KR102140002B1 - 유체 소음기 - Google Patents

유체 소음기 Download PDF

Info

Publication number
KR102140002B1
KR102140002B1 KR1020190092892A KR20190092892A KR102140002B1 KR 102140002 B1 KR102140002 B1 KR 102140002B1 KR 1020190092892 A KR1020190092892 A KR 1020190092892A KR 20190092892 A KR20190092892 A KR 20190092892A KR 102140002 B1 KR102140002 B1 KR 102140002B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
noise
space
accommodation space
sound absorbing
Prior art date
Application number
KR1020190092892A
Other languages
English (en)
Inventor
박종진
곽준혁
이학주
최태인
정민석
Original Assignee
재단법인 파동에너지 극한제어 연구단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 filed Critical 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단
Priority to KR1020190092892A priority Critical patent/KR102140002B1/ko
Priority to PCT/KR2020/007450 priority patent/WO2021020719A1/ko
Priority to US17/621,222 priority patent/US20220349509A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102140002B1 publication Critical patent/KR102140002B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/033—Noise absorbers
    • F16L55/0332—Noise absorbers by inserting a body of compressible material in the pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/033—Noise absorbers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
    • F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
    • F16L55/05—Buffers therefor
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
    • F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
    • F16L55/05—Buffers therefor
    • F16L55/052—Pneumatic reservoirs
    • F16L55/053—Pneumatic reservoirs the gas in the reservoir being separated from the fluid in the pipe
    • F16L55/054—Pneumatic reservoirs the gas in the reservoir being separated from the fluid in the pipe the reservoir being placed in or around the pipe from which it is separated by a sleeve-shaped membrane
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/112—Ducts
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3224—Passive absorbers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

본 발명은 점성유체의 마찰에 의한 음파 에너지 소진을 극대화할 수 있고, 크기가 작고 경량화를 구현할 수 있는 유체 소음기를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 소음원을 포함한 유체가 유동하는 관부 상에 배치되며, 내측에 수용공간에 구비되는 확관부; 상기 수용공간에 수용되는 점성유체; 상기 수용공간이 밀폐되도록 상기 관부와 상기 확관부 사이에 배치되며, 상기 수용공간으로 소음원이 도입되도록 하는 소음도입부재; 상기 수용공간에 배치되며, 유체의 유동 방향을 따라 상기 수용공간을 분할하는 하나 이상의 칸막이부재; 및 상기 칸막이부재의 일면에 배치되며 상기 수용공간으로 도입되는 소음원이 분산 도입되는 복수의 흡음공간을 형성하는 배플부재가 구비되고, 상기 점성유체와 상기 배플부재 사이의 마찰로 인하여 소음원이 열 에너지로 변환되면서 소진되도록 하는 소음저감부재;를 포함하는 특징을 개시한다.

Description

유체 소음기{FLUID SILENCER}
본 발명은 유체 소음기에 관한 것으로, 상세하게는 관부를 따라 유동하는 유체 내 포함된 소음원을 흡수하여 관부의 소음을 최소화하는 유체 소음기에 관한 것이다.
차량뿐만 아니라 선박 등의 기계 구동에 사용된 가스나, 냉각수 등은 관을 통하여 외부로 배출되는 과정에서 소음을 방출하게 된다.
예를 들면 엔진, 펌프 등의 유체 이동 메커니즘에 의해 유동 소음이 발생될 뿐만 아니라 밸브나 곡관 등을 지나면서 유체 전달 소음을 유발시킨다.
이와 같은 소음을 줄이기 위한 방법으로는, 엔진이나 펌프 등 자체 소음원의 소음수준을 줄이는 방법과, 소음원이 유동하는 배관 상에 소음기를 장착하여 외부로 방사되는 소음을 줄이는 방법이 있다.
전자와 같이 장비 자체 소음원의 소음수준을 줄이는 것은 해당 기계 장비의 성능과 직접적인 관계가 있기 때문에 한계가 있다. 결국 소음을 줄이기 위한 대부분의 방법으로 유체 소음기가 사용된다.
유체 소음기는 소음감소 방안에 따라 몇 가지 형태가 있는데, 대표적으로 유체가 지나가는 배관의 직경보다 크게 하여 임피던스(Impedance) 부정합을 이용하여 소음을 감소시키는 단순 확장관 형태의 유체 소음기가 있다.
그러나 기존 단순 확장관 형태의 유체 소음기는 광범위한 영역대의 소음을 줄이는 효과는 있으나, 특정 주파수 대역의 소음원을 집중적으로 저감시키기에는 소음 감쇠 효과가 미흡하고, 배관을 지나는 유체의 유동에 방해 요소로 작용하여 오히려 유체 소음이 증가하는 문제점이 있다.
또한 유체 소음기는 소음원을 흡수하여 반사되는 소음원의 음파를 줄이는 흡음형 소음기가 있다.
그러나 기존 흡음형 소음기는 음파를 효율적으로 흡수하기 위해서는 두껍고 무거운 다량의 흡음재를 사용해야 하므로, 무게가 증가하는 문제가 있고, 효율적인 흡음을 위해서는 다량의 흡음재를 사용해야 하므로 제작 및 유지보수의 비용이 증가하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제2016-0018303호(2016.02.17.공개)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 점성유체의 마찰에 의한 음파 에너지 소진을 극대화할 수 있고, 크기가 작고 경량화를 구현할 수 있는 유체 소음기를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기는, 소음원을 포함한 유체가 유동하는 관부 상에 배치되며, 내측에 수용공간이 구비되는 확관부; 상기 수용공간에 수용되는 점성유체; 상기 수용공간이 밀폐되도록 상기 관부와 상기 확관부 사이에 배치되며, 상기 수용공간으로 소음원이 도입되도록 하는 소음도입부재; 상기 수용공간에 배치되며, 유체의 유동 방향을 따라 상기 수용공간을 분할하는 하나 이상의 칸막이부재; 상기 칸막이부재의 일면에 배치되며 상기 수용공간으로 도입되는 소음원이 분산 도입되는 복수의 흡음공간을 형성하는 배플부재; 및 상기 칸막이부재와 상기 배플부재 사이에 배치되며, 상기 흡음공간으로 소음원이 도입됨에 따라 상기 흡음공간으로 출입하는 상기 점성유체에 의해 수축 및 팽창되는 탄성부재;를 포함하며, 상기 점성유체와 상기 배플부재 사이의 마찰로 인하여 소음원이 열 에너지로 변환되면서 소진되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기에 있어서, 상기 배플부재와 상기 소음도입부재 사이에 배치되며, 상기 소음도입부재를 통과한 소음원이 상기 흡음공간 측으로 직접 도입되는 것을 차단하는 슬리브부재;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기에 있어서, 상기 배플부재는, 상기 수용공간의 원주 방향을 따라 복수의 흡음공간이 형성되도록 상기 소음도입부재를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
혹은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기에 있어서, 상기 배플부재는, 상기 수용공간의 반경 방향을 따라 복수의 흡음공간이 형성되도록 동심원을 유지하며 서로 다른 직경을 가지도록 배치될 수도 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기에 있어서, 상기 흡음공간을 공유하는 한 쌍의 배플부재는 상기 점성유체와 접촉하는 마찰면을 각각 구비할 수 있고, 이 경우 상기 마찰면은, 상기 점성유체와 접촉 면적이 증대되도록 주름지게 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기에 있어서, 상기 마찰면은, 상기 흡음공간을 출입하는 소음원의 진행 방향을 따라 주름지게 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기에 있어서, 상기 배플부재 및 상기 탄성부재는, 상기 칸막이부재의 전방 일면 및 후방 타면에 각각 배치될 수도 있다.
본 발명에 따른 유체 소음기는, 소음원이 분산 도입되는 복수의 흡음공간을 형성하는 배플부재와, 흡음공간내 압력 차를 극대화 하는 탄성부재를 포함함으로서, 흡음공간에서 점성유체의 강한 유동을 구현하고, 이로부터 점성유체의 점성 마찰에 의한 음파 에너지의 소진을 극대화시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유체 소음기는, 점성유체와 접촉하는 배플부재의 마찰면에 오목부와 볼록부가 반복되는 주름부를 형성함으로써, 점성유체와의 접촉 유효 면적을 보다 확대할 수 있고, 이로부터 점성유체의 점성 마찰을 보다 극대화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유체 소음기는, 내부에 별도의 흡음재를 추가하지 않고, 수용공간의 체적이 상대적으로 협소하더라도, 효과적인 흡음 성능을 만족할 수 있기 때문에, 보다 크기가 작고 콤팩트한 사이즈의 유체 소음기를 제작될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 소음저감부재의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 소음저감부재의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 소음저감부재의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 소음기의 단면을 나타낸 도면이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 소음기의 단면을 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 소음저감부재의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 유체 소음기는 소음원을 포함한 유체가 유동하는 관부(10)의 소음원을 효과적으로 감소시킬 수 있는 것으로, 확관부(100), 점성유체(120), 소음도입부재(130), 칸막이부재(140) 및 소음저감부재(150)를 포함할 수 있다.
확관부(100)는 유체가 지나가는 관부(10) 상에 배치되며 내측에는 관부(10)의 유로와 연통하는 수용공간(115)이 형성될 수 있다.
유체가 지나는 관부(10)는 일정한 직경을 가지는 파이프일 수 있으며, 유체는 가스, 냉각수 등이 적용될 수 있다.
관부(10)를 따라 유동하는 유체에는 엔진이나 펌프 등의 기계류 구동 매커니즘에 의해 생성된 소음원 및 각종 밸브나 곡관 등을 지나면서 생성되는 유체 소음원이 포함될 수 있다.
확관부(100)는 유체가 지나가는 관부(10)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 확장 구조의 관 형태로 구성될 수 있다.
실시예에 따른 확관부(100)는 전방측 관부(10)와 결합되는 플랜지 구조의 전방커버(111)와, 후방측 관부(10)와 결합되는 플랜지 구조의 후방커버(112) 및 상기 전방커버(111)와 상기 후방커버(112)의 둘레를 연결하는 외측커버(113)를 포함할 수 있다.
확관부(100)는 관부(10)와 동일한 재질로 구성될 수 있으며, 또는 알루미늄, 스틸, 세라믹 등의 소재로 형성될 수 있다.
점성유체(120)는 확관부(100)의 수용공간(115)에 수용될 수 있다.
점성유체(120)는 가급적 점도가 높은 유체를 이용하게 되는데, 바람직하게는 관부(10)를 흐르는 유체의 점도보다 10배 이상 큰 점도를 가지는 유체를 이용하는 것을 권장한다. 예를 들어 냉각수(물)가 흐르는 관부(10)에 적용되는 경우 점성유체(120)는 글리세린이 이용될 수 있다. 약 20도에서 물의 점도는 1.0087cP 이고, 글리세린의 점도는 1413.8 cP인 것으로 알려져 있다. 이 외 점성유체(220)로서 실리콘 오일, 그리스 등이 이용될 수도 있다.
소음도입부재(130)는 확관부(100)의 수용공간(115)이 밀폐되도록 관부(10)와 확관부(100) 사이에 배치될 수 있다.
소음도입부재(130)는 유체 소음기를 사이에 두고 연결되는 전방측 관부(10)와 후방측 관부(10)를 연결하도록 설치될 수 있다. 소음도입부재(130)는 관부(10)의 내경과 동일한 내경을 가지도록 형성될 수 있다.
소음도입부재(130)는 탄성소재로 형성될 수 있고, 예를 들면 냉각수(물)가 흐르는 관부(10)에 적용되는 경우 소음도입부재(130)는 냉각수(물)의 인피던스(Impedance)와 동일한 인피던스를 가지는 소재로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 폴리우레탄이 사용될 수 있다.
이러한 소음도입부재(130)는 수용공간(115) 내부에 채워진 점성유체(120)가 관부(10)측으로 유출되거나 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있고, 관부(10)의 소음원을 통과시켜 수용공간(115)으로 소음원을 도입시킬 수 있다.
칸막이부재(140)는 확관부(100)의 내부에 배치되어 유체의 유동 방향을 따라 확관부(100) 내부의 수용공간(115)을 분할할 수 있다.
칸막이부재(140)는 중앙 관통공(141)을 통해 소음도입부재(130)의 둘레면에 결합될 수 있고, 외측 둘레면은 확관부(100)의 외측커버(113)에 결합될 수 있다.
칸막이부재(140)는 금속 소재로 형성될 수 있는데, 예를 들면, 알루미늄, 스틸, 세라믹 등의 소재로 형성될 수 있다.
칸막이부재(140)는 관부(10)를 유동하는 유체의 유동 방향을 따라 이격하여 복수개가 구비될 수 있다. 복수의 칸막이부재(140)는 서로 등 간격으로 배치될 수 있고, 서로 다른 크기의 간격으로 배치될 수 있다.
소음저감부재(150)는 수용공간(115)으로 도입된 소음원을 흡수하여 실질적인 소음을 감소시키는 것으로, 배플부재(151) 및 탄성부재(153)를 포함할 수 있다.
배플부재(151)는 칸막이부재(140)의 일면에 배치될 수 있으며, 수용공간(115)으로 도입되는 소음원이 분산 도입되는 복수의 흡음공간(152)을 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 소음저감부재(150)는 복수의 배플부재(151)를 구비하게 되는데, 이때 배플부재(151)는 소음도입부재(130)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 이에 따라 수용공간(115)의 원주 방향을 따라 복수의 흡음공간(152)이 형성될 수 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 소음저감부재(250) 역시 복수의 배플부재(251)를 구비하게 되는데, 이때 배플부재(251)는 소음도입부재(130)와 동심을 이루면서 서로 다른 직경을 가지는 복수의 배플부재(251)로 구성될 수도 있다. 이에 따라 수용공간(115)의 반경 방향을 따라 복수의 흡음공간(252)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 소음저감부재의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 추가 참조하면 각각의 흡음공간(152)을 공유하는 인접한 한 쌍의 배플부재(151)는 점성유체(120)와 접촉하는 마찰면(151a)을 구비한다.
펄스 타입의 소음원이 흡음공간(152)으로 도입되면, 점성유체(120)는 배플부재(151)의 사이 즉, 흡음공간(152)을 출입하는 유동이 발생된다. 이러한 점성유체(120)의 유동과정에서 점성유체(120)는 배플부재(151)의 마찰면(151a)에서 마찰이 발생되고, 이러한 마찰 작용으로 인하여 소음원의 음파 에너지가 열 에너지로 변환되면서 음파 에너지가 소진될 수 있다.
한편 마찰면(151a)은 오목부와 볼록부가 반복되도록 주름지게 형성될 수 있는데, 주름진 마찰면(151a)은 점성유체(120)와의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.
만약 마찰면(151a)이 평면 구조로 형성된 경우에는 점성유체(120)와의 접촉 유효 면적이 작아 상대적으로 마찰 작용이 작게 발생하게 되고, 이로써 음파 에너지가 열 에너지로 변환되는 양이 적을 수 있다.
반면 마찰면(151a)이 주름지게 형성된 경우에는 점성유체(120)와의 접촉 유효 면적이 증대되어 상대적으로 큰 마찰 작용을 유도할 수 있기 때문에, 상대적으로 많은 음파 에너지를 열 에너지로 변환할 수 있다.
배플부재(151)는 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들면 스테인리스, 구리, 텅스텐 등으로 형성될 수 있다.
한편 배플부재(151)의 마찰면(151a)은 방향성을 가지도록 형성될 수 있는데, 바람직하게는 흡음공간(152)을 출입하는 소음원의 진행 방향을 따라 주름지게 형성될 수 있다.
즉, 주름진 마찰면(151a)의 볼록면이나 오목면과 같은 곡면 구조로 인하여, 흡음공간(152)을 출입하는 점성유체(120)와의 마찰 작용은 더욱 증대될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 유체 소음기는 슬리브부재(155)를 더 포함할 수 있다.
슬리브부재(155)는 배플부재(151)와 소음도입부재(130) 사이에 배치될 수 있으며, 소음도입부재(130)를 통과한 소음원이 흡음공간(152) 측으로 직접 도입되는 것을 차단할 수 있다.
슬리브부재(155)는 소음도입부재(130)를 감싸는 형태로 배치될 수 있으며, 슬리브부재(155)는 배플부재(151)와 일체로 형성될 수 있으며, 배플부재(151)와 동일한 소재로 제작될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 이러한 슬리브부재(155)를 통하여 관부(10) 내부의 소음원은 배플부재(151)의 사이 공간인 흡음공간(152)으로 직접 도입되는 것이 소음저감부재(150)의 전방측 수용공간(115)으로 먼저 도입되고, 이후 배플부재(151)에 의해 형성된 흡음공간(152)으로 도입되는 진행 경로를 가진다.
따라서 슬리브부재(155)는 소음저감부재(150)가 설치되지 않고 점성유체(120)만이 채워진 수용공간(115)의 일부분으로 소음원을 먼저 도입하고, 이후 흡음공간(152)으로 소음원이 도입되도록 하여, 소음원의 진행 경로를 우회시킬 수 있으며, 이렇게 수용공간(115)에서 소음원의 진행 경로가 길어짐에 따라 흡음 성능을 높일 수 있다.
탄성부재(153)는 흡음공간(152)에 배치되는데, 흡음공간(152)으로 소음원이 도입됨에 따라 흡음공간(152)으로 출입하게 되는 점성유체(120)에 의하여 수축 및 팽창될 수 있다.
탄성부재(153)는 흡음공간(152)으로 출입하는 점성유체(120)를 대향하도록 칸막이부재(140)와 배플부재(151) 사이에 배치될 수 있다.
도 2의 표시번호 153a는 소음도입부재(130)가 관통 결합되는 결합구이다.
앞서 설명한 바와 같이 많은 양의 음파 에너지를 열 에너지로 변환하기 위해서는 흡음공간(152)으로 출입하는 점성유체(120)의 흐름을 극대화시킬 필요가 있다.
이를 위해서는 탄성부재(153)의 탄성계수가 점성유체(120)의 탄성계수 보다 매우 작은 값을 가지도록 설계함이 바람직하다.
탄성부재(153)의 탄성계수가 점성유체(120)의 탄성계수보다 매우 작으면, 점성유체(120)와 탄성부재(153)의 경계면 위치에서 점성유체(120)에 대한 저항력이 거의 발생하지 않기 때문에, 점성유체(120)의 압력 상태와 무관하게 점성유체(120)와 탄성부재(153)의 경계면 위치의 압력은 거의 제로에 가까워질 수 있다.
다시 도 4의 (a)를 참조하면 펄스 타입의 음파가 수용공간(115) 내부로 도입되면, 흡음공간(152)의 입구 영역인 제1 위치(P1)는 양의 압력 상태일 수 있다. 이때, 점성유체(120)와 탄성부재(153)의 경계면인 제2 위치(P2)의 압력은 거의 제로에 가까운 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 흡음공간(152)의 입구 영역과 내측 영역 간의 압력 차이로 인해, 점성유체(120)는 흡음공간(152)의 입구 영역에서 탄성부재(153)가 배치된 내측 영역으로 강한 유동이 발생된다.
또한 도 4의 (b)를 참조하면 펄스 타입의 음파가 수용공간(115) 내부로 도입되면, 흡음공간(152)의 입구 영역인 제1 위치(P1)는 음의 압력 상태일 수도 있다. 이때도 마찬가지 점성유체(120)와 탄성부재(153)의 경계면인 제2 위치(P2)의 압력은 거의 제로에 가까운 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 흡음공간(152)의 입구 영역과 내측 영역 간의 압력 차이로 인해, 점성유체(120)는 탄성부재(153)가 배치된 내측 영역에서 흡음공간(152)의 입구 영역으로 강한 유동이 발생된다.
따라서 펄스 타입의 음파가 수용공간(115) 내부로 도입됨에 따라, 배플부재(151)에 의하여 마련된 흡음공간(152) 상에서의 점성유체(120)는 흡음공간(152)의 입구 영역과 탄성부재(153)가 배치된 내측 영역 사이를 왕복하는 강한 유동 현상이 발생된다.
이러한 점성유체(120)의 강한 왕복 유동 현상은 흡음공간(152)을 공유하는 한 쌍의 배플부재(151)의 마찰면(151a)과의 강한 마찰을 유발하고, 결국 많은 양의 음파 에너지가 열 에너지로 변환되어 음파 에너지는 소진될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 탄성부재(153)로는 폴리에틸렌 폼(Polyethylene foam)이 이용될 수 있는데, 폴리에틸렌 폼의 체적 탄성계수는 239.9 kPa이고, 점성유체(120)인 글리세린의 체적 탄성계수는 4.35 MPa이다.
한편 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 소음기를 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 소음기 역시 일 실시예와 마찬가지로 확관부(100), 점성유체(120), 소음도입부재(130), 칸막이부재(140) 및 소음저감부재(150)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 유체 소음기는 칸막이부재(140)의 전방 일면 및 후방 타면에 소음저감부재(150)가 한 쌍으로 설치된 점에서 상술한 일 실시예와 차이점이 있다.
즉, 칸막이부재(140)를 통해 분할된 각 수용공간(115)으로 도입된 소음원은 전방측 소음저감부재(150)와 후방측 소음저감부재(150)에 각각 도입됨으로써, 보다 효과적인 흡음 성능을 보일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유체 소음기는, 소음원이 분산 도입되는 복수의 흡음공간(152,252)을 형성하는 배플부재(151,251)와, 흡음공간(152,252)내 압력 차를 극대화 하는 탄성부재(153,253)를 포함함으로써, 흡음공간(152,252)에서 점성유체(120)의 강한 유동을 구현하고, 이로부터 점성유체(120)의 점성 마찰에 의한 음파 에너지의 소진을 극대화시킬 수 있는 것이다.
또한 본 발명에 따른 유체 소음기는, 점성유체(120)와 접촉하는 배플부재(151)의 마찰면(151a)에 오목부와 볼록부가 반복되는 주름부를 형성함으로써, 점성유체(120)와의 접촉 유효 면적을 보다 확대할 수 있고, 이로부터 점성유체(120)의 점성 마찰을 보다 극대화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유체 소음기는, 내부에 별도의 흡음재를 추가하지 않고 수용공간(115)의 체적이 상대적으로 협소하더라도, 효과적인 흡음 성능을 만족할 수 있기 때문에, 보다 크기가 작고 콤팩트한 사이즈의 유체 소음기를 제작할 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 관부
110: 확관부
120: 점성유체
130: 소음도입부재
140: 칸막이부재
150: 소음저감부재
151: 배플부재
153: 탄성부재
155: 슬리브부재

Claims (8)

  1. 소음원을 포함한 유체가 유동하는 관부 상에 배치되며, 내측에 수용공간이 구비되는 확관부;
    상기 수용공간에 수용되는 점성유체;
    상기 수용공간이 밀폐되도록 상기 관부와 상기 확관부 사이에 배치되며, 상기 수용공간으로 소음원이 도입되도록 하는 소음도입부재;
    상기 수용공간에 배치되며, 유체의 유동 방향을 따라 상기 수용공간을 분할하는 하나 이상의 칸막이부재;
    상기 칸막이부재의 일면에 배치되며 상기 수용공간으로 도입되는 소음원이 분산 도입되는 복수의 흡음공간을 형성하는 배플부재; 및
    상기 칸막이부재와 상기 배플부재 사이에 배치되며, 상기 흡음공간으로 소음원이 도입됨에 따라 상기 흡음공간으로 출입하는 상기 점성유체에 의해 수축 및 팽창되는 탄성부재;를 포함하며,
    상기 점성유체와 상기 배플부재 사이의 마찰로 인하여 소음원이 열 에너지로 변환되면서 소진되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배플부재와 상기 소음도입부재 사이에 배치되며, 상기 소음도입부재를 통과한 소음원이 상기 흡음공간 측으로 직접 도입되는 것을 차단하는 슬리브부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브부재와 상기 배플부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배플부재는,
    상기 수용공간의 원주 방향을 따라 복수의 흡음공간이 형성되도록 상기 소음도입부재를 중심으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배플부재는,
    상기 수용공간의 반경 방향을 따라 복수의 흡음공간이 형성되도록 동심원을 유지하며 서로 다른 직경을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡음공간을 공유하는 한 쌍의 배플부재는 상기 점성유체와 접촉하는 마찰면을 각각 구비하고,
    상기 마찰면은, 상기 점성유체와 접촉 면적이 증대되도록 주름지게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마찰면은, 상기 흡음공간을 출입하는 소음원의 진행 방향을 따라 주름지게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배플부재 및 상기 탄성부재는,
    상기 칸막이부재의 전방 일면 및 후방 타면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 소음기.
KR1020190092892A 2019-07-31 2019-07-31 유체 소음기 KR102140002B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190092892A KR102140002B1 (ko) 2019-07-31 2019-07-31 유체 소음기
PCT/KR2020/007450 WO2021020719A1 (ko) 2019-07-31 2020-06-09 유체 소음기
US17/621,222 US20220349509A1 (en) 2019-07-31 2020-06-09 Fluid silencer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190092892A KR102140002B1 (ko) 2019-07-31 2019-07-31 유체 소음기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102140002B1 true KR102140002B1 (ko) 2020-08-03

Family

ID=72042733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190092892A KR102140002B1 (ko) 2019-07-31 2019-07-31 유체 소음기

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220349509A1 (ko)
KR (1) KR102140002B1 (ko)
WO (1) WO2021020719A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112037807A (zh) * 2020-08-24 2020-12-04 华帝股份有限公司 一种降噪结构、应用其的厨房电器及降噪控制方法
CN113124256A (zh) * 2021-04-09 2021-07-16 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种提高管道低频降噪声衬降噪效果的方法和声衬
KR102343412B1 (ko) * 2020-10-06 2021-12-24 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 머플러
WO2022092629A1 (ko) * 2020-10-28 2022-05-05 재단법인 파동에너지 극한제어연구단 스텔스 날개 구조의 메타 머플러
RU2789001C1 (ru) * 2022-05-16 2023-01-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) Стабилизатор давления

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114704703B (zh) * 2022-03-15 2023-10-13 中国船舶集团有限公司第七一一研究所 水管道消声装置、消声方法及船

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990035833A (ko) * 1995-07-31 1999-05-25 노르만 시이 린넬 기에르츠 제임스 알 가스 흐름을 위한 소음기
KR20100116395A (ko) * 2009-04-22 2010-11-01 대우조선해양 주식회사 배관설비의 소음저감장치
KR20160018303A (ko) 2014-08-08 2016-02-17 송상기 해수 유입 차단용 소음기
KR20170049098A (ko) * 2015-10-28 2017-05-10 대우조선해양 주식회사 복합형 유체음 저감 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1747876A (en) * 1929-01-31 1930-02-18 Ingersoll Rand Co Muffler
US2216653A (en) * 1939-07-27 1940-10-01 Harry R Levy Suction muffler
CH432147A (de) * 1965-07-29 1967-03-15 Gebauer & Cie Schalldämpfer für hydraulische Anlagen
US3776365A (en) * 1972-01-14 1973-12-04 Fluid Kinetics Corp Fluid blow-off silencer
US5145026A (en) * 1991-03-15 1992-09-08 Wilder Harvey H Water faucet silencer apparatus
IT1250979B (it) * 1991-06-19 1995-04-27 Galatron Srl Ammortizzatore acustico per impianti idrosanitari
JP2002266623A (ja) * 2001-03-09 2002-09-18 Futaba Industrial Co Ltd 内燃機関用消音器
DE10230044A1 (de) * 2002-07-04 2004-02-05 3W-Modellmotoren Gmbh Schalldämpfer
WO2016191780A1 (de) * 2015-05-29 2016-12-08 Henn Gmbh & Co Kg. Fahrzeugschalldämpfer
JP2019502892A (ja) * 2016-01-20 2019-01-31 エヌジーツー ディフェンス、エルエルシー 銃器サプレッサー

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990035833A (ko) * 1995-07-31 1999-05-25 노르만 시이 린넬 기에르츠 제임스 알 가스 흐름을 위한 소음기
KR20100116395A (ko) * 2009-04-22 2010-11-01 대우조선해양 주식회사 배관설비의 소음저감장치
KR20160018303A (ko) 2014-08-08 2016-02-17 송상기 해수 유입 차단용 소음기
KR20170049098A (ko) * 2015-10-28 2017-05-10 대우조선해양 주식회사 복합형 유체음 저감 장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112037807A (zh) * 2020-08-24 2020-12-04 华帝股份有限公司 一种降噪结构、应用其的厨房电器及降噪控制方法
KR102343412B1 (ko) * 2020-10-06 2021-12-24 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 머플러
WO2022092629A1 (ko) * 2020-10-28 2022-05-05 재단법인 파동에너지 극한제어연구단 스텔스 날개 구조의 메타 머플러
CN113124256A (zh) * 2021-04-09 2021-07-16 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种提高管道低频降噪声衬降噪效果的方法和声衬
RU2789001C1 (ru) * 2022-05-16 2023-01-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) Стабилизатор давления

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021020719A1 (ko) 2021-02-04
US20220349509A1 (en) 2022-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102140002B1 (ko) 유체 소음기
JP4511436B2 (ja) 反射板式消音管
US20070205044A1 (en) Silencer
US4371053A (en) Perforate tube muffler
JP5760071B2 (ja) 空気調和回路のための汎用減衰装置
US5152366A (en) Sound absorbing muffler
US4167987A (en) Multiple flow marine muffler constructed of resilient material
KR930016660A (ko) 압축기의 배출측 소음기
US6595319B1 (en) Muffler
US2202272A (en) Silencer
US2184891A (en) Silencer
US5677518A (en) Device for deadening sound in pipelines
CN112628516A (zh) 频率可调式水管路消声器
EP3850281B1 (en) Oil separator with integrated muffler
CN112648463A (zh) 可调频共振式水管路消声器
CN110701418A (zh) 一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器
KR100501449B1 (ko) 소음 감쇄 주파수 가변용 전치 소음 장치
KR20110032683A (ko) 제트소음 저감수단을 구비한 엔진 배기가스용 소음기
US3146851A (en) Sound attenuating gas conduit and resonators therefor
JP5079048B2 (ja) 内燃機関用消音器及び当該消音器を備えたマフラー
EP4279784A1 (en) Pipeline provided with silencing structure
KR20180053105A (ko) 차량의 배기계용 머플러 유닛
US11485510B2 (en) Double inlets exhaust system for unmanned aerial vehicle
JP4296107B2 (ja) 消音器
RU2101605C1 (ru) Глушитель шума

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant