KR200341543Y1 - 대지 고정형 채광 실험장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 채광 실험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축소모형 구조물이 고정되는 대지 고정형 헬리오돈에 관한 것이다.

본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 베이스 판의 양측에 수직으로 돌출되는 수직대를 포함하고 이 수직대의 사이에는 베이스 판과 연결된 지지대를 통해 피구조물 고정판이 수평으로 구비되어 있는 본체부와; 상기 양측 수직대의 상부에 동일 축선 상으로 회전축이 회전 가능하게 각각 장착되되, 상기 회전축 중 하나는 모터와 연결되어 있고 상기 양 회전축의 내측단에는 내측이 개방된 원호 홈이 포함되는 한 쌍의 원호 브라켓이 장착되어 있는 자전체 각도변경부와; 상기 원호 홈에는 중앙으로 돌출되게 램프가 구비되어 있고 외측에 기어가 형성된 원형 링이 삽입되되, 상기 일측 원호 브라켓의 외측 하부에는 상기 기어와 맞물려 회전되는 피니언이 포함된 자전 모터가 장착되어 있는 링 회전부로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

대지 고정형 채광 실험장치{Apparatus for testing a lighting}

본 고안은 자연채광 실험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축소모형 구조물이 고정되는 대지 고정형 헬리오돈에 관한 것이다.

종래 헬리오돈은 구조물에 대한 자연채광을 측정하는 실험장치로, 인공 천공 돔의 내부에 설치되는 경우와 개별적으로 운용된다. 이와 같이 인공적인 광학 실험장치에 사용되는 헬리오돈의 작동원리는 세 가지의 태양 기하학적 변수, 즉 위도, 날짜, 시간의 함수에 기초한다.

이러한 헬리오돈의 형태와 운용 방법은 크게 두 가지로 분류된다. 첫째로 원하는 평가 절기와 일시에 해당하는 태양 방위각과 고도를 만들어 내기 위하여 고정된 인공 태양에 대해 건물 모형을 회전시키고 기울이는 태양고정형과, 둘째는 고정된 평판에 건물 모형을 위치시킨 후 인공태양을 움직이는 대지 고정형으로 분류된다.

특히 대지고정형 헬리오돈은 상술한 바와 같이 실제 태양 기하학을 기초로 한 것으로, 개념적 이해도가 높고 시각화가 용이하나 설치면적이 크고 많은 비용이소요되는 문제점이 있다.

즉 인공 태양이 설치된 다수의 원형 후프가 실험 일시에 해당하는 서로 다른 천공 조건으로 설정되어 있음으로써, 제작 시 설치 비용이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있었다. 그리고 서로 다른 천공 조건으로 설정되어 있는 다수의 원형 후프가 원형 평판의 공간상에 설치됨으로써, 헬리오돈의 부피가 커지는 문제점과 아울러 설치면적에 제한을 받는 문제점이 발생하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 고안은 설치면적이 작고 제작 시 제작비용을 절감할 수 있는 대지 고정형 채광 실험장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고 본 고안은 실험 시 태양에 대한 천공 조건을 용이하게 조작할 수 있는 대지 고정형 채광 실험장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 고안은 운용 방법이 매우 용이한 대지 고정형 채광 실험장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 채광 실험장치의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 A부의 확대도면.

도 3은 도 1에 도시된 B부의 확대도면.

도 4는 본 고안에 따른 채광 실험장치의 작동 상태를 도시한 것으로,

도 4a는 인공 태양의 고도 변화 상태를 설명하기 위한 단면도이고,

도 4b는 인공 태양의 이동 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체부

11 : 베이스 판 12 : 수직대 13 : 지지대 14 : 피구조물 고정판

3 : 자전체 각도 변경부

31 : 회전축 32 : 모터

33 : 원호 브라켓

331 : 원호 홈

5 : 링 회전부

51 : 원형 링

511 : 램프 512 : 기어

52 : 자전 모터

7 : 수동 조작부

71 : 브라켓 72 : 회전축 73 : 피니언 74 : 핸들

9 : 축소 모형

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 피구조물이 올려지는 피구조물 고정판을 포함하는 본체부와 절기에 따른 인공 태양의 고도를 조절하는 자전체 각도 변경부와 시간 변화에 따른 인공 태양의 이동을 조절하는 링 회전부를 포함한다.

본 고안의 일 양상에 따른 본체부는 베이스 판의 양측에 수직으로 돌출되는수직대를 포함하고 이 수직대의 사이에는 베이스 판과 연결된 지지대를 통해 피구조물 고정판이 수평으로 구비되어 있다.

그리고 본 고안의 일 양상에 따른 자전체 각도 변경부는 상기 양측 수직대의 상부에 동일 축선 상으로 회전축이 회전 가능하게 각각 장착되되, 상기 회전축 중 하나는 모터와 연결되어 있고 상기 양 회전축의 내측단에는 내측이 개방된 원호 홈이 포함되는 한 쌍의 원호 브라켓이 장착되어 있다.

그리고 링 회전부는 상기 원호 홈에는 중앙으로 돌출되게 램프가 구비되어 있고 외측에 기어가 형성된 원형 링이 삽입되되, 상기 일측 원호 브라켓의 외측 하부에는 상기 기어와 맞물려 회전되는 피니언이 포함된 자전 모터가 장착되어 있다.

본 고안의 이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 자전체 각도 변경부를 통해 인공 태양인 램프의 고도가 용이하게 변경되고 링 회전부를 통해 인공 태양이 피구조물을 중심으로 회전됨으로써, 실험 시 태양에 대한 천공 조건을 용이하게 조작할 수 있다.

그리고 종래 인공 태양이 구비된 원형 후프가 태양의 고도에 따라 각각 다수로 설치되었던 헬리오돈과는 달리 단일의 원형 링을 통해서도 피구조물의 일조량을 측정하는 것이 가능하며, 특히 단일의 원형 링을 사용함으로써, 제작 시 제작비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 설치 면적을 줄일 수 있다.

한편 본 고안의 부가적인 양상에 따라 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치가 상기 타측 원호 브라켓의 하부에 전방으로 돌출 고정된 브라켓을 통해 회전 가능한 회전축과, 상기 회전축의 일측에 구비되어 상기 기어와 맞물려 회전되는피니언과, 상기 회전축의 타측에 구비되어 회전축의 회전 방향을 조작하는 핸들로 구성된 수동 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 모터뿐만 아니라 수동 조작부에 구비된 핸들을 통해서도 인공 태양의 회전을 조작할 수 있으므로 실험 환경 조건에 따라 실험자가 보다 용이하게 채광 실험장치를 운영할 수 있는 편의성을 제공한다.

본 고안의 이와 같은, 또 부가적인 양상은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 고안을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 채광 실험장치의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 베이스 판(11)의 양측에 수직으로 돌출되는 수직대(12)를 포함하고 이 수직대의 사이에는 베이스 판(11)과 연결된 지지대(13)를 통해 피구조물 고정판(14)이 수평으로 구비되어 있는 본체부(1)와, 상기 양측 수직대(12)의 상부에 동일 축선 상으로 회전축(31)이 회전 가능하게 각각 장착되되, 상기 회전축(31) 중 하나는 모터(32)와 연결되어 있고 상기 양 회전축(31)의 내측단에는 내측이 개방된 원호 홈(331)이 포함되는 한 쌍의 원호 브라켓(33)이 장착되어 있는 자전체 각도변경부(3)와, 상기 원호 홈(331)에는 중앙으로 돌출되게 램프(511)가 구비되어 있고 외측에 기어(512)가 형성된 원형 링(51)이 삽입되되, 상기 일측 원호 브라켓(33)의 외측 하부에는상기 기어(512)와 맞물려 회전되는 피니언(521)이 포함된 자전 모터(52)가 장착되어 있는 링 회전부(5)로 구성된다.

본 고안에 따른 채광 실험장치는 인접 건물 또는 차양에 의한 그림자 효과 및 차폐 면적을 산정하거나 직사광에 의한 실내 사입 효과를 평가하는 것으로, 축소 모형 실험을 통해 해당 구조물에 대한 실내 사입광을 측정하는데 이용된다.

즉 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 채광 실험장치의 본체부(1)는 상술한 바와 같이 축소모형(9)이 올려지는 피구조물 고정판(14)이 구비되되, 베이스 판(11)의 양측에 수직으로 돌출되는 수직대(12)를 포함하고 이 수직대의 사이에는 베이스 판(11)과 연결된 지지대(13)를 통해 피구조물 고정판(14)이 수평으로 구비되어 있다. 그리고 피구조물 고정판(14)의 양측에 수직으로 세워진 수직대(12)의 상부에는 수직대 내측으로 자전체 각도 변경부의 원호 브라켓(33)을 회전시키는 회전축(31)이 삽입 고정되는 관통 공이 형성되어 있다.

이에 따라 본 고안에 따른 채광 실험장치는 피구조물 고정판 위에 설치된 해당 축소모형에 대한 실내 사입 효과를 측정하게 된다.

이 때 피구조물 고정판에 올려지는 축소모형(9)의 내부에 국부 촬영용 비디오카메라나 CCD센서를 설치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 피구조물 내부에 비디오카메라나 CCD센서를 설치함으로써, 태양과 채광에 의한 그림자 및 실내 사입광의 시각적 이미지를 통해 해당 구조물에 대한 실내 사입 효과를 보다 용이하고 정확하게 분석할 수 있게 된다. 이 때 본 고안에 따른 채광 실험장치는 모델 스코프나 컴퓨터 이미지 생성기 등 다양한 주변 기기를 더 포함한다. 이에 따라 상술한 카메라또는 센서를 통해 촬영된 이미지를 실험장치와 연결된 컴퓨터를 이용한 동영상화를 통하여 실제적 이미지화를 제공함으로써, 헬리오돈 사용의 효용성을 극대화시킬 수 있다.

한편 자전체 각도 변경부(3)는 절기에 따른 인공 태양의 고도를 조절한다. 본 고안의 바람직한 일 실시예에 있어서 자전체 각도 변경부(3)는 양측 수직대(12)의 상부에 동일 축선 상으로 회전축(31)이 회전 가능하게 각각 장착되되, 이 회전축(31)들 중 하나는 모터(32)와 연결되어 있다. 그리고 양 회전축(31)의 내측단에는 인공 태양인 램프(511)가 장착된 원형 링의 이동을 안내하는 원호 브라켓(33)이 장착되어 있다.

즉 원호 브라켓(33)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서로 대향되게 장착되며 상호 단일의 원호를 가지는 것으로, 내측이 개방된 원호 홈(331)이 구비되어 있다. 이에 따라 원형 링(51)이 시간의 변화에 따라 회전하는 경우 원호 브라켓(33)을 통해 회전하게 된다. 특히 원형 링의 회전 시 원호 브라켓(33)에 형성된 원호 홈(331)을 통해 원형 링에 장착된 인공 태양인 램프(511)가 원호 브라켓(33)을 통과하며 광을 조사할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구성에 따라 본 고안에 따른 채광 실험장치의 자전체 각도 변경부(3)는 회전축들 중 일측 회전축(31)에 연결된 모터(32) 구동에 의해 회전축(31)에 장착된 원호 브라켓(33)이 회전하게 된다. 이에 따라 원호 브라켓(33) 내부에 삽입되는 원형 링(51)의 각도, 다시 말하면 원형 링의 내측에 장착된 인공 태양의 고도를 실험이 수행되는 측정 시기의 절기 및 구조물이 설치되는 지역의 위도에 따라 용이하게 변경 설정할 수 있게 된다.

그리고 링 회전부(5)는 시간 변화에 따른 인공 태양을 회전시킨다. 즉 본 고안의 바람직한 일 실시예에 있어서 링 회전부(5)는 원호 브라켓의 원호 홈(331)에 중앙으로 돌출되게 램프(511)가 구비되어 있고 외측에 기어(512)가 형성된 원형 링(51)이 삽입되되, 일측 원호 브라켓(33)의 외측 하부에는 기어(512)와 맞물려 회전되는 피니언(521)이 포함된 자전 모터(52)가 장착되어 있다.

본 고안의 바람직한 일 실시예에 있어서 원형 링(51)은 상술한 원호 브라켓의 원호 홈(331)에 삽입되어 회전하는 것으로, 내측으로 광을 조사하는 단일의 램프(511)가 구비되어 있고, 외측에는 기어(512)가 형성되어 있다. 이 때 인공 태양으로 사용되는 램프는 직진성이 높고 확산성이 작은 할로겐램프를 사용하는 것이 유리하다.

그리고 자전 모터(52)는 도 3에 도시된 바와 같이 브라켓(522)을 통해 원호 브라켓(33)의 하부 외측에 고정되며, 원형 링(51)의 외측에 형성된 기어(512)와 맞물려 회전되는 피니언(521)이 자전 모터(52)의 회전축에 삽입 고정되어 있다.

이에 따라 본 고안에 따른 채광 실험장치의 링 회전부(5)는 자전 모터(52)의 구동에 따라 피니언(521)이 회전 구동하게 된다. 그리고 이 피니언(521)의 구동에 의해 피니언과 맞물려 있는 원형 링의 기어(512)가 회전됨에 따라 원형 링(51)이 회전하게 된다. 이와 같이 원형 링이 회전함으로써, 원형 링 내측에 장착된 인공 태양인 램프가 피구조물 고정판에 설치된 피구조물에 광을 조사하면서 회전하게 된다.

한편 본 고안의 다른 실시예에 있어서 본 고안에 따른 채광 실험장치가 수동 조작을 통해 상술한 원형 링의 회전을 조작할 수 있는 수동 조작부(7)를 더 포함하고 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 수동 조작부(7)는 회전축(72)과 원형 링의 기어(512)에 대응하는 피니언(73) 및 핸들(74)으로 구성된다.

본 고안의 다른 실시예에 있어서 회전축(72)은 타측의 원호 브라켓(33)의 하부에 전방으로 돌출 고정된 브라켓(71)을 통해 회전 가능하게 고정된다. 그리고 피니언(73)은 회전축(72)에 의한 회전력을 원형 링(51)에 전달하는 것으로, 회전축(72)의 일측에 삽입 고정된다. 그리고 핸들(74)은 피니언(73)이 삽입된 회전축(72)의 타측에 삽입 고정되어 회전축(72)의 회전 방향을 조작한다.

따라서 본 고안의 이와 같은 양상에 따른 채광 실험장치는 모터를 통해 인공 태양의 이동 시간을 보다 정확하게 설정할 수 있을 뿐만 아니라 핸들을 통해서 원형 링의 회전을 조작할 수 있으므로, 실험 환경 조건에 따라 실험자가 보다 용이하게 채광 실험장치를 운영할 수 있는 편의성을 제공한다.

이하에서는 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치의 작동 관계를 설명하기로 한다.

도 4a는 인공 태양의 고도 변화 상태를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4b는 인공 태양의 이동 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 피구조물 고정판에 채광 실험의 대상이 되는 구조물에 대한 축소모형(9)이 설치된다. 여기서 태양 고도는 해당 지역의 위도와 함께 측정 시기의 태양 고도를 참조하여 원형 링의 각도를 설정하게 된다.

이와 같이 설정된 각도에 따라 수직대(12) 외측에 구비된 모터(32)가 회전하게 되면 이 모터(32)에 연결된 회전축(31)이 회전하며 내측에 장착된 원호 브라켓(33)을 회전시킨다.

즉 양측 수직대(12)의 내측에 상호 대향되게 한 쌍으로 장착된 원호 브라켓의 원호 홈(331) 각각에 인공 태양인 램프(511)가 장착된 원형 링(51)이 삽입 설치되어 있으므로 모터(32)에 의해 회전하는 회전축(31)이 연결된 원호 브라켓(33)이 회전함에 따라 타측의 원호 브라켓(33)이 회전하게 된다. 이 때 양측 수직대(12) 상부에 형성되어 있는 관통 공(121)에 삽입 고정된 회전축(31)은 관통 공(121) 내부에 구비된 베어링(122)을 통해 회전 자재하게 된다. 이에 따라 본 고안에 따른 채광 실험장치는 인공 태양의 고도를 용이하게 변경 설정할 수 있게 된다.

그리고 상술한 바와 같이 인공 태양의 고도가 설정된 상태에서 시간의 변화에 따른 인공 태양의 이동시키게 된다. 즉 자전 모터(52) 또는 핸들(74)의 조작에 따라 자전 모터 또는 핸들의 회전축(72)에 삽입 고정되어 있는 피니언(521,73)이 회전하게 된다. 이에 따라 이 피니언(521,73)에 맞물려 있는 원형 링의 기어(512)가 회전하며 인공 태양이 장착된 원형 링(51)이 태양의 실제 진행 방향과 동일하게 회전하게 된다.

따라서 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 자전체 각도 변경부를 통해 인공 태양이 장착된 원형 링의 회전 각도를 구조물이 설치되는 지역의 위도에 따라 변경 설정할 수 있으며 링 회전부를 통해 광을 조사하는 인공 태양을 태양의실제 진행 방향과 동일하게 회전시킴으로써, 해당 구조물에 대한 실내 사입광을 효과적으로 측정할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 자전체 각도 변경부를 통해 인공 태양인 램프의 고도가 용이하게 변경되고 링 회전부를 통해 인공 태양이 피구조물을 중심으로 회전됨으로써, 실험 시 태양에 대한 천공 조건을 용이하게 조작할 수 있다.

또한 본 고안에 따른 대지 고정형 채광 실험장치는 태양의 고도에 따라 인공 태양이 각각 설치된 원형 후프가 다수로 설치되었던 헬리오돈과는 달리 단일의 원형 링을 통해서도 피구조물의 일조량을 측정하는 것이 가능하며, 특히 단일의 원형 링을 사용함으로써, 제작 시 제작비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 설치 면적을 줄일 수 있다.

그리고 모터뿐만 아니라 핸들을 통해서도 인공 태양의 회전을 조작할 수 있으므로 실험 환경 조건에 따라 실험자가 보다 용이하게 채광 실험장치를 운영할 수 있는 편의성을 제공한다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 실용신안청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (2)

1. 베이스 판(11)의 양측에 수직으로 돌출되는 수직대(12)를 포함하고 이 수직대의 사이에는 베이스 판(11)과 연결된 지지대(13)를 통해 피구조물 고정판(14)이 수평으로 구비되어 있는 본체부(1)와;

   상기 양측 수직대(12)의 상부에 동일 축선 상으로 회전축(31)이 회전 가능하게 각각 장착되되, 상기 회전축(31) 중 하나는 모터(32)와 연결되어 있고 상기 양 회전축(31)의 내측단에는 내측이 개방된 원호 홈(331)이 포함되는 한 쌍의 원호 브라켓(33)이 장착되어 있는 자전체 각도변경부(3)와;

   상기 원호 홈(331)에는 중앙으로 돌출되게 램프(511)가 구비되어 있고 외측에 기어(512)가 형성된 원형 링(51)이 삽입되되, 상기 일측 원호 브라켓(33)의 외측 하부에는 상기 기어(512)와 맞물려 회전되는 피니언(521)이 포함된 자전 모터(52)가 장착되어 있는 링 회전부(5);

   로 구성됨을 특징으로 하는 대지 고정형 채광 실험장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 채광 실험장치가 :

   상기 타측 원호 브라켓(33)의 하부에 전방으로 돌출 고정된 브라켓(71)을 통해 회전 가능한 회전축(72)과, 상기 회전축(72)의 일측에 구비되어 상기 기어(512)와 맞물려 회전되는 피니언(73)과, 상기 회전축의 타측에 구비되어 회전축의 회전 방향을 조작하는 핸들(74)로 구성된 수동 조작부(7)를 더 포함하는 것을 특징으로하는 대지 고정형 채광 실험장치.