KR19990037427U - 소음기 - Google Patents

Abstract

목적: 본 고안은 디퓨저의 유체가 확장실 내에서 효과적으로 분출 및 확산되게 하는 구조를 갖는 소음기를 제공하고자 한다.

구성: 전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 내부에 확장실을 갖는 통형 바디와, 유입구로 유입된 유체를 상기 확장실로 분출하는 다수의 분출구를 구비한 디퓨저와, 상기 디퓨저를 통해 확장실로 확산된 유체를 대기로 배출하는 다수개의 배출구를 구비하는 소음기에 있어서, 상기 디퓨저는 초입부나 후단부보다 중반부의 공극률이 가장 크게 형성된 구조이다. 아울러, 본 고안은 전술한 바에 부가하여, 상기 디퓨저의 분출구를 통해 확장실로 분출된 유체가 충돌하게 되는 위치의 소음기 내벽에는 소정의 각도로 경사면을 형성하여서, 유체가 확장실 내에서 고루 분산되게 한다. 상기 디퓨저의 공극률은 위치별 분출구 간의 피치를 다르게 하거나, 위치별 분출구의 직경을 다르게 하여 조절한다.

효과: 디퓨저의 공극률 조절과 소음기 내벽의 구조를 개선함으로써, 소음기 내벽의 유체 충돌음을 실질적으로 감쇄시키고, 또한 확장실 내에서 유체가 고루 분포되어 소음기 내벽에 근접한 배출구로 편중하지 않고 여러 배출구를 통해 균등 분포로 배출되므로, 감음 효율이 상승된다.

Description

소음기

본 고안은 디퓨저의 유체를 확장실 내에서 효과적으로 분출 및 확산시킴으로써 감음 효율을 상승시킬 수 있도록 한 소음기에 관한 것으로, 특히 산업용 보일러에서 방출되는 고압의 증기나 중대형 선박용 엔진에서 방출되는 배기가스 등, 유속이 매우 빠른 유체를 대기로 배출하는 장치에 유용하게 활용될 소음기에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 보일러나 중대형 선박용 엔진 등의 기관에서 배출된 고온 고압의 유체가 대기 중에 그대로 방출되면, 유체의 급격한 팽창 때문에 폭발음이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위해 흡음재를 사용하거나 유체를 작은 분출구(空隙)를 통해 분출시킴으로써 압력과 온도를 저하시켜 에너지를 흡수하고, 또한 유체의 통로를 분기시켜 길이가 다른 2개의 통로를 지나 음파를 간섭되도록 하는 등, 배출음의 감쇄를 위한 여러 가지 방법이 구현되고 있다.

도 4 는 전술한 배출음 감쇄를 위해 산업용 보일러나 중대형 선박용 엔진 등에 사용되는 종래의 소음기 구조를 보인 것으로, 이를 참조하면 소음기는 내부에 확장실(140)을 갖는 실린더형 혹은 사각통형 바디와, 기관으로부터 밸브수단(123)을 갖춘 유입구(121)를 통해 유입된 가스나 증기 등의 유체를 상기 확장실(140)로 분출하도록 측면에 다수의 분출구(135)가 형성된 실린더형 디퓨저(130)와, 상기 소음기의 확장실(140)의 후반부 공간을 다단으로 구획하며 다공판으로 형성된 격벽(160)과, 상기 격벽(160)들의 사이마다 형성되어 확장실(140)의 유체를 다시 분산하여 배출하는 배출구(163)로 구성된다. 종래의 소음기는 이러한 구조로 이루어짐에 따라 기관에서 배출된 유체를 디퓨저(130)의 분출구(135)를 통해 소음기의 확장실(140)에서 분산시킴으로써 유체의 압력과 온도를 저하시켜 에너지를 흡수하고 아울러 다공판상으로 된 격벽(160)이 흡음의 기능을 부가하게 됨으로써 소음기의 배출구(163)를 통해 방출되는 배출음을 감쇄시킬 수 있도록 한다.

그런데, 전술한 종래의 소음기는 상기 디퓨저(130)에 다수 형성된 분출구(135)가 일정한 공극률(空隙率)을 갖도록 형성되었기 때문에, 기관으로부터 유입된 유체가 디퓨저(130)의 분출구(135)들을 통해 분출됨에 있어서, 그 분출 유량이 분출구(135)마다 균등하지 않고 디퓨저(130)의 후단부(130a)에 위치한 분출구(135)로 편중되고, 이에 따라 디퓨저 후단부(130a)의 분출구(135)를 통해 편중 분출된 유체가 소음기 내벽(150)과의 강하게 충돌하여 큰 충돌음을 발생시키게 된다.

더욱이, 종래의 소음기는 전술한 바와같이 디퓨저(130)의 분출 유체가 충돌되는 소음기 내벽(150)이 디퓨저(130)의 측면에 위치한 분출구(135)의 유체 분출방향과 직각으로 대면하도록 형성되었으므로 상기 소음기 내벽(150)에서의 유체 충돌음을 더욱 크게 한다는 문제점이 있었다.

또, 종래의 소음기는 분출 유체가 디퓨저(130)에서 분사되는 압력에 의해서 확장실(140) 내에서 유동이 균일하지 못하고 확장실(140) 벽면주위를 따라 흐르게 되므로 모든 배출구(163)에 고루 배출되지 않게 되어 외부 배출음의 감음 효율을 더욱 저하시키게 된다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은 디퓨저를 통해 확장실로 분출되는 유체가 분출구의 위치에 무관하게 균등 속도로 분출될 수 있도록 하고, 아울러 이 분출된 유체가 충돌하게 되는 소음기 내벽의 구조도 개선하여 유체 충돌로 인한 충격음을 감쇄시키는 동시에 확장실 내에서 유체가 고르게 분포되어 모든 배출구를 통해 균등 배출되게 함으로써 소음기의 감음 효율을 향상시킴에 그 목적을 둔다.

도 1 은 본 고안의 실시예에 의한 소음기의 구조도

도 2 는 본 고안의 소음기를 구현하는 디퓨저의 다른 실시예를 보인 구조도

도 3a 및 도 3b 는 각각 종래의 소음기와 본 고안의 소음기의 플로우 개념도

도 4 는 종래의 소음기의 구조도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21-유입구 23-밸브수단

30-디퓨저 35-분출구

40-확장실 50-소음기 내벽

53-경사면 60-격벽

63-배출구

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 내부에 확장실을 갖는 통형 바디와, 유입구로 유입된 유체를 상기 확장실로 분출하는 다수의 분출구를 구비한 디퓨저와, 상기 디퓨저를 통해 확장실로 확산된 유체를 대기로 배출하는 다수개의 배출구를 구비하는 소음기에 있어서, 상기 디퓨저는 초입부나 후단부보다 중반부의 공극률이 가장 크게 형성된 구조이다.

아울러, 본 고안은 전술한 바에 부가하여, 상기 디퓨저의 분출구를 통해 확장실로 분출된 유체가 충돌하게 되는 위치의 소음기 내벽에는 소정의 각도로 경사면을 형성하여서, 유체가 확장실 내에서 고루 분산되게 한다.

여기에서, 상기 디퓨저의 공극률은 위치별 분출구 간의 피치를 다르게 하거나, 위치별 분출구의 직경을 다르게 하여 조절한다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

본 고안의 소음기의 구조를 보인 도 1 을 참조하면, 본 고안의 소음기는 실린더형 혹은 사각통형의 금속재 바디로 이루어지는 동시에 내부 중공상태를 이룬 확장실(40)이 형성되고, 선단부에 밸브수단(23)을 갖춘 유입구(21)가 형성되어 기관의 배출구(63)와 배관을 통해 연결할 수 있도록 한 구조로 되며, 상기 유입구(21)를 통해 유입된 가스나 증기 등의 유체를 상기 확장실(40)로 분출하도록 다수의 분출구(35)가 측면에 형성된 실린더형 디퓨저(30)를 구비한다.

상기 소음기 내벽(50)과 상기 디퓨저(30)의 분출구(35)는 종래의 소음기 설명에서 언급한 바와같이 감음효율에 지대한 영향을 주는 부분으로, 본 고안은 상기 디퓨저(30)에 다수의 분출구(35)를 형성함에 있어서 초입부나 후단부(30a)보다 중반부의 공극률이 가장 크게 형성되도록 분출구(35)를 천공함으로써 디퓨저(30)에서 분출되는 유체의 속도 분포가 전체적으로 균등하게 되도록 한다. 여기에서, 상기 공극률(porosity)은 분출구(35)의 용량을 Vp, 디퓨저(30) 전체 용적을 V라 할 때 Vp/V×100%로 표시할 수 있다.

또, 상기 소음기 내벽(50)에는 유체가 충돌되는 위치에 소정의 각도로 경사면(53)을 형성함으로써 디퓨저(30)에서 분출된 유체의 충격력을 감쇄되게 한다. 즉, 유체의 진출방향에 대해 소음기 내벽(50)이 비스듬한 위치를 이루게 하여 종래의 소음기에서와 같이 직각 대면일 때에 비해 반사력을 높임으로써 상대적으로 충격력을 감쇄시키게 되는 것이다.

여기에서, 상기 확장실(40)의 외벽은 다공형이되, 상기 경사면(53)은 다공형이 아닌 평판으로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 고안의 소음기는 상기 확장실(40)의 후반부 공간을 다단으로 구획하며 다공판으로 형성된 격벽(60)과, 상기 격벽(60)들의 사이마다 형성되어 확장실(40)의 유체를 다시 분할하여 배출하는 배출구(63)가 구비되어, 확장실(40) 내의 유체를 고루 분출함으로써 배출음을 더욱 감쇄시킬 수 있도록 한다.

여기에서, 상기 격벽(60)은 다수개의 별체이고 그 틈새를 배출구(63)로 형성한 것으로 설명하였으나, 확장실(40) 내면 형상에 부합하는 일체형 바디로 형성하고 이에 다수의 배출구(63)를 천공하여서 구성할 수도 있다.

또한, 상기 다수의 배출구(63)는 확장실(40) 내 유체의 균등 배출을 위하여, 확장실(40) 내 유체의 분포도에 따라 그 구경을 다르게 형성할 수 있음은 물론이다.

다음에, 전술한 디퓨저(30)의 공극률을 초입부나 후단부(30a)보다 중반부에서 크게 하기 위한 구조에 대한 구체적 실시예를 설명한다.

도시된 바와같이, 디퓨저(30)는 길이방향 중반부에서 분출구(35)들이 조밀한 간격으로 형성된다. 즉, 디퓨저(30)의 중반부에 형성된 분출구(35)간의 피치(p2)는 초입부 및 후단부(30a)에 형성된 분출구(35)간의 피치(p1,p3)보다 작다. 더욱 바람직하게는 피치가 p2＜p3＜p1로 되게 한다.

또, 도 2 는 본 고안의 소음기를 구현하는 디퓨저(30)의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 디퓨저(30)는 길이방향 중반부에 형성된 분출구(35)의 직경(d2)이 초입부나 후단부(30a)에 형성된 분출구(35)의 직경(d1,d3)보다 크게 형성되어서 공극률이 중반부에서 가장 크게 설정된 상태를 보여주고 있다. 더욱 바람직하게는 d1＜d3＜d2로 되게 한다.

또, 이러한 두가지 실시예를 모두 복합적으로 절충하여 적용할 수도 있다. 즉, 분출구(35)간의 피치가 너무 작게 되지 않도록 하면서 분출구(35)의 직경을 다소 크게 하여 형성할 수 있는 것이다.

이와같이 디퓨저(30) 중반부의 공극률을 크게 조절하는 데에는 여러 가지 방법이 있으나, 이들은 모두 상기 디퓨저(30)에서 분출되는 유체의 압력 및 속도분포가 전체적으로 균등하게 되도록 조절하는 것이 중요하다.

이와같이 디퓨저(30)의 공극률 조절에 의해서 분출 유체의 속도 분포를 균등하게 조절함에 있어서, 디퓨저(30)에서 분출되는 유체의 속도분포는 기관으로부터 배출되는 유체의 압력, 유체의 미립자 입도, 디퓨저(30)의 공극률, 디퓨저(30)의 내경 및 길이 등, 여러 가지 요인에 기인하여 결정되는 것이므로, 다수회의 반복된 실험을 토대로 기준치를 마련하는 것이 바람직하다.

도 3a 및 도 3b 는 종래의 소음기와 본 고안의 소음기의 유체 흐름을 대비하기 위해 도시된 도면으로서, 이 두 도면에서 표시된 화살표는 본 고안이 구현하고자 하는 요부에서의 유체흐름을 나타내고 있다.

여기에서, 상기 화살표의 길이는 유속을 표시한 벡터량이다. 참고로, 화살표가 표시된 부분 이외에도 다소간의 유속이 형성되고 있음을 밝혀둔다.

이를 참조하여 전술한 구성의 본 고안의 작용에 대해 설명한다.

기관에서 배출된 유체는 본 고안의 소음기를 이루는 디퓨저(30)에 유입되어 다수의 분출구(35)를 통해 균등한 속도분포로 분출되고 확장실(40)의 경사면(53)에 부딪힌 후 확장실(40) 내에서 밀도분포가 고르게 확산되어 여러 배출구(63)를 통해 배출된다.

이와같이 유체가 디퓨저(30)에서 분출됨에 있어서, 본 고안은 도 3b로 도시한 바와같이 유체가 디퓨저(30) 후단부(30a)에 위치한 분출구(35)로 편중하지 않고 디퓨저(30)에 형성된 다수의 분출구(35) 전반에서 균등한 속도 분포로 분출된다.

따라서, 본 고안은 도 3a에서 보인 종래 소음기의 작용과 같이 디퓨저(30) 단부(30a)의 분출구(35)를 통해 편중 분출된 유체의 속도가 빨라짐으로 인하여 소음기 내벽(50)의 특정부분에서 큰 충돌음이 발생하게 되는 종래 소음기에서의 폐단을 해소할 수 있다.

이는 소음기 내벽(50)의 어느 특정부분에서 발생한 소리가 크고 다른 부분에서 발생한 소리가 작은 경우에 작은 소리가 큰 소리에 마스킹(masking effect)되어 큰 음압의 소리로 전달되었던 종래 소음기의 단점을 해소하고, 소음기 내벽(50)의 충격음이 부분적으로 균등한 낮은 음압으로 나타나게 하여 전체적으로 합쳐진 충격음의 음압을 감쇄시킬 수 있도록 한 것이다.

결국, 본 고안의 디퓨저(30)에 형성된 여러 분출구(35)를 통해 배출된 충격음 및 소음기 실린더 자체를 통해 외부로 전달된 충격음은 전체적으로 낮은 음압으로 나타나게 된다.

더욱이, 상기 디퓨저(30)에서 확장실(40)로 균등 분출된 유체가 소음기 내벽(50)에 충돌할 때, 본 고안은 소음기 내벽(50)이 도 3b에서 보인 바와같이 경사면(53)을 이루고 있는 바, 도 3a에서 보인 직각 대면을 이루던 종래의 소음기에 비해 충격력이 감쇄되어 충돌음이 작아지게 되고, 경사면(53)에 부딪힌 유체는 확장실(40) 내에서 고루 확산되어 모든 배출구(63)에 균등 배출되게 하므로, 유체가 확장실(40) 내에서 소음기 내벽(50)을 따라 흐르게 된다. 따라서, 소음기 내벽(50)에 근접 위치한 배출구(63)로 편중 배출되던 종래에 비해 배출음이 작아지게 된다.

이상의 설명을 통해 본 고안에서 특징적으로 간주하는 진보성을 잘 이해할 수 있을 것이다.

즉, 디퓨저의 공극률 조절과 소음기 내벽의 구조를 최적화함으로써, 종래의 소음기에서 문제점으로 제시되던 소음기 내벽의 유체 충돌음을 실질적으로 감쇄시키고, 또한 확장실 내의 유체가 소음기 내벽에 근접한 배출구로 편중 배출되던 종래 소음기의 문제점을 해소하여 모든 배출구를 통해 균등 분포로 배출되게 하므로써 감음효율을 상승시킬 수 있다.

이와같이 본 고안은 소음기의 감음 효율을 높임으로써 환경공해로 대두되고 있는 기관의 소음을 감쇄시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내부에 확장실(40)을 갖는 통형 바디와, 유입구(21)로 유입된 유체를 상기 확장실(40)로 분출하는 다수의 분출구(35)를 구비한 디퓨저(30)와, 상기 디퓨저(30)를 통해 확장실(40)로 확산된 유체를 대기로 배출하는 다수개의 배출구(63)를 구비하는 소음기에 있어서, 상기 디퓨저(30)는 초입부나 후단부(30a)보다 중반부의 공극률이 가장 크게 형성된 구조로 된 것을 특징으로 하는 소음기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 디퓨저(30)의 분출구(35)를 통해 확장실(40)로 분출된 유체가 충돌하게 되는 위치의 소음기 내벽(50)에는 소정의 각도로 경사면(53)을 형성하여서, 유체가 확장실(40) 내에서 고루 분산되게 한 것을 특징으로 하는 소음기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 디퓨저(30)의 공극률은 위치별 분출구(35) 간의 피치를 다르게 하여 조절한 것을 특징으로 하는 소음기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 디퓨저(30)의 공극률은 위치별 분출구(35)의 직경을 다르게 하여 조절한 것을 특징으로 하는 소음기.