KR102155642B1 - 다공성 카본 파이버를 이용한 직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이를 포함하는 스피커-박스 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 카본 파이버를 이용한 직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이를 포함하는 스피커-박스 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제는, 복수의 시트 부재를 포함하고, 상기 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제는, 복수의 시트 부재를 포함하고, 상기 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
Description
본 발명은 다공성 카본 파이버를 이용한 직물 시트 형상의 스피커-박스 시스템 흡기제 및 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 저주파영역 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 공간역할을 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 방해받아 음향 특성이 저하되는 문제 등이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 저음역의 재현이 우수하고 음역대를 확대할 수 있는 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이를 포함하는 스피커-박스 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 제조 시 불량발생을 방지할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제는, 복수의 시트 부재를 포함하고, 상기 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
상기 시트 부재의 두께는 0.3 내지 0.8 mm일 수 있다.
상기 시트 부재의 가로 및 세로 길이는 각각 3 내지 8 mm일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제는, 적어도 두 층을 갖는 시트 부재를 포함하고, 상기 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
상기 시트 부재는 적어도 하나의 접힌 부분을 포함할 수 있다.
또는, 적어도 두개의 시트 부재가 적층하여 배치된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제는, 파우치; 및 상기 파우치 내부에 배치된 복수의 시트 부재;를 포함하고, 상기 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
상기 파우치는 기체가 이동할 수 있는 통풍공을 포함할 수 있다.
상기 파우치는 메쉬 또는 망상 형상일 수 있다.
상기 파우치는 고분자 물질, 유리 및 탄소계 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템은, 앞서 설명한 것 중 어느 하나의 스피커-박스 시스템용 흡기제를 포함한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템 흡기제 및 이를 포함하는 스피커-박스 시스템은, 저음역의 재현이 우수하고 음역대를 확대할 수 있다.
또한, 제조 시 불량발생을 방지할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제의 사진이다.
도 3은 시트 부재를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 4는 파이버를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 5는 파이버의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템을 도시한 것이다.
도 9는 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 임피던스 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 10은 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 사운드음압레벨(sound pressure level) 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제의 사진이다.
도 3은 시트 부재를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 4는 파이버를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 5는 파이버의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템을 도시한 것이다.
도 9는 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 임피던스 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 10은 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.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다. 도 3은 시트 부재를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 4는 파이버를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 5는 파이버의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제(10)는, 복수의 시트 부재(11)를 포함하고, 상기 시트 부재(11)는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버(12)가 직조되어 형성된 것이다.
스피커-박스 시스템은 도 8에 도시된 바와 같이 소리 공명 공간을 포함하는 박스 또는 하우징 내에 스피커를 포함하는 시스템일 수 있다. 상기 스피커-박스 시스템은 스피커에서 발생하는 소리가 박스 또는 하우징 내부의 소리 공명 공간에서 공명하여 방출되며, 음의 간섭을 줄여 음질 및 음량을 향상시킬 수 있다. 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 시스템용 흡기제는 상기 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 배치되어 저음 영역의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 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.
상기 복수의 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 시트 형상이다. 일 실시 예에서, 상기 복수의 시트 부재는 상호간에 적층된 형태로 배치될 수 있다. 또한, 다른 실시 예에서, 상호간에 접합되어 배치될 수 있다. 상기 접합 방법은 복수의 시트 부재를 가압, 가열하거나, 접착제를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 스피커-박스 시스템용 흡기제는 상기 복수의 시트 부재의 측면 테투리를 시밍(seaming)처리하여 일체화한 것일 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 시트 부재의 두께는 0.3 내지 0.8 mm일 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 0.6mm, 가장 바람직하게는 0.55mm일 수 있다. 이를 통해 비표면적을 가장 넓게 확보할 수 있다.
상기 시트 부재는 소리 공명 공간에 수용될 수 있는 크기, 즉 상기 소리 공명 공간의 크기보다 작은 크기일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 시트 부재의 평면 넓이는 소리 공명 공간의 바닥부분의 넓이의 0.7 내지 1배의 크기를 가질 수 있다. 상기 시트 부재의 가로 및 세로 길이는 각각 3 내지 8 mm일 수 있다. 파이버의 직경이 수 mm 또는 그 이하이므로, 파이버를 직조하여 만들어진 시트 부재가 풀려서 흐트러지지 않도록 하기 위해, 상기 시트 부재의 가로 및 세로의 길이는 각각 3 mm 이상, 바람직하게는 5 mm 이상일 수 있다. 만약, 상기 시트 부재의 가로 및 세로의 길이가 3 mm 미만인 경우에는 직조된 파이버가 풀려서 시트 형상을 유지할 수 없고, 소리 공명 공간내에 채워지는 체적 대비 비표면적이 적어져서 소리 공명 공간의 체적 확장 효과를 저하시킬 수 있고, 작은 크기로 인해 바람 등에 의해 쉽게 날려 취급이 어려울 수 있다.
도 3을 참조하면, 파이버(12)는 미세섬유를 꼬아 만든 것일 수 있다. 상기 미세섬유는 직경이 0.03 mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 mm일 수 있다.
상기 파이버는 탄소계 물질을 포함할 수 있으며, 상기 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 하나로부터 제조된 활성탄소일 수 있다.
상기 스피커-박스 시스템용 흡기제는 탄소(Carbon), 산소(Oxygen) 및 수소(Hydrogen)을 포함하며, 상기 탄소를 전체 중량 대비 70% 이상을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 스피커-박스 시스템용 흡기제는 표면에 직경 또는 장축의 길이가 3 내지 10 nm, 바람직하게는 3 내지 7 nm인 기공을 포함할 수 있다. 상기 기공은 파이버 표면 및 내부에 배치된 것일 수 있다. 또한, 상기 파이버를 형성하는 미세 섬유의 표면 및 내부에 배치된 것일 수 있다.
종래의 구형의 제올라이트 흡기제의 경우, 표면에 직경 또는 장축의 길이가 15 nm 이상인 매크로 기공이 형성되고, 내부에 직경 또는 장축의 길이가 3 nm 이하인 마이크로 기공이 형성된 구조로, 공기를 유출입시키는 매크로 기공이 상기 구형의 표면에 형성됨으로써 흡기제의 부피를 크게 하여 음향 특성을 개선하는 데 제한적일 수 있다. 즉, 구형의 흡기제의 경우, 상기 매크로 기공이 공기가 흡기제 내부의 마이크로 기공에 도달하는 공기 또는 소리의 흐름을 억제하여 음향적으로 저항체로 작용할 수 있다. 이에, 상기 매크로 기공의 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 대비 매크로 기공의 체적이 커져 체적 확장 효과가 현저히 저하되고, 100Hz 내지 200Hz 보다 높은 고주파수 대역에서 상기 매크로 기공은 표면적과 길이에 따라서는 공기 또는 소리의 통로를 막아버려 공기 또는 소리가 상기 마이크로 기공으로 출입하는 것을 억제해 체적 확장 효과를 가질 수 없는 문제가 있다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템용 흡기제의 경우, 표면에 직경 또는 장축의 길이가 3 내지 10 nm인 기공을 전체 중량 대비 30 내지 80 중량% 포함할 수 있고, 이를 통해 비표면적을 향상시킬 수 있어 저음 영역의 특성 향상 효과를 높일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 흡기제는 체적 확장 효과를 나타내는 지표인 비표면적인 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 확장할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템용 흡기제는 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.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스용 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 스피커-박스 시스템용 흡기제는 200 N/mm2 이상, 바람직하게는 300 내지 400N/mm2의 인장강도(Tensile Strength)를 가질 수 있으며, 이를 통해 낙하나 충격 후에도 흡기제 간의 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.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제(10)는, 적어도 두 층을 갖는 시트 부재(11)를 포함하고, 상기 시트 부재(11)는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
상기 시트 부재는 앞서 설명한 것과 같이 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다. 상기 다공성 탄소계 물질, 파이버에 관한 것은 앞서 설명한 것과 동일할 수 있다.
상기 시트 부재는 적어도 하나의 접힌 부분을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 시트 부재를 적어도 한 번 접음으로써 적층 구조를 만들 수 있다. 바람직하게는 하나의 시트 부재를 2 내지 3회 접을 수 있다. 또한, 하나의 시트 부재를 적어도 한번 접은 적층 구조를 가진 시트 부재를 2개 이상 적층하여 배치할 수 있다. 또는, 적어도 두개의 시트 부재가 적층하여 배치된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 시트 부재는 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 형상에 대응하는 형상일 수 있다. 이를 통해 스피커-박스 시스템용흡기제를 상기 소리 공명 공간 내부에 쉽게 배치할 수 있을 뿐 아니라, 소리 공명 공간을 차지하는 흡기제의 부피비를 일정하게 제조할 수 있다. 상기 스피커-박스 시스템용 흡기제의 부피는 상기 소리 공명 공간 크기의 약 0.3배 이상일 수 있다.
상기 시트 부재는 각 층 간에 접합되어 배치될 수 있다. 상기 접합 방법은 시트 부재를 가압, 가열하거나, 접착제를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 스피커-박스 시스템용 흡기제는 상기 시트 부재의 측면 테투리를 시밍(seaming)처리하여 일체화한 것일 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 스피커-박스 시스템용 흡기제의 두께(tc)는 상기 소리 공명 공간의 깊이(tb)와 같거나 작을 수 있다. 상기 스피커-박스 시스템용 흡기제에 포함된 시트 부재의 두께는 0.3 내지 0.8 mm, 바람직하게는 바람직하게는 0.4 내지 0.6mm, 가장 바람직하게는 0.55mm일 수 있다. 이를 통해 흡기제의 체적확장효과를 나타내는 지표인 비표면적을 1500 m2/g 이상으로 만들 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템의 흡기제를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템용 흡기제(10)는, 파우치(13); 및 상기 파우치(13) 내부에 배치된 복수의 시트 부재(11);를 포함하고, 상기 시트 부재(11)는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이다.
복수의 시트 부재가 담지된 파우치 형태로 흡기제를 제공함으로써, 스피커-박스 시스템의 제조 시, 흡기제를 안정적이고 쉽게 소리 공명 공간 내부에 배치할 수 있으므로, 제조가 간편하고 불량을 줄일 수 있으며, 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 일정한 기준에 의해 제조된 흡기제를 제공할 수 있는 바, 스피커-박스 시스템의 성능을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 시트 부재, 파이버 및 탄소계 물질은 앞서 설명한 것과 동일한 것일 수 있다.
상기 파우치는 내부에 복수의 시트 부재를 담지할 수 있는 주머니 또는 그물 형상의 것일 수 있다. 또한, 상기 파우치는 기체가 이동할 수 있는 통풍공을 포함할 수 있다. 이를 위해, 상기 파우치는 메쉬 또는 망상 형상일 수 있다.
상기 파우치의 재료는 특별히 제한되지 않지만, 복수의 시트 부재를 안정적으로 담지하기 위해 신축성이 있는 것일 수 있다. 고분자 물질, 유리 및 탄소계 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 파우치가 탄소계 물질을 포함하는 경우에는, 그 내부에 배치된 복수의 시트 부재와 더불어 흡기제로서 기능을 수행할 수 있다. 상기 파우치는 소리 공명 공간의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이를 통해 흡기제를 소리 공명 공간 내에 손쉽게 배치할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템을 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 스피커-박스 시스템은, 앞서 설명한 것 중 어느 하나의 스피커-박스 시스템용 흡기제를 포함한다.
상기 스피커-박스 시스템은 스마트폰, 테블릿 등의 전자기기에 적용되는 것일 수 있으며, 스피커, 소리 공명 공간 및 상기 소리 공명 공간 내부에 배치된 스피커-박스 시스템용 흡기제을 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 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 0.2cc 이상의 크기를 가질 수 있다. 상기 내부 공간의 일부 또는 전체 부피와 동일한 부피의 스피커-박스 시스템용 흡기제가 수용될 수 있고, 상기 내부 공간 및 상기 내부 공간에 수용된 스피커-박스 시스템용 흡기제를 통해 소리를 공명할 수 있다. 이를 통해 음의 간섭을 줄여 음질 및 음량을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 일면에는 통풍망이 설치되고, 이 통풍망은 공기 또는 소리가 통과하는 홀 또는 자 틈새를 갖는 시트 형태의 메시(mesh) 망으로, 상기 스피커-박스 시스템용 흡기제(12)가 통풍망의 홀 또는 격자 틈새로 유출되는 것을 방지하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템용 흡기제는, 가로 및 세로 크기가 80 micro-meter미만, 바람직하게는 30 micro-meter인 홀 또는 격자 틈새를 갖는 통풍망을 사용하는 소리 공명 공간내에 수용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 앞서 설명한 스피커-박스 시스템;을 포함하는 음향기기일 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. 다만, 하기 실시 예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
시트 부재의 제조
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 형성하여 시트 부재를 제조하였다. 상기 시트 부재의 가압 전 두께는 0.55, 0.60, 0.65 mm였다.
실험 예1: 시트 부재의 두께에 따른 비표면적 실험
아래의 표 1은 앞서 제조한 시트 부재의 두께에 따른 BET-SSA 비표면적을 측정한 결과이다.
| 시트 부재 두께 [mm] | BET-SSA(Specific Surface Area per unit weight) 비표면적 [m2/g] |
| 0.65 | > 800 |
| 0.60 | > 1,300 |
| 0.55 | > 1,800 |
상기 표 1을 참조하면, 시트 부재의 두께가 0.55 mm인 경우의 비표면적이 가장 큰 수치를 가짐을 알 수 있다.
스피커-박스 시스템의 제조
[실시 예1]
앞서 제조한 시트 부재(두께 0.55 mm 인 것) 1장을 커팅장치를 이용하여 적당한 크기로 절단한 후 겹쳐서 2단의 적층 구조로 만든 후, 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간 내부에 배치하고, 상기 소리 공명 공간을 통풍망으로 막았다. 상기 마이크로 스피커-박스 시스템은 가로 10mm x 세로 16mm x 두께 4mm 마이크로 스피커로 공칭 임피던스는 5.8 ohm이며 소리 공명 공간은 약 0.3 CC인 것을 사용하였다.
[실시 예2]
앞서 제조한 시트 부재(두께 0.55 mm 인 것)를 커팅장치를 이용하여 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간의 가로 및 세로 단면적의 약 90%의 체적을 갖도록 절단하였다. 이와 같이 절단한 2장의 시트 부재를 적층하여 소리 공명 공간 내부에 배치하고, 상기 소리 공명 공간을 통풍망으로 막았다. 상기 마이크로 스피커-박스 시스템은 실시 예1의 것과 동일한 것을 사용하였다.
[실시 예3]
절단한 3장의 시트 부재를 적층하여 소리 공명 공간 내부에 배치한 것을 제외하고, 실시 예2와 동일하게 스피커-박스 시스템을 제조하였다.
[실시 예4]
절단한 4장의 시트 부재를 적층하여 소리 공명 공간 내부에 배치한 것을 제외하고, 실시 예2와 동일하게 스피커-박스 시스템을 제조하였다.
[실시 예5]
절단한 5장의 시트 부재를 적층하여 소리 공명 공간 내부에 배치한 것을 제외하고, 실시 예2와 동일하게 스피커-박스 시스템을 제조하였다.
[실시 예6]
절단한 6장의 시트 부재를 적층하여 소리 공명 공간 내부에 배치한 것을 제외하고, 실시 예2와 동일하게 스피커-박스 시스템을 제조하였다.
[비교 예1]
소리 공명 공간 내부에 아무 것도 넣지 않고 통풍망으로 막은 것을 제외하고, 것을 제외하고, 실시 예2와 동일하게 스피커-박스 시스템을 제조하였다.
[비교 예2]
0.4 mm의 직경을 갖는 구형 제올라이트 흡기제를 소리 공명 공간 체적의 90% 이상을 차지하도록 주입한 것을 제외하고, 실시 예2와 동일하게 스피커-박스 시스템을 제조하였다.
실험 예2: 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 임피던스 측정
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템 흡기제의 체적 확장 효과에 따른 저음 특성 향상 효과를 확인하기 위해 본 실험을 수행하였다. 실시 예1 내지 실시 예6, 비교 예1 및 비교 예2의 스피커-박스 시스템에 대해 주파수에 따른 임피던스값을 임피던스 메터(Impedance Meter)를 이용하여 측정하고 그 결과를 도 9에 나타내었으며, 스피커-박스 시스템의 공진점과 공진점에서의 피크 임피던스 값은 아래 표 2에 기재하였다.
| 구분 | F0[Hz] 공진주파수 |
Zpeak[ohm] 피크 임피던스 |
소리 공명 공간 체적 대비 흡기제 용적율 |
| 비교 예1 | 961.5 | 9.221 | 0% |
| 비교 예2 | 914.6 | 8.499 | 90% |
| 실시 예1 | 915.6 | 8.650 | 16.5% |
| 실시 예2 | 913.6 | 7.920 | 33% |
| 실시 예3 | 912.5 | 7.810 | 49.5% |
| 실시 예4 | 911.4 | 7.750 | 66% |
| 실시 예5 | 910.3 | 7.550 | 82.5% |
| 실시 예6 | 910.1 | 7.360 | 100% |
표 2를 참조하면, 비교 예1은 공진주파수 961.5 Hz 및 피크 임피던스 9.221 ohm이고, 비교 예2는 공진주파수 914.6 Hz 및 피크 임피던스 8.499 ohm이다. 실시 예1 내지 실시 예6으로 갈수록 공진주파수가 저주파수 대역으로 이동함을 알 수 있다.
실시 예2의 경우 비교 예2 보다도 공진주파수가 저주파수 쪽으로 이동된 것을 알 수 있다. 상기 실시 예2의 공진주파수는 비교 예1 대비 저주파 대역으로 약 47.9Hz 이동하였고, 비교 예2에 대비하여도 저주파 대역으로 약 1Hz 이동하였다.
이를 통해, 소리 공명 공간 체적 대비 흡기제 용적율을 33% 이상으로 하면 종래의 구형의 제올라이트 흡기제를 사용한 비교 예2와 동등 이상의 저음 특성 향상 효과를 경제적으로 실현할 수 있음을 알 수 있다.
실험 예3: 스피커-박스 시스템의 주파수에 따른 음압 측정
본 발명의 실시 예에 따른 스피커-박스 시스템 흡기제의 체적 확장 효과에 따른 저음 특성 향상 효과를 확인하기 위해 본 실험을 수행하였다. 실시 예1 내지 실시 예6, 비교 예1 및 비교 예2의 스피커-박스 시스템에 대해 주파수에 따른 음압(sound pressure, SPL)값을 사운드 메터(sound Meter)를 이용하여 측정하고 그 결과를 도 10에 나타내었다.
도 10을 참조하면, 200 내지 700Hz의 저음 영역대의 주파수 영역에서 실시 예2 내지 실시 예6이 비교 예1에 비하여 약 4.0dB 정도 사운드 음압(SPL)이 향상되었음을 알 수 있고, 비교 예2와 비교하여도 2.0dB정도가 추가로 향상되었음을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 스피커-박스 시스템용 흡기제
11: 시트 부재
12: 파이버
13: 파우치
20: 스피커
30: 소리 공명 공간
40: 하우징
60: 소리 방출구
70: 보이스코일 연결 FPCB
100: 스피커-박스 시스템
11: 시트 부재
12: 파이버
13: 파우치
20: 스피커
30: 소리 공명 공간
40: 하우징
60: 소리 방출구
70: 보이스코일 연결 FPCB
100: 스피커-박스 시스템
Claims (12)
- 마이크로 스피커-박스 시스템의 소리 공명 공간에 배치되는 마이크로 스피커-박스 시스템용 흡기제에 있어서,
적어도 두 층을 갖도록 배치된 복수의 시트 부재를 포함하고,
상기 각각의 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이고, 두께가 0.3 내지 0.8 mm이고,
상기 복수의 시트 부재는 측면 테두리를 시밍처리 한 것인,
마이크로 스피커-박스 시스템용 흡기제.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 파우치; 및
적어도 두 층을 갖도록 배치되고 상기 파우치 내부에 배치된 복수의 시트 부재;를 포함하고,
상기 복수의 시트 부재는 측면 테두리를 시밍처리 한 것이고,
상기 각각의 시트 부재는 다공성 탄소계 물질을 포함하는 파이버가 직조되어 형성된 것이고, 두께가 0.3 내지 0.8 mm이고,
상기 파우치는 메쉬 또는 망상 형상인,
마이크로 스피커-박스 시스템용 흡기제.
- 제8항에 있어서,
상기 파우치는 기체가 이동할 수 있는 통풍공을 포함하는,
마이크로 스피커-박스 시스템용 흡기제.
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 파우치는 고분자 물질, 유리 및 탄소계 물질 중 어느 하나를 포함하는,
마이크로 스피커-박스 시스템용 흡기제.
- 제1항 및 제8항 중 어느 하나의 스피커-박스 시스템용 흡기제를 포함하는,
마이크로 스피커-박스 시스템.
Priority Applications (3)
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| US17/235,946 US11665466B2 (en) | 2020-02-17 | 2021-04-21 | Fabric sheet-shaped of an air absorbent for a speaker-box system using porous carbon fibers and a speaker-box system including the same |
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