KR101410297B1

KR101410297B1 - 모래시계형 수압 관찰장치

Info

Publication number: KR101410297B1
Application number: KR1020130016687A
Authority: KR
Inventors: 박지현
Original assignee: 박지현
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-06-25

Abstract

본 발명은 모래시계형 수압 관찰장치에 관한 것으로, 특정 구조를 갖는 밀폐된 수조 내에 물을 저장한 후 이를 통해 수압 관찰을 비롯한 다양한 실험을 행할 수 있도록 한 모래시계형 수압 관찰장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치는, 그 내부가 밀폐된 직육면체 형상을 갖는 투명 재질의 케이싱으로 이루어지되; 상기 케이싱 내부는 다수의 격벽을 통해, 상부수조와 하부수조, 수직수조 및 관찰수조로 분리 구성됨과 아울러, 상기 수직수조 및 관찰수조 사이의 격벽에는 수압 실험을 위한 다수 개의 홀이 천공되고; 상기 상부수조와 관찰수조 사이, 상기 상부수조와 수직수조 사이 및, 상기 하부수조와 관찰수조 사이, 상기 하부수조와 수직수조 사이에는 선택적으로 개폐되는 마개가 형성되어 구성된다.

Description

모래시계형 수압 관찰장치{HOURGLASS TYPE WATER-PRESSURE OBSERVATION APPARATUS}

본 발명은 모래시계형 수압 관찰장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 구조를 갖는 밀폐된 수조 내에 물을 저장한 후 반복적으로 수압 실험을 행하고, 이를 매개로 효과적으로 실험 결과를 관찰할 수 있도록 한 모래시계형 수압 관찰장치에 관한 것이다.

일반적으로, 학교 등에서 수압과 관련한 실험을 행하는데 있어서는 페트병 등에 높이가 상이한 다수 개의 홀을 천공한 후, 각 홀을 통해 물이 방출되는 거리를 확인하여 수압을 관찰하게 된다(도 1 참조).

그러나, 상술한 바와 같이, 페트병이나 그와 유사한 형태의 도구를 이용하여 수압을 관찰하는 경우, 정확한 수압의 측정이 불가능 함과 아울러, 물이 페트병 외부로 방출되므로 실험 후 뒷정리가 필요하고, 또한 실험에 사용되는 물이 버려짐에 따라 자원이 낭비되는 문제점도 발생하게 되었다.

또한, 페트병 등에 저장된 물이 페트병 외부로 방출되는 시간이 매우 짧아 충분한 수압 관찰이 어려우며, 수압 관찰 외에 다른 실험을 적용하는 것이 불가능한 문제점도 발생하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 특정 구조를 갖는 밀폐된 수조 내에 물을 저장한 후 이를 통해 수압 관찰을 비롯한 다양한 실험을 행할 수 있도록 한 모래시계형 수압 관찰장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치는, 그 내부가 밀폐된 직육면체 형상을 갖는 투명 재질의 케이싱으로 이루어지되; 상기 케이싱 내부는 다수의 격벽을 통해, 상부수조와 하부수조, 수직수조 및 관찰수조로 분리 구성됨과 아울러, 상기 수직수조 및 관찰수조 사이의 격벽에는 수압 실험을 위한 다수 개의 홀이 천공되고; 상기 상부수조와 관찰수조 사이, 상기 상부수조와 수직수조 사이 및, 상기 하부수조와 관찰수조 사이, 상기 하부수조와 수직수조 사이에는 선택적으로 개폐되는 마개가 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 케이싱은 그 정면이 "┗┛" 형상을 갖는 베이스부재 내에 회전축과 결합하는 한 쌍의 축결합부재를 매개로 회전 가능한 상태로 설치되어 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 케이싱의 관찰수조 내에는 다수 개의 물레방아가 유동 가능한 상태로 설치되어 구성되는 한편, 상기 케이싱의 관찰수조 측에는 수압 실험을 위한 각 홀을 선택적으로 개폐시키기 위한 홀 개폐부재가 설치됨과 아울러, 그 전방에는 각 홀과 대응되게 수평방향으로 눈금이 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이싱의 상부수조 및 하부수조에는 일정 길이의 관형상을 갖는 공기출입부가 외부와 연통되게 설치되어 구성됨이 바람직하다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 특정 구조를 갖는 밀폐된 수조 내에 물을 저장한 후 이를 통해 수압 관찰을 비롯한 다양한 실험을 행할 수 있도록 함으로서, 보다 정확하면서 효율적인 실험 및 학습 효과를 얻을 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 수조 내의 물을 반영구적으로 사용하면서 수압 관찰 실험을 행할 수 있음에 따라, 실험에 사용되는 물을 절약할 수 있는 효과가 있음과 아울러, 물이 수조 외부로 임의로 흘러나오지 않음에 따라, 실험실의 오염 및 불편함이 방지되는 효과도 있게 되는 것이다.

도 1은 종래의 수압 관찰장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치의 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치의 구성을 나타내는 분리사시도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치의 사용상태도,
도 5는 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치에 적용되는 물레방아의 일실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치의 구성을 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치의 구성을 나타내는 분리사시도, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치의 사용상태도, 도 5는 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치에 적용되는 물레방아의 일실시예를 나타내는 도면이다.

먼저, 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치는, 투명한 직육면체 형상으로 이루어진 특정 구조를 갖는 케이싱(10) 내부에 저장된 물을 이용하여 수압 관찰을 비롯한 다양한 실험을 행할 수 있도록 구현된다.

이를 위해, 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치는, 투명 아크릴 재질 등을 매개로 그 내부가 밀폐된 직육면체 형상을 갖는 케이싱(10)이 특정 구조를 갖도록 이루어지되, 상기 케이싱(10) 내부는 다수의 격벽(22,32,42)을 통해, 케이싱(10) 내부의 상.하부에 각각 위치하는 상부수조(20)와 하부수조(30), 상기 상부수조(20) 및 하부수조(30) 사이에 수직으로 나뉘어 구성되는 수직수조(40) 및 관찰수조(50)로 분리 구성된다.

또한, 상기 수직수조(40) 및 관찰수조(50) 사이의 격벽(42)에는 수압 실험을 위한 다수 개의 홀(44)이 천공되어 구성되는데, 본 발명의 실시예에서 상기 홀(44)은 수직방향으로 대략 9센티미터[mm] 정도의 간격을 이루도록 3개가 천공되고, 수평방향으로 한 쌍씩 천공되어 구성되며, 상기 케이싱(10)의 관찰수조(50) 측 격벽(42)과 인접한 지점에는 수압 실험을 위한 각 홀(44)을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 봉형태로 이루어져 선택적으로 회전되며, 상기 홀(44)과 연통되게 홀이 천공되어 구성된 홀 개폐부재(46)가 설치되어 구성된다.

또, 상기 수압 실험을 위한 각 홀(44)과 대응되는 수평위치의 상기 관찰수조(50) 표면에는 눈금(52)이 새겨져, 수압에 의한 물의 방사거리를 정확하게 관찰할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 상부수조(20)와 관찰수조(50) 사이, 상기 상부수조(20)와 수직수조(40) 사이 및, 상기 하부수조(30)와 관찰수조(50) 사이, 상기 하부수조(30)와 수직수조(40) 사이에는 저장된 물이 이동할 수 있도록 연통홀(24a,26a,34a,36a)이 형성되고, 상기 각 연통홀(24a,26a,34a,36a)에는 선택적으로 개폐되는 마개(24,26,34,36)가 형성되어 구성되는데, 각 마개는 일측에 설치된 경첩(24b,26b,34b,36b)을 매개로 자중에 의해 자동으로 동작되면서 일정 각도만큼 개방 가능하도록 이루어진다.

이때, 각 마개에는 추(도시안됨) 등을 추가로 결합시켜, 자중에 의한 동작이 보다 원활하게 이루어지도록 구성할 수가 있으며, 상기 경첩(24b,26b,34b,36b)을 이용하여 각 마개가 개방되는 각도를 조절할 수 있게 된다.

상기 케이싱(10)의 관찰수조(50) 내의 홀(44) 전방 측에는 다수 개의 물레방아(54)가 이동 가능한 상태로 설치되어 구성되는데, 상기 물레방아(54)에 구비되는 물레방아 회전축 양단에는 자석(56)이 고정 설치되어 관찰수조(50)의 내벽에 위치하도록 구성되며, 상기 관찰수조(50)의 외벽 측에는 상기 물레방아 회전축에 설치된 자석(56)과 대응되게 자석(56)이 구비되어, 상기 관찰수조(50)의 외벽 측에 위치한 자석(56)의 위치조절을 통해 상기 물레방아(54)의 위치를 연동시켜 이동시킬 수 있도록 구성된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 물레방아(54)에는 발전기(55a) 및 램프 등을 비롯한 각종 전기발생량 확인수단(55b)을 일체로 설치하여, 수력에 의한 발전원리의 학습이 가능하도록 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 케이싱(10)의 상부수조(20) 또는 하부수조(30)에는 수압 관찰 실험을 위해 상기 케이싱(10) 내에 실험에 필요한 물을 저장할 수 있도록 물주입구(14)가 뚜껑(12)을 통해 밀폐 가능하게 형성되어 구성되며, 상기 상부수조(20) 및 하부수조(30)에는 일정 길이의 관형상을 갖는 공기출입부(60)가 외부와 연통되게 설치되어 구성된다.

상기 공기출입부(60)는 상기 상부수조(20)의 상면이나 하부수조(30)의 하면 일측에 설치되는 공기출입부 몸체(62)를 매개로 설치되며, 상기 공기출입부 몸체(62) 내에는 상기 상부수조(20)나 하부수조(30)가 상기 관형상의 공기출입부(60)와 연통되도록 통로를 제공하는 공기홀(64)이 형성되어 구성된다.

또, 상기 공기출입부 몸체(62)는 대략 직육면체 형상을 갖는 한 쌍의 부재가 상호 결합되어 구성되며, 일측의 부재가 회전 가능한 구조를 갖도록 이루어진다.

이때, 상기 공기출입부(60)는 상기 케이싱(10)의 상.하 위치에 따라 회전이 가능한 구조로 설치됨이 바람직하다.

한편, 상기 케이싱(10)은 상기 상부수조(20) 및 하부수조(30)의 위치를 선택적으로 변경할 수 있도록 그 정면이 "┗┛" 형상을 갖는 베이스부재(70) 내에 회전 가능한 상태로 설치되어 구성된다.

즉, 상기 베이스부재(70)의 양 측면부재 상단에는 회전축(72)과 결합하는 한 쌍의 축결합부재가 각각 설치됨과 아울러, 각 축결합부재는 상기 케이싱(10)의 양 측면에 고정 결합되어, 외력의 인가에 따라 상기 회전축(72)을 매개로 케이싱(10)을 용이하게 회전시킬 수 있도록 구성된다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 모래시계형 수압 관찰장치를 이용하여 수압에 대한 관찰 실험을 행하기 위해서는 물주입구(14)의 뚜껑(12)을 개방하여 밀폐된 케이싱(10) 내에 실험을 위한 물을 일정량 채워 넣는다.

이때, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 상부수조(20)가 상측에 위치한 상태에서, 각 수조 사이에 설치된 다수 개의 마개 중, 상기 상부수조(20)와 수직수조(40) 사이에 설치된 마개(26) 및, 상기 관찰수조(50)와 하부수조(30) 사이에 설치된 마개(34)는 자중에 의해 개방된 상태를 유지하게 되며, 이에 따라 상기 상부수조(20) 측에 저장된 물은 연통홀(26a)을 통해 수직수조(40) 내부로 이동하여 저장되게 된다.

그 후, 수압 관찰 실험을 통해 상기 수직부재(40)와 관찰수조(50) 사이의 격벽(42)에 형성된 홀(44)이 개방되도록 홀 개폐부재(46)를 회전 조작하게 되면, 상기 다수 개의 홀(44)을 통해 상기 수직부재(40) 측에 저장된 물이 해당 홀(44)의 높이에 대응하는 수압 차이에 따라 일정 거리만큼 전방을 향해 방사되게 된다(도 4b 참조).

이에, 관찰자는 상기 관찰수조(50)에 구비된 눈금(52)을 통해 수평 수압 및 수직 수압을 정확히 비교 관찰할 수가 있음과 아울러, 물레방아(54)의 회전을 통해 위치에너지를 통한 운동에너지의 변환작용 등을 학습할 수도 있는 것이다.

이때, 상기 관찰수조(50) 측으로 방사된 물은 상기 관찰수조(50)와 하부수조(30) 사이에 개방된 연통홀(34a)을 통해 하부수조(30) 측으로 이동하여 모이게 되며, 상기 물의 이동 시에는 상기 공기출입부(60)를 통해 케이싱(10)의 내부 공기가 배출되거나 외부 공기가 유입되면서 원활한 물의 이동이 이루어질 수 있도록 작용하게 된다.

한편, 상술한 바와 같이, 일련의 수압 관찰 실험의 종료와 동시에 상기 하부수조(30) 측으로 물이 이동한 후에는 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(10)을 180° 회전시켜 반복적인 수압 관찰 실험을 행할 수가 있게 된다.

즉, 상기 베이스부재(70)에 구비된 회전축(72)을 중심으로 상기 케이싱(10)을 회전시켜 상기 상부수조(20) 및 하부수조(30)의 위치가 바뀌게 되면, 상기 하부수조(3)와 수직수조(40) 사이에 설치된 마개(36) 및, 상기 관찰수조(50)와 상부수조(20) 사이에 설치된 마개(24)는 자중에 의해 개방된 상태를 유지하게 됨과 아울러, 그 이외의 마개(26,34)는 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

이에, 상기 하부수조(30) 측에 저장된 물은 연통홀(36a)을 통해 수직수조(40) 내부로 이동하여 저장되게 되며, 이에 상술한 바와 동일한 방법으로 수압 관찰 실험을 반복적으로 행할 수가 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.

10: 케이싱, 12: 뚜껑,
14: 물주입구, 20: 상부수조,
22,32,42: 격벽, 24,26,34,36: 마개,
24a,26a,34a,36a: 연통홀, 24b,26b,34b,36b: 경첩,
30: 하부수조, 40: 수직수조,
44: 홀, 46: 홀 개폐부재,
50: 관찰수조, 52: 눈금,
54: 물레방아, 56: 자석,
60: 공기출입부, 62: 공기출입부 몸체,
64: 공기홀, 70: 베이스부재,
72: 회전축.

Claims

그 내부가 밀폐된 직육면체 형상을 갖는 투명 재질의 케이싱으로 이루어지되;
상기 케이싱 내부는 다수의 격벽을 통해, 상부수조와 하부수조, 수직수조 및 관찰수조로 분리 구성됨과 아울러, 상기 수직수조 및 관찰수조 사이의 격벽에는 수압 실험을 위한 다수 개의 홀이 천공되고;
상기 상부수조와 관찰수조 사이, 상기 상부수조와 수직수조 사이 및, 상기 하부수조와 관찰수조 사이, 상기 하부수조와 수직수조 사이에는 선택적으로 개폐되는 마개가 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 모래시계형 수압 관찰장치..
제 1항에 있어서,
상기 케이싱은 그 정면이 "┗┛" 형상을 갖는 베이스부재 내에 회전축과 결합하는 한 쌍의 축결합부재를 매개로 회전 가능한 상태로 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 모래시계형 수압 관찰장치.
제 1항에 있어서,
상기 케이싱의 관찰수조 내에는 다수 개의 물레방아가 유동 가능한 상태로 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 모래시계형 수압 관찰장치.
제 1항에 있어서,
상기 케이싱의 관찰수조 측에는 수압 실험을 위한 각 홀을 선택적으로 개폐시키기 위한 홀 개폐부재가 설치됨과 아울러, 그 전방에는 각 홀과 대응되게 수평방향으로 눈금이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 모래시계형 수압 관찰장치.
제 1항에 있어서,
상기 케이싱의 상부수조 및 하부수조에는 일정 길이의 관형상을 갖는 공기출입부가 외부와 연통되게 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 모래시계형 수압 관찰장치.