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JP7761826B2 - thermoacoustic engine - Google Patents
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JP7761826B2 - thermoacoustic engine - Google Patents

thermoacoustic engine

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JP7761826B2 JP2021086961A JP2021086961A JP7761826B2 JP 7761826 B2 JP7761826 B2 JP 7761826B2 JP 2021086961 A JP2021086961 A JP 2021086961A JP 2021086961 A JP2021086961 A JP 2021086961A JP 7761826 B2 JP7761826 B2 JP 7761826B2
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Description

本発明は、熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能な熱音響機関に関する。 The present invention relates to a thermoacoustic engine capable of converting thermal energy into acoustic energy.

特許文献1には、熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能な原動機を備える熱音響機関が開示されている。原動機は、所定方向に延びた配管に収納された蓄熱器と、蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された加熱器と、蓄熱器の所定方向における他方側に並べて配置された冷却器とを有する。配管の内部空間には、作動流体として気体が充填されている。加熱器は、例えば工場で発生した排熱(排ガス、排水など)を利用して加熱される。冷却器は、例えば冷却水等を利用して冷却される。これにより、所定方向において蓄熱器に温度勾配が生じる。すると、熱音響現象により熱エネルギーが音響エネルギーに変換され、配管内の作動流体が自励振動を起こして音波を発生させる。このような音響エネルギーは、例えば、発電システム、冷却システム等に利用される。 Patent Document 1 discloses a thermoacoustic engine equipped with a prime mover capable of converting thermal energy into acoustic energy. The prime mover has a heat accumulator housed in a pipe extending in a predetermined direction, a heater arranged side by side on one side of the heat accumulator in the predetermined direction, and a cooler arranged side by side on the other side of the heat accumulator in the predetermined direction. The internal space of the pipe is filled with gas as a working fluid. The heater is heated using waste heat (exhaust gas, wastewater, etc.) generated in a factory, for example. The cooler is cooled using cooling water, for example. This creates a temperature gradient in the heat accumulator in the predetermined direction. The thermal energy is then converted into acoustic energy by the thermoacoustic phenomenon, and the working fluid in the pipe undergoes self-excited vibrations, generating sound waves. This acoustic energy is used, for example, in power generation systems, cooling systems, etc.

特許第6233835号公報Patent No. 6233835

一般的には、複数の原動機(言い換えれば、複数のエネルギー変換部)を直列に接続することにより、音響エネルギーの更なる増幅を図ることができる。しかしながら、例えば、特許文献1のように、単に所定方向に複数の原動機(複数のエネルギー変換部)が並べて配置された構成では、熱音響機関が所定方向に大型化してしまうおそれがある。また、このような構成では、例えば、加熱器に加熱媒体を供給する供給路及び/又は冷却器に冷却媒体を供給する供給路をコンパクト化するために、各媒体の供給路を1つの供給源から分岐させることが考えられる。このような構成では、加熱媒体や冷却媒体の供給時に供給路間で温度ばらつき等が生じうる。このため、複数の原動機間で加熱器と冷却器の温度差を均一にできず、音響エネルギーの増幅率に影響が出るおそれもある。 Generally, connecting multiple prime movers (in other words, multiple energy conversion units) in series can further amplify acoustic energy. However, for example, in a configuration in which multiple prime movers (multiple energy conversion units) are simply arranged side by side in a predetermined direction, as in Patent Document 1, there is a risk that the thermoacoustic engine will become larger in that direction. Furthermore, in such a configuration, for example, in order to compact the supply path that supplies the heating medium to the heater and/or the supply path that supplies the cooling medium to the cooler, it is possible to branch the supply paths for each medium from a single supply source. In such a configuration, temperature variations may occur between the supply paths when the heating medium or cooling medium is supplied. As a result, the temperature difference between the heaters and coolers cannot be made uniform between multiple prime movers, which may affect the amplification rate of acoustic energy.

本発明の目的は、複数のエネルギー変換部が直列に接続された熱音響機関において生じうる問題の発生を回避することである。 The object of the present invention is to avoid problems that can arise in thermoacoustic engines in which multiple energy conversion units are connected in series.

第1の発明の熱音響機関は、熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能に構成された原動機、を備える熱音響機関であって、前記原動機は、第1エネルギー変換部と、前記第1エネルギー変換部とは別の第2エネルギー変換部と、前記第1エネルギー変換部と前記第2エネルギー変換部とを直列に接続する接続管部と、を有し、前記第1エネルギー変換部は、作動流体が通る第1通路を形成する第1管路と、前記第1通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第1蓄熱器と、前記第1蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された第1加熱器と、前記第1蓄熱器の前記所定方向における他方側に並べて配置された第1冷却器と、を有し、前記第2エネルギー変換部は、前記作動流体が通る第2通路を形成する第2管路と、前記第2通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第2蓄熱器と、前記第2蓄熱器の前記所定方向における前記一方側に並べて配置された第2加熱器と、前記第2蓄熱器の前記所定方向における前記他方側に並べて配置された第2冷却器と、を有し、前記接続管部は、前記所定方向において、前記第1エネルギー変換部及び前記第2エネルギー変換部と少なくとも部分的に重なる位置に配置され、前記第1加熱器と前記第2加熱器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置され、前記第1冷却器と前記第2冷却器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されていることを特徴とする。 The thermoacoustic engine of the first invention is a thermoacoustic engine equipped with a prime mover configured to convert thermal energy into acoustic energy, wherein the prime mover has a first energy conversion unit, a second energy conversion unit separate from the first energy conversion unit, and a connecting pipe unit connecting the first energy conversion unit and the second energy conversion unit in series, and the first energy conversion unit has a first pipe line forming a first passage through which a working fluid passes, a first heat accumulator housed in the first passage and configured to heat and cool the working fluid, a first heater arranged next to one side of the first heat accumulator in a predetermined direction, and a first cooler arranged next to the other side of the first heat accumulator in the predetermined direction, and the second energy conversion unit is configured to convert the thermal energy into acoustic energy. The system comprises a second pipe forming a second passage through which a working fluid passes, a second heat accumulator housed in the second passage and configured to heat and cool the working fluid, a second heater arranged side by side on one side of the second heat accumulator in the predetermined direction, and a second cooler arranged side by side on the other side of the second heat accumulator in the predetermined direction, wherein the connecting pipe portion is arranged in a position at least partially overlapping with the first energy conversion unit and the second energy conversion unit in the predetermined direction, the first heater and the second heater are arranged in a position at least partially overlapping with each other in the predetermined direction, and the first cooler and the second cooler are arranged in a position at least partially overlapping with each other in the predetermined direction.

本発明では、第1エネルギー変換部及び第2エネルギー変換部は、直列に接続されていても、所定方向に直線的に配置されていない。これにより、原動機及び熱音響機関が所定方向に大型化することを抑制できる。また、第1加熱器と第2加熱器とが所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されているため、所定方向と交差する方向に延びる1つの加熱媒体流路により、第1加熱器と第2加熱器を同時に加熱できる。さらに、第1冷却器と第2冷却器とが所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されているため、所定方向と交差する方向に延びる1つの冷却媒体流路により、第1冷却器と第2冷却器を同時に冷却できる。よって、加熱媒体流路及び冷却媒体流路をコンパクトにできる。このため、加熱媒体や冷却媒体の供給時における温度ばらつき等を抑えられ、加熱器と冷却器の温度差を安定して均一化できる。このため、音響エネルギーを安定して増幅することができる。以上のようにして、複数のエネルギー変換部が直列に接続された熱音響機関において生じうる問題の発生を回避できる。 In the present invention, even though the first energy conversion unit and the second energy conversion unit are connected in series, they are not arranged linearly in the predetermined direction. This prevents the prime mover and thermoacoustic engine from becoming too large in the predetermined direction. Furthermore, because the first heater and the second heater are arranged to at least partially overlap in the predetermined direction, the first heater and the second heater can be simultaneously heated by a single heating medium flow path extending in a direction intersecting the predetermined direction. Furthermore, because the first cooler and the second cooler are arranged to at least partially overlap in the predetermined direction, the first cooler and the second cooler can be simultaneously cooled by a single cooling medium flow path extending in a direction intersecting the predetermined direction. This allows the heating medium flow path and the cooling medium flow path to be made compact. This reduces temperature variations during supply of the heating medium or cooling medium, and stably equalizes the temperature difference between the heater and the cooler. This allows for stable amplification of acoustic energy. In this way, problems that can arise in a thermoacoustic engine in which multiple energy conversion units are connected in series can be avoided.

第2の発明の熱音響機関は、前記第1の発明において、前記接続管部の少なくとも一部は、前記第1管路を構成する部材の少なくとも一部と、前記第2管路を構成する部材の少なくとも一部と、によって構成されていることを特徴とする。 The thermoacoustic engine of the second invention is the thermoacoustic engine of the first invention, characterized in that at least a portion of the connecting pipe section is composed of at least a portion of the member constituting the first pipe line and at least a portion of the member constituting the second pipe line.

本発明では、原動機をコンパクト化できる。また、接続管部を介して、第1エネルギー変換部と第2エネルギー変換部との間で熱を効率的に伝えることができる。 This invention allows for a more compact prime mover. Furthermore, heat can be efficiently transferred between the first energy conversion unit and the second energy conversion unit via the connecting pipe.

第3の発明の熱音響機関は、前記第1又は第2の発明において、前記第1管路は、円管状であり、前記第2管路は、前記第1管路の径方向において、前記第1管路の外側に配置されていることを特徴とする。 The thermoacoustic engine of the third invention is the thermoacoustic engine of the first or second invention, characterized in that the first pipe is tubular, and the second pipe is arranged radially outside the first pipe.

本発明では、径方向において、第2エネルギー変換部の内側に第1エネルギー変換部を配置できる。したがって、原動機をさらにコンパクト化できる。 In this invention, the first energy conversion unit can be positioned radially inside the second energy conversion unit. This allows the prime mover to be made even more compact.

第4の発明の熱音響機関は、前記第3の発明において、前記第1加熱器と前記第2加熱器とを加熱する加熱媒体が流れる加熱媒体流路、を備え、前記加熱媒体流路は、前記第2管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第1加熱流路部分と、前記加熱媒体の流動方向において前記第1加熱流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第2管路の周方向に延びた第2加熱流路部分と、を有し、前記第2加熱流路部分の流路抵抗は、前記第1加熱流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is a thermoacoustic engine according to the third aspect of the present invention, further comprising a heating medium flow path through which a heating medium flows that heats the first heater and the second heater. The heating medium flow path has a first heating flow path portion disposed radially outside the second pipe line and extending in the predetermined direction, and a second heating flow path portion formed upstream of the first heating flow path portion in the flow direction of the heating medium and extending in the circumferential direction of the second pipe line, and the flow path resistance of the second heating flow path portion is lower than the flow path resistance of the first heating flow path portion.

本発明では、第2加熱流路部分における加熱媒体の圧力損失を、第1加熱流路部分における加熱媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、加熱媒体が第2加熱流路部分から第1加熱流路部分に流入する前に、加熱媒体が第2加熱流路部分に一時的に貯留されやすくなる。したがって、第2加熱流路部分の加熱媒体の流量及び温度が、周方向において均一となりやすい。これにより、第1加熱流路部分に略等温の加熱媒体を均一に流すことができ、第1加熱器及び第2加熱器を周方向において均等に加熱できる。したがって、第1加熱器及び第2加熱器の周方向における温度分布を一様にすることができる。 In the present invention, the pressure loss of the heating medium in the second heating flow path portion can be made smaller than the pressure loss of the heating medium in the first heating flow path portion. This makes it easier for the heating medium to temporarily accumulate in the second heating flow path portion before flowing from the second heating flow path portion into the first heating flow path portion. This makes it easier for the flow rate and temperature of the heating medium in the second heating flow path portion to be uniform in the circumferential direction. This allows for a substantially isothermal heating medium to flow uniformly through the first heating flow path portion, allowing the first heater and second heater to be heated evenly in the circumferential direction. This makes it possible to achieve a uniform temperature distribution in the circumferential direction of the first heater and second heater.

第5の発明の熱音響機関は、前記第3又は第4の発明において、前記第1冷却器と前記第2冷却器とを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路、を備え、前記冷却媒体流路は、前記第2管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第1冷却流路部分と、前記冷却媒体の流動方向において前記第1冷却流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第2管路の周方向に延びた第2冷却流路部分と、を有し、前記第2冷却流路部分の流路抵抗は、前記第1冷却流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする。 The thermoacoustic engine of the fifth invention is the thermoacoustic engine of the third or fourth invention, further comprising a cooling medium flow path through which a cooling medium flows to cool the first cooler and the second cooler, the cooling medium flow path having a first cooling flow path portion disposed radially outside the second pipe line and extending in the predetermined direction, and a second cooling flow path portion formed upstream of the first cooling flow path portion in the flow direction of the cooling medium and extending in the circumferential direction of the second pipe line, wherein the flow path resistance of the second cooling flow path portion is lower than the flow path resistance of the first cooling flow path portion.

本発明では、第2冷却流路部分における冷却媒体の圧力損失を、第1冷却流路部分における冷却媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、冷却媒体が第2冷却流路部分から第1冷却流路部分に流入する前に、冷却媒体が第2冷却流路部分に一時的に貯留されやすくなる。したがって、第2冷却流路部分の冷却媒体の流量及び温度が、周方向において均一となりやすい。これにより、第1冷却流路部分に略等温の冷却媒体を均一に流すことができ、第1冷却器及び第2冷却器を周方向において均等に冷却できる。したがって、第1冷却器及び第2冷却器の周方向における温度分布を一様にすることができる。 In this invention, the pressure loss of the cooling medium in the second cooling flow path portion can be made smaller than the pressure loss of the cooling medium in the first cooling flow path portion. This makes it easier for the cooling medium to temporarily accumulate in the second cooling flow path portion before flowing from the second cooling flow path portion into the first cooling flow path portion. This makes it easier for the flow rate and temperature of the cooling medium in the second cooling flow path portion to be uniform in the circumferential direction. This allows a cooling medium with approximately the same temperature to flow uniformly through the first cooling flow path portion, thereby cooling the first cooler and the second cooler evenly in the circumferential direction. This makes it possible to achieve a uniform temperature distribution in the circumferential direction of the first cooler and the second cooler.

第6の発明の熱音響機関は、前記第1又は第2の発明において、前記第1エネルギー変換部と、前記接続管部と、前記第2エネルギー変換部とが、S字状に配置されるように接続されていることを特徴とする。 The thermoacoustic engine of the sixth invention is the thermoacoustic engine of the first or second invention, characterized in that the first energy conversion unit, the connecting pipe unit, and the second energy conversion unit are connected in an S-shape.

本発明では、単純な構造によって、熱音響機関を所定方向においてコンパクト化できる。 The present invention allows the thermoacoustic engine to be made compact in a specific direction using a simple structure.

本実施形態に係る熱音響機関の概略的な平面図である。1 is a schematic plan view of a thermoacoustic engine according to an embodiment of the present invention. 従来の原動機の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a conventional prime mover. 本実施形態に係る原動機の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a prime mover according to an embodiment of the present invention. (a)は、原動機の斜視図であり、(b)は、所定方向から原動機を見た図である。FIG. 2A is a perspective view of the motor, and FIG. 2B is a view of the motor viewed from a predetermined direction. 原動機の分解斜視図である。FIG. 図4(b)のVI-VI線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. (a)~(d)の各々は、原動機に含まれる各部材の断面図である。1A to 1D are cross-sectional views of components included in the prime mover. 変形例に係る原動機の概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram of a prime mover according to a modified example. 別の変形例に係る原動機の概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram of a prime mover according to another modified example.

(熱音響機関の概要)
次に、本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施形態の熱音響機関1の概要について、図1の平面図を参照しつつ説明する。熱音響機関1は、公知の熱音響現象を利用して熱エネルギーを音響エネルギー(音波エネルギー)に変換するように構成されている。熱音響機関1は、例えば、原動機ループ11と、増幅部3と、出力部4とを備える。大まかには、原動機ループ11によって熱エネルギーが音響エネルギーに変換される(言い換えると、音響エネルギーが生成される)。生成された音響エネルギーは、増幅部3によって増幅されて、出力部4によって別の種類のエネルギーに変換される。
(Outline of thermoacoustic engine)
Next, an embodiment of the present invention will be described. First, an overview of a thermoacoustic engine 1 according to this embodiment will be described with reference to the plan view of FIG. 1 . The thermoacoustic engine 1 is configured to convert thermal energy into acoustic energy (sound wave energy) by utilizing a known thermoacoustic phenomenon. The thermoacoustic engine 1 includes, for example, a prime mover loop 11, an amplifier unit 3, and an output unit 4. Roughly speaking, the prime mover loop 11 converts thermal energy into acoustic energy (in other words, generates acoustic energy). The generated acoustic energy is amplified by the amplifier unit 3 and converted into another type of energy by the output unit 4.

原動機ループ11は、原動機12(詳細については後述する)と、ループ管13とを有する。原動機12及びループ管13の中には、作動流体(空気或いはヘリウム等の作動気体)が充填されている。 The prime mover loop 11 includes a prime mover 12 (details of which will be described later) and a loop pipe 13. The prime mover 12 and loop pipe 13 are filled with a working fluid (a working gas such as air or helium).

原動機12は、図1に示すように、所定方向に延在しており、熱エネルギーを音響エネルギーに変換する。具体的には、原動機12において所定方向に温度勾配を生じさせることで、熱音響現象により熱エネルギーが音響エネルギーに変換され、作動流体が自励振動を起こす。これにより、音波が発生する。 As shown in Figure 1, the prime mover 12 extends in a predetermined direction and converts thermal energy into acoustic energy. Specifically, by creating a temperature gradient in a predetermined direction in the prime mover 12, thermal energy is converted into acoustic energy through the thermoacoustic phenomenon, causing the working fluid to self-excited vibrate. This generates sound waves.

ループ管13は、原動機12で発生した音波を伝播させて、音響エネルギーをループ管13内で循環させ、且つ、増幅部3へ送るように構成されている。ループ管13は、管部13aと、管部13bと、管部13cと、管部13dと、管部13eとを有する。管部13aは、原動機12の所定方向における一方側の端部と接続されている。管部13aは、所定方向における一方側に延びて、所定方向と略直交する方向に分岐している。管部13bは、管部13aの分岐部分に接続され、増幅部3とは逆側に延びている。管部13bには、さらに管部13c、13d、13eが接続されている。管部13eの端部は、原動機12の所定方向における他方側の端部と接続されている。 The loop tube 13 is configured to propagate sound waves generated by the motor 12, circulate acoustic energy within the loop tube 13, and send it to the amplifier unit 3. The loop tube 13 has tube sections 13a, 13b, 13c, 13d, and 13e. Tube section 13a is connected to one end of the motor 12 in a predetermined direction. Tube section 13a extends to one side in the predetermined direction and branches in a direction approximately perpendicular to the predetermined direction. Tube section 13b is connected to the branched portion of tube section 13a and extends on the opposite side from the amplifier unit 3. Tube sections 13c, 13d, and 13e are further connected to tube section 13b. The end of tube section 13e is connected to the other end of the motor 12 in the predetermined direction.

増幅部3は、原動機ループ11から循環した音響エネルギーを増幅して、出力部4へ送るように構成されている。増幅部3は、管部14と、原動機15と、管部16とを有する。管部14の一端部は、原動機ループ11の管部13aの分岐部分と接続されている。管部14の他端部は、原動機15の一端部と接続されている。原動機15は、例えば原動機12(詳細については後述する)と同様の構成を有する。管部16の一端部は、原動機15と接続されている。管部16の他端部は、出力部4と接続されている。 The amplifier unit 3 is configured to amplify the acoustic energy circulated from the motor loop 11 and send it to the output unit 4. The amplifier unit 3 has a pipe section 14, a motor 15, and a pipe section 16. One end of the pipe section 14 is connected to the branched portion of the pipe section 13a of the motor loop 11. The other end of the pipe section 14 is connected to one end of the motor 15. The motor 15 has a configuration similar to that of, for example, the motor 12 (details of which will be described later). One end of the pipe section 16 is connected to the motor 15. The other end of the pipe section 16 is connected to the output unit 4.

出力部4は、音響エネルギーを別の種類のエネルギーに変換可能に構成されている。出力部4は、例えば、公知のリニア発電機を有する。或いは、出力部4は、公知の熱音響冷却機を有していても良い。詳細については、例えば特許第6233835号公報を参照されたい。 The output unit 4 is configured to be able to convert acoustic energy into another type of energy. The output unit 4 may include, for example, a known linear generator. Alternatively, the output unit 4 may include a known thermoacoustic cooler. For details, see, for example, Japanese Patent No. 6233835.

(従来の原動機の概略構成)
本実施形態の原動機12の構成について説明する前に、従来の原動機101の概略構成について、図2の概念図を参照しつつ説明する。図2は、原動機101を所定方向と平行な平面によって切断した断面の概念図である。原動機101は、例えば略円管状の管路102と、蓄熱器103と、加熱器104と、冷却器105とを有する。図2においては、管路102の径方向を単に径方向と称する。原動機101は、加熱器104及び冷却器105により、蓄熱器103の所定方向において温度勾配を生じさせるように構成されている。これによって、蓄熱器103内の作動流体が、蓄熱器103との間で熱エネルギーを交換することで、作動流体が自励し、音波を発生させることが可能である。
(Schematic configuration of a conventional prime mover)
Before describing the configuration of the prime mover 12 of this embodiment, a schematic configuration of a conventional prime mover 101 will be described with reference to the conceptual diagram in FIG. 2 . FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of the prime mover 101 cut along a plane parallel to a predetermined direction. The prime mover 101 includes, for example, a substantially cylindrical pipe 102, a heat accumulator 103, a heater 104, and a cooler 105. In FIG. 2 , the radial direction of the pipe 102 is simply referred to as the radial direction. The prime mover 101 is configured to generate a temperature gradient in a predetermined direction in the heat accumulator 103 by the heater 104 and the cooler 105. As a result, the working fluid in the heat accumulator 103 exchanges thermal energy with the heat accumulator 103, which allows the working fluid to self-excite and generate sound waves.

管路102は、例えば、金属等で形成されている。管路102の径方向における内側には、蓄熱器103、加熱器104及び冷却器105が収容されている。蓄熱器103は、例えば、所定方向に貫通する多数の細管状の通路が形成された、セラミックス製のハニカム構造体を有する。加熱器104は、蓄熱器103の所定方向における一方側に配置されている。加熱器104は、例えば、所定方向に微小ピッチで積層された多数のメッシュ板(不図示)を有する。或いは、加熱器104は、蓄熱器103と同様の構造を有するハニカム構造体(不図示)を有していても良い。加熱器104の径方向外側(例えば、管路102の径方向外側)には、加熱媒体を流すための加熱媒体流路(不図示)が設けられている。冷却器105は、蓄熱器103の所定方向における他方側に配置されている。冷却器105も、加熱器104と同様に、多数のメッシュ板(不図示)を有する。或いは、冷却器105も、蓄熱器103と同様の構造を有するハニカム構造体(不図示)を有していても良い。冷却器105の径方向外側(例えば、管路102の径方向外側)には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路(不図示)が設けられている。 The conduit 102 is formed, for example, from metal. The conduit 102 accommodates a heat storage device 103, a heater 104, and a cooler 105 inside in the radial direction. The heat storage device 103 has, for example, a ceramic honeycomb structure with numerous thin tube-shaped passages penetrating in a predetermined direction. The heater 104 is disposed on one side of the heat storage device 103 in the predetermined direction. The heater 104 has, for example, numerous mesh plates (not shown) stacked at a fine pitch in a predetermined direction. Alternatively, the heater 104 may have a honeycomb structure (not shown) having a structure similar to that of the heat storage device 103. A heating medium flow path (not shown) for flowing a heating medium is provided on the radial outside of the heater 104 (for example, on the radial outside of the conduit 102). The cooler 105 is disposed on the other side of the heat storage device 103 in the predetermined direction. Like the heater 104, the cooler 105 also has a number of mesh plates (not shown). Alternatively, the cooler 105 may also have a honeycomb structure (not shown) similar to that of the heat accumulator 103. A cooling medium flow path (not shown) for flowing a cooling medium is provided on the radial outside of the cooler 105 (for example, radially outside of the pipe 102).

ここで、一般的には、複数の原動機101を直列に接続することにより、音響エネルギーのさらなる増幅を図ることができる。しかしながら、単に所定方向に複数の原動機101が並べて配置された構成では、熱音響機関1が所定方向に大型化してしまうおそれがある。また、このような構成では、例えば、加熱媒体や冷却媒体を1つの供給源から分岐した複数の供給路を介して供給する際、加熱媒体や冷却媒体の供給時に供給路間で温度ばらつき等が生じうる。このため、複数の原動機101間で加熱器104の加熱や冷却器105の冷却を均一にできず、音響エネルギーの増幅率に影響が出るおそれもある。そこで、このような問題の発生を回避するために、本実施形態の原動機12は以下の構成を有する。 Generally, acoustic energy can be further amplified by connecting multiple prime movers 101 in series. However, simply arranging multiple prime movers 101 in a predetermined direction may result in the thermoacoustic engine 1 becoming larger in size in that direction. Furthermore, in such a configuration, for example, when a heating medium or cooling medium is supplied through multiple supply paths branching from a single supply source, temperature variations may occur between the supply paths when the heating medium or cooling medium is supplied. This may prevent uniform heating of the heaters 104 and cooling of the coolers 105 between the multiple prime movers 101, potentially affecting the amplification rate of acoustic energy. Therefore, to avoid such problems, the prime mover 12 of this embodiment has the following configuration.

(原動機の構成)
原動機12の構成について、まず、図3を参照しつつ説明する。図3は、原動機12を所定方向と平行な平面によって切断した断面の概念図である。図面を見やすくするため、図3において、後述の第1蓄熱器27、第1加熱器28、第1冷却器29、第2蓄熱器31、第2加熱器32、第2冷却器33、第3加熱器38及び第3冷却器39はハッチングされている。
(Configuration of the prime mover)
The configuration of the prime mover 12 will first be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a conceptual cross-sectional view of the prime mover 12 cut along a plane parallel to a predetermined direction. To make the drawing easier to see, a first heat accumulator 27, a first heater 28, a first cooler 29, a second heat accumulator 31, a second heater 32, a second cooler 33, a third heater 38, and a third cooler 39, which will be described later, are hatched in Fig. 3.

原動機12は、第1エネルギー変換部21と、第2エネルギー変換部22と、接続管部23とを有する。第1エネルギー変換部21、第2エネルギー変換部22及び接続管部23は、いずれも所定方向に沿って延びている。第1エネルギー変換部21及び第2エネルギー変換部22は、接続管部23によって接続されている。本実施形態では、第1エネルギー変換部21と第2エネルギー変換部22と接続管部23とが、略同軸に配置されている(すなわち、略同じ中心軸を有する)。 The prime mover 12 has a first energy conversion unit 21, a second energy conversion unit 22, and a connecting pipe unit 23. The first energy conversion unit 21, the second energy conversion unit 22, and the connecting pipe unit 23 all extend in a predetermined direction. The first energy conversion unit 21 and the second energy conversion unit 22 are connected by the connecting pipe unit 23. In this embodiment, the first energy conversion unit 21, the second energy conversion unit 22, and the connecting pipe unit 23 are arranged approximately coaxially (i.e., have approximately the same central axis).

第1エネルギー変換部21は、略円管状の管路26(本発明の第1管路)と、第1蓄熱器27と、第1加熱器28と、第1冷却器29とを有する。図3においては、管路26の径方向を単に径方向と称する。管路26内には作動流体の通路である第1通路A1が形成されている。第1通路A1には、第1蓄熱器27、第1加熱器28及び第1冷却器29が収容されている(つまり、第1通路A1は、第1収容空間と言い換えることもできる)。第1蓄熱器27は、上述した従来の蓄熱器103と同様に、例えばセラミックス製のハニカム構造体で形成されている。第1加熱器28及び第1冷却器29は、上述した従来の加熱器104及び冷却器105と同様に、多数のメッシュ板で形成されている。第1エネルギー変換部21は、原動機101と同様に、第1加熱器28及び第1冷却器29により、第1蓄熱器27の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第1蓄熱器27内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。 The first energy conversion section 21 has a substantially cylindrical pipe 26 (the first pipe of the present invention), a first heat accumulator 27, a first heater 28, and a first cooler 29. In FIG. 3, the radial direction of the pipe 26 is simply referred to as the radial direction. A first passage A1, which is a passage for the working fluid, is formed within the pipe 26. The first passage A1 accommodates the first heat accumulator 27, the first heater 28, and the first cooler 29 (i.e., the first passage A1 can also be referred to as the first accommodation space). The first heat accumulator 27, like the conventional heat accumulator 103 described above, is formed of, for example, a ceramic honeycomb structure. The first heater 28 and the first cooler 29, like the conventional heater 104 and cooler 105 described above, are formed of a number of mesh plates. Similar to the prime mover 101, the first energy conversion unit 21 is configured to heat and cool the working fluid in the first heat accumulator 27 by generating a temperature gradient in a predetermined direction in the first heat accumulator 27 using the first heater 28 and the first cooler 29.

第2エネルギー変換部22は、上述した管路26の外径よりも内径が大きい管路30と、管路30の外径よりも内径が大きい管路34と、第2蓄熱器31と、第2加熱器32と、第2冷却器33とを有する。管路30及び管路34が、本発明の第2管路に相当する。管路30及び管路34は、管路26と略同軸に配置されている。管路30と管路34の間には作動流体の通路である第2通路A2が形成されている。第2通路A2内には、第2蓄熱器31、第2加熱器32及び第2冷却器33が収容されている(つまり、第2通路A2は、第2収容空間と言い換えることもできる)。第2蓄熱器31は、上述した従来の蓄熱器103と同様に、例えばセラミックス製のハニカム構造体で形成されている。第2加熱器32及び第2冷却器33は、上述した従来の加熱器104及び冷却器105と同様に、多数のメッシュ板で形成されている。第2エネルギー変換部22は、原動機101と同様に、第2加熱器32及び第2冷却器33により、第2蓄熱器31の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第2蓄熱器31内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。 The second energy conversion section 22 includes a conduit 30 having an inner diameter larger than the outer diameter of the conduit 26 described above, a conduit 34 having an inner diameter larger than the outer diameter of the conduit 30, a second heat accumulator 31, a second heater 32, and a second cooler 33. Conduits 30 and 34 correspond to the second conduit of the present invention. Conduits 30 and 34 are arranged approximately coaxially with conduit 26. A second passage A2, which is a passage for the working fluid, is formed between conduits 30 and 34. The second passage A2 accommodates the second heat accumulator 31, the second heater 32, and the second cooler 33 (i.e., the second passage A2 can also be referred to as a second accommodation space). Similar to the conventional heat accumulator 103 described above, the second heat accumulator 31 is formed, for example, of a ceramic honeycomb structure. The second heater 32 and second cooler 33 are formed from a number of mesh plates, similar to the conventional heater 104 and cooler 105 described above. Similar to the prime mover 101, the second energy conversion unit 22 is configured to heat and cool the working fluid in the second heat accumulator 31 by generating a temperature gradient in a predetermined direction in the second heat accumulator 31 using the second heater 32 and second cooler 33.

接続管部23は、上述した管路26の外径よりも内径が大きい管路36と、管路36の外径よりも内径が大きく管路30の内径よりも外径が小さい管路37と、第3加熱器38と、第3冷却器39とを有する。管路36及び管路37は、管路26、30、34と略同軸に配置されている。管路36と管路37の間には作動流体の通路である第3通路A3が形成されている。第3通路A3内には、第3加熱器38及び第3冷却器39が収容されている(つまり、第3通路A3は、第3収容空間と言い換えることもできる)。第3加熱器38及び第3冷却器39は、上述した従来の加熱器104及び冷却器105と同様に、多数のメッシュ板で形成されている。接続管部23は、径方向において、第1エネルギー変換部21と第2エネルギー変換部22の間に配置される。また、管路36と管路37は、第1エネルギー変換部21の所定方向における他方側の端部と第2エネルギー変換部22所定方向の一方側の端部とが連通するように構成されている。これにより、第1通路A1、第2通路A2及び第3通路A3は、1つの通路として直列に繋がる。より具体的には、第1通路A1と第2通路A2とが、第3通路A3を介して接続されている。管路36を構成する部材は、管路26を構成する部材とは別の部材であっても良い。或いは、管路36と管路26とが同一の部材で構成されていても良い。管路37を構成する部材は、管路30を構成する部材とは別の部材であっても良い。或いは、管路37と管路30とが同一の部材で構成されていても良い。 The connecting pipe section 23 includes a pipe 36 having an inner diameter larger than the outer diameter of the pipe 26 described above, a pipe 37 having an inner diameter larger than the outer diameter of the pipe 36 and smaller than the inner diameter of the pipe 30, a third heater 38, and a third cooler 39. Pipes 36 and 37 are arranged approximately coaxially with pipes 26, 30, and 34. A third passage A3, which is a passage for the working fluid, is formed between pipes 36 and 37. The third passage A3 accommodates the third heater 38 and the third cooler 39 (i.e., the third passage A3 can also be referred to as a third accommodation space). The third heater 38 and the third cooler 39 are formed of multiple mesh plates, similar to the conventional heater 104 and cooler 105 described above. The connecting pipe section 23 is disposed radially between the first energy conversion section 21 and the second energy conversion section 22. Furthermore, conduits 36 and 37 are configured so that the other end of the first energy conversion unit 21 in the predetermined direction communicates with one end of the second energy conversion unit 22 in the predetermined direction. As a result, first passage A1, second passage A2, and third passage A3 are connected in series as a single passage. More specifically, first passage A1 and second passage A2 are connected via third passage A3. The components constituting conduit 36 may be separate from the components constituting conduit 26. Alternatively, conduits 36 and 26 may be formed from the same components. The components constituting conduit 37 may be separate from the components constituting conduit 30. Alternatively, conduits 37 and 30 may be formed from the same components.

原動機12において、第1加熱器28、第2加熱器32、第3加熱器38は、所定方向において互いに重なる位置に配置される。より具体的には、第1加熱器28の径方向外側に第3加熱器38が配置されている。第3加熱器38よりもさらに径方向外側に第2加熱器32が配置されている。第1冷却器29、第2冷却器33、第3冷却器39は、所定方向において互いに重なる位置に配置されている。より具体的には、第1冷却器29の径方向外側に第3冷却器39が配置されている。第3冷却器39よりもさらに径方向外側に第2冷却器33が配置されている。第1蓄熱器27と第2蓄熱器31は、第3通路A3を挟んで、所定方向において互いに重なる位置に配置される。 In the prime mover 12, the first heater 28, second heater 32, and third heater 38 are arranged in positions where they overlap each other in a predetermined direction. More specifically, the third heater 38 is arranged radially outward of the first heater 28. The second heater 32 is arranged further radially outward than the third heater 38. The first cooler 29, second cooler 33, and third cooler 39 are arranged in positions where they overlap each other in a predetermined direction. More specifically, the third cooler 39 is arranged radially outward of the first cooler 29. The second cooler 33 is arranged further radially outward than the third cooler 39. The first heat accumulator 27 and second heat accumulator 31 are arranged in positions where they overlap each other in a predetermined direction, sandwiching the third passage A3 between them.

また、管路34の径方向外側には、加熱媒体を流すための加熱媒体流路(図3においては不図示)及び冷却媒体を流すための冷却媒体流路(図3においては不図示)が設けられている。加熱媒体流路は、所定方向において第2加熱器32と重なる位置に配置されている。冷却媒体流路は、所定方向において第2冷却器33と重なる位置に配置されている。 In addition, a heating medium flow path (not shown in FIG. 3) for flowing a heating medium and a cooling medium flow path (not shown in FIG. 3) for flowing a cooling medium are provided radially outward from the pipe 34. The heating medium flow path is positioned so as to overlap with the second heater 32 in a predetermined direction. The cooling medium flow path is positioned so as to overlap with the second cooler 33 in a predetermined direction.

加熱媒体流路に加熱媒体が流れると、加熱媒体の熱が管路34を介して第2加熱器32に伝わる。これにより、第2加熱器32が加熱される。さらに、第2加熱器32の熱が管路30及び管路37を介して第3加熱器38に伝わり、第3加熱器38が加熱される。さらに、第3加熱器38の熱が管路26及び管路36を介して第1加熱器28に伝わり、第1加熱器28が加熱される。このように熱が伝わることにより、第2加熱器32の径方向内側に配置された第1加熱器28及び第3加熱器38も効果的に加熱される。また、冷却媒体流路に冷却媒体が流れると、第2冷却器33の熱が管路34を介して冷却媒体に逃がされる。第3冷却器39の熱が、管路30及び管路37を介して第2冷却器33に逃がされる。第1冷却器29の熱が、管路26及び管路36を介して第3冷却器39に逃がされる。このように熱が逃がされることにより、第2冷却器33の径方向内側に配置された第1冷却器29及び第3冷却器39も効果的に冷却される。 When the heating medium flows through the heating medium flow path, heat from the heating medium is transferred to the second heater 32 via pipe 34. This heats the second heater 32. Furthermore, heat from the second heater 32 is transferred to the third heater 38 via pipes 30 and 37, heating the third heater 38. Furthermore, heat from the third heater 38 is transferred to the first heater 28 via pipes 26 and 36, heating the first heater 28. This heat transfer effectively heats the first heater 28 and the third heater 38, which are located radially inward of the second heater 32. Furthermore, when the cooling medium flows through the cooling medium flow path, heat from the second cooler 33 is released to the cooling medium via pipe 34. Heat from the third cooler 39 is released to the second cooler 33 via pipes 30 and 37. Heat from the first cooler 29 is released to the third cooler 39 via the pipes 26 and 36. By releasing the heat in this manner, the first cooler 29 and the third cooler 39, which are positioned radially inward of the second cooler 33, are also effectively cooled.

以上のような構成を有する原動機12においては、第1エネルギー変換部21が第2エネルギー変換部22の径方向内側に収容されている。また、これにより、第1エネルギー変換部21及び第2エネルギー変換部22が、所定方向において略同じ位置に配置されている。しかも、第1エネルギー変換部21の他方側の端部と第2エネルギー変換部22の一方側の端部とが接続管部23により連通している。これにより、第1エネルギー変換部21の第1通路A1と、第2エネルギー変換部22の第2通路A2と、接続管部23の第3通路A3とが、1つの通路として直列に繋がる。これによって、原動機12の所定方向における大型化を抑制しつつ、音響エネルギーを増幅できる。 In the prime mover 12 configured as described above, the first energy conversion unit 21 is housed radially inside the second energy conversion unit 22. This means that the first energy conversion unit 21 and the second energy conversion unit 22 are arranged at approximately the same position in a predetermined direction. Furthermore, the other end of the first energy conversion unit 21 and one end of the second energy conversion unit 22 are connected by the connecting pipe 23. This means that the first passage A1 of the first energy conversion unit 21, the second passage A2 of the second energy conversion unit 22, and the third passage A3 of the connecting pipe 23 are connected in series as a single passage. This makes it possible to amplify acoustic energy while preventing the prime mover 12 from becoming too large in the predetermined direction.

(原動機12の詳細構造)
次に、上述した原動機12を実現するための詳細構造の例について、図4(a)~図7(d)を参照しつつ説明する。図4(a)は、原動機12の斜視図である。図4(b)は、所定方向における一方側から原動機12を見た図である。図5は、原動機12の分解斜視図である。図6は、図4(b)のVI-VI線断面図である。図6においては、図面の見やすさのため、複数の部材における一部の図示をそれぞれ省略している(詳細については後述)。図7(a)は、後述する第1蓄熱器43の断面図である。図7(b)は、後述する第2蓄熱器44の断面図である。図7(c)は、後述する高温側熱交換器45の断面図である。図7(d)は、後述する低温側熱交換器46の断面図である。図7(c)及び図7(d)においては、図面の見やすさのために、後述する貫通孔45d、46d等の径を大きめに示している。但し、このような図示は、貫通孔45d、46d等が、第1蓄熱器43の貫通孔43b(後述)及び第2蓄熱器44の貫通孔44c(後述)よりも大きいことを必ずしも意味しないことに留意されたい。
(Detailed structure of the prime mover 12)
Next, an example of a detailed structure for realizing the above-described prime mover 12 will be described with reference to FIGS. 4( a) to 7(d). FIG. 4(a) is a perspective view of the prime mover 12. FIG. 4(b) is a view of the prime mover 12 as seen from one side in a predetermined direction. FIG. 5 is an exploded perspective view of the prime mover 12. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4(b). In FIG. 6, some of the components are omitted for clarity (details will be described later). FIG. 7(a) is a cross-sectional view of a first heat accumulator 43 (described later). FIG. 7(b) is a cross-sectional view of a second heat accumulator 44 (described later). FIG. 7(c) is a cross-sectional view of a high-temperature side heat exchanger 45 (described later). FIG. 7(d) is a cross-sectional view of a low-temperature side heat exchanger 46 (described later). In FIGS. 7(c) and 7(d), the diameters of through holes 45d, 46d (described later), etc., are exaggerated for clarity. However, please note that such illustration does not necessarily mean that the through holes 45d, 46d, etc. are larger than the through hole 43b (described below) of the first heat storage device 43 and the through hole 44c (described below) of the second heat storage device 44.

図4(a)~図6に示すように、原動機12の外側部分は、略円筒状のケース40と、蓋41と、蓋42とを有する。図4(a)~図6においては、ケース40の径方向を単に径方向と称する。図5、図6に示すように、原動機12の内部には、第1蓄熱器43と、第2蓄熱器44と、高温側熱交換器45と、低温側熱交換器46と、第1通路部材47と、第2通路部材48と、第3通路部材49とが収容されている。ケース40~第3通路部材49によって、第1エネルギー変換部21a、第2エネルギー変換部22a、接続管部23a、加熱媒体流路CH及び冷却媒体流路CCが構成される(図6参照)。第1エネルギー変換部21a、第2エネルギー変換部22a及び接続管部23a(図6参照)は、上述した第1エネルギー変換部21、第2エネルギー変換部22及び接続管部23(図3参照)にそれぞれ対応する。第1エネルギー変換部21a、第2エネルギー変換部22a及び接続管部23aは、略同軸に配置されている。加熱媒体流路CHは、加熱媒体が原動機12に入ってから出ていくまでの流路である。冷却媒体流路CCは、冷却媒体が原動機12に入ってから出ていくまでの流路である。 As shown in Figures 4(a) to 6, the outer portion of the prime mover 12 has a substantially cylindrical case 40, a lid 41, and a lid 42. In Figures 4(a) to 6, the radial direction of the case 40 is simply referred to as the radial direction. As shown in Figures 5 and 6, the interior of the prime mover 12 houses a first heat accumulator 43, a second heat accumulator 44, a high-temperature side heat exchanger 45, a low-temperature side heat exchanger 46, a first passage member 47, a second passage member 48, and a third passage member 49. The case 40 to the third passage member 49 form the first energy conversion unit 21a, the second energy conversion unit 22a, the connecting pipe section 23a, the heating medium flow path CH, and the cooling medium flow path CC (see Figure 6). The first energy conversion unit 21a, the second energy conversion unit 22a, and the connecting pipe unit 23a (see FIG. 6) correspond to the first energy conversion unit 21, the second energy conversion unit 22, and the connecting pipe unit 23 (see FIG. 3), respectively. The first energy conversion unit 21a, the second energy conversion unit 22a, and the connecting pipe unit 23a are arranged approximately coaxially. The heating medium flow path CH is a flow path through which the heating medium flows from the entrance to the exit of the motor 12. The cooling medium flow path CC is a flow path through which the cooling medium flows from the entrance to the exit of the motor 12.

図4(a)に示すように、ケース40が所定方向に延びている。ケース40の所定方向における一方側に蓋41が配置されている。ケース40の所定方向における他方側に蓋42が配置されている。また、図6に示すように、ケース40の径方向内側に第1蓄熱器43、第2蓄熱器44、高温側熱交換器45及び低温側熱交換器46が収容されている。蓋41の径方向内側に第2通路部材48が収容されている。蓋42の径方向内側に第1通路部材47及び第3通路部材49が収容されている。 As shown in FIG. 4(a), the case 40 extends in a predetermined direction. A lid 41 is disposed on one side of the case 40 in the predetermined direction. A lid 42 is disposed on the other side of the case 40 in the predetermined direction. Furthermore, as shown in FIG. 6, a first heat accumulator 43, a second heat accumulator 44, a high-temperature side heat exchanger 45, and a low-temperature side heat exchanger 46 are housed radially inside the case 40. A second passage member 48 is housed radially inside the lid 41. A first passage member 47 and a third passage member 49 are housed radially inside the lid 42.

ケース40は、例えば金属製の略円筒状の部材である。図6に示すように、ケース40の所定方向における中央部の内径は、ケース40の所定方向における両側部分の内径よりも小さい。つまり、ケース40の所定方向における中央部には、小径部40aが形成されている。小径部40aの径方向内側には、第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44が収容されている。小径部40aの径方向外側且つ所定方向一方側の端部には、原動機12の周方向(所定方向及び径方向と直交する方向。以下、単に周方向)における概ね全域に亘って形成された加熱媒体流路CH1が設けられている。加熱媒体流路CH1は、加熱媒体流路CHの一部である。小径部40aの径方向における外側の端部には、加熱媒体流路CH1の出口CHbが形成されている。小径部40aの径方向外側且つ所定方向他方側の端部には、周方向における概ね全域に亘って形成された冷却媒体流路CC1が設けられている。冷却媒体流路CC1は、冷却媒体流路CCの一部である。小径部40aには、冷却媒体流路CC1の出口CCbが形成されている。 The case 40 is, for example, a substantially cylindrical member made of metal. As shown in FIG. 6 , the inner diameter of the central portion of the case 40 in the predetermined direction is smaller than the inner diameters of both side portions of the case 40 in the predetermined direction. That is, a small-diameter portion 40a is formed in the central portion of the case 40 in the predetermined direction. The first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44 are housed radially inside the small-diameter portion 40a. A heating medium flow path CH1 is formed at the radially outer end of the small-diameter portion 40a on one side in the predetermined direction, and extends over substantially the entire circumferential direction of the motor 12 (a direction perpendicular to the predetermined direction and the radial direction; hereinafter simply referred to as the circumferential direction). The heating medium flow path CH1 is part of the heating medium flow path CH. An outlet CHb of the heating medium flow path CH1 is formed at the radially outer end of the small-diameter portion 40a. A cooling medium flow path CC1 is formed at the radially outer end of the small-diameter portion 40a on the other side in the predetermined direction, and extends over substantially the entire circumferential direction. The coolant flow channel CC1 is part of the coolant flow channel CC. The outlet CCb of the coolant flow channel CC1 is formed in the small diameter portion 40a.

ケース40において、小径部40aの所定方向における一方側には第1大径部40bが配置されている。第1大径部40bの径方向内側には、高温側熱交換器45が収容されている。小径部40aの所定方向における他方側には第2大径部40cが配置されている。第2大径部40cの径方向内側には、低温側熱交換器46が収容されている。 In the case 40, a first large diameter section 40b is arranged on one side of the small diameter section 40a in a predetermined direction. A high-temperature side heat exchanger 45 is housed radially inside the first large diameter section 40b. A second large diameter section 40c is arranged on the other side of the small diameter section 40a in the predetermined direction. A low-temperature side heat exchanger 46 is housed radially inside the second large diameter section 40c.

蓋41は、例えば金属製の概ね円板状の部材である。図6に示すように、蓋41は、ケース40の所定方向における一方側の端部に取り付けられる。蓋41は、開口部41aと、作動流体通路部41bと、加熱媒体流路CH2(本発明の第2加熱流路部分)とを有する。開口部41a、作動流体通路部41b及び加熱媒体流路CH2のいずれも、周方向における全域に亘って延びている。開口部41aは、径方向における蓋41の略中央に設けられている。開口部41aは、所定方向において蓋41を貫通している。作動流体通路部41bは、原動機12の内部で気体が移動できるようにするために形成されている。作動流体通路部41bは、所定方向における他方側が開口している。作動流体通路部41bには、第2通路部材48が収容される。作動流体通路部41bの径方向内側の端の直径は、高温側熱交換器45の内周壁45a(後述)の直径と略同じである(図6参照)。作動流体通路部41bの径方向外側の端の内径は、高温側熱交換器45の内周壁45c(後述)の内径と略同じである(図6参照)。加熱媒体流路CH2は、加熱媒体流路CHの一部である。加熱媒体流路CH2は、加熱媒体を周方向に流すために形成されている。加熱媒体流路CH2は、所定方向における他方側が開口している。蓋41の径方向における外側の端部には、加熱媒体流路CH2の入口CHaが形成されている。 The lid 41 is a generally disk-shaped member made of metal, for example. As shown in FIG. 6, the lid 41 is attached to one end of the case 40 in a predetermined direction. The lid 41 has an opening 41a, a working fluid passage portion 41b, and a heating medium flow path CH2 (the second heating flow path portion of the present invention). The opening 41a, the working fluid passage portion 41b, and the heating medium flow path CH2 all extend over the entire circumferential area. The opening 41a is located approximately in the center of the lid 41 in the radial direction. The opening 41a penetrates the lid 41 in a predetermined direction. The working fluid passage portion 41b is formed to allow gas to move inside the motor 12. The working fluid passage portion 41b is open on the other side in the predetermined direction. A second passage member 48 is housed in the working fluid passage portion 41b. The diameter of the radially inner end of the working fluid passage portion 41b is approximately the same as the diameter of the inner circumferential wall 45a (described below) of the high-temperature side heat exchanger 45 (see FIG. 6). The inner diameter of the radially outer end of the working fluid passage portion 41b is approximately the same as the inner diameter of the inner circumferential wall 45c (described below) of the high-temperature side heat exchanger 45 (see FIG. 6). The heating medium flow path CH2 is part of the heating medium flow path CH. The heating medium flow path CH2 is formed to allow the heating medium to flow in the circumferential direction. The other side of the heating medium flow path CH2 in a predetermined direction is open. An inlet CHa of the heating medium flow path CH2 is formed at the radially outer end of the lid 41.

蓋42は、例えば金属製の概ね円板状の部材である。図6に示すように、蓋42は、ケース40の所定方向における他方側の端部に取り付けられる。蓋42は、開口部42aと、気体通路部42bと、冷却媒体流路CC2(本発明の第2冷却流路部分)とを有する。開口部42a、気体通路部42b及び冷却媒体流路CC2のいずれも、周方向における全域に亘って延びている。開口部42aは、原動機12の内部と外部との間で気体が移動できるようにするために形成されている。開口部42aは、蓋42の所定方向における他方側の端部且つ蓋42の径方向における略中央に設けられている。開口部42aは、軸方向において気体通路部42bと接続されている。気体通路部42bは、原動機12の内部で気体が移動できるようにするために形成されている。気体通路部42bは、開口部42aの軸方向一方側に配置され、且つ、所定方向における一方側が開口している。気体通路部42bには、第1通路部材47及び第3通路部材49が収容される。気体通路部42bの径方向外側の端の内径は、低温側熱交換器46の内周壁46c(後述)の内径と略同じである(図6参照)。冷却媒体流路CC2は、冷却媒体流路CCの一部である。冷却媒体流路CC2は、冷却媒体を周方向に流すために形成されている。冷却媒体流路CC2は、所定方向における他方側が開口している。蓋42の径方向における外側の端部には、冷却媒体流路CC2の入口CCaが形成されている。 The lid 42 is a generally disk-shaped member made of metal, for example. As shown in FIG. 6 , the lid 42 is attached to the other end of the case 40 in a predetermined direction. The lid 42 has an opening 42a, a gas passage 42b, and a coolant flow path CC2 (the second cooling flow path portion of the present invention). The opening 42a, the gas passage 42b, and the coolant flow path CC2 all extend over the entire circumferential area. The opening 42a is formed to allow gas to move between the inside and outside of the engine 12. The opening 42a is located at the other end of the lid 42 in the predetermined direction and approximately in the center of the lid 42 in the radial direction. The opening 42a is connected to the gas passage 42b in the axial direction. The gas passage 42b is formed to allow gas to move within the engine 12. The gas passage 42b is located on one axial side of the opening 42a and is open on one side in the predetermined direction. The gas passage portion 42b accommodates a first passage member 47 and a third passage member 49. The inner diameter of the radially outer end of the gas passage portion 42b is approximately the same as the inner diameter of the inner circumferential wall 46c (described below) of the low-temperature side heat exchanger 46 (see FIG. 6). The coolant flow path CC2 is part of the coolant flow path CC. The coolant flow path CC2 is formed to allow the coolant to flow in the circumferential direction. The other side of the coolant flow path CC2 in a predetermined direction is open. An inlet CCa of the coolant flow path CC2 is formed at the radially outer end of the lid 42.

第1蓄熱器43は、上述した第1蓄熱器27に対応する。第1蓄熱器43は、所定方向に延びた略円柱状の部材であり、セラミックス材で形成されている。第1蓄熱器43の径方向外側には、外周壁43aが形成されている。外周壁43aよりも径方向内側の部分には、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔43bが形成されている。なお、第1蓄熱器43に関し、図6においては、作動流体の通り道を見やすくするため、外周壁43aのみ図示し、第1蓄熱器43は、図3と同様のハッチングで示している。 The first heat accumulator 43 corresponds to the first heat accumulator 27 described above. The first heat accumulator 43 is a substantially cylindrical member extending in a predetermined direction and is made of a ceramic material. An outer peripheral wall 43a is formed on the radially outer side of the first heat accumulator 43. A large number of elongated through holes 43b penetrating in a predetermined direction are formed in the portion radially inward of the outer peripheral wall 43a. Note that in Figure 6, only the outer peripheral wall 43a of the first heat accumulator 43 is shown to make it easier to see the path of the working fluid, and the first heat accumulator 43 is indicated by hatching similar to that in Figure 3.

第2蓄熱器44は、上述した第2蓄熱器31に対応する。第2蓄熱器44は、所定方向に延びた略円筒状の部材であり、第1蓄熱器43と同様にセラミックス材で形成されている。第2蓄熱器44には、外周面を形成する外周壁44aと、内周面を形成する内周壁44bが形成されている。第2蓄熱器44の内径は、第1蓄熱器43の外径よりも大きく、所定方向において第1蓄熱器43と略同じ位置に平行して配置される。外周壁44aの径方向内側且つ内周壁44bの径方向内側の部分には、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔44cが形成されている。なお、第2蓄熱器44に関し、図6においては、作動流体の通り道を見やすくするため、外周壁44a、内周壁44bのみ図示し、第2蓄熱器44は、図3と同様のハッチングで示している。 The second heat accumulator 44 corresponds to the second heat accumulator 31 described above. The second heat accumulator 44 is a substantially cylindrical member extending in a predetermined direction and is made of a ceramic material, similar to the first heat accumulator 43. The second heat accumulator 44 has an outer peripheral wall 44a that forms the outer peripheral surface and an inner peripheral wall 44b that forms the inner peripheral surface. The inner diameter of the second heat accumulator 44 is larger than the outer diameter of the first heat accumulator 43 and is disposed parallel to the first heat accumulator 43 at substantially the same position in the predetermined direction. A large number of elongated through holes 44c that penetrate in a predetermined direction are formed in the radially inner portions of the outer peripheral wall 44a and the inner peripheral wall 44b. Note that in Figure 6, only the outer peripheral wall 44a and inner peripheral wall 44b are shown to make the path of the working fluid easier to see, and the second heat accumulator 44 is indicated by hatching similar to that in Figure 3.

高温側熱交換器45は、主に、第1加熱器28aと、第2加熱器32aと、第3加熱器38aとを形成するための部材である(図6参照)。第1加熱器28a、第2加熱器32a及び第3加熱器38aは、上述した第1加熱器28、第2加熱器32及び第3加熱器38(図3参照)にそれぞれ対応する。高温側熱交換器45は、所定方向に延びた略円柱状の部材である。高温側熱交換器45は、熱伝導性の良い金属(銅、アルミなど)で形成されている。高温側熱交換器45には、それぞれ周方向における全域に亘り、径方向外側から順に内周壁45aと、内周壁45bと、内周壁45cが形成されている。内周壁45aの内径は、内周壁45bの外径よりも大きい。内周壁45bの内径は、内周壁45cの外径よりも大きい。内周壁45aは、管路34(図3参照)の所定方向における一部として機能する。内周壁45bは、管路30、37(図3参照)の所定方向における一部として機能する。内周壁45cは、管路26、36(図3参照)の所定方向における一部として機能する。 The high-temperature side heat exchanger 45 is a component that primarily forms the first heater 28a, second heater 32a, and third heater 38a (see FIG. 6). The first heater 28a, second heater 32a, and third heater 38a correspond to the first heater 28, second heater 32, and third heater 38 (see FIG. 3), respectively. The high-temperature side heat exchanger 45 is a generally cylindrical component extending in a predetermined direction. The high-temperature side heat exchanger 45 is formed of a metal with good thermal conductivity (copper, aluminum, etc.). The high-temperature side heat exchanger 45 is formed with inner peripheral walls 45a, 45b, and 45c, radially outward, over the entire circumferential area. The inner diameter of inner peripheral wall 45a is larger than the outer diameter of inner peripheral wall 45b. The inner diameter of inner peripheral wall 45b is larger than the outer diameter of inner peripheral wall 45c. Inner peripheral wall 45a functions as part of pipeline 34 (see Figure 3) in a predetermined direction. Inner peripheral wall 45b functions as part of pipelines 30, 37 (see Figure 3) in a predetermined direction. Inner peripheral wall 45c functions as part of pipelines 26, 36 (see Figure 3) in a predetermined direction.

図7(c)に示すように、高温側熱交換器45の、内周壁45cよりも径方向内側の部分には、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔45dが形成されている。当該部分は、第1加熱器28(図3参照)に相当する第1加熱器28aとして機能する。同様に、高温側熱交換器45の、内周壁45cよりも径方向外側且つ内周壁45bよりも径方向内側の部分には、貫通孔45eが形成されている。当該部分は、第3加熱器38(図3参照)に相当する第3加熱器38aとして機能する。同様に、高温側熱交換器45の、内周壁45bよりも径方向外側且つ内周壁45aよりも径方向内側の部分には、貫通孔45fが形成されている。当該部分は、第2加熱器32(図3参照)に相当する第2加熱器32aとして機能する。 As shown in FIG. 7(c), a large number of elongated through-holes 45d penetrating in a predetermined direction are formed in a portion of the high-temperature side heat exchanger 45 radially inward of the inner circumferential wall 45c. This portion functions as the first heater 28a, which corresponds to the first heater 28 (see FIG. 3). Similarly, a through-hole 45e is formed in a portion of the high-temperature side heat exchanger 45 radially outward of the inner circumferential wall 45c and radially inward of the inner circumferential wall 45b. This portion functions as the third heater 38a, which corresponds to the third heater 38 (see FIG. 3). Similarly, a through-hole 45f is formed in a portion of the high-temperature side heat exchanger 45 radially outward of the inner circumferential wall 45b and radially inward of the inner circumferential wall 45a. This portion functions as the second heater 32a, which corresponds to the second heater 32 (see FIG. 3).

また、内周壁45a(図6参照)の径方向外側には、加熱媒体が所定方向に流れる複数の加熱媒体流路CH3(本発明の第1加熱流路部分)が設けられている。加熱媒体流路CH3は、加熱媒体流路CHの一部である。加熱媒体流路CH3は、加熱媒体の流動方向において、加熱媒体流路CH2の下流側に配置されている。言い換えれば、加熱媒体流路CH2は、加熱媒体の流動方向において、加熱媒体流路CH3の上流側に配置されている。加熱媒体流路CH3は、内周壁45aと、内周壁45aよりも径方向外側に形成される外周壁45gと、複数の仕切り壁部45hとを有する(図7(c)参照)。外周壁45gは、高温側熱交換器45の最も径方向外側に配置されている。仕切り壁部45hは、所定方向に延びた板状の部分であり、周方向に所定間隔を空けて並べて配置されている。仕切り壁部45hによって、加熱媒体が所定方向に案内される。なお、高温側熱交換器45に関し、図6においては、作動流体及び加熱媒体の通り道を見やすくするため、内周壁45a、45b、45c及び外周壁45gのみ図示している。図6において、第1加熱器28a、第2加熱器32a及び第3加熱器38aは、図3と同様のハッチングで示している。 In addition, multiple heating medium flow paths CH3 (first heating flow path portions of the present invention) through which the heating medium flows in a predetermined direction are provided radially outward from the inner circumferential wall 45a (see Figure 6). The heating medium flow paths CH3 are part of the heating medium flow path CH. The heating medium flow paths CH3 are located downstream of the heating medium flow path CH2 in the flow direction of the heating medium. In other words, the heating medium flow path CH2 is located upstream of the heating medium flow path CH3 in the flow direction of the heating medium. The heating medium flow path CH3 has an inner circumferential wall 45a, an outer circumferential wall 45g formed radially outward from the inner circumferential wall 45a, and multiple partition wall portions 45h (see Figure 7(c)). The outer circumferential wall 45g is located at the radially outermost position of the high-temperature side heat exchanger 45. The partition wall portions 45h are plate-shaped portions extending in a predetermined direction and are arranged side by side at predetermined intervals in the circumferential direction. The partition wall portions 45h guide the heating medium in a predetermined direction. Note that in FIG. 6, only the inner circumferential walls 45a, 45b, 45c and the outer circumferential wall 45g of the high-temperature side heat exchanger 45 are shown to make it easier to see the paths of the working fluid and heating medium. In FIG. 6, the first heater 28a, the second heater 32a, and the third heater 38a are indicated by hatching similar to that in FIG. 3.

複数の仕切り壁部45hによって形成される加熱媒体流路CH3の各々は、例えば、加熱媒体流路CH2よりも狭くなるように形成されていると良い。逆に言えば、加熱媒体流路CH2が各加熱媒体流路CH3よりも広いと良い。具体的には、加熱媒体流路CH2の周方向に直交する断面積が、各加熱媒体流路CH3の所定方向(高温側熱交換器45の軸方向)に直交する断面積よりも広いと良い。これにより、加熱媒体流路CH2の流路抵抗を各加熱媒体流路CH3の流路抵抗よりも小さくすることができる(これによる効果については後述する)。 Each of the heating medium flow channels CH3 formed by the multiple partition wall portions 45h may be formed, for example, narrower than the heating medium flow channels CH2. Conversely, the heating medium flow channels CH2 may be wider than the heating medium flow channels CH3. Specifically, the cross-sectional area of the heating medium flow channel CH2 perpendicular to the circumferential direction may be wider than the cross-sectional area of each heating medium flow channel CH3 perpendicular to a predetermined direction (the axial direction of the high-temperature side heat exchanger 45). This allows the flow resistance of the heating medium flow channel CH2 to be smaller than the flow resistance of each heating medium flow channel CH3 (the effect of this will be described later).

低温側熱交換器46は、主に、第1冷却器29aと、第2冷却器33aと、第3冷却器39aとを形成するための部材である(図6参照)。第1冷却器29a、第2冷却器33a及び第3冷却器39aは、上述した第1冷却器29、第2冷却器33及び第3冷却器39にそれぞれ対応する。低温側熱交換器46は、高温側熱交換器45と同様に、所定方向に延びた略円柱状の部材であり、熱伝導性の良い金属(銅、アルミなど)で形成されている。低温側熱交換器46には、それぞれ周方向における全域に亘り、径方向外側から順に内周壁46aと、内周壁46bと、内周壁46cが形成されている。内周壁46aの内径は、内周壁46bの外径よりも大きい。内周壁46bの内径は、内周壁46cの外径よりも大きい。内周壁46aは、管路34(図3参照)の所定方向における一部として機能する。内周壁46bは、管路30、37(図3参照)の所定方向における一部として機能する。内周壁46cは、管路26、36(図3参照)の所定方向における一部として機能する。 The low-temperature side heat exchanger 46 is a component that primarily forms the first cooler 29a, second cooler 33a, and third cooler 39a (see FIG. 6). The first cooler 29a, second cooler 33a, and third cooler 39a correspond to the first cooler 29, second cooler 33, and third cooler 39, respectively. Like the high-temperature side heat exchanger 45, the low-temperature side heat exchanger 46 is a generally cylindrical component extending in a predetermined direction and formed from a metal with good thermal conductivity (copper, aluminum, etc.). The low-temperature side heat exchanger 46 is formed with inner peripheral walls 46a, 46b, and 46c, radially outward, over the entire circumferential area. The inner diameter of inner peripheral wall 46a is larger than the outer diameter of inner peripheral wall 46b. The inner diameter of inner peripheral wall 46b is larger than the outer diameter of inner peripheral wall 46c. The inner peripheral wall 46a functions as part of the pipeline 34 (see Figure 3) in a predetermined direction. The inner peripheral wall 46b functions as part of the pipelines 30, 37 (see Figure 3) in a predetermined direction. The inner peripheral wall 46c functions as part of the pipelines 26, 36 (see Figure 3) in a predetermined direction.

図7(d)に示すように、低温側熱交換器46の、内周壁46cよりも径方向内側の部分には、高温側熱交換器45と同様に、所定方向に貫通する多数の細長い貫通孔46dが形成されている。当該部分は、第1冷却器29(図3参照)に相当する第1冷却器29aとして機能する。同様に、低温側熱交換器46の、内周壁46cよりも径方向外側且つ内周壁46bよりも径方向内側の部分には、貫通孔46eが形成されている。当該部分は、第3冷却器39(図3参照)に相当する第3冷却器39aとして機能する。同様に、低温側熱交換器46の、内周壁46bよりも径方向外側且つ内周壁46aよりも径方向内側の部分には、貫通孔46fが形成されている。当該部分は、第2冷却器33(図3参照)に相当する第2冷却器33aとして機能する。 As shown in FIG. 7(d), a large number of elongated through holes 46d penetrating in a predetermined direction are formed in a portion of the low-temperature side heat exchanger 46 radially inward of the inner circumferential wall 46c, similar to the high-temperature side heat exchanger 45. This portion functions as a first cooler 29a corresponding to the first cooler 29 (see FIG. 3). Similarly, a through hole 46e is formed in a portion of the low-temperature side heat exchanger 46 radially outward of the inner circumferential wall 46c and radially inward of the inner circumferential wall 46b. This portion functions as a third cooler 39a corresponding to the third cooler 39 (see FIG. 3). Similarly, a through hole 46f is formed in a portion of the low-temperature side heat exchanger 46 radially outward of the inner circumferential wall 46b and radially inward of the inner circumferential wall 46a. This portion functions as a second cooler 33a corresponding to the second cooler 33 (see FIG. 3).

また、内周壁46a(図6参照)の径方向外側には、冷却媒体が所定方向に流れる複数の冷却媒体流路CC3(本発明の第1冷却流路部分)が設けられている。冷却媒体流路CC3は、冷却媒体流路CCの一部である。冷却媒体流路CC3は、冷却媒体の流動方向において、冷却媒体流路CC2の下流側に配置されている。言い換えれば、冷却媒体流路CC2は、冷却媒体の流動方向において、冷却媒体流路CC3の上流側に配置されている。冷却媒体流路CC3は、内周壁46aと、内周壁46aよりも径方向外側に形成される外周壁46gと、複数の仕切り壁部46hとを有する(図7(d)参照)。外周壁46gは、低温側熱交換器46の最も径方向外側に配置されている。仕切り壁部46hは、所定方向に延びた板状の部分であり、周方向に所定間隔を空けて並べて配置されている。仕切り壁部46hによって、冷却媒体が所定方向に案内される。なお、低温側熱交換器46に関し、図6においては、作動流体及び冷却媒体の通り道を見やすくするため、内周壁46a、46b、46c及び外周壁46gのみ図示している。図6において、第1冷却器29a、第2冷却器33a及び第3冷却器39aは、図3と同様のハッチングで示している。 Additionally, multiple cooling medium flow paths CC3 (first cooling medium flow path portions of the present invention) through which the cooling medium flows in a predetermined direction are provided radially outward from the inner circumferential wall 46a (see FIG. 6). The cooling medium flow paths CC3 are part of the cooling medium flow path CC. The cooling medium flow paths CC3 are located downstream of the cooling medium flow path CC2 in the direction of the cooling medium flow. In other words, the cooling medium flow path CC2 is located upstream of the cooling medium flow path CC3 in the direction of the cooling medium flow. The cooling medium flow path CC3 includes the inner circumferential wall 46a, an outer circumferential wall 46g formed radially outward from the inner circumferential wall 46a, and multiple partition wall portions 46h (see FIG. 7(d)). The outer circumferential wall 46g is located at the radially outermost position of the low-temperature side heat exchanger 46. The partition wall portions 46h are plate-shaped portions extending in a predetermined direction and are arranged side by side at predetermined intervals in the circumferential direction. The partition wall portions 46h guide the cooling medium in a predetermined direction. Note that with regard to the low-temperature side heat exchanger 46, in Figure 6, only the inner circumferential walls 46a, 46b, 46c and the outer circumferential wall 46g are shown to make it easier to see the paths of the working fluid and cooling medium. In Figure 6, the first cooler 29a, second cooler 33a, and third cooler 39a are indicated by hatching similar to that in Figure 3.

複数の仕切り壁部46hによって形成される冷却媒体流路CC3の各々は、例えば、冷却媒体流路CC2よりも狭くなるように形成されていると良い。逆に言えば、冷却媒体流路CC2が各冷却媒体流路CC3よりも広いと良い。具体的には、冷却媒体流路CC2の周方向に直交する断面積が、各冷却媒体流路CC3の所定方向(低温側熱交換器46の軸方向)に直交する断面積よりも広いと良い。これにより、冷却媒体流路CC2の流路抵抗を各冷却媒体流路CC3の流路抵抗よりも小さくすることができる(これによる効果については後述する)。 Each of the cooling medium flow channels CC3 formed by the multiple partition wall portions 46h may be formed, for example, narrower than the cooling medium flow channels CC2. Conversely, the cooling medium flow channels CC2 may be wider than the cooling medium flow channels CC3. Specifically, the cross-sectional area of the cooling medium flow channel CC2 perpendicular to the circumferential direction may be wider than the cross-sectional area of each cooling medium flow channel CC3 perpendicular to a predetermined direction (the axial direction of the low-temperature side heat exchanger 46). This allows the flow channel resistance of the cooling medium flow channel CC2 to be smaller than the flow channel resistance of each cooling medium flow channel CC3 (the effect of this will be described later).

第1エネルギー変換部21aは、第1蓄熱器43と、第1加熱器28aと、第1冷却器29aとを有する。また、第1蓄熱器43の外周壁43aと、高温側熱交換器45の内周壁45cと、低温側熱交換器46の内周壁46cが、上述した管路26(図3参照)に相当する管路26aとして機能する。管路26a内には作動流体の通路である第1通路A1が形成されている。第1通路A1には、第1蓄熱器43、第1加熱器28a及び第1冷却器29aが収容されている。第1エネルギー変換部21aは、原動機101と同様に、第1加熱器28a及び第1冷却器29aにより、第1蓄熱器43の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第1蓄熱器43内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。 The first energy conversion unit 21a has a first heat accumulator 43, a first heater 28a, and a first cooler 29a. The outer peripheral wall 43a of the first heat accumulator 43, the inner peripheral wall 45c of the high-temperature side heat exchanger 45, and the inner peripheral wall 46c of the low-temperature side heat exchanger 46 function as a conduit 26a, corresponding to the above-mentioned conduit 26 (see FIG. 3). A first passage A1, which is a passage for the working fluid, is formed within the conduit 26a. The first passage A1 houses the first heat accumulator 43, the first heater 28a, and the first cooler 29a. Similar to the prime mover 101, the first energy conversion unit 21a is configured to heat and cool the working fluid in the first heat accumulator 43 by generating a temperature gradient in a predetermined direction in the first heat accumulator 43 using the first heater 28a and the first cooler 29a.

第2エネルギー変換部22aは、第2蓄熱器44と、第2加熱器32aと、第2冷却器33aとを有する。また、第2蓄熱器44の外周壁44a、高温側熱交換器45の内周壁45a、低温側熱交換器46の内周壁46aが、管路34(図3参照)に相当する管路34aとして機能する。更に、第2蓄熱器44の内周壁44b、高温側熱交換器45の内周壁45b、低温側熱交換器46の内周壁46bが、管路30(図3参照)に相当する管路30aとして機能する。管路34aと管路30aで囲まれた空間内には作動流体の通路である第2通路A2が形成されている。第2通路A2には、第2蓄熱器44、第2加熱器32a及び第2冷却器33aが収容されている。第2エネルギー変換部22aは、原動機101と同様に、第2加熱器32a及び第2冷却器33aにより、第2蓄熱器44の所定方向において温度勾配を生じさせることで、第2蓄熱器44内の作動流体の加熱及び冷却を行うように構成されている。 The second energy conversion unit 22a has a second heat storage device 44, a second heater 32a, and a second cooler 33a. The outer peripheral wall 44a of the second heat storage device 44, the inner peripheral wall 45a of the high-temperature side heat exchanger 45, and the inner peripheral wall 46a of the low-temperature side heat exchanger 46 function as a conduit 34a corresponding to the conduit 34 (see FIG. 3). The inner peripheral wall 44b of the second heat storage device 44, the inner peripheral wall 45b of the high-temperature side heat exchanger 45, and the inner peripheral wall 46b of the low-temperature side heat exchanger 46 function as a conduit 30a corresponding to the conduit 30 (see FIG. 3). A second passage A2, which is a passage for the working fluid, is formed in the space surrounded by the conduits 34a and 30a. The second passage A2 houses the second heat storage device 44, the second heater 32a, and the second cooler 33a. Similar to the motor 101, the second energy conversion unit 22a is configured to heat and cool the working fluid in the second heat accumulator 44 by generating a temperature gradient in a predetermined direction in the second heat accumulator 44 using the second heater 32a and second cooler 33a.

接続管部23aは、第3加熱器38aと、第3冷却器39aとを有する。また、第2蓄熱器44の内周壁44b、高温側熱交換器45の内周壁45b、低温側熱交換器46の内周壁46bが、管路37(図3参照)に相当する管路37aとして機能する。更に、第1蓄熱器43の外周壁43a、高温側熱交換器45の内周壁45c、低温側熱交換器46の内周壁46cが、管路36(図3参照)に相当する管路36aとして機能する。管路37aと管路36aで囲まれた空間内には、作動流体の通路である第3通路A3が形成されている。第3通路A3には、第3加熱器38a及び第3冷却器39aが収容されている。ここで、管路37aを構成する部材の少なくとも一部は管路30aとしても機能し、管路36aを構成する部材の少なくとも一部は管路26aとしても機能する(図6参照)。言い換えると、接続管部23aの少なくとも一部は、管路26aを構成する部材の少なくとも一部と、管路30aを構成する部材の少なくとも一部と、によって構成されている。 The connecting pipe section 23a has a third heater 38a and a third cooler 39a. The inner circumferential wall 44b of the second heat accumulator 44, the inner circumferential wall 45b of the high-temperature side heat exchanger 45, and the inner circumferential wall 46b of the low-temperature side heat exchanger 46 function as a conduit 37a corresponding to the conduit 37 (see FIG. 3). The outer circumferential wall 43a of the first heat accumulator 43, the inner circumferential wall 45c of the high-temperature side heat exchanger 45, and the inner circumferential wall 46c of the low-temperature side heat exchanger 46 function as a conduit 36a corresponding to the conduit 36 (see FIG. 3). A third passage A3, which is a passage for the working fluid, is formed in the space surrounded by the conduits 37a and 36a. The third passage A3 houses the third heater 38a and the third cooler 39a. Here, at least a portion of the components constituting conduit 37a also function as conduit 30a, and at least a portion of the components constituting conduit 36a also function as conduit 26a (see Figure 6). In other words, at least a portion of connecting pipe section 23a is composed of at least a portion of the components constituting conduit 26a and at least a portion of the components constituting conduit 30a.

第1通路部材47は、第1エネルギー変換部21aと接続管部23aとの間で作動流体が移動できるようにするための部材である。第1通路部材47は、例えば、周方向における全域に亘って形成されたリング部47aと、リング部47aから径方向外側に延びた複数の突起47bとを有する(図6参照)。リング部47aの内径及び外径は、低温側熱交換器46の内周壁46cの内径及び外径と略同じである。第1通路部材47は、第3通路部材49の径方向内側に収容されている(図6参照)。 The first passage member 47 is a member that allows working fluid to move between the first energy conversion section 21a and the connecting pipe section 23a. The first passage member 47 has, for example, a ring portion 47a formed over the entire circumferential area and multiple protrusions 47b extending radially outward from the ring portion 47a (see FIG. 6). The inner and outer diameters of the ring portion 47a are approximately the same as the inner and outer diameters of the inner circumferential wall 46c of the low-temperature side heat exchanger 46. The first passage member 47 is housed radially inside the third passage member 49 (see FIG. 6).

第2通路部材48は、接続管部23aと第2エネルギー変換部22a との間で作動流体が移動できるようにするための部材である。第2通路部材48は、例えば、周方向における全域に亘って形成されたリング部48aと、リング部48aから径方向内側に延びた複数の突起48bとを有する(図6参照)。リング部48aの内径及び外径は、高温側熱交換器45の内周壁45bの内径及び外径と略同じである。第2通路部材48は、蓋41の作動流体通路部41b内に収容されている(図6参照)。 The second passage member 48 is a member that allows working fluid to move between the connecting pipe portion 23a and the second energy conversion portion 22a. The second passage member 48 has, for example, a ring portion 48a formed over the entire circumferential area and multiple protrusions 48b extending radially inward from the ring portion 48a (see FIG. 6). The inner and outer diameters of the ring portion 48a are approximately the same as the inner and outer diameters of the inner circumferential wall 45b of the high-temperature side heat exchanger 45. The second passage member 48 is housed within the working fluid passage portion 41b of the lid 41 (see FIG. 6).

第3通路部材49は、第2エネルギー変換部22aと原動機12の外部との間で作動流体が移動できるようにするための部材である。第3通路部材49は、例えば、周方向における全域に亘って形成されたリング部49aと、リング部49aから径方向外側に延びた複数の突起49bと、リング部49aの所定方向における他方側の端部と接続された円板部49cとを有する(図6参照)。リング部49aの内径及び外径は、低温側熱交換器46の内周壁46bの内径及び外径と略同じである。第3通路部材49は、蓋42の気体通路部42b内に収容されている(図6参照)。 The third passage member 49 is a member that allows working fluid to move between the second energy conversion unit 22a and the outside of the prime mover 12. The third passage member 49 has, for example, a ring portion 49a formed over the entire circumferential area, multiple protrusions 49b extending radially outward from the ring portion 49a, and a disk portion 49c connected to the other end of the ring portion 49a in a predetermined direction (see FIG. 6). The inner and outer diameters of the ring portion 49a are approximately the same as the inner and outer diameters of the inner circumferential wall 46b of the low-temperature side heat exchanger 46. The third passage member 49 is housed within the gas passage portion 42b of the lid 42 (see FIG. 6).

(加熱媒体及び冷却媒体の流れ)
加熱媒体流路CHにおける加熱媒体の流れについて説明する。加熱媒体は、所定方向(高温側熱交換器45の軸方向)において、第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44から遠い側に配置される入口CHaから流入する。その後、加熱媒体は、加熱媒体流路CH2、CH3、CH1の順に通って、第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44から近い側に配置される出口CHbから流出する。これにより、高温側熱交換器45の径方向における温度分布が一様になり、第1加熱器28a、第2加熱器32a及び第3加熱器38aを径方向において均等に加熱できる。このため、音波を安定して発生させることができる。また、入口CHaが第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44から遠い側に配置されている。これにより、近い側に配置した場合に生じるケース40の小径部40a等に伝熱する熱損失を抑えることができる。このため、より音波を安定して発生させることができる。
(Flow of heating medium and cooling medium)
The flow of the heating medium in the heating medium flow channel CH will be described. The heating medium flows in a predetermined direction (axial direction of the high-temperature side heat exchanger 45) through an inlet CHa located farther from the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44. The heating medium then passes through the heating medium flow channels CH2, CH3, and CH1 in this order and flows out through an outlet CHb located closer to the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44. This results in a uniform temperature distribution in the radial direction of the high-temperature side heat exchanger 45, allowing the first heater 28a, the second heater 32a, and the third heater 38a to be heated evenly in the radial direction. This allows for stable generation of sound waves. Furthermore, the inlet CHa is located farther from the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44. This reduces heat loss due to heat transfer to the small diameter portion 40a of the case 40, which would occur if the inlet CHa were located closer. This allows for more stable generation of sound waves.

さらに、上述したように、加熱媒体流路CH2の流路抵抗を各加熱媒体流路CH3の流路抵抗よりも小さくすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、加熱媒体流路CH2における加熱媒体の圧力損失が、各加熱媒体流路CH3における加熱媒体の圧力損失よりも小さくなる。このため、加熱媒体が加熱媒体流路CH2から加熱媒体流路CH3に流入する前に、加熱媒体が加熱媒体流路CH2に一時的に貯留されやすくなる。したがって、加熱媒体流路CH2内の加熱媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の加熱媒体流路CH3に略等温の加熱媒体を均一に流すことができ、第1加熱器28a、第2加熱器32a及び第3加熱器38aを周方向において均等に加熱できる。したがって、高温側熱交換器45の周方向における温度分布を一様にすることができる。 Furthermore, as described above, by making the flow resistance of the heating medium flow path CH2 smaller than the flow resistance of each heating medium flow path CH3, the following effects are achieved. That is, the pressure loss of the heating medium in the heating medium flow path CH2 is smaller than the pressure loss of the heating medium in each heating medium flow path CH3. As a result, the heating medium is more likely to be temporarily stored in the heating medium flow path CH2 before flowing from the heating medium flow path CH2 into the heating medium flow path CH3. This makes it easier to uniformize the flow rate and temperature of the heating medium in the heating medium flow path CH2. This allows the heating medium to flow uniformly at approximately the same temperature through the multiple heating medium flow paths CH3, thereby heating the first heater 28a, the second heater 32a, and the third heater 38a evenly in the circumferential direction. This therefore makes it possible to uniformize the temperature distribution in the circumferential direction of the high-temperature side heat exchanger 45.

冷却媒体流路CCにおける冷却媒体の流れについて説明する。冷却媒体は、所定方向(低温側熱交換器46の軸方向)において、第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44から遠い側に配置される入口CCaから流入する。その後、冷却媒体は、冷却媒体流路CC2、CC3、CC1の順に通って、第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44から近い側に配置される出口CCbから流出する。これにより、低温側熱交換器46の径方向における温度分布が一様になり、第1冷却器29a、第2冷却器33a及び第3冷却器39aを径方向において均等に冷却できる。このため、音波を安定して発生させることができる。また、入口CCaを第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44側から遠い側に配置することにより、近い側に配置した場合に生じるケース40の小径部40a等から伝熱を抑えることができるため、より音波を安定して発生させることができる。 The flow of the cooling medium in the cooling medium flow channel CC will now be described. The cooling medium flows in a predetermined direction (axial direction of the low-temperature side heat exchanger 46) through an inlet CCa located farther from the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44. The cooling medium then passes through cooling medium flow channels CC2, CC3, and CC1 in that order, and flows out through an outlet CCb located closer to the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44. This results in a uniform temperature distribution in the radial direction of the low-temperature side heat exchanger 46, allowing the first cooler 29a, the second cooler 33a, and the third cooler 39a to be cooled evenly in the radial direction. This allows for stable generation of sound waves. Furthermore, by locating the inlet CCa farther from the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44, heat transfer from the small diameter portion 40a of the case 40, which would occur if the inlet CCa were located closer, can be suppressed, resulting in more stable generation of sound waves.

さらに、上述したように、冷却媒体流路CC2の流路抵抗を各冷却媒体流路CC3の流路抵抗よりも小さくすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、冷却媒体流路CC2における冷却媒体の圧力損失が、各冷却媒体流路CC3における冷却媒体の圧力損失よりも小さくなる。このため、冷却媒体が冷却媒体流路CC2から冷却媒体流路CC3に流入する前に、冷却媒体が冷却媒体流路CC2に一時的に貯留されやすくなる。したがって、冷却媒体流路CC2内の冷却媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の冷却媒体流路CC3に略等温の冷却媒体を均一に流すことができ、第1冷却器29a、第2冷却器33a及び第3冷却器39aを周方向において均等に冷却できる。したがって、低温側熱交換器46の周方向における温度分布を一様にすることができる。 Furthermore, as described above, by making the flow resistance of the coolant flow channel CC2 smaller than the flow resistance of each coolant flow channel CC3, the following effects are achieved. That is, the pressure loss of the coolant in the coolant flow channel CC2 is smaller than the pressure loss of the coolant in each coolant flow channel CC3. This makes it easier for the coolant to temporarily accumulate in the coolant flow channel CC2 before flowing from the coolant flow channel CC2 into the coolant flow channel CC3. This makes it easier to uniform the flow rate and temperature of the coolant in the coolant flow channel CC2. This allows a coolant of approximately the same temperature to flow uniformly through the multiple coolant flow channels CC3, thereby cooling the first cooler 29a, the second cooler 33a, and the third cooler 39a evenly in the circumferential direction. This therefore makes it possible to uniform the temperature distribution in the circumferential direction of the low-temperature side heat exchanger 46.

以上のように、第1エネルギー変換部21aと第2エネルギー変換部22aとが、所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されている。また、接続管部23aの少なくとも一部が、所定方向において第1エネルギー変換部21a及び第2エネルギー変換部22aと重なる位置に配置されている。このように、第1エネルギー変換部21a及び第2エネルギー変換部22aは、直列に接続されていても、所定方向に直線的に配置されていない。これにより、原動機12及び熱音響機関1が所定方向に大型化することを抑制できる。また、第1エネルギー変換部21a及び第2エネルギー変換部22aが所定方向において少なくとも部分的に重なるように配置されているため、1つの加熱媒体流路CHにより、第1加熱器28aと第2加熱器32aを同時に加熱できる。さらに、このような構成では、所定方向と交差する方向に延びる1つの冷却媒体流路CCにより第1冷却器29aと第2冷却器33aを同時に冷却できる。よって、加熱媒体流路CH及び冷却媒体流路CCをコンパクトにできる。このため、加熱媒体や冷却媒体の供給時における温度ばらつき等を抑えられ、加熱器と冷却器の温度差を安定して均一化できる。このため、音響エネルギーを安定して増幅することができる。以上のように、複数の原動機12を所定方向に直列に接続された熱音響機関1において生じる問題点の発生を回避できる。 As described above, the first energy conversion unit 21a and the second energy conversion unit 22a are arranged so that they at least partially overlap in a predetermined direction. Furthermore, at least a portion of the connecting pipe portion 23a is arranged so that it overlaps with the first energy conversion unit 21a and the second energy conversion unit 22a in the predetermined direction. Thus, even though the first energy conversion unit 21a and the second energy conversion unit 22a are connected in series, they are not arranged linearly in the predetermined direction. This prevents the prime mover 12 and the thermoacoustic engine 1 from becoming larger in the predetermined direction. Furthermore, because the first energy conversion unit 21a and the second energy conversion unit 22a are arranged so that they at least partially overlap in the predetermined direction, a single heating medium flow path CH can simultaneously heat the first heater 28a and the second heater 32a. Furthermore, with this configuration, a single cooling medium flow path CC extending in a direction intersecting the predetermined direction can simultaneously cool the first cooler 29a and the second cooler 33a. This allows the heating medium flow path CH and the cooling medium flow path CC to be compact. This reduces temperature variations when supplying the heating medium or cooling medium, and stably equalizes the temperature difference between the heater and the cooler. This allows for stable amplification of acoustic energy. As described above, this avoids the problems that arise in a thermoacoustic engine 1 in which multiple prime movers 12 are connected in series in a predetermined direction.

また、接続管部23aの管路37a及び管路36aを原動機12の高温側熱交換器45、低温側熱交換器46、第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44の一部によって構成している。これにより、原動機12を径方向においてコンパクト化できる。さらに、接続管部23を介して第1エネルギー変換部21aと第2エネルギー変換部22aとの間で熱を効率的に伝えることができる。 In addition, the pipes 37a and 36a of the connecting pipe section 23a are formed by parts of the high-temperature side heat exchanger 45, low-temperature side heat exchanger 46, first heat accumulator 43, and second heat accumulator 44 of the prime mover 12. This allows the prime mover 12 to be made more compact in the radial direction. Furthermore, heat can be efficiently transferred between the first energy conversion section 21a and the second energy conversion section 22a via the connecting pipe section 23.

また、径方向において、第2エネルギー変換部22aの内側に第1エネルギー変換部21aを配置できる。したがって、原動機12を径方向において更にコンパクト化できる。 Furthermore, the first energy conversion unit 21a can be positioned radially inside the second energy conversion unit 22a. This allows the prime mover 12 to be made even more compact in the radial direction.

また、加熱媒体流路CH2の流路抵抗が各加熱媒体流路CH3の流路抵抗よりも小さい。これにより、加熱媒体流路CH2における加熱媒体の圧力損失を、各加熱媒体流路CH3における加熱媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、加熱媒体が加熱媒体流路CH2から加熱媒体流路CH3に流入する前に、加熱媒体が加熱媒体流路CH2に一時的に貯留されやすくなる。したがって、加熱媒体流路CH2内の加熱媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の加熱媒体流路CH3に略等温の加熱媒体を均一に流すことができ、第1加熱器28a、第2加熱器32a及び第3加熱器38aを周方向において均等に加熱できる。したがって、高温側熱交換器45の周方向における温度分布を一様にすることができる。 Furthermore, the flow resistance of the heating medium flow path CH2 is smaller than the flow resistance of each heating medium flow path CH3. This allows the pressure loss of the heating medium in the heating medium flow path CH2 to be smaller than the pressure loss of the heating medium in each heating medium flow path CH3. As a result, the heating medium is more likely to be temporarily stored in the heating medium flow path CH2 before flowing from the heating medium flow path CH2 into the heating medium flow path CH3. This makes it easier to uniformize the flow rate and temperature of the heating medium in the heating medium flow path CH2. This allows the heating medium to flow uniformly at approximately the same temperature through the multiple heating medium flow paths CH3, allowing the first heater 28a, second heater 32a, and third heater 38a to be heated evenly in the circumferential direction. This allows the temperature distribution in the circumferential direction of the high-temperature side heat exchanger 45 to be uniform.

また、冷却媒体流路CC2の流路抵抗が各冷却媒体流路CC3の流路抵抗よりも小さい。これにより、冷却媒体流路CC2における冷却媒体の圧力損失を、各冷却媒体流路CC3における冷却媒体の圧力損失よりも小さくすることができる。このため、冷却媒体が冷却媒体流路CC2から冷却媒体流路CC3に流入する前に、冷却媒体が冷却媒体流路CC2に一時的に貯留されやすくなる。したがって、冷却媒体流路CC2内の冷却媒体の流量及び温度が均一となりやすい。これにより、複数の冷却媒体流路CC3に略等温の冷却媒体を均一に流すことができ、第1冷却器29a、第2冷却器33a及び第3冷却器39aを周方向において均等に冷却できる。したがって、低温側熱交換器46の周方向における温度分布を一様にすることができる。 Furthermore, the flow resistance of the cooling medium flow path CC2 is smaller than the flow resistance of each cooling medium flow path CC3. This allows the pressure loss of the cooling medium in the cooling medium flow path CC2 to be smaller than the pressure loss of the cooling medium in each cooling medium flow path CC3. This makes it easier for the cooling medium to temporarily accumulate in the cooling medium flow path CC2 before flowing from the cooling medium flow path CC2 into the cooling medium flow path CC3. This makes it easier to uniformize the flow rate and temperature of the cooling medium in the cooling medium flow path CC2. This allows a cooling medium of approximately the same temperature to flow uniformly through the multiple cooling medium flow paths CC3, thereby cooling the first cooler 29a, the second cooler 33a, and the third cooler 39a evenly in the circumferential direction. This allows for a uniform temperature distribution in the circumferential direction of the low-temperature side heat exchanger 46.

また、高温側熱交換器45において、第1エネルギー変換部21aの第1加熱器28a及び第2エネルギー変換部22aの第2加熱器32aが高温側熱交換器45の一部として形成されている。これにより、第1加熱器28aと第2加熱器32aが別々の部材によって構成されている場合と比べて、原動機12の組立てを容易に行うことができる。 Furthermore, in the high-temperature side heat exchanger 45, the first heater 28a of the first energy conversion unit 21a and the second heater 32a of the second energy conversion unit 22a are formed as part of the high-temperature side heat exchanger 45. This makes it easier to assemble the prime mover 12 compared to when the first heater 28a and the second heater 32a are formed from separate components.

また、低温側熱交換器46において、第1エネルギー変換部21aの第1冷却器29a及び第2エネルギー変換部22aの第2冷却器33aが低温側熱交換器46の一部として形成されている。これにより、第1冷却器29aと第2冷却器33aが別々の部材によって構成されている場合と比べて、原動機12の組立てを容易に行うことができる。 Furthermore, in the low-temperature side heat exchanger 46, the first cooler 29a of the first energy conversion unit 21a and the second cooler 33a of the second energy conversion unit 22a are formed as part of the low-temperature side heat exchanger 46. This makes it easier to assemble the prime mover 12 compared to when the first cooler 29a and the second cooler 33a are constructed from separate components.

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, we will explain modifications to the above embodiment. However, parts with the same configuration as the above embodiment will be assigned the same reference numerals and their description will be omitted as appropriate.

(1)前記実施形態において、高温側熱交換器45が第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44の所定方向一方側に配置され、低温側熱交換器46が第1蓄熱器43及び第2蓄熱器44の所定方向他方側に配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。すなわち、高温側熱交換器45の位置と低温側熱交換器46の位置が入れ替えられても良い。 (1) In the above embodiment, the high-temperature side heat exchanger 45 is arranged on one side of the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44 in a predetermined direction, and the low-temperature side heat exchanger 46 is arranged on the other side of the first heat accumulator 43 and the second heat accumulator 44 in the predetermined direction. However, this is not limited to this. In other words, the positions of the high-temperature side heat exchanger 45 and the low-temperature side heat exchanger 46 may be interchanged.

(2)入口CHa、出口CHb、入口CCa及び出口CCb(図6参照)が形成される位置は、上述したものに限られない。例えば、入口CHa及び入口CCaがケース40(小径部40a)に形成されていても良い。その代わりに、出口CHbが蓋41に形成され、出口CCbが蓋42に形成されていても良い。或いは、例えば、入口CHa、出口CHb、入口CCa及び出口CCbの全てがケース40に形成されていても良い。 (2) The positions at which the inlet CHa, outlet CHb, inlet CCa, and outlet CCb (see FIG. 6) are formed are not limited to those described above. For example, the inlet CHa and inlet CCa may be formed in the case 40 (small diameter portion 40a). Alternatively, the outlet CHb may be formed in the lid 41, and the outlet CCb may be formed in the lid 42. Alternatively, for example, the inlet CHa, outlet CHb, inlet CCa, and outlet CCb may all be formed in the case 40.

(3)前記までの実施形態において、第1エネルギー変換部21、第2エネルギー変換部22及び接続管部23が略同軸に配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。つまり、第1エネルギー変換部21、第2エネルギー変換部22及び接続管部23は、必ずしも同軸に配置されていなくても良い。また、前記までの実施形態において、管路26が管路30、34の径方向内側に配置されているものとした。つまり、第2エネルギー変換部22の径方向内側に第1エネルギー変換部21が配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。例えば図8に示すように、原動機50において、第1エネルギー変換部51と、第2エネルギー変換部52と、接続管部53とがS字状に配置されるように接続されていても良い。このような構成においても、所定方向における熱音響機関1の大型化を抑制できる。第1エネルギー変換部51は、管状の管路56(本発明の第1管路)と、第1蓄熱器57と、第1加熱器58と、第1冷却器59とを有していても良い。第2エネルギー変換部52は、管状の管路61(本発明の第2管路)と、第2蓄熱器62と、第2加熱器63と、第2冷却器64とを有していても良い。接続管部53は、管状の管路65と、第3加熱器66と、第3冷却器67とを有していても良い。管路65は、管路56及び管路61と接触するように配置されていても良い。或いは、管路65は、例えば溶接によって管路56及び管路61と一体的に形成されていても良い。図8に示すように、管路56、61及び65は、略S字状に配置されるように接続されていても良い。この変形例においては、第1加熱器58と第2加熱器63と第3加熱器66とが、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。また、第1冷却器59と第2冷却器64と第3冷却器67とが、所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置されている。これにより、所定方向における熱音響機関1の大型化を抑制できる。また、この変形例においては、単純な構造によって、所定方向における熱音響機関1の大型化を抑制できる。 (3) In the above-described embodiments, the first energy conversion unit 21, the second energy conversion unit 22, and the connecting pipe unit 23 are arranged substantially coaxially. However, this is not limited to this. In other words, the first energy conversion unit 21, the second energy conversion unit 22, and the connecting pipe unit 23 do not necessarily have to be arranged coaxially. Furthermore, in the above-described embodiments, the conduit 26 is arranged radially inside the conduits 30 and 34. In other words, the first energy conversion unit 21 is arranged radially inside the second energy conversion unit 22. However, this is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8 , in the prime mover 50, the first energy conversion unit 51, the second energy conversion unit 52, and the connecting pipe unit 53 may be connected so as to be arranged in an S-shape. Even with this configuration, the size of the thermoacoustic engine 1 in a predetermined direction can be suppressed. The first energy conversion unit 51 may include a tubular conduit 56 (a first conduit of the present invention), a first heat accumulator 57, a first heater 58, and a first cooler 59. The second energy conversion unit 52 may include a tubular conduit 61 (a second conduit of the present invention), a second heat accumulator 62, a second heater 63, and a second cooler 64. The connecting pipe unit 53 may include a tubular conduit 65, a third heater 66, and a third cooler 67. The conduit 65 may be disposed so as to be in contact with the conduits 56 and 61. Alternatively, the conduit 65 may be formed integrally with the conduits 56 and 61, for example, by welding. As shown in FIG. 8 , the conduits 56, 61, and 65 may be connected to form a substantially S-shaped configuration. In this modified example, the first heater 58, the second heater 63, and the third heater 66 are arranged in positions where they at least partially overlap in a predetermined direction. Furthermore, the first cooler 59, the second cooler 64, and the third cooler 67 are arranged in positions where they at least partially overlap in a predetermined direction. This makes it possible to prevent the thermoacoustic engine 1 from becoming too large in the predetermined direction. Furthermore, in this modified example, the simple structure makes it possible to prevent the thermoacoustic engine 1 from becoming too large in the predetermined direction.

管路56、61及び65は、横断面が略円形状であっても良い。或いは、管路56、61及び65は、横断面が略矩形状であっても良い。横断面が略矩形状である場合、管路65の外周面と管路56の外周面との接触面積、及び管路65の外周面と管路61の外周面との接触面積が大きくなる。したがって、管路65を介して、第1エネルギー変換部51と第2エネルギー変換部52との間で熱を効率的に伝えることができる。 The pipes 56, 61, and 65 may have a substantially circular cross section. Alternatively, the pipes 56, 61, and 65 may have a substantially rectangular cross section. When the cross section is substantially rectangular, the contact area between the outer surface of pipe 65 and the outer surface of pipe 56, and the contact area between the outer surface of pipe 65 and the outer surface of pipe 61 are large. Therefore, heat can be efficiently transferred between the first energy conversion unit 51 and the second energy conversion unit 52 via pipe 65.

(4)上述した(3)の変形例のさらなる変形例として、図9に示すように、原動機70が以下のように構成されていても良い。上述した管路56、61及び65の代わりに、1つの略S字状に湾曲した管路68が設けられていても良い。このような構成においても、所定方向における熱音響機関1の大型化を抑制できる。 (4) As a further modification of the modification (3) described above, as shown in FIG. 9, the prime mover 70 may be configured as follows. Instead of the above-described conduits 56, 61, and 65, a single conduit 68 curved in a substantially S-shape may be provided. Even with this configuration, the size of the thermoacoustic engine 1 in a predetermined direction can be prevented from increasing.

(5)前記までの実施形態において、例えば、接続管部23が第3加熱器38と第3冷却器39とを有するものとしたが、これには限られない。例えば、第3加熱器38の代わりに、第1加熱器28と第2加熱器32との間で熱を伝える部材が設けられていても良い。第3冷却器39の代わりに、第1冷却器29と第2冷却器33との間で熱を伝える部材が設けられていても良い。 (5) In the above embodiments, for example, the connecting pipe portion 23 has the third heater 38 and the third cooler 39, but this is not limited to this. For example, instead of the third heater 38, a member that transfers heat between the first heater 28 and the second heater 32 may be provided. Instead of the third cooler 39, a member that transfers heat between the first cooler 29 and the second cooler 33 may be provided.

(6)前記までの実施形態において、原動機12等は、2つのエネルギー変換部(例えば第1エネルギー変換部21及び第2エネルギー変換部22)を有するものとした。しかしながら、これには限られない。すなわち、エネルギー変換部の数は2つよりも多くても良い。例えば、第2エネルギー変換部22のさらに径方向外側に、接続管部23と同様の接続管部(不図示)が設けられていても良い。さらに、当該接続管部の径方向外側に、第3エネルギー変換部(不図示)が設けられていても良い。 (6) In the above-described embodiments, the prime mover 12, etc., has two energy conversion units (e.g., the first energy conversion unit 21 and the second energy conversion unit 22). However, this is not limited to this. That is, the number of energy conversion units may be more than two. For example, a connecting pipe unit (not shown) similar to the connecting pipe unit 23 may be provided further radially outward from the second energy conversion unit 22. Furthermore, a third energy conversion unit (not shown) may be provided radially outward from the connecting pipe unit.

(7)前記までの実施形態において、原動機12、50又は70は、原動機ループ11に設けられているものとしたが、これには限られない。原動機12、50又は70は、増幅部3に設けられても良い。出力部4が熱音響冷却器(不図示)を有する場合、原動機12、50又は70は、出力部4に設けられていても良い。 (7) In the above embodiments, the prime mover 12, 50, or 70 is provided in the prime mover loop 11, but this is not limited to this. The prime mover 12, 50, or 70 may also be provided in the amplifier section 3. If the output section 4 has a thermoacoustic cooler (not shown), the prime mover 12, 50, or 70 may also be provided in the output section 4.

(8)前記までの実施形態において、熱音響機関1は、原動機ループ11と増幅部3と出力部4とを備えるものとしたが、これには限られない。熱音響機関1は、原動機12、50又は70が搭載された原動機ループ11のみを備えていても良い。或いは、熱音響機関1は、原動機12、50又は70が搭載された増幅部3のみを備えていても良い。 (8) In the above embodiments, the thermoacoustic engine 1 includes a prime mover loop 11, an amplifier unit 3, and an output unit 4, but this is not limited to this. The thermoacoustic engine 1 may include only a prime mover loop 11 equipped with a prime mover 12, 50, or 70. Alternatively, the thermoacoustic engine 1 may include only an amplifier unit 3 equipped with a prime mover 12, 50, or 70.

1 熱音響機関
12 原動機
21 第1エネルギー変換部
22 第2エネルギー変換部
23 接続管部
26 管路(第1管路)
27 第1蓄熱器
28 第1加熱器
29 第1冷却器
30 管路(第2管路)
31 第2蓄熱器
32 第2加熱器
33 第2冷却器
34 管路(第2管路)
51 第1エネルギー変換部
52 第2エネルギー変換部
53 接続管部
A1 第1通路
A2 第2通路
CC 冷却媒体流路
CC2 冷却媒体流路(第2冷却流路部分)
CC3 冷却媒体流路(第1冷却流路部分)
CH 加熱媒体流路
CH2 加熱媒体流路(第2加熱流路部分)
CH3 加熱媒体流路(第1加熱流路部分)
REFERENCE SIGNS 1 thermoacoustic engine 12 prime mover 21 first energy conversion section 22 second energy conversion section 23 connecting pipe section 26 pipe line (first pipe line)
27 First heat storage device 28 First heater 29 First cooler 30 Pipe line (second pipe line)
31 Second heat storage device 32 Second heater 33 Second cooler 34 Pipe line (second pipe line)
51 First energy conversion section 52 Second energy conversion section 53 Connection pipe section A1 First passage A2 Second passage CC Cooling medium flow path CC2 Cooling medium flow path (second cooling flow path portion)
CC3 Coolant flow path (first cooling flow path portion)
CH heating medium flow path CH2 heating medium flow path (second heating flow path portion)
CH3 Heating medium flow path (first heating flow path portion)

Claims (3)

熱エネルギーを音響エネルギーに変換可能に構成された原動機、を備える熱音響機関であって、
前記原動機は、第1エネルギー変換部と、前記第1エネルギー変換部とは別の第2エネルギー変換部と、前記第1エネルギー変換部と前記第2エネルギー変換部とを直列に接続する接続管部と、を有し、
前記第1エネルギー変換部は、
作動流体が通る第1通路を形成する第1管路と、
前記第1通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第1蓄熱器と、
前記第1蓄熱器の所定方向における一方側に並べて配置された第1加熱器と、
前記第1蓄熱器の前記所定方向における他方側に並べて配置された第1冷却器と、を有し、
前記第2エネルギー変換部は、
前記作動流体が通る第2通路を形成する第2管路と、
前記第2通路に収容され、前記作動流体の加熱及び冷却を行うように構成された第2蓄熱器と、
前記第2蓄熱器の前記所定方向における前記一方側に並べて配置された第2加熱器と、
前記第2蓄熱器の前記所定方向における前記他方側に並べて配置された第2冷却器と、を有し、
前記接続管部は、前記所定方向において、前記第1エネルギー変換部及び前記第2エネルギー変換部と少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記第1加熱器と前記第2加熱器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記第1冷却器と前記第2冷却器とは、前記所定方向において少なくとも部分的に重なる位置に配置され、
前記接続管部の少なくとも一部は、前記第1管路を構成する部材の少なくとも一部と、前記第2管路を構成する部材の少なくとも一部と、によって構成されていることを特徴とする熱音響機関。
A thermoacoustic engine comprising a prime mover configured to convert thermal energy into acoustic energy,
the prime mover includes a first energy conversion unit, a second energy conversion unit separate from the first energy conversion unit, and a connecting pipe unit connecting the first energy conversion unit and the second energy conversion unit in series,
The first energy conversion unit is
a first conduit forming a first passage through which the working fluid passes;
a first heat accumulator accommodated in the first passage and configured to heat and cool the working fluid;
a first heater arranged next to the first heat accumulator on one side in a predetermined direction;
a first cooler arranged next to the first heat accumulator on the other side in the predetermined direction,
The second energy conversion unit is
a second conduit forming a second passage through which the working fluid passes;
a second heat accumulator accommodated in the second passage and configured to heat and cool the working fluid;
a second heater arranged next to the second heat accumulator on the one side in the predetermined direction;
a second cooler arranged next to the second heat accumulator on the other side in the predetermined direction,
the connecting pipe portion is disposed at a position at which the connecting pipe portion at least partially overlaps the first energy conversion portion and the second energy conversion portion in the predetermined direction,
the first heater and the second heater are disposed at positions where they at least partially overlap in the predetermined direction,
the first cooler and the second cooler are disposed at positions where they at least partially overlap in the predetermined direction,
A thermoacoustic engine, characterized in that at least a portion of the connecting pipe portion is composed of at least a portion of a member constituting the first pipe line and at least a portion of a member constituting the second pipe line.
前記第1管路は、円管状であり、
前記第2管路は、前記第1管路の径方向において、前記第1管路の外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱音響機関。
the first pipe is tubular,
The thermoacoustic engine according to claim 1 , wherein the second pipe is disposed outside the first pipe in a radial direction of the first pipe.
前記第1加熱器と前記第2加熱器とを加熱する加熱媒体、又は前記第1冷却器と前記第2冷却器とを冷却する冷却媒体、を媒体として流す媒体流路を備え、
前記媒体流路は、
前記第2管路の前記径方向における外側に配置され、且つ、前記所定方向に延びた第1流路部分と、
前記媒体の流動方向において前記第1流路部分よりも上流側に形成され、且つ、前記第2管路の周方向に延びた第2流路部分と、を有し、
前記第2流路部分の流路抵抗は、前記第1流路部分の流路抵抗よりも低いことを特徴とする請求項2に記載の熱音響機関。
a medium flow path through which a heating medium for heating the first heater and the second heater or a cooling medium for cooling the first cooler and the second cooler flows;
The medium flow path is
a first flow path portion disposed radially outward of the second pipe and extending in the predetermined direction;
a second flow path portion formed upstream of the first flow path portion in the flow direction of the medium and extending in a circumferential direction of the second pipe,
3. The thermoacoustic engine according to claim 2, wherein a flow resistance of the second flow passage portion is lower than a flow resistance of the first flow passage portion.
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