，上下压电叠堆均发生形变，此时弹簧2处于压缩状态；行人离开时，联动装置7在弹簧2的作用下向上运动，使得顶板9及压电叠堆5均恢复初始状态，此过程再次产生形变；循环反复的形变使得压电叠堆产生电能。
压电模组产生的交流电经过整流器转化为直流电和太阳能产生的直流电一同输送至DC/DC转换器。DC/DC转换器对直流电进行电压和电流变换，并将转换完成的电流输送至空气净化装置接收端子。同时，位于DC/DC转换器上的传感器会将电路信息传递到控制模组，当产生电能不足以支持空气净化装置正常工作时，控制模组会通过开启外部电源来进行保障。
以上对本发明所提供的一种混合发电路面与空气净化一体化系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种混合发电路面与空气净化一体化系统，其特征在于：包括混合发电模块、DC/DC转换器、控制模组、外部电源和空气净化装置；所述混合发电模块与DC/DC转换器相连接，所述DC/DC转换器与控制模组相互连接，所述控制模组与外部电源相互连接，所述外部电源与空气净化装置相连接，所述DC/DC转换器与空气净化装置相连接；所述压电模组包括底板(1)、侧板(6)、压力接收装置、联动装置(7)、底座(4)和电能输出装置；所述压力接收装置和所述底座(4)均固定在所述底板(1)上；所述侧板(6)和底板(1)固定连接形成支撑空间；所述底座(4)为空心的柱状体；所述侧板(6)为空心的柱状体，外方内圆，带内凸缘，其中内圆半径与所述底座(4)外圆半径相等；所述电能输出装置设置在所述底座(4)上；所述压力接收装置与所述电能输出装置通过所述联动装置(7)联动。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述混合发电模块包括太阳能模组、压电模组和整流器；所述太阳能模组接收太阳光产生直流电，所述压电模组接收人行走的振动能生成交流电后通过整流器将交流电转化为直流电，两路直流电一起输送至DC/DC转换器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述压力接收装置包括立柱(3)、弹簧(2)、压杆(8)和顶板(9)；所述压杆(8)与所述顶板(9)做成一体化结构；所述压杆(8)与所述联动装置(7)固定连接在一起；所述立柱(3)固定在所述底板(1)的中心位置；所述压杆(8)下端面上设有压杆圆孔,压杆圆孔套在所述立柱(3)上端；所述弹簧(2)套在所述底板(1)与压杆(8)下端面之间的立柱(3)上，且压杆圆孔底面与所述立柱(3)上表面隔空。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述电能输出装置包括压电叠堆(5)；所述压电叠堆(5)固定在所述底座(4)的上表面与所述侧板(6)的凸缘下表面上。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述压电叠堆(5)为多个压电陶瓷片串联而成。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述联动装置(7)包括环形平板与空心圆柱；所述环形平板内圆半径与所述压杆(8)半径相等；所述环形平板固定在所述空心圆柱内部。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述太阳能模组为太阳能收集装置(10)，所述太阳能收集装置(10)固定在所述顶板(9)上。
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