열음향 냉장시스템 (I) : 음향학적 해석 및 설계

Thermoacoustic Refrigerating System, Part I : Acoustic Analysis and Design Procedure

본 논문에서는 열음향 냉장시스템을 음향적으로 해석하고 주어진 조건을 만족시키는 열음향냉장시스템의 설계방법을 제시하였다. 열음향 냉장시스템은 음파의 에너지를 단열팽창, 수축의 원리를 이용하여 열에너지로 변환시키는 열음향변환기이다. 열음향 냉장시스템은 일반 가정용 스피커 유닛을 사용하는 구동부, 실제의 온도 구배가 생기게 되는 스택 부분, 그리고 정상파를 생성시키는 본체 부분인 공명기 등으로 구성된다. 음향학적인 해석을 통해 주어진 조건을 만족시키도록 전체 공명기의 크기를 결정하고 스택의 크기와 위치를 설정하여 이에 따라 실제의 시스템을 설계하였다. 끝으로 설계된 공명기의 기계적 임피던스를 모의실험을 통해 구하였다.

In this paper, acoustic analysis of thermoacoustic refrigerating system was given and the design procedure meeting the specifications was presented. The thermoacoustic refrigerator transforms the sound wave energy into the thermal energy via adiabatic process of inert gas. The system is composed of mainly three parts ; the acoustic motor utilizing loudspeaker the stack of plate for thermal transport and the resonator to form the standing wave. Based upon the acoustic analysis, resonator dimension and stack position and size were decided, and the entire refrigerating system was designed to the given specification. Also the mechanical Impedance of the designed resonator was obtained by simulation.