KR101385123B1 - 자동 급배수형 무게식 강수량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 급배수형 무게식 강수량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부에 체결구가 마련되고 내부에 측정공간을 갖는 측정기 본체와, 상기 측정기 본체의 체결구에 설치되며, 내부에는 빗물이 충진되고 하부에는 충진된 빗물의 배출을 제어하도록 개폐밸브를 갖는 집수용기와, 상기 측정기 본체의 내부에 설치되어 상기 집수용기로부터 빗물을 전달받는 수집용기와, 상기 측정기 본체에 설치되어 상기 수집용기에 충진되는 빗물의 무게를 측정하는 무게측정부와, 상기 수집용기에 충진된 빗물을 배출시키는 빗물배출기와, 상기 빗물배출기는 측정기 본체의 내부에 설치되고 상측에 유입구가 형성된 배출용기와 상기 수집용기를 이동시켜 충진된 빗물을 상기 배출용기로 전달시키는 전달부로 이루어져, 수집용기를 단순히 승강시키는 구성으로 수집용기에 충진된 빗물을 배출시킬 수 있어, 구성이 단순하여 제작이 용이하고 배출효율이 우수한 효과가 있다.

Description

자동 급배수형 무게식 강수량계 { Weight Precipitation Measuring Instrument }

본 발명은 자동 급배수형 무게식 강수량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측정기본체 내부에 배출용기와 전달부로 이루어진 빗물배출기를 마련하여, 수집용기를 단순히 승강시키는 구성으로 수집용기에 충진된 빗물을 배출시킬 수 있어, 구성이 단순하여 제작이 용이하고 배출효율이 우수한 자동 급배수형 무게식 강수량계에 관한 것이다.

또한, 배출장치가 수집용기보다 높게 이격되어 설치됨으로써 배출구를 통해 하부에서 상부로 강풍이 유입될 때 수집용기에 직접 영향을 줄 수 있는 문제를 해결하며, 강우상황임에도 수집용기 저장용량의 한계점에 도달할 경우 제어밸브를 이용하여 집수용기에 일시로 물을 저장토록 한 후 수집용기의 물을 신속히 배출 후 집수용기의 물을 수집용기로 급수시킨 후 측정함으로써 오차없이 정확한 강수측정이 가능하도록 한 자동 급배수형 무게식 강수량계에 관한 것이다.

일반적으로 우량계는 대기 중에 일어나는 기상현상 중 강우현상(비, 눈 등)을 측정하는 계기로, 보통 지름 20cm의 원통에 빗물을 받아서 그 깊이를 측정하여 mm 단위로 표시한다.

이렇게 강우량을 측정하는 우량계의 종류는 저수형 원통 우량계, 저수형 자기우량계, 전도형 우량계, 중량형 우량계, 로드 셀(load cell)형 우량계 등 여러 종류가 있으며, 관측원리에 따라 무게에 의한 방법과 부피에 의한 방법으로 분류된다. 저수형 원통 우량계, 저수형 자기우량계 등은 부피측정에 의한 방법이며, 전도형 우량계, 중량형 우량계, 로드셀형 우량계 등은 무게 측정에 의한 방법에 속한다.

그렇지만, 무게 측정에 의한 방법 중 로드셀을 이용한 중량형 강수량계의 경우 일정 용량에 도달하게 되면 강제로 배수를 시켜야 하는 문제점을 가지고 있고, 바람이 강한 경우엔 바람에 의해 로드셀에 하중이 가해지게 되며, 이로 인해 측정오차가 발생하는 문제점을 가지고 있다.

또한, 전도형 강수량계의 경우에는 강우 강도가 계속 증가할수록 우량계 관측 값에 대한 정확도가 점점 떨어지는 것으로 나타났으며, 이러한 단점을 극복하기 위한 많은 연구가 있어왔고, 이에 따라 선진국에서는 무게식 우량계(rain-gauge using the weighing principle, 이하 'weighing rain-gauge'라 표기)가 사용하기 시작하였다. 이에 대한 네덜란드기상청(KNMl)의 야외테스트 결과 보고를 보면 무게식 우량계의 장점으로는 고체 강우를 바로 감지할 수 있으며, 무게식 우량계는 불순물에 덜 민감하여 곤충, 나뭇잎, 먼지, 새의 배설물 등으로 인한 강우량 측정 오류를 줄일 수 있고, 전자식 우량계에 비해 측정이 쉬우며, 전자식 우량계에 비해 철거 및 유지 보수가 쉬운 장점이 있다고 보고하면서, 또한 단점으로는 바람에 의한 오류들이 발생되고, 야외에서의 강우감지 부분에서는 적당하지 않다고 하였다.

여기서, 전도형 우량계(Tipping bucket rain gauge)는 현재 세계 각국의 기상청에서 많이 사용하고 있으며, 무게식 측정방법으로 수수구에 들어간 빗물이 수수구관을 통하여 삼각형의 전도컵에 담기게 되고 2개의 전도컵이 시소처럼 교대로 전도되면서 리드 스위치가 작동되어 강우량을 기록하게 된다.

최근에는 상술된 무게식 우량계 또는 전도형 우량계를 통해 집수된 빗물을 측정하여 강우량을 기록한 다음 측정한 빗물을 원활히 배출시키기 위한 다양한 배출방법이 개발되고 있으며, 특히 배출효율이 우수하고 구성을 단순화시켜 제작이 용이하고 반복되는 배출 작업에 의한 기계적인 부하를 최소화하여 빗물을 배출시킬 수 있도록 지속적으로 개발되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 측정기본체 내부에 배출용기와 전달부로 이루어진 빗물배출기를 마련하여, 수집용기를 단순히 승강시키는 구성으로 수집용기에 충진된 빗물을 배출시킬 수 있어, 구성이 단순하여 제작이 용이하고 배출효율이 우수한 자동 급배수형 무게식 강수량계를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 하부에 체결구가 마련되고 내부에 측정공간을 갖는 측정기 본체와, 상기 측정기 본체에 설치되며, 내부에는 빗물이 충진되고 하부에는 충진된 빗물의 배출을 제어하도록 개폐밸브를 갖는 집수용기와, 상기 측정기 본체의 내부에 설치되어 상기 집수용기로부터 빗물을 전달받는 수집용기와, 상기 측정기 본체에 설치되어 상기 수집용기에 충진되는 빗물의 무게를 측정하는 무게측정부와, 상기 수집용기에 충진된 빗물을 배출시키는 빗물배출기와, 상기 빗물배출기는 측정기 본체의 내부에 설치되고 상측에 유입구가 형성된 배출용기와 상기 수집용기를 이동시켜 충진된 빗물을 상기 배출용기로 전달시키는 전달부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출용기는 상부가 개방된 구조로 이루어지며, 전면패널에는 상기 배출용기가 안내되도록 안내홈이 형성되고, 배면패널에는 상기 수집용기 방향으로 돌출되게 걸림축이 설치되며, 상기 전면패널은 상기 배면패널보다 낮게 형성되어 상기 걸림축에 의해 회동되는 배출용기의 빗물이 유입되도록 하고, 하부에는 배출공이 형성되어 상기 측정기 본체에 형성되는 배출구로 유입된 빗물을 배출시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전달부는 상기 측정기 본체의 내측 저면에 서로 마주보게 형성되고 내부에 승강공간을 갖으며 일면에 상기 승강공간과 연통되게 슬릿부가 형성되고 상기 승강공간의 일측면에는 가이드홈이 형성되고 타측면에는 상기 가이드홈과 대응되게 작동홈이 형성된 안내기둥과, 상기 승강공간에 배치되고 일면에는 상기 가이드홈에 안내되는 가이드돌기가 형성되고, 타면에는 상기 작동홈에 배치되게 래크부가 형성된 승강축과, 상기 승강축을 승강시키고 상기 래크부와 치합되도록 기어부가 마련된 구동모터와, 상기 승강축에 설치되며, 상기 수집용기를 회전되게 지지하는 회동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회동부는 상기 승강축에 설치되는 고정몸체와, 상기 고정몸체에 설치되는 베어링과, 상기 베어링에 일단이 체결되고 타단이 상기 수집용기의 외면에 체결되는 회전축으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명인 자동 급배수형 무게식 강수량계는 측정기본체 내부에 배출용기와 전달부로 이루어진 빗물배출기를 마련하여, 수집용기를 단순히 승강시키는 구성으로 수집용기에 충진된 빗물을 배출시킬 수 있어, 구성이 단순하여 제작이 용이하고 배출효율이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계를 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계를 나타낸 평단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계의 작동상태를 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계를 나타낸 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계를 나타낸 평단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동 급배수형 무게식 강수량계의 작동상태를 나타낸 순서도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 자동 급배수형 무게식 강수량계(100)는 상부에 체결구가 마련되고 내부에 측정공간을 갖는 측정기 본체(200)와, 상기 측정기 본체(200)의 체결구에 설치되며, 내부에는 빗물이 충진되고 하부에는 충진된 빗물의 배출을 제어하도록 개폐밸브(B)를 갖는 집수용기(300)와, 상기 측정기 본체(200)의 내부에 설치되어 상기 집수용기(300)로부터 빗물을 전달받는 수집용기(400)와, 상기 측정기 본체(200)에 설치되어 상기 수집용기(400)에 충진되는 빗물의 무게를 측정하는 무게측정부(500)와, 상기 수집용기(400)에 충진된 빗물을 배출시키는 빗물배출기(10)와, 상기 빗물배출기(10)에 의해 상기 수집용기(400)에 충진된 빗물을 배출시키게 된다. 이때, 상기 수집용기(400)는 상기 무게측정부(500)의 상부에 배치되어 상기 집수용기(300)로 부터 전달되는 빗물을 무게를 상기 무게측정부(500)에서 측정할 수 있게 되고, 상기 개폐밸브(B)는 상기 측정기 본체(200)에 설치되는 제어부에 의해 제어되며, 상기 무게측정부(500)는 통상의 로드셀(load cell)이 사용된다.

이때, 빗물배출기(10)는 상기 측정기 본체(200)의 내부에 설치되고 상측에 유입구(21)가 형성된 배출용기(20)와, 상기 수집용기(400)를 이동시켜 충진된 빗물을 상기 배출용기(20)로 전달시키는 전달부(30)로 이루어진다.

상기 배출용기(20)는 상부가 개방된 구조로 이루어지며, 전면패널(22)에는 상기 배출용기(20)가 승강시 안내되도록 안내홈(221)이 형성되고, 배면패널(23)에는 상기 수집용기(400) 방향으로 돌출되게 걸림축(231)이 설치되며, 상기 전면패널(22)은 상기 배면패널(23)보다 낮게 형성되어 상기 걸림축(231)에 의해 회동되는 수집용기(400)의 빗물이 유입되도록 하고, 하부에는 배출공(24)이 형성되어 상기 측정기 본체(200)에 형성되는 배출구로 유입된 빗물을 배출시키게 된다.

상기 걸림축(231)은 금속재로 이루어지며, 상기 배면패널(23)을 타공하여 형성된 결합공에 억지끼움시킨 후 용접하여 고정시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 걸림축(231)의 단부를 " ㄱ "자 형상으로 절곡되게 형성시키는 것도 가능하며, 상기 배면패널(23)에 하향 또는 상향으로 경사지게 배치되도록 설치하는 것도 가능하다.

상기 전달부(30)는 상기 수집용기(400)를 승강시켜 상기 걸림축(231)에 걸림되어 회동되도록 함으로서, 충진된 빗물을 상기 배출용기(20)로 전달되도록 하는 것으로서, 이에 이와같은 전달부는 안내기둥(31), 승강축(32), 구동모터(33) 및 회동부(34)로 구성된다.

상기 안내기둥(31)은 금속재 또는 합성수지재로 이루어지며, 상기 측정기 본체(200)의 내측 저면에 하부가 나사체결 또는 용접되어 고정됨과 아울러 도 2에 도시된 바와 같이 서로마주보게 배치된다. 또한 상기 안내기둥(31)의 내부에는 길이방향을 따라 승강공간(311)을 갖으며 일면에 상기 승강공간(311)과 연통되게 슬릿부(312)가 형성되고 상기 승강공간(311)의 일측면에는 가이드홈(311a)이 형성되고 타측면에는 상기 가이드홈(311a)과 대응되게 작동홈(311b)이 형성된다. 또한 안내기둥(31)의 상면은 상기 승강공간(311)의 상부와 연통되게 형성된다.

상기 승강축(32)은 금속재 또는 합성수지재로 이루어지며 상기 승강공간(311)에 배치되어 상기 구동모터(33)의 작동에 의해 상기 승강공간(311)을 따라 상,하로 이동된다. 이러한 승강축(32)의 일면에는 상기 가이드홈(311a)에 안내되는 가이드돌기(321)가 형성되고, 타면에는 상기 작동홈(311b)에 배치되게 래크부(322)가 형성된다. 상기 래크부(322)는 상기 승강축(32)의 타면에 길이방향을 따라 형성된다.

상기 구동모터(33)는 상기 안내기둥(31)의 상부에 설치되어 상기 승강축(32)을 승강시키게 되고, 상기 구동모터(33)의 구동축에는 상기 래크부(322)와 치합되도록 기어부(331)가 설치된다. 또한 상기 구동모터(33)는 정회전 및 역회전이 가능한 모터가 사용된다.

상기 회동부(34)는 상기 승강축(32)에 형성되는 고정공에 끼움되게 설치되며, 상기 수집용기(400)를 회전되게 지지,고정시키게 된다. 이러한, 상기 회동부(34)는 상기 승강축(32)의 고정공에 끼움고정되고 축공이 형성된 고정몸체(341)와, 상기 고정몸체(341)에 의 내부에 설치되는 베어링(342)과, 상기 베어링(342)에 일단이 체결되고 타단이 상기 수집용기(400)의 외면에 체결되는 한쌍의 회전축(343)으로 이루어진다.

상기 회전축(343)은 상기 수집용기(400)의 외면에 용접되어 고정되고, 상기 고정몸체(341)는 상기 승강축(32)의 고정공에 끼움되어 용접 또는 나사체결된다.

상기와 같이 구성되는 자동 급배수형 무게식 강수량계의 작동과정을 설명하면 먼저, 강우발생시 빗물이 집수용기(300)를 통해 수집용기(400)에 전달하게 되고 수집용기(400)에 전달된 빗물의 무게를 무게측정부(500)가 측정하게 되고 그 값을 제어부가 전달받게 된다.

다음, 측정과정을 수행하다가 수집용기(400)의 한계점에 도달하게 되면 집수용기의 하부의 개폐밸브(B)를 차단하여 수집용기(400)의 물을 배출하는 동안의 추가적인 빗물의 유입을 집수용기(300)에 일시로 저장토록 한다.

이후, 수집용기(400)의 빗물을 배출시키기 위해 구동모터(33)가 작동하게 되고, 구동모터(33)의 기어부(331)가 회전하여 승강축(32)을 집수용기 방향으로 이동시키게 되면, 승강축(32)과 연결된 수집용기(400)도 상향으로 이동하게 된다.

이후, 도 3에 도시된 바와 같이 상향으로 이동되는 집수용기(400)는 걸림축(231)에 걸림되고, 회전축(343)을 기준으로 점차 걸림축(231) 방향으로 회전되면서 집수용기(300)에 충진된 빗물을 배출용기(20)로 전달하게 되고, 배출용기(20)에 전달된 빗물은 측정기본체(200)에 마련되는 배출구를 통해 외부로 배출되며, 구동모터(33)가 작동에 의해 승강축(32)과 수집용기(400)를 하향으로 이동시킴으로서, 일련의 과정을 마치게 된다.

10 : 빗물배출기 20 : 배출용기
30 : 전달부 21 : 유입구
22 : 전면패널 221 : 안내홈
23 : 배면패널 231 : 걸림축
24 : 배출공 31 : 안내기둥
311 : 승강공간 311a : 가이드홈
311b : 작동홈 312 : 슬릿부
32 : 승강축 321 : 가이드돌기
322 : 래크부 33 : 구동모터
331 : 기어부 34 : 회동부
341 : 고정몸체 342 : 베어링
343 : 회전축 100 : 강수량계
200 : 측정기본체 300 : 집수용기
400 : 수집용기 500 : 무게측정부
B : 개폐밸브

Claims (4)

1. 상부에 체결구가 마련되고 내부에 측정공간을 갖는 측정기 본체와,
   상기 측정기 본체의 체결구에 설치되며, 내부에는 빗물이 충진되고 하부에는 충진된 빗물의 배출을 제어하도록 개폐밸브를 갖는 집수용기와,
   상기 측정기 본체의 내부에 설치되어 상기 집수용기로부터 빗물을 전달받는 수집용기와,
   상기 측정기 본체에 설치되어 상기 수집용기에 충진되는 빗물의 무게를 측정하는 무게측정부와,
   상기 수집용기에 충진된 빗물을 배출시키는 빗물배출기와,
   상기 빗물배출기는 측정기 본체의 내부에 설치되고 상측에 유입구가 형성된 배출용기; 및
   상기 수집용기를 이동시켜 충진된 빗물을 상기 배출용기로 전달시키는 전달부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 급배수형 무게식 강수량계.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출용기는 상부가 개방된 구조로 이루어지며, 전면패널에는 상기 배출용기가 안내되도록 안내홈이 형성되고, 배면패널에는 상기 수집용기 방향으로 돌출되게 걸림축이 설치되며,
   상기 전면패널은 상기 배면패널보다 낮게 형성되어 상기 걸림축에 의해 회동되는 배출용기의 빗물이 유입되도록 하고, 하부에는 배출공이 형성되어 상기 측정기 본체에 형성되는 배출구로 유입된 빗물을 배출시키도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 급배수형 무게식 강수량계.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전달부는 상기 측정기 본체의 내측 저면에 서로 마주보게 형성되고 내부에 승강공간을 갖으며 일면에 상기 승강공간과 연통되게 슬릿부가 형성되고 상기 승강공간의 일측면에는 가이드홈이 형성되고 타측면에는 상기 가이드홈과 대응되게 작동홈이 형성된 안내기둥과,
   상기 승강공간에 배치되고 일면에는 상기 가이드홈에 안내되는 가이드돌기가 형성되고, 타면에는 상기 작동홈에 배치되게 래크부가 형성된 승강축과,
   상기 승강축을 승강시키고 상기 래크부와 치합되도록 기어부가 마련된 구동모터와,
   상기 승강축에 설치되며, 상기 수집용기를 회전되게 지지하는 회동부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 급배수형 무게식 강수량계.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 회동부는 상기 승강축에 설치되는 고정몸체와,
   상기 고정몸체에 설치되는 베어링과,
   상기 베어링에 일단이 체결되고 타단이 상기 수집용기의 외면에 체결되는 회전축으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 급배수형 무게식 강수량계.
   
   

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