KR102484677B1 - 연료전지 자동차용 소음기 - Google Patents

Abstract

연료전지 자동차용 소음기는 배기가스 인렛과 배기가스 아웃렛을 구비하는 하우징, 상기 하우징 내에 설치되며 상기 배기가스 인렛과 상기 배기가스 아웃렛을 연결하는 배기가스 유동 통로를 형성하는 배기 파이프, 그리고 상기 배기가스 유동 통로에 설치되며 배기가스가 통과할 수 있는 복수의 통공을 구비하는 멤브레인 부재를 포함한다. 상기 배기 파이프는 상기 멤브레인 부재에 의해 걸러진 상기 배기가스에 함유된 물을 배출하기 위한 물 배출 홀을 구비한다.

Description

연료전지 자동차용 소음기{Muffler for fuel cell vehicles}

본 발명은 연료전지 자동차의 배기 계통에 관한 것이고, 보다 상세하게는 연료전지 자동차의 배기가스에 함유된 물을 효과적으로 분리 배출할 수 있는 연료전지 자동차용 소음기에 관한 것이다.

연료전지는 연료인 수소와 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 장치이며, 연료전지를 동력원으로 사용하는 자동차는 통상 연료전지 자동차 또는 수소 자동차로 불린다.

연료전지 자동차에서 수소와 산소의 반응 결과물인 물, 미반응 수소 및 공기가 섞여 배기계로 배출된다. 배기가스에 다량의 물이 섞여 배출되는 경우 미관상 거부감을 야기할 수 있으므로, 배기가스에 함유된 물을 미리 분리하여 배출할 수 있는 방안이 필요하다.

공개특허공보 제10-2012-0082166호 (2012.07.23.) 공개특허공보 제10-2018-0069619호 (2018.06.25.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배기가스에 함유된 물을 분리 배출할 수 있도록 구성되는 연료전지 자동차의 소음기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 자동차용 소음기는 배기가스 인렛과 배기가스 아웃렛을 구비하는 하우징, 상기 하우징 내에 설치되며 상기 배기가스 인렛과 상기 배기가스 아웃렛을 연결하는 배기가스 유동 통로를 형성하는 배기 파이프, 그리고 상기 배기가스 유동 통로에 설치되며 배기가스가 통과할 수 있는 복수의 통공을 구비하는 멤브레인 부재를 포함한다. 상기 배기 파이프는 상기 멤브레인 부재에 의해 걸러진 상기 배기가스에 함유된 물을 배출하기 위한 물 배출 홀을 구비한다.

상기 물 배출 홀은 상기 멤브레인 부재보다 상기 배기가스의 흐름의 상류 측에 위치될 수 있다.

상기 하우징은 상기 물 배출 홀을 통해 배출된 물을 외부로 방출하기 위한 배수구를 구비할 수 있다.

상기 하우징과 상기 배기 파이프 사이에 흡음 공간이 형성되도록 상기 배기 파이프는 상기 하우징의 내주면에서 이격되도록 배치될 수 있고, 흡음재가 상기 흡음 공간의 적어도 일부에 채워질 수 있다.

상기 흡음재는 상기 배수구가 형성된 부분의 상부를 채우지 않는 상태로 상기 흡음 공간을 채우도록 구성될 수 있다.

상기 멤브레인 부재는 상측 부분이 상기 배기가스 인렛을 향해 기울어지도록 경사지게 배치될 수 있다.

상기 멤브레인 부재는 복수로 구비될 수 있고, 상기 복수의 멤브레인 부재는 상기 배기가스 유동 통로에 간격을 두고 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 배기가스가 통과하는 복수의 통공을 구비하는 멤브레인 부재를 배기가스 유동 통로에 설치하여 배기가스에서 물을 분리하고 분리된 물이 물 배출 홀을 통해 배출되도록 함으로써, 연료전지 자동차의 배기가스에 함유된 물을 효과적으로 분리하여 별도로 분리 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 자동차용 소음기의 개략적인 저면 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.

아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 자동차의 소음기의 개략적인 저면 사시도가 도시되어 있고, 도 2 및 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 자동차의 소음기의 단면도가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 연료전지 자동차용 소음기의 하우징(housing)(10)은 중공 구조를 가질 수 있으며 대략 원통 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은 서로 결합되는 제1 하우징(11)과 제2 하우징(12)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 하우징(11, 12)은 배기가스 인렛(13)과 배기가스 아웃렛(14)을 각각 구비할 수 있으며, 용접 등의 방법으로 서로 결합될 수 있다. 이때, 배기가스 인렛(13)과 배기가스 아웃렛(14)은 서로 마주하는 양 사이드에 배치될 수 있다. 예를 들어, 연료전지 스택에서 배출되는 배기가스가 배기가스 인렛(13)을 통해 소음기로 유입되고 소음기의 내부 공간을 통과한 후 배기가스 아웃렛(14)을 통해 배출될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 배기가스 인렛(13) 및 배기가스 아웃렛(14)에 각각 연통되는 배기 파이프(25)가 하우징(10) 내에 구비된다. 예를 들어, 제1 및 제2 하우징(11, 12)은 서로 마주하는 제1 및 제2 파이프(16, 17)를 각각 구비하며, 제1 및 제2 파이프(16, 17)가 서로 맞닿아 배기 파이프(25)를 형성한다. 제1 및 제2 파이프(16, 17)는 제1 및 제2 하우징(16, 17)의 일부로 형성될 수도 있고 별도의 부재로 형성된 후 제1 및 제2 하우징(11, 12)에 체결될 수도 있다. 배기 파이프(25)는 배기가스 인렛(13) 및 배기가스 아웃렛(14)과 각각 연통되는 배기가스 유동 통로(22)를 형성한다. 배기가스 인렛(13)을 통해 유입된 배기가스는 배기가스 유동 통로(22)를 통과하여 배기가스 아웃렛(14)에 도달한다.

배기 파이프(25)의 외주면과 하우징(10) 사이에 흡음 공간(20)이 형성되도록, 배기 파이프(25)는 제1 및 제2 하우징(11, 12)의 내주면에서 이격되도록 형성된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 흡음 공간(20)은 배기 파이프(25)를 둘러싸도록 형성되며, 흡음재(21)가 흡음 공간(20)에 적어도 부분적으로 채워진다. 도시의 편의를 위해, 도 2에는 흡음 공간(20)에 채워지는 흡음재(21)가 도시되지 않았다. 배기 파이프(25)를 둘러싸는 흡음재(21)에 의해 배기가스의 유동에 의해 발생하는 소음을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 흡음재(21)는 글라스 울(glass wool)과 같은 기존에 알려진 흡음재일 수 있다.

멤브레인 부재(31, 33)가 배기 파이프(25)의 배기가스 유동 통로(22)에 설치된다. 도 2 및 도 3에는 두 개의 멤브레인 부재(31, 33)가 배기가스의 흐름 방향을 따라 배치되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 멤브레인 부재의 개수는 하나일 수도 있고 세 개 이상일 수도 있다. 멤브레인 부재(31, 33)는 배기가스의 이동을 위한 다수의 통공(32, 34)을 각각 구비한다. 멤브레인 부재(31, 33)는 다수의 통공(32, 34)을 가지는 판형 부재로 형성될 수 있으며, 통공(32, 34)은 배기가스의 통과 시 물을 효과적으로 분리할 수 있도록 미세 통공으로 형성될 수 있다.

멤브레인 부재(31, 33)는 테두리가 배기 파이프(25)의 내주면에 밀착될 수 있도록 형성된다. 도 3에는 배기가스의 흐름이 실선 화살표도 도시되어 있다. 멤브레인 부재(31, 33)는 배기가스에 함유된 물을 걸러 별도로 배출시키는 기능을 한다. 배기가스에 섞여 있는 물과 수증기가 멤브레인 부재(31, 33)에 부딪혀 분리되며, 배기 파이프(25)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 멤브레인 부재(31, 33)에 맺혀 아래로 떨어진 물을 배출하기 위한 물 배출 홀(18, 19)을 구비한다. 물 배출 홀(18, 19)이 멤브레인 부재(31, 33)보다 배기가스의 흐름의 상류 측, 즉 도 3에서 좌측에 위치하도록 배기 파이프(25)의 바닥에 형성될 수 있다. 이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 멤브레인 부재(31, 33)는 상측 부분이 배기가스 인렛(13)을 향해 기울어지도록 배치될 수 있으며, 물 배출 홀(18, 19)은 기울어진 멤브레인 부재(31, 33)의 아래에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 의해 멤브레인 부재(31, 33)에 의해 걸러진 물은 물 배출 홀(18, 19)을 통해 배기 파이프(25)의 아래에 있는 공간으로 이동된다. 하우징(10)은 배기 파이프(25)에서 떨어진 물을 외부로 배출하기 위한 배수구(15)를 구비할 수 있다. 도 3에는 멤브레인 부재(31, 33)에 의해 배기가스에서 분리된 물의 흐름이 점선 화살표로 도시되어 있다. 이때, 흡음재(21)는 하우징(10)의 바닥면에 떨어진 물의 흐름을 방해하지 않도록 형성되는 것이 바람직하며, 이를 위해 흡음재(21)는 도 4에 도시된 바와 같이 배수구(15)가 형성된 부분의 상부에는 형성되지 않는다.

위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

10: 하우징
13: 배기가스 인렛
14: 배기가스 아웃렛
25: 배기 파이프
20: 흡음 공간
21: 흡음재
22: 배기가스 유동 통로
31, 33: 멤브레인 부재
32, 34: 통공
18, 19: 물 배출 홀
15: 배수구

Claims (7)

1. 배기가스 인렛과 배기가스 아웃렛을 구비하는 하우징,
   상기 하우징 내에 설치되며 상기 배기가스 인렛과 상기 배기가스 아웃렛을 연결하는 배기가스 유동 통로를 형성하는 배기 파이프, 그리고
   상기 배기가스 유동 통로에 설치되며 배기가스가 통과할 수 있는 복수의 통공을 구비하는 멤브레인 부재
   를 포함하고,
   상기 배기 파이프는 상기 멤브레인 부재에 의해 걸러진 상기 배기가스에 함유된 물을 배출하기 위한 물 배출 홀을 구비하고,
   상기 물 배출 홀은 상기 멤브레인 부재보다 상기 배기가스의 흐름의 상류 측에 위치되고,
   상기 하우징은 상기 물 배출 홀을 통해 배출된 물을 외부로 방출하기 위한 배수구를 구비하고,
   상기 하우징과 상기 배기 파이프 사이에 흡음 공간이 형성되도록 상기 배기 파이프는 상기 하우징의 내주면에서 이격되도록 배치되고,
   흡음재가 상기 흡음 공간의 적어도 일부에 채워지고,
   상기 흡음재는 상기 배수구가 형성된 부분의 상부를 채우지 않는 상태로 상기 흡음 공간을 채우도록 구성되는 연료전지 자동차용 소음기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 멤브레인 부재는 상측 부분이 상기 배기가스 인렛을 향해 기울어지도록 경사지게 배치되는 연료전지 자동차용 소음기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 멤브레인 부재는 복수로 구비되고,
   상기 복수의 멤브레인 부재는 상기 배기가스 유동 통로에 간격을 두고 배치되는
   연료전지 자동차용 소음기.

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