(57)【要約】 【課題】  所望の熱効率や音響出力を容易かつ確実に得ることができる熱音響エンジンの提供を目的とする。【解決手段】  熱音響エンジン２０は、作動流体が封入される気柱管２１と、気柱管２１内に配置された蓄熱器２５と、内燃機関１の排気ガスを熱源として蓄熱器２５の一端部を加熱する高温熱交換器２６と、内燃機関１の冷却水により蓄熱器２５の他端部を冷却する低温熱交換器２７とを備え、蓄熱器２５の両端部間に温度勾配を形成して作動流体の熱音響自励振動を発生させる。そして、蓄熱器２５は、伸縮スタック２５１と、この伸縮スタック２５１を伸縮させるアクチュエータ２５２とを含んでおり、蓄熱器２５の作動流体に対する抵抗は、熱音響自励振動の成長度合いに応じて変化させられる。【選択図】  図１
2005233037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が封入される気柱管と、この気柱管の内部に配置された蓄熱手段とを有し、前記蓄熱手段の両端部間に温度勾配を形成して前記作動流体の熱音響自励振動を発生させる熱音響エンジンにおいて、
前記蓄熱手段の前記作動流体に対する抵抗を変化させる手段を備えることを特徴とする熱音響エンジン。
【請求項２】
前記蓄熱手段は、それぞれ前記作動流体との間で熱交換を行う複数の熱交換部と、互いに隣り合う前記熱交換部同士の間隔を変化させる手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱音響エンジン。
【請求項３】
前記蓄熱手段は、それぞれ前記作動流体との間で熱交換を行う複数の多孔部材と、互いに隣り合う前記多孔部材間で、前記作動流体の進行方向における孔の重なり具合を変化させる手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱音響エンジン。
【請求項４】
前記蓄熱手段は、その入口の前後およびその内部の少なくとも何れかにおける前記作動流体の進行方向を変化させることができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱音響エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気柱管内に配置された蓄熱手段の両端部間に温度勾配を形成し、気柱管内の作動流体の熱音響自励振動を発生させる熱音響エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱音響現象を利用した冷凍機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この冷凍機は、気体（作動流体）が封入される配管と、この配管の内部に配置されると共に高温側熱交換器と低温側熱交換器とで挟まれたスタックと、このスタックと非対称の位置に高温側熱交換器および低温側熱交換器と共に配置された蓄冷器とを備える。この冷凍機は、スタックの両端部間に温度勾配を形成することにより、スタックにて気体の自励振動を発生させ、それによって得られる定在波および進行波の伝播により蓄冷器に蓄冷するものである。
【０００３】
また、従来から、熱音響現象を利用して内燃機関の廃熱を回収する装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この装置は、内燃機関の排気浄化用触媒コンバータに接続された共鳴管と、この共鳴管の一端に設けられたスタックと、共鳴管の他端に設けられたトランスデューサとを備える。この装置では、触媒コンバータから発せられる熱によりスタックの一端が加熱され、スタックの両端部間に温度勾配が付与される。これにより、スタックにて音波が発生し、音波のエネルギはトランスデューサによって電気エネルギに変換される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０１５７８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、熱音響現象を利用することにより、圧縮機やフロン等を用いることなく冷熱を得たり、内燃機関の排気熱（廃熱）を回収したりすることが可能となる。しかしながら、熱音響現象を利用した装置を実用化する上では、解決すべき課題も多く、例えば作動流体の熱音響自励振動を発生させる際の熱効率や、音響出力の制御にはなお改善の余地が残されている。
【０００６】
そこで、本発明は、所望の熱効率や音響出力を容易かつ確実に得ることができる熱音響エンジンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による熱音響エンジンは、作動流体が封入される気柱管と、この気柱管の内部に配置された蓄熱手段とを有し、蓄熱手段の両端部間に温度勾配を形成して作動流体の熱音響自励振動を発生させる熱音響エンジンにおいて、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗を変化させる手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
この熱音響エンジンでは、例えば作動流体の熱音響自励振動の成長度合いに応じて、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗が変化させられる。すなわち、熱音響自励振動の成長度合いが低い場合には、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗が大きくされる。これにより、蓄熱手段と作動流体との熱交換が促進されるので、自励振動の速度振幅や圧力振幅を大きくすることが可能となる。また、熱音響自励振動の成長度合いが高い場合には、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗が小さくされる。これにより、作動流体に対する抵抗に起因した熱損失を減少させると共に自励振動の減衰を抑制することが可能となる。この結果、この熱音響エンジンによれば、所望の熱効率や音響出力を容易かつ確実に得ることが可能となる。
【０００９】
この場合、蓄熱手段は、それぞれ作動流体との間で熱交換を行う複数の熱交換部と、互いに隣り合う熱交換部同士の間隔を変化させる手段とを含むと好ましい。
【００１０】
かかる構成のもとでは、互いに隣り合う熱交換部同士の間隔を小さくすることにより、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗を大きくすることができる。また、互いに隣り合う熱交換部同士の間隔を大きくすることにより、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗を小さくすることができる。
【００１１】
更に、蓄熱手段は、それぞれ作動流体との間で熱交換を行う複数の多孔部材と、互いに隣り合う多孔部材間で、作動流体の進行方向における孔の重なり具合を変化させる手段とを含んでいてもよい。
【００１２】
このように、互いに隣り合う多孔部材間で、作動流体の進行方向における孔の重なり具合を変化させても、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗を自在に変化させることができる。
【００１３】
また、蓄熱手段は、その入口の前後およびその内部の少なくとも何れかにおける作動流体の進行方向を変化させることができるように構成されていてもよい。
【００１４】
このように、蓄熱手段付近で作動流体の進行方向（作動流体の振動が伝播する方向）を変化させても、蓄熱手段の作動流体に対する抵抗を自在に変化させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所望の熱効率や音響出力を容易かつ確実に得ることができる熱音響エンジンの実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明による熱音響エンジンを示す概略構成図である。同図に示されるように、熱音響エンジン２０は、例えば車両の走行駆動源として用いられる内燃機関１に適用される。まず、熱音響エンジン２０の適用対象である内燃機関１について簡単に説明すると、この内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させて動力を発生するものである。
【００１８】
燃焼室３の吸気ポートは、吸気マニホールド５に接続され、燃焼室３の排気ポートは、排気マニホールド６に接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉ、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅ、点火プラグ７およびインジェクタ８が燃焼室３ごとに配設されている。吸気マニホールド５は、サージタンク９に接続されており、サージタンク９には、給気管Ｌ１が接続されている。そして、給気管Ｌ１は、エアクリーナ１０を介して図示されない空気取入口に接続されている。更に、給気管Ｌ１の中途（サージタンク９とエアクリーナ１０との間）には、スロットルバルブ１１が組み込まれている。一方、排気マニホールド６には、排気管Ｌ２が接続されており、排気管Ｌ２には、前段触媒装置１２ａおよび後段触媒装置１２ｂが組み込まれている。
【００１９】
本発明の熱音響エンジン２０は、上述のような内燃機関１の排気熱を回収するために用いられる。熱音響エンジン２０は、ステンレス等により円形断面を有するように形成された気柱管２１を有し、この気柱管２１の内部には、窒素、ヘリウム、アルゴン、ヘリウムおよびアルゴンの混合ガスといった作動流体（不活性ガス）が封入される。気柱管２１は、図１に示されるように、概ね矩形ループ状に形成されたループ部２２と、ループ部２２の一つのコーナー部に接続された共鳴部２３とを含む。共鳴部２３は、ループ部２２と概ね同径の円形断面を有する管部２３ａと、管部２３ａの先端に接続された閉鎖端部２３ｂとを含み、共鳴器として機能する。閉鎖端部２３ｂは、管部２３ａの先端から閉鎖端に向かうにつれて徐々に拡径されており、閉鎖端部２３ｂの閉鎖端には、音波のエネルギ（音響エネルギ）を電気エネルギに変換するトランスデューサ（音／電気変換手段）２４が配置されている。
【００２０】
また、気柱管２１のループ部２２の内部には、蓄熱器（蓄熱手段）２５が配置されている。この蓄熱器２５の一端側には、高温熱交換器２６が配置されており、蓄熱器２５の他端側には、低温熱交換器２７が配置されている。図１〜図３に示されるように、蓄熱器２５は、金属等からなる柔軟なメッシュ材や薄い金属等の多孔板により形成された伸縮スタック２５１を含む。伸縮スタックは、メッシュ材等を蛇腹状に折り畳むことにより伸縮自在に構成されており、折り返し部を介して連続する複数の熱交換部２５１ａを有する。
【００２１】
伸縮スタック２５１は、その一端のみが低温熱交換器２７に固定され、その遊端（高温熱交換器２６側の端部）には、例えば流体圧シリンダ等であるアクチュエータ２５２のロッド２５２ａが固定されている。アクチュエータ２５２は、開閉弁２５３を介して図示されない流体源に接続されている。これにより、開閉弁２５３を操作してアクチュエータ２５２を作動させれば、高温熱交換器２６と低温熱交換器２７との間で伸縮スタック２５１が伸縮し、互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔の長さが変化することになる。なお、本実施形態において、アクチュエータ２５２の本体（シリンダ）は、気柱管２１の外部に配置されており、ロッド２５２ａのみが気柱管２１内に挿入される。
【００２２】
上述の高温熱交換器２６を構成する伝熱管には、内燃機関１の排気管Ｌ２を流通する排気ガスが供給され、高温熱交換器２６は、内燃機関１の排気ガスを熱源とする。本実施形態では、高温熱交換器（その伝熱管）２６は、前段触媒装置１２ａと後段触媒装置１２ｂとの間で排気管Ｌ２に組み込まれている。そして、高温熱交換器（その伝熱管）２６の排気ガス入口には、排気供給調整弁１５が設けられており、この排気供給調整弁１５を閉鎖することにより、高温熱交換器２６に対する排気ガスの供給を停止することができる。また、低温熱交換器２７を構成する伝熱管は、内燃機関１の冷却系統Ｌ３に組み込まれており、低温熱交換器２７は、冷却系統Ｌ３を流通する冷却水を熱源（冷熱源）とする。冷却系統Ｌ３には、開閉弁１６が含まれており、この開閉弁１６を閉じることにより、低温熱交換器（その伝熱管）２７に対する冷却水の供給を停止することができる。
【００２３】
そして、熱音響エンジン２０は、内燃機関１の制御手段として機能する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４０により制御される。ＥＣＵ４０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。上述の排気供給調整弁１５、冷却系統Ｌ３の開閉弁１６、アクチュエータ２５２用の開閉弁２５３は、それぞれＥＣＵ４０の入出力ポートに接続されており、これらはＥＣＵ４０によって制御される。更に、熱音響エンジン２０の気柱管２１には、ループ部２２と共鳴部２３との接続部付近に圧力センサ２８が設置されている。この圧力センサ２８もＥＣＵ４０に接続されており、当該センサ２８は、気柱管２１内の作動流体の圧力を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ４０に与える。
【００２４】
上述のように構成される熱音響エンジン２０は、内燃機関１が運転され、燃焼室３からの排気ガスが前段触媒装置１２ａを通過した後、熱音響エンジン２０の高温熱交換器２６を通過するようになると作動を開始する。この場合、前段触媒装置１２ａを通過した排気ガスの温度は、最高でおよそ９００℃程度にも達することから、蓄熱器２５の一端部は、高温熱交換器２６を流通する排気ガスによって加熱されて昇温する。これに対して、熱音響エンジン２０の低温熱交換器２７には、比較的低温（内燃機関１の冷間始動直後には概ね大気温度、暖機完了後には概ね８０〜９０℃）の冷却水が供給されるので、蓄熱器２５の他端部は、低温熱交換器２７を流通する冷却水によって冷却される。
【００２５】
この結果、蓄熱器２５の両端部間に大きな温度勾配が形成され、これに起因して、作動流体の熱音響自励振動（音波）が発生する。すなわち、両端部間に大きな温度勾配が形成された蓄熱器２５において、作動流体は、多孔性の伸縮スタック２５１により形成される微小な流路の壁部（各熱交換部２５１ａ等）との間で熱交換を行いながら、等温圧縮、等温加熱、等温膨張、等圧冷却というサイクルを繰り返し、これにより、気柱管２１の内部で作動流体の自励振動（音波）が発生する。
【００２６】
このようにして発生する音波の周波数と共鳴部２３における共振周波数とが一致することにより、共鳴部２３内には定在波が形成される。また、ループ部２２内には、低温熱交換器２７から高温熱交換器２６へと進行する進行波が形成される。そして、共鳴部２３内に形成される定在波により、閉鎖端部２３ｂに配置されたトランスデューサ２４の振動部が加振される。トランスデューサ２４は、共鳴部２３内の定在波のエネルギ（音響エネルギ）を電気エネルギに変換し、得られた電気エネルギは、図示されないコントローラ等を介して所定の電気負荷に供給される。これにより、本発明の熱音響エンジン２０によれば、内燃機関１の排気熱を効率よく回収して所定の電気負荷のための電力を得ることができる。なお、共鳴部２３にトランスデューサ２４を配置する代わりに、蓄熱器、高温熱交換器および低温熱交換器のユニットをループ部２２に配置し、熱音響エンジン２０によって回収された排気熱のエネルギを利用して当該ユニットを冷凍機として作動させてもよい。
【００２７】
さて、上述のような熱音響現象の利用により、内燃機関１の排気熱（廃熱）を良好に回収することが可能となるが、内燃機関１の排気ガスや冷却水を利用して蓄熱器２５の両端部間に温度勾配を形成する場合、内燃機関１の運転状態は時々刻々と変化することから、蓄熱器２５に付与する熱量を制御することは必ずしも容易ではない。このような点に鑑みて、本実施形態では、熱効率を良好に保って熱音響エンジン２０から所望の音響出力を得るために、ＥＣＵ４０によって図４に示される流体抵抗制御ルーチンが所定時間おきに繰り返し実行される。
【００２８】
すなわち、ＥＣＵ４０は、このルーチンの実行タイミングになると、圧力センサ２８から送られる信号に基づいて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅を取得する（Ｓ１０）。この場合、ＥＣＵ４０は、圧力センサ２８からの信号に基づいて気柱管２１内で自励振動する作動流体の最大圧力と最小圧力とを取得し、これらの最大圧力と最小圧力とから気柱管２１内の作動流体の圧力振幅を求める。そして、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０で求めた圧力振幅と所定のマップとを用いて、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔の目標長さを求める（Ｓ１２）。
【００２９】
Ｓ１２にて用いられるマップは、作動流体の圧力振幅と、互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔との相関を規定するものであり、基本的に、圧力振幅が小さければ互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔を小さくし、圧力振幅が大きければ互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔を大きくするように作成されており、ＥＣＵ４０の記憶装置に格納されている。Ｓ１２において、ＥＣＵ４０は、当該マップから、Ｓ１０にて求めた圧力振幅に対応する熱交換部２５１ａ同士の間隔の目標長さを読み出す。
【００３０】
その後、ＥＣＵ４０は、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔がＳ１２にて求めた目標長さになるようにアクチュエータ２５２（開閉弁２５３）を制御する（Ｓ１４）。これにより、熱音響エンジン２０では、作動流体の熱音響自励振動の成長度合いに応じて、蓄熱器２５の作動流体に対する抵抗が変化させられることになる。
【００３１】
すなわち、Ｓ１２にて求められた圧力振幅が相対的に小さく、熱音響自励振動の成長度合いが低い場合には、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士が接近させられるので、蓄熱器２５の作動流体に対する抵抗が大きくなる。これにより、蓄熱器２５における作動流体の流路が狭められ、各熱交換部２５１ａと作動流体との熱交換が促進されることになるので、自励振動の速度振幅や圧力振幅を大きくすることが可能となる。
【００３２】
また、Ｓ１２にて求められた圧力振幅が相対的に大きく、熱音響自励振動の成長度合いが高い場合には、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士が離間させられるので、蓄熱器２５の作動流体に対する抵抗が小さくなる。これにより、作動流体に対する抵抗に起因した熱損失を減少させると共に自励振動の減衰を抑制することが可能となる。この結果、熱音響エンジン２０によれば、所望の熱効率や音響出力を容易かつ確実に得ることが可能となる。
【００３３】
図５は、図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。図５に示される蓄熱器２５Ａは、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔を変化させる手段として、アクチュエータ２５２Ａを有している。図５に示されるように、アクチュエータ２５２Ａは、伸縮スタック２５１の他端（図中右端）と高温熱交換器２６の端部とを接続する複数の連結部材２５５を含む。各連結部材２５５は、形状記憶合金からなり、例えば常温時に平坦になる一方（図５参照）、加熱時に湾曲するように形状を記憶させられている。また、伸縮スタック２５１と高温熱交換器２６との間には、各連結部材２５５の外側に位置するように複数の連結バネ（圧縮バネ）２５６が配置されている。更に、各連結部材２５５には、ヒータとしての電熱線２５７が取り付けられており（または埋設されており）、各電熱線２５７には、ＥＣＵ４０によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチ２５８を介して電源２５９が接続されている。
【００３４】
上述のように構成される蓄熱器２５Ａでは、各スイッチ２５８をオフにして各連結部材２５５の加熱を停止させておけば、伸縮スタック２５１は、形状記憶効果により本来の平坦な状態に維持され、しかも、圧縮バネである各連結バネ２５６によって低温熱交換器２７に向けて押圧されるので、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔が小さい状態に維持される。一方、各スイッチ２５８をオンにして各連結部材２５５の電熱線２５７に電力を供給すると、各電熱線２５７によって連結部材２５５が加熱され、各連結部材２５５が湾曲する。この結果、各連結部材２５５は、各連結バネ２５６の反発力に抗して伸縮スタック２５１を高温熱交換器２６に向けて引っ張るので、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔を大きくすることができる。従って、このように構成される蓄熱器２５Ａにおいても、伸縮スタック２５１の互いに隣り合う熱交換部２５１ａ同士の間隔を変化させて、蓄熱器２５の作動流体に対する抵抗を自在に設定することが可能となる。
【００３５】
図６および図７は、図１の熱音響エンジンに適用可能な更に他の蓄熱器を示す模式図である。  
図６等に示される蓄熱器５０は、金属等からなるメッシュ材や薄い金属等の多孔板により形成されており、それぞれ作動流体との間で熱交換を行う多孔部材５１を複数有する。本実施形態では、多孔部材５１は、概ね円形の平面形状を有しており、図６に示されるように、狭い間隔（図６および図７では、説明をわかり易くするために多孔部材５１同士の間隔が広げられている。）を隔てて配列される。また、多孔部材５１は、１枚おきに連結部材５２を介して連結され、これにより、それぞれ複数の多孔部材５１を含む２つのユニットが構成される。そして、蓄熱器５０は、一方の多孔部材５１のユニットに対して、他方の多孔部材５１のユニットを各多孔部材５１の中心を通る軸の周りに回転させるための回転駆動機構（図示省略）を有する。
【００３６】
このように構成される蓄熱器５０において、図７に示されるように、一方の多孔部材５１のユニットに対して、他方の多孔部材５１のユニットを回転させると、互いに隣り合う多孔部材５１同士の間で、作動流体の進行方向（作動流体の自励振動が伝播していく方向）における孔の重なり具合（メッシュの素線同士の重なり具合）が変化することになる。これにより、互いに隣り合う多孔部材５１同士の間での孔の重なりが少なくなる程、蓄熱器５０の作動流体に対する抵抗が大きくなり、互いに隣り合う多孔部材５１同士の間での孔の位置が一致すれば、蓄熱器５０の作動流体に対する抵抗が最小となる。従って、蓄熱器５０によっても、作動流体に対する抵抗を自在に設定することが可能となる。また、かかる構成のもとでは、蓄熱器５０の全長を変化させることなく作動流体に対する抵抗を変化させることができるので、当該抵抗を変化させることにより、蓄熱器５０の両端部間に形成される温度勾配を変動させてしまうことはない。
【００３７】
図８は、図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。  
図８の蓄熱器６０は、形状記憶合金により形成された概ね円柱状の本体６１と、本体６１を加熱するための図示されない加熱ユニットとを含む。本体６１には、その軸心と平行に延びる多数の細孔６２が形成されている。本体６１は、例えば常温時に図８に示されるように真っ直ぐに延在すると共に、加熱時に、一端が他端に対して捩れた状態となるように形状を記憶させられている。
【００３８】
このように構成される蓄熱器６０では、加熱ユニットを停止させておけば、本体６１が真っ直ぐに延在する状態に維持されることから、本体６１に形成されている各細孔６２も本体６１の軸心と平行をなして真っ直ぐに延在する。これに対して、加熱ユニットを作動させて本体６１を加熱すると、本体６１の一端が他端に対して捩れていくので、本体６１に形成されている各細孔６２も本体６１と共に捩れていく。これにより、蓄熱器６０の入口の前後およびその内部では、作動流体の進行方向（作動流体の自励振動が伝播していく方向）が変化することになり、これに伴って、蓄熱器６０の作動流体に対する抵抗も変化することになる。従って、蓄熱器６０によっても、作動流体に対する抵抗を自在に設定することが可能となる。
【００３９】
また、図９に示される蓄熱器７０は、形状記憶合金により形成された複数の平板状の流路形成部材７１と、各流路形成部材７１の端部を支持する支持部材７２と、各流路形成部材７１を加熱するための図示されない加熱ユニットとを含む。各流路形成部材７１は、狭い間隔を隔てて互いに平行になす状態で延在しており、互い隣り合う流路形成部材７１同士の間には、作動流体を流通させる流路が形成される。そして、各流路形成部材７１は、例えば常温時に図９に示されるように真っ直ぐに延在すると共に、加熱時に、一端が他端に対して捩れた状態となるように形状を記憶させられている。
【００４０】
このように構成される蓄熱器７０においても、加熱ユニットを作動させると、各流路形成部材７１の一端が他端に対して捩れていくので、互い隣り合う流路形成部材７１同士の間の流路も捩れていくことになる。これにより、蓄熱器７０の入口の前後およびその内部では、作動流体の進行方向（作動流体の自励振動が伝播していく方向）が変化することになり、これに伴って、蓄熱器７０の作動流体に対する抵抗も変化することになる。従って、蓄熱器７０によっても、作動流体に対する抵抗を自在に設定することが可能となる。
【００４１】
図１０および図１１は、図１の熱音響エンジンに適用可能な更に他の蓄熱器を示す模式図である。  
図１０等に示される蓄熱器８０は、形状記憶合金からなるメッシュ材や形状記憶合金からなる多孔板により形成されており、それぞれ作動流体との間で熱交換を行う複数の多孔部材８１と、各多孔部材８１を加熱するための加熱ユニットとを有する。本実施形態では、多孔部材８１は、概ね円形の平面形状を有しており、図１０に示されるように、比較的狭い間隔を隔てて配列される。そして、複数の多孔部材８１は、２枚１組とされ、各組において、各多孔部材８１は、例えば常温時に図１０に示されるように平坦となり、加熱時に、図１１に示されるように、それぞれの外周の位置はそのままに、それぞれの中心部が互いに接近する状態となるように形状を記憶させられている。
【００４２】
このように構成される蓄熱器８０では、加熱ユニットを作動させると、互いに隣り合う多孔部材８１が、それぞれの外周の位置はそのままに、それぞれの中心部が互いに接近するようになる。これにより、各多孔部材８１の外周側の空隙度が高まるので、その分だけ作動流体に対する抵抗が減少することになる。従って、蓄熱器８０によっても、作動流体に対する抵抗を自在に設定することが可能となる。なお、蓄熱器は、形状記憶合金により形成された不織布を用いて構成されてもよく、この場合、当該不織布を加熱して空隙の状態を変化させることにより、作動流体に対する抵抗を自在に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による熱音響エンジンを示す概略構成図である。
【図２】図１の熱音響エンジンに含まれる蓄熱器を説明するための模式図である。
【図３】図１の熱音響エンジンに含まれる蓄熱器を説明するための模式図である。
【図４】図１に示される熱音響エンジンにおける流体抵抗制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図５】図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。
【図６】図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。
【図７】図６に示される蓄熱器の動作を説明するための模式図である。
【図８】図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。
【図９】図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。
【図１０】図１の熱音響エンジンに適用可能な他の蓄熱器を示す模式図である。
【図１１】図１０に示される蓄熱器の動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  内燃機関
２０  熱音響エンジン
２１  気柱管
２２  ループ部
２３  共鳴部
２４  トランスデューサ
２５，２５Ａ，５０，６０，７０，８０  蓄熱器
２５１  伸縮スタック
２５１ａ  熱交換部
２５２，２５２Ａ  アクチュエータ
２６  高温熱交換器
２７  低温熱交換器
５１，８１  多孔部材
５２  連結部材
６１  本体
６２  細孔
７１  流路形成部材
【図１】
2005233037.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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