KR100399734B1 - 흡음구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내구성, 내후성 및 리사이클성에 뛰어난 흡음구조체를 제공하는 것을 과제로한 것이며, 이 해결수단으로서, 흡음패널(1)은, 표면판이 금속섬유를 판형상으로 압축성형한 흡음재(6)로 구성된 중공상자형 구조체(2)이고, 이 흡음재(6)의 하면에 배후공기층(7)과 슬릿구성의 공명흡음구조(8)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

흡음구조체{Sound absorption structure}

본 발명은, 내구성, 내후성 및 리사이클성에 뛰어난 흡음구조체에 관한 것이다.

고속도로나 철도에 있어서, 소음의 발생을 억제하기 위하여 방음벽이 설치되어 있다. 일반적으로 방음벽은, 유리솜이나 암면(岩綿) 등의 무기질섬유를 패널형상의 구조체에 수납한 흡음패널에 의해서 구성되어 있다.

이 무기질섬유로 이루어진 흡음패널에는, 다음과 같은 과제가 있다.

①유리솜 등은, 수분의 빠짐이 나쁘다는 등 내수성에 문제가 있으며, 수분의 흡수에 의해 흡음성능이 저하하고, 그 성능유지의 정비가 큰일이다.

②유리솜 등은, 장기간의 사용에 의해 피로(疲勞)가 발생하여, 흡수성능의 저하나 강도저하의 요인으로 되고 있다.

③내용년수가 지났을 경우, 재생이용(recycle)하는데는 비용이 들어, 일반적으로 산업폐기물로서 폐기처리할 필요가 있다. 이 경우, 암면의 재생이용은, 유리솜만큼의 비용은 들지않으나, 저비용이라고는 할 수 없다.

④유리솜등은, 기류에 맞히게되면, 섬유의 비산이나 부유가 발생하기 쉬워지고, 흡음성능저하의 요인으로 되어있다.

⑤특히, 식품이나 약품의 생산현장 등의 청정도가 요구되는 환경에서는, 섬유의 비산이나 부유가 문제가 되어, 이용하기 어렵게 된다.

⑥취급시에 섬유의 흡인이나 콕콕찔리는 느낌이 문제가 된다.

⑦무기질섬유는, 자외선에 장시간 노출되면 역악화하여 취약해지므로, 야외에서의 이용에는, 그 대책이 필요했었다.

⑧①,④∼⑦의 문제를 해결하기 위해 PVF필름등으로 무기질섬유재료를 피복하는 수단이 취해지나, 흡음성능저하나 필름의 파손이 문제가 된다.

특히, 고속도로나 철도에 있어서는, 흡음패널이 다량으로 이용되므로, 상기한 ③의 문제는, 환경보호의 관점에서도 중요한 문제로 되어 있다.

이와 같은 무기질섬유의 재료가 가진 문제가 발생하지 않는 흡음재료로서, 예를 들면, 알루미늄섬유를 가압압축해서 판형상으로한 것이 알려져 있다. 또, 알루미늄입자의 소결체나 알루미늄재료를 발포시킨 흡음재료가 알려져 있다.

그러나, 이들 금속재료로 이루어진 흡음재는, 유리솜이나 암면 등의 무기질섬유의 흡음재에 비교하면, 흡음성능이 낮다고하는 문제가 있다.

이상 설명한 바와 같은 흡음재는, 섬유나 입자의 틈새를 공기의 분자가 빠져나갈때에 음향에너지의 일부가 섬유나 입자에 대한 공기분자의 마찰에 기인하는 열에너지로 변환시킴으로써, 흡음을 행하는 것이다.

이와 같은 흡음재를 사용한 흡음은, 배후공기층을 두껍게 함으로써, 보다 저음까지의 흡음이 가능하게 된다. 그러나, 흡음패널의 치수(특히, 그두께)에는,제한이 있는 것이 보통이며, 일반적으로 500㎐이하라고하는 주파수에서의 흡음성능을 충분한 것으로 하는 것은 곤란했었다. 특히, 금속재료를 사용한 흡음재에서는, 그 경향이 컸었다.

흡음을 행하기 위한 수단의 하나로서, 다음에 설명하는 공명구조를 이용하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 기본적인 원리로서 헬룸홀쯔의 공명구조를 이용한 것이며, 섬유로 대표되는 흡음재료에 의한 것과 달라, 헬륨홀쯔의 공명기라 호칭되는 공명구조가 공명할때에 있어서의 공기의 움직임의 마찰손실에 의해서 공명주파수부근의 음향에너지를 손실시키고, 이일로 흡음력을 얻는 것이다.

헬름홀쯔공명기를 원리적으로 이용한 대표적인 흡음구조로서는, 벽의 표면을 다수의 구멍이나 슬릿을 형성한 판으로 구성하고, 배후에 공기층을 형성한 것을 들 수 있다. 이하, 본 명세서에서는, 흡음의 기본원리로서 헬름홀쯔공명을 사용한 구조를 공명흡음구조라 부른다.

통상의 공명흡음구조에서는, 특정의 공명주파수부근밖에 흡음성능을 얻을 수 없다고하는 문제가 있으나, 흡음재료를 사용했을 경우에는 얻기어려운 저역에서의 흡음을 할 수 있다고 하는 특징이 있다.

일본국 실공평 5-2646호 공보에는, 알루미늄섬유를 흡음재료로서 사용한 흡음체를 배치하는 구성에 있어서, 공기층을 형성한 상태로 배치하고, 또한 흡음체끼리의 간격을 벌려서 배치함으로써, 흡음체에 의한 흡음과, 흡음체사이의 틈새와 배후의 공기층에 의해 구성되는 공명구조(공명공간)에 의한 흡음을 동시에 얻는 구조가 개시되어 있다.

이 구조에서는, 알루미늄섬유를 사용함으로써, 상기한 바와 같은 무기섬유질흡음재를 사용한 경우의 문제를 극복하고, 또, 공명흡음구조를 병용함으로써, 저역에서의 흡음성능향상을 도모하고 있다. 그러나, 이 공보기재의 구성은, 구조가 복잡하고, 시공성이 나쁘다고하는 문제가 있다.

일반적으로 알루미늄섬유를 판형상으로한 흡음재료는, 강도가 그다지 없으므로, 그자체로 흡음체를 구성할 경우, 그다지 큰 치수로 할 수 없다. 이 때문에, 상기한 공보의 구성에서는, 흡음체의 치수를 그다지 큰것으로 할 수 없고, 작은 흡음체를 다수 장착하지 않으면 안된다고하는 문제가 있어, 시공비용이 높아진다.

또, 각 흡음체를 소정의 간격을 형성해서 개별로 배치할 필요가 있고, 또, 흡음체를 배치한 상태에서 배후에 공기층을 형성하지 않으면 안되기 때문에, 전체의 구조가 커지고 또 복잡하고, 시공비용도 높은 것으로 된다.

또한, 이 구조에서는, 틈새부분에 있어서의 넥의 길이(공명구조의 출입구부분에 있어서의 깊이방향의 치수)를 크게잡을 수 없으므로, 보다 저역에까지 기능하는 효과적인 공명흡음구조를 얻을려면, 공명곤간의 체적을 크게하지 않으면 안되고, 결과적으로, 전체의 구조가 대형화되고, 흡음구조를 배치하는 장소가 한정되어 버린다. 도로나 철도에 있어서의 흡음에서는, 배치스페이스가 한정되어, 두꺼운 공기층을 형성하는 일이 곤란하게 되는 경우가 많아, 상기한 구조의 실시화는 한층더 곤란한 것으로 되어있다.

이점에 관해서, 배치장소의 제약을 받기 어려운, 두께가 얇은 흡음구조체의 개발이 요망되고 있다.

상기 관점에 비추어, 본 발명은, 흡음재료로서 금속재료를 사용한 흡음구조체에 있어서, 다음의 요구를 충족한 것을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

①흡음재료에 의한 흡음작용과, 슬릿형 공명흡음구조에 의한 흡음작용을 병용해서 저역에서의 흡음성능을 도모할 수 있을 것.

②넓은주파수대역에 있어서, 높은 흡음성능을 가질 것.

③구조에 무리가 없고, 간단한 구조이고, 또한 경량일 것.

④시공이 간단용이하고, 저코스트로 행할 수 있을 것.

⑤두께가 얇은 구조이고, 특히 흡음패널로 했을 경우에 일체형의 패널구조로 할 수 있고, 취급성이 좋고, 시공장소가 한정되지 않을 것.

⑥리사이클성이 높을 것.

⑦내후성이 높을 것.

도 1은, 본 발명에 관한 흡음패널의 일부를 절개한 사시도

도 2는, 동흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 3은, 표면판의 흡음재를 생략한 동흡음패널을 표시한 설명용 평면도

도 4는, 동흡음패널의 흡음특성을 표시한 그래프

도 5는, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 6은, 동흡음패널의 흡음특성을 표시한 그래프

도 7은, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 8은, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 9는, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 10은, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 11은, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 12는, 그밖의 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도

도 13은, 도 5에 표시한 흡음패널의 최적구조의 일실시예

도 14는, 동흡음패널의 흡음특성을 표시한 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 흡음패널 2: 중공상자형 구조체

6: 흡음재 7: 배후공기층

8: 공명흡음구조

본 발명에 관한 제 1의 발명은, 표면판이 판형상 또는 면형상의 흡음재로 구성되고, 상기 흡음재의 배후에는, 배후공기층과 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성되어 있는 것을 요지로한다. 표면판이되는 판형상 또는 면형상의 흡음재와 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조를 하나의 구조체에 합쳐가진 구성으로 한 것이다.

제 2의 발명은, 표면판이 금속섬유를 판형상으로 압축성형한 흡음재로 구성되고, 상기 흡음재의 배후에는, 배후공기층과 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성되어 있는 것을 요지로한다.

제 3의 발명은, 흡음재의 표면판을 제외하고 5면이, 비통기성의 재료로 이루어진 판재로 형성된 중공상자형 구조체인 것을 요지로 한다.

제 4의 발명은, 배후공기층을 형성하는 직사각형형상부재가, 흡음재의 하면에 임의의 간격을 형성해서 복수배치되고, 인접하는 상기 직사각형형상부재사이의 틈새를 이용해서 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성되는 것을 요지로 한다.

제 5의 발명은, 흡음재는, 구조체내에 임의의 간격으로 복수배치된 직사각형형상부재에 의해서 지지되고, 상기 직사각형형상부재는, 내부공간에서 흡음재의 배후공기층이 형성되는 비통기성의 재료로 이루어진 오목형의 단면형상을 가지고, 상기 직사각형형상부재와 구조체의 바닥면과의 사이 및 인접하는 직사각형형상부재사이의 틈새에 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성되어 있는 것을 요지로 한다. 또한, 구조체의 바닥면은, 구조체가 흡음패널인 경우에는 바닥판을, 구조체가 건축구조물의 벽면에 일체로 짜붙여진 것의 경우에는 벽면을 의미한다.

제 6의 발명은, 직사각형형상부재의 내부공간(오목형의 내부공간)내에, 1 또는 2종류이상의 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성되어 있는 것을 요지로한다. 직사각형형상부재의 내부공간내에 별도의 직사각형 형상부재를 1 또는 2이상 배치함으로써, 새로운 형상, 치수의 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조를 형성한 것이다.

제 7의 발명은, 배후공기층의 개구부의 폭(홈폭) 또는/및 슬릿구성의 공명흡음구조의 슬릿개구부의 폭(슬릿폭)을 복수로 설정한 것을 요지로 한다. 홈폭·슬릿폭을 일정한 간격으로 형성하는 것은 아니고, 홈폭·슬릿폭에 넓음과 좁음(廣狹)의 변화를 가지게한 것이다. 일정한 규칙에 따라서 슬릿폭에 변화를 가지게 해도 되고, 규칙성이 없어도 된다. 또한, 직사각형형상부재의 내부공간내에 형성된 홈폭·슬릿폭에 대해서도 마찬가지로 변화를 가지게 하는 것이다.

제 8의 발명은, 배후공기층의 흡음성능과 슬릿구성의 공명흡음구조의 흡음성능이 상호맞보완하여, 폭넓은 주파수범위에 있어서의 흡음성능을 얻을 수 있도록 형성되어 있는 것을 요지로 한다. 이것은, 배후공기층과 슬릿구성의 공명흡음구조의 흡음성능을 그래프로 표시했을 경우에, 흡음률이 약한 골짜기부분을 상호맞보완해서 골짜기를 없애어, 흡음불능의 주파수대역을 없애도록 형성되어 있는 것이다.

또, 제 9의 발명은, 직사각형형상부재의 오목형단면형상이, ㄷ자형, U자형, V자형, 반원형, 삼각형, 사다리꼴형, 또는 이들을 짜맞춤한 형상을 가진 것을 요지로 한다.

제 10의 발명은, 직사각형형상부재에 의해서, 구조체가 보강되어 있는 것을 요지로 한다.

제 11의 발명은, 공명흡음구조가 건축물의 벽면을 이용해서 구성되어 있는 것을 요지로 한다.

본 발명의 제 1, 제 2의 발명에 의하면, 구조체의 표면판으로서 판형상 또는 면형상의 흡음재, 특히, 금속섬유를 판형상으로 압축성형한 흡음재를 사용하고, 또, 구조체의 내부에, 이 흡음재의 배후공기층과 슬릿구성의 공명흡음구조를 형성함으로써, 간단하고 경량의 구조이면서도, 높은 흡음성능, 특히 낮은 주파수까지의양호한 흡음성능을 얻을 수 있다. 또, 일체형으로서 취급성이 높은 흡음패널을 얻을 수 있다.

슬릿구성의 공명흡음구조에 있어서, 특정의 공명주파수대역(어느정도브로드한것)의 음파가 입사하면, 공명현상이 발생하여, 공기의 덩어리가 슬릿부를 격심하게 출입한다. 이때, 슬릿부가 가진 음향저항에 의해서 공기의 움직임의 운동에너지가 상실되고, 그것이 음향에너지의 손실이 된다.

이렇게 해서 상기 특정의 주파수대역에 있어서의 흡음이 행하여진다. 본 발명에서는, 금속섬유로 이루어진 흡음재가 슬릿의 개구부에 존재하기 때문에, 공명시에 슬릿을 출입하는 공기가 받는 저항이 보다 높아지고, 상기한 메카니즘에 의한 흡음이 보다 높은 효율로 행하여진다. 또, 흡음재로서 얇은 판형상의 것을 사용하고 있으므로, 한정된 치수에 있어서, 배후공기층이나 슬릿구성의 공명흡음구조에 필요하게되는 공간을 유효하게 만들어낼 수 있다.

제 3의 발명에 의하면, 중공상자형 구조체는, 흡음재의 표면판을 제외한 바닥면판이나 좌우의 측면판 등을 비통기성의 재료로 구성함으로써, 간단한 구조이면서도 강도가 높고 취급성이 좋은 흡음패널을 얻을 수 있다. 또, 슬릿구성의 공명흡음기구에 있어서의 공기의 출입구가 슬릿부에만 한정되어, 공명흡음를 높일 수 있다.

제 4, 5 및 9의 발명에 의하면, 간단한 구조이면서 흡음재의 배후공기층과 슬릿구성의 공명흡음구조를 얻을 수 있다. 또, 흡음재를 확실하게 지지할 수 있는 구조를 얻을 수 있다. 또, 직사각형형상에 의해서 슬릿구성의 공명흡음구조의넥의 깊이(예를 들면, 도 2의 틈새(11)의 깊이방향의 치수)를 확보할 수 있어, 한정된 공명공간을 이용해서 저역까지 기능하는 공명흡음구조를 얻을 수 있다.

또, 제 6의 발명에 의하면, 흡음구조체내에 형상·치수가 다른 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조를 얻을 수 있게 된다. 또, 마찬가지로, 제 7의 발명에 의하면, 홈폭·슬릿폭이 다른 2종류이상의 배후공기층이나 슬릿구성의 공명흡음구조를 얻을 수 있다.

제 10의 발명에 의하면, 구조적으로 견고하고 취급성에 뛰어난 흡음패널을 얻을 수 있다. 즉, 직사각형형상부재에 의해서 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성되고, 또, 흡음재가 확실하게 지지되고, 또, 이 직사각형형상부재가 빔이되어서 전체가 보강된 흡음패널을 얻을 수 있다. 제 11의 발명에 의하면, 흡음패널의 바닥판의 대신으로서 건축구조물의 벽면을 이용함으로써, 저코스트로 스페이스를 유효이용한 흡음구조를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다. 도 1은, 본 발명에 의거한 흡음패널의 일부를 절개한 사시도, 도 2는, 동흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대도면, 도 3은, 표면판의 흡음재를 생략한 동흡음패널을 표시한 설명용 평면도, 도 4는, 동흡음패널의 흡음성능을 표시한 그래프이다.

도 1∼도 3에 표시한 바와 같이, 본 발명에 의거한 흡음패널(1)은, 중공상자형 구조체(2)로 이루어지고, 바닥판(3)과 좌우의 측면판(4),(4) 및 양끝면판(5),(5)이 비통기성의 재료인 금속재료등으로 구성되고, 남는 한편의 표면판이 금속섬유를 판형상으로 압축성형한 흡음재(6)로 구성되어 있다. 그리고, 중공상자형 구조체(2)의 내부에는, 흡음재(6)의 배후공기층(7)과 슬릿구성의 공명흡음구조(8)가 형성되어 있다. 또한, 흡음재(6)로서는, 금속섬유이외의 재료로 이루어진 것을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 고밀도의 부직포나 다공질재료를 사용할 수도 있다. 그러나, 코스트, 경량성, 성능, 리사이클성과 같은 점에서, 알루미늄섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

이 중공상자형 구조체(2)는, 흡음재(6)의 표면판을 제외하고, 바닥판(3)이나 좌우의 측면판(4),(4) 등은, 상기한 바와 같이 비통기성의 재료인 금속재료 등으로 구성되어 있다. 비통기성의 재료로서는, 강판, 알루미늄판, 각종합금판, 수지재료판, 목재판, 이들의 적층판 등 금속 및 비금속의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 흡음성능은 약간 저하하나, 좌우의 측면판(4),(4)등을 통기성의 재료로 구성하거나, 좌우의 측면판(4),(4)등의 대신에 각재등으로 보강한 구조로 할 수도 있다.

흡음재(6)는, 알루미늄서유 등의 금속섬유를 두께 1∼5㎜정도의 판형상으로 형성한 것을 사용하면 좋으며, 예를 들면, 알루미늄섬유의 경우, 직경이 50㎛∼200㎛의 섬유를 면밀도가 500∼4000g/㎡가 되도록 판형상으로 압축성형한 것이 바람직하다. 또, 알루미늄섬유의외에 스테인레스섬유를 거의 마찬가지로 압축성형한 것을 사용할 수 있다.

또, 금속섬유로 이루어진 흡음재(6)의 표면 및/또는 이면에, 도시생략의 펀칭메탈이나 익스팬드메탈 등의 흡음성능을 손상시키지 않을 정도의 피복재를 형성해도 된다.

중공상자형 구조체(2)내에 형성하는 배후공기층(7)은, 흡음재(6)의 하면에긴쪽방향을 따라서 임의의 간격으로 복수설치한 단면형상이 오목형의 직사각형 형상부재(9)의 내부공간(10)에 의해서 형성되어 있으며, 인접하는 직사각형형상부재(9),(9)사이의 틈새(11)가 슬릿으로되어, 직사각형형상부재(9)의 하면에 형성되는 공명공간(12)에 의해 슬릿구성의 공명흡음구조(8)가 형성된다.

이 공명흡음구조(8)는, 상기한 바와 같이 기본원리로서 헬름홀쯔의 공명구조를 이용하고 있다. 따라서, 이 공명흡음구조(8)는, 틈새(11)의 치수나 형상, 공명공간(12)의 용적, 흡음재(6)의 음향저항 등에 의해서 결정되는 공명주파수에 있어서 흡음작용을 가진다. 특히, 이 구조에서는, 슬릿의 깊이 방향의 치수, 즉 틈새(11)의 깊이방향의 치수(넥의 길이)를 길게할 수 있어, 두께가 얇은 흡음패널이면서도 공명주파수를 보다 저음역으로 설정할 수 있다. 또한, 이와 같은 구성의 공명흡음구조(8)의 경우, 다수의 파라미터가 잡음에 관계하므로, 공명주파수를 정확하게 구하는 것은 간단하지 않으며, 실제로 흡음효과가 높은 흡음패널을 제작하려면, 실험적으로 최적치수를 구하는 일이 필요하다.

직사각형형상부재(9)의 형상은, 도시한 바와 같이 오목형의 단면형상인 것이 필요하며, 구체적으로는, 오목형의 단면형상으로서, ㄷ자형, U자형, V자형, 반원형, 삼각형, 사다리꼴형, 또는 이들을 짜맞춤한 형상을 채용할 수 있으며, 일반적으로 ㄷ자형형상의 것을 사용하는 것이, 간단한 구조로 높은 흡음성능을 얻을 수 있다.

이 직사각형형상부(9)는, 비통기성의 재료인 금속재료 등으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 강판, 알루미늄판, 각종합금판, 수지재료판, 목재판, 이들의적층판 등 금속 및 비금속의 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 직사각형형상부재로서 통기성의 재료를 사용하는 것은, 공명흡음구조(8)의 기능 및 배후공기층(7)의 기능이 손상되므로 바람직하지 않다.

그리고, 이 직사각형형상부재(9)는, 흡음재(6)를 지지·보강하고, 그 양끝부분이 중공상자형 구조체(2)의 양끝면판(5),(5)에 각각 고정됨으로써, 중공상자형 구조체(2)를 보강하는 빔으로서 기능하고 있다.

본 발명의 실시에 있어서는, 흡음패널(1)의 형상을 직 6면체형상인 상자형 구조체이외의 구성, 예를 들면, 만곡된 구조등의 형상으로 구성할 수도 있다. 또, 흡음패널(1)의 평면형상도 직사각형형상으로 한정되는 것은 아니다.

다음에, 도 1∼도 3에 표시한 흡음패널의 실시예를 설명한다. 이 예에서 표시한 치수는, 본 발명자들이 발견한 바람직한 예시이며, 본 발명의 실시에 있어서는, 이 치수에 한정되는 것은 아니다. 여기에 표시한 실시예에서는, 흡음패널을 장착하기 위한 구조등 에 대해서는 언급하지 않으나, 당연한 일로, 그것을 위한 구조의 부가나 변형을 가할 수도 있다. 또한, 도면중 동일한 구성부재는, 동일부호가 부여되어 있다.

흡음패널(1)을 구성하는 중공상자형 구조체(2)의 외장은, 두께 2㎜의 알루미늄판으로 이루어진 바닥판(3), 좌우의 측면판(4),(4), 양끝면판(5),(5)과 흡음재(6)로 이루어진 표면판으로 구성되어 있다.

또, 중공상자형 구조체(2)의 내부에는, 두께 1.5㎜의 알루미늄판으로 구성된 단면형상이 ㄷ자형의 직사각형형상부(9),(9),…가 소정간격을 형성해서 복수배치되어 있으며, 이 직사각형형상부재(9)는, 그 양끝이 양끝면판(5),(5)에 고정되어 있다.

흡음재(6)는, 직경이 100㎛의 알루미늄섬유를 유기바인더에 의해서 바인드한 것으로서, 밀도 1.3g/㎤, 두께는 1.5㎜로하고 있다. 이 경우, 면밀도는 2000g/㎡가 된다.

이 흡음재(6)는, 먼저 용융알루미늄을 가압해서 소직경의 노즐로부터 뿜어나오게 한다. 그리고, 이것을 냉각함으로써 알루미늄섬유를 얻는다. 이 알루미늄섬유에 유기바인더를 첨가해서 압축성형하여 판형상으로 형성함으로써 제작한다.

도 1∼도 3에 표시한 흡음패널(1)에서는, 흡음재(6)와 배후공기층(7)에 의해서 얻게되는 흡음의 피크와, 슬릿구성의 공명흡음구조(8)의 피크(공명주파수)를 의도적으로 어긋나게한 구성으로 하고 있다.

이와 같이 구성함으로써, 넓은 주파수대역에 걸쳐서 높은 흡음성능을 얻을 수 있다. 또, 도시하지 않으나, 야외에서의 사용을 전제로 해서, 흡음패널(1)의 바닥판(3) 및 좌우의 측면판(4),(4)등에는, 물빼기구멍이 형성디어 있으나, 이 물빼기구멍은, 공명을 방해하지 않도록 작은 치수로 할 필요가 있다.

이 흡음패널(1)은, 500㎜×2000㎜로 대형의 구성임에도 불구하고, 중량은 20㎏약으로 가볍고, 두께가 약 95㎜로 얇음에도 불구하고, 저음역에 있어서의 높은 흡음성능을 가지고 있다.

이 흡음패널(1)의 흡음성능을 도 4에 표시한다. 이 흡음성능은, 흡음률의 주파수의존성을 측정한 것이며, D에 표시한 것이, 이 흡음패널(1)의 흡음성능이다.A∼C에 표시한 것이, 상기의 알루미늄섬유를 사용한 흡음재(6)의 배후에 두께가 60㎜, 80㎜, 100㎜의 배후공기층을 형성한 예의 흡읍성능이다.

A∼C에 표시한 성능은 도 3에 표시한 흡음패널(1)에 있어서, 직사각형형상부재(9)를 형성하지 않고, 표면판으로서 흡음재(6)를 사용한 구조의 흡음패널의 성능에 상당한다. 즉 A∼C에 표시한 성능은, 슬릿구성의 공명흡음구조(8)를 사용하지 않고, 단순히 흡음재(6)와 배후공기층에 의한 흡음작용의 흡음성능을 표시한 것이다.

도 4로부터 명백한 바와 같이, 이 실시예의 흡음패널(1)은, 넓은 주파수대역에 걸쳐서 높은 흡음성능을 가지고 있다. 이것은, 흡음재의 배후에 공기층을 형성한 흡음구조(즉, 제 1의 흡음구조)와 슬릿공명에 의한 흡음구조(즉, 제 2의 흡음구조)를 짜맞춘것에 기인하고 있다.

또, 흡음부파수대역이 넓어질 뿐만 아니라, 흡음률자체도 커지는 것은, 상기 제 1의 흡음구조에 의한 흡음성능과, 제 2의 흡음구조에 의한 흡음성능의 피크가 어긋나있는 동시에, 각각의 흡음성능이 포개어 합쳐지기 때문이다.

도 4의 A로 표시되는 흡음성능은, 배후공기층의 두께가 60㎜로 얇으므로 저역에서의 흡음성능이 낮게되어 있다. B로 표시되는 흡음성능은, 배후공기층의 두께가 80㎜로 A의 경우에 비교해서 두꺼우므로, 저역에서의 흡음성능이 A에 비교하면 개선되어 있다.

C로 표시되는 흡음성능은, 배후공기층의 두께를 100㎜로하고 있으나, B로 표시되는 성능에 비교해서, 저역에서의 성능은 그다지 개선되지 않고, 고음에서의 흡음성능이 저하되어 있다. 이것은, 금속섬유의 흡음재가 배후공기층을 가진 경우, 특정의 주파수에 대한 흡음성능의 피크를 가지나, 배후공기층을 두껍게 함으로써, 그 경향이 현저하게 나타나버린것에 기인한다. 또한, 도 4에 있어서, 흡음률의 최대치가 1을 넘고 있는 것은, 잔향(殘響)을 이용한 측정방법에 기인하는 것으로, 실질적인 흡음률의 최대치는 1이 된다.

이 실시예에 있어서, 흡음패널(1)의 흡음성능은, 판형상의 흡음재(6)의 두께, 배후공기층(7)의 두께, 공명공간(12)의 체적, 슬릿개구부의 치수등을 변화시킴으로써 제어할 수 있다.

한편, 흡음패널(1) 자체의 두께를 두껍게하고, 공명흡음구조(8)의 공명공간(12)의 체적을 크게하면, 보다 낮은 주파수대역에 있어서의 흡음률을 높일 수 있다. 또한, 일반적인 방음용도에서 사용하는 목적의 흡음패널에 있어서는, 도 2에 표시한 각 치수에 있어서, a=25㎜, b=55㎜, c=30㎜, d=35㎜의 각치수를 ±10㎜의 범위내에 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명자들에 의한 컴퓨터시뮬레이션에 의하면, 상기 치수범위내에 각치수를 적당히 설정함으로써, 도로교통소음에 대한 평균경사입사흡음률로 0.9이상을 얻을 수 있는 것이 판명되어 있다.

또, 이 실시예에서는, 상기한 바와 같이 흡음재(6)와 그 배후공기층(7)에 의한 흡음의 피크와, 공명흡음구조(8)에 의한 흡음의 피크를 의도적으로 어긋나게한 구조로 되어 있으나, 양자의 흡음의 피크를 의도적으로 일치시키는 구조로 해도 된다. 이와 같은 구조는, 특정의 주파수만을 선택적으로 흡음하는 경우에 유효한것이다.

또, 이 실시예에서는, 이 흡음패널(1)의 내부에 직사각형형상부재(9)이외에 아무것도 형성하지 않고, 충전시켜 있지않는 예를 표시하고 있으나, 종래 알려져 있는 각종흡음재료등을 내부에 배치하거나 충전할 수도 있다. 또, 이 흡음재(6)에 포개어서 또 별종의 흡음재료를 보탤수도 있다.

도 5 및 도 7∼도 10은, 직사각형형상부재(9)의 내부공간(10)내에 또 1 또는 2종류이상의 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조가 형성된 흡음패널의 내부구조를 표시한 설명용 확대단면도이다.

도 5에 표시한 흡음패널(20)은, 내부공간(10)내를 L자형의 직사각형형상부재(21)에 의해 간막아, 배후공기층(22)과 슬릿구성의 공명흡음구조(23)가 형성되어 있다. 이 흡음패널(20)에 의하면, (1)의 흡음패널내에 슬릿구성의 공명흡음구조(8), (23)와 같은 다른 형상, 치수의 슬릿구성의 공명흡음구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 동일한 슬릿구성의 공명흡음구조라할지라도 형상·치수의 상이때문에 상이한 흡음성능이 발휘되며, 전체로서는, 이들이 포개어 합쳐진 흡음성능을 얻을 수 있다.

도 6은, 도 5에 표시한 흡음패널(20)의 흡음성능을 표시한 그래프이다. 이 그래프에는, 슬릿구성의 공명흡음구조(8)단체의 흡음성능을 표시한 영역A와, 배후공기층(22)단체의 흡음성능을 표시한 영역B와, 슬릿구성의 공명흡음구조(23)단체의 흡음성능을 표시한 영역C가 표시되어 있다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬릿구성의 공명흡음구조(8),(23)는 동일한 슬릿구성의 공명흡음구조일지라도형상·치수를 달리하기 때문에, 흡음성능이 다르다. 따라서, 슬릿구성의 공명흡음구조(8)가 흡음할 수 없는 주파수대역을 슬릿구성의 공명흡음구조(23)가 커버할 수 있게되어, 도 2에 표시한 배후공기층과 슬릿구성의 공명흡음구조가 1종류씩의 흡음패널보다 흡음주파수대역이 넓어진다.

도 7에 표시한 흡음패널(25)은, 직사각형형상부재(9)의 내부공간(10)내를 ㄷ자형의 직사각형형상부재(26)에 의해 간막아, 흡음패널(20)과 마찬가지로, 1종류의 배후공기층(27)과, 2종류의 슬릿구성의 공명흡음구조(8),(28)를 형성한 것이다.

또, 도 8∼도 10에 표시한 흡음패널(30),(40),(50)과 같이, 내부공간(10)내에 복수의 직사각형형상부재를 배치하여, 복수종의 배후공기층 또는 슬릿구성의 공명흡음구조를 형성할 수도 있다. 이 경우도, 상이한 형상·치수의 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조는, 각각 상이한 흡음성능을 발휘한다.

도 8에 표시한 흡음패널(30)은, 내부공간(10)내를 크기가 다른 L자형의 직사각형형상부재(31),(32),(33)…에 의해 복수로 간막아, 배후공기층(34)과 복수종의 슬릿구성의 공명흡음구조(8),(35),(36),(37)…이 형성되어 있다. 도 9에 표시한 흡음패널(40)은, 내부공간(10)내를 크기가 다른 ㄷ자형의 직사각형형상부재(41),(42),(43)…에 의해 복수로 간막아, 배후공기층(44)과 복수종의 슬릿구성의 공명흡음구조(8), (45),(46),(47)…이 형성되어 있다. 도 10에 표시한 흡음패널(50)은, 내부공간(10)내의 흡음재(6)의 하면에자형의 직사각형형상부재(51),(52)…를 병렬시켜, 배후공기층(53),(54)…와 슬릿구성의 공명흡음구조(8),(55),(56)가 형성되어 있다.

또한, (1)의 흡음패널내에 형성되는 내부공간(10)내의 배후공기층 및 슬릿구성의 공명흡음구조는 모두 동일한 구성일 필요는 없고, 복수종의 것을 짜맞춤한 구성으로해도 된다. 예를 들면, 도시생략하나, 흡음패널(20)과 (30)을 짜맞춤한 것 등이다. 또, 흡음패널의 구성은 도시된 것에 한정되지 않는다.

도 11에 표시한 흡음패널(60)은, 직사각형형상부재(61)사이의 틈새에 형성되는 슬릿구성의 공명흡음구조(62)의 슬릿폭e를, 하나의 패널내에 있어서 넓음과 좁음으로 변화시킨 것이다. 슬릿폭 e를 변화시킴으로써, 다양한 공명흡음구조가 형성된다. 슬릿폭e의 변화는 도시한 것에 한정되지 않고, 서서히 슬릿폭e를 넓히거나, 어떤일정한 규칙에 따라서 슬릿폭e가 결정되어 가도록 해도 된다. 또, 마찬가지로, 배후공기층(63)의 홈폭f를 변화시켜도 된다. 또, 도 12에 표시한 흡음패널(65)과 같이, 내부공간(10)내에 형성된 슬릿구성의 공명흡음구조(66)의 슬릿폭g나 배후공기층(68)의 홈폭h를 변화시켜도 된다.

또, 흡음패널과 같은 독립된 구조로 하는 것이 아니고, 건축구조물의 벽면을 이용해서 흡음구조체를 구성해도 된다. 즉, 도 2나 도 5 등의 바닥판(3)에 상당하는 부분을 건축구조물의 벽면으로 대용함으로써, 건축구조물의 벽면에 본 발명의 흡음구조가 일체로 짜붙여진 것을 얻을 수 있다. 이 경우, 스페이스를 유효이용할 수 있고, 또 경량이고 시공이 용이한 흡음구조체를 얻을 수 있다. 또한, 여기서 말하는 건축구조물의 벽면이라함은, 흡음구조를 배치하려고하는 구조물의 표면을 말한다. 이 건축구조물의 구체적인 예로서는, 건물의 벽이나 천정, 파서만든도로의 벽면, 터널의 벽면이나 천정, 고가다리의 하면, 도로나 철도를 따라서 형성된 벽등을 들 수 있다.

도 13은, 본 발명자들의 실험에 의해 얻게된, 도 5에 표시한 흡음패널(20)의 최적구조의 일실시예이다. 이 흡음패널(20)의 흡음성능을 그래프로한 것이 도 14이며, 배후공기층(22)의 흡음성능과 슬릿구성의 공명흡음구조(8),(23)의 흡음성능이 상호맞보완하여, 누설이없는 흡음을 가능하게 하도록 형성되어 있는 실시예인 것을 알 수 있다. 즉, 공명흡음구조(8)의 흡음곡선의 최대치와 최소치, 배후공기층(22)의 흡음곡선의 최대치와 최소치가 서로 맞보완하도록 설정하고, 또 공명흡음구조(23)의 흡음성능을 곡선A와 곡선B의 교차부분에 피크가 오고, 또 이들 흡음성능이 최대가 되는 부분에 그 최소치가 오도록 설정함으로써, 각각의 흡음성능이 약한 부분이 보완되어, 전체로서 넓은 주파수범위에 걸쳐 높은 흡음성능을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 흡음패널의 최적구조는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의해서, 다음과 같은 우위성이 있는 흡음패널을 얻을 수있다.

①금속섬유의 배후공기층과, 공명흡음구조의 짜맞춤에 의해 높은 흡음성능을 가진다.

②구조에 낭비가 없고, 간단한 구조이고, 또한 경량이다.

③시공을 간단하게, 저코스트를 행할 수 있다.

④특히 흡음패널로 했을 경우, 높은 흡음성능을 가지면서 두께가 얇은 패널구조로 할 수 있고, 취급성에 뛰어나, 시공장소가 한정되지 않는다.

⑤금속재료만으로 구성함으로써 내구성, 내후성 및 리시이클성에 뛰어난다.

Claims (12)

1. 표면판과;

   공기층과 공명흡음구조를 덮고, 상기 표면판과 공간을 두어 배치된 대략의 판형상의 흡음부재와;

   상기 공기층에 인접한 상기 흡음부재를 형성하고 비통기성의 재료로 이루어진 직사각형형상부재로서 상기 흡음부재에 인접하여 배치된 복수의 상기 직사각형형상부재와;

   를 포함하는 흡음구조체에 있어서,

   상기 직사각형형상부재 사이의 연속적인 틈새는 각각의 슬릿을 형성하고,

   상기 공명흡음구조는 상기 직사각형형상부재와 상기 평면판 사이에 상기 슬릿과 연속적인 공명공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 흡음부재는 금속섬유를 판형상으로 압축성형함으로써 얻은 표면판인 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 구조체는, 육면체의 중공상자형 구조를 가지고, 상기 구조의 1면은 상기 흡음부재에 의해 구성되고 다른 5면의 각각은 비통기성 재료로 구성되는 판재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
4. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 직사각형형상부재는 소정의 간격으로 서로 떨어진 위치에서 상기 흡음부재에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
5. 제 1항에 있어서, 상기 흡음부재는, 소정의 간격으로 서로 떨어진 위치에서 상기 구조체 내에 배치된 상기 복수의 직사각형형상부재에 의해 지지되고, 직사각형형상부재의 각각은 상기 공기층이 형성된 내부공간을 가지는 오목형의 단면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
6. 제 1항에 있어서, 공기층과 공명흡음구조 중에서 적어도 하나는 상기 직사각형형상부재의 각각의 내부공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
7. 제 1항에 있어서, 상기 공기층의 폭과 슬릿의 폭 중에서 적어도 하나가 설정되는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
8. 제 1항에 있어서, 상기 공기층의 흡음특성과 상기 공명흡음구조의 흡음특성이 상호보완하여, 폭넓은 주파수범위에 있어서의 흡음성능을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
9. 제 1항에 있어서, 상기 직사각형형상부재의 오목형단면형상은, ㄷ자형외면, U자형, V자형, 반원형, 삼각형, 사다리꼴형 또는 이들 짜맞춤한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
10. 제 1항에 있어서, 상기 구조체는 상기 복수의 직사각형형상부재에 의해 보강되는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
11. 제 1항에 있어서, 상기 공명흡음구조는 건축구조물의 적어도 하나의 벽면에 의해 적어도 부분적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡음구조체.
12. 제 1항에 있어서, 상기 평면판은 건축구조물의 적어도 하나의 벽면인 것을 특징으로 하는 흡음구조체.