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公開番号2025091462
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023206624
出願日2023-12-07
発明の名称熱音響装置
出願人中央精機株式会社,学校法人東海大学
代理人弁理士法人アルファ国際特許事務所
主分類F25B 9/00 20060101AFI20250612BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】熱音響装置の設計の自由度を高める。
【解決手段】熱音響装置は、環状に構成され作動気体が封入可能な配管と、原動機と、冷却機と、を備え、配管が、原動機を収容する第1の収容部と、冷却機を収容する第2の収容部と、第1の収容部と第2の収容部とを繋ぐ導波部と、を含み、導波部が、主管部と、主管部の内径よりも大きな内径を有する2つの拡大部と、を含み、第1の収容部と第2の収容部とは、主管部の内径よりも大きな内径を有しており、2つの拡大部のそれぞれの容積が、第1の収容部の容積の30%以上であり、2つの拡大部が、互いに等しい容積を有する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
環状に構成され作動気体が封入可能な配管と、
一方の面と他方の面とを有し、前記一方の面から前記他方の面まで貫通する複数の貫通路を有する蓄熱器と、前記蓄熱器の前記一方の面に対向して配置され、第１の流体が流通可能な第１の流路を備える第１の熱交換器と、前記蓄熱器の前記他方の面に対向して配置され、第２の流体が流通可能な第２の流路を備える第２の熱交換器と、を備える２つのエネルギー変換機と、
を備え、
前記２つのエネルギー変換機のうち一方が、熱エネルギーを音響エネルギーに変換する原動機であり、他方が、前記原動機によって増幅された音響エネルギーが入力されることによって温度勾配を発生する冷却機であり、
前記配管が、前記原動機を収容する第１の収容部と、前記冷却機を収容する第２の収容部と、前記第１の収容部と前記第２の収容部とを繋ぐ導波部と、を含み、
前記導波部が、主管部と、前記主管部の内径よりも大きな内径を有する２つの拡大部と、を含み、
前記第１の収容部および前記第２の収容部は、前記主管部の内径よりも大きな内径を有しており、
前記拡大部のそれぞれの容積が、前記第１の収容部の容積の３０％以上であり、
２つの前記拡大部が、互いに等しい容積を有する、
熱音響装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記原動機に備えられる前記第１の熱交換器と、前記冷却機との間に、少なくとも１つの前記拡大部が配され、
前記第１の収容部から、下記式（１）で算出される距離Ｄ１だけ離れた位置と、下記式（２）で算出される距離Ｄ２だけ離れた位置との間に、少なくとも１つの前記拡大部の両端間の中央部が配されている、
請求項１に記載の熱音響装置。
Ｄ１＝Ｌａ×０．２・・・・・（１）
Ｄ２＝Ｌａ×０．３・・・・・（２）
（式中、Ｌａは管路の全長を表す。）
【請求項３】
環状に構成され作動気体が封入可能な配管と、
一方の面と他方の面とを有し、前記一方の面から前記他方の面まで貫通する複数の貫通路を有する蓄熱器と、前記蓄熱器の前記一方の面に対向して配置され、第１の流体が流通可能な第１の流路を備える第１の熱交換器と、前記蓄熱器の前記他方の面に対向して配置され、第２の流体が流通可能な第２の流路を備える第２の熱交換器と、を備える２つのエネルギー変換機と、
を備え、
前記２つのエネルギー変換機のうち一方が、熱エネルギーを音響エネルギーに変換する原動機であり、他方が、前記原動機によって増幅された音響エネルギーが入力されることによって温度勾配を発生する冷却機であり、
前記配管が、前記原動機を収容する第１の収容部と、前記冷却機を収容する第２の収容部と、前記第１の収容部と前記第２の収容部とを繋ぐ導波部と、を含み、
前記導波部が、主管部と、前記主管部の内径よりも大きな内径を有する２つの拡大部と、を含み、
前記第１の収容部と前記第２の収容部とは、前記主管部の内径よりも大きな内径を有しており、
２つの前記拡大部が、互いに等しい容積を有しており、
前記原動機に備えられる前記第２の熱交換器と、前記冷却機との間には、前記拡大部が配されておらず、
前記第１の収容部から、下記式（３）で算出される距離Ｄ３だけ離れた位置と、下記式（４）で算出される距離Ｄ４だけ離れた位置との間に、前記第２の収容部の両端間の中央部が配されている、
熱音響装置。
Ｄ３＝Ｌａ×０．２・・・・・（３）
Ｄ４＝Ｌａ×０．３・・・・・（４）
（式中、Ｌａは管路の全長を表す。）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、熱音響装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
音波を伝播する作動気体が封入されたループ管と、このループ管に組み込まれた原動機および受動機（エネルギー変換機）と、を備える熱音響機関（熱音響装置）において、ループ管の途中に音場調整機構を設けることが知られている。音場調整機構は、例えば、ループ管の他の部位よりも流路断面積の大きい拡大管である。原動機と受動機とをループ管の対称な位置に配置し、かつ、音場調整機構をループ管の所定の区画に配置することによって、エネルギー変換効率を向上させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１５３７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の熱音響装置では、音場調整機構を配置可能な区画が、例えば原動機からループ管の全長の５～１０％の位置とされるなど、極めて限定的であり、設計の自由度が低いという問題があった。
【０００５】
なお、このような課題は、エネルギー変換機を上記の熱音響装置以外の用途（例えば、蓄熱器に音響エネルギーを入力することで熱移動を行うヒートポンプ）として用いる場合についても同様である。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。（１）本明細書に開示される熱音響装置は、環状に構成され作動気体が封入可能な配管と、一方の面と他方の面とを有し、前記一方の面から前記他方の面まで貫通する複数の貫通路を有する蓄熱器と、前記蓄熱器の前記一方の面に対向して配置され、第１の流体が流通可能な第１の流路を備える第１の熱交換器と、前記蓄熱器の前記他方の面に対向して配置され、第２の流体が流通可能な第２の流路を備える第２の熱交換器と、を備える２つのエネルギー変換機と、を備え、前記２つのエネルギー変換機のうち一方が、熱エネルギーを音響エネルギーに変換する原動機であり、他方が、前記原動機によって増幅された音響エネルギーが入力されることによって温度勾配を発生する冷却機であり、前記配管が、前記原動機を収容する第１の収容部と、前記冷却機を収容する第２の収容部と、前記第１の収容部と前記第２の収容部とを繋ぐ導波部と、を含み、前記導波部が、主管部と、前記主管部の内径よりも大きな内径を有する２つの拡大部と、を含み、前記第１の収容部と前記第２の収容部とは、前記主管部の内径よりも大きな内径を有しており、前記拡大部のそれぞれの容積が、前記第１の収容部の容積の３０％以上であり、２つの前記拡大部が、互いに等しい容積を有する。
【０００８】
上記の構成によれば、２つの収容部同士、あるいは収容部と拡大部との位置関係に比較的大きな変動があっても、熱音響装置が作動可能となる。これにより、熱音響装置の設計の自由度が高まる。
【０００９】
（２）上記（１）に記載の熱音響装置において、前記原動機に備えられる前記第１の熱交換器と、前記冷却機との間に、少なくとも１つの前記拡大部が配され、前記第１の収容部から、下記式（１）で算出される距離Ｄ１だけ離れた位置と、下記式（２）で算出される距離Ｄ２だけ離れた位置との間に、少なくとも１つの前記拡大部の両端間の中央部が配されていても構わない。
Ｄ１＝Ｌａ×０．２・・・・・（１）
Ｄ２＝Ｌａ×０．３・・・・・（２）
（式中、Ｌａは管路の全長を表す。）
【００１０】
少なくとも１つの拡大部の、第１の収容部に対する位置関係が、上記の範囲内であれば、第２の収容部や拡大部の配置に比較的大きな変動があっても、熱音響装置が作動可能となる。これにより、熱音響装置の設計の自由度が高まる。
（【００１１】以降は省略されています）

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