KR101733895B1 - 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 액티브 스피커의 유닛(active speaker unit); 및 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력을 이용하여 트랙 타입(track type)의 진동판부를 진동시켜서 저주파수대에서 공진을 발생시키는 패시브 라디에이터 스피커에 있어서, 상기 진동판부는, 진동의 질량(mass)을 구성하는 웨이트(weight); 상기 웨이트 전체를 피복하여 감싸는 외피부; 및 상기 상기 외피부에서 연장되어 상기 패시브 라디에이터 스피커의 외부 프레임과 탄성 연결시켜서 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력에 따라 상기 웨이트가 진동될 수 있도록 형성된 탄성 연결부;를 포함하고, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker)를 제공한다.

Description

트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커{TRACK TYPE PASSIVE RADIATOR SPEAKER}

본 발명은 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 편진동을 구조적으로 개선하여 저음 성능 향상 등 음질을 개선하는 것이 가능한 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커에 관한 것이다.

패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker)란, 완전 밀폐형 스피커 시스템에서 액티브 스피커 유닛(active speaker unit)의 진동을 통해 엔클로저(enclosure)의 공기 압력을 이용하여 자기 회로가 없는 Fc가 낮은 진동판을 장착하여 저주파수 대역에서 공진을 발생하여 저음을 증가시키는 드론 콘(drone cone)을 일컫는다.

Bose의 SpoundLink Mini가 소형 BT speaker system에 Passive radiator를 장착하여 enclosure 내부 부피(volume)가 작은 소형 스피커에서 획기적으로 저음을 증가시킴으로써 시장의 트렌드(trend)를 주도하였으며, 수많은 추종 그룹(follower)들이 이를 따라 패시브 라디에이터(passive radiator)를 장착한 스피커 제품을 봇물처럼 쏟아내고 있다.

패시브 라디에이터의 저음 증가는 패시브 라디에이터의 무게를 증가시키고 Fc를 낮추며, 이를 충분히 밀어줄 수 있는 유닛의 힘이 성능의 관건이라 하겠으나, 소형 스피커에서는 구조적인 제약(depth 작음, 트랙 타입이라는 점(track type))으로 일반 드론 콘에서와 같이 댐퍼를 적용하지 않는바, 진폭이 커짐에 따라 편진동이 심하게 발생하며, 이로 인해 저음의 왜곡(THD)가 증가하여 음질을 저하시키는 단점을 가지고 있었다.

한편, 패시브 라디에이터 스피커와 관련된 특허문허으로서, 특허문헌1의 대한민국 공개특허 제1994-0017944호(발명의 명칭 : 저음재생 전용 스피커)에서, "본 발명은 저음재생 전용 스피커에 관한것으로서, 종래에 사용되던 닥트 대신 패시브 라이에터(Passive Radiator)를 사용하여 스피커 몸체의 크기 및 구동스피커의 용량변화 없이도 낮은 주파수 범위까지 음압레벨이 큰 저음을 재생시킬 수 있도록 한 것이다.; 이를 위해 본 발명은 케비넷(1)과 전면판(2) 그리고 후면판(3)으로 이루어진 스피커 몸체내로 배플판(4)을 설치하여 제1공기실(5)과 제2공기실(5a)을 양분형성하고 상기 배플판(4)에는 구동스피커(6)를 설치한것에 있어서, 제1공기실(5)과 제2공기실(5a)의 체적을 서로 달리하고 스피커 몸체에는 패시브라디에터를 설치하여 구동스피커(6)에 의해 제1,2 공기실(5)(5a)로 방사되는 음압에 따라 패시브라디에터가 진동하면서 상기 제1,2공기실(5)(5a)내의 음을 외부로 방출하도록 한 것이다."라는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌2의 대한민국 등록특허 제0025530호(발명의 명칭 : 수동 방사기 스피커(Passive radiator speaker))에서, "구동용 스피커(1)와 수동방사기(2)를 가진 수동 방사기 스피커에 있어서, 상기 구동용 스피커(1)의 뒷단에 배출용 음향관(4)을 돌설 형성한 부실(3)을 결합하여서 된 수동 방사기 스피커"가 개시되어 있다.

하지만, 이와 같은 종래 특허문헌에서는 라운드 타입의 패시브 라디에이터 스피커라서, 최근 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커에서 문제가 되고 있는 트랙 타입에서 편진동에 대한 문제 의식조차도 확인할 수 없었다.

특허문헌1. 대한민국 공개특허 제1994-0017944호 (1994.07.27. 공개), 발명의 명칭 : 저음재생 전용 스피커 특허문헌2. 대한민국 등록특허 제0025530호 (1984.02.13. 공고), 발명의 명칭 : 수동 방사기 스피커(Passive radiator speaker)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 본 발명은 편진동을 구조적으로 개선하여 저음 성능 향상 등 음질을 개선하는 것이 가능한 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커는, 액티브 스피커의 유닛(active speaker unit); 및 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력을 이용하여 트랙 타입(track type)의 진동판부를 진동시켜서 저주파수대에서 공진을 발생시키는 패시브 라디에이터 스피커로서, 상기 진동판부는, 진동의 질량(mass)을 구성하는 웨이트(weight); 상기 웨이트 전체를 피복하여 감싸는 외피부; 및 상기 상기 외피부에서 연장되어 상기 패시브 라디에이터 스피커의 외부 프레임과 탄성 연결시켜서 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력에 따라 상기 웨이트가 진동될 수 있도록 형성된 탄성 연결부;를 포함하고, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 집중 구조는, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중기이며, 상기 에어 집중기는, 상기 웨이트 상의 외피부에 접착되는 접착부; 및 상기 접착부에서 방사상으로 날개 모양으로 펼쳐진 형태로 구성된 날개부;로 이루어진다.

또한, 상기 에어 집중기의 접착부는 원형 또는 트랙형으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 에어 집중기의 접착부는 트랙형으로 구성되고, 상기 진동판부의 상기 웨이트에 대응하는 형상으로, 같은 크기의 트랙 타입의 접착부를 갖는 에어 집중기를 상기 외피부에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 에어 집중기와 상기 외피부가 동일한 재질로 일체로 성형되는 것이 공정 상 용이할 수 있다.

한편, 상기 에어 집중 구조에 있어서, 중앙부가 깊이 파여 있는 접시 구조의 형태를 취하여, 그 중앙부가 얇게 형성되고, 그 가장자리는 두껍게 형성된 웨이트를 이용하여, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 탄성 연결부에 댐퍼를 추가적으로 매설하여, 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커에서의 편진동을 더욱 억제하는 것이 가능하다.

여기서, 상기 댐퍼는 인청동의 평평한 댐퍼, 클로쓰 댐퍼(cloth damper) 또는 사출 댐퍼일 수 있다.

또한, 상기 댐퍼는 사출 댐퍼이며, 상기 사출 댐퍼는, 내측 트랙과, 상기 내륜 트랙과 중심은 동일하되 내측 트랙보다 큰 외측 트랙과, 상기 내측 트랙과 상기 외측 트랙을 연결하는 연결부로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커에 따르면,

첫째, 편진동을 구조적으로 개선하여 저음 성능 향상 등 음질을 개선하는 것이 가능한 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커를 제공하는 것이 가능하다.

둘째, 에어 집중기와 외피부가 동일한 재질로 일체로 성형되는 것도 가능하고, 이 경우 공정상 용이하게 제조하는 것이 가능하다.

셋째, 에어 집중 구조를 이용하고 추가적으로 댐퍼를 사용하는 경우, 편진동을 현저히 억제하는 것이 가능하다.

넷째, 추가적으로 사용하는 댐퍼의 경우, 사출 댐퍼를 사용하면 내구성도 높일 수 있다.

도 1은 종래 패시브 라디에이터 편진동 비교를 위한 자료 사진이다.
도 2는 에어 집중기를 부착하기 이전과 에어 집중기를 부착한 이후의 모습을 도시한 것이다.
도 3은 에어 집중기를 부착한 이후 에어 집중기의 역할 예상도를 도시한 것이다.
도 4는 패시브 라이에이터의 진동판에 평평한 댐퍼(DAMPER)를 부착하기 이전과 평평한 댐퍼를 부착한 이후의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 에어 집중기 및 평평한 댐퍼를 장착하지 않은 기준 세트(set)와, 에어 집중기를 부착한 개선 1안 세트와, 평평한 댐퍼를 장착한 개선 2안 세트를 가지고 실험한 사진이다.
도 6은 에어 집중기가 진동판의 중앙에 원형으로 형성되는 type A와 에어 집중기가 웨이트(weight)의 형상과 같은 크기의 트랙 타입의 에어 집중기인 type B로 구분하여 실험한 것을 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커는, 액티브 스피커의 유닛(active speaker unit); 및 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력을 이용하여 트랙 타입(track type)의 진동판부를 진동시켜서 저주파수대에서 공진을 발생시키는 패시브 라디에이터 스피커로서, 상기 진동판부는, 진동의 질량(mass)을 구성하는 웨이트(weight); 상기 웨이트 전체를 피복하여 감싸는 외피부; 및 상기 상기 외피부에서 연장되어 상기 패시브 라디에이터 스피커의 외부 프레임과 탄성 연결시켜서 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력에 따라 상기 웨이트가 진동될 수 있도록 형성된 탄성 연결부;를 포함한다.

여기서 본 발명의 특징적인 구조 중 하나는, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 집중 구조는, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중기이며, 상기 에어 집중기는, 상기 웨이트 상의 외피부에 접착되는 접착부; 및 상기 접착부에서 방사상으로 날개 모양으로 펼쳐진 형태로 구성된 날개부;로 이루어진다. 여기서, 상기 에어 집중기의 접착부는 원형 또는 트랙형으로 구성될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 에어 집중 구조에 있어서, 중앙부가 깊이 파여 있는 접시 구조의 형태를 취하여, 그 중앙부가 얇게 형성되고, 그 가장자리는 두껍게 형성된 웨이트를 이용하여, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 에어 집중기의 접착부는 트랙형으로 구성되고, 상기 진동판부의 상기 웨이트에 대응하는 형상으로, 같은 크기의 트랙 타입의 접착부를 갖는 에어 집중기를 상기 외피부에 형성하는 것이 바람직하다. 후술하겠지만, 원형의 접착부를 갖는 경우보다 웨이트에 대응하는 형상으로 같은 크기의 트랙 타입의 접착부를 갖는 에어 집중기가 더 나을 수 있다.

또한, 상기 에어 집중기와 상기 외피부가 동일한 재질로 일체로 성형되는 것이 공정상 용이할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 연결부에 댐퍼를 추가적으로 매설하여, 트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커에서의 편진동을 더욱 억제하는 것이 가능하다. 여기서, 상기 댐퍼는 인청동의 평평한 댐퍼, 클로쓰 댐퍼(cloth damper)(직물 재질의 댐퍼) 또는 사출 댐퍼일 수 있다. 나아가, 사출 댐퍼인 경우, 도 4에 도시된 인청동 평평한 댐퍼와 같이, 사출 댐퍼는 내측 트랙과, 상기 내륜 트랙과 중심은 동일하되 내측 트랙보다 큰 외측 트랙과, 상기 내측 트랙과 상기 외측 트랙을 연결하는 연결부로 이루어진 형태를 취할 수 있다.

(실시예)

도 1은 종래 패시브 라디에이터 편진동 비교를 위한 자료 사진이다.

먼저 본 출원의 발명자는 트랙 타입(track type)과 라운드 타입(round type)에서 패시브 라디에이터의 편진동 정도는 라운드 타입이 안정적인 모습을 보여주고 있으나, 트랙 타입일 때 편진동이 심하다는 것을 확인하였다. 하지만, 디자인적인 측면을 고려하여 필수 불가결할 때는 트랙 타입을 사용할 수밖에 없고, 이 경우에 편진동을 최소화할 수 있는 기술이 필요한 상황이었다.

본 출원의 발명자는 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 바와 같이, 패시브 라디에이터(passive radiator)의 편진동을 구조적으로 개선하여, 음질 개선을 시도하였다.

먼저, 트랙 타입의 패시브 라디에이터의 편진동 문제에 관해서는, 트랙 타입에서는 라운드 타입에서와 같이 진동판 전체에 고른 힘이 작용하지 못하면서 힘의 불균형을 만들어 내기에 편진동이 발생하는 것으로 편진동의 원인을 분석하였다.

따라서, 이를 조금이라도 진동판의 중앙으로 공기의 압력을 집중시키고자 도 2와 같이 진동판에 에어 집중기라는 기구물을 장착하여 편진동을 감소시키는 시도를 하였다. 위에서 설명한 바와 같이, 에어 집중기는 에어 집중 구조의 한 형태이다.

도 2는 에어 집중기를 부착하기 이전과 에어 집중기를 부착한 이후의 모습을 도시한 것이며, 도 3은 에어 집중기를 부착한 이후 에어 집중기의 역할 예상도를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 진동판의 중앙에 에어 집중기를 부착하였으며, 도 3의 에어 집중기의 역할 예상도와 같이 에어 집중기를 통해서 공기의 압력을 진동판의 중앙에 집중시키고자 시도하였다.

한편, 도 4는 패시브 라이에이터의 진동판에 평평한 댐퍼(DAMPER)를 부착하기 이전과 평평한 댐퍼를 부착한 이후의 모습을 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 편진동을 방지하는 것이 가능한 패시브 라이에이터는, 진동판의 편진동을 감소시키기 위해서, 평평한 댐퍼(damper)를 추가적으로 사용한다. 여기서 평평한 댐퍼는 인청동의 평평한 댐퍼를 사용하는 것도 가능하지만, 내구성을 높이기 위해서 사출 댐퍼를 사용하는 것도 가능하다.

도 5는 에어 집중기 및 평평한 댐퍼를 장착하지 않은 기준 세트(set)와, 에어 집중기를 부착한 개선 1안 세트와, 평평한 댐퍼를 장착한 개선 2안 세트를 가지고 실험한 사진이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 모듈 박스(module box)에 사양이 동일한 유닛와 패시브 라디에이터를 장착한 스피커 시스템 3세트를 제작하고 개선안이 적용되지 않은 패시브 라디에이터를 장착한 기준 세트 한 대를 기준으로, 다른 한 세트에는 개선안 1안과 2안이 변경 적용될 수 있도록 하여 각각 기준 입력에서의 특성 데이터를 측정 후 각각 정격 입력에서 특성 데이터를 측정하여 저음 왜곡(THD) 정도를 파악하는 실험을 실시했다. 그리고 동일 조건(input, 주파수)에서 스트로브 스코프(strobe scope)를 이용하여 움직임을 실험하여 편진동 정도를 관찰하였다.

나아가, 도 6에 도시된 바와 같이, 에어 집중기도 2가지 타입으로 실험하였다. 참고로, 도 6은 에어 집중기가 진동판의 중앙에 원형으로 형성되는 type A와 에어 집중기가 웨이트(weight)의 형상과 같은 크기의 트랙 타입의 에어 집중기인 type B로 구분하여 실험한 것을 도시한 것이다.

실험 결과를 보면, 개선안 1인 에어 집중기를 장착하는 경우, 작용하는 에어의 압력을 웨이트(weight)에 집중시킴으로써 일반 스피커에서 보이스 코일과 같은 역할을 하기에 편진동이 개선되는 것으로 보인다. 더불어, 에어 집중기 날개는 균형을 잡아주는 역할을 하는 것으로 보인다. 그 역할은 마치 방패연에 꼬리 날개를 부착하여 균형을 유지해 주는 것과 같은 원리이다.

또한, 에어 집중기의 형상을 에어 집중기가 진동판의 중앙에 원형으로 형성되는 type A보다도, 에어 집중기가 웨이트(weight)의 형상과 같은 크기의 트랙 타입의 에어 집중기인 type B가 보다 효과가 컸음을 확인할 수 있었다.

이와 같은 용도로 적용할 수 있는 다양한 방법으로 에어 집중기의 부수적인 기구물 이외에 성형상의 문제를 해결해야 하지만, 러버(rubber)로 동일한 형상을 만들어 일체형으로 적용할 수 있으며, 웨이트의 형상을 도 6에 도시된 바와 같이 접시 모양으로 설계하여도 동일한 효과를 낼 수 있다.

Claims (9)

1. 액티브 스피커의 유닛(active speaker unit); 및 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력을 이용하여 트랙 타입(track type)의 진동판부를 진동시켜서 저주파수대에서 공진을 발생시키는 패시브 라디에이터 스피커에 있어서,
   상기 진동판부는, 진동의 질량(mass)을 구성하는 웨이트(weight); 상기 웨이트 전체를 피복하여 감싸는 외피부; 및 상기 외피부에서 연장되어 상기 패시브 라디에이터 스피커의 외부 프레임과 탄성 연결시켜서 상기 액티브 스피커 유닛의 진동을 통해서 밀폐 공간의 에어 압력에 따라 상기 웨이트가 진동될 수 있도록 형성된 탄성 연결부;를 포함하고,
   상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중 구조를 갖는 것을 특징으로 하고,
   상기 에어 집중 구조는, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있는 에어 집중기이며,
   상기 에어 집중기는, 상기 웨이트 상의 외피부에 접착되는 접착부; 및 상기 접착부에서 방사상으로 날개 모양으로 펼쳐진 형태로 구성된 날개부;로 이루어지는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 집중기의 접착부는 원형 또는 트랙형으로 구성되는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 집중기의 접착부는 트랙형으로 구성되고,
   상기 진동판부의 상기 웨이트에 대응하는 형상으로, 같은 크기의 트랙 타입의 접착부를 갖는 에어 집중기를 상기 외피부에 형성하는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 집중기와 상기 외피부가 동일한 재질로 일체로 성형되는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 집중 구조에 있어서, 중앙부가 깊이 파여 있는 접시 구조의 형태를 취하여, 그 중앙부가 얇게 형성되고, 그 가장자리는 두껍게 형성된 웨이트를 이용하여, 상기 밀폐 공간의 에어 압력을 상기 진동판부의 중앙으로 집중시킬 수 있도록 하는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
7. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄성 연결부에 댐퍼를 추가적으로 매설하는 것을 특징으로 하는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 댐퍼는 인청동의 평평한 댐퍼, 클로쓰 댐퍼(cloth damper) 또는 사출 댐퍼인 것을 특징으로 하는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 댐퍼는 사출 댐퍼이며,
   상기 사출 댐퍼는, 내측 트랙과, 상기 내측 트랙과 중심은 동일하되 내측 트랙보다 큰 외측 트랙과, 상기 내측 트랙과 상기 외측 트랙을 연결하는 연결부로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
   트랙 타입의 패시브 라디에이터 스피커(passive radiator speaker).

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