KR102523210B1 - 가변 히터 제어방식의 강수량 측정장치 - Google Patents

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KR102523210B1 KR1020230006725A KR20230006725A KR102523210B1 KR 102523210 B1 KR102523210 B1 KR 102523210B1 KR 1020230006725 A KR1020230006725 A KR 1020230006725A KR 20230006725 A KR20230006725 A KR 20230006725A KR 102523210 B1 KR102523210 B1 KR 102523210B1
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김병택
이영태
황성은
인소라
박세택
김기훈
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대한민국
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Abstract

본 발명은 비나 눈 등의 강수를 측정할 수 있는 강수량 측정장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치는, 강수가 유입되는 입구를 갖는 하우징; 입구를 통해 유입되는 강수를 모아서 떨어트릴 수 있도록 하우징의 내측에 설치되는 수집기; 수집기로부터 떨어지는 강수를 전달받아 강수량을 측정할 수 있도록 수집기의 하측에 설치되는 측정기 어셈블리; 하우징 외부의 온도를 측정할 수 있도록 하우징에 설치되는 외부 온도 센서; 하우징을 가열하기 위해 하우징과 결합되는 하우징 히터; 수집기를 가열하기 위해 수집기와 결합되는 수집기 히터; 및 외부 온도 센서의 신호에 따라 하우징 히터 및 수집기 히터를 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.

Description

가변 히터 제어방식의 강수량 측정장치{VARIABLE HEATER CONTROL TYPE RAIN GAUGE}
본 발명은 강수량 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비나 눈 등의 강수를 측정할 수 있는 강수량 측정장치에 관한 것이다.
강수량은 비, 눈, 우박 등이 대기로부터 땅에 떨어지는 양을 뜻한다. 강수량 측정장치는 비뿐만 아니라 눈을 포함한 고체형태로 지면에 내리는 공기 중 수증기를 측정할 수 있는 계측기를 의미한다.
강수량 측정장치는 측정 방식에 따라 깊이 측정, 무게 측정, 기타 측정으로 분류될 수 있으며, 무게식, 표면장력식, 티핑 버킷형, 사이펀식, 레이다식, 압전식, 광학식 등으로 세분화될 수 있다.
무게식 강수량 측정장치는 본체에 저수통이 있어 비, 눈 등이 유입구를 통해 들어온 강수가 저수통에 차오르면 무게 센서 또는 로드 셀에 의해 연속적으로 무게를 측정하는 방식으로 강수량을 측정하게 된다.
표면장력식 강수량 측정장치는 유입구로부터 집수된 물을 일정한 크기의 구경의 관으로 천천히 통과시켜 물의 표면장력을 이용하여 물방울을 만들고, 낙하되는 물방울의 수를 카운트하여 물방울의 질량과 물방울 수를 곱하여 강수량을 측정한다.
티핑 버킷형 강수량 측정장치는 눈이나 우박처럼 고체성 강수 현상도 관측할 수 있다. 팁핑 버킷형 강수량 측정장치는 수집기에 수집된 강수가 시소처럼 중심축을 기준으로 회전하도록 구비된 티핑 버킷(tipping bucket)의 한쪽에 일정량 담기게 되면, 그 무게에 의해 티핑 버킷이 기울어지면서 카운트 신호가 발생하게 된다. 이와 같이 팁핑 버킷이 시소처럼 좌우로 기우는 반복적인 동작을 센서 유닛이 카운트 신호로 계수하여 데이터 로거 등에 의해 강우량을 산출하게 된다. 티핑 버킷형 강수량 측정장치는 디지털화하기 쉽고 자동관측이 용이하여 세계적으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 강수량 측정장치는 동절기에 강수설량을 측정하기 위한 히터를 구비한다. 그런데 종래의 강수량 측정장치는 눈이 쌓이는 수집기의 특정 부분만 가열하여 수집기에 쌓인 눈을 충분히 녹이지 못하거나, 열이 집중되는 수집기의 특정 부분에서 물의 증발이 발생하여 강수량을 과소 측정하는 문제가 있다.
또한 종래의 강수량 측정장치는 히터를 작동시키기 위한 온도 센서가 수집기에 접촉되도록 배치되거나, 강수량 측정장치의 내부 온도를 측정하도록 배치되므로, 강수량 측정장치 외부의 온도에 변화에 따라 즉각적으로 히터가 작동하지 않는 문제가 있다.
또한 종래의 강수량 측정장치는 히터가 강수량 측정장치의 외부를 가열하지 못하여 강수량 측정장치가 눈으로 덮이기 쉽고, 강수량 측정장치가 눈으로 덮이면 강수량을 측정하지 못하거나, 강수량 측정장치의 전자부품이 고장나는 문제가 발생하게 된다.
KR 1467705 B1 (2014.11.25.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수집기 전체 및 하우징의 내외부를 가열할 수 있는 개선된 히터 메커니즘을 구비하여 동절기 강수량 측정의 오차를 줄일 수 있는 강수량 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치는, 강수가 유입되는 입구를 갖는 하우징; 상기 입구를 통해 유입되는 강수를 모아서 떨어트릴 수 있도록 상기 하우징의 내측에 설치되는 수집기; 상기 수집기로부터 떨어지는 강수를 전달받아 강수량을 측정할 수 있도록 상기 수집기의 하측에 설치되는 측정기 어셈블리; 상기 하우징 외부의 온도를 측정할 수 있도록 상기 하우징에 설치되는 외부 온도 센서; 상기 하우징을 가열하기 위해 상기 하우징과 결합되는 하우징 히터; 상기 수집기를 가열하기 위해 상기 수집기와 결합되는 수집기 히터; 및 상기 외부 온도 센서의 신호에 따라 상기 하우징 히터 및 상기 수집기 히터를 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.
상기 수집기 히터는 상기 수집기의 표면을 덮는 패드 형태로 이루어질 수 있다.
상기 수집기는, 상기 입구와 연결되는 원통부; 상기 원통부의 하단부에 연결되고, 상기 원통부로부터 멀어질수록 폭이 점진적으로 감소하도록 구성되는 콘부; 및 상기 콘부로 유입되는 강수를 상기 측정기 어셈블리로 떨어트릴 수 있도록 상기 콘부의 하단부에 마련되는 수집기 홀;을 포함하고, 상기 수집기 히터는, 상기 원통부의 표면에 면 접촉하는 원통부 히터; 및 상기 콘부의 표면에 면 접촉하는 콘부 히터;를 포함할 수 있다.
상기 원통부는, 상부 원통 바디; 상기 콘부와 연결되도록 상기 상부 원통 바디의 하단부에 연결되는 하부 원통 바디; 및 상기 하부 원통 바디의 외면 둘레로부터 돌출되도록 상기 상부 원통 바디의 하단부 외측 둘레에 구비되는 렛지부;를 포함하고, 상기 원통부 히터는 그 상단부가 상기 렛지부에 접하면서 상기 하부 원통 바디의 외면 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.
상기 하우징은, 상기 측정기 어셈블리를 지지하는 하우징 베이스; 및 상기 측정기 어셈블리를 둘러쌀 수 있도록 상기 하우징 베이스와 결합되는 하우징 커버;를 포함하고, 상기 하우징 커버는, 내부 커버; 및 상기 내부 커버를 감싸는 외부 커버;를 포함하며, 상기 하우징 히터는 적어도 일부가 상기 내부 커버와 상기 외부 커버 사이의 설치 공간에 배치될 수 있다.
상기 외부 커버의 길이는 상기 내부 커버의 길이보다 길고, 상기 외부 커버의 상단부와 상기 수집기의 상단부 사이에는 리세스가 마련되며, 상기 하우징 히터는, 상기 내부 커버의 외면을 둘러싸도록 상기 설치 공간에 배치되는 하부 히터부; 상기 수집기의 상단부를 둘러싸도록 상기 리세스에 배치되는 상부 히터부; 및 상기 내부 커버의 상부 끝단과 마주하도록 상기 리세스에 배치되어 상기 하부 히터부와 상기 상부 히터부를 연결하는 중간 히터부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치는, 상기 상부 히터부를 상기 수집기의 상단부 쪽으로 가압하고, 상기 중간 히터부를 상기 내부 커버의 상부 끝단 쪽으로 가압할 수 있도록 상기 리세스에 삽입되는 고정 링;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치는, 상기 수집기를 지지하도록 상기 내부 커버의 안쪽에 배치되어 상기 측정기 어셈블리를 둘러싸는 내부 케이스;를 포함하고, 상기 내부 커버와 상기 내부 케이스의 사이에는 단열 공간이 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치는, 상기 하우징 내부의 공간을 가열하기 위해 상기 하우징의 내부에 설치되는 내부 히터; 및 상기 하우징 내부의 온도를 측정하기 위한 내부 온도 센서;를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 내부 온도 센서의 신호에 따라 상기 내부 히터를 제어할 수 있다.
상기 측정기 어셈블리는, 상기 수집기로부터 떨어지는 강수에 의해 시소 운동할 수 있도록 구성되는 티핑 버킷; 및 상기 티핑 버킷의 시소 운동에 따라 신호를 발생하는 리드 스위치;를 포함하고, 상기 하우징의 내측에는 상기 티핑 버킷에서 떨어지는 강수가 유입되는 두 개의 배수통이 상호 이격되도록 배치되며, 상기 내부 히터는 상기 두 개의 배수통 사이에 위치하도록 상기 티핑 버킷의 하측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치는, 상기 하우징 히터의 발열 온도를 측정하기 위한 하우징 히터 온도 센서; 및 상기 수집기 히터의 발열 온도를 측정하기 위한 수집기 히터 온도 센서;를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 하우징 히터 온도 센서로부터 신호를 수신하고 상기 하우징 히터의 발열 온도가 사전 설정된 온도를 초과하지 않도록 상기 하우징 히터를 제어하고, 상기 수집기 히터 온도 센서로부터 신호를 수신하고 상기 수집기 히터의 발열 온도가 사전 설정된 온도를 초과하지 않도록 상기 수집기 히터를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 강수량 측정장치는 하우징 히터와, 수집기 히터와, 내부 히터를 포함하는 개선된 히터 메커니즘을 통해 하우징의 내외부 및 수집기 전체를 고르게 가열할 수 있다. 따라서 하우징의 외부나 수집기 내부가 눈에 쌓이는 문제를 방지할 수 있다. 또한 수집기의 특정 부분에 히터의 열이 집중되어 수집기에서 강수가 증발함으로써 강수량을 과소 측정하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 강수량 측정장치는 외부 온도 센서를 이용하여 하우징의 외부 온도 변화에 따라 하우징 히터와 수집기 히터를 신속하게 작동시킴으로써 하우징의 외부나 수집기 내부에 눈이 쌓이는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치의 일부 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치의 일부 구성을 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 강수량 측정장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치(100)는 강수가 유입되는 입구(111)를 갖는 하우징(110)과, 입구(111)로 유입되는 강수를 모으기 위해 하우징(110)의 내측에 설치되는 수집기(125)와, 수집기(125)로부터 떨어지는 강수를 전달받아 강수량을 측정할 수 있는 측정기 어셈블리(145)와, 복수의 히터(160)(165)(170)와, 복수의 온도 센서(176)(178)(180)(182)(184)와, 컨트롤러(188)를 포함한다. 복수의 히터(160)(165)(170)는 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 포함한다. 그리고 복수의 온도 센서(176)(178)(180)(182)(184)는 외부 온도 센서(176)와, 내부 온도 센서(178)와, 하우징 히터 온도 센서(180)와, 수집기 히터 온도 센서(182)와, 내부 히터 온도 센서(184)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치(100)는 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 포함하는 개선된 히터 메커니즘을 통해 하우징(110)의 내외부 및 수집기(125) 전체를 고르게 가열할 수 있으므로, 동절기 강수량 측정의 오차를 줄일 수 있다.
하우징(110)은 비나 눈 등의 강수가 유입되는 입구(111)를 갖는다. 하우징(110)은 하우징 베이스(113)와, 하우징 베이스(113)의 외측 가장자리를 둘러싸는 하우징 커버(115)를 포함한다. 하우징 베이스(113)는 수집기(125)와 측정기 어셈블리(145)를 지지하고, 하우징 커버(115)는 수집기(125)와 측정기 어셈블리(145)를 둘러싼다. 도면에는 하우징 커버(115)가 원통형인 것으로 나타냈으나, 하우징 커버(115)의 형상이 원통형 이외의 다른 형상으로 이루어질 수 있음은 자명하다. 하우징 베이스(113)에는 하우징 베이스(113)를 떠받치기 위한 복수의 받침대(121)가 구비될 수 있다.
도 2 및 도 4에 나타낸 것과 같이, 하우징 커버(115)는 내부 커버(116)와, 내부 커버(116)를 감싸는 외부 커버(117)를 포함한다. 외부 커버(117)의 길이는 내부 커버(116)의 길이보다 길고, 외부 커버(117)의 상부 끝단은 내부 커버(116)의 상부 끝단보다 상측으로 돌출된다. 외부 커버(117)의 두께는 내부 커버(116)의 두께보다 얇다. 내부 커버(116)와 외부 커버(117) 사이는 이격되며, 내부 커버(116)와 외부 커버(117) 사이에는 하우징 히터(160)가 놓일 수 있는 설치 공간(119)이 형성된다.
하우징(110)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
수집기(125)는 입구(111)를 통해 유입되는 강수를 모아서 측정기 어셈블리(145) 쪽으로 떨어트릴 수 있도록 하우징(110)의 내측에 설치된다. 수집기(125)는 입구(111)와 연결되는 원통부(126)와, 원통부(126)의 하단부에 연결되는 콘부(131)를 포함한다.
원통부(126)는 입구(111)에 인접하게 배치되는 상부 원통 바디(127)와, 콘부(131)와 연결되도록 상부 원통 바디(127)의 하단부에 연결되는 하부 원통 바디(128)를 포함한다. 상부 원통 바디(127)의 두께는 하부 원통 바디(128)의 두께보다 두껍다. 상부 원통 바디(127)의 하단부 외측 둘레에는 렛지부(129)가 구비된다. 렛지부(129)는 하부 원통 바디(128)의 외면 둘레로부터 돌출된다.
상부 원통 바디(127)의 상단부는 내부 커버(116)의 상부 끝단보다 상측으로 돌출된다. 상부 원통 바디(127)의 상단부와 외부 커버(117)의 상단부 사이에는 리세스(134)가 형성된다. 리세스(134)에는 하우징 히터(160)의 일부분과, 하우징 히터(160)를 고정하기 위한 고정 링(136)이 수용된다.
콘부(131)는 원통부(126)로부터 멀어질수록 폭이 점진적으로 감소하는 콘 형상으로 이루어진다. 콘부(131)의 하단부에는 수집기 홀(132)이 형성된다. 수집기 홀(132)은 수집기(125)로 유입되는 강수를 수집기(125)로부터 배출시킬 수 있다.
수집기 홀(132)에서 배출되는 강수는 수집기(125)의 하측에 배치되는 가이드(138)를 통과하여 측정기 어셈블리(145) 쪽으로 떨어질 수 있다. 가이드(138)는 수집기(125)로부터 멀어질수록 폭이 점진적으로 감소하는 콘 형상으로 이루어진다. 가이드(138)의 하단부에는 가이드(138)로 유입되는 강수를 측정기 어셈블리(145) 쪽으로 떨어트리기 위한 가이드 홀(139)이 형성된다. 가이드(138)는 수집기(125)와 측정기 어셈블리(145) 사이에 배치되어 가이드(138)에서 배출되는 강수를 모아 정해진 위치로 가이드할 수 있다.
수집기(125)는 하우징 베이스(113)에 결합되는 내부 케이스(140)에 의해 지지된다. 내부 케이스(140)는 내부에 콘부(131)를 수용할 수 있는 중공형으로 이루어진다. 내부 케이스(140)는 내부 커버(116)의 안쪽에 배치되어 측정기 어셈블리(145)를 둘러쌀 수 있다. 내부 케이스(140)는 수집기(125)와 결합되거나 수집기(125)와 일체형으로 이루어져 수집기(125)를 측정기 어셈블리(145) 위에 놓이도록 지지할 수 있다.
내부 케이스(140)는 그 외면이 내부 커버(116)의 내면과 이격되도록 배치되고, 내부 케이스(140)의 외면과 내부 커버(116)의 내면 사이에는 단열 공간(142)이 마련된다. 단열 공간(142)에는 공기가 채워진다. 내부 케이스(140)의 내부 공간과 하우징(110) 사이에 단열 공간(142)이 마련됨으로써 동절기에 내부 케이스(140)의 내부 공간은 하우징(110) 외부의 온도에 영향을 덜 받게 된다. 따라서 동절기에 측정기 어셈블리(145)로 떨어지는 강수가 동결되는 문제가 저감될 수 있다.
수집기(125)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 측정기 어셈블리(145)는 수집기(125)로부터 떨어지는 강수에 의해 시소 운동할 수 있도록 구성되는 티핑 버킷(146)과, 티핑 버킷(146)의 시소 운동에 따라 신호를 발생하는 리드 스위치(152)를 포함한다.
티핑 버킷(146)은 하우징 베이스(113)에 고정되는 서포트(154)에 시소 운동 가능하게 지지된다. 티핑 버킷(146)은 샤프트(150)를 회전 중심축으로 하여 일정 각도 범위 내에서 회전 운동할 수 있다. 티핑 버킷(146)은 수집기(125)로부터 떨어지는 강수가 유입될 수 있는 한 쌍의 챔버(147)를 포함한다. 한 쌍의 챔버(147)는 격벽(148)에 의해 구획된다.
수집기(125)에서 떨어져 가이드(138)를 통과하는 강수가 한 쌍의 챔버(147)에 교대로 담김으로써 티핑 버킷(146)이 샤프트(150)를 회전 중심축으로 하여 시소 운동할 수 있다. 또한 티핑 버킷(146)이 시소 운동할 때 리드 스위치(152)가 티핑 버킷(146)의 움직임에 따라 신호를 발생함으로써 티핑 버킷(146)으로 떨어지는 강수의 양이 측정될 수 있다.
티핑 버킷(146)과 리드 스위치(152)를 이용한 강수량 측정 방법은 공지된 것이므로, 강수량 측정 방법에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.
티핑 버킷(146)이 시소 운동할 때 티핑 버킷(146)에서 배출되는 강수는 티핑 버킷(146)의 하측에 설치되는 한 쌍의 배수통(156)으로 떨어질 수 있다. 즉 티핑 버킷(146)에서 배출되는 강수는 배수통(156)을 통해 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다. 한 쌍의 배수통(156)은 상호 이격되도록 하우징 베이스(113)에 결합된다.
측정기 어셈블리(145)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않는다. 즉, 측정기 어셈블리(145)는 하우징(110)의 내부로 유입되는 강수를 다양한 방식으로 측정할 수 있는 다양한 다른 구성으로 변경될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 하우징 히터(160)는 하우징(110)을 가열하기 위해 하우징(110)과 결합된다. 하우징 히터(160)는 하부 히터부(161)와, 상부 히터부(162)와, 중간 히터부(163)를 포함한다.
하부 히터부(161)는 내부 커버(116)의 외면을 둘러싸도록 설치 공간(119)에 배치된다. 하부 히터부(161)는 내부 커버(116) 또는 외부 커버(117)와 면 접촉하는 패드 형태로 이루어질 수 있다. 하부 히터부(161)로는 실리콘 패드 히터와 같은 면상발열 히터 등 하우징(110)을 가열할 수 있는 다양한 형태의 히터가 이용될 수 있다. 하부 히터부(161)는 하우징 커버(115)에 열을 가함으로써 하우징(110) 주위에 쌓이는 눈을 녹일 수 있다.
상부 히터부(162)는 수집기(125)의 상부 원통 바디(127)를 둘러싸도록 외부 커버(117)와 상부 원통 바디(127) 사이의 리세스(134)에 배치된다. 상부 히터부(162)로는 실리콘 패드 히터와 같은 면상발열 히터 등 다양한 형태의 히터가 이용될 수 있다. 상부 히터부(162)는 하우징 커버(115) 및 수집기(125)의 상부 원통 바디(127)에 열을 가함으로써 하우징(110) 주위에 쌓이는 눈이나, 입구(111) 쪽에 쌓이는 눈을 녹일 수 있다.
중간 히터부(163)는 내부 커버(116)의 상부 끝단과 마주하도록 리세스(134)에 배치되어 하부 히터부(161)와 상부 히터부(162)를 연결한다. 중간 히터부(163)로는 실리콘 패드 히터와 같은 면상발열 히터 등 다양한 형태의 히터가 이용될 수 있다.
상부 히터부(162)와 중간 히터부(163)는 리세스(134)에 삽입되는 고정 링(136)에 의해 고정될 수 있다. 고정 링(136)은 리세스(134)에 삽입됨으로써 상부 히터부(162)를 상부 원통 바디(127) 쪽으로 가압할 수 있다. 고정 링(136)에 의해 상부 히터부(162)가 상부 원통 바디(127)와 안정적으로 면 접촉함으로써 상부 히터부(162)에서 발생하는 열이 상부 원통 바디(127)에 안정적으로 전달될 수 있다. 또한 고정 링(136)은 중간 히터부(163)를 내부 커버(116)의 상부 끝단 쪽으로 가압할 수 있다. 고정 링(136)에 의해 중간 히터부(163)가 내부 커버(116)와 안정적으로 접촉함으로써 중간 히터부(163)에서 발생하는 열이 내부 커버(116)에 안정적으로 전달될 수 있다.
하우징 히터(160)는 하우징(110)의 외측 둘레 및 입구(111) 쪽에 열을 가함으로써, 하우징(110)의 외측 둘레나, 입구(111) 쪽에 쌓이는 눈을 녹일 수 있다. 따라서 하우징 히터(160)는 강수량 측정장치(100)가 눈으로 덮이거나, 강수량 측정장치(100)의 입구(111)가 눈으로 막히는 문제를 방지할 수 있다.
하우징 히터(160)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
수집기 히터(165)는 수집기(125)를 가열하기 위해 수집기(125)와 결합된다. 수집기 히터(165)는 원통부 히터(166)와, 콘부 히터(167)를 포함한다.
원통부 히터(166)는 원통부(126)를 가열하기 위해 내부 커버(116)와 원통부(126) 사이의 단열 공간(142)에 배치되어 원통부(126)의 표면에 결합된다. 원통부 히터(166)는 그 상단부가 원통부(126)의 렛지부(129)에 접하면서 하부 원통 바디(128)의 외면 둘레를 감싸도록 배치된다. 원통부 히터(166)는 그 상단부가 렛지부(129)와 접함으로써 원통부(126)와 안정적인 결합 상태를 유지할 수 있다. 원통부 히터(166)는 원통부(126)의 하부 원통 바디(128)와 면 접촉하는 패드 형태로 이루어질 수 있다. 원통부 히터(166)로는 실리콘 패드 히터와 같은 면상발열 히터 등 원통부(126)를 가열할 수 있는 다양한 형태의 히터가 이용될 수 있다. 원통부 히터(166)는 하부 원통 바디(128)에 열을 가함으로써 원통부(126)로 유입되는 눈을 녹일 수 있다.
콘부 히터(167)는 콘부(131)를 가열하기 위해 콘부(131)에 표면에 결합된다. 콘부 히터(167)는 콘부(131)와 면 접촉하는 패드 형태로 이루어질 수 있다. 콘부 히터(167)로는 실리콘 패드 히터와 같은 면상발열 히터 등 콘부(131)를 가열할 수 있는 다양한 형태의 히터가 이용될 수 있다. 콘부 히터(167)는 콘부(131)에 열을 가함으로써 콘부(131)로 유입되는 눈을 녹일 수 있다.
콘부 히터(167)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 내부 히터(170)는 하우징(110) 내부의 공간을 가열하기 위해 하우징(110)의 내부에 설치된다. 내부 히터(170)는 하우징 베이스(113)에 고정되는 프레임(172)에 결합된다. 프레임(172)은 한 쌍의 배수통(156) 사이에 배치된다. 프레임(172)은 하우징 베이스(113)에 고정되는 복수의 서포트 돌기(174)에 의해 지지되어 하우징 베이스(113)로부터 이격된다. 내부 히터(170)는 프레임(172)에 결합됨으로써 하우징 베이스(113)로부터 이격되어 한 쌍의 배수통(156) 사이에 배치될 수 있다.
내부 히터(170)가 하우징 베이스(113)에 접하도록 배치되면 내부 히터(170)에서 발생하는 열이 하우징 베이스(113)로 쉽게 전도된다. 이 경우, 내부 히터(170)가 하우징(110) 내부의 공기를 가열하는 가열 효율이 떨어져 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치(100)는 내부 히터(170)가 하우징 베이스(113)로부터 이격되도록 배치되므로, 내부 히터(170)가 하우징(110) 내부의 공기를 가열하는 가열 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 내부 히터(170)는 한 쌍의 배수통(156) 사이에 배치되므로, 한 쌍의 배수통(156)을 고르게 가열할 수 있다. 따라서 배수통(156)에 담기는 강수가 결빙되는 문제를 방지할 수 있다.
내부 히터(170)로는 세라믹 저항 히터 등 하우징(110) 내부의 공기를 가열할 수 있는 다양한 히터가 이용될 수 있다.
내부 히터(170)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 외부 온도 센서(176)는 하우징(110) 외부의 온도를 측정할 수 있도록 하우징(110)에 설치된다. 외부 온도 센서(176)는 적어도 일부분이 하우징(110)의 외부로 노출되도록 설치될 수 있다. 외부 온도 센서(176)는 하우징(110) 외부의 온도를 측정하고 측정 신호를 컨트롤러(188)로 송신할 수 있다.
도면에는 외부 온도 센서(176)가 하우징 베이스(113)에 설치되는 것으로 나타냈으나, 외부 온도 센서(176)의 설치 위치는 다양하게 변경 가능하다.
도 3 및 도 5에 나타낸 것과 같이, 내부 온도 센서(178)는 하우징(110) 내부의 온도를 측정하기 위해 하우징(110)의 내측에 설치된다. 내부 온도 센서(178)는 하우징 베이스(113)에 고정되는 서포트 돌기(174)에 고정되어 하우징 베이스(113)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 내부 온도 센서(178)는 하우징(110) 내부의 온도를 측정하고 측정 신호를 컨트롤러(188)로 송신할 수 있다.
내부 온도 센서(178)의 설치 위치나 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경 가능하다.
도 3을 참조하면, 하우징 히터 온도 센서(180)는 하우징 히터(160)의 발열 온도를 측정하고 측정 신호를 컨트롤러(188)로 송신하도록 구성된다. 그리고 수집기 히터 온도 센서(182)는 수집기 히터(165)의 발열 온도를 측정하고 측정 신호를 컨트롤러(188)로 송신하도록 구성된다. 또한 내부 히터 온도 센서(184)는 내부 히터(170)의 발열 온도를 측정하고 측정 신호를 컨트롤러(188)로 송신하도록 구성된다.
컨트롤러(188)는 외부 온도 센서(176)와, 내부 온도 센서(178)와, 하우징 히터 온도 센서(180)와, 수집기 히터 온도 센서(182)와, 내부 히터 온도 센서(184)로부터 신호를 수신하고 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 제어할 수 있다. 또한 컨트롤러(188)는 리드 스위치(152)로부터 신호를 수신하고 리드 스위치(152)의 신호로부터 강수량을 산출하도록 구성될 수 있다. 또한 컨트롤러(188)는 타이머(186)와 연결되어 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)가 사전 설정된 시간을 초과하여 작동하지 않도록 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(188)는 외부 온도 센서(176)로부터 측정 신호를 수신하고, 하우징(110) 외부의 온도가 영하일 때 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)를 작동시킴으로써, 하우징(110) 외부에 쌓이는 눈 또는 수집기 히터(165)로 유입된 눈을 녹일 수 있다.
또한 컨트롤러(188)는 내부 온도 센서(178)로부터 측정 신호를 수신하고, 하우징(110) 내부의 온도가 영하일 때 내부 히터(170)를 작동시킴으로써, 측정기 어셈블리(145)로 떨어지는 강수나 배수통(156)으로 떨어지는 강수가 결빙되지 않도록 하우징(110) 내부의 온도를 사전 설정된 온도 이상으로 유지시킬 수 있다.
또한 컨트롤러(188)는 하우징 히터 온도 센서(180)와, 수집기 히터 온도 센서(182)와, 내부 히터 온도 센서(184)로부터 측정 신호를 수신함으로써, 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)가 과열되지 않고 사전 설정된 발열 온도 범위 내의 온도로 발열하도록 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 제어할 수 있다.
또한 컨트롤러(188)는 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)가 작동할 때, 타이머(186)를 통해 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)가 각각 작동한 작동 시간 정보를 획득하고, 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)가 사전 설정된 작동 시간을 초과하여 작동하지 않도록 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 각각 제어할 수 있다.
또한 컨트롤러(188)는 하우징(110)의 외부 온도가 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)가 작동해야 하는 온도 범위인 상황에서 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)가 일시 중지된 경우, 하우징 히터 온도 센서(180)와, 수집기 히터 온도 센서(182)를 통해 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165) 각각의 발열 온도 정보를 지속적으로 수신하고 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)를 개별 제어할 수 있다. 즉 컨트롤러(188)는 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)가 일시 중지된 상태에서 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)의 온도가 사전 설정된 발열 온도 범위보다 낮아진 경우, 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)를 각각 재작동시킬 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치(100)는 하우징 히터(160)와, 수집기 히터(165)와, 내부 히터(170)를 포함하는 개선된 히터 메커니즘을 통해 하우징(110)의 내외부 및 수집기(125) 전체를 고르게 가열할 수 있다. 따라서 하우징(110)의 외부나 수집기(125) 내부가 눈에 쌓이는 문제를 방지할 수 있다. 또한 수집기(125)의 특정 부분에 히터의 열이 집중되어 수집기(125)에서 강수가 증발함으로써 강수량을 과소 측정하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 강수량 측정장치(100)는 외부 온도 센서(176)를 이용하여 하우징(110)의 외부 온도 변화에 따라 하우징 히터(160)와 수집기 히터(165)를 신속하게 작동시킴으로써 하우징(110)의 외부나 수집기(125) 내부에 눈이 쌓이는 문제를 방지할 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 강수량 측정장치(100)가 티핑 버킷(146)을 포함하는 티핑 버킷형인 것으로 나타냈으나, 본 발명에 따른 강수량 측정장치(100)는 다양한 다른 방식으로 강수량을 측정할 수 있는 형태로 이루어질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 강수량 측정장치 110 : 하우징
111 : 입구 113 : 하우징 베이스
115 : 하우징 커버 116 : 내부 커버
117 : 외부 커버 121 : 받침대
125 : 수집기 126 : 원통부
131 : 콘부 136 : 고정 링
138 : 가이드 140 : 내부 케이스
145 : 측정기 어셈블리 146 : 티핑 버킷
150 : 샤프트 152 : 리드 스위치
154 : 서포트 156 : 배수통
160 : 하우징 히터 165 : 수집기 히터
170 : 내부 히터 172 : 프레임
174 : 서포트 돌기 176 : 외부 온도 센서
178 : 내부 온도 센서 180 : 하우징 히터 온도 센서
182 : 수집기 히터 온도 센서 184 : 내부 히터 온도 센서
186 : 타이머 188 : 컨트롤러

Claims (11)

  1. 강수가 유입되는 입구를 갖는 하우징;
    상기 입구를 통해 유입되는 강수를 모아서 떨어트릴 수 있도록 상기 하우징의 내측에 설치되는 수집기;
    상기 수집기로부터 떨어지는 강수를 전달받아 강수량을 측정할 수 있도록 상기 수집기의 하측에 설치되는 측정기 어셈블리;
    상기 하우징 외부의 온도를 측정할 수 있도록 상기 하우징에 설치되는 외부 온도 센서;
    상기 하우징을 가열하기 위해 상기 하우징과 결합되는 하우징 히터;
    상기 수집기를 가열하기 위해 상기 수집기와 결합되는 수집기 히터; 및
    상기 외부 온도 센서의 신호에 따라 상기 하우징 히터 및 상기 수집기 히터를 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 측정기 어셈블리를 지지하는 하우징 베이스; 및
    상기 측정기 어셈블리를 둘러쌀 수 있도록 상기 하우징 베이스와 결합되는 하우징 커버;를 포함하고,
    상기 하우징 커버는,
    내부 커버; 및
    상기 내부 커버를 감싸는 외부 커버;를 포함하며,
    상기 하우징 히터는 적어도 일부가 상기 내부 커버와 상기 외부 커버 사이의 설치 공간에 배치되고,
    상기 외부 커버의 길이는 상기 내부 커버의 길이보다 길고,
    상기 외부 커버의 상단부와 상기 수집기의 상단부 사이에는 리세스가 마련되며,
    상기 하우징 히터는,
    상기 내부 커버의 외면을 둘러싸도록 상기 설치 공간에 배치되는 하부 히터부;
    상기 수집기의 상단부를 둘러싸도록 상기 리세스에 배치되는 상부 히터부; 및
    상기 내부 커버의 상부 끝단과 마주하도록 상기 리세스에 배치되어 상기 하부 히터부와 상기 상부 히터부를 연결하는 중간 히터부;를 포함하는 강수량 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수집기 히터는 상기 수집기의 표면을 덮는 패드 형태로 이루어지는 강수량 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수집기는,
    상기 입구와 연결되는 원통부;
    상기 원통부의 하단부에 연결되고, 상기 원통부로부터 멀어질수록 폭이 점진적으로 감소하도록 구성되는 콘부; 및
    상기 콘부로 유입되는 강수를 상기 측정기 어셈블리로 떨어트릴 수 있도록 상기 콘부의 하단부에 마련되는 수집기 홀;을 포함하고,
    상기 수집기 히터는,
    상기 원통부의 표면에 면 접촉하는 원통부 히터; 및
    상기 콘부의 표면에 면 접촉하는 콘부 히터;를 포함하는 강수량 측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원통부는,
    상부 원통 바디;
    상기 콘부와 연결되도록 상기 상부 원통 바디의 하단부에 연결되는 하부 원통 바디; 및
    상기 하부 원통 바디의 외면 둘레로부터 돌출되도록 상기 상부 원통 바디의 하단부 외측 둘레에 구비되는 렛지부;를 포함하고,
    상기 원통부 히터는 그 상단부가 상기 렛지부에 접하면서 상기 하부 원통 바디의 외면 둘레를 감싸도록 배치되는 강수량 측정장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 히터부를 상기 수집기의 상단부 쪽으로 가압하고, 상기 중간 히터부를 상기 내부 커버의 상부 끝단 쪽으로 가압할 수 있도록 상기 리세스에 삽입되는 고정 링;을 포함하는 강수량 측정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수집기를 지지하도록 상기 내부 커버의 안쪽에 배치되어 상기 측정기 어셈블리를 둘러싸는 내부 케이스;를 포함하고,
    상기 내부 커버와 상기 내부 케이스의 사이에는 단열 공간이 마련되는 강수량 측정장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내부의 공간을 가열하기 위해 상기 하우징의 내부에 설치되는 내부 히터; 및
    상기 하우징 내부의 온도를 측정하기 위한 내부 온도 센서;를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 내부 온도 센서의 신호에 따라 상기 내부 히터를 제어하는 강수량 측정장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정기 어셈블리는,
    상기 수집기로부터 떨어지는 강수에 의해 시소 운동할 수 있도록 구성되는 티핑 버킷; 및
    상기 티핑 버킷의 시소 운동에 따라 신호를 발생하는 리드 스위치;를 포함하고,
    상기 하우징의 내측에는 상기 티핑 버킷에서 떨어지는 강수가 유입되는 두 개의 배수통이 상호 이격되도록 배치되며,
    상기 내부 히터는 상기 두 개의 배수통 사이에 위치하도록 상기 티핑 버킷의 하측에 배치되는 강수량 측정장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 히터의 발열 온도를 측정하기 위한 하우징 히터 온도 센서; 및
    상기 수집기 히터의 발열 온도를 측정하기 위한 수집기 히터 온도 센서;를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 하우징 히터 온도 센서로부터 신호를 수신하고 상기 하우징 히터의 발열 온도가 사전 설정된 온도를 초과하지 않도록 상기 하우징 히터를 제어하고,
    상기 수집기 히터 온도 센서로부터 신호를 수신하고 상기 수집기 히터의 발열 온도가 사전 설정된 온도를 초과하지 않도록 상기 수집기 히터를 제어하는 강수량 측정장치.
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