2022 Fiscal Year Annual Research Report
低温・低エネルギー密度の熱源で動作する音波エンジンの開発
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20H04383
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
琵琶 哲志 東北大学, 工学研究科, 教授 (50314034)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 液体ピストンエンジン / 熱音響自励振動 / スターリングエンジン / 外燃機関 / エネルギー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体ピストンスターリングエンジンには，U字管液柱を蓄熱器を含む気柱管でループ状に接続した構成を持つタイプ（ループ型）とフルイダイン型の2種類がある．ループ型に関してこれまで実施してきた研究で基本的な動作特性の評価および設計方法について明らかにしてきた．この成果の応用として，熱駆動型のクーラーの開発を行った．この装置では気柱管内に収められた蓄熱器の一端を低温熱交換器で室温に保ちながら，他端を外部加熱により加熱することで液柱振動し，別の蓄熱器の一端を室温に保っておくと，冷凍サイクルが実行され蓄熱器の他端において低温生成が可能である．作成した装置は4つのU字管を持つ．気柱部の蓄熱器も4つあるが，そのうちのどれを振動発生もしくは低温生成に用いるかを調べた．結果的には4つの蓄熱器のうちの1つもしくは2つを低温生成用とするのがよいことがわかったが，同時に，4つある蓄熱器のうち一部が（振動発生用ではなく）低温生成用としたために4つのU字管内液柱の振動状態の対称性が低下していることもわかった．この点を改善するには，液柱部の水の量を調整することが有効なことを明らかにし冷凍性能向上を行った．
フルイダイン型についてもこれまでの基礎的研究の成果をもとに，液体組み上げポンプに発展させる研究を行った．この装置は熱駆動型のポンプとして動作し，固体可動部品を持たない利点を有する．液体ポンプ用の枝管を接続した装置について，モデル化を行い，その性能を数値的に予測することを行った．液体ポンプをもつフルイダインについては実験的研究報告例はこれまでにあったが，その解析的なモデル化ができたことが成果である．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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