卡诺热机/热泵English

气缸在立面上受外力驱动旋转。活塞的重力压缩下方的气体，转到最下方时脱离热源，开始绝热膨胀过程，逐渐降温。

在左侧进入冷源，冷源的温度与降温后的气体相同，进入等温膨胀过程，从冷源吸收热量。在最高点离开冷源，开始绝热压缩过程，逐渐升温。

在右侧进入热源，热源的温度与升温后的气体相同，开始等温压缩过程，向热源释放热量。

调节冷热源的温度和长度令其分别与两个绝热过程末的温度相等。每一端的工质气体旋转一周经历上述四个可逆过程，符合逆卡诺循环的定义。

活塞在右侧时对气缸的旋转做功，在左侧时气缸对活塞做功。由于右侧温度高，活塞运动轨迹在左侧较多，且在左侧时更远离原点，因此需要依赖外界做功才能维持运转。

气缸为环形管，上有两个阀门，总是一开一闭。两根直管两端也各有一个阀门。所有阀门绿色为导通，红色为截止。直管上的阀门状态总是与较近的环管阀门相反。

任一时刻，气缸通路总是由一根直管的红色阀门开始，经过三个绿色阀门，转一圈后，到达另一根直管的红色阀门，形状如同 。

环形管每旋转半圈，阀门切换一次，所有阀门一齐翻转。每次切换前的管形如 ，开口向左，切换后又变成 。

环管下方有一段高密度的液柱。由于环管可旋转且较轻，无负载时液柱总是保持在正下方。液柱两侧气压不同时会驱动环形管转动。

每次阀门切换之后，对下方的直管加热源，对上方的直管加冷源，则液柱右侧热直管一端的气体为等温膨胀，液柱左侧冷直管一端的气体为等温压缩。

撤除热源与冷源后，环管因惯性继续旋转，液柱右侧的气体为绝热膨胀，液柱左侧的气体为绝热压缩。对惯性的利用方式与往复式热机相似。

绿色的环管阀门离开液柱区域之后，阀门切换，原压缩端变成膨胀端，原膨胀端变成压缩端，开始下一个循环。

通过气缸的旋转对外做功。

这种热机能灵活适配可变的负载。负载越大，液柱的位置越向左偏。

环形管里没有活塞，充满高压高密度工质气体，靠气体自重产生压强，令下方气体温度升高。

环形管内有十二个阀门。每个阀门在七点钟位置到六点钟位置之间封闭，其余位置开启。任一时刻至少有一个阀门是封闭的。

每次六点钟位置的阀门开启时，六点钟到七点钟区段的气体开始接触热源，热源与气体温度相等。此后这部分气体向上运动，压强减小而膨胀，同时从热源吸热，处于等温膨胀过程。

离开热源后继续上行并膨胀，处于绝热膨胀过程，降温。

在最上方接触与自身温度相等的冷源，此后向下运动，压强增大而压缩，向冷源放热，处于等温压缩过程。

离开冷源后继续下行并压缩，处于绝热压缩过程，升温。构成卡诺循环。

左半边温度低，故封闭的阀门左侧压强总是较大，推动环形管向逆时针方向旋转并对外做功。也可以不设阀门，改为在环形管内加涡轮发电。

由于气体的密度难以达到液体和固体的水平，只在尺寸大、温差小的条件下能依上述卡诺循环方式运行。不满足条件时以布雷顿循环运行。

前面的各种卡诺热机都面临导热切换的问题。气缸时而导热，时而绝热，由于现实固体材料的比热容太大，导热切换会造成明显的损耗。

这是一个高效的切换方案。气缸两侧各有一个固定腔。左侧为热腔，保持在高温；右侧为冷腔，保持在低温。

气缸与两腔之间各有两条通道。前面两条通道上各有阀门。后面两条通道内各有一个活塞，用于保证三个腔的压强总是相等。

当两个阀门都关闭时，气缸内气体处于绝热过程。当左阀门开启，气缸与热腔相连，处于等温膨胀；当右阀门开启，气缸与冷腔相连，处于等温压缩。

飞轮有助于理解活塞的周期性运动。现实的热机如果这样做，活塞的气密性可能挑战较大。推荐的用法是作为旋转式或往复式气缸的一端，也可用于环管式。