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熱音響装置 外国出願あり

国内特許コード P10S000418
整理番号 DP1235-1
掲載日 2010年7月16日
出願番号 特願2008-533047
登録番号 特許第4958910号
出願日 平成19年2月21日(2007.2.21)
登録日 平成24年3月30日(2012.3.30)
国際出願番号 JP2007053155
国際公開番号 WO2008029521
国際出願日 平成19年2月21日(2007.2.21)
国際公開日 平成20年3月13日(2008.3.13)
優先権データ
  • 特願2006-238378 (2006.9.2) JP
発明者
  • 渡辺 好章
  • 坂本 眞一
  • 吉田 秀穂
  • 今村 陽祐
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 熱音響装置 外国出願あり
発明の概要

音波の発生までの時間を短縮化させるとともに、エネルギー変換効率を格段に向上させることのできる熱音響装置を提供する。かかる課題を解決するために、それぞれ高温側及び低温側に設定される一対の熱交換器41、43と、当該熱交換器41、43に挟まれ、内側に複数の導通路を有する第二のスタック42と、当該熱交換器41、43とスタック42とを備えたループ管2とを有してなり、音波発生装置3によってループ管2内に発生した音エネルギーを熱交換器41、43とスタック42を用いて熱エネルギーに変換する熱音響装置1において、ループ管2内に生じる定在波の粒子速度の最大付近となる位置に、相対的に内径を小さくした狭小部21を設ける。また、ループ管2内に生じる定在波の粒子速度の最小付近となる位置に、粒子速度を低減させるために分岐管2eを接続する。

従来技術、競合技術の概要
【0002】
熱音響装置は、熱エネルギーと音エネルギーとの間でエネルギー変換を行う装置として従来から知られており、例えば、下記の特許文献1や特許文献2に示されるものが知られている。
【0003】
この特許文献1に示された熱音響装置について説明すると、この熱音響装置は、図17に示すように、内部に中空部を有するループ管200と、このループ管200内に自励の音波を発生させるため音波発生装置300と、音エネルギーを熱エネルギーに変換するための音熱交換器400とを備えてなる。これらの音波発生装置300や音熱交換器400は、一対の金属製の熱交換器301、302、401、402で挟まれたスタック303、403を備えてなるもので、それぞれループ管200内に取り付けられる。これらの熱交換器301、302、401、402は、内側に音波を通すための複数の孔や格子などを有するとともに、ループ管200の外部から熱を入出力できるように構成されている。これらの熱交換器のうち、音波発生装置300側における上側の熱交換器301は、外部から工場廃熱や自動車の廃熱などを入力することよって、例えば、700℃~800℃に設定され、また、下側の熱交換器302や音熱交換器400側における上部の熱交換器401は、比較的低温に設定されて、例えば、周囲に水を循環させることなどによって18℃~20℃程度に設定される。一方、音波発生装置300や音熱交換器400に設けられるスタック303、403は、セラミクスや樹脂、金属などによって構成されるもので、ループ管200の軸方向に沿った微小径の導通路を複数設けるように構成される。このように構成された熱音響装置の熱交換器301に熱を加えると、しばらくしてから自励による複数の波長を有する音波が発生し、一定時間後、ループ管200内に安定した定在波及び進行波が発生する。この定在波及び進行波による音エネルギーは、ループ管200に沿って音熱交換器400側まで移送され、そこで、スタック403内における作動流体を膨張・収縮させる。そして、この膨張・収縮によって作動流体から放出・吸収された熱エネルギーは、スタック内の壁面に沿って音エネルギーの移送方向と逆方向に移送され、これによって、熱交換器402の熱を汲み上げて熱交換器402を冷却する。そして、この冷却された熱を外部に出力することによって、冷却対象物を冷却する。
【0004】
また、このような熱音響装置において、エネルギー変換効率を向上させるための装置も提案されている。例えば、下記の特許文献2には、図18に示すように、ループ管の内径を相対的に他の部分よりも細くした狭小部10を有する熱音響装置が提案されている。図18において、20は音波発生装置であり、30は音熱交換器であって音波発生装置20から出力された音波によって熱交換器間に温度勾配を生じさせるようにしたものである。このようにループ管に狭小部10を設ければ、ループ管内に発生した音響流や質量流をある程度低減させることができるため、ループ管内における熱の移送を低減してエネルギー変換効率を向上させることができるようになる。
【特許文献1】
特開2005-274100号公報
【特許文献2】
特表2002-535597号公報
産業上の利用分野
【0001】
本発明は、熱音響効果を利用して熱エネルギーと音エネルギーの間でエネルギー変換を行う装置に関するもので、より詳しくは、例えば、熱音響効果を利用して効率よくエネルギー変換やエネルギー交換、温度の制御、音の制御などを行えるようにした熱音響装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】音波を発生させる音波発生装置と、高温側及び低温側に設定される一対の熱交換器および内側に複数の導通路を設けたスタックを有してなる音熱交換器と、前記音波発生装置および音熱交換器を有する中空体とを備えてなり、中空体内に発生した音エネルギーを前記音熱交換器を用いて熱エネルギーに変換させる熱音響装置において、
中空体における音波発生装置と音熱交換器の中間位置に、中空体の内径を小さくすることで音波の粒子速度を強制的に加速させる粒子速度加速部を設け、又は/及び、中空体における音熱交換器近傍に、中空体内に発生させる音波の粒子速度を強制的に低減させる粒子速度低減部を設けたことを特徴とする熱音響装置。
【請求項2】前記中空体が、ループ管によって構成されたものである請求項1に記載の熱音響装置。
【請求項4】前記粒子速度加速部が、中空体内に沿ってスライド可能に構成されたものである請求項1に記載の熱音響装置。
【請求項6】前記粒子速度低減部が、中空体に接続される分岐管の開口部によって構成されたものである請求項1に記載の熱音響装置。
【請求項7】前記粒子速度低減部が、中空体に接続される分岐管の開口部によって構成されるものであり、当該分岐管が、中空体内に発生する音波の1/4波長の整数倍と同じ波長を内部に発生させるものである請求項1に記載の熱音響装置。
【請求項8】前記粒子速度低減部が、前記スタックに作動流体の導通を遮断する導通路遮蔽部を設けて構成されるものである請求項1に記載の熱音響装置。
【請求項9】前記粒子速度低減部が、前記中空体の中空部分を遮断する遮断部で構成されるものである請求項1に記載の熱音響装置。
産業区分
  • 加熱冷却
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008533047thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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