KR102610761B1 - 차량의 사운드 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치는 음향 신호에 대응하여 공기를 진동시키는 진동판과, 상기 공기를 필터링하는 필터부 및 상기 필터부를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 상기 음향 신호에 대응하여 상기 진동판의 진동을 제어하는 제어부를 포함하여, 차량 내 공기를 정화시킬수 있다.

Description

차량의 사운드 장치{SOUND DEVICE OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 사운드 장치에 관한 것이다.
차량 내 공기 순환은 크게 외기 순환 방식과 내기 순환 방식으로 나누어 질 수 있다. 외기 순환 방식은 차량 외부의 공기를 유입시켜 탁한 공기를 외부로 방출하는 것이고, 내기 순환 방식은 차량 내부에 있는 공기를 순환시키는 것을 의미한다.
최근 오염 물질의 발생이 빈번해 차량 외부의 공기를 유입시켜 순환하는 것이 점차 어려워지고 있다. 이에, 내기 순환 방식을 이용하여 차량 내부에 공기를 순환시키지만, 이러한 경우에도 오염 물질의 유입을 완벽하게 차단할 수 없기 때문에, 차량 실내 공기의 정화가 요구되는 실정이다.
본 발명의 일 목적은, 차량 내에서 오염 물질을 필터링할 수 있는 차량의 사운드 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 사운드 장치는 음향 신호에 대응하여 공기를 진동시키는 진동판과, 상기 공기를 필터링하는 필터부와 상기 필터부를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 상기 음향 신호에 대응하여 상기 진동판의 진동을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 진동판을 포함하는 제1 사운드 출력부를 더 포함한다.
상기 제1 사운드 출력부를 감싸는 케이스를 더 포함한다.
상기 제어부는 상기 음향 신호에 대응하여 상기 진동판의 진동을 제어하여, 상기 제1 사운드 출력부 또는 상기 케이스 내부로 공기를 유입시키고, 상기 필터부를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 한다.
상기 필터부는 상기 제1 사운드 출력부 및 상기 케이스 내부로 유입되는 오염 물질을 필터링하는 필터를 포함한다.
상기 필터는 헤파 필터를 포함한다.
상기 제1 사운드 출력부는 상기 공기를 배출시키는 복수의 홀을 포함하는 그릴을 더 포함한다.
상기 필터부는 상기 그릴과 상기 진동판 사이에 구비된다.
상기 케이스는 상기 제1 사운드 출력부가 삽입되는 밀폐 타입의 인클로저를 포함한다.
상기 케이스는 상기 공기를 외부로 방출시키는 포트가 구비된 인클로저를 포함한다.
상기 필터부는 상기 포트 내에 구비된다.
상기 케이스는 상기 제1 사운드 출력부가 삽입된 일측면의 타측에 제2 사운드 출력부가 구비된 인클로저를 포함한다.
상기 제2 사운드 출력부는 상기 공기를 배출시키는 복수의 홀을 포함하는 그릴 및 상기 공기의 진동에 의해 진동하는 진동판을 더 포함한다.
상기 필터부는 상기 그릴과 상기 공기의 진동에 의해 진동하는 상기 진동판 사이에 구비된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 사운드 장치는 음향 신호에 대응하여 공기를 진동시켜 사운드를 출력하는 진동판과, 상기 사운드의 출력 성능을 감지하는 센서부와, 상기 공기를 필터링하는 필터부 및 상기 필터부를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 상기 음향 신호에 대응하여 상기 진동판의 진동을 제어하며, 상기 사운드의 출력 성능을 판단하고, 판단 결과에 기초하여 상기 필터부의 교체 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 사운드의 출력 성능이 기준치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 기준치를 초과하지 않는 것으로 판단하면, 상기 필터부를 교체하여야 하는 것으로 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사운드 장치는 차량 내 공기를 정화시킬 수 있다. 아울러, 차량 내 공기를 정화시킴으로써 운전자의 졸음 운전을 방지하여 사고 유발을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이스를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 주파수에 따른 출력 성능을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치는 제1 사운드 출력부(110), 케이스(120), 필터부(130), 센서부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
제1 사운드 출력부(110)는 음향 신호에 대응하여 공기를 진동시키는 진동판(112, 도 2 내지 도 4 참조)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 공기를 진동시키는 것은 사운드를 출력하는 것은 해석될 수 있다. 여기서, 사운드는 물체의 진동에 의해 발생하고 매질의 진동으로 인해 전달되는 파동을 의미할 수 있으며, 음파 또는 소리를 의미할 수 있다.
아울러, 제1 사운드 출력부(110)는 공기를 배출시키는 복수의 홀을 포함하는 그릴(111, 도 2 내지 도 4 참조)을 포함할 수 있으며, 패브릭 또는 철망 등으로 구현될 수 있다.
진동판(112)은 공기를 진동시켜 공기를 출력부(110) 내부로 흡입하고 다시 외부로 배출할 수 있다. 참고로, 진동판(112)은 보이스 코일에 연결되는데, 보이스 코일을 영구 자석에 가까이 놓고, 전류를 흘려주면 보이스 코일이 힘을받아 움직이게 되며, 보이스 코일의 움직임에 의해 진동판(112)도 움직이면서 공기가 진동하게 되어 공기를 제1 사운드 출력부(110) 내부로 흡입하고, 다시 외부로 배출할 수 있다.
케이스(120)는 제1 사운드 출력부(110)를 보호하며 제1 사운드 출력부(110)를 감싸고 있는 박스 형태로 구현될 수 있다. 케이스(120)는 인클로저(enclosure)를 의미할 수 있으며, 공기가 배출되는 방향(전면)으로 출력되는 전면 사운드와 공기가 흡입되는 방향(후면)으로 출력되는 후면 사운드가 상쇄되지 않도록 하기 위해 박스 형태로 구현되는 것이 바람직하다.
케이스(120)는 형태에 따라 크게 밀폐(closed) 타입, 베이스 리플렉스(bass reflex) 타입, 패시브 라디에이터(passive radiator) 타입, 웨이브 가이드(wave guide) 타입등으로 나뉠 수 있다.
밀폐 타입은 제1 사운드 출력부(110)가 구비되는 곳 이외에는 틈이 없는 형태를 의미하는 것으로, 제1 사운드 출력부(110)의 내부에서 출력되는 사운드를 밀폐하여 외부로 출력되는 사운드와 서로 간섭하지 않도록 할 수 있다. 진동판이 진동함에 따라 케이스(120) 내부 공기의 공기가 외부로 배출될 수 있다.
베이스 리플렉스 타입은 제1 사운드 출력부(110)가 삽입되는 케이스(120)의 일측에 구멍(포트)을 뚫어 구멍(포트)과 연결된 덕트를 통해 공기가 출력되도록 하는 것이다. 참고로, 케이스(120) 내부 공기의 공진 주파수보다 높은 주파수 소리의 위상을 반전시켜 저주파 대역의 사운드가 출력되도록 할 수 있다.
패시브 라디에이터 타입은 베이스 리플렉스 타입과 유사하나 구멍의 위치에 보이스 코일과 영구자석이 없는 제2 사운드 출력부를 구비시키는 것으로, 제1 사운드 출력부 및 제2 사운드 출력부를 통해 공기가 배출될 수 있다. 참고로, 제2 사운드 출력부는 공진 주파수를 사운드 출력부의 최저 공진 주파수보다 낮게 세팅하고 제2 사운드 출력부의 진동판의 공진을 이용하여 저음을 출력할 수 있다.
웨이브 가이드 타입은 관악기 소리가 재생되는 원리를 이용하는 것으로, 웨이브 가이드 타입의 케이스 내에는 소정길이 이상의 관이 포함될 수 있으며, 관을 통하여 공기가 배출될 수 있다.
필터부(130)는 제1 사운드 출력부(110) 및 케이스(120) 내부로 유입되는 오염 물질을 필터링할 수 있다. 여기서, 오염 물질은 입자상 또는 가스상의 물질로서 존재할 수 있으며, 황산염, 질산염, 탄소류 등을 포함할 수 있다. 아울러, 입자의 크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particle Matter)도 포함할 수 있다.
필터부(130)는 진동판(112)이 진동하면서 공기를 진동시켜 공기를 제1 사운드 출력부(110) 및 케이스(120)의 내부로 유입시키고, 외부로 배출시키는 과정에서 외부로 배출되는 공기를 정화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 필터부(130)는 헤파필터 또는 정전 필터를 포함할 수 있다. 여기서, '헤파'는 High Efficiency Particulate Arrestor의 약자로, 인조 섬유(syntheric fiber)로 만들어지며, 0.3 마이크론보다 크거나 같은 입자를 필터링할 수 있는 필터를 의미한다. 또한, 정전 필터는 필터가 정전기를 가지고 있어 공기 중의 오염 물질을 필터링할 수 있는 필터를 의미한다. 필터부(130)에 구비되는 필터는 사운드의 출력 성능을 기준치(20%) 미만으로 감소시키지 않는 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 필터부(130)는 공기가 케이스 내부로 유입 및 배출되는 곳에 구비되어, 사운드 출력시 제1 사운드 출력부(110) 또는 케이스(120) 내부로 유입된 공기를 정화할 수 있다. 바람직하게는 필터부(130)는 그릴(111)과 진동판(112) 사이 또는 포트 내부 등에 구비될 수 있다.
센서부(140)는 제1 사운드 출력부(110) 및 제2 사운드 출력부로부터 출력되는 사운드의 성능을 감지할 수 있다. 센서부(140)는 출력 사운드 성능 감지하기 위해 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
제어부(150)는 제1 사운드 출력부(110) 내의 진동판(112)의 진동을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 음향 신호에 대응하는 전압을 인가하여 보이스 코일(미도시)에 전류가 흐르게 할 수 있고, 보이스 코일에 흐르는 전류에 의해 진동판(112)이 진동하도록 제어할 수 있다. 제어부(150)는 진동판(112)의 진동에 의해 오염 물질을 제1 사운드 출력부(110) 또는 케이스(120) 내부로 유입시키고, 필터부(130)를 통과하여 정화된 공기를 배출하도록 할 수 있다.
제어부(150)는 센서부(140)로부터 감지된 사운드의 출력 성능을 판단하고, 판단 결과에 기초하여 필터부(130)의 교체 여부를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(140는 사운드의 출력 성능이 기준치를 초과하는지 여부를 판단하고, 기준치를 초과하지 않는 경우, 주파수 범위와 무관한 사운드 출력 성능 저하로 판단할 수 있다, 이는 필터부의 필터링 기능이 저하된 것으로 판단할 수 있으며, 필터부(130)의 필터를 교체하여야 하는 것으로 판단할 수 있다, 필터부(130)의 필터를 교체하여야 하는 것으로 판단하면, 운전자에게 이를 안내하도록 제어할 수 있다.도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사운드 장치(100)는 제1 사운드 출력부(110), 케이스(120) 및 필터부(130)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 케이스(120)가 밀폐 타입인 경우를 실시예로 하여 설명한다.
케이스(120)는 밀폐 타입으로, 케이스(120)의 일측에는 사운드 출력부(110)가 삽입되어 구비될 수 있으며, 제1 사운드 출력부(110)를 제외한 케이스(120)의 내부는 흡음재(150)가 구비될 수 있다.
케이스(120)가 밀폐 타입인 경우, 진동판(112)이 진동하게 되면서 케이스(120) 내부에서 공기가 압축되어 탄성력이 생기게 되는데, 본 발명에서는 압축된 공기의 탄성력을 이용하여, 필터부(130)를 통과한 공기가 외부(화살표 방향)로 배출되도록 함으로써, 공기에 포함된 오염 물질을 필터링할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사운드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사운드 장치(100)는 제1 사운드 출력부(110), 케이스(120) 및 필터부(130)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 케이스(120)가 베이스 리플렉스 타입인 경우를 실시예로 하여 설명한다.
케이스(120)가 베이스 리플렉스 타입인 경우, 진동판(112)이 진동하게 되면서 그릴(111)의 전면으로 배출되는 공기가 필터부(130)를 통과하도록 하여 오염 물질을 필터링할 수 있다. 또한, 필터부(130)는 포트(덕트,121)를 통해 외부(화살표 방향)로 배출되는 공기가 필터부(130)를 통과하도록 하여 오염 물질을 필터링할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이스를 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사운드 장치(100)는 제1 사운드 출력부(110), 케이스(120) 및 필터부(130)를 포함할 수 있다. 도 4에서는 케이스(120)가 패시브 라디에이터 타입인 경우를 실시예로 하여 설명한다.
케이스(120)가 패시브 라디에이터 타입인 경우, 케이스(120)의 일측면의 일측에는 제1 사운드 출력부(110)가 삽입되어 구비될 수 있으며, 케이스(120)의 일측면의 타측에는 제2 사운드 출력부(113)가 삽입되어 구비될 수 있다.
진동판(112)이 진동하게 되면서 외부(화살표 방향)로 배출되는 공기가 필터부(130)를 통과하도록 하여 오염 물질을 필터링할 수 있다. 또한, 필터부(130)는 제2 사운드 출력부(113)를 통해 배출되는 공기가 필터부(130)를 통과하도록 하여 오염 물질을 필터링할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사운드 장치는 별도의 공기청정기의 설치 없이 진동판의 진동에 의해 공기가 진동하면서 필터를 통과하여 배출되도록 함으로써, 차량 내 공기를 용이하게 정화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 주파수에 따른 출력 성능을 나타낸 그래프이다. 보다 구체적으로는 본 발명의 실시예에 따라 사운드 장치에 필터(예, 0.5t)가 구비되는 경우 출력되는 사운드 주파수 별로 성능 하락률을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 사운드 출력부로부터 출력되는 사운드 중 기준 주파수(예, 100Hz) 미만의 사운드에 대한 성능 하락률은 20% 미만이며, 기준 주파수 이상의 사운드에서는 성능 하락률이 급격히 증가하여 1000Hz의 주파수 사운드에서는 사운드 출력 성능이 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 비교적 저음 사운드의 출력 시에는 필터에 의한 사운드 출력 성능 하락률이 미비하며, 고음 사운드의 출력 시에는 필터에 의한 사운드 출력 성능이 저하됨을 확인할 수 있다. 그러므로, 차량 내에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 사운드 장치와 필터부가 포함되지 않은 사운드 장치를 함께 구비하여, 저음 사운드 출력 시에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 사운드 장치와 필터부가 포함되지 않은 사운드 장치를 동작하고, 고음 사운드 출력 시에는 필터부가 구비되지 않은 사운드 장치를 동작하는 것이 바람직하다. 아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 장치는 차량 내 복수 개 구비될 수 있으며, 복수 개의 사운드 장치 내에는 서로 다른 두께를 갖는 필터가 구비될 수 있는데, 주파수에 따른 출력 성능의 하락을 최소화시킬 수 있는 두께의 필터가 구비된 사운드 장치를 선택적으로 동작하여 사운드 출력 성능의 하락을 최소화할 수 있다. 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
사운드 장치 100
제1 사운드 출력부 110
그릴 111, 115
진동판 112, 114
제2 사운드 출력부 113
케이스 120
포트 121
필터부 130
센서부 140
제어부 150

Claims (17)

  1. 음향 신호에 대응하여 공기를 진동시켜 사운드를 출력하는 진동판;
    상기 사운드의 출력 성능을 감지하는 센서부;
    상기 공기를 필터링하는 필터부; 및
    상기 필터부를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 상기 음향 신호에 대응하여 상기 진동판의 진동을 제어하며, 상기 사운드의 출력 성능을 판단하고, 판단 결과에 기초하여 상기 필터부의 교체 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 차량의 사운드 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동판을 포함하는 제1 사운드 출력부를 더 포함하는 차량의 사운드 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 사운드 출력부를 감싸는 케이스를 더 포함하는 차량의 사운드 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 음향 신호에 대응하여 상기 진동판의 진동을 제어하여, 상기 제1 사운드 출력부 또는 상기 케이스 내부로 공기를 유입시키고, 상기 필터부를 통과한 공기가 외부로 배출되도록 하는 차량의 사운드 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 제1 사운드 출력부 및 상기 케이스 내부로 유입되는 오염 물질을 필터링하는 필터를 포함하는 차량의 사운드 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 필터는
    헤파 필터를 포함하는 차량의 사운드 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 사운드 출력부는
    상기 공기를 배출시키는 복수의 홀을 포함하는 그릴을 더 포함하는 차량의 사운드 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 그릴과 상기 진동판 사이에 구비되는 차량의 사운드 장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 케이스는
    상기 제1 사운드 출력부가 삽입되는 밀폐 타입의 인클로저를 포함하는 차량의 사운드 장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 케이스는
    상기 공기를 외부로 방출시키는 포트가 구비된 인클로저를 포함하는 차량의 사운드 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 포트 내에 구비되는 차량의 사운드 장치.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 케이스는
    상기 제1 사운드 출력부가 삽입된 일측면의 타측에 제2 사운드 출력부가 구비된 인클로저를 포함하는 차량의 사운드 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 사운드 출력부는
    상기 공기를 배출시키는 복수의 홀을 포함하는 그릴; 및
    상기 공기의 진동에 의해 진동하는 진동판을 더 포함하는 차량의 사운드 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 그릴과 상기 공기의 진동에 의해 진동하는 상기 진동판 사이에 구비되는 차량의 사운드 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 사운드의 출력 성능이 기준치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 기준치를 초과하지 않는 것으로 판단하면, 상기 필터부를 교체하여야 하는 것으로 판단하는 차량의 사운드 장치.
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