KR100560904B1 - 액체에 넣을 수 있고, 음향 변환기를 갖춘 장치. - Google Patents

Abstract

본 장치는 미리-결정된 깊이까지의 침수를 견딜 수 있고, 액체가 누출되지 않는 방식으로 음향 에너지(acoustic energy)가 케이스의 외부에 전달되도록 위하여 음향 변환기(acoustic transducer)를 설치된 케이스(case)를 포함하는, 특히 방수 시계(water resistant watch)와 같은 휴대용 방수장치(portable water resistant device)에 관한 것으로, 방수되는 케이스에, 외부와 직접 소통되도록 설치된 인입 구멍(inlet cavity)을 상기 음향 변환기(acoustic transducer)와 분리되고, 변형될 수 있는 막(membrane)과 면하는 상기 케이스에 상기 음향 변환기(acoustic transducer)가 설치되고; 막(membrane)과 상기 음향 변환기(acoustic transducer) 등의 사이에 중간 챔버(intermediate chambre)를 설치하여, 외부정압작용에 의해 상기 막이 변형되고, 케이스 내에 고정장착된 지지요소에 의해 변환기의 측면상에서 경계를 이루며, 외부정압의 작용시 막의 변형을 제한할 수 있다.

Description

음향 변환기를 포함하는 방수 장치

본 발명은 시계와 같이 손목에 착용하는 장치와 같이 물과 같은 액체에 담글 수 있는 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 시계 내에 음향 변환기(acoustic transducer)를 장착된 형태의 장치에 관한 것이다.

통상 30m 정도의 깊이까지 손목시계의 방수를 보장하기 위하여, 변환기(transducer)와 음파를 외부로 직접적으로 전달할 수 있는 전달 통로 없이, 시계 케이스에 음향 변환기(acoustic transducer)를 설치하는 것은, 이미 종래에 공지되어 있다. 상기 조립품은 시계에 있어서 방수성을 보장하는 장점이 있으나, 시계 케이스의 고체 벽을 통하여 변환기에 도달할 수 있도록 변환기에서 음향 에너지(acoustic energy)를 생성해야 하기 때문에, 상기 발명은 사용자가 낮은 품질의 음향에 만족할 때에만 가능하다. 그러므로 이용될 수 있는 주파수 대역은 상기 벽을 통과할 수 있는 주파수에 한정된다. 실제로 변환기 공진 주파수를 사용하게 되는, 상기 주파수는 상기 벽의 공진 주파수에 일치하는 경우에만 시계 케이스의 벽을 통하여 효과적으로 전송될 수 있다. 이것은 필연적으로 전송될 수 있는 주파수의 범위에 한정되고, 그러므로 말소리나 음악과 같은 복잡한 음향의 재생과 수신에 적합하지 않다. 상기와 같은 벽은 변환기(transducer)에 의하여 전송되거나 수신되는 음향의 전송을 흡수한다는 불편함이 있음에 특히 주의해야만 한다.

본 발명의 목적은, 넓은 음향 스펙트럼에서 작동할 수 있도록 설치된 음향 변환기(acoustic transducer)를 갖춘 상술한 형태의 장치를 제공하는 것이며, 높은 방수성을 보장하면서 특히 말소리(speech)에 적합한 음향 변환기(acoustic transducer)를 갖춘 장치를 제공하기 위한 것이다.

그러므로, 본 발명은, 물과 같은 액체에서 미리-결정된 깊이까지의 침수를 견딜 수 있고, 액체가 누출되지 않는 방식으로 음향 에너지(acoustic energy)가 케이스의 외부에 전달되도록 위하여 음향 변환기(acoustic transducer)가 설치된 케이스(case)를 포함하고, 특히 방수 시계와 같은, 휴대용 방수장치에 있어서,

- 방수되는 케이스에, 외부와 직접 소통되도록 설치된 인입 구멍(inlet cavity)을 상기 음향 변환기(acoustic transducer)와 분리되고, 변형될 수 있는 막(membrane)과 면하는 상기 케이스에 상기 음향 변환기(acoustic transducer)가 설치되고; 막(membrane)과 상기 음향 변환기(acoustic transducer) 등의 사이에 중간 챔버(intermediate chambre)를 설치하여,

외부정압 작용에 의해 상기 막이 변형되고, 케이스 내에 고정장착된 지지요소에 의해 변환기의 측면상에서 경계를 이루며, 외부정압의 작용시 막의 변형을 제한할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 특징의 결과로써, 상기 장치가 액체에 있지 않을 때, 상기 막(membrane)은 수신되거나 전달되는 음향 에너지(acoustic energy)의 작용으로 자유롭게 진동할 수 있도록 설치된다. 반대로, 장치가 액체에 잠길 때, 상기 막은 유체 정압의 작용으로 물론 음향 에너지를 전달하지는 않으나, 지지요소로 인해 변형으로부터 보호된다.

본 발명의 다른 특징과 장점은 예시로써만 주어지고 첨부되는 도면으로 하기에 자세히 설명된다.

하기에서, 본 발명은 손목 시계와 같은 시계에 대한 적용으로 설명되나, 본 발명은 하나 이상의 음향 변환기(acoustic transducer)를 포함해야 하는 어떠한 다른 장치에 응용될 수 있으며, 더욱이 상기 장치가 미리-결정된 깊이까지의 물에서도 방수성을 가진다는 것은 명백하다. 또한, 상술한 바에 있어서, 음향 변환기(acoustic transducer)는 마이크로폰(microphone)이나, 음향 재생 변환기가 본 발명에서 이용될 수 있음은 또한 장점이 된다.

상기에서와 같이, 도 1 은, 실제로 종종 주어지는 값인 30 미터까지의 미리-결정된 수심까지, 방수를 보장하는 손목 시계(1)(wristwatch)의 단면을 보여준다.

도 1에서 시계(1)는 시계 케이스(2)(case), 시계 유리(3)(crystal), 바늘(4, 5)(hand), 다이얼(6) 및 시간-설정 장치(7)의 특정 부분 등을 포함한다. 예를 들면 집적 회로, 수정 결정, 소형 모터, 기어 열(train) 등과 같은 도면에서 보여지지 않는 요소뿐 아니라 상기의 모든 요소 등은 종래의 것이므로 여기에서 상세히 설명되지 않는다. 상기는 본 발명의 제한된 응용이 아니지만, 마이크로폰 변환기(microphonic transducer)가 설치된 본 발명에 다른 장치는 휴대용 전화를 형성하는 시계일 수 있다는 장점이 있다.

도시된 예에서, 본 발명에 따른 시계(1) 또는 장치는 플레이트(8)(plate) 상에 설치되며, 상기 플레이트(8)는 시계 케이스(2)의 뒤쪽 커버(9)(back cover) 상에 있다. 플레이트(8)는, 마이크로폰(11)이 설치되는 원형의 개구부(10)(opening)을 가진다. 상기 마이크로폰(11)(microphone)은 특정의 적합한 형태를 가질 수 있으며, 작은 크기 때문에 전기 마이크로폰을 선호한다. 나타난 바와 같이, 상기 형태의 마이크로폰은 약 6 mm 의 지름과 약 2 mm 의 높이를 가질 수 있다.

도시된 예에서, 마이크로폰 자체는 하우징(12)(housing)내에 설치되고, 그 하부(12a)에는 구멍(13)이 형성되며, 지지 요소로써 작용한다. 그러나, 마이크로폰(11)은 관통 구멍을 가지는 플레이트에 존재하는 단순한 원통형 몸체일 수 있다.

플레이트(8)에 형성된 개구부(10)는, 일반적으로 원형이고 채널(15) (channel)을 통하여 외부에 대하여 직각으로 열리는 인입 공동(14)) 상에 형성된다.

하우징(12) 하부(12a)의 외부면 주위에서, 제 1 설치 링(16)(first mounting ring)은 제 2 설치 링(17)에 접착되며, 다른 방식으로 두 개의 링 사이에서 죄어지거나 고정되는 원형 막(18)(circular membrane)을 지지하도록 제 1 설치 링(16)(ring)은 설치된다. 그러므로 상기 원형 막(18)은 액체가 새지 않는 방식으로 구멍(13)을 통하여 마이크로폰(11)과 통하는 중간 챔버(19)에서 인입 공동(14)을 분리하며, 마이크로폰(11)의 외부에서 들어오는 음향 진동을 전달한다. 설치 링(16)은 중간 챔버(19) 체적과 경계를 이룬다. 또한 설치 링(17)은 인입 공동(14)을 둘러싸는 견부(shoulder)(20)에 축방향으로 접한다.

선택적인 실시예에 따라, 원형 막(18)은 다른 방식으로 직접적으로 설치 링(16)에 죄어지거나 고정되어, 설치 링(17)이 제거될 수 있다.

도시된 예에서, 제 1 설치 링(16)은 그 두께 내에 배치된 방사 홈(21)(radial groove)을 가진다. 백 커버(9)는 그루부(21)에 이어지고 압력 조절 막(23)(pressure balancing membrane)으로 열리는 그루브(22)를 가진다. 상기 압력 조절 막(23)은 그루부(21)가 열리는 외부측면으로 플레이트(8) 내에 형성된 구멍(25)(hole)의 내부 면에 형성된 방사 견부(24)와 마주 보며 장착될 수 있다. 따라서, 챔버(19)는 상기 압력 조절 막(23)과 통한다.

상기 압력 조절 막(23)은 방수성을 가지지만, 기체 압력이 느리게 변하도록 제공되는 공기와 같은 기체가 침투할 수 있다. 따라서, 상기 막은 기체 압력의 갑작스러운 변화를 차단한다. 상기 막은 소결된 테프론 또는 세라믹 등으로 만들어질 수 있다.

상기 예에서, 또한 시계(1)의 케이스(2)는 외부와 통하는 내부공간이 있는 통기수단(26)을 포함한다. 실제로, 이것은 플레이트(8)와 백 커버(9) 내에 배치되고 압력 조절 막(28)에 의하여 막(23)과 같이 방수성이 있으나 압력이 점진적으로 변화하는 기체가 투과 가능한 통로(27)를 포함하며, 막(23)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.

매우 적게 변화하는 압력에 대하여서만 외부와 통하는 챔버(19)를 위치시키기 위하여 몇 가지 선택적인 실시예가 제시될 수 있다. 따라서:

- 그루브(22)는 제외되고, 기체는 링(16) 전방 표면과 하부(12a)의 표면 사이의 탈출 통로로 확산된다.

- 도시된 바와 같이 설치된 막(28)과 같은 막(membrane)을 통하여 외부와 통할 수 있으며, 그루브(22)는 시계의 내부와 통한다.

- 외부 벽을 따라서 외부로 향하는 적은 압력 변화의 기체를 확산시키기 위하여 탈출 통로를 제공할 목적으로, 시계 케이스(2)에 설치된 요홈(recess)내에, 하우징(12)이 설치될 수 있다.

상기와 같이 설치되고, 기체를 둘러싸는 정압의 점진적인 변화에 대하여서만 외부와 통하면서 중간 챔버(19)가 형성된 상기 장치는, 시계 착용자가 시계를 다른 고도에서 사용하거나 상기 점진적인 변화를 포함하는 기후 조건에서 시계가 착용되더라, 상기 막의 효과가 계속 작용된다.

특정 방식에서 막(23)과 막(28)은, 공기와 같은 기체의 압력 변화만을 통과시키는 것을 허용하는, 일반적으로 0.1 ㎐ 나 그 이하의 매우 낮은 주파수의 저역 통과 필터로 구성된다는 것에 특히 주의해야 한다.

본 발명의 실시예에서, 첫 번째로 챔버(19)는 시계 케이스(2)의 내부와 통하고, (기체 정압에서 단지 적은 변화만을 위하여) 통기 수단(26)을 통하여 외부와 통할 수 있음에 특히 주의해야 한다. 또한 상기 시계가 점진적인 압력보상을 필요로 하는 다른 요소를 포함하기 때문에, 여기서는 상기와 같은 것이 바람직하다. 예를 들면 본 발명은 음향 재생 변환기에 관한 것이다. 그 다음 통기 수단(26)은 동시에 양쪽의 변환기를 위하여 이용될 수 있으며, 통기 수단(26)은 공기와 같은 기체가 외부와 통하는 시계 케이스에서 차지하는 위치를 최소로 줄인다.

원형 막(18)은 비탄성 물질로 만들어지고, 되도록 자유로운 진동을 보장할 목적으로 설치 링(16, 17) 사이에서 원형 막(18)은 팽팽하게 설치되지 않는다. 막(18)을 위하여 특별하게 적용되는 물질은 Mylar 이며, 그 두께는 2 내지 50 ㎛ 등의 사이에서 구성될 수 있으며, 바람직한 값은 10 ㎛ 이다. 그 지름은 마이크로폰(11)의 지름보다 다소 크다. 상기 막은 200 ㎐ 에서 5 ㎑ 까지 걸치는 주파수 범위에서 진동을 전달할 수 있음에 특히 주의해야 한다.

원형 막(18)의 동작은 다음과 같다.

시계가 물 바깥에서 착용될 때, 원형 막(18)은 하우징(12) 하부(12a)에 의하여 형성되는 격자(grid)에서 이격된 편평한 형상을 가진다. 그러므로, 원형 막(18)은 외부에서 챔버(19)로, 따라서 하부(12a)에 만들어지는 인입공동(14)을 통하여 마이크로폰(11)으로 들어오는 음향 진동을 간섭 없이 전송할 수 있다.

반대로, 시계를 단지 물에 잠글 때, 갑작스러운 압력 차의 발생으로 인해, 원형 막(18)은 하부(12a) 방향으로 구부러지는 형태로 변형될 수 있으며, 상술된 압력 보상 통로는 충분히 빠른 압력차의 균형을 이루도록 조절되지 않는다. 특정 유체 정압 값에서, 막의 변형은 하우징(12) 하부(12a)에 대하여 적용되며, 상기 하우징은 원형 막(18)의 변형 및 특정의 회복할 수 없는 변형을 차단하는 효과적인 지지수단을 형성한다. 변환기가 확성기인 경우, 특히 두께, 지름 및 형성되는 물질과 같은 막의 특징은 이에 따라서 적용된다.

따라서, 본 발명은 시계에 있어서 방수성을 보장하고 기체와 액체를 선택적으로 통과시킬 수 있어 말소리나 음악과 같은 복잡한 음향의 재생과 수신에 적합하다.

도 1 은, 본 발명에 따라서 만들어지고, 예로써 마이크로폰 변환기(micro- phonic transducer)를 갖춘 시계의 부분적인 단면도를 보여주고 있다.

* 부호 설명

1: 손목 시계 2: 케이스

8: 플레이트 9: 백 커버

11: 음향 변환기 12: 하우징

12a: 하부 14: 인입 공동

15: 채널 16: 제 1 설치 링

17: 제 2 설치 링 18: 원형 막

19: 중간 챔버 23, 28 : 압력 조절 막

26: 통기 수단

Claims (12)

1. 미리-결정된 깊이까지의 침수를 견딜 수 있고, 액체가 누출되지 않는 방식으로 음향 에너지(acoustic energy)가 케이스(2)의 외부에 전달되도록 위하여 음향 변환기(acoustic transducer)(11)가 설치된 케이스(case)(2)를 포함하는, 특히 방수 시계(water resistant watch)와 같은 휴대용 방수장치(portable water resistant device)에 있어서,

   - 방수되는 케이스에, 외부와 직접 소통되도록 설치된 인입 공동(14, 15)이 상기 음향 변환기(acoustic transducer)(11)와 분리되고, 변형될 수 있는 막(membrane)에 면하는 상기 케이스에 상기 음향 변환기(acoustic transducer)가 설치되고; 원형 막(18)과 상기 음향 변환기(11) 등의 사이에 중간 챔버(intermediate chambre)를 설치하여,

   외부정압 작용에 의해 상기 막이 변형되고, 케이스 내에 고정장착된 지지요소에 의해 변환기의 측면상에서 경계를 이루며, 외부정압의 작용시 막의 변형을 제한할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
2. 제 1항에 있어서, 상기 지지 요소(support element)는, 상기 인입 공동(14, 15)에서 상기 원형 막(18)을 통하여 전송되거나 반대 방향에서 전송되는 음향 에너지의 통과를 허용하는 구멍(13)이 형성된 플레이트인 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
3. 제 2항에 있어서, 상기 플레이트에는 상기 음향 변환기(11)가 설치되는 하우징(12)의 하부(12a)가 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
4. 제 1항, 2항, 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 요소에 고정되는 두 개의 설치 링(16, 17) 사이에 상기 원형 막(18)을 수용하며, 상기 음향 변환기(11)(acoustic transducer)의 한 면에 위치하는 링(16)(ring)은 상기 중간 챔버(19)의 체적을 내부에서 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
5. 제 4항에 있어서, 상기 중간 챔버(19)와 외부 사이의 압력차가 점진적으로 변화할 때, 기체의 흐름만을 허용하는 압력 조절 막(23)을 통하여 외부와 통하는 곳에 상기 중간 챔버(19)가 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치 (portable water resistant device).
6. 제 5항에 있어서, 기체의 흐름을 허용하는 상기 수단은, 하나 이상의 압력 조절 막(23)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
7. 제 5항에 있어서, 기체의 흐름을 허용하는 상기 수단은, 상기 중간 챔버(19)와 외부를 연결하는 탈출 통로(escape path)로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
8. 제 6항에 있어서, 상기 중간 챔버(19)는 먼저, 압력 조절 막(23)을 통하여 상기 시계 케이스(2)의 내부와 통하고, 상기 시계 케이스(2)의 내부는 압력 조절 막(28)을 통하여 외부와 통하는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
9. 제 8항에 있어서, 상기 원형 막(18)은 Mylar으로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
10. 제 8항에 있어서, 상기 원형 막(18)이 2-50 ㎛ 사이에서 선택된 두께 및 10 ㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
11. 제 10항에 있어서, 상기 압력 조절 막이 소결된 테프론 또는 세라믹 등으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).
12. 제 11항에 있어서, 상기 음향 변환기(11)가 마이크로폰(microphone)이나 확성기(loud-speaker) 등인 것을 특징으로 하는 휴대용 방수장치(portable water resistant device).