KR101885853B1 - 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인간의 음성에 해당하는 주파수 대역에서는 음압 감쇄량이 작고, 산업현장에서 소음으로 느낄 수 있는 주파수 대역에서는 음압 감쇄량이 상대적으로 크도록 하여, 산업현장에서 작업자간 의사소통은 원활하면서도 기계장치 등의 소음은 줄여주는 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 양단이 개방되고 중공을 구비하며 일단에는 걸림턱이 구비되어 타단보다 내경이 작은 하우징; 하우징의 내부에 삽입되어 걸림턱에 안착되며 하우징 타단의 내경보다는 작고 하우징 일단의 내경보다는 큰 지름을 갖는 제1 플레이트; 하우징의 내부에 삽입되어 제1 플레이트와 접촉하되, 외경은 제1 플레이트의 지름보다 크고 내경은 제1 플레이트의 지름보다 작은 링 형상의 스페이서(spacer); 하우징의 내부에 삽입되어 스페이서와 접촉하되 제1 플레이트와 평행하도록 배치되고, 스페이서의 내경보다는 크고 스페이서의 외경보다는 작은 지름을 갖는 제2 플레이트; 하우징의 타단 개방부에 결합되며 일부는 폐쇄되고 일부는 개방된 개방부를 갖는 커버를 포함하는, 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터를 제공한다.

Description

산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터{omitted}

본 발명은 필터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터에 관한 것이다.

소리는 공기를 매질로 하는 파동의 일종으로, 주기, 주파수(진동수), 진동 등 다양한 요소를 가지고 있다.

통상적으로 인간의 귀가 소리로 느낄 수 있는 음파의 주파수를 가청 주파수라고 하며, 대략 20~20000 Hz 인 것으로 알려져 있다. 사람의 대화 음은 남자의 경우 200~300 Hz, 여자의 경우 500~800Hz에 해당하는 반면, 산업현장에서 각종 기계장치에서 발생되는 소음의 주파수는 대략 4000 Hz에 이른다.

또한, 소리의 크기인 진폭이 일정 수치 이상일 경우 청력을 손실시키기도 한다. 통상 90 dB 이상의 소음 환경에서 하루에 8시간 이상 장기간 노출될 경우 청력 손실을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다.

이러한 산업재해를 방지하기 위해 산업현장에서는 귀마개를 널리 사용하고 있다.

귀마개는 귓바퀴에서 귀 내부로 이어지는 입구를 일정 압력으로 막아 소음이 귀 내부로 전달되는 것을 감소시키는 것이다. 귀마개로는 귀 입구에 압박을 가하기 위해 주로 스폰지나 고무 재질 등 탄성 재질의 것이 많이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 귀마개는 소음의 크기(진폭)를 감소시킴과 동시에 다른 작업자와의 대화음도 감소시키는 결과를 가져오므로, 작업자와의 의사소통을 불가능하게 하는 한계가 있다. 또한, 산업현장에서는 사람의 대화음에 해당하는 저주파의 음과 기계장치의 소음에 해당하는 고주파의 음이 섞여있어 이들을 선별적으로 처리할 필요가 있으나, 기존의 귀마개는 이러한 역할을 하지 못한다.

선행기술문헌 : KR등록특허공보 제1648301호(2016.8.12.공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 산업현장에서 작업자간의 대화는 가능하게 하고 소음을 줄여 작업능률을 유지하면서 산업재해를 방지할 수 있는 귀마개 필터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터는 양단이 개방되고 중공을 구비하며 일단에는 걸림턱이 구비되어 타단보다 내경이 작은 하우징; 하우징의 내부에 삽입되어 걸림턱에 안착되며 하우징 타단의 내경보다는 작고 하우징 일단의 내경보다는 큰 지름을 갖는 제1 플레이트; 하우징의 내부에 삽입되어 제1 플레이트와 접촉하되, 외경은 제1 플레이트의 지름보다 크고 내경은 제1 플레이트의 지름보다 작은 링 형상의 스페이서(spacer); 하우징의 내부에 삽입되어 스페이서와 접촉하되 제1 플레이트와 평행하도록 배치되고, 스페이서의 내경보다는 크고 스페이서의 외경보다는 작은 지름을 갖는 제2 플레이트; 하우징의 타단 개방부에 결합되며 일부는 폐쇄되고 일부는 개방된 개방부를 갖는 커버를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터는 커버의 개방부에 결합되되 커버의 개방부로부터 멀어질수록 외경이 점점 증가하는 돌출관을 더 포함할 수 있다.

또한, 돌출관의 내경 d1, 스페이서의 내경 d2, 하우징 타측의 내경 d3, 제1 플레이트의 지름 Dp, 제1 플레이트의 두께 tp, 스페이서의 높이 h2는, d1 : d2 : d3 = 3.5~4.5 : 5.5~6.5 : 7.5~8.5, Dp : d2 = 7.5~8.5 : 5.5~6.5, Dp : h2 = 7.5~8.5 : 2.5~3.5, Dp : tp = 7.5~8.5 : 0.1~0.3, h2 : tp = 2.5~3.5 : 0.1~0.3 일 수 있다.

본 발명에 의하면 인간의 음성에 해당하는 주파수 대역에서는 음압 감쇄량이 작고, 산업현장에서 소음으로 느낄 수 있는 주파수 대역에서는 음압 감쇄량이 상대적으로 크도록 하여, 산업현장에서 작업자간 의사소통은 원활하면서도 기계장치 등의 소음은 줄여주는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 연성 실리콘 등을 이용하여 사용자 개개인의 귀 형태에 맞도록 제작된 이어몰드에 필터를 장착함으로써, 귀와의 연결이 안정적이고 선택적 차음의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 개인맞춤형 귀마개를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터의 사시도,
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 1의 분리사시도,
도 4는 도 1의 분리 단면도,
도 5는 도 1의 단면도,
도 6 및 도 7은 도 1의 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터를 이어몰드(ear mold)에 장착한 상태의 도면,
도 8과 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터가 장착된 이어몰드에 대한 주파수별 소음의 음압 감쇄량을 측정한 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다. 도 3은 도 1의 분리사시도이고, 도 4는 도 1의 분리 단면도이며, 도 5는 도 1의 단면도이다. 도 6 및 도 7은 도 1의 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터를 이어몰드(ear mold)에 장착한 상태의 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터는, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 하우징(100), 제1 플레이트(200), 스페이서(spacer)(300), 제2 플레이트(400), 및 커버(500)를 포함하여 이루어진다.

하우징(100)은 양단이 개방되고 중공을 구비한다. 하우징(100)의 일단(도 3 기준으로 좌측 단부)에는 걸림턱(102)이 구비되어 타단(도 3 기준으로 우측 단부)보다 내경이 작도록 형성된다. 하우징(100)의 일단은 외부를 향하고, 타단은 귀를 향한다).

걸림턱(102)에는 제1 플레이트(200)가 안착된다.

걸림턱(102)의 폭(걸림턱의 외경과 내경 사이의 길이)은 제1 플레이트(200)을 안정적으로 지지할 수 있으면서도 외부에서 유입되는 음량을 과도하게 제한하지 않도록 설정된다.

하우징(100)의 타단에는 결합용 단턱(104)이 구비된다.

결합용 단턱(104)은 커버(500)와의 결합을 위해 형성된다. 이를 위해 커버(500)에도 하우징(100)과 접촉하는 부분에 결합용 단턱(502)이 구비된다.

제1 플레이트(200)는 하우징(100)의 내부에 삽입되어 걸림턱(102)에 안착된다. 제1 플레이트(200)는 하우징(100) 타단의 내경보다는 작고 하우징 일단의 내경보다는 큰 지름을 갖는다. 제1 플레이트(200)는 금속 재질로 형성되며, 바람직하게는 두께 0.2mm의 황동판으로 형성된다.

스페이서(300)는 하우징(100)의 내부에 삽입되어 제1 플레이트(200) 및 제2 플레이트(400)와 접촉한다. 스페이서(300)의 외경은 제1 플레이트(200)의 지름보다 크고, 내경은 제1 플레이트(200)의 지름보다 작은 링 형상을 갖는다.

제2 플레이트(400)는 하우징(100)의 내부에 삽입되어 스페이서(300)와 접촉하되, 제1 플레이트(200)와 평행하도록 배치된다. 제2 플레이트(400)는 스페이서(300)의 내경보다는 크고 스페이서(300)의 외경보다는 작은 지름을 갖는다.

일례로, 제2 플레이트(400)는 제1 플레이트(200)와 동일한 두께와 지름을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(400)는 금속 재질로 형성되며, 바람직하게는 두께 0.2mm의 황동판으로 형성된다. 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400)는 도 3 내지 도 5와 같이 미세구멍이 없는 판 형상으로 형성된다.

커버(500)는 하우징(100)의 타단 개방부에 결합된다. 보다 구체적으로 커버(500)는 하우징(100)의 결합용 단턱(502)에 결합된다.

커버(500)의 일부는 폐쇄되고(결합용 단턱(502)과 돌출관(550) 사이 부분), 일부는 개방된 개방부를 갖는다. 커버(500)의 개방부에는 돌출관(550)이 결합된다.

돌출관(550)은 커버(500)의 개방부에 결합되되, 커버(500)의 개방부로부터 멀어질수록 외경이 점점 증가한다. 도 4를 참조하면, 돌출관(550)의 외경 증가는 돌출관(550)의 단부에 이르면서 곡면을 이루어 곡면부(560)를 갖는다.

돌출관(550)은 본 발명에 따른 산업용 개인맞춤형 필터를 이어몰드에 장착했을 때 필터가 이어몰드로부터 쉽게 이탈되지 않도록 잡아주는 역할을 수행한다.

도 4를 참조하면, 돌출관(550)의 내경을 d1, 스페이서(300)의 내경을 d2, 하우징(100) 타측의 내경을 d3라 하고, 제1 플레이트(200)의 지름과 두께를 각각 Dp, tp, 스페이서(300)의 높이를 h2라 할 때, 실험에 의하면 다음의 관계가 성립하는 것이 바람직하다(비로 나타내었으나, 실제 치수로 제작 가능하며 이때 단위는 mm).

d1 : d2 : d3 = 3.5~4.5 : 5.5~6.5 : 7.5~8.5,

Dp : d2 = 7.5~8.5 : 5.5~6.5

Dp : h2 = 7.5~8.5 : 2.5~3.5

Dp : tp = 7.5~8.5 : 0.1~0.3

h2 : tp = 2.5~3.5 : 0.1~0.3

본 발명에서 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400) 사이에는 스페이서(300)에 의해 공기로 채워져 있다. 소리가 제1 플레이트(200)에 입사하여 제1 플레이트(200)를 진동시키고 중간의 공기층에서 공명에 의해 음파가 증폭된 후 제2 플레이트(400)에 입사하여 제2 플레이트(400)를 진동시켜 보다 큰 진폭의 음파를 발생시키게 된다. 즉, 공명 주파수에 해당하는 주파수의 소리만 선택적으로 통과시킨다. 이때, 공명 주파수를 인간의 음성 주파수에 동조시키면 인간의 음성은 통과시키고 그 외의 소리는 투과 손실만큼 차단시키게 된다. 제1 플레이트 및 제2 플레이트의 소재와 두께, 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 공간 크기(체적)에 따라 각 주파수별 차음률이 달라지게 된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 필터가 이어몰드(600)에 장착된 모습이 도시되어 있다. 필터 하우징(100)의 걸림턱(102) 및 제1 플레이트(200)는 외부로 노출되며, 나머지 부분은 이어몰드(600) 내부에 삽입된다.

이어몰드(600)는 필터 삽입부, 귓바퀴 고정부(510), 귓구멍 연결부(620)를 포함한다.

필터 삽입부에는 본 발명에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터가 방향을 맞추어 삽입된다.

귓바퀴 고정부(510)는 연성 실리콘 등으로 사용자 본인의 귓바퀴 본을 뜬 것으로, 사용자의 귀에 꼭 맞도록 피팅(fitting)되어 있다.

귓구멍 연결부(620)는 귓구멍의 내부로 일부 삽입되는 것으로, 역시 연성 실리콘 등으로 사용자 본인의 귀에 꼭 맞는 규격으로 피팅되어 있다. 귓구명 연결부(620)의 내부에는 중공이 형성되며, 귓구멍 연결부(620)의 중공은 필터의 돌출관(550)과 연결된다.

도 8과 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터가 장착된 이어몰드에 대한 주파수별 소음의 음압 감쇄량을 측정한 그래프이다. 가로축은 주파수(Hz), 세로축은 음량 또는 음압(dB)을 나타낸다.

정격조건에 따라 기준 주파수 1 kHz에서 85dB에 근사하는 핑크 노이즈(Pink Noise) 음원을 입력하였다. 측정결과는 FFT(Fast Fourier Transform)로 분석한 그래프에서 20 Hz ~ 20 kHz를 1/3 oct로 smoothing하여 표시하고, 기준 주파수인 300 Hz, 1 kHz, 3 kHz, 9 kHz, 12 kHz에 근사한 지점에서 음압 감쇄량을 산출하여 좌우 채널을 각각 표기하였다(도 8은 좌측귀, 도 9은 우측귀에 대한 결과임).

도 8의 그래프 중 기준 주파수에 대한 음압 감쇄량(점선 그래프와 실선 그래프의 차이값)을 표로 정리하면 다음과 같다.

기준주파수	음압감쇄량(dB)
300 Hz	19.69
1 kHz	22.18
3 kHz	27.57
9 kHz	44.91
12 kHz	44.42

도 9의 그래프 중 기준 주파수에 대한 음압 감쇄량(점선 그래프와 실선 그래프의 차이값)을 표로 정리하면 다음과 같다.

기준주파수	음압감쇄량(dB)
300 Hz	19.06
1 kHz	28.35
3 kHz	31.33
9 kHz	34.06
12 kHz	43.02

이상의 실험 결과로부터 인간의 음성에 해당하는 주파수 대역인 200~300 Hz(남자), 500~800Hz(여자)의 경우 음압 감쇄량이 상대적으로 작은데 비해, 산업현장에서 소음으로 느낄 수 있는 3 kHz 이상에 대한 음압 감쇄량은 상대적으로 큼을 확인할 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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.

100 - 하우징
200 - 제1 플레이트
300 - 스페이서
400 - 제2 플레이트
500 - 커버

Claims (3)

1. 양단이 개방되고 중공을 구비하며 일단에는 걸림턱이 구비되어 타단보다 내경이 작은 하우징;
   하우징의 내부에 삽입되어 걸림턱에 안착되며 하우징 타단의 내경보다는 작고 하우징 일단의 내경보다는 큰 지름을 갖는 금속 재질의 제1 플레이트;
   하우징의 내부에 삽입되어 제1 플레이트와 접촉하되, 외경은 제1 플레이트의 지름보다 크고 내경은 제1 플레이트의 지름보다 작은 링 형상의 스페이서(spacer);
   하우징의 내부에 삽입되어 스페이서와 접촉하되 제1 플레이트와 평행하도록 배치되고, 스페이서의 내경보다는 크고 스페이서의 외경보다는 작은 지름을 갖는 금속 재질의 제2 플레이트;
   하우징의 타단 개방부에 결합되며 일부는 폐쇄되고 일부는 개방된 개방부를 갖는 커버
   를 포함하고,
   커버의 개방부에 결합되되 커버의 개방부로부터 멀어질수록 외경이 점점 증가하는 돌출관을 더 포함하고,
   제1 플레이트와 제2 플레이트는 미세 구멍이 없는 판 형상으로 형성되고,
   제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에는 스페이서에 의해 공기로 채워져 있어, 소리가 제1 플레이트에 입사하여 제1 플레이트를 진동시키고 중간의 공기층에서 공명에 의해 음파가 증폭된 후 제2 플레이트에 입사하여 제2 플레이트를 진동시켜 증폭된 음파를 발생시키되, 공명 주파수에 해당하는 주파수의 소리만 선택적으로 통과시키는, 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   돌출관의 내경 d1, 스페이서의 내경 d2, 하우징 타측의 내경 d3, 제1 플레이트의 지름 Dp, 제1 플레이트의 두께 tp, 스페이서의 높이 h2는,
   d1 : d2 : d3 = 3.5~4.5 : 5.5~6.5 : 7.5~8.5,
   Dp : d2 = 7.5~8.5 : 5.5~6.5,
   Dp : h2 = 7.5~8.5 : 2.5~3.5,
   Dp : tp = 7.5~8.5 : 0.1~0.3,
   h2 : tp = 2.5~3.5 : 0.1~0.3
   인, 산업용 개인맞춤형 귀마개용 필터.
   

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