(57)【要約】  航空機の吸着冷却システム（１）は蒸発器（１８）と、蒸発器（１８）内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第一吸着媒体を含む第一吸着器（２）と、蒸発器（１８）内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第二吸着媒体を含む第二吸着器（４）とであって、一方の吸着器（２，４）が吸着冷却剤を吸着でき、他方の吸着器（２，４）が再生されることができるように、吸着モード及び脱離モードで交互に運転されるように適合された第一及び第二吸着器（２，４）とを有する。吸着冷却システム（１）の熱伝達システムは、一方の吸着器（２，４）が吸着モードから脱離モードとなり、他方の吸着器（２，４）が脱離モードから吸着モードとなる移行運転段階のときに、脱離モードから吸着モードとなった吸着器（２，４）から吸着モードから脱離モードとなった吸着器（２，４）へ、熱伝達流体により熱エネルギーを移転するように適合される。【選択図】  図１
2012506817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の吸着冷却システム（１）であって、
蒸発器（１８）と、
前記蒸発器（１８）内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第一吸着媒体を含む第一吸着器（２）と、前記蒸発器（１８）内で蒸発された前記吸着冷却剤を吸着するための第二吸着媒体を含む第二吸着器（４）とであって、一方の吸着器（２，４）が前記吸着冷却剤を吸着でき、他方の吸着器（２，４）が再生されることができるように吸着モード及び脱離モードで交互に運転されるように適合された前記第一及び第二吸着器（２，４）と、
一方の吸着器（２，４）が吸着モードから脱離モードとなり、他方の吸着器（２，４）が脱離モードから吸着モードとなる移行運転段階において、前記脱離モードから吸着モードとなる吸着器（２，４）から前記吸着モードから脱離モードとなる吸着器（２，４）へ、熱伝達流体により熱エネルギーを伝達するように適合された熱伝達システムと、
脱離モードで運転される吸着器（２，４）から取り除かれ、凝縮後に前記蒸発器（１８）に供給される吸着冷却剤を凝縮するための凝縮器（８）と、
前記凝縮器（８）中の前記吸着冷却剤の圧力を測定するための第一圧力センサーと、
前記吸着器（２，４）中の前記吸着冷却剤の圧力を測定するための第二圧力センサーと、
前記第一及び第二圧力センサーにより提供されたシグナルを得て、前記吸着冷却システム（１）の前記熱伝達システムを、前記移行運転段階において前記吸着モードから脱離モードとなった前記吸着器（２，４）への熱エネルギーの供給が前記吸着器（２，４）中の前記吸着冷却剤の圧力が前記凝縮器（８）中の前記吸着冷却剤の圧力と一致したときに終了されるように制御するように適合された電子制御ユニットとを有するものであることを特徴とする航空機の吸着冷却システム。
【請求項２】
前記熱伝達システムは導管網と、該導管網内に設けられた複数のバルブ（６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６）とを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の航空機の吸着冷却システム。
【請求項３】
前記熱伝達システムは加熱装置（５０）を有し、前記吸着器（２，４）を再生するために熱エネルギーを脱離モードで運転される吸着器（２，４）に供給するように適合されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の航空機の吸着冷却システム。
【請求項４】
前記加熱装置（５０）は、損失熱を発する航空機装置に熱的に結合されたものであることを特徴とする請求項３に記載の航空機の吸着冷却システム。
【請求項５】
前記熱伝達システムは、さらに、冷却装置（５２）を有し、前記吸着器（２，４）を冷却するために冷蔵エネルギーを吸着モードで運転される吸着器（２，４）に供給するように適合されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の航空機の吸着冷却システム。
【請求項６】
蒸発器（１８）と、
前記蒸発器（１８）内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第一吸着媒体を含む第一吸着器（２）と、前記蒸発器（１８）内で蒸発された前記吸着冷却剤を吸着するための第二吸着媒体を含む第二吸着器（４）とであって、一方の吸着器（２，４）が前記吸着冷却剤を吸着でき、他方の吸着器（２，４）が再生されることができるように吸着モード及び脱離モードで交互に運転されるように適合された前記第一及び第二吸着器（２，４）とを有する航空機の吸着冷却システム（１）の運転方法であって、
一方の吸着器（２，４）が吸着モードから脱離モードとなり、他方の吸着器（２，４）が脱離モードから吸着モードとなる移行運転段階において、前記脱離モードから吸着モードとなる吸着器（２，４）から前記吸着モードから脱離モードとなる吸着器（２，４）へ、熱伝達流体により熱エネルギーが伝達される工程と、
脱離モードで運転される吸着器（２，４）から取り除かれた吸着冷却剤が凝縮器（８）内で凝集され、前記蒸発器（１８）に供給される工程と、
電子制御ユニットが前記凝縮器（８）内の前記吸着冷却剤の圧力を測定するための第一圧力センサー、及び、前記吸着器（２，４）内の前記吸着冷却剤の圧力を測定するための第二圧力センサーからのシグナルを得て、前記移行運転段階において前記吸着モードから脱離モードとなる吸着器（２，４）への熱エネルギーの供給を、前記吸着器（２，４）内の吸着冷却剤の圧力が前記凝縮器（８）内の吸着冷却剤の圧力と一致したときに、終了させるように前記吸着冷却システム（１）の熱伝達システムを制御する工程とを有することを特徴とする航空機の吸着冷却システムの運転方法。
【請求項７】
前記熱伝達システムは導管網と、該導管網内に設けられた複数のバルブ（６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６）とを有し、前記複数のバルブは前記移行運転段階において、前記脱離モードから吸着モードとなる吸着器（２，４）から前記吸着モードから脱離モードとなる吸着器（２，４）へ、熱伝達流体により熱エネルギーを伝達するために適切に制御されることを特徴とする請求項６に記載の航空機の吸着冷却システムの運転方法。
【請求項８】
前記熱伝達システムの加熱装置（５０）は、前記吸着器（２，４）を再生するために、熱エネルギーを脱離モードで運転される吸着器（２，４）へ供給することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の航空機の吸着冷却システムの運転方法。
【請求項９】
損失熱を発する航空機装置から前記加熱装置（５０）に損失熱が供給されることを特徴とする請求項８に記載の航空機の吸着冷却システムの運転方法。
【請求項１０】
前記吸着器（２，４）を冷却するために、前記熱伝達システムの冷却装置（５２）は、冷蔵エネルギーを吸着モードで運転される吸着器（２，４）に供給することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の航空機の吸着冷却システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの航空機の装置及び／又は区域を冷却するための、改良された吸着冷却システム及び改良された吸着冷却方法に関する。
【０００２】
航空機内では、例えばキャビン、調理室、調理室内の食料台車、電子装置等を冷却する必要がある。通常、冷却剤がコンプレッサーを用いて圧縮され、凝縮器内で凝縮され、蒸発器で膨張し、冷蔵エネルギーを放出する圧縮冷凍機がこの目的のために使われる。圧縮冷凍機には、特にコンプレッサーがかなりの量の騒音を生じさせるという欠点がある。さらに、圧縮冷凍機は比較的大量の運転エネルギーを必要とし、比較的多量の廃熱を発散させる必要がある。先行技術の航空機の場合には、圧縮冷凍機の使用は、特に、外気温が比較的高い値に達する地上において必要である。さらに、しばしばフルオロカーボンを含む冷却剤が使われる必要があり、その使用は環境保護の観点から異論が多い。
【０００３】
前述の問題を解決するために、今後の航空機に吸着冷却システムを用いる試みがされている。典型的な吸着冷却システムは特許文献１に記載されている。吸着冷却システムの中央装置は吸着媒体を含む吸着器である。冷蔵エネルギーを供給する蒸発器内で蒸発されるガス状の吸着冷却剤は吸着媒体により取り込まれる。吸着媒体は多孔材料、例えば活性炭、ゼオライト、シリカゲル等が好ましい。水又はアルコールは吸着冷却剤として使用されることができる。吸着冷却剤は吸着媒体によって単純に複数の分子層内に取り込まれることができる。一度吸着媒体が吸着冷却剤により完全に濡らされ、それ以上吸着冷却剤が取り込まれることができなくなると、吸着器が飽和され、再生されなければならない。このために、吸着媒体は加熱され、吸着媒体に取り込まれた吸着冷却剤は脱離する。脱離された吸着冷却剤は凝縮され、液体状の吸着冷却剤として任意の容器に供給され、そして膨張弁を介してはじめに述べた蒸発器に送り戻される。このように、吸着冷却システムが吸着モードのときに、冷蔵エネルギーは生産されることができ、一方で吸着冷却システムが脱離モードのとき、すなわち再生モードのときには冷蔵エネルギーが生産されないだけでなく、熱エネルギーの形式で供給される再生エネルギーも必要となる。その結果、特許文献１で知られる吸着冷却システムは、交互に吸着冷却剤を吸着するために使用され又は再生される二つの吸着器を有し、擬似連続冷却が可能となる。
【０００４】
吸着冷却システムは、コンプレッサーを必要とせず、必要とされるエネルギー量を減少させることを可能とし、システムの信頼性を増大させるという利点を有する。さらに、吸着冷却システムは比較的小さなノイズで運転されることができる。最後に、吸着冷却システムはフルオロカーボンをふくむ冷却剤を全く必要とせず、水を用いた環境に優しい方法で運転されることができる。しかしながら、公知の吸着冷却システムはそれらのエネルギー効率の観点からまだ欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許公開公報ＤＥ１０２００６０５４５６０Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、エネルギー効率の良い方法で運転されることができ、航空機内での使用に適した吸着冷却システムを提供することを目的とする。さらに、本発明はそのような吸着冷却システムを運転するための方法を明示することを目的とする。
【０００７】
上記目的は請求項１の特徴を有する航空機の吸着冷却システム、及び請求項７の特徴を有する航空機の冷却システムの運転方法により達成される。
【０００８】
本発明の航空機の吸着冷却システムは、例えば熱交換器の形式で実現される蒸発器を有する。この蒸発器は液体状の吸着冷却剤、例えば水をガス状のものに変換する機能を果たす。さらに吸着冷却システムは蒸発器内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第一吸着媒体を含む第一吸着器を有する。本発明の吸着冷却システムの第二吸着器は蒸発器で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第二吸着媒体を含む。活性炭、ゼオライト、又はシリカゲルは吸着媒体として用いられることができ、同一の吸着媒体又は異なる吸着媒体を第一及び第二吸着器内で使用することができる。本発明の吸着冷却システムの第一及び第二吸着器は、吸着冷却剤が吸着器の吸着媒体に吸着される吸着モード、及び吸着器の吸着媒体により取り込まれた吸着冷却剤が脱離する脱離モードで交互に運転されることができる。結果として、一方の吸着器が吸着冷却剤を吸着することができ、他方の吸着器が再生されることができるので、吸着冷却システムは擬似連続方法で運転されることができる。
【０００９】
さらに本発明の吸着冷却システムは、一方の吸着器が吸着モードから脱離モードとなり、他方の吸着器が脱離モードから吸着モードとなる移行運転段階において、前記脱離モードから吸着モードとなる吸着器から前記吸着モードから脱離モードとなる吸着器へ、熱伝達流体により熱エネルギーを伝達するように適合された熱伝達システムを有する。すなわち、本発明の吸着冷却システムの熱伝達システムは、再生エネルギーの吸着器への供給により脱離モードで運転される吸着器内に貯蔵された熱エネルギーを、吸着モードから脱離モードとなる吸着器へ伝達することができ、それをそこで再生エネルギーとして用いることができる。そのため、本発明の吸着冷却システムは特にエネルギー効率的な方法で運転されることができる。さらに、移行運転段階は短縮することができ、その結果として、吸着冷却システムの改良された擬似連続運転が実現できる。
【００１０】
熱伝達システムは導管網、及び該導管網内に設けられ、熱伝達流体により熱エネルギーを脱離モードから吸着モードとなった吸着器から吸着モードから脱離モードとなった吸着器へ伝達するために適切に切り替えることができる複数のバルブを有することができる。
【００１１】
さらに、熱伝達システムは加熱装置を有し、吸着器を再生するために熱エネルギーを脱離モードで運転される吸着器、すなわち吸着器内に含まれる吸着媒体に供給するように適合される。加熱装置は、例えば熱交換器の形式で実現されることができ、他の加熱装置、例えば電気加熱装置とすることもできる。加熱装置は熱伝達流体を増大された温度にまで加熱する機能を果たすことが好ましい。その後、熱伝達流体により、加熱装置によって提供される熱エネルギーは再生される吸着器に供給されることができる。
【００１２】
本発明の吸着冷却システムのエネルギー効率の更なる増大は、加熱装置が損失熱を発する航空機装置と熱的に結合されたときに可能となる。損失熱を発する装置は、例えば航空機の空調システム、駆動装置、又はエネルギー貯蔵装置とすることができる。例えば、エンジンタップエアー、又は航空機の空調システム内のエンジンタップエアーを冷却するときに発生された廃熱を、加熱装置の熱エネルギー源として用いることができる。補助タービン、いわゆる補助パワーユニットにより発生した廃熱を加熱装置の熱エネルギー源として用いることも考えられる。結果として、航空機の全体的なエネルギー要求は減少する。さらに、圧縮冷却システムの電動コンプレッサー又は吸着冷却システムの電動加熱装置に電気エネルギーを供給する必要がないため、発電機はより小さい設計とすることができるので、航空機の重量は減少する。
【００１３】
さらに、本発明の吸着冷却システムの熱伝達システムは冷却装置を有することができ、吸着器を冷却するために冷蔵エネルギーを吸着モードで運転される吸着器、すなわち吸着器内に含まれる吸着媒体に供給するように適合されることができる。吸着モードで運転される吸着器の吸着媒体の冷却によって、吸着媒体がガス状の吸着冷却剤に対するその静電引力を保持することを確実にする。冷却装置は、熱伝達流体を所望の低温にまで冷却し、冷却装置で発生した冷蔵エネルギーが熱伝達流体を介して吸着モードで運転される吸着器に供給されることができるように設計されることが好ましい。例えば、冷却装置は、外気を冷蔵エネルギー源として用いる熱交換器の形式で実現されることができる。冷却装置は、熱伝達流体が流れる冷却装置の冷却フィン全体に、外気流を導く送風機を有することが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の吸着冷却システムは、脱離モードで運転される吸着器から取り除かれた吸着冷却剤を凝縮するための凝縮器を有することができる。新たな蒸発のためにその凝縮器は液体状の吸着冷却剤を蒸発器に供給し、そのために蒸発器に接続されることができる。さらに、膨張弁が凝縮器と蒸発器の間に設けられることができる。
【００１５】
さらに、本発明の吸着冷却システムは、凝縮器内の吸着冷却剤の圧力を測定するための第一圧力センサー、吸着器内の吸着冷却剤の圧力を測定するための第二圧力センサー、及びそれら圧力センサーにより提供されたシグナルを得るように適合された電子制御ユニットを有することが好ましい。本発明の吸着冷却システムの場合では、それぞれの吸着器が吸着器内の吸着冷却剤の圧力を測定するための第二圧力センサーを備えることが好ましい。電子制御ユニットは、移行運転段階において吸着モードから脱離モードとなる吸着器への熱エネルギーの供給が、吸着器内の吸着冷却剤の圧力が凝縮器内の吸着冷却剤の圧力と一致したときに終了するように、本発明の吸着冷却システムの熱伝達システムを制御することが好ましい。それにより、凝縮器と吸着器の間の流体連結部が吸着器の脱離モードの開始時に開かれるときに、吸着冷却剤が凝縮器から吸着器内へ流れることを防ぐことができる。
【００１６】
本発明の航空機の吸着冷却システムの運転方法において、蒸発器と、蒸発器内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第一吸着媒体を含む第一吸着器と、蒸発器内で蒸発された吸着冷却剤を吸着するための第二吸着媒体を含む第二吸着器とが構成され、前記第一及び第二吸着器は一方の吸着器が前記吸着冷却剤を吸着でき、他方の吸着器が再生されることができるように吸着モード及び脱離モードで交互に運転され、さらに、この方法では一方の吸着器が吸着モードから脱離モードとなり、他方の吸着器が脱離モードから吸着モードとなる移行運転段階において、前記脱離モードから吸着モードとなった吸着器から前記吸着モードから脱離モードとなった吸着器へ、熱伝達流体により熱エネルギーが伝達される。
【００１７】
吸着冷却システムの熱伝達システムは導管網、及び該導管網内に設けられ、移行運転段階において熱伝達流体を用いて脱離モードから吸着モードとなった吸着器から吸着モードから脱離モードとなった吸着器へ熱エネルギーを伝達するために適切に切り替えられることができる複数のバルブを有することが好ましい。
【００１８】
熱伝達システムの加熱装置は、吸着器を再生するために、熱エネルギーを脱離モードで運転される吸着器、すなわち吸着器に含まれる吸着媒体に供給することが好ましい。
【００１９】
損失熱を発する航空機装置から加熱装置に損失熱が供給されることが好ましい。
【００２０】
本発明の方法の好ましい実施態様では、吸着器を冷却するために、熱伝達システムの冷却装置は冷蔵エネルギーを吸着モードで運転される吸着器、すなわち吸着器に含まれる吸着媒体に供給する。
【００２１】
脱離モードで運転される吸着器から取り除かれた吸着冷却剤は凝縮器内で凝縮されることが好ましい。電子制御ユニットは、凝縮器内の吸着冷却剤の圧力を測定するための第一圧力センサー、及び吸着器内の吸着冷却剤の圧力を測定するための第二圧力センサーからのシグナルを得ることができ、本発明の吸着冷却システムの熱伝達システムを、移行運転段階において、吸着モードから脱離モードとなった吸着器への熱エネルギーの供給が、吸着器の吸着冷却剤の圧力が凝縮器の吸着冷却剤の圧力と一致したときに、終了するように制御できることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
以下、添付された図面を用いて本発明についてより詳細に説明する。
【図１】吸着冷却剤が第一吸着器内で脱離し、吸着冷却剤が第二吸着器内で吸着される運転状態の吸着冷却システムを示す図である。
【図２】吸着器が吸着モードと脱離モードの間で切り替えられた運転状態の図１の吸着冷却システムを示す図である。
【図３】吸着冷却剤が第一吸着器内で吸着され、吸着冷却剤が第二吸着器内で脱離する運転状態の図１の吸着冷却システムを示す図である。
【図４】吸着器が吸着モードと脱離モードの間で再度切り替えられた運転状態の図１の吸着冷却システムを示す図である。
【００２３】
各図に示される航空機の吸着冷却システム１は、第一吸着媒体を含む第一吸着器２、第二吸着媒体を含む第二吸着器４、凝縮器８、膨張弁６、及び蒸発器１８を有する。吸着器２，４中の吸着媒体（不図示）は、例えば活性炭，ゼオライト，シリカゲルとすることができる。さらに、吸着冷却システム１は、吸着冷却剤が循環し、第一吸着制御バルブ１０、第二吸着制御バルブ１２、第三吸着制御バルブ１４、及び第四吸着制御バルブ１６が設けられた吸着冷却剤導管９を有する。水及び／又はアルコールを例えば吸着冷却剤として用いることができる。
【００２４】
蒸発器１８内での吸着冷却剤の蒸発では、冷蔵エネルギーが蒸発冷気の形式で放出され、該蒸発冷気は例えば蒸発送風機２０により発生された気流により使用場所へ送られることができる。熱交換器として実現された蒸発器１８は必ずしも冷気を必要とせず、どんな冷却媒体、例えばどんな流体又はどんな固体でも冷却できる。蒸発器１８により発生した冷却エネルギーは、キャビンの一部の区域、調理室の一部の区域、調理室内の食料台車、電子機器、例えば飛行制御装置、電子娯楽機器などを冷却するために使用されることができる。
【００２５】
蒸発器１８内で蒸発した吸着冷却剤は、吸着モードで運転される吸着器２，４の吸着媒体により吸着される。このガス状の吸着冷却剤の吸着は、蒸発器１８内の吸着冷却剤の分圧を下げる。これは、蒸発器１８内の液体状の吸着冷却剤の更なる蒸発を生じさせる。一方で、ガス状態の吸着冷却剤は、脱離又は再生モードで運転される吸着器２，４から取り除かれ、凝縮器８に送られる。貯留槽（不図示）を凝縮器８内又は凝縮器８から下流に配置することができる。凝縮器８内で凝縮した後、吸着冷却剤は、新たな蒸発のために膨張弁６を介して蒸発器１８に戻る。
【００２６】
図１に示される吸着冷却システム１の運転状態では、第二吸着器４は吸着モードで稼動され、一方で第一吸着器２、すなわち第一吸着器４内の第一吸着媒体が再生される。第一吸着制御バルブ１０及び第四吸着制御バルブ１６は開かれ、一方で第二吸着制御バルブ１２及び第三吸着制御バルブ１４は閉められる。
【００２７】
以下、吸着器２，４及び凝縮器８に必要な冷却エネルギー又は熱エネルギーを供給する機能を果たす吸着冷却システム１の熱伝達システムについてより詳しく説明する。加熱装置５０、冷却装置５２、第一供給バルブ６０、第二供給バルブ６２、第三供給バルブ６４、第四供給バルブ６６、第五供給バルブ６８、第六供給バルブ７０、第七供給バルブ７２、第八供給バルブ７４、及び第九供給バルブ７６が熱伝達流体が流れる熱伝達システムの導管網内に設けられる。熱伝達流体は、自然対流又は第一ポンプ５４及び第二ポンプ５６により発生した強制対流により導管網を介して移送されることができる。熱伝達流体はガス状と液体状の両方とすることができ、液体状の熱伝達流体が好ましい。熱伝達流体は、例えば水、水とグリコールの混合物、又はパーフルオロポリエーテル、例えばＳｏｌｖａｙＳｏｌｅｘｉｓ社製の製品名ＧａｌｄｅｎＨＴ１３５とすることができる。
【００２８】
航空機の他の装置内で損失熱として発生する廃熱は、加熱装置５０に供給される。この損失熱は例えば航空機のタービン、内燃エンジン、電気モーター、付属物、又はエネルギー貯蔵装置で発生した損失熱とすることができる。エンジンタップエアーの冷却時に発生する損失熱を使用することもできる。現在の航空機の場合には、この損失熱はラムエアー熱交換器を介して航空機の周囲へ消散される。しかしながら、加熱装置５０は直接エンジンタップエアーが供給されることができ、又は電気加熱装置の形式で実現されることができる。
【００２９】
図１に示される吸着冷却システム１の運転状態では、第一供給バルブ６０、第四供給バルブ６６、第五供給バルブ６８、及び第八供給バルブ７４が開き、一方で第二供給バルブ６２、第三供給バルブ６４、第六供給バルブ７０、及び第七供給バルブ７２が閉まる。加熱装置５０内で加熱された熱伝達流体は、第一ポンプ５４により開かれた第一供給バルブ６０を介して第一吸着器２に供給される。第一吸着器２内では、熱伝達流体が第一吸着器２の第一吸着媒体へ熱を供給する。その結果、第一吸着器２の第一吸着媒体は再生されることができる。熱伝達流体は第一吸着器２から出て、開かれた第八供給バルブ７４を介して加熱装置５０に流れ、そこでもう一度加熱される。
【００３０】
暖かい熱伝達流体は、第一吸着器２に含まれる吸着媒体が完全に再生されるまで第一吸着器２へ供給され続けることができる。第一吸着器２への熱供給は、吸着媒体が完全に再生される前に中断されることもできると理解される。これは、例えば第一吸着器２内の第一吸着媒体が完全に再生される前に第二吸着器４内の第二吸着媒体が完全に飽和したときに必要とすることができる。
【００３１】
冷却装置５２は、吸着モードの第二吸着器４を冷却するための熱伝達流体を所望の低温にまで冷却する機能を果たす。冷却装置５２内では、熱伝達流体は、例えば周囲から取り込まれ、冷却装置送風機５８を用いて熱伝達流体が流れる冷却装置のフィンに導かれる空気流により冷却されることができる。第二ポンプ５６は冷却された熱伝達流体を冷却装置５２から、開かれた第四供給バルブ６６を介して、第二吸着器４へ供給する。第二吸着器４内では、熱伝達流体は第二吸着器４の第二吸着媒体を冷却する。その結果、吸着媒体の吸着冷却剤に対する静電引力が低温で強くなるため、第二吸着器４の吸着性能が好転される。熱伝達流体は第二吸着器４から、開かれた第五供給バルブ６８を介して冷却装置５２に戻り、再度冷却される。
【００３２】
さらに、熱伝達流体は、第二ポンプ５６により冷却装置５２から凝縮器８に供給され、そこで凝縮器８内での吸着冷却剤の凝縮により発生した凝縮の廃熱を取り除くために用いられる。凝縮器８を流れた後、凝縮器８を流れたときに加熱された熱伝達流体は、冷却装置５２に戻り、再び冷却される。
【００３３】
以下、下記の記号は吸着冷却システム１の必要な冷却力と加熱力の計算に使われる。
【表１】
2012506817.tif 000003
【表２】
2012506817.tif 000004
【００３４】
再生される第一吸着器２の脱離に必要な出力は、
【数１】
2012506817.tif 000005
である。
【００３５】
凝縮器８と吸着する吸着器４を冷却するために必要な冷却出力は、以下で計算できる。
【数２】
2012506817.tif 000006
ここで、
【数３】
2012506817.tif 000007
である。
【００３６】
第二吸着器４の第二吸着媒体が一度飽和されると、再生されなければならない。もはやそれ以上吸着冷却剤を吸着できないとき、吸着媒体は飽和する。
【００３７】
図２に、第一吸着器２が吸着モードで準備され、第二吸着器４が脱離モードで準備された移転運転段階を示す。これに関して、第一吸着器２、すなわち第一吸着媒体は冷却される必要があり、そして、第二吸着器４、すなわち第二吸着媒体は加熱される必要がある。移行運転段階において吸着冷却システム１が冷却力を全く供給しないように、移行運転段階においては第一、第二、第三、及び第四吸着制御バルブ１０，１２，１４，１６は閉じられ、蒸発器の送風機２０はスイッチが切られる。
【００３８】
熱伝達システムの導管網内では、移行運転状態において第二供給バルブ６２、第三供給バルブ６４、第五供給バルブ６８、及び第八供給バルブ７４が開かれる。一方で、第一供給バルブ６０、第四供給バルブ６６、第六供給バルブ７０、第七供給バルブ７２、及び第九供給バルブ７６が閉じられる。さらに、冷却装置５２、冷却装置送風機５８、及び加熱装置５０はスイッチを切られることができる。そのため、第二ポンプ５６は比較的低温の熱伝達流体を、第二吸着器４から、第五供給バルブ６８、冷却装置５２、及び第二供給バルブ６２を介して、第一吸着器２へ供給する。吸着モード時の第二吸着器４が熱伝達流体により冷却されているので、第二吸着器４内の熱伝達流体は比較的低い温度を有する。
【００３９】
熱伝達流体は、第一吸着媒体からの熱伝達を介して第一吸着器２内で加熱され、第八供給バルブ７４、加熱装置５０、第一ポンプ５４、及び第三供給バルブ６４を介して、第二吸着器４に戻る。結果として、熱伝達流体は熱エネルギーを第一吸着器２から第二吸着器４へ輸送し、逆に冷蔵エネルギー、すなわちマイナスの熱エネルギーを第二吸着器４から第一吸着器２に輸送する。閉じられた第九供給バルブ７６は、移行運転段階において熱伝達流体が凝縮器８を流れることを防ぐ。
【００４０】
熱エネルギーは第一吸着器２から第二吸着器４に輸送され、逆に冷蔵エネルギーを第二吸着器４から第一吸着器２に輸送するので、吸着冷却システム１は移行運転段階においてほとんどエネルギーを必要としない。さらに、吸着器２，４の吸着モードから脱離モードへの切り替え、及びその反対の切り替えは早められることができ、結果として、吸着冷却システム１が何ら冷却力を供給しない移行運転段階の継続期間を短縮することができる。
【００４１】
吸着冷却システム１内で熱交換のみが生じるだけなので、移行運転段階において、吸着冷却システム１は断熱的であるとみなすことができる。第一吸着器２から第二吸着器４へ伝達された熱量は以下で表わすことができる。
【数４】
2012506817.tif 000008
【００４２】
第一の積分は第一吸着器２から取り除かれた熱量を記述し、第二の積分は第二吸着器４により取り去られた熱量を記述している。
【００４３】
移行運転段階の継続期間がさらにもう一度短縮できるように、加熱装置５０は追加の熱エネルギーを供給するようスイッチを入れることができ、冷却装置５２は熱エネルギーを取り除くようスイッチを入れることができると理解される。
【００４４】
複数の圧力センサー（不図示）が、吸着冷却剤の圧力を測定するために凝縮器８内及び吸着器２，４内にそれぞれ設けられる。その圧力センサーから供給されたシグナルは電子制御ユニットにより受け取られ、処理される。圧力センサーシグナルに依存して、電子制御ユニットは、移行運転段階において、吸着モードから脱離モードへ切り替えられる第二吸着器４への熱供給が、第二吸着器４中に広がる吸着冷却剤の圧力が凝縮器８のものと等しくなるとすぐに停止するように、吸着冷却システム１のコンポーネント、特に熱伝達システムのバルブ６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６を制御する。これは、第二吸着器４の脱離モードにおいて凝縮器８と第二吸着器４間の流体連結部が開かれたときに、凝縮器８から第二吸着器４内へ吸着冷却剤が流れることを防ぐ。結果として、吸着器２，４の間の熱伝達流体の循環は、第二吸収器４が第二吸着器の再生が始まることのできる運転状態に達すると、選択的な手段ですぐに停止することができる。
【００４５】
これに代えて又はこれに加えて、電子制御ユニットは、移行運転段階において吸着モードから脱離モードへ切り替えられる第二吸着器４への熱供給が、第二吸着器４内の温度が最大値に達したあと再び下がるときに停止するように、吸着冷却システム１のコンポーネント、特に熱伝達システムのバルブ６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６を制御することができる。このために、電子制御ユニットは吸着器２，４内に設けられた温度センサー（不図示）からシグナルを得て処理できる。
【００４６】
第一吸着器２が吸着冷却剤を吸着し、第二吸着器４が再生される吸着冷却システム１の運転状態が図３に示される。この目的のために、第二吸着制御バルブ１２及び第三吸着制御バルブ１４が開かれ、一方で第一吸着制御バルブ１０及び第四吸着制御バルブ１６が閉じられる。その結果吸着冷却剤は、第二吸着器４内で蒸発し、その吸着冷却剤は開かれた第二吸着制御バルブ１２を介して、凝縮器８へと流れ、そこで凝縮する。その後、吸着冷却剤は膨張弁６と蒸発器１８に流れ、そこで蒸発する。ガス状の吸着冷却剤は、開かれた第三吸着制御バルブ１４を通って第一吸着器２に流れ、そこで第一吸着媒体により吸着される。
【００４７】
吸収モードで運転される第一吸着器２と凝縮器８は、熱伝達システムにより冷却エネルギーを供給される。これに対して、熱伝達システムは熱エネルギーを脱離モードで運転される第二吸着器４に伝達する。この目的のために、第二供給バルブ６２、第三供給バルブ６４、第六供給バルブ７０、第七供給バルブ７２、及び第九供給バルブ７６が開かれる。第一供給バルブ６０、第四供給バルブ６６、第五供給バルブ６８、及び第八供給バルブ７４が閉じられる。結果として、第一ポンプ５４は、第二吸着媒体が加熱されるように、加熱装置５０により加熱された熱伝達流体を、開かれた第三供給バルブ６４を介して第二吸着器４へ供給する。そして、熱伝達流体は第二吸着器４から出て、開かれた第六供給バルブ７０を介して、加熱装置５０へ戻る。
【００４８】
第二ポンプ５６は冷却装置５２により冷却された熱伝達流体を、第九供給バルブ７６を介して凝縮器８に供給する。熱伝達流体は凝縮器８から冷却装置５２に戻るように流れる。さらに、第二ポンプ５６は、第一吸着媒体が積極的に冷却されるように、冷却装置５２により冷却されたその熱伝達流体を、第二供給バルブ６２を介して第一吸着器２へと供給する。そして、その吸着冷却剤は流れて冷却装置５２に戻る。
【００４９】
第一吸着器２が飽和され及び／又は第二吸着器４が再生されるとすぐに吸着器２，４はもう一度切り替えられることができる。これは、図２に示した第一切り替え運転と実質的に一致する第二切り替え運転により行われ、第二切り替え運転の場合は熱エネルギーは第二吸着器４から第一吸着器２へ移転される。第二切り替え運転を図４に示す。
【００５０】
図４に図示される移行運転段階において、第一、第二、第三、及び第四吸着制御バルブ１０，１２，１４，１６は閉じられる。結果として、蒸発器は移行運転段階において全く冷却力を供給することができない。さらに、第一供給バルブ６０、第四供給バルブ６６、第六供給バルブ７０、及び第七供給バルブ７２は開かれる。第二供給バルブ６２、第三供給バルブ６４、第五供給バルブ６８、第八供給バルブ７４、及び第九供給バルブ７６は閉じられる。加熱装置５０及び冷却装置５２はスイッチを切られることができる。第一ポンプ５４及び第二ポンプ５６は、暖かい熱伝達流体を第二吸着器４から、第六供給バルブ７０、加熱装置５０、及び第一供給バルブ６０を介して，第一吸着器２に供給し、その結果第一吸着媒体が暖められる。さらに、低温の熱伝達流体は第一吸着器２から、第七供給バルブ７２、冷却装置５２、及び第四供給バルブ６６を介して、第二吸着器４に送られ、熱が第二吸着媒体から取り除かれる。移行モードは、少なくとも凝縮器８内と同じ吸着冷却剤の圧力が第一吸着器４内に広がるまで続く。その他、移行モードは図２を参照して前に述べたのと同じ効果を生じる。移行運転段階が終了後、吸着冷却システム１は図１を参照して述べた状態に戻る。吸着冷却システムは図１〜４における前述の四つの運転状態を周期的な方法で上記の順でたどる。
【００５１】
吸着冷却システム１の制御ユニットは、図１〜４を参照して前述した吸着制御バルブ１０，１２，１４，１６、膨張弁６、供給バルブ６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６、蒸発器送風機２０、加熱装置５０、冷却装置５２、及び冷却装置送風機５８を制御することができる。さらに、複数の体積流量センサーは、吸着器２，４が飽和したかどうかを判定するために吸着冷却剤導管９に設けることができる。吸着器２，４の飽和は、適切な温度センサーで測定された蒸発器１８内の増大する温度から推測することも可能である。吸着器２，４の再生時において熱伝達流体の温度が吸着器２，４を流れたときに（実質的に）減少しないことが分かっている場合、吸着器２，４は完全に再生されることができる。結果として、複数の温度センサーが熱伝達システムの導管網内に提供され、設けられる。体積流量センサー及び温度センサーのシグナルは制御装置により得られ、吸着冷却システム１のコンポーネントを制御するために対応する制御シグナルに変換される。
【００５２】
さらに、加熱又は冷却が求められていないときには、加熱装置５０及び冷却装置５２はスイッチを切る必要がない。これに代わり、熱伝達流体をそれらの装置の一つを通り過ぎて流すようにするバイパスライン、及び／又はバイパスバルブを設けることができる。それらは例えば、加熱装置５０は損失熱を常に発する装置から熱エネルギーが供給されるときに適切にすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月29日(2011.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図１に示される吸着冷却システム１の運転状態では、第二吸着器４は吸着モードで稼動され、一方で第一吸着器２、すなわち第一吸着器２内の第一吸着媒体が再生される。第一吸着制御バルブ１０及び第四吸着制御バルブ１６は開かれ、一方で第二吸着制御バルブ１２及び第三吸着制御バルブ１４は閉められる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
複数の圧力センサー（不図示）が、吸着冷却剤の圧力を測定するために凝縮器８内及び吸着器２，４内にそれぞれ設けられる。その圧力センサーから供給されたシグナルは電子制御ユニットにより受け取られ、処理される。圧力センサーシグナルに依存して、電子制御ユニットは、移行運転段階において、吸着モードから脱離モードへ切り替えられる第二吸着器４への熱供給が、第二吸着器４中に広がる吸着冷却剤の圧力が凝縮器８のものと等しくなるとすぐに停止するように、吸着冷却システム１のコンポーネント、特に熱伝達システムのバルブ６０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６を制御する。これは、第二吸着器４の脱離モードにおいて凝縮器８と第二吸着器４間の流体連結部が開かれたときに、凝縮器８から第二吸着器４内へ吸着冷却剤が流れることを防ぐ。結果として、吸着器２，４の間の熱伝達流体の循環は、第二吸着器４が第二吸着器の再生が始まることのできる運転状態に達すると、選択的な手段ですぐに停止することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
吸着モードで運転される第一吸着器２と凝縮器８は、熱伝達システムにより冷却エネルギーを供給される。これに対して、熱伝達システムは熱エネルギーを脱離モードで運転される第二吸着器４に伝達する。この目的のために、第二供給バルブ６２、第三供給バルブ６４、第六供給バルブ７０、第七供給バルブ７２、及び第九供給バルブ７６が開かれる。第一供給バルブ６０、第四供給バルブ６６、第五供給バルブ６８、及び第八供給バルブ７４が閉じられる。結果として、第一ポンプ５４は、第二吸着媒体が加熱されるように、加熱装置５０により加熱された熱伝達流体を、開かれた第三供給バルブ６４を介して第二吸着器４へ供給する。そして、熱伝達流体は第二吸着器４から出て、開かれた第六供給バルブ７０を介して、加熱装置５０へ戻る。
【国際調査報告】
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