KR101289312B1 - 소음기 - Google Patents

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KR101289312B1
KR101289312B1 KR1020120129163A KR20120129163A KR101289312B1 KR 101289312 B1 KR101289312 B1 KR 101289312B1 KR 1020120129163 A KR1020120129163 A KR 1020120129163A KR 20120129163 A KR20120129163 A KR 20120129163A KR 101289312 B1 KR101289312 B1 KR 101289312B1
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이성현
김재승
김현실
김봉기
김상렬
서윤호
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 소음기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 서로 다른 길이를 갖는 제1단위관 내지 제N단위관을 포함하는 흡음부를 통해 다양한 주파수 영역을 갖는 소음을 효과적으로 차단하여 효과적으로 소음을 저감할 수 있는 소음기에 관한 것이다.

Description

소음기 {Silencer}
본 발명은 소음기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 서로 다른 길이를 갖는 제1단위관 내지 제N단위관을 포함하는 흡음부를 통해 다양한 주파수 영역을 갖는 소음을 효과적으로 차단하여 효과적으로 소음을 저감할 수 있는 소음기에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 기계류 및 산업 현장, 또는 일상의 생활 현장 등에서는 공기 등을 유통시키기 위한 구조물(덕트)이 형성되는 데, 공기의 유동 공간을 형성하는 구조물만 존재하거나, 그 내부에 공기의 유동을 원활히 하기 위한 팬이 설치된다.
이 때, 팬이 구동되는 경우, 팬 소음이 구조물을 통해 전달될 수 있으며, 또한, 팬이 구비되지 않는 경우에도, 공기가 유동되면서 구조물과의 마찰에 의해 유체 소음이 발생될 수 있고, 인접하게 위치된 다른 장치의 진동 및 소음이 구조물을 통해 전달될 수 있다.
이러한 소음은 사람에게 상당한 불편을 초래하므로, 구조물에서 발생되는 소음을 감소하기 위한 다양한 장치가 개발 및 사용되어 왔다.
한편, 공기가 유통되는 파이프에서 발생되는 소음을 줄이기 위한 다양한 형태의 소음기가 개시되어 왔다.
일례로 차량의 배기 파이프에 구비되는 소음기는, 원통형으로 형성되어 그 내부가 몇 개의 공간으로 구분되도록 함으로써, 그 장벽을 통과하는 과정에서 음파가 간섭을 일으키거나, 압력 변동이 감소되거나, 배기 온도가 저하되도록 함으로써 소음을 줄이도록 하고 있으며, 그 형태의 다양한 예시가 도 1(A)에 도시되어 있다.
한국등록특허 제0357578호(“소음기 구조”, 이하 선행기술)에 이러한 종래의 소음기 구조에 대하여 설명되어 있는데, 상기 선행기술에서는 종래의 소음기 구조를 개선하고자 측벽에 연통공이 형성되며 내부에 내부 튜브가 구비되는 챔버를 포함하여 이루어지는, 도 1(B)에 도시된 바와 같은 구조를 개시하고 있다. 차량에 구비되는 소음기의 경우, 소음기의 소음 성능과 더불어 소음기 중량에 따른 차량 연비 문제, 엔진에 걸리는 배압에 따라 엔진 성능에 미치는 영향 등과 같은 여러 요인들이 복합적으로 고려되어 소음기의 구조 및 재질 등이 설계되게 됨은 당연하다.
그러나, 장착되는 다른 장치 및 사용 환경 등에 따라 다양한 주파수를 갖는 소음이 발생되는데, 특정한 형태의 소음기는 특정 주파수를 갖는 소음의 저감 효과가 높아 다양한 주파수 대역을 갖는 소음을 효과적으로 저감하는 것에는 무리가 있다.
따라서, 다양한 주파수 대역의 소음을 효과적으로 저감할 수 있는 소음기가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 다른 길이를 갖는 제1단위관 내지 제N단위관을 포함하는 흡음부를 통해 다양한 주파수 영역을 갖는 소음을 효과적으로 차단하여 효과적으로 소음을 저감할 수 있는 소음기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 따라 흡음부를 형성하는 제1단위관 내지 제N단위관의 길이를 쉽게 조절하여 특정 환경에 적합한 소음기를 용이하게 제조할 수 있는 소음기를 제공하는 것이다.
본 발명의 소음기(1000)는 각각 일정 영역이 중공되어 공기가 유입되는 유입부(110) 및 공기가 배출되는 배출부(120)가 형성된 하우징(100); 상기 유입부(110)와 연통되며, 상기 하우징(100) 내측으로 일정한 길이를 갖도록 연장되는 제1연장부(210); 및 상기 하우징(100) 내부의 제1연장부(210)에 인접하게 형성되되, 상기 제1연장부(210)와 다른 길이를 갖는 단위관으로 이루어지는 흡음부(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡음부(300)의 단위관은 복수개로서, 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)을 포함하며, 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 서로 다른 길이를 갖는 것을 특징으로 한다. (N은 2이상의 정수)
또한, 상기 흡음부(300)는 상기 제N단위관(30N)이 제N-1단위관을 감싸도록 형성되며, 상기 제1단위관(301)이 상기 제1연장부(210)를 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)는 상기 제1연장부의 길이(L210)보다 길게 형성되되, 상기 제1단위관(301)에서 제N단위관(30N) 방향으로 각각의 길이가 순차적으로 더 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)는 상기 제1연장부(210)의 길이(L210)보다 짧게 형성되되, 상기 제1단위관(301)에서 제N단위관(30N) 방향으로 각각의 길이가 순차적으로 더 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡음부(300)는 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 상기 하우징(100)의 유입부(110)가 형성된 측의 내면으로부터 상기 제1연장부(210)와 나란한 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 흡음부(300)는 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 상기 제1연장부(210) 외면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
이에 따라, 본 발명의 소음기는 서로 다른 길이를 갖는 제1단위관 내지 제N단위관을 포함하는 흡음부를 통해 다양한 주파수 영역을 갖는 소음을 효과적으로 차단하여 효과적으로 소음을 저감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 소음기는 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 따라 흡음부를 형성하는 제1단위관 내지 제N단위관의 길이를 쉽게 조절하여 특정 환경에 적합한 소음기를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 소음기의 다양한 예시.
도 2는 본 발명에 따른 소음기의 단면도.
도 3은 도 2에 도시한 소음기의 부분 절개 사시도.
도 4는 도 2에 도시한 AA'방향 단면도.
도 5는 본 발명에 다른 소음기의 다른 단면도.
도 6은 도 5에 도시한 소음기의 부분 절개 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 소음기의 또 다른 절개 사시도.
도 8은 도 7에 도시한 소음기의 BB'방향 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 소음기의 또 다른 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 소음기의 설치 예를 나타낸 개략도.
도 11은 비교예 및 본 발명의 실시예들을 나타낸 개략도.
도 12는 도 11에 도시한 비교예 및 본 발명의 실시예들의 전달손실 예측 결과를 나타낸 그래프.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 소음기(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 소음기(1000)는 하우징(100), 제1연장부(210), 및 흡음부(300)를 포함한다.
상기 하우징(100)은 내부가 공기가 유동되는 공간을 형성하는 부분으로서, 공기가 유입되는 유입부(110) 및 공기가 배출되는 배출부(120)가 형성된다.
상기 유입부(110) 및 배출부(120)는 상기 하우징(100)의 일정 영역이 각각 중공되어 형성되는 부분이다.
도 2에서, 상기 유입부(110) 및 배출부(120)가 형성된 부분의 하우징(100)은 외부로 연장되어 유입부(110) 및 배출부(120)의 중공된 영역이 하우징(100) 외측 방향으로 연장형성된 예를 나타내었다.
하우징(100) 외부로 연장되는 부분은 공기의 유입 및 배출되도록 공기를 안내하는 부분으로, 다른 구성품(예를 들면, 배기관(2200))에 연결하기 위한 부분으로 이용될 수 있다.
상기 제1연장부(210)는 상기 유입부(110)와 연통되며, 상기 하우징(100) 내측으로 일정한 길이를 갖도록 연장형성되는 부분이다.
상기 제1연장부(210)는 하우징(100) 외부로부터 유입되는 공기를 하우징(100) 외부로 안내하면서, 제1연장부 길이(L210)에 해당하는 주파수 대의 소음을 흡음할 수 있다.
또한, 상기 흡음부(300)는 상기 제1연장부(210)에 인접하게 구비되는 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)을 포함하는 수단으로서, 이 때, 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)은 서로 다른 길이를 갖는다.
상기 제N단위관(30N)에서 N은 2 이상의 정수를 의미하는 것으로서, 상기 N이 2인 경우, 상기 흡음부(300)는 제1단위관(301), 및 제2단위관(302)으로 구성되며, 상기 N이 3인 경우, 상기 흡음부(300)는 제1단위관(301), 제2단위관(302), 및 제3단위관(303)으로 구성된다.
이 때, 상기 흡음부(300)는 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 상기 유입부(110)가 형성된 측의 내면으로부터 상기 제1연장부(210)와 나란한 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 흡음부(300)를 구성하는 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)은 하우징(100)의 직경, 상기 제1연장부(210)의 직경, 및 제1단위관(301) 및 제N단위관(30N)의 소재 두께 등을 고려하여 다양한 직경 및 개수로 형성될 수 있다.
상기 제1연장부(210) 및 흡음부(300)는 읍향 밴드갭(acoustic baNdgap)을 이용하여 소음을 저감한다.
상기 음향 밴드갭이란, 구조물의 특성에 따라 결정되는 특정 주파수 밴드에 대해 서로 간섭 효과를 일으키게 되어 전파되지 못하는 현상으로서, 음파 또는 진동에너지를 나타내는 “음향양자(phoNoN)”라는 용어를 사용하여 phoNoNic baNdgap이라고도 한다.
즉, 상기 제1연장부(210)와, 흡음부(300)는 구성하는 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)은 각각 특정한 길이(L301~L30N)로 형성됨에 따라 각각 해당 주파수 밴드에 해당하는 소음을 차단하는 것으로서, 본 발명의 소음기(1000)는 상기 제1연장부(210)와, 흡음부(300)를 구성하는 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 서로 다른 길이를 가짐에 따라 다양한 주파수 영역의 소음을 효과적으로 차단할 수 있다.
아래에서는 도면을 참조로, 본 발명의 다양한 예를 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 4는 각각 본 발명에 따른 소음기(1000)의 단면도, 부분 절개 사시도, 및 AA'방향 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시한 본 발명의 소음기(1000)에서, 상기 흡음부(300)는 상기 제N단위관(30N)이 제N-1단위관을 감싸도록 형성되며, 상기 제1단위관(301)이 상기 제1연장부(210)를 감싸도록 형성된다.
즉, 도면에 도시한 바와 같이 N이 4인 경우를 예를 들면, 상기 제1단위관(301)은 상기 제1연장부(210)를 감싸도록 형성되고, 상기 제2단위관(302)은 상기 제1단위관(301)을 감싸도록 형성되며, 상기 제3단위관(303)은 상기 제2단위관(302)을 감싸도록 형성되고, 상기 제4단위관(304)은 상기 제3단위관(303)을 감싸도록 형성된다.
또한, 도 2 내지 도 4에 도시한 예는 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)가 상기 제1연장부 길이(L210)보다 길게 형성되되, 상기 제1단위관(301)에서 제N단위관(30N) 방향으로 각각의 길이가 순차적으로 더 길게 형성되는 예를 나타내었다.
(L210 < L301 < L302 < L303 < L304)
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 소음기(1000)를 나타낸 다른 단면도, 및 부분 절개 사시도로서, 상기 흡음부(300)가 서로 다른 길이를 갖는 제1단위관(301) 내지 제4단위관(304)으로 형성되되, 제1단위관(301)이 복수개로 상기 제1연장부(210) 주변을 감싸도록 형성되며, 제2단위관(302)이 복수개로 상기 제1단위관(301) 모듈을 감싸도록 형성되고, 상기 제3단위관(303)이 복수개로 상기 제2단위관(302) 모듈을 감싸도록 형성되며, 상기 제4단위관(304)이 복수개로 상기 제3단위관(303) 모듈을 감싸도록 형성되는 예를 나타내었다.
이 때, 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)가 제1연장부 길이(L210)보다 짧게 형성되며, 상기 제1단위관(301)에서 제N단위관(30N) 방향으로 각각의 길이가 순차적으로 더 짧게 형성되는 예를 나타내었다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 소음기(1000)의 또 다른 부분 절개 사시도 및 BB'방향 단면도로, 상기 흡음부(300)가 제1단위관(301) 내지 제8단위관(308)으로 구성되며, 상기 제1단위관(301) 및 제8단위관(308)이 상기 제1연장부(210) 둘레를 감싸도록 위치되며, 각각의 길이가 서로 다르게 형성되는 예를 나타내었다.
도 9는 본 발명의 또 다른 소음기(1000)를 나타낸 단면도로서, 상기 하우징(100)의 배출부(120)와 연통된다.
상기 도 9는 도 2에 도시한 소음기(1000)의 형태에서, 상기 배출부(120) 측의 흡음부(300)가 더 형성된 예를 나타낸 것으로서, 도면 좌측 및 우측이 서로 대칭되게 형성된 예를 나타내었다.
삭제
도 10을 본 발명의 소음기(1000)가 엔진(2100)의 배기가 이동되는 배기관(2200)에 연결되는 예를 나타내었다.
도 11은 비교예 및 본 발명의 실시예들을 나타낸 개략도이며, 도 12는 도 11에 도시한 비교예 및 본 발명의 실시예들의 전달손실 예측 결과를 나타낸 그래프이다.
더욱 상세하게, 도 11 (a)는 하우징(100)에 유입부(110) 및 배출부(120)가 형성된 단순 확장형 소음기로서, 본 발명의 실시예들과의 비교를 위한 비교예의 형태를 나타내었다.
도 11 (b) 및 도 11 (c)는 각각 본 발명에 따른 소음기(100)의 실시예들로서, 더욱 상세하게, 도 11 (b)는 유입부(110)에 하우징(100) 내측으로 일정 길이를 갖도록 제1연장부(210)가 형성되고, 상기 흡음부(300)의 단위관이 제1단위관(301)으로서, 하나가 상기 제1연장부(210)를 감싸도록 형성된 예를 나타내었다.
또한, 도 11 (c)는 상기 도 11 (b)에 도시한 형태와 유사하되, 상기 흡음부(300)의 단위관이 제1단위관(301) 및 제2단위관(302)으로서, 2개가 순차적으로 상기 제1연장부(210)를 감싸도록 형성된 예를 나타내었다.
이 때, 상기 유입부(110)의 내경(D110) 및 배출부(120)의 내경(D120)은 50 mm이고, 하우징(100)의 길이(L100)는 180 mm로 형성된 예를 예측 실험하였다.
본 발명에서, 유입부(110)의 내경(D110)은 상기 유입부(110)를 통해 상기 하우징(100)으로 공기가 유입되도록 중공되는 영역의 내부 직경을 의미하며, 배출부(120)의 내경(D120)은 상기 하우징(100)에서 배출부(120)를 통해 공기가 배출되도록 중공되는 영역의 내부 직경을 의미한다.
또한, 하우징(100)의 길이(L100)는 소재 두께를 제외한 내벽면 사이의 거리를 의미한다.
도 12 (a)는 도 11 (a)에 도시한 비교예의 예측 결과를 나타내었고, 도 12 (b)는 도 11 (b)에 도시한 본 발명의 실시예의 예측 결과를 나타내었으며, 도 12 (c)는 도 11 (c)에 도시한 본 발명의 실시예의 예측 결과를 나타내었다.
이 때, 도 12 (a) 내지 도 12 (c)는 X 축이 주파수를 의미하며, Y축이 전달손실을 나타내며, 특정 주파수에서 전달손실이 “0”의 값을 갖는 것은 해당 주파수 대역의 소음이 흡음되지 못하고 그대로 배출되는 부분이다.
도 12 (a)는 비교예로서, 주파수가 증가될수록 특정 주기가 반복되며, 전달손실이 “0”의 값을 갖는 부분이 11곳으로, 11 부분에 해당되는 주파수의 소음대가 흡음되지 못하는 확인할 수 있다.
도 12 (b) 및 도 12 (c)는 도 12 (a)에 비하여 전달손실이 “0”의 값을 갖는 부분이 각각 3곳, 2곳으로 현저히 줄어들어, 도 12 (a)에 도시한 비교예에 비하여 본 발명의 실시예들의 소음 저감 효과를 높일 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 10, 도 11 (b) 및 (c)는 본 발명의 소음기(1000)를 나타낸 실시예들로서, 이에 한정되는 것이 아니며, 더욱 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 소음기(1000)는 서로 다른 길이를 갖는 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)을 포함하는 흡음부(300)를 통해 다양한 주파수 영역을 갖는 소음을 효과적으로 차단하여 효과적으로 소음을 저감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 소음기(1000)는 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 따라 흡음부(300)를 형성하는 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)를 쉽게 조절하여 특정 환경에 적합한 소음기(1000)를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 소음기
100 : 하우징
110 : 유입부 120 : 배출부
210 : 제1연장부 L210 : 제1연장부의 길이
300 : 흡음부
301 : 제1단위관 30n : 제n단위관
L30n : 제n단위관의 길이
2100 : 엔진
2200 : 배기관

Claims (8)

  1. 각각 일정 영역이 중공되어 공기가 유입되는 유입부(110) 및 공기가 배출되는 배출부(120)가 형성된 하우징(100);
    상기 유입부(110)와 연통되며, 상기 하우징(100) 내측으로 일정한 길이를 갖도록 연장되는 제1연장부(210); 및
    상기 하우징(100) 내부의 제1연장부(210)에 인접하게 형성되되, 상기 제1연장부(210)와 다른 길이를 갖는 단위관으로 이루어지는 흡음부(300); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡음부(300)의 단위관은 복수개로서, 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)을 포함하며,
    상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 서로 다른 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 소음기.
    (N은 2이상의 정수)
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡음부(300)는
    상기 제N단위관(30N)이 제N-1단위관을 감싸도록 형성되며,
    상기 제1단위관(301)이 상기 제1연장부(210)를 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)는 상기 제1연장부의 길이(L210)보다 길게 형성되되,
    상기 제1단위관(301)에서 제N단위관(30N) 방향으로 각각의 길이가 순차적으로 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)의 길이(L301~L30N)는 상기 제1연장부(210)의 길이(L210)보다 짧게 형성되되,
    상기 제1단위관(301)에서 제N단위관(30N) 방향으로 각각의 길이가 순차적으로 더 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 흡음부(300)는
    상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 상기 하우징(100)의 유입부(110)가 형성된 측의 내면으로부터 상기 제1연장부(210)와 나란한 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡음부(300)는 상기 제1단위관(301) 내지 제N단위관(30N)이 상기 제1연장부(210) 외면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음기(1000)는
    상기 배출부(120)와 연통되는 것을 특징으로 하는 소음기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0565818A (ja) * 1991-09-04 1993-03-19 Toyota Autom Loom Works Ltd エンジン用消音装置
JP2004060649A (ja) 2002-07-25 2004-02-26 Lg Electronics Inc 遠心ファン

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