KR970007208B1 - 공명현상을 이용한 흡음장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

공명현상을 이용한 흡음장치

제1도는 본 발명의 상태도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 본 발명 공명기의 단순화된 모델링도.

제4도는 본 발명의 일적용상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 박스 11 : 일측표면

2 : 공명기 21 : 입구

22 : 목 3 : 몸체

24 : 바닥 3 : 고무

본 발명은 소리의 공명현상을 이용하여 소음을 감소시키는 공명현상을 이용한 흡음장치에 관한 것이다.

소리는 횡파로서 진동수가 많으면 높은 소리가 되고 진동수가 낮으면 낮은 소리가 되는데, 인간의 귀로 들을 수 있는 가청주파수는 1∼20000Hz 정도로서 하나의 진동수만 갖는 경우(Pure Tone)에는 일반적으로는 듣기 좋은 소리가 될 수 있으나, 대개의 소리는 여러 가지 진동수를 가지는 음파의 합성에 의하여 이루어지므로 귀에 거슬리는 잡음화되게 한다.

그런데, 사람이 만들어 내는 모든 기관은 효율이 100%가 될 수 없으며, 이는 가장 이상적인 기관인 카르로 기관을 상정하여도 그 효율이 40%를 밑도는데, 이렇게 낭비되는 에너지는 대부분이 열과 진동읍(소리)등으로 대기중으로 방출되게 되며, 이는 디이젤유를 연료로 하는 디이젤 기관에서는 효율이 더 떨어져 그 소음발생이 심하며, 기관이 대형화될수록 보다 많은 소음발생원으로 작용하는데, 이는 현대문명에서 주요한공해중의 하나로서 이러한 소음을 줄이고자 여러가지 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구는 대별하여 기관에서의 소음발생을 없애거나 줄이는 것이 그 하나고, 발생된 소음을 감소시키는 것이 다른 하나이다.

그런데, 상술한 바와 같이 기관의 특성상 100% 효율을 가지는 기관의 제작은 영원히 불가능하므로 전자의 경우는 소음발생의 감소로 그 연구가 집약된다고 할 수 있는데, 이는 결국 기관의 효율향상과 밀접 불가분의 관계를 가지며, 어느 정도 효과를 보고 있으나, 소음감소에는 한계가 있으며, 보다 유망한 쪽은 후자인 발생된 소음의 감소라고 할 수 있으며, 소음이 주요한 공해중 하나로 자리잡은 이래로 연구에 많은 성과를 올리고 있다고 할 수 있겠다.

즉, 이러한 연구들은 소음발생원의 소정위치에 발생되는 소음의 주주파수대에서 공명이 되는 공명기를 제작하여 설치하므로서 발생되는 소음과 공명되는 음파간의 위상차에 의하여 파동의 간섭으로 상쇄되도록 하는 것으로{어느 음파와 그 음파와 동일한 주파수를 갖는 음파간에는 2)의 작수배에서는 보강간섭이 되고 반파장의 홀수배에서는 상쇄간섭이 됨}, 1∼2개의 주주파수를 감소시켜 주는 데에는 어느 정도 효과를 보고 있으나, 상술한 바와 같이 소음에는 다수의 주파수가 존재하므로 높은 효과를 가지지 못하며, 또한 공명주파수가 소음의 목표주파수와 보강간섭을 하는 경우에는 오히려 역작용에 의하여 소음이 증폭되는 문제점이 발생되는데, 본 발명자는 상기한 문제점을 해소하고자 본 발명을 안출한 것으로, 이는 일정두께의 밀폐된 상자 내에 일표면으로 병모양의 공명기의 입구가 연통되도록 설치한 것으로 이를 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 상태도이고, 제2도는 제1도의 A-A선 단면도이다.

본 발명의 장방향의 밀폐용기로 된 박스(1)와, 상기 박스(1)내에서 전체가 얇은 철판으로 되어 작은 직경의 목(22)과 상기 목(22)에서 곡면으로 확장되어 큰직경으로 되는 몸체(23)와 상기 몸체(23)의 밑면을 일체로서 밀봉시키는 바닥(24)으로 이루어진 공명기(2)가 상기 박스(1)의 일측 표면(11)에서 그 입구(21))가 외부와 연통되게 다수 설치되고, 상기 박스(1)의 타측 표면 내부와 상기 공명기(2)와의 사이에서 일정탄성하에 상기 박스(1)와 공명기(2)를 탄성적으로 연결시키는 고무(3)로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 공명기(2)를 내장하는 박스(1)가 공명기(2)의 입구(21)측이 연통되는 일측표면(11)이 대향하도록 일정거리 이격되어 나란히 병설되는 구조가 보다 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 제4도에 도시된 바와 같이 중장비의 엔진룸 외측의 격벽(예를들어 사이드 도어등) 등에 설치되어 사용될 수 있으며, 이 경우 디이젤 기관에서 발생되는 소음이 본 발명의 소음장치에 의해 소음(消音)이 되는 현상은 다음과 같다.

최초 발생된 소음이 본 발명의 장치쪽으로 전파되면 그 일부가 공명기(2)내로 인입되는데 공명기(2)는 전체로서 병모양을 이루는 박판의 금속이므로 흡수된 소음에 의하여 공명을 하게 되고, 이때 흡수된 대부분의 소음은 소음발생원에서 발생된 소음과의 위상이 전도되어 서로 상쇄 간섭을 일으키게 된다.

즉, 본 발명의 공명기(2)를 간단히 모델링하면 제3도에 도시한 바와 같으며, 이때 공명기 목부분의 질량은 「m」으로 공기의 탄성은 「k」로 감쇄상수는「c」로 표기하였다.

상기 모델링으로부터 한국표준과학연구원 발생 1993.7월판 방음판 흡음재 교체사용에 따른 특성변화 연구 논문을 이용하여 공진주파수를 계산하면

이때, f_n은 공진주파수·c는 음속·A는 목단면적·L은 목길이·V는 공명기의 부피·유효 목길이=L+1.6a(a는 목반경임)가 되며, 따라서, 공명기의 부피·목·길이·단면적 등에 의하여 소망하는 공진주파수를 얻을 수 있게 된다.

게다가, 본 발명은 바닥(24)과 박스(1)의 타측 표면내부와의 사이에 고무(3)가 삽입되어 소음중 많은 부분이 공명기(2)의 진동에너지로 소모되고 이는 다시 상기 고무(3)에 의하여 감쇄하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 구성에 있어서는 공명기(2)를 내장하는 박스(1)를 서로 대향시켜 나란히 배치하므로서 공명에 의한 소음효과를 보다 향상시킬 수 있게 된다. 본 발명은 상술한 바와 같이 발생된 소음이 일부를 1차로 공명기(2)에서 위상차를 가지는 소음으로 변경시켜서 서로 상쇄간섭되도록 하고, 너미지 일부는 2차로 공명기(2)의 진동에너지로 변경시켜서 고무(3)에 의한 댐핑작용으로 상쇄시키므로서 대부분의 소음을 감소시킬 수 있으며, 소음발생장치의 특성에 따라 다수의 주파수를 가지는 소음이 발생되는 경우에도 이들을 측정하여 주주파수 및 부주파수를 타켓트로하여 각각의주파수에 따라 상기한 식에 의하여 공명기(2)의 규격을 결정하여 박스(1)내에 다향한 규격(각 규격은 타켓트 주파수를 발생시키는 규격으로 제작됨)의 공명기(2)를 설치함으로서 잡음으로 된 소음도 효율좋게 상쇄시킬 수 있으며, 특히 중·저음의 경우에는 흡음효과가 보다 좋으므로 대형기관등에서의 효율향상을 기대할 수 있으며, 제작·설치 및 응용이 다향하여 모든 산업기계에 적용될 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 장방향의 밀폐용기로 된 박스(1)와, 상기 박스(1)내에서 전체가 얇은 철판으로 되어 작은 직경의 목(22)과 상기 목(22)에서 곡면으로 확장되어 큰직경으로 되는 몸체(23)와 상기 몸체(23)의 밑면을 밀봉시키는 바닥(24)으로 이루어진 공명기(2)가 상기 박스(1)의 일측 표면(11)에서 그 입구(21)가 외부와 연통되게 다수 설치되고, 상기 박스(1)의 타측 표면 내부와 상기 공명기(2)와의 사이에서 일정탄성하에 상기 박스(1)와 공명기(2)를 탄성적으로 연결시키는 고무(3)로 구성됨을 특징으로 한다.
2. 제1항에 있어서, 상기 공명기(2)를 내장하는 박스(1)가 공명기(2)의 입구(21)측이 연통되는 일측표면(11)이 대향하도록 일정거리 이격되어 나란히 병설되는 구조임을 특징으로 하는 공명현상을 이용한 흡음장치.