JP2019207040A - Thermoacoustic device - Google Patents

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JP2019207040A JP2018101256A JP2018101256A JP2019207040A JP 2019207040 A JP2019207040 A JP 2019207040A JP 2018101256 A JP2018101256 A JP 2018101256A JP 2018101256 A JP2018101256 A JP 2018101256A JP 2019207040 A JP2019207040 A JP 2019207040A
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孝一 柳澤
Koichi Yanagisawa
孝一 柳澤
雄一 大野
Yuichi Ono
雄一 大野
卓哉 布施
Takuya Fuse
卓哉 布施
萩原 康正
Yasumasa Hagiwara
康正 萩原
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Denso Corp
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Soken Inc
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Abstract

To improve responsiveness from heat input to an energy conversion part to the start of a thermoacoustic self-excited vibration in a thermoacoustic device.SOLUTION: A thermoacoustic device includes acoustic transmission pipes 101, 201 and 300 in which working fluid is encapsulated; an energy conversion unit 102a provided in the acoustic transmission pipe for generating a thermoacoustic self-excited vibration by the establishment of a predetermined condition and converting thermal energy to acoustic energy; an energy consumption unit 202a provided in the acoustic transmission pipe for converting the acoustic energy to energy of a different kind; and vibration generation units 301, 320, 321, 331, 340, and 503 for changing at least any one of a flow rate, pressure, and temperature in a part of the working fluid when a predetermined condition is established, and starting the thermoacoustic self-excited vibration.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱エネルギと音響エネルギとの間でエネルギ変換を行う熱音響装置に関する。   The present invention relates to a thermoacoustic apparatus that converts energy between thermal energy and acoustic energy.

従来より、熱音響現象を利用して熱エネルギと音響エネルギの間でエネルギ変換を行う熱音響装置が知られている。熱音響装置は、作動流体が充填された配管の内部に熱エネルギと音響エネルギに変換するエネルギ変換部が設けられており、エネルギ変換部の両端に温度勾配を形成することで、熱音響自励振動である音波が発生する。   2. Description of the Related Art Conventionally, thermoacoustic apparatuses that perform energy conversion between thermal energy and acoustic energy using a thermoacoustic phenomenon are known. The thermoacoustic device is provided with an energy conversion unit that converts thermal energy and acoustic energy inside a pipe filled with a working fluid. By forming a temperature gradient at both ends of the energy conversion unit, the thermoacoustic self-excitation is performed. Sound waves that are vibrations are generated.

このような熱音響装置において、特許文献1では、エネルギ変換部で熱音響自励振動が開始していない場合に、内燃機関の排気ガスをエネルギ変換部に導入し、熱音響自励振動の早期発生を促すことが提案されている。   In such a thermoacoustic apparatus, in Patent Document 1, when the thermoacoustic self-excited vibration is not started in the energy conversion unit, the exhaust gas of the internal combustion engine is introduced into the energy conversion unit, and the thermoacoustic self-excited oscillation is accelerated. It has been proposed to encourage outbreaks.

特開2006−170022号公報JP 2006-170022 A

しかしながら、本発明者等による鋭意研究の結果、熱音響自励振動の発振温度以上の排気熱をエネルギ変換部に導入しても、発振が直ちに開始しないことを見出した。このため、エネルギ変換部への排気熱の導入時から音響エネルギの生成が開始されるまでの応答性を高めることができず、熱音響装置を効率的に稼働させることができなかった。   However, as a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that oscillation does not start immediately even if exhaust heat equal to or higher than the oscillation temperature of thermoacoustic self-excited vibration is introduced into the energy conversion unit. For this reason, the responsiveness from the introduction of exhaust heat to the energy conversion section until the start of generation of acoustic energy cannot be improved, and the thermoacoustic apparatus cannot be operated efficiently.

本発明は上記点に鑑み、熱音響装置において、エネルギ変換部への入熱から熱音響自励振動が開始するまでの応答性を向上させることを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to improve the responsiveness of a thermoacoustic device from the heat input to the energy conversion unit to the start of thermoacoustic self-excited vibration.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、作動流体が封入された音響伝達管(101、201、300)と、音響伝達管内に設けられ、所定条件の成立により熱音響自励振動を発生させて熱エネルギを音響エネルギに変換するエネルギ変換部(102a)と、音響伝達管内に設けられ、音響エネルギを異なる種類のエネルギに変換するエネルギ消費部(202a)と、所定条件が成立した場合に、作動流体の一部で流速、圧力、温度の少なくともいずれかを変化させて熱音響自励振動を開始させる振動生成部(301、320、321、331、340、503)とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the acoustic transmission tube (101, 201, 300) in which the working fluid is enclosed, and the acoustic transmission tube provided in the acoustic transmission tube, and when the predetermined condition is satisfied, An energy conversion unit (102a) that generates vibration and converts thermal energy into acoustic energy, an energy consumption unit (202a) that is provided in the acoustic transmission tube and converts acoustic energy into different types of energy, and a predetermined condition is established And a vibration generating unit (301, 320, 321, 331, 340, 503) that starts thermoacoustic self-excited vibration by changing at least one of flow velocity, pressure, and temperature in a part of the working fluid. It is characterized by that.

本願発明によれば、所定条件が成立した場合に、作動流体の一部で流速、圧力、温度の少なくともいずれかを変化させることで、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。これにより、熱音響装置の入熱から発振までの応答性を向上させることができる。   According to the present invention, when a predetermined condition is satisfied, by changing at least one of the flow velocity, pressure, and temperature in a part of the working fluid, an initial bidirectional flow velocity that triggers oscillation can be provided. it can. Thereby, the responsiveness from the heat input of a thermoacoustic apparatus to an oscillation can be improved.

なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said component shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第1実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 1st Embodiment. 開閉弁の作動、配管内の音圧及び蓄熱部の端部温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the action | operation of an on-off valve, the sound pressure in piping, and the edge part temperature of a thermal storage part. 第2実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態の蓄熱部と温度センサの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the thermal storage part and temperature sensor of 2nd Embodiment. 第2実施形態の熱音響装置の作動を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the action | operation of the thermoacoustic apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 4th Embodiment. 第4実施形態の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of 4th Embodiment. 第4実施形態の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of 4th Embodiment. 第5実施形態の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of 5th Embodiment. 第5実施形態の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of 5th Embodiment. 第6実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 6th Embodiment. 第7実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 7th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図面を用いて説明する。図1に示すように、本第1実施形態の熱音響装置1は、熱エネルギを音響エネルギに変換する熱音響エンジン部100と、音響エネルギを消費する熱音響消費部200を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the thermoacoustic apparatus 1 according to the first embodiment includes a thermoacoustic engine unit 100 that converts thermal energy into acoustic energy, and a thermoacoustic consumption unit 200 that consumes acoustic energy.

熱音響エンジン部100は、入力ループ配管101および入力部102を備えている。熱音響消費部200は、出力ループ配管201および出力部202を備えている。   The thermoacoustic engine unit 100 includes an input loop pipe 101 and an input unit 102. The thermoacoustic consumption unit 200 includes an output loop pipe 201 and an output unit 202.

ループ配管101、201は、連結配管300によって接続されている。これらの音響伝達管101、201、300は、中空状の筒状部材であり、密閉空間を構成している。音響伝達管101、201、300としては、例えば円筒形状のステンレス製配管を用いることができる。本実施形態の熱音響装置1は、2つのループ配管101、201を連結配管300で接続するダブルループ型となっている。   The loop pipes 101 and 201 are connected by a connecting pipe 300. These acoustic transmission tubes 101, 201, and 300 are hollow cylindrical members that constitute a sealed space. As the acoustic transmission tubes 101, 201, 300, for example, cylindrical stainless steel pipes can be used. The thermoacoustic apparatus 1 of this embodiment is a double loop type in which two loop pipes 101 and 201 are connected by a connecting pipe 300.

音響伝達管101、201、300は、内部空間に作動流体が封入されている。音響伝達管101、201、300は、作動流体を介して音響エネルギを伝達可能な音響伝達管である。   The acoustic transmission tubes 101, 201, and 300 have working fluid sealed in the internal space. The acoustic transmission tubes 101, 201, and 300 are acoustic transmission tubes that can transmit acoustic energy via a working fluid.

音響伝達管101、201、300内の作動流体は、例えばヘリウム、窒素、アルゴン等の低分子量の不活性ガス、空気、水素あるいはこれらの混合物を好適に用いることができるが、異なる種類の流体を用いてもよい。出力向上を図るために大気圧以上の圧力にすることもできる。   As the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300, for example, a low molecular weight inert gas such as helium, nitrogen, and argon, air, hydrogen, or a mixture thereof can be suitably used. It may be used. In order to improve output, the pressure can be increased to atmospheric pressure or higher.

作動流体には、非凝縮性流体と凝縮性流体の混合物も用いることができる。非凝縮性媒体は、熱音響装置1の作動温度範囲で気液相変化しない流体である。凝縮性媒体は、熱音響装置1の作動温度範囲で気液相変化する流体である。凝縮性流体は、主に液体の状態で入力部102に保持されている。   As the working fluid, a mixture of a non-condensable fluid and a condensable fluid can also be used. The non-condensable medium is a fluid that does not change in the gas-liquid phase in the operating temperature range of the thermoacoustic device 1. The condensable medium is a fluid that undergoes a gas-liquid phase change in the operating temperature range of the thermoacoustic apparatus 1. The condensable fluid is held in the input unit 102 mainly in a liquid state.

非凝縮性流体としては、例えばヘリウム、窒素、アルゴン等の低分子量の不活性ガス、空気、水素あるいはこれらの混合物を好適に用いることができるが、異なる種類の非凝縮性流体を用いてもよい。凝縮性流体としては、例えば水、炭酸、フロンを好適に用いることができるが、異なる種類の凝縮性流体を用いてもよい。   As the non-condensable fluid, for example, a low molecular weight inert gas such as helium, nitrogen, and argon, air, hydrogen, or a mixture thereof can be preferably used, but different types of non-condensable fluids may be used. . As the condensable fluid, for example, water, carbonic acid, and chlorofluorocarbon can be suitably used, but different types of condensable fluids may be used.

本実施形態では、特に記載のない場合には、作動流体として大気圧以上のヘリウムを用いている。   In the present embodiment, unless otherwise specified, helium above atmospheric pressure is used as the working fluid.

入力ループ配管101は、熱音響原動機用のループ配管である。出力ループ配管201は、熱音響受動機用のループ配管である。   The input loop pipe 101 is a loop pipe for a thermoacoustic prime mover. The output loop pipe 201 is a loop pipe for a thermoacoustic passive device.

入力ループ配管101には、外部から熱エネルギの入力が行われる入力部102が設けられている。入力部102は原動機であり、外部から入力された熱エネルギを音響エネルギに変換可能となっている。つまり、入力部102では、熱流から仕事流への変換が行われる。   The input loop pipe 101 is provided with an input unit 102 for inputting heat energy from the outside. The input unit 102 is a prime mover and can convert heat energy input from the outside into acoustic energy. That is, the input unit 102 performs conversion from a heat flow to a work flow.

入力部102は、蓄熱器102a、高温熱交換部102b、低温熱交換部102cを備えている。これらは、入力ループ配管101の長手方向に沿って配置されている。   The input unit 102 includes a regenerator 102a, a high temperature heat exchange unit 102b, and a low temperature heat exchange unit 102c. These are arranged along the longitudinal direction of the input loop pipe 101.

蓄熱器102aは、熱エネルギを音響エネルギに変換するエネルギ変換部であり、多数の細孔が形成されたスタックとして構成されている。蓄熱器102aとしては、例えばセラミックスハニカムのような細かい流路が設けられた構造体、あるいはステンレス等の金属メッシュのような目の細かい金網が積層された構造体等を用いることができる。   The heat accumulator 102a is an energy conversion unit that converts thermal energy into acoustic energy, and is configured as a stack in which a large number of pores are formed. As the heat accumulator 102a, for example, a structure provided with a fine flow path such as a ceramic honeycomb, or a structure obtained by laminating fine metal nets such as a metal mesh such as stainless steel can be used.

高温熱交換部102bは入熱装置であり、熱エネルギの入力によって蓄熱器102aの高温側端部を加熱する。高温熱交換部102bとして、例えば電気ヒータを用いることができる。あるいは高温熱交換部102bとして、図示しない内燃機関や二次電池の排熱を用いることもできる。   The high temperature heat exchange part 102b is a heat input device, and heats the high temperature side end part of the regenerator 102a by the input of heat energy. For example, an electric heater can be used as the high-temperature heat exchange unit 102b. Alternatively, exhaust heat of an internal combustion engine (not shown) or a secondary battery can be used as the high temperature heat exchange unit 102b.

低温熱交換部102cは、例えば冷却水あるいは外気と熱交換することで、蓄熱器102aの他端側を冷却する。なお、熱音響装置1の稼働が短時間であれば、冷却用熱交換器102bを省略することも可能であるが、熱音響装置1の稼働が長時間となる場合には、蓄熱器102aの高温側端部から低温側端部に次第に熱が輸送されるため、冷却用熱交換器102bを設けることが望ましい。   The low-temperature heat exchange unit 102c cools the other end side of the heat accumulator 102a by exchanging heat with, for example, cooling water or outside air. If the operation of the thermoacoustic apparatus 1 is short, the cooling heat exchanger 102b can be omitted. However, if the operation of the thermoacoustic apparatus 1 is long, the heat accumulator 102a Since heat is gradually transported from the high temperature side end to the low temperature side end, it is desirable to provide a cooling heat exchanger 102b.

高温熱交換部101bおよび低温熱交換部101cによって、蓄熱器101aの両端に温度差が生じ、作動流体の流通方向に温度勾配が形成される。蓄熱器101aの両端温度が所定の温度条件を満たしたときに、熱音響自励振動が発生可能となる所定条件が成立する。以下、「熱音響自励振動が発生可能となる所定条件」を発振可能条件ともいう。作動流体が理想気体で、非線形効果などを無視できるなどの理想的装置においては、蓄熱器101aの両端の絶対温度比が所定の値を上回った場合に、発振可能条件を満たす。本実施形態では、蓄熱器101aの両端の絶対温度比が所定の値を上回ることで発振可能となる熱音響装置1を用いて説明するが、ここに開示される技術は一般的な熱音響装置に適用可能である。   The high temperature heat exchange unit 101b and the low temperature heat exchange unit 101c cause a temperature difference at both ends of the heat accumulator 101a, and a temperature gradient is formed in the flow direction of the working fluid. When the temperature at both ends of the heat accumulator 101a satisfies a predetermined temperature condition, a predetermined condition is established in which thermoacoustic self-excited vibration can be generated. Hereinafter, the “predetermined condition that allows the thermoacoustic self-excited vibration to be generated” is also referred to as an oscillation enabling condition. In an ideal device in which the working fluid is an ideal gas and nonlinear effects and the like can be ignored, the oscillation enabling condition is satisfied when the absolute temperature ratio at both ends of the heat accumulator 101a exceeds a predetermined value. In this embodiment, the thermoacoustic apparatus 1 that can oscillate when the absolute temperature ratio between both ends of the heat accumulator 101a exceeds a predetermined value will be described. However, the technology disclosed here is a general thermoacoustic apparatus. It is applicable to.

蓄熱部101aでは、蓄熱器101aの両端の絶対温度比が所定値を上回った場合に、内部に存在する作動流体の加熱による加圧と冷却による減圧が行われ、熱音響自励振動である音波が発生する。つまり、入力部101の蓄熱部101aでは、熱エネルギから音響エネルギへの変換が行われる。   In the heat storage unit 101a, when the absolute temperature ratio between both ends of the heat storage device 101a exceeds a predetermined value, the working fluid existing inside is pressurized by heating and depressurized by cooling, and a sound wave that is thermoacoustic self-excited vibration. Occurs. That is, the heat storage unit 101a of the input unit 101 performs conversion from thermal energy to acoustic energy.

出力ループ配管201には、外部にエネルギを出力する出力部202が設けられている。出力部202は受動機であり、音響エネルギから熱エネルギへの変換が行われる。つまり、出力部202では、仕事流から熱流への変換が行われる。出力部202は、音響エネルギを消費する音響エネルギ消費部である。   The output loop pipe 201 is provided with an output unit 202 that outputs energy to the outside. The output unit 202 is a passive machine, and converts acoustic energy into thermal energy. That is, in the output unit 202, conversion from work flow to heat flow is performed. The output unit 202 is an acoustic energy consumption unit that consumes acoustic energy.

出力部202は、蓄熱部202a、低温熱交換部202b、高温熱交換部202cを備えている。蓄熱部202aは、入力部102の蓄熱部102aと同じく、例えばセラミックスハニカムのような細かい流路が設けられた構造体、あるいはステンレス等の金属メッシュのような目の細かい金網が積層された構造体等を用いることができる。出力部202の蓄熱部202aは、音響エネルギを異なる種類のエネルギに変換するエネルギ消費部である。本実施形態では、蓄熱部202aに音響エネルギが伝達されることで、蓄熱部202aの両端に温度勾配が生じる。   The output unit 202 includes a heat storage unit 202a, a low temperature heat exchange unit 202b, and a high temperature heat exchange unit 202c. The heat storage unit 202a is similar to the heat storage unit 102a of the input unit 102, for example, a structure provided with fine flow paths such as a ceramic honeycomb, or a structure in which fine metal meshes such as a metal mesh such as stainless steel are laminated. Etc. can be used. The heat storage unit 202a of the output unit 202 is an energy consuming unit that converts acoustic energy into different types of energy. In this embodiment, a temperature gradient is generated at both ends of the heat storage unit 202a by transmitting acoustic energy to the heat storage unit 202a.

高温熱交換部202bまたは低温熱交換部202cの一方の熱交換部を常温の冷却水と熱交換することで、他方の熱交換部で冷熱または温熱を生成することができる。例えば、高温熱交換部202bで常温の冷却水と熱交換することで、低温熱交換部202cで冷熱を生成することができる。また、低温熱交換部202cで常温の冷却水と熱交換することで、高温熱交換部202bで温熱を生成することができる。   By exchanging heat with one of the high-temperature heat exchanging section 202b or the low-temperature heat exchanging section 202c with room-temperature cooling water, the other heat exchanging section can generate cold or warm heat. For example, cold heat can be generated in the low-temperature heat exchange unit 202c by exchanging heat with normal-temperature cooling water in the high-temperature heat exchange unit 202b. In addition, heat can be generated in the high-temperature heat exchange unit 202b by exchanging heat with the normal temperature cooling water in the low-temperature heat exchange unit 202c.

熱音響装置1には、高圧流体容器310が設けられている。高圧流体容器310には、音響伝達管101、201、300内の作動流体より高圧の作動流体が充填されている。高圧流体容器310は、連通管311を介して連結配管300と接続されている。なお、高圧流体容器310が本発明の振動生成部に相当している。   The thermoacoustic apparatus 1 is provided with a high-pressure fluid container 310. The high pressure fluid container 310 is filled with a working fluid having a pressure higher than that of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300. The high-pressure fluid container 310 is connected to the connection pipe 300 via the communication pipe 311. The high-pressure fluid container 310 corresponds to the vibration generating unit of the present invention.

連通管311には、連通管311の流路を開閉する開閉弁312が設けられている。開閉弁312を開放することで、高圧流体容器310内と音響伝達管101、201、300内とが連通し、高圧流体容器310から音響伝達管101、201、300に作動流体が供給される。開閉弁312を閉鎖することで、高圧流体容器310内と音響伝達管101、201、300内との連通が遮断され、高圧流体容器310から音響伝達管101、201、300への作動流体の供給が停止される。   The communication pipe 311 is provided with an on-off valve 312 that opens and closes the flow path of the communication pipe 311. By opening the on-off valve 312, the inside of the high pressure fluid container 310 and the inside of the acoustic transmission pipes 101, 201, 300 are communicated, and the working fluid is supplied from the high pressure fluid container 310 to the acoustic transmission pipes 101, 201, 300. By closing the on-off valve 312, communication between the high-pressure fluid container 310 and the acoustic transmission pipes 101, 201, 300 is blocked, and the working fluid is supplied from the high-pressure fluid container 310 to the acoustic transmission pipes 101, 201, 300. Is stopped.

上述したように、音響伝達管101、201、300内の作動流体は大気圧より高圧となっているため、音響伝達管101、201、300から作動流体が漏れることがある。音響伝達管101、201、300内の作動流体の圧力が所定圧力以下に低下した場合には、開閉弁312が開放され、高圧流体容器310内の作動流体が音響伝達管101、201、300内に供給される。   As described above, since the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 has a pressure higher than atmospheric pressure, the working fluid may leak from the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300. When the pressure of the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 decreases below a predetermined pressure, the on-off valve 312 is opened, and the working fluid in the high-pressure fluid container 310 is moved into the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300. To be supplied.

また、本実施形態では、蓄熱器101aの両端の絶対温度比が所定値を上回り、発振可能条件が成立した場合に、開放弁312の開閉動作が行われる。   In the present embodiment, the opening / closing operation of the release valve 312 is performed when the absolute temperature ratio at both ends of the heat accumulator 101a exceeds a predetermined value and the oscillation enabling condition is satisfied.

次に、熱音響装置1の作動を図2を用いて説明する。入力部101では、高温熱交換部101bに外部から熱エネルギが入力されることで、蓄熱部101aの高温側端部が温度上昇し、蓄熱部101aに温度勾配が形成される。   Next, the operation of the thermoacoustic apparatus 1 will be described with reference to FIG. In the input unit 101, when heat energy is input from the outside to the high temperature heat exchange unit 101b, the temperature of the high temperature side end of the heat storage unit 101a rises, and a temperature gradient is formed in the heat storage unit 101a.

そして、蓄熱器101aの両端の絶対温度比が所定値を上回り、発振可能条件が成立した場合に、開閉弁312を開放し、すぐに閉鎖する。これにより、高圧流体容器310内と音響伝達管101、201、300内との差圧のため、音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で圧力が局所的に高くなる。   When the absolute temperature ratio at both ends of the heat accumulator 101a exceeds a predetermined value and the oscillation enabling condition is satisfied, the on-off valve 312 is opened and immediately closed. Thereby, due to the differential pressure between the inside of the high-pressure fluid container 310 and the inside of the acoustic transmission pipes 101, 201, 300, the pressure locally increases in a part of the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, 300.

この作動流体の局所的な圧力変化を契機として、蓄熱部101aでは、内部に存在する作動流体の圧縮、加熱、膨張、冷却が行われ、熱音響自励振動である音波が発生し、音響伝達管101、201、300内の音圧が高くなる。つまり、入力部101の蓄熱部101aでは、熱エネルギから音響エネルギへの変換が行われる。   In response to the local pressure change of the working fluid, the heat storage unit 101a compresses, heats, expands, and cools the working fluid present inside, generates a sound wave that is thermoacoustic self-excited vibration, and transmits the sound. The sound pressure in the tubes 101, 201, 300 is increased. That is, the heat storage unit 101a of the input unit 101 performs conversion from thermal energy to acoustic energy.

図2の破線は、音響伝達管101、201、300内で作動流体の局所的な圧力変動がない場合の音響伝達管101、201、300内の音圧変化を示している。作動流体の局所的な圧力変動がない場合には、発振可能条件が成立してから発振開始までにある程度の時間を要している。これに対し、本実施形態では、発振可能条件が成立した際に作動流体の一部で局所的な圧力変化を与えることで、早期に発振開始させることができている。   The broken lines in FIG. 2 indicate changes in sound pressure in the acoustic transmission tubes 101, 201, 300 when there is no local pressure fluctuation of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, 300. When there is no local pressure fluctuation of the working fluid, a certain amount of time is required from the start of oscillation to the start of oscillation. On the other hand, in this embodiment, the oscillation can be started early by giving a local pressure change in a part of the working fluid when the oscillation enabling condition is satisfied.

出力部102で生成した音響エネルギの一部は入力ループ配管101を巡回して入力部102に再入力し、残りは連結配管300を通過して出力ループ配管201を巡回する。出力部202の蓄熱部202aでは、音響エネルギが伝達されることで、高温熱交換部202cが設けられた一端側が高温となり、低温熱交換部202bが設けられた他端側が低温になる。つまり、出力部202の蓄熱部202aでは、音響エネルギから熱エネルギの変換が行われ、蓄熱部202aの両端に温度差が生じる。この結果、出力部202では、高温熱交換部202cで温熱が生成し、低温熱交換部202bで冷熱が生成する。   Part of the acoustic energy generated by the output unit 102 circulates through the input loop pipe 101 and is re-input to the input unit 102, and the rest passes through the connection pipe 300 and circulates through the output loop pipe 201. In the heat storage unit 202a of the output unit 202, acoustic energy is transmitted, so that one end side where the high temperature heat exchange unit 202c is provided becomes high temperature and the other end side where the low temperature heat exchange unit 202b is provided becomes low temperature. That is, in the heat storage unit 202a of the output unit 202, thermal energy is converted from acoustic energy, and a temperature difference is generated between both ends of the heat storage unit 202a. As a result, in the output unit 202, warm heat is generated in the high temperature heat exchange unit 202c, and cold heat is generated in the low temperature heat exchange unit 202b.

出力部202では、高温熱交換部202cで生成した温熱、または低温熱交換部202bで生成した冷熱を利用することができる。例えば、高温熱交換部202cで常温の冷却水と熱交換することで、低温熱交換部202bの冷熱生成能力を向上させ、熱音響装置1を冷凍機として用いることができる。あるいは、低温冷熱熱交換部202cに常温の冷却水と熱交換することで、高温熱交換部202cの温熱生成能力を向上させ、熱音響装置1を暖房機として用いることができる。   The output unit 202 can use the heat generated by the high temperature heat exchange unit 202c or the cold generated by the low temperature heat exchange unit 202b. For example, the heat generation capability of the low-temperature heat exchange unit 202b can be improved by exchanging heat with normal-temperature cooling water in the high-temperature heat exchange unit 202c, and the thermoacoustic apparatus 1 can be used as a refrigerator. Alternatively, the heat generation capacity of the high-temperature heat exchange unit 202c can be improved by exchanging heat with the normal temperature cooling water in the low-temperature cold-heat heat exchange unit 202c, and the thermoacoustic device 1 can be used as a heater.

ここで、蓄熱部101aの両端の温度比が所定値を超えた場合における熱音響自励振動の発振開始について説明する。   Here, the start of oscillation of thermoacoustic self-excited vibration when the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 101a exceeds a predetermined value will be described.

音響は、作動流体の振動に対応する流速と、作動流体の膨張収縮に対応する変動圧力に分解できる。蓄熱部101aの両端に温度比が与えられた際に、蓄熱部101a内の低温側の作動流体が高温側に移動すると、蓄熱部101aの熱が作動流体に伝わり、作動流体が膨張する。作動流体が蓄熱部101a内の高温側の作動流体が低温側に移動すると、作動流体の熱が蓄熱部101aに伝わり、作動流体が収縮する。すなわち、作動流体の流速によって変動圧力が増大する。   The sound can be decomposed into a flow rate corresponding to the vibration of the working fluid and a fluctuating pressure corresponding to the expansion and contraction of the working fluid. When the temperature ratio is given to both ends of the heat storage unit 101a, if the working fluid on the low temperature side in the heat storage unit 101a moves to the high temperature side, the heat of the heat storage unit 101a is transferred to the working fluid and the working fluid expands. When the working fluid moves on the high temperature side in the heat storage unit 101a to the low temperature side, the heat of the working fluid is transmitted to the heat storage unit 101a and the working fluid contracts. That is, the fluctuating pressure increases with the flow rate of the working fluid.

蓄熱部101aの両端に温度比が与えられ、部位毎の温度に応じて作動流体の膨張または収縮が生じても、蓄熱部101a内で作動流体の流速がなければ、固定点において周期的に変動圧力が上下するわけではない。また、蓄熱部101a内における作動流体の流速が一方向流れであっても、作動流体の膨張または収縮が一方的に起こるだけであり、やはり固定点において周期的に変動圧力が上下するわけではない。   Even if the temperature ratio is given to both ends of the heat storage unit 101a and the working fluid expands or contracts according to the temperature of each part, if there is no flow rate of the working fluid in the heat storage unit 101a, it periodically fluctuates at a fixed point. The pressure does not go up and down. Moreover, even if the flow rate of the working fluid in the heat storage unit 101a is a unidirectional flow, the working fluid only expands or contracts unilaterally, and the fluctuating pressure does not rise or fall periodically at a fixed point. .

一方、蓄熱部101a内における作動流体の流速が双方向流れであれば、膨張収縮が双方向流れと同じ周期で生じるため、固定点の変動圧力も周期的に上下する。変動圧力と流速が同時に上下することで、平均的な作動流体の移動をさせることなく、仕事のみを伝播することができる。このため、作動流体に与えた熱の逃げを抑えることができ、蓄熱部101aの効率を向上させることができる。   On the other hand, if the flow rate of the working fluid in the heat storage unit 101a is a bidirectional flow, expansion and contraction occur in the same cycle as the bidirectional flow. Since the fluctuating pressure and the flow velocity increase and decrease at the same time, only work can be propagated without moving the average working fluid. For this reason, the escape of the heat given to the working fluid can be suppressed, and the efficiency of the heat storage unit 101a can be improved.

すなわち、双方向流れである流速によって作動流体への入排熱のタイミングが決定され、それが音響の増幅につながるため、双方向流れである流速がなければ、熱エネルギを音エネルギに変換することができない。   In other words, since the timing of heat entering and leaving the working fluid is determined by the flow velocity that is a bidirectional flow, which leads to acoustic amplification, if there is no flow velocity that is a bidirectional flow, thermal energy is converted to sound energy. I can't.

音響が増幅されて一旦発振が開始すると、増幅された音響の流速によって作動流体への入排熱のタイミングが決定され、音響が再度増幅される。このため、発振を開始した熱音響装置1は持続的に発振を続ける。   Once the sound is amplified and oscillation starts, the timing of heat input / exhaust to the working fluid is determined by the flow rate of the amplified sound, and the sound is amplified again. For this reason, the thermoacoustic apparatus 1 that has started oscillating continuously oscillates.

つまり、蓄熱部101aの両端の温度比が所定値を超えた状態で、初期の双方向流れが導入されれば、熱音響装置1は持続的に発振する。一方、発振の契機となる初期の双方向流れが不十分であれば、蓄熱部101aまで双方向流れが到達しないために音響が増幅されず、持続的に発振可能なだけの所定の温度比が蓄熱部101aに与えられた場合においても発振を開始しない。   That is, if the initial bidirectional flow is introduced with the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 101a exceeding a predetermined value, the thermoacoustic device 1 oscillates continuously. On the other hand, if the initial bidirectional flow that triggers oscillation is insufficient, the bidirectional flow does not reach the heat storage unit 101a, so that the sound is not amplified and a predetermined temperature ratio that allows continuous oscillation is obtained. Oscillation does not start even when applied to the heat storage unit 101a.

発振の契機となる初期の双方向の流速を与えるためには、作動流体の一部で流速、圧力、温度の少なくともいずれかを変化させればよい。本実施形態では、発振可能条件が成立した場合に、開閉弁312を開閉させることで高圧流体容器310と音響伝達管101、201、300を連通させ、音響伝達管101、201、300内の圧力を局所的に変化させている。   In order to provide an initial bidirectional flow rate that triggers oscillation, at least one of the flow rate, pressure, and temperature may be changed in part of the working fluid. In the present embodiment, when the oscillation enabling condition is satisfied, the high-pressure fluid container 310 and the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 are communicated with each other by opening and closing the on-off valve 312 so that the pressure in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 is Is changing locally.

このように、作動流体の圧力を局所的に大きくすることで、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。この点について、作動流体を構成する流体要素を離散化して説明する。   In this way, by initially increasing the pressure of the working fluid, it is possible to provide an initial bidirectional flow rate that triggers oscillation. This will be described by discretizing the fluid elements constituting the working fluid.

圧力が高くなった流体要素を第一の流体要素とし、第一の流体要素と隣接する流体要素を第二の流体要素とする。このとき、第一の流体要素は第二の流体要素よりも圧力が高いことになる。第一の流体要素よりも低い圧力を持つ第二の流体要素に第一の流体要素から力が伝わるため、第二の流体要素は第一の流体要素から離れる方向に進む。   The fluid element having increased pressure is defined as a first fluid element, and the fluid element adjacent to the first fluid element is defined as a second fluid element. At this time, the pressure of the first fluid element is higher than that of the second fluid element. Since the force is transmitted from the first fluid element to the second fluid element having a lower pressure than the first fluid element, the second fluid element travels away from the first fluid element.

その後、第二の流体要素の流速が第一の流体要素よりも大きくなったことで、第一の流体要素は膨張するため、圧力が低くなる。また、第一の流体要素の圧力が低くなったことで、第二の流体要素との差圧により、第二の流体要素の流速が第一の流体要素に近づく方向に進む。このことから、第一の流体要素の圧力を高くしたときに、熱音響自励振動の発振を開始させる契機となる双方向の流速を発生させることができる。   Thereafter, since the flow rate of the second fluid element becomes larger than that of the first fluid element, the first fluid element expands, and thus the pressure decreases. Further, since the pressure of the first fluid element is reduced, the flow velocity of the second fluid element advances in a direction approaching the first fluid element due to the differential pressure with the second fluid element. From this, when the pressure of the first fluid element is increased, it is possible to generate a bidirectional flow rate that triggers the start of oscillation of thermoacoustic self-excited vibration.

以上説明した本実施形態によれば、発振可能条件が成立した場合に、開閉弁312の開閉動作を行い、高圧流体容器310と音響伝達管101、201、300を短時間連通させている。これにより、音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で圧力を変化させ、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。この結果、熱音響装置1の入熱から発振までの応答性を向上させることができる。   According to the present embodiment described above, when the oscillating condition is satisfied, the opening / closing valve 312 is opened and closed, and the high-pressure fluid container 310 and the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 are communicated for a short time. As a result, it is possible to change the pressure in a part of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300, and to provide an initial bidirectional flow velocity that triggers oscillation. As a result, the responsiveness from heat input to oscillation of the thermoacoustic device 1 can be improved.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Only the parts different from the first embodiment will be described below.

図3に示すように、本第2実施形態では、上記第1実施形態と同様の熱音響装置1に、制御部400および温度センサ401、402が設けられている。   As shown in FIG. 3, in the second embodiment, a control unit 400 and temperature sensors 401 and 402 are provided in the same thermoacoustic apparatus 1 as in the first embodiment.

制御部400は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御部400は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御部400の出力側には各種制御対象機器が接続されている。   The control unit 400 includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. The control unit 400 performs various calculations and processes based on a control program stored in the ROM. Various devices to be controlled are connected to the output side of the control unit 400.

制御部400は、各種制御対象機器の作動を制御する。制御部400によって制御される制御対象機器は、開閉弁312等である。   The control unit 400 controls the operation of various control target devices. The control target devices controlled by the control unit 400 are the on-off valve 312 and the like.

温度センサ401、402は、入力部102の蓄熱部102aの温度を測定する。第1温度センサ401は、蓄熱部102aの高温側端部の温度を測定し、第2温度センサ402は、蓄熱部102aの低温側端部の温度を測定する。   The temperature sensors 401 and 402 measure the temperature of the heat storage unit 102 a of the input unit 102. The 1st temperature sensor 401 measures the temperature of the high temperature side edge part of the thermal storage part 102a, and the 2nd temperature sensor 402 measures the temperature of the low temperature side edge part of the thermal storage part 102a.

図4(a)〜図4(f)は、温度センサ401、402による蓄熱部102aの温度測定部位の各種態様を示している。   FIG. 4A to FIG. 4F show various aspects of the temperature measurement site of the heat storage unit 102 a by the temperature sensors 401 and 402.

図4(a)は、温度センサ401、402で蓄熱部102aの両端部の温度を直接測定する例を示している。図4(a)に示す例では、温度センサ401、402で蓄熱部102aにおける横断面の中央付近の温度を測定している。なお、温度センサ401、402による測定部位を図4(b)〜図4(f)のように変更してもよい。   FIG. 4A shows an example in which the temperature sensors 401 and 402 directly measure the temperatures at both ends of the heat storage unit 102a. In the example shown in FIG. 4A, the temperature sensors 401 and 402 measure the temperature near the center of the cross section of the heat storage section 102a. In addition, you may change the measurement site | part by the temperature sensors 401 and 402 as FIG.4 (b)-FIG.4 (f).

熱交換部102b、102cが細い流路で構成されている場合には、熱交換部102b、102cが蓄熱部102aと同様の役割を果たすことがある。このため、図4(b)〜図4(d)に示すように、第1温度センサ401で高温熱交換部102bの温度を測定するようにしてもよく、第2温度センサ402で低温熱交換部102cの温度を測定するようにしてもよい。   In the case where the heat exchange units 102b and 102c are configured with narrow flow paths, the heat exchange units 102b and 102c may play the same role as the heat storage unit 102a. Therefore, as shown in FIGS. 4B to 4D, the temperature of the high-temperature heat exchange unit 102b may be measured by the first temperature sensor 401, and the low-temperature heat exchange by the second temperature sensor 402. The temperature of the part 102c may be measured.

また、蓄熱部102aの横断面が等温的であると見込まれる場合は、図4(e)のように温度センサ402による測温箇所を横断面の中心部からずらしてもよい。   Moreover, when it is anticipated that the cross section of the heat storage part 102a is isothermal, you may shift the temperature-measurement location by the temperature sensor 402 from the center part of a cross section like FIG.4 (e).

また、熱交換部102b、102cの熱伝導率が良好である場合には、蓄熱部102aの端面から熱交換部102b、102cにかけて等温的であると判断できる。このため、図4(f)のように、蓄熱部102aの端面からずらした熱交換部102cの温度を測定してもよい。   Moreover, when the heat conductivity of the heat exchange parts 102b and 102c is favorable, it can be judged that it is isothermal from the end surface of the heat storage part 102a to the heat exchange parts 102b and 102c. For this reason, you may measure the temperature of the heat exchange part 102c shifted from the end surface of the thermal storage part 102a like FIG.4 (f).

次に、本第2実施形態の熱音響装置1の発振開始処理を、図5のフローチャートを用いて説明する。熱音響装置1の発振開始処理は、制御部400による制御によって実行される。   Next, the oscillation start process of the thermoacoustic apparatus 1 of the second embodiment will be described using the flowchart of FIG. The oscillation start process of the thermoacoustic device 1 is executed under the control of the control unit 400.

まず、温度センサ401、402によって蓄熱部102aの両端の温度を測定する(S10)。次に、蓄熱部102aの両端の温度比が所定値以上であるか否かを判定する(S11)。   First, the temperature sensors 401 and 402 measure the temperature at both ends of the heat storage unit 102a (S10). Next, it is determined whether or not the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 102a is greater than or equal to a predetermined value (S11).

この結果、蓄熱部102aの両端の温度比が所定値以上ではないと判定された場合には(S11:NO)、発振開始処理を終了する。一方、蓄熱部102aの両端の温度比が所定値以上であると判定された場合には(S11:YES)、開閉弁312の開閉動作を実行する(S12)。   As a result, when it is determined that the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 102a is not equal to or greater than the predetermined value (S11: NO), the oscillation start process is terminated. On the other hand, when it is determined that the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 102a is equal to or greater than the predetermined value (S11: YES), the opening / closing operation of the opening / closing valve 312 is performed (S12).

これにより、音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で圧力を変動させ、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。この結果、熱音響装置1の入熱から発振までの応答性を向上させることができる。   Thereby, a pressure is fluctuate | varied by a part of working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300, and the initial bidirectional flow velocity that triggers oscillation can be given. As a result, the responsiveness from heat input to oscillation of the thermoacoustic device 1 can be improved.

以上説明した本第2実施形態では、温度センサ401、402で測定した蓄熱部102aの両端の温度に基づいて開閉弁312を開閉し、これを契機として熱音響装置1の発振開始を行っている。これにより、熱音響装置1の発振開始タイミングを正確に決定することができる。   In the second embodiment described above, the on-off valve 312 is opened and closed based on the temperatures at both ends of the heat storage unit 102a measured by the temperature sensors 401 and 402, and the thermoacoustic device 1 starts oscillating using this as an opportunity. . Thereby, the oscillation start timing of the thermoacoustic apparatus 1 can be determined accurately.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Only the parts different from the above embodiments will be described below.

図6に示すように、本第3実施形態では、入力ループ配管101に外部連通管320が接続されている。入力ループ配管101は、外部連通管320を介して外部と連通する。外部連通管320には、入力ループ配管101に近い側に第1開閉弁321が設けられており、入力ループ配管101から遠い側に第2開閉弁322が設けられている。なお、第1開閉弁321が本発明の振動生成部に相当している。   As shown in FIG. 6, in the third embodiment, an external communication pipe 320 is connected to the input loop pipe 101. The input loop pipe 101 communicates with the outside via the external communication pipe 320. The external communication pipe 320 is provided with a first on-off valve 321 on the side close to the input loop pipe 101 and a second on-off valve 322 on the side far from the input loop pipe 101. The first on-off valve 321 corresponds to the vibration generating unit of the present invention.

第1開閉弁321は開放された状態とし、第2開閉弁322は閉鎖された状態とする。そして、蓄熱部101aの両端の温度比が所定値を上回り、発振可能条件が成立した場合に、開放されていた第1開閉弁321を閉鎖する。   The first on-off valve 321 is opened, and the second on-off valve 322 is closed. Then, when the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 101a exceeds a predetermined value and the oscillation enabling condition is satisfied, the opened first on-off valve 321 is closed.

このとき、第1開閉弁321の開閉動作に伴って第1開閉弁321が振動し、入力ループ配管101内の作動流体に振動が生じる。この作動流体の振動が蓄熱部102aに伝播され、熱音響装置1は発振を開始する。   At this time, the first on-off valve 321 vibrates with the opening / closing operation of the first on-off valve 321, and the working fluid in the input loop pipe 101 vibrates. The vibration of the working fluid is propagated to the heat storage unit 102a, and the thermoacoustic device 1 starts to oscillate.

以上説明した本第3実施形態によれば、音響伝達管101、201、300に連通する連通管320に設けた開閉弁321を開閉することで、熱音響装置1を発振開始させることができる。また、外部連通管320を入力ループ配管101に連結することで、蓄熱部102aまで到達する作動流体の振動を抑制している。   According to the third embodiment described above, the thermoacoustic device 1 can be started to oscillate by opening and closing the on-off valve 321 provided in the communication pipe 320 communicating with the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300. Further, by connecting the external communication pipe 320 to the input loop pipe 101, the vibration of the working fluid reaching the heat storage section 102a is suppressed.

なお、第1開閉弁321を開放状態から閉鎖状態に変化させる場合に限らず、第1開閉弁321を閉鎖状態から開放状態に変化させることによっても、熱音響装置1の発振を開始させることができる。また、第1開閉弁321の開閉動作で発生した作動流体の振動が弱く、熱音響装置1が発振を開始しない場合は、第1開閉弁321の開閉動作を繰り返してもよい。   In addition, not only when changing the 1st on-off valve 321 from an open state to a closed state, the oscillation of the thermoacoustic apparatus 1 can be started also by changing the 1st on-off valve 321 from a closed state to an open state. it can. Further, when the vibration of the working fluid generated by the opening / closing operation of the first opening / closing valve 321 is weak and the thermoacoustic device 1 does not start oscillation, the opening / closing operation of the first opening / closing valve 321 may be repeated.

また、作動流体の振動生成は、音響伝達管101、201、300内の圧力を低下させることによっても発生させることができる。例えば、音響伝達管101、201、300内の作動流体の圧力を大気圧以上にしておき、第1開閉弁321を開放し、第2開閉弁322を閉鎖しておく。そして、第2開閉弁322を開放し、すぐに閉鎖することにより、音響伝達管101、201、300内の作動流体の圧力が低下し、作動流体振動を引き起こすことができ、熱音響装置1は発振を開始する。   Moreover, the vibration generation of the working fluid can also be generated by reducing the pressure in the acoustic transmission tubes 101, 201, 300. For example, the pressure of the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 is set to atmospheric pressure or higher, the first on-off valve 321 is opened, and the second on-off valve 322 is closed. Then, by opening the second on-off valve 322 and closing it immediately, the pressure of the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, 300 can be reduced, and the working fluid vibration can be caused. Start oscillation.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Only the parts different from the above embodiments will be described below.

図7に示すように、本第4実施形態の熱音響装置1は、1つのループ配管330に入力部102および出力部202が設けられたシングルループ型となっている。   As shown in FIG. 7, the thermoacoustic apparatus 1 of the fourth embodiment is a single loop type in which an input unit 102 and an output unit 202 are provided in one loop pipe 330.

ループ配管330には、放電部331が設けられている。放電部331は、ループ配管330の内部空間で気体放電する。本実施形態では、放電部331としてアーク放電装置を用いている。なお、放電部331が本発明の振動生成部に相当している。   The loop pipe 330 is provided with a discharge part 331. The discharge part 331 performs gas discharge in the internal space of the loop pipe 330. In the present embodiment, an arc discharge device is used as the discharge unit 331. In addition, the discharge part 331 is equivalent to the vibration production | generation part of this invention.

本実施形態では、ループ配管330における入力部102の高温側端部と出力部202との間に放電部331が設けられている。放電部331は、ループ配管330の任意の箇所に設けることができるが、放電によって高温を発生させることから、高温側熱交換部102b側に設けることが望ましい。   In the present embodiment, a discharge unit 331 is provided between the high temperature side end of the input unit 102 and the output unit 202 in the loop pipe 330. Although the discharge part 331 can be provided in the arbitrary places of the loop piping 330, since it generate | occur | produces high temperature by discharge, providing in the high temperature side heat exchange part 102b side is desirable.

放電部331は、蓄熱器102aの両端の絶対温度比が所定値を上回り、発振可能条件が成立した場合に放電する。放電部331による放電で作動流体が熱膨張し、作動流体の一部で温度が変化する。この作動流体の温度変化によって、作動流体の圧力を変化させることができ、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。   The discharge part 331 discharges when the absolute temperature ratio of the both ends of the thermal accumulator 102a exceeds predetermined value, and the oscillation possible condition is satisfied. The working fluid thermally expands due to the discharge by the discharge unit 331, and the temperature changes in a part of the working fluid. By changing the temperature of the working fluid, the pressure of the working fluid can be changed, and an initial bidirectional flow velocity that triggers oscillation can be provided.

放電部331で気体放電を行う際の印加電圧は、蓄熱器102aで熱音響自励振動が開始しやすくなるように、複数パターンの中から適切なパターンを選択することができる。図8、図9は、放電部331の印加電圧の波形を例示している。   An appropriate voltage can be selected from a plurality of patterns so that the thermoacoustic self-excited vibration is easily started in the heat accumulator 102a as the applied voltage when performing gas discharge in the discharge unit 331. 8 and 9 illustrate the waveform of the voltage applied to the discharge unit 331. FIG.

図8(a)〜図8(e)に示すように、電圧の高さや出力時間が異なる複数の印加電圧のパターンを用意しておき、これらのパターンの中から適切なパターンを選択することができる。また、図9(a)〜図9(f)に示すように、波形形状が異なる複数の印加電圧のパターンを用意しておき、これらのパターンの中から適切なパターンを選択することができる。   As shown in FIGS. 8A to 8E, it is possible to prepare a plurality of applied voltage patterns having different voltage heights and output times and select an appropriate pattern from these patterns. it can. Further, as shown in FIGS. 9A to 9F, a plurality of patterns of applied voltages having different waveform shapes are prepared, and an appropriate pattern can be selected from these patterns.

以上説明した本第4実施形態によれば、放電部331の印加電圧の電圧の高さ、出力時間あるいは波形形状を適切に選択することで、蓄熱器102aにおける熱音響自励振動が開始しやすくすることができる。   According to the fourth embodiment described above, the thermoacoustic self-excited vibration in the heat accumulator 102a can be easily started by appropriately selecting the voltage height, output time, or waveform shape of the applied voltage of the discharge unit 331. can do.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Only the parts different from the above embodiments will be described below.

本第5実施形態の熱音響装置1は、図7を用いて説明した上記第4実施形態と同一の構成を備えている。本第5実施形態では、放電部331による気体放電が複数回連続して行われる。   The thermoacoustic apparatus 1 according to the fifth embodiment has the same configuration as that of the fourth embodiment described with reference to FIG. In the fifth embodiment, gas discharge by the discharge unit 331 is continuously performed a plurality of times.

図10(a)〜図10(c)に示すように、出力間隔や電圧波形が異なる複数の印加電圧のパターンを用意しておき、これらのパターンの中から適切なパターンを選択することができる。放電部331による複数回の気体放電は、熱音響自励振動が開始するまで行えばよい。   As shown in FIGS. 10A to 10C, a plurality of applied voltage patterns having different output intervals and voltage waveforms are prepared, and an appropriate pattern can be selected from these patterns. . A plurality of gas discharges by the discharge unit 331 may be performed until thermoacoustic self-excited vibration starts.

また、図11に示すように、放電部331によって複数回の放電を行う際に、電圧の高さを徐々に大きくするようにしてもよい。この場合には、放電部331の複数回の放電によって、作動流体の温度変化を段階的に大きくすることができる。   Further, as shown in FIG. 11, when the discharge unit 331 performs a plurality of discharges, the voltage level may be gradually increased. In this case, the temperature change of the working fluid can be increased stepwise by the discharge of the discharge unit 331 a plurality of times.

以上説明した本第5実施形態によれば、1回の放電では熱音響自励振動が開始しない場合であっても、放電部331によって気体放電を複数回行うことで、熱音響自励振動を確実に開始させることができる。   According to the fifth embodiment described above, even if the thermoacoustic self-excited vibration does not start in one discharge, the thermoacoustic self-excited vibration is generated by performing the gas discharge a plurality of times by the discharge unit 331. It can be started reliably.

また、放電部331の印加電圧の大きさを徐々に大きくする場合には、低い電圧から順に熱音響自励振動が開始可能な出力を探ることができる。これにより、放電部331の印加電圧を必要以上に高くすることを防止でき、省エネルギを実現できる。   In addition, when the magnitude of the applied voltage of the discharge unit 331 is gradually increased, it is possible to search for an output at which thermoacoustic self-excited vibration can be started in order from a lower voltage. Thereby, it is possible to prevent the applied voltage of the discharge part 331 from becoming higher than necessary, and energy saving can be realized.

(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. Only the parts different from the above embodiments will be described below.

図12に示すように、本第6実施形態の熱音響装置1は車両500に搭載されている。車両500は、車両走行用の駆動力を得るための内燃機関501を備えている。熱音響装置1は、2つのループ配管101、201を備えるダブルループ型となっている。   As shown in FIG. 12, the thermoacoustic device 1 of the sixth embodiment is mounted on a vehicle 500. The vehicle 500 includes an internal combustion engine 501 for obtaining a driving force for traveling the vehicle. The thermoacoustic device 1 is a double loop type including two loop pipes 101 and 201.

入力部102の高温側熱交換部102bには、第1熱媒体配管103を流れる熱媒体が循環する。熱媒体は、例えば冷却水を用いることができる。第1熱媒体配管103には、内燃機関501の熱を熱媒体に伝える熱交換部104と、熱媒体を循環させるポンプ105が設けられている。熱交換部104で熱媒体を加熱する内燃機関501の熱は、例えば内燃機関501の排気ガスの熱を用いることができる。   The heat medium flowing through the first heat medium pipe 103 circulates in the high temperature side heat exchange unit 102b of the input unit 102. For example, cooling water can be used as the heat medium. The first heat medium pipe 103 is provided with a heat exchanging unit 104 that transfers the heat of the internal combustion engine 501 to the heat medium, and a pump 105 that circulates the heat medium. As the heat of the internal combustion engine 501 that heats the heat medium in the heat exchange unit 104, for example, the heat of the exhaust gas of the internal combustion engine 501 can be used.

出力部202の熱交換部202b、202cには、第2熱媒体配管203を流れる熱媒体が循環する。熱媒体は、例えば冷却水を用いることができる。第2熱媒体配管203には、車両前席の温度調整を行う第1熱交換部204、車両後席の温度調整を行う第2熱交換部205、熱媒体を循環させるポンプ206が設けられている。   The heat medium flowing through the second heat medium pipe 203 circulates in the heat exchange units 202b and 202c of the output unit 202. For example, cooling water can be used as the heat medium. The second heat medium pipe 203 is provided with a first heat exchange unit 204 that adjusts the temperature of the front seat of the vehicle, a second heat exchange unit 205 that adjusts the temperature of the rear seat of the vehicle, and a pump 206 that circulates the heat medium. Yes.

第2熱媒体配管203を流れる熱媒体は、高温熱交換部202bまたは低温熱交換部202cのいずれかを通過可能となっている。高温熱交換部202b側に第1切替弁207が設けられ、低温熱交換部202c側に第2切替弁208が設けられている。   The heat medium flowing through the second heat medium pipe 203 can pass through either the high temperature heat exchange unit 202b or the low temperature heat exchange unit 202c. A first switching valve 207 is provided on the high temperature heat exchange unit 202b side, and a second switching valve 208 is provided on the low temperature heat exchange unit 202c side.

第1切替弁207を開放し、第2切替弁208を閉鎖した場合には、熱媒体が高温熱交換部202bで加熱される。この場合には、第1熱交換部204および第2熱交換部205によって座席が暖められる。また、第1切替弁207を閉鎖し、第2切替弁208を開放した場合には、熱媒体が低温熱交換部202cで冷却される。この場合には、第1熱交換部204および第2熱交換部205によって座席が冷却される。   When the first switching valve 207 is opened and the second switching valve 208 is closed, the heat medium is heated by the high-temperature heat exchange unit 202b. In this case, the seat is warmed by the first heat exchange unit 204 and the second heat exchange unit 205. In addition, when the first switching valve 207 is closed and the second switching valve 208 is opened, the heat medium is cooled by the low-temperature heat exchange unit 202c. In this case, the seat is cooled by the first heat exchange unit 204 and the second heat exchange unit 205.

第2熱媒体配管203を流れる熱媒体は、第2熱交換部205をバイパスすることが可能となっている。第2熱媒体配管203には、熱媒体を第2熱交換部205に流通させるかバイパスさせるかを切り替える2つの切替弁209、210が設けられている。   The heat medium flowing through the second heat medium pipe 203 can bypass the second heat exchange unit 205. The second heat medium pipe 203 is provided with two switching valves 209 and 210 for switching whether the heat medium is circulated to the second heat exchange unit 205 or bypassed.

第3切替弁209を開放し、第4切替弁210を閉鎖した場合には、熱媒体が第2熱交換部205を流れる。一方、第3切替弁209を閉鎖し、第4切替弁210を開放した場合には、熱媒体が第2熱交換部205をバイパスする。   When the third switching valve 209 is opened and the fourth switching valve 210 is closed, the heat medium flows through the second heat exchange unit 205. On the other hand, when the third switching valve 209 is closed and the fourth switching valve 210 is opened, the heat medium bypasses the second heat exchange unit 205.

本第6実施形態では、車台502の上に緩衝ガス容器503が設けられている。緩衝ガス容器503は、弾性力を有する容器である。緩衝ガス容器503には、車両500の振動発生時に緩衝ガス容器503を安定させるための被保護装置504が設けられている。なお、緩衝ガス容器503が本発明の振動生成部に相当している。   In the sixth embodiment, a buffer gas container 503 is provided on the chassis 502. The buffer gas container 503 is an elastic container. The buffer gas container 503 is provided with a protected device 504 for stabilizing the buffer gas container 503 when vibration of the vehicle 500 occurs. The buffer gas container 503 corresponds to the vibration generating unit of the present invention.

熱音響装置1等の車両設備は、緩衝ガス容器503の上に設けられている。緩衝ガス容器503は車両500の振動を吸収するため、被保護装置504等の車両設備を車両走行時の振動から保護することができる。   Vehicle equipment such as the thermoacoustic device 1 is provided on the buffer gas container 503. Since the buffer gas container 503 absorbs vibrations of the vehicle 500, vehicle equipment such as the protected device 504 can be protected from vibrations during vehicle travel.

緩衝ガス容器503には、音響伝達管101、201、300内の作動流体と同じ流体が緩衝ガスとして充填されている。緩衝ガス容器503は、連通管505によって音響伝達管101、201、300内と連通している。連通管505には、開閉弁506が設けられている。   The buffer gas container 503 is filled with the same fluid as the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 as a buffer gas. The buffer gas container 503 communicates with the inside of the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300 through a communication tube 505. The communication pipe 505 is provided with an open / close valve 506.

ここで、本第6実施形態の熱音響装置1の作動を説明する。内燃機関501が運転を開始することで、内燃機関501の熱によって入力部102の高温側熱交換部102bが加熱される。これにより、蓄熱部102aの両端に発振が可能な所定の温度比が与えられる。   Here, the operation of the thermoacoustic apparatus 1 of the sixth embodiment will be described. When the internal combustion engine 501 starts operation, the high temperature side heat exchange unit 102b of the input unit 102 is heated by the heat of the internal combustion engine 501. Thereby, a predetermined temperature ratio capable of oscillation is given to both ends of the heat storage unit 102a.

車両500が走行を開始すると、車両500の振動が発生する。これに伴い、緩衝ガス容器503内の緩衝ガスは、車両500の振動を吸収するために圧力が変動する。このとき、開閉弁506を開放することで、緩衝ガス容器503内の圧力変動が音響伝達管101、201、300内の作動流体に伝わり、これを契機として熱音響自励振動を開始させることができる。   When the vehicle 500 starts traveling, vibration of the vehicle 500 is generated. Accordingly, the pressure of the buffer gas in the buffer gas container 503 varies in order to absorb the vibration of the vehicle 500. At this time, by opening the on-off valve 506, the pressure fluctuation in the buffer gas container 503 is transmitted to the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, 300, and this can be used as a trigger to start thermoacoustic self-excited vibration. it can.

熱音響装置1で熱音響自励振動が開始すると、発振の契機となった初期の流速は成長を始める。蓄熱部102aの両端の温度比が充分高くなると、熱音響装置1内の作動流体の流速が緩衝ガス容器503から得られる振動より充分に大きくなるため、緩衝ガス容器503からの流体振動が熱音響装置1に影響を及ぼさなくなる。このため、緩衝ガス容器503からの音響伝達管101、201、300への流体振動の導入を継続してもよい。ただし、車両500の振動によって、緩衝ガス容器503で大きな流体振動が見込まれる場合などには、発振開始後に開閉弁506を閉鎖して、緩衝ガス容器503から音響伝達管101、201、300への流体振動の導入を停止することが望ましい。   When thermoacoustic self-excited vibration starts in the thermoacoustic device 1, the initial flow velocity that triggered the oscillation starts to grow. When the temperature ratio at both ends of the heat storage unit 102a becomes sufficiently high, the flow velocity of the working fluid in the thermoacoustic device 1 becomes sufficiently larger than the vibration obtained from the buffer gas container 503, so that the fluid vibration from the buffer gas container 503 is thermoacoustic. The device 1 is no longer affected. For this reason, the introduction of fluid vibration from the buffer gas container 503 to the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300 may be continued. However, when a large fluid vibration is expected in the buffer gas container 503 due to the vibration of the vehicle 500, the on-off valve 506 is closed after the oscillation starts and the buffer gas container 503 is connected to the acoustic transmission tubes 101, 201, 300. It is desirable to stop the introduction of fluid vibration.

以上説明した本第6実施形態によれば、車両500に熱音響装置1を搭載することで、熱音響装置1で生成する温熱または冷熱によって、車両座席の温度調整を行うことができる。さらに、本第6実施形態では、内燃機関501の排熱を利用して、蓄熱器102aの両端に所定の温度比を与えることができ、発振可能条件を成立させることができる。   According to the sixth embodiment described above, by mounting the thermoacoustic device 1 on the vehicle 500, the temperature of the vehicle seat can be adjusted by the heat or cold generated by the thermoacoustic device 1. Furthermore, in the sixth embodiment, a predetermined temperature ratio can be given to both ends of the heat accumulator 102a using the exhaust heat of the internal combustion engine 501, and the oscillation enabling condition can be established.

また、本第6実施形態では、車両500の振動を吸収する緩衝ガス容器503を設け、車両走行による振動で発生する緩衝ガスの圧力変動が音響伝達管101、201、300の作動流体に導入されるようになっている。これにより、緩衝ガス容器503は、車両設備の保護だけでなく、車両走行に伴う振動を利用して熱音響自励振動を開始させる熱音響発振装置としても機能させることができる。   In the sixth embodiment, a buffer gas container 503 that absorbs the vibration of the vehicle 500 is provided, and the pressure fluctuation of the buffer gas generated by the vibration caused by the traveling of the vehicle is introduced into the working fluid of the acoustic transmission tubes 101, 201, 300. It has become so. As a result, the buffer gas container 503 can function not only for protecting the vehicle equipment but also as a thermoacoustic oscillation device that starts thermoacoustic self-excited vibration using vibration associated with vehicle travel.

(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. Only the parts different from the above embodiments will be described below.

図13に示すように、本第7実施形態の熱音響装置1では、連結配管300の一端側に入力ループ配管101が接続され、連結配管300の他端側にリニア発電機600が設けられている。リニア発電機600は、音響エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ消費部である。   As shown in FIG. 13, in the thermoacoustic apparatus 1 of the seventh embodiment, the input loop pipe 101 is connected to one end side of the connecting pipe 300, and the linear generator 600 is provided to the other end side of the connecting pipe 300. Yes. The linear generator 600 is an energy consuming unit that converts acoustic energy into electrical energy.

リニア発電機600は、ダイヤフラム601を備えている。ダイヤフラム601は、入力部200で生成した音響エネルギによって変位する。リニア発電機600は、ダイヤフラム601が変位することで発電を行う。   The linear generator 600 includes a diaphragm 601. The diaphragm 601 is displaced by acoustic energy generated by the input unit 200. The linear generator 600 generates power when the diaphragm 601 is displaced.

本第7実施形態の熱音響装置1には、外部の音響を集める集音部340が設けられている。本第7実施形態の集音部340は、内燃機関501の運転音を集めるようになっている。なお、集音部340が本発明の振動生成部に相当している。   The thermoacoustic apparatus 1 according to the seventh embodiment is provided with a sound collection unit 340 that collects external sound. The sound collection unit 340 of the seventh embodiment collects operation sounds of the internal combustion engine 501. The sound collection unit 340 corresponds to the vibration generation unit of the present invention.

集音部340には、ダイヤフラム341が設けられている。ダイヤフラム341は、音響エネルギを運動エネルギに変換するようになっており、集音部340で集めた音響によって振動する。   The sound collection unit 340 is provided with a diaphragm 341. The diaphragm 341 converts acoustic energy into kinetic energy, and vibrates due to the sound collected by the sound collection unit 340.

集音部340は、連通管342によって音響伝達管101、201、300と連通している。ダイヤフラム341の振動は、連通管342を通して、音響伝達管101、201、300の内部に伝わり、音響伝達管101、201、300内の作動流体を振動させることができる。   The sound collection unit 340 communicates with the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300 through the communication tube 342. The vibration of the diaphragm 341 is transmitted to the inside of the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 through the communication pipe 342, and the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300 can be vibrated.

蓄熱部102aの両端に発振が可能な温度比が生成した場合に、外部の音に基づいてダイヤフラム341で振動を発生させ、この振動を契機として蓄熱部102aで熱音響自励振動を開始させることができる。   When a temperature ratio capable of oscillation is generated at both ends of the heat storage unit 102a, vibration is generated in the diaphragm 341 based on external sound, and the thermoacoustic self-excited vibration is started in the heat storage unit 102a using this vibration as a trigger. Can do.

以上説明した本第7実施形態によれば、外部で発生した音響エネルギを利用して熱音響自励振動を開始させることができる。   According to the seventh embodiment described above, thermoacoustic self-excited vibration can be started using externally generated acoustic energy.

(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention. Further, the means disclosed in each of the above embodiments may be appropriately combined within a practicable range.

(1)上記第1実施形態では、高圧流体容器310と音響伝達管101、201、300を連通させて音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で圧力を高くすることで、発振させるように構成したが、これに限らず、音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で圧力を低くしてもよい。このように、音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で圧力を低くすることによっても、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。   (1) In the said 1st Embodiment, by making the high-pressure fluid container 310 and the acoustic transmission pipes 101, 201, 300 communicate with each other and increasing the pressure in a part of the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, 300, Although it is configured to oscillate, the pressure is not limited to this, and the pressure may be lowered in a part of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300. As described above, it is possible to provide an initial bidirectional flow velocity that triggers oscillation also by reducing the pressure in a part of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, and 300.

(2)上記第2実施形態では、放電部331による放電で音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で温度を高くすることで、発振させるように構成したが、これに限らず、音響伝達管101、201、300内の作動流体の一部で温度を局所的に低くしてもよい。このように、作動流体の一部で温度を低くすることによっても、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。   (2) In the second embodiment, it is configured to oscillate by raising the temperature of a part of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, 300 by the discharge by the discharge unit 331. However, the present invention is not limited to this. Instead, the temperature may be locally lowered at a part of the working fluid in the acoustic transmission tubes 101, 201, 300. In this way, it is possible to give an initial bidirectional flow velocity that triggers oscillation also by lowering the temperature of a part of the working fluid.

(3)音響伝達管101、201、300における作動流体の一部で流速、圧力、温度のいずれかを変化させることで、発振の契機となる双方向の流速が生じさせることができるが、流速、圧力、温度のうち複数種類の変化を組み合わせてもよい。   (3) By changing any one of the flow velocity, pressure, and temperature in a part of the working fluid in the acoustic transmission pipes 101, 201, and 300, a bidirectional flow velocity that triggers oscillation can be generated. A plurality of types of changes among pressure and temperature may be combined.

(4)上記第5実施形態では、放電部331による放電を複数回行い、作動流体の温度変化を複数回行う例について説明したが、作動流体の流速や圧力を複数回変化させるようにしてもよい。また、作動流体の流速や圧力を複数回変化させ、これらの変化量を段階的に大きくするようにしてもよい。   (4) In the fifth embodiment, the example in which the discharge by the discharge unit 331 is performed a plurality of times and the temperature change of the working fluid is performed a plurality of times has been described, but the flow velocity and pressure of the working fluid may be changed a plurality of times. Good. Further, the flow rate and pressure of the working fluid may be changed a plurality of times, and the amount of change may be increased stepwise.

(5)上記各実施形態では、入力部102で熱音響自励振動によって音響エネルギを生成するようにしたが、これに限らず、スピーカ等によって蓄熱部102aの低温側から音響エネルギを入力するようにしてもよい。この場合、両端に温度差が形成された蓄熱部102aでは、入力した音響エネルギを増幅することができる。   (5) In each of the above embodiments, acoustic energy is generated by thermoacoustic self-excited vibration at the input unit 102. However, the present invention is not limited thereto, and acoustic energy is input from the low temperature side of the heat storage unit 102a by a speaker or the like. It may be. In this case, the input acoustic energy can be amplified in the heat storage unit 102a in which a temperature difference is formed at both ends.

(6)作動流体として、例えば大気圧空気と水などの凝縮性流体と非凝縮性流体を用いた場合、含まれる凝縮性流体の沸騰開始あるいは沸騰停止によっても、発振の契機となる初期の双方向の流速を与えることができる。例えば、電気ヒータからなる高温側熱交換部102bで、ヒータオンによって凝縮性流体の沸騰を開始させることができ、ヒータオフによって凝縮性流体の沸騰を停止させることができる。   (6) When a condensable fluid such as atmospheric air and water and a non-condensable fluid are used as the working fluid, both the initial stage that triggers oscillation even when the boiling of the condensable fluid contained starts or stops boiling. Direction of flow velocity. For example, boiling of the condensable fluid can be started by turning on the heater, and boiling of the condensable fluid can be stopped by turning off the heater in the high temperature side heat exchanging portion 102b made of an electric heater.

101 入力ループ配管(音響伝達管)
102 入力部
102a 蓄熱部(エネルギ変換部)
102b 高温熱交換部
102c 低温熱交換部
201 出力ループ配管(音響伝達管)
202 出力部
202a 蓄熱部(エネルギ消費部)
202b 高温熱交換部
202c 低温熱交換部
300 連結配管(音響伝達管)
310 高圧流体容器(振動生成部)
320 外部連通管(振動生成部)
321 第1開閉弁(振動生成部)
331 放電部(振動生成部)
340 集音部(振動生成部)
503 緩衝ガス容器(振動生成部)
101 Input loop piping (acoustic transmission tube)
102 Input unit 102a Heat storage unit (energy conversion unit)
102b High temperature heat exchange section 102c Low temperature heat exchange section 201 Output loop piping (acoustic transmission pipe)
202 Output unit 202a Heat storage unit (energy consumption unit)
202b High-temperature heat exchange unit 202c Low-temperature heat exchange unit 300 Connection pipe (acoustic transmission pipe)
310 High-pressure fluid container (vibration generator)
320 External communication pipe (vibration generator)
321 First on-off valve (vibration generator)
331 Discharge unit (vibration generator)
340 Sound collector (vibration generator)
503 Buffer gas container (vibration generator)

Claims (6)

作動流体が封入された音響伝達管(101、201、300)と、
前記音響伝達管内に設けられ、所定条件の成立により熱音響自励振動を発生させて熱エネルギを音響エネルギに変換するエネルギ変換部(102a)と、
前記音響伝達管内に設けられ、前記音響エネルギを異なる種類のエネルギに変換するエネルギ消費部(202a)と、
前記所定条件が成立した場合に、前記作動流体の一部で流速、圧力、温度の少なくともいずれかを変化させて前記熱音響自励振動を開始させる振動生成部(301、320、321、331、340、503)とを備える熱音響装置。
An acoustic transmission tube (101, 201, 300) enclosing a working fluid;
An energy conversion unit (102a) that is provided in the acoustic transmission tube and converts thermal energy into acoustic energy by generating self-excited thermoacoustic vibration when a predetermined condition is satisfied;
An energy consuming part (202a) provided in the acoustic transmission tube for converting the acoustic energy into different types of energy;
When the predetermined condition is satisfied, a vibration generator (301, 320, 321, 331, 331) that starts the thermoacoustic self-excited vibration by changing at least one of flow velocity, pressure, and temperature in a part of the working fluid 340, 503).
前記所定条件は、前記エネルギ変換部で一端側と他端側の絶対温度比が所定値を超えた場合に成立する請求項1に記載の熱音響装置。   The thermoacoustic apparatus according to claim 1, wherein the predetermined condition is satisfied when an absolute temperature ratio between the one end side and the other end side exceeds a predetermined value in the energy conversion unit. 前記振動生成部は、前記音響伝達管の作動流体よりも高圧の前記作動流体が充填された高圧流体容器(310)を有し、前記所定条件が成立した場合に前記音響伝達管と前記高圧流体容器とを連通させる請求項1または2に記載の熱音響装置。   The vibration generating unit includes a high-pressure fluid container (310) filled with the working fluid having a pressure higher than that of the working fluid of the acoustic transmission tube, and the acoustic transmission tube and the high-pressure fluid when the predetermined condition is satisfied. The thermoacoustic apparatus of Claim 1 or 2 which makes a container communicate. 前記振動生成部は、前記熱音響伝達管の内部と連通する連通管(320)と、前記連通管を開閉する開閉弁(321)とを有し、前記所定条件が成立した場合に前記開閉弁の開閉動作を行う請求項1または2に記載の熱音響装置。   The vibration generating unit includes a communication pipe (320) communicating with the inside of the thermoacoustic transmission pipe and an open / close valve (321) for opening and closing the communication pipe, and the open / close valve when the predetermined condition is satisfied. The thermoacoustic apparatus of Claim 1 or 2 which performs opening / closing operation | movement of. 前記振動生成部は、前記音響伝達管の内部で気体放電する放電部(331)を有し、前記所定条件が成立した場合に前記放電部による気体放電を行う請求項1または2に記載の熱音響装置。   The heat according to claim 1 or 2, wherein the vibration generating unit includes a discharge unit (331) that performs gas discharge inside the acoustic transmission tube, and performs gas discharge by the discharge unit when the predetermined condition is satisfied. Acoustic device. 前記振動生成部は、前記所定条件が成立した場合に、前記作動流体の一部で流速、圧力、温度の少なくともいずれかを、変化量が順番に大きくなるように複数回変化させる請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱音響装置。   The vibration generation unit changes at least one of a flow velocity, pressure, and temperature in a part of the working fluid a plurality of times so that the amount of change increases in order when the predetermined condition is satisfied. The thermoacoustic device according to any one of 5.
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