KR101009991B1

KR101009991B1 - 국소반응형 흡음판

Info

Publication number: KR101009991B1
Application number: KR1020100046523A
Authority: KR
Inventors: 박춘근
Original assignee: 주식회사 태창닛케이
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-01-21

Abstract

본 발명은 국소반응형 흡음판에 관한 것으로, 전면판에는 외부의 소음이 공명공간으로 입사되도록 다수의 입사구멍들이 형성되되, 전면판에 형성된 입사구멍들의 배열면적과 전면판의 전체의 공동면적 비는 1 : 2∼5이고, 공명공간 내부에는 공명공간들을 전후방향으로 구획하도록 흡음구멍들이 형성된 다수의 격판들이 구비되며, 격판들의 위치가 전면판으로부터 점차 멀어질수록 각각의 격판들에 형성된 흡음구멍들의 공극율이 점차 감소되도록 구비된다.
따라서, 입사구멍의 배열면적과 전면판 전체의 공동면적의 면적비를 최적화하여 흡음성능 유효 주파수 범위인 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시킬 수 있고, 전면판의 국소반응형 입사구멍들로 입사된 소음이 격판들의 국소반응형 흡음구멍들을 순차적으로 통과하면서 넓은 대역폭의 소음을 고르게 소진시키게 되므로 방음효과가 향상된다.

Description

국소반응형 흡음판{locally reacting panels for sound absorber}

본 발명은 국소반응형 흡음판에 관한 것으로, 입사구멍들의 배열면적과 전면판 전체의 공동면적의 면적비를 최적화하여 입사한 소음을 충분히 소진시킬 수 있고, 입사구멍들로 입사하는 입사음이 다층공동구조의 내부로 순차적으로 입사하여 국소 반응을 통해 흡음작용이 원활히 촉진되며, 입사구멍들을 통과하는 소음의 마찰저항을 극대화시킬 수 있는 국소반응형 흡음판에 관한 것이다.

일반적으로 흡음판은 공조기용 팬이 가설되는 덕트의 흡입측 또는 토출측 선로 상에 설치되거나 또는 덕트의 선로 변경부에 설치되어서 유체의 흐름을 조절함과 동시에 구동소음 및 유체유동에 따른 마찰소음을 저감시키도록 한다.

또한 내부공간에 각종 회전기계와 연소기 등의 소음발생 기기를 수용하도록 설치하여 작동시 발생하는 소음을 소산시켜 외부로 전파되는 것을 방지하기도 하며 도로의 중앙 분리대나 도로변에 설치되어서 차량에 의한 소음이 주변으로 확산되는 것을 방지시킨다.

이러한 흡음판은 다수개의 천공이 형성된 다공격판과, 다공격판의 천공을 통해 입사된 소음을 소진시키도록 다공격판의 내부에 흡음재가 구비된다. 흡음재는 음에너지의 소진을 촉진시키기 위해 내부 구조가 다공형태이거나 복잡한 음전파 경로를 갖는 유리섬유와 폴리우레탄 폼이 주로 사용된다.

그런데 흡음재가 유리섬유인 경우 비산문제 때문에 환경공해 차원에서 법적으로 사용을 규제하고 있으며 내구성과 내습성이 약한 단점도 있다. 또한 폴리우레탄 폼은 화재에 취약하기 때문에 안전성 측면에서 밀폐된 공간에서의 사용을 금하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 소음챔버(등록실용 제20-0378384호)가 개발된 바 있다.

이 소음챔버는, 외부의 소음이 내부의 공명공간으로 입사되도록 다수의 구멍들이 형성된 전면판과, 전면판 및 후면판 사이에 수직으로 설치되어서 내부의 공명공간을 분할하는 격판과, 격판에 의해 구획된 각각의 공명공간 내에 설치되어서 격판에 의해 구획된 공명공간을 개방공간과 밀폐공간으로 다시 구획하고 개방공간과 밀폐공간을 연결하도록 다수의 구멍들이 형성된 다공격판으로 이루어진다.

이러한 종래의 소음챔버는 내부 측면에 부착된 방음패널을 다공판과 일정 체적의 공명공간을 갖도록 형성하여 공명공간 내부로 입사된 소음이 다공판과 공명공간 사이에서 발생되는 강한 공명작용에 의해 소진되도록 함으로써 흡음재 없이도 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한다.

그런데 이러한 종래의 소음챔버는 다수의 구멍들이 전면판 전체에 걸쳐서 형성되어 있다. 다공판의 면적과 공동 면적이 동일한 종래의 소음챔버는 전면판에 대해 수직입사하는 소음에 대해서는 흡음율이 비교적 양호하나, 전면판에 대해 난입사하는 소음에 대해서는 흡음율이 떨어지는 문제점이 있었다.

실제로 도로 교통 소음과 같은 현장 소음은 난입사하며 이에 따라 이러한 소음이 난입사된 후 충분히 소진되도록 다공판의 면적과 공동 면적비를 최적화할 필요가 대두된다.

또한 종래의 소음챔버는 전면판 전체에 다수의 구멍들이 형성되어 있다. 이러한 형태의 소음챔버는 저주파 대역의 소음을 소진시키기에는 적합하나, 도로 교통 소음의 문제 주파수 대인 200Hz∼2500Hz의 소음을 확실하게 소진시키지 못하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 입사구멍들의 배열면적과 전면판 전체의 공동면적의 면적비를 최적화하여 입사한 소음을 충분히 소진시킬 수 있도록 한 국소반응형 흡음판을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 입사구멍들로 입사하는 입사음이 다층공동구조의 내부로 순차적으로 입사하여 국소 반응을 통해 흡음작용이 원활히 촉진되도록 한 국소반응형 흡음판을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 입사구멍들을 통과하는 소음의 마찰저항을 극대화시킬 수 있도록 한 국소반응형 흡음판을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수직입사 및 난입사된 소음을 난반사시킬 수 있도록 한 국소반응형 흡음판을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 국소반응형 흡음판은, 전면판, 배면판, 좌측면판, 우측면판, 평면판, 저면판에 의해 내부에 밀폐된 공명공간이 형성되고, 전면판에는 외부의 소음이 공명공간으로 입사되도록 다수의 입사구멍들이 형성되되, 전면판에 형성된 입사구멍들의 배열면적과 전면판의 전체의 공동면적 비는 1 : 2∼5인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 다른 특징은, 공명공간 내부에는 공명공간들을 전후방향으로 구획하도록 흡음구멍들이 형성된 다수의 격판들이 구비되되, 격판들의 위치가 전면판으로부터 점차 멀어질수록 각각의 격판들에 형성된 흡음구멍들의 공극율이 점차 감소되도록 된다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 또 다른 특징은, 격판들은, 제1격판, 제2격판, 제3격판이 전면판과 배면판 사이에 등간격으로 배열되고, 격판들 사이의 간격은 30∼50mm이며, 전면판, 제1격판, 제2격판, 제3격판의 공극율은 순차적으로 5∼6%, 2∼3%, 1∼2%, 1∼0.5%이다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 또 다른 특징은, 입사구멍들의 후방 둘레에는, 입사구멍을 통과하는 소음의 소음에너지가 마찰되어 열에너지로 변환되면서 소음이 소진되도록 버가 형성된다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 또 다른 특징은, 입사구멍들의 입구에는, 입사구멍을 통과하는 소음의 소음에너지가 마찰되어 열에너지로 변환되면서 소음이 소진되도록 첨예부가 형성되되, 첨예부는 입사구멍들의 입구에서 출구측으로 갈수록 내경이 점차 증가하도록 형성되어서 이루어진다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 또 다른 특징은, 입사구멍들의 내주면에는, 입사구멍을 통과하는 소음의 소음에너지가 마찰되어 열에너지로 변환되면서 소음이 소진되도록 나사산들이 형성되어 있다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 또 다른 특징은, 공명공간 내부의 배면판에는, 입사된 소음이 난반사되도록 하여서 공명공간 내에서 소진되도록 난반사유도판이 설치되어 있다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 또 다른 특징은, 난반사유도판은, 입사구멍들로부터 입사된 소음이 난반사되도록 난반사유도판의 중앙부분이 전면판의 중앙 측으로 돌출되도록 경사지게 형성되어 있으며, 난반사유도판 및 배면판 사이의 체적과 공명공간 전체 체적의 체적비가 0.02∼0.1 : 1이다.

이상에서와 같은 본 발명은, 전면판에 형성된 입사구멍들의 배열면적과 전면판의 전체의 공동면적 비는 1 : 2∼5로써, 입사구멍의 배열면적과 전면판 전체의 공동면적의 면적비를 최적화하여 흡음성능 유효 주파수 범위인 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시킬 수 있다.

본 발명의 국소반응형 흡음판의 공명공간 내에는 다수의 격판들이 전후 방향으로 배열되어 있으며, 이 격판들에는 국소반응형 흡음구멍들이 형성되어 있다. 따라서 전면판의 국소반응형 입사구멍들로 입사된 소음이 격판들의 국소반응형 흡음구멍들을 순차적으로 통과하면서 넓은 대역폭의 소음을 고르게 소진시키게 되므로 방음효과가 향상된다.

격판들에 형성된 국소반응형 흡음구멍들은 흡음판의 전방에서 후방측으로 갈수록 공극율이 점차 감소되도록 형성되어 있다. 따라서 입사구멍들로 입사하는 입사음이 점차 감소되는 공극율을 가진 격판들을 통과하면서 소진되며, 이에 따라 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시킬 수 있다.

전면판의 입사구멍에는 그 후방 둘레에 버가 형성될 수도 있고, 입사구멍의 전방 둘레에 첨예부가 형성될 수도 있으며, 입사구멍의 내주면 둘레에 나사산이 형성될 수도 있다. 따라서 입사구멍들을 통과하는 소음이 버나 첨예부, 나사산들에 접촉되면서 마찰저항이 극대화되며 이에 따라 소음에너지가 열에너지로 변환되는 정도가 크게 향상되므로 흡음효과를 상승시킬 수 있다.

공명공간 내부의 배면판에는, 입사된 소음이 난반사되도록 하여서 공명공간 내에서 소진되도록 난반사유도판이 설치되어 있다. 따라서 전면판의 입사구멍으로 입사되는 수직입사 소음이나 난입사 소음이 난반사유도판에 부딪히면서 난반사되며 이에 따라 입사된 소음이 공명공간 내에서 충돌되면서 소진되므로 흡음효과를 상승시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 국소반응형 흡음판을 보인 개략적 부분 사시도
도 2는 도 1의 정면도 및 개략적 측단면도
도 3은 전면판에 형성된 입사구멍들의 배열면적과 전면판의 전체의 공동면적 비를 변화시키면서 흡음성능을 측정한 그래프들
도 4는 본 발명의 국소반응형 흡음판의 설치 상태를 보인 개략적 정면도
도 5는 도 4의 개략적 측단면도
도 6은 도 4 및 도 5에서 일부분을 발췌한 부분 정면도 및 개략적 측단면도
도 7은 공명공간에 격판들을 하나씩 증가시킨 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프들
도 8은 전면판의 입사구멍들 공극율을 5%로 유지했을 경우의 흡음성능 그래프 및 전면판의 입사구멍들 공극율을 20%로 유지했을 경우의 흡음성능 그래프
도 9는 흡음판의 전방에서 후방측으로 갈수록 격판들의 공극율을 점차 증가시킨 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프 및 격판들의 공극율을 점차 감소시킨 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프
도 10은 전면판의 입사구멍들의 후방 둘레에 버가 형성된 상태를 보인 개략적 부분 측단면도
도 11은 전면판의 입사구멍들 입구에 첨예부가 형성된 상태를 보인 개략적 부분 측단면도
도 12는 전면판의 입사구멍들의 내주면에 나사산이 형성된 상태를 보인 개략적 부분 측단면도
도 13은 공명공간 내에 난반사유도판이 설치된 상태를 보인 개략적 단면도

본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 국소반응형 흡음판을 보인 개략적 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도 및 개략적 측단면도이며, 도 3은 전면판에 형성된 입사구멍들의 배열면적과 전면판의 전체의 공동면적 비를 변화시키면서 흡음성능을 측정한 그래프들이다.

이러한 국소반응형 공명 흡음판(10)은 전면판(11), 배면판(13), 좌측면판(14), 우측면판(15), 평면판(16), 저면판(17)에 의해 내부에 밀폐된 공명공간(18)이 형성되고, 전면판(11)에는 외부의 소음이 공명공간(18)으로 입사되도록 다수의 입사구멍(12)들이 형성되어 있으며, 전면판(11)에 형성된 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)과 전면판(11)의 전체의 공동면적(Sc) 비는 1 : 2∼5이다.

도 2에서, p는 전면판(11) 면적에 뚫린 입사구멍(12)의 면적 비를 나타내는 공극율(%)이고, ph는 입사구멍(12)과 입사구멍(12)의 중심간의 간격 즉, 피치를 말하며, dh는 입사구멍(12)의 지름, th는 전면판(11)의 두께, ℓ은 공명공간(18)의 깊이, wp와 hp는 전면판(11)에 형성된 입사구멍(12) 배열면적(Sp)의 가로변 및 세로변의 길이, wc와 hc는 전면판(11) 전체 공동면적(Sc)의 가로변 및 세로변의 길이를 나타낸다. Sp는 전면판(11)에 형성된 입사구멍(12)의 배열면적이고, Sc는 전면판 전체의 공동면적을 나타낸다.

이러한 국소반응형 공명 흡음판(10)은 입사음의 입자속도가 공명공간(18) 내부의 국소 음압 즉 평면파 범위에서의 음압에만 반응하여 흡음작용을 한다.

입사구멍(12)들이 뚫린 공명 흡음판(10)이 국소 반응형 흡음재로서의 역할을 하기 위해서는 도 2에 도시한 바와 같이 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc) = wc x hc이고, 미세 입사구멍(12)들이 뚫린 입사구멍(12)의 배열면적(Sp) = wp x hp라 할 때, Sc = (2∼5)Sp의 범위가 되도록 제작하여야 한다.

전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 2배 미만이면, 흡음성능의 유효 고주파수 범위인 설계 주파수 대역의 소음을 충분히 소진시킬 수 없고, 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 5배를 초과하면, 소음이 공명공간(18)의 내부로 제대로 입사되지 못하여 소음의 소진이 제대로 이루어지지 않으며, 입사된 소음이라도 설계 주파수를 초과하는 고주파 대역의 소음은 소진시키지 못한다.

따라서 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)은 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 2∼5배가 바람직하다. 이와 같이 입사구멍(12)의 배열면적(Sp)과 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)의 면적비를 최적화할 경우, 흡음성능 유효 주파수 범위인 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시킬 수 있으며, 도 3의 그래프들을 통해 그 점을 알 수 있다.

도 3은 전면판(11)에 형성된 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)과 전면판(11)의 전체의 공동면적(Sc) 비를 변화시키면서 흡음성능을 측정한 그래프들이다.

도 3의 (a)는 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)과 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)이 동일한 경우이고, (b)는 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 2배 큰 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프이며, (c)는 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 5배 큰 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프이고, (d)는 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 68배 큰 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프이다.

이러한 그래프들을 통해서 알 수 있는 바와 같이 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)과 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)이 동일한 경우보다 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 2배 큰 경우, 고주파 대역의 흡음성능이 향상되는 것을 알 수 있다.

전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 5배 큰 경우, 고주파 대역의 흡음성능이 극대화되었으며, 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)이 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)에 비해 68배 큰 경우, 5배 큰 경우와 비교해 보았을 때에 고주파 대역의 흡음성능이 크게 개선되지 않았다.

따라서 흡음성능 유효 주파수 범위인 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시키기 위해서는 전면판(11)에 형성된 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)과 전면판(11)의 전체의 공동면적(Sc) 비는 1 : 2∼5가 바람직하다.

도 4는 본 발명의 국소반응형 흡음판의 설치 상태를 보인 개략적 정면도이고, 도 5는 도 4의 개략적 측단면도이며, 도 6은 도 4 및 도 5에서 일부분을 발췌한 부분 정면도 및 개략적 측단면도이다.

흡음성능 유효주파수 범위를 200Hz∼2500Hz로 설계하기 위해서는 국소반응형 공명 흡음판을 다층공동구조식(mult-layer cavity structure type)으로 제작하는 것이 바람직하다.

즉, 흡음판(10)의 공명공간(18) 내부에는 공명공간(18)들을 전후방향으로 구획하도록 흡음구멍(23)들이 형성된 다수의 격판(19)들이 구비되며, 격판(19)들의 위치가 전면판(11)으로부터 점차 멀어질수록 각각의 격판(19)들에 형성된 흡음구멍(23)들의 공극율이 점차 감소되도록 되어 있다.

여기서 격판(19)들은, 제1격판(20), 제2격판(21), 제3격판(22)이 전면판(11)과 배면판(13) 사이에 등간격으로 배열되고, 격판(19)들 사이의 간격은 30∼50mm이며, 전면판(11), 제1격판(20), 제2격판(21), 제3격판(22)의 공극율(p1)(p2)(p3)(p4)은 순차적으로 5∼6%, 2∼3%, 1∼2%, 1∼0.5%이다.

이때 공명 흡음판(10)으로 입사하는 입사음(incident sound)이 다층공동구조의 내부로 순차적으로 원활히 입사하여 국소 반응을 통해 흡음작용이 원활히 촉진되도록 하기 위해서는 전면판(11)의 음향임피던스가 정합(matching)이 되도록 제작해야 한다.

본 발명의 흡음판(10)이 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 전면판(11), 제1격판(20), 제2격판(21), 제3격판(22)으로 이루어진 경우, 입사음과 가장 먼저 국소반응하는 첫번째 전면판(11)의 입사구멍(12)들의 공극율(p1)은 5%로 하고, 제1격판(20)의 공극율(p2)은 2%, 제2격판(21)의 공극율(p3)은 1%, 그리고 가장 내부에 위치한 제3격판(22)의 공극율(p4)은 0.5%가 되도록 배열할 수 있다.

이러한 공극율(p1)(p2)(p3)(p4)을 갖도록 구비된 본 발명의 흡음판(10)은 도 7 내지 도 9의 그래프를 통해서 알 수 있는 바와 같이 넓은 주파수 대역의 소음을 소진시킬 수 있다.

도 7은 공명공간(18)에 격판(19)들을 하나씩 증가시킨 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프들이다.

도 7의 (a)에서 좌측 상단의 그래프는 국소반응형 입사구멍(12)들이 형성된 전면판(11)만 구비된 흡음판(10)의 흡음성능을 나타낸 것이고, 도 7의 (b)에서 우측 상단의 그래프는 국소반응형 입사구멍(12)들이 형성된 전면판(11) 및 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성된 제1격판(20)이 구비된 흡음판(10)의 흡음성능을 나타낸 것이다.

도 7의 (c)에서 좌측 하단의 그래프는 국소반응형 입사구멍(12)들이 형성된 전면판(11), 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성된 제1격판(20), 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성된 제2격판(21)이 구비된 흡음판(10)의 흡음성능을 나타낸 것이며, 도 7의 (d)에서 우측 하단의 그래프는 국소반응형 입사구멍(12)들이 형성된 전면판(11), 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성된 제1격판(20), 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성된 제2격판(21), 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성된 제3격판(22)이 구비된 흡음판(10)의 흡음성능을 나타낸 것이다.

이러한 그래프들에서 알 수 있는 바와 같이 흡음판(10)의 공명공간(18) 내부에 격판(19)들이 하나씩 증가할 때마다 저주파 대역의 소음 및 고주파 대역의 소음이 점차 감소하는 것을 알 수 있다. 그러므로 전면판(11)의 국소반응형 입사구멍(12)들로 입사된 소음이 격판(19)들의 국소반응형 흡음구멍(23)들을 순차적으로 통과하면서 넓은 대역폭의 소음이 고르게 소진되며, 이에 따라 방음효과가 크게 향상된다.

도 8 (a)의 좌측 그래프는 첫번째 전면판(11)의 입사구멍(12)들의 공극율(p1)은 5%로 하고, 제1격판(20)의 공극율(p2)은 2%, 제2격판(21)의 공극율(p3) 1%, 그리고 가장 내부에 위치한 제3격판(22)의 공극율(p4)은 0.5%가 되도록 배열한 상태에서 흡음성능을 나타낸 것이며, 도 8 (b)의 우측 그래프는 첫번째 전면판(11)의 입사구멍(12)들의 공극율(p1)은 20%로 하고, 제1격판(20)의 공극율(p2)은 5%, 제2격판(21)의 공극율(p3)은 2%, 그리고 가장 내부에 위치한 제3격판(22)의 공극율(p4)은 1%가 되도록 배열한 상태에서 흡음성능을 나타낸 것이다.

좌측 그래프와 같이 공극율을 갖는 전면판(11) 및 격판(19)들을 배열하였을 때에는 흡음계수 0.6 이상을 유지하는 흡음 대역폭이 200Hz부터 2500Hz 정도가 됨을 알 수 있다.

그런데 우측 그래프와 같이 흡음판(10)의 전면에 공극율이 매우 큰 전면판(11)을 배치하면 전면판(11)의 흡음 효과는 거의 없고, 나머지 3개의 격판(19)들에 의해서만 흡음성능이 결정되는 것을 알 수 있다.

이상의 결과에서 알 수 있듯이 공명 흡음판(10)은 공극율이 가급적 작아야 하며, 다층공동구조로 하여야 흡음성능이 우수한 넓은 흡음 대역폭을 확보할 수 있다. 또한 전면판(11), 제1격판(20), 제2격판(21), 제3격판(22)의 공극율(p1)(p2)(p3)(p4)은 순차적으로 5∼6%, 2∼3%, 1∼2%, 1∼0.5%의 범위를 유지하여야만 넓은 흡음 대역폭을 확보할 수 있다.

도 9 (a)의 좌측 그래프는 흡음판(10)의 전방에서 후방측으로 갈수록 격판(19)들의 공극율을 점차 증가시킨 상태에서 흡음성능을 측정한 것이고, 도 9 (b)의 우측 그래프는 격판(19)들의 공극율을 점차 감소시킨 상태에서 흡음성능을 측정한 그래프이다.

좌측의 그래프를 통해서 알 수 있는 바와 같이 흡음판(10)의 전방에서 후방측으로 갈수록 공극율이 점차 증가될 경우, 저주파수 대역의 소음은 어느 정도 소진되나, 고주파수 대역의 소음이 소진되지 않는 것을 알 수 있다.

또한, 우측의 그래프를 통해서 알 수 있는 바와 같이 흡음판(10)의 전방에서 후방측으로 갈수록 공극율이 점차 감소할 경우, 저주파수 대역의 소음은 물론 200Hz∼2500Hz의 고주파수 대역의 소음이 확실하게 소진됨을 알 수 있다. 따라서 다층공동구조식 공명 흡음판(10)은 전방에서 후방측으로 갈수록 공극율이 감소되도록 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 국소반응형 흡음판은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 전면판(11)에 형성된 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)과 전면판(11)의 전체의 공동면적(Sc) 비는 1 : 2∼5이다.

따라서 입사구멍(12)의 배열면적(Sp)과 전면판(11) 전체의 공동면적(Sc)의 면적비를 최적화하므로 흡음성능 유효 주파수 범위인 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시킬 수 있다.

둘째, 본 발명의 국소반응형 흡음판의 공명공간(18) 내에는 다수의 격판(19)들이 전후 방향으로 배열되어 있으며, 이 격판(19)들에는 국소반응형 흡음구멍(23)들이 형성되어 있다.

따라서 전면판(11)의 국소반응형 입사구멍(12)들로 입사된 소음이 격판(19)들의 국소반응형 흡음구멍(23)들을 순차적으로 통과하면서 넓은 대역폭의 소음을 고르게 소진시키게 되므로 방음효과가 향상된다.

셋째, 격판(19)들에 형성된 국소반응형 흡음구멍(23)들은 흡음판(10)의 전방에서 후방측으로 갈수록 공극율(p1)(p2)(p3)(p4)이 점차 감소되도록 형성되어 있다.

따라서 입사구멍(12)들로 입사하는 입사음이 점차 감소되는 공극율(p1)(p2)(p3)(p4)을 가진 격판(19)들을 통과하면서 소진되며, 이에 따라 200Hz∼2500Hz의 설계 주파수 범위의 소음을 확실하게 소진시킬 수 있다.

도 10은 흡음판(10)의 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도로써, 전면판(11)의 입사구멍(12)들의 후방 둘레에는 입사구멍(12)을 통과하는 소음의 소음에너지가 마찰되어 열에너지로 변환되면서 소음이 소진되도록 버(burr; 24)가 형성된다.

따라서 입사구멍(12)들을 통과하는 소음이 버(24)에 접촉되면서 마찰저항이 극대화되며 이에 따라 소음에너지가 열에너지로 변환되는 정도가 크게 향상되므로 흡음효과를 상승시킬 수 있다.

도 11은 흡음판(10)의 또 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도로써, 전면판(11)의 입사구멍(12)들 입구(12a)에는, 입사구멍(12)을 통과하는 소음의 소음에너지가 마찰되어 열에너지로 변환되면서 소음이 소진되도록 첨예부(25)가 형성되어 있다. 이 첨예부(25)는 입사구멍(12)들의 입구(12a)에서 출구(12b) 측으로 갈수록 내경이 점차 증가하도록 형성되어서 이루어진다.

따라서, 입사구멍(12)들을 통과하는 소음이 첨예부(25)에 접촉되면서 마찰저항이 극대화되며 이에 따라 소음에너지가 열에너지로 변환되는 정도가 크게 향상되므로 흡음효과를 상승시킬 수 있다.

도 12는 흡음판(10)의 또 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도로써, 입사구멍(12)들의 내주면에는, 입사구멍(12)을 통과하는 소음의 소음에너지가 마찰되어 열에너지로 변환되면서 소음이 소진되도록 나사산(26)들이 형성되어 있다.

따라서, 입사구멍(12)들을 통과하는 소음이 나사산(26)들에 접촉되면서 마찰저항이 극대화되며 이에 따라 소음에너지가 열에너지로 변환되는 정도가 크게 향상되므로 흡음효과를 상승시킬 수 있다.

도 13은 흡음판(10)의 또 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도로써, 공명공간(18) 내부의 배면판(13)에는, 입사된 소음이 난반사되도록 하여서 공명공간(18) 내에서 소진되도록 난반사유도판(27)이 설치되어 있다.

이 난반사유도판(27)은, 입사구멍(12)들로부터 입사된 소음이 난반사되도록 난반사유도판(27)의 중앙부분이 전면판(11)의 중앙 측으로 돌출되도록 경사지게 형성되어 있으며, 난반사유도판(27) 및 배면판(13) 사이의 체적(Vp)과 공명공간(18) 전체 체적(Vc)의 체적비가 0.02∼0.1 : 1이다.

난반사유도판(27) 및 배면판(13) 사이의 체적(Vp)이 공명공간(18) 전체 체적(Vc)에 비해 5% 미만이면, 난반사유도판(27)의 경사각도가 크지 않아서 난반사 효과가 그다지 크지 않다.

난반사유도판(27) 및 배면판(13) 사이의 체적(Vp)이 공명공간(18) 전체 체적(Vc)에 비해 10%를 초과하면 난반사유도판(27)의 경사각도가 증가되어서 난반사 효과가 증대되나, 흡음판(10) 내의 공명공간(18)이 그만큼 감소하여서 공명주파수가 변화되며 이에 따라 설계주파수 대의 소음을 소진시키지 못한다.

따라서 난반사유도판(27) 및 배면판(13) 사이의 체적(Vp)과 공명공간(18) 전체 체적(Vc)의 체적비는 0.02∼0.1 : 1가 바람직하다.

이러한 본 발명은, 전면판(11)의 입사구멍(12)으로 입사되는 수직입사 소음이나 난입사 소음이 난반사유도판(27)에 부딪히면서 난반사되며 이에 따라 입사된 소음이 공명공간(18) 내에서 충돌되면서 소진되므로 흡음효과를 상승시킬 수 있다.

10 : 흡음판 11 : 전면판
12 : 입사구멍 12a : 입구
12b : 출구 13 : 배면판
14 : 좌측면판 15 : 우측면판
16 : 평면판 17 : 저면판
18 : 공명공간 19 : 격판
20 : 제1격판 21 : 제2격판
22 : 제3격판 23 : 흡음구멍
24 : 버 25 : 첨예부
26 : 나사산 27 : 난반사유도판
Sc : 공동면적 Sp : 배열면적
p1,p2,p3,p4 : 공극율 Vc,Vp : 체적

Claims

전면판(11), 배면판(13), 좌측면판(14), 우측면판(15), 평면판(16), 저면판(17)에 의해 내부에 밀폐된 공명공간(18)이 형성되고, 전면판(11)에는 외부의 소음이 공명공간(18)으로 입사되도록 다수의 입사구멍(12)들이 형성되고,
전면판(11)에 형성된 입사구멍(12)들의 배열면적(Sp)과 전면판(11)의 전체의 공동면적(Sc) 비는 1 : 2∼5이며,
공명공간(18) 내부의 배면판(13)에는, 입사된 소음이 난반사되도록 하여서 공명공간(18) 내에서 소진되도록 난반사유도판(27)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 국소반응형 흡음판.
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제1항에 있어서, 난반사유도판(27)은,
입사구멍(12)들로부터 입사된 소음이 난반사되도록 난반사유도판(27)의 중앙부분이 전면판(11)의 중앙 측으로 돌출되도록 경사지게 형성되어 있으며,
난반사유도판(27) 및 배면판(13) 사이의 체적(Vp)과 공명공간(18) 전체 체적(Vc)의 체적비가 0.02∼0.1 : 1인 것을 특징으로 하는 국소반응형 흡음판.