KR101206242B1 - 풍속계 및 풍속 측정 방법 - Google Patents

풍속계 및 풍속 측정 방법 Download PDF

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Abstract

풍속계가 개시된다. 풍속계는 내부에 공간이 형성된 프레임 본체, 공간의 중심에 위치되는 팬축 및 일측이 상기 프레임 본체에 지지되며, 타측이 팬축을 지지하는 팬축 지지대를 포함하는 프레임, 팬축에 의하여 지지되며, 팬축을 중심으로 회전 운동하는 팬, 프레임 본체로부터 외측 방향으로 연장되어 있는 회전축 및 팬이 풍향과 마주하도록 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.

Description

풍속계 및 풍속 측정 방법{ANEMOMETER AND METHOD FOR MEASURING WIND SPEED}
본 발명은 풍속계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팬을 포함하는 풍속계 및 풍속 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 풍속계는 바람이 발생되는 위치에서 풍속을 측정하는 장치이다.
풍속계는 바람이 지나갈 때 회전하는 팬을 포함할 수 있는데, 이러한 팬을 포함하는 풍속계는 바람의 흐르는 방향과 마주할 때, 즉 공기 흐름과 팬이 직교성을 유지할 때 풍속의 정확한 측정값을 측정할 수 있다. 반면에, 팬을 포함하는 풍속계는 공기 흐름과 팬이 직교성을 유지하지 못할 때는 풍속의 왜곡된 측정값을 측정한다.
한편, 바람이 다양한 각도로 팬에 유입되는 위치에서는 풍속계를 이용한 측정 지점마다 풍속계와 공기 흐름의 직교성을 유지하는 것이 상당히 어려운 작업이었으며, 이로 인해 풍속계를 이용해 풍속을 측정하는 사람에 따라 동일한 위치에서 풍속의 측정값이 서로 상이하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 바람이 다양한 각도로 유입되더라도, 동일한 풍속을 측정할 수 있는 풍속계 및 풍속 측정 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 측면은 내부에 공간이 형성된 프레임 본체, 상기 공간의 중심에 위치되는 팬축 및 일측이 상기 프레임 본체에 지지되며, 타측이 상기 팬축을 지지하는 팬축 지지대를 포함하는 프레임, 상기 공간 내에서 상기 팬축에 의하여 지지되며, 상기 팬축을 중심으로 회전 운동하는 팬, 상기 프레임 본체로부터 외측 방향으로 연장되어 있는 회전축 및 상기 팬이 풍향과 마주하도록 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지부를 포함하는 풍속계를 제공한다.
상기 팬축에 연결되어 있으며, 상기 팬의 회전 속도에 기초하여 풍속을 측정하는 측정기를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부는 상기 회전축이 삽입되는 지지부 본체, 상기 회전축과 이격되어 상기 지지부 본체 내에서 상기 회전축과 동심축 상에 위치하는 고정축, 상기 지지부 본체 내에서 상기 회전축과 상기 고정축을 둘러싸는 코일 및 상기 코일 내에 위치하되, 일측이 상기 회전축과 결합되며, 타측이 상기 고정축과 결합되어 상기 회전축 또는 상기 고정축과 구조적으로 결합되는 회전자를 포함할 수 있다.
상기 회전축 및 상기 고정축 각각과 상기 회전자는 나사 결합할 수 있다.
상기 측정기가 측정한 풍속이 최대일 때, 상기 회전축이 소정 시간 상기 지지부에 고정되도록 상기 회전축의 회전을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 측면은 상기 풍속계를 제공하는 단계, 풍속을 측정할 설정 시간을 설정하는 단계, 상기 설정 시간 동안 상기 풍속계를 이용해 풍속을 측정하는 단계, 상기 설정 시간 동안 측정된 풍속 중 최고 풍속에 따른 상기 회전축의 회전 각도를 저장하는 단계 및 상기 회전축을 상기 회전 각도로 회전시켜 소정 시간 동안 풍속을 측정하는 단계를 포함하는 풍속 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예 중 하나에 의하면, 바람이 다양한 각도로 유입되더라도, 동일한 풍속을 측정할 수 있는 풍속계 및 풍속 측정 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍속계를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 풍속계를 상측에서 바라본 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 A부분을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍속 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍속계를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍속계를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍속계는 풍속을 측정하는 장치이며, 제1 프레임(100), 팬(200), 회전축(300), 제2 프레임(400), 지지부(500), 측정기(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.
제1 프레임(100)은 프레임 본체(110), 팬축 지지대(120) 및 팬축(130)을 포함할 수 있다.
프레임 본체(110)는 원형으로 형성되어 있으며, 내부에 공간(S)이 형성되어 있다. 프레임 본체(110)가 형성하는 공간(S)에는 팬축 지지대(120), 팬축(130) 및 팬(200)이 위치하고 있다.
팬축 지지대(120)는 팬축(130)과 프레임 본체(110) 사이를 연결하며, 일측이 프레임 본체(110)에 지지되는 동시에 타측이 팬축(130)을 지지하고 있다.
팬축(130)은 공간(S)의 중심에 위치하며, 팬(200)을 지지하고 있다.
팬(200)은 공간(S) 내에서 팬축(130)에 의하여 지지되며, 팬축(130)을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 공간(S)으로 바람이 유입될 때, 팬(200)은 팬축(130)을 중심으로 바람에 의해 회전 운동하게 된다.
회전축(300)은 프레임 본체(110)에 연결되어 프레임 본체(110)로부터 외측 방향인 지지부(500) 방향으로 연장되어 있다. 회전축(300)은 지지부(500)에 대해 자체적으로 자유롭게 회전 가능하도록 지지부(500)에 지지되어 있으며, 자세한 형태에 대해서는 후술한다.
지지부(500)는 회전축(300)이 자체적으로 회전 가능하도록 회전축(300)을 지지하고 있으며, 이로 인해 팬(200)이 바람의 풍향과 마주하도록 회전할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 풍속계를 상측에서 바라본 도면이다.
보다 상세하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 팬축(130), 팬축 지지대(120), 제1 프레임(100) 및 회전축(300)이 상호 연결되어 있고, 팬축(130)을 중심으로 팬(200)이 회전 운동하도록 팬(200)이 팬축(130)에 지지된 상태에서, 회전축(300)이 지지부(500)에 대해 회전 가능하도록 지지부(500)에 지지됨으로써, 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)으로 바람이 유입될 때, 팬(200)은 바람의 방향인 풍향과 마주하도록 회전하게 되며, 팬(200)이 회전함에 따라 팬축(130), 팬축 지지대(120), 제1 프레임(100) 및 회전축(300)이 회전하게 된다. 즉, 회전축(300)이 지지부(500)에 대해 자체적으로 회전 가능하도록 지지부(500)에 지지됨으로써, 팬(200)이 풍향과 마주할 수 있다.
팬축(130), 팬축 지지대(120), 제1 프레임(100) 및 회전축(300)은 일체로 형성되거나, 또는 상호 연결될 수 있다.
제2 프레임(400)은 제1 프레임(100)의 테두리를 둘러싸고 있으며, 외부의 충격으로부터 제1 프레임(100) 및 팬(200)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1의 A부분을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지지부(500)는 지지부 본체(510), 고정축(520), 코일(530) 및 회전자(540)를 포함할 수 있다.
지지부 본체(510)는 내부에 공간이 형성된 원통형이며, 이 내부의 공간에 회전축(300)의 일부가 삽입되어 있다.
고정축(520)은 지지부 본체(510)의 내부 공간 내에서 회전축(300)과 동심축 상에 위치하면서 회전축(300)과 이격되어 있다. 고정축(520)의 단부의 표면에는 고정축 숫나사(521)가 형성되어 있으며, 회전축(300)의 단부의 표면에는 회전축 숫나사(310)가 형성되어 있다.
코일(530)은 지지부 본체(510)의 내부 공간 내에서 회전축(300)과 고정축(520)의 일부 이상을 둘러싸고 있으며, 코일(530)을 통해 전류가 흘러 회전자(540)의 회전을 유도할 수 있다.
회전자(540)(rotor)는 코일(530)이 둘러싸는 내부의 영역에 위치하며, 회전축(300) 또는 고정축(520)과 구조적으로 결합된다. 보다 상세하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전자(540)의 내부에 형성된 회전자 암나사(541)와 고정축(520)의 표면에 형성된 고정축 숫나사(521)가 상호 결합되어 고정축(520)과 회전자(540)가 상호 구조적으로 나사 결합될 수 있다. 이 경우, 회전축(300)은 지지부(500)에 대해 자체적으로 자유롭게 회전 가능하도록 지지된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 회전자(540)가 회전하여 회전자(540)의 내부에 형성된 회전자 암나사(541)와 회전축(300)의 표면에 형성된 회전축 숫나사(310)가 상호 결합됨으로써, 회전축(300)과 회전자(540)가 상호 구조적으로 나사 결합될 수 있다. 이 경우, 회전축(300)은 회전자(540)에 락(lock)되어 회전축(300)이 지지부(500)에 고정되고, 회전자(540)의 회전수에 따라 회전축(300)의 회전 각도가 결정되며, 회전축(300)의 회전 각도에 따라 팬(200)이 회전하여 고정된다. 즉, 팬(200)의 회전 각도는 회전자(540)의 회전수에 좌우될 수 있다.
이러한, 회전자(540)의 동작은 회전자(540)를 둘러싸고 있는 코일(530)에 흐르는 전류의 양 및 방향에 따라 제어될 수 있다. 보다 상세하게, 회전자(540)는 코일(530)에 흐르는 전류의 양에 따라 회전자(540)의 회전수가 제어되며, 코일(530)에 흐르는 전류의 방향에 따라 회전자(540)의 회전 방향이 제어된다. 회전자(540)는 자석으로 형성될 수 있으며, 코일(530)에 흐르는 전류의 양 및 방향은 후술할 제어부(700)에 의해 제어된다.
다시 도 1을 참조하면, 측정기(600)는 팬축(130)과 전기적으로 연결되어 있으며, 팬축(130)을 중심으로 회전하는 팬(200)의 회전 속도에 기초하여 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)을 지나는 바람의 풍속을 측정할 수 있다. 측정기(600)는 디스플레이(display) 장치를 포함할 수 있으며, 측정한 풍속을 디스플레이 장치를 통해 외부로 표시할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 측정기(600)기는 회전축(300)과 연결되어, 풍속이 최대일때의 회전축(300)의 회전 각도를 후술하는 제어부(700)로 전달할 수 있다.
제어부(700)는 측정기(600)가 측정한 풍속이 최대일 때, 회전축(300)이 소정 시간 지지부(500)에 고정되도록 회전축(300)의 회전을 제어할 수 있다. 보다 상세하게 제어부(700)는 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)을 지나는 바람의 풍속이 최대일 때의 회전축(300)의 회전 각도를 저장하고, 회전축(300)이 상기 회전 각도로 고정되도록 코일(530)에 전류를 흘려 보내 회전자(540)를 회전축(300)과 구조적으로 결합시켜 회전축(300)을 지지부(500)에 대해 고정시킨다. 즉, 제어부(700)는 코일(530) 및 회전자(540)를 이용해 회전축(300)의 회전을 제어하며, 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)을 지나는 바람의 풍속이 최대일 때의 회전 각도로 회전축(300)이 고정된 상태에서 측정기(600)가 바람의 풍속을 측정하게 된다.
앞서 본 실시예에서는 측정기(600)가 풍속이 최대일때의 회전축(300)의 회전 각도를 측정하고 제어부(700)로 전달하는 것으로 설명하였다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 제어부(700)가 회전축(300)과 연결되어, 풍속이 최대일때의 회전각도를 측정하고, 상술한 바와 같이, 측정된 회전각도로 회전축(300)의 회전을 제어할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍속 측정 방법을 설명할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍속 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 우선, 풍속계를 제공할 수 있다(S100).
구체적으로, 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍속계를 제공할 수 있다.
다음, 설정 시간을 설정할 수 있다(S200).
구체적으로, 회전축(300)이 지지부(500)에 대해 회전 자유롭게 지지된 상태에서 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)을 흐르는 바람을 풍속을 측정할 설정 시간을 설정할 수 있다.
풍속을 측정할 시간을 설정하는 단계(S200)는, 측정시간에 대해서 수정이 필요하지 아니한 경우, 한번 수행되면 그 이후 풍속 측정방법에서는 생략될 수 있다.
다음, 설정 시간 동안 풍속을 측정할 수 있다(S300).
구체적으로, 풍속계를 이용해 회전축(300)이 지지부(500)에 대해 회전 자유롭게 지지된 상태, 즉 지지부(500) 내에서 회전자(540)가 고정축(520)에 결합된 상태에서 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)을 흐르는 바람의 풍속을 설정 시간 동안 측정할 수 있다. 이때, 팬(200)은 바람의 방향인 풍향과 마주하는 방향으로 회전하게 되며, 팬(200)의 회전 속도에 기초하여 측정기(600)가 공간(S)을 흐르는 바람의 풍속을 설정 시간 동안 측정하게 된다.
다음, 측정된 풍속 중 최고 풍속에 따른 회전축(300)의 회전 각도를 저장할 수 있다(S400).
구체적으로, 회전축(300)이 지지부(500)에 대해 회전 자유롭게 지지된 상태에서, 설정 시간 동안 측정기(600)가 측정한 풍속 중 최고 풍속에 따른 회전축(300)의 회전 각도를 저장하는데, 측정기(600)가 회전축(300)과 연결되어 회전축(300)의 회전 각도를 나타내는 신호를 제어부(700)로 전달하여 회전축(300)의 회전 각도를 나타내는 신호를 제어부(700)가 저장하거나, 또는 제어부(700)가 회전축(300)의 회전 각도를 나타내는 신호를 생성하여 저장할 수 있다. 회전축(300)의 회전 각도를 나타내는 신호는 도시하지는 않았지만, 제어부(700)에 연결된 저장부에 저장될 수 있다.
다음, 회전축(300)을 회전 각도로 회전시켜 소정 시간 동안 풍속을 측정할 수 있다(S500).
구체적으로, 회전축(300)이 지지부(500)에 대해 회전 자유롭게 지지된 상태에서, 제어부(700)가 최고 풍속에 따른 회전축(300)의 회전 각도를 나타내는 신호를 저장부로부터 추출하여 이 신호에 따른 전류를 코일(530)에 흘려 보내면, 회전자(540)는 고정축(520)에 결합된 상태에서 회전축(300)이 위치하는 제1 방향으로 회전하면서 이동하여 회전축(300)과 결합하게 된다. 이때, 회전자(540)가 회전축(300)과 결합하면서 회전축(300)이 지지부(500)에 고정되며, 회전자(540)가 최종적으로 고정된 회전 각도만큼 회전축(300)이 회전하여 지지부(500)에 고정된다. 이로 인해, 회전축(300)은 설정 시간 동안 측정된 풍속 중 최고 풍속일 때의 회전 각도로 회전되며, 회전축(300)이 회전됨으로써 팬축(130)에 지지된 팬(200)도 최고 풍속일 때의 회전 각도로 회전된다.
이 후, 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)을 지나는 바람에 따라 팬(200)이 회전하게 되며, 측정기(600)는 팬(200)의 회전 속도에 기초하여 풍속을 소정 시간 동안 측정할 수 있다.
이상과 같은 방법에 의해 풍속계가 풍속을 측정하게 되며, 회전축(300)이 최고 풍속일 때의 회전축(300)의 회전 각도로 회전된 상태에서 소정 시간 동안 풍속을 측정하기 때문에, 바람이 다양한 각도로 제1 프레임(100)이 형성하는 공간(S)으로 유입되더라도, 동일한 풍속을 측정할 수 있다. 이로 인해, 풍속계를 이용해 풍속을 측정하는 사람이 달라지더라도 동일한 위치에서는 동일한 풍속이 측정될 수 있으며, 이는 풍속계를 이용한 풍속 측정의 신뢰성이 향상되는 요인으로서 작용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍속계 및 이 풍속계를 이용한 제2 실시예에 따른 풍속 측정 방법은 풍속을 측정하고자 하는 동일한 위치에서 풍속 측정의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
제1 프레임(100), 팬(200), 회전축(300), 지지부(500)

Claims (6)

  1. 내부에 공간이 형성된 프레임 본체, 상기 공간의 중심에 위치되는 팬축 및 일측이 상기 프레임 본체에 지지되며, 타측이 상기 팬축을 지지하는 팬축 지지대를 포함하는 프레임;
    상기 공간 내에서 상기 팬축에 의하여 지지되며, 상기 팬축을 중심으로 회전 운동하는 팬;
    상기 프레임 본체로부터 외측 방향으로 연장되어 있는 회전축; 및
    상기 팬이 풍향과 마주하도록 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지부
    를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 회전축이 삽입되는 지지부 본체;
    상기 회전축과 이격되어 상기 지지부 본체 내에서 상기 회전축과 동심축 상에 위치하는 고정축;
    상기 지지부 본체 내에서 상기 회전축과 상기 고정축을 둘러싸는 코일; 및
    상기 코일 내에 위치하되, 일측이 상기 회전축과 결합되거나, 또는 타측이 상기 고정축과 결합되어 상기 회전축 또는 상기 고정축과 구조적으로 결합되는 회전자
    를 포함하는 풍속계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팬축에 연결되어 있으며, 상기 팬의 회전 속도에 기초하여 풍속을 측정하는 측정기를 더 포함하는 풍속계.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 및 상기 고정축 각각과 상기 회전자는 나사 결합하는 풍속계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 측정기가 측정한 풍속이 최대일 때, 상기 회전축이 소정 시간 상기 지지부에 고정되도록 상기 회전축의 회전을 제어하는 제어부를 포함하는 풍속계.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 풍속계를 제공하는 단계;
    지정된 설정 시간 동안 상기 풍속계를 이용해 풍속을 측정하는 단계;
    상기 설정 시간 동안 측정된 풍속 중 최고 풍속에 따른 상기 회전축의 회전 각도를 저장하는 단계; 및
    상기 회전축을 상기 회전 각도로 회전시켜 소정 시간 동안 풍속을 측정하는 단계
    를 포함하는 풍속 측정 방법.
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