KR20100133992A - 가스 유동 시스템 내의 가청 음향 주파수 관리를 위한 방법 - Google Patents

가스 유동 시스템 내의 가청 음향 주파수 관리를 위한 방법 Download PDF

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KR20100133992A
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Abstract

방음 방법은 (a) 적어도 하나의 복합 공명기 요소를 포함하는 적어도 하나의 방음벽을 제공하는 단계; 및 (b) 적어도 부분적으로 둘러싸인 적어도 하나의 가스 흐름 내에 적어도 하나의 방음벽을 배치하는 단계를 포함한다.

Description

가스 유동 시스템 내의 가청 음향 주파수 관리를 위한 방법{PROCESS FOR AUDIBLE ACOUSTIC FREQUENCY MANAGEMENT IN GAS FLOW SYSTEMS}
본 발명은 가스 유동으로부터 기인하는 가청 소음을 약화시키기 위한 방법에 관한 것이다.
우선권의 진술
본 출원은 내용이 본 명세서에 의해 참고로 포함되고 둘 모두가 2008년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 제61/033,198호 및 제61/033,177호의 우선권을 주장한다.
안면 마스크, 건물 및 운송 수단 내의 공기 이송 시스템과 같은 가스 유동 시스템이 상업, 산업 및 주거 환경에서 소음 공해의 용인할 수 없는 주요 원인일 수 있다. 예를 들어, 건물 및 운송 수단 내의 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템은 침투성 강제 공기 네트워크 또는 덕트 시스템과 함께 (팬과 같은) 공기-이동 장치를 포함한다. 덕트 시스템은 건물 또는 운송 수단 전체를 걸쳐 조화된 공기(공급 공기)를 분배하고 복귀 공기를 환기하거나 재순환시키는 데 사용된다. 이러한 강제된 공기의 층류 유동, 팬 소음, (예를 들어, 모퉁이, 만곡부 및 코너에서의) 덕트 벽에 대한 공기 유동의 충돌, 및 (전형적으로 시트 금속인) 덕트의 벽에 형성되는 진동 모드가 이러한 시스템에서 가청 소음의 주 원인이다.
이러한 소음을 약화시키기 위하여, 전통적인 방음 재료들, 예를 들어 (점성 분산 및 반사를 통해 각각 약화시키는) 흡수기 및 반사기가 가스 유동 통로 내에 설치되었다. 그러한 전통적인 재료들은 통상 주파수 선택적 음 조절을 제공하지 않고서 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 활성이다. 활성 소음 제거(Active noise cancellation) 장비는 주파수 선택적 음 약화를 가능하게 하지만, 이는 전형적으로 한정된 공간에서 가장 효과적이며 출력과 제어를 제공하기 위한 전자 장비에 대한 투자 및 전자 장비의 작동을 요구한다. 저속 유동 덕트에서 주파수 선택적 음 제어를 제공하기 위하여 브래그 산란(Bragg scattering)이 제안되었으나, 그의 잠재적인 이점은 비교적 낮은 투과 손실(transmission loss)로 제한되는 것으로 보였다.
전통적인 방음벽(예를 들어, 조밀한 금속 시트 또는 플레이트)은 비교적 무겁고 기밀형인 경향이 있는데, 이는 재료로부터의 음 투과 손실이 일반적으로 그 질량과 강성의 함수이기 때문이다. 소위 "질량 법칙"(소정 주파수 범위에서 많은 전통적인 방음벽 재료에 적용가능함)은 재료의 단위 면적 당 중량이 배가되면, 재료를 통한 투과 손실이 6 데시벨(dB) 만큼 증가하는 것을 나타낸다. 단위 면적 당 중량은 밀도가 더 높은 재료를 사용함으로써 또는 벽의 두께를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 적어도 일부 가스 유동 응용에서, 부가된 중량은 바람직하지 않을 수 있고, 보다 중요하게는, 이러한 응용에 사용하기 위한 소음 감쇠기는 일반적으로 가스 유동을 상당히 차단하지 않거나 과도한 가스 압력 강하를 일으키지 말아야 한다.
따라서, 흡음기(예를 들어, 섬유질 또는 폼 재료)는, 전통적인 흡음 재료가 일반적으로 비교적 경량이고 비교적 다공이기 때문에, 가스 유동 시스템에 종종 사용되었다. 그러나, 다공성 흡음기의 기공 내의 세균 증식 및 수분 포획에 대한 결과적인 가능성으로 인하여, 다공성 흡음기는 일정 환경(예를 들어, HVAC 덕트)에서 사용하기에 덜 매력적일 수 있다. 이는 이러한 덕트 내의 라이너로서 다공성 흡수기 및 벽의 사용 가능성을 사실상 배제할 수 있다.
미국에서, 통기공 및 덕트는 전형적으로 외부에 절연되지만, 이의 주요 목적은 단열을 위한 것이다. 그러나, 덕트 길이의 일부는 종종 음향 제어를 위한 흡음기 재료로 내부가 라이닝되고, 적절한 경우, 기계식 음 감쇠기 또는 소음기(예를 들어, 베인(vane) 또는 배플 및/또는 댐퍼를 포함하는 상자)가 덕트 구조물 내에 배치된다. 기계식 감쇠기 및 소음기는 고가일 수 있고, 상당한 압력 강하를 가져올 수 있고, 에너지 소비를 증가시킬 수 있다. 저주파 음(예를 들어, 약 1000 헤르츠(Hz) 미만의 주파수)이 특히 까다로울 수 있는데, 이는 흡수기 및 기계식 감쇠기 또는 소음기(및 심지어 천장 타일과 같은 건물 방음벽을 포함하는 2차 방어선)가 종종 이러한 범위에 적절하지 않기 때문이다.
[과제의 해결 수단]
따라서, (세균 증식의 가능성을 감소시키거나 최소화하기 위해) 비교적 비-다공성인 그리고/또는 가스 유동을 상당히 차단하지 않거나 상당한 가스 압력 강하를 일으키지 않는 방음벽을 바람직하게 사용하는 한편 가청 음향 주파수를 약화시키는 데 (음 투과를 감소시키거나 또는 바람직하게는 제거하는 데) 적어도 부분적으로 효과적일 수 있는 가스 유동 시스템 내의 소음을 관리 또는 제어하기 위한 방법에 대한 필요성이 있다는 것이 인식된다. 바람직하게는, 본 방법은 비교적 넓은 범위의 가청 주파수(바람직하게는, 약 1000 Hz 미만과 같은 저주파수를 포함)에 대해 적어도 부분적으로 효과적일 수 있고 그리고/또는 비교적 간단하고 비용-효율적으로 실행될 수 있다.
간단히 말해서, 일 태양에서, 본 발명은 방음 방법을 제공한다. 본 방법은 (a) 적어도 하나의 복합 공명기 요소(바람직하게는, 복합 공명기 요소들의 어레이)를 포함하는 적어도 하나의 방음벽을 제공하는 단계; 및 (b) 적어도 하나의 적어도 부분적으로 둘러싸인 가스 흐름(바람직하게는, 가스 유동 덕트 내의 가스 흐름) 내에 적어도 하나의 방음벽을 배치하는 단계를 포함한다. 복합 공명기 요소는 적어도 하나의 공명기 부분 및 적어도 하나의 댐퍼 부분(바람직하게는, (공명기 부분으로서) 적어도 하나의 내부 코어(inner core) 및 (복합 공명기 요소의 최외부 층일 수 있거나 아닐 수 있는 댐퍼 부분으로서) 적어도 하나의 (코어에 대한) 외부 쉘(outer shell)의 형태임)을 포함한다. 공명기 부분(또는, 바람직하게는 그리고 이하에서는, 내부 코어)은 제1 밀도 및 제1 신장 계수를 갖는 제1 매질을 포함하고, 댐퍼 부분(또는, 바람직하게는 그리고 이하에서는, 외부 쉘)은 제1 밀도보다 작은 제2 밀도 및 제1 신장 계수보다 작은 제2 신장 계수를 갖는 제2 매질을 포함한다. 제1 매질은, 음향 주파수의 가청 범위 내의 (즉, 20 헤르츠(Hz) 내지 20 킬로헤르츠(kHz) 범위 내의) 적어도 하나의 음향 공진 주파수를 갖고 적어도 하나의 금속, 금속 합금, 또는 이의 조합을 포함하는 탄성 매질이고, 제2 매질은 제1 매질의 음향 공진 주파수 중 적어도 하나의 음향 댐핑을 보여주는 점탄성 매질, 탄성 매질, 또는 이의 조합이다.
바람직하게는, 제2 매질은 점탄성 매질(더욱 바람직하게는, 종방향 음파의 전파 속도 및 횡방향 음파의 전파 속도를 갖고 종방향 음파의 전파 속도가 횡방향 음파의 전파 속도의 적어도 약 30배인 점탄성 매질)이다. 바람직하게는, 제1 밀도 대 제2 밀도의 비는 약 2보다 크고, 그리고/또는, 바람직하게는, 제1 신장 계수 대 제2 신장 계수의 비는 약 1 × 103 내지 약 1 × 105의 범위이다.
전술된 복합 공명기 요소의 하나 이상을 포함하는 방음벽을 형성하고 이를 가스 유동 시스템 내에 배치함으로써, 밴드 갭 형태의 효과적인 소음 약화 또는 적어도 상당한 가청 음향 투과 손실(예를 들어, 20 데시벨(dB) 초과)이 가청 범위(즉, 20 헤르츠(Hz) 내지 20 킬로헤르츠(kHz)의 범위)의 적어도 일부에서 얻어질 수 있다는 것이 발견되었다. 음향 산업에서, 20 + dB 정도의 약화는 투과에서 매우 큰 손실이며, 음향 출력의 100% 감소에 접근한다.
본 발명의 방법에 사용된 방음벽은 국부 공명을 통한 소음 감소를 제공하고(복합 공명기 요소는 국부 공명 구조체임), 적어도 일부 실시 형태에서, 비교적 경량이고 비교적 소형(예를 들어, 수 센티미터 이하 정도의 외부 치수를 가짐)일 수 있다. 재료의 선택, 코어 및 쉘 두께, 요소의 개수, 요소의 형상, 요소의 배열 등과 같은 설계 파라미터를 제어함으로써, 밴드 갭(들)의 개수 및 주파수와 이들의 폭이 조정될 수 있고, 또는 최소한, 투과 손실 수준이 주파수의 함수로서 조절될 수 있다.
국부 공명-기반 방음벽은 (예를 들어, 가스 흐름 또는 유동의 횡단면적의 적어도 일부에 걸쳐 연장되도록) 가스 유동 시스템 내에 배치되어 단지 선택된 주파수만이 방음벽을 통과하도록 할 수 있다. 방음벽은 사실상 비-다공성인 재료를 포함할 수 있고 그에 따라서 세균 증식이 우려되는 가스 유동 시스템에 유용할 수 있다. 더욱이, 방음벽의 복합 공명기 요소(들)는 가스 유동이 상당히 차단되지 않거나 상당한 가스 압력 강하가 유도되지 않는 (가스 흐름 또는 유동의 횡단면적에 대해) 충분히 낮은 충전 분율(fill fraction)에서 효과적일 수 있다.
방음벽은 수동적(passive)이지만 여전히 주파수 선택적인 방식으로 음향 밴드 갭을 생성할 수 있다. 음향 산업에 사용되는 가장 일반적인 흡음기와 달리, 국부 공명-기반 벽은 투과 모드로 음을 제어한다. 밴드 갭의 주파수 범위 내에서, 구조체를 통한 입사 음파의 투과가 본질적으로 없을 수 있다. 밴드 갭은 항상 절대적이지 않지만(즉, 음 투과가 없음), 전술된 바와 같이, 음 투과 손실은 종종 20 데시벨(dB) 이상 정도일 수 있다.
국부 공명-기반 방음벽은 음원과 수신체(receiver) 사이에 배치되어 단지 선택된 주파수만이 방음벽을 통과하도록 할 수 있다. 따라서 수신체는 여과된 음을 듣게 되며, 바람직하지 않은 주파수는 차단된다. 방음벽을 적절하게 구성함으로써, 투과된 주파수는 수신체에서 집중될 수 있거나, 바람직하지 않은 주파수는 (주파수 선택 거울과 매우 유사하게) 음원으로 다시 반사될 수 있다. 현재의 음향 재료와 달리, 국부 공명-기반 방음벽은 음파를 단순히 약화시키거나 반사하기 보다는, 음파를 사실상 관리하기 위해 사용될 수 있다.
따라서, 적어도 일부 실시 형태에서, 본 발명의 방법은 (세균 증식의 가능성을 최소화하기 위해) 비교적 비-다공성인 그리고/또는 가스 유동을 상당히 차단하지 않거나 상당한 가스 압력 강하를 일으키지 않는 방음벽을 바람직하게 사용하는 한편 가청 음향 주파수를 약화시키는 데 적어도 부분적으로 효과적일 수 있는 가스 유동 시스템 내의 소음을 관리 또는 제어하기 위한 방법에 대한 앞서 인용된 필요성을 충족시킬 수 있다. 본 발명의 방법은 건물(예를 들어, 주택, 사무실, 병원 등) 내의 HVAC 시스템, 운송 수단(예를 들어, 자동차, 보트 및 비행기) 내의 HVAC 시스템, 가스(예를 들어, 공기) 이송을 위한 안면 마스크, 팬-포함 소비자 제품 등, 및 그의 조합을 포함하는 여러 다양한 가스 유동 시스템에서 방음을 제공하는 데 사용될 수 있다.
다음의 상세한 설명, 첨부된 특허청구범위 및 첨부 도면에 관하여 본 발명의 이들 및 다른 특징, 태양 및 이점을 보다 잘 이해할 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 방법의 실시 형태에 사용하기 위한 방음벽을 제조하는 데 사용될 수 있는 복합 공명기 요소의 사시도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 방법의 실시 형태의 수행 시 가스 유동 덕트 내에 배치된, 도 1의 복합 공명기 요소(들)의 어레이를 포함하는 방음벽의 사시도.
이상화된 이들 도면들은 실제 축척으로 도시되지 않고 단지 예시적이고 비한정적인 것으로 의도된다.
<도 3>
도 3은 실시예 1에 기술된 본 발명의 방법의 실시 형태 및 비교예 1에 기술된 방법에 대한, 파워 스펙트럼(볼트 제곱 단위의 평균 제곱 진폭) 대 주파수(kHz 단위)의 도표.
재료
본 발명의 방법에 사용된 방음벽의 전술된 점탄성 성분 또는 매질로 이용하기 적합한 재료는 점탄성 고체 및 액체를 포함한다. 유용한 점탄성 고체 및 액체는 주위 온도(예를 들어, 약 20 ℃)에서 약 5 × 106 파스칼(Pa) 이하의 정상 전단 고원 탄성률(steady shear plateau modulus)(Go N)을 갖는 것들을 포함하며, 정상 전단 고원 탄성률은 바람직하게는 재료의 유리 전이 온도(Tg)보다 약 30 K 내지 약 100 K 높은 온도에 미친다. 바람직하게는, 점탄성 재료는 주변 온도(예를 들어, 약 20 ℃)에서 약 1 × 106 Pa 이하(더욱 바람직하게는, 약 1 × 105 Pa 이하)의 정상 전단 고원 탄성률을 갖는다. 바람직한 점탄성 재료는 그의 횡방향 음파의 전파 속도의 적어도 약 30배(바람직하게는, 적어도 약 50배; 더욱 바람직하게는, 적어도 약 75배; 가장 바람직하게는, 적어도 약 100배)인 종방향 음파의 전파 속도를 (바람직하게는 적어도 음향 주파수의 가청 범위 내에서) 갖는다.
유용한 점탄성 재료의 예는 탄성중합체(예를 들어, 열가소성 탄성중합체 및 탄성중합체 폼을 포함), 점탄성 액체 등, 및 그의 조합(바람직하게는, 적어도 일부 응용을 위해서는, 탄성중합체 및 그의 조합)을 비롯한 다양한 형태의 고무질 중합체 조성물(예를 들어, 약하게 가교결합된 또는 반결정성 중합체 포함)을 포함한다. 유용한 탄성중합체는 단일중합체 및 공중합체(블록, 그래프트, 및 랜덤 공중합체 포함) 둘 모두, 무기 및 유기 중합체 둘 모두 및 그 조합, 및 선형 또는 분지형인 중합체 및/또는 상호침투성 또는 반-상호침투성 네트워크 형태이거나 다른 복합 형태(예를 들어, 스타 중합체)인 중합체를 포함한다. 유용한 점탄성 액체는 중합체 용융물, 용액 및 젤(하이드로젤 및 이온성 중합체 젤 포함)을 포함한다.
바람직한 점탄성 고체는 실리콘 고무(바람직하게는, 약 20A 내지 약 70A; 더욱 바람직하게는, 약 30A 내지 약 50A의 듀로미터 경도(durometer hardness)를 가짐), 에피클로로하이드린 고무(바람직하게는, 에피클로로하이드린 폐쇄 셀 폼(closed cell foam)), (메트)아크릴레이트(아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트) 중합체(바람직하게는, 아이소옥틸아크릴레이트(IOA)와 아크릴산(AA)의 공중합체), 블록 공중합체(바람직하게는 스티렌, 에틸렌 및 부틸렌을 포함), 셀룰로오스 중합체(바람직하게는, 코르크), 유기 중합체(바람직하게는, 폴리우레탄) 및 폴리다이오르가노실록산 폴리아미드 블록 공중합체(바람직하게는, 실리콘 폴리옥사미드 블록 공중합체)의 블렌드, 네오프렌, 및 그의 조합을 포함한다. 바람직한 점탄성 액체는 광유-개질된 블록 공중합체, 하이드로젤, 이온성 중합체 젤, 및 그의 조합을 포함한다.
그러한 점탄성 고체와 액체는 공지 방법에 의해 제조될 수 있다. 다수는 구매가능하다.
본 발명의 방법에 사용된 방음벽의 전술된 탄성 성분(들) 또는 매질로 이용하기 적합한 재료는 본질적으로 모든 탄성 재료를 포함한다. 그러나, 바람직한 탄성 재료는 적어도 약 2000 미터/초(m/s)인 음의 종방향 속도를 갖는 것들을 포함한다.
탄성 고체의 유용한 부류는 금속(및 그의 합금), 무기 미네랄(예를 들어, 유리), 유리질 중합체(예를 들어, 경화된 에폭시 수지) 등, 및 그의 조합(예를 들어, 중합체성 결합제 매트릭스 내의 금속 분말 또는 금속 부스러기의 복합재와 같은 금속-중합체 복합재를 포함)을 포함한다. 탄성 고체의 바람직한 부류는 금속, 금속 합금, 유리질 중합체, 및 그 조합(더욱 바람직하게는, 구리, 알루미늄, 에폭시 수지, 구리 합금, 알루미늄 합금, 및 그 조합; 더욱 더 바람직하게는, 구리, 알루미늄, 구리 합금, 알루미늄 합금, 및 그의 조합)을 포함한다. (유리질 중합체 및 비교적 가벼운 금속 및 금속 합금이 바람직할 수 있는) 외부 쉘에 사용하기 위해, 알루미늄, 알루미늄 합금, 및 그의 조합이 더 바람직할 수 있다(그리고, 알루미늄이 가장 바람직할 수 있다). (비교적 무거운 금속 및 금속 합금이 바람직할 수 있는) 내부 코어에 사용하기 위해, 구리, 구리 합금, 및 그의 조합이 더욱 더 바람직할 수 있다(그리고, 구리가 가장 바람직할 수 있다).
그러한 탄성 재료는 공지 방법에 의해 제조되거나 얻어질 수 있다. 다수는 구매가능하다.
원하는 경우, 본 발명의 방법에 사용되는 방음벽은 선택적으로 다른 성분 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방음벽은 하나 초과의 점탄성 재료 및/또는 하나 초과의 전술된 탄성 재료를 포함할 수 있다. 매질의 원하는 음향 특성이 용인할 수 없는 영향을 받지 않는다면, 종래의 첨가제 재료가 매질 내에 포함될 수 있다(예를 들어, 비교적 고온에서 중합체 안정성을 향상시키기 위하여 산화방지제가 존재할 수 있다).
방음벽의 제조
본 발명의 방음 방법에 사용된 방음벽은 적어도 하나의 내부 코어 및 적어도 하나의 외부 쉘을 포함하는 적어도 하나의 복합 공명기 요소를 포함한다. 내부 코어(공명기)는 바람직하게는 외부 쉘(댐퍼)과 적어도 부분적으로 접촉(더욱 바람직하게는, 적어도 부분적으로 직접 접촉)할 수 있다. 내부 코어는 제1 밀도 및 제1 신장 계수를 갖는 제1 매질을 포함하고, 외부 쉘은 제1 밀도보다 작은 제2 밀도 및 제1 신장 계수보다 작은 제2 신장 계수를 갖는 제2 매질을 포함한다.
제1 매질은, 가청 범위의 음향 주파수(즉, 20 헤르츠(Hz) 내지 20 킬로헤르츠(kHz) 범위의 주파수)의 적어도 하나의 음향 공진 주파수를 갖고 적어도 하나의 금속, 금속 합금, 또는 이의 조합을 포함하는 탄성 매질이고, 제2 매질은 제1 매질의 음향 공진 주파수 중 적어도 하나의 음향 댐핑을 보여주는 점탄성 매질, 탄성 매질, 또는 이의 조합이다.
바람직하게는, 제2 매질은 점탄성 매질(더욱 바람직하게는, 종방향 음파의 전파 속도 및 횡방향 음파의 전파 속도를 갖고 종방향 음파의 전파 속도가 횡방향 음파의 전파 속도의 적어도 약 30배인 점탄성 매질)이다. 바람직하게는, 제1 밀도 대 제2 밀도의 비는 약 2보다 크고(더욱 바람직하게는, 약 8보다 크고), 그리고/또는, 바람직하게는, 제1 신장 계수 대 제2 신장 계수의 비는 약 1 × 103 내지 약 1 × 105(더욱 바람직하게는, 약 1 × 104 내지 약 1 × 105)의 범위이다.
복합 공명기 요소의 형성 시, 내부 코어 및 외부 쉘을 위한 재료는 전술된 공명, 댐핑, 밀도, 및 신장 계수 특성에 따라 전술된 점탄성 및 탄성 재료로부터 선택될 수 있다. 이는 덜 조밀한 외부 쉘에 의해 감쇠될 수 있는 음향 공명을 보일 수 있는 더 조밀한 내부 코어를 포함하는 국부 공명 구조체를 제공할 수 있다. 복합 공명기 요소(들)는, 예를 들어 내부 공명기 매질(제1 매질)로서 적어도 하나의 탄성 금속-함유 재료와 외부 댐핑 매질(제2 매질)로서 적어도 하나의 점탄성 재료, 적어도 하나의 탄성 재료, 또는 이의 조합(바람직하게는, 적어도 하나의 점탄성 재료)을 사용함으로써 형성될 수 있다. 코어 및/또는 쉘은, 만일 제1 및 제2 매질에 의해 각각 부여된 공명 및 댐핑 특성이 유지된다면, 다른 재료들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어는 소량의 점탄성 또는 다른 비-탄성 재료를 포함할 수 있다.
복합 공명기 요소(들)의 노출된 표면은 바람직하게는, 세균 증식의 가능성을 감소시키거나 최소화하기 위하여, 사실상 매끈하고 그리고/또는 비-다공성(예를 들어, 크기가 약 1 마이크로미터이하인 표면 특징부 및/또는 기공 직경을 가짐)이다. 노출된 표면은 바람직하게는 세제곱센티미터당 약 1 그램 이상의 밀도를 갖는 재료를 포함한다. 따라서, 노출된 표면은 바람직하게는 전통적인 폼 또는 섬유질 흡수기 재료 이외의 재료(들)를 포함하거나, 그(들)로 구성되거나, 본질적으로 그(들)로 구성된다(또는, 만일 그러한 다공성 재료가 요소(들)의 최외부 층으로서 사용되는 경우, 적어도 재료의 노출된 표면은 표면 조도 및/또는 다공도를 감소시키기 위하여 실링(sealing) 또는 글레이징(glazing) 등과 같은 방식으로 처리된다).
소정 재료의 선택은 또한 요소(들)의 항균 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 구리는 그의 고유 항균 특성을 위해 선택될 수 있고 후술되는 소정의 환상 동심 동축 실린더 구조체의 형성에서 요소(들)의 최외부 층으로 사용될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 방법에 사용되는 방음벽은 하나 초과의 (복수의) 복합 공명기 요소들의 어레이(2차원 또는 3차원 어레이, 또는 이의 조합)를 포함한다. 어레이는 사실상 주기적이거나, 비-주기적이거나, 또는 이의 조합(바람직하게는, 사실상 주기적)일 수 있다. 어레이의 복합 공명기 요소는 사실상 동일할 수 있거나, 또는 어레이 내의 쉘 및/또는 코어 등의 조성물, 두께, 크기, 및/또는 형상이 변할 수 있다. 어레이 내의 복합 공명기 요소의 개수(및 크기)는, 예를 들어 특정 가스 유동 시스템 내의 가스 유동의 횡단면적 및/또는 소정 음향 주파수 필터링의 바람직함과 같은 요인에 따라 광범위하게 변할 수 있다.
복합 공명기 요소(들)의 형상 또는 구성은 또한 광범위하게 변할 수 있고 기하학적 형상의 고체(예를 들어, 구, 직사각형 고체, 실린더형 고체, 삼각형 고체, 다른 폐 다각형 고체 등), 환상 구조체(예를 들어, 외부 파이프 내의 내부 파이프 또는 막대) 등(바람직하게는, 구, 원형 실린더, 원형 실린더형 환상 구조체, 및 그의 조합; 더욱 바람직하게는, 원형 실린더, 원형 실린더형 환상 구조체, 및 그의 조합; 가장 바람직하게는, 원형 실린더)을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 가스 유동 시스템 내에서 가스 압력 강하를 최소화하는 것을 도울 수 있는 공기역학적 형상(예를 들어, 에어포일(airfoil) 등)이 이용될 수 있다.
복합 공명기 요소(들)는 중실 또는 중공(바람직하게는, 중실)일 수 있다. 바람직하게는, 요소(들)의 내부 코어는 사실상 중실이다(예를 들어, 내부 코어는 비-다공성 고체, 다공성 고체, 입간 물질(interstitial material) 예를 들어 공기 또는 에폭시 수지를 포함하는 미립자 고체, 또는 이의 조합일 수 있다). 쉘은 연속적 또는 불연속적일 수 있으나, 바람직하게는 사실상 연속적이다.
복합 공명기 요소(들)의 치수(예를 들어, 높이 및 횡단면적)는, 특정 가스 유동 응용의 공간적 및/또는 음향적 요구에 따라, (예를 들어, 수 밀리미터의 정도에서부터 1미터 이상만큼 큰 범위까지) 광범위하게 변할 수 있다. 요소(들)의 외부 쉘 및 내부 코어의 두께는 또한 변할 수 있으나, 대체로 쉘은 코어 두께 이하일 수 있다. 원하는 경우, 요소(들)는, 코어의 공명 및 쉘의 댐핑 특징이 상당히 변경되지 않는다면, (예를 들어, 동심 환상 구조체 형태의) 다층 코어 및/또는 다층 쉘을 포함할 수 있다.
요소(들)는 동일한 또는 상이한 조성물의 그리고 동일한 또는 상이한 두께 등의, 균일하게 또는 불균일하게 이격될 수 있는 하나 초과의 코어 및/또는 하나 초과의 쉘을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 유용한 구조체는 교호하는 코어(공명기) 및 쉘(댐퍼) 층들을 포함하는 환상 동심 동축 실린더 구조체이다. 다중-코어 및/또는 다중-쉘 복합 공명기 요소에서, 코어의 개수는 요소 내의 쉘의 개수보다 작거나, 그와 동일하거나, 또는 그보다 클 수 있어서, 요소는 요소의 최외부 층으로서 코어(공명기) 층 또는 요소의 최내부 부분으로서 쉘(댐퍼) "층" 또는 부분을 가질 수 있다.
복합 공명기 요소(들)는 부착 또는 배치의 임의의 공지된 또는 이후-개발되는 방법 또는 방식에 의해 가스 유동 시스템에 개별적으로 또는 집합적으로 부착될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 방음벽은 가스 유동 시스템의 진동(예를 들어, 방음벽이 삽입되는 가스 유동 덕트의 진동)으로부터 방음벽을 효과적으로 결합해제할 수 있는 중간에 개재되는 부착, 배치 및/또는 억제 구성요소(예를 들어, 댐퍼, 슬라이더, 스페이서 등, 또는 이의 조합을 포함하는 프레임)를 추가로 포함한다.
생성된 방음벽은 거시 구조체(예를 들어, 수 센티미터 이하 정도의 크기 규모를 가짐)일 수 있다. 원하는 경우, 방음벽은 가스 매트릭스(예를 들어, 공기)에 의해 둘러싸인, 그의 격자 부위에서 균일한 크기와 균일한 형상의 복합 공명기 요소를 가진 공간적으로 주기적인 격자 형태를 취할 수 있다. 그러한 구조체를 위한 설계 파라미터는 격자의 유형(예를 들어, 정사각형, 삼각형 등), 격자 부위들 사이의 간격(격자 상수), 단위 셀의 구성 및 형상(예를 들어, 요소들에 의해 점유되는 단위 셀의 분획 면적으로 f, 소위 "필 팩터(fill factor)"로도 알려짐), 이용되는 재료의 물리적 특성(예를 들어, 밀도, 포아송비(Poisson ratio), 계수 등), 복합 공명기 요소의 형상(예를 들어, 막대, 구, 중공 막대, 정사각형 기둥, 등) 등을 포함한다. 그러한 설계 파라미터를 조절함으로써, 생성된 밴드 갭의 주파수, 갭의 개수, 및 그의 폭이 조절될 수 있으며, 또는 최소한으로, 투과 손실의 수준이 주파수의 함수로서 조절될 수 있다.
바람직한 어레이는 필 팩터가 약 0.1 내지 약 0.65 이상(더욱 바람직하게는, 약 0.2 내지 약 0.6; 가장 바람직하게는, 약 0.3 내지 약 0.55)의 범위에 있는 것들을 포함한다. 바람직한 유형의 격자는, 방음벽의 존재로 인한 임의의 가스 압력 강하를 최소화하도록, (예를 들어, 요소들의 엇갈려 배치된 행을 갖는 것들보다는 오히려) 비교적 "개방"된 것들을 포함한다. 따라서, 바람직한 격자는 삼각형 이외의 것들(더욱 바람직하게는, 정사각형 격자, 직사각형 격자, 및 그의 조합)을 포함한다.
바람직하게는, 방음벽은 가스 매트릭스에 의해 둘러싸인 정사각형 격자 패턴의 실린더형 요소 형태의 2차원 또는 3차원 어레이(더욱 바람직하게는, 2차원 어레이)이다. 실린더형 요소는 더욱 바람직하게는 원형 실린더형 요소이고, 이는 가장 바람직하게는 세제곱센티미터당 적어도 약 8 그램의 밀도를 갖는 코어와 세제곱센티미터당 약 1.5 그램 이하의 밀도를 갖는 쉘을 포함한다.
그러한 방음벽의 복합 공명기 요소의 총 개수는, 예를 들어 2만큼 적은 수 내지 수백 이상만큼 높은 수의 범위일 수 있다. 요소의 치수는 또한 (예를 들어, 필터링될 원하는 음향 주파수 및/또는 가스 흐름 크기에 따라) 광범위하게 변할 수 있으나 바람직하게는 수 센티미터 이하 정도이다. 요소의 그러한 치수 및 개수는 수 센티미터 이하 정도의 치수를 갖는 방음벽을 제공할 수 있다. 원하는 경우, 요소의 코어는 쉘의 부가 이전에 (예를 들어, 계면활성제 조성물 또는 아이소프로판올을 이용하여) 세척될 수 있고, 그리고/또는 하나 이상의 접합제(예를 들어, 접착제 또는 기계적 패스너)가 선택적으로 (원하는 음향에 상당한 간섭이 없다면) 이용될 수 있다.
바람직한 방음벽은 가스 흐름의 횡단면적의 적어도 일부에 걸쳐있을 수 있는 2 이상의 복합 공명기 요소의 1 내지 약 4 행(더욱 바람직하게는, 1 내지 3 행; 가장 바람직하게는, 1 또는 2 행)을 포함한다. (일반적으로, 방음벽의 존재로 인한 임의의 생성된 가스 압력 강하를 최소화하기 위하여, 특정 응용에 대해 원하는 음향 효과를 제공할 수 있는 최소 개수의 행 및/또는 열이 바람직할 수 있다.) 복합 공명기 요소는 점탄성 재료(바람직하게는, 실리콘 고무, 아크릴레이트 중합체, 또는 이의 조합)의 (요소의 최외부 층일 수 있거나 아닐 수 있는) 외부 쉘과 탄성 재료(바람직하게는, 구리, 구리 합금, 또는 이의 조합)의 내부 코어를 포함하는데, 쉘은 코어 두께(실린더형 요소의 경우, 반지름)의 약 0.1 내지 약 0.5인 두께를 갖는다.
본 발명의 방법에 사용된 방음벽은 선택적으로 하나 이상의 종래의 또는 이후-개발되는 방음체(예를 들어, 종래의 흡수기, 종래의 벽, 포논 결정 등, 및 그의 조합; 바람직하게는, 포논 결정)를 추가로 포함하고, 그리고/또는 가스 유동의 다른 태양(예를 들어, 필터링, 열 관리 등)을 처리하는 하나 이상의 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 원하는 경우, 그러한 종래의 방음체는, 예를 들어 방음벽의 주파수 효과 범위를 넓히기 위하여, 층화될 수 있다.
방음벽의 사용
전술된 방음벽은 가스 유동 시스템 내의 (바람직하게는, 가스 유동 덕트 내의) 적어도 부분적으로 둘러싸인 가스 흐름 내에 하나 이상의 방음벽을 배치함으로써 본 발명의 방음 방법을 수행하는 데 사용될 수 있다. 그러한 가스 유동 시스템은 건물 및 운송 수단 내의 HVAC 덕트 시스템, 배기 라인 등을 포함한다. 바람직하게는, 방음벽은 방음벽이 가스 흐름의 횡단면적의 적어도 일부에 걸쳐있는 방식으로 가스 흐름 내에 배치될 수 있다.
일반적으로, 그러한 사용은 음원(바람직하게는, 가청 음향 주파수 공급원)과 수음체(바람직하게는, 가청 음향 주파수의 수신체) 사이에 방음벽을 개재시키거나 배치시키는 것을 포함할 수 있다. 가스 유동 시스템 내의 통상의 음원은 가스 유동으로 인한 소음, 팬 소음 등(바람직하게는, 가청 성분을 가진 소음 또는 다른 음; 더욱 바람직하게는, 약 250 Hz 내지 약 10,000 Hz 범위의 주파수 성분을 가진 소음 또는 다른 음)을 포함한다. 수음체는, 예를 들어 사람의 귀, 임의의 다양한 녹음 장치, 등(바람직하게는 사람의 귀)일 수 있다.
전술된 방음벽은 가스 유동 시스템 내의 성가신 개별 주파수를 처리하는 데 특히 효과적일 수 있는데, 이는 국부 공명-기반 벽이 포논 결정에 의해 나타난 것들보다 더 좁은 밴드 갭을 갖는 경향이 있기 때문이다. 그러나, 원하는 경우, 방음벽은 더 넓은 필터링 작용을 제공하기 위하여 하나 이상의 포논 결정과 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 하나 이상의 방음벽을 가스 유동 시스템의 가스 흐름 내의 본질적으로 임의의 적합한 위치에 배치함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 방법의 실시 형태에서, 코어(12) 및 쉘(14)을 포함하는 (도 1에 도시된) 복합 공명기 요소(10)들의 어레이를 포함하는 (도 2에 도시된) 방음벽(20)이 (도 2에 도시된) 가스 덕트(40)를 통해 유동하는 가스 흐름(30) 내에 배치된다. 가스 유동 시스템 내에 다수의 방음벽에 대한 필요성을 감소시키기 위하여, 방음벽은 바람직하게는 가스 유동 시스템의 음원에 비교적 가까이 (예를 들어, HVAC 시스템의 열악한 위치(furnace)에 비교적 가까이) 배치될 수 있다.
본 발명의 방법은 가청 범위의 비교적 큰 부분에 걸쳐 투과 손실을 이루기 위해 사용될 수 있다(바람직한 실시 형태는 약 800 Hz 내지 약 10,000 Hz의 범위에 걸쳐 약 20 dB 이상인 투과 손실을 제공하며; 더욱 바람직한 실시 형태는 약 500 Hz 내지 약 10,000 Hz의 범위에 걸쳐 약 20 dB 이상인 투과 손실을 제공하며; 더욱 더 바람직한 실시 형태는 약 250 Hz 내지 약 10,000 Hz의 범위에 걸쳐 약 20 dB 이상인 투과 손실을 제공하며; 가장 바람직한 실시 형태는 약 500 Hz 내지 약 10,000 Hz 범위의 적어도 일부에 걸쳐 사실상 전체 투과 손실을 제공한다). 그러한 투과 손실은 다공성 흡수기 재료의 사용 없이 그리고/또는 상당한 가스 압력 강하 없이(예를 들어, 약 25 퍼센트 미만; 바람직하게는, 약 10 퍼센트 미만) 달성될 수 있다.
전술된 국부 공명-기반 방음벽의 사용으로 인해, 본 발명의 방법은 약 250 Hz 내지 약 1500 Hz의 일반적으로 까다로운 낮은 주파수에서 비교적 큰 방음벽 치수에 대한 필요성 없이 적어도 약 20 dB의 투과 손실을 달성하는 데 특히 효과적일 수 있다. 예를 들어, 그러한 투과 손실은 방음벽 치수를 수 센티미터 이하 정도(바람직하게는, 약 10 ㎝ 이하)로 유지하면서 달성될 수 있다.
[실시예]
본 발명의 목적 및 이점은 하기의 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 물질 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건이나 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실시예에서 모든 부, 백분율, 비 등은 달리 표시되지 않으면 중량 기준이다. 달리 표시되지 않으면 용매 및 다른 시약은 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 케미칼 컴퍼니(Sigma-Aldrich Chemical Company)로부터 입수하였다.
재료
에폭시: 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 에폭시 포팅 컴파운드/어드헤시브 DP270 클리어(3M™ Scotch-Weld™ Epoxy Potting Compound/Adhesive DP270 Clear),
2부분 에폭시/아민 수지 시스템, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능함.
고체 구리 막대: 아이템 넘버 8966K41, 알로이 110 일렉트로닉-그레이드 코퍼(Alloy 110 Electronic-Grade Copper),
직경 3.175 ㎜(1/8 인치), 미국 일리노이주 엘름허스트 소재의 맥마스터-카르 인크.(McMaster-Carr Inc.)로부터 입수 가능.
실리콘 고무: 실가드™ 184 실리콘 엘라스토머 키트(Sylgard™ 184 Silicone Elastomer Kit), 다이메틸실록산계 액체 실리콘 탄성중합체 베이스 및 액체 실리콘 수지 용액 경화제를 포함하는 2부분 키트, 미국 미시간주 미드랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)으로부터 입수가능.
실시예 1 및 비교예 1
각각이 에폭시 매트릭스 내에 요소들의 어레이를 포함하는 2개의 방음벽을 구성하여 진동자-댐퍼 구성요소(복합 공명기 요소)의 효과를 평가하고 본 발명의 방법을 모의하였다. 제1 방음벽은 에폭시 매트릭스 내에 11개의 원형 실린더형 중실 구리 막대(전술됨)의 7개의 행으로 구성하였다(비교예 1, 진동자-댐퍼 구성요소 없음). 제2 방음벽은 실리콘 고무(0.8 ㎜ 두께)의 원형 실린더형 환상체가 각각의 구리 막대와 에폭시 매트릭스 사이에 배치된 것을 제외하고는 제1 방음벽과 사실상 동일하였다(실시예 1, 복합 공명기 요소 형태의 진동자-댐퍼 구성요소를 가짐). 전술된 실리콘 고무의 탄성중합체 베이스를 그의 경화제와 1 내지 10의 비로 1시간 동안 롤러 혼합기에서 회전시켜 혼합함으로써 실리콘 고무 환상체를 제조하였다. 생성된 재료를 나이프 코팅에 의해 구리 막대에 적용하였고, 생성된 코팅된 막대를 3분 45초 동안 90 ℃에서 오븐(미국 미네소타주 미니아폴리스 소재의 디스패치 인더스트리즈 엘피(Despatch Industries LP)로부터 입수가능한 디스패치 모델 LFD1-42-3) 내에 두었다.
각각이 (3.2 ㎜의 직경 및 6 ㎜의 깊이를 각각 갖는 11개의 실린더형 블라인드 홀(blind hole) 또는 우물의 7개의 행이 그의 면에 천공된) 베이스와 스크루에 의해 베이스에 부착된 4개의 측벽으로 구성된 2개의 플루오로중합체 몰드(폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제조되고, 미국 미네소타주 에덴 프레리 소재의 플라스틱스 인터내셔널(Plastics International)로부터 구매가능함)를 사용하여 방음벽을 구성하였다. 코팅되지 않은 구리 막대를 하나의 몰드의 블라인드 홀 내에 삽입하였고, 실리콘-코팅된 구리 막대를 다른 몰드의 블라인드 홀 내에 삽입하였다. 디스펜서 건을 사용하여 몰드 내측의 잔여 공간을 충전하도록 에폭시(전술됨)를 분배하였다. 생성된 충전된 몰드를 48시간 동안 실온(약 23 ℃)에 두었다. 그 다음, 벽을 베이스로부터 제거하고, 생성된 방음벽을 전술된 오븐 내에 80 ℃에서 1시간 동안 두었다.
양 방음벽에서, 구리 막대를 7.72 ㎜와 동일한 격자 파라미터(a)를 갖는 정사각형 격자 패턴으로 배열하였다. 방음벽은 0.132(비교예 1) 및 0.300(실시예 1)의 필 팩터(f)를 각각 가졌고, 둘 모두는 전체 치수가 55 ㎜ × 86 ㎜ × 86 ㎜(폭 × 길이 × 높이)였고 55 ㎜ × 86 ㎜ × 10 ㎜(폭 × 길이 × 높이)의 플루오로중합체 베이스 상에 지지되었다.
방음벽의 각각에 대해 음향 투과 손실 측정을 실시하였다. 파워 스펙트럼(시간 신호의 푸리에(Fourier) 변환의 진폭(크기)의 제곱)을 측정하도록 설정된 초음파 변환기가 설치된 펄서(pulser)/수신체 장치에서 측정을 수행하였다. 이러한 장치에서, 송신체 및 수신체 파 변환기(종파, 0.5 MHz, 미국 매사추세츠주 월섬 소재의 올림푸스 엔디티 인크.(Olympus NDT Inc.)로부터 입수가능한 파나메트릭스-엔디티(Panametrics-NDT) 모델 V101)를 애질런트(Agilent) 6000A 오실로스코프(미국 캘리포니아주 팔로 알토 소재의 애질런트 테크놀로지즈 인크.(Agilent Technologies, Inc.)로부터 입수가능함)에 접속된 펄서/수신체(모델 5077PR 울트라소닉 펄서/리시버(Ultrasonic Pulser/Receiver), 미국 매사추세츠주 월섬 소재의 올림푸스 엔디티 인크.)에 접속하였다. 랩뷰™(LabView™) 데이터 획득 소프트웨어(미국 텍사스주 오스틴 소재의 내셔날 인스트루먼츠 코포레이션(National Instruments Corporation)으로부터 입수가능함)를 사용하여 오실로스코프로부터 데이터를 획득하였다.
측정의 수행 시, 각각의 방음벽을 2개의 변환기 사이에 접촉시켜 배치하였다. 석유 젤리(백색, 카탈로그 번호 VW3339-2, 미국 펜실베이니아주 웨스트 체스터 소재의 브이더블유알 인터내셔널 컴퍼니(VWR International Company))를 사용하여 양 접촉 표면에서 우수한 접속을 보장하였다. 소프트웨어에 의해 오실로스코프로부터 획득된 시간 데이터(진폭 대 시간)의 고속 푸리에 변환(FFT)에 의해 파워 스펙트럼(진폭의 제곱 대 주파수)을 얻었다. 도 3은 전체 가청 주파수 범위에 걸쳐 그리고 초음파 범위 내로 얻어진 결과를 도시한다. 댐핑으로 인한 부가의 소음 감소(투과 손실)는 주파수에 따라서 0 내지 20 dB 초과의 범위에 있었다.
본 명세서에 인용된 특허, 특허 문서, 및 간행물에 포함된 참고 설명은 마치 각각이 개별적으로 포함되는 것처럼 전체적으로 참고로 포함된다. 본 발명의 범주 및 취지를 벗어나지 않고도 본 발명에 대한 다양한 예측할 수 없는 변형 및 변경이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명을 본 명세서에 설명된 예시적 실시 형태 및 실시예로 부당하게 제한하려는 것이 아니며, 그러한 실시예 및 실시 형태는 본 명세서에서 하기와 같이 설명된 특허청구범위에 의해서만 제한하려는 본 발명의 범위와 함께 단지 예로서 제시된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (25)

  1. (a) 적어도 하나의 복합 공명기 요소 - 상기 복합 공명기 요소는 적어도 하나의 공명기 부분 및 적어도 하나의 댐퍼 부분을 포함하고, 상기 공명기 부분은 제1 밀도 및 제1 신장 계수를 갖는 제1 매질을 포함하고, 상기 댐퍼 부분은 상기 제1 밀도보다 작은 제2 밀도 및 상기 제1 신장 계수보다 작은 제2 신장 계수를 갖는 제2 매질을 포함하고, 상기 제1 매질은 음향 주파수의 가청 범위 내의 적어도 하나의 음향 공명 주파수를 갖는 탄성 매질이고, 상기 탄성 매질은 적어도 하나의 금속, 금속 합금, 또는 이의 조합을 포함하고, 상기 제2 매질은 상기 제1 매질의 상기 음향 공명 주파수 중 적어도 하나의 음향 댐핑을 보여주는 점탄성 매질, 탄성 매질, 또는 이의 조합임 - 를 포함하는 적어도 하나의 방음벽을 제공하는 단계; 및
    (b) 적어도 부분적으로 둘러싸인 적어도 하나의 가스 흐름 내에 상기 적어도 하나의 방음벽을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방음벽은 상기 복합 공명기 요소의 어레이를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 어레이는 2차원 어레이, 3차원 어레이, 또는 이의 조합인 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 어레이는 0.1 내지 0.65인 범위의 필 팩터를 갖는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 밀도 대 상기 제2 밀도의 비는 2보다 큰 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 신장 계수 대 상기 제2 신장 계수의 비는 1 × 103 내지 1 × 105의 범위에 있는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 음향 공명 주파수는 20 헤르츠 내지 20 킬로헤르츠의 범위에 있는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 매질은 점탄성 매질인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 점탄성 매질은 적어도 음향 주파수의 가청 범위 내의 그의 횡방향 음파의 전파 속도의 적어도 30배인 종방향 음파의 전파 속도를 갖는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 점탄성 매질은 점탄성 고체, 점탄성 액체, 및 그의 조합으로부터 선택되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 점탄성 고체 및 점탄성 액체는 20 ℃에서 5 × 106 Pa 이하의 정상 전단 고원 탄성률(steady shear plateau modulus)을 갖는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 점탄성 고체 및 상기 점탄성 액체는 고무질 중합체 조성물들 및 그의 조합으로부터 선택되는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 고무질 중합체 조성물은 탄성중합체, 점탄성 액체, 및 그의 조합으로부터 선택되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2 매질은 탄성 매질인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 탄성 매질의 각각은 초당 적어도 2000 미터인 종방향 음파의 전파 속도를 갖는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 탄성 매질은 금속, 금속 합금, 무기 미네랄, 유리질 중합체, 및 그의 조합으로부터 선택된 탄성 고체인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 복합 공명기 요소는 구, 원형 실린더, 원형 실린더형 환상 구조체, 및 그의 조합으로부터 선택된 구성을 갖는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 공명기 부분은 적어도 하나의 내부 코어의 형태이고, 상기 댐퍼 부분은 적어도 하나의 외부 쉘의 형태인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 복합 공명기 요소는 폼 또는 섬유질 재료 이외의 재료를 포함하는 노출된 표면을 갖는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 적어도 부분적으로 둘러싸인 가스 흐름은 가스 유동 덕트 내에 있는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 800 Hz 내지 10,000 Hz의 범위에 걸쳐 20 dB이상의 투과 손실을 제공하는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 방법은 250 Hz 내지 1500 Hz의 범위에 걸쳐 적어도 20 dB의 투과 손실을 제공하고, 상기 방음벽은 모든 치수가 10 ㎝ 이하의 크기인 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 방음벽은 적어도 하나의 포논 결정을 추가로 포함하는 방법.
  24. (a) 적어도 하나의 방음벽 - 상기 방음벽은 가스 매트릭스에 의해 둘러싸인 정사각형 격자 패턴인 실린더형 복합 공명기 요소들의 2차원 또는 3차원 어레이를 포함하고, 상기 복합 공명기 요소는 적어도 하나의 내부 코어 및 적어도 하나의 외부 쉘을 포함하고, 상기 내부 코어는 제1 밀도 및 제1 신장 계수를 갖는 제1 매질을 포함하고, 상기 외부 쉘은 상기 제1 밀도보다 작은 제2 밀도 및 상기 제1 신장 계수보다 작은 제2 신장 계수를 갖는 제2 매질을 포함하고, 상기 제1 매질은 음향 주파수의 가청 범위 내의 적어도 하나의 음향 공명 주파수를 갖는 탄성 매질이고, 상기 탄성 매질은 적어도 하나의 금속, 금속 합금, 또는 이의 조합을 포함하고, 상기 제2 매질은 상기 제1 매질의 상기 음향 공명 주파수 중 적어도 하나의 음향 댐핑을 보여주는 점탄성 매질, 탄성 매질, 또는 이의 조합임 - 을 제공하는 단계; 및
    (b) 적어도 하나의 가스 유동 덕트 내의 적어도 하나의 가스 흐름 내에 상기 적어도 하나의 방음벽을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 어레이는 2차원 어레이이고, 상기 실린더형 복합 공명기 요소는 원형 실린더형 복합 공명기 요소이고, 상기 내부 코어는 세제곱센티미터당 적어도 8 그램의 밀도를 갖고, 상기 외부 쉘은 세제곱센티미터당 1.5 그램 이하의 밀도를 갖고, 상기 원형 실린더형 복합 공명기 요소는 폼 또는 섬유질 재료 이외의 재료를 포함하는 노출된 표면을 갖고, 상기 가스 유동 덕트는 건물 내의 HVAC 시스템, 운송 수단 내의 HVAC 시스템, 가스 이송용 안면 마스크, 팬-포함 소비자 제품, 또는 이의 조합의 일부인 방법.
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