KR101549045B1 - Sound insulation wall equipped with sound-absorbing body - Google Patents
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Abstract
흡음 효과를 높일 수 있으면서도, 부품 수의 삭감화 및 소형화를 실현할 수 있는 흡음체 및 이를 사용한 방음벽을 제공한다. 에지 부근의 표면 측과 이면 측에 의해 음압차를 발생시켜 압력 기울기를 부여하기 위한 강성을 가지는 판 부재(1)와, 상기 압력 기울기에 의해 가속된 공기의 입자 속도의 에너지를 소비하기 위해 상기 판 부재의 에지 부근에 배치된 흡음재(2)를 구비하였다.A sound absorbing body capable of increasing the sound absorbing effect and reducing the number of components and achieving miniaturization, and a soundproofing wall using the same. A plate member (1) having rigidity for generating a pressure gradient by generating a sound pressure difference by a front surface side and a back surface side in the vicinity of an edge of the plate member (1) And a sound absorbing material (2) disposed near the edge of the member.
Description
본 발명은 옥내 또는 옥외에서 사용하여 흡음 효과를 양호한 효율로 발휘할 수 있는 흡음체를 사용한 방음벽에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
이러한 흡음체로서는, 섬유상(纖維狀) 물질로 이루어지는 흡음재와, 흡음재의 양면 각각에 중첩하여 배치되는 통기성 보호재와, 이들 중첩된 통기성 보호재 및 흡음재의 둘레 가장자리부에 장착하여 이들 3개의 부재를 일체화하기 위한 프레임체로 이루어지는 것이 이미 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).As such a sound absorbing body, there are a sound absorbing material made of a fibrous material, a breathable protection material superimposed on each of both sides of the sound absorbing material, and a vibration absorbing material attached to the periphery of the air permeable protective material and the sound absorbing material, (For example, refer to Patent Document 1).
상기 특허문헌 1의 구성에 의하면, 흡음체가 흡음재, 2개의 통기성 보호재, 프레임체 등, 많은 부품으로 구성되어 있으므로 조립 작업면 및 비용면, 양(兩) 측면에서 불리하였다.According to the structure of
또한, 상기 흡음체는 소정의 속도 에너지를 가지는 공기의 입자가 흡음재를 통과할 때, 공기의 입자를 감속하여 속도 에너지를 열에너지로 변환함으로써 흡음하도록 구성되어 있다. 이와 같은 흡음체의 흡음 효과를 어느 정도 향상시키기 위해서는, 흡음재의 두께를 두껍게 해야한다. 이 때문에, 흡음체 전체가 대형화되는 문제도 있었다.Further, the sound absorbing body is configured to absorb noise by converting air energy particles into thermal energy by decelerating particles of air when particles of air having a predetermined velocity energy pass through the sound-absorbing material. In order to improve the sound absorption effect of such a sound-absorbing material to some extent, the thickness of the sound-absorbing material must be increased. As a result, there has been a problem that the entire sound absorbing body is increased in size.
본 발명이 전술한 상황을 감안하여 해결하고자 하는 것은, 흡음 효과를 높일 수 있으면서도, 부품수의 삭감화 및 소형화를 실현할 수 있는 흡음체를 사용한 방음벽을 제공하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a soundproofing wall using a sound absorbing material capable of reducing the number of parts and achieving miniaturization while improving the sound absorption effect.
본 발명의 흡음체는, 전술한 과제의 해결을 위해, 에지 부근의 표면 측과 이면(裏面) 측에 의해 음압차(音壓差)를 발생시켜 압력 기울기를 부여하기 위한 강성을 가지는 판 부재와, 상기 압력 기울기에 의해 가속된 공기의 입자 속도의 에너지를 소비하기 위해 상기 판 부재의 에지 부근에 배치된 흡음재를 포함한 흡음체를 사용하여 구성된 방음벽으로서, 상기 흡음재는, 상기 판 부재의 에지에서 상기 판 부재의 면 방향을 따라 바깥쪽을 향해 연장되어 있고, 상기 흡음재의 면밀도 및 흐름 저항의 값 중 중 적어도 한쪽의 값이, 상기 흡음재의 면 방향 안쪽 부분에 비해 면방향 바깥쪽 부분이 작은 값이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned problem, the sound absorbing body of the present invention is characterized in that a plate member having a rigidity for generating a sound pressure difference by a surface side and a back surface side in the vicinity of an edge to give a pressure gradient, And a sound absorbing material including a sound absorbing material disposed in the vicinity of an edge of the plate member so as to consume energy of the particle velocity of the air accelerated by the pressure gradient, wherein the sound absorbing material comprises: Wherein at least one of the area density and the flow resistance value of the sound absorbing material extends in a direction along the surface direction of the plate member so that a value outside the plane direction of the sound absorbing material is smaller Is set so as to be set.
본 발명의 구성에 의하면, 강성을 가지는 판 부재에 의해, 에지 부근의 표면 측과 이면 측에서 음압차를 발생시킬 수 있고, 그 음압차에 의해 에지 부근의 표면 측과 이면 측에서 압력 기울기를 부여할 수가 있다. 이 압력 기울기에 의해, 공기의 입자가 가속된다. 그리고, 가속된 입자는 흡음재를 통과한다. 입자가 흡음재를 통과할 때는, 입자 속도의 에너지가 열에너지로서 소비되므로, 흡음된다. 이와 같이, 공기의 입자가 가속됨으로써, 흡음재를 통과하여 소비되는 열에너지가 커지므로, 흡음 효과가 매우 커진다. 또한, 압력 기울기는 판 부재의 두께를 얇게 하면 할수록 커져, 흡음 효과를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 판 부재와 판 부재의 에지 부근에 배치된 흡음재에 의해 흡음할 수 있으므로, 적은 부품 수로, 소형화를 실현할 수 있는 흡음체를 구성할 수 있다. 그리고, 여기서 말하는 강성을 가지는 판 부재로서는, 에지 부근의 표면 측과 이면 측에서 음압차를 발생시킬 수 있는 것이면, 어떠한 재료라도 되고, 예를 들면, 각종 금속으로 구성할 수 있는 외에, 나무나 여러 장의 종이를 중첩시켜 일체화한 복합지(複合紙) 등이라도 된다. 또한, 흡음재의 면밀도 및 흐름 저항의 값 중 중 적어도 한쪽의 값을, 흡음재의 면방향 안쪽 부분에 비해 면방향 바깥쪽 부분이 작은 값이 되도록 설정함으로써, 면방향 안쪽 부분에서 면방향 바깥쪽 부분까지 면밀도 및 흐름 저항의 값을 동일하게 한 일정한 흡음재에 비해, 방음 효과(흡음 효과)를 높일 수 있다.According to the configuration of the present invention, the plate member having rigidity can generate a sound pressure difference between the front surface side and the back surface side in the vicinity of the edge, and a pressure gradient is imparted on the front surface side and the back surface side near the edge by the sound pressure difference I can do it. By this pressure gradient, particles of air are accelerated. Then, the accelerated particles pass through the sound absorbing material. When the particles pass through the sound-absorbing material, the energy of the particle velocity is consumed as heat energy, so that the sound is absorbed. Acceleration of the particles of the air in this way increases the heat energy consumed to pass through the sound-absorbing material, so that the sound-absorbing effect becomes very large. Further, the pressure gradient becomes larger as the thickness of the plate member is reduced, and the sound absorption effect can be dramatically improved. Further, since the sound absorption material can be absorbed by the sound absorption material disposed in the vicinity of the edges of the plate member and the plate member, a sound absorption body capable of realizing miniaturization with a small number of parts can be constructed. The plate member having rigidity as described herein may be any material as long as it can generate a sound pressure difference between the front surface side and the back surface side in the vicinity of the edge. For example, the plate member may be made of various metals, Or a composite paper (composite paper) in which sheets of paper are overlapped and integrated. Further, by setting at least one of the area density and the flow resistance value of the sound-absorbing material so that the area outside the surface direction is smaller than the area inside the surface direction of the sound-absorbing material, The soundproof effect (sound absorption effect) can be enhanced as compared with a constant sound absorption material in which the values of surface density and flow resistance are the same.
또한, 본 발명의 방음벽은, 상기 흡음재가 판 부재의 두께보다 얇게 구성되어 있어도 된다.In the sound barrier of the present invention, the sound absorbing material may be configured to be thinner than the thickness of the plate member.
또한, 본 발명의 방음벽은, 상기 흡음재가 위쪽을 향해 갈수록 두께가 얇아지도록 구성되어 있어도 된다.In addition, the sound barrier of the present invention may be configured such that the thickness of the sound absorbing material becomes thinner toward the upper side.
또한, 본 발명의 방음벽은, 상기 흡음재가, 동일 두께로 구성되고, 상하 방향으로 복수의 계단부를 가지는 복수의 계단 형상으로 구성되어 있어도 된다. 또한 본 발명의 방음벽은, 상기 흡음재가, 상하 방향으로 동일 두께로 구성되고, 상하 방향에 있어서 아래쪽 부위의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 크고, 중간 부위의 면밀도 및 저항의 값이 아래쪽 부위의 면밀도 및 흐름 저항의 값보다 작고, 위쪽 부위의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 작게 되도록 구성되어 있어도 된다.Further, in the sound barrier of the present invention, the sound-absorbing material may be formed in a plurality of step shapes having the same thickness and having a plurality of step portions in the up-down direction. In the soundproof wall of the present invention, the sound absorbing material is formed to have the same thickness in the vertical direction, the value of the area density and the flow resistance of the lower portion in the up-down direction is the largest and the value of the area density and resistance in the middle portion is the surface density And the value of the flow resistance and the value of the area density and the flow resistance of the upper portion may be the smallest.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 판 부재와 판 부재의 에지 부근에 배치된 흡음재로 흡음체를 구성함으로써, 흡음 효과를 높일 수 있으면서도, 부품수의 삭감화 및 소형화가 실현할 수 있는 흡음체를 사용한 방음벽을 제공할 수 있다. 따라서, 조립 작업면 및 비용면, 양 측면에서 유리하게 될 뿐만 아니라, 운반면이나 핸들링면에서도 유리하게 된다.As described above, according to the present invention, by constructing the sound absorbing body with the sound absorbing material disposed in the vicinity of the edge of the plate member and the plate member, it is possible to improve the sound absorption effect, Sound barrier can be provided. Therefore, not only is it advantageous in terms of both the assembling work surface and the cost, but it is also advantageous in terms of the carrying surface and the handling surface.
도 1의 (a)는 본 발명의 흡음체의 정면도, (b)는 (a)에서의 A-A선 단면도이다.
도 2는 본 발명의 흡음체의 배면도이다.
도 3은 (a)∼(g)는 다른 흡음체를 나타낸 단면도이다.
도 4는 판 부재 주위의 음장(音場) 계산에 사용하는 설명도이다.
도 5는 판 부재에 평면파가 수직으로 입사한 상태를 나타낸 설명도이다.
도 6의 (a)는 도 5의 음영 영역의 입자 속도 진폭을 나타낸 사시도, (b)는 도 5의 음영 영역의 입자 속도 진폭을 등고선 표시한 평면도이다.
도 7은 판 부재의 에지 부근의 음압 분포를 나타낸 사시도이다.
도 8은 판 부재의 에지 부근의 음압 진폭의 분포를 나타내고, (a)는 사시도, (b)는 등고선 표시한 평면도이다.
도 9는 천(布) 또는 얇은 다공질 흡음층의 임피던스를 나타낸 설명도이다.
도 10은 천 주위의 음장 계산에 사용하는 설명도이다.
도 11은 흡음체의 정면도이다.
도 12는 주파수에 대한 흡음력을 나타낸 그래프이다.
도 13은 도로와 주택지 사이에 방음벽이 설치된 설명도이다.
도 14는 흡음체를 사용하여 이루어지는 방음벽의 감쇠량(減衰量) 계산에 사용하는 설명도이다.
도 15는 방음벽의 선단 부근의 입자 속도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 16은 방음벽의 삽입 손실을 나타낸 그래프이다.
도 17은 흡음체 1개당 흡음력의 측정 결과와 이론 계산값을 나타낸 그래프이다.
도 18은 판 부재에 천을 설치한 경우와 천을 설치하지 않은 경우의 계산값과 실험값의 삽입 손실을 나타낸 그래프이다.
도 19는 판 부재에 일정한 흡음재를 설치한 경우와 그라데이션(gradation) 흡음재를 설치한 경우의 계산값의 삽입 손실을 나타낸 그래프이다.
도 20의 (a)∼(e)는 그라데이션 흡음재의 각종 구체예를 나타낸 방음벽의 상부 측의 단면도이다.Fig. 1 (a) is a front view of the sound absorbing body of the present invention, and Fig. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA in Fig.
2 is a rear view of the sound absorbing body of the present invention.
3 is a sectional view showing another sound absorbing body (a) to (g).
4 is an explanatory diagram for use in calculation of a sound field around the plate member.
5 is an explanatory view showing a state in which a plane wave is vertically incident on a plate member.
Fig. 6 (a) is a perspective view showing the particle velocity amplitude of the shaded region in Fig. 5, and Fig. 6 (b) is a plan view showing the particle velocity amplitude of the shaded region in Fig.
7 is a perspective view showing a sound pressure distribution in the vicinity of the edge of the plate member.
Fig. 8 shows a distribution of sound pressure amplitudes in the vicinity of the edge of the plate member. Fig. 8 (a) is a perspective view, and Fig. 8 (b) is a plan view showing contour lines.
Fig. 9 is an explanatory diagram showing the impedance of a cloth or a thin porous sound-absorbing layer.
10 is an explanatory diagram for use in the sound field calculation around the cloth.
11 is a front view of the sound absorbing body.
12 is a graph showing sound absorption power with respect to frequency.
13 is an explanatory diagram in which a soundproof wall is provided between a road and a residential area.
14 is an explanatory diagram for use in calculating an attenuation amount (attenuation amount) of a sound insulating wall formed by using a sound absorbing body.
15 is a graph showing the particle velocity distribution near the tip of the soundproof wall.
16 is a graph showing the insertion loss of the soundproof wall.
17 is a graph showing measurement results and theoretical calculation values of sound absorbing power per sound absorbing body.
18 is a graph showing the insertion loss of the calculation value and the experimental value in the case where the cloth is provided on the plate member and in the case where the cloth is not provided.
19 is a graph showing the insertion loss of a calculated value when a sound absorbing material is provided on a plate member and when a gradation sound absorbing material is provided.
20 (a) to 20 (e) are sectional views of the upper side of the soundproof wall showing various specific examples of the gradation sound absorbing material.
도 1의 (a), (b) 및 도 2에는, 흡음체(S)가 나타나 있다. 이 흡음체(S)는, 정사각형의 판 부재(1)와, 이 판 부재(1)의 4개의 에지 각각에 단면에서 이격되는 쪽으로 연장되는 스트립형(strip shaped)의 흡음재(2)를 구비하고 있다. 여기서는, 4장의 흡음재(2)로 구성하고 있지만, 1장 또는 2장 또는 3장의 흡음재로 구성할 수도 있다. 또한, 판 부재(1)는, 정사각형 외에, 직사각형 또는 원형이나 타원형, 또한 삼각형이나 다각형으로 구성할 수 있다. 판 부재(1)는, 세로 0.6m×가로 0.6m이고 두께가 9밀리미터로 구성되며, 또한 흡음재(2)는, 도 1의 (a)에 있어서, 상변이 0.7m이고 하변이 0.56m이고 높이(폭)가 0.07m인 스트립형 부재로 이루어지고, 판 부재(1)와 랩핑(wrapping)하고 있는 부분의 길이 R가 0.01m로 되어 있다.1 (a), 1 (b) and 2, a sound absorbing body S is shown. This sound absorbing body S is provided with a
판 부재(1)는, 에지 부근의 표면 측과 이면 측에 의해 음압차를 발생시켜 압력 기울기를 부여하기 위한 강성을 가지는 재료로 구성되어 있다. 여기서는, 강성을 가지는 재료로서, 나무를 사용하고 있지만, 각종 금속 또는 복수 장의 종이를 중첩시켜 일체화한 복합지 등, 강성을 가지는 재료이면 어떠한 재료라도 된다. 금속으로서는, 철, 니켈, 알루미늄, 동, 마그네슘, 납 등 외에, 이들 2종 이상의 금속으로 이루어지는 합금이라도 된다. 음을 흡음하는 관점에서 말하면, 면밀도가 3kg/m2 이상인 재료이면 충분하지만, 방음벽으로서 사용한 경우에, 어느 정도의 효과를 기대한다면, 면밀도가 12kg/m2 이상인 재료가 바람직하다.The
판 부재(1)의 4개의 코너부에는, 코너부에서 이격되는 쪽으로 연장되는 판 부재(1)와 동일한 두께를 가지는 판형으로 목제의 보조 돌기(3)가 배치되고, 그 상태로 판 부재(1)의 표면과 보조 돌기(3)의 표면에 걸쳐 연결 부재(4)가 배치되어, 누름핀(pushpin)이나 비스(vis) 등의 고정 도구(5)에 의해 판 부재(1)와 보조 돌기(3)가 연결 부재(4)를 통하여 연결 고정되어 있다.The
보조 돌기(3)는, 길이 방향 일단(판 부재 측의 단)에 판 부재(1)의 코너부에 끼워 넣어지는 삼각 형상의 절결부(切缺部, notch)(3A)를 구비하고, 또한 길이 방향 타단(판 부재에서 이격되는 측의 단)에 삼각 형상의 돌기부(3B)를 구비하고, 보조 돌기(3) 중 특정한 보조 돌기(3)에 매달기 용도의 유상체(紐狀體)(와이어나 실 등이라도 됨)(6)를 통과시키기 위한 구멍(3K)을 형성하고 있다. 그리고, 구멍(3K)은, 1개의 보조 돌기(3)뿐 아니라, 복수 또는 모든 보조 돌기(3)에 형성해도 된다. 도 1, 도 2에서는, 1개의 보조 돌기(3)에 형성된 구멍(3K)에 통과된 유상체(6)로 흡음체(S)를 매닮으로써, 정사각형의 판 부재(1)의 하나의 코너부가 위쪽을 향한 마름모꼴 형상으로 흡음체(S)가 매달려 있지만, 예를 들면, 2개의 보조 돌기(3, 3)에 구멍을 뚫어, 그것들에 통과된 유상체 2개를 이용하여 흡음체(S)를 도 1에서 45° 기울여 정사각 형상이 되는 자세로 매달아도 되고, 흡음체(S)를 매다는 자세는 자유롭게 변경 가능하다.The
4개의 흡음재(2) 각각은, 판 부재(1)에 구비한 보조 돌기(3) 중의 둘레 방향으로 인접하는 2개의 보조 돌기(3, 3) 사이에 뻗은 상태로 장착되어 있다. 상세히 설명하면, 각각의 흡음재(2)는, 좌우 방향으로 긴 스트립형으로 정면에서 볼 때, 대략 역 사다리꼴로 구성되며, 그 좌우 방향의 양(兩) 단부가 2개의 보조 돌기(3, 3)의 일부를 덮도록 배치되고, 또한 폭 방향 판 부재 측의 단(端)의 일부가 판 부재(1)의 에지를 덮도록 배치되어 있다. 이와 같이 배치된 흡음재(2)는, 누름핀이나 비스 등의 고정 도구(7)에 의해 보조 돌기(3, 3) 사이에 고정되어 있다. 이 고정 도구(7)는 상기 고정 도구(5)와 동일해도 되고, 상이한 것이라도 된다.Each of the four
흡음재(2)로서는, 예를 들면, 면밀도 0.66kg/m2, 흐름 저항이 924Ns/m3의 직물천(woven fabric) 또는 편물천(knitted fabric)을 사용하고 있지만, 부직포라도 되고, 유리 섬유(glass wool)나 암면(rock wool) 등의 무기 섬유로 이루어지는 다공질체나, 각종 금속 섬유로 이루어지는 다공질체 등이라도 된다.As the
전술한 바와 같이 구성된 흡음체(S)를 예를 들면 음이 발생하고 있는 공간 중에 배치하면, 강성을 지닌 판 부재(1)에 의해, 판 부재(1)의 에지 부근의 표면 측과 이면 측에서 음압차를 발생시킬 수 있다. 즉, 음원 측의 압력이 판 부재(1)의 표면 측에 발생하다고 하면, 표면 측의 압력 진폭에 대하여 음원과는 반대 측의 음이 발생하지 않은 이면 측의 압력 진폭이 작아지므로, 판 부재(1)의 에지 부근의 표면 측과 이면 측에서 음압차가 발생하고, 에지 부근의 표면 측과 이면 측에서 압력 기울기를 부여할 수가 있다. 이 압력 기울기에 의해, 음을 전하는 공기의 입자가 판 부재(1)의 에지 부근에서 가속되고, 가속된 입자가 판 부재(1)의 에지에 구비한 흡음재(2)를 통과함으로써, 감속되고, 속도 에너지가 열에너지로 소비되어, 흡음된다. 이와 같이, 공기의 입자가 가속됨으로써, 흡음재(2)를 통과하여 소비되는 열에너지가 커지므로, 흡음 효과가 매우 커진다. 이 때문에, 흡음재(2)의 두께를 두껍게 할 필요도 없다. 또한, 압력 기울기는 판 부재(1)의 두께를 얇게 하면 할수록 커져, 흡음 효과를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 판 부재(1)와 판 부재(1)의 에지 부근에 배치된 흡음재(2)로 흡음할 수 있다는 점에서, 적은 부품 수로, 소형화를 실현할 수 있는 흡음체(S)를 구성할 수 있다.When the sound absorbing body S constituted as described above is disposed in, for example, a space in which sound is generated, the
다음에, 판 부재(1) 주위의 음장 및 흡음재(2) 주위의 음장에 대하여 설명한다. 먼저, 얇은 강판인 판 부재(1) 주위의 음장에 대해 설명하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 파장에 비해 충분히 얇은 판 부재 주위의 음장의 계산법에 대해 설명한다. 속도 포텐셜을 로 표시하고, 판 부재(1)의 도면 중의 표면 측(법선을 향해 있는 쪽)의 값을 , 이면 측의 값을 라고 하면, 판 부재(1)의 표면 상에서는 법선 방향의 공기의 입자 속도는 0이므로, 단위 법선 벡터를 으로 표시하면,Next, the sound field around the
식 (1) Equation (1)
이 된다. 주기적 정수 음장의 경우, 식 (1)을 고려하면, 헬름홀츠·키르히호프(Helmholtz·Kirchhoff)의 적분식으로부터 수음점(受音点) P에서의 속도 포텐션은 다음 식이 된다.. Considering equation (1), the velocity potency at the receiving point P from the integral of Helmholtz-Kirchhoff is given by the following equation.
식 (2) Equation (2)
단, 는, 판 부재(1)의 양면에서의 포텐셜 차, 또한 는 P점에서의 직접음(直接音), , 는 파수, 는 각 주파수, 는 음속을 나타낸다. 여기서, 시간항 는 생략되어 있다.only, A potential difference on both sides of the
한편, 식 (2)를 공간의 점 P에서, 방향으로 미분하여 얻어지는 식은On the other hand, in Expression (2), at point P in space, The equation obtained by differentiating in the direction
식 (3)이다. 그리고, 속도 포텐셜 와 음압 및 입자 속도 사이에는 를 공기의 밀도라고 하면, 이하의 관계 (3). Then, And sound pressure And particle velocity Between Is the density of air, the following relationship
식 (4)가 있고, 방향의 입자 속도는 이다. 공간의 점 P에서의 속도 포텐셜 또는 방향의 입자 속도 성분 를 식 (2), (3)으로부터 구하기 위해서는, 미지 함수인 판 부재(1)의 양면에서의 포텐셜 차 를 알 필요가 있다. 이를 위해, 식 (3)에 있어서, 점 P를 판 부재(1)의 면에 수렴(한없이 접근시킨 극한)시키면, There is equation (4) The particle velocity in the direction to be. The velocity potential at point P in space or Direction particle velocity component (2) and (3), the potential difference on both surfaces of the
식 (5)를 얻는다. 여기서, 는 점 P에서의 면의 법선을 나타낸다. 판 부재(1)는 강판이므로 좌변은 0이 되고, 판 부재(1)의 양면(兩面) 위의 속도 포텐셜 차 를 미지 함수로 하는 제1종 적분 방정식 (6)이 된다. (5) is obtained. here, Represents the normal of the plane at the point P. Since the
식(6) Equation (6)
이 적분 방정식 (6)은, 이하와 같은 매우 특이성이 강한 핵(核)(초 특이 핵)을 갖는다.This integral equation (6) has a highly specific nucleus (super-specific nucleus) as follows.
식 (7) Equation (7)
적분 방정식 (6)을 경계 요소법(BEM)에 의해 수치적으로 풀어서, 식 (2), 식 (3)에 대입하면, 판 부재(1)의 주위의 음장(음압과 입자 속도)을 구할 수 있다.(Sound pressure and particle velocity) around the
도 5와 같이, 1m×1m 강(剛)인 평판에 속도 포텐셜로 진폭 1인 평면파가 수직으로 입사하는 경우에 있어서, 음영 영역의 입자 속도 진폭 |v|의 분포를 계산한 예가, 도 6의 (a), (b)이다. 도 6의 (a), (b)를 보면, 강판(판 부재(1))의 에지의 극히 근방에서 입자 속도 진폭이 매우 커지는 영역이 존재하는 것을 알 수 있다. 에지 근방에 큰 입자 속도 진폭이 생성되는 현상을 여기서는 에지 효과라고 부르고 있다. 에지 근방에서 입자 속도 진폭이 매우 커지는 이유는, 도 7에 나타낸 도트(dot) 부분의 음압 분포 |p|를 계산하여 표시하면, 도 8의 (a), (b)와 같이 되어, 에지 근방에서는 음압 기울기가 매우 커지는 것이 원인이다. 이와 같은 매우 큰 입자 속도 진폭이 되는 영역(공기의 입자가 매우 격하게 진동하고 있는 영역)에 천이나 얇은 다공질재 등의 흡음재를 두면, 공기의 입자와 천이나 다공질재의 섬유의 마찰에 의해 음의 에너지가 열에너지로 변환되어, 큰 흡음 성능을 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 그리고, 입자 속도는 음압 기울기에 비례한다.As shown in Fig. 5, an example in which the distribution of the particle velocity amplitude | v | in the shaded region is calculated when a planar wave having a velocity of 1 and a amplitude of 1 is vertically incident on a flat plate of 1 m 占 1 m in rigidity, (a) and (b). 6 (a) and 6 (b), it can be seen that there is a region in which the particle velocity amplitude is extremely large near the edge of the steel sheet (plate member 1). The phenomenon that a large particle velocity amplitude is generated in the vicinity of an edge is called an edge effect here. The reason why the particle velocity amplitude is extremely large in the vicinity of the edge is that the sound pressure distribution | p | of the dot portion shown in Fig. 7 is calculated and displayed as shown in Figs. 8A and 8B, The reason is that the sound pressure gradient is very large. When a sound absorbing material such as a cloth or a thin porous material is placed in such a region having a very large particle velocity amplitude (a region where air particles vibrate very heavily) The energy is converted into thermal energy, and a large sound absorption performance can be obtained. And the particle velocity is proportional to the sound pressure gradient.
또한, 도로 소음이나 철도 소음 등의 방음에 많이 사용되고 있는 방음벽에 있어서도 동일한 아이디어로 방음 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다. 천이나 다공질재 등의 흡음재를 에지 근방에 설치함으로써 입자 속도를 약하게 할 수 있으므로, 한층더 감음 효과가 있을 것으로 생각된다. 그리고, 반무한의 평면 강벽의 경우에는 방음벽 배후의 회절 영역의 속도 포텐셜이 에지로부터 위쪽의 영역에서의 입자 속도 분포의 적분값으로서 나타내는 것이 가능하다.In addition, it is thought that the soundproofing performance can be improved by using the same idea even for a soundproofing wall which is widely used for sounding road noise or railroad noise. It is believed that since the sound absorbing material such as cloth or porous material is provided in the vicinity of the edge, the particle velocity can be made weaker, so that a further sound effect is obtained. In the case of a semi-infinite planar steel wall, the velocity potential of the diffraction region behind the sound barrier can be expressed as an integrated value of the particle velocity distribution in the region above the edge.
계속하여, 천 또는 얇은 다공질 흡음층 등의 흡음재 주위의 음장에 대하여 고려하면, 도 9와 같이, 통기성의 천 또는 얇은 다공질 흡음층(이하에서는 후자도 천으로 표시)를 생각할 수 있다. 흐름 저항을 , 천 양면의 음압을 각각 라고 하고, 천을 통과하는 입자의 속도를 라고 하면,Subsequently, considering a sound field around a sound-absorbing material such as a cloth or a thin porous sound-absorbing layer, a breathable cloth or a thin porous sound-absorbing layer (hereinafter referred to as the latter cloth) can be considered as shown in Fig. Flow resistance , The sound pressure on both sides of the cloth And the velocity of the particles passing through the fabric In other words,
식 (8) Equation (8)
이 되는 관계가 있다. 또한, 천 자체도 양면의 음압차 에 의해 여진(勵振)되게 된다. 를 천의 면밀도, 을 천의 진동 속도라고 하고, 시간 항을 라고 가정하면 다음 식을 얻는다.. In addition, the cloth itself can be used as a pressure- As shown in FIG. The surface density of the cloth, Is referred to as the vibration speed of the cloth, The following equation is obtained.
식 (9) Equation (9)
따라서, 천에서의 공기의 입자 속도 는 및 , 양자의 입자 속도의 합으로 표시되고,Thus, the particle velocity of air in the fabric The And , Expressed by the sum of both particle velocities,
식 (10) Equation (10)
이 된다. 로 두면,. If you leave it as,
식(11) Equation (11)
이 되고,Lt; / RTI &
식 (12) Equation (12)
가 되는 관계를 얻는다.Is obtained.
도 10과 같이, 공간 중에 천이 존재하는 경우의 음장을 고려하면, 판 부재(1)의 경우와 마찬가지로 직접음과 천 양면 위에 분포하는 속도 포텐셜 차에 의해, 식 (2) 및 식 (3)을 사용하여 나타낼 수 있다. 단, 천의 경우에는 식 (12)에 의해(2) and (3) can be obtained by the velocity potential difference distributed directly on both sides of the cloth as in the case of the
식 (13) Equation (13)
의 관계가 있으므로, 경계 적분 방정식은 다음의 식이 된다.The boundary integral equation becomes the following equation.
식 (14) Equation (14)
식 (14)를 풀어서 를 구하여, 식 (2), (3)에 대입하면 음압이나 입자 속도를 구할 수 있다.Solve equation (14) (2) and (3), the sound pressure and particle velocity can be obtained.
천(흡음재)에 의해 흡음되는 단위 면적당의 에너지는, 천(흡음재)의 표면을 통과하는 에너지 및 이면을 통과하는 에너지 의 차에 의해 산출된다. 는 이하의 식The energy per unit area absorbed by the cloth (sound absorbing material) is the energy passing through the surface of the cloth (sound absorbing material) And the energy passing through the back surface . ≪ / RTI > Is expressed by the following equation
식 (15) Equation (15)
식 (16) Equation (16)
에 의해 구해지고, 는 각각 천(흡음재)의 표면과 이면의 음압, 는 입자 속도, *는 복소공액(complex conjugate)을 의미하고 있다. 천(흡음재)의 면 전체에서는, 그것을 적분하여Lt; / RTI > The sound pressure on the front and back surfaces of the cloth (sound absorbing material) Is the particle velocity, and * is the complex conjugate. On the entire surface of the cloth (sound absorbing material), it is integrated
식 (17) Equation (17)
에 의해 구해진다. 단, 이다.. only, to be.
전술한 바와 같이 판 부재(1)의 주위의 음장 및 흡음재(2)의 주위의 음장에 대한 고찰을 근거로 하여, 본 발명의 흡음체(S)에 대하여 설명하면, 얇은 강판인 판 부재(1)의 에지 근방의 영역에서는, 입자가 매우 격하게 진동하는 것을 먼저 나타냈다. 이와 같은 영역에 입자 속도 분포를 그다지 흩뜨리지 않는 천이나 얇은 다공성 흡음재 등의 흡음재를 두면, 공기의 입자와 흡음재의 섬유와의 마찰에 의해 음의 에너지가 열에너지로 변환되어, 큰 흡음 효과가 기대된다. 그리고, 마찰 저항은 입자 속도에 비례하는 것으로 생각할 수 있다. 도 11은, 그와 같은 원리를 응용한 흡음체(S)의 일례이다.The sound absorbing body S of the present invention will be described on the basis of the sound field around the
도 12는, 도 11에 나타낸 흡음체(S)를 공간 중에 설치한 경우의 난입사(random incidence) 흡음력을 식 (6) 및 식 (14)을 연립시켜 구한 결과이다. 에지 부근만을 흡음하였음에도 불구하고, 비교적 큰 흡음력을 얻어진 것을 알 수 있다. 그리고, 흐름 저항 rS는 415Ns/m3 및 830Ns/m3, 2종류에 대하여 계산하고 있다. 그리고, 흡음 비율×면적이며, 등가 흡음 면적이라고도 한다. 흡음체(S)는, 전술한 바와 같이 판 부재(1)와 천으로 이루어지는 흡음재(2)로 구성되어 있다. 판 부재(1)의 치수가 0.9m×0.9m의 정사각형이며, 이 판 부재의 외주 에지에 0.1m 폭을 가지는 환형의 천(2)이 배치되어 있다.Fig. 12 shows the result of obtaining the random incidence sound absorbing power in the case where the sound absorbing body S shown in Fig. 11 is installed in a space, by combining the equations (6) and (14). It can be seen that a relatively large sound absorbing force is obtained even though only the vicinity of the edge is absorbed. The flow resistance r S is calculated for two types, 415 Ns / m 3 and 830 Ns / m 3 . The sound absorption ratio x area is also referred to as an equivalent sound absorption area. The sound absorbing body S is constituted by the
도 1의 (a), (b) 및 도 2에서 나타낸 흡음체(S)는, 도 3의 (a) 내지 (g)에 나타낸 바와 같이 구성해도 된다. 즉, 도 1의 (a), (b) 및 도 2에서 나타낸 흡음체(S)의 흡음재(2)는, 판 부재(1)에 비해 얇게 구성되어 있었지만, 도 3의 (a)에서는, 판 부재(1)의 두께에 대하여 흡음재(2)의 두께가 동일한 경우를 나타내고, 도 3의 (b)에서는, 판 부재(1)의 두께에 대하여 흡음재(2)가 두꺼운 크기로 구성되며, 흡음재(2)가 판 부재(1)의 안팎에서 두께 방향 양측에 비어져 나온 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 3의 (c)에서는, 판 부재(1)의 두께에 대하여 흡음재(2)의 두께가 얇은 경우를 나타내고, 도 3의 (d)에서는, 판 부재(1)가 단면(端面) 측일수록 끝이 가늘어지는 테이퍼부(1T)를 구비한 형상으로 되어 있다. 또한, 도 3의 (e)에서는, 판 부재(1)가 도면에 있어서 좌측으로 완만하게 볼록해지는 만곡면으로 구성되며, 도 3의 (f)에서는, 판 부재(1)의 단면(1A)이 위쪽으로 볼록 해지는 만곡면으로 구성되어 있다. 또한, 도 3의 (g)에서는, 판 부재(1)의 단면 측에 두께가 가늘게 되어 있는 세폭(細幅) 부분(1W)을 구비하고 있다.The sound absorbing body S shown in Figs. 1 (a) and 1 (b) and Fig. 2 may be constructed as shown in Figs. 3 (a) to 3 (g). That is, the
또한, 흡음체(S)를 사용하여 구성된 방음벽(W)이, 도 13에 나타나 있다. 이 방음벽(W)은 도로 측으로부터의 음을 흡음함으로써, 도로에서 주택 쪽으로 차량(C)의 주행음이나 엔진음 등이 침입하는 것을 가급적으로 억제할 수 있다. 이 방음벽(W)은 에지 부근에서의 음압차를 주어 기울기를 부여하기 위한 강성을 가지는 판 부재(10)를 구비하고, 이 판 부재(10)의 도로면(표면이라고 함)(10B)의 상부의 표면 측과 이 반대 측이 되는 이면 측에서 음압차를 발생시키도록 하고 있다. 판 부재(10)의 도로면(10B)의 하부의 표면에는, 흡음 처리층(10A)이 형성되어 있다. 또한, 방음벽(W)의 주택 측의 면(이면이라고 함)은, 강면(剛面)으로 하든지, 또는 흡음 처리를 행하여 실시해도 된다. 그리고, 판 부재(10)의 상단면에, 위쪽으로 연장되는 흡음재로서의 다공질의 흡음층(무기 섬유로 이루어지는 다공질체나, 각종 금속 섬유로 이루어지는 다공질체 외에, 천으로 구성해도 된다)(11)을 배치하고, 흡음층(11)의 표면 측 및 이면 측을 철망 또는 펀칭 메탈(punching Metal) 등의 보호재(12)로 보호하고, 보호재(12)의 상단에 비가림용의 캡(13)을 설치하여, 방음벽(W)을 구성하고 있다.Further, a soundproof wall W constructed using the sound absorbing body S is shown in Fig. This soundproof wall W absorbs the sound from the road side, thereby making it possible to suppress invasion of traveling sound of the vehicle C, engine sound, etc. from the road to the house as much as possible. This soundproof wall W is provided with a
따라서, 전술한 바와 같이 방음벽(W)를 구성함으로써, 도로 교통 소음(철도 소음 등에도 이용할 수 있다)의 감소에 효과적이다. 즉, 에지 근방의 영역에 나타나는 가속된 큰 입자 속도를 흡음층(11)에 의해 음의 에너지를 열에너지로 변환하여, 입자 속도를 감소시킴으로써, 회절 측의 영역의 음압을 감소시키는 것이 가능하다. 이것은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 방음벽(얇은 반무한 강 평판)의 선단 부분에 천을 설치하여 회절 음장의 계산을 시도한 예로 이해할 수 있다. 반무한 방음벽 등에서는, 방음벽의 상부에 연장된 면에서의 입자 속도 분포의 적분에 의해 회절 측 영역의 음압을 구할 수 있다. 따라서, 이들 영역, 특히 에지 근방의 큰 입자 속도를 감소시킴으로써, 회절음을 감소시킬 수 있다.Therefore, by constructing the sound barrier wall W as described above, it is effective in reducing the road traffic noise (which can also be used for railway noise). That is, it is possible to reduce the sound pressure of the region on the diffraction side by reducing the particle velocity by converting negative acceleration energy into heat energy by the
도 15는, 도 14에 나타낸 음원 위치로부터 구면파를 발생시켰을 때, 천이 없을 때의 방음벽 위쪽에서의 입자 속도 진폭의 분포를 계산에 의해 구한 것이다. 도면 중, 가로축은 방음벽 선단에서 위쪽으로의 거리를 나타내고 있다. 방음벽의 위쪽, 에지 근방에 있어서 매우 입자 속도 진폭이 커져 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 음원은 1m 떨어진 위치에서 속도 포텐셜의 진폭이 1이 되는 강도로 계산하였다.Fig. 15 shows the distribution of the particle velocity amplitude above the soundproof wall when there is no transition when a spherical wave is generated from the sound source position shown in Fig. 14 by calculation. In the figure, the horizontal axis represents the distance from the top of the sound barrier wall to the upper side. It can be seen that the particle velocity amplitude is very large at the upper side of the sound barrier wall and in the vicinity of the edge. The sound source is calculated as the intensity at which the amplitude of the velocity potential becomes 1 at a position 1 m away.
도 16은, 도 14에 나타낸 회절 측의 수음 위치에 있어서, 방음벽을 설치함에 따른 레벨의 감쇠량(삽입 손실이라고도 함)을 계산한 결과이다. 도면 중 (a)는 방음벽만의 경우, (b)는 선단 상부에 50cm폭의 천을 설치한 경우, (c)는 천을 설치하지 않고 방음벽의 높이를 천 상단과 일치시킨 경우의 결과이다. 그리고, 이들은 125Hz에서의 계산 결과로, 천의 흐름 저항은 830Ns/m3이다. 이들 결과를 보면, 설치한 천의 효과는 상상 이상으로 큰 것이라고 할 수 있다.Fig. 16 is a result of calculation of the level attenuation (also referred to as insertion loss) due to the provision of the sound insulating wall at the sound receiving position on the diffraction side shown in Fig. (B) shows a case where a cloth having a width of 50 cm is provided on the upper end of the soundproof wall, and (c) shows a case where the height of the soundproof wall is matched with the cloth top without a cloth. As a result of calculation at 125 Hz, the flow resistance of the fabric is 830 Ns / m 3 . From these results, it can be said that the effect of the cloth that is installed is more than the imagination.
도 17은 흡음체 1개당의 흡음력의 측정값과 이론 계산값을 나타낸 그래프이다. 측정값은 도 1의 (a), (b) 및 도 2의 흡음체(S)를 실내의 공간 중에 매달아 측정한 것이며, 이론 계산값과 측정값이 같은 값이 되어 있다. 또한, 주파수가 높아질수록, 흡음력이 커지고 있고, 특히 높은 주파수에 유효하다.17 is a graph showing the measured values and the theoretical calculation values of the sound absorbing power per sound absorbing body. The measured values are measured by hanging the sound absorbing body S of Figs. 1 (a) and 1 (b) and the sound absorbing body S in the room, and the theoretical calculation value and the measured value are the same value. Further, the higher the frequency, the larger the sound absorption power is, and especially the higher frequency is effective.
최근, 선단 개량형의 방음벽이 여러 가지 제안되어 있지만, 고비용에 비해서는 비효과적인 것이 많은 것으로 생각된다. 또한, 여기서 나타낸 바와 같은 에지 효과를 이용한 것도 볼 수 없다. 본 발명은, 매우 심플하고 컴팩트하지만, 성능이 좋고 제조 비용이나 시공의 용이함 등의 면에서 널리 응용할 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 흡음체(S)를 구성하는 판 부재(1)의 면적을 증대시킬수록 낮은 주파수의 음을 흡음할 수 있고, 흡음하고 싶은 주파수에 따라 판 부재(1)의 면적(크기)을 변경할 수 있다.In recent years, there have been proposed various types of noise reduction walls of the tip improvement type, but it is considered that there are many ineffective ones compared with the high cost. Also, it is not possible to use the edge effect as shown here. The present invention is very simple and compact, but it is expected that it can be widely applied in terms of performance, ease of manufacture, and ease of construction. Further, as the area of the
또한, 도 18에, 방음벽의 방음(흡음)의 실험 결과 및 계산값의 그래프를 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 14에 기재된 방음벽을 줄인 모형을 제작하고, 이것을 사용하여 방음벽으로부터 소정 거리 떨어진 지점에서의 삽입 손실의 실험 결과 및 계산값(전술한 식(14)을 사용하여 계산한 값)을, 도 18의 그래프에 나타내고 있다. 상기 모형으로서는, 두께가 9㎜이고 세로 90cm×가로 180cm의 목제의 판 부재로 구성된 벽과, 상기 판 부재의 상단에 흡음재인 천(세로 5cm×가로 180cm 크기인 것)을 설치한 방음벽의 2개의 벽을 준비하였다. 그리고, 도 18의 그래프에서는, 상기 방음벽을 사용하여 삽입 손실을 측정하고 그 측정값을 플롯(plot)하여 직선으로 연결한 꺾은선 K1과, 상기 방음벽의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 식 (14)에서 삽입 손실을 계산한 계산값을 플롯하여 직선으로 연결한 꺾은선 K2와, 상기 벽의 상단이 방음벽의 판 부재에 설치한 천의 상단과 같은 높이가 되도록 벽을 높게 하고 그 벽을 반무한 장벽으로 간주하여 식(14)에서 삽입 손실을 계산한 계산값을 플롯하여 직선으로 연결한 직선 K10과, 벽의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 식 (14)에서 삽입 손실을 계산한 계산값을 플롯하여 직선으로 연결한 꺾인선 K11과, 벽을 사용하여 삽입 손실을 측정하고 그 측정값을 플롯하여 직선으로 연결한 꺾은선 K12가 그려져 있다. 그리고, 천은, 면밀도가 0.6kg/m2이고, 흐름 저항이 789Ns/m3이다. 또한, 측정값의 주파수는, 모형으로 측정한 주파수를 1/10로 한 값을 플롯하고 있다.FIG. 18 shows graphs of experimental results and calculated values of soundproofing (sound absorption) of soundproof walls. More specifically, a model with the soundproof wall shown in Fig. 14 is produced, and the result of the insertion loss and the calculated value (the value calculated by using the above-described equation (14)) at a position a predetermined distance from the soundproof wall are calculated , And is shown in the graph of Fig. As the model, a wall made of wooden plate having a thickness of 9 mm and a length of 90 cm x width of 180 cm and a soundproof wall provided with a cloth (5 cm in length x 180 cm in width) I prepared the wall. In the graph of FIG. 18, the insertion loss is measured using the soundproof wall, the measured value is plotted and connected by a straight line, a line K1, and a plate member of the soundproof wall is regarded as a half- 14, a line K2 drawn by connecting the calculated values calculated by the insertion loss and connected in a straight line, and a line K2 having a height equal to the upper end of the cloth provided on the plate member of the soundproof wall, Considering the infinite barrier, calculate the insertion loss by calculating the insertion loss in Eq. (14), plotting the straight line K10 connecting the straight line, and calculating the insertion loss in Eq. (14) The line K11 is plotted by plotting the values and the line K12 is plotted by measuring the insertion loss using the wall and plotting the measured values. The fabric has a surface density of 0.6 kg / m 2 and a flow resistance of 789 Ns / m 3 . In addition, the frequency of the measured value is plotted as a value obtained by dividing the frequency measured by the model by 1/10.
도 18의 그래프를 보면, 직선 K10의 값보다, 꺾은선 K2의 값 쪽이 높은 값이다. 이로부터, 방음벽의 천의 상단과 같은 높이로 한 벽의 삽입 손실(방음 효과)보다도, 방음벽의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 식 (14)로 계산한 삽입 손실(방음 효과)이 높은 것을 알 수 있다. 이와는 반대로, 직선 K10의 값보다, 꺾은선 K11의 값이 낮다. 이로부터, 방음벽의 천의 상단과 같은 높이로 한 벽의 삽입 손실(방음 효과)보다도, 벽을 반무한 장벽으로 간주하여 식 (14)로 계산한 삽입 손실(방음 효과)이 벽의 높이가 낮아진 만큼 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 꺾은선 K1의 값과 꺾은선 K2의 값은 매우 가까운 값이다. 이로부터, 방음벽의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 식 (14)로 삽입 손실을 계산한 계산값(꺾은선 K2의 값)이 신뢰성이 높은 값인 것이 분명하다. 또한, 꺾은선 K11의 값과 꺾은선 K12의 값은 매우 가까운 값이다. 이로부터, 천을 설치하지 않는 벽을 반무한 장벽으로 간주하여 식 (14)에서 계산한 계산값(꺾은선 K11의 값)이 신뢰성이 높은 값인 것이 분명하다. 상기 방음 효과의 일부에는, 흡음 효과도 포함되어 있다.In the graph of FIG. 18, the value of the broken line K2 is higher than the value of the straight line K10. From this, it can be seen that the insertion loss (sound insulation effect) calculated by the equation (14) is higher than the insertion loss (sound insulation effect) of the wall at the same height as the upper end of the soundproof wall by considering the plate member of the soundproof wall as a half- Able to know. On the contrary, the value of the broken line K11 is lower than the value of the straight line K10. From this, it can be seen that the insertion loss (sound insulation effect) calculated by Eq. (14), considering the wall as a semi-infinite barrier, is smaller than the insertion loss (sound insulation effect) As shown in FIG. In addition, the value of the line K1 and the value of the line K2 are very close to each other. From this, it is clear that the calculated value (the value of the broken line K2) obtained by calculating the insertion loss in Equation (14) by considering the plate member of the soundproof wall as a semi-infinite barrier is a highly reliable value. In addition, the value of the line K11 and the value of the line K12 are very close to each other. From this, it is clear that the calculated value (the value of the broken line K11) calculated by the equation (14), which regards the non-fabricated wall as a semi-infinite barrier, is a highly reliable value. Some of the soundproofing effect also includes a sound absorbing effect.
요컨대, 방음벽에 있어서 판 부재의 상단에 흡음재(도 18에서는 천)를 설치하면, 삽입 손실(방음 효과)이 높아지는 것이, 도 18의 그래프로부터 분명하다. 또한, 계산으로 구한 삽입 손실의 값은, 측정한 값과 대략 같은 신뢰성이 높은 것이다.That is, it is apparent from the graph of FIG. 18 that insertion loss (sound insulation effect) is increased when a sound absorbing material (cloth in FIG. 18) is provided at the upper end of the plate member in the sound barrier. In addition, the value of the insertion loss obtained by calculation is approximately equal to the measured value with high reliability.
도 18에서는, 방음벽을 구성하는 판 부재의 상단에, 면밀도가 0.6kg/m2이고, 흐름 저항이 789Ns/m3인 천을 설치한 경우에, 천을 설치하지 않은 벽에 비해, 방음 효과가 있는 경우를 나타냈다. 한편, 도 19는, 면밀도 및 흐름 저항이 아래쪽 부분에서 위쪽 부분까지 일정해지는 일정한 흡음재를 사용한 방음벽에 대하여, 면밀도 및 흐름 저항의 값 모두가 흡음재의 위쪽 부분일수록 작은 값이 되도록 구성된 흡음재(일정한 흡음재와 구별하기 위해, 그라데이션 흡음재라고 함)를 사용한 방음벽이 더욱 방음 효과가 높다는 결과를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 19의 그래프는, 자동차에서의 소음 레벨(A 특성 음압 레벨)에 대한 삽입 손실을 나타내고 있고, 전술한 바와 같이 신뢰성이 높은 삽입 손실의 계산값을 기초로 작성하고 있다. 그리고, 일정한 흡음재란 아래에서 위까지 면밀도 및 흐름 저항의 값이 동일하게 되도록 구성되어 있는 것을 말한다.18 shows a case in which a cloth having a surface density of 0.6 kg / m 2 and a flow resistance of 789 Ns / m 3 is provided at the upper end of the plate member constituting the soundproof wall, Respectively. On the other hand, FIG. 19 shows a sound absorbing material (a sound absorbing material and a sound absorbing material) having a surface density and a flow resistance which are constant from the lower portion to the upper portion, (Hereinafter referred to as "gradient sound absorbing material") is more effective for soundproofing. The graph of Fig. 19 shows the insertion loss with respect to the noise level (A-type sound pressure level) in the automobile, and is based on the calculation value of the insertion loss with high reliability as described above. The term " a sound absorbing material " means that the surface density and the flow resistance are the same.
도 19의 그래프에서는, 판 부재의 상단에 천을 설치한 방음벽과 같은 높이의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 삽입 손실을 계산한 계산값을 플롯하여 직선으로 연결한 꺾은선 H와, 판 부재의 상단에 일정한 흡음재를 설치한 방음벽의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 삽입 손실을 계산한 계산값을 플롯하여 직선으로 연결한 5개의 꺾은선 U1∼U5와, 판 부재의 상단에 그라데이션 흡음재를 설치한 방음벽의 판 부재를 반무한 장벽으로 간주하여 삽입 손실을 계산한 계산값을 플롯하여 직선으로 연결한 5개의 꺾은선 G1∼G5가 그려져 있다. 그리고,하기 표 1에 벽으로부터의 거리(m)에 대한 삽입 손실의 계산값(dB)을 기재하고 있다. 또한, 상기 계산값은, 전술한 식 (14)를 사용하여 계산한 값이다.In the graph of FIG. 19, a line H connecting the calculation values obtained by calculating the insertion loss by considering the plate member having the same height as the soundproof wall provided with the cloth at the upper end of the plate member as a semi-infinite barrier, The plate member of the soundproofing wall provided with a certain sound absorbing material at the upper end is regarded as a half-wall, the calculated value of the insertion loss is plotted, and the five lines U1 to U5 connected by a straight line and the gradient sound absorbing material Five bent lines G1 to G5 are drawn by plotting calculated values of insertion loss by considering the plate member of a soundproof wall as a semi-infinite barrier and connecting them by a straight line. Table 1 below shows the calculation value (dB) of the insertion loss with respect to the distance (m) from the wall. The calculated value is a value calculated by using the above-described equation (14).
[표 1][Table 1]
꺾은선 U1의 일정한 흡음재는, 면밀도가 192kg/m2이고 흐름 저항이 6400Ns/m3이다. 꺾은선 U2의 일정한 흡음재는, 면밀도가 96kg/m2이고 흐름 저항이 3200Ns/m3이다. 꺾은선 U3의 일정한 흡음재는, 면밀도가 12kg/m2이고 흐름 저항이 400Ns/m3이다. 꺾은선 U4의 일정한 흡음재는, 면밀도가 48kg/m2이고 흐름 저항이 1600Ns/m3이다. 꺾은선 U5의 일정한 흡음재는, 면밀도가 24kg/m2이고 흐름 저항이 800Ns/m3이다.The constant sound absorbing material of the strand U1 has a surface density of 192 kg / m 2 and a flow resistance of 6400 Ns / m 3 . The constant sound absorbing material of the strand U2 has a surface density of 96 kg / m 2 and a flow resistance of 3200 Ns / m 3 . The constant sound absorbing material of the strand U3 has a surface density of 12 kg / m 2 and a flow resistance of 400 Ns / m 3 . The constant sound absorbing material of the strand U4 has a surface density of 48 kg / m 2 and a flow resistance of 1600 Ns / m 3 . The constant sound absorbing material of the strand U5 has a surface density of 24 kg / m 2 and a flow resistance of 800 Ns / m 3 .
꺾은선 G1의 그라데이션 흡음재는, 그 흡음재의 하단 부분의 면밀도가 192kg/m2이고 흐름 저항이 6400Ns/m3이며, 상단으로 감에 따라 이들 값이 작아져, 상단에서는 영 또는 영에 가까운 값이 되도록 구성되어 있다. 꺾은선 G2의 그라데이션 흡음재는, 그 흡음재의 하단 부분의 면밀도가 96kg/m2이고 흐름 저항이 3200Ns/m3이며, 상단으로 감에 따라 이들 값이 작아져, 상단에서는 영 또는 영에 가까운 값이 되도록 구성되어 있다. 꺾은선 G3의 그라데이션 흡음재는, 그 흡음재의 하단 부분의 면밀도가 12kg/m2이고 흐름 저항이 400Ns/m3이며, 상단으로 감에 따라 이들 값이 작아져, 상단에서는 영 또는 영에 가까운 값이 되도록 구성되어 있다. 꺾은선 G4의 그라데이션 흡음재는, 그 흡음재의 하단 부분의 면밀도가 48kg/m2이고 흐름 저항이 1600Ns/m3이며, 상단으로 감에 따라 이들 값이 작아져, 상단에서는 영 또는 영에 가까운 값이 되도록 구성되어 있다. 꺾은선 G5의 그라데이션 흡음재는, 그 흡음재의 하단 부분의 면밀도가 24kg/m2이고 흐름 저항이(800Ns/m3이며, 상단으로 감에 따라 이들 값이 작아져, 상단에서는 영 또는 영에 가까운 값이 되도록 구성되어 있다.The gradation sound absorbing material of the curve G1 has a surface density of 192 kg / m 2 at the lower end portion of the sound absorbing material and a flow resistance of 6400 Ns / m 3 , and these values become smaller as it goes to the upper end. . The gradation sound absorbing material of the curve G2 has a surface density of 96 kg / m 2 at the lower end portion of the sound absorbing material and a flow resistance of 3200 Ns / m 3 , and these values become smaller toward the upper end. . The gradation sound absorbing material of the curve G3 has a surface density of 12 kg / m 2 at the lower end portion of the sound absorbing material and a flow resistance of 400 Ns / m 3 , and these values become smaller toward the upper end. . The gradation sound absorbing material of the curve G4 has a surface density of 48 kg / m 2 at the lower end portion of the sound absorbing material and a flow resistance of 1600 Ns / m 3 , and these values become smaller as it goes to the upper end. . The gradient sound-absorbing material of the curve G5 has a surface density of 24 kg / m 2 at the lower end portion of the sound-absorbing material and a flow resistance of 800 Ns / m 3. As these values become smaller toward the upper end, Respectively.
도 19의 그래프를 보면, 꺾은선 H의 값보다, 꺾은선 U1∼U5의 값도, 꺾은선 G1∼G5의 값,도 높은 값인 것을 알 수 있다. 이로부터, 판 부재의 상단에 흡음재로서의 천을 설치한 방음벽은, 흡음재를 사용하고 있지 않은 벽에 비해 방음 효과가 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 그래프 중에서, 꺾은선 G2가 가장 삽입 손실(방음 효과)이 높다 또한, 꺾은선 G3를 제외한 나머지 꺾은선 G1, G2, G4, G5의 삽입 손실(방음 효과)이, 꺾은선 U1∼U5 중에서 가장 높은 삽입 손실(방음 효과)을 가지는 꺾은선 U5보다 높은 값이 되어 있다. 또한, 상기 꺾은선 G3의 삽입 손실(방음 효과)이, 그래프 중에서 가장 삽입 손실(흡음 효과)이 낮은 꺾은선 U1의 삽입 손실(방음 효과)보다 높은 값이 되어 있다.19, it can be seen that the values of the broken lines U1 to U5 and the values of the broken lines G1 to G5 are higher than the value of the broken line H, respectively. From this, it can be seen that the soundproof wall provided with the cloth as the sound absorbing material at the upper end of the plate member is superior in soundproofing effect to the wall not using the sound absorbing material. The insertion loss (sound insulation effect) of the broken lines G1, G2, G4 and G5 except for the broken line G3 is larger than the insertion loss (sound insulation effect) of the broken lines U1 to U5 Is higher than the line U5 having the highest insertion loss (sound insulation effect). In addition, the insertion loss (sound insulation effect) of the broken line G3 is higher than the insertion loss (sound insulation effect) of the broken line U1 having the lowest insertion loss (sound absorption effect) in the graph.
요컨대, 방음벽에 있어서 판 부재의 상단에 일정한 흡음재를 설치하면, 삽입 손실(방음 효과)이 높아지는 것이, 도 19의 그래프로부터 분명하다. 또한, 판 부재의 상단에 그라데이션 흡음재를 설치하면, 일정한 흡음재를 설치하는 것에 비해 삽입 손실(방음 효과)이 높아지는 것이, 도 19의 그래프로부터 분명하다. 그리고, 도 19에서는, 5종류의 그라데이션 흡음재의 경우를 나타내고 있지만, 면밀도가 12kg/m2∼192kg/m2의 범위 내의 임의의 면밀도와, 흐름 저항이 400Ns/m3∼6400Ns/m3의 범위 내의 임의의 면밀도를 조합한 그라데이션 흡음재를 제작하면, 삽입 손실(방음 효과)이 높아지는 것을 추측할 수 있다.That is to say, it is clear from the graph of FIG. 19 that insertion loss (soundproof effect) is increased by providing a sound absorbing material at the upper end of the plate member in the sound barrier wall. It is apparent from the graph of FIG. 19 that the provision of a gradation sound absorbing material at the upper end of the plate member results in an increase in insertion loss (sound insulating effect) as compared with the provision of a constant sound absorbing material. In addition, in Figure 19, but shows the case of five kinds of gradient sound-absorbing material, the area density in the range of 12kg / m 2 ~192kg / m and an arbitrary area density in the range of 2, the flow resistance is 400Ns / m 3 ~6400Ns / m 3 It is possible to presume that the insertion loss (soundproof effect) becomes higher.
상기 방음벽의 각종 구체예를, 도 20의 (a)∼(e)에 기초하여 설명한다. 방음벽(W)은, 에지 부근에서의 음압차를 부여하여 압력 기울기를 부여하기 위한 강성을 가지는 판 부재(10)와, 그 상단에 설치되고 상기 압력 기울기에 의해 가속된 공기의 입자 속도의 에너지를 소비하기 위한 그라데이션 흡음재(14)로 구성되어 있다. 도 20의 (a)에서는, 그라데이션 흡음재(14)가, 아래쪽일수록 두께가 두껍게 되어 있는 3종류의 흡음재(14A, 14B, 14C)로 구성되어 있다. 즉, 그라데이션 흡음재(14)의 두께가 위쪽이 얇아지도록 두께의 상이한 3개의 흡음재(14A, 14B, 14C)를 상하 방향으로 배치하여, 그라데이션 흡음재(14)가 상하 방향에서 복수의 계단부를 가지는 복수의 계단 형상으로 구성되어 있다. 아래쪽의 흡음재(14A)의 면밀도 및 흐름 저항의 값은, 그 위의 중간의 흡음재(14B)의 면밀도 및 흐름 저항의 값보다 큰 값으로 되어 있다. 가장 위의 흡음재(14C)의 면밀도 및 흐름 저항의 값은, 그 아래의 흡음재(14B)의 면밀도 및 흐름 저항의 값보다 작은 값으로 되어 있다. 도 20의 (b)에서는, 그라데이션 흡음재(14)가 위쪽을 향할수록 두께가 얇아지도록 직선형(만곡이라도 된다)의 경사면을 가지는 대략 삼각 형상으로 구성되어 있다. 이 그라데이션 흡음재(14)의 면밀도 및 흐름 저항의 값은, 위쪽일수록 서서히 작은 값이 되어 있어, 상단에서 영 또는 영에 가까운 값이 되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 그라데이션 흡음재(14)의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 상하 방향을 따라 선형(연속)에 변화하므로, 비선형(불연속)으로 변화되는 경우의 그 비선형 부분에서의 방음 효과의 저하를 없애, 효과적으로 방음할 수 있다. 도 20의 (c)에서는, 그라데이션 흡음재(14)가 동일한 두께로 동일한 크기로 이루어지고, 또한 면밀도 및 흐름 저항의 값이 같은 값이 되는 6개의 흡음재(14A)로 구성되어 있다. 즉, 판 부재(10)의 상단에 3개의 흡음재(14A)를 두께 방향으로 중첩하여 배치하고, 이들 3개의 흡음재(14A, 14A, 14A)의 상단에 2개의 흡음재(14A, 14A)를 중첩하여 배치하고, 이들 2개의 흡음재(14A, 14A)의 상단에 1개의 흡음재(14A)를 배치하고 있다. 이 경우도, 그라데이션 흡음재(14)가 상하 방향에서 복수의 계단부를 가지는 복수의 계단 형상으로 구성되어 있다. 이와 같이 흡음재를 배치함으로써, 최하단에 위치하는 3개의 흡음재(14A)의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 큰 값이 되고, 최상단에 위치하는 1개의 흡음재(14A)의 면밀도 및 흐름 저항이 가장 작은 값이 된다. 도 20의 (d)에서는, 그라데이션 흡음재(14)가, 동일 두께이고 높이(상하 방향 치수)가 상이한 5개의 흡음재(14A, 14B, 14C)로 구성되어 있다. 즉, 가장 키가 큰 제1 흡음재(14C)의 두께 방향의 양측에 이보다 키가 작은 제2 흡음재(14B)를 배치하고, 이들 제2 흡음재(14B, 14B)의 외면에 이보다 키가 작은 제3 흡음재(14A)를 배치하고 있다. 이 경우도, 그라데이션 흡음재(14)가 상하 방향에서 복수의 계단부를 가지는 복수 계단 형상으로 구성되어 있다. 이와 같이 흡음재를 배치함으로써, 그라데이션 흡음재(14)의 두께는, 아래쪽에서부터 2장의 제3 흡음재(14A)와 2장의 제2 흡음재(14B)와 1장의 제1 흡음재(14C) 5장분 , 2장의 제2 흡음재(14B)와 1장의 제1 흡음재(14C)의 3장 분, 1장의 제1 흡음재(14C) 1장분, 순으로 얇아진다. 따라서, 그라데이션 흡음재(14)의 면밀도 및 흐름 저항의 값은, 아래쪽에서부터 차례로 작은 값으로 된다. 도 20의 (e)에서는, 그라데이션 흡음재(14)는, 상하 방향에서 동일 두께에 구성되어 있지만, 상하 방향에 있어서 아래쪽 부위(14a)의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 크고, 중간 부위(14b)의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 아래쪽 부위(14a)의 면밀도 및 흐름 저항의 값보다 작고, 위쪽 부위(14c)의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 작아지도록 구성되어 있다. 예를 들면, 도 20의 (e)의 그라데이션 흡음재(14)는, 스펀지나 발포체 등으로 구성되며, 아래쪽 부위(14a)에 형성되는 구멍이 가장 조밀하게 되도록 형성되는 동시에, 아래쪽 부위(14a)의 구멍의 흐름 저항이 가장 커지도록 구멍의 형상이나 크기를 결정한다. 이와는 반대로, 위쪽 부위(14c)에 형성되는 구멍이 가장 성기게 형성되는 동시에, 구멍의 흐름 저항의 값이 가장 작아지도록 구멍의 형상이나 크기를 결정한다.Various specific examples of the sound barrier wall will be described with reference to Figs. 20 (a) to 20 (e). The soundproof wall W includes a
또한, 도 20의 (a)에서는, 3개의 흡음재(14A, 14B, 14C)로 그라데이션 흡음재(14)를 구성하였지만, 1개의 흡음재로 그라데이션 흡음재(14)를 구성해도 된다. 또한, 도 20의 (a), (c), (d), (e)에서는, 흡음재의 면밀도 및 흐름 저항의 값을 상하 방향 3단계로 변화시키는 경우를 나타냈으나, 4단계 이상으로 변화하는 구성으로 함으로써, 상하 방향에서의 면밀도 및 흐름 저항의 값을 선형에 가까운 상태로 변화시킬 수 있다. 또한, 상하 방향 2단계로 그라데이션 흡음재의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 변화하는, 즉 그라데이션 흡음재의 면밀도 및 흐름 저항의 값을, 그라데이션 흡음재의 아래쪽 부분에 비해 위쪽 부분이 작은 값이 되도록 설정하는 구성이라도 된다. 또한, 그라데이션 흡음재의 면밀도의 값과 흐름 저항의 값, 양쪽의 값을 그라데이션 흡음재의 아래쪽 부분에 비해 위쪽 부분이 작은 값이 되도록 설정하는 쪽이, 방음 효과가 한층 높아지지만, 면밀도의 값 및 흐름 저항의 값 어느 한쪽만을 그라데이션 흡음재의 아래쪽 부분에 비교해 위쪽 부분이 작은 값이 되도록 설정해도 된다.20A, the gradation sound-absorbing
그리고, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
상기 실시예에서는, 판 부재(1)의 에지의 거의 전역에 걸쳐 흡음재(2)를 하였지만, 일부에만 설치하여 실시해도 된다. 또한, 판 부재(1)의 에지를 일부 덮도록 흡음재(2)를 배치하였으나, 판 부재(1)의 에지를 전혀 덮지 않도록 흡음재(2)를 배치하여 실시해도 된다.In the above embodiment, the
또한, 상기 실시예에서는, 흡음체(S)를 매달아 사용하는 외에, 바닥 등에 고정하여 파티션(구획재) 등에 사용해도 된다.In addition, in the above embodiment, the sound absorbing body S may be suspended and fixed to a floor or the like to be used in a partition (partition material) or the like.
또한, 상기 실시예에서는, 판 부재의 상단에 흡음재를 배치하였으나, 판 부재의 가로 측 단에 흡음재를 배치해도 된다. 요컨대, 흡음재가 판 부재의 에지로부터 상기 판 부재의 면 방향을 따라 바깥쪽을 향해 연장 형성되도록 배치되어 있으면, 흡음재의 장착 위치는 특별히 한정되지 않는다.Further, in the above embodiment, the sound absorbing material is disposed at the upper end of the plate member, but the sound absorbing material may be disposed at the lateral side end of the plate member. In other words, the mounting position of the sound-absorbing material is not particularly limited as long as the sound-absorbing material is disposed so as to extend outward along the surface direction of the plate member from the edge of the plate member.
1: 판 부재, 1A: 단면, 1W: 세폭 부분, 2: 흡음재, 3: 보조 돌기, 3A: 절결부, 3B: 돌기부, 3K: 구멍, 4: 연결 부재, 5: 비스, 6: 유상체, 7: 비스, 10: 판 부재, 10A: 흡음 처리층, 11: 흡음층, 12: 보호재, 13: 캡, 14: 그라데이션 흡음재, S: 흡음체, W: 방음벽1: plate member, 1A: section, 1W: narrow width portion, 2: sound absorbing material, 3: auxiliary projection, 3A: cutout portion, 3B: projection portion, 3K: hole, 4: connecting member, 5: 7: Vis, 10: Plate member, 10: Sound absorbing treatment layer, 11: Sound absorbing layer, 12: Protection material, 13: Cap, 14: Gradient sound absorbing material, S: Sound absorbing material, W:
Claims (5)
상기 흡음재는, 상기 판 부재의 에지에서 상기 판 부재의 면 방향을 따라 바깥쪽을 향해 연장되어 있고, 상기 흡음재의 면밀도 및 흐름 저항의 값 중 중 적어도 한쪽의 값이, 상기 흡음재의 면 방향 안쪽 부분에 비해 면방향 바깥쪽 부분이 작은 값이 되도록 설정되어 있는,
방음벽.A plate member having a rigidity for generating a pressure gradient by generating a sound pressure difference by a front surface side and a back surface side in the vicinity of an edge of the plate member and an edge of the plate member for consuming energy of a particle velocity of air accelerated by the pressure gradient, A sound insulating wall comprising a sound absorbing body including a sound absorbing material disposed in the vicinity thereof,
Wherein the sound absorbing material extends outward along the surface direction of the plate member at an edge of the plate member and at least one value of a surface density and a flow resistance value of the sound absorbing material Is set to be a small value,
Sound barrier.
상기 흡음재는, 상기 판 부재의 두께보다 얇게 구성되어 있는, 방음벽.The method according to claim 1,
Wherein the sound absorbing material is configured to be thinner than the thickness of the plate member.
상기 흡음재는, 위쪽을 향해 갈수록 두께가 얇아지도록 구성되어 있는, 방음벽.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the sound absorbing material is configured such that its thickness becomes thinner toward the upper side.
상기 흡음재는, 동일 두께로 구성되고, 상하 방향으로 복수의 계단부를 가지는 복수의 계단 형상으로 구성되어 있는, 방음벽.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the sound absorbing material is formed in a plurality of stepped shapes having the same thickness and having a plurality of stepped portions in the vertical direction.
상기 흡음재는, 상하 방향으로 동일 두께로 구성되고, 상하 방향에 있어서 아래쪽 부위의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 크고, 중간 부위의 면밀도 및 저항의 값이 아래쪽 부위의 면밀도 및 흐름 저항의 값보다 작고, 위쪽 부위의 면밀도 및 흐름 저항의 값이 가장 작게 되도록 구성되어 있는, 방음벽.3. The method according to claim 1 or 2,
The sound absorbing material is made of the same thickness in the vertical direction, and the surface density and the flow resistance value of the lower portion in the up-and-down direction are the largest and the value of the surface density and resistance of the intermediate portion is smaller than the value of the surface density and flow resistance of the lower portion , The surface density of the upper portion and the value of the flow resistance are minimized.
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