【誤訳訂正書】
【提出日】令和3年3月1日(2021.3.1)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動媒体（１０２）を大きさが可変の内容積の中に取り込むための体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）であり、熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）中の前記内容積ならびに作動室（２００、２０１）を区分する壁を有し、
−  前記作動室（２００、２０１）内で前記作動室（２００、２０１）を前記作動媒体（１０２）で印加した作動空間（２１０，２１１）と変位流体（２０２）で印加した力伝達空間（２１２，２１３）とに区分する分離要素（２３０、２３１、２３３、２３４）が形成され、
−  前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）および前記作動空間（２１０，２１１）が流体技術的に、前記作動媒体（１０２）が前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）内で互いに同じ圧力を有するように結合されて形成され、並びに
−  各熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）が入り口および前記入り口から離れて形成された出口を介して前記作動空間（２１０，２１１）と結合し、
それぞれ１つの入り口または出口が前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）と前記作動空間（２１０，２１１）の間の連絡部として前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の貫流に作動媒体（１０２）によって影響を与えるための少なくとも１つの装置（２２０）とともに、少なくとも１つの前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の貫流が回避され、並びに少なくとももう１つの前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の貫流を促進するように形成されることを特徴とする体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）。
【請求項２】
前記装置（２２０）がブラインドまたはフラップから、または少なくとも１つのロータリーベーンとして形成される請求項１に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）。
【請求項３】
前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）と前記作動空間（２１０，２１１）の間に、前記作動空間（２１０，２１１）と前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の間の前記作動媒体（１０２）の循環のための貫流を促進するための少なくとも１つの装置（１４２）が形成される請求項１または２に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）。
【請求項４】
貫流を促進するための前記装置（１４２）が回転数を制御されて形成される請求項３に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０）。
【請求項５】
前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の前記入り口の中に熱保存のための再生器（１４４）が、前記作動媒体（１０２）が第１熱交換器室（１１０、１１１）への流入の際に充填され、第２熱交換器室（１２０、１２１）への流入の際に放出されるように配置される請求項１〜４の何れか１項に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）。
【請求項６】
その壁が内部断熱材を備える請求項１〜５の何れか１項に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）。
【請求項７】
前記分離要素（２３０）が流体密であり重量力よりも大きな浮力で、前記分離要素（２３０）が常に前記変位流体の表面に着座するように形成された請求項１〜６の何れか１項に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ）。
【請求項８】
前記分離要素（２３０）が断熱材とともに、または断熱材によって形成される請求項１〜７の何れか１項に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ）。
【請求項９】
前記分離要素（２３０）が
−  前記作動空間（２１０）の方向に向けられた縁を有する前記作動室（２００）の断面を閉鎖する円盤として、または
−  前記作動室（２００）の断面として閉鎖する中空シリンダまたは
−  前記作動室（２００）の断面を閉鎖する回転楕円体として
形成される請求項１〜８の何れか１項に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ）。
【請求項１０】
前記壁が内部断熱材を備え、前記壁の前記断熱材および前記分離要素（２３０）が変形可能な膜として一体的に形成される請求項６〜８の何れか１項に記載の体積要素（１０ａ、１０ｂ）。
【請求項１１】
その前記作動室（２０１）が管状に形成され、その内部に同軸に配置された、前記力伝達空間（２１３）および前記作動空間（２１１）を備え、それらが分離ホース（２３４）として形成された分離要素によって断面で互いから分離され、前記分離ホース（２３４）は弾性に形成され、前記熱交換器室（１１１、１２１）は前記作動室（２０１）の周囲に配置され、前記作動室（２０１）の前面にはそれぞれ１つの入り口または出口が前記熱交換器室（１１１、１２１）と前記作動空間（２１１）の間の連絡部として設けられ、少なくとも１つの入り口または出口を作動媒体（１０２）による前記熱交換器室（１１１、１２１）の貫流に影響を与えるための装置（２２０）とともに、少なくとも１つの前記熱交換器室（１１１、１２１）の貫流が回避され、並びに少なくとももう１つの前記熱交換器室（１１１、１２１）の貫流が促進されるように形成される請求項１〜６の何れか１項に記載の体積要素（２０）。
【請求項１２】
前記熱交換器室（１１１、１２１）が前記作動室（２０１）の両側に互いに向き合って配置される請求項１１に記載の体積要素（２０）。
【請求項１３】
前記熱交換器室（１１１、１２１）がそれぞれ１つの前記作動室（２０１）の周りに配置された半シャーレを形成し、その内部に複数の熱交換器（１１３、１２３）が並行して配置される請求項１２に記載の体積要素（２０）。
【請求項１４】
前記作動室（２０１）の少なくとも１つの端部に貫流を促進するための装置（１４２）が設けられる請求項１１〜１３の何れか１項に記載の体積要素（２０）。
【請求項１５】
熱、機械および内的エネルギーを互いに変換するための装置（１）であり、請求項１〜１４の何れか１項に記載の少なくとも２つの体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）並びに少なくとも１つの流体の運動エネルギーを機械的エネルギーに変形するためのアセンブリ（３００）を有し、
−  第１熱交換器室（１１０、１１１）内に前記作動媒体の冷却のための少なくとも１つの低温熱交換器（１１２、１１３）および第２熱交換器室（１２０、１２１）内に前記作動媒体（１０２）の加熱のための少なくとも１つの高温熱交換器（１２２、１２３）が配置され、
−  前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）が前記変位流体で印加された前記力伝達空間（２１２、２１３）の領域で連絡導管（３２１）を介して油圧式に互いに結合され、流体の運動エネルギーの変形のための前記アセンブリ（３００）が前記連絡導管（３２１）内で形成される装置（１）。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）が下部室（１８１）に区分けされて形成され、各下部室（１８１）中に相応に１つの低温熱交換器（１１２、１１３）または１つの高温熱交換器（１２２、１２３）が配置され、前記下部室（１８１）が流体技術的に互いに結合する請求項１５に記載の装置（１）。
【請求項１７】
２つの下部室の間に形成された開口部に貫流を阻止するための装置（１８２）または貫流を促進するための装置（１４２）が形成される請求項１６に記載の装置（１）。
【請求項１８】
シリンダ要素（１５３）、制御室（１７１）、制御容積（１７８）、及び下部室（１８１）によって、少なくとも１つの前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）が可変の内容積とともに形成される請求項１５〜１７の何れか１項に記載の装置（１）。
【請求項１９】
前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）が
−  少なくとも２つの互いに閉鎖可能な下部室（１８１）によっておよび／または
−  前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の前記壁に対する流体密で可動なピストンとともに、および／または
−  レベル変更可能な流体で充填して形成される
請求項１５に記載の装置（１）。
【請求項２０】
流体エネルギーの変形のための前記アセンブリ（３００）が少なくとも１つの回転作用する流体モータまたは少なくとも１つのリニアモータから形成される請求項１５〜１９の何れか１項に記載の装置（１）。
【請求項２１】
流体エネルギーの変形のための前記アセンブリ（３００）がバルブアセンブリ（３２０）を備える請求項１５〜２０の何れか１項に記載の装置（１）。
【請求項２２】
前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）が前記変位流体（２０２）で印加された前記力伝達空間（２１２、２１３）の領域でバイパス管（２４０）を介して油圧式に互いに結合され、前記バイパス管（２４０）が流動断面の開閉のためのバルブ（２５０）を備える請求項１５〜２１の何れか１項に記載の装置（１）。
【請求項２３】
ａ）それぞれ１つの第１体積要素（１０ａ、２０ａ）および第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）の第１熱交換器室（１１０、１１１）内でのガス状の作動媒体の冷却および第２熱交換器室（１２０、１２１）内でのガス状の前記作動媒体の加熱、そのとき前記熱交換器室（１１０、１１１、１２０、１２１）の貫流に影響を与えるためのそれぞれ１つの装置（２２０）が次のように設定されている
−  前記作動媒体が前記第１体積要素（１０ａ、２０ａ）の中で前記第２熱交換器室（１２０、１２１）と作動空間（２１０、２１１）の間で循環し加熱され、そのとき恒常的な内容積において前記作動媒体（１０２）の圧力が上昇し、並びに
−  前記作動媒体（１０２）が前記第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）の中で前記第１熱交換器室（１１０、１１１）と作動空間（２１０、２１１）の間で循環し冷却され、そのとき恒常的な内容積において前記作動媒体（１０２）の圧力が減少し、および
−  前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）内に取り込まれた前記作動媒体（１０２）間の圧力差の形成、
ｂ）連絡導管（３２１）の開放および前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）の変位流体（２０２）で印加された力伝達空間（２１２、２１３）の連結、
ｃ）前記第１体積要素（１０ａ、２０ａ）内での前記作動媒体（１０２）の膨張並びに前記第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）内での前記作動媒体（１０２）の圧縮、そのとき
−  前記変位流体（２０２）が前記第１体積要素（１０ａ、２０ａ）の前記力伝達空間（２１２、２１３）から前記第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）の前記力伝達空間（２１２、２１３）に流入し、並びに
−  連絡導管（３２１）の中に形成された流体エネルギーの変形のためのアセンブリ（３００）が前記変位流体（２０２）によって印加され、
前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）内に取り込まれた前記作動媒体（１０２）の間に同じ圧力を有するまで駆動され、
ｄ）前記熱交換器室（１１０、１１１）の貫流に影響を与えるための前記装置（２２０）の以下のような設定、
−  前記作動媒体（１０２）が前記第１体積要素（１０ａ、２０ａ）の中で前記第１熱交換器室（１１０、１１１）と前記作動空間（２１０、２１１）の間を循環し冷却され、そのとき恒常的な内容積において前記作動媒体（１０２）の圧力が減少し、並びに
−  前記作動媒体（１０２）が前記第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）の中で前記第２熱交換器室（１２０、１２１）と前記作動空間（２１０、２１１）の間で循環し加熱され、そのとき恒常的な内容積において前記作動媒体（１０２）の圧力が上昇し、および
−  前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）内に取り込まれた前記作動媒体（１０２）の間の圧力差の形成、
ｅ）連絡導管（３２１）の開放および前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）の変位流体（２０２）で印加された前記力伝達空間（２１２、２１３）の連結、
ｆ）前記第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）内での前記作動媒体（１０２）の膨張並びに前記第１体積要素（１０ａ、２０ａ）内での前記作動媒体（１０２）の圧縮、そのとき
−  前記変位流体（２０２）は前記第２体積要素（１０ｂ、２０ｂ）の前記力伝達空間（２１２、２１３）から前記第１体積要素（１０ａ、２０ａ）の前記力伝達空間（２１２、２１３）に流入し、並びに
−  前記連絡導管（３２１）中に形成された流体エネルギーの変形のための前記アセンブリ（３００）は前記変位流体（２０２）に印加され、前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）内に取り込まれた前記作動媒体（１０２）の間に同じ圧力を有するまで駆動される段階を有する請求項１５〜２２に記載の前記装置（１）の作動方法。
【請求項２４】
前記作動媒体（１０２）は冷却されるために、前記第１熱交換器室（１１０、１１１）内の少なくとも１つの低温熱交換器（１１２、１１３）を介して流動し、前記低温熱交換器（１１２、１１３）には第１熱搬送媒体が供給され、前記作動媒体（１０２）は加熱されるために、前記第２熱交換器室（１２０、１２１）内の少なくとも１つの高温熱交換器（１２２、１２３）を介して流動し、前記高温熱交換器（１２２、１２３）には第２熱搬送媒体が供給される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記変位流体（２０２）の運動エネルギーが機械的エネルギーに変換される請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
方法段階ｃ）および／またはｆ）の後に前記連絡導管（３２１）が閉鎖され、前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）内の圧力調整のための前記体積要素（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）の前記変位流体（２０２）で印加された前記力伝達空間（２１２、２１３）の連結のためのバイパス管（２４０）が開放され、圧力調整の後に閉じられる請求項２３〜２５に記載の方法。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】等圧多室容器、熱力学的エネルギー変換器および作動方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱力学的エネルギー変換器のための等圧多室容器、熱力学的エネルギー変換器および熱力学的エネルギー変換器の作動方法に関する。エネルギー変換器は熱エネルギーを機械的エネルギーに、あるいは機械的エネルギーを熱エネルギーに変換する役割を果たす。ガス状作動媒体が熱力学的循環行程中で高温熱エネルギーの供給により外から加熱され、周期的順序で低温熱エネルギーの放出により外から冷却される。機械的エネルギーは熱力学的仕事によって生成される。一回の循環行程の完了後、初期状態に到達する。作動媒体の取り込みのための体積要素は等圧多室容器と名付けられ、それは複数の室を含み、それらの間で作動媒体の圧力は常に均一化される。
【背景技術】
【０００２】
循環行程にとって決定的であるのは、作動手段がこの一回の循環行程の完了後に作動手段がこの循環行程の始めにあったものと同じ状態を占めることである。作動媒体としてガスが使用されると、その状態は３つの状態変数ｐ（圧力）、Ｖ（容積）およびＴ（温度）によって定義される。これらは理想気体の仮定の元で以下のように関連している。
【０００３】
【数１】
2019505712.tif 000001
【０００４】
この熱力学的原理に従い、これが作動あるいは熱機関の構造の基礎となるとき、状態変数ｐ、Ｖ、Ｔの個々を、または組み合わせて選択的に常に維持し、あるいは変化させることができる一成分のみが必要となる。するとこの成分により作動手段の個々の状態変化（例えば等張、等温、等圧、断熱または多方向の状態変化）を最適に実現することが可能になる。それによってさらに、全ての任意の循環行程をこの一成分による作動手段の異なる状態変化の連続のみによって技術的に実現することが可能になる。
【０００５】
循環行程は、シリンダおよびピストンが装備され、容積変化作業が動く機械的ピストン、コンロッドおよびクランク軸を介して回転運動の形で機械的エネルギーに変換される熱機関の中で進行することができる。このような熱機関は米国特許第８９３８９４２（Ｂ２）号明細書に記載されている。そこでは閉回路および外部燃焼を有する熱機関が企図されている。それは密閉されたガス室、ヒーターおよびクーラーを備える。流路はガス室およびそれぞれヒーター並びにクーラーの入り口側および出口側と連絡し、これらは開閉弁によって開閉されることができる。さらに作動ガスを流動させるための手段も設けられる。ヒーターとクーラーの間での作動ガス供給の切り替えは開閉弁によって行われる。作動装置、特にピストンおよびクランク軸を有するシリンダが設けられ、それは作動ガスが圧縮または膨張するとき駆動される。ヒーターまたはクーラー容積はモータの効率に作用せず、モータは様々な条件の元で作動する。
【０００６】
熱エネルギーの機械的エネルギーへの、あるいは機械的エネルギーの熱エネルギーへの変換のためのこのような公知のシステムはそれぞれそれ自体１つの個別に確立した循環行程の中で行われる。それには、それぞれの適用分野の構造の可動範囲がそのために限定されるという不利がある。しかし特に限定はクランク機構の固定的な運動設定によって生じる。
【０００７】
熱エネルギーの機械的エネルギーへの変換のための別のエネルギー変換器が欧州特許出願公開第２７７５１０９（Ａ１）号明細書で公知である。そこでは同様に、単一の状態変化を利用し特定量のガス状の作動媒体から一回のみの作動が得られる効果が使用される。作動力を繰り返すことができるように、作動手段は初期状態に戻されなければならない。状態変化の簡単な逆転により、どちらの場合も完全な可逆性を仮定すると、得られた作動がただ消費されるであろう。作動が得られるべきとき初期状態が別の方法で到達されなければならない。状態はこの場合周期的に変化する、つまり作動媒体は循環行程が完遂する。そのときのみ熱は持続的に作動に変換されることができる。ガス状作動媒体は外から密閉された容積中に存在する。
【０００８】
部分的に変位流体としての油圧オイルで充填された２つの圧力容器はパイプラインネットワークを介してバルブと油圧結合される。第１圧力容器中の作動媒体の熱力学的仕事によって変位流体の蓋表面が一方向、例えば下方に、そして変位流体が第１から第２圧力容器へと移動するとき、第２圧力容器の変位流体の蓋表面は相互補完的な第１圧力容器へと逆方向に移動する。パイプラインネットワーク中で２つの圧力容器の間に例えば油圧モータまたはリニアドライブなどの力変換ユニットが接続され、それを介して機械的エネルギーが利用可能になる。２つの互いに油圧結合された圧力容器によって同時に２つの循環行程の進行がなされるが、状態変化のサイクルのずれがある。
【０００９】
行程進行の形状的狭小化はクランクシャフト駆動によって決定される動作パターンのために生じる工程順序の幾何学的な制限は、シリンダ内の機械的ピストンの代わりに熱力学的仕事の力変換が例えば油圧オイルのような事実上非圧縮性の油圧流体を介して行われるため克服される。油圧オイルは同時にパイプラインを介して力変換を例えば機械的エネルギーを回転運動に移行させそれによって利用可能にする油圧モータに引き継ぐ。
【００１０】
バルブおよび従来技術で提案された管送風器の回転数を使った調整による構造条件により、作動媒体の多様なポリトロープ圧縮曲線および緩和曲線が可能である。但しこれはそれらの調整の限界および圧力容器中の空間の容積の限界でのみ生じうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第８９３８９４２号明細書
【特許文献２】欧州特許第２７７５１０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、エネルギー変換器およびその構成要素の新しい方法および新しい形成によりエネルギー変換器の性能を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は特に熱力学的エネルギー変換器によって解決され、その核心成分は、ガス状の作動媒体の受容のための、以下で等圧多室容器と呼ばれる、その大きさで可変な容積内で作動媒体を取り込む体積要素である。等圧多室容器は内部容積を熱交換器室並びに作動室に区分する壁を備え、作動室内で作動室を作動媒体で印加された作動空間と変位流体で印加された力伝達空間とに区分する分離要素が形成される。熱交換器室および作動空間は作動媒体が体積要素内で同じ圧力を有し、ならびに各熱交換器室が入り口および入り口とは分かれて形成された出口を介して作動空間と連絡するように、互いに流動技術的に結合して形成される。
【発明の効果】
【００１４】
作動室は作動媒体で印加された領域の中で作動空間を成形し、その中で作動の間、企図された熱力学的循環行程が進行する。作動室は高温熱交換器室並びに低温熱交換器室と少なくともそれぞれ１つの制御可能な作動媒体流路を介して結合する。
【００１５】
本発明ではそれぞれ１つの入り口または出口が熱交換器室と作動空間の間の結合部として作動媒体による熱交換器室の貫流に影響を与えるための少なくとも１つの装置とともに、少なくとも１つの熱交換器室の貫流が阻止され、並びに少なくとももう１つの熱交換器室の貫流が促進されるように形成される。
【００１６】
こうして作動媒体流路を通る流体の流れは閉装置とも呼ばれる作動媒体による熱交換器室の貫流に影響を与えるための装置を介して制御される。両熱交換器室は本発明の好適な形態において共同の循環管路によってそれらそれぞれの作動空間と、作動媒体が開いた作動媒体流路および作動室を有するそれぞれ１つの熱交換器室の間で循環できるという方法で結合する。分離した循環管路も本発明に含まれるが、高い装置的複雑さと結びつく。特定の実施形態がこれを要求するならばこれは実施される。
【００１７】
このような実施形態の一例は、管の内部にホース状の柔軟な分離要素が導入され、その末端に気密閉鎖部が生じるように管が結合される作動室の管状形成である。それによって管と分離要素の間に力伝達空間が形成され、ホース状分離要素内には作動空間が形成される。
【００１８】
管状作動室の外に熱交換器室が、例えば充分な空間を熱交換器の受容のために提供し、好適には長手方向に管状作動室へと延在する分離された室として配置される。ここでは代替的に、特に省スペースな形態の場合、熱交換器の受容のために被覆管も企図される。そのため被覆管は２つの半シャーレに分けられ、別々の室を形成する。熱交換器の充分な性能のためにこれは好適には比較的小さい直径の複数の熱交換器として実施されるため、これらは被覆管と管状作動室の間の狭い空間の中で互いに平行に延在して取り付けられることができる。
【００１９】
作動空間と熱交換器室の間の端面に、作動媒体の貫流を可能にする結合部が生じる。そのとき作動媒体の貫流の合目的的な制御を可能にするために閉装置、最適には付加的な送風器も企図される。
【００２０】
熱力学的エネルギー変換器は少なくとも１つの第１および１つの第２等圧多室容器を装備する。各等圧多室容器は、その中に変位流体が存在し力伝達空間が形成される作動室の領域中で、流体エネルギー変換アセンブリの異なる入り口にある機械的エネルギー中の、変位流体用の少なくとも１つの主要導管を介して変位流体の運動エネルギーの変換のための流体エネルギー変換アセンブリ（以下では短く流体エネルギーと呼ばれる）と接続される。第１と第２等圧多室容器の間に圧力差があるとき、変位流体は比較的高い圧力の力伝達空間から比較的低い圧力の力伝達空間へと流体エネルギー変換アセンブリを介して流入する。
【００２１】
本発明の有利な実施形態では作動媒体流路の制御のためにロータリーベーンが設けられ、これは作動媒体流路の流れの断面を少なくとも流れが遮られるように強く縮小する。
【００２２】
熱力学的エネルギー変換器の目的は、利用可能な熱エネルギーを運動エネルギーに、あるいは逆の行程で運動エネルギーを（高温または低温の）熱エネルギーに変換することである。運動エネルギーへの変換のためには作動媒体を加熱する熱エネルギーが用いられる。この加熱は、理想的なガスとして受け入れられた作動媒体の場合、作動媒体の質量が恒常的に留まるという条件下で、圧力および／または作動媒体が占める容積の上昇をもたらす。すると容積の変化は粒子運動およびそれによって運動エネルギーへの変換をもたらす。
【００２３】
本発明の熱力学的エネルギー変換器は少なくとも２つの等圧多室容器から形成され、それらは力伝達空間の領域内で少なくとも１つの主要導管を介して油圧的に互いに結合される。変位流体を導く主要導管内に、流体エネルギー変換器およびバルブアセンブリを含む流体エネルギー変換アセンブリが設けられる。主要導管により３つ、４つまたはより多くの等圧多室容器も結合されることができるため、変位流体が圧力を損失した際、流動が流体エネルギー変換器を介して生じ、流体エネルギーは少なくとももう１つのエネルギー形態に変換されうる。
【００２４】
そのような等圧多室容器は作動媒体の温度制御のための温度制御容器としても役立つ。これは等圧多室容器として少なくとも３つの互いに対して開いた室で構成されるため、１つの室中での作動媒体の温度または容積の変化は常に室間の質量輸送を促すが、室間の質量輸送後の圧力差は常にゼロである。
【００２５】
高温熱交換器室として実施される容器の少なくとも１つの室の中に１つの高温熱伝達器が配置され、少なくとも１つの第２室の中には１つの低温熱交換器が位置付けられ、低温熱交換器室が成形される。少なくとも１つの第３室は少なくとも部分的に変位流体で充填される。この第３室は作動室として形成される。その中に同様に設けられる、作動媒体で充填された領域は作動空間と定義される。作動室の中で変位流体で充填される領域は力伝達空間と定義される。
【００２６】
大抵の運転の場合第３室、作動室は部分的にのみ変位流体で充填される。上死点が作動空間容積ＶＡＲ＝０のときに達成されることも原則的に可能であり、そうすれば膨張のとき熱交換器室の容積のみが作用する。熱効率およびそれによって機械的効率はそのとき明確にＶＡＲ０より小さい。
【００２７】
高温熱交換器室または低温熱交換器室として実施された各室は作動媒体流路とも呼ばれる２つの開口部を、そこから一部が作動空間として定義される室に向かって備えるが、高温熱交換器室または低温熱交換器室のうちの１つのみが閉装置によって必要があれば閉鎖されるかまたは流動抵抗が上昇する。この行程は遮蔽とも名付けられ、そのとき閉装置は室内の温度差を保持できるように開口部を耐圧に閉鎖する必要はない。熱交換器室と作動室の間の結合はこうして閉装置によって設けられ、それが少なくとも１つの熱交換器室の貫流を、作動媒体が好適には他の熱交換器室を通って流動することを流動抵抗の拡大によって妨げることを可能にする。これはブラインド、ロータリーベーンまたはその他の絞り装置として実施された閉装置によって行うことができる。これによって室は互いに対して常に開いているが、室の貫流は両開口部が開いているかあるいは遮蔽されているときのみに行われる。
【００２８】
特殊な運転の場合、両熱交換器室の貫流も、ガス状の作動媒体の膨張または圧縮が断熱的に、等温的ではなく行われるように開口部の中の流動抵抗の拡大によって妨害されうる。この場合作動媒体は循環導管を介して熱交換器室の中にまたは熱交換器室から、ガスが高温熱交換器室または低温熱交換器室を通って循環することなく送られることができる。
【００２９】
最も頻繁に行われる運転の場合、作動媒体に高温熱交換器室の中で常に熱が供給され、作動媒体から低温熱交換器室に常に熱が放出される。高温熱交換器室中の作動媒体はそのように常に加熱され、あるいは作動媒体の温度は恒常的に高く、低温熱交換器室の作動媒体は常に冷却され、あるいは作動媒体の温度は恒常的に低い。作動空間中の作動媒体は静止状態で両方の他の室の中の冷却および加熱導管の関係に相応した中間的温度を有する。
【００３０】
第２熱交換器室の貫流が同時に阻止された場合の熱交換器室の１つおよびそれに対して開いた第１作動室の合目的的な貫流は、作動媒体が作動空間で強制対流の場合の明確により高い熱伝達のために貫流する熱交換器室の温度を受け入れるという結果をもたらす。全等圧多室容器中の圧力は冷却の際、同様に留まる容積で低下するか、または加熱の際、上昇する。例えば作動空間への入り口、開口部または作動媒体流路の閉鎖または開放によって流路が合目的的に設定されることにより合目的的な貫流が達成される。さらに流路の中に導入された例えば送風器または循環圧縮器である流動装置は、貫流が作動媒体の増加した容積流動で積極的に進行されるために役立つ。本発明の方法は電気装置なしでも遂行されるが、そうすると効率は非常に低い。なぜなら濃度の低い流入熱ガスのみによって循環が限定された範囲内で引き起こされるためである。
【００３１】
例示的な初期状態では等圧多室容器の全３室（高温熱交換器室、低温熱交換器室、作動空間）で冷ガスが作動媒体として存在する。本発明の装置の起動の際、ガスは高温熱交換器室で加熱される。それが他の室に対して開いているため、高温ガスの一部は開口部を介して低温熱交換器室および作動空間に流入する。低温熱交換器室の中でガスは即時に冷却され、作動空間の中では混合温度が生じる。作動空間および高温熱交換器室の貫流の際、その中に含まれるガスが加熱される。常に圧力均等化が行われるため、そのときガスは低温熱交換器室の中にも流入する。しかし貫流が生じることはできないため、低温熱交換器室からガスは流出しない。
【００３２】
等圧多室容器の好適な実施形態は、少なくとも１つの作動媒体流路および／または循環導管の領域に、作動室と等圧多室容器の少なくとも１つの室の間における作動媒体の流動速度を上昇するための流動装置を設ける。流路中に例えば循環圧縮器または送風器である流動装置により圧力損失があるが、各時点で全室で同じ圧力が設定される。
【００３３】
作動媒体が熱交換器室を活発に貫流できるように、理想的には流動装置が作動媒体を作動空間から熱交換器室に、熱交換器室を通って再び作動空間の中へと運ぶ。作動媒体の対流および質量流量への適応のために本発明の等圧多室容器の好適な実施形態では、流動装置の容積流量が例えば回転数が制御された送風器によって制御される。
【００３４】
作動空間にある作動媒体が迅速に冷却されるかまたは加熱されることができるように、作動媒体から等圧多室容器の壁の中への、または逆の熱輸送は最小化されなければならない。そこでは少なくとも作動室、好適には全等圧多室容器が絶縁材、特に非常に小さな熱伝導性を有する内部絶縁材を具備する。
【００３５】
また、変位流体の表面上に好適には変位流体の準位が下降または上昇する場合に同様に下降し、または上昇する分離要素が配置される。分離要素は絶縁されるか、またはそれ自体が絶縁材料から成るか、または絶縁被覆されるかそれ自体が絶縁材料から成る膜を含むことができる。それによって分離要素は少なくとも変位流体と作動媒体の間の熱分離に使われ、好適な実施形態では、低減された熱伝達の他に両者の間に発生しうる、例えば変位流体の作動媒体中への蒸発、または作動媒体の部分の変位流体中での溶解のような相互作用を阻止することもできる。特別な実施形態例は可動の分離要素を示す。可動分離要素はその浮力が分離要素の材料選択および／または形状により、変位流体に対してその重量力よりも大きいように形成される。それによってそれは常に変位流体の表面に留まる。
【００３６】
分離要素の特に有利な形態ではこれが断熱材を有するか、またはそれ自体が断熱材料から成り、作動媒体と変位流体間の不利な熱伝導を阻止する。
【００３７】
作動媒体と変位流体間の絶縁材のさらなる実施形態は作動空間の内側に固定された弾性分離要素または可動分離要素を含む膜である。弾性分離要素および膜は同時に変位流体と作動媒体の間に物質を通さないバリアを成形する。
【００３８】
絶縁材によって本発明の熱力学的エネルギー変換器の効率はさらに改善される。有利な実施形態では分離要素が変位流体から直角に離れるかまたは円錐状に立ち上がった縁を有する円盤として、中空構造として、または平らな回転楕円体として実施される。容器の内部絶縁材の隙間を閉じるために分離要素は付加的にシール要素を有することができる。作動媒体が変位流体と直接接触しないように、分離要素が力伝達空間の内壁に対して包囲するシーリングを備えるとき、機能はピストンタンクに類似するだろう。すると分離要素がピストンに相応し、その中に分離要素が少なくとも長手方向に移動するように配置された作動室はシリンダに相応する。
【００３９】
作動室の内部絶縁および変位流体に対する絶縁も、特にその壁が非常に低い熱伝導性を有するとき、一部において、泡とも呼ばれる膜によって行われることができる。この実施形態は、膜が付加的に作動空間を変位流体から気密に分離し機密性の問題を回避するという利点を有する。それによって変位流体の中での、あるいは変位流体からの作動媒体の溶解および脱気が特に圧力変化の際、それが分離要素によって可能になるよりも良好に防止される。
【００４０】
熱交換器室の温度あるいは個々の行程段階の中で必要な外部の熱源または冷却源の間で、熱交換器を介して本発明の熱力学的エネルギー変換器中の作動媒介によって伝達される熱流動をより良好に制御できるように、少なくとも１つの熱交換器室が制御可能に実施されることができる。ここでは例えば複数の個々の制御可能な熱交換器が熱交換器室に配置されるか、または複数の個々の室がそれぞれ高温熱あるいは低温熱交換器とともに形成される。これらの室の相互結合はまたもや絞り可能な、例えばフラップ、ブラインドまたは滑り弁によって可能である。システムの作動方法により加熱、温度維持および非等温膨張または圧縮のための様々な熱量が必要となる。本発明の意味での絞りによって熱は室システムの外または中で中間保存されることができる。
【００４１】
その他、調節可能な壁、調節可能なピストンを介して、または熱交換器室の下部を満たす流体の可変レベルによって、常に高温熱交換器室および低温熱交換器室の最適な性能比があるように、熱交換器室中の効果的に使用可能な容積を変化させることが可能である。熱交換器室の調節可能な容積はシステムの効率的な作動に役立つ。なぜなら熱交換器室の容積が作動空間の容積との比において小さいほど使用可能な力が大きいためである。そのため加熱または冷却の需要により熱交換器室の様々な容積が必要となる。それによって本発明の等圧多室容器では少なくとも１つの熱交換器室が、熱交換器室の容積が調節可能であることにより、調節可能な作動点を有する。これはシリンダ要素および調節ピストンを含む調節ピストンアセンブリにより、制御弁を使って切換可能な制御室により、または流体制御により設定されることができ、そのとき制御流体は熱交換器室の容積の部分を占める。
【００４２】
２つのこれらの等圧多室容器として実施された温度制御容器は、互いに流体エネルギー変換アセンブリを介して管結合またはホース結合または結合孔の形の主要導管によって結合される。この結合には少なくとも１つの流体エネルギー変換器が統合されている。これは例えば回転動作する流体モータ、しかしまたはリニアモータその他の可動アクチュエータでもありうる。
【００４３】
流体エネルギー変換器の貫流が調整されることができるように、主要導管中にも同様にバルブアセンブリが統合される。すると流体エネルギー変換器アセンブリは変位流体用の主要導管が流体エネルギー変換器とバルブアセンブリを介して結合するように形成されるため、流体エネルギー変換器中の流動方向が作動室間の流動方向に関連なく調整可能であり、および／または変位流体の貫流量が圧力容器中の作動媒体の圧力および／または温度に関連なく制御される。それによって等圧容器の作動位相に関連なく、例えば回転するエネルギー変換器の常に同じ回転方向が実現される。
【００４４】
この主要導管を介する結合と並行して、変位流体の等圧多室容器の１つの力伝達空間からもう１つの等圧多室容器の力伝達空間への迅速な輸送を実現するために、２つまたはそれ以上の等圧多室容器が付加的にバイパス管によってバルブと連結されることができる。なぜなら力伝達空間間の圧力差が僅かであるとき、主要導管を介して伝達可能な力は非常に僅かのみであるため、次の行程段階を早く開始することができるように、圧力均一化行程をバイパス管を介して加速することが全体的により効率的であるためである。その上、第１と第２作動室間のエネルギー変換器には変位流体の制御可能な貫流を有するバイパス管が設けられ、バイパス管は変位流体で印加される各作動室にそれぞれ力伝達空間の領域中で連結する。
【００４５】
特別な利点は、壁流路中に熱を保存する充填質量を含み、第１貫流方向の中で熱を受容し、第２貫流方向の中で熱を放出することができる再生器を設ける等圧多室容器がもたらす。貫流方向は例えばロータリーベーンとして実施された閉装置を使って、および壁流路の少なくとも２つの分離した領域を使って制御可能である。等圧多室容器の再生器の周りでの最適な補完は全体の効率をさらに改善する。再生器は、交互に高温および低温の作動媒体が貫流する保存質量とも呼ばれる短期蓄熱材としての役割を果たす充填質量を有する熱交換器である。熱はまず作動媒体によって蓄熱材に伝達され、続いて次行程で再び次に貫流する作動媒体に受け渡される。例えば加熱の際、作動媒体も低温熱交換器室の中に流動するとき、熱は以前に再生器の保存質量に受け渡されその中に保存されることができる。つまり作動媒体は低温熱交換器室で完全に冷却される必要はなく、すでに前もって冷却されてそこに入室する。作動媒体が低温熱交換器室から脱出するとき、再生器に保存された熱が作動媒体に伝達されることができるため、作動媒体を加熱するために必要な熱の一部は外部の熱供給によって提供される必要はない。
【００４６】
等圧多室容器には本発明の有利な実施形態によりロータリーベーンが装備され、これは循環導管が壁流路として流路分離壁に配置されるとき、循環導管をも制御する。
【００４７】
課題はさらに上述のような熱力学的エネルギー変換器の作動方法により解決される。そのとき、
【００４８】
ａ．第１方式では第１等圧多室容器の高温熱交換器室の中で高温熱交換器を介して熱が作動媒体に伝達され、作動媒体は第１等圧多室容器の作動室の中でも膨張し、および／または第２等圧多室容器の低温熱交換器室の中に低温熱交換器を介して熱を放出し、作動媒体は第２等圧多室容器の作動室の中でも圧縮し、等圧多室容器内での作動媒体の圧力差の結果として変位流体が主要導管および流体エネルギー変換器アセンブリを通って第１等圧多室容器の作動室から第２等圧多室容器の作動室へと押圧され、変位流体の運動エネルギーが機械的エネルギーに変換され、
【００４９】
ｂ．第２方式では第２等圧多室容器の高温熱交換器室の中で高温熱交換器を介して熱が作動媒体に伝達され、作動媒体は第２等圧多室容器の作動室の中でも膨張し、および／または第１等圧多室容器の低温熱交換器室の中に低温熱交換器を介して熱を放出し、作動媒体は第１等圧多室容器の作動室の中でも圧縮し、等圧多室容器内での作動媒体の圧力差の結果として変位流体が主要導管および流体エネルギー変換器アセンブリを通って第２等圧多室容器の作動室から第１等圧多室容器の作動室へと押圧され、変位流体の運動エネルギーが機械的エネルギーに変換される。
【００５０】
上記の本発明の熱力学的エネルギー変換器は異なる熱力学的状態変化および全行程中のその連続の変形および組み合わせによる様々な循環行程の柔軟な実施を実現する。そのように作動媒体の個々の容器中での等温、等圧、等色および断熱（等エントロピー）状態変化が熱エネルギーの供給と放出の合目的的な制御および流動エネルギー変換ユニット中の貫流量の制御による作動媒体の体積変化の制御によって実現されることができる。特に例えば換気扇、送風器または循環圧縮器である少なくとも１つの流動装置および個々の開口部の等圧多室容器中の閉装置、および第２またはさらなる等圧多室容器との相互作用による閉鎖を使い、力伝達空間が油圧装置を介して結合する熱交換器室の貫流の合目的的制御が、等温、等圧、等色および断熱的状態変化を実現する。油圧装置には特に主要導管およびそれと結合された装置（換気アセンブリ、流体エネルギー変換器アセンブリ）、しかしまたバイパス管も属する。
【００５１】
上記のエネルギー変換器は有利に流体エネルギー変換器を有する少なくとも１つの第１および１つの第２等圧多室容器の少なくとも２対、または少なくとも２グループを含む。これらは、１対の作動室の位相をずらした同時作動が変位流体の流体エネルギー変換器へのほぼ継続的な供給を可能にする方法で換気扇アセンブリに連結される。それによって継続的なエネルギー放出が可能になる。
【００５２】
本発明のさらなる詳細、特徴および利点は以下の付属する図を参考にした実施形態例の説明によってなされる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の熱力学的エネルギー変換器の一実施形態を概略的に示す。
【図２】１つの大きさが可変である熱交換器室を有する本発明の熱交換器アセンブリの一実施形態を概略的に示す。
【図３】２つの大きさが可変である熱交換器室を有する本発明の熱交換器アセンブリの一実施形態を概略的に示す。
【図４】制御室によって大きさが可変である熱交換器室を有する本発明の熱交換器アセンブリのさらなる実施形態を概略的に示す。
【図５】流体制御によって大きさが可変である熱交換器室を有する本発明の熱交換器アセンブリのさらなる実施形態を概略的に示す。
【図６】モジュール式構造原理を有する本発明の熱交換器アセンブリのさらなる実施形態を概略的に示す。
【図７】流動装置を有する本発明の熱交換器アセンブリのさらなる実施形態を概略的に示す。
【図８】循環導管中の流動装置を有する本発明の熱交換器アセンブリのさらなる実施形態を概略的に示す。
【図９】コンパクト設計の本発明の熱交換器アセンブリの一実施形態を概略的に示す。
【図１０】２つの作動状態における再生器を有する本発明の熱交換器アセンブリの一実施形態を概略的に示す。
【図１１】本発明の熱力学的エネルギー変換器の分離要素の５つの実施形態を概略断面図で示す。
【図１２】弾性分離要素を有する本発明の熱交換器アセンブリの一実施形態を概略的に示す。
【図１３】膜および分離要素を有する本発明の熱交換器アセンブリの一実施形態を概略的に示す。
【図１４ａ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を概略長手断面図で示す。
【図１４ｂ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を概略長手断面図で示す。
【図１５ａ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を図１４ｂの断面Ａ−Ａを用いた概略断面図で示す。
【図１５ｂ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を図１４ｂの断面Ｂ−Ｂを用いた概略断面図で示す。
【図１５ｃ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を図１４ｂの断面Ｃ−Ｃを用いた概略断面図で示す。
【図１６ａ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を図１４ｂの断面Ａ−Ａを用いた断面図で概略的にのみ示す。
【図１６ｂ】管状の等圧多室容器のさらなる実施形態を図１４ｂの断面Ｂ−Ｂを用いた断面図で概略的にのみ示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、２つの熱交換器アセンブリ１００および２つの熱交換器アセンブリ１００と結合された作動室２００を含み、それぞれ１つの熱交換器アセンブリ１００および１つの作動室２００が一緒に１つの等圧多室容器１０ａ、１０ｂを成形する本発明の熱力学的エネルギー変換器１の概略図を示す。作動室２００を有するエネルギー変換器１の中ではガス状の作動媒体１０２の異なる状態変化の連続により、それぞれ各作動室２００内での交互の圧縮と膨張を含む循環行程が進行する。これは交互の高温熱交換器１２２を介した高温熱エネルギー流の流入および低温熱交換器１１２を介した低温熱エネルギー流の放出によって実現される。作動媒体の冷却しかしまたは加熱は好適に調整された熱交換器１１２あるいは１２２並びに例えば送風器または換気扇のような調整アクチュエータおよび／または流動装置１４２（図７〜１０参照）を使って行われる。
【００５５】
それぞれ２つの作動室２００は上部および下部領域を備え、上部領域は作動媒体１０２によって印加され作動空間２１０と呼ばれ、作動空間２１０の下に形成された下部領域は変位流体２０２で印加され力伝達空間２１２と呼ばれる。変位流体２０２は実質的に非圧縮性の流体である。そのためそれは機械的システム中のピストン棒を有するピストンに似た働きをし、作動媒体１０２を調達し変位流体２０２に変換される圧力の力伝達の役割を果たす。両作動室２００は少なくとも１つの主要導管３２１を介してバルブアセンブリ３２０および流体エネルギー変換器アセンブリ３００と結合する。バルブアセンブリ３２０はバルブならびに好適には調節アクチュエータおよび制御アクチュエータも含み、流体エネルギー変換器アセンブリ３００は例えば油圧モータである少なくとも１つの流体エネルギー変換器３１０を含む。それによって主要導管３２１は変位流体２０２の両力伝達空間２１２の間の輸送に使われる。
【００５６】
さらに作動空間２１０、作動室２００の上部領域と力伝達空間２１２の間には、これが変位流体で印加されている限り、自由に可動な断熱作用をする分離要素２３０が存在する。
【００５７】
本発明の図示された好適な実施形態において、温度差が大きいときに発生し最適な経過に負担をかける状態変化の行程結果における圧力変更を排除することが特に有利であることが判明した。圧力変更は例えばバルブ用調節アクチュエータまたは流動装置に不利に作用する。それらは特に迅速に進行する状態変化の結果として生じ、本発明では全室、熱交換器室１１０、１２０および作動室２００での等圧によって回避される。これは室が、圧力均等化も可能にする開口部を介して互いに連結することによって生じる。熱交換器室１１０、１２０は室ブリッジ１３０を介して互いに連結されている。
【００５８】
作動段階の終わり頃、等圧多室容器１０ａ、１０ｂの間に僅かな圧力差しかないとき、付加的なバイパス、バイパス管２４０および作動室２００間のバイパス制御のためのバルブ２５０により、変位流体２０２は迅速に１つの作動室２００から他の作動室２００へと、例えば作動行程の加速のために、送られることができる。
【００５９】
異なる大きさの熱交換器室１１０、１２０を有する一対の熱交換器室は循環導管１４０を介して作動空間２１０と作動室２００の内部で連結する。循環導管１４０はその上好適には直接熱交換器室１１０、１２０（図８参照）に、または、ここに図示されるように、室ブリッジ１３０に繋がり、それを介して熱交換器室１１０、１２０が橋架され互いに連結される。熱交換器室１１０、１２０の１つの、作動媒体１０２を有する、例えばロータリーベーン２２０である閉装置と可動分離要素２３０の間に延在する作動空間２１０への連結は、ロータリーベーン２２０を介して開かれるかまたは閉じられることができる。循環導管１４０および熱交換器室１１０、１２０の１つの作動空間２１０への連結により開口部、遮蔽または作動媒体流路１１４および１２４として働く開口部の閉鎖によって制御可能な循環がロータリーベーン２２０を使って可能である。
【００６０】
図１を参照して本発明の方法も説明されることができる。以下では例示的に本発明のエネルギー変換器の作動がスターリング循環行程において示され説明される。循環はそのとき作動空間２１０と、そのうち少なくとも１つの閉装置２２０と、例えばロータリーベーンセグメントとともに閉鎖され、または遮蔽されうる熱交換器室１１０、１２０の１つの間の少なくとも２つの開いた連絡路を介して進行する。循環はそのとき熱交換器室１１０を通り熱交換器室１１０からか、または熱交換器室１２０を通り熱交換器室１２０から、それぞれ特に第２の開いた連絡路として作用し、例えば特別の導管しかしまたは作動空間２１０への第２出口としてのみ実施されうる循環導管１４０を介して作動空間２１０へと進行する。
【００６１】
作動媒体１０２が圧縮され、そのとき圧力が恒常的に留まり、またはガスが膨張し、温度が容積拡大に応じて上昇するように常に引き続き冷却されるとき、等圧行程段階が達成される。
【００６２】
２つの互いに連結した、同様に構築された等圧多室容器１０の中にガス状の作動媒体１０２が存在する。熱交換器１２２、１１２に一方では熱い媒体が、もう一方では冷たい媒体が熱源およびヒートシンクとして当接する。力伝達空間２１２の領域内の２つの等圧多室容器１０ａ、１０ｂの間の主要導管３２１およびバイパス管２４０は閉じている。
【００６３】
第１等圧多室容器１０ａの中にロータリーベーン２２０が、作動空間２１０と低温熱交換器室１１０の間の連絡を封鎖し、作動媒体１０２が好適には熱交換器室１２０および作動空間２１０を通って循環するように設置される。それによって作動媒体１０２が加熱され、等圧多室容器１０ａの全容器容積中で圧力が上昇する。
【００６４】
閉装置を使った、例えばロータリーベーン２２０のロータリーベーンセグメントを使った封鎖は完全な蓋としては設けられず、そのためこの種類の閉鎖は「遮蔽」とも呼ばれる。セグメントは作動媒体流路１１４、１２４を成形する開口部の前で移動されるが、これはガスを密封する蓋ではない。そのとき流動抵抗のみが、ガス状の作動媒体１０２が僅かな流動抵抗を有する流路を通って流れ、好適には前記の流路を循環するように上昇する。このことからバルブで閉鎖した室およびそれから結果として生じる圧力差を利用した公知のバルブの使用法に対する本発明の特別な利点が結果として生じる。これらのバルブは非常に複雑で高価であろう。そのため本発明はそのような要素を排除し、貫流可能な断面の強い縮小により流動抵抗のみを上昇させた。
【００６５】
第１等圧多室容器１０ａ中の設定に並行して閉装置２２０は第２等圧多室容器１０ｂ中で、作動空間２１０と高温熱交換器室１２０の間の連絡が封鎖され、作動媒体１０２が好適には低温熱交換器室１１０および作動空間２１０を通り循環するように設定される。それによって作動媒体１０２は第２等圧多室容器１０ｂ中で冷却され、第２等圧多室容器１０ｂの全容器容積中で圧力が低下する。
【００６６】
それによって両等圧多室容器１０ａ、１０ｂの間に圧力差およびそれによって作動を行う利用可能な力が設定される。
【００６７】
続いてバルブアセンブリ３２０により第２行程段階で、第１等圧多室容器１０ａの力伝達空間２１２を第２等圧多室容器１０ｂの力伝達空間２１２と連結する変位流体２０２のための主要導管３２１が開く。作動媒体１０２は第１等圧多室容器１０ａで膨張し、第２等圧多室容器１０ｂ中の作動媒体１０２は圧縮される。そのとき変位流体２０２は第１等圧多室容器１０ａの力伝達空間２１２から第２等圧多室容器１０ｂの力伝達空間２１２に移動され、そのとき作動を行う流体エネルギー変換器３１０を貫流する。両等圧多室容器１０ａ、１０ｂの圧力はそのとき次第に強く均等化される。圧力が等しくなるとき変位流体２０２の動きあるいは流動は静止する。
【００６８】
閉装置２２０がさらに行程段階１のときと同位置に留まり、作動媒体１０２が循環し続けるとき、膨張と圧縮はほぼまたは完全に等温に行われる。それぞれの全熱交換器室１１０、１２０への連絡が閉装置２２０を使って封鎖されるとき、膨張および圧縮が断熱的に行われる。
【００６９】
等圧多室容器１０ａ、１０ｂ中の圧力をより迅速に均等化するために、第３の任意の行程段階で主要導管３２１が閉じられ、変位流体２０２の第１等圧多室容器１０ａから第２等圧多室容器１０ｂへの迅速なオーバーフローおよびそれによって両者の圧力均等設定を達成するためにバイパス管２４０を開くことができる。
【００７０】
第４行程段階では第１等圧多室容器１０ａ中の閉装置２２０が、低温熱交換器室１１０への連絡を開き、高温熱交換器室１２０への連絡を閉じる位置に移動する。作動媒体１０２はそれによって低温熱交換器室１１０および第１等圧多室容器１０ａの作動空間２１０を通って循環する。
【００７１】
作動空間２１０中の作動媒体１０２はそのとき冷却され、全第１等圧多室容器１０ａ中の圧力は低下する。第２等圧多室容器１０ｂの中で閉装置２２０は、高温熱交換器室１２０への連絡が開き、低温熱交換器室１１０への連絡が閉じるように動く。第２等圧多室容器１０ｂ中の作動媒体１０２は今や作動空間２１０および高温熱交換器室１２０を通って循環する。第２等圧多室容器１０ｂ中の作動媒体１０２の温度および圧力は上昇する。
【００７２】
続く第５行程段階では主要導管３２１が改めて開かれ、第２等圧多室容器１０ｂ中の作動媒体１０２は膨張し、それに対して第１等圧多室容器１０ａ中の作動媒体１０２は圧縮される。そのとき変位流体２０２は流体エネルギー変換器３１０を介して第２等圧多室容器１０ｂの力伝達空間２１２から第１等圧多室容器１０ａの力伝達空間２１２に、等圧多室容器１０ａ、１０ｂを同じ圧力が支配するか、または主要導管３２１が閉じられるまで流入する。閉装置２２０のロータリーベーンセグメントが引き続き行程段階４の位置にあるとき、膨張および圧縮が新たに等温で進行し、室１１０、１２０、及び作動空間２１０間の連絡は封鎖され、膨張および圧縮は断熱的に進行する。行程段階５は実際の逆作動行程である。
【００７３】
行程段階６では両等圧多室容器１０ａ、１０ｂ間の迅速な圧力均等化のためにバイパス管２４０が改めて開放される。これらの６行程段階の後、初期状態が再び到達され、行程は新たに行程段階１で始まる。本発明の方法は両方の任意のバイパス段階に基づき全部で６つの行程段階を含む。
【００７４】
ガスの加熱または冷却は等圧多室容器１０ａ、１０ｂの中で等しく留まる容積のとき（上述の行程段階１および３に相当）等時状態変化を示す。
【００７５】
作動媒体１０２が圧縮され、そのとき常に、圧力が恒常的に留まるかまたはガスが膨張し容積拡大に応じて温度が上昇するようにさらに冷却されるならば、等圧行程段階が行われる。
【００７６】
【数２】
2019505712.tif 000002
【００７７】
数２は常に有効であり、１つの等圧多室容器１０ａ、１０ｂにより（あるいは第２等圧多室容器との相互作用により）、熱が供給されるか放出されるか、および容積変化が生じるかどうかによって作動媒体１０２の何らかの状態変化が実現されうる。
【００７８】
しかしなおかつ第２行程段階では断熱的膨張あるいは圧縮が企図される。閉装置２２０が作動空間２１０の熱交換器室１１０、１２０への両方の連絡を封鎖すると、エネルギー変換器はスターリング循環行程ではなく、オットー循環行程で作動される。
【００７９】
膨張し圧縮する行程が向き合って存在し、容積変化量が同じ大きさのとき、５行程のスターリング循環行程または６行程のアトキンソン循環行程のような４に等しくない行程数の循環行程も使用可能である。さらに膨張は１８０°ずれた圧縮行程がより僅かな圧力を有するときのみ行われることができる。
【００８０】
可能な循環行程（反時計回りの循環行程）の進行方向の逆転により機械エネルギーは熱エネルギーに変換される。水圧式エネルギー変換器とも呼ばれる本発明のエネルギー変換器はこのように冷却機あるいは熱ポンプとして働く。
【００８１】
膨張または圧縮を有する等温的行程も恒常的に維持された温度のとき再加熱または冷却によりそこで熱力学的仕事が行われない等容積行程、および同時の圧力および温度変化の際の膨張あるいは圧縮がある断熱的行程を実現できる。
【００８２】
図２は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示す。示されるのは、それらによって調節ピストンアセンブリ１５０での設定による高温の作動媒体１０２の高温熱交換器室１２０の容積の適合により様々な温度差への適合が可能になり、それに対して低温熱交換器室１１０の容積は不変である、可変の異なる大きさの熱交換器室１１０、１２０を有する熱交換器アセンブリ１００の実施形態である。調節ピストンアセンブリ１５０はシリンダ要素１５３の中に配置された調節ピストン１５２を備える。シリンダ要素１５３は高温熱交換器室１２０の領域を含む。調節ピストン１５２はそこで可動に配置されその操作のためのピストン棒１５４を有する。熱交換器室１１０、１２０の容積の変化によって作動媒体１０２への熱伝達の効率は改善される。
【００８３】
図３は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示す。これは、２つの熱交換器室１１０、１２０の中で可変の調節ピストンアセンブリ１５０、１６０が配置されることにより、作動媒体１０２の温度差への異なる適合を有する実施形態がどのように生じることができるかを示す。第２調節ピストンアセンブリ１６０も同様に調節ピストン１６２、シリンダ要素１６３およびピストン棒１６４を含む。それによって熱交換器アセンブリ１００が全体的に熱源およびヒートシンクの温度レベルに適合するため、両熱交換器室１１０、１２０が最適な力範囲で作動することができる。
【００８４】
図１、２並びに図４〜８のように特に有利な代替的な実施形態は同様のそのような循環導管１４０を設ける。
【００８５】
図４は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示す。ここでは高温熱交換器室１２０である熱交換器室の１つの中での作動媒体１０２の容積変化も制御フラップ１７２またはバルブを介した複数の小さな制御室１７１の切り替えによって達成されることができる。より多くの制御室１７１が切り替えられるほど高温熱交換器室１２０の作用する容積はより大きくなる。これは同様に熱伝達の際の最適な作動条件の達成をもたらす。
【００８６】
図５は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示す。ここでは高温熱交換器室１２０である熱交換器室の容積変化のもう１つの種類が、流体制御１７３によって行われ、高温熱交換器室１２０の一部の例えば熱油である適合した制御流体１７４による可変の充填によって実現可能である。制御流体１７４用の貯蔵容器である制御流体リザーバ１７６は制御導管１７７およびバルブを高温熱交換器室１２０と連絡する。高温熱交換器室１２０の中に有利なことに制御容積１７８が配置され、その中に、作動媒体１０２のために使用可能な高温熱交換器室１２０の容積を変化させるために、制御流体１７４を貯めることができる。
【００８７】
図６は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示す。それによると高温熱交換器室１２０の容積設定はモジュール式構造原理によって行われ、それは複数の交換可能および補完可能な下部室１８１の柔軟な相互連絡をその中に配置された制御フラップ１８２および／またはバルブを使って可能にする。下部室１８１は図示された実施形態の中で好適には管中管熱交換器として実施されるそれぞれ１つの高温熱交換器１２２を含む。各下部室１８１の開閉に適合した２つの制御フラップ１８２を使って下部室１８１から次への循環が可能になる。
【００８８】
図７は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示す。例えば送風器である流動装置１４２は少なくとも１つの作動媒体流路１１４、１２４と協働するため、熱交換器室１１０、１２０の１つと作動空間２１０の間の作動媒体１０２の交換を加速できる。図では作動媒体流路１２４が開いており、作動媒体流路１１４はロータリーベーン２２０の調節により閉じられ、少なくとも流動を妨害するように遮蔽される。
【００８９】
図８は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示し、そこでは循環圧縮器１４２またはもう１つの流動装置が循環導管１４０の中に導入されているため、各作動媒体流路１１４、１２４のために特別の流動装置１４２は必要ない。循環圧縮器１４２を使って熱交換器室１１０、１２０の１つと作動空間２１０の間の作動媒体１０２の交換を加速できるため、循環行程のサイクル時間を短縮できる。
【００９０】
その他、図示された実施形態の熱交換器アセンブリ１００は特にコンパクトに構築されている。室ブリッジは省略される。その代わりに室１１０、１２０が分離壁１２７のみによって互いから分離され、分離壁１２７中の突破口が室１１０、１２０の連絡を成形し、この領域に循環導管１４０が繋がる。
【００９１】
図９は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示し、それは特にコンパクトな構造を特徴とし、そこでは効果的な循環に必要な要素の全てが内部に備え付けられている。室１１０、１２０は流路分離壁１２８によって互いから分離され、これはその分離作用の他に同時に循環導管としての役割も引き受ける。ここでは流路分離壁１２８の内部に壁流路１２９が設けられ、これを通って作動媒体１０２が作動空間２１０から少なくとも１つの熱交換器室１１０、１２０に、および遡って循環し流動することができ、そのとき逆流はそれぞれロータリーベーン２２０または別の閉装置を使った制御可能な開口部１１４、１２４の少なくとも１つを介して行われる。
【００９２】
図９で企図された流動装置１４２は同様に流路分離壁１２８に統合されるため、流路分離壁１２８は好適な実施形態で流動装置１４２の一実施形態である循環圧縮器を受容する。すでに示したように、これは室間の改善された循環をもたらす。流動装置は矢印によって印付けられている。
【００９３】
図１０は本発明の熱交換器アセンブリ１００のさらなる実施形態を概略的に示し、そこでも同様に効果的な循環に必要な要素の全てが内部に備え付けられている。室１１０、１２０は流路分離壁１２８によって互いから分離され、これはその分離作用の他に同時に循環導管としての役割も引き受ける。ここでは流路分離壁１２８の内部に壁流路１２９が設けられ、これを通って作動媒体１０２が作動空間２１０から少なくとも１つの熱交換器室１１０、１２０に流入でき、逆流の場合はそれぞれロータリーベーン２２０またはもう１つの閉装置を使った少なくとも１つの制御可能な開口部１１４、１２４を介して作動空間に戻って循環する。
【００９４】
その他、流路分離壁１２８は再生器１４４を備え、これは熱交換器として作用し、熱は貫流する作動媒体１０２から受け取りまたはこれに放出することができる。この能力は熱を保存する充填質量１４６により実現されるかまたは改善され、それは再生器１４４の好適な実施形態においてこれに含まれている。作動媒体１０２が冷却されるべきとき、充填質量１４６は熱を受け取り、この熱はその後作動媒体１０２に、これが加熱されるべきときに再び放出されることができる。これによって加熱および冷却は完全に外部の熱源および冷却源によって行われる必要がなく、外部エネルギーは節約され、それによってエネルギー変換器の効率が高まる。
【００９５】
流動装置１４２は同様に流路分離壁１２８に統合されるため、流路分離壁１２８は好適な実施形態で循環圧縮器１４２を受容する。すでに示したように、これは室間の改善された循環をもたらす。
【００９６】
好適な実施形態で再生器１４４は作動媒体１０２の電気を伝える可動要素なしで済む。その代わりに冷却および加熱用の２つの異なる流路を設け、それらは壁流路１２９を通って成形され設置されたロータリーベーン２２０を使って制御される。冷却および加熱行程はそれぞれ図１０の図ａ）およびｂ）に示され、矢印は流動方向を示す。図ａ）では高温作動媒体１０２が作動空間２１０から壁流路１２９へと、および再生器１４４に亘って導かれ、そこでこれは熱を放出して冷却されて低温熱交換器室１１０に流入し、そこでさらに冷却される。それに対して図ｂ）では低温作動媒体１０２が作動空間２１０から高温熱交換器室１２０に流入する。この道程で作動媒体１０２は熱が充填された再生器１４４を通り過ぎて導かれ、そのとき熱を蓄えた充填質量１４６がその前に受け取った熱を今や作動媒体１０２に放出する。その結果、作動媒体１０２を加熱するために、高温熱交換器１２２からはより少ないエネルギーが要求される。
【００９７】
図１１は本発明の熱力学的エネルギー変換器の分離要素２３０の５つの実施形態を概略断面図で示す。特に図１で作動媒体１０２と変位流体２０２の間の作動室２００中に示された自由に可動な絶縁された分離要素２３０は好適には僅かな質量を高い硬度で有する。図示された形状Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥでは同じ質量での分離条件が特に作動室２００の内壁への高い密度により改善される。
【００９８】
形状Ａは作動空間に向かって屈折した縁を有し、それらはより高密度である他に傾斜も防ぐ。形状Ｂは形状Ａと同じ利点を有しその上に閉鎖した内部空間を備える。形状Ｃは形状Ａと同じ利点を有し、傾斜に対する改善された確実性を特徴とする。形状Ｄは閉鎖された内部空間を備え、その上良好なシール効果のとき作動室の内部外面との線接触により僅かに引っかかる傾向を記録する。形状Ｅは縁領域に肥厚を見せる。少なくとも形状ＢおよびＤ、しかし形状Ｅも縁領域に断熱材、絶縁材２３２の受けのための閉鎖した空間を含む。
【００９９】
代替的な実施形態は、分離要素２３０自体が断熱材から成りうることを企図するため、絶縁材２３２は一体的に分離要素２３０と結合し後者を形成する。
【０１００】
図１２は本発明の熱交換器アセンブリの作動室２００のさらなる実施形態の概略断面図を示す。作動媒体１０２と変位流体２０２の間の断熱材は、弾性分離要素２３１によって保証され、これは好適に作業室２００の内側縁領域に流体密に固定される。作動媒体１０２の容積により弾性分離要素２３１は多かれ少なかれ変位流体２０２方向に伸長し（分離要素２３１’は偏向された位置に破線として示される）、これを作業室から排除する。逆の行程では弾性分離要素２３１が再び収縮する。
【０１０１】
弾性分離要素２３１は断熱の他に高密度を保証するため、化学的相互作用および変位流体２０２の作動媒体１０２への蒸発は、変位流体２０２中の作動媒体１０２の溶解同様、確実に回避される。
【０１０２】
図１３は、弾性分離要素２３１（図１２参照）および可動分離要素２３０（図１１参照）を有する実施形態と絶縁との組み合わせを示す、本発明の熱交換器アセンブリの作動室２００のさらなる実施形態の概略断面図を示す。そのとき弾性膜２３３が作動室２００の内側縁領域に流体密に固定され高密度を保証するため、化学的相互作用および変位流体２０２の作動媒体１０２への蒸発は、変位流体２０２中の作動媒体１０２の溶解同様、確実に回避される。それに対して断熱のために絶縁材２３２が設けられ、それは膜２３３と結合した分離要素２３０を備え、それは作動室２００の壁まで届いてはならない。そのため絶縁材２３２は滑らかで低摩擦に作動室２００中で動く。改善された実施形態は絶縁材２３２を省略する。なぜなら弾性膜２３３はそれ自体が絶縁的に作用するように実施されているためである。
【０１０３】
図１４ａおよび１４ｂは本発明のエネルギー変換器の中での使用のための等圧多室容器２０ａ、２０ｂのさらなる実施形態を概略長手断面図で示す。等圧多室容器２０ａ、２０ｂの構成要素の全構成は略同心円状に行われ、被覆管２２が外境界を成形する。被覆管２２中に高温熱交換器１２３を有する高温熱交換器室１２１および低温熱交換器１１３を有する低温熱交換器室１１１がそれぞれ長く伸びた形態で実施される。それによって大きな熱伝達面が僅かなスペース要件で使用可能である。
【０１０４】
等圧多室容器２０ａ、２０ｂの中心は作動空間２１１および力伝達空間２１３を有する作動室２０１によって占められる。作動空間２１１および力伝達空間２１３は分離ホース２３４によって互いから分離される。分離ホース２３４を介して作動室２０１の圧力は変位流体２０２に伝達され、これは主要導管３２１を介して等圧多室容器２０ａ、２０ｂを離れるかまたはこれの中に進入することができる。
【０１０５】
作動媒体１０２の熱変換器１１３、１２３を介した輸送の制御および加速のために管状の作動室２０１の両端にロータリーベーン２２０が、および作動室２０１の一端部に送風器１４２が設けられる。矢印は流動方向を示す。
【０１０６】
図１４ａの作動媒体１０２が低温熱交換器１１３を介して冷却されるとき、作動空間２１１中のその容積は減少する。それによって力伝達空間２１３の容積は拡大し、図１４ｂが示すように変位流体２０２が主要導管３２１を介して流れ込む。
【０１０７】
図１５ａ〜１５ｂは管状の等圧多室容器２０ａ、２０ｂのさらなる実施形態を概略断面図で示し、断面Ａ−Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃは図１４ｂで示される。シリンダ型の被覆管２２はここでは作動室２０１のみを内含し、それに対して高温熱交換器１２３を有する高温熱交換器室１２１および低温熱交換器１１３を有する低温熱交換器室１１１は外で被覆管２２に画定する。ロータリーベーン２２０は断面Ａ−Ａ中で開いた位置で示される。
【０１０８】
図１５ｂが断面Ｂ−Ｂで示すように、主要導管３２１用の接続を介して変位流体２０２が力伝達空間２１３に進入する。断面は作動媒体１０２のあるいは作動空間２１１の容積の圧力が僅かな場合の分離ホース２３４をも示し、それに対して作動空間２１１の最大容積および同時に力伝達空間２１３の最小容積が分離ホース２３４’の破線図で示される。図１５ｃの断面Ｃ−Ｃは送風器１４２を示す。
【０１０９】
図１６ａおよび１６ｂも図１４ｂの断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂを示すが、概略断面図で管状の等圧多室容器２０ａ、２０ｂの完全にシリンダ型の実施形態であるさらなる実施形態を示す。そのため被覆管２２は作動室２０１のみを包囲せず、高温熱交換器１２３を有する高温熱交換器室１２１および低温熱交換器１１３を有する低温熱交換器室１１１をも包囲する。小さい直径を有する複数の熱交換器１１３、１２３が設けられるため、これらは作動室２０１と被覆管２２の間の狭い間隙の中に嵌め込まれ、それにも関わらず充分大きな熱交換面を提供する。図１６ａの断面Ａ−Ａはさらにロータリーベーン２２０を示し、並びに送風器１４２および分離ホース２３４を被覆し破線で示す。
【０１１０】
図１６ｂの断面Ｂ−Ｂは分離ホース２３４を判別させ、それらの内部には作動媒体１０２を有する作動空間２１１が存在する。分離ホース２３４の外に変位流体２０２を有する力伝達空間２１３が延在する。
【符号の説明】
【０１１１】
１  エネルギー変換器
１０ａ、１０ｂ  等圧多室容器
２０ａ、２０ｂ  等圧多室容器
１００  熱交換器アセンブリ
２２  被覆管
１０２  作動媒体
１１０、１１１  熱交換器室、低温熱交換器室、（室）
１１２、１１３  熱交換器、低温熱交換器
１１４  開口部、作動媒体流路
１２０、１２１  熱交換器室、高温熱交換器室、（室）
１２２、１２３  熱交換器、高温熱交換器
１２４  開口部、作動媒体流路
１２７  分離壁
１２８  流路分離壁
１２９  壁流路
１３０  室ブリッジ
１４０  循環導管
１４２  流動装置、循環圧縮器、送風器
１４４  再生器
１４６  充填質量
１５０  調節ピストンアセンブリ
１５２  調節ピストン
１５３  シリンダ要素
１５４  ピストン棒
１６０  調節ピストンアセンブリ
１６２  調節ピストン
１６３  シリンダ要素
１６４  ピストン棒
１７１  制御室
１７２  制御フラップ
１７３  流体制御
１７４  制御流体
１７６  制御流体リザーバ
１７７  制御導管
１７８  制御容積
１８１  下部室
１８２  制御フラップ
２００、２０１  作動室、（室）
２０２  変位流体
２１０、２１１  作動空間
２１２、２１３  力伝達空間
２２０  閉装置、ロータリーベーン
２３０  可動分離要素
２３１、２３１’ 弾性分離要素
２３２  分離要素の絶縁材
２３３  弾性膜
２３４、２３４’ 分離要素、分離ホース
２４０  バイパス管
２５０  バルブ
３００  流体エネルギー変換器アセンブリ
３１０  流体エネルギー変換器
３２０  バルブアセンブリ
３２１  主要導管
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図１５ａ
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１５ａ】
2019505712.tif 000003