日常生活で我々は音を利用している。この「音」を物理的な視点から見ると別のものが見えてくる。音が伝ぱする時、媒質である空気の圧力、比体積、そして温度が音の周波数で変動する。つまり、会話していると空気の温度が振動しているわけである。一方、自動車のエンジンや家庭用の冷蔵庫では気体の圧力、体積、温度の変化を利用して熱から仕事、仕事から熱へエネルギー変換を行っている。言い換えると、音によって生じる媒質の変動は、エンジン内の気体の変動と桁の違いはあるが本質的に同じである。

当研究室では音によって引き起こされる媒質の圧力、体積、温度の変動を利用する熱音響エンジン、冷凍機に関する研究を行っている。これら熱音響エンジンは簡単な構造をしており、かつ排熱や太陽熱を利用して駆動できる。一方、熱音響冷凍機はフロンなどを必要としない。また、熱音響機器の効率は我々が良く利用しているエンジン・冷凍機の効率と同程度となっている。

When an acoustic wave propagates in a tube, the pressure, temperature, and specific volume of gas in the tube oscillate. These oscillations are essentially equal to the thermodynamic state-quantity oscillations caused by a piston in a gas-filled cylinder. Hence, we can construct engine and refrigerator driven by acoustic waves. Devices utilizing acoustic waves are called thermoacoustic engines and heat pumps. They have simple structures, and their efficiencies exceed the efficiency of conventional car engine and home refrigerators. Furthermore, thermoacoustic engines can use many kinds of heat sources such as sunlight and waste heat, and thermoacoustic heat pumps use nitrogen, helium, or argon gas instead of hydrochlorofluorocarbons as a working medium. These advantages motivate us to investigate thermoacoustic engines and heat pumps.