KR20190136366A - 저주파 소음기 - Google Patents

Abstract

저주파 소음기가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 통로가 구비되어 배기가스의 이송로를 제공하는 소음기 본체, 및 소음기 본체에서 분기되도록 설치되고 소음기 본체의 외측 표면에 소정의 간격으로 떨어져서 배열되는 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관을 포함하며, 제1 소음감쇠 분기관의 길이는 소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지는 저주파 소음기가 제공될 수 있다.

Description

저주파 소음기{LOW FREQUENCY SILENCER}

본 발명은 저주파 소음기에 관한 것이다.

최근 선박에 상주하는 선원의 안락한 거주 환경과 효율적인 작업 환경 제공을 위해서 선박의 엔진이나 발전기 등의 동력기관에 적용하는 소음 규제가 강화되고 있다. 동력기관에는 배기관이 설치되며, 배기관에서 발생하는 소음을 저감하기 위해 저주파 소음기가 설치된다.

그러나, 저주파 소음기는 저감대상소음의 파장(λ)에 따라 그에 상응하는 상당한 길이의 직선 공간이 요구된다. 선박의 특성상 선박 내 제한된 공간에서, 상당한 길이의 직선 공간을 확보하기 위해서는 배기관이 차지하는 공간이 보다 협소해질 수 밖에 없고 상대적으로 소음기가 대형화되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1206247호(2012.11.21 등록, 배기 소음기)

본 발명의 실시예들은 선박의 제한된 공간에서 저주파 소음기의 성능은 그대로 유지하면서 크기를 줄일 수 있는 저주파 소음기를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 통로가 구비되어 배기가스의 이송로를 제공하는 소음기 본체, 및 소음기 본체에서 분기되도록 설치되고 소음기 본체의 외측 표면에 소정의 간격으로 떨어져서 배열되는 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관을 포함하며, 제1 소음감쇠 분기관의 길이는 소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지는 저주파 소음기가 제공될 수 있다.

적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관 사이의 간격은 소음 음파의 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가질 수 있다.

저주파 소음기는 소음기 본체에서 분기되도록 설치되고 소음기 본체의 외측 표면에 소정의 간격으로 떨어져서 배열되는 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관을 더 포함하며, 제2 소음감쇠 분기관의 길이는 소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지며, 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관 사이의 간격은 소음 음파의 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가질 수 있다.

제1 소음감쇠 분기관 및 제2 소음감쇠 분기관은 나선형으로 돌아간 모양 또는 사각형으로 돌아간 모양을 가질 수 있다.

제1 소음감쇠 분기관 및 제2 소음감쇠 분기관은 소음기 본체의 외측 표면에 원주방향과 길이방향 중 적어도 하나 이상의 방향으로 간격을 두어 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 선박의 제한된 공간에서 저주파 소음기의 성능은 그대로 유지하면서 크기를 줄일 수 있는 저주파 소음기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기를 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기의 작동 원리를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기를 이용한 시뮬레이션을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저주파 소음기를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저주파 소음기를 이용한 시뮬레이션을 보여주는 도면.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 저주파 소음기의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기를 나타낸 사시도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기의 작동 원리를 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기(100)는 소음기 본체(110) 및 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관(120a)을 포함한다.

소음기 본체(110)는 배기관에 설치되고 내부에 통로가 구비되어 배기가스가 통과하는 유로를 제공한다. 소음기 본체(110)는 실린더와 같은 원통형 구조를 가질 수 있으며, 그 양단에 플랜지와 같은 체결구조가 구비되어 내연기관의 배기관에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다.

제1 소음감쇠 분기관(120a)은 소음기 본체(110)의 외측 표면에서 분기되도록 설치된다. 즉, 제1 소음감쇠 분기관(120a)은 튜브관의 형태를 가지며, 그 일단은 소음기 본체(110)의 내부 통로와 연통되도록 연결되고, 그 타단은 소음기 본체(110)에서 외부로 길게 연장되는 형태일 수 있다. 이때, 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 일단은 소음기 본체(110)의 내부와 연통되고, 그 반대쪽은 관이 막힌 구조이다.

본 실시예에 따르면, 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 일단에서 타단까지의 길이(l)는 감쇠대상 소음 음파(sound wave) 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가진다.

예를 들면, 소음기를 통해서 감쇠하고자 하는 감쇠대상 소음의 주파수(f)를 40Hz라고 할 경우, 음속(v)을 500m/s(배기가스 온도 고려)라고 가정하면, 40Hz의 소음을 저감시키기 위하여 본 실시예의 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 길이(l₁)는 약 3.125m가 되도록 제작될 수 있다.

또한, 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관(120a) 사이의 이격 거리(간격)은 소음 음파의 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가진다. 따라서, 상술한 예시와 동일한 조건 하에서, 인접한 제1 소음감쇠 분기관(120a)들 사이의 간격(d₁)은 약 3.125m가 될 수 있다.

이와 같이 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관(120a) 사이의 간격이 저감대상소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이가 되도록 간격을 두어 배열함으로써, 증가되는 소음감쇠 분기관의 개수에 비례하여 소음의 저감효과가 배가적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기는 소음기 본체(110)에서 분기되도록 설치되고, 소음기 본체(110)의 외측 표면에 소정의 간격으로 떨어져서 배열되는 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관(120b)을 더 포함할 수 있다.

이때, 제2 소음감쇠 분기관(120b)의 길이(l₂)는 소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가진다. 즉, 제2 소음감쇠 분기관(120b)의 길이(l₂)와 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 길이(l₁)는 감쇠대상 소음 파장의 4분의 1의 길이를 가진다.

제2 소음감쇠 분기관(120b)의 길이(l₂)와 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 길이(l₁)는 감쇠하고자 하는 소음의 주파수(f)가 2 이상일 경우에 상이한 길이를 가지도록 설계된다.

예를 들면, 감쇠대상 소음 주파수(f)를 각각 40Hz, 80Hz라고 할 경우, 음속(v)을 500m/s(배기가스 온도 고려)라고 가정하면, 40Hz의 소음을 저감시키기 위하여 본 실시예의 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 길이(l₁)는 약 3.125m가 되도록 제작되고, 80Hz의 소음을 저감시키기 위하여 본 실시예의 제2 소음감쇠 분기관(120b)의 길이(l₂)는 약 1.5625m가 되도록 제작될 수 있다.

즉, 길이가 상이한 제1 및 제2 소음감쇠 분기관(120a, 120b)을 통해 둘 이상의 상이한 소음 주파수를 동시에 감쇠할 수 있다.

마찬가지로, 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관(120b) 사이의 이격 거리(간격)은 소음 음파의 파장(λ)의 4분의 1의 길이가 되도록 이격되어 설치될 수 있다. 따라서, 상술한 예시와 동일한 조건 하에서, 인접한 제2 소음감쇠 분기관(120b)들 사이의 간격(d₂)은 약 1.5625m가 될 수 있다.

이와 같이 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관(120b) 사이의 간격이 저감대상소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이가 되도록 간격을 두어 배열함으로써, 증가되는 소음감쇠 분기관의 개수에 비례하여 소음의 저감효과가 배가적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 소음기를 이용한 시뮬레이션을 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 상이한 길이를 갖는 제1 소음감쇠 분기관(120a) 및 제2 소음감쇠 분기관(120b)이 소음기 본체(110)의 외측 표면에 원주방향(circumferential direction) 및 길이방향(longitudinal direction) 중 적어도 하나 이상의 방향으로 일정한 간격을 두어 배열된다.

도 4의 시뮬레이션에서, 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 길이(l₁) 및 제2 소음감쇠 분기관(120b)의 길이(l₂)는 저감하고자 하는 저감대상소음의 주파수에 따라 해당 파장(λ)의 4분의 1 길이가 되도록 제작되며, 제1 소음감쇠 분기관(120a)과 제1 소음감쇠 분기관(120a) 사이의 간격(d₁) 및 제2 소음감쇠 분기관(120b)과 제2 소음감쇠 분기관(120b) 사이의 간격(d₂)도 해당 파장(λ)의 4분의 1 길이가 되도록 간격을 두어 배열된다.

예를 들면, 감쇠대상 소음 주파수(f)를 각각 40Hz, 80Hz라고 할 경우, 음속(v)을 500m/s(배기가스 온도 고려)라고 가정하면, 40Hz의 소음을 저감시키기 위하여 제1 소음감쇠 분기관(120a)의 길이(l₁)는 약 3.125m가 되도록 제작되고, 80Hz의 소음을 저감시키기 위하여 제2 소음감쇠 분기관(120b)의 길이(l₂)는 약 1.5625m가 되도록 제작되며, 제1 소음감쇠 분기관(120a)과 제1 소음감쇠 분기관(120a) 사이의 간격(d₁)은 약 3.125m가 되도록 이격되고, 제2 소음감쇠 분기관(120b)과 제2 소음감쇠 분기관(120b) 사이의 간격(d₂)은 약 1.5625m가 되도록 이격된다.

특히, 본 실시예에 따르면, 동일 주파수를 저감하는 소음감쇠 분기관은 소음기 본체(110)의 길이방향으로 특정 간격(즉, 해당 파장(λ)의 4분의 1 길이)으로 배열될 때 성능이 극대화됨을 확인할 수 있다.

한편, 제1 소음감쇠 분기관(120a) 및 제2 소음감쇠 분기관(120b)은 도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼 튜브가 나선형으로 돌아간 모양을 가진다.

본 실시예의 소음감쇠 분기관(120a, 120b)은 나선형으로 빙글빙글 돌아가도록 구성됨으로써, 저감대상소음의 파장(λ)에 따라 상당한 길이가 요구되는 소음감쇠 분기관을 협소한 공간 내에 보다 많이 설치할 수 있는 효과가 발생한다. 이러한 효과는 선박의 엔진룸과 같은 제한된 공간에서 보다 큰 효과를 발휘한다. 특히, 저감대상소음의 주파수 개수가 많아질수록 설치해야 할 소음감쇠 분기관의 사이즈 및 개수도 많아질 수 밖에 없는데, 소음감쇠 분기관을 나선형 구조를 제작함으로써 좁은 공간에 보다 많은 소음감쇠 분기관을 설치할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저주파 소음기를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저주파 소음기를 이용한 시뮬레이션을 보여주는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 저주파 소음기는 전술한 실시예와 달리, 제1 소음감쇠 분기관(120a) 및 제2 소음감쇠 분기관(120b)의 튜브가 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 사각형으로 돌아간 모양을 가진다.

전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 소음감쇠 분기관(120a, 120b)은 사각형으로 빙글빙글 돌아가도록 구성됨으로써, 저감대상소음의 파장(λ)에 따라 상당한 길이가 요구되는 소음감쇠 분기관을 협소한 공간 내에 보다 많이 설치할 수 있는 효과가 발생한다. 즉, 선박의 배기관에 설치된 기존 대형 소음기와 비교하여, 요구되는 설치면적은 크게 줄이면서 동일 이상의 소음저감효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 저주파 소음기 110: 소음기 본체
120a: 제1 소음감쇠 분기관 120b: 제2 소음감쇠 분기관

Claims (5)

1. 내부에 통로가 구비되어 배기가스의 이송로를 제공하는 소음기 본체; 및
   상기 소음기 본체에서 분기되도록 설치되고, 상기 소음기 본체의 외측 표면에 소정의 간격으로 떨어져서 배열되는 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관;
   을 포함하며,
   상기 제1 소음감쇠 분기관의 길이는 소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지는 저주파 소음기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 둘 이상의 제1 소음감쇠 분기관 사이의 간격은 소음 음파의 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지는 저주파 소음기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 소음기 본체에서 분기되도록 설치되고, 상기 소음기 본체의 외측 표면에 소정의 간격으로 떨어져서 배열되는 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관;
   을 더 포함하며,
   상기 제2 소음감쇠 분기관의 길이는 소음 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지며,
   상기 적어도 둘 이상의 제2 소음감쇠 분기관 사이의 간격은 소음 음파의 파장(λ)의 4분의 1의 길이를 가지는 저주파 소음기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 소음감쇠 분기관 및 상기 제2 소음감쇠 분기관은 나선형으로 돌아간 모양 또는 사각형으로 돌아간 모양을 가지는 저주파 소음기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1 소음감쇠 분기관 및 상기 제2 소음감쇠 분기관은 상기 소음기 본체의 외측 표면에 원주방향과 길이방향 중 적어도 하나 이상의 방향으로 간격을 두어 배열되는 저주파 소음기.

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