CN201381957Y - 一种道路能量转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种道路能量转换装置，包括受压装置、传动装置、固定装置所构成，其中：固定装置固定于道路路面上，受压装置在固定装置内连接传动装置，且受压装置有部分凸出于路面使其可接受道路上的车流或人流的重量压力，通过传动装置将重力动能转换成旋转动能，该旋转动能可以被多方面加以利用，如带动发电机发电或旋转式压缩机旋转产生流体高压，利用本实用新型来发电或者旋转产生流体高压有别并优于传统开放式的推动叶轮发电和往复式压缩产生流体高压，效率提升明显；使用本实用新型可对以往被浪费的道路车流人流重量压力能源加以回收和再利用。

Description

一种道路能量转换装置

技术领域

本实用新型涉及能量转换装置，尤指一种将重力直线运动的机械能转换成旋转动能进而转换成电能或流体高压能的能量转换装置。

背景技术

中国台湾在经济发展下所产生的二氧化碳排放量在国际间拥有名列前茅的恶名，为响应政府环保、节能、减碳、抗暖化的号召，来为地球生物的生存环境与人类生活创造一个均衡的能源循环，并为实施政府节能减碳计划尽一份心力，于国际间营造良好名声，故以在不浪费能源的条件下，开发寻求及回收稳定且有效的新能源，乃为世界各国政府首要课题，除了已知的火力、水力、核能、潮汐发电以外的新能源外，又要能弥补风力与太阳能发电的不稳定性，着实是须要更为创新的技术与巧思，如大家所知悉的，火力发电要燃烧能源，必然排放大量二氧化碳，更会造成温室效应提升；水力发电受限于枯水期能源有限；核能发电则有辐射的危险；而风力发电受限于地理位置与气候因素；太阳能则更受限于气候；故开发及回收新的环保能源真是举世各国的头疼课题，而我们所面临的问题还有每天行驶于地表路面数亿辆汽、摩托车，其引擎所燃烧汽油之后放出的二氧化碳与热量，更是污染环境，且热燃机的引擎的热损失及汽、摩托车行驶于路面的动力损失是相当高，对于这些大量的热量与能量排放至路面，不加以回收再利用成新能源实在可惜！

发明内容

本实用新型通过提供一种道路能量转换装置来解决已知技术的缺陷，它能将目前大量被浪费掉了的道路上车流人流的重量压力能转换为旋转动能，该旋转动能除了可带动发电机旋转发电外，也可带动旋转式压缩机旋转产生流体高压，借此而被再加利用造福人类和社会。

本实用新型一种道路能量转换装置，包括受压装置、传动装置、固定装置所构成，其中：固定装置固定于道路路面上，受压装置在固定装置内连接传动装置，且受压装置有部分凸出于路面使其可接受道路上的车流或人流的重量压力，通过传动装置将重力动能转换成旋转动能。

本实用新型的较佳实施方式还包括：

受压装置的形状与固定装置相对应，使其能产生相互配合的直线运动，且设有弹性装置，其为弹簧或弹性体，该弹性装置受到受压装置压缩后，能得到固定装置的反作用力，使受压装置在没有路面车人流重量压力时可回弹至凸出于路面的原位，以进行下一波能量转换。

受压装置的形状与固定装置相对应，使其能产生相互配合的直线运动，且设有回复装置，其中所述之回复装置为利用重心原理使受压装置回复原位，该重心位置乃于旋转运动的下方，当受压装置受压后，经由传动装置的传送而将旋转运动下方的重心提高，当受压装置在没有重量压力时，重心经传动装置的力矩效应而产生回复力量，使受压装置回复至凸出于路面的原位，以进行下一波能量转换。

于传动装置上另加设有发电机，且设有可保持相同旋转方向防止逆转的单向转动装置，使转换成旋转运动的动能带动发电机发电。

于传动装置上另加设有旋转式压缩机，且设有可保持相同旋转方向防止逆转的单向转动装置，将已转换成旋转运动的动能再转换成流体高压。

所述的传动装置为齿轮机构、连杆机构、磨擦轮机构、皮带轮机构、凸轮机构中的任一种机构，且于该传动装置机构的旋转中心穿设有一轴件来支撑传动装置于固定装置之上。

所述轴件通过变速机构与发电机相连接，来产生高或低的转速；且于传动装置的旋转运动轴心连接有滚珠轴承来减少磨擦和单向轴承来防止逆转。

所述的固定装置与受压装置形状相对应，且设有能容纳传动装置运动所需的空间和支撑，及受压装置做直线运动的卡止，并提供弹性装置回弹与压缩的作用力。

传动装置的旋转运动轴心连接有惰轮、或凸轮、或飞轮，产生惯性运动来延长旋转时间。

所述的受压装置外围设有油封来防止灰尘或水分进入机构中。

为提高传动效率，本实用新型的创新之处在于除将用机械方式传动外，亦配合使用液气压流体传动方式来提高发电效率，具体方案如下：

所述受压装置为能接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置，受压装置与传动装置之间是通过流体管路连接控制流体流向的阀门及可复位压力缸连接，传动装置并再经变速机构与发电机连接，使受压装置将流体压力能经由流体管路传送后，再由阀门控制流向，传至可复位压力缸推动变速机构带动发电机发电。

所述的用于接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置为气缸受压装置、汽缸受压装置、液压缸受压装置、中空橡胶弹性体受压装置、中空塑料弹性体受压装置中的任一种，且连接有流体管路与止回阀门，来产生流体压力能。

受压装置与可复位压力缸之间增设有储能槽，使受压装置所产生的流体压力能，经由流体管路及阀门控制后可由储能槽储存。

综合以上所言，本实用新型的设计中，机械式的转换乃为可提升效率的传动方式，只要克服摩擦损失即可提升发电效率，且为了要因应路况的不同须要使用机械式发电时才选用之，当需要时也可用液气压式的发电。习知的发电方式乃将高压流体推动叶轮转动进而带动发电机发电，其中会浪费许多高压能量，为了避免浪费，本实用新型故采用密闭式的可复位压力缸(气缸、汽缸、液压缸)来推动变速机构。

已知发电机都使用叶片驱动，叶片吸收流体动能后，仅有少部份被转为电能，效率有待提升，这是所有叶轮发电机的普遍问题，传动效率不提升就会影响发电效率，本实用新型特别对此加以改良，抛弃使用叶轮来带动发电，而使用可复位压力缸(气缸、汽缸、液压缸)进行转换成旋转动能来增加效率，或依路面需求省去流体的设备，用机械式的转换方式将直线运动转换成旋转运动直接发电来提升效率，进行发电，且亦可与本人所创作的M316933一种多功能道路储能发电装置相互搭配应用，可以更大地改善效率。

附图说明

图1：本实用新型的机械式传动装置齿轮机构内部示意图。

图2：本实用新型的机械式传动装置齿轮机构内部立体示意图。

图3：本实用新型的机械式传动装置内部使用连杆机构立体示意图。

图4：本实用新型的机械式传动装置内部使用磨擦轮机构立体示意图。

图5：本实用新型的机械式传动装置齿轮机构加装变速机构立体示意图。

图6：本实用新型的机械式传动装置齿轮机构加装变速机构及发电机示意图。

图7：本实用新型的使用回复装置中的重心原理使受压装置回复示意图。

图8：本实用新型的使用车流的重量产生动能转换的示意图。

图9：本实用新型的使用人流的重量产生动能转换的示意图。

图10：本实用新型的使用储能槽产生动能转换的示意图。

具体实施方式

请参见图1的剖面图，及图2的立体剖面图，本实用新型一种道路能量转换装置包括：受压装置100、传动装置200、弹性装置300、固定装置400所构成，其中所述的固定装置400，固定于道路路面上，让凸出路面的受压装置100接受道路上的车流或人流的重量，产生往下的直线运动的动能，该动能经由传动装置200转换成旋转运动的动能后，再由弹性装置300，将受压装置100往上回弹原位，进行下一波能量转换。

请参见图1的剖面图，及图2的立体剖面图，一种道路能量转换装置包括受压装置100、传动装置200、弹性装置300、固定装置400、单向转动装置500所构成，其中所述的固定装置400，固定于道路路面上，让凸出路面的受压装置100接受道路上的车流或人流的重量，产生往下直线运动的动能，该动能经由传动装置200转换成旋转运动的动能后，藉由单向转动装置500，保持相同旋转方向，防止逆转，再由弹性装置300将受压装置100往上回弹原位，进行下一波能量转换，其中的传动装置200为齿轮机构，它由齿条201及小齿轮202所构成，来转成旋转运动，请参见图3，可将传动装置200改为连杆机构210来转换成旋转运动，或如图4由磨擦轮机构220来转换成旋转运动，也可以利用相同原理通过皮带轮的机构转换成旋转运动，或者藉由凸轮机构旋转时造成受压装置100上下直线运动，来产生旋转，图中可见当受压装置100往下直线运动时皆可使上述机构产生旋转运动，乃因轴件600为旋转中心，故能将直线运动转换成旋转运动；综合图1、图2、图3、图4，可知传动装置200与受压装置100相连接，并于该机构的旋转中心穿设有一轴件600来支撑传动装置200于固定装置400之上，使该传动装置200产生旋转运动，不至脱落，而所述的弹性装置300为一弹簧或弹性体，并使该弹性装置300受到受压装置100压缩后，能得到固定装置400的反作用力来使受压装置100回弹原位，此乃固定装置400目的之一；而所述的受压装置100的形状需与固定装置400相对应，才能产生相互配合的直线运动；当然受压装置100的形状不设限，只要能相互配合就好，其可为圆形、方形、菱形、三角形、六角形中的任一种。

请参见图5所述的一种道路能量转换装置，其中于该旋转轴心穿设有一轴件600，且该轴件600与变速机构的大齿轮700相连接，如此一来当受压装置100接受车流的重量往下直线运动时推动齿条201带动小齿轮202旋转，且因旋转轴心穿设的轴件600与小齿轮202和大齿轮700是相同的轴心，故只要小齿轮202转一圈时，大齿轮700也可转一圈，但大齿轮700的齿数大于小齿轮202的齿数，利用齿轮比的关系可产生高或低的转速，当然轴件600被固定装置400所支撑方能产生旋转运动；此时请参见图6于大齿轮700设有较小齿轮710的发电机800，即可使旋转运动的动能转换成电能；且传动装置200的旋转运动轴心，连接有滚珠轴承来减少磨擦，单向轴承来防止逆转；而固定装置400的形状，除了前所述需与受压装置100形状相对应外，更要能容纳传动装置200运动所需的空间和支撑，及受压装置100直线运动的卡止203，才不会使受压装置100脱离固定装置400本体，并提供弹性装置300回弹与压缩的作用力；因受压装置100外形与固定装置400相对应才能产生轴孔配合运动，故该受压装置100直接与车轮或鞋子接触会有灰尘与水分侵入机构中，故于受压装置100外围设有油封98来防止灰尘或水分进入机构中，为了要能使多余的动能持续产生旋转，故于传动装置的旋转运动轴心，连接有惰轮、或凸轮、或飞轮，来产生惯性运动并延长旋转时间。

本实用新型另一种优选的实施方式请参考图7所示，在这里特别以一种回复装置610替代前面所说的弹性装置300，一台车之车轮10行驶于路面1100压过铺设于路面1100之可容纳传动装置200运动空间的固定装置400中的受压装置100，受压后必须回复原位，才能接收下一波车轮能量，其中所述的回复装置610为利用重心原理使受压装置回复原位，该重心位置乃于旋转运动的下方，当受压装置100受车轮10压下后，而推动传动装置200产生旋转运动，而将回复装置610下方的重心向上提高，当受压装置在没有重量压力时，重心经「力矩效应」而产生反转回复力量，再藉由动传动装置200传送，使受压装置回复至凸出于路面1100的原位，以进行下一波能量转换，完全不需使用弹簧而更有效达到增加使用寿命的功效，所产生的旋转运动再由单向转动装置，保持转向，大齿轮700增加转速，使发电机800发电。

当然道路能量的转换除了使用机械式外更可使用流体式来转换，请参见图8的一种道路能量转换装置包括：用于接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置100、流体管路110、控制流体流向的阀门130、可复位压力缸(气缸、汽缸、液压缸)140、传动装置200中的变速机构的齿条201、小齿轮202、大齿轮700、设有较小齿轮710的发电机800所构成，其受压装置100安装略凸出路面1100受到车辆1000重量往下压，将流体压力能经由止回阀150及流体管路110传送后，可依需求确定是否安装储能槽(储气槽、储气瓶)120来将流体压力能储存后，再由阀门130控制流向与开关，传至可复位压力缸(气缸、汽缸、液压缸)140推动变速机构的齿条201让小齿轮202转一圈时，大齿轮700也可转一圈，但大齿轮700的齿数大于小齿轮202的齿数，利用齿轮比的关系可产生高或低的转速，带动设有较小齿轮710的发电机800发电，由图7所述类推至上述的机械式发电其作用原理相同，都是由车辆1000压缩且受压装置100凸出路面1100，受压后产生压力能推动发电机800发电，再藉由弹性装置300回弹原位，进行下一波能量接收，流体式的是将道路的能量先转换成流体压力能再发电，机械式发电少了流体压力能的转换过程，而是直接由传动装置200来发电。

当然所述的用于接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置100，其内部有可容纳流体的汽缸室与活塞并与流体管路110及止回阀150相连通方可产生流体压力能，也就是已知的气缸受压装置、汽缸受压装置、液压缸受压装置。

请参见图9的一种道路能量转换装置用于接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置100为：中空橡胶或塑料弹性体受压装置99，且连接有流体管路110与阀门130和止回阀门150，来引导流体产生流体压力能，此图可见铺设于路面1100的中空橡胶弹性体受压装置99当人踩1010后，将流体压力能藉由流体管路110与阀门130和止回阀门150引导流体产生流体压力能，再推动可复位压力缸(气缸、汽缸、液压缸)140进而推动传动装置200中的变速机构带动发电机800发电；而变速机构由图中可见是由齿条201、小齿轮202、大齿轮700、设有较小齿轮710的发电机800所构成；齿条201让小齿轮202转一圈时大齿轮700也可转一圈，但大齿轮700的齿数大于小齿轮202的齿数，利用齿轮比的关系可产生高或低的转速，带动设有较小齿轮710的发电机800发电，当然如有必要也须将所产生的流体压力能，由储能槽(可以是储气槽、储气瓶)120储存之，如图10，乃将流体压力能藉由流体管路110与阀门130和止回阀门150，来引导储能槽120所储存的流体压力推动可复位压力缸(可以是气缸、汽缸、液压缸)140进而推动传动装置200中的变速机构带动发电机800发电；而变速机构可见到是由齿条201、小齿轮202、大齿轮700、设有较小齿轮710的发电机800所构成；齿条201让小齿轮202转一圈时大齿轮700也可转一圈，但大齿轮700的齿数大于小齿轮202的齿数，利用齿轮比的关系可产生高或低的转速，带动设有较小齿轮710的发电机800发电。

综合以上所言，本实用新型效率提升是如何实现的？因本实用新型的流体压缩式的发电方式皆为密闭，由可复位压力缸(气缸、汽缸、液压缸)140推动变速机构带动发电机800发电，不像风力发电叶轮及水力叶轮是开放式的，故效率大为提升，且可因应不同路段使用机械式发电来提升效率，因机械式的传动乃直接发电，故效率也会提升。

Claims (13)

1、一种道路能量转换装置，其特征在于：包括受压装置、传动装置、固定装置所构成，其中：固定装置固定于道路路面上，受压装置在固定装置内连接传动装置，且受压装置有部分凸出于路面使其可接受道路上的车流或人流的重量压力，通过传动装置将重力动能转换成旋转动能。

2、如权利要求1所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：受压装置的形状与固定装置相对应，使其能产生相互配合的直线运动，且设有弹性装置，其为弹簧或弹性体，该弹性装置受到受压装置压缩后，能得到固定装置的反作用力，使受压装置在没有路面车人流重量压力时可回弹至凸出于路面的原位，以进行下一波能量转换。

3、如权利要求1所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：受压装置的形状与固定装置相对应，使其能产生相互配合的直线运动，且设有回复装置，其中所述的回复装置为利用重心原理使受压装置回复原位，该重心位置乃于旋转运动的下方，当受压装置受压后，经由传动装置的传送而将旋转运动下方的重心提高，当受压装置在没有重量压力时，重心经传动装置的力矩效应而产生回复力量，使受压装置回复至凸出于路面的原位，以进行下一波能量转换。

4、如权利要求1或2或3所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：于传动装置上另加设有发电机，且设有可保持相同旋转方向防止逆转的单向转动装置，使转换成旋转运动的动能带动发电机发电。

5、如权利要求1或2或3所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：于传动装置上另加设有旋转式压缩机，且设有可保持相同旋转方向防止逆转的单向转动装置，将已转换成旋转运动的动能再转换成流体高压。

6、如权利要求1或2或3所述的一种道路能量转换装置，其特征在于所述的传动装置为齿轮机构、连杆机构、磨擦轮机构、皮带轮机构、凸轮机构中的任一种机构，且于该传动装置机构的旋转中心穿设有一轴件来支撑传动装置于固定装置之上。

7、如权利要求6所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：所述轴件通过变速机构与发电机相连接，来产生高或低的转速；且于传动装置的旋转运动轴心连接有滚珠轴承来减少磨擦和单向轴承来防止逆转。

8、如权利要求1所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：所述的固定装置与受压装置形状相对应，且设有能容纳传动装置运动所需的空间和支撑，及受压装置做直线运动的卡止，并提供弹性装置回弹与压缩的作用力。

9、如权利要求1或2或3所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：传动装置的旋转运动轴心连接有惰轮、或凸轮、或飞轮，产生惯性运动来延长旋转时间。

10.如权利要求1或2或3所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：所述的受压装置外围设有油封来防止灰尘或水分进入机构中。

11、如权利要求1所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：所述受压装置为能接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置，受压装置与传动装置之间是通过流体管路连接控制流体流向的阀门及可复位压力缸连接，传动装置并再经变速机构与发电机连接，使受压装置将流体压力能经由流体管路传送后，再由阀门控制流向，传至可复位压力缸推动变速机构带动发电机发电。

12、如权利要求11所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：所述的用于接收道路的车流与人流重量产生流体压力能的受压装置为气缸受压装置、汽缸受压装置、液压缸受压装置、中空橡胶弹性体受压装置、中空塑料弹性体受压装置中的任一种，且连接有流体管路与止回阀门，来产生流体压力能。

13、如权利要求11或12所述的一种道路能量转换装置，其特征在于：受压装置与可复位压力缸之间增设有储能槽，使受压装置所产生的流体压力能，经由流体管路及阀门控制后可由储能槽储存。

Images