(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、音波発生器と、発熱器と、を含み、
前記基板は、少なくも一つの線状カーボンナノチューブ構造体及び該線状カーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなり、
前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体からなり、
前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体は、積み重なって設置された少なくとも一つのグラフェン構造体及び少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体からなり、
前記カーボンナノチューブ構造体は、複数の微孔を有する自立構造体であり、
前記グラフェン構造体は、前記カーボンナノチューブ構造体の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、前記複数の微孔を被覆し、
前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器から熱を発生させることを特徴とする熱音響装置。
【請求項２】
熱音響装置を含む電子デバイスにおいて、
前記熱音響装置は、基板と、音波発生器と、発熱器と、を含み、
前記基板は、少なくも一つの線状カーボンナノチューブ構造体及び該線状カーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなり、
前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体からなり、
前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体は、相互に積み重なって設置された少なくとも一つのグラフェン構造体及び少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体からなり、
前記カーボンナノチューブ構造体は、複数の微孔を有する自立構造体であり、
前記グラフェン構造体は、前記カーボンナノチューブ構造体の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、前記複数の微孔を被覆し、
前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器から熱を発生させることを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱音響装置に関し、特にグラフェンを利用した熱音響装置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に伝送する。熱音響装置は、熱音響現象を利用した音響装置の一種である。非特許文献１及び非特許文献２には、導電体に交流電流を流すと熱により音が発生する熱音響装置が掲載されている。前記導電体に交流電流を流すと、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を原因として、音波を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０７１９６号公報
【特許文献２】米国特許第２００８２４８２３５号明細書
【特許文献３】特開２００６−１６１５６３号公報
【特許文献４】中国特許出願公開第１０１２８４６６２号明細書
【特許文献５】特開２００８−２９７１９５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｔｈｅ  Ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｎｅ，ＥＤＷＡＲＤ  Ｃ．  ＷＥＭＴＥ，Ｖｏｌ．ＸＴＸ，Ｎｏ．４，ｐ．３３３−３４５
【非特許文献２】Ｏｎ  Ｓｏｍｅ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｕｒｒｅｎｔｓ，Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｈｅｎｒｙ  Ｐｒｅｅｃｅ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｏａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｌｏｎｄｏｎ，Ｖｏｌ．３０，ｐ．４０８−４１１（１８７９−１８８１）
【非特許文献３】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４】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】
【０００５】
非特許文献３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。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により音波を発生させることができる。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大きいので、白金片を利用したサーモホンを室外で利用する場合、熱音響周波数及び熱音響効果が低いという課題がある。
【０００６】
従って、本発明は、前記課題を解決するための熱音響装置及び電子装置を提供する。すなわち、前記熱音響装置及び電子装置の熱音響周波数及び熱音響効果は高い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱音響装置は、基板と、音波発生器と、発熱器と、を含む。前記基板は、少なくも一つの線状カーボンナノチューブ構造体及び該線状カーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなる。前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体からなる。前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体は、積み重なって設置された少なくとも一つのグラフェン構造体及び少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体からなる。前記カーボンナノチューブ構造体は、複数の微孔を有する自立構造体である。前記グラフェン構造体は、前記カーボンナノチューブ構造体の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、前記複数の微孔を被覆する。前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器から熱を発生させる。  
【０００８】
本発明の熱音響装置を含む電子デバイスは、基板と、音波発生器と、発熱器と、を含む。前記基板は、少なくも一つの線状カーボンナノチューブ構造体及び該線状カーボンナノチューブ構造体の表面に被覆された絶縁層からなる。前記音波発生器は、前記基板の一つの表面に設置され、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体からなる。前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体は、相互に積み重なって設置された少なくとも一つのグラフェン構造体及び少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体からなる。前記カーボンナノチューブ構造体は、複数の微孔を有する自立構造体である。前記グラフェン構造体は、前記カーボンナノチューブ構造体の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、前記複数の微孔を被覆する。前記発熱器は、前記音波発生器にエネルギーを提供し、前記音波発生器から熱を発生させる。
【発明の効果】
【０００９】
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。第一には、本発明の熱音響装置はグラフェンーカーボンナノチューブ複合構造体を含むので、構成が簡単であり、軽量化及び小型化が可能である。第二には、本発明の熱音響装置はグラフェンーカーボンナノチューブ複合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。第三には、グラフェン構造体は、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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る熱音響装置の上面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った、実施例１に係る熱音響装置の断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る熱音響装置におけるグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、グラフェン構造体におけるグラフェン示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブ構造体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】図５中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図７】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、複数の相互に交差するカーボンナノチューブ帯状構造体からなるカーボンナノチューブ構造体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の実施例１に係る熱音響装置におけるグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体を示す図である。
【図９】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、処理されたカーボンナノチューブフィルムからなるカーボンナノチューブ構造体を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、レーザーで処理されたカーボンナノチューブフィルムからなるカーボンナノチューブ構造体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、アルコールで処理されたカーボンナノチューブフィルムからなるカーボンナノチューブ構造体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１２】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、複数の線状カーボンナノチューブ構造体からなるカーボンナノチューブ構造体を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、カーボンナノチューブ構造体に利用された非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１４】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体において、カーボンナノチューブ構造体に利用されたねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１５】本発明の実施例１に係るグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体に利用されたカーボンナノチューブフィルムの製造方法を示す図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る熱音響装置の上面図である。
【図１７】図１５の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った、実施例２に係る熱音響装置の断面図である。
【図１８】本発明の実施例３に係る熱音響装置の上面図である。
【図１９】図１７の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿った、実施例３に係る一つの熱音響装置の断面図である。
【図２０】図１７の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿った、実施例３に係るもう一つの熱音響装置の断面図である。
【図２１】本発明の実施例４に係る熱音響装置の上面図である。
【図２２】図２０の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿った、実施例４に係る熱音響装置の断面図である。
【図２３】本発明の実施例５に係る、表面が絶縁層で被覆されたカーボンナノチューブ構造体からなる基板を含む熱音響装置の側断面図である。
【図２４】図２３のカーボンナノチューブ構造体に利用した綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図２５】図２３のカーボンナノチューブ構造体に利用したカーボンナノチューブが配向せずに配置されるプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図２６】図２３のカーボンナノチューブ構造体に利用したカーボンナノチューブが配向して配置されるプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図２７】本発明の実施例６に係る熱音響装置の上面図である。
【図２８】図２５の線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに沿った、実施例６に係る熱音響装置の断面図である。
【図２９】本発明の実施例７に係る熱音響装置の上面図である。
【図３０】図２７の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿った、実施例７に係る熱音響装置の断面図である。
【図３１】本発明の実施例８に係る熱音響装置の側断面図である。
【図３２】本発明の実施例９に係る熱音響装置の側断面図である。
【図３３】本発明の実施例１０に係る熱音響装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（実施例１）
図１及び図２を参照すると、本実施例の熱音響装置１０は、音波発生器１０２と、発熱器１０４と、を含む。
【００１３】
前記発熱器１０４は、前記音波発生器１０２にエネルギーを提供し、前記音波発生器１０２から熱が生じることによって、前記熱音響装置１０は音波を発生させることができる。本実施例において、前記発熱器１０４は、第一電極１０４ａと、該第一電極１０４ａと所定の距離を置いて設置された第二電極１０４ｂと、を含む。それぞれ前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、前記音波発生器１０２と電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、前記音波発生器１０２の同じ表面に設置され、該音波発生器１０２の対向する二辺に平行する。
【００１４】
前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、前記音波発生器１０２に電気信号を提供し、前記音波発生器１０２から熱を発生させることによって、前記熱音響装置１０は音波を発生させることができる。前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、層状、棒状、ストリップ状又は塊状に形成され、それらの断面は、円形、方形、台形、三角形又は多辺形である。前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、接着剤で前記音波発生器１０２の一つの表面に固定される。前記音波発生器１０２から生じた熱は、前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂで吸収されることを防止するために、前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂと前記音波発生器１０２との接触面積を小さく設けることが好ましい。前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、糸状または帯状であり、その材料は、金属、導電性接着剤、導電ペースト、ＩＴＯ、及びカーボンナノチューブなどの導電性材料のいずれか一種である。本実施例において、前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、導電銀ペーストを印刷して前記音波発生器１０２の一つの表面に形成された糸状の銀電極である。
【００１５】
前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂが、一定の強度を有する場合、該第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂは、前記音波発生器１０２を支持することができる。例えば、それぞれ前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂの両端が、一つのフレームに固定される場合、前記音波発生器１０２は、前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂに設置して懸架される。
【００１６】
前記熱音響装置１０は、さらに、第一電極のリード線（図示せず）及び第二電極のリード線（図示せず）を含む。前記第一電極のリード線及び第二電極のリード線は、それぞれ前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂと電気的に接続されている。前記熱音響装置１０は、前記第一電極のリード線及び第二電極のリード線によって、外部回路（図示せず）と電気的に接続されている。 
【００１７】
前記音波発生器１０２は、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２からなる。図３を参照すると、該グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、カーボンナノチューブ構造体２２と、該カーボンナノチューブ構造体２２の一つの表面に設置されたグラフェン構造体３８と、からなる。前記カーボンナノチューブ構造体２２は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム２８からなる。前記カーボンナノチューブフィルム２８は、複数の配向して配列されたカーボンナノチューブからなる。前記カーボンナノチューブフィルム２８には、複数のカーボンナノチューブが、分子間力で端と端が接続されている。前記カーボンナノチューブ構造体２２には、複数の微孔２４が形成されている。
【００１８】
前記グラフェン構造体３８は、一定の面積を有する二次元の一体構造体である。ここで、前記グラフェン構造体３８が一体構造体であるとは、平面上で連続性を有することを意味する。前記グラフェン構造体３８は、前記カーボンナノチューブ構造体２２の一つの表面に設置されて一体となり、カーボンナノチューブ構造体２２における複数の微孔２４を被覆する。前記グラフェン構造体３８の面積が前記カーボンナノチューブ構造体２２の面積より小さい場合、前記グラフェン構造体３８は、前記カーボンナノチューブ構造体２２における一部の微孔２４を被覆することができる。前記グラフェン構造体３８は、１〜５層のグラフェンからなるが、１層のグラフェンからなることが好ましい。前記グラフェン構造体３８の厚さは、０．３４ｎｍ〜１０ｎｍである。前記グラフェン構造体３８が複数のグラフェンシートからなる場合、前記複数のグラフェンシートは、並列して接続され、大きな面積のグラフェン構造体３８を形成するか、または、重ね合わせて、積層されたグラフェン構造体３８を形成する。図４を参照すると、前記グラフェン構造体３８におけるグラフェンは、ｓｐ２結合炭素原子の１原子の厚さのシートであり、炭素原子とその結合からできた蜂の巣のような六角形格子構造をとっている。
【００１９】
単層のグラフェンの透光率は、９７．７％に達するので、該単層グラフェンからなるグラフェン構造体３８は、良好な透光性を有する。前記グラフェン構造体３８は、非常に薄いので、その熱容量が小さい。例えば、単層グラフェンの熱容量は、５．５７×１０−４Ｊ／Ｋ・ｍｏｌである。前記グラフェン構造体３８は、自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記グラフェン構造体３８を独立して利用することができる形態のことである。すなわち、前記グラフェン構造体３８を対向する両側から支持して、前記グラフェン構造体３８の構造を変化させずに、前記グラフェン構造体３８を懸架させることができることを意味する。前記グラフェン構造体３８の寸法は、１ｃｍ以上である。ここで、前記グラフェン構造体３８の寸法は、前記グラフェン構造体３８の一点から他点までの距離が最大となる時の距離である。前記グラフェン構造体３８の正投影の面積は、１ｃｍ２以上である。前記グラフェン構造体３８の寸法は、実際の応用に応じて選択する。本実施例において、前記グラフェン構造体３８は、単層のグラフェンからなり、その形状は、辺長が４ｃｍの正方形である。
【００２０】
前記カーボンナノチューブ構造体２２は、少なくとも一つの前記カーボンナノチューブフィルム２８からなる平面構造である。図５を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルム２８では、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、分子間力で端と端が接続されている。前記カーボンナノチューブフィルム２８は、前記複数のカーボンナノチューブの配列方向に沿った優れた電気伝導性を有する。図５を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルム２８は、前記複数のカーボンナノチューブの配列方向に沿った複数の帯状の隙間を有するので、該カーボンナノチューブフィルム２８は、良好な透光性を有する。ここで、前記複数の帯状の隙間は、隣接する二つのカーボンナノチューブの間の隙間というものである。単一の前記隙間の幅は、１μｍ〜１０μｍである。図７を参照すると、本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体２２は、二枚の積層された前記カーボンナノチューブフィルム２８からなる。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム２８におけるカーボンナノチューブ同士は９０°で交差して、複数の微孔２４が形成される。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体２２は、良好な透光性を有する。単一の前記微孔２４の寸法は、１μｍ〜１０μｍである。
【００２１】
前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造を有するものであり、その厚さは、１０μｍ〜２ｍｍである。前記カーボンナノチューブ構造体２２における複数の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の一種または多種である。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。該カーボンナノチューブ構造体２２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。
【００２２】
図８を参照すると、本実施例のグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、前記カーボンナノチューブ構造体２２及び該カーボンナノチューブ構造体２２の一つの表面が被覆された前記グラフェン構造体３８からなる。前記カーボンナノチューブ構造体２２は、一枚のカーボンナノチューブフィルム２８からなる。前記グラフェン構造体３８は、良好な透光性を有し、且つ前記カーボンナノチューブ構造体２２は、複数の微孔を有するので、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２も、良好な透光性を有する。更に、前記カーボンナノチューブ構造体２２及び前記グラフェン構造体３８は、低い単位面積あたりの熱容量を有するので、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２も、低い単位面積あたりの熱容量を有する。
【００２３】
図９を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体２２は、処理されたカーボンナノチューブフィルム２８からなることもできる。前記カーボンナノチューブフィルム２８を、有機溶剤またはレーザーで処理することにより、前記カーボンナノチューブフィルム２８の帯状の隙間を大きくさせ、前記カーボンナノチューブ構造体２２における複数の微孔２４の寸法を大きくさせることができる。前記複数の微孔２４の寸法は、実際の応用に応じて選択でき、例えば、１０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、１０００μｍである。好ましくは、前記複数の微孔２４の寸法は、２００μｍ〜６００μｍである。
【００２４】
前記カーボンナノチューブフィルム２８は、レーザーで処理されることができる。図１０を参照すると、レーザーで処理することによって、一部の前記カーボンナノチューブフィルム２８は焼灼されるか、または、一部の複数のカーボンナノチューブは収縮される。これにより、前記カーボンナノチューブフィルム２８において、複数のカーボンナノチューブ帯状構造体２６に形成される。
【００２５】
図１１を参照すると、有機溶剤で前記カーボンナノチューブフィルム２８を処理することにより、前記カーボンナノチューブフィルム２８の前記帯状の隙間を大きくすることができる。
【００２６】
前記有機溶剤またはレーザーで処理した前記カーボンナノチューブフィルム２８において、前記複数の微孔２４の寸法が大きい場合、前記カーボンナノチューブ構造体２２の一つの表面に被覆されたグラフェン構造体３８は、空気と接触する面積が大きくなる。これにより、前記未処理のカーボンナノチューブフィルム２８と比べると、前記有機溶剤またはレーザーで処理した前記カーボンナノチューブフィルム２８の単位面積当たりの熱容量は低い。
【００２７】
前記有機溶剤またはレーザーで処理されたカーボンナノチューブフィルム２８において、複数の平行して配列された複数のカーボンナノチューブの面積と前記複数の微孔の面積との比が小さい。前記カーボンナノチューブ帯状構造体２６の幅は、２００ｎｍ〜１０μｍである。前記カーボンナノチューブ帯状構造体２６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、分子間力で端と端が接続され、その複数の帯状の隙間の幅は、１０μｍ〜２２０μｍであるが、２２μｍ〜５００μｍであることが好ましい。図１０のカーボンナノチューブ構造体２２は、レーザーで処理された、複数のカーボンナノチューブ帯状構造体２６を有する二枚のカーボンナノチューブフィルム２８が相互に積み重なって形成されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム２８におけるカーボンナノチューブ同士の成す角度αは０°〜９０°である。本実施例において、前記角度αは９０°である。
【００２８】
前記有機溶剤またはレーザーで処理した前記カーボンナノチューブフィルム２８において、前記複数のカーボンナノチューブの面積と前記複数の微孔の面積との比が小さいので、該カーボンナノチューブフィルム２８からなるカーボンナノチューブ構造体２２も、複数のカーボンナノチューブの面積と前記複数の微孔の面積との比が小さくなる。該カーボンナノチューブ構造体２２における複数のカーボンナノチューブの面積と前記複数の微孔の面積の比が１：１０００〜１：１０であるが、１：１００〜１：１０であることが好ましい。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体２２を含む前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体１０は、前記グラフェン構造体３８の大部分は、前記カーボンナノチューブ構造体２２の微孔２４を被覆するので、直接空気と接触することができる。これにより、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２を利用した熱音響装置は、熱音響効果を高めることができる。
【００２９】
前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２の製造方法は、前記カーボンナノチューブ構造体２２を提供する第一ステップと、前記グラフェン構造体３８を提供し、該グラフェン構造体３８を前記カーボンナノチューブ構造体２２の一つの表面に被覆させる第二ステップと、を含む。
【００３０】
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２２は、一枚または複数枚の積層されたカーボンナノチューブフィルム２８からなる。図１５を参照すると、本実施例において、前記カーボンナノチューブフィルム２８は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルム２８の製造方法は、超配列カーボンナノチューブアレイ２８６（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献４を参照）を提供するステップａ１１と、前記カーボンナノチューブアレイ２８６から、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばして、前記カーボンナノチューブフィルム２８を得るステップａ１２と、を含む。
【００３１】
前記ステップａ１１において、前記超配列カーボンナノチューブアレイ２８６の製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該カーボンナノチューブアレイ２８６は、互いに平行し、基材に対して垂直に生長した複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合っている。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り、その直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。本実施例において、前記カーボンナノチューブの長さは、１００〜９００μｍである。
【００３２】
前記ステップａ１２において、前記カーボンナノチューブフィルム２８は複数のカーボンナノチューブからなり、隣接する前記カーボンナノチューブの間に間隙がある。前記カーボンナノチューブフィルム２８において、前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記カーボンナノチューブフィルム２８の表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。前記カーボンナノチューブフィルム２８の引き伸ばす工程は、前記超配列カーボンナノチューブアレイ２８６における一定の幅を有するカーボンナノチューブセグメントを選択するサブステップａ１２１と、所定の速度で前記カーボンナノチューブセグメントを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメント２８２からなる連続のカーボンナノチューブフィルム２８を形成するサブステップａ１２２と、を含む。
【００３３】
前記サブステップａ１２１において、接着テープ、プライヤー、ピンセットなどの工具を利用して、前記超配列カーボンナノチューブアレイ２８６から前記一定の幅を有するカーボンナノチューブセグメント２８２を選択する。前記カーボンナノチューブセグメント２８２は複数の相互に平行に配列されているカーボンナノチューブを含む。前記サブテップａ１２２において、任意の方向に沿って、前記カーボンナノチューブセグメントを引き出すことができる。
【００３４】
具体的に、前記複数のカーボンナノチューブセグメント２８２を引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブセグメント２８２がそれぞれ基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブセグメント２８２が端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルム２８が形成される。前記カーボンナノチューブフィルム２８は、自立構造を有するものである。該カーボンナノチューブフィルム２８は一定の幅を有して、均一に配列されている。前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献２に掲載されている。
【００３５】
前記カーボンナノチューブフィルム２８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２８は、分子間力で長軸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からなる。図５及び図６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、長手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の長さは同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの幅、厚さ、均一性及び形状は変更することができる。
【００３６】
更に、前記ステップａ１２で得られた前記カーボンナノチューブフィルム２８は、有機溶剤またはレーザーで処理することもできる。前記カーボンナノチューブフィルム２８をレーザーによって処理する方法は、前記カーボンナノチューブアレイ２８６（図１５を参照）から、前記カーボンナノチューブフィルム２８を引き伸ばすステップＳ１と、前記カーボンナノチューブフィルム２８を一つの支持体に固定するステップＳ２と、レーザーによって、前記カーボンナノチューブフィルム２８における複数のカーボンナノチューブの配列方向に沿って、該カーボンナノチューブフィルム２８を焼灼して、複数のカーボンナノチューブ帯状構造体２６を形成するステップＳ３と、を含む。
【００３７】
前記ステップＳ３において、レーザーのパワー、波長及びその移動速度を制御することによって、前記カーボンナノチューブフィルム２８の一部を焼灼した後、該カーボンナノチューブフィルム２８には、複数のカーボンナノチューブ帯状構造体２６を形成することができる。
【００３８】
前記カーボンナノチューブフィルム２８を有機溶剤によって処理する方法は、ドロッパーで有機溶剤を前記カーボンナノチューブフィルム２８の表面に滴下し、該有機溶剤で前記カーボンナノチューブフィルム２８を浸漬させる。又は、前記カーボンナノチューブフィルム２８全体を有機溶剤の中に入れて浸漬させる。前記有機溶剤で処理することにより、前記有機溶剤の表面張力によって、隣接する複数のカーボンナノチューブの間の間隙がなくなり、前記複数のカーボンナノチューブによるカーボンナノチューブ帯状構造体２６に形成される。これにより、前記カーボンナノチューブフィルム２８における複数の微孔２４の寸法が大きくなる。前記有機溶剤は、例えば、エタノール、メタノール、アセトン、ジクロロエタン、クロロホルムなどのいずれか一種の揮発性有機溶剤である。本実施例において、前記有機溶剤は、エタノールである。該有機溶剤は、前記カーボンナノチューブフィルム２８に対して良好な濡れ性を有する。
【００３９】
前記カーボンナノチューブ構造体２２が、少なくとも二枚の積層された前記カーボンナノチューブフィルム２８からなる場合、その製造方法は、一枚のカーボンナノチューブフィルム（第一カーボンナノチューブフィルムと定義される）の少なくとも二つの辺を一つのフレーム（図示せず）に固定して、該第一カーボンナノチューブフィルムの他の部分を懸架させるステップａ１３１と、もう一枚のカーボンナノチューブフィルム（第二カーボンナノチューブフィルムと定義される）を前記第一カーボンナノチューブフィルムに被覆させるステップａ１３２と、を含む。前記第一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第一方向に沿って配列しているが、前記第二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第二方向に沿って配列している。前記第一方向と前記第二方向とは０°〜９０°（０°は含まず）で交差している。前記の製造方法によって、積層された複数のカーボンナノチューブフィルム２８からなる前記カーボンナノチューブ構造体２２が前記フレームに固定される。各々の前記カーボンナノチューブフィルム２８におけるカーボンナノチューブは、異なる方向に沿って配列していてもよい。
【００４０】
図７を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルム２８は大きい比表面積を有し、高い接着性を有するので、前記積層された複数のカーボンナノチューブフィルム２８は、分子間力で相互に緊密に結合され、安定なカーボンナノチューブ構造体２２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２２における前記カーボンナノチューブフィルム２８の枚数は制限されない。本実施例において、前記カーボンナノチューブフィルムの枚数は２〜４である。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９０°で交差している。
【００４１】
前記カーボンナノチューブ構造体２２は、前記レーザーで処理された、少なくとも二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルム２８からなる場合、該カーボンナノチューブ構造体２２をさらに有機溶剤で処理することにより、前記カーボンナノチューブ構造体２２の複数の微孔２４を大きくさせ、隣接する前記カーボンナノチューブフィルム２８を緊密に結合させることができる。前記有機溶剤は、例えば、エタノール、メタノール、アセトン、ジクロロエタン、クロロホルムなどのいずれか一種の揮発性有機溶剤である。本実施例において、前記有機溶剤は、エタノールである。該有機溶剤は、前記カーボンナノチューブ構造体２２に対して良好な濡れ性を有する。具体的には、ドロッパーで有機溶剤を前記カーボンナノチューブ構造体２２の表面に滴下し、該有機溶剤で前記カーボンナノチューブ構造体２２を浸漬させる。又は、前記カーボンナノチューブ構造体２２の全てを有機溶剤の中に入れて浸漬させる。図１１を参照すると、前記カーボンナノチューブ構造体２２は少なくとも二枚の積層されたドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記有機溶剤で処理することにより、前記有機溶剤の表面張力によって、隣接する複数のカーボンナノチューブの間の間隙がなくなり、前記複数のカーボンナノチューブによるカーボンナノチューブ帯状構造体２６に形成される。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体２２における複数の微孔２４の寸法が大きくなる。前記カーボンナノチューブ構造体２２における微孔２４の寸法は、１０μｍ〜１０００μｍであり、２００μｍ〜６００μｍであることが好ましい。本実施例において、前記複数のカーボンナノチューブ帯状構造体２６は、９０°（０°は含まず）で相互に交差している。前記カーボンナノチューブ構造体２２を有機溶剤によって処理することにより、その接着性を低くさせることができる。前記カーボンナノチューブ構造体２２における前記カーボンナノチューブフィルム２８の枚数が多くなるほど、前記カーボンナノチューブ構造体２２における微孔２４の寸法はより小さくなる。従って、前記カーボンナノチューブ構造体２２における前記カーボンナノチューブフィルムの枚数を調整することによって、要望の寸法の微孔２４を得ることができる。
【００４２】
前記第二ステップにおいて、前記グラフェン構造体３８の製造方法は、化学気相成長法、塗布法又は機械的剥離法であることができる。本実施例において、化学気相成長法により、前記グラフェン構造体３８は金属膜からなる基板の表面に生成される。具体的には、グラフェン構造体３８の製造方法は、金属膜からなる基板を提供するステップａ１５１と、前記基板を反応室内に設置して、高温で炭素ガスを反応室に導入して、前記基板の一つの表面にグラフェンを成長させるステップａ１５２と、前記グラフェン有する金属膜を室温まで冷却して、前記基板の一つの表面に前記グラフェン構造体３８を形成させるステップａ１５３と、を含む。
【００４３】
前記ステップａ１５１において、前記基板は、銅箔またはニッケル箔からなり、その寸法及び形状は、前記反応室の寸法及び形状に対応する。前記基板の厚さは、１２．５μｍ〜５０μｍである。本実施例において、前記基板は、銅箔からなり、その厚さは、１２．５μｍ〜５０μｍであるが、２５μｍであることが好ましい。
【００４４】
前記ステップａ１５２において、前記反応室は、直径が１インチの石英管である。前記ステップａ１５２において、まず、前記反応室内において、水素雰囲気中で前記基板を還元アニールする。前記水素の流量が２ｓｃｃｍであり、前記アニール温度は、１０００℃であり、アニール時間は１時間である。次に、流量が２５ｓｃｃｍのメタンガスを反応室に導入すると、前記基板には、炭素原子が堆積されてグラフェンが形成される。この場合、反応室内の圧力を５００ミリトルに維持する。前記グラフェンの成長時間は、１０〜６０分間であるが、３０分間であることが好ましい。
【００４５】
前記ステップａ１５３において、前記グラフェンを備えた金属膜は、室温まで冷却される前に、前記反応室に水素及びメタンガスを導入している。本実施例では、前記冷却する工程において、前記反応室に流量が２５ｓｃｃｍのメタンガス及び流量が２ｓｃｃｍの水素を導入して、反応室内の圧力を５００ミリトルに維持する。前記金属膜を１時間冷却した後、前記反応室から取り出すと、該金属膜の一つの表面に前記グラフェン構造体３８が形成されている。
【００４６】
前記炭素ガスは、アセチレン、メタン、エタンまたはエチレンなどのガスである。シールドガスは、アルゴン及び窒素ガスのような不活性気体である。前記グラフェンの堆積温度は、８００℃〜１０００℃である。本実施例において、前記グラフェン構造体３８の製造方法は、化学気相成長法であるので、該グラフェン構造体３８は、大きな面積を有することができる。従って、前記グラフェン構造体３８は、大きな面積を有する前記カーボンナノチューブ構造体２２と結合して、大きな面積を有するグラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２を形成することができる。
【００４７】
前記基板の一つの表面に形成されたグラフェン構造体３８の前記基板に隣接する表面とは反対の表面に、前記カーボンナノチューブ構造体２２を被覆した後、機械力を加えて、一体とさせる。腐蝕液で前記カーボンナノチューブ構造体２２及びグラフェン構造体３８を支持した基板を腐蝕させて除去することにより、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２を得ることができる。
【００４８】
前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２における前記カーボンナノチューブ構造体２２は、複数のカーボンナノチューブワイヤからなることもできる。図１２を参照すると、前記カーボンナノチューブ構造体２２は、複数のカーボンナノチューブワイヤ２８４からなる。具体的には、一部の前記カーボンナノチューブワイヤ２８４を第一カーボンナノチューブワイヤと定義し、もう一部の前記カーボンナノチューブワイヤ２８４を第二カーボンナノチューブワイヤと定義する。前記第一カーボンナノチューブワイヤは相互に平行し、前記第二カーボンナノチューブワイヤも相互に平行している。前記複数の第一カーボンナノチューブワイヤと前記複数の第二カーボンナノチューブワイヤとを交叉して編んでネットワーク構造体が形成される。前記カーボンナノチューブ構造体２２は、複数の微孔４４を有する。前記隣接する二つのカーボンナノチューブワイヤ２８４の距離は、１０μｍ〜１０００μｍであるが、１００μｍ〜５００μｍであることが好ましい。前記複数の微孔４４の寸法は、１０μｍ〜１０００μｍであるが、１００μｍ〜５００μｍであることが好ましい。
【００４９】
前記複数の第一カーボンナノチューブワイヤ及び前記複数の第二カーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状カーボンナノチューブワイヤであることができる。図１３を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤが非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤである場合、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）からなる。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は、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。前記複数のカーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。一本の前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは制限されず、その直径は、１００ｎｍ〜１００μｍである。
【００５０】
図１４を参照すると、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長手方向に沿う対向する両端から相反する力を印加することにより、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。好ましくは、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。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。前記カーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。一本の前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは制限されず、その直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記カーボンナノチューブワイヤの製造方法は、特許文献３及び特許文献４に掲載されている。
【００５１】
前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２における複数のカーボンナノチューブの面積と前記複数の微孔の面積との比は１：１０００〜１：１０であるが、１：１００〜１：１０であることが好ましい。前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２における前記カーボンナノチューブ構造体２２は、複数のカーボンナノチューブワイヤからなるので、前記複数の微孔４４の寸法及び形状は容易に制御できる。
【００５２】
前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、次の優れた点がある。第一に、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２において、前記グラフェン構造体３８の一部は、前記カーボンナノチューブ構造体２２の前記複数の微孔２４に対して懸架されるので、該グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、優れた光透過性を有する。第二に、前記カーボンナノチューブ構造体２２には、複数のカーボンナノチューブが配向して配置されているので、良好な導電性を有する。従って、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、良好な導電性を有する。第三に、前記カーボンナノチューブ構造体２２及び前記グラフェン構造体３８は、優れた機械強度及び強靭性を有するので、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、優れた機械強度及び強靭性を有する。第四に、低い単位面積あたりの熱容量を有する前記グラフェン構造体３８の一部分は、前記カーボンナノチューブ構造体２２の複数の微孔２４に対して懸架されるので、周辺の空気と接触することができ、よって前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体２は、低い単位面積あたりの熱容量を有する。
【００５３】
前記音波発生器１０２の周りの媒体の電気抵抗率は、前記音波発生器１０２の電気抵抗率より大きい。一方、前記媒体の単位体積当たりの熱容量は大きいので、前記音波発生器１０２から生じた熱を伝導することができる。前記媒体は、気体又は液体であることができる。例えば、前記気体媒体は、空気であり、前記液体媒体は、非電解質溶液、水又は有機溶剤の一種又は多種である。前記液体媒体の電気抵抗率は、０．０１Ω・ｍ以上であり、純水であることが好ましい。本実施例において、前記音波発生器１０２の媒体は、空気である。
【００５４】
前記熱音響装置１０は、前記第一電極１０４ａ及び第二電極１０４ｂにより、外部回路と電気的に接続されており、外部信号が転送されることにより、音波を発生させることができる。前記熱音響装置１０は、グラフェン構造体を含んでおり、該グラフェン構造体の単位面積当たりの熱容量が小さいので、前記音波発生器１０２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１０２のグラフェン構造体に信号を転送すると、信号強度及び／又は信号によってグラフェン構造体に熱を発生させる。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。本実施例において、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。 
【００５５】
前記熱音響装置１０の音圧レベルは、５０ｄＢであり、そ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。
【００５６】
（実施例２）
図１６及び図１７を参照すると、本実施例の熱音響装置２０は、音波発生器２０２と、発熱器２０４と、基板２０８とを含む。本実施例と実施例１との異なる点は、本発明の熱音響装置２０は、基板２０８を含む点である。前記音波発生器２０２は、前記基板２０８の一つの表面に設置される。前記発熱器２０４は、第一電極２０４ａと、第二電極２０４ｂと、を含む。前記第一電極２０４ａ及び第二電極２０４ｂは所定の距離で離れるように、それぞれ前記音波発生器２０２に電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極２０４ａ及び第二電極２０４ｂは、前記音波発生器２０２の、前記基板２０８に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器２０２の対向する二辺に平行する。前記基板２０８の形状、寸法及び厚さは制限されない。前記基板２０８は平面状又は湾曲面状であり、その材料は、一定の強度を有する硬質材料又は柔軟性材料である。好ましくは、前記基板２０８は、良好な断熱性及び耐熱性を有し、その電気抵抗率は、前記音波発生器２０２の電気抵抗率より大きい。具体的には、前記基板２０８の材料は、ガラス、セラミクス、石英、ダイヤモンド、プラスチック、樹脂及び木材である。
【００５７】
本実施例において、前記基板２０８には、少なくとも一つのスルーホール２０８ａが形成されている。前記スルーホール２０８ａの深さＨ１と前記基板２０８の厚さＨ２との関係が次の式１のように示されている。
【００５８】
Ｈ１≦Ｈ２  （式１）
【００５９】
前記スルーホール２０８ａの深さは、前記基板２０８の厚さより小さい場合、前記スルーホール２０８ａは、止まり穴である。前記スルーホール２０８ａの深さは、前記基板２０８の厚さと等しい場合、前記スルーホール２０８ａは、貫通穴である。前記スルーホール２０８ａの断面の形状は、円形、正方形、長方形、三角形、多辺形又は工字型である。前記基板２０８には、複数のスルーホール２０８ａが形成されている場合、隣接する二つの前記スルーホール２０８ａの距離は、１００μｍ〜３ｍｍである。本実施例において、前記基板２０８には、均一に複数のスルーホール２０８ａが形成され、単一の前記スルーホール２０８ａの断面の形状は、円形である。  
【００６０】
前記音波発生器２０２は、前記基板２０８の一つの表面に形成され、前記複数のスルーホール２０８ａの上に懸架されている。本実施例において、前記音波発生器２０２の一部は、前記複数のスルーホール２０８ａの上に懸架され、その他の部分は、前記基板２０８の一つの表面に直接設置されている。これにより、前記熱音響発生器２０２は、前記基板２０８で支持されている。
【００６１】
（実施例３）
図１８を参照すると、前記熱音響装置３０は、音波発生器３０２と、発熱器３０４と、基板３０８と、を含む。実施例２と比べると、本実施例の熱音響装置３０の基板３０８には、少なくとも一つの溝３０８ａが形成されている。前記少なくとも一つの溝３０８ａは、前記基板３０８の一つの表面３０８ｂに形成されている。前記溝３０８ａの深さは、前記基板３０８の厚さより小さい。前記溝３０８ａは、止まり溝または貫通溝である。前記溝３０８ａは止まり溝である場合、その長さは前記基板３０８の側辺Ｌ３より小さい。前記溝３０８ａは貫通溝である場合、その長さは前記基板３０８の側辺Ｌ３と同じである。前記溝３０８ａの形状は、長方形、弓形、多辺形又は偏円形などの形状である。図１９を参照すると、前記止まり溝３０８ａの長手方向に沿う断面は長方形である場合、前記止まり溝３０８ａは「長方形の止まり溝３０８ａ」と定義されている。図２０を参照すると、前記止まり溝３０８ａの長手方向に沿う断面は三角形である場合、前記止まり溝３０８ａは「三角柱の止まり溝３０８ａ」と定義されている。図１８を参照すると、本実施例において、前記基板３０８の表面３０８ｂには、均一に複数の長方形の止まり溝３０８ａが設置される。隣接する二つの前記止まり溝３０８ａの距離は、制限されない。
【００６２】
前記熱音響装置３０において、前記基板３０８には、少なくとも一つの前記溝３０８ａが形成されている。前記溝３０８ａにより、前記音波発生器３０２の信号を反射することができるので、前記音波発生器３０２の信号強度を増加させる。隣接する二つの前記止まり溝３０８ａの距離が０に近づく場合に、前記基板３０８は、前記音波発生器３０２を支持すると同時に、前記音波発生器３０２と周辺の媒体との接触面積を最大にさせることができる。
【００６３】
前記音波発生器３０２の熱音響効果を高めるために、前記溝３０８ａの深さは、１０μｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００６４】
（実施例４）
図２１及び図２２を参照する。実施例２と比べると、本実施例の熱音響装置４０は、ネットワーク構造体である基板４０８を含む。前記熱音響装置４０は、音波発生器４０２と、発熱器４０４と、基板４０８と、を含む。前記基板４０８は、ネットワーク構造体であり、複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂからなる。前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂは、相互に交叉してネットワーク構造体を形成する。前記複数の第一線状構造体４０８ａは相互に平行し、前記複数の第二線状構造体４０８ｂは相互に平行する場合、前記複数の第一線状構造体４０８ａは、第一方向Ｌ１に沿って延伸し、前記複数の第二線状構造体４０８ｂは、第二方向Ｌ２に沿って延伸する。隣接する二つの前記第一線状構造体４０８ａの距離は０〜１ｃｍであり、隣接する二つの前記第一線状構造体４０８ｂの距離は０〜１ｃｍであることが好ましい。本実施例において、前記複数の第一線状構造体４０８ａは、等間隔で相互に平行して設置される。隣接する二つの前記第一線状構造体４０８ａの距離は１ｃｍである。前記複数の第二線状構造体４０８ｂは、等間隔で相互に平行して設置される。隣接する二つの前記第二線状構造体４０８ｂの距離は１ｃｍである。前記第一方向Ｌ１及び第二方向Ｌ２は、角度α（０°＜α≦９０°）で交叉する。
【００６５】
前記基板４０８は、複数のメッシュ４０８ｃを有する。前記メッシュ４０８ｃは、前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂが、相互に交叉することによって形成される。前記メッシュ４０８ｃは、四辺形であり、例えば、正方形、長方形又は菱形である。前記メッシュ４０８ｃの寸法は、隣接する二つの前記第一線状構造体４０８ａの距離及び隣接する二つの前記第二線状構造体４０８ｂの距離で決定する。本実施例において、前記メッシュ４０８ｃは、正方形であり、その辺長は、２ｃｍである。
【００６６】
前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂの直径は、制限されないが、１０μｍ〜５ｍｍであり、それらの材料は、繊維、プラスチック、樹脂又はシリコーンのような絶縁材料である。具体的には、前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂは、植物繊維、動物繊維、木材繊維、鉱物繊維の一種または多種からなるが、一定の耐熱特性を有するナイロンコード、スパンデックスのようなフレキシブル材料からなることが好ましい。また、前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂは、絶縁層で被覆された導電性線状材料からなることもできる。前記導電性線状材料は、金属線又は線状カーボンナノチューブ構造体である。前記金属線は、純金属又は合金からなる。前記純金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジウム、パラジウム、またはセシウムである。前記合金は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジウム、パラジウム、セシウムの両種または多種である。前記絶縁層は、樹脂、プラスチック、二酸化シリコンまたは金属酸化物である。同一の実施例において、前記複数の第一線状構造体４０８ａと複数の第二線状構造体４０８ｂとの構造及び材料は、同じでも、異なってもいい。本実施例において、前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び複数の第二線状構造体４０８ｂは、二酸化シリコンで被覆された線状カーボンナノチューブ構造体である。
【００６７】
前記線状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。前記カーボンナノチューブワイヤは、複数のカーボンナノチューブからなる。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、多層カーボンナノチューブの一種または多種である。本実施例において、前記カーボンナノチューブワイヤは、前記カーボンナノチューブ構造体２２におけるカーボンナノチューブワイヤ２８４と同じである（図１２を参照）。
【００６８】
本実施例の熱音響装置４０の前記基板４０８は、前記ネットワーク構造体であるので、前記熱音響装置４０は、次の優れた点がある。第一に、前記基板４０８は、前記ネットワーク構造体であるので、該基板４０８が、良好なフレキシブル性を有する。前記複数の第一線状構造体４０８ａ及び／または複数の第二線状構造体４０８ｂは、絶縁層で被覆された線状カーボンナノチューブ構造体である場合、前記線状カーボンナノチューブ構造体の直径が小さいので、前記音波発生器４０２と周辺の空気との接触面積が大きくなり、前記熱音響装置４０の熱音響効果が高くなる。第三に、前記線状カーボンナノチューブ構造体は、良好なフレキシブル性を有するので、何回曲げられても、前記線状カーボンナノチューブ構造体は損傷されず、熱音響装置４０の使用寿命を長くすることができる。
【００６９】
前記基板４０８が一本の前記線状構造体ならなる場合、前記線状構造体を数回曲げて交叉させることにより、ネットワーク構造体を形成する。
【００７０】
（実施例５）
図２３を参照する。実施例２と比べると、本実施例の熱音響装置５０は、カーボンナノチューブ複合構造体である基板５０８を含むという異なる点がある。前記音波発生器５０２は、前記基板５０８の一つの表面に設置される。前記発熱器５０４は、第一電極５０４ａと、第二電極５０４ｂと、を含む。前記第一電極５０４ａ及び第二電極５０４ｂは、所定の距離で離れるように、それぞれ前記音波発生器５０２と電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極５０４ａ及び第二電極５０４ｂは、前記音波発生器５０２の、前記基板５０８に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器５０２の対向する二辺に平行する。前記基板５０８の形状、寸法及び厚さは制限されない。前記基板５０８は平面状又は湾曲面状である。
【００７１】
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及び絶縁性材料（図示せず）からなる。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からなる。前記絶縁性材料は、前記複数のカーボンナノチューブの表面に被覆される。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。各々の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、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っている。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。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。前記カーボンナノチューブ構造体の隣接するカーボンナノチューブは、隙間を有して並列され、複数の微孔が形成される。前記微孔の直径は５０μｍ以下に設定される。
【００７２】
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、自立構造とは、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のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。
【００７３】
本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下の（一）〜（三）のものが挙げられる。
【００７４】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図５に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイから引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図５及び図６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は低くなるので、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。
【００７５】
前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、前記超配列カーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップと、ピンセットなどの工具を利用して前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす第二ステップと、を含む。詳しい説明は、特許文献２に掲載されている
【００７６】
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。
【００７７】
（二）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。図２４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径は１０μｍ以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、１μｍ〜１ｍｍである。
【００７８】
前記綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する第二ステップと、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す第三ステップと、を含む。詳しい説明は、特許文献３に掲載されている。
【００７９】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００８０】
図２５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けるカーボンナノチューブが配向せずに配置される。該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体は平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００８１】
図２６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けるカーボンナノチューブが配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００８２】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。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と該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、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該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献５に掲載されている。
【００８３】
前記カーボンナノチューブ構造体と前記音波発生器５０２とは電気的絶縁を保持するために、前記絶縁層は、前記カーボンナノチューブ構造体の、前記音波発生器５０２に隣接する表面に設置される。また、前記絶縁層を、前記カーボンナノチューブ構造体における各々のカーボンナノチューブの表面に被覆することにより、複数の微孔を有するカーボンナノチューブ複合構造体が形成される。この場合、前記音波発生器５０２の一部は、前記複数の微孔２４に対して懸架され、その他の部分は、直接前記絶縁層一つの表面に設置される。
【００８４】
（実施例６）
図２７及び図２８を参照すると、本実施例の熱音響装置６０は、基板６０８と、発熱器６０４と、音波発生器６０２と、を含む。前記発熱器６０４は、複数の第一電極６０４ａと、複数の第二電極６０４ｂと、を含む。前記複数の第一電極６０４ａ及び複数の第二電極６０４ｂは、それぞれ前記音波発生器６０２と電気的に接続されている。
【００８５】
前記複数の第一電極６０４ａ及び複数の第二電極６０４ｂは、間隔をあけて、且つ交互に、前記基板６０８の一つの表面に設置される。前記音波発生器６０２は、前記複数の第一電極６０４ａ及び複数の第二電極６０４ｂの、前記基板６０８に隣接する表面とは反対の表面に設置され、前記音波発生器６０２の一部は、前記基板６０８に対して懸架されている。即ち、前記基板６０８、前記複数の第一電極６０４ａ、前記複数の第二電極６０４ｂ、及び前記音波発生器６０２によって複数の隙間６０１が形成される。それぞれ前記隣接する第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂの距離は、同じでも、異なってもいいが、好ましくは、同じである。それぞれ前記隣接する第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂの距離は、制限されないが、１０μｍ〜１ｃｍであることが好ましい。
【００８６】
前記基板６０８は、前記複数の第一電極６０４ａ及び複数の第二電極６０４ｂを支持するために用いられている。前記基板６０８は、良好な絶縁特性を有する絶縁材料又は導電性が低い材料からなり、その形状及び寸法は制限されない。本実施例において、前記基板６０８は、ガラス、樹脂及びセラミックスなどの材料からなる。本実施例において、前記基板６０８は、正方形のガラス板であり、その辺長が４．５ｃｍであり、厚さが１ｍｍである。
【００８７】
単一の前記隙間６０１は、前記基板６０８、一つの前記第一電極６０４ａ、一つの前記第二電極６０４ｂ及び前記音波発生器６０２によって定義されている。前記隙間６０１の高さは、前記第一電極６０４ａ及び前記第二電極６０４ｂの高さに関係する。本実施例において、前記第一電極６０４ａ及び前記第二電極６０４ｂの高さは、１μｍ〜１ｃｍであるが、１５μｍであることが好ましい。
【００８８】
前記第一電極６０４ａ及び前記第二電極６０４ｂは、層状、棒状、ストリップ状または塊状に形成され、それらの断面は、円形、方形、台形、三角形又は多辺形である。前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂは、ボルト又は接着剤で前記基板６０８の一つの表面に固定される。前記音波発生器６０２から生じた熱は、前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂで吸収されることを防止するために、前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂと前記音波発生器６０２との接触面積は小さく設けることが好ましい。前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂは、糸状または帯状であり、その材料は、金属、導電性接着剤、導電ペースト、ＩＴＯ、カーボンナノチューブ又は炭素繊維などの導電性材料のいずれか一種である。本実施例において、前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂは、線状カーボンナノチューブ構造体であることができる。該線状カーボンナノチューブ構造体の構造は、実施例４における線状カーボンナノチューブ構造体の構造と同じである。
【００８９】
前記熱音響装置６０は、更に、第一電極のリード線６１０及び第二電極のリード線６１２を含む。前記第一電極のリード線６１０及び第二電極のリード線６１２は、それぞれ前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂに電気的に接続されている。前記熱音響装置６０は、前記第一電極のリード線６１０及び第二電極のリード線６１２によって、外部回路と電気的に接続されている。これにより、前記音波発生器６０２の電気抵抗を減少させるので、前記音波発生器６０２の熱音響効果を高めることができる。
【００９０】
本実施例において、前記複数の第一電極６０４ａ及び複数の第二電極６０４ｂは、前記音波発生器６０２を支持することもできる。この場合、前記熱音響装置６０は、前記基板６０８を含まなくてもいい。
【００９１】
本実施例において、前記第一電極６０４ａ及び第二電極６０４ｂは、導電銀ペーストを印刷して形成された糸状の銀電極である。前記熱音響装置６０において、四つの前記第一電極６０４ａ及び四つの前記第二電極６０４ｂを含む。それぞれ四つの前記第一電極６０４ａ及び四つの第二電極６０４ｂは、等間隔で、且つ交互に、前記基板６０８の一つの表面に設置される。各々の前記第一電極６０４ａ及び前記第二電極６０４ｂの長さは、３ｃｍであり、その高さは、１５μｍである。隣接する前記第一電極６０４ａ及び前記第二電極６０４ｂの距離は５ｍｍである。
【００９２】
前記熱音響装置６０において、前記音波発生器６０２は、前記複数の第一電極６０４ａ及び複数の第二電極６０４ｂによって懸架される。これにより、前記音波発生器６０２と周辺の空気との接触面積が大きくなり、前記熱音響装置６０の熱音響効果が高くなる。
【００９３】
（実施例７）
図２９及び図３０を参照すると、本実施例の熱音響装置７０は、基板７０８と、発熱器７０４と、音波発生器７０２と、を含む。前記発熱器７０４は、複数の第一電極７０４ａと、複数の第二電極７０４ｂと、を含む。それぞれ前記第一電極７０４ａ及び第二電極７０４ｂは、前記音波発生器７０２と電気的に接続されている。前記音波発生器７０２は、グラフェン構造体からなる。本実施例と実施例７との異なる点は、本発明の熱音響装置７０は、隣接する前記第一電極７０４ａと、前記第二電極７０４ｂとの間に、少なくとも一つのスペーサー７１４を含む。
【００９４】
前記スペーサー７１４は、ボルトまたは接着剤で前記基板７０８の表面に固定できる。前記スペーサー７１４と前記基板７０８とは、一体成型して形成される場合、前記スペーサー７１４及び前記基板７０８は同一の材料からなる。前記スペーサー７１４の形状は、例えば、球形、糸状または帯状である。前記熱音響装置７０は、良好な熱音響効果を有するために、前記スペーサー７１４と前記基板７０８との接触方式が、点接触または線接触であることが好ましい。
【００９５】
本実施例において、前記スペーサー７１４の材料は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂のような絶縁材料または金属、合金、ＩＴＯのような導電性材料である。前記スペーサー７１４が導電性材料からなる場合、それぞれ前記第一電極７０４ａ及び第二電極７０４ｂと電気的に絶縁された状態を保持させる。好ましくは、前記スペーサー７１４は、それぞれ前記第一電極７０４ａ及び第二電極７０４ｂと相互に平行する。前記スペーサー７１４の高さは制限されないが、１０μｍ〜１ｃｍであることが好ましい。本実施例において、前記スペーサー７１４は、シルクスクリーン印刷法で形成された銀糸であり、前記第一電極７０４ａ及び第二電極７０４ｂに平行して設置される。前記スペーサー７１４の高さは、２０μｍであり、前記第一電極７０４ａ及び第二電極７０４ｂの高さと同じである。
【００９６】
前記音波発生器７０２は、前記スペーサー７１４、前記第一電極７０４ａ、及び第二電極７０４ｂの、前記基板７０８に隣接する表面とは反対の表面に設置される。前記音波発生器７０２は、前記スペーサー７１４、前記第一電極７０４ａ、及び第二電極７０４ｂによって、前記基板７０８と間隔を有して設置される。前記音波発生器７０２と、前記第一電極７０４ａ又は第二電極７０４ｂと、前記スペーサー７１４と、前記基板７０８とによって空間７０１が形成される。前記音波発生器７０２に定常波が発生することを防止し、良好な熱音響効果を有するために、前記音波発生器７０２と前記基板７０８との距離は、１０μｍ〜１ｃｍであることが好ましい。本実施例において、前記スペーサー７１４、前記第一電極７０４ａ、及び第二電極７０４ｂの高さは、２０μｍであるので、前記音波発生器７０２と前記基板７０８との距離は、２０μｍである。
【００９７】
（実施例８）
図３１を参照すると、本実施例の熱音響装置８０は、第一発熱器８０４と、第二発熱器８０６と、基板８０８と、第一音波発生器８０２ａと、第二音波発生器８０２ｂと、を含む。
【００９８】
前記基板８０８は、第一表面（図示せず）と、第二表面（図示せず）と、を含み、その形状、寸法及び厚さは制限されない。前記第一表面及び第二表面は、平面、曲面または凹凸面である。本実施例において、前記基板８０８は、長方形構造体であり、前記第一表面及び第二表面は、相互に対向する。前記基板８０８には、更に、複数のスルーホール８０８ａが形成されている。各々の前記スルーホール８０８ａは、相互に平行して設置され、且つ前記基板８０８を貫通している。
【００９９】
前記第一音波発生器８０２ａは、前記基板８０８の前記第一表面に設置され、前記スルーホール８０８ａによってその少なくとも一部が懸架されている。前記第二音波発生器８０２ｂは、前記基板８０８の前記第二表面に設置され、前記スルーホール８０８ａによってその少なくとも一部が懸架されている。前記第一音波発生器８０２ａは、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体からなり、前記第二音波発生器８０２ｂは、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体又はカーボンナノチューブ構造体からなる。前記カーボンナノチューブ構造体の構造は、実施例５におけるカーボンナノチューブ構造体の構造と同じである。
【０１００】
前記第一発熱器８０４は、第一電極８０４ａと、第二電極８０４ｂと、を含む。それぞれ前記第一電極８０４ａ及び第二電極８０４ｂは、所定の距離だけ離れて、前記音波発生器８０２と電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極８０４ａ及び第二電極８０４ｂは、前記音波発生器８０２ａの、前記基板８０８の第一表面に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器８０２の対向する二辺に平行する。前記第二発熱器８０６は、第一電極８０４ａと、第二電極８０４ｂと、を含む。それぞれ前記第一電極８０４ａ及び第二電極８０４ｂは、所定の距離だけ離れて、前記音波発生器８０６と電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極８０４ａ及び第二電極８０４ｂは、前記音波発生器８０２ｂの、前記基板８０８の第二表面に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器８０２の対向する二辺に平行する。
【０１０１】
本実施例において、前記熱音響装置８０は、前記第一音波発生器８０２ａと、第二音波発生器８０２ｂと、を含むので、前記第一音波発生器８０２ａ及び第二音波発生器８０２ｂによって、該熱音響装置８０から生じる音を広く伝播することができる。前記熱音響装置８０において、前記第一音波発生器８０２ａ及び第二音波発生器８０２ｂの任意の一つの熱音響装置又は二つの熱音響装置は、音波を生じるので、その応用範囲が広がる。更に、一つの熱音響装置に障害が発生した場合、そのもう一つの熱音響装置を動作させることもできる。これにより、前記熱音響装置８０の使用寿命を長くすることができる。
【０１０２】
（実施例９）
図３２を参照する。実施例８と比べると、本実施例の熱音響装置９０は、多面的な熱音響装置である点で異なっている。本実施例の熱音響装置９０は、基板９０８と、四つの音波発生器９０２と、四つの発熱器９０４と、を含む。本実施例において、前記基板９０８は、長方体であり、その六つの表面のうちの四つの表面は、凹凸な表面である。前記四つの音波発生器９０２は、それぞれ前記四つの凹凸な表面に設置される。前記四つの音波発生器９０２において、少なくとも一つの音波発生器９０２は、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体からなり、他の音波発生器９０２は、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体またはカーボンナノチューブ構造体からなることができる。
【０１０３】
各々の前記発熱器９０４は、第一電極９０４ａと、第二電極９０４ｂと、を含む。それぞれ前記第一電極９０４ａ及び第二電極９０４ｂは、所定の距離だけ離れて、前記音波発生器９０２に電気的に接続されている。本実施例において、それぞれ前記第一電極９０４ａ及び第二電極９０４ｂは、前記音波発生器９０２の、前記基板９０８に隣接する表面とは反対の表面に設置され、且つ該音波発生器９０２の対向する二辺に平行する。
【０１０４】
前記熱音響装置９０は、多面的な熱音響装置であるので、異なる方向に音を転送することができる。
【０１０５】
（実施例１０）
図３３を参照する。実施例２と比べると、本実施例の発熱器１００４が、レーザーのような電磁波信号装置である点で異なる。前記発熱器１００４からの電磁波信号１０２０が前記音波発生器１００２に転送されると、前記音波発生器１００２は音波を発生する。
【０１０６】
前記発熱器１００４は、間隔を空けて前記音波発生器１００２に対向して設置されても、前記基板１００８を介して、前記基板１００８に対応して設置されてもいい。本実施例において、前記発熱器１００４は、レーザーであり、間隔を有して前記音波発生器１００２に対向して設置される。前記レーザーから出射したレーザービームは、前記基板１００８を透過して前記音波発生器１００２へ転送する。
【０１０７】
前記発熱器１００４からの電磁波信号１０２０は、前記音波発生器１００２に受信されて熱として放射される。前記音波発生器１００２のグラフェン構造体は、単位面積の熱容量が小さいので、前記音波発生器１００２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１００２の前記グラフェン構造体に電磁波信号１０２０を転送すると、信号強度及び／又は信号によってグラフェン構造体に熱を発生させる。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。
【０１０８】
本発明の熱音響装置は、グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体を含む。前記ググラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体は優れた機械強度及び強靭性を有するので、前記グラフェン−カーボンナノチューブ複合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、多数の所望する形状及び寸法の熱音響装置を得ることが可能である。前記熱音響装置は、例えば音響システム、携帯電話、ＭＰ３プレーヤー、ＭＰ４プレーヤー、ＴＶ、コンピューターなどの電子デバイスに利用できる。前記熱音響装置は電子デバイスの筐体内又はその筐体の外表面に設置されることができる。さらに、前記熱音響装置と、前記熱音響装置における他の電子部品と、同じ電源又は同じプロセッサを有することができる。ブルートゥースのような無線方式、または信号線路のような有線方式で前記電子デバイスに接続する。
【符号の説明】
【０１０９】
２                      グラフェン−カーボンナノチューブ複合構造体
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００  熱音響装置
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２  音波発生器
６０２、７０２、８０２、９０２、１００２  音波発生器
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４    発熱器
６０４、７０４、８０４、９０４、１００４    発熱器
１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ、５０４ａ    第一電極
６０４ａ、７０４ａ、８０４ａ、９０４ａ、１００４ａ    第一電極
１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ、４０４ｂ、５０４ｂ    第二電極
６０４ｂ、７０４ｂ、８０４ｂ、９０４ｂ、１００４ｂ    第二電極
１４３ａ                カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ、２８２        カーボンナノチューブセグメント
１４５                  カーボンナノチューブ
２０８、３０８、４０８、６０８、７０８、８０８、９０８、１００８  基板
２０８ａ、８０８ａ      スルーホール
２２                    カーボンナノチューブ構造体
２４、４４              微孔
２６                    カーボンナノチューブ帯状構造体
２８                    カーボンナノチューブフィルム
２８４                  カーボンナノチューブワイヤ
２８６                  カーボンナノチューブアレイ
３０８ａ                溝
３０８ｂ                表面
３８                    グラフェン構造体
４０８ａ                第一線状構造体
４０８ｂ                第二線状構造体
４０８ｃ                メッシュ
６０１                  隙間
６１０                  第一電極のリード線
６１２                  第二電極のリード線
７１４                  スペーサー
８０２ａ                第一音波発生器
８０２ｂ                第二音波発生器
８０４                  第一発熱器
８０６                  第二発熱器
１０２０                電磁波信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図９】
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【図１２】
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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２２】
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【図２３】
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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４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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