KR102087381B1 - 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법 - Google Patents

공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법 Download PDF

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Abstract

제안기술은 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈(bellows)를 공명기의 공동으로 적용하고, 벨로우즈의 길이를 조절하여 공동의 체적을 변화시킴으로써 공명기의 공명 주파수를 가변시키는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법에 관한 발명이다.

Description

공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법{HELMHOLTZ RESONATOR WITH TUNABLE RESONANT FREQUENCY AND RESONANT FREQUENCY TUNABLE METHOD THEREOF}
제안기술은 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈(bellows)를 공명기의 공동으로 적용하고, 벨로우즈의 길이를 조절하여 공동의 체적을 변화시킴으로써 공명기의 공명 주파수를 가변시키는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법에 관한 발명이다.
일반적으로, 헬름홀츠 공명기는 공명 주파수 부근에서 높은 흡음률을 가지는 협대역 흡음기구이다. 상기 공명기의 기본요소는 목과 공동의 내부 체적이며, 목의 길이 및 면적 또는 공동의 내부 체적 등을 변경하여 공명 주파수를 조절하게 된다.
일반적인 공명기는 목과 공동의 내부 체적이 고정된 형태로 제작되기 때문에 초기에 설계된 공명 주파수를 변경할 수 없지만 실제 환경에서는 주요 소음원의 주파수나 공명기가 적용된 공간의 음향 모드 특성이 변할 수 있기 때문에 이에 대응할 수 없는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2005-0054522호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 벨로우즈(bellows)를 공명기의 공동으로 적용하고, 벨로우즈의 길이를 조절하여 공동의 체적을 변화시킴으로써 공명기의 공명 주파수를 가변시키는 헬름홀츠 공명기를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기에 있어서,
하부지지판;
중앙에 일정 크기의 중앙홀이 형성되는 상부지지판;
개방된 양단이 폐쇄되도록 하부지지판과 상부지지판 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈;
하단이 하부지지판에 고정되고, 상단 일정 길이 부분은 상부지지판을 관통하는 가이드부;
가이드부에 의해 관통되어 가이드부에 대한 상부지지판의 높이를 고정하는 고정너트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상부지지판의 하면에서 중앙홀의 가장자리부에는 상부지지판의 하면과 수직이 되도록 일정 길이 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상부지지판과 벨로우즈가 결합되었을 때, 중앙홀은 벨로우즈와 서로 동축인 것을 특징으로 한다.
고정너트는,
가이드부에 너트결합되어 상면이 가이드부가 관통한 상부지지판의 하면과 맞닿는 하부너트;
가이드부에 너트결합되어 하면이 가이드부가 관통한 상부지지판의 상면과 맞닿는 상부너트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
가이드부는 벨로우즈의 둘레방향으로 복수 개 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법에 있어서,
가이드부에 대한 고정너트의 위치를 변화시키는 단계;
고정너트 위치 변화에 따라 가이드부에 대한 상부지지판의 높이가 변경되는 단계;
가이드부에 대한 상부지지판의 높이가 변경됨에 따라 벨로우즈의 길이가 조절되는 단계;
공명 주파수가 가변되는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 벨로우즈(bellows)를 공명기의 공동으로 적용하고, 벨로우즈의 길이를 조절하여 공동의 체적을 변화시킴으로써 공명기의 공명 주파수를 가변시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 벨로우즈의 길이를 수동적으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 구동기를 장착하여 벨로우즈의 길이를 능동적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제1실시예.
도 2는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제2실시예.
도 3은 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제3실시예.
도 4는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제4실시예.
도 5는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제5실시예.
도 6은 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 흡음 특성을 나타낸 그래프.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈(bellows)를 공명기의 공동으로 적용하고, 벨로우즈의 길이를 조절하여 공동의 체적을 변화시킴으로써 공명기의 공명 주파수를 가변시키는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기 및 이의 공명 주파수 가변방법에 관한 발명이다.
도 1에는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제1실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제1실시예는 하부지지판(2)과, 중앙에 일정 크기의 중앙홀(6)이 형성되는 상부지지판(4)과, 개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판(2)과 상기 상부지지판(4) 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈(10)와, 하단이 상기 하부지지판(2)에 고정되고, 상단 일정 길이 부분은 상기 상부지지판(4)을 관통하는 가이드부와, 상기 가이드부(12)에 의해 관통되어 상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부지지판(4)의 높이를 고정하는 고정너트(14, 16)를 포함하여 구성된다.
상기 벨로우즈(10)의 양단은 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2)에 부착된다.
상기 상부지지판(4)과 상기 벨로우즈(10)의 결합 시 상기 중앙홀(6)의 중심축이 상기 벨로우즈(10)의 중심축과 동축이 되도록 결합된다.
상기 상부지지판(4)의 중앙홀(6)은 헬름홀츠 공명기의 목부분 역할을 하게 되는 것으로, 상기 상부지지판(4)의 두께는 헬름홀츠 공명기의 목의 길이가 될 수 있으며, 따라서 상기 상부지지판(4)의 두께를 조절하여 목의 길이를 조절하게 된다.
상기 가이드부(12)는 상기 벨로우즈(10)의 둘레방향으로 서로 일정 각도 이격되어 복수 개 설치되는 것으로, 도시된 바와 같이 상기 상부지지판(4) 및 상기 하부지지판(2)이 사각형상으로 형성될 경우 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2)의 각 모서리를 연결하도록 설치될 수 있다. 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2)은 서로 다른 단면형상을 갖도록 형성되어도 무방하지만 바람직하게는 서로 동일한 형상의 단면형상을 갖는다.
각각의 상기 가이드부(12)에는 고정너트(14, 16)가 결합된다. 상기 고정너트(14, 16)는 상기 가이드부(12)에 너트결합되어 상면이 상기 가이드부(12)가 관통한 상기 상부지지판(4)의 하면과 맞닿는 하부너트(16)와, 상기 가이드부(12)에 너트결합되어 하면이 상기 가이드부(12)가 관통한 상기 상부지지판(4)의 상면과 맞닿는 상부너트(14)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 제1실시예의 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법은,
상기 가이드부(12)에 대한 상기 고정너트(14, 16)의 위치를 변화시키는 단계;
상기 고정너트(14, 16) 위치 변화에 따라 상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부지지판(4)의 높이가 변경되는 단계;
상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부지지판(4)의 높이가 변경됨에 따라 상기 벨로우즈(10)의 길이가 조절되는 단계;
공명 주파수가 가변되는 단계;를 포함하여 진행된다.
먼저, 상기 벨로우즈(10)가 조절되어야 하는 길이를 판단하여 기존의 상태에서 상기 벨로우즈(10)의 길이가 짧아져야 하는 경우, 상기 벨로우즈(10)의 길이가 짧아져야 하는 만큼 상기 가이드부(12)에 대한 상기 하부너트(16)의 위치를 변화시키게 된다.
상기 하부너트(16)에 의해 하면이 지지되어 있던 상기 상부지지판(4)은 상기 하부너트(16)의 위치 변화에 의해 상기 가이드부(12)에 의해 가이드되면서 상기 하부너트(16)의 위치가 변화된 만큼 높이가 변경된다.
상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부지지판(4)의 높이가 변경됨에 따라 상단이 상기 상부지지판(4)에 부착되어 있는 상기 벨로우즈(10)는 주름부가 접히면서 길이가 조절되고, 상기 벨로우즈(10)의 길이 변화에 따라 상기 벨로우즈(10) 내부 공동의 체적이 변화되면서 공명 주파수가 가변된다.
이후 상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부너트(14)의 위치를 변화시켜 상기 상부너트(14)의 하면이 상기 상부지지판(4)의 상면과 맞닿도록 상기 상부너트(14)를 고정시키게 된다.
상기 벨로우즈(10)가 조절되어야 하는 길이를 판단하여 기존의 상태에서 상기 벨로우즈(10)의 길이가 길어져야 하는 경우, 상기의 단계에서 상기 벨로우즈(10)의 길이가 길어져야 하는 만큼 상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부너트(14)의 위치를 먼저 변화시켜 상기와 같이 벨로우즈(10)의 길이를 조절시킨 다음 상기 하부너트(16)의 위치를 변화시켜 고정시키게 된다.
도 2에는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제2실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 제2실시예는 상기에서 설명한 제1실시예와 동일하게 구성되지만, 상기 상부지지판(4)의 하면에서 상기 중앙홀(6)의 가장자리부에 상기 상부지지판(4)의 하면과 수직이 되도록 일정 길이 돌출되는 돌출부(8)를 형성하여 상기 돌출부(8)의 길이를 조절함으로써 목의 길이를 조절하게 된다.
제2실시예의 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법은 상기에서 설명한 제1실시예에서의 공명 주파수 가변방법과 동일하다.
도 3에는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제3실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제3실시예는 하부지지판(2)과, 중앙에 일정 크기의 중앙홀(6)이 형성되는 상부지지판(4)과, 개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판(2)과 상기 상부지지판(4) 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈(10)와, 상단이 상기 상부지지판(4)에 고정되고, 하단 일정 길이 부분은 상기 하부지지판(2)을 관통하는 가이드부(12)와, 상기 가이드부(12)에 의해 관통되며, 상기 하부지지판(2)을 기준으로 서로 대칭이 되도록 구성되는 탄성체(26) 및 고정너트(14, 16)를 포함하여 구성된다.
상기 벨로우즈(10)의 양단은 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2)에 부착된다.
상기 상부지지판(4)과 상기 벨로우즈(10)의 결합 시 상기 중앙홀(6)의 중심축이 상기 벨로우즈(10)의 중심축과 동축이 되도록 결합된다.
상기 상부지지판(4)의 중앙홀(6)은 헬름홀츠 공명기의 목부분 역할을 하게 되는 것으로, 상기 상부지지판(4)의 두께는 헬름홀츠 공명기의 목의 길이가 될 수 있으며, 따라서 상기 상부지지판(4)의 두께를 조절하여 목의 길이를 조절하게 된다.
제2실시예와 같이 상기 상부지지판(4)의 하면에 상기 돌출부(8)가 형성되어 목의 길이를 조절할 수도 있다.
상기 가이드부(12)는 상기 벨로우즈(10)의 둘레방향으로 서로 일정 각도 이격되어 복수 개 설치되는 것으로, 도시된 바와 같이 상기 상부지지판(4) 및 상기 하부지지판(2)이 사각형상으로 형성될 경우 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2)의 각 모서리를 연결하도록 설치될 수 있다. 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2)은 서로 다른 단면형상을 갖도록 형성되어도 무방하지만 바람직하게는 서로 동일한 형상의 단면형상을 갖는다.
각각의 상기 가이드부(12)에는 상기 탄성체(26)와 상기 고정너트(14, 16)가 결합된다.
상기 고정너트(14, 16)는 상기 상부지지판(4)과 상기 하부지지판(2) 사이에 위치하며 하면이 상기 하부지지판(2)의 상면을 향하도록 상기 가이드부(12)에 너트 결합되는 상부너트(14)와, 상기 하부지지판(2)의 하측에 위치하며 상면이 상기 하부지지판(2)의 하면을 향하도록 상기 가이드부(12)에 너트 결합되는 하부너트(16)를 포함하여 구성된다.
상기 하부지지판(2)의 상면과 상기 상부너트(14) 사이에는 상기 가이드부(12)를 관통하는 상기 상측 탄성체가 위치하게 되고, 상기 하부지지판(2)의 하면과 상기 하부너트(16) 사이에는 상기 가이드부(12)를 관통하는 하측 탄성체가 위치하게 된다.
상기 탄성체(26)는 상기 하부지지판(2) 및 상기 고정너트(14, 16)와 서로 밀착되도록 위치하게 된다.
상기 상측 탄성체 및 상기 하측 탄성체에 의해 상기 하부지지판(2)은 축방향 자유도를 가지게 된다. 상기 하부지지판(2)의 움직임은 상기 하부지지판(2)의 질량과 상기 탄성체(26)의 강성으로 구성된 1자유도계로 묘사할 수 있다. 따라서 상기 탄성체(26)의 강성을 변경하면 상기 하부지지판(2)과 상기 탄성체(26)로 구성된 1자유도계의 특성도 변하게 되는데 이는 공명기의 공명 주파수에 영향을 준다.
상기 탄성체(26)로 지지된 상기 하부지지판(2)의 강성을 고려할 경우, 공명 주파수는 하기의 식과 같이 주어진다.
Figure 112018083311245-pat00001
상기의 수학식 1에서 e는 공극률 (목 단면적/공동 단면적), kp는 상기 탄성체(26)로 지지된 상기 하부지지판(2)의 강성, ρ와 c는 상기 공명기가 위치하는 부분에서의 공기의 밀도와 음속, S와 l'은 공명기 목의 단면적과 유효길이, Sc와 lc는 상기 벨로우즈(10) 내부 공동의 단면적과 높이방향 길이이다.
상기와 같이 탄성체(26)를 결합할 경우 상기 하부지지판(2)의 강성은 하기의 식과 같이 주어진다.
Figure 112018083311245-pat00002
상기의 수학식 2에서 kbellows는 벨로우즈(10)의 강성, kelastomer는 탄성체(26)의 강성을 의미한다.
따라서 상기 탄성체(26)의 강성(재질 및 형상 등)을 조절하여 적용함으로써 공명기의 공명 주파수를 가변하게 된다.
도 4에는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제4실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제4실시예는 하부지지판(2)과, 중앙에 일정 크기의 중앙홀(6)이 형성되는 상부지지판(4)과, 개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판(2)과 상기 상부지지판(4) 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈(10)와, 하단이 상기 하부지지판(2)에 고정되고, 상단이 상기 상부지지판(4)에 고정되는 가이드부(12)와, 상기 가이드부(12)에 의해 관통되어 상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부지지판(4)의 높이를 고정하는 고정너트(14, 16)와, 상기 벨로우즈(10)의 내부에 구비되는 제1주파수 계측센서(18)와, 상기 벨로우즈(10)의 외부에 구비되는 제2주파수 계측센서(20)와, 각각의 상기 가이드부(12)에 설치되어 상기 가이드부(12)의 길이를 조절하는 구동기(24)와, 상기 제1주파수 계측센서(18), 제2주파수 계측센서(20) 및 상기 구동기(24)를 제어하는 제어부(22)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제4실시예에서 상기 하부지지판(2), 상기 상부지지판(4), 상기 벨로우즈(10), 상기 가이드부(12)의 구성은 제1실시예 및 제2실시예와 동일하며, 상기 제1주파수 계측센서(18), 상기 제2주파수 계측센서(20), 상기 구동기(24) 및 상기 제어부(22)가 추가되었다.
제4실시예에서의 상기 가이드부(12)는 상단부와 하단부가 길이방향으로 일정 길이 중첩될 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 구성은 상기 제1주파수 계측센서(18)에서 계측되는 주파수와 제2주파수 계측센서(20)에서 계측되는 주파수가 서로 다를 경우, 상기 벨로우즈(10)의 길이를 조절하여 상기 제1주파수 계측센서(18)에서 계측되는 주파수를 상기 제2주파수 계측센서(20)에서 계측되는 주파수와 동일해지도록 하기 위한 구성이다.
상기와 같이 구성되는 제4실시예의 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법은,
상기 제1주파수 계측센서(18)와 상기 제2주파수 계측센서(20)에서 서로 다른 주파수가 계측되는 단계;
상기 제어부(22)에서 상기 구동기(24)를 구동하여 상기 가이드부(12)의 길이를 조절하는 단계;
상기 가이드부(12)의 길이 변화에 따라 상기 벨로우즈(10)의 길이가 조절되는 단계;
공명 주파수가 가변되는 단계;를 포함하여 진행된다.
먼저, 상기 제1주파수 계측센서(18)와 상기 제2주파수 계측센서(20)에서 서로 다른 주파수가 계측되면, 상기 제어부(22)에서는 상기 구동기(24)를 구동시키게 된다.
상기 구동기(24)의 구동에 의해 상기 가이드부(12)의 길이가 조절되는데, 이때 조절되는 상기 가이드부(12)의 길이는 상기 제1주파수 계측센서(18)와 상기 제2주파수 계측센서(20)에서 계측되는 주파수의 차이에 따라 상기 벨로우즈(10)의 높이가 변화되어야 하는 만큼의 길이가 된다.
예를 들어, 상기 벨로우즈(10)의 높이가 초기 상태보다 낮아져야 하는 경우, 상기 구동기(24)의 구동에 의해 상기 가이드부(12)의 상단부 내부에 상기 가이드부(12)의 하단부가 길이방향으로 점차 삽입되면서 상기 상단부와 상기 하단부의 중첩 길이가 점차 길어지고, 따라서 상기 가이드부(12)의 길이가 초기 상태보다 짧아지면서 상기 벨로우즈(10)의 높이가 낮아지도록 조절한다.
상기 벨로우즈(10)의 높이가 초기 상태보다 높아져야 하는 경우, 상기 구동기(24)의 구동에 의해 상기 가이드부(12)의 상단부 내부에서 상기 가이드부(12)의 하단부가 길이방향으로 점차 탈거되면서 상기 상단부와 상기 하단부의 중첩 길이가 점차 짧아지고, 따라서 상기 가이드부(12)의 길이가 초기 상태보다 길어지면서 상기 벨로우즈(10)의 높이가 높아지도록 조절한다.
상기 가이드부(12)의 길이 조절에 따라 상기 벨로우즈(10)의 주름부가 접히면서 길이가 변화되고, 상기 벨로우즈(10)의 길이 변화에 따라 상기 벨로우즈(10) 내부 공동의 체적이 변화된다.
이에 따라 상기 제1주파수 계측센서(18)에서 계측되는 공명 주파수가 가변되어 상기 제1주파수 계측센서(18)에서 계측되는 주파수와 상기 제2주파수 계측센서(20)에서 계측되는 주파수가 서로 일치하게 된다.
제4실시예에서의 상기 고정너트(14, 16)는 상기 가이드부(12)에 대한 상기 상부지지판(4)의 높이를 고정하되 상기 제1실시예 및 제2실시예와 달리 상기 가이드부(12)의 높이방향으로 위치 변화되지 않는다.
즉, 상기 가이드부(12)의 길이는 상기 구동기(24)에 의해 변화되는 것으로, 상기 가이드부(12)의 높이방향 길이가 변화되어도 상기 고정너트(14, 16)의 고정에 의해 상기 가이드부(12)의 상단으로부터 상기 상부지지판(4)까지의 길이는 변화되지 않는다.
도 5에는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제5실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 헬름홀츠 공명기의 제5실시예는 하부지지판(2)과, 중앙에 일정 크기의 중앙홀(6)이 형성되는 상부지지판(4)과, 개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판(2)과 상기 상부지지판(4) 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈(10)와, 상기 벨로우즈의 내부에 구비되는 제1주파수 계측센서(18)와, 상기 벨로우즈(10)의 외부에 구비되는 제2주파수 계측센서(20)와, 상기 벨로우즈(10)의 내부에 구비되며, 상기 하부지지판(2)에 고정되는 구동기(24)와, 상기 제1주파수 계측센서(18), 제2주파수 계측센서(20) 및 상기 구동기(24)를 제어하는 제어부(22)와, 상기 벨로우즈(10)의 내부에 구비되며, 하단이 상기 구동기(24)에 고정되고, 상단이 상기 상부지지판(4)의 하면에 고정되어 상기 구동기(24)에 의해 길이가 조절되는 가이드부(12)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제5실시예에서 상기 하부지지판(2), 상기 상부지지판(4), 상기 벨로우즈(10), 상기 제1주파수 계측센서(18), 제2주파수 계측센서(20) 및 상기 제어부(22)의 구성은 상기에서 설명한 제3실시예와 동일하지만, 상기 가이드부(12)와 상기 구동기(24)를 상기 벨로우즈(10) 내부에 설치하고, 복수 개의 상기 가이드부(12)가 하나의 상기 구동기(24)에 의해 조절되도록 함으로써 공명기를 보다 콤팩트하게 구성하였다.
상기 가이드부(12)의 길이 조절은 상기 제4실시예에서와 동일하다.
상기와 같이 구성되는 제5실시예의 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법은 상기에서 설명한 제4실시예에서의 공명 주파수 가변방법과 동일하다.
도 5에는 본 발명의 헬름홀츠 공명기의 흡음 특성을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
case1은 상기 벨로우즈(10)의 길이가 변하지 않은 기존 상태인 경우의 흡음 특성을 나타내며, case2는 상기 벨로우즈(10)의 길이가 기존 상태에서 늘어난 경우의 흠음 특성을 나타내고, case3은 상기 벨로우즈(10)의 길이가 기존 상태에서 줄어든 경우의 흠읍 특성을 나타낸다.
이에 따라 상기 벨로우즈(10)의 길이 변화는 공명기의 공동 체적 변화를 야기시키며, 이는 공명기의 공명 주파수를 가변시키는 것을 확인 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 헬름홀츠 공명기는 상기 벨로우즈(10)를 공명기의 공동으로 적용하고, 상기 벨로우즈(10)의 길이를 조절하여 공동의 체적을 변화시킴으로써 공명기의 공명 주파수를 가변시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 벨로우즈(10)의 길이를 수동적으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 상기 구동기(24)를 장착하여 상기 벨로우즈(10)의 길이를 능동적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 벨로우즈(10)의 길이방향 조절을 가이드하는 상기 가이드부(12)의 재질을 형상기억합금으로 적용하여 상기 벨로우즈(10)의 길이를 능동적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
2 : 하부지지판
4 : 상부지지판
6 : 중앙홀
8 : 돌출부
10 : 벨로우즈
12 : 가이드부
14 : 상부너트
16 : 하부너트
18 : 제1주파수 계측센서
20 : 제2주파수 계측센서
22 : 제어부
24 : 구동기
26 : 탄성체

Claims (32)

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  7. 하부지지판;
    중앙에 일정 크기의 중앙홀이 형성되는 상부지지판;
    개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판과 상기 상부지지판 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈;
    하단이 상기 하부지지판에 고정되고, 상단 일정 길이 부분은 상기 상부지지판을 관통하는 가이드부;
    상기 가이드부에 의해 관통되며, 상기 하부지지판을 기준으로 서로 대칭이 되도록 구성되는 고정너트;
    상기 가이드부에 의해 관통되며, 상기 하부지지판과 상기 고정너트 사이에 위치하여 상기 하부지지판을 기준으로 서로 대칭이 되도록 구성되는 탄성체;를 포함하며, 상기 탄성체의 강성을 조절하여 공명 주파수를 가변하는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상부지지판의 하면에서 상기 중앙홀의 가장자리부에는 상기 상부지지판의 하면과 수직이 되도록 일정 길이 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 상부지지판과 상기 벨로우즈가 결합되었을 때, 상기 중앙홀은 상기 벨로우즈와 서로 동축인 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 고정너트는,
    상기 상부지지판과 상기 하부지지판 사이에 위치하며, 하면이 상기 하부지지판의 상면을 향하도록 상기 가이드부에 너트 결합되는 상부너트;
    상기 하부지지판의 하측에 위치하며, 상면이 상기 하부지지판의 하면을 향하도록 상기 가이드부에 너트 결합되는 하부너트;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄성체는,
    상기 하부지지판의 상면과 상기 상부너트 사이에 위치하는 상측 탄성체;
    상기 하부지지판의 하면과 상기 하부너트 사이에 위치하는 하측 탄성체;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 하부지지판 및 상기 고정너트와 서로 밀착되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  13. 삭제
  14. 제7항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 벨로우즈의 둘레방향으로 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  15. 하부지지판;
    중앙에 일정 크기의 중앙홀이 형성되는 상부지지판;
    개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판과 상기 상부지지판 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈;
    하단이 상기 하부지지판에 고정되고, 상단이 상기 상부지지판에 고정되는 가이드부;
    상기 가이드부에 의해 관통되어 상기 가이드부에 대한 상기 상부지지판의 높이를 고정하는 고정너트;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되는 제1주파수 계측센서;
    상기 벨로우즈의 외부에 구비되는 제2주파수 계측센서;
    상기 가이드부에 설치되어 상기 가이드부의 길이를 조절하는 구동기;
    상기 제1주파수 계측센서, 제2주파수 계측센서 및 상기 구동기를 제어하는 제어부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 구동기의 구동에 의해 상단부와 하단부가 길이방향으로 일정 길이 중첩되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 상부지지판의 하면에서 상기 중앙홀의 가장자리부에는 상기 상부지지판의 하면과 수직이 되도록 일정 길이 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 벨로우즈의 둘레방향으로 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 상부지지판과 상기 벨로우즈가 결합되었을 때, 상기 중앙홀은 상기 벨로우즈와 서로 동축인 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기.
  20. 하부지지판;
    중앙에 일정 크기의 중앙홀이 형성되는 상부지지판;
    개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판과 상기 상부지지판 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈;
    하단이 상기 하부지지판에 고정되고, 상단이 상기 상부지지판에 고정되는 가이드부;
    상기 가이드부에 의해 관통되어 상기 가이드부에 대한 상기 상부지지판의 높이를 고정하는 고정너트;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되는 제1주파수 계측센서;
    상기 벨로우즈의 외부에 구비되는 제2주파수 계측센서;
    상기 가이드부에 설치되어 상기 가이드부의 길이를 조절하는 구동기;
    상기 제1주파수 계측센서, 제2주파수 계측센서 및 상기 구동기를 제어하는 제어부;를 포함하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수를 가변하는 방법에 있어서,
    상기 제1주파수 계측센서와 상기 제2주파수 계측센서에서 서로 다른 주파수가 계측되는 단계;
    상기 제어부에서 상기 구동기를 구동하여 상기 가이드부의 길이를 조절하는 단계;
    상기 가이드부의 길이 변화에 따라 상기 벨로우즈의 길이가 조절되는 단계;
    공명 주파수가 가변되는 단계;
    를 포함하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 구동기를 구동하여 상기 가이드부의 길이를 조절하는 단계에서,
    상기 벨로우즈의 높이가 초기 상태보다 짧아져야 하는 경우, 상기 구동기의 구동에 의해 상기 가이드부의 상단부와 하단부의 중첩 길이는 점차 길어지는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기의 공명 주파수 가변방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 구동기를 구동하여 상기 가이드부의 길이를 조절하는 단계에서,
    상기 벨로우즈의 높이가 초기 상태보다 길어져야 하는 경우, 상기 구동기의 구동에 의해 상기 가이드부의 상단부와 하단부의 중첩 길이는 점차 길어지는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기의 공명 주파수 가변방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 공명 주파수가 가변되는 단계에서,
    상기 제1주파수 계측센서에서 계측된 주파수와 상기 제2주파수 계측센서에서 계측된 주파수가 서로 일치되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기의 공명 주파수 가변방법.
  24. 하부지지판;
    중앙에 일정 크기의 중앙홀이 형성되는 상부지지판;
    개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판과 상기 상부지지판 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되는 제1주파수 계측센서;
    상기 벨로우즈의 외부에 구비되는 제2주파수 계측센서;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되며, 상기 하부지지판에 고정되는 구동기;
    상기 제1주파수 계측센서, 제2주파수 계측센서 및 상기 구동기를 제어하는 제어부;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되며, 하단이 상기 구동기에 고정되고, 상단이 상기 상부지지판의 하면에 고정되어 상기 구동기에 의해 길이가 조절되는 가이드부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 구동기의 구동에 의해 상단부와 하단부가 길이방향으로 일정 길이 중첩되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 상부지지판의 하면에서 상기 중앙홀의 가장자리부에는 상기 상부지지판의 하면과 수직이 되도록 일정 길이 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 벨로우즈의 둘레방향으로 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 상부지지판과 상기 벨로우즈가 결합되었을 때, 상기 중앙홀은 상기 벨로우즈와 서로 동축인 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기.
  29. 하부지지판;
    중앙에 일정 크기의 중앙홀이 형성되는 상부지지판;
    개방된 양단이 폐쇄되도록 상기 하부지지판과 상기 상부지지판 사이에 고정되는 공동의 벨로우즈;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되는 제1주파수 계측센서;
    상기 벨로우즈의 외부에 구비되는 제2주파수 계측센서;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되며, 상기 하부지지판에 고정되는 구동기;
    상기 제1주파수 계측센서, 제2주파수 계측센서 및 상기 구동기를 제어하는 제어부;
    상기 벨로우즈의 내부에 구비되며, 하단이 상기 구동기에 고정되고, 상단이 상기 상부지지판의 하면에 고정되어 상기 구동기에 의해 길이가 조절되는 가이드부;를 포함하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수를 가변하는 방법에 있어서,
    상기 제1주파수 계측센서와 상기 제2주파수 계측센서에서 서로 다른 주파수가 계측되는 단계;
    상기 제어부에서 상기 구동기를 구동하여 상기 가이드부의 길이를 조절하는 단계;
    상기 가이드부의 길이 변화에 따라 상기 벨로우즈의 길이가 조절되는 단계;
    공명 주파수가 가변되는 단계;
    를 포함하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수 가변방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 구동기를 구동하여 상기 가이드부의 길이를 조절하는 단계에서,
    상기 벨로우즈의 높이가 초기 상태보다 짧아져야 하는 경우, 상기 구동기의 구동에 의해 상기 가이드부의 상단부와 하단부의 중첩 길이는 점차 길어지는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기의 공명 주파수 가변방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 구동기를 구동하여 상기 가이드부의 길이를 조절하는 단계에서,
    상기 벨로우즈의 높이가 초기 상태보다 길어져야 하는 경우, 상기 구동기의 구동에 의해 상기 가이드부의 상단부와 하단부의 중첩 길이는 점차 길어지는 것
    을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기의 공명 주파수 가변방법.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 공명 주파수가 가변되는 단계에서,
    상기 제1주파수 계측센서에서 계측된 주파수와 상기 제2주파수 계측센서에서 계측된 주파수가 서로 일치되는 것을 특징으로 하는 공명 주파수 가변형 헬름홀츠공명기의 공명 주파수 가변방법.
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