KR20200009695A - 분수 기능을 갖는 물시계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 설정된 시간 경과를 확인할 수 있는 기본적인 기능 이외에도 부가적인 분수 기능을 갖고 있는 물시계를 개시하며, 본 발명에 따른 물시계는 내부 공간이 외부와 기밀 상태이며, 다수의 분리 플레이트에 의하여 상하로 배치된 다수의 물탱크로 구분된 케이싱; 및 케이싱 내에 수직 상태로 배치되며, 각 물탱크를 유체 연통 상태로 연결하는 다수의 파이프를 포함하여, 최상단 물탱크에 저장된 물이 파이프를 통하여 물이 저장되지 않은 중간 물탱크로 유입될 때 발생하는 압력에 의하여 최하단 물탱크를 통하여 물이 저장된 중간 물탱크 내로 유입되어 물을 최상단 물탱크 내로 분출하고, 최상단 물탱크 내로 분출된 물은 물이 저장되지 않은 중간 물탱크 내로 유입되고 그 일부는 최하단 물탱크로 유입되는 물시계. 중간 물탱크 내로 유입되고 그 일부는 최하단 물탱크로 유입된다.

Description

분수 기능을 갖는 물시계{Water clock having fountain function}

본 발명은 물시계에 관한 것으로서, 특히 물의 흐름으로 설정된 시간의 경과를 확인할 수 있고 동시에 물의 흐름 및 분출에 따른 분수 효과를 얻을 수 있는 물시계에 관한 것이다.

물시계는 모래시계와 같이 설정된 시간 동안에 소정 양의 물의 한 공간에서 다른 공간으로 흐르도록 하여 설정된 시간의 경과를 쉽게 확인할 수 있는 기구이다.

일반적으로, 물시계는 설정된 시간의 경과를 확인할 수 있는 단순한 기능만을 가지며, 따라서 시간 확인이라는 기본적인 기능 이외에 다른 부가적인 기능, 예를 들어 물의 분출과 같은 분수 기능을 가질 경우, 사용자에게 흥미감을 제공할 수 있다.

본 발명은 설정된 시간 경과를 확인할 수 있는 기본적인 기능 이외에도 부가적인 분수 기능을 갖고 있는 물시계을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

위의 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 물시계는 내부 공간이 외부와 기밀 상태이며, 다수의 분리 플레이트에 의하여 상하로 배치된 다수의 물탱크로 구분된 케이싱; 및 케이싱 내에 수직 상태로 배치되며, 각 물탱크를 유체 연통 상태로 연결하는 다수의 파이프를 포함하여, 최상단 물탱크에 저장된 물이 파이프를 통하여 물이 저장되지 않은 중간 물탱크로 유입될 때 발생하는 압력에 의하여 최하단 물탱크를 통하여 물이 저장된 중간 물탱크 내로 유입되어 물을 최상단 물탱크 내로 분출하고, 최상단 물탱크 내로 분출된 물은 물이 저장되지 않은 중간 물탱크 내로 유입되고 그 일부는 최하단 물탱크로 유입된다.

바람직하게는, 다수의 분리 플레이트는 소정의 간격을 두고 상하로 수평 상태로 배치되고 에지가 케이싱의 내부 측벽면에 기밀 상태로 고정된 제1, 제2 및 제3 분리 플레이트를 포함할 수 있어, 케이싱의 내부 공간은 제1, 제2 및 제3 분리 플레이트에 의하여 적층된 상태의 상호 독립적인 제1, 제2, 제3 탱크 및 제4 탱크로 구분된다.

이와 함께, 다수의 파이프는 제2 분리 플레이트와 제3 분리 플레이트를 관통한 상태로 제2 분리 플레이트와 제3 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제2 탱크의 상단부에 그리고 제2 종단은 제4 탱크의 상단부에 위치된 제1 파이프; 제1 분리 플레이트를 관통한 상태로 제1 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제1 탱크의 하단부에 그리고 제2 종단은 제2 탱크의 하단부에 위치된 제2 파이프; 제3 분리 플레이트를 관통한 상태로 제3 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제3 탱크의 상단부에 그리고 제2 종단은 제4 탱크의 상단부에 위치하는 제3 파이프; 및 제1 분리 플레이트와 제2 분리 플레이트를 관통한 상태로 제1 분리 플레이트와 제2 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제1 탱크의 하단부에 그리고 제2 종단은 제3 탱크의 하단부에 위치하는 제4 파이프를 포함할 수 있다.

여기서 초기 상태에서는 제1 탱크에는 전체 높이의 약 1/10 정도의 물이 그리고 제2 탱크에는 전체 높이의 약 9/10 정도의 물이 담겨 있는 것이 바람직하다.

특히, 제2 분리 플레이트와 제3 파이프의 제1 종단, 제3 분리 플레이트와 제3 파이프의 제2 종단 그리고 제1 분리 플레이트와 제2 파이프의 제1 종단, 제2 분리 플레이트와 제2 파이프의 제2 종단 간에는 소정의 간격이 유지될 수 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 물시계는 설정된 시간 경과를 확인할 수 있는 기본적인 기능 이외에도 부가적인 분수 기능을 가질 수 있어, 사용자로 하여금 흥미감을 불러일으킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 물시계의 전체 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 상태에서의 물시계 기능이 종료된 후 본 발명의 물시계를 뒤집어 놓은 상태를 도시한 단면도.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 물시계의 전체 구성을 도시한 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 물시계(10)는 케이싱(100) 및 케이싱(100) 내에 배치된 다수의 파이프(210, 220, 230 및 240)를 포함한다.

케이싱(100)은 투명한 부재로 이루어지며, 내부에 일정 체적의 공간이 형성됨과 동시에 외부와는 기밀적으로 차폐된 상태이다. 케이싱(100)은 다수의 형상 중 임의의 형상, 예를 들어, 단면이 원형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형 중 어느 한 형상일 수 있다. 또한, 케이싱(100)은 전 높이에 걸쳐 동일한 횡단면을 가지는 것이 바람직하나, 부분적으로 다른 형상의 횡단면을 가질 수 있다.

케이싱(100)의 내부 벽면에는 다수의 분리 플레이트(110, 120 및 130)가 고정되어 있다. 각 분리 플레이트(110, 120 및 130)의 에지는 케이싱(100)의 내부 측벽면에 기밀 상태로 고정되어 있으며, 소정의 간격을 두고 완전한 수평 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 단면도인 도 1에서는 다수의 분리 플레이트(110, 120 및 130)가 케이싱(100)의 내부 벽면과 일체인 상태를 도시하고 있으나, 별도로 제조된 다수의 분리 플레이트(110, 120 및 130)가 전체 에지를 통하여 케이싱(100)의 내부 측벽면에 용접 등의 방법으로 기밀적으로 고정될 수 있다.

케이싱(100)의 내부 공간은 다수의 수평 분리 플레이트(110, 120 및 130)에 의하여 상하로 적층된 상태의 다수의 독립적인 공간(101, 102, 103 및 104)으로 구분되어 있으며, 이 공간(101, 102, 103 및 104)은 물이 담겨 있는 탱크의 기능을 수행한다. 바람직하게는 각 공간(101, 102, 103 및 104)은 동일한 형상 및 체적을 갖는다(이하, 편의상 각 공간을 제1 탱크(101), 제2 탱크(102), 제3 탱크(103) 및 제4 탱크(104)로 칭한다).

한편, 각 분리 플레이트(110, 120 및 130)에는 제1 탱크(101), 제2 탱크(102), 제3 탱크(103) 및 제4 탱크(104)를 유체 연결하기 위한 다수의 파이프(210, 220, 230 및 240)가 고정되어 있다. 다수의 파이프(210, 220, 230 및 240)는 수직 상태, 즉 분리 플레이트(110, 120 및 130)와 직교 상태로 배치된다.

여기서, 도면의 간략화를 위하여 상단 및 하단이 개방된 중공형의 파이프(210, 220, 230 및 240)를 단면 처리하지 않았다.

제1 파이프(210)는 제2 분리 플레이트(120)와 제3 분리 플레이트(130)를 관통한 상태로 제2 분리 플레이트(120)와 제3 분리 플레이트(130)에 고정되며, 제1 종단(211)은 제2 탱크(102)의 상단부에 그리고 제2 종단(212)은 제4 탱크(104)의 상단부에 위치한다.

제2 파이프(220)는 제1 분리 플레이트(110)를 관통한 상태로 제1 분리 플레이트(110)에 고정되며, 제1 종단(221)은 제1 탱크(101)의 하단부에 그리고 제2 종단(222)은 제2 탱크(102)의 하단부에 위치한다. 여기서 제2 파이프(220)의 제1 종단(221)은 제1 플레이트(110)와 소정의 간격을 유지하며, 제2 종단(222) 역시 제2플레이트(120)와 소정의 간격을 유지한다.

제3 파이프(230)는 제3 분리 플레이트(130)를 관통한 상태로 제3 분리 플레이트(130)에 고정되며, 제1 종단(231)은 제3 탱크(103)의 상단부에 그리고 제2 종단(232)은 제4 탱크(104)의 상단부에 위치한다. 여기서 제3 파이프(230)의 제1 종단(231)은 제2 플레이트(120)와 소정의 간격을 유지하며, 제2 종단(222) 역시 제3플레이트(130)와 소정의 간격을 유지한다.

제4 파이프(240)는 제1 분리 플레이트(110)와 제2 분리 플레이트(120)를 관통한 상태로 제1 분리 플레이트(110)와 제2 분리 플레이트(120)에 고정되며, 제1 종단(241)은 제1 탱크(101)의 하단부에 그리고 제2 종단(242)은 제3 탱크(103)의 하단부에 위치한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 물시계(10)에서의 공기 및 물의 흐름을 도면을 통하여 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 물시계(10)의 초기 상태에서는 제1 탱크(101)에는 전체 높이의 1/10 정도의 물(도 1의 선 W1;, 예를 들어, 제2 파이프(220)의 제1 종단(221)과 제1 플레이트(110)의 간격)이 담겨 있으며, 제2 탱크(102)에는 전체 높이의 9/10 정도로 물이 담겨 있다. 이러한 상태에서, 제1 탱크(101) 내의 물이 제4 파이프(240)를 통하여 제3 탱크(103) 내로 유입된다(화살표 ①)

물의 유입으로 인하여 제3 탱크(103) 내의 압력이 상승하며, 상승된 압력으로 인하여, 제3 탱크(103) 내의 공기는 제3 파이프(230)를 통하여 제4 탱크(104) 내로 유입된다 (화살표 ②).

제3 탱크(103)로부터의 공기의 유입으로 인하여 제4 탱크(104) 내의 압력이 상승하며, 상승된 압력으로 인하여 제4 탱크(104) 내의 공기는 제1 파이프(210)를 통하여 제2 탱크(102) 내로 유입된다(화살표 ③).

공기의 유입으로 인하여 제2 탱크(102) 내부 공간을 9/10 정도를 채우고 있는 물은 제2 파이프(220)를 통하여 제1 탱크(101) 내로 유입된다(화살표 ④). 제1 탱크(101) 내로 분출하는 물은 제2 탱크(102) 내의 증가된 압력으로 인하여 제2 파이프(220)를 통과하는 과정에서 소정의 유속을 갖게 되며, 따라서 제1 탱크(101) 내로 분출하는 순간에 분사된다.

사용자는 투명한 케이싱(100)을 통하여 외부에서 제2 파이프(220)를 통하여 제1 탱크(101) 내로 분사되는 물을 볼 수 있어 분수의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 이러한 과정을 통하여 제2 탱크(102)로부터 제1 탱크(101) 내로 분사된 물은 후, 제4 파이프(240)를 통하여 제3 탱크(103) 내로 유입, 저장되며, 특히 제2 탱크(102) 내의 모든 물이 제1 탱크(101)를 거쳐 제3 탱크(103) 내로 유입된다. 이 상태에서는, 제3 파이프(230)의 제1 종단(231)이 제2 분리 플레이트(120)와 소정 간격 이격되어 있기 때문에 제3 탱크(103) 내에서 소정의 수위(제3 분리 플레이트(130)와 제3 파이프(230)의 상단(231) 간의 간격)를 넘어선 물은 제3 파이프(230)를 통하여 제4 탱크(104) 내로 유입된다.

이때, (모든 물탱크(101, 102, 103 및 104)가 동일한 형상 및 체적을 갖는 조건에서는) 제3 분리 플레이트(130)와 제3 파이프(230)의 상단(231) 간의 간격을 제1 분리 플레이트(110)의 상부면과 제2 파이프(220)의 상단(221)까지의 간격을 동일하게 함으로써 제4 탱크(104) 내에 유입된 물은 초기에 제1 탱크(101) 내의 물의 양과 동일하다.

위와 같은 과정은 사전에 결정된 시간 동안에 이루어지며, 이 시간은 유속(즉, 파이프(210, 220, 230 및 240)의 직경) 및 물의 양(즉, 각 탱크(101, 102, 103 및 104))을 조절함으로서 조절될 수 있음은 물론이다.

위와 같이 소정 시간에 걸쳐 물시계 기능이 종료된 후, 다시 물시계 기능을 얻기 위하여 사용자는 본 발명의 물시계를 상하로 180도 뒤집어 위치시킨다.

도 2는 도 1에 도시된 상태에서의 물시계 기능이 종료한 후 본 발명의 물시계를 상하로 180도 뒤집어 놓은 상태를 도시한 단면도이다.

케이싱(100) 내에는 상단에서부터 제4 물탱크(104), 제3 물탱크(103), 제2 물탱크(102) 및 제1 물탱크(101)가 순차적으로 위치한다는 점 그리고 제1 파이프(210)와 제4 파이프(240)의 위치가 서로 바뀌었다는 점을 제외하고는 도 2에 도시된 물시계의 전체적인 구성은 도 1에 도시된 구성과 동일하다.

전술한 바와 같이, 도 1에 도시된 상태에서의 물시계 기능이 종료된 후 물시계(10), 즉 케이싱(100)이 뒤집어진 상태에서의 제4 물탱크(104) 내에는 소정 수위의 물이 존재(W2)하며, 따라서 도 1에서 설명된 순서와 동일하게 각 탱크로의 공기 유입, 물의 유입이 이루어진다.

먼저, 뒤집어진 물시계(10)의 초기 상태에서는 제4 탱크(104)에는 전체 높이의 1/10 정도의 물(도 2의 선 W2)이 담겨 있으며, 제3 탱크(103)에는 전체 높이의 9/10 정도로 물이 담겨 있다. 이러한 상태에서, 제4 탱크(104) 내의 물이 제1 파이프(210)를 통하여 제2 탱크(102) 내로 유입된다(화살표 ⑪).

물의 유입으로 인하여 제2 탱크(102) 내의 압력이 상승하며, 상승된 압력으로 인하여, 제2 탱크(102) 내의 공기는 제2 파이프(220)를 통하여 제1 탱크(101) 내로 유입된다(화살표 ⑫).

제2 탱크(102)로부터의 공기의 유입으로 인하여 제1 탱크(101) 내의 압력이 상승하며, 상승된 압력으로 인하여 제1 탱크(101) 내의 공기는 제2 파이프(220)를 통하여 제3 탱크(103) 내로 유입된다(화살표 ⑬).

공기의 유입으로 인하여 제3 탱크(103) 내부 공간을 9/10 정도 채우고 있는 물은 제3 파이프(230)를 통하여 제4 탱크(104) 내로 유입된다(화살표 ⑭). 제4 탱크(104) 내로 분출하는 물은 제3 탱크(103) 내의 증가된 압력으로 인하여 제3 파이프(230)를 통과하는 과정에서 소정의 유속을 갖게 되며, 따라서 제4 탱크(104) 내로 분출하는 순간에 분사된다.

이와 같은 과정의 물이 유동하는 탱크들 및 파이프들의 순서만이 다를 뿐, 도 1을 통하여 설명된 것과 동일하며, 따라서 이에 대한 반복적인 설명은 생략하다.

도 2에 도시된 구조에서의 소정 시간에 걸친 물시계 기능이 종료된 후, 다시 물시계 기능을 수행하기 위하여 사용자는 본 발명의 물시계를 상하로 180도 뒤집어 위치시키며, 따라서 도 1에 도시된 상태에서의 물시계 기능이 반복적으로 진행될 수 있다.

한편, 본 발명의 물시계에 있어서 물이 부족할 경우 물시계의 외부에 형성되는 물 보충구(미도시)를 통하여 물을 보충할 수 있다.

당업자가 본 발명을 이해할 수 있도록 앞서의 설명은 바람직한 실시예의 특징을 설명하였다. 당업자는 본 명세서 내의 실시예 및 예의 동일한 목적을 수행 및/또는 동일한 이점을 이루기 위하여 다른 구성 요소 및 구조를 설계 및 변형하기 위한 기본으로서 본 발명을 용이하게 이용할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 당업자는 이러한 등가적인 구성이 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않는다는 점 그리고 첨부된 청구범위의 사상과 범위로부터 벗어남이 없이 본 명세서 내에서 다양한 변경, 대체 및 변화를 행할 수 있다는 점을 또한 인식할 것이다.

10: 물시계
100: 케이싱
110, 120 및 130: 수평 분리 플레이트
101, 102, 130 및 104: 물탱크
210, 220, 230 및 240: 파이프,

Claims (4)

1. 내부 공간이 외부와 기밀 상태이며, 다수의 분리 플레이트에 의하여 상하로 배치된 다수의 물탱크로 구분된 케이싱; 및
   케이싱 내에 수직 상태로 배치되며, 각 물탱크를 유체 연통 상태로 연결하는 다수의 파이프를 포함하여,
   최상단 물탱크에 저장된 물이 파이프를 통하여 물이 저장되지 않은 중간 물탱크로 유입될 때 발생하는 압력에 의하여 최하단 물탱크를 통하여 물이 저장된 중간 물탱크 내로 유입되어 물을 최상단 물탱크 내로 분출하고, 최상단 물탱크 내로 분출된 물은 물이 저장되지 않은 중간 물탱크 내로 유입되고 그 일부는 최하단 물탱크로 유입되는 물시계.
2. 제1항에 있어서,
   다수의 분리 플레이트는 소정의 간격을 두고 상하로 수평 상태로 배치되며, 에지가 케이싱의 내부 측벽면에 기밀 상태로 고정된 제1, 제2 및 제3 분리 플레이트를 포함하며,
   케이싱의 내부 공간은 제1, 제2 및 제3 분리 플레이트에 의하여 적층된 상태의 상호 독립적인 제1, 제2, 제3 탱크 및 제4 탱크로 구분되어 있는 물시계.
3. 제2항에 있어서, 다수의 파이프는
   제2 분리 플레이트와 제3 분리 플레이트를 관통한 상태로 제2 분리 플레이트와 제3 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제2 탱크의 상단부에 그리고 제2 종단은 제4 탱크의 상단부에 위치된 제1 파이프;
   제1 분리 플레이트를 관통한 상태로 제1 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제1 탱크의 하단부에 그리고 제2 종단은 제2 탱크의 하단부에 위치된 제2 파이프;
   제3 분리 플레이트를 관통한 상태로 제3 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제3 탱크의 상단부에 그리고 제2 종단은 제4 탱크의 상단부에 위치하는 제3 파이프; 및
   제1 분리 플레이트와 제2 분리 플레이트를 관통한 상태로 제1 분리 플레이트와 제2 분리 플레이트에 고정되며, 제1 종단은 제1 탱크의 하단부에 그리고 제2 종단은 제3 탱크의 하단부에 위치하는 제4 파이프를 포함하는 물시계.
4. 제3항에 있어서, 제2 분리 플레이트와 제3 파이프의 제1 종단, 제3 분리 플레이트와 제3 파이프의 제2 종단 그리고 제1 분리 플레이트와 제2 파이프의 제1 종단, 제2 분리 플레이트와 제2 파이프의 제2 종단 간에는 소정의 간격이 유지되는 물시계.

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