KR20200030413A - Sound absorbing apparatus - Google Patents

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Abstract

A sound absorbing device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of Helmholtz resonators arranged on a plane. Each of the plurality of Helmholtz resonators includes: a predetermined thick neck unit through which a hole is penetrated in a thickness direction; and a chamber unit connected to the neck unit and having an internal space through which sound waves communicate through the hole. A partition wall having resonant frequencies different from the adjacent Helmholtz resonators and guiding the traveling direction of the sound waves is formed in the inner space of at least one of the plurality of Helmholtz resonators.

Description

흡음 장치 {SOUND ABSORBING APPARATUS}Sound absorbing device {SOUND ABSORBING APPARATUS}

본 발명은 흡음 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 둘 이상의 주파수를 높은 흡음률로 흡음할 수 있는 초박형의 흡음 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sound absorbing device, and more particularly, to an ultra-thin sound absorbing device capable of absorbing two or more frequencies at a high sound absorption rate.

주변 소음을 효율적으로 저감시키는 장치는 일상 생활 혹은 산업 현장에서 중요한 고려 사항이다. 각종 기계 설비 등에서 발생하는 소음을 저감시키기 위해 많은 산업 현장에서 이용되는 흡음 방식은 그 원리에 따라 대표적으로 다공질형, 공명형 및 판상형 흡음 방식으로 나눌 수 있다. Devices that effectively reduce ambient noise are important considerations in everyday life or in industrial settings. The sound absorption method used in many industrial sites to reduce noise generated in various mechanical facilities can be typically divided into porous, resonance and plate-shaped sound absorption methods according to the principle.

다공질형 흡음 방식은 흡음 성능이 높은 적절한 재료를 채택함으로서 특정 주파수 및 광대역 주파수에서의 흡음률을 향상시키는 방식이며, 공명형 및 판상형 흡음 방식은 흡음재의 내부구조를 변형시킴으로써 특정 주파수에서의 흡음률을 부분적으로 향상시키는 방식이다. The porous type sound absorption method is a method of improving the sound absorption rate at a specific frequency and a wideband frequency by adopting an appropriate material having high sound absorption performance, and the resonance type and plate-shaped sound absorption method partially modify the sound absorption rate at a specific frequency by modifying the internal structure of the sound absorbing material. It is a way to improve.

기존 흡음 기술들은 얇은 흡음재 두께만으로는 저주파수에서 높은 흡음률을 기대할 수 없다는 분명한 한계점을 가지고 있으며, 또한 여러 주파수의 소음이 발생할 경우 각각의 주파수에 대해 선택적으로 높은 흡음 성능을 기대할 수 없다. 따라서, 설계자가 두 개 이상의 주파수를 선택할 수 있고, 적은 공간만을 차지하는 흡음 장치를 설계할 수 있는 흡음 기술이 필요하다. Existing sound-absorbing technologies have a clear limitation in that a high sound-absorbing rate cannot be expected at a low frequency only with a thin sound-absorbing material thickness. In addition, when noise of several frequencies occurs, high sound absorption performance can not be selectively selected for each frequency. Accordingly, there is a need for a sound absorbing technology that allows a designer to select two or more frequencies and design a sound absorbing device that occupies only a small amount of space.

본 발명의 일 측면은 두께가 얇으면서 두 개 이상의 주파수의 소음을 높은 흡음률로 흡수하는 흡음 장치를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a sound absorbing device that absorbs noise of two or more frequencies at a high sound absorption rate while being thin.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치는, 평면 상에 배열된 복수의 헬름홀츠 공명기를 포함하며, 상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 두께 방향으로 홀이 관통된 소정 두께의 목부; 및 상기 목부에 연결되어 상기 홀을 통해 음파가 연통되는 내부 공간이 마련된 챔버부;를 포함하고, 인접한 헬름홀츠 공명기와 서로 다른 공명 주파수를 가지며, 상기 복수의 헬름홀츠 공명기 중 적어도 하나의 상기 내부 공간에는 상기 음파의 진행 방향을 가이드하는 격벽이 구비된다.The sound absorbing device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of Helmholtz resonators arranged on a plane, and each of the plurality of Helmholtz resonators includes a neck having a predetermined thickness through which a hole is penetrated in a thickness direction; And a chamber part connected to the neck and provided with an internal space through which the sound wave communicates through the hole; having a resonance frequency different from that of an adjacent Helmholtz resonator, and wherein the inner space includes at least one of the plurality of Helmholtz resonators. A partition wall for guiding the traveling direction of sound waves is provided.

상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 상기 인접한 헬름흘츠 공명기와 상기 홀의 크기, 상기 목부의 두께, 및 상기 내부 공간의 부피 중 적어도 하나가 서로 다를 수 있다.In each of the plurality of Helmholtz resonators, at least one of the size of the adjacent Helmholtz resonator and the hole, the thickness of the neck, and the volume of the inner space may be different from each other.

상기 격벽에는 상기 음파가 통과할 수 있는 개방부가 형성되고, 상기 격벽이 구비된 헬름홀츠 공명기에서, 상기 챔버부의 내면과 상기 격벽에 의해 상기 내부 공간을 진행하는 상기 음파의 경로가 규정될 수 있다.An opening through which the sound wave can pass may be formed on the partition wall, and in a Helmholtz resonator equipped with the partition wall, a path of the sound wave that advances the internal space by the inner surface of the chamber part and the partition wall may be defined.

상기 복수의 헬름홀츠 공명기는 동일한 크기의 정사각기둥 형태이며, 네 개의 헬름홀츠 공명기가 격자 형태로 배열되어 하나의 흠음 셀을 형성하며, 복수 개의 상기 흡음 셀이 상기 평면 상에 격자 형태로 배열될 수 있다.The plurality of Helmholtz resonators are square pillars of the same size, and four Helmholtz resonators are arranged in a lattice form to form one faulty cell, and a plurality of the sound absorbing cells may be arranged in a lattice form on the plane.

상기 네 개의 헬름홀츠 공명기는 각각 상기 홀의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다.Each of the four Helmholtz resonators may have different sizes of the holes.

상기 네 개의 헬름홀츠 공명기는 상기 음파의 경로의 길이가 동일할 수 있다.The four Helmholtz resonators may have the same length of the sound wave path.

상기 네 개의 헬름홀츠 공명기가 상기 내부 공간의 부피와 상기 목부의 두께가 서로 동일할 수 있다.The four Helmholtz resonators may have the same volume of the inner space and the thickness of the neck.

상기 상기 격벽에 의하여 상기 음파의 진행 방향이 적어도 한 번 변경되도록 가이드 될 수 있다.The propagation direction of the sound wave may be guided to be changed at least once by the partition wall.

상기 흡음 셀은 흡음 주파수가 두 개 이상일 수 있다.The sound absorption cell may have two or more sound absorption frequencies.

상기 복수의 헬름홀츠 공명기는 여덟 개의 헬름홀츠 공명기이고, 일부는 다른 일부와 상기 음파의 경로의 길이가 서로 다르며, 상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기가 서로 인접하여 정사각기둥 형태의 하나의 흡음 셀을 형성하고, 복수의 상기 흡음 셀이 상기 평면 상에 격자 형태로 배열될 수 있다.The plurality of Helmholtz resonators are eight Helmholtz resonators, some have different lengths from each other, and the paths of the sound waves are different, and the eight Helmholtz resonators are adjacent to each other to form one sound absorbing cell in the form of a square column, and a plurality of The sound absorbing cells may be arranged in a lattice form on the plane.

상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기는 동일한 높이의 다각기둥 형태이고, 상기 홀의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다.The eight Helmholtz resonators have a polygonal column shape having the same height, and the holes may have different sizes.

상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기 중 두 개씩의 헬름홀츠 공명기가 인접하게 배열되어 동일한 크기의 네 개의 정사각기둥 형태를 형성하고, 상기 네 개의 정사각기둥 형태가 인접하게 배열되어 상기 흡음 셀을 형성할 수 있다.Two Helmholtz resonators of the eight Helmholtz resonators may be arranged adjacently to form four square pillars of the same size, and the four square pillars may be arranged adjacent to form the sound absorbing cell.

상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기는 적어도 세 개의 서로 다른 상기 음파의 경로의 길이를 가질 수 있다.The eight Helmholtz resonators may have at least three different lengths of the sound wave paths.

상기 흡음 셀은 흡음 주파수가 네 개 이상일 수 있다.The sound absorption cell may have four or more sound absorption frequencies.

상기 격벽은 상기 두께 방향으로 연장되고, 상기 평면 상에서 상기 내부 공간을 동일 면적으로 구획하며, 상기 음파의 경로는 상기 개방부를 통하여 연결될 수 있다.The partition wall extends in the thickness direction, divides the internal space on the plane with the same area, and the path of the sound wave may be connected through the opening.

상기 평면은 입사하는 음파의 방향에 수직하고, 상기 홀은 상기 음파를 향하도록 배열될 수 있다.The plane is perpendicular to the direction of the incident sound wave, and the hole may be arranged to face the sound wave.

상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각의 두께는 상기 음파의 파장보다 작을 수 있다.The thickness of each of the plurality of Helmholtz resonators may be smaller than the wavelength of the sound waves.

상기 음파는 서로 인접한 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 위상이 서로 달라 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다.The sound waves may have mutually different phases reflected by Helmholtz resonators adjacent to each other, thereby causing destructive interference.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 헬름홀츠 공명기를 조합하여 배열함으로써, 소음을 높은 흡음률로 흡수할 수 있고, 복수의 주파수의 소음이나 넓은 주파수 대역의 소음을 효과적으로 흡수할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by arranging a plurality of Helmholtz resonators in combination, noise can be absorbed at a high sound absorption rate, and noise of a plurality of frequencies or noise of a wide frequency band can be effectively absorbed.

또한, 음파의 경로를 연장시키는 격벽 구조가 구비된 헬름홀츠 공명기를 배열함으로써, 두께를 매우 얇게 하면서 높은 흠음률을 발휘할 수 있다.In addition, by arranging a Helmholtz resonator equipped with a partition structure that extends a path of sound waves, it is possible to exhibit a high defect rate while making the thickness very thin.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흠음 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이다.
도 3은 도 2의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 정면도이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이다.
도 13 내지 도 16은 도 12의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이다.
도 19는 도 18의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이다.
도 20은 도 19의 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 정면도이다.
도 21은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view of a faulty device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 2.
4 is a front view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a first embodiment of the present invention.
5 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the first embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a second embodiment of the present invention.
7 is a front view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a second embodiment of the present invention.
8 to 10 are perspective views illustrating a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 7.
11 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the second embodiment of the present invention.
12 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a third embodiment of the present invention.
13 to 16 are perspective views illustrating a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 12.
17 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the third embodiment of the present invention.
18 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a fourth embodiment of the present invention.
19 is a perspective view illustrating a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 18.
20 is a front view showing the Helmholtz resonator of FIG. 19 through a perspective view.
21 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the fourth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are attached to the same or similar elements throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is illustrated.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case of “directly connecting”, but also “indirectly connecting” with other members interposed therebetween. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흠음 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a faulty device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 평면 상에 2차원적으로 배열된 복수의 흡음 셀(C)을 포함하며, 두께가 얇은 패널(panel) 또는 보드(board) 형태로 이루어질 수 있다. 흡음 셀(C)은 정사각기둥 형태일 수 있으며, 복수의 흡음 셀(C)이 도 1을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 연속적으로 인접하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 음파(S)가 z축 방향으로 입사하는 경우, 입사하는 음파에 수직한 xy 평면 상에 복수의 흡음 셀(C)은 격자 형태로 배열될 수 있다.Referring to Figure 1, the sound absorbing device 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of sound absorbing cells (C) arranged in two dimensions on a plane, a thin panel (panel) or board (board) ). The sound absorbing cell C may be in the form of a square column, and a plurality of sound absorbing cells C may be continuously and continuously arranged in the x-axis and y-axis directions based on FIG. 1. For example, as shown in FIG. 1, when the sound wave S is incident in the z-axis direction, the plurality of sound absorbing cells C may be arranged in a lattice form on the xy plane perpendicular to the sound wave.

흡음 셀(C)은 평면 상에 배열된 복수의 헬름홀츠 공명기로 구성될 수 있다. 헬름홀츠 공명기는 홀이 관통된 소정 두께의 목부와, 목부에 연결되어 내부 공간이 마련된 챔버부를 포함할 수 있으며, 목부와 챔버부는 일체로 형성될 수 있다. 이 때, 홀은 음파를 발생시키는 음원을 향하여 배치될 수 있으며, 음파는 헬름홀츠 공명기의 목부에 형성된 홀을 통과하여 챔버부의 내부 공간으로 진행할 수 있다. 이하의 설명에서 전방, 후방은 음파를 발생시키는 음원에 가까운 방향을 전방, 멀어지는 방향을 후방으로 정의한다.The sound absorbing cell C may be composed of a plurality of Helmholtz resonators arranged on a plane. The Helmholtz resonator may include a neck portion having a predetermined thickness through which the hole is passed, and a chamber portion connected to the neck and provided with an internal space, and the neck portion and the chamber portion may be integrally formed. At this time, the hole may be arranged toward a sound source generating sound waves, and the sound waves may pass through the hole formed in the neck of the Helmholtz resonator and proceed to the interior space of the chamber. In the following description, the front and rear define the direction close to the sound source generating the sound wave as the front and the distant direction as the rear.

본 발명의 실시예에 따른 흡음 장치(100)에서 흡음 셀(C)을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기는 다각기둥 형상일 수 있으며, 헬름홀츠 공명기가 배열된 평면에 나란한 방향의 단면은 다각형 형상일 수 있다. 이 때, 흡음 셀(C)을 구성하는 다각기둥 형태의 복수의 헬름홀츠 공명기는 그들 간에 이격된 공간이 존재하지 않도록 인접하게 배열되어, 도 1에 도시된 바와 같이 흡음 셀(C)은 정사각기둥 형태로 형성될 수 있다.A plurality of Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell (C) in the sound absorbing device 100 according to an embodiment of the present invention may have a polygonal column shape, and a cross section in a direction parallel to a plane in which the Helmholtz resonators are arranged may have a polygonal shape. . At this time, a plurality of Helmholtz resonators of the polygonal columnar shape constituting the sound absorbing cell C are arranged adjacently so that there is no spaced apart therebetween, and as shown in FIG. 1, the sound absorbing cell C has a square columnar shape It can be formed of.

본 발명의 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 흡음 셀(C)을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기가 다양한 구조와 배열로 이루어져서 복수의 주파수에 대하여 높은 흡음률을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 흡음 셀(C)을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기 중 적어도 하나의 내부 공간에는 내부 공간으로 들어온 음파의 진행 방향을 가이드하는 격벽이 구비될 수 있다. 이에 따라 음파의 진행 경로를 연장시킬 수 있게 되어 흡음 장치의 두께를 얇게 구현할 수 있는 바, 이하 다양한 실시예의 흡음 장치(100)의 상세한 구조와 그에 따른 흡음 효과를 설명한다. 이하, 다양한 실시예의 설명에서는 흡음 장치(100)를 구성하는 흡음 셀의 구조에 대하여 설명하며, 복수의 흡음 셀이 평면 상에 2차원적으로 배열됨은 모든 실시예에서 동일하다.The sound absorbing device 100 according to an embodiment of the present invention may have a high sound absorption rate for a plurality of frequencies because a plurality of Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C are formed in various structures and arrangements. In addition, according to an embodiment of the present invention, at least one inner space of the plurality of Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C may be provided with a partition wall for guiding the traveling direction of sound waves entering the inner space. As a result, it is possible to extend the path of sound waves so that the thickness of the sound absorbing device can be realized thinly. Hereinafter, a detailed structure of the sound absorbing device 100 of various embodiments and the sound absorbing effect thereof will be described. Hereinafter, in the description of various embodiments, a structure of a sound absorbing cell constituting the sound absorbing device 100 will be described, and it is the same in all embodiments that a plurality of sound absorbing cells are arranged two-dimensionally on a plane.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이고, 도 3은 도 2의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 정면도이다. 이해의 편의를 위해, 도 3에서 헬름홀츠 공명기의 내부 공간을 진행하는 음파의 경로를 굵은 실선 화살표로 도시하였고, 격벽은 어둡게 도시하였다. 설명의 편의를 위해, 도 2 내지 도 4에서 흡음 셀(C)을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 도면부호 120으로 도시하되, 네 개의 헬름홀츠 공명기를 이하 설명에서 필요에 따라 각각 제 1 내지 4 헬름홀츠 공명기라 지칭할 수 있으며, 120-1~120-4로 도면부호를 구분하였다. 홀(125), 격벽(127), 및 개방부(129)도 동일한 방식으로 도면부호를 구분하였으며, 이하 설명에서 필요에 따라 구분하여 지칭할 수 있다. Figure 2 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting the sound absorbing device according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of Figure 2, Figure 4 is a perspective view of the present invention It is a front view of the sound absorbing cell constituting the sound absorbing device according to the first embodiment. For ease of understanding, the path of sound waves traveling through the inner space of the Helmholtz resonator is illustrated in FIG. 3 by thick solid arrows, and the partition walls are dark. For convenience of description, in Figs. 2 to 4, the Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C are illustrated by reference numeral 120, but the four Helmholtz resonators are referred to as first to fourth Helmholtz resonators, respectively, as necessary in the following description. It can be done, and the reference numerals are divided into 120-1 to 120-4. The hole 125, the partition wall 127, and the opening 129 are also denoted by the same reference numerals, and may be referred to by dividing as necessary in the following description.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120)로 구성되는 흡음 셀(C) 복수 개가 격자 형태, 예를 들어, 도 1에서 x축 및 y축 방향으로 인접하게 배열되는 구조로 구성될 수 있다. 즉, 흡음 장치(100)는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120)로 구성되는 흠음 셀(C)을 기본 단위로 하여, 흡음 셀(C)이 xy 평면 상에 연속적으로 배열되는 형태이다. 예를 들어, 정사각기둥 형태의 흡음 셀(C)이 정사각기둥 형태의 네 개의 헬름홀츠 공명기(120)로 구성될 수 있다. 1 and 2, the sound absorbing device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of sound absorbing cells (C) composed of four Helmholtz resonators 120 in a lattice form, for example, FIG. In the x-axis and y-axis direction may be configured to be arranged adjacently. That is, the sound absorbing device 100 is a form in which the sound absorbing cells C are continuously arranged on the xy plane by using the fault cell C composed of four Helmholtz resonators 120 as a basic unit. For example, a square pillar-shaped sound absorbing cell C may be composed of four Helmholtz resonators 120 having a square pillar shape.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 흡음 셀(C)을 구성하는 정사각기둥 형태의 헬름홀츠 공명기(120)의 구조를 예시적으로 설명하면, 소정 두께(l)의 홀(125)이 관통된 목부(122)와 내부 공간을 가지는 챔버부(124)는 일체로 형성될 수 있다. 홀(125)은 일정한 크기의 원형 단면을 가지고, 헬름홀츠 공명기(120)의 외부와 내부 공간을 서로 연결하도록 길게 연장되며, 소정의 직경(2ri)을 가질 수 있다. 내부 공간은 홀을 통해 외부와 연통되도록 홀(125)의 후단에 연결되며, 챔버부(124)는 일정 두께를 가지는 박스 형태일 수 있으므로, 내부 공간은 챔버부(124)의 형상에 대응되도록 정사각기둥 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면 내부 공간은 가로(x축 방향 길이), 세로(y축 방향 길이), 두께(z축 방향 길이)가 각각 2a, 2a, b 일 수 있다. 그러나, 공간(126)의 형상이 정사각기둥에 한정되는 것은 아니며, 소정의 부피를 가지는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.Referring to Figures 2 to 4, the structure of the Helmholtz resonator 120 in the form of a square column constituting the sound absorbing cell (C) by way of example, a predetermined thickness (l) of the hole 125 is penetrated through the neck ( 122) and the chamber portion 124 having an internal space may be integrally formed. The hole 125 has a circular cross section of a certain size, and extends long to connect the outer and inner spaces of the Helmholtz resonator 120 to each other, and may have a predetermined diameter 2r i . The inner space is connected to the rear end of the hole 125 so as to communicate with the outside through the hole, and the chamber portion 124 may be in the form of a box having a certain thickness, so the inner space is square to correspond to the shape of the chamber portion 124 It may be columnar. For example, referring to FIG. 3, the interior space may have horizontal (x-axis length), vertical (y-axis length), and thickness (z-axis length) 2a, 2a, and b, respectively. However, the shape of the space 126 is not limited to a square column, and may be formed in various shapes having a predetermined volume.

흡음 장치(100)를 구성하는 헬름홀츠 공명기(120)는 음파(S)의 파장보다 작은 크기(아-파장 크기, subwavelength scale)를 가질 수 있다. 예를 들어, 헬름홀츠 공명기(120)의 한 변의 길이, 다시 말해 헬름홀츠 공명기(120)의 두께(H, 도 2 참조) 및 가로, 세로의 길이(D/2, 도 2 참조)는 음파(S)의 파장보다 작을 수 있다. 이에 따라, 작은 공간에서 높은 흠음 효과를 발휘할 수 있다. 특히 헬름홀츠 공명기(120)의 두께(H)를 작게 함으로써, 얇은 두께의 패널(panel) 형태의 흠음 장치(100)를 구현할 수 있으며, 이를 벽에 부착함으로써 메타 표면(Meta-surface)으로 기능할 수 있다.The Helmholtz resonator 120 constituting the sound absorbing device 100 may have a size smaller than the wavelength of the sound wave S (sub-wavelength scale). For example, the length of one side of the Helmholtz resonator 120, that is, the thickness of the Helmholtz resonator 120 (H, see FIG. 2) and the length of the horizontal and vertical (D / 2, see FIG. 2) sound wave (S) It may be smaller than the wavelength. Thereby, a high flaw effect can be exhibited in a small space. In particular, by reducing the thickness (H) of the Helmholtz resonator 120, it is possible to implement a thin-walled panel-shaped flaw device 100, and by attaching it to a wall, it can function as a meta-surface. have.

도 3을 참조하면, 흡음 셀(C)을 구성하는 헬름홀츠 공명기(120)는 홀(125)이 관통된 소정 두께의 목부(122)와, 목부(122)의 후방에 연속적으로 연결되어 홀(125)을 통해 음원이 존재하는 외부와 연통되는 내부 공간이 마련된 챔버부(124)를 포함한다. 이에 따라, 외부에서 입사되는 음파는 홀(125)을 통해 내부 공간으로 들어올 수 있다.Referring to FIG. 3, the Helmholtz resonator 120 constituting the sound absorbing cell C is continuously connected to the neck 122 of a predetermined thickness through which the hole 125 is penetrated, and the rear of the neck 122. It includes a chamber portion 124 is provided with an internal space in communication with the outside through the sound source. Accordingly, sound waves incident from the outside may enter the interior space through the hole 125.

전술하였듯이, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 헬름홀츠 공명기(120) 중 적어도 하나는 내부 공간에 격벽을 구비할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 흡음 장치는 흡음 셀(C)을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120) 각각의 내부 공간에 격벽(127)이 마련될 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, at least one of the plurality of Helmholtz resonators 120 may have a partition wall in the interior space. Referring to FIG. 3, in the sound absorbing device according to the first embodiment, a partition wall 127 may be provided in each of the four Helmholtz resonators 120 constituting the sound absorbing cell C.

격벽(127)은 헬름홀츠 공명기(120)의 내부 공간을 구획하여, 내부 공간에서 진행하는 음파의 경로를 연장시키는 효과를 발휘할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 격벽(127)에 의하여 음파의 진행 방향이 적어도 한 번 변경되도록 가이드 될 수 있다. The partition wall 127 may exert the effect of dividing the inner space of the Helmholtz resonator 120 and extending the path of sound waves traveling in the inner space. According to an embodiment of the present invention, the direction of sound wave propagation may be guided by the partition wall 127 to change at least once.

도 3을 참조하면, 격벽(127)은 헬름홀츠 공명기(120)의 내부 공간을 동일 부피로 구획하되, xy 평면을 기준으로 내부 공간을 동일 면적으로 구획할 수 있으며, 음파가 통과할 수 있는 개방부(129)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the partition wall 127 divides the interior space of the Helmholtz resonator 120 into the same volume, but can divide the interior space into the same area based on the xy plane, and an opening through which sound waves can pass. 129 may be formed.

예를 들어, 헬름홀츠 공명기(120)가 정사각기둥 형태인 경우, 내부 공간도 정사각기둥 형태일 수 있는데, 이 때, 격벽(127)은 두 평면이 교차한 십자 모양으로 형성되어 내부 공간을 동일한 부피의 네 개의 정사각기둥 형태의 공간으로 분할할 수 있다. 이 때, 격벽(127)의 단부 측에는 개방부(129)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 격벽(127)과 개방부(129)에 의해 음파의 진행 경로가 수 회 절곡되어 변경되도록 가이드 될 수 있다. 결과적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 음파가 격벽(127)에 의해 분할된 네 개의 공간을 개방부(129)를 통해 순차적으로 통과하게 됨으로써, 격벽(127)이 없는 경우에 비하여 음파의 경로가 연장될 수 있다. For example, when the Helmholtz resonator 120 is in the form of a square column, the interior space may also be in the form of a square column. At this time, the partition wall 127 is formed in a cross shape in which two planes cross, so that the interior space has the same volume. It can be divided into four square-shaped spaces. At this time, the opening portion 129 may be formed on the end side of the partition wall 127, and accordingly, the path of sound waves may be bent several times and changed by the partition wall 127 and the opening portion 129 to be guided. . As a result, as shown in FIG. 3, the sound waves pass through the four spaces divided by the partition wall 127 sequentially through the opening portion 129, so that the path of sound waves is compared to the case where there is no partition wall 127. Can be extended.

즉, 격벽(127)이 구비된 헬름홀츠 공명기(120)에서, 챔버부(124)의 내면과 격벽(127)에 의해 내부 공간을 진행하는 음파의 경로가 규정되는데, 격벽(127)의 구조와 개방부(129)의 위치를 적절하게 설계함으로써, 음파의 경로를 연장시킬 수 있다. That is, in the Helmholtz resonator 120 provided with the partition wall 127, a path of sound waves traveling through the inner space is defined by the inner surface of the chamber portion 124 and the partition wall 127, the structure and opening of the partition wall 127 By properly designing the position of the portion 129, the path of the sound wave can be extended.

이 때, 격벽(127)에 의해 열점성 효과가 커지게 되어 낮은 흡음 주파수를 높은 흠음율로 흡음할 수 있다. 일반적으로 헬름홀츠 공명기의 경우, 아래의 식에 의하여 공명 주파수가 결정됨은 널리 알려져 있다.(f는 공명 주파수, v는 음파의 속도, A는 홀의 면적, V는 내부 공간의 부피, l은 홀의 길이)At this time, the thermal viscous effect is increased by the partition wall 127, so that a low sound absorption frequency can be absorbed at a high defect rate. In general, in the case of Helmholtz resonators, it is widely known that the resonance frequency is determined by the following equation (f is the resonance frequency, v is the speed of sound waves, A is the hole area, V is the volume of the interior space, and l is the length of the hole)

Figure pat00001
Figure pat00001

이 때, 격벽(127)에 의하여 헬름홀츠 공명기(120)의 내부 공간이 구획될 경우, 내부 공간에서 공기의 운동에 대한 열점성 boundary layer의 두께가 내부 공간의 크기에 비해 무시할 수 없는 크기를 가지기 때문에 헬름홀츠 공명기(120) 내부 공간에서의 음향 전파에 미치는 열점성 소산 효과가 지배적이게 된다. 이에 따라 내부 공간을 진행하는 유효한 음속(상기 식에서 v)이 작아지게 되어 공명 주파수가 작아지게 된다. 이에 따라 동일 부피를 가지면서 구획되지 않은 헬름홀츠 공명기 보다 낮은 흡음 주파수를 가지면서 높은 흡음 효과를 얻을 수 있다. 즉, 격벽(127)에 의하여 유효한 음속을 작아지게 하면서, 음파의 진행 경로를 길게 함으로써, 낮은 흡음 주파수를 가지면서 높은 흡음 효과를 얻을 수 있다.At this time, when the inner space of the Helmholtz resonator 120 is partitioned by the partition wall 127, the thickness of the thermal viscous boundary layer for the movement of air in the inner space has a size that cannot be ignored compared to the size of the inner space. The effect of dissipating heat viscosity on acoustic propagation in the interior space of the Helmholtz resonator 120 becomes dominant. As a result, the effective sound velocity (v in the above equation) that travels through the inner space becomes smaller, and the resonance frequency becomes smaller. Accordingly, a high sound absorption effect can be obtained while having the same volume and having a lower sound absorption frequency than an uncommitted Helmholtz resonator. That is, by reducing the effective sound velocity by the partition wall 127 and lengthening the path of sound waves, a high sound absorption effect can be obtained while having a low sound absorption frequency.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 흡음 셀(C)을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120)는 모두 동일한 구조의 격벽이 마련되어, 음파의 경로의 길이가 모두 같을 수 있다. 도 3에서는 제 1 헬름홀츠 공명기(120-1)를 도시한 것이나, 제 2 내지 4 헬름홀츠 공명기(120-2 ~ 120-4)도 동일한 구조의 격벽을 가질 수 있다. 즉, 제 1 실시예에 따르면, 격벽(127)을 통해 음파의 경로를 연장시킬 수 있게 되어, 격벽(127)이 없는 헬름홀츠 공명기로 구성된 흡음 셀(C)과 비교할 때, 동일한 흡음 효과를 발휘하면서도 흡음 셀(C)의 두께를 더 얇게 구현할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, all of the four Helmholtz resonators 120 constituting the sound absorbing cell C are provided with partition walls having the same structure, so that the lengths of the paths of sound waves are all the same. Although the first Helmholtz resonator 120-1 is illustrated in FIG. 3, the second to fourth Helmholtz resonators 120-2 to 120-4 may have partition walls having the same structure. That is, according to the first embodiment, it is possible to extend the path of the sound wave through the partition wall 127, compared to the sound absorption cell (C) consisting of a Helmholtz resonator without the partition wall 127, while exhibiting the same sound absorption effect The thickness of the sound absorbing cell C can be implemented to be thinner.

예를 들어, 제 2 헬름홀츠 공명기(120-2)의 격벽(127-2)은 제 1 헬름홀츠 공명기(120-1)의 격벽(127-1)과 xz 평면에 대칭되는 구조이며, 또한, 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(120-1, 120-2)의 격벽(127-1, 127-2)은 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(120-3, 120-4)의 격벽과 yz 평면에 대칭되는 구조일 수 있다. 또한, 홀(125)의 위치도 동일한 대칭 구조로 배치될 수 있다.For example, the partition wall 127-2 of the second Helmholtz resonator 120-2 is symmetrical to the xz plane with the partition wall 127-1 of the first Helmholtz resonator 120-1. , 2 Helmholtz resonators (120-1, 120-2) of the partition walls (127-1, 127-2) is the structure of the third and fourth Helmholtz resonators (120-3, 120-4) and the symmetry of the yz plane You can. In addition, the position of the hole 125 may also be arranged in the same symmetrical structure.

일반적으로 목표하는 흡음 주파수가 작을수록, 다시 말해 음파의 파장이 길어질수록 높은 흡음률을 갖기 위해서는 헬름홀츠 공명기(120)의 두께가 두꺼워져야 하는데, 본 발명의 실시예와 같이 격벽(127)을 구비함으로써 얇은 두께를 가지면서도 광대역 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다.In general, the smaller the target sound absorption frequency, that is, the longer the wavelength of the sound wave, the thicker the Helmholtz resonator 120 needs to be thick in order to have a high sound absorption rate. While having a thickness, it is possible to exert a high sound absorption effect at a broadband frequency.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 평면 상에 배열된 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 인접한 헬름홀츠 공명기와 서로 다른 공명 주파수를 가지도록 배열될 수 있다. 즉, 인접한 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 음파의 위상이 목표하는 흡음 주파수에서 서로 달라 상쇄 간섭을 일으키는 원리를 이용하여 흡음 효과를 발휘할 수 있다. 예를 들어, 서로 인접한 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 음파의 위상이 반대가 되면 이론적으로 100%의 흡음률을 가질 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, each of the plurality of Helmholtz resonators arranged on a plane may be arranged to have a different resonance frequency from the adjacent Helmholtz resonators. That is, the phase of the sound waves reflected from the adjacent Helmholtz resonator may be different from each other at the target sound absorption frequency, thereby exerting a sound absorption effect by using a principle of canceling interference. For example, when the phases of sound waves reflected from Helmholtz resonators adjacent to each other are reversed, a sound absorption rate of 100% may be theoretically obtained.

관련하여, 헬름홀츠 공명기는 목(홀)의 크기(직경), 목의 길이, 및 내부 공간의 부피에 따라 공명 주파수가 달라지므로, 흡음 셀(C)을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 인접한 헬름홀츠 공명기와 홀(125)의 크기, 목부(122)의 두께, 및 내부 공간의 부피 중 적어도 하나가 서로 다르게 배열될 수 있다. 즉, 인접한 헬름홀츠 공명기 간에 홀(125)의 크기, 목부(122)의 두께, 및 내부 공간의 부피 중 적어도 하나를 서로 다르게 배열함으로써, 반사되는 음파의 위상이 반대가 되도록 조절할 수 있다.In relation to this, the Helmholtz resonator has a resonance frequency different according to the size (diameter) of the neck (hole), the length of the neck, and the volume of the inner space, so that each of the plurality of Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C is adjacent to the Helmholtz. At least one of the size of the resonator and the hole 125, the thickness of the neck portion 122, and the volume of the inner space may be arranged differently. That is, by arranging at least one of the size of the hole 125, the thickness of the neck portion 122, and the volume of the internal space differently between adjacent Helmholtz resonators, the phase of the reflected sound waves can be adjusted to be opposite.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 흡음 셀(C)을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 각각 홀(125-1, 125-2, 125-3, 125-4)의 크기가 서로 다를 수 있고, 내부 공간의 부피와 목부의 두께는 서로 동일할 수 있다. 즉, 흡음 셀(C)을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)의 홀의 크기를 조절함으로써, 복수의 특정 주파수를 높은 흡음률로 흡음할 수 있다.For example, referring to FIG. 4, the four Helmholtz resonators 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 constituting the sound absorbing cell C are holes 125-1, 125-2, respectively. , 125-3, 125-4) may have different sizes, and the volume of the internal space and the thickness of the neck may be the same. That is, by adjusting the size of the holes of the four Helmholtz resonators 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 constituting the sound absorbing cell C, a plurality of specific frequencies can be absorbed at a high sound absorption rate. .

보다 구체적으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하는 경우에 이중 주파수의 흡음을 목적으로 한다면, 도 4에서 서로 인접한 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(120-1, 120-2)의 홀(125-1, 125-2)의 크기, 즉 r1, r2의 값을 조절하여 하나의 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계하고, 서로 인접한 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(120-3, 120-4)의 홀(125-3, 125-4)의 크기, 즉 r3, r4를 조절하여 다른 하나의 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계할 수 있다. 이를 위해, 두 개의 목적 주파수에 대하여 계산한 흡음 장치(100)에서의 임피던스와 외부 공기의 임피던스 간의 차이가 최소가 되도록 최적화 알고리즘을 통하여 r1, r2, r3, r4 값을 조절할 수 있다. 이 때, 최적화 알고리즘에 순차 2차 계획법 (SQP) 방식이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 널리 알려진 다양한 방식이 사용될 수 있다.More specifically, in the case of designing the sound absorbing device 100 according to the first embodiment of the present invention, for the purpose of sound absorption of dual frequencies, the first and second Helmholtz resonators 120-1 and 120- adjacent to each other in FIG. 4 It is designed to perfectly absorb sound waves having one target frequency by adjusting the size of the holes (125-1, 125-2) of 2), that is, the values of r 1 and r 2 , and the adjacent third and fourth Helmholtz By adjusting the size of the holes (125-3, 125-4) of the resonators (120-3, 120-4), that is, r 3 , r 4 , it can be designed to completely absorb sound waves having a different target frequency. have. To this end, the values of r 1 , r 2, r 3 , and r 4 can be adjusted through an optimization algorithm so that the difference between the impedance of the sound absorbing device 100 calculated for two target frequencies and the impedance of external air is minimized. . In this case, a sequential quadratic programming (SQP) method may be used for the optimization algorithm, but is not limited thereto, and various well-known methods may be used.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다. 도 5는 앞서 설명한 방식을 이용하여 흡음 장치(100)를 설계한 후, 이에 대한 흡음 성능을 나타낸 것이다. 보다 상세히, 도 2 내지 도 4에서, a=16 mm, b=44 mm, l=5 mm, D=71 mm, H=50 mm 로 고정하고, 목적 주파수를 300 Hz, 400 Hz 로 하여, 최적화 알고리즘을 통해 r1=2.20 mm, r2=2.27 mm, r3=3.81 mm, r4=4.20 mm 를 도출하여 제 1 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하였고, 이에 대한 흡음 성능을 이론값, 수치해석 결과, 및 실험값으로 각각 나타내었다. 여기서 실험값은 3D 프린팅으로 제작한 시편을 임피던스 튜브 실험을 통해 측정한 결과를 나타내었다.5 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the first embodiment of the present invention. 5 shows the sound absorbing performance of the sound absorbing device 100 after designing it using the above-described method. More specifically, in FIGS. 2 to 4, a = 16 mm, b = 44 mm, l = 5 mm, D = 71 mm, H = 50 mm, and the target frequency is set to 300 Hz, 400 Hz to optimize The sound absorbing device 100 according to the first embodiment was designed by deriving r 1 = 2.20 mm, r 2 = 2.27 mm, r 3 = 3.81 mm, and r 4 = 4.20 mm through an algorithm, and the sound absorption performance theory was theorized. Values, numerical analysis results, and experimental values are shown respectively. Here, the experimental value shows the result of measuring the specimen produced by 3D printing through the impedance tube experiment.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 복수의 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘함을 확인할 수 있는데, 300 Hz, 400 Hz 두 가지 주파수에서 흡음 계수(aMS)가 0.95 이상이므로, 95% 이상의 흡음률을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 80% 이상의 흡음률을 가지는 최저주파수인 281 Hz 기준으로, 입사 파장 대비 흡음 장치의 두께는 1/24.4 배이다.Referring to Figure 5, there the sound-absorbing device 100 in accordance with a first embodiment of the present invention confirmed that exert a high sound absorption effect at a plurality of frequencies, 300 Hz, 400 Hz in the two frequency sound absorption coefficient (a MS ) Is 0.95 or more, it can be confirmed that it can exhibit a sound absorption rate of 95% or more. In addition, on the basis of 281 Hz, the lowest frequency having a sound absorption rate of 80% or more, the thickness of the sound absorbing device compared to the incident wavelength is 1 / 24.4 times.

이하, 전술한 제 1 실시예에 비해 광대역 주파수의 흡음이 가능한 제 2 실시예에 따른 흡음 장치를 설명한다. 전술한 제 1 실시예와 공통되는 특징에 대해서는 설명을 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.Hereinafter, a sound absorbing device according to a second embodiment capable of absorbing wideband frequencies compared to the above-described first embodiment will be described. Descriptions of features common to those of the first embodiment will be omitted and differences will be mainly described.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 정면도이다. 또한, 도 8 내지 도 10은 도 7의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이다. 설명의 편의를 위해, 도 6 내지 도 10에서 흡음 셀(C')을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 앞선 제 1 실시예와 구분하기 위해 도면부호 220으로 도시하되, 여덟 개의 헬름홀츠 공명기를 이하 설명에서 각각 제 1 내지 8 헬름홀츠 공명기라 지칭하고, 220-1~220-8로 도면부호를 구분하였다. 홀(225), 격벽(227), 및 개방부(229)도 동일한 방식으로 이하 설명에서 제 1 내지 8로 지칭하고, 도면부호를 구분하였다. 또한, 이해의 편의를 위해, 도 8 내지 도 10에서 헬름홀츠 공명기의 내부 공간을 진행하는 음파의 경로를 굵은 실선 화살표로 도시하였고, 격벽은 어둡게 도시하였다.6 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a front view of the sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a second embodiment of the present invention. 8 to 10 are perspective views showing a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 7. For convenience of description, in Figs. 6 to 10, the Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C 'are illustrated with reference numeral 220 to distinguish them from the first embodiment, but eight Helmholtz resonators are respectively provided in the following description. It is referred to as a 1 to 8 Helmholtz resonator, and denoted by reference numbers 220-1 to 220-8. The hole 225, the partition wall 227, and the opening portion 229 are also referred to as 1 to 8 in the following description in the same manner, and reference numerals are separated. In addition, for convenience of understanding, in FIG. 8 to FIG. 10, paths of sound waves traveling through the inner space of the Helmholtz resonator are illustrated by thick solid arrows, and the partition walls are dark.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치는 여덟 개의 헬름홀츠 공명기(220)로 구성되는 흡음 셀(C')을 포함하고, 흡음 셀(C')이 복수 개가 격자 형태, 예를 들어, 도 1을 참조하면, x축 및 y축 방향으로 인접하게 배열되는 구조로 구성될 수 있다. 즉, 제 2 실시예에 따른 흡음 장치는 여덟 개의 헬름홀츠 공명기(220)로 구성되는 흠음 셀(C')을 기본 단위로 하여, 흡음 셀(C')이 평면상에 연속적으로 배열되는 형태이다. 예를 들어, 정사각기둥 형태의 흡음 셀(C')이 다양한 형태의 밑면을 가지면서 동일한 높이를 갖는 다각기둥 형태의 여덟 개의 헬름홀츠 공명기(220)로 구성될 수 있다. 6 and 7, the sound absorbing device according to the second embodiment of the present invention includes a sound absorbing cell C 'composed of eight Helmholtz resonators 220, and a plurality of sound absorbing cells C' In the form of a lattice, for example, referring to FIG. 1, it may be configured to have structures arranged adjacent to each other in the x-axis and y-axis directions. That is, in the sound absorbing device according to the second embodiment, the sound absorbing cell C 'composed of eight Helmholtz resonators 220 is a basic unit, and the sound absorbing cell C' is continuously arranged on a plane. For example, the square columnar sound absorbing cell C 'may be composed of eight Helmholtz resonators 220 of a polygonal columnar shape having the same height while having various types of bottom surfaces.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 흡음 셀(C')은 네 쌍의 헬름홀츠 공명기(220)를 포함할 수 있으며, 그들 간에 공간이 존재하지 않도록 인접하게 배열되어 정사각기둥의 흡음 셀(C')을 형성할 수 있다. 이 때, 전술한 제 1 실시예에서와 동일한 원리에 의해, 흡음 셀(C')을 구성하는 네 쌍의 헬름홀츠 공명기(220)는 홀(225)의 크기가 모두 서로 다르게 형성될 수 있다. 보다 정확히는 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기(220) 간에는 홀(225)의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있으며, 반사되는 음파의 위상이 반대가 되도록 홀(225)의 크기를 조정할 수 있다. 이에 따라 복수의 주파수에 대하여 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다.6 to 10, the sound absorbing cell C 'may include four pairs of Helmholtz resonators 220, arranged adjacently so that there is no space between them, and the sound absorbing cell C' of a square pillar Can form. At this time, by the same principle as in the above-described first embodiment, the four pairs of Helmholtz resonators 220 constituting the sound absorbing cell C 'may have different sizes of the holes 225. More precisely, the size of the hole 225 may be formed differently between the paired Helmholtz resonators 220, and the size of the hole 225 may be adjusted so that the phase of the reflected sound wave is opposite. Accordingly, a high sound absorption effect can be exhibited for a plurality of frequencies.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 흡음 셀(C')을 구성하는 네 쌍의 헬름홀츠 공명기(220) 중 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기(220) 간에는 내부 공간에서의 음파의 경로의 길이가 동일하게 형성될 수 있다. 또는, 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기(220) 간에는 내부 공간에 구비된 격벽(229)의 구조가 동일할 수 있다. 예를 들어, 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기 간에 xz 평면에 대칭인 홀의 위치 및 격벽의 구조를 가질 수 있다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, between the Helmholtz resonators 220 that form a pair of the four pairs of Helmholtz resonators 220 constituting the sound absorbing cell C ', the length of the sound wave path in the internal space is the same. Can be formed. Alternatively, the structure of the partition wall 229 provided in the internal space may be the same between the paired Helmholtz resonators 220. For example, a pair of Helmholtz resonators may have a hole position symmetric in the xz plane and a structure of a partition wall.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 쌍을 이루는 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(220-1, 220-2)와 다른 쌍을 이루는 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(220-3, 220-4)는 음파의 경로의 길이가 서로 다를 수 있으며, 이를 통해, 광대역 주파수에 대한 흡음을 구현할 수 있다. 앞서 언급하였듯이, 목표하는 흡음 주파수가 작을수록(또는 음파의 파장이 길수록) 높은 흡음률을 갖기 위해서는 헬름홀츠 공명기(220)의 두께가 두꺼워져야 하는데, 격벽 구조를 통해 음파의 경로의 길이를 길게 하여 헬름홀츠 공명기(220)의 두께가 두꺼워지는 것과 동일한 효과를 발휘할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, the paired first and second Helmholtz resonators 220-1 and 220-2 and the third and fourth Helmholtz resonators (220-3 and 220-4) in paired sound waves The lengths of the paths may be different from each other, and through this, sound absorption for a broadband frequency may be implemented. As mentioned earlier, the smaller the target sound absorption frequency (or the longer the wavelength of sound waves), the thicker the Helmholtz resonator 220 needs to have in order to have a high sound absorption rate. The thickness 220 may exhibit the same effect as thickening.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(220-1, 220-2)는 밑면이'L'자 형태의 육각기둥 형태이고, 격벽에 의해 음파의 경로가 연장될 수 있다. 또한, 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(220-3, 220-4)는 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(220-1, 220-2)의 오목한 측면에 대응되게 접할 수 있는 사각기둥 형태이고, 내부 공간에 격벽이 없을 수 있다. 도 8을 참조하면, 제 1 헬름홀츠 공명기(220-1)는 내부 공간에 격벽(227-1)이 구비되며, 격벽(227-1)은 제 1 헬름홀츠 공명기(220-1)의 내부 공간을 구획하도록 서로 수직한 두 평면이 결합한 형태일 수 있으며, 서로 반대 방향의 단부에 개방부(229-1)가 형성될 수 있다.8 and 9, the first and second Helmholtz resonators 220-1 and 220-2 have a hexagonal columnar shape having an 'L' shape, and a path of sound waves may be extended by a partition wall. In addition, the third and fourth Helmholtz resonators 220-3 and 220-4 are in the form of square pillars that can be contacted to correspond to the concave sides of the first and second Helmholtz resonators 220-1 and 220-2. There may be no bulkheads. Referring to FIG. 8, the first Helmholtz resonator 220-1 is provided with a partition wall 227-1 in the inner space, and the partition wall 227-1 partitions the inner space of the first Helmholtz resonator 220-1. In this way, two planes perpendicular to each other may be combined, and openings 229-1 may be formed at ends opposite to each other.

이러한 구조의 제 2 실시예에서, 도 8에 도시된 제 1 헬름홀츠 공명기(220-1)의 경우에 두께 방향(z축 방향)으로의 음파의 길이가 도 9에 도시된 격벽이 없는 제 3 헬름홀츠 공명기(220-3)와 비교할 때 3 배 이상 연장될 수 있게 된다. 이에 따라, 상대적으로 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(220-1, 220-2)는 낮은 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있고, 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(220-3, 220-4)는 높은 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다.In the second embodiment of this structure, in the case of the first Helmholtz resonator 220-1 shown in FIG. 8, the length of the sound wave in the thickness direction (z-axis direction) is the third Helmholtz without the partition wall shown in FIG. Compared to the resonator 220-3, it can be extended more than three times. Accordingly, the relatively first and second Helmholtz resonators 220-1 and 220-2 can exhibit a high sound absorption effect at low frequencies, and the third and fourth Helmholtz resonators 220-3 and 220-4 have high frequencies. Can exert a high sound absorption effect.

이에 따라, 제 2 실시예에 따르면, 하나의 흡음 셀(C') 내에 음파의 경로의 길이가 서로 다른 헬름홀츠 공명기를 포함함으로써, 목표로 하는 흡음 주파수 간의 차이가 큰 경우에도 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다. 다시 말해 광대역 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다.Accordingly, according to the second embodiment, by including the Helmholtz resonators having different path lengths of sound waves in one sound absorbing cell C ', a high sound absorbing effect can be exhibited even when the difference between target sound absorption frequencies is large. have. In other words, it is possible to exert a high sound absorption effect at a broadband frequency.

도 6, 도 7, 및 도 10을 참조하면, 제 5 내지 8 헬름홀츠 공명기(220-5 ~ 220-8)는 동일한 크기의 직사각기둥 형태일 수 있으며, 동일한 음파의 경로를 가질 수 있다. 또는, 동일한 구조의 격벽이 내부 공간에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 10을 참조하면, 제 5 헬름홀츠 공명기(220-5)의 내부 공간에는 격벽(227-5)이 구비되며, 격벽(227-5)의 단부 중 홀(225-5)에서 먼 방향의 단부에 개방부(229-5)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 홀(225-5)을 통과한 음파는 z축 방향으로 진행하다가 개방부(229-5)를 통해 진행 방향이 변경되어 -z축 방향으로 진행하게 되므로, 음파의 경로의 길이가 연장될 수 있다.6, 7, and 10, the fifth to eight Helmholtz resonators 220-5 to 220-8 may have a rectangular pillar shape of the same size, and may have a path of the same sound wave. Alternatively, partition walls of the same structure may be provided in the interior space. For example, referring to FIG. 10, a partition wall 227-5 is provided in an inner space of the fifth Helmholtz resonator 220-5, and is far from the hole 225-5 among the ends of the partition wall 227-5. An opening 229-5 may be formed at an end portion in the direction. Accordingly, since the sound wave that has passed through the hole 225-5 progresses in the z-axis direction, and the progress direction is changed through the opening 229-5 and progresses in the -z-axis direction, the length of the sound wave path is extended. Can be.

이 때, 제 5 내지 8 헬름홀츠 공명기(220-5 ~ 220-8)는 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(220-1, 220-2)에 비해서는 짧은 음파의 경로를 가지지만, 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(220-3, 220-4)에 비해서는 긴 음파의 경로를 가질 수 있다. 즉, 흡음 셀(C')을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기(220)는 적어도 세 개의 서로 다른 음파의 경로를 가질 수 있으며, 적어도 네 개의 흡음 주파수를 가질 수 있다(이하 설명할 도 11 참조). 이에 따라, 제 2 실시예에 따르면, 광대역의 주파수에 대하여 높은 흡음률이 가능하도록 구현될 수 있다.At this time, the fifth to eight Helmholtz resonators 220-5 to 220-8 have shorter paths of sound waves than the first and second Helmholtz resonators 220-1 and 220-2, but the third and fourth Helmholtz resonators Compared to the resonators 220-3 and 220-4, it may have a long path of sound waves. That is, the plurality of Helmholtz resonators 220 constituting the sound absorbing cell C 'may have paths of at least three different sound waves, and may have at least four sound absorption frequencies (see FIG. 11 to be described below). Accordingly, according to the second embodiment, it can be implemented to enable a high sound absorption rate for a broadband frequency.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하는 경우에 다중 주파수 또는 광대역 주파수의 흡음을 목적으로 한다면, 도 6 및 도 7에서 서로 인접한 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(220-1, 220-2)의 홀(225-1, 225-2)의 크기, 즉 r1, r2의 값을 조절하여 제 1 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계하고, 서로 인접한 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(220-3, 220-4)의 홀(225-3, 225-4)의 크기, 즉 r3, r4를 조절하여 제 2 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계할 수 있다. 또한, 서로 인접한 제 5, 6 헬름홀츠 공명기(220-5, 220-6)의 홀(225-5, 225-6)의 크기, 즉 r5, r6의 값을 조절하여 제 3 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계하고, 서로 인접한 제 7, 8 헬름홀츠 공명기(220-7, 220-8)의 홀(225-7, 225-8)의 크기, 즉 r7, r8를 조절하여 제 4 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계할 수 있다. 제 1 실시예에서 설명하였던 방식과 동일하게, 흡음 장치(100)에서의 임피던스와 외부 공기의 임피던스 간의 차이가 최소가 되도록 최적화 알고리즘을 통하여 r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8 값을 조절할 수 있다.In the case of designing the sound absorbing device 100 according to the second embodiment of the present invention, for the purpose of sound absorption of multiple frequencies or broadband frequencies, the first and second Helmholtz resonators 220-1, adjacent to each other in FIGS. 6 and 7, It is designed to perfectly absorb sound waves having the first target frequency by adjusting the size of the holes 225-1 and 225-2 of 220-2), that is, the values of r 1 and r 2 , and the third, adjacent to each other. 4 The size of the holes (225-3, 225-4) of the Helmholtz resonators (220-3, 220-4), i.e. r 3 , r 4, can be adjusted to perfectly absorb sound waves having a second target frequency. You can. In addition, the size of the holes 225-5 and 225-6 of the fifth and six Helmholtz resonators 220-5 and 220-6 adjacent to each other, that is, the values of r 5 and r 6 are adjusted to have a third target frequency. Designed to completely absorb sound waves, and by adjusting the size of the holes (225-7, 225-8) of the 7th and 8th Helmholtz resonators (220-7, 220-8) adjacent to each other, that is, r 7 , r 8 It can be designed to completely absorb sound waves having a fourth target frequency. In the same manner as described in the first embodiment, r 1 , r 2 , through an optimization algorithm such that the difference between the impedance of the sound absorbing device 100 and the impedance of external air is minimized. r 3 , r 4 , r 5 , r 6 , The values of r 7 and r 8 can be adjusted.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the second embodiment of the present invention.

도 11은 앞서 설명한 방식을 이용하여 제 2 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계한 후, 이에 대한 흡음 성능을 나타낸 것이다. 보다 상세히, 도 6 내지 도 10에서, a=16 mm, b=44 mm, l=5 mm, D=71 mm, H=50 mm 로 고정하고, 목적 주파수를 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 600 Hz 로 하여, 최적화 알고리즘을 통해 r1=1.77 mm, r2=1.78 mm, r3=2.010 mm, r4=2.014 mm, r5=2.56 mm, r6=2.66 mm, r7=1.91 mm, r8=1.92 mm 를 도출하여 제 2 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하였고, 이에 대한 흡음 성능을 이론값, 및 수치해석 결과값으로 각각 나타내었다. 11 shows a sound absorbing performance after designing the sound absorbing device 100 according to the second embodiment using the above-described method. In more detail, in FIGS. 6 to 10, a = 16 mm, b = 44 mm, l = 5 mm, D = 71 mm, H = 50 mm, and the target frequencies are 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, With 600 Hz, r 1 = 1.77 mm, r 2 = 1.78 mm, r 3 = 2.010 mm, r 4 = 2.014 mm, r 5 = 2.56 mm, r 6 = 2.66 mm, r 7 = 1.91 mm through the optimization algorithm. , r 8 = 1.92 mm was derived to design the sound absorbing device 100 according to the second embodiment, and the sound absorbing performances thereof were shown as theoretical values and numerical analysis results.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 네 개의 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘함을 확인할 수 있는데, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 600 Hz 네 가지 주파수에서 흡음 계수(aMS)가 0.95 이상이므로, 95% 이상의 흡음률을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 광대역 주파수에 효과적임을 확인할 수 있는데, 50% 이상의 흡음률을 발휘할 수 있는 주파수 대역폭은 300 Hz 목표 주파수 기준으로 36 Hz, 300 Hz 목표 주파수 기준으로 44 Hz, 500 Hz 목표 주파수 기준으로 55 Hz, 600 Hz 목표 주파수 기준으로 52 Hz 이다. 또한, 80% 이상의 흡음률을 가지는 최저주파수인 293 Hz 기준으로, 입사 파장 대비 흡음 장치의 두께는 1/23.4 배이다. 따라서, 제 1 실시예와 유사한 수준의 얇은 두께의 흡음 장치를 구현하면서도, 제 1 실시예에 비해 더 많은 주파수 및 광대역의 주파수에 대하여 높은 흡음률을 발휘하는 흡음 장치(100)를 구현할 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the sound absorbing device 100 according to the second embodiment of the present invention exhibits a high sound absorbing effect at four frequencies. Four frequencies are 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, and 600 Hz. In the sound absorption coefficient (a MS ) is 0.95 or more, it can be confirmed that it can exhibit a sound absorption rate of 95% or more. In addition, it can be confirmed that the sound absorbing device 100 according to the second embodiment of the present invention is effective for a wideband frequency. The frequency bandwidth capable of exerting a sound absorption rate of 50% or more is 36 Hz, 300 Hz target frequency based on the 300 Hz target frequency. The standard is 44 Hz, 500 Hz is the target frequency, 55 Hz, and the 600 Hz is the target frequency is 52 Hz. In addition, on the basis of 293 Hz, the lowest frequency having a sound absorption rate of 80% or more, the thickness of the sound absorbing device compared to the incident wavelength is 1 / 23.4 times. Accordingly, while implementing a sound absorbing device having a thickness similar to that of the first embodiment, it is possible to implement the sound absorbing device 100 that exhibits a high sound absorption rate for more frequencies and frequencies than the first embodiment.

이하, 전술한 제 2 실시예에 비해 보다 확실하게 광대역의 주파수에 대하여 높은 흡음률을 발휘하는 제 3 실시예에 따른 흡음 장치를 설명한다.Hereinafter, the sound absorbing device according to the third embodiment, which exhibits a higher sound absorption rate with respect to a broadband frequency more reliably than the second embodiment described above, will be described.

도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이고, 도 13 내지 도 16은 도 12의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이다. 설명의 편의를 위해, 도 12 내지 도 16에서 흡음 셀(C'')을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 앞선 제 1, 2 실시예와 구분하기 위해 도면부호 320으로 도시하되, 여덟 개의 헬름홀츠 공명기를 이하 설명에서 각각 제 1 내지 8 헬름홀츠 공명기라 지칭하고, 320-1~320-8로 도면부호를 구분하였다. 홀(325), 격벽(327), 및 개방부(329)도 동일한 방식으로 이하 설명에서 제 1 내지 8로 지칭하고, 도면부호를 구분하였다. 또한, 이해의 편의를 위해, 도 13 내지 도 16에서 헬름홀츠 공명기의 내부 공간을 진행하는 음파의 경로를 굵은 실선 화살표로 도시하였고, 격벽은 어둡게 도시하였다.12 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 13 to 16 are perspective views showing a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 12. For convenience of description, the Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C '' in FIGS. 12 to 16 are illustrated by reference numeral 320 to distinguish them from the first and second embodiments, but eight Helmholtz resonators are described below. In each of the 1 to 8 Helmholtz resonators are referred to, and reference numerals are divided into 320-1 to 320-8. The hole 325, the partition wall 327, and the opening 329 are also referred to as 1 to 8 in the following description in the same manner, and are denoted by reference numerals. In addition, for convenience of understanding, the paths of sound waves traveling through the inner space of the Helmholtz resonator are illustrated by thick solid arrows in FIGS. 13 to 16, and the partition walls are dark.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치는 여덟 개의 헬름홀츠 공명기(320)로 구성되는 흡음 셀(C'')을 포함하고, 흡음 셀(C'')이 복수 개가 격자 형태, 예를 들어, 도 1을 참조하면, x축 및 y축 방향으로 인접하게 배열되는 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 정사각기둥 형태의 흡음 셀(C'')은 여덟 개의 헬름홀츠 공명기(320) 중 두 개씩의 헬름홀츠 공명기가 인접하게 배열되어 동일한 크기의 네 개의 정사각기둥 형태를 형성하고, 상기 네 개의 정사각기둥 형태가 인접하게 배열되어 흡음 셀(C'')을 형성할 수 있다.12 and 13, the sound absorbing device according to the third embodiment of the present invention includes a sound absorbing cell (C '') composed of eight Helmholtz resonators (320), and the sound absorbing cell (C '') is A plurality of lattice shapes, for example, referring to FIG. 1, may be configured to have structures arranged adjacent in the x-axis and y-axis directions. For example, the square column-shaped sound absorption cell (C '') of the two Helmholtz resonators of the eight Helmholtz resonators 320 are arranged adjacent to form four square pillars of the same size, the four squares Column shape may be arranged adjacent to form a sound absorbing cell (C '').

도 12 내지 도 16을 참조하면, 흡음 셀(C'')은 네 쌍의 헬름홀츠 공명기(320)를 포함할 수 있으며, 그들 간에 공간이 존재하지 않도록 인접하게 배열되어 정사각기둥의 흡음 셀(C'')을 형성할 수 있다. 이 때, 흡음 셀(C'')을 구성하는 네 쌍의 헬름홀츠 공명기(220)는 내부 공간의 부피가 서로 다르게 형성될 수 있다. 보다 정확히는 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기(320) 간에는 내부 공간의 크기가 동일하나, 서로 다른 쌍의 헬름홀츠 공명기(320) 간에는 내부 공간의 부피가 서로 다르게 형성될 수 있다. 이에 따라 복수의 주파수에 대하여 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다.12 to 16, the sound absorbing cell C ″ may include four pairs of Helmholtz resonators 320, and arranged adjacently so that there is no space between them, the sound absorbing cell C 'of a square pillar '). At this time, the four pairs of Helmholtz resonators 220 constituting the sound absorbing cell C ″ may have different volumes of the inner space. More precisely, the size of the internal space is the same between the paired Helmholtz resonators 320, but the volume of the internal space may be different between the different pairs of Helmholtz resonators 320. Accordingly, a high sound absorption effect can be exhibited for a plurality of frequencies.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 흡음 셀(C'')을 구성하는 네 쌍의 헬름홀츠 공명기(320) 중 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기(320) 간에는 내부 공간에서의 음파의 경로의 길이가 동일하게 형성될 수 있다. 또는, 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기(320) 간에는 내부 공간에 구비된 격벽(327)의 구조가 동일할 수 있다. 예를 들어, 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기 간에 xz 평면에 대칭인 홀의 위치 및 격벽의 구조를 가질 수 있다.In addition, according to the third embodiment of the present invention, the length of the path of the sound wave in the inner space is between the Helmholtz resonators 320 which form a pair among the four pairs of Helmholtz resonators 320 constituting the sound absorbing cell C ''. It can be formed in the same way. Alternatively, the structure of the partition wall 327 provided in the inner space may be the same between the paired Helmholtz resonators 320. For example, a pair of Helmholtz resonators may have a hole position symmetric in the xz plane and a structure of a partition wall.

한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 전술한 제 1, 2 실시예와는 달리, 내부 공간이 형성되지 않은 헬름홀츠 공명기(320)의 목부가 헬름홀츠 공명기(320)의 전방의 일부에만, 보다 구체적으로는 홀(325)이 있는 부분에만 형성되고, 나머지 부분에는 목부가 연장되어 형성되지 않고 내부 공간이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서 홀(325-1)과 바로 연결되는 내부 공간의 z축 방향의 길이는 b이지만, 홀(325-1)의 (y축 방향) 상부 위치의 내부 공간의 z축 방향의 길이는 b+l이 된다. 이를 통해, 목부의 부피를 최소화하여 내부 공간을 더 크게 할 수 있고, 음파의 경로를 더 길게 할 수 있다.On the other hand, according to the third embodiment of the present invention, unlike the first and second embodiments described above, the neck portion of the Helmholtz resonator 320 in which an internal space is not formed is only part of the front of the Helmholtz resonator 320, more Specifically, the hole 325 is formed only in the portion, the rest of the neck is not formed to extend the inner space may be formed. For example, in FIG. 13, the length of the z-axis direction of the inner space directly connected to the hole 325-1 is b, but the z-axis direction of the inner space of the upper position of the hole 325-1 (y-axis direction) The length of is b + l. Through this, the volume of the neck can be minimized to make the interior space larger, and the path of sound waves can be longer.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 쌍을 이루는 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(320-1, 320-2), 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(320-3, 320-4), 제 5, 6 헬름홀츠 공명기(320-5, 320-6), 및 제 7, 8 헬름홀츠 공명기(320-7, 320-8)는 음파의 경로의 길이가 서로 다를 수 있으며, 이를 통해, 광대역 주파수에 대한 흡음을 구현할 수 있다. 즉, 음파의 경로가 다른 복수의 헬름홀츠 공명기를 적절히 배치함으로써, 다중 주파수 및 광대역 주파수에 대하여 높은 흡음률을 발휘할 수 있다.According to the third embodiment of the present invention, the paired first and second Helmholtz resonators (320-1 and 320-2), the third and fourth Helmholtz resonators (320-3 and 320-4), and the fifth and sixth Helmholtz The resonators 320-5, 320-6, and the 7th and 8th Helmholtz resonators 320-7 and 320-8 may have different path lengths of sound waves, and through this, sound absorption for broadband frequencies may be implemented. have. That is, by appropriately arranging a plurality of Helmholtz resonators with different paths of sound waves, a high sound absorption rate can be exhibited for multiple frequencies and broadband frequencies.

도 12, 도 13 및 도 14를 참조하면, 제 1 헬름홀츠 공명기(320-1)는 정사각기둥에서 일부가 분할된 불규칙적인 형태이고, 격벽에 의해 음파의 경로가 연장될 수 있다. 또한, 제 3 헬름홀츠 공명기(320-3)는 제 1 헬름홀츠 공명기(320-1)의 오목한 측면에 대응되게 접할 수 있는 형태이고, 제 1 헬름홀츠 공명기(320-1)와 제 3 헬름홀츠 공명기(320-3)가 서로 인접하게 배열되어 하나의 정사각기둥을 형성할 수 있다. 12, 13, and 14, the first Helmholtz resonator 320-1 is an irregular shape in which a part of a square column is divided, and a path of sound waves may be extended by a partition wall. In addition, the third Helmholtz resonator 320-3 is a form that can be in contact with the concave side of the first Helmholtz resonator 320-1, the first Helmholtz resonator 320-1 and the third Helmholtz resonator 320- 3) can be arranged adjacent to each other to form a square column.

또한, 도 12, 도 15 및 도 16을 참조하면, 제 5 헬름홀츠 공명기(320-5)는 정사각기둥에서 일부가 분할된 불규칙적인 형태로서 제 1 헬름홀츠 공명기(320-1)와는 다른 형태이고, 격벽 구조도 제 1 헬름홀츠 공명기(320-1)와는 다르기 형성될 수 있다. 또한, 제 7 헬름홀츠 공명기(320-7)는 제 5 헬름홀츠 공명기(320-5)의 오목한 측면에 대응되게 접할 수 있는 형태이고, 제 5 헬름홀츠 공명기(320-5)와 제 7 헬름홀츠 공명기(320-7)가 서로 인접하게 배열되어 하나의 정사각기둥을 형성할 수 있다.In addition, referring to FIGS. 12, 15 and 16, the fifth Helmholtz resonator 320-5 is an irregular shape in which a part of a square pillar is divided and is different from the first Helmholtz resonator 320-1, and has a partition wall. The structure may be formed different from the first Helmholtz resonator 320-1. In addition, the seventh Helmholtz resonator 320-7 is a form that can be in contact with the concave side of the fifth Helmholtz resonator 320-5, the fifth Helmholtz resonator 320-5 and the seventh Helmholtz resonator 320- 7) can be arranged adjacent to each other to form a square column.

즉, 제 3 실시예에 따르면, 흡음 셀(C'')을 구성하는 여덟 개의 헬름홀츠 공명기 중 두 개씩의 헬름홀츠 공명기가 인접하게 배열되어 동일한 크기의 네 개의 정사각기둥 형태를 형성하고, 상기 네 개의 정사각기둥 형태가 인접하게 배열되어 상기 흡음 셀을 형성할 수 있다. That is, according to the third embodiment, two Helmholtz resonators of the eight Helmholtz resonators constituting the sound absorbing cell C ″ are arranged adjacent to form four square pillars of the same size, and the four squares Column shape may be arranged adjacent to form the sound absorbing cell.

보다 상세히, 전술한 제 2 실시예의 경우, 흡음 셀(C')을 구성하는 헬름홀츠 공명기(220)가 두께(z축 방향의 길이)가 모두 동일하고, 서로 인접한 두 개의 헬름홀츠 공명기는 정사각기둥을 x축 및 y축 방향으로만 절개한 형태이지만, 제 3 실시예의 경우, 흡음 셀(C'')을 구성하는 헬름홀츠 공명기(320) 중 서로 인접한 두 개의 헬름홀츠 공명기는 정사각기둥을 x축 및 y축 방향뿐 만 아니라, z축 방향으로도 절개한 형태이다. 이러한 구조의 제 3 실시예에서, 전술한 제 2 실시예와 비교할 때 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기의 형태를 보다 다양하게 할 수 있어서 설계 자유도가 높으며, 이에 따라 음파의 경로의 길이를 보다 세밀하게 조정할 수 있다.In more detail, in the above-described second embodiment, the Helmholtz resonators 220 constituting the sound absorbing cell C 'have the same thickness (length in the z-axis direction), and two Helmholtz resonators adjacent to each other have a square column x In the form of an incision only in the axial and y-axis directions, in the case of the third embodiment, two Helmholtz resonators adjacent to each other among the Helmholtz resonators 320 constituting the sound-absorbing cell C ″ have a square column in the x-axis and y-axis directions. Not only that, it is also cut in the z-axis direction. In the third embodiment of this structure, compared with the above-described second embodiment, the shape of the Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell can be more diversified, so design freedom is high, and accordingly, the length of the sound wave path can be more precisely I can adjust it.

이에 따라, 제 3 실시예에 따르면, 하나의 흡음 셀(C'') 내에 음파의 경로의 길이가 서로 다른 헬름홀츠 공명기를 다양하게 포함함으로써, 목표로 하는 흡음 주파수 간의 차이가 줄일 수 있으며, 이를 통해 광대역 주파수에서 높은 흡음 효과를 뚜렷하게 발휘할 수 있다. 즉, 흡음 셀(C'')을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기(320)는 네 개의 서로 다른 음파의 경로를 가질 수 있으며, 네 개의 흡음 주파수를 가질 수 있다. Accordingly, according to the third embodiment, by including various Helmholtz resonators having different path lengths of sound waves in one sound absorbing cell C ″, the difference between target sound absorption frequencies can be reduced. A high sound absorption effect can be clearly exhibited at a broadband frequency. That is, the plurality of Helmholtz resonators 320 constituting the sound absorbing cell C ″ may have four different sound wave paths and four sound absorption frequencies.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하는 경우에 앞선 제 1, 2 실시예에서 설명하였던 방식과 동일하게, 흡음 장치(100)에서의 임피던스와 외부 공기의 임피던스 간의 차이가 최소가 되도록 최적화 알고리즘을 통하여 r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8 값을 조절할 수 있다.When designing the sound absorbing device 100 according to the third embodiment of the present invention, in the same way as described in the first and second embodiments, the difference between the impedance in the sound absorbing device 100 and the impedance of external air R 1 , r 2 , through optimization algorithm to minimize r 3 , r 4 , r 5 , r 6 , The values of r 7 and r 8 can be adjusted.

도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다.17 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the third embodiment of the present invention.

도 17은 도 12 내지 도 16에 도시된 제 3 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계한 후, 이에 대한 흡음 성능을 나타낸 것이다. 보다 상세히, 도 12 내지 도 16에서, a=16 mm, b=46 mm, l=5 mm, D=71 mm, H=52 mm 로 고정하고, 목적 주파수를 370 Hz, 420 Hz, 475 Hz, 530 Hz 로 하여, 최적화 알고리즘을 통해 r1=2.23 mm, r2=2.23 mm, r3=2.45 mm, r4=2.58 mm, r5=2.22 mm, r6=2.27 mm, r7=2.36 mm, r8=2.37 mm 를 도출하여 제 3 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하였다. 이에 대한 흡음 성능을 이론값, 수치해석 결과값, 및 실험값으로 각각 나타내었다. 여기서 실험값은 3D 프린팅으로 제작한 시편을 임피던스 튜브 실험을 통해 측정한 결과를 나타내었다.17 shows the sound absorption performance for the sound absorbing device 100 after designing it according to the third embodiment shown in FIGS. 12 to 16. More specifically, in FIGS. 12 to 16, a = 16 mm, b = 46 mm, l = 5 mm, D = 71 mm, H = 52 mm, and the target frequencies are 370 Hz, 420 Hz, 475 Hz, With 530 Hz, r 1 = 2.23 mm, r 2 = 2.23 mm, r 3 = 2.45 mm, r 4 = 2.58 mm, r 5 = 2.22 mm, r 6 = 2.27 mm, r 7 = 2.36 mm through the optimization algorithm. , r 8 = 2.37 mm was derived to design the sound absorbing device 100 according to the third embodiment. The sound absorption performance for this is shown as a theoretical value, a numerical analysis result value, and an experimental value, respectively. Here, the experimental value shows the result of measuring the specimen produced by 3D printing through the impedance tube experiment.

도 17을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 네 개의 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘함을 확인할 수 있는데, 375 Hz, 425 Hz, 472 Hz, 536 Hz 네 가지 주파수에서 흡음 계수(aMS)가 0.95 이상이므로, 95% 이상의 흡음률을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 광대역 주파수에 매우 효과적임을 확인할 수 있는데, 50% 이상의 흡음률을 발휘할 수 있는 주파수 대역폭은 344 Hz 에서 533 Hz 까지이므로, 총 209 Hz 이다. 또한, 80% 이상의 흡음률을 가지는 최저주파수인 357 Hz 기준으로, 입사 파장 대비 흡음 장치의 두께는 1/18.5 배이다. 따라서, 제 2 실시예에 비해 두께가 조금 두꺼워지지만, 훨씬 넓은 광대역의 주파수에 대하여 높은 흡음률을 발휘하는 흡음 장치(100)를 구현할 수 있다. Referring to FIG. 17, it can be seen that the sound absorbing device 100 according to the third embodiment of the present invention exerts a high sound absorbing effect at four frequencies, 375 Hz, 425 Hz, 472 Hz, and 536 Hz. In the sound absorption coefficient (a MS ) is 0.95 or more, it can be confirmed that it can exhibit a sound absorption rate of 95% or more. In addition, it can be seen that the sound absorbing device 100 according to the third embodiment of the present invention is very effective for a wideband frequency. Since the frequency bandwidth capable of exhibiting a sound absorption rate of 50% or more is from 344 Hz to 533 Hz, the total is 209 Hz . In addition, on the basis of 357 Hz, the lowest frequency having a sound absorption rate of 80% or more, the thickness of the sound absorbing device compared to the incident wavelength is 1 / 18.5 times. Therefore, although the thickness is slightly thicker than that of the second embodiment, it is possible to implement the sound absorbing device 100 that exhibits a high sound absorption rate for a much wider frequency.

이하, 전술한 제 1, 2, 3 실시예에 비해 얇은 두께로 구현이 가능한 제 4 실시예에 따른 흡음 장치를 설명한다. 전술한 제 1, 2, 3 실시예와 공통되는 특징에 대해서는 설명을 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.Hereinafter, a sound absorbing device according to a fourth embodiment capable of being implemented in a thinner thickness than the above-described first, second, and third embodiments will be described. Features common to those of the above-described first, second and third embodiments will be omitted and differences will be mainly described.

도 18은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 셀의 사시도이고, 도 19는 도 18의 흡음 셀을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 사시도이며, 도 20은 도 19의 헬름홀츠 공명기를 투시하여 도시한 정면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 18 내지 도 20에서 흡음 셀(C''')을 구성하는 헬름홀츠 공명기를 앞선 제 1, 2, 3 실시예와 구분하기 위해 도면부호 420으로 도시하되, 네 개의 헬름홀츠 공명기를 이하 설명에서 필요에 따라 각각 제 1 내지 4 헬름홀츠 공명기라 지칭할 수 있으며, 420-1~420-4로 도면부호를 구분하였다. 홀(425), 격벽(427), 및 개방부(429)도 동일한 방식으로 도면부호를 구분하였다. 또한, 이해의 편의를 위해, 도 19 및 도 20에서 헬름홀츠 공명기의 내부 공간을 진행하는 음파의 경로를 굵은 실선 화살표로 도시하였고, 격벽은 어둡게 도시하였다.18 is a perspective view of a sound absorbing cell constituting a sound absorbing device according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 19 is a perspective view showing a Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell of FIG. 18, and FIG. 20 is a perspective view of FIG. This is a front view of the Helmholtz Resonator. For convenience of explanation, the Helmholtz resonator constituting the sound absorbing cell C '' 'in FIGS. 18 to 20 is illustrated by reference numeral 420 to distinguish it from the first, second, and third embodiments, but four Helmholtz resonators In the following description, each may be referred to as a 1 to 4 Helmholtz resonator as needed, and reference numerals are denoted by 420-1 to 420-4. The hole 425, the partition 427, and the opening 429 were also denoted in the same manner. In addition, for convenience of understanding, in FIG. 19 and FIG. 20, paths of sound waves traveling through the inner space of the Helmholtz resonator are illustrated by thick solid arrows, and the partition walls are dark.

도 18 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치는 네 개의 헬름홀츠 공명기(420)로 구성되는 흡음 셀(C''')을 포함하고, 흡음 셀(C''')이 복수 개가 격자 형태, 예를 들어, 도 1을 참조하면, x축 및 y축 방향으로 인접하게 배열되는 구조로 구성될 수 있다. 즉, 제 4 실시예에 따른 흡음 장치는 전술한 제 1 실시예와 유사하게 네 개의 헬름홀츠 공명기(420)로 구성되는 흠음 셀(C''')을 기본 단위로 하여, 흡음 셀(C''')이 평면상에 연속적으로 배열되는 형태이다. 예를 들어, 정사각기둥 형태의 흡음 셀(C''')이 밑면의 사이즈에 비해 높이가 작은 동일한 크기의 정사각기둥 형태의 네 개의 헬름홀츠 공명기(420)로 구성될 수 있다.18 to 20, the sound absorbing device according to the fourth embodiment of the present invention includes a sound absorbing cell (C '' ') composed of four Helmholtz resonators (420), and the sound absorbing cell (C' '' ), A plurality of lattice shapes, for example, referring to FIG. 1, may be configured to have a structure arranged adjacently in the x-axis and y-axis directions. That is, in the sound absorbing device according to the fourth embodiment, the sound absorbing cell C '', which is composed of four Helmholtz resonators 420, as a basic unit, is a basic unit similar to the first embodiment described above. ') Is a form that is continuously arranged on the plane. For example, the square column-shaped sound absorbing cell C '' 'may be composed of four Helmholtz resonators 420 having the same size of a square column having a small height compared to the size of the bottom surface.

도 18 내지 도 20을 참조하면, 흡음 셀(C''')은 네 개의 헬름홀츠 공명기(420)를 포함할 수 있으며, 그들 간에 공간이 존재하지 않도록 인접하게 배열되어 정사각기둥의 흡음 셀(C''')을 형성할 수 있다. 이 때, 전술한 제 1 실시예에서와 동일한 원리에 의해, 흡음 셀(C''')을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(420)는 홀(425)의 크기가 모두 서로 다르게 형성될 수 있다. 보다 정확하게는, 인접하는 두 개의 헬름홀츠 공명기(420) 또는 쌍을 이루는 두 개의 헬름홀츠 공명기 간에 반사되는 음파의 위상이 반대가 되도록 홀(425)의 크기가 조정될 수 있다. 이에 따라 복수의 주파수에 대하여 높은 흡음 효과를 발휘할 수 있다.18 to 20, the sound absorbing cell C ″ 'may include four Helmholtz resonators 420, and are arranged adjacent to each other so that there is no space between them. ''). At this time, according to the same principle as in the above-described first embodiment, the four Helmholtz resonators 420 constituting the sound absorbing cell C '' 'may have different sizes of the holes 425. More precisely, the size of the hole 425 may be adjusted such that the phases of sound waves reflected between two adjacent Helmholtz resonators 420 or two Helmholtz resonators in pairs are opposite. Accordingly, a high sound absorption effect can be exhibited for a plurality of frequencies.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 흡음 셀(C''')을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(420)는 내부 공간에서의 음파의 경로의 길이가 동일하게 형성될 수 있다. 또는, 흡음 셀(C''')을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(420) 간에는 내부 공간에 구비된 격벽(429)의 구조가 동일할 수 있다. In addition, according to the fourth embodiment of the present invention, the four Helmholtz resonators 420 constituting the sound absorbing cell C '″ may be formed to have the same length of the path of sound waves in the internal space. Alternatively, the structure of the partition 429 provided in the internal space may be the same between the four Helmholtz resonators 420 constituting the sound absorbing cell C ″ '.

예를 들어, 네 개의 헬름홀츠 공명기(420) 각각은 내부 공간에서 진행되는 음파의 경로가 빙빙 도는 형태가 되도록 격벽(429)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 매우 얇은 두께의 흡음 장치를 구현할 수 있다. 앞서 언급하였듯이, 격벽 구조를 통해 열점성 효과를 크게 하면서 음파의 경로의 길이를 연장할 수 있는데, 도 19 및 도 20을 기준으로, 헬름홀츠 공명기(420)의 xy 평면 상의 면적을 크게 하는 반면 z축 방향의 두께를 얇게 하고, xy 평면 상에서 음파의 경로가 빙빙 도는 형태로 격벽(429)을 구성할 수 있다. 이를 통해 음파의 경로의 연장 효과를 극대화 하면서, 흡음 장치의 두께를 최소화 할 수 있다. For example, each of the four Helmholtz resonators 420 may be formed with a partition 429 so that the path of sound waves traveling in the inner space is in the form of spinning. Through this, it is possible to implement a very thin sound-absorbing device. As mentioned above, the length of the sound wave path can be extended while increasing the thermal viscous effect through the bulkhead structure. On the basis of FIGS. 19 and 20, the area on the xy plane of the Helmholtz resonator 420 is increased while the z-axis The thickness of the direction is thin, and the partition wall 429 may be configured in a form in which a path of sound waves is twirling on the xy plane. This maximizes the effect of extending the path of the sound wave, while minimizing the thickness of the sound absorbing device.

보다 구체적으로, 도 19 및 도 20을 참조하면, 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1)는 밑면의 사이즈에 비해 높이가 작은 정사각기둥 형태이고, 격벽(427-1)에 의해 음파의 경로가 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 20의 xy 평면을 기준으로, 격벽(427-1)은 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1)의 내부 공간을 동일 면적으로 구획하도록, 또는 내부 공간을 격자 형태로 구획하도록 형성될 수 있다. 이 때, 홀(425-1)로 입사된 음파가 xy 평면을 기준으로 홀(425-1)을 중심으로 홀(425-1)에서 멀어지는 방향으로 빙빙 도는 형태의 경로로 진행되도록, 격벽(427-1)에 복수의 개방부(429-1)가 형성될 수 있다.More specifically, referring to FIGS. 19 and 20, the first Helmholtz resonator 420-1 has a square shape with a small height compared to the size of the bottom surface, and the path of sound waves is extended by the partition wall 427-1. You can. For example, based on the xy plane of FIG. 20, the partition 427-1 may be formed to partition the internal space of the first Helmholtz resonator 420-1 with the same area, or to partition the internal space in a lattice form. You can. At this time, the partition wall 427, so that the sound wave incident to the hole 425-1 proceeds in a path of turning around the hole 425-1 around the hole 425-1 based on the xy plane. A plurality of openings 429-1 may be formed in -1).

도 19 및 도 20을 참조하면, 격벽(427-1)은 두께 방향(z축 방향)으로 연장되는 평판 형태이며, 도 20에 도시된 바와 같이, xy 평면을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 번갈아가며 복수 회 절곡되는 형태일 수 있다. 즉, 음파가 빙빙 도는 경로를 유도하도록 격벽(427-1)에 개방부(429-1)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 홀(425-1)로 입사된 음파는 두께 방향인 z축 방향으로 진행되지 않고 x축 및 y축 방향으로 번갈아가며 복수 회 절곡되는 경로로 진행될 수 있다. 19 and 20, the partition wall 427-1 is in the form of a flat plate extending in the thickness direction (z-axis direction), as shown in FIG. 20, in the x-axis and y-axis directions based on the xy plane It may be a form that is alternately bent multiple times. That is, the opening 429-1 may be disposed in the partition 427-1 so as to induce a path in which the sound waves rotate. Accordingly, the sound wave incident on the hole 425-1 may not progress in the z-axis direction, which is a thickness direction, but may alternately progress in a path that is bent multiple times in the x-axis and y-axis directions.

예를 들어, 도 20을 참조하면, 격벽(427-1)은 x축 및 y축 방향으로 연장되어 xy 평면을 기준으로 내부 공간을 격자 형태로 구획하는 형태인데, 이 때, 개방부(429-1)는 x축 및 y축 방향으로 연장되는 격벽(427-1)이 연속적으로 연결되지 않도록 중간 중간 비워져 있는 형태로 형성될 수 있다.For example, referring to FIG. 20, the partition wall 427-1 extends in the x-axis and y-axis directions to partition the internal space in a lattice form based on the xy plane, wherein the opening 429- 1) may be formed in the form of an intermediate middle empty so that the partition walls 427-1 extending in the x-axis and y-axis directions are not continuously connected.

도 19 및 도 20을 참조하면, xy 평면을 기준으로 음파의 경로가 반시계 방향 또는 시계 방향으로 빙빙 도는 형태일 수 있다. 이를 통해 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1)의 내부 공간을 진행하는 음파의 경로를 극대화시킬 수 있기 때문에, 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1)의 두께를 매우 얇게 설계할 수 있다. 더 나아가, 제 4 실시예의 경우, 격벽(427-1)이 내부 공간을 더욱 세밀하게 구획하는 형태가 될수록, 열점성 효과가 커지고 음파의 경로를 더 연장시킬 수 있으며, 결국 동일한 목적 주파수를 높은 흡음율로 흡음하고자 할 때 흡음 장치(100)의 두께를 더 얇게 구현할 수 있다.Referring to FIGS. 19 and 20, a path of a sound wave based on the xy plane may be rotated in a counterclockwise or clockwise direction. Through this, since the path of the sound wave traveling through the inner space of the first Helmholtz resonator 420-1 can be maximized, the thickness of the first Helmholtz resonator 420-1 can be designed to be very thin. Furthermore, in the case of the fourth embodiment, the more detailed the partition 427-1 partitions the interior space, the greater the thermal viscosity effect and the longer the path of sound waves, and the higher the sound absorption rate of the same target frequency. When it is desired to absorb the sound, the thickness of the sound absorbing device 100 may be implemented to be thinner.

도 19 및 도 20에서는 제 4 실시예에 따른 흡음 셀(C''')을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(420) 중 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1) 만을 도시하였으나, 제 2 내지 4 헬름홀츠 공명기(420-2 ~ 420-4)의 경우도 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1)와 동일한 구조의 격벽이 구비될 수 있다. 예를 들어, 쌍을 이루는 헬름홀츠 공명기 간에 x축에 대칭인 홀의 위치 및 격벽의 구조를 가질 수 있다. 즉, 제 2 헬름홀츠 공명기(420-2)의 격벽(427-2)은 제 1 헬름홀츠 공명기(420-1)의 격벽(427-1)과 x축에 대칭되는 구조이며, 또한, 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(420-1, 420-2)의 격벽(427-1, 427-2)은 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(420-3, 420-4)의 격벽과 y축에 대칭되는 구조일 수 있다.19 and 20, only the first Helmholtz resonator 420-1 among the four Helmholtz resonators 420 constituting the sound absorbing cell C '' 'according to the fourth embodiment is illustrated, but the second to fourth Helmholtz resonators are shown. In the case of (420-2 to 420-4), a partition wall having the same structure as the first Helmholtz resonator 420-1 may be provided. For example, a pair of Helmholtz resonators may have a hole position symmetric to the x-axis and a structure of a partition wall. That is, the partition wall 427-2 of the second Helmholtz resonator 420-2 has a structure symmetrical to the partition wall 427-1 of the first Helmholtz resonator 420-1 and the x-axis. The partition walls 427-1 and 427-2 of the Helmholtz resonators 420-1 and 420-2 may be symmetrical to the partition walls and the y-axis of the third and fourth Helmholtz resonators 420-3 and 420-4. .

본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하는 경우에 이중 주파수의 흡음을 목적으로 한다면, 도 18에서 서로 인접한 제 1, 2 헬름홀츠 공명기(420-1, 420-2)의 홀(425-1, 425-2)의 크기, 즉 r1, r2의 값을 조절하여 하나의 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계하고, 서로 인접한 제 3, 4 헬름홀츠 공명기(420-3, 420-4)의 홀(425-3, 425-4)의 크기, 즉 r3, r4를 조절하여 다른 하나의 목적 주파수를 가지는 음파를 완벽히 흡음할 수 있도록 설계할 수 있다. 이를 위해, 두 개의 목적 주파수에 대하여 계산한 흡음 장치(100)에서의 임피던스와 외부 공기의 임피던스 간의 차이가 최소가 되도록 최적화 알고리즘을 통하여 r1, r2, r3, r4 값을 조절할 수 있음은, 전술한 제 1 실시예에서와 동일하다.In the case of designing the sound absorbing device 100 according to the fourth embodiment of the present invention, for the purpose of sound absorption of a dual frequency, the holes of the first and second Helmholtz resonators 420-1 and 420-2 adjacent to each other in FIG. Designed to completely absorb sound waves having one target frequency by adjusting the size of (425-1, 425-2), i.e. r 1 , r 2 , and adjacent third and fourth Helmholtz resonators (420- 3, 420-4) by adjusting the size of the holes 425-3 and 425-4, that is, r 3 and r 4 , can be designed to completely absorb sound waves having a different target frequency. To this end, the values of r 1 , r 2, r 3 , and r 4 can be adjusted through an optimization algorithm so that the difference between the impedance of the sound absorbing device 100 calculated for two target frequencies and the impedance of external air is minimized. Is the same as in the first embodiment described above.

도 21은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치의 흡음 성능을 나타낸 그래프이다. 도 21은 앞서 설명한 방식을 이용하여 흡음 장치(100)를 설계한 후, 이에 대한 흡음 성능을 나타낸 것이다. 보다 상세히, 도 19에서, a=17.75 mm, b=17.75 mm, l=5 mm, D=149 mm, H=23.75 mm 로 고정하고, 목적 주파수를 200 Hz, 250 Hz 로 하여, 최적화 알고리즘을 통해 r1=2.21 mm, r2=2.24 mm, r3=3.68 mm, r4=3.77 mm 를 도출하여 제 4 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 설계하였고, 이에 대한 흡음 성능을 이론값, 및 수치해석 결과값으로 각각 나타내었다. 21 is a graph showing sound absorption performance of the sound absorbing device according to the fourth embodiment of the present invention. 21 shows the sound absorption performance for the sound absorbing device 100 after designing it using the above-described method. In more detail, in FIG. 19, a = 17.75 mm, b = 17.75 mm, l = 5 mm, D = 149 mm, H = 23.75 mm, the target frequency is set to 200 Hz, 250 Hz, through an optimization algorithm. The sound absorbing device 100 according to the fourth embodiment was designed by deriving r 1 = 2.21 mm, r 2 = 2.24 mm, r 3 = 3.68 mm, and r 4 = 3.77 mm, and the sound absorbing performance of the sound absorbing performance was calculated from the theoretical value, and The results are numerically analyzed.

도 21을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 복수의 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘함을 확인할 수 있는데, 200 Hz, 250 Hz 두 가지 주파수에서 흡음 계수(aMS)가 0.95 이상이므로, 95% 이상의 흡음률을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 흡음 장치(100)의 두께를 대폭 줄일 수 있게 되어, 80% 이상의 흡음률을 가지는 최저주파수인 196 Hz 기준으로, 입사 파장 대비 흡음 장치(100)의 두께는 1/73.7 배이다. 따라서, 제 1 실시예와 유사하게 이중 주파수에 대하여 높은 흡음률을 가지면서도, 제 1 실시예에 비해 매우 얇은 흡음 장치(100)를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 21, there the sound-absorbing device 100 in accordance with a fourth embodiment of the present invention confirmed that exert a high sound absorption effect at a plurality of frequencies, 200 Hz, 250 Hz sound absorption coefficient at two frequencies (a MS ) Is 0.95 or more, it can be confirmed that it can exhibit a sound absorption rate of 95% or more. In addition, the thickness of the sound absorbing device 100 can be significantly reduced, and based on 196 Hz, the lowest frequency having a sound absorption rate of 80% or more, the thickness of the sound absorbing device 100 compared to the incident wavelength is 1 / 73.7 times. Accordingly, it can be seen that, similar to the first embodiment, while having a high sound absorption rate for a dual frequency, a very thin sound absorbing device 100 can be implemented as compared to the first embodiment.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described through the above, the present invention is not limited to this, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims and detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the invention.

100 흡음 장치
120, 220, 320, 420 헬름홀츠 공명기
122 목부
124 챔버부
125, 225, 325, 425 홀
127, 227, 327, 427 격벽
129, 229, 329, 429 개방부
C, C', C'', C''' 흡음 셀
S 음파100 sound absorber
120, 220, 320, 420 Helmholtz resonators
122 Neck
124 chamber
125, 225, 325, 425 holes
127, 227, 327, 427 bulkhead
129, 229, 329, 429 opening
C, C ', C'',C''' sound absorption cell
S sound waves

Claims (18)

평면 상에 배열된 복수의 헬름홀츠 공명기를 포함하며,
상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은,
두께 방향으로 홀이 관통된 소정 두께의 목부; 및 상기 목부에 연결되어 상기 홀을 통해 음파가 연통되는 내부 공간이 마련된 챔버부;를 포함하고, 인접한 헬름홀츠 공명기와 서로 다른 공명 주파수를 가지며,
상기 복수의 헬름홀츠 공명기 중 적어도 하나의 상기 내부 공간에는 상기 음파의 진행 방향을 가이드하는 격벽이 구비되는, 흡음 장치.It includes a plurality of Helmholtz resonators arranged on a plane,
Each of the plurality of Helmholtz resonators,
A neck having a predetermined thickness through which holes are passed in the thickness direction; And a chamber part connected to the neck and provided with an internal space through which the sound wave communicates through the hole, and having a resonance frequency different from that of an adjacent Helmholtz resonator,
A sound absorbing device is provided in at least one of the plurality of Helmholtz resonators in the interior space, which is provided with a partition wall for guiding the traveling direction of the sound waves. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 상기 인접한 헬름흘츠 공명기와 상기 홀의 크기, 상기 목부의 두께, 및 상기 내부 공간의 부피 중 적어도 하나가 서로 다른, 흡음 장치.According to claim 1,
Each of the plurality of Helmholtz resonators, the adjacent Helmholtz resonator and the size of the hole, the thickness of the neck, and at least one of the volume of the internal space is different, sound absorbing device. 제 1 항에 있어서,
상기 격벽에는 상기 음파가 통과할 수 있는 개방부가 형성되고,
상기 격벽이 구비된 헬름홀츠 공명기에서, 상기 챔버부의 내면과 상기 격벽에 의해 상기 내부 공간을 진행하는 상기 음파의 경로가 규정되는, 흠음 장치.According to claim 1,
The partition wall is formed with an opening through which the sound wave can pass,
In the Helmholtz resonator provided with the partition wall, the path of the sound wave traveling through the inner space by the inner surface of the chamber portion and the partition wall is defined, fault device. 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 헬름홀츠 공명기는 동일한 크기의 정사각기둥 형태이며,
네 개의 헬름홀츠 공명기가 격자 형태로 배열되어 하나의 흠음 셀을 형성하며,
복수 개의 상기 흡음 셀이 상기 평면 상에 격자 형태로 배열되는, 흠음 장치.The method of claim 3,
The plurality of Helmholtz resonators are in the form of square pillars of the same size,
Four Helmholtz resonators are arranged in a grid to form one faulty cell,
A plurality of sound-absorbing cells are arranged in a lattice form on the plane, the fault device. 제 4 항에 있어서,
상기 네 개의 헬름홀츠 공명기는 각각 상기 홀의 크기가 서로 다르게 형성되는, 흡음 장치.The method of claim 4,
The four Helmholtz resonators, each of which is formed in a different size of the hole, the sound absorbing device. 제 5 항에 있어서,
상기 네 개의 헬름홀츠 공명기는 상기 음파의 경로의 길이가 동일한, 흡음 장치.The method of claim 5,
The four Helmholtz resonators are sound absorbing devices having the same length of the sound wave path. 제 5 항에 있어서,
상기 네 개의 헬름홀츠 공명기가 상기 내부 공간의 부피와 상기 목부의 두께가 서로 동일한, 흡음 장치.The method of claim 5,
The sound absorption device of the four Helmholtz resonators having the same volume of the inner space and the thickness of the neck. 제 1 항에 있어서,
상기 격벽에 의하여 상기 음파의 진행 방향이 적어도 한 번 변경되도록 가이드되는, 흡음 장치.According to claim 1,
A sound absorbing device guided by the partition wall so that a direction in which the sound waves travel is changed at least once. 제 5 항에 있어서,
상기 흡음 셀은 흡음 주파수가 두 개 이상인, 흡음 장치.The method of claim 5,
The sound absorbing cell is a sound absorbing device having two or more sound absorption frequencies. 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 헬름홀츠 공명기는 여덟 개의 헬름홀츠 공명기이고, 일부는 다른 일부와 상기 음파의 경로의 길이가 서로 다르며,
상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기가 서로 인접하여 정사각기둥 형태의 하나의 흡음 셀을 형성하고,
복수의 상기 흡음 셀이 상기 평면 상에 격자 형태로 배열되는, 흠음 장치.The method of claim 3,
The plurality of Helmholtz resonators are eight Helmholtz resonators, some of which have different lengths from each other and a path of the sound wave,
The eight Helmholtz resonators are adjacent to each other to form a sound absorbing cell in the form of a square,
A plurality of sound-absorbing cells are arranged in a lattice form on the plane, the fault device. 제 10 항에 있어서,
상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기는
동일한 높이의 다각기둥 형태이고, 상기 홀의 크기가 서로 다르게 형성되는, 흡음 장치.The method of claim 10,
The eight Helmholtz resonators
A sound absorbing device having a polygonal columnar shape having the same height and having different sizes of the holes. 제 10 항에 있어서,
상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기 중 두 개씩의 헬름홀츠 공명기가 인접하게 배열되어 동일한 크기의 네 개의 정사각기둥 형태를 형성하고, 상기 네 개의 정사각기둥 형태가 인접하게 배열되어 상기 흡음 셀을 형성하는, 흡음 장치.The method of claim 10,
Of the eight Helmholtz resonators, two Helmholtz resonators are arranged adjacent to form four square pillars of the same size, and the four square pillars are arranged adjacent to form the sound absorbing cell. 제 10 항에 있어서,
상기 여덟 개의 헬름홀츠 공명기는 적어도 세 개의 서로 다른 상기 음파의 경로의 길이를 가지는, 흡음 장치.The method of claim 10,
The eight Helmholtz resonators have a length of at least three different paths of the sound waves. 제 13 항에 있어서,
상기 흡음 셀은 흡음 주파수가 네 개 이상인, 흡음 장치.The method of claim 13,
The sound absorbing cell has a sound absorption frequency of four or more, sound absorbing device. 제 3 항에 있어서,
상기 격벽은 상기 두께 방향으로 연장되고, 상기 평면 상에서 상기 내부 공간을 동일 면적으로 구획하며,
상기 음파의 경로는 상기 개방부를 통하여 연결되는, 흡음 장치.The method of claim 3,
The partition wall extends in the thickness direction, and partitions the interior space on the plane with the same area,
The sound wave path is connected through the opening, the sound absorbing device. 제 1 항에 있어서,
상기 평면은 입사하는 음파의 방향에 수직하고,
상기 홀은 상기 음파를 향하도록 배열되는, 흠음 장치.According to claim 1,
The plane is perpendicular to the direction of the incident sound wave,
The hole is arranged so as to face the sound wave, fault device. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각의 두께는 상기 음파의 파장보다 작은, 흡음 장치.According to claim 1,
The thickness of each of the plurality of Helmholtz resonators is smaller than the wavelength of the sound wave, the sound absorbing device. 제 1 항에 있어서,
상기 음파는 서로 인접한 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 위상이 서로 달라 상쇄 간섭을 일으키는, 흡음 장치.According to claim 1,
The sound waves of the Helmholtz resonators adjacent to each other are different from each other, and the phases are different from each other, thereby causing offset interference.
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