KR200470232Y1

KR200470232Y1 - 압전 스피커

Info

Publication number: KR200470232Y1
Application number: KR2020120008096U
Authority: KR
Inventors: 왕기성
Original assignee: 주식회사 성주음향
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-12-16

Abstract

본 고안은 압전 스피커에 관한 것이다. 이 스피커는 본체와, 상기 본체의 상측에 결합되어 본체 바닥면과의 사이에 음파공간을 형성하는 반사커버, 상기 본체의 하측에 결합되어 본체 저면과의 사이에 중앙홀과 연통하는 진동공간을 형성하는 하부커버, 일면에 압전체를 부착한 형태로서 상기 진동공간에 배치되는 진동판을 포함한다. 특히, 상기 본체는 측벽에 형성된 가이드 홈을 포함하며; 상기 반사커버는 상기 홈에 대응하는 가이드 돌기가 형성된 외곽 측벽, 상기 측벽의 내측 반사부, 상기 측벽과 반사부를 연결하는 브리지를 포함하며; 상기 반사부의 저면 중앙에는, 상기 중앙홀의 융기된 상단에 대응하여 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 고안의 압전 스피커는, 조립이 쉽고 안정적이며 또한 음향효과가 우수한 장점이 있다.

Description

압전 스피커 {Piezoelectric speaker}

본 발명은 압전 스피커(piezoelectric speaker)에 관한 것으로서, 특히 차량 등의 내부에 장착되는 경보장치 등에 사용되는 압전스피커에 관한 것이다.

일반적으로 스피커란 전기신호를 음파로 변환시켜주는 장치로서, 전통적으로 다이나믹 스피커가 많이 사용되어 왔다. 이 스피커는 넓은 가청음대역에 걸쳐 양호한 특성을 갖는 것으로 알려져 있으나, 구조가 복잡하고 기본적 규모가 커서 제작비가 많이 드는 것은 물론 소형화가 불가능한 문제가 있다. 결국 이러한 구조의 스피커는 내장용으로 적합하지 않은 한계가 있게 되며, 이에 개발된 것이 소위 '압전 스피커'이다.

상기 압전 스피커는 금속 진동판과 그 일면에 접합된 세라믹 압전체를 포함하며, 상기 압전체에 전원이 인가되면 신호극성에 따라 압전체가 주기 신축하게 되는 현상을 이용하는 것이다. 부연하여 설명하면, 상기 압전체의 신축현상은 진동판의 상하 굴곡운동을 수반하며, 이에 생기는 공기의 진동으로 인하여 소정 주파수 대역의 음향이 발생하게 되는 것이다.

본 고안과 구조적으로 관련이 있는 압전 스피커로서 미국특허 제4,979,219호에 일 예의 스피커가 개시되어 있으며, 한국특허 제554874호에는 그것을 개량한 스피커가 개시되어 있다. 도 1은 후자의 것을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 개시된 압전 스피커(1)는 내부 음파공간(s1)을 가지는 본체(2), 본체(2)와의 사이에 방출구(4)를 가지며 하면 핀(8)을 통하여 본체(2)의 상측에 결합되는 반사커버(3), 본체(2)의 하부에 결합되는 하부커버(5)를 포함하며, 일면에 압전체(7)가 부착된 진동판(6)이 상기 본체(2)와 하부커버(5) 사이의 진동공간(s2)에 배치된다. 여기에서, 상기 음파공간(s1)과 진동공간(s2)은 본체(2)의 중앙홀(s3)을 매개로 서로 소통되어 있다.

그리고, 전기적 신호 도선이 하부커버(5)를 관통하여 각각 진동판(6)과 압전체(7)에 연결되는 구조이다.

이 특허에 설명된 바에 따르면, 상기 압전 스피커(1)는 종래의 것 즉, 미국특허 제4,979,219호의 스피커에 비하여 구조가 간단하고 내구성이 뛰어나며, 효과적인 음향을 발생시킨다는 것이다. 그러나, 살펴보면:

1) 반사커버(3)의 중앙 뾰족부(9)를 중심으로 형성되는 좌·우 파형의 수를 보다 적게 조정했을 뿐, 구조적으로 별 차이가 없다. 오히려 반사커버(3)가 핀(8)으로 결합되도록 함으로써 조립성, 내구성, 안정성 면에서 불리하게 되어 있다.

2) 또한 근본적인 개선 없이, 단지 좌·우 분배적으로 형성되는 파형의 개수조정에 의하여, 특이할 정도의 음향효과가 발생한다고 할 수도 없다.

본 고안의 목적은 구조적 측면에서 조립이 간편하면서도, 실질적으로 내구적이고 안정적인 압전 스피커를 제공하고자 하는 것이다. 본 고안의 다른 목적은 종래의 중앙 뾰족부와 다른 원리를 적용하여, 효과적인 음향을 발생시킬 수 있는 압전 스피커를 제공하고자 하는 것이다.

본 고안의 압전 스피커는:

중앙홀의 상단을 중심으로 바닥면의 단면이 'V'형 또는 곡형으로 확장되는 본체, 상기 본체의 상측에 결합되어 본체 바닥면과의 사이에 음파공간을 형성하는 반사커버, 상기 본체의 하측에 결합되어 본체 저면과의 사이에 중앙홀과 연통하는 진동공간을 형성하는 하부커버, 일면에 압전체를 부착한 형태로서 상기 진동공간에 배치되는 진동판을 포함한다.

여기에서 상기 본체는 측벽에 형성된 가이드 홈, 바람직하게 경사면 가이드를 경유하는 가이드 홈을 포함한다. 또한, 상기 반사커버는:

상기 홈에 대응하는 가이드 돌기가 형성된 외곽 측벽, 상기 측벽의 내측 반사부, 상기 측벽과 반사부를 연결하는 브리지를 포함하며;

상기 반사부의 저면 중앙에는, 상기 중앙홀의 융기된 상단에 대응하여 오목부, 바람직하게 혼(horn) 형태의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 본체의 바닥면 또는 반사커버의 저면에는 다수의 딤플(dimple)이 형성된다.

본 고안에 따른 압전 스피커는 반사커버의 특이한 구조에 의하여, 본체와 반사커버가 가이드 홈 및 돌기에 의하여 결합될 수 있다. 이 구조에 의하여, 종래의 고정 핀 방식에 비하여 요소 간 조립이 쉽고 견고하며 안정적인 효과가 있다.

한편, 본 고안에 따른 압전 스피커는 반사커버를 구성하는 반사판의 중앙에, 본체 중앙홀의 상단에 대응하는 오목부가 형성되어 있다. 종래의 뾰족부(도 1의 부호 '9')와는 정반대의 구성인데, 종래의 것이 음파를 단순히 분산시키는 것에 불과하다면, 이는 발생한 음파를 집중시켜 음의 증폭 및 거리를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이 효과는, 바람직한 예에서 본체의 바닥면 또는 반사커버의 저면에 형성되는 다수의 딤플에 의하여 배가된다.

도 1은 종래 압전 스피커의 단면도.
도 2는 본 고안에 따른 압전 스피커의 외형도.
도 3은 도 2의 분해도.
도 4는 도 2의 단면도.

이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 고안의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 2 이하의 도면에서, 부호 100은 본 발명에 따른 압전 스피커를 나타낸다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 압전 스피커(100)는 요소의 가운데 배치되는 본체(110), 본체(110)의 상측에 결합되는 반사커버(120), 본체(110)의 하측에 결합되는 하부커버(130), 그리고 본체(110)와 하부커버(130) 사이에 배치되는 진동부(140)을 포함하여 이루어진다.

상기 본체(110)는 상하를 관통하는 중앙홀(111)이 형성된 원형 블록으로서, 중앙홀(111)의 융기된 상단(112)을 중심으로 바닥면(113)의 단면이 측벽(114)을 향하여 'V'형으로 연장되어 형성된다. 다만 이 형상은 곡형이어도 무방하며, 필요에 따라서는 하나 또는 둘 이상 연속될 수도 있을 것이다. 이와 별도로, 상기 본체(110)는 측벽(114)에 형성된 가이드 홈(115)을 포함하는데, 이 홈(115)은 상측 경사면 가이드(116)를 경유하게 되어 있다.

본 실시예에서, 상기 바닥면(113)에는 다수의 딤플(117)이 규칙적으로 형성 및 배열되어 있다. 상기 딤플(117)들은 음파를 집중시켜 음의 증폭, 거리, 방향성 등을 향상시키는데 큰 역할을 한다. 상기 딤플(117)의 형성을 위하여, 바닥면(113)은 평면인 것이 좋다. 통상의 것이 대략 원호형에 가까은 'U'형인 것과 달리, 바닥면(113)의 단면이 'V'형으로 확장되는 것은 이러한 이유를 기반으로 한다. 다만, 본 고안이 '하나의 V형'에 한정되는 것은 아니다.

상기 반사커버(120)는 본체(110)의 상측에 결합되어 본체(110) 바닥면(113)과의 사이에 음파공간(S1)을 형성하는 부재이다. 구체적으로, 상기 반사커버(120)는 본체(110)의 홈(115)에 대응하는 가이드 돌기(122)가 형성된 외곽 측벽(121)과, 상기 측벽(121)의 내측에 배치되는 반사부(123), 상기 측벽(121)과 반사부(123)를 이격적으로 연결하는 다수의 브리지(124)를 포함하여 구성된다.

부호 127은 상기 브리지(124)를 이용하여 측벽(121)과 반사부(123) 간에 형성된 음 방출구(127)이다.

상기 본체(110)와의 결합시, 가이드 돌기(122)는 상기 본체(110) 측벽(114)의 상측 경사면 가이드(116)를 슬라이드 경유하여 가이드 홈(115)에 끼워져 안착된다. 이 구조는 반사부(123)를 포함하는 반사커버(120)를 본체(110)에 결합시키는데 있어서, 요소(110,120) 간의 결합을 쉽고 간편하게 하며 안정적으로 유지될 수 있도록 하는데 최적인 것으로 판단된다.

여기에서, 상기 반사부(123)의 저면(128) 중앙에는, 상기 중앙홀(111)의 융기된 상단(112)에 대응하는 혼형(horn-shape)의 오목부(125)가 형성된다. 이 오목부(125)는 종래의 뾰족부(도 1의 부호 9)와 정반대의 특성이라고 할 수 있는데, 그 형태적 특성에 기인하여, 상기 중앙홀(111)을 통과한 진동파 또는 음파를 한 곳으로 모아주며 이에 음의 증폭 및 거리 향상을 가능하게 한다. 형태적 측면에서 보면, 상기 저면(128)은 오목부(125)의 상단에서 측벽(121)을 향하여 'V'형으로 확장되어 형성된다. 이는 본체의 바닥면(113)과 마찬가지이다.

본 실시예에서, 상기 저면(128)에는 다수의 딤플(126)이 규칙적으로 형성 및 배열되어 있다. 상기 딤플(117)들은, 본체(110) 바닥면(113)의 딤플(117)들과 같이, 음파를 집중시켜 음의 증폭, 거리, 방향성 등을 향상시키는데 역할을 하는 하며, 상기 오목부(125) 내에 형성되어 상기한 오목부(125)의 특성을 배가시킨다. 상기 딤플(126)의 형성을 위하여, 저면(128)은 평면인 것이 좋다. 오목부(125)의 단면이 혼형 또는 역'V'형으로 형성되는 것은 이러한 이유를 기반으로 한다.

그리고, 상기 딤플(117,126)은 상기 바닥면(113) 및 저면(128)의 전체 또는 필요한 일 부분에 배치 설계될 수 있을 것이다.

이상에 설명한 본체(110) 바닥면(113)과 반사커버(120) 저면(128)의 형태에 의하여, 그 사이에 형성되는 음파공간(S1)은 중앙홀(111) 및 오목부의(125) 상단을 중심으로 하는 "W"형으로 확장되는 형태로 구성된다. 이 공간(S1)의 형태 또한, 종래의 뾰족부를 중심으로 한 음의 분산형태에 비하여, 음의 집중, 증폭, 방향성 등에 매우 효과적인 것으로 판단된다.

상기 하부커버(130)는 본체(110)의 하측에 결합되어 본체(110)의 저면과의 사이에, 상기 중앙홀(111)과 연통하는 진동공간(S2)을 형성한다. 이 하부커버(130)는 측벽(131)이 억지끼움 방식으로 결합되며 상기 진동공간(S2)의 형성을 위하여, 내부 바닥보다는 측벽(131)이 조금 높은 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 진동부(140)는 진동판(141)의 적어도 일면에 압전체(142)를 부착하여 구성된 것이다. 상기 진동판(141)은 원판으로 주로 황동, 스테인레스, 니켈합금 등의 금속재가 사용되지만 그 외에도 섬유, 종이재 등 알려진 모든 재료가 사용될 수 있다. 상기 진동판(141)의 중앙 부분에 세라믹 분말을 본딩하여 압전체(142)를 형성하여 진동부(140)를 만드는 것이다. 물론 압전효과를 나타내는 것으로 알려진 수정, 로셀염, 티탄산바륨 등이 사용될 수도 있다.

상기 진동부(140)는 진동판(141)의 가장자리가 하부커버(130)의 측벽(131) 상단에 거치되는 방법으로, 상기 진동공간(S2)에 배치된다. 그리고 진동판(141)과 압전체(142)에 각각 배선이 연결되는데, 이를 위하여 상기 하부커버(130)에는 구멍(132,133)이 형성되어 있다.

이상의 압전 스피커(100)에서, 상기 배선을 통하여 전원이 인가되면 압전체(142) 및 진동판(141)이 진동하면서, 진동공간(S2)의 내부 공기가 진동하게 된다. 이 공기의 진동이 중앙홀(111)을 통하여 전달되고, 연이어 음파공간(S1)의 내부로 전달된다. 그러면, 상기 음파공간(S1)에서 반사를 반복하면서 소정의 음파가 형성되는데, 먼저는 오목부(125) 및 딤플(126) 등의 구성에 의하여 음압이 집중 및 증폭되는 것이다. 그리고 나서, 전방향으로 고르게 분산되면서 음 방출구(127)를 통하여 출력된다.

100. 압전 스피커 110. 본체
111. 중앙홀 112. 상단
113. 바닥면 114. 측벽
115. 가이드 홈 116. 가이드
117. 딤플 120. 반사커버
121. 측벽 122. 가이드 돌기
123. 반사부 124. 브리지
125. 오목부 126. 딤플
127. 방출구 128. 저면
130. 하부커버 131. 측벽
132,133. 구멍 140. 진동부
141. 진동판 142. 압전체
S1. 음파공간
S2. 진동공간

Claims

중앙홀(111)의 상단을 중심으로 바닥면(113)의 단면이 'V'형 또는 곡형으로 연장되는 본체(110), 상기 본체의 상측에 결합되어 본체 바닥면과의 사이에 음파공간(S1)을 형성하는 반사커버(120), 상기 본체의 하측에 결합되어 본체 저면과의 사이에 중앙홀과 연통하는 진동공간(S2)을 형성하는 하부커버(130), 일면에 압전체(142)를 부착한 형태로서 상기 진동공간에 배치되는 진동판(141)을 포함하며;
상기 본체(110)는 측벽(114)에 형성된 가이드 홈(115)을 포함하며;
상기 반사커버(120)는 상기 홈에 대응하는 가이드 돌기(122)가 형성된 외곽 측벽(121), 상기 측벽의 내측 반사부(123), 상기 측벽과 반사부를 연결하는 브리지(124)를 포함하며;
상기 반사부(123)의 저면 중앙에는, 상기 중앙홀(111)의 융기된 상단에 대응하여 오목부(125)가 형성되는 것;
을 특징으로 하는 압전 스피커.
제1항에 있어서,
상기 본체(110)의 바닥면(113) 또는 반사커버(120)의 저면(128)에는 다수의 딤플(dimple)(117,126)이 형성된 것을 특징으로 하는 압전 스피커.
제1항에 있어서,
상기 오목부(125)는 혼(horn) 형태의 오목부인 것을 특징으로 하는 압전 스피커.
제2항에 있어서,
상기 딤플(117,126)이 형성되는 본체(110)의 바닥면 또는 반사커버(120)의 저면은 중앙홀(111)의 융기된 상단(112) 또는 오목부(125)의 상단에서 단면이 측벽(114,121)을 향하여 'V'형으로 확장되어 형성된 것을 특징으로 하는 압전 스피커.