JP2022063448A

JP2022063448A - Thermoacoustic device

Info

Publication number: JP2022063448A
Application number: JP2020171726A
Authority: JP
Inventors: 智行武井; Satoyuki Takei; 利幸齊藤; Toshiyuki Saito; 達磨河内; Daruma Kawachi
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-04-22

Abstract

To provide a technique capable of suppressing deterioration of performance of a thermoacoustic device.SOLUTION: A thermoacoustic device includes: piping in which fluid is sealed; a first heat exchanger and a second heat exchanger each provided in the piping; a stack located in the piping and between the first heat exchanger and the second heat exchanger; a contact part disposed along the outer periphery of the first heat exchanger; and two or more pipelines in which heated liquid flows. The first heat exchanger includes: an annular heat transfer part exchanging heat with the pipelines; and a plurality of fin parts disposed on the inner side of the heat transfer part so that fluid can flow therein and warming the fluid by exchanging heat with the heat transfer part, the fin parts disposed in parallel with each other. The extending direction of the fin parts and the direction in which two first pipelines out of the two or more of pipelines face each other are approximately parallel with each other.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、熱音響装置に関する。 The present disclosure relates to a thermoacoustic device.

作動流体が充填された管部に、加熱器とスタックと冷却器を配する熱音響装置が提示されている（特許文献１）。この熱音響装置は、管部内の作動流体を加熱器によって局所的に加熱し、低温熱源との間で熱交換を行う冷却器によって冷却する。その結果、スタックにおいて熱エネルギーの一部が音響エネルギーに変換されて管部内の作動流体が自励振動を起こし、管部内に音波を発生させる。 A thermoacoustic device in which a heater, a stack, and a cooler are arranged in a pipe portion filled with a working fluid is presented (Patent Document 1). In this thermoacoustic device, the working fluid in the pipe portion is locally heated by a heater and cooled by a cooler that exchanges heat with a low-temperature heat source. As a result, a part of the thermal energy is converted into acoustic energy in the stack, and the working fluid in the pipe portion causes self-excited vibration to generate a sound wave in the pipe portion.

特開２０１３－１１７３１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-117319 特開２０１７－３１３２号公報JP-A-2017-3132 実用新案登録第３２１６５３６号公報Utility Model Registration No. 3216536 Gazette

熱音響装置の性能を高めるためには、流路の方向に垂直な断面において均一に熱が広がることが望ましい。また、熱媒体としての油を用いて廃熱を回収し、加熱器の外周を一周するように配された配管の内部に油を流入させて加熱器を加熱する方法が知られている。流路の方向に垂直な断面の形状が円形である加熱器の外周に、一周するように配された配管の内部に、油を流入させると、配管の流入口に近い加熱器の部分の温度が高くなる。一方、油は加熱器によって熱を奪われるため、流入口から遠ざかるほど、温度が低くなる。これにより、加熱器の断面において、熱が高い部分と低い部分の偏りが発生し、熱音響装置の性能が低下するおそれがあった。 In order to improve the performance of the thermoacoustic device, it is desirable that the heat spreads uniformly in the cross section perpendicular to the direction of the flow path. Further, a method is known in which waste heat is recovered by using oil as a heat medium, and the oil is made to flow into the inside of a pipe arranged so as to go around the outer circumference of the heater to heat the heater. When oil is poured into the pipe arranged so as to go around the outer circumference of the heater whose cross section is circular in the direction of the flow path, the temperature of the part of the heater near the inlet of the pipe is reached. Will be higher. On the other hand, since the heat of oil is taken away by the heater, the temperature becomes lower as the distance from the inlet increases. As a result, in the cross section of the heater, the portion where the heat is high and the portion where the heat is low are biased, and there is a possibility that the performance of the thermoacoustic device is deteriorated.

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in the following forms.

（１）本開示の一形態によれば、熱音響装置が提供される。この熱音響装置は、流体が封入される配管と、それぞれ前記配管に設けられる第１熱交換器および第２熱交換器と、前記配管の内部かつ前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に位置するスタックと、接触部が前記第１熱交換器の外周に沿うように配され、内部を熱せられた液体が流通する、２つ以上の管路と、を備え、前記第１熱交換器は、前記管路との間で熱交換を行う、環状の伝熱部と、前記伝熱部の内側に、前記流体が流通可能であるように配され、前記伝熱部と熱交換を行うことによって前記流体を温める複数のフィン部であって、互いに平行に並ぶように配されているフィン部と、を備え、前記フィン部がのびる方向と、前記２つ以上の管路のうちの２つである第１管路同士が向かい合う方向が、略平行である、熱音響装置。
この形態の熱音響装置によれば、フィン部の温度分布の偏りが小さくなる。この結果、熱音響装置の性能の低下を抑制することができる。
（２）上記形態の熱音響装置によれば、前記第１管路は、前記接触部の一端に接続され、前記第１熱交換器から遠ざかる方向にのび、前記接触部に前記液体を供給する第１供給部と、前記接触部の他端に接続され、前記第１熱交換器から遠ざかる方向にのび、前記接触部から前記液体を排出させる第１排出部と、をそれぞれ備えていてもよい。
（３）上記形態の熱音響装置によれば、前記フィン部がのびる方向と、前記管路のうちの他の２つである第２管路同士が向かい合う方向が、略垂直であってもよい。
第２管路が設けられていない場合、第１管路に流通する液体の熱が、第２管路が設けられていない部位に伝熱され、その部位を温めるために使われる。その場合、フィン部を温めるために使用される熱エネルギーが減少する。この形態の熱音響装置によれば、第２管路を設け、フィン部に効率よく熱を伝えることで、上記のような事態を防止できる。
（４）上記形態の熱音響装置によれば、前記第２管路に流通する前記液体の流量は、前記第１管路に流通する前記液体の流量に比べて小さくてもよい。
この形態の熱音響装置によれば、第２管路に流通する液体の流量を第１管路に流通する液体の流量よりも小さくすることで、熱音響装置の稼働のコストを抑えつつ、フィン部の温度分布の偏りを小さくすることができる。
（５）上記形態の熱音響装置によれば、前記第２管路は、前記接触部の一端に接続され、前記第１熱交換器から遠ざかる方向にのび、前記接触部に前記液体を供給する第２供給部と、前記接触部の他端に接続され、前記第１熱交換器から遠ざかる方向にのび、前記接触部から前記液体を排出させる第２排出部と、をそれぞれ備えていてもよい。 (1) According to one embodiment of the present disclosure, a thermoacoustic device is provided. This thermoacoustic device includes a pipe in which fluid is sealed, a first heat exchanger and a second heat exchanger provided in the pipe, and inside the pipe and the first heat exchanger and the second heat exchange. It comprises a stack located between the vessels and two or more pipelines in which a contact portion is arranged along the outer periphery of the first heat exchanger and a heated liquid flows through the inside of the first heat exchanger. 1 The heat exchanger has an annular heat transfer section that exchanges heat with the pipeline, and inside the heat transfer section, the fluid is arranged so that the fluid can flow, and the heat exchanger and the heat transfer section are arranged. A plurality of fin portions that heat the fluid by exchanging heat, including fin portions arranged so as to be arranged in parallel with each other, in a direction in which the fin portions extend, and in the two or more pipelines. A thermoacoustic device in which the directions in which the first pipelines, which are two of them, face each other are substantially parallel.
According to this form of thermoacoustic device, the bias of the temperature distribution of the fin portion becomes small. As a result, deterioration of the performance of the thermoacoustic device can be suppressed.
(2) According to the thermoacoustic device of the above embodiment, the first pipeline is connected to one end of the contact portion, extends in a direction away from the first heat exchanger, and supplies the liquid to the contact portion. It may be provided with a first supply unit and a first discharge unit connected to the other end of the contact portion, extending in a direction away from the first heat exchanger, and discharging the liquid from the contact portion. ..
(3) According to the thermoacoustic device of the above-described embodiment, the direction in which the fin portion extends and the direction in which the other two second pipes of the pipes face each other may be substantially vertical. ..
When the second pipeline is not provided, the heat of the liquid flowing through the first pipeline is transferred to the portion where the second pipeline is not provided and is used to heat the portion. In that case, the heat energy used to heat the fin portion is reduced. According to this form of thermoacoustic device, the above situation can be prevented by providing the second pipeline and efficiently transferring heat to the fin portion.
(4) According to the thermoacoustic device of the above embodiment, the flow rate of the liquid flowing through the second pipe line may be smaller than the flow rate of the liquid flowing through the first pipe line.
According to this form of the thermoacoustic device, the flow rate of the liquid flowing through the second pipeline is made smaller than the flow rate of the liquid flowing through the first pipeline, so that the fins can be suppressed while suppressing the operating cost of the thermoacoustic device. The bias of the temperature distribution of the part can be reduced.
(5) According to the thermoacoustic device of the above embodiment, the second pipeline is connected to one end of the contact portion, extends in a direction away from the first heat exchanger, and supplies the liquid to the contact portion. A second supply unit and a second discharge unit connected to the other end of the contact unit, extending in a direction away from the first heat exchanger, and discharging the liquid from the contact unit may be provided. ..

本実施形態の熱音響装置の概略構成を示す説明図。The explanatory view which shows the schematic structure of the thermoacoustic apparatus of this embodiment. 管路群を説明するための図。The figure for demonstrating a group of pipelines. 図２の、ＩＩＩ－ＩＩＩ断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line III-III. 図３の、フィン部を省略した図。FIG. 3 is a diagram in which the fin portion is omitted. 管路群の内部を流れる液体の温度を表した図。The figure which showed the temperature of the liquid which flows in the inside of a group of pipelines. 第１熱交換器の温度を表した図。The figure which showed the temperature of the 1st heat exchanger. 比較例としての管路を説明する図。The figure explaining the pipeline as a comparative example. 比較例の管路の場合の、第１熱交換器の温度を表した図。The figure which showed the temperature of the 1st heat exchanger in the case of the pipeline of the comparative example. 異なる流量における温度分布を表した図。The figure which showed the temperature distribution at a different flow rate. 第２管路に流れる流量と、第１熱交換器に入熱された熱量との関係を表した図。The figure which showed the relationship between the flow rate flowing through the 2nd pipeline and the amount of heat input into the 1st heat exchanger. 液体の熱量と対流熱伝達係数の関係を表した図。The figure which showed the relationship between the calorific value of a liquid and the convection heat transfer coefficient. 他の実施形態１を説明する図。The figure explaining another Embodiment 1. FIG. 他の実施形態２を説明する図。The figure explaining another Embodiment 2.

Ａ.本実施形態：
Ａ１．熱音響装置１０の構成：
図１は、本実施形態の熱音響装置１０の概略構成を示す説明図である。なお、図１は、熱音響装置１０の各構成要素の形状を正確に示すものではない。熱音響装置１０は、冷却対象１１に接続されている。熱音響装置１０は、外部から熱エネルギーを供給されて、冷却対象１１を冷却することができる。 A. This embodiment:
A1. Configuration of thermoacoustic device 10:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the thermoacoustic device 10 of the present embodiment. Note that FIG. 1 does not accurately show the shape of each component of the thermoacoustic device 10. The thermoacoustic device 10 is connected to the cooling target 11. The thermoacoustic device 10 can cool the cooling target 11 by supplying heat energy from the outside.

熱音響装置１０は、原動機ＰＭと、ヒートポンプＨＰと、ループ配管ＬＰと、管路群４０を有する。図１において、管路群４０の図示を省略している。ループ配管ＬＰ内には、流体Ｆ１が封入されている。ループ配管ＬＰ内は、内部の流体Ｆ１が、ループ配管ＬＰ内を流通可能であるように構成されている。本実施形態において、流体Ｆ１は、空気である。なお、流体Ｆ１は、空気以外であってもよく、例えば、空気、窒素、ヘリウム、アルゴンのうちの１つ、又はそれらのうち少なくとも２つが混ざる混合気体とすることができる。 The thermoacoustic device 10 has a motor PM, a heat pump HP, a loop pipe LP, and a pipe group 40. In FIG. 1, the illustration of the pipeline group 40 is omitted. The fluid F1 is enclosed in the loop pipe LP. Inside the loop pipe LP, the fluid F1 inside is configured to be able to circulate in the loop pipe LP. In this embodiment, the fluid F1 is air. The fluid F1 may be other than air, and may be, for example, a mixed gas in which one of air, nitrogen, helium, and argon, or at least two of them, is mixed.

原動機ＰＭは、外部から熱エネルギーを供給されて、音波を発生させる。原動機ＰＭは、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２と、ＰＭスタック２３と、を備える。原動機ＰＭへの熱エネルギーの供給については、後述する。 The prime mover PM is supplied with heat energy from the outside to generate sound waves. The prime mover PM includes a first heat exchanger 21, a second heat exchanger 22, and a PM stack 23. The supply of heat energy to the prime mover PM will be described later.

第１熱交換器２１は、外部から熱を供給されて、ループ配管ＬＰの内部の流体Ｆ１であって、第１熱交換器２１に接する流体Ｆ１に、熱を付与する。第１熱交換器２１は、流体Ｆ１を流通可能であるように、ループ配管ＬＰに設けられている。第１熱交換器２１は、さらに、管路群４０に接触されている。第１熱交換器２１の詳細については、後述する。 The first heat exchanger 21 is supplied with heat from the outside to apply heat to the fluid F1 inside the loop pipe LP, which is in contact with the first heat exchanger 21. The first heat exchanger 21 is provided in the loop pipe LP so that the fluid F1 can flow. The first heat exchanger 21 is further in contact with the pipeline group 40. Details of the first heat exchanger 21 will be described later.

第２熱交換器２２は、ループ配管ＬＰの内部の流体Ｆ１であって、第２熱交換器２２に接する流体Ｆ１を、あらかじめ定められた範囲の温度に制御する。あらかじめ定められた温度の範囲とは、例えば１５度～１６度である。第２熱交換器２２は、流体Ｆ１を流通可能であるように、ループ配管ＬＰに設けられている。第２熱交換器２２は、図示しないチラーを備える。第２熱交換器２２は、チラーによって温度を一定に保たれている。 The second heat exchanger 22 is the fluid F1 inside the loop pipe LP, and controls the fluid F1 in contact with the second heat exchanger 22 to a temperature within a predetermined range. The predetermined temperature range is, for example, 15 to 16 degrees. The second heat exchanger 22 is provided in the loop pipe LP so that the fluid F1 can flow. The second heat exchanger 22 includes a chiller (not shown). The temperature of the second heat exchanger 22 is kept constant by a chiller.

ＰＭスタック２３は、温度勾配を形成されて、ループ配管ＬＰの内部に音波を発生させる。ＰＭスタック２３は、ループ配管ＬＰの内部であって、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２との間に位置している。ＰＭスタック２３は、多数の貫通孔を備えている。それらの貫通孔は、流体Ｆ１を流通させる流路２３Ｐを構成する。ＰＭスタック２３は、流体Ｆ１を流通可能であるように、両端がそれぞれ第１熱交換器２１と第２熱交換器２２と接触している。 The PM stack 23 forms a temperature gradient to generate sound waves inside the loop pipe LP. The PM stack 23 is inside the loop pipe LP and is located between the first heat exchanger 21 and the second heat exchanger 22. The PM stack 23 has a large number of through holes. These through holes form a flow path 23P through which the fluid F1 flows. Both ends of the PM stack 23 are in contact with the first heat exchanger 21 and the second heat exchanger 22 so that the fluid F1 can flow.

ＰＭスタック２３は、以下のように動作する。第１熱交換器２１によって加熱された流体Ｆ１によって、ＰＭスタック２３の一端２３ｈおよびその近傍の部分に熱が与えられることにより、ＰＭスタック２３の一端２３ｈおよびその近傍が高温となる（図１参照）。第２熱交換器２２によって一定の温度に保たれているため、流体Ｆ１およびＰＭスタック２３の他端２３ｆの近傍が、ＰＭスタック２３の一端２３ｈに対して低温となる。その結果、ＰＭスタック２３に、温度勾配が形成される。すると、ＰＭスタック２３は、熱音響自励振動を起こし、流路２３Ｐの内部で、定常波及び進行波を発生させる。ＰＭスタック２３によって発生させられた定常波および進行波の音波は、ループ配管ＬＰの内部の流体Ｆ１を介して、原動機ＰＭの一端からヒートポンプＨＰの一端に伝えられる（図１の矢印Ｋ１参照）。 The PM stack 23 operates as follows. The fluid F1 heated by the first heat exchanger 21 applies heat to one end 23h of the PM stack 23 and a portion in the vicinity thereof, so that the temperature of one end 23h of the PM stack 23 and its vicinity becomes high (see FIG. 1). ). Since the temperature is kept constant by the second heat exchanger 22, the temperature in the vicinity of the other end 23f of the fluid F1 and the PM stack 23 becomes lower than that of the one end 23h of the PM stack 23. As a result, a temperature gradient is formed on the PM stack 23. Then, the PM stack 23 causes thermoacoustic self-excited vibration to generate a standing wave and a traveling wave inside the flow path 23P. The sound waves of the standing wave and the traveling wave generated by the PM stack 23 are transmitted from one end of the prime mover PM to one end of the heat pump HP via the fluid F1 inside the loop pipe LP (see arrow K1 in FIG. 1).

ヒートポンプＨＰは、原動機ＰＭから音波を供給されて、冷却対象１１を冷却する（図１の上段右部参照）。ヒートポンプＨＰは、第３熱交換器３１と、第４熱交換器３２と、ＨＰスタック３３と、を備える。 The heat pump HP is supplied with sound waves from the motor PM to cool the cooling target 11 (see the upper right part of FIG. 1). The heat pump HP includes a third heat exchanger 31, a fourth heat exchanger 32, and an HP stack 33.

第３熱交換器３１は、ループ配管ＬＰの内部の流体Ｆ１であって、第３熱交換器３１に接する流体Ｆ１を、予め定められた範囲の温度に制御する（図１右上部参照）。予め定められた範囲の温度は、例えば１５度～１６度である。第３熱交換器３１は、ヒートポンプＨＰの一端３３ｆにおいて、流体Ｆ１を流通可能であるように、ループ配管ＬＰの一部に、設けられている。第３熱交換器３１は、図示しないチラーを備える。第３熱交換器３１は、チラーによって流体Ｆ１を流通されて、温度を一定に保たれている。 The third heat exchanger 31 is the fluid F1 inside the loop pipe LP, and controls the fluid F1 in contact with the third heat exchanger 31 to a temperature within a predetermined range (see the upper right part of FIG. 1). The temperature in the predetermined range is, for example, 15 to 16 degrees. The third heat exchanger 31 is provided in a part of the loop pipe LP so that the fluid F1 can flow at one end 33f of the heat pump HP. The third heat exchanger 31 includes a chiller (not shown). In the third heat exchanger 31, the fluid F1 is circulated by the chiller to keep the temperature constant.

第４熱交換器３２は、ループ配管ＬＰの内部の流体Ｆ１であって、第４熱交換器３２に接する流体Ｆ１から熱を奪われて、冷却対象１１から熱を奪う。その結果、冷却対象１１が冷却される。第４熱交換器３２は、さらに、冷却対象１１に接続されている。 The fourth heat exchanger 32 is the fluid F1 inside the loop pipe LP, and heat is taken from the fluid F1 in contact with the fourth heat exchanger 32, and heat is taken from the cooling target 11. As a result, the cooling target 11 is cooled. The fourth heat exchanger 32 is further connected to the cooling target 11.

ＨＰスタック３３は、第３熱交換器３１と第４熱交換器３２との間に位置している。ＨＰスタック３３は、流体Ｆ１を流通可能であるように、両端がそれぞれ、第３熱交換器３１と第４熱交換器３２に接触している。ＨＰスタック３３は、多数の貫通孔を備えている。それらの貫通孔は、流体Ｆ１を流通させる流路３３Ｐを構成する。ＨＰスタック３３は、ループ配管ＬＰの内部の流体Ｆ１によって伝達される定常波及び進行波の音波によって、温度勾配を形成される。 The HP stack 33 is located between the third heat exchanger 31 and the fourth heat exchanger 32. Both ends of the HP stack 33 are in contact with the third heat exchanger 31 and the fourth heat exchanger 32, respectively, so that the fluid F1 can flow. The HP stack 33 has a large number of through holes. These through holes form a flow path 33P through which the fluid F1 flows. The HP stack 33 is formed with a temperature gradient by sound waves of a standing wave and a traveling wave transmitted by the fluid F1 inside the loop pipe LP.

ＨＰスタック３３は、以下のように動作する。ＨＰスタック３３の流路３３Ｐ内において、流体Ｆ１は定常波及び進行波で振動する。流体Ｆ１の微小部分がＨＰスタック３３の一端３３ｆから他端３３ｃに向かう向きに移動する際に、流体Ｆ１は断熱膨張する。そして、流体Ｆ１の微小部分の温度は低下する。流体Ｆ１の微小部分は、ＨＰスタック３３の構造から熱を奪う。一方、流体Ｆ１の微小部分がＨＰスタック３３の他端３３ｃから一端３３ｆに向かう向きに移動する際に、流体Ｆ１は断熱圧縮される。そして、流体Ｆ１の微小部分の温度は上昇する。流体Ｆ１の微小部分は、ＨＰスタック３３の構造に熱を与える。その結果、流体Ｆ１の振動によって、ＨＰスタック３３の流路３３Ｐ内において、ＨＰスタック３３の他端３３ｃから一端３３ｆに向かう向きに、熱の移動が生じる。よって、ＨＰスタック３３において、温度勾配が形成される。 The HP stack 33 operates as follows. In the flow path 33P of the HP stack 33, the fluid F1 oscillates with a standing wave and a traveling wave. When the minute portion of the fluid F1 moves from one end 33f of the HP stack 33 toward the other end 33c, the fluid F1 adiabatically expands. Then, the temperature of the minute portion of the fluid F1 drops. A small portion of the fluid F1 draws heat from the structure of the HP stack 33. On the other hand, when the minute portion of the fluid F1 moves from the other end 33c of the HP stack 33 toward the one end 33f, the fluid F1 is adiabatically compressed. Then, the temperature of the minute portion of the fluid F1 rises. The minute portion of the fluid F1 heats the structure of the HP stack 33. As a result, the vibration of the fluid F1 causes heat transfer in the flow path 33P of the HP stack 33 in the direction from the other end 33c of the HP stack 33 toward one end 33f. Therefore, a temperature gradient is formed in the HP stack 33.

一方、第３熱交換器３１によって、ＨＰスタック３３の一端３３ｆの近傍の温度は、一定に保たれている。その結果、流体Ｆ１の振動による熱の移動によって、ＨＰスタック３３の他端３３ｃの近傍は、冷却される。すると、第４熱交換器３２によって、冷却対象１１の熱が奪われる。 On the other hand, the temperature in the vicinity of one end 33f of the HP stack 33 is kept constant by the third heat exchanger 31. As a result, the vicinity of the other end 33c of the HP stack 33 is cooled by the heat transfer due to the vibration of the fluid F1. Then, the heat of the cooling target 11 is taken away by the fourth heat exchanger 32.

図２は、管路群４０を説明するための図である。図２は、図１の破線枠Ｐ内の構成を示す斜視図である。図３は、図２の、ＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図２において、便宜上、管路群４０が切断されているが、実際は、管路群４０は切断されず、のびている。図３に示すように、第１熱交換器２１は、伝熱部２１０と、複数のフィン部２２０とを有している。図３において、伝熱部２１０の内側の構成のハッチングと、フィン部２２０のハッチングを省略している。伝熱部２１０は、管路群４０との間で熱交換を行い、さらにフィン部２２０との間で熱交換を行うことによって、フィン部２２０に熱を伝える。伝熱部２１０は、環状の形状を有している。伝熱部２１０は、銅や、銅合金や、アルミニウム合金等の熱伝導率が高い材料を用いて形成される。伝熱部２１０と熱交換を行うことによって温められたフィン部２２０が、流体Ｆ１と熱交換を行うことによって、流体Ｆ１が温められる。フィン部２２０は、伝熱部２１０の内側に、流体Ｆ１が流通可能であるように配されている。図３に示すように、第１熱交換器２１の中心Ｏを通るフィン部２２０が、断面に平行な方向である両矢印Ａ方向において最も長く、フィン部２２０が中心Ｏから離れるにつれて、フィン部２２０の長さが、短くなる。図示は省略しているが、フィン部２２０は、平板状の形状を有しており、平板な部分同士が互いに向き合う。複数のフィン部２２０は、互いに平行に並ぶように、配されている。 FIG. 2 is a diagram for explaining the pipeline group 40. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration inside the broken line frame P of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. In FIG. 2, for convenience, the pipeline group 40 is cut, but in reality, the pipeline group 40 is not cut and extends. As shown in FIG. 3, the first heat exchanger 21 has a heat transfer portion 210 and a plurality of fin portions 220. In FIG. 3, the hatching of the inner configuration of the heat transfer portion 210 and the hatching of the fin portion 220 are omitted. The heat transfer section 210 transfers heat to the fin section 220 by exchanging heat with the pipeline group 40 and further exchanging heat with the fin section 220. The heat transfer unit 210 has an annular shape. The heat transfer portion 210 is formed by using a material having a high thermal conductivity such as copper, a copper alloy, or an aluminum alloy. The fin portion 220 heated by exchanging heat with the heat transfer portion 210 heats the fluid F1 by exchanging heat with the fluid F1. The fin portion 220 is arranged inside the heat transfer portion 210 so that the fluid F1 can flow. As shown in FIG. 3, the fin portion 220 passing through the center O of the first heat exchanger 21 is the longest in the direction of the double-headed arrow A, which is a direction parallel to the cross section, and as the fin portion 220 moves away from the center O, the fin portion 220. The length of 220 is shortened. Although not shown, the fin portion 220 has a flat plate shape, and the flat plates face each other. The plurality of fin portions 220 are arranged so as to be arranged in parallel with each other.

図４は、図３の、フィン部２２０を省略した図である。管路群４０は、内部を、熱せられた液体５０が流通する。液体５０は、例えば油や水である。本実施形態において、管路群４０を構成する管路は、第１管路４１、第１管路４２と、第２管路４３、第２管路４４の４つである。２つの第１管路４１、４２同士が向かい合う方向は、複数のフィン部２２０がのびる方向である両矢印Ａ方向と平行である。 FIG. 4 is a diagram in which the fin portion 220 of FIG. 3 is omitted. The heated liquid 50 circulates inside the pipeline group 40. The liquid 50 is, for example, oil or water. In the present embodiment, there are four pipelines constituting the pipeline group 40: the first pipeline 41 and the first pipeline 42, and the second pipeline 43 and the second pipeline 44. The direction in which the two first pipelines 41 and 42 face each other is parallel to the direction of the double-headed arrow A, which is the direction in which the plurality of fin portions 220 extend.

第１管路４１は、第１接触部４１０と、第１供給部４１１と、第１排出部４１２と、を有する。第１接触部４１０は、第１熱交換器２１の、伝熱部２１０の外周に沿うように配される部位である。本実施形態において、第１接触部４１０は、第１熱交換器２１の中心Ｏに対して、約３０度の角度範囲内で伝熱部２１０に接触している（図４のθ１参照）。第１供給部４１１は、第１接触部４１０に液体５０を供給する。第１供給部４１１は、第１接触部４１０の一端に接続され、第１熱交換器２１から遠ざかる方向にのびる。第１排出部４１２は、第１接触部４１０から液体５０を排出させる。第１排出部４１２は、第１接触部４１０の他端に接続され、第１熱交換器２１から遠ざかる方向にのびる。第１接触部４１０と、第１供給部４１１と、第１排出部４１２の径の大きさは、同じでもよく、異なっていてもよい。第１管路４１の内部を、図４の矢印Ｂ１方向に向かって、液体５０が流通する。 The first pipeline 41 has a first contact section 410, a first supply section 411, and a first discharge section 412. The first contact portion 410 is a portion of the first heat exchanger 21 arranged along the outer periphery of the heat transfer portion 210. In the present embodiment, the first contact portion 410 is in contact with the heat transfer portion 210 within an angle range of about 30 degrees with respect to the center O of the first heat exchanger 21 (see θ1 in FIG. 4). The first supply unit 411 supplies the liquid 50 to the first contact unit 410. The first supply unit 411 is connected to one end of the first contact unit 410 and extends in a direction away from the first heat exchanger 21. The first discharge unit 412 discharges the liquid 50 from the first contact unit 410. The first discharge portion 412 is connected to the other end of the first contact portion 410 and extends in a direction away from the first heat exchanger 21. The diameters of the first contact portion 410, the first supply portion 411, and the first discharge portion 412 may be the same or different. The liquid 50 flows through the inside of the first pipeline 41 in the direction of arrow B1 in FIG.

第１管路４２は、第１管路４１を、第１熱交換器２１の中心Ｏを中心として１８０度反転させた形状と略同一の形状を有する。第１管路４２は、第１接触部４２０と、第１供給部４２１と、第１排出部４２２と、を有する。第１接触部４２０は、両矢印Ａ方向において、第１接触部４１０と対向する。第１供給部４２１は、第１供給部４１１と、両矢印Ａ方向において、対向する。第１排出部４２２は、第１排出部４１２と、両矢印Ａ方向において、対向する。第１管路４１、４２の、第１供給部４１１、４２１からのびる先の部分と、第１排出部４１２、４２２からのびる先の部分とは、同一の形状であってもよく、異なる形状であってもよい。第１管路４２の内部を、図４の矢印Ｂ２方向に向かって、液体５０が流通する。 The first pipeline 42 has substantially the same shape as the first pipeline 41 inverted by 180 degrees about the center O of the first heat exchanger 21. The first pipeline 42 has a first contact section 420, a first supply section 421, and a first discharge section 422. The first contact portion 420 faces the first contact portion 410 in the direction of the double-headed arrow A. The first supply unit 421 faces the first supply unit 411 in the direction of the double-headed arrow A. The first discharge unit 422 faces the first discharge unit 412 in the direction of the double-headed arrow A. The portion of the first pipelines 41 and 42 extending from the first supply units 411 and 421 and the portion extending from the first discharge units 412 and 422 may have the same shape or different shapes. There may be. The liquid 50 flows through the inside of the first pipeline 42 in the direction of arrow B2 in FIG.

第２管路４３、４４は、２つの第２管路４３、４４同士が向かい合う方向が、複数のフィン部２２０がのびる方向である両矢印Ａ方向と垂直である。第２管路４３は、第２接触部４３０と、第２供給部４３１と、第２排出部４３２と、を有する。本実施形態において、第２接触部４３０は、フィン部２２０の中心に対して、３０度の角度範囲で伝熱部２１０に接触している（図４のθ２参照）。第２供給部４３１は、第２接触部４３０に液体５０を供給する。第２供給部４３１は、第２接触部４３０の一端に接続され、第１熱交換器２１から遠ざかる方向にのびる。第２排出部４３２は、第２接触部４３０から液体５０を排出させる。第２排出部４３２は、第２接触部４３０の他端に接続され、第１熱交換器２１から遠ざかる方向にのびる。第２接触部４３０と、第２供給部４３１と、第２排出部４３２の径の大きさは、同じでもよく、異なっていてもよい。第２管路４３の内部を、図４の矢印Ｃ１方向に向かって、液体５０が流通する。 In the second pipelines 43 and 44, the direction in which the two second pipelines 43 and 44 face each other is perpendicular to the double-headed arrow A direction in which the plurality of fin portions 220 extend. The second pipeline 43 has a second contact section 430, a second supply section 431, and a second discharge section 432. In the present embodiment, the second contact portion 430 is in contact with the heat transfer portion 210 within an angle range of 30 degrees with respect to the center of the fin portion 220 (see θ2 in FIG. 4). The second supply unit 431 supplies the liquid 50 to the second contact unit 430. The second supply unit 431 is connected to one end of the second contact unit 430 and extends in a direction away from the first heat exchanger 21. The second discharge unit 432 discharges the liquid 50 from the second contact portion 430. The second discharge portion 432 is connected to the other end of the second contact portion 430 and extends in a direction away from the first heat exchanger 21. The diameters of the second contact portion 430, the second supply portion 431, and the second discharge portion 432 may be the same or different. The liquid 50 flows through the inside of the second pipeline 43 in the direction of the arrow C1 in FIG.

第２管路４４は、第２管路４３を、第１熱交換器２１の中心Ｏを中心として１８０度反転させた形状と略同一の形状を有する。第２管路４４は、第２接触部４４０と、第２供給部４４１と、第２排出部４４２と、を有する。第２接触部４４０は、両矢印Ａ方向と略垂直な方向において、第２接触部４３０と対向する。第２供給部４４１は、第２供給部４３１と、両矢印Ａ方向と略垂直な方向において、対向する。第２排出部４４２は、第２排出部４３２と、両矢印Ａ方向と略垂直な方向において、対向する。第２管路４３、４４の、第２供給部４３１、４４１と第２排出部４３２、４４２からのびる先の部分は、同一の形状であってもよく、異なる形状であってもよい。第２管路４４の内部を、図４の矢印Ｃ２方向に向かって、液体５０が流通する。 The second pipeline 44 has substantially the same shape as the second pipeline 43 inverted 180 degrees about the center O of the first heat exchanger 21. The second pipeline 44 has a second contact section 440, a second supply section 441, and a second discharge section 442. The second contact portion 440 faces the second contact portion 430 in a direction substantially perpendicular to the direction of the double-headed arrow A. The second supply unit 441 faces the second supply unit 431 in a direction substantially perpendicular to the direction of the double-headed arrow A. The second discharge unit 442 faces the second discharge unit 432 in a direction substantially perpendicular to the direction of the double-headed arrow A. The portions of the second pipelines 43 and 44 extending from the second supply portions 431 and 441 and the second discharge portions 432 and 442 may have the same shape or different shapes. The liquid 50 flows through the inside of the second pipeline 44 in the direction of arrow C2 in FIG.

Ａ２．管路群４０の機能の説明：
図５は、管路群４０の内部を流れる液体５０の温度を表した図である。図５においては、フィン部２２０の図示が省略されており、第１熱交換器２１の温度が表されていない。図６は、管路群４０が図５の状態にあるときの第１熱交換器２１の温度を表した図である。図６において、液体５０の温度は表されていない。図５と図６において、ハッチングが濃い部分が、薄い部分に対して高温である。後述する図７ないし図９においても同様である。図５と図６の、第１管路４１、４２を流れる液体５０の流量と、第２管路４３、４４を流れる液体５０の流量は、同量である。ここでいう「流量」とは、１秒間に、各管路の断面を流れる液体５０の移動距離の平均値をいい、いわゆる流速のことをいう。また、第１供給部４１１、４２１に供給される前の液体５０の温度と、第２供給部４３１、４４１に供給される前の液体５０の温度は、同じ温度である。 A2. Explanation of the function of the pipeline group 40:
FIG. 5 is a diagram showing the temperature of the liquid 50 flowing inside the pipeline group 40. In FIG. 5, the fin portion 220 is not shown, and the temperature of the first heat exchanger 21 is not shown. FIG. 6 is a diagram showing the temperature of the first heat exchanger 21 when the pipeline group 40 is in the state of FIG. In FIG. 6, the temperature of the liquid 50 is not shown. In FIGS. 5 and 6, the portion where the hatching is dark is higher than the portion where the hatching is light. The same applies to FIGS. 7 to 9 described later. The flow rate of the liquid 50 flowing through the first pipelines 41 and 42 and the flow rate of the liquid 50 flowing through the second pipelines 43 and 44 in FIGS. 5 and 6 are the same amount. The "flow rate" here means the average value of the moving distances of the liquid 50 flowing in the cross section of each pipeline in one second, and means the so-called flow velocity. Further, the temperature of the liquid 50 before being supplied to the first supply units 411 and 421 and the temperature of the liquid 50 before being supplied to the second supply units 431 and 441 are the same temperature.

図５に示すように、第１供給部４１１、４２１と第２供給部４３１、４４１から供給された液体５０は、第１接触部４１０、４２０と第２接触部４３０、４４０において伝熱部２１０に熱を奪われ、第１排出部４１２、４２２と第２排出部４３２、４４２に流入する。図５に示すように、第１供給部４１１、４２１と第２供給部４３１、４４１を流れる液体５０の温度は、伝熱部２１０との間で熱交換が行われる前であるため、第１接触部４１０、４２０と第２接触部４３０、４４０を流れる液体５０の温度よりも高い。第１排出部４１２、４２２と第２排出部４３２、４４２を流れる液体５０の温度は、熱交換が行われた後であるため、第１接触部４１０、４２０と第２接触部４３０、４４０を流れる液体５０の温度よりも低い。 As shown in FIG. 5, the liquid 50 supplied from the first supply units 411 and 421 and the second supply units 431 and 441 is the heat transfer unit 210 in the first contact portions 410 and 420 and the second contact portions 430 and 440. The heat is taken away by the heat and flows into the first discharge unit 412, 422 and the second discharge unit 432, 442. As shown in FIG. 5, since the temperature of the liquid 50 flowing through the first supply units 411 and 421 and the second supply units 431 and 441 is before the heat exchange with the heat transfer unit 210 is performed, the first It is higher than the temperature of the liquid 50 flowing through the contact portions 410 and 420 and the second contact portions 430 and 440. Since the temperature of the liquid 50 flowing through the first discharge portions 412 and 422 and the second discharge portions 432 and 442 is after heat exchange is performed, the first contact portions 410 and 420 and the second contact portions 430 and 440 are combined. It is lower than the temperature of the flowing liquid 50.

上述したように、第１管路４１、４２同士が向かい合う方向は、複数のフィン部２２０がのびる方向である両矢印Ａ方向と略平行であり、第２管路４３、４４同士が向かい合う方向は、両矢印Ａ方向と略垂直である（図４参照）。そのため、第１管路４１、４２の第１接触部４１０、４２０から伝熱部２１０に伝わった熱は、第２管路４３、４４の第２接触部４３０、４４０から伝熱部２１０に伝わった熱に対して、フィン部２２０に伝わりやすい。これにより、第１接触部４１０、４２０付近の伝熱部２１０の温度は、第２接触部４３０、４４０の付近の伝熱部２１０の温度よりも下がりやすい（図６参照）。 As described above, the direction in which the first pipelines 41 and 42 face each other is substantially parallel to the direction of the double-headed arrow A in which the plurality of fin portions 220 extend, and the direction in which the second pipelines 43 and 44 face each other is , Approximately perpendicular to the direction of the double-headed arrow A (see FIG. 4). Therefore, the heat transferred from the first contact portions 410 and 420 of the first pipelines 41 and 42 to the heat transfer portion 210 is transferred to the heat transfer portion 210 from the second contact portions 430 and 440 of the second pipelines 43 and 44. It is easy to transfer to the fin portion 220 against the heat generated. As a result, the temperature of the heat transfer portion 210 near the first contact portions 410 and 420 tends to be lower than the temperature of the heat transfer portion 210 near the second contact portions 430 and 440 (see FIG. 6).

以上の理由により、本実施形態では、主に、第１管路４１、４２を流通する液体５０によって、効率よくフィン部２２０に熱を伝えている。第２管路４３、４４が設けられていない場合、第１管路４１、４２に流通する液体５０の熱が、第２管路４３、４４が設けられていない部位である図４の第１熱交換器２１の上部及び下部に伝熱され、その部位を温めるために使われる。その場合、フィン部２２０を温めるために使用される熱エネルギーが減少する。本実施形態では、第２管路４３、４４を設け、フィン部２２０に効率よく熱を伝えることで、上記のような事態を防止できる。 For the above reasons, in the present embodiment, heat is efficiently transferred to the fin portion 220 mainly by the liquid 50 flowing through the first pipelines 41 and 42. When the second pipes 43 and 44 are not provided, the heat of the liquid 50 flowing through the first pipes 41 and 42 is the first portion of FIG. 4 where the second pipes 43 and 44 are not provided. Heat is transferred to the upper and lower parts of the heat exchanger 21 and used to heat the portion. In that case, the heat energy used to heat the fin portion 220 is reduced. In the present embodiment, the above-mentioned situation can be prevented by providing the second pipelines 43 and 44 and efficiently transferring heat to the fin portion 220.

図７は、比較例としての管路を説明する図である。図７は図５に対応する。図７は、比較例の管路の内部を流れる液体５０の温度を表した図である。図８は、比較例の管路の場合の、第１熱交換器２１の温度を表した図である。図８は図６に対応する。比較例の管路を、比較管路９０と呼ぶ。比較管路９０は、一本の管路の一部が第１熱交換器２１の外周に沿って、外周を一周する形状を有している。図７に示すように、比較管路９０の、第１熱交換器２１の外周に沿った部位は、伝熱部２１０と接触している。比較管路９０の内部を、図７の矢印Ｄの方向に向かって、液体５０が流通する。図７に示すように、比較管路９０の、液体５０が供給される側の部位は、排出される側よりも温度が高い。比較管路９０の熱が、伝熱部２１０に奪われることにより、液体５０の温度は比較管路９０を流れるにつれて徐々に低くなる。そのため、図８に示すように、液体５０が比較管路９０の内部を流通するにつれて、比較管路９０と接触する伝熱部２１０の部位の温度が、低くなる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a pipeline as a comparative example. FIG. 7 corresponds to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the temperature of the liquid 50 flowing inside the pipeline of the comparative example. FIG. 8 is a diagram showing the temperature of the first heat exchanger 21 in the case of the pipeline of the comparative example. FIG. 8 corresponds to FIG. The pipeline of the comparative example is referred to as a comparative pipeline 90. The comparative pipeline 90 has a shape in which a part of one pipeline goes around the outer circumference along the outer circumference of the first heat exchanger 21. As shown in FIG. 7, a portion of the comparative pipeline 90 along the outer periphery of the first heat exchanger 21 is in contact with the heat transfer portion 210. The liquid 50 flows through the inside of the comparison pipeline 90 in the direction of the arrow D in FIG. 7. As shown in FIG. 7, the temperature of the portion of the comparative pipeline 90 on the side where the liquid 50 is supplied is higher than that on the side where the liquid 50 is discharged. Since the heat of the comparison pipe 90 is taken away by the heat transfer unit 210, the temperature of the liquid 50 gradually decreases as it flows through the comparison pipe 90. Therefore, as shown in FIG. 8, as the liquid 50 circulates inside the comparison pipe line 90, the temperature of the portion of the heat transfer portion 210 in contact with the comparison pipe line 90 becomes lower.

一本の比較管路９０の内部を液体５０が流通する形態の場合、伝熱部２１０の部位によって、温度分布に偏りが生じる。その結果、伝熱部２１０から熱が伝達されるフィン部２２０の温度分布にも、偏りが生じる。この場合、比較管路９０からの入熱量を大きくしても、比較管路９０の、液体５０が供給される側の部位に接する伝熱部２１０に熱が集まりやすく、フィン部２２０の温度が最も低い箇所に熱が伝達されにくい。 In the case where the liquid 50 flows through the inside of one comparative pipeline 90, the temperature distribution is biased depending on the portion of the heat transfer portion 210. As a result, the temperature distribution of the fin portion 220 to which heat is transferred from the heat transfer portion 210 is also biased. In this case, even if the amount of heat input from the comparison pipe 90 is increased, heat is likely to be collected in the heat transfer portion 210 in contact with the portion of the comparison pipe 90 on the side where the liquid 50 is supplied, and the temperature of the fin portion 220 rises. It is difficult for heat to be transferred to the lowest point.

一方、図５に示すように、本実施形態においては、第１管路４１、４２と第２管路４３、４４が設けられることにより、比較例と比べて、液体５０が流入する箇所が増える。比較例と比べて、液体５０の温度が高い状態を維持したまま、第１管路４１と第２管路４３と伝熱部２１０との間で熱交換が行われるため、伝熱部２１０の部位による温度分布の偏りが小さくなる。（図６参照）。その結果、伝熱部２１０から熱が伝達されるフィン部２２０の温度分布の偏りが、比較例と比べて小さくなる。この場合、管路群４０からの入熱量を大きくすることにより、効率的にフィン部２２０の最も温度が低い箇所の温度を高くすることができ、投入熱量を効率的に自励振動に変換することができる。このように、管路群４０を設けることで、比較例と比べて、熱音響装置１０の性能の低下を抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, by providing the first pipes 41 and 42 and the second pipes 43 and 44, the number of places where the liquid 50 flows in increases as compared with the comparative example. .. Compared with the comparative example, heat exchange is performed between the first pipe line 41, the second pipe line 43, and the heat transfer unit 210 while the temperature of the liquid 50 is maintained high, so that the heat transfer unit 210 The bias of the temperature distribution depending on the part becomes small. (See FIG. 6). As a result, the bias of the temperature distribution of the fin portion 220 to which heat is transferred from the heat transfer portion 210 becomes smaller than that of the comparative example. In this case, by increasing the amount of heat input from the pipeline group 40, the temperature of the portion where the temperature of the fin portion 220 is the lowest can be efficiently increased, and the input heat amount is efficiently converted into self-excited vibration. be able to. By providing the pipeline group 40 in this way, it is possible to suppress deterioration in the performance of the thermoacoustic device 10 as compared with the comparative example.

Ａ３．第１管路４１、４２と第２管路４３、４４の流量の説明：
図９は、異なる流量における温度分布を表した図である。図９は、図６に対応する。図９の（ｉ）と（ｉｉ）と（ｉｉｉ）は、図６と比べて、第１管路４１、４２と第２管路４３、４４に流れる流量が多い。伝熱部２１０に対して図９の左右方向に位置する第１管路４１、４２に流れる流量は、図９の（ｉ）と（ｉｉ）と（ｉｉｉ）において同量である。伝熱部２１０に対して図９の上下方向に位置する第２管路４３、４４に流れる流量は、図９の（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の順に小さくなる。図９の（ｉ）の場合は、第１管路４１、４２に流れる流量と第２管路４３、４４に流れる流量が同量である。図９の（ｉ）に示すように、第２管路４３、４４に流れる流量が大きいほど、フィン部２２０の全体の温度が高くなり、温度分布の偏りが小さくなる。熱音響装置１０の性能を高めるためには、フィン部２２０の、流体Ｆ１の流路の方向に垂直な断面における全体の温度差が小さいことが好ましい。そのため、第２管路４３、４４に流れる流量を大きくすることで、より、熱音響装置１０の性能を高めることができる。 A3. Explanation of the flow rate of the first pipeline 41, 42 and the second pipeline 43, 44:
FIG. 9 is a diagram showing temperature distributions at different flow rates. FIG. 9 corresponds to FIG. In FIGS. 9 (i), (ii) and (iii), the flow rates flowing through the first pipelines 41 and 42 and the second pipelines 43 and 44 are larger than those in FIG. The flow rates flowing through the first pipelines 41 and 42 located in the left-right direction of FIG. 9 with respect to the heat transfer unit 210 are the same in (i), (ii) and (iii) of FIG. The flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44 located in the vertical direction of FIG. 9 with respect to the heat transfer unit 210 decreases in the order of (i), (ii), and (iii) of FIG. In the case of (i) of FIG. 9, the flow rate flowing through the first pipelines 41 and 42 and the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44 are the same amount. As shown in FIG. 9 (i), the larger the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44, the higher the temperature of the entire fin portion 220 and the smaller the bias of the temperature distribution. In order to improve the performance of the thermoacoustic device 10, it is preferable that the overall temperature difference of the fin portion 220 in the cross section perpendicular to the direction of the flow path of the fluid F1 is small. Therefore, the performance of the thermoacoustic device 10 can be further improved by increasing the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44.

一方、管路群４０に流れる流量を大きくすることは、熱音響装置１０の稼働のコストを増大させることになる。図９の（ｉｉ）と（ｉｉｉ）では、上下方向に位置する第２管路４３、４４に流通する液体５０の流量が、左右方向に位置する第１管路４１、４２に流通する液体５０の流量に比べて小さいが、（ｉ）と比べても、フィン部２２０の温度分布に偏りがないといえる。このように、第２管路４３、４４に流通する液体５０の流量を小さくすることで、熱音響装置１０の稼働のコストを抑えつつ、フィン部２２０の温度分布の偏りを小さくすることができる。 On the other hand, increasing the flow rate flowing through the pipeline group 40 increases the operating cost of the thermoacoustic device 10. In (ii) and (iii) of FIG. 9, the flow rate of the liquid 50 flowing through the second pipelines 43 and 44 located in the vertical direction is the flow rate of the liquid 50 flowing through the first pipelines 41 and 42 located in the left-right direction. Although it is smaller than the flow rate of (i), it can be said that the temperature distribution of the fin portion 220 is not biased even when compared with (i). By reducing the flow rate of the liquid 50 flowing through the second pipelines 43 and 44 in this way, it is possible to reduce the bias of the temperature distribution of the fin portion 220 while suppressing the operating cost of the thermoacoustic device 10. ..

図１０は、第２管路４３、４４に流れる流量と、第１熱交換器２１に入熱された熱量との関係を表した図である。第１管路４１、４２に流れる流量を、０．５（ｍ／ｓ）としたときに、第２管路４３、４４に流れる流量を調整すると、第２管路４３、４４に流れる液体５０の流量が０．２（ｍ／ｓ）から０．５（ｍ／ｓ）の区間で、第１熱交換器２１に入熱された熱量が、第２管路４３、４４に流れる流量に対して、線形となる。つまり、第２管路４３、４４に流れる液体５０の流量が０．２（ｍ／ｓ）以上の場合、０．２（ｍ／ｓ）よりも小さい場合に対し、第１熱交換器２１に入熱される熱量を調整しやすくなる。このように、第２管路４３、４４に流れる流量／第１管路４１、４２に流れる流量≧０．４であることが、好ましい。流量は、第１管路４１、４２と第２管路４３、４４の径の太さを変えることで調整してもよい。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44 and the amount of heat input to the first heat exchanger 21. When the flow rate flowing through the first pipelines 41 and 42 is 0.5 (m / s) and the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44 is adjusted, the liquid 50 flowing through the second pipelines 43 and 44 is 50. In the section where the flow rate is 0.2 (m / s) to 0.5 (m / s), the amount of heat input to the first heat exchanger 21 is relative to the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44. And becomes linear. That is, when the flow rate of the liquid 50 flowing through the second pipelines 43 and 44 is 0.2 (m / s) or more and smaller than 0.2 (m / s), the first heat exchanger 21 is used. It becomes easier to adjust the amount of heat input. As described above, it is preferable that the flow rate flowing through the second pipelines 43 and 44 / the flow rate flowing through the first pipelines 41 and 42 ≥ 0.4. The flow rate may be adjusted by changing the diameters of the first pipelines 41 and 42 and the second pipelines 43 and 44.

図１１は、液体５０の熱量と対流熱伝達係数の関係を表した図である。液体５０の熱量とは、１秒間に第１接触部４１０、４２０と第２接触部４３０、４４０を介して第１熱交換器２１に伝達された熱量をいい、対流熱伝達係数とは、複数のフィン部２２０と流体Ｆ１の間の熱伝熱係数のことをいう。図１２に示すように、第１管路４１、４２と第２管路４３、４４に流れる液体５０によって得られる熱量が１８０００（Ｗ）付近よりも大きくなると、対流熱伝達係数の変化が、液体５０の熱量に対して線形となる。第２管路４３、４４の流量を調整することで、対流熱伝達係数の変化を線形にすることができ、流体Ｆ１に与える熱量を調整しやすくなる。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the amount of heat of the liquid 50 and the convection heat transfer coefficient. The amount of heat of the liquid 50 means the amount of heat transferred to the first heat exchanger 21 via the first contact portions 410 and 420 and the second contact portions 430 and 440 per second, and the convection heat transfer coefficient is a plurality. Refers to the heat transfer coefficient between the fin portion 220 and the fluid F1. As shown in FIG. 12, when the amount of heat obtained by the liquid 50 flowing in the first pipes 41, 42 and the second pipes 43, 44 becomes larger than around 18000 (W), the change in the convection heat transfer coefficient becomes liquid. It becomes linear with respect to the amount of heat of 50. By adjusting the flow rates of the second pipelines 43 and 44, the change in the convection heat transfer coefficient can be made linear, and the amount of heat given to the fluid F1 can be easily adjusted.

Ｂ．他の実施形態
Ｂ１）図１２は、他の実施形態１を説明する図である。図１２は、図３に対応する。他の実施形態１では、第２管路４３、４４を有しておらず、第１管路４５、４６の形状が、上記実施形態と異なる。他の実施形態１では、第１管路４５、４６が第１熱交換器２１の中心と成す角度が、上記実施形態よりも大きい。第２管路４３、４４がない場合であっても、比較例と比べて、フィン部２２０の温度分布の偏りが小さく、熱音響装置１０の性能の低下を抑制することができる。 B. Other Embodiment B1) FIG. 12 is a diagram illustrating another embodiment 1. FIG. 12 corresponds to FIG. In another embodiment 1, the second pipelines 43 and 44 are not provided, and the shapes of the first pipelines 45 and 46 are different from those in the above embodiment. In another embodiment 1, the angle formed by the first pipelines 45 and 46 with the center of the first heat exchanger 21 is larger than that of the above embodiment. Even when the second pipelines 43 and 44 are not provided, the bias of the temperature distribution of the fin portion 220 is small as compared with the comparative example, and the deterioration of the performance of the thermoacoustic device 10 can be suppressed.

Ｂ２）図１３は、他の実施形態２を説明する図である。他の実施形態２では、第１管路４７の形状と、流体Ｆ１が流れる方向が、上記実施形態と異なる。他の実施形態２では、第１管路４７の第１供給部４７１と、第１管路４１の第１排出部４１２が、両矢印Ａ方向において対向する。また、第１管路４７の第１排出部４７２と、第１管路４１の第１供給部４１１が、両矢印Ａ方向において対向する。上記実施形態では、図４の矢印Ｂ２方向に向かって、液体５０が流通しているが、他の実施形態２では、第１管路４７の内部を、矢印Ｂ３方向に向かって、液体５０が流通する。他の実施形態２のように、液体５０が流通する方向を、上記実施形態に対して変化させた場合であっても、上記実施形態と同様に、比較例と比べて、フィン部２２０温度の温度分布の偏りが小さく、熱音響装置１０の性能の低下を抑制することができる。 B2) FIG. 13 is a diagram illustrating another embodiment 2. In another embodiment 2, the shape of the first pipeline 47 and the direction in which the fluid F1 flows are different from those in the above embodiment. In another embodiment 2, the first supply unit 471 of the first pipeline 47 and the first discharge unit 412 of the first pipeline 41 face each other in the direction of the double-headed arrow A. Further, the first discharge portion 472 of the first pipeline 47 and the first supply portion 411 of the first pipeline 41 face each other in the direction of the double-headed arrow A. In the above embodiment, the liquid 50 circulates in the direction of arrow B2 in FIG. 4, but in the other embodiment 2, the liquid 50 flows inside the first pipeline 47 in the direction of arrow B3. To circulate. Even when the direction in which the liquid 50 flows is changed with respect to the above embodiment as in the other embodiment 2, the fin portion 220 temperature is higher than that of the comparative example as in the above embodiment. The bias of the temperature distribution is small, and the deterioration of the performance of the thermoacoustic device 10 can be suppressed.

Ｂ３）上記実施形態では、２つ以上の管路のうちの２つである第１管路と４１、４２と、管路のうちの他の２つである第２管路４３、４４が設けられていた。なお、管路は、第１管路と、第２管路以外に、第３管路を有していてもよく、第１管路と第２管路の間に、第３管路が設けられていてもよい。また、２つの第１管路と、１つの第２管路が設けられていてもよい。第１管路以外の、管路のうちの２つである第２管路同士が向かい合う方向が、略垂直であることが好ましい。 B3) In the above embodiment, the first pipeline and 41, 42, which are two of the two or more pipelines, and the second pipelines 43, 44, which are the other two of the pipelines, are provided. Was being done. In addition, the pipeline may have a third pipeline in addition to the first pipeline and the second pipeline, and a third pipeline is provided between the first pipeline and the second pipeline. It may have been. Further, two first pipelines and one second pipeline may be provided. It is preferable that the directions in which the second pipelines, which are two of the pipelines other than the first pipeline, face each other are substantially vertical.

Ｂ４）上記実施形態では、第１管路４１、４２と第２管路４３、４４に流れる液体５０の温度は同じである。なお、それぞれの管路に流れる液体の温度は異なっていてもよい。 B4) In the above embodiment, the temperatures of the liquids 50 flowing in the first pipes 41 and 42 and the second pipes 43 and 44 are the same. The temperature of the liquid flowing in each pipeline may be different.

Ｂ５）上記実施形態では、第１管路４１、４２と第２管路４３、４４が伝熱部２１０と接触する角度は約３０度である。なお、第１接触部と、第２接触部が接触する角度は、７度以上５７度以下であることが好ましい。７度よりも小さい角度の場合、第１接触部と第２接触部から伝わる熱が不足するおそれがある。また、５７度よりも大きい場合、第１管路と第２管路が接触するおそれがある。第１接触部と第２接触部が接触する角度は異なっていてもよい。また、例えば２つの第１管路が、伝熱部と接触する角度が互いに異なっていてもよい。 B5) In the above embodiment, the angle at which the first pipelines 41 and 42 and the second pipelines 43 and 44 come into contact with the heat transfer portion 210 is about 30 degrees. The angle at which the first contact portion and the second contact portion come into contact is preferably 7 degrees or more and 57 degrees or less. If the angle is smaller than 7 degrees, the heat transferred from the first contact portion and the second contact portion may be insufficient. If it is larger than 57 degrees, the first pipeline and the second pipeline may come into contact with each other. The angle at which the first contact portion and the second contact portion come into contact with each other may be different. Further, for example, the angles at which the two first pipelines come into contact with the heat transfer portion may be different from each other.

Ｂ６）上記実施形態では、２つの第１管路４１、４２同士が向かい合う方向は、複数のフィン部２２０がのびる方向である両矢印Ａ方向と平行である。なお、２つの第１管路同士が向かい合う方向は、複数のフィン部がのびる方向と略平行であてもよい。「略平行」は、理論的な平行に加えて、理論的な平行に対して１０度以下の角度をなす向きを含む。 B6) In the above embodiment, the direction in which the two first pipelines 41 and 42 face each other is parallel to the direction of the double-headed arrow A, which is the direction in which the plurality of fin portions 220 extend. The direction in which the two first pipelines face each other may be substantially parallel to the direction in which the plurality of fin portions extend. "Approximately parallel" includes, in addition to theoretical parallelism, orientations that make an angle of 10 degrees or less with respect to theoretical parallelism.

Ｂ７）上記実施形態では、第２管路４３、４４は、２つの第２管路４３、４４同士が向かい合う方向が、複数のフィン部２２０がのびる方向である両矢印Ａ方向と垂直である。なお、２つの第２管路同士が向かい合う方向は、複数のフィン部がのびる方向と略垂直であってもよい。「略垂直」とは、理論的な垂直に加えて、理論的な垂直に対して１０度以下の角度をなす向きを含む。 B7) In the above embodiment, in the second pipelines 43 and 44, the direction in which the two second pipelines 43 and 44 face each other is perpendicular to the double-headed arrow A direction in which the plurality of fin portions 220 extend. The direction in which the two second pipelines face each other may be substantially perpendicular to the direction in which the plurality of fin portions extend. "Approximately vertical" includes, in addition to the theoretical vertical, an orientation that makes an angle of 10 degrees or less with respect to the theoretical vertical.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each of the embodiments described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or a part of the above-mentioned effects. Or, in order to achieve all of them, it is possible to replace or combine them as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

１０…熱音響装置、１１…冷却対象、２１…第１熱交換器、２２…第２熱交換器、２３…ＰＭスタック、２３Ｐ…ＰＭスタックの流路、２３ｆ…ＰＭスタックの他端、２３ｈ…ＰＭスタックの一端、３１…第３熱交換器、３２…第４熱交換器、３３…ＨＰスタック、３３Ｐ…ＨＰスタックの流路、３３ｃ…ＨＰスタックの他端、３３ｆ…ＨＰスタックの一端、４０…管路群、４１、４２、４５、４６、４７…第１管路、４３、４４…第２管路、５０…液体、９０…比較管路、２１０…伝熱部、２２０…フィン部、４１０、４２０…第１接触部、４１１、４２１、４７１…第１供給部、４１２、４２２、４７２…第１排出部、４３０、４４０…第２接触部、４３１、４４１…第２供給部、４３２、４４２…第２排出部、Ｆ１…流体、ＨＰ…ヒートポンプ、ＬＰ…ループ配管、ＰＭ…原動機 10 ... Thermal acoustic device, 11 ... Cooling target, 21 ... 1st heat exchanger, 22 ... 2nd heat exchanger, 23 ... PM stack, 23P ... PM stack flow path, 23f ... PM stack other end, 23h ... One end of PM stack, 31 ... 3rd heat exchanger, 32 ... 4th heat exchanger, 33 ... HP stack, 33P ... HP stack flow path, 33c ... HP stack other end, 33f ... HP stack end, 40 ... Pipe group, 41, 42, 45, 46, 47 ... First pipe, 43, 44 ... Second pipe, 50 ... Liquid, 90 ... Comparison pipe, 210 ... Heat transfer part, 220 ... Fin part, 410, 420 ... 1st contact part, 411, 421, 471 ... 1st supply part, 412, 422, 472 ... 1st discharge part, 430, 440 ... 2nd contact part, 431, 441 ... 2nd supply part, 432 , 442 ... 2nd discharge section, F1 ... fluid, HP ... heat pump, LP ... loop piping, PM ... prime mover

Claims

It is a thermoacoustic device
Piping where fluid is sealed and
The first heat exchanger and the second heat exchanger provided in the pipe, respectively,
A stack located inside the pipe and between the first heat exchanger and the second heat exchanger,
Two or more pipelines having a contact portion arranged along the outer circumference of the first heat exchanger and through which a heated liquid flows, and
Equipped with
The first heat exchanger is
An annular heat transfer unit that exchanges heat with the pipeline,
A plurality of fin portions that are arranged inside the heat transfer portion so that the fluid can flow and heat the fluid by exchanging heat with the heat transfer portion, and are arranged so as to be arranged in parallel with each other. With the fins that are
Equipped with
The direction in which the fin portion extends and the direction in which the first pipelines, which are two of the two or more pipelines, face each other are substantially parallel.
Thermoacoustic device.

The thermoacoustic device according to claim 1.
The first pipeline is
A first supply unit connected to one end of the contact portion, extending in a direction away from the first heat exchanger, and supplying the liquid to the contact portion.
Each includes a first discharging portion connected to the other end of the contact portion, extending in a direction away from the first heat exchanger, and discharging the liquid from the contact portion.
Thermoacoustic device.

The thermoacoustic device according to claim 1 or 2.
The direction in which the fin portion extends and the direction in which the other two of the pipelines, the second pipelines, face each other are substantially vertical.
Thermoacoustic device.

The thermoacoustic device according to claim 3.
The flow rate of the liquid flowing through the second pipeline is smaller than the flow rate of the liquid flowing through the first pipeline.
Thermoacoustic device.

The thermoacoustic device according to claim 3 or 4.
The second pipeline is
A second supply unit connected to one end of the contact portion, extending in a direction away from the first heat exchanger, and supplying the liquid to the contact portion.
Each includes a second discharge portion that is connected to the other end of the contact portion, extends in a direction away from the first heat exchanger, and discharges the liquid from the contact portion.
Thermoacoustic device.