ループ型熱音響エンジンの高効率化と車両搭載に向けた研究

勝田正文・納富信・谷洋平
平澤顕・三好誠之
早稲田大学環境・エネルギー研究科 勝田研究室
ループ型熱音響エンジンの高効率化と車両搭載に向けた研究
−質量流の遮断と発電ユニットの搭載−
研究の目的・概要
z自動車から出る排熱を回収し、電気エネルギーとして利用するために熱音響エンジン
を用いた排熱回収システムの構築を目指した。そのために、ループ型熱音響エンジンに
おける質量流の遮断を検討すると共に，発電ユニットを搭載し評価した．
200
P5
200
200
P6
P7
P8
Membrane
P9
Ø60.5 T1
T3
2
700
P4
P10
P3
Gasket
P2
P1
P12
P11
Fig. Membrane
200
479
1233
36
53.5 40
129.5
1
T2
300
•実験装置概要
全長4.2m、のSUSパイプで構成され
ている。ループ周長には圧力センサ
(12点)、熱電対(3点)を設置し、各種
データを取得した。高温熱交換器は
銅ブロックにシーズヒータを巻きつけ
たもの、スタック部には平織りのワイ
ヤーメッシュを積層させたものを用い
た。またループ型熱音響エンジン特
有の質量流を遮断するためにゴム膜，
及びPhase Adjusterを設置した。
36
78
3
Membrane
PA
Hot Heat Exchanger
Wire Mesh
Fig. Phase Adjuster
Fig. Schematic View of Experimental Apparatus
Ch1-2
Membrane
Fig. Position of Liner Alternator
15
Power Output W
①
②
10
③
with Membrane
5
with PA
0.4MPa
0
0
5
10
Sound Intensity W(Ch1-2)
Fig. Sound Intensity vs Power Output
15
•質量流遮断
管内にゴム膜，PAを挿入することで，質量流を
遮断でき，エネルギーの損失が減少し熱から音へ
のエネルギー変換が活発になった．加えてPAに
ついては，圧力振幅と流速振幅の位相差の減少
により音響強度が増加することを確認した．
•発電ユニットの搭載
管内の圧力変動波をピストンで受け磁石を往復
運動させ発電するフリーピストン型のリニア発電
機を搭載することで，音響エネルギーを電力とし
て取り出すシステムを構築し，11Wの出力を得た．
結果・考察
1. ゴム膜，PAの挿入により，質量流遮断の効果を明らかにすると共に，管内音波
へ与える影響を明らかにした．
2. ループ型熱音響エンジンにリニア発電ユニットを搭載することで，発生した音波
のエネルギーを電力として得るシステムを構築した．
早稲田大学 勝田研究室
http://www.f.waseda.jp/katsuta/