KR200352097Y1 - 자가발전기를 갖춘 조명기구가 설치된 교량 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교량에 관한 것이며 보다 상세하게는 교량에 설치된 조명기구의 발광을 위해 공급되어야 할 전원이 자가발전으로 만족되도록 한 자가발전기를 갖춘 조명기구가 설치된 교량에 관한 것으로, 하천의 횡단방향으로 일렬배치되는 다수의 교각과, 이 교각을 따라 상면으로 조적되는 상판과, 교각과 상판 간을 완충하는 교좌 및, 상기 상판 및/또는 교각의 소정위치에 설치되는 조명기구가 포함된 교량에 있어서, 상기 상판의 저면에 하방으로 밀착되고 내부에 소정공간을 갖는 케이스와, 케이스의 내부공간에서 세로방향으로 형성된 가이드레일과, 가이드레일에 유동가능하게 연결되어 외부 진동에 따라 상하로 승강되는 영구자석과, 영구자석의 상면 및 저면에서 상기 케이스와의 탄성연결을 각각 매개하는 상단스프링 및 하단스프링과, 상기 영구자석을 감싸듯 위치되어 영구자석의 이동에 따른 자기장변화에 유도전류가 발생되는 코일과, 코일에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류회로로 구성되는 다수의 발전기와; 상기 상판의 저면에 밀착되면 내부에 소정공간을 갖는 외곽틀과; 상기 외곽틀에 배치되며, 상기 발전기로부터 공급된 전기를 필요한 전압으로 변환하여 일정하게 유지시키는 변압기와; 상기 외곽틀에 배치되며, 변압기로부터 공급된 전기로 충전지를 충전시키는 충전기와; 상기 외곽틀에 배치되며, 상기 조명기구로 전원을 공급하는 충전지; 및, 상기 변압기, 충전기, 및 충전지가 상판의 진동으로부터 보호되도록, 상기 외곽틀과의 결합을 매개하는 완충기구;가 더 포함된 것이다.

Description

자가발전기를 갖춘 조명기구가 설치된 교량{Bridge having independent power plants for illuminator}

본 고안은 교량에 관한 것이며 보다 상세하게는 교량에 설치된 조명기구의 발광을 위해 공급되어야 할 전원이 자가발전으로 만족되도록 한 자가발전기를 갖춘 조명기구가 설치된 교량에 관한 것이다.

도 1(종래 교량의 모습을 도시한 사시도)에 도시된 바와 같이, 종래 교량은 차량 또는 보행자가 배와 같은 운송수단에 의존할 필요없이 하천을 직접 건널 수 있도록 건축되는 구조물로써, 이웃하는 교각들과 일정간격으로 일렬배치되는 다수의 교각(30)과, 이 교각(30)의 상면에 얹혀져 차량(C) 및 보행자가 통행할 수 있도록 차도(10a) 및/또는 인도(10b)로 구분되어 조적되는 상판(10)과, 상판(10)이 받는 충격을 완충하면서 뒤틀림에 의한 파손을 최소화시키도록 상기 교각(30)과 상판(10) 사이에 샌드위치형으로 배치되는 교좌(20)로 크게 구성된다.

이때, 상기 상판(10) 상면에는, 차량(C) 및 보행자의 통행안전을 위해 양쪽 가장자리를 따라 입설되는 가드레일(10c)이 더 포함될 수 있다.

이러한 구조를 갖는 교량은 도심지를 가로지르는 하천에 주로 건축되므로, 차량통행이 빈번하다. 따라서, 야간 운전자의 안전운행을 위해 다수의 가로등이 설치되어 차도를 직접 조명하는 한편, 도심지 교량에 대한 야경미화를 위해 장식용 조명기구가 다수 설치되어 하천을 조명하거나 교량의 외곽면을 다양한 색상으로 조명하고 있다.

하지만, 상기 조명기구 또는 가로등의 발광을 위해 공급되는 전원은 외부로부터 유입되는 공공전원으로서, 종래에는 상술된 효과를 얻기 위해 적지 않은 전력이 소비되었다.

한편, 교량은 콘크리트재질의 바닥판과, 이 콘크리트가 타설되며 이를 지지하는 철재 프레임 및 바닥틀 등으로 되는데, 특히 상기 콘크리트 재질은 탄성이 매우 약해 작은 외력으로도 쉽게 균열되거나 파손될 수 있다. 따라서, 상기 교좌(20)를 통해 상기 바닥판이 외력에 저항하지 않고 가해지는 외력에 따라 미소하게 흔들리도록 되어, 현실적으로는 차량통행 시 적지 않은 진동이 발생되며, 교량을 통과하는 보행자는 차량통행으로 인한 교량의 떨림을 충분히 느낄 수 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 야간에 교량 상의 도로를 조명하거나, 도심지의 야경미화를 개선하기 위해 상판 또는 교각에 설치되는 조명기구의 발광에 필요한 전원을 자급하고, 이로인한 공공전원의 절약을 도모하는 자가발전기를 갖춘 조명기구가 설치된 교량을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 교량의 모습을 도시한 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 교량을 도시한 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 교량의 일부를 도시한 부분 단면도,

도 4a는 본 고안에 따른 발전기의 단면도,

도 4b는 본 고안에 따른 발전기의 통전상태를 개략적으로 도시한 회로도이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

10 ; 상판 10a ; 차도

10b ; 인도 10c ; 가드레일

11 ; 바닥판 12 ; 바닥틀

13 ; 주트러스 20 ; 교좌

30 ; 교각 40 ; 조명기구

100 ; 전원공급수단 110 ; 완충기구

121 ; 충전기 122 ; 충전지

130 ; 외곽틀 133 ; 전달판

140, 140', 140" ; 발전기 141 ; 케이스

142 ; 영구자석 143 ; 상단스프링

144 ; 하단스프링 145 ; 유도코일

146 ; 가이드레일 147 ; 정류회로

150 ; 변압기 C ; 차량

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은,

하천의 횡단방향으로 일렬배치되는 다수의 교각과, 이 교각을 따라 상면으로 조적되는 상판과, 교각과 상판 간을 완충하는 교좌 및, 상기 상판 및/또는 교각의 소정위치에 설치되는 조명기구가 포함된 교량에 있어서,

상기 상판의 저면에 하방으로 밀착되고 내부에 소정공간을 갖는 케이스와, 케이스의 내부공간에서 세로방향으로 형성된 가이드레일과, 가이드레일에 유동가능하게 연결되어 외부 진동에 따라 상하로 승강되는 영구자석과, 영구자석의 상면 및 저면에서 상기 케이스와의 탄성연결을 각각 매개하는 상단스프링 및 하단스프링과, 상기 영구자석을 감싸듯 위치되어 영구자석의 이동에 따른 자기장변화에 유도전류가 발생되는 코일과, 코일에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류회로로 구성되는 다수의 발전기와;

상기 상판의 저면에 밀착되면 내부에 소정공간을 갖는 외곽틀과;

상기 외곽틀에 배치되며, 상기 발전기로부터 공급된 전기를 필요한 전압으로 변환하여 일정하게 유지시키는 변압기와;

상기 외곽틀에 배치되며, 변압기로부터 공급된 전기로 충전지를 충전시키는 충전기와;

상기 외곽틀에 배치되며, 상기 조명기구로 전원을 공급하는 충전지; 및,

상기 변압기, 충전기, 및 충전지가 상판의 진동으로부터 보호되도록, 상기 외곽틀과의 결합을 매개하는 완충기구;

가 더 포함된 것이다.

이하 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 교량을 도시한 측면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 교량의 일부를 도시한 부분 단면도인바 이를 참조하여 설명한다.

본 고안에 따른 전원공급수단(100)은 상판(10) 저면에 밀착고정되면서 상판(10)으로의 차량통행으로 발생되는 진동력을 효과적으로 흡수할 수 있도록 된다.

일반적으로, 교량의 상부를 이루는 상판(10)은, 교각(30)과 이웃하는 다른 교각(30) 간을 연결하는 금속재질의 바닥틀(12)과, 바닥틀(12)이 받는 하중을 분산지지하는 주트러스(13 : 가로보, 세로보) 및, 좌우의 주트러스(13)를 연결하여 수평하중에 대해 저항하는 브레이싱(미도시됨)으로 구성되며, 상판(10)의 상면으로는 콘크리트, 아스팔트, 또는 아스콘 등이 타설되어 형성된 바닥판(11)을 더 포함하게 된다. 이때, 상술된 바와 같이, 상판(10)은 이웃하는 교각(30)들 간에 조적될 수 있도록 한 블럭단위로 이루어지며, 교량의 통행물 중 교각(30)에 직접적인 큰 하중을 가하는 차량(C)의 통행로인 차도(10a)는 중심부분에 배치되므로, 한 블럭의 상판(10)에서 발생되는 흔들림은 작지 않다.(파동의 형상을 생각하면 쉽게 이해할 수 있다.) 또한, 탄성이 극히 작은 상기 바닥판(11)은 충격에 대한 탄성이 우수한 금속재 바닥틀(12)에 의해 지지되므로, 바닥틀(12)의 하부에서 발생되는 흔들림은 전력을 생산하기에 충분한 외력을 갖게 된다.

한편, 상기 전원공급수단(100)은, 상술된 외력을 직접 받아 발전하는 다수의 발전기(140)과, 이 발전기(140)로부터 발전된 전기를 받아 상기 조명기구(40)의 발광에 필요한 전압으로 변압하는 한편 이를 일정하게 유지시키는 변압기(150)와, 변압기(150)로부터 제공받는 전기로 충전지(122)를 충전시키는 충전기(121) 및, 충전지(122)를 포함하며, 상기 발전기(140), 변압기(150), 충전지(122) 및 충전기(121)를 감싸 보호하는 외곽틀(130)이 더 포함될 수 있다.

일반적으로, 상기 외곽틀(130)은 외력에 대한 내구성이 작아 파손의 우려가 있는 변압기(150), 충전지(122), 충전기(121)를 상판(10)의 진동으로부터 보호하며 이를 위해, 상기 변압기(150), 충전기(121) 및 충전지(122)는 상기 바닥틀(12)의 저면이 아닌 외곽틀(130)에 고정되되 별도의 완충기구(110)를 매개로 부착되어 보호되는 것이 바람직하다.

반면, 상기 발전기(140)는 가능한한 상판(10)의 흔들림에 충분히 노출되어야 하므로, 상기 바닥틀(12)의 저면에 직접 밀착되어야 한다. 일반적으로, 상기 발전기(140)는 다수개가 병렬로 연결되어 상기 변압기(150)로 발전된 전기를 유입시키므로, 다수의 발전기(140)를 총괄할 수 있도록 다수의 발전기(140)들이 하방으로 밀착고정되고 발전기(140)들이 밀착되는 면의 대항면은 바닥틀(12)의 저면에 고정되는 전달판(133)이 더 포함될 수 있다.

도 3에 도시된 도면에서는 외곽틀(130)이 발전기(140), 변압기(150), 충전지(122), 충전기(121)를 모두 감싸는 것으로 하였지만, 이는 본 고안에 따른 일실시예이며 상기 외곽틀(130)은 상기 변압기(150), 충전지(122), 충전기(121)의보호를 위해 이들이 직접적으로 바닥틀(12)과 밀착되지 않도록 하는데 주 목적이 있음을 명확히 밝혀둔다. 즉, 상기 변압기(150), 충전지(122), 충전기(121)는 외곽틀(130)을 통해 상기 바닥틀(12)과 간접 결합된다.

도 4a는 본 고안에 따른 발전기의 단면도이고, 도 4b는 본 고안에 따른 발전기의 통전상태를 개략적으로 도시한 회로도인바 이를 참조하여 설명한다.

상기 발전기(140)는, 통행차량으로부터 흡수된 진동력이 관성에 의한 영구자석(146)의 떨림을 야기하여 전류를 유도한다는 원리가 응용된 것으로, 이를 위해, 내부에 소정공간을 갖는 케이스(141)와, 케이스(141)의 내구공간에서 세로방향으로 형성된 가이드레일(146)과, 가이드레일(146)에 유동가능하게 연결되어 외부 진동에 따라 상하로 승강되는 영구자석(142)과, 영구자석(142)의 상면 및 저면에서 상기 케이스(141)와의 탄성연결을 각각 매개하는 상단스프링(143) 및 하단스프링(144)과, 상기 영구자석(142)을 감싸듯 위치되어 영구자석(142)의 이동에 따라 발생되는 자기장에 의해 유도전류가 발생되어지는 코일(145)과, 코일(145)에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류회로(147)로 구성되고, 상기 전달판의 하방에 병렬로 밀착연결된다.

즉, 상기 발전기(140)는 영구자석이 자기장을 발산하면서 코일내부를 평행하게 왕복하면, 자기장의 세기가 변하면서 이에 상응하는 전류가 코일에 유도된다는 원리가 적용된 것으로, 진동력을 흡수한 전달판(133)이 진동하면서 상기 케이스(141)와 더불어 진동시키면 가이드레일(142)로 유동가능하게 고정된 영구자석(142)이 상기 스프링(143, 144)으로 인해 관성에 의한 상대운동을 하게 되고, 이는 코일(145) 내부의 자기장을 변화시켜 전류를 유도하게 된다. 한편, 상기 스프링(143, 144)은 전달판(133)으로 더이상의 진동력이 제공되지 않아도 영구자석(142)의 운동을 지속시켜 발전을 유지하도록 한다. 따라서, 스프링(143, 144)의 탄성율은 미세한 진동도 감지할 수 있는 고감도를 가진 것일수록 바람직할 것이다.

한편, 상기된 구조를 갖는 본 고안에 따른 발전기(140)는 교류전류를 발생시키므로, 이를 충전지(122)를 충전시키기 위해 요구되는 직류전류로 변환하는 정류회로(147)가 설치되어야 한다. 이러한 정류회로(147)는 다양한 것들이 적용될 수 있지만 본 고안에서는 사이리스터와 같은 간단한 정류소자가 이용되었다.

계속해서, 상기 발전기(140)의 발전용량은 조명기구(40)를 발광시킬만큼 충분하지 못하므로, 하나이상의 발전기(140)가 병렬연결로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 변압기(150)는 발전기(140, 140', 140")들로부터 공급된 전기를 받아 충전기(121)의 구동에 요구되는 전압으로 변압한 후, 이를 지속적으로 안정되게 공급할 수 있도록 하는 것이다.

상기 충전기(121) 및 충전지(122)는 변압기(132)로부터 공급된 전기를 받아 구동되면서 조명기구(40)의 발광에 필요한 전기를 안정적으로 공급한다. 일반적으로 상기 충전기(121) 및 충전지(122)는 다양하게 변형실시될 수 있으며, 그 내부구조는 본 고안의 청구범위가 아니므로 여기서는 구체적인 설명은 피하기로 한다. 또한, 이하에 기술되는 청구범위를 벗어나지 않은 범위내에서는 다양하게 변형실시될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

이상 상기와 같은 본 고안에 따르면, 상판 저면에 밀착된 다수의 발전기가 차량통행 시 발생되는 진동력을 흡수하여 조명기구의 발광에 필요한 전원을 공급할 수 있고, 이를 통해 공공전원을 절약하여 다른 용도로 활용할 수도 있게 된다.

Claims (1)

1. 하천의 횡단방향으로 일렬배치되는 다수의 교각과, 이 교각을 따라 상면으로 조적되는 상판과, 교각과 상판 간을 완충하는 교좌 및, 상기 상판 및/또는 교각의 소정위치에 설치되는 조명기구가 포함된 교량에 있어서,

   상기 상판의 저면에 하방으로 배치되고 내부에 소정공간을 갖는 케이스와, 케이스의 내부공간에서 세로방향으로 형성된 가이드레일과, 가이드레일에 유동가능하게 연결되어 외부 진동에 따라 상하로 승강되는 영구자석과, 영구자석의 상면 및 저면에서 상기 케이스와의 탄성연결을 각각 매개하는 상단스프링 및 하단스프링과, 상기 영구자석을 감싸듯 위치되어 영구자석의 이동에 따른 자기장변화에 유도전류가 발생되는 코일과, 코일에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류회로로 구성되는 다수의 발전기와;

   소정의 면적을 갖는 평판형상으로 저면으로는 상기 발전기들이 하방으로 밀착고정되고, 상면은 상기 상판의 저면에 밀착되어 다수의 상기 발전기를 일체로 결합시키는 전달판과;

   상기 상판의 저면에 밀착되면 내부에 소정공간을 갖는 외곽틀과;

   상기 외곽틀에 배치/고정되며, 상기 발전기로부터 공급된 전기를 필요한 전압으로 변환하여 일정하게 유지시키는 변압기와;

   상기 외곽틀에 배치/고정되며, 변압기로부터 공급된 전기로 충전지를 충전시키는 충전기와;

   상기 외곽틀에 배치/고정되며, 상기 조명기구로 전원을 공급하는 충전지; 및,

   상기 변압기, 충전기, 및 충전지가 상판의 진동으로부터 보호되도록, 상기 외곽틀과의 결합을 매개하는 완충기구;

   가 더 포함된 것을 특징으로 하는 자가발전기를 갖춘 조명기구가 설치된 교량.