JP2012047440A - Stack, manufacturing method thereof, and heat-acoustic device using the stack - Google Patents

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Ken Choju
研 長寿
Shinichi Sakamoto
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture, at low costs, a stack capable of executing efficient energy exchange between sound energy and heat energy.SOLUTION: A stack 4, for executing energy exchange between sound energy and heat energy in a loop tube 1, comprises an assembly of a plurality of thin-tube glasses G arranged in parallel along a tube axis in the loop tube 1. The plurality of thin-tube glasses G is held in the loop tube 1 in a contact state without being mutually welded.

Description

本発明は、熱音響装置などに用いられるスタック及びその製造方法に関するものであり、詳細には、熱エネルギーと音エネルギーとの相互間でエネルギー交換を行うスタック及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a stack used in a thermoacoustic device and the like and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a stack for exchanging energy between thermal energy and sound energy and a manufacturing method thereof.

周知のように、熱音響装置は、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー変換を行う装置であって、例えば、工場や自動車の廃熱などを利用して冷却対象物を冷却するように構成されたものが提案されており、クリーンな冷却機構として注目されている。   As is well known, a thermoacoustic device is a device that converts energy between sound energy and heat energy, and for example, cools an object to be cooled using waste heat of a factory or an automobile. What has been constructed has been proposed and has attracted attention as a clean cooling mechanism.

この種の熱音響装置は、図1に示すように、ヘリウムやネオンなどの気体(流体)を封入したループ管1と、ループ管1の一方側に設けられ且つ高温側熱交換器2aと低温側熱交換器3aとに挟持された第一のスタック4aと、ループ管1の他方側に設けられ且つ高温側熱交換器2bと低温側熱交換器3bとに挟持された第二のスタック4bとを備えている。なお、両スタック2a,2bは、ループ管1の管軸方向に連通する複数の流通経路を有する。   As shown in FIG. 1, this type of thermoacoustic apparatus includes a loop tube 1 in which a gas (fluid) such as helium or neon is enclosed, a high temperature side heat exchanger 2 a provided on one side of the loop tube 1, and a low temperature. The first stack 4a sandwiched between the side heat exchanger 3a and the second stack 4b disposed on the other side of the loop pipe 1 and sandwiched between the high temperature side heat exchanger 2b and the low temperature side heat exchanger 3b And. Both the stacks 2 a and 2 b have a plurality of flow paths communicating in the tube axis direction of the loop pipe 1.

このような構成を備えた熱音響装置の動作原理は次の通りである。   The operation principle of the thermoacoustic apparatus having such a configuration is as follows.

まず、第一のスタック4a側の高温側熱交換器2aを工場廃熱や自動車の廃熱などを入力して加熱するとともに、低温側熱交換器3aに冷却液(冷却水や液体窒素など)を循環させて冷却し、高温側熱交換器2aと低温側熱交換器3aとの間に温度勾配を形成する。これにより、両熱交換器2a,3aに挟持された第一のスタック4aの流通経路内の流体(上記の封入したヘリウム等)が揺らぎ始め、然る後、ループ管1内に自励の音波が発生する。このように自励の音波が発生すると、その音波はループ管1に沿って伝搬し、ループ管1の他方側に配置された第二のスタック4bに音エネルギーとして入力される。この音エネルギーが入力された第二のスタック4bでは、その流通経路内で流体が膨張・収縮を繰り返し、その過程で流体に蓄積された熱が第二のスタック4bの流通経路を構成する壁面に放出される。そして、この放出された熱を音エネルギーの移送方向と逆方向、すなわち、低温側熱交換器3bから高温側熱交換器2bに向けて移送させ、その過程で熱を奪って低温側熱交換器3bを冷却し、この冷却された低温側熱交換器3bを用いて外部の冷却対象物を冷却する。   First, the high temperature side heat exchanger 2a on the first stack 4a side is heated by inputting factory waste heat or automobile waste heat and the like, and a coolant (cooling water, liquid nitrogen, etc.) is supplied to the low temperature side heat exchanger 3a. Is circulated and cooled to form a temperature gradient between the high temperature side heat exchanger 2a and the low temperature side heat exchanger 3a. As a result, the fluid in the flow path of the first stack 4a sandwiched between the heat exchangers 2a and 3a (such as the enclosed helium) starts to fluctuate. Will occur. When the self-excited sound wave is generated in this way, the sound wave propagates along the loop tube 1 and is input as sound energy to the second stack 4b disposed on the other side of the loop tube 1. In the second stack 4b to which the sound energy is input, the fluid repeatedly expands and contracts in the flow path, and the heat accumulated in the fluid in the process is applied to the wall surface constituting the flow path of the second stack 4b. Released. The released heat is transferred in the direction opposite to the direction of sound energy transfer, that is, transferred from the low-temperature side heat exchanger 3b toward the high-temperature side heat exchanger 2b. 3b is cooled, and an external cooling object is cooled using the cooled low temperature side heat exchanger 3b.

ところで、この種の熱音響装置に用いられるスタックとしては、種々のものが提案されている。例えば、特許文献1には、セラミックス、焼結金属、金網、金属製不織布などのように熱容量の大きな素材で形成され、ループ管の管軸方向に貫通し、流通経路として機能する多孔を有するスタックなどが開示されている。   By the way, various stacks have been proposed for use in this type of thermoacoustic apparatus. For example, Patent Document 1 discloses a stack that is formed of a material having a large heat capacity such as ceramics, sintered metal, wire mesh, and metal nonwoven fabric, penetrates in the tube axis direction of the loop tube, and functions as a flow path. Etc. are disclosed.

特開2005−274099号公報JP 2005-274099 A

しかしながら、これらのスタックのうち、金属製のスタックは、一般的に熱伝導率が高いため、スタックを用いて自励の音波を発生させる場合に、スタックの両端間における温度勾配を大きく維持できず、自励の音波を迅速に発生させることができないという問題がある。   However, among these stacks, metal stacks generally have high thermal conductivity, so when a self-excited sound wave is generated using the stack, the temperature gradient between both ends of the stack cannot be maintained large. There is a problem that self-excited sound waves cannot be generated quickly.

また、スタックを用いて、自励の音波を発生させる場合と、音エネルギーを熱エネルギーに変換させる場合とのいずれにおいても、スタックの流通経路の数を増加させるに連れて音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー変換効率が向上するものと考えられるが、金属製やセラミックス製のスタックの場合には、流通経路の数を増加させる加工が難しく、製造コストが高騰するという問題がある。   Further, in both cases of generating self-excited sound waves using a stack and converting sound energy into heat energy, sound energy and heat energy are increased as the number of distribution channels in the stack is increased. However, in the case of stacks made of metal or ceramics, it is difficult to increase the number of distribution channels, and there is a problem that the manufacturing cost increases.

特に、セラミックス製のスタックは、射出成形によって流通経路として機能する多孔が形成されるのが通例であるため、微小な孔を形成することが技術的に困難である。すなわち、スタックに形成する多孔の孔径を小さくしようとすると、射出時に高温で押し出された素材が孔内で密着し、目詰まりを起こして流通経路が閉塞する可能性がある。しかも、その後の焼成工程においても、熱収縮によって流通経路が変形して、スタック内での熱変換効率が低下するおそれがある。   In particular, ceramic stacks are typically formed with pores that function as distribution channels by injection molding, so it is technically difficult to form minute holes. That is, when trying to reduce the diameter of the porous holes formed in the stack, there is a possibility that the material extruded at a high temperature at the time of injection closely adheres within the holes, causing clogging and closing the flow path. In addition, even in the subsequent firing step, the flow path may be deformed by heat shrinkage, and the heat conversion efficiency in the stack may be reduced.

以上の実情に鑑み、本発明は、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間で効率よくエネルギー交換を行うことができるスタックを低コストで製造することを技術的課題とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to manufacture a stack capable of efficiently exchanging energy between sound energy and thermal energy at a low cost.

上記課題を解決するために創案された本発明は、管内に配置され、該管内で音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー交換を行うスタックにおいて、前記管内に管軸に沿って複数本が並列に配列された細管ガラスの集合体からなり、前記複数本の細管ガラスが相互に溶着することなく接触した状態で前記管内に保持されていることに特徴づけられる。   The present invention created in order to solve the above problems is a stack arranged in a pipe and exchanging energy between sound energy and thermal energy in the pipe. It consists of the aggregate | assembly of the thin tube glass arranged in parallel, It is characterized by the said several thin tube glass being hold | maintained in the said tube in the state which contacted without mutually welding.

このような構成によれば、スタックが細管ガラスの集合体から形成されるので、金属等でスタックを形成する場合に比して、スタックの熱伝導率を低く抑えることができる。そのため、スタックを用いて自励の音波を発生させる場合に、スタックの両端間における温度勾配を大きく維持することができ、自励の音波を迅速に発生させることが可能となる。   According to such a configuration, since the stack is formed from an aggregate of thin tube glass, the thermal conductivity of the stack can be suppressed lower than when the stack is formed of metal or the like. Therefore, when a self-excited sound wave is generated using the stack, the temperature gradient between both ends of the stack can be maintained large, and the self-excited sound wave can be generated quickly.

また、細管ガラスの製造技術は確立した技術であるため、流通経路の数を増加させるために、細管ガラスの外径と内径をそれぞれ小さくすることは技術的に容易である。したがって、複数の細管ガラスの集合体からなるスタックであれば、スタックの両端に連通する流通経路の数を容易に増加させることができる。   Moreover, since the manufacturing technology of thin tube glass is an established technology, in order to increase the number of distribution channels, it is technically easy to reduce the outer diameter and inner diameter of the thin tube glass. Therefore, if the stack is composed of an assembly of a plurality of thin tube glasses, the number of distribution channels communicating with both ends of the stack can be easily increased.

さらに、スタックを構成する複数本の細管ガラスは、相互に溶着することなく接触した状態で管内に保持されているため、既存技術を利用して所定長さの細管ガラスを製作した後は、その細管ガラスに特段の加工を施すことなく、管内に挿入するだけでスタックを製作することができる。したがって、スタックの製造コストの低廉化を確実に図ることが可能となる。なお、接着剤を用いて細管ガラスの外周面同士を接着して管内に挿入するようにしてもよい。   Furthermore, since a plurality of capillary tubes constituting the stack are held in the tube in contact with each other without being welded to each other, after a capillary tube having a predetermined length is manufactured using existing technology, A stack can be produced simply by inserting into a tube without any special processing of the thin tube glass. Therefore, it is possible to reliably reduce the manufacturing cost of the stack. In addition, you may make it adhere | attach the outer peripheral surfaces of a thin tube glass using an adhesive agent, and it may insert in a pipe | tube.

上記の構成において、前記複数本の細管ガラスが、前記管内に、300本/inch2以上の割合で配置されるとともに、前記管の内孔の軸直角断面における前記複数本の細管ガラスのガラス部分の占有率が50%未満であることが好ましい。 Said structure WHEREIN: While the said several thin tube glass is arrange | positioned in the said tube in the ratio of 300 pieces / inch < 2 > or more, the glass part of the said several thin tube glass in the axial orthogonal cross section of the inner hole of the said pipe | tube The occupation ratio is preferably less than 50%.

すなわち、複数本の細管ガラスが、管内に300本/inch2以上の割合で配置されていれば、スタックの流通経路が適度に細分化され、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー交換を効率よく行うことが可能となる。また、この場合であっても、ガラス部分の占める割合が大きすぎると、流通経路が狭くなりすぎてエネルギーの変換効率が低下するおそれがある。そのため、管の内孔の軸直角断面における前記複数本の細管ガラスのガラス部分の占有率は50%未満であることが好ましく、このような数値範囲であれば、流通経路となり得るガラス管の内孔の大きさを問題なく確保することができるので、エネルギーの交換効率を良好に維持することが可能となる。 In other words, if a plurality of thin glass tubes are arranged at a rate of 300 / inch 2 or more in the tube, the distribution channel of the stack is appropriately subdivided, and energy exchange between sound energy and heat energy is performed. It becomes possible to carry out efficiently. Even in this case, if the proportion of the glass portion is too large, the distribution path becomes too narrow and the energy conversion efficiency may be reduced. Therefore, the occupancy ratio of the glass portion of the plurality of thin tube glasses in the cross section perpendicular to the axis of the inner hole of the tube is preferably less than 50%. Since the size of the hole can be ensured without any problem, the energy exchange efficiency can be maintained satisfactorily.

上記の構成において、前記複数本の細管ガラスの外周面の非接触部分の相互間には、前記管の管軸方向に連通する空隙が形成されていてもよい。   In the above configuration, a gap communicating in the tube axis direction of the tube may be formed between the non-contact portions of the outer peripheral surface of the plurality of thin tube glasses.

このようにすれば、複数本の細管ガラスの外周面の非接触部分の相互間に形成される空隙が、各細管ガラスの内孔と同様に、管軸方向に連通する流通経路として機能するものと考えられる。したがって、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でのエネルギー交換の効率向上が期待できる。なお、この場合、上述のように接着剤を用いて細管ガラスの外周面同士を接着するときは、細管ガラスの外周面の非接触部分の相互間に形成される空隙を接着剤で塞がないようにすることが必要である。   In this way, the gap formed between the non-contact portions of the outer peripheral surface of the plurality of thin tube glasses functions as a flow path that communicates in the tube axis direction like the inner hole of each thin tube glass. it is conceivable that. Therefore, improvement in the efficiency of energy exchange between sound energy and heat energy can be expected. In this case, when the outer peripheral surfaces of the thin tube glass are bonded to each other using an adhesive as described above, the gap formed between the non-contact portions of the outer peripheral surface of the thin tube glass is not blocked with the adhesive. It is necessary to do so.

上記の構成を適宜備えたスタックを用いて熱音響装置を構成してもよい。すなわち、ループ管内の離間した2箇所に、高温側熱交換器と低温側熱交換器とで上記の構成を適宜備えたスタックを挟んだ状態でそれぞれ配置してなる熱音響装置であって、一方側の前記スタックに温度勾配を付与することにより自励の音波を発生させ、該音波によって他方側の前記スタックに取り付けられた前記低温側熱交換器の冷却と前記第二高温側熱交換器の加熱との少なくとも一方を行う構成としてもよい。   You may comprise a thermoacoustic apparatus using the stack | stuck provided with said structure suitably. That is, a thermoacoustic apparatus in which two high-temperature side heat exchangers and low-temperature side heat exchangers are each provided with a stack having the above-described configuration appropriately sandwiched between two spaced locations in a loop tube, A self-excited sound wave is generated by applying a temperature gradient to the stack on the side, and cooling of the low-temperature side heat exchanger attached to the stack on the other side by the sound wave and the second high-temperature side heat exchanger It is good also as a structure which performs at least one of a heating.

上記課題を解決するために創案された本発明は、管内に配置され、該管内で音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー交換を行うスタックの製造方法において、複数本の細管ガラスを前記管内に管軸に沿う姿勢で挿入して該管内に並列に配列させるとともに、該管内の前記複数本の細管ガラスを相互に溶着させることなく接触させた状態で保持することに特徴づけられる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a stack manufacturing method in which a plurality of thin glass tubes are disposed in a tube in a tube and in which energy is exchanged between sound energy and heat energy. It is characterized in that it is inserted in a posture along the tube axis and arranged in parallel in the tube, and the plurality of thin tube glasses in the tube are held in contact with each other without being welded to each other.

このような方法によれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受することができる。   According to such a method, it is possible to receive the same operational effects as the corresponding configuration already described.

上記の方法において、前記複数本の細管ガラスが、リドロー法によって成形されることが好ましい。   In the above method, it is preferable that the plurality of thin glass tubes are formed by a redraw method.

このようにすれば、非常に細い細管ガラスを安定的に精度よく製作することができる。   In this way, a very thin capillary glass can be manufactured stably and accurately.

以上のように本発明によれば、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間で効率よくエネルー交換を行うことができるスタックを低コストで製造することができる。   As described above, according to the present invention, a stack capable of efficiently exchanging energy between sound energy and heat energy can be manufactured at low cost.

熱音響装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of a thermoacoustic apparatus. 本発明の実施形態に係るスタックを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the stack which concerns on embodiment of this invention. 図2の符号Xで示す領域を拡大した拡大図である。It is the enlarged view to which the area | region shown with the code | symbol X of FIG. 2 was expanded. 他の熱音響装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of another thermoacoustic apparatus.

以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る熱音響装置は、従来技術で説明した熱音響装置とスタック4(4a,4b)の構造のみが相違するため、以下では、スタック4の構成を中心に説明し、熱音響装置の全体構成については、詳しい説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The thermoacoustic apparatus according to this embodiment is different from the thermoacoustic apparatus described in the related art only in the structure of the stack 4 (4a, 4b). Detailed description of the overall configuration of the acoustic device is omitted.

図2に示すように、本実施形態に係る熱音響装置に適用されるスタック4は、ループ管1内に管軸に沿って複数本が並列に配列された細管ガラスGの集合体からなる。   As shown in FIG. 2, the stack 4 applied to the thermoacoustic device according to the present embodiment is composed of an aggregate of thin tube glasses G in which a plurality of tubes are arranged in parallel along the tube axis in the loop tube 1.

この集合体を構成する個々の細管ガラスGは、相互に溶着することなく接触した状態でループ管1の一部を構成する管内に保持されている。このようにすれば、第一に、金属等でスタックを形成する場合に比して、熱伝導率を低く抑えることができるため、スタック4を用いて自励の音波を発生させる場合(図1の第一のスタック4aとして用いる場合)に、スタック4の両端間における温度勾配を大きく維持することができ、自励の音波を迅速に発生させることが可能となる。第二に、細管ガラスGの製造技術は確立した技術であるため、流通経路の数を増加させるために、細管ガラスGの外径と内径をそれぞれ小さくすることは技術的に容易である。したがって、複数の細管ガラスGの集合体からなるスタック4であれば、スタック4の両端に連通する流通経路の数を容易に増加させることができる。そして、第三に、スタック4を構成する複数本の細管ガラスGは、相互に溶着することなく接触した状態で管内に保持されているため、既存技術を利用して所定長さの細管ガラスGを製作した後は、その細管ガラスGに特段の加工を施すことなく、ループ管1内に挿入するだけでスタック4を製作することができる。したがって、スタック4の製造コストの低廉化を確実に図ることが可能となる。   The individual thin glass tubes G constituting the aggregate are held in a tube constituting a part of the loop tube 1 in a state where they are in contact with each other without welding. In this case, firstly, the thermal conductivity can be suppressed lower than that in the case where the stack is formed of metal or the like, and therefore, when the stack 4 is used to generate self-excited sound waves (FIG. 1). When the first stack 4a is used, the temperature gradient between both ends of the stack 4 can be maintained large, and self-excited sound waves can be generated quickly. Second, since the manufacturing technology of the thin tube glass G is an established technology, it is technically easy to reduce the outer diameter and the inner diameter of the thin tube glass G in order to increase the number of distribution channels. Therefore, if the stack 4 is composed of an assembly of a plurality of thin glass tubes G, the number of distribution channels communicating with both ends of the stack 4 can be easily increased. Thirdly, since the plurality of thin glass tubes G constituting the stack 4 are held in the tube in a state where they are in contact with each other without being welded to each other, the thin tube glass G having a predetermined length using existing technology. After manufacturing the stack 4, the stack 4 can be manufactured simply by inserting the thin tube glass G into the loop tube 1 without any special processing. Accordingly, it is possible to reliably reduce the manufacturing cost of the stack 4.

また、スタック4を構成する複数本の細管ガラスGは、ループ管1内に、300本/inch2以上の割合で配置されている。このようにすれば、細管ガラスGの内孔の数に準じてスタック4全体の流通経路が適度に細分化され、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー交換を効率よく行うことが可能となる。なお、細管ガラスGは、ループ管1内に、500本/inch2以上の割合で配置されていることが好ましく、1000本/inch2以上の割合で配置されていることがより好ましく、2000本/inch2以上の割合で配置されていることが最も好ましい。 A plurality of thin glass tubes G constituting the stack 4 are arranged in the loop tube 1 at a rate of 300 pieces / inch 2 or more. In this way, the distribution path of the entire stack 4 is appropriately subdivided according to the number of inner holes of the thin tube glass G, and it is possible to efficiently exchange energy between sound energy and heat energy. Become. The thin glass tube G is preferably arranged in the loop tube 1 at a rate of 500 / inch 2 or more, more preferably 1000 / inch 2 or more, and 2000 Most preferably, they are arranged at a ratio of / inch 2 or more.

さらに、スタック4が配置された位置でのループ管1の内孔の軸直角断面において、スタック4を構成する複数本の細管ガラスGのガラス部分の占有率が50%未満となっている。すなわち、ループ管1内に、細管ガラスGを300本/inch2以上の割合で配置した場合でも、ガラス部分の占める割合が大きすぎると、流通経路が極端に狭くなりすぎ、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でのエネルギー変換において損失が生じ得る。したがって、スタック4が配置された位置でのループ管1の内孔の軸直角断面において、複数本の細管ガラスGのガラス部分の占有率は、50%未満であることが好ましく、このような数値範囲であれば、流通経路となり得るガラス管の内孔の大きさを問題なく確保することができるので、エネルギーの交換効率を良好に維持することが可能となる。なお、細管ガラスGのガラス部分の占有率は、40%未満であることが好ましく、30%未満であることがより好ましい。 Furthermore, in the cross section perpendicular to the axis of the inner hole of the loop tube 1 at the position where the stack 4 is disposed, the occupation ratio of the glass portions of the plurality of thin glass tubes G constituting the stack 4 is less than 50%. That is, even when the thin tube glass G is arranged in the loop tube 1 at a rate of 300 / inch 2 or more, if the proportion of the glass portion is too large, the distribution channel becomes extremely narrow, and sound energy and heat energy are reduced. Loss can occur in energy conversion between the two. Therefore, in the cross section perpendicular to the inner hole of the loop tube 1 at the position where the stack 4 is disposed, the occupation ratio of the glass portions of the plurality of thin tube glasses G is preferably less than 50%. If it is within the range, the size of the inner hole of the glass tube that can serve as a distribution channel can be ensured without any problem, so that the energy exchange efficiency can be maintained satisfactorily. In addition, it is preferable that the occupation rate of the glass part of the thin tube glass G is less than 40%, and it is more preferable that it is less than 30%.

ここで、スタック4を構成する複数の細管ガラスGは、上述のように相互に溶着されることなくループ管1内に保持されているため、図3に示すように、外周面同士が接触した状態で保持された細管ガラスGの外周面の相互間には、3本乃至5本の細管ガラスGの外周面の非接触部分によって周囲が閉塞された空隙Sが形成される。これらの空隙Sは、ループ管1の管軸方向に連通するため、細管ガラスGの内孔と同様に流通経路として機能するものと考えられ、音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でのエネルギー交換効率の向上に寄与し得る。なお、空隙Sの形状は、細管ガラスGの組合せ方によって変化し、細管ガラスGの内孔の円形とも異なる形状を呈する。そのため、空隙Sが流通経路として機能する場合には、細管ガラスGの内孔と空隙Sとで、流通経路が少なくとも2種以上の異なる形状のものから構成されることになる。   Here, since the plurality of thin glass tubes G constituting the stack 4 are held in the loop tube 1 without being welded to each other as described above, the outer peripheral surfaces are in contact with each other as shown in FIG. Between the outer peripheral surfaces of the thin glass tubes G held in a state, a gap S whose periphery is closed by a non-contact portion of the outer peripheral surfaces of the three to five thin tube glasses G is formed. Since these voids S communicate with each other in the tube axis direction of the loop tube 1, it is considered that they function as a flow path like the inner hole of the thin tube glass G, and energy exchange between sound energy and heat energy is performed. It can contribute to the improvement of efficiency. The shape of the gap S varies depending on the combination of the thin tube glass G and exhibits a shape different from the circular shape of the inner hole of the thin tube glass G. Therefore, when the space | gap S functions as a distribution channel, it is comprised by the inner hole of the thin tube glass G, and the space | gap S from a thing with at least 2 or more types of different distribution channels.

また、スタック4を構成する細管ガラスGの歪点は、350℃以上を呈している。すなわち、歪点が350℃以上の細管ガラスGであれば、工場廃熱などの高温の熱源を冷却することなくそのまま熱エネルギーとして利用することができる。したがって、入力される熱エネルギーを大きく保つことができるので、この熱エネルギーをスタック4で変換して得られる音エネルギーも大きく保つことができ、効率がよい。具体的には、細管ガラスGのガラス組成としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラスなどを用いる。   The strain point of the thin tube glass G constituting the stack 4 is 350 ° C. or higher. That is, if the thin glass tube G has a strain point of 350 ° C. or higher, a high-temperature heat source such as factory waste heat can be used as it is without being cooled. Therefore, since the input heat energy can be kept large, the sound energy obtained by converting this heat energy by the stack 4 can also be kept large, which is efficient. Specifically, as the glass composition of the thin tube glass G, soda lime glass, borosilicate glass, lead glass, or the like is used.

以上のように構成されたスタック4は、次のようにして製作される。   The stack 4 configured as described above is manufactured as follows.

まず、リドロー法によって、母材ガラスを加熱しながら延伸して長尺な細管ガラスを成形する。次に、この長尺な細管ガラスを所定長さに切断して、スタック4を構成する複数本の細管ガラスGを製作する。この場合、各々の細管ガラスGは、内径及び外径の寸法がそれぞれ管軸方向で略同一となるとともに、内外表面が滑らかな火造り面で構成される。   First, a long glass tube is formed by stretching while heating the base glass by a redraw method. Next, this long thin tube glass is cut into a predetermined length to produce a plurality of thin tube glasses G constituting the stack 4. In this case, each thin tube glass G is formed of a fire-making surface in which the inner diameter and the outer diameter are substantially the same in the tube axis direction, and the inner and outer surfaces are smooth.

次に、切断した複数本の細管ガラスGを、相互に溶着させることなく独立した状態で、ループ管1の一部を構成する管内に長手方向が管軸方向を向くように挿入し、該管内に並列に配列させる。そして、そのまま溶着することなく複数本の細管ガラスGを相互に接触させた状態で管内に保持することで、スタック4が製作される。   Next, the plurality of cut thin glass tubes G are inserted into a tube constituting a part of the loop tube 1 in an independent state without being welded to each other so that the longitudinal direction is directed to the tube axis direction. Are arranged in parallel. And the stack 4 is manufactured by hold | maintaining in a pipe | tube in the state which mutually contacted the several thin tube glass G, without welding as it is.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、スタック4をループ管1内に保持する場合を説明したが、スタック4を直線管など、端部を有する非ループ管(開放管)内に保持して熱音響装置を構成してもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above-described embodiment, the case where the stack 4 is held in the loop tube 1 has been described. However, the stack 4 is held in a non-loop tube (open tube) having an end, such as a straight tube, so that the thermoacoustic apparatus It may be configured.

実施例1〜3として、細管ガラスを相互に溶着することなく接触させてループ管内に保持して構成されるスタックを作製し、比較例として、多孔を有するアルミナで構成されるスタックを作製し、それぞれのスタックを図1に示した熱音響装置に適用した場合の音響インテンシティを評価した。その結果を以下の表1に示す。なお、音響インテンシティは、523Hzの周波数の音を用い、また、比較例の結果を1.0として相対的に表している。   As examples 1 to 3, a stack constituted by contacting the thin tube glass without being welded to each other and being held in the loop tube is produced, and as a comparative example, a stack made of porous alumina is produced, The acoustic intensity when each stack was applied to the thermoacoustic apparatus shown in FIG. 1 was evaluated. The results are shown in Table 1 below. Note that the sound intensity is relatively represented by using a sound having a frequency of 523 Hz, and the result of the comparative example is 1.0.

Figure 2012047440
Figure 2012047440

表1によれば、実施例1〜3は、アルミナで構成した比較例よりも音響インテンシティが大幅に改善していることが確認できる。換言すれば、アルミナ製のスタックよりも、ガラス管の集合体からなるスタックの方が、熱エネルギーを音エネルギーに効率よく変換可能であることが確認できる。   According to Table 1, it can be confirmed that in Examples 1 to 3, the sound intensity is greatly improved as compared with the comparative example constituted by alumina. In other words, it can be confirmed that a stack made of an aggregate of glass tubes can convert heat energy into sound energy more efficiently than an alumina stack.

また、実施例1及び比較例で用いたスタックを図4に示した実験系に配置し、スタックのスピーカーからの距離を290〜370mmの範囲で20mm刻みに変化させ、スピーカーから周波数525Hzの音を出してスタックの前後の温度を予め配置した熱電対により測定し、両者の値からスタック前後の温度差を求めた。その結果を表2に示す。   In addition, the stack used in Example 1 and the comparative example is arranged in the experimental system shown in FIG. The temperature before and after the stack was measured with a thermocouple arranged in advance, and the temperature difference before and after the stack was obtained from both values. The results are shown in Table 2.

Figure 2012047440
Figure 2012047440

表2によれば、スタックのスピーカーからの距離に関係なく、実施例1は、アルミナで構成した比較例よりもスタックの前後の温度差が大きいことが確認できる。換言すれば、アルミナ製のスタックよりも、ガラス管の集合体からなるスタックの方が、熱エネルギーを音エネルギーに効率よく変換可能であることが確認できる。   According to Table 2, regardless of the distance from the speaker of the stack, it can be confirmed that Example 1 has a larger temperature difference before and after the stack than the comparative example made of alumina. In other words, it can be confirmed that a stack made of an aggregate of glass tubes can convert heat energy into sound energy more efficiently than an alumina stack.

さらに、実施例1及び実施例3で用いたスタックを図4に示した実験系に配置し、スタックのスピーカーからの距離を185mmとし、スピーカーから周波数105Hzの音を出してスタックの前後の温度をあらかじめ配置した熱電対により測定し、両者の値からスタック前後の温度差を求めた。その結果を表3に示す。   Furthermore, the stack used in Example 1 and Example 3 is arranged in the experimental system shown in FIG. 4, the distance from the speaker of the stack is 185 mm, the sound of the frequency 105 Hz is emitted from the speaker, and the temperature before and after the stack is set. The temperature was measured with a thermocouple arranged in advance, and the temperature difference before and after the stack was determined from both values. The results are shown in Table 3.

Figure 2012047440
Figure 2012047440

表3によれば、実施例1は、実施例3で構成した場合よりもスタックの前後の温度差が大きいことが確認できる。換言すれば、より流通経路の多いガラス管の集合体からなるスタックの方が、熱エネルギーを音エネルギーに効率よく変換可能であることが確認できる。   According to Table 3, it can be confirmed that Example 1 has a larger temperature difference before and after the stack than that of Example 3. In other words, it can be confirmed that a stack made of an aggregate of glass tubes with more distribution channels can efficiently convert heat energy into sound energy.

1 ループ管
2a,2b 高温側熱交換器
3a,3b 低温側熱交換器
4(4a,4b) スタック
G 細管ガラス
S 空隙
1 Loop tube 2a, 2b High temperature side heat exchanger 3a, 3b Low temperature side heat exchanger 4 (4a, 4b) Stack G Thin tube glass S Gap

Claims (6)

管内に配置され、該管内で音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー交換を行うスタックにおいて、
前記管内に管軸に沿って複数本が並列に配列された細管ガラスの集合体からなり、前記複数本の細管ガラスが相互に溶着することなく接触した状態で前記管内に保持されていることを特徴とするスタック。
In a stack arranged in a tube and exchanging energy between sound energy and heat energy in the tube,
A plurality of thin tube glasses arranged in parallel along the tube axis in the tube, and the plurality of thin tube glasses are held in the tube in contact with each other without being welded to each other. Feature stack.
前記複数本の細管ガラスが、前記管内に、300本/inch2以上の割合で配置されるとともに、前記管の内孔の軸直角断面における前記複数本の細管ガラスのガラス部分の占有率が50%未満であることを特徴とする請求項1に記載のスタック。 The plurality of thin tube glasses are arranged in the tube at a rate of 300 / inch 2 or more, and the occupancy ratio of the glass portions of the plurality of thin tube glasses in the cross section perpendicular to the axis of the inner hole of the tube is 50. The stack of claim 1, wherein the stack is less than%. 前記複数本の細管ガラスの外周面の非接触部分の相互間には、前記管の管軸方向に連通する空隙が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスタック。   The stack according to claim 1 or 2, wherein a gap communicating in the tube axis direction of the tube is formed between non-contact portions of the outer peripheral surface of the plurality of thin tube glasses. ループ管内の離間した2箇所に、高温側熱交換器と低温側熱交換器とで挟んだ状態で請求項1〜3のいずれか1項に記載のスタックをそれぞれ配置してなり、一方側の前記スタックに温度勾配を付与することにより自励の音波を発生させ、該音波によって他方側の前記スタックに取り付けられた前記低温側熱交換器の冷却と前記第二高温側熱交換器の加熱との少なくとも一方を行うことを特徴とする熱音響装置。   The stack according to any one of claims 1 to 3 is arranged in a state of being sandwiched between a high temperature side heat exchanger and a low temperature side heat exchanger at two spaced locations in the loop pipe, A self-excited sound wave is generated by applying a temperature gradient to the stack, and cooling of the low temperature side heat exchanger attached to the stack on the other side and heating of the second high temperature side heat exchanger are generated by the sound wave. A thermoacoustic apparatus that performs at least one of the following. 管内に配置され、該管内で音エネルギーと熱エネルギーとの相互間でエネルギー交換を行うスタックの製造方法において、
複数本の細管ガラスを前記管内に管軸に沿う姿勢で挿入して該管内に並列に配列させるとともに、該管内の前記複数本の細管ガラスを相互に溶着させることなく接触させた状態で保持することを特徴とするスタックの製造方法。
In a manufacturing method of a stack which is arranged in a tube and performs energy exchange between sound energy and heat energy in the tube,
A plurality of thin tube glasses are inserted into the tube in a posture along the tube axis and arranged in parallel in the tube, and the plurality of thin tube glasses are held in contact with each other without being welded to each other. A manufacturing method of a stack characterized by the above.
前記複数本の細管ガラスが、リドロー法によって成形されることを特徴とする請求項5に記載のスタックの製造方法。   6. The stack manufacturing method according to claim 5, wherein the plurality of thin glass tubes are formed by a redraw method.
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