(57)【要約】 【課題】  作動流体の熱音響自励振動を確実かつ速やかに発生させ、熱音響エンジンの始動性、運転持続性を向上させることを目的とする。【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、共鳴部２３および気柱管２１内に配置された蓄熱器２５を有し、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、熱音響エンジン２０は、気柱管２１内の作動流体の共振周波数を変化させるための移動管３０およびアクチュエータ３１を備える。アクチュエータ３１は、熱音響エンジン２０の始動時や自励振動が消失しそうになった際に、気柱管２１内の作動流体の共振周波数が小さくなるようにＥＣＵ４０によって制御される。【選択図】  図１
2005351224.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、
共鳴器と、
前記作動流体の共振周波数を変化させることができる周波数設定手段と、
所定条件下で前記熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように前記周波数設定手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする熱音響エンジン。
【請求項２】
前記周波数設定手段は、前記共鳴器の管路長を変化させることにより前記作動流体の共振周波数を変化させる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】
前記作動流体は、複数の流体を混合させた混合流体であり、前記周波数設定手段は、前記作動流体における前記複数の流体の混合比を変化させることにより、前記作動流体の共振周波数を変化させる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】
前記制御手段は、熱音響エンジン始動時および前記熱音響自励振動が消失しそうになった際の少なくとも何れかにおいて、前記作動流体の共振周波数が小さくなるように前記周波数設定手段を制御することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の熱音響エンジン。
【請求項５】
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、
前記作動流体は、複数の流体を混合させた混合流体であり、前記作動流体における前記複数の流体の混合比を変化させることができる混合比調整手段と、所定条件下で前記熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように前記混合比調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする熱音響エンジン。
【請求項６】
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、
所定条件下で前記熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように前記気柱管内の作動流体の圧力を変化させることを特徴とする熱音響エンジン。
【請求項７】
前記気柱管内の作動流体の平均圧力を変化させることができる平均圧力設定手段と、
所定条件下で前記熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように前記平均圧力設定手段を制御する制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の熱音響エンジン。
【請求項８】
前記作動流体は、水素であり、前記気柱管に接続されており、温度に応じて水素を吸収・放出可能な水素吸蔵手段と、熱音響エンジンの運転状態に応じて前記水素吸蔵手段の温度を変化させる温度調節手段とを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の熱音響エンジン。
【請求項９】
前記蓄熱手段の一端側に配置される高温熱交換器を更に備え、この高温熱交換器は、内燃機関の排気ガスを熱源とし、前記温度調節手段は、前記高温熱交換器を介して前記蓄熱手段に熱を与えた排気ガスを熱源とすることを特徴とする請求項８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排気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】
更に、従来から、ループ管内の蓄熱部の両端部間に温度勾配を形成して当該ループ管内の気体に圧力振動を生じさせ、圧力振動によって生じた進行波に応じて発電を行う熱音響発電機も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この熱音響発電機は、リニアモータとピストンシリンダとを備えたスタータ兼発電機を有している。スタータ兼発電機は、熱音響発電機の起動時にスタータモータとして機能し、ピストンシリンダを往復移動させて任意の周波数で気体に圧力振動を与えて、ループ管内で気体の自励発振を生じさせる。そして、ループ管内で自励発振による圧力振動が生じると、スタータ兼発電機は、圧力振動によって生じた進行波に応じて発電を行う発電機として機能する。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０１５７８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２０２０号公報
【特許文献３】特開２００３―３２４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、熱音響現象を利用することにより、各種廃熱を回収して電気エネルギや冷熱を得ることが可能となる。しかしながら、発電等を開始するために作動流体の熱音響自励振動を良好に発生させることは必ずしも容易なことではない。また、熱音響現象を利用して発電等を実行する際に何らかの理由により作動流体の自励振動が消失しそうになることもあり、このような場合にも、作動流体の熱音響自励振動を速やかに生じさせる（再生させる）必要がある。すなわち、従来の熱音響現象を利用した装置は、始動性、運転持続性といった面でなお改善の余地を有している。
【０００７】
この場合、従来例のように、ピストンシリンダをループ管内で往復移動させて気体に圧力振動を与えれば、比較的早期に自励振動を発生させることができる。しかしながら、ループ管内にピストンを配置すると、振動の発生後にピストンによってループ管内の作動流体の進行が妨げられてしまい、所望の音響出力等が得られなくなるという問題が生じる。また、作動流体の自励振動が消失しそうになっている状態でピストンシリンダをループ管内で往復移動させても、作動流体の熱音響自励振動を確実かつ速やかに再生させることは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、作動流体の熱音響自励振動を確実かつ速やかに発生可能であり、良好な始動性、運転持続性を有す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】
【０００９】
本発明による第１の熱音響エンジンは、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、共鳴器と、作動流体の共振周波数を変化させることができる周波数設定手段と、所定条件下で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように周波数設定手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この熱音響エンジンでは、例えばその始動時や熱音響自励振動が消失しそうになった際に、熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように周波数設定手段によって作動流体の共振周波数が相対的に小さく設定される。これにより、作動流体の熱音響自励振動の発生・再生を促進させることが可能となり、熱音響エンジンの始動性、運転持続性を向上させることができる。
【００１１】
この場合、周波数設定手段は、共鳴器の管路長を変化させることにより作動流体の共振周波数を変化させるものであると好ましい。
【００１２】
このような構成を採用すれば、作動流体の共振周波数を容易かつ確実に所望の値に設定することが可能となる。
【００１３】
また、作動流体は、複数の流体を混合させた混合流体であり、周波数設定手段は、作動流体における複数の流体の混合比を変化させることにより、作動流体の共振周波数を変化させるものであってもよい。
【００１４】
すなわち、作動流体が複数の流体を混合させた混合流体である場合、当該複数の流体の混合比を変化させることにより、気柱管内における音速を変化させて作動流体の共振周波数を所望の値に設定することができる。また、作動流体における複数の流体の混合比を変化させることにより、作動流体の粘性抵抗を低下させ、それにより、作動流体の熱音響自励振動を確実かつ速やかに発生・再生させることが可能となる。
【００１５】
そして、制御手段は、熱音響エンジン始動時および熱音響自励振動が消失しそうになった際の少なくとも何れかにおいて、作動流体の共振周波数が小さくなるように周波数設定手段を制御すると好ましい。
【００１６】
本発明による第２の熱音響エンジンは、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、作動流体は、複数の流体を混合させた混合流体であり、作動流体における複数の流体の混合比を変化させることができる混合比調整手段と、所定条件下で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように混合比調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明による第３の熱音響エンジンは、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、所定条件下で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように気柱管内の作動流体の圧力を変化させることを特徴とする。
【００１８】
この熱音響エンジンでは、例えばその始動時や熱音響自励振動が消失しそうになった際に、気柱管内の作動流体の圧力が相対的に小さく設定される。これにより、作動流体の圧力に比例する作動流体の熱緩和時間が短縮化されるので、蓄熱手段における熱交換が可逆的に進行し、蓄熱手段の両端部間に付与された熱エネルギが効率よく振動エネルギへと変換されることになる。従って、この熱音響エンジンにおいても、作動流体の熱音響自励振動の発生・再生を促進させることが可能となり、熱音響エンジンの始動性、運転持続性を向上させることができる。
【００１９】
この場合、本発明による第３の熱音響エンジンは、気柱管内の作動流体の平均圧力を変化させることができる平均圧力設定手段と、所定条件下で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように平均圧力設定手段を制御する制御手段とを更に備えると好ましい。
【００２０】
また、本発明による第３の熱音響エンジンにおいて、作動流体は水素であってもよく、この場合、気柱管に接続されており、温度に応じて水素を吸収・放出可能な水素吸蔵手段と、熱音響エンジンの運転状態に応じて水素吸蔵手段の温度を変化させる温度調節手段とを更に備えると好ましい。
【００２１】
かかる構成のもとでは、例えば熱音響エンジンの始動時や熱音響自励振動が消失しそうになった際に、水素吸蔵手段を降温させることにより、気柱管内の作動流体（水素）を水素吸蔵手段に吸蔵させて気柱管内の作動流体の圧力を低下させることができる。これにより、低コスト化を図ると共に信頼性を確保しつつ、作動流体の熱音響自励振動の発生・再生を促進させることが可能となる。また、水素吸蔵手段を昇温させれば、水素吸蔵手段に吸蔵されていた作動流体（水素）を気柱管内に戻すことができるので、熱音響自励振動を発生・再生させた後には、気柱管内の作動流体の圧力を高めて、熱音響エンジンから所望の音響出力や熱効率を得ることが可能となる。
【００２２】
また、本発明の第３の熱音響エンジンは、蓄熱手段の一端側に配置される高温熱交換器を更に備えてもよく、この場合、高温熱交換器は、内燃機関の排気ガスを熱源とし、温度調節手段は、高温熱交換器を介して蓄熱手段に熱を与えた排気ガスを熱源とすると好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、作動流体の熱音響自励振動を確実かつ速やかに発生可能であり、良好な始動性、運転持続性を有す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】
【００２４】
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。
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による熱音響エンジンの第１実施形態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。
【００２６】
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は、排気管Ｌ２に接続されており、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。蓄熱器２５は、配置箇所における気柱管２１の軸方向と平行に延びる狭い流路を複数有する。蓄熱器２５としては、セラミック等からなるハニカム構造体、ステンレスや銅等からなる薄いメッシュを微小間隔で配列したもの、ステンレス等の金属製繊維を集合させた不織布等を採用することができる。この蓄熱器２５の一端側には、高温熱交換器２６が隣接して配置されており、蓄熱器２５の他端側には、低温熱交換器２７が隣接して配置されている。すなわち、蓄熱器２５は、高温熱交換器２６と低温熱交換器２７との間に挟まれた状態で配置される。
【００２９】
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。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。本実施形態では、高温熱交換器（その伝熱管）２６の排気ガス入口に、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。ただし、高温熱交換器２６に内燃機関１から排気ガスが常時供給されるように、排気供給調整弁１５は省略されてもよい。同様に、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。
【００３０】
更に、共鳴部２３の管部２３ａの先端内部には、管部２３ａの内径よりも小さい外径を有する移動管３０が摺動自在に配置されている。そして、閉鎖端部２３ｂの内部には、移動管３０を管部２３ａと平行に移動させるためのアクチュエータ（流体圧シリンダ）３１が配置されている。アクチュエータ３１は、開閉弁３２を介して図示されない流体源に接続されており、開閉弁３２を操作してアクチュエータ３１を作動させることにより、共鳴部２３の管路長を変化させることができる。すなわち、これらの移動管３０やアクチュエータ３１は、気柱管２１内の作動流体の共振周波数を変化させることができる周波数設定手段として機能する。
【００３１】
そして、熱音響エンジン２０は、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を含む。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や冷却系統Ｌ３の開閉弁１６、アクチュエータ３１用の開閉弁３２等は、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。また、気柱管２１の所定箇所には、圧力センサ３３が設置されている。圧力センサ３３もＥＣＵ４０の入出力ポートに接続されており、当該センサ３３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。
【００３２】
上述のように構成される熱音響エンジン２０は、排気供給調整弁１５や開閉弁１６が開放された状態で内燃機関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、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。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。
【００３３】
このようにして発生する作動流体の自励振動（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。
【００３４】
さて、上述のような熱音響エンジン２０を用いれば、内燃機関１の排気熱（廃熱）を回収することが可能となるが、作動流体の熱音響自励振動を良好に発生させて熱音響エンジン２０を速やかに始動させることは必ずしも容易なことではない。また、熱音響エンジン２０の運転中に何らかの理由（例えば蓄熱器２５の両端部間の温度勾配が小さくなって）により作動流体の自励振動が消失しそうになることもある。このため、本実施形態では、熱音響エンジン２０を良好に始動させると共に、その運転持続性、更には停止性を良好に保つべく、ＥＣＵ４０によって図２に示される共振周波数制御ルーチンが所定時間おきに繰り返し実行される。
【００３５】
図２に示されるように、ＥＣＵ４０は、まず、熱音響エンジン２０に対する始動要求の有無を判定する（Ｓ１０）。熱音響エンジン２０を始動させる要求があると判断した場合、ＥＣＵ４０は、高温熱交換器２６の排気ガス入口に設けられている排気供給調整弁１５と、冷却系統Ｌ３の開閉弁１６とを開放させる（Ｓ１２）。そして、ＥＣＵ４０は、Ｓ１２の処理を実行した後、あるいは、Ｓ１２の処理とほぼ同時に、共鳴部２３の管路長が予め定められた励振時長さになるようにアクチュエータ３１（開閉弁３２）を制御する（Ｓ１４）。本実施形態では、励振時長さは、気柱管２１内の作動流体の共振周波数が充分に小さくなるように、比較的大きな値として予め定められている。
【００３６】
このように、Ｓ１４にて共鳴部２３の管路長が励振時長さに設定されると、気柱管２１内の作動流体の共振周波数が充分に小さく設定されることになるので、蓄熱器２５の両端部間に形成された温度勾配に起因する熱音響自励振動の発生・成長を促進させることが可能となり、熱音響エンジン２０を極めて良好に始動させることができる。また、上述のような移動管３０およびアクチュエータ３１等を用いれば、共鳴部２３の管路長を容易かつ確実に励振時長さに設定することが可能となり、作動流体の共振周波数を容易かつ確実に所望の小さな値に設定することが可能となる。
【００３７】
Ｓ１４の処理の後、ＥＣＵ４０は、Ｓ１０に戻って、再度、熱音響エンジン２０に対する始動要求の有無を判定する。熱音響エンジン２０の始動が一旦実行されていれば、ここでは否定判断がなされることになり、この場合、ＥＣＵ４０は、熱音響エンジン２０に対する停止要求の有無を判定する（Ｓ１６）。Ｓ１６にて熱音響エンジン２０に対する停止要求が無いと判断すると、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３３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圧力振幅を算出し、算出した圧力振幅が予め定められた閾値以上となっているか否か判定する（Ｓ１８）。なお、Ｓ１８にて、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３３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。
【００３８】
Ｓ１８にて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅が上記閾値を下回っていると判断される場合、何らかの理由により気柱管２１内の作動流体の自励振動が消失しそうになっているとみなされる。従って、Ｓ１８にて否定判断を行った場合、ＥＣＵ４０は、Ｓ１４にて共鳴部２３の管路長が励振時長さになるようにアクチュエータ３１（開閉弁３２）を制御する。このように、熱音響エンジン２０では、何らかの理由により気柱管２１内の作動流体の自励振動が消失しそうになると、気柱管２１内の作動流体の共振周波数が充分に小さく設定されることになるので、熱音響自励振動を速やかに再生させることが可能となる。なお、Ｓ１４で用いられる励振時長さは、熱音響エンジン２０の始動時と自励振動の消失時とで異なる値とされてもよい。
【００３９】
一方、Ｓ１８にて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅が上記閾値以上となっていると判断した場合、ＥＣＵ４０は、熱音響エンジン２０に対して要求される音響出力または熱効率に応じた作動流体の目標共振周波数を求めると共に当該目標共振周波数が得られるように共鳴部２３の管路長を設定するルーチンを実行する（Ｓ２０）。また、Ｓ１６にて熱音響エンジン２０に対する停止要求があると判断した場合、ＥＣＵ４０は、作動流体の自励振動の周波数と共鳴部２３における共振周波数とが一致しなくなるようにアクチュエータ３１（開閉弁３２）を制御する（Ｓ２２）。Ｓ２２において、ＥＣＵ４０は、予め定められた手順に従い、共鳴部２３の管路長を急速に長くするか、または、短くするように移動管３０を移動させたり、あるいは、移動管３０を往復移動させたりすることにより、共鳴部２３における共振周波数を急速に変化させる。このようなＳ２２の処理が実行されることにより、気柱管２１内で作動流体の自励振動が減衰させられていくので、熱音響エンジン２０を極めて速やかに（強制的に）停止させることが可能となる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
以下、図３〜図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る熱音響エンジンについて説明する。なお、上述の第１実施形態に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００４１】
図３に示される熱音響エンジン２０Ａも、第１実施形態の熱音響エンジン２０と基本的に同様の構成を有し、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内燃機関１に適用される。この熱音響エンジン２０Ａでは、作動流体としてヘリウムおよびアルゴンの混合ガスが用いられており、熱音響エンジン２０Ａは、気柱管２１内の作動流体におけるヘリウムおよびアルゴンの混合比を変化させるための混合比調整手段を有している。
【００４２】
すなわち、熱音響エンジン２０Ａの気柱管２１（本実施形態では、管部２３ａ）には、気柱管２１内の作動流体を吸い出し可能なポンプ３８と開閉弁３９とを有する作動流体回収管Ｌ４を介して流体分離装置５０が接続されている。この流体分離装置５０は、内部に流体を貯留可能な容器５１と、容器５１の内部空間を２つの流体貯留室５１Ａおよび５１Ｈに仕切る分離膜５２とを含む。上述の作動流体回収管Ｌ４は、容器５１の一方の流体貯留室５１Ａに接続されている。そして、この流体貯留室５１Ａは、第１供給弁（開閉弁）５３を有する流体導入管Ｌ５を介して気柱管２１（本実施形態では、管部２３ａ）と接続されている。また、容器５１の他方の流体貯留室５１Ｈは、第２供給弁（開閉弁）５４を有する流体導入管Ｌ６を介して気柱管２１（本実施形態では、管部２３ａ）と接続されている。
【００４３】
容器５１の内部を仕切る分離膜５２は、作動流体中のヘリウムのみを通過させてアルゴンと分離させることができるものである。本実施形態では、分離膜５２として、ポリイミド、酢酸セルロース、ポリヌルフェン、ポリアミド、ポリエーテルイミド等により形成された多孔質性の膜が採用される。これらの材料の何れかにより形成された分離膜５２は、分子量が比較的大きいアルゴン（分子量＝４０）の通過を規制する一方、アルゴンに比べて分子量が小さいヘリウム（分子量＝４）の通過を許容する。なお、分離膜５２としては、およそ０．３〜１．０ｎｍの微小な孔を多数有し、ヘリウムを窒素に対しておよそ５００倍に濃縮可能な多孔質ガラスホローファイバ膜が採用されてもよい。
【００４４】
図３に示されるように、作動流体回収管Ｌ４のポンプ３８および開閉弁３９、流体導入管Ｌ５の第１供給弁５３および流体導入管Ｌ６の第２供給弁５４等は、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。そして、上述のポンプ３８、開閉弁３９、作動流体回収管Ｌ４、流体分離装置５０、第１および第２供給弁５３，５４、流体導入管Ｌ５およびＬ６は、気柱管２１内の作動流体を回収してヘリウムとアルゴンとに分離させ、分離させたヘリウムとアルゴンとを気柱管２１の内部に個別に再供給可能な手段として機能する。
【００４５】
すなわち、作動流体回収管Ｌ４の開閉弁３９を開放させると共に作動流体回収管Ｌ４のポンプ３８を所定時間だけ作動させると、気柱管２１内から所定量の作動流体がポンプ３８によって吸い出され、作動流体回収管Ｌ４を介して流体分離装置５０を構成する容器５１の流体貯留室５１Ａに導入される。上述のように、容器５１の内部は、作動流体中のヘリウムのみを通過させてアルゴンと分離させる分離膜５２によって流体貯留室５１Ａと流体貯留室５１Ｈとに仕切られている。このため、気柱管２１から容器５１の流体貯留室５１Ａに作動流体が導入されると、作動流体中のヘリウムのみが分離膜５２を通過して流体貯留室５１Ｈに流入する。これに対して、作動流体中のアルゴンは、分離膜５２を通過し得ないので、流体貯留室５１Ａ内に滞留していくことになる。この結果、流体分離装置５０によって、気柱管２１から回収された作動流体がヘリウムとアルゴンとに分離され、アルゴンが流体貯留室５１Ａ内に、ヘリウムが流体貯留室５１Ｈ内にそれぞれ貯留されることになる。
【００４６】
このようにポンプ３８を所定時間だけ作動させた後、流体導入管Ｌ５の第１供給弁（Ａｒ供給弁）５３を開放させると共に、流体導入管Ｌ６の第２供給弁（Ｈｅ供給弁）５４を閉鎖させる（閉鎖状態に維持する）と、流体導入管Ｌ５を介して流体分離装置５０（流体貯留室５１Ａ）からアルゴン（のみ）が気柱管２１の内部に導入されることになる。また、ポンプ３８を所定時間だけ作動させた後、流体導入管Ｌ５の第１供給弁（Ａｒ供給弁）５３を閉鎖させる（閉鎖状態に維持する）と共に、流体導入管Ｌ６の第２供給弁（Ｈｅ供給弁）５４を開放させると、流体導入管Ｌ６を介して流体分離装置５０（流体貯留室５１Ｈ）からヘリウム（のみ）が気柱管２１の内部に導入されることになる。
【００４７】
上述のように構成される熱音響エンジン２０Ａでは、その始動性や運転持続性、更には停止性を良好に保つべく、ＥＣＵ４０によって図４に示される混合比制御ルーチンが所定時間おきに繰り返し実行される。この場合も、ＥＣＵ４０は、図４に示されるように、まず熱音響エンジン２０Ａに対する始動要求の有無を判定する（Ｓ３０）。熱音響エンジン２０Ａを始動させる要求があると判断した場合、ＥＣＵ４０は、高温熱交換器２６の排気ガス入口に設けられている排気供給調整弁１５と、冷却系統Ｌ３の開閉弁１６とを開放させる（Ｓ３２）。更に、ＥＣＵ４０は、始動時設定フラグが「０」であるか否か判定を行う（Ｓ３４）。
【００４８】
始動時設定フラグは、気柱管２１内の作動流体におけるヘリウムとアルゴンとの混合比、すなわち、作動流体におけるアルゴンの比率が予め定められた始動時の比率（以下、「始動時比率」という）とされているか否かを示すものであり、アルゴン比率が始動時比率とされていない場合、「０」とされる。  ＥＣＵ４０は、Ｓ３４にて始動時設定フラグが「０」であると判断すると、気柱管２１内の作動流体におけるヘリウムとアルゴンとの混合比、すなわち、気柱管２１内の作動流体におけるアルゴン比率が始動時比率になるように、流体分離装置５０等を含む混合比調整手段を制御する（Ｓ３６）。なお、本実施形態において、始動時比率は、通常運転中よりも気柱管２１内のアルゴンの比率が高くなるように（例えばアルゴン比＝３０％）定められる。
【００４９】
Ｓ３６において、ＥＣＵ４０は、作動流体回収管Ｌ４の開閉弁３９を開放させると共に、ポンプ３８を始動前の気柱管２１内のアルゴン比率と始動時比率との偏差に応じた時間だけ作動させる。そして、ポンプ３８を作動させた後、ＥＣＵ４０は、気柱管２１（管部２３ａ）とヘリウム用の流体貯留室５１Ｈとを接続する流体導入管Ｌ６の第２供給弁（Ｈｅ供給弁）５４を閉鎖させる（閉鎖状態に維持する）と共に、気柱管２１とアルゴン用の流体貯留室５１Ａとを接続する流体導入管Ｌ５の第１供給弁（Ａｒ供給弁）５３を上記偏差に応じた時間だけ開放させる。これにより、流体導入管Ｌ５を介して流体分離装置５０（流体貯留室５１Ａ）からアルゴン（のみ）が気柱管２１の内部に所定量導入される。この結果、気柱管２１内の作動流体におけるアルゴンの比率を始動時比率（例えば３０％）に設定することができる。
【００５０】
このように、作動流体がアルゴンおよびヘリウムの混合流体である場合、作動流体におけるアルゴンの比率を比較的高い始動時比率（本実施形態では、３０％）に設定することにより、気柱管２１内における音速を低下させて作動流体の共振周波数を小さくすることができる。また、作動流体における複数の流体の混合比と、作動流体の粘性抵抗との間には、図５に示されるような相関が認められる。すなわち、図５に示されるように、作動流体の粘性抵抗は、作動流体におけるアルゴンの比率が高まるほど低下する傾向にある。従って、作動流体におけるアルゴンの比率を比較的高い始動時比率に設定することにより、作動流体の粘性抵抗を低下させることができる。この結果、Ｓ３６の処理が実行されることにより、蓄熱器２５の両端部間に形成された温度勾配に起因する熱音響自励振動の発生・成長を促進させることが可能となり、熱音響エンジン２０を極めて良好に始動させることができる。
【００５１】
Ｓ３６の処理の後、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０に戻って、再度、熱音響エンジン２０Ａに対する始動要求の有無を判定する。熱音響エンジン２０Ａの始動が一旦実行されていれば、ここでは否定判断がなされることになり、この場合、ＥＣＵ４０は、熱音響エンジン２０Ａに対する停止要求の有無を判定する（Ｓ３８）。Ｓ３６にて熱音響エンジン２０Ａに対する停止要求があると判断した場合、ＥＣＵ４０は、上述の始動時設定フラグを「１」とした上で（Ｓ４０）、上述のＳ３６の処理を実行する。
【００５２】
これにより、熱音響エンジン２０Ａでは、停止要求が発せられると、気柱管２１内の作動流体におけるヘリウムとアルゴンとの混合比が再始動に備えて予め始動時比率に設定されることになる。そして、Ｓ３８にて停止要求があると判断されると、始動時フラグが「１」とされるので（Ｓ４０）、再始動時にはＳ３４の判定処理によりＳ３６の処理がスキップされることになる。この結果、熱音響エンジン２０Ａでは、再始動を極めて速やかに実行可能となる。なお、熱音響エンジン２０Ａの停止から再始動までの時間が長期化した場合に、始動時フラグを「０」にリセットするようにされてもよい。
【００５３】
一方、Ｓ３８にて、熱音響エンジン２０Ａに対する停止要求が無いと判断すると、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３３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圧力振幅を算出し、算出した圧力振幅が予め定められた閾値以上となっているか否か判定する（Ｓ４２）。Ｓ４２にて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅が上記閾値以上となっていると判断した場合、ＥＣＵ４０は、熱音響エンジン２０に対して要求される音響出力または熱効率に応じた作動流体のアルゴン比率を求めると共に当該アルゴン比率が得られるように開閉弁３９、ポンプ３８、第１供給弁５３および第２供給弁５４を制御するルーチンを実行する（Ｓ４４）。
【００５４】
一方、Ｓ４２にて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅が上記閾値を下回っていると判断される場合、何らかの理由により気柱管２１内の作動流体の自励振動が消失しそうになっているとみなされる。従って、Ｓ４２にて否定判断を行った場合、ＥＣＵ４０は、気柱管２１内の作動流体におけるアルゴン比率を所定量増加させるべく、開閉弁３９、ポンプ３８、第１供給弁５３および第２供給弁５４を制御する（Ｓ４６）。このように、気柱管２１内の作動流体の自励振動が消失しそうになっている場合には、作動流体におけるアルゴンの比率を増加させることにより、気柱管２１内における音速を低下させて作動流体の共振周波数を小さくすると共に、作動流体の粘性抵抗を低下させることができる。従って、Ｓ４６の処理が実行されることにより、消失しそうになっている熱音響自励振動を速やかに再生させることが可能となる。
【００５５】
〔第３実施形態〕
以下、図６〜図８を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る熱音響エンジンについて説明する。なお、上述の第１実施形態等に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００５６】
図６に示される熱音響エンジン２０Ｂも、第１実施形態の熱音響エンジン２０等と基本的に同様の構成を有し、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内燃機関１に適用される。そして、本実施形態の熱音響エンジン２０Ｂは、所定条件下で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように気柱管２１内の作動流体の圧力を変化させることができるように構成されている。
【００５７】
すなわち、熱音響エンジン２０Ｂの気柱管２１（本実施形態では、管部２３ａ）には、中途にポンプ３５を有する作動流体管Ｌ７を介して作動流体貯留タンク（作動流体貯留手段）３６が接続されている。ポンプ３５は、気柱管２１内の作動流体を吸い込んで作動流体貯留タンク３６内に圧送可能なものである。また、作動流体貯留タンク３６には、中途に開閉弁（ノーマルクローズ）３７を有する作動流体管Ｌ８の一端が接続されており、作動流体管Ｌ８の他端は、気柱管２１（本実施形態では、管部２３ａ）に接続されている。そして、作動流体貯留タンク３６には、その内部の作動流体の圧力を検出するための圧力センサ３４が設置されている。圧力センサ３４は、ＥＣＵ４０の入出力ポートに接続されており、作動流体貯留タンク３６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。
【００５８】
作動流体管Ｌ８の開閉弁３７が閉じられた状態でポンプ３５を作動させることにより、気柱管２１内の作動流体が作動流体貯留タンク３６内に導入されるので、気柱管２１内の作動流体の平均圧力が低下することになる。また、ポンプ３５により加圧されて比較的高圧となった作動流体を作動流体貯留タンク３６内に貯留させた状態で開閉弁３７を開放することにより、作動流体管Ｌ８を介して高圧の作動流体が気柱管２１の内部に導入される。これにより、気柱管２１内の作動流体の平均圧力を高めることができる。すなわち、作動流体管Ｌ７，Ｌ８、ポンプ３５、作動流体貯留タンク３６および開閉弁３７等は、気柱管２１内の作動流体の平均圧力を変化させる平均圧力設定手段として機能する。
【００５９】
上述のように構成される熱音響エンジン２０Ｂでは、その始動性や運転持続性、更には停止性を良好に保つべく、ＥＣＵ４０によって図７に示される強制加振ルーチンが実行される。この場合も、ＥＣＵ４０は、図７に示されるように、まず熱音響エンジン２０Ｂに対する始動要求の有無を判定する（Ｓ５０）。熱音響エンジン２０Ｂを始動させる要求があると判断した場合、ＥＣＵ４０は、高温熱交換器２６の排気ガス入口に設けられている排気供給調整弁１５と、冷却系統Ｌ３の開閉弁１６とを開放させる（Ｓ５２）。
【００６０】
そして、ＥＣＵ４０は、Ｓ５２の処理の実行後、あるいは、Ｓ５２の処理とほぼ同時に、気柱管２１内の作動流体の平均圧力が予め定められた励振時圧力になるようにポンプ３５および開閉弁３７の少なくとも何れか一方を制御する（Ｓ５４）。Ｓ５４において、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３３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すると共に、最大圧力と最小圧力との平均をとることにより、気柱管２１内の作動流体の平均圧力を求める。そして、ＥＣＵ４０は、求めた平均圧力が上述の励振時圧力になるように、ポンプ３５および開閉弁３７の少なくとも何れか一方を制御する。
【００６１】
ここで、本実施形態では、励振時圧力が、作動流体の熱緩和時間（温度緩和時間）が短くなるように比較的小さな値として予め定められている。すなわち、熱音響エンジン２０Ｂでは、Ｓ５４の処理が実行されることにより、図８に示されるように作動流体の圧力（平均圧力）に比例する作動流体の熱緩和時間が短縮化されるので、蓄熱器２５における熱交換が可逆的に進行し、蓄熱器２５の両端部間に付与された熱エネルギが効率よく振動エネルギへと変換されることになる。この結果、蓄熱器２５の両端部間に形成された温度勾配に起因する熱音響自励振動の発生・成長を促進させることが可能となり、熱音響エンジン２０Ｂを極めて良好に始動させることができる。
【００６２】
Ｓ５４の処理の後、ＥＣＵ４０は、Ｓ５０に戻って、再度、熱音響エンジン２０Ｂに対する始動要求の有無を判定する。熱音響エンジン２０Ｂの始動が一旦実行されていれば、ここでは否定判断がなされることになり、この場合、ＥＣＵ４０は、熱音響エンジン２０Ｂに対する停止要求の有無を判定する（Ｓ５６）。Ｓ５６にて熱音響エンジン２０Ｂに対する停止要求が無いと判断すると、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３３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圧力振幅を算出し、算出した圧力振幅が予め定められた閾値以上となっているか否か判定する（Ｓ５８）。
【００６３】
Ｓ５８にて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅が上記閾値を下回っていると判断される場合、何らかの理由により気柱管２１内の作動流体の自励振動が消失しそうになっているとみなされる。従って、Ｓ５８にて否定判断を行った場合、ＥＣＵ４０は、気柱管２１内の作動流体の平均圧力が予め定められた励振時圧力になるようにポンプ３５および開閉弁３７の少なくとも何れか一方を制御する（Ｓ５４）。これにより、熱音響エンジン２０Ｂでは、何らかの理由により気柱管２１内の作動流体の自励振動が消失しそうになると、気柱管２１内の作動流体の平均圧力が小さく設定されることになるので、熱音響自励振動を速やかに再生させることが可能となる。
【００６４】
一方、Ｓ５８にて気柱管２１内で自励振動する作動流体の圧力振幅が上記閾値以上となっていると判断した場合、ＥＣＵ４０は、熱音響エンジン２０Ｂに対して要求される音響出力または熱効率に応じた作動流体の目標平均圧力を求めると共に当該目標平均圧力が得られるようにポンプ３５および開閉弁３７の少なくとも何れかを制御するルーチンを実行する（Ｓ６０）。また、Ｓ５６にて熱音響エンジン２０Ｂに対する停止要求があると判断した場合、ＥＣＵ４０は、作動流体の平均圧力が短時間のうちに大幅に低下するように開閉弁３７が閉じられた状態でポンプ３５を作動させる（Ｓ６２）。このようなＳ６２の処理により、気柱管２１内で作動流体の自励振動が急速に減衰されるので、熱音響エンジン２０Ｂを極めて速やかに（強制的に）停止させることが可能となる。
【００６５】
〔第４実施形態〕
以下、図９を参照しながら、本発明の第４実施形態に係る熱音響エンジンについて説明する。なお、上述の第１実施形態等に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。
【００６６】
図９に示される熱音響エンジン２０Ｃも、第１実施形態の熱音響エンジン２０等と基本的に同様の構成を有し、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内燃機関１に適用される。本実施形態の熱音響エンジン２０Ｃでは、作動流体として水素が用いられており、熱音響エンジン２０Ｃは、所定条件下で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように気柱管２１内の作動流体（水素）の圧力を変化させることができるように構成されている。
【００６７】
すなわち、熱音響エンジン２０Ｃの気柱管２１（本実施形態では、管部２３ａ）には、作動流体管Ｌ９を介して水素吸蔵タンク６０が接続されている。水素吸蔵タンク６０は、Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ｌａ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｍｎ系合金等の水素吸蔵合金やカーボンナノファイバといった、温度に応じて水素を吸収・放出可能な水素吸蔵材料からなる。また、水素吸蔵タンク６０の周囲には、温度調節手段を構成する伝熱管ＨＰが巻回されており、当該伝熱管ＨＰは、排気管Ｌ２の後流側の領域（本実施形態では、後段触媒装置１２ｂとテールパイプとの間）に組み込まれている。これにより、排気管Ｌ２の後流側の伝熱管ＨＰに流れ込んだ排気ガスの温度に応じて、水素吸蔵タンク６０の温度も変化することになる。
【００６８】
さて、このように構成される熱音響エンジン２０Ｃは、上述のように内燃機関１と組み合わされているが、ある程度の期間、停止状態にあった内燃機関１が再始動された場合、高温の排気ガスは、後段触媒装置１２ｂの下流側において排気管Ｌ２に組み込まれた水素吸蔵タンク６０の伝熱管ＨＰよりも、後段触媒装置１２ｂの上流側において排気管Ｌ２に組み込まれた高温熱交換器２６をより早いタイミングで通過する。従って、熱音響エンジン２０Ｃを内燃機関１の始動と共に始動させた場合、始動直後、水素吸蔵タンク６０は、排気ガスによって充分に加熱されていない低温状態にあり、気柱管２１から所定量の作動流体が作動流体管Ｌ９を介して水素吸蔵タンク６０に吸収・貯蔵されることになる。これにより、熱音響エンジン２０Ｃでは、その始動時に、気柱管２１内の作動流体の圧力（平均圧力）を低下させて蓄熱器２５の両端部間に付与された熱エネルギを効率よく振動エネルギへと変換することが可能となり、熱音響自励振動の発生・成長を促進させることができる。
【００６９】
また、内燃機関１および熱音響エンジン２０Ｃの始動後には、時間の経過と共に、排気管Ｌ２の後流側に組み込まれた水素吸蔵タンク６０の伝熱管ＨＰにも高温の排気ガスが流通するようになる。従って、内燃機関１および熱音響エンジン２０Ｃが始動された後、時間の経過と共に、水素吸蔵タンク６０は排気ガスの熱により昇温させられ、作動流体（水素）を放出するようになる。この結果、熱音響エンジン２０Ｃでは、熱音響自励振動を発生させた後に気柱管２１内の作動流体の圧力（平均圧力）を自動的に高めることができるので、所望の音響出力や熱効率を得ることが可能となる。
【００７０】
そして、上述のように、作動流体として水素を用いると共に、気柱管２１に水素吸蔵タンク６０を接続し、水素吸蔵タンク６０を排気管Ｌ２の後流側領域を流通する排気ガスによって加熱できるようにすれば、作動流体の平均圧力を変化させるためのポンプ等の駆動源やそれを駆動するための電力等を用いる必要がなくなるので、低コスト化を図ると共に信頼性を確保しつつ、作動流体の熱音響自励振動の発生・再生を促進させることが可能となる。なお、上述の水素吸蔵タンク６０は、例えばエンジン冷却水等の冷却媒体を用いて冷却できるように構成されてもよく、これにより、熱音響自励振動が消失しそうになった際に、水素吸蔵タンク６０を降温させることにより、気柱管２１内の作動流体（水素）を水素吸蔵タンク６０に吸蔵させて気柱管２１内の作動流体の圧力を低下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による熱音響エンジンの第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の熱音響エンジンにおいて気柱管内で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように作動流体の共振周波数を制御する手順を説明するフローチャートである。
【図３】本発明による熱音響エンジンの第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】図３の熱音響エンジンにおいて気柱管内で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように作動流体の混合比を制御する手順を説明するフローチャートである。
【図５】作動流体中のアルゴンの比率と作動流体の粘性抵抗との相関を示すグラフである。
【図６】本発明による熱音響エンジンの第３実施形態を示す概略構成図である。
【図７】図６の熱音響エンジンにおいて気柱管内で熱音響自励振動が発生・成長し易くなるように作動流体の平均圧力を制御する手順を説明するフローチャートである。
【図８】作動流体の平均圧力と熱緩和時間との相関を示すグラフである。
【図９】本発明による熱音響エンジンの第４実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  内燃機関
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  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  蓄熱器
２６  高温熱交換器
２７  低温熱交換器
３０  移動管
３１  アクチュエータ
３５，３８  ポンプ
３６  作動流体貯留タンク
３７，３９  開閉弁
５０  流体分離装置
５１Ａ，５１Ｈ  流体貯留室
５２  分離膜
６０  水素吸蔵タンク
【図１】
2005351224.tif 000003
【図２】
2005351224.tif 000004
【図３】
2005351224.tif 000005
【図４】
2005351224.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005351224.tif 000010
【図９】
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