KR101510327B1 - 연료 전지 차량용 흡기 소음장치 - Google Patents

연료 전지 차량용 흡기 소음장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치는, 상기 블로워 모터와 에어 클리너를 연결하는 제1 공기 유도관과 제2 공기 유도관의 연결 부위에 일체로서 구성되는 공명부재를 포함하며, 상기 공명부재는 상기 제1 및 제2 공기 유도관의 연결 부위에 구비된 다수의 공명홀을 둘러싸며 제1 및 제2 공명실을 각각 구획 형성한다.
연료전지 차량, 블로워 모터, 고주파, 흡기 소음, 레조네이터, 공명

Description

연료 전지 차량용 흡기 소음장치 {RESONATOR FOR FUEL CELL VEHICLE}
본 발명의 예시적인 실시예는 연료 전지 차량용 흡기 소음장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지 차량의 블로워 모터에서 발생하는 고주파의 흡기 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 연료 전지 차량용 흡기 소음장치에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 내연기관의 대표적인 예로 들 수 있는 자동차 엔진은 실린더 내에서 승하강되는 피스톤의 반복 작용에 의해 부압을 형성하여 외부 공기를 흡입하고, 공기가 흡입된 연소실로 연료를 분사하여 적정의 혼합기를 만든 후, 이를 점화시켜 엔진을 구동하게 된다.
여기서, 흡입 공기는 피스톤이 흡입 행정을 위해 하강할 때 흡기 밸브가 열려짐으로써 흡기 시스템을 통해 유입된다.
종래의 흡기 시스템은 쓰로틀 바디를 통해 유입되는 흡입 공기를 필터링 하는 에어 클리너와, 에어 클리너와 흡기 포트가 형성된 흡기 매니폴드 사이에 마련되어 에어 클리너를 통과한 흡입 공기를 안내하는 에어 인테이크 호스를 포함하여 이루어진다.
이러한 구성에 의하여, 흡기 매니폴드로 유입된 흡입 공기는 엔진의 회전으로 인한 흡기 밸브의 개폐 작용으로 공기가 팽창 및 압축되면서 흡기 맥동이 발생하고, 이러한 흡기 맥동으로 인하여 흡기 소음이 발생하는 바, 특히 이 흡기 소음은 차체 또는 차실 내의 공간을 통해 증폭되어 공진 소음을 일으킨다.
이에, 종래의 흡기 시스템은 흡기 소음을 저감시키기 위해, 특정 주파수의 흡기 토출 소음을 저감하는 레조네이터(RESONATOR)로서의 흡기 소음장치를 구비하고 있다.
종래 기술에서 상기 흡기 소음장치는 흡기 시스템에서 발생하는 소음 중 특정 주파수 영역의 음압을 낮추어 차실내 부밍 노이즈를 감소시키기 위한 것으로, 헬름홀츠 레조네이터(Helmholtz resonator)라고도 불리우며, 대개 저주파 영역의 소음 저감에 탁월한 구조로서 이루어진다.
여기서, 상기 흡기 소음장치는 흡기를 유도하는 공기 유도관에 소정 볼륨을 지니며 장착되는 레조네이터 본체를 구비하는 바, 이 레조네이터 본체는 네크부를 통하여 공기 유도관과 연결되게 장착된다.
따라서, 종래 기술에서는 공기 유도관으로 전달되는 저주파의 흡기 소음을 레조네이터 본체에서 특정 주파수로 튜닝하여 공명시킴으로써 그 흡기 소음을 감쇄시키게 된다.
한편, 최근에는 연비와 환경을 고려한 그린 카의 개념으로서 연료 전지가 장착된 연료 전지 차량의 개발이 활발해지고 있다.
연료 전지 차량은 연료와 공기의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 스택과, 그 연료 전지 스택으로 공기를 공급하기 위한 블로워 모터를 구성하고 있다.
이 경우, 블로워 모터는 흡기를 유도하는 과정에 고주파의 흡기 소음을 발생시키는 바, 종래 기술에서는 상기한 블로워 모터의 흡기 소음을 저감시키기 위해 앞서 언급한 바와 같은 흡기 소음장치를 연료 전지 차량에 채용하고 있다.
그런데, 종래 기술은 블로워 모터에서 고주파의 흡기 소음이 발생하는데, 주로 저주파의 튜닝에 사용되는 상기한 흡기 소음장치를 채용함에 따라 고주파 범위의 튜닝이 불가능하고, 여러 밴드의 주파수 튜닝이 필요하므로 튜닝에 따른 개발 기간이 많이 소요된다는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 종래 기술에서는 주파수의 튜닝에 따른 소정 볼륨의 레조네이터 본체를 공기 유도관에 별도로 장착하고, 튜닝 주파수의 범위에 따라 그 레조네이터 본체의 볼륨 조정이 필요하므로, 레조네이터 본체의 장착 공간으로 인해 레이아웃의 제약이 심하다.
그리고, 종래 기술에서는 레조네이터 본체가 별개의 부품으로서 제작되어 공기 유도관에 장착됨에 따라, 전체 소음장치의 제작 비용 및 중량이 증가하게 된다는 문제점도 내포하고 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 주파수의 튜닝에 따른 레조네이터 볼륨의 조정 없이 간단한 구조로서 넓은 범위의 고주파를 튜닝하며 블로워 모터의 흡기 소음을 저감시킬 수 있도록 한 연료 전지 차량용 흡기 소음장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치는, 연료 전지 차량의 블로워 모터에서 발생하는 고주파의 흡기 소음을 저감시키기 위한 것으로서, 상기 블로워 모터와 에어 클리너를 연결하는 공기 유도관의 외주면 상에 일체로서 구성된다.
상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치는, 상기 공기 유도관에 형성된 다수의 공명홀을 둘러싸며 적어도 하나의 공명 공간을 형성하는 공명부재를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치는, 상기 블로워 모터와 에어 클리너를 연결하는 제1 공기 유도관과 제2 공기 유도관의 연결 부위에 일체로서 구성되는 공명부재를 포함하며, 상기 공명부재는 상기 제1 및 제2 공기 유도관의 연결 부위에 구비된 다수의 공명홀을 둘러싸며 제1 및 제2 공명실을 각각 구획 형성할 수 있다.
상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치에 있어서, 상기 공명부재는 양단부가 상기 제1 및 제2 공기 유도관에 의해 폐쇄된 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치는, 상기 공명부재의 내주면과 상기 제1 및 제2 공기 유도관의 외주면 사이에 상기 제1 및 제2 공명실을 구획 형성하기 위해 상기 공명부재의 내주면에 격벽을 일체로서 형성할 수 있다.
상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치에 있어서, 상기 격벽은 상기 공명부재의 내주면에 내부 중심 방향으로 돌출되게 형성되면서 상기 제1 및 제2 공명실을 구획하는 칸막이로서의 제1 부분과, 상기 제1 부분과 수직 교차하는 방향으로 상기 제1 부분에 일체로 형성되며 상기 제1 및 제2 공기 유도관의 연결 부위에 융착되는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.
상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치에 있어서, 상기 공명부재의 일측 단부는 상기 제1 공기 유도관의 외주면에 구비된 제1 플랜지부와 융착될 수 있다.
상기 연료 전지 차량용 흡기 소음장치에 있어서, 상기 공명부재의 다른 일측 단부는 상기 제2 공기 유도관의 외주면에 구비된 제2 플랜지부와 융착될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 연료 전지 차량의 블로워 모터에서 발생하는 흡기 소음의 특정 주파수를 공명부재를 통해 1,2차적으로 튜닝하여 각각 다른 주파수 범위로 공명시킴으로써 넓은 범위의 고주파를 튜닝할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 공명부재를 통하여 넓은 범위의 고주파를 튜닝할 수 있으므로, 대부분의 주파수 영역에서 흡기 소음의 저감 효과가 크며, 고주파에 효율적이고, 전체 장치의 노이즈 감소 효과가 크다는 잇점이 있다.
즉, 본 실시예에서는 흡기 소음의 튜닝 주파수 범위가 넓으므로, 주파수의 튜닝에 따른 별도의 볼륨 조정이 필요하지 않고, 주파수의 튜닝에 소요되는 개발 기간을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 공명부재가 공기 유도관에 일체로서 구성되므로, 종래 기술과 같이 공기 유도관에 장착되는 별도의 볼륨을 삭제할 수 있어 레이아웃 상의 제약을 받지 않고, 전체 장치의 제작 원가 및 중량을 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 흡기 소음장치(100)는 연료와 공기의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 스택(도면에 도시되지 않음)과, 그 연료 전지 스택으로 공기를 공급하기 위한 블로워 모터(11)를 구성하고 있는 연료 전지 차량에 적용된다.
즉, 상기 흡기 소음장치(100)는 블로워 모터(11)를 통해 외기를 흡입하고, 그 외기를 연료 전지 스택으로 공급하는 공기 공급라인 상에 구성된다.
여기서, 본 실시예에 의한 흡기 소음장치(100)는 외기를 크리닝하는 에어 클리너(13)와 상기한 블로워 모터(11)를 연결하며, 에어 클리너(13)를 거친 외기를 블로워 모터(11)로 유도하는 공기 유도관(15, 17)을 구비하고 있다.
이 경우, 상기 공기 유도관(15, 17)은 블로워 모터(11)에 연결되는 제1 공기 유도관(15)과, 에어 클리너(13) 및 제1 공기 유도관(15)과 연결되는 제2 공기 유도관(17)으로 구분할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치의 정면 구성도이고, 도 3은 도 2의 단면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치의 일부를 절개한 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 흡기 소음장치(100)는 블로워 모터(11: 이하 도 1 참조)에서 발생하는 고주파의 흡기 소음을 저감시키기 위한 것이다.
이러한 연료 전지 차량용 흡기 소음장치(100)는 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)이 연결된 부분의 외주면 상에 일체로서 구성되는 공명부재(30)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 연결 단부에는 다수의 공명홀(12, 14)을 각각 형성하고 있으며, 이러한 공명홀(12, 14)들의 개수는 흡기 소음의 주파수 범위에 따라 다양하게 변경될 수 있으므로 본 실시예에서 어느 특정한 값으로서 한정되지 않는다.
본 실시예에서, 상기 공명부재(30)는 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 연결 단부에서 공명홀(12, 14)들을 둘러싸며 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 연결 단부에 일체로서 구성된다.
상기 공명부재(30)는 이의 양단부가 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)에 의해 폐쇄된 원통 형상으로 이루어지며, 공명홀(12, 14)들을 통해 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 내부와 상호 연결되는 적어도 하나의 공명 공간을 형성한다.
즉, 상기 공명부재(30)는 이의 내주면과 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 외주면 사이에 공명 공간으로서의 제1 공기 유도관(15)에 대응하는 제1 공명실(31) 및 제2 공기 유도관(17)에 대응하는 제2 공명실(33)을 각각 구획 형성한다.
여기서, 상기 공명부재(30)의 내주면과 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 외주면 사이에 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 구획 형성하기 위해 본 실시예에서는 공명부재(30)의 내주면에 격벽(50)을 일체로 형성하고 있다.
본 실시예에서, 상기 격벽(50)은 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 구획하는 칸막이로서의 제1 부분(51)과, 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 연결 단부에 융착되는 제2 부분(52)으로 이루어진다.
상기 제1 부분(51)은 공명부재(30)의 내주면에 내부 중심 방향으로 돌출되게 형성된다. 상기 제2 부분(52)은 제1 부분(51)의 단부에 일체로 형성되는데, 제1 부분(51)과 수직 교차하는 방향으로 배치된다.
또한, 상기 공명부재(30)의 일측 단부는 제1 공기 유도관(15)에 융착되고, 다른 일측 단부는 제2 공기 유도관(17)에 융착된다.
즉, 상기 공명부재(30)의 일측 단부는 제1 공기 유도관(15)의 외주면에 돌출 되게 구비된 제1 플랜지부(16)에 융착되고, 다른 일측 단부는 제2 공기 유도관(17)의 외주면에 돌출되게 구비된 제2 플랜지부(18)에 융착된다.
따라서, 상기와 같이 공명부재(30)는 이의 양측 단부가 제1 및 제2 플랜지부(16, 18)에 각각 융착되므로, 그 양측 단부가 이들 플랜지부(16, 18)에 의해 폐쇄된 구조로서 이루어지는 것이다.
그리고, 본 실시예에서는 상기와 같은 구조를 기본으로 하면서 공명부재(30)의 내주면에 격벽(50)을 형성하므로, 공명부재(30)의 내주면과 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 외주면 사이에 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 각각 구획 형성하게 되는 것이다.
한편, 상기에서와 같은 흡기 소음장치(100)는 제1 공기 유도관(15) 및 공명부재(30)의 외주면에 고정 브라켓(70)이 일체로서 구비되는 바, 그 고정 브라켓(70)을 통해 차량의 차체 또는 엔진 룸 내부의 별도 부품에 고정되게 장착된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치(100)의 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
우선, 본 실시예에서 블로워 모터(11)의 작동으로 외기를 흡입하는 과정에, 공기는 제2 공기 유도관(17)에서 제1 공기 유도관(15)으로 유도되고, 블로워 모터(11)에서 발생된 고주파의 흡기 소음은 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)을 통해 공기 공급 방향의 반대 방향으로 전달된다.
본 실시예에서는 도 5에서와 같이, 고주파의 흡기 소음이 제1 공기 유도관(15)으로 전달되는 과정에, 제1 공기 유도관(15)의 공명홀(12)들을 통하여 제1 공명실(31)로 전달되고, 제1 공명실(31)에서 흡기 소음의 특정 주파수를 1차적으로 공명시킨다.
이 경우는 제1 공기 유도관(15)으로 전달되는 흡기 소음의 특정 주파수를 제1 공기 유도관(15)의 공명홀(12)들을 통해 1차적으로 튜닝하여 제1 공명실(31)로 전달하게 되는 것이다.
그리고, 본 실시예에서는 흡기 소음이 제2 공기 유도관(17)으로 전달되며, 제2 공기 유도관(17)의 공명홀(14)들을 통하여 제2 공명실(33)로 전달되고, 제2 공명실(33)에서 흡기 소음의 특정 주파수를 2차적으로 공명시킨다.
즉, 상기 과정에서는 제1 공명실(31)에서 1차적으로 튜닝된 흡기 소음의 특정 주파수를 제2 공기 유도관(17)의 공명홀(14)들을 통해 2차적으로 튜닝하여 제2 공명실(33)로 전달하게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 블로워 모터(11)에서 발생하는 흡기 소음의 특정 주파수를 1,2차적으로 튜닝하여 각각 다른 주파수 범위로서 공명시키는 작용을 통해 흡기 소음을 감쇄시킬 수 있게 되는 것이다.
이로써 본 실시예에서는 상기와 같은 공명부재(30)를 통하여 넓은 범위의 고주파를 튜닝할 수 있으므로, 대부분의 주파수 영역에서 흡기 소음의 저감 효과가 크며, 고주파에 효율적이고, 전체 장치의 노이즈 감소 효과가 크다는 잇점이 있다.
즉, 본 실시예에서는 흡기 소음의 튜닝 주파수 범위가 넓으므로, 주파수의 튜닝에 따른 별도의 볼륨 조정이 필요하지 않고, 주파수의 튜닝에 소요되는 개발 기간을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 공명부재(30)가 공기 유도관(15, 17)에 일체로서 구성되므로, 종래 기술과 같이 공기 유도관에 장착되는 별도의 볼륨을 삭제할 수 있어 레이아웃의 구성이 용이하고, 제작 원가 및 중량을 절감할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치의 정면 구성도이다.
도 3은 도 2의 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치의 일부를 절개한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 차량용 흡기 소음장치의 작용을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 연료 전지 차량의 블로워 모터(11)에서 발생하는 고주파의 흡기 소음을 저감시키기 위한 연료 전지 차량용 흡기 소음장치로서,
    상기 블로워 모터(11)와 에어 클리너(13)를 연결하는 제1 공기 유도관(15)과 제2 공기 유도관(17)의 연결 부위에 일체로 구성되는 공명부재(30)를 포함하며,
    상기 공명부재(30)는 상기 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 연결 부위에 구비된 다수의 공명홀(12, 14)을 둘러싸며 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 각각 구획 형성하고,
    상기 공명부재(30)는 이의 양단부가 상기 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)에 의해 폐쇄된 원통 형상으로 이루어지며,
    상기 공명부재(30)의 일측 단부는 상기 제1 공기 유도관(15)의 외주면에 돌출되게 구비된 제1 플랜지부(16)와 융착되고, 상기 공명부재(30)의 다른 일측 단부는 상기 제2 공기 유도관(17)의 외주면에 돌출되게 구비된 제2 플랜지부(18)와 융착되며,
    상기 공명부재(30)는 이의 양단부가 상기 제1 및 제2 플랜지부(16, 18)에 의해 폐쇄되어 상기 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 형성하며 상기 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)에 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 흡기 소음장치.
  4. 삭제
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 공명부재(30)의 내주면과 상기 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 외주면 사이에 상기 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 구획 형성하기 위해,
    상기 공명부재(30)의 내주면에 격벽(50)을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 흡기 소음장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 격벽(50)은,
    상기 공명부재(30)의 내주면에 내부 중심 방향으로 돌출되게 형성되면서 상기 제1 및 제2 공명실(31, 33)을 구획하는 칸막이로서의 제1 부분(51)과,
    상기 제1 부분(51)과 수직 교차하는 방향으로 상기 제1 부분(51)에 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 공기 유도관(15, 17)의 연결 부위에 융착되는 제2 부분(52)
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 흡기 소음장치.
  7. 삭제
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