TW201416552A - 軌道車振動能量收集系統 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種軌道車振動能量收集系統，為一種以軌道作為行進位移之車輛工具的集能系統，其中車輛所行經的軌道係對應鋪組於枕木上方，於枕木底面往內設有數容設空間，該容設空間內對應設有壓電元件，且可經由一塞件對應嵌入容設空間而將壓電元件定位；藉此，以利用車輛行駛於軌道上，而產生行駛間的軌道振動，使該壓電元件受力如：彎矩、振動、撞擊等彈性變形而產生電荷以轉換成電力，達到運用既有的智慧型材料於致動與電能間相互作動，而能獲得發電的效能功用者。

Description

軌道車振動能量收集系統

　　本發明係有關於一種軌道車振動能量收集系統，尤其是指為一種以軌道作為行進位移之車輛工具的集能系統，藉以利用軌道車之振動配合壓電材料之特性，達到能量收集的功效為創新設計者。

　　按，現今社會隨著時代的進步，人們對能源的需求亦隨之增加，但隨著能源的短缺，石油價格的飆漲，人們為了節省能源的消耗，必須加速實現替代能源的開發。因此，善用自然環境下的太陽能、風能等綠色能源，不僅可以促進人類生活，更不致產生過量的二氧化碳等溫室氣體而確有其必要性。

　　而一般最常看到的是在許多日常生活用品上都會利用太陽的熱能來得到無償的效能，而利用太陽能來產生加熱或發電之集能器係為常用設備。但在日常生活中，諸如汽車或機車之避震器在緩衝地面給予該車輛之衝擊時所產生的振動，抑或波浪拍打或風吹動物體時使其進行擺動等等會使物品進行往復移動之動力，也是會被運用來集能發電；如第三圖所示，其係於一般道路鋪設時，埋設有諸多壓電材料（６），利用車輛行駛時，壓過柏油路面而產生壓抵、振動的彈性變形，藉以壓電材料的特性，來進行電力收集，因此，各壓電材料（６）再對應連結至一集能單元（７），讓集能單元（７）將所轉換的電力分配導接至所需用電之處，如路燈等等，而其上述結構設置，雖可達到集電功能，但也具有諸多缺失，敘述如下：

1. 柏油路面在炎炎夏日裡，經陽光強烈曝曬容易產生高溫現象，而埋設於柏油路面下的壓電材料容易因高溫而減少使用壽命。

2. 當部分壓電材料損壞或線路故障時，其係須將柏油路面破壞鑿起，使其顯露損壞部分，於維修或更換完成後，再對應鋪設一層柏油，其工程浩大相對所花費的成本高昂。

　　緣是，發明人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，改良發明一一軌道車振動能量收集系統，其目的在於提供一種以軌作為行進位移之車輛工具的集能系統，藉以利用軌道車之振動配合壓電材料之特性，達到能量收集的功效。

　　為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下實施技術，為一種以軌道作為行進位移之車輛工具的集能系統，其中車輛所行經的軌道係對應鋪組於數枕木上方，於枕木底面往內設有數容設空間，該容設空間內對應設有壓電元件；藉此，以利用車輛行駛於軌道上，而產生行駛間的軌道振動，使該壓電元件受力如：彎矩、振動、撞擊等彈性變形而產生電荷以轉換成電力，達到運用既有的智慧型材料於致動與電能間相互作動，而能獲得發電的效能功用者。

　　在本發明的一實施例中，該枕木之容設空間可嵌入一塞件，以可將壓電元件穩固定位於容設空間內，同時，經由塞件的定位能於軌道產生振動時，更有效的配合枕木與地面產生反向作用，使壓電元件有效產生彈性變形而收集電力者。

　　在本發明的一實施例中，該枕木內之壓電元件經由電路連結而將電力儲存於儲存單元中，而其諸多壓電元件可依據供電所需而採串聯或並聯設置者。

　　為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

　　首先，請一併參閱第一～二圖所示，本發明之軌道車振動能量收集系統側視示意圖，供軌道車（１）所行駛的軌道（２），其主要係對應鋪組於數枕木（３）上方，且枕木（３）對應與地面接觸，其中：

　　於枕木（３）底面往內設有至少一容設空間（３１），該容設空間（３１）內對應嵌設有壓電元件（４），而數壓電元件（４）經連結一儲存單元（５），以可將壓電元件（４）受軌道車（１）振動而彈性變形所產生之電荷收集者。

　　請一併參閱第一～二圖所示，於組裝使用時，其該軌道車（１）大致為指利用軌道行駛移動的車輛，如火車；其於道路地面設置軌道（２）時，其係先鋪設枕木（３），再將軌道（２）架設固定於枕木（３）上以用來定位與吸震，而於枕木（３）底面往內鑿設形成有容設空間（３１），其係可在一枕木（３）上設置一個或數個容設空間（３１），且容設空間（３１）內也可對應設有一或數個壓電元件（４），而其數壓電元件（４）可經由以串聯方式或並聯方式來連結一儲存單元（５）；接著，再於枕木（３）之容設空間（３１）內對應嵌入一塞件（３２），以可將壓電元件（４）穩固定位於容設空間（３１）內，如此，已達到組裝。

　　而其上述結構設置，可為模組化，即為於某壓電元件（４）損傷或有其他如連結線路損壞時，可單純拆下枕木（３），將一整模組更換，而在一開始組裝及損壞維修時，達到施工便利的功效。

　　接著，當軌道車（１）行經軌道時，會讓軌道（２）產生振動的現象，而該振動力經由枕木（３）而傳遞至壓電元件（４），使壓電元件（４）受機械性反復的彈性振動，是以，當壓電元件（４）受力如：彎矩、振動、撞擊等彈性變形時，會產生電荷；而各壓電元件（４）經由電信連結一儲存單元（５），以讓儲存單元（５）將電荷轉換收集起來，當然，其儲存單元（５）中也可包含有將交流電轉直流電的整流器、穩壓用的穩壓器等等電子元件，主要讓儲存單元（５）可以儲存電力並產生穩定的電力輸出。因此，該儲存單元（５）進一步為一蓄電池，或直接經由儲存單元（５）連結導送至所需供應電力之處〔圖未表示〕。

　　另外，該枕木（３）之容設空間（３１）內對應置設塞件（３２），其除了具有定位功能之外，其在軌道產生振動時，能更有效的配合枕木（３）與地面產生反向作用，使壓電元件（４）有效產生彈性變形而收集電力者。

　　前述之實施例或圖式並非限定本發明之結構樣態，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

　　藉由以上所述，本發明結構之組成與使用實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，係具有以下優點，敘述如下：

1. 本發明之軌道車振動能量收集系統，藉以利用車輛行駛於軌道上，而產生的軌道振動，使內嵌於軌道枕木的壓電元件受力（如：彎矩、振動、撞擊）等彈性變形而產生電荷以轉換成電力，達到運用既有的智慧型材料於致動與電能間相互作動，而能獲得集能的效能功用者。

2. 本發明之軌道車振動能量收集系統，藉以可將其模組化，使其當部分元件損壞時，可單純拆下枕木，將一整模組更換，讓在一開始組裝及損壞維修時，都能達到施工便利的功效。

3. 本發明之軌道車振動能量收集系統，藉以利用一塞件嵌設定位壓電元件，使其除了具有定位功能之外，其當軌道產生振動時，能更有效的配合枕木與地面產生反向作用，使壓電元件有效產生彈性變形而收集電力者。

　　綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

〈本發明〉

(1)．．．軌道車

(2)．．．軌道

(3)．．．枕木

(31)．．．容設空間

(32)．．．塞件

(4)．．．壓電元件

(5)．．．儲存單元

〈現有〉

(6)．．．壓電材料

(7)．．．集能單元

第一圖：本發明之整體側視示意圖

第二圖：本發明之剖視示意圖

第三圖：現有技術之俯視示意圖

(1)．．．軌道車

(2)．．．軌道

(3)．．．枕木

(31)．．．容設空間

(32)．．．塞件

(4)．．．壓電元件

(5)．．．儲存單元

Claims (7)

1. 一種軌道車振動能量收集系統，該軌道車所行駛的軌道，其主要係對應鋪組於數枕木上方，且枕木對應與地面接觸，其中：
   　　於枕木底面往內設有至少一容設空間，該容設空間內對應嵌設有壓電元件，而數壓電元件經電信連結一 儲存單元，以可將壓電元件受軌道車振動而彈性變形所產生之電荷收集者。
2. 如申請專利範圍第１項所述軌道車振動能量收集系統，其中於枕木之容設空間內可對應嵌入一塞件，以藉塞件將壓電元件定位於容設空間內者。
3. 如申請專利範圍第１或２項所述軌道車振動能量收集系統，其中該容設空間內可對應至少一壓電元件者。
4. 如申請專利範圍第１或２項所述軌道車振動能量收集系統，其中數壓電元件採串聯連結，再對應導接至儲存單元者。
5. 如申請專利範圍第１或２項所述軌道車振動能量收集系統，其中數壓電元件採並聯連結，再對應導接至儲存單元者。
6. 如申請專利範圍第４項所述軌道車振動能量收集系統，其中該儲存單元進一步為一可儲蓄電力的蓄電池者。
7. 如申請專利範圍第５項所述軌道車振動能量收集系統，其中該儲存單元進一步為一可儲蓄電力的蓄電池者。