JP2012209923A - 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、音波発生器と、発熱器と、を含む。前記音波発生器は、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、前記音波発生器が熱を生じる。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 (3)
- 音波発生器と、発熱器と、を含み、
前記音波発生器は、グラフェン構造体からなり、
前記発熱器は、前記音波発生器の表面に設置され、
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。 - 基板をさらに含み、
前記基板は、少なくとも一つの孔を有し、
前記音波発生器は、前記基板の表面に設置され、
前記音波発生器の少なくとも一部は、前記少なくとも一つの孔に対して懸架されていることを特徴とする、請求項1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、音波発生器と、発熱器と、を含み、
前記音波発生器は、グラフェン構造体からなり、
前記発熱器は、前記音波発生器の表面に設置され、
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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