研究者詳細

顔写真

ビワ　テツシ
琵琶　哲志
Tetsushi Biwa
所属
大学院工学研究科　機械機能創成専攻　エネルギー学講座（熱制御工学分野）
職名
教授
学位

  • 博士（工学）　名古屋大学

経歴 1

  • 1999年4月 ～ 2006年3月
    名古屋大学　助手

学歴 3

  • 名古屋大学　工学研究科　結晶材料工学専攻

    ～ 1999年3月25日

  • 名古屋大学　工学研究科　結晶材料工学専攻

    ～ 1995年3月25日

  • 名古屋大学　工学部　応用物理学科

    ～ 1993年3月25日

委員歴 12

  • 日本機械学会エンジンシステム部門「先進のスターリングサイクル機器研究会」(A-TS07-40)　委員

    2003年4月 ～ 2009年3月

  • 日本機械学会エンジンシステム部門「先進のスターリングサイクル機器研究会」(A-TS07-40)　委員

    2003年4月 ～ 2009年3月

  • 低温工学協会調査研究会「振動流エネルギー変換・輸送現象研究会」　主査

    2005年4月 ～ 2008年3月

  • 低温工学協会調査研究会「振動流エネルギー変換・輸送現象研究会」　主査

    2005年4月 ～ 2008年3月

  • 低温工学協会調査研究会「熱音響自励振動研究会」　運営委員

    2002年4月 ～ 2005年3月

  • 低温工学協会調査研究会「熱音響自励振動研究会」　運営委員

    2002年4月 ～ 2005年3月

  • 日本機械学会エンジンシステム部門「地球に優しいスターリングサイクルシステムの実用化研究会」(A-TS07-46)　委員

    2009年4月 ～

  • 日本機械学会エンジンシステム部門「地球に優しいスターリングサイクルシステムの実用化研究会」(A-TS07-46)　委員

    2009年4月 ～

  • 低温工学協会調査研究会「熱音響デバイス研究会」　主査

    2008年4月 ～

  • 低温工学協会調査研究会「熱音響デバイス研究会」　主査

    2008年4月 ～

  • 日本機械学会エンジンシステム部門スターリングサイクル委員会　委員

    2005年4月 ～

  • 日本機械学会エンジンシステム部門スターリングサイクル委員会　委員

    2005年4月 ～

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所属学協会 4

  • Acoustical Society of America

  • 日本機械学会

  • 日本音響学会

  • 低温工学協会

研究キーワード 1

  • 実験音響物理学

研究分野 2

  • 自然科学一般 / 数理物理、物性基礎 /

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 熱工学 / 熱音響工学

受賞 5

  1. 科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞

    2009年4月6日　文部科学省　熱音響現象に基づくエネルギー変換技術の研究

  2. 2007年度論文賞：（社）低温工学協会

    2007年5月17日　（社）低温工学協会　パルス管冷凍機と熱駆動熱音響冷凍機の効率

  3. 2006年度奨励賞：（社）低温工学協会

    2006年5月16日　（社）低温工学協会　熱音響エネルギー変換技術の実用化を目指した基礎研究

  4. 2004年度日本冷凍空調学会賞優秀講演賞

    2005年5月16日　（社）日本冷凍空調学会　熱音響スターリング冷凍機の開発

  5. 2001年度優良発表賞：（社）低温工学協会

    2001年5月17日　（社）低温工学協会　共鳴管につながれたループ状チューブにおける自励振動

論文 114

  1. Linear stability analysis of a combustor model with a delayed feedback tube 査読有り

    Yosuke Takabatake, Yuto Kasai, Eita Shoji, Tetsushi Biwa

    Applied Energy　376　124249-124249　2024年12月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.apenergy.2024.124249 　

    ISSN：0306-2619

  2. Experimental study on liquid piston Stirling engine combined with self-rectifying turbine 査読有り

    Jidai Tomihira, Eita Shoji, Tetsushi Biwa, Prastowo Murti, Shinya Okuhara, Manabu Takao

    The Journal of the Acoustical Society of America　156　(2)　792-799　2024年8月1日

    出版者・発行元： Acoustical Society of America (ASA)

    DOI： 10.1121/10.0028132 　

    ISSN：0001-4966

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    A liquid piston Stirling engine is an external combustion engine that uses air and water under atmospheric pressure as its working fluids. Resulting from its uncomplicated design and the capacity to operate under relatively low temperature differentials of less than 100 °C, it has attracted considerable attention in recent years. This paper presents the fundamental characteristics of the liquid piston engine combined with a self-rectifying turbine for the advancement of thermal generators. When the turbine is installed in the water region rather than in the air region, it exhibits unidirectional rotation with a rotational speed directly proportional to the velocity amplitude of the reciprocating axial flow. Additionally, the acoustic impedance within the duct section containing the turbine is determined, demonstrating that the real part of impedance rises with increasing axial velocity, indicating a loss mechanism similar to the minor loss. Furthermore, the installation of the turbine results in a breakdown of symmetry in the engine oscillation mode. To maintain symmetry and improve system design, future developments must consider the installation of a turbine in each unit. These findings can pave the way to the design of liquid piston Stirling engines and their applications in thermal energy conversion.

  3. Analysis of a standing wave thermoacoustic engine with multiple unit stages 査読有り

    Prastowo Murti, Ikhsan Setiawan, Jihan Zeinyuta Rosafira, Adhika Widyaparaga, Wijayanti Dwi Astuti, Tetsushi Biwa

    International Journal of Renewable Energy Development　13　(4)　708-715　2024年5月15日

    出版者・発行元： Center of Biomass and Renewable Energy Scientia Academy

    DOI： 10.61435/ijred.2024.60098 　

    ISSN：2252-4940

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    The thermoacoustic engine is an eco-friendly technology capable of harnessing solar and waste energy for electricity generation, in conjunction with a linear alternator, and can function as a heat pump. This engine type holds significant appeal due to its simplistic design, devoid of any mechanical moving components, comprising only a stack sandwiched between heat exchangers within a resonator. When the temperature gradient across the stack reaches the critical threshold (onset temperature), the working gas undergoes spontaneous oscillation. Typically, a high onset temperature is necessary to induce gas oscillation in a thermoacoustic engine due to viscous losses within the system. A method to lower the onset temperature by increasing the number of unit stages consisting of stacks and heat exchangers so that the engine can utilize low-grade thermal sources has been developed to overcome this challenge. However, this method has only been applied to traveling-wave thermoacoustic engines. Its application in standing-wave engines, which offer a more compact and straightforward structure, remains unexplored. This research aims to examine how the number of unit stages in a standing-wave thermoacoustic engine influences the onset temperature and acoustic field. The onset temperature is estimated using a fundamental hydrodynamics equation and the investigation of the acoustic field throughout the engine using DeltaEC software. Results showed that the strategic positioning of multiple unit stages is essential to achieve a low onset temperature. The minimum onset temperature, approximately 92°C, is obtained when three- or four-unit stages are installed. Additionally, increasing the number of unit stages does not affect the acoustic impedance and phase difference between pressure and velocity in the stack, while simultaneously enhancing both acoustic power output and thermal efficiency.

  4. Time-resolved measurement of acoustic density fluctuations using a phase-shifting Mach-Zehnder interferometer 査読有り

    Eita Shoji, Anis Maddi, Guillaume Penelet, Tetsushi Biwa

    The Journal of the Acoustical Society of America　155　(4)　2438-2444　2024年4月1日

    出版者・発行元： Acoustical Society of America (ASA)

    DOI： 10.1121/10.0025537 　

    ISSN：0001-4966

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    Phase-shifting interferometry is one of the optical measurement techniques that improves accuracy and resolution by incorporating a controlled phase shift into conventional optical interferometry. In this study, a four-step phase-shifting interferometer is developed to measure the spatiotemporal distribution of acoustic density oscillations of the gas next to a rigid plate. The experimental apparatus consists of a polarizing Mach–Zehnder interferometer with a polarization camera capable of capturing four polarization directions in one shot image and it is used to measure the magnitude and the phase of density fluctuations through a duct of rectangular cross section connected to a loudspeaker. The results are compared with the well-established thermoacoustic theory describing the thermal coupling between acoustic oscillations and rigid boundaries, and the results show a very good agreement for various ratios of the (frequency-dependent) thermal boundary layer thickness to the plate spacing. This measurement technique could be advantageously employed to analyze more complex heat transfer processes involving the coupling of acoustic oscillations with rigid boundaries.

  5. Analysis of multi-cylinder type liquid piston Stirling cooler 査読有り

    Prastowo Murti, Eita Shoji, Tetsushi Biwa

    Applied Thermal Engineering　219　119403-119403　2023年1月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.applthermaleng.2022.119403 　

    ISSN：1359-4311

  6. Rotational dynamics of a looped-tube thermoacoustic engine with a flywheel 査読有り

    Takumaru Watanabe, Eita Shoji, Tetsushi Biwa, Guillaume Penelet

    Physical Review Applied　18　044079　2022年10月

    DOI： 10.1103/PhysRevApplied.18.044079 　

  7. Thermoacoustic modeling of Fluidyne engine with a gas-coupled water pumping line 査読有り

    T. Biwa, M. Prastowo, E. Shoji

    The Journal of the Acoustical Society of America　152　(4)　2212-2219　2022年10月

    出版者・発行元： Acoustical Society of America (ASA)

    DOI： 10.1121/10.0014698 　

    ISSN：0001-4966

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    A Fluidyne engine is a Stirling engine with liquid pistons that automatically start to oscillate when the engine's regenerator is differentially heated to a certain level. This study investigates the thermally induced oscillations of the working gas and liquid in the Fluidyne engine using the results of the thermoacoustic theory. Further, the water pump performance of the Fluidyne engine is evaluated when it is coupled to the pumping line. The theoretical formulation and calculation results were verified by experimental tests on the onset temperature ratio and pump performance.

  8. Analysis of the linear oscillation dynamics of Fluidyne engines

    M. Ito, P. Murti, S. Tsuboi, E. Shoji, T. Biwa

    The Journal of the Acoustical Society of America　151　(2)　1133-1141　2022年2月

    出版者・発行元： Acoustical Society of America (ASA)

    DOI： 10.1121/10.0009571 　

    ISSN：0001-4966

  9. Design guideline for multi-cylinder-type liquid-piston Stirling engine 査読有り

    Prastowo Murti, Akira Takizawa, Eita Shoji, Tetsushi Biwa

    Applied Thermal Engineering　200　117635-117635　2022年1月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.applthermaleng.2021.117635 　

    ISSN：1359-4311

  10. Periodic acoustic pulse generation by mode locked thermoacoustic oscillator 査読有り

    Y. Hirayama, T. Biwa, R. Delage

    The Journal of the Acoustical Society of America　150　(4)　2310-2315　2021年10月

    出版者・発行元： Acoustical Society of America (ASA)

    DOI： 10.1121/10.0006536 　

    ISSN：0001-4966

  11. Study of a thermoacoustic-Stirling engine connected to a piston-crank-flywheel assembly 査読有り

    Guillaume Penelet, Takumaru Watanabe, Tetsushi Biwa

    The Journal of the Acoustical Society of America　149　(3)　1674-1684　2021年3月

    出版者・発行元： Acoustical Society of America (ASA)

    DOI： 10.1121/10.0003685 　

    ISSN：0001-4966

  12. Linear alternator for liquid piston thermoacoustic stirling engine

    Prastowo Murti, Akira Takizawa, Tetsushi Biwa

    "Advances in Acoustics, Noise and Vibration - 2021" Proceedings of the 27th International Congress on Sound and Vibration, ICSV 2021　2021年

    出版者・発行元： Silesian University Press

  13. Flywheel-based traveling-wave thermoacoustic engine 査読有り

    T. Biwa, T. Watanabe, G. Penelet

    Applied Physics Letters　117　(24)　243902-243902　2020年12月14日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0022315 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

  14. Suppression of Rijke tube oscillations by delay coupling 査読有り

    H. Hyodo, M. Iwasaki, T. Biwa

    Journal of Applied Physics　128　(9)　094902-094902　2020年9月7日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0012105 　

    ISSN：0021-8979

    eISSN：1089-7550

  15. Synchronization of thermoacoustic quasiperiodic oscillation by periodic external force 査読有り

    M. Sato, H. Hyodo, T. Biwa, R. Delage

    Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science　30　(6)　063130-063130　2020年6月

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0004381 　

    ISSN：1054-1500

    eISSN：1089-7682

  16. Suppression of liquid surface instability induced by finite-amplitude oscillation in liquid piston Stirling engine 査読有り

    P. Murti, H. Hyodo, T. Biwa

    Journal of Applied Physics　127　(15)　154901-154901　2020年4月21日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0003921 　

    ISSN：0021-8979

    eISSN：1089-7550

  17. 熱音響自励振動系に生じる非線形現象 招待有り 査読有り

    琵琶 哲志

    システム制御情報学会誌　63　(9)　383-389　2019年9月

  18. Observation of thermoacoustic chaotic oscillations in a looped tube 査読有り

    Rémi Delage, Yusuke Takayama, Hiroaki Hyodo, Tetsushi Biwa

    Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science　29　(9)　093108-093108　2019年9月

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/1.5066363 　

    ISSN：1054-1500

    eISSN：1089-7682

  19. Amplitude death in coupled thermoacoustic oscillators with frequency detuning

    Hiroaki Hyodo, Tetsushi Biwa

    Proceedings of the International Congress on Acoustics　2019-　5627-5632　2019年

    出版者・発行元： International Commission for Acoustics (ICA)

    DOI： 10.18154/RWTH-CONV-239634 　

    ISSN：2415-1599 2226-7808

  20. Direct measurements of steady heat transfer maintained by oscillating pipe flow in thermoacoustic system 査読有り

    琵琶 哲志

    Journal of Applied Physics　125　014903　2019年1月

  21. Stabilization of thermoacoustic oscillators by delay coupling 査読有り

    兵頭弘晃, 琵琶 哲志

    Physical Review E　2019年

  22. Experimental and numerical analysis of a liquid-piston Stirling engine with multiple unit sections 査読有り

    田村 駿, 兵頭弘晃, 琵琶 哲志

    Japanese Journal of Applied Physics　2019年

  23. Bifurcation diagram of coupled thermoacoustic chaotic oscillators 査読有り

    R. Delage, Y. Takayama, T. Biwa

    Chaos　28　(8)　083125-083125　2018年8月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1063/1.5037371 　

    ISSN：1054-1500

    eISSN：1089-7682

  24. 熱音響自励振動の振動抑制に関する研究 招待有り 査読有り

    琵琶 哲志, 兵頭弘晃

    日本燃焼学会誌　60　(192)　93-98　2018年5月

  25. Derivation of coupling conditions of amplitude death in delay-coupled thermoacoustic oscillators

    Hiroaki Hyodo, Tetsushi Biwa

    Proceedings of Meetings on Acoustics　34　(1)　2018年

    出版者・発行元： Acoustical Society of America

    DOI： 10.1121/2.0000882 　

    ISSN：1939-800X

  26. Phase-locking and suppression states observed in forced synchronization of thermoacoustic oscillator 査読有り

    Hiroaki Hyodo, Tetsushi Biwa

    Journal of the Physical Society of Japan　87　(3)　034402　2018年

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/JPSJ.87.034402 　

    ISSN：1347-4073 0031-9015

  27. Stability Analysis of Thermoacoustic Gas Oscillations through Temperature Ratio Dependence of the Complex Frequency 査読有り

    Hiroaki Hyodo, Keita Muraoka, Tetsushi Biwa

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　86　(10)　104401-1-104401-6　2017年10月

    DOI： 10.7566/JPSJ.86.104401 　

    ISSN：0031-9015

  28. A looped-tube traveling-wave engine with liquid pistons 査読有り

    H. Hyodo, S. Tamura, T. Biwa

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　122　(11)　114902　2017年9月

    DOI： 10.1063/1.4986409 　

    ISSN：0021-8979

    eISSN：1089-7550

  29. On–off intermittency in coupled chaotic thermoacoustic oscillations 査読有り

    Rémi Delage, Yusuke Takayama, Tetsushi Biwa

    Chaos　27　(4)　043111-1-043111-5　2017年4月

    DOI： 10.1063/1.4981910 　

    ISSN：1054-1500

    eISSN：1089-7682

  30. Measurement of Heat Flow Transmitted through a Stacked-Screen Regenerator of Thermoacoustic Engine 査読有り

    Shu Han Hsu, Tetsushi Biwa

    APPLIED SCIENCES-BASEL　7　(3)　303　2017年3月

    DOI： 10.3390/app7030303 　

    ISSN：2076-3417

  31. Modeling of a stacked-screen regenerator in an oscillatory flow 査読有り

    Shu Han Hsu, Tetsushi Biwa

    Japanese Journal of Applied Physics　56　(1)　017301　2017年1月1日

    出版者・発行元： Japan Society of Applied Physics

    DOI： 10.7567/JJAP.56.017301 　

    ISSN：1347-4065 0021-4922

  32. Suppression of Spontaneous Gas Oscillations by Acoustic Self-Feedback 査読有り

    Tetsushi Biwa, Yoshiki Sawada, Hiroaki Hyodo, Soichiro Kato

    PHYSICAL REVIEW APPLIED　6　(4)　044020　2016年10月

    DOI： 10.1103/PhysRevApplied.6.044020 　

    ISSN：2331-7019

  33. Experimental Demonstration of a Thermoacoustic Diode 査読有り

    Tetsushi Biwa, Hiroki Nakamura, Hiroaki Hyodo

    PHYSICAL REVIEW APPLIED　5　(6)　064012-1-064012-8　2016年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevApplied.5.064012 　

    ISSN：2331-7019

  34. 熱音響デバイス用熱交換器の性能評価 査読有り

    小清水 孝夫, 琵琶 哲志

    日本冷凍空調学会論文集　32　(4)　453-459　2015年11月30日

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本冷凍空調学会

    DOI： 10.11322/tjsrae.15-35TA_OA 　

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    これまで，熱音響デバイスの設計やその内部現象の理解に熱音響理論が広く用いられてきた．しかしながら，吸放熱を行う熱交換器に対して熱音響理論は適用できず，その性能に関する理解が進んでいない．本研究では，熱音響デバイス用熱交換器の吸放熱量に対する性能を評価するために，熱音響理論を使用しない数値解析を実施した．熱交換器の性能評価の指標として熱伝達率を導入し，性能に対する運転周波数の影響を調査した結果，運転周波数が高いほど熱伝達率の値は大きくなり，熱交換器としての性能が高くなることがわかった．さらに，運転周波数が高いほど熱交換に寄与する半径方向の範囲が狭くなり，管壁近傍の作動ガスの温度勾配が大きくなるため，管壁への放熱量が大きくなることがわかった．

  35. 音波エンジン発電機の試作 査読有り

    大竹 翔太, 兵頭 弘晃, 琵琶 哲志

    日本冷凍空調学会論文集　32　(4)　477-483　2015年11月30日

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本冷凍空調学会

    DOI： 10.11322/tjsrae.15-33TA_OA 　

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    <tt>熱音響自励振動を応用すると可動部品のない熱機関「音波エンジン」を実現できる．音波エンジンではこれまで気柱管の固有振動モードを利用することが多かった．本研究では，気柱管の一端にボイスコイルモーター型の発電機を接続した音波エンジン発電機の試作を試みた．この装置は</tt>ループ管と枝管共鳴管からなる音波エンジンの枝管共鳴管の役割を発電機部分が担うことで，短い全長と低い周波数を両立させている．エンジン部分と発電機部分で構成させる合成系の動作条件について実験的に検討し，動作させた結果について報告する．

  36. Amplitude Death in Coupled Thermoacoustic Oscillators 査読有り

    Tetsushi Biwa, Satoshi Tozuka, Taichi Yazaki

    PHYSICAL REVIEW APPLIED　3　(3)　2015年3月

    DOI： 10.1103/PhysRevApplied.3.034006 　

    ISSN：2331-7019

  37. Evolution Equation of Subcritical Hopf Bifurcation in Thermoacoustic Oscillations 査読有り

    H. Hyodo, T. Biwa

    RECENT DEVELOPMENTS IN NONLINEAR ACOUSTICS　1685　2015年

    DOI： 10.1063/1.4934433 　

    ISSN：0094-243X

  38. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF STACKED-SCREEN REGENERATOR LOCATED IN A HIGH IMPEDANCE ACOUSTIC FIELD 査読有り

    Shu Han Hsu, Tetsushi Biwa

    PROCEEDINGS OF THE 22ND INTERNATIONAL CONGRESS ON SOUND AND VIBRATION　2015年

  39. Observation of thermoacoustic shock waves in a resonance tube (L) 査読有り

    Tetsushi Biwa, Kazuya Sobata, Shota Otake, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　136　(3)　965-968　2014年9月

    DOI： 10.1121/1.4892782 　

    ISSN：0001-4966

    eISSN：1520-8524

  40. Measurements of acoustic particle velocity in a coaxial duct and its application to a traveling-wave thermoacoustic heat engine 査読有り

    Jun Morii, Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS　85　(9)　094902　2014年9月

    DOI： 10.1063/1.4893639 　

    ISSN：0034-6748

    eISSN：1089-7623

  41. Forced synchronization of periodic oscillations in a gas column: Where is the power source? 査読有り

    Takamasa Yoshida, Taichi Yazaki, Yuki Ueda, Tetsushi Biwa

    Journal of the Physical Society of Japan　82　(10)　103001　2013年10月

    DOI： 10.7566/JPSJ.82.103001 　

    ISSN：0031-9015 1347-4073

  42. Experimental Determination of the Evolution Equation for Thermally Induced Acoustic Oscillations 査読有り

    Tetsushi Biwa, Fumitomo Shima, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　82　(4)　043401　2013年4月

    DOI： 10.7566/JPSJ.82.043401 　

    ISSN：0031-9015

  43. Synchronization of a thermoacoustic oscillator by an external sound source 査読有り

    G. Penelet, T. Biwa

    American Journal of Physics　81　(4)　290-297　2013年3月18日

    DOI： 10.1119/1.4776189 　

    ISSN：0002-9505

  44. 積層ワイヤーメッシュの熱音響特性の振幅依存性

    大林 敦, 許 書涵, 琵琶 哲志

    低温工学 = Cryogenic engineering　47　(9)　562-567　2012年9月25日

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.47.562 　

    ISSN：0389-2441

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    We compare a regenerator comprised of stacked wire meshes with that made of a honeycomb ceramic catalyst by measuring the acoustic fields in a tube containing the regenerator and air working gas at atmospheric pressure. The flow resistance of the wire-mesh regenerator increases in proportion to the velocity amplitude, whereas that of the honeycomb regenerator remains constant. An empirical equation of the flow resistance is proposed for the wire-mesh regenerator using an acoustic Reynolds number and ωτν (ω is the angular frequency of the acoustic waves and τνis the viscous relaxation time given using effective pore radius). The difference between these regenerators is also observed in the increased acoustic power achieved in the presence of axial temperature differences.

  45. How to build a loaded thermoacoustic engine 査読有り

    Hiroki Hatori, Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　111　(7)　074905　2012年4月

    DOI： 10.1063/1.3700244 　

    ISSN：0021-8979

    eISSN：1089-7550

  46. パルス管エンジンにおける仕事流束密度測定

    吉田 隆昌, 矢崎 太一, 濱口 和洋, 琵琶 哲志

    低温工学 = Cryogenic engineering　47　(1)　52-57　2012年1月25日

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.47.52 　

    ISSN：0389-2441

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    A kind of heat engine called a pulse tube engine has been recently proposed. The engine consists of only a few parts: differentially heated stacked metal meshes in a cylinder and one piston, coupled to a flywheel through a narrow flow passage called orifice. We built the prototype engine and tested its working mechanism from the standpoint of a thermoacoustic framework. We measured the work flux density distribution over the cross-section of the pulse tube to identify the work source of the engine and elucidate the function of the parts used in the engine. This engine belongs to the standing-wave engine group and the work source resides not in the stacked metal meshes but in the pulse tube. It is demonstrated that the stacked metal meshes are installed to break the thermodynamic symmetry, and that the orifice plays the role of extracting a maximum power from the engine.

  47. Thermoacoustic analysis of a pulse tube refrigerator 査読有り

    T. Biwa

    26TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON LOW TEMPERATURE PHYSICS (LT26), PTS 1-5　400　2012年

    DOI： 10.1088/1742-6596/400/5/052001 　

    ISSN：1742-6588

  48. 複数蓄熱器による音響パワー増幅 査読有り

    琵琶哲志, 高尾景

    低温工学　47　(1)　42-46　2012年1月

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.47.42 　

    ISSN：0389-2441

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    This paper reports on acoustic power amplification by a differentially heated regenerator. It is shown that the amplification gain approaches the ideal gain determined by the temperature ratio, and that the efficiency of converting heat power into acoustic power is expected to reach 63% of the Carnot efficiency when the specific acoustic impedance in the regenerator is increased to ten times larger than that of the traveling wave in a free space. When the three regenerators are aligned in series, a total acoustic power gain of ten is achieved with a temperature ratio of 1.95, but the efficiency is reduced to 7%. In order to upgrade the efficiency of three-stage acoustic power amplification, a branch resonator is tested.

  49. 合成熱音響デバイス 査読有り

    大林敦, 琵琶哲志

    低温工学　47　(1)　24-30　2012年1月

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.47.24 　

    ISSN：0389-2441

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    In this work, we attempt to understand a thermoacoustic device by dividing it into subsystems and analyzing the acoustic admittance of these subsystems experimentally. It is shown that the temperature difference controls the real part of the admittance, whereas the frequency changes the imaginary part of it. The combined device consisting of these subsystems is found to start working at the temperature difference and the frequency when acoustic admittances of the subsystems agree with each other. On the basis of the result, we propose two new designs for a double-loop thermoacoustic Stirling cooler.

  50. Observation of traveling thermoacoustic shock waves (L) 査読有り

    Tetsushi Biwa, Takuma Takahashi, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　130　(6)　3558-3561　2011年12月

    DOI： 10.1121/1.3658444 　

    ISSN：0001-4966

  51. Acoustical power amplification and damping by temperature gradients 査読有り

    Tetsushi Biwa, Ryo Komatsu, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　129　(1)　132-137　2011年1月

    DOI： 10.1121/1.3518776 　

    ISSN：0001-4966

  52. Low temperature differential thermoacoustic Stirling engine 査読有り

    Tetsushi Biwa, Daichi Hasegawa, Taichi Yazaki

    APPLIED PHYSICS LETTERS　97　(3)　034102 1-034102 3　2010年7月

    DOI： 10.1063/1.3464554 　

    ISSN：0003-6951

  53. Observation of energy cascade creating periodic shock waves in a resonator 査読有り

    Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　127　(3)　1189-1192　2010年3月

    DOI： 10.1121/1.3291029 　

    ISSN：0001-4966

  54. Acoustic impedance measurements of pulse tube refrigerators 査読有り

    Takashi Iwase, Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　107　(3)　034903　2010年2月

    DOI： 10.1063/1.3296225 　

    ISSN：0021-8979

  55. Acoustic impedance measurements of pulse tube refrigerators 査読有り

    Takashi Iwase, Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    Journal of Applied Physics　107　(3)　2010年

    DOI： 10.1063/1.3296225 　

    ISSN：0021-8979

  56. Low temperature differential thermoacoustic Stirling engine 査読有り

    D. Hasegawa, T. Biwa

    The 14th International Stirling Engine Coference, Nov. 16-18 (2009), Groningen, The Netherlans　CD-ROM　2009年11月16日

  57. Multistage thermoacoustic Stirling engine electric generator 査読有り

    K. Takao, T. Biwa

    The 14th International Stirling Engine Coference, Nov. 16-18 (2009), Groningen, The Netherlans　CD-ROM　2009年11月16日

    出版者・発行元： Croningen

  58. Acoustic Field Measurement in a Thermoacoustic Stirling Engine 査読有り

    H. Hatori, T. Biwa

    The 14th International Stirling Engine Coference, Nov. 16-18 (2009), Groningen, The Netherlans　CD-ROM　95-96　2009年11月16日

  59. Work flux density measurements in a pulse tube engine 査読有り

    T. Yoshida, T. Yazaki, H. Futaki, K. Hamaguchi, T. Biwa

    APPLIED PHYSICS LETTERS　95　(4)　044101　2009年7月

    DOI： 10.1063/1.3187546 　

    ISSN：0003-6951

  60. 特集「振動流によるエネルギー変換・熱輸送現象と応用技術」によせて

    琵琶 哲志, 井上 龍夫

    低温工学　43　(12)　508-508　2008年12月25日

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.43.508 　

    ISSN：0389-2441

  61. 熱音響工学初学者のための計測入門 招待有り 査読有り

    琵琶哲志

    低温工学　43　(12)　517-526　2008年12月25日

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.43.517 　

    ISSN：0389-2441

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    The fundamentals of thermoacoustics constitute understanding thermoacoustic phenomena, the proposal of new thermoacoustic devices, and the development of new experimental techniques. This paper describes a practical guide to measurements of important physical quantities in thermoacoustic systems to help beginners understand the basic techniques. The direct method, involving measurements of pressure and velocity oscillations, and the two-sensor method are introduced for the measurement of work flow. A method for the dynamic calibration of a thermocouple is also presented to make measurements of temperature fluctuation possible. Particular emphasis is given accurately determining the phasing between oscillatory quantities.

  62. ダブルループ型熱音響スターリングクーラー I. 仕事流測定 査読有り

    琵琶哲志

    低温工学　43　(12)　536-542　2008年12月25日

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.43.536 　

    ISSN：0389-2441

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    We built and tested a double-loop thermoacoustic Stirling cooler. The cooler consists of a prime-mover loop, a branch resonator and a cooler loop. Work flow measurements were conducted to evaluate the efficiency of the cooler. It was found that efficiency corresponding to 6.6% of the Carnot efficiency was expected for the prime-mover loop, whereas a Carnot efficiency of 11.5% was expected for the cooler loop. Measurement of heat rejected by cooling water showed that unwanted heat loss significantly lowered the efficiency in the prime-mover loop. When the effective input heat to the regenerator was used to estimate the efficiency, the efficiency was found to be 20.4% of the Carnot efficiency, comparable to that of mechanical Stirling engines.

  63. ダブルループ型熱音響スターリングクーラー II. 音響流流速測定 査読有り

    琵琶哲志

    低温工学　43　(12)　543-547　2008年12月25日

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.43.543 　

    ISSN：0389-2441

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    In thermoacoustic devices with a looped tube, it has been pointed out that acoustic streaming circulating the loop leads to unwanted heat loss. In this research,, we measured the acoustic streaming velocity in a double-loop thermoacoustic Stirling cooler, and show that the streaming circulating the loop accounts for a heat loss of 150 W when input heat to the prime-mover loop is 408 W. It is also shown that the installation of an elastic membrane effectively suppresses the heat loss and thereby increases the performance of the prime-mover loop and cooler loop.

  64. Experimental verification of a two-sensor acoustic intensity measurement in lossy ducts 査読有り

    Tetsushi Biwa, Yusuke Tashiro, Hiroshi Nomura, Yuki Ueda, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　124　(3)　1584-1590　2008年9月

    DOI： 10.1121/1.2953311 　

    ISSN：0001-4966

  65. How Does Stirling Engine Work? 査読有り

    Tetsushi BIWA, Yusuke TASHIRO, Taichi YAZAKI

    Journal of Power and Energy Systems　2　(5)　1254-1260　2008年8月

    出版者・発行元： 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jpes.2.1254 　

    ISSN：1881-3062

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    In this paper the working mechanism of Stirling engine is studied from the standpoint of thermoacoustic framework. The work flux measurement is performed in a glass tube equipped with/without a regenerator-heat exchanger assembly. An atmospheric pressure air confined in the tube is periodically perturbed by two speakers at the same frequency (=48Hz) but out of phase. It is experimentally demonstrated that the phasing of two pistons in the Stirling engine (alpha arrangement type) plays the role in creating a steady work flux from the compression piston to the expansion piston, whereas a differentially heated regenerator in the engine operates as a power amplifier for the traveling wave propagating up the temperature gradient.

  66. Observation of Thermoacoustic Energy Conversion 査読有り

    Yusuke TASHIRO, Tetsushi BIWA, Taichi YAZAKI

    Journal of Power and Energy Systems　2　(5)　1261-1266　2008年8月

    出版者・発行元： 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jpes.2.1261 　

    ISSN：1881-3062

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    In order to understand thermoacoustic phenomena from a point of view of thermodynamics, oscillating pressure, velocity and temperature were measured in the tube having a temperature gradient. By converting the measured Eulerian quantities to the Lagrangian quantities associated with a given gas parcel, we determined the local energy conversion rate per unit volume and time. The obtained data demonstrate the validity of the thermodynamic approach to thermoacoustic phenomena.

  67. Measurements of sound propagation in narrow tubes 査読有り

    T. Yazaki, Y. Tashiro, T. Biwa

    PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY A-MATHEMATICAL PHYSICAL AND ENGINEERING SCIENCES　463　(2087)　2855-2862　2007年9月

    DOI： 10.1098/rspa.2007.1897 　

    ISSN：1364-5021

  68. Acoustic intensity measurement in a narrow duct by a two-sensor method 査読有り

    Tetsushi Biwa, Yusuke Tashiro, Hiroshi Nomura, Yuki Ueda, Taichi Yazaki

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS　78　(8)　086110　2007年8月

    DOI： 10.1063/1.2768929 　

    ISSN：0034-6748

  69. Determination of a response function of a thermocouple using a short acoustic pulse 査読有り

    Yusuke Tashiro, Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　121　(4)　1956-1959　2007年4月

    DOI： 10.1121/1.2535534 　

    ISSN：0001-4966

  70. Measurements of acoustic streaming in a looped-tube thermoacoustic engine with a jet pump 査読有り

    Tetsushi Biwa, Yusuke Tashiro, Masahiro Ishigaki, Yuki Ueda, Taichi Yazaki

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　101　(6)　064914　2007年3月

    DOI： 10.1063/1.2713360 　

    ISSN：0021-8979

  71. Measurement of acoustic output power in a traveling wave engine 査読有り

    M. Miwa, T. Sumi, T. Biwa, Y. Ueda, T. Yazaki

    ULTRASONICS　44　E1527-E1529　2006年12月

    DOI： 10.1016/j.ultras.2006.08.010 　

    ISSN：0041-624X

    eISSN：1874-9968

  72. Energy flow measurements in acoustic waves in a duct 査読有り

    Tetsushi Biwa

    ULTRASONICS　44　E1523-E1526　2006年12月

    DOI： 10.1016/j.ultras.2006.08.001 　

    ISSN：0041-624X

  73. パルス管冷凍機と熱駆動熱音響冷凍機の効率 査読有り

    上田祐樹, 琵琶哲志

    低温工学　41　(2)　73-80　2006年2月

    DOI： 10.2221/jcsj.41.73 　

  74. Response compensation of a thermocouple using a short acoustic pulse

    Yusuke Tashiro, Tetsushi Biwa, Taichi Yazaki

    INNOVATIONS IN NONLINEAR ACOUSTICS　838　363-+　2006年

    ISSN：0094-243X

  75. Visualization of acoustic streaming in a looped tube thermoacoustic engine with a jet pump 招待有り

    Tetsushi Biwa, M. Ishigaki, Y. Tashiro, Y. Ueda, T. Yazaki

    INNOVATIONS IN NONLINEAR ACOUSTICS　838　395-+　2006年

    ISSN：0094-243X

  76. Calibration of a thermocouple for measurement of oscillating temperature 査読有り

    Y Tashiro, T Biwa, T Yazaki

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS　76　(12)　124901-1-124901-5　2005年12月

    DOI： 10.1063/1.2140489 　

    ISSN：0034-6748

  77. Measurement of acoustic energy flows in a duct 招待有り 査読有り

    T. Biwa

    World Congress on Ultrasonics Merged with Ultrasonics International, Aug. 28-Sep. 1, 2005, Beijing, China　2005年8月29日

  78. Measurement of acoustic output power in a traveling wave engine 査読有り

    M. Miwa, T. Biwa

    World Congress on Ultrasonics Merged with Ultrasonics International, Aug. 28-Sep. 1, 2005, Beijing, China.　2005年8月29日

  79. Measurement of the Q value of an acoustic resonator 査読有り

    T Biwa, Y Ueda, H Nomura, U Mizutani, T Yazaki

    PHYSICAL REVIEW E　72　(2)　026601-1-026601-6　2005年8月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.72.026601 　

    ISSN：1539-3755

  80. Thermodynamic cycles executed in a looped-tube thermoacoustic engine 査読有り

    Y Ueda, T Biwa, U Mizutani, T Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　117　(6)　3369-3372　2005年6月

    DOI： 10.1121/1.1904503 　

    ISSN：0001-4966

  81. Experimental demonstration of thermoacoustic energy conversion in a resonator 査読有り

    T Biwa, Y Tashiro, U Mizutani, M Kozuka, T Yazaki

    PHYSICAL REVIEW E　69　(6)　066304　2004年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.69.066304 　

    ISSN：1539-3755

  82. Optical measurement of acoustic streaming in a waveguide

    T. Biwa, M. W. Thompson, A. A. Atchley

    The 18th International Congress on Acoustics, April 4-9, 2004, Kyoto.　2004　480-481　2004年4月4日

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    Acoustic streaming is measured for sound wave in a cylindrical waveguide driven by an acoustic driver at each end. We have determined the Lagrangia average of the velocity in standing-, traveling- waves and mixed fields consisting of both traveling and standing waves, quantitatively using laser Doppler anemometer. In a traveling wave, a very slow steady flow opposite to the acoustic intensity was observed in the core region of the tube and in the same direction near the tube wall. Experimental data are compared with theoretical prediction.

  83. Measurement of temperature oscillations in acoustic waves in a tube

    Y. Tashiro, T. Biwa, T. Yazaki, U. Mizutani

    The 18th International Congress on Acoustics, April 4-9, 2004, Kyoto.　2004年4月4日

  84. Experimental studies of a thermoacoustic stirling prime mover and its application to a cooler 招待有り 査読有り

    Y Ueda, T Biwa, U Mizutani, T Yazaki

    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA　115　(3)　1134-1141　2004年3月

    DOI： 10.1121/1.1649333 　

    ISSN：0001-4966

  85. 熱音響スターリング冷凍機の製作と性能評価(熱輸送,熱工学部門一般講演)

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 鷲見 高雄, 熊澤 克芳, 立花 一志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    年次大会講演論文集　2004　31-32　2004年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmemecjo.2004.3.0_31 　

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    We built and tested a thermoacoustic Stirling cooler. This cooler is composed of a looped tube and resonator. The energy conversions through the Stirling cycle are achieved by acoustically oscillating fluid in two regenerators located in the looped tube. In one of the regenerators, axial heat flow is converted into acoustic power flow, and in the other, heat pump effects are induced by the generated acoustic power flow. The lowest temperature of-26℃ was obtained when input power was 850 W. This type of cooler works without any moving parts like pistons. Therefore the cooler is potentially a powerful tool for application to generate refrigeration.

  86. 熱音響エネルギー変換による音響強度の増幅(熱輸送,熱工学部門一般講演)

    琵琶 哲志, 田代 雄亮, 上田 祐樹, 小塚 基樹, 矢崎 太一

    年次大会講演論文集　2004　25-26　2004年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmemecjo.2004.3.0_25 　

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    We demonstrate amplification and strong damping of the acoustic intensity in a resonator using thermoacoustic energy conversions. A regenerator is installed in the middle of the resonator, and a steep temperature gradient is made along it. A resonant acoustic waveis produced in the resonator by an acoustic driver at the end. We experimentally determined the acoustic intensity entering and leaving the regenerator. As a result, we obtained the thermoacoustic amplification in case of a positive temperature gradient, and damping in a negative one.The present experimental result would contribute to the development of new acoustic devices usingthermoacousticenergy conversions.

  87. Experimental demonstration of thermoacoustic energy conversion in a resonator 査読有り

    Tetsushi Biwa, Yusuke Tashiro, Uichiro Mizutani, Motoki Kozuka, Taichi Yazaki

    Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics　69　(6)　6　2004年

    DOI： 10.1103/PhysRevE.69.066304 　

    ISSN：1063-651X

  88. 熱音響現象を使った新しい音響デバイス 招待有り

    琵琶哲志

    日本機械学会熱工学門ニュースレター　41　2-6　2003年11月

  89. Self-tuning mechanism in a looped tube thermoacoustic engine

    Y. Ueda, T. Biwa, T. Yazaki, U. Mizutani

    5th World congress on Ultrasonics, September 7-10, 2003, Paris, France.　2003年9月7日

  90. Experimental evaluation of Q-values in a resonance tube

    T. Biwa, Y. Ueda, Y. Tashiro, T. Yazaki, U. Mizutani

    5th World congress on Ultrasonics, September 7-10, 2003, Paris, France.　2003年9月7日

  91. Amplification of the acoustic power using thermoacoustic energy conversions

    Y. Tashiro, Y. Ueda, M. Kozuka, T. Biwa, T. Yazaki, U. Mizutani

    5th World congress on Ultrasonics, September 7-10, 2003, Paris, France.　2003年9月7日

  92. Thermoacoustic effect in a Gifford-McMahon refrigerator

    T Biwa, S Sunahara, U Mizutani

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　329　1608-1609　2003年5月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(02)02423-7 　

    ISSN：0921-4526

  93. Construction of a thermoacoustic stirling cooler

    Y Ueda, T Biwa, T Yazaki, U Mizutani

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　329　1600-1601　2003年5月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(02)02310-4 　

    ISSN：0921-4526

  94. Low-temperature specific heat of overdoped Bi2201 single crystals

    H Ikuta, M Matsuura, T Biwa

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS　388　361-362　2003年5月

    DOI： 10.1016/S0921-4534(02)02506-6 　

    ISSN：0921-4534

  95. 2403 進行波音波を用いた熱音響エンジン

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    年次大会講演論文集　2003　249-250　2003年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmemecjo.2003.7.0_249 　

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    We have built a thermoacoustic engine composed of a regenerator, two heat exchangers and a looped tube. When a temperature gradient is set up along the regenerator by the pair of the heat exchangers, an acoustic wave spontaneously generates. By using pressure sensors, we simultaneously measure the pressure oscillations of the acoustic wave at 15 points along the looped tube. As a result, we found that a traveling acoustic wave runs around the tube and trough the regenerator from its cold to hot ends.

  96. Thermodynamical mode selection rule observed in thermoacoustic oscillations 査読有り

    T Biwa, Y Ueda, T Yazaki, U Mizutani

    EUROPHYSICS LETTERS　60　(3)　363-368　2002年11月

    DOI： 10.1209/epl/i2002-00273-1 　

    ISSN：0295-5075

  97. Thermoacoustic heat pumping effect in a Gifford-McMahon refrigerator 査読有り

    S Sunahara, T Biwa, U Mizutani

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　92　(10)　6334-6336　2002年11月

    DOI： 10.1063/1.1517730 　

    ISSN：0021-8979

  98. Acoutic Field in a Thermoacousic Stirling Engine consisting of a looped tube and resonator 査読有り

    Y. Ueda, T. Biwa, T. Yazaki, U. Mizutani

    Applied Physics Letters　81　(27)　5252-5254　2002年

    DOI： 10.1063/1.1533113 　

  99. Thermoacoustic Effect and Its Application as a Cooler 招待有り

    T. Biwa

    Refrigeration　77　240-246　2002年

  100. A pistonless Stirling cooler 査読有り

    T Yazaki, T Biwa, A Tominaga

    APPLIED PHYSICS LETTERS　80　(1)　157-159　2002年1月

    DOI： 10.1063/1.1431695 　

    ISSN：0003-6951

  101. Metal-insulator transition in the amorphous CexSi100-x (4 &lt;= x &lt;= 83) heavy fermion system 査読有り

    T Biwa, M Yui, T Takeuchi, U Mizutani

    MATERIALS TRANSACTIONS　42　(6)　939-950　2001年6月

    DOI： 10.2320/matertrans.42.939 　

    ISSN：1345-9678

    eISSN：1347-5320

  102. Work flow measurements in a thermoacoustic engine 査読有り

    T Biwa, Y Ueda, T Yazaki, U Mizutani

    CRYOGENICS　41　(5-6)　305-310　2001年5月

    DOI： 10.1016/S0011-2275(01)00078-9 　

    ISSN：0011-2275

  103. Spontaneous gas oscillations in a looped tube engine connected to a resonator 査読有り

    T. Biwa

    Cryogenic Engineering　36　(4)　189-192　2001年

    出版者・発行元： 低温工学協会

    DOI： 10.2221/jcsj.36.189 　

    ISSN：0389-2441

  104. Thermodynamical Mode Selection Rule in Thermoacoustic Gas Oscillations

    T. Biwa, Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    Proceedings of the First International Workshop on Thermoacoustics, The Netherlands　2001年

    DOI： 10.1209/epl/i2002-00273-1 　

  105. Thermodynamical Mode Selection Rule in Spontaneous Gas Oscillations

    T. Biwa, Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    Proceedings of the 17th International Congress on Acoustics, Rome　2001年

  106. Thermoacoustic Stirlng engine and cooler

    Y. Ueda, T. Biwa, T. Yazaki, U. Mizutani

    Proceedings of the 17th International Congress on Acoustics, Rome　2001年

  107. Effect of the Addition of Al, Fe, and Pd on ErAg Regenerator Material 査読有り

    W. Yagi, H. Iwata, T. Biwa, Mizutani

    Cryogenic Engineering　35　(3)　116-125　2000年

    出版者・発行元： CRYOGENICS AND SUPERCONDUCTIVITY SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.2221/jcsj.35.116 　

    ISSN：0389-2441

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    We have measured the low temperature specific heats for Er (Ag1-xMx) (M=Al, Pd and Fe, x≤0.2) alloys over the temperature range of 1.5-25K to explore efficient regenerator materials suitable at low temperatures around 10K. In particular, the peak height of the volumetric specific heat of Er (Ag0.9Al0.1) alloy has reached 1.2J/(Kcm3) at 16.5K, which is 1.5 times higher than that of the ErAg compound previously reported. Its large specific heat is attributed to the 4-fold degeneracy in the ground state of the Er 4f-levels. Moreover, we have revealed that the addition of third elements M=Pd and Fe to the ErAg compound could lower the peak position of the specific heat to about 10K. We conclude that a series of the ternary Er (Ag1-xMx) (M=Al, Pd and Fe, x≤0.2) alloys can serve as good regenerator materials in the temperature range below 17K.

  108. Relationship between the Temperature-Dependent Specific Heat of Regenerator Materials and Performance of a Gifford-McMahon Refrigerator

    T. Biwa, S. Sunahara, H. Ikuta, U. Mizutani

    Proceeding of the Sixth Joint Japanese-Sino Seminar on Cryocooler and its Applications　2000年

  109. Optimization of the Phase Angle between Oscillating Pressure and Displacement in a Gifford-McMahon Refrigerator

    S. Sunahara, T. Biwa, U. Mizutani

    Proceeding of the Sixth Joint Japanese-Sino Seminar on Cryocooler and its Applications　2000年

  110. Evaluation of the refrigeration in the Gifford-McMahon-Cycle refrigerator based on the thermoacoustic theory 査読有り

    T Biwa, H Ikuta, U Mizutani

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　38　(6A)　3763-3771　1999年6月

    DOI： 10.1143/JJAP.38.3763 　

    ISSN：0021-4922

  111. 26pYS-4 Bi系高温超伝導体の低温比熱 査読有り

    島田 真由美, 松浦 正明, 琵琶 哲志, 生田 博志, 水谷 宇一郎, 中山 有里, 下山 淳一, 岸尾 光二

    日本物理学会講演概要集　54　(0)　558-558　1999年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.54.2.3.0_558_4 　

    ISSN：1342-8349

  112. Evaluation of Cu and Pb particles with different sizes as regenerator materials in the Gifford-McMahon-cycle refrigerator 査読有り

    T Biwa, H Ikuta, U Mizutani

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　37　(10)　5808-5814　1998年10月

    DOI： 10.1143/JJAP.37.5808 　

    ISSN：0021-4922

  113. Experimental Studies of the Enthalpy and Entropy Flows through the Regenerator of the GM Refrigerator

    T. Biwa, Y. Hoshino, H. Ikuta, Y. Ohashi, T. Inoue, U. Mizutani

    Proceeding of the Fifth Japanese-Sino Joint Seminar on the Cryocooler and its Applications　1997年

  114. Evaluation of low-temperature specific heats and thermal conductivities of Er-Ag alloys as regenerator materials 査読有り

    T Biwa, W Yagi, U Mizutani

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　35　(4A)　2244-2248　1996年4月

    DOI： 10.1143/JJAP.35.2244 　

    ISSN：0021-4922

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MISC 100

  1. 接触線近傍ナノ液膜の観測に基づくナノフルイド液滴の超拡張濡れのメカニズム検討

    庄司衛太, 星野瑛, 齋藤大河, 琵琶哲志, 久保正樹, 塚田隆夫, 笘居高明, 阿尻雅文

    日本伝熱シンポジウム講演論文集(CD-ROM)　60th　2023年

    ISSN： 1346-1532

  2. ナノフルイド液滴蒸発時の動的濡れと堆積ナノ粒子層の光学測定

    庄司衛太, 齋藤大河, 琵琶哲志, 久保正樹, 塚田隆夫, 笘居高明, 阿尻雅文

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)　87th　2022年

  3. ナノフルイド液滴蒸発時の動的濡れと堆積ナノ粒子層の光学測定

    庄司衛太, 齋藤大河, 琵琶哲志, 久保正樹, 塚田隆夫, 笘居高明, 阿尻雅文

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)　52nd　2021年

  4. A06 熱音響エンジン発電機の開発(スターリングエンジン・熱音響エンジン)

    大竹 翔太, 兵頭 弘晃, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2015　(18)　11-12　2015年12月4日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We have developed a thermoacoustic electric generator consisting of a looped tube thermoacoustic engine and a voice coil type generator in place of an acoustic resonator. On the basis of measurements of the acoustic impedances of the looped tube engine and the generator, we modified the electric generator to make their acoustic impedances to become the same as each other. The thermoacoustic electric generator thus constructed oscillates at the frequency much lower than that expected from the engine size.

  5. C01 液体ピストンを持つループ型スターリングエンジン(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(1))

    打屋 瞭, 兵頭 弘晃, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2014　(17)　57-58　2014年12月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    West proposed a looped Stirling engine with a liquid-column which the shape of is U. After this proposal, Martini worked the engine with 4 U-tubes, Li worked it with 3U-tubes. However, it's not clear that they undergo Stirling cycle and how the number of U-tubes affects the design. In this paper, we show that the engine of this type undergoes Stirling cycle, and the effect of the number of the U-tubes. By calculating the acoustic impedance in the middle of the gas-column theoretically, the possibility is showed that the engine undergoes Stirling cycle. And the number of the U-tubes can be changed by adjusting the length of gas-column or liquid-column to approach an acoustic impedance.

  6. 次世代冷凍システム技術の探訪

    松岡文雄, 遠藤 明, 大宮司啓文, 琵琶哲志, 稲田孝明, 岡村哲至

    冷凍　85　2014年9月

  7. B01 熱音響エンジン発電機の設計と製作(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(1))

    竹田 章平, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2013　(16)　73-74　2013年11月29日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    A thermoacoustic engine electric generator should generate some electrical power from supplied heat if the equivalent acoustic impedance of the electric generator coincides with the acoustic impedance of the thermoacoustic engine at a certain frequency. In order to build such a thermoacoustic device, we measure the mechanical impedance of a voice coil motor and design a thermoacoustic engine which has proper acoustic impedance by numerical calculation based on thermoacoustic theory.

  8. B07 往復振動流場における熱交換器の熱伝達特性(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(2))

    小清水 孝夫, 琵琶 哲志, 高田 保之

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2013　(16)　85-86　2013年11月29日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    Numerical simulation of heat and fluid flow has been performed to estimate the value of time-averaged heat transfer coefficient between the working gas and the wall in oscillatory flows. Transient two-dimensional equations of continuity, momentum and energy were solved utilizing a TVD scheme. A physical model of a simple circular tube was used for the numerical simulation. In this study, the value of heat transfer coefficient in a heat exchanger was clarified by analyzing the numerical results of the two-dimensional simulation.

  9. 周期的に配列した熱音響エンジン

    森井 隼, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集 = The Symposium on Stirling Cycle　15　53-56　2012年11月17日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We study a problem of acoustic wave propagation in a periodic field created by the array of thermoacoustic engines. Possibility of acoustic power amplification is examined through the eigenvalue and eigenvector of the transfer matrix related to the unit cell of the system.

  10. C07 強制振動による多段熱音響エンジンの系統的性能評価(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(2))

    羽鳥 宏樹, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2012　(15)　51-52　2012年11月16日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We masured a thermal efficiency of a multistage thmoacoustic engine by a forced oscillation method. In the forced oscillation method, we can arbitrarily change the operating frequcncy and the acoustic power, independently of the temperature difference. As a result of the experiment we found that the themal efficiency of the thermoacoustic engine unit reached 6.58% which is 21.4% of Carnot effaaiciency when the operating frequency was 35 Hz and a hot end temperature was 150 ℃.

  11. F104 積層メッシュの熱音響特性評価(OS10 外燃機関・廃熱利用技術)

    許 書涵, 大林 敦, 琵琶 哲志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2012　(17)　183-184　2012年6月20日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    An empirical equation is addressed for evaluating the oscillatory-flow resistance of regenerators consisting of stacked mesh screens. The empirical equation is expressed by a linear function of velocity amplitude and parameterized by acoustic Reynolds number Re_h and ωτ_v (ωis the angular frequency of acoustic wave, and τ_v is the viscous relaxation time given by effective pore radius). In the absence of axial temperature difference, the flow resistance of regenerator is determined from measurements of the acoustic field at ends of the regenerator. The measured resistance per unit length of the regenerator is compared to the prediction of the empirical equation. Through the experiments with air at atmospheric pressure, helium and argon gases with mean pressure of 0.45 MPa, the maximum deviation of the empirical equation is found to be 6 percent.

  12. 温度勾配によるパワー増幅の振幅依存性

    大林 敦, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集 = The Symposium on Stirling Cycle　14　67-70　2011年12月7日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    Through measurements of acoustic power, we studied two types of regenerators experimentally; one is made of ceramic honeycomb catalyst and the other is comprised of stacked wire meshes. It is found that the thermoacoustic theory can explain acoustic power decrease and increase by the positive temperature difference for the ceramic honeycomb but not for the stacked wire meshes. We proposed an empirical equation of wire mesh resistance by using two dimensionless meters; acoustic Reynolds number and ωτ_v. The observed acoustic power increase is found to be the sum of square term and cubic term of velocity amplitude.

  13. C10 同軸型熱音響デバイス(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(3))

    森井 隼, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2011　(14)　119-120　2011年12月7日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We build a thermoacoustic engine unit composed of a coaxial tube and a regenerator, and measure the acoustic field when the gas column is forced to oscillate at the frequency of 50 Hz. It is found that the engine unit is capable of producing acoustic power when a sufficiently high temperature difference is created along the regenerator. A compact thermoacoustic Stirling engine would be built if the coaxial tube is used instead of a looped tube.

  14. C03 強制振動による多段熱音響スターリングエンジンの解析(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(1))

    羽鳥 宏樹, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2011　(14)　43-44　2011年12月7日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We introduce a forced oscillation method for analyzing a thermoacoustic engine unit. In this method, the internal gas is forced to oscillate by an acoustic driver at the arbitral operating condition regarding the oscillating frequency and the temperature difference. In the experiment, we found the thermal efficiency of the multistage thermoacoustic engine unit reached 6.1 % of Carnot efficiency when the operating frequency was 40 Hz and the temperature difference was 130 K.

  15. D03 往復振動流中の熱伝達率(再生熱交換器(蓄熱器,蓄冷気,スタック)の基本特性並びに機器性能との関連)

    小清水 孝夫, 琵琶 哲志, 河野 正道, 高田 保之

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2011　(14)　65-66　2011年12月7日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    Numerical simulation of heat and fluid flow has been performed to estimate the value of time-averaged heat transfer coefficient between the working gas and the wail in oscillatory flows. Transient two-dimensional equations of continuity, momentum and energy were solved utilizing a TVD scheme. A physical model of a simple circular tube was used for the numerical simulation. In this study, the value of heat transfer coefficient in a heat exchanger was clarified by analyzing the numerical results of the two-dimensional simulation.

  16. B204 同軸型音波クーラーの音場計測(OS10 外燃機関・廃熱利用)

    森井 隼, 琵琶 哲志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2011　(16)　267-268　2011年6月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    A gas-filled looped pipe having a regenerator can operate as an efficient thermoacoustic cooler, when it is driven by an acoustic driver via a branch resonator. This is because the loop provides a feedback path for the acoustic work flow. In this work, we test a coaxial tube as another configuration of the thermoacoustic cooler. The acoustic field in the coaxial tube having the regenerator between the inner and the outer pipes is measured using a laser Doppler vecocimeter and small pressure transducers. The work flow is observed to circulate through regenerator, meaning the feedback of the work flow, when the operating frequency is sufficiently low.

  17. International Cryogenic Engineering Conference 23 and International Cryogenic Materials Conference 2010 [ICEC23-ICMC2010]

    平井 寛一, 達本 衡輝, 山田 雄一, 琵琶 哲志, 上田 祐樹

    低温工学　45　(9)　424-427　2010年9月25日

    ISSN： 0389-2441

  18. 次世代冷凍システム技術の探訪

    松岡 文雄, 遠藤 明, 大宮司 啓文, 琵琶 哲志, 稲田 孝明, 岡村 哲至

    冷凍　85　(995)　756-762　2010年9月15日

    出版者・発行元： 日本冷凍空調学会

    ISSN： 0034-3714

  19. E202 熱駆動型熱音響スターリングクーラー(OS10 外燃機関・廃熱利用技術),動力エネルギーシステム部門20周年,次の20年への新展開)

    琵琶 哲志, 長谷川 大地

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2010　(15)　423-424　2010年6月20日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    In a heat-driven thermoacoustic Stirling cooler, lowering the hot end temperature necessary for the operation is of great importance. In this work, we increased a number of regenerators to five used in the engine loop of this type of cooler, and succeeded in lowering the temperature ratio significantly. Experimental results suggest that the cooling temperature of -4℃ is achievable with the hot end temperature of 200℃.

  20. E206 熱音響エンジンの音場調整(OS10 外燃機関・廃熱利用技術),動力エネルギーシステム部門20周年,次の20年への新展開)

    大林 敦, 琵琶 哲志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2010　(15)　431-432　2010年6月20日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    In a double-loop thermoacoustic Stirling cooler, a branch resonator is used to transfer the acoustic power generated in an engine loop to a cooler loop. Through measurements of acoustic admittance, we show that the resonator works not only as a power transfer tube, but also as an admittance adjuster to connect two loops that have different admittances. Based on this observation, we apply the acoustic theory to realize the same function with a branch resonator having different internal radius. Experimental result shows that decreasing the resonator internal radius from 20 mm to 12 mm decreases the resonator length from 1.85 m to 0.81 m without changing the operating frequency of the cooler.

  21. E205 合成熱音響スターリングエンジンの設計指針(OS10 外燃機関・廃熱利用技術),動力エネルギーシステム部門20周年,次の20年への新展開)

    羽鳥 宏樹, 琵琶 哲志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2010　(15)　429-430　2010年6月20日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    To determine the best frequency for achieving a high efficiency in a looped tube thermoacoustic engine, we measured the acoustic intensity with forced oscillation. As a result, we found that the gain of the acoustic power amplification increased as the frequency was decreased. This indicates that we should choose an acoustic load in the way that the operating frequency becomes as low as possible when it is combined with this looped tube engine.

  22. Q値計測による熱音響自励振動の臨界点の予測(波動(1),一般講演)

    島 史知, 琵琶 哲志

    日本流体力学会年会講演論文集　2010　251-251　2010年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    We have located the acoustic power source for self-sustained oscillations in a thermoacoustic system through measurements of acoustic intensities at various temperature differences. The stack region with a positive temperature difference is found to produce the acoustic power necessary to compensate for energy dissipation in the regions outside the stack. Based on this observation, we propose a quality factor measurement to predict experimentally the critical temperature difference before the system reaches the onset of oscillation.

  23. 同軸型音波クーラーの音場計測

    森井隼, 琵琶 哲志

    第13回スターリングサイクルシンポジウム講演論文集, 2010　49-50　2010年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    A gas-filled looped pipe having a regenerator can operate as an efficient thermoacoustic cooler, when it is driven by an acoustic driver via a branch resonator. This is because the loop provides a feed-back pass of the acoustic work flow supplied from the driver. In this work, we test capability of a coaxial tube as a different configuration from the loop. The acoustic field in the coaxial tube having the regenerator between the inner and the output pipes is measured using a laser Doppler vecocimeter and a small pressure transducers. The work flow is observed to circulate through regenerator, meaning the feed back of the work flow.

  24. C10 枝管による音場の調整(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(2))

    大林 敦, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2009　(12)　113-114　2009年11月6日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    In this paper, we report a method to control acoustic field in a main pipe of a thermoacoustic engine by onnecting a branch duct. This method is based on the fact that the complex acoustic admittance in the main pipe discontinuously changes at the position where the branch duct is connected. It is demonstrated that the connection of the branch duct with a proper length at a right position turns the existing acoustic field in the main pipe to a pure traveling wave field without introducing the acoustic power loss flowing down the branch duct. This method would be applicable to various thermoacoustic devices such as a looped-tube traveling wave engine.

  25. 複数の蓄熱器をもつ熱音響自励振動系の臨界温度

    琵琶 哲志

    豊田研究報告　(62)　209-213　2009年5月

    出版者・発行元： 豊田理化学研究所

    ISSN： 0372-039X

  26. 熱音響自励振動衝撃波(対流・拡散・渦・波動 波動(2),一般講演)

    高橋 琢磨, 琵琶 哲志

    日本流体力学会年会講演論文集　2009　179-179　2009年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    This is the report paper in which the excitation of shock wave in a looped-tube thermoacoustic system is experimentally studied. It was observed that the acoustic gas oscillations induced by thermoacoustic instability became distorted and evolved into shock waves as the temperature ratio imposed on a stack was increased to 1.77. Measurements of work flow in the shock waves show that not only the fundamental but also the second mode are produced in the stack region. This indicates that thermoacoustic effects contribute to the formation of shock waves through thermal amplification of harmonic oscillations.

  27. 複数の蓄熟器を持つ熱首響エン?ン

    長谷川大地, 琵琶 哲志

    動力?エネルギー技術シダ嫩ウム講演論文集, 2009　297-298　2009年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    How much can we lower the onset temperature ratio (OTR) that is necessary for a thermoacoustic engine to start? We tried to answer this question by installing a secondary regenerator into a traveling wave engine consisting of a looped tube and a branch resonator. Factors governing the OTR were experimentally studied through measurements of the quality factor at various temperature ratios. It was found that the installation of the secondary regenerator at a suitable position drastically enhanced thermoacoustic effects while introducing a slight damping to the system. As a result, the OTR of the present thermoacoustic engine was decreased from 1.76 to 1.19, when the total number of regenerators was increased to 5.

  28. 熱音響工学初学者のための計測入門

    琵琶哲志

    低温工学　43　(12)　517-526　2008年12月

    出版者・発行元： 社団法人 低温工学協会

    DOI： 10.2221/jcsj.43.517 　

  29. D03 進行波音波エンジンにおける蓄熱器の性能比較(再生熱交換器の基本特性)

    小松 遼, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2008　(11)　73-74　2008年11月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    An acoustical traveling-wave engine was theoretically proposed by Ceperley [J. Acoust. Soc. Am., 66, 1508-1513(1979)]. In the regenerator with a positive temperature gradient, the gas exchanging heat isothermally with solid walls undergoes a thermodynamic cycle essentially similar to a Stirling cycle. As a result, acoustic waves through the regenerator are amplified. This idea showed a good starting point leading to developments of various thermoacoustic devices, but has not been verified yet by experiments. In this work, we conducted the experiments similar but with wider experimental parameters; temperature ratio (1 &le;< T_H/T_C < 2.3), frequency (3 < f < 200 Hz), and regenerator materials (0.3 < r_o, r_l < 0.8 mm). We show that a ceramic honeycomb functions better as a regenerator materials than a stack of stainless-steel screens.

  30. C02 熱音響エネルギー変換の直接観測(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(1))

    林 寛之, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2008　(11)　77-78　2008年11月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    In this work, we report thermodynamic cycle experienced by fluid parcels oscillating in a tube with a positive temperature gradient. Our experimental setup consists of a glass tube with a radius of 6.975 mm and a woofer speaker that is used to drive a gas column of atmospheric air filled in the tube at a frequency of 1.0 Hz. The non-dimensional parameter ωτ_α was below 10 in this experiment, which permits heat exchange between oscillating gas parcels and the tube wall. Lagrangian temperature and entropy associated with a given gas parcel were determined using the Eulerian pressure, velocity and temperature oscillations measured by experimental probes fixed in space. We show how the local energy conversion rate per unit time and volume changes with radial position, which verifies the thermodynamical approach to the understanding of thermoacoustic phenomena.

  31. パルス管冷凍機における音響インピーダンスの計測

    岩瀬 貴志, 琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集 = The Symposium on Stirling Cycle　11　81-84　2008年11月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    Cooling temperature of a pulse tube refrigerator was dramatically improved by adding an orifice valve at the end of the pulse tube. However, there are few experimental results on how oscillatory flow changes upon opening the valve. In this work, we try to understand the gas dynamics in an orifice pulse tube refrigerator by measuring velocity and pressure oscillations. We used Laser Doppler Velocimeter (LDV) for the velocity and small pressure sensors for the pressure to determine the complex acoustic impedance near the cold end of the regenerator. When the phase of the acoustic impedance is the smallest, the lowest cooling temperature was obtained. With opening the orifice valve, a semicircular locus of the acoustic impedance was drawn on the complex plane, from which the roles of the components of the pulse tube refrigerator are discussed.

  32. 温度勾配による管内進行波音波の増幅と減衰

    小松 遼, 琵琶 哲志

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　78　139-139　2008年5月26日

    ISSN： 0919-5998

  33. パルス管冷凍機における音響インピーダンスの計測

    岩瀬 貴志, 琵琶 哲志

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　78　140-140　2008年5月26日

    ISSN： 0919-5998

  34. ダブルループ型熱音響スターリング冷凍機内の音響流計測

    琵琶 哲志

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　77　63-63　2007年11月20日

    ISSN： 0919-5998

  35. スターリングエンジンの熱音響的理解

    琵琶 哲志, 矢崎 太一

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　77　64-64　2007年11月20日

    ISSN： 0919-5998

  36. OS11-2 ダブルループ型熱音響スターリング冷凍機(OS11 廃熱利用技術,循環型社会における動力エネルギー技術)

    琵琶 哲志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2007　(12)　217-218　2007年6月13日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    We built and tested a double-loop thermoacoustic Stirling cooler consisting of a prime-mover loop, a cooler loop and a branch resonator. This heat-driven thermoacoustic cooler makes it possible to generate low temperatures without any moving parts. The axial distribution of the acoustic power flow was measured to determine the efficiency of the thermoacoustic energy conversion.

  37. 気柱共鳴管内の衝撃波音波の音響強度測定(波動・音・衝撃波(3),一般講演)

    琵琶 哲志, 田代 雄亮, 矢崎 太一

    日本流体力学会年会講演論文集　2007　218-218　2007年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    We experimentally study shock formation in acoustic gas oscillations through measurements of the acoustic intensity. A gas column of atmospheric air in a cylindrical resonator was driven sinusoidally by an oscillating piston at the fundamental resonance frequency. The piston's Mach number was adjusted to be 1.8×10-4, large enough to cause a periodic shock wave in the resonator. Acoustic pressure and axial acoustic particle velocity of the gas column were measured using small pressure transducers and a laser Doppler velocimeter. We show the nonlinear interaction between the fundamental and the second harmonic from spatial distribution of the acoustic intensity associated with these modes.

  38. C05 蓄熱器内のエネルギー変換の直接観測(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(2))

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2006　(10)　43-44　2006年10月19日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    In this paper, we report the direct observation of the energy conversion in a narrow tube having a temperature gradient. A gas parcel in the tube was driven by an oscillating piston at 1.00Hz to assure good thermal contact with the tube wall. We measured the oscillations of pressure and velocity in the tube to determine the acoustic intensity in the tube. We observed the amplification of the acoustic intensity in the region having a positive temperature gradient. We derived specific volume oscillation of the gas parcel from the measured pressure and temperature. The increase of the acoustic intensity per unit length was in good agreement with the enclosed area in the plot of pressure versus specific volume. This represents that the amplification of the acoustic intensity results from the thermodynamic cycles experienced by the gas parcel.

  39. 23pXG-3 温度勾配による音響パワー増幅の直接観測(23pXG 波動・渦運動・流体全般,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    日本物理学会講演概要集　61　(2)　185-185　2006年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  40. 23pXG-2 気柱共鳴管内の衝撃波音波における音響強度測定(23pXG 波動・渦運動・流体全般,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    琵琶 哲志, 田代 雄亮, 矢崎 太一

    日本物理学会講演概要集　61　(2)　184-184　2006年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  41. 28aXG-12 管内を伝播するパルス音波の温度勾配によるパワー増幅(28aXG 電磁流体・波動,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    新名 雅俊, 田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    日本物理学会講演概要集　61　(1)　281-281　2006年3月4日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  42. 28aXG-11 ループ管内進行波音波における音響流の測定(28aXG 電磁流体・波動,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    琵琶 哲志, 石垣 将宏, 矢崎 太一

    日本物理学会講演概要集　61　(1)　281-281　2006年3月4日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  43. 28aXG-13 温度勾配のある共鳴管を用いた音響パワー増幅(28aXG 電磁流体・波動,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    日本物理学会講演概要集　61　(1)　281-281　2006年3月4日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  44. 音を利用して冷やす方法 : 熱音響冷凍機の原理と試作

    矢崎 太一, 上田 祐樹, 琵琶 哲志

    日本音響学会誌　62　(2)　128-133　2006年2月1日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本音響学会

    ISSN： 0369-4232

  45. AM06-16-017 温度勾配を持つ流路内を伝播する管内パルス音波の音響強度増幅(波動・音・衝撃波(4),一般講演)

    琵琶 哲志, 田代 雄亮, 新名 雅俊, 矢崎 太一

    日本流体力学会年会講演論文集　2006　229-229　2006年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    This paper reports the amplification of the acoustic intensity using acoustic pulse waves traveling in a long tube filled with atmospheric air. A regenerator with pore diameter 1.5mm was inserted in the tube, and the temperature gradient was externally imposed on it. Axial and temporal variation of acoustic pressure was measured by a series of pressure transducers. Because of the use of acoustic pulse waves, we could see the frequency dependence of the amplification rate of the acoustic intensity very easily. It is shown that the amplification rate was essentially determined by the ratio of the thermal boundary layer thickness to the pore radius of the regenerator.

  46. AM06-16-015 管内での熱音響エネルギー変換の直接観測(波動・音・衝撃波(4),一般講演)

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    日本流体力学会年会講演論文集　2006　227-227　2006年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    In this paper, we report the direct observation of the thermoacoustic energy conversion in a narrow tube filled with atmospheric air. A gas in the tube was partly heated by an electrical heater, and driven by an oscillating piston at 1.00Hz. We measured the oscillations of pressure, velocity and temperature in the tube. We observed the amplification of the acoustic intensity in the region having a positive temperature gradient. The increase of the acoustic intensity per unit length was in good agreement with the enclosed area in the plot of pressure versus specific volume determined from the measured pressure and temperature. This represents that thermoacoustic energy conversion results from the thermodynamic cycles experienced by the gas.

  47. ダブルループ熱音響スターリング冷凍機の性能評価

    三輪 正樹, 鷲見 高雄, 田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　73　293-293　2005年11月21日

    ISSN： 0919-5998

  48. 加圧ガスを充填した熱音響スターリング冷凍機の性能評価

    三輪 正樹, 鷲見 高雄, 熊澤 克芳, 田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　72　99-99　2005年5月31日

    ISSN： 0919-5998

  49. 熱電対を用いた温度変動の測定

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　72　100-100　2005年5月31日

    ISSN： 0919-5998

  50. 熱電対を用いた温度変動の測定

    田代雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    第9回スターリングサイクルシンポジウム講演論文集, 2005　63-64　2005年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    Pressure-induced temperature oscillations are measured in a tube by using a thermocouple. The measured temperature oscillations are compared with those calculated from the simultaneously measured pressure oscillations. From the difference between them, the correction factor for the thermocouple is determined. We show the frequency and working gas dependences of the correction factor. We can obtain true temperature oscillation by using the thermocouple and the correction factor.

  51. C04 ダブルループ熱音響スターリング冷凍機における性能評価(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(2))

    三輪正樹, 鷲見 高雄, 田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一

    第9回スターリングサイクルシンポジウム, 東京, 2005　79-80　2005年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We built and tested a double-loop thermoacoustic cooler consisting of an engine-loop, a branch resonator, and a cooler-loop. The cooling power of 6.4W was obtained at the cooling temperature of 0℃, when the input heat power of 416W was supplied to the engine-loop. We measured the acoustic power and found that the acoustic power emitted from the engine-loop was 12W, and that the acoustic power entering the cooler-loop was 6W. From the measured acoustic power, we obtained the efficiency of 0.029 in the engine-loop, and 1.1 in the cooler-loop. These correspond to 5.3% and 8.1% of the respective Carnot efficiencies.

  52. AM05-16-017 パルス音波を用いた管内音波の温度変動の測定(波動・音・衝撃波4,一般講演)

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一

    日本流体力学会年会講演論文集　2005　213-213　2005年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    An experimental technique of measuring temperature oscillations in acoustic waves is presented. Differences in the amplitude and the phase of temperature oscillations between the measured one with a thermocouple and the analytical one derived from a laminar oscillating theory are described by two parameters Γ and θ, respectively. Using a short acoustic pulse, Γ and θ in the frequency below 50Hz are shown.

  53. AM05-16-019 熱音響スターリング冷凍機の性能評価(波動・音・衝撃波4,一般講演)

    琵琶 哲志, 三輪 正樹, 田代 雄亮, 鷲見 高雄, 熊澤 克芳, 矢崎 太一

    日本流体力学会年会講演論文集　2005　215-215　2005年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    We built a thermoacoustic Stirling cooler by connecting a prime-mover loop and a cooler loop with a resonator and tested its cooling performance. When the heat power supplied to the prime-mover loop exceeds some critical value, the prime-mover loop begins to emit the acoustic power flow, whereas the cooler loop pumps heat using the acoustic power flow running into the loop through the resonator. The axial distribution of the acoustic power flow was measured to determine the efficiency of the thermoacoustic energy conversion.

  54. 熱音響冷凍

    琵琶 哲志

    冷凍 = Refrigeration　79　(925)　874-881　2004年11月15日

    出版者・発行元： 日本冷凍空調学会

    ISSN： 0034-3714

  55. ループ管熱音響エンジンにおける定常流の可視化

    石垣 将宏, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　71　233-233　2004年11月1日

    ISSN： 0919-5998

  56. 圧力測定による細管内音波の仕事流の測定

    野村 浩史, 上田 祐樹, 田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　71　232-232　2004年11月1日

    ISSN： 0919-5998

  57. 加圧気体における仕事流測定

    三輪 正樹, 野村 浩史, 上田 祐樹, 田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　71　231-231　2004年11月1日

    ISSN： 0919-5998

  58. パルス音波を用いた温度変動の測定

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　71　230-230　2004年11月1日

    ISSN： 0919-5998

  59. 熱音響冷凍

    琵琶哲志

    冷凍　79　(925)　50-57　2004年11月

    出版者・発行元： 日本冷凍空調学会

  60. 熱音響スターリングエンジンの開発(パルス管冷凍機,熱音響機器及び関連要素と応用システム(2))

    琵琶 哲志

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2004　(8)　97-98　2004年10月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    Thermoacoustic prime movers and coolers constitutes a new class of heat engines, which use acoustic waves instead of moving parts such as pistons and valves. Their simple structure, and absence of moving parts offer a new way to understand heat engines. Thermoacoustic point of view, in which heat flow and work flow are used instead of heat and work, is introduced based on the experimental results on energy flows.

  61. G242 管内音波の温度変動の直接測定(G-24 波動・音・衝撃波(4),一般講演)

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本流体力学会年会講演論文集　2004　478-479　2004年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    In this experiment, we demonstrate the experimental technique to measure temperature oscillations of a sound wave in a tube. We directly insert a fine thermocouple into a glass tube and measure radial profile of temperature oscillations. By comparing experimental data with theoretical ones, we determine correction factors for the present thermocouple in the range from 0.5Hz to 18Hz. By using these correction factors, we can precisely and directly determine the temperature oscillations using a thermocouple.

  62. 管内音波における温度変動の測定

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　69　170-170　2003年12月3日

    ISSN： 0919-5998

  63. 熱音響現象を使った新しい音響デバイス

    琵琶哲志

    日本機械学会熱工学部門ニュースレター　(41)　2003年11月

    出版者・発行元： 日本機械学会熱工学部門

  64. New Acoustic Devices Based on Thermoacoustic Energy Conversion

    Tetsushi Biwa

    TED Newsletter on the WEB　(41)　2003年11月

    出版者・発行元： Thermal Engineering Division, JSME

  65. 22aTQ-3 熱音響エネルギー変換の実験的解明

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 小塚 基樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　58　(2)　237-237　2003年8月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  66. 22pTQ-7 気柱共鳴管における Q 値の測定

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　58　(2)　250-250　2003年8月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  67. 低コストで環境にやさしい熱音響エンジンを用いた音波冷凍機の開発

    琵琶哲志

    機械設計　47　(7)　39-42　2003年6月

    出版者・発行元： 日刊工業新聞社

    ISSN： 0387-1045

  68. 共鳴管を使った熱音響エネルギー変換の実証

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 小塚 基樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　68　168-168　2003年5月21日

    ISSN： 0919-5998

  69. 29pWJ-13 熱音響自励振動におけるモード選択則

    琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　58　(1)　290-290　2003年3月6日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  70. 117 熱音響自励振動によって駆動される音波冷凍機

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    振動・音響新技術シンポジウム講演論文集　2003　129-131　2003年

    出版者・発行元： 日本機械学会

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    An efficient thermoacoustic Stirling prime mover based on traveling acoustic wave energy conversions has been developed. [S. Backhaus and G. W. Swift; Nature 399,355(1999)] We experimentally reveal the acoustic field spontaneously induced in the thermoacoustic prime mover through simultaneous measurements of velocity U and pressure P. The measured acoustic field allows us to construct a thermoacoustic cooler having no moving parts. This cooler reaches the lowest temperature of -25℃ without moving parts.

  71. 熱音響自励振動を利用したスターリング冷凍機

    上田祐樹, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集, Mar, 2003　58　(1)　290-290　2003年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  72. D-235 ループ管と共鳴管で構成される熱音響エンジン内の音場

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本流体力学会年会講演論文集　2003　298-299　2003年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    We have constructed a thermoacoustic engine consisting of a looped tube and resonator. Through the thermoacoustic energy conversions executed in a regenerator, this engine generates an acoustic field whose maximum pressure amplitude reaches 7.8kPa, corresponding to 7.8% of mean pressure. The acoustic field induced in the engine is determined through the simultaneous measurements of pressure and velocity, and the visualization of the acoustic streaming.

  73. D-234 熱音響効果を用いた音波の増幅、減衰の実証

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 小塚 基樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    日本流体力学会年会講演論文集　2003　296-297　2003年

    出版者・発行元： 日本流体力学会

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    In 1979 Ceperley proposed a "pistonless Stirling Engine" using thermoacoustic energy conversion due to traveling waves However, he didn't show any amplification of acoustic intensity overwhelming the losses in a regenerator. He attributed this result to a low acoustic impedance in a regenerator. In this experiment, we demonstrate the thermoacoustic energy conversion by using a resonance tube. When the second mode is induced in resonance tube, a high acoustic impedance is made at the middle of resonance tube. Also, pressure and velocity oscillations oscillated in phase at the nodes and antinodes, as in traveling waves. By installing the regenerator at the velocity node formed in the middle of the resonator, we show an amplification and attenuation of acoustic intensity in the regenerator.

  74. 共鳴管を利用した熱音響スターリングエンジン

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　67　160-160　2002年10月30日

    ISSN： 0919-5998

  75. 大型熱音響スターリング冷凍機の製作

    佐々木 勤, 田代 雄亮, 上田 祐樹, 鷲見 高雄, 熊澤 克芳, 琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　67　159-159　2002年10月30日

    ISSN： 0919-5998

  76. D07 水スターリングエンジンにおけるエネルギー変換機構

    琵琶 哲志, 上田 裕樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2002　(6)　115-116　2002年10月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    In this work, we simultaneously measured the pressure and velocity oscillations in a U-tube of a water Stirling engine. We found that the energy conversion from heat flux to work flux is executed through the Stirling cycles and that the acoustic impedance responsible for the energy conversion is considerably higher than other thermoacoustic engines. We conclude a water Stirling engine can be a powerful device for applications such as a prime mover and a cooler having no mechanical parts.

  77. D09 熱音響スターリングエンジンにおける位相差制御機構

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2002　(6)　121-122　2002年10月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    When a steep temperature gradient is imposed on a regenerator contained in a looped tube by using two heat exchangers, acoustic waves are spontaneously generated as a result of the thermoacoustic energy conversions through the Stirling cycle. While the energy conversion in a conventional Stirling engine is performed by the carefully tuned pistons, a thermoacoustic Stirling engine does not have any mechanical parts to tune the acoustic wave responsible for the energy conversion. Thus, it is of great importance to study how the thermoacoustic engines perform energy conversions without moving parts. In this experiment, we focused on the phase angle between the pressure and velocity oscillations of gas parcels in a looped tube thermoacoustic engine. We demonstrate that the phase angle changes corresponding to the energy conversion process within the regenerator.

  78. D13 共鳴管を使った熱音響スターリングエンジン

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2002　(6)　131-132　2002年10月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    A thermoacoustic Stirling Engine with a high efficiency needs both the traveling wave phase and high acoustic impedance. However, the acoustic impedance of a freely traveling plane wave is fixed at the ρδ, resulting in significant viscous energy losses due to high acoustic velocities. So we focus on a position in a resonance tube, where both a high acoustic impedance and a traveling wave phase are formed. We put a regenerator stacked with many screen meshes into this paticular position and externally imposed steep temperature gradients along the regenerator. We succeed in the amplification and attenuation of sound intensity depending on the sign of the temperature gradient.

  79. 音波の増幅と減衰

    田代 雄亮, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　66　128-128　2002年5月18日

    ISSN： 0919-5998

  80. 熱音響効果とその冷凍への応用

    琵琶哲志

    冷凍　77　(893)　240-246　2002年

    出版者・発行元： 日本冷凍空調学会

  81. 水スターリングエンジンにおけるエネルギー変換機構

    琵琶 哲志, 上田 祐樹, 井村 立美, 矢崎 太一, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　65　198-198　2001年11月23日

    ISSN： 0919-5998

  82. ダブルループ型熱音響冷凍機の製作

    鷲見 高雄, 琵琶 哲志, 上田 祐樹, 田代 雄亮, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　65　273-273　2001年11月23日

    ISSN： 0919-5998

  83. D10 熱音響スターリングエンジンにおける仕事流測定(熱音響エンジン)

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2001　(5)　141-142　2001年10月25日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    We measured simultaneously the pressure and the velocity of the oscillating gas to determine the work flow and the phase difference between the pressure and velocity in a thermoacoustic traveling wave engine. We revealed that heat flow was converted into work flow through the Stirling cycle in the present engine. Moreover, we could determine a position where only the traveling wave is formed. An installation of a second regenerator at this particular position led us to construct a thermoacoustic Stirling cooler with low viscous losses.

  84. D04 圧力変動と位置変動の位相差によるGM冷凍機の冷凍出力の最適化(パルス管とGM冷凍機)

    砂原 茂幸, 琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    スターリングサイクルシンポジウム講演論文集　2001　(5)　123-124　2001年10月25日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    ISSN： 0918-9238

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    In this paper, the heat exchange process between the working gas and the regenerator materials is examined in the second-stage GM refrigerator. The temperature dependence of the cooling power is measured as a function of the phase angle between pressure and displacement oscillations of the working gas. It is found that the optimum phase angle maximizing the cooling power at a given temperature dramatically increases with decreasing temperature particular below 20 K. This behavior represents that the importance of the phase angle in order to increase the cooling power in the low temperature region.

  85. 熱音響スターリングエンジンのエネルギー変換

    琵琶 哲志, 上田 祐樹, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　64　29-29　2001年5月16日

    ISSN： 0919-5998

  86. 熱音響スターリング冷凍機

    上田 祐樹, 琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　64　30-30　2001年5月16日

    ISSN： 0919-5998

  87. 圧力変動と位置変動の位相差によるGM冷凍機の冷凍出力の最適化

    砂原 茂幸, 琵琶 哲志, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　64　31-31　2001年5月16日

    ISSN： 0919-5998

  88. 30pYL-1 オーバードープ領域におけるBi2201単結晶の低温比熱

    生田 博志, 松浦 正明, 琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　56　(1)　579-579　2001年3月9日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  89. 25pSG-2 Bi2201 単結晶の低温比熱のキャリア濃度依存性

    松浦 正明, 琵琶 哲志, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　55　(2)　561-561　2000年9月10日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  90. 24pSG-1 Pb添加Bi_2Sr_2CuO_<6+δ>の高分解能角度分解光電子分光 : 電子構造とドープ量

    竹内 恒博, 横谷 尚陸, 松浦 正明, 近藤 猛, 琵琶 哲志, 辛 埴, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　55　(2)　529-529　2000年9月10日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  91. 共鳴管につながれたループ状チューブにおける自励振動熱音響スターリングエンジンか?

    琵琶 哲志, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　62　47-47　2000年5月29日

    ISSN： 0919-5998

  92. 圧力変動と位置変動の位相差によるGM冷凍機の冷凍出力の最適化

    砂原 茂幸, 琵琶 哲志, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　62　51-51　2000年5月29日

    ISSN： 0919-5998

  93. 26pYQ-2 Ce_xSi_<100-x>(4&le;X&le;63)アモルファス合金の金属絶縁体転移 : 磁性と電子輸送現象

    油井 正明, Rogatchev A., 琵琶 哲志, 竹内 恒博, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　54　(2)　406-406　1999年9月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  94. 25aYT-12 (RE,Sr)_2NiO_4単結晶の磁気抵抗

    生田 博志, 森加 泰, 野崎 洋, 琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    日本物理学会講演概要集　54　(2)　504-504　1999年9月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  95. 熱音響理論に基づくGM冷凍機の冷凍能力の評価

    日本応用物理学会誌　38　(6A)　3763-3771　1999年

  96. GM冷凍機の冷凍特性

    琵琶 哲志, 星野 善樹, 生田 博志, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　58　54-54　1998年5月20日

    ISSN： 0919-5998

  97. GM式冷凍機の蓄冷材としての銅と鉛の表価

    日本応用物理学会誌　37　10　1998年

  98. Er-Ag合金を使用したGM冷凍器の特性

    琵琶 哲志, 星野 善樹, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　56　15-15　1997年5月14日

    ISSN： 0919-5998

  99. Ce_<1-x>Pr_xAgの低温比熱特性

    岩田 英樹, 琵琶 哲志, 星野 善樹, 水谷 宇一郎

    低温工学・超電導学会講演概要集 = Meetings of Cryogenics and Superconductivity　56　17-17　1997年5月14日

    ISSN： 0919-5998

  100. 高い熱伝導率を持つEr-Ag系蓄冷材の開発研究

    琵琶 哲志, 水谷 宇一郎

    低温工学　31　(4)　190-196　1996年4月25日

    ISSN： 0389-2441

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書籍等出版物 2

  1. 熱音響デバイス（音響テクノロジーシリーズ21）

    琵琶 哲志

    コロナ社　2018年7月

  2. エネルギーの貯蔵・輸送

    琵琶哲志

    エヌティーエス　2006年6月5日

    ISBN: 9784860431570

講演・口頭発表等 95

  1. 熱音響はおもしろい〜その歴史と最近の話題〜

    日本音響学会2016年春季研究発表会　2016年3月9日

  2. 熱音響自励振動を用いた相互同期の観察

    新海格, 兵頭弘晃

    日本音響学会2016年春季研究発表会　2016年3月9日

  3. 結合熱音響カオスシステムにおけるオンオフ間欠性

    高山祐介, 兵頭弘晃, Delage Remi

    日本音響学会2016年春季研究発表会　2016年3月9日

  4. 複素周波数を用いた熱音響系における安定曲線の評価

    村岡敬太, 兵頭弘晃

    日本音響学会2016年春季研究発表会　2016年3月9日

  5. Understanding of thermoacoustic phenomena and their applications 国際会議

    3rd Regional conference on energy engineering & 7th International conference of thermofluids,　2015年11月19日

  6. チューブを用いた遅れフィードバックによる燃焼振動抑制

    澤田欣己, 兵頭弘晃, 加藤壮一郎

    日本流体力学会年会2015　2015年9月26日

  7. 熱音響自励振動系における高次の強制同期の観察

    谷崎勇介, 兵頭 弘晃

    日本流体力学会年会2015　2015年9月26日

  8. 温度勾配を利用した音響ダイオード

    中村啓樹, 兵頭弘晃

    日本音響学会2015年秋季研究発表会　2015年9月16日

  9. 液体ピストンを持つループ型熱音響スターリングエンジン

    打屋瞭, 兵頭弘晃

    日本音響学会2015年秋季研究発表会　2015年9月16日

  10. Suppression of self-excited oscillations in coupled thermoacoustic oscillators 国際会議

    International Symposium on Nonlinear Acoustics　2015年6月29日

  11. エンタルピー流計測により振動流場の熱交換の観測

    兵頭弘晃, 河村憲一

    第52回日本伝熱シンポジウム　2015年6月3日

  12. 音の熱機関〜熱音響現象の理解と応用〜

    日本伝熱学会東北支部講演会　2015年5月9日

  13. 液体ピストンを持つループ型スターリングエンジン

    打屋瞭, 兵頭弘晃

    日本機械学会 第17回スターリングサイクルシンポジウム　2014年12月6日

  14. 液柱と気柱からなるループ管型進行波音波エンジンの設計

    打屋瞭, 兵頭弘晃

    第2回 応用熱音響研究会　2014年9月23日

  15. 熱音響自励振動系における強制同期の観察

    谷崎勇介, 兵頭弘晃

    第2回 応用熱音響研究会　2014年9月23日

  16. 光計測による管内音場計測

    芳西岳, 兵頭弘晃

    日本流体力学会 年会2014　2014年9月15日

  17. Suppression of self-excited oscillations in a coupled thermoacoustic systems 国際会議

    10th European Fluid Mechanics Conference　2014年9月14日

  18. 管内振動流場のエンタルピー流計測

    河村憲一, 兵頭弘晃

    日本音響学会2014年秋季研究発表会　2014年9月3日

  19. 熱音響自励振動系で観測された強制同期

    谷崎勇介, 兵頭弘晃

    日本音響学会2014年秋季研究発表会　2014年9月3日

  20. 熱音響エンジン発電機の設計と製作

    竹田章平

    第１６回スターリングサイクルシンポジウム　2013年11月30日

  21. 結合熱音響振動子系における熱音響自励振動の抑制

    戸塚 智史

    日本音響学会2013年秋季研究発表会　2013年9月25日

  22. 熱音響自励振動におけるカオス同期

    蕎麦田和也

    日本音響学会2013年秋季研究発表会　2013年9月25日

  23. 管内音波のエンタルピー流計測

    河村 憲一

    平成25年度第二回応用熱音響研究会　2013年9月20日

  24. 積層ワイヤメッシュの等価流路半径

    許 書涵

    平成25年度第二回応用熱音響研究会　2013年9月20日

  25. 温度勾配のある共鳴管を周期的に配列した気柱音波の分散関係

    大澤典明

    日本流体力学会年会2013　2013年9月12日

  26. 熱音響自励振動におけるカオス同期

    蕎麦田和也

    日本流体力学会年会2013　2013年9月12日

  27. エンタルピー流計測による振動流場の熱伝達の観測

    河村 憲一

    第50回伝熱シンポジウム　2013年5月29日

  28. Understanding of thermoacoustic phenomena and their applications 国際会議

    The 19th International Symposium on Nonlinear Acoustics　2012年5月21日

  29. Thermoacoustic analysis of pulse tube refrigerators 国際会議

    26th International Conference on Low Temperature Physics　2011年8月10日

  30. 熱音響現象の理解と応用

    第6回固体イオニクスセミナー　2010年9月20日

  31. 熱音響現象 －現象理解のポイント－

    日本音響学会2010年秋季研究発表会　2010年9月14日

  32. 合成熱音響デバイス

    大林 敦

    日本音響学会2010年秋季研究発表会　2010年9月14日

  33. Q値計測による熱音響自励振動の臨界点の予測

    島 史知

    日本流体力学会年会2010　2010年9月9日

  34. 合成熱音響デバイス

    大林 敦

    第９回熱音響デバイス研究会　2010年7月10日

  35. 熱駆動型熱音響スターリングクーラー

    長谷川大地

    第15回動力・エネルギー技術シンポジウム　2010年6月22日

  36. 合成熱音響スターリングエンジンの設計指針

    羽鳥宏樹

    第15回動力・エネルギー技術シンポジウム　2010年6月22日

  37. 熱音響エンジンの音場調整

    大林 敦

    第15回動力・エネルギー技術シンポジウム　2010年6月22日

  38. 熱音響エネルギー変換の観測

    谷口寛樹

    第８回熱音響デバイス研究会　2010年3月27日

  39. ISEC2009会議報告

    第７回熱音響デバイス研究会　2009年12月19日

  40. Low temperature differential thermoacoustic Stirling engine 国際会議

    D. Hasegawa

    The 14th International Stirling Engine Coference　2009年11月16日

  41. Multistage thermoacoustic Stirling engine electric generator 国際会議

    K. Takao

    The 14th International Stirling Engine Coference　2009年11月16日

  42. Acoustic Field Measurement in a Thermoacoustic Stirling Engine 国際会議

    H. Hatori

    The 14th International Stirling Engine Coference　2009年11月16日

  43. Acoustic impedance measurements in pulse-tube refrigerators 国際会議

    The 14th International Stirling Engine Coference　2009年11月16日

  44. 熱音響スターリングエンジンにおける音場の計測

    羽鳥宏樹

    第12回スターリングサイクルシンポジウム　2009年11月6日

  45. 多段熱音響スターリングエンジン発電機

    高尾 景

    第12回スターリングサイクルシンポジウム　2009年11月6日

  46. 枝管による音場の調整

    大林 敦

    第12回スターリングサイクルシンポジウム　2009年11月6日

  47. 熱音響自励振動衝撃波

    高橋琢磨

    第６回熱音響デバイス研究会　2009年10月10日

  48. 機械系を接続した熱音響エンジンの性能予測

    羽鳥宏樹

    第６回熱音響デバイス研究会　2009年10月10日

  49. 熱音響現象の測定技術

    日本音響学会2009年秋季研究発表会　2009年9月15日

  50. 熱音響自励振動衝撃波

    高橋琢磨

    日本流体力学会年会2009　2009年9月3日

  51. 平成21年度文部科学大臣表彰若手科学者賞受賞記念講演 「最近の研究から（可動部品を備えた熱音響系の実験）」

    第５回熱音響デバイス研究会　2009年7月4日

  52. 多段熱音響スターリングエンジン発電機

    高尾 景

    第14回動力・エネルギー技術シンポジウム　2009年6月30日

  53. 複数の蓄熱器を持つ熱音響エンジン

    長谷川大地

    第14回動力・エネルギー技術シンポジウム　2009年6月30日

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    フェロー賞受賞

  54. ダブルインレット型パルス管冷凍機の音響インピーダンス

    岩瀬貴志

    2009年度低温工学・超電導学会　2009年5月13日

  55. 低温度差熱音響スターリングエンジン

    長谷川大地

    2009年度低温工学・超電導学会　2009年5月13日

  56. 低温度差熱音響スターリングエンジン

    長谷川大地

    第４回熱音響デバイス研究会　2009年3月28日

  57. パルス管冷凍機の音響インピーダンス計測

    岩瀬貴志

    第４回熱音響デバイス研究会　2009年3月28日

  58. 進行波音波エンジンにおける蓄熱器の性能比較

    小松 遼

    第11回スターリングサイクルシンポジウム　2008年11月5日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    ベストプレゼンテーション賞受賞

  59. 熱音響エネルギー変換の直接観測

    林 寛之

    第11回スターリングサイクルシンポジウム　2008年11月5日

  60. パルス管冷凍機における音響インピーダンスの計測

    岩瀬貴志

    第11回スターリングサイクルシンポジウム　2008年11月5日

  61. Intensity measurement of a periodic shock wave in a resonator 国際会議

    Acoustics 08　2008年6月29日

  62. 温度勾配による管内進行波音波の増幅と減衰

    小松 遼

    第78回2008年度春季低温工学・超電導学会　2008年5月26日

  63. パルス管冷凍機における音響インピーダンス計測

    岩瀬貴志

    第78回2008年度春季低温工学・超電導学会　2008年5月26日

  64. 温度勾配による管内進行波音波の増幅と減衰

    小松 遼

    第４回振動流エネルギー変換・輸送現象研究会　2008年3月15日

  65. パルス管冷凍機における流体ダイナミクスの光計測

    岩瀬貴志

    第４回振動流エネルギー変換・輸送現象研究会　2008年3月15日

  66. Simulation-based response analysis of porous and non-porous infrasonic arrays

    Timothy M. Marston

    154th Meeting: Acoustical Society of America　2007年11月28日

  67. ダブルループ型熱音響スターリング冷凍機内の音響流計測

    低温工学・超電導学会　2007年11月20日

  68. Intensity measurement of a periodic sock wave in a resonator 国際会議

    T. Yazaki

    19th International Congress on Acoustics　2007年9月2日

  69. 気柱共鳴管内の衝撃波音波における音響強度測定

    田代雄亮, 矢崎太一

    日本流体力学会　2007年8月8日

  70. ダブルループ型熱音響スターリング冷凍機

    三輪正樹, 田代雄亮, 鷲見高雄, 熊澤克芳, 矢崎太一

    第12回動力エネルギーシンポジウム　2007年6月15日

  71. 熱音響現象の基礎と応用

    流体科学セミナー　2007年5月19日

  72. Direct observation of the thermoacoustic energy conversion in a tube 国際会議

    Y. Tashiro, T. Yazaki

    International Congress on Ultrasonics　2007年4月9日

  73. Amplification of acoustic intensity of a pulse wave propagating through a tube having a temperature gradient 国際会議

    Y. Tashiro, M. Shinmei, T. Yazaki

    Fourth Joint Meeting: ASA and ASJ　2006年11月28日

  74. Direct observation of thermoacoustic energy conversion 国際会議

    Y. Tashiro, T. Yazaki

    Fourth Joint Meeting: ASA and ASJ　2006年11月28日

  75. 蓄熱器内のエネルギー変換の直接観測

    田代雄亮, 琵琶哲志, 矢崎太一

    第10回スターリングサイクルシンポジウム　2006年10月20日

  76. 管内での熱音響エネルギー変換の直接観測

    田代雄亮, 琵琶哲志, 矢崎太一

    日本流体力学会年会2006　2006年9月15日

  77. 温度勾配を持つ流路内を伝播する管内パルス音波の音響強度増幅

    琵琶哲志, 田代雄亮, 新名雅俊, 矢崎太一

    日本流体力学会年会2006　2006年9月15日

  78. Measurement of energy flows in acoustic waves 国際会議

    World Congress on Ultrasonics merged with Ultrasonics International　2005年8月29日

  79. Measurement of acoustic output power in a traveling wave engine 国際会議

    M. Miwa, T. Sumi, Y. Ueda, T. Yazaki

    World Congress on Ultrasonics merged with Ultrasonics International　2005年8月29日

  80. Visualization of acoustic streaming in a looped tube thermoacoustic engine with a jet pump 国際会議

    M. Ishigaki, Y. Tashiro, Y. Ueda, T. Yazaki

    17th International Symposium on Nonlinear Acoustics　2005年7月18日

  81. Response compensation of a thermocouple using a short acoustic pulse 国際会議

    Y. Tashiro, T. Biwa, T. Yazaki, M. Uichiro

    17th International Symposium on Nonlinear Acoustics　2005年7月18日

  82. Optical measurement of acoustic streaming in a waveguide 国際会議

    M. W. Thompson, A. A. Atchley

    The 18th International Congress on Acoustics　2004年4月4日

  83. Measurement of temperature oscillations in acoustic waves in a tube 国際会議

    Y. Tashiro, T. Yazaki, U. Mizutani

    The 18th International Congress on Acoustics　2004年4月4日

  84. Self-tuning mechanism in a looped tube thermoacoustic engine 国際会議

    Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    5th World congress on Ultrasonics　2003年9月7日

  85. Experimental evaluation of Q-values in a resonance tube 国際会議

    Y. Ueda, Y. Tashiro, T. Yazaki, U. Mizutani

    5th World congress on Ultrasonics　2003年9月7日

  86. Amplification of the acoustic power using thermoacoustic energy conversions 国際会議

    Y. Tashiro, Y. Ueda, M. Kozuka, T. Yazaki, U. Mizutani

    5th World congress on Ultrasonics　2003年9月7日

  87. Thermoacoustic effect in a Gifford-McMahon refrigerator 国際会議

    S. Sunahara, U. Mizutani

    The 23rd International Conference on Low Temperature Physics　2002年8月20日

  88. Construction of a thermoacoustic Stirling cooler 国際会議

    Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    The 23rd International Conference on Low Temperature Physics　2002年8月20日

  89. Low-Temperature Specific Heat of overdoped Bi2201 Single Crystals 国際会議

    H. Ikuta, M. Matsuura

    The 23rd International Conference on Low Temperature Physics　2002年8月20日

  90. Thermodynamical Mode Selection Rule in Spontaneous Gas Oscillations 国際会議

    Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    The 17th International Congress on Acoustics　2001年9月2日

  91. Thermoacoustic Stirlng engine and cooler 国際会議

    Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    The 17th International Congress on Acoustics　2001年9月2日

  92. Thermodynamical Mode Selection Rule in Thermoacoustic Gas Oscillations 国際会議

    Y. Ueda, T. Yazaki, U. Mizutani

    First International Workshop on Thermoacoustics　2001年4月23日

  93. Relationship between the Temperature-Dependent Specific Heat of Regenerator Materials and Performance of a Gifford-McMahon Refrigerator 国際会議

    S. Sunahara, H. Ikuta, U. Mizutani

    The Sixth Joint Japanese-Sino Seminar on Cryocooler and its Applications　2000年8月20日

  94. Optimization of the Phase Angle between Oscillating Pressure and Displacement in a Gifford-McMahon Refrigerator 国際会議

    S. Sunahara, U. Mizutani

    The Sixth Joint Japanese-Sino Seminar on Cryocooler and its Applications　2000年8月20日

  95. Experimental Studies of the Enthalpy and Entropy Flows through the Regenerator of the GM Refrigerator 国際会議

    Y. Hoshino, H. Ikuta, Y. Ohashi, T. Inoue, U. Mizutani

    The Fifth Japanese-Sino Joint Seminar on the Cryocooler and its Applications　1997年9月16日

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産業財産権 2

  1. 熱音響効果を利用した音波増幅・減衰器を備えた配管装置

    琵琶 哲志, 矢崎 太一, 田代 雄亮, 上田 祐樹, 水谷 宇一郎, 小塚 基樹, 鷲見 高雄, 熊澤 克芳, 立花 一志

    特許第4035069号

    産業財産権の種類: 特許権

  2. 圧力変動と位置変動の位相差を利用した蓄冷式冷凍機およびその制御方法

    琵琶哲志, 水谷 宇一郎, 生田 博志, 砂原 茂幸

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 17

  1. 複雑系科学の視点から熱音響自励振動を抑制する実用的な相互作用設計

    杉谷 栄規, 琵琶 哲志, 小西 啓治

    2023年4月1日 ～ 2027年3月31日

  2. 液体ピストンエンジンと往復流型タービンを用いた単純構造の発電システムの開発

    琵琶 哲志, 高尾 学

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  3. 低温・低エネルギー密度の熱源で動作する音波エンジンの開発

    琵琶 哲志

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    液体ピストンスターリングエンジンに関するこれまでの知見をまとめて，設計のためのガイドラインとしてまとめた．このガイドラインでは，等価力学モデルに基づいて，装置サイズと発生可能な出力パワーに関する関係式を導出し，その条件のもとでエネルギー変換が最適化される蓄熱器の選び方を示した．また，とくに4ユニットで系を構成する場合について，加速度振幅が重力加速度の2倍程度を仮定し，直径106 mmのパイプで全体を構成し，1ユニット当たりの長さが5 m，高温部温度100℃，低温部温度23℃であれば，1ユニットあたりのエネルギー変換により50 Wの出力を見積もった．この半分が作動流体のエネルギーロスに消費されるとすると，1ユニット当たり利用可能な出力は25 Wであり，4ユニット全体では100 Wになると算出した．作動流体の熱力学的性質や，流路形状など多くのパラメータを持つ液体ピストンスターリングエンジンにおいて，その設計パラメータを試行錯誤的に繰り返しテストすることなく，一度に決定できることは設計，製作上の価値がある． ループと枝管で構成される液体ピストンスターリングエンジン（フルイダイン）について理論的動作解析を熱音響現象の視点から実施した．系は基本的には2自由度の振動系とみなすことができるが，枝管長さを適切に選ぶことで，二つの固有周波数を同一にすることができる．そしてまさにこの条件が，フルイダインがスターリングエンジンとして自発的に動作するために必要なことを明らかにした．またその結果を装置サイズや作動流体の物性値を用いて簡単な表式を導出することに成功した．その結果は実験的にも検証している．

  4. Oscillation deathによる気柱振動抑制技術の開発

    琵琶 哲志, 寺田 健悟, 兵頭 弘晃

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2017年6月30日 ～ 2019年3月31日

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    気体を充填した共鳴管を加熱すると，強い気柱振動が発生することがある．産業用燃焼器ではしばしば問題となる，この気柱振動をなるべく簡便な方法で確実に抑制する技術の開発を目的とした．2つの自励振動子を相互作用させることで生じるOscillation death という現象を実現するために，中空の管で二つの共鳴管を接続することで相互作用させた．2本の中空管を使用したところ，特徴的な長さの組み合わせでは振動が完全に停止することを見出した．

  5. 結合熱音響振動子系の理解と応用

    琵琶 哲志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2014年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    熱音響自励振動は熱的な要因で発生する気柱の自励振動である．とくにその非線形性に由来する諸現象を理解，制御できれば，音波エンジンや燃焼振動抑制方法など応用技術の発展が多いに期待できる．本研究では，自作した熱音響自励振動子を用いて，チューブとバルブで結合することで相互作用を導入し，相互同期現象および振動死を実証した．また結合熱音響カオス振動子において初めてカオス同期の観測に成功した．

  6. 自然エンジンの非平衡ダイナミクスの理解と応用

    琵琶 哲志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2011年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    熱による気柱の不安定振動である熱音響自励振動の非線形ダイナミクスの理解を目的とした．熱音響カオス振動子を結合させたとき，カオス的振動を保ったまま同期に至ることが観測された．また同等な二つの熱音響自励振動子をバルブで結合した場合には振動子の振動数差が大きい場合に振動停止に至ることを明らかにした．振動数差がゼロの場合にはバルブに加えて半波長程度の長さのチューブでも結合する必要があった．さらに熱音響自励振動系の発展方程式の実験的導出に成功している．

  7. 音波型スターリングエンジン：スターリングエンジンの新展開

    琵琶 哲志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2011年 ～ 2013年

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    機械式スターリングエンジンを発展させるために，往復動する固体ピストンの役割を気柱振動および液柱振動で置き換えることを試みた．気柱の不安定振動を利用したループ管型熱音響エンジンはすでにピストン不要のスターリングエンジンとして提案されていたが，本研究では同軸二重管型を新たに提案した．また，ループ管の一部をU字型の液柱で置き換えた装置も開発した．この装置では気柱のみを用いる場合に比べて，著しく低い振動数が実現できる利点がある．

  8. 音波エンジンにおけるエネルギー変換およびエントロピー生成の局所的観測

    琵琶 哲志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2008年 ～ 2009年

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    圧力・流速・温度の同時計測を温度勾配のある気柱管内で行い,熱音響エネルギー変換の様子を実験的に調べた.圧力と流速の位相差は熱力学的サイクルを構成する熱力学的過程のタイミングを支配する因子であることを観測した.また,流体が行うエネルギー変換により得られる出力仕事に応じて,軸方向の仕事流(音響パワー)が増加することが分かった.これは熱音響現象をエネルギー変換現象と見る立場を支持する結果である.

  9. 音波エンジンにおける音響流の可視化とその制御方法の確立

    琵琶 哲志

    2006年 ～ 2007年

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    熱と音波の間のエネルギー変換現象である熱音響現象を利用すると,熱から音波を発生する音波エンジンや音波により冷凍を実行する音波クーラーが可能になる.これら熱音響機器は既存の熱機関と比較すると効率が低いが,これは熱音響エネルギー変換に本質的な問題があるわけではなく,進行波音波に伴って生じる定常的質量流(音響流)が引き起こす熱的損失が問題であると考えられている.しかし,直接的な観測に基づく音響流の定量的評価は未だに行われていない. 熱音響機器の性能向上を目標として,音響流の計測を通じてその制御方法を提案することを目的に実験的研究を遂行している.昨年度はループ型の配管を持つ進行波音波エンジンにおける音響流の観測を行い,進行波音波の伝搬方向に流れる音響流を確認した.この音響流が音波エンジンの効率を著しく下げる可能性があることも分かった.今年度はパルス管冷凍機プロトタイプを作成し,その内部の振動流体ダイナミクスの計測を行った.自作した空気を作動流体とするオリフィス型パルス管冷凍機はオリフィスバルブを最適に調整することでマイナス5度程度の低温が得られることを確認した.最適バルブ開度における流動状態をレーザードップラー流速計ならびにシート状レーザー光による可視化実験により調べた.その結果,最適開度では音響インピーダンスの位相角が最も小さくなることが分かった.この振る舞いは簡単な等価回路で再現できる.また可視化により大振幅では顕著な音響流が発生することも分かった.

  10. 熱音響現象を利用した新しい音響デバイスの評価技術の確立とその応用

    琵琶 哲志

    2004年 ～ 2005年

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    熱エネルギーから流体の自発的振動運動(音波)を発生することや音波を使った冷凍の実現など,熱と音波の間の相互エネルギー変換現象は熱音響現象と呼ばれる.特に進行波音波が関与する熱音響現象においては,振動流体はスターリングサイクルと同様の熱力学的サイクルを実行することが21世紀に入ってから実証され,注目を集めている.スターリングサイクルは可逆サイクルであるため,ピストンなどの可動部の代わりに音波を使った効率の良いエネルギー変換システムが構築できる可能性があるからである.本研究では,熱(熱源温度400℃)から動力として音波を発生し,その音波を使って低温(冷凍温度マイナス25℃)を生成する試作熱音響スターリング冷凍機を研究対象とし,これを新しい低温生成技術として発展させるために(1)圧力計測による音響パワーの測定手法を確立し,(2)測定結果に基づいて性能向上を果たすことを目的とした. (1)音響パワーは管内音波中の圧力変動(音圧)と流速変動(音響粒子速度)で与えられるが,試作機は加圧ガスを利用するため,その流速変動(~200Hz)の計測は困難であった.そこで管内圧力を複数箇所で同時に計測することで,音響パワーの管軸方向の分布を明らかにする手法の開発に取り組んだ(平成16年度).テスト共鳴管に対して適用し,その有効性を実証した. (2)試作熱音響スターリング冷凍機の音波発生部において音響パワーと熱エネルギーの計測を行った結果,熱音響エネルギー変換効率はカルノー効率の25%が達成可能なことが分かった.これは既存のエネルギー変換機器に匹敵する値である.その一方で,音響流と呼ばれる定常的質量流が電気ヒータによる発熱量を運び去るため,発熱量の30%しか実質的にエネルギー変換に寄与しないことが明らかになった.音響的に透明なゴム膜を利用することで音響流を抑制し,冷凍性能を向上させた.

  11. ヒューム・ロザリー則の機構解明とそれを応用したAl-基熱電材料の創製

    水谷 宇一郎, 竹内 恒博, 佐藤 洋一, 西野 洋一, 生田 博志, 琵琶 哲志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Nagoya University

    2003年 ～ 2004年

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    本研究はHume-Rothery則の理論的解釈を第一原理バンド計算で明らかにし、Hume-Rothery合金群がフェルミ準位に擬ギャップを持つ特徴を活かして準結晶・近似結晶、Fe_2VAl系における熱電特性を評価した。得られた成果を以下に示す。 (1)Al-Li-cu近似結晶の電子構造をLMTO-ASA及びNFE近似で計算し、擬ギャップが(631),(543),(710),(550)zoneとフェルミ面の相互作用で生じていることを証明し、Hume-Rothery則の物理的解釈を与えた。 (2)Al-Re-Si,Al-Mn-Si,Al-Pd-Mn-Re-Si,Al-Mn-Re-Si系近似結晶を合成し電子比熱係数とゼーベック係数、比抵抗、熱伝導度の温度依存性を詳細に解析し、フェルミ準位における擬ギャップ構造と熱電特性の関係を明らかにした。 (3)Fe_2VAl系ではAlのSi置換及びVのTi、Mo置換でゼーベック係数を正から負(-140μV/K)へと大きく変化させることに成功した。Fe_2VAlではVサイトに入ったFeが作り出すスピン揺らぎが比抵抗を増大させ熱電特性の劣化を生んでいる。そこで、FeをRuで置換した系において磁化が激減するのに伴い、低温の比抵抗及び磁気抵抗ともに急激に減少することを示した。これより熱電特性の劣化はVサイト上のFe原子による磁気欠陥が原因と結論した。 (4)単位胞に52個の原子を含むCu_5Zn_8,Cu_9Al_4,TM_2Zn_<11>(TM=Ni,Pd,Co,Fe)ガンマ相電子化合物についてFLAPWバンド計算を行い擬ギャップを支えるフェルミ準位近傍の電子状態の波動関数のフーリエ成分を解析することで(411),(330)zoneが擬ギャップの成因であることを証明し、ガンマ相合金におけるHume-Rothery則の本質を捉えることに成功した。

  12. 凝ギャップ内にフェルミ準位を持つ物質群を用いた新しい熱電材料の創成

    水谷 宇一郎, 琵琶 哲志, 竹内 恒博, 生田 博志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：NAGOYA UNIVERSITY

    2001年 ～ 2002年

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    エネルギー問題を解決する有力な方法として高効率熱電変換材料の開発に期待が寄せられている。熱電変換材料の効率を上げる最大因子であるゼーベック係数は、フェルミレベル近傍の電子状態により決定される。熱電変換材料に望まれる大きなゼーベック係数を得る為には、緩和時間近似により電子輸送現象が記述され、かつ、等方的な構造を有するという条件下において、フェルミレベルにおける電子状態密度の傾きが大きく、その絶対値が小さいことが必須条件であると考えられる。本研究では、上記の条件を満たす擬ギャップ系材料を用いて熱電変換材料の開発研究を行った。 Co酸化物、Fe_2VAl、Al-Re-Sil/1-立方近似結晶のいずれの材料においても、実用化の目安となる無次元性能指数ZT〜1.0を達成した。Al-Re-Sil/1-立方近似結晶では、構造解析を行い正確な結晶構造を決定し、その構造データを用いて電子構造を計算した。さらに、得られた電子構造を用いて、ゼーベック係数を解析した。その結果、温度依存性まで含め、定量的にゼーベック係数を評価することに成功した。また、高分解能角度分解光電子分光により決定した電子構造を用いて、銅酸化物のゼーベック係数を算出した結果、Al-Re-Sil/1-立方近似結晶の場合と同様に、測定値を温度依存性も含めて見事に再現することを明らかにした。我々が用いた評価方法は、金属伝導を示す材料に一般的に適応可能であり、電子構造の観点から高効率熱電変換材料を設計する全く新しい手法を確立したと考えている。

  13. 低次元物質の熱電変換材料としての可能性

    水谷 宇一郎, 琵琶 哲志, 竹内 恒博, 生田 博志

    2000年 ～ 2001年

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    本年度は,遷移金属酸化物の熱電特性の評価を行った.特に最近,Co酸化物が注目を集めていることから,(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>,およびRECoO_3を選択し、それぞれの物質に対して詳細にゼーベック係数や電気伝導率のバンド幅やドープ量依存性の評価を行った.また,Mn酸化物であるREMnO_3とRE_3Mn_2O_7に対して光電子分光法により電子構造を解明し,大きなゼーベック係数を発現する可能性を考察した.(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>およびRE_3Mn_2O_7は2次元的な伝導面を有している.一方,RECoO_3とREMnO_3は3次元的な伝導を示す.これらの物質群の示す熱電特性を比較することにより,熱電特性に及ぼす次元性の効果を議論した. キャリアーをドープしていないRECoO_3は高いゼーベック係数を呈するが,絶縁体的な電気伝導特性を示す為,熱電変換材料として適していないと判断された.しかし、この系にわずかにキャリアを注入すると,ゼーベック係数と抵抗率は双方ともに低下するが,比抵抗の低下率がゼーベック係数の低下量よりも遥かに大きく,熱電変換材料として有望であることが判明した.一方,(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>では高い熱電特性を示す試料を発見するには至らなかった.Mn系酸化物では,3次元的なREMnO_3,2次元的なRE_3Mn_2O_7共にフェルミレベル近傍に状態密度の落ち込みが存在することを明らかにした.このような状態密度の落ち込みは擬ギャップと呼ばれ,擬ギャップがフェルミレベルに存在すると,大きなゼーベック係数を発現する可能性が極めて高い.すなわち,擬ギャップをフェルミレベルに有するMn酸化物は,熱電変換材料として利用できる可能性が高いと判断した.本研究では,2次元材料の3次元材料に対する優位性を示すには至らなかったが,上記に示した通り,電気伝導性遷移金属酸化物が熱電変換材料として極めて有望であることを明らかにできたと考えている.

  14. 蓄冷式冷凍機における積層型蓄冷器の特性評価とその高性能化

    琵琶 哲志

    2000年 ～ 2001年

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    蓄冷式冷凍機ではピストンやディスプーレーサーなどの可動部が行う膨張仕事と引き換えに熱を外界から吸収すると説明されてきた.しかしながら,低温部分に全く可動部を持たない蓄冷式冷凍機であるパルス管冷凍機が従来の蓄冷式冷凍機と同様の性能を示す事実は,蓄冷式冷凍機の冷却のメカニズムをより深く理解する必要があることを示している. 本研究では熱音響現象の視点から蓄冷式冷凍機を眺め,その冷凍能力の向上を目指してきた.熱音響現象では振動する流体と流路壁の間の熱交換により熱輸送が生じる.この際に,この熱交換が準静的に行われるか,不可逆的に行われるかが重要な問題となる.当然,準静的な熱交換が行われる時,熱機関としては最も効率が高くなる. ギフォードマクマホン式冷凍機は,すでに実用化もされている蓄冷式冷凍機であるが,蓄冷器内部で行われる蓄冷材と作動流体であるヘリウムガスの間の熱交換過程に関しては未だに十分に分かっていない.そこで本研究では,異なる材料,および粒径の蓄冷材に関してその熱交換能力を調べた.その結果,現在もっとも良く使われている粒径である0.2mmの球状粉では10Kレベルの温度では十分に熱交換できないことが分かってきた.これは蓄冷材が鉛でも磁性蓄冷材でも同様であった.この点を解決するために我々はヘリウムガスの圧力変動と周期的な位置変動の間の位相差をパラメータとして運転する方法を提案した.この方法を用いれば,不可逆的な熱交換過程が顕著になる温度領域でも比較的大きな冷凍能力が得られる.

  15. 組織制御による高温超伝導溶融バルク体の破壊応力と磁束捕捉量の向上

    生田 博志, 琵琶 哲志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Nagoya University, Associate Professor, Research Associate

    2000年 ～ 2001年

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    高温超伝導溶融バルク体は、捕捉磁場などの超伝導特性はすでに高いレベルに達しているが、試料が磁気応力で破壊されたり、急激な温度昇降に弱いことが問題である。しかし、溶融バルク体に含まれる各相の濃度比や焼成条件によって微細組織は変化し、材料強度にも影響する。そこで、組成や焼成条件の異なる試料を作製し、微細組織や機械強度の関連を調べた。得られた主な成果を以下に列挙する。 直径30mmのNd系のc軸配向単一結晶粒試料の作製に初めて成功した。その結果、捕捉磁場の大きさはAg添加量が等しいSm系を上回ることがわかった。次に、Sm系試料の溶融時の雰囲気と空孔生成の関係を調べ、溶融時に酸素フローを行った場合、または真空中で溶融させた場合に、空孔のない試料が得られた。また、試料成長時にAr雰囲気に切り替えれば、超伝導特性も十分良好であることがわかった。さらに、遊星ボールミル処理した211相粉を用いてSm系試料を作製したところ、平均粒径が0.7μmのSm211相を含む試料が得られ、同じ条件で作製した従来試料に比べ捕捉磁束密度が上昇した。 次に、緻密な試料を有効に酸化する手法を検討する目的で、Sm系とY系試料の酸化過程を詳細に調べた。その結果、系の差よりも銀添加の有無による試料組織の違いが酸素の拡散速度に影響すること、銀添加した試料は欠陥が少ないために酸化に要する時間が長いこと、Sm系では350℃以下の低温酸化処理が重要であることなどが明らかになった。一方、,Nd-Eu-Gdの3元系では直径36mmまでの単一結晶粒試料の作製条件を確立し、液体窒素温度で1.4T、20Kで8.2Tの捕捉磁場を得た。また、Dy系では直径18mmの試料でも18Kでの捕捉磁場が5.7Tに達し、Y系にCeO_2添加を行った試料では捕捉磁場が、直径18mmにも関わらず25Kで6.2Tに達した。

  16. Ni系酸化物の高濃度キャリア領域の物性と磁気抵抗

    生田 博志, 琵琶 哲志, 竹内 恒博

    2000年 ～ 2001年

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    従来からLa_<2-x>Sr_xNiO_4には多数の研究があるが、単結晶育成はx<0.6でしか報告されていない。これに対し、我々はREサイトを置換したRESrNiO_4(RE=Pr,Nd,Sm,Eu)単結晶の作製に成功した。さらに、NdSrNiO_4では2K,9Tで約85%もの負の磁気抵抗効果を観測したのに対し、RE=Nd以外の磁気抵抗効果は同じ条件で1%程度しかない。そこで、本年度はキャリア量を変化させて物性の全体像を把握することと、Nd系で観測された大きな負の磁気抵抗効果の発現機構を探るためにRE_<2-x>Sr_xNiO_4(RE=Pr,Nd,Sm)単結晶を作製し、輸送現象、磁性、結晶構造、電子構造などを調べた。 Nd_<2-x>Sr_xNiO_4の抵抗率は、x=0.5を境に高ドープ領域では面内、c軸方向共に急激に小さくなった。また、0<0.5では抵抗率の異方性が小さいが、これはLa系に比べて面内抵抗が大きいためである。さらに、x=0.33の抵抗率の温度依存性はRE=Pr, Ndは電荷整列相の存在を示唆しているが、Sm系ではそのような振る舞いは観測されなかった。これはキャリアの動き易さを反映していると考えられる。一方、RE=Ndの磁化率は低温でピークを持ち、この温度以下で抵抗率が特に急激に増大したが、他のRE元素の系ではこのような振る舞いはみられなかった。Nd系ではSrの広い範囲で大きな磁気抵抗効果を観測した。さらに、Nd系の分光測定の結果からNd, Ni, Oが混成軌道を形成していることが示唆された。 これらの実験結果から、Nd4f電子と伝導電子の間のcf相互作用が、RE=Ndに特有な急激な抵抗率の上昇や磁気抵抗効果、磁化率の振る舞いに関わっていると考えられる。また、Pr系ではむしろ近藤効果と競合するRKKY相互作用が働いていることが考えられる。

  17. 熱音響現象の基礎と応用 競争的資金

    1999年4月 ～

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社会貢献活動 15

  1. 廃熱，音に変えれば．．．エネルギーに再利用，研究進む

    2017年4月16日 ～

  2. 出張講義

    2015年7月29日 ～

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    出張講義を実施した

  3. オープン講義

    2015年7月 ～

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    オープンキャンパスにおける公開講義の実施

  4. 出張講義

    2014年11月18日 ～

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    出張講義を実施した

  5. 出張講義

    2014年10月3日 ～

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    出張講義を実施した

  6. 出張講義

    2013年12月5日 ～

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    出張講義を実施した

  7. 出張講義

    2013年9月11日 ～

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    出張講義を実施した

  8. 出張講義

    2013年4月26日 ～

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    出張講義を実施した

  9. 「熱」を「音」に エネルギー機器の概念変える「熱音響」

    2010年4月9日 ～

  10. 仙台市産業振興事業団主催 産学連携セミナー「寺子屋せんだい」

    2009年1月19日 ～

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    「音を使った熱機関 〜熱で音を発生し，音で冷却する〜」

  11. 技術情報センター主催セミナー

    2005年8月24日 ～

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    「熱音響現象のエネルギー変換機器への応用」

  12. ISS産業科学システムズ主催セミナー

    2005年4月8日 ～

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    「熱音響現象の基礎と熱音響デバイスの開発動向及び今後の課題」

  13. かなれ科学遊び教室

    2004年8月7日 ～

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    「音の科学を楽しむ〜音の力〜」講演

  14. 日本ガイシ本社セミナー

    2002年5月31日 ～

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    「熱音響現象の基礎」

  15. 日本機械学会 エンジンシステム部門企画

    2001年6月29日 ～

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    講習会「熱音響現象とそのエネルギー変換機構」

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メディア報道 5

  1. サイエンスZERO：聞くだけじゃない！ 秘めたる音の可能性

    NHK教育テレビ

    2009年10月24日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

  2. 北野大のエーコロジー

    青森朝日放送

    2005年3月29日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

  3. ザ・ブレインサミット３

    東京放送（TBS）

    2005年3月9日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

  4. 音で冷やす

    朝日新聞

    2003年2月19日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  5. 低コスト・簡単構造で冷熱

    日刊工業新聞

    2003年2月5日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

その他 12

  1. 自然エンジンを使った環境調和型低温排熱回収技術の研究

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    気柱管の一部に，ある臨界温度差以上の温度差を与えると，熱音響自励振動と呼ばれる気柱振動が自発的に生じる．この気柱振動の音響パワーを動力として利用する熱機関が自然エンジンである．このタイプの熱機関の利点は，固体ピストン等の可動部品を必要としない点である．本研究では，自然エンジンを設計するための基盤技術を構築することを目標とした．より具体的には，自然エンジンを基本的構成要素に分割し，そのそれぞれの性能を個別に評価することで，組み合わせた際の特性の理解と向上を実現することにした．自然エンジンは，動作状態をチューニングするための調整部品を持たず，装置を作成したあとでその形状などを最適化するのが困難であるためである．また性能評価に必要不可欠な音場計測技術の開発も実施した．従来型の手法では加圧気体を充填した管内の局所的な音場を決定するのが困難であったためである．

  2. 熱音響エネルギー変換を用いた冷却技術開発

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    •進行波音波クーラーの開発計画を遂行中．

  3. 熱音響デバイスの基礎と応用

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    熱音響デバイスの基礎と応用

  4. 進行波音波を使った熱音響エネルギー変換技術の実用化研究

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    •熱音響効果を利用した進行波音波増幅において本質的な役割を満たす無次元数ωτ（ωは角振動数，τは流体の熱緩和時間）を実験的に見いだした． •多段蓄熱器を用いた進行波音波増幅を実証し，低温度差で高強度音波を実現する方法を提案した． •圧力・流速・温度を同時に計測する多元的熱流体振動計測法を確立した．

  5. 音波冷凍機の冷凍メカニズムの実験的理解

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    •音波クーラーの一つであるパルス管冷凍機において利用される可動部品を使わない流体制御機構を圧力と流速の同時計測により明らかにした．

  6. 熱音響エンジンを利用した新しい低温生成装置の開発

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    熱音響エンジンを利用した新しい低温生成装置の開発

  7. エネルギー流による非線形音響現象の実験的解明

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    •気柱共鳴管内に生じる衝撃波音波に対して仕事流計測を行い，基本振動モードおよび２次振動モードのモード間相互作用を初めて観測した．

  8. 熱音響現象を利用した音波の増幅と減衰に関する研究

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    気柱共鳴管内に生じる定在波音波の特殊な場所（圧力の腹）に温度勾配のある蓄熱器を置くことで，音波増幅および減衰を実証した． 音波の定在波成分を利用することで，進行波のみに頼るよりもより大きな増幅率が得られることを実証した．

  9. 熱音響デバイスに関する基礎的研究

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    •直径100mmの配管を用いた大型の熱駆動型熱音響冷凍機を試作した．試作装置は可動部品のない冷凍機として，新聞やテレビ等で報道された．

  10. 大出力熱音響冷凍機の開発 〜可動部のない新しい冷凍機の実用化を目指して〜

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    大出力熱音響冷凍機の開発〜可動部のない新しい冷凍機の実用化を目指して〜

  11. 熱と音の相互変換を利用した可動部のない熱音響冷凍機の開発

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    進行波音波エンジンの音場計測を行い，エネルギー変換メカニズムと音波冷凍に適した場所を特定した． 第2蓄熱器を音波エンジン内に挿入することで全く可動部のない冷凍機プロトタイプを開発した．

  12. 音波と熱の相互変換を利用した可動部のない熱音響デバイスの基礎的研究

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    音波と熱の相互変換を利用した可動部のない熱音響デバイスの基礎的研究

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