(57)【要約】【課題】熱から音波へのエネルギ変換効率の高い熱音響装置用の蓄熱器を提供すること【解決手段】熱音響装置用の蓄熱器１では、樹脂製の薄膜からなる基材１０がスペーサ層２０を介して複数積層されている。スペーサ層２０には基材１０の積層方向Ｚに対して垂直に延びる複数のスペーサ２１が互いに平行かつ等間隔に配列している。これにより、積層された基材１０と互いに隣接するスペーサ２１とによって囲まれてなる細孔２２が複数形成されている。【選択図】図３
2015145752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の薄膜からなる基材がスペーサ層を介して複数積層されており、
上記スペーサ層には上記基材の積層方向に対して垂直に延びる複数のスペーサが互いに平行かつ等間隔に配列しているとともに、積層された上記基材と互いに隣接する上記スペーサとによって囲まれてなる細孔が複数形成されていることを特徴とする熱音響装置用の蓄熱器。
【請求項２】
上記基材は、上記複数のスペーサの延びる方向に平行な軸を巻回軸として、ロール状に巻回されて積層されていることを特徴とする請求項１に記載の熱音響装置用の蓄熱器。
【請求項３】
上記スペーサは、上記基材の表面に硬化性樹脂を印刷してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱音響装置用の蓄熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱音響装置用の蓄熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱エネルギを音響エネルギに変換する熱音響装置が種々提案されている。かかる熱音響装置の例として、特許文献１には、作動ガスが封入されたループ管と、ループ管から分枝された枝管と、ループ管内に配設された蓄熱器とを備え、蓄熱器の両端部間に温度勾配が発生されるように構成されたものが開示されている。この熱音響装置では、枝管にはトランスデューサが接続されており、蓄熱器内部には多数の細孔が備えられている。そして、蓄熱器の両端部間に温度勾配を発生させることにより、蓄熱器内部の細孔を介して作動ガスから蓄熱器へ熱が移動するとともに、作動ガスが熱膨張収縮して音波（ループ管内の圧力変化に伴う作動ガスの疎密波）が発生する。これにより、蓄熱器の両端部間に温度勾配を生じさせた熱エネルギが音響エネルギに変換される。当該音波（音響エネルギ）はループ管及び枝管を介して増幅されてトランスデューサに伝達されて電気エネルギに変換される。
【０００３】
そして、上記蓄熱器内部の細孔は、金属製のメッシュ材を重ね合わせたり、多数の細孔が形成された金属製薄板を積層したりして形成されている。また、これらの他にも、針金を編んだ金網を積層したり、金属製の球体を複数焼結させたり、極細のパイプを密集させたりして蓄熱器内部の細孔を形成することも行われている。また、蓄熱器を多孔質セラミックスからなるセラミックハニカムにより形成して、そのセル（孔）により細孔を形成することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３３０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の構成によれば、エネルギ変換効率及びエネルギ出力は理論上高い値を呈するが、実際には理論値よりも遥かに低い値となっている。その原因の一つとして、蓄熱器内部で行われる熱から音波へのエネルギ変換効率が理論上の変換効率よりも大幅に低いことがあげられる。
【０００６】
具体的には、種々の要因のうち、蓄熱器内部の細孔径、蓄熱器自体の熱伝導度、蓄熱器における細孔の開口率、細孔の形状が蓄熱器内部のエネルギ変換効率に大きく影響を及ぼすことが知られている。そのため、これらの条件を最適化することにより、蓄熱器内部のエネルギ変換効率を向上させることができる。
【０００７】
蓄熱器内部の細孔径の最適値は、作動ガスのガス圧や作動温度等の条件によって変動するものであるが、一般的に蓄熱器内部の作動ガスが高圧及び低温であるほど当該適正値は小さくなる傾向がある。例えば、蓄熱器に温度勾配を発生させるための冷熱源として液化天然ガス（ＬＮＧ）を採用した場合には、細孔径の適正値は１００μｍ以下となり、適正値は非常に小さい値の範囲となる。そのため、作動ガスのガス圧や作動温度等の条件に応じて、細孔径を十分小さいに設定することが要求される。そして、蓄熱器内部の細孔径を十分小さい値に設定できない場合には、細孔径を適正値に設定することが困難となり、蓄熱器内部のエネルギ変換効率の低下を招くおそれがある。
【０００８】
特許文献１に開示された構成において、細孔が金属製のメッシュ材を重ね合わせて形成されている場合は、細孔径を小さくすることはできるが、細孔の形状が直線状になっていないとともに、細孔径が不均一になっている。そのため、細孔内で作動ガスの熱膨張収縮により生じる音波の発生量や音波の伝播方向が不均一となることから、音響エネルギの伝播効率が低下する。その結果、蓄熱器内部のエネルギ変換効率が低下する。また、細孔径が小さくなると開口率が低下する。蓄熱器内部の細孔の開口率が低い場合には、細孔を介した作動ガスと蓄熱器との間の熱交換効率が低下するため、蓄熱器内部のエネルギ変換効率が低下する。
【０００９】
また、蓄熱器内部の細孔が多数の細孔を有する金属製薄板を積層して形成されている場合には、当該細孔がパターンエッチングによって正確な大きさ及び正確な位置に形成されることによって、閉塞されない直線状の細孔が多数形成されうる。しかし、パターンエッチングの場合には、細孔を区画する隔壁を十分には薄くできないため、細孔径が小さくなると細孔径に対して隔壁が肉厚になってしまい、細孔の開口率が低下する。したがって、この場合も上述の如く、蓄熱器内部のエネルギ変換効率が低下する。
【００１０】
また、蓄熱器内部の細孔が極細のパイプを密集させることにより形成されている場合には、閉塞されない直線状の細孔を多数形成するとともに、細孔径を十分小さくすることができる。しかし、細孔径が小さくなると細孔径に対してパイプが肉厚になってしまい、細孔の開口率が低下する。したがって、この場合も上述の如く、蓄熱器内部のエネルギ変換効率が低下する。
【００１１】
また、金属製のメッシュ材や金属製薄板によって蓄熱器が形成されている場合には、蓄熱器自体の熱伝導度が比較的高くなる場合がある。この場合には、蓄熱器の両端部間で温度勾配を発生させても、熱が蓄熱器内の作動ガスに伝播されずに蓄熱器自体に伝播されやすくなるため、蓄熱器内部のエネルギ変換効率が低下するおそれがある。
【００１２】
また、細孔が針金を編んだ金網を積層したり、金属製の球体を複数焼結させたりして形成されている場合には、細孔の形状が直線状とならないため、上述のごとく蓄熱器内部のエネルギ変換効率が低下する。また、これらの場合には一部の細孔が閉塞されることがある。細孔が閉塞している場合には、作動ガスが当該細孔内を流通することができないことから、音波の伝播が阻害されて音響エネルギへの変換効率が低下する。
【００１３】
また、細孔がセラミックハニカムのセルにより形成されている場合には、蓄熱器自体の熱伝導率を低く維持しつつ、細孔を直線状とするとともに閉塞されていない形状とすることができ、高い開口率を確保することができる。しかし、当該セルの径は２５０μｍ相当が下限値であるが、蓄熱器内部のエネルギ変換効率の向上を図るには、細孔径はより小さい値が要求される場合があるため、改善の余地がある。
【００１４】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、熱から音波へのエネルギ変換効率の高い熱音響装置用の蓄熱器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様は、樹脂製の薄膜からなる基材がスペーサ層を介して複数積層されており、
上記スペーサ層には上記基材の積層方向に対して垂直に延びる複数のスペーサが互いに平行かつ等間隔に配列しているとともに、積層された上記基材と互いに隣接する上記スペーサとによって囲まれてなる細孔が複数形成されていることを特徴とする熱音響装置用の蓄熱器にある。
【発明の効果】
【００１６】
上記熱音響装置用の蓄熱器においては、積層された基材と互いに平行に配設されたスペーサとによって囲まれてなる細孔が複数形成されている。そして、当該細孔の開口幅はスペーサ層において隣接するスペーサの配列方向の間隔により規定されるとともに、細孔の開口高さ（開口幅に直交する方向の長さ）はスペーサの厚さによって規定される。これにより、スペーサの間隔及び厚さを小さくすることにより、当該複数の細孔の開口幅及び開口高さを容易に小さくかつ均一にすることができる。さらに、基材及びスペーサはいずれも樹脂製であることから金属製である場合に比べて、熱伝導度を低くすることができる。さらに、複数の細孔は基材及びスペーサによって区画されているため、基材の厚さやスペーサの幅及び高さを調整することにより、蓄熱器における細孔の開口率を容易に高めることができる。そして、細孔は基材の積層方向に垂直に延びるスペーサに沿って形成されていることから、細孔は直線状に形成されているとともに、細孔は途中で閉塞されていない。
【００１７】
すなわち、細孔の開口幅及び開口高さにより規定される細孔径を十分小さくし（第１条件）、蓄熱器自体の熱伝導度を低く維持する（第２条件）とともに、細孔の開口率を高くし（第３条件）、細孔を直線状でかつ閉塞されない形状とする（第４条件）ことができる。当該熱音響装置用の蓄熱器はこれら４つの条件をすべて満たす構成を積極的に採用することにより、高いエネルギ変換効率を呈する。
【００１８】
本発明によれば、熱から音波へのエネルギ変換効率の高い熱音響装置用の蓄熱器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１における、蓄熱器を備える熱音響装置の概略図。
【図２】実施例１における、蓄熱器の斜視図。
【図３】図２における、III-III線位置断面の一部拡大図。
【図４】実施例１における、蓄熱器の展開図。
【図５】図４における、V-V線位置断面の一部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上記熱音響装置用の蓄熱器において、「複数のスペーサが互いに平行かつ等間隔」とは、複数のスペーサが互いに完全に平行かつ等間隔である場合のほか、複数のスペーサが完全には平行かつ等間隔でなくとも、上記作用効果を奏する範囲で実質的に平行かつ等間隔であると認識できる場合を含むものとする。
【００２１】
蓄熱器内部の細孔径（第１条件）の適正値は、作動ガスのガス圧や作動温度等の条件を考慮して決定することができる。例えば、蓄熱器の両端部間に温度勾配を発生させる冷熱源として液化天然ガス（ＬＮＧ）を採用した場合には、作動ガスのガス圧は１ＭＰａ〜３ＭＰａ、作動温度は−１００℃〜−１６０℃とすることができ、この場合の細孔径の適正値は５０〜２００μｍ、より好ましくは６０〜１００μｍ、さらに好ましくは７０〜９０μｍとすることができる。これにより、蓄熱器内部のエネルギ変換効率の向上が図られる。
【００２２】
蓄熱器自体の熱伝導度（第２条件）は低いことが好ましい。これにより、蓄熱器の両端部間で温度勾配を発生させた場合に、熱が作動ガスに伝播されずに蓄熱器自体に伝播されることが抑制されて、熱が作動ガスに積極的に伝播されるため、エネルギ変換効率を向上できる。蓄熱器自体の熱伝導度は細孔の形成材料の熱伝導度に依存することから、細孔（基材及びスペーサ）の形成材料として熱伝導度の低い材料を採用することが好ましい。例えば、基材及びスペーサの形成材料の熱伝導度は１０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、１Ｗ／ｍＫ以下であることがさらに好ましい。例えば、基材及びスペーサの形成材料として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラートなどを採用することができる。
【００２３】
上記基材はスペーサを確実に保持して細孔の形状を維持するために所定の強度を有することを要するとともに、積層される際の取り扱い性等の観点から適度な柔軟性を有することが好ましい。例えば、基材の形成材料として、ポリプロピレンを採用することが好ましい。熱伝導度が低く、強度及び柔軟性に優れるからである。
【００２４】
一方、上記スペーサは、上記基材の表面に硬化性樹脂を印刷してなることが好ましい。これにより、スペーサを基材の所定位置に容易に配設することができる。スペーサの形成材料として、エネルギ線（例えば、熱（熱線）、光（紫外線等の可視光以外の光を含む）、電子線）により硬化する樹脂材料を用いることができ、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等を用いることができる。中でも光硬化性樹脂を採用することが好ましい。これにより、スペーサを所定の形状に正確に成形するとともに、複数のスペーサを基材の所定位置に正確に配設することが容易となる。
【００２５】
また、蓄熱器内部の細孔の開口率（第３条件）は高いことが好ましい。これにより、細孔を介した作動ガスと蓄熱器との間の熱交換効率が向上し、蓄熱器内部のエネルギ変換効率の向上が図られる。蓄熱器内部の細孔の開口率は、例えば、７０〜９０％、好ましくは８０〜９０％とすることができる。
【００２６】
スペーサ間に形成される細孔の形状は、閉塞しておらず、直線状となっている（第４条件）。細孔が閉塞していないことにより、作動ガスが当該細孔内を流通可能となる。これにより、作動ガスの熱膨張収縮により生じた音波が効率的に伝播されて熱エネルギから音響エネルギへの変換効率が向上する。さらに、細孔が直線状であることにより、細孔内で作動ガスの熱膨張収縮によって生じる音波の伝播方向が均一となって、音響エネルギの伝播効率が向上し、エネルギ変換効率の向上が図られる。
【００２７】
上記基材は、上記複数のスペーサの延在方向に平行な軸を巻回軸として、ロール状に巻回されて積層されていることが好ましい。これにより、容易に複数のスペーサが同一方向に延在するように積層することができる。また、形成された蓄熱器は円柱状となるため、当該蓄熱器を熱音響装置に備えられている筒状のループ管内に隙間なく設置することが容易となる。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
本例の実施例に係る熱音響装置用の蓄熱器につき、図１〜図５を用いて説明する。
図１に示す熱音響装置１００に備えられる熱音響装置用の蓄熱器１（以下、単に「蓄熱器１」ともいう）は、図３に示すように、樹脂製の薄膜からなる基材１０がスペーサ層２０を介して複数積層されている。
図４に示すように、スペーサ層２０には基材１０の積層方向に対して垂直に延びる複数のスペーサ２１が互いに平行かつ等間隔に配列している。
そして、図３に示すように、積層された基材１０と互いに隣接するスペーサ２１とによって囲まれてなる細孔２２が複数形成されている。
なお、本例では、基材１０の積層方向をＺ方向とし、スペーサ２１の延びる方向をＸ方向とし、スペーサ２１の配列方向をＹ方向とする。
【００２９】
以下、本例の蓄熱器１を備える熱音響装置１００について、詳述する。
本例の熱音響装置１００には、蓄熱器１、ループ管３０、枝管４０、加熱器５０、冷却器６０及びリニア発電機７０が備えられる。
【００３０】
ループ管３０は中空の管状部材からなり、略矩形のループ状に形成されている。ループ管３０には作動ガスが封入されている。作動ガスとして、例えば、ヘリウムガス、窒素ガス、空気などを採用することができ、本例ではヘリウムガスを採用している。
【００３１】
枝管４０は、ループ管３０と同様に中空の管状部材からなる。そして、ループ管３０と連通しており、ループ管３０の角部から延出して直線状を成している。枝管４０の先端部には、リニア発電機７０が配設されている。リニア発電機７０はリニア駆動部７１を備えている。リニア駆動部７１は枝管４０の端部に挿入されているとともに、枝管４０の延出方向に往復摺動可能となっている。リニア発電機７０は、リニア駆動部７１が往復運動されることにより発電する。
【００３２】
ループ管３０及び枝管４０は作動ガスの熱膨張収縮により発生する音波を繰り返し伝播することにより、音響エネルギを増幅する共鳴管として機能する。
【００３３】
蓄熱器１は、ループ管３０内に保持されている。蓄熱器１の第１端部１ａには、加熱器５０が設けられており、蓄熱器１の第１端部１ａと反対の第２端部１ｂには、冷却器６０が設けられている。なお、本例では、第１端部１ａから第２端部１ｂに向かう方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向と反対方向をＸ２方向とするとともに、Ｘ１方向とＸ２方向とをまとめてＸ方向というものとする。
【００３４】
加熱器５０には温熱源として水が供給されており、冷却器６０には冷熱源として液化天然ガス（ＬＮＧ）が供給されている。これにより、蓄熱器１の両端部１ａ、１ｂ間に温度勾配が発生するように構成されている。温熱源としては、水の他に、排ガス、油などを採用することができる。また、冷熱源としては、ＬＮＧの他に、液体窒素、液化炭酸ガスなどを採用することができる。
【００３５】
図４に示すように、蓄熱器１は、基材１０及びスペーサ２１を備える。基材１０は、ポリプロピレン製の薄膜であって、シート状を成している。基材１０の膜厚は、細孔２２の開口率、強度、柔軟度などを考慮して決定することができ、例えば、１０〜３０μｍ、好ましくは１２〜２０μｍ、より好ましくは１４〜１８μｍとすることができ、本例では、図５に示すように、基材１０の膜厚ｓは１５μｍである。基材１０のＸ方向の長さは５０ｍｍ、Ｙ方向の長さは２０ｍである。なお、必要とされる蓄熱器１の形状に応じて、基材１０を適当な形状に裁断してもよい。
【００３６】
図３、図４に示すように、スペーサ２１は基材１０の積層方向Ｚに対して垂直であるＸ方向に延びるように、基材１０の表側面１０ａに複数配設されている。スペーサ２１はＸ方向を長手方向とする柱状を成している。図４に示すように、スペーサ２１は、基材１０の表側面１０ａのＸ方向の両端部（Ｘ１方向端部とＸ２方向端部）に亘って形成されている。よって、スペーサ２１のＸ方向の長さは基材１０のＸ方向の長さと同一となっている。
【００３７】
図５に示すように、スペーサ２１のＹ方向における断面形状は矩形となっている。スペーサ２１のＹ方向の長さ（幅）ｗ及びスペーサ２１の高さｈは、後述の細孔２２の開口率が所定の範囲内となるように設定される。例えば、スペーサ２１の幅ｗは想定する細孔径の１倍〜２０倍、好ましくは５倍〜２０倍とすることができ、スペーサ２１の高さｈは想定する細孔径と同等とすることができる。幅ｗ及び高さｈをかかる範囲とすることにより、スペーサ２１が基板１０に確実に固定されて、スペーサ２１が横倒れすることが防止される。本例では、スペーサ２１の幅ｗは１００μｍとし、スペーサ２１の高さｈは１００μｍとしている。
【００３８】
図４、図５に示すように、複数のスペーサ２１はＸ方向に平行かつＹ方向に等間隔に配列している。互いに隣接しているスペーサ２１の間隔ｄも後述の細孔２２の開口率αが所定の範囲内となるように設定される。例えば、間隔ｄは５００〜２０００μｍ、好ましくは７５０〜２０００μｍ、より好ましくは９００〜２０００μｍとすることができる。間隔ｄをかかる範囲とすることにより、後述する細孔２２の開口率αを高く維持しつつ、細孔２２の細孔径を十分小さくできる。本例では、間隔ｄは９００μｍとしている。
【００３９】
スペーサ２１は光硬化性樹脂からなる。そして、硬化前の当該光硬化性樹脂が、基材１０の表側面１０ａに印刷された後、露光されて硬化されることにより、複数のスペーサ２１が基材１０の表側面１０ａに配設されている。
【００４０】
スペーサ２１が配設された基材１０は、図２に示すように、心棒１１を巻回軸としてロール状に巻回されて積層されている。心棒１１は樹脂製の円柱状部材である。心棒１１の直径は１０ｍｍであって、心棒１１の軸方向は複数のスペーサ２１の延びる方向Ｘに平行となっている。そして、スペーサ２１が配設された基材１０は、表側面１０ａが軸心（心棒１１）側に向けられた状態で、スペーサ２１の配列方向Ｙに巻回されている。これにより、スペーサ２１の上面（基材１０の表側面１０ａに対向して接合されている下面２１ａと反対側の面）２１ｂが、積層された基材１０の裏側面１０ｂと対向して当接している。これにより、図３に示すように、積層された基材１０の間にスペーサ層２０が形成される。
【００４１】
基材１０は、蓄熱器１の外径Ｐが所定の大きさとなるように巻回されている。蓄熱器１の外径Ｐは、ループ管３０の内径（図示せず）と同一となるように設定することが好ましい。これにより、円筒状に形成された蓄熱器１をループ管３０の内壁に対して隙間なく設けることが容易となる。例えば、蓄熱器１の外径Ｐは４０〜１５０ｍｍとすることができ、本例ではループ管３０の内径（図示せず）に合わせて１００ｍｍとなっている。
【００４２】
本例では、スペーサ２１の形成材料である光硬化性樹脂が完全に硬化しきる前に基材１０の巻回を行って、スペーサ２１の上面２１ｂと基材１０の裏側面１０ｂとを当接させた後、当該光硬化性樹脂を完全に硬化させることにより、スペーサ２１の上面２１ｂと基材１０の裏側面１０ｂと接合させている。
【００４３】
上述のごとく、スペーサ２１が配設された基材１０を巻回することにより、図３に示すように、スペーサ層２０において、積層された基材１０と互いに隣接するスペーサ２１とによって囲まれて細孔２２が形成されている。細孔２２はＸ方向に直線状に延在しており、第１端部１ａ及び第２端部１ｂに開口しているとともに、第１端部１ａと第２端部１ｂとの間は閉塞されていない。このようにして、多数の細孔２２が集積された蓄熱器１が形成されている。
【００４４】
図３に示す細孔２２の開口幅２２ａは、図５に示す隣接するスペーサ２１の間隔ｄに相当するとともに、図３に示す細孔２２の開口高さ２２ｂは、図５に示すスペーサ２１の高さｈに相当する。そして、スペーサ２１の形状は均一であって、等間隔に配設されているため、すべての細孔２２はほぼ均一の開口幅２２ａ及び開口高さ２２ｂを有する。そのため、蓄熱器１における細孔２２の開口率αは下記の式１によって導き出される。本例では、細孔２２の開口率αは、７８．２％である。
【００４５】
α＝（ｄ×ｈ）／（（ｓ＋ｈ）×（ｄ＋ｗ））×１００    ・・・（式１）
【００４６】
図１に示すように、蓄熱器１はループ管３０内に配設されており、ループ管３０に封入されている作動ガスが各細孔２２内に充填されている。
【００４７】
本例の蓄熱器１を備える熱音響装置１００では、加熱器５０によって蓄熱器１の第１端部１ａが加熱されるとともに、冷却器６０によって蓄熱器１の第２端部１ｂが冷却されることにより、蓄熱器１の両端部１ａ、１ｂ間に温度勾配が発生する。これにより、多数の細孔２２内の第１端部１ａ側に位置する作動ガスが加熱されて膨張する。これに伴って、多数の細孔２２に充填された作動ガスの熱は即座に細孔２２の内壁に伝達されて作動ガスが冷却されることにより、作動ガスは収縮する。その結果、作動ガスが急速に熱膨張収縮することとなって音波（ループ管３０内の作動ガスの圧力変動による疎密波）が発生する。これにより、両端部１ａ、１ｂ間に温度勾配を生じさせた熱エネルギが音響エネルギに変換されることとなる。
【００４８】
その後、発生した音波はループ管３０内を伝播して循環する。当該音波の発生と循環が繰り返されることにより、音波は次第に増幅される。これにより、図１において矢印３１で示すように、作動ガスがループ管３０内を移動するとともに、ループ管３０と連通している枝管４０内の作動ガスが矢印４１で示すように往復運動することとなる。これに伴って、枝管４０の先端部に配設されたリニア駆動部７１が矢印７２で示すように往復運動して、リニア発電機７０が発電する。これにより、音響エネルギが電気エネルギに変換されることとなる。
【００４９】
熱音響装置用の蓄熱器１によれば、積層された基材１０と互いに平行に配設されたスペーサ２１とによって囲まれてなる細孔２２が複数形成されている。そして、細孔２２の開口幅２２ａはスペーサ２１の配列方向Ｙの間隔ｄにより規定されるとともに、細孔２２の開口高さ２２ｂはスペーサ２１の厚さｈによって規定される。これにより、スペーサ２１の間隔ｄ及び厚さｈを小さくすることにより、複数の細孔２２の開口幅２２ａ及び開口高さ２２ｂを小さくかつ均一にすることができる。さらに、基材１０及びスペーサ２１はいずれも樹脂製であることから金属製である場合に比べて、熱伝導度を低くすることができる。さらに、複数の細孔２２は基材１０及びスペーサ２１によって区画されているため、基材１０の厚さｓやスペーサ２１の幅ｗ及び高さｈを調整することにより、蓄熱器１における細孔２２の開口率αを容易に高めることができる。そして、細孔２２は基材１０の積層方向Ｚに垂直に延びるスペーサ２１に沿って形成されていることから、細孔２２は直線状に形成されているとともに、細孔２２は途中で閉塞されていない。
【００５０】
すなわち、細孔２２の開口幅２２ａ及び開口高さ２２ｂにより規定される細孔径を十分小さくし（第１条件）、蓄熱器１自体の熱伝導度を低く維持する（第２条件）とともに、細孔の開口率αを高くし（第３条件）、細孔２２を直線状でかつ閉塞されない形状とする（第４条件）ことができる。本例の蓄熱器１はこれら４つの条件をすべて満たしていることにより、高いエネルギ変換効率を呈する。
【００５１】
本例では、基材１０は、複数のスペーサ２１の延びる方向Ｘに平行な心棒１１を巻回軸として、ロール状に巻回されて積層されている。これにより、容易に複数のスペーサ２１が同一方向に延びるように積層することができる。また、形成された蓄熱器１は円柱状となるため、蓄熱器１を筒状のループ管３０の内壁に対して隙間なく設置することが容易となる。
【００５２】
また本例では、スペーサ２１は、基材１０の表側面１０ａに硬化性樹脂を印刷してなる。これにより、スペーサ２１を基材１０の所定位置に容易に配設することができる。スペーサ２１の形成材料として光硬化性樹脂を採用している。これにより、スペーサ２１を所定の形状に正確に成形するとともに、複数のスペーサ２１を所定位置に正確に配設することが容易となる。
【００５３】
また本例では、加熱器５０の温熱源として水を使用している。そのため、蓄熱器１は過剰な高温に曝されることがなく、比較的穏やかな温度条件下で使用されることとなる。これにより、基材１０及びスペーサ２１は樹脂製であるが、蓄熱器１は十分な信頼性を有する。
【００５４】
本例では、心棒１１を巻回軸として使用したが、スペーサ２１が配設された基材１０が十分な剛性を有する場合には、心棒１１を使用せずに、当該基材１０を巻回して蓄熱器１を形成することとしてもよい。
【００５５】
本例では、スペーサ２１は基材１０の表側面１０ａに配設されることとしたが、裏側面１０ｂに配設してもよい。また、基材１０は表側面１０ａが軸心側に向けた状態で巻回されているが、表側面１０ａが軸心と反対側に向いた状態で巻回してもよい。
【００５６】
本例では、スペーサ２１の形成材料である光硬化性樹脂が完全に硬化しきる前に基材１０の巻回を行って、スペーサ２１の上面２１ｂと基材１０の裏側面１０ｂとを当接させた後、当該光硬化性樹脂を完全に硬化させることにより、スペーサ２１の上面２１ｂと基材１０の裏側面１０ｂとが接合されている。これに替えて、基材１０の裏側面１０ｂに接着層を設けるとともに、該接着層を介して基材１０の裏側面１０ｂとスペーサ２１の上面２１ｂとが接合されていてもよい。当該接着層は、接着剤が基材１０の裏側面１０ｂに塗布されることにより形成できる。当該接着層を形成する接着剤の材質は、基材１０及びスペーサ２１の形成材料に対する接着性や、必要とされる耐久性及び強度などを考慮して適宜選択することができる。
【００５７】
本例では、基材１０は巻回することにより積層したが、これに替えて、スペーサ２１が配設された基材１０を複数用意して、これらをスペーサ２１の延びる方向が同一となるように積層してもよい。
【００５８】
本例によれば、熱から音波へのエネルギ変換効率の高い熱音響装置用の蓄熱器１を提供することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  蓄熱器
１０  基材
１１  心棒
２０  スペーサ層
２１  スペーサ
２２  細孔
３０  ループ管
４０  枝管
５０  加熱器
６０  冷却器
７０  リニア発電機
１００  熱音響装置
【図１】
2015145752.tif 000003
【図２】
2015145752.tif 000004
【図３】
2015145752.tif 000005
【図４】
2015145752.tif 000006
【図５】
2015145752.tif 000007