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理論上カルノーサイクルで動作可能な 波動エンジン(熱音響機関)を開発

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技術
引用元:Car Watch


 (中略)波動エンジンの仕組みは、自然界にもあり、雷の「バリバリッ」という雷鳴がその現れで、大きな温度差が音(波)になる現象を利用している。高効率なエンジンとして成立したのは近年のことであり、米国のロスアラモス研究所が1999年に発表した論文によるものと言う。


 波動エンジンは、熱による気体の膨張・収縮が波動として現れる現象を利用しており、気体の共振を利用するため「可動部分がない」こと、熱力学の上限となる理論上カルノーサイクルで動作するために「高効率」なこと、パイプを使った簡単な構造から「ローコスト」であることを特徴としている(下略)
5 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 05:53:32.39 ID:25pcnHul
なるほど、温度差でできる音響波動を、ピストン代わりに使おうってアイディアか。



6 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 06:02:59.72 ID:25pcnHul
この程度のものの計算がそれほど難しいとしたら、作用ガスの音響振動と構造との共鳴現象を使った
エネルギー取り出しになってるんだろうな。すると、その振幅の大きなところ=エネルギーを取り出すところ
で非線形計算が必要なるわけか。

…とはいえ、今の計算機パワーで計算できないとは思えない。変な線形化とかして、有限要素法で計算でき
なくなっているだけじゃねぇの?



8 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 06:30:51.64 ID:nffTI3ev
理論上はカルノーサイクルなんて当たり前のことをドヤ顔で言われても・・・
カルノー言うなら、300度でせめて40%くらいの効率出せよ。

9 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 07:04:05.58 ID:pevfE6Bt
>>8
どういうこと?
11 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 07:11:55.80 ID:nffTI3ev
>>9
低音側が300Kとして、カルノー理論効率がいくらかって話だよ。



10 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 07:09:50.21 ID:Y4K/vkgQ
ローソクで進む船のやつか。
温度差を利用したものは宇宙空間だと効率よさそう。





12 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 07:12:50.64 ID:vSXxgp99
動作流体がヘリウムでこのスケールならばせいぜいR~10でしょう。
open boundaryがあるわけでもなし、FEMでなくても普通に差分でメッシュ切っても収束するでしょ。
まさか、市販の数値計算アプリケーション使ってるとか言わないよね?



16 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 08:10:29.52 ID:J/nVlymO
カルノーサイクルの火力発電の効率とどう違うの? 火力の方が圧倒的に高効率と聞いた。
もちろん高効率=温度差大のため高温となる。



17 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 08:15:22.13 ID:tzvv9roL
温泉に沈めるだけでいける?



18 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 08:24:52.08 ID:/+uhFxAr
可動部が無いからスターリング機関よりいいね。
ただ共振があるから摩耗や劣化がどれだけ進むか。





23 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 08:53:43.82 ID:s//L4zLg
自動車の排熱をHVの電力に変換出来ても、割が合うのだろうかw
車重のアップ分と発電分と。



28 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 09:33:41.95 ID:FUReyCAJ
熱音響機関の効率が18%だと、スターリング機関の方が効率良くないか?
理論上カルノーサイクル持ち出す割には低い印象しかないな・・・

33 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 10:01:45.06 ID:/+uhFxAr
>>28
効率より経済効率だな。
捨てる熱を対象にしてんだから。
35 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 10:27:56.01 ID:FUReyCAJ
>33
スターリングも排熱利用できるのですが。
熱音響機関のだとどんな経済効率があるのですか?
ちょっと自分素人なので、どういう利点があるのかイメージできないのですが・・・
57 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 13:42:21.95 ID:pevfE6Bt
>>35
・可動部がないこと
・構造が単純でローコスト



32 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 10:01:35.37 ID:aKXJZmFD
砂の惑星で音(声)をエネルギーに変える銃があったね。



34 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 10:11:03.14 ID:6YjsG7UF
シミュレーションできるようにしたってのがでかいな。



39 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 11:41:26.87 ID:y3vZWQyC
大学時代物理でカルノーサイクル習ったけどもう忘れた。

70 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 15:07:12.03 ID:KMO2e2Hf
>>39
熱力学レベルの式は全て導出できる優れものの思考実験だから、再度勉強したらいいぞ。
勉強したころは、まさか実用エンジンが出てくるとは思わなかったな(何度も失敗してるから)



44 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 12:11:06.14 ID:ca9b8Km6


この↑原理実験を見て思ったが、発電に使うより先に楽器を作ってみたらいいんじゃないか。
管楽器なんか作ってる職人と協力したら、職人の勘(無意識的な計算)でシミュレーションの限界を
超える効率の解を見つけてくれるような気がする。

52 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 12:46:21.25 ID:juGfGequ
>>44
理論限界は超えられない(越えたら新理論、稀にあるが今の基礎物理だと難しい)
職人芸の見せ所は実装時に理論限界に近付けるところ。



46 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 12:12:16.96 ID:rQB3dDmE
振動と温度差関係の耐久冶金技術豊富なロケットとか
ジェットエンジン系メーカーの新しい戦場か、楽しみだ。



49 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 12:28:46.83 ID:GUH1Kjac
熱音響機関の動作原理




58 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 13:42:37.56 ID:0jITMPYT
停止した原子炉や使用済み核燃料プールの廃熱を回収して、冷却系に利用できたら素晴らしい。
Spent_nuclear_fuel_hanford
使用済み核燃料

62 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 14:16:34.04 ID:s1okPayH
>>58
300~600度って言ってるし無理じゃね?



59 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 14:09:07.05 ID:dHtnWHVj
これ振動発電と同じ原理なのか?
例の駅の改札とかハチ公前に設置されてたやつ。

73 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 16:22:59.92 ID:I5f0x4ps
>>59
振動発電って、JRが試していた奴でしょ?あれは圧電素子か何かじゃなかった?
最後に電力にする部分に「振動 → 電力変換」を使ってるけど、上の説明だとスピーカーの原理って
書いてるから、電磁誘導で交流にしてるって事かなと。
ま、やり方は何通りかあるでしょ。

hatsuden_yuka2
渋谷駅ハチ公口の歩道で発見!これが発電床

それより、気になるのが、ここで言う「効率」ってのは、熱 → 音波(振動)の変換効率であって、
振動→電力の効率を含めて無さそうだって点だな。



63 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 14:19:52.89 ID:e6t/c3/k
ヘリウムだと保守が面倒じゃね?



72 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 15:32:35.40 ID:4RRnpjgD
既存エンジンや熱源の排熱が利用できて、構造が簡単で可動部分がなくて小型化が可能。
こんな感じの機関なのかな?多少効率が悪くても色々と使えそうだな。



84 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 22:20:54.47 ID:VCrHdZjJ
熱音響は最大カルノーの70%位いってる。
でも写真の装置は大学で作った低圧の装置だし、外部放熱とかもありそうだから18%は凄いだろ。

109 :名無しのひみつ:2012/06/09(土) 08:06:35.78 ID:txGb5rk1
>>84
学生実験なら、その言い訳で通る



85 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 22:23:10.43 ID:dFMfD1Ab
地熱が使えそうだな。



86 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 22:41:53.52 ID:fpGJB/SL
これをどうやって活用するの?普通のヒートパイプに見えるんだけど。
稼動部がないから動力にどうやって変換するの?
音が鳴れば電気が発生するの?

95 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 23:54:51.35 ID:iWaIntxZ
>>86
音を電気に変換することは可能。だから熱→音→電気 ということだろう。
今の熱→タービン駆動→電気よりエネルギー効率が高く出来る可能性があるって話なんだろ。
しかもタービンみたいに駆動部分が無くてとっても便利。
104 :名無しのひみつ:2012/06/09(土) 05:39:38.72 ID:+AbwqpYY
>>95
電気に変換する時に駆動部(マイクやスピーカー的な)が必要じゃね?
耐久性や効率その他性能で、タービンに勝ると言えるかどうか難しい気がする。
特に回転運動と違うから精度を上げるのが相当難しいだろ。



87 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 22:44:09.30 ID:xoTtsbBE
理屈は分かったが、騒音発生源になるので迷惑な機械ではある。

88 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 22:48:59.60 ID:fpGJB/SL
>>87
なるほど騒音発生器として恐ろしく一品だってことか。
それは考えなかった。迷惑な音を作るのに素晴らしい効率だってことね。
89 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 22:54:01.61 ID:s//L4zLg
>>87
静かで問題になっている、プリウスの排気管に付ければ一石二鳥w
90 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 23:23:20.09 ID:DS8qaijl
>>87
装置の外部が煩いという情報がどこかにあるのか?




19 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 08:27:57.08 ID:ILTRMINX
波動って名前が俺の厨二心をくすぐるな。

21 :名無しのひみつ:2012/06/08(金) 08:44:02.37 ID:25pcnHul
>>19
ただし、考え得る限り、最も低い出力のエンジンの一つですw

BUZZったイチオシ記事!!!!!(*゚∀゚)ゞ

    この記事へのコメント

    2012年06月10日 21:30
    とりあえずこれって「エンジン」なのか?
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 21:51
    気体を使ってるから1サイクルの熱量がたかが知れてる
    それを低周波数でやってるし
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 21:54
    「艦長!動きません!」
    とか言うネタも展開されていたのだろうか。
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 21:54
    理屈はわからんが波動て言葉はかっこいいな
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 22:17
    こんなんで本当にイスカンダル行けんの?
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 22:57
    普通のエンジンの横に付ければ、補助的な動力になるのかな。
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 23:04
    別の銀河まで行けるエンジンじゃなかったっけ?
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 23:11
    元記事読むと今回の肝は
    「今まで非現実的な予算かけて実作してトライ&エラーしないとわからなかった部分が、計算で出せるようになった」
    ってことなのかな。
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 23:13
    6月10日はイスカンダルの命日。
    名無し隊員さん
    2012年06月10日 23:15
    全く理解してないけど
    とりあえず実用化は何十年先か しないんでしょ
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 00:47
    理論上だったら何だって言えます。
    熱と何を結びつけるかが今後の課題なんだろうねえ。
    最近はやりのスピンとか?
    2012年06月11日 01:12
    熱にたよるからいけない
    個体酸化物型の燃料電池で良いじゃないの
    2012年06月11日 02:07
    ブラックホールを射出する砲にも使われてたやつだな
    ku
    2012年06月11日 03:03
    ヤマトスレかと。

    マジで実用化出来れば導入したい所は多いと思うよ。
    補助程度でも、多数使えればそれなりに。
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 09:02
    真田さんなら「こんな事もあろうかと」してくれるから心配ない
    あああ
    2012年06月11日 09:23
    どや顔で書き込んでる連中の理解が軒並み違うのが残念すぐるwww
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 09:40
    フライホイールのない波動エンジンなんて、クリープのないコーヒーのようなものだろ
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 10:55
    体熱でも発電できるようになったら色々使えそうだな
    とくに人口臓器と共に発展したら面白そうだ
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 12:45
    高卒の俺にでもわかるように原理を解説してくれよ
    誰も理解できてねえじゃねえか
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 13:19
    コレ面白いなw
    要するにパイプの中にうまい具合に金網をセッティングすると
    音波と熱の変換が行えるようになるっていうものなんだな
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 19:04
    スターリングエンジンか。
    パナソニックの子会社が未だに研究しているね。
    何か限界を感じるけどどうだろうね…。
    名無し隊員さん
    2012年06月11日 20:28
    高効率・・・・・・!
    高効率だが・・・
    今回その出力までは(ry
    名無し隊員さん
    2012年06月12日 23:19
    米4
    バブル期を見てきた人間にとって波動エネルギーという言葉は
    嫌悪する言葉の一つなんだよな……。
    名無し隊員さん
    2012年06月17日 17:13
    ポンポン船懐かしいのう
    名無し隊員さん
    2012年08月13日 23:00
    最近新版見たけど、次元波動エンジンとか言ってたな。イスカンダルのお姉ちゃんが原住民でも理解できる簡単な仕組みのエンジン設計図を送ってよこしたってことで合点した。超弦理論とかが解明されないと作るのは難しそうだが。