KR102445753B1 - 웨어러블 공기 청정기 - Google Patents
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Abstract
제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리를 포함하는 헤드 웨어러블 공기 청정기가 제공되며, 제 1 스피커 어셈블리는 필터 어셈블리, 이 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 이 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함한다. 헤드 웨어러블 공기 청정기는 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함하고, 이 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다. 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고, 임펠러와 모터의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 배치된다.
Description
본 발명은 웨어러블 공기 청정기, 특히 머리 착용식 공기 청정기에 관한 것이다.
대기 오염은 점점 더 문제가 되고 있으며, 다양한 대기 오염물질이 인간의 건강에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있거나 의심된다. 대기 오염에 의해 유발될 수 있는 악영향은 오염물질의 종류와 농도 및 오염된 공기에의 노출 시간에 따라 달라진다. 예를 들면, 대기 오염 수준이 높으면 심혈관 질환 및 호흡기 질환의 악화와 같은 즉각적인 건강 문제를 일으킬 수 있으나 오염된 공기에 장기적으로 노출되면 폐 기능 상실, 폐 기능 저하, 및 천식, 기관지염, 폐기종, 및 경우에 따라 암과 같은 질병의 발생과 같은 영구적인 건강 상의 영향이 초래될 수 있다.
대기 오염의 수준이 특히 높은 지역에서는 많은 사람들은 이러한 오염물질에의 노출을 최소화하는 것의 이점을 인식하고 있으므로 대기 중에 존재하는 오염물질이 입과 코에 도달하기 전에 오염물질의 적어도 일부를 여과하기 위한 목적에서 마스크를 착용한다. 이러한 얼굴 마스크는 비교적 큰 먼지 입자를 단순히 걸러내는 기본적인 먼지 마스크로부터 공기가 필터 요소 또는 카트리지를 통과해야 하는 더 복잡한 공기 정화 호흡기까지 다양하다. 그러나, 이러한 얼굴 마스크는 일반적으로 적어도 사용자의 입과 코를 덮기 때문에 정상적인 호흡을 더 힘들게 만들 수 있으며, 사용자가 다른 사람과 대화하는 능력에 문제를 일으킬 수도 있으므로 잠재적인 이점에도 불구하고 이러한 얼굴 마스크를 일상적으로 사용하는 것을 꺼리는 경우가 있다.
그 결과, 사용자가 착용할 수 있으나 사용자의 입과 코를 덮을 필요가 없는 공기 청정기를 개발하려는 다양한 시도가 있어왔다. 예를 들면, 사용자의 목 주위에 착용되어 사용자의 입과 코를 향해 상향으로 공기 제트를 생성하는 웨어러블 공기 청정기에 대한 다양한 디자인이 있다. 이들은 사회적으로 허용가능할 수 있으나, 일반적으로 최고 성능의 얼굴 착용식 필터보다 공기 중 오염물질에 대한 사용자의 노출을 제한하는 데 효과가 낮다. 이는 주로 사용자의 입과 코에 공기 제트를 전달하는 정확성이 부족하고, 사용자의 입과 코에 도달할 수 있는 여과되지 않은 공기의 흐름이 원인이다.
WO2017120992, CN103949017A, KR101796969B1 및 CN203852759U는 모두 얼굴 마스크 및 목 착용식 청정기에 대한 대안을 제공하는 머리 착용식 청정기를 설명한다. WO2017120992, CN103949017A 및 KR101796969B1의 각각은 헤드밴드의 양측 상에 한 쌍의 이어폰 및 이 이어폰들 중 하나로부터 연장하는 암의 단부에 제공된 마이크를 갖는 헤드셋을 설명한다.
WO2017120992에서는 별개의 공기 여과 유닛(5)이 마이크(2)를 지지하는 암에 제공된 공기 출구(1)에 파이프(6)에 의해 접속된다. 여과된 공기는 공기 여과 유닛(5)에 의해 생성되고 파이프(6)를 통해 펌핑되어 공기 출구(1)에서 배출된다. 이 머리 착용식 청정기는 종래의 헤드셋의 형태를 취하며, 사용자의 입과 코를 완전히 덮지 않으므로 얼굴 마스크보다 사회적으로 더 수용가능할 가능성이 있다. 또한, 종래의 마이크 암의 단부에 공기 전달 출구를 제공함으로써, 이 머리 착용식 청정기는 목 착용식 청정기보다 사용자의 코 및/또는 입에 정화된 공기를 보다 정확하게 제공할 수 있어야 한다. 그러나, 이 머리 착용식 청정기는 여전히 적지 않은 양의 여과되지 않은 공기가 사용자의 입과 코에 도달하는 것을 허용한다. 또한, 별개의 공기 여과 유닛에 대한 필요성으로 인해 청정기는 보다 복잡해지고 사용자에게 번거로워진다.
CN103949017A에서는 팬(6)이 이어폰(8)들 중 하나에 통합되어 있고, 이 팬(6)은 마이크(3)를 지지하는 암의 단부에 제공된 공기 정화 장치(5)에 덕트(7)를 통해 공기를 펌핑하는 데 사용된다. 이 머리 착용식 청정기는 헤드셋에 공기 정화 기능을 통합하였으나 팬에 의해 공급되는 공기로부터 오염물질을 여과하기 이용할 수 있는 공간 및 여과된 공기를 사용자에게 전달하기 위해 이용할 수 있는 공간이 작기 때문에 공기 정화 성능 및 전달 성능이 제한된다. 특히, 이용가능한 이 작은 공간은 이용가능한 작은 필터 면적으로 인해 최대 유량 및 여과 효율의 둘 모두를 상당히 제한한다. 또한, WO2017120992에 기재된 머리 착용식 청정기와 마찬가지로 이 머리 착용식 청정기는 여전히 상당량의 여과되지 않은 공기를 사용자의 입과 코에 도달할 수 있게 한다.
본 발명의 목적은 종래의 웨어러블 공기 청정기에 비해 공기 정화 성능 및 공기 전달 성능이 향상된 웨어러블 공기 청정기를 제공하는 것이다.
제 1 양태에 따르면 헤드 웨어러블 공기 청정기가 제공된다. 이 헤드 웨어러블 공기 청정기는 사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리를 포함하며, 제 1 스피커 어셈블리는 필터 어셈블리, 이 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 이 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리로부터 하류의 공기 출구를 포함한다. 헤드 웨어러블 공기 청정기는 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함하고, 이 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다. 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고, 임펠러와 모터의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 배치된다. 바람직하게는, 모터 전체가 임펠러의 후면에 의해 형성된 공동의 가장 좁은 단부 내에 배치된다.
대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러를 머리 착용식 공기 청정기의 스피커 어셈블리에 통합하고 임펠러와 모터의 둘 모두를 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 수용함으로써, 본 발명에서는 헤드폰 시스템 및 공기 청정기의 둘 모두의 다양한 부품이 서로 중첩(nest)될 수 있고, 이로 인해 상기 또는 각각의 스피커 어셈블리 내에서 공간 사용이 최적화될 수 있다. 특히, a 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 임펠러를 사용하면, 모터가 임펠러의 후면 또는 후방에 의해 형성된 리세스 또는 공동 내에 중첩될 수 있고, 임펠러 및 모터의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 배치될 수 있다. 그리고 다음에 스피커는 임펠러 케이싱의 후면 또는 후방에 의해 형성된 리세스 또는 공동 내에 중첩될 수 있다. 또한, 필터 어셈블리는 임펠러 케이싱 위에 중첩될 수 있다. 특히, 바람직한 실시형태에서, 필터 어셈블리는 임펠러 케이싱의 전면과 대체로 컨포멀(conformal)이고, 따라서 또한 대체로 절두원뿔형이다. 따라서 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소를 포함하는 대체로 절두원뿔형인 필터 어셈블리를 사용함으로써, 이 바람직한 실시형태는 스피커 어셈블리 내의 공간 사용을 최적화 할뿐만 아니라 여과를 위해 사용할 수 있는 필터 요소의 표면적을 최적화한다.
임펠러 케이싱은 임펠러를 둘러싸는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 하우징 및 임펠러 하우징의 베이스에 유체적으로 접속된 환형 볼류트를 포함할 수 있고, 환형 볼류트는 임펠러 하우징으로부터 배출된 공기를 받아들여 이 공기를 스피커 어셈블리의 공기 출구로 안내하도록 구성된다. 임펠러 하우징에는 임펠러에 의해 공기가 흡입될 수 있는 공기 입구 및 임펠러 하우징으로부터 환형 볼류트 내로 공기를 토출할 수 있는 공기 출구가 제공될 수 있다. 임펠러 하우징의 공기 입구는 임펠러 하우징의 소직경 단부에 있는 개구부에 의해 제공될 수 있고, 공기 출구는 임펠러 하우징의 베이스 주위에 형성된 환형 슬롯에 의해 제공된다.
제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버가 장착되는 스피커 섀시를 포함하는 스피커 하우징을 포함할 수 있다. 스피커 드라이버는 임펠러의 케이싱의 후면에 의해 형성된 리세스 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 스피커 하우징은 스피커 드라이버 위에 장착된 대체로 절두원뿔형인 스피커 커버를 더 포함할 수 있다. 스피커 커버는 임펠러의 케이싱의 후면에 의해 형성된 리세스 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버를 적어도 부분적으로 둘러싸고 환형 회로 보드 또는 하나 이상의 아치형 회로 보드를 선택적으로 포함하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
필터 어셈블리는 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소를 포함할 수 있다. 임펠러 케이싱은 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소의 후면에 의해 형성된 용적 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 필터 어셈블리는 입자 필터 요소 및 화학 필터 요소 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 입자 필터 요소는 절두원뿔형이 되도록 구성된 주름형 필터 매체를 포함할 수 있다. 주름형 필터 매체의 폴드(fold)는 입자 필터 요소의 중심 축선에 대해 예각일 수 있고, 주름형 필터 매체의 내부 에지 및 외부 에지의 둘 모두는 필터의 중심 축선에 평행하다. 다음에 주름형 필터 매체의 내부 에지 전체는 탄성 재료의 시일 내에 배치될 수 있고, 주름형 필터 매체의 외부 에지 전체는 탄성 재료의 다른 시일 내에 배치될 수 있다.
필터 어셈블리는 하나 이상의 필터 요소를 지지하는 필터 시트를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필터 시트에는 필터 시트의 전면으로부터 필터 시트의 후면으로 공기가 통과하는 것을 허용하는 복수의 개구부가 제공되고, 필터 시트의 전면은 복수의 개구부 위에 하나 이상의 필터 요소를 지지하도록 구성된다. 필터 시트는 대체로 절두원뿔형인 부분을 포함할 수 있고, 복수의 개구부는 이 절두원뿔형 부분에 제공된다. 임펠러 케이싱은 필터 시트의 후면에 의해 형성된 용적 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 필터 시트에는 필터 시트의 후면과 임펠러 케이싱의 공기 입구 사이에 공기 통로가 형성될 수 있고, 이 공기 통로는 공기를 임펠러 케이싱의 공기 입구로 안내하도록 구성된다.
바람직하게는, 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리는 실질적으로 동일하다. 제 2 스피커 어셈블리는 필터 어셈블리, 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 제 2 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함할 수 있고, 다음에 노즐은 제 2 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 받아들이고, 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름의 둘 모두를 토출하도록 구성된다.
바람직하게는, 헤드 웨어러블 공기 청정기는 헤드폰 시스템을 포함하며, 제 1 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 제 1 단부에 장착되고 제 2 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 반대측의 제 2 단부에 장착되고, 헤드밴드는 사용자의 머리에 착용하도록 구성되어 있다.
또한 사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리를 포함하는 헤드 웨어러블 공기 청정기가 제공되고, 여기서 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리 중 하나 또는 둘 모두는 필터 어셈블리, 이 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 이 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함하며, 여기서 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고, 임펠러 및 모터의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 배치된다. 다음에 헤드 웨어러블 공기 청정기는 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리 중 하나 또는 둘 모두로부터 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함하며, 이 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다.
제 2 양태에 따르면 헤드 웨어러블 공기 청정기가 제공된다. 헤드 웨어러블 공기 청정기는 헤드기어를 포함하고, 헤드기어에 의해 지지되는 공기 청정기 어셈블리를 포함하고, 공기 청정기 어셈블리는 필터 어셈블리, 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 공기 청정기 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함한다. 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고, 임펠러와 모터의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 배치된다.
공기 청정기 어셈블리는 스피커 또는 음향 드라이버 유닛을 더 포함할 수 있으며, 공기 청정기 어셈블리는 사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성될 수 있다. 공기 청정기 어셈블리는 필터 어셈블리로부터 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함할 수 있고, 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다. 공기 청정기 어셈블리는 필터 어셈블리 및 임펠러 케이싱을 수용하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 다음에 하우징은 공기 입구 및 공기 출구를 포함할 수 있고, 하우징의 공기 출구는 하우징으로부터 공기흐름을 토출하도록 구성될 수 있고, 노즐의 공기 입구에 접속될 수 있다.
제 3 양태에 따르면 헤드 웨어러블 공기 청정기가 제공된다. 헤드 웨어러블 공기 청정기는 사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리를 포함하고, 제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버, 필터 어셈블리, 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함하고, 임펠러 및 상기 모터의 둘 모두는 임펠러 케이싱 내에 배치된다. 헤드 웨어러블 공기 청정기는 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함하고, 이 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다. 제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버가 임펠러 케이싱 뒤에 중첩되도록, 그리고 임펠러 케이싱이 필터 어셈블리 뒤에 중첩되도록 구성된다.
임펠러는 혼합 흐름 임펠러일 수 있고, 임펠러와 임펠러 케이싱의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 형상을 갖는다. 스피커 드라이버는 임펠러의 케이싱의 후방에 의해 형성된 용적 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 필터 어셈블리는 대체로 절두원뿔형인 형상을 가질 수 있고, 다음에 임펠러 케이싱은 필터 어셈블리의 후방에 의해 형성된 용적 내에 적어도 부분적으로 배치된다.
바람직하게는, 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리는 실질적으로 동일하다. 제 2 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버, 필터 어셈블리, 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 제 2 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함할 수 스피커 드라이버 있고, 노즐은 제 2 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 받아들이고, 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름의 둘 모두를 토출하도록 구성된다.
제 2 스피커 어셈블리는 임펠러 케이싱을 더 포함할 수 있고, 임펠러 및 모터의 둘 모두는 임펠러 케이싱 내에 배치된다. 다음에 제 2 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버가 임펠러 케이싱 뒤에 중첩되도록, 그리고 임펠러 케이싱이 필터 어셈블리 뒤에 중첩되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 헤드 웨어러블 공기 청정기는 헤드폰 시스템을 포함하며, 제 1 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 제 1 단부에 장착되고 제 2 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 반대측의 제 2 단부에 장착되고, 헤드밴드는 사용자의 머리에 착용하도록 구성되어 있다.
제 4 양태에 따르면 헤드 웨어러블 공기 청정기가 제공된다. 이 헤드 웨어러블 공기 청정기는 사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리를 포함하며, 제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버, 필터 어셈블리, 이 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 이 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함한다. 헤드 웨어러블 공기 청정기는 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함하고, 이 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다. 다음에 제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버를 적어도 부분적으로 둘러싸고 환형 회로 보드 또는 하나 이상의 아치형 회로 보드를 선택적으로 포함하는 제어 회로를 또한 포함할 수 있다.
제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버가 장착되는 스피커 섀시를 포함하는 스피커 하우징을 더 포함할 수 있다. 다음에 제어 회로는 스피커 드라이버의 주변의 주위에서 스피커 섀시 상에 장착될 수 있다. 임펠러와 모터는 스피커 드라이버 위에 배치될 수 있다. 필터 어셈블리는 임펠러 및 모터 위에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리는 실질적으로 동일하다. 바람직하게는, 헤드 웨어러블 공기 청정기는 헤드폰 시스템을 포함하며, 제 1 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 제 1 단부에 장착되고 제 2 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 반대측의 제 2 단부에 장착되고, 헤드밴드는 사용자의 머리에 착용하도록 구성되어 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 단지 예시로서 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1a는 본 명세서에 기술된 헤드 웨어러블 공기 청정기의 일 실시형태의 전방 사시도이고;
도 1b는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 정면도이고;
도 1c는 노즐이 헤드밴드 위에 수납된 상태의 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 전방 사시도이고;
도 1d는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 측면도이고;
도 2는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 단면도이고;
도 3a는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 스피커 어셈블리의 측면도이고;
도 3b는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 스피커 어셈블리의 사시도이고;
도 4는 도 1d의 스피커 어셈블리의 A-A 선을 따라 취한 단면도이고;
도 5a 내지 도 5h는 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 다양한 수준의 구성의 사시도이고;
도 6a는 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 임펠러 케이싱의 사시도이고;
도 6b는 도 6a의 임펠러 케이싱의 단면도이고;
도 6c 및 도 6d는 도 6a의 임펠러 케이싱의 단면도이고;
도 6e는 도 6a의 임펠러 케이싱의 후방 케이싱 섹션의 사시도이고;
도 6f는 도 6a의 임펠러 케이싱의 전방 케이싱 섹션의 사시도이고;
도 7은 스피커 하우징 내에 장착된 임펠러 케이싱의 평면도이고;
도 8은 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 스피커 섀시의 단면도이고;
도 9는 탄성 지지체를 구비한 도 6a의 임펠러 케이싱의 단면도이고;
도 10a는 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 필터 어셈블리의 분해도이고;
도 10b는 도 10a의 필터 어셈블리의 단면도이고;
도 11는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 분리된 노즐의 사시도이고;
도 12은 대안적 스피커 어셈블리의 측면도이고;
도 13은 도 12의 대안적 스피커 어셈블리의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 정면도이고;
도 1c는 노즐이 헤드밴드 위에 수납된 상태의 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 전방 사시도이고;
도 1d는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 측면도이고;
도 2는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 단면도이고;
도 3a는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 스피커 어셈블리의 측면도이고;
도 3b는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기의 스피커 어셈블리의 사시도이고;
도 4는 도 1d의 스피커 어셈블리의 A-A 선을 따라 취한 단면도이고;
도 5a 내지 도 5h는 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 다양한 수준의 구성의 사시도이고;
도 6a는 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 임펠러 케이싱의 사시도이고;
도 6b는 도 6a의 임펠러 케이싱의 단면도이고;
도 6c 및 도 6d는 도 6a의 임펠러 케이싱의 단면도이고;
도 6e는 도 6a의 임펠러 케이싱의 후방 케이싱 섹션의 사시도이고;
도 6f는 도 6a의 임펠러 케이싱의 전방 케이싱 섹션의 사시도이고;
도 7은 스피커 하우징 내에 장착된 임펠러 케이싱의 평면도이고;
도 8은 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 스피커 섀시의 단면도이고;
도 9는 탄성 지지체를 구비한 도 6a의 임펠러 케이싱의 단면도이고;
도 10a는 도 3a 및 도 3b의 스피커 어셈블리의 필터 어셈블리의 분해도이고;
도 10b는 도 10a의 필터 어셈블리의 단면도이고;
도 11는 도 1a의 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 분리된 노즐의 사시도이고;
도 12은 대안적 스피커 어셈블리의 측면도이고;
도 13은 도 12의 대안적 스피커 어셈블리의 단면도이다.
이제 종래의 웨어러블 공기 청정기에 비해 여러 가지 장점을 제공하는 헤드 웨어러블 공기 청정기에 대하여 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 "공기 청정기"라는 용어는 공기로부터 오염물질을 제거하고 정화되거나 여과된 공기의 공급을 방출할 수 있는 장치 또는 시스템을 지칭한다. "헤드 웨어러블"이라는 용어는 사용자의 머리에 착용할 수 있거나 착용하기에 적절한 물품을 정의하기 위해 사용된다.
헤드 웨어러블 공기 청정기는 헤드밴드에 장착된 한 쌍의 스피커 어셈블리를 포함하는 헤드폰 시스템을 포함한다. 제 1 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 제 1 단부에 장착되고, 제 2 스피커 어셈블리는 헤드밴드의 반대측의 제 2 단부에 장착된다. 다음에 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리 중 하나 또는 둘 모두는 필터 어셈블리, 이 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 이 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함한다. 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고, 임펠러와 모터의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱 내에 배치된다. 다음에 헤드 웨어러블 공기 청정기는 제 1 스피커 어셈블리 및 제 2 스피커 어셈블리 중 하나 또는 둘 모두로부터 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 더 포함하며, 이 노즐은 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함한다.
본 명세서에서 사용하는 "헤드폰"이라는 용어는 사용자의 머리에 또는 그 주위에 착용하도록 설계된 헤드밴드에 의해 결합되는 한 쌍의 소형 스피커 또는 스피커를 지칭한다. 일반적으로, 스피커는 전기 신호를 대응하는 소리로 변환하는 전기음향 변환기에 의해 제공된다. 종종 풀사이즈 헤드폰 또는 오버이어 헤드폰이라고 부르는 서컴오럴 헤드폰(circumaural headphone)에는 귀 전체를 감싸도록 폐루프형(예를 들면, 원형, 타원형 등)인 이어패드가 있다. 이 헤드폰은 귀를 완전히 둘러싸므로, 서컴오럴 헤드폰은 외부 소음을 줄이기 위해 머리와의 접촉부를 완전히 밀폐하도록 설계될 수 있다. 종종 온이어 헤드폰이라고 부르는 스프라오럴 헤드폰(supra-aura headphone)에는 귀 주변이 아니라 귀를 누르는 이어패드가 있다. 이러한 유형의 헤드폰은 일반적으로 서컴오럴 헤드폰보다 작고 가벼운 경향이 있으므로 외부 소음의 감쇄가 적다.
본 명세서에서 사용하는 "원뿔형"이라는 용어는 원뿔 형상을 갖는 물체를 지칭한다. 본 명세서에서 사용하는 "원뿔"이라는 용어는 평평한 밑면(반드시 그런 것은 아니지만 원형인 경우가 많음)으로부터 정점 또는 꼭지점이라고하는 지점까지 매끈하게 테이퍼를 이루는 3 차원 기하학적 형상을 지칭한다. 따라서 "원뿔"이라는 용어는 원형 베이스 및 그 평면에 대해 직각으로 밑면의 중심을 통과하는 축선을 갖는 직원뿔(right circular cone)를 포함한다. 원뿔의 밑면의 둘레는 "준선(directrix)"라고 하며, 이 준선과 정점 사이의 각각의 선은 원뿔의 원뿔면의 "모선(generatrix)" 또는 "생성선(generating line)"이라고 한다. 본 명세서에서 사용하는 "절두원뿔형"이라는 용어는 절두원뿔의 형상을 갖는 물체를 지칭한다. 본 명세서에서 사용하는 "절두원뿔"이라는 용어는 정점을 포함하는 영역을 원뿔의 밑면에 평행한 절단면에 의해 잘라 냈을 때 남아 있는 원뿔 부분을 지칭한다. "절두원뿔"이라는 용어는 "원뿔 절두체"라는 용어와 동의어이며, 원형 기단 및 원형 상단을 갖는 직원형 원뿔 절두체(right circular conical frustum)를 포함하고, 원형 기단의 직경은 원형 상단의 직경보다 크고, 절두 원뿔면이 기단과 상단 사이에 연장되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 헤드 웨어러블 공기 청정기(1000)의 일 실시형태의 외관도이다. 헤드 웨어러블 공기 청정기(1000)는 아치형 헤드밴드(1200)에 의해 연결된 한 쌍의 대체로 원통형인 스피커 어셈블리(1100a, 1100b), 및 두 스피커 어셈블리(1100a, 1100b) 사이에 연장되어 있고 양단부가 두 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)에 연결된 노즐(1300)을 포함한다. 도 2는 헤드밴드(1200)의 축선을 따라 취한 공기 청정기(1000)의 단면도이고, 또한 아치형 노즐(1300)의 축선을 통한 단면을 도시하며, 여기서 곡선에 대한 축선은 이 곡선을 직각으로 이등분하고 이 곡선을 2 개의 대칭 부분으로 분할하는 직선이다. 다음에 도 3a는 도 1a 내지 도 1c의 공기 청정기(1000)의 스피커 어셈블리(1100)의 측면도를 도시하고, 도 3b는 도 1a 내지 도 1c의 공기 청정기(1000)의 스피커 어셈블리(1100)의 사시도를 도시하고, 도 4는 도 3의 스피커 어셈블리(1100)의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
예시된 실시형태에서, 헤드밴드(1200)의 각각의 단부에는 헤드밴드(1200)에 대해 수직인 (즉, 아치형 헤드밴드(1200)의 길이에 대해 평행한 평면이 아치형 지지 암(1210)의 길이에 대해 평행한 평면에 수직인) 아치형 지지 암(1201a, 1201b)이 제공되어 있다. 각각의 지지 암(1201a, 1201b)의 제 1 단부는 헤드밴드(1200)의 후면에 부착되므로 이 지지 암(1201a, 1201b)은 헤드밴드(1200)로부터 후방 및 하방으로 연장된다. 다음에 각각의 지지 암(1201a, 1201b)의 반대측의 제 2 단부는 전방을 향하는 소켓 또는 거전(gudgeon; 1202a, 1202b)이 제공되어 있다.
다음에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 원통형 스피커 어셈블리(1100)의 각각에는 스피커 어셈블리(1100)의 외면으로부터 돌출하는 장착 돌기 또는 핀틀(pintle; 1101)이 제공되어 있다. 각각의 지지 암(1201)에 제공된 소켓/거전(1202a, 1202b)은 대응하는 스피커 어셈블리(1100)의 외면으로부터 돌출하는 돌기/핀틀(1101)을 수용하여 유지하도록 구성된다. 그러므로 지지 암(1201)에 제공된 소켓(1202) 내의 돌기(1101)의 결합은 헤드밴드(1200)의 단부에 부착되었을 때 스피커 어셈블리(1100)를 피벗식으로 지지하는 짐벌(gimbal) 또는 힌지를 형성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 스피커 어셈블리(1100)의 각각은 공기 입구(1103) 및 공기 출구 또는 배출 포트(1104)를 갖는 스피커 하우징 또는 인클로저(1102), 이 하우징(1102) 내의 스피커 또는 드라이버 유닛(1105), 및 스피커(1105)를 둘러싸도록 그리고 사용자의 귀를 감싸거나 귀를 누르도록 구성된 이어패드(1106)를 더 포함한다. 또한, 한 쌍의 스피커 어셈블리(1100)의 각각은 스피커 하우징(1102) 내의 필터 어셈블리(1107) 및 스피커 하우징(1102) 내의 임펠러 케이싱(1108)을 더 포함한다. 임펠러 케이싱(1108) 내에는 필터 어셈블리(1107)를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러(1109) 및 이 임펠러(1109)를 구동하도록 구성된 모터(1110)가 배치된다. 공기 출구 또는 배출 포트(1104)는 (임펠러(1109)에 의해 생성되는 공기흐름에 대해) 필터 어셈블리(1107)의 하류에 있고, 스피커 어셈블리(1100)로부터 여과된/정화된 공기흐름을 토출하도록 구성되어 있다. 예시된 실시형태에서, 각각의 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구 또는 배출 포트(1104)는 스피커 어셈블리(1100)의 측면에 제공되고, 두 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 공기 출구 또는 배출 포트(1104)는 헤드밴드(1200)의 단부에 부착되었을 때 대체로 서로 평행하다.
도 5a 내지 도 5h는 도 2의 스피커 어셈블리의 다양한 수준의 구성의 사시도이다. 도 4 및 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 스피커 하우징(1102)은 스피커/드라이버 유닛(1105)이 장착되는 스피커 섀시(1111) 및 스피커(1105) 위의 스피커 섀시(1111) 상에 장착된 대체로 절두원뿔형인 스피커 커버(1112)를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 스피커 섀시(1111)는 원통형 외부 측벽(1111b) 및 이 외부 측벽(1111b) 내에 이것에 인접하여 동심원으로 배치된 아치형 내부 측벽(1111c)에 의해 둘러싸인 대체로 원형인 베이스(1111a)를 포함하므로 아치형 내부 측벽(1111c)과 원통형 외부 측벽(1111b)의 인접 부분 사이에 아치형 슬롯이 형성된다. 다음에 공기 출구 또는 배출 포트(1104)는 아치형 내부 측벽(1111c) 및 원통형 외부 측벽(1111b)의 둘 모두에 형성된 대응하는 정렬된 개구부에 의해 형성된다.
베이스(1111a)의 중심 부분은 스피커/드라이버 유닛(1105)을 배치할 수 있는 드라이버 지지 플레이트(1111d)를 제공한다. 스피커 섀시(1111)의 드라이버 지지 플레이트(1111d)에는 스피커/드라이버 유닛(1105)에 의해 생성된 소리가 스피커 섀시(1111)를 통과하여 이어패드(1106)로 둘러싸인 공간 내에 들어갈 수 있게 하는 일련의 개구부가 제공되어 있다. 또한, 드라이버 지지 플레이트(1111d)는 스피커 섀시(1111)의 베이스(1111a)의 주변 부분에 대해 각을 이루거나 경사를 이루고 있다. 드라이버 지지 플레이트(1111d)의 각도 또는 경사는 스피커 어셈블리(1100)를 사용자의 귀에 위치시킨 상태로 헤드 웨어러블 공기 청정기(1000)를 사용자의 머리에 착용했을 때 스피커/드라이버 유닛(1105)이 귀와 실질적으로 평행하도록 선택된다. 예를 들면, 예시된 실시형태에서, 베이스(1111a)의 주변 부분에 대한 드라이버 지지 플레이트(1111d)의 각도는 10 내지 15 도이다.
스피커 섀시(1111)에는 스피커 어셈블리(1100)의 외측과 스피커/드라이버 유닛(1105)으 후방의 공간 사이를 소량의 공기가 통과할 수 있도록 구성된 다수의 포트(1111e)가 제공될 수도 있다. 예시된 실시형태에서, 포트(1111e)는 스피커 섀시(1111)의 베이스(1111a)에 제공되며, 드라이버 지지 플레이트(1111d)를 제공하는 중심 부분에 인접한 스피커 섀시(1111) 내의 일 지점으로부터 원통형 외부 측벽(1111b)의 외면까지 베이스(1111a)를 통해 연장된다.
또한, 능동형 소음 제거(ANC)용 피드백 마이크(1113)가 스피커 섀시(1111)에 제공될 수 있다. 피드백 마이크(1113)는 제어 회로(1114)에 데이터를 제공하도록 구성되며, 제어 회로(1114)는 스피커/드라이버 유닛(1105)을 제어할 때 제어 능동형 소음 제거(ANC)를 구현하도록 구성된다. 예시된 실시형태에서, 피드백 마이크(1113)는 드라이버 지지 플레이트(1111d)에 제공된 대응하는 개구부(1111f) 내에 배치된다. 능동형 소음 제거(ANC) 어플리케이션의 경우, 사용자에게 도달하는 소리를 얻기 위해 스피커/드라이버 유닛(1105)에 인접한 이어 패드(1106)의 내부에 피드백 마이크(1113)가 제공되므로 원치 않는 소음을 식별하고 제거할 수 있다. 따라서 피드백 마이크를 종종 에러 마이크라고 부른다. 스피커 어셈블리(1100)에 피드백 마이크(1113)를 제공하는 것은 모터(1110) 및/또는 임펠러(1109)에 의해 생성된 소음을 피드백 마이크(1113)로 검출하여 다른 원치 않는 배경 소음 또는 주위 소음과 함께 제거할 수 있으므로 특히 유용하다.
예시된 실시형태에서, 제어 회로(1114)는 스피커 섀시(1111)의 주변 부분에 배치되거나 장착된다. 따라서, 제어 회로(1114)는, 스피커/드라이버 유닛(1105)이 드라이버 지지 플레이트(1111d)에 장착되었을 때, 적어도 부분적으로 스피커/드라이버 유닛(1105)을 둘러싼다(즉, 스피커/드라이버 유닛(1105)의 주변의 외부/주위에 배치된다). 예시된 실시형태에서, 제어 회로(1114)는 2 개의 아치형 회로 보드(1114a, 1114b)를 포함하지만; 대안적 구성에서 제어 회로(1114)는 3 개 이상의 아치형 회로 보드 또는 단일의 아치형 또는 환형 회로 보드를 동등하게 포함할 수 있다.
제어 회로(1114)는 사용자로부터 수신된 제어 입력에 기초하여 모터(1110) 및 스피커/드라이버 유닛(1105)의 둘 모두를 제어한다. 제어 회로(1114)는 또한 청정기(1000)를 Wi-Fi, 블루투스 또는 일부의 다른 형태의 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)를 사용하여 하나 이상의 무선 네트워크에 접속할 수 있게 하는 하나 이상의 무선 통신 모듈을 제공한다. 그러면 청정기(1000)와 데이터를 주고받고, 사용자 입력 등을 제공하기 위해 청정기(1000)의 사용자는 퍼스널 컴퓨터 장치를 사용하여 청정기(1000)에 무선으로 접속하여 통신할 수 있다. 제어 회로(1114)는 청정기(1000)에 제공된 및/또는 사용자가 액세스가능한 터치 스크린 및/또는 하나 이상의 물리적 사용자 제어 장치(미도시)에 유선 접속(미도시)될 수도 있다.
스피커 어셈블리(1100)에는 또한 스피커 하우징(1102)으로부터 연장되고 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)를 노즐(1300)의 공기 입구에 접속하도록 구성된 중공의 강성 출구 덕트(1115)가 제공된다. 강성 출구 덕트(1115)는 더욱이 스피커 하우징(1102)의 주변의 적어도 일부의 주위에서 스피커 하우징(1102)에 대해 회전할 수 있도록 구성되므로 노즐(1300)과 헤드밴드(1200) 사이의 각도를 변화시킬 수 있고, 노즐(1300)을, 비사용 시에, 도 1c에 도시한 바와 같이 헤드밴드(1200) 위에 수납할 수 있다.
유리하게는, 스피커 어셈블리(1100)는 스피커 하우징(1102)의 주변의 주위에서 강성 출구 덕트(1115)의 회전이 임펠러 케이싱(1108)과 독립적이도록 구성되므로 이것은 스피커 하우징(1102)와 임펠러 케이싱(1108)의 둘 모두에 대해 회전할 수 있다. 이러한 구성은, 비사용 시에, 스피커 어셈블리(1100)의 구성을 복잡하게 할 수도 있는 스피커 하우징(1102) 내부에 있는 임의의 컴포넌트가 스피커 하우징(1102)에 대해 회전가능하게 될 필요가 없는 경우에 노즐(1300)이 헤드밴드(1200)를 향해 회전되어 헤드밴드(1200) 위에 수납될 수 있게 한다.
또한, 스피커 어셈블리(1100)는 스피커 하우징(1102)의 주변의 주위에서 강성 출구 덕트(1115)의 회전으로 인해 강성 출구 덕트(1115)가 이어패드(1106)로부터 이격되는 방향으로 이동하도록 구성된다. 이러한 구성은, 노즐(1300)이 헤드밴드(1200)를 향해 회전될 때, 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 각각으로부터 연장된 강성 출구 덕트(1115)들이 서로로부터 이격되는 방향으로 이동하여 노즐(1300)의 대향 단부가 벌어져서 노즐(1300)이, 수납 위치에 있을 때, 헤드밴드(1200) 위에 적합될 수 있도록 한다. 바람직하게는, 스피커 어셈블리(1100)는 스피커 하우징(1102)의 주변의 주위에서 강성 출구 덕트(1115)의 회전으로 인해 강성 출구 덕트(1115)가 그 종축선을 중심으로 롤링하여 노즐(1300)의 대향 단부를 더 벌어지게 하도록 구성된다. 회전 시의 노즐(1300)의 벌어짐은 노즐(1300)을 사용 시에 사용자의 얼굴에 더 밀착되게 하고 다음에 노즐(1300)을 헤드밴드(1200) 위에 적합시키기 위해 수납 위치로 이동시킬 때 확장될 수 있으므로 유리하다.
예시된 실시형태에서, 강성 출구 덕트(1115)는 제 1 단부 위치와 제 2 단부 위치 사이에서 회전할 수 있도록 구성된다. 제 1 단부 위치에서, 강성 출구 덕트(1115)는, 도 1a에 예시된 바와 같이, 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)와 대체로 정렬된다. 구체적으로, 제 1 단부 위치에서, 강성 출구 덕트(1115)의 (스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)에 근접한/인접한) 제 1 개방 단부는 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)와 대체로 정렬되므로 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)로부터 토출되는 임의의 공기 흐름은 강성 출구 덕트(1115) 내로 진입한다. 제 2 단부 위치에서, 강성 출구 덕트(1115)는 헤드밴드(1200)와 대체로 평행하므로, 도 1c에 예시된 바와 같이, 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)와 정렬되지 않는다. 따라서 청정기(1000)에는 또한 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b) 중 하나 또는 둘 모두의 강성 출구 덕트(1115)가 대응하는 공기 출구(1104)와 정렬되지 않은 것을 검출하여 모터(1110)를 자동으로 오프시키는 센서(미도시)가 제공된다.
스피커 어셈블리(1100a, 1100b)로부터 정화된 공기의 흐름을 유지하면서 헤드밴드(1200)에 대한 노즐(1300)의 위치를 조정할 수 있도록 하기 위해, 강성 출구 덕트(1115)의 제 1 개방 단부의 각도 연장이 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)의 각도 연장보다 크다. 이로 인해, 강성 출구 덕트(1115)가 제 1 단부 위치로부터 작은 각도/거리만큼 이격된 방향으로 회전되는 경우에도 강성 출구 덕트(1115)와 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104) 사이의 유체 접속이 유지될 수 있다. 예를 들면, 예시된 실시형태에서, 강성 출구 덕트(1115)의 아치형 제 1 개방 단부의 중심 각도는 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 아치형 공기 출구(1104)의 중심 각도보다 10 내지 15 도 더 크다.
예시된 실시형태에서, 강성 출구 덕트(1115)의 제 1 개방 단부에는 강성 출구 덕트(1115)의 제 1 개방 단부의 주변의 주위로 돌출하고 아치형 내부 측벽(1111c)과 원통형 외부 측벽(1111b)의 인접 부분 사이에 형성된 아치형 슬롯 내에 끼워져서 슬라이딩하도록 구성된 플랜지(미도시)가 제공된다. 따라서 아치형 슬롯 내에서의 강성 출구 덕트(1115)의 슬라이딩은 임펠러 케이싱(1108)의 대응하는 회전을 수반함이 없이 스피커 하우징(1102)의 주변의 일부의 주위에서 강성 출구 덕트(1115)의 회전을 유발한다.
따라서 부분적으로 공기 출구(1104)가 형성된 원통형 외부 측벽(1111b) 내에 형성된 개구부는 스피커 하우징(1102)의 원주의 주위에 부분적으로 연장되어 스피커 하우징(1102)의 주변의 일부의 주위에서 강성 출구 덕트(1115)의 회전을 안내하는 트랙(1146)을 형성한다. 트랙(1146)은, 이것이 제 1 단부 위치로부터 제 2 단부 위치까지 연장될 때, 이어패드(1106)로부터 이격되는 방향으로 이동하도록 구성되므로 노즐(1300)이 헤드밴드(1200)를 향해 회전될 때 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 각각으로부터 연장되는 강성 출구 덕트(1115)는 서로로부터 이격되는 방향으로 이동한다. 결과적으로, 헤드밴드(1200)를 향한 노즐(1300)의 이러한 회전은 노즐(1300)의 대향 단부를 벌어지게 하여, 도 1c에 예시된 바와 같이, 수납 위치에 있을 때 노즐(1300)을 헤드밴드(1200) 위에 적합되게 할 수 있다.
다음에 대체로 절두원뿔형인 스피커 커버(1112)는 스피커/드라이버 유닛(1105)이 스피커 커버(1112)에 의해 덮이도록 드라이버 지지 플레이트(1111c)의 전체에 걸쳐 스피커 섀시(1111)에 장착된다. 예시된 실시형태에서, 스피커 커버(1112)는 드라이버 지지 플레이트(1111c)만을 덮도록 구성되므로 베이스(1111a)의 주변 부분과 그 위에 장착된 2 개의 아치형 회로 보드(1114a, 1114b)는 스피커 커버(1112)에 의해 덮이지 않지만 포트(1111e)의 내부 단부는 스피커 커버(1112)에 의해 덮인다. 예시된 실시형태에서, 스피커 커버(1112)에는 스피커 커버(1112)의 강성을 증가시켜 스피커 커버(1112)의 진동을 최소화하기 위한 다수의 오목한 함몰부 또는 딤플(dimple; 112a)이 형성되어 있다.
도 4, 도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이, 다음에 임펠러(1109) 및 모터(1110)를 수용하는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 케이싱(1108)은 스피커 커버(1112) 위에 배치되므로 스피커/드라이버 유닛(1105)은 임펠러 케이싱(1108)의 후부/후방에 의해 형성된 리세스 또는 공동 내에 중첩된다. 따라서 스피커 커버(1112) 및 스피커/드라이버 유닛(1105)은 둘 모두 임펠러 케이싱(1108)의 후부/후방에 의해 형성된 리세스 내에 부분적으로 배치된다.
도 6a는 임펠러(1109)와 모터(1110)가 없는 임펠러 케이싱(1108)의 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 단면도이다. 다음에 도 6c는 임펠러(1109)와 모터(1110)가 없는 임펠러 케이싱(1108)의 측단면도이고, 도 6d는 임펠러(1109)와 모터(1110)가 내부에 배치된 임펠러 케이싱(1108)의 측단면도이다. 임펠러 케이싱(1108)은 대체로 절두원뿔형이고, 임펠러 케이싱(1108)의 후방/후면에는 개방된 대직경 단부 및 폐쇄된 소직경 단부를 갖는 대체로 절두원뿔형인 리세스(1116)가 형성되어 있다. 리세스(1116)의 개방된 대직경 단부는 임펠러(1109)의 트레일링 에지에 근접해 있고, 리세스(1116)의 폐쇄된 소직경 단부는 임펠러(1109)의 리딩 에지에 근접해 있다.
구체적으로, 예시된 실시형태에서, 임펠러(1109)는 혼합 흐름의 비덮개형 임펠러이고, 모터(1110)는 임펠러(1109)의 허브 내에 배치된다. 다음에 임펠러 케이싱(1108)은 임펠러(1109) 및 모터(1110)를 둘러싸는 임펠러 하우징(1117), 및 임펠러 하우징(1117)의 베이스를 임펠러 하우징(1117)으로부터 배출되는 공기를 받아들이도록 구성된 환형 볼류트(1118)에 유체적으로 접속하는 베인리스 디퓨저(vaneless diffuser)를 제공한다. 임펠러 하우징(1117)의 후방/후면에는 대체로 절두원뿔형인 리세스(1116)가 형성되어 있고, 리세스(1116)의 폐쇄된 소직경 단부가 포함된다. 임펠러 하우징(1117)에는 임펠러(1109)에 의해 공기가 흡입될 수 있는 공기 입구(1119) 및 임펠러 하우징(1117)으로부터 환형 볼류트(1118) 내로 공기를 토출할 수 있는 공기 출구(1120)가 제공될 수 있다. 임펠러 하우징(1117)의 공기 입구(1119)는 임펠러 하우징(1117)의 소직경 단부에 있는 개구부에 의해 제공되고, 공기 출구(1120)는 임펠러 하우징(1117)의 대직경 단부 또는 베이스 주위에 형성된 환형 슬롯에 의해 제공된다. 예시된 실시형태에서, 임펠러 하우징(1117)의 공기 출구(1120)와 임펠러 하우징(1117)의 중심 축선(X) 사이의 각도(θ2)는 약 54 도이지만 이 각도(θ2)는 40 내지 70 도일 수 있고, 바람직하게는45 내지 65 도이고, 더 바람직하게는50 내지 60 도이다.
환형 볼류트(1118)는 임펠러 하우징(1117)으로부터 배출되는 공기를 받아들이고 이 공기를 볼류트(1118)의 공기 출구(1131)로 안내하도록 구성된 나선형 (즉, 점진적으로 넓어지는) 덕트를 포함한다. 다음에 볼류트(1118)의 공기 출구(1131)는 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)에 유체적으로 접속된다. 본 명세서에서 사용되는 "볼류트"라는 용어는 임펠러에 의해 펌핑되는 유체를 받아들이고 배출 포트에 접근함에 따라 면적이 증가하는 나선형 깔때기를 지칭한다. 따라서 볼류트(1118)의 공기 출구(1131)는 임펠러 하우징(1117)의 공기 출구(1131)를 형성하는 환형 슬롯으로부터 배출되는 공기를 수집하기 위한 효율적이고 조용한 수단을 제공한다. 예시된 실시형태에서, 환형 볼류트(1118)는 부분적으로 평면인 전면(1118a)을 포함하며, 임펠러 하우징(1117)의 중심 축선에 대한 볼류트의 전면(1118a)의 평면 부분의 각도는 예각이다. 따라서 환형 볼류트(1118)는 비원형 단면을 갖는다. 예시된 실시형태에서, 볼류트(1118)의 전면의 평면 부분과 임펠러 하우징(1117)의 중심 축선(X) 사이의 각도(θ3)는 약 60 도이지만, 이 각도(θ3)는 40 내지 70 도일 수 있고, 바람직하게는 45 내지 65 도이고, 더 바람직하게는 50 내지 60 도이다. 예시된 실시형태에서, 환형 볼류트(1118)는 부분적으로 평면인 후방/후면(1118b)을 더 포함하고, 후방/후면(1118b)의 평면 부분은 임펠러 하우징(1117)의 중심 축선(X)에 대체로 수직이다.
도 6a 내지 도 6d에 예시된 실시형태에서, 임펠러 케이싱(1108)은 후방/후부 케이싱 섹션(1122)에 부착된 전방 케이싱 섹션(1121)을 포함하므로 임펠러 하우징(1117)과 볼류트(1118)는 서로 일체로 형성된다. 따라서 도 6e는 후방/후부 케이싱 섹션(1122)의 사시도를 도시하고, 도 6f는 전방 케이싱 섹션(1121)의 사시도를 도시한다.
도 6d에 도시된 바와 같이, 임펠러(1109) 및 모터(1110)는 전방 케이싱 섹션(1121)과 후방/후부 케이싱 섹션(1122) 사이에 배치되므로 임펠러(1109)와 모터(1110)는 전방 케이싱 섹션(1121)과 후방/후부 케이싱 섹션(1122) 사이에 형성된 공간 내에 수용된다. 따라서 전방 케이싱 섹션(1121)은 임펠러(1109)의 전방 위에 배치되도록 구성되고, 후방/후부 케이싱 섹션(1122)은 임펠러(1109)와 모터(1109)의 후부 위에 배치되도록 구성된다. 특히, 전방 케이싱 섹션(1121)과 후방 케이싱 섹션(1122)의 둘 모두는 대체로 절두원뿔형이며, 전방 케이싱 섹션(1121)은 임펠러(1109)의 전방 위에 밀착되도록 구성되고, 후방 케이싱 섹션(1122)은 임펠러(1109)의 후부에 대체로 일치하면서 모터(1110)를 수용하기 위한 공간을 제공한다. 따라서 전방 케이싱 섹션(1121)은 또한 임펠러 케이싱(1108)의 공기 입구(1119)를 제공하는 개구부를 포함하며, 후방 케이싱 섹션(1122)은 대체로 절두원뿔형인 리세스(1116)를 형성하는 임펠러 케이싱(1108)의 후방/후면을 형성한다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 후방 케이싱 섹션(1122)은 대체로 원형이고, 중심에 제공된 원형 관통 구멍(1124)을 갖는 대체로 절두원뿔형의 융기된 중심 부분(1123)을 포함한다. 후방 케이싱 섹션(1122)에는 림(1125)의 제 1 단부와 림(1125)의 반대측 제 2 단부 사이에 간극이 존재하도록 후방 케이싱 섹션(1122)의 주변의 약 3/4의 주위에 연장되는 융기된 림(1125)에 또한 제공된다. 따라서, 융기된 중심 부분(1124)과 융기된 림(1125)은 림(1125)의 제 1 단부와 림(1125)의 제 2 단부 사이의 간극에 의해 제공되는 개구부를 향해 외측으로 나선형인 (즉, 점진적으로 넓어지는) 함몰부 또는 트러프(trough; 1126)를 형성한다.
도 6f에 도시된 바와 같이, 전방 케이싱 섹션(1121)도 또한 대체로 원형이고, 중심에 제공된 원형 관통 구멍(1128)을 갖는 대체로 절두원뿔형의 융기된 중심 부분(1127)을 포함한다. 다음에 전방 케이싱 섹션(1121)에는 나선형 압입부(1129)에 의해 전방 케이싱 섹션(1121)의 주변의 주위에 형성된 림(1125) 내의 간극에 의해 제공된 개구부를 향해 융기된 중심 부분(1124)의 주위에서 외측으로 나선형인 만입부 또는 압입부(1129)가 제공된다. 림(1130)은 림(1130)의 제 1 단부와 림(1125)의 반대측 제 2 단부 사이에 간극이 형성되도록 전방 케이싱 섹션(1121)의 주변의 약 3/4 만큼 연장된다.
전술한 바와 같이, 전방 케이싱 섹션(1121)과 후방 케이싱 섹션(1122)에 의해 형성된 임펠러 하우징(1117)은 임펠러(1109)와 모터(1110)를 수용한다. 따라서, 예시된 실시형태에서, 임펠러(1109) 및 모터(1110)는 후방 케이싱 섹션(1122)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1123)과 전방 케이싱 섹션(1121)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1127)에 의해 형성된 임펠러 하우징(1117) 내에 수용된다. 후방 케이싱 섹션(1122)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1123)과 전방 케이싱 섹션(1121)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1127) 사이의 공간은 임펠러(1109)와 모터(1110)를 수용하기에 충분하며, 임펠러(1109)가 전방 케이싱 섹션(1121)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1127)의 내면에 근접하지만 접촉하지는 않는 형상이다. 따라서, 후방 케이싱 섹션(1122)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1123)의 중심은 모터(1110)가 배치되는 모터 지지 시트를 제공하며, 전방 케이싱 섹션(1121)의 중심에 제공된 원형 관통 구멍(1128)은 공기가 임펠러(1109)에 의해 임펠러 케이싱(1108) 내로 흡입될 수 있는 공기 입구(1119)를 제공한다.
다음에 전방 케이싱 섹션(1121)의 림(1130)과 후방 케이싱 섹션(1122)의 림(1125)에 각각 형성된 간극들은, 전방 케이싱 섹션(1121)과 후방 케이싱 섹션(1122)이 서로 접속되어 볼류트(1118)의 공기 출구(1131)를 형성할 때, 서로 정렬되며, 다음에 이 공기 출구(1131)는 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)에 유체적으로 접속된다. 또한, 전방 케이싱 섹션(1121)과 후방 케이싱 섹션(1122)이 함께 접속되면, 후방 케이싱 섹션(1122)에 형성된 나선형 함몰부(1126) 및 전방 케이싱 섹션(1121)에 형성된 나선형 만입부(1129)는 함께 임펠러 하우징(1117)으로부터 배출되는 공기를 받아들이고 이 공기를 볼류트(1118)의 공기 출구(1131)로 안내하도록 구성된 볼류트(1118)의 나선형 덕트를 형성한다.
전술한 바와 같이, 임펠러(1109)는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖는 혼합 흐름 임펠러이다. 임펠러(1109)는 이 임펠러(1109)의 후방/후면에 개방된 대직경 단부 및 폐쇄된 소직경 단부를 갖는 대체로 절두원뿔형인 리세스(1132)가 형성되도록 중공체이다. 리세스(1132)의 개방된 대직경 단부는 임펠러(1109)의 트레일링 에지에 근접해 있고, 리세스의 폐쇄된 소직경 단부는 임펠러(1109)의 리딩 에지에 근접해 있다. 다음에 모터(1110)는 리세스(1132)의 폐쇄된 소직경 단부 내에 중첩/배치된다. 바람직하게는, 임펠러(1109)는 후방 슈라우드(1133)만을 갖는 반개방된/반폐쇄된 혼합 흐름 임펠러이다. 다음에 임펠러의 후방 슈라우드(1133)에는 모터(1110)가 중첩/배치되는 리세스(1132)가 형성되어 있다. 예시된 실시형태에서, 모터(1110)는 제어 회로(1114)에 의해 가변되는 속도를 갖는 DC 브러시리스 모터이다.
예시된 실시형태에서, 임펠러(1109)의 트레일링 에지와 임펠러(1109)의 중심 축선(X) 사이의 각도는 임펠러 하우징(1117)의 공기 출구(1120)와 임펠러 하우징(1117)의 중심 축선(X) 사이에 형성된 각도(θ2)에 대응되고 이 각도와 동일하다. 따라서 임펠러(1109)의 트레일링 에지와 임펠러(1109)의 중심 축선(X) 사이의 각도(θ2)는 약 54 도이지만 이 각도(θ2)는 40 내지 70 도일 수 있고, 바람직하게는45 내지 65 도이고, 더 바람직하게는 50 내지 60 도이다.
예시된 실시형태에서, 임펠러(1109)의 후방 슈라우드(1133)는 리딩 에지로부터 트레일링 에지를 향해 외측으로 넓어지거나 벌어지도록 만곡되어 있다. 특히, 예시된 실시형태에서, 임펠러(1109)의 후방 슈라우드(1133)의 폐쇄된 소직경 단부는 대체로 원통형인 모터(1110) 상에 밀착되도록 대체로 원통형이다. 결과적으로, 폐쇄된 소직경 단부에 인접한 임펠러(1109)의 후방 슈라우드(1133)의 부분은 임펠러(1109)의 중심 축선(X)에 대체로 평행하여 대체로 원통형인 소직경 단부를 형성한다. 다음에 임펠러(1109)의 후방 슈라우드(1133)는 외측으로 만곡되므로 임펠러(1109)의 후방 슈라우드(1133)의 중심 축선(X)에 대한 각도는 임펠러(1109)의 트레일링 에지를 향해 점진적으로 증가한다.
다음에 임펠러 케이싱(1108)은 임펠러 케이싱(1108)으로부터 스피커 하우징(1102)으로의 진동의 전달을 저감시키는 복수의 탄성 지지체(1134)에 의해 스피커 하우징(1102) 내에 지지/현가된다. 이렇게 하기 위해, 복수의 탄성 지지체(1134) 각각은 탄성중합체 재료 또는 고무 재료와 같은 탄성 재료를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 스피커 하우징(1102)과 임펠러 케이싱(1108) 사이의 유일한 직접 연결은 탄성 지지체(1134)에 의해 제공된다.
예시된 실시형태에서, 복수의 탄성 지지체(1134)는 3 개의 하부 탄성 지지체(1134a, 1134b) 및 3 개의 상부 탄성 지지체(1134c)를 포함한다. 3 개의 하부 탄성 지지체(1134a, 1134b)는 스피커 하우징(1102)의 내면/측벽과 임펠러 케이싱(1108)의 외면 사이에서 반경방향으로 연장된다. 구체적으로, 3 개의 하부 탄성 지지체(1134a, 1134b)는 스피커 하우징(1102)의 내면/측벽과 환형 볼류트(1118)의 외면 사이에서 반경방향으로 연장된다. 다음에 3 개의 상부 탄성 지지체(1134a, 1134b)는 임펠러 케이싱(1108)의 외면과 임펠러 케이싱(1108) 위에 배치된 필터 어셈블리(1107)의 하면 사이에서 반경방향으로 연장되며, 이는 이하에서 더 상세히 설명한다.
3 개의 하부 탄성 지지체 중 2 개는 각각 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼(1134a)를 포함한다. 본 명세서에서 사용하는 "프로파일 댐퍼"라는 용어는 이 장치의 프로파일의 변형에 의해 운동 에너지 및 특히 진동을 방산하도록 구성된 장치를 지칭한다. 따라서 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼는 반경방향으로 변형하도록 구성된 프로파일 댐퍼이고, 축방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼는 축방향으로 변형하도록 구성된 프로파일 댐퍼이다.
도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이, 각각의 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼(1134a)에는 스피커 하우징(1102)의 내면/측벽에 연결/부착되고 임펠러 케이싱(1108)의 외면에 대해 가압/압축되도록 연결/부착된 탄성 재료의 튜브가 포함된다. 특히, 탄성 재료의 튜브는 튜브의 외면 상의 제 1 위치에서 스피커 하우징(1102)의 내면/측벽에 연결/부착되고, 다음에 튜브의 직경방향 반대측의 제 2 위치에서 임펠러 케이싱(1108)의 외면에 대해 가압/압축된다. 예시된 실시형태에서, 각각의 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼(1134a)는 직사각형 단면을 갖는 탄성 재료의 비원형 튜브를 포함하지만 각각의 프로파일 댐퍼는 대안적으로 원형 또는 기타 사변형 단면을 갖는 탄성 재료의 튜브를 포함할 수 있다.
도 7 및 도 9에 예시된 바와 같이, 하부 탄성 지지체 중 세 번째 것은 임펠러 케이싱(1108)의 공기 출구(1120)의 주위에서 실링(예를 들면, 임펠러 케이싱(1108)의 공기 출구(1131)를 둘러싸는 표면에 대해 실링)된 그리고 임펠러 케이싱(1108)의 공기 출구(1131)로부터 스피커 하우징(1102)의 공기 출구(1104)를 향해 연장된 탄성 덕트(1134b)에 의해 제공된다. 탄성 덕트(1134b)는 또한 스피커 하우징(1102)의 공기 출구(1104)의 주위에서도 시일을 형성하므로 임펠러(1109)에 의해 생성된 공기흐름은 임펠러 케이싱(1108)으로부터 스피커 하우징(1102)의 공기 출구(1104)를 통해 외부로 운반된다. 예시된 실시형태에서, 탄성 덕트(1134b)는 임펠러 케이싱(1108)의 공기 출구(1131)의 주위에 접속되는 접속 부분(1134b1), 및 스피커 하우징(1102)의 공기 출구(1104)를 둘러싸는 표면과 접촉하여 스피커 하우징(1102)의 공기 출구(1104)의 주위에서 시일을 형성하도록 구성된 스커트 부분(1134b2)을 포함한다. 또한, 탄성 덕트(1134b)는 임펠러 케이싱(1108)으로부터 스피커 하우징(1102)으로의 진동의 전달을 더욱 감소시키도록 구성된 감쇄 부분(1134b3)을 더 포함한다. 이 감쇄 부분(1134b3)은 탄성 덕트(1134b)의 원주의 주위에 형성된 벌지(bulge) 또는 확장부에 의해 제공되는 일체형 축방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼를 포함한다.
다음에 필터 어셈블리(1107)는 스피커 섀시(1111)에 장착되므로 필터 어셈블리(1107)는 임펠러(1109)의 상류에 제공되고 임펠러 케이싱(1108) 위에 중첩되도록 구성된다. 필터 어셈블리(1107)는 하나 이상의 필터 요소(1136, 1137)를 지지하는 필터 시트(1135)를 포함한다. 필터 시트(1135)에는 필터 시트(1135)의 전면으로부터 필터 시트(1135)의 후방/후면까지 공기를 통과시킬 수 있는 복수의 개구부(1138)가 제공되고, 전면은 복수의 개구부(1138) 위에 필터 요소(1136, 1137)를 지지하도록 구성된다. 다음에 필터 시트(1135)에는 필터 시트(1135)의 후방/후면과 임펠러 케이싱(1108)의 공기 입구(1119)에 공기를 안내하도록 구성된 임펠러 케이싱(1108)의 공기 입구(1119) 사이에 공기 통로 또는 채널(1139)이 더 형성되어 있다. 이 공기 통로(1139)는 필터 시트(1135)의 후방/후면과 임펠러 케이싱(1108)의 전면 사이에 형성된 공동에 의해 제공된다. 따라서 공기는 필터 시트(1135) 내의 개구부(1138)를 통과하여 임펠러 케이싱(1108)의 공기 입구(1119)로 이어지는 공기 통로(1139)에 들어가기 전에 필터 요소(1136, 1137)를 통과해야 한다.
예시된 실시형태에서, 필터 시트(1135)는 스피커 섀시(1111)에 장착되고 임펠러 하우징(1117) 위에 위치하며, 임펠러 하우징(1117)은 필터 시트(1135)의 후면에 의해 형성된 용적 내에 부분적으로 배치된다. 특히, 필터 시트(1135)는 대체로 절두원뿔형인 주변 부분(1135a) 및 대체로 원통형인 중앙 부분(1135b)을 포함한다. 필터 시트(1135)의 대체로 절두원뿔형인 주변 부분(1135a)은 복수의 개구부(1138)를 구비하고, 복수의 개구부(1138) 위에 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소(1136, 1137)를 지지하도록 구성된다. 다음에 임펠러 하우징(1117)은 필터 시트(1135)의 대체로 원통형인 중앙 부분(1135b) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 특히, 임펠러 하우징(1117)의 공기 입구(1119)는 필터 시트(1135)의 원통형 중심 부분(1135b)의 후면에 의해 형성된 용적 내에 배치된다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 대체로 절두원뿔형인 필터 요소(1136, 1137)는 필터 시트(1135) 위에 적합되도록 구성되고 필터 시트(1135) 위에 지지된다. 이렇게 하기 위해, 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소(1136, 1137)가 개방된다. 다시 말하면, 필터 요소(1136, 1137)는 양 단부가 개방된 중공의 절두원뿔로서 제공되므로 필터 요소(1136, 1137)는 각각 개방된 대직경 단부 및 필터 요소(1136, 1137) 내에 중심 개구를 형성하는 개방된 소직경 단부를 갖는다. 또한, 절두원뿔형 주변 부분(1135a)와 필터 시트(1135)의 중심 축선(Y) 사이의 각도(θ4)는 대체로 절두원뿔형인 필터 요소(1136, 1137)의 각각의 상면 및 하면과 대체로 절두원뿔형인 필터 요소(1136, 1137)의 중심 축선(Y) 사이의 각도(θ4)와 동일하다.
예시된 실시형태에서, 절두원뿔형 주변 부분(1135a)과 필터 시트(1135)의 중심 축선(Y) 사이의 각도(θ4)는 볼류트(1118)의 전면의 평면 부분과 임펠러 하우징(1117)의 중심 축선(X) 사이의 각도(θ3)와 동일하다. 결과적으로, 절두원뿔형 주변 부분(1135a)과 필터 시트(1135)의 중심 축선(Y) 사이의 각도(θ4)는 약 60 도이지만, 이 각도(θ4)는 40 내지 70 도일 수 있고, 바람직하게는 45 내지 65 도이고, 더 바람직하게는 50 내지 60 도이다.
예시된 실시형태에서, 필터 어셈블리(1107)는 입자 필터 요소(1136)와 화학 필터 요소(1137)의 둘 모두를 포함하고, 입자 필터 요소(1136)는 화학 필터 요소(1137)에 대하여 상류에 배치된다. 대체로 절두원뿔형인 입자 필터 요소(1136)는 절두원뿔형이 되도록 구성된 주름형 입자 필터 매체(1136a)를 포함하며, 주름형 필터 매체(1136a)의 주름/폴드(fold)는 입자 필터 요소(1136)의 중심 축선(Y)에 대해 예각(θ4)을 이루고, 주름형 필터 매체(1136a)의 내단부 및 외단부/에지의 둘 모두는 입자 필터 요소(1136)의 중심 축선(Y)에 평행하다. 다음에 주름형 필터 매체(1136a)의 단부/에지 전체는 입자 필터 요소(1136)의 중심 축선(Y)에 평행하게 연장되는 탄성 재료의 시일(1136b) 내에 배치된다. 예를 들면, 탄성 재료는 합성 고무, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리올레핀(PO) 등 중 어느 하나일 수 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스피커 하우징(1102)은 스피커 섀시(1111) 상에 장착되는 외부 커버(1140)를 더 포함한다. 이 외부 커버(1140)는 필터 어셈블리(1107) 위에 적합되도록 (따라서 대체로 필터 어셈블리(1107)에 일치하도록) 구성되고, 공기가 외부 커버(1140)를 통과할 수 있도록 하는, 따라서 외부 커버(1140)의 공기 입구가 형성되어 있는 일련의 개구부(1141)를 구비한다. 이들 개구부(1141)는 더 큰 입자가 필터 어셈블리(1107)를 통과하여 필터 요소(1136, 1137)를 차단하거나 아니면 손상시키는 것을 방지하는 크기이다. 대안적으로, 공기가 통과할 수 있도록 하기 위해, 외부 커버(1140)는 외부 커버(1140) 내의 윈도우 내에 장착된 하나 이상의 그릴 또는 메시를 포함할 수 있다. 이 어레이의 대안적 패턴이 본 발명의 범위 내에서 예상될 수 있는 것이 또한 명백하다.
외부 커버(1140)는 필터 어셈블리(1107)를 덮도록 스피커 섀시(1111)에 착탈가능하게 부착된다. 예를 들면, 외부 커버(1140)는 외부 커버(1140) 및 스피커 섀시(1111)에 제공된 협동 나사산을 사용하여 및/또는 일부의 캐치 메커니즘을 사용하여 스피커 섀시(1111)에 부착될 수 있다. 스피커 섀시(1111)에 장착되었을 때, 외부 커버(1140)는, 예를 들면, 운송 중에 필터 요소(1136, 1137)를 손상으로부터 보호하고, 또한 필터 어셈블리(1107)를 덮는 시각적으로 매력적인 외면을 제공하며, 이는 청정기(1000)의 전체적인 외관과 조화된다. 또한, 외부 커버(1140)는, 스피커 섀시(1111)에 부착되었을 때, 이 외부 커버(1140)가 입자 필터 요소(1136)의 주름형 필터 매체(1136a)의 단부/에지를 포함하는 탄성 에지 시일(1136b)을 필터 시트(1135)에 대해 압축하도록 구성된다. 이들 에지 시일(1136b)의 압축은 공기가 먼저 필터 요소(1136, 1137)를 통과하지 않고 필터 시트(1135)에 제공된 개구부(1138)에 도달하는 것을 방지한다.
예시된 실시형태에서, 외부 커버(1140)는 개방 단부를 가진 중공 절두원뿔로서 제공된다. 외부 커버(1140)의 개방된 대직경 단부는 필터 어셈블리(1107)의 대직경 단부의 주변 위에 적합되도록 구성되고, 외부 커버(1140)의 개방된 소직경 단부는 필터 어셈블리(1107)의 소직경 단부의 주변 및 필터 시트(1135)의 대체로 원통형인 중앙 부분(1135b)의 둘 모두 위에 적합되도록 구성된다. 따라서 필터 시트(1135)의 대체로 원통형인 중앙 부분(1135b)의 원형 전면(1135c)은 외부 커버(1140)의 개방된 소직경 단부 내에서 노출되며, 이로써 스피커 어셈블리(1100)의 외면의 일부를 형성한다. 바람직하게는, 필터 시트(1135)의 원형 전면(1135c)은 투명하고, 이로써 사용자가 임펠러 케이싱(1108)의 공기 입구(1119)를 통해 임펠러(1109)의 회전을 보기 위한 윈도우를 형성한다. 이를 통해 사용자는 임펠러(1109)의 속도를 시각적으로 확인하고 임펠러(1109)가 적절히 기능하고 있는지 확인할 수 있다.
또한, 예시된 실시형태에서, 능동형 소음 제거(ANC)를 위한 피드포워드 마이크(1142)가 필터 시트(1135)의 원형 전면(1135c)의 내면에 제공된다. 피드포워드 마이크(1142)는 제어 회로(1114)에 데이터를 제공하도록 구성되며, 제어 회로(1114)는 스피커/드라이버 유닛(1105)을 제어할 때 능동형 소음 제거(ANC)를 구현하도록 구성된다. 능동형 소음 제거(ANC) 어플리케이션을 위해, 피드포워드 마이크가 배경 소음 또는 주위 소음을 검출하도록 스피커 어셈블리의 외부를 향해 제공되므로 이 소음은 스피커에 의해 생성되는 소리를 사용하여 제거될 수 있다. 따라서 피드포워드 마이크를 종종 레퍼런스 마이크(reference microphone)라고 부른다. 스피커 어셈블리(1100)에 피드포워드 마이크(1142)를 제공하는 것은 모터(1110) 및/또는 임펠러(1109)에 의해 생성된 소음을 피드포워드 마이크(1142)로 검출하여 다른 원치 않는 배경 소음 또는 주위 소음과 함께 제거할 수 있으므로 특히 유용하다. 피드백 마이크(1113) 및 피드포워드 마이크(1142)의 둘 모두가 존재하는 경우, 피드포워드 접근방식 및 피드백 접근방식의 둘을 결합하여 하이브리드 ANC를 구현할 수 있고, 이는 독립적인 피드포워드 접근방식 및 피드백 접근방식에 비해 시너지적인 성능 향상을 보여준다.
전술한 바와 같이, 임펠러 케이싱(1108)은, 예시된 실시형태에서, 3 개의 하부 탄성 지지체(1134a, 1134b) 및 3 개의 상부 탄성 지지체(1134c)를 포함하는 복수의 탄성 지지체(1134)에 의해 스피커 하우징(1102) 내에 지지/현가된다. 3 개의 상부 탄성 지지체(1134c)는 임펠러 케이싱(1108)의 외면과 임펠러 케이싱(1108) 위에 배치된 필터 어셈블리(1107) 사이에서 반경방향으로 연장된다.
3 개의 상부 탄성 지지체(1134c)의 각각은 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼를 포함한다. 이들 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼s(1134c)의 각각은 임펠러 케이싱(1108)의 외면과 필터 어셈블리(1107)의 하면/내면 사이에 장착된 탄성 재료의 튜브를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 각각의 반경방향으로 감쇄하는 프로파일 댐퍼(1134c)는 원형 단면을 갖는 탄성 재료의 튜브를 포함하지만, 각각의 프로파일 댐퍼는 대안적으로 비원형 단면을 갖는 탄성 재료의 튜브를 포함할 수 있다.
예시된 실시형태에서, 탄성 재료의 튜브(1134c)의 각각은 임펠러 케이싱(1108)의 전면 위에 배치된 내부 칼라/링(1143)과 필터 어셈블리(1107)의 후방/후면에 접촉하는 외부 칼라/링(1144) 사이에 접속된다. 특히, 각각의 탄성 재료의 튜브(1134c)는 튜브의 주변의 제 1 위치에 있는 내부 링(1143) 및 튜브의 주변의 대각선방향으로 대향하는 제 2 위치에 있는 외부 링(1144)에 접속된다. 내부 링(1143)은 임펠러 케이싱(1108)의 주변 주위에, 특히 임펠러 케이싱(1108)의 절두원뿔형 융기된 중심 부분(1127)의 주변 주위에 형성된 리세스(1145) 내에 배치되고, 이로 인해 임펠러 케이싱(1108)의 전면에 유지된다. 리세스(1145)는 공기 통로(1139)를 통과하는 공기 흐름을 방해하지 않도록 내부 링(1143)의 적어도 상당 부분을 받아들여 수용하도록 구성된다.
다음에 중공 노즐(1300)이 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 둘 모두에 부착되고, 제 1 스피커 어셈블리(1100a)에 의해 생성되는 여과된 공기흐름 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)에 의해 생성되는 여과된 공기흐름을 받아들일 수 있도록 구성된다. 따라서 공기 청정기(1000)는 부착된 노즐(1300)이 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 공기 출구(1104a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 공기 출구(1104b)의 둘 모두에 유체적으로 접속될 수 있도록 구성된다.
도 11는 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)로부터 분리되었을 때의 노즐(1300)의 사시도를 도시한다. 예시된 실시형태에서, 노즐(1300)은 본질적으로 세장형 중공 튜브를 포함하며, 이 튜브는 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 공기 출구(1104a)와 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 공기 출구(1104b) 사이에서 유체적으로 접속될 수 있도록 구성되고, 제 1 공기 입구 또는 유입 포트(1301)는 노즐(1300)의 제 1 개방 단부에 의해 제공되고, 제 2 공기 입구 또는 유입 포트(1302)는 노즐(1300)의 반대측의 제 2 개방 단부에 의해 제공된다. 따라서 노즐(1300)의 제 1 공기 입구 또는 유입 포트(1301)는 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 공기 출구(1104)로부터 토출되는 여과된 공기흐름을 받아들일 수 있도록 구성되고, 노즐(1300)의 제 2 공기 입구 또는 유입 포트(1302)는 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 공기 출구(1104b)로부터 토출되는 여과된 공기흐름을 받아들일 수 있도록 구성된다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 노즐(1300)의 제 1 개방 단부(1301)는 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 스피커 하우징(1102)으로부터 연장되는 강성 출구 덕트(1115)에 접속된다. 다음에 노즐(1300)은 제 1 스피커 어셈블리(1100a)로부터 이격되는 방향으로 연장되며, 노즐(1300)의 제 2 단부(1302)가 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 스피커 하우징(1102)으로부터 연장되는 강성 출구 덕트(1115)에 접속되도록 아치형을 취한다. 따라서, 노즐(1300)의 적어도 일부는 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)가 서로에 대해 이동함에 따라 구부러지거나 굴곡될 수 있도록 가요성/탄성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 예시된 실시형태에서, 중심 부분(1303)(즉, 노즐(1300)의 길이의 중간지점 주위에 위치하는 부분)은 폴리우레탄과 같은 가요성의 투명한 플라스틱으로 제작되고, 2 개의 단부 부분(1304, 1305)의 각각은 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)과 같은 강성의 투명한 플라스틱으로 제작된다. 대안적으로, 노즐(1300) 전체가 하나 이상의 가요성/탄성 재료로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 예시된 실시형태에서, 강성 출구 덕트(1115)는 강성 출구 덕트(1115)의 제 1 개방 단부가 대응하는 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)와 정렬되는 제 1 단부 위치와 강성 출구 덕트(1115)가 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)와 정렬되지 않는 제 2 단부 위치 사이에서 회전될 수 있도록 구성된다. 따라서 부착된 노즐(1300)은 이것이 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 공기 출구(1104a)와 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 공기 출구(1104b)의 둘 모두에 유체적으로 접속되는 제 1 단부 위치와 이것이 제 1 스피커 어셈블리(1100a)의 공기 출구(1104a) 또는 제 2 스피커 어셈블리(1100b)의 공기 출구(1104b)의 어느 것에도 유체적으로 접속되지 않는 제 2 단부 위치 사이에서 이동할 수 있다.
노즐(1300)은, 사용자의 제 1 귀에 제 1 스피커 어셈블리(1100a)가 위치되고, 사용자의 제 2 귀에 제 2 스피커 어셈블리(1100b)가 위치되고, 노즐(1300)이 제 1 단부 위치되도록 사용자가 청정기(1000)를 착용했을 때, 노즐(1300)이 사용자의 얼굴의 주위에서 일측으로부터 타측으로 그리고 사용자의 입의 전방에 연장되도록 구성된다. 특히, 노즐(1300)은 사용자의 입, 코 또는 사용자의 얼굴 주위 영역과 접촉하지 않고 한 쪽 뺨으로부터 인접하는 다른 쪽 뺨까지 사용자의 턱 주위에 연장된다. 따라서 노즐(1300)의 적어도 일부는 사용자가 타인에게 명확하게 말할 수 있는 능력을 제한하지 않도록 사용자의 입이 노즐(1300)을 통해 보일 수 있도록 투명한 또는 부분적으로 투명한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 예시된 실시형태에서, 중심 부분(1303)은 폴리우레탄과 같은 가요성의 투명한 플라스틱으로 제작되고, 2 개의 단부 부분(1304, 1305)은 각각 개질 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)과 같은 강성의 투명한 플라스틱으로 제작된다. 대안적으로, 노즐(1300) 전체가 단일의 투명한 또는 부분적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다.
공기 청정기(1000)는, 제 1 단부 위치에 있을 때, 노즐(1300)이 헤드밴드(1200)에 대해 95 내지 115 도의 각도(θ1)로 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 공기 출구(1104a, 1104b)로부터 이격되는 방향으로 연장되도록 (즉, 노즐의 길이에 평행한 평면과 아치형 헤드밴드의 길이에 평행한 평면 사이의 각도가 95 내지 115 도가 되도록) 구성된다. 이와 관련하여, 제 1 스피커 어셈블리(1100a)가 사용자의 제 1 귀에 위치되고 제 2 스피커 어셈블리(1100b)가 사용자의 제 2 귀에 위치되도록 사용자가 청정기(1000)를 착용했을 때, 사용자의 적어도 입의 전방에 노즐(1300)을 위치시키기 위해 95 내지 115 도의 각도가 적절한 것으로 밝혀졌다. 따라서 스피커 어셈블리(1100)의 장착 돌기(1101) 및 공기 출구(1104)는 헤드밴드(1200)와 노즐(1300) 사이의 각도(θ1)가 95 내지 115 도 범위 내에 있도록 배치된다.
노즐(1300) 내에서 원하는 압력 강하를 달성하기 위해, 중공 노즐(1300)에 의해 형성된 내부 통로(1306)의 단면적은 바람직하게는 150 mm2 내지 170mm2, 바람직하게는 약 160 mm2이다. 또한, 노즐(1300)이 외부 공기흐름으로부터 보호를 제공하면서 사용자의 입과 코에 공기를 충분히 공급할 수 있도록 노즐(1300)의 높이(H)는 35 내지 65 mm인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40 내지 60 mm이다. 결과적으로, 노즐(1300)의 높이는 사용자의 얼굴 주위에서 일측으로부터 타측까지 연장되는 노즐(1300)의 적어도 일부가 35 내지 65 mm의 최소 높이를 갖는 것을 조건으로 그 길이를 따라 변화될 수 있다. 이와 관련하여, 노즐(1300)의 높이는 노즐(1300)의 상부 에지와 하부 에지 사이의 거리이며, 상부 에지는 헤드밴드(1200)가 사용자의 머리에 착용되었을 때 대체로 상방을 향하는 에지이고, 하부 에지는 헤드밴드(1200)가 사용자의 머리에 착용되었을 때 대체로 하방을 향하는 에지이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노즐(1300)은 대체로 평탄한 제 1 외면(1307) 및 제 2 외면(1308)을 포함하는 대체로 D 형상인 단면을 가지며, 제 2 면은 제 1 외면(1307)의 에지와 만나도록 만곡된 에지 부분들 및 대체로 평탄한 중간 부분을 포함한다. 제 1 스피커 어셈블리(1100a)와 제 2 스피커 어셈블리(1100b) 사이에 접속되었을 때, 제 1 외면(1307)은 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)로부터 이격되는 외방을 향하며, 제 2 외면(1308)은 제 1 스피커 어셈블리(1100a) 및 제 2 스피커 어셈블리(1100b)를 향하는 내방을 향한다.
노즐(1300)에는 사용자에게 여과된 공기흐름을 토출/공급하기 위한 공기 출구(1310)가 제공된다. 예시된 실시형태에서, 노즐(1300)의 공기 출구(1310)는 노즐(1300)의 섹션에 형성된 일련의 개구부를 포함하며, 이들 개구부는 노즐(1300)에 의해 형성된 내부 통로(1306)로부터 노즐(1300)의 외면까지 연장된다. 대안적으로, 노즐(1300)의 공기 출구(1310)는 노즐(1300)의 윈도우 내에 장착된 하나 이상의 그릴 또는 메시를 포함할 수 있다. 이 공기 출구 어레이의 대안적 패턴이 본 발명의 범위 내에서 예상될 수 있는 것이 또한 명백하다.
공기 출구(1310)를 제공하는 개구부의 어레이는 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)를 향하는 노즐(1300)의 제 2 외면(1308)의 중심을 중심으로 하는 노즐(1300)의 섹션에 형성되어 있다. 따라서 개구부는 사용자가 청정기(1000)를 착용했을 때 사용자의 입과 코를 향하는 노즐(1300)의 섹션에만 존재한다. 예시된 실시형태에서, 개구부의 어레이를 구비하는 노즐(1300)의 섹션은 적어도 부분적으로 노즐(1300)의 제 2 외면(1308)의 대체로 평탄한 중간 부분 위에 그리고 부분적으로는 제 2 외면(1308)의 만곡된 에지 부분 중 하나 위에 연장된다.
사용 시, 사용자의 제 1 귀 위에 제 1 스피커 어셈블리(1100a)가 위치되고 사용자의 제 2 귀 위에 제 2 스피커 어셈블리(1100b)가 위치되도록 사용자가 청정기(1000)를 착용하므로, 제 1 단부 위치에 있을 때, 노즐(1300)은 사용자의 얼굴 주위에서 하나의 귀로부터 다른 귀까지 그리고 적어도 사용자의 입 위에 연장된다. 각각의 스피커 어셈블리(1100a, 1100b) 내에서, 모터(1110)에 의한 임펠러(1109)의 회전으로 인해 외부 커버(1140) 내의 개구부(1141)를 통해 스피커 어셈블리(1100) 내로 공기를 흡입하는 임펠러 케이싱(1108)을 통과하는 공기흐름이 생성된다. 다음에 이 공기 흐름은 외부 커버(1140)와 필터 시트(1135) 사이에 배치된 필터 요소(1136, 1137)를 통과함으로써 공기흐름을 여과 및/또는 정화시킨다. 그 결과 여과된 공기흐름은 필터 시트(1135)의 절두원뿔형 부분(1135a) 내에 제공된 개구부(1138)를 통해 임펠러 케이싱(1108)과 필터 시트(1135)의 대향면 사이의 공간에 의해 제공되는 공기 통로(1139) 내로 들어가고, 다음에 공기 통로(1139)는 임펠러 케이싱(1108)의 공기 입구(1119)로 공기흐름을 안내한다. 다음에 임펠러(1109)는 임펠러 하우징(1117)의 공기 출구(1120)를 제공하는 환형 슬롯을 통해 임펠러 케이싱(1108)의 볼류트(1118) 내로 여과된 공기흐름을 압출한다. 다음에 볼류트(1118)는 스피커 어셈블리(1100)의 공기 출구(1104)를 통해 여과된 공기흐름을 안내하고 노즐(1300)의 개방 단부들 중 하나에 의해 제공되는 공기 입구(1301, 1302)를 통해 노즐(1300) 내로 안내한다.
제 1 공기 입구(1301)를 제공하는 노즐(1300)의 제 1 개방 단부가 제 1 스피커 어셈블리(1100a)에 접속되고, 제 2 공기 입구(1302)를 제공하는 노즐(1300)의 제 2 개방 단부가 제 2 스피커 어셈블리(1100b)에 접속되므로, 제 2 스피커 어셈블리(1100b)에 의해 생성되는 제 1 여과된 공기흐름과 제 2 스피커 어셈블리(1100b)에 의해 생성되는 제 2 여과된 공기흐름이 양단부로부터 노즐(1300)에 유입된다. 따라서 제 1 여과된 공기흐름 및 제 2 여과된 공기흐름은 노즐(1300)의 내부 통로(1306) 내에서 마주보는 방향으로 이동하여 노즐(1300)의 중심 근처(즉 노즐(1300)의 길이의 중간지점)에서 충돌한다. 제 1 여과된 공기흐름과 제 2 여과된 공기흐름 사이의 충돌로 인해 두 공기흐름은 방향이 변화되고, 여과된 공기흐름들은 결합되어 공기 출구(1310)를 제공하는 노즐(1300)에 형성된 개구부를 통해 사용자의 입과 코를 향해 배출된다.
따라서 헤드 웨어러블 공기 청정기는 전부는 아니지만 대부분의 주위의 또는 외부의 공기흐름이 사용자의 입과 코 영역에 도달하는 것을 차단하는 노즐을 제공한다. 그렇게 함으로써, 헤드 웨어러블 공기 청정기는 사용자가 흡입하는 여과되지 않은 공기의 양을 저감시킬뿐만 아니라 이들 외부 공기흐름이 공기 청정기에 의해 공급되는 공기흐름과 간섭하는 것을 방지하는데, 간섭은 정화된 공기흐름이 사용자에게 효과적으로 전달되는 것을 방해할 수 있다. 또한, 노즐의 적어도 일부가 투명한 재료로 형성되는 실시형태에서, 헤드 웨어러블 공기 청정기 어셈블리는, 여과되지 않은 외부의 또는 주위의 공기흐름을 차단하도록 사용자의 입을 덮음에도 불구하고, 다른 사람에게 분명하게 말하는 사용자의 능력을 제한하는 것을 피하기 위해 여전히 사용자의 입을 노즐을 통해 볼 수 있게 한다.
또한, 2 개의 정화된 공기의 공기 흐름을 충돌시켜 결합된 공기흐름을 생성하여 사용자에게 향하게 하는 단일 노즐을 사용하면 공기흐름의 방향을 변화시키기 위해 필요할 수 있는 구조물(예를 들면, 베인, 배플 등)을 노즐의 내부 통로 내에 제공할 필요가 없어진다. 이러한 구조물을 노즐 내에 설치하면 사용자에게 전달될 수 있는 공기흐름의 압력이 저하되고, 노즐을 투명하게 할 수 있는 가능성이 제한된다.
또한, 각각의 스피커에 하나씩 2 개의 별개의 청정기를 사용하여 노즐의 각각의 단부 내에 정화된 공기를 공급하면, 본 명세서에서 설명하는 헤드 웨어러블 공기 청정기는 임의의 추가의 덕트가 불필요하게 되며, 이것은 단일의 공기 청정기를 사용하여 두 공기흐름을 노즐에 공급하는 경우에는 필요하다. 또한, 각각의 스피커에 하나씩 2 개의 별개의 청정기를 사용하면 성능을 희생하지 않고도 헤드폰 내에 쾌적하게 통합되도록 각각의 청정기를 가능한 한 작게 제작할 수 있다. 특히, 2 개의 별개의 청정기를 사용하면 가용 필터 면적의 증가로 인해 유량 및 여과 효율이 향상된다.
바람직한 실시형태에서, 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 제어 회로(1114)는 임펠러(1109)의 최대 회전 속도가 9000 내지 18,000 RPM, 바람직하게는 10,000 내지 14,000 RPM, 더 바람직하게는 10,000 내지 12,000 RPM이 되도록 모터(1110)의 회전 속도를 제어하도록 구성된다. 이러한 회전 속도 범위는 전형적인 능동형 소음 제거(ANC) 시스템에 의해 효과적을 제거될 수 있는 것으로 밝혀져 있는 주파수 범위와 일치하므로 모터(1110) 및/또는 임펠러(1109)에 의해 생성되는 소음을 제거할 수 있는 범위를 개선한다. 그러나, 모터(1110) 및 임펠러(1109)의 최대 회전 속도를 이러한 범위 내로 제한하면, 충분한 유량을 갖는 공기 흐름을 생성하기 위해 사용되어야 할 임펠러(1109)의 크기에 제한이 가해진다.
이와 관련하여, 사용자에게 정화된 공기를 효과적으로 공급하기 위해서는 공기 청정기에 의해 생성되는 공기 흐름의 유량은 초당 2.4 리터 이상이어야 하므로 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 각각은 초당 1.2 리터 이상을 공급해야 한다. 또한, 임펠러의 속도가 위의 범위로 제한되는 경우에 각각의 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)가 초당 1.2 리터 이상의 공기 흐름을 공급하기 위해서, 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 각각의 임펠러(1109)는 20 mm 이상의 팁 직경(즉, 반대측 임펠러 블레이들의 트레일링 에지의 중간지점 사이의 거리)을 가지는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 그러나, 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)가 고효율 입자 필터(예를 들면, 90% 이상)를 사용하고 상당량의 공기가 필터 어셈블리(1107)를 바이패싱하는 것을 방지하기 위해 실링된 경우, 각각의 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)의 임펠러(1109)는 35 mm 이상, 바람직하게는 40 mm 이상의 팁 직경을 갖는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌다.
다른 바람직한 실시형태에서, 각각의 스피커 어셈블리(1100a, 1100b)는 비대칭 단면을 갖는 이어패드(2106)를 포함한다. 이와 관련하여, 서컴오럴 헤드폰 및 스프라오럴 헤드폰은 귀 전체 또는 외이도에의 개구부만을 둘러싸도록 폐루프 형인 이어패드를 가지며, 종래의 이어패드는 대칭 단면을 가지며, 여기서 이어패드의 깊이는 전술한 실시형태에서 예시된 바와 같이 그 원주의 주위에서 연속되어 있다. 이 대안적 실시형태에서, 이어패드(2106)는 이어패드(2106)의 깊이/두께(D)가 이어패드(2106)의 원주의 주위에서 점진적으로 변화되도록 구성되고, 이어패드(2106)의 최대 깊이/최대 두께 부분(2106a)은, 도 12 및 도 13에 예시된 바와 같이, 이어패드(2106)의 최소 두께/최소 깊이 부분(2106b)의 직경방향의 반대측에 있다. 따라서, 도 12 및 도 13에 예시된 실시형태에서, 이어패드(2106)의 외면에는 스피커 하우징(1102)에 부착된 이어패드(2106)의 내면(및 이에 따라 스피커 하우징(1102)의 베이스)에 대해 약 5 도의 각도(θ5)가 형성되지만 이 각도(θ5)는 5 내지 15 도 중 어느 하나일 수 있다. 이것에는 몇 가지 장점이 있다.
첫째, 스피커/드라이버 유닛(1105)은 사용자의 귀와 평행한 것이 바람직하며, 이는 일반적으로, 전술한 실시형태에서 예시된 바와 같이, 스피커/드라이버 유닛(1105)이 스피커 하우징(1102)의 베이스에 대해 10 내지 15 도의 각도로 장착되어야 한다. 이 각도로 인해, 스피커 어셈블리(1100)가 사용자의 머리의 테이퍼진 형상으로 인해 회전되는 경우, 스피커/드라이버 유닛(1105)은 사용자의 귀에 대체로 평행하게 된다. 비대칭 단면을 갖는 이어패드(2106)를 사용하면 스피커 하우징(1102)의 베이스에 대한 스피커/드라이버 유닛(1105)의 각도는 10 도 미만으로 감소될 수 있고, 심지어 스피커 하우징(1102)의 베이스에 대한 이어패드(2106)의 외면의 각도에 따라 스피커 하우징(1102)에 대한 스피커/드라이버 유닛(1105)의 각도를 부여하는 것을 제거할 수 있다. 이것은 스피커 하우징(1102)에 대한 스피커/드라이버 유닛(1105)의 각도의 감소가 스피커/드라이버 유닛(1105)의 후방에 필요한 공간을 감소시키고 그 결과 스피커 어셈블리(1100)의 내부 부품을 수용하는 데 필요한 전체 용적을 감소시키므로 본 명세서에서 설명한 헤드 웨어러블 공기 청정기(1000)에서 특히 유리하다.
둘째, 서컴오럴 헤드폰 및 스프라오럴 헤드폰은 사용자의 귀 주위나 그 상면에 이어패드를 실링하기 위해 사용자의 머리의 양측에 압력을 가하도록 구성되어야 한다. 이 압력은 사용자를 위한 헤드폰의 쾌적성을 저감시킬 수 있다. 비대칭 단면을 갖는 이어패드(2106)를 사용하면 사용자의 귀의 주위나 그 상면에 이어패드(2106)를 실링하기 위해 헤드밴드가 가해야 할 압력이 감소될 수 있고, 그 결과 사용자를 위한 쾌적성이 향상될 수 있다.
전술한 개개의 항목은 단독으로 또는 도면에 도시되거나 설명에 기술되어 있는 다른 항목과의 조합으로 사용될 수 있으며, 동일한 절에서 또는 동일한 도면에서 언급된 항목은 상호 조합된 상태로 사용될 필요없다. 또한, "수단"이라는 표현은 필요에 따라 액츄에이터 또는 시스템 또는 장치로 대체될 수 있다. 또한, "포함하다" 또는 "이루어지다"라는 언급은 어떤 식으로도 한정하는 것을 의도하지 않으며, 독자는 설명 및 청구범위를 이에 따라 해석해야 한다.
더욱이, 본 발명을 전술한 바와 같은 바람직한 실시형태에 대해 설명하였으나, 이들 실시형태는 단지 예시에 불과하다는 것을 이해해야 한다. 당업자는 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 간주되는 개시를 참조하여 개조 및 변경을 실시할 수 있을 것이다. 예를 들면, 전술한 실시형태에서 헤드 웨어러블 공기 청정기는 2 개의 이어 컵(ear cup)이 헤드밴드의 양단부에 제공되는 헤드폰 시스템을 포함한다. 그러나, 이 헤드 웨어러블 공기 청정기는 공기 흐름 생성기 및 필터 어셈블리를 사용자의 머리에 지지하기 위해 사용될 수 있는 임의의 헤드 웨어러블 물품을 동등하게 포함할 수 있다. 예를 들면, 헤드 웨어러블 공기 청정기는 안전모 및 헬멧, 자전거 헬멧, 오토바이 헬멧 등을 포함하는 모자 또는 헬멧과 같은 임의의 유형의 헤드기어를 포함할 수 있고, 특히 이 헤드 웨어러블 공기 청정기는 스피커 또는 음향 드라이버 유닛을 구비하거나 구비하지 않은 본 명세서에서 설명한 바와 같은 공기 청정기 어셈블리를 지지하는 자전거 헬멧 또는 오토바이 헬멧과 같은 헤드기어를 포함할 수 있다. 이 예에서, 공기 청정기 어셈블리가 사용자의 귀 위에 착용하도록 구성되지 않은 경우, 스피커 또는 음향 드라이버 유닛은 선택 사항이다.
또한, 전술한 실시형태에서 두 스피커 어셈블리가 모두 모터 구동 임펠러 및 필터 어셈블리를 포함하고, 두 스피커 어셈블리가 모두 여과된/정화된 공기를 노즐에 제공하지만, 2 개의 스피커 어셈블리 중 하나만이 모터 구동 임펠러 및 필터 어셈블리를 포함하고 단일의 스피커 어셈블리만이 여과된/정화된 공기를 노즐에 제공하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 구성은 전술한 실시형태의 구성만큼 효과적이지는 않을 것이다.
또한, 전술한 실시형태에서 임펠러 하우징 및 볼류트는 서로 일체로 형성되지만, 임펠러 하우징 및 볼류트는 서로 접속되는 별개의 부품일 수도 있다. 유사하게, 전술한 실시형태에서 스피커 하우징은 스피커 섀시 및 상부 커버를 포함하지만, 스피커 하우징은 3 개 이상의 별개의 부품으로 구성될 수도 있다. 추가의 예로서, 전술한 실시형태에서, 필터 시트 및 하나 이상의 필터 어셈블리를 포함하는 필터 어셈블리는 대체로 절두원뿔형이지만 이 필터 어셈블리는 환형일 수도 있다. 그러나, 환형 필터 어셈블리는 여과를 위해 사용할 수 있는 면적이 더 작을 수 있으며, 이는 청정기의 효율을 저감시킬 수 있다.
Claims (23)
- 헤드 웨어러블 공기 청정기로서,
사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리 - 상기 제 1 스피커 어셈블리는 필터 어셈블리, 상기 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러 케이싱 내에 배치된 임펠러, 상기 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 상기 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함함 -; 및
상기 제 1 스피커 어셈블리로부터 상기 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함하며;
상기 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖고 리세스를 형성하는 후방 프로파일을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고,
임펠러 케이싱의 후면은 임펠러 케이싱 외부에 일반적으로 절두원뿔형 리세스를 정의하는 융기된 중심 부분을 포함하고,
상기 모터는 상기 임펠러의 리세스에 있는 임펠러 케이싱 내부에 배치 및 임펠러 케이싱의 후면의 융기된 중심 부분에 안착되며,
상기 스피커 어셈블리는 임펠러 케이싱의 후면에 의해 형성된 임펠러 케이싱외부의 리세스 내에 적어도 부분적으로 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 1 항에 있어서,
상기 모터 전체는 상기 임펠러의 후면에 의해 형성된 공동의 가장 좁은 단부 내에 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 1 항에 있어서,
상기 임펠러 케이싱은 상기 임펠러를 둘러싸는 대체로 절두원뿔형인 임펠러 하우징 및 상기 임펠러 하우징의 베이스에 유체적으로 접속된 환형 볼류트를 포함하고, 상기 환형 볼류트는 상기 임펠러 하우징으로부터 배출된 공기를 받아들이고, 상기 공기를 상기 스피커 어셈블리의 공기 출구로 안내하도록 구성된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 3 항에 있어서,
상기 임펠러 하우징에는 상기 임펠러에 의해 공기가 흡입될 수 있는 공기 입구 및 상기 임펠러 하우징으로부터 상기 환형 볼류트 내로 공기가 토출될 수 있는 공기 출구가 제공된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 4 항에 있어서,
상기 임펠러 하우징의 공기 입구는 상기 임펠러 하우징의 소직경 단부에 있는 개구부에 의해 제공되고, 공기 출구는 상기 임펠러 하우징의 베이스 주위에 형성된 환형 슬롯에 의해 제공된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 1 항에 있어서,
상기 헤드 웨어러블 공기 청정기는 스피커 드라이버가 장착되는 스피커 섀시를 포함하는 스피커 하우징을 더 포함하는, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 삭제
- 제 6 항에 있어서,
상기 스피커 하우징은 상기 스피커 드라이버 위에 장착된 대체로 절두원뿔형인 스피커 커버를 더 포함하고, 상기 스피커 커버는 임펠러의 케이싱의 후면에 의해 형성된 리세스 내에 적어도 부분적으로 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터 어셈블리는 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소를 포함하고, 상기 임펠러 케이싱은 상기 하나 이상의 대체로 절두원뿔형인 필터 요소의 후면에 의해 형성된 용적 내에 적어도 부분적으로 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 9 항에 있어서,
상기 필터 어셈블리는 상기 하나 이상의 필터 요소를 지지하는 필터 시트를 더 포함하고, 상기 임펠러 케이싱은 상기 필터 시트의 후면에 의해 형성된 용적 내에 적어도 부분적으로 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 헤드 웨어러블 공기 청정기로서,
헤드기어; 및
상기 헤드기어에 의해 지지되는 공기 청정기 어셈블리를 포함하고, 상기 공기 청정기 어셈블리는 필터 어셈블리, 상기 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러 케이싱 내에 배치된 임펠러, 상기 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 상기 공기 청정기 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 상기 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함하고;
상기 임펠러는 대체로 원뿔형 또는 절두원뿔형인 형상을 갖고, 리세스를 형성하는 후방 프로파일을 갖는 혼합 흐름 임펠러이고,
임펠러 케이싱의 후면은 임펠러 케이싱 외부에 일반적으로 절두원뿔형 리세스를 정의하는 융기된 중심 부분을 포함하고,
상기 모터는 상기 임펠러의 리세스에 있는 임펠러 케이싱 내부에 배치 및 임펠러 케이싱의 후면의 융기된 중심 부분에 안착되며,
상기 공기 청정기 어셈블리는 임펠러 케이싱의 후면에 의해 형성된 임펠러 케이싱외부의 리세스 내에 적어도 부분적으로 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 헤드 웨어러블 공기 청정기로서,
사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리 - 상기 제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버, 필터 어셈블리, 상기 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 상기 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 상기 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함하고, 상기 임펠러 및 상기 모터의 둘 모두는 임펠러 케이싱 내에 배치됨 -; 및
상기 제 1 스피커 어셈블리로부터 상기 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함하며;
상기 제 1 스피커 어셈블리는 상기 스피커 드라이버가 상기 임펠러 케이싱 뒤에 중첩(nest)되고 상기 임펠러 케이싱이 상기 필터 어셈블리 뒤에 중첩되도록 구성된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 헤드 웨어러블 공기 청정기로서,
사용자의 제 1 귀 위에 착용하도록 구성된 제 1 스피커 어셈블리 및 사용자의 제 2 귀 위에 착용하도록 구성된 제 2 스피커 어셈블리 - 상기 제 1 스피커 어셈블리는 스피커 드라이버, 필터 어셈블리, 상기 필터 어셈블리를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위한 임펠러, 상기 임펠러를 구동하도록 구성된 모터, 및 상기 제 1 스피커 어셈블리로부터 여과된 공기흐름을 토출하기 위한 필터 어셈블리의 하류의 공기 출구를 포함함 -; 및
상기 제 1 스피커 어셈블리로부터 상기 여과된 공기흐름을 받아들이도록 구성된 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 헤드 웨어러블 공기 청정기로부터 받아들여진 여과된 공기흐름을 토출하도록 구성된 공기 출구를 포함하며;
상기 제 1 스피커 어셈블리는 상기 스피커 드라이버를 적어도 부분적으로 둘러싸고 환형 회로 보드 또는 하나 이상의 아치형 회로 보드를 선택적으로 포함하는 제어 회로를 포함하는, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 스피커 어셈블리는 상기 스피커 드라이버가 장착되는 스피커 섀시를 포함하는 스피커 하우징을 더 포함하는, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 14 항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 스피커 드라이버의 주변의 주위에서 상기 스피커 섀시에 장착된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 제 13 항에 있어서,
상기 임펠러 및 상기 모터는 상기 스피커 드라이버 위에 배치된, 헤드 웨어러블 공기 청정기. - 삭제
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