KR100531754B1 - 배기 감음형 선외기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선외기에 탑재되는 엔진(10)의 구동력으로 기어케이스(15)의 프로펠러를 회전시켜 추진하며, 상기 엔진(10)의 배기포트에 수직으로 연결되는 배기관(12)을 구비하는 보트에 관련된다. 구성에 있어서, 상기 엔진(10)과 기어케이스(15) 사이에 설치되고, 배기관(12)을 내부 공간의 일측에 수용하는 하우징(20)과; 상기 하우징(20)의 내부 공간이 수평 및 ∩형유로(20a)를 형성하도록 설치되는 격벽(25)과; 상기 하우징(20)의 외측면에 설치되어 ∩형유로(20a)의 상단에 급수하는 해수흡입유니트(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 해수흡입유니트(30)는 엘보우(35)를 개재하여 하우징(20)에 연통되는 상부도관(31)과, 상부도관(31)의 하단에 연결되고 하단에 곡관부(32a)를 구비하는 하부도관(32)과, 상기 도관(31)(32)을 감싸도록 하우징(20)에 고정되는 커버(38)를 포함한다.

이에 따라, 경정 및 레저용 보트의 배기가 2단계의 처리과정을 거치도록 하여 소음을 줄이는 동시에 출력의 저하도 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

배기 감음형 선외기 {Outboard motor with reduced exhaust noise}

본 발명은 배기 감음형 선외기에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 경정 및 레저용 보트의 배기 소음을 줄이기 위한 배기 감음형 선외기에 관한 것이다.

통상 경정용이나 레저용 보트의 추진기관인 선외기는 소형ㆍ경량화 구조이면서 40노트 이상의 고속 질주가 가능하다. 반면 2행정의 공냉식 엔진에 있어서 배기 소음이 크기 때문에 불쾌감이 초래되는 바, 특히 경정용의 경우 경기장 주변에 거주하는 주민에 의한 민원의 대상이 되기도 한다.

도 1을 참조하면, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0360930호의 "선외기의 배기통로"에 의하여 『엔진(110)에 그 상단을 결합함과 동시에 기어기구 및 프로펠러축을 지지한 기어케이스(115)를 그 하단에 결합하여 드라이브축을 수용하는 익스텐션 케이스(120)를 갖춘 선외기의 배기통로로서, 상기 엔진의 배기포트에 접속된 배기관(112)이, 상기 익스텐션 케이스(120)의 사용시에 수몰되는 부분까지, 상기 익스텐션 케이스(120)내로 연장설치됨과 동시에, 그 배기관(112)의 하단의 약간 상부근방에, 상기 익스텐션 케이스(120) 내를 상하방향으로 격리시키는 제1격벽(125)이 설치되는 것을 특징으로 하는 선외기의 배기통로.』가 개시된다.

그러나 이러한 구성에 의하면 익스텐션 케이스(120) 내로 배기가 역류되지 않도록 차단하여 케이스의 도장열화나 고무부시의 열화를 방지하는 효과가 있는 반면, 배기관(112)의 출구가 수몰되어 배압의 증가에 따른 출력저하와 급격한 감압에 의한 소음의 증가를 초래할 우려가 크다는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 단점을 해결하기 위한 것으로서, 경정 및 레저용 보트의 배기가 2단계의 처리과정을 거치도록 하여 소음을 줄이는 동시에 출력의 저하도 방지할 수 있는 배기 감음형 선외기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 선외기에 탑재되는 엔진의 구동력으로 기어케이스의 프로펠러를 회전시켜 추진하며, 상기 엔진의 배기포트에 수직으로 연결되는 배기관을 구비하는 보트에 있어서, 상기 엔진과 기어케이스 사이에 설치되고, 배기관을 내부 공간의 일측에 수용하는 하우징과; 상기 하우징의 내부 공간이 수평 및 ∩형유로를 형성하도록 설치되는 격벽과; 상기 하우징의 외측면에 설치되어 ∩형유로의 상단에 급수하는 해수흡입유니트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 배기관은 중간에 유로 단면적이 축소되는 목부를 구비하는 것이 좋다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 격벽은 다수의 미세한 통공을 더 구비하는 구성도 가능하다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 해수흡입유니트는 엘보우를 개재하여 하우징에 연통되는 상부도관과, 상부도관의 하단에 연결되고 하단에 곡관부를 구비하는 하부도관과, 상기 도관을 감싸도록 하우징에 고정되는 커버를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 선외기를 나타내는 정면도, 도 3은 본 발명에 따른 해수흡입유니트를 분리하여 나타내는 사시도이다.

본 발명은 선외에 탑재되는 엔진(10)의 구동력으로 기어케이스(15)의 프로펠러를 회전시켜 추진하는 보트에 관련된다. 엔진(10)과 기어케이스(15)는 수직으로 설치되는 드라이브 샤프트로 연결된다. 엔진(10)의 실린더에서 직접 대기로 발산되는 소음을 차단하기 위해 별도의 합성수지제 커버를 구비할 수도 있다. 일반적으로 엔진의 소음은 연소소음, 배기소음, 기계소음 등으로 대별되는데, 커버는 연소소음과 기계소음의 감소에 기여할 수 있다.

본 발명에 따르면 상기 엔진(10)의 배기포트에 수직으로 연결되는 배기관(12)이 구비된다. 상기 배기관(12)은 실린더의 배기포트를 연결한 배기다기관을 의미하며, 본 발명의 구성에 의하면 중간에 유로 단면적이 축소되는 목부(12a)를 구비하는 것이 좋다. 목부(12a)는 일측면으로만 형성하고 내부에 완만하고 매끄러운 곡면을 유지하도록 하는데, 배기의 통과시 압력저하를 유도하여 출력감소를 방지하는 기능을 수행한다.

또, 본 발명에 따르면 배기관(12)을 내부 공간의 일측에 수용하는 하우징(20)이 상기 엔진(10)과 기어케이스(15) 사이에 설치된다. 하우징(20)은 상측으로 엔진(10)을 지지하고 하측으로 기어케이스(15)를 지지하는 구조체로서 드라이브 샤프트 및 배기가 통과하는 각각의 독립 공간을 구비한다. 배기관(12)을 수용하는 내부 공간은 배기관(12)의 중심선 상에서 이격되어 경사진 방향으로 배기를 배출하는 개구를 지니는 형태이다. 도 2처럼 배기관(12)을 우측(보드 진행시 전방)으로 편중시켜 좌측(보드 진행시 후방)으로 내부 공간이 형성되도록 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 하우징(20)의 내부 공간이 수평 및 ∩형유로(20a)를 형성하도록 격벽(25)이 설치된다. 격벽(25)은 내열성이 우수한 금속판재를 사용하며, 배기관(12)이 설치된 내부 공간을 이분할하도록 고정된다. ∩형유로(20a)가 형성되도록 하기 위해 격벽(25)의 상단을 내부 공간의 천장과 이격시킨다. 이격되는 거리는 배기의 유로 단면적을 좁히지 않는 범위로 한다. 수평유로는 ∩형유로(20a)를 거치지 않고 바로 배출되는 유로이다. 수평유로 및 ∩형유로(20a)의 유로 단면적은 엔진(10)의 배기량에 따라 달라질 수 있다. 하우징(20)을 수지제로 하는 경우 격벽(25)은 인서트 몰딩으로 고정한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 ∩형유로(20a)의 상단에 급수하는 해수흡입유니트(30)가 하우징(20)의 외측면에 설치된다. 해수흡입유니트(30)는 하우징(20)에 볼트로 고정되는 커버(38)와, 커버(38)의 내측에 수용되어 고정되는 도관(31)(32)을 주요 구성품으로 포함한다. 커버(38)는 금속판재를 ㄷ자 단면으로 절곡한 형태에 의해 상기 도관(31)(32)을 감싸도록 한다.

도 3에서, 상부도관(31)은 엘보우(35)를 개재하여 하우징(20)에 연통되도록 설치된다. 하우징(20)의 내외측으로 2개의 엘보우(35)를 고정한 다음 외측의 엘보우(35)에 유니온(36)을 연결한다. 상부도관(31)으로 금속관을 사용할 수도 있고 비닐호스를 사용할 수도 있다. 하부도관(32)은 상부도관(31)의 하단에 연결되고 하단에 곡관부(32a)를 구비한다. 하부도관(32)은 보트 추진시에 저항력을 받기 때문에 금속관을 사용하며, U밴드(34)와 볼트를 이용하여 커버(38)에 고정한다. 하부도관(32)이 긴밀하게 고정되는 한 상부도관(31)과의 연결부에 큰 힘이 작용하지 않으므로 상하부 도관(31)(32)은 호스(33)로 연결하여도 무방하다.

하부도관(32)의 설치시 하단에 형성되는 곡관부(32a)는 기어케이스(15)가 있는 전방을 향하도록 한다. 하부도관(32)은 임의로 회전되지 않고 방향을 유지하도록 긴밀하게 고정되어야 한다. 이를 위해 하부도관(32)의 상단을 각형으로 성형하여 U밴드(34)로 고정하는 구성을 택할 수 있다.

한편, 본 발명의 해수흡입유니트(30)는 상기한 구성에 국한되지 않는 바, 엘보우(35), 유니온(36), U밴드(34) 등의 배관자재를 추가, 대체 또는 생략할 수도 있다. 하우징(20)에 삽입되는 엘보우(35)는 배기의 유로 단면적을 축소하지 않도록 크기가 작은 것을 선택하는 것이 좋다.

상부도관(31)과 하부도관(32)은 일체의 금속관으로 형성할 수도 있으며, 이 경우 커버(38)를 생략하는 것도 가능하다. 또한 금속관을 사용하면 보다 곡률이 큰 직관 구조를 채용할 수 있어 관경이 작아도 물의 유입이 원활해진다. 반면 도관(31)(32)의 일부에 비닐호스를 사용하면 주변 부품의 설계변경시 유연하게 대처하거나 보트 추진시의 배관 진동을 흡수하는 측면에서 유리하다.

도 4는 본 발명에 따른 해수흡입유니트의 작동을 나타내는 단면도이다.

하우징(20)의 내부 공간에서 배기관(12)의 좌측에 격벽(25)이 고정되어 ∩형유로(20a)를 형성하고, 격벽(25)의 상측으로 연통하는 별도의 유로를 형성하도록 엘보우(35), 도관(31)(32), 커버(38) 등으로 구성된 해수흡입유니트(30)가 장착된다. 이와 같이 구성하면 보트의 추진시 도관(31)(32)으로 유입되는 물이 하우징(20)의 내부 공간에서 배기가스와 혼합된 후에 대기(수면)로 배출되는 순환이 유발된다. 해수흡입유니트(30)의 엘보우(35)는 ∩형유로(20a)의 상단을 기준으로 할 때 하류측으로 합류시킨다. 이는 도관(31)(32)을 통하여 유입되는 물이 격벽(25)의 상류로 역류하여 배기관(12) 측으로 유입되지 않도록 하기 위함이다.

이에 따라 배기관(12)으로 배출되는 배기가스가 ∩형유로(20a)를 거치면서 감압되는 동시에 냉각되므로 소음이 줄어든다. 분사되는 물의 양은 도관(31)(32)의 내경, 하부도관(32)의 곡관부(32a)의 각도, 설치 위치(깊이) 등의 설계요소를 실험적으로 변경하여 조절한다. 물 분사량이 적으면 배기 온도 저하에 의한 소음 감소의 효과가 미미해지는 반면 너무 많아도 유로 단면적 감소로 배기 배압이 증가하여 출력 감소가 유발된다. 배기의 열에너지를 신속하게 소멸하기 위해 엘보우(35)에 노즐 구조를 부가하여 물이 넓게 분사되도록 하는 것이 좋다.

엔진을 최고속도로 하여 5m 이격된 거리에서 측정한 소음치를 비교하면 종래의 구조에서는 109dB이지만 본 발명의 구조에 의하면 98dB로 나타난다. 경기장 주변으로 반경 1Km 이격된 주택에서의 소음치는 종래의 구조에서 65~72dB 범위이지만 본 발명의 구조에서 52~55dB 범위로 측정된다. 통상 경정에서 6대의 보트가 질주하는 경우에도 소음의 감소효과가 뚜렷하다. 이에 더하여 종래의 구조에 의하면 엔진 회전수가 4,800~5,500rpm 범위이지만 본 발명의 감음형 구조에 의하면 회전수가 5,500~6,500rpm의 범위도 가능하여 출력이 향상된다.

이때, 도시에는 생략되나 상기 격벽(25)은 다수의 미세한 통공을 더 구비하는 구성도 가능하다. 미세한 통공은 배기가스의 흐름을 분산하여 소음기(muffler)의 역할 즉, 배기가스를 서서히 팽창시켜 대기압과의 압력차를 줄여 소음을 낮추는 역할을 수행한다. 머플러형 소음기는 어느 일정 주파수만을 소음하기 위한 경우에 매우 유용한 것으로 알려져 있다. 통공의 크기는 반드시 미크론 단위일 필요는 없고 0.1~1㎜ 범위에서 다양하게 혼합하여 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명의 격벽(25)은 내부에 중공을 지니는 이중 구조로 하여 다수의 통공을 형성하는 것도 가능하다. 이중 격벽(25)의 중공 부분에는 내열성을 지니는 다공질의 흡음재를 충진할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면 원가 상승 요인이 있기는 하지만, 격벽(25)이 소음기의 역할을 수행하도록 하는데 유리하다. 다만 흡음형 구성은 저주파대역의 소음이나 맥동음에는 별로 효과가 없으므로 실장 실험을 통하여 설계치수를 결정하는 것이 좋다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 본 발명의 구성 및 작용에 의하면 경정 및 레저용 보트의 배기가 2단계의 처리과정을 거치도록 하여 소음을 줄이는 동시에 출력의 저하도 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선외기를 부분 절개하여 나타내는 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 선외기를 나타내는 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 해수흡입유니트를 분리하여 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 해수흡입유니트의 작동을 나타내는 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10: 엔진 15: 기어케이스

20: 하우징 25: 격벽

30: 해수흡입유니트 31, 32: 도관

33: 호스 34: U밴드

35: 엘보우 36: 유니온

38: 커버

Claims (4)

1. 선외기에 탑재되는 엔진(10)의 구동력으로 기어케이스(15)의 프로펠러를 회전시켜 추진하며, 상기 엔진(10)의 배기포트에 수직으로 연결되는 배기관(12)을 구비하는 보트에 있어서,

   상기 엔진(10)과 기어케이스(15) 사이에 설치되고, 배기관(12)을 내부 공간의 일측에 수용하는 하우징(20)과;

   상기 하우징(20)의 내부 공간이 수평 및 ∩형유로(20a)를 형성하도록 설치되는 격벽(25)과;

   상기 하우징(20)의 외측면에 설치되어 ∩형유로(20a)의 상단에 급수하는 해수흡입유니트(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 감음형 선외기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배기관(12)은 중간에 유로 단면적이 축소되는 목부(12a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 감음형 선외기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 격벽(25)은 다수의 미세한 통공을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 감음형 선외기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 해수흡입유니트(30)는 엘보우(35)를 개재하여 하우징(20)에 연통되는 상부도관(31)과, 상부도관(31)의 하단에 연결되고 하단에 곡관부(32a)를 구비하는 하부도관(32)과, 상기 도관(31)(32)을 감싸도록 하우징(20)에 고정되는 커버(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 감음형 선외기.