KR102633172B1 - 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기 - Google Patents

현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기는 입구와 출구가 마련된 원통형의 배기흡음본체, 배기흡음본체의 입구에 위치하는 스파크 어레스터, 배기흡음본체의 내부에 간격을 두고 위치하는 복수의 원통 흡음부, 및 복수의 원통 흡음부의 중앙부에 위치하는 코어 흡음부를 포함한다.

Description

현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기{BASALT SOUND ABSORBING MATERIAL APPLIED ECO-FRIENDLY HYBRID SILENCER CAPABLE OF REDUCING LOW FREQUENCY BAND FOR MARINE GENERATOR ENGINE}
본 발명은 선박 엔진용 소음기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박의 엔진에서 발생되는 저대역의 소음을 감소시키는 동시에 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 보다 강화시킨 선박 엔진용 저주파수 대역 저감이 가능한 친환경 하이브리드 소음기에 관한 것이다.
일반적으로, 중대형 선박용 엔진 등의 내연기관에서 배출되는 고온 고압의 배기가스가 그대로 배출되면 배기가스의 급격한 팽창에 의하여 폭발음이 발생된다.
이를 방지하기 위하여 엔진의 배기관에 소음기를 장착하며, 소음기 내부의 단면을 변화하여 엔진의 소음을 감쇄시키거나 소음기 내부에 흡음재를 구비하여 음향 에너지를 흡수 감쇄하게 된다.
배기가스는 배기관을 통해 배출되며, 배기관 내 배기가스의 규칙적 또는 불규칙적 유동으로 배기 소음이 함께 전달되는 문제가 발생할 수 있다. 특히 엔진과 연결된 배기관은 엔진 구동에 따라 발생하는 배기음의 주된 전달경로가 되며 선박처럼 용량이 큰 대형 엔진을 하나 또는 그 이상 사용하는 경우에는 배기관을 통한 배기 소음의 전파와 방사는 매우 큰 문제가 된다.
이로 인해 종래에는, 배기관 중간에 사일렌서(silencer)와 같은 소음 제거용 장비를 부가하여 사용하는 경우가 많았다. 사일렌서는 배기관 중간에 결합하여 사용하는 구조물로 확장된 관로와 같은 형태로 형성될 수 있으며 내부에는 흡음재 등이 설치될 수 있다.
그러나, 최근 보다 엄격한 소음 기준이 적용됨에 따라서 종래의 사일렌서와 같은 장비만으로는 이를 만족시키기 어렵게 되었다. 예를 들어 사일렌서를 사용하더라도 배기 소음 중 일부 대역만이 제거되어 문제가 될 수 있으며, 배기 소음의 제거 음역을 확대하고 제거효율을 증가시키려 하는 경우에는, 사일렌서의 체적이 커져 장치가 비대해지고 구조적으로 부적절한 문제 등이 발생할 수 있다.
특히, 저주파수 대역(72Hz~108Hz)의 엔진 배기 소음에 대해서는 적절한 해결책이 제시되지 못하고 있으며, 사용되는 흡음재의 폐기 처리 시에 환경 오염을 일으킬 수 있었다.
또한, 기존의 선박용 소음기는, 고온(300~400℃) 및 고속의 유체 흐름으로 인한 흡음재 열화 및 비산현상이 발생하여 소음기 사용수명이 단축되는 문제점이 있었다.
1. KR101301608B1 2. KR200443513Y1
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 저주파수 대역(72Hz~108Hz)에서 흡음률을 높이며, 흡음재의 폐기 시에 환경 오염을 방지하는 현무암 흡음재가 적용된 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 입구와 출구가 마련된 원통형의 배기흡음본체; 상기 배기흡음본체의 입구에 위치하는 스파크 어레스터; 상기 배기흡음본체의 내부에 간격을 두고 위치하는 복수의 원통 흡음부; 및 상기 복수의 원통 흡음부의 중앙부에 위치하는 코어 흡음부를 포함하며, 상기 원통 흡음부와 코어 흡음부는, 현무암 울, 및 상기 현무암 울에 적층된 현무암 직물과 실리카 직물 중 어느 하나를 포함하여 마련된 현무암 흡음재를 포함하며, 상기 원통 흡음부는, 외측에 위치하는 외측 타공판; 및 상기 외측 타공판의 내측에 위치하는 내측 타공판을 포함하며, 상기 외측 타공판과 내측 타공판 사이에 상기 현무암 흡음재가 위치하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 원통 흡음부는, 상기 배기흡음본체의 입구 측에 위치하는 제1 원통 흡음부; 상기 제2 원통 흡음부와 이격되어 위치하는 제2 원통 흡음부; 및 상기 제2 원통 흡음부와 이격되어 위치하는 제3 원통 흡음부를 포함하며, 상기 제1, 2 원통 흡음부는 상기 배기흡음본체의 중앙부를 기준으로 전방부에 위치하며, 상기 제3 원통 흡음부는 제1, 2 원통 흡음부의 합한 길이보다 길게 마련되어 상기 배기흡음본체의 중앙부를 기준으로 후방 단부까지 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 코어 흡음부는, 전면부와 후면부가 차단된 원통 파이프 형상으로서, 상기 복수의 원통 흡음부에 각각 대응하여 배치되며, 외부와 내부를 연결하는 복수의 공명 개구가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 코어 흡음부는, 외측에 위치하는 외측 코어관; 상기 외측 코어관의 내측에 위치하는 내측 코어관; 및 상기 외측 코어관의 양측 단부를 폐쇄하는 둥근 커버를 포함하며, 상기 외측 코어관과 내측 코어관은, 상기 복수의 공명 개구가 마련되며, 상기 내측 코어관에는 복수의 공명 개구에 대응하여 복수의 공명 격실을 마련하는 복수의 격벽이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 공명 격실은, 상기 제1 원통 흡음부에서 상기 제2 원통 흡음부 일부까지 마련되는 제1 공명 격실; 상기 제2 원통 흡음부에서 상기 제3 원통 흡음부 전까지 마련되는 제2 공명 격실; 및 상기 제3 원통 흡음부에 대응하는 마련되는 복수의 제3 공명 격실을 포함하며, 상기 제1 공명 격실, 제2 공명 격실, 및 제3 공명 격실은, 상기 배기흡음본체에서 배기 가스의 주류 유동 방향을 따라 더 짧게 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 코어 흡음부는, 상기 배기흡음본체를 따라 배치되되, 상기 복수의 원통 흡음부의 중앙 상부와 하부에 위치하며, 상기 현무암 흡음재를 구비한 복수의 코어 흡음판을 포함하며, 상기 복수의 코어 흡음판 사이의 양측에는 상기 복수의 원통 흡음부 측으로 연통하는 공명 개구가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 원통 흡음부는, 상기 배기흡음본체의 전방부에 위치하는 제1 원통 흡음부; 및 상기 제1 원통 흡음부와 이격되어 상기 배기흡음본체의 중앙부에서 후방부까지 위치하는 제2 원통 흡음부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 스파크 어레스터는, 상기 배기흡음본체의 입구에 대응하는 원통형의 어레스터 본체; 상기 어레스터 본체에 결합되어 상기 배기흡음본체의 입구 측으로 회류 유동을 형성하되, 복수의 회류 날개와 샤프트를 구비한 회류 유동부; 및 상기 어레스터 본체의 외주부에 결합되며, 상기 회류 유동부에 의해 회류되는 배기 가스의 배기 먼지가 저장되는 먼지 저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 현무암 흡음재는, 상기 현무암 울과 상기 현무암 직물 또는 실리카 직물을 결합하며, 상기 현무음 흡음재를 상기 배기흡음본체에 결합하는 세라믹 레신을 더 포함하되, 상기 현무암 울이 상기 현무암 직물 또는 실리카 직물보다 상기 배기흡음본체의 내측에 배치될 수 있다.
삭제
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 저주파수 대역(72Hz~108Hz)에서 흡음률을 높이며, 흡음재의 폐기 시에 환경 오염을 방지하는 장점을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기의 입체도이다.
도 2는 도 1의 배기흡음본체를 길이 방향으로 단면한 정면도이다.
도 3은 도 2의 스파크 어레스터의 사시도(a)와 좌측면도(b)이다.
도 4는 도 2의 회류 유동부의 회류 날개의 정면도(a)와 평면도(b) 및 샤프트의 정면도(c)이다.
도 5는 도 2의 원통 흡음부의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 현무암 흡음재가 적용된 선박 발전기엔진용 저주파수 대역 저감이 가능한 친환경 하이브리드형 소음기의 배기흡음본체를 길이 방향에 단면한 정면도이다.
도 7은 현무암 흡음재가 적용된 선박 발전기엔진용 저주파수 대역 저감이 가능한 친환경 하이브리드형 소음기의 배기흡음본체를 길이 방향에 단면한 우측면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기의 입체도이며, 도 2는 도 1의 배기흡음본체를 길이 방향으로 단면한 정면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기(100)는, 입구와 출구가 마련된 원통형의 배기흡음본체(101), 배기흡음본체(101)의 입구에 위치하는 스파크 어레스터(110, spark arrester), 배기흡음본체(101)의 내부에 간격을 두고 위치하는 복수의 원통 흡음부(130), 및 복수의 원통 흡음부(130)의 중앙부에 위치하는 코어 흡음부(150)를 포함한다.
배기흡음본체(101)는 선박 엔진의 배기 라인에 위치하며, 배기 가스가 입구로 유입되어 출구를 통과하도록 구성된 것으로서, 복수의 원통관체(120)를 결합하여 마련된다. 배기흡음본체(101)에서, 배기흡음본체(101)의 입구는 스파크 어레스터(110) 측에 위치하며, 회류유동부(120)가 형성되는 배기흡음본체(101)의 일단측에 대응되는 배기흡음본체(101)의 타단측에 배기흡음본체(101)의 출구가 위치하게 된다.
도 3은 도 2의 스파크 어레스터의 사시도(a)와 좌측면도(b)이며, 도 4는 도 2의 회류 유동부의 회류 날개의 정면도(a)와 평면도(b) 및 샤프트의 정면도(c)이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 스파크 어레스터(110)는, 배기흡음본체(101)의 입구에 대응하는 원통형의 어레스터 본체(111), 어레스터 본체(111)에 결합되어 배기흡음본체(101)의 입구 측으로 회류 유동을 형성하도록 복수의 회류 날개(121)와 샤프트(125)를 구비한 회류 유동부(120), 및 어레스터 본체(111)의 외주부에 결합되며 회류 유동부(120)에 의해 회류되는 배기 가스의 배기 먼지가 저장되는 먼지 저장부(128)를 포함할 수 있다.
이러한 스파크 어레스터(110)는 배기흡음본체(101)의 입구 측에 회류된 배기가스를 제공함으로써 복수의 복수의 원통 흡음부(130)와 코어 흡음부(150) 측으로 배기 가스가 고르게 통과하게 만들며, 배기가스로부터 원심력에 의해 배기 먼지를 걸러 내는 역할을 한다.
회류 날개(121)는 샤프트(125)에 결합되는 전방 날개(122)와 후방 날개(123)로 구분된다.
전방 날개(122)는 샤프트(125)의 중심 라인에 대응하여 일자로 배치되며, 후방 날개(123)는 샤프트(125)의 중심 라인에 대해 일정 각도 경사지게 배치된다.
즉, 전방 날개(122)는 샤프트(125)의 길이 방향을 따라 배치되어 반경 방향으로 결합되며, 후방 날개(123)는 전방 날개(122)에 대하 일정 각도 굴절 형성되어 샤프트(125)에 결합된다.
또한, 전방 날개(122)는 상부 양측이 직각을 이루고, 샤프트(125)에 결합되는 하부 전단부가 경사지며, 샤프트(125)의 외주면에 대응하여 후단부 측으로 가면서 전단부와 반대로 경사진 부정형 형상이다.
후방 날개(123)는 전단과 후단이 평행을 이루며, 전단이 후단보다 길게 형성된 사변형 형상으로서, 전단과 후단을 연결하는 상면부와 하면부가 반대로 만곡 경사진 형상이다.
샤프트(125)는 전방부가 원통 형상이며, 후방부가 원통 형상에서 점차 확장된 테이퍼진 콘 형상으로서, 전방 날개(122)와 후방 날개(123)의 하면부에 대응하는 외주면을 제공한다.
이러한 전방 날개(122)와 후방 날개(123)로 구성된 회류 날개(121)는 샤프트(125)에 결합되어 어레스터 본체(111)를 통과하는 배기 가스를 회류시킨다. 이때 배기 가스는 초속 30~40m/s 로서, 전방 날개(122)르 통과한 후, 후방 날개(123)의 경사 각도에 의해 유동 방향이 변화되면서 회류를 형성하게 된다.
전방 날개(122)는 후방 날개(123)보다 넓은 면적으로 마련되며 어레스터 본체(111)에서 날개 개수만큼 구획된 유동 통로를 제공하며, 후방 날개(123)는 전방 날개(122)에 대해 경사진 형상으로 배기 가스를 안내하여 전방 날개(122) 측부터 회류 작용이 일어나게 만든다.
도 5는 도 2의 원통 흡음부의 일부 단면도이다.
도 2와 도 5를 참조하면, 복수의 원통 흡음부(130)는, 외측에 위치하는 외측 타공판(135), 및 외측 타공판(135)의 내측에 위치하는 내측 타공판(136)을 포함하는 것으로서, 외측 타공판(135)과 내측 타공판(136) 사이에 현무암 흡음재(140)가 위치한다.
또한, 복수의 원통 흡음부(130)는, 배기흡음본체(101)의 입구 측에 위치하는 제1 원통 흡음부(131), 제2 원통 흡음부(132)와 이격되어 위치하는 제2 원통 흡음부(132), 및 제2 원통 흡음부(132)와 이격되어 위치하는 제3 원통 흡음부(133)를 포함한다.
제1, 2 원통 흡음부(130)는 배기흡음본체(101)의 중앙부를 기준으로 전방부에 위치하며, 제3 원통 흡음부(133)는 제1, 2 원통 흡음부(131, 132)의 합한 길이보다 길게 마련되어 배기흡음본체(101)의 중앙부를 기준으로 후방 단부까지 위치할 수 있다.
이러한 복수의 원통 흡음부(130)의 배치 구조와 길이는, 배기흡음본체(101)의 입구에서 출구까지 배기 압력의 구배에 대응하는 배기 흡음 구조를 제공하게 된다.
배기흡음본체(101)의 입구와 중앙부 사이에서는 배기 가스의 압력이 크므로, 상호 이격되어 배치된 제1, 2 원통 흡음부(131, 132)가 배기흡음본체(101)의 내벽으로 전달되는 배기 소음을 줄이게 된다.
배기흡음본체(101)의 중앙부와 출구 사이에서는, 배기 가스의 압력이 줄어든 상태이므로, 일체로 길게 배치된 제3 원통 흡음부(133)가 배기흡음본체(101)의 내벽으로 전달되는 배기 소음을 줄이게 된다.
제1 내지 3 원통 흡음부(131, 132, 133)는 배기흡음본체(101)의 내주면에 대해 이격되어 환형 브라켓(146)에 의해 일측이 막힌 환형 공간을 만든다. 배기 가스는 환형 공간을 채운 후 환형 공간에 일정 압력을 만들며, 복수의 원통 흡음부(130)의 내부 공간을 통과하게 되므로, 각각의 원통 흡음부(130) 측에서 환형 공간 측으로 전달되는 배기 가스의 방사 소음은 각각의 원통 흡음부(130)의 현무암 흡음재(140)와 배기 압력으로 환형 공간을 채운 배기 가스에 의해 이중으로 감쇄될 수 있다.
복수의 원통 흡음부(130)는 외측 타공판(135)과 내측 타공판(136) 사이에 현무암 흡음재(140)가 구비된 것으로서, 외측 타공 구멍들과 내측 타공 구멍들을 통해 전달되는 배기 가스의 충격과 운동량을 충분히 흡수하면서 섭씨 300도 ~ 800 도 사이의 배기 가스의 고열에 견딜 수 있는 흡음 구조를 제공한다.
이처럼 원통 흡음부(130)는, 배기 소음을 줄이기 위한 흡음재로서, 주로 현무암을 사용하여 만든 현무암 흡음재(140)를 구비하고 있다.
현무암 흡음재(140)는, 가장 내측에 현무암 울(141), 및 현무암 울(141)의 외측에 적층된 현무암 직물(142)과 실리카 직물 중 어느 하나를 포함한다. 실리카 직물은 현무암 직물(142)를 대체하여 사용될 수 있다.
현무암 흡음재(140)는, 현무암 울(141)과 현무암 직물(142) 또는 실리카 직물을 결합하며, 현무암 흡음재(140)를 배기흡음본체(101)에 결합하는 세라믹 레신(143)을 더 포함하며, 현무암 울(141)이 현무암 직물(142) 또는 실리카 직물보다 배기흡음본체(101)의 내측에 배치될 수 있다.
이러한 현무암 흡음재(140)는, 현무암 울(141)이 현무암 직물(142)이나 실리카 직물보다 세 배 이상 두껍게 배치된 구조로서, 기존의 무기 계열인 미네랄 울, 글라스 울, 또는 유기 계열의 폴리에스테르 울보다 내열성이 우수하여 고열에서 흡음 성능이 저하되지 않으며, 자연적인 폐기 처리가 가능하여 친환경적이다.
현무암 울(141)과 현무암 직물(142) 또는 실리카 직물은 세라믹 레신(143)으로 결합되어 적층될 수 있으며, 적층된 상태에서 세라믹 레신(143)을 사용하여 원통 흡음부(130)의 외측 타공판(135)에 결합될 수 있다.
한편, 원통 흡음부(130)는 배기흡음본체(101)의 내벽부에 판상 브라켓(145)과 환형 브라켓(146)으로 결합된다.
판상 브라켓(145)은 원통 흡음부(130)의 전방부에 반경 방향으로 배치된 배플 형상이며, 판상 브라켓(145)은 원통 흡음부(130)의 후면부에 반경 방향으로 배치된 도넛 형상이다.
판상 브라켓(145)은 배기흡음본체(101)의 내벽부에 직각으로 배치되며, 배기흡음본체(101)의 중심 라인에 대응하는 평판 형상으로 배치되며, 환형 브라켓(146)은 배기흡음본체(101)의 내벽부에 직각으로 배치되며, 배기흡음본체(101)의 중심 라인에 직각으로 교차하게 배치된다.
이에 따라 판상 브라켓(145)은 원통 흡음부(130)의 외주면 상에서 배기 가스에 저항하지 않는 형상으로 배치되며, 환형 브라켓(146)은 원통 흡음부(130)의 외주면 상에서 배기 가스를 가로 막는 배치를 만든다.
배기 가스는 판상 브라켓(145)을 지나 환형 브라켓(146) 측으로 유동된 후, 환형 브라켓(146)으로 차단되므로, 복수의 원통 흡음부(130)의 각각의 내부 공간을 통과하게 된다.
복수의 원통 흡음부(130)의 중심 라인에는, 복수의 원통 흡음부(130)의 중앙부에서 배기 가스의 소음을 흡수하는 코어 흡음부(150)가 배치된다.
코어 흡음부(150)는, 전면부와 후면부가 차단된 원통 파이프 형상으로서, 복수의 원통 흡음부(130)에 각각 대응하여 배치되며, 외부와 내부를 연결하는 복수의 공명 개구(155)가 마련될 수 있다.
이러한 코어 흡음부(150)는, 외측에 위치하는 외측 코어관(151), 외측 코어관(151)의 내측에 위치하는 내측 코어관(152), 및 외측 코어관(151)의 양측 단부를 폐쇄하는 둥근 커버(153)를 포함한다.
외측 코어관(151)과 내측 코어관(152)은, 복수의 공명 개구(155)가 마련되며, 내측 코어관(152)에는 복수의 공명 개구(155)에 대응하여 복수의 공명 격실(161, 162, 163)을 마련하는 원판 형상인 복수의 격벽(156)이 구비될 수 있다.
외측 코어관(151)과 내측 코어관(152)은 배기 가스의 흡음을 위한 타공 구멍들이 형성된다. 또한, 외측 코어관(151)과 내측 코어관(152) 사이에는 도 5와 같은 원통 흡음부(130)에 배치되는 것으로서, 현무암 울(141), 및 현무암 울(141)에 적층된 현무암 직물(142)과 실리카 직물 중 어느 하나를 포함하여 마련된 현무암 흡음재(140)가 구비된다.
코어 흡음부(150)는 전단부와 후단부에 배치되는 코어 브라켓(158)에 의해 배기흡음본체(101)와 원통 흡음부(130)에 결합되어 위치 고정된다.
복수의 공명 격실(161, 162, 163)은, 제1 원통 흡음부(131)에서 제2 원통 흡음부(132) 일부까지 마련되는 제1 공명 격실(161), 제2 원통 흡음부(132)에서 제3 원통 흡음부(133) 전까지 마련되는 제2 공명 격실(162), 및 제3 원통 흡음부(133)에 대응하는 마련되는 복수의 제3 공명 격실(163)을 포함한다.
제1 공명 격실(161), 제2 공명 격실(162), 및 복수의 제3 공명 격실(163)은, 배기흡음본체(101)에서 중앙부를 통과하는 배기 가스의 주류 유동 방향을 따라 점차 더 짧게 마련된다. 이러한 제1 내지 3 공명 격실(161, 162, 163)은 배기흡음본체(101)의 전방부에서 후방부로 갈수록 작아지는 압력 구배에 대응한 배치 길이 구조로써 배기흡음본체(101)의 중앙부를 통과하는 배기 가스의 배기 소음을 줄이게 된다.
코어 흡음부(150)는 복수의 원통 흡음부(130)에 대응하여 배치되는 공명 개구(155)를 갖고 있으며 전후가 둥근 커버(153)로 막힌 것으로서, 복수의 원통 흡음부(130) 내부로 유입되는 배기 가스의 충격과 운동량이 코어 흡음부(150)에 마련된 현무암 흡음재(140)와 공명 개구(155)에 의해 감쇄될 수 있는 구조를 제공한다.
복수의 원통 흡음부(130)의 각각의 후단부에는 환형 브라켓(146)이 배치되어 있으므로, 배기 가스는 복수의 원통 흡음부(130)의 내부를 통과하면서 코어 흡음부(150)를 통과하게 된다.
제1 공명 격실(161)은 제1 원통 흡음부(131)에 대응하며, 제2 공명 격실(162)은 제2 원통 흡음부(132)에 대응하며, 복수의 제3 공명 격실(163)은 제3 원통 흡음부(133)에 대응하여 배치된다.
이러한 코어 흡음부(150)는 배기흡음본체(101)의 중앙부 측으로 가해지는 배기가스의 유체 진동 출입을 공명 개구(155)로 허용하면서 현무암 흡음재(140)에 의해 배기 가스의 충격 및 운동량을 흡수하여 소음을 줄이며, 배기 가스에 발생되는 저주파 진동에 공명하여 저주파 소음을 충분히 방지하는 역할을 하게 된다.
상기와 같은 본 실시 예에 따르면, 저주파수 대역(72Hz~108Hz)의 10dB 저감 및 방사소음 35dB 저감이 가능하게 된다.
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도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기의 배기흡음본체를 길이 방향에 단면한 정면도이고, 도 7은 현무암 흡음재가 적용된 선박 발전기엔진용 저주파수 대역 저감이 가능한 친환경 하이브리드형 소음기의 배기흡음본체를 길이 방향에 단면한 우측면도이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기는, 배기흡음본체(201), 스파크 어레스터(210) 및 현무암 흡음재(240)를 전술한 실시 예와 동일하게 구비하며, 복수의 원통 흡음부(230)가 배기흡음본체(201)의 전방부에 위치하는 제1 원통 흡음부(231), 및 제1 원통 흡음부(231)와 이격되어 배기흡음본체(201)의 중앙부에서 후방부까지 위치하는 제2 원통 흡음부(232)를 포함할 수 있다.
복수의 원통 흡음부(230)는 전술한 원통 흡음부(130)와 동일한 구조이며, 배기흡음본체(201)의 내부에서 배치 길이와 간격만 다르므로, 타공판과 현무암 흡음재(240)에 대한 세부적인 적층 구조의 설명은 생략한다.
또한, 코어 흡음부(250)는, 배기흡음본체(201)를 따라 배치되되, 복수의 원통 흡음부(230)의 중앙 상부와 하부에 위치하며, 현무암 흡음재(240)를 구비한 복수의 코어 흡음판(251)을 포함할 수 있다.
이러한 코어 흡음부(250)는 전술한 코어 흡음부(150)와 동일한 타공판과 현무암 흡음재(240) 구조이며, 배기흡음본체(201)의 내부에서 배치 구조와 형상만 다르므로, 타공판과 현무암 흡음재(240)의 세부적인 적층 구조의 설명은 생략한다.
다른 실시예 따른 배기흡음본체(201)의 내부에서 흡음 구조는, 제1 원통 흡음부(231)와 제2 원통 흡음부(232)의 중앙부에 상호 이격된 복수의 코어 흡음판(251)이 배치된 구조로서, 복수의 코어 흡음판(251) 사이의 양측에 복수의 원통 흡음부(230) 측으로 연통하는 공명 개구(255)가 마련될 수 있다.
이러한 다른 실시예에 따르면, 배기흡음본체(201)의 제1 원통 흡음부(231)와 제2 원통 흡음부(232)는 배기흡음본체(201) 측으로 전달되는 소음을 차단 및 흡수하며, 배기흡음본체(201)의 중앙부로 전달되는 소음을 코어 흡음부(250)로 흡음하게 된다.
코어 흡음부(250)는 제1 원통 흡음부(231)와 제2 원통 흡음부(232)의 내부로 배기 가스가 통과할 수 있는 유동 구조가 배기흡음본체(201)에 마련됨으로써 배기흡음본체(201)의 중앙부 측으로 가해지는 배기가스의 진동을 만드는 배기가스의 출입을 공명 개구(255)로 허용하며, 현무암 흡음재(140)에 의해 소음 압력을 감소시키게 된다.
한편, 제1 원통 흡음부(231)와 제2 원통 흡음부(232) 사이에는 환형 격벽(258)이 배치된다.
이러한 환형 격벽(258)은 제1 원통 흡음부(231)와 제2 원통 흡음부(232) 사이에 유체 저항을 제공하여 배기 압력을 감소시키고, 배기 가스가 압력이 감소되어 제1 원통 흡음부(231)에서 제2 원통 흡음부(232) 측으로 원활하게 진입되여 소음 진동이 감소되게 만든다.
상기와 같은 실시 예들에 따르면, 기존 미네랄 울이나 글라스 울이 사용될 때 내열성이 약하여 비산되는 문제가 있었으나, 현무암 울과 현무암 직물이 적용됨으로써 내열성이 강화되고 비산이 방지되어 사용 수명이 늘어나고 친환경적인 처리가 가능하며, 기존 소음기에서 문제되는 저주파수 대역에서의 소음 저감이 해결된다.
즉, 기존 흡음재 구성 미네랄 울(Mineral Wool) 흡음재는, 고속의 유속 및 고열로 인한 외부 비산으로 공기질, 대기환경 오염 등 심각한 환경문제를 유발하고 있으나, 현무암 섬유는 미네랄 울보다 내열성이 월등하여 수명이 2배 이상 길며, 소각 온도에 녹지 않고, 재로 남아 자연으로 돌아가므로 자연친화, 즉 친환경적인 처리가 이루어질 수 있다.
예를 들어, 배기구 환경 온도인 400 ~ 500℃에서 미네랄 울은, 장기간 고온에서 열간 수축 현상이 발생되며, 445.3℃에서 녹게 되며, 유리직물은 856.9℃에서 녹으나, 현무암 직물은 957.7℃에서 녹지 않고, 현무암 울 또한 927.5℃에서 녹지 않는다.
이와 같이 본 실시 예 들은, 현무암 울과 현무암 직물이 적용됨으로써 기존의 유리섬유 및 미네랄 울 흡음재에 발생되는 열화 및 비산 현상으로 내구성 저하 및 흡음 기능 상실되는 문제가 해결된다.
더욱이, 본 실시 예들에 따르면, 불연성(FTP Code Part 1) 기준과, 연기 및 독성(Smoke, Toxicity: FTP Code Part 2) 기준을 만족하게 되며, 흡음률(관내법, KS F 2814-2) 0.45 이상이 되며, 흡음률(잔향실법, KS F 2805) 0.70 이상이 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 소음기 101: 배기흡음본체
102: 원통관체 110: 스파크 어레스터
111: 어레스터 본체 120: 회류 유동부
121: 복수의 회류 날개 122: 전방 날개
123: 후방 날개 125: 샤프트
128: 먼지 저장부 130: 복수의 원통 흡음부
131: 제1 원통 흡음부 132: 제2 원통 흡음부
133: 제3 원통 흡음부 135: 외측 타공판
136: 내측 타공판 140: 현무암 흡음재
141: 현무암 울 142: 현무암 직물
143: 세라믹 레신 145: 판상 브라켓
146: 환형 브라켓 150: 코어 흡음부
151: 외측 코어관 152: 내측 코어관
153: 둥근 커버 155: 공명 개구
156: 격벽 158: 코어 브라켓
161: 제1 공명 격실
162: 제2 공명 격실 163: 제3 공명 격실
201: 배기흡음본체 210: 스파크 어레스터
230: 원통 흡음부
231: 제1 원통 흡음부 232: 제2 원통 흡음부
240: 현무암 흡음재 250: 코어 흡음부
251: 코어 흡음판 255: 공명 개구

Claims (10)

  1. 입구와 출구가 마련된 원통형의 배기흡음본체;
    상기 배기흡음본체의 입구에 위치하는 스파크 어레스터;
    상기 배기흡음본체의 내부에 간격을 두고 위치하는 복수의 원통 흡음부; 및
    상기 복수의 원통 흡음부의 중앙부에 위치하는 코어 흡음부를 포함하며,
    상기 원통 흡음부와 코어 흡음부는, 현무암 울, 및 상기 현무암 울에 적층된 현무암 직물과 실리카 직물 중 어느 하나를 포함하여 마련된 현무암 흡음재를 포함하며,
    상기 원통 흡음부는,
    외측에 위치하는 외측 타공판; 및
    상기 외측 타공판의 내측에 위치하는 내측 타공판을 포함하며,
    상기 외측 타공판과 내측 타공판 사이에 상기 현무암 흡음재가 위치하고,
    상기 복수의 원통 흡음부는,
    상기 배기흡음본체의 입구 측에 위치하는 제1 원통 흡음부;
    상기 제1 원통 흡음부와 이격되어 위치하는 제2 원통 흡음부; 및
    상기 제2 원통 흡음부와 이격되어 위치하는 제3 원통 흡음부를 포함하며,
    상기 제1, 2 원통 흡음부는 상기 배기흡음본체의 중앙부를 기준으로 전방부에 위치하며,
    상기 제3 원통 흡음부는 제1, 2 원통 흡음부의 합한 길이보다 길게 마련되어 상기 배기흡음본체의 중앙부를 기준으로 후방 단부까지 위치하는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어 흡음부는, 전면부와 후면부가 차단된 원통 파이프 형상으로서,
    상기 복수의 원통 흡음부에 각각 대응하여 배치되며, 외부와 내부를 연결하는 복수의 공명 개구가 마련된 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 코어 흡음부는,
    외측에 위치하는 외측 코어관;
    상기 외측 코어관의 내측에 위치하는 내측 코어관; 및
    상기 외측 코어관의 양측 단부를 폐쇄하는 둥근 커버를 포함하며,
    상기 외측 코어관과 내측 코어관은, 상기 복수의 공명 개구가 마련되며,
    상기 내측 코어관에는 복수의 공명 개구에 대응하여 복수의 공명 격실을 마련하는 복수의 격벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 공명 격실은,
    상기 제1 원통 흡음부에서 상기 제2 원통 흡음부 일부까지 마련되는 제1 공명 격실;
    상기 제2 원통 흡음부에서 상기 제3 원통 흡음부 전까지 마련되는 제2 공명 격실; 및
    상기 제3 원통 흡음부에 대응하는 마련되는 복수의 제3 공명 격실을 포함하며,
    상기 제1 공명 격실, 제2 공명 격실, 및 제3 공명 격실은, 상기 배기흡음본체에서 배기 가스의 주류 유동 방향을 따라 더 짧게 마련되는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어 흡음부는, 상기 배기흡음본체를 따라 배치되되, 상기 복수의 원통 흡음부의 중앙 상부와 하부에 위치하며, 상기 현무암 흡음재를 구비한 복수의 코어 흡음판을 포함하며,
    상기 복수의 코어 흡음판 사이의 양측에는 상기 복수의 원통 흡음부 측으로 연통하는 공명 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 원통 흡음부는,
    상기 배기흡음본체의 전방부에 위치하는 제1 원통 흡음부; 및
    상기 제1 원통 흡음부와 이격되어 상기 배기흡음본체의 중앙부에서 후방부까지 위치하는 제2 원통 흡음부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스파크 어레스터는,
    상기 배기흡음본체의 입구에 대응하는 원통형의 어레스터 본체;
    상기 어레스터 본체에 결합되어 상기 배기흡음본체의 입구 측으로 회류 유동을 형성하되, 복수의 회류 날개와 샤프트를 구비한 회류 유동부; 및
    상기 어레스터 본체의 외주부에 결합되며, 상기 회류 유동부에 의해 회류되는 배기 가스의 배기 먼지가 저장되는 먼지 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 현무암 흡음재는,
    상기 현무암 울과 상기 현무암 직물 또는 실리카 직물을 결합하며, 상기 현무암 흡음재를 상기 배기흡음본체에 결합하는 세라믹 레신을 더 포함하되,
    상기 현무암 울이 상기 현무암 직물 또는 실리카 직물보다 상기 배기흡음본체의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 현무암 흡음재 적용으로 내열성을 강화하고 저주파수 대역 소음 저감이 가능한 선박 엔진용 친환경 하이브리드 소음기.
  10. 삭제
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