JP2016183655A - Thermoacoustic equipment and vaporizer including the same - Google Patents
Thermoacoustic equipment and vaporizer including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016183655A JP2016183655A JP2015065317A JP2015065317A JP2016183655A JP 2016183655 A JP2016183655 A JP 2016183655A JP 2015065317 A JP2015065317 A JP 2015065317A JP 2015065317 A JP2015065317 A JP 2015065317A JP 2016183655 A JP2016183655 A JP 2016183655A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- low
- temperature refrigerant
- working medium
- thermoacoustic
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波を増幅する再生器とから成る原動機を少なくとも1つ以上有すると共に、前記音波の振動から電力を発生させる電力発生機を有する熱音響機関を、少なくとも1つ以上有する熱音響設備、及びそれを備えた気化器に関する。 The present invention provides an acoustic cylinder in which a working medium is filled and a sound wave is propagated between a heater for heating the working medium from the outside, a cooler for cooling the working medium from the outside, the heater, and the cooler. A thermoacoustic facility having at least one prime mover comprising a regenerator for amplifying sound waves, and having at least one thermoacoustic engine having a power generator for generating electric power from vibrations of the sound waves, and the same Related to the carburetor.
従来、異なる温度の熱媒が保有する熱エネルギを音波の振動エネルギに変換するものとして、熱音響機関が知られている(特許文献1を参照)。
このような熱音響機関は、例えばヘリウム等の作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒と、当該作動媒体を外部から加熱する加熱器と作動媒体を外部から冷却する冷却器と加熱器と冷却器との間で音波の振動エネルギを増幅する再生器とから成る原動機を少なくとも1つ以上有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thermoacoustic engine is known as one that converts thermal energy held by heat media having different temperatures into vibration energy of sound waves (see Patent Document 1).
Such a thermoacoustic engine includes, for example, an acoustic cylinder filled with a working medium such as helium and through which sound waves propagate, a heater that heats the working medium from the outside, a cooler that cools the working medium from the outside, a heater, and cooling And at least one prime mover comprising a regenerator for amplifying the vibration energy of the sound wave between them.
このように、音響筒の内部にて増幅された音波の振動エネルギは、例えば、特許文献2に示すように、音波を受ける受波部材(振動部材)と、受波部材に固定された磁石と、磁石の周囲に配置されたインダクタンスコイル等から成る発電機により、電気エネルギに変換される形態で、取り出される。 Thus, the vibration energy of the sound wave amplified inside the acoustic cylinder is, for example, as shown in Patent Document 2, a wave receiving member (vibration member) that receives the sound wave, a magnet fixed to the wave receiving member, It is taken out in the form of being converted into electric energy by a generator composed of an inductance coil or the like arranged around the magnet.
熱音響機関において、再生器は、例えば、特許文献3に示すように、音響筒の筒軸心方向に沿って音響筒の内部空間を埋める筒状体から成り、当該筒状体には、音響筒の筒軸心方向に沿う貫通軸を有する複数の貫通孔が設けられている。 In a thermoacoustic engine, for example, as shown in Patent Document 3, a regenerator includes a cylindrical body that fills the internal space of the acoustic cylinder along the axial direction of the acoustic cylinder. A plurality of through holes having a through shaft along the cylinder axis direction of the tube are provided.
上記特許文献1〜3に開示の熱音響機関では、全体を小型化することが一つの課題となっており、小型化を図ることにより単位体積あたりのエネルギ変換効率を高めることができる。ここで、当該熱音響機関の体積は、音響筒の長さに大きく依存し、上記特許文献3に示されるように、音響筒の長さを決定する一つのパラメータは、音響筒の内部を伝播する音波の波長であるが、当該音波の波長は、再生器の貫通孔の開孔径に依存する。 In the thermoacoustic engines disclosed in Patent Documents 1 to 3, downsizing the whole is an issue, and energy conversion efficiency per unit volume can be increased by downsizing. Here, the volume of the thermoacoustic engine greatly depends on the length of the acoustic cylinder, and as shown in Patent Document 3, one parameter that determines the length of the acoustic cylinder propagates inside the acoustic cylinder. The wavelength of the sound wave depends on the opening diameter of the through hole of the regenerator.
一方で、当該貫通孔の開孔径は、熱音響機関の音波の振動エネルギの増幅率の一つのパラメータとなっており、当該開孔径は、音波の振動エネルギの増幅率を大きくするように決定される。従って、貫通孔の開孔径は、音波の波長を小さくして、音響筒の長さを短くするためだけに決定することはできなかった。
以上のような状況であるため、現状の熱音響機関は、全体の小型化を図りつつ単位体積あたりのエネルギ変換効率を高める観点からは、改善の余地があった。
On the other hand, the opening diameter of the through hole is one parameter of the amplification factor of the vibration energy of the sound wave of the thermoacoustic engine, and the opening diameter is determined so as to increase the amplification factor of the vibration energy of the sound wave. The Therefore, the opening diameter of the through hole could not be determined only for reducing the wavelength of the sound wave and shortening the length of the acoustic cylinder.
Because of the situation as described above, the current thermoacoustic engine has room for improvement from the viewpoint of increasing the energy conversion efficiency per unit volume while reducing the overall size.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、全体の小型化を図り、単位体積当たりのエネルギ変換効率を高めることができる熱音響設備、及びそれを備えた気化器を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the overall size and improve the energy conversion efficiency per unit volume, and a carburetor including the thermoacoustic equipment. Is to provide
上記目的を達成するための熱音響設備は、作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波を増幅する再生器とから成る原動機を少なくとも1つ以上設けると共に、音波の振動から電力を発生させる電力発生機を設ける熱音響機関を、少なくとも1つ以上有する熱音響設備であって、その特徴構成は、
前記冷却器は、外部から供給される低温冷媒と前記音響筒の内部の前記作動媒体とを熱交換可能に構成されており、
前記音響筒で前記原動機と前記電力発生機とが備えられた部分以外で音波が共鳴する共鳴部において、外部から供給される低温冷媒を当該共鳴部の近傍に通流させて前記作動媒体と熱交換する形態で、当該共鳴部の内部の作動媒体を冷却する作動媒体冷却機構を備え、
一の熱音響機関に関し、外部から供給される低温冷媒を、前記冷却器にて前記作動媒体と熱交換させた後に、前記作動媒体冷却機構にて前記作動媒体と熱交換させる低温冷媒通流路が設けられている点にある。
In order to achieve the above object, a thermoacoustic apparatus includes a heater for heating the working medium from the outside, a cooler for cooling the working medium from the outside, and the heater in an acoustic cylinder filled with the working medium and transmitting sound waves. And at least one prime mover comprising a regenerator for amplifying sound waves between the heat exchanger and the cooler, and at least one thermoacoustic engine having a power generator for generating electric power from vibration of sound waves. It is an audio equipment, and its characteristic configuration is
The cooler is configured to exchange heat between a low-temperature refrigerant supplied from the outside and the working medium inside the acoustic cylinder,
In the resonance part where the acoustic wave resonates in a portion other than the part where the prime mover and the power generator are provided in the acoustic cylinder, a low-temperature refrigerant supplied from the outside is caused to flow in the vicinity of the resonance part and the working medium and heat In the form of replacement, a working medium cooling mechanism for cooling the working medium inside the resonance unit is provided,
A low-temperature refrigerant flow path in which a low-temperature refrigerant supplied from outside is exchanged heat with the working medium by the cooler and then exchanged heat with the working medium by the working medium cooling mechanism. Is in the point provided.
上記特徴構成によれば、熱音響機関の冷却器に導かれる冷熱源としての冷媒として低温の冷媒を用いているから、例えば、加熱器へコジェネレーションシステム等からの排熱を保有する熱媒を供給することで、冷却器での低温側温度と加熱器での高温側温度との温度差を十分に大きくして、再生器にて音波の振動エネルギを良好に増幅できる。
更に、上記特徴構成にあっては、共鳴部の内部の作動媒体を冷却する作動媒体冷却機構を備えると共に、当該作動媒体冷却機構に原動機の冷却器を通過した後の低温冷媒を供給する低温冷媒通流路を備えているから、音波の振動エネルギの増幅に用いられた残りの低温冷媒の冷熱を用いて、共鳴部の作動媒体を冷却することで、下記の〔式1〕の関係式に従う形態で、当該作動媒体を伝播する音波の波長を短くできる。
According to the above characteristic configuration, since a low-temperature refrigerant is used as a refrigerant as a cooling heat source led to the cooler of the thermoacoustic engine, for example, a heating medium that holds exhaust heat from a cogeneration system or the like is supplied to the heater. By supplying, the temperature difference between the low temperature side temperature in the cooler and the high temperature side temperature in the heater can be sufficiently increased, and the vibration energy of the sound wave can be favorably amplified in the regenerator.
Furthermore, in the above-described characteristic configuration, the working medium cooling mechanism that cools the working medium inside the resonance unit and that supplies the working medium cooling mechanism with the low-temperature refrigerant after passing through the cooler of the prime mover. Since the flow path is provided, the working medium of the resonance unit is cooled by using the cold heat of the remaining low-temperature refrigerant used to amplify the vibration energy of the sound wave, and the following relational expression [Formula 1] is satisfied. In the form, the wavelength of the sound wave propagating through the working medium can be shortened.
熱音響機関においては、作動媒体の物性、圧力、再生器の流路径によって決定される熱緩和時間τと角振動数ωの積ωτが0.1〜3.0程度になるときに、再生器で音波が増幅される。上記の条件を満たす振動数において、音響筒が共鳴を生じる長さである時に、熱音響機関は発振する。発振可能な周波数は上記の条件で制限されるため、音響筒を小型化する場合、波長を短くする必要がある。
そこで、本発明にあっては、音響筒の共鳴部の作動媒体を冷却することで、上記〔式1〕に従って音速Cを小さくし、音波の波長を短くすることで、筒長さを短くしているのである。
結果、音響筒の長さを短くして、全体としての小型化を図りつつ、単位体積あたりのエネルギ変換効率を高めることができる熱音響設備を提供できる。
In a thermoacoustic engine, when the product ωτ of the thermal relaxation time τ and the angular frequency ω determined by the physical properties of the working medium, the pressure, and the flow path diameter of the regenerator is about 0.1 to 3.0, the regenerator The sound wave is amplified. The thermoacoustic engine oscillates when the acoustic cylinder is long enough to cause resonance at a frequency satisfying the above conditions. Since the oscillating frequency is limited by the above conditions, it is necessary to shorten the wavelength when the acoustic cylinder is downsized.
Therefore, in the present invention, by cooling the working medium in the resonance part of the acoustic cylinder, the sound velocity C is reduced according to the above [Equation 1], and the wavelength of the sound wave is shortened, thereby shortening the cylinder length. -ing
As a result, it is possible to provide a thermoacoustic facility capable of increasing the energy conversion efficiency per unit volume while shortening the length of the acoustic cylinder and reducing the overall size.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
前記作動媒体冷却機構は、内部に低温冷媒を通流すると共に前記共鳴部として働く前記音響筒の外周面に、外面が密接して設けられる低温冷媒通流体から構成されている点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
The working medium cooling mechanism is composed of a low-temperature refrigerant flow fluid in which an outer surface is provided in close contact with an outer peripheral surface of the acoustic cylinder that allows a low-temperature refrigerant to flow inside and acts as the resonance portion.
例えば、低温冷媒としてLNGを用いる場合、初期供給温度が−160℃程度となり、当該LNGが、空気中に配設される配管等の内部を通流する場合、その配管の外面には着霜が発生する場合がある。
上記特徴構成によれば、内部に低温冷媒を通流する低温冷媒通流体は、その外面が共鳴部として働く音響筒の外周面に密接する形態で設けられるから、当該低温冷媒通流体と音響筒の間に着霜が発生することを防止でき、低温冷媒通流体を通流する低温冷媒と音響筒内の作動媒体との熱交換を良好に行わせることができる。結果、作動媒体を適切に冷却し当該作動媒体を伝播する音波の波長を短くして、音響筒を短く構成することができる。
For example, when LNG is used as the low-temperature refrigerant, the initial supply temperature is about −160 ° C., and when the LNG flows through the inside of a pipe or the like disposed in the air, frosting is formed on the outer surface of the pipe. May occur.
According to the above characteristic configuration, the low-temperature refrigerant flow through which the low-temperature refrigerant flows is provided in a form in which the outer surface is in close contact with the outer peripheral surface of the acoustic cylinder serving as the resonance portion. It is possible to prevent the frost from being generated during this period, and to favorably exchange heat between the low-temperature refrigerant flowing through the low-temperature refrigerant flow fluid and the working medium in the acoustic cylinder. As a result, the acoustic cylinder can be configured to be short by appropriately cooling the working medium and shortening the wavelength of the sound wave propagating through the working medium.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
前記低温冷媒通流体は、前記共鳴部として働く前記音響筒の回りを気密に外囲する外囲筒から構成されており、前記共鳴部として働く前記音響筒との間に低温冷媒を通流する形態で前記作動媒体を冷却する点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
The low-temperature refrigerant flow fluid is composed of an outer cylinder that hermetically surrounds the acoustic cylinder serving as the resonance section, and allows the low-temperature refrigerant to flow between the acoustic cylinder serving as the resonance section. The working medium is cooled in the form.
上記特徴構成によれば、低温冷媒を共鳴部として働く音響筒の外周面に直接接触させる形態で、作動媒体を冷却できるから、作動媒体の冷却効率を高めることができる。
結果、より効率良く、作動媒体を冷却して作動媒体を伝播する音波の波長を短くして、音響筒を短くできる。
According to the above characteristic configuration, since the working medium can be cooled in a form in which the low-temperature refrigerant is brought into direct contact with the outer peripheral surface of the acoustic cylinder serving as the resonance portion, the cooling efficiency of the working medium can be increased.
As a result, the acoustic cylinder can be shortened by cooling the working medium more efficiently and shortening the wavelength of the sound wave propagating through the working medium.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
前記音響筒の筒軸心方向において、前記加熱器が設けられている部位の端部と、前記作動媒体冷却機構としての前記低温冷媒通流体の端部とは、当該低温冷媒通流体による冷却効果が前記加熱器へ及ぶことを抑制する冷却抑制距離だけ離間して設けられている点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
In the direction of the axis of the acoustic cylinder, the end of the portion where the heater is provided and the end of the low-temperature refrigerant flow as the working medium cooling mechanism are cooled by the low-temperature refrigerant flow. Is provided to be separated by a cooling suppression distance that suppresses reaching the heater.
上記特徴構成によれば、音響筒の筒軸心方向に於いて、加熱器が設けられている部位と、作動媒体冷却機構としての低温冷媒通流体の端部とは、低温冷媒通流体による冷却効果が加熱器へ及ぶことを抑制する冷却抑制距離だけ離間して設けられているから、例えば、低温冷媒の冷熱により加熱器での作動媒体の加熱の効果が低下することを抑制できる。これにより、共鳴部として働く音響筒を低温冷媒で冷却する構成を採用する場合であっても、原動機での音波の振動エネルギの増幅効果が低減することを防止できる。 According to the above characteristic configuration, in the direction of the axis of the acoustic cylinder, the portion where the heater is provided and the end of the low-temperature refrigerant flow as the working medium cooling mechanism are cooled by the low-temperature refrigerant flow. Since the cooling suppression distance that suppresses the effect from reaching the heater is provided apart, for example, it is possible to suppress a reduction in the effect of heating the working medium in the heater due to the cold heat of the low-temperature refrigerant. Thereby, even if it is a case where the structure which cools the acoustic cylinder which functions as a resonance part with a low-temperature refrigerant | coolant is employ | adopted, it can prevent that the amplification effect of the vibration energy of the sound wave in a motor is reduced.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
前記共鳴部として働く前記音響筒の内部には、前記音響筒の筒軸心方向において、前記加熱器が設けられている部位の端部と、前記作動媒体冷却機構としての前記低温冷媒通流体の端部との間で、前記再生器が設けられていない領域に、前記作動媒体の流動を抑制する流動抑制機構が設けられている点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
Inside the acoustic cylinder serving as the resonance portion, in the axial direction of the cylinder of the acoustic cylinder, an end of a portion where the heater is provided, and the low-temperature refrigerant flow fluid as the working medium cooling mechanism A flow suppression mechanism that suppresses the flow of the working medium is provided in a region where the regenerator is not provided between the end portions.
上記特徴構成によれば、作動媒体の流動を抑制する流動抑制機構を、筒軸心方向において、加熱器が設けられている部位の端部と、作動媒体冷却機構としての低温冷媒通流体の端部との間で、前記再生器が設けられていない領域に設けているから、低温冷媒通流体にて冷却された作動媒体が、加熱器が設けられている部位へ移動することを抑制し、加熱器による加熱の効果が低減することを防止できる。
結果、熱源機での音波の振動エネルギの増幅効果が低減することを防止できる。
According to the above characteristic configuration, the flow suppressing mechanism that suppresses the flow of the working medium includes the end of the portion where the heater is provided and the end of the low-temperature refrigerant flow as the working medium cooling mechanism in the cylindrical axis direction. The working medium cooled by the low-temperature refrigerant flow is suppressed from moving to the part where the heater is provided, because the regenerator is provided in a region where the regenerator is not provided. It can prevent that the effect of the heating by a heater falls.
As a result, it is possible to prevent the amplification effect of the vibration energy of sound waves in the heat source device from being reduced.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
前記音響筒の外径部位には、前記音響筒の筒軸心方向において、前記再生器が設けられている部分の筒外周部位に沿い、且つ前記音響筒の筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材が設けられている点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
The outer diameter portion of the acoustic cylinder has an outer shape along the cylinder outer peripheral portion of the portion where the regenerator is provided in the direction of the axis of the acoustic cylinder and having a diameter larger than the cylinder diameter of the acoustic cylinder. The annular heat insulating member is provided.
これまで説明してきた熱音響設備の冷却器には、冷媒として低温冷媒を導く構成を採用しているが、低温冷媒としてLNG(初期導入温度がー60℃程度)を用いる場合、当該構成にあっては、冷却器の周囲において外気に含まれる水蒸気が冷却され凝固して着霜する場合がある。
このように形成された霜は、冷却器の周囲にあっては、低温冷媒の冷熱が大気へ放熱することを防止する効果を発揮するため、好ましいが、加熱器の周囲にまで広がって形成されると、加熱器の温熱を奪う虞がある。
そこで、上記特徴構成にあっては、音響筒の再生器が設けられている部分の筒外周部位に沿い且つ音響筒の筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材を設けることで、冷却器の周囲に形成される霜が、加熱器の側まで広がることを防止し、加熱器の回りに霜が形成され加熱器の温熱が当該霜により奪われることを良好に防止できる。
The cooler of the thermoacoustic equipment described so far adopts a configuration in which a low-temperature refrigerant is introduced as a refrigerant. However, when LNG (initial introduction temperature is about −60 ° C.) is used as the low-temperature refrigerant, the configuration is appropriate. In some cases, the water vapor contained in the outside air is cooled and solidified around the cooler to form frost.
The frost formed in this way is preferable in the vicinity of the cooler because it exerts an effect of preventing the cold heat of the low-temperature refrigerant from radiating to the atmosphere. Then, there is a risk of taking away the heat of the heater.
Therefore, in the above-described characteristic configuration, by providing an annular heat insulating member that has an outer shape that is larger in diameter than the diameter of the acoustic cylinder along the cylinder outer peripheral portion of the portion where the regenerator of the acoustic cylinder is provided. The frost formed around the cooler can be prevented from spreading to the heater side, and it can be well prevented that the frost is formed around the heater and the heat of the heater is taken away by the frost.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
前記熱音響機関が複数設けられ、
前記低温冷媒通流路は、前記熱音響機関のすべての前記冷却器に低温冷媒を導いて前記作動媒体と熱交換させた後に、前記作動媒体冷却機構に低温冷媒を導いて前記作動媒体と熱交換させるように配設されている点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
A plurality of the thermoacoustic engines are provided,
The low-temperature refrigerant flow path guides the low-temperature refrigerant to all the coolers of the thermoacoustic engine and exchanges heat with the working medium, and then guides the low-temperature refrigerant to the working medium cooling mechanism to heat the working medium and heat. It exists in the point arrange | positioned so that it may replace | exchange.
上記特徴構成によれば、低温冷媒通流路は、熱音響機関のすべての冷却器に低温冷媒を導いた後に、作動媒体冷却機構に低温冷媒を導くように配設されているから、まずもって、低温冷媒が保有する冷熱のうち、熱音響機関で有用な低温の低温冷媒を用いることで、冷却器での低温の作動媒体と加熱器での高温の作動媒体との温度差を十分に大きくして、熱エネルギを、音波の振動エネルギとして、効率良く取り出すことができる。
さらに、低温冷媒の保有する冷熱のうち、比較的高温の冷熱で、熱音響機関としては有用性が低い比較的高温の低温冷媒にて、作動媒体冷却機構により共鳴部として働く音響筒内に位置する作動媒体を冷却するから、熱音響機関としては有用性が低い比較的高温の低温冷媒の冷熱を有効利用して、熱音響機関の小型化を図り、省スペース化を図ることができる。
According to the above characteristic configuration, the low-temperature refrigerant flow path is disposed so as to guide the low-temperature refrigerant to the working medium cooling mechanism after introducing the low-temperature refrigerant to all the coolers of the thermoacoustic engine. By using low-temperature low-temperature refrigerant that is useful in thermoacoustic engines, the temperature difference between the low-temperature working medium in the cooler and the high-temperature working medium in the heater is sufficiently large. Thus, heat energy can be efficiently extracted as vibration energy of sound waves.
Furthermore, among the cold heat of the low-temperature refrigerant, it is a relatively high-temperature low-temperature refrigerant that is less useful as a thermoacoustic engine, and is located in an acoustic cylinder that acts as a resonance part by the working medium cooling mechanism. Since the working medium to be cooled is cooled, the thermal acoustic engine can be miniaturized and the space can be saved by effectively using the cold heat of a relatively high temperature low-temperature refrigerant that is less useful as a thermoacoustic engine.
熱音響設備の更なる特徴構成は、
一の前記熱音響機関に複数の前記原動機が設けられ、
前記低温冷媒通流路は、上流にて低温冷媒を通流する低温冷媒通流本管と、当該低温冷媒通流本管から分岐する複数の低温冷媒分岐支管とから構成され、
前記低温冷媒分岐支管の夫々は、前記原動機の前記冷却器の夫々に1対1で対応して配設されている点にある。
Further features of thermoacoustic equipment
A plurality of the prime movers are provided in one thermoacoustic engine,
The low-temperature refrigerant flow path is composed of a low-temperature refrigerant flow main pipe through which the low-temperature refrigerant flows upstream and a plurality of low-temperature refrigerant branch branches branched from the low-temperature refrigerant flow main pipe.
Each of the low-temperature refrigerant branch branches is arranged in one-to-one correspondence with each of the coolers of the prime mover.
上記特徴構成によれば、一の熱音響機関に複数設けられる原動機の冷却器の夫々に対し、低温冷媒分岐支管を1対1対応で配設するから、複数の冷却器の夫々に、略等しい温度で低温の低温冷媒を導くことができる。これにより、例えば、複数の加熱器の側にも略等しい温度の熱媒を導く構成を採用すれば、複数の原動機で略等しい温度差で、音波の振動エネルギを効率良く増幅できる。 According to the above characteristic configuration, the low-temperature refrigerant branching branch is arranged in a one-to-one correspondence with each of the plurality of prime mover coolers provided in one thermoacoustic engine, and therefore substantially equal to each of the plurality of coolers. A low-temperature refrigerant can be guided at a low temperature. Accordingly, for example, if a configuration in which a heat medium having substantially the same temperature is guided to the plurality of heaters is employed, the vibration energy of the sound wave can be efficiently amplified with a substantially equal temperature difference between the plurality of prime movers.
これまで説明してきた熱音響設備を備えた気化器の特徴構成は、
低温冷媒を加熱する加熱用熱交換器と、当該加熱用熱交換器にて加熱された低温冷媒を直接膨張する直膨タービンと、当該直膨タービンにて回転駆動される発電機とを備える直膨流路とを備え、
前記低温冷媒通流路は、前記低温冷媒を、前記原動機の前記冷却器と前記作動媒体冷却機構とを通過した後に、前記直膨流路へ導くように配設されている点にある。
The characteristic configuration of the vaporizer equipped with the thermoacoustic equipment described so far is
A heating heat exchanger that heats the low-temperature refrigerant, a direct expansion turbine that directly expands the low-temperature refrigerant heated by the heating heat exchanger, and a generator that is rotationally driven by the direct expansion turbine. An expansion channel,
The low-temperature refrigerant flow path is disposed so as to guide the low-temperature refrigerant to the direct expansion flow path after passing through the cooler and the working medium cooling mechanism of the prime mover.
熱音響設備に導かれた低温冷媒は、熱音響機関の作動媒体との熱交換だけでは十分に気化しきれない場合が考えられる。
上記特徴構成によれば、熱音響機関に導かれた後の低温冷媒が保有する残りの冷熱エネルギにて、直膨タービンを回転させ、当該直膨タービンにより発電機を回転駆動して電力を得るから、低温冷媒の保有する冷熱エネルギのうち、比較的高温のエネルギまでをも良好に回収できると共に、LNGを良好に気化できる気化器を実現できる。
The low-temperature refrigerant guided to the thermoacoustic equipment may be insufficiently vaporized only by heat exchange with the working medium of the thermoacoustic engine.
According to the above characteristic configuration, the direct expansion turbine is rotated by the remaining cold energy held by the low-temperature refrigerant after being guided to the thermoacoustic engine, and the generator is rotationally driven by the direct expansion turbine to obtain electric power. Therefore, it is possible to realize a vaporizer that can recover even a relatively high temperature energy among the cooling energy held by the low-temperature refrigerant and can vaporize LNG well.
実施形態に係る熱音響設備100は、全体の小型化を図ることができると共に、単位体積当たりのエネルギ変換効率を高めることができるものに関する。
当該熱音響設備100は、図1に示すように、作動媒体が充填され音波が伝播するループ管から成る円筒状の音響筒Cと、作動媒体を外部から加熱する加熱器11a、11bと、作動媒体を外部から冷却する冷却器12a、12bと、当該冷却器12a、12bと加熱器11a、11bとの間で音波を増幅する再生器13a、13bとから成る原動機10a、10bを少なくとも1つ以上(当該実施形態では、2つ)有すると共に、音波の振動から電力を発生する電力発生機40を有する。
The
As shown in FIG. 1, the
音響筒Cは、図1に示すように、一対の直管状部位を有しており、一対の原動機10a、10bの夫々は、一対の直管状部位の夫々に対し1つづつ設けられている。また、当該実施形態においては、一対の原動機10a、10bは、音響筒Cの筒軸心方向において、両者の距離が最も遠くなる位置に配設されている。
As shown in FIG. 1, the acoustic cylinder C has a pair of straight tubular parts, and each of the pair of
詳細な図示は省略するが、加熱器11a、11bは、外部から導かれ温熱を有する第2熱媒HW(例えば、エンジン冷却水)を通流するジャケット部(図示せず)と、当該ジャケット部から音響筒Cの内部に延びるフィン(図示せず)とから成る。加熱器11a、11bは、フィンがジャケット部を通流する第2熱媒HWにて加熱され、当該フィンから音響筒Cの内部の作動流体へ温熱を伝導する形態で、作動流体を加熱する。
Although detailed illustration is omitted, the
同様に、冷却器12a、12bは、外部から導かれる冷熱を有する第1熱媒CW(低温冷媒の一例:当該実施形態では、LNG)を通流するジャケット部(図示せず)と、当該ジャケット部から音響筒Cの内部に延びるフィン(図示せず)とから成る。冷却器12a、12bは、フィンがジャケット部を通流する第1熱媒CWにて冷却され、当該フィンから音響筒Cの内部の作動流体へ冷熱を伝導する形態で、作動流体が冷却される。
Similarly, the
加熱器11a、11bと冷却器12a、12bとの間に設けられる再生器13a、13bは、例えば、音響筒Cの筒軸心方向に直交する方向に板面を沿わせた状態で、当該筒軸心方向に沿って複数並べられる薄板状部材(図示せず)から構成されている。
当該薄板状部材は、例えば、厚さが50μm以上100μm以下で、300枚〜600枚程度設けられる。当該薄板状部材には、筒軸心方向に沿う方向に貫通する多数の貫通孔(図示せず)が、その直径が200μm〜300μm程度で、設けられる。
The
For example, the thin plate member has a thickness of 50 μm or more and 100 μm or less, and is provided with about 300 to 600 sheets. The thin plate-like member is provided with a large number of through holes (not shown) penetrating in a direction along the cylinder axis direction with a diameter of about 200 μm to 300 μm.
作動流体は、音響筒Cの内部において、その筒軸心方向で、微小な揺らぎを生じる状態で、存在している。換言すると、作動流体は、加熱器11a、11bと冷却器12a、12bとの両者間において、一方側から他方側への進行波と、他方側から一方側への進行波とを形成する形態で、揺らいでいる。
作動流体は、冷却器12a、12bから加熱器11a、11bの側への進行波を形成する場合、加熱器11a、11b近傍での再生器13a、13bとしての薄板状部材の複数の貫通孔を通過するときに当該貫通孔の内壁に接触して加熱されると共に、加熱器11a、11bのフィンにて直接加熱されることで、膨張する。一方、作動流体は、加熱器11a、11bから冷却器12a、12bの側への進行波を形成する場合、冷却器12a、12bの近傍での再生器13a、13bとしての薄板状部材の複数の貫通孔を通過するときに当該貫通孔の内壁に接触して冷却されると共に、冷却器12a、12bのフィンにて直接冷却されることで、収縮する。
これにより、進行波としての音波が自己励起振動を起こし、その振動エネルギが増幅される形態で、熱エネルギが音波の振動エネルギに変換される。
The working fluid exists inside the acoustic cylinder C in a state in which minute fluctuations are generated in the cylinder axis direction. In other words, the working fluid forms a traveling wave from one side to the other side and a traveling wave from the other side to the one side between the
When the working fluid forms a traveling wave from the
Thereby, the sound energy as the traveling wave causes self-excited vibration, and the thermal energy is converted into the vibration energy of the sound wave in such a form that the vibration energy is amplified.
作動媒体としては、酸素や窒素等からなる空気から構成することができる。ここで、再生器13a、13bでの熱交換が迅速になされることが望ましいため、作動媒体としては、熱拡散係数の高いヘリウム、水素が望ましい。また、発電を目的とする場合には、分子量の高い気体が望ましいため、アルゴン等の気体を混合しても良い。尚、熱的に安定していることから、当該実施形態では、作動媒体としてヘリウムを用いている。
The working medium can be composed of air composed of oxygen, nitrogen, or the like. Here, since it is desirable that heat exchange in the
以上の如く、原動機10a、10bにて増幅された音波の振動エネルギは、音響筒Cにおいて、音波の振動から電力を発生させる電力発生機40にて電力へ変換される。
当該電力発生機40は、図1に示すように、音響筒Cの筒内部において、一の回転翼40cと、当該回転翼40cを挟む状態で設けられる一対の固定翼40a、40bを備えている。当該構成においては、回転翼40cは、一方の固定翼40aにて旋回され回転翼40cへ向かう音波と、他方の固定翼40bにて旋回され回転翼40cへ向かう音波との双方により、回転力を付与されることとなるが、一対の固定翼40a、40bは、両者により旋回される音波が回転翼40cへ付与する回転力の回転方向が同一方向となるように設けられている。
更に、回転翼40cには、誘導発電機としての回転子(図示せず)が設けられると共に、音響筒Cの筒軸心方向で回転翼40cが設けられている部位で音響筒Cの筒外径部位には、誘導発電機としての固定子40dが設けられおり、回転翼40cと共に回転子が回転することで固定子40dとしてのコイルにて誘導起電力Eを発生する。
当該構成を採用することにより、音響筒Cの内部で発生する音波の振動エネルギが、電気エネルギに変換される。
As described above, the vibration energy of the sound wave amplified by the
As shown in FIG. 1, the
Further, the
By adopting the configuration, the vibration energy of the sound wave generated inside the acoustic cylinder C is converted into electric energy.
さらに、一対の原動機10a、10bにおいて、音波の振動エネルギの増幅率は、加熱器11a、11bに導かれる第2熱媒HWと、冷却器12a、12bに導かれる第1熱媒CWと温度差が大きいほど大きくなる。そこで、本発明にあっては、特に、第1熱媒CWとして、LNGサテライト基地に備蓄されNG(天然ガス)へ気化される前の低温のLNG(例えば、−162℃程度の初期導入温度を有するLNG)を用いている。
Further, in the pair of
ここで、熱音響設備100は、音響筒Cの筒長さは、原動機10a、10bでの音波の振動エネルギの増幅率を所定以上に維持するべく、再生器13a、13bの貫通孔の孔径に依存する形態で音響筒C内で自励される音波の波長により決定される。例えば、作動媒体としてヘリウムを用いる場合で、筒内圧力が1MPa、筒内温度が20℃の場合、音響筒Cの筒軸長さは7m程度のものが用いられる。
尚、当該熱音響設備100の体積は、音響筒Cの筒軸長さに依存しているため、その全体を小型化して、単位体積あたりのエネルギ変換効率(熱から音波の振動エネルギへの変換効率)を高める意味からは、音響筒Cの筒軸長さを短くすることが好ましい。
一方で、原動機10a、10bの冷却器12a、12bを通過した後の第1熱媒CWとしてのLNGは、冷却器12a、12bでの熱交換量にもよるが、音響筒Cの内部の作動流体の温度よりも十分に低い温度となっている。
そこで、当該実施形態においては、冷却器12a、12bを通過した後の第1熱媒CWにて、音響筒Cの内部に充填される作動流体を冷却することで、音響筒Cの内部で自励される音波の波長を短くし、音響筒Cの筒軸長さを短くし小型化を図っている。
ここで、作動媒体の温度と作動媒体を伝播する音波の音速は、以下の〔式1〕に示す関係を有する。
Here, in the
In addition, since the volume of the
On the other hand, the LNG as the first heat medium CW after passing through the
Therefore, in this embodiment, the working fluid filled in the acoustic cylinder C is cooled by the first heat medium CW after passing through the
Here, the temperature of the working medium and the sound velocity of the sound wave propagating through the working medium have the relationship shown in the following [Equation 1].
説明を追加すると、音響筒Cで原動機10a、10bと電力発生機40とが備えられた部分以外で音波が共鳴する共鳴部において、第1熱媒CWとしてのLNGを、共鳴部の近傍に通流させて作動媒体と熱交換する形態で、共鳴部の内部の作動媒体を冷却する作動媒体冷却機構を備えている。
より詳しくは、当該作動媒体冷却機構は、図1に示すように、共鳴部として働く音響筒の回りを気密に外囲する外囲筒30から構成されており、共鳴部として働く音響筒Cとの間に第1熱媒CW(LNG)を通流する形態で、作動媒体を冷却する。
When the explanation is added, LNG as the first heat medium CW is passed through the vicinity of the resonance part in the resonance part where the sound wave resonates in the acoustic cylinder C other than the part where the
More specifically, as shown in FIG. 1, the working medium cooling mechanism includes an
以上の構成により、音響筒Cの内部の作動媒体は、良好に冷却されることになるのであるが、原動機10a、10bにおける音波の振動エネルギの増幅率を高める観点からは、加熱器11a、11bの近傍での作動媒体の温度は高いことが好ましい。
そこで、当該実施形態においては、音響筒Cの筒軸心方向において、加熱器11a、11bが設けられている部位の端部と、作動媒体冷却機構としての外囲筒30とが設けられている部位の端部とは、当該外囲筒30による作動媒体の冷却効果が加熱器11a、11bで加熱される作動媒体へ及ぶことを抑制する冷却抑制距離(図1でLで示す距離)だけ離間して設けられる。
当該冷却抑制距離は、共鳴部の作動流体の冷却度合を高める観点からは小さいことが好ましく、加熱器11a、11bにて作動流体の加熱度合を高める観点からは大きいことが好ましく、当該実施形態では、双方のバランスが取れる適切な距離に設定される。
With the above configuration, the working medium inside the acoustic cylinder C is cooled satisfactorily, but from the viewpoint of increasing the amplification factor of the vibration energy of the sound waves in the
Therefore, in this embodiment, in the direction of the cylinder axis of the acoustic cylinder C, an end portion of a portion where the
The cooling suppression distance is preferably small from the viewpoint of increasing the degree of cooling of the working fluid in the resonance section, and is preferably large from the viewpoint of increasing the degree of heating of the working fluid by the
更に、音響筒Cの内部には、音響筒Cの筒軸心方向において、加熱器11a、11bが設けられている部位の端部と、作動媒体冷却機構としての外囲筒30とが設けられている部位の端部との間に、音響筒Cの内部空間を気密に仕切り、作動流体の流動を阻止する遮断壁50(流動抑制機構の一例)が設けられている。
これにより、作動媒体冷却機構としての外囲筒30にて冷却される作動流体から加熱器11a、11bにて加熱される作動流体への冷熱の拡散を防止すると共に、加熱器11a、11bにて加熱される作動流体から作動媒体冷却機構としての外囲筒30にて冷却される作動流体への温熱の拡散を防止する。
尚、遮断壁50は、音響筒Cの筒軸心方向において、音波の振動の伝播を阻害しない状態で設けられることが好ましく、音響筒C筒軸心方向で振動できる程度の柔軟性を有するものが好ましい。材料としては、金属、ガラス、セラミックス、樹脂、ゴム、繊維等が挙げられる。
Further, inside the acoustic cylinder C, an end portion of a portion where the
This prevents the diffusion of cold heat from the working fluid cooled by the
The blocking
更に、当該実施形態にあっては、第1熱媒CWとしてLNGを用いている関係で、冷却器12a、12bの周囲に着霜する場合がある。当該霜は、冷却器12a、12bの周囲に付着する分には、冷却器12a、12bからの冷熱の外部への拡散を抑制する意味で好ましいが、加熱器11a、11bの側まで広がると、加熱器11a、11bから温熱を奪う虞がある。
音響筒Cには、音響筒Cの筒軸心方向において、再生器13a、13bが設けられている部分の筒外周部位に沿い且つ音響筒Cの筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材51a、51bが設けられている。これにより、原動機10a、10bの夫々において、冷却器12a、12bの周囲に付着する霜が、加熱器11a、11bの側へ広がることを防止している。
Furthermore, in the present embodiment, LNG may be formed around the
The acoustic cylinder C has an annular shape along the cylinder outer peripheral portion of the portion where the
第1熱媒CWを通流する第1熱媒通流路20(低温冷媒通流路の一例)について説明を加える。
当該実施形態にあっては、第1熱媒通流路20は、第1熱媒CWを、一対の原動機10a、10bの冷却器12a、12bの夫々に、順に通流させた後、作動流体冷却機構としての外囲筒30と音響筒Cとの間の部位に通流させるように配設されている。これにより、第1熱媒CWとしてのLNGが保有する冷熱を、原動機10a、10bにて音波の振動エネルギへ変換させ、残りの冷熱にて、音響筒Cの共鳴部に位置する作動流体を冷却している。
一方、第2熱媒HWを通流する第2熱媒通流路70は、原動機10a、10bの加熱器11a、11bの夫々に対し、順に第2熱媒HWを通流させるように配設されている。
尚、一対の原動機10a、10bに対する第1熱媒CW、第2熱媒HWの通流順序に関し、第1熱媒CWの通流順序と、第2熱媒HWの通流順序とが逆順序となるように、第1熱媒通流路20及び第2熱媒通流路70が配設されている。これにより、各原動機10a、10bの夫々での温度差を大きくしている。
The first heat medium flow path 20 (an example of a low-temperature refrigerant flow path) through which the first heat medium CW flows will be described.
In the present embodiment, the first heat
On the other hand, the second heat
Regarding the flow order of the first heat medium CW and the second heat medium HW to the pair of
尚、当該実施形態に係る構成を用いることで、作動流体を20℃程度から−100℃程度まで冷却することができ、これにより、音響筒Cを伝播する音波の音速を低下して、音響筒Cの筒長さを20%短くすることができる。 In addition, by using the structure which concerns on the said embodiment, a working fluid can be cooled from about 20 degreeC to about -100 degreeC, and, thereby, the sound speed of the sound wave which propagates the acoustic cylinder C is reduced, and an acoustic cylinder The cylinder length of C can be shortened by 20%.
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、熱音響設備100の一の熱音響機関に対し、複数(2つ)の原動機10a、10bを備え、第1熱媒通流路20が、夫々の原動機10a、10bに対して、順に(直列に)第1熱媒CWを導く例を示した。しかしながら、当該複数の原動機10a、10bに対しては、第1熱媒CWを並列に導くようにしても構わない。
例えば、第1熱媒通流路20は、図2に示すように、上流側にて第1熱媒CWを通流する第1熱媒通流本管20aと、当該第1熱媒通流本管20aから分岐する複数の第1熱媒通流支管20b、20cとから構成され、当該第1熱媒通流支管20b、20cの夫々は、原動機10a、10bの冷却器12a、12bの夫々に1対1で対応する状態で配設される。これにより、原動機10a、10bの冷却器12a、12bの夫々に対して、同一温度の第1熱媒CWを通流することができる。
[Another embodiment]
(1) In the above-described embodiment, a single
For example, as shown in FIG. 2, the first heat
更に、当該別実施形態においては、熱音響設備100は、複数(当該別実施形態では2つ)の熱音響機関として、第1熱音響機関100a、第2熱音響機関100bを備えて構成されており、複数(当該別実施形態では2つ)の音響筒C1、C2の夫々は、図2に示すように、同数(当該別実施形態では2つ)の原動機10を備えている。換言すると、第1音響筒C1は、2つの原動機10a、10bを備えると共に、第2音響筒C2は、2つの原動機10c、10dを備えている。
第1熱媒通流支管20bは、第1音響筒C1の一の原動機10aの冷却器12aを通流した後、第2音響筒C2の一の原動機10cの冷却器12cを通流する。また、第1熱媒通流支管20cは、第1音響筒C1の一の原動機10bの冷却器12bを通流した後、第2音響筒C2の一の原動機10dの冷却器12dを通流する。
当該構成を採用することにより、第1熱音響機関100a、第2熱音響機関100bの夫々において、複数の原動機に供給される第1熱媒CWの温度を略等しい温度にすることができる。
Furthermore, in the other embodiment, the
The first heat medium
By adopting this configuration, in each of the first
第1熱媒通流支管20bと第1熱媒通流支管20cとは、原動機10a、10b、10c、10dを通過した後に合流し、第2熱音響機関100bの作動流体冷却機構としての外囲筒32と第2音響筒C2との間に第1熱媒CWを通流させた後、第1熱音響機関100aの作動流体冷却機構としての外囲筒31と第1音響筒C1との間に第1熱媒CWを通流する。
尚、第2熱媒通流路70については、図示を省略すると共に、詳細な説明を省略及びするが、第1熱媒通流路20と同様に、複数(当該別実施形態では2つ)の第1熱媒通流支管(図示せず)に分岐され、各熱音響機関100a、100bの夫々に設けられる原動機に対して、各熱音響機関100a、100bの夫々で同一の温度の第2熱媒HWを導くように配設される。
The first heat medium
The second heat
(2)上記実施形態では、一の熱音響機関に設けられる原動機は、2つとしたが、別に1つでも構わないし、3つ以上を設ける構成を採用しても構わない。 (2) Although the number of prime movers provided in one thermoacoustic engine is two in the above embodiment, one may be provided separately, or a configuration in which three or more are provided may be employed.
(3)音響筒Cは、上記実施形態に示すように、ループ形状のもののみでなく、直管形状のものも含むものとする。また、ループ形状の筒に直管形状の筒を連結した形状の音響筒も含むものとする。 (3) As shown in the above embodiment, the acoustic cylinder C includes not only a loop shape but also a straight tube shape. Further, an acoustic cylinder having a shape in which a straight pipe-shaped cylinder is connected to a loop-shaped cylinder is also included.
(4)上記実施形態にあっては、作動媒体冷却機構の一例として、外囲筒30を備える例を示した。
しかしながら、当該作動媒体冷却機構としては、例えば、内部に第1熱媒CWを通流すると共に共鳴部として働く音響筒Cの外周面に、外面が密接して設けられる低温冷媒通流体を備える構成を採用しても構わない。
(4) In the above embodiment, an example in which the
However, as the working medium cooling mechanism, for example, a configuration including a low-temperature refrigerant flow fluid in which the outer surface is provided in close contact with the outer peripheral surface of the acoustic cylinder C that flows through the first heat medium CW and functions as a resonance portion. May be adopted.
(5)本発明にあっては、上記実施形態に示した熱音響設備100を備える気化器として構成することができる。
即ち、上記実施形態に示した熱音響設備100に加え、図示は省略するが、LNGとしての第1熱媒CWを加熱する加熱用熱交換器と、当該加熱用熱区間器にて加熱された第1熱媒CWを直接膨張する直膨タービンと、当該直膨タービンにて回転駆動される発電機とを備える直膨流路とを備え、第1熱媒通流路20を、原動機10の冷却器12と作動媒体冷却機構とを通過した後に、前記直膨流路に低温冷媒を導くように配設した気化器とすることができる。
(5) In this invention, it can comprise as a vaporizer provided with the
That is, in addition to the
(6)上記実施形態では、第1熱媒CWとしては、LNGを用いる例を示したが、別に、他の熱媒を用いても構わない。 (6) In the above-described embodiment, an example in which LNG is used as the first heat medium CW has been described, but another heat medium may be used separately.
(7)上記実施形態では、第2熱媒HWとしては、エンジン冷却水を用いる例を示したが、別にエンジンの排ガス等の他の熱媒を用いても構わない。 (7) In the above embodiment, an example in which engine cooling water is used as the second heat medium HW has been described. However, another heat medium such as engine exhaust gas may be used.
尚、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The configuration disclosed in the above embodiment (including another embodiment, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configuration disclosed in the other embodiment, as long as no contradiction occurs. The embodiment disclosed in this specification is an exemplification, and the embodiment of the present invention is not limited to this. The embodiment can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
本発明の熱音響設備、及びそれを備えた気化器は、全体の小型化を図り、単位体積当たりのエネルギ変換効率を高めることができる熱音響設備、及びそれを備えた気化器を提供する装置として、有効に利用可能である。 The thermoacoustic equipment of the present invention and the carburetor equipped with the thermoacoustic equipment capable of reducing the overall size and improving the energy conversion efficiency per unit volume, and the apparatus for providing the carburetor equipped with the thermoacoustic equipment As such, it can be used effectively.
10 :原動機
11 :加熱器
12 :冷却器
13 :再生器
20 :第1熱媒通流路
20a :第1熱媒通流本管
20b :第1熱媒通流支管
20c :第1熱媒通流支管
30 :外囲筒
40 :電力発生機
50 :遮断壁
51 :断熱部材
70 :第2熱媒通流路
100 :熱音響設備
C :音響筒
CW :第1熱媒
10: prime mover 11: heater 12: cooler 13: regenerator 20: first heat
Claims (9)
前記冷却器は、外部から供給される低温冷媒と前記音響筒の内部の前記作動媒体とを熱交換可能に構成されており、
前記音響筒で前記原動機と前記電力発生機とが備えられた部分以外で音波が共鳴する共鳴部において、外部から供給される低温冷媒を当該共鳴部の近傍に通流させて前記作動媒体と熱交換する形態で、当該共鳴部の内部の作動媒体を冷却する作動媒体冷却機構を備え、
一の熱音響機関に関し、外部から供給される低温冷媒を、前記冷却器にて前記作動媒体と熱交換させた後に、前記作動媒体冷却機構にて前記作動媒体と熱交換させる低温冷媒通流路が設けられている熱音響設備。 The acoustic cylinder in which the working medium is filled and the sound wave propagates is amplified between a heater for heating the working medium from the outside, a cooler for cooling the working medium from the outside, and the heater and the cooler. A thermoacoustic installation having at least one or more thermoacoustic engines provided with a power generator that generates electric power from vibration of sound waves, while providing at least one prime mover comprising a regenerator,
The cooler is configured to exchange heat between a low-temperature refrigerant supplied from the outside and the working medium inside the acoustic cylinder,
In the resonance part where the acoustic wave resonates in a portion other than the part where the prime mover and the power generator are provided in the acoustic cylinder, a low-temperature refrigerant supplied from the outside is caused to flow in the vicinity of the resonance part and the working medium and heat In the form of replacement, a working medium cooling mechanism for cooling the working medium inside the resonance unit is provided,
A low-temperature refrigerant flow path in which a low-temperature refrigerant supplied from outside is exchanged heat with the working medium by the cooler and then exchanged heat with the working medium by the working medium cooling mechanism. Thermoacoustic equipment is provided.
前記低温冷媒通流路は、前記熱音響機関のすべての前記冷却器に低温冷媒を導いて前記作動媒体と熱交換させた後に、前記作動媒体冷却機構に低温冷媒を導いて前記作動媒体と熱交換させるように配設されている請求項1〜6の何れか一項に記載の熱音響設備。 A plurality of the thermoacoustic engines are provided,
The low-temperature refrigerant flow path guides the low-temperature refrigerant to all the coolers of the thermoacoustic engine and exchanges heat with the working medium, and then guides the low-temperature refrigerant to the working medium cooling mechanism to heat the working medium and heat. The thermoacoustic installation as described in any one of Claims 1-6 arrange | positioned so that it may replace | exchange.
前記低温冷媒通流路は、上流にて低温冷媒を通流する低温冷媒通流本管と、当該低温冷媒通流本管から分岐する複数の低温冷媒分岐支管とから構成され、
前記低温冷媒分岐支管の夫々は、前記原動機の前記冷却器の夫々に1対1で対応して配設されている請求項1〜7の何れか一項に記載の熱音響設備。 A plurality of the prime movers are provided in one thermoacoustic engine,
The low-temperature refrigerant flow path is composed of a low-temperature refrigerant flow main pipe through which the low-temperature refrigerant flows upstream and a plurality of low-temperature refrigerant branch branches branched from the low-temperature refrigerant flow main pipe.
The thermoacoustic equipment according to any one of claims 1 to 7, wherein each of the low-temperature refrigerant branch branches is arranged in one-to-one correspondence with each of the coolers of the prime mover.
低温冷媒を加熱する加熱用熱交換器と、当該加熱用熱交換器にて加熱された低温冷媒を直接膨張する直膨タービンと、当該直膨タービンにて回転駆動される発電機とを備える直膨流路とを備え、
前記低温冷媒通流路は、前記低温冷媒を、前記原動機の前記冷却器と前記作動媒体冷却機構とを通過した後に、前記直膨流路へ導くように配設されている気化器。 A vaporizer equipped with the thermoacoustic equipment according to any one of claims 1 to 8,
A heating heat exchanger that heats the low-temperature refrigerant, a direct expansion turbine that directly expands the low-temperature refrigerant heated by the heating heat exchanger, and a generator that is rotationally driven by the direct expansion turbine. An expansion channel,
The low-temperature refrigerant flow path is a vaporizer arranged to guide the low-temperature refrigerant to the straight expansion flow path after passing through the cooler and the working medium cooling mechanism of the prime mover.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015065317A JP6381470B2 (en) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Thermoacoustic equipment and vaporizer equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015065317A JP6381470B2 (en) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Thermoacoustic equipment and vaporizer equipped with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016183655A true JP2016183655A (en) | 2016-10-20 |
JP6381470B2 JP6381470B2 (en) | 2018-08-29 |
Family
ID=57242591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015065317A Expired - Fee Related JP6381470B2 (en) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Thermoacoustic equipment and vaporizer equipped with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6381470B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018091531A (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-14 | 学校法人東海大学 | Thermoacoustic engine |
WO2019026217A1 (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-07 | 北海道特殊飼料株式会社 | Thermoacoustic system |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2836033A (en) * | 1953-07-15 | 1958-05-27 | Bell Telephone Labor Inc | Heat-controlled acoustic wave system |
US4114380A (en) * | 1977-03-03 | 1978-09-19 | Peter Hutson Ceperley | Traveling wave heat engine |
JP2000205677A (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Idotai Tsushin Sentan Gijutsu Kenkyusho:Kk | Cooling/refrigeration equipment utilizing columnar resonance wave refrigerating machine |
JP2006266571A (en) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Doshisha | Cooling system and automobile |
JP2010071238A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Toyota Industries Corp | Soot removal system for egr cooler |
JP2011002119A (en) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Isuzu Motors Ltd | Thermoacoustic engine |
JP2011127870A (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Isuzu Motors Ltd | Thermoacoustic engine |
JP2011214424A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Jfe Engineering Corp | Solar thermoacoustic electric generating apparatus |
-
2015
- 2015-03-26 JP JP2015065317A patent/JP6381470B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2836033A (en) * | 1953-07-15 | 1958-05-27 | Bell Telephone Labor Inc | Heat-controlled acoustic wave system |
US4114380A (en) * | 1977-03-03 | 1978-09-19 | Peter Hutson Ceperley | Traveling wave heat engine |
JP2000205677A (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Idotai Tsushin Sentan Gijutsu Kenkyusho:Kk | Cooling/refrigeration equipment utilizing columnar resonance wave refrigerating machine |
JP2006266571A (en) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Doshisha | Cooling system and automobile |
JP2010071238A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Toyota Industries Corp | Soot removal system for egr cooler |
JP2011002119A (en) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Isuzu Motors Ltd | Thermoacoustic engine |
JP2011127870A (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Isuzu Motors Ltd | Thermoacoustic engine |
JP2011214424A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Jfe Engineering Corp | Solar thermoacoustic electric generating apparatus |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018091531A (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-14 | 学校法人東海大学 | Thermoacoustic engine |
WO2019026217A1 (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-07 | 北海道特殊飼料株式会社 | Thermoacoustic system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6381470B2 (en) | 2018-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5970737B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP6482350B2 (en) | Vaporization equipment | |
JPWO2004085934A1 (en) | Cooling system | |
JP6233835B2 (en) | Thermoacoustic engine and manufacturing method thereof | |
JP2008101910A (en) | Thermoacoustic device | |
JP6465457B2 (en) | Induction heating apparatus and power generation system | |
JP6381470B2 (en) | Thermoacoustic equipment and vaporizer equipped with the same | |
WO2018074501A1 (en) | Thermoacoustic device | |
JP2017078568A (en) | Process and apparatus for transferring heat from first medium to second medium | |
JP2003324932A (en) | Thermoacoustic generator | |
CN107702366B (en) | Thermoacoustic cooling device | |
JP2017194224A5 (en) | Thermoacoustic device and driving method thereof | |
JP6803056B2 (en) | Thermoacoustic device and its driving method | |
US10495355B2 (en) | Thermoacoustic electric generator system | |
JP5655313B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP2010071559A (en) | Thermoacoustic cooling device | |
JP7015517B2 (en) | Loop type thermoacoustic engine with branch pipe | |
JP6640017B2 (en) | Steam generator | |
JP5453910B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP2013234822A (en) | Thermoacoustic engine | |
JP6453393B2 (en) | Method for manufacturing thermoacoustic engine | |
JP6846940B2 (en) | Steam generator | |
JP5600966B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP6410677B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP2017010698A (en) | Induction heating apparatus and power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180625 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180703 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180731 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6381470 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |