JP2005274100A - Heat acoustic device and heat acoustic system - Google Patents

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眞一 坂本
Yoshiaki Watanabe
好章 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat acoustic device capable of rapidly and efficiently performing heat exchange by rapidly generating standing waves and traveling waves in the heat acoustic device using a loop tube. <P>SOLUTION: A first stack 3a held by a first high temperature side heat exchanger 4 and a first low temperature side heat exchanger 5 and a second stack 3b held by a second high temperature side heat exchanger 6 and a second low temperature side heat exchanger 7 are installed in the loop tube 2. Sound waves by excitation are generated by heating the first high temperature side heat exchanger 4, and the second low temperature side heat exchanger 7 is cooled by the standing waves and the traveling waves thereof. The loop tube comprises a plurality of straight tube parts 2a along a vertical direction and a connecting tube part 2b formed shorter than the straight tube parts 2a. The first stack 3a is installed in the longest straight tube part 2a. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、熱音響効果を利用して対象物を冷却し、もしくは加熱しうる熱音響装置及びその熱音響装置を用いたシステムに関するものである。   The present invention relates to a thermoacoustic apparatus capable of cooling or heating an object using a thermoacoustic effect and a system using the thermoacoustic apparatus.

音響効果を利用した熱交換装置の従来技術に関しては下記の特許文献１や非特許文献１などに記載されるものが存在する。   Regarding the prior art of the heat exchange device using the acoustic effect, there are those described in the following Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and the like.

まず、特許文献１に記載される装置は、熱音響効果を利用した冷却装置に関するものであり、作動流体を封入したループ管の内部に、高温側熱交換器及び低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、高温側熱交換器及び低温側熱交換器に挟まれた蓄冷器と、を設けて構成され、第一のスタック側の高温側熱交換器を加熱することによって自励の音波を発生させ、この音波に基づく定在波及び進行波によって蓄冷器側の低温側熱交換器を冷却させるようにしたものである。   First, the device described in Patent Document 1 relates to a cooling device using a thermoacoustic effect, and is sandwiched between a high-temperature side heat exchanger and a low-temperature side heat exchanger inside a loop tube enclosing a working fluid. The first stack and a regenerator sandwiched between the high temperature side heat exchanger and the low temperature side heat exchanger are provided, and are self-excited by heating the high temperature side heat exchanger on the first stack side. The low-temperature side heat exchanger on the regenerator side is cooled by standing waves and traveling waves based on the sound waves.

また、非特許文献１にも同様に、熱音響効果を利用した冷却装置の実験的検討が開示されている。この実験に用いられる冷却装置も、金属によって構成された断面略矩形状のループ管と、ヒーター（高温側熱交換器）及び低温側熱交換器とに挟まれた第一のスタックと、この第一のスタックに対向する位置に設けられた第二のスタックとを設けて構成される。そして、第一のスタック側に設けられたヒーター（高温側熱交換器）を加熱するとともに、低温側熱交換器に水道水を循環させることによって第一のスタック内に温度勾配を発生させ、この温度勾配と逆方向に自励による音波を発生させる。そして、その音エネルギーをループ管を介して蓄冷器側に移送させ、エネルギー保存の法則により、第二のスタック側でその音エネルギーと逆方向に熱エネルギーを移送させて、第二のスタックの他端側の温度計近傍を冷却させるようにしたものである。この文献によれば、所定の条件のもと、温度計が設けられる部分で約１６℃の温度低下が確認されている。
特開２０００―８８３７８号公報 坂本眞一、村上和宏、渡辺好章 著「熱音響効果を用いた音響冷却現象の実験的検討」社団法人 電子情報通信学会 信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE. US2002-118(2003-02) Similarly, Non-Patent Document 1 discloses an experimental study of a cooling device using a thermoacoustic effect. The cooling device used in this experiment also includes a loop tube having a substantially rectangular cross section made of metal, a first stack sandwiched between a heater (high temperature side heat exchanger) and a low temperature side heat exchanger, and the first stack. And a second stack provided at a position facing the one stack. And while heating the heater (high temperature side heat exchanger) provided in the 1st stack side, a temperature gradient is generated in the 1st stack by circulating tap water to a low temperature side heat exchanger, and this A self-excited sound wave is generated in the direction opposite to the temperature gradient. Then, the sound energy is transferred to the regenerator side through the loop tube, and the heat energy is transferred in the direction opposite to the sound energy on the second stack side according to the law of energy conservation, and the other energy of the second stack is transferred. The vicinity of the end side thermometer is cooled. According to this document, a temperature drop of about 16 ° C. has been confirmed in a portion where a thermometer is provided under predetermined conditions.
JP 2000-88378 A Sakamoto Shinichi, Murakami Kazuhiro, Watanabe Yoshiaki “Experimental Study of Acoustic Cooling Phenomena Using Thermoacoustic Effect” The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers IEICE Technical Report TECHNICAL REPORT OF IEICE. US2002-118 (2003-02)

ところで、このような熱音響効果を利用した装置において、加熱から定在波及び進行波の発生までの時間を短縮する必要があり、また、定在波及び進行波が発生した後においても熱交換の効率を向上させる必要がある。そして、このように定在波及び進行波を迅速に発生させる場合においては、できる限り迅速にスタック内に温度勾配を形成し、また、できる限り迅速に発生した音波の波面を安定させることなどが必要となる。   By the way, in a device using such a thermoacoustic effect, it is necessary to shorten the time from heating to the generation of standing waves and traveling waves, and heat exchange even after standing waves and traveling waves are generated. It is necessary to improve the efficiency. And in the case where the standing wave and the traveling wave are generated quickly in this way, a temperature gradient is formed in the stack as quickly as possible, and the wavefront of the generated sound wave is stabilized as quickly as possible. Necessary.

しかるに、上記特許文献１では、音波の発生源となる第一のスタックを地面に対して水平な直線管部に設けるようにしているため、第一のスタックの高温側熱交換器に入力された熱がこの直線管部内で左右方向に広がってしまい、この熱が第一のスタック内に入り込んでスタック内に大きな温度勾配を形成することができない。このため、自励の音波の発生までに長い時間を要することとなり、冷却効率を良くすることができないという問題があった。また、定在波及び進行波を迅速に発生させるためには、第一のスタックで発生された音波の波面をできる限り迅速に安定させることが必要であるが、第一のスタックとループ管の角部までの距離が短いと、安定する前の波面がループ管の角部で反射してしまい、そこで波面が乱れて自励の音波の発生までに長い時間を要することとなるという問題があった。   However, in the above-mentioned Patent Document 1, since the first stack serving as the sound wave generation source is provided in the straight tube portion horizontal to the ground, it is input to the high temperature side heat exchanger of the first stack. Heat spreads in the left-right direction in the straight tube portion, and this heat cannot enter the first stack and form a large temperature gradient in the stack. For this reason, it takes a long time to generate self-excited sound waves, and there is a problem that cooling efficiency cannot be improved. In addition, in order to generate a standing wave and a traveling wave quickly, it is necessary to stabilize the wave front of the sound wave generated in the first stack as quickly as possible. If the distance to the corner is short, the wavefront before stabilization is reflected at the corner of the loop tube, where the wavefront is disturbed and it takes a long time to generate self-excited sound waves. It was.

そこで、本発明は上記課題を解決すべく、ループ管を用いた熱音響装置において、迅速に定在波及び進行波を発生させて、迅速かつ効率良く熱交換を行いうるような熱音響装置を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a thermoacoustic apparatus that can quickly generate a standing wave and a traveling wave and perform heat exchange quickly and efficiently in a thermoacoustic apparatus using a loop tube. The purpose is to provide.

本発明は上記課題を解決するために、ループ管の内部に、第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、第二高温側熱交換器と第二低温側熱交換器に挟まれた第二のスタックとを具備してなり、前記第一高温側熱交換器を加熱することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二低温側熱交換器を冷却し、又は／及び、前記第一低温側熱交換器を冷却することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二高温側熱交換器を加熱する熱音響装置であって、前記ループ管を、地面に対して起立する複数の直線管部と、この直線管部よりも短く構成された連結管部とを設けて構成し、前記第一のスタックを、当該複数の直線管部のうち最も長い直線管部に設けるようにする。   In order to solve the above problems, the present invention includes a first stack sandwiched between a first high temperature side heat exchanger and a first low temperature side heat exchanger, a second high temperature side heat exchanger, A second stack sandwiched between second low temperature side heat exchangers, and heating the first high temperature side heat exchanger to generate self-excited standing waves and traveling waves. The second low temperature side heat exchanger is cooled by standing waves and traveling waves, and / or the first low temperature side heat exchanger is cooled to generate self-excited standing waves and traveling waves. A thermoacoustic apparatus for heating the second high-temperature side heat exchanger by standing waves and traveling waves, wherein the loop pipe is configured to be shorter than the straight pipe sections and a plurality of straight pipe sections standing on the ground. A plurality of straight tube portions. Out so as to provide the longest linear tube section.

このように構成すれば、第一のスタックで発生した音波の波面を最も長く設定された直線管部内で安定させることができ、迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。また、地面に対して起立する直線管部に第一のスタックを設けるようにしたので、その第一のスタック側で発生した上昇気流や下降気流を利用して音波の発生までの時間を短縮化することができるようになる。更に、定在波及び進行波が発生した後においても、熱交換の効率を向上させることができるようになる。   With this configuration, the wavefront of the sound wave generated in the first stack can be stabilized within the longest set straight tube portion, and a standing wave and a traveling wave can be generated quickly. . In addition, since the first stack is provided in the straight pipe section that stands up with respect to the ground, the time until the generation of sound waves is shortened by using the updraft and downdraft generated on the first stack side. Will be able to. Furthermore, the efficiency of heat exchange can be improved even after standing waves and traveling waves are generated.

また、このようなループ管の直線管部と連結管部のそれぞれの長さをＬａ、Ｌｂとした場合、１：０．０１≦Ｌａ：Ｌｂ<１：１となるようにそれぞれの長さを設定する。   In addition, when the lengths of the straight tube portion and the connecting tube portion of such a loop tube are La and Lb, the respective lengths are set so that 1: 0.01 ≦ La: Lb <1: 1. Set.

このように構成すれば、上述と同様に直線管部が相対的に長くなるため、音波の波面を安定させることができるようになる。そして、好ましくは、可能な限り直線管部を長くするのが好ましく、Ｌａ：Ｌｂ≦１：０．５のように設定すると、より発生した音波の波面を安定させることができるようになる。   If comprised in this way, since a straight pipe part becomes comparatively long similarly to the above-mentioned, the wavefront of a sound wave can be stabilized now. And it is preferable to make the straight tube portion as long as possible, and setting La: Lb ≦ 1: 0.5 can stabilize the wavefront of the generated sound wave.

更に、このような装置において、第一高温側熱交換器を加熱し、第二低温側熱交換器を冷却するような場合、第一のスタックを直線管部の中心よりも下方に設けるようにする。   Further, in such an apparatus, when the first high temperature side heat exchanger is heated and the second low temperature side heat exchanger is cooled, the first stack is provided below the center of the straight tube portion. To do.

このように構成すれば、第一高温側熱交換器に加えられる熱による上昇気流の発生空間を上側に大きく確保することができ、この上昇気流を利用することによって迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。   If comprised in this way, the generation space of the updraft by the heat applied to the first high temperature side heat exchanger can be secured on the upper side, and the standing wave and the traveling wave can be quickly obtained by using this updraft. Can be generated.

加えて、第一低温側熱交換器を冷却し、第二高温側熱交換器を加熱するような場合、第一のスタックを直線管部の中心よりも上方に設けるようにする。   In addition, when the first low temperature side heat exchanger is cooled and the second high temperature side heat exchanger is heated, the first stack is provided above the center of the straight tube portion.

このように構成すれば、第一低温側熱交換器に加えられる冷たい熱（以下「冷熱」と称する）による下降気流の発生空間を下側に大きく確保することができ、この下降気流を利用することによって迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。   If comprised in this way, the generation | occurrence | production space | side of the downdraft by the cold heat | fever (henceforth "cold heat") applied to a 1st low temperature side heat exchanger can be ensured large below, and this downdraft is utilized. As a result, a standing wave and a traveling wave can be generated quickly.

また、直線管部の一端と連結管部の一端とを連結したときのそれぞれの中心軸の交点を回路の始点とし、回路全長を１．００とするとき、第一のスタックの中心が回路全長の０．２８±０．０５の位置となるように設定する。   In addition, when the circuit start point is the intersection of the central axes when one end of the straight tube portion and one end of the connecting tube portion are connected, and the circuit total length is 1.00, the center of the first stack is the circuit total length Of 0.28 ± 0.05.

このように構成すれば、第一のスタックにおける第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器のそれぞれの温度が適切であると、より迅速に自励による音波の発生を生じることができる。   If comprised in this way, when each temperature of the 1st high temperature side heat exchanger and 1st low temperature side heat exchanger in a 1st stack is appropriate, generation | occurrence | production of the sound wave by self-excitation may arise more rapidly. it can.

また、回路全長を１．００とするとき、回路に沿った作動流体の圧力変動が、第一のスタックの近傍に第一のピークがあり、更に回路全長の約１／２進んだ位置に第二のピークが存在する場合に、前記第二のスタックの中心が前記第二のピークを過ぎた位置となるように第二のスタックを設ける。   When the circuit total length is 1.00, the pressure fluctuation of the working fluid along the circuit has a first peak in the vicinity of the first stack, and is further advanced by about 1/2 of the circuit total length. When there are two peaks, the second stack is provided so that the center of the second stack is located beyond the second peak.

このように構成すれば、第二のスタックでの冷却効率や加熱効率を高めることができるようになる。   If comprised in this way, it will become possible to raise the cooling efficiency and heating efficiency in a 2nd stack.

また、ループ管の外周部もしくは内部に、定在波及び進行波を発生させるための音波発生装置を設けるようにする。   In addition, a sound wave generator for generating a standing wave and a traveling wave is provided on the outer periphery or inside of the loop tube.

このように構成すれば、自励による音波だけでなく音波発生装置からの強制振動によって、より迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。   If comprised in this way, it will become possible to generate a standing wave and a traveling wave more rapidly not only by the self-excited sound wave but also by the forced vibration from the sound wave generator.

また、第一のスタック、又は／及び、第二のスタックとして、順次外側へ向かって内径を大きくした導通路を有するものを用いる。   In addition, the first stack and / or the second stack having a conduction path with an inner diameter increasing toward the outside is used.

このようなものを用いれば、ループ管内部における境界層近傍での導通路の内径を大きくすることができるため、この部分でのエネルギー交換を効率よく行うことができるようになる。   If such a thing is used, since the internal diameter of the conduction path in the vicinity of the boundary layer inside the loop tube can be increased, energy exchange at this portion can be performed efficiently.

また、第一のスタック、又は／及び、第二のスタックとして、順次外側へ向かって内径を小さくした導通路を有するものを用いる。   Further, as the first stack and / or the second stack, one having a conduction path whose inner diameter is gradually reduced toward the outside is used.

このようなものを用いれば、ループ管内部における中心部分での導通路の内径を大きくすることができるため、この中心部分でのエネルギー交換を効率よく行うことができるようになる。   If such a thing is used, since the internal diameter of the conduction | electrical_connection path in the center part inside a loop pipe | tube can be enlarged, energy exchange in this center part can be performed efficiently.

また、第一のスタック、又は／及び、第二のスタックとして、蛇行した導通路を有するものを用いるようにする。   In addition, the first stack and / or the second stack having a meandering conduction path is used.

このようなものを用いれば、作動流体とスタックとの表面積を大きく確保することができるため、作動流体との熱交換を助長させてより高い熱の出力を行うことができるようになる。   If such a thing is used, since the surface area of a working fluid and a stack can be ensured large, heat exchange with a working fluid will be promoted, and higher heat output can be performed now.

また、第一のスタック、又は／及び、第二のスタックとして、順次外側へ向かって流路長を短くした導通路を有するものを用いるようにする。   Further, as the first stack or / and the second stack, a stack having a conduction path whose length is shortened toward the outside is used.

このようなものを用いれば、ループ管の境界層に近い部分の導通路の流路長が短くなるため、速度勾配を均一にすることができ、これにより熱交換器を均一に加熱若しくは冷却することができるようになる。   If such a thing is used, since the flow path length of the conduction path near the boundary layer of the loop tube is shortened, the velocity gradient can be made uniform, thereby heating or cooling the heat exchanger uniformly. Will be able to.

第一のスタック、又は／及び、第二のスタックの材質が、セラミクス、燒結金属、金網、金属製不織布の少なくとも１種からなるものであり、そのωτ（ω：作動流体の角周波数、τ：温度緩和時間）が０．２〜２０の範囲となるように構成された請求項１に記載の熱音響装置。   The material of the first stack and / or the second stack is made of at least one of ceramics, sintered metal, wire mesh, and metallic nonwoven fabric, and ωτ (ω: angular frequency of working fluid, τ: The thermoacoustic apparatus of Claim 1 comprised so that it might become the range of 0.2-20 in (temperature relaxation time).

このように構成すれば、より迅速かつ効率良く自励による音波を発生させることができるようになる。   If comprised in this way, it will become possible to generate the sound wave by self-excitation more quickly and efficiently.

また、このような熱音響装置を複数設け、一の熱音響装置における第二低温側熱交換器とこれに隣接する熱音響装置の第一低温側熱交換器を連結し、もしくは、一の熱音響装置における第二高温側熱交換器とこれに隣接する熱音響装置の第一高温側熱交換器を連結する。   Also, a plurality of such thermoacoustic devices are provided, and the second low temperature side heat exchanger in one thermoacoustic device and the first low temperature side heat exchanger of the thermoacoustic device adjacent thereto are connected, or one heat The 2nd high temperature side heat exchanger in an acoustic device and the 1st high temperature side heat exchanger of the thermoacoustic device adjacent to this are connected.

このように構成すれば、順次隣接する熱音響装置ごとに第一のスタック内の温度勾配が大きくなるため、末端側の熱音響装置でより高熱や冷熱を出力することができるようになる。   If comprised in this way, since the temperature gradient in a 1st stack will become large for every thermoacoustic apparatus adjacent adjacently, it will become possible to output a high heat | fever or cold with the thermoacoustic apparatus of a terminal side.

本発明の熱音響装置は、ループ管の内部に、第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、第二高温側熱交換器と第二低温側熱交換器に挟まれた第二のスタックとを具備してなり、前記第一高温側熱交換器を加熱することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二低温側熱交換器を冷却し、又は／及び、前記第一低温側熱交換器を冷却することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二高温側熱交換器を加熱するものであって、前記ループ管を、地面に対して起立する複数の直線管部と、この直線管部よりも短く構成された連結管部とを設けて構成し、前記第一のスタックを、当該複数の直線管部のうち最も長い直線管部に設けるようにしたので、第一のスタックで発生した自励の音波の波面を長い直線管部で安定させることができ、迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。また、起立する直線管部に第一のスタックを設けるようにしたので、その第一のスタック側で発生した上昇気流や下降気流を利用して音波の発生までの時間を短縮化することができ、更に、音波発生後においても熱交換の効率を向上することができるようになる。   The thermoacoustic device of the present invention includes a first stack sandwiched between a first high temperature side heat exchanger and a first low temperature side heat exchanger, a second high temperature side heat exchanger, and a second low temperature inside the loop tube. A second stack sandwiched between side heat exchangers, and heating the first high temperature side heat exchanger to generate self-excited standing waves and traveling waves, the standing waves and The second low temperature side heat exchanger is cooled by traveling waves and / or the first low temperature side heat exchanger is cooled to generate self-excited standing waves and traveling waves, The second high-temperature side heat exchanger is heated by a traveling wave, and the loop pipe has a plurality of straight pipe portions standing with respect to the ground, and a connecting pipe portion configured to be shorter than the straight pipe portions. The first stack is the longest straight line among the plurality of straight tube portions. Since the wave front of the self-excited sound wave generated in the first stack can be stabilized by the long straight tube part, the standing wave and the traveling wave can be generated quickly. . In addition, since the first stack is provided in the standing straight pipe section, the time until the generation of sound waves can be shortened by using the updraft and downdraft generated on the first stack side. Furthermore, the efficiency of heat exchange can be improved even after the generation of sound waves.

以下、本発明に係る熱音響装置１の第一の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, a first embodiment of a thermoacoustic apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings.

この実施の形態における熱音響装置１は、図１に示すように、全体として略長方形状に構成されたループ管２の内部に、第一高温側熱交換器４及び第一低温側熱交換器５に挟まれた第一のスタック３ａと、第二高温側熱交換器６及び第二低温側熱交換器７に挟まれた第二のスタック３ｂとを具備してなるもので、第一のスタック３ａ側の第一高温側熱交換器４を加熱させることによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波を第二のスタック３ｂ側へ伝搬させることによって第二のスタック３ｂ側に設けられた第二低温側熱交換器７を冷却させるようにしたものである。   As shown in FIG. 1, the thermoacoustic apparatus 1 in this embodiment includes a first high temperature side heat exchanger 4 and a first low temperature side heat exchanger inside a loop tube 2 configured as a substantially rectangular shape as a whole. 5 and the second stack 3b sandwiched between the second high temperature side heat exchanger 6 and the second low temperature side heat exchanger 7, and the first stack 3a The first high-temperature side heat exchanger 4 on the stack 3a side is heated to generate a self-excited standing wave and traveling wave, and the standing wave and traveling wave are propagated to the second stack 3b side. The second low temperature side heat exchanger 7 provided on the second stack 3b side is cooled.

そして、この実施の形態では、第一高温側熱交換器４の加熱から定在波及び進行波の発生までの時間を短縮するために、鉛直方向（重力方向）に沿って設けられる一対の直線管部２ａと、これらの直線管部２ａよりも短く構成された連結管部２ｂとを設け、一方の直線管部２ａの下方に第一高温側熱交換器４と第一低温側熱交換器５とで挟まれた第一のスタック３ａを設けるようにしている。   In this embodiment, a pair of straight lines provided along the vertical direction (gravity direction) in order to shorten the time from the heating of the first high temperature side heat exchanger 4 to the generation of the standing wave and the traveling wave. A pipe part 2a and a connecting pipe part 2b configured to be shorter than these straight pipe parts 2a are provided, and a first high temperature side heat exchanger 4 and a first low temperature side heat exchanger are provided below one straight pipe part 2a. The first stack 3a sandwiched between the two is provided.

定在波及び進行波を発生させるためには、第一のスタック３ａから発生した音波の波面をできる限り迅速に安定させなければならないが、第一のスタック３ａが設けられている直線管部２ａの長さが短いと、その連結管部２ｂの両端に設けられた角部２０ｂで音波が反射してしまい、位相が反転するなどして波面が乱れてしまう。このため、本実施の形態では、発生した音波の波面をできる限り迅速に安定させるために、ループ管２のうち最も長く構成された直線管部２ａに第一のスタック３ａを設けるようにしている。この直線管部２ａの長さは、連結管部２ｂの長さよりも長く設定され、直線管部２ａの長さをＬａ、連結管部２ｂの長さをＬｂとした場合、   In order to generate a standing wave and a traveling wave, the wavefront of the sound wave generated from the first stack 3a must be stabilized as quickly as possible. However, the straight tube portion 2a provided with the first stack 3a. If the length is short, the sound wave is reflected by the corner portions 20b provided at both ends of the connecting pipe portion 2b, and the wavefront is disturbed, for example, the phase is reversed. For this reason, in this embodiment, in order to stabilize the wavefront of the generated sound wave as quickly as possible, the first stack 3a is provided on the longest straight tube portion 2a of the loop tube 2. . The length of the straight tube portion 2a is set to be longer than the length of the connecting tube portion 2b. When the length of the straight tube portion 2a is La and the length of the connecting tube portion 2b is Lb,

１：０．０１≦<Ｌａ：Ｌｂ<１：１
の範囲に設定されるが、好ましくは可能な限り直線管部２ａを長くする方が良く、 1: 0.01 ≦ <La: Lb <1: 1
However, it is preferable to make the straight pipe portion 2a as long as possible,

１：０．０１≦<Ｌａ：Ｌｂ≦１：０．５
の範囲に設定するのが好ましい。 1: 0.01 ≦ <La: Lb ≦ 1: 0.5
It is preferable to set in the range.

一方、この直線管部２ａを連結する連結管部２ｂは、その両端に角部２０ｂを設けて構成されるもので、この角部２０ｂによって直線管部２ａから伝搬してきた音波を連結管部２ｂへ反射させるようにしている。この角部２０ｂの構成については、効率良く音波を連結管部２ｂへ反射させるために、図２に示すような構造が用いられる。図２は、直線管部２ａの上端部分における角部２０ｂの拡大図を示したものである。なお、この角部２０ｂは、他の角部２０ｂにおいても同様の構成が用いられるため他の部分における角部２０ｂの構成については説明を省略する。図２において、角部２０ｂは、直線の管部２ａの内径とほぼ等しい内径を有し、かつ、ループ管２の内側コーナー部分を中心として管の内径とほぼ等しい直径を有するように構成される。これにより直線管部２ａから移送されてきた音エネルギーは、角部２０ｂにおいて全て反射され、直線管部２ａに戻ることなく連結管部２ｂ側へ移送されることになる。また、このように角部２０ｂの内径を直線管部２ａとほぼ等しく構成することによって、直線管部２ａと角部２０ｂの内壁を滑らかにすることができ、これにより音エネルギーの損失を防止して効率よく音エネルギーを移送できるようになる。なお、この角部２０ｂの形状については、円弧形状のものに限らず、図３に示されるような直線状のものを用いることもできる。図３は、直線管部２ａにおける上端部分の角部２００ｂの拡大図を示したものである。図３において、角部２００ｂは、その外側コーナー部分を直線管部２ａに対して約４５度となるように直線状に設けられる。そして、この直線状のコーナー部分により直線管部２ａを伝搬する音波を全て連結管部２ｂ側へ反射させるようにしている。   On the other hand, the connecting tube portion 2b for connecting the straight tube portion 2a is configured by providing corner portions 20b at both ends thereof, and the sound waves propagated from the straight tube portion 2a by the corner portions 20b are connected to the connecting tube portion 2b. It is made to reflect to. Regarding the configuration of the corner portion 20b, a structure as shown in FIG. 2 is used in order to efficiently reflect sound waves to the connecting tube portion 2b. FIG. 2 shows an enlarged view of the corner portion 20b at the upper end portion of the straight tube portion 2a. In addition, since this corner | angular part 20b uses the same structure also in the other corner | angular part 20b, description is abbreviate | omitted about the structure of the corner | angular part 20b in another part. In FIG. 2, the corner portion 20b has an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the straight tube portion 2a, and is configured to have a diameter substantially equal to the inner diameter of the tube around the inner corner portion of the loop tube 2. . As a result, the sound energy transferred from the straight tube portion 2a is totally reflected at the corner portion 20b and transferred to the connecting tube portion 2b without returning to the straight tube portion 2a. In addition, by configuring the inner diameter of the corner portion 20b to be substantially equal to that of the straight tube portion 2a, the inner walls of the straight tube portion 2a and the corner portion 20b can be smoothed, thereby preventing loss of sound energy. Sound energy can be transferred efficiently. In addition, about the shape of this corner | angular part 20b, not only the thing of circular arc shape but a linear thing as shown in FIG. 3 can also be used. FIG. 3 shows an enlarged view of the corner portion 200b at the upper end portion of the straight tube portion 2a. In FIG. 3, the corner portion 200b is provided in a straight line so that the outer corner portion thereof is about 45 degrees with respect to the straight tube portion 2a. Then, all the sound waves propagating through the straight tube portion 2a are reflected by the straight corner portion toward the connecting tube portion 2b.

これらの直線管部２ａや連結管部２ｂは、金属製のパイプによって構成されるが、材質については金属などに限らず、透明なガラス、もしくは樹脂などによって構成することもできる。透明なガラスや樹脂などの材料で構成した場合は、実験等における第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂの位置の確認や管内の状況を容易に観察することができる。   The straight tube portion 2a and the connecting tube portion 2b are made of metal pipes, but the material is not limited to metal or the like, and can be made of transparent glass or resin. When it is made of a material such as transparent glass or resin, it is possible to easily confirm the positions of the first stack 3a and the second stack 3b in an experiment or the like and observe the state in the tube.

そして、このように構成されたループ管２の内部には、第一高温側熱交換器４と第一低温側熱交換器５とに挟まれた第一のスタック３ａ及び、第二高温側熱交換器６と第二低温側熱交換器７とに挟まれた第二のスタック３ｂが設けられる。   And in the loop pipe | tube 2 comprised in this way, the 1st stack 3a pinched | interposed into the 1st high temperature side heat exchanger 4 and the 1st low temperature side heat exchanger 5, and 2nd high temperature side heat | fever A second stack 3b sandwiched between the exchanger 6 and the second low temperature side heat exchanger 7 is provided.

この第一のスタック３ａは、ループ管２の内壁に接するような円柱状に構成され、セラミクス、燒結金属、金網、金属製不織布などのように熱容量の大きい材質であって、ループ管の軸方向に貫通する多孔を有して構成される。なお、この第一のスタック３ａは、図４や図５に示すように、中心から順次外側へ向けて内径を大きくした導通路３０を多数有するスタック３ｃや、中心から順次外側へ向けて内径を小さくした導通路３０を有するスタック３ｄを用いることができる。また、図６や図７に示すように、例えば、微小の球状セラミクスなどを多数敷き詰めて蛇行する導通路３０（太線で示される導通路３０）を有するスタック３ｅや、ループ管２の内周面に近い側の導通路３０の流路長を短くしたスタック３ｆなどを用いても良い。   The first stack 3a is formed in a cylindrical shape so as to be in contact with the inner wall of the loop tube 2, and is made of a material having a large heat capacity such as ceramics, sintered metal, wire mesh, metal nonwoven fabric, and the like. It is configured to have a perforation penetrating through. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the first stack 3a includes a stack 3c having a large number of conduction paths 30 having an inner diameter that gradually increases from the center toward the outer side, and an inner diameter that increases from the center toward the outer side. A stack 3d having a reduced conduction path 30 can be used. Further, as shown in FIGS. 6 and 7, for example, a stack 3e having a conducting path 30 (conducting path 30 shown by a thick line) that lays a large number of minute spherical ceramics and meanders, and an inner peripheral surface of the loop pipe 2 Alternatively, a stack 3f or the like in which the flow path length of the conduction path 30 on the side close to the distance is shortened may be used.

また、第一高温側熱交換器４及び第一低温側熱交換器５は、共に薄い金属で構成され、その内側に定在波及び進行波を導通させるための貫通孔を設けて構成される。そして、これらの熱交換器のうち、第一高温側熱交換器４は外部から供給される電力、若しくは、廃熱や未利用エネルギーなどによって加熱されるように構成される。一方、第一低温側熱交換器５はその周囲に水を循環させて相対的に第一高温側熱交換器４よりも低い温度となるように設定される。   The first high temperature side heat exchanger 4 and the first low temperature side heat exchanger 5 are both made of a thin metal, and are provided with a through hole for conducting a standing wave and a traveling wave inside thereof. . Of these heat exchangers, the first high temperature side heat exchanger 4 is configured to be heated by electric power supplied from the outside, waste heat, unused energy, or the like. On the other hand, the first low temperature side heat exchanger 5 is set so that the temperature is relatively lower than that of the first high temperature side heat exchanger 4 by circulating water around it.

そして、このように第一高温側熱交換器４及び第一低温側熱交換器５によって挟まれた第一のスタック３ａは、第一高温側熱交換器４を上側に設けた状態で直線管部２ａの中央よりも下方側に設けられる。このように第一のスタック３ａを直線管部２ａの中央より下方に設けるようにするのは、第一高温側熱交換器４を加熱する際に生じる上昇気流を利用して迅速に音波を発生させられるようにするためであり、また、第一高温側熱交換器４を上側に設けるのは、第一高温側熱交換器４を加熱する際に発生する暖かい作動流体を第一のスタック３ａ内に入り込ませないようにして、第一低温側熱交換器５との間に大きな温度勾配を形成させられるようにするためである。   The first stack 3a sandwiched between the first high temperature side heat exchanger 4 and the first low temperature side heat exchanger 5 in this way is a straight tube with the first high temperature side heat exchanger 4 provided on the upper side. It is provided below the center of the part 2a. In this way, the first stack 3a is provided below the center of the straight tube portion 2a in order to quickly generate sound waves using the rising air flow generated when the first high temperature side heat exchanger 4 is heated. The first high temperature side heat exchanger 4 is provided on the upper side, and the warm working fluid generated when the first high temperature side heat exchanger 4 is heated is supplied to the first stack 3a. This is to prevent a large temperature gradient from being formed between the first low temperature side heat exchanger 5 and the first low temperature side heat exchanger 5.

ここで第一のスタック３ａで自励による音波が発生するための条件としては、この第一のスタック３ａ内に作動流体が流れる際の平行通路の流路半径をｒ、作動流体の角周波数をω、温度拡散係数をα、温度緩和時間をτ（＝ｒ２／２α）とした場合、ωτが０．２〜２０の範囲内である場合に最も効率良く自励による音波を発生させることができる。このため、これらの関係を満たすようにｒ、ω、τを設定する。また、図２における直線管部２ａの一端と連結管部２ｂの一端とを連結したときのそれぞれの中心軸の交点を回路の始点Ｘとし、回路全長を１．００とした場合、第一のスタック３ａの中心を始点Ｘから反時計回りに回路全長の０．２８±０．０５となる位置に設定すれば、より迅速かつ効率良く自励による音波を発生することができる。 Here, as conditions for generating self-excited sound waves in the first stack 3a, the flow path radius of the parallel passage when the working fluid flows in the first stack 3a is r, and the angular frequency of the working fluid is When ω, the temperature diffusion coefficient is α, and the temperature relaxation time is τ (= r 2 / 2α), self-excited sound waves can be generated most efficiently when ωτ is in the range of 0.2 to 20. it can. For this reason, r, ω, and τ are set so as to satisfy these relationships. Further, when the one end of the straight tube portion 2a and the one end of the connecting tube portion 2b in FIG. 2 are connected to each other, the intersection of the central axes is the circuit start point X, and the circuit total length is 1.00. Setting the center of the stack 3a counterclockwise from the starting point X to a position where the circuit total length is 0.28 ± 0.05 can generate sound waves by self-excitation more quickly and efficiently.

一方、第二のスタック３ｂは、第一のスタック３ａと同様に、ループ管２の内壁に接するような円柱状に構成され、セラミクス、燒結金属、金網、金属製不織布などのように熱容量の大きい材質であって、ループ管の軸方向に貫通する多孔を有して構成される。この第二のスタック３ｂは、ループ管２に沿った作動流体の圧力変動が、第一のスタック３ａの近傍に第一のピークが存在して、更に回路全長の約１／２進んだ位置に第二のピークが存在する場合に、そのスタック３ｂの中心が第二のピークを過ぎた場所に位置するように設けられる。なお、この第二のスタック３ｂについては、第一のスタック３ａと同様に、図４や図５に示すように、中心から順次外側へ向けて内径を大きくした導通路３０を多数有するスタック３ｃや、中心から順次外側へ向けて内径を小さくした導通路３０を有するスタック３ｄを用いることができる。また、図６や図７に示すように、例えば、微小の球状セラミクスなどを多数敷き詰めて蛇行する導通路３０（太線で示される導通路３０）を有するスタック３ｅや、ループ管２の内周面に近い側の導通路３０の流路長を短くしたスタック３ｆなどを用いても良い。   On the other hand, like the first stack 3a, the second stack 3b is formed in a cylindrical shape so as to be in contact with the inner wall of the loop tube 2, and has a large heat capacity such as ceramics, sintered metal, wire mesh, and metallic nonwoven fabric. It is made of a material and has a hole penetrating in the axial direction of the loop tube. In the second stack 3b, the pressure fluctuation of the working fluid along the loop pipe 2 is at a position where the first peak is present in the vicinity of the first stack 3a and further about 1/2 of the total circuit length. When the second peak is present, the stack 3b is provided such that the center of the stack 3b is located at a location past the second peak. The second stack 3b is similar to the first stack 3a, as shown in FIGS. 4 and 5, the stack 3c having a large number of conduction paths 30 having an inner diameter gradually increasing from the center toward the outside. A stack 3d having a conduction path 30 with a smaller inner diameter from the center toward the outside can be used. Further, as shown in FIGS. 6 and 7, for example, a stack 3e having a conducting path 30 (conducting path 30 shown by a thick line) that lays a large number of minute spherical ceramics and meanders, and an inner peripheral surface of the loop pipe 2 Alternatively, a stack 3f or the like in which the flow path length of the conduction path 30 on the side close to the distance is shortened may be used.

また、この第二のスタック３ｂ側に設けられる第二高温側熱交換器６及び第二低温側熱交換器７も、同様に、ともに薄い金属で構成され、その内側に定在波及び進行波を導通させるための貫通孔を設けて構成される。そして、第二高温側熱交換器６の周囲に水を循環させるようにするとともに、第二低温側熱交換器７に冷却の対象物を接続する。この冷却の対象物としては、外気や、発熱を伴う家電製品、パーソナルコンピュータのＣＰＵなどが考えられるが、これ以外の対象物を冷却するようにしても良い。   Similarly, the second high-temperature side heat exchanger 6 and the second low-temperature side heat exchanger 7 provided on the second stack 3b side are both made of a thin metal, and standing waves and traveling waves are formed inside thereof. Is provided with a through hole for conducting the current. Then, water is circulated around the second high temperature side heat exchanger 6, and an object to be cooled is connected to the second low temperature side heat exchanger 7. Examples of the object to be cooled include outside air, household electric appliances that generate heat, and CPUs of personal computers. Other objects may be cooled.

このように構成されたループ管２の内部には、ヘリウム、アルゴンなどのような不活性ガスが封入される。なお、このような不活性ガスに限らず、窒素や空気などのような作動流体を封入しても良い。これらの作動流体は、０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａに設定される。   An inert gas such as helium or argon is enclosed in the loop tube 2 configured in this manner. In addition to such an inert gas, a working fluid such as nitrogen or air may be enclosed. These working fluids are set to 0.1 MPa to 1.0 MPa.

このような作動流体を封入するに際してプラントル数が小さく、また、比重も小さいヘリウムなどを使用すれば、音波の発生までの時間を短縮化することができる。しかし、このような作動流体を用いると、音速が早くなってしまって、スタック内壁との間でうまく熱交換を行うことができない。また、逆に、プラントル数が大きく、また、比重も大きいアルゴンなどを使用すると、今度は粘性が高くなって音波を迅速に発生させることができない。このため、好ましくは、ヘリウムとアルゴンの混合ガスを用いるようにする。そして、このような混合ガスを封入する場合、次のようにして行う。   When such a working fluid is sealed, if helium or the like having a small Prandtl number and a small specific gravity is used, the time until the generation of sound waves can be shortened. However, when such a working fluid is used, the speed of sound increases and heat exchange cannot be performed with the inner wall of the stack. On the other hand, if argon or the like having a large Prandtl number and a large specific gravity is used, this time, the viscosity becomes high and sound waves cannot be generated quickly. For this reason, it is preferable to use a mixed gas of helium and argon. And when enclosing such a mixed gas, it carries out as follows.

まず、始めにプラントル数が小さく、また、比重も小さいヘリウムをループ管２内に封入しておき、迅速に音波を発生させる。そして、発生した音波の音速を低下させるべく、次にアルゴンなどのようなプラントル数が大きく、また、比重も大きいガスを注入する。このアルゴンの混入に際しては、図８に示すように、上側に設けられた連結管部２ｂの中央部分に気体注入装置９を設け、そこからから注入すると左右の直線管部２ａに均一にアルゴンを注入し、これにより、相対的に比重の大きいアルゴンを下方に向かって流入させて内部のガスを均一化される。なお、このように先にヘリウムを封入して後からアルゴンを注入する場合に限らず、これとは逆に、先にアルゴンを封入しておき、後からヘリウムを注入するようにしても良い。この場合、下側の連結管部２ｂの中央部分に気体注入装置９を設け、そこからヘリウムを注入すると、相対的に比重の小さいヘリウムが上昇する際にガスを均一化させるようになる。これらの混合ガスの圧力は、０．０１ＭＰａ〜５ＭＰａに設定され、装置全体を小型化する場合は、０．０１ＭＰａなどのように比較的低い圧力に設定する。これにより小型化されたループ管２内での粘性の影響を少なくできる。   First, helium having a small Prandtl number and a small specific gravity is sealed in the loop tube 2 to quickly generate sound waves. Then, in order to lower the sound speed of the generated sound wave, a gas having a large Prandtl number and a large specific gravity such as argon is injected next. When this argon is mixed, as shown in FIG. 8, a gas injection device 9 is provided in the central portion of the connecting pipe portion 2b provided on the upper side, and when injected from there, argon is uniformly introduced into the left and right straight tube portions 2a. By injecting this, argon having a relatively large specific gravity is caused to flow downward to make the internal gas uniform. It should be noted that the present invention is not limited to the case where helium is first sealed and argon is injected later, but conversely, argon may be sealed first and helium may be injected later. In this case, when the gas injection device 9 is provided in the central portion of the lower connecting pipe portion 2b and helium is injected therefrom, the gas is made uniform when helium having a relatively low specific gravity rises. The pressure of these mixed gases is set to 0.01 MPa to 5 MPa, and when the entire apparatus is downsized, the pressure is set to a relatively low pressure such as 0.01 MPa. Thereby, the influence of the viscosity in the loop tube 2 reduced in size can be reduced.

次に、このように構成された熱音響装置１の動作状態について説明する。   Next, the operation state of the thermoacoustic apparatus 1 configured as described above will be described.

まず、ループ管２にヘリウムを封入しておき、この状態で第一のスタック３ａの第一低温側熱交換器５及び第二のスタック３ｂの第二高温側熱交換器６の周囲に水を循環させる。この状態で第一のスタック３ａにおける第一高温側熱交換器４に熱を加えると、第一高温側熱交換器４と第一低温側熱交換器５との間の温度差によって第一のスタック３ａ内に温度勾配が発生し、作動流体が微小に揺らぎ始める。そして、次に、この作動流体が大きく振動し始めてループ管２内を周回する。この際、第一のスタック３ａが存在する直線管部２ａが比較的長く設定されているので、第一のスタック３ａ内で発生した音波の波面が安定し、短時間のうちにループ管２内に定在波及び進行波を発生させることができる。この定在波及び進行波による音エネルギーは、エネルギー保存の法則に基づき、第一のスタック３ａ内での熱エネルギーの移送方向（第一高温側熱交換器４から第一低温側熱交換器５の方向）と逆方向、すなわち、第一低温側熱交換器５から第一高温側熱交換器４の方向に発生する。この音エネルギーは、ループ管２の角部２０ｂなどにおいて効率良く反射された後、第二のスタック３ｂ側へ移送され、第二のスタック３ｂ側では、定在波及び進行波に基づく作動流体の圧力変化及び体積変化によって作動流体を膨張・収縮させる。そして、その際に生じた熱エネルギーを音エネルギーの移送方向と逆方向である第二低温側熱交換器７から第二高温側熱交換器６側へ移送する。このようにして、第二低温側熱交換器７を冷却し、目的の対象物を冷却するようにする。   First, helium is sealed in the loop tube 2, and in this state, water is put around the first low temperature side heat exchanger 5 of the first stack 3a and the second high temperature side heat exchanger 6 of the second stack 3b. Circulate. When heat is applied to the first high temperature side heat exchanger 4 in the first stack 3a in this state, the first high temperature side heat exchanger 4 and the first low temperature side heat exchanger 5 cause a first difference. A temperature gradient is generated in the stack 3a, and the working fluid starts to fluctuate slightly. Then, the working fluid starts to vibrate greatly and circulates in the loop pipe 2. At this time, since the straight tube portion 2a in which the first stack 3a exists is set to be relatively long, the wavefront of the sound wave generated in the first stack 3a is stabilized, and the loop tube 2 is within a short time. It is possible to generate standing waves and traveling waves. The sound energy generated by the standing wave and traveling wave is based on the law of conservation of energy, and the direction of heat energy transfer in the first stack 3a (from the first high temperature side heat exchanger 4 to the first low temperature side heat exchanger 5). Direction), that is, in the direction from the first low temperature side heat exchanger 5 to the first high temperature side heat exchanger 4. This sound energy is efficiently reflected at the corner portion 20b of the loop tube 2 and then transferred to the second stack 3b side. On the second stack 3b side, the working fluid based on the standing wave and the traveling wave is transferred. The working fluid is expanded and contracted by pressure change and volume change. Then, the heat energy generated at that time is transferred from the second low-temperature side heat exchanger 7 to the second high-temperature side heat exchanger 6 side, which is opposite to the transfer direction of the sound energy. In this way, the second low-temperature side heat exchanger 7 is cooled to cool the target object.

なお、上述のような熱音響装置１では、第一のスタック３ａ内に設けられた温度勾配によって自励による音波を発生させるようにしているが、実際には、このような自励による音波が発生するまでの間には比較的長い時間を要することとなる。一方、定在波及び進行波の発生時間を短縮するためには、ループ管２の径を変えて定在波及び進行波の周波数を低くすることも可能であるが、このようにすると今度は、十分な出力を得ることができない。このような場合、図８に示すように、音波発生装置８を設けることもできる。   In the thermoacoustic apparatus 1 as described above, a self-excited sound wave is generated by a temperature gradient provided in the first stack 3a. Actually, however, such a self-excited sound wave is generated. It takes a relatively long time until it occurs. On the other hand, in order to shorten the generation time of the standing wave and traveling wave, the diameter of the loop tube 2 can be changed to lower the frequency of the standing wave and traveling wave. Can't get enough output. In such a case, a sound wave generator 8 can be provided as shown in FIG.

この音波発生装置８は、スピーカーや圧電素子、その他、外部から作動流体を強制振動させるような装置で構成されるもので、ループ管２の外周面に沿って設けられ、若しくは、ループ管２の内部に設けられる。この音波発生装置８は、発生する定在波及び進行波の１／２波長、１／４波長の間隔を設けて取り付けるのが好ましく、また、定在波及び進行波の進行方向に対応してループ管２の軸方向に作動流体を強制振動させるように設けるのが好ましい。このように音波発生装置８を設けると、定在波及び進行波の発生時間を短縮することができ、迅速に第二低温側熱交換器７を冷却することができるようになる。   The sound wave generator 8 is configured by a speaker, a piezoelectric element, or other devices that forcibly vibrate the working fluid from the outside, and is provided along the outer peripheral surface of the loop tube 2 or the loop tube 2 Provided inside. The sound wave generator 8 is preferably installed with an interval of 1/2 wavelength and 1/4 wavelength of the standing wave and traveling wave generated, and corresponding to the traveling direction of the standing wave and traveling wave. It is preferable that the working fluid is provided so as to be forcedly vibrated in the axial direction of the loop tube 2. When the sound wave generator 8 is provided in this manner, the generation time of the standing wave and the traveling wave can be shortened, and the second low temperature side heat exchanger 7 can be quickly cooled.

また、このような熱音響装置１だけでは充分な冷却効果を得ることができない場合、図９に示すように、熱音響装置１を複数連結させた熱音響システム１００を用いるようにするようにしても良い。図９において、１ａ、１ｂ…１ｎは上述のように構成された熱音響装置１を示し、これらの第一の熱音響装置１ａ、第二の熱音響装置１ｂ…第ｎの熱音響装置１ｎは隣接して直列に設けられる。これらの熱音響装置１ａ…における第一高温側熱交換器４は、全てヒーターなどで加熱され、一方、それぞれにおける熱音響装置１ａ…の第二低温側熱交換器７は、これに隣接する熱音響装置１ｂ…の第一低温側熱交換器５に連結される。これにより、第一の熱音響装置１ａにおける第一のスタック３ａの温度勾配よりも第二の熱音響装置１における温度勾配の方を大きくすることができ、これにより、順次下流側に向けて熱音響装置１ｎの温度勾配が大きくすることができて、末端の熱音響装置１ｎからより低い熱を出力することができるようになる。なお、このように熱音響装置１ａ…を連結する場合、各熱音響装置１ａ…で音波を自励させようとすると、末端の熱音響装置１ｎで定在波及び進行波が発生するまでの間に非常に長い時間を要することになる。このため、特にループ管２の外周面若しくは内部に音波発生装置８を設けて各熱音響装置１ａ…での定在波及び進行波の発生までの時間を短縮化するように構成すると良い。   Further, when a sufficient cooling effect cannot be obtained by using only such a thermoacoustic device 1, a thermoacoustic system 100 in which a plurality of thermoacoustic devices 1 are connected is used as shown in FIG. Also good. 9, 1a, 1b,..., 1n indicate the thermoacoustic apparatus 1 configured as described above, and the first thermoacoustic apparatus 1a, the second thermoacoustic apparatus 1b,. Adjacent in series. The first high temperature side heat exchangers 4 in these thermoacoustic devices 1a ... are all heated by a heater or the like, while the second low temperature side heat exchangers 7 of the thermoacoustic devices 1a ... in each of them are heat adjacent thereto. It connects with the 1st low temperature side heat exchanger 5 of acoustic apparatus 1b .... As a result, the temperature gradient in the second thermoacoustic device 1 can be made larger than the temperature gradient of the first stack 3a in the first thermoacoustic device 1a. The temperature gradient of the acoustic device 1n can be increased, and lower heat can be output from the thermoacoustic device 1n at the end. When the thermoacoustic devices 1a ... are connected in this way, if each thermoacoustic device 1a ... tries to self-excite sound waves, until the standing wave and the traveling wave are generated in the end thermoacoustic device 1n. It will take a very long time. For this reason, in particular, it is preferable to provide a sound wave generator 8 on the outer peripheral surface or inside of the loop tube 2 so as to shorten the time until the standing wave and the traveling wave are generated in each thermoacoustic device 1a.

また、上記実施の形態では、第一のスタック３ａ側を加熱して第二のスタック３ｂ側を冷却する熱音響装置１を例に挙げて説明したが、これとは逆に、第一のスタック３ａ側を冷却して第二のスタック３ｂ側を加熱するようにしても良い。この熱音響装置１の例を図８に示す。   In the above-described embodiment, the thermoacoustic apparatus 1 that heats the first stack 3a side and cools the second stack 3b side is described as an example. The 3a side may be cooled to heat the second stack 3b side. An example of this thermoacoustic apparatus 1 is shown in FIG.

図１０において、図１から図８までと同じ符号を示すものは上記説明したものと同じ構造を有するものを示す。この図１０においては、第一のスタック３ａを直線管部２ａの中央よりも上方に設けるとともに、第二のスタック３ｂをこれに対向する直線管部２ａの適所に設けるようにしている。この第一のスタック３ａ及び第二のスタック３ｂの設置位置としては、上記実施の形態における設置条件と同じ条件となる位置に設けると良い。そして、第一低温側熱交換器５にマイナス数十度もしくはこれよりも低い冷熱を入力するとともに、第一高温側熱交換器４および第二低温側熱交換器７に不凍性の液体を循環させる。すると熱音響効果の原理により、第一のスタック３ａに形成された温度勾配によって自励の音波が発生し、比較的長く設定された直線管部２ａで波面を安定させ、また、冷熱の下降気流を利用して迅速に定在波及び進行波を発生させる。この定在波及び進行波の音エネルギーの進行方向は、第一のスタック３ａにおける熱エネルギーの移送方向（第一高温側熱交換器４から第一低温側熱交換器５の方向）と逆方向に向かうように発生する。この定在波及び進行波による音エネルギーは、ループ管２の角部２０ｂなどにおいて効率良く反射された後、第二のスタック３ｂ側へ伝搬され、第二のスタック３ｂ側では、定在波及び進行波に基づく作動流体の圧力変化及び体積変化によって作動流体が膨張・収縮を繰り返し、その際に生じた熱エネルギーを音エネルギーの移送方向と逆方向である第二低温側熱交換器７から第二高温側熱交換器６側へ移送する。このようにして、第二高温側熱交換器６を加熱する。   In FIG. 10, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 8 indicate the same structures as those described above. In FIG. 10, the first stack 3a is provided above the center of the straight tube portion 2a, and the second stack 3b is provided at an appropriate position on the straight tube portion 2a facing the first stack 3a. As the installation positions of the first stack 3a and the second stack 3b, it is preferable that the first stack 3a and the second stack 3b are provided at the same position as the installation conditions in the above embodiment. Then, while inputting cold heat of minus several tens of degrees or lower to the first low temperature side heat exchanger 5, an antifreeze liquid is supplied to the first high temperature side heat exchanger 4 and the second low temperature side heat exchanger 7. Circulate. Then, due to the principle of the thermoacoustic effect, self-excited sound waves are generated by the temperature gradient formed in the first stack 3a, the wavefront is stabilized by the straight tube portion 2a set relatively long, and the cold descending airflow To quickly generate standing waves and traveling waves. The traveling direction of the sound energy of the standing wave and traveling wave is opposite to the heat energy transfer direction in the first stack 3a (the direction from the first high temperature side heat exchanger 4 to the first low temperature side heat exchanger 5). Occurs to head towards. The sound energy due to the standing wave and traveling wave is efficiently reflected at the corner 20b of the loop tube 2 and then propagated to the second stack 3b side, and on the second stack 3b side, the standing wave and The working fluid repeatedly expands and contracts due to the pressure change and volume change of the working fluid based on the traveling wave, and the generated heat energy is transferred from the second low-temperature side heat exchanger 7 in the direction opposite to the sound energy transfer direction. 2. Transfer to the high temperature side heat exchanger 6 side. In this way, the second high temperature side heat exchanger 6 is heated.

なお、この実施の形態においても、定在波及び進行波の発生を促進するためにループ管２の外周面もしくは内部に音波発生装置８を設けるようにしても良く、また、このような熱音響装置１を図９に示すように連結して末端側の熱音響装置１からより高い熱を出力するようにしても良い。   Also in this embodiment, the sound wave generator 8 may be provided on the outer peripheral surface or inside of the loop tube 2 in order to promote the generation of the standing wave and the traveling wave. The device 1 may be connected as shown in FIG. 9 to output higher heat from the thermoacoustic device 1 on the end side.

このように上記実施の形態によれば、鉛直方向に沿って設けられた一対の同じ長さの直線管部２ａと、この直線管部２ａを連結する連結管部２ｂを設け、この直線管部２ａを連結管部２ｂよりも長く設定した状態において、その直線管部２ａに第一高温側熱交換器４及び第一低温側熱交換器５に挟まれた第一のスタック３ａを設けるようにしたので、第一のスタック３ａで発生した自励の音波の波面を長い直線管部２ａで安定させることができる。また、鉛直方向に沿う直線管部２ａに第一のスタック３ａを設けるようにしたので、その第一のスタック３ａ側で発生した上昇気流や下降気流を利用して音波の発生までの時間を短縮化することができるようになり、更に、音波が発生した後においても熱交換の効率を良くすることができるようになる。   Thus, according to the above embodiment, a pair of straight pipe portions 2a having the same length provided along the vertical direction and a connecting pipe portion 2b for connecting the straight pipe portions 2a are provided. In a state where 2a is set longer than the connecting pipe portion 2b, the first stack 3a sandwiched between the first high temperature side heat exchanger 4 and the first low temperature side heat exchanger 5 is provided in the straight pipe portion 2a. Therefore, the wavefront of the self-excited sound wave generated in the first stack 3a can be stabilized by the long straight tube portion 2a. In addition, since the first stack 3a is provided in the straight pipe portion 2a along the vertical direction, the time until the generation of sound waves is shortened by using the updraft and the downdraft generated on the first stack 3a side. Furthermore, the efficiency of heat exchange can be improved even after sound waves are generated.

そして、このようなループ管２を構成するに際して、直線管部と連結管部の長さをそれぞれＬａ、Ｌｂとした場合、「１：０．０１≦Ｌａ：Ｌｂ<１：１」となる範囲にそれぞれの長さを設定し、より好ましくは、「Ｌａ：Ｌｂ≦１：０．５」とように各長さを設定したので、発生した音波の波面をより迅速に安定化させることができる。   When such a loop pipe 2 is configured, when the lengths of the straight pipe portion and the connecting pipe portion are La and Lb, respectively, a range of “1: 0.01 ≦ La: Lb <1: 1”. And, more preferably, each length is set such that “La: Lb ≦ 1: 0.5”, so that the wavefront of the generated sound wave can be stabilized more quickly. .

また、このような装置において、第一のスタック３ａ側を加熱し、第二のスタック３ｂ側を冷却する場合、第一のスタック３ａを直線管部２ａの中心よりも下方に設けるようにしたので、第一高温側熱交換器４に加えられる熱による上昇気流の発生空間を確保することができ、この上昇気流を利用することによって迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。   In such an apparatus, when the first stack 3a side is heated and the second stack 3b side is cooled, the first stack 3a is provided below the center of the straight tube portion 2a. A space for generating an updraft due to heat applied to the first high temperature side heat exchanger 4 can be secured, and a standing wave and a traveling wave can be quickly generated by using the updraft. Become.

更に、これとは逆に、第一のスタック３ａ側を冷却し、第二のスタック３ｂ側を加熱する場合、第一のスタック３ａを直線管部２ａの中心よりも上方に設けるようにしたので、第一低温側熱交換器５に加えられる冷熱による下降気流の発生空間を確保することができ、この下降気流を利用することによって迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。   Furthermore, on the contrary, when the first stack 3a side is cooled and the second stack 3b side is heated, the first stack 3a is provided above the center of the straight tube portion 2a. The space for generating the downdraft due to the cold applied to the first low temperature side heat exchanger 5 can be secured, and the standing wave and the traveling wave can be generated quickly by using the downdraft. Become.

加えて、直線管部２ａの一端と連結管部２ｂの一端とを連結したときのそれぞれの中心軸の交点を回路の始点とし、回路全長を１．００とするとき、第一のスタック３ａの中心が回路全長の０．２８±０．０５の位置となるように設定したので、より迅速に自励による音波を発生させることができる。   In addition, when one end of the straight tube portion 2a and one end of the connecting tube portion 2b are connected to each other, the intersection of the respective central axes is taken as the starting point of the circuit, and the total length of the circuit is set to 1.00. Since the center is set at a position of 0.28 ± 0.05 of the total circuit length, a self-excited sound wave can be generated more quickly.

また、回路全長を１．００とするとき、回路に沿った作動流体の圧力変動が、第一のスタックの近傍に第一のピークがあり、更に回路全長の約１／２進んだ位置に第二のピークが存在する場合に、第二のスタック３ｂの中心が第二のピークを過ぎた位置となるように第二のスタック３ｂを設けるようにしたので、第二のスタック３ｂでの冷却効率や加熱効率を高めることができるようになる。   When the circuit total length is 1.00, the pressure fluctuation of the working fluid along the circuit has a first peak in the vicinity of the first stack, and is further advanced by about 1/2 of the circuit total length. Since the second stack 3b is provided so that the center of the second stack 3b passes the second peak when there are two peaks, the cooling efficiency in the second stack 3b And heating efficiency can be increased.

加えて、ループ管２の外周部もしくは内部に、定在波及び進行波を発生させるための音波発生装置８を設けるようにしたので、自励による音波だけでなく音波発生装置８からの強制振動によって、より迅速に定在波及び進行波を発生させることができるようになる。   In addition, since the sound wave generator 8 for generating the standing wave and the traveling wave is provided on the outer periphery or inside of the loop tube 2, not only the self-excited sound wave but also the forced vibration from the sound wave generator 8 is provided. By this, standing waves and traveling waves can be generated more quickly.

また、第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂとして、図４に示すように、順次外側へ向かって内径を大きくした導通路３０を有するスタック３ｃを用いるようにもしたので、ループ管２内部における境界層近傍での導通路３０の内径を大きくすることができ、この部分でのエネルギー交換を効率よく行うことができるようになる。   Further, as shown in FIG. 4, the stack 3c having the conduction path 30 with the inner diameter increasing toward the outside is used as the first stack 3a and the second stack 3b. It is possible to increase the inner diameter of the conduction path 30 in the vicinity of the boundary layer, and to efficiently perform energy exchange in this portion.

また、第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂとして、図５に示すように、順次外側へ向かって内径を小さくした導通路を有するスタック３ｄを用いるようにもしたので、ループ管２内部における中心部分での導通路３０の内径を大きくすることができ、この部分でのエネルギー交換を効率よくすることができるようになる。   In addition, as shown in FIG. 5, the first stack 3 a and the second stack 3 b are configured to use a stack 3 d having a conduction path whose inner diameter is gradually decreased toward the outer side. The inner diameter of the conduction path 30 at the central portion can be increased, and energy exchange at this portion can be efficiently performed.

また、第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂとして、図６に示すように、蛇行した導通路３０を有するスタック３ｅを用いるようにしたので、作動流体とスタック３ｄとの表面積を大きく確保することができるため、作動流体との熱交換を助長させてより高い熱の出力を行うことができるようになる。   Moreover, as shown in FIG. 6, the stack 3e having the meandering conduction path 30 is used as the first stack 3a and the second stack 3b, so that a large surface area is ensured between the working fluid and the stack 3d. Therefore, heat exchange with the working fluid is facilitated, and higher heat output can be performed.

また、第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂとして、図７に示すように、順次外側へ向かって短くした導通路を有するスタック３ｆを用いるようにしたので、ループ管２の境界層に近い部分の導通路の流路長を短くすることができ、速度勾配を全体的に均一にすることによって、熱交換器４、５、６、７を全体的に均一に加熱若しくは冷却することができるようになる。   Further, as shown in FIG. 7, the first stack 3a and the second stack 3b are made of stacks 3f having conductive paths that are successively shortened toward the outside, so that they are close to the boundary layer of the loop tube 2. The heat exchangers 4, 5, 6, and 7 can be heated or cooled as a whole uniformly by shortening the flow path length of the partial conduction path and making the velocity gradient as uniform as a whole. It becomes like this.

また、第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂの素材として、セラミクス、燒結金属、金網、金属製不織布の少なくとも１種からなるものを用い、そのωτ（ω：作動流体の角周波数、τ：温度緩和時間）として０．２〜２０の範囲となるように設定したので、より迅速かつ効率良く自励による音波を発生させることができるようになる。   Further, as the material of the first stack 3a and the second stack 3b, a material made of at least one of ceramics, sintered metal, wire mesh, and metallic nonwoven fabric is used, and its ωτ (ω: angular frequency of working fluid, τ: Since the temperature relaxation time is set to be in the range of 0.2 to 20, it is possible to generate self-excited sound waves more quickly and efficiently.

また、図９に示すように、このような熱音響装置１を複数設け、一の熱音響装置１における第二低温側熱交換器７とこれ隣接する熱音響装置１の第一低温側熱交換器５、もしくは、一の熱音響装置１における第二高温側熱交換器６とこれに隣接する熱音響装置１の第一高温側熱交換器４とを連結するようにしたので、順次隣接する熱音響装置１ごとに第一のスタック３ａ内の温度勾配を大きくすることができ、末端側の熱音響装置１でより高い熱や冷熱を出力することができるようになる。   Also, as shown in FIG. 9, a plurality of such thermoacoustic devices 1 are provided, and the second low temperature side heat exchanger 7 in one thermoacoustic device 1 and the first low temperature side heat exchange of the adjacent thermoacoustic device 1. Since the second high temperature side heat exchanger 6 in the thermoelectric device 1 or the one thermoacoustic device 1 and the first high temperature side heat exchanger 4 of the thermoacoustic device 1 adjacent thereto are connected to each other, they are sequentially adjacent to each other. The temperature gradient in the first stack 3 a can be increased for each thermoacoustic device 1, and higher heat and cold energy can be output by the thermoacoustic device 1 on the end side.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。   Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms.

例えば、上記実施の形態においては、左右対称形となるループ管２を設けるようにしているが、これに限らず、不規則に蛇行するループ管を用いるようにしても良い。この場合、最も長い直線管部に音波の発生源となる第一のスタック３ａを設けるようにすると良い。   For example, in the embodiment described above, the loop pipe 2 having a bilaterally symmetrical shape is provided. However, the present invention is not limited to this, and a loop pipe meandering irregularly may be used. In this case, it is preferable to provide the first stack 3a serving as a sound wave generation source in the longest straight tube portion.

また、上記実施の形態においては、鉛直方向に沿った直線管部２ａを設けるようにしているが、これに限らず、若干地面に対して傾斜するような直線管部を設けるようにしても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the straight pipe part 2a along a perpendicular direction is provided, you may make it provide not only this but a straight pipe part which inclines slightly with respect to the ground. .

また、上記第一のスタック３ａや第二のスタック３ｂの位置については、上記設定された条件に限定されることなく、種々の実験などにおいて適切な場所に設置するようにしても良い。   Further, the positions of the first stack 3a and the second stack 3b are not limited to the set conditions, and may be installed at appropriate locations in various experiments.

本発明の一実施の形態を示す熱音響装置の概略図Schematic of thermoacoustic apparatus showing an embodiment of the present invention 同形態におけるループ管の角部の拡大図Enlarged view of the corner of the loop tube in the same form 他の実施の形態におけるループ管の角部の形状を示す図The figure which shows the shape of the corner | angular part of the loop pipe in other embodiment 他の実施の形態におけるスタックの形状を示す図The figure which shows the shape of the stack in other embodiment 他の実施の形態におけるスタックの形状を示す図The figure which shows the shape of the stack in other embodiment 他の実施の形態におけるスタックの形状を示す図The figure which shows the shape of the stack in other embodiment 他の実施の形態におけるスタックの形状を示す図The figure which shows the shape of the stack in other embodiment 音波発生装置を設けた熱音響装置の概略図Schematic of thermoacoustic device provided with sound wave generator 音響暖房装置を連結させた音響暖房システムの概略図Schematic diagram of an acoustic heating system connected to an acoustic heating device 他の実施の形態における熱音響装置の概略図Schematic of thermoacoustic apparatus in another embodiment

符号の説明Explanation of symbols

１・・・熱音響装置
２・・・ループ管
２ａ・・・直線管部
２ｂ・・・連結管部
２０ｂ・・・角部
３ａ・・・第一のスタック
３ｂ・・・第二のスタック
３ｃ・・・スタック
３ｄ・・・スタック
３ｅ・・・スタック
３ｆ・・・スタック
３０・・・導通路
４・・・第一高温側熱交換器
５・・・第一低温側熱交換器
６・・・第二高温側熱交換器
７・・・第二低温側熱交換器
８・・・音波発生装置
９・・・気体注入装置
１００・・・熱音響システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermoacoustic apparatus 2 ... Loop pipe 2a ... Straight pipe part 2b ... Connection pipe part 20b ... Corner | angular part 3a ... 1st stack 3b ... 2nd stack 3c ... Stack 3d ... Stack 3e ... Stack 3f ... Stack 30 ... Conducting path 4 ... First high temperature side heat exchanger 5 ... First low temperature side heat exchanger 6 ... Second high temperature side heat exchanger 7 ... second low temperature side heat exchanger 8 ... sound wave generator 9 ... gas injection device 100 ... thermoacoustic system

Claims (13)

ループ管の内部に、第一高温側熱交換器と第一低温側熱交換器に挟まれた第一のスタックと、第二高温側熱交換器と第二低温側熱交換器に挟まれた第二のスタックとを具備してなり、前記第一高温側熱交換器を加熱することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二低温側熱交換器を冷却し、又は／及び、前記第一低温側熱交換器を冷却することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二高温側熱交換器を加熱する熱音響装置であって、
前記ループ管を、地面に対して起立する複数の直線管部と、この直線管部よりも短く構成された連結管部とを設けて構成し、前記第一のスタックを、当該複数の直線管部のうち最も長い直線管部に設けるようにしたことを特徴とする熱音響装置。 Inside the loop tube, the first stack sandwiched between the first high temperature side heat exchanger and the first low temperature side heat exchanger, and the second high temperature side heat exchanger and the second low temperature side heat exchanger. A standing wave and a traveling wave generated by self-excitation by heating the first high-temperature side heat exchanger, and the second low-temperature side by the standing wave and the traveling wave. By cooling the heat exchanger and / or cooling the first low temperature side heat exchanger, self-excited standing waves and traveling waves are generated, and the standing high waves and traveling waves generate the second high temperature side. A thermoacoustic device for heating a heat exchanger,
The loop tube is configured by providing a plurality of straight tube portions that stand up with respect to the ground and a connecting tube portion that is configured to be shorter than the straight tube portions, and the first stack includes the plurality of straight tube portions. A thermoacoustic apparatus characterized by being provided in the longest straight tube portion. 前記直線管部と連結管部の長さをそれぞれＬａ、Ｌｂとした場合、
１：０．０１≦Ｌａ：Ｌｂ<１：１
の範囲内に設定されるものである請求項１に記載の熱音響装置。 When the lengths of the straight tube portion and the connecting tube portion are La and Lb, respectively,
1: 0.01 ≦ La: Lb <1: 1
The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the thermoacoustic device is set within a range of 1. 前記第一高温側熱交換器を加熱することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二低温側熱交換器を冷却する請求項１に記載の熱音響装置であって、前記第一のスタックを前記直線管部の中心よりも下方に設けた熱音響装置。   The standing wave and traveling wave by self-excitation are generated by heating the first high temperature side heat exchanger, and the second low temperature side heat exchanger is cooled by the standing wave and traveling wave. The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the first stack is provided below the center of the straight tube portion. 前記第一低温側熱交換器を冷却することによって自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波によって前記第二高温側熱交換器を加熱する請求項１に記載の熱音響装置であって、前記第一のスタックを前記直線管部の中心よりも上方に設けた熱音響装置。   2. The self-excited standing wave and traveling wave are generated by cooling the first low temperature side heat exchanger, and the second high temperature side heat exchanger is heated by the standing wave and traveling wave. The thermoacoustic apparatus according to claim 1, wherein the first stack is provided above a center of the straight tube portion. 直線管部の一端と連結管部の一端とを連結したときのそれぞれの中心軸の交点を回路の始点とし、回路全長を１．００とするとき、第一のスタックの中心が回路全長の０．２８±０．０５の位置となるようにした請求項１に記載の熱音響装置。   When the intersection of the respective central axes when one end of the straight tube portion and one end of the connecting tube portion are connected is the circuit start point and the circuit total length is 1.00, the center of the first stack is 0 of the circuit total length. 2. The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the position is 28 ± 0.05. 回路全長を１．００とするとき、回路に沿った作動流体の圧力変動が、第一のスタックの近傍に第一のピークがあり、更に回路全長の約１／２進んだ位置に第二のピークが存在する場合に、前記第二のスタックの中心が前記第二のピークを過ぎた位置となるように第二のスタックを設けた請求項１に記載の熱音響装置。   When the total circuit length is 1.00, the pressure fluctuation of the working fluid along the circuit has a first peak in the vicinity of the first stack, and the second peak at a position advanced about ½ of the total circuit length. 2. The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the second stack is provided so that the center of the second stack is located at a position past the second peak when a peak exists. 前記ループ管の外周部もしくは内部に、定在波及び進行波を発生させるための音波発生装置を設けた請求項１に記載の熱音響装置。   The thermoacoustic apparatus of Claim 1 which provided the sound wave generator for generating a standing wave and a traveling wave in the outer peripheral part or the inside of the said loop tube. 前記第一のスタック、又は／及び、第二のスタックが、順次外側へ向かって内径を大きくした導通路を有するものである請求項１に記載の熱音響装置。   2. The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the first stack and / or the second stack has a conduction path having an inner diameter gradually increasing toward the outside. 前記第一のスタック、又は／及び、第二のスタックが、順次外側へ向かって内径を小さくした導通路を有するものである請求項１に記載の熱音響装置。   2. The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the first stack and / or the second stack has a conduction path having an inner diameter that gradually decreases toward the outside. 前記第一のスタック、又は／及び、第二のスタックが、蛇行した導通路を有するものである請求項１に記載の熱音響装置。   The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the first stack and / or the second stack has a meandering conduction path. 前記第一のスタック、又は／及び、第二のスタックが、順次外側へ向かって流路長を短くした導通路を有するものである請求項１に記載の熱音響装置。   2. The thermoacoustic device according to claim 1, wherein the first stack and / or the second stack have a conduction path whose flow path length is sequentially reduced toward the outside. 前記第一のスタック、又は／及び、第二のスタックの材質が、セラミクス、燒結金属、金網、金属製不織布の少なくとも１種からなるものであり、そのωτ（ω：作動流体の角周波数、τ：温度緩和時間）が０．２〜２０の範囲となるように構成された請求項１に記載の熱音響装置。   The material of the first stack or / and the second stack is at least one of ceramics, sintered metal, wire mesh, and metallic nonwoven fabric, and ωτ (ω: angular frequency of working fluid, τ : Temperature relaxation time) The thermoacoustic apparatus of Claim 1 comprised so that it might become the range of 0.2-20. 請求項１から１２のいずれかに記載の熱音響装置を複数設け、一の熱音響装置における第二低温側熱交換器とこれに隣接する熱音響装置の第一低温側熱交換器を連結し、もしくは、一の熱音響装置における第二高温側熱交換器とこれに隣接する熱音響装置の第一高温側熱交換器を連結してなる熱音響システム。   A plurality of thermoacoustic devices according to any one of claims 1 to 12, wherein a second low temperature side heat exchanger in one thermoacoustic device and a first low temperature side heat exchanger of a thermoacoustic device adjacent thereto are connected. Or the thermoacoustic system which connects the 2nd high temperature side heat exchanger in one thermoacoustic apparatus, and the 1st high temperature side heat exchanger of the thermoacoustic apparatus adjacent to this.
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