JPH0244158A - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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JPH0244158A
JPH0244158A JP1103609A JP10360989A JPH0244158A JP H0244158 A JPH0244158 A JP H0244158A JP 1103609 A JP1103609 A JP 1103609A JP 10360989 A JP10360989 A JP 10360989A JP H0244158 A JPH0244158 A JP H0244158A
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JP
Japan
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working fluid
reheater
cooling device
flat plate
many
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JP1103609A
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English (en)
Inventor
Derrick John Haines
デリツク・ジヨン・ハイネス
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BAE Systems PLC
Original Assignee
British Aerospace PLC
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053—Component parts or details
    • F02G1/057—Regenerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
    • F02G2243/50—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders having resonance tubes
    • F02G2243/54—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders having resonance tubes thermo-acoustic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/003—Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1416—Pulse-tube cycles characterised by regenerator stack details

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷却装置、より具体的には、この熱音響冷却
器は、ｒ　ＮＡＴＵＲ＾Ｌ　ＥＮＧＩＮＥ、　　ＰＨＹ
ＳＩＣ３ＴＯＤＡＹ、八ｕａｕｓｔ　　１９８５　　、
　　ｒ　ＩＪｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎａ　　Ｓｏｍｅ　
　５ｉｕｌｅ　Ｐｈｅｎｏｎｅｎａ　Ｉｎ　Ｔｈｅｒｌ
ｌｏ−Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ　Ｗｉｔｈ　Ａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｓ　Ｔｏ　Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ　Ｈｅａｔ　
Ｅｎｇｉｎｅｓ」　　＾Ｉ１．　Ｊ、　Ｐｈｙｓ、５３
（２）Ｆｅｂｒｕａｒｙ　１９８５　、ｒＴｈｅｏｒｙ
　ａｎｄ　Ｃａ１ｃｕｌａｔＯｎ　　ｆｏｒ　　ａｎ　
　Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙ　　Ｉｒｒｅｖｅｒｓｉ
ｂｌｅ　　ＡＣＯＬＩＳｔＣｐｒｉｌｅ　ＨＯＶｅｒ　
ｕｓｉｎｇ　ＬｉＱ！Ｊｉｄ　Ｓｏｄ！１１１１　Ａｓ
　ＰｒｉｌａｒｙＷｏｒｋｉｎｇ　ＦＩＬｌｉｄＪＪ、
＾ｃｏｕｓｔ、ｓｏｃ、Ａｎ、　７８（２）、　Ａｕｇ
ｕｓｔ１９８５、及び「Ｈｅａｔ　Ｔｒ　ａｎｓｆ８ｒ
）　１９５５　Ｅｄｉｔｉｏｎ、　ｖ。
ｔｕｌｌｅ　１．Ｈａｘ　Ｊａｃｏｂ、　Ｊｏｈｎ　Ｗ
ｉｌ　Ｉ　ｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ　、　２９１ページな
どに記載熱力学現象に基ずいて作動する、いわゆる熱音
響冷却器に関する。しかしながら熱音響冷却器に限定さ
れるものではない。
簡単にいうと、この種の冷却器は、オルガンパイプ（ｏ
ｒｇａｎ　ｐｉｐｅ）内の空気の動作に類似する、囲壁
内においての気体又は蒸気などの作用流体の運動・圧縮
及び膨脹により作動する。
作用流体の動きは、実際、熱音響冷却器の囲壁又はパイ
プ内に配置される再熱器（「６ｇｃｎｅｒａｔｏｒ）と
して知られる構造物の存在のために、やや異なるが、オ
ルガンパイプ内の空気に関する物理の法則と同じ法則に
従う。
再熱器は作用流体がｊｔ流する一種の熱交換器であり、
作用流体から熱エネルギを受取り、それを−時的に貯蔵
し、そしてそれを与えるという機能をもつ、熱は、熱音
響冷却器の“冷端”と呼ばれる部分かち再熱器の他側の
部分に運ばれる。再熱器はまた、同様の目的で、スター
リングサイクルで作動する冷却装置においても使用され
る。
熱音響冷却器の性能は、作用流体圧サイクルと再熱器に
よるエネルギの一時的貯蔵との間の時間位相遅れ、及び
熱エネルギを再熱器に出し入れできる効率とにかかつて
いる。
本発明は、再熱器と、再熱器と接触しそして冷却効果を
生じるように運動・圧縮及びＨ脹される作用流体とを有
し、再熱器に作用流体が通過接触する少なくとも一の表
面が設けられ、該表面には、作用流体内に突出してその
層流境界層流に多数の部分的不連続部を発生させそれに
より再熱器と作用流体との間の熱伝導を改善し、更にま
た前記表面と該表面を形成する部材のバルクとの間の熱
位相遅れを増大させる部分的熱源領域又は熱シンク領域
を作る多数の突出部が設けられている冷却装置を提供す
ることにある。
以下、本発明のより一層の理解のために、添附図面につ
き説明する。
第１図の熱音響冷却器は、作用流体と、多数の薄い平板
２からなる再熱器とを収容する細長い囲壁又はオルガン
パイプ（ｏｒｇａｎ　ｐｉｐｅ）　１を有する。
多数の薄い平板２は、オルガンパイプ１の軸線に平行に
、また相互に平行に配置されている６作用流体は、再熱
器すなわち平板２の表面を通って流れると同時に、冷却
効果がオルガンパイプ１の一端（図示されていない）に
おいて生じるように膨脹及び圧縮を受ける。流体を流動
・膨脹及び圧縮させる手段は図示されていない。
第２図に示すように、各平板２は、その両表面に、作用
流体の層流境界層４内に突出して該層流境界層を分断し
て、その熱伝導を向上させる多数のパッド３が設けられ
ている。多数のパッド３はまた、平板上に一連の熱吸収
領域または熱源領域を形成し、各平板の表面とその本体
との間の熱位相遅れを最大限にする。（厚い再熱器の理
論的最適条件は、４５　である。前記の第４の公知文献
を見よ） パッド３の代わりに、作用流体の流動方向を横切る方向
にのびる、すなわち、断面において第２図のパッドのよ
うに見える一連の細長片（図示されていない）を設けて
もよい。
再熱器の平板２は、石英、シリコン又はセラミックなど
から作られ、その厚さは約０．５ミリメートルである。
パッド及び細長片は、アルミニウムからなり、適宜の方
法により平板２上に付着されその厚さは約０．５ミクロ
ンである６作動流体は、１０気圧の窒素であり、窒素の
局所バルク運動（ｔｈｅ　Ｉｏｋａｌ　ｂｕｌｋ　ｎｏ
ｖｃｌｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｎ１ｔｒｏａｅｎ）すな
わち、第１及び第２図に矢印で示す運動は、０．５ミリ
メートル又はそれより大である。
再熱器は、平板の代りに、その表面にパッド又は細長片
を有する相互に同軸に入れ子状に配置された多数の筒状
板を備えていてもよい。
当業者には明らかであるように、最良の￥Ｉｅ効率を得
るためには、再熱器の平板は、音響反射を減するように
、その端部をテーパーにしたり、その長さを異ならせた
り、あるいは、その端部をテーパーにすると共にその長
さを異ならせなりする。
（これにより倍音が発生する。） 更にいう言うまでもないが、気体流路の断面は、オルガ
ンパイプの全長にわたり物理的に可能な限り一定である
ことが望ましい、再熱器の区域ではオルガンパイプの横
断面寸法は、平板を設置するため他の部分より大きく作
られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は熱音響冷却器の部分断面図、第２図は第１図の
熱音響冷却器において使用される再熱器の部分断面図で
ある。 に囲壁またはオルガンパイプ ２：平板 ３：パッド ４：層流境界層 手続補装置（帥） 平成１年８月１８日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）再熱器と、再熱器と接触しそして冷却効果を生じる
    ように運動・圧縮及び膨脹される作用流体とを有し、再
    熱器に作用流体が通過接触する少なくとも一の表面が設
    けられ、また該表面に、作用流体内に突出してその層流
    境界層流に多数の部分的不連続部を発生させそれにより
    再熱器と作用流体との間の熱伝導を改善し、更にまた前
    記表面と該表面を形成する部材の体積との間の熱位相遅
    れを増大させる部分的熱源又は熱シンクを生じる多数の
    突出部が設けられている冷却装置。 ２）前記冷却装置が細長い囲壁を有している請求項１に
    記載の冷却装置。 ３）前記再熱器が、細長い囲壁の軸線方向に相互に平行
    に配置された多数の薄い平板を有している請求項１又は
    ２のいずれかに記載の冷却装置 ４）前記再熱器が、同軸に入れ子状に配置された多数の
    筒状板を有している請求項１又は２のいずれかに記載の
    冷却装置。 ５）作用流体内に突出する前記の突出部が多数のパッド
    を有している請求項１ないし４のうちのいずれかの１項
    に記載の冷却装置。 ６）前記作用流体が窒素である請求項１ないし５のうち
    のいずれかの１項に記載の冷却装置。
JP1103609A 1988-04-25 1989-04-25 冷却装置 Pending JPH0244158A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GB888809707A GB8809707D0 (en) 1988-04-25 1988-04-25 Cooling apparatus
GB8809707.6 1988-04-25

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DE (1) DE3913050A1 (ja)
FR (1) FR2630531B1 (ja)
GB (2) GB8809707D0 (ja)

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DE3913050A1 (de) 1989-11-02
FR2630531A1 (fr) 1989-10-27
GB2218790A (en) 1989-11-22
GB8809707D0 (en) 1988-06-02
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