TWI385909B

TWI385909B - Pavement power plant

Info

Publication number: TWI385909B
Application number: TW98122227A
Authority: TW
Original assignee: Univ Ishou
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2013-02-11
Also published as: TW201103248A

Description

路面發電裝置

本發明是有關於一種發電裝置，特別是指一種路面發電裝置。

一般之道路上的路燈，紅綠燈等裝置，其通常是連接至城市中的主要供電網絡，以援引電力公司所產生之電能而進行作動，不過，由於配電線路的距離越長，其電阻就越大，使得電力在傳輸的過程中產生耗損，進而導致電能利用率的低落，尤其是距離發電廠或變電所較偏遠之地區的路燈，所能夠使用到由發電廠傳送過來的電力更是有限，再者，配電線及變電所必須經常性的維護，才能夠使發電廠的電力持續不斷地傳送至目的地，一旦遭遇如颱風等自然災害，破壞傳輸電力的電線，將使得路燈或紅綠燈失去電力的供應而無法作動。

另一方面，由於近年來環保意識逐漸抬頭，四方各界無不積極投入綠色能源的發展，例如利用太陽能或風力來進行發電等等，以減少對石油、煤礦等傳統能源的依賴性，因此，目前也開發出仰賴太陽能為主要能源來源的路燈或紅綠燈，但是，太陽能發電的主要缺點在於其必需完全仰賴太陽光之照射，也就是說，在夜晚、天候差，或是日照不佳的情況時，其是完全無法產生電能的(或是光電轉換效率不佳)，也因此侷限了太陽能發電的獨立性及可靠性。

因此，如何將節能環保的綠色發電概念導入路燈或紅綠燈的設計中，以使其具備獨立之供電源，乃是各界需要努力的方向之一。

因此，本發明之目的，即在提供一種利用道路上之來柱車輛或行人來進行發電，以將產生之電能提供給路燈或紅綠燈等外界裝置使用的路面發電裝置。

於是，本發明之路面發電裝置，是整合於一路面上，並受行進於該路面上之移動物體所驅動而發電，以供至少一外界裝置使用，該外界裝置具有一燈座，以及一設置於該燈座上的燈泡；該路面發電裝置包含：一基座、一磁場單元、一電能產生單元，及一控制單元。

該基座具有一嵌設於該路面上的本體，該本體是圍繞出一容置空間。

該磁場單元具有相間隔地設置於該本體上並位於該容置空間內的複數磁極柱，相鄰的兩磁極柱之間形成有磁場。

該電能產生單元具有一承載板、複數相間隔地設置於該承載板底面並位於該容置空間內的鐵芯、一依序纏繞於該等鐵芯上的線圈，以及複數連接於該承載板底面以及該本體，以將該承載板以及該等鐵芯撐立於該本體上的彈性件，該承載板是可在一自由位置及一壓迫位置間移動，當該路面上之移動物體對該承載板形成壓迫時，即會使該承載板向下移動至一壓迫位置並壓縮該等彈性件，且是連動該等鐵芯及線圈向下移動，當該路面上之移動物體移開該承載板時，該等彈性件之彈性回復力即會驅使該承載板移動至一自由位置，並連動該等鐵芯及線圈向上移動，以藉由該承載板在自由位置及壓迫位置間的移動來連動該等鐵芯及線圈於該磁場內上下移動，進而在該線圈上產生電能。

該控制單元具有一與該電能產生單元之線圈電連接並儲存其所產生的電能之蓄電元件、一與該蓄電元件以及該燈泡電連接的主控元件，以及一設置於該燈座之頂部並與該主控元件電連接的光感測器，該主控元件是依據該光感測器所感測到之狀態來控制電源輸出至該燈泡之情形。

另一方面，本發明之該控制單元也可以是具有一與該電能產生單元之線圈電連接並儲存其所產生的電能之蓄電元件、一電連接該蓄電元件與該燈泡的主控元件，以及一與該主控元件電連接的定時器，該主控元件是依據該定時器之狀態而控制電源輸出至該燈泡之情形。

本發明之功效在於，利用行駛於該路面上的來往車輛來對該承載板進行壓迫，以使連接於其上的鐵芯及線圈能夠在該磁場內移動，進而在該線圈上產生一股反電動勢而產生電能輸出，以將產生之電能提供給如路燈等外界裝置使用。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2，並配合參閱圖3，本發明之路面發電裝置1之第一較佳實施例，是整合於一般之柏油路面100上，並受行進於該路面100上之移動物體(例如車輛200之車輪201或行人的腳)所驅動而發電，以供一外界裝置300使用，該路面發電裝置1包含：一基座11、一磁場單元12、一電能產生單元13，及一控制單元14(僅見於圖4)。在本實施例中，該外界裝置300為一路燈，其具有一燈座301，以及設置於該燈座301上，並可對該路面100或是周遭環境形成照明的燈泡302，但要注意的是，本實施例僅是以一路燈來做舉例說明，該外界裝置300當然也可為其他需要電力之裝置，例如紅綠燈、路標照明燈，或施工臨時警示燈等等，端視實際實施時的應用而定，並不以此為限。

該基座11具有一由金屬製成並嵌設於該路面100上的本體111，且該本體111是圍繞出一容置空間112，以供該磁場單元12及該電能產生單元13設置。

該磁場單元12具有相間隔地設置於該本體111上並位於該容置空間112內的複數磁極柱121，而相鄰的兩磁極柱121之間形成有磁場。在本實施例中，該等磁極柱121即為依序間隔設置之永久磁鐵(permanent magnet)，且相鄰之兩磁極柱121具有不同之極性，例如圖1中所示之間隔排列的南(S)、北(N)極磁極柱121，以藉此在兩相鄰之磁極柱121間形成磁場。

該電能產生單元13具有一由金屬所製成的承載板131、複數相間隔地設置於該承載板131底面並位於該容置空間112內的鐵芯132、一依序纏繞於該等鐵芯132上的線圈133，以及複數連接於該承載板131底面以及該本體111，以將該承載板131以及該等鐵芯132撐立於該本體111上的彈性件134。在本實施例中，該承載板131之頂部邊緣是呈圓角狀，以增加車輛200之車輪201在行進間壓上及離開該承載板131的順暢性，使車輛200之駕駛者不會感到明顯的挫動感，也可藉由呈圓弧狀之邊緣減少對車輛200之車輪201的磨損。

參閱圖2、3，並配合參閱圖4，該控制單元14具有一與該電能產生單元13之線圈133電連接的蓄電元件141、一與該蓄電元件141以及該燈泡302電連接的主控元件142，以及一設置於該燈座301之頂部並與該主控元件142電連接的光感測器143。

回顧圖1、2，並配合參閱圖4，本實施例之作動方式係如下所述：該承載板131是可在一自由位置及一壓迫位置間移動，當該路面100上之移動物體(車輪201)移動至該承載板131上，該移動物體自身之重量即會對該承載板131形成壓迫，並驅使該承載板131向下移動至一壓迫位置並壓縮該等彈性件134(見圖1)，且是連動該等鐵芯132及線圈133向下移動；當該路面100上之移動物體移開該承載板131時，該等彈性件134之彈性回復力即會驅使該承載板131移動至一自由位置(見圖2)，並連動該等鐵芯132及線圈133向上移動，藉此，該承載板131即會受到該路面100上來來往往之車輛200而不斷的在該自由位置及壓迫位置間往復地上下移動，並藉此連動該等鐵芯132及線圈133於該磁場內上下移動，進而在該線圈133上因電磁效應而形成一股反電動勢，並產生電能輸出至該蓄電元件141以進行儲存，而該主控元件142即可依據設置於該燈座301上的光感測器143(見圖3)來判斷當下路面100環境周遭的光線情況是否以達到需要開啟路燈的程度，如是(例如天色已暗)，該主控元件142即會將電能供輸至該路燈之燈泡302使其發光，並對該路面100及其周遭之環境形成照明。

在此要注意的是，本實施例之路面發電裝置1是採用橫跨於路面100上大型化配置態樣(見圖3)，但也可如圖5、6、7所示般，採用多數個路面發電裝置1並排地橫跨於一路面100上，並如同一斑馬線型態之配置態樣，以確保車輛200在行經時其車輪201能夠至少對其中某幾個路面發電裝置1形成壓迫，而行人於行經該斑馬線而穿越馬路時亦可對某幾個路面發電裝置1形成壓迫，進而使發電能夠順利進行。

至於該主控元件142、蓄電元件141，及光感測器143的細部電路結構與工作原理，以及三者之間與該線圈133的電路整合，應為所屬技術領域中具有通常知識者所熟悉的技術，在此即不加以贅述。

另外要注意的是，該本體111之底部也可設計成V形，並於該V形底部的底端開設一穿孔113(如圖6、7所示) ，藉此設計，當天候狀況不佳而使雨水不慎滲入該本體111之容置空間112內時，滲入之雨水即會因為地心引力作用而順著該本體111呈V形之底部並經由該穿孔113而流入一排水道中，或是直接將一排水管(圖未示)連接至該穿孔113上，以配合進行排水作業。

參閱圖8，本發明路面發電裝置1之第二較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該控制單元14具有一與該主控元件142電連接的定時器144，以與該主控元件142相配合地在固定的時間(例如晚間)將儲存於該蓄電元件141內之電能供輸至該路燈之燈泡302使其發光，並對該路面100及其周遭之環境形成照明，或是在天亮時停止電能的供輸，以藉此對該燈泡302進行定時開關的控制方式。

藉由上述設計，本發明路面發電裝置1，具有下列優點：

1.藉由路面100上之移動物體而發電：

本發明利用行駛於該路面100上之車輛200的車輪201，使其在壓過該承載板131時一併帶動連接於該承載板131上的鐵芯132及線圈133在該磁場內上下移動，進而利用電磁原理而產生電能輸出，以提供路旁之外界裝置300例如路燈、紅綠燈，或警示燈等使用，進而使車輛200在行經整合有本發明之路面之餘也可一併協助產生電能。

再者，若將本發明整合於車流量大之繁忙路段上，川流不息的車輛200即可不斷地驅使該承載板131帶動該鐵芯132及線圈133在該磁場內上下移動，進而不斷對該蓄電元件141進行充電，進而使周遭之路燈除了能夠擁有相當充足且獨立的電力來源供自身使用外，更可將額外之電力輸回至主要的供電網絡以供外界使用。

2.環保之發電方式：

本發明純粹是藉由行駛於路面100上之既有車輛200來提供動能，再配合電磁原理進行發電，進而不會產生額外之對環境有害之物質(例如二氧化碳等)，係屬於一種相當環保的發電方式。

3.應用彈性佳：

本發明除了可如上述之兩個較佳實施例配置於一般道路上之外，更可應用於其他的路面環境，例如高速公路之收費站、停車場之出入口、斑馬線，或是將其整合於提醒駕駛人減速的安全凸島上，幾乎可整合於任何供車輛200行駛的路面100上，無論在配置彈性或應用範圍上皆相當理想。

4.不影響車輛之正常行駛：

藉由該承載板131頂端邊緣呈圓弧狀之設計，即可使車輛200之車輪201在壓上及離開該承載板131時能夠更為順暢，令車輛200上之乘客不會感受到明顯的挫動感，且該承載板131對該車輪201所造成之微幅振動應可完全地被車輛200之懸吊及避震系統所吸收，進而令駕駛者在行駛於整合有本發明之路面時不需刻意減速，並不會對既有之行車模式造成影響。

綜上所述，本發明路面發電裝置1利用行駛於該路面100上的來往車輛200來對該承載板131進行壓迫，以使連接於其上的鐵芯132及線圈133能夠在該磁場內移動，進而產生電能輸出以供如路燈等外界裝置300使用，使其幾乎可整合於任何供車輛200行駛之路面100上，應用層面廣，且其發電方式相當環保，亦不會對既有之行車模式造成影響，故確實能達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧路面發電裝置

11‧‧‧基座

111‧‧‧本體

112‧‧‧容置空間

113‧‧‧穿孔

12‧‧‧磁場單元

121‧‧‧磁極柱

13‧‧‧電能產生單元

131‧‧‧承載板

132‧‧‧鐵芯

133‧‧‧線圈

134‧‧‧彈性件

14‧‧‧控制單元

141‧‧‧蓄電元件

142‧‧‧主控元件

143‧‧‧光感測器

144‧‧‧定時器

100‧‧‧路面

200‧‧‧車輛

201‧‧‧車輪

300‧‧‧外界裝置

301‧‧‧燈座

302‧‧‧燈泡

圖1是一剖視示意圖，說明本發明路面發電裝置之第一較佳實施例整合於一路面上的情形，且其之一承載板是位於壓迫位置；圖2是一剖視示意圖，說明該第一較佳實施例之承載板是位於自由位置；圖3是一使用狀態示意圖，說明該第一較佳實施例整合一路面上，並與多數外界裝置(路燈)搭配的情形；圖4是一配置方塊圖，說明該第一較佳實施例之一控制單元之架構，以及其與一路燈的配置情形；圖5是一使用狀態示意圖，說明多數之該第一較佳實施例整合一路面上，並與多數外界裝置(路燈)搭配的情形；圖6是一剖視示意圖，說明圖5中之該承載板位於一自由位置的情形；圖7是一剖視示意圖，說明圖5中之該承載板受到一車輪之壓迫而移動至壓迫位置的情形；及圖8是一配置方塊圖，說明本發明路面發電裝置之第二較佳實施例之控制單元的架構。

1．．．路面發電裝置

11．．．基座

111．．．本體

112．．．容置空間

12．．．磁場單元

121．．．磁極柱

13．．．電能產生單元

131．．．承載板

132．．．鐵芯芯

133．．．線線圈

134．．．彈性件

141．．．蓄電元件

100．．．路面

200．．．車輛

201．．．車輪

Claims

一種路面發電裝置，是整合於一路面上，並受行進於該路面上之移動物體所驅動而發電，以供至少一外界裝置使用，該外界裝置具有一燈座，以及一設置於該燈座上的燈泡；該路面發電裝置包含：一基座，具有一嵌設於該路面上的本體，該本體是圍繞出一容置空間；一磁場單元，具有相間隔地設置於該本體上並位於該容置空間內的複數磁極柱，相鄰的兩磁極柱之間形成有磁場；一電能產生單元，具有一承載板、複數相間隔地設置於該承載板底面並位於該容置空間內的鐵芯、一依序纏繞於該等鐵芯上的線圈，以及複數連接於該承載板底面以及該本體，以將該承載板以及該等鐵芯撐立於該本體上的彈性件，該承載板是可在一自由位置及一壓迫位置間移動，當該路面上之移動物體對該承載板形成壓迫時，即會使該承載板向下移動至一壓迫位置並壓縮該等彈性件，且是連動該等鐵芯及線圈向下移動，當該路面上之移動物體移開該承載板時，該等彈性件之彈性回復力即會驅使該承載板移動至一自由位置，並連動該等鐵芯及線圈向上移動，以藉由該承載板在自由位置及壓迫位置間的移動來連動該等鐵芯及線圈於該磁場內上下移動，進而在該線圈上產生電能；及一控制單元，具有一與該電能產生單元之線圈電連接並儲存其所產生的電能之蓄電元件、一與該蓄電元件以及該燈泡電連接的主控元件，以及一設置於該燈座之頂部並與該主控元件電連接的光感測器，該主控元件是依據該光感測器所感測到之狀態來控制電源輸出至該燈泡之情形。
依據申請專利範圍第1項所述之路面發電裝置，其中，該基座之本體底部是概呈V型。
依據申請專利範圍第2項所述之路面發電裝置，其中，該基座之本體底部之底端具有一穿孔。
依據申請專利範圍第3項所述之路面發電裝置，其中，該電能產生單元之承載板之頂部邊緣是呈圓角狀。
依據申請專利範圍第4項所述之路面發電裝置，其中，該電能產生單元之承載板是由金屬所製成。
一種路面發電裝置，是整合於一路面上，並受行進於該路面上之移動物體所驅動而發電，以供至少一外界裝置使用，該外界裝置具有一燈座，以及一設置於該燈座上的燈泡；該路面發電裝置包含：一基座，具有一嵌設於該路面上的本體，該本體是圍繞出一容置空間；一磁場單元，具有相間隔地設置於該本體上並位於該容置空間內的複數磁極柱，相鄰的兩磁極柱之間形成有磁場；一電能產生單元，具有一承載板、複數相間隔地設置於該承載板底面並位於該容置空間內的鐵芯、一依序纏繞於該等鐵芯上的線圈，以及複數連接於該承載板底面以及該本體，以將該承載板以及該等鐵芯撐立於該本體上的彈性件，該承載板是可在一自由位置及一壓迫位置間移動，當該路面上之移動物體對該承載板形成壓迫時，即會使該承載板向下移動至一壓迫位置並壓縮該等彈性件，且是連動該等鐵芯及線圈向下移動，當該路面上之移動物體移開該承載板時，該等彈性件之彈性回復力即會驅使該承載板移動至一自由位置，並連動該等鐵芯及線圈向上移動，以藉由該承載板在自由位置及壓迫位置間的移動來連動該等鐵芯及線圈於該磁場內上下移動，進而在該線圈上產生電能；及一控制單元，具有一與該電能產生單元之線圈電連接並儲存其所產生的電能之蓄電元件、一電連接該蓄電元件與該燈泡的主控元件，以及一與該主控元件電連接的定時器，該主控元件是依據該定時器之狀態而控制電源輸出至該燈泡之情形。
依據申請專利範圍第6項所述之路面發電裝置，其中，該基座之本體底部是概呈V型。
依據申請專利範圍第7項所述之路面發電裝置，其中，該基座之本體底部之底端具有一穿孔。
依據申請專利範圍第8項所述之路面發電裝置，其中，該電能產生單元之承載板之頂部邊緣是呈圓角狀。
依據申請專利範圍第9項所述之路面發電裝置，其中，該電能產生單元之承載板是由金屬所製成。