JP2012209922A - 熱音響装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の熱音響装置は、基板と、音波発生器と、発熱器と、を含み、前記基板は、カーボンナノチューブ複合構造体からなり、前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及びカーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなり、前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン構造体からなり、前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器に熱を発生させる。また、本発明は、前記熱音響装置を利用した電子デバイスも提供する。
【選択図】図1
Description
図1及び図2を参照すると、本実施例の熱音響装置10は、音波発生器102と、発熱器104と、を含む。
図3及び図4を参照すると、本実施例の熱音響装置20は、音波発生器202と、発熱器204と、基板208とを含む。本実施例と実施例1との異なる点は、本発明の熱音響装置20は、更に基板208を含むことである。前記音波発生器202は、前記基板208の一つの表面に設置される。前記発熱器204は、第一電極204aと、第二電極204bと、を含む。前記第一電極204a及び第二電極204bは所定の距離で離れるように、それぞれ前記音波発生器202に電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極204a及び第二電極204bは、前記音波発生器202の、前記基板208に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器202の対向する二辺に平行する。前記基板208の形状、寸法及び厚さは制限されない。前記基板208は平面状又は湾曲面状であり、その材料は、一定の強度を有する硬質材料又は柔軟性材料である。好ましくは、前記基板208は、良好な断熱性及び耐熱性を有し、その電気抵抗率が、前記音波発生器202の電気抵抗率より大きい。詳しくは、前記基板208の材料は、ガラス、セラミクス、石英、ダイヤモンド、プラスチック、樹脂及び木材である。
図5を参照すると、前記熱音響装置30は、音波発生器302と、発熱器304と、基板308と、を含む。実施例2と比べると、本実施例の熱音響装置30の基板308には、少なくとも一つの溝308aが形成されている。前記少なくとも一つの溝308aは、前記基板308の一つの表面に形成されている。前記溝308aの深さは、前記基板308の厚さより小さい。前記溝308aは、止まり溝または貫通溝である。前記溝308aが止まり溝である場合、その長さは前記基板308の側辺L3より小さい。前記溝308aが貫通溝である場合、その長さは前記基板308の側辺L3と同じである。前記溝308aの形状は、長方形、弓形、多辺形又は偏円形などの形状である。図6を参照すると、前記止まり溝308aの長手方向に沿う断面が長方形である場合、前記止まり溝308aは長方形の止まり溝308aと定義されている。図7を参照すると、前記止まり溝308aの長手方向に沿う断面が三角形である場合、前記止まり溝308aは三角柱の止まり溝308aと定義されている。図5を参照すると、本実施例において、前記基板308の表面には、均一な複数の長方形の止まり溝308aが設置される。隣接する二つの前記止まり溝308a間の距離は、制限されない。
図8及び図9を参照すると、実施例2と比べ、本実施例の熱音響装置40は、ネットワーク構造体である基板408を含む。前記熱音響装置40は、音波発生器402と、発熱器404と、基板408と、を含む。前記基板408は、ネットワーク構造体であり、複数の第一線状構造体408a及び複数の第二線状構造体408bからなる。前記複数の第一線状構造体408a及び複数の第二線状構造体408bは、相互に交叉してネットワーク構造体を形成する。前記複数の第一線状構造体408aが相互に平行し、前記複数の第二線状構造体408bが相互に平行する場合、前記複数の第一線状構造体408aは、第一方向L1に沿って延伸し、前記複数の第二線状構造体408bは、第二方向L2に沿って延伸する。隣接する二つの前記第一線状構造体408a間の距離は0〜1cmであり、隣接する二つの前記第一線状構造体408b間の距離は0〜1cmであることが好ましい。本実施例において、前記複数の第一線状構造体408aは、等間隔で相互に平行して設置される。隣接する二つの前記第一線状構造体408a間の距離は1cmである。前記複数の第二線状構造体408bは、等間隔で相互に平行して設置される。隣接する二つの前記第二線状構造体408b間の距離は1cmである。前記第一方向L1及び第二方向L2は、角度α(0°<α≦90°)で交叉する。
図12を参照すると、実施例2と比べ、本実施例の熱音響装置50は、カーボンナノチューブ複合構造体である基板508を含むという異なる点がある。音波発生器502は、前記基板508の一つの表面に設置される。前記発熱器504は、第一電極504aと、第二電極504bと、を含む。前記第一電極504a及び第二電極504bは、所定の距離で離れるように、それぞれ前記音波発生器502と電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極504a及び第二電極504bは、前記音波発生器502の、前記基板508に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器502の対向する二辺に平行する。前記基板508の形状、寸法及び厚さは制限されない。前記基板508は平面状又は湾曲面状である。
前記カーボンナノチューブ構造体は、図13に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム143aを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム(drawn carbon nanotube film)である。前記カーボンナノチューブフィルム143aは、超配列カーボンナノチューブアレイから引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図13及び図14を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、複数のカーボンナノチューブセグメント143bを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント143bは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント143bは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ145を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント143bにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ145の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム143aを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム143aの靭性及び機械強度を高めることができる。有機溶剤に浸漬された前記カーボンナノチューブフィルムの単位面積当たりの熱容量が低くなるので、その熱音響効果を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの幅は100μm〜10cmに設けられ、厚さは0.5nm〜100μmに設けられる。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム(flocculated carbon nanotube film)である。図15を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、100nm以上であり、100nm〜10cmであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が10μm以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、1μm〜1mmである。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム(pressed carbon nanotube film)である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
図18及び図19を参照すると、本実施例の熱音響装置60は、基板608と、発熱器604と、音波発生器602と、を含む。前記発熱器604は、複数の第一電極604aと、複数の第二電極604bと、を含む。前記複数の第一電極604a及び複数の第二電極604bは、それぞれ前記音波発生器602と電気的に接続されている。
図20及び図21を参照すると、本実施例の熱音響装置70は、基板708と、発熱器704と、音波発生器702と、を含む。前記発熱器704は、複数の第一電極704aと、複数の第二電極704bと、を含む。それぞれ前記第一電極704a及び第二電極704bは、前記音波発生器702と電気的に接続されている。前記音波発生器702は、グラフェン構造体からなる。本実施例と実施例6との異なる点は、本発明の熱音響装置70は、隣接する前記第一電極704aと、前記第二電極704bとの間に、少なくとも一つのスペーサー714を含む。
図22を参照すると、本実施例の熱音響装置80は、第一発熱器804と、第二発熱器806と、基板808と、第一音波発生器802aと、第二音波発生器802bと、を含む。
図23を参照すると、本実施例と実施例8との異なる点は、本実施例の熱音響装置90は、多面的な熱音響装置であるということである。本実施例の熱音響装置90は、基板908と、四つの音波発生器902と、四つの発熱器904と、を含む。本実施例において、前記基板908は、長方体であり、その六つの表面のうち四つの表面は、凹凸な表面である。前記四つの音波発生器902は、それぞれ前記四つの凹凸な表面に設置される。前記四つの音波発生器902において、少なくとも一つの音波発生器902は、グラフェン構造体からなり、他の音波発生器902は、カーボンナノチューブ構造体からなることができる。
図24を参照すると、本実施例と実施例2との異なる点は、本実施例の発熱器1004は、レーザーのような電磁波信号装置であるということである。前記発熱器1004からの電磁波信号1020は、前記音波発生器1002に転送され、前記音波発生器1002は、音波を発生する。
102、202、302、402、502、602、702、802、902、1002 音波発生器
104、204、304、404、504、604、704、804、04、1004 発熱器
104a、204a、304a、404a、504a、604a、704a、804a、904a、1004a 第一電極
104b、204b、304b、404b、504b、604b、704b、804b、904b、1004b 第二電極
143a カーボンナノチューブフィルム
143b カーボンナノチューブセグメント
145 カーボンナノチューブ
208、308、408、608、708、808、908、1008 基板
208a、808a スルーホール
308a 溝
408a 第一線状構造体
408b 第二線状構造体
408c メッシュ
601 隙間
610 第一電極のリード線
612 第二電極のリード線
714 スペーサー
802a 第一音波発生器
802b 第二音波発生器
804 第一発熱器
806 第二発熱器
1020 電磁波信号
Claims (4)
- 基板と、音波発生器と、発熱器と、を含み、
前記基板は、カーボンナノチューブ複合構造体からなり、
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及びカーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなり、
前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン構造体からなり、
前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器に熱を発生させることを特徴とする熱音響装置。 - 前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造を有し、少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルムからなることを特徴とする、請求項1に記載の熱音響装置。
- 前記カーボンナノチューブ複合構造体は、複数の微孔を有し、
前記音波発生器の一部は、前記複数の微孔に対して懸架されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の熱音響装置。 - 熱音響装置を含む電子デバイスにおいて、
前記熱音響装置は、基板と、発熱器と、複数の音波発生器と、を含み、
前記基板は、カーボンナノチューブ複合構造体からなり、
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及びカーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなり、
前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン構造体からなり、
前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器に熱を発生させることを特徴とする電子デバイス。
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