一種利用上升氣流和飛輪電池發電的路燈的製作方法

2023-05-26 07:40:21

專利名稱：一種利用上升氣流和飛輪電池發電的路燈的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於照明設備，尤其是涉及一種利用自然能源發電的路燈。
背景技術：
為了節約能源，保護環境，目前已經出現了幾種利用太陽能和風能提供電力的路燈。太陽能發電主要是利用太陽能電池板，風能發電主要是利用路燈頂部安裝的風力發電機。上述發電裝置均暴露在外，日曬雨淋，使用壽命較低，維修機率高，導致使用成本上升。現有的太陽能和風能路燈的另一個缺點是需配置化學電池，而化學電池要定期維護，且使用壽命有限，廢棄電池也會對環境造成汙染，這種狀態也有待改進。

實用新型內容本實用新型的目的是針對上述自然能源發電的路燈，提出一種維修機率較低的自然能源發電的路燈:將發電裝置設置在能擋風遮雨的路燈立柱內部，利用路燈立柱內的上升氣流發電，為路燈提供穩定的電源；並且不使用化學電池蓄電。本實用新型的具體技術裝置是這樣實現的:包括路燈立柱、路燈發光件，其特徵是，在路燈立柱上部設置一弧面風帽，路燈立柱內設置多隻風力發電機和一飛輪電池及控制電路，路燈立柱下部設有多個進風口 ；控制電路分別與多隻風力發電機、飛輪電池及路燈發光件連接；路燈立柱為透明材料，路燈立柱的朝北的部分，設有透明材料製作的半圓筒，半圓筒與路燈立柱等長，兩者之間設有鹽層；鹽層中鹽的表面設為黑色；所述的控制電路包括單片機及鈕扣電池電源、整流電路、穩壓電路、電力電子變換器、繼電器和光敏檢測單元；所述的多隻風力發電機、整流電路、穩壓電路、單片機、繼電器、路燈發光件順序連接，鈕扣電池電源、光敏檢測單元分別與單片機連接，單片機還與電力電子變換器、飛輪電池順序連接；上述裝置的使用方法:氣流流過弧形風帽，流速加快，壓強降低，路燈立柱下部壓強高的氣流流向上部，形成一股強上升氣流，流向外界；另一方面，路燈立柱內的黑色的鹽層吸收太陽光的熱量，並將熱量儲存在鹽層中，吸收的太陽光的熱量加熱了路燈立柱內的空氣，被加熱的空氣向上，形成另一股強上升氣流，流向外界；這樣，上述兩股強上升氣流，推動路燈立柱中多隻風力發電機轉動發電；多隻風力發電機發出的電，通過控制電路，由電能變換成機械動能儲存在飛輪電池中；飛輪電池逐漸積累機械動能；當控制電路檢測到環境亮度不足時，接通飛輪電池與路燈發光件之間的電連接，飛輪電池將機械動能變換成電能，供電於路燈發光件照明；當控制電路檢測到環境亮度充足時，斷開飛輪電池與路燈發光件之間的電連接，飛輪電池停止向路燈發光件供電，路燈發光件熄滅，飛輪電池繼續儲存機械動能；[0012]如此周而復始，路燈發光件依靠自然能源發的電，在夜間照明，白天熄滅。本實用新型與現有的路燈相比有如下有益效果:一、由於利用自然能源的發電設施均在路燈立柱內部，維修的機率較低，從而使用成本較低。二、本實用新型利用黑色鹽層作為太陽能發電的設施，與太陽能電池板相比較，具有成本低，壽命長的優點。三、利用飛輪電池代替化學電池儲存電力，避免了化學電池的環境汙染，也避免了化學電池壽命短，須經常維護的缺點。

下面結合圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的總體示意圖。圖2是圖1的剖視圖。圖3是圖2中的路燈立柱I的橫截面示意圖。圖4是飛輪電池的示意圖。圖5是本實用新型的電路框圖。
具體實施方式
本實用新型是在路燈立柱I內設置了多隻風力發電機2 (見圖2)。在路燈立柱上部設置一弧面風帽12。路燈立柱中設置飛輪電池3和控制電路5 (實物未畫出)。其中的連接關係參見圖5的電路框圖。這樣，發電的裝置均在路燈立柱I內部，以防止在風吹雨淋狀態下迅速的損耗。飛輪電池3可以代替化學電池作為電源供電於路燈發光件4。公知典型的飛輪電池3參見圖4，其由飛輪電池的飛輪311、軸承312、飛輪電池的電動/發電機313和真空室314四個主要組件構成。飛輪電池的電機和飛輪電池的飛輪都使用磁軸承，使其懸浮，以減少機械摩擦，同時將飛輪電池的飛輪和飛輪電池的電機放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。這樣的飛輪電池的輸入輸出淨效率可達95%左右。所述飛輪電池的電動/發電機313是電動發電互逆式雙向電機。電力電子變換器55從外部輸入電能,驅動飛輪電池的電動機旋轉，飛輪電池的電動機帶動飛輪電池的飛輪旋轉，飛輪電池的飛輪儲存機械動能。當外部負載需要能量時，飛輪電池的飛輪帶動飛輪電池的發電機旋轉，將機械動能轉化為電能，再通過電力電子變換器55變成負載所需要的各種頻率、電壓等級的電能以滿足不同的需求。電力電子變換器55通常是應用M0SFETT和IGBT組成的雙向逆變器。控制電路5參見圖5，其包括單片機51及鈕扣電池電源52、整流電路53、穩壓電路54、電力電子變換器55、繼電器56和光敏檢測單元57 ;所述的多隻風力發電機2、整流電路53、穩壓電路54、單片機51、繼電器56、路燈發光件4順序連接，鈕扣電池電源52、光敏檢測單元57分別與單片機51連接，單片機51還通過電力電子變換器55與飛輪電池3連接。多隻風力發電機2發出的電，經整流電路53的整流，再經穩壓電路54的穩壓，通過單片機51的控制，通過電力電子變換器55驅動飛輪電池的電動機313轉動，飛輪電池的電動機313帶動飛輪電池的飛輪311旋轉，飛輪電池的飛輪311儲存機械動能；當單片機51從光敏檢測單元57中的光敏傳感器的獲得開燈訊號，則單片機51控制導通電力電子變換器55和飛輪電池3，單片機同時也控制導通繼電器56，飛輪電池3發出的電經電力子變換器55、單片機51和繼電器56供電於路燈發光件4照明。當單片機51從光敏檢測單元57中的光敏傳感器的獲得閉燈訊號，則單片機51控制飛輪電池3停止發電，同時也閉合繼電器56，路燈發光件4熄滅。如果由時間設定單元代替光敏檢測單元，也可以實現路燈的自動啟閉。光敏檢測單元或時間設定單元這類控制電路，均是公知的電路。上述飛輪電池3和控制電路5均是所屬技術領域的技術人員所熟識的，不再詳細累述。路燈立柱I下部設有多個進風口 11。當自然氣流流過弧形風帽12，流速會加快，根據伯努利原理，路燈立柱I上部的壓強降低，路燈立柱I下部壓強高的氣流流向上部，形成一股強上升氣流，從風帽下出去，流向外界。氣流越快(或者說風越大)，上升氣流強度越大。該強上升氣流是推動風力發電機2轉動的第一股動力源。根據煙筒效應，路燈立柱I越高，該上升氣流強度也越大。推動風力發電機2轉動的還有另一股上升的氣流:本實用新型的路燈立柱I為透明材料，可以透過太陽光線。太陽光加熱路燈立柱I中的空氣，根據熱空氣上升的原理，推動風力發電機2轉動發電。為了在晚上沒有太陽時，路燈立柱I內仍有上升的熱氣流，在路燈立柱I的朝北的部分，設有透明材料製作的半圓筒8 (見圖3)，半圓筒8與路燈立柱I等長。在半圓筒8與路燈立柱I之間設有鹽層9 (鹽具有良好的儲熱性能，在晚間能夠放出熱量，加熱路燈立柱I內的空氣);鹽層9中鹽的表面設為吸收太陽光熱良好的黑色，該黑色可以用塗黑色顏料的方法加以實現。該黑色有利於吸收太陽光的熱量，加熱路燈立柱I內的空氣。如果在鹽層9中的儲熱不足，熱氣流會減弱或消失。但前面提到的由壓強差形成的強上升氣流依然存在，即第一股動力源依然存在，仍舊會推動多隻風力發電機2轉動發電。綜上所述，本實用新型使用的方法是這樣實現的:當氣流流過弧形風帽12，流速會加快，根據伯努利原理，路燈立柱I上部的壓強降低，路燈立柱I下部壓強高的氣流流向上部，形成一股強上升氣流，流向外界；另一方面，路燈立柱I內的黑色的鹽層9吸收太陽光的熱量，並將熱量儲存在鹽層9中，吸收的太陽光的熱量加熱了路燈立柱I內的空氣，被加熱的空氣向上，形成另一股強上升氣流，流向外界；這樣，上述兩股強上升氣流，推動路燈立柱I中多隻風力發電機2轉動發電。多隻風力發電機2發出的電，通過控制電路5，由電能變換成機械動能儲存在飛輪電池3中；飛輪電池3逐漸積累機械動能；當控制電路5中的光敏傳感器檢測到環境亮度不足時，控制電路5接通飛輪電池3與路燈發光件4之間的電連接，飛輪電池3通過控制電路5將機械動能變換成電能，供電於路燈發光件4照明；當控制電路5中的光敏傳感器檢測到環境亮度充足時，控制電路5斷開飛輪電池3與路燈發光件4之間的電連接，飛輪電池3停止向路燈發光件4供電，路燈發光件4熄滅，飛輪電池3繼續儲存機械動能；如此周而復始，路燈發光件4依靠自然能源發的電，在夜間照明，白天熄滅。
權利要求1.一種利用上升氣流和飛輪電池發電的路燈，包括路燈立柱、路燈發光件，其特徵是，在路燈立柱上部設置一弧面風帽，路燈立柱內設置多隻風力發電機和一飛輪電池及控制電路，路燈立柱下部設有多個進風口 ；控制電路分別與多隻風力發電機、飛輪電池及路燈發光件連接； 路燈立柱為透明材料，路燈立柱的朝北的部分，設有透明材料製作的半圓筒，半圓筒與路燈立柱等長，兩者之間設有鹽層；鹽層中鹽的表面設為黑色。
2.如權利要求1所述的一種利用上升氣流和飛輪電池發電的路燈，其特徵是，其中所述的控制電路包括單片機及鈕扣電池電源、整流電路、穩壓電路、電力電子變換器、繼電器和光敏檢測單元；所述的多隻風力發電機、整流電路、穩壓電路、單片機、繼電器、路燈發光件順序連接，鈕扣電池電源、光敏檢測單元分別與單片機連接，單片機還與電力電子變換器、飛輪電池順序連接。
專利摘要本實用新型涉及一種利用上升氣流和飛輪電池發電的路燈，其特點是路燈的立柱內設置風力發電機，立柱上部設置弧面風帽，立柱中設置飛輪電池和控制電路，立柱為透明材料，且設有鹽層。使用方法氣流流過弧形風帽，流速加快，壓強降低，壓強高的氣流從下而上，形成一股強上升氣流；另一方面，立柱內的黑色的鹽層吸收太陽光的熱量，被加熱的空氣向上，形成另一股強上升氣流；上述兩股強上升氣流，推動立柱中風力發電機轉動發電，供路燈照明。有益效果由於發電設施均在路燈立柱內部，維修的機率低。利用鹽層作為太陽能發電的設施，比太陽能電池板，具有成本低，壽命長的優點。利用飛輪電池代替化學蓄電池，避免了化學電池的環境汙染。
文檔編號F21S9/04GK202955607SQ20122070182
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者馮靜 申請人:馮靜