(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022180057
(43)【公開日】2022-12-06
(54)【発明の名称】熱音響機関
(51)【国際特許分類】
F25B 9/00 20060101AFI20221129BHJP
【ＦＩ】
F25B9/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021086961
(22)【出願日】2021-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000002059
【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001841
【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ
(72)【発明者】
【氏名】藤井 隆良
(72)【発明者】
【氏名】小川 優司
(72)【発明者】
【氏名】加納 秀紀
(57)【要約】
【課題】複数のエネルギー変換部が直列に接続された熱音響機関において生じうる問題の発生を回避する。
【解決手段】熱音響機関１が備える原動機１２は、第１エネルギー変換部２１と、第２エネルギー変換部２２と、接続管部２３とを有する。第１エネルギー変換部２１は、管路２６（第１管路）と、第１蓄熱器２７と、第１加熱器２８と、第１冷却器２９とを有する。第２エネルギー変換部２２は、管路３０、３４（第２管路）と、第２蓄熱器３１と、第２加熱器３２と、第２冷却器３３とを有する。接続管部２３は、所定方向において、第１エネルギー変換部２１及び第２エネルギー変換部２２と少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。第１加熱器２８と第２加熱器３２は、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。第１冷却器２９と第２冷却器３３は、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。
【選択図】図３
【解決手段】熱音響機関１が備える原動機１２は、第１エネルギー変換部２１と、第２エネルギー変換部２２と、接続管部２３とを有する。第１エネルギー変換部２１は、管路２６（第１管路）と、第１蓄熱器２７と、第１加熱器２８と、第１冷却器２９とを有する。第２エネルギー変換部２２は、管路３０、３４（第２管路）と、第２蓄熱器３１と、第２加熱器３２と、第２冷却器３３とを有する。接続管部２３は、所定方向において、第１エネルギー変換部２１及び第２エネルギー変換部２２と少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。第１加熱器２８と第２加熱器３２は、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。第１冷却器２９と第２冷却器３３は、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能に構成された原動機、を備える熱音響機関であって、
前記原動機は、第１エネルギー変換部と、前記第１エネルギー変換部とは別の第２エネルギー変換部と、前記第１エネルギー変換部と前記第２エネルギー変換部とを直列に接続する接続管部と、を有し、
前記第１エネルギー変換部は、
作動流体が通る第１通路を形成する第１管路と、
前記第１通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第１蓄熱器と、
前記第１蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された第１加熱器と、
前記第１蓄熱器の前記所定方向における他方側に並べて配置された第１冷却器と、を有し、
前記第２エネルギー変換部は、
前記作動流体が通る第２通路を形成する第２管路と、
前記第２通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第２蓄熱器と、
前記第２蓄熱器の前記所定方向における前記一方側に並べて配置された第２加熱器と、
前記第２蓄熱器の前記所定方向における前記他方側に並べて配置された第２冷却器と、を有し、
前記接続管部は、前記所定方向において、前記第１エネルギー変換部及び前記第２エネルギー変換部と少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記第１加熱器と前記第２加熱器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記第１冷却器と前記第２冷却器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されていることを特徴とする熱音響機関。
前記原動機は、第１エネルギー変換部と、前記第１エネルギー変換部とは別の第２エネルギー変換部と、前記第１エネルギー変換部と前記第２エネルギー変換部とを直列に接続する接続管部と、を有し、
前記第１エネルギー変換部は、
作動流体が通る第１通路を形成する第１管路と、
前記第１通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第１蓄熱器と、
前記第１蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された第１加熱器と、
前記第１蓄熱器の前記所定方向における他方側に並べて配置された第１冷却器と、を有し、
前記第２エネルギー変換部は、
前記作動流体が通る第２通路を形成する第２管路と、
前記第２通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第２蓄熱器と、
前記第２蓄熱器の前記所定方向における前記一方側に並べて配置された第２加熱器と、
前記第２蓄熱器の前記所定方向における前記他方側に並べて配置された第２冷却器と、を有し、
前記接続管部は、前記所定方向において、前記第１エネルギー変換部及び前記第２エネルギー変換部と少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記第１加熱器と前記第２加熱器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記第１冷却器と前記第２冷却器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されていることを特徴とする熱音響機関。
【請求項2】
前記接続管部の少なくとも一部は、前記第１管路を構成する部材の少なくとも一部と、前記第２管路を構成する部材の少なくとも一部と、によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱音響機関。
【請求項3】
前記第１管路は、円管状であり、
前記第２管路は、前記第１管路の径方向において、前記第１管路の外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱音響機関。
前記第２管路は、前記第１管路の径方向において、前記第１管路の外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱音響機関。
【請求項4】
前記第１加熱器と前記第２加熱器とを加熱する加熱媒体が流れる加熱媒体流路、を備え、
前記加熱媒体流路は、
前記第２管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第１加熱流路部分と、
前記加熱媒体の流動方向において前記第１加熱流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第２管路の周方向に延びた第２加熱流路部分と、を有し、
前記第２加熱流路部分の流路抵抗は、前記第１加熱流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする請求項３に記載の熱音響機関。
前記加熱媒体流路は、
前記第２管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第１加熱流路部分と、
前記加熱媒体の流動方向において前記第１加熱流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第２管路の周方向に延びた第２加熱流路部分と、を有し、
前記第２加熱流路部分の流路抵抗は、前記第１加熱流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする請求項３に記載の熱音響機関。
【請求項5】
前記第１冷却器と前記第２冷却器とを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路、を備え、
前記冷却媒体流路は、
前記第２管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第１冷却流路部分と、
前記冷却媒体の流動方向において前記第１冷却流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第２管路の周方向に延びた第２冷却流路部分と、を有し、
前記第２冷却流路部分の流路抵抗は、前記第１冷却流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする請求項３又は４に記載の熱音響機関。
前記冷却媒体流路は、
前記第２管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第１冷却流路部分と、
前記冷却媒体の流動方向において前記第１冷却流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第２管路の周方向に延びた第２冷却流路部分と、を有し、
前記第２冷却流路部分の流路抵抗は、前記第１冷却流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする請求項３又は４に記載の熱音響機関。
【請求項6】
前記第１エネルギー変換部と、前記接続管部と、前記第２エネルギー変換部とが、Ｓ字状に配置されるように接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱音響機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能な熱音響機関に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能な原動機を備える熱音響機関が開示されている。原動機は、所定方向に延びた配管に収納された蓄熱器と、蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された加熱器と、蓄熱器の所定方向における他方側に並べて配置された冷却器とを有する。配管の内部空間には、作動流体として気体が充填されている。加熱器は、例えば工場で発生した排熱（排ガス、排水など）を利用して加熱される。冷却器は、例えば冷却水等を利用して冷却される。これにより、所定方向において蓄熱器に温度勾配が生じる。すると、熱音響現象により熱エネルギーが音響エネルギーに変換され、配管内の作動流体が自励振動を起こして音波を発生させる。このような音響エネルギーは、例えば、発電システム、冷却システム等に利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６２３３８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的には、複数の原動機（言い換えれば、複数のエネルギー変換部）を直列に接続することにより、音響エネルギーの更なる増幅を図ることができる。しかしながら、例えば、特許文献１のように、単に所定方向に複数の原動機（複数のエネルギー変換部）が並べて配置された構成では、熱音響機関が所定方向に大型化してしまうおそれがある。また、このような構成では、例えば、加熱器に加熱媒体を供給する供給路及び／又は冷却器に冷却媒体を供給する供給路をコンパクト化するために、各媒体の供給路を１つの供給源から分岐させることが考えられる。このような構成では、加熱媒体や冷却媒体の供給時に供給路間で温度ばらつき等が生じうる。このため、複数の原動機間で加熱器と冷却器の温度差を均一にできず、音響エネルギーの増幅率に影響が出るおそれもある。
【0005】
本発明の目的は、複数のエネルギー変換部が直列に接続された熱音響機関において生じうる問題の発生を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１の発明の熱音響機関は、熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能に構成された原動機、を備える熱音響機関であって、前記原動機は、第１エネルギー変換部と、前記第１エネルギー変換部とは別の第２エネルギー変換部と、前記第１エネルギー変換部と前記第２エネルギー変換部とを直列に接続する接続管部と、を有し、前記第１エネルギー変換部は、作動流体が通る第１通路を形成する第１管路と、前記第１通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第１蓄熱器と、前記第１蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された第１加熱器と、前記第１蓄熱器の前記所定方向における他方側に並べて配置された第１冷却器と、を有し、前記第２エネルギー変換部は、前記作動流体が通る第２通路を形成する第２管路と、前記第２通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第２蓄熱器と、前記第２蓄熱器の前記所定方向における前記一方側に並べて配置された第２加熱器と、前記第２蓄熱器の前記所定方向における前記他方側に並べて配置された第２冷却器と、を有し、前記接続管部は、前記所定方向において、前記第１エネルギー変換部及び前記第２エネルギー変換部と少なくとも部分的に重なる位置に配置され、前記第１加熱器と前記第２加熱器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置され、前記第１冷却器と前記第２冷却器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されていることを特徴とする。
【0007】
本発明では、第１エネルギー変換部及び第２エネルギー変換部は、直列に接続されていても、所定方向に直線的に配置されていない。これにより、原動機及び熱音響機関が所定方向に大型化することを抑制できる。また、第１加熱器と第２加熱器とが所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されているため、所定方向と交差する方向に延びる１つの加熱媒体流路により、第１加熱器と第２加熱器を同時に加熱できる。さらに、第１冷却器と第２冷却器とが所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されているため、所定方向と交差する方向に延びる１つの冷却媒体流路により、第１冷却器と第２冷却器を同時に冷却できる。よって、加熱媒体流路及び冷却媒体流路をコンパクトにできる。このため、加熱媒体や冷却媒体の供給時における温度ばらつき等を抑えられ、加熱器と冷却器の温度差を安定して均一化できる。このため、音響エネルギーを安定して増幅することができる。以上のようにして、複数のエネルギー変換部が直列に接続された熱音響機関において生じうる問題の発生を回避できる。
【0008】
第２の発明の熱音響機関は、前記第１の発明において、前記接続管部の少なくとも一部は、前記第１管路を構成する部材の少なくとも一部と、前記第２管路を構成する部材の少なくとも一部と、によって構成されていることを特徴とする。
【0009】
本発明では、原動機をコンパクト化できる。また、接続管部を介して、第１エネルギー変換部と第２エネルギー変換部との間で熱を効率的に伝えることができる。
【0010】
第３の発明の熱音響機関は、前記第１又は第２の発明において、前記第１管路は、円管状であり、前記第２管路は、前記第１管路の径方向において、前記第１管路の外側に配置されていることを特徴とする。
【0011】
本発明では、径方向において、第２エネルギー変換部の内側に第１エネルギー変換部を配置できる。したがって、原動機をさらにコンパクト化できる。
【0012】
第４の発明の熱音響機関は、前記第３の発明において、前記第１加熱器と前記第２加熱器とを加熱する加熱媒体が流れる加熱媒体流路、を備え、前記加熱媒体流路は、前記第２管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第１加熱流路部分と、前記加熱媒体の流動方向において前記第１加熱流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第２管路の周方向に延びた第２加熱流路部分と、を有し、前記第２加熱流路部分の流路抵抗は、前記第１加熱流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする。
【0013】
本発明では、第２加熱流路部分における加熱媒体の圧力損失を、第１加熱流路部分における加熱媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、加熱媒体が第２加熱流路部分から第１加熱流路部分に流入する前に、加熱媒体が第２加熱流路部分に一時的に貯留されやすくなる。したがって、第２加熱流路部分の加熱媒体の流量及び温度が、周方向において均一となりやすい。これにより、第１加熱流路部分に略等温の加熱媒体を均一に流すことができ、第１加熱器及び第２加熱器を周方向において均等に加熱できる。したがって、第１加熱器及び第２加熱器の周方向における温度分布を一様にすることができる。
【0014】
第５の発明の熱音響機関は、前記第３又は第４の発明において、前記第１冷却器と前記第２冷却器とを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路、を備え、前記冷却媒体流路は、前記第２管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第１冷却流路部分と、前記冷却媒体の流動方向において前記第１冷却流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第２管路の周方向に延びた第２冷却流路部分と、を有し、前記第２冷却流路部分の流路抵抗は、前記第１冷却流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする。
【0015】
本発明では、第２冷却流路部分における冷却媒体の圧力損失を、第１冷却流路部分における冷却媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、冷却媒体が第２冷却流路部分から第１冷却流路部分に流入する前に、冷却媒体が第２冷却流路部分に一時的に貯留されやすくなる。したがって、第２冷却流路部分の冷却媒体の流量及び温度が、周方向において均一となりやすい。これにより、第１冷却流路部分に略等温の冷却媒体を均一に流すことができ、第１冷却器及び第２冷却器を周方向において均等に冷却できる。したがって、第１冷却器及び第２冷却器の周方向における温度分布を一様にすることができる。
【0016】
第６の発明の熱音響機関は、前記第１又は第２の発明において、前記第１エネルギー変換部と、前記接続管部と、前記第２エネルギー変換部とが、Ｓ字状に配置されるように接続されていることを特徴とする。
【0017】
本発明では、単純な構造によって、熱音響機関を所定方向においてコンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態に係る熱音響機関の概略的な平面図である。
【図2】従来の原動機の概念図である。
【図3】本実施形態に係る原動機の概念図である。
【図4】（ａ）は、原動機の斜視図であり、（ｂ）は、所定方向から原動機を見た図である。
【図5】原動機の分解斜視図である。
【図7】（ａ）～（ｄ）の各々は、原動機に含まれる各部材の断面図である。
【図8】変形例に係る原動機の概念図である。
【図9】別の変形例に係る原動機の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
（熱音響機関の概要）
次に、本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施形態の熱音響機関１の概要について、図１の平面図を参照しつつ説明する。熱音響機関１は、公知の熱音響現象を利用して熱エネルギーを音響エネルギー（音波エネルギー）に変換するように構成されている。熱音響機関１は、例えば、原動機ループ１１と、増幅部３と、出力部４とを備える。大まかには、原動機ループ１１によって熱エネルギーが音響エネルギーに変換される（言い換えると、音響エネルギーが生成される）。生成された音響エネルギーは、増幅部３によって増幅されて、出力部４によって別の種類のエネルギーに変換される。
次に、本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施形態の熱音響機関１の概要について、図１の平面図を参照しつつ説明する。熱音響機関１は、公知の熱音響現象を利用して熱エネルギーを音響エネルギー（音波エネルギー）に変換するように構成されている。熱音響機関１は、例えば、原動機ループ１１と、増幅部３と、出力部４とを備える。大まかには、原動機ループ１１によって熱エネルギーが音響エネルギーに変換される（言い換えると、音響エネルギーが生成される）。生成された音響エネルギーは、増幅部３によって増幅されて、出力部４によって別の種類のエネルギーに変換される。
【0020】
原動機ループ１１は、原動機１２（詳細については後述する）と、ループ管１３とを有する。原動機１２及びループ管１３の中には、作動流体（空気或いはヘリウム等の作動気体）が充填されている。
【0021】
原動機１２は、図１に示すように、所定方向に延在しており、熱エネルギーを音響エネルギーに変換する。具体的には、原動機１２において所定方向に温度勾配を生じさせることで、熱音響現象により熱エネルギーが音響エネルギーに変換され、作動流体が自励振動を起こす。これにより、音波が発生する。
【0022】
ループ管１３は、原動機１２で発生した音波を伝播させて、音響エネルギーをループ管１３内で循環させ、且つ、増幅部３へ送るように構成されている。ループ管１３は、管部１３ａと、管部１３ｂと、管部１３ｃと、管部１３ｄと、管部１３ｅとを有する。管部１３ａは、原動機１２の所定方向における一方側の端部と接続されている。管部１３ａは、所定方向における一方側に延びて、所定方向と略直交する方向に分岐している。管部１３ｂは、管部１３ａの分岐部分に接続され、増幅部３とは逆側に延びている。管部１３ｂには、さらに管部１３ｃ、１３ｄ、１３ｅが接続されている。管部１３ｅの端部は、原動機１２の所定方向における他方側の端部と接続されている。
【0023】
増幅部３は、原動機ループ１１から循環した音響エネルギーを増幅して、出力部４へ送るように構成されている。増幅部３は、管部１４と、原動機１５と、管部１６とを有する。管部１４の一端部は、原動機ループ１１の管部１３ａの分岐部分と接続されている。管部１４の他端部は、原動機１５の一端部と接続されている。原動機１５は、例えば原動機１２（詳細については後述する）と同様の構成を有する。管部１６の一端部は、原動機１５と接続されている。管部１６の他端部は、出力部４と接続されている。
【0024】
出力部４は、音響エネルギーを別の種類のエネルギーに変換可能に構成されている。出力部４は、例えば、公知のリニア発電機を有する。或いは、出力部４は、公知の熱音響冷却機を有していても良い。詳細については、例えば特許第６２３３８３５号公報を参照されたい。
【0025】
（従来の原動機の概略構成）
本実施形態の原動機１２の構成について説明する前に、従来の原動機１０１の概略構成について、図２の概念図を参照しつつ説明する。図２は、原動機１０１を所定方向と平行な平面によって切断した断面の概念図である。原動機１０１は、例えば略円管状の管路１０２と、蓄熱器１０３と、加熱器１０４と、冷却器１０５とを有する。図２においては、管路１０２の径方向を単に径方向と称する。原動機１０１は、加熱器１０４及び冷却器１０５により、蓄熱器１０３の所定方向において温度勾配を生じさせるように構成されている。これによって、蓄熱器１０３内の作動流体が、蓄熱器１０３との間で熱エネルギーを交換することで、作動流体が自励し、音波を発生させることが可能である。
本実施形態の原動機１２の構成について説明する前に、従来の原動機１０１の概略構成について、図２の概念図を参照しつつ説明する。図２は、原動機１０１を所定方向と平行な平面によって切断した断面の概念図である。原動機１０１は、例えば略円管状の管路１０２と、蓄熱器１０３と、加熱器１０４と、冷却器１０５とを有する。図２においては、管路１０２の径方向を単に径方向と称する。原動機１０１は、加熱器１０４及び冷却器１０５により、蓄熱器１０３の所定方向において温度勾配を生じさせるように構成されている。これによって、蓄熱器１０３内の作動流体が、蓄熱器１０３との間で熱エネルギーを交換することで、作動流体が自励し、音波を発生させることが可能である。
【0026】
管路１０２は、例えば、金属等で形成されている。管路１０２の径方向における内側には、蓄熱器１０３、加熱器１０４及び冷却器１０５が収容されている。蓄熱器１０３は、例えば、所定方向に貫通する多数の細管状の通路が形成された、セラミックス製のハニカム構造体を有する。加熱器１０４は、蓄熱器１０３の所定方向における一方側に配置されている。加熱器１０４は、例えば、所定方向に微小ピッチで積層された多数のメッシュ板（不図示）を有する。或いは、加熱器１０４は、蓄熱器１０３と同様の構造を有するハニカム構造体（不図示）を有していても良い。加熱器１０４の径方向外側（例えば、管路１０２の径方向外側）には、加熱媒体を流すための加熱媒体流路（不図示）が設けられている。冷却器１０５は、蓄熱器１０３の所定方向における他方側に配置されている。冷却器１０５も、加熱器１０４と同様に、多数のメッシュ板（不図示）を有する。或いは、冷却器１０５も、蓄熱器１０３と同様の構造を有するハニカム構造体（不図示）を有していても良い。冷却器１０５の径方向外側（例えば、管路１０２の径方向外側）には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路（不図示）が設けられている。
【0027】
ここで、一般的には、複数の原動機１０１を直列に接続することにより、音響エネルギーのさらなる増幅を図ることができる。しかしながら、単に所定方向に複数の原動機１０１が並べて配置された構成では、熱音響機関１が所定方向に大型化してしまうおそれがある。また、このような構成では、例えば、加熱媒体や冷却媒体を１つの供給源から分岐した複数の供給路を介して供給する際、加熱媒体や冷却媒体の供給時に供給路間で温度ばらつき等が生じうる。このため、複数の原動機１０１間で加熱器１０４の加熱や冷却器１０５の冷却を均一にできず、音響エネルギーの増幅率に影響が出るおそれもある。そこで、このような問題の発生を回避するために、本実施形態の原動機１２は以下の構成を有する。
【0028】
（原動機の構成）
原動機１２の構成について、まず、図３を参照しつつ説明する。図３は、原動機１２を所定方向と平行な平面によって切断した断面の概念図である。図面を見やすくするため、図３において、後述の第１蓄熱器２７、第１加熱器２８、第１冷却器２９、第２蓄熱器３１、第２加熱器３２、第２冷却器３３、第３加熱器３８及び第３冷却器３９はハッチングされている。
原動機１２の構成について、まず、図３を参照しつつ説明する。図３は、原動機１２を所定方向と平行な平面によって切断した断面の概念図である。図面を見やすくするため、図３において、後述の第１蓄熱器２７、第１加熱器２８、第１冷却器２９、第２蓄熱器３１、第２加熱器３２、第２冷却器３３、第３加熱器３８及び第３冷却器３９はハッチングされている。
【0029】
原動機１２は、第１エネルギー変換部２１と、第２エネルギー変換部２２と、接続管部２３とを有する。第１エネルギー変換部２１、第２エネルギー変換部２２及び接続管部２３は、いずれも所定方向に沿って延びている。第１エネルギー変換部２１及び第２エネルギー変換部２２は、接続管部２３によって接続されている。本実施形態では、第１エネルギー変換部２１と第２エネルギー変換部２２と接続管部２３とが、略同軸に配置されている（すなわち、略同じ中心軸を有する）。
【0030】
第１エネルギー変換部２１は、略円管状の管路２６（本発明の第１管路）と、第１蓄熱器２７と、第１加熱器２８と、第１冷却器２９とを有する。図３においては、管路２６の径方向を単に径方向と称する。管路２６内には作動流体の通路である第１通路Ａ１が形成されている。第１通路Ａ１には、第１蓄熱器２７、第１加熱器２８及び第１冷却器２９が収容されている（つまり、第１通路Ａ１は、第１収容空間と言い換えることもできる）。第１蓄熱器２７は、上述した従来の蓄熱器１０３と同様に、例えばセラミックス製のハニカム構造体で形成されている。第１加熱器２８及び第１冷却器２９は、上述した従来の加熱器１０４及び冷却器１０５と同様に、多数のメッシュ板で形成されている。第１エネルギー変換部２１は、原動機１０１と同様に、第１加熱器２８及び第１冷却器２９により、第１蓄熱器２７の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第１蓄熱器２７内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。
【0031】
第２エネルギー変換部２２は、上述した管路２６の外径よりも内径が大きい管路３０と、管路３０の外径よりも内径が大きい管路３４と、第２蓄熱器３１と、第２加熱器３２と、第２冷却器３３とを有する。管路３０及び管路３４が、本発明の第２管路に相当する。管路３０及び管路３４は、管路２６と略同軸に配置されている。管路３０と管路３４の間には作動流体の通路である第２通路Ａ２が形成されている。第２通路Ａ２内には、第２蓄熱器３１、第２加熱器３２及び第２冷却器３３が収容されている（つまり、第２通路Ａ２は、第２収容空間と言い換えることもできる）。第２蓄熱器３１は、上述した従来の蓄熱器１０３と同様に、例えばセラミックス製のハニカム構造体で形成されている。第２加熱器３２及び第２冷却器３３は、上述した従来の加熱器１０４及び冷却器１０５と同様に、多数のメッシュ板で形成されている。第２エネルギー変換部２２は、原動機１０１と同様に、第２加熱器３２及び第２冷却器３３により、第２蓄熱器３１の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第２蓄熱器３１内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。
【0032】
接続管部２３は、上述した管路２６の外径よりも内径が大きい管路３６と、管路３６の外径よりも内径が大きく管路３０の内径よりも外径が小さい管路３７と、第３加熱器３８と、第３冷却器３９とを有する。管路３６及び管路３７は、管路２６、３０、３４と略同軸に配置されている。管路３６と管路３７の間には作動流体の通路である第３通路Ａ３が形成されている。第３通路Ａ３内には、第３加熱器３８及び第３冷却器３９が収容されている（つまり、第３通路Ａ３は、第３収容空間と言い換えることもできる）。第３加熱器３８及び第３冷却器３９は、上述した従来の加熱器１０４及び冷却器１０５と同様に、多数のメッシュ板で形成されている。接続管部２３は、径方向において、第１エネルギー変換部２１と第２エネルギー変換部２２の間に配置される。また、管路３６と管路３７は、第１エネルギー変換部２１の所定方向における他方側の端部と第２エネルギー変換部２２所定方向の一方側の端部とが連通するように構成されている。これにより、第１通路Ａ１、第２通路Ａ２及び第３通路Ａ３は、１つの通路として直列に繋がる。より具体的には、第１通路Ａ１と第２通路Ａ２とが、第３通路Ａ３を介して接続されている。管路３６を構成する部材は、管路２６を構成する部材とは別の部材であっても良い。或いは、管路３６と管路２６とが同一の部材で構成されていても良い。管路３７を構成する部材は、管路３０を構成する部材とは別の部材であっても良い。或いは、管路３７と管路３０とが同一の部材で構成されていても良い。
【0033】
原動機１２において、第１加熱器２８、第２加熱器３２、第３加熱器３８は、所定方向において互いに重なる位置に配置される。より具体的には、第１加熱器２８の径方向外側に第３加熱器３８が配置されている。第３加熱器３８よりもさらに径方向外側に第２加熱器３２が配置されている。第１冷却器２９、第２冷却器３３、第３冷却器３９は、所定方向において互いに重なる位置に配置されている。より具体的には、第１冷却器２９の径方向外側に第３冷却器３９が配置されている。第３冷却器３９よりもさらに径方向外側に第２冷却器３３が配置されている。第１蓄熱器２７と第２蓄熱器３１は、第３通路Ａ３を挟んで、所定方向において互いに重なる位置に配置される。
【0034】
また、管路３４の径方向外側には、加熱媒体を流すための加熱媒体流路（図３においては不図示）及び冷却媒体を流すための冷却媒体流路（図３においては不図示）が設けられている。加熱媒体流路は、所定方向において第２加熱器３２と重なる位置に配置されている。冷却媒体流路は、所定方向において第２冷却器３３と重なる位置に配置されている。
【0035】
加熱媒体流路に加熱媒体が流れると、加熱媒体の熱が管路３４を介して第２加熱器３２に伝わる。これにより、第２加熱器３２が加熱される。さらに、第２加熱器３２の熱が管路３０及び管路３７を介して第３加熱器３８に伝わり、第３加熱器３８が加熱される。さらに、第３加熱器３８の熱が管路２６及び管路３６を介して第１加熱器２８に伝わり、第１加熱器２８が加熱される。このように熱が伝わることにより、第２加熱器３２の径方向内側に配置された第１加熱器２８及び第３加熱器３８も効果的に加熱される。また、冷却媒体流路に冷却媒体が流れると、第２冷却器３３の熱が管路３４を介して冷却媒体に逃がされる。第３冷却器３９の熱が、管路３０及び管路３７を介して第２冷却器３３に逃がされる。第１冷却器２９の熱が、管路２６及び管路３６を介して第３冷却器３９に逃がされる。このように熱が逃がされることにより、第２冷却器３３の径方向内側に配置された第１冷却器２９及び第３冷却器３９も効果的に冷却される。
【0036】
以上のような構成を有する原動機１２においては、第１エネルギー変換部２１が第２エネルギー変換部２２の径方向内側に収容されている。また、これにより、第１エネルギー変換部２１及び第２エネルギー変換部２２が、所定方向において略同じ位置に配置されている。しかも、第１エネルギー変換部２１の他方側の端部と第２エネルギー変換部２２の一方側の端部とが接続管部２３により連通している。これにより、第１エネルギー変換部２１の第１通路Ａ１と、第２エネルギー変換部２２の第２通路Ａ２と、接続管部２３の第３通路Ａ３とが、１つの通路として直列に繋がる。これによって、原動機１２の所定方向における大型化を抑制しつつ、音響エネルギーを増幅できる。
【0037】
（原動機１２の詳細構造）
次に、上述した原動機１２を実現するための詳細構造の例について、図４（ａ）～図７（ｄ）を参照しつつ説明する。図４（ａ）は、原動機１２の斜視図である。図４（ｂ）は、所定方向における一方側から原動機１２を見た図である。図５は、原動機１２の分解斜視図である。図６は、図４（ｂ）のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図６においては、図面の見やすさのため、複数の部材における一部の図示をそれぞれ省略している（詳細については後述）。図７（ａ）は、後述する第１蓄熱器４３の断面図である。図７（ｂ）は、後述する第２蓄熱器４４の断面図である。図７（ｃ）は、後述する高温側熱交換器４５の断面図である。図７（ｄ）は、後述する低温側熱交換器４６の断面図である。図７（ｃ）及び図７（ｄ）においては、図面の見やすさのために、後述する貫通孔４５ｄ、４６ｄ等の径を大きめに示している。但し、このような図示は、貫通孔４５ｄ、４６ｄ等が、第１蓄熱器４３の貫通孔４３ｂ（後述）及び第２蓄熱器４４の貫通孔４４ｃ（後述）よりも大きいことを必ずしも意味しないことに留意されたい。
次に、上述した原動機１２を実現するための詳細構造の例について、図４（ａ）～図７（ｄ）を参照しつつ説明する。図４（ａ）は、原動機１２の斜視図である。図４（ｂ）は、所定方向における一方側から原動機１２を見た図である。図５は、原動機１２の分解斜視図である。図６は、図４（ｂ）のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図６においては、図面の見やすさのため、複数の部材における一部の図示をそれぞれ省略している（詳細については後述）。図７（ａ）は、後述する第１蓄熱器４３の断面図である。図７（ｂ）は、後述する第２蓄熱器４４の断面図である。図７（ｃ）は、後述する高温側熱交換器４５の断面図である。図７（ｄ）は、後述する低温側熱交換器４６の断面図である。図７（ｃ）及び図７（ｄ）においては、図面の見やすさのために、後述する貫通孔４５ｄ、４６ｄ等の径を大きめに示している。但し、このような図示は、貫通孔４５ｄ、４６ｄ等が、第１蓄熱器４３の貫通孔４３ｂ（後述）及び第２蓄熱器４４の貫通孔４４ｃ（後述）よりも大きいことを必ずしも意味しないことに留意されたい。
【0038】
図４（ａ）～図６に示すように、原動機１２の外側部分は、略円筒状のケース４０と、蓋４１と、蓋４２とを有する。図４（ａ）～図６においては、ケース４０の径方向を単に径方向と称する。図５、図６に示すように、原動機１２の内部には、第１蓄熱器４３と、第２蓄熱器４４と、高温側熱交換器４５と、低温側熱交換器４６と、第１通路部材４７と、第２通路部材４８と、第３通路部材４９とが収容されている。ケース４０～第３通路部材４９によって、第１エネルギー変換部２１ａ、第２エネルギー変換部２２ａ、接続管部２３ａ、加熱媒体流路ＣＨ及び冷却媒体流路ＣＣが構成される（図６参照）。第１エネルギー変換部２１ａ、第２エネルギー変換部２２ａ及び接続管部２３ａ（図６参照）は、上述した第１エネルギー変換部２１、第２エネルギー変換部２２及び接続管部２３（図３参照）にそれぞれ対応する。第１エネルギー変換部２１ａ、第２エネルギー変換部２２ａ及び接続管部２３ａは、略同軸に配置されている。加熱媒体流路ＣＨは、加熱媒体が原動機１２に入ってから出ていくまでの流路である。冷却媒体流路ＣＣは、冷却媒体が原動機１２に入ってから出ていくまでの流路である。
【0039】
図４（ａ）に示すように、ケース４０が所定方向に延びている。ケース４０の所定方向における一方側に蓋４１が配置されている。ケース４０の所定方向における他方側に蓋４２が配置されている。また、図６に示すように、ケース４０の径方向内側に第１蓄熱器４３、第２蓄熱器４４、高温側熱交換器４５及び低温側熱交換器４６が収容されている。蓋４１の径方向内側に第２通路部材４８が収容されている。蓋４２の径方向内側に第１通路部材４７及び第３通路部材４９が収容されている。
【0040】
ケース４０は、例えば金属製の略円筒状の部材である。図６に示すように、ケース４０の所定方向における中央部の内径は、ケース４０の所定方向における両側部分の内径よりも小さい。つまり、ケース４０の所定方向における中央部には、小径部４０ａが形成されている。小径部４０ａの径方向内側には、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４が収容されている。小径部４０ａの径方向外側且つ所定方向一方側の端部には、原動機１２の周方向（所定方向及び径方向と直交する方向。以下、単に周方向）における概ね全域に亘って形成された加熱媒体流路ＣＨ１が設けられている。加熱媒体流路ＣＨ１は、加熱媒体流路ＣＨの一部である。小径部４０ａの径方向における外側の端部には、加熱媒体流路ＣＨ１の出口ＣＨｂが形成されている。小径部４０ａの径方向外側且つ所定方向他方側の端部には、周方向における概ね全域に亘って形成された冷却媒体流路ＣＣ１が設けられている。冷却媒体流路ＣＣ１は、冷却媒体流路ＣＣの一部である。小径部４０ａには、冷却媒体流路ＣＣ１の出口ＣＣｂが形成されている。
【0041】
ケース４０において、小径部４０ａの所定方向における一方側には第１大径部４０ｂが配置されている。第１大径部４０ｂの径方向内側には、高温側熱交換器４５が収容されている。小径部４０ａの所定方向における他方側には第２大径部４０ｃが配置されている。第２大径部４０ｃの径方向内側には、低温側熱交換器４６が収容されている。
【0042】
蓋４１は、例えば金属製の概ね円板状の部材である。図６に示すように、蓋４１は、ケース４０の所定方向における一方側の端部に取り付けられる。蓋４１は、開口部４１ａと、作動流体通路部４１ｂと、加熱媒体流路ＣＨ２（本発明の第２加熱流路部分）とを有する。開口部４１ａ、作動流体通路部４１ｂ及び加熱媒体流路ＣＨ２のいずれも、周方向における全域に亘って延びている。開口部４１ａは、径方向における蓋４１の略中央に設けられている。開口部４１ａは、所定方向において蓋４１を貫通している。作動流体通路部４１ｂは、原動機１２の内部で気体が移動できるようにするために形成されている。作動流体通路部４１ｂは、所定方向における他方側が開口している。作動流体通路部４１ｂには、第２通路部材４８が収容される。作動流体通路部４１ｂの径方向内側の端の直径は、高温側熱交換器４５の内周壁４５ａ（後述）の直径と略同じである（図６参照）。作動流体通路部４１ｂの径方向外側の端の内径は、高温側熱交換器４５の内周壁４５ｃ（後述）の内径と略同じである（図６参照）。加熱媒体流路ＣＨ２は、加熱媒体流路ＣＨの一部である。加熱媒体流路ＣＨ２は、加熱媒体を周方向に流すために形成されている。加熱媒体流路ＣＨ２は、所定方向における他方側が開口している。蓋４１の径方向における外側の端部には、加熱媒体流路ＣＨ２の入口ＣＨａが形成されている。
【0043】
蓋４２は、例えば金属製の概ね円板状の部材である。図６に示すように、蓋４２は、ケース４０の所定方向における他方側の端部に取り付けられる。蓋４２は、開口部４２ａと、気体通路部４２ｂと、冷却媒体流路ＣＣ２（本発明の第２冷却流路部分）とを有する。開口部４２ａ、気体通路部４２ｂ及び冷却媒体流路ＣＣ２のいずれも、周方向における全域に亘って延びている。開口部４２ａは、原動機１２の内部と外部との間で気体が移動できるようにするために形成されている。開口部４２ａは、蓋４２の所定方向における他方側の端部且つ蓋４２の径方向における略中央に設けられている。開口部４２ａは、軸方向において気体通路部４２ｂと接続されている。気体通路部４２ｂは、原動機１２の内部で気体が移動できるようにするために形成されている。気体通路部４２ｂは、開口部４２ａの軸方向一方側に配置され、且つ、所定方向における一方側が開口している。気体通路部４２ｂには、第１通路部材４７及び第３通路部材４９が収容される。気体通路部４２ｂの径方向外側の端の内径は、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｃ（後述）の内径と略同じである（図６参照）。冷却媒体流路ＣＣ２は、冷却媒体流路ＣＣの一部である。冷却媒体流路ＣＣ２は、冷却媒体を周方向に流すために形成されている。冷却媒体流路ＣＣ２は、所定方向における他方側が開口している。蓋４２の径方向における外側の端部には、冷却媒体流路ＣＣ２の入口ＣＣａが形成されている。
【0044】
第１蓄熱器４３は、上述した第１蓄熱器２７に対応する。第１蓄熱器４３は、所定方向に延びた略円柱状の部材であり、セラミックス材で形成されている。第１蓄熱器４３の径方向外側には、外周壁４３ａが形成されている。外周壁４３ａよりも径方向内側の部分には、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔４３ｂが形成されている。なお、第１蓄熱器４３に関し、図６においては、作動流体の通り道を見やすくするため、外周壁４３ａのみ図示し、第１蓄熱器４３は、図３と同様のハッチングで示している。
【0045】
第２蓄熱器４４は、上述した第２蓄熱器３１に対応する。第２蓄熱器４４は、所定方向に延びた略円筒状の部材であり、第１蓄熱器４３と同様にセラミックス材で形成されている。第２蓄熱器４４には、外周面を形成する外周壁４４ａと、内周面を形成する内周壁４４ｂが形成されている。第２蓄熱器４４の内径は、第１蓄熱器４３の外径よりも大きく、所定方向において第１蓄熱器４３と略同じ位置に平行して配置される。外周壁４４ａの径方向内側且つ内周壁４４ｂの径方向内側の部分には、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔４４ｃが形成されている。なお、第２蓄熱器４４に関し、図６においては、作動流体の通り道を見やすくするため、外周壁４４ａ、内周壁４４ｂのみ図示し、第２蓄熱器４４は、図３と同様のハッチングで示している。
【0046】
高温側熱交換器４５は、主に、第１加熱器２８ａと、第２加熱器３２ａと、第３加熱器３８ａとを形成するための部材である（図６参照）。第１加熱器２８ａ、第２加熱器３２ａ及び第３加熱器３８ａは、上述した第１加熱器２８、第２加熱器３２及び第３加熱器３８（図３参照）にそれぞれ対応する。高温側熱交換器４５は、所定方向に延びた略円柱状の部材である。高温側熱交換器４５は、熱伝導性の良い金属（銅、アルミなど）で形成されている。高温側熱交換器４５には、それぞれ周方向における全域に亘り、径方向外側から順に内周壁４５ａと、内周壁４５ｂと、内周壁４５ｃが形成されている。内周壁４５ａの内径は、内周壁４５ｂの外径よりも大きい。内周壁４５ｂの内径は、内周壁４５ｃの外径よりも大きい。内周壁４５ａは、管路３４（図３参照）の所定方向における一部として機能する。内周壁４５ｂは、管路３０、３７（図３参照）の所定方向における一部として機能する。内周壁４５ｃは、管路２６、３６（図３参照）の所定方向における一部として機能する。
【0047】
図７（ｃ）に示すように、高温側熱交換器４５の、内周壁４５ｃよりも径方向内側の部分には、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔４５ｄが形成されている。当該部分は、第１加熱器２８（図３参照）に相当する第１加熱器２８ａとして機能する。同様に、高温側熱交換器４５の、内周壁４５ｃよりも径方向外側且つ内周壁４５ｂよりも径方向内側の部分には、貫通孔４５ｅが形成されている。当該部分は、第３加熱器３８（図３参照）に相当する第３加熱器３８ａとして機能する。同様に、高温側熱交換器４５の、内周壁４５ｂよりも径方向外側且つ内周壁４５ａよりも径方向内側の部分には、貫通孔４５ｆが形成されている。当該部分は、第２加熱器３２（図３参照）に相当する第２加熱器３２ａとして機能する。
【0048】
また、内周壁４５ａ（図６参照）の径方向外側には、加熱媒体が所定方向に流れる複数の加熱媒体流路ＣＨ３（本発明の第１加熱流路部分）が設けられている。加熱媒体流路ＣＨ３は、加熱媒体流路ＣＨの一部である。加熱媒体流路ＣＨ３は、加熱媒体の流動方向において、加熱媒体流路ＣＨ２の下流側に配置されている。言い換えれば、加熱媒体流路ＣＨ２は、加熱媒体の流動方向において、加熱媒体流路ＣＨ３の上流側に配置されている。加熱媒体流路ＣＨ３は、内周壁４５ａと、内周壁４５ａよりも径方向外側に形成される外周壁４５ｇと、複数の仕切り壁部４５ｈとを有する（図７（ｃ）参照）。外周壁４５ｇは、高温側熱交換器４５の最も径方向外側に配置されている。仕切り壁部４５ｈは、所定方向に延びた板状の部分であり、周方向に所定間隔を空けて並べて配置されている。仕切り壁部４５ｈによって、加熱媒体が所定方向に案内される。なお、高温側熱交換器４５に関し、図６においては、作動流体及び加熱媒体の通り道を見やすくするため、内周壁４５ａ、４５ｂ、４５ｃ及び外周壁４５ｇのみ図示している。図６において、第１加熱器２８ａ、第２加熱器３２ａ及び第３加熱器３８ａは、図３と同様のハッチングで示している。
【0049】
複数の仕切り壁部４５ｈによって形成される加熱媒体流路ＣＨ３の各々は、例えば、加熱媒体流路ＣＨ２よりも狭くなるように形成されていると良い。逆に言えば、加熱媒体流路ＣＨ２が各加熱媒体流路ＣＨ３よりも広いと良い。具体的には、加熱媒体流路ＣＨ２の周方向に直交する断面積が、各加熱媒体流路ＣＨ３の所定方向（高温側熱交換器４５の軸方向）に直交する断面積よりも広いと良い。これにより、加熱媒体流路ＣＨ２の流路抵抗を各加熱媒体流路ＣＨ３の流路抵抗よりも小さくすることができる（これによる効果については後述する）。
【0050】
低温側熱交換器４６は、主に、第１冷却器２９ａと、第２冷却器３３ａと、第３冷却器３９ａとを形成するための部材である（図６参照）。第１冷却器２９ａ、第２冷却器３３ａ及び第３冷却器３９ａは、上述した第１冷却器２９、第２冷却器３３及び第３冷却器３９にそれぞれ対応する。低温側熱交換器４６は、高温側熱交換器４５と同様に、所定方向に延びた略円柱状の部材であり、熱伝導性の良い金属（銅、アルミなど）で形成されている。低温側熱交換器４６には、それぞれ周方向における全域に亘り、径方向外側から順に内周壁４６ａと、内周壁４６ｂと、内周壁４６ｃが形成されている。内周壁４６ａの内径は、内周壁４６ｂの外径よりも大きい。内周壁４６ｂの内径は、内周壁４６ｃの外径よりも大きい。内周壁４６ａは、管路３４（図３参照）の所定方向における一部として機能する。内周壁４６ｂは、管路３０、３７（図３参照）の所定方向における一部として機能する。内周壁４６ｃは、管路２６、３６（図３参照）の所定方向における一部として機能する。
【0051】
図７（ｄ）に示すように、低温側熱交換器４６の、内周壁４６ｃよりも径方向内側の部分には、高温側熱交換器４５と同様に、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔４６ｄが形成されている。当該部分は、第１冷却器２９（図３参照）に相当する第１冷却器２９ａとして機能する。同様に、低温側熱交換器４６の、内周壁４６ｃよりも径方向外側且つ内周壁４６ｂよりも径方向内側の部分には、貫通孔４６ｅが形成されている。当該部分は、第３冷却器３９（図３参照）に相当する第３冷却器３９ａとして機能する。同様に、低温側熱交換器４６の、内周壁４６ｂよりも径方向外側且つ内周壁４６ａよりも径方向内側の部分には、貫通孔４６ｆが形成されている。当該部分は、第２冷却器３３（図３参照）に相当する第２冷却器３３ａとして機能する。
【0052】
また、内周壁４６ａ（図６参照）の径方向外側には、冷却媒体が所定方向に流れる複数の冷却媒体流路ＣＣ３（本発明の第１冷却流路部分）が設けられている。冷却媒体流路ＣＣ３は、冷却媒体流路ＣＣの一部である。冷却媒体流路ＣＣ３は、冷却媒体の流動方向において、冷却媒体流路ＣＣ２の下流側に配置されている。言い換えれば、冷却媒体流路ＣＣ２は、冷却媒体の流動方向において、冷却媒体流路ＣＣ３の上流側に配置されている。冷却媒体流路ＣＣ３は、内周壁４６ａと、内周壁４６ａよりも径方向外側に形成される外周壁４６ｇと、複数の仕切り壁部４６ｈとを有する（図７（ｄ）参照）。外周壁４６ｇは、低温側熱交換器４６の最も径方向外側に配置されている。仕切り壁部４６ｈは、所定方向に延びた板状の部分であり、周方向に所定間隔を空けて並べて配置されている。仕切り壁部４６ｈによって、冷却媒体が所定方向に案内される。なお、低温側熱交換器４６に関し、図６においては、作動流体及び冷却媒体の通り道を見やすくするため、内周壁４６ａ、４６ｂ、４６ｃ及び外周壁４６ｇのみ図示している。図６において、第１冷却器２９ａ、第２冷却器３３ａ及び第３冷却器３９ａは、図３と同様のハッチングで示している。
【0053】
複数の仕切り壁部４６ｈによって形成される冷却媒体流路ＣＣ３の各々は、例えば、冷却媒体流路ＣＣ２よりも狭くなるように形成されていると良い。逆に言えば、冷却媒体流路ＣＣ２が各冷却媒体流路ＣＣ３よりも広いと良い。具体的には、冷却媒体流路ＣＣ２の周方向に直交する断面積が、各冷却媒体流路ＣＣ３の所定方向（低温側熱交換器４６の軸方向）に直交する断面積よりも広いと良い。これにより、冷却媒体流路ＣＣ２の流路抵抗を各冷却媒体流路ＣＣ３の流路抵抗よりも小さくすることができる（これによる効果については後述する）。
【0054】
第１エネルギー変換部２１ａは、第１蓄熱器４３と、第１加熱器２８ａと、第１冷却器２９ａとを有する。また、第１蓄熱器４３の外周壁４３ａと、高温側熱交換器４５の内周壁４５ｃと、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｃが、上述した管路２６（図３参照）に相当する管路２６ａとして機能する。管路２６ａ内には作動流体の通路である第１通路Ａ１が形成されている。第１通路Ａ１には、第１蓄熱器４３、第１加熱器２８ａ及び第１冷却器２９ａが収容されている。第１エネルギー変換部２１ａは、原動機１０１と同様に、第１加熱器２８ａ及び第１冷却器２９ａにより、第１蓄熱器４３の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第１蓄熱器４３内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。
【0055】
第２エネルギー変換部２２ａは、第２蓄熱器４４と、第２加熱器３２ａと、第２冷却器３３ａとを有する。また、第２蓄熱器４４の外周壁４４ａ、高温側熱交換器４５の内周壁４５ａ、低温側熱交換器４６の内周壁４６ａが、管路３４（図３参照）に相当する管路３４ａとして機能する。更に、第２蓄熱器４４の内周壁４４ｂ、高温側熱交換器４５の内周壁４５ｂ、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｂが、管路３０（図３参照）に相当する管路３０ａとして機能する。管路３４ａと管路３０ａで囲まれた空間内には作動流体の通路である第２通路Ａ２が形成されている。第２通路Ａ２には、第２蓄熱器４４、第２加熱器３２ａ及び第２冷却器３３ａが収容されている。第２エネルギー変換部２２ａは、原動機１０１と同様に、第２加熱器３２ａ及び第２冷却器３３ａにより、第２蓄熱器４４の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第２蓄熱器４４内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。
【0056】
接続管部２３ａは、第３加熱器３８ａと、第３冷却器３９ａとを有する。また、第２蓄熱器４４の内周壁４４ｂ、高温側熱交換器４５の内周壁４５ｂ、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｂが、管路３７（図３参照）に相当する管路３７ａとして機能する。更に、第１蓄熱器４３の外周壁４３ａ、高温側熱交換器４５の内周壁４５ｃ、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｃが、管路３６（図３参照）に相当する管路３６ａとして機能する。管路３７ａと管路３６ａで囲まれた空間内には、作動流体の通路である第３通路Ａ３が形成されている。第３通路Ａ３には、第３加熱器３８ａ及び第３冷却器３９ａが収容されている。ここで、管路３７ａを構成する部材の少なくとも一部は管路３０ａとしても機能し、管路３６ａを構成する部材の少なくとも一部は管路２６ａとしても機能する（図６参照）。言い換えると、接続管部２３ａの少なくとも一部は、管路２６ａを構成する部材の少なくとも一部と、管路３０ａを構成する部材の少なくとも一部と、によって構成されている。
【0057】
第１通路部材４７は、第１エネルギー変換部２１ａと接続管部２３ａとの間で作動流体が移動できるようにするための部材である。第１通路部材４７は、例えば、周方向における全域に亘って形成されたリング部４７ａと、リング部４７ａから径方向外側に延びた複数の突起４７ｂとを有する（図６参照）。リング部４７ａの内径及び外径は、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｃの内径及び外径と略同じである。第１通路部材４７は、第３通路部材４９の径方向内側に収容されている（図６参照）。
【0058】
第２通路部材４８は、接続管部２３ａと第２エネルギー変換部２２ａ との間で作動流体が移動できるようにするための部材である。第２通路部材４８は、例えば、周方向における全域に亘って形成されたリング部４８ａと、リング部４８ａから径方向内側に延びた複数の突起４８ｂとを有する（図６参照）。リング部４８ａの内径及び外径は、高温側熱交換器４５の内周壁４５ｂの内径及び外径と略同じである。第２通路部材４８は、蓋４１の作動流体通路部４１ｂ内に収容されている（図６参照）。
【0059】
第３通路部材４９は、第２エネルギー変換部２２ａと原動機１２の外部との間で作動流体が移動できるようにするための部材である。第３通路部材４９は、例えば、周方向における全域に亘って形成されたリング部４９ａと、リング部４９ａから径方向外側に延びた複数の突起４９ｂと、リング部４９ａの所定方向における他方側の端部と接続された円板部４９ｃとを有する（図６参照）。リング部４９ａの内径及び外径は、低温側熱交換器４６の内周壁４６ｂの内径及び外径と略同じである。第３通路部材４９は、蓋４２の気体通路部４２ｂ内に収容されている（図６参照）。
【0060】
（加熱媒体及び冷却媒体の流れ）
加熱媒体流路ＣＨにおける加熱媒体の流れについて説明する。加熱媒体は、所定方向（高温側熱交換器４５の軸方向）において、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から遠い側に配置される入口ＣＨａから流入する。その後、加熱媒体は、加熱媒体流路ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ１の順に通って、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から近い側に配置される出口ＣＨｂから流出する。これにより、高温側熱交換器４５の径方向における温度分布が一様になり、第１加熱器２８ａ、第２加熱器３２ａ及び第３加熱器３８ａを径方向において均等に加熱できる。このため、音波を安定して発生させることができる。また、入口ＣＨａが第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から遠い側に配置されている。これにより、近い側に配置した場合に生じるケース４０の小径部４０ａ等に伝熱する熱損失を抑えることができる。このため、より音波を安定して発生させることができる。
加熱媒体流路ＣＨにおける加熱媒体の流れについて説明する。加熱媒体は、所定方向（高温側熱交換器４５の軸方向）において、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から遠い側に配置される入口ＣＨａから流入する。その後、加熱媒体は、加熱媒体流路ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ１の順に通って、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から近い側に配置される出口ＣＨｂから流出する。これにより、高温側熱交換器４５の径方向における温度分布が一様になり、第１加熱器２８ａ、第２加熱器３２ａ及び第３加熱器３８ａを径方向において均等に加熱できる。このため、音波を安定して発生させることができる。また、入口ＣＨａが第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から遠い側に配置されている。これにより、近い側に配置した場合に生じるケース４０の小径部４０ａ等に伝熱する熱損失を抑えることができる。このため、より音波を安定して発生させることができる。
【0061】
さらに、上述したように、加熱媒体流路ＣＨ２の流路抵抗を各加熱媒体流路ＣＨ３の流路抵抗よりも小さくすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、加熱媒体流路ＣＨ２における加熱媒体の圧力損失が、各加熱媒体流路ＣＨ３における加熱媒体の圧力損失よりも小さくなる。このため、加熱媒体が加熱媒体流路ＣＨ２から加熱媒体流路ＣＨ３に流入する前に、加熱媒体が加熱媒体流路ＣＨ２に一時的に貯留されやすくなる。したがって、加熱媒体流路ＣＨ２内の加熱媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の加熱媒体流路ＣＨ３に略等温の加熱媒体を均一に流すことができ、第１加熱器２８ａ、第２加熱器３２ａ及び第３加熱器３８ａを周方向において均等に加熱できる。したがって、高温側熱交換器４５の周方向における温度分布を一様にすることができる。
【0062】
冷却媒体流路ＣＣにおける冷却媒体の流れについて説明する。冷却媒体は、所定方向（低温側熱交換器４６の軸方向）において、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から遠い側に配置される入口ＣＣａから流入する。その後、冷却媒体は、冷却媒体流路ＣＣ２、ＣＣ３、ＣＣ１の順に通って、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４から近い側に配置される出口ＣＣｂから流出する。これにより、低温側熱交換器４６の径方向における温度分布が一様になり、第１冷却器２９ａ、第２冷却器３３ａ及び第３冷却器３９ａを径方向において均等に冷却できる。このため、音波を安定して発生させることができる。また、入口ＣＣａを第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４側から遠い側に配置することにより、近い側に配置した場合に生じるケース４０の小径部４０ａ等から伝熱を抑えることができるため、より音波を安定して発生させることができる。
【0063】
さらに、上述したように、冷却媒体流路ＣＣ２の流路抵抗を各冷却媒体流路ＣＣ３の流路抵抗よりも小さくすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、冷却媒体流路ＣＣ２における冷却媒体の圧力損失が、各冷却媒体流路ＣＣ３における冷却媒体の圧力損失よりも小さくなる。このため、冷却媒体が冷却媒体流路ＣＣ２から冷却媒体流路ＣＣ３に流入する前に、冷却媒体が冷却媒体流路ＣＣ２に一時的に貯留されやすくなる。したがって、冷却媒体流路ＣＣ２内の冷却媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の冷却媒体流路ＣＣ３に略等温の冷却媒体を均一に流すことができ、第１冷却器２９ａ、第２冷却器３３ａ及び第３冷却器３９ａを周方向において均等に冷却できる。したがって、低温側熱交換器４６の周方向における温度分布を一様にすることができる。
【0064】
以上のように、第１エネルギー変換部２１ａと第２エネルギー変換部２２ａとが、所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されている。また、接続管部２３ａの少なくとも一部が、所定方向において第１エネルギー変換部２１ａ及び第２エネルギー変換部２２ａと重なる位置に配置されている。このように、第１エネルギー変換部２１ａ及び第２エネルギー変換部２２ａは、直列に接続されていても、所定方向に直線的に配置されていない。これにより、原動機１２及び熱音響機関１が所定方向に大型化することを抑制できる。また、第１エネルギー変換部２１ａ及び第２エネルギー変換部２２ａが所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されているため、１つの加熱媒体流路ＣＨにより、第１加熱器２８ａと第２加熱器３２ａを同時に加熱できる。さらに、このような構成では、所定方向と交差する方向に延びる１つの冷却媒体流路ＣＣにより第１冷却器２９ａと第２冷却器３３ａを同時に冷却できる。よって、加熱媒体流路ＣＨ及び冷却媒体流路ＣＣをコンパクトにできる。このため、加熱媒体や冷却媒体の供給時における温度ばらつき等を抑えられ、加熱器と冷却器の温度差を安定して均一化できる。このため、音響エネルギーを安定して増幅することができる。以上のように、複数の原動機１２を所定方向に直列に接続された熱音響機関１において生じる問題点の発生を回避できる。
【0065】
また、接続管部２３ａの管路３７ａ及び管路３６ａを原動機１２の高温側熱交換器４５、低温側熱交換器４６、第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４の一部によって構成している。これにより、原動機１２を径方向においてコンパクト化できる。さらに、接続管部２３を介して第１エネルギー変換部２１ａと第２エネルギー変換部２２ａとの間で熱を効率的に伝えることができる。
【0066】
また、径方向において、第２エネルギー変換部２２ａの内側に第１エネルギー変換部２１ａを配置できる。したがって、原動機１２を径方向において更にコンパクト化できる。
【0067】
また、加熱媒体流路ＣＨ２の流路抵抗が各加熱媒体流路ＣＨ３の流路抵抗よりも小さい。これにより、加熱媒体流路ＣＨ２における加熱媒体の圧力損失を、各加熱媒体流路ＣＨ３における加熱媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、加熱媒体が加熱媒体流路ＣＨ２から加熱媒体流路ＣＨ３に流入する前に、加熱媒体が加熱媒体流路ＣＨ２に一時的に貯留されやすくなる。したがって、加熱媒体流路ＣＨ２内の加熱媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の加熱媒体流路ＣＨ３に略等温の加熱媒体を均一に流すことができ、第１加熱器２８ａ、第２加熱器３２ａ及び第３加熱器３８ａを周方向において均等に加熱できる。したがって、高温側熱交換器４５の周方向における温度分布を一様にすることができる。
【0068】
また、冷却媒体流路ＣＣ２の流路抵抗が各冷却媒体流路ＣＣ３の流路抵抗よりも小さい。これにより、冷却媒体流路ＣＣ２における冷却媒体の圧力損失を、各冷却媒体流路ＣＣ３における冷却媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、冷却媒体が冷却媒体流路ＣＣ２から冷却媒体流路ＣＣ３に流入する前に、冷却媒体が冷却媒体流路ＣＣ２に一時的に貯留されやすくなる。したがって、冷却媒体流路ＣＣ２内の冷却媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の冷却媒体流路ＣＣ３に略等温の冷却媒体を均一に流すことができ、第１冷却器２９ａ、第２冷却器３３ａ及び第３冷却器３９ａを周方向において均等に冷却できる。したがって、低温側熱交換器４６の周方向における温度分布を一様にすることができる。
【0069】
また、高温側熱交換器４５において、第１エネルギー変換部２１ａの第１加熱器２８ａ及び第２エネルギー変換部２２ａの第２加熱器３２ａが高温側熱交換器４５の一部として形成されている。これにより、第１加熱器２８ａと第２加熱器３２ａが別々の部材によって構成されている場合と比べて、原動機１２の組立てを容易に行うことができる。
【0070】
また、低温側熱交換器４６において、第１エネルギー変換部２１ａの第１冷却器２９ａ及び第２エネルギー変換部２２ａの第２冷却器３３ａが低温側熱交換器４６の一部として形成されている。これにより、第１冷却器２９ａと第２冷却器３３ａが別々の部材によって構成されている場合と比べて、原動機１２の組立てを容易に行うことができる。
【0071】
次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【0072】
（１）前記実施形態において、高温側熱交換器４５が第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４の所定方向一方側に配置され、低温側熱交換器４６が第１蓄熱器４３及び第２蓄熱器４４の所定方向他方側に配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。すなわち、高温側熱交換器４５の位置と低温側熱交換器４６の位置が入れ替えられても良い。
【0073】
（２）入口ＣＨａ、出口ＣＨｂ、入口ＣＣａ及び出口ＣＣｂ（図６参照）が形成される位置は、上述したものに限られない。例えば、入口ＣＨａ及び入口ＣＣａがケース４０（小径部４０ａ）に形成されていても良い。その代わりに、出口ＣＨｂが蓋４１に形成され、出口ＣＣｂが蓋４２に形成されていても良い。或いは、例えば、入口ＣＨａ、出口ＣＨｂ、入口ＣＣａ及び出口ＣＣｂの全てがケース４０に形成されていても良い。
【0074】
（３）前記までの実施形態において、第１エネルギー変換部２１、第２エネルギー変換部２２及び接続管部２３が略同軸に配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。つまり、第１エネルギー変換部２１、第２エネルギー変換部２２及び接続管部２３は、必ずしも同軸に配置されていなくても良い。また、前記までの実施形態において、管路２６が管路３０、３４の径方向内側に配置されているものとした。つまり、第２エネルギー変換部２２の径方向内側に第１エネルギー変換部２１が配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。例えば図８に示すように、原動機５０において、第１エネルギー変換部５１と、第２エネルギー変換部５２と、接続管部５３とがＳ字状に配置されるように接続されていても良い。このような構成においても、所定方向における熱音響機関１の大型化を抑制できる。第１エネルギー変換部５１は、管状の管路５６（本発明の第１管路）と、第１蓄熱器５７と、第１加熱器５８と、第１冷却器５９とを有していても良い。第２エネルギー変換部５２は、管状の管路６１（本発明の第２管路）と、第２蓄熱器６２と、第２加熱器６３と、第２冷却器６４とを有していても良い。接続管部５３は、管状の管路６５と、第３加熱器６６と、第３冷却器６７とを有していても良い。管路６５は、管路５６及び管路６１と接触するように配置されていても良い。或いは、管路６５は、例えば溶接によって管路５６及び管路６１と一体的に形成されていても良い。図８に示すように、管路５６、６１及び６５は、略Ｓ字状に配置されるように接続されていても良い。この変形例においては、第１加熱器５８と第２加熱器６３と第３加熱器６６とが、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。また、第１冷却器５９と第２冷却器６４と第３冷却器６７とが、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。これにより、所定方向における熱音響機関１の大型化を抑制できる。また、この変形例においては、単純な構造によって、所定方向における熱音響機関１の大型化を抑制できる。
【0075】
管路５６、６１及び６５は、横断面が略円形状であっても良い。或いは、管路５６、６１及び６５は、横断面が略矩形状であっても良い。横断面が略矩形状である場合、管路６５の外周面と管路５６の外周面との接触面積、及び管路６５の外周面と管路６１の外周面との接触面積が大きくなる。したがって、管路６５を介して、第１エネルギー変換部５１と第２エネルギー変換部５２との間で熱を効率的に伝えることができる。
【0076】
（４）上述した（３）の変形例のさらなる変形例として、図９に示すように、原動機７０が以下のように構成されていても良い。上述した管路５６、６１及び６５の代わりに、１つの略Ｓ字状に湾曲した管路６８が設けられていても良い。このような構成においても、所定方向における熱音響機関１の大型化を抑制できる。
【0077】
（５）前記までの実施形態において、例えば、接続管部２３が第３加熱器３８と第３冷却器３９とを有するものとしたが、これには限られない。例えば、第３加熱器３８の代わりに、第１加熱器２８と第２加熱器３２との間で熱を伝える部材が設けられていても良い。第３冷却器３９の代わりに、第１冷却器２９と第２冷却器３３との間で熱を伝える部材が設けられていても良い。
【0078】
（６）前記までの実施形態において、原動機１２等は、２つのエネルギー変換部（例えば第１エネルギー変換部２１及び第２エネルギー変換部２２）を有するものとした。しかしながら、これには限られない。すなわち、エネルギー変換部の数は２つよりも多くても良い。例えば、第２エネルギー変換部２２のさらに径方向外側に、接続管部２３と同様の接続管部（不図示）が設けられていても良い。さらに、当該接続管部の径方向外側に、第３エネルギー変換部（不図示）が設けられていても良い。
【0079】
（７）前記までの実施形態において、原動機１２、５０又は７０は、原動機ループ１１に設けられているものとしたが、これには限られない。原動機１２、５０又は７０は、増幅部３に設けられても良い。出力部４が熱音響冷却器（不図示）を有する場合、原動機１２、５０又は７０は、出力部４に設けられていても良い。
【0080】
（８）前記までの実施形態において、熱音響機関１は、原動機ループ１１と増幅部３と出力部４とを備えるものとしたが、これには限られない。熱音響機関１は、原動機１２、５０又は７０が搭載された原動機ループ１１のみを備えていても良い。或いは、熱音響機関１は、原動機１２、５０又は７０が搭載された増幅部３のみを備えていても良い。
【符号の説明】
【0081】
１ 熱音響機関
１２ 原動機
２１ 第１エネルギー変換部
２２ 第２エネルギー変換部
２３ 接続管部
２６ 管路（第１管路）
２７ 第１蓄熱器
２８ 第１加熱器
２９ 第１冷却器
３０ 管路（第２管路）
３１ 第２蓄熱器
３２ 第２加熱器
３３ 第２冷却器
３４ 管路（第２管路）
５１ 第１エネルギー変換部
５２ 第２エネルギー変換部
５３ 接続管部
Ａ１ 第１通路
Ａ２ 第２通路
ＣＣ 冷却媒体流路
ＣＣ２ 冷却媒体流路（第２冷却流路部分）
ＣＣ３ 冷却媒体流路（第１冷却流路部分）
ＣＨ 加熱媒体流路
ＣＨ２ 加熱媒体流路（第２加熱流路部分）
ＣＨ３ 加熱媒体流路（第１加熱流路部分）
１２ 原動機
２１ 第１エネルギー変換部
２２ 第２エネルギー変換部
２３ 接続管部
２６ 管路（第１管路）
２７ 第１蓄熱器
２８ 第１加熱器
２９ 第１冷却器
３０ 管路（第２管路）
３１ 第２蓄熱器
３２ 第２加熱器
３３ 第２冷却器
３４ 管路（第２管路）
５１ 第１エネルギー変換部
５２ 第２エネルギー変換部
５３ 接続管部
Ａ１ 第１通路
Ａ２ 第２通路
ＣＣ 冷却媒体流路
ＣＣ２ 冷却媒体流路（第２冷却流路部分）
ＣＣ３ 冷却媒体流路（第１冷却流路部分）
ＣＨ 加熱媒体流路
ＣＨ２ 加熱媒体流路（第２加熱流路部分）
ＣＨ３ 加熱媒体流路（第１加熱流路部分）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】