(57)【要約】【課題】作動流体とスタックとの間における熱エネルギと音響エネルギの変換を効率よく行いつつ、軸方向と直交する直交方向においては、極力、均一な温度分布を実現可能な熱音響装置のスタックを提供する。【解決手段】実施形態によれば、熱音響装置の音圧発生部２０のスタック３０においてスタック本体３３は、高温側熱交換器２２側を構成する端部である高温側端部４０と、低温側熱交換器２４側を構成する端部である低温側端部６０とを有する。さらに、スタック本体３３は、軸方向Ａにおいて高温側端部４０と低温側端部６０との間に設けられており、高温側端部４０及び低温側端部６０に比べて熱伝導率が低い材料で構成されている軸方向中間部５０を有している。【選択図】図３
2015200422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、
前記高温側熱交換器側を構成する端部である高温側端部と、
前記低温側熱交換器側を構成する端部である低温側端部と、
前記軸方向において前記高温側端部と前記低温側端部との間に設けられており、前記高温側端部及び前記低温側端部に比べて熱伝導率が低い材料で構成されている軸方向中間部と、
を有する熱音響装置のスタック。
【請求項２】
前記高温側端部、前記低温側端部および前記軸方向中間部は、
前記軸方向に延びている軸方向延伸部と、
前記軸方向と直交する方向に延びている直交方向延伸部と、
をそれぞれ有し、
前記軸方向中間部の軸方向延伸部は、前記高温側端部の直交方向延伸部及び前記低温側端部の直交方向延伸部に比べて、熱伝導率が低い材料で構成されている請求項１に記載の熱音響装置のスタック。
【請求項３】
高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、
前記軸方向に直交する方向である直交方向に延びており、当該軸方向に複数配列されている直交方向延伸部と、
前記軸方向に延びており、前記直交方向に複数配列されている軸方向延伸部と、
を有し、
当該軸方向延伸部は、前記直交方向延伸部に比べて、熱伝導率が低い材料で構成されている
熱音響装置のスタック。
【請求項４】
高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、
前記軸方向と直交する方向である直交方向に延びており、当該軸方向に複数配列されている直交方向延伸部と、
前記軸方向に延びており、前記直交方向に複数配列されている軸方向延伸部と、
を有し、
前記軸方向延伸部の横断面は、前記直交方向延伸部の横断面に比べて、断面積が小さくなるよう構成されている
熱音響装置のスタック。
【請求項５】
高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、
前記高温側熱交換器側を構成する端部である高温側端部と、
前記低温側熱交換器側を構成する端部である低温側端部と、
前記軸方向において前記高温側端部と前記低温側端部との間に設けられた軸方向中間部と、
を有し、
前記高温側端部、前記低温側端部、及び前記軸方向中間部は、
前記軸方向に延びている軸方向延伸部と、
前記軸方向と直交する方向である直交方向に延びている直交方向延伸部と、
をそれぞれ有し、
前記軸方向中間部においては、前記軸方向延伸部の横断面及び前記直交方向延伸部の横断面が、前記高温側端部及び前記低温側端部に比べて、断面積が小さくなるよう構成されている
熱音響装置のスタック。
【請求項６】
高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、
前記高温側熱交換器側を構成する端部である高温側端部と、
前記低温側熱交換器側を構成する端部である低温側端部と、
前記軸方向において前記高温側端部と前記低温側端部との間に設けられた軸方向中間部と、
を有し、
前記高温側端部、前記低温側端部、及び前記軸方向中間部は、
前記軸方向に延びている軸方向延伸部と、
前記軸方向と直交する方向である直交方向に延びている直交方向延伸部と、
をそれぞれ有し、
前記軸方向中間部においては、前記軸方向延伸部が直交方向に配列される間隔と、前記直交方向延伸部が前記軸方向に配列される間隔とのうち少なくとも一方が、前記高温側端部及び前記低温側端部に比べて、大きくなるよう構成されている
熱音響装置のスタック。
【請求項７】
高温側熱交換器と、
前記高温側熱交換器からの熱を受けて外部に排出する低温側熱交換器と、
前記高温側熱交換器と前記低温側熱交換器との間に設けられた請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のスタックと、
を備える熱音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱音響現象を利用してエネルギ変換を行う熱音響装置に関し、特に、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間に設けられて温度勾配が形成されるスタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱音響装置は、一般的に、高温側熱交換器と、低温側熱交換器との間において、作動流体が貫流可能な通路が多数構成されたもの（以下、スタックと記す）が設けられている。高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配をスタックに生じさせ、当該スタックと作動流体との間で熱交換を行うことにより、当該スタックは、例えば、高温側熱交換器から受けた熱エネルギを音響エネルギに変換することや、作動流体からの音響エネルギを熱エネルギ（冷熱）に変換することが可能となる。
【０００３】
このようなスタックを備えた熱音響装置には、当該スタックから延びている配管の経路が直線状に構成された、いわゆる直管型のものや、当該配管の経路が環状に構成された、いわゆるループ管型のものがある。また、熱音響装置を構成するスタックのうち、作動流体が貫流可能な方向（以下、軸方向と記す）の両端側を、熱伝導率が比較的低い材料で構成する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したスタックは、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において作動流体が貫流可能な方向（以下、単に「軸方向」と記す）において、高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成される。スタックが音圧発生部を構成するものである場合、当該スタックは、高温側熱交換器からの熱エネルギを受け、高温側熱交換器から受けた熱エネルギの大部分を、作動流体との間において音響エネルギに変換する。高温側熱交換器から受けた熱エネルギのうち、音響エネルギに変換されなかったエネルギは、熱エネルギとしてスタックを介して低温側熱交換器に伝達されて、外部に排出されている。
【０００６】
このようなスタックにおいては、軸方向に直交する方向（以下、直交方向と記す）においては、温度分布をなるべく均一にすることにより、当該スタックに所定の性能を発揮させたいという要望がある。これを実現するために、スタック全体を、熱が伝導されやすいような材料や形状に構成すると、高温側熱交換器から受けた熱のうち、低温側熱交換器から外部に排出される熱エネルギが増大し、作動流体との間で音響エネルギに変換されるエネルギが減少するという問題が生じる。つまり、軸方向において熱があまりに伝導されやすいと、作動流体とスタックとの間における熱エネルギと音響エネルギの変換が効率よく行うことができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、作動流体とスタックとの間における熱エネルギと音響エネルギの変換を効率よく行いつつ、軸方向と直交する直交方向においては、極力、均一な温度分布を実現可能な熱音響装置のスタックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の熱音響装置のスタックは、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、前記高温側熱交換器側を構成する端部である高温側端部と、前記低温側熱交換器側を構成する端部である低温側端部と、前記軸方向において前記高温側端部と前記低温側端部との間に設けられており、前記高温側端部及び前記低温側端部に比べて熱伝導率が低い材料で構成されている軸方向中間部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態の熱音響装置のスタックは、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、前記軸方向に直交する方向である直交方向に延びており、当該軸方向に複数配列されている直交方向延伸部と、前記軸方向に延びており、前記直交方向に複数配列されている軸方向延伸部と、を有し、当該軸方向延伸部は、前記直交方向延伸部に比べて、熱伝導率が低い材料で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の実施形態の熱音響装置のスタックは、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、前記軸方向と直交する方向である直交方向に延びており、当該軸方向に複数配列されている直交方向延伸部と、前記軸方向に延びており、前記直交方向に複数配列されている軸方向延伸部と、を有し、前記軸方向延伸部の横断面は、前記直交方向延伸部の横断面に比べて、断面積が小さくなるよう構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の実施形態の熱音響装置のスタックは、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、前記高温側熱交換器側を構成する端部である高温側端部と、前記低温側熱交換器側を構成する端部である低温側端部と、前記軸方向において前記高温側端部と前記低温側端部との間に設けられた軸方向中間部と、を有し、前記高温側端部、前記低温側端部、及び前記軸方向中間部は、前記軸方向に延びている軸方向延伸部と、前記軸方向と直交する方向である直交方向に延びている直交方向延伸部とを、それぞれ有し、前記軸方向中間部においては、前記軸方向延伸部の横断面及び前記直交方向延伸部の横断面が、前記高温側端部及び前記低温側端部に比べて、断面積が小さくなるよう構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態の熱音響装置のスタックは、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間において軸方向に作動流体が貫流可能な通路が複数形成されており、当該軸方向を高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かうに従って低温となる温度勾配が形成され、作動流体との間で熱交換を行う熱音響装置のスタックであって、前記高温側熱交換器側を構成する端部である高温側端部と、前記低温側熱交換器側を構成する端部である低温側端部と、前記軸方向において前記高温側端部と前記低温側端部との間に設けられた軸方向中間部と、を有し、前記高温側端部、前記低温側端部、及び前記軸方向中間部は、前記軸方向に延びている軸方向延伸部と、前記軸方向と直交する方向である直交方向に延びている直交方向延伸部とを、それぞれ有し、前記軸方向中間部においては、前記軸方向延伸部が直交方向に配列される間隔と、前記直交方向延伸部が前記軸方向に配列される間隔とのうち少なくとも一方が、前記高温側端部及び前記低温側端部に比べて、大きくなるよう構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の実施形態の熱音響装置は、高温側熱交換器と、前記高温側熱交換器からの熱を受けて外部に排出する低温側熱交換器とを有し、上述したスタックのうちいずれかが、前記高温側熱交換器と前記低温側熱交換器との間に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、高温側熱交換器からの熱を受けて形成される、高温側端部に直交方向の温度分布を比較的均一なものにすることができ、低温側熱交換器により冷却されて形成される低温側端部の直交方向の温度分布を、比較的均一なものにすることができる。一方、軸方向中間部においては、作動流体とスタックとの間における熱エネルギと音響エネルギの変換を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態のスタックが適用される熱音響装置の一例を示す模式図であり、作動流体が充填される配管の経路が略直線状をなす、いわゆる直管型の熱音響装置の構成例を示している。
【図２】第１の実施形態のスタックが適用される熱音響装置の他の例を示す模式図であり、作動流体が充填される配管の経路が環状をなす、いわゆるループ型の熱音響装置の構成例を示している。
【図３】第１の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。
【図４】第１の実施形態のスタックの横断面図であり、図３のIV−IV線による断面図である。
【図５】第２の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。
【図６】第２の実施形態のスタックの横断面図である。
【図７】第２の実施形態のスタック本体の構造を説明する模式図であり、一例として、高温側端部と軸方向中間部との境界部分を示している。
【図８】第３の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。
【図９】第３の実施形態のスタックの横断面図である。
【図１０】第３の実施形態のスタック本体の構造を説明する模式図である。
【図１１】第４の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。
【図１２】第４の実施形態のスタックの横断面図である。
【図１３】第４の実施形態のスタック本体の構造を説明する模式図である。
【図１４】第４の実施形態の変形例のスタック本体の構造を説明する斜視図である。
【図１５】第５の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。
【図１６】第５の実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の高温側端部と、その周辺構成を示す横断面図である。
【図１７】第５の実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の軸方向中間部と、その周辺を示す横断面図である。
【図１８】第６の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。
【図１９】第６の実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の高温側端部と、その周辺構成を示す横断面図である。
【図２０】第６の実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の軸方向中間部と、その周辺を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１７】
〔熱音響装置の概略構成〕
まず、本実施形態のスタックが適用される熱音響装置の概略構成の一例について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態のスタックが適用される熱音響装置の一例を示す模式図であり、作動流体が充填される配管の経路が略直線状をなす、いわゆる直管型の熱音響装置の構成例を示している。図２は、本実施形態のスタックが適用される熱音響装置の他の例を示す模式図であり、作動流体が充填される配管の経路が環状をなす、いわゆるループ型の熱音響装置の構成例を示している。
【００１８】
（直管型の熱音響装置の構成例）
図１に示すように、本構成例の熱音響装置１０は、熱エネルギを音響エネルギに変換する音圧発生部２０と、音圧発生部２０において発生した音響エネルギを受けて冷熱を発生させる冷熱発生部８０とを有している。熱音響装置１０は、冷熱発生部８０が音響エネルギを受けて冷熱を発生させる、いわゆる熱音響冷凍機として構成されている。
【００１９】
音圧発生部２０は、熱音響装置１０の外から熱の供給を受ける熱交換器（以下、吸熱器と記す）２２と、熱音響装置１０の外に熱を放熱する熱交換器（以下、放熱器と記す）２４と、吸熱器２２と放熱器２４との間に挟まれて設けられ、吸熱器からの熱を作動流体に伝達して作動流体に音圧を発生させるスタック３０とを有している。すなわち、スタック３０の一方の端は、高温の吸熱器２２に結合されており、他方の端は、吸熱器２２に比べて温度が低い放熱器２４に結合されている。放熱器２４は、外気と同等か僅かに高い温度である。なお、音圧に作動流体の粒子速度を乗じた値が、音響エネルギとなる。
【００２０】
一方、冷熱発生部８０は、音響エネルギを受けて冷熱を発生させるスタック８２と、スタック８２の音圧発生部２０側に結合される熱交換器である放熱器８４と、スタック８２の音圧発生部２０と反対側に結合される熱交換器である冷熱器８６とを有している。すなわちスタック８２の一方の端は、低温の冷熱器８６に結合されており、他方の端は、冷熱器８６に比べて温度が高い放熱器８４に結合されている。放熱器８４は、外気と同等か僅かに低い温度である。
【００２１】
音圧発生部２０と冷熱発生部８０は、略円筒状の中央配管１４を介して結合されている。音圧発生部２０のうち、冷熱発生部８０と反対側には、略筒状をなし一方の端が閉じた形状の端部配管１２が結合されている。一方、冷熱発生部８０のうち、音圧発生部２０と反対側には、略筒状の配管１６が結合されている。配管１６、冷熱発生部８０（すなわち冷熱器８６、スタック８２、放熱器８４）、中央配管１４、音圧発生部２０（すなわち放熱器２４、スタック３０、吸熱器２２）、端部配管１２の内には、作動流体が充填されており、作動流体の疎密波である音圧が伝播可能に構成されている。なお、作動流体には、一例として空気が用いられる。
【００２２】
このように構成された熱音響装置１０において、音圧発生部２０の吸熱器２２が熱の供給を受けて、放熱器２４に比べて高温になると、吸熱器２２の熱は、スタック３０を経由して放熱器２４に伝達される。これにより、スタック３０内には、放熱器２４側から吸熱器２２側に向かうに従って高温となる温度勾配が生じる。このような温度勾配が生じた状態で、スタック３０は、内部に複数形成された通路（図示せず）内にある作動流体との間で熱交換を行う。このとき、スタック３０の通路内にある作動流体は、膨張と圧縮を繰り返すため、作動流体には音圧が発生する。なお、スタック３０の内部構造については、後述する。
【００２３】
スタック３０が発した音響エネルギは、中央配管１４内の作動流体中を伝って、冷熱発生部８０のスタック８２に到達する。スタック８２は、内部に複数の通路（図示せず）が形成されており、当該通路内にある作動流体と熱交換を行う。このとき、スタック８２の通路内にある作動流体は、音響エネルギを受けて圧縮と膨張を繰り返すため、スタック８２内の通路には、放熱器８４側から冷熱器８６側に向かうに従って低温となる温度勾配が生じる。このようにしてスタック８２において発生した冷熱は、冷熱器８６に伝達され、当該冷熱器８６の温度を低下させる。
【００２４】
なお、本実施形態のスタックが適用される熱音響装置の構成例は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る熱音響装置の他の構成例について、以下に説明する。
【００２５】
（ループ管型の熱音響装置の構成例）
図２に示すように、本構成例の熱音響装置１０Ｂは、熱エネルギを音響エネルギに変換する音圧発生部２０と、音圧発生部２０において発生した音響エネルギを受けて冷熱を発生させる冷熱発生部８０とを有している。熱音響装置１０Ｂは、冷熱発生部８０が音響エネルギを受けて冷熱を発生させる、いわゆる熱音響冷凍機として構成されている。
【００２６】
音圧発生部２０の放熱器２４と冷熱発生部８０の放熱器８４は、経路が略Ｕ字状をなしている配管（以下、放熱器側配管と記す）１５を介して結合されている。放熱器側配管１５は、その断面積がほぼ一定となるよう構成されている。一方、音圧発生部２０の吸熱器２２と、冷熱発生部８０の冷熱器８６も、経路が略Ｕ字状をなしている配管（以下、吸熱器側配管と記す）１７を介して結合されている。
【００２７】
音圧発生部２０（すなわち吸熱器２２、スタック３０、放熱器２４）、放熱器側配管１５、冷熱発生部８０（すなわち放熱器８４、スタック８２、冷熱器８６）、吸熱器側配管１７の内には、作動流体が充填されており、且つ作動流体が循環可能に構成されている。
【００２８】
以上のように構成された熱音響装置１０Ｂにおいて、音圧発生部２０の吸熱器２２が熱の供給を受けると、スタック３０には、放熱器２４側から吸熱器２２側に向かうに従って高温となる温度勾配が生じる。このとき、スタック３０は、内部に複数形成された通路（図示せず）内にある作動流体との間で熱交換を行い、スタック３０の通路内にある作動流体に音圧を発生させる。
【００２９】
スタック３０が発した音響エネルギは、主に放熱器側配管１５内の作動流体中を伝って、冷熱発生部８０のスタック８２に到達する。スタック８２は、内部に複数の通路（図示せず）が形成されており、当該通路内にある作動流体と熱交換を行う。このとき、スタック８２の通路内にある作動流体は、音響エネルギを受けて圧縮と膨張を繰り返すため、スタック８２には、放熱器８４側から冷熱器８６側に向かうに従って低温となる温度勾配が生じる。
【００３０】
このようにしてスタック８２において生じた冷熱は、冷熱器８６に伝達され、当該冷熱器８６の温度を低下させる。熱音響装置１０Ｂは、作動流体の流動経路が環状をなすループ管型の熱音響装置であるので、作動流体は、音圧発生部２０から吸熱器側配管１７を経て冷熱発生部８０に流れ、さらに、放熱器側配管１５を経て、再び音圧発生部２０に流れる。
【００３１】
以上に説明した熱音響装置１０，１０Ｂの音圧発生部２０においては、吸熱器２２が、高温側熱交換器であり、放熱器２４が、低温側熱交換である。また、冷熱発生部８０においては、放熱器８４が高温側熱交換器であり、冷熱器８６が低温側熱交換器である。本発明は、音圧発生部２０のスタック３０、及び冷熱発生部８０のスタック８２に適用することができる。なお、以下の説明においては、音圧発生部２０を例として、各実施形態について説明する。
【００３２】
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態のスタックと、その周辺構造について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。図４は、本実施形態のスタックの横断面図であり、図３のIV−IV線による断面図である。
【００３３】
なお、本実施形態においては、一例として、ループ管型の熱音響装置の音圧発生部２０に設けられるスタックについて説明する。音圧発生部２０においては、上述した吸熱器２２が、高温側熱交換器であり、放熱器２４が低温側熱交換器である。なお、以下の説明においては、理解を容易にするために、吸熱器２２を「高温側熱交換器２２」と記し、放熱器２４を「低温側熱交換器２４」と記す。
【００３４】
図３に示すように、熱音響装置の音圧発生部２０は、スタック３０に温度勾配を形成するために、高温側熱交換器（吸熱器）２２と、低温側熱交換器（放熱器）２４とを有している。高温側熱交換器２２からスタック３０に伝達された熱エネルギは、スタック３０において作動流体との間で熱交換が行われることにより、大部分が音響エネルギに変換される。スタック３０に伝達された熱エネルギのうち、音響エネルギに変換されなかった熱エネルギは、スタック３０を介して低温側熱交換器２４に伝達される。低温側熱交換器２４は、高温側熱交換器２２からスタック３０を介して伝達された熱エネルギを、冷媒等を介して外部に排出する。
【００３５】
本実施形態のスタック３０は、高温側熱交換器２２と低温側熱交換器２４との間において、作動流体が貫流可能な通路（以下、貫通通路と記す）３１が複数形成されており、且つ当該作動流体との間で熱交換を行う部材（以下、スタック本体と記す）３３を有している。また、本実施形態のスタック３０は、高温側熱交換器２２と低温側熱交換器２４との間においてスタック本体３３の外側を囲い、スタック３０の外装をなしている部材（以下、外周部材と記す）３５を有している。
【００３６】
なお、以下の説明において、貫通通路３１を作動流体が貫流する方向、すなわち高温側熱交換器２２のスリット２３から低温側熱交換器２４のスリット２５に向かう方向（及びその逆方向）を、単に「軸方向」と記して、各図において矢印Ａで示す。加えて、軸方向Ａのうち高温側熱交換器２２側を、単に「軸方向高温側」と記す。同様に、軸方向Ａのうち低温側熱交換器２４側を、単に「軸方向低温側」と記す。また、軸方向に直交する方向を、単に「直交方向」と記す。
【００３７】
スタック本体３３は、図３及び図４に示すように、軸方向Ａに軸心が延びる円柱状をなしている。スタック本体３３には、高温側熱交換器２２のスリット２３と低温側熱交換器２４のスリット２５との間において作動流体が貫流する貫通通路３１が、並列に複数配列されている。なお、スタック本体３３は、セラミックスや金属で構成することができる。
【００３８】
本実施形態のスタック本体３３は、図４に示すように、直交方向のうち第１の方向（以下、第１直交方向と記し、各図に矢印Ｇ１で示す）に並行して延びている複数の壁体３８と、直交方向のうち第１直交方向Ｇ１と直交する方向（以下、第２直交方向と記す）に並行して延びている複数の壁体３９とを有している。これら壁体３８及び壁体３９により、貫通通路３１の横断面が画定されている。本実施形態において、貫通通路３１の横断面は、正方形をなしている。
【００３９】
一方、外周部材３５は、スタック本体３３を中心とする円筒状をなしており、スタック本体３３と同軸に設けられている。なお、以下の説明において、スタック本体３３及び外周部材３５の径方向を、単に「径方向」と記して図に矢印Ｒで示す。
【００４０】
スタック本体３３及び外周部材３５は、軸方向において高温側熱交換器２２と低温側熱交換器２４との間に挟まれて設けられている。スタック本体３３及び外周部材３５には、軸方向を高温側熱交換器２２から低温側熱交換器２４に向かうに従って低温となる温度勾配が形成される。
【００４１】
なお、本実施形態においては、スタック本体３３と外周部材３５との間には、スタック本体３３の熱が、外周部材３５に伝達されることを抑制可能な空間（以下、断熱用空間と記す）３７が形成されている。断熱用空間３７は、スタック本体３３の径方向外側を囲う略筒状をなす空間として構成されている。断熱用空間３７により、高温側熱交換器２２からスタック本体３３に伝達された熱が、当該スタック本体３３から外周部材３５に伝達されることを抑制している。
【００４２】
なお、以下の説明において、高温側熱交換器２２のうち径方向外側を構成する部分を「外周部」と記して図に符号２２ｅで示す。同様に、低温側熱交換器２４のうち径方向外側を構成する部分を「外周部」と記して図に符号２４ｅで示す。
【００４３】
外周部材３５は、軸方向高温側の端面が、高温側熱交換器２２の外周部２２ｅに結合されている。また、外周部材３５は、軸方向低温側の端面が、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅに結合されている。
【００４４】
高温側熱交換器２２のうち外周部２２ｅの径方向内側には、軸方向高温側に凹む「凹み２２ａ」が形成されている。同様に、低温側熱交換器２４のうち外周部２４ｅの径方向内側には、軸方向低温側に凹む「凹み２４ａ」が形成されている。高温側熱交換器２２の凹み２２ａと低温側熱交換器２４の凹み２４ａとの間には、スタック本体３３が配置される。すなわちスタック本体３３は、凹み２２ａと凹み２４ａとの間に挟み込まれて、高温側熱交換器２２と低温側熱交換器２４との間において保持されている。
【００４５】
高温側熱交換器２２のうち凹み２２ａの軸方向高温側、すなわちスタック本体３３と反対側には、高温側熱交換器２２を軸方向に貫通しており、作動流体が貫流可能なスリット２３が形成されている。同様に、低温側熱交換器２４のうち凹み２４ａの軸方向低温側、すなわちスタック本体３３と反対側には、低温側熱交換器２４を軸方向に貫通しており、作動流体が貫流可能なスリット２５が形成されている。
【００４６】
上述した吸熱器側配管１７内と放熱器側配管１５内とは、高温側熱交換器２２のスリット２３、スタック本体３３の貫通通路３１、及び低温側熱交換器２４のスリット２５を介して連通している。高温側熱交換器２２からの熱は、主にスタック本体３３を介して低温側熱交換器２４に伝達される。
【００４７】
このとき、スタック本体３３において、貫通通路３１を画定する壁体３８及び壁体３９（図４参照）には、高温側熱交換器２２側から低温側熱交換器２４側に向かうに従って低温となる温度勾配が形成される。このような温度勾配が形成されたスタック本体３３は、貫通通路３１内にある作動流体との間で熱交換を行う。貫通通路３１内の作動流体は、膨張と圧縮を繰り返し、音圧を発生させる。このようにして、高温側熱交換器２２からスタック本体３３に伝達された熱エネルギは、作動流体の音響エネルギに変換される。
【００４８】
以上のように構成されたスタック３０において、スタック本体３３は、軸方向Ａにおいて高温側熱交換器２２から低温側熱交換器２４に向かうに従って、当該スタック本体３３を構成する材料が異なるように構成されており、本実施形態においては、３つの部分から構成されている。具体的には、スタック本体３３は、高温側熱交換器２２側を構成する端部（以下、単に「高温側端部」と記す）４０と、低温側熱交換器２４側を構成する端部（以下、単に「低温側端部」と記す）６０と、軸方向において高温側端部４０と低温側端部６０との間に設けられている部分（以下、軸方向中間部と記す）５０とを有している。
【００４９】
高温側端部４０は、高温側熱交換器２２の凹み２２ａに挿入されており、スリット２３と対向している。高温側端部４０のうち少なくとも一部は、高温側熱交換器２２の外周部２２ｅの径方向内側に配置されている。スタック本体３３の高温側端部４０は、高温側熱交換器２２から受けた熱が、スタック本体３３の径方向において均一に伝わるようにするために、比較的、熱伝導率が高い材料により構成されている。当該材料には、金属等の比較的熱伝導率が高い材料を用いることができる。
【００５０】
同様に、低温側端部６０は、低温側熱交換器２４の凹み２４ａに挿入されており、スリット２５と対向している。低温側端部６０のうち少なくとも一部は、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅの径方向内側に配置されている。スタック本体３３の低温側端部６０も、金属等の比較的熱伝導率が高い材料により構成されている。本実施形態においては、高温側端部４０と同一の材料により構成されている。
【００５１】
一方、軸方向中間部５０は、高温側端部４０及び低温側端部６０に比べて、熱伝導率が低い材料で構成されている。当該材料には、比較的熱伝導率が低い金属や、セラミックス等を用いることができる。
【００５２】
スタック本体３３の高温側端部４０、軸方向中間部５０及び低温側端部６０は、軸方向Ａに直交する横断面が、図４に示す同一の形状をなしており、一体に結合されている。スタック本体３３は、軸方向Ａ（図３参照）と直交する方向である第１直交方向Ｇ１に延びる壁体３８と、当該第１直交方向Ｇ１及び軸方向Ａに直交する第２直交方向Ｇ２に延びる壁体３９により、貫通通路３１が画定されている。貫通通路３１は、第１直交方向Ｇ１及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されており、軸方向Ａに延びている。
【００５３】
以上のように構成されたスタック３０において、図３に示すように、スタック本体３３の高温側端部４０は、熱が比較的伝導しやすいように構成されているため、高温側熱交換器２２からの熱を受けて形成される直交方向（例えば、径方向）の温度分布を比較的均一なものにすることができる。同様に、スタック本体３３の低温側端部６０も、熱が比較的伝導し易いように構成されているため、低温側熱交換器２４により冷却されて形成される径方向の温度分布を、比較的均一なものにすることができる。
【００５４】
これにより、軸方向中間部５０のうち軸方向高温側は、直交方向において比較的均一な温度分布が形成されている高温側端部４０から熱を受けることができる。軸方向中間部５０は、高温側端部４０からの熱を、軸方向低温側に伝達すると共に、貫通通路３１にある作動流体との間で熱交換を行う。
【００５５】
高温側端部４０から受けた熱のうち、軸方向中間部５０において作動流体に伝達されて音響エネルギに変換されなかった熱は、低温側端部６０に伝達される。低温側端部６０においても直交方向において比較的均一な温度分布が形成されている。このため、軸方向中間部５０においても、直交方向においては比較的均一な温度分布となり、且つ軸方向においては高温側端部４０から低温側端部６０に向かうに従って低温となる温度勾配が形成される。
【００５６】
軸方向中間部５０は、熱が比較的伝導されにくいよう構成されている。このため、高温側端部４０から受けた熱が、作動流体との間で熱交換が行われずに、低温側端部６０に伝達されて、低温側熱交換器２４から外部に排出されることを、抑制することができる。すなわち、高温側端部４０から受けた熱のうち、作動流体との間の熱交換に供される熱の割合を増大させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態においてスタック本体３３は、熱伝導率が高い材料で構成された高温側端部４０及び低温側端部６０と、熱伝導率が低い材料で構成された軸方向中間部５０との３つの部分で構成されているものとしたが、本発明に係るスタックは、この態様に限定されるものではない。本発明に係るスタックは、熱伝導率が高い材料で構成されており高温側熱交換器からの熱を受ける高温側端部と、当該高温側端部からの熱を低温側熱交換器に伝達する低温側端部とを有し、軸方向Ａにおいて高温側端部と低温側端部との間に、熱伝導率が低い材料で構成された部分が配設されていれば良い。
【００５８】
例えば、高温側端部４０と低温側端部６０との間に、熱伝導率が低い材料で構成された部分（低熱伝導部）が複数配列されて、軸方向においてこれら低熱伝導部の間に、熱伝導率が高い材料により構成された部分（高熱伝導部）が配置されるものとしても良い。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態のスタックと、その周辺構造について図５〜図７を用いて説明する。図５は、本実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。図６は、本実施形態のスタックの横断面図である。図７は、本実施形態のスタック本体の構造を説明する模式図であり、一例として、高温側端部と軸方向中間部との境界部分を示している。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図５に示すように、本実施形態の熱音響装置の音圧発生部２０Ｃにおいて、スタック３０Ｃは、外装をなす外周部材３５と、外周部材３５の径方向内側に設けられたスタック本体３３Ｃとを有している。スタック本体３３Ｃのうち高温側端部４０Ｃは、高温側熱交換器２２の外周部２２ｅの径方向内側に配置されており、低温側端部６０Ｃは、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅの径方向内側に配置されている。
【００６１】
スタック本体３３Ｃのうち、高温側端部４０Ｃ及び低温側端部６０Ｃは、熱伝導率が比較的高い材料で構成されている。加えて、スタック本体３３Ｃは、外周部材３５の径方向内側に、高温側端部４０Ｃ及び低温側端部６０Ｃに比べて熱伝導率が低い材料で構成された軸方向中間部５０Ｃを有している。
【００６２】
図５及び図６に示すように、スタック本体３３Ｃは、軸方向Ａ、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１、及び第１直交方向Ｇ１及び軸方向Ａに直交する第２直交方向Ｇ２に、それぞれ立方格子が配列された構造をなしている。当該構造について、以下に詳細を説明する。
【００６３】
図５に示すように、スタック本体３３Ｃは、軸方向Ａに延びている部分（以下、軸方向延伸部と記す）４４，５５，６６が、第１直交方向Ｇ１及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｃのうち高温側端部４０Ｃには、軸方向延伸部４４が設けられており、軸方向中間部５０Ｃには、軸方向延伸部５５が設けられており、低温側端部６０Ｃは、軸方向延伸部６６が設けられている。
【００６４】
また、スタック本体３３Ｃは、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１に延びている部分（以下、直交方向延伸部と記す）を有している。本実施形態においては、直交方向延伸部として、図５及び図６に示すように、第１直交方向Ｇ１に延びている部分（以下、第１直交方向延伸部と記す）４１，５１，６１が、軸方向Ａ及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｃのうち高温側端部４０Ｃには、第１直交方向延伸部４１が設けられており、軸方向中間部５０Ｃには、第１直交方向延伸部５１が設けられており、低温側端部６０Ｃには、第１直交方向延伸部６１が設けられている。
【００６５】
また、スタック本体３３Ｃは、直交方向延伸部として、軸方向Ａと第１直交方向Ｇ１に直交する第２直交方向Ｇ２に延びている部分（以下、第２直交方向延伸部と記す）４２，５２が、軸方向Ａ及び第１直交方向Ｇ１にそれぞれ配列されている。図６及び図７に示すように、スタック本体３３Ｃのうち高温側端部４０Ｃには、第２直交方向延伸部４２（図７参照）が設けられており、軸方向中間部５０Ｃには、第２直交方向延伸部５２（図６及び図７参照）が設けられている。
【００６６】
なお、図示しないものの、低温側端部６０Ｃにも、高温側端部４０Ｃ及び軸方向中間部５０Ｃと同様に、第２直交方向延伸部（図示せず）が設けられている。なお、図５及び図７においては、軸方向中間部５０Ｃの軸方向延伸部５５と直交方向延伸部５１，５２を破線で示している。
【００６７】
また、図７においては、軸方向中間部５０Ｃにおいて軸方向延伸部５５と直交方向延伸部５１，５２が交差する部分（以下、交差部と記す）５３を黒点で示している。同様に、高温側端部４０Ｃにおいて軸方向延伸部４４と直交方向延伸部４１，４２が交差する部分（以下、交差部と記す）４３を黒点で示している。
【００６８】
また、本実施形態のスタック本体３３Ｃにおいて、軸方向延伸部４４，５５，６６の横断面（すなわち軸方向Ａに直交する断面）と、第１直交方向延伸部４１，５１，６１の横断面（すなわち第１直交方向Ｇ１に直交する断面）と、第２直交方向延伸部４２，５２の横断面（すなわち第２直交方向Ｇ２に直交する断面）は、断面積が、同一となるよう構成されている。
【００６９】
本実施形態のスタック本体３３Ｃにおいて、高温側端部４０Ｃ、すなわち、軸方向延伸部４４、第１直交方向延伸部４１、第２直交方向延伸部４２及び交差部４３は、比較的熱伝導率が高い材料で構成されている。加えて、低温側端部６０Ｃ、すなわち軸方向延伸部６６、第１直交方向延伸部６１及び第２直交方向延伸部（図示せず）は、高温側端部４０Ｃと同じ材料すなわち熱伝導率が高い材料で構成されている。
【００７０】
一方、軸方向中間部５０Ｃ、すなわち軸方向延伸部５５、第１直交方向延伸部５１、第２直交方向延伸部５２及び交差部５３は、上述した高温側端部４０Ｃ及び低温側端部６０Ｃに比べて熱伝導率が低い材料で構成されている。
【００７１】
これにより、本実施形態のスタック３０Ｃにおいても、高温側端部４０Ｃ及び低温側端部６０Ｃにおいては、熱が伝導されやすくなるよう構成されており、高温側端部４０Ｃ及び低温側端部６０Ｃにおける直交方向（例えば、径方向）の温度分布を比較的均一なものすることができる。加えて、軸方向中間部５０Ｃにおいては、高温側端部４０Ｃから受けた熱が、作動流体との間で熱交換が行われずに、低温側端部６０Ｃに伝達されてしまい、低温側熱交換器２４から外部に排出されることを抑制することができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、軸方向中間部５０Ｃのうち軸方向延伸部５５と直交方向延伸部５１，５２が、熱伝導率が比較的低い材料で構成されており、高温側端部４０Ｃのうち軸方向延伸部４４と直交方向延伸部４１，４２と、低温側端部６０Ｃのうち軸方向延伸部６６と直交方向延伸部６１が、熱伝導率が比較的高い材料で構成されているものとしたが、本発明に係る軸方向中間部、高温側端部及び低温側端部の態様は、これに限定されるものではない。直交方向（第１直交方向及び第２直交方向）には、比較的熱が伝導されやすいよう構成され、軸方向には、比較的熱が伝導されにくいよう構成すればよい。すなわち、軸方向中間部５０Ｃの軸方向延伸部５５は、高温側端部４０Ｃの直交方向延伸部４１，４２および低温側端部６０Ｃの直交方向延伸部５１，５２に比べて熱伝導率が低い材料で構成されていれば良い。
【００７３】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態のスタックと、その周辺構造について図８〜図１０を用いて説明する。図８は、本実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。図９は、本実施形態のスタックの横断面図である。図１０は、本実施形態のスタック本体の構造を説明する模式図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図８に示すように、本実施形態の熱音響装置の音圧発生部２０Ｅにおいて、スタック３０Ｅは、外装をなす外周部材３５と、外周部材３５の径方向内側に設けられたスタック本体３３Ｅとを有している。スタック本体３３Ｅのうち軸方向高温側の端部は、高温側熱交換器２２の外周部２２ｅの径方向内側に配置されており、軸方向低温側の端部は、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅの径方向内側に配置されている。
【００７５】
スタック本体３３Ｅは、上述した第２の実施形態と同様に、軸方向Ａ、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１、及び第１直交方向Ｇ１及び軸方向Ａに直交する第２直交方向Ｇ２に、それぞれ立方格子が配列された構造をなしている。
【００７６】
図８に示すように、スタック本体３３Ｅは、軸方向Ａに延びている軸方向延伸部５５Ｅが、第１直交方向Ｇ１及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。また、スタック本体３３Ｅは、軸方向Ａに直交する方向に延びている直交方向延伸部を有している。
【００７７】
スタック本体３３Ｅは、図８〜図１０に示すように、第１直交方向Ｇ１に延びている第１直交方向延伸部５１Ｅが、軸方向Ａ及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。加えて、スタック本体３３Ｅは、第２直交方向Ｇ２に延びている第２直交方向延伸部５２Ｅが、軸方向Ａ及び第１直交方向Ｇ１にそれぞれ配列されている。なお、図８及び図１０においては、軸方向延伸部５５Ｅを破線で示している。また、図１０においては、軸方向延伸部５５Ｅと直交方向延伸部５１Ｅ，５２Ｅが交差する交差部５３Ｅを、黒点で示している。
【００７８】
なお、本実施形態のスタック本体３３Ｅにおいて、軸方向延伸部５５Ｅの横断面と、第１直交方向延伸部５１Ｅの横断面と、第２直交方向延伸部５２Ｅの横断面は、断面積が、略同一となるよう構成されている。
【００７９】
本実施形態のスタック本体３３Ｅにおいて、軸方向Ａと直交する方向に延びている第１直交方向延伸部５１Ｅ及び第２直交方向延伸部５２Ｅは、比較的熱伝導率が高い材料で構成されている。一方、軸方向Ａに延びている軸方向延伸部５５Ｅは、第１直交方向延伸部５１Ｅ及び第２直交方向延伸部５２Ｅに比べて熱伝導率が低い材料で構成されている。
【００８０】
なお、スタック本体３３のうち交差部５３Ｅについては、直交方向延伸部５１Ｅ，５２Ｅと同じ材料（熱伝導率が高い材料）で構成されても良いし、軸方向延伸部５５Ｅと同じ材料（熱伝導率が低い材料）で構成されるものとしても良い。
【００８１】
これにより、本実施形態のスタック本体３３Ｅは、直交方向には熱が伝導されやすくなるよう構成されており、軸方向には比較的熱が伝導されにくくなるよう構成されている。スタック本体３３Ｅの直交方向（例えば、径方向）の温度分布を比較的均一なものにしつつ、スタック本体３３Ｅにおいて、高温側熱交換器２２から受けた熱が、作動流体との間で熱交換が行われずに、低温側熱交換器２４に伝達されて、外部に排出されることを抑制することができる。
【００８２】
〔第４の実施形態〕
第４の実施形態のスタックと、その周辺構造について図１１〜図１４を用いて説明する。図１１は、第４の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。図１２は、第４の実施形態のスタックの横断面図である。図１３は、第４の実施形態のスタック本体の構造を説明する模式図である。図１４は、第４の実施形態の変形例のスタック本体の構造を説明する斜視図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８３】
図１１に示すように、本実施形態の熱音響装置の音圧発生部２０Ｇにおいて、スタック３０Ｇは、外装をなす外周部材３５と、外周部材３５の径方向内側に設けられたスタック本体３３Ｇとを有している。スタック本体３３Ｇのうち軸方向高温側の端部は、高温側熱交換器２２の外周部２２ｅの径方向内側に配置されており、軸方向低温側の端部は、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅの径方向内側に配置されている。
【００８４】
スタック本体３３Ｇは、上述した第２の実施形態と同様に、軸方向Ａ、第１直交方向Ｇ１、及び第２直交方向Ｇ２に、それぞれ立方格子が配列された構造をなしている。
【００８５】
図１１に示すように、スタック本体３３Ｇは、軸方向Ａに軸方向延伸部５５Ｇが、第１直交方向Ｇ１及び第２直交方向Ｇ２（図１２参照）にそれぞれ配列されている。また、スタック本体３３Ｇは、軸方向Ａに直交する方向に延びている直交方向延伸部を有している。
【００８６】
スタック本体３３Ｇは、図１１〜図１３に示すように、第１直交方向Ｇ１に延びている第１直交方向延伸部５１Ｇが、軸方向Ａ及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。加えて、スタック本体３３Ｇは、第２直交方向Ｇ２に延びている第２直交方向延伸部５２Ｇが、軸方向Ａ及び第１直交方向Ｇ１にそれぞれ配列されている。
【００８７】
軸方向延伸部５５Ｇの横断面と、第１直交方向延伸部５１Ｇの横断面と、第２直交方向延伸部５２Ｇの横断面は、円形をなしている。すなわち、軸方向延伸部５５Ｇ、第１直交方向延伸部５１Ｇ及び第２直交方向延伸部５２Ｇは、それぞれ棒状をなしている。なお、図１１〜図１３において、直交方向延伸部５１Ｇ，５２Ｇを太線で示している。
【００８８】
本実施形態のスタック本体３３Ｇにおいては、軸方向延伸部５５Ｇの横断面は、第１直交方向延伸部５１Ｇの横断面及び第２直交方向延伸部５２Ｇの横断面に比べて、断面積が小さくなるよう構成されている。なお、軸方向延伸部５５Ｇを構成する材料、第１直交方向延伸部５１Ｇを構成する材料及び第２直交方向延伸部５２Ｇを構成する材料については、同じものが使用されている。
【００８９】
このようにして本実施形態のスタック本体３３Ｇは、直交方向には熱が伝導されやすくなるよう構成されており、軸方向には、比較的熱が伝導されにくくなるように構成されている。本実施形態のスタック３０Ｇは、スタック本体３３Ｇの直交方向（例えば、径方向）の温度を比較的均一なものとしつつ、スタック本体３３Ｇにおいて、高温側熱交換器２２から受けた熱が、作動流体との間で熱交換が行われずに低温側熱交換器２４に伝達されて外部に排出されることを抑制することができる。
【００９０】
なお、本実施形態において、軸方向延伸部５５Ｇの横断面と、第１直交方向延伸部５１Ｇの横断面と、第２直交方向延伸部５２Ｇの横断面は、円形をなしているものとしたが、本発明に係る軸方向延伸部、第１直交方向延伸部、第２直交方向延伸部は、この態様に限定されるものではない。これら部分の横断面は、正方形等の矩形をなしているものとしても良い。
【００９１】
また、本実施形態において、軸方向延伸部５５Ｇの横断面と、第１直交方向延伸部５１Ｇの横断面と、第２直交方向延伸部５２Ｇの横断面は、同一の形状をなしているものとしたが、本発明に係る軸方向延伸部、第１直交方向延伸部及び第２直交方向延伸部の形状は、上述した態様に限定されるものではない。
【００９２】
例えば、図１４に示す変形例のスタック本体３３Ｈのように、直交方向延伸部、すなわち第１直交方向延伸部５１Ｈと第２直交方向延伸部５２Ｈは、横断面が長方形状をなしており、長手方向（図に矢印Ｌで示す）に延びる板状をなしているものとしても良い。スタック本体３３Ｈにおいて、第１直交方向延伸部５１Ｈは、長手方向Ｌが第１直交方向Ｇ１に延び、幅方向（図に矢印Ｗで示す）が軸方向Ａに延び、且つ厚さ方向（図に矢印Ｔで示す）が第２直交方向Ｇ２に延びるよう配置されている。同様に、第２直交方向延伸部５２Ｈは、長手方向が第２直交方向Ｇ２に延び、幅方向が軸方向Ａに延び、厚さ方向が第１直交方向Ｇ１に延びるように配置されている。なお、軸方向延伸部５５Ｇは、横断面が円形をなしている。
【００９３】
このように構成することで、スタック本体３３Ｈ内における作動流体が貫流する通路の横断面（軸方向Ａに直交する断面）の断面積を確保しつつ、作動流体と直交方向延伸部との接触面積を、横断面が円形をなしている場合に比べて大きくすることができる。
【００９４】
〔第５の実施形態〕
第５の実施形態のスタックと、その周辺構造について図１５〜図１７を用いて説明する。図１５は、本実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。図１６は、本実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の高温側端部と、その周辺構成を示す横断面図である。図１７は、本実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の軸方向中間部と、その周辺を示す横断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９５】
図１５に示すように、本実施形態の熱音響装置の音圧発生部２０Ｊにおいて、スタック３０Ｊは、外装をなす外周部材３５と、外周部材３５の径方向内側に設けられたスタック本体３３Ｊとを有している。スタック本体３３Ｊは、高温側熱交換器２２側を構成する端部である高温側端部４０Ｊと、低温側熱交換器２４側を構成する端部である低温側端部６０Ｊと、軸方向Ａにおいて高温側端部４０Ｊと低温側端部６０Ｊとの間に設けられた軸方向中間部５０Ｊとを有している。
【００９６】
高温側端部４０Ｊは、高温側熱交換器２２の外周部２２ｅの径方向内側に配置されている。一方、低温側端部６０Ｊは、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅの径方向内側に配置されている。軸方向中間部５０Ｊは、その大部分が外周部材３５の径方向内側に配置されている。
【００９７】
図１５〜図１７に示すように、スタック本体３３Ｊは、軸方向Ａ、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１、及び第１直交方向Ｇ１及び軸方向Ａに直交する第２直交方向Ｇ２に、それぞれ立方格子が配列された構造をなしている。当該構造について、以下に詳細を説明する。
【００９８】
図１５に示すように、スタック本体３３Ｊ、軸方向Ａに延びている部分（以下、軸方向延伸部と記す）４４Ｊ，５５Ｊ，６６Ｊが、第１直交方向Ｇ１及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｊのうち高温側端部４０Ｊには、軸方向延伸部４４Ｊが設けられており、軸方向中間部５０Ｊには、軸方向延伸部５５Ｊが設けられており、低温側端部６０Ｊは、軸方向延伸部６６Ｊが設けられている。
【００９９】
また、スタック本体３３Ｊは、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１に延びている部分（以下、直交方向延伸部と記す）を有している。本実施形態においては、直交方向延伸部として、図１５及び図１６に示すように、第１直交方向Ｇ１に延びている部分（以下、第１直交方向延伸部と記す）４１Ｊ，５１Ｊ，６１Ｊが、軸方向Ａ及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｊのうち高温側端部４０Ｊには、第１直交方向延伸部４１Ｊが設けられており、軸方向中間部５０Ｊには、第１直交方向延伸部５１Ｊが設けられており、低温側端部６０Ｊには、第１直交方向延伸部６１Ｊが設けられている。
【０１００】
また、スタック本体３３Ｊは、図１６及び図１７に示すように、直交方向延伸部として、軸方向Ａと第１直交方向Ｇ１に直交する第２直交方向Ｇ２に延びている部分（以下、第２直交方向延伸部と記す）４２Ｊ，５２Ｊが、軸方向Ａ及び第１直交方向Ｇ１にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｊのうち高温側端部４０Ｊには、第２直交方向延伸部４２Ｊ（図１６参照）が設けられており、軸方向中間部５０Ｊには、第２直交方向延伸部５２Ｊ（図１７参照）が設けられている。なお、図示しないものの、低温側端部６０Ｊにも、高温側端部４０Ｊ及び軸方向中間部５０Ｊと同様に、第２直交方向延伸部（図示せず）が設けられている。
【０１０１】
なお、スタック本体３３Ｊにおいては、軸方向中間部５０Ｊを構成する材料、高温側端部４０Ｊを構成する材料、及び低温側端部６０Ｊを構成する材料については、同じものが使用されている。
【０１０２】
本実施形態の軸方向中間部５０Ｊにおいて、軸方向延伸部５５Ｊの横断面、第１直交方向延伸部５１Ｊの横断面及び第２直交方向延伸部５２Ｊの横断面は、高温側端部４０Ｊの軸方向延伸部４４Ｊ、第１直交方向延伸部４１Ｊ及び第２直交方向延伸部４２Ｊに比べて、断面積が小さくなるよう構成されている。加えて、軸方向延伸部５５Ｊの横断面、第１直交方向延伸部５１Ｊの横断面及び第２直交方向延伸部５２Ｊの横断面は、低温側端部６０Ｊの軸方向延伸部６６Ｊ、第１直交方向延伸部６１Ｊ及び第２直交方向延伸部（図示せず）に比べて、断面積が小さくなるよう構成されている。なお、図１５及び図１６においては、断面積が大きく構成されている部分、すなわち、高温側端部４０Ｊの軸方向延伸部４４Ｊ及び直交方向延伸部４１Ｊ，４２Ｊと、低温側端部６０Ｊの軸方向延伸部６６Ｊ及び直交方向延伸部６１Ｊを太線で示している。
【０１０３】
本実施形態のスタック３０Ｊにおいても、高温側端部４０Ｊ及び低温側端部６０Ｊにおいては、熱が伝導されやすくなるよう構成されており、高温側端部４０Ｊ及び低温側端部６０Ｊにおける直交方向（例えば、径方向）の温度分布を比較的均一なものすることができる。加えて、軸方向中間部５０Ｊにおいては、高温側端部４０Ｊから受けた熱が、作動流体との間で熱交換が行われずに、低温側端部６０Ｊ伝達されてしまい、低温側熱交換器２４から外部に排出されることを抑制することができる。
【０１０４】
〔第６の実施形態〕
第６の実施形態のスタックと、その周辺構造について図１８〜図２０を用いて説明する。図１８は、第６の実施形態のスタックの縦断面図であり、スタック本体とその周辺構造を示す縦断面図である。図１９は、第６の実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の高温側端部と、その周辺構成を示す横断面図である。図２０は、第６の実施形態のスタックの横断面図であり、スタック本体の軸方向中間部と、その周辺を示す横断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
図１８に示すように、本実施形態の熱音響装置の音圧発生部２０Ｋにおいて、スタック３０Ｋは、外装をなす外周部材３５と、外周部材３５の径方向内側に設けられたスタック本体３３Ｋとを有している。スタック本体３３Ｋは、高温側熱交換器２２側を構成する端部である高温側端部４０Ｋと、低温側熱交換器２４側を構成する端部である低温側端部６０Ｋと、軸方向Ａにおいて高温側端部４０Ｋと低温側端部６０Ｋとの間に設けられた軸方向中間部５０Ｋとを有している。
【０１０６】
高温側端部４０Ｋは、スタック本体３３Ｋのうち高温側熱交換器２２の外周部２２ｅの径方向内側に配置されている部分である。一方、低温側端部６０Ｋは、低温側熱交換器２４の外周部２４ｅの径方向内側に配置されている部分である。軸方向中間部５０Ｋは、外周部材３５の径方向内側に配置されている部分である。
【０１０７】
図１８〜図２０に示すように、スタック本体３３Ｋは、軸方向Ａ、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１、及び第１直交方向Ｇ１及び軸方向Ａに直交する第２直交方向Ｇ２に、それぞれ立方格子が配列された構造をなしている。当該構造について、以下に詳細を説明する。
【０１０８】
図１８に示すように、スタック本体３３Ｋは、軸方向Ａに延びている部分（以下、軸方向延伸部と記す）４４Ｋ，５５Ｋ，６６Ｋが、第１直交方向Ｇ１及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｋのうち高温側端部４０Ｋには、軸方向延伸部４４Ｋが設けられており、軸方向中間部５０Ｋには、軸方向延伸部５５Ｋが設けられており、低温側端部６０Ｋは、軸方向延伸部６６Ｋが設けられている。
【０１０９】
また、スタック本体３３Ｋは、軸方向Ａに直交する第１直交方向Ｇ１に延びている部分（以下、直交方向延伸部と記す）を有している。本実施形態においては、直交方向延伸部として、図１８及び図１９に示すように、第１直交方向Ｇ１に延びている部分（以下、第１直交方向延伸部と記す）４１Ｋ，５１Ｋ，６１Ｋが、軸方向Ａ及び第２直交方向Ｇ２にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｋのうち高温側端部４０Ｋには、第１直交方向延伸部４１Ｋが設けられており、軸方向中間部５０Ｋには、第１直交方向延伸部５１Ｋが設けられており、低温側端部６０Ｋには、第１直交方向延伸部６１Ｋが設けられている。
【０１１０】
また、スタック本体３３Ｋは、図１９及び図２０に示すように、直交方向延伸部として、軸方向Ａと第１直交方向Ｇ１に直交する第２直交方向Ｇ２に延びている部分（以下、第２直交方向延伸部と記す）４２Ｋ，５２Ｋが、軸方向Ａ及び第１直交方向Ｇ１にそれぞれ配列されている。スタック本体３３Ｋのうち高温側端部４０Ｋには、第２直交方向延伸部４２Ｋ（図１９参照）が設けられており、軸方向中間部５０Ｋには、第２直交方向延伸部５２Ｋ（図２０参照）が設けられている。なお、図示しないものの、低温側端部６０Ｋにも、高温側端部４０Ｋ及び軸方向中間部５０Ｋと同様に、第２直交方向延伸部が設けられている。
【０１１１】
なお、スタック本体３３Ｋにおいては、軸方向中間部５０Ｋを構成する材料、高温側端部４０Ｋを構成する材料、及び低温側端部６０Ｋを構成する材料については、同じものが使用されている。
【０１１２】
また、高温側端部４０Ｋの軸方向延伸部４４Ｋ、第１直交方向延伸部４１Ｋ及び第２直交方向延伸部４２Ｋと、低温側端部６０Ｋの軸方向延伸部６６Ｋ、第１直交方向延伸部６１Ｋ及び第２直交方向延伸部（図示せず）と、軸方向中間部５０Ｋの軸方向延伸部５５Ｋ、第１直交方向延伸部５１Ｋ及び第２直交方向延伸部５２Ｋは、断面積が同一となるよう構成されている。
【０１１３】
本実施形態のスタック本体３３Ｋの軸方向中間部５０Ｋにおいて軸方向延伸部５５Ｋが直交方向に配列される間隔と、第１直交方向延伸部５１Ｋ及び第２直交方向延伸部５２Ｋが軸方向に配列される間隔は、高温側端部４０Ｋ及び低温側端部６０Ｋに比べて大きくなるよう構成されている。
【０１１４】
より詳細には、軸方向中間部５０Ｋにおいて軸方向延伸部５５Ｋが第１直交方向Ｇ１に配列される間隔及び第２直交方向Ｇ２に配列される間隔（図２０に寸法Ｐ５で示す）は、高温側端部４０Ｋにおいて軸方向延伸部４４Ｋが第１直交方向Ｇ１に配列される間隔及び第２直交方向Ｇ２に配列される間隔（図１９に寸法Ｐ４で示す）に比べて、それぞれ大きくなるよう構成されている。
【０１１５】
また、図１８に示すように、軸方向中間部５０Ｋにおいて第１直交方向延伸部５１Ｋが軸方向Ａに配列される間隔（図に寸法Ｐ６で示す）は、高温側端部４０Ｋにおいて第１直交方向延伸部４１Ｋが軸方向Ａに配列される間隔と、低温側端部６０Ｋにおいて第１直交方向延伸部６１Ｋが軸方向に配列される間隔に比べて大きくなるよう構成されている。同様に、軸方向中間部５０Ｋにおいて第２直交方向延伸部５２Ｋが軸方向Ａに配列される間隔は、高温側端部４０Ｋにおいて第２直交方向延伸部４２Ｋが軸方向Ａに配列される間隔と、低温側端部６０Ｋにおいて第２直交方向延伸部６２Ｋが軸方向に配列される間隔に比べて大きくなるよう構成されている。
【０１１６】
このように構成されたスタック本体３３Ｋは、軸方向中間部５０Ｋの軸方向延伸部５５Ｋの横断面の断面積の合計が、高温側端部４０Ｋの軸方向延伸部４４Ｋの横断面の断面積の合計に比べて小さくなり、低温側端部６０Ｋの軸方向延伸部６６Ｋの横断面の断面積の合計に比べて小さくなる。また、スタック本体３３Ｋは、軸方向中間部５０Ｋの第１直交方向延伸部５１Ｋの横断面の断面積の合計が、高温側端部４０Ｋの第１直交方向延伸部４１Ｋの横断面の断面積の合計に比べて小さくなり、低温側端部６０Ｋの第１直交方向延伸部６１Ｋの横断面の断面積の合計に比べて小さくなる。同様に、スタック本体３３Ｋは、軸方向中間部５０Ｋの第２直交方向延伸部５２Ｋの横断面の断面積の合計が、高温側端部４０Ｋの第２直交方向延伸部４２Ｋの横断面の断面積の合計に比べて小さくなり、低温側端部６０Ｋの第２直交方向延伸部（図示せず）の横断面の断面積の合計に比べて小さくなる。
【０１１７】
つまり、スタック本体３３Ｋは、高温側端部４０Ｋと低温側端部６０Ｋにおいては、軸方向延伸部４４Ｋ，６６Ｋ、第１直交方向延伸部４１Ｋ，６１Ｋ及び第２直交方向延伸部４２Ｋの密度が比較的高く、熱が伝導されやすいように構成されている。高温側端部４０Ｋ及び低温側端部６０Ｋにおける直交方向（例えば、径方向）の温度分布を比較的均一なものすることができる。
【０１１８】
一方、軸方向中間部５０Ｋにおいては、軸方向延伸部５５Ｋ、第１直交方向延伸部５１Ｋ及び第２直交方向延伸部５２Ｋの密度が、高温側端部４０Ｋ及び低温側端部６０Ｋに比べて低く、熱が伝導されにくいように構成されており、高温側端部４０Ｋから受けた熱が、作動流体との間で熱交換が行われずに、低温側端部６０Ｋに伝達されてしまい、低温側熱交換器２４から外部に排出されることを抑制することができる。
【０１１９】
〔他の実施形態〕
上述した各実施形態において、スタックは、スタック本体と、外周部材とを有するものとしたが、本発明に係るスタックの態様は、これに限定されるものではない。本発明に係るスタックは、外周部材を有さず、スタック本体のみにより構成されており、スタック本体のうち径方向外側の壁面が、スタックの外装を構成しているものとして良い。
【０１２０】
また、上述した各実施形態において、各スタックは、熱音響装置の音圧発生部を構成するものとしたが、本発明は、図１及び図２に示す熱音響装置の冷熱発生部８０のスタック８２にも、適用することができる。この場合、スタック８２は、低温側熱交換器である冷熱器８６と高温側熱交換器である放熱器８４との間で温度勾配が形成される。高温側熱交換器としての放熱器８４は、スタック８２からの冷熱を受けて外部に排出する。なお、上述した各実施形態の特徴的な構成を組み合わせて使用することも好適である。
【０１２１】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０，１０Ｂ  熱音響装置
１２  端部配管
１４  中央配管
１５  放熱器側配管
１６  配管
１７  吸熱器側配管
２０，２０Ｃ，２０Ｅ，２０Ｇ，２０Ｊ，２０Ｋ  音圧発生部
２２  吸熱器（高温側熱交換器）
２２ａ  凹み
２２ｅ  外周部
２３  スリット
２４  放熱器（低温側熱交換器）
２４ａ  凹み
２４ｅ  外周部
２５  スリット
３０，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇ，３０Ｊ，３０Ｋ  スタック
３１  貫通通路
３３，３３Ｃ，３３Ｅ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｊ，３３Ｋ  スタック本体
３５  外周部材
３７  断熱用空間
３８  壁体
３９  壁体
４０，４０Ｃ，４０Ｊ，４０Ｋ  高温側端部
４１，４１Ｊ，４１Ｋ  第１直交方向延伸部（直交方向延伸部）
４２，４２Ｊ，４２Ｋ  第２直交方向延伸部（直交方向延伸部）
４４，４４Ｊ，４４Ｋ  軸方向延伸部
５０，５０Ｃ，５０Ｊ，５０Ｋ  軸方向中間部
５１，５１Ｅ，５１Ｇ，５１Ｈ，５１Ｊ，５１Ｋ  第１直交方向延伸部（直交方向延伸部）
５２，５２Ｅ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｊ，５２Ｋ  第２直交方向延伸部（直交方向延伸部）
５５，５５Ｅ，５５Ｇ，５５Ｊ，５５Ｋ  軸方向延伸部
６０，６０Ｃ，６０Ｊ，６０Ｋ  低温側端部
６１，６１Ｊ，６１Ｋ  第１直交方向延伸部（直交方向延伸部）
６６，６６Ｊ，６６Ｋ  軸方向延伸部
８０  冷熱発生部
８２  スタック
８４  放熱器（高温側熱交換器）
８６  冷熱器（低温側熱交換器）
【図１】
2015200422.tif 000003
【図２】
2015200422.tif 000004
【図３】
2015200422.tif 000005
【図４】
2015200422.tif 000006
【図５】
2015200422.tif 000007
【図６】
2015200422.tif 000008
【図７】
2015200422.tif 000009
【図８】
2015200422.tif 000010
【図９】
2015200422.tif 000011
【図１０】
2015200422.tif 000012
【図１１】
2015200422.tif 000013
【図１２】
2015200422.tif 000014
【図１３】
2015200422.tif 000015
【図１４】
2015200422.tif 000016
【図１５】
2015200422.tif 000017
【図１６】
2015200422.tif 000018
【図１７】
2015200422.tif 000019
【図１８】
2015200422.tif 000020
【図１９】
2015200422.tif 000021
【図２０】
2015200422.tif 000022