共鳴管冷凍機の作動原理

共鳴管冷凍機は下図に示すように，音響ドライバ（スピーカ），共鳴管，共鳴管の中に設置されたスタックから構成されます．

一方が閉じている管に音波を入れると，音源から出た音波（入射波）は閉じられた管端（閉止端）で反射して帰ってきます（反射波）．その音波が特定の周波数（共振周波数）の場合には，入射波と反射波が重なり，音波は大きな振動を起こします．これを"共鳴”と呼びます．

この共鳴管の中では音波が共鳴しており，1/4波長の定在波が存在します．下の図は共鳴管内における気体の動きと圧力の変化(色)を示しています．

図に示されるように，気体は閉止端に向かうときに圧縮され温度が上昇し，逆に開放端（スピーカ側）に向かうときには膨張して温度が下がります．

閉止端に近い位置に，スタックと呼ばれる流路の狭い部分が入れてあります．この図は気体とスタックの間の熱の伝わり方を示します．

このように熱はバケツリレーの要領でスタック壁の右側から左側に運ばれます．

このとき，スタックの間隔が広すぎたり，共鳴周波数（気体のスピード）が早すぎたりすると，気体からスタックにうまく熱が伝わりません．

逆にスタックの間隔が狭すぎたり，共鳴周波数が遅すぎたりすると，圧縮するとき気体からスタック伝わった熱を，気体が膨張するときにスタックから奪うために，結果として熱の移動は起こりません．

このように，スタックの間隔，共鳴周波数，気体とスタックの間の熱の伝わり方は，共鳴管冷凍機にとってとても重要です．