热声装置制造方法及图纸

一种热声装置包括：环管；第一堆，设置在环管中并通过温度梯度在环管中产生声波；第二堆，设置在环管中并产生温度梯度；第一高温侧热交换器，设置在第一堆的一个端部处，并使得第一堆的所述一个端部的温度高于另一个端部；以及第一低温侧热交换器，设置在第一堆的所述另一个端部处，并使得第一堆的所述另一个端部的温度低于所述一个端部。

Thermoacoustic device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热声装置
本专利技术的一个方面涉及一种热声装置，该热声装置采用热能和声能之间的转换。
技术介绍
近年来，提出了采用热声效应的热声装置，热声效应是热能和声能之间的转换现象。例如，JP-A-2008-101910(专利文献1)公开了一种热声装置，其中第一堆和第二堆被设置在环管内。第一堆夹在第一高温侧热交换器和第一低温侧热交换器之间。第二堆夹在第二高温侧热交换器和第二低温侧热交换器之间。在热声装置中，自激声波由第一堆中产生的温度梯度产生。第二低温侧热交换器能够被该声波冷却。JP-A-2008-101910公开了一种技术，其中通过适当地设置环管的长度、被封闭在环管中的工作流体的状态、第一堆和第二堆的传导路径的直径等来提高堆中的热交换效率。JP-A-2012-159266(专利文献2)公开了一种构造，其中用于阻挡移动气体的阻挡壁安装在形成有马达和制冷机的管中。阻挡壁被安装成能够伴随气体的振动而振动。气体的循环流动被阻挡壁阻止。作为结果，防止了由气体的循环流动造成的冷却不足。JP-A-2011-127870(专利文献3)公开了一种热声发动机，该热声发动机包括：第一环管，其中设置有马达以将热能转换成声能；第二环管，其中设置有无源装置以将声能转换成热能；以及连接管，该连接管将第一环管和第二环管彼此连接。在连接管中设置有振动器，该振动器将第一环管的工作流体和第二环管的工作流体分离。振动器被构造成能够在工作流体的振动方向上振动。两种分离的工作流体和振动器以预定的共振频率振动。作为结果，以比由第一环管和第二环管的环路长度限定的频率低的频率产生声波。因此，获得与在如下情况下相同的效果，在该情况下，在第一环管和第二环管之间设置共振管，该共振管具有的长度等于或长于第一环管和第二环管的环长度的三倍由于具有这种长度的共振管因此变得不必要，因此热声发动机能够减小尺寸，并且声波衰减能够被减小。现有技术文献专利文献专利文献1：JP-A-2008-101910专利文献2：JP-A-2012-159266专利文献3：JP-A-2011-127870
技术实现思路
技术问题在上述现有技术中，能够振动的阻挡壁或振动器被设置在热声装置的管中。提供阻挡板以用于防止气体在环管中的循环。提供振动器以用于分离两个环管的气体，以控制振动。本申请公开了一种通过在热声装置中的振动板来放大环管的声波的技术。问题的解决方案根据本专利技术的一个方面的热声装置，该热声装置包括：环管；第一堆，所述第一堆被设置在所述环管内，所述第一堆通过所述第一堆中的温度梯度在所述环管中产生声波；第二堆，所述第二堆被设置在所述环管内，所述第二堆通过所述环管的所述声波在所述第二堆中产生温度梯度；第一高温侧热交换器，所述第一高温侧热交换器被设置在所述第一堆的一个端部处，所述第一高温侧热交换器使所述第一堆的所述一个端部达到比所述第一堆的另一个端部高的温度；第一低温侧热交换器，所述第一低温侧热交换器被设置在所述第一堆的所述另一个端部处，所述第一低温侧热交换器使所述第一堆的所述另一个端部达到比所述一个端部低的温度；第二高温侧热交换器，所述第二高温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一高温侧热交换器较近的端部处；第二低温侧热交换器，所述第二低温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一低温侧热交换器较近的端部处；和第一振动板，所述第一振动板被设置在所述环管中，且被设置在所述第二堆的设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一堆的所述一个端部之间，所述第一振动板在所述环管的轴向方向上振动。专利技术的有益效果根据本公开，环管的声波能够在热声装置中被放大。附图说明图1示出了根据实施例1的热声装置的构造示例。图2是其中设置有第一振动板4的环管3的截面图。图3示出了第一振动板4的布置示例。图4示出了第一振动板4的另一个布置示例。图5示出了第一振动板4的另一个布置示例。图6是示出图1中所示的第一堆、第一高温侧热交换器和第一低温侧热交换器的构造示例的截面图。图7是示出图1中所示的第一堆、第一高温侧热交换器和第一低温侧热交换器的另一个构造示例的截面图。图8示出了根据实施例2的热声装置的构造示例。图9示出了第二振动板的布置示例。图10示出了第二振动板的另一个布置示例。图11示出了第二振动板的另一个布置示例。图12是示出第一振动板4的损失系数tanδ和热声装置的冷却效果之间的关系的测量结果的曲线图。图13是示出第一振动板4的被驱动频率D和环管3的共振频率F的比率(D/F)与热声装置的冷却效果之间的关系的测量结果的曲线图。图14示出了圆形薄膜振动板的固有模式和固有值的示例。具体实施方式根据本专利技术的一个方面的热声装置包括：环管；第一堆，所述第一堆被设置在所述环管内，所述第一堆通过所述第一堆中的温度梯度在所述环管中产生声波；第二堆，所述第二堆被设置在所述环管内，所述第二堆通过所述环管的所述声波在所述第二堆中产生温度梯度；第一高温侧热交换器，所述第一高温侧热交换器被设置在所述第一堆的一个端部处，所述第一高温侧热交换器使所述第一堆的所述一个端部达到比所述第一堆的另一个端部高的温度；第一低温侧热交换器，所述第一低温侧热交换器被设置在所述第一堆的所述另一个端部处，所述第一低温侧热交换器使所述第一堆的所述另一个端部达到比所述一个端部低的温度；第二高温侧热交换器，所述第二高温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一高温侧热交换器较近的端部处；第二低温侧热交换器，所述第二低温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一低温侧热交换器较近的端部处；和第一振动板，所述第一振动板被设置在所述环管中，且被设置在所述第二堆的设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一堆的所述一个端部之间，所述第一振动板在所述环管的轴向方向上振动(第一构造)。在第一构造中，由第一高温侧热交换器和第一低温侧热交换器在第一堆的一个端部和另一个端部处产生温度梯度。通过第一堆的温度梯度在环管中的工作流体中产生声波。由该声波在第二堆中产生温度梯度。由于该温度梯度，在第一低温侧热交换器的一侧上的第二堆的端部的温度变得低于在第一高温侧热交换器的一侧上的第二堆的端部的温度。例如，通过由第二堆的第二高温侧热交换器控制第二堆的高温侧端部的温度，能够将第二堆的低温侧端部的温度控制得较低。在这种情况下，在环管外部的冷却目标能够由第二低温侧热交换器冷却。在热声装置中，第一振动板被设置在设有第二堆的第二高温侧热交换器的所述端部和设有第一堆的第一高温侧热交换器的所述一个端部之间。通过在该位置处设置第一振动板，能够放大由第一堆的温度梯度产生的声波。作为结果，能够提高声能和热能之间的转换效率。这里，由第一振动板执行的声波的放大还包括声波衰减减小的情况。在上述第一构造中，在所述第二堆的所述两个端部中设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一振动板能够被设置在以一个位置为基准的第一距离的范围内，所述位置离所述第一堆的所述一个端部的距离是所述环管的管长度的一半。这里，所述第一距离对应于所述环管的一部分的长度，在所述部分中声波的振幅相对于所述声波的最大振幅为1/√2倍至1倍，所述声波是由所述第一堆的所述温度梯度在所述环管中产生的第一模式频率声波(第二构造)。在第二构造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热声装置，包括：环管；第一堆，所述第一堆被设置在所述环管内，所述第一堆通过所述第一堆中的温度梯度在所述环管中产生声波；第二堆，所述第二堆被设置在所述环管内，所述第二堆通过所述环管的所述声波在所述第二堆中产生温度梯度；第一高温侧热交换器，所述第一高温侧热交换器被设置在所述第一堆的一个端部处，所述第一高温侧热交换器使所述第一堆的所述一个端部达到比所述第一堆的另一个端部高的温度；第一低温侧热交换器，所述第一低温侧热交换器被设置在所述第一堆的所述另一个端部处，所述第一低温侧热交换器使所述第一堆的所述另一个端部达到比所述一个端部低的温度；第二高温侧热交换器，所述第二高温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一高温侧热交换器较近的端部处；第二低温侧热交换器，所述第二低温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一低温侧热交换器较近的端部处；和第一振动板，所述第一振动板被设置在所述环管中，且被设置在所述第二堆的设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一堆的所述一个端部之间，所述第一振动板在所述环管的轴向方向上振动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.18 JP 2016-2045301.一种热声装置，包括：环管；第一堆，所述第一堆被设置在所述环管内，所述第一堆通过所述第一堆中的温度梯度在所述环管中产生声波；第二堆，所述第二堆被设置在所述环管内，所述第二堆通过所述环管的所述声波在所述第二堆中产生温度梯度；第一高温侧热交换器，所述第一高温侧热交换器被设置在所述第一堆的一个端部处，所述第一高温侧热交换器使所述第一堆的所述一个端部达到比所述第一堆的另一个端部高的温度；第一低温侧热交换器，所述第一低温侧热交换器被设置在所述第一堆的所述另一个端部处，所述第一低温侧热交换器使所述第一堆的所述另一个端部达到比所述一个端部低的温度；第二高温侧热交换器，所述第二高温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一高温侧热交换器较近的端部处；第二低温侧热交换器，所述第二低温侧热交换器被设置在所述第二堆的两个端部中离所述第一低温侧热交换器较近的端部处；和第一振动板，所述第一振动板被设置在所述环管中，且被设置在所述第二堆的设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一堆的所述一个端部之间，所述第一振动板在所述环管的轴向方向上振动。2.根据权利要求1所述的热声装置，其中在所述第二堆的所述两个端部中设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一振动板被设置在以一个位置为基准的第一距离的范围内，所述位置离所述第一堆的所述一个端部的距离是所述环管的管长度的一半，并且其中所述第一距离对应于所述环管的一部分的长度，在所述部分中声波的振幅相对于所述声波的最大振幅为1/√2倍至1倍，所述声波是由所述第一堆的所述温度梯度在所述环管中产生的第一模式频率声波。3.根据权利要求1所述的热声装置，其中在所述第二堆的所述两个端部中设有所述第二高温侧热交换器的所述端部和所述第一振动板之间的距离等于或小于所述环管的管长度的1/4。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热声装置，进一步包括：第二振动...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤利幸，高畑良一，武井智行，石川修六，
申请(专利权)人：株式会社捷太格特，公立大学法人大阪，
类型：发明
国别省市：日本,JP