JP5299107B2 - Thermoacoustic engine - Google Patents
Thermoacoustic engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5299107B2 JP5299107B2 JP2009143237A JP2009143237A JP5299107B2 JP 5299107 B2 JP5299107 B2 JP 5299107B2 JP 2009143237 A JP2009143237 A JP 2009143237A JP 2009143237 A JP2009143237 A JP 2009143237A JP 5299107 B2 JP5299107 B2 JP 5299107B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- prime mover
- thermoacoustic engine
- cooler
- tube
- heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本発明は、熱効率が良く、小型化できる熱音響機関に関する。 The present invention relates to a thermoacoustic engine that has good thermal efficiency and can be miniaturized.
廃熱からエネルギを取り出すためにスターリングエンジンの開発研究が活発に行われている。スターリングエンジンの形式には、α型、β型、γ型、フリーピストン型などがある。これに対し、最近では、ピストン等の可動部を有さない熱音響機関の開発研究が活発に行われるようになった。 In order to extract energy from waste heat, research and development of Stirling engines have been actively conducted. Stirling engine types include α type, β type, γ type, and free piston type. On the other hand, recently, research and development of thermoacoustic engines having no moving parts such as pistons have been actively conducted.
熱音響機関は、管と熱源で構成される。管内の気柱を局部的に加熱又は冷却すると、熱エネルギの一部が力学的エネルギに変換され、気柱が自励振動を起こす。すなわち、管内に音響振動が発生する。この作用は、熱力学的には、プライムムーバ(原動機)と見ることができる。この作用を用いたものが熱音響機関である。この熱音響機関に、気柱の振動を熱エネルギに変換する受動機(冷凍機、冷却機)を組み込むと、冷凍装置(冷却装置)が構成される。 The thermoacoustic engine is composed of a tube and a heat source. When the air column in the tube is locally heated or cooled, a part of the heat energy is converted into mechanical energy, and the air column causes self-excited vibration. That is, acoustic vibration is generated in the tube. This action can be seen thermodynamically as a prime mover. A thermoacoustic engine uses this action. When a passive machine (refrigerator, cooler) that converts vibrations of the air column into heat energy is incorporated in this thermoacoustic engine, a freezer (cooler) is formed.
図5に示した従来の熱音響機関51は、ループ管1に1つの原動機2を取り付けたものである。
A conventional thermoacoustic engine 51 shown in FIG. 5 is one in which one
熱音響機関は、建造物や移動体において居室の冷房装置や物品の冷蔵・冷凍装置に応用される。例えば、自動車では、原動機においてエンジンの廃熱を高温源、大気を低温源とし、原動機と類似構造の受動機において大気を高温源とすることで、受動機の低温源から大気より低い温度の冷熱出力を取り出すことができる。 The thermoacoustic engine is applied to a cooling device for a living room and a refrigeration / freezing device for articles in a building or a moving body. For example, in a motor vehicle, the engine waste heat is used as a high-temperature source, the atmosphere is used as a low-temperature source, and the passive machine similar in structure to the motor is used as the high-temperature source. The output can be taken out.
従来の熱音響機関は、ループ管1に設けられる原動機2の個数は1個である。
In the conventional thermoacoustic engine, the number of
これに対して本発明者らは、ループ管1に設けられる原動機2の個数を2個以上とし、発振開始温度を低下させると共に大きな音響強度をループ管1内に励起する熱音響機関について、すでに提案を行っている。しかし、このような複数の原動機2を備えた熱音響機関における高温源及び低温源と複数の原動機2との位置関係を工夫することによって、熱効率を改善したり、小型化を容易にすることについては保留していた。
On the other hand, the present inventors have already provided a thermoacoustic engine that uses two or more
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、熱効率が良く、小型化できる熱音響機関を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermoacoustic engine that solves the above-described problems, has high thermal efficiency, and can be downsized.
上記目的を達成するために本発明は、ループ管に、熱エネルギをループ管内の音響エネルギに変換する加熱器・再生器・冷却器からなる原動機が設けられた熱音響機関において、上記ループ管が複数周回させて形成され、上記ループ管の第一の周回部分に第一の原動機が設けられ、第二の周回部分に第二の原動機が設けられたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a thermoacoustic engine provided with a prime mover comprising a heater, a regenerator, and a cooler that converts thermal energy into acoustic energy in the loop pipe. The first prime mover is provided in the first circumference portion of the loop pipe, and the second prime mover is provided in the second circumference portion.
上記第二の周回部分の上記第二の原動機が設けられた箇所は、上記第一の周回部分の上記第一の原動機が設けられた箇所に対して沿う箇所であってもよい。 The location where the second prime mover of the second circumferential portion is provided may be a location along the location where the first prime mover of the first circumferential portion is provided.
上記第二の原動機は、上記第一の原動機の冷却器に上記第二の原動機の冷却器が対向し、かつ、上記第一の原動機の加熱器に上記第二の原動機の加熱器が対向てもよい。 In the second prime mover, the cooler of the first prime mover is opposed to the cooler of the first prime mover, and the heater of the second prime mover is opposed to the heater of the first prime mover. Also good.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)熱効率が良い。 (1) Thermal efficiency is good.
(2)小型化できる。 (2) The size can be reduced.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係る熱音響機関11は、ループ管1に、熱エネルギをループ管1内の音響エネルギに変換する原動機2が設けられた熱音響機関11において、ループ管1が複数周回させて形成され、ループ管1の第一の周回部分1aに第一の原動機2aが設けられ、第二の周回部分1bに第二の原動機2bが設けられたものである。
As shown in FIG. 1, a thermoacoustic engine 11 according to the present invention includes a
原動機2は、加熱器3、再生器4、冷却器5をループ管1の管軸方向に並べたものである。加熱器3、再生器4、冷却器5の詳しい構造は従来技術に属するので、ここでは省略する。
The
本実施形態では、ループ管1が2周回させて形成されるが、3周回以上させてもよい。原動機2も3個以上設けてよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、ループ管1の第一の周回部分1aの周回径より第二の周回部分1bの周回径が小さく、第一の周回部分1aの内周に第二の周回部分1bの外周が近接して平行に沿うように配置されているが、第一の周回部分1aの周回径と第二の周回部分1bの周回径を同じにして、第一の周回部分1aの奥行き方向(紙面に垂直)に第二の周回部分1bが隣接するように配置してもよい。
In this embodiment, the circumference diameter of the 2nd circumference part 1b is smaller than the circumference diameter of the 1st circumference part 1a of the
本実施形態では、ループ管1は、直線状のストレート管と所定アールで直角に屈曲したエルボ管を組み合わせて、全体的な外観が角の丸い矩形状に形成されているが、全体的に丸く、いわゆる螺旋状、あるいは渦巻状に形成してもよい。また、全体的な外観が多角形状であってもよい。
In the present embodiment, the
第二の周回部分1bの第二の原動機2bが設けられた箇所は、第一の周回部分1aの第一の原動機2aが設けられた箇所に対して沿う箇所である。ここでは、第一の周回部分1aのストレート管とそれに沿った第二の周回部分1bのストレート管に、第一の原動機2aと第二の原動機2bが配置されている。 The location where the second prime mover 2b of the second circumferential portion 1b is provided is a location along the location where the first prime mover 2a of the first circumferential portion 1a is provided. Here, the 1st prime mover 2a and the 2nd prime mover 2b are arrange | positioned at the straight pipe | tube of the 1st surrounding part 1a and the straight pipe | tube of the 2nd surrounding part 1b along it.
第二の原動機2bは、第一の原動機2aの冷却器5に第二の原動機2bの冷却器5が対向し、かつ、第一の原動機2aの加熱器3に第二の原動機の加熱器3が対向するよう配置されている。
In the second prime mover 2b, the
図示しないが冷却水等の低温源流体を流す配管が各冷却器5を通過するよう設けられると共に、熱気等の高温源流体を流す配管が各加熱器3を通過するよう設けられている。
Although not shown, piping for flowing a low-temperature source fluid such as cooling water is provided so as to pass through each
次に、本発明の前提として、本発明者らが提案中の複数の原動機を備えた熱音響機関について説明する。 Next, as a premise of the present invention, a thermoacoustic engine having a plurality of prime movers proposed by the present inventors will be described.
図2に示されるように、熱音響機関21は、ループ管1に2個の原動機2が設けられたものである。本発明者らは、2個の原動機2の配置を、音響が発振するモードに応じてループ管1のループ長をあまり大きくない自然数で等分割した位置とした。これにより、発振開始温度が低くでき、かつ、大きな音響強度が得られる。
As shown in FIG. 2, the thermoacoustic engine 21 is one in which two
しかし、図3に示される熱音響機関31のように、2個の原動機2が互いに離れた位置に分散して配置されているため、冷却器5同士を繋ぐ配管や加熱器3同士を繋ぐ配管の長さが長い。このため、配管空間Aの配管を流れる流体からの熱が外部に漏れやすくなり、熱音響機関31の熱効率が大幅に低下する。また、熱音響機関31は、2個の原動機2が互いに離れた位置に分散して配置されているため、構成が複雑で大型になる。
However, like the
これに対し図1の熱音響機関11は、ループ管1が2周回させて形成され、第一の周回部分1aに第一の原動機2aが設けられ、第二の周回部分1bに第二の原動機2bが設けられているので、2個の原動機2が互いに近接した配置となっている。このため、図3の熱音響機関31に比べて図1の熱音響機関11は、2個の原動機2間の冷却器5同士を繋ぐ配管や加熱器3同士を繋ぐ配管の長さを大幅に短くすることができる。特に、図1の実施形態では、それぞれの原動機2の冷却器5同士が対向し、かつ、それぞれの原動機2の加熱器3同士が対向する配置となっているので、配管を最短とすることができる。
On the other hand, the thermoacoustic engine 11 of FIG. 1 is formed by rotating the
以上のように、熱音響機関11は、配管の長さが短くなるため、配管を流れる流体からの熱が外部に漏れにくくなり、熱音響機関11の熱効率は大幅に上昇する。 As described above, since the thermoacoustic engine 11 has a short pipe length, heat from the fluid flowing through the pipe is hardly leaked to the outside, and the thermal efficiency of the thermoacoustic engine 11 is significantly increased.
また、熱音響機関11は、ループ管1が2周回させて形成されているため、ループ管1はその全長に比して占有面積及び占有体積を小さくすることができる。そして、2個の原動機2が互いに近接して配置されているため、構成が簡素となり、小型化が可能になる。
Further, since the thermoacoustic engine 11 is formed by rotating the
次に、図4に示した熱音響機関41は、熱音響機関11に枝管6を取り付けたものである。枝管6を取り付けることで、いっそう大きな音響強度が得られる。
Next, the
11,41 熱音響機関
1 ループ管
1a 第一の周回部分
1b 第二の周回部分
2 原動機
2a 第一の原動機
2b 第二の原動機
3 加熱器
4 再生器
5 冷却器
6 枝管
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009143237A JP5299107B2 (en) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Thermoacoustic engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009143237A JP5299107B2 (en) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Thermoacoustic engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011002118A JP2011002118A (en) | 2011-01-06 |
JP5299107B2 true JP5299107B2 (en) | 2013-09-25 |
Family
ID=43560218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009143237A Expired - Fee Related JP5299107B2 (en) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Thermoacoustic engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5299107B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017219272A (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 中央精機株式会社 | Heat acoustic system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5857340A (en) * | 1997-11-10 | 1999-01-12 | Garrett; Steven L. | Passive frequency stabilization in an acoustic resonator |
US6032464A (en) * | 1999-01-20 | 2000-03-07 | Regents Of The University Of California | Traveling-wave device with mass flux suppression |
JP2005274100A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Doshisha | Heat acoustic device and heat acoustic system |
-
2009
- 2009-06-16 JP JP2009143237A patent/JP5299107B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011002118A (en) | 2011-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5423531B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5768688B2 (en) | Thermoacoustic refrigeration equipment | |
JP5299107B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5655313B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5453950B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5799515B2 (en) | Thermoacoustic refrigeration equipment | |
JP5310287B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5862250B2 (en) | Thermoacoustic refrigeration equipment | |
JP5434680B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5532959B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP2010261687A (en) | Thermoacoustic engine | |
JP6495097B2 (en) | Thermoacoustic power generation system | |
JP6495098B2 (en) | Thermoacoustic power generation system | |
JP5434613B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5526600B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5799780B2 (en) | Thermoacoustic refrigeration equipment | |
JP5768687B2 (en) | Thermoacoustic refrigeration equipment | |
JP2011122567A (en) | Thermoacoustic engine and alpha-type stirling engine | |
JP5463745B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP2013234822A (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5446498B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP2007192443A (en) | Pulse tube type heat storage engine | |
JP5564837B2 (en) | Thermoacoustic engine | |
JP5862249B2 (en) | Thermoacoustic refrigeration equipment | |
JP5453954B2 (en) | Thermoacoustic engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120514 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130521 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130522 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130603 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5299107 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |