KR200266225Y1 - 선박용 소음기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박용 소음기에 관한 것으로, 엔진으로부터 유입구를 통해 유입된 배기가스의 흐름을 벽면에 위치한 불꽃포집실로 유도하는 배기가스유도판과, 상기 배기가스유도판을 거쳐 유입된 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시키는 제1 확장실과, 상기 제1 확장실의 후반부 공간을 다단으로 구획하는 격벽과, 상기 배기가스유도판의 하부직경 보다는 직경이 작되 그 차이가 적고 상기 격벽들을 관통하여 형성됨으로써 상기 제1 확장실의 배기가스를 배출하는 제1 내부원형관과, 상기 제1 내부원형관을 따라 배출되는 배기가스의 고주파음을 흡음하도록 상기 격벽들 사이에 충진되는 흡음재와, 상기 제1 내부원형관의 내측에 위치되도록 제1 내부원형관의 직경보다 작은 직경을 가지며 상기 제1 내부원형관과 동일한 길이를 갖는 내부에 흡음재가 충진된 제2 내부원형관, 및 상기 제1 및 제2 내부원형관에 의해 형성된 배기가스 배출관을 통해 배출되는 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시키는 제2 확장실이 구비됨으로써 선박의 배기가스와 같이 취출유속이 대단히 큰 경우의 발생소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.

Description

선박용 소음기{Exhaust silencer}

본 고안은 소음기(Exhaust silencer)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박의 배기가스와 같이 취출유속이 대단히 큰 경우의 발생소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있도록 한 선박용 소음기에 관한 것이다.

일반적으로 중, 대형 선박용 엔진 등의 기관에서 배출된 고온 고압의 배기가스가 대기 중에 그대로 방출되면 배기가스의 급격한 팽창 때문에 폭발음이 발생한다. 이를 방지하기 위한 방법으로 파이프의 단면변화를 이용하여 엔진의 연소음을 음원으로 반사시키거나 소음기 내부에 흡음재를 사용하여 음향 에너지를 흡수하는 등의 방법으로 배출음을 감쇄시킨다.

도 1은 선박의 배출음 감쇄를 위한 종래의 소음기 구조를 도시한 단면도로, 이를 참조하면, 선박용 소음기는 내부에 확장실(13)을 갖는 실린더형 또는 사각통형 케이스(10)와, 엔진으로부터 유입구(11)를 통해 유입된 배기가스의 흐름을 벽면에 위치한 불꽃포집실(14)로 유도하는 배기가스유도판(12)과, 상기 확장실(13)의 후반부 공간을 다단으로 구획하는 격벽(15)과, 상기 격벽(15)들의 사이마다 형성되어 확장실(13)의 배기가스를 분산하여 배출하는 원형배출관(18)과, 상기 원형배출관(18)을 제외한 격벽(15)들 사이에 채워진 흡음재(17)로 구성된다.

따라서, 종래의 소음기는 엔진에서 배출된 배기가스를 확장실(13)에서 분산시킴으로써 배기가스의 압력 및 온도를 저하시켜 에너지를 저하시키고, 흡음재(17)를 통해 음파를 흡음함으로써 소음기의 원형배출관(18)을 통해 케이스 외부로 방출되는 배출음을 감쇄시킨다.

그러나, 종래의 소음기는 첫째, 내부에 많은 단층이 있어 제작이 어렵고 배기가스의 배출통로가 좁으며, 내부에서 배기가스가 도 1의 난류발생영역 a에서와 같이 층류에서 난류로 변화되어 배기저항을 상승시킴으로써 엔진 등 기관의 효율을저하시키는 문제점이 있다.

둘째, 선박용 엔진과 같이 주로 저주파음 성분이 큰 연소음과 빠른 취출유속에 의하여 발생되는 고주파음이 섞여있는 배기가스의 경우에는 저주파음의 감쇄효과가 떨어지고, 많은 직경차이에 의하여 고주파음이 악화되는 문제가 있다.

이에, 본 고안의 목적은 배기가스유도판과 제1 내부원형관의 직경차를 줄이고, 제2 내부원형관의 길이를 제1 내부원형관과 동일하게 함으로써 다공판 내부의 단층을 제거하여 배기흐름을 원할하게 하고, 흡음 면적을 증대시킬 수 있도록 한 선박용 소음기를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 배기가스의 확산을 위한 제2 확장실을 배출구 부근에 구비함으로써 저주파음의 효과적인 감쇄가 이루어지도록 한 선박용 소음기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 선박용 소음기는 엔진으로부터 유입구를 통해 유입된 배기가스의 흐름을 벽면에 위치한 불꽃포집실로 유도하는 배기가스유도판과, 상기 배기가스유도판을 거쳐 유입된 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시키는 제1 확장실과, 상기 제1 확장실의 후반부 공간을 다단으로 구획하는 격벽과, 상기 배기가스유도판의 하부직경 보다는 직경이 작되 그 차이가 적고 상기 격벽들을 관통하여 형성됨으로써 상기 제1 확장실의 배기가스를 배출하는 제1 내부원형관과, 상기 제1 내부원형관을 따라 배출되는 배기가스의 고주파음을 흡음하도록 상기 격벽들 사이에 충진되는 흡음재와, 상기 제1 내부원형관의 내측에 위치되도록 제1 내부원형관의 직경보다 작은 직경을 가지며 상기 제1 내부원형관과 동일한 길이를 갖는 내부에 흡음재가 충진된 제2 내부원형관, 및 상기 제1 및 제2 내부원형관에 의해 형성된 배기가스 배출관을 통해 배출되는 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시키는 제2 확장실이 구비된다.

도 1은 종래의 선박용 소음기 구조를 도시한 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 선박용 소음기 구조를 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 A-A'선에서의 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 선박용 소음기와 종래의 선박용 소음기와의 전달손실을 비교한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

22 : 배기가스유도판 23 : 제1 확장실

24 : 불꽃포집실 25 : 격벽

26 : 제1 내부원형관 27 : 제2 내부원형관

28, 28' : 흡음재 29 : 다공형판

30 : 배기가스 배출관 31 : 제2 확장실

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 고안에 따른 선박용 소음기 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선에서의 단면도이다.

이들 도면을 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 선박용 소음기(1)는 양쪽 단부에 엔진(도시되지 않음)으로부터 배기가스가 유입되는 유입구(21)와, 흡음이 완료된 배기가스가 외부로 배출되는 배출구(32)가 구비된 실린더형 또는 사각통형 케이스(20)가 구비된다.

상기 케이스(20) 내부에는 도 2에 도시된 바와 같이 배기가스유도판(22), 불꽃포집실(24), 확장실(23), 배기가스 배출관(30), 격벽(25) 및 흡음재(28) 등이 구비된다.

상기 배기가스유도판(22)은 엔진으로부터 배기가스가 유입되는 유입구(21)에 설치된다. 상기 배기가스유도판(22)은 소음기 내부로 유입된 배기가스가 충돌되는 위치에 소정의 각도로 경사면을 형성함으로써 배기가스의 충격력을 감쇄시키는 한편, 배기가스의 흐름을 상기 케이스(20) 내부의 벽면에 위치한 불꽃포집실(24)로유도하는 역할을 수행한다.

선박은 대부분의 주요장비를 기름(oil)으로 가동하기 때문에 조그만 불꽃에도 화재의 위험을 안고 있다. 따라서, 상기 불꽃포집실(24)은 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 불꽃을 가진 탄소알갱이가 소음기(1) 외부로 빠져나가지 못하도록 포집함으로써 화재의 위험을 감소시킨다.

본 고안에 따른 선박용 소음기(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 확장실이 구비되는데, 제1 확장실(23)은 종래의 소음기와 동일하게 유입구(21) 부근에 구비되어 상기 배기가스유도판(22)을 거쳐 유입된 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시킨다.

한편, 제2 확장실(31)은 배출구(32) 부근에 구비되어 후술되는 배기가스 배출관(30)을 거쳐 유입되는 배기가스를 다시 한번 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고, 상기 제1 확장실(23) 및 배기가스 배출관(30)에서 감쇄되지 않고 남은 저주파음을 감쇄시킨다.

상기 제1 확장실(23)의 후반부 공간은 다 수개의 격벽(25)들에 의해 다단으로 구획되고, 상기 격벽(25)들 사이에는 상기 제1 확장실(23)에 유입된 배기가스를 상기 제2 확장실(31)로 배출하는 제1 내부원형관(26)이 격벽(25)들을 관통하여 형성된다.

이때, 상기 제1 내부원형관(26)은 그 직경이 상기 배기가스유도판(22)의 하부직경 보다는 작지만 직경의 차이가 거의 나지 않도록 구성한다. 이는 일반적으로 배기가스유도판(22)에 의해 가이드되어 유입되는 배기가스가 바로 소음기 외부로배출되지 않도록 소음기 내부원형관을 배기가스유도판(22)의 직경보다 작게 구성하지만, 본 고안에서는 배기가스유도판(22)의 하부직경 보다는 작더라도 그 차이가 적도록 함으로써 내부 단차를 줄여 배기가스의 흐름을 원할하게 한다.

또한, 상기 제1 내부원형관(26)이 관통되는 면적을 제외한 격벽(25)들 사이에는 제1 내부원형관(26)을 따라 배출되는 배기가스의 고주파음을 흡음하는 흡음재(28)가 충진된다.

상기 제1 내부원형관(26)의 내측에는 그 길이는 제1 내부원형관(26)과 동일하나 직경이 제1 내부원형관(26) 보다 작은 제2 내부원형관(27)이 구비되는데, 상기 제2 내부원형관(27)은 내부에 배기가스의 고주파음을 흡음하는 흡음재(28')가 충진된다.

따라서, 본 고안에 따른 소음기(1)는 그 내부의 제1 및 제2 내부원형관(26)(27)에 의해 제1 확장실(23)의 배기가스를 제2 확장실(31)로 배출하는 단면이 도 3에 도시된 바와 같은 배기가스 배출관(30)이 형성된다.

상기 제1 및 제2 내부원형관(26)(27)에 의해 형성된 배기가스 배출관(30)은 그 측벽이 배기가스의 고주파음이 흡음재(28)(28')와 충분히 접하여 효과적으로 흡음될 수 있도록 다공형판(29)(29')으로 처리된다.

상기 배기가스 배출관(30)은 종래의 소음기에 비해 배기가스가 상기 흡음재(28)(28')에 접촉하는 흡음 면적을 증대함으로써 배기가스의 압력 및 온도를 저하시켜 음향 에너지를 감쇄하고, 음파를 효과적으로 흡수한다.

도 4는 본 고안에 따른 선박용 소음기와 종래의 선박용 소음기와의 전달손실을 비교한 그래프로서, 점선은 종래의 선박용 소음기의 전달손실을 도시한 것이고 실선은 본 고안에 따른 선박용 소음기의 전달손실을 도시한 것이다.

도 4에 도시된 A구간은 배기가스의 저주파음을 흡음하는 제2 확장실(31)을 구비함으로써 얻을 수 있는 효과의 차이를 도시한 부분이고, B구간은 상기 제2 내부원형관(27)의 길이를 제1 내부원형관(26)과 동일하게 형성한 후 그 내부에 흡음재(28')를 충진함으로써 흡음 면적을 증대시켜 얻을 수 있는 효과의 차이를 도시한 부분이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 선박용 소음기의 작용효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

엔진에서 배출된 배기가스는 유입구(21)를 통해 소음기(1)의 케이스(20) 내부로 유입된 후 배기가스유도판(22)의 경사면에 부딪힌 후 제1 확장실(23) 내부로 유입되어 분산된다.

이때, 배기가스유도판(22)의 경사면에 의해 배기가스에 포함되어 소음기(1) 내부로 유입된 불꽃을 가진 탄소알갱이는 불꽃포집실(24)에 포집된다.

제1 확장실(23)로 유입된 배기가스는 제1 확장실(23) 내에서 밀도분포가 고르게 확산됨으로 배기가스의 온도 및 압력이 저하되고, 배기가스에 포함된 저주파음이 일부 감쇄된다.

제1 확장실(23)에서 확산된 배기가스는 제1 및 제2 내부원형관(26)(27)에 의해 형성된 배기가스 배출관(30)을 통해 제2 확장실(31)로 배출된다.

이때, 배기가스의 고주파음은 배기가스 배출관(30)을 통과하는 동안 내측벽에 구비된 다공형판(29)(29')을 통과하여 흡음재(28)(28')와 접함으로써 흡음재의 흡음효과에 의하여 대부분 흡음된다.

한편, 제2 확장실(31)로 유입된 배기가스는 제2 확장실(31) 내에서 밀도분포가 고르게 확산됨으로 배기가스에 포함된 저주파음이 감쇄된 후 소음기의 배출구(32)를 통해 외부로 배출된다.

따라서, 본 고안은 제1 내부원형관(26)과 배기가스유도판(22)의 직경차를 줄임으로써 배기가스의 흐름을 원할하게 하고, 제2 내부원형관(27)의 길이를 제1 내부원형관(26)과 동일하게 형성한 후 그 내부에 흡음재(28')를 충진함으로써 배기가스의 흡음 면적을 증대시킴으로써 배기가스의 압력 및 온도를 저하시켜 배기가스에 포함된 음향 에너지를 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.

또한, 배기가스의 밀도분포가 고르게 확산되는 제2 확장실(31)을 배출구(32) 부근에 구비함으로써 종래의 소음기에서 흡음 효과가 떨어지는 배기가스의 저주파음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 선박용 소음기에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 그 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 선박용 소음기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 엔진으로부터 유입된 배기가스가 배기가스유도판을 지나서 제1 내부원형관으로 들어갈 때 난류발생을 억제함으로써 배기흐름을 원할하게 하고, 다공형판으로 처리된 제1 및 제2 내부원형관 내부의 흡음재 충진량이 증가함으로써 배기가스의 압력 및 온도를 효과적으로 저하시켜 음향 에너지를 감쇄시키는 한편, 흡음효과를 증대시키는 잇점이 있다.

둘째, 제1 확장실에서 감쇄되지 않고 남는 저주파음을 제2 확장실에서 분산시켜 감쇄시킴으로써 소음기의 감음 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 엔진으로부터 유입구를 통해 유입된 배기가스의 흐름을 벽면에 위치한 불꽃포집실로 유도하는 배기가스유도판;

   상기 배기가스유도판을 거쳐 유입된 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시키는 제1 확장실;

   상기 제1 확장실의 후반부 공간을 다단으로 구획하는 격벽;

   상기 배기가스유도판의 하부직경 보다는 직경이 작되 그 차이가 적고 상기 격벽들을 관통하여 형성됨으로써 상기 제1 확장실의 배기가스를 배출하는 제1 내부원형관;

   상기 제1 내부원형관을 따라 배출되는 배기가스의 고주파음을 흡음하도록 상기 격벽들 사이에 충진되는 흡음재;

   상기 제1 내부원형관의 내측에 위치되도록 제1 내부원형관의 직경보다 작은 직경을 가지며 상기 제1 내부원형관과 동일한 길이를 갖는 내부에 흡음재가 충진된 제2 내부원형관; 및

   상기 제1 및 제2 내부원형관에 의해 형성된 배기가스 배출관을 통해 배출되는 배기가스를 분산시켜 압력 및 온도를 저하시키고 저주파음을 감쇄시키는 제2 확장실이 구비됨을 특징으로 하는 선박용 소음기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부원형관에 의해 형성된 배기가스 배출관은, 그 내측벽이 다공형판으로 처리됨을 특징으로 하는 선박용 소음기.