音響熱理論に基づき、本論文ではインピーダンスマッチングの観点から、Vuilleumier（VM）型熱圧縮機の負荷インピーダンスマッチングにおける出力特性を研究し、熱圧縮機の出力圧力比、出力音響パワーおよび効率が負荷インピーダンスの変化に伴いどのように変化するかを明らかにし、熱圧縮機と接続された負荷インピーダンス間のマッチング関係を分析した。Sageソフトウェアを用いて計算を行い、異なる直径の2種類の再生器下における熱圧縮機の出力特性を比較した。熱圧縮機の出力インピーダンス振幅は4×10-8〜4×10-9（Pa·s）/m3、インピーダンス位相角は-60°〜60°である。計算結果は、熱圧縮機の出力音響パワー、圧力比および効率がインピーダンス振幅と位相角の変化に伴い顕著に変化することを示した。インピーダンスが容量性負荷の場合、インピーダンス振幅は出力音響パワーに対して顕著な影響を与え、異なるインピーダンス位相角ではインピーダンス振幅が熱圧縮機の出力圧力比に明らかな影響を及ぼし、効率も振幅と位相角の変化により顕著に変化した。しかしながら、熱圧縮機の出力音響パワー、圧力比および熱効率が同一のインピーダンスで最適値に同時に達するとは限らないため、低温段冷凍機を駆動する熱圧縮機のマッチング設計では、出力音響パワー、圧力比および効率を総合的に考慮して適切なインピーダンス振幅および位相角を選定すべきである。出力音響パワーおよび圧力比の観点から、現在の二つの直径の熱圧縮器再生器において、直径30 mmの方が40 mmより性能が優れている。

出力特性;数値シミュレーション;熱圧縮機;負荷インピーダンス