(57)【要約】【課題】与えられた熱エネルギーを利用して負荷を効率良く稼働させることができる熱音響温調システムを提供すること。【解決手段】この熱音響温調システム１は、作動気体が封入された配管１０と、配管１０に組み込まれた原動機２０及び負荷３０と、を備える。原動機２０は、原動機側蓄熱器２１と、原動機側蓄熱器２１の両端部に接続される原動機側熱交換器２２，２３とを有する。負荷３０は、負荷側蓄熱器３１と、負荷側蓄熱器３１の両端部に接続される負荷側熱交換器３２，３３とを有する。負荷３０は、対象物の温度を調節する冷凍機又は昇温機として機能する。原動機側蓄熱器２１の外径が負荷側蓄熱器３１の外径より大きい。このため、原動機側蓄熱器２１の断面における作動気体が通過する流路の総面積が、負荷側蓄熱器３１の断面における作動気体が通過する流路の総面積より大きい。【選択図】  図１
2019019991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動気体が封入された配管と、
前記配管に組み込まれた原動機と、
前記配管に組み込まれた負荷と、
を備え、
前記原動機は、原動機側蓄熱器と、前記原動機側蓄熱器における前記配管の延在方向両端部に接続される原動機側熱交換器と、を有し、
前記負荷は、負荷側蓄熱器と、前記負荷側蓄熱器における前記配管の延在方向両端部に接続される負荷側熱交換器と、を有し、
前記原動機において、外部から前記原動機側熱交換器に与えられた熱エネルギーに基づいて前記原動機側蓄熱器内で音響エネルギーが発生し、前記負荷において、前記配管を通して前記負荷側蓄熱器に伝達された前記音響エネルギーに基づいて作り出された所定温度の前記作動気体が前記負荷側熱交換器に供給されることで、前記負荷側熱交換器に接続された対象物の温度を調節する、熱音響温調システムであって、
前記原動機側蓄熱器の断面における前記作動気体が通過する流路の総面積が、前記負荷側蓄熱器の断面における前記作動気体が通過する流路の総面積より大きい、熱音響温調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の熱音響温調システムにおいて、
前記原動機側蓄熱器の外径が、前記負荷側蓄熱器の外径より大きい、熱音響温調システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の熱音響温調システムにおいて、
前記配管は、環状の環状配管部と、前記環状配管部の一部から分岐して延びる分岐配管部と、を備え、
前記原動機は、前記分岐配管部に組み込まれ、前記負荷は、前記環状配管部に組み込まれた、熱音響温調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱音響温調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作動気体が封入された配管に、原動機と負荷とが組み込まれた熱音響温調システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。原動機は、原動機側蓄熱器と、原動機側蓄熱器における配管の延在方向両端部に接続される原動機側熱交換器と、を有する。負荷は、負荷側蓄熱器と、負荷側蓄熱器における配管の延在方向両端部に接続される負荷側熱交換器と、を有する。
【０００３】
この熱音響温調システムは、負荷として冷凍機が採用された熱音響冷凍システムとして、或いは、負荷として昇温機が採用された熱音響昇温システムとして使用され得る。例えば、上記文献では、負荷として冷凍機が採用された熱音響冷凍システムが記載されている。この熱音響冷凍システムでは、原動機にて、外部から原動機側熱交換器に与えられた常温より高温の流体の熱（例えば、工場の排熱等）を利用して、原動機側蓄熱器の両端部間にて温度勾配が発生する。この温度勾配によって作動気体が自励振動することで、原動機側蓄熱器内にて、熱エネルギーが音響エネルギー（振動エネルギー）に変換される。
【０００４】
一方、負荷（冷凍機）では、配管を通して負荷側蓄熱器に伝達された音響エネルギーを利用して、負荷側蓄熱器の両端部間にて温度勾配が発生する。この温度勾配によって常温より低温の作動気体が作り出される。この常温より低温の作動気体が負荷側熱交換器に供給されることで、負荷側熱交換器に接続された対象物の温度が下がり、対象物が低温に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７９９５１５号公報
【発明の概要】
【０００６】
ところで、上述した熱音響温調システムにおいては、工場の排熱等の与えられた熱エネルギーを利用して、負荷（冷凍機又は昇温機）を効率良く稼働させることが非常に重要である。本発明者は、与えられた熱エネルギーを利用して負荷を効率良く稼働させるため、原動機にて、与えられた熱エネルギーを音響エネルギーに効率良く変換すること、並びに、負荷にて、音響エネルギーから温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体を効率良く作り出すこと、に着目した。
【０００７】
本発明者は、鋭意検討した結果、原動機にて、与えられた熱エネルギーを音響エネルギーに効率良く変換すること、並びに、負荷にて、音響エネルギーから温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体を効率良く作り出すこと、を両立可能な熱音響温調システムの条件について、知見を得た。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、与えられた熱エネルギーを利用して負荷を効率良く稼働させることができる熱音響温調システムを提供することである。
【０００９】
本発明に係る熱音響温調システムでは、上述と同様、原動機側蓄熱器と原動機側熱交換器とを有する原動機と、負荷側蓄熱器と負荷側熱交換器とを有する負荷とが、作動気体が封入された配管に組み込まれている。
【００１０】
本発明に係る熱音響温調システムの特徴は、原動機側蓄熱器の断面における作動気体が通過する流路の総面積（以下、「原動機側流路面積」と呼ぶ）が、負荷側蓄熱器の断面における作動気体が通過する流路の総面積（以下、「負荷側流路面積」と呼ぶ）より大きいことにある。以下、説明の便宜上、上述した作動気体の自励振動に起因する縦波における配管の延在方向に関する振幅を「変位振幅」と呼ぶ。
【００１１】
一般に、作動気体の体積が一定であるものとすると、原動機側流路面積が大きくなるにつれて、原動機側蓄熱器内の作動気体の変位振幅が小さくなる。作動気体の変位振幅が小さくなると、作動気体の自励振動時の最大流速が小さくなる。作動気体の最大流速が小さくなると、作動気体の圧力が大きくなる。作動気体の圧力が大きくなると、作動気体の密度（従って、単位体積当たりの作動気体の分子数）が大きくなる。単位体積当たりの作動気体の分子数が大きくなると、熱エネルギーが単位体積当たりの作動気体により多く伝達される。この結果、原動機側蓄熱器内にてより大きな音響エネルギー（振動エネルギー）が発生し易くなる。以上のことから、原動機側流路面積が大きくなるにつれて、与えられた熱エネルギーから音響エネルギーへの変換効率が高くなる、と考えられる。
【００１２】
他方、一般に、負荷側流路面積が小さくなるにつれて、負荷側蓄熱器を構成する材料の総体積が小さくなる。負荷側蓄熱器を構成する材料の総体積が小さくなると、同じ大きさの音響エネルギーが与えられた際に、負荷側蓄熱器内にて温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体を得ることができる。
【００１３】
上述した本発明に係る熱音響温調システムの特徴は、係る知見に基づく。即ち、原動機側流路面積が負荷側流路面積より大きいことにより、原動機側流路面積を大きく、負荷側流路面積を小さくすることができる。従って、原動機側流路面積と負荷側流路面積とが同じ場合と比べて、原動機において与えられた熱エネルギーから音響エネルギーへの変換効率が高くなり、且つ、負荷において音響エネルギーから温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体をより一層効率良く作り出すことができる。この結果、与えられた熱エネルギーを利用して負荷を効率良く稼働させることができる。
【００１４】
本発明に係る熱音響温調システムにおいては、前記原動機側蓄熱器の外径が、前記負荷側蓄熱器の外径より大きいことが好適である。原動機側蓄熱器の断面における開口率（原動機側蓄熱器の断面の輪郭内の面積に対する原動機側流路面積の割合）と、負荷側蓄熱器の断面における開口率（負荷側蓄熱器の断面の輪郭内の面積に対する負荷側流路面積の割合）が等しいとする。この場合、原動機側蓄熱器の外径が負荷側蓄熱器の外径より大きいと、原動機側流路面積が負荷側流路面積より大きくなる。従って、原動機側蓄熱器の外径が負荷側蓄熱器の外径より大きくなるように設計するだけで、与えられた熱エネルギーを利用して負荷を効率良く稼働させることができる熱音響温調システムを提供することができる。
【００１５】
本発明に係る熱音響温調システムにおいては、配管が、環状の環状配管部と、環状配管部の一部から分岐して延びる分岐配管部と、を備え、原動機が分岐配管部に組み込まれ、負荷が環状配管部に組み込まれることが好適である。
【００１６】
一般に、環状配管部では、環状配管部内での圧力差（温度差）に起因して音響質量流が生じる。一方、分岐配管部では、作動気体の移動先がないため、音響質量流が生じない。従って、上記構成では、原動機側では音響質量流が生じず、負荷側には音響質量流が生じることになる。
【００１７】
これによれば、原動機側では、音響質量流に起因して原動機側蓄熱器にて温度勾配が発生し難くなる現象を抑制するために振動波の移動を禁止する遮断膜を配管に設ける必要がなくなる。この結果、熱音響温調システム全体としての製造コストを低減できる。加えて、負荷側では、音響エネルギーが環状配管部を循環するので、負荷側蓄熱器にて利用し損なった音響エネルギーを再利用することができる。この結果、音響エネルギーから所定温度の作動気体を作り出す際の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る熱音響温調システムを模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した原動機側蓄熱器及び負荷側蓄熱器の断面の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態の変形例に係る熱音響温調システムを模式的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態の他の変形例に係る熱音響温調システムを模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態の他の変形例に係る熱音響温調システムを模式的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態の他の変形例に係る熱音響温調システムを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る熱音響温調システム１について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（構成）
図１に示すように、熱音響温調システム１は、金属製の配管１０と、配管１０に組み込まれた原動機２０と、配管１０に組み込まれた負荷３０と、を備える。後述するように、負荷３０は、対象物の温度を常温より低い温度（冷凍温度）に維持する冷凍機、又は、対象物の温度を常温より高い温度に維持する昇温機として機能し得る。即ち、熱音響温調システム１は、負荷３０に接続された対象物の温度を調整する機能を有する。
【００２１】
配管１０は、環状（ループ状）の配管部分である環状配管部１１と、環状配管部１１から分岐し且つその管内空間が環状配管部１１の管内空間と連通する分岐配管部１２と、で構成されている。分岐配管部１２は、環状配管部１１から分岐する分岐点から直線状に延びる配管部分である。分岐配管部１２の延在方向の端部は、所定の封止部材によって封止されている。なお、分岐配管部１２は、曲線状に延びる配管部分であっても、曲線状に延びる配管部分と直線状に延びる配管部分とを組み合わせた配管部分であってもよいことはもちろんである。
【００２２】
配管１０の全体、即ち、環状配管部１１及び分岐配管部１２の双方には、所定の作動気体（本実施形態では、ヘリウム）が所定圧力下で封入されている。尚、作動気体としては、ヘリウムに代えて或いは加えて、窒素、アルゴン、空気、それらの混合気体等が採用され得る。
【００２３】
原動機２０は、分岐配管部１２の途中に組み込まれている。原動機２０は、分岐配管部１２の管内に組み込まれた蓄熱器２１と、蓄熱器２１の高温側の端部に対向して配置された高温側熱交換器２２と、蓄熱器２１の低温側の端部に対向して配置された低温側熱交換器２３と、を備える。なお、本例では、単一の原動機２０が設けられているが、必要に応じて、分岐配管部１２において複数の原動機２０が直列に組み込まれていてもよい。
【００２４】
図２に示すように、蓄熱器２１は、例えば、分岐配管部１２の延在方向に垂直な方向の断面が円形となる円柱状の構造体である。蓄熱器２１は、分岐配管部１２の延在方向に沿って互いに平行に延びる貫通した複数の流路２１ａを有する。この複数の流路２１ａ内にて作動気体が振動するようになっている。
【００２５】
図２に示す例では、複数の流路２１ａは、蓄熱器２１の内部を縦横に仕切る多数の壁によってマトリクス状に区画・形成されている。なお、蓄熱器２１の内部にて分岐配管部１２の延在方向に延びる貫通した複数の流路が形成されている限りにおいて、蓄熱器２１の内部は、ハニカム状等を含みどのように仕切られていてもよい。
【００２６】
蓄熱器２１としては、典型的にはセラミック製の構造体や、ステンレス鋼によるメッシュ薄板の複数を微小ピッチで平行に積層した構造体、金属繊維からなる不織布状物などを用いることができる。尚、蓄熱器２１として横断面が円形のものに代えて、横断面が楕円形、多角形等のものを採用することもできる。
【００２７】
蓄熱器２１の両端部間に所定の温度勾配が生じると、分岐配管部１２内の作動気体が不安定になって分岐配管部１２の延在方向に沿って自励振動する。この結果、分岐配管部１２の延在方向に沿って振動する縦波による振動波（「音波」、「振動流」或いは「仕事流」ともいう）が形成され、この振動波が分岐配管部１２から環状配管部１１へと伝わるようになっている。
【００２８】
高温側熱交換器２２は、高温側の熱源（図示省略）と接続され、低温側熱交換器２３は、高温側の熱源より温度が低い低温側の熱源（図示省略）と接続されている。典型的には、高温側の熱源、及び、低温側の熱源として、それぞれ、常温より温度が高い熱源、及び、常温の熱源が使用される。常温より温度が高い熱源としては、例えば、工場の排熱に係る熱源が使用され得る。なお、高温側の熱源、及び、低温側の熱源として、それぞれ、常温の熱源、及び、常温より温度が低い熱源が使用されてもよい。
【００２９】
高温側熱交換器２２では、高温側の熱源から供給される媒体と高温側熱交換器２２内の作動気体との間で熱交換が行われる。これにより、蓄熱器２１の高温側の端部周辺の作動気体の温度が、高温側の熱源の温度に近づくように調整される。低温側熱交換器２３では、低温側の熱源から供給される媒体と低温側熱交換器２３内の作動気体との間で熱交換が行われる。これにより、蓄熱器２１の低温側の端部周辺の作動気体の温度が、低温側の熱源の温度に近づくように調整される。なお、高温側熱交換器２２及び低温側熱交換器２３の構成としては、周知の熱交換器の構成が使用され得る。
【００３０】
上述した高温側熱交換器２２及び低温側熱交換器２３の双方の協働によって、蓄熱器２１の両端部間に温度勾配が生じる。即ち、高温側熱交換器２２及び低温側熱交換器２３は、配管１０に封入された作動気体を自励振動させるために蓄熱器２１の複数の流路２１ａの両端部間に温度勾配が生じるよう作動気体との間で熱交換を行う「原動機側熱交換器」を構成している。
【００３１】
負荷３０は、環状配管部１１の一部に組み込まれている。負荷３０は、環状配管部１１の管内に組み込まれた蓄熱器３１と、蓄熱器３１の高温側の端部に対向して配置された高温側熱交換器３２と、蓄熱器３１の低温側の端部に対向して配置された低温側熱交換器３３と、を備える。
【００３２】
図２に示すように、蓄熱器３１は、原動機２０の蓄熱器２１と同様の構成を有する。即ち、蓄熱器３１は、例えば、環状配管部１１の延在方向に垂直な方向の断面が円形となる円柱状の構造体であり、環状配管部１１の延在方向に沿って互いに平行に延びる貫通した複数の流路３１ａを有する。この複数の流路３１ａ内にて作動気体が振動するようになっている。
【００３３】
蓄熱器３１内に、原動機２０側にて発生した作動気体の振動波が伝達されると、その振動波による音響エネルギーにより、蓄熱器３１の両端部間に温度勾配が生じるようになっている。
【００３４】
負荷３０が冷凍機として使用される場合には、典型的には、高温側熱交換器３２が常温の熱源（図示省略）と接続され、低温側熱交換器２３が、常温より低い温度（低温）に維持すべき対象物に接続される。高温側熱交換器３２では、常温の熱源から供給される媒体と高温側熱交換器３２内の作動気体との間で熱交換が行われる。これにより、蓄熱器３１の高温側の端部周辺の作動気体の温度が、常温に近づくように調整される。
【００３５】
この結果、蓄熱器３１の低温側の端部周辺の作動気体の温度が、蓄熱器３１の両端部間に生じている温度勾配に相当する温度比分だけ常温より低い温度に調整される。この常温より低い温度の作動気体が低温側熱交換器３３内に供給されることで、低温側熱交換器３３では、常温より低い温度の作動気体と対象物との間で熱交換が行われる。これにより、対象物の温度が、低温に維持されるように調整される。なお、高温側熱交換器３２及び低温側熱交換器３３の構成としては、周知の熱交換器の構成が使用され得る。
【００３６】
負荷３０が昇温機として使用される場合には、典型的には、低温側熱交換器３３が常温の熱源（図示省略）と接続され、高温側熱交換器３２が、常温より高い温度（高温）に維持すべき対象物に接続される。低温側熱交換器３３では、常温の熱源から供給される媒体と低温側熱交換器３３内の作動気体との間で熱交換が行われる。これにより、蓄熱器３１の低温側の端部周辺の作動気体の温度が、常温に近づくように調整される。
【００３７】
この結果、蓄熱器３１の高温側の端部周辺の作動気体の温度が、蓄熱器３１の両端部間に生じている温度勾配に相当する温度比分だけ常温より高い温度に調整される。この常温より高い温度の作動気体が高温側熱交換器３２内に供給されることで、高温側熱交換器３２では、常温より高い温度の作動気体と対象物との間で熱交換が行われる。これにより、対象物の温度が、高温に維持されるように調整される。
【００３８】
このように、高温側熱交換器３２及び低温側熱交換器３３は、対象物の温度を調整するための「常温より低い温度又は常温より高い温度の作動気体」を作り出し、常温より低い温度又は常温より高い温度の作動気体と対象物との間で熱交換を行って対象物の温度を調整する「負荷側熱交換器」を構成している。
【００３９】
（作動）
以下、上記のように構成された熱音響温調システム１の作動について、前述の内容に沿って簡単に説明する。図１に示すように、熱音響温調システム１において、負荷３０を冷凍機として使用する場合、高温側熱交換器３２が常温の熱源と接続され、低温側熱交換器２３が、常温より低い温度（低温）に維持すべき対象物に接続される。この状態で、原動機２０の高温側熱交換器２２及び低温側熱交換器２３、及び、負荷３０の高温側熱交換器３２及び低温側熱交換器３３を稼働させると、高温側熱交換器２２及び低温側熱交換器２３の双方の協働によって、蓄熱器２１の両端部間に温度勾配が生じる。この温度勾配によって、蓄熱器２１では作動気体の自励振動による振動波が形成される。この振動波（音波）は、分岐配管部１２から環状配管部１１を通って、負荷３０の蓄熱器３１内に伝達される。
【００４０】
蓄熱器３１内に作動気体の振動波が伝達されると、その振動波による音響エネルギーにより、蓄熱器３１の両端部間に温度勾配が生じる。加えて、高温側熱交換器３２の稼働により、蓄熱器３１の高温側の端部周辺の作動気体の温度が、常温に近い温度に調整されている。この結果、蓄熱器３１の低温側の端部周辺の作動気体の温度が、蓄熱器３１の両端部間の温度勾配に相当する温度比分だけ常温より低い温度に調整される。この常温より低い温度の作動気体が低温側熱交換器３３内に供給される。このため、低温側熱交換器３３では、常温より低い温度の作動気体と対象物との間で熱交換が行われる。これにより、対象物の温度が、低温に維持されるように調整される。
【００４１】
一方、負荷３０を昇温機として使用する場合、低温側熱交換器３３が常温の熱源と接続され、高温側熱交換器３２が、常温より高い温度（高温）に維持すべき対象物に接続される。この結果、蓄熱器３１の低温側の端部周辺の作動気体の温度が、常温に近い温度に調整される。このため、蓄熱器３１の高温側の端部周辺の作動気体の温度が、蓄熱器３１の両端部間の温度勾配に相当する温度比分だけ常温より高い温度に調整される。この常温より高い温度の作動気体が高温側熱交換器３２内に供給される。このため、高温側熱交換器３２では、常温より高い温度の作動気体と対象物との間で熱交換が行われる。これにより、対象物の温度が、高温に維持されるように調整される。
【００４２】
負荷３０が冷凍機及び昇温機の何れとして使用される場合においても、環状配管部１１では、環状配管部１１内での圧力差（温度差）に起因して音響質量流が生じることで、作動気体が環状配管部１１内を循環する。なお、分岐配管部１２では、作動気体の移動先がないため、音響質量流が生じない。従って、本構成では、原動機２０側では音響質量流が生じず、負荷３０側には音響質量流が生じることになる。
【００４３】
負荷３０内を音響質量流が通過すると、作動気体の移動に起因して蓄熱器３１の両端部間の温度勾配が発生し難くなる傾向がある。この傾向を解消するために、振動波の移動を禁止する遮断膜を環状配管部１１の一部に設けてもよい。この遮断膜は、作動気体そのものの通過（移動）を禁止する一方で、作動気体の振動に伴って振動可能であるので、作動気体の振動波の伝達は許容する。
【００４４】
（蓄熱器２１及び蓄熱器３１の外径の大小関係、並びに、その作用・効果）
図１に示すように、熱音響温調システム１では、原動機２０の（円柱状の）蓄熱器２１の外径が、負荷３０の（円柱状の）蓄熱器３１の外径より大きい。この結果、分岐配管部１２における原動機２０より環状配管部１１側の所定部位には、テーパ状の拡径部１０ａが設けられている。
【００４５】
このように、蓄熱器２１及び蓄熱器３１の外径に大小関係が設けられているのは、以下の理由に基づく。以下、説明の便宜上、蓄熱器２１の断面における作動気体が通過する流路２１ａ（図２を参照）の総面積を「原動機側流路面積」と呼び、蓄熱器３１の断面における作動気体が通過する流路３１ａ（図２を参照）の総面積を「負荷側流路面積」と呼び、作動気体の自励振動に起因する縦波における配管１０の延在方向に関する振幅を「変位振幅」と呼ぶ。
【００４６】
一般に、作動気体の体積が一定であるものとすると、原動機側流路面積が大きくなるにつれて、蓄熱器２１内の作動気体の変位振幅が小さくなる。作動気体の変位振幅が小さくなると、作動気体の自励振動時の最大流速が小さくなる。作動気体の最大流速が小さくなると、作動気体の圧力が大きくなる。作動気体の圧力が大きくなると、作動気体の密度（従って、単位体積当たりの作動気体の分子数）が大きくなる。蓄熱器２１内にて単位体積当たりの作動気体の分子数が大きくなると、熱エネルギーが単位体積当たりの作動気体により多く伝達される。この結果、蓄熱器２１内にてより大きな音響エネルギー（振動エネルギー）が発生し易くなる。以上のことから、原動機側流路面積が大きくなるにつれて、蓄熱器２１内にて、与えられた熱エネルギーから音響エネルギーへの変換効率が高くなる、と考えられる。
【００４７】
他方、一般に、負荷側流路面積が小さくなるにつれて、蓄熱器３１を構成する材料の総体積が小さくなる。蓄熱器３１を構成する材料の総体積が小さくなると、同じ大きさの音響エネルギーが与えられた際に、蓄熱器３１内にて温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体を得ることができる。
【００４８】
熱音響温調システム１では、蓄熱器２１の外径が蓄熱器３１の外径より大きい。加えて、蓄熱器２１の断面における開口率（蓄熱器２１の断面の輪郭内の面積に対する原動機側流路面積の割合）と、蓄熱器３１の断面における開口率（蓄熱器３１の断面の輪郭内の面積に対する負荷側流路面積の割合）が等しい。即ち、原動機側流路面積が負荷側流路面積より大きい。
【００４９】
このため、熱音響温調システム１では、原動機側流路面積が大きい値に設計され、負荷側流路面積が小さい値に設計されている。従って、原動機２０において与えられた熱エネルギーから音響エネルギーへの変換効率が高くなり、且つ、負荷３０において音響エネルギーから温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体をより一層効率良く作り出すことができる。この結果、熱音響温調システム１では、与えられた熱エネルギーを利用して負荷３０を効率良く稼働させることができる。
【００５０】
加えて、熱音響温調システム１では、負荷３０側にて音響質量流が発生し、原動機２０側には音響質量流が発生しない。これにより、原動機２０側では、音響質量流に起因して蓄熱器２１にて作動気体の温度勾配が発生し難くなる現象を抑制するための遮断膜を、分岐配管部１２に設ける必要がなくなる。この結果、熱音響温調システム１全体としての製造コストを低減できる。他方、負荷３０側では、音響エネルギーが環状配管部１１を循環するので、蓄熱器３１にて利用し損なった音響エネルギーを再利用することができる。この結果、音響エネルギーから温度がより低い作動気体又は温度がより高い作動気体を作り出す際の効率が向上する。
【００５１】
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００５２】
上記実施形態では、配管１０が、環状配管部１１と、環状配管部１１から分岐する分岐配管部１２と、で構成され、原動機２０が分岐配管部１２に組み込まれ、負荷３０が環状配管部１１に組み込まれている（図１を参照）。これに対し、図３に示すように、配管１０が、直線状の長尺配管部１３のみで構成され、原動機２０が長尺配管部１３の一端部の近傍に組み込まれ、負荷３０が長尺配管部１３に他端部の近傍に組み込まれてもよい。
【００５３】
また、図４に示すように、配管１０が、一対の環状配管部１１と、一対の環状配管部１１の双方から分岐して一対の環状配管部１１を繋ぐ分岐配管部１２と、で構成され、原動機２０が一方の環状配管部１１に組み込まれ、負荷３０が他方の環状配管部１１に組み込まれてもよい。
【００５４】
また、図５に示すように、配管１０が、環状配管部１１と、環状配管部１１から分岐する分岐配管部１２と、で構成され、原動機２０が環状配管部１１に組み込まれ、負荷３０が分岐配管部１２に組み込まれてもよい。
【００５５】
また、図６に示すように、配管１０が、環状配管部１１のみで構成され、原動機２０及び負荷３０が、環状配管部１１の異なる位置にそれぞれ組み込まれてもよい。上述した図３〜図６に示した何れの態様においても、蓄熱器２１の外径が蓄熱器３１の外径より大きいことで、原動機側流路面積が負荷側流路面積より大きくなっている。このため、何れの態様においても、配管１０における所定部位には、テーパ状の拡径部１０ａが設けられている。
【００５６】
なお、原動機側流路面積が負荷側流路面積より大きくなっている限りにおいて、（蓄熱器２１の断面における開口率が蓄熱器３１の断面における開口率より大きいことにより）蓄熱器２１の外径が蓄熱器３１の外径より小さくなっていてもよい。
【００５７】
また、図１、及び、図３〜図６に示した何れの態様においても、原動機２０における蓄熱器２１に対する高温側熱交換器２２及び低温側熱交換器２３の位置関係、並びに、負荷３０における蓄熱器３１に対する高温側熱交換器３２及び低温側熱交換器３３の位置関係のうち、何れか一方又は双方が逆になっていてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…熱音響温調システム、１０…配管、１１…環状配管部、１２…分岐配管部、２０…原動機、２１…蓄熱器（原動機側蓄熱器）、２２…高温側熱交換器（原動機側熱交換器）、２３…低温側熱交換器（原動機側熱交換器）、３０…負荷、３１…蓄熱器（負荷側蓄熱器）、３２…高温側熱交換器（負荷側熱交換器）、３３…低温側熱交換器（負荷側熱交換器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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