KR20210023432A - 소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음기에 관한 것으로서, 배기관과 연통되는 메인유입공이 형성된 유입부분과, 메인유입공과 연통되게 후방에 메인배출공이 형성된 배출부분을 구비하는 하우징과, 하우징의 내부에 삽입되고 외주면에 메인타공이 형성된 메인타공부재와, 메인타공부재와 하우징 사이에 충진되어 배기가스의 유동에 따라 소음을 흡수하는 메인흡음재와, 소음이 저감될 수 있도록 메인타공부재의 내부에 설치되어 배기가스의 흐름을 유도하는 흐름유도부와, 메인타공부재의 내부에 메인타공부재와 소정거리 이격되게 설치되고 복수개의 보조타공이 형성된 보조타공부재와, 보조 타공부재의 외주면에는 유입되는 배기가스에 대해 선회류를 발생시킬 수 있도록 보조 타공부재의 외주면에서 돌출되되 후방부분을 향하는 방향을 따라 나선궤도를 갖게 형성된 적어도 하나 이상의 나선 블레이드가 마련된다.

Description

소음기{Silencer}

본 발명은 소음기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스의 흐름을 유도하여 배기가스의 흐름에 따라 발생하는 소음의 흡음 효과를 증대시킨 소음기에 관한 것이다.

일반적으로 소음기는 배기가스가 배출되는 배기관에 설치되는 것으로, 타공관을 흡음재로 감싼 스트레이트 타입과 다수의 격벽을 설치하여 배기가스의 이동경로를 넓히는 미로 타입이 있다. 스트레이트 타입의 머플러는 배기가스 배출시 배압이 적게 걸려 엔진 성능에 끼치는 영향이 적으나 소음의 저감이 크지 않다. 미로 타입의 경우 배기가스 저항이 증대되어 배압이 커져 엔진성능에 좋지 않은 영향을 끼지는 문제점이 있다.

이에 따라, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0371655호, 대한민국 등록특허 제10-1537120호에 자동차용 소음기와 복합형 배기가스 소음기가 개시되어 있다.

그러나, 상기한 소음기들은 복합구조로 격벽과 흠읍재를 함께 구비하여 소음효과를 증대시키되 배압이 낮도록 하였으나 설계 제조상의 난이성을 가지며, 복잡한 구조에 비해 소음저감 효과가 크지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 배기가스의 흐름에 따라 발생하는 소음의 흡음효과를 증대시킨 소음기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소음기는 배기가스가 내부로 유입될 수 있도록 전방에 배기관과 연통되는 메인유입공이 형성된 유입부분과, 상기 메인유입공과 연통되게 후방에 메인배출공이 형성된 배출부분을 구비하는 하우징과; 상기 하우징의 내부에서 상기 메인유입공 및 상기 메인배출공과 연통되는 유동로를 형성하도록 상기 하우징의 내부에 삽입되고 외주면에 상기 유동로와 연통되는 다수개의 메인타공이 형성된 메인타공부재와; 상기 메인타공부재와 상기 하우징 사이에 충진되어 배기가스의 유동에 따라 소음을 흡수하는 메인흡음재와; 소음이 저감될 수 있도록 상기 메인타공부재의 내부에 설치되어 배기가스의 흐름을 유도하는 흐름유도부와; 상기 유동로의 내부에 배기가스가 유동되는 보조유동로를 형성하도록 상기 메인타공부재의 내부에 상기 메인타공부재와 소정거리 이격되게 설치되고 복수개의 보조타공이 상기 유동로 및 보조유동로와 연통되도록 외주면을 따라 형성된 보조타공부재;를 구비하고, 상기 흐름유도부는 유입된 배기가스중 중앙으로 진행되는 배기가스는 통과되게 제1연통공이 중앙에 형성되고 제1연통공의 중심에서 후방으로 갈수록 외경이 확장되게 호형으로 형성되어 상기 제1연통공 주변으로 인입되는 배기가스를 충돌시켜 주변으로 확산시킬수 있는 확산부분과; 상기 제1연통공과 연통되는 내부이동로를 갖되 외주면에 상기 내부이동로와 연통되는 다수의 통공을 갖으며 상기 확산부분으로부터 후방으로 연장된 내부흐름유도관과; 상기 내부흐름 유도관의 후단에서 상기 내부이동로와 연통되는 제2연통공이 중앙에 형성되고 제2연통공의 중심에서 외경이 확장되게 연장되게 형성된 후방부분과; 상기 내부흐름유도관을 감싸도록 설치되어 상기 확산부분과 상기 후방부분의 사이를 충진하는 보조흡음재;를 구비하고, 상기 보조 타공부재의 외주면에는 유입되는 배기가스에 대해 선회류를 발생시킬 수 있도록 상기 보조 타공부재의 외주면에서 돌출되되 상기 후방부분을 향하는 방향을 따라 나선궤도를 갖게 형성된 적어도 하나 이상의 나선 블레이드;가 마련된다.

바람직하게는 상기 확산부분과 후방부분 사이의 상기 보조 타공부재의 외주면에 시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제1나선 블레이드와; 상기 제1나선 블레이드에 대해 원주방향을 따라 대칭되는 위치상에서 반시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제2나선 블레이드;를 구비한다.

또한, 상기 제1나선 블레이드에 대해 길이방향을 따라 후방으로 이격되는 위치에 반시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제3나선 블레이드와; 상기 제2나선 블레이드에 대해 길이방향을 따라 후방으로 이격되는 위치에 시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제4나선 블레이드;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 소음기에 의하면, 하우징의 내부에서 소음이 저감될 수 있게 배기가스의 흐름을 유도하여 배기가스의 흐름에 따라 발생하는 소음의 흡음 효과를 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소음기를 나타내 보인 분리 사시도이고,
도 2는 도 1의 소음기를 길이방향을 따라 절단한 상태의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소음기를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 소음기를 나타내 보인 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 소음기를 길이방향을 따라 절단한 상태의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 소음기(10)는 하우징(20), 메인타공부재(40), 메인흡음재(45), 흐름유도부(60), 보조타공부재(47)를 구비한다.

본 발명에 따른 소음기(10)는 자동차 엔진에서 연소된 배기가스를 대기중으로 방출하기 전 압력과 소음을 저감시키기 위한 것으로서 엔진과 연결되는 배기매니폴더의 후방으로 길게 연결되는 배기관의 단부에 일단이 결합되어 설치된다. 또한, 소음기(10)는 타단이 배출관과 결합되어 소음기를 통과한 배기가스가 외부로 배출되도록 한다.

하우징(20)은 배기가스가 내부로 유입될 수 있도록 전방에 배기관과 연통되는 메인유입공(12)이 형성된 유입부분(11)과, 메인유입공(12)과 연통되게 후방에 메인배출공(16)이 형성된 배출부분(15)과, 유입부분(11)과 배출부분(15)의 사이를 연장하는 관형상의 몸통부분(17)과, 유입부분(11)을 배기관에 결합시키기 위한 선단플랜지부분(13)을 구비한다.

유입부분(11)과 배출부분(15)은 원형판 형상으로 메인유입공(12), 메인배출공(16)이 중앙에 각각 형성된다.

몸통부분(17)은 양단부가 유입부분(11)과 배출부분(15)에 의해 차폐되어 메인유입공(12) 및 메인배출공(16)과 연통되는 중공부를 갖는다. 몸통부분(17)은 후술할 메인타공부재(40), 메인흡음재(45)가 내부에 삽입가능한 크기를 갖도록 형성된다.

선단플랜지부분(13)은 메인유입공(12)과 연통되는 선단유입공(14)이 내부에 형성되며 배기관과 접촉되는 일단이 선단유입공(14)을 중심으로 외경이 확장되게 연장된다. 도면에 도시된 바와 달리 선단플랜지부분(13)은 생략되고 유입부분(11)과 배기관이 직접 연결될 수 있다.

후단플랜지부분(27)은 배출부분(15)에 형성되어 배기가스가 배출되는 배출관과 연결될 수 있도록 메인배출공(16)과 연통되는 후단배출공(28)을 형성하며 단부의 외경이 후단배출공(28)을 중심으로 확장되게 연장된다.

메인타공부재(40)는 하우징(10)의 내부에서 메인유입공(12) 및 메인배출공(16)과 연통되는 유동로(42)를 형성하도록 하우징(20)의 내부에 삽입된다. 메인타공부재(40)는 하우징(20)보다 직경이 작게 원형관 형상으로 형성되고 하우징(20)의 몸통부분(17)과 이격되게 설치되어 후술할 메인흡음재(45)가 충진될 수 있는 충진공간을 형성한다.

메인타공부재(40)의 외주면에는 유동로(42)와 연통되는 다수개의 메인타공(44)이 형성된다. 따라서, 배기가스가 유동로(42)를 따라 유동될 시 메인타공(44)을 통해 메인흡음재(45)측으로 유동하며, 배기가스의 유동에 따라 발생된 소음이 메인흡음재(45)에 의해 흡수된다.

메인흡음재(45)는 상기한 충진공간에 충진되어 배기가스가 유동됨에 따라 발생된 소음을 흡수한다. 메인흡음재(45)는 스틸울 등이 적용될 수 있다.

보조타공부재(47)는 유동로(42)의 내부에 배기가스가 유동되는 보조유동로(48)를 형성하도록 메인타공부재(40)의 내부에 메인타공부재(40)와 소정거리 이격되게 설치된다. 보조타공부재(47)는 외주면에 복수개의 보조타공(49)이 형성된다. 보조타공(49)은 메인타공부재(40)의 유동로(42)와 보조유동로(48)와 연통시키도록 보조타공부재(47)의 외주면을 관통한다.

유동로(42)에 유동되는 배기가스는 보조타공(49)을 통해 보조유동로(48)로 유동될 수 있으며, 보조유동로(48)를 통해 유동되는 배기가스는 메인타공(44)을 통해 메인흡음재(45)측으로 유동되거나, 보조유동로(48)를 따라 유동될 수 있다. 보조유동로(48)를 따라 유동되는 배기가스는 보조타공(49)을 통해 다시 유동로(42)로 유입되어 메인배출공(16)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

흐름유도부(60)는 소음이 더욱더 저감될 수 있게 배기가스의 흐름을 유도하기 위한 것으로 메인타공부재(40)의 내부에 설치된다.

흐름유도부(60)는 보조타공부재(47)의 내부 중심에서 보조타공부재(47)의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 설치되어 있다. 흐름유도부(60)는 확산부분(61), 내부흐름유도관(63), 후방부분(67), 보조흡음재(65)를 구비한다.

확산부분(61)은 보조타공부재(47)의 전방과 소정길이 이격되게 보조타공부재(47)의 내부에 삽입된다. 확산부분(61)은 유동로(42)의 유입된 배기가스중 중앙으로 진행되는 배기가스는 통과되게 제1연통공(62)이 중앙에 형성되고 제1연통공(62)의 중심에서 후방으로 갈수록 외경이 확장되게 호형으로 형성된다.

확산부분(61)은 제1연통공(62) 주변으로 인입되는 배기가스를 충돌시켜 주변으로 확산시킨다. 확산부분(61)으로 인해 확산된 배기가스는 보조타공부재(47)의 보조타공(49)을 통해 보조유동로(48)측으로 유동된다.

내부흐름유도관(63)은 제1연통공(62)과 연통되는 내부이동로(66)를 갖되 외주면에 내부이동로(66)와 연통되는 다수의 통공(64)을 갖으며 확산부분(61)으로부터 후방으로 연장된다. 제1연통공(62)을 통과한 배기가스는 내부이동로(66)를 따라 유동된다.

내부흐름유도관(63)은 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유중 적어도 어느 하나로 직조된 망형상으로 형성될 수 있으며, 특히, 유리섬유를 적용하는 것이 바람직하다. 이러한, 내부흐름유도관(63)은 직조됨에 따라 경사와 위사 사이에 통공(64)이 형성되어 별도의 타공작업을 할 필요가 없다. 이와 달리 타공작업에 의해 다수의 통공(64)이 형성된 원통관이 적용될 수 있다.

후방부분(67)은 내부흐름유도관(63)의 내부이동로(66)와 연통되는 제2연통공(68)이 중앙에 형성된 것으로 제2연통공(68)에서 외경이 확장되게 연장되어 형성된다. 후방부분(67)은 보조타공부재(47)의 후방에서 소정길이 이격된다. 후방부분(67)과 확산부분(61)은 내부흐름유도관(63)의 양단에 나란하게 위치한다.

보조흡음재(65)는 내부흐름유도관(63)을 감싸도록 설치되는 것으로, 확산부분(61)과 후방부분(67)의 사이를 충진한다. 보조흡음재(65)는 통공(64)을 따라 보조흡음재(65) 측으로 유동되는 배기가스의 소음을 흡수할 수 있다. 또한, 보조타공(49)을 통해 보조흡음재(65)측으로 유동되는 배기가스의 소음을 흡수할 수 있다.

이러한 소음기는 보조타공부재(47)의 내부에서 흐름유도부(60)의 위치와, 흐름유도부(60)의 길이를 특정 주파수와 대응되게 조절하여 특정주파수에 대한 소음 감음 효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 제1연통공(62) 및 내부이동로(66) 그리고 제2연통공(68)의 직경 역시 특정 주파수에 따라 대응되게 조절하여 특정 주파수에 대한 소음 감음 효과를 증대시킬 수 있다.

제1나산블레이드(81)는 보조 타공부재(47)의 외주면에 유입되는 배기가스에 대해 선회류를 발생시킬 수 있도록 보조 타공부재(47)의 외주면에서 돌출되되 후방부분(67)을 향하는 방향을 따라 호형으로 나선궤도를 갖게 형성되어 있다. 즉, 제1나선블레이드(81)는 확산부분(61)과 후방부분(67) 사이의 보조 타공부재(47)의 외주면에 판형으로 돌출되어 시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성되어 있다.

제2나선 블레이드(82)는 제1나선 블레이드(81)에 대해 보조 타공부재(47)의 원주방향을 따라 대칭되는 위치상에서 반시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성되어 있다.

이러한 제1 및 제2나선블레이드(81)(82)는 각각 상호 반대방향으로 선회류를 일으켜 배기가스의 상호 충돌에 의한 소멸 간섭을 일으켜 소음을 저감시킨다.

제3나선블레이드(83)는 제1나선 블레이드(81)에 대해 길이방향을 따라 후방으로 이격되는 위치에 반시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성되어 있다.

제4나선블레이드(84)는 제2나선 블레이드(82)에 대해 길이방향을 따라 후방으로 이격되는 위치에 시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성되어 있다.

이러한 제3 및 제4나선 블레이드(83)(84)는 제1 및 제2나선블레이드(81)(82)를 거쳐 진행되는 배기가스의 선회방향을 역방향으로 전환시킴으로써 유동시간을 증가시켜 흡음효율을 증가시킬 수 있고, 각각은 앞서 설명된 바와 같이 상호 반대방향으로 선회류를 일으켜 배기가스의 상호 충돌에 의한 소멸 간섭을 일으켜 소음을 저감시킨다.

한편, 제1 내지 제4나선 블레이드(81 내지 84)에는 배기가스의 유동을 허용하도록 관통되게 형성된 통공(81a 내지 84a)이 상호 이격되어 다수 형성되어 있다.

이러한 소음기(10)는 메인타공부재(40)와 메인흡음재(45)와의 접촉면적이 증대되고, 배기관으로부터 유입된 배기가스가 메인타공부재(40)의 유동로(42)를 따라 유동될 시 메인흡음재(45)의 소음 저감효과가 증대된다.

또한, 흐름유도부(60)에 의해 메인흡음재(45)측으로 유동되는 배기가스가 증가되고, 메인흡음재(45)측으로 유동되지 못한 배기가스는 흐름유도부(60)의 내 외부에서 충돌되어 소음의 저감효과가 극대화된다.

이러한 구조에 대해 배기가스의 흐름을 더욱 상세하게 설명하면, 제1연통공(62)을 통과하지 못한 배기가스는 확산부분(61)에서 충돌되어 보조타공(49)을 통해 보조유동로(48)측으로 유동된다. 보조유동로(48)로 유동된 배기가스는 보조유동로(48)를 따라 유동되거나 메인타공(44) 또는 보조타공(49)을 통해 메인흡음재(45) 또는 보조흡음재(65)측으로 유동되어 소음이 흡수된다. 이처럼, 제1연통공(62)을 통과하지 못한 배기가스는 유동길이가 길어지며 메인흡음재(45) 또는 보조흡음재(65)측으로 유동되어 소음이 흡수된다. 특히, 보조 유동로(48)를 통해 유동되는 배기가스는 제1 내지 제4나선블레이드(81 내지 84)에 의한 소멸 간섭 유도 및 유동시간 증가에 의해 소음의 저감효과가 증대된다.

보조유동로(48)를 따라 유동된 배기가스는 후방부분(67)을 지나 보조타공(49)을 통해 유동로(42)로 다시 유입된다. 유동로(42)로 다시 유입된 배기가스는 메인배출공(16)을 통해 배출된다.

유동로(42)로 유입된 배기가스중 유동로(42)의 중앙으로 유동되는 배기가스는 확산부분(61)의 제1연통공(62)을 통해 내부흐름유도관(63)의 내부이동로(66)로 유입되어 내부이동로(66)를 따라 제2연통공(68)측으로 유동된다. 제2연통공(68)측으로 유동된 배기가스는 메인배출부(15)를 통해 배출된다. 즉, 유동로(42)의 중앙으로 유동되는 배기가스는 방해를 받지 않고 일직선상으로 흐름을 유지한다. 이와 같은 배기가스는 흐름의 방해를 받지 않고 좁은 곳을 통과하기 때문에 흐름의 속도가 보조유동로(48)를 경유하여 유동되는 배기가스 흐름의 속도보다 빠르다. 이에, 보조유동로(48)를 경유하는 배기가스의 흐름 역시 촉진된다.

이와 같은 본 발명의 소음기는 보조유동로(48)가 형성되고 흐름유도부(60)가 보조유동로(48)측으로 배기가스를 확산시켜 배기가스가 유동할 수 있는 유동길이가 길어져 소음의 흡음효과가 증대된다. 또한, 유동로의 중앙측에 흐름의 방해를 받지 않고 빠르게 유동되는 배기가스에 의해 전체적으로 흐름이 촉진되어 소음의 저감효과가 증대된다.

뿐만 아니라, 흐름유도부(60)의 길이, 위치, 제1,2연통공과 내부이동로(66)의 직경을 특정주파수에 따라 대응되게 조절하여 특정주파수에서의 소음 감음 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 제1 내지 제4나선 블레이드(81 내지 84)에 의해 소멸 간섭을 유도하여 소음저감효가를 증가시킨다.

이상에서 설명된 소음기에 의하면, 하우징의 내부에서 소음이 저감될 수 있게 배기가스의 흐름을 유도하여 배기가스의 흐름에 따라 발생하는 소음의 흡음 효과를 증대시킬 수 있다.

10 : 소음기 20 : 하우징
40 : 타공부재 60 : 흐름유도부
81: 제1나선블레이드 82: 제2나선블레이드
83: 제3나선블레이드 82: 제4나선블레이드

Claims (3)

1. 배기가스가 내부로 유입될 수 있도록 전방에 배기관과 연통되는 메인유입공이 형성된 유입부분과, 상기 메인유입공과 연통되게 후방에 메인배출공이 형성된 배출부분을 구비하는 하우징과;
   상기 하우징의 내부에서 상기 메인유입공 및 상기 메인배출공과 연통되는 유동로를 형성하도록 상기 하우징의 내부에 삽입되고 외주면에 상기 유동로와 연통되는 다수개의 메인타공이 형성된 메인타공부재와;
   상기 메인타공부재와 상기 하우징 사이에 충진되어 배기가스의 유동에 따라 소음을 흡수하는 메인흡음재와;
   소음이 저감될 수 있도록 상기 메인타공부재의 내부에 설치되어 배기가스의 흐름을 유도하는 흐름유도부와;
   상기 유동로의 내부에 배기가스가 유동되는 보조유동로를 형성하도록 상기 메인타공부재의 내부에 상기 메인타공부재와 소정거리 이격되게 설치되고 복수개의 보조타공이 상기 유동로 및 보조유동로와 연통되도록 외주면을 따라 형성된 보조타공부재;를 구비하고,
   상기 흐름유도부는 유입된 배기가스중 중앙으로 진행되는 배기가스는 통과되게 제1연통공이 중앙에 형성되고 제1연통공의 중심에서 후방으로 갈수록 외경이 확장되게 호형으로 형성되어 상기 제1연통공 주변으로 인입되는 배기가스를 충돌시켜 주변으로 확산시킬수 있는 확산부분과;
   상기 제1연통공과 연통되는 내부이동로를 갖되 외주면에 상기 내부이동로와 연통되는 다수의 통공을 갖으며 상기 확산부분으로부터 후방으로 연장된 내부흐름유도관과;
   상기 내부흐름 유도관의 후단에서 상기 내부이동로와 연통되는 제2연통공이 중앙에 형성되고 제2연통공의 중심에서 외경이 확장되게 연장되게 형성된 후방부분과;
   상기 내부흐름유도관을 감싸도록 설치되어 상기 확산부분과 상기 후방부분의 사이를 충진하는 보조흡음재;를 구비하고,
   상기 보조 타공부재의 외주면에는 유입되는 배기가스에 대해 선회류를 발생시킬 수 있도록 상기 보조 타공부재의 외주면에서 돌출되되 상기 후방부분을 향하는 방향을 따라 나선궤도를 갖게 형성된 적어도 하나 이상의 나선 블레이드;가 마련된 것을 특징으로 하는 소음기.
2. 제1항에 있어서, 상기 확산부분과 후방부분 사이의 상기 보조 타공부재의 외주면에 시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제1나선 블레이드와;
   상기 제1나선 블레이드에 대해 원주방향을 따라 대칭되는 위치상에서 반시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제2나선 블레이드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 소음기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1나선 블레이드에 대해 길이방향을 따라 후방으로 이격되는 위치에 반시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제3나선 블레이드와;
   상기 제2나선 블레이드에 대해 길이방향을 따라 후방으로 이격되는 위치에 시계방향으로 호형곡률을 갖게 연장 형성된 제4나선 블레이드;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소음기.

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