2012年研究カタログ
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■ 研究担当:小塚晃透 ■ 先進製造プロセス研究部門 特異反応場プロセス研究グループ■ 連携担当:飯田康夫 音波を利用した冷却が可能な熱音響システムの研究研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●音波(空気振動)を用いて、ヒートポンプを実現 ●音→熱、熱→音の相互変換が可能 ●高熱源を用いながらも冷却ができるユニークなシステム 微細管の中に音波を放射すると、管内の空気が振動して管壁との間で熱交換が行われます。これは熱音響現象と呼ばれ、微細管の一端から他端に熱を移動させることが可能です。また、微細管の両端に温度差を与えると、周囲の空気が自励発振して音波が発生します。すなわち、音と熱の相互変換が可能となります。この二つの現象を組み合わせることで、工場などの廃熱から音波を介在させることによって、冷却システムを構築することが可能です。他にも、熱音響現象を利用することで、発電システム、熱輸送などを実現できると考えられています。 熱音響システムの実用化のために、音から熱への変換の研究を行っています。図1に示すように、ステンレス製の直線管(長さ1400mm)の端からスピーカで237Hzの音波を放射して、管中に定在波音場を生成します。すると、音場中のハニカムセラミックスの両端は、図2に示すように、音波放射と共に一端は加熱、他端は冷却され、30℃を超える温度差が発生します。また、高温側を室温に冷却すると、低温側は更に冷却されて氷点下の温度を実現することも可能です。現在、さらなる高効率化を目指して各種条件の最適化を図っています。技術:●超音波利用技術 ●計測・制御技術、他文献:● 小塚他、信学技報、Vol.111、No.311、pp.11-14 (2011) ● 小塚他、超音波TECHNO、Vol.24、No.2、pp.56-60(2012)他謝辞: 本研究の一部は、H22先進製造プロセス研究部門萌芽研究、および科研費基盤研究(C)(24560281)で行われました。������������������������������������������������������������������������������������図1.熱音響変換システム実験装置������������������������������������������������������ON����OFF����������������������������[��] ���[�] 図2.温度変化測定の一例● 研究拠点中部センター287ナノテクノロジー・材料・製造分野第6会場N-30N-30

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