JP5685612B2 - 熱音響装置 - Google Patents
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Description
図1を参照すると、本発明の熱音響装置10は、信号装置12と、音波発生器14と、第一電極142と、第二電極144と、を含む。前記第一電極142及び第二電極144は所定の距離で離れるように、それぞれ前記音波発生器14に電気的に接続されている。且つ、前記第一電極142及び第二電極144はそれぞれ前記信号装置12に電気的に接続されている。前記第一電極142及び第二電極144により、前記信号装置12からの信号を前記音波発生器14へ転送する。
前記カーボンナノチューブ構造体は、図2に示す、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は、超配列カーボンナノチューブアレイ(非特許文献2を参照)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2及び図3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は、複数のカーボンナノチューブセグメント143を含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント143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143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143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の強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体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4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、0.5nm〜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超長構造カーボンナノチューブフィルム(ultra−long carbon nanotube film)である。図5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は、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、10nm〜100μmである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は0〜5μmである。前記距離が0μmである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、1cm以上であり、1cm〜30cmであることが好ましい。即ち、カーボンナノチューブの長さが超長である。さらに、各々の前記カーボンナノチューブ145に結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは10μmである。単一の前記カーボンナノチューブ145の長さは10cm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。
前記カーボンナノチューブ構造体は、一つのカーボンナノチューブフィルムセグメントを含む。図24を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムセグメントにおけるカーボンナノチューブは、相互に平行し、所定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セグメントにおいて、少なくとも一本のカーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムセグメントの全長と同じである。従って、前記カーボンナノチューブフィルムセグメントの一つの寸法は、前記カーボンナノチューブの長さによって制限されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムセグメントを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムセグメントは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブフィルムセグメントの厚さは、0.5nm〜100μm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本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、0(0は含まず)〜2×10−4J/cm2・Kであり、5×10−5J/cm2・Kであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は4.5nm〜1cmである。図6を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ(非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ)は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント(図示せず)を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。図7を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
図10を参照すると、本実施例の熱音響装置20は、信号装置22と、音波発生器24と、第一電極242と、第二電極244と、第三電極246と、第四電極248と、を含む。本実施例の熱音響装置20の構成、特性、機能は、実施例1の熱音響装置10と同じである。本実施例と実施例1との異なる点は、本実施例の熱音響装置20は四つの電極(第一電極242、第二電極244、第三電極246、第四電極248)を含むことである。前記四つの電極は棒状であり、それぞれ所定の距離で分離して設置されている。前記音波発生器24は前記四つの電極を囲むように、前記四つの電極に電気的に接続されている。さらに、前記第一電極242及び第三電極246は第一導電線249で前記信号装置22の一つの端部に電気的に並列接続されている。前記第二電極244及び第四電極248は第二導電線249’で前記信号装置22のもう一つの端部に電気的に並列接続されている。前記電極を前記信号装置22に並列接続させるので、前記熱音響装置20に印加される電圧が低い。
図12を参照すると、本実施例の熱音響装置30は、信号装置32と、音波発生器34と、第一電極342と、第二電極344と、を含む。本実施例の熱音響装置30の構成、特性、機能は、実施例1の熱音響装置10と同じである。本実施例と実施例1との異なる点は、本実施例の熱音響装置20は支持体36を含むことである。前記音波発生器34は前記支持体36の表面に設置される。前記音波発生器34の形状に応じ、前記支持体36の形状が決定される。前記支持体36は平面状又は/及び湾曲面を有する。前記支持体36は、スクリーン、壁、机、ディスプレイのいずれか一種である。前記音波発生器34を前記支持体36に接触させることができる。
図13を参照すると、本実施例の熱音響装置40は、信号装置42と、音波発生器44と、支持体46と、第一電極442と、第二電極444と、第三電極446と、第四電極448と、を含む。本実施例の熱音響装置40の構成、特性、機能は、実施例3の熱音響装置30と同じである。本実施例と実施例3との異なる点は、前記音波発生器44は前記支持体46を囲むように設置されることである。前記支持体46は、例えば、立方体、錐体、円筒状のような三次元又は二次元の構造である。本実施例において、前記支持体46は円筒状であり、第一電極442と、第二電極444と、第三電極446と、第四電極448とは、それぞれ所定の距離で分離して、前記音波発生器44に電気的に接続される。第一電極442、第二電極444、第三電極446、及び第四電極448が前記信号装置42と接続する方式は、実施例1と同じである。勿論、前記四つの電極に制限されず、前記熱音響装置40に複数の電極を設置することができる。
図14を参照すると、本実施例の熱音響装置50は、信号装置52と、音波発生器54と、支持体56と、第一電極542と、第二電極544と、を含む。本実施例の熱音響装置50の構成、特性、機能は、実施例3の熱音響装置30と同じである。本実施例と実施例3との異なる点は、前記音波発生器54の一部を前記支持体56に設置することにより、前記音波発生器54及び前記支持体56から音収集のスペースを形成することである。前記音波発生器54の周辺が前記支持体56に固定され、その他の部分が懸架されているので、前記音波発生器54の懸架された部分が周辺の媒体と接触する面積が大きい。前記スペースは、閉鎖的な空間又は開放的な空間である。前記支持体56はU形又はL形である。前記熱音響装置50は二つ以上の前記支持体56を含むことができる。前記支持体56は、木、プラスチック、金属、ガラスのいずれか一種である。図14を参照すると、本実施例において、前記支持体56はL形であり、前記音波発生器54は前記支持体の第一端562から前記第二端564に延伸するので、前記音波発生器54及び前記支持体56から音収集のスペースを形成することができる。前記第一電極542及び第二電極544は前記音波発生器54の表面に設置され、且つ前記信号装置52に電気的に接続されている。これにより、前記音波発生器54によって生じた音は、前記支持体56の内壁で反射されるので、前記熱音響装置50の音響機能を高めることができる。
図15及び図16を参照すると、本実施例の熱音響装置60は、信号装置62と、音波発生器64と、二つの電極642と、電力増幅器66と、を含む。本実施例の熱音響装置60の構成、特性、機能は、実施例1の熱音響装置10と同じである。本実施例と実施例1との異なる点は、本実施例の熱音響装置60は電力増幅器66を含むことである。前記電力増幅器66は前記信号装置62と電気的に接続されている。さらに、前記信号装置62は、信号出力装置(図示せず)を含み、該信号出力装置は前記信号装置62と電気的に接続されている。前記電力増幅器66により、前記信号装置62からの信号の出力を増幅させて、前記音波発生器64へ転送することができる。前記電力増幅器66は二つの出力部664及び入力部662を含む。前記入力部662は前記信号装置62に電気的に接続され、前記出力部664は前記音波発生器64に電気的に接続されている。
図18及び図19を参照すると、本実施例の熱音響装置60は実施例6と比べて、複数の音波発生器64と検量器68とを含む。前記検量器68は前記電力増幅器66の入力部662又は出力部664に接続されている。図18を参照すると、前記検量器68が前記電力増幅器66の出力部664に接続される場合、前記検量器68は前記電力増幅器66からの増幅した信号を、複数の周波数帯域のサブ信号に分け、前記サブ信号をそれぞれ前記複数の音波発生器64に転送する。図19を参照すると、前記検量器68が前記電力増幅器66の入力部662に接続される場合、前記熱音響装置60は複数の電力増幅器66を含む。前記検量器68は前記信号装置62からの信号を、複数の周波数帯域のサブ信号に分け、前記サブ信号をそれぞれ前記複数の電力増幅器66に転送する。各々の前記電力増幅器66は、一つの音波発生器64に対応している。
100 スピーカー
102 ボイスコイル
104 マグネット
106 コーン
12 信号装置
14 音波発生器
142 第一電極
143 カーボンナノチューブセグメント
144 第二電極
145 カーボンナノチューブ
146 カーボンナノチューブワイヤ
149 導電線
20 熱音響装置
22 信号装置
24 音波発生器
242 第一電極
244 第二電極
246 第三電極
248 第四電極
249 第一導電線
249’ 第二導電線
30 熱音響装置
32 信号装置
34 音波発生器
342 第一電極
344 第二電極
349 導電線
36 支持体
40 熱音響装置
42 信号装置
44 音波発生器
442 第一電極
444 第二電極
446 第三電極
448 第四電極
449 導電線
50 熱音響装置
52 信号装置
54 音波発生器
542 第一電極
544 第二電極
549 導電線
56 支持体
562 第一端
564 第二端
60 熱音響装置
62 信号装置
64 音波発生器
66 電力増幅器
662 入力部
664 出力部
69 周波数低減回路
Claims (3)
- 信号装置と、電力増幅器と、カーボンナノチューブ構造体を含む音波発生器と、L形の支持体と、を含み、
前記電力増幅器が前記信号装置と電気的に接続され、
前記電力増幅器が増幅信号及びバイアス電圧を前記音波発生器に提供し、
前記カーボンナノチューブ構造体が少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、
前記カーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、
前記音波発生器が前記L形の支持体の端部間で懸架されていることを特徴とする熱音響装置。 - 前記信号装置からの信号の周波数を減少させるために、周波数低減回路を設置していることを特徴とする請求項1に記載の熱音響装置。
- 信号装置と、電力増幅器と、媒体に接するカーボンナノチューブ構造体と、L形の支持体と、を含み、
前記電力増幅器が前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続され、
前記電力増幅器が増幅信号及びバイアス電圧を前記カーボンナノチューブ構造体に提供し、
前記カーボンナノチューブ構造体が少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、
前記カーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、
前記カーボンナノチューブ構造体が前記L形の支持体の端部間で懸架されていることを特徴とする熱音響システム。
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