JP5799515B2 - Thermoacoustic refrigeration equipment - Google Patents

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本発明は、気体の循環流によるクーラ部熱交換器の冷却不足が防止される熱音響冷凍装置に関する。   The present invention relates to a thermoacoustic refrigerating apparatus in which insufficient cooling of a cooler heat exchanger due to a circulating gas flow is prevented.

図7に示されるように、熱音響冷凍装置71は、気体が封入されたパイプ2に原動機3と冷凍機4が形成され、原動機3に外部からの熱が加えられると音波が発生し、その音波の音響パワーがパイプ2を介して冷凍機4に流れ込み、冷凍機4の温度が低下して対象物の冷凍(冷却)に寄与するようになっている。   As shown in FIG. 7, in the thermoacoustic refrigeration apparatus 71, the prime mover 3 and the refrigeration machine 4 are formed in the pipe 2 in which gas is sealed, and when heat from the outside is applied to the prime mover 3, sound waves are generated, The acoustic power of the sonic wave flows into the refrigerator 4 through the pipe 2, and the temperature of the refrigerator 4 is lowered to contribute to the freezing (cooling) of the object.

原動機3は、パイプ2の長手方向に、常温より高温の熱源との熱交換を行う加熱部熱交換器5と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器6と、これら加熱部・常温部の熱交換器5、6間で温度勾配を保持する再生器7とが配置されて構成される。原動機3では、パイプ2内の気体が加熱部熱交換器5で常温よりも高温となり、常温部熱交換器6で常温となることにより、再生器7に温度勾配が形成され、このとき熱エネルギの一部が力学的エネルギである音響エネルギに変換されてパイプ2内の気体が自励振動を起こし、パイプ2内に音響振動すなわち音波が発生する。   The prime mover 3 includes, in the longitudinal direction of the pipe 2, a heating section heat exchanger 5 that performs heat exchange with a heat source that is higher than normal temperature, a normal temperature section heat exchanger 6 that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and these heating sections. A regenerator 7 that holds a temperature gradient between the heat exchangers 5 and 6 in the normal temperature section is arranged. In the prime mover 3, the gas in the pipe 2 becomes higher than the normal temperature in the heating part heat exchanger 5 and becomes normal temperature in the normal temperature part heat exchanger 6, thereby forming a temperature gradient in the regenerator 7. Is converted into acoustic energy which is mechanical energy, the gas in the pipe 2 causes self-excited vibration, and acoustic vibration, that is, sound waves are generated in the pipe 2.

冷凍機4は、パイプ2の長手方向に、常温より低温の熱が取り出されるクーラ部熱交換器8と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器9と、これらクーラ部・常温部の熱交換器8、9間で温度勾配を保持する再生器10とが配置されて構成される。冷凍機4では、逆スターリングサイクルと同様のサイクルが行われ、クーラ部熱交換器8の気体が常温より低温となる。この低温が外部の媒体に熱交換されることで、対象物が冷凍(冷却)される。   The refrigerator 4 includes, in the longitudinal direction of the pipe 2, a cooler section heat exchanger 8 that extracts heat lower than room temperature, a room temperature section heat exchanger 9 that performs heat exchange with a heat source at room temperature, and the cooler section and room temperature. And a regenerator 10 that maintains a temperature gradient between the heat exchangers 8 and 9. In the refrigerator 4, a cycle similar to the reverse Stirling cycle is performed, and the gas in the cooler heat exchanger 8 becomes lower than room temperature. The object is frozen (cooled) by heat exchange of the low temperature with an external medium.

原動機3と冷凍機4の常温部熱交換器6、9では、図示しない外部から供給される冷却水などの熱媒体との熱交換により、気体の温度が常温に保たれる。   In the normal temperature heat exchangers 6 and 9 of the prime mover 3 and the refrigerator 4, the gas temperature is maintained at normal temperature by heat exchange with a heat medium such as cooling water supplied from the outside (not shown).

熱音響冷凍装置には、パイプ2の形状と原動機3及び冷凍機4の配置に多様な形態がある。   The thermoacoustic refrigeration apparatus has various forms in the shape of the pipe 2 and the arrangement of the prime mover 3 and the refrigerator 4.

図7の熱音響冷凍装置71では、パイプ2が単一のループを形成しており、このループに原動機3と冷凍機4がそれぞれ適宜な位置に配置される。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 71 of FIG. 7, the pipe 2 forms a single loop, and the prime mover 3 and the refrigerator 4 are respectively arranged at appropriate positions in this loop.

図8の熱音響冷凍装置81では、パイプ2は、原動機3が設置された原動機ループ82と、冷凍機4が設置された冷凍機ループ62と、両ループ82、62を相互に接続する直線状部分63とを有する。原動機ループ82の原動機3において熱エネルギが音響エネルギに変換され、音波が生じることにより、パイプ2全体の気体にわたり定在波が形成される。冷凍機ループ62では冷凍機4において音響エネルギが熱エネルギに変換される。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 81 of FIG. 8, the pipe 2 has a linear shape that connects the motor loop 82 in which the motor 3 is installed, the refrigerator loop 62 in which the refrigerator 4 is installed, and both the loops 82 and 62. Part 63. In the prime mover 3 of the prime mover loop 82, heat energy is converted into acoustic energy, and sound waves are generated, whereby a standing wave is formed over the gas in the entire pipe 2. In the refrigerator loop 62, the acoustic energy is converted into heat energy in the refrigerator 4.

図9の熱音響冷凍装置91では、パイプ2は、直線状部分があるのみでループはない。このパイプ2の適宜な場所に原動機3が設置され、別の適宜な場所に冷凍機4が設置される。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 91 of FIG. 9, the pipe 2 has only a linear portion and no loop. The prime mover 3 is installed at an appropriate place of the pipe 2, and the refrigerator 4 is installed at another appropriate place.

図10の熱音響冷凍装置101では、パイプ2は、冷凍機4が設置された冷凍機ループ62と、冷凍機ループ62に接続する直線状部分63とを有する。原動機3は、直線状部分63に設置される。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 101 of FIG. 10, the pipe 2 has a refrigerator loop 62 in which the refrigerator 4 is installed, and a linear portion 63 connected to the refrigerator loop 62. The prime mover 3 is installed on the linear portion 63.

図11の熱音響冷凍装置101では、パイプ2は、原動機3が設置された原動機ループ82と、原動機ループ82に接続する直線状部分63とを有する。冷凍機4は、直線状部分63に設置される。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 101 of FIG. 11, the pipe 2 has a prime mover loop 82 in which the prime mover 3 is installed, and a linear portion 63 connected to the prime mover loop 82. The refrigerator 4 is installed in the linear portion 63.

特開2011−2153号公報JP 2011-2153 A 特開2006−214406号公報JP 2006-214406 A

ところで、従来の熱音響冷凍装置71、81、91、101、111では、封入されている気体がパイプ2内で移動して循環することができる。このためクーラ部熱交換器8で低温となった気体(冷気)が拡散してクーラ部熱交換器8から離れてしまい、クーラ部熱交換器8の温度が下がりにくいという問題が生じる。   By the way, in the conventional thermoacoustic refrigeration apparatuses 71, 81, 91, 101, and 111, the enclosed gas can move and circulate in the pipe 2. For this reason, the gas (cold air) which became low temperature in the cooler part heat exchanger 8 diffuses and leaves | separates from the cooler part heat exchanger 8, and the problem that the temperature of the cooler part heat exchanger 8 does not fall easily arises.

図12に示したパイプ2では、気体は、冷凍機4のクーラ部熱交換器8から再生器10、常温部熱交換器9を通り、ループを通って原動機3へ移動する。さらに、気体は、原動機3の加熱部熱交換器5から再生器7、常温部熱交換器6を通り、ループを通って冷凍機4へ移動する。この結果、ループに沿った循環流が発生する。   In the pipe 2 shown in FIG. 12, the gas moves from the cooler section heat exchanger 8 of the refrigerator 4 through the regenerator 10 and the room temperature section heat exchanger 9 to the motor 3 through the loop. Further, the gas moves from the heating part heat exchanger 5 of the prime mover 3 through the regenerator 7 and the normal temperature part heat exchanger 6 to the refrigerator 4 through the loop. As a result, a circulating flow along the loop is generated.

図13に示したパイプ2では、気体は、冷凍機4のクーラ部熱交換器8から冷凍機ループ62に流れ、常温部熱交換器9、再生器10、クーラ部熱交換器8と移動する。この結果、冷凍機ループ62に沿った循環流が発生する。   In the pipe 2 shown in FIG. 13, the gas flows from the cooler section heat exchanger 8 of the refrigerator 4 to the refrigerator loop 62 and moves with the normal temperature section heat exchanger 9, the regenerator 10, and the cooler section heat exchanger 8. . As a result, a circulating flow along the refrigerator loop 62 is generated.

図14に示したパイプ2の一部では、冷凍機4のクーラ部熱交換器8の近傍において、パイプ2の中心部にある気体がクーラ部熱交換器8から離れる方向に移動し、クーラ部熱交換器8から不定の長い区間まで移動する。この不定の長い区間にわたり、パイプ2の周辺部にある気体がクーラ部熱交換器8に近づく方向に移動する。この結果、パイプ2の中心部と周辺部で方向が逆となる循環流が生じる。   In a part of the pipe 2 shown in FIG. 14, in the vicinity of the cooler section heat exchanger 8 of the refrigerator 4, the gas at the center of the pipe 2 moves in a direction away from the cooler section heat exchanger 8, and the cooler section It moves from the heat exchanger 8 to an indefinite long section. The gas in the periphery of the pipe 2 moves in a direction approaching the cooler heat exchanger 8 over this indefinite long section. As a result, a circulating flow whose direction is opposite between the central portion and the peripheral portion of the pipe 2 is generated.

図7〜図11の熱音響冷凍装置では、ループを有するものはループにおいて図12又は図13のようなループを回る循環流が発生し、また、ループの有無にかかわらず、パイプ2の一部で図14のような循環流が発生する。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus of FIGS. 7 to 11, those having a loop generate a circulating flow around the loop as shown in FIG. 12 or 13 in the loop, and a part of the pipe 2 regardless of the presence or absence of the loop. Thus, a circulating flow as shown in FIG. 14 is generated.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、気体の循環流によるクーラ部熱交換器の冷却不足が防止される熱音響冷凍装置を提供することにある。   Then, the objective of this invention is providing the thermoacoustic refrigeration apparatus which solves the said subject and prevents insufficient cooling of the cooler part heat exchanger by the circulation flow of gas.

上記目的を達成するために本発明の装置は、気体が封入されたパイプに原動機と冷凍機が形成され、前記原動機は、常温より高温の熱源との熱交換を行う加熱部熱交換器と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器と、これら加熱部・常温部の熱交換器間で温度勾配を保持する再生器とが前記パイプの長手方向に配置されて構成され、前記冷凍機は、常温より低温の熱が取り出されるクーラ部熱交換器と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器と、これらクーラ部・常温部の熱交換器間で温度勾配を保持する再生器とが前記パイプの長手方向に配置されて構成され、前記パイプ内の前記冷凍機に対して前記クーラ部熱交換器側から臨む位置に、移動する気体を遮断する遮断壁が気体の振動に随伴して振動可能に設置されたものである。   In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention is configured such that a prime mover and a refrigerator are formed in a gas-sealed pipe, and the prime mover is a heating unit heat exchanger that performs heat exchange with a heat source higher than room temperature, A normal temperature part heat exchanger that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and a regenerator that maintains a temperature gradient between the heating part and the normal temperature part heat exchanger are arranged in the longitudinal direction of the pipe, A refrigerator has a temperature gradient between a cooler section heat exchanger that extracts heat below room temperature, a room temperature section heat exchanger that performs heat exchange with a room temperature heat source, and a heat exchanger between the cooler section and the room temperature section. A regenerator to be held is arranged in the longitudinal direction of the pipe, and a blocking wall that blocks moving gas at a position facing the refrigerator in the pipe from the cooler heat exchanger side is a gas. It is installed so that it can vibrate with the vibration of .

前記遮断壁は、前記クーラ部熱交換器からの距離が前記遮断壁の最大振幅の半分より遠く、前記遮断壁の最大振幅の5倍より近い位置に設置されてもよい。   The blocking wall may be installed at a position where the distance from the cooler heat exchanger is more than half the maximum amplitude of the blocking wall and closer to five times the maximum amplitude of the blocking wall.

前記パイプは、前記冷凍機が配置された冷凍機ループと前記冷凍機ループに接続された直線状部分とを有し、前記遮断壁は、前記冷凍機ループに設置されてもよい。   The pipe may include a refrigerator loop in which the refrigerator is disposed and a linear portion connected to the refrigerator loop, and the blocking wall may be installed in the refrigerator loop.

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)気体の循環流によるクーラ部熱交換器の冷却不足が防止される。   (1) Insufficient cooling of the cooler heat exchanger due to the circulating gas flow is prevented.

本発明の一実施形態を示す熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the thermoacoustic refrigeration apparatus which shows one Embodiment of this invention. 本発明の熱音響冷凍装置の冷凍機近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the refrigerator vicinity of the thermoacoustic refrigeration apparatus of this invention. 本発明の熱音響冷凍装置に用いられる遮断壁の断面図である。It is sectional drawing of the interruption | blocking wall used for the thermoacoustic refrigeration apparatus of this invention. 本発明の熱音響冷凍装置に用いられる遮断壁の断面図である。It is sectional drawing of the interruption | blocking wall used for the thermoacoustic refrigeration apparatus of this invention. 本発明の熱音響冷凍装置に用いられる遮断壁の断面図である。It is sectional drawing of the interruption | blocking wall used for the thermoacoustic refrigeration apparatus of this invention. 本発明の他の実施形態を示す熱音響冷凍装置の部分構成図である。It is a partial block diagram of the thermoacoustic refrigeration apparatus which shows other embodiment of this invention. 従来の熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional thermoacoustic refrigeration apparatus. 従来の熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional thermoacoustic refrigeration apparatus. 従来の熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional thermoacoustic refrigeration apparatus. 従来の熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional thermoacoustic refrigeration apparatus. 従来の熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional thermoacoustic refrigeration apparatus. ループを回る循環流を示す熱音響冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the thermoacoustic refrigeration apparatus which shows the circulation flow around a loop. 冷凍機ループを回る循環流を示す熱音響冷凍装置の部分構成図である。It is a partial block diagram of the thermoacoustic refrigeration apparatus which shows the circulation flow which goes around a refrigerator loop. パイプの一部における循環流を示す熱音響冷凍装置の冷凍機近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the refrigerator vicinity of the thermoacoustic refrigeration apparatus showing a circulating flow in a part of a pipe.

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冷凍装置1は、気体が封入されたパイプ2に原動機3と冷凍機4が形成されたものである。原動機3は、常温より高温の熱源との熱交換を行う加熱部熱交換器5と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器6と、これら加熱部・常温部の熱交換器5、6間で温度勾配を保持する再生器7とがパイプ2の長手方向に配置されて構成される。冷凍機4は、常温より低温の熱が取り出されるクーラ部熱交換器8と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器9と、これらクーラ部・常温部の熱交換器間8、9で温度勾配を保持する再生器10とがパイプ2の長手方向に配置されて構成される。   As shown in FIG. 1, a thermoacoustic refrigeration apparatus 1 according to the present invention is configured such that a prime mover 3 and a refrigerator 4 are formed in a pipe 2 in which a gas is sealed. The prime mover 3 includes a heating section heat exchanger 5 that performs heat exchange with a heat source that is higher than normal temperature, a normal temperature section heat exchanger 6 that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and a heat exchanger for the heating section and the normal temperature section. A regenerator 7 that maintains a temperature gradient between 5 and 6 is arranged in the longitudinal direction of the pipe 2. The refrigerator 4 includes a cooler section heat exchanger 8 that extracts heat lower than room temperature, a room temperature section heat exchanger 9 that performs heat exchange with a heat source at room temperature, and a space between the cooler section and the room temperature section heat exchanger 8. , 9 and the regenerator 10 that maintains the temperature gradient are arranged in the longitudinal direction of the pipe 2.

パイプ2の形状と原動機3及び冷凍機4の配置には、既に説明したように多様な形態があるが、本実施形態では、パイプ2が単一のループを形成しており、このループに原動機3と冷凍機4が適宜な間隔で配置される。   There are various forms of the shape of the pipe 2 and the arrangement of the prime mover 3 and the refrigerator 4 as described above. In this embodiment, the pipe 2 forms a single loop, and the prime mover is included in this loop. 3 and the refrigerator 4 are arranged at an appropriate interval.

原動機3を構成する加熱部熱交換器5、常温部熱交換器6、再生器7は、公知のものであるから詳しい説明は省く。冷凍機4を構成するクーラ部熱交換器8、常温部熱交換器9、再生器10は、公知のものであるから詳しい説明は省く。   Since the heating part heat exchanger 5, the normal temperature part heat exchanger 6 and the regenerator 7 constituting the prime mover 3 are known ones, detailed description thereof will be omitted. Since the cooler part heat exchanger 8, the normal temperature part heat exchanger 9, and the regenerator 10 which comprise the refrigerator 4 are well-known things, detailed description is abbreviate | omitted.

本発明の熱音響冷凍装置1は、パイプ2内の冷凍機4に対してクーラ部熱交換器8側から臨む位置に、気体を遮断する遮断壁11が気体の振動に随伴して振動可能に設置されたことに特徴を有する。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 1 of the present invention, a blocking wall 11 for blocking gas can vibrate in association with gas vibration at a position facing the refrigerator 4 in the pipe 2 from the cooler part heat exchanger 8 side. It is characterized by being installed.

遮断壁11は、クーラ部熱交換器8からの距離が遮断壁11の最大振幅の半分より遠く、遮断壁11の最大振幅の5倍より近い位置に設置されるのが好ましい。   The blocking wall 11 is preferably installed at a position where the distance from the cooler heat exchanger 8 is far from half the maximum amplitude of the blocking wall 11 and closer to five times the maximum amplitude of the blocking wall 11.

次に、熱音響冷凍装置1の動作を説明する。   Next, the operation of the thermoacoustic refrigeration apparatus 1 will be described.

図2に示されるように、クーラ部熱交換器8から所定の距離の位置に遮断壁11が設置されている。遮断壁11よりクーラ部熱交換器8側のパイプ2内では、パイプ2の中心部にある気体がクーラ部熱交換器8から離れる方向に移動しようとするが、遮断壁11によって遮断されるため、パイプ2の周辺部を通りクーラ部熱交換器8に戻るしかない。よって、図14で説明したような不定の長い区間にわたる循環流は生じることがない。遮断壁11とクーラ部熱交換器8に挟まれた狭い区間においてのみパイプ2の中心部と周辺部で逆となる循環流が生じるものの、これは無視できる程度であり、クーラ部熱交換器8の冷気が遮断壁11より先には拡散することがなく、実質的にクーラ部熱交換器8の近傍に留め置かれた状態となる。   As shown in FIG. 2, a blocking wall 11 is installed at a predetermined distance from the cooler heat exchanger 8. In the pipe 2 on the cooler section heat exchanger 8 side of the blocking wall 11, the gas at the center of the pipe 2 tries to move away from the cooler section heat exchanger 8, but is blocked by the blocking wall 11. Then, it has no choice but to return to the cooler heat exchanger 8 through the periphery of the pipe 2. Therefore, the circulation flow over the indefinite long section as described in FIG. 14 does not occur. Only in a narrow section sandwiched between the blocking wall 11 and the cooler heat exchanger 8, a reverse circulation flow is generated at the center and the periphery of the pipe 2, but this is negligible, and the cooler heat exchanger 8 The cold air does not diffuse before the blocking wall 11 and is substantially kept in the vicinity of the cooler heat exchanger 8.

同時に、図12、図13で説明したようなループに沿った循環流は、図1の熱音響冷凍装置1では移動する気体が遮断壁11によって遮断されるため、発生しない。すなわち、ループに沿った循環流によるクーラ部熱交換器8の冷気の拡散は全くなくなる。   At the same time, the circulating flow along the loop as described in FIGS. 12 and 13 is not generated in the thermoacoustic refrigeration apparatus 1 of FIG. That is, there is no diffusion of cool air in the cooler heat exchanger 8 due to the circulating flow along the loop.

以上のように、本発明の熱音響冷凍装置1では、パイプ2の中心部と周辺部で逆となる不定の長い区間にわたる循環流もループに沿った循環流も生じないので、クーラ部熱交換器8で低温になった気体がクーラ部熱交換器8の近傍に留め置かれる。これにより、クーラ部熱交換器8の温度が従来よりもよく下がり、熱音響冷凍装置1の冷凍性能が向上する。   As described above, in the thermoacoustic refrigerating apparatus 1 of the present invention, neither the circulation flow over the indefinite long section that is reversed between the center portion and the peripheral portion of the pipe 2 nor the circulation flow along the loop is generated. The gas that has become low temperature in the cooler 8 is retained in the vicinity of the cooler heat exchanger 8. Thereby, the temperature of the cooler part heat exchanger 8 falls well than before, and the refrigeration performance of the thermoacoustic refrigeration apparatus 1 is improved.

一方、遮断壁11は、気体の振動に随伴して振動可能に設置されている。図2の例では、遮断壁11は、中立位置P0を中心に変位位置−P1から変位位置+P1まで振動可能である。変位位置−P1から変位位置+P1までの距離が遮断壁11の最大振幅となる。このように、遮断壁11が気体の振動に随伴して振動可能であるため、気体の振動、すなわち音波は、遮断壁11に妨げられることがなく、実質的に遮断壁11を透過して進行することができる。   On the other hand, the blocking wall 11 is installed so as to be able to vibrate accompanying the vibration of the gas. In the example of FIG. 2, the blocking wall 11 can vibrate from the displacement position −P1 to the displacement position + P1 around the neutral position P0. The distance from the displacement position −P1 to the displacement position + P1 is the maximum amplitude of the blocking wall 11. As described above, since the shielding wall 11 can vibrate accompanying the vibration of the gas, the vibration of the gas, that is, the sound wave, is not obstructed by the shielding wall 11 and proceeds substantially through the shielding wall 11. can do.

次に、遮断壁11が設置される最適位置を検討する。   Next, the optimum position where the blocking wall 11 is installed is examined.

図2で説明した原理から分かるように、ループに沿った循環流に関しては、遮断壁11の位置がどこであっても、循環流が防止される。パイプ2の中心部と周辺部を回る循環流に関しては、遮断壁11の位置がクーラ部熱交換器8に近ければ近いほど循環流が小さく、冷気の拡散が小さい。しかし、遮断壁11が振動してクーラ部熱交換器8に干渉してはならないので、クーラ部熱交換器8に最も近い位置は遮断壁11の最大振幅の半分ということになる。遮断壁11の位置がクーラ部熱交換器8から遠くなればなるほど、循環流が大きくなり、冷気の拡散が大きくなる。期待した効果が得られるためには、遮断壁11の位置は、クーラ部熱交換器8から遮断壁11の最大振幅の5倍より近い位置が望ましく、最大振幅の2倍、1倍と近づくほど好適となる。最適位置は、冷気の拡散が最も小さくなるクーラ部熱交換器8から最大振幅の半分の位置である。   As can be seen from the principle described with reference to FIG. 2, the circulating flow along the loop is prevented regardless of the position of the blocking wall 11. Regarding the circulating flow around the center and the periphery of the pipe 2, the closer the position of the blocking wall 11 is to the cooler heat exchanger 8, the smaller the circulating flow and the smaller the diffusion of cool air. However, since the blocking wall 11 should not vibrate and interfere with the cooler heat exchanger 8, the position closest to the cooler heat exchanger 8 is half the maximum amplitude of the blocking wall 11. The farther the position of the blocking wall 11 is from the cooler heat exchanger 8, the greater the circulation flow and the greater the diffusion of cold air. In order to obtain the expected effect, the position of the blocking wall 11 is desirably a position closer to 5 times the maximum amplitude of the blocking wall 11 from the cooler part heat exchanger 8, and as it approaches 2 times or 1 times the maximum amplitude. Preferred. The optimum position is a position that is half the maximum amplitude from the cooler section heat exchanger 8 where the diffusion of the cold air is minimized.

次に、遮断壁11の構成について検討する。   Next, the configuration of the blocking wall 11 will be examined.

図3に示した遮断壁11は、遮断壁11の周辺部がパイプ2の内壁に固定され、遮断壁11の中央部がパイプ2の長手方向に振動して、破線及び二点鎖線の状態に変形するようになっている。この遮断壁11は、気体が反対側へ漏れない程度の気密性があり、かつ、周辺部が固定の状態で中央部が長手方向に振動できる程度の柔軟性(弾性)があることが好ましい。遮断壁11は、比較的厚さが薄く形成され、振動膜と呼ぶことができる。このような遮断壁11の材料としては、金属、ガラス、セラミックス、樹脂、ゴム、繊維などがある。   3, the peripheral part of the blocking wall 11 is fixed to the inner wall of the pipe 2, and the central part of the blocking wall 11 vibrates in the longitudinal direction of the pipe 2 so as to be in the state of a broken line and a two-dot chain line. It is designed to deform. The blocking wall 11 is preferably airtight so that gas does not leak to the opposite side, and has flexibility (elasticity) that allows the central portion to vibrate in the longitudinal direction while the peripheral portion is fixed. The blocking wall 11 is formed to be relatively thin and can be referred to as a vibrating membrane. Examples of the material of the blocking wall 11 include metal, glass, ceramics, resin, rubber, and fiber.

図4に示した遮断壁11は、遮断壁11の周辺部がパイプ2の内壁に固定され、遮断壁11の中央部がベローズで構成され、遮断壁11の中央部がパイプ2の長手方向に振動して、破線及び二点鎖線の状態に変形するようになっている。このような遮断壁11の材料としては、金属、ガラス、セラミックス、樹脂、ゴム、繊維などがある。   In the blocking wall 11 shown in FIG. 4, the peripheral part of the blocking wall 11 is fixed to the inner wall of the pipe 2, the central part of the blocking wall 11 is configured by a bellows, and the central part of the blocking wall 11 is in the longitudinal direction of the pipe 2. It vibrates and deforms into a broken line and a two-dot chain line. Examples of the material of the blocking wall 11 include metal, glass, ceramics, resin, rubber, and fiber.

図5に示した遮断壁11は、ピストン51とばね部材52とからなる。ピストン51は、周辺部がパイプ2の内壁に対して摺動自在で、かつ、スパイラルリング等のばね部材52によりパイプ2の長手方向に移動可能にばね支持される。破線と二点鎖線で示すようにピストン51がパイプ2の長手方向に往復移動して振動するようになっている。ピストン51の周辺部とパイプ2の内壁との間は気体が漏れないようにシールがされており、かつ、摺動抵抗を小さくするよう潤滑性が付与されている。ピストン51は、部分的な変形が生じにくい剛体からなる。ピストン51は、パイプ2の長手方向に隔てて配置された2つのピストンヘッド53と、これら2つのピストンヘッド53を連結するピストンロッド54とからなる。ばね部材52は、ピストンロッド54をパイプ2の中心軸位置に保持すると共に長手方向にばね支持する。このような構造により、遮断壁11の全体は、図3や図4の遮断壁11に比べてパイプ2の長手方向の厚さが厚いが、厚みのない剛体の遮断壁11に仮想的に置き換えることができる。ピストン51の材料としては、金属、ガラス、セラミックス、樹脂、ゴム、繊維などがある。   The blocking wall 11 shown in FIG. 5 includes a piston 51 and a spring member 52. The piston 51 is spring-supported so that its peripheral portion is slidable with respect to the inner wall of the pipe 2 and is movable in the longitudinal direction of the pipe 2 by a spring member 52 such as a spiral ring. As indicated by a broken line and a two-dot chain line, the piston 51 reciprocates in the longitudinal direction of the pipe 2 and vibrates. A seal is provided between the periphery of the piston 51 and the inner wall of the pipe 2 so as not to leak gas, and lubricity is imparted to reduce sliding resistance. The piston 51 is made of a rigid body that is unlikely to be partially deformed. The piston 51 includes two piston heads 53 that are arranged apart from each other in the longitudinal direction of the pipe 2, and a piston rod 54 that connects the two piston heads 53. The spring member 52 holds the piston rod 54 at the center axis position of the pipe 2 and supports the spring in the longitudinal direction. Due to such a structure, the entire barrier wall 11 is virtually replaced with a rigid barrier wall 11 having a larger thickness than the barrier wall 11 shown in FIGS. be able to. Examples of the material of the piston 51 include metal, glass, ceramics, resin, rubber, and fiber.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described.

図6に示されるように、本発明の熱音響冷凍装置61では、図8や図10の構成と同様に、パイプ2は、冷凍機4が配置された冷凍機ループ62と、冷凍機ループ62に接続された直線状部分63とを有する。遮断壁11は、冷凍機ループ62に設置される。仮に、遮断壁11が直線状部分63に設置されると、図13で説明したような冷凍機ループ62に沿った循環流が発生する。これに対し、遮断壁11が冷凍機ループ62に設置されると、冷凍機ループ62に沿った循環流が防止される。   As shown in FIG. 6, in the thermoacoustic refrigerating apparatus 61 of the present invention, the pipe 2 includes a refrigerating machine loop 62 in which the refrigerating machine 4 is disposed, and a refrigerating machine loop 62, as in the configurations of FIGS. 8 and 10. And a linear portion 63 connected to the. The blocking wall 11 is installed in the refrigerator loop 62. If the blocking wall 11 is installed in the linear portion 63, a circulating flow along the refrigerator loop 62 as described with reference to FIG. 13 is generated. On the other hand, when the blocking wall 11 is installed in the refrigerator loop 62, the circulation flow along the refrigerator loop 62 is prevented.

冷凍機ループ62に直線状部分63が接続された熱音響冷凍装置61においては、冷凍機ループ62と直線状部分63の接続箇所よりクーラ部熱交換器8に近い側に遮断壁11が設置されることで、冷凍機ループ62に沿った循環流と、パイプ2の中心部と周辺部を回る循環流が共に防止される。   In the thermoacoustic refrigeration apparatus 61 in which the linear portion 63 is connected to the refrigerator loop 62, the blocking wall 11 is installed on the side closer to the cooler heat exchanger 8 than the connection portion between the refrigerator loop 62 and the linear portion 63. Thus, both the circulating flow along the refrigerator loop 62 and the circulating flow around the central portion and the peripheral portion of the pipe 2 are prevented.

本発明は、図1のようにパイプ2が単一のループを形成する熱音響冷凍装置1や、図6のように冷凍機ループ62と直線状部分63とを有する熱音響冷凍装置61に限らない。本発明は、図9あるいは図11のように、冷凍機4が直線状部分63に設置された熱音響冷凍装置91、111に対しても適用することができる。   The present invention is limited to the thermoacoustic refrigeration apparatus 1 in which the pipe 2 forms a single loop as shown in FIG. 1 and the thermoacoustic refrigeration apparatus 61 having the refrigerator loop 62 and the linear portion 63 as shown in FIG. Absent. The present invention can also be applied to thermoacoustic refrigeration apparatuses 91 and 111 in which the refrigerator 4 is installed in the linear portion 63 as shown in FIG. 9 or FIG.

1、61 熱音響冷凍装置
2 パイプ
3 原動機
4 冷凍機
5 加熱部熱交換器
6 常温部熱交換器
7 再生器
8 クーラ部熱交換器
9 常温部熱交換器
10 再生器
11 遮断壁
62 冷凍機ループ
63 直線状部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,61 Thermoacoustic refrigeration equipment 2 Pipe 3 Primer 4 Refrigerator 5 Heating part heat exchanger 6 Normal temperature part heat exchanger 7 Regenerator 8 Cooler part heat exchanger 9 Normal temperature part heat exchanger 10 Regenerator 11 Shut-off wall 62 Refrigerator Loop 63 linear part

Claims (2)

気体が封入されたパイプに原動機と冷凍機が形成され、
前記原動機は、常温より高温の熱源との熱交換を行う加熱部熱交換器と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器と、これら加熱部・常温部の熱交換器間で温度勾配を保持する再生器とが前記パイプの長手方向に配置されて構成され、
前記冷凍機は、常温より低温の熱が取り出されるクーラ部熱交換器と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器と、これらクーラ部・常温部の熱交換器間で温度勾配を保持する再生器とが前記パイプの長手方向に配置されて構成され、
前記パイプ内の前記冷凍機に対して前記クーラ部熱交換器側から臨む位置に、移動する気体を遮断する遮断壁が気体の振動に随伴して振動可能に設置され、
前記遮断壁は、前記クーラ部熱交換器からの距離が前記遮断壁の最大振幅の半分となる最適位置より遠く、且つ当該最適位置に隣接して設置されたことを特徴とする熱音響冷凍装置。
A prime mover and a refrigerator are formed in a pipe filled with gas,
The prime mover includes a heating unit heat exchanger that exchanges heat with a heat source that is higher than normal temperature, a normal temperature unit heat exchanger that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and a heat exchanger between the heating unit and the normal temperature unit. A regenerator for maintaining a temperature gradient is arranged in the longitudinal direction of the pipe,
The refrigerator has a temperature gradient between a cooler part heat exchanger that extracts heat lower than normal temperature, a normal temperature part heat exchanger that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and a heat exchanger between the cooler part and the normal temperature part. And a regenerator for holding the pipe is arranged in the longitudinal direction of the pipe,
At the position facing the cooler part heat exchanger side with respect to the refrigerator in the pipe, a blocking wall for blocking the moving gas is installed so as to be able to vibrate accompanying the vibration of the gas,
The thermoacoustic refrigeration apparatus characterized in that the barrier wall is disposed adjacent to the optimum position at a distance from the cooler section heat exchanger that is farther than an optimum position where the distance is half the maximum amplitude of the shield wall. .
気体が封入されたパイプに原動機と冷凍機が形成され、
前記原動機は、常温より高温の熱源との熱交換を行う加熱部熱交換器と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器と、これら加熱部・常温部の熱交換器間で温度勾配を保持する再生器とが前記パイプの長手方向に配置されて構成され、
前記冷凍機は、常温より低温の熱が取り出されるクーラ部熱交換器と、常温の熱源との熱交換を行う常温部熱交換器と、これらクーラ部・常温部の熱交換器間で温度勾配を保持する再生器とが前記パイプの長手方向に配置されて構成され、
前記パイプ内の前記冷凍機に対して前記クーラ部熱交換器側から臨む位置に、移動する気体を遮断する遮断壁が気体の振動に随伴して振動可能に設置され、
前記遮断壁は、前記クーラ部熱交換器からの距離が前記遮断壁の最大振幅の半分となる最適位置に設置されたことを特徴とする熱音響冷凍装置。
A prime mover and a refrigerator are formed in a pipe filled with gas,
The prime mover includes a heating unit heat exchanger that exchanges heat with a heat source that is higher than normal temperature, a normal temperature unit heat exchanger that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and a heat exchanger between the heating unit and the normal temperature unit. A regenerator for maintaining a temperature gradient is arranged in the longitudinal direction of the pipe,
The refrigerator has a temperature gradient between a cooler part heat exchanger that extracts heat lower than normal temperature, a normal temperature part heat exchanger that performs heat exchange with a normal temperature heat source, and a heat exchanger between the cooler part and the normal temperature part. And a regenerator for holding the pipe is arranged in the longitudinal direction of the pipe,
At the position facing the cooler part heat exchanger side with respect to the refrigerator in the pipe, a blocking wall for blocking the moving gas is installed so as to be able to vibrate accompanying the vibration of the gas,
The thermoacoustic refrigeration apparatus, wherein the blocking wall is installed at an optimal position where a distance from the cooler heat exchanger is half the maximum amplitude of the blocking wall.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019012807A1 (en) * 2017-07-12 2019-01-17 中央精機株式会社 Thermoacoustic temperature adjustment system
WO2019049221A1 (en) 2017-09-06 2019-03-14 中央精機株式会社 Thermoacoustic temperature control system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013234823A (en) * 2012-05-10 2013-11-21 Honda Motor Co Ltd Thermoacoustic engine
JP6781899B2 (en) 2016-10-18 2020-11-11 株式会社ジェイテクト Thermoacoustic device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118684A (en) * 1991-10-30 1993-05-14 Sanyo Electric Co Ltd Pulse tube refrigerator
NL1007316C1 (en) * 1997-10-20 1999-04-21 Aster Thermo Akoestische Syste Thermo-acoustic system.
US6032464A (en) * 1999-01-20 2000-03-07 Regents Of The University Of California Traveling-wave device with mass flux suppression
JP4048821B2 (en) * 2002-04-26 2008-02-20 株式会社デンソー Thermoacoustic generator
JP2006214406A (en) * 2005-02-07 2006-08-17 Denso Corp Thermoacoustic device
JP2007315680A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Toyota Motor Corp Thermoacoustic stirling engine
US8443599B2 (en) * 2006-09-02 2013-05-21 The Doshisha Thermoacoustic apparatus
JP5453950B2 (en) * 2009-06-18 2014-03-26 いすゞ自動車株式会社 Thermoacoustic engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019012807A1 (en) * 2017-07-12 2019-01-17 中央精機株式会社 Thermoacoustic temperature adjustment system
WO2019049221A1 (en) 2017-09-06 2019-03-14 中央精機株式会社 Thermoacoustic temperature control system
CN111051795A (en) * 2017-09-06 2020-04-21 中央精机株式会社 Thermo-acoustic temperature regulating system
JPWO2019049221A1 (en) * 2017-09-06 2020-07-02 中央精機株式会社 Thermoacoustic temperature control system
CN111051795B (en) * 2017-09-06 2021-11-02 中央精机株式会社 Thermo-acoustic temperature regulating system
US11333403B2 (en) 2017-09-06 2022-05-17 Central Motor Wheel Co., Ltd. Thermoacoustic temperature control system

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