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1、(10)申请公布号 CN 102594202 A (43)申请公布日 2012.07.18 CN 102594202 A *CN102594202A* (21)申请号 201210063766.5 (22)申请日 2012.03.12 H02N 2/18(2006.01) (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区北京市 100084 信箱 82 分箱清华大学专利办公室 (72)发明人 郝鹏飞 毛芹 何枫 许宏庆 汤荣铭 杨岱强 (74)专利代理机构 北京鸿元知识产权代理有限 公司 11327 代理人 邸更岩 (54) 发明名称 一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置 (57)。
2、 摘要 一种基于射流微振荡器激励的压电发电装 置， 该装置包括壳体、 双稳射流元件、 第一振荡腔、 第二振荡腔和输出电路 ； 第一振荡腔和第二振荡 腔对称布置在双稳射流元件的左右两侧 ； 在第一 振荡腔和第二振荡腔上分别设有膜片， 在膜片上 设有压电片， 双稳射流元件进气口与气动设备的 排气口连通。 由于双稳射流元件的附壁效应， 气体 反复循环在两侧振荡腔中形成振荡气体， 振荡腔 中振荡气流带动腔室上的膜片振动， 膜片的振动 驱动其上的压电片振动变形产生电荷。本发明可 使废气能源转换为电能， 可为无线传感器供电， 省 去更换电池的麻烦， 提高了能源的利用效率。 该装 置结构简单， 便于实施， 。
3、既节能又环保。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置， 其特征在于 ： 所述发电装置包括壳体 (1)、 双稳射流元件 (9)、 第一振荡腔 (2)、 第二振荡腔 (14) 和输出电路 (6) ； 所述的第一振 荡腔(2)和第二振荡腔(14)对称布置在双稳射流元件(9)的左右两侧 ； 在第一振荡腔和第 二振荡腔上分别设有膜片 (5)， 在膜片 (5) 上设有压电片 (4) ； 所述的输出电路。
4、 (6) 输入端 与压电片 (4) 相连 ； 所述的双稳射流元件第一输出口 (10) 与第一振荡腔的进气孔 (3) 连 通， 第一振荡腔的出气孔 (7) 与双稳射流元件第一控制口 (12) 连通 ； 所述的双稳射流元件 第二输出口 (11) 与第二振荡腔的进气孔连通， 第二振荡腔的出气孔与双稳射流元件第二 控制口 (13) 连通 ； 双稳射流元件进气口 (8) 与气动设备的排气口连通。 2. 根据权利要求 1 所述的一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置， 其特征在于 ： 所述的输出电路 (6) 设置在双稳射流元件的上方。 权 利 要 求 书 CN 102594202 A 2 1/2 页 3 。
5、一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置 技术领域 0001 本发明涉及一种压电片振动发电装置， 特别涉及一种双稳射流微振荡器激励压电 片振动发电装置， 属于微小型发电设备技术领域。 背景技术 0002 目前， 在气动工业中， 气动元件 ( 气缸、 真空发生器等 ) 排出的尾气通常直接排放 到大气中， 造成能源的极大浪费。同时， 工业现场中无线传感器的电源均为电池供电， 而电 池的能量有限， 频繁的更换电池比较麻烦。将收集气动元件排出的废气能源转换为无线传 感器供电的电能， 既可以省去更换电池的麻烦也提供了能源的利用效率。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种基于射流微振荡器激励的压电发电。
6、装置， 使气动工业中 废气能源转换为电能。 0004 本发明的技术方案是 ： 一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置， 其特征在于 ： 所述发电装置包括壳体、 双稳射流元件、 第一振荡腔、 第二振荡腔和输出电路 ； 所述的第一 振荡腔和第二振荡腔对称布置在双稳射流元件的左右两侧 ； 在第一振荡腔和第二振荡腔上 分别设有膜片， 在膜片上设有压电片 ； 所述的输出电路输入端与压电片相连 ； 所述的双稳 射流元件第一输出口与第一振荡腔的进气孔连通， 第一振荡腔的出气孔与双稳射流元件第 一控制口连通 ； 所述的双稳射流元件第二输出口与第二振荡腔的进气孔连通， 第二振荡腔 的出气孔与双稳射流元件第二控制。
7、口连通 ； 双稳射流元件进气口与气动设备的排气口连 通。 0005 所述的输出电路设置在双稳射流元件的上方， 用于输出电能。 0006 本发明具有以下优点及突出性效果 ： 采用本发明提供的装置， 可使废气能源转换 为电能， 既可为无线传感器供电， 又可省去更换电池的麻烦， 提高了能源的利用效率。该装 置结构简单， 便于实施， 既节能又环保。在供气压力为 22KPa 时， 振荡器的振荡频率达到 40Hz。此时膜片振动的幅值可达 2mm， 输出的功率为 180uW。 附图说明 0007 图 1 为基于射流微振荡器的压电发电装置。 0008 图 2 为振荡腔的结构原理示意图 ( 剖面图 )。 000。
8、9 图 3a 为双稳射流元件上盖板， 图 3b 为双稳射流元件芯板， 图 3c 双稳射流元件下 底板。 0010 图中 ： 1- 壳体 ； 2- 第一振荡腔 ； 3- 第一振荡腔的进气孔 1 ； 4- 压电片 ； 5- 膜片 ； 6- 输出电路 ； 7- 第一振荡腔的出气孔 ； 8- 双稳射流元件进气口 ； 9- 双稳射流元件 ； 10- 双 稳射流元件第一输出口 ； 11- 双稳射流元件第二输出口 ； 12- 双稳射流元件第一控制口 ； 13- 双稳射流元件第二控制口 ； 14- 第二振荡腔 ； 15- 双稳射流元件排气口 ； 16- 双稳射流元 说 明 书 CN 102594202 A 3。
9、 2/2 页 4 件上盖板 ； 17- 双稳射流元件下底板 ； 18- 双稳射流元件芯板。 具体实施方式 0011 下面结合附图对本发明的具体的结构、 原理和工作过程作详细说明。 0012 如图 1 所示， 本发明提供的基于射流微振荡器激励的压电发电装置所述发电装置 包括壳体 1、 双稳射流元件 9、 第一振荡腔 2、 第二振荡腔 14 和输出电路 6。双稳射流元件 9 安装在壳体 1 的底部中间位置， 第一振荡腔 2 和第二振荡腔 14 对称安装在双稳射流元件的 左右两侧。在双稳射流元件 9 上设有双稳射流元件进气口 8、 双稳射流元件第一输出口 10、 双稳射流元件第二输出口11、 双稳射。
10、流元件第一控制口12、 双稳射流元件第二控制口13和 双稳射流元件排气口 15。 0013 所述的双稳射流元件第一输出口10与第一振荡腔的进气孔3连通， 第一振荡腔的 出气孔 7 与双稳射流元件第一控制口 12 连通 ； 所述的双稳射流元件第二输出口 11 与第二 振荡腔的进气孔连通， 第二振荡腔的出气孔与双稳射流元件第二控制口 13 连通 ； 双稳射流 元件进气口 8 与气动设备的排气口连通。所述的输出电路 6 设置在双稳射流元件的上方， 使其结构整齐紧凑。 0014 图2为振荡腔的结构原理示意图(剖面图)， 在第一振荡腔和第二振荡腔上分别设 有膜片 5， 在膜片上设有压电片 4。 0015。
11、 双稳射流元件9由双稳射流元件芯板18、 双稳射流元件上盖板16和双稳射流元件 下底板 17 组成， 上盖板和下底板由有机玻璃板制成， 主要用于双稳射流元件的密封 ； 上盖 板对应芯板的各进出口开设有圆孔与外部相连通 ( 如图 3a、 3b、 3c 所示 )。 0016 本发明的工作过程如下 ： 0017 真空发生器、 气缸等气动设备的排气孔与双稳射流元件进气孔 8 相连。气体经进 气孔进入双稳射流元件， 由于双稳射流元件的附壁效应， 气体从双稳射流元件第一输出口 10输出， 一部分气体从双稳射流元件排气孔15排出， 另一部分气体进入第一振荡腔2， 然后 回到双稳射流元件第一控制口 12， 使得气体切换到双稳射流元件的另一侧附壁， 并从双稳 射流元件第二输出口11输出， 一部分气体从双稳射流元件排气孔15排出， 另一部分气体进 入第二振荡腔 14， 然后回到双稳射流元件第二控制口 13， 使气体再次朝向另一侧附壁， 如 此反复循环在两侧腔室中形成振荡。腔室的振荡气体带动膜片 5 振动， 膜片的振动带动安 装在上面的压电片4振动变形产生电压， 由输出电路6输出压电片产生的电压， 从而为微型 设备提供电源。 说 明 书 CN 102594202 A 4 1/1 页 5 图 1 图 2 图 3a 图 3b 图 3c 说 明 书 附 图 CN 102594202 A 5 。