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アコースティックコンプレッサーの開発および試作評価

研究課題

研究課題/領域番号 12555045
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 流体工学
研究機関埼玉大学

研究代表者

川橋 正昭  埼玉大学, 工学部, 教授 (70008853)

研究分担者 古庄 和宏  株式会社ダイキン, 空調技術研究所, 研究員
塩崎 孝壽  埼玉大学, 工学部, 助手 (40008933)
平原 裕行  埼玉大学, 工学部, 助教授 (20201733)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
12,700千円 (直接経費: 12,700千円)
2002年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2001年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2000年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
キーワード有限振幅波動 / 非線形音波 / 音響流 / 熱音響効果 / 音響冷媒圧縮機 / アコースティックコンプレッサ / ソニックコンプレッサ
研究概要

環境問題を考慮した脱フロン次世代冷凍機用の圧縮機として,アコースティックコンプレッサーの実用化に向けて、前年度までに得られた音響管形状による管内有限振幅定在波現象の基礎的検討と,実機動作条件下における圧縮機内波動現象より運転条件変化に対する応答の解析、および同一条件下での実験的検証結果に基づき、アコースティックコンプレッサーの試作に向けての問題点の解析,試作及び各種共振管形状,供試気体に対する性能評価がなされた。
実用化への残されている問題として,ショックレス共振を実現する理論的根拠を明らかにするための解析では,従来の解析法に断面積変化の項を加えて改良し,管内共振点近傍の波動現象から,管の形状による周波数特性の変化を解析的に検討した。アコースティックコンプレッサーの試作では,用いられる各種共振管内波動現象について,さらにその詳細を数値解析により検討し,衝撃波の発生限界,閉端部変動圧力振幅,閉端での圧縮比(最大圧力/最小圧力)等を定量的に明らかにした。これらより,(1)実験で検証可能なピストン加速度範囲では管形状によらずほぼ断面積比6程度が衝撃波発生限界であること,(2)余弦関数状縮小管以外では共振点近傍の周波数特性にハードニングと呼ばれる現象が現れ,高ピストン加速度状態で周波数特性にヒステリシスが現れること,(3)圧力変動の平均値が管形状に依存し,得られる圧縮比が異なること,などを明らかにした。
新たに開発された高周波数応答吸入・吐出バルブを組み込んで試作されたアコースティックコンプレッサーの性能評価では,断面積縮小関数の特徴的傾向を有する3種類の形状の管内波動現象について,それぞれの共振特性が詳細に調べられた。それらの結果に基づき,圧縮機としての性能評価試験が行われた。具体的には,管形状による吐出流量,到達圧力,共振安定性などが調べられた結果,余弦関数状縮小管が音響圧縮機共振管として最も優れていることが明らかにされた。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] 川橋 正昭, Anwar Md Hossain, 小塚 浩二, 平原 裕行: "断面積が変化する軸対称閉管内の有限振幅定在波"日本機械学会論文集(B編). 68巻. 1352-1359 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 川橋 正昭, Anwar Md Hossain, 平原 裕行: "断面積変化軸対称管内気柱のショックレス共振"数理科学会論文集. 3巻. 3-8 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Anwar Md Hossain, Masaaki Kawahashi, Tomoyoshi Nagakita, Hiroyuki Hirahara: "Experimental Investigation on Large Amplitude Standing Wave Induced in Closed Tubes with Varing Cross Section"Acoustical Science and Technology. (印刷中).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Anwar Md Hossain, Masaaki Kawahashi, Hiroyuki Hirahara: "Finite Amplitude Standing Wave in a Resonator for Acoustic Compressor"Proceedings of 5th JSME-KSME Joint Fluid Engineering Conference. 1-6 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 永喜多知義, Hossain, Md A., 川橋正昭, 平原裕行: "音響圧縮機用各種共振管内波動現象"日本機械学会2002年度年次大会講演論文集. III巻. 153-154 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Anwar Md Hossain, Masaaki Kawahashi: "Finite amplitude standing wave in a closed duct with varying cross section"Proceedings of ASME-FEDSM '01 (FEDSM 2001-18196). 1-6 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaaki KAWAHASHI, Anwar Md HOSSAIN, Kouji KODUKA and Hiroyuki HIRAHAR: "Finite Amplitude Standing Wave in an Axisymmetric Closed Duct with Cross-Sectional Area Change (in Japanese)"Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series B. 68-669. 1352-1359 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaaki Kawahashi, Anwar Md Hossain and Hiroyuki Hirahara: "Sockless Resonance of Air-Column in a closed duct with varying cross section (in Japanese)"Transaction of the Society for Mathematical Science. 3-1. 3-5 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Anwar Md Hossain, Masaaki Kawahashi, Tomoyoshi Nagakita and Hiroyuki Hirahara: "Experimental Investigation on Large Amplitude Standing Wave Induced in Closed Tubes with Varing Cross Section"Acoustical Science and Technology. (in print).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Anwar Md Hossain, Masaaki Kawahashi and Hiroyuki Hirahara: "Finite Amplitude Standing Wave in a Resonator for Acoustic Compressor"Proceedings of 5th JSME-KSME Joint Fluid Engineering Conference. 1-6 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Anwar Md Hossain, Masaaki Kawahashi and Hiroyuki Hirahara: "Finite amplitude standing wave in a closed duct with varying cross section"Proceedings of ASME-FEDSM '01. (FEDSM 2001-18196). 1-6 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 川橋正昭, Hossain Md A., 小塚浩二, 平原裕行: "断面積が変化する軸対称閉管内の有限振幅定在波"日本機械学会論文集(B). Vol.68, No.669. 1352-1359 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 川橋正昭, Hossain Md A., 平原裕行: "断面積変化軸対称管内気柱のショックレス共振"数理科学会論文集. Vol.3, No.1. 3-8 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hossain, A., Kawahasi, M., Hirahara, H.: "Finite Amplitude Standing Wave in a Resonator for Acoustic Compressor"Proceedings of 5th JSME-KSME Joint Fluid Engineering Conference. 1-6 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 永喜多知義, Hossain, Md A., 川橋正昭, 平原裕行: "音響圧縮機用各種共振管内波動現象"日本機械学会2002年度年次大会講演資料集 Vol.III. 153-154 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hossain, A., Kawahashi, M., Hirahara, H.: "Finite amplitude standing wave in a closed duct with varying cross section"ASME FED-Vol.254(Proc.ASME FEDSM01). Vol.254. 1-6 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hossain, A., Kawahashi, M., Hirahara, H.: 日本機械学会講演論文集. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 川橋正昭: "管内有限振幅波動現象およびその密度場計測"数理科学会流体科学講演会講演論文集. No.20. 10 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hossain, A., Kawahashi, M., Hirahara, H.: JSME-KSME Joint Fluid Engineering Conference. (発表予定).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hossain,A.,Kawahashi,M.and Hirahara,H.: "Finite amplitude standing wave in a closed duct with varying cross section."Proc.ASME FEDSM01. 発表予定(受理済). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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