JP6717460B2 - 熱音響冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱エネルギーと音エネルギーの変換を利用した熱音響冷却装置に関する。

近年、熱エネルギーと音エネルギーとの変換現象である熱音響効果を利用した熱音響冷却装置が提案されている。例えば、特開２００８−１０１９１０号公報（特許文献１）には、ループ管の内部に、第１のスタックと第２のスタックを配置した熱音響装置が開示されている。第１のスタックは、第１高温側熱交換器及び第１低温側熱交換器に挟まれる。第２のスタックは、第２高温側熱交換器及び第２低温側熱交換器に挟まれる。この熱音響装置では、第１のスタックに温度勾配を生じさせることによって自励の音波を発生させる。この音波によって第２低温側熱交換器を冷却することができる。

特開２００８−１０１９１０号公報では、ループ管の長さ、ループ管に封入される作動流体の状態、第１のスタック及び第２のスタックの導通路の径等を適切に設定することでスタックにおける熱交換の効率性を向上させることが開示されている。

特開２００８−１０１９１０号公報

上記従来のような熱音響装置では、第１のスタックの温度勾配が臨界点を越えると、音波が発生する。第２のスタックの低温側熱交換器において、所望の冷却温度を得るためには、第１のスタックの高温側熱交換器の温度をさらに高くして温度勾配を臨界点より大きくすることが求められる場合がある。すなわち、熱音響冷却装置では、熱音響冷却装置を動作させるのに必要な温度が高くなる傾向にある。

そこで、本願は、動作に必要な温度を低くすることができる熱音響冷却装置を開示する。

本発明の一実施形態における熱音響冷却装置は、少なくとも１つのループ管を含み、作動流体が封入された管と、前記管内に設けられる第１スタックであって、前記第１スタック内の温度勾配によって前記管内の作動流体に音波を発生させる第１スタックと、前記第１スタックの一方側に設けられ、前記管の外部からの熱により前記第１スタックの前記一方側を加熱する第１高温側熱交換器と、前記第１スタックの他方側に設けられ、前記第１スタックの他方側を前記第１スタックの前記一方側より低い温度にする第１低温側熱交換器と、前記管内に設けられる第２スタックであって、前記管内の作動流体の音波によって前記第２スタック内に温度勾配を発生させる第２スタックと、前記第２スタックの前記温度勾配発生時に高温となる側に設けられる第２高温側熱交換器と、前記第２スタックの前記温度勾配発生時に低温となる側に設けられる第２低温側熱交換器と、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器とを接続し、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間で熱を伝達する伝熱部を備える。

本願開示によれば、熱音響冷却装置の動作温度を低くすることができる。

図１は、本実施形態における熱音響冷却装置の構成例を示す図である。 図２は、図１に示す第１スタック、第１高温側熱交換器、第１低温側熱交換器の構成例を示す断面図である。 図３は、図１に示す第２スタック、第２高温側熱交換器、第２低温側熱交換器の構成例を示す断面図である。 図４は、図１に示す熱音響冷却装置の変形例を示す図である。 図５は、図２に示す構成の変形例を示す図である。 図６は、実施形態における熱音響冷却装置の構成例を示す図である。

本発明の実施形態における熱音響冷却装置は、少なくとも１つのループ管を含み、作動流体が封入された管と、前記管内に設けられる第１スタックであって、前記第１スタック内の温度勾配によって前記管内の作動流体に音波を発生させる第１スタックと、前記第１スタックの一方側に設けられ、前記管の外部からの熱により前記第１スタックの前記一方側を加熱する第１高温側熱交換器と、前記第１スタックの他方側に設けられ、前記第１スタックの他方側を前記第１スタックの前記一方側より低い温度にする第１低温側熱交換器と、前記管内に設けられる第２スタックであって、前記管内の作動流体の音波によって前記第２スタック内に温度勾配を発生させる第２スタックと、前記第２スタックの前記温度勾配発生時に高温となる側に設けられる第２高温側熱交換器と、前記第２スタックの前記温度勾配発生時に低温となる側に設けられる第２低温側熱交換器と、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器とを接続し、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間で熱を伝達する伝熱部を備える（第１の構成）。

上記第１の構成において、第１スタックの第１高温側熱交換器の温度を、管の外部の熱によって上昇させ、第１低温側熱交換器の温度を第１高温側熱交換器の温度より低く保つことで、第１スタック内に温度勾配が生じる。第１スタック内の温度勾配によって管内の作動流体に音波が発生する。この音波によって、第２スタック内に、第１スタックの温度勾配に応じた温度勾配が生じる。第２高温側熱交換器によって、第２スタックの温度勾配が生じた際の高温側の温度を制御することができる。第２スタックの低温側では、高温側において制御された温度よりも低い温度を得ることができる。第２低温側熱交換器を介して、第２スタックの低温側と管の外部との間で熱交換が行われることで、管の外部が冷却される。また、第２低温側熱交換器は、伝熱部により、第１低温側熱交換器と、熱伝達可能に接続されている。そのため、第２低温側熱交換器の温度の低下に伴って、第１低温側熱交換器の温度も低下する。これにより、第１スタック内の温度勾配がより大きくなる。すなわち、第１高温側熱交換器の温度を上げなくても、第１スタック内の温度勾配を大きくすることができる。そのため、所望の冷却機能を得るために必要な第１スタックの高温側の温度を低くすることができる。すなわち、熱音響冷却装置の動作に必要な温度を低くすることができる。

上記第１の構成において、前記伝熱部は、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間を流れる流体を通す伝熱管を含む構成とすることができる（第２の構成）。伝熱管を流れる流体によって第２低温側熱交換器と第１低温側熱交換器の間で効率良く熱を伝えることができる。

上記第２の構成において、前記伝熱管は、前記第２低温側熱交換器から前記第１低温側熱交換器へ前記流体を流す構成とすることができる（第３の構成）。第３の構成においては、第２低温側熱交換器で冷やされた流体を、第１低温側熱交換器へ移動させることができる。そのため、第１低温側熱交換器を効率良く冷やすことができる。

上記第１の構成において、前記伝熱部は、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間をつなぐ金属の伝熱体を含む構成とすることができる（第４の構成）。これにより、伝熱部の構成を簡単にすることができる。

上記第１〜第４のいずれかの構成において、前記第２高温側熱交換器を冷却する冷却器をさらに備えてもよい（第５の構成）。冷却器により第２高温側交換器を冷却することで、熱音響冷却装置の動作時の第２低温側熱交換器の温度をさらに下げることができる。これにより、第１のスタックの温度勾配をより大きくすることができる。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。

（実施形態１）
［熱音響冷却装置の構成例］
図１は、本実施形態における熱音響冷却装置の構成例を示す図である。熱音響冷却装置１０は、１つのループ管で構成される管３と、管３内に設けられた第１スタック１３及び第２スタック２３を備える。管３には、作動流体が封入される。作動流体は、例えば、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン、又はそれらのうち少なくとも２つの混合気とすることができる。

第１スタック１３は、管３の長さ方向（軸方向と称することもできる）に貫通する複数の導通路１３ｋを有する。第２スタック２３も、管３の長さ方向に貫通する複数の導通路２３ｋを有する。導通路１３ｋ、２３ｋは、作動流体の流路となっている。すなわち、第１スタック１３及び第２スタック２３において、導通路１３ｋ、２３ｋ内を作動流体が移動可能となっている。作動流体は、第１スタック１３及び第２スタック２３を、管３の長さ方向に通り抜けることができる。なお、スタックは、蓄熱器と称することもできる。

第１スタック１３内の温度勾配が臨界点を越えると、スタック１３内の作動流体が振動する。第２スタック２３内の温度勾配が臨界点を越えると、スタック２３内の作動流体が振動する。作動流体の振動は音波を発生させる。その結果、管３内の作動流体に音波が発生する。また、管３内の音波によって、第１スタック１３又は第２スタック２３内の作動流体が振動すると、第１スタック１３又は第２スタック２３内に温度勾配が発生する。温度勾配は、第１スタック１３の管の長さ方向における一方側（一方端）１３Ａと他方側（他方端）１３Ｂの間に発生する。同様に、第２スタック２３の管の長さ方向における一方側（一方端）２３Ａと他方側（他方端）２３Ｂの間に温度勾配が発生する。このように、第１スタック１３及び第２スタック２３は、熱エネルギーと音エネルギーを相互に変換することができる。なお、本明細書では、スタックの一方側（一方端）及び他方端は、スタックの端面（エッジ）及び端面から内に入った部分を意味するものとする。

第１スタック１３及び第２スタック２３は、例えば、管３の長さ方向に延びる複数の壁によって、導通路１３ｋ、２３ｋを形成する構造とすることができる。この場合、管３の長さ方向に垂直な断面における複数の壁の形状を、例えば、格子状とすることができる。又は、第１スタック１３及び第２スタック２３は、管３の長さ方向に伸びる柱状体に、前記長さ方向に貫通する複数の孔を設けた構造とすることもできる。又は、第１スタック１３及び第２スタック２３は、管３の長さ方向に貫通する中空の柱を複数並べた構造とすることができる。この場合、例えば、各柱の軸方向に垂直な面の断面を六角形とすることで、柱を隙間なく並べることができる。すなわち、第１スタック１３及び第２スタック２３を、ハニカム構造とすることができる。

第１スタック１３及び第２スタック２３は、例えば、金属、又は、セラミック等で形成することができる。第１スタック１３及び第２スタック２３は、多数の導通路１３ｋ、２３ｋを有することが好ましい。導通路１３ｋ、２３ｋの各々の管３の長さ方向に垂直な断面の面積は、管３の内部の同断面の面積に比べて十分小さいことが好ましい。なお、第１スタック１３と第２スタック２３は、必ずしも同じ構成でなくてもよい。

本実施形態では、第１スタック１３の一方側１３Ａの温度が他方側１３Ｂの温度より高くなるよう温度勾配が発生する。第１スタック１３内の温度勾配により、管３に音波が発生する。第１スタック１３内の温度勾配により発生した音波によって、第２スタック２３内に温度勾配が発生する。

第１スタック１３及び第２スタック２３のそれぞれの一方側１３Ａ、２３Ａと他方側１３Ｂ、２３Ｂには、熱交換器１２、２２、１４、２４が設けられる。熱交換器１２、２２、１４、２４は、管３の外部と第１スタック１３又は第２スタック２３との間で熱を交換する。熱音響冷却装置１０の動作時は、管３内に音波が生じ、第１スタック１３の一方側１３Ａと他方側１３Ｂの間、及び第２スタック２３の一方側２３Ａと他方側２３Ｂとの間に温度勾配が生じる。第１スタック１３の両端のうち、熱音響冷却装置１０の動作時に温度勾配で高温となる一方側１３Ａに設けられる熱交換器１４を第１高温側熱交換器１４とし、低温となる他方側１３Ｂに設けられる熱交換器１２を第１低温側熱交換器１２とする。第２スタック２３の両端のうち、熱音響冷却装置１０の動作時に温度勾配で高温となる一方側２３Ａに設けられる熱交換器２４を第２高温側熱交換器２４とし、低温となる他方側２３Ｂに設けられる熱交換器２２を第２低温側熱交換器２２とする。なお、熱交換器熱交換器１２、２２、１４、２４は、必ずしも、スタック１３、２３の一方側１３Ａ、２３Ａ又は他方側１３Ｂ、２３Ｂに接していなくてもよい。

第１高温側熱交換器１４は、管３の外周面の第１スタック１３の一方側１３Ａに対応する位置に配置される。第１低温側熱交換器１２は、管３の外周面の第１スタック１３の他方側１３Ｂに対応する位置に配置される。第２高温側熱交換器２４は、管３の外周面の第２スタック２３の一方側２３Ａに対応する位置に配置される。第２低温側熱交換器２２は、管３の外周面の第２スタック２３の他方側２３Ｂに対応する位置に配置される。

第１高温側熱交換器１４は、管３の外部からの熱により第１スタック１３の一方側１３Ａを加熱する。第１高温側熱交換器１４は、外部の熱源３０に熱伝導可能に接続される。熱源３０の熱は、第１高温側熱交換器１４を介して第１スタック１３の一方側１３Ａへ伝わる。

第１低温側熱交換器１２は、管３の外部と第１スタック１３の他方側１３Ｂとの間で熱を伝導することにより、第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度を調整する。例えば、第１低温側熱交換器１２は、第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度を所定の基準温度より上がらないようにすることができる。すなわち、第１高温側熱交換器１４及び第１低温側熱交換器１２によって、第１スタック１３の一方側１３Ａと他方側１３Ｂの間の温度勾配（温度差）を制御することができる。

第１低温側熱交換器１２、第１スタック１３、及び第１高温側熱交換器１４は、入力された熱を作動流体の振動に変換して音波を発生させる熱音響原動機（熱音響エンジン）を構成する。

本実施形態では、第１スタック１３内に生じた温度勾配によって発生した音波により第２スタック２３内に温度勾配が生じると、第２スタック２３の他方側２３Ｂの温度が、一方側２３Ａの温度より低くなる。第２高温側熱交換器２４は、第１スタック１３内の温度勾配に起因して第２スタック２３内に温度勾配が生じた際に、高温となる一方側２３Ａに設けられる。第２低温側熱交換器２２は、第１スタック１３の温度勾配に起因して第２スタック２３に温度勾配が生じた際に、低温となる他方側２３Ｂに設けられる。

第２高温側熱交換器２４は、管３の外部と第２スタック２３の一方側２３Ａとの間で熱を伝導することにより、第２スタック２３の一方側２３Ａの温度を調整する。例えば、第２高温側熱交換器２４は、第２スタック２３の一方側２３Ａの温度を一定に保つことができる。

第２低温側熱交換器２２は、管３の外部の熱を吸収して、第２スタック２３の他方側２３Ｂへ取り込む。これにより、管３の外部を冷却する。言い換えれば、第２低温側熱交換器２２は、第２スタック２３内に生じた温度勾配によって温度が低下した第２スタック２３の他方側２３Ｂの冷熱を取り出し、管３の外部へ伝える。第２低温側熱交換器２２は、例えば、管３の外部の冷却対象４０に熱伝導可能に接続される。

第２低温側熱交換器２２、第２スタック２３、及び第２高温側熱交換器２４は、音波（作動流体の振動）から温度勾配を発生させる熱音響ヒートポンプを構成する。

熱音響冷却装置１０は、第２低温側熱交換器２２と第１低温側熱交換器１２とを熱伝導可能に接続する伝熱部４を備える。すなわち、伝熱部４は、第２低温側熱交換器２２と第１低温側熱交換器１２との間で熱を伝達する。伝熱部４によって、第２低温側熱交換器２２の冷熱が第１低温側熱交換器１２へ伝わる。

［熱音響冷却装置の動作例］
次に、熱音響冷却装置１０の動作例を説明する。図１に示す構成において、熱源３０の熱は、第１高温側熱交換器１４を介して、第１スタック１３の一方側１３Ａに伝えられる。これにより、第１スタック１３の一方側１３Ａが、加熱される。第１低温側熱交換器１２は、管３の外部と第１スタック１３の他方側１３Ｂとの間で熱を伝導することにより、第１スタック１３の他方側１３Ｂを所定の第１基準温度（例えば、室温）以下に維持する。これにより、第１スタック１３の一方側１３Ａの温度は他方側１３Ｂの温度より高くなる。すなわち、第１スタック１３の一方側１３Ａと他方側１３Ｂとの間に温度勾配（温度差）が発生する。

第１スタック１３内の温度勾配が臨界点を超えると、第１スタック１３内の作動流体が振動して音波が生じる。第１スタック１３内の作動流体の振動は、管３内の作動流体に伝わる。すなわち、第１スタック１３で生じた音波は、管３内を伝わって、第２スタック２３に達する。これにより、第２スタック２３の作動流体が振動する。第２スタック２３内の作動流体が振動すると、第２スタック２３内に温度勾配（温度勾配）が生じる。すなわち、第２スタック２３の一方側２３Ａの温度が、他方側２３Ｂの温度より高くなる。

第２高温側熱交換器２４は、管３の外部と第２スタック２３の一方側２３Ａとの間で熱を伝導することにより、第２スタック２３の一方側２３Ａを所定の第２基準温度（例えば、室温）に維持する。そのため、第２スタック２３内に温度勾配が生じると、第２スタック２３の他方側２３Ｂの温度は、第２基準温度より低くなる。すなわち、第２スタック２３の他方側２３Ｂは冷却される。第２低温側熱交換器２２は、第２スタック２３の他方側２３Ｂの冷熱を管３の外部の冷却対象４０へ伝える。これにより、冷却対象４０が冷却される。

また、第２低温側熱交換器２２の冷熱の一部は、伝熱部４により、第１低温側熱交換器１２へ伝えられ、さらに、第１低温側熱交換器１２から第１スタック１３の他方側１３Ｂに伝えられる。そのため、第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度が下がる。このようにして、第２スタックの他方側２３Ｂの温度低下により、冷却対象４０と、第１スタック１３の他方側１３Ａの双方が冷却される。伝熱部４を介して第１スタック１３の他方側１３Ｂが冷却されることによって、第１スタック１３の一方側１３Ａと他方側１３Ｂの温度勾配が大きくなる。これにより、第１スタック１３の一方側１３Ａの温度を上げずに第１スタック１３内の温度勾配を大きくすることができる。結果として、熱音響冷却装置１０の動作に必要な熱源３０の温度を低くすることができる。また、第１スタック１３の温度勾配を大きくすることで、熱音響冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

［第１スタック、第１高温側熱交換器、第１低温側熱交換器の構成例］
図２は、図１に示す第１スタック１３、第１高温側熱交換器１４、第１低温側熱交換器１２の構成例を示す断面図である。図２に示す例では、第１高温側熱交換器１４は、第１スタック１３の一方側１３Ａの径方向外側の管３の外周面を囲むように形成される。第１高温側熱交換器１４は、例えば、金属等の熱伝導率が高い材料で形成することができる。

第１低温側熱交換器１２は、第１スタック１３の他方側１３Ｂの径方向外側の管３の外周面を囲むように形成される。第１低温側熱交換器１２は、管３の外周面を囲む流路１２ａを有する。流路１２ａには流体５が流れる。流体５は、管３の周方向に沿って流れる。流路１２ａは、流体が流入する流入口１２ｂと、流体５が流出する流出口１２ｃを有する。流入口１２ｂは、例えば、伝熱部４に接続される。流出口１２ｃは、例えば、ドレイン（排出管）６に接続される。

図２に示す例では、伝熱部４は、第１低温側熱交換器１２と第２低温側熱交換器２２との間を流れる流体５を通す伝熱管４ａを含む。第２低温側熱交換器２２も、管３の外周面を囲む流路２２ａを有する（図３参照）。伝熱管４ａは、第１低温側熱交換器１２の流路１２ａと、第２低温側熱交換器２２の流路２２ａとを接続する。

第２低温側熱交換器２２の流路２２ａを通って冷却された流体５は、伝熱管４ａを通って第１低温側熱交換器１２の流路１２ａに流入する。流路１２ａの流体５は、第１低温側熱交換器１２から熱を吸収する。流路１２ａに流入した流体５によって、第１低温側熱交換器１２が冷却され、第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度が下がる。流路１２ａにおいて第１低温側熱交換器１２から熱を吸収した流体５は、流出口１２ｃから排出される。

一例として、伝熱管４ａは、第２低温側熱交換器２２から第１低温側熱交換器１２へ流体５を流すように構成することができる。例えば、第２低温側熱交換器２２を、第１低温側熱交換器１２より高い位置に配置することで、第２低温側熱交換器２２から第１低温側熱交換器１２へ流体５を流すことができる。或いは、第２低温側熱交換器２２から第１低温側熱交換器１２へ流体５を流すためのポンプを設けてもよい。なお、流体５は、第２低温側熱交換器２２と第１低温側熱交換器１２を循環するよう流されてもよい。この場合、伝熱部４は、第２低温側熱交換器２２から第１低温側熱交換器１２へ流体５を流す伝熱管と、その逆方向に流体５を流す伝熱管、すなわち、２系統の伝熱管を含む構成とすることができる。

また、図２では図示しないが、流路１２ａには、伝熱管４ａに接続される流入口１２ｂに加えて、さらに他の流入口を設けることができる。これにより、流路１２ａに、伝熱部４からの流体とは別に、第１基準温度の流体を流入させることができる。例えば、第１基準温度の流体に加えて、さらに、伝熱部４から第１基準温度（例えば、室温）より低温の流体を流路１２ａに取り込むことができる。これにより、第１スタック１３の他方側１３Ｂを、第１基準温度より上がらないように維持しながら、第１基準温度よりさらに低くすることができる。この場合、第２高温側熱交換器２４で、第２スタック２３の一方側２３Ａを第１基準温度と同じ温度に維持することで、より確実に、第２スタック２３の他方側２３Ｂの第２低温側熱交換器２２の温度を、第１基準温度より低くできる。これにより、伝熱部４を介して、第１基準温度より低温の流体５が第１低温側熱交換器１２に流入する。

［第２スタック、第２高温側熱交換器、第２低温側熱交換器の構成例］
図３は、図１に示す第２スタック２３、第２高温側熱交換器２４、第２低温側熱交換器２２の構成例を示す断面図である。図３に示す例では、第２高温側熱交換器２４は、第２スタック２３の一方側２３Ａの径方向外側の管３の外周面を囲むように形成される。第２高温側熱交換器２４は、管３の外周面を囲む流路２４ａを有する。流路２４ａには、例えば、第２基準温度の流体５ａが流される。第２基準温度は、例えば、室温とすることができる。図３では図示しないが、流路２４ａには、流入口と流出口が設けられてもよい。これにより、流体５ａを、例えば、管３の外部の流体温度調整装置（図示せず）と、流路２４ａとの間で循環させることができる。

第２低温側熱交換器２２は、第２スタック２３の他方側２３Ｂの径方向外側の管３の外周面を囲むように形成される。第２低温側熱交換器２２は、管３の外周面を囲む流路２２ａを有する。流路２２ａには流体５が流れる。流体５は、管３の周方向に沿って流れる。流路２２ａは、流体５が流入する流入口２２ｂと、流体５が流出する流出口２２ｃを有する。流入口２２ｂは、例えば、水道の蛇口等の流体の供給源に接続される。流出口２２ｃは、例えば、伝熱部４の伝熱管４ａに接続される。これにより、流体５を、第２低温側熱交換器２２から第１低温側熱交換器１２へ流すことができる。なお、流体５を、第２低温側熱交換器２２と第１低温側熱交換器１２との間で循環させる場合は、流入口２２ｂと、第１低温側熱交換器１２の流出口１２ｃを、伝熱部４を介して接続することができる。

上記の流体５、５ａは、例えば、油、水、又はエチレングリコール水溶液等の液体若しくは、気体とすることができる。

［熱音響冷却装置の変形例］
図４は、図１に示す熱音響冷却装置の変形例を示す図である。図４に示す熱音響冷却装置１０ａは、第２高温側熱交換器２４を冷却する冷却器８をさらに備える。冷却器８によって、第２高温側熱交換器２４を冷却することで、第２スタック２３の一方側２３Ａの温度が下がる。これに伴って、第２スタック２３に温度勾配が生じた際の第２スタック２３の他方側２３Ｂの温度も下がる。第２スタック２３の他方側２３Ｂの第２低温側熱交換器２２は、伝熱部４を介して第１低温側熱交換器１２に接続されている。そのため、第２スタック２３の他方側２３Ｂの温度低下に伴って、第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度も下がる。これにより、第１高温側熱交換器１４の温度を上げなくても、第１スタック１３の温度勾配を大きくすることができる。

一例として、第２高温側熱交換器２４を図３のように構成する場合、冷却器８は、第２高温側熱交換器２４を流れる流体５ａを冷却する構成とするができる。例えば、流体５ａを、第２高温側熱交換器２４と冷却器８との間で循環させる構成とすることができる。

図４に示す例では、冷却器８を第２高温側熱交換器２４に設けている。これに対して、第１低温側熱交換器１２に冷却器を設けてもよい。例えば、第２高温側熱交換器２４及び第１低温側熱交換器１２の双方に冷却器を設けてもよい。また、第１低温側熱交換器１２のみに冷却器を設けてもよい。第１低温側熱交換器１２に冷却器を設けることで、第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度を下げ、第１スタック１３の温度勾配を大きくすることができる。例えば、熱音響冷却装置１０、１０ａの起動時に、第１低温側熱交換器１２を冷却することで、起動時に要する第１高温側熱交換器１４への熱量を小さくすることができる。すなわち、低温起動が可能になる。熱音響冷却装置１０、１０ａの起動後は、伝熱部４を介して、第１低温側熱交換器１２に、第２低温側熱交換器２２からの冷熱が供給される。そのため、熱音響冷却装置１０、１０ａの起動後は、冷却器による第１低温側熱交換器１２の冷却を停止してもよい。

［伝熱部の変形例］
図５は、図２に示す構成の変形例を示す図である。図５に示す例では、伝熱部４は、第１低温側熱交換器１２と第２低温側熱交換器２２との間をつなぐ金属の伝熱体で構成される。伝熱部４は、例えば、両端が、第１低温側熱交換器１２と第２低温側熱交換器２２にそれぞれ接続された金属棒で形成することができる。伝熱部４を金属の伝熱体で構成することにより、伝熱部４の構成を簡単にすることができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態における熱音響冷却装置１０ｂの構成例を示す図である。熱音響冷却装置１０ｂは、２つのループ管３１、３２で構成される管３ａと、管３ａ内に設けられた第１スタック１３及び第２スタック２３を備える。管３ａには、作動流体が封入される。２つのループ管３１、３２は、枝管３３を介して互いに接続される。一方のループ管３１に、第１スタック１３が複数（本例では２つ）設けられる。他方のループ管３２に、第２スタック２３が設けられる。第１スタック１３と第２スタック２３は、実施形態１と同様に構成することができる。なお、第１スタック１３の数は、２つに限られず、１つ又は、３つ以上であってもよい。

第２スタック２３の他方側２３Ｂにおける第２低温側熱交換器２２と、第１スタック１３の他方側１３Ｂにおける第１低温側熱交換器１２は、伝熱部４１、４２によって、熱伝導可能に接続されている。伝熱部４１、４２があるので、第２低温側熱交換器２２の温度低下に伴って、第１低温側熱交換器１２も温度低下する。これにより、熱音響冷却装置１０ｂの動作時には、第２スタック２３の他方側２３Ｂの温度低下に伴って第１スタック１３の他方側１３Ｂの温度を低くし、もって、第１スタック１３の温度勾配を大きくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、伝熱部４、４１、４２は、伝熱経路長を短くする観点から直線状であることが好ましいが、湾曲していてもよい。また、伝熱部４、４１、４２の外周面を断熱材で覆ってもよい。

熱交換器１２、１４、２２、２４の構成は、上記例に限られない。例えば、熱交換器１２、１４、２２、２４の少なくとも１つは、管３の内部に配置されたフィン等の熱伝導部を含んでもよい。熱交換器１２、１４、２２、２４の熱伝導部として、例えば、管３の長さ方向に導通する導通路を複数有する熱伝導部を、管３内のスタック１３、２３の両側に配置することができる。この場合、第１スタック１３は、管３内において、第１高温側熱交換器１４と第１低温側熱交換器１２に挟まれる。第２スタック２３は、管３内において、第２高温側熱交換器２４と第２低温側熱交換器２２に挟まれる。このように、熱伝導部を管３内に配置することで、より効率よく、スタック１３、２３の両端の温度を所望の温度にすることができる。

スタック１３、２３の構成は、上記例に限られない。例えば、第１スタック１３及び第２スタック２３の、管３の長さ方向に貫通する複数の導通路１３ｋ、２３ｋは、湾曲していてもよい。

１０：熱音響冷却装置、１２：第１低温側熱交換器、１３：第１スタック、１４：第１高温側熱交換器、２２：第２低温側熱交換器、２３：第２スタック２３：第２高温側熱交換器、４：伝熱部

Claims (5)

1. 少なくとも１つのループ管を含み、作動流体が封入された管と、
   前記管内に設けられる第１スタックであって、前記第１スタック内の温度勾配によって前記管内の作動流体に音波を発生させる第１スタックと、
   前記第１スタックの一方側に設けられ、前記管の外部からの熱により前記第１スタックの前記一方側を加熱する第１高温側熱交換器と、
   前記第１スタックの他方側に設けられ、前記第１スタックの他方側を前記第１スタックの前記一方側より低い温度にする第１低温側熱交換器と、
   前記管内に設けられる第２スタックであって、前記管内の作動流体の音波によって前記第２スタック内に温度勾配を発生させる第２スタックと、
   前記第２スタックの前記温度勾配発生時に高温となる側に設けられる第２高温側熱交換器と、
   前記第２スタックの前記温度勾配発生時に低温となる側に設けられる第２低温側熱交換器と、
   前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器とを接続し、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間で熱を伝達する伝熱部を備える、熱音響冷却装置。
2. 請求項１に記載の熱音響冷却装置であって、
   前記伝熱部は、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間を流れる流体を通す伝熱管を含む、熱音響冷却装置。
3. 請求項２に記載の熱音響冷却装置であって、
   前記伝熱管は、前記第２低温側熱交換器から前記第１低温側熱交換器へ前記流体を流す、熱音響冷却装置。
4. 請求項１に記載の熱音響冷却装置であって、
   前記伝熱部は、前記第２低温側熱交換器と前記第１低温側熱交換器との間をつなぐ金属の伝熱体を含む、熱音響冷却装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱音響冷却装置であって、
   前記第２高温側熱交換器を冷却する冷却器をさらに備える、熱音響冷却装置。

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