KR101464658B1 - 연료전지 자동차용 배기소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 자동차용 배기소음기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 연료전지 자동차용 배기소음기는, 내부에 서로 이격되는 인렛 배플과 아웃렛 배플에 의해 구획되는 확장실을 구비하며 일정길이를 갖는 원통형 구조의 하우징과; 상기 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 입구부분의 외주면에 상기 하우징의 입구를 폐쇄하기 위한 인렛 플레이트가 형성되고 출구부분의 외주면에 상기 확장실을 형성하기 위한 상기 인렛 배플이 형성되어, 상기 하우징의 입구측으로 출구부분이 삽입되는 인렛튜브와; 상기 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 입구부분의 외주면에 상기 아웃렛 배플이 형성되고, 출구부분의 외주면에 상기 하우징의 출구를 폐쇄하기 위한 아웃렛 플레이트가 형성되어, 상기 하우징의 출구측으로 입구부분이 삽입되는 아웃렛 튜브와; 상기 인렛튜브의 하부면에 형성되는 제1드레인홀과; 상기 제1드레인홀과 대응되는 상기 하우징의 하부면에 형성되는 제2드레인홀과; 상기 제1드레인홀을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀을 통해 외부로 배출되도록 하기 위해, 상기 인렛튜브의 외주면 하부와 상기 하우징의 내주면 하부와의 사이의 공간에 형성되는 수로(water path)를 구비한다.

Description

연료전지 자동차용 배기소음기{Silencer for fuel cell vehicle}

본 발명은 연료전지 자동차용 배기소음기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연료전지자동차에서 소음저감 및 수분 배출을 용이하게 할 수 있는 연료전지 자동차용 배기소음기에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 연료전지는 연료(수소)와 산화제(산소)의 전기화학적 반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전장치의 일종으로, 전력수요 증가에 따른 전원확보의 어려움과 날로 증가하는 지구환경문제를 해결할 수 있는 대안으로 연구개발되고 있으며, 연료전지는 휴대용 전자기기 등의 이동용 전원, 자동차 등의 수송용 전원, 건물 등의 분산용 전원 등과 같이 그 응용범위가 매우 넓다.

이러한 연료전지는 전기에너지를 발생시키는 스택(stack), 스택으로 연료(수소)를 공급하는 연료공급계, 스택으로 공기를 공급하는 공기공급계 등으로 구성된다.

한편, 연료전지에는 배기계가 설치되어 있고, 이러한 배기계는 스택의 발전 반응 시에 발생하는 수분, 반응하지 않은 수소 및 공기 등을 배출시키도록 구성된다. 이러한 배기계에서는 고속기류음과 같은 고주파소음이 발생할 수 있으며, 특히 연료전지시스템을 동력원으로 적용하는 연료전지 자동차의 경우 소음문제에 매우 민감하므로, 그 소음 저감을 위한 배기소음기가 장착된다.

이러한 배기소음기의 내부에는 소음 저감을 위한 글래스울(glass wool) 등과 같은 흡음재가 내장되어 있고, 또한, 배출되는 수소의 농도를 4 % 이하로 희석시키는 수소희석메커니즘이 내장되어 있다.

한편, 종래의 배기소음기는 흡음재의 함수성능이 매우 높아 수분을 쉽게 흡착함에 따라 소정의 흡음능력을 일정하게 유지할 수 없고, 이에 소음기의 소음성능이 저하되는 단점이 있었다. 즉 연료전지의 배기 중에는 생성된 수분이 많이 포함된다. 이러한 수분이 소음기 내부에서 응결하거나, 배기계통 상류에서 응결한 물이 소음기 내로 유입되어 소음기의 바닥에 물이 고이는 경우가 있다. 이 경우, 소음기의 바닥에 충전된 흡음재가, 물을 흡착하여 함수함에 의해 흡음능력을 제대로 발휘할 수 없게 되어, 소음기로서의 소음성능이 저하하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 배기소음기는 수소희석 메커니즘이 매우 복잡하게 구성됨에 따라 제조비용이 높으며, 무거운 중량으로 인해 설치 및 장착이 매우 번거로운 단점이 있었다. 그리고, 종래의 배기소음기는 고주파대역의 소음을 저감하는 데는 유리하지만, 중/저주파 대역의 소음 저감에는 취약한 단점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 극복할 수 있는 연료전지 자동차용 배기소음기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다공성 흡음재를 통해 소음 저감을 개선함과 더불어 단순화된 수소희석 메커니즘을 통해 수소희석 성능을 향상시킬 수 있는 연료전지 자동차용 배기소음기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배수기능을 가지도록 하는 연료전지 자동차용 배기소음기를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 연료전지 자동차용 배기소음기는, 내부에 서로 이격되는 인렛 배플과 아웃렛 배플에 의해 구획되는 확장실을 구비하며 일정길이를 갖는 원통형 구조의 하우징과; 상기 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 입구부분의 외주면에 상기 하우징의 입구를 폐쇄하기 위한 인렛 플레이트가 형성되고 출구부분의 외주면에 상기 확장실을 형성하기 위한 상기 인렛 배플이 형성되어, 상기 하우징의 입구측으로 출구부분이 삽입되는 인렛튜브와; 상기 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 입구부분의 외주면에 상기 아웃렛 배플이 형성되고, 출구부분의 외주면에 상기 하우징의 출구를 폐쇄하기 위한 아웃렛 플레이트가 형성되어, 상기 하우징의 출구측으로 입구부분이 삽입되는 아웃렛 튜브와; 상기 인렛튜브의 하부면에 형성되는 제1드레인홀과; 상기 제1드레인홀과 대응되는 상기 하우징의 하부면에 형성되는 제2드레인홀과; 상기 제1드레인홀을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀을 통해 외부로 배출되도록 하기 위해, 상기 인렛튜브의 외주면 하부와 상기 하우징의 내주면 하부와의 사이의 공간에 형성되는 수로(water path)를 구비한다.

상기 하우징의 내주면 하부와 상기 인렛 배플의 접촉부분에는 상기 확장실의 물이 상기 수로로 배출되도록 하기 위한 제3드레인홀이 형성되고, 상기 수로는 상기 제3드레인홀을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀을 통해 외부로 배출되도록 연장될 수 있다.

상기 하우징의 입구측 하부에 결합되어 상기 제2드레인홀을 통해 배출되는 물을 일정방향으로 가이드하여 배출하기 위한 가이드 드레인이 더 구비될 수 있다.

상기 아웃렛 튜브의 외주면에는 복수의 흡음공들이 형성되고, 상기 아웃렛 튜브의 외주면, 상기 하우징의 내주면, 상기 아웃렛 배플, 및 상기 아웃렛 플레이트에 의해 구획되는 상기 하우징의 내부공간에는 다공성(porous)흡음재가 내장될 수 있다.

상기 인렛튜브는 상기 하우징의 동축선 상에 설치되고, 상기 아웃렛 튜브의 축선은 상기 하우징의 축선으로부터 하부로 일정간격 편심되어 배치될 수 있다.

상기 확장실은 상기 인렛 배플과 상기 아웃렛 배플 사이의 공간이며, 상기 확장실 내에는 상기 인렛 튜브의 출구와 상기 아웃렛 튜브의 입구가 위치하며, 상기 인렛 튜브의 출구 및 상기 아웃렛 튜브의 입구에는 테이퍼부가 각각 형성될 수 있다.

상기 인렛 튜브는, 입구부분의 외주면에 상기 인렛플레이트가 형성되고 입구가 상기 하우징의 입구측으로 노출되는 구조의 제1인렛튜브와, 출구부분의 외주면에 상기 인렛 배플이 형성되고 입구는 상기 제1인렛튜브의 출구와 결합되고, 출구는 상기 확장실로 노출되는 구조의 제2인렛튜브를 구비하며, 상기 제1드레인홀은, 상기 제1인렛튜브와 상기 제2인렛튜브의 결합부분의 하부에 배기가스의 진행방향과 반대방향으로 물이 흐르도록 상기 하우징의 입구를 향하여 개방되는 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 다공성 흡음재를 적용함에 따라 흡음재 측에 수분이 쉽게 흡착되지 않아 흡음재의 흡음능력을 일정하게 유지할 수 있고, 이에 소음기의 소음성능이 향상되는 장점이 있으며, 다공성 흡음재를 통해 고주파 및 중주파 소음을 저감함과 더불어 확장실을 통한 중주파 및저주파 소음의 저감을 효과적으로 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 확장실의 확장공간이 수소희석 메커니즘의 역할을 겸함에 따라 미반응 수소의 농도가 4% 이하로 용이하게 희석될 수 있고, 이에 보다 단순한 수소희석 메커니즘을 구현할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 물 배출구조를 소음기와 일체화하여 형성함에 따라 원가절감, 부품수 절감 및 작업성이 향상되게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 자동차용 배기소음기의 정면사시도이고,
도 2는 저면 사시도이고,
도 3은 도 1의 측단면도이고,
도 4는 도 3의 일부 확대도이고,
도 5는 본 발명의 연료전지 자동차용 배기소음기가 적용되는 연료전지시스템의 개략도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 5는 본 발명의 연료전지 자동차용 배기소음기가 적용되는 연료전지시스템을 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지시스템은 공기극(11a) 및 연료극(11b)을 가진 스택(11), 스택(11)의 공기극(11a)측으로 공기를 공급하는 공기공급계(12), 스택(11)의 연료극(11b)측으로 수소를 공급하는 수소공급계(13), 스택(11) 내에서 미반응된 수소를 스택(11) 내로 재순환시키는 재순환부(14), 스택(11) 내에서 생성된 수분 내지 배출가스를 배출하는 배기계(15)로 구성된다.

상기 공기공급계(12)는 상기 스택(11)의 공기극(11a)측으로 연결된 공기공급라인(12a)으로 구성된다.

상기 수소공급계(13)는 상기 스택(11)의 연료극(11b)측으로 연결된 수소공급라인(13a), 수소공급라인(13a)의 단부에 설치된 수소탱크(13b)로 구성된다.

상기 재순환부(14)는 상기 스택(11)의 연료극(11b)에서 배출되는 미반응된 수소가 스택(11)의 입구측으로 재순환되도록 유도하는 수소재순환라인(14a), 수소재순환라인(14a) 상에 설치된 블로워 또는 이젝터 등과 같은 재순환구동유닛(14b)으로 구성된다.

상기 배기계(15)는 스택(11)의 공기극(11a)에 연결되어 미반응된 공기, 수분, 기타 이물질을 배출시키는 공기배출라인(15a), 스택(11)의 연료극(11b)에 연결되어 미반응된 수소, 수분, 기타 이물질을 배출시키는 수소배출라인(15b), 공기배출라인(15a) 및 수소배출라인(15b)이 합류하는 공통배출라인(15c)으로 구성된다. 이에 의해 수분, 이물질, 미반응된 공기 또는 수소 등을 공통배출라인(15c)을 통해 외부로 배출된다.

본 발명에 의한 연료전지용 배기소음기(100)는 배기계(15)의 공통배출라인(15c) 상에 설치되고, 이에 의해 공통배출라인(15c)을 통과하는 수분, 이물질, 미반응된 공기 또는 수소 등은 배기소음기(100) 내에서 유동소음 내지 공명음 등이 저감됨과 더불어 수소의 농도가 희석된 후에 배출된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 자동차용 배기소음기(100)를 도시한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 자동차용 배기소음기(100)의 정면사시도이고, 도 2는 저면 사시도이고, 도 3은 도 1의 측단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 자동차용 배기소음기(100)는 하우징(110), 인렛 튜브(120), 아웃렛 튜브(130), 제1드레인홀(142), 제2드레인홀(144), 수로(146)를 구비한다. 추가적으로 가이드 드레인(148)을 더 구비할 수 있다.

상기 하우징(110)은 길이방향으로 길게 연장되며 내부공간을 가지는 원통형 구조로 구성되고, 상기 하우징(110)의 외주면 또는 외주면 인접부위에는 복수의 장착브라켓(118)이 구비되며, 상기 장착브라켓(118)을 통해 상기 하우징(110)을 차량의 프레임측에 안정적으로 장착할 수 있다.

상기 하우징(110)은 인렛배플(124)과 아웃렛 배플(134)에 의해 구획되는 확장실(112)을 구비한다. 상기 확장실(112)은 상기 인렛배플(124)과 상기 아웃렛 배블(134) 사이에 위치되는 상기 하우징(110)의 내부공간을 의미할 수 있다.

상기 인렛튜브(120)는 상기 하우징(110)의 직경보다 더 작은 직경을 가지며, 상기 하우징(110)의 입구측으로 출구부분이 삽입되는 구조를 가진다.

상기 인렛튜브(120)는 입구부분(또는 입구에 인접한 부분)의 외주면에 상기 하우징(110)의 입구를 폐쇄하기 위한 인렛 플레이트(122)가 돌출되어 형성되고, 출구부분(또는 출구에 인접한 부분)의 외주면에 상기 확장실(112)을 형성하기 위한 상기 인렛 배플(124)이 돌출 형성된 구조를 가진다.

상기 인렛 플레이트(122)는 상기 인렛튜브(120)의 일단부분인 입구부분(또는 입구에 인접한 부분)의 외주면에서 돌출되도록 연장형성되어, 상기 인렛튜브(120)가 상기 하우징(110)의 입구측으로 삽입된 상태에서 상기 하우징(110)의 입구측 내주면과 접촉되어 상기 하우징(110)의 입구를 폐쇄하게 된다. 여기서 상기 인렛튜브(120)의 입구는 폐쇄되지 않고 배기가스의 유입통로로 기능하게 된다.

상기 인렛 배플(124)은 상기 인렛 튜브(120)의 출구부분(또는 출구에 인접한 부분)의 외주면에서 돌출되도록 연장형성되어, 상기 인렛튜브(120)가 상기 하우징(110)의 입구측으로 삽입된 상태에서, 상기 하우징(110)의 내주면과 접촉되어 상기 확장실(112)을 구획하게 된다.

상기 인렛튜브(120)를 통해 수분, 배기가스(미반응 수소, 미반응 공기), 기타 이물질 등이 유입된다. 그리고, 상기 인렛 튜브(120)는 상기 하우징(110)의 동축선 상에 설치될 수 있다.

상기 인렛튜브(120)는 일체형 구조를 가질 수도 있으나, 적어도 두 개의 튜브가 조립된 구조를 가질 수도 있다. 이는 도 4를 통해 설명하기로 한다.

도 4는 상기 인렛튜브(110)가 두 개의 튜브가 조립된 구조를 가지는 경우를 도시한 단면도로 도 3의 일부확대도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 인렛 튜브(120)는 제1인렛튜브(120a) 및 제2인렛튜브(120b)가 조립되는 형상을 가질 수 있다.

상기 제1인렛튜브(120a)는 입구부분의 외주면에 상기 인렛플레이트(122)가 형성되고 입구가 상기 하우징(110)의 입구측으로 노출되는 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1인렛튜브(120a)의 출구부분은 상기 확장실(112)까지 연장되지 않는다.

상기 제2인렛튜브(120b)는 출구부분의 외주면에 상기 인렛 배플(124)이 형성되고 입구는 상기 제1인렛튜브(120a)의 출구와 결합되고, 출구는 상기 확장실(112)로 노출되는 구조를 가질 수 있다.

특히 상기 제2인렛튜브(120b)는 입구측의 폭이 넓고 출구쪽으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 구조로 형성되며, 상기 제1인렛 튜브(120a)의 출구부분이 상기 제2인렛튜브(120b)의 입구측으로 삽입되는 끼움결합 또는 나사결합 구조로 결합될 수 있다. 이때 상기 제2인렛튜브(120b)의 입구측 내주면 하부에는 입구까지 연장된 홈이 형성되어 상기 제1드레인홀(142)로 기능하도록 구성될 수 있다. 즉 상기 제1드레인홀(142)은 상기 제2인렛튜브(120b)의 입구측 내주면 하부에 입구까지 연장되는 홈을 형성하여, 상기 제1인렛튜브(120a)의 출구부분이 삽입된다고 하여도, 상기 홈이 폐쇄되지 않도록 함에 의해 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 제1드레인홀(142)은, 상기 제1인렛튜브(120a)와 상기 제2인렛튜브(120b)의 결합부분의 하부에 배기가스의 진행방향과 반대방향으로 물이 흐르도록 상기 하우징(110)의 입구를 향하여 개방되는 구조를 가지게 되는 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 아웃렛 튜브(130)는 상기 하우징(110)의 직경보다 작은 직경을 가지며, 상기 하우징(110)의 출구측으로 입구부분이 삽입되는 구조를 가진다.

상기 아웃렛 튜브(130)는 입구부분(또는 입구에 인접한 부분)의 외주면에는 상기 확장실(112)을 형성하기 위한 상기 아웃렛 배플(134)이 돌출되어 연장형성되고, 출구부분(또는 출구에 인접한 부분)의 외주면에는 상기 하우징(110)의 출구를 폐쇄하기 위한 아웃렛 플레이트(132)가 돌출되어 연장형성된다.

상기 아웃렛 플레이트(132)는 상기 아웃렛 튜브(130)의 타단부분인 출구부분(또는 출구에 인접한 부분)의 외주면에서 돌출되도록 연장형성되어, 상기 아웃렛튜브(130)가 상기 하우징(110)의 출구측으로 삽입된 상태에서 상기 하우징(110)의 출구측 내주면과 접촉되어 상기 하우징(110)의 출구를 폐쇄하게 된다. 여기서 상기 아웃렛튜브(130)의 출구는 폐쇄되지 않고 배기가스의 배출통로로 기능하게 된다.

상기 아웃렛 배플(134)은 상기 아웃렛 튜브(130)의 일단부분인 입구부분(또는 입구에 인접한 부분)의 외주면에서 돌출되도록 연장형성되어, 상기 아웃렛튜브(130)가 상기 하우징(110)의 출구측으로 삽입된 상태에서 상기 하우징(110)의 내주면과 접촉되어 상기 확장실(112)을 구획하게 된다.

상기 아웃렛 튜브(120)를 통해 수분, 배기가스(미반응 수소, 미반응 공기), 기타 이물질 등이 배출되며, 상기 아웃렛 튜브(120)의 축선은 상기 하우징(110) 축선으로부터 하부로 일정간격 편심되어 배치된다. 이와 같이 상기 아웃렛 파이프(130)가 상기 하우징(110)에 대해 하측으로 일정간격 편심되어 설치됨에 따라 상기 하우징(110)을 통과하는 수분이 상기 아웃렛 튜브(130) 또는 상기 하우징(110) 내의 하측공간으로 포집되므로 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

상기 아웃렛 튜브(130)는 일체형구조를 가질 수도 있으나 적어도 두 개의 아웃렛 튜브가 조립되는 구조를 가질 수도 있다. 예를들어, 입구부분의 외주면에 상기 아웃렛 배플(134)이 형성되는 제1아웃렛 튜브와 출구부분의 외주면에 상기 아웃렛 플레이트(132)가 형성된 제2아웃렛 튜브를 구비하여 상기 제1아웃렛 튜브의 출구부분과 상기 제2아웃렛 튜브의 입구부분을 조립하여 하나의 아웃렛 튜브(130)를 형성하는 것이 가능하다.

상기 아웃렛 튜브(130)의 외주면에는 복수의 흡음공들(138)이 형성되고, 상기 아웃렛 튜브(130)의 외주면, 상기 하우징(110)의 내주면, 상기 아웃렛 배플(134), 및 상기 아웃렛 플레이트(132)에 의해 구획되는 상기 하우징(110)의 내부공간에는 다공성(porous) 흡음재(150)가 내장된다.

다공성 흡음재(150)는 미세 섬유와 미세 구멍 속에 음파가 침입하면 공기 입자의 진동이 미세구멍 내면의 마찰 저항과 섬유 상호의 마찰에 의해 열에너지로 변환되어 흡음이 일어나는 원리를 이용한 것으로, 중ㆍ고주파수 음역의 흡음률이 높은 것으로 알려져 있다. 또한 상기 다공성 흡음재는 일반적으로 사용되는 글라스 울 등의 흡음재에 비해 물을 잘 흡수하지 않기 때문에, 물이 많이 발생되는 연료전지용 자동차에 적용시 흡음재가 물을 흡수함에 따라 흡음 성능이 떨어지는 것을 방지하는 것이 가능하다. 즉 상기 다공성 흡음재(150)는 물 흡수능력이 떨어져 소음저감성능 즉 흡음 성능의 유지가 가능하다.

이에 따라 미반응 수소, 미반응 공기 등과 같은 배기가스, 수분 등이 상기 아웃렛 튜브(130)를 통해 흐르는 도중에 그 음파가 상기 흡음공들(138)을 통해 다공성 흡음재(150)측으로 방사되고, 상기 다공성 흡음재(150)로 입사된 음파는 흡음재의 미세구멍 내면의 마찰 저항과 섬유 상호의 마찰에 의해 열에너지로 변환되어 소음이 저감됨에 따라 중ㆍ고주파수 음역의 흡음 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 아웃렛 튜브(130)는 상기 인렛튜브(120)의 길이보다 더 길게 형성하여 흡음성능을 향상시키는 것이 가능하다.

상기 인렛 배플(124) 및 상기 아웃렛 배플(134)에 의해 상기 하우징(110)의 내부공간에 상기 확장실(112)이 형성되게 되며, 상기 확장실(112)은 상기 인렛 배플(124)과 상기 아웃렛 배플(134) 사이의 공간으로, 상기 확장실(112) 내에는 상기 인렛 튜브(120)의 출구와 상기 아웃렛 튜브(130)의 입구가 위치되게 된다. 상기 인렛튜브(120)의 출구와 상기 아웃렛 튜브(130)는 상기 확장실(112)의 길이만큼 이격되도록 배치되게 된다. 그리고, 상기 인렛 튜브(120)의 출구 및 상기 아웃렛 튜브(130)의 입구에는 각각 테이퍼부(126,136)가 형성된다.

결과적으로 상기 인렛튜브(120)와 상기 아웃렛 튜브(130)는 상기 확장실(112)을 통해 소통하고, 상기 확장실(112)은 상기 인렛 튜브(120) 및 상기 아웃렛 튜브(130) 보다 큰 직경을 가진 확장공간을 가짐에 따라, 중ㆍ저주파수 음역의 소음이 효과적으로 저감될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 연료전지 자동차용 배기소음기(100)는 상기 다공성 흡음재(150)를 통하여 중ㆍ고주파수 음역의 소음을 저감하고, 상기 확장실(112)을 통한 중ㆍ저주파수 음역의 소음을 저감함에 따라, 전체 음역대의 소음을 저감할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 확장실(112)의 확장공간이 수소희석 메커니즘으로 활용될 수 있다. 즉, 상기 인렛 튜브(120)를 통해 유입되는 미반응 수소와 미반응 공기가 상기 인렛 튜브(120)보다 넓은 확장공간을 가진 확장실(112) 내에서 효과적으로 혼합되어 미반응 수소는 그 농도가 4% 이하로 용이하게 희석될 수 있다. 즉, 본 발명은 인렛 튜브(120)와 아웃렛 튜브(130) 사이에 보다 확장된 공간의 확장실(112)을 배치함으로써 미반응 수소와 미반응 공기의 혼합을 매우 용이하게 할 수 있고, 이를 통해 매우 단순한 수소희석 메커니즘을 구현할 수 있는 장점이 있다.

한편 연료전지 자동차에 사용되는 배기 소음기는 물이 많이 발생되는 특성상 배기소음기에도 물을 배출할 수 있는 구조가 필요할 수 있다.

상기 제1드레인홀(142)은 상기 인렛튜브(120)의 하부면에 형성된다. 상기 제1드레인홀(142)은 상기 인렛 튜브(120)의 중간지점의 하부면에 형성되어 상기 인렛 튜브(120)로 유입된 물이 중력에 의해 자연스럽게 하부로 배출되도록 할 수 있다.

일반적으로 소음기 내부의 압력은 대기압보다 높기 때문에 압력차와 중력에 의해 물이 자연스럽게 외부로 배출가능하다.

상기 제1드레인홀(142)은 배기가스의 진행방향과 반대방향으로 물이 흐르도록 상기 인렛튜브(120)의 하부면에서 하부방향으로 돌출되어 구조로 형성되어 상기 하우징(110)의 입구를 향하여 하향하면서 개방되는 구조로 형성될 수 있다.

상기 제1드레인홀(142)을 배기가스의 진행방향과 반대방향으로 형성하게 되면, 배기가스와 동일한 방향으로 흐르도록 하는 경우보다 소음 발생이 적어 소음저감에 도움이 될 수 있고, 상기 제1드레인홀(142)을 통해 배기가스가 유출되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이와 달리 상기 제1드레인홀(142)은 상기 인렛튜브(120)의 하부면에 하부를 향하여 개방되도록 형성될 수도 있다.

상기 제2드레인홀(144)은 상기 제1드레인홀(142)과 대응되는 상기 하우징(110)의 하부면에 형성된다. 상기 제2드레인홀(144)은 상기 제2드레인홀(142)에 인접되거나 중첩되는 부분의 상기 하우징(110)의 하부면에 외부를 향해 개방되도록 형성될 수 있다.

상기 수로(146)는 상기 제1드레인홀(142)을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀(144)을 통해 외부로 배출되도록 하기 위해, 상기 인렛튜브(120)의 외주면 하부와 상기 하우징(110)의 내주면 하부와의 사이의 공간에 형성되게 된다.

상기 수로(146)는 상기 제1드레인홀(142)을 통해 배출되는 물이 상기 중력에 의해 자연스럽게 상기 제2드레인홀(144)을 통해 배출되도록 하기 위해, 상기 하우징(110)의 내주면에 일정길이로 연장되는 형태로 적어도 하나의 홈을 형성하는 방식으로 수행될 수 있다.

상술한 배기소음기(100)에는 제3드레인홀(145)과 가이드 드레인(148)이 더 구비될 수 있다.

상기 제3드레인홀(145)은 상기 하우징(110)의 내주면 하부와 상기 인렛 배플(124)의 접촉부분에 형성되거나, 상기 하우징(110)의 내주면 하부에 접촉되는 상기 인렛배플(124)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 제3드레인홀(145)은 상기 확장실(112)의 물이 상기 수로(146)로 배출되도록 하기 위해 형성되는 것으로, 상기 확장실(112)에서 상기 수로(146)를 향해 개방되는 구조로 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 수로(146)는 상기 제3드레인홀을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀을 통해 외부로 배출되도록 연장형성될 수 있다.

상기 가이드 드레인(148)은 상기 하우징(110)의 입구측 하부에 결합되어 상기 제2드레인홀(144)을 통해 배출되는 물을 일정방향으로 가이드하여 배출하기 위해 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다공성 흡음재 사용 및 확장실 구조를 통해 소음저감 성능을 향상시킬 수 있으며, 물 배출구조를 소음기와 일체화하여 형성함에 따라 원가절감, 부품수 절감 및 작업성이 향상되게 된다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

110 : 하우징 120 : 인렛튜브
130 : 아웃렛 튜브 142 : 제1드레인홀
144 ; 제2드레인홀 146 : 수로
148 : 가이드 드레인 150 : 다공성 흡음재

Claims (7)

1. 연료전지 자동차용 배기소음기에 있어서:
   내부에 서로 이격되는 인렛 배플과 아웃렛 배플에 의해 구획되는 확장실을 구비하며 일정길이를 갖는 원통형 구조의 하우징과;
   상기 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며 입구부분의 외주면에 상기 하우징의 입구를 폐쇄하기 위한 인렛 플레이트가 형성되고 출구부분의 외주면에 상기 확장실을 형성하기 위한 상기 인렛 배플이 형성되어 상기 하우징의 입구측으로 출구부분이 삽입되되, 입구부분의 외주면에 상기 인렛 플레이트가 형성되고 입구가 상기 하우징의 입구측으로 노출되는 구조의 제1인렛튜브와, 출구부분의 외주면에 상기 인렛 배플이 형성되고 입구는 상기 제1인렛튜브의 출구와 결합되고 출구는 상기 확장실로 노출되는 구조의 제2인렛튜브로 이루어지는 인렛튜브와;
   상기 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 입구부분의 외주면에 상기 아웃렛 배플이 형성되고, 출구부분의 외주면에 상기 하우징의 출구를 폐쇄하기 위한 아웃렛 플레이트가 형성되어, 상기 하우징의 출구측으로 입구부분이 삽입되는 아웃렛 튜브와;
   상기 인렛튜브의 하부면에 형성되는 제1드레인홀과;
   상기 제1드레인홀과 대응되는 상기 하우징의 하부면에 형성되는 제2드레인홀과;
   상기 하우징의 내주면 하부와 상기 인렛 배플의 접촉부분에 형성되어, 상기 확장실의 물을 배출시키는 제3드레인홀과;
   상기 제1드레인홀을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀을 통해 외부로 배출되고, 상기 제3드레인홀을 통해 배출되는 물이 상기 제2드레인홀을 통해 외부로 배출되도록, 상기 인렛튜브의 외주면 하부와 상기 하우징의 내주면 하부와의 사이의 공간에 형성되는 수로(water path)와;
   상기 하우징의 입구측 하부에 결합되어 상기 제2드레인홀을 통해 배출되는 물을 일정방향으로 가이드하여 배출하기 위한 가이드 드레인을 포함하며,
   상기 제1드레인홀은, 상기 제1인렛튜브와 상기 제2인렛튜브의 결합부분의 하부에 배기가스의 진행방향과 반대방향으로 물이 흐르도록 상기 하우징의 입구를 향하여 개방되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 배기소음기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 아웃렛 튜브의 외주면에는 복수의 흡음공들이 형성되고,
   상기 아웃렛 튜브의 외주면, 상기 하우징의 내주면, 상기 아웃렛 배플, 및 상기 아웃렛 플레이트에 의해 구획되는 상기 하우징의 내부공간에는 다공성(porous)흡음재가 내장됨을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 배기소음기.
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 인렛튜브는 상기 하우징의 동축선 상에 설치되고, 상기 아웃렛 튜브의 축선은 상기 하우징의 축선으로부터 하부로 일정간격 편심되어 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 배기소음기.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 확장실은 상기 인렛 배플과 상기 아웃렛 배플 사이의 공간이며, 상기 확장실 내에는 상기 인렛 튜브의 출구와 상기 아웃렛 튜브의 입구가 위치하며, 상기 인렛 튜브의 출구 및 상기 아웃렛 튜브의 입구에는 테이퍼부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 배기소음기.
7. 삭제

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