KR102000858B1 - 소음기 - Google Patents

Abstract

소음기(2)는 도입 감쇠부(10)를 갖는다. 도입 감쇠부(10)는 유체를 도입하는 도입부(24)과, 확장실(26)과, 도출부(16)를 구비한다. 확장실(26)은 도입부(24)과 연통하고, 도입부(24)의 유로 단면보다도 큰 유로 단면을 갖고, 공명을 억제해야 할 음파의 진행 방향을 따른 면에 볼록부(32)를 갖는다. 도출부(16)는 확장실(26)과 연통하고, 확장실(26)의 유로 단면보다도 작은 유로 단면을 갖고, 유체의 도입 방향과는 상이한 방향으로 유체를 도출한다. 따라서, 음파의 공명을 약화시켜서 소음기(2)의 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지한다.

Description

소음기

본 발명은 소음기에 관한 것이다.

압축기의 출구 공간에서는 큰 음파가 발생한다는 것이 알려져 있다. 이들 음파를 감쇠시킬 수 있으면 여러가지 이유에서 유용하다.

이러한 음파의 감쇠 기능을 구비하는 소음기가, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1의 소음기는, 도입 파이프와, 배출 파이프와, 이들과 연통하는 팽창실을 구비한다. 이 소음기에서는, 도입 파이프, 팽창실, 및 배출 파이프의 단면 변화에 따라 임피던스의 급격한 변화가 발생하고, 그 경계에서 음파가 반사됨으로써 소음 효과가 발휘된다.

그러나, 특허문헌 1의 소음기에서는, 팽창실로부터 유체를 배출하는 방향의 대향면에 있어서 공명이 발생한다. 따라서 출구 부근의 음압이 높아져 소음 효과가 저하된다.

일본 실용신안 출원 공개 평02-124214호 공보

본 발명은 소음기에 있어서, 음파의 공명을 억제하여, 소음 효과를 향상시키는 것을 과제로 한다.

본 발명은 유체를 도입하는 도입부와, 상기 도입부와 연통하고, 상기 도입부의 유로 단면보다도 큰 유로 단면을 갖고, 공명을 억제해야할 음파의 진행 방향을 따른 면에 비평탄부를 갖는 확장실과, 상기 확장실과 연통하고, 상기 확장실의 유로 단면보다도 작은 유로 단면을 갖고, 상기 유체의 도입 방향과는 상이한 방향으로 상기 유체를 도출하는 도출부를 구비하는, 도입 감쇠부를 포함하는 소음기를 제공한다.

이 구성에 의하면, 소음기의 내벽면에 비평탄부를 구비함으로써 음파의 공명을 약화시켜서, 소음기의 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지할 수 있다. 소음기는, 도입부, 확장실, 및 도출부의 단면 변화에 따라 임피던스의 급격한 변화가 발생하여, 그 경계에서 음파가 반사되는 것에 의한 소음 효과를 발휘한다. 그러나, 소정의 주파수의 음파는 확장실 내에서 소정의 주파수의 공명을 일으킨다. 이 공명을 일으키는 주파수의 음파에 대하여 비평탄부가 간섭함으로써 공명을 억제한다. 따라서, 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지할 수 있다.

상기 비평탄부는 볼록부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 볼록부의 높이는, 상기 유체의 도입 방향으로부터 보아서 상기 유체의 유로에 간섭하지 않는 높이인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 압력 손실의 증대를 방지할 수 있다. 유체의 유로에 볼록부가 존재하면, 흐름에 대한 장해물이 되기 때문에 압력 손실이 증대될 우려가 있다. 볼록부의 높이를 유로에 간섭하지 않는 높이 미만으로 규정함으로써, 압력 손실의 증대를 방지할 수 있다.

상기 비평탄부는 오목부를 구비하고 있어도 된다.

이 구성에 의하면, 오목부를 형성함으로써 볼록부와 마찬가지로 확장실 내에서의 공명을 약화시켜서, 소음기의 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 오목부를 형성함으로써 사이드 브랜치의 효과가 추가된다.

상기 오목부는, 구멍부와, 상기 구멍부를 폐색하는 폐색판으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 간이한 구성으로 오목부를 실현할 수 있다. 또한, 도입 감쇠부를 주조로 제조하는 경우, 구멍부를 사용하여 확장실 내의 모래 등을 배출할 수 있다. 또한, 소음기의 조립 및 유닛에 설치한 후에 있어서도 막대 등을 구멍부로부터 삽입하여 각 부에 접촉하여, 각 부의 상태나 동작을 확인할 수도 있다.

상기 비평탄부는 볼록부 및 오목부를 구비하고 있어도 된다. 또한, 상기 볼록부의 높이는, 상기 유체의 도입 방향으로부터 보아서 상기 유체의 유로에 간섭하지 않는 높이인 것이 바람직하다. 또한, 상기 오목부는, 구멍부와, 상기 구멍부를 폐색하는 폐색판으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 폐색판을 고정하기 위한 나사 구멍이 상기 볼록부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 소음기 본체의 판 두께를 두껍게 하지 않고, 나사산을 충분히 걸어서 볼트로 고정할 수 있다.

상기 비평탄부가 형성되어 있는 면적은, 상기 비평탄부가 형성되어 있는 내벽면에 있어서의 상기 비평탄부가 형성되어 있지 않은 면적에 비하여 절반 이하인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 비평탄부의 형성 면적을 비형성 면적의 절반 이하로 규정함으로써, 확장실 본래의 주파수 특성을 유지할 수 있다. 확장실 본래의 주파수 특성이란, 비평탄부가 형성되어 있는 내벽면에 수직인 방향의 음파 간섭에 의한 소음 특성을 말한다. 비평탄부의 형성 면적이 규정값을 초과하면, 비평탄부 자체가 벽면으로서 작용하기 때문에, 확장실 본래의 주파수 특성이 상실된다(변화된다).

상기 비평탄부의 일부는, 상기 유체의 도입 방향에 있어서 상기 확장실을 형성하는 대향면 사이의 중앙에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

비평탄부의 일부가 공명을 발생시키는 대향면 사이의 중앙의 위치에 설치됨으로써, 확장실의 공명을 더 효과적으로 억제할 수 있다. 대향면 사이의 중앙이 되는 위치에서는 입자 속도가 가장 빠르기 때문에, 이 입자 속도가 빠른 입자에 비평탄부가 간섭하여 작용함으로써 보다 큰 소음 효과를 발휘할 수 있다.

상기 유체의 흐름 방향으로 배치된 소리의 복수의 감쇠부를 구비하고, 상기 복수의 감쇠부 중, 최상류의 상기 감쇠부는 상기 도입 감쇠부이며, 상기 복수의 감쇠부 중, 최하류의 상기 감쇠부는 배출 감쇠부이며, 상기 배출 감쇠부는, 상기 배출 감쇠부에 인접하는 인접 감쇠부와 연통하는 부분인 제2 중간 연통부와, 상기 배출 감쇠부에 배치되고, 상기 제2 중간 연통부를 폐색 가능한 밸브부와, 상기 밸브부를, 상기 제2 중간 연통부를 폐쇄하는 방향으로 탄성적으로 압박하는 압박 부재와, 상기 밸브부를 보유 지지하고, 상기 복수의 감쇠부를 구비하는 하우징에 착탈 가능한 밸브 보유 지지부와, 상기 밸브 보유 지지부와는 상이한 부분에 설치되고, 상기 배출 감쇠부로부터 상기 유체를 도출하는 배출부를 구비하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 밸브부를 최하류의 배출 감쇠부의 내부에 배치하고 있으므로, 소음기를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 또한, 복수의 감쇠부를 유체의 흐름 방향으로 배치하고, 감쇠부 사이의 구획부에 중간 연통부를 설치함으로써, 광범위한 주파수 영역의 음파를 감쇠시킬 수 있다. 또한, 하우징의 밸브 보유 지지부에, 중간 연통부를 폐색 가능한 밸브부를 설치하고 있으므로, 유체의 역류를 방지할 수 있다. 또한, 밸브부를, 하우징에 착탈 가능한 밸브 보유 지지부에 설치하고, 배출부를 하우징의 밸브 보유 지지부 이외의 부분에 설치하고 있으므로, 배출부의 하류의 배관을 제거하는 일 없이, 밸브부의 메인터넌스가 가능하다. 즉, 광범위한 주파수 영역의 소리를 감쇠시키는 것, 및 유체의 역류를 방지하는 밸브부의 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있도록 하는 것을 콤팩트한 구조로 실현할 수 있다.

본 발명에 따르면, 소음기의 내벽면에 비평탄부를 구비함으로써 음파의 공명을 억제할 수 있어, 소음 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 소음기를 적용한 장치의 일부를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 소음기를 도시하는 종단면 모식도.
도 3은 도 2의 평탄면 및 볼록부를 축방향으로부터 본 횡단면 모식도.
도 4는 유입부로부터 도입 감쇠부의 확장실을 본 모식도.
도 5는 볼록부의 유무에 의한 소음기의 감음량을 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 소음기를 도시하는 종단면 모식도.
도 7은 도 6의 폐색판을 벗겨서 정비를 행하는 예를 도시하는 도면.
도 8은 도 6의 평탄면 및 오목부를 축방향으로부터 본 횡단면 모식도.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태의 소음기를 도시하는 종단면 모식도.
도 10은 도 9의 평탄면, 볼록부, 및 오목부를 축방향으로부터 본 횡단면 모식도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들어, 「상류 측」, 「하류 측」 등)를 편의상 사용하지만, 이들은 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서이며, 그들 용어의 의미에 따라서 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명은, 본 발명의 일 형태의 예시에 지나지 않고, 본 발명, 그 적용물 또는 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 제1 실시 형태의 소음기(2)를 적용한 장치(스크루 압축기)의 일부를 도시하는 개략도이다. 소음기(2)는 유체의 흐름에 중첩하여 음파가 전반되는 유로에 내장된다. 본 실시예에서는, 유체인 압축 공기의 유통에 의해 발생하는 소리를 소음하기 위해서, 소음기(2)가 스크루 압축기 본체(4)의 토출 유로(6)에 배치되어 있다.

도 2를 참조하여, 제1 실시 형태의 소음기(2)의 구성을 설명한다.

도 2는, 제1 실시 형태의 소음기(2)를 도시하는 종단면 모식도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 소음기(2)는 내부에 압축 공기(유체)를 유통시키도록, 축(P)을 중심으로 한 원통상으로 소음기 본체(하우징)(8)가 형성되어 있다. 소음기 본체(8)는 원통 형상의 측면을 형성하는 측벽(9)을 갖고, 측벽(9)의 상류 측 단부는 원 형상의 폐색부(28)에 의해 폐색되어 있고, 대향하는 하류 측 단부에는 원 형상의 개구부(44)가 설치되어 있다. 개구부(44)는 착탈 가능한 덮개부(밸브 보유 지지부)(46)에 의해 폐색되어 있다. 덮개부(46)는 외형이 소음기 본체(8)의 개구부(44)와 대략 동일 형상이며, 볼트(48)를 사용하여 소음기 본체(8)에 체결되어 있다.

소음기 본체(8)는 폐색부(28)로부터 축(P)의 방향(도면에 있어서 좌측)으로 소정 거리(예를 들어 전체 길이의 1/3 정도) 이격된 위치에, 측벽(9)으로부터 직경 방향 내측으로 돌출된 구획벽(15)이 설치되어 있다. 구획벽(15)에는, 축(P)의 방향으로부터 보아서, 축(P)과 동심의 원형의 관통 구멍인 제1 중간 연통부(도출부)(16)가 형성되어 있다. 또한, 구획벽(15)과 개구부(44) 사이에는, 원환상의 구획부(20)가 축(P)과 동심으로 배치되어 있다. 구획부(20)는 축(P)의 방향으로부터 보아서, 축(P)과 동심의 원형의 관통 구멍인 제2 중간 연통부(18)를 갖고, 볼트(22)를 사용하여 착탈 가능하게 소음기 본체(8)에 체결되어 있다.

소음기 본체(8) 내에는, 축(P)의 방향으로 상류 측으로부터 하류 측을 향하여 순서대로, 도입 감쇠부(10), 인접 감쇠부(12), 및 배출 감쇠부(14)가 설치되어 있다. 도입 감쇠부(10)와 인접 감쇠부(12)는 구획벽(15)에 의해 구획되어 있고, 이들을 연통하는 제1 중간 연통부(16)를 공유하고 있다. 또한, 인접 감쇠부(12)와 배출 감쇠부(14)는 구획부(20)에 의해 구획되어 있고, 이들을 연통하는 제2 중간 연통부(18)를 공유하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 소음기 본체(8)는 원통상으로 형성되어 있으나, 다각통상으로 형성되어 있어도 된다.

도입 감쇠부(10)는 최상류에 배치되어 있고, 축(P)에 직교하는 방향으로 압축 공기를 도입하는 원 형상의 도입부(24)와, 도입부(24) 및 제1 중간 연통부(16)와 연통하고 있는 확장실(26)을 구비한다. 도입부(24)는 확장실(26)의 축(P)의 방향의 단부 이외의 소음기 본체(8), 즉 측벽(9)에 배치되어 있다. 확장실(26)은 측벽(9), 폐색부(28), 및 구획벽(15)의 각각의 내면에 의해 획정되어 있고, 도입부(24) 및 제1 중간 연통부(16)의 유로 단면보다도 큰 유로 단면을 갖고 있다. 폐색부(28)의 내벽면에는, 축(P)에 직교하는 평탄면(30), 및 평탄면(30)으로부터 축(P)의 방향(도면에 있어서 좌측)으로 볼록의 형상을 갖는 볼록부(비평탄부)(32)가 형성되어 있다.

도 3은, 평탄면(30) 및 볼록부(32)를 축(P)의 방향으로부터 본 횡단면 모식도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 원기둥 형상의 볼록부(32)가 4개 배치되어 있다. 4개의 볼록부(32)는 축(P)을 중심으로 하여, 확장실(26)의 내경에 대하여 3/4 정도의 직경의 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 이러한 폐색부(28)의 내벽면에 있어서의 볼록부(32)의 배치에 있어서, 볼록부(32)의 형성 면적은, 볼록부(32)의 비형성 면적(즉 평탄면(30)의 면적)에 비하여 절반 이하이도록 볼록부(32)는 배치되어 있다.

이 면적 관계를 충족하고 있으면 도 3에 도시하는 배치에 한정되지 않고, 임의의 배치로 해도 된다. 바람직하게는, 볼록부(32)의 배치는, 볼록부(32)의 일부가 도 2의 상하 방향(도입부(24)에 있어서의 압축 유체의 도입 방향)에 있어서의 대향면(34a, 34b)의 중앙에 배치되어 있는 편이 낫다. 이것은 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙 부근에서는 벽면(34a, 34b)으로부터 멀므로 입자 속도가 빠르게 되어 있기 때문에, 보다 큰 간섭 효과를 기대할 수 있기 때문이다. 본 실시 형태와 같이 소음기 본체(8)가 원통상일 경우, 대향면(34a, 34b)은 실질적으로 하나의 면인데, 이 경우, 대향면(34a, 34b)은, 확장실(26)의 내벽면에 있어서의 상부와 하부를 나타낸다. 즉 본 실시 형태에서는, 확장실(26)의 내벽면에 있어서의 상부와 하부의 중앙인 원통상의 중심축(P)을 포함하도록 볼록부(32)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 4개의 볼록부(32)를 설치했지만, 볼록부(32)의 수는 이것에 한정되지 않고, 하나여도 되고 복수여도 된다. 볼록부(32)의 형상도 원기둥 형상에 한정되지 않고, 예를 들어, 삼각형이나 사각형과 같은 다각형 또는 링 형상의 기둥체 또는 뿔체여도 된다.

도 4는, 도입부(24)로부터 도입 감쇠부(10)의 확장실(26)을 본 모식도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 볼록부(32)의 높이(축(P)의 방향의 볼록량)는 도입부(24)로부터 도입되는 압축 공기와 간섭하지 않도록 규정되어 있다. 즉, 도입부(24)로부터 압축 공기를 도입하는 방향으로부터 보아서, 도입부(24)의 원 형상과 볼록부(32)의 직사각 형상은 간섭하고 있지 않다. 본 실시 형태에서는, 볼록부(32)의 높이는, 확장실(26)의 축(P)의 방향의 길이에 대하여 1/5 정도로 하고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 4개의 볼록부(32)의 높이를 동일한 높이로 하고 있지만, 볼록부(32)의 높이는 도입부(24)로부터 도입되는 압축 공기와 간섭하지 않으면 되고, 각 볼록부(32)가 각자 다른 높이를 갖고 있어도 되고, 몇개의 볼록부(32)가 동일한 높이여도 된다. 또한, 볼록부(32)는 소음기 본체(8)과 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 별체로 구성되어 있어도 되고, 그 재질도 특별히 한정되지 않는다. 또한, 볼록부(32)는 폐색부(28)의 내벽면(소음기(2)의 단부)에만 배치되어 있지만, 도입 감쇠부(10)의 확장실(26)에 있어서 이것에 대향하는 제1 중간 연통부(16)측의 면에도 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 더한층의 소음 효과를 기대할 수 있기 때문이다.

도 2를 참조하여, 인접 감쇠부(12)는 도입 감쇠부(10) 및 배출 감쇠부(14)에 인접하여 배치되어 있다. 즉, 인접 감쇠부(12)는 도입 감쇠부(10) 및 배출 감쇠부(14)의 사이에 배치되어 있다. 인접 감쇠부(12)는 제1 중간 연통부(16) 및 제2 중간 연통부(18)과 축(P)의 방향으로 연통하고 있는 확장실(35)을 구비한다. 인접 감쇠부(12)의 확장실(35)은 측벽(9), 구획벽(15), 및 구획부(20)의 각각의 내면에 의해 획정되어 있고, 제1 중간 연통부(16) 및 제2 중간 연통부(18)의 유로 단면보다도 큰 유로 단면을 갖고 있다.

인접 감쇠부(12)의 확장실(35)은 다공판(36)을 갖는 흡음실이다. 다공판(36)은 철이나 알루미늄 등의 금속이나 합성 수지에 의해 형성되어 있다. 다공판(36)은 제1 중간 연통부(16) 및 제2 중간 연통부(18)의 사이에 축(P)의 방향으로 연장되도록, 제1 중간 연통부(16) 및 제2 중간 연통부(18)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 즉, 다공판(36)은 확장실(35)을 직경 방향으로 분할한다. 다공판(36)에는 압축 공기가 통과하는 복수의 관통 구멍(38)이 축(P)의 방향으로 연장되어 있다. 확장실(35)의, 다공판(36)보다도 직경 방향 외측이며, 또한, 소음기 본체(8)보다도 직경 방향 내측인 공간에는, 배후 공기층(40)이 형성되어 있다.

관통 구멍(38)을 갖는 다공판(36) 및 배후 공기층(40)에 의해, 음파에 대하여 관통 구멍(38) 내에 있어서의 매질(공기 등)과 내벽면의 점성 마찰에 의한 압력 감쇠가 발생한다. 또한, 매질이 관통 구멍(38)으로부터 분출할 때에 발생하는 소용돌이에 의한 압력 감쇠도 발생한다. 이에 의해, 흡음 효과가 발휘된다. 특히, 내벽면과의 점성 마찰에 의한 압력 감쇠에 대해서는, 공진 주파수의 소리에 대하여 그 효과가 크고, 공진 주파수는, 배후 공기층(40)의 두께, 관통 구멍(38)의 단면적이나 개구율, 및 다공판(36)의 판 두께에 따라 임의로 설계할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 다공판(36) 및 배후 공기층(40)의 구성이지만, 이것 대신에, 글래스울이나 암면 등의 다공질 재료를 포함하는 흡음재를 사용해도 된다. 이것에 추가로, 사용 환경이 고온인 경우에는, 철이나 스테인리스 등의 금속 섬유 재료를 사용해도 된다.

도 2를 참조하여, 배출 감쇠부(14)는 최하류에 배치되어 있고, 축(P)에 직교하는 방향으로 압축 공기를 도출하는 원 형상의 배출부(42)와, 배출부(42) 및 제2 중간 연통부(18)와 연통하고 있는 확장실(43)을 구비한다. 배출부(42)는 확장실(43)의 축(P)의 방향의 단부 이외의 소음기 본체(8), 즉 측벽(9)에 배치되어 있다. 배출 감쇠부(14)의 확장실(43)은 측벽(9), 구획부(20), 및 덮개부(46)의 각각의 내면에 의해 획정되어 있고, 배출부(42) 및 제2 중간 연통부(18)의 유로 단면보다도 큰 유로 단면을 갖고 있다. 덮개부(46)에는, 제2 중간 연통부(18)를 폐색 가능한 밸브부(50)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 배출부(42)에 있어서의 압축 공기의 도출 방향은, 축(P)에 직교하는 방향으로 하고 있지만, 도출 방향은 이에 한정하지 않고, 예를 들어 축(P)에 대하여 경사진 방향으로 도출해도 된다.

밸브부(50)는 밸브 본체(52) 및 압박 부재(54)를 구비한다. 밸브부(50)는 축(P)과 동축에 배치되어 있다. 밸브 본체(52)는 축(P)의 방향의 선단측 부분(52a)이 제2 중간 연통부(18)를 가압함으로써 제2 중간 연통부(18)를 폐색 가능하다. 밸브부(50)는 일단(56)이 덮개부(46)에 고정되고, 타단부(58)가 밸브 본체(52)에 고정되어 있다. 압박 부재(54)는 덮개부(46)를 소음기 본체(8)의 개구부(44)에 설치한 상태에서, 밸브 본체(52)를 축(P)의 방향으로 탄성적으로 압박하고, 밸브 본체(52)에 의해 제2 중간 연통부(18)를 폐색하는 크기이다.

이어서, 제1 실시 형태의 소음기(2)의 작용을 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 스크루 압축기가 작동하면, 스크루 압축기 본체(4)의 토출구(59)로부터 토출 유로(6)에 압축 공기가 토출되고, 그 압축 공기는 축(P)에 직교하는 방향으로 도입부(24)로부터 소음기(2)에 도입된다. 따라서, 압축기의 출구 공간에 발생하고 있는 음파를 감쇠시킬 수 있어, 소음할 수 있다. 도입부(24)로부터 확장실(26)로 도입된 압축 공기는, 확장실(26) 내에서 축(P)의 방향으로 진행 방향이 구부러지고, 제1 중간 연통부(16)로부터 인접 감쇠부(12)로 유동한다.

도입부(24)로부터 확장실(26)로의 도입 시, 압축 공기의 유로 단면적은 커진다. 즉, 임피던스가 급격하게 변화하기 때문에, 음파는 도입 감쇠부(10)의 내부에서 반사를 발생시켜서 감쇠된다. 구체적으로는, 도입부(24)과 확장실(26)의 경계부, 제1 중간 연통부(16)과 확장실(26)의 경계부에서 반사를 발생시켜서 감쇠된다. 이와 같이, 확장실(26)을 설치함으로써 유로 단면적을 변화시킴으로써, 압축 공기가 유통할 때에 발생하는 소리를 감쇠시킬 수 있다. 본 실시 형태의 도입 감쇠부(10)는 저주파수 영역의 음파를 감쇠시키는 저주파수측 감쇠부이다.

또한, 도입 감쇠부(10)에 있어서 폐색부(28)의 내벽면에 볼록부(32)를 구비함으로써 음파의 공명을 약화시켜서, 소음기(2)의 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지할 수 있다. 통상, 이러한 소음기(2)에 있어서, 도입부(24)로부터 도입된 압축 공기는, 확장실(26)의 대향면(34a, 34b) 간에 소정의 주파수의 공명이 발생한다. 이 소정의 주파수의 공명은, 음파의 파장 λ의 반파장1/2λ이 대향면(34a, 34b) 간의 거리 또는 그의 정수배에 일치할 때에 일어나고, 이들 경우에는 소음 효과가 저하된다. 본 실시 형태에서는, 볼록부(32)가 이 공명을 일으키는 주파수의 음파에 대하여 간섭함으로써 공명을 억제할 수 있다. 따라서 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지할 수 있다.

압축 공기의 유로에 볼록부(32)가 존재하면, 흐름에 대한 장해물이 되기 때문에 압력 손실이 증대할 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 볼록부(32)의 높이를 유로에 간섭하지 않는 높이 미만으로 규정함으로써, 압력 손실의 증대를 방지할 수 있다(도 4 참조).

또한, 폐색부(28)의 내벽면에 있어서, 볼록부(32)의 형성 면적을 비형성 면적(즉 평탄면(30)의 면적)의 절반 이하로 규정(도 3 참조)함으로써, 확장실(26) 본래의 주파수 특성을 유지할 수 있다. 확장실(26) 본래의 주파수 특성이란, 축(P)의 방향의 음파 간섭에 의한 소음 특성을 말한다. 볼록부(32)의 형성 면적이 규정값을 초과하면, 볼록부(32) 자체가 벽면으로서 작용하기 때문에, 확장실(26) 본래의 주파수 특성이 상실된다(변화한다).

또한, 공명을 발생시키는 상하 방향의 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙의 위치에 볼록부(32)의 일부가 설치된 경우, 확장실(26)의 공명을 더 효과적으로 억제할 수 있다. 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙이 되는 위치에서는 입자 속도가 가장 빠르기 때문에, 볼록부(32)가 간섭하여 작용함으로써 보다 큰 소음 효과를 발휘할 수 있다.

도 5는, 볼록부(32)의 유무에 의한 소음기의 감음량을 나타내는 그래프이다. 도 5에 도시하는 바와 같이 볼록부(32)를 구비함으로써, 확장실(26)에서 공명이 발생하는 주파수(1250Hz 및 2500Hz)에 있어서 공명이 약해져서, 감음량이 크게 되어 있다.

도 2를 참조하여 인접 감쇠부(12)에서는, 제1 중간 연통부(16)로부터 유입된 압축 공기는, 복수의 관통 구멍(38)을 통과한다. 이때, 관통 구멍(38) 내에 있어서의 압축 공기와 내벽면의 점성 마찰에 의한 압력 감쇠가 발생하고, 또한, 압축 공기가 관통 구멍(38)으로부터 분출할 때에 발생하는 소용돌이에 의한 압력 감쇠가 발생함으로써, 흡음 효과가 발휘된다. 그 후, 배후 공기층(40) 영역의 압축 공기는, 복수의 관통 구멍(38)을 통과하여 다공판(36)의 내부로 돌아가서, 제2 중간 연통부(18)로부터 배출 감쇠부(14)에 유입되는 압축 공기에 합류한다. 본 실시 형태의 인접 감쇠부(12)는 고주파수 영역의 음파를 감쇠시키는 고주파수측 감쇠부이다. 특히, 고주파 영역의 음파는 빔형으로 빠져 나가는 경우가 있기 때문에, 압축 공기가 1 방향으로 전진하는 구조에서는 충분한 소음 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 도입 감쇠부(10)에서 유로의 방향을 바꿈으로써, 소리의 방향을 변화시켜서, 다공판(36)에 각도를 갖고서 음파를 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 고주파의 소리여도 저감이 가능하게 된다.

이렇게 저주파수 영역 및 고주파수 영역의 음파가 감쇠된 압축 공기는, 제2 중간 연통부(18)를 통과하고, 압박 부재(54)의 압박력에 저항하여 밸브부(50)의 밸브 본체(52)를 개구부(44)측으로 밀어 내리고, 유로 단면적이 커지는 배출 감쇠부(14)의 확장실(43)에 유입된다.

배출 감쇠부(14)에서는, 제2 중간 연통부(18)로부터 유입된 압축 공기는, 압축 공기가 도입 감쇠부(10)에 도입된 경우와 마찬가지로, 특히 저주파수 영역의 음파가 배출 감쇠부(14)의 내부에서 반사를 발생시켜서 감쇠된다. 이와 같이, 유로 단면적을 변화시킴으로써, 압축 공기를 생성할 때에 발생되고, 하류에 전파해 온 음파를 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 배출 감쇠부(14)는 저주파수 영역의 음파를 감쇠시키는 저주파수측 감쇠부이다. 그리고 압축 공기는, 축(P)의 방향으로 유통하고 있었던 진행 방향이, 축(P)의 방향과 직교하는 방향으로 구부러지고, 배출부(42)로부터 도출된다.

이들 구성에 의하면, 밸브부(50)를 최하류의 배출 감쇠부(14)의 내부에 배치하고 있으므로, 소음기(2)를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 또한, 복수의 감쇠부(10, 12, 14)를 압축 공기의 흐름 방향으로 배치하고, 이들 사이에 제1 중간 연통부(16) 및 제2 중간 연통부(18)를 각각 설치함으로써, 광범위한 주파수 영역의 음파를 감쇠시킬 수 있다. 또한, 소음기 본체(8)의 밸브 보유 지지부(46)에, 제2 중간 연통부(18)를 폐색 가능한 밸브부(50)를 설치하고 있으므로, 압축 공기의 역류를 방지할 수 있다. 또한, 밸브부(50)를 소음기 본체(8)에 착탈 가능한 밸브 보유 지지부(46)에 설치하고, 배출부(42)를 소음기 본체(8)의 밸브 보유 지지부(46) 이외의 부분에 설치하고 있으므로, 배출부(42)의 하류 배관을 제거하는 일 없이, 밸브부(50)의 메인터넌스를 행할 수 있다. 즉, 광범위한 주파수 영역의 음파를 감쇠시키는 것, 및 압축 공기의 역류를 방지하는 밸브부(50)의 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있도록 하는 것을 콤팩트한 구조로 실현할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 6은, 제2 실시 형태의 소음기(2)를 도시하는 종단면 모식도이다. 본 실시 형태의 소음기(2)는 도입 감쇠부(10)의 단부에 관한 부분 이외의 구성은 도 2의 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 도 1에 도시한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 소음기(2)는 도입 감쇠부(10)의 확장실(26)의 축(P)의 방향의 단부에 있어서 오목부(비평탄부)(62) 및 평탄면(30)이 형성되어 있다. 오목부(62)는 소음기 본체(8)를 관통하는 원 형상의 구멍부(64), 및 구멍부(64)를 폐색하는 폐색판(66)으로 구성되어 있다. 따라서, 도입 감쇠부(10)의 축(P)의 방향의 단부는 제1 실시 형태와 같이 폐색부(28)를 갖고 있지 않고, 구멍부(64)에 의해 개구된 개구부(68)를 갖고 있다.

오목부(62)를 설치함으로써 제1 실시 형태의 볼록부(32)과 마찬가지로 확장실(26) 내에서의 공명을 약화시켜서, 소음기(2)의 내부 음압의 상승을 억제하여, 소음 효과의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 오목부(62)를 설치함으로써 사이드 브랜치의 효과가 추가된다.

또한, 오목부(62)를 구멍부(64) 및 폐색판(66)에 의해 구성함으로써, 소음기 본체(8)를 주조로 제조하는 경우 등, 폐색판(66)을 벗겨 구멍부(64)로부터 확장실(26) 내의 모래 등을 배출할 수 있다. 또한, 소음기(2)의 조립 및 유닛에 설치한 후에 있어서도 막대(70) 등을 구멍부(64)로부터 삽입하여 각 부에 접촉하고, 예를 들어, 밸브부(50)의 상태나 동작을 확인할 수도 있다(도 7 참조).

도 8은, 도 6의 평탄면(30) 및 오목부(62)를 축(P)의 방향으로부터 본 횡단면 모식도이다. 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이, 오목부(62)는 확장실(26)의 도 6의 상하 방향(도입부(24)에 있어서 유체를 도입하는 방향)의 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙에 축(P)과 동심으로 배치되어 있다. 이러한 개구부(68)의 내벽면에 있어서의 오목부(62)의 배치에 있어서, 오목부(62)의 형성 면적은, 오목부(62)의 비형성 면적(즉 평탄면(30)의 면적)에 비하여 절반 이하이도록 오목부(62)는 배치되어 있다.

또한, 오목부(62)의 배치는, 이 면적 관계를 충족하고 있으면 도 7에 나타내는 배치에 한정되지 않고, 임의의 배치로 해도 된다. 단, 본 실시 형태와 같이 오목부(62)의 일부는 확장실(26)의 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 하나의 오목부(62)를 설치했지만, 오목부(62)의 수는 이것에 한정되지 않고, 하나여도 되고 복수여도 된다. 오목부(62)의 형상도 원 형상에 한정되지 않고, 예를 들어, 삼각형이나 사각형과 같은 다각 형상 또는 링 형상의 기둥형 또는 추형이어도 된다.

(제3 실시 형태)

도 9는, 제3 실시 형태의 소음기(2)를 도시하는 종단면 모식도이다. 본 실시 형태의 소음기(2)는 도입 감쇠부(10)의 단부에 관한 부분 이외의 구성은 도 2의 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 도 1에 도시한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태의 소음기(2)는 도입 감쇠부(10)에 있어서 볼록부(비평탄부)(32) 및 오목부(비평탄부)(62)를 갖고 있다. 오목부(62)는 소음기 본체(8)를 관통하는 원 형상의 구멍부(64), 및 구멍부(64)를 폐색하는 폐색판(66)으로 구성되어 있다. 따라서, 도입 감쇠부(10)의 단부는 제1 실시 형태와 같이 폐색부(28)를 갖고 있지 않고, 제2 실시 형태와 같이 구멍부(64)에 의해 개구된 개구부(68)를 갖고 있다.

이와 같이, 도입 감쇠부(10)에 있어서 공명을 억제하는 부분은 볼록부(32) 및 오목부(62)가 조합된 형태여도 된다. 볼록부(32) 및 오목부(62)가 조합된 경우에도 제1 실시 형태의 볼록부(32)의 경우 및 제2 실시 형태의 오목부(62)의 경우와 마찬가지로 확장실(26) 내에서 공명하는 음파에 간섭하여 공명을 억제할 수 있기 때문이다.

볼록부(32)의 내부에는, 폐색판(66)을 고정하기 위한 나사 구멍(72)이 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 소음기 본체(8)의 두께를 두껍게 하지 않고, 나사산을 충분히 걸어서 볼트(22)로 고정할 수 있다. 또한, 볼록부(32)의 높이(축(P)의 방향의 볼록량)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 도입부(24)로부터 도입되는 압축 공기와 간섭하지 않도록 규정되어 있다.

도 10은, 도 9의 평탄면(30), 볼록부(32), 및 오목부(62)를 축(P)의 방향으로부터 본 횡단면 모식도이다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 오목부(62)는 축(P)과 동심으로 확장실(26)의 상하 방향 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙에 배치되어 있다. 이러한 개구부(68)의 내벽면에 있어서의 볼록부(32) 및 오목부(62)의 배치에 있어서, 볼록부(32) 및 오목부(62)의 형성 면적은, 볼록부(32) 및 오목부(62)의 비형성 면적(평탄면(30)의 면적)에 비하여 절반 이하이도록 볼록부(32) 및 오목부(62)는 배치되어 있다.

또한, 볼록부(32) 및 오목부(62)의 배치는, 이 면적 관계를 충족하고 있으면 도 10에 도시하는 배치에 한정되지 않고, 임의의 배치로 해도 된다. 단, 볼록부(32) 또는 오목부(62)의 일부는 확장실(26)의 대향면(34a, 34b) 사이의 중앙에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 4개의 볼록부(32) 및 하나의 오목부(62)를 설치했지만, 볼록부(32) 및 오목부(62)의 수는 이것에 한정되지 않고, 각각 하나여도 되고 복수여도 된다. 볼록부(32) 및 오목부(62)의 형상도 원 형상에 한정되지 않고, 예를 들어, 삼각형이나 사각형과 같은 다각 형상 또는 링 형상의 기둥형 또는 추형이어도 된다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는 압축 공기의 도입 방향을 따른 면에 볼록부(32) 또는 오목부(62)가 배치되어 있지만, 배치 장소는 이에 한정하지 않고, 공명을 억제해야할 음파의 진행 방향을 따른 면이면 된다. 따라서, 예를 들어, 도입 방향에 대향하는 면(대향면(34a, 34b)) 등이어도 된다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 도입 감쇠부(10), 인접 감쇠부(12), 및 배출 감쇠부(14)의 3개의 감쇠부를 구비하는 소음기(2)를 설명했지만, 예를 들어 도입 감쇠부(10)만이어도 소음 효과는 기대할 수 있다. 따라서, 반드시 복수의 감쇠부를 요하는 것은 아니고, 감쇠부는 하나여도 된다.

상기 실시 형태에서는, 압축기를 예로 들어 설명했지만, 소음기(2)는 압축기 이외에, 예를 들어, 엔진 등을 갖는 자동차, 철도 차량, 선박 등에 내장해도 된다.

2: 소음기
4: 압축기 본체
6: 토출 유로
8: 소음기 본체(하우징)
9: 측벽
10: 도입 감쇠부
12: 인접 감쇠부
14: 배출 감쇠부
15: 구획벽
16: 제1 중간 연통부(도출부)
18: 제2 중간 연통부
20: 구획부
22: 볼트
24: 도입부
26: 확장실
28: 폐색부
30: 평탄면
32: 볼록부(비평탄부)
34a, 34b: 대향면(벽면)
35: 확장실
36: 다공판
38: 관통 구멍
40: 배후 공기층
42: 배출부
43: 확장실
44: 개구부
46: 덮개부(밸브 보유 지지부)
48: 볼트
50: 밸브부
52: 밸브 본체
52a: 선단측 부분
54: 압박 부재
56: 일단
58: 타단부
59: 토출구
62: 오목부(비평탄부)
64: 구멍부
66: 폐색판
68: 개구부
70: 막대
72: 나사 구멍
74: 볼트

Claims (12)

1. 유체를 도입하는 도입부와,
   상기 도입부와 연통하고, 상기 도입부의 유로 단면보다도 큰 유로 단면을 갖고, 상기 도입부에서 상기 유체의 도입 방향에 따른 면에 비평탄부를 갖는 확장실과,
   상기 확장실과 연통하고, 상기 확장실의 유로 단면보다도 작은 유로 단면을 갖고, 상기 유체의 도입 방향과는 상이한 방향으로 상기 유체를 도출하는 도출부
   를 구비하는, 음파를 감쇠시키는 도입 감쇠부를 포함하고,
   상기 비평탄부는 오목부를 구비하며,
   상기 오목부는, 구멍부와, 상기 구멍부를 폐색하는 폐색판으로 구성되어 있는, 소음기.
2. 제1항에 있어서, 상기 비평탄부는 볼록부를 구비하는, 소음기.
3. 제2항에 있어서, 상기 볼록부의 높이는, 상기 유체의 도입 방향으로부터 보아서 상기 유체의 유로에 간섭하지 않는 높이인, 소음기.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 폐색판을 고정하기 위한 나사 구멍이 상기 볼록부에 형성되어 있는, 소음기.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비평탄부가 형성되어 있는 면적은, 상기 비평탄부가 형성되어 있는 내벽면에 있어서의 상기 비평탄부가 형성되어 있지 않은 면적에 비하여 절반 이하인, 소음기.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비평탄부의 일부는, 상기 유체의 도입 방향에 있어서 상기 확장실을 형성하는 대향면 사이의 중앙에 설치되어 있는, 소음기.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체의 흐름 방향으로 배치된 소리의 복수의 감쇠부를 구비하고,
   상기 복수의 감쇠부 중, 최상류의 상기 감쇠부는 상기 도입 감쇠부이며,
   상기 복수의 감쇠부 중, 최하류의 상기 감쇠부는 배출 감쇠부이며,
   상기 배출 감쇠부는,
   상기 배출 감쇠부에 인접하는 인접 감쇠부와 연통하는 부분인 제2 중간 연통부와,
   상기 배출 감쇠부에 배치되고, 상기 제2 중간 연통부를 폐색 가능한 밸브부와,
   상기 밸브부를, 상기 제2 중간 연통부를 폐쇄하는 방향으로 탄성적으로 압박하는 압박 부재와,
   상기 밸브부를 보유 지지하고, 상기 복수의 감쇠부를 구비하는 하우징에 착탈 가능한 밸브 보유 지지부와,
   상기 밸브 보유 지지부와는 상이한 부분에 설치되고, 상기 배출 감쇠부로부터 상기 유체를 도출하는 배출부
   를 구비하는, 소음기.
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