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公開番号2025102056
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219254
出願日2023-12-26
発明の名称熱音響装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類F25B 9/00 20060101AFI20250701BHJP(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】小型化を図りつつ、音波の漏洩を抑制することができる熱音響装置を提供すること。
【解決手段】熱音響装置1において、ハウジング4は、蓄熱器2、高温側熱交換器31、低温側熱交換器32を内側に収容すると共に、流体配管11に接続される。蓄熱器2は、高温側熱交換器31と低温側熱交換器32とによって、低温側熱交換器32、蓄熱器2、高温側熱交換器31の並び方向Zに挟持されている。高温側熱交換器31及び低温側熱交換器32のうち、少なくとも一方は、可動熱交換器30である。可動熱交換器30は、ハウジング4に対し、並び方向Zに移動可能に設けられた状態で、蓄熱器2側に弾性的に押圧されている。可動熱交換器30に固定された可動導入配管301及び可動導出配管302は、それぞれ、ハウジング4に形成された配管挿通孔401に摺動可能に挿通されている。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
作動流体が充填された流体配管（１１）と、前記流体配管に設けられた熱音変換部（１２）と、を備え、
前記熱音変換部は、
温度勾配によって音波を発生させる蓄熱器（２）と、
前記蓄熱器の一端に配置され、前記蓄熱器の一端を加熱する高温側熱交換器（３１）と、
前記蓄熱器の他端に配置され、前記蓄熱器の他端を冷却する低温側熱交換器（３２）と、
前記蓄熱器、前記高温側熱交換器、前記低温側熱交換器を内側に収容すると共に、前記流体配管に接続されるハウジング（４）と、を備え、
前記蓄熱器は、前記高温側熱交換器と前記低温側熱交換器とによって、前記低温側熱交換器、前記蓄熱器、前記高温側熱交換器の並び方向（Ｚ）に挟持されており、
前記高温側熱交換器及び前記低温側熱交換器のうち、少なくとも一方は、前記ハウジングに対し、前記並び方向に移動可能に設けられた状態で、前記蓄熱器側に弾性的に押圧された、可動熱交換器（３０）であり、
前記可動熱交換器には、前記可動熱交換器内に熱媒体を導入する可動導入配管（３０１）と、前記可動熱交換器から外部に前記熱媒体を導出する可動導出配管（３０２）と、が固定されており、
前記ハウジングには、前記並び方向に沿って、前記ハウジングの内側と外部とを連通する配管挿通孔（４０１）が形成されており、
前記可動導入配管及び前記可動導出配管は、それぞれ、前記配管挿通孔に摺動可能に挿通されている、熱音響装置（１）。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記低温側熱交換器は、前記可動熱交換器である、請求項１に記載の熱音響装置。
【請求項３】
前記並び方向に貫通する貫通孔を有すると共に、前記可動熱交換器を前記蓄熱器側へ押圧する押圧部材（５１）を有し、
前記ハウジングには、前記並び方向に貫通すると共に、前記ハウジング内部と前記流体配管内部とを連通させる第一流体連通孔（４０２）が形成されており、前記第一流体連通孔は、前記並び方向において、前記可動熱交換器に対し、前記蓄熱器とは反対側に形成されており、前記第一流体連通孔の内周面（４０３）には、雌ネジが形成されており、
前記並び方向に貫通する貫通孔を有すると共に、外周面に雄ネジが形成された押しネジ（５２）を有し、前記押しネジは、前記第一流体連通孔の内周面に形成された前記雌ネジに螺合しており、前記押しネジは、前記並び方向において、前記押圧部材に対し、前記可動熱交換器とは反対側に配置されており、前記押しネジは、弾性部材（５３）を介して、前記押圧部材を前記蓄熱器側へ押圧する、請求項１又は２に記載の熱音響装置。
【請求項４】
前記蓄熱器は、セラミックからなり、前記可動熱交換器と前記蓄熱器との間に作用する面圧は、１～２０ＭＰａである、請求項３に記載の熱音響装置。
【請求項５】
前記蓄熱器は、アルミナからなる、請求項４に記載の熱音響装置。
【請求項６】
前記蓄熱器は、コージェライトからなる、請求項４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、熱音響装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されているように、蓄熱器と、蓄熱器の一端を加熱する高温側熱交換器と、蓄熱器の他端を冷却する低温側熱交換器と、を備えた熱音響装置が知られている。特許文献１に記載の熱音響装置は、高温側熱交換器と蓄熱器との間に、ウェーブスプリングを配することにより、熱膨張による構成部品間の寸法の変化の相違を、ウェーブスプリングで吸収しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－４４１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の熱音響装置は、２つのユニットフランジ同士の間に、４つの管、低温側熱交換器、高温側熱交換器、蓄熱器、ウェーブスプリング、低温側熱交換器と蓄熱器との間に配されたスペーサ等を有する。そして、２つのユニットフランジ同士を、複数のボルトとナットによって締結することにより、管の端部に設けられたフランジ同士の間や、管のフランジと低温側熱交換器との間に介在させたシール部によってシールしつつ、４つの管、熱交換器、蓄熱器等を固定している。それゆえ、構造が複雑になりやすく、大型化を招きやすい。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、音波の漏洩を抑制することができる熱音響装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、作動流体が充填された流体配管（１１）と、前記流体配管に設けられた熱音変換部（１２）と、を備え、
前記熱音変換部は、
温度勾配によって音波を発生させる蓄熱器（２）と、
前記蓄熱器の一端に配置され、前記蓄熱器の一端を加熱する高温側熱交換器（３１）と、
前記蓄熱器の他端に配置され、前記蓄熱器の他端を冷却する低温側熱交換器（３２）と、
前記蓄熱器、前記高温側熱交換器、前記低温側熱交換器を内側に収容すると共に、前記流体配管に接続されるハウジング（４）と、を備え、
前記蓄熱器は、前記高温側熱交換器と前記低温側熱交換器とによって、前記低温側熱交換器、前記蓄熱器、前記高温側熱交換器の並び方向（Ｚ）に挟持されており、
前記高温側熱交換器及び前記低温側熱交換器のうち、少なくとも一方は、前記ハウジングに対し、前記並び方向に移動可能に設けられた状態で、前記蓄熱器側に弾性的に押圧された、可動熱交換器（３０）であり、
前記可動熱交換器には、前記可動熱交換器内に熱媒体を導入する可動導入配管（３０１）と、前記可動熱交換器から外部に前記熱媒体を導出する可動導出配管（３０２）と、が固定されており、
前記ハウジングには、前記並び方向に沿って、前記ハウジングの内側と外部とを連通する配管挿通孔（４０１）が形成されており、
前記可動導入配管及び前記可動導出配管は、それぞれ、前記配管挿通孔に摺動可能に挿通されている、熱音響装置（１）にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記熱音響装置において、蓄熱器は、高温側熱交換器と低温側熱交換器とによって、並び方向に挟持されている。また、高温側熱交換器及び低温側熱交換器のうち、少なくとも一方は、ハウジングに対し、並び方向に移動可能に設けられた状態で、蓄熱器側に弾性的に押圧された、可動熱交換器である。さらに、可動導入配管及び可動導出配管は、それぞれ、並び方向に沿ってハウジングの内側と外部とを連通する配管挿通孔に、摺動可能に挿通されている。それゆえ、構造を簡素化させつつ、温度の変化によって、熱交換器、蓄熱器の寸法が変化したとしても、熱交換器と蓄熱器との間に隙間が形成されることを防ぐことができる。その結果、小型化を図りつつ、音波の漏洩を抑制することができる。また、温度の上昇によって熱交換器及び蓄熱器が膨張したとしても、蓄熱器にかかる荷重ストレスを抑制することができる。
【０００８】
以上のごとく、上記態様によれば、小型化を図りつつ、音波の漏洩を抑制することができる熱音響装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態１における、熱音響装置の概略図。
実施形態１における、熱音変換部付近の、並び方向に沿った断面図。
実施形態１における、押圧部材付近の、並び方向に沿った断面図。
実施形態１における、押圧部材を前側から見た平面図。
実施形態１における、可動熱交換器を後側へ押圧する押圧部材を示す平面図。
実施形態１における、温度変化によって、可動熱交換器、押圧部材等が、ハウジングに対し移動した様子を示す断面図。
漏洩隙間と仕事流との関係を示すグラフ。
実験例１における、可動熱交換器と蓄熱器との間に作用する面圧と、熱抵抗との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
熱音響装置に係る実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
本形態の熱音響装置１は、図１に示すごとく、作動流体が充填された流体配管１１と、流体配管１１に設けられた熱音変換部１２と、を備える。熱音変換部１２は、図２に示すごとく、蓄熱器２と、高温側熱交換器３１と、低温側熱交換器３２と、ハウジング４と、を備える。蓄熱器２は、温度勾配によって音波を発生させる。高温側熱交換器３１は、蓄熱器２の一端に配置され、蓄熱器２の一端を加熱する。低温側熱交換器３２は、蓄熱器２の他端に配置され、蓄熱器２の他端を冷却する。ハウジング４は、蓄熱器２、高温側熱交換器３１、低温側熱交換器３２を内側に収容すると共に、流体配管１１に接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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