JP2008101910A - 熱音響装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ループ管2の内部に、第一高温側熱交換器4と第一低温側熱交換器5に挟まれた第一のスタック3aと、第二高温側熱交換器6と第二低温側熱交換器7に挟まれた第二のスタック3bとを具備してなり、定在波及び進行波を発生させることによって前記第二低温側熱交換器7を冷却する熱音響装置1であって、前記第一のスタック3aや第二のスタック3bの導通路30内に形成される熱境界層30αの厚さを大きく、もしくは、粘性境界層30νの厚さを小さくするように、ループ管2の長さL、作動流体の状態、導通路30の半径Rのうち少なくとも一つを設定する。
【選択図】図2
Description
この実施の形態における熱音響装置1は、図1に示すように、全体として略長方形状に構成されたループ管2の内部に、第一高温側熱交換器4及び第一低温側熱交換器5に挟まれた第一のスタック3aと、第二高温側熱交換器6及び第二低温側熱交換器7に挟まれた第二のスタック3bとを具備してなるもので、第一のスタック3a側の第一高温側熱交換器4を加熱することによって第一低温側熱交換器5との間の熱の移動方向と反対方向に自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波を第二のスタック3b側へ伝搬させ、第二のスタック3b側でその進行方向と反対側に熱を移動させて第二低温側熱交換器7を冷却させるようにしたものである。そして、この実施の形態では、図2に示すように、第一のスタック3a及び第二のスタック3bの導通路30内に形成される熱境界層30αの厚さδαを大きく、かつ、粘性境界層30νの厚さδνを小さくするようにして熱交換の効率性を向上させるようにしている。この境界層30α、30νの厚さδα、δνを設定する方法としては、ループ管2の全体の長さLを変える方法や、そのループ管2内に封入される作動流体の物理的性質を変える方法、また、スタック3a、3bの導通路30の半径R(導通路30が円形でない場合は、対向する壁面との距離の1/2)を変える方法などがある。以下に、熱音響装置1の構成、及び、各境界層30α、30νの厚さδα、δνを設定する方法などについて詳細に説明する。
この導通路30内に形成される作動流体の熱境界層30α及び粘性境界層30νとの関係については、一般に式1及び式2のように表される。
2・・・ループ管
2a・・・直線管部
2b・・・連結管部
3a・・・第一のスタック
3b・・・第二のスタック
4・・・第一高温側熱交換器
5・・・第一低温側熱交換器
6・・・第二高温側熱交換器
7・・・第二低温側熱交換器
9・・・気体注入装置
30・・・導通路
30ν・・・粘性境界層
30α・・・熱境界層
Claims (4)
- ループ管の内部に、第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、第二高温側熱交換器と第二低温側熱交換器に挟まれた第二のスタックとを具備してなり、第一のスタックに温度勾配を生じさせることによって自励の音波を発生させ、当該音波によって前記第二低温側熱交換器を冷却し、又は/及び、前記第二高温側熱交換器を加熱する熱音響装置であって、
前記第一のスタック、又は/及び、第二のスタックの導通路内における粘性境界層が導通路の半径を超えない範囲で、熱境界層の厚さを最も大きくし、もしくは、導通路内における粘性境界層が導通路の半径を超えない範囲で粘性境界層の厚さを最も小さくするように、ループ管の長さ、作動流体の状態、導通路の径のうち少なくとも一つを設定したことを特徴とする熱音響装置。 - ループ管の内部に、第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、第二高温側熱交換器と第二低温側熱交換器に挟まれた第二のスタックとを具備してなり、第一のスタックに温度勾配を生じさせることによって自励の音波を発生させ、当該音波によって前記第二低温側熱交換器を冷却し、又は/及び、前記第二高温側熱交換器を加熱する熱音響装置であって、
前記第一のスタック、又は/及び、第二のスタックの導通路内における粘性境界層が導通路の半径を超えない範囲で、導通路のすべてを熱境界層が覆うように、ループ管の長さ、作動流体の状態、導通路の径のうち少なくとも一つを設定したことを特徴とする熱音響装置。 - ループ管の内部に、第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、第二高温側熱交換器と第二低温側熱交換器に挟まれた第二のスタックとを具備してなり、第一のスタックに温度勾配を生じさせることによって自励の音波を発生させ、当該音波によって前記第二低温側熱交換器を冷却し、又は/及び、前記第二高温側熱交換器を加熱する熱音響装置であって、
前記第一のスタック、又は/及び、第二のスタックの導通路内に形成される熱境界層が導通路全体を覆っている場合、導通路内における粘性境界層が導通路の半径を超えない範囲で粘性境界層の厚さを最も小さくするように、ループ管の長さ、作動流体の状態、導通路の径のうち少なくとも一つを設定したことを特徴とする熱音響装置。 - ループ管内の作動流体の状態を調整する調整手段を設けた請求項1から3いずれか1項に記載の熱音響装置。
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