KR20190118299A - 촉매 일체형 소음기 - Google Patents

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KR20190118299A
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Abstract

본 발명에 따른 촉매 일체형 소음기는 일단부에 배기매니폴드가 연결되고, 길이방향으로 갈수록 단면적이 증가하였다가 감소하도록 형성됨으로써 내부로 유입되는 배기가스의 소음을 저감하는 소음기케이스; 및 콘 형상의 입구부가 소음기케이스의 타단부와 연통되도록 설치되어 소음기케이스 하류에 마련되고, 내부에 촉매담체가 구비된 촉매케이스;를 포함할 수 있다.

Description

촉매 일체형 소음기 {Muffler with catalyst}
본 발명은 배기 소음기와 촉매장치가 일체화된 촉매 일체형 소음기에 관한 것이다.
엔진의 각 실린더에서 발생한 연소가스는 실린더헤드에 접속된 배기매니폴드를 통하여 모아진 후 배기 파이프를 통하여 대기로 배출되어지게 된다.
그런데 엔진에서 배출되는 배기가스는 고온, 고압이므로 단순히 배기파이프를 통하여 외부로 배출하게 되는 경우 심한 소음 발생으로 인하여 승차감을 저하시키고 소음 환경 공해를 유발하여 규제 대상이 된다.
이 때문에 배기파이프의 도중에는 배기되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저감하기 위하여 소음기를 장착하고 있다.
소음기는 강판을 말아 원통을 만들고 그 원통 내부를 몇개의 공간으로 구획하여 배기가스가 그 공간들을 통과하게 될 때, 음파의 간섭을 일으키고 또 압력의 감소 및 배기온도의 저하를 일으키면서 점차 소음이 감쇄되도록 되어 있다.
그러나 상기한 주소음기만으로 소음 감쇄가 충분치 아니한 경우에는 주소음기 전단에 보조소음기를 추가로 달아 소음이 추가로 감쇄되어 배출될 수 있도록 배기시스템을 구성하였다.
종래에 배기시스템에서 촉매장치와 보조소음기는 각각 별도로 분리되어 있어 촉매장치는 배출가스 저감, 보조소음기는 소음 저감의 역할을 각각 수행하며, 별도의 공간에 부품을 배치하여야 하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR20-1999-0012405
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배기시스템에서 촉매장치와 보조소음기가 일체형 구조를 가지도록 설계됨으로써, 부피 패키지, 제조비용 및 제조시간을 저감하는 촉매 일체형 소음기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 촉매 일체형 소음기는 일단부에 배기매니폴드가 연결되고, 길이방향으로 갈수록 단면적이 증가하였다가 감소하도록 형성됨으로써 내부로 유입되는 배기가스의 소음을 저감하는 소음기케이스; 및 콘 형상의 입구부가 소음기케이스의 타단부와 연통되도록 설치되어 소음기케이스 하류에 마련되고, 내부에 촉매담체가 구비된 촉매케이스;를 포함할 수 있다.
소음기케이스 내부에 배기매니폴드로부터 연장되도록 설치되고, 외주면에 다수의 통공이 형성된 파이프;를 더 포함하고, 소음기케이스는 파이프의 외주면을 이격된 위치에서 감싸도록 마련됨으로써, 내주면과 파이프 외주면 사이에 소음저감을 위한 확장공간을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
소음기케이스 내부에 링 형상으로 마련되어, 내주면에 파이프가 끼워지고, 외주면이 소음기케이스 내주면에 고정되며, 측면부에 확장공간과 촉매케이스를 서로 연통시키는 연통홀이 형성된 연결배플;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
연결배플은 소음기케이스의 타단부 내주면에 설치되고, 반경방향 단면이 U자 형상이 되도록 촉매케이스와 마주하는 일측면에 설치홈이 형성되며, 촉매케이스는 입구부가 설치홈에 삽입되어 설치됨으로써, 소음기케이스와 연통되는 것을 특징으로 할 수 있다.
연결배플은 소음기케이스의 타단부 내주면에 설치되고, 반경방향 단면이 U자 형상이 되도록 촉매케이스와 마주하는 일측면에 설치홈이 형성되며, 촉매케이스는 입구부가 설치홈에 삽입되어 설치됨으로써, 소음기케이스와 연통되는 것을 특징으로 할 수 있다.
소음기케이스는 타단부가 촉매케이스의 외주면에 용접되고, 촉매케이스는 입구부가 소음기케이스 내부로 연장되도록 형성되며, 소음기케이스 내부에 구비된 입구부의 테두리를 따라 다수의 연통홀이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
소음기케이스 내부에 배기매니폴드로부터 연장되도록 설치되고, 외주면에 다수의 통공이 형성된 파이프;를 더 포함하며, 촉매케이스의 입구부는 소음기케이스 내부에 구비된 파이프와 연통된 것을 특징으로 할 수 있다.
파이프의 외주면과 촉매케이스의 입구부 사이에는 와이어메쉬가 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
촉매케이스는 촉매담체를 기준으로 길이방향으로 멀어질수록 단면적이 감소하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 촉매 일체형 소음기에 따르면 촉매장치와 보조소음기가 일체형상으로 구비됨으로써 부피 패키지 및 제조비용을 저감하고, 제조시간을 단축할 수 있다.
또한, 소음기 케이스의 확장공간이 촉매케이스와 연통되도록 마련함으로써, 확장공간의 길이를 최대한 확보할 수 있어, 궁극적으로는 저주파 영역 소음 저감 성능을 극대화할 수 있다.
아울러, 촉매장치에 구비된 촉매담체를 이용하여 고주파 소음을 감쇠할 수 있는바, 보조 소음기 내부에 별도의 흡음재를 설치하지 않아도 되어 부피 패키지 및 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 촉매 일체형 소음기를 도시한 측면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 연결배플을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스, 연결배플, 촉매케이스 및 파이프의 연결관계를 상세히 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 측면도,
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 제4,5 실시예에서의 촉매케이스를 도시한 사시도,
도 10은 소음기의 확장공간 길이에 따른 전달손실 변화를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 촉매 일체형 소음기에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 촉매 일체형 소음기를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도이다.
먼저, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 촉매 일체형 소음기는 일단부에 배기매니폴드가 연결되고, 길이방향으로 갈수록 단면적이 증가하였다가 감소하도록 형성됨으로써 내부로 유입되는 배기가스의 소음을 저감하는 소음기케이스(10); 및 콘 형상의 입구부(24)가 소음기케이스(10)의 타단부와 연통되도록 설치되어 소음기케이스(10)의 하류에 마련되고, 내부에 촉매담체(22)가 구비된 촉매케이스(20);를 포함할 수 있다.
소음기란 내연기관이나 환기장치로부터 나오는 소음을 줄이기 위한 장치이다. 이러한 소음기는 소음 저감 효과를 높이기 위해 배기 흐름에 대한 저항을 증가시키도록 형성될 수 있는데, 배기 흐름 저항이 증가할수록 음파의 간섭이 커지고, 배기가스 압력 및 온도가 저감됨으로써, 배기가스 배출로 인한 소음이 효과적으로 저감되게 된다.
본 발명은 배기가스가 유입되는 소음기케이스(10)의 단면적이 길이방향으로 갈수록 가변되도록 형성됨으로써, 배기가스가 소음기케이스(10)를 유동하면서 단면적의 변화로 인해 음파 간섭이 발생하고, 이로 인해 배기소음이 크게 저감된다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 소음기케이스(10)는 원통 형상으로 형성되어 단면적이 점진적으로 증가하고, 이후 일정 길이까지 동일한 단면적으로 유지되다가 다시 원래의 단면적으로 점진적으로 복귀 감소되는 형상으로 구비될 수 있다.
아울러, 본 발명은 내부에 촉매담체(22)가 구비된 촉매케이스(20)를 소음기케이스(10)의 타단부와 연통되도록 설치함으로써, 보조소음기 및 촉매장치가 일체형으로 형성되어 배기시스템의 부피 패키지를 저감시킬 수 있게 된다.
특히, 촉매케이스(20) 내부에 마련된 촉매담체(22)는 보조소음기에서 발생하 는 고주파 소음을 감쇠하는 역할을 부가적으로 수행할 수 있어, 소음기케이스(10) 내부에 별도의 흡음재를 적용하지 않아도 되어, 제품의 비용 및 무게를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
여기서, 소음기케이스(10)는 일단부가 배기매니폴드와 연결되어 촉매케이스(20)보다 상류 측에 구비될 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 소음기케이스(10)가 촉매케이스(20)의 상류 측에 구비되면, 소음기케이스(10)에서 발생하기 쉬운 고주파 소음을 촉매케이스(20) 내부에 있는 촉매담체(22)가 감쇠하여 후방으로 보내도록 마련될 수 있다. 이는 보조 소음기의 주된 역할인 배기 맥동 압력 감쇠에 효과적인바, 소음 저감 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
제1 실시예에 따른 소음기케이스(10)는 도 2와 같이 내부가 빈 공간을 이루도록 형성되어 단면적 변화만을 이용하여 배기소음을 저감하도록 마련되고, 촉매케이스(20)는 소음기케이스(10)에 용접됨으로써 서로 연통될 수 있다.
여기서, 촉매케이스(20)의 입구부는 단면적이 일측으로 갈수록 점진적으로 작아지는 콘 형상으로 형성됨으로써, 촉매담체(22)가 고정되지 않는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 연결배플을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스, 연결배플, 촉매케이스 및 파이프의 연결관계를 상세히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기는 소음기케이스(10) 내부에 배기매니폴드로부터 연장되도록 설치되고, 외주면에 다수의 통공(32)이 형성된 파이프(30);를 더 포함하고, 소음기케이스(10)는 파이프(30)의 외주면을 이격된 위치에서 감싸도록 마련됨으로써, 내주면과 파이프(30) 외주면 사이에 소음저감을 위한 확장공간(12)을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 소음기케이스(10)에 배기매니폴드로부터 배기가스를 공급받는 파이프(30)가 마련되는데, 파이프(30)에 형성된 다수의 통공(32)을 통해 배기가스가 파이프(30) 내부영역과 확장공간(12)을 유동하면서 온도와 압력이 부가적으로 저감됨으로써, 배기소음이 저감되도록 유도할 수 있다.
따라서, 소음기케이스(10)를 통한 배기소음 저감 효과를 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 촉매 일체형 소음기는 소음기케이스(10) 내부에 링 형상으로 마련되어, 내주면에 파이프(30)가 끼워지고, 외주면이 소음기케이스(10) 내주면에 고정되며, 측면부에 확장공간(12)과 촉매케이스(20)를 서로 연통시키는 연통홀(42)이 형성된 연결배플(40);을 더 포함할 수 있다.
즉, 연결배플(40)은 소음기케이스(10) 내부에 구비된 파이프(30)가 고정되도록 하는 구성요소이다. 외주면은 소음기케이스(10) 내주면을 따라 용접되고, 내주면에는 파이프(30)가 끼워짐으로써, 파이프(30)가 연결배플(40)을 매개로 소음기케이스(10)에 고정될 수 있다.
아울러, 연결배플(40)의 측면부에는 다수의 연통홀(42)이 형성됨으로써, 소음기케이스(10)의 확장공간(12)과 촉매케이스(20)의 내부공간이 서로 연통되도록 마련한다.
따라서, 소음기케이스(10) 내부와 촉매케이스(20) 내부가 서로 일체화되어 연통되도록 마련됨으로써, 확장형 소음기의 길이가 증대되어 저주파 영역에서의 소음저감 효과를 향상시킬 수 있다.
도 10은 소음기의 확장공간 길이에 따른 전달손실 변화를 도시한 그래프이다. 도 10을 참조하면, 확장형 소음기의 길이가 길어질수록 저주파 영역에서의 소음 저감 효과가 커지는 것을 확인할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 연결배플(40)은 소음기케이스(10)의 타단부 내주면에 설치되고, 반경방향 단면이 U자 형상이 되도록 촉매케이스(20)와 마주하는 일측면에 설치홈(44)이 형성되며, 촉매케이스(20)는 입구부가 설치홈(44)에 삽입되어 설치됨으로써 소음기케이스(10)와 연통될 수 있다.
여기서, 연결배플(40)은 소음기케이스(10)에 고정되면서, 촉매케이스(20)가 연통되면서 결합되도록 마련되는데, 단면 형상이 U자 형상이 되도록 형성됨으로써 단면 형상이 직사각형일 경우보다 연결배플(40)의 무게를 저감할 수 있게 된다.
이때, 연결배플(40)의 외주면에는 소음기케이스(10)가 용접되고, 설치홈(44)에는 촉매케이스(20)가 용접됨으로 결합이 이루어진다. 이를 위해서는 연결배플(40)이 소음기케이스(10)의 타단부 내측에 구비되도록 마련된다.
또한, 파이프(30)의 외주면과 연결배플(40)의 내주면 사이에는 와이어메쉬(50)가 설치될 수 있다.
소음기케이스(10)와 촉매케이스(20) 서로 다른 구성으로서 마련되기 때문에 열팽창 차이가 발생할 수 있는데, 파이프(30) 외측과 연결배플(40) 내주면 사이에 열팽창 차이를 흡수하도록 와이어메쉬(50)가 마련될 수 있다. 따라서, 촉매 일체형 소음기의 내구성을 확보할 수 있다.
아울러, 촉매케이스(20)는 촉매담체(22)를 기준으로 길이방향으로 멀어질수록 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다.
이는 촉매담체(22)는 세라믹 재질로 마련되는데, 촉매케이스(20) 내부에서 밀리거나 이동될 경우 파손이 발생할 수 있는바, 촉매케이스(20)의 단면적 감소에 따라 촉매담체(22)가 특정위치에 고정되도록 마련한다.
한편, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서 연결배플(40)은 소음기케이스(10) 내부에서 자유로운 위치에 형성되면서, 촉매케이스(20)와 결합되도록 마련되지 않을 수 있다. 그에 따라 파이프(30)의 길이도 조정할 수 있다. 이는 연결배플(40)의 위치에 따라 문제가 되는 배기소음의 주파수를 튜닝하기 위함이다.
한편, 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 측면도이다. 도 7을 참조하면, 제4 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기의 소음기케이스(10)는 타단부가 촉매케이스(20)의 외주면에 용접되고, 촉매케이스(20)는 입구부(24)가 소음기케이스(10) 내부로 연장되도록 형성되며, 소음기케이스(10) 내부에 구비된 입구부(24)의 테두리를 따라 다수의 연통홀(26)이 형성될 수 있다.
즉, 별도의 연결배플을 설치하지 않고, 촉매케이스(20)의 입구부(24)에 연통홀을 형성하여 소음기케이스(10)와 촉매케이스(20)가 일체로 설치되면서 서로 연통되도록 마련될 수 있다. 구체적인 연통홀의 형상을 도 8 내지 도 9를 통해 확인하도록 한다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기에서의 소음기케이스 내부를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제4,5 실시예에서의 촉매케이스를 도시한 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제5 실시예에 따른 촉매 일체형 소음기는 소음기케이스(10) 내부에 배기매니폴드로부터 연장되도록 설치되고, 외주면에 다수의 통공(32)이 형성된 파이프;(30)를 더 포함하고, 촉매케이스(20)의 입구부(24)는 소음기케이스(10) 내부에 구비된 파이프(30)와 연통될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 파이프(30)의 외주면과 촉매케이스(20)의 입구부(24) 사이에는 와이어메쉬(50)가 설치될 수 있다.
이는 소음기케이스(10) 내부에 파이프(30)가 구비된 실시예에서 별도의 연결배플없이 촉매케이스(20)와 소음기케이스(10)를 서로 용접 결합하고, 서로 내부공간이 연통되도록 연통홀(26)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 촉매 일체형 소음기에 따르면 촉매장치와 보조소음기가 일체형상으로 구비됨으로써 부피 패키지 및 제조비용을 저감하고, 제조시간을 단축할 수 있다.
또한, 소음기 케이스의 확장공간이 촉매케이스와 연통되도록 마련함으로써, 확장공간의 길이를 최대한 확보할 수 있어, 궁극적으로는 저주파 영역 소음 저감 성능을 극대화할 수 있다.
아울러, 촉매장치에 구비된 촉매담체를 이용하여 고주파 소음을 감쇠할 수 있는바, 보조 소음기 내부에 별도의 흡음재를 설치하지 않아도 되어 부피 패키지 및 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 소음기케이스
12: 확장공간
20: 촉매케이스
22: 촉매담체
24: 입구부
26: 연통홀
30: 파이프
32: 통공
40: 연결배플
42: 연통홀
50: 와이어메쉬

Claims (9)

  1. 일단부에 배기매니폴드가 연결되고, 길이방향으로 갈수록 단면적이 증가하였다가 감소하도록 형성됨으로써 내부로 유입되는 배기가스의 소음을 저감하는 소음기케이스; 및
    콘 형상의 입구부가 소음기케이스의 타단부와 연통되도록 설치되어 소음기케이스 하류에 마련되고, 내부에 촉매담체가 구비된 촉매케이스;를 포함하는 촉매 일체형 소음기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    소음기케이스 내부에 배기매니폴드로부터 연장되도록 설치되고, 외주면에 다수의 통공이 형성된 파이프;를 더 포함하고,
    소음기케이스는 파이프의 외주면을 이격된 위치에서 감싸도록 마련됨으로써, 내주면과 파이프 외주면 사이에 소음저감을 위한 확장공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    소음기케이스 내부에 링 형상으로 마련되어, 내주면에 파이프가 끼워지고, 외주면이 소음기케이스 내주면에 고정되며, 측면부에 확장공간과 촉매케이스를 서로 연통시키는 연통홀이 형성된 연결배플;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    연결배플은 소음기케이스의 타단부 내주면에 설치되고, 반경방향 단면이 U자 형상이 되도록 촉매케이스와 마주하는 일측면에 설치홈이 형성되며,
    촉매케이스는 입구부가 설치홈에 삽입되어 설치됨으로써, 소음기케이스와 연통되는 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    연결배플은 소음기케이스의 타단부 내주면에 설치되고, 반경방향 단면이 U자 형상이 되도록 촉매케이스와 마주하는 일측면에 설치홈이 형성되며,
    촉매케이스는 입구부가 설치홈에 삽입되어 설치됨으로써, 소음기케이스와 연통되는 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    소음기케이스는 타단부가 촉매케이스의 외주면에 용접되고,
    촉매케이스는 입구부가 소음기케이스 내부로 연장되도록 형성되며, 소음기케이스 내부에 구비된 입구부의 테두리를 따라 다수의 연통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    소음기케이스 내부에 배기매니폴드로부터 연장되도록 설치되고, 외주면에 다수의 통공이 형성된 파이프;를 더 포함하며,
    촉매케이스의 입구부는 소음기케이스 내부에 구비된 파이프와 연통된 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    파이프의 외주면과 촉매케이스의 입구부 사이에는 와이어메쉬가 설치된 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    촉매케이스는 촉매담체를 기준으로 길이방향으로 멀어질수록 단면적이 감소하도록 형성된 것을 특징으로 하는 촉매 일체형 소음기.
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