KR101032144B1

KR101032144B1 - 스피커

Info

Publication number: KR101032144B1
Application number: KR1020090006319A
Authority: KR
Inventors: 이현용
Original assignee: 범진시엔엘 주식회사
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2011-05-03
Also published as: KR20100086872A

Abstract

스피커가 개시된다. 개시된 스피커는, 공기가 배출될 수 있도록 덕트가 구비된 인클로저와, 상기 인클로저에 고정 설치된 스피커 유닛을 구비하여 된 스피커에 있어서, 상기 스피커 유닛과 상기 덕트 사이의 상기 인클로저 내부에는 공기의 배출 경로가 길게 유지되면서 공기가 상기 덕트로 배출될 수 있도록 공기통로가 구비된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스피커의 인클로저 내부에 공기통로를 미로 형태로 구비하여 상기 공기통로를 통하여 공기를 유동시켜 파장이 짧은 중고음은 반사와 간섭을 통해 소멸되게 하고, 긴 파장만을 갖는 저음만 통과되도록 함으로써, 보다 풍부하고 웅장하며 명료도가 뛰어난 저음을 재생시킬 수 있는 스피커를 구현할 수 있는 이점이 있다.

스피커, 인클로저, 스피커 유닛

Description

스피커{SPEAKER}

본 발명은 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인클로저의 구조를 변경하여 보다 낮은 저음을 풍성하고 힘있게 재생하기 위해 개선된 스피커에 관한 것이다.

스피커(speaker)는 전기신호를 음향신호로 전환하는 장치로, 케이스(case) 내부에 구비된 솔레노이드 코일(solenoid coil)에 전기적 신호가 전달되면 솔레노이드 코일과 솔레노이드 코일이 권취된 영구자석에 전자기장이 형성된다.

이때, 상기 영구자석에 일면이 대면하는 진동판이 진동하여 주변 공기를 진동시킴으로서 전기신호를 음향신호로 변환하여 음향을 발생시킨다.

이러한 스피커는 외형상 밀폐형 스피커와 반사형 스피커로 분류된다.

이 중 밀폐형 스피커(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스피커 유닛(12)에 구비된 홀(미도시)을 제외하면 인클로저(enclosure)(11)의 전체가 외부환경에 대해 밀폐되어 있으며, 인클로저(11) 내부는 흡음재(미도시)가 구비되어 있고 내부에서 발생하는 음이 외부로 출력되지 않는다.

반면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 저음 반사형 또는 위상 반전형이 라 통칭되는 반사형 스피커(20)는, 상기 밀폐형 스피커(10)와는 달리 인클로저(21)의 전면 또는 후면에 덕트(23)가 구비되어 있다.

이러한 반사형 스피커(20)는 스피커 유닛(22)의 진동판의 운동으로 인해 생기는 공기압을 상기 덕트(duct)(23)를 통하여 외부로 유출하고 그 반작용으로 음향을 발생한다.

이때, 상기 덕트(23)를 통하여 후방의 음향이 배출될 때, 음파의 시간적 위상차가 발생되어 배출됨으로써 스피커 유닛(22)의 전방으로 배출된 음향과 위상이 일치된다.

이와 같이 밀폐형 스피커(10) 및 반사형 스피커(20)는 공히 스피커 유닛(12,22)의 진동판이 항상 전방과 후방에 위상은 대칭이며 크기가 동일한 음을 발생시키게 되는데, 후방에 발생되는 음이 전방에 발생된 음에 간섭하게 되면 주파수 특성이 달라지게 된다. 이를 효과적으로 차단 또는 대응하는 것이 인클로저(11,21)이다.

그런데, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 인클로저(21) 내에서 공기의 흐름을 보면 상기 덕트(23)의 구조상 라인 길이(Line Length)(L/L)가 짧다.

이에 따라 종래의 스피커(20)는 스피커 유닛(22)에서부터 공기가 배출되는 덕트(23)까지의 거리가 한정될 수밖에 없는 인클로저(21)의 구조 때문에 저음 재생에 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 라인 길이(L/L)가 길게 되도록 인클로저의 내부에 공기통로를 구비하게 하여 뛰어난 저음 재생이 가능한 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스피커는, 공기가 배출될 수 있도록 덕트가 구비된 인클로저와, 상기 인클로저에 고정 설치된 스피커 유닛을 구비하여 된 스피커에 있어서, 상기 스피커 유닛과 상기 덕트 사이의 상기 인클로저 내부에는 공기의 배출 경로가 길게 유지되면서 공기가 상기 덕트로 배출될 수 있도록 공기통로가 구비되고,
그리고, 상기 공기통로는, 격벽에 의해 이루어진 것으로, 공기가 유입되도록 구비된 유입구와; 상기 유입구로 들어온 공기가 배출 경로를 길게 되도록 공기가 유동되는 통로를 형성하는 유동통로와; 상기 유동통로를 통과한 공기가 상기 덕트로 배출될 수 있도록 구비된 배출구;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 실시예에 따르면, 스피커의 인클로저 내부에 공기통로를 미로 형태로 구비하여 상기 공기통로를 통하여 공기를 유동시켜 파장이 짧은 중고음은 반사와 간섭을 통해 소멸되게 하고, 긴 파장만을 갖는 저음만 통과되도록 한다.

따라서 보다 풍부하고 웅장하며 명료도가 뛰어난 저음을 재생시킬 수 있는 스피커를 구현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3a에는 본 발명에 따른 스피커의 구성을 나타낸 부분 단면 구성도가 도시 되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 횡단면도가 도시되어 있다.

설명에 앞서, 일반적인 스피커의 구성은 전술한 도 2a 및 도 2b를 참조하기로 하고, 여기에서는 본 발명에 따른 스피커의 특징적인 구성만을 상술하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 스피커(30)는, 공기가 배출될 수 있도록 일측에 덕트(47)가 구비된 인클로저(31)와, 이 인클로저(31)의 다른 일측에 고정 설치된 스피커 유닛(32)을 구비하여 된다.

그리고 본 발명에 따른 스피커(30)에는, 상기 스피커 유닛(32)과 덕트(47) 사이의 인클로저(31) 내부에는 공기의 배출 경로가 길게 유지되면서 공기가 덕트(47)로 배출될 수 있도록 공기통로(40)가 구비된다.

이러한 공기통로(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일정 각도로 기울려져 형성된다. 이때, 상기 각도(또는 기울기)(α)는 30도∼60도로 이루어진다.

상기 공기통로(40)의 길이(TTL: Total Line Length)는 스피커 유닛(32)의 최저 공진 주파수 파장의 길이(λ)의 약 1/4λ로 이루어진다.

그리고 상기 공기통로(40)는, 상기 스피커 유닛(32)과 근접되는 곳에 여러 개의 격벽(43)에 의해 이루어진 것으로, 공기가 유입되도록 구비된 유입구(41)와, 이 유입구(41)로 들어온 공기가 배출 경로를 길게 되도록 공기가 유동되는 통로를 형성하는 유동통로(53)와, 이 유동통로(53)를 통과한 공기가 덕트(47)로 배출될 수 있도록 구비된 배출구(46)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 공기통로(40)의 유입구(41)와 배출구(46)는 인클로저(31) 내벽에 지지되어 구비되도록 지지부(48)가 구비된다. 상기 지지부(48)는 상기 인클로저(31) 내벽에 끼워져 결합될 수도 있고, 접합되어 부착될 수도 있다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기통로(40)의 유입구(41)의 면적은 스피커 유닛(32)의 진동판 면적의 1.25∼2.50배로 이루어지고, 상기 배출구(46)의 면적은 스피커 유닛(32)의 진동판 면적과 동일하게 이루어진다.

상기 공기통로(40) 유입구(41)와 배출구(46)의 면적과 스피커 유닛(32)의 진동판과의 면적 비교는 시험에 의해 나온 데이터이다.

그리고 상기 공기통로(40)의 유동통로(53)는 유입구(41)를 지난 공기가 유입되어 일정 길이 유동되도록 구비된 적어도 하나 이상 구비되는데, 이 유동통로(53)에는 유동통로(53)를 유동한 공기가 유동통로(53)를 빠져 나올 수 있도록 유동통로(53)의 일단부가 개방된 배출개구(44)가 구비된다.

따라서 상기 유동통로(53)는 도 3a에 도시된 일 실시예와 같이, 여러 개의 통로로 이루어지고, 마찬가지로 상기 배출개구(44)도 유동통로(53)에 맞추어 여러 개의 개구로 이루어져 있다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기통로(40)의 배출개구(44)의 폭(B)의 치수는 유동통로(53)의 폭(A)의 치수에 비해 크게 구비된다.

또한 상기 인클로저(31)는 플라스틱 사출 성형되어 이루어진다. 따라서 상기 공기통로(40)도 사출 성형되어 이루어질 수 있고, 공기통로(40)의 형태에 따라 별도로 제작되어 인클로저(31) 내부에 설치할 수도 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 스피커의 작용을 설명하면 다 음과 같다.

설명에 앞서, 일반적인 스피커의 작용은 전술한 도 2a 및 도 2b를 참조하기로 하고, 여기에서는 본 발명에 따른 스피커의 특징적인 작용만을 상술하기로 한다.

본 발명에 따른 스피커는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 인클로저(31)가 플라스틱 사출 성형에 의해 이루어진 것이다.

특히, 본 발명은 소형의 스피커 시스템에서 낮은 저음을 재생하는데는 한계가 있는데, 이러한 저음 재생의 한계를 극복하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 작은 용적을 갖고, 사출 성형으로 이루어진 인클로저(31)에서 보다 낮은 저음을 풍성하고 힘있게 재생하기 위한 것이다.

예컨대, 파이프 오르간은 공기의 흐름을 통해 공명(통 울림 현상)을 만들어 내는데, 파이프의 길이가 길면 길수록 더 많은 공기의 흐름을 유도하고, 울림통의 질량도 커지게 된다. 이로 인해 더욱 더 낮은 저음을 만들어 낼 수 있다.

따라서 본 발명은, 스피커의 인클로저(31) 내부에 스피커 유닛(32)의 진동판의 상하 진동으로 발생하는 공기의 흐름을 긴 통로를 통해 외부로 빠져 나올 수 있도록 해주면, 음파의 진동에 의한 공기의 흐름이 긴 통로를 통과하는 동안 파장이 짧은 중, 고음은 반사와 간섭을 통해 소멸되고, 긴 파장을 갖는 저음만을 통과시켜 더 풍부하고 웅장하며, 명료도가 뛰어난 저음을 재생시켜 준다.

또한 본 발명은, 상기 인클로저(31)에 장착된 스피커 유닛(32)은 상하 진동을 하면서 인클로저(31)의 안쪽과 바깥쪽의 방향으로 공기를 밀어낸다. 여기에서 후면에서 방사되는 공기를 전술한 파이프 오르간의 원리를 이용하여 인클로저(31) 내부에 미로처럼 긴 통로를 만들고 통과시켜 외부로 뽑아낸다.

본 발명에서는 상기 스피커 유닛(32)과 상기 덕트(47) 사이의 상기 인클로저(31) 내부에는 공기의 배출 경로가 길게 유지되면서 공기가 상기 덕트(47)로 배출될 수 있도록 공기통로(40)의 길이(TTL: Total Line Length), 공기가 유입되는 공기통로(40)의 유입구(41)(Beginning Area), 공기가 배출되는 공기통로(40)의 배출구(46)(Port Area) 및 공기통로(40)의 기울기(Taper)가 완벽한 조화가 이루어질 수 있도록 하여 뛰어난 저음을 재생할 수 있도록 하였다.

우선, 본 발명은 한계 주파수에 따른 공기통로(40)의 길이(TLL)를 구현하였다.

이를 구체적으로 설명하면, 스피커 유닛(32)은 기본적으로 재생할 수 있는 최저 공진 주파수를 가지고 있으며, 이 주파수는 여러 스피커 파라미터(parameter) 장비를 통해 측정이 가능하다.

상기한 최저 공진 주파수가 낮을수록 저음 재생에 유리하지만, 최저 공진 주파수는 스피커 유닛(32)의 크기에 절대적인 영향을 받는다. 이 스피커 유닛(32)의 크기가 클수록 최저 공진 주파수를 낮게 만들 수 있으며, 구경이 작을수록 최저 공진 주파수는 높아진다.

그리고 파장이란 주파수의 길이를 의미하며, 저음의 주파수일수록 파장은 길어지고, 고음의 주파수일수록 파장은 짧아진다.

한편, 인간의 가청 주파수는 20∼20000Hz이며, 20Hz의 파장은 17m이고, 20000Hz의 경우 파장은 1.7cm이다

상기한 파장의 길이(λ)는 아래의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[식 1]

λ = a / F

여기서, a는 공기 중에서의 음속(340m/s), F는 스피커 유닛(32)의 최저 공진 주파수이다.

기본적으로 필요한 공기통로(40)의 길이는 스피커 유닛(32)이 가지고 있는 최저 공진 주파수 파장의 길이에 대해 약 1/4(25%) 정도이다. 따라서 본 발명에 따른 공기통로(40)의 길이를 스피커 유닛(32)의 최저 공진 주파수의 1/4λ에 해당하는 파장의 길이를 기준으로 설계하였다.

따라서 공기통로(40)의 길이는 공기를 90도 면회전시키는데 적당하다.

또한 도 3a에서 미로형의 라인 길이(TLL)를 아래의 식 2를 이용하여 구할 수 있다.

[식 2]

공기통로(40)의 길이(TLL: Total Line Length) = 1/4λ

한편, 상기 공기통로(40)의 최소 길이 및 최대 길이는 (한)정할 수 없다. 그 이유는 예컨대, 상기 공기통로(40)의 길이를 계산하기 위한 스피커 유닛(32)의 최저 공진 주파수가 150Hz로 측정되었다면, 150Hz에 대한 파장의 길이는 상기 식을 이용하여 구하면 2.26m이다.

이렇게 구한 2.26m를 미로형의 공기통로(40)에 적용하기 위해서는 1/4를 곱 하면(여기서, 1/4를 곱하는 것은 음파는 사인파(sine wave)로서 90도에 해당하는 파장의 길이이고, 1파장은 360도이다) 0.56m가 나온다. 즉, 최저 공진 주파수에 따라서 공기통로(40)의 길이가 결정되기 때문에 상기 공기통로(40)의 길이에 대해 한정을 할 수는 없다.

이어서, 공기의 흐름이 시작되는 유입구(41)(BA; Beginning Area)에 대하여 설명한다.

상기 공기통로(40)의 시작 부분인 유입구(41)는 스피커 유닛(32)의 진동판 면적의 1.25~2.5배로 설계되었다. 만약 상기한 범위를 벗어나면 저음역이 약하고 파워가 떨어진다.

마찬가지로, 도 5에 도시된 바와 같이, 공기가 배출되는 배출구(46)(Port Area)에 대하여 설명한다.

상기 공기통로(40)의 마지막 출구인 배출구(46)의 면적은 스피커 유닛(32)의 진동판과 동일한 면적을 갖도록 하여 동위상의 저음이 자연스럽게 나오도록 하였다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 공기통로(40)의 기울기(taper 또는 slant)(α)에 대하여 설명한다.

설명에 앞서, 저음의 파장이 내부 통로를 통과할 때 와류에 의한 노이즈(noise)가 발생한다. 이러한 노이즈를 감쇄시키기 위해 공기통로(40)의 설계시 깔때기 형태의 기울기(α)를 줌과 동시에 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가하는 원리를 이용하여 공기통로(40)를 지나는 공기의 흐름 을 최대한 빠르고 원활하게 하도록 한다.

이에 따라 상기 공기통로(40) 내부 공간에서의 공기의 흐름을 원활하게 해주기 위해 기울기(α)는 30도에서 60도가 적당하다. 이러한 기울기(α) 값도 시험에 의해 얻은 데이터이다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공기통로(40)의 배출개구(44)의 폭(B)의 치수는 유동통로(53)의 폭(A)의 치수에 비해 크게 하였다. 그 이유는 공기의 속도와 압력차에 의해 공기의 흐름을 빠르고 원활하게 하기 위함이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 스피커의 일 예를 개략적으로 나타내 보인 단면도.

도 2a는 일반적인 스피커의 다른 예를 개략적으로 나타내 보인 외관도.

도 2b는 도 2a의 횡단면도.

도 3a는 본 발명에 따른 스피커의 구성을 나타낸 부분 단면 구성도.

도 3b는 도 3a의 횡단면도.

도 4 및 도 5는 도 3a의 요부 상세도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30. 스피커

31. 인클로저

32. 스피커 유닛

40. 공기통로

41. 유입구

44. 배출개구

46. 배출구

47. 덕트

48. 지지부

53. 유동통로

Claims

공기가 배출될 수 있도록 덕트가 구비된 인클로저와, 상기 인클로저에 고정 설치된 스피커 유닛을 구비하여 된 스피커에 있어서,

상기 스피커 유닛과 상기 덕트 사이의 상기 인클로저 내부에는 공기의 배출 경로가 길게 유지되면서 공기가 상기 덕트로 배출될 수 있도록 공기통로가 구비되고,

그리고, 상기 공기통로는, 격벽에 의해 이루어진 것으로,

공기가 유입되도록 구비된 유입구와;

상기 유입구로 들어온 공기가 배출 경로를 길게 되도록 공기가 유동되는 통로를 형성하는 유동통로와;

상기 유동통로를 통과한 공기가 상기 덕트로 배출될 수 있도록 구비된 배출구;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 스피커.
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제1항에 있어서,

상기 유입구와 상기 배출구는 상기 인클로저 내벽에 지지되어 구비된 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항에 있어서,

상기 유입구의 면적은 상기 스피커 유닛의 진동판 면적의 1.25∼2.50배로 이루어진 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항에 있어서,

상기 배출구의 면적은 상기 스피커 유닛의 진동판 면적과 동일하게 이루어진 것을 특징으로 하는 스피커.
제1항에 있어서,

상기 유동통로는, 상기 유입구를 지난 공기가 유입되어 일정 길이 유동되도록 구비된 적어도 하나 이상 구비되고,

상기 유동통로에는 상기 유동통로를 유동한 공기가 상기 유동통로를 빠져 나올 수 있도록 상기 유동통로의 일단부가 개방된 배출개구가 구비된 것을 특징으로 하는 스피커.
제9항에 있어서,

상기 배출개구의 폭(B)의 치수는, 상기 유동통로의 폭(A)의 치수에 비해 크게 구비된 것을 특징으로 하는 스피커.
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