特開 2024-70697 双方向タービン及び音響発電装置

(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】P2024070697

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】双方向タービン及び音響発電装置

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/28 20060101AFI20240516BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20240516BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20240516BHJP

   F02C 7/20 20060101ALI20240516BHJP

【ＦＩ】

F01D25/28 C

F01D25/00 U

F01D25/24 J

F02C7/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022181347

(22)【出願日】2022-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石野 実

(57)【要約】

【課題】少ない部品点数で、タービン本体を音響導入管に対し位置調整可能に取り付けることができるようにする。
【解決手段】双方向タービン３２は、音響導入管の内部に配置され、音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローター４４を備えるタービン本体４０と、タービン本体４０の外周面に備えられ、音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性シール（Ｏリング５６）と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローターを備えるタービン本体と、
前記タービン本体の外周面に備えられ、前記音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性密着材と、
を有する双方向タービン。

【請求項2】

前記弾性密着材は、前記音響導入管の内周面と前記タービン本体の外周面との間をシールしている請求項１に記載の双方向タービン。

【請求項3】

前記タービン本体は、前記タービンローターの軸方向の両側にそれぞれ設けられ前記タービンローターに前記音響波を導く２つのノズルを有し、
２つの前記ノズルのそれぞれの外周面に、前記弾性密着材が備えられている請求項２に記載の双方向タービン。

【請求項4】

２つの前記ノズルの間に配置されて前記ノズルの軸方向の間隔を前記タービンローターの軸方向の長さよりも長く維持するスペーサ、を有する請求項３に記載の双方向タービン。

【請求項5】

２つの前記ノズルの内側で前記タービンローターの回転軸を回転可能に支持する軸支持部材と、
前記軸支持部材の外周面と前記ノズルの内周面とに弾性的に密着する第二弾性密着材と、
を有する請求項４に記載の双方向タービン。

【請求項6】

前記軸支持部材の一方に対し前記タービンローター側からねじ込まれ、先端が突出して前記ノズルの一方を前記軸方向に押圧することで前記軸支持部材の一方を前記軸方向に移動させる調整ネジ、を有する請求項５に記載の双方向タービン。

【請求項7】

内部を音響波が双方向に伝わる音響導入管と、
前記音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローターを備えるタービン本体と、前記タービン本体の外周面に備えられ、前記音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性密着材と、を有する双方向タービンと、
前記タービンローターの回転力により回転して発電する発電機と、
を有する音響発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、双方向タービン及び音響発電装置エネルギー吸収体に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、熱音響エンジンにおける作動気体の自励振動によって回転するター

【0003】

ビン翼と、タービン翼に連結され分岐配管の管壁を貫通して管内から管外へと延出するように構成されたタービン回転軸と、を含むタービンと、を備えた熱音響発電システムが記載されている。

【0004】

特許文献１に記載の技術では、タービン翼の固定翼部がタービンハウジングにボルト及びナットで固定され、さらにタービンハウジングが、配管構成部の分岐配管の管内に連通するようにボルト及びナットで固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－２１７２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の構造では、ボルト及びナットでタービンハウジングを配管に固定しているため、部品点数が多い。

【0007】

また、双方向タービンを音響導入管に取り付ける場合には、音響導入管の内部において、双方向タービンを適切な位置に配置して、効率的にタービンローターを回転させることが望まれる。

【0008】

引用文献１に記載の構造のように、ボルト及びナットでタービンハウジングを配管に固定してしまうと、配管に対するタービンハウジング（タービンローター）の位置変更が難しい。

【0009】

本開示の目的は、少ない部品点数で、タービン本体を音響導入管に対し位置調整を容易に取り付けることである

【課題を解決するための手段】

【0010】

第一態様は、音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローターを備えるタービン本体と、前記タービン本体の外周面に備えられ、前記音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性密着材と、を有する双方向タービンである。

【0011】

この双方向タービンでは、音響導入管の内部にタービン本体が配置されている。タービン本体に音響導入管の内部の音響波が作用すると、タービンローターが回転する。

【0012】

タービン本体の外周には弾性密着材が備えられている。弾性密着材は、音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する。これにより、タービン本体を音響導入管に対し固定することが可能である。タービン本体を音響導入管に固定するためにボルト及びナットを用いないので、部品点数が少なくて済む。タービン本体は、弾性密着材の密着によって音響導入管の内部に固定されているので、ボルト及びナットを用いて固定した場合と比較して、位置調整が容易である。

【0013】

第二態様は、第一態様において、前記弾性密着材は、前記音響導入管の内周面と前記タービン本体の外周面との間をシールしている。

【0014】

これにより、タービン本体の両側で音響波が伝わることを抑制でき、音響波をタービン本体に効果的に作用させることができる。

【0015】

第三態様は、第二態様において、前記タービン本体は、前記タービンローターの軸方向の両側にそれぞれ設けられ前記タービンローターに前記音響波を導く２つのノズルを有し、２つの前記ノズルのそれぞれの外周面に、前記弾性密着材が備えられている。

【0016】

タービンローターの軸方向の両側にそれぞれ設けられた２つのノズルから、音響波をタービン本体に導くので、タービンローターを効率的に回転させることができる。

【0017】

２つのノズルには、それぞれの外周面に弾性密着材が備えられているので、タービンローターの軸方向の両側でタービン本体を音響導入管の内部に固定できる。

【0018】

第四態様は、第三態様において、２つの前記ノズルの間に配置されて前記ノズルの軸方向の間隔を前記タービンローターの軸方向の長さよりも長く維持するスペーサ、を有する。

【0019】

スペーサにより、２つのノズルの軸方向間隔を、タービンローターの軸方向の長さよりも長く維持できる。これにより、２つのノズルの間で、タービンローターをノズルに接触させることなく回転可能に収容できる構造を実現できる。

【0020】

第五態様は、第三又は第四態様において、２つの前記ノズルの内側で前記タービンローターの回転軸を回転可能に支持する軸支持部材と、前記軸支持部材の外周面と前記ノズルの内周面とに周方向で弾性的に密着する第二弾性密着材と、を有する。

【0021】

タービンローターの回転軸は軸支持部材回転可能に支持される。軸支持部材の外周面とノズルの内周面との間では第二弾性密着材が弾性的に密着しているので、軸支持部材をノズルに対し固定できる。

【0022】

第六態様では、第五態様において、前記軸支持部材の一方に対し前記タービンローター側からねじ込まれ、先端が突出して前記ノズルの一方を前記軸方向に押圧することで前記軸支持部材の一方を前記軸方向に移動させる調整ネジ、を有する。

【0023】

調整ネジが軸支持部材にねじ込まれると、調整ネジの先端はノズルの一方を軸方向に押圧するので、軸支持部材がノズルに対し軸方向に移動する。これにより、軸支持部材を介して、タービンローターの軸方向の位置を調整することができる。

【0024】

第七態様では、内部を音響波が双方向に伝わる音響導入管と、前記音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローターを備えるタービン本体と、前記タービン本体の外周面に備えられ、前記音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性密着材と、を有する双方向タービンと、前記タービンローターの回転力により回転して発電する発電機と、を有する音響発電装置である。

【0025】

この音響発電装置が有する双方向タービンでは、音響導入管の内部に配置されているタービン本体に音響導入管の内部の音響波が作用しタービンローターが回転する。タービンローターの回転力により発電機が回転するので、発電できる。

【0026】

タービン本体の外周には弾性密着材が備えられている。弾性密着材は、音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する。これにより、タービン本体を音響導入管に対し固定することが可能である。タービン本体を音響導入管に固定するためにボルト及びナットを用いないので、部品点数が少なくて済む。

【発明の効果】

【0027】

本開示の技術では、少ない部品点数で、タービン本体を音響導入管に対し位置調整可能に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は第一実施形態の音響発電装置を備えた音響発電システムを示す構成図である。

【図2】図２は第一実施形態の音響発電装置を示す斜視図である。

【図3】図３は第一実施形態の音響発電装置を示す分解斜視図である。

【図4】図４は第一実施形態の音響発電装置を示す縦断面図である。

【図5】図５は第一実施形態の双方向タービンの一方のノズルを示す正面図である。

【図6】図６は第一実施形態の双方向タービンの他方のノズルを示す正面図である。

【図7】図７は第一実施形態の双方向タービンを部分的に示す断面図である。

【図8】図８は第一実施形態の双方向タービンの一方の軸受支持部材を示す正面図である。

【図9】図９は第一実施形態の双方向タービンの一方のノズル、軸受支持部材及びコーンを一部破断して示す斜視図である。

【図10】図１０は第一実施形態の双方向タービンにおいて軸受支持部材及びタービンローターの位置を調整する状態を示す断面図である。

【図11】図１１は第一実施形態の双方向タービンにおいて軸受支持部材及びタービンローターの位置を調整する状態を示す断面図である

【図12】図１２は比較例の軸受支持部材の製造途中の状態を示す断面図である。

【図13】図１３は第一実施形態の双方向タービンの一方の軸受支持部材を図８の１３－１３線断面の位置で示す製造途中の図である。

【図14】図１４は第一実施形態の双方向タービンの他方の軸受支持部材を示す製造途中の断面図である。

【図15】図１５は第一実施形態の双方向タービンの一方のノズルを図５の１５－１５線断面の位置で示す製造途中の図である。

【図16】図１６は第一実施形態の双方向タービンの他方のノズルを図６の１６－１６線鮮断面の位置で示す製造途中の図である。

【図17】図１７は第一実施形態の双方向タービンのタービンローターを示す製造途中の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照して第一実施形態の双方向タービン３２及び音響発電装置３０について説明する。

【0030】

図１には、音響発電装置３０を備えた音響発電システム１２が示されている。図２～図４には、この音響発電装置３０が示されている。音響発電装置３０は、双方向タービン３２を備えている。

【0031】

音響発電システム１２は、音響配管１４を有している。音響配管１４は、第一ループ部１４Ａ、第二ループ部１４Ｂ及び接続部１４Ｃを含む。音響配管１４における第二ループ部１４Ｂは、音響導入管の一例である。

【0032】

第一ループ部１４Ａ及び第二ループ部１４Ｂは環状の管である。接続部１４Ｃは、第一ループ部１４Ａの内部と第二ループ部１４Ｂの内部とを接続する直線状の管である。本実施形態では、第一ループ部１４Ａ、第二ループ部１４Ｂ及び接続部１４Ｃにおいて、管の長手方向と直交する方向の断面はいずれも円形である。ただし管の断面形状は円形に限定されず、たとえば多角形状であってもよい。

【0033】

第一ループ部１４Ａの内部には、熱音響エンジン１６が設けられている。熱音響エンジン１６は、蓄熱器１８と、この蓄熱器１８の両側にそれぞれ配置された高温熱交換器２０及び低温熱交換器２２を含む。

【0034】

熱音響エンジン１６では、高温熱交換器２０と低温熱交換器２２との温度差によって生じた熱エネルギーが音響エネルギーに変換される。この音響エネルギーにより生じた音響波は、第一ループ部１４Ａ内で、矢印Ｆ１方向及びその反対方向である矢印Ｆ２方向に伝わる。さらに音響波は、接続部１４Ｃを介して第二ループ部１４Ｂに伝わる。

【0035】

第二ループ部１４Ｂには、音響発電装置３０が設けられている。図４に示すように、音響発電装置３０は、双方向タービン３２と、発電機３４とを含む。第二ループ部１４Ｂには、第一ループ部１４Ａから接続部１４Ｃを経由して音響波が作用する。この音響波は、第二ループ部１４Ｂ内において、矢印Ｆ３方向と矢印Ｆ４方向とに進行する。

【0036】

双方向タービン３２では、第二ループ部１４Ｂ内においていずれの方向に進行する音響波であっても、後述するタービンローター４４（図３及び図４参照）を一定の方向に回転させることができるようになっている。双方向タービン３２では、タービンローター４４の回転力を発電機３４に作用させ、発電機３４が発電する。

【0037】

発電機３４には、ケーブル３８が接続されている。ケーブル３８は、後述するコーン４２Ｂ及び第二ループ部１４Ｂを貫通している。ケーブル３８により、発電機３４で発電された電力を音響発電装置３０の外部に取り出すことができる。

【0038】

ここで、接続部１４Ｃと第二ループ部１４Ｂとの連結位置１４Ｄから音響発電装置３０までの距離として、矢印Ｆ３方向での距離Ｌ１と、矢印Ｆ４方向での距離Ｌ２を考える。熱音響エンジン１６において効果的に音響波を発生させて音響発電装置３０に作用させるためには、音響配管１４の管路長、特に距離Ｌ１及び距離Ｌ２を適切に設定する必要がある。

【0039】

図２～図４に詳細に示すように、双方向タービン３２は、タービン本体４０と、２つのコーン４２Ａ、４２Ｂを有している。

【0040】

タービン本体４０は、タービンローター４４と、２つのノズル４６Ａ、４６Ｂと、を有している。タービンローター４４は、その中心に回転軸６０を有している。タービンローター４４は、回転軸６０を中心として回転可能である。

【0041】

回転軸６０は、軸継手６２を介して発電機３４と連結されている。これにより、タービンローター４４の回転力が発電機３４に作用し、発電機３４が回転される。以下において、単に「軸方向」というときは、回転軸６０の軸方向を言うものとする。

【0042】

２つのノズル４６Ａ、４６Ｂは、タービンローター４４の軸方向の両側に備えられている。図５及び図６にも示すように、ノズル４６Ａ、４６Ｂはいずれも円筒状に形成されている。ノズル４６Ａ、４６Ｂにおいて、外周側のシュラウド部４８と内周側のハブ部５０との間が翼部５２である。翼部５２は、音響配管１４の第二ループ部１４Ｂ（図１参照）を進行する音響波をタービンローター４４に案内し、タービンローター４４を音響波によって効率的に回転させる。

【0043】

図７にも示すように、それぞれのノズル４６Ａ、４６Ｂにおけるシュラウド部４８の外周面は、第二ループ部１４Ｂの管の内周面との間にわずかな隙間を空けている。シュラウド部４８の外周面には、周方向に沿って溝５４が形成されている。本実施形態では、溝５４は、ノズル４６Ａ、４６Ｂそれぞれにおいて１本形成されている。

【0044】

溝５４には、環状のＯリング５６が配置されている。Ｏリング５６は、開示の技術の弾性密着材の一例である。Ｏリング５６は、弾性的に径方向外側へ広げられて溝５４に収容されており、溝５４の外周面に密着している。また、Ｏリング５６の外縁部分はノズル４６Ａ、４６Ｂの外周面よりもさらに径方向外側に出っ張っている。Ｏリング５６は、第二ループ部１４Ｂの管の内周面にも密着している。したがって、Ｏリング５６は、ノズル４６Ａ又はノズル４６Ｂの外周面と、第二ループ部１４Ｂの内周面との間をシールしている。

【0045】

第二ループ部１４Ｂの内周面に対するＯリング５６の密着力は、第二ループ部１４Ｂ内を伝わる音響波の影響でノズル４６Ａ、４６Ｂが軸方向にすれることはないが、所定以上の力を双方向タービン３２に作用させた場合には、第二ループ部１４Ｂに対し双方向タービン３２が軸方向に移動するように設定されている。なお、Ｏリング５６は溝５４に収容されているので、ノズル４６Ａ、４６Ｂに対し軸方向へずれることはない。

【0046】

２つのノズル４６Ａ、４６Ｂのシュラウド部４８の間には、環状のスペーサ５８が配置されている。スペーサ５８によって、ノズル４６Ａ、４６Ｂの間隔Ｂｓｐが一定以上に維持されている。たとえば、後述するように、ノズル４６Ａをタービンローター３６に接近する方向（図１０に示す矢印Ｍ１方向）に押圧した場合であっても、ノズル４６Ａ、４６Ｂの間隔Ｂｓｐはスペーサ５８によって一定以上に維持され、ノズル４６Ｂも同方向（矢印Ｍ１方向）に移動する。これにより、双方向タービン３２が全体として第二ループ部１４Ｂに対し移動する構造が実現されている。同様に、ノズル４６Ｂを図１１に示す矢印Ｍ２方向に押圧した場合でも双方向タービン３２が全体として第二ループ部１４Ｂに対し移動するようになっている。

【0047】

タービンローター４４は、スペーサ５８の径方向内側に収容されている。スペーサ５８の軸方向長さＢｓｐは、タービンローター４４の軸方向長さＢｒｔよりも長い。

【0048】

タービンローター４４とノズル４６Ａとの間には軸方向にクリアランスＣＬ１が構成されている。同様に、タービンローター４４とノズル４６Ｂとの間には軸方向にクリアランスＣＬ２が構成されている。スペーサ５８の軸方向長さＢｓｐ、タービンローター４４の軸方向長さＢｒｔ、クリアランスＣＬ１、ＣＬ２の間には、
Ｂｓｐ＝Ｂｒｔ＋ＣＬ１＋ＣＬ２ （１）
の関係がある。

【0049】

ノズル４６Ａ、４６Ｂのハブ部５０の内周側には、円筒状の軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂが配置されている。軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂの外周面は、ノズル４６Ａ、４６Ｂのハブ部５０の内周面との間にわずかな隙間を空けている。ハブ部５０の外周面には、周方向に沿って溝６６が形成されている。

【0050】

溝６６には、環状のＯリング６８が配置されている。Ｏリング５６は、開示の技術の第二弾性密着材の一例である。Ｏリング６８は、弾性的に径方向外側へ広げられて溝６６に収容されており、溝６６の外周面に密着している。また、Ｏリング６８の外縁部分は軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂの外周面よりもさらに径方向外側に出っ張っている。Ｏリング６８は、ノズル４６Ａ、４６Ｂのハブ部５０の内周面にも密着している。

【0051】

軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂの中央部分には凹部６７が形成されている。軸受支持部材６４Ｂの凹部６７は、発電機３４が収容される収容部を兼ねている。

【0052】

タービンローター４４の軸方向の外側には、軸受７０Ａ、７０Ｂが配置されている。軸受７０Ａ、７０Ｂはタービンローター４４に接触している。軸受７０Ａ、７０Ｂは回転軸６０を回転可能に支持している。

【0053】

さらに、軸受７０Ａ、７０Ｂはそれぞれ、軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂに支持されている。したがって、回転軸６０は、軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂに対し、軸受７０Ａ、７０Ｂを介して回転可能に支持されている。

【0054】

軸受支持部材６４Ａと軸受７０Ａとで、回転軸６０をノズル４６Ａの内側で回転可能に支持しており、軸支持部材６９Ａを構成している。同様に、軸受支持部材６４Ｂと軸受７０Ｂとで、回転軸６０をノズル４６Ｂの内側で回転可能に支持しており、軸支持部材６９Ｂを構成している。なお、このように、回転軸６０を回転可能に支持できれば、たとえば軸受支持部材６４Ａと軸受７０Ａの外輪とが一体化されて軸支持部材６９Ａが構成されていても良い。同様に、軸受支持部材６４Ｂと軸受７０Ｂの外輪とが一体化されて軸支持部材６９Ｂが構成されていても良い。

【0055】

軸受支持部材６４Ａにおいて、軸方向の外側（図４における左側）には、コーン４２Ａが装着されている。軸受支持部材６４Ｂにおいて、軸方向の外側（図４における右側）には、コーン４２Ａが装着されている。これらのコーン４２Ａ、４２Ｂはいずれも、内部が中空の略円錐形状である。コーン４２Ａ、４２Ｂはこの形状によって、第二ループ部１４Ｂを進行する音響波をノズル４６Ａ、４６Ｂの翼部５２に導く作用を奏している。図４における右側のコーン４２Ｂの内側には、軸受支持部材６４Ｂの収容凹部６５との間に、発電機３４が収容されている。

【0056】

図３、図４及び図７における左側の軸受支持部材６４Ａには、軸方向にこの軸受支持部材６４Ａを貫通するネジ孔７２が、回転軸６０と異なる位置に形成されている。本実施形態では、図８に示すように、軸受支持部材６４Ａにおけるネジ孔７２は３つである。３つのネジ孔７２は、軸受支持部材６４Ａの周方向に一定の間隔（中心角１２０度）の位置で形成されている。ネジ孔７２には、調整ネジ７４がねじ込まれている。

【0057】

図４及び図７における左側のノズル４６Ａのハブ部５０からは、内周側に向けて側壁７６が形成されている。

【0058】

図９にも示すように、調整ネジ７４は、タービンローター４４側には突出しないが、側壁７６側には突出している。そして、調整ネジ７４の先端が側壁７６を押圧するようになっている。このため、調整ネジ７４を回転させて、ネジ孔７２への調整ネジ７４のねじ込み位置を調整することで、側壁７６側への突出長Ｈ１（図１０及び図１１参照）も変化する。ノズル４６Ａは第二ループ部１４Ｂに固定されているので、調整ネジ７４の突出長が長くなると、軸受支持部材６４Ａが軸方向（図１０に示す矢印Ｍ１方向）に移動する。

【0059】

次に、本実施形態の音響発電装置３０及び双方向タービン３２の作用を説明する。

【0060】

図１に示すように、音響発電システム１２では、音響配管１４の第一ループ部１４Ａに設けられている熱音響エンジン１６によって、熱エネルギーが音響エネルギーに変換され、音響波が発生される。音響波は、矢印Ｆ１方向及びその反対方向である矢印Ｆ２方向に発生され、接続部１４Ｃを介して第二ループ部１４Ｂに伝わる。そして、第二ループ部１４Ｂに設けられている音響発電装置３０に作用する。具体的には、第二ループ部１４Ｂにおいて、矢印Ｆ３方向及びその反対方向である矢印Ｆ４方向に音響波が進行し、音響発電装置３０に作用する。

【0061】

音響発電装置３０では、矢印Ｆ３方向及び矢印Ｆ４方向のいずれの方向の音響波が作用しても、ノズル４６Ａ、４６Ｂによって、タービンローター４４が一定の方向に回転する。２つのノズル４６Ａ、４６Ｂにより、音響波をタービン本体４０のタービンローター４４に導く。これにより、タービンローター４４を効率的に回転させることができる。

【0062】

タービンローター４４の回転力は、回転軸６０を介して発電機３４に作用する。発電機３４により発電することで、音響発電装置３０では、音響エネルギーが電気エネルギーに変換される。発電機３４によって発電された電力は、ケーブル３８によって音響発電装置３０の外部に供給される。

【0063】

音響発電装置３０において、効率的に音響波を受けて発電するためには、図１に示したように、第二ループ部１４Ｂ内での、連結位置１４Ｄから音響発電装置３０までの距離Ｌ１及び距離Ｌ２を適切に設定する必要がある。

【0064】

本実施形態の音響発電装置３０の双方向タービン３２は、ノズル４６Ａ、４６Ｂの外周面に設けられたＯリング５６によって第二ループ部１４Ｂの管内に固定されている。このため、たとえば、ボルト及びナットを用いて音響発電装置の双方向タービンを第二ループ部１４Ｂの管内に固定した構造と比較して、第二ループ部１４Ｂの管内をスライドさせ、軸方向の位置を変更することが容易である。これにより、第二ループ部１４Ｂ内での距離Ｌ１及び距離Ｌ２を適切に調整することも容易である。そして、第二ループ部１４Ｂ内で距離Ｌ１及び距離Ｌ２を適切に調整することで、音響発電装置３０に効率的に音響波の音響エネルギーをタービンローター４４に作用させることができる。

【0065】

なお、双方向タービン３２の固定にボルト及びナットを用いた場合には、たとえば、双方向タービン３２の周方向に一定の間隔を空けて複数のボルト及びナットを使用する必要が生し、固定のための部品数が多くなる。これに対し、本実施形態の音響発電装置３０の双方向タービン３２では、上記したようにＯリング５６を用いて第二ループ部１４Ｂの管内に固定しているので、固定のための部品数が少なくて済む。

【0066】

本実施形態の双方向タービン３２では、Ｏリング５６は、タービンローター４４の軸方向の両側に設けられた２つのノズル４６Ａ、４６Ｂの外周面に備えられている。したがって、タービンローター４４の軸方向の両側で、タービン本体４０を第二ループ部１４Ｂの管内に固定でき、安定した固定状態が得られる。

【0067】

本実施形態の双方向タービン３２では、軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂも、Ｏリング６８によって、ノズル４６Ａ、４６Ｂのハブ部５０に固定されている。これにより、ノズル４６Ａ、４６Ｂ内で軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂをスライドさせ、軸受支持部材６４Ａ、６４Ｂの軸方向の位置を変更することが容易である。

【0068】

本実施形態の双方向タービン３２では、２つのノズル４６Ａ、４６Ｂの間にスペーサ５８が配置されており、ノズル４６Ａ、４６Ｂの間隔Ｂｓｐが、タービンローター４４の軸方向長さＢｒｔよりも長く維持されている。これにより、タービンローター４４がノズル４６Ａ、４６Ｂに接触することなく回転する構造を実現できる。

【0069】

本実施形態の双方向タービン３２は、調整ネジ７４を有している。図１０に示すように、調整ネジ７４が軸受支持部材６４Ａにねじ込まれて側壁７６側へ移動すると、軸受支持部材６４Ａからの突出長Ｈ１が長くなる。調整ネジ７４の先端は側壁７６に当たっているので、突出長Ｈ１が長くなると、軸受支持部材６４Ａがタービンローター４４側へ移動する。これにより、タービンローター４４が、他方の軸受支持部材６４Ｂ側へ（矢印Ｍ１方向へ）移動する。そして、タービンローター４４とノズル４６ＡとのクリアランスＣＬ１が広がる。また、図１１に示すように、調整ネジ７４が上記と逆方向に回転されて側壁７６から離隔する方向に移動すると、突出長Ｈ１が短くなり、軸受支持部材６４Ａは側壁７６側へ移動する。これにより、タービンローター４４が、一方の軸受支持部材６４Ａ側へ（矢印Ｍ２方向へ）移動する。そして、タービンローター４４とノズル４６ＡとのクリアランスＣＬ１が狭くなる。

【0070】

スペーサ５８の軸方向長さＢｓｐ、タービンローター４４の軸方向長さＢｒｔ、クリアランスＣＬ１、ＣＬ２の間には、前記した式（１）の関係がある。スペーサ５８の軸方向長さＢｓｐ、タービンローター４４の軸方向長さＢｒｔは、形状に応じて決まる定数であるのに対し、クリアランスＣＬ１は調整可能である。そして、クリアランスＣＬ２は、式（１）から、
ＣＬ２＝Ｂｓｐ－ＣＬ１－Ｂｒｔ （２）
である。したがって、調整ネジ７４によってクリアランスＣＬ１を調整することで、クリアランスＣＬ２も調整できる。

【0071】

このように、調整ネジ７４によって、クリアランスＣＬ１、ＣＬ２を調整することで、タービンローター４４の軸方向の位置を、所望の位置に調整できる。なお、この調整作業は、たとえば双方向タービン３２の組立段階において行うことが可能である。

【0072】

本開示の技術では、双方向タービン３２及び音響発電装置３０を構成する各部材を、たとえば、いわゆる３Ｄプリンタによって成形できる。特に、各部材が複雑な形状を有していても、３Ｄプリンタを用いることで成形が容易である。

【0073】

３Ｄプリンタとしては、樹脂を溶融して積層し所望の形状の成形品を成形するタイプの３Ｄプリンタを使用することができる。

【0074】

ここで、図１２には、比較例の軸受支持部材９０Ａが、３Ｄプリンタによる成形時の状態として断面図にて示されている。この軸受支持部材９０Ａは、本開示の第一実施形態の軸受支持部材６４Ａと略同一の形状であるが、中央凹部９２及び溝９４の形状が、軸受支持部材６４Ａの中央凹部６７及び溝６６と異なっている。具体的には、中央凹部９２及び溝９４は、３Ｄプリンタの基板１０４上において、ノズル１０２から溶融樹脂を射出して成形する場合、鉛直下側に向く水平面９４Ｕとなっている。

【0075】

このような水平面９４Ｕでは、溶融樹脂が硬化前に重力によって垂れ下がり、面粗度が低下することが考えられる。鉛直下側に向く面に、溶融樹脂の垂れ下がりを抑制するサポート材を配置してもよいが、成形後にはサポート材の除去が必要となる。また、本開示の技術では、たとえば溝６６は、サポート材を配置するにはスペースが足りないことがある。

【0076】

図１３には、本開示の技術の軸受支持部材６４Ａが３Ｄプリンタによる成形時の状態として、断面図にて示されている。この図１３に示すように、本開示の技術において、たとえば軸受支持部材６４Ａを３Ｄプリンタのノズル１０２から溶融樹脂を射出して成形する場合、成形時における溝６６の上側の隅部に、所定の曲率で湾曲したアール部７８を設けておく。このアール部７８により、溝６６を構成している面として、鉛直下側に向く面が無くなる（もしくは少なくなる）ので、溝６６の面粗度の低下を抑制できる。

【0077】

図１４には、本開示の技術の軸受支持部材６４Ｂが３Ｄプリンタによる成形時の状態として、断面図にて示されている。この図１４に示すように、軸受支持部材６４Ｂの成形時にも、溝６６の上側の隅部に、所定の曲率で湾曲したアール部７８を設けておく。これにより、溝６６を構成している面として、鉛直下側に向く面が無くなる（もしくは少なくなる）ので、溝６６の面粗度の低下を抑制できる。なお、図１４に示す例では、軸受支持部材６４Ｂの凹部６７内に、成形時のサポート材１０６を設けることで、凹部６７の全体的な形状を維持できるようにしている。しかし、このサポート材がない場合であっても、凹部６７にもアール部７８が設けられているので、凹部６８の面粗度の低下を抑制できる。

【0078】

図１５には、本開示の技術のノズル４６Ａが３Ｄプリンタによる成形時の状態として、断面図にて示されている。この図１５に示すように、ノズル４６Ａの成形時にも、溝５４の上側の隅部に、所定の曲率で湾曲したアール部７８を設けておく。同様に、図１６に示すように、ノズル４６Ｂの成形時にも、溝５４の上面の隅部に、所定の曲率で湾曲したアール部７８を設けておく。これにより、溝５４、６６において、鉛直下側を向く面が無くなる（もしくは少なくなる）ので、溝５４、６６の面粗度の低下を抑制できる。

【0079】

図１７には、本開示の技術のタービンローター４４が３Ｄプリンタによる成形時の状態として、断面図にて示されている。この図１７に示されるように、タービンローター４４には凹部８０が形成されることがある。タービンローター４４を３Ｄプリンタにより製造する場合においても、タービンローター４４の凹部８０の隅部に、所定の曲率で湾曲したアール部７８を設けておく。これにより、凹部８０の面粗度の低下を抑制できる。

【0080】

さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローターを備えるタービン本体と、
前記タービン本体の外周面に備えられ、前記音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性密着材と、
を有する双方向タービン。
（付記２）
前記弾性密着材は、前記音響導入管の内周面と前記タービン本体の外周面との間をシールしている付記１に記載の双方向タービン。
（付記３）
前記タービン本体は、前記タービンローターの軸方向の両側にそれぞれ設けられ前記タービンローターに前記音響波を導く２つのノズルを有し、
２つの前記ノズルのそれぞれの外周面に、前記弾性密着材が備えられている付記２に記載の双方向タービン。
（付記４）
２つの前記ノズルの間に配置されて前記ノズルの軸方向の間隔を前記タービンローターの軸方向の長さよりも長く維持するスペーサ、を有する付記３に記載の双方向タービン。
（付記５）
２つの前記ノズルの内側で前記タービンローターの回転軸を回転可能に支持する軸支持部材と、
前記軸支持部材の外周面と前記ノズルの内周面とに弾性的に密着する第二弾性密着材と、
を有する付記３又は付記４に記載の双方向タービン。
（付記６）
前記軸支持部材の一方に対し前記タービンローター側からねじ込まれ、先端が突出して前記ノズルの一方を前記軸方向に押圧することで前記軸支持部材の一方を前記軸方向に移動させる調整ネジ、を有する付記５に記載の双方向タービン。
（付記７）
内部を音響波が双方向に伝わる音響導入管と、
前記音響導入管の内部に配置され、前記音響導入管の内部の双方向の音響波により回転するタービンローターを備えるタービン本体と、前記タービン本体の外周面に備えられ、前記音響導入管の内周面に対し弾性的に密着する弾性密着材と、を有する双方向タービンと、
前記タービンローターの回転力により回転して発電する発電機と、
を有する音響発電装置。

【符号の説明】

【0081】

１２ 音響発電システム
１４ 音響配管
１４Ａ 第一ループ部
１４Ｂ 第二ループ部（音響導入管の一例）
１６ 熱音響エンジン
１８ 蓄熱器
２０ 高温熱交換器
２２ 低温熱交換器
３０ 音響発電装置
３２ 双方向タービン
３４ 発電機
３８ ケーブル
４０ タービン本体
４２Ａ、４２Ｂ コーン
４４ タービンローター
４６Ａ、４６Ｂ ノズル
４８ シュラウド部
５０ ハブ部
５２ 翼部
５４ 溝
５６ Ｏリング（第一弾性シールの一例）
５８ スペーサ
６０ 回転軸
６２ 軸継手
６４Ａ、６４Ｂ 軸受支持部材
６５ 収容凹部
６６ 溝
６７ 中央凹部
６７ 凹部
６８ Ｏリング（第二弾性シールの一例）
６８ 凹部
６９Ａ、６９Ｂ 軸支持部材
７０Ａ、７０Ｂ 軸受
７２ ネジ孔
７４ 調整ネジ
７６ 側壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】