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未利用熱の有効利用へ-熱音響システム高効率化に向けた断面積スケーリング-

研究課題

研究課題/領域番号 17K06234
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

坂本 眞一  滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (40449509)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード熱音響 / 断面積 / 未利用熱 / エネルギー変換 / 熱漏れ / 熱流 / 未利用エネルギー / 音響インテンシティ / 未利用熱エネルギー / エネルギー変換効率 / 音響エネルギー
研究成果の概要

熱音響システムは未利用熱を有効に利用可能なシステムとなるポテンシャルを持っている.熱音響システムの出力アップを目指している.本研究ではシステム出力と断面積の関係について検討した.直管型熱音響システム,ループ管型熱音響システムについて検討した.また,強制駆動式自励発振式について検討した.その結果より,いづれのシステム形状,方式においても,断面積と出力は概ね比例関係であることが確認された.また,スタック断面やシステムを構成する管に発生する温度勾配が大きく影響することが確認された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

熱音響現象における断面部分での現象は,時間的,空間的な非一様性のもとでの,これまで繋がることのなかった『音』と『熱』が複雑に絡み合う物理現象である.この現象の物理的理解を推進することは,学術的に独創的であり,意義あるものとなる.今回の研究結果をもとに断面積スケーリングを取り込んだ計算方法が確立されれば,精度の高い熱音響システムの設計が可能となり,実用化に大きな貢献ができると考えられ,未利用熱を有効に利用可能なシステムとなるポテンシャルを大きく推進し,社会的な意義についての期待も前進すると考える.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Measurement of heat flow caused by a standing-wave component generated by a thermoacoustic phenomenon2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Sakamoto, Yuji Ise, and Yuichiro Orino
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 11 ページ: 115006-115006

    • DOI

      10.1063/1.5123252

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of local inner diameter changes on the onset temperature and the energy conversion efficiency of a loop-tube-type thermoacoustic system2018

    • 著者名/発表者名
      Kenshiro Inui, Shin-ichi Sakamoto, Yuichiro Orino, Kohei Egawa, Takahiro Wada, and Shintaro Kataoka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 号: 7S1 ページ: 07LE01-07LE01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.07le01

    • NAID

      210000149323

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of temperature distribution of thermal buffer tube on onset temperature in a straight-tube-type thermoacoustic prime mover2017

    • 著者名/発表者名
      Wada Takahiro、Sakamoto Shin-ichi、Orino Yuichiro、Ueno So、Kajiura Yuma
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7S1 ページ: 07JE09-07JE09

    • DOI

      10.7567/jjap.56.07je09

    • NAID

      210000148059

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ループ菅方熱音響システムにおける熱緩衝管に関する検討-熱緩衝管の局所的冷却による影響-2019

    • 著者名/発表者名
      勝木 秀和,坂本 眞一
    • 学会等名
      日本音響学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スタック材質組み合わせによる熱音響システムの高効率化に向けた基礎検討-金属メッシュ材質変化によるスタック温度分布の測定-2019

    • 著者名/発表者名
      片岡 慎太朗,坂本 眞一
    • 学会等名
      日本音響学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental study of the thermal buffer tube temperature gradient and onset temperature in a loop-tube-type thermoacoustic system2019

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Katsuki,Shin-ichi Sakamoto
    • 学会等名
      Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurement of temperature distribution with 3D-printer and etching meshes stack in thermoacoustic heat pump2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Kataoka,Shin-ichi Sakamoto
    • 学会等名
      Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 直管型熱音響ヒートポンプにおける冷却特性について-システム断面積と冷却温度についての基礎検討-2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞一, 山鹿 祐弥
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental study on enlarge of a loop-tube-type thermoacoustic system:Measurement of onset temperature and sound field in cross-sectional area change2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Sakamoto, Kenshiro Inui, Hidekazu Katsuki
    • 学会等名
      the Acoustical Society of America
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所的内径拡大をもつループ管型熱音響システムのエネルギー変換に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      犬井 賢志郎,坂本 眞一,折野 裕一郎,片岡 慎太朗
    • 学会等名
      日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 直管型熱音響プライムムーバーにおける熱入力に関する基礎検討2018

    • 著者名/発表者名
      勝木 秀和,坂本 眞一,折野 裕一郎,和田貴裕
    • 学会等名
      日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 直管型熱音響プライムムーバーにおける熱緩衝管に関する検討‐熱緩衝管の部分的な管厚変化による温度分布への影響‐2018

    • 著者名/発表者名
      和田貴裕,坂本 眞一,折野 裕一郎,濟藤稔也
    • 学会等名
      日本音響学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 直管型熱音響プライムムーバーにおける熱緩衝管に関する検討-熱緩衝管における局所的な加熱による温度変化の影響-2017

    • 著者名/発表者名
      和田 貴裕,坂本 眞一,折野 裕一郎,濟藤 稔也
    • 学会等名
      日本音響学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental study on the effect of the change in the cross- sectional area on the straight-tube-type thermoacoustic prime mover2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Sakamoto, Takahiro Wada, Toshiya Saito
    • 学会等名
      ICU2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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