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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoakustische Kühlvorrichtung, die eine Umwandlung zwischen thermischer Energie und Schallenergie verwendet.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Vor kurzem ist eine thermoakustische Kühlvorrichtung unter Verwendung eines thermoakustischen Effekts vorgeschlagen worden, der ein Umwandlungsphänomen zwischen thermischer Energie und Schallenergie ist. Zum Beispiel beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
2008-101910 (
JP 2008-101910 A ) eine thermoakustische Vorrichtung, in der ein erster Stapel und ein zweiter Stapel im Inneren einer Rohrschleife angeordnet sind. Der erste Stapel ist zwischen einem ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher und einem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher angeordnet. Der zweite Stapel ist zwischen einem zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher und einem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher angeordnet. In der thermoakustischen Vorrichtung werden selbsterregte Schallwellen durch Erzeugen eines Temperaturgradienten in dem ersten Stapel erzeugt. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher kann durch die akustischen Wellen gekühlt werden.
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Die
JP 2008-101910 A beschreibt, dass eine Länge der Rohrschleife, ein Zustand eines in der Rohrschleife eingeschlossenen Arbeitsfluids und ein Durchmesser von Leitungspfaden in dem ersten Stapel und dem zweiten Stapel in geeigneter Weise eingestellt werden, um so die Wärmeaustauscheffizienz in dem Stapel zu verbessern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Wenn in der thermoakustischen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik der Temperaturgradienten des ersten Stapels einen kritischen Punkt überschreitet, werden Schallwellen erzeugt. Um den Niedrigtemperatur-Wärmetauscher des zweiten Stapels auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen, kann es erforderlich sein, dass eine Temperatur des Hochtemperatur-Wärmetauschers des ersten Stapels weiter erhöht werden muss, so dass der Temperaturgradienten größer als der kritische Punkt ist. Das heißt, in der thermoakustische Kühlvorrichtung ist eine Temperatur, die zum Betrieb der thermoakustischen Kühlvorrichtung notwendig ist, tendenziell hoch.
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Die vorliegende Anmeldung offenbart eine thermoakustische Kühlvorrichtung, die eine Temperatur, die zum Betrieb der thermoakustischen Kühlvorrichtung notwendig ist, verringern kann.
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Eine thermoakustische Kühlvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Rohr, das wenigstens eine Rohrschleife umfasst, in dem ein Arbeitsfluid eingeschlossen ist; einen ersten Stapel, der in dem Rohr angeordnet ist und unter Verwendung eines Temperaturgradienten in dem ersten Stapel Schallwellen in dem Arbeitsfluid in dem Rohr erzeugt; einen ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer ersten Seite des ersten Stapels angeordnet und ausgelegt ist, um unter Verwendung von Wärme von einer Außenseite des Rohrs die erste Seite des ersten Stapels zu erwärmen; einen ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer zweiten Seite des ersten Stapels angeordnet und ausgelegt ist, um eine Temperatur der zweiten Seite des ersten Stapels niedriger als eine Temperatur der ersten Seite des ersten Stapels zu machen; einen zweiten Stapel, der in dem Rohr angeordnet ist und in dem durch die akustischen Wellen des Arbeitsfluids in dem Rohr ein Temperaturgradient erzeugt wird; einen zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer ersten Seite des zweiten Stapels angeordnet ist, wobei die erste Seite des zweiten Stapels eine hohe Temperatur hat, wenn der Temperaturgradiente in dem zweiten Stapel erzeugt wird; einen zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer zweiten Seite des zweiten Stapels angeordnet ist, wobei die zweite Seite des zweiten Stapels eine niedrige Temperatur hat, wenn der Temperaturgradient in dem zweiten Stapel erzeugt wird; und einen Wärmeübertragungsabschnitt zum Verbinden des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher, um so Wärme zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher zu übertragen.
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Gemäß der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung kann eine Betriebstemperatur der thermoakustischen Kühlvorrichtung verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
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1 eine Ansicht ist, die eine beispielhafte Konfiguration einer thermoakustischen Kühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
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2 eine Schnittansicht ist, die eine beispielhafte Konfiguration eines in 1 gezeigten ersten Stapels, ersten Hochtemperatur-Wärmetauschers und ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers zeigt;
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3 eine Schnittansicht ist, die eine beispielhafte Konfiguration eines in 1 gezeigten zweiten Stapels, zweiten Hochtemperatur-Wärmetauschers und zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers zeigt;
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4 eine Ansicht ist, die eine Modifikation der in 1 gezeigten thermoakustischen Kühlvorrichtung zeigt;
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5 eine Ansicht ist, die eine Modifikation der in 2 gezeigten Konfiguration zeigt; und
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6 eine Ansicht ist, die eine beispielhafte Konfiguration einer thermoakustischen Kühlvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine thermoakustische Kühlvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Rohr, das wenigstens eine Rohrschleife umfasst und in dem ein Arbeitsfluid eingeschlossen ist; einen ersten Stapel, der in dem Rohr angeordnet ist und unter Verwendung eines Temperaturgradienten in dem ersten Stapel Schallwellen in dem Arbeitsfluid in dem Rohr erzeugt; einen ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer ersten Seite des ersten Stapels angeordnet und ausgelegt ist, um die erste Seite des ersten Stapels unter Verwendung von Wärme von einer Außenseite des Rohrs zu erwärmen; einen ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer zweiten Seite des ersten Stapels angeordnet und ausgelegt ist, um eine Temperatur der zweiten Seite des ersten Stapels niedriger als eine Temperatur der ersten Seite des ersten Stapels zu machen; einen zweiten Stapel, der in dem Rohr angeordnet ist und in dem durch die akustischen Wellen des Arbeitsfluids in dem Rohr ein Temperaturgradient in dem zweiten Stapel erzeugt wird; einen zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer ersten Seite des zweiten Stapels angeordnet ist, wobei die erste Seite des zweiten Stapels eine hohe Temperatur hat, wenn der Temperaturgradienten in dem zweiten Stapel erzeugt wird; einen zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher, der auf einer zweiten Seite des zweiten Stapels angeordnet ist, wobei die zweite Seite des zweiten Stapels eine niedrige Temperatur hat, wenn der Temperaturgradient in dem zweiten Stapel erzeugt wird; und einen Wärmeübertragungsabschnitt zum Verbinden des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher, um so Wärme zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher zu übertragen (eine erste Konfiguration).
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In der ersten Konfiguration wird die Temperatur des ersten Hochtemperatur-Wärmetauschers des ersten Stapels durch Wärme von außerhalb des Rohrs erhöht, und die Temperatur des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers wird niedriger als die Temperatur des ersten Hochtemperatur-Wärmetauschern gehalten, so dass in dem ersten Stapel ein Temperaturgradienten erzeugt wird. Durch den Temperaturgradienten in dem ersten Stapel werden Schallwellen in dem Arbeitsfluid in dem Rohr erzeugt. Die Schallwellen erzeugen in dem zweiten Stapel einen Temperaturgradienten, der dem Temperaturgradienten des ersten Stapels entspricht. Der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher kann die Temperatur der Hochtemperaturseite des zweiten Stapels (d. h. die erste Seite, die eine hohe Temperatur hat) regeln, wenn der Temperaturgradienten in dem zweiten Stapel wird. Die Temperatur auf der Niedrigtemperaturseite (d. h. der zweiten Seite) des zweiten Stapels kann niedriger gemacht werden als die geregelte Temperatur auf der Hochtemperaturseite des zweiten Stapels. Wenn über den zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher ein Wärmetausch zwischen der Niedrigtemperaturseite des zweiten Stapels und der Außenseite des Rohrs durchgeführt wird, wird die Außenseite des Rohrs gekühlt. Ferner ist der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher durch den Wärmeübertragungsabschnitt so mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher verbunden, dass Wärme zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher übertragen werden kann. Demzufolge nimmt aufgrund einer Verringerung der Temperatur des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers auch die Temperatur des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers ab. Somit wird der Temperaturgradient in dem ersten Stapel größer. Das heißt, der Temperaturgradient in dem ersten Stapel kann größer gemacht werden, ohne die Temperatur des ersten Hochtemperatur-Wärmetauschers zu erhöhen. Dies ermöglicht es somit, eine erforderliche Temperatur auf der Hochtemperaturseite (d. h. der ersten Seite) des ersten Stapels, das heißt eine Temperatur, die erforderlich ist, um eine gewünschte Kühlfunktion zu erhalten, zu verringern. Das heißt, es ist möglich, eine zum Betrieb der thermoakustische Kühlvorrichtung erforderliche Temperatur zu verringern.
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In der ersten Konfiguration kann der Wärmeübertragungsabschnitt ein Wärmeübertragungsrohr umfassen, durch das ein Fluid zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher fließt (eine zweite Konfiguration). Die Wärme kann durch das Fluid, das durch das Wärmeübertragungsrohr fließt, effizient zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher übertragen werden.
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In der zweiten Konfiguration kann das Wärmeübertragungsrohr so ausgelegt sein, dass das Fluid von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher fließt (eine dritte Konfiguration). In der dritten Konfiguration kann das durch den zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher gekühlte Fluid zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher bewegt werden. Daher kann der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher effizient gekühlt werden.
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In der ersten Konfiguration kann der Wärmeübertragungsabschnitt einen metallischen Wärmeübertragungskörper umfassen, der den zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher verbindet (eine vierte Konfiguration). Dies ermöglicht es, die Konfiguration des Wärmeübertragungsabschnitts zu vereinfachen.
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In jeder von der ersten bis der vierten Konfiguration kann die thermoakustische Kühlvorrichtung ferner einen Kühler zum Kühlen des zweiten Hochtemperatur-Wärmetauschers umfassen (eine fünfte Konfiguration). Durch Kühlen des zweiten Hochtemperatur-Wärmetauschers mit Hilfe des Kühlers kann die Temperatur des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers weiter verringert werden, wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung in Betrieb ist. Somit kann der Temperaturgradient in dem ersten Stapel vergrößert werden.
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Die Ausführungsformen sind nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche und äquivalente Komponenten in den Figuren, wobei Beschreibungen nicht wiederholt sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung kann in jeder der Figuren eine Konfiguration vereinfacht oder schematisch dargestellt sein, oder die Konfiguration kann teilweise weggelassen sein.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer thermoakustischen Kühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 umfasst ein Rohr 3 mit einer Rohrschleife und einen ersten Stapel 13 und einen zweiten Stapel 23, die in dem Rohr 3 angeordnet sind. Ein Arbeitsfluid ist in dem Rohr 3 eingeschlossen. Das Arbeitsfluid kann zum Beispiel Luft, Stickstoff, Helium, Argon oder eine Luft-Kraftstoff-Mischung, die wenigstens zwei von ihnen umfasst, sein.
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Der erste Stapel 13 umfasst mehrere Leitungspfade 13k, die sich durch den ersten Stapel 13 in einer Längsrichtung (als eine axiale Richtung bezeichnet) des Rohrs 3 erstrecken. Der zweite Stapel 23 umfasst mehrere Leitungspfaden 23k, die sich durch den zweiten Stapel 23 in die Längsrichtung des Rohrs 3 erstrecken. Die Leitungspfade 13k, 23k sind Kanäle für das Arbeitsfluid. Das heißt, in dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 kann sich das Arbeitsfluid in den Leitungspfaden 13k, 23k bewegen. Das Arbeitsfluid kann sich in der Längsrichtung des Rohrs 3 durch den ersten Stapel 13 und den zweiten Stapel 23 bewegen. Es ist zu beachten, dass der Stapel auch als Wärmespeicher bezeichnet werden kann.
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Wenn ein Temperaturgradient in dem ersten Stapel 13 einen kritischen Punkt überschreitet, vibriert das Arbeitsfluid in dem Stapel 13. Wenn ein Temperaturgradient in dem zweiten Stapel 23 einen kritischen Punkt überschreitet, vibriert das Arbeitsfluid in dem Stapel 23. Die Vibration des Arbeitsfluids erzeugt Schallwellen. Dadurch werden in dem Arbeitsfluid in dem Rohr 3 Schallwellen erzeugt. Ferner wird, wenn das Arbeitsfluid in dem ersten Stapel 13 oder dem zweiten Stapel 23 durch die Schallwellen in dem Rohr 3 vibriert, in dem ersten Stapel 13 oder dem zweiten Stapel 23 ein Temperaturgradient erzeugt. Der Temperaturgradient wird in einer Rohrlängsrichtung zwischen einer ersten Seite (einem Ende) 13A und einer zweiten Seite (dem weiteren Ende) 13B des ersten Stapels 13 erzeugt. Ebenso wird in der Rohrlängsrichtung ein Temperaturgradient zwischen einer ersten Seite (einem Ende) 23A und einer zweite Seite (dem weiteren Ende) 23B des zweiten Stapels 23 erzeugt. Somit können der erste Stapel 13 und der zweite Stapel 23 thermische Energie in Schallenergie umwandeln und umgekehrt. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Beschreibung die erste Seite (ein Ende) des Stapels eine Endoberfläche des Stapels und einen Teil innerhalb der einen Endoberfläche bezeichnet und die zweite Seite (das weitere Ende) des Stapels die weitere Endoberfläche des Stapels und einen Teil innerhalb der weiteren Endoberfläche bezeichnet.
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In dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 können die Leitungspfaden 13k, 23k zum Beispiel durch mehrere Wände gebildet sein, die sich in die Längsrichtung des Rohrs 3 erstrecken. In diesem Fall können die mehreren Wände in einem Schnitt senkrecht zu der Längsrichtung des Rohrs 3 zum Beispiel gitterförmig sein. In einem weiteren Beispiel kann jeder von dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 ein Säulenkörper sein, der sich in die Längsrichtung des Rohrs 3 erstreckt und mehrere Löcher umfasst, die sich in die Längsrichtung erstrecken. In noch einem weiteren Beispiel können in jedem von dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 mehrere Hohlsäulen, die sich in die Längsrichtung des Rohrs 3 erstrecken, angeordnet sein. In diesem Fall hat jede der Säulen einen hexagonalen Schnitt senkrecht zu der Längsrichtung, so dass die Säulen lückenlos angeordnet sein können. Das heißt, jeder von dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 kann eine Bienenwabenstruktur haben.
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Jeder von dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 kann zum Beispiel aus Metall oder Keramik hergestellt sein. Der erste Stapel 13 und der zweite Stapel 23 können viele Leitungspfade 13k bzw. 23k haben. Eine Schnittfläche von jedem der Leitungspfade 13k, 23k kann ausreichend kleiner als eine Schnittfläche eines Inneren des Rohrs 3 sein, wobei die Schnittfläche von jedem der Leitungspfade 13k, 23k und die Schnittfläche von dem Inneren des Rohrs 3 senkrecht zu der Längsrichtung des Rohrs 3 ist. Es ist zu beachten, dass der erste Stapel 13 und der zweite Stapel 23 nicht notwendigerweise die gleiche Konfiguration haben müssen.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Temperaturgradient erzeugt, so dass eine Temperatur der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13 höher als eine Temperatur der zweiten Seite 13B ist. Durch den in dem Rohr 3 erzeugten Temperaturgradienten werden in dem ersten Stapel 13 Schallwellen erzeugt. Durch die so durch den Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 erzeugten Schallwellen wird ein Temperaturgradient in dem zweiten Stapel 23 erzeugt.
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Ein Wärmetauscher 14 ist auf der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13 angeordnet, und ein Wärmetauscher 12 ist auf der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 angeordnet. Ein Wärmetauscher 24 ist auf der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 angeordnet, und ein Wärmetauscher 22 ist auf der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 angeordnet. Jeder der Wärmetauscher 12, 22, 14, 24 führt einen Wärmetausch zwischen einer Außenseite des Rohrs 3 und dem ersten Stapel 13 oder dem zweiten Stapel 23 durch. Wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 in Betrieb ist, werden in dem Rohr 3 Schallwellen erzeugt und es wird ein Temperaturgradient zwischen der ersten Seite 13A und der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 und zwischen der ersten Seite 23A und der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 erzeugt. Der auf der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13 angeordnete Wärmetauscher 14 ist als der ”erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14” bezeichnet, wobei die erste Seite 13A aufgrund des Temperaturgradienten, wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 in Betrieb ist, eine hohe Temperatur hat. Der auf der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 angeordnete Wärmetauscher 12 ist als der ”erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12” bezeichnet, wobei die zweite Seite 13B aufgrund des Temperaturgradienten, wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 in Betrieb ist, eine niedrige Temperatur hat. Der auf der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 angeordnete Wärmetauscher 24 ist als der ”zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24” bezeichnet, wobei die erste Seite 23A aufgrund des Temperaturgradienten, wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 in Betrieb ist, eine hohe Temperatur hat. Der auf der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 angeordnete Wärmetauscher 22 ist als der ”zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22” bezeichnet, wobei die zweite Seite 23B aufgrund des Temperaturgradienten, wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 in Betrieb ist, eine niedrige Temperatur hat. Es ist zu beachten, dass die Wärmetauscher 14, 24, 12, 22 nicht notwendigerweise mit den ersten Seiten 13A, 23A und den zweiten Seiten 13B, 23B des Stapels 13, 23 in Kontakt sein müssen.
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Der erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 ist an einer Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 an einer Position angeordnet, die der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13 entspricht. Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 ist an der Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 an einer Position angeordnet, die der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 entspricht. Der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 ist an der Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 an einer Position angeordnet, die der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 entspricht. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 ist an der Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 an einer Position angeordnet, die der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 entspricht.
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Der erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 erwärmt die erste Seite 13A des ersten Stapels 13 mit Hilfe von Wärme von der Außenseite des Rohrs 3. Der erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 ist mit einer externen Wärmequelle 30 verbunden, so dass Wärme von der externen Wärmequelle 30 zu dem ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 übertragen werden kann. Die Wärme der Wärmequelle 30 erreicht über den ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 die erste Seite 13A des ersten Stapels 13.
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Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 überträgt Wärme zwischen der Außenseite des Rohrs 3 und der zweite Seite 13B des ersten Stapels 13, um so die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 einzustellen. Zum Beispiel kann der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 verhindern, dass die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 höher als eine festgelegte Referenztemperatur wird. Das heißt, mit Hilfe des ersten Hochtemperatur-Wärmetauschern 14 und des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12 kann der Temperaturgradient (die Temperaturdifferenz) zwischen der ersten Seite 13A und der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 geregelt werden.
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Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12, der erste Stapel 13 und der erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 bilden eine thermoakustische Antriebsmaschine (einen thermoakustischen Motor), der durch Umwandeln einer zugeführten Wärme in Vibrationen des Arbeitsfluids Schallwellen erzeugt.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Temperaturgradient durch die akustischen Wellen, die auf diese Weise durch den Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 erzeugt werden, in dem zweiten Stapel 23 erzeugt wird, die Temperatur der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 niedriger als die Temperatur der ersten Seite 23A. Der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 ist auf der ersten Seite 23A angeordnet, die eine hohe Temperatur hat, wenn aufgrund des Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 der Temperaturgradient in dem zweiten Stapel 23 erzeugt wird. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 ist auf der zweiten Seite 23B angeordnet, die eine niedrige Temperatur hat, wenn aufgrund des Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 der Temperaturgradient in dem zweiten Stapel 23 erzeugt wird.
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Der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 überträgt Wärme zwischen der Außenseite des Rohrs 3 und der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23, um so die Temperatur der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 einzustellen. Zum Beispiel kann der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 die Temperatur der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 auf einer festgelegten Temperatur halten.
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Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 absorbiert Wärme von der Außenseite des Rohrs 3 und leitet die Wärme in die zweite Seite 23B des zweiten Stapels 23 ein. Auf diese Weise wird die Außenseite des Rohrs 3 gekühlt. Mit anderen Worten, der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 entnimmt Kälteenergie von der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23, in dem die Temperatur aufgrund des in dem zweiten Stapel 23 erzeugten Temperaturgradienten sinkt, und überträgt die Kälteenergie zu dem Bereich außerhalb des Rohrs 3. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 ist zum Beispiel mit einem Kühlobjekt 40 verbunden, das außerhalb des Rohrs 3 angeordnet ist, so dass Wärme zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 und dem Kühlobjekt 40 übertragen werden kann.
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Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22, der zweite Stapel 23 und der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 bilden eine thermoakustische Wärmepumpe, die aus Schallwellen (Vibrationen des Arbeitsfluids) einen Temperaturgradienten erzeugt.
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Die thermoakustische Kühlvorrichtung 10 umfasst einen Wärmeübertragungsabschnitt 4, der den zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 verbindet, so dass Wärme dazwischen übertragen werden kann. Das heißt, der Wärmeübertragungsabschnitt 4 überträgt Wärme zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12. Mit Hilfe des Wärmeübertragungsabschnitts 4 wird Kälteenergie des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 übertragen.
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Nachfolgend ist ein beispielhafter Betrieb der thermoakustischen Kühlvorrichtung 10 beschrieben. In der in 1 gezeigten Konfiguration wird, die Wärme der Wärmequelle 30 über den ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 zu der erste Seite 13A des ersten Stapels 13 übertragen. Somit wird die erste Seite 13A des ersten Stapels 13 erwärmt. Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 überträgt die Wärme zwischen der Außenseite des Rohrs 3 und der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13, um so die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 bei der festgelegten ersten Referenztemperatur (z. B. Umgebungstemperatur) oder niedriger zu halten. Somit wird die Temperatur der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13 höher als die Temperatur der zweiten Seite 13B. Das heißt, ein Temperaturgradient (eine Temperaturdifferenz) wird zwischen der ersten Seite 13A und der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 erzeugt.
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Wenn der Temperaturgradient in dem ersten Stapel 13 einen kritischen Punkt überschreitet, vibriert das Arbeitsfluid in dem ersten Stapel 13, so dass Schallwellen erzeugt werden. Die Vibration des Arbeitsfluids in dem ersten Stapel 13 wird zu dem Arbeitsfluid in dem Rohr 3 übertragen. Das heißt, die in dem ersten Stapel 13 erzeugten Schallwellen erreichen über das Rohr 3 den zweiten Stapel 23. Somit vibriert das Arbeitsfluid in dem zweiten Stapel 23. Wenn das Arbeitsfluid in dem zweiten Stapel 23 vibriert, wird in dem zweiten Stapel 23 ein Temperaturgradient erzeugt. Das heißt, die Temperatur der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 wird höher als die Temperatur der zweiten Seite 23B.
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Der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 überträgt Wärme zwischen der Außenseite des Rohrs 3 und der erste Seite 23A des zweiten Stapels 23, um so die Temperatur der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 auf der festgelegten zweiten Referenztemperatur (z. B. der Umgebungstemperatur) zu halten. Demzufolge wird, wenn der Temperaturgradient in dem zweiten Stapel 23 erzeugt wird, die Temperatur der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 niedriger als die zweite Referenztemperatur. Das heißt, die zweite Seite 23B des zweiten Stapels 23 wird gekühlt. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 überträgt Kälteenergie der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 zu dem Kühlobjekt 40 außerhalb des Rohrs 3. Somit wird das Kühlobjekt 40 gekühlt.
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Ferner wird die Kälteenergie des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 über der Wärmeübertragungsabschnitt 4 teilweise zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 übertragen und dann von dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 weiter zur zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 übertragen. Demzufolge verringert sich die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13, Somit werden durch die Temperaturverringerung der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels sowohl das Kühlobjekt 40 als auch die zweite Seite 13B des ersten Stapels 13 gekühlt. Wenn die zweite Seite 13B des ersten Stapels 13 über den Wärmeübertragungsabschnitt 4 gekühlt wird, wird der Temperaturgradient zwischen der ersten Seite 13A und der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 vergrößert. Somit kann der Temperaturgradient in dem ersten Stapel 13 vergrößert werden, ohne die Temperatur der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13 zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, ein erforderliche Temperatur der Wärmequelle 30, das heißt eine Temperatur, die zum Betrieb der thermoakustischen Kühlvorrichtung 10 notwendig ist, zu verringern. Ferner ist es durch Erhöhen des Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 möglich, die Kühlungseffizienz der thermoakustischen Kühlvorrichtung 10 zu verbessern.
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2 ist eine Schnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration des in 1 gezeigten ersten Stapels 13, ersten Hochtemperatur-Wärmetauschers 14 und ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12 zeigt. In dem in 2 gezeigten Beispiel umgibt der erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 radial außerhalb der ersten Seite 13A des ersten Stapels 13. Der erste Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 kann aus einem äußerst wärmeleitenden Material wie etwa einem Metall hergestellt sein.
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Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 umgibt die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 radial außerhalb der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13. Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 umfasst einen Kanal 12a, der die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 umgibt. Ein Fluid 5 fließt durch den Kanal 12a. Das Fluid 5 fließt in einer Umfangsrichtung des Rohrs 3. Der Kanal 12a umfasst ein Zufluss 12b, in den das Fluid fließt, und einen Ausfluss 12c, von dem das Fluid 5 ausfließt. Der Zufluss 12b ist zum Beispiel mit dem Wärmeübertragungsabschnitt 4 verbunden. Der Ausfluss 12c ist zum Beispiel mit einer Abführung (einem Abflussrohr) 6 verbunden.
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In dem in 2 gezeigten Beispiel umfasst der Wärmeübertragungsabschnitt 4 ein Wärmeübertragungsrohr 4a. Das Fluid 5 fließt durch das Wärmeübertragungsrohr 4a zwischen dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 und dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 umfasst ebenfalls einen Kanal 22a, der die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 umgibt (siehe 3). Der Wärmeübertragungsrohr 4a verbindet den Kanal 12a des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12 mit dem Kanal 22a des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22.
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Das Fluid 5 wird beim Durchfließen des Kanals 22a des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 gekühlt. Anschließend fließt das Fluid 5 durch das Wärmeübertragungsrohr 4a in den Kanal 12a des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12. Das Fluid 5 in dem Kanal 12a absorbiert Wärme von dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12. Der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 wird durch das Fluid 5 gekühlt, das in den Kanal 12a fließt, so dass sich die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 verringert. Das Fluid 5, das die Wärme von dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 in dem Kanal 12a absorbiert, wird durch den Ausfluss 12c ausgegeben.
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In einem Beispiel kann das Wärmeübertragungsrohr 4a so ausgelegt sein, dass das Fluid 5 von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 fließt. Zum Beispiel kann das Fluid 5 durch Anordnen des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 an einer Position höher als der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 fließen. Alternativ kann eine Pumpe, die bewirkt, dass das Fluid 5 von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 fließt, vorgesehen sein. Es ist zu beachten, dass das Fluid 5 durch den zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 und den ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 zirkuliert. In diesem Fall kann der Wärmeübertragungsabschnitt 4 ein Wärmeübertragungsrohr, durch das das Fluid 5 in eine Richtung von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 fließt, und ein Wärmeübertragungsrohr, durch das das Fluid 5 in eine zu der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzte Richtung fließt, umfassen. Das heißt, der Wärmeübertragungsabschnitt 4 kann zwei Wärmeübertragungsrohre umfassen.
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Ferner kann der Kanal 12a, obwohl es in 2 nicht gezeigt ist, zusätzlich zu dem Zufluss 12b, der mit dem Wärmeübertragungsrohr 4a verbunden ist, einen weiteren Zufluss umfassen. Somit kann ein Fluid mit der ersten Referenztemperatur getrennt von dem Fluid von dem Wärmeübertragungsabschnitt 4 in den Kanal 12a fließen. Zum Beispiel kann, zusätzlich zu dem Fluid mit der ersten Referenztemperatur, ein Fluid mit einer Temperatur, die niedriger als die erste Referenztemperatur ist (z. B. Umgebungstemperatur), von dem Wärmeübertragungsabschnitt 4 in den Kanal 12a eingeleitet werden. Somit kann, während dafür gesorgt wird, dass die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 die erste Referenztemperatur nicht überschreitet, die Temperatur der zweiten Seite 13B weiter unter die erste Referenztemperatur gesenkt werden. In diesem Fall kann, während die Temperatur der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 durch den zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 auf der gleichen Temperatur wie die erste Referenztemperatur gehalten wird, die Temperatur des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 auf der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 zuverlässiger unter die erste Referenztemperatur gesenkt werden. Somit fließt das Fluid 5 mit einer Temperatur, die niedriger als die erste Referenztemperatur ist, über den Wärmeübertragungsabschnitt 4 in den ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12.
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3 ist eine Schnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration des in 1 gezeigten zweiten Stapels 23, zweiten Hochtemperatur-Wärmetauschers 24 und zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 zeigt. In dem in 3 gezeigten Beispiel umgibt der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 radial außerhalb der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23. Der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 umfasst einen Kanal 24a, der die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 umgibt. Ein Fluid 5a mit der zweiten Referenztemperatur fließt durch den Kanal 24a. Die zweite Referenztemperatur kann zum Beispiel eine Umgebungstemperatur sein. Obwohl es in 3 nicht gezeigt ist, kann der Kanal 24a einen Zufluss und einen Ausfluss umfassen. Somit kann das Fluid 5a zum Beispiel zwischen einer Fluidtemperatur-Einstellvorrichtung (nicht gezeigt) außerhalb des Rohrs 3 und dem Kanal 24a zirkuliert werden.
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Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 umgibt die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 radial außerhalb der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 umfasst einen Kanal 22a, der die Außenumfangsoberfläche des Rohrs 3 umgibt. Das Fluid 5 fließt durch den Kanal 22a. Das Fluid 5 fließt in der Umfangsrichtung des Rohrs 3. Der Kanal 22a umfasst einen Zufluss 22b, in den das Fluid 5 fließt, und eine Ausfluss 22c, durch den das Fluid 5 herausfließt. Der Zufluss 22b ist mit einer Quelle des Fluids wie etwa einem Hahn verbunden. Der Ausfluss 22c ist zum Beispiel mit dem Wärmeübertragungsrohr 4a des Wärmeübertragungsabschnitts 4 verbunden. Somit kann das Fluid 5 von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 zu dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 fließen. Wenn das Fluid 5 zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 fließt, kann der Zufluss 22b über der Wärmeübertragungsabschnitt 4 mit dem Ausfluss 12c des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12 verbunden sein.
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Jedes der Fluide 5, 5a kann zum Beispiel eine Flüssigkeit wie etwa Öl, Wasser oder wässrige Ethylen-Glykol-Lösung oder Gas sein.
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4 ist eine Ansicht, die eine Modifikation der thermoakustischen Kühlvorrichtung von 1 zeigt. Eine in 4 gezeigte thermoakustische Kühlvorrichtung 10a umfasst ferner einen Kühler 8, der einen zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 kühlt. Wenn der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 durch den Kühler 8 gekühlt wird, wird die Temperatur der ersten Seite 23A des zweiten Stapels 23 verringert. Demzufolge verringert sich auch die Temperatur der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23, wenn der Temperaturgradienten in dem zweiten Stapel 23 erzeugt wird. Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 auf der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 ist über der Wärmeübertragungsabschnitt 4 mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 verbunden. Demzufolge verringert sich aufgrund der Temperaturverringerung der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 auch die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13. Somit kann der Temperaturgradient in dem ersten Stapel 13 größer gemacht werden, ohne die Temperatur des ersten Hochtemperatur-Wärmetauschers 14 zu erhöhen.
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Wenn beispielsweise der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 ausgelegt ist, wie es in 3 gezeigt ist, kann der Kühler 8 das Fluid 5a, das durch den zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 fließt, kühlen. Zum Beispiel kann das Fluid 5a zwischen dem zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 und dem Kühler 8 zirkuliert werden.
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In dem in 4 gezeigten Beispiel ist der Kühler 8 für den zweiten Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 vorgesehen. In dieser Hinsicht kann ein Kühler für den ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 vorgesehen sein. Zum Beispiel können sowohl der zweite Hochtemperatur-Wärmetauscher 24 als auch der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 einen Kühler umfassen. Ferner ist es möglich, dass nur der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 einen Kühler umfasst. Wenn der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 einen Kühler umfasst, ist es möglich, die Temperatur der zweiten Seite 13B des ersten Stapels 13 zu verringern, und es ist möglich, den Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 zu erhöhen. Zum Beispiel ist es möglich, wenn der erste Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 beim Start der thermoakustischen Kühlvorrichtung 10, 10a gekühlt wird, eine Wärmemenge zu verringern, die dem ersten Hochtemperatur-Wärmetauscher 14 beim Start zugeführt werden muss. Das heißt, die thermoakustische Kühlvorrichtung 10, 10a kann bei einer niedrigen Temperatur gestartet werden. Nach dem Start der thermoakustischen Kühlvorrichtung 10, 10a, wird dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 über der Wärmeübertragungsabschnitt 4 Kälteenergie von dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 zugeführt. Demzufolge kann nach dem Start der thermoakustischen Kühlvorrichtung 10, 10a, das Kühlen des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12 durch den Kühler gestoppt werden.
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5 ist eine Ansicht, die eine Modifikation der in 2 gezeigten Konfiguration zeigt. In dem in 5 gezeigten Beispiel umfasst ein Wärmeübertragungsabschnitt 4 einen metallischen Wärmeübertragungskörper, der den ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 mit dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 verbindet. Zum Beispiel kann der Wärmeübertragungsabschnitt 4 einen metallischen Stab umfassen, dessen eines Ende mit dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 verbunden ist und dessen weiteres Ende mit dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 verbunden ist. Wenn der Wärmeübertragungsabschnitt 4 einen metallischen Wärmeübertragungskörper umfasst, kann die Konfiguration des Wärmeübertragungsabschnitts 4 vereinfacht sein.
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Zweite Ausführungsform
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6 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer thermoakustischen Kühlvorrichtung 10b in einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die thermoakustische Kühlvorrichtung 10b umfasst ein Rohr 3a und mehrere erste Stapel 13 und einen zweiten Stapel 23, die in dem Rohr 3a angeordnet sind. Das Rohr 3a umfasst zwei Rohrschleifen 31, 32. Ein Arbeitsfluid ist in dem Rohr 3a eingeschlossen. Die zwei Rohrschleifen 31, 32 sind über einen Rohrabschnitt 33 miteinander verbunden. Der mehreren (zwei in dieser Ausführungsform) ersten Stapeln 13 sind in der Rohrschleife 31 angeordnet. Der zweite Stapel 23 ist in der Rohrschleife 32 angeordnet. Die ersten Stapel 13 und der zweite Stapel 23 können Konfigurationen haben, die gleich oder ähnlich der in der ersten Ausführungsform ist. Der Anzahl von ersten Stapeln 13 ist nicht auf zwei begrenzt, sondern sie kann eins oder drei oder mehrere sein.
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Der zweite Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 auf der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23 und die ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 auf den zweiten Seiten 13B des ersten Stapels 13 sind miteinander verbunden, so dass durch Wärmeübertragungsabschnitte 41, 42 Wärme zwischen dem zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 22 und dem ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 übertragen werden kann. Da die Wärmeübertragungsabschnitte 41, 42 vorgesehen sind, verringern sich Temperaturen der ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauscher 12 aufgrund einer Verringerung der Temperatur des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22. Somit verringern sich, wenn die thermoakustische Kühlvorrichtung 10b in Betrieb ist, Temperaturen der zweiten Seiten 13B des ersten Stapels 13 aufgrund einer Verringerung der Temperatur der zweiten Seite 23B des zweiten Stapels 23. Dies ermöglicht es, die Temperaturgradienten in dem ersten Stapel 13 zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel können die Wärmeübertragungsabschnitte 4, 41, 42, obwohl jeder der Wärmeübertragungsabschnitte 4, 41, 42 vorzugsweise linear ist, gekrümmt sein, so dass ein Wärmeübertragungsweg kürzer ist. Ferner können Außenumfangsflächen der Wärmeübertragungsabschnitte 4, 41, 42 mit einem Wärmeisolierungsmaterial überdeckt sein.
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Die Konfigurationen der Wärmetauscher 12, 14, 22, 24 sind nicht auf die Konfigurationen in den obigen Beispielen begrenzt. In einem Beispiel kann wenigstens einer der Wärmetauscher 12, 14, 22, 24 ferner einen Wärmeleitungsabschnitt umfassen, der zum Beispiel Rippen umfasst, die in dem Rohr 3 angeordnet sind. In einem weiteren Beispiel kann jeder der Wärmetauscher 12, 14, 22, 24 ferner einen Wärmeleitungsabschnitt mit mehreren Leitungspfaden, die sich in die Längsrichtung des Rohrs 3 erstrecken, umfassen, und die Wärmeleitungsabschnitte können auf den Seiten des Stapels 13, 23 in dem Rohr 3 angeordnet sein. In diesem Fall ist der erste Stapel 13 zwischen den Wärmeleitungsabschnitten des ersten Hochtemperatur-Wärmetauschers 14 und des ersten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 12 in dem Rohr 3 angeordnet. Der zweite Stapel 23 ist zwischen den Wärmeleitungsabschnitten des zweiten Hochtemperatur-Wärmetauschers 24 und des zweiten Niedrigtemperatur-Wärmetauschers 22 in dem Rohr 3 angeordnet. Wenn jeder der Wärmetauscher 12, 14, 22, 24 ferner den so in dem Rohr 3 angeordneten Wärmeleitungsabschnitt umfasst, können Temperaturen der beiden Enden des Stapels 13, 23 effizienter auf gewünschte Temperaturen eingestellt werden kann. Das heißt, es ist möglich, die Wärmeaustauscheffizienz in dem Stapel 13, 23 weiter zu verbessern.
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Die Konfigurationen des Stapels 13, 23 sind nicht auf die Konfigurationen in den obigen Beispiel begrenzt. Zum Beispiel können in dem ersten Stapel 13 und dem zweiten Stapel 23 die Leitungspfade 13k, 23k, die sich in die Längsrichtung des Rohrs 3 erstrecken, gekrümmt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-101910 [0002]
- JP 2008-101910 A [0002, 0003]
