(57)【要約】      （修正有）【課題】逆カルノーサイクルとされている冷凍サイクルの成績係数の向上と熱機関の熱効率の向上が求められている。熱機関の熱効率向上のため蒸気タービンの水蒸気温度が高温化している。断熱圧縮機の効率の向上、騒音の防止、機械損失の低減、が求められている。ボイラー使用エネルギーの削減、蒸気タービンの発電熱効率の向上、自動車などの装置の燃費向上が求められている。【解決手段】逆カルノーサイクルとされている冷凍サイクルの断熱圧縮過程を定容加熱過程に置き換えることで冷凍サイクルの成績係数が向上する。定容加熱器は熱力学のボイルシャルルの容積一定の加熱変化を利用した物である。定容加熱器利用のヒートポンプサイクルとカルノーサイクル熱機関の組み合わせで理論総合変換熱効率１の熱利用装置が実現する。冷凍サイクルの低温熱源と熱機関の低温熱源を使い分ける事で総合変換熱効率１以上の熱利用装置が実現できる。【選択図】図７
2012225313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定容加熱器利用装置であって、
圧力容器と、
被定容加熱流体と、
吸入弁と、
吐出弁と、
定容加熱熱源からなる定容加熱器を備える事を特徴とする定容加熱器利用装置
【請求項２】
更に前記吐出弁の開閉を制御する吐出弁開閉手段を備える事を特徴とする請求項１の定容加熱器利用装置
【請求項３】
更に前記定容加熱器内の前記被定容加熱流体の状態量を検出する被定容加熱流体状態量検出手段を備える事を特徴とする請求項１又は２の定容加熱器利用装置
【請求項４】
更に前記被定容加熱流体状態量検出手段で検出された状態量に基づき吐出弁開閉手段を制御する吐出弁制御手段を備える事を特徴とする請求項１〜３の定容加熱器利用装置
【請求項５】
更に前記定容加熱器利用装置の吐出弁を電磁弁とする事を特徴とする請求項１〜４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６】
更に前記吐出弁制御手段と前記被定容加熱流体状態量検出手段を電磁弁を温度により入り切りする温度スウィッチとする事を特徴とする請求項１〜５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７】
更に前記吐出弁制御手段と被定容加熱流体状態量検出手段
を電磁弁を圧力により入り切りするは圧力スウィッチとする事を特徴とする請求項１〜６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項８】
更に前記定容加熱器を断熱する定容加熱器断熱手段を備える事を特徴とする請求項１〜７いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項９】
更に前記定容加熱器の伝熱性能を向上させる定容伝熱向上手段を備えることを特徴とする請求項１〜８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１０】
更に前記定容加熱器の加熱を開始する加熱開始手段と、
定容加熱器の加熱を停止する加熱停止手段と、
定容加熱器の加熱量を増減する加熱量増減手段を備える事を特徴とする請求項１〜９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１１】
更に前記定容加熱器の加熱を開始する指示を行う加熱開始指示手段と
定容加熱器の加熱量を増減する指示を行う加熱量増減指示手段と
定容加熱器の加熱を停止する指示を行う加熱停止指示手段を備える事を特徴とする請求項１〜１０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１２】
更に前記被定容加熱流体の熱を放熱する放熱手段と、
被定容加熱流体を絞り膨張する膨張弁と、
被定容加熱流体を気化させることで吸熱する吸熱手段を備える事を特徴とする請求項１〜１１いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１３】
更に前記被定容加熱流体を供給する被定容加熱流体供給手段を備える事を特徴とする請求項１〜１２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１４】
更に被定容加熱流体を回収する被定容加熱流体回収手段を備える事を特徴とする請求項１〜１３いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１５】
更に前記被定容加熱流体を冷媒とし、
凝縮器と、
膨張弁と、
蒸発器を備えること事を特徴とする請求項１〜１４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１６】
更に前記水を噴射して真空状態にする蒸気噴射バルブを備えることを特徴とする請求項１〜１５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１７】
更に前記蒸発器の蒸発温度と異なる蒸発温度の副蒸発器を備える事を特徴とする請求項１〜１６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１８】
更に前記被定容加熱流体を断熱圧縮する断熱圧縮機を備えることを特徴とする請求項１〜１７いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項１９】
更に前記断熱圧縮機を外部環境から断熱して収容する断熱圧縮機収容手段を備えることを特徴とする請求項１〜１８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２０】
更に前記定容加熱器で加熱された冷媒を絞り膨張する第二膨張弁を備えることを特徴とする請求項１〜１９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２１】
更に前記蒸発器の出口直前の冷媒と前記凝縮器出口の冷媒とを熱交換する第一熱交換器を備えることを特徴とする請求項１〜２０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２２】
更に前記副蒸発器の出口直前の冷媒と前記凝縮器出口の冷媒とを熱交換する第二熱交換器を備えることを特徴とする請求項１〜２０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２３】
更に前記凝縮器入り口の冷媒と前記蒸発器出口以降の冷媒とを熱交換する第三熱交換器を備えることを特徴とする請求項１〜２２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２４】
更に前記凝縮器出口の以降の冷媒と前記蒸発器出口以降の冷媒とを熱交換する第四熱交換器を備えることを特徴とする請求項１〜２３ずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２５】
更に前記定容加熱器の定容加熱熱源を前記凝縮器の冷却排熱とする請求項１〜２４のいずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２６】
更に前記被定容加熱流体と被定容加熱流体以外の流体と熱交換する第五熱交換器を備えることを特徴とする請求項１〜２５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２７】
更に前記被定容加熱流体を高温流体と低温流体に分離するボルテックスチューブを備える事を特徴とする請求項１〜２６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２８】
更に前記ボルテックスチューブで分離された低温流体を前記定容加熱器の加熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜２７いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項２９】
更に太陽光を集熱する太陽光集熱手段を備える事を特徴とする請求項１〜２８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３０】
更に前記太陽光集熱手段で集熱した太陽熱を蓄熱する蓄熱手段を備えることを特徴とする請求項１〜２９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３１】
更に作動流体を前記被定容加熱流体とする熱エネルギーを機械エネルギーに変換する熱・機械エネルギー変換手段を備える事を特徴とする請求項１〜３０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３２】
更に前記定容加熱器と、
前記熱・機械エネルギー変換手段の高温熱源部を収容する高温熱源収容手段を備える事を特徴とする請求項１〜３１いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３３】
更に前記高温熱源収容手段を断熱する高温熱源収容断熱手段を備える事を特徴とする請求項１〜３２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３４】
更に温度差を有する前記定容加熱熱源を備える事を特徴とする請求項１〜３３いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３５】
更に前記熱・機械変換手段で変換された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を備えることを特徴とする請求項１〜３４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３６】
更に前記発電機で発電された電力を蓄電する畜電手段を備える事を特徴とする請求項１〜３５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３７】
更に前記加熱熱源を切り替える加熱熱源切り替え手段を備える事を特徴とする請求項１〜３６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３８】
更に前記定容加熱熱源を切り替える定容加熱熱源切り替え手段を備える事を特徴とする請求項１〜３７いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項３９】
更に前記定容加熱器利用装置を搭載する移動手段を備える事を特徴とする請求項１〜３８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４０】
更に前記熱・機械変換手段で変換された機械エネルギーを前記移動手段の駆動力に変換する機械・駆動力変換手段を備える事を特徴とする請求項１〜３９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４１】
更に前記発電機で発電された電力を前記移動装置の駆動力に変換する電力・駆動力変換手段を備える事を特徴とする請求項１〜４０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４２】
更に前記熱・機械変換手段で変換された機械エネルギーを前記機械・駆動力変換装置と前記発電機に配分する機械エネルギー配分手段を備える事を特徴とする請求項１〜４１いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４３】
更に前記機械エネルギー配分手段の配分率を選択する機械エネルギー配分率選択手段を備える事を特徴とする請求項１〜４２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４４】
更に駆動力を前記機械・駆動力変換装置と前期電力・駆動力変換手段に要求する駆動力要求手段を備える事を特徴とする請求項１〜４３いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４５】
更に前記定容加熱器利用装置の不可逆反応発生熱源を収容する不可逆反応発生熱源収容手段と、
不可逆反応発生熱源を予熱熱源とする予熱器からなる不可逆反応発生熱回収手段とを
備える事を特徴とする請求項１〜４４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４６】
更に前記発生熱源収容手段を断熱する発生熱源収容断熱手段備える事を特徴とする請求項１〜４５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４７】
更に前期蓄電手段で蓄電された畜電量を計測する畜電量計測手段を備える事を特徴とする請求項１〜４６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４８】
更に前記定容加熱器の定容加熱熱源を前記太陽光集熱手段とし、
前記太陽光集熱手段を集光式集熱装置とし、
前記吸熱手段の吸熱源を集光式太陽電池素子レシーバとする事を特徴とする請求項１〜４７いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項４９】
更に前記定容加熱熱源を燃焼熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜４８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５０】
更に前記燃焼熱熱源を固体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜４９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５１】
更に前記燃焼熱熱源を液体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜５０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５２】
更に前記燃焼熱熱源を気体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜５１いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５３】
更に前記燃焼熱熱源を植物起源のバイオマス燃料の燃焼熱とする事を特徴とする請求項１〜５２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５４】
更に前記定容加熱熱源を電気抵抗発熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜５３いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５５】
更に前記定容加熱熱源を太陽光集熱熱源とする事を特徴とする請求項１〜５４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５６】
更に前記定容加熱熱源を熱機関の冷却排熱とする事を特徴とする請求項１〜５５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５７】
更に前記定容加熱熱源を外気とする事を特徴とする請求項１〜５６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５８】
更に前記定容加熱熱源を地下水とする事を特徴とする請求項１〜５７ずれかの定容加熱器利用装置
【請求項５９】
更に前記定容加熱熱源を前記不可逆反応発生熱源とする事を特徴とする請求項１〜５８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６０】
更に前記定容加熱熱源をボルテックスチューブ低温分離熱源とする事を特徴とする請求項１〜５９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６１】
更に前記定容加熱熱源を原子核反応熱とする事を特徴とする請求項１〜６０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６２】
更に前記定容熱源を海水とする事を特徴とする請求項１〜６１いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６３】
更に前記定容加熱熱源を地熱発電の温排水とする事を特徴とする請求項１〜６２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６４】
更に前記被定容加熱流体を空気とする事を特徴とする請求項１〜６３いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６５】
更に前記被定容加熱流体を冷凍サイクルの冷媒とする事を特徴とする請求項１〜６４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６６】
更に前記被定容加熱流体を化学反応に使用される化学物質とする事を特徴とする請求項１〜６５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６７】
更に前記被定容加熱流体を二酸化炭素とし、
前記被定容加熱流体供給手段を二酸化炭素供給手段とし、
二酸化炭素と化学反応する化学物質と、
二酸化炭素反応化学物質と、
二酸化炭素と二酸化炭素反応化学物質を化合する二酸化炭素化合装置を備える事を特徴とする請求項１〜６６いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６８】
更に前記二酸化炭素反応化学物質をアンモニアとする事を特徴とする請求項１〜６７いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項６９】
更に前記被定容加熱流体を水とする事を特徴とする請求項１〜６８いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７０】
更に前記被定容加熱流体を海水する事を特徴とする請求項１〜６９いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７１】
更に前記被定容加熱流体をブラインとする事を特徴とする請求項１〜７０いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７２】
更に前記熱・機械変換手段を蒸気熱機関とする事を特徴とする請求項１〜７１いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７３】
更に前記太陽光集熱手段を集光式太陽熱集熱器または真空管式太陽熱集熱器とする事を特徴とする請求項１〜７２いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７４】
更に前記蓄熱手段を溶融塩蓄熱とする事を特徴とする請求項１〜７３いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７５】
更に前記蓄熱手段を氷蓄熱とする事を特徴とする請求項１〜７４いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７６】
更に前記被定容加熱流体供給手段を給水装置とする事を特徴とする請求項１〜７５いずれかの定容加熱器利用装置
【請求項７７】
更に圧力容器の構造を被定容加熱流体と定容加熱熱源の二重管構造とする事を特徴とする請求項１〜７６いずれかの定容加熱器利用装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機、ボイラー、冷凍サイクル、発電機、太陽エネルギー利用装置、移動装置に関する
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルの成績係数の向上手段として液ガス熱交換器やエジェクタがある。
圧縮機の電力制御としてインバータがある。
圧縮機として容積式圧縮機と遠心式圧縮機がある。
冷房暖房に対応するエアコンがある。
熱機関の蒸気タービンの熱効率向上として超臨界水発電などが開発されている。
二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプ給湯器がある。
太陽光エネルギー活用手段として太陽熱発電技術や太陽電池技術が開発されている。
自動車でハイブリッド車や電気自動車が開発されている。
その中でも特に冷凍サイクル、ボイラー、発電の省エネルギー化が求められている。
また、圧縮機は産業界で多数使われている。
二酸化炭素の分離回収技術が開発されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】よくわかる最新冷凍空調の基本と仕組み  高石吉登著
【非特許文献２】やさしいボイラーの教科書  南雲健治著
【非特許文献３】高効率太陽電池の開発と応用  山口真史著
【非特許文献４】ゼロから学ぶ熱力学  小暮陽三著
【非特許文献５】図解もの創りのためのやさしい機械工学  門田和雄
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
逆カルノーサイクルとされている冷凍サイクルの成績係数の向上と熱機関の熱効率の向上が求められている。
熱機関の熱効率向上のため蒸気タービンの水蒸気温度が高温化している。
断熱圧縮機は基本的に機械式または電動式である。このため騒音が発生する。
冷媒を高圧にすると、液化するので圧縮効率が悪化し機械損失が増大する。
摩擦回避のため潤滑油が必要である。
冷凍サイクルの成績係数の向上は熱力学上の低温熱源から高温熱源に熱移動する理想成績係数と理論成績係数が大きく乖離している。
本来の理想成績係数の低温熱源と高温熱源の関係が冷媒の蒸発温度と圧縮機吐出温度の関係になっている。
この事がこの理論成績係数悪化の原因である。夏季の気温が上昇し冷却効率が低下している。
そのため、凝縮器が巨大化して、その効率化が求められている。
ボイラーのエネルギー効率の向上が限界に近づいている。ヒートポンプボイラーの開発の為には、水を冷媒とする必要があるが、水蒸気の圧縮が困難である。
給湯加熱と冷房を同時に出来る冷凍サイクルの実現が困難である。
火力発電、原子力発電などの蒸気タービンを使用した発電の熱効率の向上が限界である。
火力発電の熱効率向上の水蒸気温度が高温高圧化し蒸気タービンの構造強化が必要になり、蒸気タービンの製造コストが、上昇している。
移動装置、自動車の燃費向上および二酸化炭素の削減が求められているが、走行距離、高出力化の両立が課題である。
内燃機関の有害排出ガス発生抑制が課題である。
太陽エネルギー利用において、太陽電池発電、太陽熱発電の変換効率が最高でも４０％程度であり、コストも高いものとなっている。
太陽光日射がない場合、太陽光利用装置が利用できず設備の稼働率が低い。
また、熱機関冷却排熱、ボイラー排熱、燃焼排熱、地下水と外気との温度差などエネルギ密度の低い熱源の活用が求められている。
石炭、石油を燃料とする火力発電の発電効率の向上が求められている。
また、移動装置、自動車、船舶のエネルギー効率の向上が求められている。
蒸気熱機関の小型化と出力変動対応が求められている。
風力発電の出力変動が大きく系統電力が不安定になる。
太陽光用発電の設備稼働率が低く設備コストが割高である
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的を達成するための定容加熱器利用装置であって、
圧力容器と、
被定容加熱流体と、
吸入弁と、
吐出弁と、
定容加熱熱源からなる定容加熱器を備える事を特徴とするものである。
圧力容器は冷凍サイクルの断熱圧縮機や凝縮器や蒸発器に使用されるものと同じものである。
耐圧力は冷凍サイクルの断熱圧縮機の圧力容器と凝縮器の圧力容器と同じである。
被定容加熱流体は空気を高圧にする時は空気である。冷凍サイクルでは冷媒である。冷媒はフルオロカーボン、水、アンモニア、ブタン、二酸化炭素等である。
被定容加熱流体はヒートポンプボイラーでは水である。他に海水、ブライン、化学物質などがある。
定容加熱熱源は外気熱源、電気抵抗発熱熱源、太陽熱熱源、燃焼熱熱源、燃焼熱排熱熱源、海水熱源、冷却排熱などがある。
燃焼熱の燃料には、固体燃料、液体燃料、気体燃料がある。
固体燃料は石炭、バイオマス等がある。
液体燃料には石油系の灯油、ナフサ、軽油等がある。
気体燃料には天然ガスなどがある。
吐出弁は被定容加熱流体を吐き出し、吸入弁は被定容加熱流体を吸入する。
ボイルシャルルの法則によると理想気体では同体積の気体を高温熱源で加熱すると温度と圧力が上昇する。
温度・圧力が上昇すると言うことは、断熱圧縮する事と同じことである。
故に断熱圧縮機の替わりに定容加熱器を被定容加熱流体の高温高圧化に使用できる。
圧力容器の中に被定容加熱流体を入れ吸入弁と吐出弁を閉じたまま加熱すると容積一定の加熱になるので圧力が高まり温度が高まる。
吐出弁を被定容加熱流体の所定の温度圧力で開くように設定しておくと、加熱して温度が高まると、吐出弁が開き被定容加熱流体が吐出する。
気体が吐出されると圧力容器の圧力が下がり吸入弁が開き低圧の前工程の気体が吸入される。
要求される圧力・温度から吐出弁の設定圧力をさだめる。
定容加熱器は可動部分が弁機構しかないので音の発生が少なく、断熱圧縮機と比して、低騒音化が出来る。
【０００６】
また、更に前記吐出弁の開閉を制御する吐出弁開閉手段を備える事を特徴とするものである。
定容加熱器で冷媒温度が吐出温度まで加熱されると吐出弁が開くように、吐出弁を開閉する事が必要である。具体的には電磁弁である。
【０００７】
また、更に前記定容加熱器内の前記被定容加熱流体の状態量を検出する被定容加熱流体状態量検出手段を備える事を特徴とするものである。
被定容加熱流体の状態量とは圧力、温度である。
圧力温度を温度計、圧力計で計測する。
【０００８】
また、更に前記被定容加熱流体状態量検出手段で検出された状態量に基づき吐出弁開閉手段を制御する吐出弁制御手段を備える事を特徴とするものである。
吐出弁制御手段とは冷媒の状態量に応じて電磁弁の開閉をするものである。
単純なものでは、温度スウィッチ、圧力スウィッチである。
被定容加熱流体の温度が所定の温度に上昇すると温度スウィッチが入り電磁弁が開き被定容加熱流体が吐出される。
被定容加熱流体が吐出され被定容加熱流体の温度が下がると温度スウィッチが切れ電磁弁が閉じる。
複雑なものでは温度センサー、圧力センサーに基づき弁の開閉を制御するコントローラーである。
【０００９】
また、更に前記定容加熱器利用装置の吐出弁を電磁弁とする事を特徴とするものである。
【００１０】
また、更に前記吐出弁制御手段と前記被定容加熱流体状態量検出手段を電磁弁を温度により入り切りする温度スウィッチとする事を特徴とするものである。
【００１１】
また、更に前記吐出弁制御手段と被定容加熱流体状態量検出手段を、電磁弁を圧力により入り切りするは圧力スウィッチとする事を特徴とするものである。
【００１２】
また、更に前記定容加熱器を断熱する定容加熱器断熱手段を備える事を特徴とするものである。
熱源が周囲温度より高温の時は加熱効率向上のため断熱が必要である。
断熱手段には真空断熱、断熱材被覆などがある。断熱材は真空断熱材、グラスウール断熱材、ウレタン系断熱材がある。
断熱材は圧力容器内部又は外部を被覆する。
【００１３】
また、更に前記定容加熱器の伝熱性能を向上させる定容伝熱向上手段を備えることをものである。
熱源が低温の場合は蒸発器と同じように、空気、水の吸熱であるので、十分な伝熱面積が必要である。
熱源温度が低温の冷却排熱、地下水等の場合は伝熱性能向上手段として、横型シェルアンドチューブ、立型シェルアンドチューブ、二重管、プレートフィンチューブを使用する。
【００１４】
また、更に前記定容加熱器の加熱を開始する加熱開始手段と、
定容加熱器の加熱を停止する加熱停止手段と、
定容加熱器の加熱量を増減する加熱量増減手段を備える事を特徴とするものである。
定容加熱器利用装置は加熱開始が定容加熱器利用装置の使用開始となる。
電気抵抗発熱では電源オンであり、燃焼熱では着火である。
加熱量増減は電気抵抗発熱では電流の増減である。
燃焼熱では燃料量の増減である。
【００１５】
また、更に前記定容加熱器の加熱を開始する指示を行う加熱開始指示手段と
定容加熱器の加熱量を増減する指示を行う加熱量増減指示手段と
定容加熱器の加熱を停止する指示を行う加熱停止指示手段を備える事を特徴とするものである。
定容加熱器利用装置を運転するためには、出力開始、出力停止、出力の増減が必要である。
出力は加熱する事で発生するので、出力の制御は加熱熱量の制御で行う。
加熱熱源が燃焼熱の場合は燃料供給量と空気の供給量の制御で行う。
加熱熱源が電力による発熱の場合は電圧、電流、の制御で行う。
加熱熱源が太陽熱の場合は熱量の制御は困難なので制御は他の熱源、燃焼熱、電力でおこなう。
【００１６】
また、更に前記被定容加熱流体の熱を放熱する放熱手段と、
被定容加熱流体を絞り膨張する膨張弁と、
被定容加熱流体を気化させることで吸熱する吸熱手段を備える事を特徴とするものである。
この装置は冷凍サイクル装置、化学合成物質加熱装置、ヒートポンプボイラー、発熱体冷却装置である。
被定容加熱流体は冷凍サイクルでは冷媒、ヒートポンプボイラーでは水である。
被定容加熱流体の熱を放熱する放熱手段とは加熱された被定容加熱流体の放出である。
ボイラーでは水蒸気噴出である。
化学合成物質加熱装置では化学合成物質放出が放熱である
冷凍サイクルでは被定容加熱流体は冷媒で放熱手段は凝縮器である。
膨張弁は冷凍サイクルで使用されているものである。
吸熱手段は冷凍サイクルでは蒸発器である。
吸熱手段には発熱物体である集光式太陽電池素子やコンピュータのＣＰＵの発熱を吸収する装置を含むものである。
冷凍サイクルにおいて定容加熱器で被定容加熱流体を外気などで加熱すると成績係数が向上する。
ここで定容加熱器を利用した冷凍サイクルについて述べる。
熱力学では断熱圧縮の仕事をWとすると
W=Q である。  Qはサイクル外部より取り入れた仕事量＝熱量＝定容加熱必要熱量
故に定容熱器は動力を使用せず加熱熱源だけで冷凍サイクルを実現できる事になる。
自動制御、冷媒循環量、凝縮器、膨張弁、蒸発器、等は断熱圧縮機使用の場合と同様である。
現在の冷凍サイクルの実績成績係数、理論成績係数は熱力学による理想成績係数と乖離している。
なぜか理想成績係数の低温熱源と高温熱源の温度差が理論成績係数では冷媒の温度差になっているからである。
冷媒の温度差は蒸発器出口温度と凝縮器入り口温度の差である。
しかし、冷却水、冷却外気の温度は少なくとも冷媒の蒸発器出口温度より高いので
少なくとも冷却水温、冷却外気温まで定容加熱器で加熱可能である。
この事で理論成績係数が向上する。
定容加熱器で外気温まで加熱された冷媒は更に定容加熱器で吐出温度まで再加熱される。
実例を上げる。    
外気温度  摂氏３５度＝Ｔ１    室内温度  摂氏２５度＝Ｔ２
冷媒の断熱圧縮機出口温度  摂氏５０度＝Ｔ３    蒸発器出口温度  摂氏−１０度＝Ｔ４  
とすると
理想成績係数＝Ｔ２／（Ｔ１−Ｔ２）=（２７３．１５＋２５）／｛（２７３．１５＋３５）−（２７３．１５＋２５）｝=２９．８  である。
断熱圧縮理論成績係数＝Ｔ４／（Ｔ３−Ｔ４）=４．３８ である。
定容加熱器で外気温まで加熱する場合の理論成績係数は
定容加熱理論成績係数＝Ｔ１／（Ｔ３−Ｔ１）=２０．５４である。
故に使用エネルギーは断熱圧縮理論係数の約５倍となる。
空冷、水冷いずれでも冷却排熱は必ず高くなるので冷却排熱で加熱すると成績係数は一層向上する。
冷却排熱温度を４０度とすると成績係数は３１．３となる。
被定容加熱流体を水とするものはボイラーである。
ヒートポンプボイラーでは膨張弁に相当するのは蒸気噴射バルブである。
ここでヒートポンプボイラーの効率について述べる。
水の蒸発を蒸発器で行う。
水を冷媒として蒸発器で気化させて吸熱する。通常の冷媒同様に蒸発温度を摂氏０度にするためには水蒸気の摂氏０度の飽和蒸気圧は５９７ｐａであるので蒸発器の設定圧力を５９７ｐａ以下にすればよい。
冷媒の吐出温度より低い熱源を予熱熱源とよぶ。
蒸発器をでた水蒸気は予熱熱源で予熱される。
予熱熱源は予熱温度まで加熱できる様に十分な伝熱面積を確保する。
最終加熱とは冷媒の吐出温度以上の熱源で加熱することである。
次は最終加熱であるが最終加熱熱源として電気抵抗発熱器熱源すなわちニクロム線による加熱又は天然ガスや石油や石炭やバイオマス等の燃焼熱源または太陽熱熱源で加熱する。
定容加熱器は容積型の圧縮機では困難な飽和蒸気圧以上の圧縮が加熱変化であるから容易である。
それは断熱圧縮では飽和蒸気圧以上で液化するからである。
定容加熱器では飽和蒸気の温度に対応する蒸気圧の吐出弁圧力設定で吐出温度の調整ができる。
故に水蒸気吐出温度を容易に高温化できる。
例として蒸気温度摂氏３００度の吐出弁設定は９．４MPａである。
この蒸気を噴出させればボイラーとなる。
ヒートポンプボイラーの成績係数はボイラー蒸気温度３００度、給水温２０度とすると２．０となり使用エネルギーは従来比の５０％となる。
化学合成物質の加熱にヒートポンプサイクルを利用すると加熱温度が３００度ぐらいであれば予熱を外気または排熱を使用すれば、成績係数は２くらいである。故に５０％の省エネルギーとなる。
【００１７】
また、更に前記被定容加熱流体を供給する被定容加熱流体供給手段を備える事を特徴とするものである。
被定容加熱流体を放出、噴出すると被定容加熱流体がなくなるので供給必要がある。
被定容加熱流体を新たに供給するのが被定容加熱流体供給手段である。
ボイラーの場合は給水装置である。
【００１８】
また、更に被定容加熱流体を回収する被定容加熱流体回収手段を備える事を特徴とするものである。
通常の冷凍サイクルでは被定容加熱流体である冷媒は循環する。
冷凍サイクルの凝縮器は放熱と回収の機能をもっている。ボイラーの復水器が回収手段である。
水蒸気を放出して蒸気機関または蒸気ボイラーで熱エネルギーを機械エネルギーに変換すると、蒸気温度が下がり放熱する事となる。
よって熱エネルギーを機械エネルギーに変換する変換は放熱手段である。
化学合成物質加熱装置では二酸化炭素、アンモニア等の加熱であり沸点が二酸化炭素、アンモニアに近いものは使用できる。
二酸化炭素とアンモニアから尿素を合成する反応は触媒下で３００度程度なので最適である。
吸熱手段には発熱物体である集光式太陽電池素子やコンピュータのＣＰＵの発熱を吸収する装置を含むものである。
冷凍サイクルの吸熱部分で発熱体の熱を吸収し、低温にすることが可能である。熱源を太陽熱にするとサイクルは他の動力なし運転でき、集光式太陽電池素子が零下１０度くらいに冷却できる。
放熱にファン、冷却水ポンプを使用せずに、放熱伝熱面積を十分確保すればよい。
【００１９】
また、更に前記被定容加熱流体を冷媒とし、
凝縮器と、
膨張弁と、
蒸発器を備えること事を特徴とするものである。
いわゆる冷凍サイクルである。
ここで定容加熱器を利用した冷凍サイクルについて述べる。
熱力学では断熱圧縮の仕事をWとすると
W=Q である。  Qはサイクル外部より取り入れた仕事量＝熱量＝定容加熱必要熱量
故に定容加熱器は動力を使用せず最終加熱熱源だけで冷凍サイクルを実現できる事になる。
自動制御、冷媒循環量、凝縮器、膨張弁、蒸発器、等は断熱圧縮機使用の場合と同様である。
現在の冷凍サイクルの実績成績係数、理論成績係数は熱力学による理想成績係数と乖離している。
なぜか理想成績係数の低温熱源と高温熱源の温度差が理論成績係数では冷媒の温度差になっているからである。
冷媒の温度差は蒸発器出口温度と凝縮器入り口温度の差である。
しかし、冷却水、冷却外気の温度は少なくとも冷媒の蒸発器出口温度より高いので
少なくとも冷却水温、冷却外気温まで定容加熱器で加熱可能である。
この事で理論成績係数が向上する。
定容加熱器で予熱された冷媒は最終加熱熱源用定容加熱器で吐出温度まで最終加熱される。
実例を上げる。    
外気温度  摂氏３５度＝Ｔ１    室内温度  摂氏２５度＝Ｔ２
冷媒の断熱圧縮機出口温度  摂氏５０度＝Ｔ３  蒸発器入り口温度  摂氏−１０度＝Ｔ４
とすると
理想成績係数＝Ｔ２／（Ｔ１−Ｔ２）=（２７３．１５＋２５）／｛（２７３．１５＋３５）−（２７３．１５＋２５）｝=２９．８  である。
断熱圧縮理論成績係数＝Ｔ４／（Ｔ３−Ｔ４）=４．３８ である。
予熱加熱熱源用定容加熱器で外気温まで加熱する場合の理論成績係数は
定容加熱理論成績係数＝Ｔ１／（Ｔ３−Ｔ１）=２０．５４である。
故に使用エネルギーは２１．３%になる。
また成績係数上は定容加熱では冷媒の低温度は無関係である。
空冷の場合では冷却排熱は必ず外気より高くなるので冷却排熱で予熱すると成績係数は一層向上する。
冷却排熱温度を４０度とすると成績係数は３１．３となる。
被定容加熱流体を水とするボイラーである。
ここでヒートポンプボイラーの効率について述べる。
水の蒸発を蒸発器で行う。
水を冷媒として蒸発器で気化させて吸熱する。通常の冷媒同様に蒸発温度を摂氏０度にするためには水蒸気の摂氏０度の飽和蒸気圧は５９７ｐａであるので蒸発器の設定圧力を５９７ｐａ以下にすればよい。
蒸発器をでた水蒸気は予熱熱源で予熱される。
予熱熱源は予熱温度まで加熱できる様に十分な伝熱面積を確保する。
次は最終加熱であるが最終加熱熱源として電気抵抗発熱器熱源すなわちニクロム線による加熱又は天然ガスや石油や石炭やバイオマス等の燃焼熱源または太陽熱熱源で加熱する。
定容加熱器は容積型の圧縮機では困難な飽和蒸気圧以上の圧縮が加熱変化であるから容易である。
それは断熱圧縮では飽和蒸気圧以上で液化するからである。
定容加熱器では飽和蒸気の温度に対応する蒸気圧の吐出弁圧力設定で吐出温度の調整ができる。
故に水蒸気吐出温度を容易に高温化できる。
例として蒸気温度摂氏３００度の吐出弁設定は９．４ＭＰａである。
この蒸気を噴出させればボイラーとなる。
ヒートポンプボイラーの成績係数はボイラー蒸気温度３００度、給水温２０度とすると２．０となり使用エネルギーは従来比の５０％となる。
また、寒冷地では外気温が零度以下になり、水が凍結するので、ブレインを使用する。
化学合成物質の加熱にヒートポンプサイクルを利用すると加熱温度が３００度ぐらいであれば予熱を外気または排熱を使用すれば、成績係数は２くらいである。故に５０％の省エネルギーとなる。
【００２０】
また、更に前記水を噴射して真空状態にする蒸気噴射バルブを備えることを特徴とするものである。
水蒸気は大気圧では気化しにくいので、蒸気噴射バルブで真空状態にする。
【００２１】
また、更に前記蒸発器の蒸発温度と異なる蒸発温度の副蒸発器を備える事を特徴とするものである。
【００２２】
また、更に前記被定容加熱流体を断熱圧縮する断熱圧縮機を備えることを特徴とするものである。
断熱圧縮機とはコンプレッサーの事である。
従来のコンプレッサーを定容加熱器と組み合わせて使用する。
定容加熱器で外気温まで加熱してコンプレッサーで断熱圧縮すると使用エネルギーが削減できる。
冷媒を外気温まで加熱すると、そのままではコンプレッサーの吸入温度が上昇してコンプレッサーの吐出温度が高温になる。そこでもう一度膨張弁で絞り膨張させ冷媒を低温低圧化する。
【００２３】
また、更に前記断熱圧縮機を外部環境から断熱して収容する断熱圧縮機収容手段を備えることを特徴とするものである。
断熱圧縮機すなわちコンプレッサーを断熱容器に収容する事でコンプレッサーの熱損失と吸入弁、吐出弁、等の機械損失を吸収する。
【００２４】
また、更に前記定容加熱器で加熱された冷媒を絞り膨張する第二膨張弁を備えることを特徴とするものである。
定容加熱器で冷媒を外気などで加熱するとコンプレッサーの吸入温度があがる。
そこで吸入温度を下げる為に、膨張弁で低温化する。
仕事量が減ると言う事は冷媒循環量が減ると言う事である。
【００２５】
また、更に前記蒸発器の出口直前の冷媒と前記凝縮器出口の冷媒とを熱交換する第一熱交換器を備えることを特徴とするものである。
所謂液ガス熱交換器である。これで効率が１０％くらいあがる。
【００２６】
また、更に前記副蒸発器の出口直前の冷媒と前記凝縮器出口の冷媒とを熱交換する第二熱交換器を備えることを特徴とするものである。
所謂液ガス熱交換器である。これで効率が１０％くらいあがる。
【００２７】
また、更に前記凝縮器入り口の冷媒と前記蒸発器出口以降の冷媒とを熱交換する第三熱交換器を備えることを特徴とするものである。
凝縮熱を利用しない冷房冷凍使用時の熱交換である。
蒸発器出口以降の低温冷媒を温めると高温熱源に移動する仕事量が減少する。
凝縮器入り口すなわち吐出された冷媒を冷却すると冷凍効果が増す。
その為に熱交換する。
蒸発器出口以降の冷媒を加熱すると高温熱源に移動する仕事量、熱量がへる。コンプレッサーの場合はコンプレッサーの仕事量が減るが吸入温度が上昇するので第２膨張弁で低温化する。
【００２８】
また、更に前記凝縮器出口の以降の冷媒と前記蒸発器出口以降の冷媒とを熱交換する第四熱交換器を備えることを特徴とするものである。
凝縮熱を利用する冬季及び給湯目的使用の場合の熱交換器取り付け方法である。
凝縮器出口以降の冷媒を冷却すると冷凍効果が増す。に移動する仕事量が減少する。
蒸発器出口以降の冷媒を加熱すると高温熱源に移動する仕事量、熱量が減少する。
その為に熱交換する。
【００２９】
また、更に前記定容加熱器の定容加熱熱源を前記凝縮器の冷却排熱とするものである。
冷却排熱は必ず冷却材より高温になるので定容加熱熱源として使用できる。
【００３０】
また、更に前記被定容加熱流体と被定容加熱流体以外の流体と熱交換する第五熱交換器を備えることを特徴とするものである。
冷媒と他の流体と熱交換すると他の場所で冷却、加熱に使用できる。
【００３１】
また、更に前記被定容加熱流体を高温流体と低温流体に分離するボルテックスチューブを備える事を特徴とするものである。
ボルテックスチューブは気体を高温と低温に分離する事ができる。
被定容加熱流体を高温にしたい場合にボルテックスチューブを使用する。
熱機関の熱効率は高温熱源と低温熱源の温度差で決定されるのでボルテックスチューブ使用での高温化は有効である。
ヒートポンプボイラーで水蒸気を発生させるが、真空管式太陽熱集熱装置では集光動作がないので２００度が限度である。
熱サイクルの効率は温度差で決まるので水蒸気を高温化する必要がある。
そこでボルッテクスチューブを使用して高温化する。
現在のボルテックスチューブは１００度程度の温度差を生み出せる事が報告されている。
真空管式太陽熱集熱装置熱源により２００度に加熱された水蒸気を３００度の水蒸気と１００度の水蒸気に分離する。
３００度の高温水蒸気で蒸気タービンを回して変換効率を高める。
１００度の低温水蒸気は定容加熱器に送られ再加熱される。
この事で変換効率が向上する。
低温流体は定容加熱器に送られる。
定容加熱器は通常低温流体より低温の熱源の外気、海水なので高圧の低温流体は定容加熱器に吸入される。
【００３２】
また、更に前記ボルテックスチューブで分離された低温流体を前記定容加熱器の加熱熱源とする事を特徴とするものである。
ボルテックスチューブの低温分離流体の温度が外気温などより高温の場合は被定容加熱流体の加熱に使用できる。この事で被定容加熱流体の熱量が無駄なく使用できる。
例として  ５０度の被定容加熱流体をボルテックスチューブで分離すると  １００度の高温流体と０度の低温流体に分離される。
【００３３】
また、更に太陽光を集熱する太陽光集熱手段を備える事を特徴とするものである。
太陽光集熱手段には定置式の真空管式太陽熱集熱装置と鏡またはフレネルレンズを用いた集光式太陽熱集熱装置がある。
真空管式太陽熱集熱器は建物の屋上等に設置して太陽光を集熱するもので熱媒を使用しているので２００度までの集熱が可能である。
通常の冷凍サイクルでは冷媒の吐出温度は摂氏７０度程度なので真空管式太陽熱集熱器は熱源として十分利用できる。
しかし、ボイラーの加熱熱源とするには２００度以上の熱源が必要なので利用できない。
２００度以上の熱源を太陽光から得る為には集光が必要である。
集光には追尾装置が必要である。フレネルレンズで集光するものと鏡で集光するものがある。
集光点に加熱物を配置すると、数百倍数千倍で集光するので非常に高温になり最終加熱熱源として十分利用可能である。
集光倍率は集光レンズ又は集光鏡と集光点の面積差で決まるので集光倍率を調整して所定の高温が得られる様にする。
熱源を太陽光集熱熱源にすると自然エネルギーだけで冷凍サイクル、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。
２００度以下の冷媒加熱には安価な真空管式太陽熱集熱器を使用する。
集光式太陽熱集熱装置は追尾装置が必要で高価であるが、真空管式より高熱になるのでボイラー、太陽熱発電等で使用される。
集光式は最終加熱熱源用定容加熱器を集光点にする。
定置式集熱器では南面仰角３５度設置時で平方メートルあたり最高１０００ｗであるが、年間日射量は低くなる。
集光式では直達光は平方メートル当たり８００ｗであるが、年間日射量は太陽を追尾するので固定式の１．６倍程度になる。
１平方メートルの集光レンズまたは集光鏡で数百倍数千倍に集光すると集熱材は高温になり最終加熱熱源用定容加熱器の高温熱源として利用できる。
太陽光集光集熱手段を定容加熱器利用装置の冷凍サイクル及びヒートポンプボイラーのエネルギー源とする。
実施では定容加熱器は凝縮器、蒸発器と同じ構造なので、圧力容器と集熱材を熱伝導率の高い素材で連結する事で最終加熱熱源用定容加熱器を加熱する。
ヒートポンプボイラーと熱機関の総合効率は１００％であるので投入太陽エネルギー１００に対して１００の電気が発電できる。
定容加熱器利用装置の電気変換効率を８５％とすると発電１００に対して１１８の太陽光エネルギーが必要になる。
太陽光直達エネルギーは１平方メートルあたり８００ｗなので、故に発電１ｋｗあたりの必要集光面積は
１ｋｗ／ｍｍ／０．８ｋｗ／ｍｍ／０．８５＝１．４７ｍｍ    １．４７平方メートルである。
また追尾コストは高いので追尾装置不要の真空管式太陽熱集熱装置を２００度程度の低温熱源として予熱することでコストを削減できる。
太陽熱が存在しない夜間、曇天時は高温熱源としてニクロム線発熱、燃焼熱を使用する。
真空管式太陽熱集熱器は建物の屋上等に設置して太陽光を集熱するもので熱媒を使用しているので２００度の高温集熱が可能である。
４８時間程度の蓄熱も可能である。
集光式太陽熱集熱装置は数百倍〜数万倍に集光するので高温高エネルギー熱源である。
凝縮器の冷却水、冷却空気を利用して予熱する。
排熱とは水冷では出口冷却水、空冷では出口空気である。
基本的に冷媒の吐出温度より低温である。
太陽光集熱装置は定置式の真空管式太陽熱集熱装置と鏡またはフレネルレンズを用いた集光式太陽熱集熱装置がある。
真空管式太陽熱集熱器は建物の屋上等に設置して太陽光を集熱するもので熱媒を使用しているので２００度以上の高温集熱が可能である。
通常の冷凍サイクルで冷媒の吐出温度は摂氏７０度程度なので真空管式太陽熱集熱器式は熱源として十分利用できる。
しかし、２００度以上の蒸気が必要なボイラーの加熱熱源とするには２００度以上の熱源が必要なので利用できない。２００度以下のボイラーには使用できる。
この場合はヴォテックスチューブを使用して高温に分離して２００度以上にして使用する。
２００度以上の熱源を太陽光から得る為には集光が必要である。
集光には追尾装置が必要である。フレネルレンズで集光するものと鏡で集光するものがある。
数百倍数千倍に集光するので非常に高温になり加熱熱源として十分利用可能である。
定容加熱器は可動部分が弁機構しかないので音の発生が少なく、断熱圧縮機と比して、低騒音化が出来る。
予熱熱源で予熱すると加熱効率が高くなる。
また冷凍サイクルでは凝縮器の排熱利用が有効である。
凝縮器の冷却水、冷却空気を利用して定容加熱をする。
【００３４】
また、更に前記太陽光集熱手段で集熱した太陽熱を蓄熱する蓄熱手段を備えることを特徴とするものである。
太陽光がない夜間、曇天時、雨天時のため、太陽光集熱手段で集熱された熱エネルギーを蓄熱手段で蓄熱する。蓄熱には太陽熱発電で使用されている溶解塩で蓄熱する。
冷房用には氷蓄熱を行う。
真空管式太陽熱集熱器は蓄熱機能も持っているので冷房、冷凍用途には最適である。
集光式太陽熱集熱熱源の場合は最終加熱熱源用定容加熱器用と蓄熱用とを分けて加熱する。
【００３５】
また、更に作動流体を前記被定容加熱流体とする熱エネルギーを機械エネルギーに変換する熱・機械エネルギー変換手段を備える事を特徴とするものである。
想定している被定容加熱流体は水である。
故に作動流体は水蒸気である。
熱・機械エネルギー変換装置は蒸気機関および蒸気タービンである。
使用した水蒸気は復水器に送られ冷却される。
また被定容加熱流体を冷媒として、熱機関をスターリングエンジンとすることも可能でする。
この装置は、船舶、自動車、重機械などに搭載することが可能である。
また、始動時の動力利用、発電時の蓄電の為に蓄電池を備えると良い。
蓄電池は始動時用は鉛蓄電池を使用し、余剰電力の蓄電には、リチウムイオン電池またはニッケルイオン電池、ＮＡＳ電池を使用する。
ここでヒートポンプボイラーと蒸気機関、蒸気タービンの最終変換効率についてのべる。
まずヒートポンプボイラーの理想成績係数  理想ＣＯＰは
外気温又は冷却水温度を  Ｔ１ =摂氏３０度
冷媒  低温を            
Ｔ２＝摂氏−１０度
冷媒  高温を            
Ｔ３＝摂氏  １１０度
とすると、外気で予熱しない従来の断熱圧縮では
断熱理想ＣＯＰ＝Ｔ２／（Ｔ３−Ｔ２）＋１＝（２７３．１５−１０）／｛（２７３．１５＋１１０）−（２７３．１５−１０）｝＋１＝２．１９＋１＝３．１９
外気温まで予熱すると
外気予熱理想ＣＯＰ＝Ｔ１／（Ｔ３−Ｔ１）＋１＝Ｔ３／（Ｔ３−Ｔ１）＝（２７３．１５＋３０）／｛（２７３．１５＋１１０）−（２７３．１５＋３０）｝＋１＝３．７９＋１＝４．７９
熱機関の熱効率は
１−Ｔ１／Ｔ３＝（Ｔ３−Ｔ１）／Ｔ３
よって総合変換効率は  
外気予熱理想ＣＯＰ×熱効率＝Ｔ３／（Ｔ３−Ｔ１）×（Ｔ３−Ｔ１）／Ｔ３＝１        
となり、最高の効率となる。
この式からヒートポンプサイクル装置と熱機関の高温熱源を共有し同じ系にすると良い事がわかる。
故に外気または冷却水をヒートポンプサイクル熱機関の低温熱源とすることが重要である。
また定容加熱器は、断熱圧縮機と異なりは可動部が弁ぐらいなので理論と実績の乖離は少ないと思われる。
蒸気機関、蒸気ボイラーの排熱が外気温、冷却水温度より高くなっている場合はその温度差が熱効率を悪化させているので、定容加熱器で吸収することで実績ＣＯＰを理想ＣＯＰに近づける事ができる。
実運用では冷凍サイクルの低温熱源は熱機関の冷却排熱とする事で理論熱効率の悪化分をヒートポンプサイクル成績係数向上でカバーすることが出来る。
この理論からヒートポンプと熱機関の組み合わせは設備の有効面積効率で低温熱源と高温熱源を検討する事になる。熱効率の為に高温にする必要がなくなるので設備費が抑えられる。
【００３６】
また、更に前記定容加熱器と、
前記熱・機械エネルギー変換手段の高温熱源部を収容する高温熱源収容手段を備える事を特徴とするものである。
熱機関の高温熱源部とは蒸気タービンでは静翼までである。熱エネルギーを速度エネルギーに変換する前工程までである。
ヒートポンプサイクルと熱機関の高温熱源を同じ空間に収容することで熱機関の熱損失をヒートポンプサイクルで吸収する。
この容器は密閉されていて弁などは何もついていない。この空間の温度が最終加熱熱源用定容加熱器の吐出温度以上になると最終加熱熱源用定容加熱器の吐出弁が開き予熱器から低温の被加熱流体が吸入され、収容空間の温度を吸収する。
これで熱損失を最小にする事ができる。
【００３７】
また、更に前記高温熱源収容手段を断熱する高温熱源収容断熱手段を備える事を特徴とするものである。
高温熱源収容手段を断熱すると熱損失を抑えられる。
【００３８】
また、更に温度差を有する前記定容加熱熱源を備える事を特徴とするものである。
温度差を有する定容加熱熱源とは外気温と地下水が例である。
温度差がある熱源があれば熱機関とヒートポンプサイクルの総合効率を１以上とする事が可能である。
高温熱源が３００度で、外気温が３５度で地下水が１８度とすると、冷凍サイクルの低温熱源を外気温とし、
熱・機械変換装置の低温熱源を地下水とすると総合変換効率が１以上になる。
常に冷凍サイクルの低温熱源を２個の低温熱源の高い方にして、
熱機関の低温熱源を２個の熱源の低い方にする事でヒートポンプサイクルと熱・機械変換装置の組み合わせ理論総合効率が高くなり１以上となる。
総合理論効率は
低・低温熱源温度をＴ１
高・低温熱源温度をＴ２
ヒートポンプサイクル及び熱・機械変換装置の高温熱源をＴ３
とすると総合熱効率は
（Ｔ２／（Ｔ３−Ｔ２）＋１／（１−Ｔ１／Ｔ３）＝（Ｔ３−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ２）である。この結果Ｔ２が大きいほどＴ１が小さいほど総合効率はよくなる。
よって、上記の設定の総合効率は１．０６４となる。
また冬季で外気温０度  地下水1８度とすると総合変換効率は１．０６３８となる。
この場合ヒートポンプサイクルの予熱熱源を地下水に熱機関の低温熱源を外気温にする。
最高の立地条件は寒冷地で地熱熱源があり日照時間が長く、日射量の多い立地である
【００３９】
また、更に前記熱・機械変換手段で変換された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を備えることを特徴とするものである。
いわゆる汽水発電機である。ヒートポンプボイラーの高温高圧水蒸気で蒸気タービン、蒸気機関を動かし電磁誘導発電機で発電する。
発電用の場合はヒートポンプボイラーにより３００度以上６００度くらいまで加熱する。
この場合凝縮器は復水器として機能する。
移動手段に搭載した場合は発電した電気は電気モーターと蓄電池に供給される。
【００４０】
また、更に前記発電機で発電された電力を蓄電する畜電手段を備える事を特徴とするものである。
蓄電手段とは蓄電池、キャパシタなどである。蓄電池は鉛電池、ニッケル電池、リチウム電池などがある。
蒸気機関、蒸気タービンなどは出力応答性が悪いのであらかじめ蓄電しておき電動モーターで駆動力を発生させ、応答性をよくする。
【００４１】
また、更に前記加熱熱源を切り替える加熱熱源切り替え手段を備える事を特徴とするものである。
太陽光がない時、蓄熱がなくなった時のため最終加熱熱源の切り替えが必要になる。
蓄電と燃焼熱源でも同様である。
【００４２】
また、更に前記定容加熱熱源を切り替える定容加熱熱源切り替え手段を備える事を特徴とするものである。
ヒートポンプサイクルと熱機関の組み合わせでは、日本では、夏季と冬季でそれぞれの低温熱源を切り替える必要がある。
切り替えには、暖房、冷房の切り替えに使用されている電磁弁を使用する。
【００４３】
また、更に前記定容加熱器利用装置を搭載する移動手段を備える事を特徴とするものである。
移動手段とは自動車、船舶、建設機械、フォークリフト、などである。      
具体的には水をヒートポンプサイクルの冷媒として、外燃機関の作動流体を水蒸気としたものである。蒸気タービン自動車、蒸気タービン船、蒸気機関車、蒸気タービン機関車である。
【００４４】
また、更に前記熱・機械変換手段で変換された機械エネルギーを前記移動手段の駆動力に変換する機械・駆動力変換手段を備える事を特徴とするものである。
蒸気機関、蒸気タービンで移動装置を直接駆動するものである。
変速機、プロペラシャフトなどの動力伝達装置が必要である。
蒸気タービン、蒸気機関は出力応答性が悪いので電気と電動モーターが必要である。
【００４５】
また、更に前記発電機で発電された電力を前記移動装置の駆動力に変換する電力・駆動力変換手段を備える事を特徴とするものである。
電力・駆動力変換手段とは電動モーターの事である。
基本的に蒸気タービン発電機付電気モーター駆動移動装置である。
変換された電気エネルギーは駆動力と蓄電に配分される。
駆動力の変動には電動モーターと蓄電装置の電力供給で対応し、熱・機械変換装置は複数段階の定速出力で運転されると燃費が向上する。
複数段階とはアイドリング、市街地走行、高速走行、超高速走行などである。
【００４６】
また、更に前記熱・機械変換手段で変換された機械エネルギーを前記機械・駆動力変換装置と前記発電機に配分する機械エネルギー配分手段を備える事を特徴とするものである。
【００４７】
また、更に前記機械エネルギー配分手段の配分率を選択する機械エネルギー配分率選択手段を備える事を特徴とするものである。
【００４８】
また、更に駆動力を前記機械・駆動力変換装置と前期電力・駆動力変換手段に要求する駆動力要求手段を備える事を特徴とするものである。
【００４９】
また、更に前記定容加熱器利用装置の不可逆反応発生熱源を収容する不可逆反応発生熱源収容手段と、
不可逆反応発生熱源を予熱熱源とする予熱器からなる不可逆反応発生熱回収手段とを備える事を特徴とするものである。
不可逆損失とは機械損失と化学反応熱と摩擦熱などの機械装置を運転する時に発生するものである。
蒸気タービンの回転部の摩擦による発熱、発電機の可動部の摩擦熱、蓄電池の化学反応熱を吸収する為に蒸気タービン発熱部、発電機、蓄電池、太陽熱蓄熱器などを予熱加熱熱源用定容加熱器の予熱熱源とする。
この事でいわゆるエントロピー増大が防止できる。
総合熱効率が向上する。
実施においては、蒸気タービン機械可動部、発電機、蓄電器、駆動装置を同一断熱空間に収容し、その空間に予熱加熱熱源用定容加熱器を設置して発生熱を吸収する。
予熱加熱熱源用定容加熱器には伝熱向上手段を取り付ける。
これは、各装置の冷却にもつながる。
【００５０】
また、更に前記発生熱源収容手段を断熱する発生熱源収容断熱手段備える事を特徴とするものである。
断熱することで熱損失を抑えられる。
【００５１】
また、更に前期蓄電手段で蓄電された畜電量を計測する畜電量計測手段を備える事を特徴とするものである。
常に蓄電量を計測して蓄電余力がある場合は機械・電気変換手段で発電された電気を蓄電する。
【００５２】
また、更に前記定容加熱器の定容加熱熱源を前記太陽光集熱手段とし、
前記太陽光集熱手段を集光式集熱装置とし、
前記吸熱手段の吸熱源を集光式太陽電池素子レシーバとする事を特徴とするものである。
集光式太陽光発電では集光倍率を数千〜数万にするとＩ−Ｖ特性から発電効率が向上する。
しかし太陽電池素子は数千度以上に発熱する。
蒸発器の機能は吸熱なので太陽電池素子のレシーバを銅板にし、冷媒配管と熱交換することで、太陽電池素子の発熱を吸収する。
定容加熱器利用装置は集光式集熱装置を高温熱源として冷凍サイクルが稼動するので冷却に動力、電気を必要としないで集光式太陽電池素子の冷却ができる。
冷媒の蒸発器温度を−１０度、凝縮器入り口温度を５０度とし外気温度３０度とすると定容加熱器を使用して外気温まで予熱すると理論成績係数は２１．０１となり冷却量の５％となる。自然冷却の集光式太陽電池素子は７０度くらいになる。
蒸発器温度との温度差は８０度になり２０％以上向上する。
また現在数百倍が限度の集光倍率を数千倍にすることも可能である。
【００５３】
また、更に前記定容加熱熱源を燃焼熱熱源とする事を特徴とするものである。
【００５４】
また、更に前記燃焼熱熱源を固体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とするものである。
【００５５】
また、更に前記燃焼熱熱源を液体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とするものである。
【００５６】
また、更に前記燃焼熱熱源を気体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とするものである。
【００５７】
また、更に前記燃焼熱熱源を気体燃料燃焼熱熱源とする事を特徴とするものである。
最終加熱熱源とすることで二酸化炭素排出量ゼロの発電が実現する。
【００５８】
また、更に前記定容加熱熱源を電気抵抗発熱熱源とする事を特徴とするものである。
【００５９】
また、更に前記定容加熱熱源を太陽光集熱熱源とする事を特徴とするものである。
【００６０】
また、更に前記定容加熱熱源を熱機関の冷却排熱とする事を特徴とするものである。
熱機関の機械エネルギーに変換されない熱エネルギーは冷却排熱となる。
熱機関とは蒸気タービン、蒸気機関などである。
これをヒートポンプサイクルで回収する。
【００６１】
また、更に前記定容加熱熱源を外気とする事を特徴とするものである。
外気で被定容加熱流体を予熱する。北半球の夏季の場合
外気は地下水や海水より高温なので、ヒートポンプサイクルの予熱に使用する。
地下水や海水は外気より低温なので熱機関の低温鉄源とする。
【００６２】
また、更に前記定容加熱熱源を地下水とする事を特徴とするものである。
地下水で被定容加熱流体を予熱する、北半球の冬季の場合
地下水は外気より高温なので、ヒートポンプサイクルの予熱に使用する。
外気は地下水より低温なので熱機関の低温鉄源とする。
【００６３】
また、更に前記定容加熱熱源を前記不可逆反応発生熱源とする事を特徴とするものである。
蒸気タービンの機械部、蓄電池、発電機の発熱をヒートポンプサイクルの予熱熱源として回収する。
【００６４】
また、更に前記定容加熱熱源をボルテックスチューブ低温分離熱源とする事を特徴とするものである。
ボルテックスチューブで分離された低温側の被定容加熱流体を最終加熱するために予熱加熱熱源用定容加熱器におくる。
予熱加熱熱源用定容加熱器の予熱熱源温度よりボルテックスチューブの低温側の圧力は高いので予熱加熱熱源用定容加熱器に吸入される。
【００６５】
また、更に前記定容加熱熱源を原子核反応熱とする事を特徴とするものである。
使用済み核燃料の発生熱を予熱熱源にする。安全のため１００度以下の熱源として利用する。
【００６６】
なた、更に前記定容熱源を海水とする事を特徴とするものである。
海水で被定容加熱流体を予熱する。船舶など海水が入手できる場合、北半球の冬季の場合
海水は外気より高温なので、ヒートポンプサイクルの予熱に使用する。
外気は海水より低温なので熱機関の低温鉄源とする。
【００６７】
また、更に前記定容加熱熱源を地熱発電の温排水とする事を特徴とするものである。
ヒートポンプサイクルの定容加熱熱源として地熱発電の温排水を使用し、熱機関の低温熱源を外気または地下水とすると、ヒートポンプと熱機関の組み合わせ効率が理論値で１以上になる。
【００６８】
また、更に前記被定容加熱流体を空気とする事を特徴とするものである。
この装置は空気圧縮機である。
【００６９】
また、更に前記被定容加熱流体を冷凍サイクルの冷媒とする事を特徴とするものである。
この装置は冷凍サイクル装置で、空調装置、冷凍装置である。冷媒にはフルオロカーボン、水、二酸化炭素、アンモニア、ブタンなどがある。
【００７０】
また、更に前記被定容加熱流体を化学反応に使用される化学物質とする事を特徴とするものである。
冷凍サイクルの冷媒を化学反応物質にする。
反応温度が３００度の化学反応の場合に化学反応物質をヒートポンプサイクルで加熱する。外気温度を２５度とすると外気予熱で成績係数が２．０８となり省エネルギーとなる。
この場合化学反応物質は最終加熱熱源用定容加熱器で加熱されて吐出される。
【００７１】
また、更に前記被定容加熱流体を二酸化炭素とし、
前記被定容加熱流体供給手段を二酸化炭素供給手段とし、
二酸化炭素と化学反応する化学物質と、
二酸化炭素反応化学物質と、
二酸化炭素と二酸化炭素反応化学物質を化合する二酸化炭素化合装置を備える事を特徴とするものである。
二酸化炭素回収手段は製鉄所、セメント工場などの発生源に設置する。
回収方法は種々開発されているがいずれでも良い。
【００７２】
また、更に前記二酸化炭素反応化学物質をアンモニアとする事を特徴とするものである。
二酸化炭素とアンモニアは触媒下で、温度３００度で尿素に合成される。
尿素合成に要するエネルギーがヒートポンプサイクル利用で半減される。
この結果熱源が石炭燃焼の場合で二酸化炭素が半減する。
太陽光集熱熱源をヒートポンプサイクルの最終熱源とすると二酸化炭素排出零の尿素合成となり二酸化炭素が削減される。
【００７３】
また、更に前記被定容加熱流体を水とする事を特徴とするものである。
この装置はヒートポンプボイラーである。
燃焼熱源の場合の構造は貫流ボイラーと同じ構造となる。
【００７４】
また、更に前記被定容加熱流体を海水する事を特徴とするものである。
被定容加熱流体を海水にして水蒸気を噴出して蒸気タービンで発電を行い、蒸気を外気で凝縮して真水を回収する。
真水回収分の海水を供給すると発電と海水淡水化と冷房ができる事になる。
ヒートポンプサイクルと熱機関をあわせた総合効率は１００％である。
発電を重視するか海水淡水化を重視するか冷房需要を重視するかで、水蒸気吐出温度を決定する。
【００７５】
また、更に前記被定容加熱流体をブラインとする事を特徴とするものである。
寒冷地では外気温が零度以下になり水が凍結する。そこで、ブラインを使用する。
ブラインは塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液などである。
【００７６】
また、更に前記熱・機械変換手段を蒸気熱機関とする事を特徴とするものである。
蒸気熱機関とは蒸気タービン又は蒸気機関の事である。
【００７７】
また、更に前記太陽光集熱手段を集光式太陽熱集熱器または真空管式太陽熱集熱器とする事を特徴とするものである。
太陽光集熱手段には定置式の真空管式太陽熱集熱器と鏡またはフレネルレンズを用いた追尾装置を備えた集光式太陽熱集熱器がある。
真空管式太陽熱集熱器は建物の屋上等に設置して太陽光を集熱するもので熱媒を使用しているので２００度までの集熱が可能である。
通常の冷凍サイクルでは冷媒の吐出温度は摂氏７０度程度なので真空管式太陽熱集熱器は熱源として十分利用できる。
しかし、ボイラーの最終加熱熱源とするには２００度以上の熱源が必要なので利用できない。
２００度以上の熱源を太陽光から得る為には集光が必要である。
集光には追尾装置が必要である。フレネルレンズで集光するものと鏡で集光するものがある。
集光点に加熱物を配置すると、数百倍数千倍で集光するので非常に高温になり最終加熱熱源として十分利用可能である。
集光倍率は集光レンズ又は集光鏡と集光点の面積差で決まるので集光倍率を調整して所定の高温が得られる様にする。
熱源を太陽光集熱熱源にすると自然エネルギーだけで冷凍サイクル、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。
２００度以下の冷媒加熱には安価な真空管式太陽熱集熱器を使用する。
集光式集熱装置は追尾装置が必要で高価であるが、真空管式より高熱になるのでボイラー、太陽熱発電等で使用されている。
熱源の使用方法は真空管式太陽熱集熱器では、集熱器の熱媒と被定容加熱流体を二重管構造にして熱交換する。
集光式は最終加熱定容加熱器を集光点にする。
真空管式太陽熱集熱器では南面仰角３５度設置時で平方メートルあたり最高１０００ｗであるが、年間日射量は低くなる。
集光式では直達光は平方メートル当たり８００ｗであるが、年間日射量は太陽を追尾するので固定式の１．６倍程度になる。
１平方メートルの集光レンズまたは集光鏡で数百倍数千倍に集光すると集熱材は高温になり定容加熱器の最終加熱熱源として利用できる。
【００７８】
また、更に前記蓄熱手段を溶融塩蓄熱とする事を特徴とするものである。
【００７９】
また、更に前記蓄熱手段を氷蓄熱とする事を特徴とするものである。
【００８０】
また、更に前記被定容加熱流体供給手段を給水装置とする事を特徴とするものである。
【００８１】
また、更に圧力容器の構造を被定容加熱流体と定容加熱熱源の二重管構造とする事を特徴とするものである。
定容加熱熱源は外気、地下水等であり、熱交換器の伝熱性能を向上の為に水冷の場合は二重管構造とする。
【発明の効果】
【００８２】
逆カルノーサイクルとされている冷凍サイクルの断熱圧縮過程を定容加熱過程に置き換えることで逆カルノーサイクルではない加熱冷凍サイクルになりの成績係数が向上する。
また高温の冷媒と低温の冷媒を熱交換することで凝縮器が不要となる。
断熱圧縮機ではなく定容加熱器を用いることで油が不要になり、騒音も低下する。
冷凍サイクル装置のコストが大幅に低下する。
定容加熱器利用のヒートポンプサイクルとカルノーサイクル熱機関の組み合わせで理論総合変換熱効率１の熱利用装置が実現する。
冷凍サイクルの低温熱源と熱機関の低温熱源を使い分ける事で総合変換熱効率１以上の熱利用装置が実現できる。
定容加熱器利用で冷媒を加熱高温化することで断熱圧縮機より騒音を低減できる。
定容加熱器利用で冷媒を外気温または冷却排熱で加熱することで冷凍サイクルの理論成績係数が断熱圧縮機利用の場合と比して、冷房使用時４倍〜６倍になる。
７５％以上の省エネルギーになる。
定容加熱器利用して冷凍サイクルの冷媒を水として、ヒートポンプボイラーを構成すると、蒸気温度３００度で成績係数が約２となり５０％の省エネルギーになる。また冷房、冷凍が同時にできる。
定容加熱器利用でヒートポンプボイラーと蒸気タービン又は蒸気機関を組み合わせると、理論変換効率は温度に関係なく１となり最高効率になる。
ヒートポンプボイラーは従来のボイラーに比して小型化できる。
ヒートポンプボイラーなので、同時に冷房もできる。
定容加熱器利用で熱源を太陽光集熱熱源とすると、ＣＯ２排出０の冷房、暖房、発電が実現できる。
定容加熱器利用で、太陽電池を使用しないで太陽エネルギー変換理論変換効率    １００％の太陽光発電が実現する。集熱で発電できるから、定容加熱器利用で低温熱源を使い分けることで熱効率１００％以上の装置ができる。
ボイラーが小型化されるので移動装置に搭載することができる。
ヒートポンプボイラー、蒸気タービン、発電機の組み合わせで理論熱効率１００％の発電が可能となる。
風力発電の出力変動と太陽熱発電の出力変動を定容加熱器利用のバイオマス火力発電を出力変動調整手段とすることで、電力系統が安定しかつ二酸化炭素排出無し発電が可能となる。
太陽光用発電の設備稼働率が低く設備コストが割高である。
また蒸気熱機関を定速運転し出力変動を蓄電と電気モーターで対応することで大幅な省エネルギーが実現する。
内燃機関のように排ガス対策が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】最終加熱熱源用定容加熱器である。１の圧力容器内の４の被定容加熱流体を２の吸入弁と３の吐出弁を閉じたまま４の最終加熱熱源で加熱すると、圧力温度が高まる。所定の温度圧力になると吐出弁が開き４の被定容加熱流体が吐出される。最終加熱熱源は被定容加熱流体の吐出温度より高い熱源で燃焼熱熱源、電気抵抗発熱熱源、太陽熱集熱熱源がある。吐出弁の設定圧力は被定容加熱流体の設計吐出温度の圧力とする。４の被定容加熱流体が吐出されて圧力が低下した圧力容器内には新たな被定容加熱流体が吸入弁が開き吸入される。７は断熱手段で最終加熱熱源用定容加熱器は外部環境より高温になるので熱損失防止のために断熱する。７の断熱手段は圧力容器内部でも外部でも良い。断熱材には真空断熱材、グラスウール、ウレタン系などいろいろ使用できる。
【図２】予熱加熱熱源用定容加熱器である。構造は最終加熱熱源用定容加熱器と同じである。吸入弁、吐出弁の機能は逆止弁機能である。６は予熱熱源である。４の被定容加熱流体を予熱熱源で加熱する。予熱熱源は外気、地下水、熱機冷却排熱、燃焼排熱がある。予熱熱源は低温なので８の伝熱向上手段をつけて伝熱性能を向上させる。後工程の最終加熱熱源用定容加熱器で被定容加熱流体が吐出されると、最終加熱熱源用定容加熱器内の圧力が予熱加熱熱源用定容加熱器の圧力より低くなり予熱器内の被定容加熱流体が最終加熱熱源用定容加熱器に吸入される。
【図３】４は被定容加熱流体である。９は最終加熱熱源用定容加熱器である。被定容加熱流体は最終加熱熱源用定容加熱器で高温になり吐出される。５は最終加熱熱源である。１３は最終加熱熱源切り替え器であり、太陽熱集熱熱源と燃焼熱熱源の切り替えや太陽熱熱源と電気抵抗発熱熱源の切り替えを行う。１０は予熱加熱熱源用定容加熱器であり被定容加熱流体を予熱する。最終加熱熱源用定容加熱器と予熱加熱熱源用定容加熱器で従来の断熱圧縮機の機能を満たす。１４は予熱熱源切り替え器で季節変動により変化する予熱熱源の高温の方に切り替えるものである。たとえば、北半球の夏季において、外気温と地下水であれば、外気にきりかえる。５３は放熱手段である。１５は出力開始停止増減装置である。最終加熱熱源用定容加熱器の加熱の開始停止と加熱量の増減を行う。４３は発電機である。４４は機械エネルギー配分手段で機械エネルギーのまま利用するか発電するかの配分を決める。機械エネルギーを全て発電に配分すると発電所になる。４２は熱・機械変換手段である。ここで被定容加熱流体の熱が放熱される。１１は吸熱手段である。冷凍サイクルでは蒸発器である。１２は被定容加熱流体回収手段である。５３は放熱手段である。冷凍サイクルで放熱手段と被定容加熱流体回収手段を備えるものが凝縮器である。４２は熱・機械変換手段で放熱機能をもっている。被定容加熱流体が水の場合は蒸気タービンまたは蒸気機関である。１９は膨張弁である。被定容加熱流体を低温低圧化する。４１は蓄熱手段である。最終加熱熱源が太陽熱集熱手段の場合に夜間、雨天の時蓄熱が必要になる。４６は機械・駆動力変換手段で機械エネルギーを移動装置の駆動力に変換する。４７は電力・駆動力変換手段で電力を駆動力に変換する。いわゆる電動モーターである。４８は駆動力配分手段で電力・駆動力と機械・駆動力の配分を決める。５２は始動手段である。船舶、自動車、鉄道機関車、建設機械などがある。５０は熱・機械変換手段高温熱源部である。熱機関のカルノーサイクルの高温熱源である。５１は高温熱源収容手段である。ヒートポンプサイクルの高温熱源と熱機関の高温熱源を同居させることで熱損失がおさえられる。
【図４】定容加熱器利用の冷凍サイクルである。９は最終加熱熱源用定容加熱器である。１０は予熱加熱熱源用定容加熱器である。最終加熱熱源用定容加熱器と予熱加熱熱源用定容加熱器で従来の断熱圧縮機を置き換える。１０は予熱加熱熱源用定容加熱器１７は蒸発器である。１６は凝縮器である。１９は膨張弁である。１８は冷媒である。２１は最終加熱熱源の太陽光集熱熱源である。２０は最終加熱熱源の燃焼熱熱源である。２５は予熱熱源の外気である。２６は地下水である。切り替え器により常に温度の高い予熱熱源に切り替える。５４は溶融塩蓄熱である。太陽熱集熱熱を蓄熱する。
【図５】この装置は復水器つきのヒートポンプボイラーである。３０は水である。３４は水蒸気熱交換器である。加熱された水蒸気と加熱物と熱交換をする。３５は復水器である。３７は集光式太陽熱集熱装置であり、非常に高温に集熱できるので最終加熱熱源としてしようできる。３６はバイオマス燃焼熱源である。３７と３６の組み合わせで再生可能エネルギーでボイラーが実現できる。２５は外気である。２９は燃焼ガス排熱である。１４の切り替え器で温度の高い方にきりかえる。
【図６】この装置は復水器なしのヒートポンプボイラーである。３１は給水装置である。３２は水蒸気噴出である。水蒸気噴出で水がなくなるので給水が必要である。３３は真空管式太陽熱集熱装置である。２４は石油系燃焼熱熱源である。３３と２４は最終加熱熱源である。１３の切り替え手段で切り替える２５は外気である。２６は地下水である。１４の切り替え手段で高いほうにきりかえる。５４は溶融塩蓄熱装置で３３で集熱した太陽熱を蓄熱する。３８はボルテックスチューブである。３９と４０に被定容加熱流体を分離する。３９の高温流体は吐出される。４０の被定容加熱流体は７１の予熱加熱熱源用定容加熱器におくられる。４０の方が外気、地下水の予熱器より温度が高いので７１に吸入される。
【図７】１７は蒸発器である。３５は復水器である。５７は蒸気タービンである。３０は水である。３３は真空管式太陽熱集熱装置である。５４は溶融塩蓄熱である。２４は石油系燃焼熱熱源である。２５は外気である。６７は熱機関冷却排熱である。５６は船舶である。
【図８】不可逆反応発生熱回収装置１０は予熱加熱熱源用定容加熱器である。５９は不可逆反応発生熱源である。６０は発生熱源収容手段である。７０は不可逆反応発生熱源収容断熱手段である。
【図９】１は圧力容器である。２は吸入弁である。３は吐出弁である。８は定容伝熱向上手段である。６１は発電機機械発熱熱源、６２は蒸気タービン機械発熱熱源である。６２は蒸気タービン機械発熱熱源、６３は蓄電池化学反応熱源である。６１〜６３の熱を予熱加熱熱源用定容加熱器で吸収する。
【図１０】集光式太陽電池素子冷却システム１６は凝縮器である。１９は膨張弁である。１８は冷媒である。２５は外気である。２１は太陽光集熱熱源である。６４は被冷却物体である集光式太陽電池素子レシーバである。
【符号の説明】
【００８４】
１        圧力容器
２        吸入弁
３        吐出弁
４        被定容加熱流体
５        最終加熱熱源
６        予熱熱源
７        定容断熱手段
８        定容伝熱向上手段
９        最終加熱熱源用定容加熱器
１０      予熱加熱熱源用定容加熱器
１１      吸熱手段
１２      被定容加熱流体回収手段
１３      最終加熱熱源切換器
１４      予熱熱源切換器
１５      出力開始停止増減装置
１６      凝縮器
１７      蒸発器
１８      冷媒
１９      膨張弁
２０      燃焼熱熱源
２１      太陽光集熱熱源
２２      電気抵抗発熱熱源
２３      気体燃料燃焼熱熱源
２４      液体燃料燃焼熱熱源
２５      外気
２６      地下水
２７      海水
２８      工業排水
２９      燃焼ガス排熱
３０      水
３１      被定容加熱流体供給手段
３２      水蒸気噴出
３３      真空管式太陽熱集熱装置
３４      水蒸気熱交換器
３５      復水器
３６      バイオマス燃焼熱源
３７      集光式太陽熱集熱装置
３８      ボルテックスチューブ
３９      ボルテックスチューブ高温分離被定容加熱
４０      ボルテックスチューブ低温分離被定容加熱
４１      蓄熱手段
４２      熱・機械変換手段
４３      発電機
４４      機械エネルギー配分手段
４５      機械エネルギー配分率選択手段
４６      機械・駆動力変換手段
４７      電力・駆動力変換手段
４８      駆動力配分手段
４９      駆動力要求手段
５０      熱・機械変換手段高温熱源部
５１      高温熱源収容手段
５２      移動手段
５３      放熱手段
５４      溶融塩蓄積
５５      氷蓄積
５６      船舶
５７      蒸気タービン
５８      被冷却物体及び被冷却流体
５９      不可逆反応発生熱源
６０      発生熱源収容手段
６１      発電機機械発熱熱源
６２      蒸気タービン機械発熱熱源
６３      蓄電池化学反応熱熱源
６４      太陽電池素子レシーバー
６５      給水装置
６６      ニクロム線発熱熱源
６７      熱機関冷却排熱
６８      不可逆反応発生熱回収手段
６９      高温熱源収容断熱手段
７０      不可逆反応発生熱源収容断熱手段
７１      ボルテックスチューブ用予熱加熱器
【図１】
2012225313.tif 000003
【図２】
2012225313.tif 000004
【図３】
2012225313.tif 000005
【図４】
2012225313.tif 000006
【図５】
2012225313.tif 000007
【図６】
2012225313.tif 000008
【図７】
2012225313.tif 000009
【図８】
2012225313.tif 000010
【図９】
2012225313.tif 000011
【図１０】
2012225313.tif 000012