(57)【要約】【課題】  作動気体を自励振動させる熱音響エンジンにおいて、作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を高めるのに有効な技術を提供する。【解決手段】  本発明に係る熱音響エンジン１００は、作動気体が封入された熱音響用配管１０２に組み込まれるものであり、いずれも熱音響用配管１０２の配管長手方向に延びる複数の流路１１１ｃを有する蓄熱器１１１と、作動気体を自励振動させるために蓄熱器１１１の複数の流路１１１ｃの両端部間に温度勾配が生じるように作動気体との間で熱交換を行う熱交換器１１２，１１３と、蓄熱器１１１を収容し且つ作動気体が流れる複数の流路１１１ｃに連通した通路を構成するとともに作動気体と熱交換器１１２側の熱交換用媒体との熱交換に関する熱損失を抑制するための断熱空間１１５，１１６を備えたエンジンハウジング１１０ａと、を含む。【選択図】  図３
2016217266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動気体が封入された熱音響用配管に組み込まれる熱音響エンジンであって、
いずれも前記熱音響用配管の配管長手方向に延びる複数の流路を有する蓄熱器と、
前記作動気体を自励振動させるために前記蓄熱器の前記複数の流路の両端部間に温度勾配が生じるように前記作動気体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記蓄熱器を収容し且つ前記作動気体が流れる前記複数の流路に連通した通路を構成するとともに、前記作動気体と前記熱交換器側の熱交換用媒体との熱交換に関する熱損失を抑制するための断熱空間を備えたエンジンハウジングと、
を含む、熱音響エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の熱音響エンジンであって、
前記断熱空間は、前記複数の流路の延在方向と交差する方向について前記蓄熱器の外表面と前記エンジンハウジングとの間に介在する第１断熱領域を用いて構成されている、熱音響エンジン。
【請求項３】
請求項２に記載の熱音響エンジンであって、
前記第１断熱領域は、前記蓄熱器の外表面に前記複数の流路の延在方向の全体にわたって対向する領域を含む、熱音響エンジン。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の熱音響エンジンであって、
前記熱交換器において熱交換用媒体が流れる通路を構成する熱交換器ハウジングが前記エンジンハウジングに一体状に組み込まれ、
前記断熱空間は、前記熱交換器ハウジングの外周部に設けられた第２断熱領域を用いて構成されている、熱音響エンジン。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の熱音響エンジンであって、
前記断熱空間に断熱材が設けられている、熱音響エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動気体を自励振動させる熱音響エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種の産業分野においてエネルギーの有効利用の推進が求められているが、例えば、工場等の設備や車両から排出されて棄却される排熱の比率は未だ高く、熱エネルギーを高い効率で回収する技術が望まれている。本発明者は、この技術について鋭意検討する中で、作動気体を自励振動させることができる熱音響エンジンを利用することに着目した。この熱音響エンジンを用いて発電を行うシステム（以下、「熱音響発電システム」ともいう）の一例が、下記特許文献１に開示されている。この熱音響発電システムで用いられている熱音響エンジンは、複数の流路によって構成された蓄熱器と、蓄熱器の一方の流路端部に設けられた加熱器と、蓄熱器の他方の流路端部に設けられた冷却器と、を備えている。この熱音響エンジンによれば、蓄熱器の流路の両端部間に温度勾配を生じさせることによって管内に封入した作動流体に自励振動を与えることで音響エネルギーを発生させることができる。更に、この熱音響発電システムは、環状配管から分岐した分岐配管にリニア型の発電機を備え、この発電機を熱音響エンジンで発生した音響エネルギーによって駆動して発電を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０８１１９３号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記のような熱音響発電システムでは、熱音響エンジンを駆動する際、前記の加熱器及び冷却器のような熱交換器によって蓄熱器の流路の両端部間に温度勾配を生じさせる必要がある。この場合、熱交換器を流れる熱交換用媒体と蓄熱器を流れる作動気体との間の熱交換に関するロス、所謂「熱損失」が大きいと高温側の熱交換器の設定温度を高くする必要があり、その分だけエネルギー効率が低下するため不利である。従って、この種のシステムの設計に際しては、熱音響エンジンにおける熱損失を如何に低く抑えて効率を高めるかが重要になる。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、作動気体を自励振動させる熱音響エンジンにおいて、作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を高めるのに有効な技術を提供することである。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱音響エンジン（１１０）は、作動気体が封入された熱音響用配管（１０２）に組み込まれるものであり、いずれも熱音響用配管（１０２）の配管長手方向に延びる複数の流路（１１１ｃ）を有する蓄熱器（１１１）と、作動気体を自励振動させるために蓄熱器（１１１）の複数の流路（１１１ｃ）の両端部間に温度勾配が生じるように作動気体との間で熱交換を行う熱交換器（１１２，１１３）と、蓄熱器（１１１）を収容し且つ複数の流路（１１１ｃ）に連通して作動気体が流れる通路を構成するとともに作動気体と熱交換器（１１２，１１３）側の熱交換用媒体との熱交換に関する熱損失を抑制するための断熱空間を備えたエンジンハウジング（１１０ａ）と、を含む。本構成によれば、エンジンハウジングに断熱空間を設けることによって、蓄熱器側の作動気体と熱交換器側の熱交換用媒体との間で生じ得る熱損失を低く抑えることが可能になる。その結果、作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になる。
【０００７】
上記構成の熱音響エンジン（１１０）では、断熱空間（１１５，１１６）は、複数の流路（１１１ｃ）の延在方向と交差する方向について蓄熱器１１１の外表面（１１１ｄ）とエンジンハウジング（１１０ａ）との間に介在する第１断熱領域（１１５）を用いて構成されるのが好ましい。本構成の場合、蓄熱器の外表面からの放熱量、即ち熱損失を断熱空間の第１断熱領域によって抑制することができ、作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になる。また、断熱空間の第１断熱領域によって蓄熱器の外表面が外部から加熱され難くなり、蓄熱器の両端部間に所望の温度勾配が形成され難くなるのを回避できる。即ち、蓄熱器の外表面が外部から加熱されると、所望の温度勾配を確保するために熱交換用媒体から作動気体への余分な入熱が必要になる。そこで、本構成を採用することによって、熱交換用媒体から作動気体への余分な入熱量（熱損失）を低く抑えることによって、熱交換に係る効率を高めることが可能になる。
【０００８】
上記構成の熱音響エンジン（１１０）では、第１断熱領域（１１５）は、蓄熱器（１１１）の外表面（１１１ｄ）に複数の流路（１１１ｃ）の延在方向の全体にわたって対向する領域（１１５ａ）を含むのが好ましい。本構成によれば、蓄熱器の外表面からの放熱量を更に抑えることができ、且つ蓄熱器の外表面が外部から更に加熱され難くなるため、断熱空間の第１断熱領域による熱損失の抑制機能を強化することができる。
【０００９】
上記構成の熱音響エンジン（１１０）では、熱交換器（１１２）において熱交換用媒体が流れる通路を構成する熱交換器ハウジング（１１２ａ）がエンジンハウジング（１１０ａ）に一体状に組み込まれ、且つ断熱空間（１１５，１１６）は、熱交換器ハウジング（１２１ａ）の外周部に設けられた第２断熱領域（１１６）を用いて構成されるのが好ましい。本構成によれば、熱交換器ハウジング側の熱交換用媒体から熱交換器ハウジングを通じて熱交換器の外部に放出される熱量、即ち熱交換器からの放熱量を断熱空間の第２断熱領域によって抑制することができ、以って作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になる。
【００１０】
上記構成の熱音響エンジン（１１０）では、断熱空間（１１６）に断熱材（１１７）が設けられるのが好ましい。本構成によれば、断熱空間のみを用いる場合に比べて熱移動を抑制することができるため、作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を更に高めることが可能になる。
【００１１】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、作動気体を自励振動させる熱音響エンジンにおいて、作動気体と熱交換用媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる熱音響発電システムの概要を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１中の熱音響発電システムのうち熱音響エンジンの構造を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２中の熱音響エンジンの断面構造を模式的に示す図である。
【図４】図４は、図３中の熱音響エンジンのＡ−Ａ線についての断面構造を模式的に示す図である。
【図５】図５は、図３中の熱音響エンジンのＢ−Ｂ線についての断面構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、当該図面において、同一の符号を付して説明している同一の要素の各構成部位については、説明のための符号を必要に応じて省略している。
【００１５】
図１に示されるように、熱音響発電システム１００は、金属製の配管からなる配管構成部１０１を備えている。この配管構成部１０１は、環状（ループ状）の配管部分である環状配管１０２と、環状配管１０２から分岐し且つその管内空間が環状配管１０２の管内空間と連通する分岐配管１０３と、によって構成されている。この配管構成部１０１の環状配管１０２が本発明の「熱音響配管」に相当する。尚、配管構成部１０１の環状配管１０２は環状であればよく、その側面視の形状として円形、楕円形、多角形等、種々の形状のものを採用することができる。
【００１６】
分岐配管１０３は、環状配管１０２から分岐する分岐点を一方端１０３ａとし、この一方端１０３ａから他方端１０３ｂまで長尺状に延びる配管部分である。分岐配管１０３が他方端１０３ｂにてエネルギー取り出し部１６０によって封止されることによって、環状配管１０２及び分岐配管１０３の双方に所定の作動気体（本実施の形態ではヘリウム）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、ヘリウム及びアルゴンの混合気体、空気等を用いることができる。
【００１７】
配管構成部１０１の環状配管１０２には、直列に接続された３つの熱音響エンジン（「原動機」ともいう）１１０が設けられている。これら３つの熱音響エンジン１１０によって、所謂「多段型の熱音響エンジン」が構成されている。各熱音響エンジン１１０は、環状配管１０２の管内に組み込まれた蓄熱器１１１と、蓄熱器１１１の高温部である一端部１１１ａに対向して配置された加熱器１１２と、蓄熱器１１１の常温部（或いは低温部）である他端部１１１ｂに対向して配置された冷却器１１３と、を備えている。ここでいう熱音響エンジン１１０が本発明の「熱音響エンジン」に相当する。尚、この熱音響エンジン１１０の設置数は、３つに限定されるものではなく、必要に応じてその他の設置数を選択することもできる。
【００１８】
図２に示されるように、各蓄熱器１１１は、一端部１１１ａと他端部１１１ｂとの間でいずれも環状配管１０２の配管長手方向（配管の延在方向）に沿って互いに平行に延びる複数の流路１１１ｃを有し、横断面（流路１１１ｃの延在方向と交差する方向の断面）の形状が円形となるような円柱状の構造体として構成されている。この蓄熱器１１１が本発明の「蓄熱器」に相当する。この蓄熱器１１１において、一端部１１１ａと他端部１１１ｂとの間に所定の温度勾配が生じると、環状配管１０２内の作動気体が不安定になって自励振動することで、作動気体の進行方向と平行に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、この振動波が環状配管１０２の管内から分岐配管１０３の管内へと伝わる。この蓄熱器１１１として、典型的にはセラミック製のハニカム構造体や、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１１１として横断面が円形のもの代えて、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。
【００１９】
各加熱器１１２は、加熱源１２０に接続されている。加熱源１２０は、温風、温水等の加熱媒体を各加熱器１１２に供給する機能を果たす。各加熱器１１２は、相対的に高温の加熱媒体が流れる通路１１２ａと、相対的に低温の作動気体が流れる通路（図示省略）と、を備え、加熱媒体と作動気体との間の熱交換によって加熱媒体から作動気体へと熱を移動させることができる加熱用の熱交換器として構成されている。このため、加熱源１２０から各加熱器１１２に供給された加熱媒体によって、各蓄熱器１１１の一端部１１１ａ周辺の作動気体が加熱される。
【００２０】
各冷却器１１３は、冷却源１３０に接続されている。冷却源１３０は、冷風、冷水、大気等の冷却媒体を各冷却器１１３に供給する機能を果たす。各冷却器１１３は、相対的に低温の冷却媒体が流れる通路１１３ａと、相対的に高温の作動気体が流れる通路（図示省略）と、を備え、作動気体と冷却媒体との間の熱交換によって作動気体から冷却媒体へと熱を移動させることができる冷却用の熱交換器として構成されている。このため、冷却源１３０から各冷却器１１３に供給された冷却媒体によって、各蓄熱器１１１の他端部１１１ｂ周辺の作動気体が冷却される。
【００２１】
上記の加熱器１１２による加熱作用と上記の冷却器１１３による冷却作用との協働によって、各蓄熱器１１１において一端部１１１ａと他端部１１１ｂとの間に所定の温度勾配が生じる。上記の加熱器１１２及び冷却器１１３は、配管構成部１０１に封入された作動気体を自励振動させるために各蓄熱器１１１の複数の流路１１１ｃの両端部間に温度勾配が生じるように作動気体との間で熱交換を行う熱交換器となる。これら加熱器１１２及び冷却器１１３によって本発明の「熱交換器」が構成される。
【００２２】
図１に戻り、分岐配管１０３は、環状配管１０２とタービン１４０との間に直線状に延在する第１配管部１０４と、タービン１４０を挟んで環状配管１０２とは反対側に直線状に延在する第２配管部１０５と、第１配管部１０４と第２配管部１０５を連結するようにクランク状に屈曲したクランク配管部１０６と、を備えている。
【００２３】
タービン１４０は、分岐配管１０３の管内に連通するように構成され、分岐配管１０３の管内を流れる作動気体の振動波による音響エネルギー（「振動エネルギー」ともいう）を機械的な回転エネルギーに変換する機能を果たす。要するに、このタービン１４０は、分岐配管１０３に設けられ熱音響エンジン１１０における作動気体の自励振動によって生じた音響エネルギーを受けて回転する。タービン１４０には、このタービン１４０の回転による運動エネルギー（回転エネルギー）を電力に変換するための発電機１５０が接続されている。ここでいうタービン１４０及び発電機１５０は、配管構成部１０１の分岐配管１０３に設けられ、熱音響エンジン１１０における作動気体の自励振動によって生じた音響エネルギーを電力に変換するためのタービン型の発電機を構成している。
【００２４】
分岐配管１０３の他方端１０３ｂ、即ち第２配管１０５の両側の管端部のうちタービン１４０とは反対側の管端部には、作動気体の音響エネルギーを分岐配管１０３から管外に取り出すためのエネルギー取り出し部１６０が設けられている。このエネルギー取り出し部１６０は、典型的には圧力振動を受けて電気エネルギー（電力）を出力することが可能な公知のリニア発電機やスピーカー型発電機等によって構成される。更には、分岐配管１０３の他方端１０３ｂに、エネルギー取り出し部１６０に代えて、作動気体の振動吸収が可能な振動吸収材（スポンジ、ウレタン等）を設置してもよい。
【００２５】
次に、上記の熱音響エンジン１１０の詳細な構造を図３〜図５を参照しながら説明する。
【００２６】
図３に示されるように、熱音響エンジン１１０は、当該エンジンの外郭を構成するとともに蓄熱器１１１を収容し且つ作動気体が流れる複数の流路１１１ｃに連通した通路（図３中の左右のハウジング端部に形成され、環状配管１０２に連通する通路（開口部））を構成するエンジンハウジング１１０ａを備えている。このエンジンハウジング１１０ａが本発明の「エンジンハウジング」に相当する。加熱器１１２は、管状の加熱器ハウジング１１２ａ内に、相対的に高温の加熱媒体が流れる通路１１２ｂと、通路１１２ｂを流れる加熱媒体から蓄熱器１１１側の作動気体に金属部分を介して熱を移動させるための熱交換部１１２ｃと、を備えている。一方で、冷却器１１３は、管状の冷却器ハウジング１１３ａ内に、相対的に低温の冷却媒体が流れる通路１１３ｂと、蓄熱器１１１側の作動気体から通路１１３ｂを流れる冷却媒体に金属部分を介して熱を移動させるための熱交換部１１３ｃと、を備えている。具体的な構造については省略するが、熱交換部１１２ｃ，１１３ｃの構造として、公知のシェルアンドチューブタイプの熱交換器構造や公知のラジエータタイプの熱交換器構造を採用することができる。エンジンハウジング１１０ａには、加熱器１１２において加熱媒体が流れる通路１１２ｂを構成（区画）する加熱器ハウジング１１２ａと、冷却器１１３において冷却媒体が流れる通路１１３ｂを構成（区画）する冷却器ハウジング１１３ａの双方の熱交換器ハウジングが一体状に組み込まれている。
【００２７】
図３及び図４が参照されるように、エンジンハウジング１１０ａは、蓄熱器１１１を収容するための円柱状の収容空間１１４を備えている。この収容空間１１４は、蓄熱器１１１よりも若干大きくなるように寸法設定されている。従って、収容空間１１４に蓄熱器１１１が収容された状態では、この寸法の相違によって、蓄熱器１１１の径方向（流路１１１ｃの延在方向と交差する方向）の外表面１１１ｄとエンジンハウジング１１０ａの内周面との間に横断面が円環状である断熱空間（断熱層）１１５が介在する。この断熱空間１１５が本発明の「断熱空間」及び「第１断熱領域」に相当する。
【００２８】
断熱空間１１５は、蓄熱器１１１の流路１１１ｃを流れる作動気体と加熱器１１２の通路１１２ｂを流れる加熱媒体との間で生じ得る熱損失を抑制するための領域である。この場合、蓄熱器１１１の外表面１１１ｄからの放熱量、即ち熱損失を断熱空間１１５によって抑制することができ、蓄熱器１１１側の作動気体と加熱器１１２側の加熱媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になる。また、断熱空間１１５によって蓄熱器１１１の外表面１１１ｄが外部から加熱され難くなり、蓄熱器１１１の両端部１１１ａ，１１１ｂ間に所望の温度勾配が生じにくくなるのを回避できる。即ち、蓄熱器１１１の外表面１１１ｄが外部から加熱されると、所望の温度勾配を確保するために加熱器１１２側の加熱媒体から蓄熱器１１１側の作動気体への余分な入熱が必要になる。そこで、断熱空間１１５を用いることによって、加熱媒体から作動気体への余分な入熱量（熱損失）を低く抑えることによって、熱交換に係る効率を高めることが可能になる。
【００２９】
エンジンハウジング１１０ａは更に、２つの熱交換器である加熱器１１２及び冷却器１１３のうち加熱器１１２側の加熱器ハウジング１１２ａの外周部のみに断熱空間（断熱層）１１６を備えている。この断熱空間１１６が本発明の「断熱空間」及び「第２断熱領域」に相当する。この断熱空間１１６は、断熱空間１１５と同様に、蓄熱器１１１の流路１１１ｃを流れる作動気体と加熱器１１２の通路１１２ｂを流れる加熱媒体との間で生じ得る熱損失を抑制するための領域である。この場合、加熱器ハウジング１１２ａ内の通路１１２ｂを流れる加熱媒体から加熱器ハウジング１１２ａを通じて加熱器１１２の外部に放出される熱量、即ち加熱器１１２からの放熱量を断熱空間１１６によって抑制することができ、以って作動気体と加熱媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になる。
【００３０】
上記の断熱空間１１６には断熱材１１７が設けられている。断熱材１１７は、加熱器ハウジング１１２ａの周りを覆うように、蓄熱器１１１の周方向に円環状に形成され、且つ環状配管１０２の長手方向（図３中の左右方向）については加熱器ハウジング１１２ａの両側に形成されている。更に、加熱器ハウジング１１２ａの外表面を断熱材１１７によって直に覆うようにしてもよい。この断熱材１１７が本発明の「断熱材」に相当する。この断熱材１１７によれば、断熱空間１１６のみを用いる場合に比べて熱移動を抑制することができるため、蓄熱器１１１側の作動気体と加熱器１１２側の加熱媒体との間の熱交換に係る効率を高めることが可能になる。
【００３１】
断熱材１１７として、典型的には、断熱性の繊維からなる繊維系断熱材（グラスウール、ロックウール、セルロースファイバー、炭化コルク、羊毛断熱材）、発泡系断熱材（ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム、ビーズ法ポリスチレン、発泡ゴム、押し出し法ポリスチレン）等を用いることができる。
【００３２】
更に、図５が参照されるように、エンジンハウジング１１０ａには、収容空間１１４に向けて突出する複数の（図５では４つの）係合凸部１１０ｂが蓄熱器１１１の周方向について等間隔で配置されている。これら複数の係合凸部１１０ｂが蓄熱器１１１の外表面１１１ｄと係合することによって、蓄熱器１１１が収容空間１１４の適正位置に位置決めされる。一方で、蓄熱器１１１の外表面１１１ｄが外部から加熱され難くするためには、係合凸部１１０ｂを蓄熱器１１１との接触面積が極力小さくなるように寸法設定するとともに、係合凸部１１０ｂを蓄熱器１１１の円柱軸方向（図３中の左右方向）について常温部である他端部１１１ｂに近い領域に設けるのが好ましい。即ち、係合凸部１１０ｂの位置を高温部である一端部１１１ａからできるだけ遠ざけるのが好ましい。これにより、一端部１１１ａからの熱が係合凸部１１０ｂを通じて蓄熱器１１１側の作動気体に移動するのを阻止できる。
【００３３】
エンジンハウジング１１０ａに係合凸部１１０ｂを設けることにより、前記の断熱空間１１５は、蓄熱器１１１の円柱軸方向については蓄熱器１１１の全長に相当する空間である第１領域（図３中の空間１１５ａ）と係合凸部１１０ｂの大きさだけ蓄熱器１１１の全長を下回る空間である第２領域（図３中の空間１１５ｂ）とを含み、蓄熱器１１１の周方向については連続的に形成された環状空間である第３領域（図４中の空間１１５ｃ）と係合凸部１１０ｂを介して断続的に形成された非環状空間である第４領域（図５中の空間１１５ｄ）とを含む。この断熱空間１１５の各領域のうち、第１領域（空間１１５ａ）は、蓄熱器１１１の外表面１１１ｄに流路１１１ｃの延在方向の全体にわたって対向するように構成され、第３領域（空間１１５ｃ）は、蓄熱器１１１の外表面１１１ｄの全周に対向するように構成されている。これら第１領域及び第３領域によれば、当該領域を設けない場合に比べて蓄熱器１１１の外表面１１１ｄからの放熱量を抑えることができ、且つ蓄熱器１１１の外表面１１１ｄが外部から加熱され難くなるため、断熱空間１１５による熱損失の抑制機能を強化することができる。
【００３４】
次に、上記構成の熱音響発電システム１００の動作を前述の内容に基づいて説明する。
【００３５】
図１に示されるように、各熱音響エンジン１１０において、蓄熱器１１１の一端部１１１ａが加熱器１１２によって加熱され、且つ蓄熱器１１１の他端部１１１ｂが冷却器１１３によって冷却されると、蓄熱器１１１のうち高温側領域である一端部１１１ａと低温側領域である他端部１１１ｂとの間に温度差が生じる。この温度差によって、各蓄熱器１１１では主として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）による音響エネルギーＥ（振動エネルギー）は、配管構成部１０１の環状配管１０２から分岐配管１０３を通じてタービン１４０に伝達され、更にはエネルギー取り出し部１６０に伝達される。この場合、分岐配管１０３は、熱音響エンジン１１０において発生した作動気体の音響エネルギーＥを導くための共鳴管（導波管）として構成される。音響エネルギーＥの一部は、エネルギー取り出し手段であるタービン１４０によって取り出され当該タービン１４０に接続された発電機１５０によって電気エネルギー（電力）に変換され、またエネルギー取り出し部１６０によって取り出されて所定のエネルギー（例えば、振動エネルギーや電気エネルギー等）に変換される。
【００３６】
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、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００３７】
上記の実施形態では、熱音響エンジン１１０のエンジンハウジング１１０ａに２つの断熱空間１１５及び断熱空間１１６を設ける場合について記載しているが、本発明では、必要に応じて２つの断熱空間１１５及び断熱空間１１６のうちのいずれか一方が省略された形態や、２つの断熱空間１１５及び断熱空間１１６に対して１又は複数の断熱空間が追加された形態等を採用することもできる。
【００３８】
上記の実施形態では、熱音響エンジン１１０のエンジンハウジング１１０ａの２つの断熱空間１１５及び断熱空間１１６のうち断熱空間１１６のみに断熱材１１７を設ける場合について記載しているが、本発明では、２つの断熱空間１１５及び断熱空間１１６の双方に断熱材１１７に相当する部材が設けられた形態、断熱空間１１５のみに断熱材１１７に相当する部材が設けられた形態、２つの断熱空間１１５及び断熱空間１１６のいずれにも断熱材１１７に相当する部材が設けられていない形態等を採用することもできる。また、本発明では、冷却器１１３の冷却器ハウジング１１３ａの外周部に断熱空間１１６に相当する領域が設けられた形態や、この領域に更に断熱材１１７に相当する部材が設けられた形態等を採用することもできる。
【００３９】
上記の実施形態の熱音響エンジン１１０では、蓄熱器１１１の一端部１１１ａと他端部１１１ｂとの間に温度勾配を生じさせるために蓄熱器１１１に対して２つの熱交換器（加熱器１１２及び冷却器１１３）を設ける場合について記載したが、本発明では上記の温度勾配を達成することができれば、加熱器１１２及び冷却器１１３のいずれか一方の熱交換器を省略することもできる。
【００４０】
上記の実施形態では、環状配管１０２及び分岐配管１０３を含む配管構成部１０１のうちの環状配管１０２に熱音響エンジン１１０が組み込まれる場合について記載したが、本発明では、必要に応じて環状配管１０２のみによって構成された熱音響用配管に熱音響エンジン１１０を組み込むこともできる。
【００４１】
上記の実施形態や種々の変更例の記載に基づいた場合、本発明では以下の態様（アスペクト）を採り得る。
【００４２】
本発明では、
「環状に構成された環状配管と、前記環状配管から分岐し且つ前記環状配管に連通する分岐配管とによって構成され、前記環状配管及び前記分岐配管の双方に所定の作動気体が封入された配管構成部と、
前記配管構成部の前記環状配管に組み込まれ、いずれも配管長手方向に延びる複数の流路を有する蓄熱器と、前記作動気体を自励振動させるために前記蓄熱器の前記複数の流路の両端部間に温度勾配が生じるように前記蓄熱器との間で熱交換を行う熱交換器と、前記蓄熱器を収容し且つ前記作動気体が流れる前記複数の流路に連通した通路を構成するエンジンハウジングと、を含む熱音響エンジンと、
前記配管構成部の前記分岐配管に設けられ、前記熱音響エンジンにおける前記作動気体の自励振動によって生じた音響エネルギーを取り出すためのエネルギー取り出し部と、
を備え、
前記熱音響エンジンの前記エンジンハウジングは、前記蓄熱器の前記複数の流路を流れる作動気体と前記熱交換器側の熱交換用媒体との熱交換に関する熱損失を抑制するための断熱空間を備える、熱音響発電システム。」
という態様を採り得る。
【符号の説明】
【００４３】
１００…熱音響発電システム、１０１…配管構成部、１０２…環状配管、１０３…分岐配管、１０３ａ…一方端、１０３ｂ…他方端、１１０…熱音響エンジン、１１０ａ…エンジンハウジング、１１０ｂ…係合凸部、１１１…蓄熱器、１１２…加熱器、１１２ａ…加熱器ハウジング、１１３…冷却器、１１４…収容空間、１１５…断熱空間（第１断熱領域）、１１６…断熱空間（第２断熱領域）、１１７…断熱材、１２０…加熱源、１３０…冷却源、１４０…タービン、１５０…発電機、１６０…エネルギー取り出し部  
【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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