KR100475301B1 - 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벤트(토출구)에서 토출되는 공기의 양을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정밀한 토출공기량의 측정이 요구되는 자동차의 에어컨 덕트 시스템, 컴퓨터 CPU 등을 냉각하기 위한 소형 송풍기, 건축물의 실내 공기조화 및 환기장치의 에어덕트로부터 토출되는 공기의 양을 정밀하고 신속하게 측정하고 용이하게 휴대할 수 있도록 하여 사용하기에 편리한 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타에 관한 것이다.
본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타는 전방이 개구되어 있고 측면에 공기유출구(11a)가 형성되어 있는 원통형 케이스후방부(11)와 상기 원통형 케이스후방부(11)의 전방에 착탈가능하게 결합되는 것으로서 전방에 공기유입구(12a)가 형성되어 있는 원통형 케이스전방부(12)로 이루어져 있으며, 원통형 케이스전방부(12)와 원통형 케이스후방부(11)가 착탈구(13)에 의하여 분리, 결합되는 원통형 케이스(10), 상기 원통형 케이스(10)의 공기유입구(12a)와 공기가 토출되는 벤트(1)사이에 연결되는 플렉시블 덕트(20), 상기 원통형 케이스(10)의 내부전방에 설치되는 것으로서 유입되는 공기를 균일하게 정류하는 정류장치(30), 상기 정류장치(30)의 후방에 설치되는 것으로서 상기 원통형 케이스(10)의 내경과 대략 같은 크기의 외경을 갖으며 합성수지로 되어 있고 하나의 인덱스돌기(41a)와 하나 이상의 푸쉬버튼(41b)(41c)이 설치되어 있는 노즐고정판(41)과 노즐덮개(42)사이에 고정되며, 상기 노즐고정판(41)의 인덱스 돌기(41a)에 대응하는 부분에 인덱스 홀(40a)을 형성하고, 상기 푸쉬버튼(41b)(41c)에 대응하는 부분에 홀을 형성하거나, 홀을 형성하지 않음으로써 설치상태에서 푸쉬버튼(41b)(41c)의 온 또는 오프 신호에 의하여 그 크기가 자동으로 인식되는 노즐(40), 상기 플렉시블 덕트(20)의 선단부에 설치된 정압측정용 압력센서(50), 상기 노즐(40)의 전방과 후방에 설치되어 노즐(40)의 전, 후방의 차압을 측정하는 차압측정용 압력센서(51), 흐르는 공기의 온도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트(20)의 내부에 설치된 온도센서(52), 흐르는 공기의 습도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트(20)의 내부에 설치된 습도센서(53), 그리고 상기 플렉시블 덕트(20)의 선단부의 압력을 대기압으로 유지하기 위하여 플렉시블 덕트(20)를 흐르는 공기량을 조절하는 것으로서 원통형 케이스(10)의 끝단부에 설치되어 공기를 공기유출구(11a)로 유출시키는 송풍기(60)를 포함한다.

Description

토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타{PORTABLE AIR FLOW METER FOR MEASURING THE AMOUNT OF AIR TO BE FLOWED OUT}
본 발명은 벤트(토출구)에서 토출되는 공기의 양을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정밀한 토출공기량의 측정이 요구되는 자동차의 에어컨 덕트 시스템, 컴퓨터 CPU 등을 냉각하기 위한 소형 송풍기, 건축물의 실내 공기조화 및 환기장치의 에어덕트로부터 토출되는 공기의 양을 정밀하고 신속하게 측정하고 용이하게 휴대할 수 있도록 하여 사용하기에 편리한 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 에어컨 덕트 시스템, 컴퓨터 CPU 등을 냉각하기 위한 소형 송풍기, 건축물의 실내 공기조화 및 환기장치의 에어덕트로부터 토출되는 공기의 양은 일정수준 범위내에 있도록 하는 것이 요구되어진다.
예를 들어 자동차 에어컨 덕트 시스템에는 최종적으로 공기가 토출되는 벤트(vent)가 자동차 실내의 전면에 다수 구성된다. 이들 각각의 벤트에서 나오는 공기의 양은 규정에 맞도록 하여야 하는데 이를 위하여 우선 토출 공기량을 측정하는 측정장치를 사용하여 공기 토출량을 정확하게 측정하여야 한다. 따라서 토출공기량을 정밀하게 측정하는 장치가 요구되고 있는 실정이다.
공기는 점성유체의 특징을 가지고 있으므로 덕트 또는 팬으로부터 토출시에 필연적으로 경계층 영향을 받아 유체박리 또는 와류 현상을 초래하여 평균유속에 의한 공기량의 측정은 사실상 불가능하다. 종래 핫 와이어(hot wire)를 이용한 공기토출량 측정장치는 평균유속을 측정하는 것이 아니기 때문에 항상 과대한 유량을 나타나게 되어 정밀도에 있어서 오차가 최소 10%에서 12% 정도가 되어 실용성에서 많은 문제점을 가지고 있다.
또한 종래의 공기토출량 측정장치는 측정방법이 복잡하여 측정에 시간이 많이 소요되었을 뿐만 아니라 포터블(portable)하게 구성되어 있지 않아 사용하기에 매우 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 토출공기량 측정장치의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 토출되는 공기의 양을 정밀하고 신속하게 측정하고 용이하게 휴대할 수 있도록 하여 사용하기에 편리한 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타는 전방이 개구되어 있고 측면에 공기유출구가 형성되어 있는 원통형 케이스후방부와 상기 원통형 케이스후방부의 전방에 착탈가능하게 결합되는 것으로서 전방에 공기유입구가 형성되어 있는 원통형 케이스전방부로 이루어져 있으며, 원통형 케이스전방부와 원통형 케이스후방부가 착탈구에 의하여 분리, 결합되는 원통형 케이스, 상기 원통형 케이스의 공기유입구와 공기가 토출되는 벤트사이에 연결되는 플렉시블 덕트, 상기 원통형 케이스의 내부전방에 설치되는 것으로서 유입되는 공기를 균일하게 정류하는 정류장치, 상기 정류장치의 후방에 설치되는 것으로서 상기 원통형 케이스의 내경과 대략 같은 크기의 외경을 갖으며 합성수지로 되어 있고 하나의 인덱스돌기와 하나 이상의 푸쉬버튼이 설치되어 있는 노즐고정판과 노즐덮개사이에 고정되며, 상기 노즐고정판의 인덱스 돌기에 대응하는 부분에 인덱스 홀을 형성하고, 상기 푸쉬버튼에 대응하는 부분에 홀을 형성하거나, 홀을 형성하지 않음으로써 설치상태에서 푸쉬버튼의 온 또는 오프 신호에 의하여 그 크기가 자동으로 인식되는 노즐, 상기 플렉시블 덕트의 선단부에 설치된 정압측정용 압력센서, 상기 노즐의 전, 후방에 설치되어 노즐의 전, 후방의 차압을 측정하는 차압측정용 압력센서, 흐르는 공기의 온도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트의 내부에 설치된 온도센서, 흐르는 공기의 온도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트의 내부에 설치된 습도센서, 그리고 상기 플렉시블 덕트의 선단부의 압력을 대기압으로 유지하기 위하여 플렉시블 덕트를 흐르는 공기량을 조절하는 것으로서 원통형 케이스의 끝단부에 설치되는 송풍기를 포함한다.
이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타의 사용상태 단면도이며, 도 3은 본 발명의 에어플로메타의 구성요소인 노즐, 노즐 고정판 및 노즐 덮개의 분해사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타는 전방이 개구되어 있고 측면에 공기유출구(11a)가 형성되어 있는 원통형 케이스후방부(11)와 상기 원통형 케이스후방부(11)의 전방에 착탈가능하게 결합되는 것으로서 전방에 공기유입구(12a)가 형성되어 있는 원통형 케이스전방부(12)로 이루어져 있으며, 원통형 케이스전방부(12)와 원통형 케이스후방부(11)가 착탈구(13)에 의하여 분리, 결합되는 원통형 케이스(10), 상기 원통형 케이스(10)의 공기유입구(12a)와 공기가 토출되는 벤트(1)사이에 연결되는 플렉시블 덕트(20), 상기 원통형 케이스(10)의 내부전방에 설치되는 것으로서 유입되는 공기를 균일하게 정류하는 정류장치(30), 상기 정류장치(30)의 후방에 설치되는 것으로서 상기 원통형 케이스(10)의 내경과 대략 같은 크기의 외경을 갖으며 합성수지로 되어 있고 하나의 인덱스돌기(41a)와 하나 이상의 푸쉬버튼(41b)(41c)이 설치되어 있는 노즐고정판(41)과 노즐덮개(42)사이에 고정되며, 상기 노즐고정판(41)의 인덱스 돌기(41a)에 대응하는 부분에 인덱스 홀(40a)을 형성하고, 상기 푸쉬버튼(41b)(41c)에 대응하는 부분에 홀을 형성하거나, 홀을 형성하지 않음으로써 설치상태에서 푸쉬버튼(41b)(41c)의 온 또는 오프 신호에 의하여 그 크기가 자동으로 인식되는 노즐(40), 상기 플렉시블 덕트(20)의 선단부에 설치된 정압측정용 압력센서(50), 상기 노즐(40)의 전방과 후방에 설치되어 노즐(40)의 전, 후방의 차압을 측정하는 차압측정용 압력센서(51), 흐르는 공기의 온도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트(20)의 내부에 설치된 온도센서(52), 흐르는 공기의 습도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트(20)의 내부에 설치된 습도센서(53), 그리고 상기 플렉시블 덕트(20)의 선단부의 압력을 대기압으로 유지하기 위하여 플렉시블 덕트(20)를 흐르는 공기량을 조절하는 것으로서 원통형 케이스(10)의 끝단부에 설치되어 공기를 공기유출구(11a)로 유출시키는 송풍기(60)를 포함한다.
본 발명은 또한 원통형 케이스(10)의 하부에 각종 측정값이 디스플레이되는 LCD판(71) 및 각종 버튼들이 구성되어 있는 컨트롤박스(70)가 구성되어 있으며, 원통형 케이스(10)의 상부에는 휴대하기에 간편하도록 손잡이(80)가 구성되어 있다.
원통형 케이스(10)는 비교적 긴 길이의 원통형 케이스후방부(11)와 비교적 짧은 길이의 원통형 케이스전방부(12)가 다수의 착탈구(13)에 의하여 서로 착탈가능하게 결합되며, 노즐(40)을 교환하거나 센서를 교환할 때 용이하게 분리할 수 있도록 되어 있다. 원통형 케이스(10)는 내부상태를 외부에서 관찰할 수 있도록 투명한 재질의 합성수지로 형성하는 것이 바람직하다.
플렉시블 덕트(20)의 선단부는 공기가 토출되어 나오는 벤트(1)에 밀봉되게 접착시킬 수 있도록 되어 있다. 즉 플렉시블 덕트(20)의 선단부는 벤트(1)의 주위를 덮을 수 있고 플렉시블 덕트(20)가 연결될 수 있는 형상으로 형성되어 있고 그 전면에 탄성부재(21a)가 접착된 벤트접촉부(21)에 연결된다. 벤트접촉부(21)의 가장자리와 벤트(1) 주변은 접착테이프에 의하여 그 사이가 완전히 밀봉되도록 한다.
정류장치(30)는 다수의 구멍이 일정하게 형성된 두 개의 판을 연결한 것으로서 흐르는 공기의 유동을 정렬시키는 기능을 한다.
노즐(40)은 그 내부를 통과하는 공기량을 측정함으로써 벤트(1)에서 토출되는 공기량을 측정하기 위한 것으로서 금속으로 되어 있으며 벤트(1)의 토출공기량에 따라 적절한 크기의 것이 선택된다. 노즐(40)의 크기는 4종류를 구비하는 것이 바람직하다. 노즐(40)은 원통형 케이스(10)의 내경과 대략 같은 크기의 외경을 갖으며 합성수지로 된 노즐고정판(41)과 노즐덮개(42)사이에 고정되고 노즐고정판(41)을 원통형 케이스(10)에 삽입하여 설치한다. 이 때 노즐고정판(41)과 원통형 케이스(10)는 그 자체의 탄성에 의하여 서로간에 틈새 없이 결합된다.
노즐(40)의 크기는 자동으로 인식될 수 있도록 되어 있는데, 이를 위하여 노즐고정판(41)에 인덱스 돌기(41a)와 2개의 푸쉬버튼(41b)(41c)을 설치한다. 그리고 노즐(40)에는 상기 인덱스 돌기(41a)의 대응위치에 인덱스 홀(40a)을 형성하고 상기 2개의 푸쉬버튼(41b)(41c)의 대응위치에 각각 홀(40b)(40c)을 형성하거나, 일측의 푸쉬버튼(41b)의 대응위치에만 홀(40b)을 형성하고 타측의 푸쉬버튼(41c)의 대응위치에는 홀을 형성하지 않거나, 일측의 푸쉬버튼(41b)의 대응위치에는 홀을 형성하지 않고 타측의 푸쉬버튼(41c)의 대응위치에는 홀(40c)을 형성하거나, 또는 상기 2개의 푸쉬버튼(41b)(41c)의 대응위치에 각각 홀을 형성하지 않는다. 즉 4종류의 규격(내경)을 갖는 4개의 노즐(40)마다 홀(40b)(40c)의 형성을 다르게 하여 푸쉬버튼(41b)(41c)의 온/오프를 4형태로 나타나게 함으로써 노즐의 규격(내경)을 인식하도록 하고 있다.
노즐(40)과 노즐고정판(41)을 결합할 때는 노즐고정판(41)의 인덱스 돌기(41a)가 노즐(40)의 인덱스 홀(40a)에 삽입되도록 하여 결합되는데, 노즐(40)의 규격에 따라 노즐고정판(41)의 푸쉬버튼(41b)(41c)의 대응위치에 홀이 형성되어 있거나 홀이 형성되어 있지 않으므로 노즐의 종류에 따라 푸쉬버튼(41b)(41c)의 온/오프가 다르게 나타나므로 노즐의 규격(내경)을 인식할 수 있다.
송풍기(60)는 축중심에서 공기를 흡입하여 축직각방향으로 배출하는 팬을 사용하고 있으며, 원통형 케이스(10)의 공기유출구(11a)를 통하여 공기를 배출시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타는 다음과 같이 작용한다.
우선 원통형 케이스전방부(12)를 분리한 상태에서 벤트(1)의 공기토출량에 따른 적절한 규격의 노즐(40)을 선택하여 이를 원통형 케이스후방부(11)에 고정되어 있는 노즐고정판(41)에 결합한 후 노즐덮개(42)를 나사로 체결하여 노즐(40)을 고정한다. 이 때 노즐(40)의 규격은 노즐고정판(41)에 구성된 푸쉬버튼(41b)(41c)의 온/오프에 의하여 자동으로 인식된다.
그리고 정류장치(30)가 삽입되어 있는 원통형 케이스 전방부(12)를 착탈구(13)를 이용하여 원통형 케이스 후방부(11)에 결합한다.
이 상태에서 벤트접촉부(21)를 측정하고자 하는 벤트(1)의 주위에 접촉시킨 후 벤트접촉부(21)의 가장자리부와 벤트(1)주위사이에 접착테이프를 붙여 공기누출을 차단시킨다.
원래 벤트(1)에서 토출되는 공기는 대기압분위기에 토출되므로 벤트(1)에 근접한 플렉시블 덕트(20)내의 압력은 대기압을 유지시켜야 한다. 그러므로 정압측정용 압력센서(50)로부터의 신호에 의하여 벤트(1)에 근접한 부분의 압력을 측정하면서 송풍기(60)를 제어하여 공기량을 변화시켜 벤트(1)에 근접한 부분의 압력을 대기압이 되도록 한다.
다음에 컨트롤박스(70)내의 제어부에서는 노즐(40)의 입구와 출구에 설치된 차압측정용 압력센서(50)로부터의 차압과 온도센서(52)로부터의 온도에 의하여 노즐(40)을 통과하는 공기량을 계산한다.
공기량은 Q=(π×D2/4)×3600 ×[2gh/r]1/2 m3/hour 의 공식에 의하여 계산된다. 여기서 D는 노즐의 출구 내경[m], g는 중력가속도[9.8 m/sec2], h는 차압[mmH2O, Kg/m2]이다.
그리고 r은 공기의 비중량[Kg/m3]으로서, r=1.2931×[273/(273+t)]×[(P-0.37φPs)/760]의 공식에 의하여 계산된다. 여기서 t는 온도[℃], P는 대기압[mmHg], φ는 상대습도, Ps는 t℃의 포화수중기의 압력으로서 1로 계산한다.
상기와 같은 연산작용은 컨트롤박스(70)내에 구비되어 있는 제어부에 의하여 자동으로 행해지고 그 결과가 LCD 판(71)에 디스플레이된다. LCD 판(71)에는 상기 측정 공기량이외에도 각종 센서에서 측정한 차압, 정압, 온도, 대기압 등이 디스플레이된다.
본 발명은 상기와 같이 노즐(40)을 측정하는 공기의 양에 따라 적절한 크기의 것으로 신속하게 교체할 수 있으며 벤트(1)에서 공기가 토출되는 분위기를 그대로 재현하여 공기량을 측정하고 있을 뿐만 아니라, 공기의 온도와 습도까지 감안하여 측정하고 있으므로 정밀하게 공기량을 측정할 수 있다. 그리고 교체, 설치한 노즐(40)의 자동으로 인식하고 미리 저장되어 있는 프로그램에 의하여 자동으로 연산되므로 신속하게 측정할 수 있다.
또한 본 발명의 에어플로메타는 컴팩트하게 구성되어 있고 손잡이(80)가 구성되어 있으므로 휴대하기가 간편하고 쉽게 이동할 수 있다.
또한 송풍기(60)를 제어하여 벤트(1) 부분의 정압을 대기압으로 조절하는 것 이외에는 모든 측정과정이 자동으로 행해지므로 취급이 용이하고 사용하기에 편리하다.
이와 같이 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타는 벤트에서 토출되는 공기의 양을 정밀하고 신속하게 측정할 수 있고 컴팩트하게 구성되어 용이하게 휴대할 수 있으며, 조작이 용이하여 사용하기에 편리한 효과를 발휘한다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구의 범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타의 사시도,
도 2는 본 발명의 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타의 사용상태 단면도,
도 3은 본 발명의 에어플로메타의 구성요소인 노즐, 노즐 고정판 및 노즐 덮개의 분해사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 벤트(vent) 10: 원통형 케이스
11: 원통형 케이스 후방부 11a: 공기유출구
12: 원통형 케이스 전방부 12a: 공기유입구
13: 착탈구
20: 플렉시블 덕트 21: 벤트접촉부
21a: 탄성부재 30: 정류장치
40: 노즐 40a: 인덱스홀
40b, 40c: 푸쉬버튼 41: 노즐고정판
41a: 인덱스 돌기 41b, 41c: 푸쉬버튼
42: 노즐덮개 50: 정압측정용 압력센서
51: 차압측정용 압력센서 52: 온도센서
53: 습도센서 60: 송풍기
70: 컨트롤 박스 71: LCD 판
80: 손잡이

Claims (1)

  1. 전방이 개구되어 있고 측면에 공기유출구(11a)가 형성되어 있는 원통형 케이스후방부(11)와 상기 원통형 케이스후방부(11)의 전방에 착탈가능하게 결합되는 것으로서 전방에 공기유입구(12a)가 형성되어 있는 원통형 케이스전방부(12)로 이루어져 있으며, 원통형 케이스전방부(12)와 원통형 케이스후방부(11)가 착탈구(13)에 의하여 분리, 결합되는 원통형 케이스(10),
    상기 원통형 케이스(10)의 공기유입구(12a)와 공기가 토출되는 벤트(1)사이에 연결되는 플렉시블 덕트(20),
    상기 원통형 케이스(10)의 내부전방에 설치되는 것으로서 유입되는 공기를 균일하게 정류하는 정류장치(30),
    상기 정류장치(30)의 후방에 설치되는 것으로서 상기 원통형 케이스(10)의 내경과 대략 같은 크기의 외경을 갖으며 합성수지로 되어 있고 하나의 인덱스돌기(41a)와 하나 이상의 푸쉬버튼(41b)(41c)이 설치되어 있는 노즐고정판(41)과 노즐덮개(42)사이에 고정되며, 상기 노즐고정판(41)의 인덱스 돌기(41a)에 대응하는 부분에 인덱스 홀(40a)을 형성하고, 상기 푸쉬버튼(41b)(41c)에 대응하는 부분에 홀을 형성하거나, 홀을 형성하지 않음으로써 설치상태에서 푸쉬버튼(41b)(41c)의 온 또는 오프 신호에 의하여 그 크기가 자동으로 인식되는 노즐(40),
    상기 플렉시블 덕트(20)의 선단부에 설치된 정압측정용 압력센서(50),
    상기 노즐(40)의 전방과 후방에 설치되어 노즐(40)의 전, 후방의 차압을 측정하는 차압측정용 압력센서(51),
    흐르는 공기의 온도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트(20)의 내부에 설치된 온도센서(52),
    흐르는 공기의 습도를 측정하는 것으로서 상기 플렉시블 덕트(20)의 내부에 설치된 습도센서(53), 그리고
    상기 플렉시블 덕트(20)의 선단부의 압력을 대기압으로 유지하기 위하여 플렉시블 덕트(20)를 흐르는 공기량을 조절하는 것으로서 원통형 케이스(10)의 끝단부에 설치되어 공기를 공기유출구(11a)로 유출시키는 송풍기(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토출공기량 측정용 포터블 에어플로메타.
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