熱音響現象の入門

工場、自動車、船舶などが使用している燃料由来のエネルギーの半分以上は排熱として未利用のまま捨てられています。これらの捨てている熱を「熱音響デバイス」を用いて回収し、電力や冷却・加熱に再利用する研究を行っています。熱音響現象を利用すると「熱入力から音波を介して仕事を取り出す熱機関」や「音波を入力することで熱を汲み上げるヒートポンプ (冷却・加熱) 」を実現することができます。そのため、これまでのデバイスには無い以下の特徴を持っています。

• 熱と仕事のエネルギー変換を行う際にピストンやタービン等の機械部品を必要としないため、本質的にメンテナンスフリーです。
• 工場排熱、自動車排熱、太陽光熱等、多様な熱源を利用したヒートポンプ (冷却・加熱) や発電システムを実現可能です。
• 本質的には可逆サイクルであるため、高いエネルギ変換効率 (先行研究では30%以上) を有しています。
• 可動部を有することなく、非温暖化ガスを用いたヒートポンプ (冷却・加熱) を実現可能です。

1. 熱音響現象の概要
   1. 背景
   2. 熱音響現象の歴史
   3. 進行波型熱音響機関
   4. 熱音響デバイスの紹介
2. 熱音響現象とは
   1. 熱音響デバイスの構造
   2. 管内音波
   3. 進行波型 定在波型
   4. 仕事流 熱流
   5. Rottの方程式
   6. Two – sensor法
3. 様々な熱音響機関
   1. 熱音響機関
   2. 熱音響冷凍機・ヒーター
   3. 熱音響発電機
   4. 多段熱音響デバイス
4. 簡単な進行波型熱音響機関の試作
   1. 蓄熱器
   2. ループ型、枝付きループ型
   3. 導波管
5. 熱音響機関の課題
   1. 蓄熱器の流路、材質
   2. リニア発電機
   3. 熱交換器と入熱方法