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KR102738237B1 - Multipurpose electricity generation pump and culvert comprising the same - Google Patents

Multipurpose electricity generation pump and culvert comprising the same Download PDF

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KR102738237B1
KR102738237B1 KR1020220068094A KR20220068094A KR102738237B1 KR 102738237 B1 KR102738237 B1 KR 102738237B1 KR 1020220068094 A KR1020220068094 A KR 1020220068094A KR 20220068094 A KR20220068094 A KR 20220068094A KR 102738237 B1 KR102738237 B1 KR 102738237B1
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power generation
shaft
pipe
multipurpose
generation pump
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이효상
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 다목적 발전 펌프 및 이를 포함하는 관거에 관한 것으로, 다목적 발전 펌프, 상기 다목적 발전 펌프가 배치되어 있는 관거본체 및 상기 관거본체와 연결되어 있는 맨홀부를 포함한다.
상기 다목적 발전 펌프는 샤프트, 상기 샤프트의 길이 방향을 따라 배치되어 있고 유체로부터 압력을 받아 상기 샤프트와 함께 회전할 수 있는 나선형 수차, 상기 샤프트와 연결되어 있는 발전 겸용 모터, 상기 발전 겸용 모터와 연결되어 있는 축전지 및 상기 발전 겸용 모터와 연결되어 관거를 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 센서부를 포함한다.
상기 발전 겸용 모터는 상기 센서부에서 측정된 상기 관거의 유량이 설정 값 미만이면 상기 나선형 수차의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 상기 축전지에 저장하고 측정된 상기 관거의 유량이 설정 값을 초과하면 상기 나선형 수차를 회전시켜 상기 나선형 수차가 유체에 압력을 가하여 배수력을 높인다.The present invention relates to a multipurpose power generation pump and a pipe including the same, and includes a multipurpose power generation pump, a pipe body in which the multipurpose power generation pump is arranged, and a manhole part connected to the pipe body.
The above multipurpose power generation pump includes a shaft, a spiral turbine arranged along the length of the shaft and capable of rotating together with the shaft by receiving pressure from a fluid, a power generation and motor connected to the shaft, a storage battery connected to the power generation and motor, and a sensor unit connected to the power generation and motor and capable of measuring the flow rate of a fluid flowing through a pipe.
The above-mentioned power generation and combined motor converts the rotational kinetic energy of the spiral turbine into electrical energy and stores it in the battery when the flow rate of the pipe measured by the sensor section is less than the set value, and rotates the spiral turbine when the measured flow rate of the pipe exceeds the set value so that the spiral turbine applies pressure to the fluid to increase the drainage capacity.

Figure R1020220068094
Figure R1020220068094

Description

다목적 발전 펌프 및 이를 포함하는 관거{Multipurpose electricity generation pump and culvert comprising the same}Multipurpose electricity generation pump and culvert comprising the same

본 발명은 다목적 발전 펌프 및 이를 포함하는 관거에 관한 것이다.The present invention relates to a multipurpose power generation pump and a pipe including the same.

비가 내리는 시간과 관계없이 총 강수량이 많은 것을 호우라고 한다. 단시간에 비가 많이 오는 현상을 폭우 또는 집중호우라고 한다. 그러나 국지성호우는 지형적인 특징과 강우전선상의 문제 등으로 인하여 특정 지역에만 국한되어 집중적으로 비가 내린다는 점에서 차이가 있다. 국지성호우는 태풍에 수반하여 일어날 때도 있다. 또한 홍수나 사태 등의 재해를 수반하므로 커다란 사회 문제가 되고 있다.Heavy rain is defined as a large total amount of precipitation regardless of the time it rains. The phenomenon of a large amount of rain falling in a short period of time is called heavy rain or concentrated rain. However, localized heavy rain differs in that it is concentrated in a specific area due to topographical features and problems with the rain front. Localized heavy rain sometimes occurs in conjunction with typhoons. It also accompanies disasters such as floods and landslides, which are major social problems.

호우로 인하여 배수 구역내 특정지점에 과도한 우수가 일시에 유입되고, 이때 배수 용량을 초과한 양이 유입부, 맨홀 등으로 월류하면서 침수피해가 발생한다.Due to heavy rain, excessive rainwater flows into a specific point within a drainage area at once, and when the amount exceeds the drainage capacity, it overflows into inflow points, manholes, etc., resulting in flooding damage.

이에 주요 침수 지점에는 배수 펌프 시설을 운영하고 있다. 그러나 소규모 관거(예, 300mm~600mm)를 적용하고 있는 지역에서는 배수 펌프 설치 지점까지 도달하기 전에 국지적으로 많은 침수가 발생하여, 소규모 배수 펌프의 도입의 필요하다.Accordingly, drainage pump facilities are being operated at major flooding points. However, in areas where small-scale pipes (e.g., 300 mm to 600 mm) are being used, local flooding occurs before reaching the point where the drainage pump is installed, making it necessary to introduce small-scale drainage pumps.

대한민국 등록특허 제10-2271940호 (2021.06.28.)Republic of Korea Patent No. 10-2271940 (June 28, 2021) 대한민국 등록특허 제10-1213565호 (2012.12.12.)Republic of Korea Patent No. 10-1213565 (December 12, 2012)

본 발명은 관거에 설치된 다목적 발전 펌프가 유체의 유량이 설정 값 미만이면 발전기로 사용되어 전기에너지를 생산하고 설정 값을 초과하면 펌프로 사용되어 유체의 배수성을 높이는 기술을 제공한다.The present invention provides a technology in which a multipurpose power generation pump installed in a pipe is used as a generator to produce electric energy when the flow rate of a fluid is below a set value, and is used as a pump to increase the drainage capacity of a fluid when the flow rate exceeds the set value.

본 발명의 한 실시예에 따른 다목적 발전 펌프는 샤프트, 상기 샤프트의 길이 방향을 따라 배치되어 있고 유체로부터 압력을 받아 상기 샤프트와 함께 회전할 수 있는 나선형 수차, 상기 샤프트와 연결되어 있는 발전 겸용 모터, 상기 발전 겸용 모터와 연결되어 있는 축전지 및 상기 발전 겸용 모터와 연결되어 관거를 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 센서부를 포함한다.A multipurpose power generation pump according to one embodiment of the present invention includes a shaft, a spiral turbine arranged along the longitudinal direction of the shaft and capable of rotating together with the shaft under pressure from a fluid, a power generation and motor connected to the shaft, a storage battery connected to the power generation and motor, and a sensor unit connected to the power generation and motor and capable of measuring a flow rate of a fluid flowing in a conduit.

상기 발전 겸용 모터는 상기 센서부에서 측정된 상기 관거의 유량이 설정 값 미만이면 상기 나선형 수차의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 상기 축전지에 저장하고 측정된 상기 관거의 유량이 설정 값을 초과하면 상기 나선형 수차를 회전시켜 상기 나선형 수차가 유체에 압력을 가하여 배수성을 높일 수 있다.The above-mentioned power generation and combined motor converts the rotational kinetic energy of the spiral turbine into electrical energy and stores it in the battery when the flow rate of the pipe measured by the sensor unit is less than a set value, and rotates the spiral turbine when the measured flow rate of the pipe exceeds a set value so that the spiral turbine can apply pressure to the fluid to increase drainage.

상기 다목적 발전 펌프는 상기 샤프트의 일단과 타단에 배치되어 있고 직경이 탄성적으로 가변될 수 있으며 관거의 내부에 밀착 고정될 수 있는 고정부, 그리고 상기 고정부와 상기 샤프트를 연결하는 지지부를 더 포함할 수 있다.The above multipurpose power generation pump may further include a fixing member arranged at one end and the other end of the shaft, the diameter of which may be elastically variable, and which may be closely fixed to the inside of the pipe, and a support member connecting the fixing member and the shaft.

상기 지지부는 상기 나선형 수차의 일부분이 상기 고정부의 중앙에서 자중에 의해 상기 관거의 내부 둘레와 접하도록 길이가 가변될 수 있다.The above support member may be variable in length so that a portion of the above spiral turbine comes into contact with the inner circumference of the conduit by its own weight at the center of the above fixing member.

상기 다목적 발전 펌프는 상기 고정부의 외부 둘레에 간격을 두고 배치된 미끌림방지부재를 더 포함할 수 있다.The above multipurpose power generation pump may further include anti-slip members arranged at intervals around the outer periphery of the above fixed part.

상기 지지부는 상기 샤프트의 일단과 타단을 각각 회전 가능하게 지지하는 베어링하우징, 그리고 상기 베어링하우징에서 돌출되어 상기 고정부와 연결된 복수의 탄성로드를 포함할 수 있다.The above support member may include a bearing housing that rotatably supports one end and the other end of the shaft, and a plurality of elastic rods that protrude from the bearing housing and are connected to the fixed member.

본 발명의 한 실시예에 따른 관거는 상기와 같이 기재된 다목적 발전 펌프, 상기 다목적 발전 펌프가 배치되어 있는 관거본체 및 상기 관거본체와 연결되어 있는 맨홀부를 포함한다.A pipe according to one embodiment of the present invention includes a multipurpose power generation pump as described above, a pipe body in which the multipurpose power generation pump is arranged, and a manhole portion connected to the pipe body.

본 발명의 실시예에 따르면, 발전 겸용 모터를 관거본체의 과잉수 배수를 위한 펌프로 활용하기 위해 구동모터로 이용하고, 관거본체를 유동하는 유체로부터 전기 에너지를 생산할 수 있는 발전기로 이용할 수 있어 다목적 발전 펌프를 다기능으로 사용할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a power generation-compatible motor is used as a driving motor for a pump for draining excess water in a pipe body, and the pipe body can be used as a generator capable of producing electric energy from a flowing fluid, thereby enabling the multipurpose power generation pump to be used for multiple purposes.

본 발명의 실시예에 따르면, 유체로부터 압력을 받는 부분을 나선형 수차로 형성함으로써 부유물 따위가 걸리지 않아 다목적 발전 펌프를 부유물이 많은 자연하천, 하수관거, 도심지 유출구, 저유량의 하천 등에 적용할 수 있어 사용성이 광범위해지는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, since a portion that receives pressure from a fluid is formed as a spiral turbine, floating matter and the like do not get caught, so the multipurpose power generation pump can be applied to natural rivers with a lot of floating matter, sewers, urban drains, low-flow rivers, etc., thereby increasing usability.

본 발명의 실시예에 따르면, 고정부가 수축된 상태로 관거본체에 삽입되고 이후 원상태로 팽창하면서 관거본체의 내부 둘레에 고정된다. 이에 다양한 직경의 관거본체에 다목적 발전 펌프를 설치 고정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fixed portion is inserted into the pipe body in a contracted state and then expanded to its original state and fixed to the inner circumference of the pipe body. Accordingly, a multipurpose power generation pump can be installed and fixed to pipe bodies of various diameters.

본 발명의 실시예에 따르면 고정부가 관거본체에 설치된 상태에서 나선형 수차는 길이가 가변되는 탄성로드에 의해 자중에 의해 하부로 처지면서 하부측 일부분이 관거본체의 내부 둘레와 접할 수 있다. 이에 나선형 수차는 관거본체를 유동하는 소량의 유체로부터 압력을 받아 회전할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, when the fixed part is installed in the pipe body, the spiral water turbine can sag downward due to its own weight by an elastic rod having a variable length, so that a part of the lower side can come into contact with the inner circumference of the pipe body. Accordingly, the spiral water turbine has the effect of being able to rotate by receiving pressure from a small amount of fluid flowing in the pipe body.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다목적 발전 펌프를 포함하는 관거를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 다목적 발전 펌프를 나타낸 개략도.
도 3은 도 2의 다목적 발전 펌프가 관거에 설치된 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 도 2의 다목적 발전 펌프가 관거에 설치된 상태를 나타낸 단면도.FIG. 1 is a schematic diagram showing a conduit including a multipurpose power generation pump according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the multipurpose power generation pump of Figure 1.
Figure 3 is a perspective view showing the multipurpose power generation pump of Figure 2 installed in a pipe.
Figure 4 is a cross-sectional view showing the multipurpose power generation pump of Figure 2 installed in a pipe.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. Like parts are designated by the same reference numerals throughout the specification.

본 발명의 실시예에 따른 다목적 발전 펌프는 본 발명의 실시예인 관거에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 다목적 발전 펌프가 적용된 관거 위주로 설명한다.A multipurpose power generation pump according to an embodiment of the present invention can be applied to a pipe which is an embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given focusing on a pipe to which the multipurpose power generation pump is applied.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 관거에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.Then, a pipe according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다목적 발전 펌프를 포함하는 관거를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 다목적 발전 펌프를 나타낸 개략도이며, 도 3은 도 2의 다목적 발전 펌프가 관거에 설치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 2의 다목적 발전 펌프가 관거에 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a conduit including a multipurpose power generation pump according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the multipurpose power generation pump of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view showing the multipurpose power generation pump of FIG. 2 installed in a conduit, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the multipurpose power generation pump of FIG. 2 installed in a conduit.

먼저, 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 관거(1)는 관거본체(100), 맨홀부(110) 및 다목적 발전 펌프(200)를 포함하며 다목적 발전 펌프(200)를 관거본체(100)를 유동하는 유체의 유량 값에 따라 발전기 또는 배수펌프로 사용한다.First, referring to FIG. 1, the pipe (1) according to the present embodiment includes a pipe body (100), a manhole part (110), and a multipurpose power generation pump (200), and the multipurpose power generation pump (200) is used as a generator or a drainage pump depending on the flow rate value of the fluid flowing through the pipe body (100).

관거본체(100)는 지하에 매설되어 가로 및 세로방향으로 연결될 수 있다. 관거본체(100)에는 외부에서 유입된 유체가 유동할 수 있다. 유체는 하수도, 우수 등일 수 있다. 그러나 유체는 상수도일 수도 있다. 관거본체(100)는 흄관(hume pipe), 수지 또는 금속 파이프일 수 있다.The pipe body (100) can be buried underground and connected in horizontal and vertical directions. A fluid introduced from the outside can flow through the pipe body (100). The fluid can be sewage, rainwater, etc. However, the fluid can also be tap water. The pipe body (100) can be a hume pipe, a resin pipe, or a metal pipe.

맨홀부(110)는 관거본체(100)와 연결되어 있으며 우수가 유입될 수 있도록 지상으로 개방되어 있다. 맨홀부(110)는 관거본체(100)와 연결된 하수 파이프일 수도 있다.The manhole part (110) is connected to the pipe body (100) and is open to the ground so that rainwater can flow in. The manhole part (110) may be a sewage pipe connected to the pipe body (100).

이와 같은 관거본체(100)와 맨홀부(110)의 세부적인 구성은 공지된 구성으로 도심지 등의 매설된 관거와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.The detailed configuration of the pipe body (100) and manhole part (110) is the same as that of the pipes installed in urban areas, etc., and thus a detailed description is omitted.

다목적 발전 펌프(200)는 샤프트(210), 나선형 수차(220), 발전 겸용 모터(230), 축전지(240) 및 센서부(250)를 포함하며 관거본체(100)의 내부에 설치되어 발전기 또는 배수펌프 역할을 할 수 있다. 다목적 발전 펌프(200)는 지지부(270), 고정부(260) 및 미끌림방지부재(280)를 더 포함할 수 있다. The multipurpose power generation pump (200) includes a shaft (210), a spiral turbine (220), a power generation motor (230), a battery (240), and a sensor unit (250), and is installed inside the pipe body (100) to function as a generator or a drainage pump. The multipurpose power generation pump (200) may further include a support unit (270), a fixing unit (260), and an anti-slip member (280).

샤프트(210)는 다목적 발전 펌프(200)의 회전 중심을 이룬다. 샤프트(210)는 중공으로 형성될 수 있다. 샤프트(210)는 금속으로 형성될 수 있다. 금속은 부식 방지를 위하여 스테인리스로 만들어질 수 있다. 그러나 샤프트(210)는 엔지니어링 플라스틱 따위로 만들어질 수 있다. 샤프트(210)는 휘어질 수 있는 플렉시블(flexible) 구조로 형성되어 관거본체(100)의 구조에 따라 자유롭게 휘어질 수도 있다.The shaft (210) forms the center of rotation of the multipurpose power generation pump (200). The shaft (210) may be formed hollow. The shaft (210) may be formed of metal. The metal may be made of stainless steel to prevent corrosion. However, the shaft (210) may be made of engineering plastic or the like. The shaft (210) may be formed of a flexible structure that can bend and may be freely bent according to the structure of the pipe body (100).

나선형 수차(220)는 샤프트(210)의 외부 둘레 일단에서 타단으로 연속 연결되어 형성되어 있다. 나선형 수차(220)의 지름 치수는 150㎜ 내지 600㎜일 수 있다. 나선형 수차(220)의 지름 치수는 300㎜ 내지 600㎜일 수 있다. 나선형 수차(220)의 지름 치수는 200㎜일 수 있다. 나선형 수차(220)의 지름 치수는 다목적 발전 펌프(200)의 설계 및 관거본체(100)의 규격에 지름에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The spiral turbine (220) is formed by being continuously connected from one end of the outer circumference of the shaft (210) to the other end. The diameter of the spiral turbine (220) may be 150 mm to 600 mm. The diameter of the spiral turbine (220) may be 300 mm to 600 mm. The diameter of the spiral turbine (220) may be 200 mm. The diameter of the spiral turbine (220) may be variously changed according to the design of the multipurpose power generation pump (200) and the specifications of the pipe body (100).

나선형 수차(220)는 샤프트(210)와 같은 재질로 만들어질 수 있다. 그러나 나선형 수차(220)는 샤프트(210)가 플렉시블 구조로 형성되면 방수성을 갖는 직물 따위로 만들어질 수 있다. 이때 나선형 수차(220)의 가장자리를 따라 보강부재(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 보강부재는 나선형 구조를 갖는다. 이에 나선형 수차(220)는 샤프트(210)와 함께 관거본체(100)의 구조에 따라 자유롭게 휘어질 수도 있다.The spiral water turbine (220) may be made of the same material as the shaft (210). However, the spiral water turbine (220) may be made of a waterproof fabric or the like when the shaft (210) is formed into a flexible structure. At this time, a reinforcing member (not shown) is arranged along the edge of the spiral water turbine (220). The reinforcing member has a spiral structure. Accordingly, the spiral water turbine (220) may be freely bent along with the shaft (210) according to the structure of the conduit body (100).

나선형 수차(220)는 유동하는 유체로부터 압력을 받아 샤프트(210)를 기준으로 회전할 수 있다. 그러나 샤프트(210)에 가해지는 동력에 의해 나선형 수차(220)는 회전할 수 있다. 이경우 나선형 수차(220)는 유체의 유동성을 높인다.The spiral turbine (220) can rotate around the shaft (210) by receiving pressure from the flowing fluid. However, the spiral turbine (220) can rotate by power applied to the shaft (210). In this case, the spiral turbine (220) increases the fluidity of the fluid.

지지부(270)는 베어링하우징(271), 그리고 탄성로드(272)를 포함한다.The support member (270) includes a bearing housing (271) and an elastic rod (272).

베어링하우징(271)은 샤프트(210)의 일단과 타단에 각각 배치되어 샤프트(210)를 회전할 수 있게 지지하고 있다. 베어링하우징은 부싱일 수 있다.A bearing housing (271) is arranged at one end and the other end of the shaft (210) respectively to support the shaft (210) so that it can rotate. The bearing housing may be a bushing.

탄성로드(272)는 베어링하우징(271)의 외부 둘레에서 원주 방향을 따라 배열되어 있다. 배열된 탄성로드(272)들은 기설정된 길이와 굵기를 갖으며 늘어나고 줄어들 수 있는 고무 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 탄성로드(272)는 길이가 늘고 줄어들 수 있는 텔레스코픽(telescopic)으로 형성될 수도 있다.The elastic rods (272) are arranged along the circumference of the outer periphery of the bearing housing (271). The arranged elastic rods (272) have a preset length and thickness and can be made of rubber or the like that can expand and contract. However, the elastic rods (272) can also be formed in a telescopic shape that can expand and contract in length.

고정부(260)는 샤프트(210)의 일단과 타단에 배치되어 탄성로드(272)와 연결되어 있다. 고정부(260)는 탄성밴드 따위로 만들어질 수 있다. 고정부(260)는 다목적 발전 펌프(200)가 관거본체(100)의 내부에 삽입된 상태에서 관거본체(100)의 지름 치수에 맞게 수축될 수 있다. 이때 고정부(260)의 외부 둘레는 관거본체(100)의 내부 둘레에 밀착되어 다목적 발전 펌프(200)는 관거본체(100)의 내부에 고정될 수 있다.The fixed part (260) is arranged at one end and the other end of the shaft (210) and connected to the elastic rod (272). The fixed part (260) can be made of an elastic band or the like. The fixed part (260) can be contracted to fit the diameter of the pipe body (100) while the multipurpose power generation pump (200) is inserted into the inside of the pipe body (100). At this time, the outer circumference of the fixed part (260) is in close contact with the inner circumference of the pipe body (100), so that the multipurpose power generation pump (200) can be fixed to the inside of the pipe body (100).

미끌림방지부재(280)는 고정부(260)의 외부 둘레를 따라 배열되어 있다. 미끌림방지부재(280)는 고무패드 따위로 만들어질 수 있다. 고무패드는 접착력을 갖는다. 미끌림방지부재(280)는 관거본체(100)의 내부 둘레에 접착 고정되어 고정부(260)가 관거본체(100)의 내부 둘레에서 미끄러지지 않고 고정되도록 한다.The anti-slip member (280) is arranged along the outer perimeter of the fixed member (260). The anti-slip member (280) can be made of a rubber pad or the like. The rubber pad has adhesive strength. The anti-slip member (280) is adhesively fixed to the inner perimeter of the pipe main body (100) so that the fixed member (260) is fixed without slipping on the inner perimeter of the pipe main body (100).

발전 겸용 모터(230)는 샤프트(210)의 일단에 배치되어 동력 연결되어 있다. 발전 겸용 모터(230)는 발전기 또는 구동모터일 수 있다. 이에 관거본체(100)를 유동하는 유체의 압력에 의해 나선형 수차(220)가 회전하면 발전 겸용 모터(230)는 샤프트(210)의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환 전기 에너지를 생산할 수 있다.A power generation motor (230) is placed at one end of the shaft (210) and is connected to the power source. The power generation motor (230) may be a generator or a driving motor. Accordingly, when the spiral water turbine (220) rotates due to the pressure of the fluid flowing through the conduit body (100), the power generation motor (230) can convert the rotational kinetic energy of the shaft (210) into electrical energy to produce electrical energy.

그러나 발전 겸용 모터(230)는 회전력을 발생시켜 샤프트(210)를 회전시킬 수 있고 이때 나선형 수차(220)는 유체의 유동성을 높여 관거본체(100)에서 유체의 배수성을 높인다.However, the power generation and power generation motor (230) can generate rotational force to rotate the shaft (210), and at this time, the spiral turbine (220) increases the fluidity of the fluid and improves the drainage of the fluid in the conduit body (100).

축전지(240)는 발전 겸용 모터(230)와 연결되어 있으며 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있다. 또한 축전지(240)는 발전 겸용 모터(230)가 구동모터로 사용되는 경우 전원을 공급할 수 있다.The storage battery (240) is connected to the power generation motor (230) and can store the generated electric energy. In addition, the storage battery (240) can supply power when the power generation motor (230) is used as a driving motor.

센서부(250)는 관거본체(100)의 내부에 배치되어 있다. 센서부(250)는 관거본체(100)의 상하 방향에서 하단을 기준을 1/2 범위를 벗어나지 않는다. 센서부(250)는 관거본체(100)를 유동하는 유체의 유량을 감지한다. 이에 센서부(250)에서 감지된 유량이 설정 값 미만이면 발전 겸용 모터(230)는 발전기 역할을 하여 전기 에너지를 생산한다. 그러나 센서부(250)에서 감지된 유량이 설정 값을 초과하면 발전 겸용 모터(230)는 구동모터 역할을 하여 전기 샤프트(210)에 회전력을 전달하여 나선형 수차(220)를 회전시킨다. 이때 나선형 수차(220)는 관거본체(100)의 유체에 압력을 가하여 유체 배수성을 높인다.The sensor unit (250) is arranged inside the pipe body (100). The sensor unit (250) does not exceed 1/2 of the range based on the lower end in the vertical direction of the pipe body (100). The sensor unit (250) detects the flow rate of the fluid flowing in the pipe body (100). Accordingly, if the flow rate detected by the sensor unit (250) is less than a set value, the power generation motor (230) acts as a generator to produce electric energy. However, if the flow rate detected by the sensor unit (250) exceeds the set value, the power generation motor (230) acts as a driving motor to transmit rotational force to the electric shaft (210) to rotate the spiral turbine (220). At this time, the spiral turbine (220) applies pressure to the fluid in the pipe body (100) to increase the fluid drainage.

한편, 발전 겸용 모터(230)에는 견인부(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 견인부는 맨홀부(110)를 통해 지상으로 노출될 수 있다. 견인부()는 다목적 발전 펌프(200)의 분실 또는 관거본체(100)에서 다목적 발전 펌프(200)를 인출할 때 사용할 수 있다.Meanwhile, a traction unit (not shown) is connected to the power generation and combined motor (230). The traction unit can be exposed to the ground through the manhole unit (110). The traction unit () can be used when the multipurpose power generation pump (200) is lost or when the multipurpose power generation pump (200) is withdrawn from the pipe main body (100).

또한, 발전 겸용 모터(230)에는 축전지(240)와 전기적으로 연결된 GPS가 배치될 수 있다. 관리 운영자는 GPS를 통해 다목적 발전 펌프(200)의 위치를 확인하여 작동 및 발전 상태를 확인할 수 있다.In addition, a GPS electrically connected to a battery (240) may be placed in the power generation motor (230). The management operator can check the location of the multipurpose power generation pump (200) through the GPS and check the operation and power generation status.

다음은 도 1 내지 도 4를 다시 참고하여 위에서 설명한 다목적 발전 펌프의 작용에 대하여 설명한다.The following describes the operation of the multipurpose power generation pump described above with reference again to FIGS. 1 to 4.

맨홀부(110)를 통해 관거본체(100)의 내부로 고정부(260)를 수축한 상태에서 다목적 발전 펌프(200)를 삽입할 수 있다. 수축된 고정부(260)는 원상태로 팽창하면서 관거본체(100)의 내부 둘레와 접하며 미끌림방지부재(280)는 관거본체(100)의 내부 둘레와 접하여 접착될 수 있다. 이에 다목적 발전 펌프(200)는 관거본체(100)에 고정될 수 있다.The multipurpose power generation pump (200) can be inserted into the interior of the pipe body (100) through the manhole (110) with the fixed part (260) contracted. The contracted fixed part (260) expands to its original state and comes into contact with the inner circumference of the pipe body (100), and the anti-slip member (280) can be bonded to the inner circumference of the pipe body (100). Accordingly, the multipurpose power generation pump (200) can be fixed to the pipe body (100).

고정부(260)가 수축된 상태로 관거본체(100)에 삽입되고 이후 원상태로 팽창하면서 관거본체(100)의 내부 둘레에 고정된다. 이에 다양한 직경의 관거본체(100)에 다목적 발전 펌프(200)를 설치 고정할 수 있다.The fixed part (260) is inserted into the pipe body (100) in a contracted state and then expanded to its original state and fixed to the inner circumference of the pipe body (100). Accordingly, a multipurpose power generation pump (200) can be installed and fixed to a pipe body (100) of various diameters.

한편, 샤프트(210)와 연결된 탄성로드(272)의 길이가 가변되면서, 샤프트(210), 나선형 수차(220), 발전 겸용 모터(230) 및 축전지(240) 등은 자중에 의해 관거본체(100)의 하부로 처질 수 있으며 이때 나선형 수차(220)의 하부측 일부분은 관거본체(100)의 내부 둘레와 접할 수 있다. 이에 소량의 유량에도 나선형 수차(220)는 유체로부터 압력을 받을 수 있다.Meanwhile, as the length of the elastic rod (272) connected to the shaft (210) is varied, the shaft (210), the spiral turbine (220), the power generation motor (230), and the battery (240) may sag to the lower part of the conduit body (100) due to their own weight, and at this time, a part of the lower side of the spiral turbine (220) may come into contact with the inner circumference of the conduit body (100). Accordingly, even with a small amount of flow rate, the spiral turbine (220) may receive pressure from the fluid.

그리고 센서부(250)는 발전 겸용 모터(230)와 통신할 수 있는 상태가 될 수 있다. 센서부(250)는 관거본체(100)를 유동하는 유체의 유량을 센싱한다.And the sensor unit (250) can be in a state where it can communicate with the power generation and motor (230). The sensor unit (250) senses the flow rate of the fluid flowing through the pipe body (100).

관거본체(100)를 유동하는 유체는 나선형 수차(220)에 압력을 가할 수 있으며, 나선형 수차(220)는 샤프트(210)를 기준으로 회전할 수 있다. 이때 발전 겸용 모터(230)는 샤프트(210)를 통해 입력된 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기 에너지를 생산하고, 축전지(240)는 생산된 전기 에너지를 저장한다(센서부에서 감지한 유량이 설정 값 미만일때).The fluid flowing through the main body (100) can apply pressure to the spiral turbine (220), and the spiral turbine (220) can rotate based on the shaft (210). At this time, the power generation motor (230) converts the rotational kinetic energy input through the shaft (210) into electrical energy to produce electrical energy, and the battery (240) stores the produced electrical energy (when the flow rate detected by the sensor unit is less than the set value).

그러나 센서부(250)에서 감지한 유량이 설정 값을 초과하면 발전 겸용 모터(230)는 구동모터로 전환되어 샤프트(210)를 회전시킬 수 있다. 이때 나선형 수차(220)는 샤프트(210)를 따라 회전하면서 유체에 압력을 가하여 유체의 유동성을 향상시킨다. 이에 관거본체(100)를 유동하는 유체의 배수력이 높아질 수 있다.However, if the flow rate detected by the sensor unit (250) exceeds the set value, the power generation motor (230) can be switched to a driving motor to rotate the shaft (210). At this time, the spiral water turbine (220) rotates along the shaft (210) and applies pressure to the fluid to improve the fluidity of the fluid. Accordingly, the drainage capacity of the fluid flowing through the pipe body (100) can be increased.

아울러, 나선형 수차(220)가 유체에 압력을 가하므로 부유물질의 배수 또한 용이하여 부유물질에 의한 관거본체(100)의 막힘을 예방할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the spiral turbine (220) applies pressure to the fluid, it is easy to drain floating substances, which has the effect of preventing clogging of the pipe body (100) due to floating substances.

본 실시예에 따르면 나선형 수차(220)를 관거본체(100)의 과잉수 배수를 위한 펌프로 활용하기 위해 구동모터로 이용하고, 관거본체를 유동하는 유체물로부터 전기 에너지를 생산하기 위해 발전기로 이용할 수 있어 다목적 발전 펌프(200)를 다기능으로 사용할 수 있는 효과가 있다.According to this embodiment, the spiral water turbine (220) can be used as a driving motor to drain excess water from the pipe body (100) and can be used as a generator to produce electric energy from the fluid flowing through the pipe body, thereby enabling the multipurpose power generation pump (200) to be used for multiple purposes.

본 실시예에 따르면, 유체로부터 압력을 받는 부분을 나선형 수차(220)로 형성함으로써 부유물 따위가 걸리지 않아 다목적 발전 펌프(200)를 부유물이 많은 자연하천, 하수관거, 도심지 유출구, 저유량의 하천 등에 적용할 수 있어 사용성이 광범위해지는 효과가 있다.According to this embodiment, since the part that receives pressure from the fluid is formed as a spiral turbine (220), floating matter and the like do not get caught, so the multipurpose power generation pump (200) can be applied to natural rivers with a lot of floating matter, sewers, urban drains, low-flow rivers, etc., thereby increasing usability.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

1: 관거 100: 관거본체
110: 맨홀부 200: 다목적 발전 펌프
210: 샤프트 220: 나선형 수차
230: 발전 겸용 모터 240: 축전지
250: 센서부 260: 고정부
270: 지지부 271: 베어링하우징
272: 탄성로드 280: 미끌림방지부재1: Pipe 100: Pipe body
110: Manhole 200: Multipurpose power generation pump
210: Shaft 220: Spiral water wheel
230: Generator and motor 240: Battery
250: Sensor part 260: Fixed part
270: Support 271: Bearing housing
272: Elastic rod 280: Anti-slip member

Claims (5)

샤프트,
상기 샤프트의 길이 방향을 따라 배치되어 있고 유체로부터 압력을 받아 상기 샤프트와 함께 회전할 수 있는 나선형 수차,
상기 샤프트와 연결되어 있는 발전 겸용 모터,
상기 발전 겸용 모터와 연결되어 있는 축전지,
상기 발전 겸용 모터와 연결되어 있고 관거를 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 센서부,
상기 샤프트의 일단과 타단에 배치되어 있고 직경이 탄성적으로 가변될 수 있으며 관거의 내부에 밀착 고정될 수 있는 고정부 및
상기 고정부와 상기 샤프트를 연결하는 지지부
를 포함하며,
상기 지지부는 상기 나선형 수차의 일부분이 상기 고정부의 중앙에서 자중에 의해 상기 관거의 내부 둘레와 접하도록 길이가 가변될 수 있는
다목적 발전 펌프.shaft,
A spiral turbine arranged along the length of the shaft and capable of rotating together with the shaft under pressure from a fluid,
A generator/generator motor connected to the above shaft,
A battery connected to the above-mentioned power generation motor,
A sensor unit connected to the above-mentioned power generation and combined motor and capable of measuring the flow rate of the fluid flowing through the pipe;
A fixing member arranged at one end and the other end of the above shaft, the diameter of which can be elastically changed, and which can be tightly fixed to the inside of the conduit; and
Supporting member connecting the above fixed member and the above shaft
Including,
The above support member can be varied in length so that a part of the above spiral turbine comes into contact with the inner circumference of the conduit by its own weight at the center of the above fixing member.
Multipurpose power generation pump. 제1항에서,
상기 발전 겸용 모터는 상기 센서부에서 측정된 상기 관거의 유량이 설정 값 미만이면 상기 나선형 수차의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 상기 축전지에 저장하고 측정된 상기 관거의 유량이 설정 값을 초과하면 상기 나선형 수차를 회전시켜 상기 나선형 수차가 유체에 압력을 가하여 배수되도록 하는
다목적 발전 펌프.In paragraph 1,
The above-mentioned power generation and combined motor converts the rotational kinetic energy of the spiral turbine into electrical energy and stores it in the battery when the flow rate of the pipe measured by the sensor section is less than the set value, and rotates the spiral turbine when the measured flow rate of the pipe exceeds the set value so that the spiral turbine applies pressure to the fluid to drain it.
Multipurpose power generation pump. 제1항에서,
상기 고정부의 외부 둘레에 간격을 두고 배치된 미끌림방지부재를 더 포함하는 다목적 발전 펌프.In paragraph 1,
A multipurpose power generation pump further comprising anti-slip members spaced apart from each other around the outer periphery of the above-mentioned fixed portion. 제1항에서,
상기 지지부는
상기 샤프트의 일단과 타단을 각각 회전 가능하게 지지하는 베어링하우징, 그리고
상기 베어링하우징에서 돌출되어 상기 고정부와 연결된 복수의 탄성로드
를 포함하는
다목적 발전 펌프.In paragraph 1,
The above support
A bearing housing that rotatably supports one end and the other end of the shaft, and
A plurality of elastic rods protruding from the above bearing housing and connected to the above fixed part
Including
Multipurpose power generation pump. 제1항 내지 제4항 중 선택된 어느 한 항에 정의되어 있는 다목적 발전 펌프,
상기 다목적 발전 펌프가 배치되어 있는 관거본체 및
상기 관거본체와 연결되어 있는 맨홀부
를 포함하는 관거.A multipurpose power generation pump defined in any one of claims 1 to 4,
A pipe body in which the above multipurpose power generation pump is placed and
Manhole part connected to the above pipe body
A pipe containing:
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