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公開番号2024055718
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022173249,2022161436
出願日2022-10-28,2022-10-06
発明の名称熱輸送デバイス及び炉
出願人国立大学法人東京農工大学,昭電工業株式会社
代理人個人
主分類F28D 15/00 20060101AFI20240411BHJP(熱交換一般)
要約【課題】熱音響の自励振動を用いた熱輸送デバイスにおいて、以下の目的を両立すること。
(A)自励振動を用いた熱輸送における熱輸送量の向上。
(B)熱輸送量を調整可能とすること。
(C)熱輸送デバイスの保守性の向上。
【解決手段】本発明における熱音響の自励振動を用いた熱輸送デバイス1は、高温熱源(例えば、炉F)の内部と外部との間に跨るように配設可能であり、かつ、両端部(第1端部11E1、第2端部11E2)を実質的に閉塞可能な管路11Pを内部に有する容器11を備え、管路11Pの内部は、作動流体を封入可能であり、作動流体の圧力を制御可能な圧力制御手段15をさらに備え、圧力制御手段15は、熱輸送量を減らす指令に応じて、蓄熱器13が自励振動を弱めるよう作動流体の圧力を制御可能な第1圧力制御部と、熱輸送量を増やす指令に応じて、蓄熱器13が自励振動を強めるよう作動流体の圧力を制御可能な第2圧力制御部と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高温熱源と前記高温熱源の外部との間に跨るように配設可能であり、かつ、両端部を実質的に閉塞可能な管路を内部に有する容器を備え、
前記管路の内部は、作動流体を封入可能であり、かつ、第１熱交換器と蓄熱器と第２熱交換器とが前記管路の第１端部から第２端部に向けて順に配設され、
前記第１熱交換器は、前記高温熱源の熱を前記作動流体に移動可能な位置に配設され、
前記蓄熱器は、前記管路の第１熱交換器の周辺と前記管路の第２熱交換器の周辺とを連通する空隙を有し、熱音響の自励振動を生成可能であり、
前記作動流体の圧力を制御可能な圧力制御手段をさらに備え、
前記圧力制御手段は、
熱輸送量を減らす指令に応じて、前記蓄熱器が前記自励振動を弱めるよう前記作動流体の圧力を制御可能な第１圧力制御部と、
熱輸送量を増やす指令に応じて、前記蓄熱器が前記自励振動を強めるよう前記作動流体の圧力を制御可能な第２圧力制御部と、
を有し、
前記第２熱交換器は、前記作動流体の熱を前記高温熱源の外部の熱媒に移動可能である、
熱輸送デバイス。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
前記作動流体は、空気を含み、前記圧力制御手段は、前記熱輸送量を減らす指令に応じて前記圧力を第１圧力未満にする圧力制御が可能であり、前記第１圧力は、０．２ＭＰａ以下である、請求項１に記載の熱輸送デバイス。
【請求項３】
前記作動流体は、空気を含み、前記圧力制御手段は、前記熱輸送量を増やす指令に応じて前記圧力を第２圧力以上にする圧力制御が可能であり、前記第２圧力は、０．３ＭＰａ以上である、請求項２に記載の熱輸送デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の熱輸送デバイスを備え、前記熱輸送デバイスは、炉の内部と前記炉の外部との間に跨るように配設される、炉。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱輸送デバイス及び炉に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
炉等の高温熱源から熱を輸送する各種の手段が利用されている。このような手段に求められる機能の１つとして、熱輸送量を調整する機能がある。
【０００３】
高温熱源から熱を輸送する手段として、特許文献１は、高温熱源と高温熱源よりも低温の低温熱浴との間に跨るように配設され、閉空間内に気体が封入され、内部に両端部が閉塞された管路が形成された容器と、管路内に配設され、両端部間を連通する細孔が形成されると共に容器の外部から断熱された蓄熱器と、管路内で蓄熱器の高温熱源側端部に隣接して設けられ、高温熱源の熱を蓄熱器に移動させる第１熱交換器と、管路内で蓄熱器の低温熱浴側端部に隣接して設けられ、蓄熱器の熱を低温熱浴に移動させる第２熱交換器と、を備え、蓄熱器は、管路上において、管路の高温熱源側端部から管路長の１２．５％～２５％の位置に当該蓄熱器の管路延在方向中心が位置し、容器の低温熱浴側端部に容器内部に進退自在に配設され、容器内部に進入することにより熱音響自励波によって管路内に生ずる定在波の波形を変形させる調整手段を有する、熱輸送デバイスを開示している。
【０００４】
特許文献１によれば、安全性が高く、かつ低コストで導入及び使用できる熱輸送デバイスを提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６８０７０８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、作動流体の圧力を常圧より高くすることによって、熱音響を用いた各種装置の性能を向上可能であることが知られている。
【０００７】
特許文献１の調整手段は、容器内部に進退自在に配設される。よって、特許文献１は、この調整手段を進退させる駆動源を必要とする。このような駆動源が容器内部に設けられる場合、熱輸送デバイスの内部構造が複雑になり、熱輸送デバイスの保守が困難となることが懸念される。
【０００８】
また、このような駆動源が容器外部に設けられる場合、駆動源から調整手段に動力を伝達する伝達手段周囲から作動流体が漏出することが懸念される。特に、作動流体の圧力が常圧より高い場合、このような漏出は、作動流体の圧力を低下させ得る。これにより、熱輸送デバイスの性能が低下し得る。
【０００９】
本発明の目的は、熱音響の自励振動を用いた熱輸送デバイスにおいて、以下の目的を両立することである。
（Ａ）自励振動を用いた熱輸送における熱輸送量の向上。
（Ｂ）熱輸送量を調整可能とすること。
（Ｃ）熱輸送デバイスの保守性の向上。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、熱輸送を減らす指令に応じて自励振動を弱めるようにする圧力制御が可能であり、熱輸送を増やす指令に応じて自励振動を強めるようにする圧力制御が可能であるような作動流体の圧力制御手段を設けることで、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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