| 研究課題/領域番号 |
20H04383
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64050:循環型社会システム関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
琵琶 哲志 東北大学, 工学研究科, 教授 (50314034)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 熱音響現象 / 音波エンジン / スターリングエンジン / エネルギー変換 / 外燃機関 / 液体ピストンエンジン / 熱音響自励振動 / 熱音響デバイス / 低動作温度差 / 音響振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バイオマスエネルギー，太陽光，産業炉からの各種排熱など多くの未利用熱源の利用を促進するために，従来型技術に比べて著しく簡単な構造を持つ音波エンジンの研究を推進する．本研究では，液体ピストンとフライホイールを組み込むことで音波エンジンの単純構造を維持したままその出力を取り出す機構の検討を行う．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，固体の可動部品を持たない熱機関の開発を目指して，液体ピストンエンジンおよび，フライホイールを持つ音波エンジンの開発を行った．液体ピストンエンジンは，固体ピストンの往復動で作動気体を制御する代わりに複数の液柱の連成振動を利用して作動気体を制御し，エネルギー変換サイクルを実行する．その動作メカニズムの解析と設計指針の確立を理論モデルの構築と実験により行った．また，フライホイールをもつ音波エンジンのプロトタイプの開発に成功し，その基本的な動作ダイナミクスの解析と数値解析を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気柱振動を利用した音波エンジンは，著しく簡単な構造を持つことや特殊な材料・物質が不要で，しかもエネルギー変換に固体ピストンが本質的には不要という特徴を備えた比較的新しい外燃機関である．本研究成果は音波エンジンを液体ピストンを持つ系に拡張し，またその音響パワー出力を軸出力に変換するための基礎であり，音波エンジンを核とする分散型エネルギー源の構築に資する．
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