KR101661440B1

KR101661440B1 - 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼

Info

Publication number: KR101661440B1
Application number: KR1020160016980A
Authority: KR
Inventors: 윤영상
Original assignee: 윤영상
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2016-09-29

Abstract

본 발명은 도로, 철도, 지하철, 학교주변 등의 방음 또는 차음을 위한 목적으로 설치되는 방음판넬 사이에 구비되어 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방음 판넬로 전달되는 음파의 고유진동인 고주파와 저주파의 진동을 감쇄시켜 실내 혹은 실외로 소음이 전달되는 것을 방지할 수 있는 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼에 관한 것이다.

Description

방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼 {Soundproof panel Acoustical damper for enhanced sound proof performance}

종래부터 도로변이나 철도변에는 교통소음을 흡수하거나 차단하기 위한 다양한 형태의 방음벽이 설치되고 있으며, 건물 외부의 소음이나 실내의 음향을 차단하기 위한 다양한 형상과 모양을 갖는 방음 판넬이 제작되고 있다.

이와 같은 방음 판넬은 통상적으로 양측에 방음 판넬을 지지하기 위한 기둥이 형성되며, 상기 기둥 사이에 방음 판넬이 설치된다. 그리고 음향의 반사, 흡수할 수 있는 흡음재를 방음 판넬의 전면 또는 후면에 부착하여 방음 판넬로 전달되는 소리의 크기를 감소시킬 수 있다.

즉, 상기와 같은 종래의 방음 판넬 중 건축벽면에 사용되는 방음 판넬의 경우 표면은 석고보드, 합판 등의 재질로 이루어지며, 내부에 유리섬유, 암면, 스티로폼 등의 흡음재를 충진하여 사용하는 경우가 대부분이다.

통상의 흡음재는 열린 기공을 통하여 음압에 따라 이동하는 공기의 유동에 의해 발생되는 진동을 열에너지로 변환하여 음파 에너지를 흡수하며, 흡음재의 단면과 대향면의 압력차가 있어야 양단으로 공기의 유동이 발생하므로 흡음재는 음파의 파장에 대비하여 일정한 두께를 가져야 효율적이다.

또한, 방음효율을 높이기 위해서는 방음 판넬의 질량을 높이는 방법, 이중 또는 삼중 등의 다수의 방음 판넬을 설치하는 방법이 사용되는데, 이와 같은 방법은 판넬의 재료, 흡음재의 특성에 따라 그 효율이 달라지며, 무엇보다 재료비가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 방음 판넬을 설치할 때 부가적으로 판넬에 부착하여 판넬에 추가적인 중량을 제공하여 방음효율을 높이고 이중 판넬 사이에 구비되어 방음 판넬로 전달되는 음파의 고유진동 에너지를 소멸시켜 방음 성능을 향상시킬 수 있는 음향 댐퍼의 개발이 필요한 실정이다.

1. 등록실용 제20-0396762호 '투명 방음판넬' (출원일자 2005.04.26) 2. 공개특허 제10-2010-0117297호 '중앙 지지대를 갖는 조립형 방음판' (출원일자 2009.04.24)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 안출된 것으로서, 이중 판넬의 판재와 판재 사이 또는 단일 판넬과 벽과의 사이에 추가로 설치되며, 방음 판넬로 전달되는 음파의 진동에너지를 전기에너지로 변환하고 변환된 전기에너지를 공기 중에 방출시킴으로써 방음 성능을 향상시킬 수 있는 음향 댐퍼를 제공한다.

본 발명의 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼는 방음 또는 차음을 목적으로 하는 방음 판넬 중 음파가 전달되도록 외부에 노출되는 노출판넬(10)과 상기 노출판넬(10)과 일정간격 이격되는 지지판넬(20) 사이에 위치하는 제1 탄성부재(100); 상기 노출판넬(10)과 상기 지지판넬(20) 사이에 위치하며, 상기 제1 탄성부재(100)와 마주보며 상호 탄성지지되는 제2 탄성부재(200); 상기 제2 탄성부재(200)와 마주보는 상기 제1 탄성부재(100)의 일측면에 부착되며 일정자력을 갖는 자성체(300); 상기 자성체(300)와 인접하도록 상기 제1 탄성부재(100)와 마주보는 상기 제2 탄성부재(200)의 일측면에 체결되는 코일(400); 상기 노출판넬(10)에 음파가 전달되어 상기 노출판넬(10)에 진동이 발생하면 상기 자성체(300)가 상기 코일(400)의 측면을 따라 이동하면서 기전력이 생성되고, 생성된 기전력을 외부로 방전시키도록 상기 코일(400)과 연결되는 전력수용부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 제1 탄성부재(100)는 상기 노출판넬(10)에 부착되는 제1 지지판(110); 상기 제1 지지판(110)의 일측단으로부터 연장형성되되, 상기 지지판넬(20) 방향으로 일정각도 경사진 형상을 갖는 제1-1 탄성판(120); 상기 제1 지지판(110)을 중심으로 상기 제1-1 탄성판(120)과 대칭을 이루는 제1-2 탄성판(130); 을 포함하고,

상기 제2 탄성부재(200)는 상기 지지판넬(20)에 부착 고정되는 제2 지지판(210); 상기 제2 지지판(110)의 일측단으로부터 연장형성되며, 상기 제1-1 탄성판(120)의 끝단과 접촉되도록 상기 노출판넬(10) 방향으로 일정각도 경사지는 제2-1 탄성판(220); 상기 제2 지지판(210)을 중심으로 상기 제2-1 탄성판(120)과 대칭을 이루는 제2-2 탄성판(230);을 포함한다.

그리고 상기 전력수용부(500)는 상기 코일(400)에서 생성된 전력에너지를 열에너지로 전환하여 대기중으로 방출시키는 저항(510); 상기 전력수용부(500)에서 생성된 전력을 수용하고 전류의 이동에 따른 공진주파수를 제어하도록 상기 코일(400)과 연결되는 콘덴서(520);를 포함하며 이루어진다.

또한, 상기 노출판넬(10)을 통과하는 음파가 상기 지지판넬(20)을 상기 노출판넬(10)의 진동방향과 반대방향으로 진동시켜 상기 입사음파의 위상과 반대되는 위상을 갖는 음파를 발생시키도록 상기 제1 탄성부재(100), 제2 탄성부재(200), 자성체(300), 코일(400)은 가상의 수직선(H)을 기준으로 대칭을 이루며 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 방음 판넬을 통과하는 음파(소음)을 감소시킬 수 있으며, 음파가 포함하는 고주파 및 저주파의 다양한 주파수의 범위까지도 흡수할 수 있고 방음 판넬이 균일한 두께를 가지도록 이루어질 수 있어 설치할 수 있는 장소에 제약을 받지 않는 이점이 발생한다.

또한, 본 발명은 코일과 자성체에 의해 생성되는 전류의 세기에 의해 소음의 강약을 측정할 수 있는 지표로 삼을 수 있으며, 재료비가 절감되므로 사용자 및 시공자에게 경제적인 이로움을 가져다 줄 수 있다.

도 1 은 본 발명의 방음 성능을 향상시킬 수 있는 음향 댐퍼의 모습의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 주요구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명의 제1 및 제2 탄성부재, 자성체 코일 및 전력수용부의 연결관계와 구동의 실시예를 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예 및 다른 실시예의 사용상태를 나타낸 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 방음 성능을 향상시킬 수 있는 음향 댐퍼의 모습의 일실시예를 나타낸 사시도, 도 2 는 본 발명의 주요구성을 나타낸 단면도, 도 3 은 본 발명의 제1 및 제2 탄성부재, 자성체 코일 및 전력수용부의 연결관계와 구동의 실시예를 나타낸 단면도, 도 4 는 본 발명의 다른 실시예 및 다른 실시예의 사용상태를 나타낸 단면도에 관한 것이다.

도 1 을 참조하면 본 발명의 방음 성능을 향상시킬 수 있는 음향 댐퍼는 건물의 실내 또는 주변 소음을 감소시키기 위해 방음을 필요로 하는 도로, 철도 등의 주변에 설치되는 방음 판넬의 내측에 추가로 설치된다. 즉, 방음 판넬은 외부(소음이 전달되는 영역)에 노출되어 있는 노출판넬(10)과 상기 노출판넬(10)과 일정간격 이격되는 지지판넬(20)로 이루어진다.

이때 종래에는 노출판넬(10)과 지지판넬(20) 사이에 다양한 재료의 특성을 갖는 흡음재가 구비되었으나, 본 발명은 상기의 공간에 노출판넬(10)로 전달되어 지지판넬(20)을 통과하는 음파(소음)을 감소시킬 수 있는 음향 댐퍼에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3 을 참조하면 본 발명은 노출판넬(10)과 지지판넬(20) 사이에 제1 탄성부재(100) 및 제2 탄성부재(200)가 구비된다. 제1 탄성부재(100)와 제2 탄성부재(200)는 상호 마주보며 대칭을 이루는 구조로 이루어지며, 노출판넬(10)과 지지판넬(20)의 높이와 길이에 따라 다수개 구비될 수 있다.

먼저 제1 탄성부재(100)는 제1 지지판(110)과 제1-1 탄성판(120) 및 제1-2 탄성판(130)으로 구성된다. 제1 지지판(110)은 노출판넬(10)의 일측면, 즉, 외부에 노출된 노출판넬(10)의 반대면에 부착 고정된다. 제1 지지판(110)은 일정한 두께를 갖는 얇은 판 형상으로 일정한 길이를 가지며 연장형성될 수 있다.

제1-1 탄성판(120)은 제1 지지판(110)의 일측단, 바람직하게는 제1 지지판(110)의 상측단으로부터 연장형성되며, 지지판넬(20)이 위치한 방향으로 일정각도 경사진 형상을 갖는다.

그리고 제1-2 탄성판(120)은 제1 지지판(110)의 타측단, 바람직하게는 제1 지지판(110)의 하측단으로부터 연장형성되며, 상기 제1-1 탄성판(120)과 동일한 각도 및 길이인 대칭을 이루며 형성된다.

다음으로 제2 탄성부재(200)는 제2 지지판(210), 제2-1 탄성판(220) 및 제2-2 탄성판(230)으로 구성된다. 제2 지지판(210)은 상기 제1 지지판(110)과 동일하게 일정한 두께를 갖는 얇은 판 형상으로 제작되어 지지판넬(20)의 일측면, 즉, 제1 탄성부재(100)와 마주보는 면에 부착 고정된다.

제2-1 탄성판(220)은 제2 지지판(210)의 일측단 바람직하게는 제2 지지판(210)의 상단으로부터 연장형성되며, 노출판넬(10)이 위치한 방향으로 일정각도 경사지도록 형성된다. 이때 제1-1 탄성판(120)의 끝단과 제2-1 탄성판의 끝단은 상호 접촉될 수 있다.

또한, 제2-1 탄성판(230)은 제2 지지판(210)을 중심으로 제2 지지판(210)의 하단으로부터 연장형성되며 상하방향으로 제2-1 탄성판(220)과 대칭을 이루도록 형성된다. 그리고, 제2-1 탄성판(230)의 끝단과 제1-2 탄성판(130)의 끝단은 상호 접촉된다.

이때, 제1-1 탄성판(120), 제1-2 탄성판(130), 제2-1 탄성판(220), 제2-2 탄성판(230)은 소정의 탄성을 가지도록 형성될 수 있으며, 각각의 탄성판의 끝단이 접촉되도록 이루어져 있으므로 제1 탄성부재(100)와 제2 탄성부재(200) 사이에는 일정한 공간(S)이 형성될 수 있다.

또한, 도 1 을 참조하면, 제1 탄성부재(100) 및 제2 탄성부재(200)는 일정한 길이로 절단하여 사용할 수 있다. 즉, 노출판넬(10) 및 지지판넬(20)이 창문의 이중유리인 경우 제1 탄성부재(100) 및 제2 탄성부재(200)는 노출판넬(10) 및 지지판넬(20)의 좌우 폭에 따라 임의의 길이로 절단하여 사용될 수 있고, 일정한 길이를 가지도록 규격화된 길이로 제작하여 사용할 수 있다.

도 2 및 도 3 을 참조하면 제1 탄성부재(100)와 제2 탄성부재(200) 사이의 공간(S)에는 자성체(300)가 구비된다. 자성체(300)는 N극과 S극을 갖는 자석으로 이루어질 수 있다. 그리고, 자성체(300)는 제1 탄성부재(100)의 일측면, 바람직하게는 제1 지지판(110)에 부착되어 고정되며, 일정한 간격을 이루며 다수개 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3 을 참조하면 자성체(300)와 마주보는 코일(400)이 구비된다. 코일(400)은 제2 탄성부재(200)의 일측면에 체결 고정되며, 상기 복수개로 이루어진 자성체(300)의 이격된 공간 사이로 삽입될 수 있도록 돌출 형성될 수 있다. 이때 코일(400)은 자성체(300)와 접촉되지 않도록 이격 배치되고, 소정의 직경을 갖는 에나멜선(구리선 주위에 에나멜을 코팅한)이 다수회 권취되도록 형성될 수 있다.

도 3 을 참조하면 노출판넬(10)에 음파(소음)이 전달되는 경우 상기 제1 탄성부재(100)와 제2 탄성부재(200)의 탄성력에 의해 노출판넬(10)은 음파의 이동방향, 반대방향으로 왕복운동 하는 진동을 일으킨다. 동시에 자성체(300)가 코일(400)의 측면을 따라 이동하게 된다. 이때 자성체(300)가 이동함에 따라 코일(400)에는 발전기의 원리에 의해 전력이 생성된다.

상기와 같은 구조로 인해 코일(400)에 전력이 생성되면 생성된 전력을 외부로 방전시키기 위한 전력수용부(500)가 구비된다. 전력수용부(500)는 코일(400)과 연결되며 지지판넬(20)에 고정 설치될 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 음파가 노출판넬(10)을 통과하면서 음파가 포함하는 에너지를 진동에너지로 변환하여 음파의 세기(데시벨(decibel/dB))를 감소 시킨다. 이때 발생한 진동에너지를 기전력으로 변환하고, 동시에 생성된 전력을 전력수용부(500)가 전달받아 대기중에 방출할 수 있는 것이다.

이때, 전력수용부(500)는 코일(400)에서 생성된 전력에너지를 열에너지로 전환시키기 위한 저항(510)을 포함할 수 있다. 상기 저항(510)은 일반적으로 전류의 흐름을 방해하기 위한 통상의 저항으로 이루어질 수 있으며, 저항의 규격은 당업자에 의해 다양한 범위 내에서 선택할 수 있다.

또한, 전력수용부(500)는 생성된 전력을 일정량 수용하기 위한 콘덴서(520)를 포함한다. 콘덴서(520)는 코일(400)과 저항(510) 사이에 위치하도록 연결된다. 콘덴서(520)는 직렬로 연결된 코일(400)과 저항에 의한 전류의 이동에 따른 공진주파수(resonance frequency)의 발생을 제어하는 목적으로 구비된다.

한편, 자성체(300)와 제1 지지판(110) 사이에는 자성체(300)가 이루는 N극과 S극의 자력선의 방향을 조절하기 위한 조향핀(600)이 추가로 구비될 수 있다. 조향핀(600)의 일측에 자성체(300)가 탈부착 될 수 있으며, 이로 인해 자성체(300)가 향하는 방향을 사용자의 선택에 따라 조절할 수 있다.

도 4 를 참조하면 상기 제1 탄성부재(100), 제2 탄성부재(200), 자성체(300), 코일(400)은 가상의 수직선(H)을 기준으로 대칭을 이루며 복수개로 이루어질 수 있다. 이때 마주보는 코일(400)은 상호 직렬로 연결된다. 이때의 방음 판넬은 이중판넬 또는 이중유리인 경우에 해당한 것이 바람직하다.

이와 같이 제1 탄성부재(100), 제2 탄성부재(200), 자성체(300), 코일(400)이 대칭을 이루며 복수개로 이루어지면, 먼저 노출판넬(10)과 접촉하는 음파가 1차로 노출판넬(10)을 진동시키고, 동시에 노출판넬(10)과 인접한 제1 탄성부재(100), 제2 탄성부재(200)가 진동에 반응하면서 코일(400)에 전력 생산을 유도한다.

이때 상기 코일(400)에서 생산된 전력을 이웃한 다른 코일(400)로 전달하면 지지판넬(20)과 인접하도록 배치된 자성체(300)가 상기 이웃한 다른 코일(400)의 전류에 반응하여 진동을 일으키고 이에 따라 지지판넬(20)에도 소정의 진동이 전달되면서 노출판넬(10)과 동일한 방향 또는 서로 다른 방향으로 진동을 반복할 수 있다.

즉, 노출판넬(10)을 통과한 음파가 진동에너지로 변환하고, 변환된 진동에너지는 자성체(300) 및 코일에 의해 전기에너지로 변환되며, 변환된 전기에너지가 이웃한 다른 자성체(300)를 통해 지지판넬(20)을 진동시킴으로써 노출판넬(10)을 통과하는 음파가 가진 에너지는 최종적으로 지지판넬(20)을 진동시키는 것으로 모두 소멸될 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 방음 판넬을 통과하는 음파(소음)을 감소시킬 수 있으며, 음파가 포함하는 고주파 및 저주파의 다양한 주파수의 범위까지도 흡수할 수 있고 방은 판넬이 균일한 두께를 가지도록 이루어질 수 있어 설치할 수 있는 장소에 제약을 받지 않는 이점이 발생한다.

10 : 노출판넬 20 : 지지판넬
100 : 제1 탄성부재 110 : 제1 지지판
120 : 제1-1 탄성판 130 : 제1-2 탄성판
200 : 제2 탄성부재 210 : 제2 지지판
220 : 제2-1 탄성판 230 : 제2-2 탄성판
300 : 자성체 400 : 코일
500 : 전력수용부 510 : 저항
520 : 콘덴서

Claims

방음 또는 차음을 목적으로 하는 방음 판넬 중 음파가 전달되도록 외부에 노출되는 노출판넬(10)과 상기 노출판넬(10)과 일정간격 이격되는 지지판넬(20) 사이에 위치하는 제1 탄성부재(100);
상기 노출판넬(10)과 상기 지지판넬(20) 사이에 위치하며, 상기 제1 탄성부재(100)와 마주보며 상호 탄성지지되는 제2 탄성부재(200);,
상기 제2 탄성부재(200)와 마주보는 상기 제1 탄성부재(100)의 일측면에 부착되며 일정자력을 갖는 자성체(300);
상기 자성체(300)와 인접하도록 상기 제1 탄성부재(100)와 마주보는 상기 제2 탄성부재(200)의 일측면에 체결되는 코일(400);
상기 노출판넬(10)에 음파가 전달되어 상기 노출판넬(10)에 진동이 발생하면 상기 자성체(300)가 상기 코일(400)의 측면을 따라 이동하면서 기전력이 생성되고, 생성된 기전력을 외부로 방전시키도록 상기 코일(400)과 연결되는 전력수용부(500);
상기 자성체(300)와 상기 제1 지지판 사이에는 자성체(300)가 이루는 N극과 S극의 자력선의 방향을 조절하기 위해 형성되는 조향핀(600);을 포함하되,
상기 노출판넬(10)을 통과하는 음파가 상기 지지판넬(20)을 상기 노출판넬(10)의 진동방향과 반대방향으로 진동시켜 상기 노출판넬(10)을 통과하는 음파와 반대되는 위상을 갖는 음파를 발생시키도록 상기 제1 탄성부재(100), 제2 탄성부재(200), 자성체(300), 코일(400)은 가상의 수직선(H)을 기준으로 대칭을 이루며 복수개로 이루어지되, 상기 복수개의 코일(400)은 상호 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 탄성부재(100)는
상기 노출판넬(10)에 부착되는 제1 지지판(110);
상기 제1 지지판(110)의 일측단으로부터 연장형성되되, 상기 지지판넬(20) 방향으로 일정각도 경사진 형상을 갖는 제1-1 탄성판(120);
상기 제1 지지판(110)을 중심으로 상기 제1-1 탄성판(120)과 대칭을 이루는 제1-2 탄성판(130); 을 포함하고,
상기 제2 탄성부재(200)는
상기 지지판넬(20)에 부착 고정되는 제2 지지판(210);
상기 제2 지지판(110)의 일측단으로부터 연장형성되며, 상기 제1-1 탄성판(120)의 끝단과 접촉되도록 상기 노출판넬(10) 방향으로 일정각도 경사지는 제2-1 탄성판(220);
상기 제2 지지판(210)을 중심으로 상기 제2-1 탄성판(120)과 대칭을 이루는 제2-2 탄성판(230);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼.
제 1 항에 있어서,
상기 전력수용부(500)는
상기 코일(400)에서 생성된 전력에너지를 열에너지로 전환하여 대기중으로 방출시키는 저항(510);
상기 전력수용부(500)에서 생성된 전력을 수용하고 전류의 이동에 따른 공진주파수를 제어하도록 상기 코일(400)과 연결되는 콘덴서(520);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음 판넬의 성능을 향상시키기 위한 음향 댐퍼.
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