KR20040079467A - 혼 스피커 - Google Patents

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KR20040079467A KR1020030014266A KR20030014266A KR20040079467A KR 20040079467 A KR20040079467 A KR 20040079467A KR 1020030014266 A KR1020030014266 A KR 1020030014266A KR 20030014266 A KR20030014266 A KR 20030014266A KR 20040079467 A KR20040079467 A KR 20040079467A
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Abstract

혼의 내부에 음향통로를 꾸불꾸불하게 형성하여 혼의 길이를 단축한 혼 스피커가 개시된다. 상기 혼 스피커는 혼의 내부에 형성된 음향통로가 꾸불꾸불하게 형성되므로 직선형의 음향통로가 형성된 종래의 혼에 비하여 혼의 길이가 단축된다. 또한, 원통형의 프레임과 우산형의 확산판을 각각 제작하여 상호 결합하면, 꾸불꾸불한 음향통로가 내부에 형성된 혼이 제조되므로 제작이 용이하다.

Description

혼 스피커 {HORN SPEAKER}
본 발명은 혼의 내부에 음향통로를 꾸불꾸불하게 형성하여 혼의 길이를 단축한 혼 스피커에 관한 것이다.
스피커는 전기음향신호를 진동판의 진동으로 바꾸고 공기에 소밀파(疏密波)를 발생시켜 음파를 방사하는 음향기기이다. 스피커는 진동판이 공기 중에 직접 놓이는 직접방사형 스피커와 진동판이 혼(Horn) 속에 놓이는 혼 스피커로 대별된다.
혼 스피커는 효율이 가장 높은 스피커로써 음악재생용, 경보용 싸이렌 및 저전력을 필요로 하는 휴대용 확성기 등에 광범위하게 사용되고 있다. 혼 스피커는 혼과 전기음향변환부로 구성되고, 전기음향변환부의 진동판이 압전소자에 의하여 진동하면 압전형 혼 스피커라 하고 전자기력에 의하여 진동하는 보이스코일에 의하여 진동하면 다이나믹형 혼 스피커라 한다.
종래의 압전형 혼 스피커를 도 1을 참조하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 압전형 혼 스피커(10)는 혼(11)과 전기음향변환부(16)를 가진다. 혼(11)은 목부(13a)와 개구부(13b)를 가지는 나팔관 형태의 프레임(13)과 목부(13a)에서 외측으로 연장ㆍ형성되며 전기음향변환부(16)가 결합되는 결합관(14)을 가진다. 전기음향변환부(16)는 목부(13a)와 소정 거리 이격되게 결합관(14)에 결합된 진동판(17), 진동판(17)에 밀착되어 결합된 압전소자(18), 진동판(17)과 압전소자(18)를 감싸면서 결합관(14)에 결합된 커버(19)를 가진다. 미설명 부호 15는 진동판(17)의 중심부와 외주부가 균등하게 진동하도록 보정하여 스피커의 효율을 향상시키는 이퀄라이저(Equalizer)이다.
상기와 같은 종래의 압전형 혼 스피커의 동작을 설명한다.
압전소자(18)에 전압이 인가되면 진동판(17)의 휘면서 진동한다. 그러면, 진동판(17)의 진동에 의하여 프레임(13)의 내부에 있는 공기의 밀도가 순차적으로 완화된다. 즉, 목부(13a)에서 개구부(13b)측으로 가면서 공기의 밀도가 순차적으로 완화되면서 음파를 공중에 방사하여 큰 음향이 발생된다.
혼 스피커의 효율은 혼의 길이가 길수록 공기와의 정합성이 좋아져 효율이 향상되나, 적정 길이 이상의 혼은 제작하기가 어렵고 혼의 길이가 긴 스피커는 설치 및 휴대가 어려운 단점이 있다. 그리고, 혼은 목부를 기준으로 좌측 및 우측으로 갈수록 각각 그 단면적이 넓어지는 형상을 이루는데, 이러한 형상의 혼은 제작이 더욱 어려운 단점이 있다.
상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 혼의 외형상 길이는 줄이지 않고 단지 혼을 벤딩한 혼 스피커가 개발되었다. 그러나, 이 또한 제작이 어렵고, 실치 및 휴대가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 혼의 내부에 음향통로를 꾸불꾸불하게 형성하므써 혼의 길이를 단축할 수 있는 혼 스피커를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 압전형 혼 스피커의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전형 혼 스피커의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 혼의 일부 절개 분해 사시도.
도 4는 도 3의 결합단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전형 혼 스피커의 음압-주파수특성을 보인 그래프.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전형 혼 스피커의 혼의 일부 절개 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이나믹형 혼 스피커의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 전기음향변환부 120 : 혼
130 : 프레임 140 : 확산판
151,153,155 : 제 1,2,3 음향통로
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼 스피커는, 진동판을 가지며 전기음향신호를 발생하는 전기음향변환부와 상기 전기음향변환부가 전면측에 결합되고 상기 진동판의 중심과 자신의 중심은 일치하며 내부에는 상기 진동판의 진동에 의해 발생한 음향의 통로가 형성된 혼을 구비하는 혼 스피커에 있어서,
상기 혼의 내부에는 전단부는 상기 혼의 전면 외측과 연통되고 후단부는 상기 혼의 후면측 내부에 위치되며 상기 혼의 전면에서 후면측으로 갈수록 단면적이 넓어지는 링형상의 제 1 음향통로, 상기 제 1 음향통로를 감싸는 형태로 형성되며 후단부는 상기 제 1 음향통로의 후단부와 연통되고 전단부는 상기 혼의 전면측 내부에 위치되며 상기 혼의 후면에서 전면으로 갈수록 단면적이 넓어지는 링형상의 제 2 음향통로 및 상기 제 2 음향통로를 감싸는 형태로 형성되며 전단부는 상기 제 2 음향통로의 전단부와 연통되고 후단부는 상기 혼의 후면 외측과 연통되며 상기 혼의 전면에서 후면으로 갈수록 단면적이 넓어지는 링형상의 제 3 음향통로가 형성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 혼 스피커를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전형 혼 스피커의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 혼의 일부 절개 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 결합단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 스피커(100)는 전기음향신호를 발생하는 전기음향변환부(110)와 전기음향변환부(110)에서 발생한 음향의 통로가 형성된 혼(120)을 가진다.
전기음향변환부(110)는 금속진동판(111a)과 종이진동판(111b)으로 구성되어 휘면서 진동하는 진동판(111), 진동판(111)에 밀착ㆍ결합되며 전압이 인가되면 진동판(111)을 진동시키는 압전소자(113), 진동판(111)과 압전소자(113)를 감싸서 보호하며 커버(115)의 전면측으로 음이 방사되는 것을 방지하는 커버(115)를 가진다. 진동판(111)과 커버(115)는 혼(120)에 압입되어 결합되는데, 이는 후술한다.
혼(120)은 원통체로 마련되며, 그 내부에는 상호 연통됨과 동시에 동심원을 이루는 링형상의 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)가 형성된다. 제 1 음향통로(151)의 전단부(151a)는 혼(120)의 전면(121) 외측과 연통되고 후단부(151b)는 혼(120)의 후면(123)측 내부에 위치되는데, 제 1 음향통로(151)의 단면적(斷面績)은 혼(120)의 전면(121)에서 후면(123)측으로 갈수록 넓어진다. 제 2 음향통로(153)는 제 1 음향통로(151)를 감싸는 형태로 형성되어 후단부(153b)는 제 1 음향통로(151)의 후단부(151b)와 연통되고 전단부(153a)는 혼(120)의 전면(121)측 내부에 위치된다. 제 2 음향통로(153)의 단면적은 혼(120)의 후면(123)에서 전면(121)으로 갈수록 넓어진다. 제 3 음향통로(155)는 제 2 음향통로(153)를 감싸는 형태로 형성되어 전단부(155a)는 제 2 음향통로(153)의 전단부(153a)와 연통되고 후단부(155b)는 혼(120)의 후면(123) 외측과 연통된다. 제 3 음향통로(155)의 단면적은 혼(120)의 전면(121)에서 후면(123)으로 갈수록 단면적이 넓어진다.
혼(120)은 상호 결합된 프레임(130)과 확산판(140)을 가지는데, 이는 혼(120)의 내부에 동심을 이루는 링형상의 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)를 용이하게 형성하기 위함이다.
프레임(130)은 외주판(131), 연결판(133), 내주판(135), 이퀄라이저(Equalizer)(137) 및 연결리브(139)를 가진다.
외주판(131)은 소정 폭을 가지는 링형상으로 마련되며, 전면측 내면에는 종이진동판(111b)과 커버(115)가 압입ㆍ결합된다. 이때, 외주판(131)의 중심과 진동판(111)의 중심은 동축 상에 위치한다. 연결판(133)은 외주판(131)의 전면에서 소정 거리 이격된 외주판(131)의 내면 부위에서 외주판(131)의 중심을 향하여 직각으로 연장ㆍ형성된 링형상으로 마련된다. 외주판(131)의 전면측 내면에는 진동판(111)의 테두리부측이 접촉되는 계단면(132)이 형성되는데, 계단면(132)은 진동판(111)과 연결판(133)이 소정 간격을 가지게 하여 진동판(111)과 연결판(133) 사이에 소정 공간이 형성되게 한다. 내주판(135)은 소정 폭을 가지는 링형상으로 마련되어 연결판(133)의 내주면에서 외주판(131)의 후면측을 향하여 연장ㆍ형성된다. 내주판(135)의 중심과 외주판(131)의 중심은 일치하며, 외주판(131)과 내주판(135) 사이에는 골이 형성된다. 이퀄라이저(137)는 원통형으로 마련되며 내주판(135)의 중심에 배치되어 내주판(135)의 내면과 소정 간격을 가진다. 이로인해, 내주판(135)의 내면과 이퀄라이저(137)의 외면 사이에는 제 1 음향통로(151)가 형성되는데, 제 1 음향통로(151)의 전단부(151a)는 혼(120)의 전면(121) 외측과 연통된다. 이퀄라이저(137)는 진동판(111)의 분할진동을 억제하여 진동판(111)이 균일하게 진동하게 한다. 이퀄라이저(137)가 내주판(135)의 중심에 위치되므로, 이퀄라이저(137)와 진동판(111)의 중심도 일치한다. 연결리브(139)는 이퀄라이저(137)를 중심으로 방사상으로 적어도 2개 마련되어, 이퀄라이저(137)와 내주판(135)을 일체로 연결한다.
확산판(140)은 결합돌기(141)와 날개부(145)를 가진다.
결합돌기(141)는 원통형상으로 마련되는데, 결합돌기(141)의 전단면은 이퀄라이저(137)의 후단면과 대응되게 형성되어 이퀄라이저(137)의 후단면에 밀착되어 결합된다. 날개부(145)는 결합돌기(141)의 외면 일측에서 결합돌기(141)를 중심으로 우산형태로 형성되어 외주판(131)과 내주판(135) 사이에 위치된다. 이로인해, 결합돌기(141)와 날개부(145) 사이에는 골이 형성되고, 날개부(145)의 내면과 내주판(135)의 외면 사이에는 제 2 음향통로(153)가 형성되며, 날개부(145)의 외면과 외주판(131)의 내면 사이에는 제 3 음향통로(155)가 형성된다.
이퀄라이저(137)의 외경은 혼(120)의 전면(121)측에서 후면(123)측으로 갈수록 작게 형성되고, 내주판(135)의 내경은 혼(120)의 전면(121)측에서 후면(123)측으로 갈수록 크게 형성된다. 내주판(135)의 외경은 혼(120)의 전면(121)측에서 후면(123)측으로 갈수록 작게 형성되고 외주판(131)의 내경은 혼(120)의 전면(121)측에서 후면(123)측으로 갈수록 크게 형성되며, 연결판(133)과 내주판(135)의 만나는 부위 및 연결판(133)과 외주판(131)이 만나는 부위는 각각 라운딩지게 형성된다. 그리고, 결합돌기(141)의 외경은 혼(120)의 전면(121)측에서 후면(123)측으로 갈수록 크게 형성되어 결합돌기(141)와 날개부(145)가 만나는 부위는 라운딩지게 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 스피커의 동작을 설명한다.
압전소자(113)에 전압을 인가하면 진동판(111)의 휘면서 진동한다. 그러면, 진동판(111)의 진동에 의하여 진동판(111)과 연결판(133) 사이에 존재하는 공기가진동판(111)으로부터 에너지를 전달받게 되고, 이로인해, 혼(120)의 내부에 있는 공기의 밀도가 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)를 따라 가면서 순차적으로 완화된다. 그리하여, 제 3 음향통로(155)의 후단부측에서 음파가 공중으로 방사되어 큰 음향이 발생된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 스피커(100)는 혼(120)이 가지고 있는 음향저항을 진동판(111)의 면에 부하로 작용하게 한다. 그리고, 진동판(111)의 면적 보다 혼(120)의 전면(121)측 제 1 음향통로(151)의 단면적을 작게하고, 진동판(111)과 제 1 음향통로(151)를 상호 겹쳐지게 하므로써 진동판(111)의 부하 음향 임피던스를 크게 하여 진동판(111) 자체의 기계적 임피던스에 가깝도록 한다. 그리고, 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)의 단면적을 음향의 진행방향을 따라 점점 크게 하여 제 3 음향통로(155)의 후단부(155b)측과 혼(120)의 후면(123) 외측 공간 사이의 임피던스 매칭을 좋게 하여 효율을 높인다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 스피커(100)의 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)는 상호 연통된 꾸불꾸불한 형태로 마련된다. 그러므로, 혼(120)의 길이를 줄이면서 음향통로의 길이를 길게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 압전형 혼 스피커(100)를 제작하여 음압-주파수특성을 측정한 실험결과를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전형 혼 스피커의 음압-주파수특성을 보인 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 압전형 혼 스피커(100)의 혼(120)의 길이는 20㎜, 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)의 길이는 56㎜, 혼(120)의후면(121)측 제 3 음향통로(155)의 직경 및 단면적은 각각 50㎜ 및 1,500㎟이다. 그리고, 제 1, 2 및 3 음향통로(151,153,155)의 진행방향으로 갈수록 확장되는 통로의 값은 지수함수 혼과 하이퍼브릭 혼의 중간정도의 값으로 하였으며, 차단주파수는 1.4㎑가 되도록 하여, 0.1W의 전기음향신호를 인가하였다.
이때의 음향은, 도 5에 도시된 바와 같이, 3㎑의 주파수에서 95㏈의 음압에 도달하는 고효율의 음향이 발생됨을 알 수 있다.
종래와 같은 혼 스피커의 구조에 있어서는 음향통로의 길이를 56㎜로 하기 위해서는 혼의 길이를 56㎜로 마련되어야 한다. 그런데, 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 혼 스피커(100)는 음향통로의 길이는 56㎜이되, 혼(120)의 길이를 20㎜이므로 종래에 비하여 혼(120)의 길이를 1/3로 단축할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전형 혼 스피커의 혼의 일부 절개 분해 사시도로써, 도 6a에 도시된 혼 스피커는 혼(220)이 타원형으로 형성된 것을 보이고, 도 6b에 도시된 혼 스피커는 혼(320)이 다각형으로 형성된 것을 보인다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이나믹형 혼 스피커의 단면도로써, 이를 설명한다.
도시된 바와 같이, 혼 스피커(400)의 전기음향변환부(410)는 일면이 개방되며 개방부측이 외주판(431)의 내면에 압입되어 결합된 원통형의 요크(411), 요크(411)의 내주면과 소정 간격을 가지면서 요크(411)의 내부에 순차적으로 적층된 원판형의 마그네트(412) 및 원판형의 폴피스(413), 링형상으로 마련되어폴피스(413)를 감싸는 형태로 요크(411)에 설치되며 폴피스(413)의 외주면과 소정 간격을 가지는 플레이트(414), 요크(411)의 개방 단면에 테두리측이 결합된 진동판(416) 및 일측은 진동판(416)에 지지되어 고정되고 타측은 폴피스(413)와 플레이트(414) 사이에 위치되는 보이스코일(417)을 가진다. 그리하여, 보이스코일(417)에 전압이 인가되면, 보이스크일(417)과 자성체인 마그네트(412)와 폴피스(413) 및 플레이트(414)와의 상호 작용에 의하여 보이스코일(417)이 진동한다. 그러면, 진동판(416)이 진동하면서 음향을 발생한다. 이때, 진동판(416)과 대향하는 연결판(433) 및 이퀄라이저(437)의 부위는 진동판(416)과 대응되게 형성된다.
이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 혼 스피커는 혼의 내부에 형성된 음향통로가 꾸불꾸불하게 형성되므로 직선형의 음향통로가 형성된 종래의 혼에 비하여 혼의 길이가 단축된다.
또한, 원통형의 프레임과 우산형의 확산판을 각각 제작하여 상호 결합하면, 꾸불꾸불한 음향통로가 내부에 형성된 혼이 제조되므로 제작이 용이하다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (4)

  1. 진동판을 가지며 전기음향신호를 발생하는 전기음향변환부와 상기 전기음향변환부가 전면측에 결합되고 상기 진동판의 중심과 자신의 중심은 일치하며 내부에는 상기 진동판의 진동에 의해 발생한 음향의 통로가 형성된 혼을 구비하는 혼 스피커에 있어서,
    상기 혼의 내부에는 전단부는 상기 혼의 전면 외측과 연통되고 후단부는 상기 혼의 후면측 내부에 위치되며 상기 혼의 전면에서 후면측으로 갈수록 단면적이 넓어지는 링형상의 제 1 음향통로, 상기 제 1 음향통로를 감싸는 형태로 형성되며 후단부는 상기 제 1 음향통로의 후단부와 연통되고 전단부는 상기 혼의 전면측 내부에 위치되며 상기 혼의 후면에서 전면으로 갈수록 단면적이 넓어지는 링형상의 제 2 음향통로 및 상기 제 2 음향통로를 감싸는 형태로 형성되며 전단부는 상기 제 2 음향통로의 전단부와 연통되고 후단부는 상기 혼의 후면 외측과 연통되며 상기 혼의 전면에서 후면으로 갈수록 단면적이 넓어지는 링형상의 제 3 음향통로가 형성된 것을 특징으로 하는 혼 스피커.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼은 링형상으로 마련되며 상기 전기음향변환부의 일측 및 상기 진동판이 전면측 내부에 삽입되어 결합되는 외주판, 상기 진동판과 소정 거리 이격된 상기 외주판의 내면 부위에서 상기 외주판의 중심을 향하여 연장ㆍ형성된 링형상의연결판, 상기 외주판과 자신 사이에 골이 형성되도록 상기 연결판의 내주면에서 상기 외주판의 후면측을 향하여 연장ㆍ형성되며 상기 외주판과 동심을 가지는 링형상의 내주판, 상기 내주판의 내면과 자신의 외면 사이에 상기 제 1 음향통로가 형성되게 상기 내주판의 내부 중심에 배치된 원통형의 이퀄라이저(Equalizer) 및 상기 이퀄라이저와 상기 내주판을 일체로 연결하는 연결리브를 가지는 프레임; 그리고, 전단면이 상기 이퀄라이저의 후단면에 밀착되어 결합되는 원통형상의 결합돌기와 상기 결합돌기와 자신 사이에 골이 형성되게 상기 결합돌기의 외면 일측에서 상기 결합돌기를 중심으로 우산형태로 형성되며 상기 내주판의 외면과 자신의 내면 사이에 상기 제 2 음향통로가 형성되게 함과 동시에 자신의 외면과 상기 외주판의 내면 사이에 상기 제 3 음향통로가 형성되게 상기 외주판과 상기 내주판 사이에 위치된 날개부를 가지는 확산판을 구비하고,
    상기 제 1, 2 및 3 음향통로의 중심과 상기 이퀄라이저의 중심은 동축상에 존재하는 것을 특징으로 하는 혼 스피커.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이퀄라이저의 외경은 상기 혼의 전면측에서 후면측으로 갈수록 작게 형성되고 상기 내주판의 내경은 상기 혼의 전면측에서 후면측으로 갈수록 크게 형성되며,
    상기 내주판의 외경은 상기 혼의 전면측에서 후면측으로 갈수록 작게 형성되고 상기 외주판의 내경은 상기 혼의 전면측에서 후면측으로 갈수록 크게 형성되어상기 연결판과 상기 내주판의 만나는 부위 및 상기 연결판과 상기 외주판이 만나는 부위는 각각 라운딩지게 형성되고,
    상기 결합돌기의 외경은 상기 혼의 전면측에서 후면측으로 갈수록 크게 형성되어 상기 결합돌기와 상기 날개부가 만나는 부위는 라운딩지게 형성된 것을 특징으로 하는 혼 스피커.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외주판의 전면측 내면에는 상기 진동판의 테두리부측이 접촉되어 상기 진동판과 상기 연결판이 소정 간격을 가지도록 지지하는 계단면이 형성된 것을 특징으로 하는 혼 스피커.
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