JP2011526670A - 冷却、熱生成及び／又は仕事生成プラント - Google Patents

Abstract

冷却、熱生成又は仕事生成プラントを提供する。このプラントは、ａ）熱源に関連付けられた蒸発器Evapと、ヒートシンクに関連付けられた凝縮器Cond と、作業流体G_Tを圧縮または膨張させるための装置PEDと、該作業流体G_Tを前記凝縮器Condと前記装置PEDの間及び前記蒸発器Evapと前記装置PEDの間で移送させる手段を含む第１組立体と、移送液体L_T及び液体形態及び／又は気体形態の前記作業流体G_T（ここにL_TとG_Tは２種の異なった流体である）を収容している２つの移送室CT及びCT’を有する第２組立体と、前記作業流体G_Tを、前記凝縮器Condと前記各移送室CT及びCT’との間、及び前記蒸発器Evapと前記各移送室CT及びCT’との間で選択的に移送させる手段、及び前記移送液体L_Tを、前記移送室CT及びCT’と前記圧縮または膨張装置PEDとの間で選択的に移送させる手段であって少なくとも一つの流体変換器を含むものと、より構成された少なくとも一つの修正カルノー機械を含む。

Description

本発明は冷却、熱生成及び／又は仕事生成プラントに関する。

冷却、熱生成又はエネルギー生成に使用される熱力学機械はすべて「カルノー機械」と呼ばれる理想的機械を参照する。理想的なカルノー機械は、異なった２つの温度レベルにある熱源とヒートシンクを必要とする。従ってそれは２熱源機械である。それが仕事を供給することにより動作するときには駆動カルノー機械と呼ばれ、仕事を消費することにより動作するときは受動カルノー機械（又はカルノーヒートポンプ）と呼ばれる。駆動モードでは、熱Q_hiが温度T_hiの高温熱源から作業流体G_Tに供給され、ついで機械により作業流体G_Tから熱Q_loが温度T_loの低温シンクに供給され、そして正味の仕事Wが機械により供給される。逆に、ヒートポンプモードでは、熱Q_loが作業流体G_Tによって低温熱源T_loに取りこまれ、熱Q_hiは作業流体により温度T_hiの高温ヒートシンクに取りだされ、正味の仕事Wが機械により消費される。

熱力学の第２法則によると、２熱源（駆動または受動）機械の効率は、カルノーサイクルで動作するか否かに拘わらず現実の機械では、最大でも理想的なカルノー機械の効率に等しく、熱源とヒートシンクの温度にのみ依存する。しかし、２つの等温過程（T_hiとT_loでの）と２つの可逆断熱過程よりなるカルノーサイクルの実施は、現在まで完全には解決されていない多数の困難を有する。このサイクル中に、作業流体は気体状態にとどまるか、又は２つの等温過程（T_hiとT_loでの）中に液体／蒸気状態変化が生じうる。液体／蒸気状態変化が生じると、流体が蒸気状態にとどまる場合よりも高い効率で機械と環境との間に熱伝達が行われる。第１の場合及び熱源とヒートシンクで同一の交換される熱動力レベルがあるには、熱交換面積は小さい（従ってより安価）。しかし、液体／蒸気状態過程がある場合には、可逆断熱過程は液体／蒸気二相混合物の圧縮と膨張からなる。従来の技術は二相混合物が圧縮又は膨張することを許さない。従来技術ではこれらの変換を正しく行う方法は知られていない。

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ることによりカルノーサイクルに近似させ（駆動サイクルに対して）、加熱蒸気を圧縮しそして液体を等エンタルピー膨張させる（受動サイクルに対して）ことが考えられている。しかし、かかる修正はサイクルの非可逆性を誘導し、その効率、すなわちモータの効率、性能係数、又はヒートポンプの増幅係数を著しく減じる。

本発明の目的は、カルノーサイクルに近いサイクルで動作する、従来技術による機械よりもすぐれた熱力学的機械を提供することである。換言すると本発明は、断熱過程中のサイクルの非可逆性を実質的に制限しながら、必要な最小の接触面積の利益を維持するために、作業流体の液体／蒸気状態変化を伴って動作する機械を提供することにある。

本発明の一つの目的は、少なくとも一つの修正カルノー機械を含む冷却、熱生成及び／又は仕事生成プラントを提供することである。本発明の他の目的は少なくとも一つの修正カルノー機械を含むプラントを使用する冷却、熱生成及び／又は仕事生成方法を提供することである。

本発明による冷却、熱生成又は仕事生成プラントは、下記の手段、より構成された少なくとも一つの修正カルノー機械を含む。
ａ）熱源に関連付けられた蒸発器Ｅvapと、ヒートシンクに関連付けられた凝縮器Cond と、作業流体G_Tを圧縮または膨張させるための装置PEDと、該作業流体G_Tを前記凝縮器Condと前記装置PEDの間及び前記蒸発器Ｅvapと前記装置PEDの間で移送させる手段を含む第１組立体と、
ｂ）移送液体L_T及び液体形態及び／又は気体形態の前記作業流体G_T（ここにL_TとG_Tは２種の異なった流体である）を収容している２つの移送室CT及びCT’を有する第２組立体と、
ｃ）前記作業流体G_Tを、前記凝縮器Condと前記各移送室CT及びCT’との間、及び前記蒸発器Ｅvapと前記各移送室CT及びCT’との間で選択的に移送させる手段、及び
ｄ）前記移送液体L_Tを、前記移送室CT及びCT’と前記圧縮または膨張装置PEDとの間で選択的に移送させる手段であって少なくとも一つの流体変換器を含むものと、
より構成された少なくとも一つの修正カルノー機械を含む。

本明細書において、用語は次の意味を有する。
「修正カルノーサイクル」は１００％未満の可逆度を有する理論カルノーサイクル過程または同様な過程を含む熱力学的サイクルを意味する。
「修正カルノー機械」は上記特徴ａ）ｂ）ｃ）ｄ）を有する機械を意味する。
「流体変換器」は流体ポンプ(hydraulic pump)または流体モータ(hydraulic motor)を意味する。
「流体ポンプ」は環境が修正カルノー機械へ送る機械的エネルギーを用いて、流体移送流体L_Tを低圧で圧送し、また高圧を回復させる装置を意味する。
「補助流体ポンプ」は環境が修正カルノー機械に送る機械エネルギー、又は修正カルノー機械が環境に送る仕事から取り出される機械エネルギーを用いて、移送液体L_T又は液体状態の作業流体G_Tを加圧する装置を意味する。
「流体モータ」は修正カルノー機械により発生された機械的エネルギーを、高圧の移送液体L_Tを減圧しそれを低圧で回復させることにより、環境へ送る装置を意味する。
「環境」は修正カルノー機械の外部にある任意の要素を意味し、熱源、ヒートシンク、その他修正カルノー機械が接続されているプラントの任意の部材を含む。
「可逆過程」は厳密な意味での可逆過程(reversible transformation)と準可逆過程を含む。過程を行う流体のエントロピー変動と環境のエントロピー変動の総和は、理想的な場合に対応する厳密な可逆過程の間はゼロであり、実際の準可逆過程の間にはわずかに正である。一つのサイクルの可逆度は同じ極端温度間で動作するカルノーサイクルの効率に対する当該サイクルの効率の比（又は性能係数COP）により定量化できる。サイクルの可逆性が大きいほど、この比は１に近くなる（この比は常に１より小さい）。
「等温過程」は厳密な等温過程(isothermal transformation)及び理論的等温過程に近接した条件下での過程を意味する。過程が繰り返して等温で行われると考えられる実際の動作条件下では、温度Tはわずかに変動し、ΔT/Tは±10%であると認識される。
「断熱過程」は環境との間に熱交換が存在しないか、または過程を行う流体と環境を熱絶縁することにより熱交換を極力最小化した場合の過程（transformation）を意味する。

本発明による冷却、熱生成及び／又は仕事生成の方法は、本発明に従って作業流体G_Tに少なくとも１つの修正カルノー機械を含むプラント内で連続した修正カルノーサイクロを行わせることより成り、ここに修正カルノー機械は次の変換を行う。
・作業流体G_Tと熱源との間、又は作業流体G_Tとヒートシンクの間の熱交換による等温過程、
・作業流体G_Tの圧力の減少による断熱過程、
・作業流体G_Tとヒートシンクの間、又は作業流体G_Tと熱源との間の熱交換による等温過程、及び
・作業流体G_Tの圧力の増加による断熱過程。
この本発明の方法は次の特徴を有する。
・作業流体は少なくともサイクルの２つの等温過程で気液二相形態を有する。
・サイクルのこれら２種の等温過程は、流体変換器を駆動し又はそれにより駆動される移送流体L_Tの変位に一致して作業流体G_Tの体積の変化を生じさせ又は生じさせられる。その結果、仕事は少なくとも２つの等温過程で流体変換器を流通する流体を介してプラントに移送され又はプラントから受領される。
一つの実施形態では、仕事は、断熱過程の一方のみの段階で流体変換器を流れる流体を介してプラントに送られ又はプラントから受け取られる。この実施形態では、修正カルノーサイクロまたは修正カルノー機械は「第１形式」と呼ばれる。
一つの実施形態では、仕事は、両断熱過程の段階で流体変換器を流れる流体を介してプラントに送られ或いはプラントから受け取られる。この実施形態では修正カルノーサイクロまたは修正カルノー機械は「第２形式」と呼ばれる。

作業流体G_Tとして使用できる各種流体に対する液体／蒸気平衡曲線を示す。飽和蒸気圧Ｐ（バール）が片対数スケールのｙ軸に、ｘ軸上にプロットされた温度Ｔ（℃）の関数としてプロットされている。 第２形式の修正駆動カルノー機械の概要図である。 冷却技術者により使用されるモリエ図に作業流体G_Tが従う第２形式の修正駆動カルノーサイクルを示す。圧力Ｐが対数スケール上に、作業流体の単位質量ｈ当たりのエンタルピーの関数としてプロットされている。 低温シンクとの熱交換期間に作業流体が同一温度T_loに保持され、高温熱源との熱交換期間に作業流体が増大する温度T”_{hi 、}T’_hi 及びT_hiを有する第２形式の３つの修正駆動カルノーサイクルのモリエ図を示す。 第１形式の修正駆動カルノーサイクルを示す。 モリエ図に、作業流体G_Tが従う第１形式の修正駆動カルノーサイクルを示す。圧力Ｐが対数スケール上に、作業流体の単位質量ｈ当たりのエンタルピーの関数としてプロットされている。 第２形式の修正受動カルノーサイクルを示す。 モリエ図に、作業流体G_Tが従う第２形式の修正駆動カルノーサイクルを示す。圧力Ｐが対数スケール上に、作業流体の単位質量ｈ当たりのエンタルピーの関数としてプロットされている。 第１形式の修正受動カルノーサイクルを示す。 モリエ図に、作業流体G_Tが従う第１形式の修正受動カルノーサイクルを示す。圧力Ｐが対数スケール上に、作業流体の単位質量ｈ当たりのエンタルピーの関数としてプロットされている。 ユーザーの選択により第１駆動モードまたは第１受動モードで動作することができる修正カルノー機械の概略図である。 図１２ａ、図１２ｂは同一の極限温度T_hi と T_loの間で動作する修正駆動カルノー機械の２つの実施例を示し、これらの図はこれらの機械と環境との間の熱交換及び仕事交換の方向を示す図である。図１２ａは２種の修正駆動カルノー機械の間の中間温度レベルにおける熱カップリングの例を示し、図１２ｂは単一の修正駆動カルノー機械を有する他の実施例を示す。 低温修正受動カルノー機械に機械的に結合した高温修正駆動カルノー機械を含むプラントにおける熱交換及び仕事交換の熱源とシンクの温度レベル及び方向を示す概念図である。 高温修正受動カルノー機械に機械的に結合した低温修正駆動カルノー機械を含むプラントにおける熱交換及び仕事交換の熱源とシンクの温度レベル及び方向を示す概念図である。 図１５ａから１５ｈは修正カルノー機械（またはこの機械の複数の組み合わせ）と環境との間の熱及び仕事交換、並びに各種作業流体を含む８つの例に対して熱源及びヒートシンク温度を示す模式図である。 図１５の８つの例に含まれる各種の修正カルノーサイクルにおける、水、ｎ-ブテン、及び１,１,１,２−テトラフルオロエタンに対するモリエ図を示す。 図１５の８つの例に含まれる各種の修正カルノーサイクルにおける、水、ｎ-ブテン、及び１,１,１,２−テトラフルオロエタンに対するモリエ図を示す。 図１５の８つの例に含まれる各種の修正カルノーサイクルにおける、水、ｎ-ブテン、及び１,１,１,２−テトラフルオロエタンに対するモリエ図を示す。

本発明によるプラントでは、修正カルノー機械は駆動機械形態又は受動機械構造形態を有することができる。両者とも、機械は第１形式（一方の断熱過程中の移送液体と環境の間の仕事交換）又は第２形式（両方の断熱過程中の移送液体と環境の間の仕事交換）を有しうる。修正カルノー機械はまた、ユーザーの選択に依存して、駆動モード（第１または第２形式）又は受動モード（第１または第２形式）で動作する構成を有することができる。

駆動機械を制御する方法は、修正カルノーサイクルの少なくとも１つの過程において仕事を回収することを目的として、熱がプラントへ供給される少なくとも１つの段階を含む。受動機械を制御する方法は、修正カルノーサイクルの少なくとも１つの等温過程過程において熱を高温シンクT_hiで回収し、或いは熱を低温シンクT_loで除去することを目的として、仕事がプラントへ供給される少なくとも１つの段階を含む。

本発明の方法は、作業流体G_Tに熱源と熱シンクとの間で一連のサイクルを行わせる。以下では、説明を簡単にするために、またこれは修正カルノー機械の動作原理に影響しないので、高温熱源または高温シンクの温度と、この熱源またはシンクと熱交換する作業流体の温度とを区別せず、これらの温度をT_hで表す。同様に、低温源または低温シンクの温度と、この低温源または低温シンクと熱交換する作業流体の温度を区別せず、これらの温度をT_loで表す。従って、任意の熱交換は完全であると考える。

作業流体G_Tと移送流体L_Tは、好ましくは作業流体G_Tが移送流体L_Tに弱溶解性又は非溶解性であり、G_TはL_Tと反応せず、且つ液体状態ではG_TはL_Tよりも低密度であるように選択される。G_TのL_T中への溶解性が高すぎるか又は液体状態での作業流体G_Tの密度がL_Tよりも高いと、熱交換を妨げない手段によりそれらを互いに隔離する必要がある。この手段としては例えばG_TとL_Tの間に、非浸透性ではあるが移送液体の移動に対してごくわずかの抵抗しか与えず、又熱伝達にわずかな抵抗しか与えないバリアを形成する可撓性膜を介在させることができる。他の解決手段は液体状態での作業流体G_Tの密度と移送液体L_Tの密度の間に中間の密度を有するフロートを設けることである。フロートは大きい物理的バリアを形成できるが、移送室ＣＴ、ＣＴ’の側壁に摩擦がないことが望まれる場合には完全な効果を持たせることは難しい。他方、フロートは非常に有効な熱抵抗を構成できる。これら２つの解決策（膜とフロート）を併用してもよい。

移送液体Ｌ_Tはプラントの動作温度で低い飽和蒸気圧を有する液体から選択されるが、これは上記の隔膜が存在しない場合に、G_T蒸気が凝縮器または蒸発器でＬ_T蒸気を通して拡散することによる限界を回避するためである。G_Tとの上記の相容性があれば、Ｌ_Tの例には水、鉱油、又は合成油があり、好ましくは低粘度のものである。

作動流体G_Tは、好ましくは気液（すなわち融点と臨界温度の間の）平衡と両立する温度／圧力熱力学領域において過程過程を行う。しかし、修正カルノーサイクル中に、これらの過程過程のいくつかは、過冷却液体又は過熱蒸気領域で完全に又は部分的に行われ得る。好ましくは、作業流体は、気液平衡状態において温度と圧力の間に一変数関係が成立するように純粋物質及び共沸混合物から選択される。しかし、本発明の修正カルノー機械は非共沸溶液を作動流体としても運転できる。

作業流体Ｇ_Tは例えば水、CO₂又はNH₃である。作業流体はまた１〜６個の炭素原子を有するアルコール、１〜１８個（特には１〜８個）の炭素原子を有するアルカン、１〜１５個（特には１〜１０個）の炭素原子を有するクロロフルオロアルカン、好ましくは１〜１５個（特には１〜１０個）の炭素原子を有する一部又は完全にフッ素化又は塩素化したアルカンから選択してもよい。具体的には、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、及びｎ-ペンタンなどが使用できる。図１は数種の前記流体G_Tに対する気液平衡曲線を示す。飽和蒸気圧Ｐ（ｂａｒ）は対数スケールのｙ軸に温度Ｔ（℃）の関数としてプロットしてある。

作業流体として使用できる流体は、それが使用されるプラント、入手できる熱源又は所望される目的に依存して、駆動流体または受動流体として作用することができる。
一般に作業流体と移送流体はまずは入手可能な熱源とヒートの温度及び機械中の所望される最大又は最小飽和蒸気圧、次いでは他の基準（特に毒性、環境絵の影響、化学安定性、及び価格）に依存して選択される。

室CT又はCT’内の流体G_Tは、駆動サイクルの場合には断熱膨張段階後に又は受動サイクルの場合には断熱圧縮段階後に、液／気二相混合物状態にある。この場合に、流体G_Tの液相はG_T/L_T境界面に集積する。室CT又はCT’が凝縮器に接続される前に室CT又はCT’内の流体G_Tの蒸気含有量が高い（代表的には０．９５〜１）と、これらの室内の流体G_Tの液相が完全に消失することが考えられる。この消失は、室CT又はCT’を凝縮器に連通させる段階の最後において、室CT又はCT’内の作業流体G_Tの温度を凝縮機内の液体状態にある作業流体G_Tの温度以上に維持することにより実施でき、この瞬間に室CT又はCT’内に液体Ｇ_Tが存在ないものとなる。
１つの実施例において、プラントは異なった温度にある熱源とヒートシンクの間で熱交換を行う手段、蒸発器Evap、凝縮器Cond、及び移送室CTとCT’内の作業流体Ｇ_Tを有する。

修正カルノー機械の流体変換器が流体モータであって熱源温度がシンクの温度よりも高い場合には、修正カルノー機械は駆動機械である。本発明のプラントは、意図した目的に依存して、単一の修正駆動カルノー機械であるか、又は補助装置に結合されている修正駆動カルノー機械である。この結合は熱的または機械的に達成できる。

第１形式の修正駆動カルノー機械では、装置PEDは飽和液体状又は過冷却液体の状態にある作業流体G_Tを加圧する装置、例えば補助流体ポンプAHP₁より成る。

第２形式の修正駆動カルノー機械では、加圧又は膨張装置PEDは圧縮／膨張室ABCDと、それに関連づけられた移送手段と、移送流体L_Tを加圧する補助流体ポンプAHP₂を含む。

修正駆動カルノーサイクルにより実施される本発明の方法は、次の過程を含む。
・熱を温度T_hiの熱源からＧ_Tに移す等温過程、
・Ｇ_Tの圧力減少による断熱膨張過程、
・熱をＧ_Tにより温度T_hiよりも低い温度T_loのヒートシンクへ移す等温過程、及び
・Ｇ_Tの圧力増大による断熱圧縮過程。

本発明の方法が一連の修正駆動カルノーサイクルであるとき、熱源はヒートシンクの温度よりも高い温度にある。各サイクルは作業流体G_Tの体積変化が生じる一連の工程である。この体積変化は、流体モータを駆動する液体L_Tの変位を引き起こすか、又は補助流体ポンプにより駆動される液体L_Tの変位により引き起こされる。従って、プラントはある工程では仕事を消耗し、他の工程ではこれを回収する一方、完全なサイクルにわたっては、環境に対して正味の仕事を生成する。環境はこのプラントから配送される仕事を電気、熱又は寒冷に変換する補助装置でありうる。修正駆動カルノー機械を運転する方法は図２に概要を示した機械に基づいて詳細に説明する。

図２は修正駆動カルノー機械の概要図である。この装置は蒸発器Ｅvap、凝縮器Cond、等エントロピー圧縮／膨張室ＡＢＣＤ、流体モータＨＰ、補助流体ポンプAHP₂、及び２つの移送室CT及びCT’を含む。これらの要素は作業流体G_Tのみを収容している第１回路と、移送流体L_Tのみを収容している第２回路により互いに接続されている。これらの回路は制御弁により開閉される各種の分岐を有する。

蒸発器Ｅvapと凝縮器Condは一般に液体・気体混合状態の作業流体G_Tのみを収容している。しかし、作業流体G_Tと熱源T_hiの温度とに依存して、作業流体G_Tは温度T_hiにおいて超臨界領域にあってよく、また、これらの条件下に蒸発器Evapは気体状態の作業流体G_Tのみを収容していてもよい。モータHMとポンプAHP₂を流れるのは液体L_Tのみである。等エントロピー圧縮／膨張室ＡＢＣＤ、移送室CT及びCT’はこれら両流体G_TとL_Tの回路の間のインターフェースを構成している。これらは底部に液体状態の流体L_Tを含み、及び／又は上部に液体、気体又は気液混合状態の作業流体G_Tを含む。

室ABCDはソレノイド弁SV₃とSV₄によりそれぞれ閉鎖できる回路（G_Tを収容している）を介してCondとEvapに接続されている。Evapはソレノイド弁SV₁、SV_1'によりそれそれ閉鎖できる回路（作業流体G_Tを収容している）を介してCT及びCT’に接続されている。Condはソレノイド弁SV₂、SV_2'によりそれそれ閉鎖できる回路（作業流体G_Tを収容している）を介してCT及びCT’に接続されている。図２に示した実施例では、閉鎖手段とは二方向ソレノイド弁である。しかし、制御されるかどうかに拘わらず、他の型の弁、特に空気弁、スライド弁、逆止弁を使用してもよい。何対かの二方向弁（すなわち１つの入口と１つの出口を有するもの）を三方向弁（１つの入口と３つの出口、又は２つの入口と１つの出口）と置換してもよい。他の可能な弁の組み合わせは当業者の設計事項である。

図２の実施例において、流体モータHMを流れる液体は常に同一の方向に流れる。流体モータの最も頻繁に使用される１つである本発明の実施例では、高圧移送液体L_Tは常に同じ入口（図２の右側）へ接続され、低圧移送液体L_Tは常に同一の出口（図２の左側）へ接続される。室CTとCT’は交互に高圧及び低圧になるので、一組の電磁弁がそれらをモータHMの適正な入口／出口に接続する。従って、流体モータHMは、高圧のL_Tを収容していて電磁弁SV_hi及びSV_hi'によりそれぞれ遮断できる回路によりCT及びCT’の入口（又は上流）に接続され、そして、低圧のL_Tを収容していて電磁弁SV_lo及びSV_lo'によりそれぞれ遮断できる回路によりCT及びCT’の出口（又は下流）に接続されている。例えば、図２に示したサイクルの段階において、高圧は室CT’に低圧は室CTにあり、電磁弁SV_hi'及びSV_loは開き、電磁弁SV_hi及びSV_lo'は閉じており、モータHMを流れる移送液体は右から左へ向かう。他の半サイクル中には、高圧は室CTに低圧は室CT’にあり、電磁弁SV_hi'及びSV_loは閉じ、電磁弁SV_hi及びSV_lo'は開いているが、モータHMを流れる移送液体は同一の方向（右から左）へ向かう。

室ABCDはその低い位置において移送液体L_Tを収容していて、補助流体ポンプAHP₂と電磁弁SV_rを並列な分岐回路にそれぞれ含む回路により、モータHMの下流端に接続されている。液体L_TがHMからABCDへ流れるとき、液体L_TはAHP₂により加圧され、SV_rは閉じる。液体L_TがABCDからHMへ流れるとき、液体L_Tは重力により移動し、SV_rは開き、AHP₂は停止される。移送流体L_Tは最終的にCT又はCT’へ流れるので、室ABCDは室CT及びCT’の上方にある必要がある。

図2において、流体モータHMの軸SHは受動体（すなわち仕事消費体）に直接又は通常の継手を介して接続される。受動体は流体モータHMの軸に直結された交流発電機であり、補助流体ポンプAHP₂は磁気クラッチMCを介してモータHMに結合されている。他の結合手段、例えば万能ジョイント、ベルト、磁気または機械的クラッチも使用できる。同様に、例えば水ポンプ、修正受動カルノー機械、又は通常のヒートポンプ（機械的蒸気圧縮機能を有するもの）等の他の受動体を同じ軸に接続してもよい。必要なら、フライホイールをこの軸に取りつけてサイクルの受動及び駆動行程の連携を促進してもよい。

修正カルノーサイクルは冷凍技術者により使用されるモリエ図に記載できる。圧力は作業流体の単位質量当たりのエンタルピーｈの関数として対数尺でプロットできる。図３は作業流体G_Tが従う修正カルノーサイクルのモリエ図である。

使用される作業流体G_Tに依存して、蒸発器の出口での飽和蒸気の等エントロピー膨張の過程は二相混合物または過熱蒸気を生じる。図３において、二相混合物の場合は点ｃとｄを結ぶ点線間の経路で示されており、過熱蒸気の場合には点ｃとd_svを結ぶ実線間の経路で示されている。さらに、G_Tがどんなものかに拘わらず、蒸発器の出口の蒸気は、等エントロピー膨張の後に飽和限界の過熱蒸気または蒸気のみが存在するように過熱され得る。この第３の場合は図３に点c_svとd_svを結ぶ一点鎖線で示した経路で示されている。過熱蒸気領域での等エントロピー膨張の始点または終点での侵入（incursion）は不可逆性を生じるので、サイクルの効率低下をもたらす。しかし、点ｄが飽和蒸気段階に非常に近接していれば、等エントロピー膨張後にG_Tを過熱することにより室CT又はCT’内の液体G_Tを無くするのが好ましい。CT及びCT’内でG_Tを加熱するための手段を選択することは当業者には容易である。熱は例えば電気抵抗素子により、又はT_hiで熱源と熱交換することにより供給できる。熱交換はL_T回路に一体化した熱交換器で行われ、そのL_TはCT及びCT’内のそれらの界面でG_Tと熱交換する。熱交換はまたCT及びCT’の側壁と行われ得る。図２に示されている、温度T_iで熱がG_Tに供給されるものは後者の可能性である。

修正駆動カルノーサイクルは、時刻t_α, t_γ, t_δ, t_λにそれぞれ開始する引き続く4つの相により形成される。これは以下に図３のモリエ図のa-b-c-d_sv-e-aのサイクルを参照して説明する。原理はa-b-c_sv-d_sv-e-aのサイクルに対しても同じである。

αβγ相(時刻ｔ _α とｔ _γ の間)
時刻ｔ_αの直前に、L_Tのレベルは室ABCD及び室(シリンダ)CT内で低く（Lで表す）、室(シリンダ)CT’で高い（Hで示す）。同じ瞬間に、G_Tの飽和蒸気圧はABCDとCTで低いP_lo 値を有し、蒸発器EvapとCT’で高いP_hi値を有する。サイクルのこの瞬間が図２に示されているプラントの構成に相当する。

時刻ｔ_αにおいて、電磁弁SV_lo', SV_2, SV_hi' 及びSV_loの開放とポンプAHP₂の係合により、次の作用が生じる。
・圧力P_hiの蒸発器を出て行く飽和蒸気G_Tは室CT’に侵入し、移送液体L_Tを中間レベル（Jで表す）にもたらす。L_TはモータHMを通り、その中で膨張して仕事を生じ、その一部はポンプAHP₂により回収される；
・モータHMによる膨張の後、移送液体L_Tの一部は室CTに移送され、移送液体L_Tの他の部分は室ABCDに移送される。室CTでは液体L_Tは例レベルから中間レベル（Iで示す）へ移動し、そしてG_T蒸気を凝縮器に排出し、その中で凝縮してその底に貯まる（ここでは弁SV₂が開き、弁SV₃が閉じている）。移送液体L_Tの他の部分はポンプAHP₂により取り込まれ、より高い圧力で室ABCDに放出され、それによりこの室内に収容されている気液G_T混合物が等エントロピー的に圧縮されることを可能にする。

モリエ図（図3）において、この段階は次の同時過程に相当する。
＊ a → b：室ABCD内で、
＊ b → c ：Evap−CT’の組み合わ中で
＊ d_sv → e ：CT−Condの組み合わせ中で
室ABCD内でのG_Tの低圧P_loから高圧P_hiへの加圧は、まだ高圧P_hiにある蒸発器に導入される前に行う必要がある。従って、それは室ABCDと室Evapの間の電磁弁SV₄（逆止弁で置換可）が開放するのは時点ｔ_βのみである。これにはこの段階の開始時点で蒸発器内で液体状態にあるG_Tの貯留が必要である。この貯留はこの段階の終点で再構成される。

エネルギー面からみると、このαβγ相において、熱Q_hiが温度T_hiで蒸発器で消費され、温度T_lo (T_lo<T_hi)の凝縮器で放出され、正味の仕事W_αβγもまた外部に送出される。

γδ相（時刻ｔ _γ とｔ _δ の間）
時刻ｔ_γ、すなわちL_Tのレベルがあらかじめ規定した値（CTにおいてI、CT’においてJ、及びABCDにおいてH）に達したとき、電磁弁SV_2、SV_lo及びSV_hi'が開放状態のままであり、電磁弁SV₃及びSV_rが開放される。その結果、
・CT’室に収容されたG_T蒸気は膨張を続けるが、準断熱過程であり（図3のモリエ図においてc→d→d_sv段階)、再び移送液体L_TをモータHMを介して室（シリンダ）CTに放出する。実際、この過程は、流体G_Tに依存して、二相領域または過熱蒸気に終わる厳密に断熱膨張と、それに続く、加熱を許す充分な温度（T_loとT_hiの間）に維持された室CT’の壁を介するわずかな過熱（ｄ→d_sv)との二段階に分解できる。このd→d_svの過程は、もしも厳密な断熱膨張（ｃ→d）の後に、流体G_Tが二相領域にあれば、液体G_Tは一部分がこのγδ相の終わりに凝縮室に放出される；
・凝縮器と連通している室ABCDは低圧に戻され、その下部に収容されている移送液体L_Tは重力により好ましくは室ABCDよりも下側にある室CTに流れる。しかし、電磁弁SV_rが電磁弁SV₃よりも少し前に開放し且つ少量のG_Tが室ABCDの上部に飽和状態で残留していれば、室CTと連通している時間中のL_Tの減圧が、初期に高圧P_hiにある前記液体G_Tの残りを部分的又は完全に気化させる。これらの条件下に、弁SV_rの上流側の圧力はL_Tの移送期間を通じて液柱の高さを補うに充分でありうるもので、その場合、室ABCDは必ずしもCT及びCT’の上側になくてよい；
・室CTにおけるL_Tのレベルの上昇（IからHへ）があるので、室CTの蒸気G_Tの残部は凝縮器Condにおいて凝縮する（e→a段階）；
すべての凝縮液（前の相で蓄積したもの及びこの相で蓄積したもの）はABCD内にある。

エネルギー面からみると、このγδ相の期間において、熱Q_eaが温度T_loの蒸発器で釈放され、室CT’では、段階d→d_svの過熱を提供する熱（T_hiの熱源から取り出されたもの）は消費される可能性はほとんどなく、また仕事Ｗ_βγは外部へ送られる。

サイクルの第２部分は対称である：蒸発器、凝縮器及びABCDは同じ継続した過程であるが、室CTとCT'の役割が入れ替わっている。

δελ相（時刻ｔ _δ とｔ _λ の間）
この相はαβγ相に均等であるが、ただし、移送室CTとCT’は役目が反転する。
λα相（時刻ｔ _λ とｔ _α の間）
この相はγδ相に均等であるが、ただし、移送室CTとCT’は反転する。
λα相の後、第２形式の修正駆動カルノー機械は上に記載したサイクルのα状態にある。流体G_Tが従う各種の熱力学的過程（任意であるd→d_svを含む）及び移送液体L_Tのレベルは表１に示す。作動素子（電磁弁、ポンプAHP₂のクラッチ）の状態は表２に示す。表２においてｘは対応する電磁弁が開放するか又はポンプAHP₂が係合していることを示す。

仕事の生成はサイクルの期間中に連続するが、しかし、動力は一定ではない。その理由は、流体モータの端子間圧力が変動するか、又はこの仕事の一部（時間経過で変動可能）が補助流体ポンプAHP₂により回収されるからである。これはもしも外部に送出される仕事がサイクル中に一定でなくてもよい機械（例えば水ポンプまたは修正需要カルノー機械）により受け取られる場合には問題がない。もちろん、サイクルを通じての平均動力は、定常運転状態が実現され且つ温度T_hiとT_loが一定にとどまる場合には、一つのサイクルから他のサイクルにわたり一定にとどまる。

さらに、γδ相からλαの相の期間では、蒸発器は他の回路から孤立させられ、T_hiの高温熱熱源から供給される熱は先験的に連続である。これらの条件下に、これら孤立相の期間には温度上昇があり、従って蒸発器での圧力上昇、それに続く電磁弁SV₁ 又はSV_1'の再開放時の時刻t_αとt_δでの圧力急低下が生じる。

本発明の方法を実施する好ましい方法においては、移送液体L_Tが圧縮性でない事実、及び３つの室ABCD、CT及びCT’で同時に起きるレベル変動が独立でない事実が考慮される。さらにはL_Tのこれらのレベル変動は流体G_Tの体積変動に起因するか又はかかる変動を起こす。これはサイクルの各段階における流体G_Tの密度の次の関係式で表される。
ρ_e−ρ_a＝ρ_dsv−ρ_c （式１）
ここにρ_iは点i（ｉはe, a, d_sv及びc）におけるG_Tの密度である。

図４は第２形式の３つの修正駆動カルノーサイクルに対するモリエ図を示す。すなわち、これらのサイクルは、a”-b”-c”-d_sv-e”-a” 、a’-b’-c’-d_sv-e’-a’ 、及び a-b-c-d_sv-aである。これらの３つのサイクルは凝縮器において同一のG_T温度T_loを、蒸発器において増大するT”_hi, T’_hi 及びT_hiをそれぞれ有する。この図において、一点鎖線は一定密度における曲線を表す。

凝縮器の温度と蒸発器の温度が非常に近い（或は一致する）場合には、モリエ図の点ｅはサイクルa”-b”-c”-d_sv-e”-a”で示したように点ａに近い（或は一致する）。ヒートシンクの温度と熱源の間の温度差が増大するにつれて、点ｅは点ａから離れて点d_svに近づく。サイクルa’-b’-c’-d_sv-e’-a’は中間のケースであり、サイクルa-b-c-d_sv-aは点ｅが点d_svに一致する極端なケースである。修正駆動カルノーサイクルの効率はヒートシンクと熱源の温度差が大きいほど高くなるから、サイクルa-b-c-d_sv-aは固定されたヒートシンク温度T_loに対して充分に高い温度T_hiを有することが望ましい。

この好ましいケース（ρ_e＝ρ_dsv）では、式１は図４に示されているようにρ_c＝ρ_aとなる。さらに、第２形式の修正カルノー機械の動作方法の一般的な形態において記載された段階は、d_sv(又はd) → eの段階がもはや行われないので、単純化される。

従って、修正駆動カルノーサイクルの２つの等温過程の間の温度差（T_hi−T_lo）は一方の温度（T_hi又はT_lo）及び選択した作業流体G_Tに依存する或る最大値T_maxを越えることはできない。こうして、修正カルノー機械の性能は特にこのT_maxに依存する。特定の流体G_Tと特定のT_hi又はT_loで最大の効率をえるためには、比ρ_a/ρ_cができるだけ１に近く（しかし常に１より小さい）、好ましくは0.9≦ρ_a/ρ_c≦1、より好ましくは0.95≦ρ_a/ρ_c≦1となる他の動作条件を選択する必要がある。

この好ましい実施方法の各種の熱力学的過程は表３に示し、各種作動素子（電磁弁、ポンプAHP₂のクラッチ）は表４に示す。ここにｘは対応の電磁弁が開放していること、又はポンプAHP₂が係合していることを示す。

好ましい形態の第２形式の修正カルノーサイクルの段階は、一般的な形態に対する上述の説明とは異なる場合に、以下に詳細に説明する。

作業流体G_TがT_hiの高温熱源及びT_lo<T_hiの低温シンクとの熱交換によりそれぞれ蒸発器Evapが高温度に且つ凝縮器Condが低温に維持されており、またG_Tと移送液体L_Tのすべての連絡回路が閉じている初期状態から出発すると、作業流体G_Tは次の段階より成る連続したサイクルに従う：
αβγ相（時刻ｔ _α とｔ _γ の間）
時刻ｔ_αにおいて、電磁弁SV_1'とSV_hi'が開放し、ポンプAHP₂が係合すると次の作用が生じる。
圧力P_hiで蒸発器を出る飽和したG_T蒸気が室CT’に入り、移送流体L_Tを中間レベル（Ｊで示す）で排出する。L_TはモータHMを通り、その中で膨張して仕事を生成し、その一部はポンプAHP₂により回収される。そして、
HMで膨張した後、移送液体L_TはポンプAHP₂により取り入れられ、より高い圧力で室ABCDに送られ、そこでこの室内に収容されている液／気G_T混合物が等エントロピー圧縮されることを可能にする。

モリエ図（図４）では、この段階は次の同時過程に対応する。
a → b：室ABCD中で
b → c：室Evap−CT’の組で

室ABCDでの圧力P_loからP_hiへの流体G_Tの加圧は、常時高圧P_hiにある蒸発器に流体G_Tが入る前に行われなければならない。従って、室ABCDと室Evapの間にある電磁弁SV₄（逆止弁で置替可能）が開放するのは、時刻ｔ_βでのみである。

エネルギーの観点からは、このαβγ相の間に、熱Q_hiはT_hiの蒸発器において消費され、正味の仕事W_αβγもまた外部に送られる。

γδ相（時刻ｔ _γ とｔ _δ の間）
時刻ｔ_γ、すなわちL_Tのレベルが所定値（CT’でJ、ABCDでＨ）に達したとき、電磁弁SV_1'とSV₄ が閉じられ、SV_hi'が開いたままであり、電磁弁SV_2、SV_3、SV_lo、SV_rが開く。その結果は次のとおりである。
室CT’内のG_T蒸気は膨張を続けるが、断熱または準断熱的であって、c→dの過程（d→d_svが可能)をたどり、そしてモータＨＭを通して移送液体L_Tを室（シリンダ）ＣＴに放出する。この過程は、厳密な断熱膨張（c→d）（流体G_Tに依存して2相領域又は過熱蒸気に終わる）と、その後の、充分な温度（T_loとT_hiの間）に維持されているCT’の壁によるわずかな過熱(d→d_sv)とに分解できる；
凝縮器に連通している室ABCDは低圧に戻され、その下側部分に収容されている移送液体L_Tは重力の作用で室ＣＴに流れる（それゆえ好ましくは室ＣＴは室ABCDの下方に位置する必要がある）。しかし、もしも電磁弁SV_rが電磁弁SV₃以前にわずかに開き、またもし少量のG_Tが室ABCDの上側部分で飽和液体状態にとどまるなら、室ＣＴとの連通段階でのL_Tの減圧が初期に高圧P_hiにある残りの前記液体G_Tを部分的又は完全に気化させる。かかる条件下では、SV_rの上流の圧力はL_Tの移送期間を通じて液柱の高さを補償するに十分でありうるので、その場合には室ABCDは必ずしも室CTとCT’の上方にある必要はない；
室CTでのL_Tのレベルの上昇（ＬからＨへ）のため、室CＴに収容されているG_T蒸気は凝縮器Condで凝縮される(d又はd_sv→aへの過程); そして
凝縮液は自重により室ABCDへ流れるので凝縮器Condに貯まることがない。

エネルギーの観点からは、このγδ相の期間に、熱Q_daは温度T_loで凝縮器内で放出され、少量の熱（高温熱源T_hiからの）は、過熱d→d_svを行い且つ仕事Ｗ_γδも外部に送出する。

第２形式の修正カルノー機械における本発明の実施方法の一般的場合と同様に、サイクルの他の半分は対称である：
・δελ相（時刻ｔ_δとｔ_λとの間）はαβγ相に均等であるが、移送室CTとCT’の役目は反転している；
・λα相（時刻ｔ_λとｔ_αとの間）はγδ相に均等であるが、移送室CTとCT’の役目は反転している。

より具体的には、
・時刻ｔ_δにおいて、時刻ｔ_γで開いたすべての回路は閉じられ、EvapとCTの間のG_T回路は開き（弁SV₁により）、CTと流体モータHMの上流側との間のL_T回路は開放し(SV_hiによる)、そして補助ポンプAHP₂は作動されている。その結果、
＊高圧P_hiで室Evapを出る飽和蒸気G_Tは室ＣＴに入り、中間レベルＪの液体L_Tを移送する；
＊液体L_TはモータＨＭを通り、その中で膨張し、次いで補助ポンプAHP₂により取り入れられ、室ABCDに放出される；
・時刻ｔ_εにおいて、室ABCDと室Evapとの間のG_T回路は開放され（弁SV₄による)、その結果作業流体G_Tは液体状態で蒸発器に導入される；
・時刻ｔ_λにおいて、EvapとCTの間のG_T回路は開き、ABCDとEvapの間の回路は閉じ、補助ポンプAHP₂は停止し、CondとABCDの間のG_T回路は開き(SV₃による)、CT’とCondの間の回路は開き (SV_2'による)、CT’とABCDの間のL_T回路は開放する（SV_rとSV_lo'による）。その結果：
＊室CT内のG_T蒸気は断熱膨張と続け、L_TをCT内で低レベルまで膨張し、ついでＨＭを通して室CT’に入る。
＊Condと連通している室ABCDは低圧に戻され、その下側部分に含まれているL_Tは室CT’に流れ；そして
＊室CT’に含まれているG_T蒸気はCond内で凝縮する。

数サイクルの後に、プラントは定常状態になり、高温熱源は熱を温度T_hiで蒸発器Evapに連続的に送る。熱は凝縮器Condにより温度T_loの低温源（シンク）に連続的に送られ、仕事は機械から連続的に外部に供給される。第２形式の修正駆動カルノーサイクルのこの好ましい実施例では、与えられた作業流体と凝縮器任意の温度T_loに対して、密度ρ_cとρ_aが等しくなるような蒸発器の最高温度T_hi-maxが存在する。しかし、T_hi-maxよりも十分に高い温度T_hiの熱源が存在すれば、本発明の２つの修正駆動カルノー機械をカスケード接続することによるか、又はこのプラント内で第１形式の修正駆動カルノー機械を使用することにより、機械が先験的により高い効率を有することができる。

第１形式の修正駆動カルノー機械においては、凝縮器Condと蒸発器Evapの間に置かれた加圧／膨張装置は、補助流体ポンプAHP₁と電磁弁SV₃と直列に含んでいる。図５はこの装置の概要図である。第２形式のカルノー駆動機械の部分と同一の部材には同じ参照符号を付した。電磁弁SV₃は単純な逆止弁と置換してポンプAHP₁に一体化してもよい。凝縮器Condの出口で飽和液体状態の作業流体G_TはポンプAHP₁により直接加圧され、蒸発器Evapへ導入される。図５において、温度T₁で熱が室CTとCT’に導入される可能性は示されなかったが図２の場合と同様に可能性が残る。

各種の作動素子（電磁弁とAHP₁ポンプ）は以下に詳細に記載しまた表５〜６に示す。

第１形式の修正カルノーサイクルの段階は、一般形態の上述の第２形式の修正カルノーサイクルと異なる点に対して以下に説明する。第１サイクルは、T_hiの高温熱源とT_loの低温ヒートシンクとの熱交換によって、作業流体G_Tがそれぞれ蒸発器Evapでは高温度の維持され、凝縮器Condでは低温度に維持されており、また流体G_Tと移送液体L_Tに対するすべての連通回路が閉じている状態から開始される。時刻t₀において、補助流体ポンプAHP₁が作動され、CondとEvapの間のG_T回路が開かれ（弁SV₃による）、それにより、飽和または過冷状態のG_Tの一部がAHP₁により凝縮器Condの下部に取りこまれ、過冷液体状態でEvapに放出され、そこで加熱され、次いでG_Tは一連の修正カルノーサイクルに掛けられる。これらの段階を以下に示す。

αβ相（時刻ｔ _α とｔ _β の間）
ｔ_αの直前には、室（シリンダ）CT中のL_Tのレベルは低く（Lで表す）、室CT’中のL_Tのレベルは高い。同じ瞬間にG_Tの飽和蒸気圧はCT中では低い値P_loを有し、EvapとCT’中では高い値P_hiを有する。サイクルのこの瞬間は図５に示されている。

時刻ｔ_αでは、電磁弁SV_1', SV₂, SV₃, SV_hi'及びSV_loの開放と補助ポンプAHP₁の作動は次の作用を引き起こる：
圧力P_hiで蒸発器を出て行く飽和G_T蒸気はCT’に入り、中間レベル（Jで表す）で移送液体L_Tを放出する。L_TはモータHMを通過し、その中で膨張し、それにより仕事を生成する。AHP₁に対して必要な仕事は独立の電気モータ（図示せず）から供給される。変形例において、ポンプAHP₁は磁気クラッチMCを介して流体モータの軸に結合することができ、その結果、この段階で流体モータによって送られる仕事の一部がポンプAHP₁により受け取られる；
HMにより膨張された後に、移送液体L_TはCTに送られる。この室CT内で、L_Tは低いレベルから中間レベル（Iで表す)へ移動し、G_T蒸気を凝縮器に放出し、その中で凝縮が行われる。飽和液体状態の作業流体G_TはポンプAHP₁により引き出され、より高い圧力でEvapに送られ、過冷状態でそこに入る。

モリエ図（図６）では、この段階は次の同時過程に相当する。
a → b：凝縮器と蒸発器の間で
b → b_l → c：Evap−CT’の組み合わせで
d_sv → e：CT−Condの組み合わせで

もしも補助流体ポンプAHP₁の上流にG_T液体が存在しなければ、補助ポンプAHP₁は作動せず、また電磁弁SV₃は開かないことが好ましい。必要ならば液体レベル検出器を安全要素として使用してこのポンプを停止しこの電磁弁を閉鎖するようにしてもよい。蒸発器Evap内でのG_Tの蒸発は凝縮器から流入する液体G_Tにより連続的に補充され、それにより蒸発器中の液体G_Tのレベルがほぼ一定に維持される。

エネルギーの観点からは、このαβ相の期間に、蒸発器中で熱Q_hiが温度T_hiで消費され、凝縮器中で熱Q_deが温度T_lo (T_lo<T_hi)で釈放され、正味の仕事W_αβが外部へ送られる。この場合に仕事W_αβは流体モータHMにより送出される仕事と補助流体ポンプAHP₁により消費される仕事との差である。

βγ相（時刻ｔ _β とｔ _γ の間）
時刻ｔ_β、すなわちL_Tのレベルが所定の値（CT内ではI、CT’内ではJ)に達し、電磁弁SV_1'が閉じ、電磁弁SV₂、SV₃、SV_lo、SV_hi'が開放状態のままであり、ポンプAHP₁が作動しているとき（液体G_Tが上流に存在するとして）、次のようになる：
・CT’内のG_T蒸気が断熱的に膨張を続け（図６のモリエ図でc→d_sv過程）、モータHMを通して再び液体L_TをシリンダCTに放出する。図３に例示した実施例の場合と同様に、この過程は、使用される流体G_Tに依存して、二相領域または過熱蒸気に終わる厳密な断熱膨張(c → d)と、その後の、これを可能にするように充分な温度（T_loとT_hiの間)に維持されたCT’の壁によるわずかな過熱(d → d_sv)とに分解できる；
・CT内でのL_Tのレベルの上昇 ( IからHへ)のため、CT内のG_T蒸気の残りはCondで凝縮される(e→a過程)；そして
・前の段階の場合と同様に、凝縮液は凝縮器の底に溜まるにつれてポンプAHP₁に取り込まれる。

エネルギーの観点からは、このβγ相の期間に、熱Q_eaが温度T_loで凝縮器内にて釈放され、少量の熱（T_hiの熱源から得たもの）がd → d_svの過熱に対してCT’内で消費され、正味の仕事W_βγもまた外部に送られる。

他の半部分は対称である。すなわち、蒸発器と凝縮器は同一の引き続く過程を行う個所である。ただしCTとCT’の役割は入れ替わる。

γδ相（時刻ｔ _γ とｔ _δ の間）及びδα相（時刻ｔ _δ とｔ _α の間）
これらの相はαβ及びβγ相とそれぞれ均等であるが、移送室CTとCT’の役割はは入れ替わる。
より詳しくは次のとおりである。
・時刻ｔ_γにおいて、時刻ｔ_βで開いた回路は、室Condと室Evapの間の移送流体G_Tのための回路を除いて閉じ(SV₃を介して)、G_T回路はEvapとCTの間で(SV₁による)及びCT’とCondの間で開き(SV_2'による)、そして流体モータHMを経由するCTからCT’への移送流体L_Tのための回路は開く（SV_hiとSV_loによる）。その結果：
＊G_TはEvapで加熱されて蒸発し、高圧P_hiの飽和したG_T蒸気はEvapを出て行き、室CTへ流入し、L_Tを中間レベルJにする；
＊L_TはモータHMを通過するときその中で膨張し、次いでL_TはCT’へ移送されて中間点Iまで上昇される；
＊CT’内のG_T蒸気は液体L_Tにより排出されて凝縮器Cond内で凝縮する；ついで
＊飽和し又は過熱液体状態のG_Tは凝縮器Condの下側部分に移り、そこで順次補助ポンプAHP₁により取り込まれ、次いで過冷却液体状態でEvapに入る。
・時刻ｔ_δでEvapとCTの間の回路は閉じるので（SV₁の閉鎖)、次のようになる。
＊CT内のG_T蒸気は引き続いて断熱的に膨張し、液体L_TをCT内で低レベルまで移動させ、次いでモータHMを通してCT’に入れ、そこで液体L_Tは高レベルに達する；
＊CT’内の残りのG_T蒸気であって液体L_Tにより排出されたものは凝縮器Condで凝縮される；そして
＊飽和し又は過冷却された液体状態のG_Tは凝縮器Condの下側部分に到来し、そこでポンプAHP₁により連続的に取り込まれそして最後に過冷却状態でEvapに入る。

数サイクルの後にプラントは定常状態で動作し、高温熱源は高温度T_hiの熱を連続的に蒸発器Evapに移し、熱は凝縮器により連続的に低温度T_loの低温シンクに移され、仕事は連続的に機械から移送される。

この構成（第１形式）において、サイクルの各段階における流体G_Tの密度を表す式１はこの場合にも成り立つ。
ρ_e−ρ_a＝ρ_dsv−ρ_c 式１

しかし、凝縮器を出ていくG_Tの密度すなわち飽和液体状態での密度（モリエ図の点ａ）は、T_hiとT_loの間の温度差とは無関係に、常に蒸発器を出ていくG_Tの密度すなわち飽和又は加熱蒸気状態での密度（モリエ図点ｃとc_sv）よりも遙かに小さい。従って、次の不等式が依然として満足される。
ρ_a < ρ_e < ρ_dsv 不等式１

モリエ図で点ｅは常に点ａとd_svの間にあり、温度T_loとT_hiは第１形式の修正駆動カルノー機械の動作に影響することなく独立に完全に固定しうる。

第１形式の修正駆動カルノーサイクルはその動作がより単純であり、より少ない構成要素を有する。しかし、ランキンサイクルの場合にように、b → b_l過程は認めうる程度の非可逆性を生じ、これはサイクルの効率に望ましくない影響を与える。しかし、差(T_hi-T_lo)の増大は逆にこの効率に対して正の効果を与えるので、熱力学的な条件と選択される流体G_Tに依存して、第２形式の修正駆動カルノーサイクルとその好ましい形態よりも第１形式の修正駆動カルノーサイクルの方が最終的にはより高い効率を有しうる。

本発明の方法が一連の修正受動カルノーサイクルの場合、熱源はヒートシンクの温度T_hiよりも低い温度T_loにある。各サイクルは作業流体G_Tの体積変化が存在する期間中の引き続く段階により構成される。この体積変化は液体L_Tの変位を引き起こし又は変位により引き起こされる。従って、ある段階ではプラントは仕事を消費しまた他の段階では仕事を回復するが、完全な１サイクルでは流体ポンプHPを経由して環境により送られる仕事の正味の消費がある。

第１形式の受動駆動カルノー機械では、断熱膨張段階は等エンタルピーであって等エントロピーではない。この理由は、等エントロピー膨張の期間に回復することができる仕事が、サイクルの他の段階に関係する仕事と比較して低いからである。等エンタルピー膨張は単純な非可逆断熱膨張装置しか必要としないので、加圧または膨張装置は毛細管又は膨張弁であってよい。第２形式の修正受動カルノー機械では、加圧及び膨張装置が断熱圧縮／断熱膨張室ABCD及びそれに関連した移送手段であることを必要とする。従って、この好ましい形態の第１形式の受動駆動カルノー機械では、修正受動カルノー機械の性能係数又は増幅係数は若干減じるが（従来の等価な機械のそれよりも高いが）、方法の実質的な単純化が伴い、低いコストになる。

本発明の方法が引き続く複数の修正受動カルノーサイクルである場合に、熱源はヒートシンクの温度T_hi以下の温度T_loにある。各サイクルは作業流体G_Tの体積の変化が存在する時間中の一連の段階により形成される。この体積変動は液体L_Tの変位を引き起こし或いは引き起こされる。従って、ある段階の時間中にプラントは仕事を消費しまた他の段階の時間中に仕事を回収するが、完全な１サイクルでは環境から流体ポンプHPを経て送られてくる仕事の正味の消費がある。

図７は第２形式の修正受動カルノー機械の概略図である。この機械は蒸発器Evap、凝縮器Cond、等エントロピー圧縮／膨張室ABCD、流体ポンプHP、及び２つの移送室CTとCT’より構成される。これら各種の要素は、作業流体G_Tだけを収容する第１回路と移送液体L_Tだけを収容する第２回路により互いに接続されている。これらの回路は制御され或いは制御されない手段により閉鎖できる各種の分岐を有する。しかし、他の型の制御された弁、特に空気弁、滑り弁、逆止弁を使用することもできる。二方向弁の何組（すなわち１つの入口と１つの出口を有する弁）を三方向弁（１つの入り口と２つの出口、又は２つの入り口と１つの出口）で置き替えてもよい。他の可能な弁の組み合わせは当業者には明らかである。

蒸発器Evapと凝縮器Condは一般に気液混合状態の流体G_Tのみを収容する。しかし、作業流体G_Tとホットシンクの温度T_hiにおいて超臨界領域にあってもよいし、これらの条件下に凝縮器Condが気体状態のG_Tのみを収容していてもよい。

ポンプHPには液体L_Tのみが流れる。要素ABCD、CT及びCT’は２つの回路（G_T 及びL_Tの回路)の間のインターフェースを構成する。これらの回路は下側部分に移送流体L_Tを含み及び／又は上側部分に液体、気体又は気液混合状態の流体G_Tを含む。ABCDは電磁弁SV₃とSV₄によりそれぞれ閉鎖できるG_Tを含む回路によりCondとEvapに接続されている。Evapは電磁弁SV₁とSV_1'によりそれぞれ閉鎖できるG_Tを含む回路によりCTとCT’に接続されている。CondはSV₂とSV_2'によりそれぞれ閉鎖できるG_Tを含む回路によりCTとCT’に接続されている。

一般に、流体ポンプを流通する液体は常に同じ方向に流れる。これは図７に示された最も普通の選択肢である。これは、低圧移送流体L_Tがつねに同一入口（図７の左手）にあるポンプHPに接続されていること、高圧移送液体L_Tが常に同じ出口（図７の右手）に接続されてることを意味する。室CTとCT’は交互に高圧及び低圧に成るので、一組の電磁弁が、それらをポンプＨＰの適当な入口／出口に接続する役目をする。従って、ポンプＨＰは、電磁弁SV_loとEV_lo'でそれぞれ閉鎖できる低圧のL_Tを含む回路により室CTとCT’の入口（上流）側へ接続され、また電磁弁SV_hiとSV_hi'でそれぞれ閉鎖できる高圧のL_Tを含む回路により室CTとCT’の出口（下流）側へ接続できる。例えば、もしも高圧が室CT’内にあり、低圧が室CT内にある場合には、電磁弁SV_hi'とSV_loが開き、電磁弁SV_hiとSV_lo'が閉じ、移送液体はポンプＨＰを通して左から右に流れる。他の半サイクル中には、高圧が室CT内にあり、低圧が室CT’内にあり、電磁弁SV_hi'とSV_loが閉じ、電磁弁SV_hi とSV_lo'が開くが、しかし移送液体L_Tはポンプを同じ方向に（左から右に）流れる。

室ABCDはその下側部分で移送液体L_Tを収容する回路の２つの平行な分岐管により接続されている。電磁弁SV_iにより閉鎖できる分岐は高圧L_T回路に接続され、電磁弁SV_rにより閉鎖できる分岐は低圧回路に接続される。L_TがABCDから移送室CT又はCT’に流れる時は、その流れは重力によるので、ABCDはCT及びCT’よりも上方に位置することが必要である。

流体ポンプHPの軸は１つ以上の駆動装置（すなわち仕事を送る）に、直接又は通常の結合手段（万能継手、ベルト、又は磁気的または機械的クラッチ等）で接続されなければならない。例えば、図７において、軸SHは磁気クラッチMC₁を介して電気モータEMに結合され、他方の磁気クラッチMC₂は他の電気モータ、例えば流体タービン、ガソリンまたはジーゼルエンジン、ガス動力エンジン、又は修正カルノー機械に結合される。最後に、必要なら、フライホイールをこの軸に取り付けることによりサイクルの受動及び駆動段階の連携を促進することができる。

駆動流体G_Tが従う修正受動カルノーサイクルは図８に示したモリエ図に記載されている。

使用される流体G_Tに依存して、蒸発器の出口での飽和蒸気の等エントロピー圧縮段階は二相混合物または過熱蒸気を生じる。図８において、第１の場合（極めてまれだが二相混合物の場合）は点１と点２の間の点線の経路により表され、第２の場合（過熱蒸気）には点１と点2_svの間の実線の経路で表される。さらに、G_Tには無関係に、蒸発器の出口の蒸気は、等エントロピー圧縮後に飽和限界で過熱蒸気または蒸気のみとなるようにわずかに過熱される場合がありうる。この第３の場合は図８に点1_svと点2_svの間の一点鎖線の経路で表される。過熱蒸気領域における等エントロピー圧縮領域の起点と終点の間の任意の経路は不可逆性を生じるので、性能係数又はサイクルの増幅係数のわずかな減少を引き起こす。修正駆動カルノーサイクルの場合と同様に、等エントロピー圧縮の入口でG_Tの過熱が生じる可能性があるが、しかしこれは、この等エントロピー圧縮が二相領域を生じる場合にのみ、わずかな利益を与える（液体G_Tが室CT又はCT’に存在することを避ける)。この過熱の発生に対する技術的な解決策は駆動機械（電気的抵抗素子、高温熱源T_hiとの熱交換など）の場合と同様であり、図７には示されない。

作業流体G_Tを蒸発器に導入するための装置は、G_Tが液体状態で蒸発器に導入されるが、飽和液体（図８のモリエ図で点３）が膨張した後には、より大きい体積を占有し且つ残りの液体の上方にオーバーヘッドを生じる（図８のモリエ図で点４）ように設計される。いくつかの解決策のうちの一つは、可撓性の吸引チューブの吸引端を室ABCD内のフロート線の直下で浮きに固定することである。室ABCDは蒸発器内の液体G_Tのレベルよりも上に配置する必要があり（図７）、また室CTとCT’の上に配置する必要があるので、液体G_T又はL_Tのいずれかのこれら貯器への導入は重力の作用で行われる。

修正カルノーサイクルは時刻ｔ_α、ｔ_γ、ｔ_δ、ｔ_λにそれぞれ開始する４つの引続く相により形成される。点1_svでの変数は原理を変えないので、以下には経路1-2_sv-3-4-5-1のサイクルのみを記載する。

作業流体G_Tと移送液体L_Tに対するすべての連絡回路が閉鎖されている初期状態（t₀）から開始して、流体ポンプＨＰが作動され、次いでG_Tが次の記載する各段階を含む一連の修正カルノーサイクルに従う。
αβγ相
時刻t_αの直前の瞬間では、室ABCDとシリンダCT中のL_Tのレベルは高く、シリンダCT’中のL_Tのレベルは低い。同じ瞬間に、断熱膨張器ABCD、凝縮器Cond及び室CT内のG_Tの飽和蒸気圧は高値P_hiであり、蒸発器Evapと室CT’では低値P_loである。図７に図示されているのはサイクルのこの瞬間の状態である。

時刻t_αでは電磁弁SV_r, SV_lo及びSV_hi'が開かれる。断熱膨張器ABCDにおけるG_Tの気液混合状態への等エントロピー膨張（ただし蒸気含有量はほとんどゼロ重量）は液体L_Tを流体ポンプHPを通して放出する。同時に、CTに収容されている非常に少量の飽和蒸気と流体L_Tは同一の圧力変動に従うが、しかしこれは上記の少量の蒸気のため、CT内のL_Tのレベルの実質的な変動を伴わない。ポンプHPの下流側の移送液体L_TはCT’内のG_T蒸気を等エントロピー圧縮する。ポンプHPの上流及び下流側の圧力は時刻ｔ_βで平衡し、時刻ｔ_αとｔ_βの間では、ポンプHPから送られる仕事の消費は理論的に存在しない。この段階では熱伝達がないので時刻ｔ_αとｔ_βの間の時間は短い。

時刻ｔ_βで電磁弁SV₁、SV₄は開かれる。その結果次のようになる。
・SV₁が開くと、飽和蒸気G_Tが圧力P_hiで蒸発器を出て室CTに入り、移送液体L_Tを中間レベル中間（Jで表す）にする。この液体はポンプHPに取り込まれて加圧され、外部から供給される仕事を消費する。ポンプを出るとL_Tは室CT’に送られ（レベルIまで）、それによりG_Tを圧力P_hiまでの等エントロピー圧縮の完了を可能にする；そして
・SV₄が開いた後に飽和液体状態で低圧P_loの作業流体G_Tが重力の作用で蒸発器Evapに流入する。その質量はCTへ出ていく気体状のG_Tを補う以上の量である。

このαβγ相の間に、次の過程が実施された。
・3 → 4 ：ABCD内での過程；
・4 → 5 ：Evap−CTの組み合わせでの過程；
・1 → 2_sv：CT’内での過程。圧縮は等エントロピーであり、使用される流体G_Tに対してこの過程は過熱蒸気領域で終わる。

エネルギーの観点からは、このαβγ相の期間に、熱Q₄₅が温度T_loで蒸発器に圧送されており、仕事W_αβγがポンプHPにより消費されている。この仕事は時刻t_βから増加する動力で外部から送られたものである。なぜなら、ポンプHPの上流圧力はこの瞬間後には実際上一定（＝P_lo)にとどまり、一方下流圧力はP_hiにまで増大するからである。

αβγ相
時刻t_γでは、L_Tのレベルが所定の値（ABCDでL、CTでJ、CT’でI）に達し、電磁弁SV₁, SV_lo、SV_hi'が開放状態にあり、SV_2', SV₃ 、SV_iが同時に開かれる。その結果、G_T蒸気は蒸発器で連続して作られ、且つCT内で膨張しており（5 → 1の過程)、それにより移送流体はポンプが取り込んだ移送液体を再びシリンダCT’（この時点では凝縮器に接続されている）へ放出する。CT’内のG_T蒸気は脱過熱され（一部はCT’で)、凝縮器で完全に凝縮する（2_sv → 3の過程）。蒸気は凝縮器内では蓄積しないが、それは重力の作用で断熱膨張室ABCDに放出されるからである。並行して、ポンプによる移送液体L_Tの出力の一部はABCDへ放出されてその中に高いL_Tを回復する。

エネルギーの観点からは、このαβ相の期間中、熱Q₅₁が温度T_loで蒸発器に圧送され、熱Q₂₃が温度T_hi (with T_hi>T_lo)で凝縮器から釈放されるが、これには外部からの仕事W_γδを必要とする。ポンプの上流と下流の圧力は実際上一定であるので、この仕事はほぼ一定の動力である（凝縮器と蒸発器に無制限の熱交換器を有する）。

時刻ｔ_δでは、サイクルの半分が完了する。後の半分は対称である。すなわち蒸発器、凝縮器及び室ABCDは同一の継続する過程に対する場所であるが、室CT とCT’の役目は入れ替わる。

δελ相（時刻t _δ 、t _λ の間）及びλα相（t _λ とｔ _α の間）
これらの相は前記αβγ相及びγδ相にそれぞれ均等であるが、室CTとCT’は交代する。

より詳しく述べると、
時刻ｔ_γで開いたすべての回路は時刻t_δで閉じ、室ABCDからポンプHPの上流端へ液体L_Tを移送するL_T回路は開き（弁SV_rによる）、ポンプHPを経る室CT’からCTへの回路は開く（弁SV_lo'とSV_hiによる）。その結果
＊室ABCDと室CT’気液平衡状態にある流体G_Tは高圧P_hiから低圧P_loへ膨張し、液L_TをポンプHPを通して室CTに送る；
＊CT内のG_T蒸気は断熱圧縮される。
時刻t_εにおいて、EvapとCT’の間のG_T回路は開き（SV_1'による）、ABCDとEvapの間のG_T回路は開く（SV₄による）。その結果、
＊L_TはポンプHPに取り込まれて加圧され、次いでCTに放出される；
＊ABCD、CT、及びCT’内のL_Tレベルはそれぞれ高から低、低から中間レベルI、及び高から中間レベルJに移る；
＊CT’内でG_Tにより占有される体積は増大するので、G_TはEvap内で蒸発し、そしてEvapを低圧P_loで出ていく飽和したG_T蒸気はCT’に入る；
＊CT内のG_T蒸気は断熱的に高圧P_hiまで圧縮される；
＊低圧P_loで飽和液体状態のG_Tは重力の作用でABCDからEvapに流れる；
時刻ｔ_λにおいて、ABCDとEvapの間のG_T回路は閉じ（SV₄による）、ABCDとポンプHPの上流側のL_T回路は閉じ（SV_rによる）、CTとCondの間のG_T回路(SV₂による)とCondとABCD の間の回路G_T(SV₃による)は開き、ポンプHP下流側とABCDの間のL_T回路は開く（SV_iによる）。その結果：
＊L_Tは再びポンプHPに取り込まれて加圧され、CTの中へ送られる；
＊ABCD、CT及びCT’のL_Tレベルはそれぞれ低から高、中間レベルIから高、及び中間レベルJから低へと変わる；
＊CT’内のG_Tにより占有される体積は増加し続けるので、G_TはEvap内で蒸発し、Evapから低圧P_loで出ていく飽和G_T蒸気はCT’に入る；そして
＊高圧P_hiでCT内に含まれているG_T蒸気はL_Tにより放出され、Condで凝縮される；そして
＊飽和液体状態のG_Tは重力の作用でCondからABCDへ流れる。
数サイクルの後にプラントは定常状態で動作する。

冷却に対しては、初期状態で、G_Tは高温T_hiの高温シンクとの熱交換により凝縮器Cond内では高温度に維持され、またG_Tは機械の外部の媒体（初期にはT_hiの温度を有する）との熱交換によりT_hi又はそれより低い温度に維持される。定常状態では、正味の仕事が流体ポンプHPにより消費され、凝縮器Condは連続的に熱を温度T_hiの高温シンクに除去し、熱は蒸発器Evapにより連続して消費され、蒸発器Evapと接触する外部媒体からの熱の抽出が行われ、外部熱媒体の温度T_loはT_hiよりも低くなる。

熱生成に対しては、初期状態において、G_Tは温度T_loの低温熱源との熱交換により低温度で蒸発器Evap内に維持され、またG_Tは機械の外部の媒体（初期には≧T_hi以上）との熱交換により温度T_hi≧T_loで凝縮器Cond内に維持される。定常状態では、正味の仕事が流体モータHPにより消費され、T_loの低温熱源は熱を連続的にEvapに供給し、凝縮器Condは熱を連続的に高温シンクに供給し、プラントは凝縮器Condと接触する外部媒体へ熱を与える（外部媒体はT_hi>T_loを有する）。

λα相の後に、第２形式の修正カルノーサイクルはサイクルのα状態にある。流体G_Tにより行われる各種の熱力学的過程と、移送液体L_Tのレベルは表７に示す。電磁弁の状態は表８に示す。ここに、ｘは対応する弁の開放を意味する。

仕事の消費はサイクル中（時刻t_αとt_βの間、及びｔ_δとｔ_ε間は除く）連続的であるが、流体ポンプの端末間の圧力差が変動する可能性があるので常に一定ではない。もちろん、定常状態に達し且つ温度T_hiとT_loが一定なら、サイクル全体の平均動力はサイクル間で一定にとどまる。さらに、凝縮器はαβγ相とδελ相の期間に残りの回路から孤立し、他方、T_hiの高温シンクでの熱除去は先験的に連続である。これらの条件下に、これらの孤立相の期間中、凝縮器の温度の低下従って圧力の低下ががあり、電磁弁SV₂ 又はSV_2'の再開放で時刻t_γ及びt_λに突然の上昇があるであろう。

移送液体L_Tは非圧縮性なので３つの室ABCD、CT、CT’内で同時的に起きるレベル変動は独立ではない。さらに、L_Tのこれらのレベル変動は流体G_Tの体積変動によるか又はそれに付随する。これは図８に表したサイクルの諸段階での流体G_Tの密度間にある次の関係式で表される。
ρ₅−ρ₃＝ρ₁−ρ_2sv (式２)
ここにρ_iは点熱力学的状態ｉにあるG_Tの密度であり、ここにｉはそれぞれ５、３、１、及び2_svである。一定密度での曲線の例は図８に一点鎖線で示されている。

第２形式の修正カルノーサイクルとは異なり、ここではT_loの低温熱源とT_hiの高温シンクの間の温度差に制限はない。点３における密度は常にサイクルで最小であるので、T_hiとT_loに関係なく次の２重不等式が成り立つ。
ρ₄ < ρ₅ < ρ₁ （不等式２）

第１形式の修正受動カルノー機械では、圧縮／膨張装置は凝縮器Condと蒸発器Evapの間に直列に挿入される。それは膨張弁ＥＶ又は毛細管のような単純な膨張装置を含み、電磁弁SV₃に直列に入ることができる。このような装置は図９に示され、符号は他の図と同様である。EVとSV₃の組み合わせた膨張装置を構成する。凝縮器Condを出る飽和状態の作業流体G_Tは直ちに膨張し、そして蒸発器Evapに入る。この修正受動カルノー機械の例は図１０のモリエ図において1-2_sv-2_g-3-4-5-1のサイクルにより概略化されている。

電磁弁のサイクルと状態の諸段階は以下で詳しく説明し、また表９〜１０に示される。電磁弁SV₃は、機械が動作状態になっているときは常に開放しているので重要ではない。この弁は凝縮器を蒸発器から分離し、機械を停止させることができる点のみの利点を有する。

この第１形式の修正受動カルノーサイクルの段階は、上に説明した第２形式の修正受動カルノーサイクルの段階と異なる場合のみ、以下で説明する。

作業流体G_Tと移送液体L_Tに対するすべての連絡回路が閉じており、時刻t₀で流体ポンプＨＰが起動され、CondとEvapの間のG_Tに対する回路が開かれ（SV₃による）、そしてGが下記の各段階よりなる一連の修正カルノーサイクルに掛けられる：
αβ相（ｔ _α とｔ _β の間）
時刻ｔ_αの直前に、シリンダCT内のL_Tのレベルは高く（Hで表す）、シリンダCT’内のL_Tのレベルは低い（Lで表す）。同時に、G_Tの飽和蒸気圧はCondとCT内では高い値P_hiを有し、EvapとCT’内では低い値P_loを有する。サイクルのこの瞬間は図９に示す。

時刻t_αに、電磁弁SV₁, SV_3, SV_lo及びSV_hiが開放すると次の結果を生じる。
・圧力P_loで蒸発器を出ていく流体G_Tの飽和蒸気はCTに入り、移送液体L_Tを中間レベル（Jで示す）にする。L_TはポンプHPに取り込まれて加圧され、従って、仕事が消費される；
・HPにより加圧された移送液体L_TはCT’へ送られる。CT’内でL_Tは低レベルから中間レベル（I）になり、この室内に含まれる蒸気G_Tを等エントロピー圧縮する；ついで
・電磁弁SV₃の開放に続いて、飽和液体状態で高圧P_hiの作業流体G_Tは弁EVにより膨張され、次い二相混合状態で蒸発器Evapに入り、それにより室CTへの放出された気体状G_Tの質量を補償する。

図１０に示したモリエ図においては、この工程は次の同時過程に相当する。
・3 → 4： CondとEvapの間の過程
・4 → 5：Evap−CTの組み合わせにおける過程
・1 → 2_sv：CT’内での過程。
すでに述べたように、使用される作業流体G_Tは、この等エントロピー過程の後に、過熱蒸気領域に終わることになる。

エネルギーの観点からは、このαβ相の期間に、熱Q₄₅がT_loで蒸発器に送られ、仕事W_αβがポンプHPにより消費される。ポンプの上流側の圧力は実際上一定（＝P_lo）にとどまる一方、下流側圧力がP_hiにまで高まるので、この仕事は増大する動力で外部から送入されたものである。

βγ相（時刻ｔ _β とｔ _γ の間）
時刻ｔ_β、すなわちL_Tのレベルが所定の高さ（CTでJ、CT’でI）に達するとき、電磁弁SV₁, SV₃、SV_lo、SV_hiは開放状態のままにされ、電磁弁SV₂ は開放される。その結果G_T蒸気は蒸発器内で連続的に生成され、CT内で膨張し（5→1の過程）、それにより、ポンプにより取り込まれた移送液体を再び、いまや凝縮器に接続されているシリンダCT’に送る（2_sv→2_gの過程）。CT’内G_T蒸気は過熱され（すなわちCT’内で部分的な2_sv→2_g過程）、凝縮器内で完全に凝縮する（2_sv→2_g→3の過程）。飽和液体状態の流体G_TはEVにより膨張され、次いで蒸発器に導入される。

エネルギーの観点からは、このαβ相の期間に、熱Q₅₁がT_loで蒸発器に輸送され、熱Q₂₃がT_hi (T_hi>T_lo)で凝縮器に放出され、それにより外部からの仕事W_γδが必要になる。ポンプの上流圧力と下流圧力は実際上一定なので（凝縮器と蒸発器における非制限的な熱交換器）、この仕事は実際上一定である

時刻ｔ_γでサイクルの半分が完了する。他の半分は対称で、蒸発器と凝縮器は同一の引き続く過程に対する場所であり、室CTとCT’の役目は交代する。

γδ相（ｔ _γ とｔ _δ の間）及びδα（ｔ _δ とｔ _α の間）
これらの相はαβ相とβγ相にそれぞれ均等であるが、室CTと室CT’の役割は交代する。
より具体的に説明すると次の通りである。
・時刻ｔ_γにおいて、時刻ｔ_βで開いていたすべての回路はCondとEvapの間のG_T回路を除いて閉じられ、流体モータHPを介してCT’からCTへ液体L_Tを移送することを可能にするL_T回路が開き（SV_loとSV_hiによる）、そしてEvapとCT’の間のG_T回路が開かれる（SV_l'による）。
＊L_TがポンプHPに取り込まれ、加圧され、ついでCTへ送られる；
＊CT内のL_Tのレベルが低レベルから中間レベルＩに移動し、CT’では高レベルから中間レベルＪに変わる；
＊CT’内のG_T蒸気による占有体積は増大するので、作業流体G_TはEvapで蒸発し、Evapから低圧P_loでEvapを出て行くG_Tの飽和蒸気はCT’に入る；
＊CT内のG_T蒸気は高圧P_hiまで断熱圧縮される；そして
＊Cond内の飽和又は過冷液他状態で高圧P_hiのG_Tは等エントロピー膨張し、気液混合状体で且つ低圧P_loで蒸発器Evapに入る；
・時刻ｔ_δにおいて、CTとCondの間のG_T回路が開き（SV₂による）、その結果
＊L_Tは再びポンプHPに取り込まれて加圧され、CTに送られる；
＊CT内のL_Tのレベルは中間レベルＩに上がり、CT’では中間レベルＪから低レベルに下がる；
＊CT’内のG_T蒸気により占有される体積が増大を続けるので、G_TはEvap内で蒸発し、低圧P_loでEvapを出ていく飽和したG_T蒸気はCT’に入り、そして
＊高圧P_hi,でCT内にあるG_T蒸気は液体L_Tによって送りだされ、Condで凝縮する。
数サイクルの後にプラントは定常状態で動作する。

冷却に関しては、初期状態において、G_Tは温度T_hiの高温シンクとの熱交換により高温度で凝縮器Cond内に維持され、また機械の外部の媒体（初期にはT_hiと同一またはそれ以下の温度を有する）との熱交換により温度T_hi又はそれ以下の温度にある蒸発器Evap内に維持され；そして定常状態では正味の仕事が流体モータHPにより消費され、凝縮器Condは連続的に熱を高温度T_hiにある高温シンクに除去し、そして熱は蒸発器Evapにより連続的に消費される。つまり熱は蒸発器Evapと接触している外部媒体（外部媒体の温度T_loは厳密にT_hiよりも低温である）から抽出される。

熱生成に関しては、初期状態では、G_Tが低温T_loの低温熱源との熱交換により低温度にある蒸発器Evap内に維持され、また温度T_hiまたはそれ以上の温度にあるプラント外媒体との熱交換によりT_hi又はそれ以上の温度にある凝縮器Cond内に維持され；そして、定常状態では、正味の仕事が流体ポンプHPにより消費され、温度T_loの低温熱源は連続的に熱をEvapに供給し、そして凝縮器Condは熱を連続的に高温シンクに除く。つまり、Condと接触する外部媒体（外部媒体の温度T_hiは厳密にT_loよりも高温である）がある。

この構成（第１形式の受動形式）では、サイクルの各段階におけるG_Tの密度を結合する式（２）と不等式（２）が依然として成り立つ。

第２形式の修正受動カルノー機械は動作が単純で、少ない構成要素を有する。しかし、従来の機械的な蒸気圧縮サイクルの場合、3→4 and 2_sv→2_gの過程はわずかな非可逆性を生じるので、サイクルの性能係数又は増幅係数に不利な影響を有する。しかしこの劣化は穏やかなので、第１形式の構成が修正受動カルノー機械に対しては好ましい。その理由は、第１形式の修正受動カルノー機械が従来の機械蒸気圧縮機械と類似しているが、なお２つの重要な利点を有するからである。
・断熱圧縮段階（1→2_sv）がより高い等エントロピー圧縮効率を有するので、ノイズが少なく信頼性がより高い；
・同一の機械がわずかな修正で駆動モードで運転できるが、これは従来の機械では可能でなかった。

他の形式の受動機械は、特に熱源やヒートシンク温度、作業流体G_T及び意図した目的に応じた入手可能な手段に従って選択される。

同一の修正カルノー機械は、使用者の選択に応じて、駆動機能又は受動機能を提供することができる。この場合に、修正カルノー機械は多目的機械と称される。この可能性はこの装置が二種（駆動又は受動）の上記した動作モードを行うのに必要な構成要素及び１つのモードから他のモードへの切り替えに必要な追加要素を備えていることを意味する（二種の機能は同時には行えない）。各モードを実行するのに必要な多くの構成要素は同一、すなわちCond、Evap、CT、CT’、ほとんどの制御弁、及びG_T回路とL_T回路の或る要素である。従って、多目的修正受動カルノーサイクルのこれらの部品は二重に設ける必要がない。他の要素は具体的なモードに特有なものである。例えば、図２について述べたように、第２形式で駆動モードで動作させるためには、室ABCDを電磁弁SV₃とSV₄に結合する加圧膨張装置PEDを要するが、図７で述べた第２形式で受動モードの場合にはそうでない。逆は真でなく、図７で述べたように、室ABCDを電磁弁SV₃とSV₄に結合する装置PEDは、第２形式の受動モードでの動作や第２形式の駆動モードでの動作を可能にする。２つのモードでの両立の第２の例は、装置PEDに関係しているが、第１形式の修正カルノーサイクル機械に対しては、補助流体ポンプAHP₁（図５）はEVまたは毛細管C（図９）のような動作流体を膨張させる機能を提供できないし、その逆もそうである。同様に、流体変換器はポンプまたはモータである。しかし、流体の流れの方向に依存して両機能を提供できる変換器が存在する。

図１１は使用者の選択に応じて第１形式の修正駆動カルノー機械の機能と第１形式の修正受動カルノー機械の機能のいずれかで動作する多目的修正カルノー機械の概念図である。これら２種の他の３通りの組み合わせ、すなわち、第２形式の駆動及び受動モード、第１形式の駆動モードと第２形式の受動モード、及び第２形式の駆動モードと第１形式の受動モードである。動作（駆動または従動）モードの選択には手の込んだ手段は不要である。例えば図１１において、電磁弁SV_3DとSV_3Rがそれぞれ開放と閉鎖、又は閉鎖と開放である。これら２つの電磁弁SV_3DとSV_3Rは３方向弁に置換できる。最後に、図１１の例では流体ポンプと流体モータは２つの別個の変換器と考えられる。選択した動作モード（駆動または受動モード）に依存して、一方または他方の変換器が３方向電磁弁SV_RDの開放に従ってアクティヴとなる。３方向電磁弁SV_RDは移動液体回路中で２つの２方向弁または他の任意の作動素子に置換されてもよい。

一つの実施例では、修正カルノー機械は熱カップリング又は機械カップリングにより補助装置に結合できる。
本発明による修正駆動又は受動カルノー機械は、その凝縮器及び／又は蒸発器において補助装置に熱カップリングできる。熱カップリングは熱伝達流体、ヒートパイプ、直結、又は放射により達成できる。

補助装置は駆動又は受動熱力学機械であり得る。２つの最も有利なケースは１つの修正駆動カルノー機械を１つの駆動熱力学機械へ結合すること、又は１つの修正受動カルノー機械を１つの受動熱力学機械へ結合することに関している。両者の場合において、駆動熱力学機械又は受動熱力学機械は、修正駆動カルノー機械又は修正受動カルノー機械からそれぞれ熱を受け取るか、又は前記修正駆動カルノー機械の蒸発器へ又は修正受動カルノー機械へそれぞれ熱を与える。これらの駆動又は受動熱力学機械は第２の修正駆動機械（第１又は第２形式）であるか又は前記第１のもの（第１又は第２形式）とは異なる修正受動カルノー機械でありうる。

２つの修正駆動カルノー機械の熱結合の１つの形態は、図１２ａ、１２ｂに例示されている。図１２ａは熱源とヒートシンクの温度レベルと、熱交換の方向と、機械間又は環境の間の熱交換及び仕事交換の方向を例示する。第１の高温度（ＨＴ）機械は温度T_hiのヒートシンクと中間温度Ｔ_m1との間で動作し、作業流体G_T1を含んでいる。第２の低温（ＬＴ）機械はT_m2の熱源と温度T_loの熱源との間で動作し、作業流体G_T2を含んでいる。温度関係はT_hi>T_m1>T_m2>T_lo>T_ambientである。もしもＨＴ機械の凝縮器とＬＴ機械の蒸発器での熱伝達がが無限効率を有する（無限の交換面積及び／または無限の交換係数のため）とすると、温度T_m1、T_m2は実際上同一である。全ての場合に、この組合せは「熱カスケード結合」と呼ばれ、熱量Q_hiが温度T_hiで流体G_T1を蒸発させるためにＨＴ機械に送られ、温度T_m1にあるＨＴ機械の凝縮器で流体G_T1が凝縮により放出した熱量Q_m1が完全に（Q_m1＝Q_m2）又は部分的に（Q_m1>Q_m2）ＬＴ機械の蒸発器に送られて温度T_m2の流体G_T2を蒸発し、流体G_T2の凝縮で生成された温度T_loの熱Q_loは環境に送り出される。仕事の生成だけが必要な場合には、T_m1の熱源と、T_m2のヒートシンクの間の熱伝達は完全である。すなわち、この場合、Q_m1とQ_m2は等しく、単純にQ_mで表される。温度T_m1のような十分な温度レベルで仕事と熱の両者の発生が望まれる場合には、T_m1の熱源とT_m2の熱源との間の熱伝達は部分的であり、Q_m1はQ_m2よりも大きく、この差分はユーザに送られる。

場合により、作業流体G_T1とG_T2は同一であって良い。並列で仕事W₁とW₂の量はHT機械とLT機械にそれぞれ送られる。２つの修正駆動機械のカスケード結合の総合効率（(W₁+W₂)/Q_hi）は、図１２ｂに示したように、同一の極限温度T_hiとT_loの間で動作する修正駆動カルノー機械単独のそれに必ずしも等しくなく、一般にやや低い。実際、これらの２つの効率は、２つの修正カルノー機械が第２形式で且つ理想的に動作をする４条件下、すなわち、非可逆性がなく、温度T_m1とT_m2が一致し、この中間温度T_mでの完全な熱回収（Q_m1＝Q_m2）がある場合に、等しい。
修正駆動カルノー機械の熱カスケード結合は同一形式（第１形式又は第２形式）の又は異なった形式の機械を含みうる。

第２形式の２つの修正駆動カルノー機械をカスケード結合する第１の利点は、温度差T_hi−T_loが単独の第２形式の修正駆動カルノー機械が使用される場合のようにもはや制限されないことにある（式（１）により表わされる密度の条件のためである）。従って、カスケード結合の総合的な効率は、この組み合わせの温度差T_hi−T_loが単独の機械に対する最大の温度差よりも大きくなるときに、単独の機械よりも大きくなる。

第１又は第２形式の２つの修正駆動カルノー機械をカスケード結合する第２の利点は、各作業流体G_T1とG_T2の各圧力が、同一のT_hiとT_loの間で動作する第１又は第２形式の単独の修正駆動カルノー機械の作業流体の圧力よりも低くなることである。

カスケード結合は同じ原理による２つより多い修正駆動カルノー機械を使用しても達成できる。第１の機械は最高温度T_hiで熱を供給されて作業流体を蒸発し、カスケード結合された最後の機械は、最低温度T_loで凝縮により発生した熱を環境に放出する。T_loはしかし環境温度よりも高い。これら両端にある２つの機械の間では、各中間の機械が先行する機械の作業流体の凝縮により釈放された熱を受け取り、そしてそれ自身の作業流体の凝縮で釈放した熱を後続の機械に移す。各機械はある量の仕事を環境に移す。

２つの修正受動カルノー機械は、駆動機械の場合について上記したようにして、カスケード結合できる。仕事の流れおよび熱の流れは図１２ａに示したものとは逆方向になる。

２つの修正受動カルノー機械のカスケード結合は、同じ極限温度T_lo及びT_hiで動作する単独の修正受動カルノー機械（第１形式又は第２形式に関係しない）の場合に見られる作業流体の圧力に比して、各作業流体G_T1及びG_T2の圧力を減じるという十分な利点を有する。

本発明による修正カルノー機械は、機械が駆動機械の場合には流体モータの箇所で、または機械が受動機械の場合には流体ポンプの箇所で、補助装置に機械結合できる。機械結合はベルト、万能継ぎ手、磁気クラッチ、又は非磁気クラッチにより、或いはこれら流体モータ又は流体ポンプの軸に直結により行うことができる。

補助装置は駆動装置、例えば電気モータ、流体タービン、風力タービン、石油駆動エンジン、ガス駆動エンジン、ジーゼルエンジン、又は他の修正駆動カルノー機械でありうる。補助装置は受動装置、例えば流体ポンプ、輸送機械、交流発電機、機械蒸気圧縮ヒートポンプ、空気圧縮機、また他の修正受動カルノー機械でありうる。
補助装置は例えばフライホールなどの駆動／受動装置であっても良い。

機械結合を実施するための特に好ましい方法の一つは、修正駆動カルノー機械を守勢受動カルノー機械に結合することである。

修正受動カルノー機械に機械的に結合された修正駆動カルノー機械を含むプラントは、熱源とヒートシンク温度レベル、熱交換及び仕事交換の方向と共に図１３に概念図で示されている。

この駆動機械は作業流体G_T1を含む。機械は温度T_hiの熱源から熱量Q_hiを受け取り、温度T_mDの熱量Q_mDと仕事Ｗを放出する。熱源の温度T_hiはヒートシンクの温度T_mDよりも高くなければならない。

この受動機械は作業流体G_T2を含み、温度T_mRにおいて熱量Q_mRを放出し、温度T_loの熱源からの熱量Q_loと駆動機械が放出した仕事Ｗとを受け取る。熱源の温度T_loはヒートシンクの温度T_mRより当然低い。

単一のエネルギー源として温度T_hiのみを使用するこのような結合により意図された２つの用途は次のとおりである：
・T_loでの寒冷の生成：この場合はT_lo<T_ambient≦T_mRである；
・T_mR とT_mDでの熱の生成：例えば住居の暖房であり、T_loが外部の環境温度T_{ambient_outside}であり、２つの平均温度T_mDとT_mRは等しく、増幅係数(Q_mR+Q_mD)/Q_hiは１より大きい。

修正駆動カルノー機械を含むプラントの第２の実施例の概略は図１４に、熱源とヒートシンクの温度レベル、及び熱交換と仕事交換の方向と共に示されている。

この駆動機械は作業流体G_T2を含み、温度T_mの熱源から熱量Q_mDを受け取り、低温T_loで熱量Q_loと仕事Ｗを放出する。熱源の温度T_mは当然ヒートシンクの温度T_loよりも高い。

受動機械は作業流体G_T1を含み、温度T_hiで熱量Q_hiを放出し、温度T_mの熱源から熱量Q_mRと駆動機械から放出された仕事Ｗを受け取る。熱源の温度T_mは当然ヒートシンクの温度T_hiより低い。

このような本発明のプラントは環境からの仕事を消費することなく入手可能な熱源の温度よりも高い温度で熱量を取得することを可能にする。この応用は未利用の熱が放出される場合で及び高温度の熱が必要な場合に特に有利である。

本発明によるプラントは、熱源から電気、熱又は寒冷を生成するために使用することができる。用途に応じて、プラントは、適当な環境と関連付けられた修正駆動カルノー機械又は修正受動カルノー機械を含む。所望する目的、入手可能な熱源、及び入手可能なヒートシンクの温度に従って作業流体と流体移送液体が選択される。

修正受動カルノー機械はあらゆる分野の冷却機械、ヒートポンプ、冷凍、冷蔵、「可逆」空気調和（すなわち夏に冷房、冬に暖房）に使用できる。

従来のＭＣＶ（機械的蒸気圧縮型）冷却機械は良好な性能係数COP (＝Q_lo/W)又は良好な増幅係数COA (＝Q_m/W)を有するといわれている。実際には、これらの係数はカルノー機械のものよりもはるかに低く（約５０％程）、それゆえ本発明の特に第２形式の修正受動カルノー機械よりもはるかに低く、第１形式の修正受動カルノーサイクルより低い。現在のMVC機械を修正受動カルノー機械に置換すれば、同一の条件を満たすのに必要な電気エネルギーを減じることが可能となる。

従来のＣＭＶヒートポンプの場合のように、修正受動カルノー機械の作業流体G_Tに対する適正な圧力範囲はほぼ０．７〜１０バールである。０．７バールより低い圧力では移送シリンダと蒸発器の間のパイプの寸法、特に移送シリンダ自体の体積が大きくなりすぎる。一方、１０バールより高い圧力では安全性と機械強度の問題が生じる。これらの用途に対してはアルカン類またはHFC類の使用が非常に適している。例えば、イソブタン（オゾン層に影響しないので）はすでに現在の冷凍機または冷却機に使用されている。冷却用途の修正受動カルノー機械におけるこれらのアルカン類と関連する移送液体は水である。しかし、０℃以下に冷却するためには、この場合、G_TとL_Tの間に膜を挿入して蒸発器の内部を阻害するいかなる氷結も防ぐか、定期的な除氷操作を行う必要があり、またL_Tを移送室に戻す装置を必要とする。水の代わりの移送液体としては、選択された作業流体G_Tと混合しにくい油を使用することが考えられる。

修正駆動カルノー機械は集中型又は分散型発電、水ポンプのための仕事生成、脱塩等、或いは双熱（dithermal）受動機械（すなわち、一つは加熱又は冷却の目的と、そして特には修正受動カルノー機械）のための仕事の生成に使用できる。

修正駆動カルノー機械の利点及び修正受動カルノー機械の利点は、二種の機械を組み合わせることにより合算することができる。実際、機械−電気変換はもはや不要となり、それによりこのような変換を含むわずかな効率の喪失を回避することができる。

本発明によるプラントは、例えば核反応から生成される集中した高温熱源から集中型発電を行うのに利用できる。核反応は５００℃の熱を生成する。この熱の使用は、高温度と両立できる駆動流体を使用するか、又は水蒸気タービンを使用する間接的な工程の実施をふくむ。この場合、水蒸気は５００〜３００℃へ過熱され、この熱は３００℃で修正駆動カルノー機械に送られ、３００℃の熱源と外部環境の低温シンクとの間で動作する。この温度差では、異なった作業流体を含む少なくとも２つの修正駆動カルノー機械が熱的にカスケード結合される必要がある。最高温度の機械に対しては、水が作業流体として最適である。この構成では、本発明により得られる利益は総合的な発電効率が現在の原子力発電所のそれよりも高いことである。

本発明による設備は、熱源として太陽エネルギーを使用して分散型電力発電に使用することができ、このものは更新が可能でありあらゆる場所で得ることができる。ただし、それは間欠的であり且つ極めて希薄である（晴天で最大約1kW/m²）。現在のシリンダーパラボラ式太陽光捕集器は約３００℃の駆動流体をもたらすことができる。集中発電と比較すると、５００〜３００℃でタービンにより送り出される仕事は失われるが、しかし再生可能なエネルギーだけが利用される。

例えば真空管コレクターで約１３０℃又は平坦なコレクターで約８０℃で送り出される熱ソーラエネルギーを使用することも可能である。明らかに熱源の温度が低いほど、修正駆動カルノー機械の効率は低い。しかし、平坦なソーラコレクターから送られる最低温度T_hiに対しては、熱カスケード結合は最早必要がなく、修正駆動カルノー機械は単純であるので安価である。太陽が照らない場合には補助ボイラーが必要な熱を供給できる。

本発明によるプラントは電気に変換する必要なしに熱を仕事に変換するために使用できる。機械的仕事は直接に、例えば流体ポンプ、ヒートポンプのために使用でき、その圧縮器は電気モータにより駆動されない。後者の場合には最終結果は次の通りである。
・温度T_hiの熱源よりも低い温度T_mでの、しかし１よりも大きい増幅係数での熱生成、又は低い温度T_mよりも高い温度T_hiの熱源での、しかし１よりも小さい増幅係数での熱生成。これらの増幅係数は吸着又は吸収装置を使用する従来技術の増幅係数よりは大きい；
・室温より低い温度T_loでの、しかし従来技術の吸着又は吸収装置を使用する増幅係数よりは大きい増幅係数での冷却。

本発明の装置は本発明を制限するものではない以下の８つの実施例により例示する。図１５ａから図１５ｈは、各例に対する修正カルノー機械（又はそれらの組み合わせ）と勧業の間の熱交換と仕事交換、及び熱源及びヒートシンクの温度を図式的に示す。

実施例１（図１５ａ）：熱的にカスケード結合した３つの第２形式の修正駆動カルノー機械、
実施例２（図１５ｂ）：熱的にカスケード結合した２つの第１形式の修正駆動カルノー機械、
実施例３と４（図１５ｃと図１５ｄ）：第２形式又は第１形式の２つの修正受動カルノー機械、
実施例５（図１５ｅ）：熱的にカスケード結合した第１形式の２つの修正受動カルノー機械、
実施例６と７（図１５ｆと図１５ｇ）：第１形式の高温度修正駆動カルノー機械と第１形式の低温度修正受動カルノー機械との機械的結合、及び
実施例８（図１５ｈ）：第１形式の低温度修正駆動カルノー機械と第１形式の高温度修正受動カルノー機械の機械的結合。

これらの実施例において、３種の作業流体G_T、すなわち水（R718で表す）、ｎ−ブタン（R600で表す）、及び1,1,1,2テトラフルオロエタン（R134aで表す)が使用される。これらの流体に対するモリエ図は図１６、１７、１８にそれぞれ示した。これらの図にプロットしたものは実施例１〜８に含まれる各種の修正カルノーサイクルである。

実施例１（熱的にカスケード結合した３つの第２形式の修正駆動カルノー機械）
目的は可能な限り最高の効率で仕事（この仕事は電気に変換できる）を生成することを目的とする。与えられた低温シンク（T_lo＝４０℃）に対して、効率は高温熱源の温度T_hiが高いほど高くまた機械サイクルが理想的カルノーサイクルに近いほど高い。第２形式の修正駆動カルノーサイクルは従ってその好ましい構成、すなわち、凝縮器を出て行く作業流体の密度が蒸発器を出て行く密度と同一であるような（図４に記載したような）制限を満足するような好ましい構成で使用される。

温度８５℃のT_hi3の熱源で、使用される作業流体がＲ６００の場合では、これは図１７に示されたa-b-c-d-aのサイクルを描く。この流体ではc→dの断熱膨張は過熱領域にある上記を生じるにもかかわらず、飽和曲線に非常に近い。非可逆性は非常に低い。このサイクルの効率η₃は同じ温度間での完全カルノーサイクルの効率１２．５６％に比較して１２．４９％である。
１７５℃の温度T_hi2の熱源であって、先行するサイクルとの熱カスケード結合においては、使用される作業流体はR718であり、これは図１６に示したe-f-g-h-eサイクルを記述する。この流体ではg→hの断熱膨張は二相領域にある流体を結果し、従って非可逆性は起こさない。このサイクルの効率η₂はカルノーサイクルのそれと一致して１６．７％である。

最後に、温度T_hi1が２７５℃の熱源で、先行するサイクルとのカスケード結合においては、使用される作業流体はここでもR718であり、これは図１６のa-b-c-d-aのサイクルを描く。このサイクルの効率η₁は１６．４％である。

諸機械間の熱伝達レベルで現実的な温度差を有するこれら３種の第２形式の修正駆動カルノー機械の熱的なカスケード結合（図１５ａ）は、総合的に次の効率を結果する。
η＝(W₁+W₂+W₃)/Q_hi＝η₁ +η₂(1-η₁) + η₃(1-η₂)(1-η₁)
これは、効率η＝３９．１０％を与えるが、これは、同一の極限温度間で動作するカルノー機械の効率の９１％に相当する。

この効率は、遙かに高い（約５００℃）過熱蒸気で動作する現在の原子核発電所の効率（約３４％）よりも良い。さらに、温度T_hi1 (＝２７５℃)の熱源は円筒パラボラ太陽コレクターにより供給することができる。

実施例２（熱的にカスケード結合した２つの第１形式の修正駆動カルノー機械）
先の実施例と同様に、目的は仕事（後に電気に変換できる）を生成することであるが、複数の第１形式の修正駆動カルノー機械のより単純な組合せを使用する。熱源とヒートシンクの間の温度差は、凝縮器を出て行く作業流体の密度が蒸発器を出て行く作業流体の密度と同一であるという制限を課さない。しかし過剰に大きい圧力差が他の語術的問題を生じるので、同一の極限温度の熱源及びヒートシンク(２７５℃と４０℃)を使用して、かかる大きい圧力差で動作する単一の機械を使用する代わりに、２つの械を熱的にカスケード結合する方が好ましい。

この熱的カスケード結合（図１５ｂ）は２つの第１形式の修正駆動カルノー機械を結合し、第１の機械は水（R718）を作業流体として使用していて図１６のi-j-b-c-k-iのサイクルを描き、第２の機械はｎブタン（R600）を作業流体として使用していて図１７のe-f-b-c-d-eのサイクルを描く。

これらの２つのサイクルにおける段階j→bと段階f→bは追加的な非可逆性を生じるが、これら２つのサイクルの効率はカルノーサイクルの効率と対比すると非常に満足な値に留まり、R718のサイクルに対してη₁＝２７．４７％、R600のサイクルに対してη₂＝１０．８２％である。

これら２つの第1形式の修正駆動カルノー機械の熱的カスケード結合（図１５ｂ）の総合効率は次の通りである。
η＝(W₁+W₂)/Q_hi＝η₁ + η₂(1-η₁)
すなわち、η＝３５．３２％(同一の極限温度間で動作するカルノー機械の効率の８２％）である。
先に例と比較すると、効率のごくわずかの劣化に対して（−３．７８％）、３つの機械に代わり２つの機械となり、特に第２形式のものより単純な第１形式の機械となる点で、機械の単純化が比較的大幅である。

実施例３（第２形式又は第１形式の修正受動カルノー機械）
実施例３の目的は低温度放熱器（ラジエータ、床下暖房）により住居を過熱することである。温度５〜５０℃で動作する修正受動カルノー機械はこの用途に非常に適している（図１５ｃ）。
作業流体としてR600を使用する第２形式の機械又は第１形式の機械の２つの可能なオプションが比較される。

第２形式の修正受動カルノー機械では、図１７に示した1-2-3-4’-9-1のサイクルが描かれる。この流体では、もしも断熱圧縮段階が飽和蒸気（サイクルの９の点）から開始されるなら、この段階の終わりに流体は二相領域になったであろうが、これは欠点ではない。この例で例示すると、圧縮の終端（サイクルの点２）で飽和蒸気のみが存在するように流体をわずかに過熱する（段階9→1）ように選択される。これは、この段階中に、例えば修正駆動カルノー機械に対して図２に例示したように、移送シリンダでの熱の供給を示唆する。

この修正受動カルノー機械の増幅係数は次の通りである。
COA = Q_hi/W = 7.18
このCOAは同じ極限温度間で操作するカルノー機械の効率に実質的に等しい。なぜなら9→1の過熱により引き起こされる非可逆性は非常に小さいからである。

しかし、第２形式の機械は室ABCD及び関連した接続を必要とし、コストがかり、サイクルのより複雑な管理を含む。第１形式の受動カルノー機械では、サイクルは図１７に示した1-2-3-4-9-1のサイクルで記述される。この第１形式の機械の性能係数（ＣＯＡ）は低くCOA=Q_hi/W=6.06、すなわちカルノー機械の８４％であるが、それでも同一の極点温度間で動作するＭＶＣ機械に対するCOAよりもはるかに良い。

実施例４（第１形式の修正受動カルノー機械）
実施例４の目的は下記における住居の冷房である。温度１５℃と４０℃の間で動作する第１形式の修正受動カルノー機械はこの用途に非常に適している（図１５ｄ）。使用され得作業流体R600は図１７に示した5-6-7-8-5のサイクルを行う。今までの例と比較すると、当エントロピー圧縮を実施する前に流体を過熱し内容に選択されている。この修正受動カルノー機械の性能係数は次の通りである。
COP=Q_lo/W=10.33、すなわちカルノー機械の９０％である。これは同じ極限温度の間で動作する現在のＭＶＣ機械よりも遙かに良好である。

実施例５（第１形式の２つの修正受動カルノー機械の熱的カスケード結合）
実施例５の目的は低温冷却（冷凍目的）である。熱願とヒートシンクの間の温度差は、作業流体の密度を等しくするとの拘束による制限はないが、他の技術的な問題が生じないように機械の圧力差は余り高すぎないことが好ましい。従って、温度−３０℃の低温源と４０℃の高温シンクでは、２つの機械はこのような大きい温度差で動作する単一の機械を設けるよりも、２つの機械を熱的にカスケード接続することが好ましい。熱カスケード接続（図１５参照）は第１形式の２つの修正受動カルノー機械を結合することより成り、第１の機械は作業流体としてR600を使用して図１７に示した9-6-7-10-9のサイクルをたどり、第２の機械は作業流体としてR134aを使用し、図１８に示した1-2-3-4-1のサイクルをたどる。

第１形式のこれら２つの修正受動カルノー機械の熱的カスケード結合の総合的な性能係数は次の通りである。
COP = Q_lo/(W₁+W₂) = 1/[1/COP₂+(1+1/COP₂)/COA₁]
これはＣＯＰ＝２．８５であり、カルノー機械の８２％である。とりわけ、同じ極限温度の間で動作する現在の二段階MVC機械の性能係数よりも遙かに優れている。

実施例６（第１形式の高温度修正駆動カルノー機械と第１形式の低温度修正受動カルノー機械との機械的結合）
実施例６（図１５ｆ）の目的は、エネルギー源として熱のみ（例えば太陽熱コレクターから来るもの）を使用する下記の住居の冷房である。このために、実施例２に記載した第１形式の修正駆動カルノー機械であって作業流体R600を使用する第１機械と、実施例４に記載した第１形式の修正受動カルノー機械である第２機械を結合する。

この組合せの性能係数は
COP=Q_lo/Q_hi=η₁COP₂=1.29、すなわち、三熱カルノー機械のCOPの8９%であり、同じ極限温度の間で動作する現在の従来技術の吸収又は吸着三熱システムのCOPよりも遙かに良好である。

実施例７（第１形式の高温度修正駆動カルノー機械と第１形式の低温度修正受動カルノー機械との機械的結合）
実施例７（図１５ｇ）の目的は数種ある。
ボイラー又は円筒−パラボラ太陽熱捕集器により達成できる温度でエネルギー源を利用するあらゆる場合において、
・電気に変換できる仕事と冬期の住居の暖房（低温度）に有用な熱の同時発生。
・低温度空調、すなわち従来のビル（特に事務所又はアパート）のファン・コイル装置と両立できる。

これらの実用目的に対して、作業流体R718を使用する第１形式の修正駆動カルノー機械であって図１６に示されたl-m-g-n-lのサイクルを描く第１機械が、実施例３の第１形式の修正受動カルノー機械である第２の機械に結合される。第１機械の効率η₁は25.34% (カルノー機械の効率の９１％）であり、これは現在の光電池太陽捕集器の効率よりも遙かに高い。

電気は受動機械（図１５ｇ）に対して回収されないが、熱Q_m1の生成は発電を補う。すなわち入力エネルギーQ_hiの24.66%を補い、他方、光電池はそれ自体では熱を放出しない。逆のケース、すなわち加熱及び／又は空調に対しては、増幅係数とこの組合せに対する性能は結合されて２つの機械のCOPと効率に統合されて次の値
COA=COP+1=COP_2×η₁+1
となり、それぞれCOA=2.28 (カルノーサイクルのCOAの84%)及びCOP=1.28 (カルノーサイクルのCOAの74% )となる。

実施例８（第１形式の低温度修正駆動カルノー機械と第１形式の高温度修正受動カルノー機械の機械的結合）
実施例８（図１５ｈ）の目的は、唯一のエネルギー源として、蒸気の直接的な生成と両立する低温度（８５℃）の熱源を有する穏和な圧力（２バール）で蒸気を生成することである。これは特に未利用の熱が捨てられ或いは高温度が必要な工業サイトで通常遭遇する１つの例である。

８５℃と１２０℃の間でのこの熱変換（２バールの蒸気を発生することができる）は第１機械、すなわち作動流体R718を使用し、８５℃と１２０℃の間で動作し、図１６の1-2-3-4-1のサイクルを行う第１形式の修正受動カルノー機械を、第２の機械、すなわち８５℃と４０℃の間で動作し、作動流体R600を使用する実施例２に記載された第１形式の修正受動カルノー機械に機械的に結合することにより実施できる。

第１受動機械の性能係数COP₁は9.14 (二熱カルノー機械のCOP の89% )である。水が作動流体であり、等エントロピー圧縮段階の終端での水蒸気は高度に過熱されている(T₂=208℃>>120℃)。

２つの機械（図15ｈ）の結合の総合的な性能係数は次式を満足し、
COP = Q_hi/(Q_m1+Q_m2)=(COP₁ +1)/(COP₁+1/η₂)
これらの熱源及びシンクで、性能係数ＣＯＰ＝５５．２％(二熱カルノー機械の８９％)を与える。

上記の各種の実施例は、プラント及び目的に従って、同一の作動流体が駆動流体としても受動流体としても使用できることを確認させる。

ｎ−ブタン(R600)は、実施例２(図１５ｂ)においては第１形式の駆動サイクル、実施例７(図１５ｇ)においては第1形式の受動サイクルを記述するのに使用され、R600を使用するこれらの駆動及び受動型の修正カルノー機械は、これらの２つの実施例で、作業流体として水（R718）を使用する他のカルノー機械と結合される。従って、このことから本発明のプラントは、第1形式の修正駆動カルノー機械（作業流体がR718）が多目的修正カルノー機械（図１１に記載した、R600を作業流体とする）に結合され、そしてかかるプラントが実施例２や実施例７で意図されたものとは異なる用途に使用できることが考えられる。

Claims (31)

1. ａ）熱源に関連付けられた蒸発器Evapと、ヒートシンクに関連付けられた凝縮器Condと、作業流体G_Tを圧縮または膨張させるための圧縮または膨張装置PEDと、該作業流体G_Tを前記凝縮器Condと前記装置PEDの間及び前記蒸発器Evapと前記装置PEDの間で移送させる手段を含む第１組立体と、
   ｂ）移送液体L_T及び液体形態及び／又は気体形態の前記作業流体G_T（ここにL_TとG_Tは２種の異なった流体である）を収容している２つの移送室CT及びCT’を有する第２組立体と、
   ｃ）前記作業流体G_Tを、前記凝縮器Condと前記各移送室CT及びCT’との間、及び前記蒸発器Evapと前記各移送室CT及びCT’との間で選択的に移送させる手段と
   ｄ）前記移送液体L_Tを、前記移送室CT及びCT’と前記圧縮または膨張装置PEDとの間で選択的に移送させる手段であって少なくとも一つの流体変換器を含むものと、
   より構成された少なくとも一つの修正カルノー機械を含む冷却、熱生成又は仕事生成プラント。
2. 前記修正カルノー機械は駆動機械であり、前記流体変換器は流体モータであり、前記熱源は前記ヒートシンクよりも高温度であり、前記圧縮または膨張装置PEDは、飽和液体または過冷液体状態の前記作業流体G_Tを加圧する装置である請求項１に記載のプラント。
3. 前記修正カルノー機械は駆動機械であり、前記流体変換器は流体モータであり、前記熱源は前記ヒートシンクよりも高温度であり、前記圧縮または膨張装置PEDは、圧縮／膨張室ABCDとそれに関連付けられた移送手段と前記移送液体L_Tを加圧するための補助流体ポンプAHP₂を含む請求項１に記載のプラント。
4. 前記修正カルノー機械は受動機械であり、前記流体変換器は流体ポンプであり、前記熱源は前記ヒートシンクよりも低温度であり、前記圧縮または膨張装置PEDは、膨張弁EV、毛細管C、又は毛細管CVCに直列接続された制御弁であり、前記作業流体G_Tは前記圧縮または膨張装置PEDを流れるものである、請求項１に記載のプラント。
5. 前記修正カルノー機械は受動機械であり、前記流体変換器は流体ポンプであり、前記熱源は前記ヒートシンクよりも低温度であり、前記圧縮または膨張装置PEDは前記移送液体L_Tにより前記作業流体G_Tを断熱圧縮または断熱膨張させる室ABCDを含む、請求項１に記載のプラント。
6. 前記プラントは、前記凝縮器及び／又は前記蒸発器の個所で補助装置に熱的に結合されている１つの修正カルノー機械を含み、前記補助装置は、修正駆動カルノー機械としての二熱熱力学装置及び修正受動カルノー機械としての二熱熱力学装置である請求項１に記載のプラント。
7. 前記熱的な結合は、熱伝達流体、ヒートパイプ、直接接触、又は放射により達成される請求項６に記載のプラント。
8. 前記二熱熱力学機械は第２の修正カルノー機械である請求項６に記載のプラント。
9. 前記修正カルノー機械は一つの補助機械に機械的に結合されている請求項１に記載のプラント。
10. 前記プラントは、補助駆動装置又は駆動／受動装置に結合された修正受動カルノー機械を含むか、又は補助受動装置または駆動／受動装置に結合された修正駆動カルノー機械を含んでいる請求項９に記載のプラント。
11. ・前記補助駆動装置は電気モータ、流体タービン、風力発電機、石油駆動エンジン、ガス駆動エンジン、ディーゼルエンジン、又は修正駆動カルノー機械であり、
    ・前記補助受動装置が流体ポンプ、輸送機械、交流発電機、機械蒸気又はガス圧縮ヒートポンプ、空気圧縮機、また他の修正受動カルノー機械であり、
    ・前記補助駆動／受動装置はフライホイールである、請求項１０に記載のプラント。
12. 駆動モードまたは受動モードで動作できる前記プラントであって、
    ・変換要素と該変換要素を前記移送室CT及びCT’に選択的に接続させる手段とを含み、前記変換要素が、モータまたはポンプとして動作する二機能流体変換器から構成されるか、又は流体ポンプ及び流体モータから構成され；
    ・前記圧縮または膨張装置PEDは、加圧装置、膨張装置、及び前記凝縮器Condと前記蒸発器Evapの間の２つの並列回路に挿入された前記加圧装置と前記膨張装置を排他的に選択する選択手段とを備えていて、各々が前記凝縮器Condを前記蒸発器Evapに接続可能にする、請求項１に記載のプラント。
13. 前記プラントは、異なった温度にある前記熱源及び／又は前記ヒートシンクの間の直接または間接熱交換手段を含み、さらに前記移送室CTとCT’内の前記作業流体G_Tは直接または間接熱交換を行うものである請求項１に記載のプラント。
14. 前記作業流体G_Tと前記移送液体L_Tは、作業流体G_Tが移送液体L_Tに弱溶解性であり、前記作業流体G_Tが前記移送液体L_Tと反応せず、且つ液体状態での作業流体G_Tが前記移送液体L_Tよりも低密度である請求項１に記載のプラント。
15. 前記作業流体G_Tと前記移送液体L_Tは、これら両者の間に非浸透性の隔壁を提供し且つ移送液体L_Tの変位及び熱伝達に対して実質的に抵抗しない可撓性膜、又は液体状態での前記作業流体G_Tと前記移送液体L_Tの中間の密度を有するフロートにより互いに隔離されている請求項１に記載のプラント。
16. 前記移送液体L_Tは、水、鉱物油、及び合成油から選択されている請求項１４に記載のプラント。
17. 作業流体G_Tは純物質又は共沸混合物である請求項１４に記載のプラント。
18. 作業流体G_Tは水、CO₂、NH₃、１〜６個の炭素原子を有するアルコール、１〜１８個の炭素原子を有するアルカン、１〜１５個の炭素原子を有するクロロフルオロアルカン、１〜１５個の炭素原子を有する一部又は完全にフッ素化又は塩素化したアルカンから選択される請求項１４に記載のプラント。
19. 前記請求項１のプラントを使用して、作業流体G_Tに下記の一連の修正カルノーサイクルを行わせる方法であって、各修正カルノーサイクルは：
    ・作業流体G_Tと熱源との間、又は作業流体G_Tとヒートシンクの間の熱交換による等温過程、
    ・前記作業流体G_Tの圧力の減少による断熱過程、
    ・前記作業流体G_Tとヒートシンクの間、又は前記作業流体G_Tと前記熱源との間の熱交換による等温過程、及び
    ・作業流体G_Tの圧力の増加による断熱過程
    より成り、特徴として
    ・作業流体G_Tは少なくともサイクルの２つの等温過程で気液二相形態を有し、
    ・サイクルのこれら２種の等温過程は、流体変換器を駆動し又は該流体変換器により駆動される移送流体L_Tの変位に応じて作業流体G_Tの体積の変化を生じさせ又該体積の変化に追従し、仕事は少なくとも前記２つの等温過程で流体変換器を流通する流体を介してプラントから移送され又はプラントに受領される、
    ことを特徴とする冷却生成、熱生成及び／又は仕事生成の方法。
20. 仕事は一方の断熱過程の期間に流体変換器を通して流れる移送液体L_Tを介してプラントが受け取り又はプラントから送り出される請求項１９に記載の方法。
21. 仕事は両方の断熱過程の期間に流体変換器を通して流れる移送液体L_Tを介してプラントが受け取り又はプラントから送り出される請求項１９に記載の方法。
22. 前記サイクルは
    ・前記熱源からの熱を前記作業流体G_Tに供給することにより開始される等温過程、
    ・前記作業流体G_Tの圧力の減少と前記プラントによる仕事の生成を行う断熱過程、
    ・前記熱源の温度よりも低い温度で前記作業流体G_Tからヒートシンクに熱を供給する等温過程、及び
    ・作業流体G_Tの圧力の増加による断熱過程
    を含む請求項１９に記載の方法。
23. 仕事は前記両断熱過程において前記プラントと環境との間で交換される請求項２２に記載の方法。
24. ρ_aを前記ヒートシンクとの熱交換の段階の終端における作業流体G_Tの密度、ρ_cを前記熱源との熱交換の段階の終端における作業流体G_Tの密度としたとき、比率ρ_a／ρ_cが0.9≦ρ_a／ρ_c≦1を充足する請求項２３に記載の方法。
25. 前記サイクルは
    ・前記作業流体G_Tから前記ヒートシンクへの熱の放出を伴う等温過程、
    ・前記作業流体G_Tの圧力の減少を伴う断熱過程、
    ・熱が前記ヒートシンクの温度よりも低い温度で前記熱源から作業流体G_Tに供給される等温過程、及び
    ・移送流体Ｌ_Tを介して仕事を供給することにより開始される作業流体G_Tの圧力の増加をともなう断熱過程
    を含むことを請求項１９に記載の方法。
26. 二熱熱力学器機械に結合された修正カルノー機械を含むプラントで実施され、前記修正カルノー機械の前記凝縮器から熱が前記二熱熱力学的機械へ移されるか、又は前記修正カルノー機械の前記蒸発器が前記二熱熱力学的機械から熱を受領する請求項１９に記載の方法。
27. 第１及び第２(最後)の修正カルノー機械と、場合によりこれら第１及び最後の修正カルノー機械の間に挿入された少なくとも１つの中間修正カルノー機械とを含むプラントにおいて実施される請求項１９に記載の方法において、
    ・前記第１の機械は作業流体G_Tfを蒸発させるための熱を供給され、前記最後の機械は前記作業流体G_Tfと同一または異なった作業流体G_Tlを凝縮することにより発生した熱を環境に放出し；
    ・適当な場合に、各中間機械はそれに先行する機械の作業流体G_Ti-1の凝縮により放出された熱を受け取り、前記G_Ti-1と同一または異なるそれ自身の作業流体G_Tiの凝縮により放出された熱を後続の機械に放出し；そして
    ・各機械は環境と仕事を交換し、
    上記のすべての機械はすべて駆動またはすべて受動機械であり、
    ・すべての機械が駆動機械の場合には、第１の機械へ送られる熱は温度T_hiであり、最後の機械へ送られる熱は温度T_loはT_lo<T_hiであり、正味の仕事は環境に送り出され、そして
    ・すべての機械が受動機械の場合には、第１の機械に送られる熱は温度T_loであり、最後の機械から放出される熱は温度T_hiはT_lo及び環境の温度よりも高く、正味の仕事は環境から送入される、
    請求項１９に記載の方法。
28. 請求項３に記載のプラントを使用して温度T_loの熱及び／又は仕事を生成する方法であって、温度T_hiの高温熱源と温度T_lo (＜T_hi)のヒートシンクとの熱交換により作業流体G_Tがそれぞれ高温度の前記蒸発器Evapと低温度の前記凝縮器Cond内に維持されており且つ作業流体G_Tと移送流体L_Tの間のすべての連絡回路が遮断されている初期状態から出発して、
    ・時刻t_αにおいて、前記蒸発器Evapと前記室CT’との間の作業流体G_Tの回路が開放され、前記室CT’と前記流体モータHMの上流側との間の移送流体L_Tの回路が開かれ、前記補助ポンプAHP₂が作動され、その結果：
    ＊作業流体G_Tが前記蒸発器Evap内で蒸発し、飽和したG_T蒸気が前記高圧P_hiで前記蒸発器Evapを出て行き、室CT’に入り、移送液体L_Tを中間レベルJにもたらす；
    ＊移送液体L_Tは流体モータHMを通ってその中で膨張し、次いで補助ポンプAHP₂により断熱圧縮又は膨張器ABCDに送られる；
    ・時刻ｔ_βにおいて、室ABCDと蒸発器Evapとの間の回路が開放され、その結果、作業流体G_Tがが液体状態で蒸発器に導入される；
    ・時刻ｔ_γにおいて、蒸発器EvapとCT’の間の作業流体G_Tの回路と室ABCDと蒸発器Evapの間の回路が閉じられ、前記補助ポンプAHP₂が停止し、CondとABCDの間及びCT及びCondの間の作業流体G_Tの回路が開き、そしてCTとABCDの間の移送流体L_Tの回路が開き、その結果：
    ＊室CT’内のG_T蒸気は断熱膨張を続け、L_TをCT’内で低レベルまで膨張させ、ついでHMを通して室CTに入る。
    ＊Condと連通している室ABCDは低圧に戻され、その下側部分に含まれているL_Tは室CTに流れ；そして
    ＊室CTに含まれているG_T蒸気はCond内で凝縮し、
    ・時刻ｔ_δにおいて、ｔ_γにおいて開放していたすべての回路は閉じられ、蒸発器Evapと室CTの間のG_T回路は開かれ、室CTと流体モータHMの上流側との間のL_T回路が開き、そして補助ポンプAHP₂が作動され、その結果
    ＊高圧P_hiで蒸発器Evapを出る飽和したG_T蒸気は室CTに入り、液体L_Tを中間レベルJにする；
    ＊液体L_Tは流体モータHMを通り、その中で膨張し、次いで補助ポンプAHP₂によりABCDへ送られる；
    ・時刻ｔ_εにおいて、ABCDとEvapの間のG_T回路が開き、作業流体G_Tが液体状態で蒸発器に入り；
    ・時刻t_λにおいてEvapとCTの間のG_T回路及びABCDとEvapの間のG_T回路が閉じ、補助ポンプAHP₂が停止し、CondとABCDの間のG_T回路及びCT’とCondの間の回路が開き、CT’とABCDの間のL_T回路が開き、その結果
    ＊CT内のG_T蒸気は断熱膨張を続け、L_TをCT内の低レベルに送り、ついでHMを経てCT’へ送り；
    ＊Condと連通している室ABCDを低圧に戻し、CT’の下側部分にあるL_TをCT’に流し、そして
    ＊CT’内にあったG_T蒸気をCondで凝縮することよりなり、
    それにより、数サイクル後にはプラントは定常状態となり、高温熱源は温度T_hiで熱を連続的に蒸発器Evapに送り、熱は凝縮器Condにより連続的に温度T_loの低温シンクに送られ、仕事は前記機械から外部に送られる、方法。
29. 請求項２に記載のプラントを使用して温度T_loの熱及び／又は仕事を生成する方法であって、温度T_hiの高温熱源と温度T_loのヒートシンクとの熱交換により作業流体G_Tがそれぞれ高温度の前記蒸発器Evapと低温度の前記凝縮器Cond内に維持されており、且つ作業流体G_Tと移送流体L_Tの間のすべての連絡回路が遮断されている初期状態から出発して、時刻t₀において補助流体ポンプAHP₁が起動され、前記凝縮器Cond及び前記蒸発器Evapの間の前記G_T回路が開かれ、その結果、飽和又は過冷却液体状態の作業流体G_Tの一部が補助ポンプAHP₁により取り出されて前記凝縮器Condの下部に取り込まれ、過冷却状態で蒸発器Evapに送られて加熱され、ついで作業流体G_Tは下記の一連の修正カルノーサイクルに掛けられる：
    ・時刻ｔ_αにおいて、前記サイクルの最初のサイクル中、一部の作業流体G_Tは凝縮器内で液体状態に留まり、蒸発器Evapと室CT’の間のG_T回路と室CTと凝縮器Condの間の回路は開き、前記液体L_Tを室CT’から室CTへ移送する回路であって流体モータHMを通る回路は開き、その結果
    ＊作業流体G_Tは蒸発器Evapで加熱及び蒸発され、高い圧力P_hiで蒸発器Evapを出て行く飽和した作業流体G_T蒸気は室CT’に入り、移送液体L_Tを中間レベルＪに移動させる；
    ＊移送液体L_Tは流体モータHMを通ってその中で膨張し、ついで室CTに送られて中間レベルＩに上がる；
    ＊室CT内のG_T蒸気であって移送液体L_Tにより移送された蒸気は凝縮器Condで凝縮する；
    ＊飽和した又は過冷された液体状態の作業流体G_Tは凝縮器Condの下部に到達し、そこで漸次補助ポンプAHP₁により取り込まれ、次いで過冷液体状態で蒸発器Evapに送られる；
    ・時刻t_βにおいて、蒸発器Evapと室CT’の間の回路が閉じられ、その結果
    ＊室CT’内のG_T蒸気は断熱膨張を続け、液体L_Tを室CT’内の低レベルまで駆動し、次いでL_Tは液体モータHMを通って室CTに送られ高レベルに上がる；
    ＊室CT内の残りのG_T蒸気であって液体L_Tにより移送されたものは凝縮器Condで凝縮する；
    ＊飽和または過冷却液体状態の作業流体G_Tは凝縮器Condの底部に至り、そこで補助ポンプAHP₁に次第に取りこまれ、次いで過冷却液体状態で蒸発器Evapに送られる；
    ・時刻t_γにおいて、時刻ｔ_βで開いていた回路（ただし、凝縮器Condと蒸発器Evapの間のG_Tを移送する回路は除く）は閉じ、EvapとCTの間及び室CT’とCondの間のG_T回路は開放し、流体モータHMを通ってCTからCT’へ液体L_Tを移送する回路は開放され、その結果、
    ＊作業流体G_T温度が上がりEvap内で蒸発し、飽和したG_T蒸気は高圧P_hiでEvapを出てCTに入り、液体L_Tを中間レベルJに上げる；
    ＊液体L_TはHMを通り、そこで膨張し、次いで液体L_TはCT’内の中間レベルIにあげられる；
    ＊CT’内のG_T蒸気であって液体L_Tにより移送された蒸気はCondで凝縮する；
    ＊飽和または過冷液体状態のG_TはCondの下部に到達し、そこで次第に補助ポンプAHP₁により取り込まれ、次いで過冷液体状態でEvapに送られる；
    ・時刻t_δにおいて、EvapとCTの間のG_T回路が閉じられ、その結果、
    ＊CT内のGT蒸気が連続的に断熱膨張し、CT内でL_Tレベルを低レベルに下げ、次いでHMを通してL_TをCT’に送り、そのレベルを高レベルにする；
    ＊CT’内の残りのG_T蒸気であって液体L_Tにより送られたものはCondで凝縮する；
    ＊飽和または過冷状態のG_Tは凝縮器Condの下側に達し、そこのAHP₁により次第に取りこまれ、最後に過冷液体状態でEvapに入り、
    よって、数サイクルの後にはプラントは定常状態で作動し、高温熱源は連続的に高温度T_hiの熱を蒸発器Evapに送り、熱は凝縮器Condから連続的に低温シンクT_loに送られ、仕事が連続的に前記機械により送りだされるようにした、方法。
30. 請求項５に記載のプラントを使用して、作業流体G_Tと移送液体L_Tのための全ての連絡回路が遮断された初期状態から出発して、時刻t₀において流体ポンプHPが作動され、次いでG_Tが下記の一連の工程よりなる修正カルノーサイクル、すなわち：
    ・時刻ｔ_αで移送液体L_Tを室ABCDから流体ポンプHPの上流側へ送るLT回路、及び移送液体L_Tを流体ポンプＨＰを経て室CTから室CT’へ送る回路が開放され、その結果：
    ＊ ABCDとCT内の気液平衡状態の作動流体G_Tが高圧P_hiから低圧P_loに膨張し、L_TをＨＰを通してCT’に送り；
    ＊CT’内のG_T蒸気は断熱圧縮され、
    ・時刻ｔ_βにおいて、EvapとCTの間、及びABCDとEvapの間の回路が開放され、その結果：
    ＊移送流体L_TがポンプHPにより取り込まれ、加圧され、ついでCT’に送られ；
    ＊ABCD, CT 及びCT’内のL_Tレベルがそれぞれ高いレベルから低いレベルへ、高いレベルから中間レベルＪへ、及び低いレベルから中間レベルIへと移り、
    ＊CT内の前記G_T蒸気により占められていた体積が増大するので、G_TはEvap中で蒸発し、低圧P_loでEvapを出て行く飽和したG_T蒸気はCTに入り;
    ＊CT’内のG_T蒸気は高圧P_hiまで断熱圧縮され続け；
    ＊低圧P_loの飽和液体状態のG_Tは重力によりABCDからEvapへ流れる；
    ・時刻ｔ_γにおいて、ABCDとEvapの間のG_T回路は閉じ、ABCDとHPの上流側の間のL_T回路は閉じ、CT’とCondの間のG_T回路、及びCondとABCDの間のG_T回路は開き、HPの下流側とABCDの間のL_T回路は開き、その結果
    ＊L_Tは再びポンプHPに取り込まれて加圧されCT’へ送られ；
    ＊ABCD、CT及びCT’のL_Tレベルはそれぞれ低から高へ、中間レベルJから低へ、中間レベルIから高へ移り；
    ＊CT中でG_T蒸気に占有されていた体積は増大を続けるのでEvapではG_Tが蒸発し、Evapを出て行く飽和したG_T蒸気は低圧P_loでCTに入り;
    ＊CT’のG_T蒸気はL_Tにより高圧P_hiでCondに送られ；そして、
    ＊飽和液体状態のG_Tは重力の作用でCondからABCDに流れ;
    ・時刻ｔ_δにおいて、時刻t_γにおいて開放していた回路は閉じ、室ABCDからL_Tを流体ポンプHPの上流側に移送するためのL_T回路、及びCT’からL_Tを流体ポンプHPを経てCTへ至るL_T回路が開放され、その結果：
    ＊ABCDとCT’内の気液平衡状態のG_Tは高圧P_hiから低圧P_loへ膨張し、そしてL_T をHPを介してCTに送り；そして
    ＊CT内はG_T蒸気を断熱圧縮される；
    ・時刻t_εにおいて、EvapとCT’の間、及びABCDとEvapの間のG_T回路は開放し、その結果：
    ＊L_TはポンプHPに取り入れられ、加圧され、ついでCTに入り；
    ＊ABCD、CT及びCT’内のL_Tレベルはそれぞれ高から低、低から中間レベルI、及び高から中間レベルJに移動し；
    ＊CT’でG_T蒸気により占有された体積は増大するので、G_TはEvap内で蒸発し、飽和したG_T蒸気は低圧P_loでEvapを出てCT’に入り；
    ＊CT内のG_T蒸気は高圧P_hiまで断熱圧縮され続け；そして
    ＊低圧P_loで飽和液体状態にあるG_Tは重力によりABCDからEvapへ入る;
    ・時刻ｔ_λにおいて、ABCDとEvapの間のG_T回路は閉じ、ABCDとポンプHPの上流側の間のL_T回路は閉じ、CTとCondの間及びCondとABCDの間のG_T回路は開放し、ポンプHPの下流側とABCDの間のL_T回路は開き、その結果：
    ＊L_Tは再びポンプHPにより取り込まれ、加圧され、CTに送られ；
    ＊ABCD、CT及びCT’内のL_Tレベルは、それぞれ低から高、中間レベルIから高、及び中間レベルJから低に移動し；
    ＊CT’内でG_Tに占められていた体積は増加を続けるので、Evap内でG_Tは蒸発し、飽和したG_T蒸気はEvapを低圧P_loで出て、CT’に入り；
    ＊CT内の高圧P_hiのG_T蒸気はL_TによりCondに送られそこで凝縮し、そして
    ＊飽和液体状のG_Tは重力によりCondからABCDに流れる、
    各サイクルよりなり、
    数サイクルの後にはプラントは定常状態で運転され、そして、
    ・冷却目的のためには、初期状態で、G_Tは、T_hiの高温シンクとの熱交換により凝縮器Cond内で高温度に維持され、またG_Tは前記機械の外部の媒体との熱交換により蒸発器Evap 内でT_hiと同じ又はそれ以下の温度に維持され、前記媒体は初期にはT_hiを有し、定常状態では正味の仕事が流体ポンプHPにより消費され、前記凝縮器Condは連続的に熱を高温T_hiのホットシンクに除去し、熱は蒸発器Evapにより連続的に消費され、前記蒸発器Evapと接触している外部媒体からの熱の抽出で、前記外部媒体の温度T_loは厳密にT_hi以下に維持され、
    ・熱生成の場合には、初期状態で、G_Tは温度T_loの低温熱源との熱交換により蒸発器Evap内で低温度に維持され、G_Tは前記機械の外部の媒体との熱交換により温度T_hi≧T_loで凝縮器Cond内に維持され、前媒体はは初期にはT_hi以上の温度に維持され、定常状態では正味の仕事が流体ポンプHPで消費され、温度T_loの低温源が熱を連続的に前記蒸発器Evapへ送り、凝縮器Condが熱を連続的に高温シンクに取り除き、前記プラントは前記凝縮器Condと接触している温T_hi>T_loの外部媒体に対して熱を生成する、方法。
31. 請求項４に記載のプラントを使用して、作業流体G_Tと移送液体L_Tのための全ての連絡回路が遮断された初期状態から出発して、時刻t₀において流体ポンプHPが作動され、次いでCondとEvapの間のG_T回路が開かれ、そしてG_Tが下記の一連の修正カルノーサイクルにかけられるプラントの動作方法において、G_Tが下記の一連の工程よりなる修正カルノーサイクル、すなわち、
    ・時刻t_αにおいて、L_Tを室CTから流体ポンプHPを経て室CT’に移送するためのL_T回路、及びEvapとCTの間のG_T回路が開かれ、その結果：
    ＊L_TがポンプHPに取り込まれて加圧され、ついでCT’に移送され；
    ＊CT内のL_Tレベルが高から中間レベルJへ、CT’内のL_Tレベルが低から中間レベルIへ移動し；
    ＊CT内のG_T蒸気により占められている体積が増大するので、G_TはEvap内で蒸発し、Evapを出て行く低圧P_loの飽和したG_T蒸気はCTに入り；
    ＊CT’内のG_T蒸気は断熱圧縮されて高圧P_hiになり；
    ＊Cond内の飽和又は過冷却液体状態で高圧P_hiのG_Tは等エンタルピー膨張をし、次いで気液二相混合状態で且つ低圧P_loで蒸発器Evapに入る；
    ・時刻t_βで、CT’とCondの間のG_T回路が開かれ、その結果：
    ＊L_TがポンプHPにより取り込まれて加圧され、次いでCT’に送られる；
    ＊CT内のL_Tレベルは中間レベルJから低になり、CT’では中間レベルIから高になり、
    ＊CT内でG_T蒸気に占められていた体積は増加を続けるので、Evap内でG_Tは蒸発し、飽和したG_T蒸気は低圧P_loでEvapを出てCTに入る。
    ＊CT’内の高圧P_hiのG_T蒸気はL_TによりCondに入り、そこで凝縮する；
    ・時刻t_γにおいて、時刻ｔ_βで開いていたすべての回路は、CondとEvapの間のG_T回路を除いて閉鎖され流体ポンプHPを経由するCT’からCTへの移送回路は開かれ、EvapとCT’の間のG_T回路は開かれ、その結果:
    ＊L_TはポンプHPにより取り込まれ、そこで加圧され、そしてCTへ送られる；
    ＊CT内のL_Tのレベルは低から中間レベルＩになり、CT’内のL_Tのレベルは高から中間レベルＪになり；
    ＊CT’内のG_Tにより占められた体積は増加するので、作業流体G_TはEvap内で蒸発し、そして飽和したG_T蒸気は低圧P_loでEvapを出てCT’に入り；
    ＊CT内のG_T蒸気は断熱圧縮されて高圧P_hiになり；
    ＊Cond内の飽和又は過冷液体状態で且つ高圧P_hiのG_Tは等エンタルピー膨張し、そして気液二相混合状態で且つ低圧P_loで蒸発器Evapに入り、そして
    ・時刻t_δにおいて、CTとCondの間のG_T回路は開かれ、その結果、
    ＊L_Tは再びポンプHPに取りこまれ、加圧され、次いでCTに送られ；
    ＊CT内のL_Tレベルは中間レベルIから高に、CT’内のL_Tレベルは中間レベルJから低になり；
    ＊CT’内でG_T蒸気が占める体積が増大を続けるので、G_TはEvap内で蒸発し、飽和したG_T蒸気は低圧P_loでEvapを出て行き、CT’に入る；
    ＊CT内の高圧P_hiのG_T蒸気はL_TによりCondに送られCond内で凝縮し、
    数サイクルの後に、プラントは定常状態で動作し、
    そして、
    ・冷却目的のためには、初期状態で、G_Tは、T_hiの高温シンクとの熱交換により凝縮器Cond内で高温度に維持され、またG_Tは前記機械の外部の媒体との熱交換により蒸発器Evap 内でT_hiと同じ又はそれ以下の温度に維持され、前記媒体は初期にはT_hi以上の温度を有し、定常状態では正味の仕事が流体ポンプHPにより消費され、前記凝縮器Condは連続的に熱を高温T_hiのホットシンクに除去し、熱は蒸発器Evapにより連続的に消費され、前記蒸発器Evapと接触している外部媒体からの熱の抽出で、前記外部媒体の温度T_loはT_hi以下に維持され、
    ・熱生成の場合には、初期状態で、G_Tは温度T_loの低温熱源との熱交換により蒸発器Evap内で低温度に維持され、G_Tは前記機械の外部の温度≧T_hiの媒体との熱交換により温度≧T_hiで凝縮器Cond内に維持され、定常状態では正味の仕事が流体ポンプHPで消費され、温度T_loの低温源が熱を連続的に前記蒸発器Evapへ送り、凝縮器Condが熱を連続的に高温シンクに取り除き、前記プラントは前記凝縮器Condと接触している温度T_hi>T_loの外部媒体に対して熱を生成する、方法。

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