KR102093232B1 - 직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 스피커-박스 시스템 - Google Patents
직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 스피커-박스 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 스피커-박스 시스템으로, 상기 스피커-박스 시스템 흡기제는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상이고, 상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 스피커-박스 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 스마트폰에 사용하는 마이크로 스피커-박스 시스템은 콤팩트한 소형 사이즈로도 풍부한 저음재생을 실현하기 위하여 코어 스피커를 내장하는 스피커-박스 모듈의 일정 부분에 소리 공명 공간의 역할을 하는 소리 공명통을 구비하고 있다. 특히, 소형 사이즈로 만들어지는 마이크로 스피커에 있어서 소리 공명 공간은 저주파 영역 음향 특성에 있어 중요한 역할을 하며 공명 공간이 클수록 저음역의 재현이 유리해지고 재생 대역폭을 넓힐 수 있다.
그러나, 스마트폰의 설계 구조상 크기와 형상, 스피커 음의 방출구의 위치 등에 여러가지 제약이 있어 소리 공명 공간 역할을 하는 소리 공명 공간의 체적을 크게 할 수 없는 한계를 가지고 있다. 이를 개선하기 위하여 주어진 작은 소리 공명 공간의 체적에 다양한 흡기제를 채워 넣고, 소리의 전파에 따른 공기 분자의 흡착과 탈착을 이용하여 가상의 백 볼륨(Back Volume)으로 소리의 공명 공간을 확대하는 효과를 얻고 있다.
이와 관련된 종래 기술로, 대한민국 등록특허 제10-1709078호에서는 제올라이트(Zeolite)를 사용한 과립 형태인 흡기제를 개시한 바 있다. 하지만 종래의 제올라이트 흡기제의 경우, 체적 확장 효과를 갖기 위해서는 작은 사이즈로 제조되어야 하지만, 이로 인해 쉽게 바람에 날리는 등으로 인해 취급이 어렵고 소리 공명 공간에 정량을 주입하기도 매우 어려워 고가의 정량 주입 설비가 필요한 단점이 있다. 또한, 제올라이트 흡기제는 기계적 강도가 약해 외력에 의해 쉽게 깨지거나 표면이 파손되어 나타나는 성능 저하 문제, 파손 시 떨어져 나온 미세한 부스러기들에 의해 공기의 흐름을 방해 받아 음향 특성이 저하되는 문제 등이 발생되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은
직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 스피커-박스 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해
본 발명의 일 실시 예는
직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상이고,
상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는,
스피커-박스 시스템의 흡기제를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예는
다공성 탄소계 물질을 포함하는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물을 준비하는 단계; 및
상기 직물을 절단하는 단계;를 포함하는,
스피커-박스 시스템의 흡기제의 제조방법를 제공한다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시 예는
스피커 및 소리 공명 공간을 구비하는 스피커-박스 시스템에 있어서,
상기 소리 공명 공간은 내부에 흡기제를 포함하고,
상기 흡기제는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상이고, 상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
스피커-박스 시스템을 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 또 다른 실시 예는
상기 스피커-박스 시스템;을 포함하는 음향기기을 제공한다.
본 발명의 직물 시트 형태의 스피커-박스 시스템의 흡기제는 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 단일 시트 형태로 형성할 수 있어 종래의 구형의 흡기제를 사용할 때 발생하는 마모, 충격에 의한 표면 파손 문제, 상기 파손에 의해 발생하는 파편에 의해 공기의 흐름이 방해되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 소리 공명 공간 내부에 일체형으로 형성할 수 있어, 0.1mg 정밀도를 갖는 고가의 정밀주입기(Precision Filling machine)를 필요로 하는 종래의 구형 또는 과립형의 제올라이트 흡기제보다 취급이 용이할 수 있고 보다 경제적으로 스피커-박스 시스템을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제는 체적 확장 효과가 현저히 큰 장점이 있다.
또한 인장강도(Tensile Strength)가 우수해, 낙하 또는 추락 등으로 인한 파손을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템은 저주파수 대역을 확장할 수 있어 저음 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직물 시트형태의 일체형 구조인 스피커-박스 시스템의 흡기제를 나타낸 모식도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직물 시트형태의 칩(chip)형 구조인 스피커-박스 시스템의 흡기제를 나타낸 모식도이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제에 포함된 파이버를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제에 포함된 파이버의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 6은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 7은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제가 부분적으로 구형표면이 외력에 의해 파손된 것을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 8은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제의 구형 표면의 기공을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 9는 종래의 구형의 제올라이트 흡기제에 포함된 기공을 매크로 기공 및 마이크로 기공으로 나누어 나타내는 모식도이고,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 내부를 나타낸 모식도이고,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 구비된 통풍망을 나타낸 모식도이고,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 구비된 메시(Mesh)형태의 통풍망을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 구비된 메시(Mesh)형태의 통풍망을 10마이크로미터 스케일로 더 자세하게 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 14는 실시 예 1, 비교 예 1 및 비교 예 2의 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 임피던스 측정값을 나타낸 그래프이고,
도 15는 실시 예 1, 비교 예 1 및 비교 예 2의 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 사운드음압레벨(sound pressure level) 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직물 시트형태의 칩(chip)형 구조인 스피커-박스 시스템의 흡기제를 나타낸 모식도이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제에 포함된 파이버를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제에 포함된 파이버의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 6은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 7은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제가 부분적으로 구형표면이 외력에 의해 파손된 것을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 8은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제의 구형 표면의 기공을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 9는 종래의 구형의 제올라이트 흡기제에 포함된 기공을 매크로 기공 및 마이크로 기공으로 나누어 나타내는 모식도이고,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 내부를 나타낸 모식도이고,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 구비된 통풍망을 나타낸 모식도이고,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 구비된 메시(Mesh)형태의 통풍망을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 구비된 메시(Mesh)형태의 통풍망을 10마이크로미터 스케일로 더 자세하게 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 14는 실시 예 1, 비교 예 1 및 비교 예 2의 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 임피던스 측정값을 나타낸 그래프이고,
도 15는 실시 예 1, 비교 예 1 및 비교 예 2의 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 사운드음압레벨(sound pressure level) 측정값을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시 예는
직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상이고,
상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는,
스피커-박스 시스템의 흡기제를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
스피커-박스 시스템은 도 10에서와 같이 소리 공명 공간을 포함하는 박스 또는 하우징 내에 스피커를 포함하는 시스템으로, 스마트폰을 포함하는 전자기기 내에 내장되는 내장형 스피커 모듈일 수 있다. 상기 내장형 스피커 모듈은 상기 스피커 모듈이 전자기기 내에 장착되고, 스피커에서 발생하는 소리가 박스 또는 하우징 내부의 소리 공명 공간에서 공명하여 방출되며, 음의 간섭을 줄여 음질 및 음량을 향상시킬 수 있다. 특히 상기 소리 공명 공간은 저음 영역의 특성에 있어 중요한 요소이며, 상기 소리 공명 공간이 클수록 저음 영역의 재현이 유리해지고 재생 대역폭을 넓힐 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제는 상기 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 구비되어 저음 영역의 특성을 더욱 향상시키기 위한 흡기제일 수 있다.
여기서 상기 저음 영역은 1000Hz 이하 영역을 의미할 수 있고, 바람직하게는 100 내지 700Hz영역의 주파수 영역을 의미할 수 있다.
상기 흡기제는 공기 분자를 흡착 및 탈착하여 가상의 백볼륨(back volume), 즉, 가상의 공명 공간을 만들 수 있어, 물리적으로 한정된 소리 공명 공간을 확대하는 효과를 나타낼 수 있다. 또한 이를 통해 스피커-박스 시스템의 저음 영역 또는 저주파 영역의 소리 특성을 개선할 수 있고, 재생 대역폭을 넓힐 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)를 나타낸 사진으로, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 직물 시트 형상으로, 도 1과 같이, 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 단일 시트 형태로 배치되는 일체형 흡기제일 수 있고, 도 2와 같이 상기 소리 공명 공간의 내부 공간에 복수 개 배치되는 칩(chip)형 흡기제(12)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)가 일체형일 경우, 상기 흡기제의 형태는 소리 공명 공간과 동일한 형태일 수 있고, 상기 흡기제의 체적은 상기 소리 공명 공간크기의 약 0.7 내지 1배일 수 있다. 또한, 상기 일체형 흡기제(11)의 두께(tc)는 상기 소리 공명 공간의 깊이(tb)와 같거나 작을 수 있으며, 바람직하게는 상기 소리 공명 공간 두께의 0.7 내지 0.8배일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 소리 공명 공간 내부에 수용되는 시트형태의 흡기제로, 복수개의 구형 또는 과립형 흡기재를 주입할 필요가 없어 별도의 고가의 주입 장치가 필요하지 않으며, 제조 및 취급이 용이할 수 있다.
또한, 상기 칩(chip)형 흡기제(12)는 상기 소리 공명 공간에 수용될 수 있는 크기를 가질 수 있고, 바람직하게는 소리 공명 공간에 흡기제를 주입하기 위한 흡기제 주입홀 보다 작은 크기를 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 가로 및 세로의 길이가 0.8mm 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.8 mm일 수 있다.
이는 상기 흡기제(12)를 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간으로 주입하기 용이하도록 하기 위한 것일 수 있다. 즉, 별도의 주입 장치없이 스피커-박스 시스템의 흡기제 주입 홀을 통해, 직접 주입(direct-filling)하기 위한 것일 수 있다.
또한, 소리 공명 공간에 주입된 상기 흡기제(12)가 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에 배치된 통풍망의 홀 또는 격자 틈새로 유출되는 것을 방지하기 위한 것일 수 있다. 이때, 상기 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 통풍망은 공기 또는 소리가 통과하는 홀 또는 격자 틈새를 갖는 시트 형태의 메시(mesh) 망으로, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제는 가로 및 세로 크기가 0.8mm 미만, 바람직하게는 0.3 mm인 홀 또는 격자 틈새를 갖는 통풍망을 사용하는 소리 공명 공간내에 수용될 수 있다.
만약, 상기 칩(chip)형 흡기제의 가로 및 세로의 길이가 0.3 mm 미만인 경우, 작은 크기로 인해 바람 등에 의해 쉽게 날려 취급이 어려울 수 있고, 스피커-박스 시스템 내에 정량으로 주입하기 위해 고가의 계량 장치 및 정량 주입 장치가 필요할 수 있다.
또한, 상기 칩(chip)형 흡기제의 가로 및 세로의 길이가 0.8 mm를 초과하는 경우, 소형 음향 기기의 내장형 스피커-박스 시스템 내에 사용하기 어려울 수 있고, 주입되는 흡기제의 유효체적이 작아 흡기제에 의해 소리 공명 공간이 확대되는 효과가 작을 수 있다.
도 3은 직조된 형태의 복수의 파이버(13)를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진으로, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 직물 시트 형상으로, 상기 직물 시트는 직조된 복수의 파이버(13)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 파이버(13)는 직경이 0.03 mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 mm일 수 있고, 다공성 탄소계 물질을 포함할 수 있다.
이때, 상기 다공성 탄소계 물질은 카본블랙, 활성탄소, 팽창흑연, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 흑연 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 페놀계(Phenol-Based) 활성탄소일 수 있다.
이때, 상기 활성탄소는 목재, 야자, 코코넛껍질 및 석탄 중 적어도 하나로 부터 제조된 활성탄소일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 탄소(Carbon), 산소(Oxygen) 및 수소(Hydrogen)을 포함하며, 상기 탄소를 전체 중량 대비 70% 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 표면에 직경 또는 장축의 길이가 3 nm 내지 10 nm인 기공을 포함할 수 있다. 상기 기공은 파이버 표면상에 형성된 것일 수 있고, 바람직하게는 다공성 탄소 물질 파이버 표면 및 내부에 형성된 것일 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제의 표면을 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)로 관찰한 사진으로 도 4는 5000배의 배율로 관찰한 사진이고, 도 5는 50,000배의 배율로 관찰한 사진이다.
도 4 및 도 5에 나타난 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제는 표면에 기공을 포함할 수 있고, 상기 기공의 직경 또는 장축의 길이는 3 nm 내지 10 nm일 수 있고 바람직하게는 3 내지 7 nm일 수 있다.
도 6 내지 도 8은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)로 관찰한 사진으로, 도 6은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제 표면을 관찰한 사진이고, 도 7은 외력에 의해 표면 중 일부가 파손된 종래의 구형의 제올라이트 흡기제를 관찰한 사진이고, 도 8은 종래의 구형의 제올라이트 흡기제의 구형 표면의 기공을 관찰한 사진이다.
도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 종래의 구형의 제올라이트 흡기제(200)의 경우, 표면에 직경 또는 장축의 길이가 15 nm 이상인 매크로 기공(201)이 형성되고, 내부에 직경 또는 장축의 길이가 3 nm 이하인 마이크로 기공(202)이 형성된 구조로, 공기를 유출입시키는 매크로 기공(201)이 상기 구형의 표면에 형성됨으로써 흡기제의 부피를 크게 하여 음향 특성을 개선하는 데 제한적일 수 있다. 즉, 구형의 흡기제(200)의 경우, 상기 매크로 기공(201)이 공기가 흡기제 내부의 마이크로 기공(202)에 도달하는 공기 또는 소리의 흐름을 억제하여 음향적으로 저항체로 작용할 수 있다. 이에, 상기 매크로 기공(201)의 체적비가 클수록 음향적인 손실이 생기고 결과적으로 저음 또는 저주파수 대역의 음압이 감소하는 문제가 발생될 수 있다. 더욱이, 구형의 경우, 0.5mm이상의 직경으로 형성할 경우, 마이크로 기공(202) 대비 매크로 기공(201)의 체적이 커져 체적 확장 효과가 현저히 저하되고, 100Hz 내지 200Hz 보다 높은 고주파수 대역에서 상기 매크로 기공(201)은 표면적과 길이에 따라서는 공기 또는 소리의 통로를 막아버려 공기 또는 소리가 상기 마이크로 기공(202)으로 출입하는 것을 억제해 체적 확장 효과를 가질 수 없는 문제가 있다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)의 경우, 표면에 직경 또는 장축의 길이가 3nm 내지 10 nm인 기공(11)을 전체 중량 대비 30 내지 80 중량% 포함할 수 있고, 이를 통해 비표면적을 향상시킬 수 있어 저음 영역의 특성 향상 효과를 높일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제는 체적 확장 효과를 나타내는 지표인 비표면적 즉, BET-SSA(Brunauer-Emmett-Teller Specific Surface Area per unit weight) 수치가 종래의 제올라이트 흡기제의 수치(1000m2/g)보다 큰, 1500m2/g이상일 수 있고, 바람직하게는 1500 내지 2500 m2/g 일 수 있어, 저음 영역을 보다 확장시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제(10)는 매크로 기공도를 줄이고, 마이크로 기공도를 증가시킴으로써 공기가 매크로 기공을 통과하며 발생하는 음향저항값을 낮출 수 있고, 상기 음향 저항에 의해 발생하는 음압 레벨(sound pressure level)이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 흡기제는 외력에 의해 마모 또는 표면이 파손되는 문제를 억제할 수 있어 파손에 의한 성능 저하를 저감할 수 있다. 또한, 파손 시 발생하는 파편들에 의해 음향 특성이 저하되는 문제를 저감할 수 있다.
상기 흡기제는 200 N/mm2 이상, 바람직하게는 300 내지 400N/mm2의 인장강도(Tensile Strength)를 가질 수 있으며, 이를 통해 낙하나 충격 후에도 흡기제간의 마찰로 인한 이물 발생을 최소화할 수 있다.
만약, 상기 흡기제의 인장강도가 200 N/mm2미만인 경우 흡기제 상호간에 마찰이나 충격에 의해 표면이 파손되고 상기 파손에 의해 발생되는 미세 파편들이 통풍망의 격자 틈새를 메워 공기 또는 소리의 원활한 흐름을 방해하는 문제가 발생될 수 있고, 이로 인해 스피커의 음향 특성에 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예는
다공성 탄소계 물질을 포함하는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물을 준비하는 단계; 및
상기 직물을 절단하는 단계;를 포함하는,
스피커-박스 시스템의 흡기제의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제의 제조방법을 도면을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
상기 제조방법은 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형태의 스피커-박스 시스템의 흡기제를 제조하는 방법일 수 있다.
상기 직물을 준비단계에서, 상기 탄소계 물질은 카본블랙, 활성탄소, 팽창흑연, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 흑연 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 예로, 상기 직물을 준비하는 단계는 페놀계(Phenol-Based) 활성탄소 파이버로 직조한 직물을 준비하는 단계일 수 있다.
이때 상기 파이버는 상기 흡기제의 체적 확장 효과를 극대화하기 위해, 표면에 직경 또는 장축의 길이가 3nm 내지 10 nm인 기공을 포함할 수 있다.
또한, 상기 파이버의 직경은 0.03 mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 mm일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제의 제조방법은 상기 직물을 준비하는 단계 이후, 상기 직물을 가압하여 시트(sheet) 형태로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 직물을 가압하는 단계는 상기 직물을 절단하기 단계 이전에 수행될 수 있고, 또는 상기 직물을 절단한 이후 수행될 수 있으며, 직물을 절단하기 전 및 후에 수행될 수도 있다.
일 예로, 준비한 페놀계(Phenol-Based) 활성탄소 파이버로 짜여진 직물을 스피커-박스 시스템의 소리공명 공간에 맞추어 절단한 후, 가압하는 방법으로 시트(sheet) 형태의 흡기제를 제조할 수 있다.
이때, 상기 가압하는 단계를 통해 상기 직물의 두께를 상기 소리 공명 공간의 두께 이하로 형성할 수 있고, 바람직하게는 상기 직물의 두께가 상기 소리 공명 공간 두께의 약 0.7 내지 0.8배가 되도록 형성할 수 있다.
상기 직물을 절단하는 단계에서의 상기 절단은 컷팅(Cutting)장치 및 밀링(Milling)장치 중 적어도 하나를 이용하여 수행할 수 있다.
상기 절단하는 단계를 통해, 상기 제조방법으로 제조되는 스피커-박스 시스템의 흡기제를 일체형, 즉, 소리 공명 공간의 내부 공간에 수용되는 단일 시트형으로 형성할 수 있고, 또는 칩(chip)형, 즉, 소리 공명 공간의 내부 공간에 수용되는 복수개의 칩 또는 조각 형태로 형성할 수 있다.
예를 들어, 컷팅장치를 이용하여 상기 페놀계(Phenol-Based) 활성탄소 파이버로 짜여진 직물을 상기 소리 공명 공간과 동일한 형태 및 상기 소리 공명 공간크기의 약 0.7 내지 1배의 크기로 절단하여 일체형 흡기제를 형성할 수도 있다.
또는 상기 페놀계(Phenol-Based) 활성탄소 파이버로 짜여진 직물을 가로 및 세로의 길이가 각각 0.3 mm 내지 0.8 mm인 형태가 되도록 절단하여 칩(chip)형 흡기제를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제의 제조방법은 상기 직물을 둘러싸는 테두리부를 시밍(seaming)처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 시밍(seaming)은 직조되어 형성된 직물이 풀리지 않도록 직물의 테두리부를 꿰매는 방법일 수 있고, 접합하는 방법일 수 있다.
상기 시밍(seaming)은 상기 직물의 테두리부에 접착제를 도포한 후 경화하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 시밍(seaming)처리 단계는 상기 절단하는 단계 후에 수행될 수 있고, 상기 시밍처리를 통해, 절단 후에도 직물 내에 포함된 복수의 파이버가 직조된 상태로 유지될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예는
스피커 및 소리 공명 공간을 구비하는 스피커-박스 시스템에 있어서,
상기 소리 공명 공간은 내부에 흡기제를 포함하고,
상기 흡기제는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상이고, 상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
스피커-박스 시스템을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템(100)의 내부를 나타낸 모식도로, 상기 스피커-박스 시스템(100)은 외형을 형성하는 하우징(40); 상기 하우징(40) 내부에 수용되며 마그네트, 보이스 코일 및 진동판 중 적어도 하나를 포함하여 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 소리를 생성하는 스피커(20); 및 상기 하우징(40) 내부에 수용되며 상기 스피커(20)에서 생성하는 소리를 공명시키는 내부 공간을 포함하는 소리 공명 공간(30);을 포함할 수 있다.
상기 하우징(40)은 스마트폰과 같은 전자기기 내에 장착될 수 있고, 내부에 배치된 스피커(20)로부터 방출되는 소리를 공명 후 상기 하우징 외부로 방출하기 위해, 소리를 공명하는 소리 공명 공간(30) 및 상기 소리 공명 공간(30)과 공간적으로 또는 음향적으로 연결되는 소리 방출구(60)를 포함할 수 있다.
상기 스피커(20)는 크기에 제한되지 않으나, 스마트폰과 같은 소형 전자기기 내에 내장될 수 있는 직경 또는 장축의 길이가 20 mm 이하, 바람직하게는 15 mm이하인 마이크로 스피커일 수 있다.
상기 스피커(20)는 복수개의 마그네트, 상기 마그네트 사이에 배치되어 움직이는 보이스 코일, 상기 보이스 코일과 전기적으로 연결된 보이스코일 연결 FPCB(70), 상기 보이스코일 연결 FPCB를 통하여 외부회로로부터 전기적 음향 신호가 인가되면 상기 마그네트가 만들어내는 자기 회로와 상기 보이스 코일간에 상호 전자기력이 발생하여 전기적 신호에 따라 상 또는 하로 진동하는 진동판을 포함할 수 있다. 이때 상기 스피커(20)의 진동판의 진동에 따라 발생하는 소리는 상기 하우징(40)내에서 공간적으로 또는 음향적으로 연결된 소리 방출구(60)를 통하여 외부로 방출할 수 있다.
상기 소리 공명 공간(30)은 내부공간을 포함할 수 있고, 상기 내부 공간은 0.5 내지 1 cc의 크기를 가질 수 있다. 상기 내부 공간의 일부 또는 전체 부피와 동일한 부피의 흡기제가 수용될 수 있고, 상기 내부 공간 및 상기 내부 공간에 수용된 흡기제를 통해 소리를 공명할 수 있다. 이를 통해 음의 간섭을 줄여 음질 및 음량을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상이고, 상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함함으로써, 상기 소리 공명 공간 내에 가상의 백 볼륨(back volume)을 형성하여 스피커의 저음 영역의 재현성을 향상시킬 수 있고 재생 대역폭을 보다 넓힐 수 있다.
상기 흡기제(10)는 상기 소리 공명 공간(30)에 단일 시트 형태로 배치되는 일체형 흡기제일 수 있고, 상기 소리 공명 공간(30)의 내부 공간에 복수 개 배치되는 칩(chip)형 흡기제일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)가 일체형일 경우, 상기 흡기제의 형태는 소리 공명 공간과 동일한 형태일 수 있고, 상기 흡기제의 크기는 상기 소리 공명 공간크기의 약 0.7 내지 1배일 수 있다. 또한, 상기 일체형 흡기제(11)의 두께(tc)는 상기 소리 공명 공간의 깊이(tb)와 같거나 작을 수 있으며, 바람직하게는 상기 소리 공명 공간 두께의 0.7 내지 0.8배일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)가 칩(chip)형일 경우, 상기 칩(Chip)형 흡기제(12)는 상기 소리 공명 공간에 수용될 수 있는 크기를 가질 수 있고, 바람직하게는 소리 공명 공간에 흡기제를 주입하기 위한 흡기제 주입 홀의 크기를 조절하여 그것보다 작게 만들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가로 및 세로의 길이가 0.8mm 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.3mm 내지 0.8 mm일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡기제(10)는 별도의 주입 장치없이 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 수용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 일체형 흡기제(10)를 포함하는 스피커-박스 시스템의 제조방법은
하우징 내부에 형성된 소리 공명 공간(30)에 일체형 흡기제(10)를 삽입하는 단계; 및
상기 일체형 흡기제(10)를 삽입한 소리 공명 공간(30)의 일면에 통풍망(50)을 형성하는 단계;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 통풍망(50)은 상기 통풍망(50)은 상기 소리 공명 공간 내부 및 외부로의 소리 또는 공기의 유출입을 위한 망으로, 상기 소리 공명 공간(30)의 일면에 열용착 또는 본딩하는 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 통풍망을 형성하는 단계 이후 상기 하우징 내부를 밀폐하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템(100)은 도 11에서와 같이 상기 소리 공명 공간(30)은 일면에 통풍망(50)이 배치될 수 있고, 일면을 제외한 나머지 면은 밀폐된 형태일 수 있다.
상기 통풍망(50)은 소리 또는 공기의 유출입이 가능하도록 메시(mesh) 구조로 홀 또는 격자 틈새를 포함할 수 있다. 또한, 상기 통풍망(50)은 상기 소리 공명 공간(30)과 소리 방출구(60)를 음향적으로 연결하기 기능을 수행할 수 있다.
상기 통풍망(50)은 폴리머 수지일 수 있고, 바람직하게는 0.03mm 내지 0.06mm의 두께를 갖는 폴리머 수지일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.
도 12 및 도 13은 상기 통풍망(50)을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진으로, 상기 통풍망은 직경, 가로 및 세로 중 어느 하나의 길이가 0.5 mm 미만인 홀 또는 격자 틈새를 포함할 수 있고, 바람직하게는 직경, 가로 및 세로 중 어느 하나의 길이가 0.03mm 이하인 홀 또는 격자 틈새를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예는
상기 스피커-박스 시스템;을 포함하는 음향기기를 제공할 수 있다.
상기 음향기기는 모바일 폰, 이어폰, 블루투스 스피커, 웨어러블 오디오 모듈 및 증강 현실을 위한 장치의 오디오 모듈 중 어느 하나일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니며, 바람직하게는 휴대용 전자기기에 내장되는 소형 음향기기일 수 있다.
이하, 실시 예 및 실험예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시 예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시 예 1>
단계 1: 직경 약 0.013 mm의 페놀계(Phenol-Based) 활성탄 파이버(fiber)를 준비하였다.
단계 2: 직물 직조기를 이용하여 상기 페놀계(Phenol-Based) 활성탄 파이버(fiber)를 직물 시트 형태로 형성하였다.
단계 3: 커팅장치를 이용하여 상기 직물 시트 형태의 흡기제가 마이크로 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 약 80%의 체적을 갖도록 절단하였다.
단계 4: 상기 절단하여 형성한 일체형의 페놀계(Phenol-Based) 활성탄 흡기제를 이크로 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 주입하였다.
<비교 예 1>
상기 실시 예 1과 동일한 마이크로 스피커-박스 시스템의 상기 소리 공명 공간에 흡기제를 투입하지 않고 비어 있는 상태로 형성한 것으로 달리한, 마이크로 스피커-박스 시스템을 준비하였다.
<비교 예 2>
단계 1: 0.4 mm의 직경을 갖는 구형 제올라이트 흡기제를 준비하였다.
단계 2: 상기 실시 예 1과 동일한 마이크로 스피커-박스 시스템의 상기 소리 공명 공간에 상기 단계 1의 구형 제올라이트 흡기제를 소리 공명 공간 체적의 90% 이상을 차지하도록 주입하였다.
<실험예 1>
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템 흡기제의 체적 확장효과에 따른 저음 특성 향상 효과를 확인하기 위해 이하와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시 예 1, 비교 예 1 및 비교 예 2의 스피커-박스 시스템에 대해 주파수에 따른 임피던스값을 임피던스 메터(Impedance Meter)를 이용하여 측정하고 그 결과를 도 14에 나타내었으며, 주파수에 따른 음압(sound pressure, SPL)값을 사운드 메터(sound Meter)를 이용하여 측정하고 그 결과를 도 15에 나타내었다.
도 14에 나타난 바와 같이, 실시 예 1, 비교 예 1 및 비교 예 2의 스피커-박스 시스템의 공진점은 각각 919 Hz에서 8.55ohm, 936 Hz에서 8.47ohm, 1008Hz에서 9.86ohm이 나타났다.
상기 실시 예 1의 공진점은 비교 예 1 대비 저주파 대역으로 약 89Hz 이동하였고, qlrydO1 대비 저주파 대역으로 약 30Hz 이동한 것을 알 수 있다. 이를 통해 실시 예 1의 흡기제를 사용한 경우의 저음 특성 향상 효과가 가장 큰 것으로 볼 수 있다.
또한, 도 15에 나타난 바와 같이, 200 내지 700Hz의 저음 영역대에서의 주파수 영역에서 실시 예 1의 흡기제를 사용한 경우, 비교예 1의 흡기제를 사용한 경우 대비 3.5dB정도 사운드 음압(SPL)이 향상되었음을 알 수 있고, 비교예 2의 흡기제를 사용한 경우 대비 1.5dB정도 향상되었음을 알 수 있다.
이를 통해 실시 예 1의 흡기제를 사용한 경우, 저음영역에서의 사운드음압(SPL)이 가장 크게 향상됨을 알 수 있다.
10: 흡기제
11: 일체형 흡기제
12: 칩(chip)형 흡기제
13: 직조된 파이버
20: 스피커
30: 소리 공명 공간
40: 하우징
50: 통풍망
60: 소리 방출구
70: 보이스코일 연결 FPCB
100: 스피커-박스 시스템
200: 종래의 구형 또는 과립형의 흡기제
201: 종래의 구형 또는 과립형 흡기제의 매크로 기공
202: 종래의 구형 또는 과립형의 흡기제의 마이크로 기공
11: 일체형 흡기제
12: 칩(chip)형 흡기제
13: 직조된 파이버
20: 스피커
30: 소리 공명 공간
40: 하우징
50: 통풍망
60: 소리 방출구
70: 보이스코일 연결 FPCB
100: 스피커-박스 시스템
200: 종래의 구형 또는 과립형의 흡기제
201: 종래의 구형 또는 과립형 흡기제의 매크로 기공
202: 종래의 구형 또는 과립형의 흡기제의 마이크로 기공
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- 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상인 복수의 칩(chip) 형 부재를 포함하고,
상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는,
스피커-박스 시스템의 흡기제.
- 제21항에 있어서,
상기 칩(chip) 형 부재는 가로 및 세로의 길이가 각각 0.3 내지 0.8 mm인,
스피커-박스 시스템의 흡기제.
- 스피커 및 소리 공명 공간을 구비하는 스피커-박스 시스템에 있어서,
상기 소리 공명 공간은 내부에 흡기제를 포함하고,
상기 흡기제는 직조된 복수의 파이버를 포함하는 직물 시트 형상인 복수의 칩(chip) 형 부재를 포함하고, 상기 파이버는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는,
스피커-박스 시스템.
- 제23항에 있어서,
상기 흡기제의 크기는 상기 소리 공명 공간에 수용될 수 있는 크기인,
스피커-박스 시스템.
- 제 23 항의 스피커-박스 시스템;을 포함하는
음향기기.
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|---|---|---|---|
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2020
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