WO2018146951A1 - 熱音響装置及び音波検査装置 - Google Patents

熱音響装置及び音波検査装置 Download PDF

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WO2018146951A1
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heating element
base member
thermoacoustic device
electrode
thermoacoustic
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PCT/JP2017/045560
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服部　敦夫
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ヤマハファインテック株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
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Definitions

  • the present invention relates to a thermoacoustic apparatus and a sound wave inspection apparatus.
  • a sound wave generating device using mechanical vibration such as an electrodynamic conversion device including a magnet and a coil, a capacitor conversion device, and a conversion device using a piezoelectric material is widely used.
  • an electrodynamic conversion device including a magnet and a coil, a capacitor conversion device, and a conversion device using a piezoelectric material is widely used.
  • development of sound wave generators (thermoacoustic devices) using a thermoacoustic effect that does not perform mechanical vibration at all has been underway.
  • thermoacoustic device instantaneously expands the air in the vicinity of the heating element by applying an electric current to the heating element to instantaneously generate heat, or stops the current applied to the heating element to reduce the temperature of the heating element. By reducing the air flow, the sound around the heating element is contracted to form an air density, thereby generating sound waves. Since such a thermoacoustic apparatus does not involve mechanical vibration, there are advantages such as a wide frequency band, being hardly affected by the surrounding environment, and being relatively easy to miniaturize.
  • thermoacoustic apparatus it has been proposed to use a structure in which a plurality of carbon nanotubes are connected by an intermolecular force as a heating element in order to increase the generation efficiency of sound waves (refer to Japanese Patent No. 4672783).
  • a thermoacoustic apparatus since the carbon nanotube structure having a small heat capacity and a large specific surface area is used as a heating element, a high-speed temperature change corresponding to an electric signal or the like is possible, and a sound wave is excellent. It is said that it can occur.
  • the carbon nanotube structure used as a heating element in the above publication has a disadvantage that it has a low mechanical strength and easily breaks.
  • the carbon nanotube structure having no rigidity needs to be stretched around a structure such as an electrode, the degree of freedom in design is small.
  • an object of the present invention is to provide a thermoacoustic apparatus and a sound wave inspection apparatus in which the strength of the heating element is relatively large and the degree of design freedom is relatively large.
  • thermoacoustic apparatus including a heating element formed from a non-woven sheet containing fibrous carbon nanostructures.
  • thermoacoustic apparatus Another example of the present invention is a sound wave inspection apparatus including the above-described thermoacoustic apparatus and a sound wave receiving element.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the thermoacoustic device in FIG. 1. It is a typical top view which shows the thermoacoustic apparatus different from FIG. 1 of this invention. It is typical sectional drawing which shows the thermoacoustic apparatus which concerns on embodiment different from FIG.1 and FIG.3 of this invention. It is typical sectional drawing which shows the thermoacoustic apparatus which concerns on embodiment different from FIG.1, FIG3 and FIG.4 of this invention. It is typical sectional drawing which shows the thermoacoustic apparatus which concerns on embodiment different from FIG.1 and FIG.3 thru
  • thermoacoustic device 7 is a schematic plan view of the thermoacoustic device in FIG. 6. It is typical sectional drawing which shows the thermoacoustic apparatus which concerns on embodiment different from FIG.1 and FIG.3 thru
  • FIG. 9 is a schematic plan view of the thermoacoustic device in FIG. 8. It is typical sectional drawing which shows the thermoacoustic apparatus which concerns on embodiment different from FIG. 1, FIG. 3 thru
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the thermoacoustic device in FIG. 12. It is typical sectional drawing which shows the thermoacoustic apparatus which concerns on embodiment different from FIG.1, FIG.3 thru
  • FIG. 15 is a schematic plan view of the thermoacoustic device in FIG. 14.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a sound wave inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. It is typical sectional drawing which shows the sound wave inspection apparatus which concerns on embodiment different from FIG. 16 of this invention.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a sound wave inspection apparatus according to an embodiment different from FIGS. 16 and 17 of the present invention.
  • thermoacoustic device includes a heating element formed from a nonwoven sheet containing a fibrous carbon nanostructure.
  • the “fibrous carbon nanostructure” means, for example, a carbon nanotube, a carbon nanohorn, a carbon nanofiber, a carbon nanocoil, a carbon microcoil or the like having a fibrous shape having an outer diameter (fiber diameter) of less than 1 ⁇ m.
  • “Nonwoven sheet” means a sheet formed by bonding or intertwining fibers by thermal, mechanical, or chemical action without weaving the fibers. And a concept including not only a flat thing but also a thing formed to have a three-dimensional shape from the beginning like a pulp egg packaging container, for example.
  • thermoacoustic device of the present invention includes a heating element formed from a nonwoven sheet containing fibrous carbon nanostructures (carbon nanotubes, carbon nanohorns, graphene, carbon nanofibers, carbon nanocoils, carbon microcoils, etc.). Therefore, since the rigidity of the heating element can be increased, the strength of the heating element is large and the degree of freedom in design is relatively large.
  • the fibrous carbon nanostructures are arranged without orientation with respect to the nonwoven sheet.
  • the heating element has a three-dimensional shape.
  • the heating element has a shape in which a plurality of bottom portions and top portions are formed by periodic bending, and the shape preferably includes a waveform.
  • the thermoacoustic device preferably includes a plurality of electrodes for applying a current to the heating element, further includes a base member that supports the heating element, the heating element is disposed on a surface of the base member, and an electrode Is more preferably laminated on the top of the heating element, more preferably three or more electrodes and two or more heating elements.
  • the heating elements are a plurality of heating elements arranged in parallel and at equal intervals.
  • the heating element has a cross-sectional shape curved in an arc shape.
  • the electrodes are laminated over the entire width of the heating element at each end of the heating element.
  • thermoacoustic apparatus having a heating element formed with a plurality of bottoms and tops as described above includes a plurality of electrodes for applying a current to the heating element and a base member for supporting the heating element, and the heating element
  • the electrode is disposed on the surface of the base member, and the electrode is laminated between the bottom of the heating element and the upper surface of the base member.
  • thermoacoustic device includes a cylindrical base member, and the heating element is arranged in a cylindrical shape along an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of the base member.
  • the thermoacoustic device includes a plurality of electrodes for applying current to the heating element, the heating element has a spherical shape, and the electrode is provided along an outer edge of the heating element. And a second electrode that is concentric to the first electrode provided on the back surface of the heating element, and a circular or dot-like third electrode provided at the center of the first electrode on the back surface of the heating element,
  • the heating element includes two heating element parts, a first heating element part between the first electrode and the second electrode, and a second heating element part between the second electrode and the third electrode. Is preferred.
  • thermoacoustic apparatus including a plurality of electrodes
  • the heating element is a plurality of belt-like heating elements
  • the plurality of heating elements are arranged in parallel and at equal intervals
  • the electrodes are the plurality of heating elements.
  • a plurality of intermediate electrodes connected in series are included.
  • a porous member for absorbing sound waves generated from the back surface is provided on the back surface side of the heating element.
  • thermoacoustic apparatus having a heating element having a plurality of bottoms and tops as described above includes a base member that supports the heating element, and the heating element is disposed on a surface of the base member.
  • a hole is formed in the space surrounded by the pair of wall portions, the top portion, and the base member facing each other to the external space, and the wall portion is a portion between the top portion and the bottom portion. Is preferred.
  • thermoacoustic apparatus having a heating element formed with a plurality of bottoms and tops as described above includes a base member that supports the heating element, and the heating element is disposed on the surface of the base member.
  • a hole is formed in the space surrounded by the pair of walls facing the top and the base member to communicate with the external space, and the wall is a portion between the top and the bottom. preferable.
  • thermoacoustic device described above may further include a heating device that irradiates the heating element with light or electromagnetic waves.
  • the sound wave inspection apparatus includes any one of the thermoacoustic apparatuses described above and a sound wave receiving element.
  • thermoacoustic apparatus 1 and 2 show a thermoacoustic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a base member 1 having a rectangular frame shape, a sheet-like heating element 2 disposed so as to span between two sides on both sides in the longitudinal direction of the base member 1, and both longitudinal sides of the heating element 2. And a pair of electrodes 3 provided along the side edges.
  • the heating element 2 is disposed between the pair of electrodes 3.
  • the thermoacoustic apparatus includes a signal generator 5 that applies a drive current between the pair of electrodes 3 via the wiring 4.
  • the thermoacoustic apparatus further includes a fixing member 6 that fixes the heating element 2 to the base member 1 and a conductive member 7 that connects the wiring 4 to the electrode 3.
  • thermoacoustic device expands a gas (for example, air, nitrogen, helium, etc.) around the heating element 2 by applying a current to the heating element 2 by the signal generator 5 to generate heat.
  • a gas for example, air, nitrogen, helium, etc.
  • the gas around the heating element 2 is contracted.
  • a pressure wave is generated in the gas around the heating element 2, and this is emitted as a sound wave.
  • the base member 1 is a member that supports the heating element 2, is formed of a sufficiently rigid material, and is substantially immovably arranged by its own inertia or by being fixed to another structure. Is preferred.
  • the heating element 2 is formed from a nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, and is stretched in a plane on the base member 1. That is, a part of the heating element 2 is disposed on the surface of the base member 1.
  • the base member 1 may be omitted by improving the rigidity of the end of the heating element 2.
  • the end portion can be bent so that the cross-sectional shape thereof is L-shaped, channel-shaped, U-shaped, rectangular, circular, You may adhere
  • the heating element 2 exhibits conductivity when a plurality of fibrous carbon nanostructures come into contact with each other, and generates heat due to Joule loss when energized.
  • carbon nanomaterials such as carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nanofibers, carbon nanocoils, and carbon microcoils can be used alone or in combination of two or more.
  • carbon nanotube a single-wall single-wall nanotube (SWNT) or a multi-wall multi-wall nanotube (MWNT) can be used.
  • SWNT single-wall single-wall nanotube
  • MWNT multi-wall multi-wall nanotube
  • the fibrous carbon nanostructures in the heating element 2 are randomly arranged so as not to have orientation. That is, the heating element 2 preferably has isotropic electrical and mechanical properties in plan view. Thereby, manufacture and handling of the heating element 2 are facilitated, and restrictions on the shape of the heating element 2 are reduced. For example, in order to improve heat dissipation, electrical and mechanical restrictions when opening the heating element 2 are small, and it can be formed at any position with any size.
  • the heating element 2 may include a binder. Since the heating element 2 includes a binder, the strength is improved and the scattering of the fibrous carbon nanostructure can also be prevented. Moreover, the freedom degree of the shaping
  • the heating element 2 may contain fibers and additives other than the fibrous carbon nanostructure.
  • the heat generating body 2 is improved in strength by including fibers other than the fibrous carbon nanostructure.
  • the electrical resistance of the heating element 2 can be adjusted by doping impurities into the fibrous carbon nanostructure or containing (mixing) fibers other than the fibrous carbon nanostructure.
  • wet papermaking using a fibrous carbon nanostructure wet papermaking using a fibrous carbon nanostructure, needle punch, stitch bond, chemical bond, or the like can be applied.
  • a formation method of the heat generating body 2 it is good also as a method of producing a carbon nanofiber with the form of a nonwoven sheet from the beginning other than the method of producing a nonwoven sheet using a fibrous carbon nanostructure.
  • the wet papermaking using fibrous carbon nanostructures forms a nonwoven fabric containing fibrous carbon nanostructures on the porous body by filtering the solution in which the fibrous carbon nanostructures are dispersed through the porous body,
  • a method may be used in which a carbon nanotube non-woven fabric is peeled off from a porous material and dried.
  • the heating element 2 having a desired three-dimensional shape can be obtained by selecting the surface shape of the porous body that filters the dispersion solution of the fibrous carbon nanostructure.
  • Examples of the solvent for the dispersion solution of the fibrous carbon nanostructure include water, alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, and diglyme, such as N Amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfoxide, sulfolane, etc. Species or a combination of two or more can be used.
  • the dispersion solution of the fibrous carbon nanostructure may contain, for example, a conductive additive, a dispersant, a surfactant and the like in addition to the binder.
  • a conductive additive for example, a conductive additive, a dispersant, a surfactant and the like.
  • rubber or resin latex can be used as the binder.
  • rubber latex examples include, but are not limited to, natural rubber latex, synthetic diene rubber latex (latex such as butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, and butyl rubber), ethylene vinyl acetate rubber latex, Examples thereof include vinyl pyridine rubber latex and fluorine rubber latex.
  • synthetic diene rubber latex latex such as butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, and butyl rubber
  • ethylene vinyl acetate rubber latex examples thereof include vinyl pyridine rubber latex and fluorine rubber latex.
  • the latex of the resin is not particularly limited, and for example, polyethylene, polypropylene, styrene resin, acrylic resin, methacrylic resin, organic acid vinyl ester resin, vinyl ether resin, halogen-containing resin, olefin resin And latex such as alicyclic olefin-based resin, polycarbonate, polyester, polyamide, thermoplastic polyurethane, polysulfone, polyphenylene ether, and silicone resin.
  • an acrylic nanofiber non-woven sheet made of fibers having a nano-level diameter is obtained by blowing an acrylic solution from a nozzle with a direct current high voltage current and subdividing it. (Electrospinning method).
  • a flameproofing treatment is performed by heating the acrylic nanofiber nonwoven sheet at 220 ° C., for example.
  • the acrylic nanofiber nonwoven sheet is heated, for example, at 1100 ° C. to be carbonized and fired (to form carbon nanofibers).
  • the carbon nanofiber nonwoven sheet which can be used as the heat generating body 2 is obtained.
  • the electrode 3 is laminated
  • the electrode 3 may be formed of a conductive paste or the like, or may be a rod-like or strip-like conductor connected to the heating element 2 with a conductive adhesive or the like.
  • wiring 4 for example, a linear conductor such as a covered electric wire can be used, but a conductor containing a fibrous nanocarbon structure such as a carbon nanotube may be used.
  • the signal generator 5 generates a driving current that generates heat from the heating element 2 and supplies the driving current to the heating element 2 through the wiring 4 (and the electrode 3).
  • the drive current is selected according to the application of the thermoacoustic apparatus, and may be a pulse current or a periodic current.
  • the voltage of this drive current can be set to, for example, 5 V or more and 100 V or less.
  • a waveform of a drive current it can be set as a sine wave, a rectangular wave, a sawtooth shape etc., for example.
  • a frequency in case a drive current is periodic it can be set as 1 kHz or more and 20 MHz or less, for example.
  • the fixing member 6 an adhesive can be used.
  • the base member 1 and the heating element 2 may be insulated by using an insulating adhesive as the fixing member 6, and the base member 1 is insulated from at least one of the base member 1 and the heating element 2. After providing the layer, it may be fixed using a conductive adhesive. Further, it is preferable to use an adhesive having high heat resistance as the fixing member 6.
  • a conductive paste can be used as the conductive member 7. Further, when the electrode 3 is formed of a conductive paste, the conductive member 7 can be omitted.
  • thermoacoustic device can be manufactured relatively easily and inexpensively by using the heating element 2 formed of a nonwoven sheet containing fibrous carbon nanostructures, so that the strength of the heating element 2 is relatively large.
  • the output of the device can be increased and the size can be reduced.
  • FIG. 3 shows a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIG. 1 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a rectangular frame-shaped base member 1, a plurality of heating elements 2 a arranged to extend in parallel between two longitudinal sides of the base member 1, and the heating element 2 a A plurality of pairs of electrodes 3a provided along side edges on both sides in the longitudinal direction. Further, the thermoacoustic apparatus includes a wiring 4 for applying a driving current between the electrodes 3a at both ends of each heating element 2a, a conductive member 7, and a signal generator (not shown).
  • thermoacoustic apparatus can generate a sound wave independently for each heating element 2a by individually applying a current from the signal generator to the plurality of heating elements 2a via the wiring 4.
  • the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device of FIG. 3 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device of FIG.
  • the heating element 2a is a belt-like body formed from a nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, and is stretched on the base member 1 in parallel with each other at equal intervals.
  • the configuration of the heating element 2a in the thermoacoustic device of FIG. 3 can be the same as that of the heating element 2 in the thermoacoustic device of FIG. 1 except that the planar shape and the number are different.
  • the electrode 3a is laminated
  • the configuration of the electrode 3a in the thermoacoustic device of FIG. 3 can be the same as the configuration of the electrode 3 in the thermoacoustic device of FIG. 1 except that the electrode 3a is provided in each heating element 2a.
  • each heating element 2a can individually generate sound waves by using a plurality of heating elements 2a formed from a nonwoven sheet containing fibrous carbon nanostructures. For this reason, the thermoacoustic apparatus can be used as a transmission probe for an ultrasonic flaw detector by a phased array method. Specifically, by separately controlling the energization timing of each heating element 2a, it is possible to transmit a plurality of ultrasonic waves from each heating element 2a and form a single wavefront running in the intended direction.
  • FIG. 4 shows a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 3 of the present invention.
  • the thermoacoustic device includes a rectangular frame-shaped base member 1, a heating element 2b arranged so as to span between two sides on both sides in the longitudinal direction of the base member 1, and side edges on both sides in the longitudinal direction of the heating element 2b. And a pair of electrodes 3 provided along. Further, the thermoacoustic apparatus includes a wiring (not shown) for applying a driving current between the electrodes 3 at both ends of the heating element 2b and a signal generator.
  • the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic apparatus of FIG. 4 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic apparatus of FIG.
  • the heating element 2b is formed from a non-woven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, and has a three-dimensional shape that is curved in an arc shape in a sectional view so as to be recessed inside the base member 1.
  • the configuration of the heating element 2b in the thermoacoustic device of FIG. 4 can be the same as that of the heating element 2 in the thermoacoustic device of FIG. 1 except that the cross-sectional shape is different.
  • the configuration of the electrode 3 in the thermoacoustic apparatus in FIG. 4 can be the same as the configuration of the electrode 3 in the thermoacoustic apparatus in FIG.
  • thermoacoustic apparatus by using the heating element 2b formed from a nonwoven sheet containing fibrous carbon nanostructures, the heating element 2b can maintain a circular arc shape when viewed in cross section. Thereby, the acoustic device can converge the sound wave generated from the heating element 2b near the center line of the arc surface of the heating element 2b. For this reason, the resolution can be greatly improved by using the said thermoacoustic apparatus for the transmission probe of an ultrasonic flaw detector.
  • FIG. 5 shows a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 4 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a rectangular frame-shaped base member 1, a heating element 2 c arranged so as to span between two sides on both sides in the longitudinal direction of the base member 1, and side edges on both sides in the longitudinal direction of the heating element 2 c. And a pair of electrodes 3 provided along. Further, the thermoacoustic apparatus includes a wiring (not shown) for applying a driving current between the electrodes 3 at both ends of the heating element 2c and a signal generator.
  • the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device of FIG. 5 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device of FIG.
  • the heating element 2c is formed from a non-woven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, and is curved in a generally arcuate shape in a cross-sectional view so as to be recessed inside the base member 1, and periodically so as to have a fine waveform. It has a three-dimensional shape bent.
  • the configuration of the heating element 2c in the thermoacoustic apparatus of FIG. 5 can be the same as that of the heating element 2 in the thermoacoustic apparatus of FIG. 1 except that the cross-sectional shape is different.
  • thermoacoustic device of FIG. 5 The configuration of the electrode 3 in the thermoacoustic device of FIG. 5 can be the same as the configuration of the electrode 3 in the thermoacoustic device of FIG.
  • thermoacoustic device uses a heating element 2c formed from a nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, so that the heating element 2c retains the shape of a substantially circular arc in cross section. can do. Thereby, the acoustic device can converge the sound wave generated from the heating element 2c near the center line of the arc surface of the heating element 2c, and the sound pressure of the sound wave generated when the area of the heating element 2c is large. Is relatively large. For this reason, the thermoacoustic apparatus can be increased in output or reduced in size.
  • the rigidity of the non-woven sheet containing carbon nanotubes is increased to prevent deformation, and as a result, the position and sound pressure at which the sound waves converge can be maintained.
  • Rigidity can be further enhanced by adopting a shape in which a large number of recesses are formed instead of a corrugated shape or a shape in which protrusions are formed in a lattice shape, for example.
  • thermoacoustic apparatus 6 and 7 show a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 5 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a circular frame-shaped base member 1d, a substantially spherical heating element 2d whose outer periphery is held by the base member 1d, a first electrode 8 provided along the outer edge of the heating element 2d, A first electrode 8 and a concentric annular second electrode 9 provided on the back surface of the heating element 2d, and a circular or dot-like third electrode 10 provided in the center of the back surface of the heating element 2d in plan view.
  • thermoacoustic device generates a signal (not shown) that applies a drive current independently between the first electrode 8 and the second electrode 9 and between the second electrode 9 and the third electrode 10 of the heating element 2d. Equipped with a bowl.
  • this signal generator for example, it is connected to the second electrode 9, and the magnitude of the current and the timing of energization between the ground and the first electrode 8 and the third electrode 10 can be controlled separately. be able to.
  • the configuration of the base member 1d in the thermoacoustic device in FIG. 6 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device in FIG. 1 except for the planar shape.
  • the heating element 2d is formed of a non-woven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, has a spherical shape so as to be recessed inside the base member 1d, and a planar flange whose outer peripheral portion is supported by the base member 1d. It has a three-dimensional shape.
  • the configuration of the heating element 2d in the thermoacoustic device of FIG. 6 can be the same as that of the heating element 2 in the thermoacoustic device of FIG. 1 except that the shape is different.
  • thermoacoustic device in FIG. 6 can be the same as the configuration of the electrode 3 in the thermoacoustic device in FIG. 1 except that the shape and the arrangement position are different.
  • thermoacoustic apparatus can form the heating element 2d into a spherical shape by using the plurality of heating elements 2d formed from a nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures. Yes.
  • thermoacoustic apparatus can converge the sound wave generated by the heating element 2d to the substantially central point of the spherical surface by forming the heating element 2d into a spherical shape in this way. For this reason, the resolution can be greatly improved by using the said thermoacoustic apparatus for the transmission probe of an ultrasonic flaw detector.
  • the thermoacoustic apparatus has the heating element 2 d substantially having a portion between the first electrode 8 and the second electrode 9 and a portion between the second electrode 9 and the third electrode 10. Two heating elements are provided. For this reason, a drive current can be individually applied to the portion between the first electrode 8 and the second electrode 9 and the portion between the second electrode 9 and the third electrode 10 to generate sound waves. In this way, in the thermoacoustic apparatus, since the heating element 2d is substantially divided into two heating elements, the energization amount of each can be increased and the sound pressure of the generated sound wave can be increased.
  • FIGS. 1 to 7 of the present invention show a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 7 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a rectangular frame-shaped base member 1, a plurality of strip-shaped heating elements 2 e that are stretched in parallel between two sides on both sides in the longitudinal direction of the base member 1, and the plurality of heating elements 2 e in series. A plurality of intermediate electrodes 11 that alternately connect the end portions of two adjacent heating elements 2e, and a pair of external electrodes 12 that are provided at the ends where the intermediate electrodes 11 of the heating elements 2e at both ends are not provided. With. Further, the thermoacoustic apparatus includes a signal generator (not shown) that applies a drive current between the pair of external electrodes 12.
  • the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic apparatus in FIG. 8 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic apparatus in FIG.
  • the plurality of heating elements 2e are formed by bending a non-woven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures into a bellows shape, and are supported on the base member 1 in parallel with each other at equal intervals.
  • the configuration of the heating element 2e in the thermoacoustic device of FIG. 8 can be the same as that of the heating element 2 in the thermoacoustic device of FIG. 1 except that it is three-dimensionally formed and has a different number.
  • the heating element 2e is bent so as to form a mountain shape (V shape) having a constant height in a cross-sectional view, and the sound pressure of the generated sound wave is increased by increasing the area.
  • V shape mountain shape
  • the height of the mountain shape of the heating element 2e bent in this way is preferably smaller than the wavelength of the sound wave to be generated. Thereby, it is possible to generate sound waves having the same phase.
  • the intermediate electrode 11 and the external electrode 12 are preferably laminated over the entire width at both ends of each heating element 2e.
  • the material of the intermediate electrode 11 and the external electrode 12 in the thermoacoustic apparatus of FIG. 8 can be the same as the material of the electrode 3 in the thermoacoustic apparatus of FIG.
  • thermoacoustic apparatus includes the heating element 2e bent in a bellows shape, the output can be increased or reduced in size.
  • FIG. 10 shows a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 9 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a rectangular frame-shaped base member 1, a plurality of strip-shaped heating elements 2 f that are stretched in parallel between two sides on both sides in the longitudinal direction of the base member 1, and the plurality of heating elements 2 f in series.
  • a plurality of intermediate electrodes 11 that alternately connect the ends of two adjacent heating elements 2f so as to be connected to each other, and a pair of external electrodes 12 that are provided at the ends where the intermediate electrodes 11 of the heating elements 2f at both ends are not provided.
  • the thermoacoustic apparatus includes a wiring (not shown) for applying a driving current between the pair of external electrodes 12 and a signal generator.
  • the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device of FIG. 10 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic device of FIG.
  • Heating element The plurality of heating elements 2f are supported on the base member 1 in parallel with each other at equal intervals.
  • Each heating element 2f is formed by bending a non-woven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures into a rectangular wave shape in a sectional view.
  • the configuration of the heating element 2f in the thermoacoustic apparatus in FIG. 10 can be the same except for the cross-sectional shape of the heating element 2e in the thermoacoustic apparatus in FIG.
  • thermoacoustic apparatus of FIG. 10 can be the same as the electrodes 11 and 12 in the thermoacoustic apparatus of FIG.
  • thermoacoustic apparatus includes the heating element 2f that is bent in a rectangular wave shape in a cross-sectional view, the output can be increased or the size can be reduced.
  • FIG. 11 shows a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 10 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a rectangular frame-shaped base member 1, a plurality of strip-shaped heating elements 2 g that are stretched in parallel between two sides on both sides in the longitudinal direction of the base member 1, and the plurality of heating elements 2 g in series.
  • a plurality of intermediate electrodes 11 that alternately connect the end portions of two adjacent heating elements 2g so as to be connected to each other, and a pair of external electrodes 12 that are provided at the ends where the intermediate electrodes 11 of the heating elements 2g at both ends are not provided.
  • thermoacoustic device is provided with a wiring and a signal generator (not shown) for applying a driving current between the pair of external electrodes 12, and a porous member disposed on the back surface of the base member 1 (the side opposite to the heating element 2g). And a member 13.
  • the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic apparatus of FIG. 11 can be the same as the configuration of the base member 1 in the thermoacoustic apparatus of FIG.
  • Heating element The plurality of heating elements 2g are supported on the base member 1 in parallel with each other at equal intervals.
  • Each heating element 2g is formed by bending a nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures.
  • the heating element 2g in the thermoacoustic device of FIG. 11 has a heat radiating fin by reducing the length (width) of the top of the heating element 2f in the thermoacoustic device of FIG. 10 and increasing the length (width) of the bottom. It also has a role.
  • each heating element 2g By increasing the height of each heating element 2g from the bottom to the top (convex part) and by taking a relatively large distance between the top and bottom of the heating element 2g (cooling in the region surrounded by the heating elements 2g). For better air flow.
  • a fan may be used to increase the flow velocity in the vicinity of the convex portion of each heating element 2g, or a part of the convex portion of each heating element 2g may be cut to form a columnar convex.
  • thermoacoustic apparatus 11 can be the same as the electrodes 11 and 12 in the thermoacoustic apparatus of FIG. 11
  • thermoacoustic device is used as, for example, a transmission probe for an ultrasonic flaw detector, a sound wave generated from the back surface of the heating element 2g is absorbed by the porous member 13, thereby reducing background noise.
  • the S / N ratio can be improved.
  • thermoacoustic device includes the heating element 2g that is bent in a rectangular wave shape in cross-sectional view and has a function of a heat radiating fin, the output can be increased or the size can be reduced.
  • thermoacoustic apparatus since the thermoacoustic apparatus has the porous member 13 that absorbs unnecessary sound waves from the back surface of the heating element 2g, it can be used as a transmission probe for an ultrasonic flaw detection apparatus, so Is possible.
  • thermoacoustic apparatus 12 and 13 show a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 11 of the present invention.
  • the thermoacoustic device includes a plate-like base member 1h, and a plurality of through electrodes 14a and 14b disposed at a portion where the heating element 2h disposed on the surface of the base member 1h and the heating element 2h of the base member 1h are in contact with each other. , 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, and 14i. A hole 15 is formed in the base member 1h. Further, the thermoacoustic device includes a wiring (not shown) for applying a driving current to the plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, and 14i and a signal generator.
  • the base member 1h in the thermoacoustic apparatus of FIG. 12 is formed of an insulating material, and holds the heating element 2h and the plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, and 14i.
  • the base member 1h is formed in parallel at equal intervals and has a plurality of slit-like holes 15 penetrating the front and back.
  • the plurality of heating elements 2h are formed by bending a single nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures, and a plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, and the like disposed on the base member 1h. 14e, 14f, 14g, 14h, 14i, a plurality of bottom portions 16, a plurality of wall portions 17 extending upward from the bottom portion 16, and a plurality of top portions 18 connecting the upper ends of the adjacent wall portions 17.
  • a plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, and the like disposed on the base member 1h.
  • 14e, 14f, 14g, 14h, 14i a plurality of bottom portions 16
  • a plurality of wall portions 17 extending upward from the bottom portion 16
  • a plurality of top portions 18 connecting the upper ends of the adjacent wall portions 17.
  • the bottom part 16 and the wall part 17 are planar, and the top part 18 is curved upwardly. Further, the bending angle at the boundary between the bottom portion 16 and the wall portion 17 is larger than 90 degrees, and the bending angle at the boundary between the wall portion 17 and the top portion 18 is smaller than 90 degrees.
  • the boundary between the wall portion 17 and the top portion 18 may be rounded and curved.
  • the plurality of top portions 18 of the heating element 2h are respectively disposed above the holes 15 of the base member 1h, and the plurality of bottom portions 16 of the heating element 2h are disposed so as not to overlap the hole 15 of the base member 1h. . Accordingly, the space surrounded by the opposing wall portion 17 and the top portion 18 of the heating element 2h in a cross-sectional view communicates with the external space on the back surface side of the base member 1h through the hole portion 15. Thereby, since the thermoacoustic device can discharge part of the air in the space to the outside when the air in the space surrounded by the wall portion 17 and the top portion 18 expands, the heating element 2h.
  • the heat applied to the heat generating element 2h is excellent.
  • the hole 15 may be omitted.
  • Each penetration electrode 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, 14i includes a strip-shaped distribution portion 19 disposed on the surface of the base member 1h, and one or a plurality of penetration portions penetrating the base member 1h. And 20.
  • the distribution unit 19 may be, for example, a conductive adhesive that fixes the bottom 16 of the heat generating element 2h to the base member 1h and electrically connects the bottom 16 and the through 20, and is connected to the through 20. It may have a strip-shaped conductor layer and a conductive adhesive or the like that connects the conductor layer and the bottom portion 16 of the heating element 2h.
  • thermoacoustic apparatus is configured to bend a single non-woven sheet to form a plurality of bottom parts 16, wall parts 17 and top parts 18, thereby generating an acoustic wave of the heating element 2h as compared to the area in plan view. Therefore, it is possible to increase the output or reduce the size.
  • thermoacoustic device can be driven by dividing the heating element 2h into a plurality of portions, it can be used as a transmission probe for an ultrasonic flaw detector by the phased array method by sequentially driving these.
  • each through electrode 14a, 14c, 14e, 14g, 14i is connected to the ground, and the timing of energization between these ground and each through electrode 14b, 14d, 14f, 14h is controlled separately, thereby generating individual heat generation.
  • a plurality of ultrasonic waves can be transmitted from the body 2h to form a single wavefront that runs in the intended direction.
  • thermoacoustic apparatus 14 and 15 show a thermoacoustic apparatus according to an embodiment different from FIGS. 1 to 13 of the present invention.
  • the thermoacoustic apparatus includes a plate-like base member 1i, and a plurality of through electrodes 14a and 14b disposed at a portion where the heating element 2i disposed on the surface of the base member 1i and the heating element 2i of the base member 1i are in contact. , 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, and 14i. Further, the thermoacoustic device includes a wiring (not shown) for applying a driving current to the plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, and 14i and a signal generator.
  • the base member 1i in the thermoacoustic apparatus of FIG. 14 is formed of an insulating material, and holds the heating element 2i and the plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, and 14i.
  • the plurality of heating elements 2i are formed by bending a single nonwoven sheet containing a plurality of carbon nanotubes, and a plurality of through electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, and the like disposed on the base member 1i.
  • 14 g, 14 h, 14 i have a plurality of bottom portions 16, a plurality of wall portions 17 extending upward from the bottom portion 16, and a plurality of top portions 18 connecting between the upper ends of the adjacent wall portions 17.
  • the bottom part 16 and the wall part 17 are planar, and the top part 18 is curved upwardly. Further, the bending angle at the boundary between the bottom portion 16 and the wall portion 17 is larger than 90 degrees, and the bending angle at the boundary between the wall portion 17 and the top portion 18 is smaller than 90 degrees.
  • the boundary between the wall portion 17 and the top portion 18 may be rounded and curved. Thereby, when the air in the space surrounded by the heating element 2i and the base member 1i expands in cross-sectional view, the bending stress acting on the boundary between the wall portion 17 and the top portion 18 can be reduced.
  • the heating element 2i has a plurality of air holes 21 formed side by side at the tops 18. Thereby, since the said thermoacoustic apparatus can discharge some air in the said space outside when the air in the space enclosed by the wall part 17 and the top part 18 expand
  • the air holes 21 may be omitted for the sake of simplification of the structure.
  • FIG. 16 shows a configuration of a sound wave inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the sound wave inspection apparatus includes a thermoacoustic device 31 that is another embodiment of the present invention and a sound wave receiving element 32, and a cylindrical workpiece disposed between the thermoacoustic device 31 and the sound wave receiving element 32.
  • This is an ultrasonic flaw detection ultrasonic inspection apparatus that inspects W scratches using ultrasonic waves generated by the thermoacoustic apparatus 31.
  • the thermoacoustic device 31 includes a cylindrical base member 33, a heating element 34 disposed inside the base member 33, a plurality of fixing members 35 that connect the base member 33 and the heating element 34, and the base member 33. And a pair of through electrodes 36 connected to both ends of the heating element 34, wiring (not shown) for applying a drive current between the pair of through electrodes 36, and a signal generator.
  • the base member 33 is a structural material that is formed of a material having insulation and rigidity and supports the heating element 34. Note that a hole may be formed in the base member 33 in order to improve heat dissipation from the heating element 34.
  • the heating element 34 is formed by bending one nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures. More specifically, the heating element 34 is attached to the inner peripheral surface of the base member 33 using a fixing member 35, and extends in the axial direction of the base member 33 (the normal direction of the surface of FIG. 16 passing through the center of the cross section).
  • the configuration of the nonwoven sheet forming the heating element 34 of the thermoacoustic device 31 of FIG. 16 can be the same as the nonwoven sheet forming the heating element 2 of the thermoacoustic device of FIG.
  • thermoacoustic device 31 the pair of through electrodes 36 are electrically connected to both ends of the heating element 34, but the plurality of through electrodes 36 are electrically connected to the bottoms 37 of the heating element 34, and It may be configured such that a current can be applied independently between the bottom portions 37 of the heating elements 34 by being connected to every other.
  • the sound wave receiving element 32 has a plurality of sensors that receive the sound wave generated by the thermoacoustic device 31 and passed through the workpiece W and convert it into an electrical signal.
  • the sound wave inspection apparatus includes the heating element 34 formed by bending a non-woven sheet containing a fibrous carbon nanostructure and includes the thermoacoustic apparatus 31 that efficiently generates sound waves, Defects such as bubbles can be detected relatively accurately.
  • FIG. 17 shows a configuration of a sound wave inspection apparatus according to an embodiment different from FIG. 16 of the present invention.
  • the sound wave inspection apparatus includes a thermoacoustic device 31a which is another embodiment of the present invention and a sound wave receiving element 32a, and has a rectangular cylindrical shape disposed between the thermoacoustic device 31a and the sound wave receiving element 32a. It is an ultrasonic flaw detection sound wave inspection apparatus that inspects the scratches on the workpiece Wa with ultrasonic waves generated by the thermoacoustic device 31a.
  • thermoacoustic device 31a includes a square cylindrical base member 33a, a heating element 34a disposed outside the base member 33a, a plurality of fixing members 35a connecting the base member 33a and the heating element 34a, and a base member A pair of through-electrodes 36a disposed between 33a and the heating element 34a, a wiring (not shown) for applying a drive current between the pair of through-electrodes 36a, and a signal generator are provided.
  • the base member 33a is a structural material that is formed of a material having insulation and rigidity and supports the heating element 34a. In order to improve heat dissipation, a hole may be formed in the base member 33a.
  • the heating element 34a is formed by bending one nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures. More specifically, the heating element 34a is attached to the outer peripheral surface of the base member 33a, and has a plurality of strip-shaped bottom portions 37a extending in the axial direction of the base member 33a (the normal direction of the surface of FIG. 17 passing through the center of the cross section); It has the some wall part 38a extended outside from the bottom part 37a, and the some top part 39a which connects between the adjacent wall parts 38a. In addition, in order to improve heat dissipation, you may form a vent hole in the heat generating body 34a.
  • the configuration of the nonwoven sheet forming the heating element 34a of the thermoacoustic device 31a of FIG. 17 can be the same as the nonwoven sheet forming the heating element 2 of the thermoacoustic device of FIG.
  • thermoacoustic device 31a the pair of through electrodes 36a are electrically connected to both ends of the heating element 34a, but the plurality of through electrodes 36a are electrically connected to the bottoms 37a of the heating element 34a, and It may be configured such that an electric current can be applied independently between the bottom portions 37a of the heating elements 34a by being connected to every other.
  • the sound wave receiving element 32a includes a plurality of sensors that are generated by the thermoacoustic device 31a and receive sound waves that have passed through the workpiece Wa and convert them into electrical signals.
  • the sound wave inspection apparatus includes a heating element 34a formed by bending a non-woven sheet containing fibrous carbon nanostructures and includes a thermoacoustic apparatus 31a that efficiently generates sound waves, Defects such as bubbles can be detected relatively accurately.
  • FIG. 18 shows a configuration of a sound wave inspection apparatus according to an embodiment different from FIGS. 16 and 17 of the present invention.
  • the sound wave inspection apparatus includes a thermoacoustic device 31b which is another embodiment of the present invention and a sound wave receiving element 32b, and is a cylindrical workpiece disposed between the thermoacoustic device 31b and the sound wave receiving element 32b.
  • This is an ultrasonic flaw detection sound wave inspection apparatus that inspects Wb scratches with ultrasonic waves generated by the thermoacoustic apparatus 31b.
  • thermoacoustic device 31 b includes a cylindrical heating device 40, a heating element 34 b disposed inside the heating device 40, wiring (not shown) that applies a drive current to the heating device 40, and a signal generator.
  • the heating device 40 can heat the heating element 34b disposed inside the heating device 40 in a non-contact manner.
  • the heating device 40 for example, light energy generating means such as a lamp or a laser is provided, and the heating element 34b is irradiated with light energy from the light energy generating means, thereby heating the entire surface of the heating element 34b or scanning a part thereof. (Scan) Heat.
  • electromagnetic wave generating means such as an IH coil for inductively heating the heating element 34b by irradiating the heating element 34b with an electromagnetic wave or a magnetron for microwave heating may be used.
  • the heating element 34b is formed by bending one nonwoven sheet containing a plurality of fibrous carbon nanostructures into a cylindrical shape and joining both ends of the heating element 34b with a conductive member (not shown). In order to increase the surface area by bending the heating element 34b, to make the surface irradiated with light fluff, or to improve heat dissipation, a hole may be formed in the heating element 34b.
  • the heating element 34b When heating the heating element 34b using electromagnetic wave generating means such as magnetron, the heating element 34b preferably contains carbon nanocoils or carbon microcoils as fibrous carbon nanostructures.
  • the configuration of the nonwoven sheet forming the heating element 34b of the thermoacoustic device 31b of FIG. 18 can be the same as the nonwoven sheet forming the heating element 2 of the thermoacoustic device of FIG.
  • the sound wave receiving element 32b includes a plurality of sensors that receive the sound wave generated by the thermoacoustic device 31b and passed through the workpiece Wb and convert it into an electrical signal.
  • thermoacoustic device 31b can be simplified, reduced in weight, reduced in size and arrayed (multiple pixels). .
  • the periphery of the work is used, there is a problem that the wiring is easily disconnected, and the risk of disconnection increases particularly when the probe is driven at high speed.
  • the heating device 40 and scanning the optical system it is possible to generate an ultrasonic wave of a necessary sound pressure from an arbitrary place of the heating element 34b without a cable.
  • the risk of disconnection can be greatly reduced and inspection speed can be increased easily.
  • the three-dimensional shape of the heating element may be formed by papermaking.
  • the ultrasonic inspection apparatus is not limited to inspecting a cylindrical workpiece.
  • the sound wave inspection apparatus may be formed by combining, for example, the thermoacoustic apparatus and the sound wave detection element as in the first to tenth embodiments described above. It may be a scanning type device that moves any of the above.
  • thermoacoustic apparatus can be particularly suitably used for an ultrasonic flaw detection sound wave inspection apparatus.

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Abstract

本発明は、発熱体の強度が比較的大きく、設計の自由度が比較的大きい熱音響装置及び音波検査装置を提供する。本発明の一態様に係る熱音響装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体を備える。前記発熱体が三次元形状を有することが好ましい。前記発熱体が前記不織シートを折り曲げて形成されることが好ましい。当該熱音響装置は、前記発熱体に電流を印加する複数の電極をさらに備えてもよい。当該熱音響装置は、３以上の前記電極と２以上の前記発熱体とを備えてもよい。当該熱音響装置は、前記発熱体に光又は電磁波を照射する加熱装置をさらに備えてもよい。本発明の一態様に係る音波検査装置は、当該熱音響装置と、音波受信素子とを備える。

Description

熱音響装置及び音波検査装置
　本発明は、熱音響装置及び音波検査装置に関する。
　音波を発生させる装置としては、磁石とコイルとを備える動電変換装置、コンデンサ変換装置、圧電材料を用いた変換装置等の機械振動を利用した音波発生装置が広く普及している。近年では、これらの音波発生装置とは異なり、機械振動を全く行わない熱音響効果を利用した音波発生装置（熱音響装置）の開発が進められている。
　熱音響装置は、発熱体に電流を印加して発熱体を瞬時に発熱させることにより、発熱体近傍の空気を瞬間的に膨張させたり、発熱体への印加電流を停止して発熱体の温度を低下させることにより、発熱体の周囲の気体を収縮させたりすることで空気の疎密を形成することによって音波が発生するよう構成されている。このような熱音響装置は機械振動を伴わないため、周波数帯域が広い、周囲環境の影響を受けにくい、微細化が比較的容易であるといった利点がある。
　熱音響装置においては、音波の発生効率を高めるため、複数のカーボンナノチューブを分子間力により接続した構造体を発熱体として用いることが提案されている（特許第４６７２７８３号公報参照）。この熱音響装置によれば、熱容量が小さく、かつ、比表面積が大きいカーボンナノチューブ構造体を発熱体に用いているため、電気信号等に対応した高速な温度変化が可能であり、音波の良好な発生ができるとされている。
特許第４６７２７８３号公報
　しかしながら、前記公報において発熱体として使用するカーボンナノチューブ構造体は、機械的強度が小さく、容易に破断するという不都合がある。
　また、剛性を有しないカーボンナノチューブ構造体は、例えば電極等の構造体に張架する必要があるため、設計の自由度が小さい。
　前記不都合に鑑みて、本発明は、発熱体の強度が比較的大きく、設計の自由度が比較的大きい熱音響装置及び音波検査装置を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するためになされた本発明の一例は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体を備える熱音響装置である。
　本発明の他の例は、上述の熱音響装置と、音波受信素子とを備える音波検査装置である。
本発明の一実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 図１の熱音響装置の模式的平面図である。 本発明の図１とは異なる熱音響装置を示す模式的平面図である。 本発明の図１及び図３とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１、図３及び図４とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１及び図３乃至図５とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 図６の熱音響装置の模式的平面図である。 本発明の図１及び図３乃至図６とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 図８の熱音響装置の模式的平面図である。 本発明の図１、図３乃至図６及び図８とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１、図３乃至図６、図８及び図１０とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１、図３乃至図６、図８、図１０及び図１１とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 図１２の熱音響装置の模式的平面図である。 本発明の図１、図３乃至図６、図８、図１０、図１１及び図１２とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す模式的断面図である。 図１４の熱音響装置の模式的平面図である。 本発明の一実施形態に係る音波検査装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１６とは異なる実施形態に係る音波検査装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１６及び図１７とは異なる実施形態に係る音波検査装置を示す模式的断面図である。
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
　本発明の一態様に係る熱音響装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体を備えている。
　なお、本発明において、「繊維状炭素ナノ構造体」とは、例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル等、外径（繊維径）が１μｍ未満の繊維状の炭素構造体を意味する。「不織シート」とは、繊維を織らずに熱的、機械的又は化学的な作用によって接着又は絡み合わせることでシート状に成形したものを意味し、不織布だけでなく例えば紙等の抄造体を含み、平面的なものだけでなく、例えばパルプ製卵用包装容器のように最初から立体形状を有するよう形成されるもの含む概念とする。
　本発明の熱音響装置は、繊維状炭素ナノ構造体（カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェン、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル等）を含有する不織シートから形成される発熱体を備えるため、発熱体の剛性を大きくすることができるので、発熱体の強度が大きく、設計の自由度が比較的大きい。
　前記繊維状炭素ナノ構造体が、前記不織シートに対して配向性無く配置されているのが好ましい。
　前記発熱体が三次元形状を有するのが好ましい。
　前記発熱体が、周期的な屈曲によって複数の底部及び頂部が形成された形状を呈しており、この形状には波形が含まれているのが好ましい。
　前記熱音響装置が、前記発熱体に電流を印加する複数の電極を備えているのが好ましく、前記発熱体を支持するベース部材をさらに備え、発熱体がベース部材の表面に配置され、且つ電極が発熱体の上部に積層されているのがより好ましく、３以上の前記電極と２以上の前記発熱体とを備えているのがさらに好ましい。
　前記発熱体が、互いに平行且つ等間隔に配設された複数の発熱体であるのが好ましい。
　前記発熱体が、円弧状に湾曲された断面形状を有しているのが好ましい。
　前記電極が、前記発熱体の両端部それぞれにおいて、この発熱体の幅全体に亘って積層されているのが好ましい。
　前述した複数の底部及び頂部が形成された発熱体を有する熱音響装置が、前記発熱体に電流を印加する複数の電極と、前記発熱体を支持するベース部材とを備え、前記発熱体が前記ベース部材の表面に配置されており、前記電極が、前記発熱体の底部とベース部材の上面との間に積層されているのが好ましい。
　前記熱音響装置が、筒状のベース部材を備えており、前記発熱体が、前記ベース部材の外周面又は内周面に沿って筒状に配設されているのが好ましい。
　前記熱音響装置が、前記発熱体に電流を印加する複数の電極を備えており、前記発熱体が球面状を呈しており、前記電極が、この発熱体の外縁に沿って設けられる第一電極と、発熱体の裏面に設けられる第一電極と同心円環状の第二電極と、発熱体の裏面における第一電極の中心部に設けられる円形状又は点状の第三電極とを含んでおり、前記発熱体が、第一電極と第二電極との間の第一発熱体部分と、第二電極と第三電極との間の第二発熱体部分との２つの発熱体部分を含んでいるのが好ましい。
　前述した複数の電極を備えた熱音響装置において、前記発熱体が複数の帯状の発熱体であり、この複数の発熱体が互いに平行且つ等間隔に配置され、前記電極が、前記複数の発熱体を直列に接続する複数の中間電極を含んでいるのが好ましい。
　前記発熱体の背面側に、この背面から発生する音波を吸収する多孔部材が備えられているのが好ましい。
　前述した複数の底部及び頂部が形成された発熱体を有する熱音響装置が、前記発熱体を支持するベース部材を備え、前記発熱体が前記ベース部材の表面に配置され、このベース部材に、前記発熱体の対向する対の壁部と頂部とベース部材とによって囲まれた空間を外部空間に連通する孔部が形成されており、前記壁部は、頂部と底部との間の部分であるのが好ましい。
　前述した複数の底部及び頂部が形成された発熱体を有する熱音響装置が、前記発熱体を支持するベース部材を備え、前記発熱体が前記ベース部材の表面に配置され、この発熱体の頂部に、この頂部と対向する対の壁部とベース部材とによって囲まれた空間を外部空間に連通する孔部が形成されており、前記壁部は、頂部と底部との間の部分であるのが好ましい。
　前述した熱音響装置は、前記発熱体に光又は電磁波を照射する加熱装置をさらに備えてもよい。
　本発明の一態様に係る音波検査装置は、前述したうちのいずれか１の熱音響装置と、音波受信素子とを備えている。
［第一実施形態］
　図１及び図２に、本発明の一実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に掛け渡すよう配設されるシート状の発熱体２と、この発熱体２の長手方向両側の側縁に沿って設けられる一対の電極３とを備える。換言すると、当該熱音響装置において、発熱体２は、一対の電極３間に配設されている。さらに、当該熱音響装置は、前記一対の電極３間に配線４を介して駆動電流を印加する信号発生器５を備える。また、当該熱音響装置は、ベース部材１に発熱体２を固定する固定部材６と、電極３に配線４を接続する導電性部材７とをさらに備える。
　当該熱音響装置は、信号発生器５により発熱体２に電流を印加して発熱体２を発熱させることにより、発熱体２の周囲の気体（例えば空気、窒素、ヘリウム等）を膨張させたり、発熱体２への電流印加を停止して発熱体２の温度を低下させることにより、発熱体２の周囲の気体を収縮させたりする。これにより、発熱体２の周囲の気体に圧力波が生じ、これが音波となって放出される。
〔ベース部材〕
　ベース部材１は、発熱体２を支持する部材であり、十分に剛性を有する材料から形成され、自身の慣性によって又は他の構造体に固定されることによって、実質的に不動に配置されることが好ましい。
〔発熱体〕
　発熱体２は、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成され、ベース部材１上に平面的に張架されている。すなわち、発熱体２の一部が、ベース部材１の表面に配置されている。なお、発熱体２の端部の剛性を向上させることにより、ベース部材１を省略してもよい。発熱体２の端部の剛性を向上させる方法としては、例えば、端部を、その断面形状が、Ｌ型、チャンネル型、Ｕ型、矩形、円形となるように折り曲げる方法とすることができ、必要に応じて接着してもよい。また、発熱体２の端部の膜厚を厚くすることによって剛性を向上させてもよい。
　発熱体２は、複数の繊維状炭素ナノ構造体が互いに当接し合うことで導電性を発現すると共に、通電時にジュール損によって発熱する。
　発熱体２に含有される繊維状炭素ナノ構造体としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル等の炭素ナノ材料を単独又は２種以上組み合わせて用いることができる。カーボンナノチューブとしては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）を用いることができる。
　発熱体２における繊維状炭素ナノ構造体は、配向性を有しないようランダムに配置されることが好ましい。つまり、発熱体２は、平面視で電気的及び機械的性質が等方性であることが好ましい。これにより、発熱体２の製造及び取り扱いが容易となると共に、発熱体２の形状の制約が小さくなる。例えば、放熱性を向上させるために、発熱体２に開口部を開ける際の電気的及び機械的制約が小さく、任意のサイズで任意の位置に形成できる。
　発熱体２は、バインダを含んでもよい。発熱体２は、バインダを含むことで、強度が向上し、繊維状炭素ナノ構造体の飛散を防止することもできる。また、発熱体２がバインダを含むことで、発熱体２の成形の自由度が大幅に向上する。
　発熱体２は、繊維状炭素ナノ構造体以外の繊維や添加物を含んでもよい。発熱体２は、繊維状炭素ナノ構造体以外の繊維を含むことで強度が向上する。また、繊維状炭素ナノ構造体に不純物をドープしたり、繊維状炭素ナノ構造体以外の繊維を含有（混合）するにより、発熱体２の電気抵抗を調節することもできる。
　発熱体２の形成方法としては、繊維状炭素ナノ構造体を使用する湿式抄造、ニードルパンチ、ステッチボンド、ケミカルボンド等が適用できる。また、発熱体２の形成方法としては、繊維状炭素ナノ構造体を用いて不織シートを作製する方法の他、最初から不織シートの形態でカーボンナノファイバーを作製する方法としてもよい。
　繊維状炭素ナノ構造体を使用する湿式抄造は、繊維状炭素ナノ構造体を分散した溶液を多孔質体で濾過することによって多孔質体上に繊維状炭素ナノ構造体を含む不織布を形成し、多孔質体からカーボンナノチューブの不織布をはぎ取って乾燥する方法とすることができる。繊維状炭素ナノ構造体の分散溶液を濾過する多孔質体の表面形状を選択することにより、所望の三次元形状を有する発熱体２を得ることができる。
　前記繊維状炭素ナノ構造体の分散溶液の溶媒としては、水、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、例えばアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム等のエーテル類、例えばＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２イミダゾリジノン等のアミド類、例えばジメチルスルホキシド、スルホラン等の含イオウ系溶媒などを１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　また、前記繊維状炭素ナノ構造体の分散溶液には、バインダの他、例えば導電助剤、分散剤、界面活性剤等を含有させてもよい。これらは公知のものを適宜使用することができる。
　前記バインダとしては、ゴム又は樹脂のラテックスを用いることができる。
　ゴムのラテックスとしては、特に限定されることなく、例えば天然ゴムラテックス、合成ジエン系ゴムラテックス（ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等のラテックス）、エチレン酢酸ビニルゴムラテックス、ビニルピリジンゴムラテックス、フッ素ゴムラテックス等を挙げることができる。
　また、樹脂のラテックスとしては、特に限定されることなく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、有機酸ビニルエステル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテル、シリコーン樹脂等のラテックスを挙げることができる。
　最初から不織シートの形態でカーボンナノファイバーを得る方法としては、初めに、アクリル溶液を直流高圧電流でノズルから飛ばし、細分化することで直径がナノレベルの繊維からなるアクリルナノファイバー不織シートを製造する（エレクトロスピニング法）。次に、アクリルナノファイバー不織シートを例えば２２０℃で加熱することにより耐炎化処理を行う。さらに、アクリルナノファイバー不織シートを例えば１１００℃で加熱して炭化焼成処理（カーボンナノファイバー化）する。これにより、発熱体２として使用できるカーボンナノファイバー不織シートが得られる。
〔電極〕
　電極３は、発熱体２の両端部にそれぞれ幅全体に亘って積層されることが好ましい。これにより、発熱体２中に流れる電流の密度を均一化し、音波発生の効率化及び発熱体の耐久性向上ができる。
　電極３は、導電性ペースト等によって形成したものであってもよく、棒状乃至帯状の導体を導電性接着剤等で発熱体２に接続したものであってもよい。
〔配線〕
　配線４としては、例えば被覆電線等の線状の導体を用いることができるが、カーボンナノチューブ等の繊維状ナノ炭素構造体を含有する導体を使用してもよい。
〔信号発生器〕
　信号発生器５は、発熱体２の発熱を生じさせる駆動電流を発生し、配線４（及び電極３）を通じて発熱体２へ駆動電流を供給する。駆動電流は、当該熱音響装置の用途に応じて選択され、パルス電流であってもよく、周期的な電流であってもよい。この駆動電流の電圧としては、例えば５Ｖ以上１００Ｖ以下とすることができる。また、駆動電流の波形としては、例えばサイン波、矩形波、鋸刃状等とすることができる。また、駆動電流が周期的である場合の周波数としては、例えば１ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下とすることができる。
〔固定部材〕
　固定部材６としては、接着剤を用いることができる。ベース部材１が導電性を有する場合、固定部材６として、絶縁性接着剤を用いることによりベース部材１と発熱体２とを絶縁してもよく、ベース部材１と発熱体２の少なくとも一方に絶縁層を設けた後、導電性接着剤を用いて固定してもよい。また、固定部材６としては耐熱性の高い接着剤を用いることが好ましい。
〔導電性部材〕
　導電性部材７としては、例えば、導電性ペーストを用いることができる。また、電極３を導電性ペーストにより形成する場合、導電性部材７は省略することができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体２を用いたことによって、発熱体２の強度が比較的大きく、比較的容易且つ安価に製造することができ、装置の大出力化や小型化が可能である。
［第二実施形態］
　図３に、本発明の図１とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に、平行して掛け渡すよう配設される複数の発熱体２ａと、この発熱体２ａの長手方向両側の側縁に沿って設けられる複数対の電極３ａとを備える。さらに、当該熱音響装置は、各発熱体２ａの両端の電極３ａ間に駆動電流を印加する配線４と導電性部材７と不図示の信号発生器とを備える。
　当該熱音響装置は、信号発生器から配線４を介して複数の発熱体２ａに個別に電流を印加して各発熱体２ａに独立して音波を発生させることができる。
〔ベース部材〕
　図３の熱音響装置におけるベース部材１の構成は、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　発熱体２ａは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される帯状体であり、ベース部材１上に互いに平行且つ等間隔に張架されている。
　図３の熱音響装置における発熱体２ａの構成としては、平面形状及び個数が異なる点を除いて、図１の熱音響装置における発熱体２と同様とすることができる。
〔電極〕
　電極３ａは、各発熱体２ａの両端部にそれぞれ幅全体に亘って積層されることが好ましい。図３の熱音響装置における電極３ａの構成としては、各発熱体２ａに設けられる点を除いて、図１の熱音響装置における電極３の構成と同様とすることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される複数の発熱体２ａを用いたことによって、各発熱体２ａが個別に音波を発生することができる。このため、当該熱音響装置は、フェーズドアレイ法による超音波探傷装置用送信プローブとして使用することができる。具体的には、各発熱体２ａの通電のタイミングを別々に制御することにより、個々の発熱体２ａから複数の超音波を発信し、意図する方向に走る単一波面を形成することができる。
［第三実施形態］
　図４に、本発明の図１乃至図３とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に掛け渡すよう配設される発熱体２ｂと、この発熱体２ｂの長手方向両側の側縁に沿って設けられる一対の電極３とを備える。さらに、当該熱音響装置は、発熱体２ｂの両端の電極３間に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
〔ベース部材〕
　図４の熱音響装置におけるベース部材１の構成は、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　発熱体２ｂは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成され、ベース部材１の内側に凹むよう断面視で円弧状に湾曲した三次元形状を有する。
　図４の熱音響装置における発熱体２ｂの構成としては、断面形状が異なる点を除いて、図１の熱音響装置における発熱体２と同様とすることができる。
〔電極〕
　図４の熱音響装置における電極３の構成としては、図１の熱音響装置における電極３の構成と同様とすることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体２ｂを用いたことによって、発熱体２ｂが断面視円弧状の形状を保持することができる。これにより、当該音響装置は、発熱体２ｂから発生する音波を、発熱体２ｂの円弧面の中心線近傍に収束させることができる。このため、当該熱音響装置を超音波探傷装置の送信プローブに用いることで、解像度を大きく向上することができる。
［第四実施形態］
　図５に、本発明の図１乃至図４とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に掛け渡すよう配設される発熱体２ｃと、この発熱体２ｃの長手方向両側の側縁に沿って設けられる一対の電極３とを備える。さらに、当該熱音響装置は、発熱体２ｃの両端の電極３間に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
〔ベース部材〕
　図５の熱音響装置におけるベース部材１の構成は、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　発熱体２ｃは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成され、ベース部材１の内側に凹むよう断面視で概略円弧状に湾曲し、さらに微細な波形を有するよう周期的に折れ曲がった三次元形状を有する。
　図５の熱音響装置における発熱体２ｃの構成としては、断面形状が異なる点を除いて、図１の熱音響装置における発熱体２と同様とすることができる。
〔電極〕
　図５の熱音響装置における電極３の構成としては、図１の熱音響装置における電極３の構成と同様とすることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体２ｃを用いたことによって、発熱体２ｃが断面視略円弧状を波打たせた形状を保持することができる。これにより、当該音響装置は、発熱体２ｃから発生する音波を、発熱体２ｃの円弧面の中心線近傍に収束させることができると共に、発熱体２ｃの面積が大きいことによって発生する音波の音圧が比較的大きい。このため、当該熱音響装置は、大出力化又は小型化が可能である。また、波打たせた形状を採用することにより、カーボンナノチューブを含有する不織シートの剛性を高めることにより変形が防止され、その結果、音波の収束する位置や音圧を維持できる。波打たせた形状の代わりに、多数個の凹所が形成された形状、突条が例えば格子状に形成された形状等を採用することにより、更に剛性を高めることができる。
［第五実施形態］
　図６及び図７に、本発明の図１乃至図５とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、円形枠状のベース部材１ｄと、ベース部材１ｄに外周が保持される概略球面状の発熱体２ｄと、この発熱体２ｄの外縁に沿って設けられる第一電極８と、発熱体２ｄの裏面に設けられる第一電極８と同心円環状の第二電極９と、発熱体２ｄの裏面の平面視中央部に設けられる円形状乃至点状の第三電極１０とを備える。
　さらに、当該熱音響装置は、発熱体２ｄの第一電極８と第二電極９との間及び第二電極９と第三電極１０との間に独立に駆動電流を印加する不図示の信号発生器を備える。この信号発生器としては、例えば、第二電極９と接続し、これらのグランドと第一電極８及び第三電極１０間の電流の大きさや通電のタイミングを別々に制御することができるものとすることができる。
〔ベース部材〕
　図６の熱音響装置におけるベース部材１ｄの構成は、平面形状を除いて、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　発熱体２ｄは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成され、ベース部材１ｄの内側に凹むよう球面状であり、外周部がベース部材１ｄに支持される平面的なフランジ状となっている三次元形状を有する。
　図６の熱音響装置における発熱体２ｄの構成としては、形状が異なる点を除いて、図１の熱音響装置における発熱体２と同様とすることができる。
〔電極〕
　図６の熱音響装置における電極６，７，８の構成としては、形状及び配設位置が異なる点を除いて、図１の熱音響装置における電極３の構成と同様とすることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される複数の発熱体２ｄを用いたことによって、発熱体２ｄを球面状に成形することが可能となっている。
　当該熱音響装置は、このように発熱体２ｄを球面状に成形したことによって、発熱体２ｄが発生する音波を球面の略中心点に収束させることができる。このため、当該熱音響装置を超音波探傷装置の送信プローブに用いることで、解像度を大きく向上することができる。
　また、図７に示すように、当該熱音響装置は、発熱体２ｄが第一電極８及び第二電極９間の部分と、第二電極９及び第三電極１０間の部分との実質的に２つの発熱体を備える。このため、第一電極８及び第二電極９間の部分と、第二電極９及び第三電極１０間の部分とに個別に駆動電流を印加して、それぞれ音波を発生させることができる。このように、当該熱音響装置は、発熱体２ｄが実質的に２つの発熱体に分割されているため、それぞれの通電量を大きくして、発生する音波の音圧を大きくすることができる。
［第六実施形態］
　図８及び図９に、本発明の図１乃至図７とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に平行して掛け渡される帯状の複数の発熱体２ｅと、この複数の発熱体２ｅを直列に接続するよう、隣接する２つの発熱体２ｅの端部を互い違いに接続する複数の中間電極１１と、両端の発熱体２ｅの中間電極１１が配設されない端部に設けられる一対の外部電極１２とを備える。さらに、当該熱音響装置は、一対の外部電極１２間に駆動電流を印加する不図示の信号発生器を備える。
〔ベース部材〕
　図８の熱音響装置におけるベース部材１の構成は、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　複数の発熱体２ｅは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートを蛇腹状に折り曲げて形成され、ベース部材１上に互いに平行且つ等間隔に支持されている。
　図８の熱音響装置における発熱体２ｅの構成としては、立体的に形成される点及び個数が異なる点を除いて、図１の熱音響装置における発熱体２と同様とすることができる。
　発熱体２ｅは、断面視で一定の高さを有する山型（Ｖ字）を連ねるように折り曲げられ、その面積を大きくすることによって発生する音波の音圧を増大する。
　このように折り曲げられる発熱体２ｅの山型の高さは、発生させる音波の波長よりも小さいことが好ましい。これにより、位相がそろった音波を発生することができる。
〔電極〕
　中間電極１１及び外部電極１２は、各発熱体２ｅの両端部にそれぞれの幅全体に亘って積層されることが好ましい。図８の熱音響装置における中間電極１１及び外部電極１２の材質等は、図１の熱音響装置における電極３の材質等と同様とすることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、蛇腹状に折り曲げられた発熱体２ｅを備えるため、大出力化又は小型化が可能である。
［第七実施形態］
　図１０に、本発明の図１乃至図９とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に平行して掛け渡される帯状の複数の発熱体２ｆと、この複数の発熱体２ｆを直列に接続するよう、隣接する２つの発熱体２ｆの端部を互い違いに接続する複数の中間電極１１と、両端の発熱体２ｆの中間電極１１が配設されない端部に設けられる一対の外部電極１２とを備える。さらに、当該熱音響装置は、一対の外部電極１２間に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
〔ベース部材〕
　図１０の熱音響装置におけるベース部材１の構成は、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　複数の発熱体２ｆは、ベース部材１上に互いに平行且つ等間隔に支持されている。各発熱体２ｆは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートを断面視矩形波状に折り曲げて形成されている。
　図１０の熱音響装置における発熱体２ｆの構成は、図８の熱音響装置における発熱体２ｅと断面形状を除いて同様とすることができる。
〔電極〕
　図１０の熱音響装置における電極１１、１２は、図９の熱音響装置における電極１１、１２と同様とすることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、断面視矩形波状に折り曲げられた発熱体２ｆを備えるため、大出力化又は小型化が可能である。
［第八実施形態］
　図１１に、本発明の図１乃至図１０とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、方形枠状のベース部材１と、ベース部材１の長手方向両側の２辺間に平行して掛け渡される帯状の複数の発熱体２ｇと、この複数の発熱体２ｇを直列に接続するよう、隣接する２つの発熱体２ｇの端部を互い違いに接続する複数の中間電極１１と、両端の発熱体２ｇの中間電極１１が配設されない端部に設けられる一対の外部電極１２とを備える。さらに、当該熱音響装置は、一対の外部電極１２間に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器と、ベース部材１の背面（発熱体２ｇとは反対側）に配設される多孔部材１３とを備える。
〔ベース部材〕
　図１１の熱音響装置におけるベース部材１の構成は、図１の熱音響装置におけるベース部材１の構成と同様とすることができる。
〔発熱体〕
　複数の発熱体２ｇは、ベース部材１上に互いに平行且つ等間隔に支持されている。各発熱体２ｇは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートを折り曲げて形成されている。
　図１１の熱音響装置における発熱体２ｇは、図１０の熱音響装置における発熱体２ｆの断面視頂部の長さ（幅）を小さく及び底部の長さ（幅）を大きくすることで、放熱フィンの役割も持たせたものである。
　各発熱体２ｇの底部から頂部まで（凸部）の高さを大きくし、発熱体２ｇの頂部間及び底部間の間隔を比較的大きくとることにより、発熱体２ｇに囲まれる領域内の（冷却のための）空気の流れをよくすることが好ましい。なお、ファンを用いて、各発熱体２ｇの凸部近傍の流速を早くしたり、各発熱体２ｇの凸部の一部を切断して柱状の凸を形成してもよい。
〔電極〕
　図１１の熱音響装置における電極１１、１２は、図９の熱音響装置における電極１１、１２と同様とすることができる。
〔多孔部材〕
　多孔部材１３は、ベース部材１に不図示の接着剤等を用いて接続されている。この熱音響装置を、例えば、超音波探傷装置用送信プローブとして使用する場合、発熱体２ｇの背面から発生する音波が多孔部材１３によって吸音されることにより、バックグラウンドノイズを低減し、その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、断面視矩形波状に折り曲げられ放熱フィンの機能を持った発熱体２ｇを備えるため、大出力化又は小型化が可能である。また、当該熱音響装置は、発熱体２ｇの背面からの不要な音波を吸収する多孔部材１３を有するため、超音波探傷装置用送信プローブとして使用することで、高Ｓ／Ｎ比の超音波探傷が可能となる。
［第九実施形態］
　図１２及び図１３に、本発明の図１乃至図１１とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、板状のベース部材１ｈと、ベース部材１ｈの表面に配設される発熱体２ｈとベース部材１ｈの発熱体２ｈが接する部分に配設される複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉとを備える。ベース部材１ｈには、孔部１５が形成されている。さらに、当該熱音響装置は、複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉに駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
〔ベース部材〕
　図１２の熱音響装置におけるベース部材１ｈは、絶縁性を有する材料から形成され、発熱体２ｈ及び複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉを保持する。
　ベース部材１ｈは、等間隔で平行に形成され、表裏に貫通するスリット状の複数の孔部１５を有する。
〔発熱体〕
　複数の発熱体２ｈは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する一枚の不織シートを折り曲げて形成され、ベース部材１ｈに配設される複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ上に取り付けられる複数の底部１６と、この底部１６から上方に延びる複数の壁部１７と、隣接する壁部１７の上端間を接続する複数の頂部１８とを有する。
　底部１６及び壁部１７は平面的であり、頂部１８は上に凸状に湾曲している。また、底部１６と壁部１７との境界の折り曲げ角度は９０度より大きく、壁部１７と頂部１８との境界の折り曲げ角度は９０度より小さくなっている。壁部１７と頂部１８との境界は、丸く湾曲していてもよい。これにより、断面視で発熱体２ｈとベース部材１ｈとに囲まれる空間内の空気が膨張したときに、壁部１７と頂部１８との境界に作用する曲げ応力を低減することができる。
　また、発熱体２ｈの複数の頂部１８は、それぞれベース部材１ｈの孔部１５の上方に配置され、発熱体２ｈの複数の底部１６は、ベース部材１ｈの孔部１５と重ならないよう配置される。従って、断面視で発熱体２ｈの対向する壁部１７と頂部１８とに囲まれる空間は、孔部１５を通してベース部材１ｈの裏面側の外部空間と連通する。これにより、当該熱音響装置は、壁部１７と頂部１８とに囲まれる空間内の空気が膨張したときに前記空間内の空気の一部を外部に排出可能となっているため、発熱体２ｈに加わる応力を低減できると共に、発熱体２ｈの放熱性に優れる。なお、構造簡略化のために、孔部１５を省略してもよい。
〔電極〕
　各貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉは、ベース部材１ｈの表面に配置される帯状の分配部１９と、ベース部材１ｈを貫通する１又は複数の貫通部２０とを有する。分配部１９は、発熱体２ｈの底部１６をベース部材１ｈに固定すると共に、底部１６と貫通部２０とを電気的に接続する例えば導電性接着材等であってもよく、貫通部２０と接続された帯状の導体層とこの導体層と発熱体２ｈの底部１６とを接続する導電性接着材等とを有するものであってもよい。
〔利点〕
　当該熱音響装置は、一枚の不織シートを折り曲げて複数の底部１６、壁部１７及び頂部１８を形成することにより、平面視での面積に比して発熱体２ｈの音波を発生する面積が大きいので、大出力化又は小型化が可能である。
　また、当該熱音響装置は、発熱体２ｈが複数の部分に分割して駆動できるので、これらを順次駆動することにより、フェーズドアレイ法による超音波探傷装置用送信プローブとして使用することができる。例えば、各貫通電極１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇ，１４ｉをグランドと接続し、これらのグランドと各貫通電極１４ｂ，１４ｄ，１４ｆ，１４ｈ間の通電のタイミングを別々に制御することにより、個々の発熱体２ｈから複数の超音波を発信し、意図する方向に走る単一波面を形成することができる。
［第十実施形態］
　図１４及び図１５に、本発明の図１乃至図１３とは異なる実施形態に係る熱音響装置を示す。
　当該熱音響装置は、板状のベース部材１ｉと、ベース部材１ｉの表面に配設される発熱体２ｉとベース部材１ｉの発熱体２ｉが接する部分に配設される複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉとを備える。さらに、当該熱音響装置は、複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉに駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
〔ベース部材〕
　図１４の熱音響装置におけるベース部材１ｉは、絶縁性を有する材料から形成され、発熱体２ｉ及び複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉを保持する。
〔発熱体〕
　複数の発熱体２ｉは、複数のカーボンナノチューブを含有する一枚の不織シートを折り曲げて形成され、ベース部材１ｉに配設される複数の貫通電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ上に取り付けられる複数の底部１６と、この底部１６から上方に延びる複数の壁部１７と、隣接する壁部１７の上端間を接続する複数の頂部１８とを有する。
　底部１６及び壁部１７は平面的であり、頂部１８は上に凸状に湾曲している。また、底部１６と壁部１７との境界の折り曲げ角度は９０度より大きく、壁部１７と頂部１８との境界の折り曲げ角度は９０度より小さくなっている。壁部１７と頂部１８との境界は、丸く湾曲していてもよい。これにより、断面視で発熱体２ｉとベース部材１ｉとに囲まれる空間内の空気が膨張したときに、壁部１７と頂部１８との境界に作用する曲げ応力を低減することができる。
　発熱体２ｉは、各頂部１８に並んで形成される複数の通気孔２１を有する。これにより、当該熱音響装置は、壁部１７と頂部１８とに囲まれる空間内の空気が膨張したときに前記空間内の空気の一部を外部に排出可能となっているため、発熱体２ｉに加わる応力を低減できると共に、発熱体２ｉの放熱性に優れる。
　なお、通気孔２１を頂部１８に設ける代わりに、頂部１８と壁部１７の両方、或いは、壁部１７或いは、頂部１８と壁部１７との境界部に形成してもよい。また、構造簡略化のために、通気孔２１を省略してもよい。
［第十一実施形態］
　図１６に、本発明の一実施形態に係る音波検査装置の構成を示す。
　当該音波検査装置は、それ自体が本発明の別の実施形態である熱音響装置３１と、音波受信素子３２とを備え、熱音響装置３１及び音波受信素子３２間に配置される円筒状のワークＷの傷を熱音響装置３１が発生する超音波によって検査する超音波探傷音波検査装置である。
〔熱音響装置〕
　熱音響装置３１は、円筒状のベース部材３３と、このベース部材３３の内側に配置される発熱体３４と、ベース部材３３と発熱体３４とを接続する複数の固定部材３５と、ベース部材３３を貫通して発熱体３４の両端に接続される一対の貫通電極３６と、一対の貫通電極３６間に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
＜ベース部材＞
　ベース部材３３は、絶縁性及び剛性を有する材料から形成され、発熱体３４を支持する構造材である。なお、発熱体３４からの放熱性を向上させるため、ベース部材３３に孔部を形成してもよい。
＜発熱体＞
　発熱体３４は、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する一枚の不織シートを折り曲げて形成される。より詳しくは、この発熱体３４は、ベース部材３３の内周面に固定部材３５を用いて取り付けられ、ベース部材３３の軸方向（断面中心を通る図１６の面の法線方向）に延びる帯状の複数の底部３７と、底部３７からベース部材３３の中心軸側に延びる複数の壁部３８と、隣接する壁部３８間を接続し、ベース部材３３の中心軸に対向する複数の頂部３９とを有する。なお、放熱性を向上させるため、発熱体３４に通気孔を形成してもよい。
　図１６の熱音響装置３１の発熱体３４を形成する不織シートの構成は、図１の熱音響装置の発熱体２を形成する不織シートと同様とすることができる。
＜貫通電極＞
　当該熱音響装置３１では、一対の貫通電極３６が発熱体３４の両端に電気的に接続されているが、複数の貫通電極３６が、発熱体３４の各底部３７に電気的に接続され、かつ１つ置きに互いに接続されることにより、発熱体３４の底部３７間に独立して電流を印加できるように構成されてもよい。
〔音波受信素子〕
　音波受信素子３２は、熱音響装置３１が発生し、ワークＷを通過した音波を受信して電気信号に変換する複数のセンサを有する。
〔利点〕
　当該音波検査装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートを折り曲げて形成した発熱体３４を有し、効率よく音波を発生する熱音響装置３１を備えるため、ワークＷ内部の傷や気泡等の欠陥を比較的正確に検出することができる。
［第十二実施形態］
　図１７に、本発明の図１６とは異なる実施形態に係る音波検査装置の構成を示す。
　当該音波検査装置は、それ自体が本発明の別の実施形態である熱音響装置３１ａと、音波受信素子３２ａとを備え、熱音響装置３１ａ及び音波受信素子３２ａ間に配置される四角筒状のワークＷａの傷を熱音響装置３１ａが発生する超音波によって検査する超音波探傷音波検査装置である。
〔熱音響装置〕
　熱音響装置３１ａは、四角筒状のベース部材３３ａと、このベース部材３３ａの外側に配置される発熱体３４ａと、ベース部材３３ａと発熱体３４ａとを接続する複数の固定部材３５ａと、ベース部材３３ａと発熱体３４ａとの間に配置される一対の貫通電極３６ａと、一対の貫通電極３６ａ間に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
＜ベース部材＞
　ベース部材３３ａは、絶縁性及び剛性を有する材料から形成され、発熱体３４ａを支持する構造材である。なお、放熱性を向上させるため、ベース部材３３ａに孔部を形成してもよい。
＜発熱体＞
　発熱体３４ａは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する一枚の不織シートを折り曲げて形成される。より詳しくは、この発熱体３４ａは、ベース部材３３ａの外周面に取り付けられ、ベース部材３３ａの軸方向（断面中心を通る図１７の面の法線方向）に延びる帯状の複数の底部３７ａと、底部３７ａから外側に延びる複数の壁部３８ａと、隣接する壁部３８ａ間を接続する複数の頂部３９ａとを有する。なお、放熱性を向上させるため、発熱体３４ａに通気孔を形成してもよい。
　図１７の熱音響装置３１ａの発熱体３４ａを形成する不織シートの構成は、図１の熱音響装置の発熱体２を形成する不織シートと同様とすることができる。
＜貫通電極＞
　当該熱音響装置３１ａでは、一対の貫通電極３６ａが発熱体３４ａの両端に電気的に接続されているが、複数の貫通電極３６ａが、発熱体３４ａの各底部３７ａに電気的に接続され、かつ１つ置きに互いに接続されることにより、発熱体３４ａの底部３７ａ間に独立して電流を印加できるように構成されてもよい。
〔音波受信素子〕
　音波受信素子３２ａは、熱音響装置３１ａが発生し、ワークＷａを通過した音波を受信して電気信号に変換する複数のセンサを有する。
〔利点〕
　当該音波検査装置は、繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートを折り曲げて形成した発熱体３４ａを有し、効率よく音波を発生する熱音響装置３１ａを備えるため、ワークＷａ内部の傷や気泡等の欠陥を比較的正確に検出することができる。
［第十三実施形態］
　図１８に、本発明の図１６、図１７とは異なる実施形態に係る音波検査装置の構成を示す。
　当該音波検査装置は、それ自体が本発明の別の実施形態である熱音響装置３１ｂと、音波受信素子３２ｂとを備え、熱音響装置３１ｂ及び音波受信素子３２ｂ間に配置される円筒状のワークＷｂの傷を熱音響装置３１ｂが発生する超音波によって検査する超音波探傷音波検査装置である。
〔熱音響装置〕
　熱音響装置３１ｂは、円筒状の加熱装置４０と、この加熱装置４０の内側に配置される発熱体３４ｂと、加熱装置４０に駆動電流を印加する不図示の配線と信号発生器とを備える。
＜加熱装置＞
　加熱装置４０は、加熱装置４０の内部に配設された発熱体３４ｂを非接触で加熱できる。加熱装置４０としては、例えば、ランプやレーザー等の光エネルギー発生手段を設け、この光エネルギー発生手段からの光エネルギーを発熱体３４ｂに照射することにより、発熱体３４ｂの全面加熱或いは一部を走査（スキャン）加熱する。
　加熱装置４０としては、光エネルギー発生手段を用いる代わりに、発熱体３４ｂに電磁波を照射して発熱体３４ｂを誘導加熱するＩＨコイルやマイクロウェーブ加熱するマグネトロン等の電磁波発生手段を用いてもよい。
＜発熱体＞
　発熱体３４ｂは、複数の繊維状炭素ナノ構造体を含有する一枚の不織シートを円筒状に折り曲げ、不図示の導電性部材等で発熱体３４ｂの両端を接合して形成される。なお、発熱体３４ｂを折り曲げて表面積を増やしたり、光が照射される面を毛羽立たせたり、放熱性を向上させるため、発熱体３４ｂに孔部を形成してもよい。
　マグネトロン等の電磁波発生手段を用いて発熱体３４ｂを加熱する場合には、発熱体３４ｂは、繊維状炭素ナノ構造体として、カーボンナノコイルやカーボンマイクロコイルを含有するのが好ましい。
　図１８の熱音響装置３１ｂの発熱体３４ｂを形成する不織シートの構成は、図１の熱音響装置の発熱体２を形成する不織シートと同様とすることができる。
〔音波受信素子〕
　音波受信素子３２ｂは、熱音響装置３１ｂが発生し、ワークＷｂを通過した音波を受信して電気信号に変換する複数のセンサを有する。
〔利点〕
　これらの非接触加熱法は、発熱体３４ｂにおける配線、電極及び接合部が不要となるため、熱音響装置３１ｂの構造を簡略化、軽量化、小型化及びアレイ（多画素）化が容易となる。超音波探傷装置用送信プローブとしてワークの周辺を移動させて使用する場合、配線が断線しやすいという課題があり、特にプローブを高速で駆動した場合に断線のリスクが高まる。この課題に対しては、加熱装置４０を固定配置し、光学系をスキャンすることにより、発熱体３４ｂの任意な場所から必要な音圧の超音波をケーブルレスで発生させるようにすることで、断線のリスクを大幅に低減できると共に、検査の高速化が容易となる。なお、発熱体３４ｂを移動可能に配設してもよい。
［その他の実施形態］
　前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
　当該熱音響装置において、発熱体の立体形状を抄造により形成してもよい。
　当該音波検査装置は、筒状のワークを検査するものに限られない。また、当該音波検査装置は、例えば上述の第一乃至第十実施形態のような熱音響装置と音波検出素子とを組み合わせて形成されるものであってもよく、熱音響装置と音波受信素子とのいずれかを移動する走査型の装置であってもよい。
　本発明に係る熱音響装置は、超音波探傷音波検査装置に特に好適に利用することができる。
１，１ｄ，１ｈ，１ｉ，３３，３３ａ　ベース部材
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，３４，３４ａ，３４ｂ　発熱体
３，３ａ　電極
４　配線
５　信号発生器
６，３５，３５ａ　固定部材
７　導電性部材
８　第一電極
９　第二電極
１０　第三電極
１１　中間電極
１２　外部電極
１３　多孔部材
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ，３６，３６ａ　貫通電極
１５　孔部
１６，３７，３７ａ　底部
１７，３８，３８ａ　壁部
１８，３９，３９ａ　頂部
１９　分配部
２０　貫通部
２１　通気孔
３１，３１ａ，３１ｂ　熱音響装置
３２，３２ａ，３２ｂ　音波受信素子
４０　加熱装置
Ｗ，Ｗａ，Ｗｂ　ワーク

Claims (19)

  1. 　繊維状炭素ナノ構造体を含有する不織シートから形成される発熱体を備える熱音響装置。
  2. 　前記繊維状炭素ナノ構造体が、前記不織シートに対して配向性無く配置されている請求項１に記載の熱音響装置。
  3. 　前記発熱体が三次元形状を有する請求項１又は請求項２に記載の熱音響装置。
  4. 　前記発熱体が、周期的な屈曲によって複数の底部及び頂部が形成された形状を呈しており、この形状には波形が含まれている請求項３に記載の熱音響装置。
  5. 　前記発熱体に電流を印加する複数の電極をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱音響装置。
  6. 　前記発熱体を支持するベース部材をさらに備えており、
    　前記発熱体が前記ベース部材の表面に配置されており、
    　前記電極が前記発熱体の上部に積層されている請求項５に記載の熱音響装置。
  7. 　３以上の前記電極と２以上の前記発熱体とを備える請求項５又は請求項６に記載の熱音響装置。
  8. 　前記発熱体が、互いに平行且つ等間隔に配設された複数の発熱体である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱音響装置。
  9. 　前記発熱体が、円弧状に湾曲された断面形状を有している請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱音響装置。
  10. 　前記電極が、前記発熱体の両端部それぞれにおいて、この発熱体の幅全体に亘って積層されている請求項５又は請求項６に記載の熱音響装置。
  11. 　前記発熱体に電流を印加する複数の電極と、
    　前記発熱体を支持するベース部材と
    が備えられており、
    　前記発熱体が前記ベース部材の表面に配置されており、
    　前記電極が、前記発熱体の底部とベース部材の上面との間に積層されている請求項４に記載の熱音響装置。
  12. 　筒状のベース部材が備えられており、
    　前記発熱体が、前記ベース部材の外周面又は内周面に沿って筒状に配設されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱音響装置。
  13. 　前記発熱体に電流を印加する複数の電極を備えており、
    　前記発熱体が球面状を呈しており、
    　前記電極が、この発熱体の外縁に沿って設けられる第一電極と、発熱体の裏面に設けられる第一電極と同心円環状の第二電極と、発熱体の裏面における第一電極の中心部に設けられる円形状又は点状の第三電極とを含んでおり、
    　前記発熱体が、第一電極と第二電極との間の第一発熱体部分と、第二電極と第三電極との間の第二発熱体部分との２つの発熱体部分を含んでいる請求項１、請求項２又は請求項３に記載の熱音響装置。
  14. 　前記発熱体が複数の帯状の発熱体であり、この複数の発熱体が互いに平行且つ等間隔に配置されており、
    　前記電極が、前記複数の発熱体を直列に接続する複数の中間電極を含んでいる請求項５、請求項６、請求項７又は請求項１０に記載の熱音響装置。
  15. 　前記発熱体の背面側に、この背面から発生する音波を吸収する多孔部材が備えられている請求項１から請求項８及び請求項１０のいずれか１項に記載の熱音響装置。
  16. 　前記発熱体を支持するベース部材が備えられており、
    　前記発熱体が、前記ベース部材の表面に配置されており、
    　このベース部材に、前記発熱体の対向する対の壁部と頂部とベース部材とによって囲まれた空間を外部空間に連通する孔部が形成されており、前記壁部は、頂部と底部との間の部分である請求項４に記載の熱音響装置。
  17. 　前記発熱体を支持するベース部材が備えられており、
    　前記発熱体が、前記ベース部材の表面に配置されており、
    　この発熱体の頂部に、この頂部と対向する対の壁部とベース部材とによって囲まれた空間を外部空間に連通する孔部が形成されており、前記壁部は、頂部と底部との間の部分である請求項４に記載の熱音響装置。
  18. 　前記発熱体に光又は電磁波を照射する加熱装置をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱音響装置。
  19. 　請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の熱音響装置と、
    　音波受信素子と
    を備える音波検査装置。
     
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