(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機械および受動機械を有し、低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置であって、
ａ）  前記駆動機械が、作動流体ＧＭを循環させるパイプとアクチュエーターでなる手段を有し、作動流体ＧＭを次の順に循環させているものであり、
−  エバポレーターＥＭ、
−  下部に移動液体ＬＴ、前記移動液体の上に液体および／または蒸気状の作動流体ＧＭが入った少なくとも１つの移動液体容器ＣＴＭ、
−  コンデンサーＣＭ、
−  作動流体ＧＭの液体相と蒸気相を分離する少なくとも１つのセパレーターＢＳＭ、
−  作動流体ＧＭを移送する圧縮器、
を有し、
ｂ）  前記受動機械が、作動流体ＧＲを循環させるパイプとアクチュエーターでなる手段を有し、かつ作動流体ＧＲを次の順に循環させているものであり、
−  コンデンサーＣＲ、
−  作動流体ＧＲを圧縮または膨張させ、液体相と蒸気相に分離する少なくとも１つのセパレーターＢＳＲ、
−  任意に、減圧弁Ｄ、
−  エバポレーターＥＲ、
−  下部に移動液体ＬＴを、前記移動液体の上に液体および／または蒸気状の作動流体ＧＲが入った少なくとも１つの移動液体容器ＣＴＲ、
を有し、
ｃ）  前記移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭは、少なくとも１つのパイプにより連結され、前記パイプが、アクチュエーターでブロックすることができ、内部で移動液体ＬＴが移動する、
ことを特徴とする低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項２】
作動流体ＧＴ（ＧＴは、ＧＲあるいはＧＭと変えて記載）と移動液体ＬＴが、作動流体ＧＴが移動液体ＬＴに殆ど溶解しない、好ましくは不溶解であり、作動流体ＧＴが移動液体ＬＴと反応しないものであり、液体状態の作動流体ＧＴが、移動液体ＬＴより低密度であるものが選ばれることを特徴とする請求項１に記載の低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項３】
前記移動液体ＬＴと前記作動流体ＧＴが、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲの間の仕事の交換を妨げない隔離手段により互いに隔離されていることを特徴とする請求項２に記載の低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項４】
前記隔離手段が、前記作動流体ＧＴと前記移動液体ＬＴの間に置かれたフレキシブルな膜、あるいは液体状態の前記作動流体ＧＴと前記移動液体ＬＴとの中間の密度をもつフロートであることを特徴とする請求項３に記載の低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項５】
１つの移動液体容器ＣＴＭと１つの移動液体容器ＣＴＲでなる単一ＣＴＭ／ＣＴＲ構成物であることを特徴とする請求項１に記載の低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項６】
ＣＴＭ／ＣＴＲとＣＴＭ’／ＣＴＲ’の２つのＣＴＭ／ＣＴＲでなることを特徴とする請求項１に記載の低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項７】
さらに、前記駆動機械に２つの個別のセパレーターＢＳＭ１／ＢＳＭ２、および前記受動機械に２つの個別のセパレーターＢＳＲ１とＢＳＲ２を有することを特徴とする請求項６に記載の低温熱および／または高温熱を生成する三温度または四温度装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置を用いて、作動流体ＧＭを循環させて前記装置内の駆動機械中で連続的な改良カルノーサイクルを行っての低温熱または高温熱の生成方法であって、
前記駆動機械の各サイクルは、エバポレーターＥＭへの熱の入力によって開始され、前記駆動機械の少なくとも１つの移動液体容器と受動機械の少なくとも１つの移動液体容器との間を移動液体ＬＴ手段の仕事の移動によって受動機械の改良カルノーサイクルを開始し、
装置のエバポレーターＥＭとＥＲは、それぞれ温度ＴｈＭとＴｂＲで高熱源に連結され、コンデンサーＣＭとＣＲは、それぞれ温度ＴｂＭとＴｈＲで低熱源に連結され、これらの温度がＴｂＭ＜ＴｈＭおよびＴｂＲ＜ＴｈＲである、ことを特徴とする低温熱または高温熱の生成方法。
【請求項９】
前記装置が、一方が異なる温度にある高熱源と低熱源で、他方がエバポレーター、コンデンサー、そしてオプションで移動液体容器ＣＴＭおよびＣＴＲ中の作動流体ＧＴとの間での熱交換手段を有することを特徴とする請求項８に記載の低温熱または高温熱の生成方法。
【請求項１０】
外部温度より低い温度ＴｂＲの低温熱の生成、および／または外部温度より高い温度ＴｈＲ、ＴｂＭの熱の生成を行い、温度ＴｈＭが温度ＴｈＲより高いことを特徴とする請求項８に記載の低温熱または高温熱の生成方法。
【請求項１１】
温度ＴｂＲ、ＴｈＭである２つの高温熱より高い温度ＴｈＲの熱の生成を行い、温度ＴｈＭが温度ＴｈＲより低いことを特徴とする請求項８に記載の低温熱または高温熱の生成方法。
【請求項１２】
前記装置が、
−  駆動機械と受動機械が互いに連結されていない、
−  それぞれの機械中で、異なる構成物間を連通させるアクチュエーターが作動していない、
−  装置全体、特にその中にある作動流体ＧＭとＧＲの温度が、外気温度である、
−  駆動および受動移動液体容器（ＣＴＭとＣＴＲ）中の移動液体ＬＴが、移動液体容器の最低レベルと最高レベルの間の中間のレベルにある、
である初期状態から開始することを特徴とする請求項８に記載の低温熱または高温熱の生成方法。
【請求項１３】
開始の第１サイクルが、
−  第１ステップは、次の操作を同時に行う、
＊  温度ＴｈＭの高熱源とエバポレーターＥＭの間を、熱交換流体により熱的に連通させ、エバポレーターＥＭ中の作動流体ＧＭの温度および飽和蒸気圧を高める、
＊  移動液体容器ＣＴＭとエバポレーターＥＭの間を連通させ、エバポレーターＥＭ中の作動流体ＧＭを蒸発させ、エバポレーターＥＭからの蒸気状態の作動流体ＧＭを移動液体容器ＣＴＭに移動させる、
＊  セパレーターＢＳＭとエバポレーターＥＭの間を連通させ、液体の作動流体ＧＭをセパレーターＢＳＭからエバポレーターＥＭに移動させる、
＊  移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲ間を連通させ、移動液体ＬＴを移動液体容器ＣＴＭから移動液体容器ＣＴＲに移動させ、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの蒸気を圧縮する、
＊  移動液体容器ＣＴＲとコンデンサーＣＲの間を連通させ、作動流体ＧＲの蒸気を移動液体容器ＣＴＲからコンデンサーＣＲに移動させて蒸気をコンデンサーＣＲ中で凝縮させ（最初は、外気温度にある低熱源に発散させるが、徐々に外気温度より高いまたは低い所定温度ＴｈＲに達する）、凝縮液をセパレーターＢＳＲ中に溜める、
−  第２ステップは、主として駆動機械に適用し、次の操作を同時に行う、
＊  駆動機械中の作動流体ＧＭの循環を止め、受動機械中の作動流体ＧＲの循環を止め、温度ＴｈＭの高熱源と温度ＴｈＲとＴｂＭの低熱源で熱交換する熱交換流体の循環を続ける、
＊  移動液体容器ＣＴＭとコンデンサーＣＭの間を連通させ、作動流体ＧＭを移動液体容器ＣＴＭからコンデンサーＣＭに移動させ、移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭの圧力を下げ、コンデンサーＣＭ中の作動流体ＧＭを凝縮させ（最初は、外気温度にある低熱源に発散させ、徐々に外気温度より高いまたは低い所定温度ＴｂＭに達する）、凝縮液をセパレーターＢＳＭに溜める、
−  第３ステップは、次の操作を同時に行う、
＊  セパレーターＢＳＲとエバポレーターＥＲの間を連通させ、作動流体ＧＲの一部をセパレーターＢＳＲからエバポレーターＥＲに移動させ、エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲの蒸気圧を移動液体容器ＣＴＭ中より大きくする、
＊  移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭの間を連通させ、これらの２つ容器に生じる圧力を疑似瞬間に平衡とし、その結果、
−  移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴを、移動液体容器ＣＴＭに移動する、
−  移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭの蒸気が圧縮する、
−  エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲが膨張し、吸熱的に蒸発する、
−  コンデンサーＣＭ中の作動流体ＧＭの蒸気を圧縮し（熱を、温度ＴｂＭの低熱源に発散させる必要がある）、作動流体ＧＭの凝縮液をセパレーターＢＳＭに溜める、
−  エバポレーターＥＲ中に液体状態で残っている作動流体ＧＲの温度を、移動液体容器ＣＴＲと移動液体容器ＣＴＭの間が連通された後での圧力で飽和温度に迄下げる、
−  第４ステップは、主として受動機械に対して、次の操作を同時に行う、
−  駆動機械中の作動流体ＧＭの循環を止め、受動機械中の作動流体ＧＲの循環を止め、温度ＴｈＭの高熱源と温度ＴｈＲとＴｂＭの低熱源で熱交換する熱交換流体の循環を続ける、
−  セパレーターＢＳＲと移動液体容器ＣＴＲの間を連通し、セパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲを蒸発させ、作動流体ＧＲをセパレーターＢＳＲから移動液体容器ＣＴＲに移動させ、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの圧力を高くし、セパレーターＢＳＲと温度ＴｈＲの高熱源との間で熱交換をさせ、セパレーターＢＳＲ中の熱を消費する、
で、外気温度以下の温度ＴｂＲで低温熱の生成を行うことを特徴とする請求項８に記載の低温熱または高温熱の生成方法。
【請求項１４】
前記装置が、
−  １つの移動液体容器ＣＴＲと１つの移動液体容器ＣＴＭで、液体ピストンを形成する、
−  作動流体ＧＲとしてイソブタンを使用し、駆動作動流体ＧＭとしてｎ−ペンタンを使用し、
−  駆動機械のエネルギー源がソーラーエネルギーである、
ことにより部屋の空調をすることを特徴とする請求項８に記載の低温熱または高温熱の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温熱と高温熱の生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低温熱、高温熱あるいはエネルギーの生成装置に使用される熱力学メカニズムは全て、カルノー機械として参照される理想的機械に関連している。理想的なカルノー機械は、２つの異なる温度レベルにある高熱源と低熱源が必要である。それ故に、二熱機械とされる。仕事を供給するのが駆動カルノー機械、仕事を受けるとき受動カルノー機械（カルノーヒートポンプとしても知られている）である。
【０００３】
熱エンジンモードでは、熱Ｑｈが、温度Ｔｈにある高熱源から作動流体ＧＴに供給され、熱Ｑｂが、作動流体ＧＴによって温度Ｔｂの低熱源に渡され、ネットの仕事Ｗが，この機械によって供給される。
逆に言えば、ヒートポンプモードでは、熱Ｑｂが、作動流体ＧＴにより温度Ｔｂにある低熱源から取り上げられ、熱Ｑｈが、作動流体により温度Ｔｈにある高熱源に渡され、ネットの仕事Ｗが、機械で消費される。
【０００４】
熱力学第２法則によれば、二熱機械（駆動または受動）の効率は、実際の機械がカルノーサイクルで運転しているかどうかに拘わらず、理想的なカルノー機械の効率にほぼ等しく、高熱源温度と低熱源温度に依存している。
【０００５】
しかしながら、カルノーサイクルの実用的実施は、（温度ＴｈとＴｂで）二つの等熱ステップと、二つの可逆断熱ステップでなり、今日迄完全に解決されていないいくつかの問題点にぶつかる。
【０００６】
カルノーサイクルでは、作動流体は常にガス状態で残り、あるいは温度ＴｈとＴｂでの等温変化の間に液体／蒸気の状態変化を受ける。液体／蒸気の状態変化が起きると、作動流体がガス状態で残っている場合より効率良く機械と周囲の間で熱が移動する。
状態変化と、高熱源と低熱源で交換された等しい熱力学的出力により、交換表面は、より小さくなる（それ故にコストがかからない）。然しながら、液体／蒸気の状態変化があれば、可逆断熱ステップは、二相液体／蒸気混合物を圧縮と膨張することになる。
従来技術では、二相混合物を圧縮または膨張することができない。現在では、これらの変化を正確に行う方法は知られていない。
【０００７】
この問題を解決するために、液体を等エントロピー圧縮し、過熱蒸気を等エントロピー膨張させ（駆動サイクル）、過熱蒸気を圧縮し、液体を等エンタルピー膨張させ（受動サイクル）て、カルノーサイクルの近似が実現できた。然しながら、このような修正は、サイクルを不可逆性にし、熱エンジンの効率またはヒートポンプの成績係数または増幅係数などその効率を大きく損なってしまう。
【０００８】
外部エネルギー源として高温度Ｔｈの熱を本質的に使用して、温度Ｔｂの低温熱および／または中間温度Ｔｍの熱を生成し、一部の仕事を特に熱交換流体を循環させる、所謂“吸収”、“吸着”および“化学反応”方法が開発された。
この方法の役割は、低温熱の生成であり、その効率は、“［生成低温熱］／［消費した高価なエネルギー（高温度の熱と仕事）］”の比である成績係数ＣＯＰ３で定量化される。この方法の役割が実用温度Ｔｍの熱の生成であると、その効率は、“［温度Ｔｍで供給された熱］／［消費された高価なエネルギー（高温度の熱と仕事）］”の比である増幅係数ＣＯＡ３で定量化される。
【０００９】
温度ＴｈＭとＴｂＭの間で運転されるカルノー駆動機械と、温度ＴｂＲとＴｈＲの間で運転されるカルノー受動機械の組合せは、カルノー駆動機械により供給された仕事の全てが、カルノー受動機械により回収されれば、“吸収”、“吸着”、あるいは“化学反応”方法と同じ効率である。
【００１０】
一般的に、温度ＴｈＭ、ＴｂＭ、ＴｈＲ，ＴｂＲが異なっていて、２つのカルノー機械を組合わせたのは、“四温度カルノー機械”とされる。然しながら、ある温度が同じ（ＴｂＭ＝ＴｈＲ＝Ｔｍ、あるいはＴｈＭ＝ＴｂＲ＝Ｔｍ）であることがあり、これは“三温度カルノー機械”となる。
三温度プロセスあるいは四温度プロセスの成績係数あるいは増幅係数は、同じ温度レベル間で、一般に低い温度レベルで運転する三温度カルノー機械あるいは四温度カルノー機械の係数（ＣＯＰＣ３、ＣＯＰＣ４、ＣＯＡＣ３、あるいはＣＯＡＣ４）と概略同じである。
【００１１】
現在では、吸収、吸着、あるいは化学反応プロセスは、実用上、相当する三温度あるいは四温度カルノー機械より遥かに効率が低い。ＣＯＰ３／ＣＯＰＣ３の比は、代表的に約０．３である。
さらに、多くの吸収、吸着、あるいは化学反応プロセスでは、作動流体として低圧力（＜１０キロパスカル（ｋＰａ））の水を使用する。水は、外気から完全にシールする必要があり、種々の機械要素を同じ低圧力の容器中に一体にするので、実施する上で技術的に微妙な溶液である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、カルノーサイクルに近いサイクルで運転でき、従来の装置に比較して改良され、作動流体の液体／蒸気の状態変化で機能し、必要な接触面積が小さいという利点を有し、同時に、より効率の良いＣＯＰ／ＣＯＰＣあるいはＣＯＡ／ＣＯＡＣで断熱ステップ中の三温度あるいは四温度装置の駆動および受動サイクルの不可逆性を顕著に抑えることができる三温度あるいは四温度熱力学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第１に、低温熱と高温熱の生成装置を提供することにある。また、この装置を用いての低温熱と高温熱の生成方法を提供することにある。低温熱および／または高温熱を生成する本発明の三温度あるいは四温度装置は、駆動機械と受動機械でなっていて、次の特徴を有している。
【００１４】
ａ）駆動機械は、作動流体ＧＭを循環させるパイプとアクチュエーターでなる手段を有し、作動流体ＧＭを以下の順に循環させている。
−  エバポレータＥＭ、
−  下部に移動液体ＬＴ、移動液体の上に液体および／または蒸気状の作動流体ＧＭが入った少なくとも１つの移動液体容器ＣＴＭ、
−  コンデンサーＣＭ、
−  作動流体ＧＭの液体相と蒸気相を分離する少なくとも１つのセパレーターＢＳＭ、
−  作動流体ＧＭを移送する圧縮器、
【００１５】
ｂ）受動機械は、作動流体ＧＲを循環させるパイプとアクチュエーターでなる手段を有し、作動流体ＧＲを以下の順に循環させている。
−  コンデンサーＣＲ、
−  作動流体ＧＲを圧縮あるいは膨張させ、液体相と蒸気相を分離する少なくとも１つのセパレーターＢＳＲ、
−  任意に、減圧弁Ｄ、
−  エバポレーターＥＲ、
−  下部に移動液体ＬＴ、その移動液体の上に液体および／または蒸気状の作動流体ＧＲが入った少なくとも１つの移動液体容器ＣＴＲ、
【００１６】
ｃ）移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭは、少なくとも１つのパイプで連結され、そのパイプは、アクチュエーターでブロックされ、内部で移動液体ＬＴが移動する。
アクチュエーターは、電磁弁および／またはクランプである。
圧縮器は、好ましくは油圧ポンプＰＨである。
【００１７】
本発明の装置を用いた低温熱と高温熱の生成方法は、作動流体ＧＭをこの装置の駆動機械で一連の改良カルノーサイクルを行わせることにあり、駆動機械でのサイクル毎に、エバポレーターＥＭに熱を与えて始め、作動流体ＧＭ手段により駆動機械の少なくとも１つの移動液体容器と受動機械の少なくとも１つの移動液体容器との間で仕事を移動して受動機械に改良カルノーサイクルを開始することに特徴がある。
【００１８】
装置が使用されるとき、エバポレーターのそれぞれは高熱源に連結され、コンデンサーのそれぞれは低熱源に連結される。エバポレーターＥＭとＥＲのそれぞれは、エバポレーターＥＭは温度ＴｈＭで、エバポレーターＥＲは温度ＴｂＲで、高熱源に連結される。
コンデンサーＣＭとＣＲのそれぞれは低熱源に連結され、コンデンサーＣＭは温度ＴｂＭで、コンデンサーＣＲは温度ＴｈＲで、低熱源に連結される。これらの温度は、ＴｂＭ＜ＴｈＭ、およびＴｂＲ＜ＴｈＲである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、温度ＴｈＭが、温度ＴｈＲより高く、三温度あるいは四温度装置が“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”モードで運転する実施の理論的線図である。（ｂ）は、温度ＴｈＭが、温度ＴｈＲより低く、三温度あるいは四温度装置が“ＬＴ駆動／ＨＴ受動”モードで運転する実施の理論的線図である。
【図２】（ａ）は、互いに混ざり合わない移動液体ＬＴと作動流体ＧＴが入った移動液体容器ＣＴを示している。（ｂ）は、移動液体ＬＴと作動流体ＧＴがフレキシブルな膜で分離されている移動液体容器、（ｃ）は液体のＬＴと作動流体ＧＴが、フロートによって分離された移動液体容器を示している。
【図３】作動流体のいくつかについての液体／蒸気平衡曲線である。
【図４】熱交換を可能にする移動液体容器の実施形態を示している。
【図５】第１実施形態の基本的な形態でなる装置を示している。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態におけるｈ（流体の単位重量あたりのエンタルピー）を函数にしてＬｎＰ（圧力の対数値）をプロットしたモリエ線図であり、（ｃ）、（ｄ）は、クラウシス−クラペイロン線図である。
【図７】第２の実施形態の装置を示している。
【図８】第２の実施形態におけるサイクルをモリエ線図で描いている。
【図９】（ａ）は第３の実施形態における駆動機械の装置を示しており、（ｂ）は形態ＵＧの運転サイクルをモリエ線図で描いている。
【図１０】（ａ）は第３の実施形態における受動機械の装置を示しており、（ｂ）はその形態ＵＧの運転サイクルをモリエ線図で描いており、（ｃ）、（ｄ）は形態ＵＬＧの運転サイクルモリエ線図を描いている。
【図１１】図８における駆動機械と受動機械で行われるサイクルを、（ａ）はＨＦＣ  Ｒ−１３４ａ、（ｂ）はＨＦＣ  Ｒ２３６ｆａについて、それぞれ正確に描いている。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この明細書においては、用語を次のように定義する。
−  “二温度改良カルノーサイクル”は、理論的な駆動または受動サイクルのステップ、または１００％より小さい不可逆性を有する同様のステップでなる熱力学サイクルを意味している。
−  “四温度装置”は、上記の状況ａ）、ｂ）、ｃ）を有し、温度ＴｈＭ、ＴｂＭ，ＴｈＲ，ＴｂＲがそれぞれ異なっている装置を意味している。
−  “三温度装置”は、上記の状況ａ）、ｂ）、ｃ）を有し、温度ＴｂＭとＴｈＲが同じで、温度ＴｈＭとＴｂＲが異なる、あるいは温度ＴｈＭとＴｂＲが同じで、温度ＴｂＭとＴｈＲが異なる装置を意味している。
【００２１】
−  “外部”は、上記の状況ａ）、ｂ）、ｃ）により定義された三温度装置あるいは四温度装置に対しての外部要素であり、特に、高熱源、低熱源、および熱交換器である。
−  “可逆状態変化”は、厳密な意味で可逆状態変化、および準可逆的状態変化であり、状態変化を受ける流体および外部の合計エントロピー変化は、理想的条件による厳密な可逆状態変化ではゼロであり、現実の準理想的条件では僅かにプラスである。サイクルの可逆性の程度は、実用的に１以下であり、サイクルの効率（あるいは、成績係数ＣＯＰあるいは増幅係数ＣＯＡ）と、同じ極限温度間で運転しているカルノーサイクルの効率との比で定量化され、この比は、サイクルの可逆性が高い程、１に近くなる。
【００２２】
−  “等温状態変化”は、厳密に等温度で、あるいは理論的に等温度条件に近い条件で起きる状態変化を意味し、実際に行われる条件で、等温度であると考えられ、循環して影響を受ける状態変化では、温度Ｔは、例えば±１０％の僅かな変動ΔＴ／Ｔを受ける。
−  “断熱状態変化”は、外部との熱交換がない、あるいは状態変化を受ける流体を外部と熱的に隔離して熱交換を最少にしての状態変化を意味している。
【００２３】
駆動二温度改良カルノーサイクルは、次の連続的な状態変化である。
−  作動流体ＧＭと温度ＴｈＭの高熱源との間の熱交換をする等温状態変化、
−  作動流体ＧＭの圧力が低下する断熱状態変化、
−  作動流体ＧＭと温度ＴｂＭの低熱源との間の熱交換をする等温状態変化、
−  作動流体ＧＭの圧力が上昇する断熱状態変化、
【００２４】
改良カルノー受動サイクルは、次の連続的な状態変化である。
−  作動流体ＧＲと温度ＴｂＲの高熱源との間の熱交換をする等温状態変化、
−  作動流体ＧＲの圧力が上昇する断熱状態変化、
−  作動流体ＧＭと温度ＴｈＲの低熱源との間の熱交換をする等温状態変化、
−  作動流体ＧＲの圧力が低下する断熱状態変化、
【００２５】
温度ＴｈＭが、温度ＴｈＲより高ければ、三温度あるいは四温度装置は、所謂“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”モードで運転する。図１ａは、この実施の理論的線図である。この第１の場合には、目的の適用が、外気温度より低い温度ＴｂＲの低温熱のおよび／または外気温度より高い温度ＴｈＲとＴｂＭの熱の生成（ＣＯＡ＞１で）である。
温度ＴｈＭが、温度ＴｈＲより低ければ、三温度あるいは四温度装置は、所謂“ＬＴ駆動／ＨＴ受動”モードで運転する。図１ｂは、この実施の理論的線図である。この第２の場合には、目的の適用は、温度ＴｂＲとＴｈＭ（両者は同じであってもよい）にある２つの高熱源の温度より高い温度ＴｈＲの熱の生成であるが、増幅係数（温度ＴｈＲで供給された熱と、温度ＴｂＲとＴｈＭで消費された熱の比）が１より小さい。
【００２６】
特に、本発明の方法は、本発明の装置で次の初期状態から行われる。
−  駆動機械と受動機械は、互いに連結されていない、
−  それぞれの機械中で異なる構成物間を連通させるアクチュエーターは、作動していない、
−  装置全体、特にその中の作動流体ＧＭとＧＲの温度は、外気温度と同じである、
−  駆動および受動移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲ中の移動液体ＬＴは、移動液体容器中の最低レベルと最高レベルの間の中間レベルである、
この方法は、一連の改良カルノーサイクルであることが理解できる。
【００２７】
第１サイクルは、開始の段階であり、定常状態に至らせる。開始段階の各サイクルで行う連続操作は、定常状態にあるときの連続操作と同じであるが、その効果は、特に、作動流体ＧＭとＧＲの温度と圧力、および高熱源と低熱源で熱交換する熱交換流体の温度が定常状態に達する迄は、サイクル毎に順次変わる。
【００２８】
開始段階で行なわれる操作は、高熱源と低熱源との熱交換があり、選択された運転モードが“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”か、あるいは“ＨＴ受動／ＬＴ駆動”かに依って変わる。さらに、“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”モードでは、その目的の適用、すなわち低温熱の生成か高温熱の生成かに依って変わる。
【００２９】
三温度または四温度装置の運転モードが“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”で、目的の適用が、外気より低い温度ＴｂＲの低温熱の生成であるならば、開始段階の第１サイクルは次のように構成される。
【００３０】
−  第１ステップは、次の操作を同時に行う。
＊  温度ＴｈＭの高熱源とエバポレーターＥＭの間の熱交換流体による熱的連通を確立し、エバポレーターＥＭ中の作動流体ＧＭの温度および飽和蒸気圧を高める。
＊  移動液体容器ＣＴＭとエバポレーターＥＭの間を連通させて、エバポレーターＥＭ中の作動流体ＧＭを蒸発させ、エバポレーターＥＭ中の蒸気状態の作動流体ＧＭを移動液体容器ＣＴＭに移動させる、
＊  セパレーターＢＳＭとエバポレーターＥＭの間を連通させて、セパレーターＢＳＭ中の液体状の作動流体ＧＭをエバポレーターＥＭに移動させる、
＊  移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲの間を連通させて、移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体ＬＴを移動液体容器ＣＴＲに移動させ、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの蒸気を圧縮する、
＊  移動液体容器ＣＴＲとコンデンサーＣＲの間を連通させて、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの蒸気をコンデンサーＣＲに移動させ、コンデンサーＣＲ中の蒸気を凝縮させ（最初は、熱を外気温度にある低熱源に発散させる必要があるが、徐々に外気温度の上あるいは下の所定温度ＴｈＲに達する。）、凝縮液を装置ＢＳＲに溜める。
【００３１】
−  第２ステップは、主として駆動機械に対してであり、次の操作を同時に行う。
＊  駆動機械中にある作動流体ＧＭの循環を止め、受動機械中にある作動流体ＧＲの循環を止め、温度ＴｈＭの高熱源と温度ＴｈＲとＴｂＭの低熱源で熱交換する熱交換流体の循環を続ける、
＊  移動液体容器ＣＴＭとコンデンサーＣＭの間を連通し、移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭをコンデンサーＣＭに移動させ、移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭの圧力を下げ、コンデンサーＣＭ中の作動流体ＧＭを凝縮させ（最初は、熱を外気温度にある低熱源に発散させる必要があるが、徐々に外気温度の上あるいは下の所定温度ＴｂＭに達する。）、凝縮液をセパレーターＢＳＭ中に溜める、
【００３２】
−  第３ステップは、次の操作を同時に行う。
＊  セパレーターＢＳＲとエバポレーターＥＲの間を連通させ、セパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲの一部をエバポレーターＥＲに移動させ、エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲの蒸気圧が、移動液体容器ＣＴＭ中の圧力より大きくする、
＊  移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭの間を連通させ、これら２つの移動液体容器間を準瞬間に平衡にする、その結果、次のようになる。
＝  移動液体容器ＣＴＲの移動液体ＬＴが移動液体容器ＣＴＭに移動する、
＝  移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭの蒸気を圧縮する、
＝  エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲが膨張し、吸熱的に蒸発する、
＝  コンデンサーＣＭ中の作動流体ＧＭの蒸気を圧縮し（熱を、温度ＴｂＭの低熱源に放出する必要がある）、作動流体ＧＭの凝縮液をセパレーターＢＳＭに溜める、
＝  エバポレーターＥＲ中に液体状態で残っている作動流体ＧＲの温度を、移動液体容器ＣＴＲと移動液体容器ＣＴＭの間の連通がなされた後の圧力で飽和温度に迄下げる、
【００３３】
−  第４ステップは、主として受動機械に対してであり、次の操作を同時に行う。
＊  駆動機械中にある作動流体ＧＭの循環を止め、受動機械中にある作動流体ＧＲの循環を止め、温度ＴｈＭの高熱源と温度ＴｈＲとＴｂＭの低熱源で熱交換する熱交換流体の循環を続ける、
＊  セパレーターＢＳＲと移動液体容器ＣＴＲの間を連通し、セパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲを蒸発させ、セパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲを移動液体容器ＣＴＲに移動させ、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの圧力を高くし、セパレーターＢＳＲと温度ＴｈＲの高熱源との間で熱交換させ、セパレーターＢＳＲ中の熱を消費する。
【００３４】
上記の運転モードにおいて、流体の循環は、（作動流体ＧＭの）駆動機械における様々な構成物間、あるいは（作動流体ＧＲの）受動機械の様々な構成物間に置かれたアクチュエーターによってコントロールできる。
アクチュエーターは、例えば油圧ポンプなどの圧縮器（代表的に、駆動機械のセパレーターＢＳＭとエバポレーターＥＭの間に置かれた装置）に連結された電磁弁、あるいは減圧弁（代表的に、受動機械の装置ＢＳＲとエバポレーターＥＲの間）が好ましい。
【００３５】
この最初のサイクルの終りでは、移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体ＬＴのレベルは最も高く、移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴのレベルは最も低い。作動流体ＧＭの温度は、エバポレーターＥＭ中の温度ＴｈＭに近いが、未だ温度ＴｈＭより低く、コンデンサーＣＭ中の温度ＴｂＭに近いが、未だ温度ＴｂＭより高い。コンデンサーＣＲおよび装置ＢＳＲ中の作動流体ＧＲの温度は、温度ＴｈＲに近いが、未だ温度ＴｈＲより高い。また、エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲの温度は、その初期温度より低い。
【００３６】
それぞれのサイクルで、エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲの温度低下を引き起す。エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲの温度が、温度ＴｂＲに近く、あるいはそれより低くなると、開始段階は終了し、熱交換流体はエバポレーターＥＲ内を循環し、その後、温度ＴｂＲの低温熱を生成する。そして安定条件に達する。
【００３７】
三温度または四温度装置の引き続くサイクルは、高熱源と低熱源の全てが連結されている点を除いて、開始サイクル（第２段階から始める）と同じである。
三温度または四温度装置の運転モードが、“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”で、目的の適用が、外気温度より高い温度ＴｈＭとＴｈＲ（これらは同じであってもよい）の熱の生成であるならば、高熱源が温度ＴｂＭとＴｂＲで利用可能であるとすると、この機械の開始段階は、上に記載した開始段階と同じである。
相違点は、熱交換流体が連結される前の温度を決める途中段階のみである。前の状況では、この途中段階は、エバポレーターＥＲ中の作動流体ＧＲにしているが、現在の状況では、コンデンサーＣＲ中の作動流体ＧＲおよびコンデンサーＣＭ中の作動流体ＧＭとしている。
【００３８】
同じように、三温度または四温度装置の運転モードが、“ＨＴ受動／ＬＴ駆動”で、目的とする適用が、温度ＴｂＭの低熱源を使用して、高熱源の温度ＴｂＲおよびＴｈＭ（これらは同じであってもよい）より高い温度ＴｈＲの熱の生成であるならば、この機械の開始段階は、熱交換流体を連結する前に温度ＴｈＲにする途中段階をコンデンサーＣＲ中の作動流体ＧＲにする点を除いて、上に記載した開始段階と同じである。
【００３９】
作動流体ＧＴ（ＧＲあるいはＧＭ）と移動液体ＬＴは、作動流体ＧＴが移動液体ＬＴに殆ど溶解しない、好ましくは不溶解であり、作動流体ＧＴが移動液体ＬＴと反応しない、そして液体状態の作動流体ＧＴが移動液体ＬＴより低密度であるものが選ばれる。移動液体ＬＴ中での作動流体ＧＴの溶解性が非常に高く、あるいは液体状態の作動流体ＧＴが移動液体ＬＴより高い密度であると、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲの間の仕事の交換を妨げない手段で互いに分離することが必要である。
【００４０】
この手段は、例として作動流体ＧＴと移動液体ＬＴの間に置かれるフレキシブルな膜があり、この膜は、２つの流体の間の不透過な障壁を作るが、移動液体の動きに対して抵抗が非常に小さく、そして熱の移動に対しても抵抗が低いという点で満足でない。
【００４１】
別の解決策は、液体状態の作動流体ＧＴの密度と移動液体ＬＴの密度の中間の密度を持つフロートである。フロートは、大きな材料の障壁となるが、移動液体容器ＣＴおよびＣＴ’の内面壁の摩擦をなくすことが望まれるとき完全に効率良くするのが難しい。だが、フロートは、耐熱性が非常に良い。
これら２つの解決策（膜とフロート）を組み合わせてもよい。
【００４２】
図２ａは、互いに混ざり合わない移動液体ＬＴと作動流体ＧＴが入った移動液体容器ＣＴを示している。移動液体ＬＴは、液体状態にある作動流体ＧＴより密度が高い。パイプ１は、移動液体の出口または入口であり、パイプ２と３は作動流体ＧＴの流入または排出を可能にし、熱遮蔽被覆４がなされている。
【００４３】
図２ｂは、例としてクランプ６によって移動液体容器の上部に固定されたフレキシブルな膜５が移動液体ＬＴと作動流体ＧＴを分離している移動液体容器を示している。
【００４４】
図２ｃは、液体のＬＴと作動流体ＧＴが、フロート７によって分離された移動液体容器を示している。
【００４５】
移動液体ＬＴは、装置の運転温度での飽和蒸気圧が低く、上記した分離膜がない状態で、作動流体ＧＴの蒸気が移動液体ＬＴの蒸気の中をコンデンサーあるいはエバポレーターに拡散していくことがない液体から選ばれる。
上に記載した作動流体ＧＴに合い、限定しない例として、移動液体ＬＴには、水、鉱物油あるいは合成油があり、粘度が低いものが好ましい。
【００４６】
作動流体ＧＴは、液体／蒸気平衡に適合した温度および圧力の熱力学範囲、つまり融点と臨界温度の間で状態変化を受ける。しかしながら、改良カルノーサイクル中に、サブクール液体の領域、過熱された蒸気の領域、あるいは超臨界領域で、全体あるいは一部分に状態変化が生じることがある。作動流体は、液体／蒸気平衡で温度と圧力の一義的関係を持たせるために、純粋なものおよび共沸混合物から選ぶのが好ましい。本発明の装置は、作動流体として共沸でない溶液でも同じように運転できる。
【００４７】
作動流体ＧＴは、例えば水、ＣＯ２あるいはＮＨ３であってもよい。さらに、作動流体は、炭素原子数が１〜６のアルコール類、炭素原子数が１〜１８（より好ましくは１〜８）のアルカン類、炭素原子数が１〜１５（より好ましくは１〜１０）のクロロフルオロアルカン類、炭素原子数が１〜１５（より好ましくは１〜１０）の一部あるいは全部はフッ素化あるいは塩素置換されたアルカン類から選ばれる。
特に、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、プロパン、イソブタン、ｎ−ブタン、シクロブタン、およびｎ−ペンタンが挙げられる。図３は、上記した作動流体ＧＴのいくつかについて液体／蒸気平衡曲線を、飽和蒸気圧Ｐ（ｂａｒｓ）を縦軸に対数値で、温度Ｔ（℃）を横軸にとって示している。
【００４８】
作動流体ＧＲとＧＭ、および移動液体ＬＴは、一般に、機械中で得られる高熱源と低熱源の温度を先ず考慮し、必要な最大および最小飽和蒸気圧、さらに、特に毒性、環境への影響、化学的安定性、およびコストなどの制限を指標として選ばれる。
【００４９】
作動流体ＧＴは、改良二温度カルノー駆動サイクルの断熱膨張ステップ、あるいは改良二温度カルノーサイクルの断熱圧縮ステップの終了段階では、移動液体容器ＣＴＭあるいはＣＴＲ中で二相の液体／蒸気混合物状態になっている。
【００５０】
このとき、作動流体ＧＴの液相は、作動流体ＧＴと移動液体ＬＴの間の界面に集まっている。移動液体容器ＣＴＭあるいはＣＴＲがそれぞれのコンデンサーＣＭあるいはＣＲと連結される前で、移動液体容器ＣＴＭあるいはＣＴＲ中で作動流体ＧＴの蒸気濃度が高いと（代表的に、０．９５〜１）、全体的に、これら容器中の作動流体ＧＴの液相を排斥しようとする。
この排斥は、移動液体容器ＣＴＭあるいはＣＴＲとそれぞれのコンデンサーとの間を連通するステップが終わると、移動液体容器ＣＴＭあるいはＣＴＲ中の液体状態作動流体ＧＴの温度を維持しつつ行われる。この温度は、液体状態作動流体ＧＴの温度より高い。こうして、移動液体容器ＣＴＭあるいはＣＴＲ中に液体の作動流体ＧＴがなくなる。
【００５１】
実施形態では、装置は、一方が異なる温度にある高熱源および低熱源と他方がエバポレーター、コンデンサーとでの熱交換手段と、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲ中に作動流体ＧＴを有している。移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭ、あるいは移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲは、凝縮する危険性をなくしている。図４は、熱交換を可能にする移動液体容器の１つの実施形態を示している。この移動液体容器は、二重構造８で、その内部には熱交換流体の入口９と出口１０があって熱交換流体が循環する。
【００５２】
本明細書では、１つの移動液体容器ＣＴＭと１つの移動液体容器ＣＴＲでなる構成物を、“ＣＴＭ／ＣＴＲ構成物”とする。
基本的な形態である第１の実施形態では、本発明の装置は、１つのＣＴＭ／ＣＴＲ構成物を有している。
第２の実施形態では、装置は、ＣＴＭ／ＣＴＲとＣＴＭ’／ＣＴＲ’とする２つのＣＴＭ／ＣＴＲ構成物を有している。
第３の実施形態では、装置は、２つの構成物ＣＴＭ／ＣＴＲとＣＴＭ’／ＣＴＲ’、駆動機械に２つの別々のセパレーターＢＳＭ１とＢＳＭ２、および受動機械に２つの別々のセパレーターＢＳＲ１とＢＳＲ２を有している。
【００５３】
図５は、１つのＣＴＭ／ＣＴＲ構成物で構成する第１実施形態（Ｕ０とする）の基本的な形態でなる装置の例である。
この例において、
−  駆動機械は、次の構成である。
＊  液体状態の流体を循環させる油圧ポンプＰＨ、
＊  温度ＴｈＭの高熱源に連結されたエバポレーターＥＭ、
＊  下部に移動液体ＬＴ、上部に駆動作動流体ＧＭが入った移動液体容器ＣＴＭ、
＊  コンデンサーＣＭ、
＊  凝縮液を回収するセパレーターＢＳＭ、
＊  移動液体容器ＣＴＭと、エバポレーターＥＭおよびコンデンサーＣＭそれぞれの間のパイプ上にある電磁弁ＥＶｃ、ＥＶｄ、
＊  セパレーターボトルＢＳＭと油圧ポンプＰＨの間にある電磁弁ＥＶａ、
【００５４】
−  受動機械は、次の構成である。
＊  エバポレーターＥＲ、
＊  下部に移動液体ＬＴを、上部に受動作動流体ＧＲが入った移動液体容器ＣＴＲ；
＊  コンデンサーＣＲ、
＊  凝縮液を回収し、さらに温度ＴｈＲでエバポレーター機能を持つセパレーターＢＳＲ、
＊  液体の減圧弁Ｄ、
＊  移動液体容器ＣＴＲと、エバポレーターＥＲとコンデンサーＣＲそれぞれの間のパイプ上にある電磁弁ＥＶ１、ＥＶ２、
＊  セパレーターボトルＢＳＲと減圧弁Ｄの間にある電磁弁ＥＶ３、
【００５５】
−  駆動機械と受動機械は、移動液体容器ＣＴＲ、ＣＴＭの下部にあるパイプによって連結され、電磁弁ＥＶＴによってブロックされている。
【００５６】
基本的な形態Ｕ０に対応した図５の実施形態では、図示した移動液体容器のそれぞれは、図２ａに示すように外部環境から熱的に隔離されている。これは、図４に示した形式で、移動液体容器ＣＴＭ（あるいはＣＴＲ）中の作動流体ＧＭ（あるいはＧＲ）の凝縮を防ぐに十分な温度に維持された容器で代えることができる。
【００５７】
形態Ｕ０の装置で、受動作動流体ＧＲと駆動作動流体ＧＭによってなされる熱力学サイクルは、ｈ（流体の単位重量あたりのエンタルピー）を函数にしてＬｎＰ（圧力の対数値）をプロットしたモリエ（Ｍｏｌｌｉｅｒ）線図（それぞれ図６ａ、図６ｂ）、（／Ｔ）を函数にしてＬｎＰをプロットしたクラウシス−クラペイロン（Ｃｌａｕｓｉｕｓ−Ｃｌａｐｅｙｒｏｎ）線図（それぞれ図６ｃ、図６ｄ）で示される。
クラウシス−クラペイロン線図における作動流体ＧＭの平衡直線部分の相対位置は、三温度装置か四温度装置の運転モードが、“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”（図６ｃ）であるか“ＨＴ受動／ＬＴ駆動”（図６ｄ）であるかにより異なってくる。
【００５８】
図５に示した装置の運転サイクルは、時間ｔα、ｔβ、ｔγ、ｔδで始まる４つの連続段階でなっており、以下、“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”運転モードで記す。サイクルは、定常状態での運転で記述している。特に断りがない限り、電磁弁は閉鎖している。
【００５９】
αβ段階（時間ｔαとｔβの間）：
時間ｔαの直後では、移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴのレベルは低く（Ｂと記載）、移動液体容器ＣＴＭ中では高く（Ｈと記載）、受動および駆動作動流体の飽和蒸気の圧は低く、２つの移動液体容器中のＰｂと等しい。図５に図示した装置の形態は、サイクルのこの瞬間に相当する。
【００６０】
時間ｔαで、電磁弁ＥＶ２が開き、移動液体容器ＣＴＲと、蒸気圧がＰｈであるコンデンサーＣＲおよびセパレーターボトルＢＳＲの間が連通する。
次いで、移動液体容器ＣＴＲの圧力は、移動液体が入ってエバポレーター機能を行うセパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲの液体−蒸気平衡によって直ちに変わる。セパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲを蒸発させるのに必要な熱は、温度ＴｈＲで供給される。
時間ｔαとｔβの間で、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲは、図６ａと図６ｃに示した１→２の状態変化をする。
【００６１】
βγ段階（時間ｔβとｔγの間）：
時間ｔβ、つまり、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの圧力がＰｈに達すると、電磁弁ＥＶ２が開いたままで、電磁弁ＥＶａ、ＥＶｃ、ＥＶＴが開き、ポンプＰＨが稼動する。その結果、次のようになる。
【００６２】
−  駆動回路では：
液体の作動流体ＧＭが，セパレーターＢＳＭに吸引され、ポンプによりエバポレーターＥＭに送られ、温度ＴｈＭの高熱源から熱を得て蒸発する。作動流体ＧＭがエバポレーターに入る量は、飽和蒸気が出る量と等しいので、エバポレーターは常に満たされ、一定の熱交換効率を維持する。作動流体ＧＭの飽和蒸気は、液体状態の作動流体ＧＭより大きな容積であるので、移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体は下に押しやられる。
【００６３】
βγ段階で、作動流体ＧＭは、図６ｂと図６ｃに描いたａ→ｂ→ｂｌ→ｃの状態変化をする。サブクール（ｓｕｂｃｏｏｌｅｄ）された液体を加熱する（状態変化ｂ→ｂｌ）、次いで作動流体ＧＭを蒸発させる（状態変化ｂｌ→ｃ）に必要な熱は、高い温度ＴｈＭの高熱源によって供給される。
少量の仕事Ｗａｂが、ａ→ｂの状態変化にポンプで消費されるが、大部分の仕事Ｗｈが、ｂｌ→ｃの状態変化時に、液体ピストン機能を行う移動液体ＬＴを通して受動回路に伝えられる。
【００６４】
−  受動回路では：
移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴは、高レベルの（Ｈ）に押され、作動流体ＧＲの飽和蒸気がコンデンサーＣＲ中で凝縮し、その凝縮液をセパレーターＢＳＲに溜める。
このβγ段階で、作動流体ＧＲは、図６ａと図６ｃに描いた２→２ｌ→３の状態変化をする。作動流体ＧＲの凝縮熱は、温度ＴｈＲで供給される。このとき、作動流体ＧＲのサブクールは、非常に僅か、あるいはないかもしれない。サブクールがない場合、図６ａにおけるポイント２ｌと３は一致する。
【００６５】
γδ段階（時間ｔγとｔδの間）：
時間ｔγでは、電磁弁ＥＶａ、ＥＶｃおよびＥＶＴは閉鎖し、電磁弁ＥＶｄが開いている。駆動作動流体ＧＭの蒸気圧は、コンデンサーＣＭでの液体−蒸気平衡によって、ＰｈからＰｂまで急速に下がる。
凝縮熱は、温度ｔｂＭで出て、作動流体ＧＭの凝縮液は、セパレーターＢＳＭに溜まる。時間ｔγとｔδの間では、移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭは、図６ｂと図６ｃに描いたｃ→ｄで状態変化をする。
【００６６】
δα段階（時間ｔδとｔαの間）：
時間ｔδ、つまり、移動液体容器ＣＴＭ中の作動流体ＧＭの圧力が、Ｐｂに達すると、電磁弁ＥＶ２が閉じ、電磁弁ＥＶｄが開いたままで、同時に、電磁弁ＥＶ１、ＥＶ３およびＥＶＴが開く。その結果、次のようになる。
【００６７】
−  受動回路では、次のようになる。
液体作動流体ＧＲは、セパレーターボトルＢＳＲに吸引され、減圧弁Ｄ（毛細管あるいはニードル弁でなる）を経て等エンタルピー膨張し、２相になってエバポレーターＥＲに入り、そこで最終的に蒸発する。生成した作動流体ＧＲの飽和蒸気は、移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体を下方（Ｂ）に押し下げる。このδα段階の間、作動流体ＧＲは、図６ａおよび図６ｃに描いた３→４→１の状態変化をする。作動流体ＧＲを蒸発させるに必要な熱は、低い温度ＴｂＲで得る。仕事Ｗｂは、４→１の状態変化の間に、移動液体ＬＴを経て受動回路に伝えられる。
【００６８】
−  駆動回路では、次のようになる。
移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体ＬＴは、上（Ｈ）に押し上げられ、作動流体ＧＭの飽和蒸気は、コンデンサーＣＭで凝縮し、その凝縮液は、セパレーターに溜められる。
【００６９】
δα段階では、作動流体ＧＭは、図６ｂおよび図６ｃに描いたｄ→ａの状態変化をする。作動流体ＧＭの凝縮熱は、温度ＴｂＭで伝えられる。この段階の最後で、装置は、再びα段階に入る。
本発明の中心は、βγ段階およびδα段階であり、この装置は、液体ピストンの機能をする移動液体ＬＴを経て駆動サイクルと受動サイクルの間で仕事を伝える。
【００７０】
作動流体ＧＲとＧＭによる種々の熱力学の状態変化、および移動液体ＬＴのレベルを、表１にまとめて示す。
アクチュエーター（電磁弁およびポンプＰＨのクラッチ）の状態を、表２にまとめている。表２において、Ｘは、対応する電磁弁が開いている、あるいはポンプＰＨのクラッチが噛み合っていることを示している。
【００７１】
【表１】
0005659418.tif 000002
【００７２】
【表２】
0005659418.tif 000003
【００７３】
図５に示した基本的な形態（Ｕ０）では、温度ＴｂＲの低温熱の生成は、δα段階でのみ行われ、温度ＴｈＭの熱の消費は、βγ段階でのみ行われる。
同様にして、２つのコンデンサーでの凝縮は、断続的である。これら主要段階に比べて、αβ段階とγδ段階の中間段階は、短い時間しか持続しない。
【００７４】
エバポレーターとコンデンサーが、駆動あるいは受動回路のその他部分と断続的に連結することは、これらの構成物が全体から分離されている（作動流体ＧＭあるいはＧＲの流量がゼロ）のに、その他部分が温度ＴｈＭあるいはＴｂＲの熱交換流体と連結されていることで、これら構成物に大きな温度（それ故に、圧力）変化を招くことで問題が多い。
【００７５】
駆動および受動回路全ての構成物の温度が安定している理想的な場合と比較して、これらの変動は、不可逆性を引き起し、従って三温度あるいは四温度装置の全体成績係数を下げることになる。
それでも、反対相に改良カルノーサイクルを用いたＣＴＭ／ＣＴＲおよびＣＴＭ’／ＣＴＲ’の２つのＣＴＭ／ＣＴＲ構成物でなる装置に、本発明の第２の方法を実行することで、これらの温度変動を緩和することが可能である。
一般的に言えば、この第２の実施形態は、図５に示した基本的な形態Ｕ０に対して、係数ＣＯＰとＣＯＡを改善している。
【００７６】
２つの構成物、ＣＴＭ／ＣＴＲおよびＣＴＭ’／ＣＴＲ’でなり、構成物を追加して反対相での改良カルノーサイクルによって機能する装置は、種々のタイプのエネルギー回収を可能にしている。
−  形態“ＵＬ”では、エネルギーは、受動機械によって、駆動機械から移動液体ＬＴを通して回収される。
−  形態“ＵＧ”では、エネルギーは、駆動の機械あるいは受動機械によって、ガス相（それぞれ作動流体ＧＭあるいは作動流体ＧＲ）を通して回収される。
−  形態“ＵＬ”と形態“ＵＧ”の組合せである形態“ＵＬＧ”では、エネルギーは、移動液体とガス相を通して回収される。
これらの３つの形態では、エネルギー回収は、三温度あるいは四温度装置の係数ＣＯＰおよびＣＯＡを高くしている。
【００７７】
図７は、第２の実施形態の装置を示しており、つまり、２つの構成物“移動液体容器ＣＴＭ／移動液体容器ＣＴＲ”を有していて、これらは、基本的な形態に対して、反対相でのサイクルを可能にした形態“Ｕ０−ＯＰ”あるいは形態“ＵＬ”である。
【００７８】
図７による装置では、次の構成でなっている。
受動回路は、次の構成である。
＊  液体状態の流体を循環させる油圧ポンプＰＨ、
＊  温度でＴｈＭの高熱源（図示していない）に連結されたエバポレーターＥＭ、
＊  それぞれが、下部に移動液体ＬＴ、上部に駆動作動流体ＧＭを有する２つの移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’、
＊  温度ＴｂＭの低熱源（図示していない）に連結されたコンデンサーＣＭ、
＊  凝縮液を回収するセパレーターＢＳＭ、
＊  それぞれエバポレーターＥＭと、移動液体容器ＣＴＭおよびＣＴＭ’の間のパイプに設けられた電磁弁ＥＶｃおよびＥＶｃ’、
＊  コンデンサーＣＭと、移動液体容器ＣＴＭおよびＣＴＭ’それぞれの間のパイプに設けられた電磁弁ＥＶｄおよびＥＶｄ’、
＊  エバポレーターＥＭと、移動液体容器ＣＴＭおよびＣＴＭ’それぞれの間のパイプに設けられた電磁弁ＥＶｃおよびＥＶｃ’、
＊  セパレーターボトルＢＳＭとエバポレーターＥＭの間の電磁弁ＥＶａ、
【００７９】
−  受動回路は、次の構成である。
＊  温度がＴｂＲの高熱源（図示していない）に連結されたエバポレーターＥＲ、
＊  それぞれが、下部に移動液体ＬＴ、上部に駆動の作動流体ＧＲを有する２つの移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’、
＊  温度ＴｈＲの低熱源（図示していない）に連結されたコンデンサーＣＲ、
＊  凝縮液を回収し、さらに温度ＴｈＲでエバポレーター機能を行うセパレーターボトルＢＳＲ、
＊  液体の減圧弁Ｄ、
＊  エバポレーターＥＲと、移動液体容器ＣＴＲおよびＣＴＲ’それぞれの間のパイプに設けられた電磁弁ＥＶ１およびＥＶ１’、
＊  コンデンサーＣＲと、移動液体容器ＣＴＲおよびＣＴＲ’それぞれの間のパイプに設けられた電磁弁ＥＶ２およびＥＶ２’、
＊  セパレーターボトルＢＳＲとエバポレーターＥＲの間の電磁弁ＥＶ３、
【００８０】
−  受動回路と駆動回路は、パイプにより、移動液体容器ＣＴＲ、ＣＴＲ’、ＣＴＭ、ＣＴＭ’の下部に、電磁弁ＥＶＲ、ＥＶＲ’、ＥＶＭ、ＥＶＭ’およびＥＶＬを経て連結され、いずれの２つの移動液体容器の間をも選択的に連通できる。
【００８１】
図７の実施形態では、図示した移動液体容器それぞれは、周囲から熱的に遮蔽され、図２ａに相当している。充分な温度に維持され、移動液体容器ＣＴＭ（あるいはＣＴＲ）中に作動流体ＧＭ（あるいはＧＲ）が凝縮するのを防いだ図４に示した形体の容器で代えることもできる。
【００８２】
図７に示した装置は、反対相で２つのサイクルによる運転する駆動機械と受動機械を有している。
第１サイクルは、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲ、および関連する電磁弁を用いる。第１サイクルでの反対相のサイクルは、移動液体容器ＣＴＭ’とＣＴＲ’、および関連する電磁弁を用いる。その他の構成物（エバポレーター、コンデンサー、セパレーター、油圧ポンプあるいはポンプ、および減圧弁）は、両サイクルに共通である。
【００８３】
形態Ｕ０−ＯＰは、図７に示した形態で電磁弁ＥＶＬが閉じてい装置で、あるいは電磁弁ＥＶＬも対応するパイプもない同様の装置で行われる。その運転については、ここでは記載しない。
【００８４】
必ず反対相の２つのサイクルで運転する形態ＵＬは、形態Ｕ０−ＯＰを可能にした装置（電磁弁ＥＶＬを加えただけ）の複雑さを少なくするため、係数ＣＯＰ、ＣＯＡをさらに改善している。図７の装置による形態ＵＬの運転サイクルは、それぞれ時間ｔα、ｔβ、ｔγ、ｔδ、ｔε、ｔλで始まる６つの連続する段階からなっている。
段階の推移を表３に示す。作動流体ＧＲあるいはＧＭによって行われる状態変化は、各段階が同時で、１つの段階から次の段階に連続的に進む。λα段階の終りで、その状態がαβ段階の始めと同じになる。
【００８５】
作動流体ＧＲによって行われるサイクル１−１ｍ−２−２ｌ−３−４−１、および作動流体ＧＭによって行われるａ−ｂ−ｂｌ−ｃ−ｃｍ−ｄ−ａは、それぞれ図８ａと図８ｂのモリエ（Ｍｏｌｌｉｅｒ）線図に描いている。作動流体ＧＲおよびＧＭによって行われる状態変化の殆どは、図５に示した基本的装置のものと同じである。
この形態ＵＬの本質的な差は、仕事が、作動流体ＧＭの部分的な脱圧縮段階で伝えられ、αβ段階とδε段階で作動流体ＧＲに部分的な圧縮をすることである。
表４は、各段階について、電磁弁が開いているか、ポンプＰＨが作動しているかをＸで示している。
【００８６】
αβ段階（時間ｔαとｔβの間）：
時間ｔαの直後、移動液体ＬＴのレベルは、移動液体容器ＣＴＲ中で低い位置（Ｂ）、移動液体容器ＣＴＲ’とＣＴＭ中では高い位置（Ｈ）、そして移動液体容器ＣＴＭ’中では中間の位置（Ｉとする）である。
さらに、受理および駆動作動流体の飽和蒸気圧は、２つの移動液体容器ＣＴＲおよびＣＴＭ’でそれぞれ低い状態（Ｐｂ）、高い状態（Ｐｈ）である。図７に模式図で示した装置の状態は、サイクルのこの瞬間に相当するものである。
【００８７】
時間ｔαで、電磁弁ＥＶＲ、ＥＶＭ’、およびＥＶＬは開き、移動液体容器ＣＴＲと移動液体容器ＣＴＭの間が作動流体で連通している。他の全ての電磁弁は閉じていて、受動作動流体ＧＲの蒸気圧は、駆動作動流体ＧＭの蒸気圧と平衡している。
【００８８】
中間圧力Ｐｍの値は、２つの作動流体ＧＲおよびＧＭの状態式を考慮に入れて、移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭ’でなるクローズド（閉鎖）システムのエネルギーバランスで計算できる。
この段階で、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲは、１→１ｍに状態変化し、一方、移動液体容器ＣＴＭ’中の作動流体ＧＭは、ｃ→ｃｍに状態変化する（図８）。
仕事ＷＬは、移動液体を経て、移動液体容器ＣＴＭ’から移動液体容器ＣＴＲに伝えられる。移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴのレベルは、中間レベルＩ（レベルＢとＨの間）に上昇し、移動液体容器ＣＴＭ’中の移動液体ＬＴのレベルは、限界Ｂに迄下がる。
【００８９】
βγ段階：
時間ｔβでは、その前の段階で開いた電磁弁が閉じられ、それにより移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭ’は、互いに遮断される。
【００９０】
時間ｔβでは、電磁弁ＥＶ２が開き、移動液体容器ＣＴＲ、コンデンサーＣＲ、およびセパレーターボトルＢＳＲが連通し、そこにある受動作動流体ＧＲの蒸気圧はＰｈである。
次いで、移動液体容器ＣＴＲの圧力は、急速にセパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲの浸漬蒸発機能をする液体−蒸気平衡の影響を受ける。
セパレーターＢＳＲ中の作動流体ＧＲが蒸発するに必要な熱は、温度ＴｈＲで供給される。
【００９１】
この段階で、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲは、図８ａに描いた１ｍ→２の状態変化をする。
時間ｔβで、電磁弁Ｅｖｄ’も開く。移動液体容器ＣＴＭ’中の駆動作動流体ＧＭの蒸気圧は、Ｐｍであったが、コンデンサーＣＭでの液体−蒸気平衡による影響で急速にＰｂに迄下がる。
凝縮熱は、温度ＴｂＭで出て、作動流体ＧＭの凝縮液は、セパレーターボトルＢＳＭに溜まる。この段階で、移動液体容器ＣＴＭ’中の作動流体ＧＭは、図８ｂに描いたｃｍ→ｄの状態変化をする。
【００９２】
γδ段階：
時間ｔγで、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲの圧力がＰｈになり、移動液体容器ＣＴＭ’中の作動流体ＧＭの圧力がＰｂになったとき、電磁弁ＥＶ２とＥｖｄ’は開いたままで、電磁弁ＥＶＲ、ＥＶＭ、ＥＶＲ’、ＥＶＭ’、ＥＶａ、ＥＶｃ、ＥＶ３およびＥＶ１’が開かれ、ポンプＰＨが稼動開始する。この結果は、次の通りである。
【００９３】
駆動機械では、次のようになる。
＊  一対の移動液体容器ＣＴＭ／ＣＴＲで；
液体の作動流体ＧＭは、セパレーターＢＳＭに吸引され、ポンプＰＨでエバポレーターＥＭに送られ、温度ＴｈＭの高熱源から熱を受けて蒸発する。
作動流体ＧＭがエバポレーターに流れる量は、飽和蒸気の排出量と等しいので、エバポレーターは満たされたままで、一定の熱交換効率を維持する。
【００９４】
作動流体ＧＭの飽和蒸気は、液体の作動流体ＧＭより容積が大きいので、移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体は、レベルＨからレベルＩまで押し下げられる。
【００９５】
このγδ段階で、作動流体ＧＭは、図８ｂに描いたａ→ｂ→ｂｌ→ｃの状態変化をする。
作動流体ＧＭのサブクール液体への加熱（ｂ→ｂｌの状態変化）および蒸発（ｂｌ→ｃの状態変化）に必要な熱は、高い温度ＴｈＭの高熱源で供給される。
少量の仕事Ｗａｂが、ポンプによるａ→ｂの状態変化で消費され、大きな量の仕事Ｗｈが、ｂｌ→ｃの状態変化中に、液体ピストン機能をもつ移動液体ＬＴを経て受動機械に伝えられる。
【００９６】
＊  一対の移動液体容器ＣＴＭ’／ＣＴＲで；
移動液体容器ＣＴＭ’に入った（移動液体容器ＣＴＲ’から）移動液体は、レベルＩからレベルＨに上がる。作動流体ＧＭの蒸気は、コンデンサーＣＭに送られ、そこで凝縮し、凝縮液は、セパレーターＢＳＭに溜まる。
作動流体ＧＭの共通組合せガス空間（ＣＴＭ’＋ＣＭ＋ＢＳＭ）では、図８ｂに描いたｄ→ａの状態変化が行われる。作動流体ＧＭの凝縮によって放出された熱は、温度ＴｂＭで低熱源に供給される。
仕事Ｗｂより少ない量の仕事Ｗｈは、ｄ→ａの状態変化で、移動液体ＬＴを経て受動機械から液体ピストン機能を行う駆動機械へ伝えられる。
【００９７】
受動機械では、次のようになる。
＊  一対の移動液体容器ＣＴＭ／ＣＴＲで；
移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴは、レベルＩからレベルＨに押し上げられ、作動流体ＧＲの飽和蒸気がコンデンサーＣＲで凝縮し、その凝縮液は、セパレーターＢＳＲに溜まる。
作動流体ＧＲは、図８ａに描いたｄ→ａの状態変化をする。作動流体ＧＲの凝縮によって発生した熱は、温度ＴｈＲで供給される。
作動流体ＧＲのサブクールは、非常に僅かあるいはない程である。サブクールがない場合は、図８ａの点２ｌと３が一致する。  
【００９８】
＊  一対の移動液体容器ＣＴＭ’／ＣＴＲ’で；
サブクール（あるいは飽和された）液体状態の受動作動流体ＧＲは、セパレーターＢＳＲから減圧弁Ｄを経て、エバポレーターＥＲまで流れる。そして、図８ａに描いた３→４の状態変化をする。
エバポレーターＥＲでは、作動流体ＧＲが蒸発し（４→１の以降、図８ａ）、作動流体ＧＲの飽和蒸気は、移動液体容器ＣＴＲ’中の移動液体ＬＴを、移動液体容器ＣＴＭ’に向ってレベルＨからレベルＩまで押し下げる。
γδ段階の最後では、三温度あるいは四温度装置は、半サイクルを完了している。後半のサイクルは、一方で移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’が変わり、他方で移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’が変わるが前半サイクルと対称である。
【００９９】
δε段階：
この段階は、上記したαβ段階と同じである（同じ状態変化ｃ→ｃｍおよび１→１ｍ）が、ここでは、（電磁弁ＥＶＲとＥＶＭ’の代りに、電磁弁ＥＶＲ’とＥＶＭが開いて）連結されているのが移動液体容器ＣＴＭとＣＴＲ’であり、これら移動液体容器中の移動液体ＬＴレベル変化は、それぞれＩ→ＢおよびＢ→Ｉである。
【０１００】
ελ段階：
この段階は、上記したβγ段階と同じである（同じ状態変化ｃｍ→ｄ、および１→２）が、関連するのが移動液体容器ＣＴＲ’とＣＴＭである（電磁弁ＥＶ２とＥｖｄ’の代りに電磁弁ＥＶ２’とＥＶｄが開いている。）。
【０１０１】
λα段階：
この段階は、上記したγδ段階と同じである。作動流体ＧＭとＧＲの状態変化は同じであるが、一方が移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’を取換え、他方が移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’を取換えている。
【０１０２】
これら移動液体容器中の移動液体ＬＴのレベル変化、どの電磁弁が開いているかを、表３および表４に示す。
【表３】
0005659418.tif 000004
【０１０３】
【表４】
0005659418.tif 000005
【０１０４】
本発明の第３の実施形態では、装置は、２つのＣＴＭ／ＣＴＲ構成物でなっており、駆動および受動サイクルのセパレーターＢＳがそれぞれ二つになっている。
【０１０５】
この形態は、脱圧縮／圧縮ステージ（この状態変化は、２つの移動液体容器ＣＴＭ／移動液体容器ＣＴＲ構成物の存在によって可能となる）中における駆動機械と受動機械との間のエネルギーの部分的回収だけでなく、いくつかの不可逆性を追加で制限している。
この利点は、液体移動流体ＧＭが高い温度でエバポレーターＥＭに入る前に、過度なサブクールになることを回避し、液体移動流体ＧＲを等エンタルピー状態変化より等エントロピー状態変化に近い膨張を目指すことで得られる。
【０１０６】
形態“ＵＧ”は、作動流体（それぞれＧＭあるいはＧＲ）のガス相を経て、駆動あるいは受動回路内の内部エネルギー（Ｕ）の回収を可能にしている。形態“ＵＬＧ”は、形態“ＵＬ”と“ＵＧ”の組み合わせである。
第３の実施形態に対応し、形態ＵＧあるいは形態ＵＬＧを可能にする装置は、図９ａに示した駆動機械と、図１０ａに示した受動機械でなり、これら２つの機械が移動液体ＬＴによって連結されている。
作動流体ＧＭとＧＲによりなされるサイクルは、形態ＵＧに対しては図９ｂおよび図１０ｂのモリエ線図で、形態ＵＬＧに対しては図１０ｃおよび図１０ｄのモリエ線図で描かれる。
【０１０７】
図９ａによる駆動機械は、次の構成である。
＊  液体状態の流体を循環させるためのポンプＰＨ、
＊  高熱源ＴｈＭ（図示していない）に連結されたエバポレーターＥＭ、
＊  下部に移動液体ＬＴ、上部に駆動作動流体ＧＭがそれぞれ入った２つの移動液体容器ＣＴＭおよびＣＴＭ’、
＊  分岐Ｔ字管ＴＢＭ、
＊  温度ＴｂＭの低熱源に連結されたコンデンサーＣＭ（図示していない）、
＊  温度ＴｂＭの高熱源の温度近く（それそれより低い）第１セパレーターＢＳＭ１、
＊  外部から熱的に隔離された第２セパレーターＢＳＭ２、
＊  エバポレーターＥＭと移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’それぞれとの間のパイプに設けられた電磁弁ＥＶｃおよびＥＶｃ’、
＊  Ｔ字管ＴＢＭから移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’それぞれへの共通分岐に連結されたパイプに設けられ、そのＴ字管の他の２つの分岐がそれぞれコンデンサーＣＭと第２セパレーターＢＳＭ２に連結されている電磁弁ＥＶｄおよびＥＶｄ’、
＊  Ｔ字管ＴＢＭの一分岐とコンデンサーＣＭの間の電磁弁ＥＶｆ、
＊  、Ｔ字管ＴＢＭの他の分岐とセパレーターＢＳＭ２の間の電磁弁ＥＶｅ、
＊  セパレーターＢＳＭ１とセパレーターＢＳＭ２の間の電磁弁ＥＶａ、
＊  セパレーターＢＳＭ２とエバポレーターＥＭの間の電磁弁ＥＶｂ、
【０１０８】
図１０ａによる受動機械は、次の構成である。
＊  温度ＴｂＲの高熱源（図示していない）に連結されたエバポレーターＥＲ、
＊  分岐Ｔ字管ＴＢＲ、
＊  それぞれ下部に移動液体ＬＴ、上部に受動作動流体ＧＲが入った２つの移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’、
＊  温度ＴｈＲの低熱源（図示していない）に連結されたコンデンサーＣＲ、
＊  温度ＴｈＲの低熱源／高熱源と熱交換することでコンデンサーＣＲの温度近くににある第１セパレーターＢＳＲ１、
＊  外部から熱的に隔離された第２セパレーターＢＳＲ２、
＊  Ｔ字管ＴＢＭから移動液体容器ＣＴＲ、ＣＴＲ’への共通分岐に連結されたパイプに設けられ、そのＴ字管のその他２つの分岐がそれぞれエバポレーターＥＲと第２セパレーターＢＳＭ２に連結されている電磁弁ＥＶ１およびＥＶ１’、
＊  コンデンサーＣＲと移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’それぞれの間のパイプの上に設けられた電磁弁ＥＶ２およびＥＶ２’、
＊  セパレーターＢＳＲ１とＢＳＲ２の間の電磁弁ＥＶ３、
＊  セパレーターＢＳＲ２とエバポレーターＥＲの間の電磁弁ＥＶ４、
＊  Ｔ字管ＴＢＲの分岐とセパレーターＢＳＲ２の間の電磁弁ＥＶ５、
＊  エバポレーターＥＲとＴ字管ＴＢＲの分岐との間の電磁弁ＥＶ６、
【０１０９】
受動回路および駆動回路は、パイプにより、それぞれ電磁弁ＥＶＲ、ＥＶＲ’、ＥＶＭ、ＥＶＭ’を経て移動液体容器ＣＴＲ、ＣＴＲ’、ＣＴＭ、ＣＴＭ’の下部に連結されている。電磁弁ＥＶＬは、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’の一方と、移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲの一方とを選択的に連通できるようにしている。
形態ＵＧを実行するには、電磁弁ＥＶＬと、それが設置されたパイプは必要ではない。それらがある装置では、電磁弁ＥＶＬは閉じている。
【０１１０】
図９と図１０の実施形態では、図示した移動液体容器それぞれは、外部から熱的に隔離され、図２ａのようになっている。図４に示したように、移動液体容器ＣＴＭ（あるいはＣＴＲ）中の作動流体ＧＭ（あるいはＧＲ）の凝縮を防ぐに充分な温度に維持された移動液体容器で、替えることができる。
【０１１１】
図９ａと図１０ａに示した形態ＵＧによる装置の運転サイクルは、時間ｔα、ｔβ、ｔγ、ｔδ、ｔε、ｔλで始まる６つの連続段階からなっている。
段階の経緯を表５に示す。作動流体ＧＲあるいはＧＭにより行われる状態変化は、各段階同時で、ある段階から次の段階に連続している。そしてλα段階の終りで、状態は段階αβの始めと同じになる。
【０１１２】
サイクル１−１ｉ−２−３−３ｉ−４−１は作動流体ＧＲによって行われ、ａ−ａｊ−ｂ−ｂｌ−ｃ−ｃｊ−ｄ−ａは作動流体ＧＭによって行われ、それぞれ図１０ｂと図９ｂのモリエ線図で描かれる。作動流体ＧＲおよびＧＭによって行われる状態変化の殆どは、基本的な装置（形態Ｕ０、図５）と同じである。
形態ＵＧの本質的な差は、内部エネルギーが、作動流体ＧＭとＧＲの部分的な脱圧縮段階で回収され、αβ段階およびδε段階での作動流体ＧＭとＧＲの部分的な圧縮をできるようにすることにある。
表６は、各段階で、電磁弁が開いていてか、ポンプＰＨが作動しているかどうかをＸで示している。
【０１１３】
時間ｔαに引き続いてすぐ、移動液体ＬＴのレベルは、移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭでは低い位置（Ｂ）にあり、および移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’では高い位置（Ｈ）にある。さらに、受動作動流体ＧＲと駆動作動流体ＧＭの飽和蒸気圧は、移動液体容器ＣＴＲとＣＴＭでは低く（Ｐｂ），移動液体容器ＣＴＲ’とＣＴＭ’では高い（Ｐｈ）。
【０１１４】
セパレーターＢＳＲ２とＢＳＭ２はそれぞれ、作動流体ＧＲとＧＭを飽和液体状態で有し、高い圧力Ｐｈである。図９ａと図１０ａに示した装置の配置は、このサイクルの瞬間である。
【０１１５】
【表５】
0005659418.tif 000006
【０１１６】
【表６】
0005659418.tif 000007
【０１１７】
αβ段階（ｔαとｔβの間）：
駆動回路：
時間ｔαで、電磁弁ＥＶｄ’とＥＶｅは、開いて、移動液体容器ＣＴＭ’とセパレーターＢＳＭ２の間が連通している。作動流体ＧＭは、セパレーターＢＳＭ２中でａ→ａｊの状態変化を、移動液体容器ＣＴＭ’中でｃ→ｃｊの状態変化をする。
移動液体容器ＣＴＭ’からの高圧の飽和蒸気は、セパレーターＢＳＭ２中で一部凝縮し、そこの圧力と作動流体ＧＭの温度を上昇させる。最終圧力Ｐｊは、状態式（Ｐ対Ｖ、Ｔ）および作動流体ＧＭの気液平衡を考慮に入れて、これら２つの構成物（ＢＳＭ２とＣＴＭ’）からなる閉鎖断熱システムの内部エネルギー保存バランスから計算できる。
【０１１８】
内部エネルギー（Ｕｃ−Ｕｃｊ）の低下は、（Ｕａｊ−Ｕａ）での増加によって償われる。これら２つの内部変化は、図９ｂに示したＷＧＭ（＝Ｕｃ−Ｕｃｊ＝Ｕａｊ−Ｕａ）で示しているが、移動液体容器ＣＴＭ’とセパレーターＢＳＭ２の間の仕事の交換ではない。
【０１１９】
受動回路：
同時に（時間ｔαで）、電磁弁ＥＶ１とＥＶ５が開き、移動液体容器ＣＴＲとセパレーターＢＳＲ２の間が連通する。作動流体ＧＲは、セパレーターＢＳＲ２中で３→３ｉの状態変化をし、移動液体容器ＣＴＲ中で１→１ｉの状態変化をする。
液体の一部は、セパレーターＢＳＲ２中で蒸発し、移動液体容器ＣＴＲ中での温度の低下と、圧力の上昇の二つの結果をもたらす。最終圧力Ｐｉは、作動流体ＧＲの液体−蒸気平衡を用いて、圧力Ｐｊと同じように計算される。
【０１２０】
同じ方法で、２つの内部エネルギー変化（Ｕ３−Ｕ３ｉ）と（Ｕ１ｉ−Ｕ１）を、便宜的に図１０ｂ中にＷＧＲで示しているが、これは、セパレーターＢＳＲ２と移動液体容器ＣＴＲの間での仕事の交換ではない。
【０１２１】
βγ段階：
駆動回路：
時間ｔβで、上記の電磁弁は、電磁弁Ｅｖｄ’を除いて、閉じている。電磁弁ＥＶｂが開き、ポンプＰＨが稼動して、セパレーターＢＳＭ２とエバポレーターＥＭの間が連通する。作動流体ＧＭは、飽和液体状態にあり、エバポレーターに導入され、ポンプＰＨでａｊ→ｂの状態変化、次いでエバポレーターＥＭでｂ→ｂｌの状態変化をする。
【０１２２】
同時に（時間ｔβで）、電磁弁ＥＶｆが開き、移動液体容器ＣＴＭ’とコンデンサーＣＭの間が連通する。駆動作動流体ＧＭの蒸気圧は、Ｐｊと等しかったが、コンデンサーＣＭ中の液体−蒸気平衡によってＰｂに急速に低下する。
凝縮熱は、温度ＴｂＭで発散し、作動流体ＧＭの凝縮液は、セパレーターＢＳＭ１に溜まる。
時間ｔβと時間ｔγの間で、移動液体容器ＣＴＭ’中の作動流体ＧＭは、ｃｊ→ｄの状態変化をする。
【０１２３】
受動回路：
時間ｔβで、電磁弁ＥＶ４が開き、セパレーターＢＳＲ２とエバポレーターＥＲの間が連通する。飽和液体状態にある作動流体ＧＲは、等エンタルピーな３ｉ→４の状態変化をして、エバポレーターＥＲに導入される。
【０１２４】
同時に（時間ｔβで）、電磁弁ＥＶ２が開き、移動液体容器ＣＴＲと、コンデンサーＣＲおよびセパレーターＢＳＲ１が連通する。受動作動流体ＧＲの蒸気圧は、移動液体容器ＣＴＲ中での圧力Ｐｉに等しかったが、エバポレーター機能をするセパレーターＢＳＲ１中での液体−蒸気平衡によって急速にＰｈに上昇する。
蒸発熱は、温度ＴｈＲであり、セパレーターＢＳＲ１中の液体作動流体ＧＲのレベルは、この段階の間では下がる。時間ｔβと時間ｔγの間で、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲは、１ｉ→２の状態変化をする。
【０１２５】
γδ段階：
電磁弁は、電磁弁ＥＶ４とＥＶｂを除き既に開いていて、ポンプＰＨは停止している。
時間ｔγで、電磁弁ＥＶ１’、ＥＶ３、ＥＶ６、ＥＶａ、ＥＶｃ、ＥＶＲ、ＥＶＲ’、ＥＶＭ、ＥＶＭ’が開く。この段階は、この期間に三温度あるいは四温度装置と外部環境の間で有用な熱交換が行われるので、この半サイクルの主要段階である。
電磁弁ＥＶｃ、ＥＶＭ、ＥＶＲ（電磁弁ＥＶ２は既に開いている）と、ＥＶ１’、ＥＶ６、ＥＶＲ’、ＥＶＭ’（電磁弁ＥＶｄ’とＥＶｆは既に開いている）が開くことで、次のような結果となる。
【０１２６】
駆動回路Ｍでは：           
電磁弁ＥＶａの開放で、第１セパレーターＢＳＭ１に溜まっていた飽和液体状態の作動流体ＧＭが、重力で第２セパレーターＢＳＭ２に流れていく。この結果、以下のようになる。
【０１２７】
一対のＣＴＭ／ＣＴＲで；
セパレーターＢＳＭ２からの液体作動流体ＧＭが、（その前段階の終りで、ｂ→ｂｌの状態変化が完結していない場合）加熱され、エバポレーターＥＭ中で蒸発する（ｂｌ→ｃの状態変化）。
【０１２８】
生成した作動流体ＧＭの飽和蒸気は、移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体を高いレベルから低いレベルに押し下げる。作動流体ＧＭの脱サブクール（ｂ→ｂｌの状態変化）およびそれに続く蒸発（ｂｌ→ｃの状態変化）に必要な熱は、高い温度ＴｈＭの高熱源によって供給される。
仕事Ｗｈは、ｂｌ→ｃの状態変化の間で、受動回路に伝えられる。
【０１２９】
一対のＣＴＭ’／ＣＴＲ’で；
移動液体容器ＣＴＲ’からの移動液体が、移動液体容器ＣＴＭ中で、低いレベルから高いレベルに押し上げられる。これは、受動回路から駆動回路への、仕事Ｗｂの移動（絶対値で仕事Ｗｈより小さい）に相当する。
作動流体ＧＭの飽和蒸気は、コンデンサーＣＭ中で凝縮し（ｄ→ａの状態変化）、凝縮液は、セパレーターＢＳＭ１を通り、セパレーターＢＳＭ２に溜まる（電磁弁ＥＶａは開いている）。作動流体ＧＭの凝縮熱は、温度ＴｂＭで伝えられる。
【０１３０】
受動回路Ｒでは；
電磁弁ＥＶ３の開放で、第１セパレーターＢＳＲ１に溜まっていた飽和液体状態の作動流体ＧＲは、重力で第２セパレーターＢＳＲ２に流れる。この結果、以下のようになる。
【０１３１】
一対のＣＴＭ／ＣＴＲで；
移動液体容器ＣＴＭからの移動液体は、移動液体容器ＣＴＲ中で、低いレベルから高いレベルに押し上げる。作動流体ＧＲの飽和蒸気は、コンデンサーＣＲ中で凝縮し（２→３の状態変化）、その凝縮液は、セパレーターＢＳＲ１に溜まる。作動流体ＧＲの凝縮熱は、温度ＴｈＲで伝えられる。
【０１３２】
一対のＣＴＭ’／ＣＴＲ’で；
作動流体ＧＲは、エバポレーターＥＲ中で蒸発する（４→１の状態変化）。生成した作動流体ＧＲの飽和蒸気は、移動液体容器ＣＴＲ’中の移動液体を、高いレベルから低いレベルに押し下げる。作動流体ＧＲが蒸発するに必要な熱は、低い温度ＴｂＲで得る。
【０１３３】
後半サイクルの段階は、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’、移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’がそれぞれ入れ替わるのみで、前半サイクルと対称である（表５および６を参照）。
形態ＵＬＧにおいて、図９ａと図１０ａによる装置の運転サイクルは、時間ｔα、ｔβ、ｔγ、ｔδ、ｔε、ｔλ、ｔμ、ｔωで始まる８つの連続段階からなっている。
作動流体ＧＲあるいはＧＭによって行われる状態変化の段階の経緯を、表７に記している。ωα段階の終りは、αβ段階の始まりと同じ状態である。
【０１３４】
サイクル１−１ｉ−１ｍ−２−３−３ｉ−４−１は作動流体ＧＲによって行われ、ａ−ａｊ−ｂ−ｂｌ−ｃ−ｃｊ−ｃｍ−ｄ−ａは作動流体ＧＭによって行われ、それぞれ図１０ｃと図１０ｄのモリエ線図で描かれる。作動流体ＧＲとＧＭによって行われる状態変化は、図９ａと図１０ａに示した装置の形態ＵＬとＵＧで行われる状態変化の組合せである。
表８は、各段階について、電磁弁が開いているか、ポンプＰＨが作動しているかどうかを、Ｘで示している。
【０１３５】
時間ｔαの直後、移動液体ＬＴのレベルは、移動液体容器ＣＴＲ中では低い位置（Ｂ）にあり、移動液体容器ＣＴＭ’中では中間の位置（Ｉ）、そして移動液体容器ＣＴＲ’とＣＴＭ中では高い位置（Ｈ）にある。
さらに、受動作動流体ＧＲと駆動作動流体ＧＭの飽和蒸気圧は、容器ＣＴＲとＣＴＭでは低く（Ｐｂ）、移動液体容器ＣＴＲ’とＣＴＭ’中では高い（Ｐｈ）。
【０１３６】
【表７】
0005659418.tif 000008
【０１３７】
【表８】
0005659418.tif 000009
【０１３８】
段階αβ（時間ｔαとｔβの間）：
駆動回路では；
時間ｔαで、電磁弁Ｅｖｄ’とＥｖｅが開き、移動液体容器ＣＴＭ’とセパレーターＢＳＭ２の間が連通する。作動流体ＧＭは、セパレーターＢＳＭ２中でａ→ａｊの状態変化、および移動液体容器ＣＴＭ’中でｃ→ｃｊの状態変化をする。
【０１３９】
移動液体容器ＣＴＭ’からの高圧の飽和蒸気は、一部がセパレーターＢＳＭ２で凝縮し、そこの圧力を上げ、作動流体ＧＭの温度を上昇させる。最終圧力Ｐｊは、作動流体ＧＭの状態式（Ｐ対Ｖ、Ｔ）および液体−蒸気平衡を考慮に入れて、これら２つの構成物（ＢＳＭ２およびＣＴＭ’）の閉鎖断熱システムの内部エネルギー保存バランスから計算される。
【０１４０】
内部エネルギーの減少（Ｕｃ−Ｕｃｊ）は、他方の増加（Ｕａｊ−Ｕａ）によって償われる。これら２つの内部変化を、図１０ｄ中にＷＧＭ（＝Ｕｃ−Ｕｃｊ＝Ｕａｊ−Ｕａ）で示しているが、移動液体容器ＣＴＭ’とセパレーターＢＳＭ２の間の仕事の交換ではない。
【０１４１】
受動回路では；
同時に（時間ｔαで）、電磁弁ＥＶ１とＥＶ５が開き、移動液体容器ＣＴＲとセパレーターＢＳＲ２の間が連通する。作動流体ＧＲは、セパレーターＢＳＲ２中で３→３ｉの状態変化、移動液体容器ＣＴＲ中で１→１ｉの状態変化をする。液体の一部は、セパレーターＢＳＲ２中で蒸発し、移動液体容器ＣＴＲ中の温度を下げ、圧力を上げる二重の結果をもたらす。
【０１４２】
最終圧力Ｐｉは、作動流体ＧＲの液体−蒸気平衡を用い、圧力Ｐｊと同じ方法で計算される。同様に、２つの内部エネルギー変化（Ｕ３−Ｕ３ｉ）と（Ｕ１ｉ−Ｕ１）は、図１０ｃ中にＷＧＲで示しているが、セパレーターＢＳＲ２と移動液体容器ＣＴＲとの間の仕事交換ではない。
【０１４３】
βγ段階：
時間ｔβで、電磁弁ＥＶＲ、ＥＶＭ’およびＥＶＬが開き、移動液体容器ＣＴＲと移動液体容器ＣＴＭ’の間が移動液体によって連通する。他の全ての電磁弁は閉じ、受動作動流体ＧＲの蒸気圧は、駆動作動流体ＧＭの蒸気圧と平衡にある。この中間の圧力Ｐｍの値は、作動流体ＧＲ、ＧＭの状態式を考慮に入れて、２つの移動液体容器ＣＴＲおよびＣＴＭ’でなる閉じたシステムのエネルギーバランスによって計算される。
【０１４４】
この段階では、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲはｌｉ→ｌｍの状態変化をし、移動液体容器ＣＴＭ’中の作動流体ＧＭはｃｊ→ｃｍの状態変化をする（図１０ｃ〜図１０ｄ）。
仕事ＷＬは、移動液体によって移動液体容器ＣＴＭ’から移動液体容器ＣＴＲに伝えられる。移動液体容器ＣＴＲ中の移動液体ＬＴのレベルは、中間レベルＩに上り、移動液体容器ＣＴＭ’中の移動液体ＬＴのレベルは、限界値Ｂに迄下る。
【０１４５】
γδ段階：
駆動回路で；
時間ｔγで、上記の電磁弁は閉じ、電磁弁ＥＶｂは開き、ポンプＰＨが稼動して、セパレーターＢＳｍ２とエバポレーターＥＭの間が連通する。飽和液体状態の作動流体ＧＭは、エバポレーターに導入され、ポンプＰＨでａｊ→ｂの状態変化が、次にエバポレーターＥＭ中でｂ→ｂｌの状態変化をする。
【０１４６】
同時に（時間ｔγで）、電磁弁ＥＶｄ’とＥＶｆが開かれ、移動液体容器ＣＴＭとコンデンサーＣＭの間の連通する。駆動作動流体ＧＭの蒸気圧は、Ｐｍに等しかったが、コンデンサーＣＭ中の液体−蒸気平衡によって急速にＰｂの値に低下する。
凝縮熱は、温度ＴｂＭで出て、作動流体ＧＭの凝縮液は、セパレーターＢＳＭ１に溜まる。時間ｔγと時間ｔδの間で、移動液体容器ＣＴＭ’中の作動流体ＧＭは、ｃｍ→ｄの状態変化をする。
【０１４７】
受動回路では：
同じ時間ｔγに、電磁弁ＥＶ４が開き、セパレーターＢＳＲ２とエバポレーターＥＲの間が連通する。飽和液体状態の作動流体ＧＲは、３ｉ→４の等エンタルピー状態変化をして、エバポレーターＥＲへ導入される。
【０１４８】
同時に（時間ｔγ）、電磁弁ＥＶ２が開き、移動液体容器ＣＴＲと、コンデンサーＣＲおよびセパレーターＢＳＲ１の間が連通する。受動作動流体ＧＲの蒸気圧は、移動液体容器ＣＴＲ中の圧力Ｐｍであったが、エバポレーター機能を有するセパレーターＢＳＲ１中での液体−蒸気平衡によって急速にＰｈに迄上る。蒸発熱は、温度ＴｈＲであり、セパレーターＢＳＲ１中の作動流体ＧＲのレベルは、この段階で下る。
時間ｔγと時間ｔδの間で、移動液体容器ＣＴＲ中の作動流体ＧＲは、１ｍ→２の状態変化をする。
【０１４９】
δε段階：
電磁弁は、ＥＶ４とＥＶｂを除いて先ず開き、ポンプＰＨが停止する。
時間ｔδでは、電磁弁ＥＶ１’、ＥＶ３、ＥＶ６、ＥＶａ、ＥＶｃ、ＥＶＲ、ＥＶＲ’、ＥＶＭ、ＥＶＭ’が開く。改良三温度または四温度カルノー機械と外部環境の間で有効な熱交換が行われるのがこの段階であるので、この段階は、半サイクルの主要段階である。
電磁弁ＥＶｃ、ＥＶＭ、ＥＶＲ（電磁弁ＥＶ２は既に開いている）と、ＥＶ１’、ＥＶＲ’、ＥＶＭ’（電磁弁ＥＶｄ’とＥＶｆは既に開いている）の両方を開くことで、次の結果となる。
【０１５０】
駆動回路では：
電磁弁ＥＶａの開放で、第１セパレーターＢＳＭ１に溜まっていた飽和液体状態の作動流体ＧＭは、重力で第２セパレーターＢＳＭ２に流れる。この結果、以下のようになる。
【０１５１】
一対のＣＴＭ／ＣＴＲでは；
セパレーターＢＳＭ２からの液体作動流体ＧＭは、前段階の終りでの状態変化（ｂ→ｂｌ）が完結していなければ加熱され、エバポレーターＥＭ中で蒸発する（ｂｌ→ｃ）。
生成した作動流体ＧＭの飽和蒸気は、移動液体容器ＣＴＭ中の移動液体を、高いレベルＨから中間のレベルＩに押し下げる。作動流体ＧＭを脱サブクールし（ｂ→ｂｌの状態変化）、次いで蒸発させる（ｂｌ→ｃの状態変化）に必要な熱は、高い温度ＴｈＭの高熱源によって供給される。
仕事Ｗｈは、ｂｌ→ｃの状態変化中に受動回路に伝えられる。
【０１５２】
一対のＣＴＭ’／ＣＴＲ’では；
移動液体容器ＣＴＲ’からの移動液体は、移動液体容器ＣＴＭ’中で、低い位置から高い位置に押し上げる。これは、受動回路から駆動回路への仕事Ｗｂ（絶対値で仕事Ｗｈより小さい）の移動に相当する。
作動流体ＧＭの飽和蒸気は、コンデンサーＣＭ中で凝縮し（ｄ→ａの状態変化）、凝縮液は、セパレーターＢＳＭ１を通り、セパレーターＢＳＭ２（電磁弁Ｅｖａは開いている）に溜まる。作動流体ＧＭの凝縮熱は、温度ＴｂＭで供給される。
【０１５３】
受動回路Ｒでは：
電磁弁ＥＶ３の開放で、第１セパレーターＢＳＲ１に溜まっていた飽和液体状態の作動流体ＧＲは、重力により第２セパレーターＢＳＲ２へ流れる。この結果は、以下の通りである。
【０１５４】
一対のＣＴＭ／ＣＴＲでは；
移動液体容器ＣＴＭからの移動液体は、移動液体容器ＣＴＲ中で、中間のレベルＩから高いレベルＨに押し上げられる。作動流体ＧＲの飽和蒸気は、コンデンサーＣＲで凝縮し（２→３の状態変化）、凝縮液は、セパレーターＢＳＲ２を通ってセパレーターＢＳＲ１に溜まる。作動流体ＧＲの凝縮熱は、温度ＴｈＲで供給される。
【０１５５】
一対のＣＴＭ’／ＣＴＲ’において；
作動流体ＧＲは、エバポレーターＥＲ中で蒸発（４→１の状態変化）する。生成した作動流体ＧＲの飽和蒸気は、移動液体容器ＣＴＲ’中の移動液体を、高いレベルから低いレベルに押し下げる。作動流体ＧＲを蒸発させるに必要な熱は、低い温度ＴｂＲで得る。
【０１５６】
後半サイクルのステップは、移動液体容器ＣＴＭとＣＴＭ’、そしてさらに移動液体容器ＣＴＲとＣＴＲ’がそれぞれ入れ替わるのみで、前半サイクルと対称である。（表７、８参照）。
【０１５７】
本発明の装置の用途は、特に、利用可能な高熱源と低熱源の温度、および採用する運転モードが“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”か“ＬＴ駆動／ＨＴ受動”かに依る。
図１ａに線図で示した運転モードである“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”では、駆動機械の高熱源の温度ＴｈＭは、受動機械の低熱源の温度ＴｈＲより高い。
【０１５８】
この第１の状況では、目標の適用場所は、外部の温度より低い温度ＴｂＲでの低温熱の生成、および／または外部の温度より高い温度ＴｈＲおよびＴｂＭでの高温熱の生成（温度ＴｈＲとＴｂＭで供給された熱と、温度ＴｈＭで消費された熱の比率が１より大きい増幅係数ＣＯＡ３で、）であり、ここで、ＴｈＲとＴｂＭは同じであってもよい。説明のため、温度ＴｈＭでの熱の消費であるこの第１の運転モードは、冷凍、冷却、部屋の冷房、および／または暖房を可能にする。
【０１５９】
図１ｂに線図で示した運転モードである“ＬＴ駆動／ＨＴ受動”では、温度ＴｈＭは、温度ＴｈＲより低い。
この第２の状況では、目標の適用場所は、温度ＴｈＲおよびＴｂＭの高熱源より高い温度ＴｈＲ（ＴｈＲとＴｂＭは、図１ｂに示したように同じであってもよい）での高温熱の生成であるが、この場合には、増幅係数（温度ＴｈＲで供給された熱と、温度ＴｂＲとＴｈＭで消費された熱との比率）が１より小さい。この第２の運転モードは、中程度温度での廃熱回収に使用できる。
【０１６０】
これら２つの運転モードそれぞれは、装置が、上記した形態Ｕ０、Ｕ０−ＯＰ、ＵＬ、ＵＧ、およびＵＬＧに従って動作する。
【０１６１】
本発明の装置の可能な用途の例を、説明のため以下により詳細に記載する。しかし、本発明はこれらの例に制限されるものではない。
【実施例１】
【０１６２】
ソーラーパネルで供給された熱を使用した部屋の冷房への使用：
この適用では、この方法は“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”モードで運転する。作動流体として、１、１、１、３、３、３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ  Ｒ２３６ｆａ）を駆動作動流体に、テトラフルオロエタン（ＨＦＣ  Ｒ−１３４ａ）を受動作動流体用に使用している。これら２つの作動流体は、オゾン層に害がなく、不燃性、無毒で、工業的に生産されている。
【０１６３】
（ソーラーパネルで生成した）温度ＴｈＭは、６５℃である。エバポレーターＥＲでの低温熱の生成に必要な温度ＴｂＲは、１２℃に固定する。この温度は、熱交換流体の推奨された約１８℃の温度での流入で、住宅の冷却床の使用に適合している。
【０１６４】
これらの制約、およびこれらの作動流体の液体−蒸気平衡（図３を参照）から、高い圧力Ｐｈおよび低い圧力Ｐｂ（図６ａ、ｂ、ｃ、図８ａ、ｂ、図１０ｂ、ｃ、ｄを参照）、ならびに温度ＴｂＭおよびＴｈＲが推定できる。
圧力Ｐｈ＝８．６９ｂａｒｓ、Ｐｂ＝４．４３ｂａｒｓ、つまり、作動流体ＧＲあるいはＧＭの蒸気が状態変化するに支障がでる程に圧力が低くなく、また装置の安全性を損なう程に高くない
温度ＴｂＭ＝４０．３℃、ＴｈＲ＝３４．３℃、つまり夏の平均外気温度以上で、コンデンサーＣＲおよびＣＭによって発された熱の外部環境への放出を可能にする温度である。
これらの温度ＴｈＭ、ＴｂＭ、ＴｂＲ、ＴｈＲの間で運転する四温度カルノー機械は、理想的な成績係数ＣＯＰを有し、ＣＯＰＣ４＝０．９３である。
【０１６５】
この機械の性能を、上に定義した条件で運転する本発明の四温度装置の形態ＵＯ、ＵＬおよびＵＬＧのそれと比較した。安定した条件下で運転した装置の成績係数は、エネルギーバランス手段によって３つの形態について求め、以下の通りである。
ＣＯＰ４（Ｕ０）＝０．０２５
ＣＯＰ４（ＵＬ）＝０．５６
ＣＯＰ４（ＵＬＧ）＝０．３４
形態Ｕ０の成績係数は明らかに不充分であり、形態Ｕ０−ＯＰだけが僅かに改良されている。
形態ＵＬの成績係数は高度に満足なものである。カルノーの最大ＣＯＰについていえば、一般的にこの比率が３３％程度の従来技術と比較して、例外的な効率（ＣＯＰ４（ＵＬ）／ＣＯＰＣ４＝６０％）が得られる。
【０１６６】
図８に線図で描いた駆動機械と受動機械で行われるサイクルは、図１１ａと図１１ｂに、この適用について正確に描いており、それは、ＨＦＣ  Ｒ−１３４ａ（図１１ａ）およびＨＦＣ  Ｒ２３６ｆａ（図１１ｂ）について単位重量あたりのエンタルピー（キログラム当たりのキロジュール（ｋＪ／ｋｇ）で）の函数として圧力Ｐ（メガパスカル（ＭＰａ））を示している。
等エントロピー膨張ｃ→ｃｍは、流体Ｒ２３６ｆａでは過熱された蒸気領域で終わり、図８ｂに描いた状態と対照的に、好ましいものであることに注目することができる。
【実施例２】
【０１６７】
実施例１と同じ適用で、形態ＵＬＧによる２つの装置、および形態ＵＬによる２つの装置を、それぞれの形態について、１方は実施例１の条件で、他方は下表に示した異なる条件で運転して比較した。
【０１６８】
【表９】
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【０１６９】
受動作動流体としてイソブタン、駆動作動流体としてｎ−ペンタンを使用し、１２℃の低温熱の生成し、９４．２℃の高熱源を有する同じ目的で、形態ＵＬとＵＬＧの成績係数は、それぞれＣＯＰ４（ＵＬ）＝０．３６、ＣＯＰ４（ＵＬＧ）＝０．５１となった。
この結果は、実施例２の条件下でのＣＯＰ４＝０．８９であった最大係数と比較しなければならない。形態ＵＬＧは、複雑ではあるが、実施例２の条件下では、最も良い性能である。
【実施例３】
【０１７０】
ここでの目的は、主たる熱としてソーラーパネルにより供給された熱を用い、“ＨＴ駆動／ＬＴ受動”モードで運転した装置手段により増幅しての、部屋の暖房である。
採用した流体は、実施例１と同じであり、駆動作動流体としてＨＦＣ  Ｒ−２３６ｆａ、受動作動流体としてＨＦＣ  Ｒ−１３４ａである。
【０１７１】
熱力学的な制約は、実施例１と同じである。
−  （ソーラーパネルにより生成された）温度ＴｈＭは、６５℃である。
２５）
−  エバポレーターＥＲ中のＲ１３４ａの温度ＴｂＲは、１２℃に設定され、この温度は、対象とする家の冬季の外での地面熱を受けて適合できる。
２６）
【０１７２】
これらの制約と、図３に示したこれら作動流体の液体−蒸気平衡で、他の温度と圧力の条件は、実施例１と同じである。すなわち、
−  高い圧力Ｐｈ＝８．６９ｂａｒｓ、低い圧力Ｐｂ＝４．４３ｂａｒｓ、
−  コンデンサーＣＲとＣＭでの熱の放出温度ＴｂＭ＝４０．３℃とＴｈＲ＝３４．３℃は、床下暖房手段による部屋内への熱供給ができる温度である。
同じ温度ＴｈＭ、ＴｂＭ、ＴｂＲ、ＴｈＲ間で運転する四温度カルノー機械は、理想的な増幅係数ＣＯＡＣ４＝１．９３を持っている。
【０１７３】
これらの条件下で最良の性能を与える形態ＵＬによる、安定条件下で運転する四温度装置の増幅係数は、ＣＯＡ４（ＵＬ）＝１．５６である。
この適用について、比率ＣＯＡ４（ＵＬ）／ＣＯＡＣ４は、さらに良好である（８０％）
この種の可逆ヒートポンプを使用して、本発明と同じ装置は、従来のものと比べてＣＯＰとＣＯＡにおいて優れた性能で、夏季の冷房（実施例１および２）、（増幅して）冬季の暖房（実施例３）ができる。
【実施例４】
【０１７４】
廃熱の利用       
この適用では、目的は、“ＨＴ受動／ＬＴ駆動”モードで運転する三温度装置の使用で、１０５℃の温度、すなわち、ＴｈＭ＝ＴｂＲ＝１０５℃、で廃熱（すなわち、損失熱）を利用することである。使用した作動流体は、駆動作動流体がＨＣ  ｎ−ペンタンであり、受動作動流体が水である。
【０１７５】
この条件、およびこれらの流体の液体−蒸気平衡（図３を参照）から、次のその他温度および圧力が得られる。
高い圧力Ｐｈ＝６．６２ｂａｒ、低い圧力Ｐｂ＝１．２１ｂａｒ、
コンデンサーＣＭ中の廃熱温度：ＴｂＭ＝４１．３℃、夏でも外気への排出できる、
コンデンサーＣＲに供給される熱の温度：ＴｈＲ＝１６２．７℃、廃熱温度（１０５℃）よりはるかに高く、使用するに値する、
同じ温度ＴｈＭ（＝ＴｂＲ）、ＴｂＭとＴｈＲの間で運転する三温度カルノー機械は、理想的な増幅係数ＣＯＡｃ３＝０．６０５を持つ。
形態ＵＬでの安定条件下で運転する三温度装置の増幅係数は、ＣＯＡ３（ＵＬ）＝０．２９２である。
【０１７６】
この適用について、比率ＣＯＡ３（ＵＬ）／ＣＯＡＣ３は、非常に良好である（約４８％）。さらに、現在技術でこのレベルに温度上昇を実現した（蒸気の機械的圧縮を使用した）ヒートポンプはない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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