KR20160049285A - Waterpower generator using pier - Google Patents

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KR20160049285A
KR20160049285A KR1020140146156A KR20140146156A KR20160049285A KR 20160049285 A KR20160049285 A KR 20160049285A KR 1020140146156 A KR1020140146156 A KR 1020140146156A KR 20140146156 A KR20140146156 A KR 20140146156A KR 20160049285 A KR20160049285 A KR 20160049285A
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백수호
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Abstract

The present invention relates to a hydroelectric power generator using a pier, and more specifically, to a hydroelectric power generator using a pier which generates electricity using flow of a fluid by installing the hydroelectric power generator having a multi-stage rotary wing parts at a rear of the pier. The technical point of the present invention is the hydroelectric power generator using the pier, which includes: a rotary shaft part which is installed to stand erect separately at the rear of the pier under which the fluid flows; the rotary wing part which is installed in multiple stages along the rotary shaft part while comprising multiple wings, and rotates the rotary shaft part by obtaining rotary power in accordance with the movement of the fluid; a gear part to deliver the rotary power while being installed on an upper part of the rotary shaft part; and a generation part to generate electricity by receiving the rotary power from the gear part.

Description

교각을 이용한 수력발전장치{Waterpower generator using pier}Waterpower generator using pier}

본 발명은 교각을 이용한 수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교각의 후방에 회전날개부가 다단으로 형성된 수력발전장치를 설치함으로써 유체의 흐름을 이용해 전기를 효율적으로 생산하는 교각을 이용한 수력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic power generation apparatus using a pier, and more particularly, to a hydraulic power generation apparatus using a pier which generates electricity efficiently by using a flow of fluid by providing a hydraulic power generation apparatus having a rotary wing section in a multi- .

현재, 지하자원이 고갈됨에 따라 요구되는 대체에너지와 지구온난화를 방지하고자 탄소 배출량을 줄이기 위한 교토 의정서 협약에 따른 탄소 배출량 감소 등으로 볼 때, 탄소 배출량 비중이 큰 화력발전소를 축소하고 원자력, 수력, 풍력 및 태양광 등의 대체에너지가 요구되는 시점에 도달해 있다.At present, in view of the reduction of carbon emissions due to the Kyoto Protocol treaty to reduce carbon emissions to prevent alternative energy and global warming required as underground resources are depleted, it is necessary to reduce the number of thermal power plants with large carbon emissions, Wind, solar, and other energy sources.

하지만, 원자력발전은 위험성 등으로 억제하는 추세이고, 풍력과 태양광발전은 전기생산량에 비하여 과중한 기초 공사비와 잦은 고장에 의한 유지 보수비, 넓은 면적 등이 요구되는 결점이 있다. 또한, 이들 전부가 도시와는 먼 거리에 위치하여야 함으로써 전기이송거리가 멀어 송전탑건설 등의 부가적인 어려운 점이 대두되고 있는 실정이다.However, there is a drawback that the nuclear power generation is suppressed by the risk and the wind power and the photovoltaic power generation are required to have a large base construction cost, maintenance cost due to frequent failure, and a large area compared with the electricity production. In addition, since all of these must be located at a distance from the city, the distance of electric transfer is long, and additional difficulties such as the construction of power transmission towers and the like are emerging.

따라서, 수력발전의 기술개발이 집중되고 있는 가운데, 이와 관련된 종래문헌은 다수 출원되어 있으나, 특히 '교각에 설치되는 수력과 풍력을 이용한 복합 발전장치(출원번호: 10-2009-0086304)'에서는, 흐르는 물로부터 임펠러를 회전시키고 회전되는 임펠러를 수면 편차에 따른 높이 조정이 가능한 폴프레임을 구비한 수력 발전장치를 제공하고자 하였다.Therefore, while the development of the hydroelectric power generation technology has been concentrated, many conventional applications related thereto have been filed. In particular, in the 'combined power generation device using the hydraulic power and wind power installed at a pier (Application No. 10-2009-0086304) And to provide a hydraulic power generator having a pole frame capable of rotating an impeller from flowing water and adjusting the height of a rotating impeller according to a water surface deviation.

그러나, 임펠러 장치 구조가 회전 부분과 역회전 부분이 거의 비슷한 저항을 받기 때문에 전력생산에 필요한 1,500~3,000 RPM의 회전력을 얻는 데는 어려움이 있을 뿐만 아니라 홍수 시 많은 수압을 받으며, 축전장치와 발전장치가 임펠러 장치 구조와 일체가 되어 수중에 장치됨으로써 설비 및 보수 작업에 어려움이 있을 수 있을 뿐만 아니라 수면 편차에 따른 폴프레임을 조작하여야 하는 문제점이 있었다.However, since the impeller device structure receives almost the same resistance between the rotating portion and the counter rotating portion, it is difficult to obtain the rotational force of 1,500 to 3,000 RPM required for electric power production. In addition, There is a problem that equipment and repair work may be difficult and the pole frame must be operated in accordance with the variation of the water surface due to being integrated with the impeller device structure.

또 다른 종래문헌인 '교량부착식 해류발전 시스템(출원번호: 10-2001-0081369)'에서도 교각 장착 유체 흐름 발전장치가 앞선 종래문헌과 동일한 문제점을 가짐을 알 수 있었다.In another prior art 'Bridge-mounted current generation system (Application No. 10-2001-0081369)', it can be seen that the bridge-equipped fluid flow generator has the same problems as the prior art.

뿐만 아니라, '수력발전 구조물(출원번호: 10-2010-0083820)'에서는 상호 간격을 두고 설치된 복수의 파일 중 최 외측에 설치된 파일에서 상류 측을 향하여 외측으로 연장 설치된 유량 증대부재와, 복수의 파일 중 중앙부에 설치된 파일에서 상류 측을 향하여 내측으로 연장 설치된 유로 차단부재와, 유량 증대부재 및 유로 차단부재의 내측 영역에 의해 형성된 유로에 설치된 수차로 이루어진 수력발전 구조물을 제공하고자 하였으나, 상부로부터 내려오는 오물 및 부유물로 인하여 수차에 문제점이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 배, 보트 등의 선박 왕래에 있어서도 문제점이 야기될 수 있었다.In addition, the 'hydroelectric power generation structure (application number: 10-2010-0083820)' includes a flow rate increasing member extending outward from the outermost file among the plurality of files installed at mutually spaced intervals toward the upstream side, The hydraulic power generating structure is provided with a flow path blocking member extending inward toward the upstream side in a file installed in the center of the middle portion and an aberration provided in a flow path formed by the inner side region of the flow rate increasing member and the flow path blocking member. There is a problem in the aberration due to the dirt and floating matters, and the problems can also be caused in the transportation of ships and boats.

이에 따라, 강물의 수면 편차에 관계없이 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 수력발전장치에 관한 연구개발이 요구되는 시점이다.Accordingly, it is time to research and develop a hydroelectric power generating apparatus capable of efficiently generating electricity regardless of the water surface deviation of the river.

KRKR 10-093347210-0933472 B1B1 KRKR 10-2003-005083510-2003-0050835 AA KRKR 10-107722010-1077220 B1B1

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 교각 주위에서 수압 차이로 인하여 발생하는 와류현상을 이용해 회전동력을 효율적으로 획득하고 양질의 전기를 생산할 수 있는 교각을 이용한 수력발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a hydroelectric power generating apparatus using a pier which can efficiently obtain rotational power and produce high-quality electricity by using a vortex phenomenon caused by a difference in hydraulic pressure around a pier It has its purpose.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교각을 이용한 수력발전장치는, 유체가 흘러나가는 교각의 후방에 이격되게 기립 설치되는 회전축부; 복수 개의 날개로 이루어져 상기 회전축부를 따라 상하 다단으로 설치되고, 유체의 이동에 따라 회전동력을 얻어 상기 회전축부를 회전시키는 회전날개부; 상기 회전축부의 상단에 설치되어 상기 회전동력을 전달하는 기어부; 및 상기 기어부로부터 상기 회전동력을 전달받아 전기를 생산하는 발전부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a hydraulic power generation apparatus using a pier, comprising: a rotary shaft part installed to stand apart from a rear of a bridge pier through which fluid flows; A rotating blade unit that is composed of a plurality of blades and is installed at upper and lower ends along the rotating shaft unit and rotates the rotating shaft unit by receiving rotational power according to the movement of the fluid; A gear portion installed at an upper end of the rotary shaft portion to transmit the rotational power; And a power generating unit receiving the rotational power from the gear unit to produce electricity.

상기 회전날개부는, 일면이 길이방향을 따라 각이 지도록 돌출되고 타면이 길이방향을 따라 오목하게 함몰된 복수 개의 날개로 구성되는 것을 특징으로 한다.The rotary vane part is constituted by a plurality of blades protruded so that one surface thereof is angled along the longitudinal direction and the other surface is recessed concavely along the longitudinal direction.

상기 날개는, 상기 회전축부와 인접한 내측 단부에 유체가 통과하는 통수공이 형성되는 것을 특징으로 한다.The vane has a water hole through which the fluid passes at an inner end portion adjacent to the rotary shaft portion.

상기 교각의 하단에 설치되고 상기 회전축부의 하단이 삽입되는 수용홈이 형성되어 상기 회전축부를 받치는 받침부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a support portion provided at a lower end of the pier and formed with a receiving groove into which the lower end of the rotary shaft portion is inserted to support the rotary shaft portion.

상기 수용홈의 내저면에는, 볼록한 반구형의 축받침구가 설치되는 것을 특징으로 한다.And a convex hemispherical shaft receiving hole is provided on an inner bottom surface of the receiving groove.

상기 회전축부에는, 상기 교각에 고정된 상태로 상기 회전축부를 회전 가능하게 지지하는 적어도 하나 이상의 지지바가 포함되는 것을 특징으로 한다.The rotary shaft portion includes at least one support bar rotatably supporting the rotary shaft portion while being fixed to the bridge pier.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 교각을 이용한 수력발전장치는, 교각 측방과 후방 사이에 흐르는 유체의 속도로 인하여 발생하는 와류를, 다단으로 형성된 회전날개부를 이용함으로써 세굴현상을 방지하여 교각 주변이 침식하는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 회전날개부로부터 발생하는 회전동력을 효율적으로 얻어 양질의 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is provided a hydraulic power generation apparatus using a pier, wherein the vortex generated due to the velocity of the fluid flowing between the side of the pier and the rear side is used as a multi- There is an effect that the phenomenon of erosion of the periphery can be prevented. Thus, the rotary power generated from the rotary vane portion can be efficiently obtained and high quality electricity can be produced.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 적용 가능한 교각 예시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교각 주위의 유체 흐름에 따른 와류현상 예시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 회전날개부를 설치한 상태를 교각 중간에서 절단한 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 회전날개부를 설치한 상태를 교각 상단에서 절단한 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전날개부의 예시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설치 변경된 회전날개부의 예시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설치 변경된 회전날개부의 예시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설치 변경된 회전날개부의 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is an example of a pier applicable in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
2 is an illustration of a vortex phenomenon according to a fluid flow around a pier in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
3 is a front view according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a rotary vane is installed according to a preferred embodiment of the present invention, in the middle of a pier. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a rotary vane is installed according to a preferred embodiment of the present invention, at a top of a pier. FIG.
6 is an exemplary view of a rotating blade according to a preferred embodiment of the present invention;
Figure 7 is an exemplary view of a rotary wing installed and modified in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
8 is an exemplary view of a rotary wing installed and modified in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 9 is an exemplary view of a rotary wing installed and changed according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.

본 발명을 기술하기에 앞서, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 적용 가능한 교각 예시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교각 주위의 유체 흐름에 따른 와류현상 예시도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a bridge pier applicable according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an illustration of an eddy phenomenon according to a fluid flow around a pier according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 수력발전장치가 설치 가능한 교각들을 예시한 사진들을 도시하였으며, 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 것과 같은 교각(10) 주위에 흐르는 유체(도 2-A)와 이에 따른 와류현상(도 2-B)을 도시하였다.Referring to FIG. 1, there is shown photographs illustrating piers capable of being installed with a hydroelectric power generating apparatus of the present invention. Referring to FIG. 2, fluid flowing around a pier 10 such as shown in FIG. 1 ) And a vortex phenomenon therefrom (Fig. 2-B).

즉, 본 발명은 이러한 교각(10) 후방에서 발생하는 와류를 이용해 세굴현상 및 교각(10) 주위가 침식되는 현상을 방지할 뿐만 아니라 양질의 전기를 생산할 수 있는 수력발전장치를 제안하고자 하는 것이다.That is, the present invention proposes a hydroelectric power generating apparatus capable of preventing the scour phenomenon and erosion around the pier 10 by using the vortex generated from the back of the pier 10, as well as producing high quality electricity.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교각(10)을 이용한 수력발전장치는 크게 회전축부(100), 회전날개부(200), 기어부(300) 및 발전부(400)로 이루어질 수 있다.
Figure 3 is a front view in accordance with a preferred embodiment of the present invention. 3, the hydraulic power generation apparatus using the pier 10 according to the preferred embodiment of the present invention includes a rotary shaft portion 100, a rotary blade portion 200, a gear portion 300, and a power generating portion 400 ).

먼저, 회전축부(100)에 대하여 설명하고자 한다.First, the rotating shaft portion 100 will be described.

회전축부(100)는 유체가 흘러나가는 교각(10)의 후방에 이격되게 기립 설치되는 것으로, 강의 지면에서부터 교각(10)의 상단까지 교각(10)과 같은 방향인 일직선상으로 일정간격 이격되게 설치된 형상이다. 이러한 교각(10)과 일직선상으로 설치되는 회전축부(100)로 인하여, 회전날개부(200)의 회전속도를 효율적으로 얻을 수 있는 원동력이 된다.The rotary shaft portion 100 is installed so as to be spaced apart from the rear of the bridge pier 10 through which the fluid flows and is spaced from the ground surface of the steel pier by a predetermined distance in the same direction as the bridge pier 10 Shape. The rotating shaft portion 100 installed in a straight line with the pier 10 is a driving force for efficiently obtaining the rotating speed of the rotating blade portion 200.

이때, 교각(10)에는 회전축부(100)의 회전 뒤틀림을 방지하도록 하나 이상의 지지바(110)가 고정 설치될 수 있다. 즉, 회전축부(100)에는 교각(10)에 고정된 상태로 회전축부(100)를 회전 가능하게 지지하는 적어도 하나 이상의 지지바(110)가 설치되는 것이 바람직하다.At this time, one or more supporting bars 110 may be fixedly installed on the pier 10 so as to prevent rotation and distortion of the rotary shaft part 100. In other words, it is preferable that at least one supporting bar 110 is installed in the rotary shaft part 100 so as to rotatably support the rotary shaft part 100 while being fixed to the pier 10.

상세하게는, 지지바(110)의 일단은 충격흡수판 등이 부착되어 교각(10)에 고정설치되고, 지지바(110)의 타단은 회전하는 회전축부(100)의 원활한 회전을 위하여 베어링(112)으로 고정될 수 있다.One end of the support bar 110 is fixed to the pier 10 by attaching an impact absorbing plate or the like and the other end of the support bar 110 is fixed to the bearing (not shown) for smooth rotation of the rotating shaft 100. [ 112).

그리고, 교각(10)의 하단에는 회전축부(100)의 하단이 삽입되는 수용홈(22)이 형성되어 회전축부(100)를 받치는 받침부(20)가 설치될 수 있다. 다시 말하자면, 교각(10)을 지탱하는 받침부(20)가 추가로 설치되는데, 이러한 받침부(20)의 상면 일측에는, 수용홈(22)이 형성되고 수용홈(22)의 입구에 받침턱(24)이 형성되어 베어링(112)을 설치할 수 있고 베어링(112)에 회전축부(100)가 삽입되어 회전축부(100)의 회전이 뒤틀리지 않도록 구속할 수 있다.A receiving portion 22 for receiving the lower end of the rotary shaft portion 100 is formed at the lower end of the pier 10 so that the receiving portion 20 supporting the rotary shaft portion 100 may be installed. In other words, a receiving portion 20 for supporting the pier 10 is additionally provided. At one side of the upper surface of the receiving portion 20, a receiving groove 22 is formed, and at the entrance of the receiving groove 22, The bearing 112 can be installed and the rotation shaft portion 100 can be inserted into the bearing 112 so that the rotation of the rotation shaft portion 100 can be restrained.

또한, 수용홈(22)의 내저면에는 볼록한 반구형의 축받침구(130)가 설치된다. 이러한 축받침구(130)로 인하여, 회전축부(100)의 회전에 의한 마찰을 줄여 마모방지를 하고, 베어링(112)의 하중 중량을 저감시켜 수력발전장치의 수명연장에 도움을 줄 수 있다.A convex hemispherical shaft receiving hole 130 is provided on the inner bottom surface of the receiving groove 22. Because of the shaft support 130, the friction due to the rotation of the rotary shaft 100 is reduced to prevent wear, and the load weight of the bearing 112 can be reduced to help extend the service life of the hydroelectric power generator.

강 상류로부터 유입되는 오물 등의 부유물과 강물의 속도 등을 고려하여 필요시 교각(10) 전방에 철재 그물망을 설치할 수도 있다.Steel netting may be installed in front of the bridge 10, if necessary, in consideration of floating matters such as dirt from the river and the velocity of the river.

단, 본 발명의 회전축부(100)는 수직방향의 회전축을 의미한다.
However, the rotating shaft portion 100 of the present invention means a rotating shaft in the vertical direction.

다음으로, 회전날개부(200)에 대하여 설명하고자 한다.Next, the rotating blade unit 200 will be described.

회전날개부(200)는 복수 개의 날개(210)로 이루어져 회전축부(100)를 따라 다단으로 설치되고, 유체의 이동에 따라 회전동력을 얻어 회전축부(100)를 회전시키는 것으로, 복수 개의 날개(210)가 회전축부(100)를 중심으로 일정각도를 이루도록 다단으로 적층되는 형태이다. 이는 곧, 회전날개부(200)가 교각(10)의 상단에 연결되는 회전축부(100)에 다단으로 형성되어, 강물의 수면편차에 관계없이 전기를 생산해내는 원동력이 되는 것이다. 즉, 강물의 증가나 감소로 인한 수면 높이에 영향을 받지 않고 회전 가능하도록 교각(10) 높이의 회전축부(100) 둘레를 따라 흐르는 강물에 의해 회전되는 다수 개의 회전날개부(200)가 다단으로 결합되는 방식이다.The rotary vane unit 200 includes a plurality of blades 210 and is installed in multiple stages along the rotary shaft unit 100. The rotary vane unit 200 rotates the rotary shaft unit 100 by obtaining rotational power in accordance with the movement of the fluid, 210 are laminated in multiple stages so as to form a certain angle around the rotary shaft portion 100. This is because the rotary vane part 200 is formed in a multi-stage in the rotary shaft part 100 connected to the upper end of the pier 10 so that it is a driving force for producing electricity regardless of the water surface deviation of the river. That is, the plurality of rotary vanes 200, which are rotated by the river flowing along the circumference of the rotary shaft portion 100 at the height of the pier 10 so as to be rotatable without being influenced by the water level due to the increase or decrease of the river, It is the way it is combined.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 회전날개부를 설치한 상태를 교각 중간에서 절단한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 회전날개부를 설치한 상태를 교각 상단에서 절단한 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where a rotary vane is installed according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotary vane installed at a top of a pier according to a preferred embodiment of the present invention. to be.

도 4 및 도 5를 참조하면, 회전축부(100)가 보다 더 일정한 회전속도(RPM)로 회전되게 하기 위해서는, 회전날개부(200)에 수압이 지속적으로 가압 되도록 상하 교대로 날개(210)를 각각 서로 어긋나게 설치할 수 있음을 알 수 있다.4 and 5, in order to rotate the rotary shaft part 100 at a more constant rotation speed (RPM), the wing 210 is rotated up and down so that the water pressure is continuously applied to the rotary wing part 200 It can be seen that they can be installed to be shifted from each other.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전날개부(200)의 예시도이다. 도 6을 참조하면, 회전축부(100)의 원활한 회전을 하기 위한 회전날개부(200)의 형상을 도시하였다. 단, 날개(210)의 모양을 한정하는 것 만은 아니며, 일정한 회전 기능을 수행할 수 있는 형상이면 어떠한 날개를 사용하여도 무방하다.FIG. 6 is an exemplary view of a rotary vane 200 according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the shape of the rotary blade unit 200 for smooth rotation of the rotary shaft unit 100 is shown. However, it is not limited to the shape of the wing 210, and any wing may be used as long as the wing 210 has a shape capable of performing a constant rotation function.

특히, 본 발명에서의 회전날개부(200)는 일면이 길이방향을 따라 각이 지도록 돌출되고 타면이 길이방향을 따라 오목하게 함몰된 복수 개의 날개(210)로 구성된다. 즉, 돌출형성된 일면과 함몰형성된 타면인 '＜' 형상을 가진 복수 개의 날개(210)가 축회전방향에 따라 형성된다. 여기서, 축회전방향이란 날개(210)가 서로 같은 방향으로 차례대로 형성되는 것을 의미하며, 본 발명에서는 서로 직교하는 4개의 날개(210)를 적용하였다.Particularly, the rotary vane part 200 according to the present invention is composed of a plurality of vanes 210, one surface of which protrudes to be angled along the longitudinal direction, and the other surface is recessed concavely along the longitudinal direction. That is, a plurality of blades 210 having a shape of '<', which is the other surface formed concavely with the projecting formed surface, are formed along the rotation direction of the shaft. Here, the axis of rotation means that the blades 210 are formed in the same direction, and the four blades 210 are perpendicular to each other.

이러한 회전날개부(200)의 돌출형성된 일면으로는 와류의 흐름에 따라 최소한의 저항을 받게 하고 함몰형성된 타면으로는 최대한의 유속을 받게 함으로써, 회전력을 향상시켜 발전에 필요로 하는 증속을 위한 회전속도를 최대한 효율적으로 얻을 수 있다. 즉, 수압저항을 최소화하는 돌출형성된 일면과 함몰형성된 타면으로 최대한의 유속을 받게 하는 형상인 날개(210)로 인하여 교각 후방에서 발생하는 와류를 오히려 역이용하여 회전동력을 효율적으로 획득함과 동시에 세굴현상 등의 침식발생을 방지할 수 있다.In the protruding one surface of the rotary vane 200, the minimum resistance is received according to the vortex flow and the maximum flow velocity is received on the other surface formed by the depression, thereby improving the rotation force, Can be obtained as efficiently as possible. That is, due to the vane 210 having the shape that receives the maximum flow rate at the opposite surface formed with the protruded formed surface minimizing the water pressure resistance, the vortex generated in the rear of the pier is reversed rather effectively, thereby obtaining the rotational power efficiently, It is possible to prevent the occurrence of erosion.

아울러, 회전축부(100)와 인접한 날개(210)의 내측 단부에는 유체가 통과할 수 있는 통수공(212)이 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 회전축부(100)의 둘레와 인접한 회전력 효과가 비교적 적은 날개(210)의 내측 단부에 공간을 만들어 유체가 통과할 수 있는 통수공(212)을 형성시켜, 날개(210)의 외측 단부에서 회전을 받는 회전력을 극대화하고 회전축부(100)에 받는 수압을 최대한 줄이기 위한 역할을 한다.In addition, a water hole 212 through which fluid can pass may be formed at an inner end of the blade 210 adjacent to the rotary shaft 100. This makes it possible to form a space at the inner end of the blade 210 having a relatively small rotational force effect adjacent to the circumference of the rotary shaft portion 100 to form a water hole 212 through which the fluid can pass, Thereby maximizing the rotational force for rotation and reducing the water pressure applied to the rotary shaft 100 as much as possible.

도 7, 도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설치 변경된 회전날개부(200)의 예시도이다.FIGS. 7, 8 and 9 are exemplary views of a rotary wing 200 installed and modified according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 교각(10)의 후방에 좌·우측으로 회전날개부(200)가 설치된 것을 도시한 단면도이다. 즉, 좌·우측으로 위치한 회전날개부(200)가 각각 동일한 높이의 수평 상에서 회전되게 설치된 형상이다.7 is a cross-sectional view showing that a rotary blade unit 200 is installed on the left and right sides of the pier 10 in the rear. That is, the left and right rotating blades 200 are provided so as to be rotated horizontally at the same height.

도 8을 참조하면, 교각(10)의 후방 좌·우측으로 회전날개부(200)가 설치된 또 다른 단면도이다. 다시 말하면, 비교적 교각(10)의 둘레가 넓은 곳에 복수 개의 날개(210)로 이루어져 회전축부(100)를 따라 다단으로 설치되는 회전날개부(200)가 교각(10) 후방의 좌·우측에 설치된 형상이다.Referring to FIG. 8, another cross-sectional view is shown in which the rotary vane portion 200 is installed at the rear left and right sides of the pier 10. In other words, a rotary blade unit 200, which is composed of a plurality of blades 210 and installed in multiple stages along the rotary shaft unit 100, is installed on the left and right sides of the pier 10 in a relatively wide area of the pier 10 Shape.

도 9를 참조하면, 교각(10)의 후방 좌·우측으로 회전날개부(200)가 설치된 또 다른 정면도이다. 말하자면, 교각(10) 후방의 좌·우측 일직선상으로 2개의 회전축부(100)가 설치되고, 2개의 회전축부(100)에 회전날개부(200)가 차례대로 다른 위치를 선점하도록 하여, 회전날개부(200)가 높이에 따라 서로 엇갈리게 설치된 형상이다.
Referring to FIG. 9, another front view in which the rotary wing portion 200 is installed to the rear left and right sides of the pier 10 is shown. In other words, two rotary shafts 100 are provided on the left and right straight lines on the rear of the pier 10, and the rotary shafts 200 of the two rotary shafts 100 are successively positioned at different positions, And the wing portions 200 are formed to be offset from each other in height.

다음으로, 기어부(300)에 대하여 설명하고자 한다.Next, the gear portion 300 will be described.

기어부(300)는 회전축부(100)의 상단에 설치되어 회전동력을 전달하는 것으로, 회전날개부(200)에서 발생하는 회전동력을 회전축부(100)와 회전축부(100)에 수직방향인 종속회전축부(322)로 전달하는 역할을 한다.The gear portion 300 is installed at the upper end of the rotary shaft portion 100 and transmits rotational power to the rotary shaft portion 100 so that the rotational power generated by the rotary blade portion 200 is transmitted to the rotary shaft portion 100 and the rotary shaft portion 100 in a direction And transmits it to the subordinate rotary shaft portion 322.

즉, 기어부(300)는 베벨기어를 의미하며, 회전축부(100)의 상단에 위치하는 구동베벨기어(310)와, 구동베벨기어(310)의 회전방향과 직교되는 방향으로 회전하도록 구동베벨기어(310)와 맞물리고 종속회전축부(322)에 연결되는 종동베벨기어(320)로 이루어진다.The gear portion 300 means a bevel gear and includes a drive bevel gear 310 positioned at the upper end of the rotary shaft portion 100 and a drive bevel gear 310 disposed at the upper end of the drive bevel gear 310 to rotate in a direction perpendicular to the rotational direction of the drive bevel gear 310. [ And a driven bevel gear 320 which meshes with the gear 310 and is connected to the dependent rotary shaft portion 322.

구체적으로, 기어부(300)는 수직방향의 회전축운동을 수평방향의 회전축운동으로 바꾸고 회전속도를 증속하기 위한 것으로, 회전축부(100)의 상단에 증속용 구동베벨기어(310)를 설치하고, 동력을 전달하는 종속회전축부(322)에 종동베벨기어(320)를 설치하고, 종속회전축부(322)에 연결되게 발전부(400)를 설치하는 것이 바람직하다. 참고로, 유속에 따라 추가적인 증속이 필요하면 증속용 기어박스 등을 종동베벨기어(320)와 발전부(400)가 연결된 종속회전축부(322) 사이에 더 설치할 수 있다.More specifically, the gear portion 300 is provided for increasing the rotating speed by changing the rotational axis of the vertical direction to the rotational axis of the horizontal direction. The driving bevel gear 310 for speedup is provided at the upper end of the rotating shaft portion 100, It is preferable that the driven bevel gear 320 is installed in the subsidiary rotary shaft portion 322 for transmitting the power and the power generator 400 is installed to be connected to the subsidiary rotary shaft portion 322. [ For example, if additional speed increase is required depending on the flow rate, a speed-increasing gear box or the like may be further provided between the driven bevel gear 320 and the subordinate rotary shaft portion 322 to which the power generator 400 is connected.

특히, 기어부(300)의 하단과 회전축부(100)의 상단은 유니버셜조인트(120)로 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 회전축부(100)의 상단과 기어부(300)의 하단에 유니버셜조인트(120)를 장치시켜 유속의 변화, 풍속의 변화 등으로부터 회전축부(100)의 흔들림 현상이 발전부(400)가 연결된 종속회전축부(322)와 종동베벨기어(320)에 영향을 미치지 않게 해준다.Particularly, it is preferable that the lower end of the gear portion 300 and the upper end of the rotary shaft portion 100 are connected by a universal joint 120. That is, the universal joint 120 is installed at the upper end of the rotary shaft portion 100 and the lower end of the gear portion 300, and the swinging phenomenon of the rotary shaft portion 100 due to the change of the flow velocity, So that it does not affect the connected subsidiary rotary shaft portion 322 and the driven bevel gear 320.

예컨대, 유속 변화에 따른 저항으로 회전축부(100)의 휘어짐이나 진동을 기어부(300)로 전달되지 않게 할 수 있다. 이에 따라, 유속, 풍속, 수면의 편차 등 자연의 변화에 관계없이 회전날개부(200)가 일정한 회전력을 유지할 수 있어 고장에 따른 에러 현상이 발생하지 않고 양질의 전기를 생산할 수 있는 것이다.
For example, it is possible to prevent the warpage and vibration of the rotary shaft portion 100 from being transmitted to the gear portion 300 due to the resistance according to the change in the flow velocity. Accordingly, the rotating blade unit 200 can maintain a constant rotational force irrespective of changes in the flow rate, wind speed, water surface, and the like, thereby generating high-quality electricity without causing an error phenomenon due to failure.

마지막으로, 발전부(400)에 대하여 설명하고자 한다.Lastly, the power generation unit 400 will be described.

발전부(400)는 기어부(300)로부터 상기 회전동력을 전달받아 전기를 생산하는, 기어부(300)와 연결되어 종속회전축부(322)로 전달된 회전동력으로 전기를 생산하는 역할을 한다.The power generating unit 400 is connected to the gear unit 300 that receives the rotational power from the gear unit 300 and produces electricity, and serves to generate electricity by rotational power transmitted to the dependent rotating shaft unit 322 .

이에 앞서, 프레임(30)은 교각(10)의 상부에 발전부(400)가 설치되는 곳으로, 운영되는 수력발전장치의 유지보수를 하기 위한 철재 구조물을 의미한다. 이러한 프레임(30)을 통하여, 발전부(400) 및 증속용 기어박스 등 모든 전장품들을 수면 위에 설치할 수 있어 관리를 간편하게 실시할 수 있다. 더불어, 변압기, RMU, control box 등 발전에 필요한 전장품들이 포함되는 제어부(500)가 프레임(30) 상에 추가로 설치될 수 있다. 여기서, 교량 위에 운행되는 차량들로 인한 진동을 방지하기 위하여 프레임(30)의 상면에 방진판을 구비한 후, 발전부(400)와 제어부(500) 등을 설치하는 것이 바람직하다.Prior to this, the frame 30 is a place where the power generation unit 400 is installed on the upper part of the pier 10, and means a steel structure for maintenance of the operated hydroelectric power generation apparatus. Through this frame 30, all the electric components such as the power generator 400 and the gearbox for speed-up can be installed on the surface of the water, so that the maintenance can be carried out easily. In addition, a control unit 500 including electrical components necessary for power generation such as a transformer, an RMU, and a control box may be additionally installed on the frame 30. [ In order to prevent vibration due to vehicles running on the bridge, it is preferable to provide a generator 400, a controller 500, and the like after the dustproof plate is provided on the upper surface of the frame 30.

단, 본 발명에서의 발전부(400)는 발전기를 의미한다.
However, the power generation unit 400 in the present invention means a generator.

이상과 같이 본 발명에 따른 교각을 이용한 수력발전장치는, 교각(10)의 외주연을 따라 흐르는 유체를 회전날개부(200)의 회전으로 회전동력을 발생시키고, 이에 따라 회전날개부(200)와 결합된 회전축부(100)가 회전을 하고, 회전축부(100)의 상단에 설치된 기어부(300)에 의하여 회전력이 증속되면서 수직회전으로 발전부(400)에 연결된 종속회전축부(322)를 회전함으로써, 양질의 전기를 생산할 수 있다. 즉, 일정한 발전량으로 양질의 전기를 생산할 뿐만 아니라 에러현상에 의한 고장률을 줄이고 교각(10)을 보호할 수 있다.As described above, the hydraulic power generation apparatus using the bridge piers according to the present invention generates the rotational power by rotating the rotating wing 200 through the fluid flowing along the outer circumference of the bridge pier 10, The rotary shaft portion 100 combined with the rotary shaft portion 100 is rotated and the rotary shaft portion 100 provided at the upper end of the rotary shaft portion 100 is rotated by the gear portion 300, By rotating, high quality electricity can be produced. That is, it is possible not only to produce high quality electricity with a constant power generation amount, but also to reduce the failure rate due to an error phenomenon and to protect the bridge pier 10.

그리고, 본 발명은 도로 아래에 설치되는 교각에 한정되는 것만은 아니고 수력발전 하류나 댐 하류에 시멘트, 철재 등의 교각을 따로 설치한 후 각 교각을 연결하는 다리 판을 만들고 일측은 지면과 연결하고 그 상단에 발전부 등의 장치들을 설치하여 보다 효과적인 유지보수가 가능하게 하고, 교각 후방 측면에 본 발명의 회전날개부와 회전축부 등을 설치할 수도 있다.In addition, the present invention is not limited to a bridge pier installed under a road, but a pier bridge such as cement or steel is separately installed downstream of a hydroelectric power generation or a dam, and a bridge plate connecting each pier is formed. It is possible to provide more efficient maintenance by installing devices such as a power generation unit on the upper part thereof, and to provide the rotating wing portion, the rotary shaft portion, etc. of the present invention on the rear side of the pier.

또한, 필요시에 다리 판 상단에 안치된 발전부 등의 장치 외에도 태양광 발전기 및 풍력발전기도 추가 설치가 가능하다. 이는, 기 설치된 교각에 비하여 교각설치에 따른 기초 공사비의 증가를 추가 발전 되는 전기량으로 대체하기 위한 방법이다.In addition, solar power generators and wind power generators can be installed in addition to devices such as power generating units placed on the top of the bridge plate when necessary. This is a method for replacing the increase in the basic construction cost due to the installation of the bridge pier by the amount of electricity generated, compared with the existing bridge pier.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention may be embodied otherwise without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but are intended to be illustrative, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 교각 20: 받침부
22: 수용홈 24: 받침턱
30: 프레임 100: 회전축부
110: 지지바 112: 베어링
120: 유니버셜조인트 130: 축받침구
200: 회전날개부 210, 210': 날개
212: 통수공 300: 기어부
310: 구동베벨기어 320: 종동베벨기어
322: 종속회전축부 400: 발전부
500: 제어부10: Pier 20:
22: receiving groove 24:
30: frame 100:
110: support bar 112: bearing
120: universal joint 130:
200: rotating wing part 210, 210 ': wing
212: water hole 300: gear part
310: driven bevel gear 320: driven bevel gear
322: a subordinate rotary shaft part 400:
500:

Claims (6)

유체가 흘러나가는 교각의 후방에 이격되게 기립 설치되는 회전축부;
복수 개의 날개로 이루어져 상기 회전축부를 따라 상하 다단으로 설치되고, 유체의 이동에 따라 회전동력을 얻어 상기 회전축부를 회전시키는 회전날개부;
상기 회전축부의 상단에 설치되어 상기 회전동력을 전달하는 기어부; 및
상기 기어부로부터 상기 회전동력을 전달받아 전기를 생산하는 발전부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 교각을 이용한 수력발전장치.A rotating shaft portion that is installed upright and spaced apart from the rear of the bridge pier through which the fluid flows;
A rotating blade unit that is composed of a plurality of blades and is installed at upper and lower ends along the rotating shaft unit and rotates the rotating shaft unit by receiving rotational power according to the movement of the fluid;
A gear portion installed at an upper end of the rotary shaft portion to transmit the rotational power; And
And a power unit for receiving the rotational power from the gear unit to produce electricity. 제1항에 있어서,
상기 회전날개부는,
일면이 길이방향을 따라 각이 지도록 돌출되고 타면이 길이방향을 따라 오목하게 함몰된 복수 개의 날개로 구성되는 것을 특징으로 하는 교각을 이용한 수력발전장치.The method according to claim 1,
The rotating blade unit
And a plurality of blades protruded so that one surface thereof is angled along the longitudinal direction and the other surface is recessed along the longitudinal direction. 제2항에 있어서,
상기 날개는,
상기 회전축부와 인접한 내측 단부에 유체가 통과하는 통수공이 형성되는 것을 특징으로 하는 교각을 이용한 수력발전장치.3. The method of claim 2,
The wing
And a water passage hole through which the fluid passes is formed at an inner end portion adjacent to the rotary shaft portion. 제1항에 있어서,
상기 교각의 하단에 설치되고 상기 회전축부의 하단이 삽입되는 수용홈이 형성되어 상기 회전축부를 받치는 받침부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교각을 이용한 수력발전장치.The method according to claim 1,
Further comprising a receiving portion formed at a lower end of the pier and having a receiving groove for receiving a lower end of the rotating shaft portion to support the rotating shaft portion. 제4항에 있어서,
상기 수용홈의 내저면에는,
볼록한 반구형의 축받침구가 설치되는 것을 특징으로 하는 교각을 이용한 수력발전장치.5. The method of claim 4,
And an inner bottom surface of the receiving groove,
And a convex hemispherical shaft receiving hole is provided in the bottom of the hydraulic cylinder. 제1항에 있어서,
상기 회전축부에는,
상기 교각에 고정된 상태로 상기 회전축부를 회전 가능하게 지지하는 적어도 하나 이상의 지지바가 포함되는 것을 특징으로 하는 교각을 이용한 수력발전장치.The method according to claim 1,
In the rotary shaft portion,
And at least one support bar rotatably supporting the rotary shaft portion in a state that the rotary shaft portion is fixed to the bridge pier.
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