KR20170089255A

KR20170089255A - 원형 무지개 형성장치

Info

Publication number: KR20170089255A
Application number: KR1020160009431A
Authority: KR
Inventors: 남종현
Original assignee: 남종현
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-03
Also published as: KR101769514B1

Abstract

원형 무지개 형성장치가 개시된다.
하나의 광원(100)과, 광원(100)과 간격을 두고 관측면 위에 위치하는 관측자의 눈인 관측지점을 포함하는 무지재 관측부(200)와, 용수 공급원의 물을 공급하는 급수 펌프(301)에 연결되고 무지개 관측부(200)를 기준으로 광원(100)의 반대방향에 광원(100)의 빛이 입사되는 방향과 30도 내지 직각을 이루는 방향을 향해, 평행 또는 방사형으로 미세한 물 입자를 정해진 최고 분사 높이 위치로 상향으로 또는 정해진 최고 분사 높이 위치로부터 하향으로 분사하는 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 및 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 상향 또는 하향 분사된 미세한 물 입자가 무지개 관측부(200)에 위치한 관측자의 눈인 관측지점과 최고 분사 높이 위치와의 거리와 같거나 길게 분사 낙하되도록 무지개 관측부(200) 앞에 형성된 물입자 분사 낙하 공간부(700)를 포함하여 구성되어, 광원(100)의 빛이 무지개 관측부(200) 앞의 물입자 분사 낙하 공간부(700)로 분사 낙하되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 함으로써, 관측자는 원형으로 형성되는 무지개를 관측할 수 있다.

Description

원형 무지개 형성장치{circular rainbow generating device}

본 발명은 놀이공원, 정원 등에 설치되는 360도 즉, 원형 무지개 형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관측지점을 중심으로 태양과 같은 광원의 반대방향에 위치하고 관측지점보다 낮은 물입자 분사 낙하 공간부에 미세한 물 입자를 분사하여 햇빛이 미세한 물 입자에 의해 반사되면서 무지개가 원형으로 형성되도록 하는 원형 무지개 형성장치에 관한 것이다.

자연현상의 하나로 발생하는 무지개는 하늘에 걸린 활과 같다 하여 천궁이라고 불리고, 구약성경에서 노아에게 보여준 약속의 징표로 등장하기도 하며, 유럽에서는 무지개 밑으로 지나가면 남자가 여자로, 여자가 남자로 변한다는 전설이 있고, 그 외에도 어린이가 읽는 많은 동화책에서 무지개에 대한 소재가 다수 등장할 만큼 어린이들에게 동심을 유발시킬 수 있는 소재이기도 하며, 나아가 자연 현상을 이해하는데 있어서 훌륭한 학습 도구이기도 하다.

이러한 무지개는 비가 온 뒤 맑게 갠 하늘에서 볼 수 있으나, 이는 자주 볼 수 있는 것이 아니다. 무지개를 자주 볼 수 없는 이유는 맑게 갠 하늘에 무수히 많은 물방울이 있어야 하고, 태양으로부터 방사되는 빛이 물방울에 접하면서 물방울 내에서 반사되는 빛이 우리의 눈으로 들어와야 하는데, 이를 위한 태양의 고도와 빛의 입사각, 관찰자의 위치, 그리고 물방울의 크기와 퍼짐 등과 조건들이 맞는 경우가 많지 않기 때문이다.

빨주노초파남보와 같이 서로 다른 색이 층을 이루어 관측되는 무지개는 여러 가지 색이 섞여 있는 태양 빛이 물방울을 통과하면서 반사될 때, 물방울의 경계에서 두 번의 굴절과 한 번의 반사과정을 겪는 동안 색깔별로 꺾이는 반사각(4042)의 정도가 서로 다르므로, 빛이 여러 가지 색으로 분리되어 빨주노초파남보와 같은 형형색색의 무지개로 관측된다.

위와 같이 자연적으로 발생하는 무지개를 인공적으로 생성하는 선행기술로는 특허문헌 1의 '무지개가 발생하는 유희시설', 특허문헌 2의 '무지개 분수장치', 특허문헌 3의 '야간 무지개 발생장치', 특허문헌 4의 '대형 무지개 생성장치'등이 있다.

특허문헌 1에는 급수 펌프에 의해 송출된 물을 분무구를 통해 분무하여 미세한 물방울을 형성하고, 태양에서 방사된 햇빛이 반사경에 의해 반사되어 미세한 물방울에 전달되어 반사되는 유희시설이 기술되어 있고, 특허문헌 2에는 분수용수가 이송되는 급수배관을 지상에서 일정높이까지 연장하고, 급수배관의 노즐에서 분수용수가 미세한 물 입자로 분사되도록 하여, 일정한 높이에서 떨어지는 미세한 물 입자가 햇빛을 반사하여 무지개가 형성되도록 하는 분수장치가 기술되어 있다.

특허문헌 3에는 급수 펌프에 의해 급수 파이프에 고압의 물이 공급되고, 급수 파이프에 설치된 노즐을 통해 물이 미스트 또는 미립자로 분산되며, 미스트 또는 미립자를 향해 조명장치의 빛이 조사되어 반사되는 장치가 기술되어 있고, 특허문헌 4에는 하나 이상의 열로 배열된 복수의 송풍기의 상부에 물을 안내하는 배관부가 배치되고, 배관부에 물 입자를 위로 분사하는 복수의 분사노즐이 구비되는 장치가 기술되어 있다.

상기한 바와 같은 선행기술의 장치들은 무지개를 생성하고자 하는 공간에 미세한 물 입자를 인공적으로 분무하여, 미세한 물 입자에 의해 햇빛이 반사되면서 무지개가 생성되도록 하고 있으나, 이 경우 무지개의 절반 또는 일부분만이 생성된다는 한계가 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0424937호(2006. 08. 29. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0913561호(2009. 08. 21. 공고) 대한민국 공개특허 제10-2014-0011767호(2014. 01. 29. 공개) 대한민국 공개특허 제10-2014-0136774호(2014. 12. 01. 공개)

본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 한계점을 해결하기 위한 것으로서, 무지개가 원형으로 형성되도록 하는 원형 무지개 형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은,

하나의 광원;

광원과 간격을 두고 관측면 위에 위치하는 관측자의 눈인 관측지점을 포함하는 무지개 관측부;

용수 공급원의 물을 공급하는 급수 펌프에 연결되고 무지개 관측부를 기준으로 광원의 반대방향에 광원의 빛이 입사되는 방향과 30도 내지 직각을 이루는 방향을 향해, 평행 또는 방사형으로 미세한 물 입자를 정해진 최고 분사 높이 위치로 상향으로 또는 정해진 최고 분사 높이 위치로부터 하향으로 분사하는 하나 이상의 분사노즐 어셈블리; 및

하나 이상의 분사노즐 어셈블리로부터 상향 또는 하향 분사된 미세한 물 입자가 무지개 관측부에 위치한 관측자의 눈인 관측지점과 최고 분사 높이 위치와의 거리와 같거나 길게 분사 낙하되도록 무지개 관측부 앞에 형성된 물입자 분사 낙하 공간부;를 포함하여 구성되어,

광원의 빛이 무지개 관측부 앞의 물입자 분사 낙하 공간부로 분사 낙하되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 하는, 원형 무지개 형성장치에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 광원은 태양 또는 인공 조명장치일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면,

하나 이상의 분사노즐 어셈블리는 각각,

일단이 급수 펌프에 연결되고 타단이 노즐 몸체의 내부까지 연장 형성되는 복수의 주입구; 및

일단이 복수의 주입구와 연결되고 타단이 노즐 몸체의 외부와 연통되게 연장 형성되는 하나의 분사구;를 포함하여 구성된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리는 복수의 주입구와 하나의 분사구가 만나는 지점의 노즐 몸체 내부에 수압을 높이기 위한 가압 공간부가 각각 형성된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리의 분사구는 노즐 몸체의 내부에서 노즐 몸체의 외부로 갈수록 직경이 커지는 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리와 같은 높이 또는 하나 이상의 분사노즐 어셈블리보다 낮게 설치되어, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리로부터 분사되는 미세한 물 입자의 분사각도와 동일한 각도로 바람을 송풍하는 하나 이상의 송풍팬;을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면,

무지개 관측부 및 하나 이상의 분사노즐 어셈블리가 광원과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루는 선과 평행한 방향으로 연장되거나 정해진 간격으로 연장 배치되고,

무지개 관측부에 설치되어 무지개 관측부 위의 관측자의 위치를 감지하는 하나 이상의 적외선 센서나 마이크로 스위치를 포함하는 복수의 관측자 위치 감지부;

하나 이상의 분사노즐 어셈블리 각각에 설치되어 미세한 물 입자의 분사를 조절하는 제1 개폐밸브; 및

복수의 관측자 위치 감지부에 의해 무지개 관측부 위의 관측자의 위치를 감지하고, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리에 설치된 제1 개폐밸브 중 관측자 위치 감지부에 의해 감지되는 관측자가 현재 위치에서 원형 무지개를 관측할 수 있는 물입자 분사 낙하 공간부에 미세한 물 입자 분사하는 분사노즐 어셈블리에 설치된 제1 개폐밸브를 개폐하는 제1 개폐밸브 구동 제어회로부;를 더 포함하여 구성되어,

광원의 빛이 관측자가 위치한 무지개 관측부의 앞의 물입자 분사 낙하 공간부에 분사되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면,

물입자 분사 낙하 공간부 또는 물입자 분사 낙하 공간부에 근접되게 설치되어, 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향 센서;

물입자 분사 낙하 공간부의 외곽에 물입자 분사 낙하 공간부의 반대편을 향하도록 설치되는 복수의 송풍팬; 및

풍향 센서에 의해 물입자 분사 낙하 공간부 주변의 풍향을 감지하고 복수의 송풍팬 중 바람이 부는 반대방향을 향하도록 설치된 송풍팬을 구동시키는 송풍팬 구동 제어회로부;를 더 포함하여 구성되어,

하나 이상의 분사노즐 어셈블리로부터 분사되는 미세한 물입자가 물입자 분사 낙하 공간부 내에 분사 낙하되도록 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면,

광원이 태양이고,

하나 이상의 분사노즐 어셈블리가 각각 서로 다른 분사각도를 가지도록 설치되는 다단의 분사노즐 어셈블리로 구성되며,

다단의 분사노즐 어셈블리와 급수펌프 사이에 설치되어 다단의 분사노즐 어셈블리에 공급되는 물을 조절하는 제2 개폐밸브;

무지개 관측부에 설치되어 광원의 고도를 감지하는 광원 고도 감지센서; 및

광원 고도 감지센서에 의해 광원의 고도를 인지하고, 다단의 분사노즐 어셈블리에 설치된 제2 개폐밸브 중 광원의 고도에 대응하는 분사노즐 어셈블리에 설치된 제2 개폐밸브를 개폐하는 제2 개폐밸브 구동 제어회로부;를 더 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 관측자가 위치하는 관측지점을 기준으로 광원의 반대방향에 하나 이상의 분사노즐 어셈블리로부터 상향 또는 하향 분사된 미세한 물 입자의 정해진 최대 분사 높이의 거리만큼 분사 낙하되도록 형성된 물입자 분사 낙하 공간부를 마련하고, 용수 공급원의 물을 급수 펌프에 의해 분사노즐 어셈블리를 통해 미세한 물 입자로 분사하여, 태양과 같은 광원의 빛이 입사되어 반사되도록 함으로써, 무지개가 원형으로 형성되도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 분사노즐 어셈블리와 같은 높이 또는 분사노즐보다 낮게 송풍팬을 설치하여 미세한 물 입자가 분사되는 방향으로 바람을 불어줌으로써, 미세한 물 입자가 물입자 분사 낙하 공간부 전체에 고르게 분사 낙하되도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 관측자의 위치를 감지할 수 있는 적외선 센서나 마이크로 스위치 등으로 구성되는 관측자 위치 감지부를 구비하고, 관측자의 이동방향으로 배치된 분사노즐 어셈블리에 각각에 미세한 물입자의 분사를 조절하는 개폐밸브를 설치한 후 관측지점, 관측자의 이동에 따라 각각의 개폐밸브를 선택적으로 개폐함으로써, 관측자가 위치에 관계없이 원형의 무지개를 관측할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 풍향 센서를 구비하고, 물입자 분사 낙하 공간부의 외곽에 물입자 분사 낙하 공간부의 반대방향을 향하도록 복수의 송풍팬을 마련한 후 바람의 방향에 따라 각각의 송풍팬을 선택적으로 구동시켜 자연적으로 부는 바람과 반대방향으로 바람을 불어줌으로써, 분사노즐 어셈블리에서 분사되는 미세한 물 입자가 자연적으로 부는 바람의 방향과 관계없이 물입자 분사 낙하 공간부 전체에 고르게 분사 낙하되도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 광원이 태양이고, 광원 고도 감지센서를 구비하고, 광원과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루는 수평선과 평행하게 상하로 일정한 간격으로 두고 다단의 분사노즐 어셈블리를 설치하며, 다단의 분사노즐 어셈블리 각각에 공급되는 물을 조절하는 개폐밸브를 설치한 후 광원의 고도에 따라 각각의 분사노즐 어셈블리의 개폐밸브를 선택적으로 개폐시킴으로써, 관측자가 광원의 고도에 관계없이 원형의 무지개를 관측할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 원형 무지개 형성장치의 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 원형 무지개 형성장치에 의해 원형 무지개가 형성되는 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 1에서의 분사노즐 어셈블리의 설치상태를 보인 측단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 분사노즐 어셈블리의 여러 예를 보여주는 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 여러 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 배치도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 발명의 이해를 돕기 위해 여러 실시예에서 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 부여한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 원형 무지개 형성장치의 배면 사시도이며, 도 3은 도 1의 원형 무지개 형성장치에 의해 원형 무지개가 형성되는 과정을 설명하기 위한 개략도이며, 도 4는 도 1에서의 분사노즐 어셈블리의 설치상태를 보인 측단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 도 1의 분사노즐 어셈블리의 여러 예를 보여주는 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치는, 도 1 내지 도 5b와 같이, 하나의 광원(100)과, 광원(100)과 간격을 두고 관측면 위에 위치하는 관측자의 눈인 관측지점을 포함하는 무지개 관측부(200)와, 용수 공급원의 물을 공급하는 급수 펌프(301)에 연결되고 무지개 관측부(200)를 기준으로 광원(100)의 반대방향에 광원(100)의 빛이 입사되는 방향과 30도 내지 직각을 이루는 방향을 향해, 평행 또는 방사형으로 미세한 물 입자를 정해진 최고 분사 높이 위치로 상향으로 또는 정해진 최고 분사 높이 위치로부터 하향으로 분사하는 하나 이상의 분사노즐 어셈블리 그리고 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 상향 또는 하향 분사된 미세한 물 입자가 무지개 관측부(200)에 위치한 관측자의 눈인 관측지점과 최고 분사 높이 위치와의 거리와 같거나 길게 분사 낙하되도록 무지개 관측부(200) 앞에 형성된 물입자 분사 낙하 공간부(700)를 포함하여 구성됨으로써, 광원(100)의 빛이 무지개 관측부(200) 앞의 물입자 분사 낙하 공간부(700)로 분사 낙하되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 할 수 있다.

광원(100)은 태양을 예로 한다.

무지개 관측부(200)는 광원(100)과 간격을 두고 관측면, 즉 관측자가 위치하는 면 위에 관측자의 눈을 말하는 관측지점을 포함한다. 여기서, 무지개 관측부(200)가 관측지점에서 태양과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루며 수평선과 평행하게 형성되어, 관측자는 특정 지점에 위치하거나 또는 무지개 관측부(200)를 관측면을 따라 이동하면서 또는 복수의 관측자가 동시에 원형 무지개를 관측할 수 있다.

또한, 무지개 관측부(200)는 관측지점을 사람의 눈으로 보았을 때 관측자의 키만큼 낮은 위치까지도 포함하여 구성되는데, 이는 태양과 가까운 방향의 물입자 분사 낙하 공간부(700)와 접하는 부분이나 물입자 분사 낙하 공간부(700) 상에 위치할 수도 있다.

또한, 관측지점, 즉 관측자가 태양과 관측지점을 연결하는 라인을 따라 이동하는 경우, 관측지점과 물입자 분사 낙하 공간부(700), 즉 무지개가 형성되는 면과의 거리가 달라지면서 이에 대응되게 원형 무지개의 반경이 커지거나 작아지게 된다. 특히, 관측자가 물입자 분사 낙하 공간부(700)로부터 멀어지면 무지개의 반경이 커지면서 무지개가 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 범위를 벗어나 관측자는 원형이 아닌 무지개의 일부분만을 볼 수 있다.

위와 같이 무지개 관측부(200)와 함께 물입자 분사 낙하 공간부(700)가 무지개 관측부(200)를 기준으로 태양의 반대방향에 서로 이웃해서 또는 일부가 서로 겹쳐지게 길게 형성됨으로써, 관측자는 무지개 관측부(200)를 따라 이동하면서 서로 다른 관측지점에서 원형 무지개를 관측하거나, 여러 관측자가 무지개 관측부(200)의 서로 다른 위치에서 동시에 원형의 무지개를 관측할 수 있다.

하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 용수 공급원으로부터 물을 공급하는 급수 펌프(301)에 연결되는 것으로서, 무지개 관측부(200)와 이웃하는 저수조에 무지개 관측부(200)의 길이방향을 따라 설치된다. 즉, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 도 3과 같이, 무지개 관측부(200)와 접하는 저수조의 일면에 브라켓(310a)에 의해 무지개 관측부(200)의 길이방향을 따라 설치된다.

여기서, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 용수 공급원 즉, 저수조의 물을 급수 펌프(301)를 통해 공급받아 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 분사하는 것으로서, 이는 저수조와의 연결을 위한 별도의 급수 파이프를 가질 수도 있다. 이 급수 펌프(301)는 형성하고자 하는 원형의 무지개의 크기, 즉 미세한 물 입자를 분사하고자 하는 범위에 대응되는 출력이나 대수가 결정된다.

하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 무지개 관측부(200)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되어 용수 공급원으로부터 공급되는 물을 미세한 물 입자로 변환하여 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 분사한다. 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 광원(100)의 빛이 입사되는 방향과 30도 내지 직각을 이루는 방향을 향하도록 상향지게 배치됨으로써, 무지개 관측부(200)에 이웃하는 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 원형 무지개 형성을 위한 미세한 물 입자가 분사 낙하되도록 할 수 있다.

또한, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 태양과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루는 수평선과 평행하게 일정 간격을 두고 배치됨으로써, 하나 이상의 이웃하는 분사노즐 어셈블리와 교대로 미세한 물 입자의 분사거리를 달리하고, 광원으로부터 입사되는 빛의 입사각에 대응해서 분사 각도를 달리함으로써, 원형 무지개 형성을 위한 미세한 물 입자가 분사 낙하되어 햇빛을 반사할 수 있는 공간(무지개가 형성되는 면)을 확장할 수 있다.

하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 도 5a 및 도 5b와 같이, 일단이 급수 펌프(301)에 연결되는 복수의 주입구(420)의 타단이 노즐 몸체(410)의 내부까지 연장되고, 일단이 복수의 주입구(420)와 연결되는 하나의 분사구(430)의 타단이 노즐 몸체(410)와 외부와 연통되게 위쪽 방향으로 형성됨으로써, 복수의 주입구(420)로 주입된 물이 하나의 분사구(430)를 통해 외부로 분사되는 과정에서 수압이 올라가면서 미세한 물 입자로 변환되어 먼 거리까지 분사되어 낙하하게 된다. 여기서, 분사구(430)는 노즐 몸체(410)의 내부에서 노즐 몸체(410)의 외부로 갈수록 직경이 커지는 구조를 가질 수 있다.

특히, 도 5b와 같이, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 복수의 주입구(420)와 하나의 분사구(420)가 만나는 지점의 노즐 몸체(410) 내부에 가압 공간부(440)가 형성됨으로써, 분사되는 물, 즉 미세한 물 입자의 압력을 더 높일 수 있다.

물입자 분사 낙하 공간부(700)는 태양으로부터 조사되는 햇빛이 반사되어 무지개가 원형으로 형성되는 공간으로서, 관측지점, 즉 관측자의 눈을 기준으로 태양의 반대방향에 위치한다. 물입자 분사 낙하 공간부(700)는 관측지점을 기준으로 광원(100)의 반대방향에 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 상향 분사된 미세한 물 입자의 정해진 최대 분사 높이의 거리만큼 분사 낙하될 수 있는 깊이, 즉 태양과 관측지점을 연결하는 연장선(L1)과 무지개가 형성되는 면이 만나는 지점으로부터 태양과 관측지점을 연결하는 연장선과 만나는 무지개가 형성되는 면과 관측지점과의 거리(d1)만큼의 깊이를 가진다.

위의 물입자 분사 낙하 공간부(700)는 상방이 개방된 저수조를 포함하는 것이 그 예가 될 수 있는데, 이 저수조는 관측지점을 기준으로 광원(100)의 반대방향에 관측지점보다 낮게 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 상향 분사된 미세한 물 입자의 정해진 최대 분사 높이의 거리만큼 낙하될 수 있는 깊이 즉, 태양과 관측지점을 연결하는 선과 무지개가 형성되는 면이 만나는 지점으로부터 태양과 관측지점을 연결하는 선과 만나는 무지개가 형성되는 면과 관측지점과의 거리(d1)만큼의 깊이를 가진다.

여기서, 저수조는 원형 무지개가 형성되는 면이 수직에 가까운 경우 무지개가 형성되는 면과 관측지점과의 거리(d1)가 멀어져 깊이가 깊어야 하나, 원형 무지개가 형성되는 면이 수평에 가깝도록 경사지는 경우 이에 대응되게 깊이가 얕아도 된다.

또한, 도 2 및 도 4와 같이, 저수조의 일면에 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)와 같은 높이 또는 하나 이상의 분사노즐(400)보다 낮게 브라켓(310b)에 의해 복수의 송풍팬(610)이 설치되어 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)의 미세한 물 입자의 분사각도와 동일한 각도로 바람을 불어줌으로써, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 분사되는 미세한 물 입자가 먼 거리까지 고르게 분사되어 낙하하게 된다.

본 발명의 실시예에서, 관측지점으로부터 일정 간격을 두고 태양과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루는 수평선, 즉 저수조의 타면을 따라 관측지점으로부터 멀어질수록 높아지는 경사면(620)이 형성되고, 저수조의 일면에 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)와 같은 높이 또는 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)보다 낮게 브라켓(310b)에 의해 복수의 송풍팬(610)이 설치되어 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)의 미세한 물 입자의 분사각도와 동일한 각도로 바람을 불어 줌으로써, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 분사되는 미세한 물 입자가 송풍팬(610)이 불어주는 바람과 함께 경사면(620)을 타고 상승하면서 먼 거리까지 고르게 분사되어 낙하하게 된다.

이때 경사면(620)은 단순히 흙이나 콘크리트로 구성할 수도 있으나, 본 발명의 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 격조를 높이고 주변경치와의 조화를 위해, 돌이나 나무, 인공폭포 등과 함께 조합하여 미려하게 꾸며질 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 변형 예는, 도 6과 같이, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 무지개 관측부(200)보다 높게, 즉 경사면(620) 상단에 근접되게 설치되어도, 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 햇빛을 반사할 수 있는 미세한 물 입자를 분사할 수 있다. 이 경우 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 광원(100)의 빛이 입사되는 방향과 30도 내지 직각을 이루는 방향을 향해, 평행 또는 방사형으로 미세한 물 입자를 정해진 최대 높이로부터 하향 분사할 수 있도록 배치됨으로써, 무지개 관측부(200)에 이웃하는 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 원형 무지개가 형성될 수 있는 미세한 물 입자가 분사되어 낙하하게 된다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 하나의 변형 예는, 도 7과 같이, 도 1 내지 도 5b의 본 발명의 제1 실시예의 원형 무지개 형성장치와 태양, 무지개 관측부(200), 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 그리고 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 구성은 동일하고, 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향 센서(630)가 추가로 구성되고, 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 외곽에 복수의 송풍팬(610a)이 설치되어 풍향 센서(630)로부터 풍향에 대한 감지신호가 입력되는 송풍팬 구동 제어회로부(640)에 의해 선택적으로 구동되는 것이 다르다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 하나의 변형 예는, 도 7과 같이, 물입자 분사 낙하 공간부(700) 또는 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 근접되게 설치되어, 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향 센서(630)와, 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 외곽에 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 반대편을 향하도록 설치되는 복수의 송풍팬(610a) 그리고 풍향 센서(630)에 의해 물입자 분사 낙하 공간부(700) 주변의 풍향을 감지하고 복수의 송풍팬(610a) 중 바람이 부는 반대방향을 향하도록 설치된 송풍팬을 구동시키는 송풍팬 구동 제어회로부(640)를 더 포함하여 구성됨으로써, 무지개 관측부(200)의 주변, 즉 물입자 분사 낙하 공간부(700)에서의 공기의 흐름이 안정화되어 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 분사되는 미세한 물 입자가 바람의 영향을 받지 않고 물입자 분사 낙하 공간부(700) 전체에 고르게 분사되어 낙하하면서, 햇빛을 반사하게 된다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 다른 변형 예는, 도 8과 같이, 도 1 내지 도 5b의 본 발명의 제1 실시예의 원형 무지개 형성장치와 태양, 무지개 관측부(200), 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 그리고 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 구성은 동일하고, 관측자의 위치를 감지할 수 있는 적외선 센서 또는 마이크로 스위치를 포함하는 관측자 위치 감지부(110)가 추가로 구성되고, 각각의 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)에 제1 개폐밸브(450)가 구비되어 제1 개폐밸브 구동 제어회로부(640a)에 의해 선택적으로 개폐되는 것이 다르다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 다른 변형 예는, 도 8과 같이, 무지개 관측부(200) 및 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 광원(100)과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루는 선과 평행한 방향으로 연장되거나 정해진 간격으로 연장 배치되고, 무지개 관측부(200)에 설치되어 무지개 관측부(200) 위의 관측자의 위치를 감지하는 하나 이상의 적외선 센서나 마이크로 스위치를 포함하는 복수의 관측자 위치 감지부(110)와, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 각각에 설치되어 미세한 물 입자의 분사를 조절하는 제1 개폐밸브(450) 그리고 복수의 관측자 위치 감지부(110)에 의해 무지개 관측부(200) 위의 관측자의 위치를 감지하고, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)에 설치된 제1 개폐밸브(450) 중 관측자 위치 감지부(110)에 의해 감지되는 관측자가 현재 위치에서 원형 무지개를 관측할 수 있는 물입자 분사 낙하 공간부에 미세한 물 입자 분사하는 분사노즐 어셈블리에 설치된 제1 개폐밸브를 개폐하는 제1 개폐밸브 구동 제어회로부(640a)를 더 포함하여 구성됨으로써, 광원(100)의 빛이 관측자가 위치한 무지개 관측부(200)의 앞의 물입자 분사 낙하 공간부에 분사되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 된다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 또 다른 변형 예는, 도 9와 같이, 도 1 내지 도 5b의 본 발명의 제1 실시예의 원형 무지개 형성장치와 태양, 무지개 관측부(200), 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 구성은 동일하고, 태양고도를 감지하는 광원 고도 감지센서(910)가 구비되고, 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 주변에 서로 다른 높이로 설치된 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400c) 입구 쪽에 제2 개폐밸브(450a)가 각각 구비되어, 제2 개폐밸브 구동 제어회로부(640c)에 의해 선택적으로 개폐되는 것이 다르다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 또 다른 변형 예는, 도 9와 같이, 광원(100)이 태양이고, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 각각 서로 다른 분사각도를 가지도록 설치되는 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)로 구성되며, 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)와 급수펌프(301) 사이에 설치되어 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)에 공급되는 물을 조절하는 제2 개폐밸브(450a)와, 무지개 관측부(200)에 설치되어 광원(100)의 고도를 감지하는 광원 고도 감지센서(910) 그리고 광원 고도 감지센서(910)에 의해 광원(100)의 고도를 인지하고, 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)에 설치된 제2 개폐밸브(450a) 중 광원(100)의 고도에 대응하는 분사노즐 어셈블리에 설치된 제2 개폐밸브를 개폐하는 제2 개폐밸브 구동 제어회로부(640c)를 더 포함하여 구성됨으로써, 태양의 고도, 즉 하루 종일 원형의 무지개를 관측할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치의 또 다른 변형 예는, 도 10과 같이, 도 1 내지 도 5b의 본 발명의 제1 실시예의 원형 무지개 형성장치와 광원, 무지개 관측부(200), 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 그리고 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 구성은 동일하고, 반사경(810)이 광원과 관측지점 사이에 추가로 설치됨으로써, 광원이나 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 위치나 방향에 관계없이 반사경(810)으로 빛을 반사시켜 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 조사할 수 있어, 물입자 분사 낙하 공간부(700)에서 원형의 무지개가 형성되어 관측할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치는, 도 11과 같이, 도 1 내지 도 5b의 본 발명의 제1 실시예의 원형 무지개 형성장치와 마찬가지로, 무지개 관측부(200), 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 그리고 물입자 분사 낙하 공간부(700)를 구비하고, 빛을 조사하는 태양을 대신하여 인공조명장치(820)가 광원으로서, 위의 실시예에서와 같이 관측지점을 중심으로 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 반대방향에 설치됨으로써, 태양과 같은 자연 광원이 없는 야간에도 인공조명장치(820)에서 조사되는 빛을 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 조사하여 태양이 없는 야간에도 물입자 분사 낙하 공간부(700)에서 원형 무지개가 형성되어 관측할 수 있다.

위와 같이 인공조명장치(820)에 의해 형성되는 원형 무지개는 태양에 의해 형성되는 자연현상인 무지개와 동일한 색상을 가질 수도 있으나, 대부분의 인공조명장치(820)가 햇빛과 동일한 파장을 가지지 않으므로 인공조명장치(820)에 의해 형성되는 원형 무지개는 인공조명장치(820)에서 조사되는 빛의 파장에 대응되는 색상만을 구현할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 예와 본 발명의 제2 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치에서도 도 1 내지 도 5b의 본 발명의 제1 실시예에 의한 원형 무지개 형성장치와 같이, 각종 센서와 함께 하나 이상의 송풍팬을 적재적소에 설치하여 풍향 등에 따른 선택적인 구동을 제어함으로써, 물입자 분사 낙하 공간부(700) 내에서의 공기 흐름(바람)을 안정화시켜 무지개 형성을 위한 미세한 물 입자가 물입자 분사 낙하 공간부(700) 전체에 고르게 분사되어 낙하하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에서 관측자를 기준으로 광원(100)의 반대방향에 관측자보다 낮게 웅덩이가 형성되거나 관측자가 서 있는 위치를 기준으로 광원(100)의 반대방향이 관측자가 서 있는 위치보다 낮은 언덕으로 이루어지거나 또는 관측자가 육교와 같이 지면보다 높은 시설물에 위치한 경우에도 물입자 분사 낙하 공간부(700) 즉, 웅덩이나 언덕 아래 및 지면에 미세한 물입자를 분사함으로써, 관측자는 수조와 같은 별도의 물입자 분사 낙하 공간부를 구성하지 않고도 물입자 분사 낙하 공간부에 대응하는 공간에 미세한 물입자를 분사하는 것만으로도 원형으로 형성되는 무지개를 관측할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

본 발명은 관측지점을 기준으로 광원의 반대방향에, 하나 이상의 분사노즐 어셈블리로부터 상향 또는 하향 분사된 미세한 물 입자의 정해진 최대 분사 높이의 거리만큼 분사 낙하되도록 형성된 물입자 분사 낙하 공간부를 마련하고, 용수 공급원의 물을 급수 펌프에 의해 하나 이상의 분사노즐 어셈블리을 통해 미세한 물 입자로 분사하며, 태양과 같은 광원의 빛이 입사되어 반사되도록 하여, 각종 놀이공원, 정원 등에서 관측자에게 원형의 무지개를 관측할 수 있는 기회를 제공할 수 있다.

100 : 광원 110 : 관측자 위치 감지부
200 : 무지개 관측부 301 : 급수 펌프
310a, 310b : 브라켓
400, 400a, 400b, 400n : 분사노즐 어셈블리
410 : 노즐 몸체 420 : 주입구
430 : 분사구 440 : 가압 공간부
450, 450a : 제1, 2개폐밸브 610, 610a : 송풍팬
620 : 경사면 630 : 풍향 센서
640 : 송풍팬 구동 제어회로부
640a, 640c : 제1, 2 개폐밸브 구동 제어회로부
700 : 물입자 분사 낙하 공간부 810 : 반사경
820 : 인공조명장치 910 : 광원 고도 감지센서

Claims

하나의 광원(100);
상기 광원(100)과 간격을 두고 관측면 위에 위치하는 관측자의 눈인 관측지점을 포함하는 무지개 관측부(200);
용수 공급원의 물을 공급하는 급수 펌프(301)에 연결되고 상기 무지개 관측부(200)를 기준으로 상기 광원(100)의 반대방향에 상기 광원(100)의 빛이 입사되는 방향과 30도 내지 직각을 이루는 방향을 향해, 평행 또는 방사형으로 미세한 물 입자를 정해진 최고 분사 높이 위치로 상향으로 또는 정해진 최고 분사 높이 위치로부터 하향으로 분사하는 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400); 및
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 상향 또는 하향 분사된 미세한 물 입자가 상기 무지개 관측부(200)에 위치한 관측자의 눈인 관측지점과 상기 최고 분사 높이 위치와의 거리와 같거나 길게 분사 낙하되도록 상기 무지개 관측부(200) 앞에 형성된 물입자 분사 낙하 공간부(700);를 포함하여 구성되어,
상기 광원(100)의 빛이 상기 무지개 관측부(200) 앞의 상기 물입자 분사 낙하 공간부(700)로 분사 낙하되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 하는, 원형 무지개 형성장치.
제1항에 있어서,
상기 광원(100)은 태양 또는 인공 조명장치인 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 형성장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 각각,
일단이 상기 급수 펌프(200)에 연결되고 타단이 노즐 몸체(410)의 내부까지 연장 형성되는 복수의 주입구(420); 및
일단이 상기 복수의 주입구(420)와 연결되고 타단이 상기 노즐 몸체(410)의 외부와 연통되게 연장 형성되는 하나의 분사구(430);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 형성장치.
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)는 상기 복수의 주입구(420)와 상기 하나의 분사구(420)가 만나는 지점의 상기 노즐 몸체(410) 내부에 수압을 높이기 위한 가압 공간부(440)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 형성장치.
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)의 분사구(430)는 상기 노즐 몸체(410)의 내부에서 상기 노즐 몸체(410)의 외부로 갈수록 직경이 커지는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 형성장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)와 같은 높이 또는 상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)보다 낮게 설치되어, 상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 분사되는 미세한 물 입자의 분사각도와 동일한 각도로 바람을 송풍하는 하나 이상의 송풍팬(610);
을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 발생장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무지개 관측부(200) 및 상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 상기 광원(100)과 관측지점을 연결하는 선과 직각을 이루는 선과 평행한 방향으로 연장되거나 정해진 간격으로 연장 배치되고,
상기 무지개 관측부(200)에 설치되어 상기 무지개 관측부(200) 위의 관측자의 위치를 감지하는 하나 이상의 적외선 센서나 마이크로 스위치를 포함하는 복수의 관측자 위치 감지부(110);
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400) 각각에 설치되어 미세한 물 입자의 분사를 조절하는 제1 개폐밸브(450); 및
상기 복수의 관측자 위치 감지부(110)에 의해 상기 무지개 관측부(200) 위의 관측자의 위치를 감지하고, 상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)에 설치된 제1 개폐밸브(450) 중 상기 관측자 위치 감지부(110)에 의해 감지되는 관측자가 현재 위치에서 원형 무지개를 관측할 수 있는 물입자 분사 낙하 공간부에 미세한 물 입자 분사하는 분사노즐 어셈블리에 설치된 제1 개폐밸브를 개폐하는 제1 개폐밸브 구동 제어회로부(640a);
를 더 포함하여 구성되어,
상기 광원(100)의 빛이 관측자가 위치한 상기 무지개 관측부(200)의 앞의 물입자 분사 낙하 공간부에 분사되는 미세한 물 입자에 의해 반사되어 관측자의 눈에 원형 무지개 형상이 나타나게 하는, 원형 무지개 형성장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 물입자 분사 낙하 공간부(700) 또는 상기 물입자 분사 낙하 공간부(700)에 근접되게 설치되어, 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향 센서(630);
상기 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 외곽에 상기 물입자 분사 낙하 공간부(700)의 반대편을 향하도록 설치되는 복수의 송풍팬(610a); 및
상기 풍향 센서(630)에 의해 상기 물입자 분사 낙하 공간부(700) 주변의 풍향을 감지하고 상기 복수의 송풍팬(610a) 중 바람이 부는 반대방향을 향하도록 설치된 송풍팬을 구동시키는 송풍팬 구동 제어회로부(640);를 더 포함하여 구성되어,
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)로부터 분사되는 미세한 물입자가 상기 물입자 분사 낙하 공간부(700) 내에 분사 낙하되도록 하는 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 형성장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광원(100)이 태양이고,
상기 하나 이상의 분사노즐 어셈블리(400)가 각각 서로 다른 분사각도를 가지도록 설치되는 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)로 구성되며,
상기 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)와 상기 급수펌프(301) 사이에 설치되어 상기 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)에 공급되는 물을 조절하는 제2 개폐밸브(450a);
상기 무지개 관측부(200)에 설치되어 상기 광원(100)의 고도를 감지하는 광원 고도 감지센서(910); 및
상기 광원 고도 감지센서(910)에 의해 광원(100)의 고도를 인지하고, 상기 다단의 분사노즐 어셈블리(400a)(400b)(400n)에 설치된 제2 개폐밸브(450a) 중 광원(100)의 고도에 대응하는 분사노즐 어셈블리에 설치된 제2 개폐밸브를 개폐하는 제2 개폐밸브 구동 제어회로부(640c);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 원형 무지개 형성장치.