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公開番号2025067241
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177050
出願日2023-10-12
発明の名称双方向タービン及び音響発電装置
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類F02C 1/10 20060101AFI20250417BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】作動流体の流速変化に対応して、作動流体の音響エネルギーの利用効率を高める。
【解決手段】双方向タービン32は、音響導入管の内部に配置され、音響導入管の内部の双方向の音響波により一定方向に回転するタービンローター44と、タービンローター44と同芯で配置される回転軸60と、タービンローター44を回転軸60に対し径方向及び軸方向では不動で周方向に回転可能に支持する軸受70Bと、タービンローター44と回転軸60とをタービンローター44の周方向で弾性的に相対回転可能に接続し弾性により回転力を伝える弾性部材(渦巻バネ84)と、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により一定方向に回転するタービンローターと、
前記タービンローターと同芯で配置される回転可能な回転軸と、
前記タービンローターを前記回転軸に対し径方向及び軸方向では不動で周方向に回転可能に支持する軸受と、
前記タービンローターと前記回転軸とを前記タービンローターの周方向で相対回転可能に接続し弾性により回転力を伝える弾性部材と、
を有する双方向タービン。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記弾性部材は、前記回転軸を中心として回転対称に配置されている請求項１に記載の双方向タービン。
【請求項３】
前記タービンローターは、前記音響波を受けるタービン翼と、前記タービン翼よりも径方向内側に設けられた収容空間と、を備え、
前記弾性部材は前記収容空間に収容されている、請求項１に記載の双方向タービン。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記収容空間に収容されており前記軸方向に見て渦巻状の部分を備えている渦巻バネである請求項３に記載の双方向タービン。
【請求項５】
前記渦巻バネの外周側が前記タービンローターに固定され、前記渦巻バネの内周側が前記回転軸に固定されている、請求項４に記載の双方向タービン。
【請求項６】
前記収容空間は前記タービンローターの軸方向に開口部を有し、
前記開口部を塞ぐ蓋部材を有する請求項３に記載の双方向タービン。
【請求項７】
内部を音響波が双方向に伝わる音響導入管と、
音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により一定方向に回転するタービンローターと、前記タービンローターと同芯で配置される回転可能な回転軸と、前記タービンローターを前記回転軸に対し径方向及び軸方向では不動で周方向に回転可能に支持する軸受と、前記タービンローターと前記回転軸とを前記タービンローターの周方向で相対回転可能に接続し弾性により回転力を伝える弾性部材と、を有する双方向タービンと、
前記回転軸の回転により発電する発電機と、
を有する音響発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、双方向タービン及び音響発電装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱音響エンジンにおける作動気体の自励振動によって回転するタービン翼と、タービン翼に連結され分岐配管の管壁を貫通して管内から管外へと延出するように構成されたタービン回転軸と、を含むタービンと、タービンのタービン回転軸に連結されてタービン翼の回転エネルギーを電力に変換するための発電機と、を備えた熱音響発電システムが記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、タービン翼は、所謂「双方向タービン翼」である。すなわち、作動気体が分岐配管において第一方向、及びその反対の第二方向のいずれの方向に流れても、タービン翼のタービン翼部が所定の一方向に回転するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－２１７２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、タービン翼に作用する作動流体の流れ方向が変化する途中で、作動流体の流速も変化する。このように作動流体の流速が変化しても、双方向タービンにおいて、作動流体の音響エネルギーの利用効率を高めることが望まれる。
【０００６】
本開示の目的は、作動流体の流速変化に対応して、作動流体の音響エネルギーの利用効率を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一態様の双方向タービンは、音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により一定方向に回転するタービンローターと、前記タービンローターと同芯で配置される回転可能な回転軸と、前記タービンローターを前記回転軸に対し径方向及び軸方向では不動で周方向に回転可能に支持する軸受と、前記タービンローターと前記回転軸とを前記タービンローターの周方向で相対回転可能に接続し弾性により回転力を伝える弾性部材と、を有する。
【０００８】
この双方向タービンでは、音響導入管の内部で、音響波が作用する方向、すなわち作動流体の流れ方向がいずれの方向であってもタービンローターが一定方向に回転する。
【０００９】
タービンローターと同芯で、回転可能な回転軸が配置されている。タービンローターは、回転軸に対し軸受で支持されており、回転軸に対し径方向及び軸方向では不動であるが、周方向には回転可能である。そして、弾性部材が、タービンローターと回転軸をタービンローターの周方向で相対回転可能に接続している。弾性部材は、弾性変形し、弾性により、タービンローターの回転力を回転軸に伝える。したがって、回転軸に対してタービンローターが回転して振動されると、この振動のエネルギーが弾性部材の弾性エネルギーとして蓄えられる。そして、回転軸に対するタービンローターの相対回転の方向が変化すると、弾性部材に蓄えられていた弾性エネルギーが解放され、回転軸に作用する。これにより、作動流体の流れ方向が変化しても、回転軸の定常的な回転が実現され、タービンローターでの音響エネルギーの利用効率を高めることができる。
【００１０】
第二態様は、第一態様において、前記弾性部材が、前記回転軸を中心として回転対称に配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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