JP7032987B2

JP7032987B2 - Thermoacoustic device

Info

Publication number: JP7032987B2
Application number: JP2018083167A
Authority: JP
Inventors: 孝一柳澤; 雄一大野; 卓哉布施; 康正萩原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2022-03-09
Anticipated expiration: 2038-04-24
Also published as: JP2019190718A

Description

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

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

このような熱音響装置において、特許文献１では、エネルギ変換効率を向上させるために、作動流体として非凝縮性流体と凝縮性流体の混合物を用いることが提案されている。 In such a thermoacoustic device, Patent Document 1 proposes to use a mixture of a non-condensable fluid and a condensable fluid as a working fluid in order to improve the energy conversion efficiency.

特開２００９－７４７２２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-74722

しかしながら、特許文献１の熱音響装置では、気化した凝縮性流体が拡散や対流によってエネルギ変換部から流出する。このため、エネルギ変換部で凝縮性流体を継続的に気液相変化させることが困難であり、エネルギ変換効率の低下を招く結果となる。 However, in the thermoacoustic device of Patent Document 1, the vaporized condensable fluid flows out from the energy conversion unit by diffusion or convection. Therefore, it is difficult for the energy conversion unit to continuously change the gas-liquid phase of the condensable fluid, resulting in a decrease in energy conversion efficiency.

本発明は上記点に鑑み、凝縮性流体を用いる熱音響装置において、凝縮性流体の気液相変化を継続的に生じさせることを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to continuously cause a gas-liquid phase change of a condensable fluid in a thermoacoustic apparatus using a condensable fluid.

上記目的を達成するため、請求項１、５、８、１０に記載の発明では、作動流体が封入された音響伝達管（１０１、２０１、３００）と、前記音響伝達管内に設けられ、一方の端部と他方の端部との間に所定の温度差を形成することで熱エネルギを音響エネルギに変換するエネルギ変換部（１０２ａ、４０２ａ）と、前記音響伝達管内に設けられ、前記音響エネルギを異なる種類のエネルギに変換するエネルギ消費部（２０２ａ、４０４ａ）と、前記音響伝達管内における前記エネルギ変換部と前記エネルギ消費部との間に設けられた隔壁部（１０３、１０６、１０７、４０４ｂ）とを備え、前記作動流体は、気液相変化可能な凝縮性流体を含んでおり、前記隔壁部は、前記音響伝達管の内部空間を仕切るとともに、前記音響エネルギに基づいて変位する。
請求項１に記載の発明では、隔壁部（４０４ｂ）におけるエネルギ変換部側に突起部（４０４ｃ）が設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、隔壁部の表面に、液化した前記凝縮性流体の付着を抑制する耐付着被膜（１１２）が設けられていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、隔壁部に、液化した凝縮性流体の透過を抑制する耐透過被膜（１１３）が設けられていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、隔壁部に、隔壁部の腐食を抑制する防食層（４０４ｄ）が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, 5, 8 and 10, one of the acoustic transmission tube (101, 201, 300) in which the working fluid is enclosed and the acoustic transmission tube provided in the acoustic transmission tube. Energy conversion units (102a, 402a) that convert thermal energy into acoustic energy by forming a predetermined temperature difference between one end and the other end, and the acoustic energy provided in the acoustic transmission tube. An energy consuming unit (202a, 404a) that converts energy into different types, and a partition wall portion (103, 106, 107, 404b) provided between the energy conversion unit and the energy consuming unit in the acoustic transmission tube. The working fluid contains a gas-liquid phase changeable condensable fluid, and the partition wall partitions the internal space of the acoustic transmission tube and is displaced based on the acoustic energy .
The invention according to claim 1 is characterized in that a protrusion (404c) is provided on the energy conversion portion side of the partition wall portion (404b).
The invention according to claim 5 is characterized in that an adhesion-resistant film (112) that suppresses the adhesion of the liquefied condensable fluid is provided on the surface of the partition wall portion.
The invention according to claim 8 is characterized in that a permeation resistant film (113) for suppressing permeation of a liquefied condensable fluid is provided on the partition wall portion.
The invention according to claim 10 is characterized in that the partition wall portion is provided with an anticorrosion layer (404d) that suppresses corrosion of the partition wall portion.

これにより、エネルギ変換部で生成した音響エネルギを隔壁部を介してエネルギ消費部に伝達可能であり、さらにエネルギ変換部で気化した凝縮性流体が隔壁部で移動を制限されることから、凝縮性流体が拡散して蓄熱部から流出することを抑制できる。この結果、エネルギ変換部で凝縮性流体の気液相変化を継続的に生じさせることができる。 As a result, the acoustic energy generated in the energy conversion unit can be transmitted to the energy consuming unit via the partition wall, and the condensable fluid vaporized in the energy conversion unit is restricted from moving in the partition wall, so that the condensability is condensable. It is possible to prevent the fluid from diffusing and flowing out from the heat storage unit. As a result, the gas-liquid phase change of the condensable fluid can be continuously caused in the energy conversion unit.

なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each of the above components indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

第１実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 1st Embodiment. 第２実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 2nd Embodiment. 第３実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 3rd Embodiment. 第４実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 4th Embodiment. 第５実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 5th Embodiment. 第６実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 6th Embodiment. 第７実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 7th Embodiment. 第８実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 8th Embodiment. 第９実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 9th Embodiment. 第１０実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 10th Embodiment. 第１１実施形態の熱音響装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the thermoacoustic apparatus of 11th Embodiment.

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

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

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

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

配管１０１、２０１、３００は、内部空間に作動流体２が封入されている。配管１０１、２０１、３００は、作動流体２を介して音響エネルギを伝達可能な音響伝達管である。作動流体２は、非凝縮性流体が用いられる。非凝縮性流体は、熱音響装置１の作動温度範囲で気液相変化しない流体である。作動流体２としては、例えばヘリウム、窒素、アルゴン等の低分子量の不活性ガス、空気、水素あるいはこれらの混合物を好適に用いることができるが、異なる種類の非凝縮性流体を用いてもよい。 The working fluid 2 is sealed in the internal space of the pipes 101, 201, and 300. The pipes 101, 201, and 300 are acoustic transmission pipes capable of transmitting acoustic energy via the working fluid 2. As the working fluid 2, a non-condensable fluid is used. The non-condensable fluid is a fluid in which the gas-liquid phase does not change within the operating temperature range of the thermoacoustic device 1. As the working fluid 2, for example, a low molecular weight inert gas such as helium, nitrogen, or argon, air, hydrogen, or a mixture thereof can be preferably used, but different types of non-condensable fluids may be used.

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

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

入力部１０２は、蓄熱器１０２ａ、高温熱交換部１０２ｂ、低温熱交換部１０２ｃを備えている。これらは、入力ループ配管１０１の長手方向に沿って配置されている。蓄熱器１０２ａ、高温熱交換部１０２ｂ、低温熱交換部１０２ｃは上下方向に並んで配置されており、上方から高温熱交換部１０２ｂ、蓄熱器１０２ａ、低温熱交換部１０２ｃの順に配置されている。 The input unit 102 includes a heat storage unit 102a, a high temperature heat exchange unit 102b, and a low temperature heat exchange unit 102c. These are arranged along the longitudinal direction of the input loop pipe 101. The heat storage unit 102a, the high temperature heat exchange unit 102b, and the low temperature heat exchange unit 102c are arranged side by side in the vertical direction, and the high temperature heat exchange unit 102b, the heat storage unit 102a, and the low temperature heat exchange unit 102c are arranged in this order from above.

蓄熱器１０２ａの一端側に高温熱交換部１０２ｂが配置されており、蓄熱器１０２ａの他端側に低温熱交換部１０２ｃが配置されている。これらの熱交換部１０２ｂ、１０２ｃは、蓄熱部１０２ａと熱的に接触している。このため、蓄熱器１０２ａの一端側が高温側端部となり、蓄熱器１０２ａの他端側が低温側端部となり、蓄熱器１０２ａの両端に温度差を生成することができる。 The high temperature heat exchange unit 102b is arranged on one end side of the heat storage device 102a, and the low temperature heat exchange unit 102c is arranged on the other end side of the heat storage device 102a. These heat exchange units 102b and 102c are in thermal contact with the heat storage unit 102a. Therefore, one end side of the heat storage device 102a becomes the high temperature side end portion, the other end side of the heat storage device 102a becomes the low temperature side end portion, and a temperature difference can be generated at both ends of the heat storage device 102a.

蓄熱器１０２ａは、熱エネルギを音響エネルギに変換するエネルギ変換部であり、多数の細孔が形成されたスタックとして構成されている。蓄熱器１０２ａには、温度境界層厚さと同程度以下の径を有する流路が多数形成されている。蓄熱器１０２ａとしては、例えばセラミックスハニカムのような細かい流路が設けられた構造体、あるいはステンレス等の金属メッシュのような目の細かい金網が積層された構造体等を用いることができる。 The heat storage device 102a is an energy conversion unit that converts thermal energy into acoustic energy, and is configured as a stack in which a large number of pores are formed. The heat storage device 102a is formed with a large number of channels having a diameter equal to or less than the thickness of the temperature boundary layer. As the heat storage device 102a, for example, a structure provided with fine flow paths such as a ceramic honeycomb, or a structure in which fine wire mesh such as a metal mesh such as stainless steel is laminated can be used.

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

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

入力ループ配管１０１における蓄熱部１０２ａの近傍には、混合作動流体３が封入されている。混合作動流体３は、非凝縮性流体と凝縮性流体の混合物である。凝縮性流体は、熱音響装置１の作動温度範囲で気液相変化する流体である。凝縮性流体としては、例えば水、炭酸、フロンを好適に用いることができるが、異なる種類の凝縮性流体を用いてもよい。混合作動流体３に含まれる凝縮性流体は、主に液体の状態で蓄熱部１０２ａに保持されている。 The mixing working fluid 3 is enclosed in the vicinity of the heat storage portion 102a in the input loop pipe 101. The mixed working fluid 3 is a mixture of a non-condensable fluid and a condensable fluid. The condensable fluid is a fluid whose gas-liquid phase changes in the operating temperature range of the thermoacoustic device 1. As the condensable fluid, for example, water, carbonic acid, and chlorofluorocarbon can be preferably used, but different types of condensable fluid may be used. The condensable fluid contained in the mixed working fluid 3 is mainly held in the heat storage unit 102a in a liquid state.

配管１０１、２０１、３００における入力部１０２と出力部２０２との間に隔壁部１０３が設けられている。隔壁部１０３は、第１ループ配管１０１、第２ループ配管２０１、連結配管３００のいずれかに設けられていればよく、本実施形態では入力ループ配管１０１に隔壁部１０３が設けられている。 A partition wall portion 103 is provided between the input unit 102 and the output unit 202 in the pipes 101, 201, and 300. The partition wall portion 103 may be provided in any one of the first loop pipe 101, the second loop pipe 201, and the connecting pipe 300, and in the present embodiment, the partition wall portion 103 is provided in the input loop pipe 101.

隔壁部１０３は、配管１０１、２０１、３００の内部空間を仕切っている。このため、隔壁部１０３を境にした一方側の空間と他方側の空間は連通しておらず、隔壁部１０３は凝縮性流体の通過を阻害することができる。 The partition wall 103 partitions the internal spaces of the pipes 101, 201, and 300. Therefore, the space on one side and the space on the other side of the partition wall 103 are not in communication with each other, and the partition wall 103 can obstruct the passage of the condensable fluid.

隔壁部１０３は、蓄熱部１０２ａで生成した音響エネルギによって変位可能となっている。蓄熱部１０２ａで生成した音響エネルギは、隔壁部１０３を介して、隔壁部１０３で仕切られた空間の一方側から他方側に伝達可能となっている。 The partition wall portion 103 can be displaced by the acoustic energy generated by the heat storage portion 102a. The acoustic energy generated by the heat storage unit 102a can be transmitted from one side to the other side of the space partitioned by the partition wall portion 103 via the partition wall portion 103.

隔壁部１０３は、音響エネルギによって振動可能な膜を用いることができ、特に弾性体の薄膜が好ましい。例えば、樹脂材料や金属材料からなる薄膜を用いることができる。本実施形態では、隔壁部１０３としてゴム製薄膜を用いている。 For the partition wall 103, a film that can vibrate by acoustic energy can be used, and an elastic thin film is particularly preferable. For example, a thin film made of a resin material or a metal material can be used. In this embodiment, a rubber thin film is used as the partition wall 103.

本実施形態では、隔壁部１０３は、入力ループ配管１０１において、入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部と、入力部１０２との間に設けられている。隔壁部１０３は、蓄熱部１０２ａから所定距離離れて配置されている。隔壁部１０３は、蓄熱部１０２ａの高温側端部の近傍に配置されている。隔壁部１０３は、入力ループ配管１０１において、低温熱交換部１０２ｃよりも高温熱交換部１０２ｂに近い位置に設けられている。また、隔壁部１０３は、高温熱交換部１０２ｂの上方に設けられている。 In the present embodiment, the partition wall portion 103 is provided between the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300 and the input portion 102 in the input loop pipe 101. The partition wall portion 103 is arranged at a predetermined distance from the heat storage portion 102a. The partition wall portion 103 is arranged in the vicinity of the high temperature side end portion of the heat storage portion 102a. The partition wall portion 103 is provided in the input loop pipe 101 at a position closer to the high temperature heat exchange unit 102b than the low temperature heat exchange unit 102c. Further, the partition wall portion 103 is provided above the high temperature heat exchange portion 102b.

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

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

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

次に、熱音響装置１の作動について説明する。入力ループ配管１０１の入力部１０２では、高温熱交換部１０２ｂに外部から熱エネルギが入力されることで、蓄熱部１０２ａに温度勾配が形成される。 Next, the operation of the thermoacoustic device 1 will be described. In the input unit 102 of the input loop pipe 101, a temperature gradient is formed in the heat storage unit 102a by inputting heat energy from the outside to the high temperature heat exchange unit 102b.

蓄熱部１０２ａでは、作動流体の流通方向に温度勾配が形成されることで、内部に存在する作動流体の圧縮、加熱、膨張、冷却が行われ、熱音響自励振動である音波が発生する。つまり、入力部１０２の蓄熱部１０２ａでは、熱エネルギから音響エネルギへの変換が行われる。 In the heat storage unit 102a, a temperature gradient is formed in the flow direction of the working fluid, so that the working fluid existing inside is compressed, heated, expanded, and cooled, and a sound wave which is a thermoacoustic self-excited vibration is generated. That is, in the heat storage unit 102a of the input unit 102, conversion from thermal energy to acoustic energy is performed.

蓄熱部１０２ａに存在する液相の凝縮性流体は、蓄熱部１０２ａの高温側端部や高温熱交換部１０２ｂで気化し、蓄熱部１０２ａの高温側端部から外部に拡散する。蓄熱部１０２ａから拡散した凝縮性流体は、隔壁部１０３で捕捉され、移動が制限される。隔壁部１０３で捕捉された凝縮性流体は凝縮して液体となり、重力によって下方に落下し、高温熱交換部１０２ｂを介して蓄熱部１０２ａに供給される。このため、蓄熱部１０２ａの高温側端部からの凝縮性流体の流出を抑制することができる。 The liquid phase condensable fluid existing in the heat storage unit 102a is vaporized at the high temperature side end portion of the heat storage unit 102a or the high temperature heat exchange unit 102b, and diffuses to the outside from the high temperature side end portion of the heat storage unit 102a. The condensable fluid diffused from the heat storage portion 102a is captured by the partition wall portion 103, and its movement is restricted. The condensable fluid captured by the partition wall 103 condenses into a liquid, falls downward due to gravity, and is supplied to the heat storage section 102a via the high-temperature heat exchange section 102b. Therefore, the outflow of the condensable fluid from the high temperature side end of the heat storage unit 102a can be suppressed.

蓄熱部１０２ａの低温側端部方向（図１の下側に向かう方向）に拡散した凝縮性流体は、蓄熱器１０２ａを構成する細管の伝熱面積が大きく冷却効果が高いこと、蓄熱器１０２ａを構成する細管の表面積が大きく表面張力が大きいことから、蓄熱器１０２ａの内部に保持される。このため、蓄熱部１０２ａの低温側端部からの凝縮性流体の流出を抑制することができる。 The condensable fluid diffused toward the low temperature side end of the heat storage unit 102a (direction toward the lower side in FIG. 1) has a large heat transfer area of the thin tubes constituting the heat storage unit 102a and has a high cooling effect. Since the thin tube constituting the tube has a large area and a large surface tension, it is held inside the heat storage device 102a. Therefore, the outflow of the condensable fluid from the low temperature side end of the heat storage unit 102a can be suppressed.

隔壁部１０３を通過した音響エネルギの一部は入力ループ配管１０１を巡回して入力部１０２に再入力し、残りは連結配管３００を通過して出力ループ配管２０１を巡回する。出力部２０２の蓄熱部２０２ａでは、音響エネルギが伝達されることで、高温熱交換部２０２ｂが設けられた一端側が高温となり、低温熱交換部２０２ｃが設けられた他端側が低温になる。つまり、出力部２０２の蓄熱部２０２ａでは、音響エネルギから熱エネルギの変換が行われ、蓄熱部２０２ａの両端に温度差が生じる。この結果、出力部２０２では、高温熱交換部２０２ｂで温熱が生成し、低温熱交換部２０２ｃで冷熱が生成する。 A part of the acoustic energy that has passed through the partition wall 103 passes through the input loop pipe 101 and is re-input to the input unit 102, and the rest passes through the connecting pipe 300 and goes around the output loop pipe 201. In the heat storage unit 202a of the output unit 202, the acoustic energy is transmitted, so that one end side where the high temperature heat exchange unit 202b is provided becomes high temperature and the other end side where the low temperature heat exchange unit 202c is provided becomes low temperature. That is, in the heat storage unit 202a of the output unit 202, heat energy is converted from the acoustic energy, and a temperature difference occurs at both ends of the heat storage unit 202a. As a result, in the output unit 202, hot heat is generated in the high temperature heat exchange unit 202b, and cold heat is generated in the low temperature heat exchange unit 202c.

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

以上説明した本実施形態によれば、入力ループ配管１０１に内部空間を仕切るとともに音響エネルギによって変位可能な隔壁部１０３を設けている。これにより、入力部１０２で生成した音響エネルギを隔壁部１０３を介して出力部２０２に伝達可能であり、さらに入力部１０２の蓄熱部１０２ａで気化した凝縮性流体が隔壁部１０３で移動を制限されることから、凝縮性流体が拡散して蓄熱部１０２ａから流出することを抑制できる。この結果、入力部１０２で凝縮性流体の気液相変化を継続的に生じさせることができる。 According to the present embodiment described above, the input loop pipe 101 is provided with a partition wall portion 103 that partitions the internal space and is displaceable by acoustic energy. As a result, the acoustic energy generated by the input unit 102 can be transmitted to the output unit 202 via the partition wall portion 103, and the condensable fluid vaporized by the heat storage unit 102a of the input unit 102 is restricted from moving by the partition wall unit 103. Therefore, it is possible to prevent the condensable fluid from diffusing and flowing out from the heat storage unit 102a. As a result, the gas-liquid phase change of the condensable fluid can be continuously caused at the input unit 102.

また、凝縮性流体は、蓄熱部１０２ａの高温側で気化しやすい。このため、本実施形態のように、隔壁部１０３を蓄熱部１０２ａの高温側端部の近傍に設けることで、蓄熱部１０２ａで気化した凝縮性流体の流出を効果的に抑制することができる。 Further, the condensable fluid is easily vaporized on the high temperature side of the heat storage unit 102a. Therefore, by providing the partition wall portion 103 in the vicinity of the high temperature side end portion of the heat storage portion 102a as in the present embodiment, the outflow of the condensable fluid vaporized by the heat storage portion 102a can be effectively suppressed.

また、隔壁部１０３を蓄熱部１０２ａの上方に設けていることから、隔壁部１０３で凝縮した凝縮性流体は重力によって落下し、蓄熱部１０２ａに回収することができる。これにより、入力部１０２に凝縮性流体を補給することなく、入力部１０２で凝縮性流体の気液相変化を継続的に生じさせることができる。 Further, since the partition wall 103 is provided above the heat storage section 102a, the condensable fluid condensed in the partition wall 103 falls due to gravity and can be recovered in the heat storage section 102a. As a result, the gas-liquid phase change of the condensable fluid can be continuously caused at the input unit 102 without supplying the condensable fluid to the input unit 102.

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

図２に示すように、本第２実施形態の熱音響装置１は、フレーム４００によって支持された直線配管４０１、入力部４０２、スピーカ４０３およびリニア発電機４０４を備えている。フレーム４００は例えばアルミニウム製とすることができる。フレーム４００は、台座４０５の上に固定されている。 As shown in FIG. 2, the thermoacoustic device 1 of the second embodiment includes a linear pipe 401 supported by a frame 400, an input unit 402, a speaker 403, and a linear generator 404. The frame 400 can be made of, for example, aluminum. The frame 400 is fixed on the pedestal 405.

直線配管４０１は、長手方向が上下方向となるように設けられている。入力部４０２は、上記第１実施形態の入力部１０２と同一構成であり、蓄熱部４０２ａ、高温熱交換部４０２ｂ、低温熱交換部４０２ｃを備えている。スピーカ４０２は、直線配管４０１の内部空間で入力部４０２に向けて音響エネルギを出力する。 The straight pipe 401 is provided so that the longitudinal direction is the vertical direction. The input unit 402 has the same configuration as the input unit 102 of the first embodiment, and includes a heat storage unit 402a, a high temperature heat exchange unit 402b, and a low temperature heat exchange unit 402c. The speaker 402 outputs acoustic energy toward the input unit 402 in the internal space of the straight line pipe 401.

リニア発電機４０４は、発電部４０４ａとダイヤフラム４０４ｂを備えている。ダイヤフラム４０４ｂは、直線配管４０１の内部空間を仕切るとともに、音響エネルギによって変位する。具体的には、ダイヤフラム４０４ｂは、音響エネルギによって往復直線運動する。ダイヤフラム４０４ｂが変位することで発電部４０４ａで発電が行われる。このように、ダイヤフラム４０４ｂは、音響エネルギを運動エネルギに変換する。なお、発電部４０４ａが本発明のエネルギ消費部に相当し、ダイヤフラム４０４ｂが本発明の隔壁部に相当している。 The linear generator 404 includes a power generation unit 404a and a diaphragm 404b. The diaphragm 404b partitions the internal space of the straight pipe 401 and is displaced by acoustic energy. Specifically, the diaphragm 404b reciprocates linearly due to acoustic energy. When the diaphragm 404b is displaced, power is generated in the power generation unit 404a. In this way, the diaphragm 404b converts acoustic energy into kinetic energy. The power generation unit 404a corresponds to the energy consumption unit of the present invention, and the diaphragm 404b corresponds to the partition wall portion of the present invention.

次に、熱音響装置１の作動について説明する。直線配管４０１の入力部４０２では、高温熱交換部４０２ｂに外部から熱エネルギが入力されることで、蓄熱部４０２ａに温度勾配が形成される。スピーカ４０３から出力された音響エネルギは、蓄熱部４０２ａで増幅される。蓄熱部４０２ａで増幅された音響エネルギによって、リニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂが変位し、発電部４０４ａで発電が行われる。 Next, the operation of the thermoacoustic device 1 will be described. In the input unit 402 of the straight pipe 401, heat energy is input from the outside to the high temperature heat exchange unit 402b, so that a temperature gradient is formed in the heat storage unit 402a. The acoustic energy output from the speaker 403 is amplified by the heat storage unit 402a. The acoustic energy amplified by the heat storage unit 402a displaces the diaphragm 404b of the linear generator 404, and power is generated by the power generation unit 404a.

以上説明した本第２実施形態では、リニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂが音響エネルギを運動エネルギとして発電部４０４ａに伝達するとともに、凝縮性流体の拡散を抑制する役割を果たしている。 In the second embodiment described above, the diaphragm 404b of the linear generator 404 transmits acoustic energy as kinetic energy to the power generation unit 404a and plays a role of suppressing the diffusion of the condensable fluid.

また、リニア発電機４０４は蓄熱部４０２ａよりも上方に配置されており、ダイヤフラム４０４ｂで凝縮して液体となった凝縮性流体は重力により落下し、蓄熱器４０２ａに供給される。 Further, the linear generator 404 is arranged above the heat storage unit 402a, and the condensable fluid condensed by the diaphragm 404b to become a liquid falls due to gravity and is supplied to the heat storage unit 402a.

なお、本第２実施形態の熱音響装置１をリニア発電機４０４の腐食が課題となる用途に用いる場合には、高音熱交換部４０２ｂとリニア発電機４０４の間に音響エネルギで変位する隔壁部を設け、ダイヤフラム４０４ｂに気化した凝縮性流体が接触しないようにしてもよい。 When the thermoacoustic device 1 of the second embodiment is used in an application where corrosion of the linear generator 404 is a problem, a partition wall portion displaced by acoustic energy between the high-pitched heat exchange portion 402b and the linear generator 404. May be provided so that the vaporized condensable fluid does not come into contact with the diaphragm 404b.

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

図３に示すように、本第３実施形態の熱音響装置１は、熱音響エンジン部１００にＵ字配管１０４が設けられている。Ｕ字配管１０４は、２本の直線部が湾曲部で接続された構成となっている。Ｕ字配管１０４の湾曲部は、下方に位置している。 As shown in FIG. 3, in the thermoacoustic device 1 of the third embodiment, the thermoacoustic engine unit 100 is provided with a U-shaped pipe 104. The U-shaped pipe 104 has a configuration in which two straight portions are connected by a curved portion. The curved portion of the U-shaped pipe 104 is located below.

Ｕ字配管１０４の一端側にはスピーカ１０５が設けられ、Ｕ字配管１０４の他端側は連結配管３００に接続されている。Ｕ字配管１０４における連結配管３００に近い側に、入力部１０２および隔壁部１０３が設けられている。 A speaker 105 is provided on one end side of the U-shaped pipe 104, and the other end side of the U-shaped pipe 104 is connected to the connecting pipe 300. An input portion 102 and a partition wall portion 103 are provided on the side of the U-shaped pipe 104 near the connecting pipe 300.

Ｕ字配管１０４の下部には、液体状態の凝縮性流体４が満たされている。スピーカ１０５で生成された音響エネルギは、液体状態の凝縮性流体４を伝播して、入力部１０２に伝わり、温度勾配が形成された蓄熱器１０２ａで増幅される。 The lower part of the U-shaped pipe 104 is filled with the condensable fluid 4 in a liquid state. The acoustic energy generated by the speaker 105 propagates through the condensable fluid 4 in a liquid state, is transmitted to the input unit 102, and is amplified by the heat storage device 102a in which the temperature gradient is formed.

本第３実施形態によれば、Ｕ字配管１０４の下方に液体状態の凝縮性流体４が満たされていることで、蓄熱部１０２ａに凝縮性流体が保持されている場合に比べ、凝縮性流体の供給を安定させることができる。 According to the third embodiment, since the condensable fluid 4 in a liquid state is filled under the U-shaped pipe 104, the condensable fluid is compared with the case where the condensable fluid is held in the heat storage portion 102a. Supply can be stabilized.

なお、第３実施形態の構成において、Ｕ字配管１０４およびスピーカ１０５に代えて、上記第１実施形態と同様の入力ループ配管１０１を用いてもよい。この場合には、入力ループ配管１０１の下部に液体状態の凝縮性流体４を満たし、入力部１０２で熱音響自励振動により発振させればよい。 In the configuration of the third embodiment, the same input loop pipe 101 as in the first embodiment may be used instead of the U-shaped pipe 104 and the speaker 105. In this case, the lower part of the input loop pipe 101 may be filled with the condensable fluid 4 in a liquid state, and the input unit 102 may oscillate by thermoacoustic self-excited vibration.

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

図４に示すように、本第４実施形態の熱音響装置１は、２つの隔壁部１０６、１０７が設けられている。これらの隔壁部１０６、１０７は、入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部よりも入力部１０２から遠い側に設けられている。第１隔壁部１０６は、入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部よりも連結配管３００側に設けられている。第２隔壁部１０７は、入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部よりも第１ループ配管１０１側に設けられている。 As shown in FIG. 4, the thermoacoustic device 1 of the fourth embodiment is provided with two partition walls 106 and 107. These partition wall portions 106 and 107 are provided on the side farther from the input portion 102 than the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300. The first partition wall portion 106 is provided on the connecting pipe 300 side with respect to the connecting portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300. The second partition wall portion 107 is provided on the side of the first loop pipe 101 with respect to the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300.

本第４実施形態によれば、第１隔壁部１０６によって気化した凝縮性流体の拡散を抑制でき、第２隔壁部１０７によって気化した凝縮性流体の対流を抑制できる。 According to the fourth embodiment, the diffusion of the condensed fluid vaporized by the first partition wall 106 can be suppressed, and the convection of the condensed fluid vaporized by the second partition wall 107 can be suppressed.

また、本第４実施形態では、入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部と、入力部１０２との間に隔壁部１０６、１０７が設けられていない。このため、入力部１０２を隔壁部１０６、１０７と干渉することなく入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部に近接配置することができ、熱音響装置１の性能を向上させることができる。また、隔壁部１０６、１０７と入力部１０２とが近接しないので、隔壁部１０６、１０７として耐熱性が低いゴム製薄膜を用いた場合であっても、高温熱交換部１０２ｂからの熱の影響を抑制できる。 Further, in the fourth embodiment, the partition walls 106 and 107 are not provided between the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300 and the input portion 102. Therefore, the input portion 102 can be arranged close to the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300 without interfering with the partition wall portions 106 and 107, and the performance of the thermoacoustic device 1 can be improved. Further, since the partition walls 106 and 107 and the input section 102 are not close to each other, even when a rubber thin film having low heat resistance is used as the partition walls 106 and 107, the influence of heat from the high temperature heat exchange section 102b is exerted. Can be suppressed.

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

図５に示すように、本第５実施形態の熱音響装置１は、上記第１実施形態と比較して、上下方向が反対になっている。このため、入力部１０２および出力部２０２は、上方から低温熱交換部１０２ｃ、２０２ｃ、蓄熱器１０２ａ、２０２ａ、高温熱交換部１０２ｂ、２０２ｂの順に配置されている。 As shown in FIG. 5, the thermoacoustic device 1 of the fifth embodiment is opposite in the vertical direction as compared with the first embodiment. Therefore, the input unit 102 and the output unit 202 are arranged in the order of the low temperature heat exchange units 102c and 202c, the heat storage units 102a and 202a, and the high temperature heat exchange units 102b and 202b from above.

入力ループ配管１０１と連結配管３００との接合部の下方には、液体状態の凝縮性流体４を貯留するための貯留部１０８が設けられている。隔壁部１０６、１０７で凝縮した凝縮性流体は、貯留部１０８に落下する。 Below the joint between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300, a storage portion 108 for storing the condensable fluid 4 in a liquid state is provided. The condensable fluid condensed at the partition walls 106 and 107 falls into the reservoir 108.

貯留部１０８と蓄熱部１０２ａの低温側端部との間は、液体状態の凝縮性流体４が流通可能な供給流路１０９で接続されている。供給流路１０９にはポンプ１１０が設けられている。供給流路１０９の蓄熱部１０２側の端部は、液体状態の凝縮性流体４を散布できるようにノズル状にすればよい。ポンプ１１０を作動させることで、液体状態の凝縮性流体４を蓄熱部１０２ａの低温側端部に供給することができる。 The storage section 108 and the low temperature side end of the heat storage section 102a are connected by a supply flow path 109 through which the condensable fluid 4 in a liquid state can flow. A pump 110 is provided in the supply flow path 109. The end of the supply flow path 109 on the heat storage portion 102 side may be formed into a nozzle shape so that the condensable fluid 4 in a liquid state can be sprayed. By operating the pump 110, the condensable fluid 4 in a liquid state can be supplied to the low temperature side end portion of the heat storage unit 102a.

本第５実施形態によれば、ポンプ１１０を用いて凝縮性流体を蓄熱部１０２ａに供給することで、隔壁部１０６、１０７を蓄熱部１０２ａの上方に配置する必要がなくなり、熱音響装置１を設置する際の自由度が向上する。また、ポンプ１１０を用いることで、蓄熱部１０２ａに対して凝縮性流体を確実に供給することができる。また、供給流路１０９およびポンプ１１０を用いて凝縮性流体を蓄熱部１０２ａに供給することで、蓄熱部１０２ａに対して凝縮性流体を均一に供給しやすくなる。 According to the fifth embodiment, by supplying the condensable fluid to the heat storage unit 102a by using the pump 110, it is not necessary to arrange the partition walls 106 and 107 above the heat storage unit 102a, and the thermoacoustic device 1 is provided. The degree of freedom when installing is improved. Further, by using the pump 110, the condensable fluid can be reliably supplied to the heat storage unit 102a. Further, by supplying the condensable fluid to the heat storage unit 102a by using the supply flow path 109 and the pump 110, it becomes easy to uniformly supply the condensable fluid to the heat storage unit 102a.

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

図６に示すように、本第６実施形態の熱音響装置１は、２つの隔壁部１０３、１１１が設けられている。第１隔壁部１０３は蓄熱部１０２ａの上方に設けられ、第２隔壁部１１１は蓄熱部１０２ａの下方に設けられている。第１隔壁部１０３は蓄熱部１０２ａの高温側端部の近傍に設けられ、第２隔壁部１１１は蓄熱部１０２ａの低温側端部の近傍に設けられている。 As shown in FIG. 6, the thermoacoustic device 1 of the sixth embodiment is provided with two partition wall portions 103 and 111. The first partition wall 103 is provided above the heat storage section 102a, and the second partition wall 111 is provided below the heat storage section 102a. The first partition wall 103 is provided near the high temperature side end of the heat storage section 102a, and the second partition wall 111 is provided near the low temperature side end of the heat storage section 102a.

本第６実施形態によれば、蓄熱部１０２ａの低温側端部の近傍にも第２隔壁部１１１を設けることで、蓄熱部１０２ａの低温側から拡散した凝縮性流体を第２隔壁部１１１で捕捉することができる。これにより、凝縮性流体の流出を効果的に抑制できる。 According to the sixth embodiment, by providing the second partition wall portion 111 also in the vicinity of the low temperature side end portion of the heat storage unit 102a, the condensable fluid diffused from the low temperature side of the heat storage unit 102a is distributed by the second partition wall portion 111. Can be captured. As a result, the outflow of the condensable fluid can be effectively suppressed.

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

本第７実施形態の熱音響装置１は、上記第２実施形態と同様、直線配管４０１に入力部４０２とリニア発電機４０４が設けられている。図７は、リニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂと、入力部４０２を拡大して示している。 In the thermoacoustic device 1 of the seventh embodiment, the input unit 402 and the linear generator 404 are provided in the linear pipe 401 as in the second embodiment. FIG. 7 shows an enlarged view of the diaphragm 404b of the linear generator 404 and the input unit 402.

図７に示すように、本第７実施形態では、ダイヤフラム４０４ｂの表面に突起部４０４ｃが設けられている。突起部４０４ｃは、ダイヤフラム４０４ｂの下面に設けられている。このため、突起部４０４ｃは、高温熱交換部４０２ｂおよび蓄熱部４０２ａの高温側端部に対向しており、突起部４０４ｃの先端は高温熱交換部４０２ｂおよび蓄熱部４０２ａの高温側端部に向かって延びている。本第７実施形態では、複数の突起部４０４ｃがダイヤフラム４０４ｂの下面に等間隔で設けられている。 As shown in FIG. 7, in the seventh embodiment, the protrusion 404c is provided on the surface of the diaphragm 404b. The protrusion 404c is provided on the lower surface of the diaphragm 404b. Therefore, the protrusion 404c faces the high temperature side end of the high temperature heat exchange portion 402b and the heat storage portion 402a, and the tip of the protrusion 404c faces the high temperature side end of the high temperature heat exchange portion 402b and the heat storage portion 402a. Is extending. In the seventh embodiment, a plurality of protrusions 404c are provided on the lower surface of the diaphragm 404b at equal intervals.

上記第２実施形態で説明したように、リニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂで凝縮して液体となった凝縮性流体は重力により落下し、蓄熱器４０２ａに供給される。このとき、ダイヤフラム４０４ｂの下面が平面形状である場合には、凝縮性流体は主に直線配管４０１の内壁面を伝って下方に落下する。この場合、蓄熱部４０２ａの外側部分に集中して凝縮性流体が供給され、蓄熱部４０２ａでは凝縮性流体が不均一に分布する。この結果、凝縮性流体の相変化による熱音響効果が低下するおそれがある。 As described in the second embodiment, the condensable fluid condensed by the diaphragm 404b of the linear generator 404 to become a liquid falls due to gravity and is supplied to the heat storage device 402a. At this time, when the lower surface of the diaphragm 404b has a planar shape, the condensable fluid mainly flows downward along the inner wall surface of the straight pipe 401. In this case, the condensable fluid is concentrated in the outer portion of the heat storage unit 402a, and the condensable fluid is unevenly distributed in the heat storage unit 402a. As a result, the thermoacoustic effect due to the phase change of the condensable fluid may decrease.

これに対し、本第７実施形態によれば、ダイヤフラム４０４ｂに突起部４０４ｃが設けられているため、突起部４０４ｃに凝縮した凝縮性流体が集まって、下方に落下する。これにより、蓄熱部４０２ａにおける凝縮性流体の供給位置を制御することが可能となり、蓄熱部４０２ａに凝縮性流体を均一に供給できる。 On the other hand, according to the seventh embodiment, since the protrusion 404c is provided on the diaphragm 404b, the condensed condensable fluid collects on the protrusion 404c and falls downward. As a result, it becomes possible to control the supply position of the condensable fluid in the heat storage unit 402a, and the condensable fluid can be uniformly supplied to the heat storage unit 402a.

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (8th Embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

本第８実施形態の熱音響装置１は、上記第１実施形態と同様、入力ループ配管１０１を備えている。図８は、入力ループ配管１０１の入力部１０２と隔壁部１０３を拡大して示している。本第８実施形態では、凝縮性流体として水を用いている。 The thermoacoustic device 1 of the eighth embodiment includes an input loop pipe 101 as in the first embodiment. FIG. 8 shows an enlarged view of the input portion 102 and the partition wall portion 103 of the input loop pipe 101. In the eighth embodiment, water is used as the condensable fluid.

図８に示すように、本第８実施形態の熱音響装置１は、隔壁部１０３の表面に撥水被膜１１２が設けられている。撥水被膜１１２は、隔壁部１０３の表面への凝縮性流体の付着を抑制する被膜であり、隔壁部１０３の表面で凝縮した液体状の凝縮性流体の接触角を大きくする被膜である。なお、撥水被膜１１２が本発明の耐付着被膜に相当している。 As shown in FIG. 8, the thermoacoustic device 1 of the eighth embodiment is provided with a water-repellent coating 112 on the surface of the partition wall portion 103. The water-repellent film 112 is a film that suppresses the adhesion of the condensable fluid to the surface of the partition wall 103, and is a film that increases the contact angle of the liquid condensable fluid condensed on the surface of the partition wall 103. The water-repellent coating 112 corresponds to the adhesion-resistant coating of the present invention.

撥水被膜１１２は、隔壁部１０３の下面に設けられている。このため、撥水被膜１１２は、高温熱交換部４０２ｂおよび蓄熱部４０２ａの高温側端部に対向している。撥水被膜１１２は、例えば隔壁部１０３の表面にフッ素樹脂やシリコンをコーティングする方法で形成できる。あるいは、その他の方法で隔壁部１０３の表面に撥水処理を行ってもよい。また、凝縮性流体として、炭酸やフロンなど水以外の凝縮性流体を用いる場合には、隔壁部１０３の表面にこれらの凝縮性流体の付着を抑制できるコーティングを施せばよい。 The water-repellent coating 112 is provided on the lower surface of the partition wall 103. Therefore, the water-repellent coating 112 faces the high-temperature side end portion of the high-temperature heat exchange portion 402b and the heat storage portion 402a. The water-repellent coating 112 can be formed, for example, by coating the surface of the partition wall 103 with a fluororesin or silicon. Alternatively, the surface of the partition wall 103 may be treated with water repellent by another method. When a condensable fluid other than water such as carbonic acid or chlorofluorocarbon is used as the condensable fluid, the surface of the partition wall 103 may be coated with a coating capable of suppressing the adhesion of these condensable fluids.

隔壁部１０３の表面に凝縮性流体が付着すると、隔壁部１０３が質量変化し、隔壁部１０３が音場に及ぼす影響が大きくなる。これに対し、本第８実施形態によれば、撥水被膜１１２によって隔壁部１０３への凝縮性流体の付着が抑制され、凝縮性流体が隔壁部１０３から落下しやすくなる。このため、凝縮性流体の付着に起因する隔壁部１０３の質量変化を抑制でき、隔壁部１０３の質量変化が音場に及ぼす影響を小さくすることができる。 When the condensable fluid adheres to the surface of the partition wall 103, the mass of the partition wall 103 changes, and the influence of the partition wall 103 on the sound field becomes large. On the other hand, according to the eighth embodiment, the water-repellent coating 112 suppresses the adhesion of the condensable fluid to the partition wall 103, and the condensable fluid easily falls from the partition wall 103. Therefore, the mass change of the partition wall portion 103 due to the adhesion of the condensable fluid can be suppressed, and the influence of the mass change of the partition wall portion 103 on the sound field can be reduced.

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (9th Embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

本第９実施形態の熱音響装置１は、上記第１実施形態と同様、入力ループ配管１０１を備えている。図９は、入力ループ配管１０１の入力部１０２と隔壁部１０３を拡大して示している。本第９実施形態では、凝縮性流体として水を用いている。 The thermoacoustic device 1 of the ninth embodiment includes an input loop pipe 101 as in the first embodiment. FIG. 9 shows an enlarged view of the input portion 102 and the partition wall portion 103 of the input loop pipe 101. In the ninth embodiment, water is used as the condensable fluid.

図９に示すように、本第９実施形態の熱音響装置１は、隔壁部１０３の表面に防水被膜１１３が設けられている。防水被膜１１３は、隔壁部１０３への凝縮性流体の浸透を抑制し、凝縮性流体が隔壁部１０３を透過することを抑制する被膜である。なお、防水被膜１１３が本発明の耐透過被膜に相当している。 As shown in FIG. 9, in the thermoacoustic device 1 of the ninth embodiment, the waterproof coating 113 is provided on the surface of the partition wall portion 103. The waterproof coating 113 is a coating that suppresses the permeation of the condensable fluid into the partition wall 103 and prevents the condensable fluid from permeating through the partition wall 103. The waterproof coating 113 corresponds to the transmission-resistant coating of the present invention.

防水被膜１１３は、隔壁部１０３の下面に設けられている。このため、防水被膜１１３は、高温熱交換部４０２ｂおよび蓄熱部４０２ａの高温側端部に対向している。防水被膜１１３は、例えば隔壁部１０３の表面にパラフィンやウレタンをコーティングする方法で形成できる。あるいは、その他の方法で隔壁部１０３の表面に防水処理を行ってもよい。また、凝縮性流体として、炭酸やフロンなど水以外の凝縮性流体を用いる場合には、隔壁部１０３の表面にこれらの凝縮性流体の透過を抑制できるコーティングを施せばよい。 The waterproof coating 113 is provided on the lower surface of the partition wall 103. Therefore, the waterproof coating 113 faces the high temperature side end portion of the high temperature heat exchange portion 402b and the heat storage portion 402a. The waterproof coating 113 can be formed, for example, by coating the surface of the partition wall 103 with paraffin or urethane. Alternatively, the surface of the partition wall 103 may be waterproofed by another method. When a condensable fluid other than water such as carbonic acid or chlorofluorocarbon is used as the condensable fluid, the surface of the partition wall 103 may be coated with a coating capable of suppressing the permeation of these condensable fluids.

隔壁部１０３を凝縮性流体が透過すると、凝縮性流体が蓄熱部１０２ａから流出し、凝縮性流体の相変化による熱音響効果が低下するおそれがある。これに対し、本第９実施形態によれば、防水被膜１１３によって凝縮性流体が隔壁部１０３を透過することが抑制される。このため、凝縮性流体が蓄熱部１０２ａから流出することを抑制でき、凝縮性流体の相変化による熱音響効果が低下することを抑制できる。 When the condensable fluid permeates through the partition wall 103, the condensable fluid may flow out from the heat storage portion 102a, and the thermoacoustic effect due to the phase change of the condensable fluid may be reduced. On the other hand, according to the ninth embodiment, the waterproof coating 113 suppresses the permeation of the condensable fluid through the partition wall 103. Therefore, it is possible to suppress the condensable fluid from flowing out from the heat storage unit 102a, and it is possible to suppress the deterioration of the thermoacoustic effect due to the phase change of the condensable fluid.

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (10th Embodiment)
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

本第１０実施形態の熱音響装置１は、上記第２実施形態と同様、直線配管４０１に入力部４０２とリニア発電機４０４が設けられている。図１０は、リニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂと、入力部４０２を拡大して示している。本第１０実施形態のダイヤフラム４０４ｂは、鉄によって構成されている。 In the thermoacoustic device 1 of the tenth embodiment, the input unit 402 and the linear generator 404 are provided in the linear pipe 401 as in the second embodiment. FIG. 10 shows an enlarged view of the diaphragm 404b of the linear generator 404 and the input unit 402. The diaphragm 404b of the tenth embodiment is made of iron.

図１０に示すように、本第１０実施形態では、ダイヤフラム４０４ｂの表面に防食層４０４ｄが形成されている。防食層４０４ｄは、ダイヤフラム４０４ｂの下面に設けられている。このため、防食層４０４ｄは、高温熱交換部４０２ｂおよび蓄熱部４０２ａの高温側端部に対向している。防食層４０４ｄは、例えばダイヤフラム４０４ｂの表面に亜鉛メッキなどの電気防食法を行うことによって形成できる。あるいは、その他の方法でダイヤフラム４０４ｂの表面に防食処理を行ってもよい。 As shown in FIG. 10, in the tenth embodiment, the anticorrosion layer 404d is formed on the surface of the diaphragm 404b. The anticorrosion layer 404d is provided on the lower surface of the diaphragm 404b. Therefore, the anticorrosion layer 404d faces the high temperature side end portion of the high temperature heat exchange section 402b and the heat storage section 402a. The anticorrosion layer 404d can be formed, for example, by subjecting the surface of the diaphragm 404b to an electric anticorrosion method such as zinc plating. Alternatively, the surface of the diaphragm 404b may be subjected to anticorrosion treatment by another method.

本第１０実施形態によれば、熱音響装置１をリニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂの腐食が発生し得る用途で用いる場合あっても、ダイヤフラム４０４ｂの腐食を効果的に抑制することができる。 According to the tenth embodiment, even when the thermoacoustic device 1 is used in an application in which corrosion of the diaphragm 404b of the linear generator 404 may occur, the corrosion of the diaphragm 404b can be effectively suppressed.

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (11th Embodiment)
Next, the eleventh embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

本第１１実施形態の熱音響装置１は、上記第４実施形態と同様、入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部よりも入力部１０２から遠い側に２つの隔壁部１０６、１０７が設けられている。これらの隔壁部１０６、１０７には、断熱材１１４、１１５が設けられている。第１隔壁部１０６における入力部１０２に近い側に第１断熱材１１４が設けられ、第２隔壁部１０７における入力部１０２に近い側に第２断熱材１１５が設けられている。 Similar to the fourth embodiment, the thermoacoustic device 1 of the eleventh embodiment is provided with two partition wall portions 106, 107 on the side farther from the input portion 102 than the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300. Has been done. Insulating materials 114 and 115 are provided on these partition walls 106 and 107. The first heat insulating material 114 is provided on the side of the first partition wall portion 106 close to the input portion 102, and the second heat insulating material 115 is provided on the side of the second partition wall portion 107 close to the input portion 102.

上記第４実施形態で説明したように、入力部１０２を入力ループ配管１０１と連結配管３００との接続部に近接配置することで、熱音響装置１の性能を向上させることができる。一方、入力部１０２と隔壁部１０６、１０７が近接していると、気化した凝縮性流体等を介して高温熱交換部１０２ｂや蓄熱部１０２ａの高温側端部の熱が伝わって隔壁部１０６、１０７が損傷するおそれがある。 As described in the fourth embodiment, the performance of the thermoacoustic device 1 can be improved by arranging the input unit 102 close to the connection portion between the input loop pipe 101 and the connecting pipe 300. On the other hand, when the input portion 102 and the partition wall portions 106, 107 are in close proximity to each other, the heat of the high temperature side end portion of the high temperature heat exchange portion 102b or the heat storage portion 102a is transmitted through the vaporized condensable fluid or the like, and the partition wall portion 106, The 107 may be damaged.

これに対し、本第１１実施形態によれば、隔壁部１０６、１０７に断熱材１１４、１１５を設けることで、蓄熱部１０２ａと隔壁部１０６、１０７を近接配置しても隔壁部１０６、１０７の損傷を抑制することができる。これにより、蓄熱部１０２ａの配置の自由度が向上させることができる。 On the other hand, according to the eleventh embodiment, by providing the heat insulating materials 114 and 115 on the partition walls 106 and 107, the partition walls 106 and 107 are arranged even if the heat storage portions 102a and the partition walls 106 and 107 are arranged close to each other. Damage can be suppressed. As a result, the degree of freedom in arranging the heat storage unit 102a can be improved.

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

（１）上記第１実施形態等では、音響エネルギを熱エネルギに変換し、上記第２実施形態等では、音響エネルギを電気エネルギに変換したが、音響エネルギを運動エネルギに変換してもよい。 (1) In the first embodiment and the like, the acoustic energy is converted into thermal energy, and in the second embodiment and the like, the acoustic energy is converted into electrical energy, but the acoustic energy may be converted into kinetic energy.

（２）上記第２実施形態等では、リニア発電機４０４によって音響エネルギを電気エネルギに変換するようにしたが、これに限らず、双方向タービンを用いて音響エネルギを電気エネルギに変換してもよい。 (2) In the second embodiment and the like, the linear generator 404 converts the acoustic energy into electric energy, but the present invention is not limited to this, and the acoustic energy can be converted into electric energy by using a bidirectional turbine. good.

（３）上記第７実施形態では、リニア発電機４０４のダイヤフラム４０４ｂに突起部４０４ｃを設けたが、上記第１実施形態等の隔壁部１０３に突起部を設けてもよい。 (3) In the seventh embodiment, the protrusion 404c is provided on the diaphragm 404b of the linear generator 404, but the protrusion may be provided on the partition wall 103 of the first embodiment or the like.

（４）上記第１実施形態等では、熱音響装置を２つのループ配管１０１、２０１を備えるダブルループ構造としたが、これに限らず、熱音響装置を１つのループ配管に入力部および出力部が設けられたシングルループ構造としてもよい。 (4) In the first embodiment or the like, the thermoacoustic device has a double loop structure including two loop pipes 101 and 201, but the present invention is not limited to this, and the thermoacoustic device is provided in one loop pipe with an input unit and an output unit. It may be a single loop structure provided with.

１０１入力ループ配管（音響伝達管）
１０２、４０２入力部
１０２ａ、４０２ａ蓄熱部（エネルギ変換部）
１０２ｂ、４０２ｂ高温熱交換部
１０２ｃ、４０２ｃ低温熱交換部
１０３、１０６、１０７隔壁部
１０４Ｕ字配管
１１２撥水被膜（耐付着被膜）
１１３防水被膜（耐透過被膜）
１１４、１１５断熱材
２０１出力ループ配管（音響伝達管）
２０２出力部
２０２ａ蓄熱部（エネルギ消費部）
２０２ｂ高温熱交換部
２０２ｃ低温熱交換部
３００連結配管（音響伝達管）
４０４リニア発電機
４０４ａ発電部（エネルギ消費部）
４０４ｂダイヤフラム（隔壁部）
４０４ｃ突起部
４０４ｄ防食層 101 Input loop piping (acoustic transmission tube)
102, 402 Input section 102a, 402a Heat storage section (energy conversion section)
102b, 402b High temperature heat exchange part 102c, 402c Low temperature heat exchange part 103, 106, 107 Partition part 104 U-shaped piping 112 Water repellent coating (adhesion resistant coating)
113 Waterproof coating (transmission resistant coating)
114, 115 Insulation 201 Output loop piping (acoustic transmission tube)
202 Output section 202a Heat storage section (energy consumption section)
202b High temperature heat exchange unit 202c Low temperature heat exchange unit 300 Connecting pipe (acoustic transmission pipe)
404 Linear generator 404a Power generation unit (energy consumption unit)
404b Diaphragm (partition wall)
404c Protrusion 404d Anticorrosion layer

Claims

Acoustic transmission tubes (101, 104, 201, 300) in which working fluid is enclosed, and
Energy conversion units (102a, 402a) provided in the acoustic transmission tube and converting thermal energy into acoustic energy by forming a predetermined temperature difference between one end and the other end.
An energy consuming unit (202a, 404a) provided in the acoustic transmission tube and converting the acoustic energy into different types of energy,
A partition wall portion (103, 106, 107, 404b) provided between the energy conversion unit and the energy consumption unit in the acoustic transmission tube is provided.
The working fluid contains a gas-liquid phase changeable condensable fluid.
The partition wall partitions the internal space of the acoustic transmission tube and is displaced based on the acoustic energy .
A thermoacoustic device provided with a protrusion (404c) on the energy conversion portion side of the partition wall portion (404b) .

The thermoacoustic apparatus according to claim 1 , wherein an adhesion-resistant film (112) that suppresses adhesion of the liquefied condensable fluid is provided on the surface of the partition wall portion.

The thermoacoustic device according to claim 1 or 2 , wherein the partition wall is provided with a permeation resistant film (113) that suppresses the permeation of the liquefied condensable fluid.

The thermoacoustic device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the partition wall is provided with an anticorrosion layer (404d) that suppresses corrosion of the partition wall.

Acoustic transmission tubes (101, 104, 201, 300) in which working fluid is enclosed, and
Energy conversion units (102a, 402a) provided in the acoustic transmission tube and converting thermal energy into acoustic energy by forming a predetermined temperature difference between one end and the other end.
An energy consuming unit (202a, 404a) provided in the acoustic transmission tube and converting the acoustic energy into different types of energy,
A partition wall portion (103, 106, 107, 404b) provided between the energy conversion unit and the energy consumption unit in the acoustic transmission tube is provided.
The working fluid contains a gas-liquid phase changeable condensable fluid.
The partition wall partitions the internal space of the acoustic transmission tube and is displaced based on the acoustic energy .
A thermoacoustic device provided with an adhesion-resistant coating film (112) on the surface of the partition wall portion to suppress adhesion of the liquefied condensable fluid .

The thermoacoustic apparatus according to claim 5 , wherein the partition wall is provided with a permeation resistant film (113) that suppresses the permeation of the liquefied condensable fluid.

The thermoacoustic device according to any one of claims 5 or 6 , wherein the partition wall is provided with an anticorrosion layer (404d) that suppresses corrosion of the partition wall.

Acoustic transmission tubes (101, 104, 201, 300) in which working fluid is enclosed, and
Energy conversion units (102a, 402a) provided in the acoustic transmission tube and converting thermal energy into acoustic energy by forming a predetermined temperature difference between one end and the other end.
An energy consuming unit (202a, 404a) provided in the acoustic transmission tube and converting the acoustic energy into different types of energy,
A partition wall portion (103, 106, 107, 404b) provided between the energy conversion unit and the energy consumption unit in the acoustic transmission tube is provided.
The working fluid contains a gas-liquid phase changeable condensable fluid.
The partition wall partitions the internal space of the acoustic transmission tube and is displaced based on the acoustic energy .
A thermoacoustic device provided with a permeation resistant film (113) that suppresses permeation of the liquefied condensable fluid on the partition wall portion .

The thermoacoustic device according to claim 8 , wherein the partition wall is provided with an anticorrosion layer (404d) that suppresses corrosion of the partition wall.

Acoustic transmission tubes (101, 104, 201, 300) in which working fluid is enclosed, and
Energy conversion units (102a, 402a) provided in the acoustic transmission tube and converting thermal energy into acoustic energy by forming a predetermined temperature difference between one end and the other end.
An energy consuming unit (202a, 404a) provided in the acoustic transmission tube and converting the acoustic energy into different types of energy,
A partition wall portion (103, 106, 107, 404b) provided between the energy conversion unit and the energy consumption unit in the acoustic transmission tube is provided.
The working fluid contains a gas-liquid phase changeable condensable fluid.
The partition wall partitions the internal space of the acoustic transmission tube and is displaced based on the acoustic energy .
A thermoacoustic device provided with an anticorrosion layer (404d) that suppresses corrosion of the partition wall portion .

The thermoacoustic device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the partition wall portion is provided at a position close to the high temperature side end portion of the one end portion and the other end portion.

The thermoacoustic device according to claim 11 , wherein the partition wall portion is provided above the high temperature side end portion.