(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波発生装置と、該電磁波発生装置から所定距離だけ離隔して配置されたカーボンナノチューブ構造体を含む音波発生器と、を含み、
前記電磁波発生装置は、前記カーボンナノチューブ構造体に電磁波を送信するように構成され、
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、
単一の前記カーボンナノチューブフィルムが、相互に平行に並列された複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする熱音響装置。
【請求項２】
電磁波発生装置と、該電磁波発生装置から所定距離だけ離隔して配置されたカーボンナノチューブ構造体を含む音波発生器と、を含み、
前記電磁波発生装置は、前記カーボンナノチューブ構造体に電磁波を送信するように構成され、
前記カーボンナノチューブ構造体が前記電磁波を熱に変換して、媒体に熱音響効果を生じさせ、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、
単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、相互に平行に並列された複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする熱音響装置。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ構造体は薄膜形状であり、単位面積当たりの熱容量が０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであ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。
【請求項４】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、単一の前記カーボンナノチューブの長さが、１ｃｍ〜３０ｃｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
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が、同じ長さを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱音響装置。
【請求項６】
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が、同じ方向に沿って、均一に並列されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱音響装置。
【請求項７】
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が、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ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱音響装置。
【請求項８】
前記電磁波発生装置は、光ファイバーを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱音響装置。
【請求項９】
前記電磁波発生装置及び音波発生器の間に、前記電磁波の密度及び／または周波数を変調するための変調装置を設置することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱音響装置。
【請求項１０】
前記音波発生器には、前記音波発生器を支持するための支持体を設置することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱音響装置及びこれを利用した音伝送システムに関し、特にカーボンナノチューブを利用した熱音響装置及びこれを利用した音伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、音響装置は信号装置及び音波発生器を含む。前記信号装置は、信号を前記音波発生器（例えばスピーカー）に伝送する。スピーカーは電気音響変換器として、電気信号を音に変換することができる。
【０００３】
動作原理により、スピーカーは、ダイナミックスピーカー、マグネティックスピーカー、静電気スピーカー、圧電スピーカーなどの多種に分類される。前記多種のスピーカーは、全て機械的振動によって音波を生じ、即ち、電気―機械力―音の変換を実現する。ここで、ダイナミックスピーカーが広く利用されている。
【０００４】
図３６を参照すると、従来のダイナミックスピーカー１００は、ボイスコイル１０２と、マグネット１０４と、コーン１０６と、を含む。前記ボイスコイル１０２は導電部品として、前記マグネット１０４の間に設置されている。前記ボイスコイル１０２へ電流を流す場合、前記ボイスコイル１０２による電磁場及びマグネット１０４による磁場の相互作用により、前記コーン１０６が振動して空気の圧力変動が連続して生じるので、音波を発生することができる。
【０００５】
しかし、前記ダイナミックスピーカー１００は、重いマグネット及び磁場の作用に依存しているので、前記ダイナミックスピーカー１００の構造は複雑である。また、前記ダイナミックスピーカー１００のマグネット１０４は、前記スピーカーに近く配置された電子装置に、悪い影響を与えるという課題がある。さらに、前記ダイナミックスピーカー１００は電気信号の入力の条件により作動するので、電気信号を提供しない場合、前記ダイナミックスピーカー１００は作動できないという課題がある。
【０００６】
熱音響現象とは、音と熱が関わり合う現象であり、エネルギー変換とエネルギー輸送という２つの側面がある。熱音響装置に信号を転送すると、熱音響装置に熱が生じ、周辺の媒体へ伝播される。伝播された熱によって生じた熱膨張及び圧力波が原因で、音波が発生することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈ．Ｄ．Ａｒｎｏｌｄ、Ｉ．Ｂ．Ｃｒａｎｄａｌｌ，  “Ｔｈｅ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｎｅ  ａｓ  ａ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ｏｆ  ｓｏｕｎｄ”，  Ｐｈｙｓ．  １９１７年、第１０巻，  第２２−３８頁、
【非特許文献２】Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｇｒａｈａｍ  Ｂｅｌｌ，“Ｓｅｌｅｎｉｕｍ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｐｈｏｔｏｐｈｏｎｅ”，  Ｎａｔｕｒｅ，１８８０年９月）
【非特許文献３】Ｋａｉｌｉ  Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ  Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ  Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１に、熱音響現象によって製造されたサーモホン（ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｎｅ）が掲載されている。ここで、厚さが７×１０−５ｃｍの白金片が熱音響部品として利用されている。しかし、厚さが７×１０−５ｃｍの白金片に対して、単位面積当たりの熱容量は２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。白金片の単位面積当たりの熱容量が非常に高いので、白金片を利用したサーモホンは室外に利用される場合、音が非常に弱いという課題がある。
【０００９】
光音響効果とは、音と光が関わり合う現象であり、即ち、光エネルギーを吸収した分子が熱を放出し、その熱による体積膨張により音響波（疎密波）を発生する現象のことである。光音響効果は、非特許文献２において初めて開示されたものである。
【００１０】
現在、光音響効果は材料分析の技術分野に利用されている。例えば、光音響効果による光音響分光装置や光音響顕微鏡などは、広く材料分析の技術分野に利用されている。従来、光音響スペクトル装置は、光源（例えば、レーザ装置）と、密封された試料室と、信号検出器（例えば、マイクロホン）と、を含む。前記試料室に、ガス、液体又は固体の試料を配置して、前記レーザ装置により前記試料にレーザを照射させる。この場合、前記試料は、光音響効果が原因で、音圧が生じる。異なる周波数のレーザを照射する場合、異なる材料は、レーザに対する最大吸収能力が異なる。マイクロホンを利用して、前記最大吸収能力を検出することができる。しかし、大部分の前記音圧は非常に弱く、人間の耳で感知できないので、複雑なセンサーを設置することが必要となる。従って、前記スピーカーの応用に対して、制限がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために、軽量な熱音響装置を提供する。本発明の熱音響装置は、磁場に依存せず、機械的振動によらずに音を発生することができる。
【００１２】
本発明の熱音響装置は、電磁気信号装置（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｉｇｎａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）と、カーボンナノチューブ構造体を含む音波発生器と、を含む。前記電磁気信号装置は、前記カーボンナノチューブ構造体に電磁気信号（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｉｇｎａｌ）を送信する。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む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、相互に平行に並列された複数のカーボンナノチューブを含む。
【００１３】
本発明の熱音響装置は、電磁気信号装置と、カーボンナノチューブ構造体を含む音波発生器と、を含む。前記電磁気信号装置は、前記カーボンナノチューブ構造体に電磁気信号を送信する。前記カーボンナノチューブ構造体が前記電磁気信号を熱に変換して、媒体に熱音響効果を生じさせる。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。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、相互に平行に並列された複数のカーボンナノチューブを含む。
【００１４】
前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。
【００１５】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１ｃｍ〜３０ｃｍである。
【００１６】
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、同じ長さを有する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
前記電磁気信号装置は、光ファイバーを含む。
【００２０】
前記電磁気信号装置及び音波発生器の間に、変調装置を設置する。
【００２１】
前記音波発生器には、前記音波発生器を支持するための支持体を設置する。
【発明の効果】
【００２２】
従来の技術と比べて、本発明の熱音響装置は次の優れた点がある。第一は、本発明の熱音響装置はカーボンナノチューブ構造体を含むので、従来のスピーカーと比べて、構成が簡単であり、軽量化及び小型化が可能である。第二は、本発明の熱音響装置はカーボンナノチューブ構造体を加熱することにより音波を発生するので、マグネットを利用する必要がない。第三は、カーボンナノチューブ構造体は、単位面積当たりの熱容量が小さく、比表面積が大きく、熱交換の速度が速いので、音を良好に発生することができる。第四は、カーボンナノチューブ構造体は薄いので、透明な音響装置を製造することができる。第五は、本発明の熱音響装置は、真空の雰囲気において電磁気信号を伝送できるので、本発明の熱音響装置を極端な環境に利用できる。電気信号を受信できない条件（例えば、可燃な環境）で、本発明の熱音響装置を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１における熱音響装置の模式図である。
【図２】本発明の実施例１におけるカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図３】本発明の実施例１におけるカーボンナノチューブセグメントの模式図である。
【図４】本発明の実施例１におけるカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の実施例１におけるカーボンナノチューブフィルムのセグメントのＳＥＭ写真である。
【図６】本発明の実施例１におけるカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図７】本発明の実施例１におけるねじれたカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図８】本発明の実施例１における複数のカーボンナノチューブフィルム又は／及びカーボンナノチューブワイヤからなる織物の模式図である。
【図９】本発明の実施例１における熱音響装置の周波数応答曲線である。
【図１０】本発明の実施例１における熱音響装置の模式図である。
【図１１】本発明の実施例２における熱音響装置の模式図である。
【図１２】本発明の実施例３における熱音響装置の模式図である。
【図１３】本発明の実施例４における熱音響装置の模式図である。
【図１４】本発明の実施例５における熱音響装置の模式図である。
【図１５】本発明の実施例６における熱音響装置の模式図である。
【図１６】本発明の実施例６における回路図である。
【図１７】本発明の実施例６における電力増幅器を使用したバイアス電圧を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施例６における熱音響装置の模式図である。
【図１９】本発明の実施例６における熱音響装置の模式図である。
【図２０】本発明の実施例７における熱音響装置の模式図である。
【図２１】本発明の実施例７における複数のカーボンナノチューブフィルム又は／及びカーボンナノチューブワイヤからなる織物の模式図である。
【図２２】二枚の図２に示されたカーボンナノチューブフィルムを枠部に接着されることを示す図である。
【図２３】本発明の実施例７における熱音響装置の音圧及び時間の関係曲線である。
【図２４】本発明の実施例７における熱音響装置の音圧及び出力の関係を示すチャートである。
【図２５】本発明の実施例７における熱音響装置の音圧及び出力の関係を示すチャートである。
【図２６】本発明の実施例７における熱音響装置の音圧及び出力の関係を示すチャートである。
【図２７】本発明の実施例７における熱音響装置の音圧及び出力の関係を示すチャートである。
【図２８】本発明の実施例８における熱音響装置の模式図である。
【図２９】本発明の実施例９における熱音響装置の模式図である。
【図３０】本発明の実施例１０における熱音響装置の模式図である。
【図３１】本発明の実施例１１における熱音響装置の模式図である。
【図３２】本発明の実施例１２における熱音響装置の模式図である。
【図３３】本発明の実施例１２における熱音響装置の上視図である。
【図３４】本発明の音伝送システムの模式図である。
【図３５】本発明の音波発生方法のチャートである。
【図３６】従来のスピーカーの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
（実施例１）
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。
【００２６】
前記音波発生器１４はカーボンナノチューブ構造体を含む。該カーボンナノチューブ構造体は大きな比表面積（例えば、１００ｍ２／ｇ以上）を有する。該カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋであり、本実施例では、１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に、金属層を形成することができる。前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。該複数の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構造体は、金属型のカーボンナノチューブを含む必要がある。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ構造体は平板型であり、その厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。前記カーボンナノチューブ構造体の比表面積が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が高くなる。前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が高くなるほど、前記熱音響装置の音圧が低くなる。
【００２８】
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１４３ａを含む。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（非特許文献３を参照する）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。
【００２９】
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は、分子間力で結合されている。隣接す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は、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接す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が０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。
【００３０】
又は、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０μｍ〜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。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。
【００３１】
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。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。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。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、０．５ｎｍ〜１ｍｍである。
【００３２】
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のセグメントを含む。図５を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントにおける全ての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並列されている。前記カーボンナノチューブフィルムの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の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の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の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のセグメントは、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のセグメントの厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍである。
【００３３】
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、２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋ以下であり、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。
【００３４】
前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは平行に並列され、又は交叉して織られ、又はねじれ状とされることができる。図８に複数のカーボンナノチューブワイヤ１４６からなる織物が示されている。該織物の対向する両端に、それぞれ第一電極１４２及び第二電極１４４を設置する。前記第一電極１４２及び第二電極１４４は前記カーボンナノチューブワイヤ１４６と電気的に接続されている。
【００３５】
前記カーボンナノチューブ構造体は柔軟であるので、前記カーボンナノチューブ構造体を多種の形状に形成でき、さらに、前記カーボンナノチューブ構造体を硬い絶縁体又は柔軟な絶縁体（例えば旗又は布）の表面に設置することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が設置された旗が風にはためく場合、前記音波発生器１４として利用されることができる。前記カーボンナノチューブ構造体が設置された布は、ＭＰ３のようなプレーヤーとして音楽を再生することができる。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された布を利用することにより、身体障害者（例えば聴覚障害者）を助けることができる。
【００３６】
前記音波発生器１４に利用したカーボンナノチューブ構造体の一部が破損した場合でも、前記カーボンナノチューブ構造体により音波を発生することもできる。これに対して、従来のスピーカーの振動板又はコーンが損傷した場合、音波を発生することができない。
【００３７】
図１に示されるように、本実施例の音波発生器１４はカーボンナノチューブ構造体を含む。前記カーボンナノチューブ構造体はカーボンナノチューブフィルムを含む。該カーボンナノチューブフィルムにおいて、カーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。前記音波発生器１４の長さは３ｃｍであり、その幅は３ｃｍであり、その厚さは５０ｎｍである。前記音波発生器１４が薄く（厚さが１０μｍ以下）設けられる場合、該音波発生器１４は優れた透明性を有する。従って、前記透明な音波発生器１４を利用することにより、透明な熱音響装置を製造することができる。前記透明な熱音響装置は、例えば携帯電話又はＬＣＤの表面に設置されることができる。又は、前記透明な熱音響装置は絵の表面に貼ることができる。前記透明な音波発生器１４を利用することにより、熱音響装置は小型及び軽量であるという優れた点がある。
【００３８】
前記第一電極１４２及び第二電極１４４は金属、導電接着剤、カーボンナノチューブ、ＩＴＯのいずれかの導電材料からなる。本実施例において、前記第一電極１４２及び第二電極１４４は棒状の金属電極である。前記音波発生器１４はそれぞれ前記第一電極１４２及び第二電極１４４に電気的に接続されている。前記音波発生器１４に利用したカーボンナノチューブ構造体は接着性を有するので、前記音波発生器１４を直接前記第一電極１４２及び第二電極１４４に接着させることができる。さらに、前記第一電極１４２及び第二電極１４４は、導電線１４９によってそれぞれ前記信号装置１２の両端に接続されている。
【００３９】
前記第一電極１４２又は第二電極１４４と前記音波発生器１４とを良好に電気的に接続させるために、前記第一電極１４２又は第二電極１４４と前記音波発生器１４との間に導電性接着層（図示せず）を設置することもできる。前記導電性接着層は、前記音波発生器１４の表面に設置されることができる。前記導電性接着層は銀ペーストからなる。
【００４０】
前記信号装置１２は、電気信号装置、直流電流脈動信号装置、交流電流装置、電磁波信号装置（例えば、光学信号装置、レーザー）のいずれかの一種である。前記信号装置１２から前記音波発生器１４へ転送された信号は、例えば、電磁波（例えば、光学信号）、電気信号（例えば、交流電流、直流電流脈動信号、オーディオ電気信号）又はそれらの混合信号である。前記信号はカーボンナノチューブ構造体に受信されて熱として放射される。熱の放射によって周辺媒体（環境）の圧力強度が変化するので、検出可能信号を発生することができる。前記熱音響装置１０をイヤホンに利用した場合、前記入力信号はＡＣ電気信号又はオーディオ電気信号である。前記熱音響装置１０を光音響スペクトルデバイスに利用した場合、前記入力信号は光学信号である。本実施例において、前記信号装置１２は光音響スペクトルであり、入力信号は電気信号である。
【００４１】
異なるタイプの前記信号装置１２に対して、前記第一電極１４２及び第二電極１４４の設置は選択的である。例えば、前記信号装置１２からの信号が電磁波又は光である場合、前記信号装置１２は前記第一電極１４２及び第二電極１４４を利用せず、信号を前記音波発生器１４に転送することができる。
【００４２】
前記信号装置１２において、前記音波発生器１４の前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブを含み、単位面積当たりの熱容量が小さいので、前記音波発生器１４で生じた温度波により周辺の媒体に圧力振動を発生させることができる。前記音波発生器１４のカーボンナノチューブ構造体に信号（例えば、電気信号）を転送すると、信号強度及び／又は信号によって前記カーボンナノチューブ構造体に熱が生じる。温度波の拡散により、周辺の空気が熱膨張されて音が生じる。この原理は、従来のスピーカーにおける振動板の機械振動によって生じた圧力波により音を発生させる原理とは大きく異なる。前記入力信号が電気信号である場合、前記熱音響装置１０は、電気―熱―音の変換方式によって作動するが、前記入力信号は光学信号である場合、前記熱音響装置１０は、光―熱―音の変換方式によって作動する。前記光学信号のエネルギーは前記音波発生器１４で吸収されて、熱として放射される。熱の放射によって周辺媒体（環境）の圧力強度が変化するので、検出可能信号を発生させることができる。
【００４３】
図９は本発明の実施例１における熱音響装置の周波数応答曲線である。この場合、５０Ｖの交流電気信号を前記カーボンナノチューブ構造体に提供する。前記熱音響装置１０の性能を検出するために、前記音波発生器１４と５ｃｍの距離で分離して、前記音波発生器１４の一側に対向してマイクロホンを設置する。図９から、前記熱音響装置１０の周波数応答範囲が広く、音圧レベルが高いことが理解できる。前記熱音響装置１０の音圧レベルは５０ｄＢ〜１０５ｄＢである。前記熱音響装置１０に４．５Ｗの電圧を印加する場合、前記熱音響装置１０の周波数応答範囲は、１Ｈｚ〜１００ＫＨｚである。前記熱音響装置１０の高調波歪みは非常に小さく、例えば、５００Ｈｚ〜４０ＫＨｚの範囲においてわずか３％に達することができる。
【００４４】
前記熱音響装置１０の前記カーボンナノチューブ構造体が、五本の前記カーボンナノチューブワイヤを含む場合、隣接する前記カーボンナノチューブワイヤの間の距離は１ｃｍであり、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は５０μｍである。前記カーボンナノチューブ構造体に５０Ｖの交流電気信号を転送する場合、前記熱音響装置１０で生じた音圧レベルは５０ｄＢ〜１００ｄＢである。前記熱音響装置１０に４．５Ｗの電圧を印加する場合、前記熱音響装置１０の周波数応答範囲は、１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚである。
【００４５】
さらに、前記カーボンナノチューブ構造体が優れた機械強度及び強靭性を有するので、前記カーボンナノチューブ構造体を、所望の形状及び寸法に設けることが可能であり、これにより、多数の所望の形状及び寸法の熱音響装置１０を得ることが可能である。前記熱音響装置１０は、例えば音響システム、携帯電話、ＭＰ３、ＭＰ４、ＴＶ、コンピューターなどに利用できる。
【００４６】
（実施例２）
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。
【００４７】
図１１を参照すると、前記四つの電極は同じ平面に設置されることができる。この場合、前記四つの電極に制限されず、前記熱音響装置２０に複数の電極を設置することができる。
【００４８】
（実施例３）
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／及び湾曲面状である。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。
【００４９】
前記支持体３６は、ダイヤモンド、ガラス、石英のような固い材料、又はプラスチック、樹脂、織物のような柔軟な材料からなる。前記支持体３６は熱絶縁性を有し、前記音波発生器３４で生じた熱を吸収することができない。さらに、前記支持体３６と前記音波発生器３４と接触する表面が粗く設けられることが好ましい。これにより、前記音波発生器３４と周辺の触媒とが接触する面積を増加させることができる。前記カーボンナノチューブ構造体は比表面積が大きいので、前記音波発生器３４を直接前記支持体３６に接着させることができる。
【００５０】
前記音波発生器３４及び前記支持体３６を良好に接続させるために、前記音波発生器３４及び前記支持体３６の間に接着層（図示せず）を設置することができる。前記接着層は、前記音波発生器３４の表面に設置されることができる。本実施例において、前記導電な接着層は銀ペーストからなる。
【００５１】
前記第一電極３４２及び第二電極３４４は、前記音波発生器３４の同じ表面に設置され、又はそれぞれ前記音波発生器３４の対向する表面に設置されている。前記二つの電極に制限されず、前記熱音響装置２０に複数の電極を設置することができる。前記信号装置３２は導電線３４９によって前記音波発生器３４に接続されている。
【００５２】
（実施例４）
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。
【００５３】
（実施例５）
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。
【００５４】
（実施例６）
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。
【００５５】
図１７を参照すると、前記熱音響装置６０に交流電流を提供する場合、前記音波発生器６４の出力信号の周波数は入力信号の周波数より二倍程度高くなることができる。この原因は、前記音波発生器６４に交流電流が流れ、前記音波発生器６４を正電流及び負電流で交互に加熱させるので、二倍の周波数温度振動及び二倍の周波数音圧が生じる。従って、従来の電力増幅器（例えば、バイポーラ増幅器）を利用する場合、出力信号（人声又は音楽）が入力信号の二倍程度になるので、変に聞こえる。
【００５６】
前記電力増幅器６６は、増幅信号（例えば、電圧信号）及びバイアス電圧を前記音波発生器６４に提供して、入力信号を減少させることができる。図１６を参照すると、前記電力増幅器６６はＡ級の電力増幅器であり、第一抵抗Ｒ１と、第二抵抗Ｒ２と、第三抵抗Ｒ３と、コンデンサと、三極管と、を含む。前記三極管は、ベースＢと、エミッタＥと、コレクターＣと、を含む。前記コンデンサは前記信号装置６２の信号出力端及び前記三極管のベースＢに接続されている。ＤＣ電圧Ｖｃｃ及び前記第一抵抗Ｒ１は、前記三極管のベースＢに接続されている。前記三極管のベースＢは、前記第二抵抗Ｒ２に接続されている。前記エミッタＥは前記電力増幅器６６の一つの出力部６６４に電気的に接続されている。ＤＣ電圧Ｖｃｃは前記電力増幅器６６のもう一つの出力部６６４に電気的に接続されている。前記コレクターＣは前記第三抵抗Ｒ３に接続されている。前記電力増幅器６６の二つの出力部６６４はそれぞれ前記二つの電極６４２に接続されている。前記抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３はそれぞれ接地されている。
【００５７】
前記音波発生器６４に複数の電極が電気的に接続されることができる。隣接する前記電極は、前記電力増幅器６６の異なる端部６６４に接続されている。前記電極を設置しない場合、前記電力増幅器６６の二つの出力部６６４は、導電線により前記音波発生器６４に電気的に接続されている。
【００５８】
図１５を参照すると、前記信号装置６２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６９を設置する。前記周波数低減回路６９は、例えば信号周波数を半分に低減させた後、前記信号を前記電力増幅器６６へ転送することができる。前記電力増幅器６６は例えば従来の電力増幅器であり、増幅した電圧信号及びバイアス電圧を前記音波発生器６４に提供しない。前記周波数低減回路６９は電力増幅器６６に集積して設置されることができる。
【００５９】
図１８及び図１９を参照すると、さらに、熱音響装置６０は複数の音波発生器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。
【００６０】
（実施例７）
図２０を参照すると、本実施例の熱音響装置７０は、電磁気信号装置７１２と、音波発生器７１４と、支持体７１６と、変調装置７１８と、を含む。前記音波発生器７１４は、前記支持体７１６により支持されている。又は、前記支持体７１６を利用せず、自立構造を有する前記音波発生器７１４を設置することができる。前記電磁気信号装置７１２は、前記音波発生器７１４から所定の距離で離れるように設置され、電磁気信号７２０を送信する。前記変調装置７１８は、前記電磁気信号装置７１２及び音波発生器７１４の間に設置され、前記電磁気信号装置７１２からの電磁気信号７２０の密度及び／又は周波数を変調させることができる。前記変調装置７１８で変調された前記電磁気信号７２０は、前記音波発生器７１４へ送信される。前記音波発生器７１４は、周辺の媒体に接触している。
【００６１】
実施例１と同様に、本実施例の音波発生器７１４は良好な透明性及び柔軟性を有するので、前記音波発生器７１４は他の装置に設置されることができる。前記支持体７１６は、表示装置、携帯電話、コンピューター、共鳴箱、ドア、窓、映写幕、家具、織物、航空機などのいずれか一種である。
【００６２】
前記音波発生器７１４はカーボンナノチューブ構造体を含む。該カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。該複数のカーボンナノチューブワイヤは、相互に平行に配列され、又は交叉し、又は織り合い、又はねじれている。図２１を参照すると、前記カーボンナノチューブ構造体は、図６又は図７のカーボンナノチューブワイヤを織り合って形成するものである。勿論、カーボンナノチューブフィルム及び／又はカーボンナノチューブワイヤ構造体を利用して、図２１のカーボンナノチューブ構造体を形成することもできる。前記熱音響装置７０は電磁波を利用して信号を送信するので、前記音波発生器７１４に電極を設置することが不要である。
【００６３】
前記支持体７１６は、実施例３の支持体３６又は実施例４の支持体４６であってもよい。前記音波発生器７１４は、全て前記支持体７１６の表面に設置できる。前記音波発生器７１４が自立構造を有する場合、前記音波発生器７１４は直接設置され、又は前記音波発生器７１４の周辺が枠部に固定され、その他の部分が懸架されている。前記音波発生器７１４の懸架された部分が周辺の媒体と接触する面積は大きい。図２２を参照すると、二枚の図２に示されたカーボンナノチューブフィルムは、枠部７２２に接着されている。前記二枚のカーボンナノチューブフィルムは、９０°で交叉して接着されている。
【００６４】
前記電磁気信号装置７１２は電磁気信号発生器（図示せず）を含む。該電磁気信号発生器は、異なる密度及び周波数の電磁波を発生し、前記電磁気信号７２０を生じる。前記カーボンナノチューブ構造体は前記電磁気信号７２０を受信して、電磁エネルギーを熱エネルギーに転換させることができる。前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が非常に低いので、同じ周波数の条件で、前記電磁気信号７２０を受信することに伴って前記カーボンナノチューブ構造体の温度が速く変化し、熱波が周辺の媒体へ伝送される。従って、前記電磁気信号７２０を送信することにより、周辺の媒体（例えば、環境の空気）を同じ周波数で加熱でき、熱波によって周辺の環境に圧力波が生じ、音波が生じることができる。前記熱音響装置７０は、「光―熱―音」の変換により作動されるので、振動板の機械振動によって作動する従来のスピーカーと大きく異なる。カーボンナノチューブは、全ての電磁気スペクトル（例えば、ラジオ、遠赤外線、近赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線、高エネルギーガンマ線）を、均一に吸収することができるので、前記電磁気信号７２０の電磁気スペクトルは、ラジオ、遠赤外線、近赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線、高エネルギーガンマ線を含む。本実施例において、前記電磁気信号７２０は光信号であり、該光信号の周波数は、遠赤外線の周波数から紫外線の周波数までの範囲にある。
【００６５】
前記電磁気信号７２０の平均出力密度は、１μＷ／ｍｍ２〜２０Ｗ／ｍｍ２である。前記電磁気信号７２０の平均出力密度が小さ過ぎる場合、周辺の媒体を加熱することができない。前記電磁気信号７２０の平均パワー密度が大き過ぎる場合、前記カーボンナノチューブ構造体を損害する恐れがある。本実施例において、前記電磁気信号発生器は、パルスレーザ発生器（例えば、赤外ダイオードレーザー）である。さらに、前記電磁気装置７０は、例えば、レンズのような集束素子（図示せず）を含む。該集束素子は、前記音波発生器７１４により生じた電磁気信号７２０を集束させることにより、該電磁気信号７２０の平均出力密度を低下させることができる。
【００６６】
前記音波発生器７１４は、任意の角度で前記音波発生器７１４へ前記電磁気信号７２０を送信することができる。本実施例において、前記電磁気信号７２０の進行方向は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に垂直である。前記音波発生器７１４がうまく前記電磁気信号７２０を受信できるように、前記電磁気信号発生器及び前記音波発生器７１４の間の距離を設定することができる。
【００６７】
前記変調装置７１８は、前記電磁気信号７２０の送信経路内に設置される。さらに、前記変調装置７１８は、密度変調素子（図示せず）及び／又は周波数変調素子（図示せず）を含む。前記変調装置７１８により、前記電磁気信号７２０の密度及び／又は周波数を変調して音波を発生させる。前記電磁気信号７２０の状態を制御するために、前記変調装置７１８にオン／オフ制御回路を設置することができる。本実施例において、前記変調装置７１８により、直接前記電磁気信号７２０の密度を変調させる。前記変調装置７１８及び前記電磁気信号装置は、集積し、又は所定の距離で離れて設置されている。本実施例において、前記変調装置７１８は、電気光学水晶である。前記電磁気信号７２０は変動信号（例えば、パルスレーザ）である場合、前記変調装置７１８を選択的に設置することができる。
【００６８】
本実施例において、前記熱音響装置７０から生じた音波の密度は、５０ｄＢ  ＳＰＬである。入力したパワーが４．５Ｗである場合、前記熱音響装置７０の周波数応答の範囲は、１Ｈｚ〜１００ＫＨｚである。この場合、前記熱音響装置７０により発生した音波は、７０ｄＢ程度に達することができる。
【００６９】
図２３を参照すると、一つのパルスフェムト秒レーザ信号（ｐｕｌｓｅｄ  ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｇｎａｌ）を利用して、実施例１のカーボンナノチューブフィルムを照射する。この場合、前記フェムト秒レーザ信号の波長は、８００ｎｍである。図２３を参照すると、前記フェムト秒レーザ信号を受信した後、前記カーボンナノチューブフィルムは音圧信号を発生する。該音圧信号の幅は、１０μｍ〜２０μｍである。前記レーザ信号の幅が２０μｍ以上である場合、前記レーザ信号の幅の増加に伴って、前記音圧信号の幅は増加していく。幅が１００μｍのレーザで前記カーボンナノチューブフィルムを照射する場合、前記カーボンナノチューブフィルムは、幅が１００μｍの音圧信号を発生させることができる。図２４乃至図２７を参照すると、異なる波長を有するレーザを利用して前記カーボンナノチューブ構造体を照射することにより、前記カーボンナノチューブフィルムが生じた音圧信号を測定する。図２４乃至図２７に利用したレーザは、それぞれ波長が３５５ｎｍの紫外線、波長が５３２ｎｍの可視光線、波長が１．０６μｍの赤外線、波長が１０．６μｍの遠赤外線である。図２４乃至図２７を参照すると、前記レーザの出力が強くなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムから生じた音圧が大きくなることが分かる。
【００７０】
（実施例８）
図２８を参照すると、本実施例の熱音響装置８０は実施例７と比べて、次の異なる点がある。本実施例の熱音響装置８０は、電磁気信号装置８１２と、音波発生器８１４と、枠部８１６と、変調装置８１８と、を含む。前記枠部８１６は、二本の棒により前記音波発生器８１４を支持する。これにより、前記音波発生器８１４の一部が懸架されている。前記電磁気信号装置８１２は所定の距離で前記音波発生器８１４と離れるように設置され、電磁気信号８２０を発生させる。
【００７１】
前記熱音響装置８０は、さらに集音器８２２を含む。前記集音器８２２は、所定の距離で前記音波発生器８１４と離れるように、前記音波発生器８１４の、前記電磁気信号装置８１２に対向する側の反対側に設置されている。これにより、前記音波発生器８１４及び前記集音器８２２の間に、集音空間が形成される。前記集音器８２２は、平面又は湾曲面を有することができる。前記集音空間８２４を利用して、前記熱音響装置８０の音質を高めることができる。前記音波発生器８１４の寸法に応じ、前記集音器８２２及び前記音波発生器８１４の間の距離を１ｃｍ〜１ｍに設定する。
【００７２】
（実施例９）
図２９を参照すると、本実施例の熱音響装置９０は実施例８と比べて、次の異なる点がある。本実施例の熱音響装置９０は、電磁気信号装置９１２と、音波発生器９１４と、枠部９１６と、変調装置９１８と、を含む。前記電磁気信号装置９１２は所定の距離で前記音波発生器９１４と離れるように設置され、電磁気信号９２０を発生させる。
【００７３】
前記枠部９１６及び前記音波発生器９１４により、開口９２６を有する集音空間９２４を形成できる限り、前記枠部９１６をいずれの形状に設けることができる。本実施例において、前記枠部９１６はＬ型又はＵ型などの形状を有する（実施例５の支持体５６を参照）。前記音波発生器９１４は、前記枠部９１６の開口９２６を被覆し、前記枠部９１６とヘルムホルツ共鳴器を形成する。前記音波発生器９１４が生じた音波は、前記枠部９１６の側壁で反射されるので、熱音響装置９０の音質が高くなることができる。勿論、前記集音空間９２４は開放された空間であり、又は密封された空間である。
【００７４】
（実施例１０）
図３０を参照すると、本実施例の熱音響装置１０００は実施例７と比べて、次の異なる点がある。本実施例の熱音響装置１０００は、電磁気信号装置１０１２と、音波発生器１０１４と、支持体１０１６と、変調装置１０１８と、を含む。前記電磁気信号装置１０１２は、さらに光ファイバー１０２２を含む。前記音波発生器１０４から所定の距離で離れるように、電磁気信号発生装置１０２４を設置する。前記電磁気信号発生装置１０２４からの光信号は前記光ファイバー１０２２により伝送される。前記変調装置１０１８は、前記光ファイバーの一つの端部に設置され、又は前記光ファイバーの両端の間に設置される。本実施例において、前記変調装置１０１８は、前記光ファイバー１０２２の一つの端部に接続されるように、前記音波発生器１０１４の近くに設置される。さらに、前記電磁気信号１０２０を所定の進行方向に沿って伝送させるために、電磁気反射素子を設置することができる。
【００７５】
（実施例１１）
図３１を参照すると、本実施例の熱音響装置２０００は実施例７と比べて、次の異なる点がある。本実施例の熱音響装置２０００は、電磁気信号装置２０１２と、音波発生器２０１４と、を含む。前記電磁気信号装置２０１２は所定の距離で前記音波発生器２０１４と離れるように設置され、電磁気信号２０２０を発生させる。前記電磁気信号装置２０１２は異なる密度及び／又は周波数を有する信号を発生させる。本実施例において、前記電磁気信号装置２０１２は、パルスレーザを放射するパルスレーザ発生器である。勿論、上述の全ての実施例と同じ、本実施例の熱音響装置２０００は、前記音波発生器２０１４を支持するための枠部又は／及び支持体を含む。
【００７６】
（実施例１２）
図３２〜３３を参照すると、本実施例の熱音響装置３０００は、電磁気信号装置３０１２と、音波発生器３０１４と、を含む。前記電磁気信号装置３０１２は電磁気信号３０２０を発生させる。前記電磁気信号装置３０１２は異なる密度及び／又は周波数を有する信号を発生させる。さらに、前記熱音響装置３０００は変調回路３０１８を含む。該変調回路３０１８は、前記電磁気信号装置３０１２に電気的に接続され、入力された電気信号によって、前記電磁気信号装置３０１２から送信された電磁気信号の密度及び周波数を変調させることができる。
【００７７】
異なる周波数及び又は／密度を有する光を照射することにより、前記音波発生器３０１４が音を発生することができる。本実施例において、前記電磁気信号装置３０１２は、少なくとも一つの、可視光を放出する光放出ダイオード（図示せず）を含む。該光放出ダイオードは、３．４Ｖ〜３．６Ｖの定格電圧、３６０ｍＡの定格電流、１．１Ｗの定格出力、１ｍ／Ｗの発光効率を有する。前記光放出ダイオードの数量に対する制限はない。一つの例として、１６個の前記光放出ダイオードを利用した場合、前記熱音響装置３０００に前記音波発生器３０１４を支持するための枠部３０１６を設置する。前記音波発生器３０１４は、前記光放出ダイオードの表面に接触することができる。又は、前記電磁気信号装置３０１２は、前記音波発生器３０１４の近くに（１ｃｍだけ離隔して）設置されることもできる。
【００７８】
さらに、前記熱音響装置３０００は、変調回路３０１８に電気的接続された電気信号装置３０４０を含む。前記電気信号装置３０４０は、前記変調回路３０１８に電気信号を送信する。例えば、前記電気信号装置３０４０はＭＰ３プレーヤーである場合、前記熱音響装置３０００は該ＭＰ３プレーヤーの音を再生させることができる。
【００７９】
（実施例１３）
図３４を参照すると、本実施例において音伝送システム４０００を提供する。該音伝送システム４０００は、音―電変換装置４０４０と、電―波変換装置４０３０と、音波発生器４０１４と、支持体４０１６と、を含む。前記音―電変換装置４０４０は、前記電―波変換装置４０３０に電気的に接続されている。前記電―波変換装置４０３０は、前記音波発生器４０１４と所定の距離で離れて設置されている。
【００８０】
前記音―電変換装置４０４０により、音圧を電気信号へ変換させて、該電気信号を前記電―波変換装置４０３０に出力することができる。前記電―波変換装置４０３０は、前記音―電変換装置４０４０から出力された前記電気信号によって、電磁気信号を送信する。前記音波発生器４０１４はカーボンナノチューブ構造体を含む。前記電磁気信号を前記カーボンナノチューブ構造体に送信した後、前記カーボンナノチューブ構造体により前記電磁気信号を熱に変換することができる。前記熱を、前記カーボンナノチューブ構造体に接触する周辺の媒体に伝送すると、熱音響効果が生じることになる。前記音―電変換装置４０４０はマイクロホン又は圧力センサーである。本実施例において、前記音―電変換装置４０４０はマイクロホンである。
【００８１】
さらに、前記電―波変換装置４０３０は、電磁気信号装置４０１２及び変調装置４０１８を含む。前記電磁気信号装置４０１２及び変調装置４０１８は、所定の距離で離れ、又は集積される。前記電磁気信号装置４０１２は電磁気信号４０２０を発生する。前記変調装置４０１８は前記音―電変換装置４０４０に接続され、前記電磁気信号装置４０１２から送信された電磁気信号４０２０の密度又は／及び周波数を変調することができる。
【００８２】
前記電磁気信号装置４０１２、前記音波発生器４０１４、前記支持体４０１６は、それぞれ上述の実施例における電磁気信号装置、音波発生器、支持体（又は枠部）に類似している。前記音伝送システム４０００は、さらに光ファイバー（図示せず）を含む。前記光ファイバーは前記電―波変換装置４０３０に接続され、前記電磁気信号４０２０を前記カーボンナノチューブ構造体に伝送する。本実施例において、前記電磁気信号装置４０１２は、ポンプソース及び共振器を含むレーザ装置である。
【００８３】
上述複数の実施例の一つにおいて、前記熱音響装置は複数の異なる入力装置を利用することができる。例えば、一つの前記実施例において、前記熱音響装置は同時に電気入力装置及び電磁気入力装置を含むことができる。
【００８４】
図３５を参照すると、本発明による音波を発生させる方法は、カーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体に信号を転送して、前記カーボンナノチューブ構造体に熱が生じる第二ステップと、熱が前記カーボンナノチューブ構造体に接触する周辺の媒体へ放射される第三ステップと、熱音響効果が発生する第四ステップと、を含む。
【００８５】
前記第一ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体は、前記熱音響装置１０に利用したカーボンナノチューブ構造体と同じである。前記第二ステップにおいて、前記信号は、少なくとも二つの電極により前記信号装置に転送される。前記第三及び第四ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体に生じた熱は、周辺の媒体を加熱させる。周辺の媒体を繰り返し加熱させることにより、音波を発生させることができる。上述は熱音響効果というものである。
【符号の説明】
【００８６】
１０  熱音響装置
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
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
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
７０  熱音響装置
７１２  電磁気信号装置
７１４  音波発生器
７１６  支持体
７１８  変調装置
７２０  電磁気信号
７２２  枠部
８０  熱音響装置
８１２  電磁気信号装置
８１４  音波発生器
８１６  枠部
８１８  変調装置
８２０  電磁気信号
８２２  集音器
８２４  集音空間
９０  熱音響装置
９１２  電磁気信号装置
９１４  音波発生器
９１６  枠部
９１８  変調装置
９２０  電磁気信号
９２４  集音空間
９２６  開口
１０００  熱音響装置
１０１２  電磁気信号装置
１０１４  音波発生器
１０１６  支持体
１０１８  変調装置
１０２２  光ファイバー
１０２４  電磁気信号発生装置
１０２０  電磁気信号
２０００  熱音響装置
２０１２  電磁気信号装置
２０１４  音波発生器
２０２０  電磁気信号
３０００  熱音響装置
３０１２  電磁気信号装置
３０１４  音波発生器
３０１８  変調回路
３０２０  電磁気信号
３０４０  電気信号装置
４０００  音伝送システム
４０１２  電磁気信号装置
４０１４  音波発生器
４０１６  支持体
４０１８  変調装置
４０３０  電―波変換装置
４０４０  音―電変換装置
【図１】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005270460.tif 000007
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２２】
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