KR100946488B1 - 연료전지 차량용 흡기 소음기 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 흡기 소음기는 연료전지 차량에서 적은 부피를 차지하면서도 연료전기로 공급할 새로운 공기를 흡입하는 블로워에 의해 발생하는 소음을 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 흡기 소음 특성을 크게 개선하고, 엔진룸의 설계자유도를 크게 향상시킬 수 있도록 하며, 본 발명의 흡기 소음기 제작방법은 흡기 소음기의 제작 단가를 저감시키고 그 중량을 저감시켜서 차량의 연비향상에 기여할 수 있게 한다.

흡기, 소음, 연료전지, 블로워

Description

연료전지 차량용 흡기 소음기 및 그 제작방법{Silencer for Intake Air Noise in Fuel Cell Vehicle and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 차량의 흡기 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 차량에서 공기를 흡입하는 장치인 블로워에서 발생하는 흡기소음을 저감시키도록 하는 장치에 관한 기술이다.

종래 내연기관 차량의 경우에는 각 실린더의 순차적인 폭발에 의한 밸브 여닫힘에 의해서 발생되는 소리의 파장이 흡기구를 통해 토출되게 되는데, 이러한 소음은 2차성분에서 저주파수 대역(200Hz)이하의 부밍성분과 4차 성분에서의 럼블성분의 피크치가 나타나는 주파수 대역이 소음 감소를 위한 주요 목표가 된다.

따라서, 1~3개의 특정 주파수의 음압레벨을 저감하기 위한 헬름홀쯔 공명기나 λ/4파장관이 소음제거를 위해 주로 사용되었다.

그러나, 연료전지 차량의 경우에는 다수의 베인들로 이루어진 블로워의 회전에 의해 연속적으로 새로운 공기를 흡입하도록 되어 있어서, 흡기계를 통하여 토출되는 소음은 상기 블로워의 고속회전에 의해서 발생되는 팬노이즈에 기인하며, 일정한 주기를 가지고 고RPM 영역대까지 일정하게 피크치가 나타나므로, 종래의 헬름홀쯔 공명기 등을 사용할 경우 수십 개를 설치해야 하지만, 협소한 엔진룸에 이와 같은 방법은 적용하는 것이 불가능에 가까운 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연료전지 차량에서 적은 부피를 차지하면서도 연료전기로 공급할 새로운 공기를 흡입 하는 블로워에 의해 발생하는 소음을 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 흡기 소음 특성을 크게 개선하도록 한 연료전지 차량용 흡기 소음기 및 그 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 연료전지 차량용 흡기 소음기는

블로워로 공기를 공급하는 흡기관의 도중에 위치하고 상기 공기의 유동방향을 따라 외곽 단면형상이 일정하게 형성된 하우징과;

상기 하우징의 외곽단면보다 작은 단면으로 상기 하우징의 일단부를 상기 블로워측의 흡기관으로 연결시키도록 상기 하우징으로부터 연장된 제1연결관과;

상기 제1연결관과 동일한 단면형상으로 상기 하우징의 내부로 연장되며 벽면에 다수의 구멍이 천공된 다공관과;

상기 다공관의 단부에서 상기 다공관의 벽면 외측과 상기 하우징의 벽면 내측 사이의 공간을 밀폐하도록 구비된 배플과;

상기 다공관이 연장되던 방향을 따라, 상기 배플로부터 상기 하우징 내측으로 연장되어 상기 하우징 내부에서 자유단이 형성되는 연장관과;

상기 연장관과 동심을 이루도록 상기 하우징의 타단을 관통하여 상기 하우징의 내부와 외부로 돌출되며 에어클리너측 흡기관에 연결되는 제2연결관;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 원형의 외곽 단면형상을 가지고;

상기 제1연결관, 다공관, 연장관 및 제2연결관은 동심을 이루는 원형단면으로 이루어진 구조로 할 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 차량용 흡기 소음기를 제작하는 방법은

상기 하우징을 형성하도록 양쪽이 개방된 원형 실린더 형상의 내부에 상기 배플과 연장관을 일체로 형성한 제1부품과;

상기 하우징의 상기 블로워측 단부를 밀폐하는 제1플랜지와 상기 제1연결관 및 상기 다공관이 일체로 형성된 제2부품과;

상기 하우징의 상기 에어클리너측 단부를 밀폐하는 제2플랜지와 상기 제2연결관이 일체로 형성된 제3부품;

을 각각 별도로 제작하여, 상기 제1부품의 양단에 상기 제2부품과 제3부품을 접합하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1부품은 상기 원형 실린더 형상의 외형을 형성하기 위해 상기 원형 실린더 형상의 길이방향으로 파팅라인을 형성하는 두 외측 금형과, 상기 원형 실린더 형상의 내부를 형성하기 위해 상기 배플에서 파팅라인을 형성하고 상기 원형 실린더 형상의 길이방향을 따라 빼기 방향이 설정되는 두 코어금형에 의해 제작되도록 할 수 있다.

상기 제2부품은 상기 다공관의 외관 및 다공관에 형성된 다수의 구멍을 형성하기 위해 상기 다공관의 길이방향으로 파팅라인을 형성하는 두 외측 금형과, 상기 두 외측 금형의 빼기 방향에 수직하게 빼기 방향이 설정되어 상기 두 외측 금형과 함께 상기 다공관의 내부형상과 상기 제1연결관 및 상기 제1플랜지를 성형하는 코어금형에 의해 제작되도록 할 수 있다.

본 발명의 흡기 소음기는 연료전지 차량에서 적은 부피를 차지하면서도 연료전기로 공급할 새로운 공기를 흡입하는 블로워에 의해 발생하는 소음을 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 흡기 소음 특성을 크게 개선하고, 엔진룸의 설계자유도를 크게 향상시킬 수 있도록 하며, 본 발명의 흡기 소음기 제작방법은 흡기 소음기의 제작 단가를 저감시키고 그 중량을 저감시켜서 차량의 연비향상에 기여할 수 있게 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예는 블로워로 공기를 공급하는 흡기관의 도중에 위치하고 상기 공기의 유동방향을 따라 외곽 단면형상이 일정하게 형성된 하우징(1)과; 상기 하우징(1)의 외곽단면보다 작은 단면으로 상기 하우징(1)의 일단부를 상기 블로워측의 흡기관으로 연결시키도록 상기 하우징(1)으로부터 연장된 제1연결관(3)과; 상기 제1연결관(3)과 동일한 단면형상으로 상기 하우징(1)의 내부로 연장되며 벽면에 다수의 구멍이 천공된 다공관(5)과; 상기 다공 관(5)의 단부에서 상기 다공관(5)의 벽면 외측과 상기 하우징(1)의 벽면 내측 사이의 공간을 밀폐하도록 구비된 배플(7)과; 상기 다공관(5)이 연장되던 방향을 따라, 상기 배플(7)로부터 상기 하우징(1) 내측으로 연장되어 상기 하우징(1) 내부에서 자유단이 형성되는 연장관(9)과; 상기 연장관(9)과 동심을 이루도록 상기 하우징(1)의 타단을 관통하여 상기 하우징(1)의 내부와 외부로 돌출되며 에어클리너측 흡기관에 연결되는 제2연결관(11)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(1)은 원형의 외곽 단면형상을 가지고, 상기 제1연결관(3), 다공관(5), 연장관(9) 및 제2연결관(11)은 동심을 이루는 원형단면으로 이루어진 구조이다.

특히, 본 실시예에서는 상기 제1연결관(3), 다공관(5), 연장관(9) 및 제2연결관(11)은 동일한 내경을 가지도록 형성되어 있다.

상기 다공관(5)은 상기 하우징(1)의 전체 길이의 중앙부까지 연장되어, 상기 배플(7)은 상기 하우징(1)의 중앙부에 형성되며; 상기 연장관(9)이 상기 배플(7)로부터 연장된 길이는 상기 하우징(1)의 전체 길이의 1/8~1/4 범위로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 하우징(1)의 외측 벽면에는 다수의 마운팅브라켓(13)이 일체로 성형되어 차량에 장착하기 용이하도록 하고 있다.

상기한 바와 같은 연료전지 차량용 흡기 소음기를 사용하면, 블로워에서 발 생하는 소음은 상기 다공관(5)을 통해서 고RPM 대역에서 발생하는 소음의 피크치들이 저감되게 된다.

또한, 상기 연장관(9)을 지나 상기 제2연결관(11)에 이르기 까지 공기의 유동 단면이 하우징(1)의 내경으로 급격히 확장되는 부위에서는 단면적의 변화로 인해, 임피던스의 차이가 발생하고, 이러한 임피던스의 차이는 소음의 파장에 손실을 일으켜서 전체적인 소음의 음압 레벨을 낮춰주게 된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구조의 흡기 소음기를 연료전지 차량에 장착하면, 종래의 헬름홀쯔 공명기들을 무수히 장착해야만 가능했던 수준의 소음 저감효과를 상대적으로 매우 적은 부피를 차지하면서 달성할 수 있게 되어, 엔진룸의 설계자유도를 향상시키고, 연료전지 차량의 소음을 저감하여 차량의 상품성을 크게 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 연료전지 차량용 흡기 소음기를 제작하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(1)을 형성하도록 양쪽이 개방된 원형 실린더 형상의 내부에 상기 배플(7)과 연장관(9)을 일체로 형성한 제1부품(15)과; 상기 하우징(1)의 상기 블로워측 단부를 밀폐하는 제1플랜지(17)와 상기 제1연결관(3) 및 상기 다공관(5)이 일체로 형성된 제2부품(19)과; 상기 하우징(1)의 상기 에어클리너측 단부를 밀폐하는 제2플랜지(21)와 상기 제2연결관(11)이 일체로 형성된 제3부품(23)을 각각 별도로 제작하여, 상기 제1부품(15)의 양단에 상기 제2부품(19)과 제3부품(23)을 접합하여 제작되도록 한다.

여기서, 상기 제2부품(19)과 제3부품(23)을 상기 제1부품(15)에 접합하는 방법은 열융착이나 접착 등의 방법이 사용될 수 있을 것이며, 상기 하우징(1)의 내부공간의 기밀성을 확보할 수 있도록 접합하도록 한다.

상기 제1부품(15)은 상기 원형 실린더 형상의 외형을 형성하기 위해 상기 원형 실린더 형상의 길이방향으로 파팅라인을 형성하는 두 외측 금형과, 상기 원형 실린더 형상의 내부를 형성하기 위해 상기 배플(7)에서 파팅라인을 형성하고 상기 원형 실린더 형상의 길이방향을 따라 빼기 방향이 설정되는 두 코어금형에 의해 제작되도록 한다.

또한, 상기 원형 실린더 형상의 외측에는 인서트금형을 사용하여 다수의 장착브라켓을 일체로 성형하는 것도 바람직하다.

상기 제2부품(19)은 상기 다공관(5)의 외관 및 다공관(5)에 형성된 다수의 구멍을 형성하기 위해 상기 다공관(5)의 길이방향으로 파팅라인을 형성하는 두 외측 금형과, 상기 두 외측 금형의 빼기 방향에 수직하게 빼기 방향이 설정되어 상기 두 외측 금형과 함께 상기 다공관(5)의 내부형상과 상기 제1연결관(3) 및 상기 제1플랜지(17)를 성형하는 코어금형에 의해 제작되도록 한다.

상기 다공관(5)의 구멍은 상기 두 외측 금형에 의해 한꺼번에 형성되도록 함으로써, 상기 외측 금형의 가공에 따라 상기 구멍의 크기 및 배치를 자유롭게 설정할 수 있어서 원하는 소음 저감 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 물론, 이와 같 은 경우 상기 구멍들의 방향은 상기 외측 금형들의 빼기 방향과 같은 방향으로 형성될 것이다.

한편, 상기 제3부품(23)은 상기 제2플랜지(21)에서 파팅라인이 형성되어 상기 제2연결관(11)의 길이방향으로 빼기 방향이 설정되는 두 금형에 의해 제작되도록 한다.

상기한 바와 같은 방법으로 흡기 소음기를 제작하면, 플라스틱 사출물로 상기 흡기 소음기를 구성할 수 있어서, 종래에 스틸재질의 부품들을 다수 용접하고 결합 및 성형하여 제작하던 것에 비하여 제작도 용이하고 중량도 저감되어 차량의 제작 단가를 저감시키고, 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 흡기 소음기의 외관을 도시한 도면,

도 2는 도 1의 Ⅱ―Ⅱ선 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 흡기 소음기가 설치된 상태를 설명한 도면,

도 4는 도 2의 단면상태를 분해하여 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 흡기 소음기 제작방법을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 하우징 3; 제1연결관

5; 다공관 7; 배플

9; 연장관 11; 제2연결관

13; 마운팅브라켓 15; 제1부품

17; 제1플랜지 19; 제2부품

21; 제2플랜지 23; 제3부품

Claims (5)

1. 블로워로 공기를 공급하는 흡기관의 도중에 위치하고 상기 공기의 유동방향을 따라 외곽 단면형상이 일정하게 형성된 하우징과;

   상기 하우징의 외곽단면보다 작은 단면으로 상기 하우징의 일단부를 상기 블로워측의 흡기관으로 연결시키도록 상기 하우징으로부터 연장된 제1연결관과;

   상기 제1연결관과 동일한 단면형상으로 상기 하우징의 내부로 연장되며 벽면에 다수의 구멍이 천공된 다공관과;

   상기 다공관의 단부에서 상기 다공관의 벽면 외측과 상기 하우징의 벽면 내측 사이의 공간을 밀폐하도록 구비된 배플과;

   상기 다공관이 연장되던 방향을 따라, 상기 배플로부터 상기 하우징 내측으로 연장되어 상기 하우징 내부에서 자유단이 형성되는 연장관과;

   상기 연장관과 동심을 이루도록 상기 하우징의 타단을 관통하여 상기 하우징의 내부와 외부로 돌출되며 에어클리너측 흡기관에 연결되는 제2연결관;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 흡기 소음기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징은 원형의 외곽 단면형상을 가지고;

   상기 제1연결관, 다공관, 연장관 및 제2연결관은 동심을 이루는 원형단면으로 이루어진 것

   을 특징으로 하는 연료전지 차량용 흡기 소음기.
3. 청구항 1의 연료전지 차량용 흡기 소음기를 제작하는 방법에 있어서,

   상기 하우징을 형성하도록 양쪽이 개방된 원형 실린더 형상의 내부에 상기 배플과 연장관을 일체로 형성한 제1부품과;

   상기 하우징의 상기 블로워측 단부를 밀폐하는 제1플랜지와 상기 제1연결관 및 상기 다공관이 일체로 형성된 제2부품과;

   상기 하우징의 상기 에어클리너측 단부를 밀폐하는 제2플랜지와 상기 제2연결관이 일체로 형성된 제3부품;

   을 각각 별도로 제작하여, 상기 제1부품의 양단에 상기 제2부품과 제3부품을 접합하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 흡기 소음기 제작방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1부품은 상기 원형 실린더 형상의 외형을 형성하기 위해 상기 원형 실린더 형상의 길이방향으로 파팅라인을 형성하는 두 외측 금형과, 상기 원형 실린더 형상의 내부를 형성하기 위해 상기 배플에서 파팅라인을 형성하고 상기 원형 실린더 형상의 길이방향을 따라 빼기 방향이 설정되는 두 코어금형에 의해 제작되는 것

   을 특징으로 하는 연료전지 차량용 흡기 소음기 제작방법.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제2부품은 상기 다공관의 외관 및 다공관에 형성된 다수의 구멍을 형성하기 위해 상기 다공관의 길이방향으로 파팅라인을 형성하는 두 외측 금형과, 상기 두 외측 금형의 빼기 방향에 수직하게 빼기 방향이 설정되어 상기 두 외측 금형과 함께 상기 다공관의 내부형상과 상기 제1연결관 및 상기 제1플랜지를 성형하는 코어금형에 의해 제작되는 것

   을 특징으로 하는 연료전지 차량용 흡기 소음기 제작방법.

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