特許 7589469 熱音響装置

(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】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】熱音響装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 9/00 20060101AFI20241119BHJP

【ＦＩ】

F25B9/00 311

F25B9/00 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020149702

(22)【出願日】2020-09-07

(65)【公開番号】P2022044191

(43)【公開日】2022-03-17

【審査請求日】2023-08-11

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河内 達磨

(72)【発明者】

【氏名】武井 智行

【審査官】庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０４９２２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－２１５５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８７１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２２６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３４８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１３０６３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱音響装置であって、
熱エネルギーを供給されて音波を発生させる原動機と、
音波を供給されて冷却対象を冷却する冷凍機と、
前記音波を前記原動機から前記冷凍機に伝播させる流体を収容した管と、
前記管に交換可能に取り付けられる１以上の膜ユニットであって、前記膜ユニットが前記管に取り付けられた状態において前記管内において、前記流体を通過させず、前記流体の振動によって振動されることができる振動膜をそれぞれ備える１以上の膜ユニットと、を備え、
前記管は、
前記振動膜を備える前記膜ユニットの一つを受け入れる開口と、
前記開口とともに前記膜ユニットの前記一つを受け入れる他の開口と、
前記管の一部を構成する支持部であって、前記管の中心軸の方向について、前記開口が位置する範囲にわたって設けられている支持部と、を備え、
前記熱音響装置は、さらに、前記振動膜を備える前記膜ユニットの一つが前記管に取り付けられた状態において前記開口を塞ぐ閉塞部を備え、
前記支持部は、前記管の中心軸の方向について、前記開口および前記他の開口が位置する範囲にわたって設けられており、
前記閉塞部は、前記膜ユニットの一つが前記管に取り付けられた状態において、前記管を囲んだ状態で、前記開口および前記他の開口を塞ぐ、熱音響装置。

【請求項2】

請求項１記載の熱音響装置であって、
前記閉塞部は、前記管の素材よりも弾性変形しやすい素材で少なくとも一部が構成され前記開口を密閉する密閉部を備える、熱音響装置。

【請求項3】

熱音響装置であって、
熱エネルギーを供給されて音波を発生させる原動機と、
音波を供給されて冷却対象を冷却する冷凍機と、
前記音波を前記原動機から前記冷凍機に伝播させる流体を収容した管と、
前記管に交換可能に取り付けられる１以上の膜ユニットであって、前記膜ユニットが前記管に取り付けられた状態において前記管内において、前記流体を通過させず、前記流体の振動によって振動されることができる振動膜をそれぞれ備える１以上の膜ユニットと、を備え、
前記管は、
前記膜ユニットの一つを受け入れる開口と、
前記管の一部を構成する支持部であって、前記管の中心軸の方向について、前記開口が位置する範囲にわたって設けられている支持部と、を備え、
前記熱音響装置は、さらに、前記膜ユニットの一つが前記管に取り付けられた状態において前記開口を塞ぐ閉塞部を備え、
前記１以上の膜ユニットは、互いに異なる位置に前記振動膜が取り付けられている複数の膜ユニットである、熱音響装置。

【請求項4】

請求項３記載の熱音響装置であって、
前記閉塞部は、前記管の素材よりも弾性変形しやすい素材で少なくとも一部が構成され前記開口を密閉する密閉部を備える、熱音響装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱音響装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度差に起因するエネルギーと、気体の振動による音響エネルギーとの間で、エネルギーの変換を行うことができる熱音響装置が存在する。特許文献１の熱音響温調システムにおいては、環状配管部の端部と、３方向配管継手の接続端部と、の間に、遮断膜サブアッセンブリが配される。遮断膜サブアッセンブリは、遮断膜と、遮断膜を両面側から挟むように保持する一対の環状の保持部材と、からなる。遮断膜は、作動気体の通過を禁止する一方で、作動気体の振動に伴って振動可能である。

【0003】

特許文献１の熱音響温調システムにおいては、環状配管部内において音響エネルギーが最小となる位置に遮断膜が配される。その結果、遮断膜の耐久性が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】再公表ＷＯ２０１９／０４９２２１

【文献】特開２０１６－２１７５８６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

熱音響装置においては、構成を変更することにより、冷凍機の冷却能力を調整することが求められる場合がある。たとえば、工場の廃熱を与えられて動作する熱音響装置においては、遮断膜の位置を調整することにより、熱音響装置に与えられる熱の量は一定のまま、冷凍機の冷却能力を調整することができる。また、目標とする性能を冷凍機に発揮させるために、遮断膜の位置を調整することがある。しかし、熱音響装置において遮断膜の位置を調整するためには、遮断膜の前後の配管を分解して、新たな位置に遮断膜が配された配管を組み立てる必要がある。その作業は繁雑である。また、配管の分解および組み立てにより、熱音響装置の各部の寸法や遮断膜の張力が意図せずに変化して、想定した性能が得られなくなることがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本開示の一形態によれば、熱音響装置が提供される。この熱音響装置は、熱エネルギーを供給されて音波を発生させる原動機と、音波を供給されて冷却対象を冷却する冷凍機と、前記音波を前記原動機から前記冷凍機に伝播させる流体を収容した管と、１以上の膜ユニットと、を備える。１以上の膜ユニットは、前記管に交換可能に取り付けられる１以上の膜ユニットであって、振動膜をそれぞれ備える。振動膜は、前記膜ユニットが前記管に取り付けられた状態において前記管内において、前記流体を通過させず、前記流体の振動によって振動されることができる。前記管は、前記膜ユニットの一つを受け入れる開口と、前記管の一部を構成する支持部であって、前記管の中心軸の方向について、前記開口が位置する範囲にわたって設けられている支持部と、を備える。前記熱音響装置は、さらに、前記膜ユニットの一つが前記管に取り付けられた状態において前記開口を塞ぐ閉塞部を備える。
このような態様とすれば、開口を通じて膜ユニットを取り外し、取り付けることにより、熱音響装置において、振動膜の前後の管を分解することなく、振動膜の位置を調整することができる。また、支持部によって、管の中心軸の方向について、膜ユニットの両側の管の構成部分の相対位置が固定されているため、膜ユニットの取り外しによって、熱音響装置の各部の寸法が変化する可能性が低い。さらに、閉塞部によって開口が塞がれるため、管内において、音波を原動機から冷凍機に効率的に伝播させることができる。
（２）上記形態の熱音響装置において、前記閉塞部が、前記管の素材よりも弾性変形しやすい素材で少なくとも一部が構成され前記開口を密閉する密閉部を備える、態様とすることができる。
このような態様とすれば、密閉部によって開口が密閉されるため、管内において、音波を原動機から冷凍機に効率的に伝播させることができる。
（３）上記形態の熱音響装置において、前記１以上の膜ユニットが、互いに異なる位置に前記振動膜が取り付けられている複数の膜ユニットである、態様とすることができる。
このような態様とすれば、複数の膜ユニットを交換することにより、熱音響装置において、容易に振動膜の位置を調整することができる。
本開示は、熱音響装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、配管、膜の取り付け構造、等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の熱音響装置ＴＡの概略構成を示す説明図である。

【図2】ヒートポンプＨＰ近傍のループ管ＬＴ１の構成を示す斜視図である。

【図3】ループ管ＬＴ１および膜ユニット１０の断面図である。

【図4】閉塞部１５の断面図である。

【図5】ループ管ＬＴ１に膜ユニット１０および閉塞部１５が取り付けられる際の処理を示す断面図である。

【図6】膜ユニット１０，１３を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．実施形態：
Ａ１．熱音響装置ＴＡの構成：
図１は、実施形態の熱音響装置ＴＡの概略構成を示す説明図である。なお、図１は、熱音響装置ＴＡの各構成要素の形状を正確に示すものではない。熱音響装置ＴＡは、ループ管型の熱音響装置である。熱音響装置ＴＡは、熱源ＨＳと冷却対象ＣＯとに接続されている。熱音響装置ＴＡは、熱源ＨＳから熱エネルギーを供給されて、冷却対象ＣＯを冷却することができる。

【0010】

熱音響装置ＴＡは、原動機ＰＭと、ヒートポンプＨＰと、ループ管ＬＴ１，ＬＴ２と、膜ユニット１０と、閉塞部１５と、を備える。原動機ＰＭの一端とヒートポンプＨＰの一端とは、ループ管ＬＴ１によって接続されている。原動機ＰＭの他端とヒートポンプＨＰの他端とは、ループ管ＬＴ２によって接続されている。膜ユニット１０および閉塞部１５は、ループ管ＬＴ１に取り付けられている。その結果、原動機ＰＭと、ヒートポンプＨＰと、ループ管ＬＴ１，ＬＴ２と、膜ユニット１０と、閉塞部１５とは、輪状の配管構造ＰＡを構成している。この輪状の配管構造ＰＡ内には、流体ＦＬ１が満たされている。本実施形態において、流体ＦＬ１は、空気である。輪状の配管構造ＰＡは、膜ユニット１０以外の部位において、内部の流体ＦＬ１が、輪状の配管構造ＰＡ内を流通可能であるように構成されている。

【0011】

原動機ＰＭは、熱源ＨＳから熱エネルギーを供給されて、音波を発生させる（図１の下段左部参照）。原動機ＰＭは、第１熱交換器４０と、第２熱交換器２０と、蓄熱器３０と、を備える。

【0012】

図１において、第１熱交換器４０と、蓄熱器３０と、第２熱交換器２０と、が並ぶ方向を、Ｚ軸方向として示す。Ｚ軸方向は、第１熱交換器４０、蓄熱器３０、および第２熱交換器２０の中心軸ＣＡの方向と一致する。また、Ｚ軸方向に垂直な２方向であって互いに垂直な２方向を、図１において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向として示す。図２以降において示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図１において示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と対応する。

【0013】

第１熱交換器４０は、原動機ＰＭの一端において、流体ＦＬ１を流通可能であるようにループ管ＬＴ１に接続されている（図１の下段左部参照）。第１熱交換器４０は、さらに、熱源ＨＳに接続されている。本実施形態において、熱源ＨＳは、具体的には、抵抗加熱方式の棒状のヒータである。第１熱交換器４０は、第１熱交換器４０の外部の構成である熱源ＨＳから熱を供給されて、配管構造ＰＡ内の流体ＦＬ１であって、第１熱交換器４０に接する流体ＦＬ１に、熱を付与する。

【0014】

第２熱交換器２０は、原動機ＰＭの他端において、流体ＦＬ１を流通可能であるようにループ管ＬＴ２に接続されている（図１の下段左部参照）。第２熱交換器２０は、図示しないチラーを備える。第２熱交換器２０は、チラーによって温度を一定に保たれている。第２熱交換器２０は、配管構造ＰＡ内の流体ＦＬ１であって、第２熱交換器２０に接する流体ＦＬ１を、あらかじめ定められた温度に制御する。

【0015】

蓄熱器３０は、配管構造ＰＡのうち、第１熱交換器４０と第２熱交換器２０との間の部位に設置されている（図１の下段左部参照）。具体的には、蓄熱器３０は、第１熱交換器４０と第２熱交換器２０とを接続する配管の内部に収容されている。

【0016】

蓄熱器３０は、多数の貫通孔を備えている。それらの貫通孔は、流体ＦＬ１を流通させる流路３２を構成する。蓄熱器３０は、流体ＦＬ１を流通可能であるように第１熱交換器４０および第２熱交換器２０と接続されている。蓄熱器３０は、温度勾配を形成されて、配管構造ＰＡのループ管ＬＴ１内に音波を発生させる。

【0017】

原動機ＰＭは、以下のように動作する。第１熱交換器４０によって加熱された流体ＦＬ１が、蓄熱器３０の一端３８およびその近傍の部分に熱を与えることにより、蓄熱器３０の一端３８の近傍が高温となる。第２熱交換器２０によって、蓄熱器３０の他端３９の近傍が、蓄熱器３０の一端３８に対して低温となる。その結果、蓄熱器３０に、温度勾配が形成される。すると、蓄熱器３０は、熱音響自励振動を起こし、配管構造ＰＡ内に定常波を発生させる。蓄熱器３０が発生させた音響エネルギーは、ループ管ＬＴ１内に収容された流体ＦＬ１を介して、原動機ＰＭの一端からヒートポンプＨＰの一端に伝播する（図１の矢印Ｋ１参照）。本実施形態において、配管構造ＰＡの配管長は約３ｍである。定常波の波長は配管長と同じである。

【0018】

ヒートポンプＨＰは、原動機ＰＭから音波を供給されて、冷却対象ＣＯを冷却する（図１の上段右部参照）。ヒートポンプＨＰは、原動機ＰＭと略同様の構成を有する。ヒートポンプＨＰは、第３熱交換器９０と、第４熱交換器７０と、蓄熱器８０と、を備える。

【0019】

第３熱交換器９０は、ヒートポンプＨＰの一端において、流体ＦＬ１を流通可能であるようにループ管ＬＴ１に接続されている（図１の上段右部参照）。第３熱交換器９０は、図示しないチラーを備える。第３熱交換器９０は、チラーによって流体を流通されて、温度を一定に保たれている。第３熱交換器９０は、配管構造ＰＡ内の流体ＦＬ１であって、第３熱交換器９０に接する流体ＦＬ１を、あらかじめ定められた温度に制御する。

【0020】

第４熱交換器７０は、ヒートポンプＨＰの他端において、流体ＦＬ１を流通可能であるようにループ管ＬＴ２に接続されている（図１の上段右部参照）。第４熱交換器７０は、さらに、冷却対象ＣＯに接続されている。第４熱交換器７０は、配管構造ＰＡ内の流体ＦＬ１であって、第４熱交換器７０に接する流体ＦＬ１から熱を奪われて、冷却対象ＣＯから熱を奪う。その結果、冷却対象ＣＯが冷却される。

【0021】

蓄熱器８０は、配管構造ＰＡのうち、第４熱交換器７０と第３熱交換器９０との間の部位に設置されている（図１の上段右部参照）。具体的には、蓄熱器８０は、第４熱交換器７０と第３熱交換器９０とを接続する管の内部に収容されている。

【0022】

蓄熱器８０は、多数の貫通孔を備えている。それらの貫通孔は、流体ＦＬ１を流通させる流路８２を構成する。蓄熱器８０は、流体ＦＬ１を流通可能であるように第４熱交換器７０および第３熱交換器９０と接続されている。蓄熱器８０は、ループ管ＬＴ１内の流体ＦＬ１によって伝達される定常波の音波によって、温度勾配を形成される。

【0023】

ヒートポンプＨＰは、以下のように動作する。蓄熱器８０の流路８２内において、流体ＦＬ１は定常波で振動する。流体ＦＬ１の微小部分が蓄熱器８０の一端８８から他端８９に向かう向きに移動する際に、流体ＦＬ１は断熱膨張する。そして、流体ＦＬ１の微小部分の温度は低下する。流体ＦＬ１の微小部分は、蓄熱器８０の構造から熱を奪う。一方、流体ＦＬ１の微小部分が蓄熱器８０の他端８９から一端８８に向かう向きに移動する際に、流体ＦＬ１は断熱圧縮される。そして、流体ＦＬ１の微小部分の温度は上昇する。流体ＦＬ１の微小部分は、蓄熱器８０の構造に熱を与える。その結果、流体ＦＬ１の振動によって、蓄熱器８０の流路８２内において、蓄熱器８０の他端８９から一端８８に向かう向きに、熱の移動が生じる。よって、蓄熱器８０において、温度勾配が形成される。

【0024】

一方、第３熱交換器９０によって、蓄熱器８０の一端８８の近傍の温度は、一定に保たれている。すなわち、第３熱交換器９０に加えられた熱は、チラーを介して、外部に排出される。その結果、流体ＦＬ１の振動による熱の移動によって、蓄熱器８０の他端８９の近傍は、冷却される。すると、第４熱交換器７０を介して、冷却対象ＣＯが冷却される。

【0025】

膜ユニット１０は、ループ管ＬＴ１に交換可能に取り付けられている（図１の中段右部参照）。より具体的には、膜ユニット１０は、ループ管ＬＴ１において、原動機ＰＭの第１熱交換器４０よりもヒートポンプＨＰの第３熱交換器９０に近い位置に配される。膜ユニット１０は、ループ管ＬＴ１内を封止する振動膜１２を備える。振動膜１２は、弾性を有する素材で構成された薄膜である。振動膜１２は、具体的には、ポリイミドで設けられている。振動膜１２は、膜ユニット１０がループ管ＬＴ１に取り付けられた状態において、ループ管ＬＴ１内において、流体ＦＬ１を通過させず、流体ＦＬ１の振動によって振動されることができる。膜ユニット１０の詳細な構造については、後に説明する。

【0026】

ループ管ＬＴ１に可能に取り付けられる膜ユニットとしては、膜ユニット１０に加えて膜ユニット１３が用意される。膜ユニット１０，１３においては、互いに異なる位置に振動膜１２が取り付けられている。膜ユニット１３の他の点は、膜ユニット１０と同じである。膜ユニット１３については、後に説明する。

【0027】

ループ管ＬＴ１，ＬＴ２内において、振動膜１２の位置が、おおよそ、定常波における媒体の速度の節となり、媒体の圧力の腹となる。すなわち、振動膜１２の位置の近傍において、媒体の速度は０となり、圧力は最大となる。このため、ヒートポンプＨＰの蓄熱器８０に対するループ管ＬＴ１の中心軸ＣＡの方向の振動膜１２の位置を調整することにより、蓄熱器８０内の振動の状態を調整することができる。その結果、熱源ＨＳから原動機ＰＭに投入される熱エネルギーが一定である条件下でも、ヒートポンプＨＰの冷却能力を調整することができる。

【0028】

Ａ２．ヒートポンプＨＰ近傍の配管構造ＰＡの構成：
図２は、ヒートポンプＨＰ近傍のループ管ＬＴ１の構成を示す斜視図である。図２においては、ヒートポンプＨＰ近傍のループ管ＬＴ１の一部が切り出して示されている。ループ管ＬＴ１は、ヒートポンプＨＰ近傍において、開口Ｏ１，Ｏ２と、支持部ＴＳ１，ＴＳ２と、を備える。

【0029】

開口Ｏ１，Ｏ２は、ループ管ＬＴ１において、ループ管ＬＴ１の中心軸ＣＡに対して垂直な方向に開口している。図２において、開口Ｏ１は、Ｘ軸正方向に開口している。開口Ｏ２は、Ｘ軸負方向に開口している。開口Ｏ１，Ｏ２は、膜ユニット１０，１３のうちの一つを受け入れる。

【0030】

支持部ＴＳ１，ＴＳ２は、ループ管ＬＴ１の一部を構成する。支持部ＴＳ１，ＴＳ２を含むループ管ＬＴ１は、ステンレスで設けられる。支持部ＴＳ１は、開口Ｏ１，Ｏ２に対してＹ軸正方向側に位置する。支持部ＴＳ２は、開口Ｏ１，Ｏ２に対してＹ軸負方向側に位置する。支持部ＴＳ１，ＴＳ２の中心軸ＣＡと向かい合う面は、中心軸ＣＡに平行であり、かつ互いに平行な二つの平面である。支持部ＴＳ１，ＴＳ２の外面は、ループ管ＬＴ１の外面の円柱側面の一部を構成する。支持部ＴＳ１，ＴＳ２は、ループ管ＬＴ１の中心軸ＣＡの方向、すなわち、Ｚ軸方向について、開口Ｏ１，Ｏ２が位置する範囲にわたって設けられている。その結果、開口Ｏ１，Ｏ２が設けられている部位において、膜ユニット１０または膜ユニット１３が挿入されていない状態においても、ループ管ＬＴ１の形状は、支持部ＴＳ１，ＴＳ２によって維持されている。

【0031】

図３は、ループ管ＬＴ１および膜ユニット１０の断面図である。膜ユニット１０は、外殻１１と、振動膜１２とを備える（図３の右部参照）。外殻１１は、略円筒状の構造を備える。外殻１１は、ステンレスで設けられている。外殻１１の内部には、円筒の中心軸ＣＡｍに垂直な向きに振動膜１２が張られている。より具体的には、振動膜１２は、その外周端を外殻１１の内面に溶着されている。

【0032】

外殻１１の外面の一部は、円筒の中心軸ＣＡｍに平行であり、かつ互いに平行な二つの平面である。膜ユニット１０は、これらの平面がＺＸ平面と平行になる向きで、Ｘ軸負方向に沿って、ループ管ＬＴ１内に挿入される（図３の矢印Ａｉ参照）。ループ管ＬＴ１内において、膜ユニット１０は、膜ユニット１０の中心軸ＣＡｍがループ管ＬＴ１の中心軸ＣＡと一致する位置に配される。

【0033】

図４は、閉塞部１５の断面図である。閉塞部１５は、膜ユニット１０，１３がループ管ＬＴ１に取り付けられた状態においてループ管ＬＴ１の開口Ｏ１，Ｏ２を塞ぐ。閉塞部１５は、第１部材１５Ｌと、第２部材１５Ｒと、蝶番１８と、固定具１９と、を備える。

【0034】

第１部材１５Ｌと、第２部材１５Ｒとは、円筒を、中心軸を含む平面で２分割することによって得られる概略形状を、それぞれ有する。第１部材１５Ｌと、第２部材１５Ｒとは、それぞれ外殻１６と密閉部１７とを有する。外殻１６は、半円筒形状の外形を有する。外殻１６は、ステンレスで設けられている。密閉部１７は、各外殻１６の半円筒形状の内面に、一定の厚さで配される。密閉部１７は、ループ管ＬＴ１の素材よりも弾性変形しやすい素材で構成される。より具体的には、密閉部１７は、シリコンゴムで構成される。

【0035】

第１部材１５Ｌと、第２部材１５Ｒとは、一端において、蝶番１８を介して開閉可能に接続されている（図４の下段右部参照）。第１部材１５Ｌと、第２部材１５Ｒとは、他端において、固定具１９によって、固定される（図４の上段中央部参照）。固定具１９は、第１部材１５Ｌと、第２部材１５Ｒとを開放することもできる。

【0036】

ループ管ＬＴ１を囲んだ状態で第１部材１５Ｌと第２部材１５Ｒとが固定具１９によって固定されることにより、閉塞部１５は、ループ管ＬＴ１に固定される。その結果、ループ管ＬＴ１内に配された膜ユニット１０も、ループ管ＬＴ１に対して固定される。閉塞部１５は、その状態において、ループ管ＬＴ１の開口Ｏ１，Ｏ２を塞ぐ。その際、密閉部１７は、外殻１６によってループ管ＬＴ１の開口Ｏ１，Ｏ２に押しつけられる。その結果、密閉部１７は、開口Ｏ１，Ｏ２の端面に密着し、開口Ｏ１，Ｏ２を密閉する。

【0037】

一方、ループ管ＬＴ１を囲んだ状態で第１部材１５Ｌと第２部材１５Ｒとが固定具１９によって固定されている状態から、固定具１９が開放されることにより、閉塞部１５は、ループ管ＬＴ１に対して取り外されることができる。その結果、ループ管ＬＴ１内に配された膜ユニット１０も、ループ管ＬＴ１の開口Ｏ１を介して、ループ管ＬＴ１から取り出し可能となる。

【0038】

熱音響装置ＴＡが閉塞部１５を備えることにより、開口Ｏ１，Ｏ２が塞がれることができる。このため、膜ユニット１０および閉塞部１５を取りつけた状態において、ループ管ＬＴ１内において、音波を原動機ＰＭからヒートポンプＨＰに効率的に伝播させることができる。より具体的には、密閉部１７によって開口Ｏ１，Ｏ２が密閉されるため、ループ管ＬＴ１内において、音波を原動機ＰＭからヒートポンプＨＰに効率的に伝播させることができる。

【0039】

図５は、ループ管ＬＴ１に膜ユニット１０および閉塞部１５が取り付けられる際の処理を示す断面図である。まず、膜ユニット１０は、Ｘ軸負方向に沿って、ループ管ＬＴ１の開口Ｏ１，Ｏ２内に挿入される。次に、ループ管ＬＴ１の開口Ｏ１，Ｏ２は、蝶番１８を介して開かれた第１部材１５Ｌと第２部材１５Ｒとに挟まれる。その後、第１部材１５Ｌと第２部材１５Ｒとは、固定具１９によって固定される（図４参照）。その結果、ループ管ＬＴ１の開口Ｏ１，Ｏ２は、閉塞部１５によって塞がれる。

【0040】

本実施形態においては、振動膜１２によって、ループ管ＬＴ１、ＬＴ２内の音波の状態を調整することができる（図１の上段右部参照）。また、開口Ｏ１を通じて膜ユニット１０を取り外し、取り付けることにより、熱音響装置ＴＡにおいて、振動膜１２の前後のループ管ＬＴ１を分解することなく、振動膜１２の位置を調整することができる（図５参照）。このため、ループ管ＬＴ１の分解によって、熱音響装置ＴＡの各部の寸法や遮断膜１２の張力が意図せずに変化して、想定した性能が得られなくなる事態を、回避することができる。

【0041】

本実施形態においては、支持部ＴＳ１，ＴＳ２によって、ループ管ＬＴ１の中心軸ＣＡの方向について、膜ユニット１０の両側の管の構成部分の相対位置が固定されている（図２および図５参照）。このため、膜ユニット１０の取り外しによって、熱音響装置ＴＡの各部の寸法が変化する可能性が低い。その結果、振動膜１２の位置を調整した後も、目標とする熱音響装置ＴＡの性能を発揮させやすい。

【0042】

図６は、膜ユニット１０，１３を示す断面図である。膜ユニット１３は、外殻１１内において振動膜１２が取り付けられている位置が、膜ユニット１０の外殻１１内において振動膜１２が取り付けられている位置とは異なる。より具体的には、膜ユニット１３においては、振動膜１２は、中心軸ＣＡｍの方向について、膜ユニットのより中央に近い位置に配されている。膜ユニット１３の他の点は、膜ユニット１０と同じである。

【0043】

本実施形態においては、振動膜１２は、蓄熱器８０の中心軸ＣＡの方向についての中心の位置から、原動機ＰＭに向かって２０～３０ｃｍの位置に配される（図１の中段右部参照）。すなわち、振動膜１２は、中心軸ＣＡの方向について約１０ｃｍの範囲内でその位置を調整される。膜ユニット１３の振動膜１２は、中心軸ＣＡｍの方向について、膜ユニットの中央から２．５ｃｍずれた位置に配されている。膜ユニット１０の振動膜１２は、中心軸ＣＡｍの方向について、膜ユニットの中央から５ｃｍずれた位置に配されている。

【0044】

このような構成とすることにより、複数の膜ユニット１０，１３を交換することによって、熱音響装置ＴＡにおいて、容易に振動膜１２の位置を調整することができる。

【0045】

本実施形態におけるヒートポンプＨＰを「冷凍機」とも呼ぶ。ループ管ＬＴ１を「管」とも呼ぶ。

【0046】

Ｂ．他の実施形態：
Ｂ１．他の実施形態１：
（１）上記実施形態において、ループ管ＬＴ１は、開口Ｏ１，Ｏ２を備える（図２および図３参照）。しかし、ループ管ＬＴ１は、開口Ｏ２を備えない態様とすることができる。すなわち、管は、膜ユニットの一つを受け入れる１個の開口を備え、中心軸を挟んで開口とは逆の側は管を構成する壁となっている態様とすることもできる。

【0047】

（２）上記実施形態において、ループ管ＬＴ１は、支持部ＴＳ１，ＴＳ２を備える（図２および図３参照）。しかし、ループ管ＬＴ１は、支持部ＴＳ１，ＴＳ２の一方を備えない態様とすることができる。また、ループ管ＬＴ１は、３以上の支持部を備えることもできる。すなわち、管は、管の中心軸の方向について、開口が位置する範囲にわたって設けられている１以上の支持部を備える態様とすることができる。

【0048】

（３）上記実施形態において、ループ管ＬＴ１は、ステンレスで設けられる（図１参照）。しかし、管は、塩化ビニールなど、他の素材で構成することもできる。

【0049】

（４）上記実施形態において、ループ管ＬＴ１は、一定の外径を有する円管として示されている（図１～図３参照）。しかし、管の外径は、管の部位によって異なっていてもよい。ただし、管の内径は、一定であることが好ましい。

【0050】

（５）上記実施形態において、熱音響装置ＴＡは、２個の膜ユニット１０，１３を備える（図６参照）。しかし、熱音響装置ＴＡは、５個、７個など、３個以上の膜ユニットを備える態様とすることもできる。複数の膜ユニットは、互いに異なる位置に振動膜が取り付けられていることが好ましい。

【0051】

（６）上記実施形態において、膜ユニット１３の振動膜１２は、中心軸ＣＡｍの方向について、膜ユニットの中央から２．５ｃｍずれた位置に配されている（図６参照）。膜ユニット１０の振動膜１２は、中心軸ＣＡｍの方向について、膜ユニットの中央から５ｃｍずれた位置に配されている。しかし、膜ユニット１３において、振動膜１２は、他の位置に設けられていてもよい。ただし、複数の膜ユニット同士の振動膜の位置の相違の刻み幅は、５ｃｍ以下とすることが好ましい。そのような態様とすれば、十分な精度で冷凍機の出力を調整することができる。複数の膜ユニット同士の振動膜の位置の相違の刻み幅は、３ｃｍ以下とすることがより好ましい。

【0052】

（７）上記実施形態において、膜ユニット１０は、膜ユニット１０の中心軸ＣＡｍがループ管ＬＴ１の中心軸ＣＡと一致する位置に配される（図３および図５参照）。膜ユニット１０は、Ｚ軸方向について、向きを反転させて取り付けられるように、構成されることができる。そのような態様とすれば、互いに異なる位置に振動膜が取り付けられているＮ個（Ｎは１以上の整数）の膜ユニットによって、２Ｎ通りの位置に、振動膜を取り付けることができる。たとえば、図６の態様においては、膜ユニット１０，１３により、膜ユニットの中央からヒートポンプＨＰ側に２．５ｃｍずれた位置、膜ユニットの中央からヒートポンプＨＰ側に５ｃｍずれた位置、膜ユニットの中央から原動機ＰＭ側に２．５ｃｍずれた位置、膜ユニットの中央から原動機ＰＭ側に５ｃｍずれた位置、の通りの位置に、振動膜を取り付けることができる。

【0053】

（８）上記実施形態において、振動膜１２は、ポリイミドで設けられている。（図３および図６参照）。しかし、振動膜は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＫ）樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂など、他の素材で構成することもできる。ただし、振動膜は、管内の流体を通過させず、流体の振動によって振動されることができるように構成されることが好ましい。

【0054】

（９）上記実施形態において、ループ管ＬＴ１を囲んだ状態で第１部材１５Ｌと第２部材１５Ｒとが固定具１９によって固定されることにより、閉塞部１５は、ループ管ＬＴ１に固定される（図４参照）。しかし、閉塞部は、蝶番を介してループ管ＬＴ１の外面に取り付けられており、開口を塞ぐように構成されている態様など、他の態様とすることもできる。

【0055】

（１０）上記実施形態において、密閉部１７は、シリコンゴムで構成される（図４および図５参照）。しかし、密閉部１７は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂など、他の素材で構成されることができる。ただし、密閉部は、管の壁部を構成する素材よりも弾性変形しやすい素材で構成されることが好ましい。

【0056】

Ｂ２．他の実施形態２：
上記実施形態において、閉塞部１５は、ループ管ＬＴ１の素材よりも弾性変形しやすい素材で構成される密閉部１７を備える。しかし、閉塞部はそのような構成を備えない態様とすることもできる。たとえば、管が、管壁を構成する素材よりも弾性変形しやすい素材で構成される密閉部を、開口の外周に備える態様とすることもできる。また、管壁の外面形状と閉塞部の内面形状を高精度に一致させ、管壁の外面と閉塞部の内面とを密着させることにより、開口を密封してもよい。

【0057】

Ｂ３．他の実施形態３：
上記実施形態においては、ループ管ＬＴ１に可能に取り付けられる膜ユニットとして、膜ユニット１０に加えて膜ユニット１３が用意される。しかし、ループ管ＬＴ１に可能に取り付けられる膜ユニットとして、一つの膜ユニット１０のみが用意されてもよい。そのような態様としても、開口Ｏ１を通じて膜ユニット１０を取り外し、膜ユニット１０にける振動膜１２の位置を変更した後、再度、膜ユニット１０をループ管ＬＴ１に取り付けることができる。その結果、熱音響装置ＴＡにおいて、振動膜１２の前後のループ管ＬＴ１を分解することなく、振動膜１２の位置を調整することができる（図５参照）。このため、熱音響装置ＴＡの各部の寸法や遮断膜１２の張力が意図せずに変化して、想定した性能が得られなくなる事態を、回避することができる。

【0058】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１０…膜ユニット、１１…外殻、１２…振動膜、１３…膜ユニット、１５…閉塞部、１５Ｌ…第１部材、１５Ｒ…第２部材、１６…外殻、１７…密閉部、１８…蝶番、１９…固定具、２０…第２熱交換器、３０…蓄熱器、３２…流路、３８…一端、３９…他端、４０…第１熱交換器、７０…第４熱交換器、８０…蓄熱器、８２…流路、８８…一端、８９…他端、９０…第３熱交換器、Ａｉ…膜ユニットの挿入方向を示す矢印、ＣＡ…中心軸、ＣＡｍ…中心軸、ＣＯ…冷却対象、ＦＬ１…流体、ＨＰ…ヒートポンプ、ＨＳ…熱源、ＬＴ１…ループ管、ＬＴ２…ループ管、Ｏ１…開口、Ｏ２…開口、ＰＡ…配管構造、ＰＭ…原動機、ＴＡ…熱音響装置、ＴＳ１…支持部、ＴＳ２…支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】