低温度差で熱音響現象を発生させる方法の基礎検討 -低温廃熱の有効利用に向けて-

• 研究課題/領域番号: 19710072
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 滋賀県立大学 (2008); 同志社大学 (2007)
• 研究代表者: 坂本 眞一 滋賀県立大学, 工学部・電子システム工学科, 准教授 (40449509)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,540千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 240千円); 2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2007年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: 熱音響現象 / 低温廃熱 / フェイズアジャスター / インテンシティ / 位相 / 熱音響 / 低温度差 / 廃熱 / エネルギー変換 / 粒子速度分布 / 音圧分布 / フェーズアジャスター

研究概要

低温度廃熱の有効利用を目指して,低温度で熱音響現象を発生,維持するための基礎研究を行った.粒子速度分布を調整するためにフェイズアジャスターを提案した.システム内に発生する音波の音圧と粒子速度の位相を調整し,低温度での発振に成功した.(2)音圧分布を調整するためにトリガーチューブ,(3)変位を調整するためにメンブレンを提案.3つの提案ともに効果を確認した.フェイズアジャスターを設置した条件においては300℃程度での発振に成功した.今後は更なる低温度差による発振条件を詳細に検討する必要があると考える.

研究成果

• [雑誌論文] Reduction in Temperature Difference of Prime Mover Stack in Loop-Tube-Type Thermoacoustic Cooling System by Applying Phase Adjuster (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.47,No.5 ページ: 3776-3780
  • NAID: 40016057288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Inner Diameter Change of Phase Adjuster on Heat-to-Sound Energy Conversion Efficiency in Loop-Tube-Type Thermoacoustic Prime Mover (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, M. Nishikawa, T. Ishino, Y. Watanabe, and J. Senda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.47,No.5 ページ: 4223-4225
  • 査読あり
• [雑誌論文] How to Design a Thermoacoustic System Considering the Relaxation Time ωτ : Introduction of Parameter ωτ to Determine the Position of Stack (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuji, S. Sakamoto, T. Ishino, Y. Watanabe, and J. Senda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.47,No.5 ページ: 4231-4234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Copper Mesh at Interface between Stack and Heat Source in Thermoacoustic Cooling System (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Miya, S. Sakamoto, and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.47,No.5 ページ: 4235-4238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinearity Suppressed by Applying Phase Adjuster in Thermoacoustic System (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, S. Komiya, J. Senda and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Fundamentals and Applications(ISNA 18),(18th International Symposium) ページ: 367-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction in Temperature Difference of Prime Mover Stack in Loop-Tub e-Type Thermoacoustic Cooling System by Applying Phase Adjuster (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 47 ページ: 3776-3780
  • NAID: 40016057288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Inner Diameter Change of Phase Adjuster on Heat-t o-Sound Energy Conversion Efficiency in Loop-Tube-Type Ther moacoustic Prime Mover (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, M. Nishikawa, T. Ishino, Y. Watanabe, and J. Senda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 47 ページ: 4223-4225
  • 査読あり
• [雑誌論文] How to Design a Thermoacoustic System Considering the Rel axation Time τ: Introduction of Parameter Gil to Determine the Position of Stack (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuji, S. Sakamoto, T. Ishino, Y. Watanabe, and J. Senda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 47 ページ: 4231-4234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Copper Mesh at Interface between Stack and Heat Source in Thermoacoustic Cooling System (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Miya, S. Sakamoto, and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 47 ページ: 4235-4238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinearity Suppressed by Applying Phase Adjuster in Ther moacoustic System (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, S. Komiya, J. Senda and Y Watanabe
  • 雑誌名: Fundamentals and Applications(ISNA 18), 18^<th> International Symposium ページ: 1161-1165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Cooling Effect of Loop-Tube-Type Thermoacoustic Cooling System Applying Phase Adjuster (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, Y. Imamura and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.46,No.7B ページ: 4951-4955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Sound Field in Looped Tube Thermoacoustic Cooling System with Membrane (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Imamura, S. Sakamoto and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.46,No.7A ページ: 4417-4420
  • NAID: 40015465571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Thermoacoustic Cooling System Using a Resonance Tube to Induce One-wavelength Mode Resonance (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yoshida, S. Sakamoto and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.46,No.7A ページ: 4413-4416
  • NAID: 40015465570
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Phase Adjuster upon Improvement in Cooling Effect of Loop-tube-type Thermoacoustic Cooling System (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, Y. Imamura and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 4951-4955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Sound Field in Looped Tube Thermoacoustic Cooling System with Membrane (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Imamura, S. Sakamoto and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 4417-4420
  • NAID: 40015465571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Thermoacoustic Cooling System Using a Resonance Tube to Induce One-wavelength Mode Resonance (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yoshida, S. Sakamoto and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 4413-4416
  • NAID: 40015465570
  • 査読あり
• [学会発表] 円錐型フェイズアジャスターが熱音響システムのエネルギー変換効率に与える影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一, 小宮慎太郎, 塚本大地, 渡辺好章
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] FDTD法を用いた定在波音場の推定-熱音響システムの設計に向けて- (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口敦, 坂本眞一, 小宮慎太郎, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] 分岐管設置による音と熱のエネルギー変換効率向上についての検討-ループ管型熱音響冷却システムの実用化に向けた研究- (2009)
  • 著者名/発表者名: 石野貴廣, 坂本眞一, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] FDTD法を用いた定在波音場の推定-熱音響システムの設計に向けて- (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口敦,坂本眞一,小宮慎太郎,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2009年春季研究発表会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 分岐管設置による音と熱のエネルギー変換効率向上についての検討-ループ管型熱音響冷却システムの実用化に向けた研究- (2009)
  • 著者名/発表者名: 石野貴廣,坂本眞一,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2009年春季研究発表会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 円錐型フェイズアジャスターが熱音響システムのエネルギー変換効率に与える影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一,小宮慎太郎,塚本大地,渡辺好章
  • 学会等名: 応用物理学会2009年春季研究発表会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] ループ管型熱音響冷却システムの実用化に向けた検討-分岐管の断面積変化が管内音場に与える効果について- (2008)
  • 著者名/発表者名: 石野貴廣, 坂本眞一, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2008-09-12
• [学会発表] 断面積変化が管内伝播音波に及ぼす影響に関する数値解析一ループ管方式熱音響冷却システムの実用化に向けて- (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂口敦, 坂本眞一, 小宮慎太郎, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2008-09-12
• [学会発表] 管内伝搬音波に対して断面積変化が及ぼす影響についての実験的検討〜ループ管冷却システムにPhase Adjusterが及ぼす影響について (2008)
  • 著者名/発表者名: 小宮慎太郎, 坂本眞一, 坂口敦, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] フェイズアジャスターが熱音響システム内の時間的,空間的温度変化に与える影響について (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一, 小宮慎太郎, 坂口敦, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会日本音響学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] 積層メッシュにおける音と熱のエネルギー変換についての考察^*-熱音響冷却システム実用化に向けて- (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一 辻良行 西村由貴子 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 千葉工業大学津田沼キャンパス
  • 年月日: 2008-03-18
• [学会発表] 積層メッシュにおける音と熱のエネルギー変換についての考察-熱音響冷却システム実用化に向けて- (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一,辻良行,西村由貴子,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2008年春季研究発表会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] 管内伝搬音波に対して断面積変化が及ぼす影響についての実験的検討-ループ管冷却システムにPhase Adjusterが及ぼす影響について- (2008)
  • 著者名/発表者名: 小宮慎太郎,坂本眞一,坂口敦,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2008年春季研究発表会
  • 発表場所: 博多
• [学会発表] フェイズアジャスターが熱音響システム内の時間的,空間的温度変化に与える影響について* (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一,小宮慎太郎,坂口敦,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2008年春季研究発表会
  • 発表場所: 博多
• [学会発表] ループ管型熱音響冷却システムの実用化に向けた検討-分岐管の断面積変化が管内音場に与える効果について- (2008)
  • 著者名/発表者名: 石野貴廣,坂本眞一,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2008年春季研究発表会
  • 発表場所: 博多
• [学会発表] 断面積変化が管内伝播音波に及ぼす影響に関する数値解析-ループ管方式熱音響冷却システムの実用化に向けて- (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂口敦,坂本眞一,小宮慎太郎,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2008年春季研究発表会
  • 発表場所: 博多
• [学会発表] フェーズアジャスター内径変化による熱音響システムのエネルギー変換効率の向上 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一, 西川昌宏, 石野貴廣, 渡辺好章, 千田二郎
  • 学会等名: 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウ
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] 緩和時間τを考慮した熱音響システム設計手法の検討-ωτによるスタック位置の決定- (2007)
  • 著者名/発表者名: 辻良行, 坂本眞一, 石野貴廣, 渡辺好章, 千田二郎
  • 学会等名: 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウ
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] 熱音響冷却システムの小型化に向けたエネルギー変換効率に関する基礎研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 若田哲也, 坂本眞一, 西川昌宏, 渡辺好章
  • 学会等名: 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウ
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] 熱音響冷却システムにおいてスタックの熱源接触部に銅メッシュを設置した際の効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮直基, 坂本眞一, 渡辺好章
  • 学会等名: 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウ
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] ループ管方式による熱音響冷却システムの実用化に向けた検討-分岐路による管内音場の制御- (2007)
  • 著者名/発表者名: 石野貴廣, 坂本眞一, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2007-09-20
• [学会発表] ループ管方式による熱音響冷却システムの実用化に向けた検討^*-フェーズ・アジャスタによる熱から音へのエネルギー変換特性向上について- (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一, 石野貴廣, 西川昌宏, 渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2007-09-20
• [学会発表] 熱音響システムのエネルギー変換効率向上に向けて-フェイズアジャスターについての検討- (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一, 渡辺好章, 千田二郎
  • 学会等名: 非線形音響研究会
  • 発表場所: 財団法人加藤科学振興会 軽井沢研修所
  • 年月日: 2007-07-21
• [学会発表] 熱音響システムのエネルギー変換効率向上に向けて-フェイズアジャスターについての検討- (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一,渡辺好章,千田二郎
  • 学会等名: 第31回非線形音響研究会
  • 発表場所: 軽井沢
• [学会発表] ループ管方式による熱音響冷却システムの実用化に向けた検討-分岐路による管内音場の制御- (2007)
  • 著者名/発表者名: 石野貴廣,坂本眞一,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2007年秋季研究発表会
  • 発表場所: 山梨
• [学会発表] ループ管方式による熱音響冷却システムの実用化に向けた検討*-フェーズ・アジャスタによる熱から音へのエネルギー変換特性向上について- (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一,石野貴廣,西川昌宏,渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会2007年秋季研究発表会
  • 発表場所: 山梨
• [学会発表] フェーズアジャスター内径変化による熱音響システムのエネルギー変換効率の向上 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本眞一,西川昌宏,石野貴廣,渡辺好章,千田二郎
  • 学会等名: 第28回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] 緩和時間τを考慮した熱音響システム設計手法の検討-ωτによるスタック位置の決定- (2007)
  • 著者名/発表者名: 辻良行,坂本眞一,石野貴廣,渡辺好章,千田二郎
  • 学会等名: 第28回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] 熱音響冷却システムの小型化に向けたエネルギー変換効率に関する基礎研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 若田哲也,坂本眞一,西川昌宏,渡辺好章
  • 学会等名: 第28回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] 熱音響冷却システムにおいてスタックの熱源接触部に銅メッシュを設置した際の効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮直基,坂本眞一,渡辺好章
  • 学会等名: 第28回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 筑波