[发明专利]一种压电薄膜式路面融雪化冰装置

说明书

技术领域

本发明属于桥面融雪化冰技术领域，尤其涉及一种压电薄膜式路面融雪化 冰装置。

背景技术

交通运输是国民经济的大动脉，但道路路面降雪结冰问题，已成为道路工 作者需重点解决的难题之一，而桥梁绝大部分是架设在江河和峡谷之间，甚至 建设在跨海之间，因此解决这样的桥面融雪和化冰则是重中之重，否则会造成 车毁人亡的交通事故，同事也会危及桥梁自身的安全。

目前，除冰雪的方法主要机械清除法和消融法。机械法适合于大面积机械 化清除作业，但往往需在雪后完成,作业中有碍交通；路面结冰后，彻底清除 困难；冰雪铲除机械受季节影响较大，利用率低。消融法包括化学消融法和热 消融法。

化学消融法主要依托化学融化剂，该法虽然被普遍应用，但化学消融需要 后期清理，环境污染严重，往往造成严重的水资源污染，同时化学试剂对钢筋、 路面、行运工具腐蚀严重，需要巨额费用修复道路和桥梁，经济损失巨大。目 前，许多国家和地区已经禁用化学消融法。热消融法主要通过加热电缆的方式 使冰雪融化，但这需要强大的电力资源做后盾。现在又出现导电混凝土热消融， 这种方法是通过在普通水泥混凝土中添加适当种类和适当含量的导电组分材 料，使水泥混凝土变成具有良好导电性能的导电体。导电混凝土大体上分为三 类，无机类(如导电水泥混凝土和水玻璃导电混凝土)，有机类(如沥青导电混 凝土和树脂导电混凝土)和复合类(如聚合物导电混凝土和浸渍导电混凝土)。 不管哪类都需要按一定的比例与水泥进行混合，一旦路面需要维修，大量的导 电混凝土则被毁坏，就需重新配制该种混凝土，造成成本上升。同时需要安装 复杂的管道，并通过诸如地能、太阳能等可再生能源提供导电混凝土发热达到 融雪化冰的目的，但这些都面临使用条件和地区的限制，并且工艺复杂，经济 性差，制约了导电混凝土的发展。

专利2013201857408公开了一种压电自发电的融雪化冰路面的方法，它是将 多个压电陶瓷片叠堆成换能器埋伏在导电混凝土中，该方法同样存在路面因维 修而毁坏压电陶瓷片等所有的技术问题。工艺、经济性等问题同样制约了该技 术的应用。

发明内容

为了克服上述融雪化冰存在的技术缺点，本发明提供了一种能量转换效率 高、融雪化冰效果好且结构轻便、方便拆装的压电薄膜式路面融雪化冰装置。

本发明所采用的技术方案包括压电薄膜堆，压电薄膜堆的输出端通过导线 与能量存储器连接，能量存储器的输出端通过导线与碳纤维发热布连接，利用 路面上行驶的车辆在压电薄膜堆上碾压产生周期性机械压缩与伸张而发电，经 能量转换对碳纤维发热布供电，以热辐射方式向路面辐射能量，融雪化冰。

上述压电薄膜堆的外部设置有橡胶保护套，橡胶保护套的厚度为 0.5～1.5mm。

上述压电薄膜堆是由至少6层压电薄膜层叠构成，每层压电薄膜的厚度为 0.07～0.09mm。

上述压电薄膜堆是由6～8层压电薄膜层叠构成，压电薄膜采用单晶 PMN-PT/环氧1-3型复合材料制成，转换效率高，使用寿命长。

上述能量存储器是由倍压整流电路和LTC3588-1压电能量收集电源、负载 电阻R、蓄电稳压电容C10连接构成，其中：

上述倍压整流电路的输出端与LTC3588-1压电能量收集电源的引脚PZ2以 及负载电阻R的输入端相连，负载电阻的输出端与LTC3588-1压电能量收集电 源的引脚PZ1相连，蓄电稳压电容与LTC3588-1压电能量收集电源的输出端并 联连接。

上述倍压整流电路是2～6倍放大的倍压整流电路。

上述负载电阻R的阻值为100～130kΩ，蓄电稳压电容C10的电容量是30～ 60μF。

本发明的压电薄膜式路面融雪化冰装置是利用路面上行驶的车辆在压电薄 膜堆上碾压产生周期性机械压缩与伸张而发电，经能量转换对碳纤维发热布供 电，以热辐射方式向路面辐射能量，融雪化冰。与现有技术相比，本发明的有 益效果是：

(1)利用压电薄膜堆的周期性机械压缩和伸张而发电，对碳纤维发热布供 电，以热辐射方式向路面辐射能量，融雪化冰，把机械能转换成电能，无需外 接电源即可完成融雪化冰的功能，节能环保。