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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-02-04
(54)【発明の名称】冷気・暖気発生システム
(51)【国際特許分類】
B60H 1/00 20060101AFI20220128BHJP
B60H 1/32 20060101ALI20220128BHJP
B60H 1/22 20060101ALI20220128BHJP
F25B 9/00 20060101ALI20220128BHJP
【ＦＩ】
B60H1/00 102B
B60H1/00 ZAB
B60H1/32 621F
B60H1/22 671
F25B9/00 Z
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018566754
(86)(22)【出願日】2017-10-31
(86)【国際出願番号】 JP2017039341
(87)【国際公開番号】W WO2018146873
(87)【国際公開日】2018-08-16
【審査請求日】2020-07-20
(31)【優先権主張番号】P 2017023516
(32)【優先日】2017-02-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2017049353
(32)【優先日】2017-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088616
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平
(74)【代理人】
【識別番号】100154829
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 成
(72)【発明者】
【氏名】宮入 由紀夫
(72)【発明者】
【氏名】三輪 真一
【審査官】笹木 俊男
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２０５６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２３６７４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２９８９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０５００８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３４８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２１４４０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｈ １／００
Ｂ６０Ｈ １／２２
Ｂ６０Ｈ １／３２
Ｆ２５Ｂ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気自動車の車内を冷暖房するための冷気・暖気発生システムにおいて、交流電力の供給を受けて直線方向の振動力を生じるリニアモータを有し、圧力が３５ａｔｍ以下であって振動することで音波を伝播する作動流体を、前記リニアモータにより振動させることで、５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の、前記交流電力に応じた周波数の音波を発生する音波発生部と、
前記作動流体によって内部が満たされ、前記音波発生部により発生した音波を該作動流体の振動により伝播する伝播管と、
前記電気自動車の外部から第１の外気および第２の外気を取得し、前記伝播管により伝播されて来た音波を介して前記第１の外気の熱を前記第２の外気に渡すことで、前記第１の外気を温度が低下した冷気に変えるとともに、前記第２の外気を温度が上昇した暖気に変える冷気・暖気発生部と、を備え、
前記冷気・暖気発生部が、
２つの端面の間に延びる複数のセルであって前記作動流体によって内部が満たされる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、該隔壁と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互に変換する熱・音波変換部品であって、前記２つの端面の間を音波が前記複数のセルを通って進行するとその進行する音波による熱音響効果により、前記２つの端面のうちの音波の進行方向上流側の端面から音波の進行方向下流側の端面に向かって熱が運ばれる熱・音波変換部品と、
前記熱・音波変換部品の前記２つの端面のうちの一方の端面に近接して設けられ、該一方の端面から他方の端面に向かって音波が前記複数のセル内を進行する場合に、流入してきた前記第１の外気から熱を受け取って該熱を前記熱・音波変換部品の前記一方の端面に渡し、前記冷気を流出させる冷気用熱交換器と、
前記熱・音波変換部品の前記他方の端面に近接して設けられ、前記一方の端面から前記他方の端面に向かって音波が前記複数のセル内を進行する場合に、前記一方の端面から前記他方の端面に運ばれてきた熱を受け取って該熱を、流入してきた前記第２の外気に渡し、前記暖気を流出させる暖気用熱交換器と、を備え、
前記セルが延びる方向に垂直な前記熱・音波変換部品の断面のうちの、前記隔壁の断面および前記セルの断面で占められているセル構造領域におけるセル密度が６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下であり、
前記隔壁を構成する材料の熱伝導率が５．０Ｗ／ｍＫ以下である冷気・暖気発生システム。
【請求項2】
前記熱・音波変換部品は、前記２つの端面の外周部を繋いで前記隔壁全体を取り囲むことで前記熱・音波変換部品の側面部を形成する外周壁を有し、前記熱・音波変換部品の前記断面の円相当直径に対する前記セル構造領域の円相当直径の比率が０．６以上０．９４以下である請求項１に記載の冷気・暖気発生システム。
【請求項3】
前記比率が０．８以上０．９以下である請求項２に記載の冷気・暖気発生システム。
【請求項4】
前記外周壁は、前記隔壁と一体的に形成されたものである請求項２又は３に記載の冷気・暖気発生システム。
【請求項5】
前記熱・音波変換部品全体のうちの、前記隔壁および前記セルによりセル構造が形成されている部分であるセル構造体のヤング率が７ＧＰａ以上である請求項１～４のいずれかに記載の冷気・暖気発生システム。
【請求項6】
前記音波発生部は、貫通孔を形成する孔部を有し、該孔部を除いて前記伝播管を封止しつつ、前記リニアモータによって生じた振動力を受けて前記直線方向に振動する封止振動部材を備えたものであり、前記孔部は、前記貫通孔として、前記封止振動部材が５００Ｈｚより高い高周波数あるいは５０Ｈｚより低い低周波数で振動する際には、前記作動流体を前記孔部に進入させること、あるいは、前記作動流体に前記孔部を通過させることにより、前記高周波数あるいは前記低周波数での前記作動流体の振動を抑制し、前記封止振動部材が５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の周波数で振動する際には、該範囲内の前記周波数での前記作動流体の振動を許すという周波数フィルタリング機能が発揮される大きさの貫通孔を形成するものである請求項１～５のいずれかに記載の冷気・暖気発生システム。
【請求項7】
前記音波発生部は、前記熱・音波変換部品の前記一方の端面から前記熱・音波変換部品の前記他方の端面に向けて前記熱・音波変換部品の前記複数のセルの内部を進行する音波を発生する暖房モードと、前記熱・音波変換部品の前記他方の端面から前記熱・音波変換部品の前記一方の端面に向けて前記熱・音波変換部品の前記複数のセルの内部を進行する音波を発生する冷房モードとを、選択的に実行するものであり、前記冷気・暖気発生部は、前記電気自動車の外部から前記第１の外気を取得するとともに、前記第２の外気に代えて第１の車内の空気を取得する駆動モードと、前記電気自動車の外部から前記第２の外気を取得するとともに、前記第１の外気に代えて第２の車内の空気を取得する換気モードとを、選択的に実行するものであり、
前記音波発生部が前記暖房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記駆動モードを実行する場合には、前記冷気用熱交換器は、前記第１の外気から熱を受け取って該熱を前記一方の端面に渡し、該熱を前記冷気用熱交換器に渡した後の前記第１の外気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものであり、前記暖気用熱交換器は、前記他方の端面から音波を介して前記第１の外気の前記熱を受け取って該熱を前記第１の車内の空気に渡して該熱が渡された後の前記第１の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、
前記音波発生部が前記暖房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記換気モードを実行する場合には、前記冷気用熱交換器は、前記第２の車内の空気から熱を受け取って該熱を前記一方の端面に渡し、該熱を前記冷気用熱交換器に渡した後の前記第２の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものであり、前記暖気用熱交換器は、前記他方の端面から音波を介して前記第２の車内の空気の前記熱を受け取って該熱を前記第２の外気に渡して該熱が渡された後の前記第２の外気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、
前記音波発生部が前記冷房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記駆動モードを実行する場合には、前記暖気用熱交換器は、前記第１の車内の空気から熱を受け取って該熱を前記他方の端面に渡し、該熱を前記暖気用熱交換器に渡した後の前記第１の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、前記冷気用熱交換器は、前記一方の端面から音波を介して前記第１の車内の空気の前記熱を受け取って該熱を前記第１の外気に渡して該熱が渡された後の前記第１の外気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものであり、
前記音波発生部が前記冷房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記換気モードを実行する場合には、前記暖気用熱交換器は、前記第２の外気から熱を受け取って該熱を前記他方の端面に渡し、該熱を前記暖気用熱交換器に渡した後の前記第２の外気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、前記冷気用熱交換器は、前記一方の端面から音波を介して前記第２の外気の前記熱を受け取って該熱を前記第２の車内の空気に渡して該熱が渡された後の前記第２の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものである請求項１～６のいずれかに記載の冷気・暖気発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車の車内を冷暖房するための冷気・暖気発生システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年では、社会全体で二酸化炭素等の温暖化ガスの削減に対する要請が高まっており、この要請を受けて自動車の分野においても、エンジンの動力源として化石燃料を用いない電気自動車の技術開発が盛んに行われている。
【0003】
電気自動車では、化石燃料の燃焼を伴わないため二酸化炭素等の温暖化ガスの発生を抑えることができるが、その反面、エンジンの廃熱を熱源として利用することができない。たとえば、化石燃料の燃焼を伴う自動車とは異なり電気自動車では、エンジンの廃熱を車内の暖房の熱源として利用することができず、車内の暖房用に別の熱源を得ることが必要となる。単純には、電気自動車の動力源である電気を用いて電熱線等に通電して発熱させることで暖房用の熱を得る方式が考えられるが、この方式では、暖房のためにかなりの電力が必要となるためエネルギー効率が著しく悪く、この方式を採用するのは好ましくない。
【0004】
このため電気自動車の分野では、ヒートポンプにより外気から熱を汲み上げることで、外気よりも温度が高い暖気を発生させ、この暖気を車内の暖房に利用する方式が一般に採用されている（たとえば特許文献１参照）。実際、このように外気から熱を汲み上げる方式の方が、通電により電熱線等の発熱で直接に熱を発生させる方式に比べ、より少ない電力で暖房用の暖気を得ることができる。なお、このようなヒートポンプでは、暖気の発生と共に、外気よりも温度が低い冷気も発生するため、暖気の代わりに冷気を利用すれば冷房にも利用できる。
【0005】
こうしたヒートポンプでは、作動流体を圧縮および膨張させることで、熱の放出および吸収を作動流体に起こさせる方式が、通常、採用される。しかしながら、一般に、作動流体を圧縮および膨張させるための機構は複雑なため、ヒートポンプの装置全体が大型化しやすいという問題がある。また、こうしたヒートポンプでは、エネルギー効率向上の観点から好適な作動流体の多くは、地球温暖化係数が高い気体であって地球温暖化への悪影響が大きく、こうした気体を用いるのは、社会全体における温暖化ガス削減の要請に反するものである。このため、温暖化ガス削減の要請に応えつつエネルギー効率を向上させるように作動流体を選択するのが難しいという問題もある。
【0006】
ところで、このような電気自動車の暖房用のヒートポンプとは熱の汲み上げ方式が異なるヒートポンプとして、熱音響効果を利用するヒートポンプが知られている（たとえば特許文献２参照）。熱音響効果とは、細管の両端部間に温度勾配が形成されたときに細管中の音波伝播媒体（作動流体）が振動を起こして音波が伝播する現象、および、その逆現象として、細管内を音波が伝播することで細管の両端部間に温度勾配が形成される現象を指す。特に後者の、音波から温度勾配が形成される現象は、簡単に言えば、細管の一方の端部から他方の端部に熱を運ぶ現象であり、この現象を利用してヒートポンプを構成することができる。熱音響効果を利用したヒートポンプでは、作動流体を機械的な装置によって圧縮・膨張させる必要がないため、作動流体を圧縮および膨張させる方式のヒートポンプに比べるとヒートポンプ全体の小型化に適している。また、熱音響効果を利用したヒートポンプでは、作動流体として地球温暖化係数の高い気体を用いる必要はなく、むしろ、そうした地球温暖化係数の高い気体よりも反応性の低い作動流体（たとえば希ガス）の方が、より高いエネルギー効率を実現できる。このため、熱音響効果を利用したヒートポンプは、環境に悪影響を与えることなくエネルギー効率を向上させるのにも適している。熱音響効果を利用したヒートポンプのこれらの長所を考慮すると、電気自動車の暖房（および冷房）用のヒートポンプとしても、熱音響効果を利用したヒートポンプを用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１１－１９５０２１号公報
【文献】特開２０００－０８８３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、熱音響効果を利用するヒートポンプでは、ヒートポンプ中の音波によるノイズがヒートポンプ外部に伝わり、不愉快に感じるほど耳障りなものとなりやすい。特に電気自動車では、化石燃料を燃焼させる自動車に比べてエンジン音が小さいので、このようなノイズが認識されやすく、この問題はとりわけ深刻である。ヒートポンプの内外に防音機構等を設けてノイズ低減を図ることも考えられるが、この場合、小型化が可能という上述の長所やエネルギー効率が向上するという上述の長所が失われかねない。このように、システム全体の小型化と高いエネルギー効率を実現しつつノイズを抑えた、電気自動車の冷暖房用の冷気・暖気発生システムの実現に当たっては、解決すべき問題がまだ残されている。
【0009】
上記の事情を鑑み、本発明は、システム全体の小型化と高いエネルギー効率を実現しつつノイズを抑えた、電気自動車の冷暖房用の冷気・暖気発生システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の課題を解決するため、本発明は、以下の冷気・暖気発生システムを提供する。
【0011】
［１］ 電気自動車の車内を冷暖房するための冷気・暖気発生システムにおいて、交流電力の供給を受けて直線方向の振動力を生じるリニアモータを有し、圧力が３５ａｔｍ以下であって振動することで音波を伝播する作動流体を、前記リニアモータにより振動させることで、５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の、前記交流電力に応じた周波数の音波を発生する音波発生部と、前記作動流体によって内部が満たされ、前記音波発生部により発生した音波を該作動流体の振動により伝播する伝播管と、前記電気自動車の外部から第１の外気および第２の外気を取得し、前記伝播管により伝播されて来た音波を介して前記第１の外気の熱を前記第２の外気に渡すことで、前記第１の外気を温度が低下した冷気に変えるとともに、前記第２の外気を温度が上昇した暖気に変える冷気・暖気発生部と、を備え、前記冷気・暖気発生部が、２つの端面の間に延びる複数のセルであって前記作動流体によって内部が満たされる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、該隔壁と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互に変換する熱・音波変換部品と、前記熱・音波変換部品の前記２つの端面のうちの一方の端面に近接して設けられ、流入してきた前記第１の外気から熱を受け取って該熱を前記熱・音波変換部品の前記一方の端面に渡し、前記冷気を流出させる冷気用熱交換器と、前記熱・音波変換部品の他方の端面に近接して設けられ該他方の端面から熱を受け取って該熱を、流入してきた前記第２の外気に渡し、前記暖気を流出させる暖気用熱交換器と、を備え、
前記セルが延びる方向に垂直な前記熱・音波変換部品の断面のうちの、前記隔壁の断面および前記セルの断面で占められているセル構造領域におけるセル密度が６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下であり、前記隔壁を構成する材料の熱伝導率が５．０Ｗ／ｍＫ以下である冷気・暖気発生システム。
前記セルが延びる方向に垂直な前記熱・音波変換部品の断面のうちの、前記隔壁の断面および前記セルの断面で占められているセル構造領域におけるセル密度が６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下であり、前記隔壁を構成する材料の熱伝導率が５．０Ｗ／ｍＫ以下である冷気・暖気発生システム。
【0012】
［２］ 前記熱・音波変換部品は、前記２つの端面の外周部を繋いで前記隔壁全体を取り囲むことで前記熱・音波変換部品の側面部を形成する外周壁を有し、前記熱・音波変換部品の前記断面の円相当直径に対する前記セル構造領域の円相当直径の比率が０．６以上０．９４以下である［１］に記載の冷気・暖気発生システム。
【0013】
［３］ 前記比率が０．８以上０．９以下である［２］に記載の冷気・暖気発生システム。
【0014】
［４］ 前記外周壁は、前記隔壁と一体的に形成されたものである［２］又は［３］に記載の冷気・暖気発生システム。
【0015】
［５］ 前記熱・音波変換部品全体のうちの、前記隔壁および前記セルによりセル構造が形成されている部分であるセル構造体のヤング率が７ＧＰａ以上である［１］～［４］のいずれかに記載の冷気・暖気発生システム。
【0016】
［６］ 前記音波発生部は、貫通孔を形成する孔部を有し、該孔部を除いて前記伝播管を封止しつつ、前記リニアモータによって生じた振動力を受けて前記直線方向に振動する封止振動部材を備えたものであり、前記孔部は、前記貫通孔として、前記封止振動部材が５００Ｈｚより高い高周波数あるいは５０Ｈｚより低い低周波数で振動する際には、前記作動流体を前記孔部に進入させること、あるいは、前記作動流体に前記孔部を通過させることにより、前記高周波数あるいは前記低周波数での前記作動流体の振動を抑制し、前記封止振動部材が５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の周波数で振動する際には、該範囲内の前記周波数での前記作動流体の振動を許すという周波数フィルタリング機能が発揮される大きさの貫通孔を形成するものである［１］～［５］のいずれかに記載の冷気・暖気発生システム。
【0017】
［７］ 前記音波発生部は、前記熱・音波変換部品の前記一方の端面から前記熱・音波変換部品の前記他方の端面に向けて前記熱・音波変換部品の前記複数のセルの内部を進行する音波を発生する暖房モードと、前記熱・音波変換部品の前記他方の端面から前記熱・音波変換部品の前記一方の端面に向けて前記熱・音波変換部品の前記複数のセルの内部を進行する音波を発生する冷房モードとを、選択的に実行するものであり、前記冷気・暖気発生部は、前記電気自動車の外部から前記第１の外気を取得するとともに、前記第２の外気に代えて第１の車内の空気を取得する駆動モードと、前記電気自動車の外部から前記第２の外気を取得するとともに、前記第１の外気に代えて第２の車内の空気を取得する換気モードとを、選択的に実行するものであり、前記音波発生部が前記暖房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記駆動モードを実行する場合には、前記冷気用熱交換器は、前記第１の外気から熱を受け取って該熱を前記一方の端面に渡し、該熱を前記冷気用熱交換器に渡した後の前記第１の外気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものであり、前記暖気用熱交換器は、前記他方の端面から音波を介して前記第１の外気の前記熱を受け取って該熱を前記第１の車内の空気に渡して該熱が渡された後の前記第１の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、前記音波発生部が前記暖房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記換気モードを実行する場合には、前記冷気用熱交換器は、前記第２の車内の空気から熱を受け取って該熱を前記一方の端面に渡し、該熱を前記冷気用熱交換器に渡した後の前記第２の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものであり、前記暖気用熱交換器は、前記他方の端面から音波を介して前記第２の車内の空気の前記熱を受け取って該熱を前記第２の外気に渡して該熱が渡された後の前記第２の外気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、前記音波発生部が前記冷房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記駆動モードを実行する場合には、前記暖気用熱交換器は、前記第１の車内の空気から熱を受け取って該熱を前記他方の端面に渡し、該熱を前記暖気用熱交換器に渡した後の前記第１の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、前記冷気用熱交換器は、前記一方の端面から音波を介して前記第１の車内の空気の前記熱を受け取って該熱を前記第１の外気に渡して該熱が渡された後の前記第１の外気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものであり、前記音波発生部が前記冷房モードを実行し、前記冷気・暖気発生部が前記換気モードを実行する場合には、前記暖気用熱交換器は、前記第２の外気から熱を受け取って該熱を前記他方の端面に渡し、該熱を前記暖気用熱交換器に渡した後の前記第２の外気に相当する空気を前記電気自動車の車内に向けて流出させるものであり、前記冷気用熱交換器は、前記一方の端面から音波を介して前記第２の外気の前記熱を受け取って該熱を前記第２の車内の空気に渡して該熱が渡された後の前記第２の車内の空気に相当する空気を前記電気自動車の外部に向けて流出させるものである［１］～［６］のいずれかに記載の冷気・暖気発生システム。
【発明の効果】
【0018】
本発明の冷気・暖気発生システムでは、熱・音波変換部品が６２０セル／ｃｍ２～３１００セル／ｃｍ２の高セル密度を有することで、小型の冷気・暖気発生システムであっても高いエネルギー効率が実現される。また、熱伝導率が５．０Ｗ／ｍＫ以下の材料で隔壁および外壁が構成されることで、各セル内の作動流体と隔壁との間で熱の授受が十分に行われて高いエネルギー効率が実現される。また、外気から熱を汲み上げて暖気および冷気を発生するように熱音響効果を生じさせる音波の周波数が５０Ｈｚ以上であることで、必要最小限のエネルギー効率を確保できる。さらにこの音波の周波数が５００Ｈｚ以下であることで、本発明の冷気・暖気発生システムを搭載した電気自動車に乗車している人にとって、音波によるノイズが、電気自動車に乗車している人にとって不愉快に感じられるほど耳障りなものになることが回避されている。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の冷気・暖気発生システムの一実施形態が適用された、電気自動車の冷暖房システムの概念的な模式構成図である。
【図5】セグメント構造を有する熱・音波変換部品の構成を表した図である。
【図9】図２の音波発生部の構成を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【0021】
図１は、本発明の冷気・暖気発生システムの一実施形態が適用された、電気自動車１０００の冷暖房システムの概念的な模式構成図である。
【0022】
図１に示す電気自動車１０００の冷暖房システムは、電気自動車１０００の車内の冷暖房を行うシステムであり、冷気・暖気発生システム１００および制御部２００を有している。
【0023】
冷気・暖気発生システム１００は、図１の２つの点線矢印で示すように２つの流路から外気を取得して、その外気から冷気および暖気を発生し、図１の白抜きの太線矢印および斜線の太線矢印で示すようにその冷気および暖気を制御部２００に送る。ここで、「外気」とは電気自動車１０００の車外の空気を指す。また、「冷気」とは、外気が熱を吸収されて温度が低下した状態に変化したものを指し、「暖気」とは、外気が熱を吸収してその温度が上昇した状態に変化したものを指す。なお、電気自動車１０００の冷暖房システムでは、冷気・暖気発生システム１００が外気を効率よく取得するために、電気自動車１０００の車外の空気を吸引して冷気・暖気発生システム１００に送風する不図示の外気送風部が設けられていてもよい。外気送風部の具体例としては、たとえば換気用のファンを用いることができる。
【0024】
制御部２００は、電気自動車１０００のユーザ（運転手あるいは同乗者）による冷暖房システムの設定操作に応じて、冷気・暖気発生システム１００から送られてきた冷気および暖気のうちの一方を電気自動車１０００の車内に放出し（図の一点鎖線の矢印参照）、他方を電気自動車１０００の車外に放出する（図の二点鎖線の矢印参照）。たとえば、ユーザにより、暖房が設定されていた場合には、制御部２００は、暖気を電気自動車１０００の車内に放出して冷気を電気自動車１０００の車外に放出する。この結果、電気自動車１０００の車内が暖房されることとなる。一方、ユーザにより、冷房が設定されていた場合には、制御部２００は、冷気を電気自動車１０００の車内に放出して暖気を電気自動車１０００の車外に放出する。この結果、電気自動車１０００の車内が冷房されることとなる。
【0025】
次に、冷気・暖気発生システム１００の構成について説明する。
【0026】
【0027】
図２の冷気・暖気発生システム１０１は、冷気・暖気発生部１００Ａ、音波発生部１００Ｂ、および第１の伝播管１００Ｃを有している。
【0028】
音波発生部１００Ｂは、不図示の交流電力供給部より交流電力の供給を受けて、後述する機構により音波発生部１００Ｂ内の作動流体を振動させ、以下に説明するように５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の、交流電力の周波数に応じた周波数の音波を発生する。このように音波発生部１００Ｂでは、供給される交流電力の周波数を調整することで、音波発生部１００Ｂに発生させる音波の周波数を調整できる。ここで、基本的に、音波の周波数が高いほど、得られる熱音響効果も大きく熱の運搬量（熱の汲み上げ量）が多くなる。また、基本的に、冷気・暖気発生システム全体のサイズが大きいほど、得られる熱音響効果も大きく熱の運搬量（熱の汲み上げ量）が多くなる。音波発生部１００Ｂが発生する音波の周波数としては、冷気・暖気発生システム１０１の大型化を避けつつ電気自動車の冷暖房に十分な熱の運搬量（熱の汲み上げ量）を確保する観点から、５０Ｈｚ以上の周波数が必要である。５０Ｈｚ以上の周波数の中でも１００Ｈｚ以上の周波数が好ましい。
【0029】
ただし、周波数が高くなるほど、冷気・暖気発生システム１０１の外部に伝わる音波のノイズが大きくなる。特に、特に電気自動車では、化石燃料を燃焼させる自動車に比べてエンジン音が小さいので、このようなノイズが認識されやすく、この問題は深刻である。音波によるノイズが、図１の電気自動車１０００に乗車している人にとって不愉快に感じられるほど耳障りになるのを回避する観点から５００Ｈｚ以下の周波数であることが必要である。なお、２００Ｈｚ以下の周波数が好ましい。
【0030】
まとめると、５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の周波数が必要である。特に、１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の周波数が好ましい。
【0031】
音波発生部１００Ｂには、第１の伝播管１００Ｃの一端が接続されており、第１の伝播管１００Ｃの内部は、音波発生部１００Ｂ内の作動流体と同じ種類の作動流体で満たされている。この第１の伝播管１００Ｃ内の作動流体に音波発生部１００Ｂ内の作動流体の振動が伝わることで、音波発生部１００Ｂで発生した音波が、第１の伝播管１００Ｃ内の矢印で示す向きに第１の伝播管１００Ｃ内を伝播する。
【0032】
冷気・暖気発生部１００Ａには、第１の伝播管１００Ｃの他端（上述の一端とは反対側の第１の伝播管１００Ｃの端）が接続されており、第１の伝播管１００Ｃ内を伝播してきた音波は冷気・暖気発生部１００Ａを通過する。ここで、冷気・暖気発生部１００Ａは、熱・音波変換部品１、暖気用熱交換器２、および冷気用熱交換器３を有している。
【0033】
熱・音波変換部品１は、熱・音波変換部品１の２つの端面の間で延びる複数のセル（後述の図３および図４で詳しく説明する）が形成されたハニカム構造体である。これら複数のセルは、２つの端面を貫通する細い管状の貫通孔である。これら複数のセルは、内部が上述の作動流体によって満たされ、冷気用熱交換器３を介して第１の伝播管１００Ｃと連通している。第１の伝播管１００Ｃ内を伝播してきた音波は、これら複数のセル内を進行し、この進行の際、この音波による熱音響効果により、熱・音波変換部品１の、音波の進行方向上流側の端面から、熱・音波変換部品１の、音波の進行方向下流側の端面に向かって熱が運ばれる。
【0034】
ここで、熱音響効果について簡単に説明する。細い管の両端部の間に温度差を与えることで、その細い管の延びる方向について細い管に温度勾配が形成されると、高温側では、細い管内部の流体（典型的には気体）は、細い管の内壁面から熱を吸収して高温側から低温側へ向けて膨張する。そして、流体は、その低温側で細い管の内壁面に対し熱を放出して収縮し元の高温側の方に戻る。このような流体と細い管の内壁面との間の熱の授受と、流体の膨張圧縮が繰り返されることで、結果的に、流体が、細い管が延びる方向に振動（自励振動）することとなる。この自励振動の逆現象として、細い管の内部を音波が伝播すると、細管の両端部間に温度勾配が形成されるという現象も起きる。この逆現象は、簡単に言えば、音波の進行により、細い管の一方の端部から他方の端部に熱が運ばれる現象だということができる。このように、温度勾配に起因して音波が発生する現象や、逆に、音波に起因して温度勾配が生じる現象は、熱音響効果と呼ばれている。特に、上述の熱・音波変換部品１における熱の運搬は、後者の、音波に起因して温度勾配が生じるという熱音響効果によるものである。
【0035】
再び図２の冷気・暖気発生部１００Ａの説明を続ける。
【0036】
冷気・暖気発生部１００Ａには、熱・音波変換部品１を間に置いて、暖気用熱交換器２および冷気用熱交換器３の２つの熱交換器が設けられている。ここで、上述の第１の伝播管１００Ｃの他端は、冷気用熱交換器３と接続されている。冷気用熱交換器３は、熱・音波変換部品１の、音波の進行方向上流側の端面に近接して設けられており、冷気用熱交換器３に流入する外気（冷気用熱交換器３に向かう点線矢印参照）から熱を受け取って、熱・音波変換部品１の、音波の進行方向上流側の端面にその熱を渡す。そして、冷気用熱交換器３は、熱を冷気用熱交換器３に渡した後の外気に相当する、外気よりも温度が低い空気である冷気（白抜きの太線矢印参照）を冷気用熱交換器３から流出させる。一方、暖気用熱交換器２は、熱・音波変換部品１の、音波の進行方向下流側の端面に近接して設けられており、音波の進行方向下流側の端面から熱を受け取って、暖気用熱交換器２に流入する外気（暖気用熱交換器２に向かう点線矢印参照）に渡す。そして、暖気用熱交換器２は、熱を暖気用熱交換器２から受け取った後の外気に相当する、外気よりも温度が高い空気である暖気（斜線の太線矢印参照）を暖気用熱交換器２から流出させる。
【0037】
すなわち、冷気・暖気発生部１００Ａは、熱・音波変換部品１の働きにより、冷気用熱交換器３に流入する外気から熱を受け取って、暖気用熱交換器２に流入する外気にその熱を渡すヒートポンプとして機能していることとなる。
【0038】
ここで、上述したように、第１の伝播管１００Ｃは、音波発生部１００Ｂと、冷気・暖気発生部１００Ａにおける冷気用熱交換器３との双方に接続され、音波発生部１００Ｂで発生した音波を冷気・暖気発生部１００Ａに伝播する役割を果たしている。この第１の伝播管１００Ｃが、本発明にいう伝播管の一例に相当する。
【0039】
ここで、図２の冷気・暖気発生システム１０１は、この第１の伝播管１００Ｃに加え、冷気・暖気発生部１００Ａにおける暖気用熱交換器２と、音波発生部１００Ｂとの双方に接続された第２の伝播管１００Ｄも有している。この第２の伝播管１００Ｄ内も作動流体で満たされており、第２の伝播管１００Ｄは、冷気・暖気発生部１００Ａを通過した音波を音波発生部１００Ｂに戻す役割を果たしている。上述の、第１の伝播管１００Ｃ、音波発生部１００Ｂ、および冷気・暖気発生部１００Ａにこの第２の伝播管１００Ｄが加わることで、図２の冷気・暖気発生システム１０１では、全体としてループ状の音波の伝播経路が形成されている。作動流体は、このループ状の音波の伝播経路の中に閉じ込められて音波の伝播を担っており、音波は主に、このループ状の音波の伝播経路を、図２の矢印で示す時計回りの向きに進行する。ここで、第１の伝播管１００Ｃと第２の伝播管１００Ｄの管径は異なっていてもよい。
【0040】
このループ状の音波の伝播経路の中に閉じ込められた作動流体の圧力は３５ａｔｍ以下である。３５ａｔｍ以上の場合、音波に起因するノイズが、図１の電気自動車１０００に乗車している人にとって不愉快に感じるほど耳障りなものになり得る。ここで、作動流体としては、たとえば、低粘性で反応性の低い希ガス等の気体を用いることができる。
【0041】
以下では、このループ状の音波の伝播経路に基づき説明を続けるが、本発明では、伝播管としては、必要最小限の要件として、音波発生部１００Ｂで発生した音波を冷気・暖気発生部１００Ａに伝播する第１の伝播管１００Ｃがあればよい。すなわち、本発明では、音波の伝播経路の形態は、図２のようなループ状の形態以外に、上記の必要最小限の要件を満たす、熱音響効果の分野ではよく知られて様々な形態を採用することができる。これら採用可能な様々な形態については後述する。
【0042】
以下、図２に示す冷気・暖気発生部１００Ａの構成の一具体例について説明する。
【0043】
【0044】
以下では、図３を用いて、図２の冷気・暖気発生部１００Ａの構成の一具体例について説明するが、図２の構成要素と対応する構成要素については同一の符号を用いて説明する。特に、対応関係の明確化のため、一具体例である図３の冷気・暖気発生部についても、図２の冷気・暖気発生部１００Ａと同じ符号１００Ａを付して説明する。
【0045】
図３の冷気・暖気発生部１００Ａは、図２の説明で上述したように、熱・音波変換部品１、暖気用熱交換器２、および冷気用熱交換器３を備えており、さらにこれらの構成要素に加えて、緩衝材１２および筐体１５も備えている。
【0046】
図３の熱・音波変換部品１は、熱・音波変換部品１の２つの端面の間で延びる複数のセル１４を区画形成する隔壁１１を備えている。複数のセル１４はそれぞれが細い管状の貫通孔であり、本明細書では、「セル」という語を、隔壁を含まない貫通孔のみを指すものとして用いる。各セル１４は、図３の水平方向（左右方向）を貫通方向（各セル１４が延びる方向）とし、冷気用熱交換器３側の端面および暖気用熱交換器２側の端面の両端面において開口する。また、図３の熱・音波変換部品１は、これら２つの端面の外周部を繋いで隔壁１１の全体を取り囲むことで熱・音波変換部品１の側面部を形成する外周壁１３も備えている。
【0047】
筐体１５は、熱・音波変換部品１と緩衝材１２の全体を収容しており、緩衝材１２は、熱・音波変換部品１の側面を取り巻くように、熱・音波変換部品１の外周壁１３に圧接しながら筐体１５と熱・音波変換部品１との間に配設されている。緩衝材１２は、熱・音波変換部品１に対する外部からの衝撃や音波による振動の影響を吸収するとともに、筐体１５内において、熱・音波変換部品１の位置を安定化する役割を果たしている。
【0048】
【0049】
図４に示すように、熱・音波変換部品１は、複数のセル１４が、隔壁１１によって区画形成され、さらにそれら隔壁１１の全体の外周を外周壁１３で取り囲むことで形成されている。ここで、外周壁１３の構成材料としては、隔壁１１の構成材料と同じものを採用できる。
【0050】
上述の熱音響効果の説明から明らかなように、大きな熱音響効果を発揮して高いエネルギー効率を実現するには、開口面積が小さいセルが数多く存在している方が有利であり、従って、セル密度が高い方が有利である。図４の熱・音波変換部品１は、セル１４が延びる方向に垂直な熱・音波変換部品１の断面の中で、隔壁１１の断面とセル１４の断面とで占められている領域（以下、単にセル構造領域と呼ぶ・このセル構造領域には、たとえば外周壁の断面は含まれない）において、６２０セル／ｃｍ２（４０００ ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ （ｃｐｓｉ））以上という高いセル密度を有している。この結果、熱・音波変換部品１が小型であっても高いエネルギー効率が実現されやすい。逆に、６２０セル／ｃｍ２未満のセル密度では、熱音響効果に寄与する単位面積当たりのセルの数が少なすぎてあまり大きな熱音響効果は得られない。
【0051】
ただし、セル密度が高すぎると、熱・音波変換部品の端面におけるセルの開口の水力直径がきわめて小さいことで、作動流体が熱・音波変換部品の端面から受ける流動抵抗が大きくなってしまう。この場合、音波エネルギーが、熱音響効果ではなく熱・音波変換部品の振動に消費されやすくなり、この結果、熱・音波変換部品の振動に伴うノイズの発生や、エネルギー効率の低下といった事態が起こり得る。そこで、熱・音波変換部品１ではセル密度は３１００セル／ｃｍ２（２００００ｃｐｓｉ）以下に抑えられている。逆に、セル密度が３１００セル／ｃｍ２より大きいと、作動流体が熱・音波変換部品の端面から受ける流動抵抗が大きいことにより、熱・音波変換部品１の振動によるノイズの発生やエネルギー効率の低下が無視できなくなる。
【0052】
まとめると、熱・音波変換部品１では、セル構造領域におけるセル密度が６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下となることで、熱・音波変換部品１の小型化、高いエネルギー効率、および、ノイズ抑制がバランス良く実現している。なお、６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下のセル密度の中でも７００セル／ｃｍ２以上８００セル／ｃｍ２以下のセル密度が好ましい。
【0053】
なお、上記セル密度は、セル１４が延びる方向に垂直な断面を顕微鏡で撮影しその断面の撮影画像からセル構造領域の面積Ｓとセルの総数Ｎとを求めたときのＮ／Ｓの値として求められる。
【0054】
また、熱・音波変換部品１では、隔壁１１の構成材料（外周壁１３が隔壁１１と同一の材料で構成されている場合には外周壁１３の構成材料でもある）の熱伝導率が、５．０Ｗ／ｍＫ以下の低い熱伝導率となっている。仮に熱伝導率が５．０Ｗ／ｍＫより大きい場合には、各セル１４内の作動流体と隔壁１１との間で熱の授受が不十分なまま隔壁１１を熱が伝導しやすくなり、十分な熱音響効果が得られない。これに対し、熱伝導率が５．０Ｗ／ｍＫ以下の低い熱伝導率となることで、各セル１４内の作動流体と隔壁１１との間で熱の授受が十分に行われ、十分な熱音響効果が得られる。ここで、５．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を実現する１つの方法としては、隔壁１１の構成材料（外周壁１３が隔壁１１と同一の材料で構成されている場合には外周壁１３の構成材料でもある）としてコージェライトを採用することが挙げられる。なお、５．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率の中でも、１．５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率であることが好ましい。ただし、熱伝導率が小さすぎると、今度は、隔壁１１の一部に熱が供給されても隔壁１１の他の部分には熱が伝わらず結果的に熱音響効果が起きにくくなるので、少なくとも０．０１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率であることが好ましい。
【0055】
ここで、熱伝導率は、温度傾斜法（定常法）で求められる。具体的には、以下のようにして求められる。まず、熱伝導率の測定対象から板状のテストサンプルを切り出し、その板状のテストサンプルを熱伝導率が既知のスペーサ（たとえば銅やステンレス等の金属）で挟む。次に、その片面を３０～２００℃に加熱し、反対面を２０～２５℃に冷却することにより、テストサンプルの厚さ方向に一定の温度差を設ける。そして、伝播する熱流量をスペーサ内の温度勾配により求め、この熱流量を温度差で割り算して熱伝導率を算出する。
【0056】
また、熱・音波変換部品１全体において外周壁１３が占める割合が十分に大きいことが好ましい。具体的には、セル１４が延びる方向に垂直な熱・音波変換部品１の断面の円相当直径をＤとし、この断面の中で隔壁１１の断面とセル１４の断面とで占められている領域すなわちセル構造領域の円相当直径をｄとしたときに、比率ｄ／Ｄが０．９４以下であることが好ましい。ここで、円相当直径とは、円相当直径を求める対象となる領域の面積をＳとしたときに２×（Ｓ／π）１／２として定義される長さを指す。図４では、一例として、熱・音波変換部品１の断面が円形であって、セル構造領域も円形である場合が図示されている。この場合、熱・音波変換部品１の断面の円相当直径Ｄはこの断面の円形の直径であり、セル構造領域の円相当直径ｄはこのセル構造領域の円形の直径である。
【0057】
比率ｄ／Ｄが０．９４以下であるとは、大雑把に言えば、外周壁１３が、従来から用いられているハニカム構造体の外周壁と比べ、かなり分厚いことを意味する。実際、たとえば、自動車の排気ガス浄化用のフィルターとして用いられるハニカム構造体では、基本的に外周壁は、隔壁とセルとで構成されている部分を外側から保護するのに十分な厚さがあればよく、排気ガス浄化装置の大型化を避けるため、比率ｄ／Ｄは０．９６以上であることが一般的である。特に、近年のハニカム構造体は、隔壁の耐久性が向上しているため、外周壁が薄くなる傾向が強く、場合によっては不要なこともある。この点は、熱音響効果を利用する従来のヒートポンプにおいて熱・音波変換を担っているハニカム構造体も同様である。
【0058】
熱・音波変換部品１では、比率ｄ／Ｄが０．９４以下であることで、熱・音波変換部品１全体のうちの、隔壁１１およびセル１４からなるセル構造が形成されている部分（以下、単にセル構造体と呼ぶ）を音波が通過する際に、セル構造体の振動が外周壁１３により十分に抑制される。この結果、熱・音波変換部品１およびその周辺が振動することに起因するノイズが抑えられる。なお、同時に、セル構造体の振動によるセル構造体の損傷も回避することができる。さらに、音波のエネルギーが、熱・音波変換部品１の振動ではなく熱音響効果の発現（温度勾配の形成）にもっぱら用いられることとなるため、エネルギー効率も向上する。逆に、比率ｄ／Ｄが０．９４より大きい場合、音波のエネルギーが熱音響効果の発現に十分に用いられず熱・音波変換部品１およびその周辺の振動に用いられてしまうため、高いエネルギー効率や高いノイズ抑制効果は得られない。
【0059】
ただし、比率ｄ／Ｄが小さすぎると、外周壁１３が熱・音波変換部品１全体に占める割合が大きすぎるため、熱・音波変換部品１の大きさに相当する十分な熱音響効果は得られず、熱・音波変換部品１の単位体積あたりの熱運搬量（外気の加熱エネルギーに相当）が減る。このため、十分な熱音響効果を得るためには熱・音波変換部品１の大型化が必要となり、冷気・暖気発生システムの小型化の要請に反する結果となる。また、外周壁１３に熱が逃げやすくなって（外周壁１３に熱がこもりやすくなって）、エネルギー効率が下がるようになる。このため、熱・音波変換部品１では、比率ｄ／Ｄは０．６以上に押さえられている。比率ｄ／Ｄが０．６未満の場合、熱・音波変換部品１の単位体積あたりの熱運搬量が少なすぎ、熱・音波変換部品１の大型化が必要となる。また、高いエネルギー効率が得られにくくなる。
【0060】
まとめると、熱・音波変換部品１では、エネルギー効率の向上、熱・音波変換部品１の大型化の抑制、およびノイズ抑制の観点から、比率ｄ／Ｄが０．６以上０．９４以下であることが好ましい。なお、０．６以上０．９４以下の比率ｄ／Ｄの数値範囲の中でも、０．８以上０．９以下の数値範囲がさらに好ましい。
【0061】
熱・音波変換部品１では、隔壁１１と外周壁１３との間の接合力が強く上述の比率ｄ／Ｄの数値範囲の効果が十分に確保できることから、隔壁１１と外周壁１３とが一体的に形成されていることが好ましい。ここで、「一体的に形成」とは、同一材料を用いた押出成形で同時に形成されることを指す。なお、隔壁１１の全体と外周壁１３の全体とが一体的に形成されていることが、接合力が特に強いことからさらに好ましい。図３および図４には、このように隔壁１１の全体と外周壁１３の全体とが一体的に形成された一具体例が図示されている。ただし、本発明では、隔壁１１の一部と外周壁１３の一部とが一体的に形成されてなるセグメントを複数作製し、それら複数のセグメントを接合することで構成された、セグメント構造を有する熱・音波変換部品が採用されてもよい。
【0062】
【0063】
図５および図６では図３および図４と同じ構成要素については同じ符号を付しており、その重複説明は省略する。図５および図６に示すように、セグメント構造を有する熱・音波変換部品１’では、熱・音波変換部品１’全体のうちの、隔壁１１およびセル１４からなるセル構造が形成されている部分（セル構造体）および外周壁１３は、複数の部分（以下、セグメント１６と呼ぶ）に分かれている。ここで、各セグメント１６は、熱・音波変換部品１’のセル構造体の一部を構成する部分と、熱・音波変換部品１’の外周壁１３の一部を構成する部分とが、一体的に形成されることで作製されたものである。これら複数のセグメント１６は、接合部１７により互いに接合されている。熱・音波変換部品１’では、接合部１７の存在により、外部の衝撃に対する耐久性が向上するという長所がある。その一方で、この接合部１７が存在することで、接合部１７が存在しない図３および図４の熱・音波変換部品１に比べ、相対的にセル１４の数が減って作動流体が流れにくくなり、エネルギー効率向上の観点からは不利となる。なお、セグメント構造を有する熱・音波変換部品１’においては、セル１４が延びる方向に垂直な熱・音波変換部品１’の断面の円相当直径をＤとし、この断面の中で隔壁１１の断面とセル１４の断面とで占められている領域すなわちセル構造領域の円相当直径をｄとしたときに(たとえば図６参照）、比率ｄ／Ｄが０．６以上０．９４以下であることが好ましく、０．８以上０．９以下がさらに好ましい。なお、セル構造領域は複数の部分に分かれているが、その複数の部分の面積の総和を上述の円相当直径の定義における面積Ｓとしてその円相当直径ｄが求められる。これらの数値範囲は、図３および図４の熱・音波変換部品１の説明で上述したものと同じであり、数値範囲の意義も、図３および図４の熱・音波変換部品１の説明で上述した通りである。実際、接合部１７の断面の面積はセル構造領域の面積や外周壁１３の面積と比べて十分に小さいので、接合部１７が存在していたとしても、図３および図４の熱・音波変換部品１の説明で上述したのと同じ数値範囲で同じような効果が発揮されることとなる。
【0064】
【0065】
熱・音波変換部品１は、図２で上述した音波発生部１００Ｂが発生する周波数の高い音波にさらされるため、音波の振動に対する高い耐久性を持つことが望まれる。このため、熱・音波変換部品１では、セル構造体のヤング率が７ＧＰａ以上であることが好ましい。熱・音波変換部品１は、このような高いヤング率を持つことで、音波の振動に合わせて柔軟に変形することができる。この柔軟な伸縮により振動が緩和され、音波の振動に対する耐久性が向上する。なお、セル構造体のヤング率は、１１ＧＰａ以上であることが音波に対する特に高い耐久性を発揮するためにさらに好ましい。
【0066】
なお、ヤング率の上限値に関しては特に制限がないが、２８ＧＰａ以下であることが好ましい。一般に、ハニカム構造体におけるセル構造体のヤング率が２８ＧＰａより大きい場合とは、隔壁材料自体がきわめて緻密で隔壁材料の密度がきわめて高い場合に相当する。セラミック材料で構成された大きな開口率を有する（たとえば開口率７０％以上の開口率を有する）ハニカム構造体では、セル構造体がこのように高いヤング率を持つことは、通常あり得ない。
【0067】
ここで、ヤング率は、ＪＩＳ Ｒ１６０２に準拠する曲げ共振法によって測定・算出する。具体的には、まず、熱・音波変換部品１から外周壁１３を取り除いた、隔壁１１とセル１４とでセル構造が形成されている残りの部分（セル構造体）から２ｍｍ×６ｍｍ×５０ｍｍの大きさの試験片を切り出してその一次共振周波数を、上記曲げ共振法に基づく一次共振周波数測定方法により測定する。ここで、上記の５０ｍｍは、セル１４が延びる方向に沿った試験片の長さであり、上記の６ｍｍは、セル１４が延びる方向に垂直な方向に沿った試験片の幅である。また、上記の２ｍｍは、セル１４が延びる方向および上記の試験片の幅の方向の双方に垂直な方向に沿った試験片の厚さである。なお、熱・音波変換部品１ではセル密度が十分に高いため、試験片を熱・音波変換部品１から切り出す際に、セル１４が延びる方向に垂直な面内において幅の方向と厚さの方向の取り方を変えたとしても、ヤング率の算出結果にはほとんど影響しない。試験片の切り出し後、試験片の質量Ｍ（ｋｇ）を測定する。そして、ＪＩＳ Ｒ１６０２の曲げ共振法で定められたヤング率の算出式に基づき、上記の一次共振周波数、上記の試験片の質量Ｍ（ｋｇ）、上記の試験片の大きさ（長さ、幅、および厚さ）からヤング率を求める。このようにして求められたヤング率がセル構造体のヤング率である。
【0068】
また、熱・音波変換部品１では、セル１４が延びる方向に垂直な前記セルの断面形状は、角部が弯曲した多角形の形状であり、その形状の角部における曲率半径が０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが好ましい。図４では、セル１４の形状の例としては、角部が弯曲した正方形の形状が図の右上の拡大図に示されており、この角部の曲率半径は０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下となっている。曲率半径が０．０２ｍｍ以上であることでその緩やかに弯曲した形状により、セル１４を押しつぶすように働く衝撃に対し十分に対抗できる。これは、トンネル等の穴の形状としては、丸みを帯びた形状の方が角ばった形状よりも、周囲からの外力に対抗しやすいのと同様の理由に基づくものである。ただし、弯曲部分が大きすぎると、今度は、各セルの角部付近で隔壁１１が分厚くなって開口率が減少し、得られる熱音響効果が小さくなる。そこで、曲率半径が０．１ｍｍ以下となっていることで、同時に高い熱音響効果も維持されている。
【0069】
なお、セル１４の角部における曲率半径については、セル１４が延びる方向に垂直な熱・音波変換部品１の断面の拡大写真をとり、そのセル１４の断面形状に基づき測定することができる。
【0070】
セル１４が延びる方向に垂直な面内でのセル１４の形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形等の様々な多角形、および、楕円形（真円の形状含む）を採用できるが、三角形、四角形、六角形、およびこれらの組み合わせが好ましく、図４の熱・音波変換部品１の右上のセル１４の拡大図のような四角形、あるいは、三角形のセルが特に好ましい。四角形や三角形の形状が特に好ましいのは、様々な多角形および楕円形のセル形状のうち、隔壁の厚さをできるだけ薄くして数多くのセルを配列させるのに適しているからである。
【0071】
また、熱・音波変換部品１を構成する隔壁１１や外周壁１３は、コージェライト、ムライト、アルミニウムチタネート、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、珪素（金属珪素）、および耐熱性樹脂のうちの１つ、あるいは、２つ以上の組み合わせを主成分とするものであることが好ましい。ここで、本願では、「主成分とする」とは、全体の質量の５０質量％以上を占めることを意味する。
【0072】
【0073】
冷気用熱交換器３は冷気用内周管３３を有しており、冷気用内周管３３の一端は第１の伝播管１００Ｃと接続され、冷気用内周管３３の他端は熱・音波変換部品１の筐体１５と接続されている。冷気用内周管３３は、熱・音波変換部品１の各セル１４および第１の伝播管１００Ｃと挿通しており、作動流体で満たされている。第１の伝播管１００Ｃ内の実線矢印で示す向きに第１の伝播管１００Ｃ内を進行してきた音波は、冷気用内周管３３を通って熱・音波変換部品１の各セル１４内に進行する。ここで、冷気用熱交換器３は、冷気用内周管３３の内壁面から冷気用内周管３３の内側に向かって突き出している複数の内側フィン３１を有している。また、冷気用熱交換器３は、第１の外気管１００Ｅ、および、冷気管１００Ｇの双方と結合している。図１に示す電気自動車１０００の外部の空気（外気）は、第１の外気管１００Ｅを通って冷気用熱交換器３に流入し、温度が低下した冷気となって冷気管１００Ｇを通って流出する（以下の説明参照）。ここで、冷気用熱交換器３は、冷気用熱交換器３内のこの空気の流路上において複数の外側フィン３２を有しており、外側フィン３２は、冷気用内周管３３の外壁面から冷気用内周管３３の外側に向かって突き出している。
【0074】
図３の点線矢印で示すように第１の外気管１００Ｅを通って冷気用熱交換器３に流入してきた空気、すなわち外気は、外側フィン３２に熱を渡して冷気となり、図３の白抜きの太線矢印で示すように冷気管１００Ｇを通って流出する。ここで、第１の外気管１００Ｅを通って冷気用熱交換器３に流入してきた外気が、本発明にいう第１の外気の一例に相当する。外側フィン３２に渡された熱は、冷気用内周管３３を介して内側フィン３１に渡される。内側フィン３１に渡された熱は、作動流体を介して熱・音波変換部品１の冷気用熱交換器３側の端部に渡され、熱・音波変換部品１による熱音響効果により、熱・音波変換部品１の暖気用熱交換器２側の端部に熱が送られる。
【0075】
暖気用熱交換器２は暖気用内周管２３を有しており、暖気用内周管２３の一端は熱・音波変換部品１の筐体１５と接続され、暖気用内周管２３の他端は第２の伝播管１００Ｄと接続されている。暖気用内周管２３は、熱・音波変換部品１の各セル１４および第２の伝播管１００Ｄと挿通しており、作動流体で満たされている。各セル１４内を進行してきた音波は、暖気用内周管２３を通って第２の伝播管１００Ｄ内の実線矢印で示す向きに第２の伝播管１００Ｄ内を進行する。ここで、暖気用熱交換器２は、暖気用内周管２３の内壁面から暖気用内周管２３の内側に向かって突き出している複数の内側フィン２１を有している。また、暖気用熱交換器２は、第２の外気管１００Ｆ、および、暖気管１００Ｈの双方と結合している。図１に示す電気自動車１０００の外部の空気（外気）は、第２の外気管１００Ｆを通って暖気用熱交換器２に流入し、温度が上昇した暖気となって暖気管１００Ｈを通って流出する（以下の説明参照）。ここで、暖気用熱交換器２は、暖気用熱交換器２内のこの空気の流路上において複数の外側フィン２２を有しており、外側フィン２２は、暖気用内周管２３の外壁面から暖気用内周管２３の外側に向かって突き出している。
【0076】
熱・音波変換部品１の暖気用熱交換器２側の端部に送られてきた熱は、作動流体を介して内側フィン２１に渡される。内側フィン２１に渡された熱は、暖気用内周管２３を介して外側フィン２２に渡される。図３の点線矢印で示すように第２の外気管１００Ｆを通って暖気用熱交換器２に流入してきた空気、すなわち外気は、外側フィン２２から熱を渡されて暖気となり、図の斜線の太線矢印で示すように暖気管１００Ｈを通って流出する。ここで、第２の外気管１００Ｆを通って暖気用熱交換器２に流入してきた外気が、本発明にいう第２の外気の一例に相当する。
【0077】
ここで、冷気用熱交換器３の構成は、暖気用熱交換器２の構成と同一であってもよい。以下、冷気用熱交換器３の構成は暖気用熱交換器２の構成と同一であるとして、暖気用熱交換器２に代表させて、これら２つの熱交換器の構成をさらに詳しく説明する。
【0078】
【0079】
図７に示すように、暖気用熱交換器２は、暖気用内周管２３の外側に暖気用外周管２４を備えている。図７の点線矢印で示すように第２の外気管１００Ｆを通って暖気用熱交換器２に流入してきた外気は、暖気用内周管２３および暖気用外周管２４で囲まれた空間内を、図の実線矢印で示すように、暖気用内周管２３を回り込むように二手に分かれて流れる。その際、外気が外側フィン２２から熱を受け取ることで外気は暖気となり、図の斜線の太線矢印で示すように暖気管１００Ｈを通って流出する。ここで、暖気用外周管２４の周囲は断熱材２５で覆われており、断熱材２５は、熱が暖気用外周管２４の外部に逃げるのを抑える働きをしている。以上では、暖気用熱交換器２の構成について説明したが、冷気用熱交換器３も同様の構成を備えている。
【0080】
【0081】
【0082】
図８では、同一の構成要素については同一の符号を付し、その重複説明は省略する。暖気用熱交換器２’は、熱・音波変換部品１の筐体１５と接続されているとともに第２の伝播管１００Ｄと接続されており、図３の熱・音波変換部品１の各セル１４および第２の伝播管１００Ｄと挿通している。暖気用熱交換器２’は、暖気用熱交換器２’を貫通する作動流体用スリット２２’を有しており、各セル１４内を進行してきた音波は、作動流体用スリット２２’を通って第２の伝播管１００Ｄ内の実線矢印で示す向きに第２の伝播管１００Ｄ内を進行する。また、暖気用熱交換器２は、第２の外気管１００Ｆ、および、暖気管１００Ｈの双方と結合している。暖気用熱交換器２’は、暖気用熱交換器２’を貫通する外気用スリット２１’を有しており、外気は、図８の点線矢印で示すように第２の外気管１００Ｆを通って暖気用熱交換器２’に流入し、外気用スリット２１’を通って暖気となって暖気用熱交換器２’から流出する。作動流体用スリット２２’および外気用スリット２１’は暖気用熱交換器２’内で交差しないようになっており、このため、外気は、作動流体と混ざり合うことはないが、暖気用熱交換器２’の外気用スリット２１’を通る際に暖気用熱交換器２’を介して作動流体から熱を受け取ることができる。この受け取った熱により外気は暖気となり、図の斜線の太線矢印で示すように暖気管１００Ｈを通って流出する。以上では、暖気用熱交換器２’の構成について説明したが、冷気用熱交換器についても同様の構成を採用できる。
【0083】
以上が、図３の冷気・暖気発生部１００Ａの構成のついての説明である。
【0084】
次に、図２の音波発生部１００Ｂの構成について詳しく説明する。
【0085】
図９は、図２の音波発生部１００Ｂの構成を表した図である。
【0086】
音波発生部１００Ｂは、交流電力の供給を受けると、磁界を直線方向について変動させることで直線方向の振動力を生じるリニアモータを有する音波発生デバイスである。音波発生部１００Ｂは、金属製の薄板であるダイヤフラム４６、ダイヤフラム４６の２つの端部にそれぞれ固定され強磁性体の金属膜を積層してなる２つの可動金属部材４４、および、音波発生部１００Ｂの構成要素を収容する筐体４０を有している。また、音波発生部１００Ｂは４つの板バネ４１を有しており、これら４つの板バネ４１の一端は、２つの可動金属部材４４それぞれの、互いに対向する２つの側面に固定されている。４つの板バネ４１の他端は筐体４０に固定されており、ダイヤフラム４６および２つの可動金属部材４４は、これら４つの板バネ４１の弾性によって図９の白抜きの太線矢印の方向に振動可能な状態で、これら４つの板バネ４１を介して筐体４０に支持されている。さらに、音波発生部１００Ｂは、強磁性体の金属膜を積層してなる固定金属部材４５、固定金属部材４５を取り囲むコイル４２、および、固定金属部材４５の面上に固定された永久磁石４３、からなる、変動磁界発生用の構成要素の組を２組有している。ここで、永久磁石４３は、永久磁石４３のＮ極側部分４３ａおよびＳ極側部分４３ｂの双方が固定金属部材４５の上記の面上に配置された状態で固定金属部材４５に固定されている。これら２つの変動磁界発生用の構成要素の組は、永久磁石４３と可動金属部材４４が互いに近接した状態となるようにダイヤフラム４６を間に置いて互いに対向した状態で配置されている。ここで、固定金属部材４５およびコイル４２は、不図示の機構により筐体４０に固定されており、ダイヤフラム４６および２つの可動金属部材４４が振動しても、その振動に連動して動くことはない。
【0087】
筐体４０は、第１の伝播管１００Ｃおよび第２の伝播管１００Ｄの双方と接続しており、筐体４０の内部は、作動流体で満たされている。供給された交流電力によりコイル４２に交流電流が流される前は、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界、および、Ｓ極側部分４３ｂ付近の磁界は、磁界の向きが異なることを除けばその強さ自体は同程度である。このため、図９で示すように、可動金属部材４４は、図９の水平方向（２つの白抜きの太線矢印の方向）についてＮ極側部分４３ａとＳ極側部分４３ｂの間に位置することとなる。しかし、コイル４２に交流電流が流されて、電磁石の原理により、たとえば、可動金属部材４４に対向する固定金属部材４５の端部がＮ極となった時には、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界が強まり、Ｓ極側部分４３ｂ付近の磁界は弱まる。この結果、可動金属部材４４は、Ｎ極側部分４３ａの方へ引き寄せられる。そして、コイル４２を流れる交流電流の向きが切り替わると、上記の固定金属部材４５の端部が今度はＳ極となってＳ極側部分４３ｂ付近の磁界が強まり、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界は弱まる。この結果、可動金属部材４４は、今度は、Ｓ極側部分４３ｂの方へ引き寄せられる。このような交流電流の電流変化に伴い、２つの可動金属部材４４に固定されているダイヤフラム４６は、図９の水平方向（２つの白抜きの太線矢印の方向）に振動し、このダイヤフラム４６の振動により、作動流体が振動して、交流電流の周波数に応じた周波数を有する音波が発生する。ここで、２つのコイル４２に流される交流電流の位相と振幅は、２つの可動金属部材４４がそれぞれ変動磁界により受ける図９の水平方向の力が同じ向きの同じ力であって、２つの可動金属部材４４がそれぞれ変動磁界により受ける図９の上下方向の力が互いに相殺するように調整されている。この結果、ダイヤフラム４６の振動の方向は、ほぼ図９の水平方向のみであり、上下方向にはダイヤフラム４６があまり振動しないようになっている。このように音波発生部１００Ｂは、交流電力の供給を受けると図９の水平方向について磁界を直線的に変動させてダイヤフラム４６をこの方向に振動させるというリニアモータ方式を採用している。
【0088】
ここで、２つの固定金属部材４５、２つのコイル４２、２つの永久磁石４３、２つの可動金属部材４４、および４つの板バネ４１を合わせたものが本発明にいうリニアモータの一例に相当する。
【0089】
なお、音波発生部１００Ｂで発生した音波は、原理的には、音波発生部１００Ｂから第１の伝播管１００Ｃ内および第２の伝播管１００Ｄ内の２つの方向に進行し得るが、時間の経過とともに、一方の方向に進行する音波が優勢となる。図３では、その優勢になった音波の方向を、実線矢印で表している。
【0090】
ここで、ノイズ抑制およびエネルギー効率の観点から、発生する音波の周波数が５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の周波数となるように、音波発生部１００Ｂに供給される交流電力の周波数が選択される。
【0091】
ただし、交流電力の周波数に多少の広がりがあるといった理由により、発生する音波の周波数成分に、５００Ｈｚより高い高周波数の成分や５０Ｈｚより低い低周波数の成分が混ざりやすい場合もある。このような場合、単に交流電力の周波数の選択のみによってこのような高周波数や低周波数の音波の発生を防止するのは十分でないこともある。このため、図９の音波発生部１００Ｂでは、４つの板バネ４１、ダイヤフラム４６、および、２つの可動金属部材４４からなる振動系の固有振動数を調節することで、たとえ交流電力の周波数に多少の広がりがある状況であっても、発生する音波の周波数が上記の範囲内に収まるようにしている。この振動系の固有振動数の調節は、たとえば、この振動系の構成要素の質量や板バネ４１のバネ定数を調整する（材料や大きさ等を選択する）ことにより行うことができる。図９の音波発生部１００Ｂでは、このような構成により、上述の高周波数の音波や低周波数の音波をかなり防止できる。ただし、音波発生部の音波発生機構自体に、上述の高周波数の音波や低周波数の音波の発生を積極的に防止する周波数フィルタリング機能が存在していると、上述の高周波数や低周波数の音波の発生が、より確実に防止されるため好ましい。以下では、この好ましい形態について説明する。
【0092】
【0093】
図１０では、図９と同一の構成要素については同一の符号を付し、その重複説明は省略することがある。図１０の音波発生部１０１Ｂは、図９の音波発生部１００Ｂの各構成要素に加えて、図１０の水平方向に延び、ダイヤフラム４６を貫通する態様でダイヤフラム４６に固定されている接続部材４７と、接続部材４７の両端部にそれぞれ固定された２つの板状部材４８とを有している。また、音波発生部１０１Ｂは、平面状の部材がジャバラ状（折りたたみ式のカーテン状）に折りたたまれた形状を持つ４つのジャバラ状部材４９を有しており、これら４つのジャバラ状部材４９の一端は、２つの板状部材４８それぞれの、互いに対向する２つの側面に固定されている。４つのジャバラ状部材４９の他端は、第１の伝播管１００Ｃあるいは第２の伝播管１００Ｄに固定されており、接続部材４７および２つの板状部材４８は、これら４つのジャバラ状部材４９のジャバラ状の形状の起因する伸縮力によって図１０の白抜きの太線矢印の方向に振動可能な状態で、これら４つの板バネ４１を介して筐体４０に支持されている。このような構成により、図１０の音波発生部１０１Ｂでは、図９で上述した機構により２つの可動金属部材４４およびダイヤフラム４６が図１０の水平方向に振動する際には、２つの可動金属部材４４およびダイヤフラム４６の振動とともに、接続部材４７および２つの板状部材４８も振動する。このときの２つの板状部材４８の振動により作動流体が振動すると、この作動流体の振動により音波が発生する。
【0094】
ここで、２つの板状部材４８には、貫通孔を形成する孔部５０がそれぞれ設けられており、２つの板状部材４８および４つのジャバラ状部材４９は、２つの孔部５０を除き、第１の伝播管１００Ｃおよび第２の伝播管１００Ｄを封止している。この結果、第１の伝播管１００Ｃの筐体４０との接続部付近、第２の伝播管１００Ｄの筐体４０との接続部付近、２つの板状部材４８、４つのジャバラ状部材４９、および筐体４０は、２つの孔部５０を除いて閉じた空間を形成することとなる。ただし、２つの板状部材４８（およびダイヤフラム４６、接続部材４７、２つの板状部材４８、４つのジャバラ状部材４９）が静止しているときには、２つの孔部５０の存在により、その閉じた空間内の圧力は、その閉じた空間の外側にある、第１の伝播管１００Ｃおよび第２の伝播管１００Ｄの内部の空間とほぼ同じ圧力に保たれている。
【0095】
ここで、２つの板状部材４８の振動の周波数がきわめて高い場合、高い周波数の音波の振幅は通常それほど大きくないので２つの板状部材４８の振動中に作動流体が孔部５０に進入することによる振幅の実効的な減少が無視できず、実際上、音波の減衰が引き起こされることとなる。この結果、実質的に、作動流体を振動させる効果が起きず、音波が発生しない。逆に、２つの板状部材４８の振動の周波数がきわめて低い場合、２つの板状部材４８の振動の周期が長すぎるので、２つの板状部材４８の振動中に作動流体が孔部５０を通過する充分な時間があることになる。このため、２つの板状部材４８が振動しても作動流体は孔部５０をすり抜けてしまい、板状部材４８の両側には圧力差が生じない。この結果、実質的に、２つの板状部材４８付近の作動流体を振動させる効果が起きず、やはり音波が発生しない。一方、２つの板状部材４８の振動の周波数が、このようなきわめて高い周波数ときわめて低い周波数との間の周波数である場合には、２つの板状部材４８付近の作動流体は、２つの板状部材４８の振動に追従して振動し音波が発生する。この結果、図１０の音波発生部１０１Ｂでは、音波発生部１０１Ｂに供給される交流電力に非常に高い周波数の成分や非常に低い周波数の成分が含まれていたとしても、その非常に高い周波数成分に応じた上述のきわめて高い周波数（高周波数）の音波やその非常に低い周波数成分に応じた上述のきわめて低い周波数（低周波数）の音波は発生せずに、それらの間の周波数の音波のみが発生することとなる。すなわち、図１０の音波発生部１０１Ｂでは、高周波数の成分や低周波数の成分がカットされた音波を発生することとなる。ここで、カットされる高周波数の閾値や低周波数の閾値は、孔部５０の大きさ（貫通孔の深さおよび孔径）によって決まり、基本的には、孔部５０が小さいほど、カットされずに残る音波の周波数の範囲が広く、孔部５０が大きいほど、カットされずに残る音波の周波数の範囲が狭くなる。具体的には、図１０の音波発生部１０１Ｂでは、孔部５０は、２つの板状部材４８が５００Ｈｚより高い高周波数あるいは５０Ｈｚより低い低周波数で振動する際には、作動流体を孔部５０に進入させること、あるいは、作動流体に孔部５０を通過させることにより、この高周波数あるいはこの低周波数での前記作動流体の振動を抑制し、２つの板状部材４８が５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の周波数で振動する際には、この範囲内のこの周波数での作動流体の振動を許すという周波数フィルタリング機能が発揮される大きさの貫通孔を形成している。この結果、図１０の音波発生部１０１Ｂでは、音波発生部１０１Ｂに供給される交流電力の周波数にかかわらず、５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内の周波数の音波のみが発生することとなる。
【0096】
なお、図１０では、孔部５０の数は、一例として、１つの板状部材４８につき１つであるが、本発明では、孔部５０の数はもっと多くてもよい。ここで、５０Ｈｚ以上の周波数の音波を確保する観点から孔部５０を通過する際に作動流体が受ける流動抵抗が、ある程度大きいことが必要であり、孔部５０の孔径は１ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、５００Ｈｚより大きい高周波数の音波を減衰させる効果を得るためには、ある程度の孔部５０の総容積が必要であり、こうした孔径の孔部５０を複数個設けることが好ましい。なお、以上の説明における「孔径」とは、孔部５０の延びる方向（すなわち貫通孔の貫通方向）に垂直な面内における孔部５０の断面形状の円相当直径（定義について上述）を指す。すなわち、孔部５０の断面形状は円形に限定されず、たとえば、スリットの長方形の断面形状であってもよい。このようなスリット状の貫通孔を形成する孔部の場合、孔部の数を大きくする代わりに、ある程度の大きさの流動抵抗を得るための上述の条件を満たしつつ長方形の断面形状の長辺の長さを長くしてもよい。
【0097】
ここで、２つの固定金属部材４５、２つのコイル４２、２つの永久磁石４３、２つの可動金属部材４４、および４つの板バネ４１を合わせたものが本発明にいうリニアモータの一例に相当する。また、ダイヤフラム４６、接続部材４７、２つの板状部材４８、および４つのジャバラ状部材４９を合わせたものが本発明にいう封止振動部材の一例に相当する。
【0098】
なお、厳密に言えば、上述の閉じた空間内では、ダイヤフラム４６や２つの板状部材４８の振動による音波が発生するが、この閉じた空間内における音波の反射・拡散により、ほとんどが互いに相殺してしまい、その音波の影響は、無視できるほど十分に小さい。
【0099】
以上説明した図２の冷気・暖気発生システム１０１では、全体としてループ状の伝播管が採用されていた。しかしながら、本発明では、伝播管の形状としては、必要最小限の要件として、音波発生部１００Ｂで発生した音波を冷気・暖気発生部１００Ａに伝播する経路があればよく、この要件を満たす他の形態も採用できる。たとえば、全体としてループ状の形態以外に、熱音響効果の分野ではよく知られて様々な形態を採用することができる。ここで、上記の要件を満たす冷気・暖気発生システムのバリエーションについて説明する。
【0100】
【0101】
図１１では、図２の冷気・暖気発生システム１０１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その重複説明は省略する。図１１の冷気・暖気発生システム１０２は、上述の冷気・暖気発生部１００Ａに加え、冷気・暖気発生部１００Ａの両端の２つの熱交換器２,３に接続されたループ状伝播管１００Ｄ’と、このループ状伝播管１００Ｄ’の途中に一端が接続された直線状伝播管１００Ｃ’とを有している。また、図１１の冷気・暖気発生システム１０２は、直線状伝播管１００Ｃ’ の他端が接続された音波発生部１００Ｂ’を有している。音波発生部１００Ｂ’が音波を発生すると、十分な時間の経過後には、ループ状伝播管１００Ｄ’中を図１１の実線矢印の向きに進む進行波の音波が発生し、直線状伝播管１００Ｃ’には音波の定在波が発生する。図１１では、音波発生部１００Ｂ’から冷気・暖気発生部１００Ａに至る音波の伝播経路を形成する、直線状伝播管１００Ｃ’と、ループ状伝播管１００Ｄ’の一部とを合わせたものが、本発明にいう伝播管の一例に相当する。
【0102】
【0103】
図１２では、図９の音波発生部１００Ｂと同一の構成要素については同一の符号を付し、その重複説明は省略することがある。図１２の音波発生部１００Ｂ’は、電力の供給を受けると、磁界を直線方向について変動させることで直線的な動力を生じるリニアモータ方式の音波発生デバイスである。音波発生部１００Ｂ’は、板状部材４８’、板状部材４８’の表面に一端が固定されこの表面から延びる２つの接続部材４７’、２つの接続部材４７’の先端に固定された２つの可動金属部材４４、および、音波発生部１００Ｂ’の構成要素を収容する筐体４０’を有している。また、音波発生部１００Ｂ’は２つの板バネ４１’を有しており、これら２つの板バネ４１’の一端は板状部材４８’に接続し、２つの板バネ４１’の他端は筐体４０’に接続している。板状部材４８’、２つの接続部材４７’、および２つの可動金属部材４４は、２つの板バネ４１’の弾性によって図１２の水平方向に振動可能な状態で、これら２つの板バネ４１’を介して筐体４０’に支持されている。さらに、音波発生部１００Ｂ’は、強磁性体の金属膜を積層してなる固定金属部材４５、固定金属部材４５を取り囲むコイル４２、および、固定金属部材４５の面上に固定された永久磁石４３、からなる、変動磁界発生用の構成要素の組を２組有している。ここで、永久磁石４３は、永久磁石４３のＮ極側部分４３ａおよびＳ極側部分４３ｂの双方が固定金属部材４５の上記の面上に配置された状態で固定金属部材４５に固定されている。これら２つの変動磁界発生用の構成要素の組は互いに対向した状態で配置されており、この状態では、永久磁石４３と可動金属部材４４が互いに近接している。ここで、固定金属部材４５およびコイル４２は、不図示の機構により筐体４０’に固定されており、板状部材４８’、２つの接続部材４７’、および２つの可動金属部材４４が振動しても、その振動に連動して動くことはない。
【0104】
筐体４０’は、直線状伝播管１００Ｃ’と接続しており、筐体４０’の内部は、作動流体で満たされている。供給された交流電力によりコイル４２に交流電流が流される前は、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界、および、Ｓ極側部分４３ｂ付近の磁界は、磁界の向きが異なることを除けばその強さ自体は同程度である。このため、図１２で示すように、可動金属部材４４は、図１２の水平方向についてＮ極側部分４３ａとＳ極側部分４３ｂの間に位置することとなる。しかし、コイル４２に交流電流が流されて、電磁石の原理により、たとえば、可動金属部材４４に対向する固定金属部材４５の端部がＮ極となった時には、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界が強まり、Ｓ極側部分４３ｂ付近の磁界は弱まる。この結果、可動金属部材４４は、Ｎ極側部分４３ａの方へ引き寄せられる。そして、コイル４２を流れる交流電流の向きが切り替わると、上記の固定金属部材４５の端部が今度はＳ極となってＳ極側部分４３ｂ付近の磁界が強まり、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界は弱まる。この結果、可動金属部材４４は、今度は、Ｓ極側部分４３ｂの方へ引き寄せられる。このような交流電流の電流変化に伴い、２つの可動金属部材４４に固定されている２つの接続部材４７’、および、２つの接続部材４７’が固定されている板状部材４８’は、図１２の水平方向に振動し、この板状部材４８’の振動により、作動流体が振動して、交流電流の周波数に応じた周波数を有する音波が発生する。ここで、２つのコイル４２に流される交流電流の位相と振幅は、２つの可動金属部材４４がそれぞれ変動磁界により受ける図１２の水平方向の力が同じ向きの同じ力であって、２つの可動金属部材４４がそれぞれ変動磁界により受ける図１２の上下方向の力が互いに相殺するように調整されている。この結果、板状部材４８’の振動の方向は、ほぼ図１２の水平方向のみであり、上下方向には板状部材４８’があまり振動しないようになっている。このように音波発生部１００Ｂ’は、交流電力の供給を受けると図１２の水平方向について磁界を直線的に変動させて板状部材４８’をこの方向に振動させるというリニアモータ方式を採用している。
【0105】
ここで、図１２において、２つの固定金属部材４５、２つのコイル４２、２つの永久磁石４３、２つの可動金属部材４４、および２つの板バネ４１’を合わせたものが本発明にいうリニアモータの一例に相当する。
【0106】
【0107】
【0108】
図１３では、図１２と同一の構成要素については同一の符号を付し、その重複説明は省略する。図１３の音波発生部１０１Ｂ’は、図１２の音波発生部１００Ｂ’の各構成要素に加えて、平面状の部材がジャバラ状（折りたたまれたカーテン状）に折りたたまれた形状を持つ２つのジャバラ状部材４９’を有している。これら２つのジャバラ状部材４９’の一端は、板状部材４８’に固定され、他端は直線状伝播管１００Ｃ’に固定されている。ただし、２つの可動金属部材４４、２つの接続部材４７’、および板状部材４８’は、２つのジャバラ状部材４９のジャバラ状の形状の起因する伸縮力によって水平方向に振動可能な状態に維持されている。このため、２つのジャバラ状部材４９’が存在していても、図１２で上述した機構により２つの可動金属部材４４、２つの接続部材４７’、および板状部材４８’は、図１２の水平方向に振動することができる。このとき、板状部材４８’の振動により作動流体が振動すると、この作動流体の振動により音波が発生する。
【0109】
ここで、板状部材４８’には、作動流体を通過させるための孔部５０’が形成されており、板状部材４８’および２つのジャバラ状部材４９’は、孔部５０'の箇所を除き、直線状伝播管１００Ｃ’を封止している。この結果、直線状伝播管１００Ｃ’の筐体４０’との接続部付近、板状部材４８’、２つのジャバラ状部材４９’、および筐体４０’は、孔部５０’の箇所を除いて閉じた空間を形成することとなるが、孔部５０’の存在により、その閉じた空間内の圧力は、その閉じた空間の外側にある直線状伝播管１００Ｃ’の内部の空間とほぼ同じ圧力に保たれている。この孔部５０’の周波数フィルタリング機能は、図１０で上述した孔部５０の周波数フィルタリング機能と同じであり、ここではその重複説明は省略する。
【0110】
ここで、図１３において、２つの固定金属部材４５、２つのコイル４２、２つの永久磁石４３、２つの可動金属部材４４、および２つの板バネ４１’を合わせたものが本発明にいうリニアモータの一例に相当する。また、２つの接続部材４７’および板状部材４８’、および２つのジャバラ状部材４９’を合わせたものが本発明にいう封止振動部材の一例に相当する。
【0111】
なお、厳密に言えば、上述の閉じた空間内でも板状部材４８’の振動による音波が発生するが、この閉じた空間内における音波の反射・拡散により、ほとんどが互いに相殺してしまい、その音波の影響は、無視できるほど十分に小さい。
【0112】
【0113】
図１４では、図２の冷気・暖気発生システム１０１や図１１の冷気・暖気発生システム１０２と同一の構成要素については同一の符号を付し、その重複説明は省略する。図１４の冷気・暖気発生システム１０３は、上述の冷気・暖気発生部１００Ａに加え、冷気・暖気発生部１００Ａの冷気用熱交換器３に一端が接続された直線状伝播管１００Ｃ’’、冷気・暖気発生部１００Ａの暖気用熱交換器２に接続された容積部１００Ｄ’’、および、直線状伝播管１００Ｃ’’の他端と接続された音波発生部１００Ｂ’を有している。ここで、容積部１００Ｄ’’は、直線状伝播管１００Ｃ’’の管径に比して十分に大きく、実質的に直線状伝播管１００Ｃ’’の端部（正確には直線状伝播管１００Ｃ’’と冷気・暖気発生部１００Ａとからなる部分の端部）は開口端として扱うことができる。このため、音波発生部１００Ｂ’が音波を発生すると、十分な時間の経過後には、直線状伝播管１００Ｃ’’には音波の定在波が発生することとなる。この音波の定在波を用いて冷気・暖気発生部１００Ａは、冷気および暖気を発生する。進行波の代わりに定在波が用いられることを除けば、図１４の冷気・暖気発生システム１０３の構成や動作は、図２の冷気・暖気発生システム１０１や図１１の冷気・暖気発生システム１０２と共通しており、ここではその重複説明は省略する。図１４では、直線状伝播管１００Ｃ’’が、本発明にいう伝播管の一例に相当する。
【0114】
ここで、図１４の冷気・暖気発生システム１０３において音波発生部１００Ｂ’を、図１３で上述した変形例の音波発生部１０１Ｂ’に置き代えた冷気・暖気発生システムも本発明の一実施形態である。この実施形態の構成や動作は、以上説明してきた実施形態と共通するので、この実施形態の説明については、以上説明してきた実施形態の説明を参照することとし、ここではその重複説明は省略する。
【0115】
【0116】
まず、冷気・暖気発生部１００Ａの製造方法について説明する。最初に熱・音波変換部品１の製造方法について説明する。
【0117】
セラミック原料にバインダ、界面活性剤、水等を添加して成形用原料とする。セラミック原料としては、コージェライト化原料、炭化珪素－コージェライト系複合材料、アルミニウムチタネート、炭化珪素、珪素－炭化珪素系複合材料、アルミナ、ムライト、スピネル、リチウムアルミニウムシリケート、および、鉄－クロム－アルミニウム系合金のうちの１つ、あるいは、２つ以上の組み合わせであることが好ましい。これらの中でも、コージェライト化原料が好ましい。上述したように、コージェライト化原料とは、シリカが４２～５６質量％、アルミナが３０～４５質量％、マグネシアが１２～１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。なお、セラミック原料の含有量は、成形用原料全体に対して４０～９０質量％であることが好ましい。
【0118】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形用原料全体に対して２～２０質量％であることが好ましい。
【0119】
水の含有量は、成形用原料全体に対して７～４５質量％であることが好ましい。
【0120】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、単独で使用してもよいし、２つ以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形用原料全体に対して５質量％以下であることが好ましい。
【0121】
ここで、上述したような高いヤング率を有するセル構造体を実現する観点から、最終生成物の熱・音波変換部品１の隔壁１１の構成材料中に、Ｓｒ等のアルカリ土類金属が、ＳｒＯ等のアルカリ土類金属酸化物に換算したときに隔壁１１の構成材料全体の０．２～３質量％となる範囲内で含まれていることが好ましい。このために、熱・音波変換部品１の製造段階において熱・音波変換部品１の成形用原料中に、上記の換算された成分量に対応した量の、ＳｒＣＯ３等のアルカリ土類金属炭酸塩を助剤として添加する。このようにＳｒＣＯ３等のアルカリ土類金属炭酸塩を助剤として添加することで、焼成時における隔壁部分の緻密化が促進する。なお、上記アルカリ土類金属に代えて、あるいは、アルカリ土類金属とともに、アルカリ金属が、アルカリ金属酸化物に換算したときに隔壁１１の構成材料全体の０．０２～０．２質量％の範囲内で含まれているのも好ましい。
【0122】
次に、成形用原料を混練して坏土を形成する。成形用原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【0123】
次に、坏土を押出成形することで、複数のセルを区画形成する隔壁と外周壁とが一体的に形成されているハニカム成形体を形成する。押出成形に際しては、上述した、セル密度や比率ｄ／Ｄの特徴に対応した形状の口金を用いることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。なお、ハニカム成形体におけるセル密度の値や比率ｄ／Ｄの値については、後述の乾燥処理および焼成の処理で生じる収縮をも考慮して決定することが好ましい。
【0124】
ここで、上述した６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下という高いセル密度の熱・音波変換部品１を作製する際には、以下の２つの問題により、こうした制約がない従来の排気浄化触媒担持用のハニカム構造体で用いられている押出成形法をそのまま単純に流用する（口金を、高密度の細孔形成用の口金に取り換えただけで同様の製造方法をそのまま実行する）ことはできない。
【0125】
第１の問題は、押出成形の際に、高温で押し出された坏土が成形用口金の孔内に密着して目詰まりが起こりやすいことである。なお、この問題については、たとえば、特許文献・特開２０１２－２３７２９５号公報の段落［００２１］でも言及されている。
【0126】
第２の問題は、上述の熱・音波変換部品１のようなセル密度が高いハニカム構造体に対応する口金には、必然的にきわめて細い微細部分（典型的には０．３ｍｍ程度の太さの部分）が存在することとなり、この微細部分が、坏土押出しの際の粘性摩擦により損傷（たとえば引きちぎれる等）を受けやすいことである。
【0127】
そこで、上述の熱・音波変換部品１の製造方法においては、これら２つの問題を解消するために、以下の工夫が凝らされている。
【0128】
第１の問題に関しては、セル密度が６２０セル／ｃｍ２以上３１００セル／ｃｍ２以下というセル密度が高い上述の熱・音波変換部品１に対応した口金（以下、正規口金と呼ぶ）による押出成形の実行前に、リブの厚さが０．０４ｍｍ以上０．０９ｍｍ以下というリブの厚さがきわめて小さい口金（以下、ダミー口金と呼ぶ）での坏土の押出処理が行われる。なお、ここでいう「リブの厚さ」とは、ハニカム成形体の隔壁厚さのことで、口金におけるスリット幅を指しており、各スリットは、坏土の排出孔であって作製対象のハニカム構造体の形状を決定するものである。以下、「リブの厚さ」を、スリット幅を意味するものとして用いる。このダミー口金を用いた押出処理により、目詰まりの原因となりやすい坏土成分をあらかじめ取り除くことができる。この押出処理後の坏土を用いて正規口金による押出成形を実行することにより、上記の目詰まりの発生を抑えることが可能となる。
【0129】
第２の問題に関しては、押出成形による熱・音波変換部品１の成形体の保形性を維持できる（つまり、成形体の形が崩れない）範囲内で、押出成形に用いる坏土の粘性を、従来の排気浄化触媒担持用のハニカム構造体の製造で用いられる坏土の粘性に比べ大幅に低減して粘性摩擦を小さくすることで対処している。ここで、このように保形性維持の条件を満たしつつ坏土の粘性を低減するにあたっては、坏土中の水の比率を、従来の排気浄化触媒担持用のハニカム構造体の製造時に比べ、より厳格に制御する（すなわち、水の比率の制御目標値と実際の水の比率の値との間の誤差をきわめて狭い範囲内に抑える）ことも必要となる。より具体的には、従来の排気浄化触媒担持用のハニカム構造体の製造で用いられる坏土中の水の比率が、坏土固形成分１００質量部に対し２５～３５質量部であるのに対し、上述の熱・音波変換部品１の製造で用いられる坏土中の水の比率は、坏土固形成分１００質量部に対し４０～４２質量部となっている。なお、坏土中の水の比率を増加した場合には、坏土の粘性が低減して上述の熱・音波変換部品１の成形体の形状に適度なばらつきが生じるようになり、音波の自励振動が起こりやすくなるという効果も生じる。
【0130】
なお、上記の正規口金は、セル構造体と外周壁とを一体的に形成する口金であって、セル構造体を形成する部分と、外周壁を形成する部分との双方を有している。上述した熱・音波変換部品１の比率ｄ／Ｄは、正規口金における上記の各部分の形態によってほぼ決まる。
【0131】
以下、押出成形によって得られたハニカム成形体のその後の処理について説を続ける。
【0132】
得られたハニカム成形体について、焼成前に乾燥を行う。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥および高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥および過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。また、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることも可能である。この場合、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０～９０質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては熱風乾燥が好ましい。
【0133】
各セルが延びる方向に沿ったハニカム成形体の長さが所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。
【0134】
次に、このハニカム成形体を焼成する。ここで、焼成の前には、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。また、仮焼成は大気雰囲気において、４００～５００℃で０．５～２０時間行うことが好ましい。仮焼成および焼成（本焼成）の方法は特に限定されず、電気炉およびガス炉等を用いて焼成することができる。また、焼成（本焼成）の条件としては、たとえば、珪素－炭化珪素系複合材料を用いた場合には、窒素およびアルゴン等の不活性雰囲気において、１３００～１５００℃で、１～２０時間加熱することが好ましい。一方、酸化物系材料を用いた場合には、酸素雰囲気において、１３００～１５００℃で１～２０時間加熱することが好ましい。
【0135】
最後に、所望の熱・音波変換部品１の断面形状（たとえば、図４のような円形）を実現するのに必要であれば、焼成後のハニカム成形体の外周部分を、適宜、切削加工して形状を整える。
【0136】
以上の工程を経て最終的に、熱・音波変換部品１が完成する。
【0137】
なお、図３の筐体１５については、鉄や銅やステンレス等の、金属管を形成する金属材料として従来から知られた金属材料を加工することによって作製できる。また、図３の緩衝材１２については、天然繊維あるいは合成繊維の繊維材料からなる、従来から緩衝材と知られているものを用いることができる。
【0138】
次に、図２の２つの熱交換器２，３の製造方法について説明する。ここでは、２つの熱交換器２，３は同一の構成を有するものとし、２つの熱交換器２，３のうち暖気用熱交換器２について説明を行う。
【0139】
図７の暖気用熱交換器２の暖気用内周管２３および暖気用外周管２４については、作動流体の高い圧力に対する圧力耐久性が高く、外気から暖気への温度変化に対する温度耐久性が高く、熱伝導性の高い材料、たとえば金属材料やセラミック材料を用いて図７のように管状に加工・成型することで作成される。内側フィン２１および外側フィン２２についても同様の材料を用いて図７の形状に加工あるいは成型することで作製する。なお、内側フィン２１および外側フィン２２は、暖気用内周管２３と一体的に作製されてもよい。金属材料としては、鉄や銅やステンレス等の、金属管を形成する金属材料として従来から知られた金属材料を用いることができる。セラミック材料の原料としては、熱・音波変換部品１の材料として上述した材料の原料を用いることができ、また、それ以外の従来から知られたセラミック材料の原料を用いることもできる。たとえば、ＳｉＣ粉末に炭素粉末（黒鉛粉末等）を加えたものをセラミック材料の原料として用いることができる。この場合、熱伝導性の高いセラミック材料が実現する。ＳｉＣ粉末に炭素粉末（黒鉛粉末等）を加えた原料を用いる際には、ＳｉＣ粉末および炭素粉末を混合・混練して調整された坏土を成形し、乾燥処理および焼成処理を行った後に、溶融した珪素（Ｓｉ）をこのハニカム成形体に含浸させる処理を行ったものが好ましい。この処理を行うことで、焼成処理後に、ＳｉＣ粒子の表面を金属Ｓｉ（金属珪素）の凝固物が取り囲むとともに、金属Ｓｉを介してＳｉＣ粒子同士が接合した構造が形成される。この構造により、気孔率が小さく緻密な構造であって高い熱耐久性および熱伝導性が実現する。
【0140】
なお、溶融した珪素（Ｓｉ）だけでなく、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ等といったその他の金属に含浸させてもよい。この場合、焼成処理後に、ＳｉＣ粒子の表面を金属Ｓｉ（金属珪素）、および含浸に用いたその他の金属の凝固物が取り囲むとともに、金属Ｓｉ、および含浸に用いたその他の金属を介してＳｉＣ粒子同士が結合した構造が形成される。この構造によっても、気孔率が小さく緻密な構造であって高い熱耐久性および熱伝導性が実現する。
【0141】
以上のようにして、暖気用熱交換器２を作製することが完成する。図２の冷気用熱交換器３についても同様の製造方法を用いることができる。
【0142】
以上が、冷気・暖気発生部１００Ａの製造方法についての説明である。
【0143】
次に、図１０の音波発生部１０１Ｂの製造方法について説明する。ダイヤフラム４６は、たとえば金属製の薄板によって構成する。２つの可動金属部材４４および２つの固定金属部材４５についてはいずれも強磁性体の金属膜を積層したもの（いわゆる積層コア）で構成する。２つの永久磁石４３は、磁化した強磁性体の材料を用いることでき、市場で流通しているものを採用できる。２つのコイル４２は導電性の金属線を用いることでき、市場で流通しているものを採用できる。４つの板バネ４１や４つのジャバラ状部材４９は、たとえば金属製の板を折りたたんでジャバラ状（折りたたまれたカーテン状）にし、元の板状に戻ろうとする方向について弾性を持たせるようにしたものを用いることができる。接続部材４７、２つの板状部材４８、および筐体４０については、たとえば鉄やステンレス等の金属材料を図１０の形状に加工したものを用いることができる。また、孔部５０は、２つの板状部材４８それぞれに、たとえばドリルを用いて孔をあけることで形成できる。孔部５０の孔の大きさは、ドリルの大きさによって調整できる。
【0144】
以上が、図１０の音波発生部１０１Ｂの製造方法についての説明である。
【0145】
また、図２の第１の伝播管１００Ｃや第２の伝播管１００Ｄについては、耐久性の高い材料を用いて図２の形状に加工あるいは成形することで作製できる。耐久性の高い材料については特に限定されないが、具体的には、たとえば、鉄等の金属、硬質のプラスチック材、硬化ガラス、さらには、セラミック材料（たとえば、上述の熱・音波変換部品１や２つの熱交換器２，３の材料として挙げたもの）を採用できる。
【0146】
【0147】
以上の説明では、図２の冷気・暖気発生システム１０１は、図１で説明したように、電気自動車１０００の車外の空気である外気から、その外気よりも温度が低下した冷気、および、その外気よりも温度が上昇した暖気を発生するものである。ただし、図２の冷気・暖気発生システム１０１の機能の本質は、取り入れた２種類の空気（図１の例ではいずれも外気）のうちの一方の空気から熱を吸収してその一方の空気を温度が低下した状態に変化させ、その吸収した熱を他方の空気に渡すことでその他方の空気を温度が上昇した状態に変化させる点にある。このことは、以上の冷気・暖気発生システム１０１の動作原理の説明から明らかである。従って、取り入れる２種類の空気が外気であることは図２の冷気・暖気発生システム１０１の機能の本質ではない。たとえば、図２の冷気・暖気発生システム１０１を用いて熱を吸収した後あるいは熱を渡した後の空気を再循環させて、再び冷気・暖気発生システム１０１を用いて熱を吸収あるいは熱を渡すこともできる。以下では、このような空気の再循環機構と冷気・暖気発生システム１０１とを用いて電気自動車の冷暖房を行う冷暖房システムについて説明する。
【0148】
【0149】
図１５の冷暖房システムには、図２の冷気・暖気発生システム１０１が備えられている。冷気・暖気発生システム１０１の構成は、図２～図４、図７、および図９の説明で上述した通りである。図１５では、図２～図４、図７、および図９と同一の構成要素に対しては同一の符号が付されており、その重複説明は省略する。
【0150】
また、図１５の冷暖房システムには、冷気・暖気発生システム１０１の暖気用熱交換器２に端部がそれぞれ接続された第１流入管３１１および第１流出管３０９が備えられている。図１５の冷暖房システムには、さらに、冷気・暖気発生システム１０１の冷気用熱交換器３に端部がそれぞれ接続された第２流入管３０７および第２流出管３１０も備えられている。ここで、第１流出管３０９の途中および第２流入管３０７の途中には第１送風機３０４および第２送風機３０３がそれぞれ設けられている。
【0151】
第１送風機３０４は、第１送風機３０４内のファンを回転させて第１流出管３０９中の空気を図１５の第１流出管３０９中の実線矢印方向（暖気用熱交換器２から空気が流出する方向）に流す役割を果たす。第１流出管３０９の、暖気用熱交換器２に接続された端部とは反対側の端部は、電気自動車１０００’の車内２０１に開口しており、第１流出管３０９を通って流れてきた空気はそのまま車内２０１に放出される。この第１送風機３０４の動作により暖気用熱交換器２から空気が流出するのに伴い、別の空気が、第１流入管３１１中を第１流入管３１１中の実線矢印で示す向きに流れて暖気用熱交換器２に引き込まれる。
【0152】
ここで、第１流入管３１１の、暖気用熱交換器２に接続された端部とは反対側の端部は、第１バルブ付き外気管３１２および第１連絡管３１３それぞれの一方の端部と接続されている。第１連絡管３１３の他方の端部は車内２０１に開口しており、第１バルブ付き外気管３１２の他方の端部は電気自動車１０００’の外部に開口している。ここで、第１バルブ付き外気管３１２の途中には第１バルブ３０２が設けられている。第１バルブ３０２が開状態のときには、第１バルブ付き外気管３１２を介して、電気自動車１０００’の外部への空気の流出や電気自動車１０００’の外部からの空気の流入が可能であるが、第１バルブ３０２が閉状態のときにはこうした空気の流出入は禁止される。
【0153】
一方、第２送風機３０３は、第２送風機３０３内のファンを回転させて第２流入管３０７中の空気を図１５の第２流入管３０７中の実線矢印方向（冷気用熱交換器３へ空気が流入する方向）に空気を流す役割を果たす。この第２送風機３０３の動作により冷気用熱交換器３へ流入した空気は、冷気用熱交換器３を通過して冷気用熱交換器３から流出し、第２流出管３１０中を第２流出管３１０中の実線矢印で示す向きに流れる。第２流出管３１０の、冷気用熱交換器３に接続された端部とは反対側の端部は、電気自動車１０００’の外部に開口しており、第２流出管３１０を通って流れてきた空気はそのまま電気自動車１０００’の外部に放出される。
【0154】
ここで、第２流入管３０７の、冷気用熱交換器３に接続された端部とは反対側の端部は、第２バルブ付き外気管３０６および第２連絡管３０８それぞれの一方の端部と接続されている。第２連絡管３０８の他方の端部は車内２０１に開口しており、第２バルブ付き外気管３０６の他方の端部は電気自動車１０００’の外部に開口している。ここで、第２バルブ付き外気管３０６の途中には第２バルブ３０１が設けられている。第２バルブ３０１が開状態のときには、第２バルブ付き外気管３０６を介して、電気自動車１０００’の外部への空気の流出や電気自動車１０００’の外部からの空気の流入が可能であるが、第２バルブ３０１が閉状態のときにはこうした空気の流出入は禁止される。
【0155】
以上の構成要素に加え、図１５の冷暖房システムには、冷気・暖気発生システム１０１の音波発生部１００Ｂに交流電力を供給する電力供給部３０５が備えられている。さらに、この電力供給部３０５、上述の、第１送風機３０４、第２送風機３０３、第１バルブ３０２、および第２バルブ３０１を制御する制御部２００’も備えられている。図中では、制御部２００’により上記の５つの構成要素が制御されることが、制御部２００’から各構成要素への点線矢印により表されている。なお、上記の「交流電力」には、単一周期を持つ単なる正弦波や余弦波を電力信号の波形とする電力だけでなく、位相が時間的に変化する波形（たとえば位相が周期的に変化する、正弦波や余弦波以外の波形）の電力信号を持つ電力全般が含まれる。ただし、このような交流電力の供給を受けて音波発生部１００Ｂが発生する音波の周波数が５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲内に属するようにする観点から、位相の時間変化が激しい電力信号を持つ交流電力の供給は避けられている。
【0156】
制御部２００’は、電気自動車１０００’のユーザ（運転手あるいは同乗者）により暖房の開始が指示された時には、電力供給部３０５を制御して、暖房に対応した交流電力を音波発生部１００Ｂに向けて供給させる。音波発生部１００Ｂは、この暖房に対応した交流電力の供給を受けて、第１の伝播管１００Ｃ、音波発生部１００Ｂ、第２の伝播管１００Ｄ、および冷気・暖気発生部１００Ａからなるループ状の音波の伝播経路において時計回りの方向（図２の実線矢印の方向）に進行する音波を発生する。
【0157】
なお、音波の進行方向をどのように制御するかについては後述するが、音波発生部１００Ｂは、図２の実線矢印の方向とは反対の反時計回りの方向に進行する音波を発生することもできる。制御部２００’は、ユーザ（運転手あるいは同乗者）により冷房の開始が指示された時には、電力供給部３０５を制御して、冷房に対応した交流電力を音波発生部１００Ｂに向けて供給させる。音波発生部１００Ｂは、この冷房に対応した交流電力の供給を受けて、上記のループ状の音波の伝播経路において反時計回りの方向（図２の実線矢印とは反対向きの方向）に進行する音波を発生する。
【0158】
ここで、音波発生部１００Ｂが、図２の実線矢印の方向に進行する音波、すなわち、熱・音波変換部品１の、冷気用熱交換器３側の端面から、熱・音波変換部品１の、暖気用熱交換器２側の端面に向けて熱・音波変換部品１のセル１４（図３参照）の内部を進行する音波を発生する動作モードを暖房モードと呼ぶ。一方、音波発生部１００Ｂが、図２の実線矢印とは反対方向に進行する音波、すなわち、熱・音波変換部品１の、暖気用熱交換器２側の端面から、熱・音波変換部品１の、冷気用熱交換器３側の端面に向けて熱・音波変換部品１のセル１４（図３参照）の内部を進行する音波を発生する動作モードを冷房モードと呼ぶ。音波発生部１００Ｂは、暖房モードと冷房モードとを選択的に実行する。
【0159】
さらに制御部２００’は、ユーザ（運転手あるいは同乗者）により、暖房あるいは冷房の開始が指示されると、第１送風機３０４を制御して、第１流出管３０９および第１流入管３１１の中の空気を、上述したように、図１５において第１流出管３０９および第１流入管３１１の中に記載された実線矢印方向に流させる。また、第２送風機３０３を制御して、第２流入管３０７および第２流出管３１０の中の空気を、上述したように、図１５において第２流入管３０７および第２流出管３１０の中に記載された実線矢印方向に流させる。
【0160】
ここで、図１５の冷暖房システムには、冷気・暖気発生部１００Ａの動作モードとして、車内２０１の温度の上昇あるいは低下に重点を置いた駆動モードと、車内２０１の換気に重点を置いた換気モードとの２種類の動作モードが存在する。駆動モードは、冷気・暖気発生部１００Ａが、第２バルブ付き外気管３０６および第２流入管３０７を介して電気自動車１０００’の外部から外気を取得するとともに、第１連絡管３１３および第１流入管３１１を介して車内２０１から車内２０１の空気を取得する冷気・暖気発生部１００Ａの動作モードである。一方、換気モードは、冷気・暖気発生部１００Ａが、第１バルブ付き外気管３１２および第１流入管３１１を介して電気自動車１０００’の外部から外気を取得するとともに、第２流入管３０７および第２連絡管３０８を介して車内２０１から車内２０１の空気を取得する冷気・暖気発生部１００Ａの動作モードである。ここで、駆動モードは、制御部２００’が第１バルブ３０２および第２バルブ３０１を制御して、第１バルブ３０２を閉状態とし第２バルブ３０１を開状態とすることによって実現する冷気・暖気発生部１００Ａの動作モードである。一方、換気モードは、制御部２００’が第１バルブ３０２および第２バルブ３０１を制御して、第１バルブ３０２を開状態とし第２バルブ３０１を閉状態とすることによって実現する冷気・暖気発生部１００Ａの動作モードである。冷気・暖気発生部１００Ａは、駆動モードと換気モードとを選択的に実行する。
【0161】
ここで、第２バルブ付き外気管３０６および第２流入管３０７を介して取得される外気が、本発明にいう第１の外気の一例に相当し、第１連絡管３１３および第１流入管３１１を介して車内２０１から取得される車内２０１の空気が、本発明にいう第１の車内の空気の一例に相当する。一方、第１バルブ付き外気管３１２および第１流入管３１１を介して取得される外気が、本発明にいう第２の外気の一例に相当し、第２流入管３０７および第２連絡管３０８を介して取得される車内２０１の空気が、本発明にいう第２の車内の空気の一例に相当する。
【0162】
以下では、説明の簡単化のために、音波発生部１００Ｂが暖房モードを実行し、冷気・暖気発生部１００Ａが駆動モードを実行する場合を、暖房時駆動モードと呼ぶ。また、音波発生部１００Ｂが暖房モードを実行し、冷気・暖気発生部１００Ａが換気モードを実行する場合を暖房時換気モードと呼ぶ。また、音波発生部１００Ｂが冷房モードを実行し、冷気・暖気発生部１００Ａが駆動モードを実行する場合を、冷房時駆動モードと呼ぶ。また、音波発生部１００Ｂが冷房モードを実行し、冷気・暖気発生部１００Ａが換気モードを実行する場合を、冷房時換気モードと呼ぶ。
【0163】
以下では、暖房時駆動モード、暖房時換気モード、冷房時駆動モード、および冷房時換気モードのそれぞれについて説明する。まず、暖房時の各モードについて説明する。
【0164】
暖房時駆動モードでは、第１バルブ３０２が閉状態となることで、第１バルブ付き外気管３１２を介した電気自動車１０００’外部との間の空気の流出入は禁止される。このため、第１流出管３０９および第１流入管３１１の中の空気の流れ（図１５におけるそれぞれの管の中の実線矢印参照）は、車内２０１から引き出されて第１連絡管３１３を通って第１流入管３１１に流れ込む空気によって実現することとなる。すなわち、車内２０１、第１連絡管３１３、第１流入管３１１、暖気用熱交換器２、および第１流出管３０９をこの順番に通って車内２０１に戻る空気の循環路が形成されることとなる。このとき、暖気用熱交換器２に流入する空気は、図２～図４、および図７で説明した機構により、暖気用熱交換器２から熱の供給を受けて流入前よりも温度が上昇した空気となって暖気用熱交換器２から流出する。上記の空気の循環路では、このように空気が暖気用熱交換器２を通るたびに熱の供給を受けて暖められることとなり、車内２０１の空気の温度は効率良く上昇していく。
【0165】
また、暖房時駆動モードでは、第２バルブ３０１が開状態となることで、電気自動車１０００’外部から第２バルブ付き外気管３０６を介した外気の流入が可能となり、もっぱらこのような第２バルブ付き外気管３０６を通る外気により、上述した第２流入管３０７および第２流出管３１０の中の空気の流れ（図１５におけるそれぞれの管の中の実線矢印参照）が実現することとなる。なお、厳密に言えば、車内２０１の空気の温度上昇に伴う車内２０１の空気の圧力上昇を抑えるため、車内２０１から第２連絡管３０８を通って第２流入管３０７に流れ込む空気もいくらかは存在する。しかし、こうした空気の量はそれほど多くはなく、上述した空気の循環路による車内２０１の温度上昇には影響しない。
【0166】
第２流入管３０７を流れる外気は、冷気用熱交換器３を通過し、第２流出管３１０を通って電気自動車１０００’外部に放出される。このとき、冷気用熱交換器３に流入する外気は、図２～図４、および図７で説明した機構により、冷気用熱交換器３に熱を渡して流入前よりも温度が低下した空気となって冷気用熱交換器３から流出する。図２～図４、および図７で説明したように、冷気用熱交換器３に渡された熱が、暖気用熱交換器２に流入する空気に対し暖気用熱交換器２から供給される熱に相当する。
【0167】
一方、暖房時換気モードでは、第１バルブ３０２が開状態となることで、電気自動車１０００’外部から第１バルブ付き外気管３１２を介した外気の流入が可能となる。暖房時換気モードでは、このように電気自動車１０００’外部から第１バルブ付き外気管３１２を通ってきた外気が第１流入管３１１に流れ込み、この外気により、上述した第１流出管３０９および第１流入管３１１の中の空気の流れ（図１５におけるそれぞれの管の中の実線矢印参照）が実現する。第１流入管３１１を通って暖気用熱交換器２に流入した外気は、暖気用熱交換器２から熱の供給を受け、流入前よりも温度が上昇した空気となって暖気用熱交換器２から流出し、第１流出管３０９を通って車内２０１に流入する。なお、厳密に言えば、車内２０１から引き出されて第１連絡管３１３を通って第１流入管３１１に流れ込む空気もいくらか存在するが、こうした空気の量はそれほど多くはなく、電気自動車１０００’外部からの、第１バルブ付き外気管３１２を介した外気の流入には影響しない。
【0168】
暖房時換気モードでは、このように電気自動車１０００’外部から外気が車内２０１に流れこむことに加え、第２バルブ３０１が閉状態となることで第２バルブ付き外気管３０６を介した電気自動車１０００’外部との間の空気の流出入が禁止されているため、車内２０１から押し出されるようにして空気が車内２０１から第２連絡管３０８を通って流出していく。この結果、車内２０１の換気が実現することとなる。このように第２連絡管３０８を通って流出した空気は、第２流入管３０７を経て冷気用熱交換器３に流入し、熱を冷気用熱交換器３に渡して温度が流入前よりも低下した空気となり、第２流出管３１０を通って電気自動車１０００’外部に放出される。この冷気用熱交換器３に渡される熱が、暖気用熱交換器２に流入した外気に対し暖気用熱交換器２から供給される熱に相当する。
【0169】
ここで、冷気用熱交換器３に流入する空気は、元々、車内２０１に存在していた暖かい空気である。このように暖かい空気が冷気用熱交換器３を通過する際にその熱（温熱）を冷気用熱交換器３に渡し、この熱（温熱）は、暖気用熱交換器２を通過する外気に対して供給されることとなる。すなわち暖房時換気モードでは、換気により車内２０１から放出された暖かい空気の熱（温熱）が回収されて車内２０１の暖房に再利用される。このように図１５の冷暖房システムでは、換気の際に熱（温熱）を無駄に捨てることが回避されている。
【0170】
以上説明した暖房時駆動モードと暖房時換気モードとの間のモード切替は、制御部２００’によって行われる。モード切替のタイミングは特に限定されないが、たとえば、制御部２００’が、暖房時駆動モードから暖房時換気モードへの切り替え、および、暖房時換気モードから暖房時駆動モードへの切り替えを所定の時間間隔を置いて行う（従ってモード切替が自動的に行われる）ものであってもよい。あるいは、ユーザ（運転手あるいは同乗者）からのモード切替の指示を受けるごとに制御部２００’がそのモード切替を行うものであってもよい。
【0171】
次に、冷房時の各モードについて説明する。
【0172】
上述したように、ユーザ（運転手あるいは同乗者）により冷房の開始が指示された時には、音波発生部１００Ｂは、電力供給部３０５から供給された、冷房に対応した交流電力の供給を受けて、暖房時とは反対向き（すなわち図２の実線矢印とは反対向き）の方向に進行する音波を発生する。ここで、音波の進行方向は、電力供給部３０５から音波発生部１００Ｂに供給される交流電力の信号の波形を調整することで制御できる。以下、音波の進行方向の制御について説明する。
【0173】
図９で説明したように、音波発生部１００Ｂに供給される交流電力により、永久磁石４３のＮ極側部分４３ａ付近の磁界の強さと永久磁石４３のＳ極側部分４３ｂ付近の磁界の強さの大小関係が時間的に切り換わることで音波が発生する。より詳しく言えば、コイル４２に流れる電流の位相に応じて上記の磁界の強さの大小関係が切り換わることで、可動金属部材４４が引き寄せられる方向がＮ極側部分４３ａ側とＳ極側部分４３ｂ側との間で切り換わることで可動金属部材４４が振動して音波が発生する。ここで、交流電力の信号の波形を調整することでコイル４２に流れる電流を調整し、たとえば、Ｎ極側部分４３ａ付近の磁界の強さの最大値がＳ極側部分４３ｂ付近の磁界の強さの最大値よりも相対的に大きくなるようにすれば、可動金属部材４４がＮ極側部分４３ａ側に引き寄せられる時に受ける力の大きさの方が、Ｓ極側部分４３ｂ側に引き寄せられる時に受ける力の大きさよりも大きくなる。この場合、Ｎ極側部分４３ａ側の方向（すなわち図９の左方向）に向かう作動流体の動きが相対的に優勢となり、図９の左方向に進行する音波が主に発生することとなる。逆に、交流電力の信号の波形を調整してＳ極側部分４３ｂ付近の磁界の強さの最大値がＮ極側部分４３ａ付近の磁界の強さの最大値よりも相対的に大きくなるようにすれば、図９の右方向に進行する音波が主に発生することとなる。このように、電力供給部３０５から音波発生部１００Ｂに供給される交流電力の信号の波形を調整することで、音波の進行方向を制御することができる。上述の、暖房に対応した交流電力は、図２のループ状の音波の伝播経路において時計回りの方向（図２の実線矢印の方向）に進行する音波が発生するような信号の波形を持つ交流電力である。また、上述の、冷房に対応した交流電力は、図２のループ状の音波の伝播経路において反時計回りの方向（図２の実線矢印とは反対の方向）に進行する音波が発生するような信号の波形を持つ交流電力である。
【0174】
なお、このように交流電力の信号の波形を調整するのが、音波の進行方向を制御する最も簡単な制御方法であるが、別の制御方法が採用されてもよい。たとえば、第１の伝播管１００Ｃあるいは第２の伝播管１００Ｄの途中に、形状や容積が可変な容積部を設け、その容積部の形状や容積を調整することで、ループ状の音波の伝播経路において音波が進行しやすい方向を制御する制御方法が採用されてもよい。
【0175】
冷房時の各モードの説明に戻ってその説明を続ける。
【0176】
冷房時駆動モードでは、第１バルブ３０２が閉状態となることで、第１バルブ付き外気管３１２を介した電気自動車１０００’外部との間の空気の流出入は禁止される。このため、第１流出管３０９および第１流入管３１１の中の空気の流れ（図１５におけるそれぞれの管の中の実線矢印参照）は、車内２０１から引き出されて第１連絡管３１３を通って第１流入管３１１に流れ込む空気によって実現することとなる。すなわち、車内２０１、第１連絡管３１３、流入管３１１、暖気用熱交換器２、および第１流出管３０９をこの順番に通って車内２０１に戻る空気の循環路が形成されることとなる。
【0177】
ここで、上述したように冷房時における音波の進行方向は、暖房時における音波の進行方向（図２の時計回りの矢印参照）とは反対向きの反時計回りとなる。冷気・暖気発生部１００Ａでは、暖気用熱交換器２および冷気用熱交換器３は、図２の時計回りの矢印に音波が進行したときに各熱交換器が果たす役割に基づき「暖気用」熱交換器および「冷気用」熱交換器という名称がそれぞれ与えられているが、構成上は、同一の熱交換器である。従って、音波の進行方向が図２の状況と反対向きになれば、その名称にかかわらず、果たす役割が入れ替わることとなる。すなわち、音波の進行方向が図２の状況と反対向きの状況では、暖気用熱交換器２に流入した空気は、図２～図４、および図７の冷気用熱交換器３の説明で上述したのと同じ機構により、暖気用熱交換器２に熱を渡して、暖気用熱交換器２への流入時よりは温度が低下した空気となって暖気用熱交換器２から流出する。一方、冷気用熱交換器３に流入した空気は、図２～図４、および図７の暖気用熱交換器２の説明で上述したのと同じ機構により、冷気用熱交換器３から熱の供給を受けて流入前よりも温度が上昇した空気となって冷気用熱交換器３から流出する。
【0178】
従って、冷房時駆動モードにおける上述の空気の循環路においては、空気は、暖気用熱交換器２を通るたびにその熱を暖気用熱交換器２に渡して冷やされることとなり、車内２０１の空気の温度は効率良く低下していく。
【0179】
また、冷房時駆動モードでは、第２バルブ３０１が開状態となることで、電気自動車１０００’外部から第２バルブ付き外気管３０６を介した外気の流入が可能となり、もっぱらこのような第２バルブ付き外気管３０６を通る外気により、上述した第２流入管３０７および第２流出管３１０の中の空気の流れ（図１５におけるそれぞれの管の中の実線矢印参照）が実現することとなる。なお、厳密に言えば、車内２０１の空気の温度低下に伴う車内２０１の空気の圧力低下を抑えるため、第２バルブ付き外気管３０６から第２連絡管３０８を通って車内２０１に流れ込む外気もいくらかは存在する。しかし、こうした外気の量はそれほど多くはなく、上述した空気の循環路による車内２０１の温度低下には影響しない。
【0180】
第２流入管３０７を流れる外気は、冷気用熱交換器３を通過し、第２流出管３１０を通って電気自動車１０００’外部に放出される。このとき、冷気用熱交換器３に流入する外気は、冷気用熱交換器３から熱を供給されて流入前よりも温度が上昇した空気となって冷気用熱交換器３から流出する。ここで、この熱は、暖気用熱交換器２に流入する空気が暖気用熱交換器２に渡した熱に相当するものである。
【0181】
一方、冷房時換気モードでは、第１バルブ３０２が開状態となることで、電気自動車１０００’外部から第１バルブ付き外気管３１２を介した外気の流入が可能となる。冷房時換気モードでは、このように電気自動車１０００’外部から第１バルブ付き外気管３１２を通ってきた外気が第１流入管３１１に流れ込み、この外気により、上述した第１流出管３０９および第１流入管３１１の中の空気の流れ（図１５におけるそれぞれの管の中の実線矢印参照）が実現する。第１流入管３１１を通って暖気用熱交換器２に流入した外気は、暖気用熱交換器２に熱を渡して、流入前よりも温度が低下した空気となって暖気用熱交換器２から流出し、第１流出管３０９を通って車内２０１に流入する。ここで、暖気用熱交換器２に流入した外気が暖気用熱交換器２に熱を渡すということは、言い換えれば、暖気用熱交換器２に流入した外気が暖気用熱交換器２から冷熱の供給を受けることを意味する。なお、厳密に言えば、車内２０１から引き出されて第１連絡管３１３を通って第１流入管３１１に流れ込む空気もいくらか存在するが、こうした空気の量はそれほど多くはなく、電気自動車１０００’外部からの、第１バルブ付き外気管３１２を介した外気の流入には影響しない。
【0182】
冷房時換気モードでは、このように電気自動車１０００’外部から外気が車内２０１に流れこむことに加え、第２バルブ３０１が閉状態となることで第２バルブ付き外気管３０６を介した電気自動車１０００’外部との間の空気の流出入が禁止されているため、車内２０１から押し出されるようにして空気が車内２０１から第２連絡管３０８を通って流出していく。この結果、車内２０１の換気が実現することとなる。このように第２連絡管３０８を通って流出した空気は、第２流入管３０７を経て冷気用熱交換器３に流入し、冷気用熱交換器３から熱の供給を受けて温度が流入前よりも上昇した空気となり、第２流出管３１０を通って電気自動車１０００’外部に放出される。ここで、冷気用熱交換器３に流入した空気が冷気用熱交換器３から熱の供給を受けるということは、言い換えれば、冷気用熱交換器３に流入した空気が、冷気用熱交換器３に冷熱を供給することを意味する。この冷気用熱交換器３に供給された冷熱が、暖気用熱交換器２に流入した外気に対し暖気用熱交換器２から供給される冷熱に相当する。
【0183】
ここで、冷気用熱交換器３に流入する空気は、元々、車内２０１に存在していた冷たい空気である。このように冷たい空気が、冷気用熱交換器３を通過する際にその冷熱を冷気用熱交換器３に渡し、この冷熱は、暖気用熱交換器２を通過する外気に対して供給されることとなる。すなわち冷房時換気モードでは、換気により車内２０１から放出された冷たい空気の冷熱が回収されて車内２０１の冷房に再利用される。このように図１５の冷暖房システムでは、換気の際に冷熱を無駄に捨てることが回避されている。
【0184】
以上説明した冷房時駆動モードと冷房時換気モードとの間のモード切替は、制御部２００’によって行われる。モード切替のタイミングは特に限定されない。たとえば、制御部２００’が、冷房時駆動モードから冷房時換気モードへの切り替え、および、冷房時換気モードから冷房時駆動モードへの切り替えを所定の時間間隔を置いて行う（従ってモード切替が自動的に行われる）ものであってもよい。あるいは、ユーザ（運転手あるいは同乗者）からのモード切替の指示を受けるごとに制御部２００’がそのモード切替を行うものであってもよい。
【0185】
以上が、図２の冷気・暖気発生システム１０１を用いて熱を吸収あるいは熱を渡した空気を再循環させて、再び冷気・暖気発生システム１０１を用いて熱を吸収あるいは熱を渡す冷暖房システムについての説明である。
【0186】
なお、以上の図１５の冷暖房システムの説明では、図３および図４で上述した熱・音波変換部品１を有するとともに、図３および図７で上述した暖気用熱交換器２および冷気用熱交換器３を有する冷気・暖気発生部１００Ａが採用されていたが、熱・音波変換部品１の代わりに図５および図６で上述した熱・音波変換部品１’を有する冷気・暖気発生部が採用されてもよい。また、暖気用熱交換器２および冷気用熱交換器３の代わりに図８で上述した暖気用熱交換器２’と同一構成の２つの熱交換器を有する冷気・暖気発生部が採用されてもよい。また、以上の図１５の説明では、図９で上述した音波発生部１００Ｂが採用されていたが、音波発生部１００Ｂの代わりに図１０で上述した音波発生部１０１Ｂが採用されてもよい。また、以上の図１５の説明では、全体としてループ状の伝播管を有する冷気・暖気発生システム１０１が採用されていたが、冷気・暖気発生システム１０１の代わりに、伝播管の形状が異なる、図１１で上述した冷気・暖気発生システム１０２や図１４で上述した冷気・暖気発生システム１０３が採用されてもよい。
【0187】
このような図１５の冷暖房システムの様々な変形例は、以上の図１５の説明において、図２の冷気・暖気発生システム１０１における対応する構成要素を置き代えただけであって、置き代わった各構成要素の詳細については、すでに説明した通りである。そこで、図１５の冷暖房システムの様々な変形例についての詳しい説明は省略する。
【実施例】
【0188】
以下では、本発明の効果を示すさらに具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【0189】
【0190】
まず、実施例１における冷気・暖気発生部について説明する。最初に冷気・暖気発生部の熱・音波変換部品について説明する。
【0191】
実施例１における冷気・暖気発生部の熱・音波変換部品としては、隔壁と外周壁の双方が熱伝導率１．０Ｗ／ｍＫのコージェライト材料で形成され、各セルが延びる方向に垂直な熱・音波変換部品全体の断面の中で、隔壁の断面およびセルの断面で占められている領域（セル構造領域）のセル密度が７７５セル／ｃｍ２（５０００ｃｐｓｉ）のハニカム構造体を用いた。この熱・音波変換部品は円柱形状を有しており、熱・音波変換部品全体から外周壁を除いた、隔壁およびセルによりセル構造が形成されている部分（セル構造体）は、熱・音波変換部品全体の円柱形状と同心の円柱形状を有していた。すなわち、上記の熱・音波変換部品全体の断面は円形であり、セル構造領域は熱・音波変換部品全体の断面の円形と同心の円形であった。具体的には、熱・音波変換部品全体の断面は直径５０ｍｍの円形であり、セル構造領域は直径４５ｍｍの円形であった。従って、熱・音波変換部品全体の断面の直径Ｄに対するセル構造領域の直径ｄの比率ｄ／Ｄは、４５ｍｍ／５０ｍｍ＝０．９であった。また、セル構造体のヤング率は１３ＧＰａであった。なお、セルが延びる方向に沿った熱・音波変換部品全体の長さＬは５０ｍｍであった。
【0192】
なお、セル密度は、熱・音波変換部品の各セルが延びる方向に垂直な断面を顕微鏡で撮影しその断面の撮影画像からセル構造領域の面積Ｓとセルの総数Ｎとを求めたときのＮ／Ｓの値として求めた。
【0193】
また、熱伝導率については、以下のようにして測定した。まず、熱・音波変換部品の外周壁から板状のテストサンプルを切り出し、その板状のテストサンプルを熱伝導率が既知のスペーサ（たとえば銅やステンレス等の金属）で挟んだ。次に、その片面を３０℃～２００℃に加熱し、反対面を２０～２５℃に冷却することにより、テストサンプルの厚さ方向に一定の温度差を設けた。そして、伝播する熱流量をスペーサ内の温度勾配により求め、この熱流量を温度差で割り算して熱伝導率を算出した。
【0194】
また、熱・音波変換部品全体の断面の直径およびセル構造領域の直径については、上記の撮影画像における、熱・音波変換部品全体の断面およびセル構造領域の面積をそれぞれ求め、２×（面積／π）１／２で規定される円相当直径の定義式に従って算出した。なお、当然のことであるが、このように円相当直径の定義式に従って算出した直径は、熱・音波変換部品全体の断面およびセル構造領域の各外周上の２点間の最大距離の測定値とほぼ同じであった。
【0195】
また、ヤング率は、ＪＩＳ Ｒ１６０２に準拠する曲げ共振法によって測定・算出した。具体的には、まず、セル構造体から２ｍｍ×６ｍｍ×５０ｍｍの大きさの試験片を切り出してその一次共振周波数を、上記曲げ共振法に基づく一次共振周波数測定方法により測定した。ここで、上記の５０ｍｍは、セルが延びる方向に沿った試験片の長さであり、上記の６ｍｍは、セルが延びる方向に垂直な方向に沿った試験片の幅であった。また、上記の２ｍｍは、セルが延びる方向および上記の試験片の幅の方向の双方に垂直な方向に沿った試験片の厚さであった。なお、実施例１の熱・音波変換部品ではセル密度が十分に高いため、試験片を熱・音波変換部品から切り出す際に、セルが延びる方向に垂直な面内において幅の方向と厚さの方向の取り方を変えたとしても、ヤング率の算出結果にはほとんど影響しないと期待された。試験片の切り出し後、試験片の質量Ｍ（ｋｇ）を測定した。そして、ＪＩＳ Ｒ１６０２の曲げ共振法で定められたヤング率の算出式に基づき、上記の一次共振周波数、上記の試験片の質量Ｍ（ｋｇ）、上記の試験片の大きさ（長さ、幅、および厚さ）からヤング率（セル構造体のヤング率）を求めた。
【0196】
ここで、上記の熱・音波変換部品は、以下のようにして製造した。
【0197】
セラミック原料としてコージェライト化原料を用い、コージェライト化原料１００質量部に対して、助剤としてＳｒＣＯ３を１質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、平均粒子径が３μｍのタルクを３８．９質量部、平均粒子径が１μｍのカオリンを４０．７質量部、平均粒子径が０．３μｍのアルミナを５．９質量部、及び平均粒子径が０．５μｍのベーマイトを１１．５質量部、用いた。ここで、平均粒子径とは、各原料の粒子の分布におけるメジアン径（ｄ５０）のことである。
【0198】
分散媒としては、水を用いた。有機バインダとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いた。分散剤としては、エチレングリコールを用いた。
【0199】
次に、得られた坏土を、口金を用いて押出成形し、セル形状が、角部を除きほぼ四角形で（図４参照）、全体形状が円形のハニカム成形体を作製した。なお、このときの押出成形においては、上述したように、実施例１の熱・音波変換部品に対応した正規口金による押出成形の実行前に、リブの厚さが０．０７ｍｍ程度のダミー口金での坏土の押出処理が行われた。そして、このダミー口金を用いた押出処理後の坏土を用いて正規口金による押出成形が実行された。さらに、このとき、正規口金による押出成形に用いる坏土における水の比率が、坏土固形成分１００質量部に対し４１質量部（誤差は±１質量部の範囲内）となるように坏土成分を厳格に制御した。
【0200】
なお、上記の正規口金は、セル構造体と外周壁とを一体的に形成する口金であって、セル構造体を形成する部分と、外周壁を形成する部分との双方を有している口金であった。上述した熱・音波変換部品の比率ｄ／Ｄは、正規口金における上記の各部分の形態によってほぼ決まるものであった。なお、厳密に言えば、以下に説明する乾燥・焼成処理による収縮等も影響するが、その影響は、正規口金の形態の各部分の形態の影響に比して十分に小さいと期待された。
【0201】
このハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、さらに熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、セルが延びる方向に沿ったハニカム成形体の長さを調整した。そのハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、さらに、１４４５℃で、５時間、焼成した。最後に、焼成後のハニカム成形体の外周部分を、適宜切削加工して円柱形状に整えた。
【0202】
以上の工程を経て、実施例１における冷気・暖気発生部の熱・音波変換部品が完成した。
【0203】
次に、実施例１における冷気・暖気発生部の２つの熱交換器について説明する。２つの熱交換器は同一の構成を有しており、ここでは、２つの熱交換器のうち暖気用熱交換器をついて説明を行う。暖気用熱交換器の暖気用内周管は、ステンレス製の管の内側および外側に同じステンレス製の内側フィンおよび外側フィンを形成して図７の形状に加工することで作製した。一方、暖気用熱交換器の暖気用外周管は、ステンレス製の管を、上記の暖気用内周管を図７のように取り巻く形状に加工することで作製した。冷気用熱交換器についても同様の製造方法で作製した。
【0204】
以上が、実施例１における冷気・暖気発生部についての説明である。
【0205】
なお、冷気・暖気発生部における筐体（図３の筐体１５参照）については、ステンレス材料を加工することによって作製した。また、冷気・暖気発生部における緩衝材（図３の緩衝材１２参照）についてはアルミナ繊維の繊維材料からなる緩衝材を用いた。
【0206】
次に、実施例１における音波発生部について説明する。ダイヤフラム４６は、鉄製の薄板によって構成した。２つの可動金属部材４４および２つの固定金属部材４５についてはいずれも鉄製の膜を積層したもの（いわゆる積層コア）で構成した。２つの永久磁石や２つのコイルは、市場で流通している鉄製のものを採用した。４つの板バネ４１や４つのジャバラ状部材４９は、たとえば鉄製の板を折りたたんでジャバラ状（折りたたまれたカーテン状）にし、元の板状に戻ろうとする方向について弾性を持たせるようにしたものを用いた。接続部材、２つの板状部材、および筐体については、たとえばステンレス材料を図１０の形状に加工したものを用いた。また、孔部は、２つの板状部材４８それぞれに、ドリルを用いて孔をあけることで形成した。孔部の孔の大きさは、５００Ｈｚより周波数の大きな音波をカットできる大きさに調整した。
【0207】
以上が、実施例１における音波発生部についての説明である。
【0208】
また、実施例１における第１の伝播管や第２の伝播管については、内径４０ｍｍのステンレス製の管を図２の形状に加工したものを用いた。また、作動流体としては１０ａｔｍのヘリウムガスを用いた。
【0209】
以上が、実施例１の冷気・暖気発生システムについての説明である。
【0210】
実施例１の冷気・暖気発生システムについて、音波発生部が周波数１００Ｈｚの音波を発生するように、音波発生部に供給される交流電力の周波数を調整した。そして、以下に説明する、エネルギー効率、コンパクト性の程度、および、ノイズ量、をそれぞれ求めて、以下のように評価した。
【0211】
（１）エネルギー効率
暖気用交換器に流入する外気の温度と流量、および、暖気用交換器から流出する暖気（その流量は外気の流量と同じ）の温度とを測定し、これらの測定値から外気の加熱エネルギーＨ （ｋｗ） を算出した。そして、音波発生部に供給される交流電力Ｐ （ｋＷ）を把握し、この交流電力Ｐ （ｋＷ）に対するこの加熱エネルギーＨ （ｋｗ）の比率Ｈ／Ｐを求めた。この比率Ｈ／Ｐがエネルギー効率であり、Ｈ／Ｐ＜１．０ の場合を 評価「Ｄ」、１．０ ≦Ｈ／Ｐ ＜ １．５ の場合を評価「Ｃ」、１．５≦ Ｈ／Ｐ＜２．０ の場合を評価「Ｂ」、および、２．０≦Ｈ／Ｐ の場合を評価「Ａ」 として、求められたエネルギー効率を評価した。
暖気用交換器に流入する外気の温度と流量、および、暖気用交換器から流出する暖気（その流量は外気の流量と同じ）の温度とを測定し、これらの測定値から外気の加熱エネルギーＨ （ｋｗ） を算出した。そして、音波発生部に供給される交流電力Ｐ （ｋＷ）を把握し、この交流電力Ｐ （ｋＷ）に対するこの加熱エネルギーＨ （ｋｗ）の比率Ｈ／Ｐを求めた。この比率Ｈ／Ｐがエネルギー効率であり、Ｈ／Ｐ＜１．０ の場合を 評価「Ｄ」、１．０ ≦Ｈ／Ｐ ＜ １．５ の場合を評価「Ｃ」、１．５≦ Ｈ／Ｐ＜２．０ の場合を評価「Ｂ」、および、２．０≦Ｈ／Ｐ の場合を評価「Ａ」 として、求められたエネルギー効率を評価した。
【0212】
（２）コンパクト性の程度
上述の熱・音波変換部品の体積Ｖを、Ｖ＝（熱・音波変換部品全体の断面の直径Ｄ）２×π×（熱・音波変換部品全体の断面の長さＬ）／４＝（５０ｍｍ）２×π×（５０ｍｍ）／４＝９８１２５ｍｍ３により求めた。そして、この体積Ｖに対する上述の加熱エネルギーＨ （ｋｗ）の比率Ｈ／Ｖを求めた。この比率Ｈ／Ｖがコンパクト性の程度であり、Ｈ／Ｖ＜０．３（ｋｗ／ｍｍ３） の場合を 評価「Ｄ」、０．３（ｋｗ／ｍｍ３） ≦Ｈ／Ｖ ＜ ０．５ （ｋｗ／ｍｍ３）の場合を評価「Ｃ」、０．５（ｋｗ／ｍｍ３）≦ Ｈ／Ｖ＜２．０ （ｋｗ／ｍｍ３）の場合を評価「Ｂ」、および、２．０（ｋｗ／ｍｍ３）≦Ｈ／Ｖ の場合を評価「Ａ」 として、求められたコンパクト性の程度を評価した。
上述の熱・音波変換部品の体積Ｖを、Ｖ＝（熱・音波変換部品全体の断面の直径Ｄ）２×π×（熱・音波変換部品全体の断面の長さＬ）／４＝（５０ｍｍ）２×π×（５０ｍｍ）／４＝９８１２５ｍｍ３により求めた。そして、この体積Ｖに対する上述の加熱エネルギーＨ （ｋｗ）の比率Ｈ／Ｖを求めた。この比率Ｈ／Ｖがコンパクト性の程度であり、Ｈ／Ｖ＜０．３（ｋｗ／ｍｍ３） の場合を 評価「Ｄ」、０．３（ｋｗ／ｍｍ３） ≦Ｈ／Ｖ ＜ ０．５ （ｋｗ／ｍｍ３）の場合を評価「Ｃ」、０．５（ｋｗ／ｍｍ３）≦ Ｈ／Ｖ＜２．０ （ｋｗ／ｍｍ３）の場合を評価「Ｂ」、および、２．０（ｋｗ／ｍｍ３）≦Ｈ／Ｖ の場合を評価「Ａ」 として、求められたコンパクト性の程度を評価した。
【0213】
（３）ノイズ量
熱・音波変換部品から距離１ｍ の位置に置いた騒音計による測定により、冷気・暖気発生システムから発生するノイズ量（ｄＢ）を求めた。そして、ノイズ量が７０ｄＢ以上の場合を評価「Ｄ」、ノイズ量が５０ｄＢ以上７０ｄＢ未満の場合を評価「Ｃ」、ノイズ量が４５ｄＢ以上５０ｄＢ未満の場合を評価「Ｂ」、ノイズ量が４５ｄＢ未満の場合を評価「Ａ」として、求められたノイズ量（ｄＢ）を評価した。
熱・音波変換部品から距離１ｍ の位置に置いた騒音計による測定により、冷気・暖気発生システムから発生するノイズ量（ｄＢ）を求めた。そして、ノイズ量が７０ｄＢ以上の場合を評価「Ｄ」、ノイズ量が５０ｄＢ以上７０ｄＢ未満の場合を評価「Ｃ」、ノイズ量が４５ｄＢ以上５０ｄＢ未満の場合を評価「Ｂ」、ノイズ量が４５ｄＢ未満の場合を評価「Ａ」として、求められたノイズ量（ｄＢ）を評価した。
【0214】
ここで、上記のエネルギー効率、コンパクト性の程度、および、ノイズ量のそれぞれにおける評価「Ａ」～評価「Ｄ」は、ユーザが認識する感覚的な指標である。評価「Ａ」～評価「Ｄ」のうち、評価「Ｄ」は実際の使用には問題が大きく不適格である状態に対応し、評価「Ａ」～評価「Ｃ」は、実際の使用が可能な状態に対応する。特に、評価「Ａ」～評価「Ｃ」のうち、評価「Ｃ」は、使用上、多少の問題は認識されるが使用は可能な状態に対応し、評価「Ｂ」は使用上問題がほとんど認識されない状態に対応し、評価「Ａ」は問題が全く認識されず良好と認識される状態に対応する。
【0215】
（実施例２～３および比較例１～２）
上述の実施例１とは、熱・音波変換部品の押出成形の際に用いる口金が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品のセル構造領域のセル密度の値のみが実施例１とは異なる実施例２～３および比較例１～２の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
上述の実施例１とは、熱・音波変換部品の押出成形の際に用いる口金が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品のセル構造領域のセル密度の値のみが実施例１とは異なる実施例２～３および比較例１～２の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0216】
実施例１～３および比較例１～２の評価結果を、これら実施例や比較例を特徴付ける上述の各パラメータの値とともに下記の表１に示す。
【0217】
【表1】
【0218】
表１において、実施例１～３および比較例２を比較すればわかるように、実施例１～３は、比較例２に比べエネルギー効率やコンパクト性の程度がとても高い。このことより、セル密度が６２０セル／ｃｍ２以上であることが十分に高いエネルギー効率や十分に高いコンパクト性の程度を発揮するために必要であることがわかる。また、実施例１～３および比較例１を比較すればわかるように、実施例１～３は、比較例１に比べ、ノイズ量がとても低く、また、エネルギー効率やコンパクト性の程度が高い。このことから、このことより、セル密度が３１００セル／ｃｍ２以下であることが、高いエネルギー効率、高いコンパクト性の程度、および高いノイズ抑制効果、を発揮するために必要であることがわかる。
【0219】
（実施例４～５および比較例３）
上述の実施例１とは、熱・音波変換部品の製造方法において、セラミック原料が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品の隔壁や外周壁の構成材料の熱伝導率のみが実施例１とは異なる実施例４～５および比較例３の冷気・暖気発生システムを作製した。具体的には、実施例４～５および比較例３では、実施例１のタルク、カオリン、アルミナ、ベーマイトの割合を変更することで、熱伝導率が実施例１とは異なるようになっている。
上述の実施例１とは、熱・音波変換部品の製造方法において、セラミック原料が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品の隔壁や外周壁の構成材料の熱伝導率のみが実施例１とは異なる実施例４～５および比較例３の冷気・暖気発生システムを作製した。具体的には、実施例４～５および比較例３では、実施例１のタルク、カオリン、アルミナ、ベーマイトの割合を変更することで、熱伝導率が実施例１とは異なるようになっている。
【0220】
実施例１，４～５および比較例３の評価結果を、これら実施例や比較例を特徴付ける上述の各パラメータの値とともに下記の表２に示す。
【0221】
【表2】
【0222】
表２において実施例１，４～５および比較例３を比較すればわかるように、実施例１，４～５は、比較例３に比べエネルギー効率やコンパクト性の程度がとても高い。このことより、熱伝導率が５．０（Ｗ／ｍＫ）以下であることが十分に高いエネルギー効率や十分に高いコンパクト性の程度を発揮するために必要であることがわかる。
【0223】
（実施例６～１１）
上述の実施例１とは、熱・音波変換部品の押出成形の際に用いる口金が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品のセル構造領域の直径ｄ（＝４５ｍｍ）は実施例１と同一であるが熱・音波変換部品全体の断面の直径Ｄが異なり、従って比率ｄ／Ｄが異なる実施例６～１１の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
上述の実施例１とは、熱・音波変換部品の押出成形の際に用いる口金が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品のセル構造領域の直径ｄ（＝４５ｍｍ）は実施例１と同一であるが熱・音波変換部品全体の断面の直径Ｄが異なり、従って比率ｄ／Ｄが異なる実施例６～１１の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0224】
実施例１，６～１１の評価結果を、これらの実施例を特徴付ける上述の各パラメータの値とともに下記の表３に示す。
【0225】
【表3】
【0226】
表３において実施例１，７～１１を互いに比較すればわかるように、実施例１，７～９は、実施例１０～１１と比べノイズ量が低い。このことより、比率ｄ／Ｄが０．９４以下であることが高いノイズ抑制効果を発揮するために好ましいことがわかる。また、表３において実施例１，６～９を互いに比較すればわかるように、実施例１，７～９は、実施例６と比べエネルギー効率やコンパクト性の程度が高い。このことより、比率ｄ／Ｄが０．６以上であることが高いエネルギー効率や高いコンパクト性の程度を発揮するために好ましいことがわかる。まとめると、比率ｄ／Ｄが０．６以上０．９４以下であることが、高いエネルギー効率、高いコンパクト性の程度、および高いノイズ抑制効果、を発揮するために好ましいことがわかる。
【0227】
また、実施例１，７～９を互いに比較すればわかるように、実施例１，８は、エネルギー効率、コンパクト性の程度、ノイズ量のいずれについても評価「Ａ」となっており、実施例７，９に比べ、総合的に良い結果を得ている。このことより、比率ｄ／Ｄが０．８以上０．９以下であることが、高いエネルギー効率、高いコンパクト性の程度、および高いノイズ抑制効果、を発揮するためにさらに好ましいことがわかる。
【0228】
（実施例１２～１５）
上述の実施例１とは、音波発生部が発生する音波の周波数が異なる点を除き同じ方法を用いて実施例１２の冷気・暖気発生システムを作製した。具体的には、実施例１２における音波発生部が発生する音波の周波数を２００Ｈｚとした。さらに、この実施例１２とは、熱・音波変換部品の製造方法におけるセラミック原料が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品のセル構造体のヤング率のみが実施例１２と異なる実施例１３～１５の冷気・暖気発生システムを作製した。実施例１３～１５では、実施例１２において助剤として添加されたＳｒＣＯ３の量を、コージェライト化原料の各構成要素の粒子径を調整しつつ変更することで、熱伝導率はあまり変えることなく、ヤング率のみが実施例１２とは異なるようになっている。
上述の実施例１とは、音波発生部が発生する音波の周波数が異なる点を除き同じ方法を用いて実施例１２の冷気・暖気発生システムを作製した。具体的には、実施例１２における音波発生部が発生する音波の周波数を２００Ｈｚとした。さらに、この実施例１２とは、熱・音波変換部品の製造方法におけるセラミック原料が異なる点を除き同じ方法を用いて、熱・音波変換部品のセル構造体のヤング率のみが実施例１２と異なる実施例１３～１５の冷気・暖気発生システムを作製した。実施例１３～１５では、実施例１２において助剤として添加されたＳｒＣＯ３の量を、コージェライト化原料の各構成要素の粒子径を調整しつつ変更することで、熱伝導率はあまり変えることなく、ヤング率のみが実施例１２とは異なるようになっている。
【0229】
実施例１２～１５の冷気・暖気発生システムにおいて、音波発生部に供給される交流電力Ｐ （ｋＷ）を１ｋＷとして周波数２００Ｈｚの音波を２００時間の間、発生させる実験を行い、その際の熱・音波変換部品の劣化の程度（劣化した部分の体積％）を評価した。この評価結果を、これらの実施例を特徴付ける上述の各パラメータの値とともに下記の表４に示す。
【0230】
【表4】
【0231】
表４において実施例１２～１５を比較すればわかるように、実施例１２，１４～１５は、実施例１３に比べ、劣化の程度がきわめて低い。このことより、ヤング率が７ＧＰａ以上であることが音波に対する高い耐久性を発揮するために好ましいことがわかる。また、実施例１２，１４～１５を比較すればわかるように、実施例１２，１５は、実施例１４に比べ、劣化の程度がさらに低い。このことより、ヤング率が１１ＧＰａ以上であることが音波に対する特に高い耐久性を発揮するためにさらに好ましいことがわかる。
【0232】
（参考比較例１～２）
上述の実施例１とは、ハニカム構造体である熱・音波変換部品の代わりに、このハニカム構造体と同じサイズの多孔質体を音波変換部品として用いている点を除き、同じ方法を用いて参考比較例１の冷気・暖気発生システムを作製した。この多孔質体の作製では、造孔材が添加されていることを除き上記ハニカム構造体の成形材料と同じ成形材料を用いた押出成形が行われた。ここで、この多孔質体の作製における造孔材の量は、この多孔質体の長さ方向に垂直な断面において開口する細孔の開口面積の総和が、実施例１におけるハニカム構造体の熱・音波変換部品のセル構造体におけるセルの開口面積の総和とほぼ一致するように調整された。また、上述の実施例１とは、ハニカム構造体である熱・音波変換部品の代わりに、このハニカム構造体と同じサイズのメッシュ体を音波変換部品として用いている点を除き、同じ方法を用いて参考比較例２の冷気・暖気発生システムを作製した。このメッシュ体は、ハニカム構造体の成形材料と同じ成形材料を用いて作製したメッシュ板を、メッシュの開口の位置を合わせて積層することで作製したものである。ここで、このメッシュ体におけるメッシュの開口の大きさは、その開口面積の総和が、実施例１におけるハニカム構造体の熱・音波変換部品のセル構造体におけるセルの開口面積の総和とほぼ一致するように調整された。そして、これら参考比較例１および参考比較例２について、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
上述の実施例１とは、ハニカム構造体である熱・音波変換部品の代わりに、このハニカム構造体と同じサイズの多孔質体を音波変換部品として用いている点を除き、同じ方法を用いて参考比較例１の冷気・暖気発生システムを作製した。この多孔質体の作製では、造孔材が添加されていることを除き上記ハニカム構造体の成形材料と同じ成形材料を用いた押出成形が行われた。ここで、この多孔質体の作製における造孔材の量は、この多孔質体の長さ方向に垂直な断面において開口する細孔の開口面積の総和が、実施例１におけるハニカム構造体の熱・音波変換部品のセル構造体におけるセルの開口面積の総和とほぼ一致するように調整された。また、上述の実施例１とは、ハニカム構造体である熱・音波変換部品の代わりに、このハニカム構造体と同じサイズのメッシュ体を音波変換部品として用いている点を除き、同じ方法を用いて参考比較例２の冷気・暖気発生システムを作製した。このメッシュ体は、ハニカム構造体の成形材料と同じ成形材料を用いて作製したメッシュ板を、メッシュの開口の位置を合わせて積層することで作製したものである。ここで、このメッシュ体におけるメッシュの開口の大きさは、その開口面積の総和が、実施例１におけるハニカム構造体の熱・音波変換部品のセル構造体におけるセルの開口面積の総和とほぼ一致するように調整された。そして、これら参考比較例１および参考比較例２について、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0233】
参考比較例１および参考比較例２の評価結果は、いずれも、エネルギー効率に関しては評価「Ｄ」、コンパクト性の程度に関しては評価「Ｄ」、および、ノイズ量に関しては評価「Ａ」であった。このことから、このことより、ハニカム構造を有する熱・音波変換部品を用いることが十分に高いエネルギー効率や十分に高いコンパクト性の程度を発揮するために必要であることがわかる。
【0234】
（実施例１６～１８および比較例４）
上述の実施例１とは、作動流体の圧力が異なる点を除き同様の方法で実施例１６～１８および比較例４の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
上述の実施例１とは、作動流体の圧力が異なる点を除き同様の方法で実施例１６～１８および比較例４の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0235】
（実施例１９）
上述の実施例１８とは、作動流体としてヘリウムの代わりに空気が用いられている点を除き、同様の方法で作製された実施例１９の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
上述の実施例１８とは、作動流体としてヘリウムの代わりに空気が用いられている点を除き、同様の方法で作製された実施例１９の冷気・暖気発生システムを作製した。そして、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0236】
以上説明した実施例１，１６～１９および比較例４の評価結果を、これら実施例や比較例を特徴付ける上述の各パラメータの値とともに下記の表５に示す。
【0237】
【表5】
【0238】
表５において実施例１，１６～１９および比較例４を比較すればわかるように、実施例１，１６～１９は、比較例４に比べノイズ量がとても低い。このことより、作動流体の圧力が３５ａｔｍ以下であることがノイズ抑制のために必要であることがわかる。また、表５において実施例１８および実施例１９を比較すればわかるように、実施例１８は、実施例１９に比べエネルギー効率やコンパクト性の程度が高い。このことより、作動流体の種類としては、空気に比べ反応性が相対的に低いヘリウムのような希ガスが、高いエネルギー効率や高いコンパクト性の程度を発揮する上で好ましいことがわかる。
【0239】
（参考実施例１～５および参考比較例３）
参考のため、実施例１において、ループ状をなす２つの伝播管１００Ｃ，１００Ｄ（図２参照）の代わりに図１１のような直線状伝播管１００Ｃ’およびループ状伝播管１００Ｄ’を採用した冷気・暖気発生システムを作製し、実施例１，１６～１９および比較例４と同様の作動流体の圧力・種類の条件下で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。この図１１のタイプの冷気・暖気発生システムを、作動流体の圧力・種類に応じて、参考実施例１（圧力１０ａｔｍのヘリウム）、参考実施例２（圧力２５ａｔｍのヘリウム）、参考実施例３（圧力５ａｔｍのヘリウム）、参考実施例４（圧力１ａｔｍのヘリウム）、参考実施例５（圧力１ａｔｍの空気）および参考比較例３（圧力３５ａｔｍのヘリウム）とする。参考実施例１～５および参考比較例３の冷気・暖気発生システムは、実施例１の冷気・暖気発生システムとは伝播管の形状が異なり図１１の形状を採用しているが、伝播管の内径や材質は同じである。また、参考実施例１～５および参考比較例３の冷気・暖気発生システムは、実施例１の冷気・暖気発生システムとは音波発生部の点でも異なり図１３の音波発生部を採用している。ただし、この音波発生部は、実質的には、実施例１における音波発生部（図１０参照）において、図１０の左側の２つの板バネ４１、ダイヤフラム４６、接続部材４７、図１０の左側の１つの板状部材４８、および、図１０の左側の２つのジャバラ状部材４９を取り除いて、筐体４０の、第１の伝播管１００Ｃとの接続箇所を塞ぎ、音波発生部の右側部分の部品を少し取り換えたものにすぎないものである。具体的には、図１０の右側の１つの板状部材４８を図１３の２つの接続部材４７’で２つの可動金属部材４４とつないで、図１０の右側の２つの板バネ４１の接続先を上記の板状部材４８に変更したにすぎないものである（図１３参照）。この結果、参考実施例１～５および参考比較例３は、伝播管の形状が異なることを除き、実質的には、実施例１，１６～１９および比較例４とほぼ同じような構成・機能を備えている。
参考のため、実施例１において、ループ状をなす２つの伝播管１００Ｃ，１００Ｄ（図２参照）の代わりに図１１のような直線状伝播管１００Ｃ’およびループ状伝播管１００Ｄ’を採用した冷気・暖気発生システムを作製し、実施例１，１６～１９および比較例４と同様の作動流体の圧力・種類の条件下で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。この図１１のタイプの冷気・暖気発生システムを、作動流体の圧力・種類に応じて、参考実施例１（圧力１０ａｔｍのヘリウム）、参考実施例２（圧力２５ａｔｍのヘリウム）、参考実施例３（圧力５ａｔｍのヘリウム）、参考実施例４（圧力１ａｔｍのヘリウム）、参考実施例５（圧力１ａｔｍの空気）および参考比較例３（圧力３５ａｔｍのヘリウム）とする。参考実施例１～５および参考比較例３の冷気・暖気発生システムは、実施例１の冷気・暖気発生システムとは伝播管の形状が異なり図１１の形状を採用しているが、伝播管の内径や材質は同じである。また、参考実施例１～５および参考比較例３の冷気・暖気発生システムは、実施例１の冷気・暖気発生システムとは音波発生部の点でも異なり図１３の音波発生部を採用している。ただし、この音波発生部は、実質的には、実施例１における音波発生部（図１０参照）において、図１０の左側の２つの板バネ４１、ダイヤフラム４６、接続部材４７、図１０の左側の１つの板状部材４８、および、図１０の左側の２つのジャバラ状部材４９を取り除いて、筐体４０の、第１の伝播管１００Ｃとの接続箇所を塞ぎ、音波発生部の右側部分の部品を少し取り換えたものにすぎないものである。具体的には、図１０の右側の１つの板状部材４８を図１３の２つの接続部材４７’で２つの可動金属部材４４とつないで、図１０の右側の２つの板バネ４１の接続先を上記の板状部材４８に変更したにすぎないものである（図１３参照）。この結果、参考実施例１～５および参考比較例３は、伝播管の形状が異なることを除き、実質的には、実施例１，１６～１９および比較例４とほぼ同じような構成・機能を備えている。
【0240】
実際、参考実施例１～５および参考比較例３の評価結果は、表５における、実施例１，１６～１９および比較例４の評価結果と全く同じであった。このことからも、作動流体の圧力が３５ａｔｍ以下であることがノイズ抑制のために必要であることがわかる。また、作動流体の種類としては、空気に比べ反応性が相対的に低いヘリウムのような希ガスが、高いエネルギー効率や高いコンパクト性の程度を発揮する上で好ましいことがわかる。
【0241】
（参考実施例６）
参考のため、実施例１において、ループ状をなす２つの伝播管１００Ｃ，１００Ｄ（図２参照）の代わりに図１４のような直線状伝播管１００Ｃ’’を採用した参考実施例６の冷気・暖気発生システムを作製し、実施例１と同様の作動流体の圧力・種類の条件（圧力１０ａｔｍのヘリウム）下で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
参考のため、実施例１において、ループ状をなす２つの伝播管１００Ｃ，１００Ｄ（図２参照）の代わりに図１４のような直線状伝播管１００Ｃ’’を採用した参考実施例６の冷気・暖気発生システムを作製し、実施例１と同様の作動流体の圧力・種類の条件（圧力１０ａｔｍのヘリウム）下で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0242】
参考実施例６の評価結果は、エネルギー効率に関しては評価「Ｂ」、コンパクト性の程度に関しては評価「Ｂ」、および、ノイズ量に関しては評価「Ａ」であった。エネルギー効率やコンパクト性の程度に関して、実施例１よりも少し低い評価となる理由は、参考実施例６では、実施例１のような進行波ではなく定在波を用いて熱音響効果を起こしており、一般に定在波では、熱・音波変換が進行波よりも進みにくいことによる。
【0243】
（実施例２０～２１および比較例５～６）
上述の実施例１とは、音波発生部が発生する音波の周波数が異なる点を除き同様の方法で、上述の実施例１２の冷気・暖気発生システムと新たな実施例２０～２１の冷気・暖気発生システムとを作製した。また、上述の実施例１とは、音波発生部として、図１０の音波発生部１０１Ｂのような周波数フィルタリング機能を持たず、さらに、図９において上述した振動系の固有振動数の調節も行っていない音波発生部を用いる点、および、その音波発生部が発生する音波の周波数が異なる点、を除き同様の方法で、比較例５～６の冷気・暖気発生システムを作製した。ここで、比較例５～６の音波発生部は、振動系の固有振動数の調節を行っていない点を除けば、図９の音波発生部１００Ｂと似た構成を有しているが、比較例５の音波発生部は５５０Ｈｚの高い周波数の音波を発生し、比較例６の音波発生部は３０Ｈｚの低い周波数の音波を発生する。以上の実施例１２，２０～２１および比較例５～６について、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
上述の実施例１とは、音波発生部が発生する音波の周波数が異なる点を除き同様の方法で、上述の実施例１２の冷気・暖気発生システムと新たな実施例２０～２１の冷気・暖気発生システムとを作製した。また、上述の実施例１とは、音波発生部として、図１０の音波発生部１０１Ｂのような周波数フィルタリング機能を持たず、さらに、図９において上述した振動系の固有振動数の調節も行っていない音波発生部を用いる点、および、その音波発生部が発生する音波の周波数が異なる点、を除き同様の方法で、比較例５～６の冷気・暖気発生システムを作製した。ここで、比較例５～６の音波発生部は、振動系の固有振動数の調節を行っていない点を除けば、図９の音波発生部１００Ｂと似た構成を有しているが、比較例５の音波発生部は５５０Ｈｚの高い周波数の音波を発生し、比較例６の音波発生部は３０Ｈｚの低い周波数の音波を発生する。以上の実施例１２，２０～２１および比較例５～６について、実施例１と同様の方法で、エネルギー効率、コンパクト性の程度、およびノイズ量を求めて評価した。
【0244】
以上説明した実施例１，１２，２０～２１および比較例５～６の評価結果を、これら実施例や比較例を特徴付ける上述の各パラメータの値とともに下記の表６に示す。
【0245】
【表6】
【0246】
表６において実施例１，１２，２０～２１および比較例５を比較すればわかるように、実施例１，１２，２０～２１は、比較例５に比べノイズ量がとても低い。このことより、音波発生部が発生する音波の周波数が５００Ｈｚ以下であることがノイズ抑制のために必要であることがわかる。また、表６において実施例１，１２，２０～２１および比較例６を比較すればわかるように、実施例１，１２，２０～２１は、比較例６に比べエネルギー効率やコンパクト性の程度がとても高い。このことより、音波発生部が発生する音波の周波数が５０Ｈｚ以上であることが高いエネルギー効率や高いコンパクト性の程度を発揮する上で必要であることがわかる。まとめると、音波発生部が発生する音波の周波数が５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であることが、十分に高いエネルギー効率や十分に高いコンパクト性の程度を発揮するとともにノイズ量を十分に抑えるためには必要であることがわかる。
【0247】
また、表６において実施例１，１２，２０～２１を互いに比較すればわかるように、実施例１および実施例１２は、実施例２０に比べエネルギー効率やコンパクト性の程度が高く、また、実施例２１に比べノイズ量が低い。このことより、音波発生部が発生する音波の周波数が１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることが高いエネルギー効率や高いコンパクト性の程度を発揮するとともにノイズ量を抑えるためには好ましいことがわかる。
【0248】
ここで、周波数フィルタリング機能の効果を確認する参考実験として、以下の実験を行った。まず、上述の比較例５～６の冷気・暖気発生システムにおいて、音波発生部として、周波数フィルタリング機能を持つ図１０の音波発生部１０１Ｂを用いた新たな２つの冷気・暖気発生システムを用意した。そして、この新たな２つの冷気・暖気発生システムに対し、比較例５～６の冷気・暖気発生システムが表６の各周波数の音波を発生する際に供給された交流電力と同じ周波数を持つ交流電力をそれぞれ供給した。この新たな２つの冷気・暖気発生システムにおいて、音波の発生の有無を調べたところ、音波は、ほとんどは発生していなかった。このことから、周波数フィルタリング機能を持つ図１０の音波発生部１０１Ｂを用いることで、５００Ｈｚより高い高周波数や５０Ｈｚより低い低周波数はカットされることが確認された。
【0249】
（参考比較例４）
参考のため、実施例１においてリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）の代わりにスピーカを音波発生部として採用した参考比較例４の冷気・暖気発生システムを作製した。このスピーカは、実施例１におけるリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）と同じ大きさの交流電力の供給を受けて、実施例１におけるリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）と同じ大きさの音波エネルギーを有する１００Ｈｚの音波を発生するものである。
参考のため、実施例１においてリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）の代わりにスピーカを音波発生部として採用した参考比較例４の冷気・暖気発生システムを作製した。このスピーカは、実施例１におけるリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）と同じ大きさの交流電力の供給を受けて、実施例１におけるリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）と同じ大きさの音波エネルギーを有する１００Ｈｚの音波を発生するものである。
【0250】
実施例１におけるリニアモータ方式の音波発生部（図１０参照）と比べると、参考比較例４におけるスピーカは、音波の進行方向に垂直な面内で、より広い面積を占めてしまい、この結果、音波発生部が占める部分が大きく、冷気・暖気発生システムの大型化を招くこととなった。このことから、音波発生部としては、スピーカよりもリニアモータ方式の音波発生部を採用すべきことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0251】
本発明は、システム全体の小型化と高いエネルギー効率を実現しつつノイズを抑えた、電気自動車の冷暖房用の冷気・暖気発生システムの実現に有用である。
【符号の説明】
【0252】
１，１’：熱・音波変換部品、１１：隔壁、１２：緩衝材、１３：外周壁、１４：セル、１５：筐体、１６：セグメント、１７：接合部、２，２’：暖気用熱交換器、２１：内側フィン、２１’：外気用スリット、２２：外側フィン、２２’：作動流体用スリット、２３：暖気用内周管、２４：暖気用外周管、２５：断熱材、３：冷気用熱交換器、３１：内側フィン、３２：外側フィン、３３：冷気用内周管、４０，４０’：筐体、４１，４１’：板バネ、４２：コイル、４３：永久磁石、４３ａ：Ｎ極側部分、４３ｂ：Ｓ極側部分、４４：可動金属部材、４５：固定金属部材、４６：ダイヤフラム、４７，４７’：接続部材、４８，４８’：板状部材、４９，４９’：ジャバラ状部材、５０，５０’：孔部、１００：冷気・暖気発生システム、１００Ａ：冷気・暖気発生部、１００Ｂ，１００Ｂ’，１０１Ｂ，１０１Ｂ’：音波発生部、１００Ｃ：第１の伝播管、１００Ｃ’，１００Ｃ’’：直線状伝播管、１００Ｄ：第２の伝播管、１００Ｄ’：ループ状伝播管、１００Ｄ’’：容積部、１００Ｅ：第１の外気管、１００Ｆ：第２の外気管、１００Ｇ：冷気管、１００Ｈ：暖気管、１０１，１０２，１０３：冷気・暖気発生システム、２００，２００’：制御部、２０１：車内、３０１：第２バルブ、３０２：第１バルブ、３０３：第２送風機、３０４：第１送風機、３０５：電力供給部、３０６：第２バルブ付き外気管、３０７：第２流入管、３０８：第２連絡管、３０９：第１流出管、３１０：第２流出管、３１１：第１流入管、３１２：第１バルブ付き外気管、３１３：第１連絡管、１０００，１０００’：電気自動車。
【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】