KR102027283B1 - 소음 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음 저감 장치를 제공한다. 본 발명의 소음 저감 장치는 기류가 유입되는 입구와 기류가 빠져나가는 출구를 갖는 외형을 구성하는 외통; 및 상기 외통 내부에 길이방향으로 설치되고, 상기 입구에 가까운 일단은 막혀있고 상기 출구에 가까운 타단은 오픈된 구조로 내부에 제1소음 상쇄 공간을 갖는 제1공명통을 포함할 수 있다.

Description

소음 저감 장치{NOISE REDUCING DEVICE}

본 발명은 선박의 헐 트렁크(Hull Trunk)에 설치되어 송풍기에서 발생되는 소음을 저감시키는 소음 저감 장치에 관한 것이다.

선박용 헐 트렁크(Hull Trunk)는 기관실 환기 및 장비 작동에 필요한 공기를 공급하기 위해 배 상단에 설치된 송풍기로부터 기관실 하단까지 공기를 공급해 주는 덕트이다. 일반적인 공조 장치(HVAC;Heating, ventilation, air conditioning Duct)는 금속 박판(sheet metal)으로 선체가 완성된 후에 제작되는 것에 비하여, 헐 트렁크는 선체 건설시 함께 제작된다. 공조 장치로 구성된 시스템에 소음 문제가 발생할 경우, 덕트(Duct)의 일정 부분을 제거하고 이를 소음기로 교체한다.

그러나 헐 트렁크(Hull Trunk)는 선체를 구성하는 일부분이므로 소음 문제가 발생하더라도 제거 및 교체가 불가능하다. 기존에는 이와 같은 소음 문제를 해결하고자 헐 트렁크 내부에 다수의 흡음 배플을 설치하였다. 그러나 소음원인인 송풍기 팬은 날개(Blade) 개수와 회전수에 의해 넓은 주파수 대역의 소음을 발생시키는 반면, 흡음 배플의 소음 저감 대역이 중고주파수 대역이므로 중저주파수의 소음을 효과적으로 저감하지 못하였다.

본 발명의 일 과제는, 송풍기 팬 구동시 발생되는 다수의 소음 주파수를 처리할 수 있는 소음 저감 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 중저주파수 대역의 소음 저감이 가능한 소음 저감 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기류가 유입되는 입구와 기류가 빠져나가는 출구를 갖는 외형을 구성하는 외통; 및 상기 외통 내부에 길이방향으로 설치되고, 상기 입구에 가까운 일단은 막혀있고 상기 출구에 가까운 타단은 오픈된 구조로 내부에 제1소음 상쇄 공간을 갖는 제1공명통을 포함하는 소음 저감 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1공명통의 일단에 설치되고, 기류의 급격한 속도 변화에 따른 배압 손실을 줄이기 위해 상기 입구를 향하는 전면이 곡면으로 이루어지는 전면캡을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전면캡은 개방된 후면을 가질 수 있다.

또한, 상기 제1공명통을 감싸도록 형성되고, 상기 입구를 향하는 일단은 개방되고 상기 출구를 향하는 타단은 막혀있는 제2 공명통을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1공명통과 상기 제2공명통 사이에는 제2소음 상쇄 공간을 가질 수 있다.

또한, 상기 제2공명통에는 제1흡읍판이 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1공명통의 타단으로부터 이격되어 설치되고, 기류의 급격한 속도 변화에 따른 배압 손실을 줄이기 위해 상기 출구를 향하는 후면이 곡면으로 이루어지는 후면캡을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 후면캡은 개방된 전면을 가질 수 있다.

또한, 상기 외통은 내측면에 제2흡읍판을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1공명통은 상기 외통에 길이방향을 따라 2단으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 외통, 상기 제1공명통 그리고 상기 제2공명통의 단면은 원형일 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 송풍기 소음은 Blade Passing Frequency에 해당하는 소음이 매우 크고, 이는 약 200 Hz 근방의 중저주파수 소음으로, 종래의 HVAC 소음기는 흡음재만 이용하여 소음을 저감하므로 중고주파수 소음 저감 효율은 높지만, 중저주파수의 소음 저감에 취약한데 반해, 본 발명은 중고주파수 및 중저주파수 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음 저감 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 소음 저감 장치의 단면사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 소음 저감 장치의 측단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 소음 저감 장치의 평단면도이다.
도 5는 소음 저감 장치의 변형예를 보여주는 측단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음 저감 장치를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 소음 저감 장치의 단면사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 소음 저감 장치의 측단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 소음 저감 장치의 평단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 소음 저감 장치(10)는 기관실 환기 및 장비 작동에 필요한 공기를 공급하기 위해 배 상단에 설치된 송풍기로부터 기관실 하단까지 공기를 공급해주는 선박용 헐 트렁크(Hull Trunk)(20) 상에 설치될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 소음 저감 장치(10)는 외통(100), 제1공명통(200), 제2공명통(300), 전면캡(400) 그리고 후면캡(500)을 포함하 수 있다.

외통(100)은 대략 중공 원통형으로 형성될 수 있으며, 내부에 공간부가 마련된다. 외통(100)은 기류가 유입되는 입구단(110)과 기류가 빠져나가는 출구단(120)을 포함한다. 외통(100)은 헐 트렁크를 구성하는 덕트의 일부로 제공될 수 있다.

한편, 외통(100)의 내측면에는 중고주파수의 소음 저감을 위해 제2흡음판(190)이 설치된다.

제1공명통(200)은 외통(100)의 내부 공간에 길이방향으로 설치될 수 있다. 제1공명통(200)은 대략 중공 원통형으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1공명통(200)은 입구단(110)에 가까운 일단은 막혀있고 출구단(120)에 가까운 타단은 오픈된 구조로 내부에 제1소음 상쇄 공간(202)을 제공할 수 있다. 제1공명통(200)은 송풍기(미도시됨)의 1차 Blade Passing Frequency의 4 분의 1 파장에 해당하는 길이를 갖는 빈 체적(제1소음 상쇄 공간)을 갖는 것이 바람직하다. 참고로, 소음은 빛과 마찬가지로 주파수 (Frequency) 와 크기 (Amplitude) 를 갖는 파동 (Wave)을 가진다. 따라서 동일한 주파수를 갖지만 위상이 반대인 두 개의 소음이 발생하는 경우 소음은 간섭으로 인하여 상쇄된다. 즉, 제1공명통은 한 쪽은 닫히고 다른 한쪽은 열린 구조이므로 제1공명통 길이의 4 배 (12 배, 20 배 등) 에 해당하는 파장의 소음이 상쇄될 수 있다.

상기와 같은 제1공명통(200)의 제1소음 상쇄 공간(202)은 외통(100)을 통과하는 기류를 공명시켜 송풍기 작동 소음 및 기류 유동으로 인한 소음을 저감시키게 된다.

한편, 소음 저감 장치에서 조율 확률을 높이기 위하여 제1공명통(200)에 제2공명통(300)이 결합된 형태로 구성될 수 있다. 일 예로, 제2공명통(300)은 제1공명통(200)을 감싸도록 형상지어질 수 있다. 제2공명통(300)의 외측면에는 중고주파수의 소음 저감을 위해 제1흡음판(390)이 설치될 수 있다. 제2공명통(300)은 제1공명통(200)과는 반대로 입구단(110)을 향하는 일단은 개방되고 출구단(120)을 향하는 타단은 막혀있는 원통형으로 형성될 수 있다. 제1공명통(200)과 제2공명통(300) 사이에는 제2소음 상쇄 공간(302)이 제공될 수 있다.

예컨대, 제2소음 상쇄 공간(302)을 제공하는 제2공명통(300)은 제1공명통(200)의 길이보다 조금 길게 제공될 수 있으며, 이 경우 제1공명통(200)보다 조금 긴 파장을 갖는 주파수의 소음이 걸리고, 이는 공명 구간을 확장하여 저감하고자 하는 주파수의 소음을 효과적으로 제거할 수 있다.

전면캡(400)은 외통의 입구단과 제1공명통 사이에 위치된다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 전면캡(400)은 제1공명통(200)의 일단에 설치될 수 있다. 전면캡(400)은 전면(410)이 곡면으로 이루어진다. 즉, 전면(410)은 반구형태로 형상지어질 수 있다. 전면캡(400)은 막혀있는 후면을 갖는다. 전면캡(400)은 기류 (Flow Line)의 갑작스런 변화를 방지하기 위하여 설치된다. 전면캡(400)이 제1공명통(200) 전방에 설치됨으로써 소음 저감 장치에 걸리는 배압 (Pressure Drop) 을 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 전면캡(400)의 지름은 제1공명통(200)보다 크고 제2공명통(300)과 거의 유사한 지름을 가질 수 있다.

후면캡(500)은 전면캡(400)과 동일하게 기류(Flow Line) 의 갑작스런 변화를 방지하기 위하여 설치된다. 일 예로, 후면캡(500)은 제1공명통(200)의 타단으로부터 이격되어 설치될 수 있다. 후면캡(500)은 막혀있는 전면을 갖는다. 후면캡(500)은 출구단(120)을 향하는 후면(510)이 곡면으로 제공될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 헐 트렁크(Hull Trunk) 내의 송풍기 소음이 소음 저감 장치 내부로 유입되면, 제1공명통(200) 입구에서 제1공명통의 공명 주파수에 해당하는 소음(중저주파수 소음)이 상쇄 간섭으로 인하여 저감된다. 또한, 제2소음 상쇄 공간 입구에서 제2공명통의 공명 주파수에 해당하는 소음(중저주파수 소음)이 마찬가지로 상쇄 간섭으로 인하여 저감된다. 한편, 제1,2흡음판에서는 전체 주파수의 소음이 흡수되지만, 특히 중고주파수의 소음이 저감된다.

도 5는 소음 저감 장치의 변형예를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 변형예에 따른 소음 저감 장치(10a)는 외통(100), 제1공명통(200), 제2공명통(300), 전면캡(400a) 그리고 후면캡(500a)을 포함하며, 이들은 도 2에 도시된 소음 저감 장치(10)의 외통(100), 제1공명통(200), 제2공명통(300), 전면캡(400) 그리고 후면캡(500)과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 소음 저감 장치(10)의 경우, 4분의 1 파장에 해당하는 소음은 공명에 의해 저감되지만, 약 2분의 1 파장에 해당되는 소음이 공명에 의하여 증가될 가능성이 있기 때문에, 본 변형예에서, 전면캡(400a)의 후면(420)과 후면캡(500a)의 전면(520)을 개방 형태로 제공함으로써 내부의 구면에 의해 2분의 1파장에 해당하는 공명이 방지될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 소음 저감 장치 100 : 외통
200 : 제1공명통 300 : 제2공명통
400 : 전면캡 500 : 후면캡

Claims (11)

1. 기류가 유입되는 입구와 기류가 빠져나가는 출구를 갖는 외형을 구성하는 외통;
   상기 외통 내부에 길이방향으로 설치되고, 상기 입구에 가까운 일단은 막혀있고 상기 출구에 가까운 타단은 오픈된 구조로 내부에 제1소음 상쇄 공간을 갖는 제1공명통; 및
   상기 제1공명통을 감싸도록 형성되고, 상기 입구를 향하는 일단은 개방되고 상기 출구를 향하는 타단은 막혀있는 제2공명통을 포함하는 소음 저감 장치.
2. 기류가 유입되는 입구와 기류가 빠져나가는 출구를 갖는 외형을 구성하는 외통;
   상기 외통 내부에 길이방향으로 설치되고, 상기 입구 또는 상기 출구중 어느 하나에 가까운 일단은 막혀있고 나머지 다른 하나에 가까운 타단은 오픈된 구조로 내부에 제1소음 상쇄 공간을 갖는 제1공명통; 및
   상기 제1공명통의 일단에 설치되고, 기류의 급격한 속도 변화에 따른 배압 손실을 줄이기 위해 상기 입구를 향하는 전면이 곡면으로 이루어지는 전면캡을 포함하는 소음 저감 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전면캡은 개방된 후면을 갖는 소음 저감 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1공명통을 감싸도록 형성되고, 상기 입구를 향하는 일단은 개방되고 상기 출구를 향하는 타단은 막혀있는 제2 공명통을 더 포함하는 소음 저감 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1공명통과 상기 제2공명통 사이에는 제2소음 상쇄 공간을 갖는 소음 저감 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2공명통에는 제1흡읍판이 설치되는 소음 저감 장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1공명통의 타단으로부터 이격되어 설치되고, 기류의 급격한 속도 변화에 따른 배압 손실을 줄이기 위해 상기 출구를 향하는 후면이 곡면으로 이루어지는 후면캡을 더 포함하는 소음 저감 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 후면캡은 개방된 전면을 갖는 소음 저감 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 외통은 내측면에 제2흡읍판을 더 포함하는 소음 저감 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1공명통은 상기 외통에 길이방향을 따라 2단으로 설치되는 소음 저감 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 외통, 상기 제1공명통 그리고 상기 제2공명통의 단면은 원형인 소음 저감 장치.

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