KR100962261B1 - 밀폐형 압전스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 밀폐되는 내부 공간을 형성하는 금속성의 케이스와; 상, 하면에 극성을 갖도록 상, 하면 실버페이스트가 각각 도포되며 상기 내부 공간상의 케이스에 하면 실버페이스트 측이 안착되어 도전성 접착되는 압전체와; 상기 상면 실버페이스트와 접속되는 + 접속부와, 상기 케이스와 접속되는 - 접속부를 구비하며, 상기 +, - 접속부에 교류신호를 인가하여 상기 케이스가 동 위상으로 진동 가능하게 하는 교류신호 공급부를; 포함하는 밀폐형 압전스피커를 제공한다.

이에 의하면, 압전체의 상, 하면이 케이스를 통해 동 위상으로 진동되어 진동음이 상쇄되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 상, 하부 케이스 전체의 진동이 공기를 진동시키는 무지향성의 압전스피커를 제공할 수 있으며, 상, 하부 케이스가 밀페되는 구조로서 방수용의 압전스피커로도 활용될 수 있다.

실버페이스트, 압전체, 밀폐형 압전스피커, 동위상

Description

밀폐형 압전스피커 {Airtight type piezo-electric speaker}

본 발명은 밀폐형 압전스피커에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전체의 상, 하면 진동을 동위상으로 작동시킴으로써 진동음의 상쇄가 없도록 한 밀폐형 압전스피커에 관한 것이다.

일반적으로 스피커란, 전기신호를 음파로 변환시켜주는 장치로서 그 중에서도 넓은 가청음대역에 걸쳐 양호한 특성을 갖는 다이나믹 스피커가 가장 널리 사용되고 있으며, 이러한 다이나믹 스피커는 자기회로 내에 보이스 코일을 설치하여 인가된 교류신호에 따라 마그네트와의 상호 흡인 반발력으로 상, 하 구동하여 이에 연결되는 진동판을 진동시키고, 상기 진동판의 진동과 공기와의 압력변화로 음성을 재생하도록 한 것이다. 그러나, 상기 다이나믹 스피커는 구조가 복잡하고 구성부품의 점유 공간이 넓어지게 되며, 이에 따라 생산비용이 증가 됨은 물론 소형화도 불가능한 문제가 있다.

이를 개선하고자 개발된 것이 압전스피커로서, 도 1에 그 일례를 도시한 바와 같이, 개선된 압전스피커(926)는 진동판(920)의 적어도 한쪽 면에 압전체(922)가 붙어 있고, 진동판(920)의 주위는 환상(環狀)의 케이스(924)로 지지되는 구조이 다. 도시한 예는, 진동판(920)의 위아래로 압전체(922)가 맞붙어 있는 바이모르페믹(bimorphemic) 형의 예이다. 상기 케이스(924)에는, 필요에 따라 커버(미도시)가 설치된다.

이러한 구성의 압전스피커(926)의 작용을 살펴보면, 압전체(922)에 교류신호가 인가(印加)되어 압전체(922)가 그 반경(半徑)방향으로 신축하게 되면, 진동판(920)이 굴곡됨으로써 공기의 진동이 생겨 소리가 발생하는 것이다.

한편, 진동판(920) 표면(表面) 및 이면(裏面)에서 발생하는 공기진동의 위상이 180도 차이가 나기 때문에, 진동판(920)의 표면 및 이면 중 어느 한쪽을 케이스(924) 및 커버로 막고 음향공간을 형성한다.

그러나, 이러한 종래의 압전스피커(926)는 진동판(920)의 표면 및 이면 중 어느 한쪽을 케이스(924) 및 커버로 막고 음향공간을 형성하는 구조이므로 소리가 상쇄된다는 문제점이 있으며, 또한 어느 한 방향으로만 소리가 전달되는 지향성이라는 점에서 이용상 한계가 있다.

더욱이 이러한 종래의 압전스피커(926)는 소리를 배출하기 위한 신호음 배출구를 형성시키는 개방형이라는 점에서 방수가 필요한 산업분야에서는 사용할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 압전체의 상, 하면을 동위상으로 진동하게 하여 진동음이 상쇄되는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.

또한, 무지향성 압전스피커를 제공하여 진동음이 전, 후, 좌, 우, 상, 하 각 방향으로 한결같이 퍼져나갈 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 별도의 신호음 배출공이 필요없는 밀폐형 압전스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 밀폐되는 내부 공간을 형성하는 금속성의 케이스와; 상, 하면에 극성을 갖도록 상, 하면 실버페이스트가 각각 도포되며 상기 내부 공간상의 케이스에 하면 실버페이스트 측이 안착되어 도전성 접착되는 압전체와; 상기 상면 실버페이스트와 접속되는 + 접속부와, 상기 케이스와 접속되는 - 접속부를 구비하며, 상기 +, - 접속부에 교류신호를 인가하여 상기 케이스가 동 위상으로 진동 가능하게 하는 교류신호 공급부를; 포함하는 밀폐형 압전스피커를 제공한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 압전체의 상, 하면이 케이스를 통해 동 위상으로 진동되어 진동음이 상쇄되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 상, 하부 케이스 전체의 진동이 공기를 진동시키는 무지향성의 압전스피커를 제공할 수 있으며, 상, 하부 케이스가 밀페되는 구조로서 방수용의 압전스피커로도 활용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압전스피커에 대해 상세하게 살펴본다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압전스피커의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 측면도이며, 도 4는 도 2의 상부 케이스가 하부 케이스에 결합되기 전의 평면도 및 도 5는 도 1의 밀폐형 압전스피커가 조립완성된 상태를 보인 측단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀폐형 압전스피커(100)는 + 접속부(111)와 - 접속부(112)에 교류신호를 선택적으로 공급하는 교류신호 공급부(110)와, 결합시 밀폐되는 내부 공간(S)을 형성하는 금속성의 케이스와, 상, 하면에 극 성을 갖도록 상, 하면 실버페이스트(141)(142)가 각각 도포되며 상기 내부 공간(S)상의 후술할 하부 케이스(130) 바닥면(131a)에 하면 실버페이스트(142) 측이 안착되어 도전성 접착되는 세라믹 소재의 PZT(piezo-electric transducer)인 압전체(140)와, 상기 상면 실버페이스트(141)의 상면에 소정크기의 금속편 형상으로 접착되는 댐퍼(150)를 포함하여 이루어진다.

상기 교류신호 공급부(110)는 +, - 접속부(111)(112)를 통해 교류신호를 상기 압전체(140)로 공급하는 것인바, +, - 접속부(111)(112)의 단부가 외부에서 하부 케이스(130)의 일측을 관통하여 내부공간(S) 상에 배치되되, + 접속부(111)는 상기 상면 실버페이스트(141) 상에 접속(P)되고, - 접속부(112)는 상기 하부 케이스(130)에 접착된 압전체(140) 외측의 바닥면(131a) 상에 접속(P)되어 이루어진다. 이때 접속(P) 이외 부분은 각각 절연피복(115)으로 절연된다.

상기 케이스는 배경기술에서 언급된 진동판(도 1의 '920')의 구실을 하는 것으로, 상, 하부 케이스(120)(130)가 결합되는 구조이다. 그 결합구조는 결합시 밀폐되는 내부 공간(S)을 형성하는 구조이면, 다양하게 변형가능하다. 본 일 실시예에서의 결합구조를 살펴보면, 상기 상부 케이스(120)가 상기 천장면(121a)을 제공하는 판상체(121)와, 상기 판상체(121)의 둘레로부터 그 두께 방향으로 돌출된 돌출부(123)로 이루어지고, 상기 하부 케이스(130)는 상기 바닥면(131a)을 제공하는 판상체(131)와, 상기 판상체(131)의 둘레로부터 그 두께 방향으로 돌출된 돌출부(133)와, 상기 돌출부(133)의 단부에서 'ㄴ'자 형상으로 내경이 커지듯 단차지게 돌출된 절곡부(135)로 이루어져, 상기 하부 케이스(130)의 절곡부(135) 내측에 상 기 상부 케이스(120)의 돌출부(123) 외측이 강제 압입식으로 삽입결합되는 구조이다. 아울러 상기 하부 케이스(130)의 판상체(131) 상에 도전성 접착되는 압전체(140) 외곽의 판상체(131) 두께를 얇게 형성하도록 압전체(131) 외곽에 요홈(131b)을 형성시킴으로써 상, 하 케이스(120)(130)의 진동을 좀 더 원활하게 유도할 수 있다.

이 외에도 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀폐형 압전스피커(200)의 다른 실시예에 의한 상, 하부 케이스(220)(130) 결합구조는 상부 케이스(220) 상에 전술한 일 실시예의 돌출부(123)를 형성시키지 않고, 단순 판상체 만으로도 압입식으로 삽입결합할 수 있음은 물론이다. 여기서 일실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하였다.

아울러, 상기 상, 하부 케이스(120)(130)는 상기 압전체(140)의 재질과 결합상수가 최대효율을 갖도록 금속 또는 고분자 화합물로 형성됨이 바람직하다.

상기 댐퍼(150)는 상, 하부 케이스(120)(130)와 압전체(140)의 결합상수에 영향을 주지 않는 범위에서 다양한 실험을 통한 최적 크기의 금속편을 접착하여 고음역대에서 댐핑이 걸리도록 함으로써 저음역대를 개선하도록 구비된다.

이외에도 상기 상, 하부 케이스(120)(130)의 외면을 에어로젤(Aerogel)로 코팅하여 주파수 투과특성에 의한 댐핑 효과에 의해 중음역대를 보상할 수도 있다. 상기 에어로겔의 종류로는 실리카(silica), 카본(carbon), resorcino-formaldehyde 등이 있으며, 이 중 선택된 어느 하나로 사용가능하다.

이하, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 밀폐형 압전스피커(100)(200)는 다음과 같이 작동한다.

교류신호가 교류신호 공급부(110)의 +, - 접속부(111)(112)를 통해 압전체(140)에 공급이 되면 압전체(140)는 물리적 수축, 팽창을 통한 진동을 하게 되며, 상기 압전체(140)의 진동은 하면 실버페이스트(142)가 하부 케이스(130)의 판상체(131) 바닥면(131a)과 면접촉 되어 있어, 하부 케이스(130)를 진동시키게 되며, 하부 케이스(130)는 상부 케이스(120)(220)와 압입 결합되어 있어, 상부 케이스(120)(220)를 연이어 진동시키게 된다.

본 발명의 압전스피커(100)(200)는 압전체(140)의 진동을 하부 케이스(130) 및 상부 케이스(120)(220)에 차례로 전달함에 있어, 금속성인 상, 하부 케이스(120)(220)(130)들은 전달속도가 공기보다 약 15배 정도 빠르므로 상, 하부 케이스(120)(220)(130) 전체가 동시에 진동하게 되어, 압전체(140)의 상, 하면이 동 위상으로 진동음을 발생시키게 된다. 이와 같이, 본 발명은 압전체(140)의 상, 하면을 동 위상으로 진동하게 하여 진동음이 상쇄되는 것을 방지하는 것이라는 점에서 그 압전효율이 크게 증대된 것이다.

아울러, 상기 상, 하부 케이스(120)(220)(130)의 진동은 다음 매질인 공기를 진동시켜 전, 후, 좌, 우, 상, 하 각 방향, 즉 무지향성으로 진동음을 전달시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 압전스피커(100)(200)는 상, 하부 케이스(120)(220)(130)가 밀페되는 구조로 결합 형성되어 수중 스피커 등 방수가 필요한 다양한 산업분야에 적용 사용될 수 있다.

한편, 본 발명은 압전스피커가 갖는 저음역대(20㎐ 내지 200㎐)에서의 음압이 낮은 점을 보완하도록 상면 실버페이스트(141)의 상면에 금속편 형상의 댐퍼(150)를 장착하여 개선한 것이다. 이는, 첨부된 도 7에 도시된 바와 같이, 테스트 전압이 5000mV이고, 측정거리 320mm의 조건에서, 댐퍼(150)를 장착하기 전(B)에는 200㎐ 부근에서 약 70dB 이하의 음량을 나타냈으나, 댐퍼(150)가 장착된 후(A)에는 약 80dB을 상회하는 정도의 음량 세기를 갖는 것을 확인할 수 있으므로 장착된 댐퍼(150)에 의해 저음역대가 증강됨을 본 도표를 통해 증명된다.

도 1은 종래 압전스피커의 일례를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압전스피커의 분해사시도이다.

도 3는 도 1의 측면도이다.

도 4는 도 1의 상부 케이스가 하부 케이스에 결합되기 전의 평면도이다.

도 5은 도 1의 밀폐형 압전스피커가 조립완성된 상태를 보인 측단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀폐형 압전스피커의 조립완성된 상태를 보인 측단면도이다.

도 7은 본 발명에서 댐퍼가 장착되기 전, 후의 저음역대 데시벨 크기를 보인 도표이다.

Claims (7)

1. 밀폐되는 내부 공간을 형성하는 금속성의 케이스와;

   상, 하면에 극성을 갖도록 상, 하면 실버페이스트가 각각 도포되며 상기 내부 공간상의 케이스에 하면 실버페이스트 측이 안착되어 도전성 접착되는 압전체와;

   상기 상면 실버페이스트와 접속되는 + 접속부와, 상기 케이스와 접속되는 - 접속부를 구비하며, 상기 +, - 접속부에 교류신호를 인가하여 상기 케이스가 동 위상으로 진동 가능하게 하는 교류신호 공급부; 및

   상기 상면 실버페이스트의 상면에 소정크기의 금속편 형상으로 접착되어 저음역대를 개선하도록 구비되는 댐퍼;를 포함하되,

   상기 케이스는, 상기 내부 공간의 천장면을 제공하는 판상체와, 상기 판상체의 둘레로부터 그 두께 방향으로 돌출된 돌출부로 이루어지는 상부 케이스, 및 상기 내부 공간의 바닥면을 제공하며 상기 압전체가 안착되는 판상체와, 상기 판상체의 둘레로부터 그 두께 방향으로 돌출된 돌출부와, 상기 돌출부의 단부에서 'ㄴ'자 형상으로 내경이 커지듯 단차지게 돌출된 절곡부로 이루어지는 하부 케이스를 포함하며, 상기 하부 케이스의 절곡부 내측에 상기 상부 케이스의 돌출부 외측이 강제 압입식으로 삽입결합되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압전스피커.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 하부 케이스는,

   도전성 접착되는 압전체 이외의 판상체 두께를 얇게 형성하도록 압전체 외측에 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압전스피커.
4. 제 1항에 있어서, 상기 압전체는,

   세라믹 소재의 PZT인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압전스피커.
5. 제 4항에 있어서, 상기 케이스는,

   상기 압전체와 결합상수가 최대효율을 갖도록 하는 금속 또는 고분자 화합물로 만들어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 압전스피커.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 케이스의 외면은 에어로젤(Aerogel) 소재로 코팅된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압전스피커.

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