KR20220131035A - 소음저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 소음저감장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감장치는, 내부에 유동공간이 형성되고, 양단부에 각각 유동공간과 연통되어 유체가 유동하는 유입구와 유출구가 형성된 하우징과, 유동공간 내부에 유체의 유동 방향을 따라 배치되며, 양 측단부가 각각 하우징의 내면에 고정되어 유동공간으로 노출된 흡음면으로 들어오는 소음을 흡수하는 적어도 하나의 흡음패널과, 하우징과 접하는 흡음패널의 양 측단부에 삽입된 복수 개의 너트부재와, 하우징을 관통하여 너트부재와 연통되는 복수 개의 체결홀, 및 하우징의 외측에서 삽입되며 체결홀을 통과하여 너트부재와 결합하여 흡음패널을 하우징에 고정하는 복수 개의 볼트부재를 포함할 수 있다.

Description

소음저감장치{Noise reducing device}

본 발명은 소음저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡음 효과를 향상시키는 흡음패널의 설치가 용이한 소음저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 덕트(duct)는 연소기관의 연소에 따른 배기가스 또는 공기와 같은 기상의 유체가 유동하는 통로로, 각종 기계장치 또는 구조물에 널리 사용된다. 예를 들어, 덕트는 건물이나 선박과 같은 구조물에 설치될 수 있으며, 필요에 따라 내부에 유체의 흐름을 원활하게 하는 팬(fan)이 설치될 수도 있다. 덕트 내부에 팬이 설치되는 경우, 유체의 흐름은 원활해지나, 팬에서 발생한 소음이 덕트를 통해 전달되는 문제가 있다. 또한, 덕트 내부에 팬을 설치하지 않더라도 유체가 유동하면서 덕트와의 마찰로 인해 유체소음이 발생하기도 하므로, 덕트에서 발생하는 소음을 저감시키기 위한 다양한 기술이 개발되고 있는 실정이다.

소음기(silencer)의 종류로는, 흡음재를 사용하여 소음하는 흡음형, 음파의 통로를 나누어 각각의 경로 길이를 바꾸며 음파의 위상을 어긋나게 하거나 합류시켜 소음하는 간섭형, 음파의 통로를 확대한 뒤 축소시켜 소음하는 팽창형, 공명작용을 이용하여 음에너지를 소모시켜 소음하는 공명형 등이 있다. 이 중, 흡음형 소음기는 한정된 길이로 흡음 성능을 향상시키기 위해 내부에 다수의 배플(baffle)이 설치되는데, 종래에는 배플이 소음기 하우징으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 배플을 하우징에 용접으로 고정하였다. 그러나, 좁은 하우징 내에 배플을 용접으로 고정하기가 쉽지 않고, 정확한 위치에 용접하기가 어려운 문제점이 있다.

이에, 배플을 하우징에 용이하게 설치할 수 있는 구조의 소음기가 필요하게 되었다.

대한민국 등록특허 제10-1030440호 (2011. 04. 14.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 흡음 효과를 향상시키는 흡음패널의 설치가 용이한 소음저감장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 소음저감장치는, 내부에 유동공간이 형성되고, 양단부에 각각 상기 유동공간과 연통되어 유체가 유동하는 유입구와 유출구가 형성된 하우징과, 상기 유동공간 내부에 상기 유체의 유동 방향을 따라 배치되며, 양 측단부가 각각 상기 하우징의 내면에 고정되어 상기 유동공간으로 노출된 흡음면으로 들어오는 소음을 흡수하는 적어도 하나의 흡음패널과, 상기 하우징과 접하는 상기 흡음패널의 양 측단부에 삽입된 복수 개의 너트부재와, 상기 하우징을 관통하여 상기 너트부재와 연통되는 복수 개의 체결홀, 및 상기 하우징의 외측에서 삽입되며 상기 체결홀을 통과하여 상기 너트부재와 결합하여 상기 흡음패널을 상기 하우징에 고정하는 복수 개의 볼트부재를 포함한다.

상기 너트부재는 상기 볼트부재의 길이 방향을 따라 상기 흡음패널의 내부로 슬라이딩 이동할 수 있다.

상기 소음저감장치는, 상기 흡음패널과 상기 너트부재 사이에 삽입되어 상기 너트부재를 상기 하우징을 향하는 방향으로 밀어내는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

상기 흡음패널은, 복수 개가 서로 다른 길이로 형성되며 상기 유체의 유동 방향을 따라 직렬로 배치될 수 있다.

상기 흡음패널은, 외측면에 상기 흡음면이 형성되고 내측면에 고정면이 형성되며, 상기 흡음면과 상기 고정면을 관통하는 복수의 타공이 형성된 타공판과, 상기 타공판 내측에 삽입되어 상기 고정면에 밀착되는 흡음재를 포함할 수 있다.

상기 타공판은 상기 유입구와 상기 유출구에 각각 근접한 끝단부의 종 방향 단면적이 상기 유입구와 상기 유출구를 향할수록 점차 작아질 수 있다.

본 발명에 따르면, 소음을 흡수하는 흡음패널을 하우징에 나사 결합하므로, 흡음패널의 설치가 용이함은 물론 흡음패널을 하우징 내 정확한 위치에 고정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 소음저감장치의 절개 사시도이다.
도 3은 흡음패널을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 하우징에 흡음패널을 설치하는 모습을 설명하기 위한 작동도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡음패널을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 하우징에 흡음패널을 설치하는 모습을 설명하기 위한 작동도이다.
도 7은 소음저감장치의 사용 상태도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감장치를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 소음저감장치(1)는 덕트 내 유체 유동으로 인한 소음을 저감시키기 위한 장치로, 내부에 제1 유로(도시되지 않음)가 형성된 제1 덕트(D1)와, 내부에 제2 유로(도시되지 않음)가 형성되며 제1 덕트(D1)와 이격 배치된 제2 덕트(D2) 사이에 적어도 하나가 설치될 수 있다. 이 때, 제1 덕트(D1)와 제2 덕트(D2)는 엔진의 흡기 측에 설치된 덕트일 수 있으며, 유체의 유동 방향은 제1 덕트(D1)에서 제2 덕트(D2)로 향할 수도 있고, 제2 덕트(D2)에서 제1 덕트(D1)로 향할 수도 있다.

소음저감장치(1)는 소음을 흡수하는 흡음패널(20)을 하우징(10)에 나사 결합하므로, 흡음패널(20)의 설치가 용이함은 물론 흡음패널(20)을 하우징(10) 내 정확한 위치에 고정할 수 있는 특징이 있다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 소음저감장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1의 소음저감장치의 절개 사시도이고, 도 3은 흡음패널을 확대하여 도시한 도면이며, 도 4는 하우징에 흡음패널을 설치하는 모습을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명에 따른 소음저감장치(1)는 하우징(10)과, 적어도 하나의 흡음패널(20)과, 복수 개의 너트부재(30)와, 복수 개의 체결홀(40), 및 복수 개의 볼트부재(50)를 포함한다.

하우징(10)은 내부에 유동공간(10a)이 형성된 사각 또는 다각 통 형상의 부재로, 양단부에 각각 유동공간(10a)과 연통되어 유체가 유동하는 유입구(10b)와 유출구(10c)가 형성된다. 즉, 제1 덕트(D1) 또는 제2 덕트(D2)에서 유입구(10b)를 통해 하우징(10) 내부로 유입된 유체는 유동공간(10a)을 지나 유출구(10c)를 통해 제2 덕트(D2) 또는 제1 덕트(D1)로 배출된다. 도면 상에는 하우징(10)의 양단부의 종 방향 단면적이 각각 제1 덕트(D1)와 제2 덕트(D2)를 향하여 점차 좁아지는 구조로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 하우징(10)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 유동공간(10a) 내부에는 적어도 하나의 흡음패널(20)이 설치된다.

흡음패널(20)은 유동공간(10a)으로 노출된 흡음면(21a)으로 들어오는 소음을 흡수하는 것으로, 적어도 하나가 유동공간(10a) 내부에 유체의 유동 방향을 따라 배치된다. 각각의 흡음패널(20)은 양 측단부가 하우징(10)의 내면에 고정되어 흡음면(21a)이 유동공간(10a)을 향하도록 배열될 수 있다. 도면 상에는 하우징(10) 내부에 4개의 흡음패널(20)이 중첩 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 흡음패널(20)의 설치 개수는 필요에 따라 가감될 수 있다. 흡음패널(20)은 타공판(21)과 흡음재(22)를 포함한다.

타공판(21)은 플라스틱과 같은 비금속 재질의 판재로, 유동공간(10a)으로 노출된 외측면에 흡음면(21a)이 형성되고 내측면에 고정면(21b)이 형성된다. 타공판(21)이 비금속 재질로 형성됨으로써, 소음저감장치(1)를 경량화할 수 있으며, 이로 인해, 소음저감장치(1)가 설치되는 덕트, 및 덕트가 설치되는 선박의 총 중량을 줄일 수 있어 에너지를 절감할 수 있다. 타공판(21)은 흡음면(21a)과 고정면(21b)을 관통하는 복수의 타공(21c)이 형성되며, 내측에 후술할 흡음재(22)가 삽입된다. 또한, 타공판(21)은 유입구(10b)와 유출구(10c)에 각각 근접한 끝단부의 종 방향 단면적이 유입구(10b)와 유출구(10c)를 향할수록 점차 작아질 수 있다. 타공판(21)의 끝단부 종 방향 단면적이 유입구(10b)와 유출구(10c)를 향하여 점차 작아지는 형태로 형성됨으로써, 난류에 의한 와류의 발생이 감소하여 와류 발생에 따른 소음과 진동을 최소화할 수 있다. 타공판(21)의 끝단부에서 난류에 의해 와류가 발생하면, 일정한 주기를 갖는 압력파가 발생하게 되고, 와류에 의한 압력파는 하우징(10) 또는 덕트 내에서 정상파를 이루며 공명을 일으켜 소음과 진동을 발생시키는 문제점이 있다. 본원 발명은 타공판(21)의 끝단부 종 방향 단면적이 점차 작아지므로, 난류에 의한 와류의 발생을 미연에 방지하여 소음과 진동을 최소화할 수 있다.

흡음재(22)는 복수 개의 타공(21c)을 통해 들어오는 소음을 흡수하는 부재로, 타공판(21) 내측에 삽입되어 고정면(21b)에 밀착된다. 흡음재(22)는 예를 들어, 스폰지와 같은 다공성 합성수지재로 형성될 수 있다. 그러나, 흡음재(22)가 다공성 합성수지재로 형성된 것으로 한정될 것은 아니며, 소음을 흡수할 수 있는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 흡음재(22)는 합성 또는 천연소재를 발포하여 형성한 발포제, 흡수 능력이 우수한 섬유재 등으로 형성될 수도 있다. 타공판(21)과 흡음재(22) 사이에는 유리섬유재가 개재될 수 있다.

유리섬유재는 흡음재(22)의 이탈을 방지하기 위한 것으로, 일 면이 타공판(21)의 고정면(21b)에 결합되고 타 면이 흡음재(22)에 결합되어 흡음재(22)를 타공판(21)의 일정 위치에 고정할 수 있다. 필요에 따라 유리섬유재는 생략될 수 있으며, 유리섬유재가 생략되는 경우, 고정면(21b)과 접하는 흡음재(22)의 일 면과, 흡음재(22)와 접하는 고정면(21b) 중 적어도 하나에 접착제가 도포되어 흡음재(22)를 고정할 수 있다.

하우징(10)의 내면과 접하는 흡음패널(20)의 양 측단부에는 복수 개의 너트부재(30)가 삽입된다. 너트부재(30)는 내주면에 나사산이 형성된 통상의 너트(nut)일 수 있다. 복수 개의 너트부재(30)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 흡음패널(20)의 길이 방향(도 2의 x 방향 참조)을 따라 이격 배치되며, 각각의 너트부재(30)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 흡음패널(20) 내측으로 삽입되어 결합될 수 있다.

전술한 하우징(10)에는 복수 개의 체결홀(40)이 관통 형성된다. 체결홀(40)은 흡음패널(20)의 고정을 위한 구멍으로, 유체의 유동 방향과 수직한 방향으로 하우징(10)을 관통하여 너트부재(30)와 연통된다. 즉, 유동공간(10a)을 사이에 두고 하우징(10)의 일 측면과 타 측면에 각각 복수의 체결홀(40)이 관통 형성되며, 복수의 체결홀(40)은 하우징(10)의 길이 방향(도 2의 x 방향 참조)을 따라 이격 배치된다.

흡음패널(20)은 볼트부재(50)에 의해 하우징(10)에 고정될 수 있다. 볼트부재(50)는 외주면에 나사산이 형성된 통상의 볼트(bolt)로, 하우징(10)의 외측에서 삽입되며 체결홀(40)을 통과하여 너트부재(30)와 결합할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 흡음패널(20)의 양 측단부에 삽입된 너트부재(30)와, 하우징(10)에 관통 형성된 체결홀(40)이 서로 연통된 상태에서 볼트부재(50)를 너트부재(30)에 나사 결합하면, 흡음패널(20)이 하우징(10)에 고정된다. 볼트부재(50)와 너트부재(30)에 의해 흡음패널(20)이 하우징(10)에 나사 결합됨으로써, 흡음패널(20)의 설치 및 분리가 용이함은 물론, 흡음패널(20)을 하우징(10)에 용접으로 고정하는 종래의 경우보다 흡음패널(20)을 하우징(10) 내 정확한 위치에 고정할 수 있다. 흡음패널(20)을 하우징(10)에 용접으로 고정하는 종래의 경우, 좁은 하우징(10) 내에서 작업을 해야 하므로, 용접이 쉽지 않고 정확한 위치에 용접하기가 어려운 문제점이 있었다. 본원 발명은 볼트부재(50)가 하우징(10)의 외측에서 체결홀(40)을 관통하여 너트부재(30)에 나사 결합되므로, 작업이 쉽고 흡음패널(20)이 정확한 위치에 고정될 수 있어 흡음 효과가 향상될 수 있다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음저감장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡음패널을 확대하여 도시한 도면이고, 도 6은 하우징에 흡음패널을 설치하는 모습을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 소음저감장치(1)는 너트부재(30)가 볼트부재(50)의 길이 방향을 따라 흡음패널(20)의 내부로 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음저감장치(1)는 너트부재(30)가 볼트부재(50)의 길이 방향을 따라 흡음패널(20)의 내부로 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.

너트부재(30)는 볼트부재(50)의 길이 방향을 따라 흡음패널(20)의 내부로 슬라이딩 이동할 수 있다. 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 흡음패널(20)의 양 측단부 중 적어도 하나에는 너트부재(30)를 수용하는 수용공간(21d)이 만입 형성되고, 수용공간(21d)에는 너트부재(30)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(60)가 수용된다. 탄성부재(60)는 압축 코일 스프링 형태로 형성되며, 수용공간(21d)에 수용되되 흡음패널(20)과 너트부재(30) 사이에 삽입되어 너트부재(30)를 하우징(10)을 향하는 외측 방향으로 밀어낼 수 있다. 필요에 따라 수용공간(21d) 내부에는 탄성부재(60)를 지지하는 지지부재(61)가 삽입될 수도 있다. 너트부재(30)가 흡음패널(20) 내부로 슬라이딩 이동 가능함으로써, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 흡음패널(20)을 하우징(10) 내 설치 위치로 이동시킬 때 탄성부재(60)를 압축시키며 너트부재(30)를 수용공간(21d) 내부로 삽입할 수 있어 흡음패널(20)의 이동 및 위치 선정이 용이할 수 있다. 흡음패널(20)의 위치 선정이 완료되면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 탄성부재(60)를 원래의 상태로 이완시켜 너트부재(30)를 수용공간(21d) 외부로 돌출시킨 후 볼트부재(50)와 결합할 수 있다. 도면 상에는 너트부재(30)가 흡음패널(20)의 양 측단부에 각각 슬라이딩 이동 가능하게 결합된 구조로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 흡음패널(20)의 일 측단부에만 너트부재(30)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합되고, 타 측단부에는 너트부재(30)가 삽입 결합될 수도 있다.

도 7은 소음저감장치의 사용 상태도이다.

본 발명에 따른 소음저감장치(1)는 엔진의 흡기 측에 연결되며, 하나의 엔진 당 하나의 소음저감장치(1)가 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 소음저감장치(1)는 유동공간(10a) 내부에 하우징(10)의 높이 방향(도 2의 z 방향 참조)을 따라 서로 중첩 배치된 복수 개, 예를 들어, 6개의 흡음패널(20)이 하나의 흡음패널 유닛(unit)을 이루고, 이러한 흡음패널 유닛은 복수 개, 예를 들어, 2개가 유체의 유동 방향을 따라 직렬로 설치될 수 있다. 이 때, 유체의 유동 방향을 기준으로 전방에 배치된 흡음패널 유닛(A)의 흡음패널(20)과, 후방에 배치된 흡음패널 유닛(B)의 흡음패널(20)은 서로 다른 길이로 형성될 수 있다. 도면 상에는 전방에 배치된 흡음패널 유닛(A)의 흡음패널(20)의 길이가, 후방에 배치된 흡음패널 유닛(B)의 흡음패널(20)의 길이보다 긴 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 후방에 배치된 흡음패널 유닛(B)의 길이가, 전방에 배치된 흡음패널 유닛(A)의 흡음패널(20)의 길이보다 더 길 수도 있다.

엔진의 원활한 동작을 위해 소음저감장치(1)에 허용되는 압력 손실은 일정 수준 이하로 제한된다. 본 발명의 소음저감장치(1)와 같이, 유동공간(10a) 내부에 6개의 흡음패널(20)이 하우징(10)의 높이 방향을 따라 중첩 배치되어 하나의 흡음패널 유닛을 이루고, 이러한 흡음패널 유닛 2개가 직렬로 설치될 경우, 하우징(10)을 높이 방향으로 절단하였을 때 유동공간(10a)의 단면적이, 각각의 흡음패널(20)의 양 면이 유동공간(10a)에 노출되는 단면적의 1.35~1.45배가 되어, 전체 압력 손실이 33mmAq 이내일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 소음저감장치
10: 하우징 10a: 유동공간
10b: 유입구 10c: 유출구
20: 흡음패널 21: 타공판
21a: 흡음면 21b: 고정면
21c: 타공 22: 흡음재
30: 너트부재 40: 체결홀
50: 볼트부재 60: 탄성부재
D1: 제1 덕트 D2: 제2 덕트

Claims (6)

1. 내부에 유동공간이 형성되고, 양단부에 각각 상기 유동공간과 연통되어 유체가 유동하는 유입구와 유출구가 형성된 하우징;
   상기 유동공간 내부에 상기 유체의 유동 방향을 따라 배치되며, 양 측단부가 각각 상기 하우징의 내면에 고정되어 상기 유동공간으로 노출된 흡음면으로 들어오는 소음을 흡수하는 적어도 하나의 흡음패널;
   상기 하우징과 접하는 상기 흡음패널의 양 측단부에 삽입된 복수 개의 너트부재;
   상기 하우징을 관통하여 상기 너트부재와 연통되는 복수 개의 체결홀, 및
   상기 하우징의 외측에서 삽입되며 상기 체결홀을 통과하여 상기 너트부재와 결합하여 상기 흡음패널을 상기 하우징에 고정하는 복수 개의 볼트부재를 포함하는 소음저감장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 너트부재는 상기 볼트부재의 길이 방향을 따라 상기 흡음패널의 내부로 슬라이딩 이동하는 소음저감장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 흡음패널과 상기 너트부재 사이에 삽입되어 상기 너트부재를 상기 하우징을 향하는 방향으로 밀어내는 탄성부재를 더 포함하는 소음저감장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 흡음패널은,
   복수 개가 서로 다른 길이로 형성되며 상기 유체의 유동 방향을 따라 직렬로 배치되는 소음저감장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 흡음패널은,
   외측면에 상기 흡음면이 형성되고 내측면에 고정면이 형성되며, 상기 흡음면과 상기 고정면을 관통하는 복수의 타공이 형성된 타공판과,
   상기 타공판 내측에 삽입되어 상기 고정면에 밀착되는 흡음재를 포함하는 소음저감장치
6. 제5 항에 있어서,
   상기 타공판은 상기 유입구와 상기 유출구에 각각 근접한 끝단부의 종 방향 단면적이 상기 유입구와 상기 유출구를 향할수록 점차 작아지는 소음저감장치.

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