FR2828271A1 - Appareil de refrigeration de type a absorption - Google Patents
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Abstract
Dans un appareil de réfrigération du type à adsorption, un adsorbeur (3) inclut un adsorbant possédant une caractéristique dépendante de la température en ce qu'une quantité adsorbée au cours d'une étape d'adsorption est supérieure à une quantité adsorbée au cours d'une étape de désorption, même lorsqu'un rapport de pression de vapeur au cours de l'étape d'adsorption est égal ou inférieur à un rapport de pression de vapeur au cours de l'étape de désorption. Par conséquent, même lorsque la température de refroidissement de l'air extérieur pour le refroidissement de l'adsorbant augmente, une capacité de refroidissement suffisante peut être obtenue. De plus, une différence entre la quantité adsorbée au cours de l'étape d'adsorption et la quantité adsorbée au cours de l'étape de désorption peut être augmentée.
Description
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APPAREIL DE RÉFRIGÉRATION DE TYPE À ADSORPTION
La présente invention se rapporte à un appareil de réfrigération de type à adsorption qui peut être utilisé de manière adéquate pour un système de climatisation.
La présente invention se rapporte à un appareil de réfrigération de type à adsorption qui peut être utilisé de manière adéquate pour un système de climatisation.
Comme il est décrit dans la Demande de Brevet Japonais en Attente d'Examen No. Hei. 11-37598, un appareil de réfrigération du type à adsorption possède une capacité de refroidissement par évaporation d'un réfrigérant tel que l'eau, et empêche une augmentation de pression interne (c'est-à-dire, la pression d'évaporation) d'un évaporateur en adsorbant le réfrigérant évaporé dans un adsorbant pour exécuter l'évaporation continue au cours d'une étape d'adsorption. La capacité d'adsorption du réfrigérant diminue graduellement (c'est-à-dire, sature graduellement) alors que l'adsorption du réfrigérant se poursuit. Généralement, lorsque la capacité d'adsorption du réfrigérant devient saturée, l'adsorbant est chauffé pour extraire le réfrigérant de l'adsorbant, remettant ainsi en cycle le réfrigérant au cours d'une étape de désorption.
Par la suite, l'étape d'adsorption est exécutée en utilisant le réfrigérant extrait.
Pour de telles étapes, l'appareil de réfrigération du type à adsorption possède au moins deux adsorbants. C'est- à-dire qu'un premier et second adsorbeurs sont prévus avec des conteneurs ou dispositifs similaires dans lesquels les adsorbants sont contenus, respectivement. Lorsque le premier adsorbeur est dans l'étape d'adsorption, le second adsorbeur est dans l'étape de désorption. En variante, lorsque le second adsorbeur est dans l'étape d'adsorption, le premier adsorbeur est dans l'étape de désorption. Par conséquent, l'appareil de réfrigération est capable d'assurer en continu sa capacité de refroidissement (capacité de refroidissement).
La capacité de refroidissement de l'appareil de
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réfrigération du type à adsorption est déterminée en fonction de la quantité de réfrigérant à évaporer. Plus précisément, comme il est illustré sur la figure 4, la capacité de refroidissement est déterminée en fonction de la différence #C entre la quantité adsorbée Cl dans la condition d'étape d'adsorption, et la quantité adsorbée C2 dans la condition d'étape de désorption. La figure 4 présente une courbe isotherme de silicagel. Dans la figure 4, l'abscisse représente le rapport de pression de vapeur (c'est-à-dire, une humidité relative) qui est le rapport entre la pression partielle de la vapeur d'eau autour de l'adsorbant et la pression de vapeur de l'eau saturée (réfrigérant) à la température de l'adsorbant. La quantité adsorbée C est la masse d'eau adsorbée la masse unitaire de l'adsorbant.
L'adsorbant génère de la chaleur lors de l'adsorption du réfrigérant (ci-après, la chaleur est désignée en tant que chaleur d'adsorption ). La pression de vapeur de l'eau saturée à la température de l'adsorbant augmente au fur et à mesure que la température de l'adsorbant augmente, de manière à ce que le rapport de pression de vapeur diminue pour entraîner une réduction de la quantité adsorbée C. Par conséquent, au cours de l'étape d'adsorption, l'adsorption du réfrigérant est exécutée tandis que l'adsorbant est refroidi. L'adsorbant est généralement refroidi par l'air extérieur. Ainsi, lorsque la température d'air extérieur Tarn augmente, le rapport de pression de vapeur #1 au cours de l'étape d'adsorption diminue et la quantité adsorbée Cl au cours de l'étape d'adsorption diminue.
D'un autre côté, au cours de l'étape de désorption, l'adsorbant, une fois l'étape d'adsorption achevée, est chauffée. Lorsque la température d'air extérieur Tarn augmente, la différence de température entre l'air extérieur et une source de chaleur pour le chauffage
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diminue. Par conséquent, le rapport de pression de vapeur 2 au cours de l'étape de désorption augmente, et la quantité adsorbée C2 au cours de l'étape de désorption augmente. En conséquence, l'augmentation de la température d'air extérieur Tam.conduit à une diminution de la quantité adsorbée Cl au cours de l'étape d'adsorption et conduit également à la diminution de la quantité adsorbée C2 au cours de l'étape de désorption. Par conséquent, la quantité de réfrigérant qui peut être évaporé diminue, de manière à ce que la capacité de refroidissement de l'appareil de réfrigération du type à adsorption puisse être diminuée.
L'inventeur de la présente invention calcule la différence entre la quantité adsorbée Cl de réfrigérant au cours de l'étape d'adsorption et la quantité adsorbée C2 de réfrigérant au cours de l'étape de désorption, en supposant que la température de la source de chaleur pour le chauffage est 90 C et que la température de la vapeur est 10 C. Comme résultat, en utilisant du silicagel type en tant qu'adsorbant, il n'y a pas de différence de température lorsque la température de l'air extérieur atteint environ 45 C, ou plus. Par conséquent, dans un tel cas, l'appareil de réfrigération du type à adsorption va être substantiellement arrêté.
Au vu des problèmes susmentionnés, le but de la présente invention consiste à procurer un appareil de réfrigération de type à adsorption capable de posséder une capacité de refroidissement même lorsque la température de refroidissement d'un adsorbant augmente.
Conformément à la présente invention, dans un appareil de réfrigération de type à adsorption, un adsorbeur possède un adsorbant pour adsorber le réfrigérant évaporé au cours d'une étape d'adsorption et pour libérer le réfrigérant adsorbé dans l'adsorbant par chauffage au cours d'une étape de désorption. L'adsorbant possède une caractéristique dépendante de la température en ce qu'une quantité adsorbée
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au cours de l'étape d'adsorption est supérieure à une quantité adsorbée au cours de l'étape de désorption même lorsqu'un rapport de pression de vapeur au cours de l'étape d'adsorption est égal ou inférieur à un rapport de pression de vapeur au cours de l'étape de désorption. En conséquence, même lorsque le rapport de pression de vapeur au cours de l'étape d'adsorption est égal au rapport de pression de vapeur au cours de l'étape de désorption, la quantité adsorbée au cours de l'étape d'adsorption est différente de la quantité adsorbée au cours de l'étape de désorption. Par conséquent, même lorsque la température de refroidissement de l'air extérieur pour refroidir l'adsorbant augmente, une capacité de refroidissement suffisante peut être obtenue. De plus, une différence entre la quantité adsorbée au cours de l'étape d'adsorption et la quantité adsorbée au cours de l'étape de désorption peut être augmentée. Comme résultat, la capacité de refroidissement de l'appareil de réfrigération du type à adsorption peut être améliorée tandis que la quantité d'adsorbant remplie dans l'adsorbeur peut être diminuée, même lorsque la température de refroidissement de l'adsorbant est élevée.
De préférence, un rapport entre une chaleur d'adsorption générée dans l'adsorbant et une chaleur latente d'évaporation dans le réfrigérant est réglé entre 1,2 et 1,6. Par conséquent, le réfrigérant adsorbé dans l'adsorbant peut être facilement libéré à une température relativement basse (ex : 100 C) sans ajouter de dispositif supplémentaire.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront apparents à partir de la description détaillée suivante établie en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un schéma simplifié d'un appareil de réfrigération du type à adsorption conformément à un mode
La figure 1 est un schéma simplifié d'un appareil de réfrigération du type à adsorption conformément à un mode
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de réalisation préféré de la présente invention;
La figure 2 est un graphe illustrant une courbe isotherme d'adsorption d'un adsorbant à utiliser pour l'appareil de réfrigération du type à adsorption conformément au mode de réalisation préféré de la présente invention ;
La figure 3 est un graphe illustrant une courbe isotherme d'adsorption d'un adsorbant à utiliser pour l'appareil de réfrigération du type à adsorption conformément au mode de réalisation préféré de la présente invention ;
La figure 4 est un graphe illustrant une courbe isotherme d'adsorption d'un adsorbant dans la technique apparentée.
La figure 2 est un graphe illustrant une courbe isotherme d'adsorption d'un adsorbant à utiliser pour l'appareil de réfrigération du type à adsorption conformément au mode de réalisation préféré de la présente invention ;
La figure 3 est un graphe illustrant une courbe isotherme d'adsorption d'un adsorbant à utiliser pour l'appareil de réfrigération du type à adsorption conformément au mode de réalisation préféré de la présente invention ;
La figure 4 est un graphe illustrant une courbe isotherme d'adsorption d'un adsorbant dans la technique apparentée.
Un mode de réalisation préféré de la présente invention va être décrit en se référant aux dessins annexés. Dans ce mode de réalisation, la présente invention est typiquement appliquée à un appareil de réfrigération du type à adsorption pour un système de climatisation de véhicule.
Comme il est illustré sur la figure 1, l'appareil de réfrigération du type à adsorption inclut un évaporateur 1, une paire d'adsorbeurs 3 (3a, 3b) et un condenseur 6, qui sont enfermés dans un cercle de pointillés.
L'évaporateur 1 est une unité de refroidissement généralement maintenue sous vide et hermétiquement remplie de réfrigérant. L'évaporateur 1 inclut un noyau d'évaporation la qui est disposé pour exécuter un échange de chaleur entre un réfrigérant et un médium thermique. Le médium thermique échange la chaleur avec l'air à souffler dans un compartiment passagers, dans un échangeur thermique intérieur 2. Dans ce mode de réalisation, le réfrigérant est de l'eau, et le médium thermique est un fluide préparé en mélangeant de l'eau et une solution antigel d'éthylène glycol.
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Un noyau d'adsorption 4 (échangeur thermique) est disposé dans chacun des adsorbeurs 3, et un adsorbant S est collé à la surface entière du noyau d'adsorption 4. Un échangeur thermique extérieur 5 est un radiateur pour refroidir un médium thermique en exécutant l'échange de chaleur entre le médium thermique et l'air extérieur. Le condenseur 6 est un échangeur thermique possédant un noyau de condensation 6a. Dans le noyau de condensation 6a du condenseur 6, le réfrigérant (vapeur d'eau) évaporé de l'adsorbeur 3 (adsorbant S) est refroidi et condensé par le médium thermique refroidi par l'échangeur thermique extérieur 5.
Dans ce mode de réalisation, l'adsorbant S possède des caractéristiques dépendantes de la température en ce que la quantité adsorbée Cl en fonction du rapport de pression de vapeur #1 au cours de l'étape d'adsorption (c'est-à-dire, l'étape d'adsorption du réfrigérant dans l'adsorbant) est supérieure à la quantité adsorbée C2 en fonction du rapport de pression de vapeur #2 au cours de l' étape de désorption (c'est-à-dire l'étape d'extraction du réfrigérant de l'adsorbant). Comme il est susmentionné, dans ce mode de réalisation, deux adsorbeurs 3 sont procurés dans l'appareil de réfrigération du type à adsorption. Par la suite, un des adsorbeurs 3 est désigné en tant que premier adsorbeur 3a (sur le côté gauche de la figure 1) et l'autre est désigné en tant que second adsorbeur 3b (sur le côté droit de la figure 1).
En outre, un tuyau de retour 7 est procuré pour renvoyer l'eau condensée dans le condenseur 6 vers l'évaporateur 1, et une électrovanne 7a est disposée dans le tuyau de retour 7 pour l'ouverture et la fermeture du tuyau de retour 7. L'évaporateur 1 et les adsorbeurs 3 communiquent par l'intermédiaire des tuyaux de réfrigérant, respectivement. De plus, le condenseur 6 et les adsorbeurs 3 communiquent également par l'intermédiaire des tuyaux de
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réfrigérant, respectivement. Comme il est illustré sur la figure 1, les électrovannes 3c - 3f pour l'ouverture et la fermeture des tuyaux de réfrigérant sont procurées dans les tuyaux de réfrigérant. Chaque fonctionnement des électrovannes 3c à 3f et 7a, pompes P1 à P3 pour la circulation du médium thermique, vannes à quatre voies électromagnétiques 8a, 8b pour la régulation de l'écoulement du médium thermique est contrôlé par une unité de commande électronique (non illustrée).
Ensuite, le fonctionnement du système de climatisation possédant l'appareil de réfrigération du type à adsorption du présent mode de réalisation va être décrit ci-dessous.
Une pompe P1 est actionnée pour permettre la circulation du médium thermique entre l'échangeur thermique intérieur 2 et l'évaporateur 1. Ainsi, le réfrigérant liquide (ex : eau) dans l'évaporateur 1 peut être évaporé, de manière à ce que le médium thermique soit refroidi, et l'air à souffler dans le compartiment passagers soit refroidi dans l'échangeur thermique intérieur 2.
Simultanément, les électrovannes 3c - 3f et les vannes à quatre voies 8a, 8b sont actionnées pour être ouvertes et fermées à des périodes de temps établies de manière à ce qu'un des deux adsorbeurs ci-dessus 3 soit utilisé pour l'étape d'adsorption tandis que l'autre est utilisé pour l'étape de désorption. Par exemple, lorsque le premier adsorbeur 3a est utilisé pour l'étape d'adsorption tandis que le second adsorbeur 3b est utilisé pour l'étape de désorption, l'électrovanne 3c est ouverte et l'électrovanne 3e est fermée, de manière à ce que le médium thermique refroidi par l'échangeur thermique 5 soit mis en circulation dans le premier adsorbeur 3a. Dans ce cas, l'électrovanne 3d est également fermée. Simultanément, le médium thermique chauffé par la source de chaleur (dans le mode de réalisation, le moteur d'entraînement) est mis en circulation dans le second adsorbeur 3b tandis que
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l'électrovanne 3f est ouverte.
En conséquence, le réfrigérant évaporé de l'évaporateur 1 est introduit dans le premier adsorbeur 3a et est ensuite adsorbé dans l'adsorbant S dans le premier adsorbeur 3a. À ce-stade, la température de l'adsorbant S est maintenue à une température correspondant presque à la température d'air extérieur par le médium thermique refroidi dans l'échangeur thermique extérieur 5. D'un autre côté étant donné que le médium thermique chauffé par la source de chaleur est alimenté au second adsorbeur 3b, le réfrigérant adsorbé au cours de l'étape d'adsorption peut être libéré à partir de l'adsorbant S dans le second adsorbeur 3b. Ensuite, le réfrigérant extrait (vapeur d'eau) est refroidi dans le condenseur 6, de manière à ce que le réfrigérant puisse être condensé.
Ensuite, les effets du fonctionnement du présent mode de réalisation vont être décrits.
Dans le système de climatisation du présent mode de réalisation, comme il est illustré sur la figure 2, l'adsorbant S utilisé possède des caractéristiques dépendantes de la température en ce que la quantité adsorbée Cl en fonction du rapport de pression de vapeur #1 au cours de l'étape d'adsorption est supérieure à la quantité adsorbée C2 en fonction du rapport de pression de vapeur 2 au cours de l'étape de désorption. Ainsi, même si le rapport de pression de vapeur #1 au cours de l'étape d'adsorption est égal au rapport de pression de vapeur #2 au cours de l'étape de désorption, la quantité adsorbée Cl au cours de l'étape d'adsorption est différente de la quantité adsorbée C2 au cours de l'étape de désorption. En conséquence, une capacité de refroidissement suffisante peut être sûrement obtenue même lorsque la température de refroidissement de l'adsorbant S augmente.
Ainsi, il est possible d'augmenter la différence #C entre la quantité adsorbée Cl au cours de l'étape
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d'adsorption et la quantité adsorbée C2 au cours de l'étape de désorption, comparativement à un adsorbant qui n'est pas dépendant de la température. Par conséquent, l'adsorbeur 3 peut être miniaturisé (c'est-à-dire, la quantité de remplissage de l'adsorbant S peut être diminuée) tout en augmentant la capacité de refroidissement du système de climatisation équipé de l'appareil de réfrigération du type à adsorption.
De manière à ce que l'adsorbant S soit dépendant de la température, la chaleur d'adsorption à générer lorsque l'adsorbant S adsorbe le réfrigérant est augmentée, comme il est indiqué par l'équation de Clausius-Clapeyron. C'est- à-dire que ceci peut être représenté par l'équation (1) : dLn (P) / dT = AHvap / RT2 ...(1) où P est une pression de saturation ; T est une température ; #Hvap est une chaleur d'adsorption ; et R est une constante des gaz.
Toutefois, si la chaleur d'adsorption AHvap augmente, la force pour adsorber le réfrigérant (c'est-àdire la force d'adsorption) augmente puis la température pour extraire le réfrigérant de l'adsorbant augmente. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser un dispositif de chauffage capable d'appliquer une haute température à l'adsorbant S au cours de l'étape de désorption. Ainsi, les coûts de fabrication du système de climatisation équipé d'un appareil de réfrigération du type à adsorption peuvent être augmentés.
Dans la figure 2, A indique une courbe isotherme au cours de l'étape d'adsorption à une température de 40 C, Dl indique une courbe isotherme au cours de l'étape de désorption à une température de 90 C quand un rapport entre la chaleur d'adsorption et la chaleur latente d'évaporation est 1, D2 indique une courbe isotherme au cours de l'étape de désorption à une température de 90 C quand un rapport entre la chaleur d'adsorption et la chaleur latente
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d'évaporation est 1,2, et D3 indique une courbe isotherme au cours de l'étape de désorption à une température de 90 C quand un rapport entre la chaleur d'adsorption et la chaleur latente d'évaporation est 1,5.
À partir des études et inspections menées par les inventeurs de la présente invention, il est confirmé que le réfrigérant peut être extrait de l'adsorbant à une basse température égale à ou inférieure à 100 C lorsque la chaleur d'adsorption est égale à 1,2 fois ou plus et moins de 1,6 fois la chaleur latente d'évaporation du réfrigérant. Par conséquent, une capacité de refroidissement suffisante peut être obtenue en utilisant la chaleur perdue à partir du moteur sans devoir ajouter un dispositif de chauffage supplémentaire, lorsque le rapport entre la chaleur d'adsorption et la chaleur latente d'évaporation du réfrigérant se situe entre 1,2 et 1,6.
Dans le système de climatisation de ce mode de réalisation, l'adsorbant S est refroidi en utilisant l'air extérieur. Par conséquent, la capacité de refroidissement, qui est suffisante en pratique, peut être obtenue même lorsque la température d'air extérieur augmente jusqu'à environ 40 C quand l'adsorbant possède la quantité adsorbée d'au moins 0, 15 (g/g) à un rapport de pression de vapeur de 0,2 au cours de l'étape d'adsorption. Par conséquent, l'adsorbant, possédant la chaleur d'adsorption qui est égale à environ 1,2 fois la chaleur latente d'évaporation du réfrigérant et possédant la quantité adsorbée d'environ 0, 15 (g/g) à un rapport de pression de vapeur de 0, 2 au cours de l'étape d'adsorption, est utilisé dans le présent mode de réalisation.
De plus, lorsque l'appareil de réfrigération du type à adsorption est utilisé pour le système de climatisation de véhicule, la température de refroidissement de l'adsorbant S augmente jusqu'à environ 40 C à 50 C, ceci étant dû au rayonnement thermique de la route et au rayonnement
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thermique du moteur. Conformément à la présente invention, même lorsque la température de refroidissement de l'adsorbant augmente à 40 C à 50 C au cours de l'étape d'adsorption, lorsque l'adsorbant S satisfait la caractéristique dépendante de la température ci-dessus, la capacité de refroidissement peut être obtenue de manière suffisante.
De plus, lorsque l'adsorbant est utilisé de manière à ce que le rapport de pression de vapeur au cours de l'étape d'adsorption se situe entre 0,07 et 0,18, une capacité de refroidissement suffisante peut être obtenue même lorsque la température de refroidissement de l'adsorbant se situe entre 40 C et 50 C. En outre, l'adsorbant est utilisé de manière à ce que la quantité adsorbée au rapport de pression de vapeur de 0,18 au cours de l'étape d'adsorption est égale ou supérieure à 80% de la quantité adsorbée au rapport de pression de vapeur de 0,4 au cours de l'étape d'adsorption. En conséquence, lorsque l'appareil de réfrigération du type à adsorption est utilisé pour un système de climatisation pour un véhicule, une capacité de refroidissement nécessaire peut être obtenue de manière suffisante.
Les composants de l'appareil de réfrigération du type à adsorption à monter dans un compartiment moteur incluent les adsorbeurs 3, l'évaporateur 1, le condenseur 6, les électrovannes 3c à 3f, et analogues. Un ensemble intégrant ces composants peut de préférence posséder un volume inférieur à 15 litres, comme résultat de l'étude des compartiments moteur de différents types de véhicules. De plus, la taille assemblée de l'évaporateur 1, du condenseur 6, des électrovannes 3c à 3f peut être formée d'un volume d'environ 4,5 litres ou moins. Par conséquent, il est nécessaire d'établir la taille de l'adsorbeur 3 à 1à, 5 litres ou moins.
Le taux de remplissage de l'adsorbant S dans
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l'adsorbeur 3 est d'environ 30%, et la masse volumique en vrac de l'adsorbant S est d'environ 0,6 kg/1. Par conséquent, le poids W de l'adsorbant à utiliser pour le remplissage de l'adsorbeur 3 peut être calculé de la manière suivante : 10,5 x 0,3 x 0,6 = 1,89 kg. Étant donné qu'une capacité de refroidissement régulière réclamée par le système de climatisation de véhicule est généralement d'environ 3 kW, la capacité de refroidissement Q peut être calculée par l'équation (2) :
Q = (W x AC x #c x AH/T) x #h .... (2) où W est le poids de l'adsorbant à utiliser pour le remplissage d'un des deux adsorbeurs 3, AC est l'amplitude de la quantité adsorbée de réfrigérant dans les conditions de l'étape d'adsorption et de l'étape de désorption, #c est l'efficacité d'amplitude d'adsorption, qui indique les proportions des amplitudes d'adsorption réelles dans la période de temps de commutation en fonction de l'amplitude AC de la quantité adsorbée de réfrigérant, AH est une chaleur latente d'évaporation de l'eau, T est une période de temps de commutation de l'étape d'adsorption et de l'étape de désorption, et #h est l'efficacité en considération de la perte due aux variations de température de l'adsorbant et de l'échangeur thermique dans la plage entre la température d'eau chaude et la température d'eau froide.
Q = (W x AC x #c x AH/T) x #h .... (2) où W est le poids de l'adsorbant à utiliser pour le remplissage d'un des deux adsorbeurs 3, AC est l'amplitude de la quantité adsorbée de réfrigérant dans les conditions de l'étape d'adsorption et de l'étape de désorption, #c est l'efficacité d'amplitude d'adsorption, qui indique les proportions des amplitudes d'adsorption réelles dans la période de temps de commutation en fonction de l'amplitude AC de la quantité adsorbée de réfrigérant, AH est une chaleur latente d'évaporation de l'eau, T est une période de temps de commutation de l'étape d'adsorption et de l'étape de désorption, et #h est l'efficacité en considération de la perte due aux variations de température de l'adsorbant et de l'échangeur thermique dans la plage entre la température d'eau chaude et la température d'eau froide.
Dans l'équation (2), comme il est décrit ci-dessus, Q est 3 kW et W est 1,89 kg/2 = 0,95 kg. De plus, à partir des études antérieures, il est approprié que # soit environ 60 secondes, et AH , #c , et #h soient 2500 kJ/kg, 0,6, et 0,85, respectivement, qui ont été précédemment obtenues. Par conséquent, AC peut être calculée en utilisant ces valeurs en se basant sur l'équation (2). C'est-à-dire,
AC = Q / W/ #c / #H x # / #h = 3,0 / 0,95 / 0,6 / 2500 x 60/ 0,85
AC = Q / W/ #c / #H x # / #h = 3,0 / 0,95 / 0,6 / 2500 x 60/ 0,85
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= 0,149 kg/kg
Par conséquent, l'adsorbant S à utiliser dans l'appareil de réfrigération du type à adsorption du système de climatisation de véhicule réclame les caractéristiques de : #C # 0,15 g/g. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'adsorbant est utilisé de manière à ce que la différence entre la quantité adsorbée de réfrigérant au cours de l'étape d'adsorption et la quantité adsorbée de réfrigérant au cours de l'étape de désorption soit égale ou supérieure à 0,15 (g/g).
Par conséquent, l'adsorbant S à utiliser dans l'appareil de réfrigération du type à adsorption du système de climatisation de véhicule réclame les caractéristiques de : #C # 0,15 g/g. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'adsorbant est utilisé de manière à ce que la différence entre la quantité adsorbée de réfrigérant au cours de l'étape d'adsorption et la quantité adsorbée de réfrigérant au cours de l'étape de désorption soit égale ou supérieure à 0,15 (g/g).
Ensuite, le procédé de fabrication possédant la caractéristique dépendante de la température est décrit.
Exemple 1 :
Dans un bac de croissance à ventilation azotée, 72 g de tétraméthoxysilane et 7,1 g de tétraisopropoxyde de titane sont mélangés tout en agitant à température ambiante. Ensuite, la solution alkoxyde est ajoutée dans un mélange de 200 ml de méthanol, 18 g d'eau à ions échangés, et 0,125 ml de 2N HC1, et encore agitée pendant 30 minutes à température ambiante, suivi par l'addition de 38,54 g bromure de dodécyltriméthylammonium. Ensuite dans de telles conditions, le mélange est encore agité pendant 30 minutes. Ultérieurement, 5 ml de 2N HCl sont ajoutés au mélange, suivi de l'agitation du mélange pendant encore 1 heure. Ensuite, la solution du mélange est versée dans un plateau puis placée dans un courant d'air pendant la nuit pour retirer le méthanol. Ensuite, le mélange est placé dans un sécheur pendant deux jours pour sécher le mélange à une température de 45 C. Le mélange séché est fritté à une température de 550 C pendant 6 heures en atmosphère pour retirer le sel alkylammonium du mélange.
Dans un bac de croissance à ventilation azotée, 72 g de tétraméthoxysilane et 7,1 g de tétraisopropoxyde de titane sont mélangés tout en agitant à température ambiante. Ensuite, la solution alkoxyde est ajoutée dans un mélange de 200 ml de méthanol, 18 g d'eau à ions échangés, et 0,125 ml de 2N HC1, et encore agitée pendant 30 minutes à température ambiante, suivi par l'addition de 38,54 g bromure de dodécyltriméthylammonium. Ensuite dans de telles conditions, le mélange est encore agité pendant 30 minutes. Ultérieurement, 5 ml de 2N HCl sont ajoutés au mélange, suivi de l'agitation du mélange pendant encore 1 heure. Ensuite, la solution du mélange est versée dans un plateau puis placée dans un courant d'air pendant la nuit pour retirer le méthanol. Ensuite, le mélange est placé dans un sécheur pendant deux jours pour sécher le mélange à une température de 45 C. Le mélange séché est fritté à une température de 550 C pendant 6 heures en atmosphère pour retirer le sel alkylammonium du mélange.
En conséquence, un adsorbant est obtenu. Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenu à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C de réfrigérant est environ 0,15 g/g à un rapport de pression
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de vapeur # de 0,2, la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,4 fois la chaleur latente d'évaporation de l'eau.
La courbe isotherme d'adsorption est mesurée en utilisant du Bell Soap (fabriqué par Nippon Bell Co., Ltd.). De plus, la chaleur d'adsorption (J/g), générée lors de l'adsorption de la masse unitaire de vapeur d'eau, peut être calculée en remplissant un échangeur thermique d'adsorbant, en mesurant une valeur de génération de chaleur au moment de l'adsorption de la vapeur d'eau dans des conditions prédéterminées (ex : rapport de température/pression de vapeur), en obtenant la chaleur d'adsorption Ql (J/g) par masse unitaire de l'adsorbant en divisant la valeur de génération de chaleur par la quantité de remplissage de l'adsorbant, et en divisant la chaleur d'adsorption Ql (J/g) par #C (g/g) dans des conditions prédéterminées obtenues à partir de la courbe isotherme d'adsorption. La mesure dans chacun des exemples suivants est également exécutée exactement comme la mesure du premier exemple.
Exemple 2 :
Dans un bac de croissance à ventilation azotée, 72 g de tétraméthoxysilane et 7,1 g de tétraisopropoxyde de titane sont mélangés tout en agitant à température ambiante. La solution alkoxyde est ajoutée dans un mélange de 200 ml de méthanol, 18 g d'eau à ions échangés, et 0,125 ml de 2N HC1, et encore agitée pendant 30 minutes à température ambiante, suivi par l'addition de 35,04 g bromure de dodécyltriméthylammonium.
Dans un bac de croissance à ventilation azotée, 72 g de tétraméthoxysilane et 7,1 g de tétraisopropoxyde de titane sont mélangés tout en agitant à température ambiante. La solution alkoxyde est ajoutée dans un mélange de 200 ml de méthanol, 18 g d'eau à ions échangés, et 0,125 ml de 2N HC1, et encore agitée pendant 30 minutes à température ambiante, suivi par l'addition de 35,04 g bromure de dodécyltriméthylammonium.
Ensuite, dans de telles conditions, le mélange est encore agité pendant 30 minutes. Ultérieurement, 5 ml de 2N HCl sont ajoutés au mélange, suivi de l'agitation du mélange pendant 1 heure. Ensuite, la solution du mélange est versée dans un plateau puis placée dans un courant d'air pendant la nuit pour retirer le méthanol. Ensuite, le mélange est placé dans un sécheur pendant deux jours pour
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sécher le mélange à une température de 45 C. Le mélange séché est fritté à une température de 550 C pendant 6 heures en atmosphère pour retirer le sel alkylammonium du mélange.
En conséquence, un adsorbant est obtenu. Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenu à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C de réfrigérant est environ 0,20 g/g à un rapport de pression de vapeur # de 0,2, la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,4 fois la chaleur latente d'évaporation de l'eau.
Exemple 3 :
Dans un bac de croissance à ventilation azotée, 72 g de tétraméthoxysilane et 7,1 g de tétraisopropoxyde de titane sont mélangés tout en agitant à température ambiante. La solution alkoxyde est ajoutée dans un mélange de 200 ml de méthanol, 18 g d'eau à ions échangés, et 0,125 ml de 2N HC1, et encore agitée pendant 30 minutes à température ambiante, suivi par l'addition de 31,5 g bromure de dodécyltriméthylammonium. Ensuite, dans de telles conditions, le mélange est encore agité pendant 30 minutes. Ultérieurement, 5 ml de 2N HC1 sont ajoutés au mélange, suivi de l'agitation du mélange pendant 1 heure.
Dans un bac de croissance à ventilation azotée, 72 g de tétraméthoxysilane et 7,1 g de tétraisopropoxyde de titane sont mélangés tout en agitant à température ambiante. La solution alkoxyde est ajoutée dans un mélange de 200 ml de méthanol, 18 g d'eau à ions échangés, et 0,125 ml de 2N HC1, et encore agitée pendant 30 minutes à température ambiante, suivi par l'addition de 31,5 g bromure de dodécyltriméthylammonium. Ensuite, dans de telles conditions, le mélange est encore agité pendant 30 minutes. Ultérieurement, 5 ml de 2N HC1 sont ajoutés au mélange, suivi de l'agitation du mélange pendant 1 heure.
Ensuite, la solution du mélange est versée dans un plateau puis placée dans un courant d'air pendant la nuit pour retirer le méthanol. Ensuite, le mélange est placé dans un sécheur pendant deux jours pour sécher le mélange à une température de 45 C. Le mélange séché est fritté à une température de 550 C pendant six heures en atmosphère pour retirer le sel alkylammonium du mélange. En conséquence, un adsorbant est obtenu.
Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenu à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C de réfrigérant est environ 0,17 g/g à un rapport de pression de vapeur # de 0,2, la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,4 fois la chaleur
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latente d'évaporation de l'eau.
Exemple 4 :
Une fois que 1,54 g de bromure de décyltriméthylammonium, 2,28 g d'hydroxyde de sodium 1N, 71,7 g d'eau, et 25. g de méthanol ont été mélangés, 0,046 g d'aluminate de sodium (pureté 78%) dissous dans #b d'eau est ajouté. Ensuite, 1,25 g de tétraméthoxysilane (TMOS) (le rapport moléculaire de Si/Ai est 95/5) est ajouté au mélange. Le complexe de corps poreux/tensio-actif obtenu est agité pendant 8 heures à température ambiante puis laissé pendant la nuit. En conséquence, une filtration par aspiration et une dispersion dans l'eau sont répétées deux fois. Ensuite, la filtration par aspiration est de nouveau effectuée, et le filtrat est séché pendant 3 jours à 45 C.
Une fois que 1,54 g de bromure de décyltriméthylammonium, 2,28 g d'hydroxyde de sodium 1N, 71,7 g d'eau, et 25. g de méthanol ont été mélangés, 0,046 g d'aluminate de sodium (pureté 78%) dissous dans #b d'eau est ajouté. Ensuite, 1,25 g de tétraméthoxysilane (TMOS) (le rapport moléculaire de Si/Ai est 95/5) est ajouté au mélange. Le complexe de corps poreux/tensio-actif obtenu est agité pendant 8 heures à température ambiante puis laissé pendant la nuit. En conséquence, une filtration par aspiration et une dispersion dans l'eau sont répétées deux fois. Ensuite, la filtration par aspiration est de nouveau effectuée, et le filtrat est séché pendant 3 jours à 45 C.
La poudre obtenue est chauffée à une température de 550 C pendant 6 heures pour retirer le tensio-actif des pores de la poudre.
En conséquence, un adsorbant est obtenu. Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenue à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C de réfrigérant est environ 0,20 g/g à un rapport de pression de vapeur de 0,2, et la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,5 fois la chaleur latente d'évaporation de l'eau.
Exemple 5 :
Une fois que 1,54 g de bromure de décyltriméthylammonium, 2,28 g d'hydroxyde de sodium 1N, 71,7 g d'eau, et 25 g de méthanol ont été mélangés, 1,32 g de tétraméthoxysilane (TMOS) est ajouté. Le complexe de corps poreux/tensio-actif obtenu est agité pendant 8 heures à température ambiante puis laissé pendant la nuit. En conséquence, une filtration par aspiration et une dispersion dans l'eau sont répétées deux fois. Ensuite, la filtration par aspiration est de nouveau effectuée, et le filtrat est séché pendant 3 jours à 45 C. La poudre obtenue est chauffée à une température de 550 C pendant 6 heures
Une fois que 1,54 g de bromure de décyltriméthylammonium, 2,28 g d'hydroxyde de sodium 1N, 71,7 g d'eau, et 25 g de méthanol ont été mélangés, 1,32 g de tétraméthoxysilane (TMOS) est ajouté. Le complexe de corps poreux/tensio-actif obtenu est agité pendant 8 heures à température ambiante puis laissé pendant la nuit. En conséquence, une filtration par aspiration et une dispersion dans l'eau sont répétées deux fois. Ensuite, la filtration par aspiration est de nouveau effectuée, et le filtrat est séché pendant 3 jours à 45 C. La poudre obtenue est chauffée à une température de 550 C pendant 6 heures
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pour retirer le tensio-actif des pores de la poudre.
En conséquence, un adsorbant est obtenu. Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenue à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C de réfrigérant est environ 0,16 g/g à un rapport de pression de vapeur y de 0,2, et la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,3 fois la chaleur latente d'évaporation de l'eau.
Exemple 6 :
Une fois que 1,54 g de bromure de décyltriméthylammonium, 2,28 g d'hydroxyde de sodium 1N, 71,7 g d'eau, et 25 g de méthanol ont été mélangés, 0,046 g d'aluminate de sodium (pureté 78%) dissous dans 2g d'eau est ajouté. Ensuite, 1,21 g de tétraméthoxysilane (TMOS) (le rapport moléculaire de Si/Ai est 92/8) est ajouté au mélange. Le complexe de corps poreux/tensio-actif obtenu est mélangé pendant 8 heures à température ambiante puis laissé pendant la nuit. En conséquence, une filtration par aspiration et une dispersion dans l'eau sont répétées deux fois. Ensuite, la filtration par aspiration est de nouveau effectuée, et le filtrat est séché pendant 3 jours à 45 C.
Une fois que 1,54 g de bromure de décyltriméthylammonium, 2,28 g d'hydroxyde de sodium 1N, 71,7 g d'eau, et 25 g de méthanol ont été mélangés, 0,046 g d'aluminate de sodium (pureté 78%) dissous dans 2g d'eau est ajouté. Ensuite, 1,21 g de tétraméthoxysilane (TMOS) (le rapport moléculaire de Si/Ai est 92/8) est ajouté au mélange. Le complexe de corps poreux/tensio-actif obtenu est mélangé pendant 8 heures à température ambiante puis laissé pendant la nuit. En conséquence, une filtration par aspiration et une dispersion dans l'eau sont répétées deux fois. Ensuite, la filtration par aspiration est de nouveau effectuée, et le filtrat est séché pendant 3 jours à 45 C.
La poudre obtenue est chauffée à une température de 550 C pendant 6 heures pour retirer le tensio-actif des pores de la poudre.
En conséquence, un adsorbant est obtenu. Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenue à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C de réfrigérant est environ 0,17 g/g à un rapport de pression de vapeur de 0,2, et la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,3 fois la chaleur latente d'évaporation de l'eau.
Exemple 7 :
8 g de polyvinylpyrrolidone (un poids moléculaire moyen de 40. 000) est dissous dans 200 ml de méthanol.
8 g de polyvinylpyrrolidone (un poids moléculaire moyen de 40. 000) est dissous dans 200 ml de méthanol.
Ensuite, 19 g de tétraméthoxysilane et 1,9 g de tétraisopropoxytitanium pour augmenter l'hydrophilie superficielle dans le pore sont ajoutés à la solution. En
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outre, 5 ml d'acide chlorhydrique sont ajoutés goutte à goutte à la solution. Ultérieurement, un solvant de méthanol est retiré de la solution par évaporation avec une ventilation d'air ou une agitation pendant 24 heures à température ambiante. Ensuite, le composé géleux est séché pendant 5 heures à une température de 80 C, suivi par le broyage en particules se situant dans une plage de tailles désirée et par la classification des particules. Ensuite, les particules classifiées sont frittées dans un four électrique pendant 4 heures à une température de 550 C.
En conséquence, un corps poreux possédant des pores d'un diamètre uniforme contenant une matière organique est obtenu. Lorsque la courbe isotherme d'adsorption de l'adsorbant obtenu à une température de 40 C est mesurée, la quantité adsorbée C est environ 0,17 g/g au rapport de pression de vapeur de 0,2, et la chaleur d'adsorption est environ égale à 1,45 fois la chaleur latente d'évaporation de l'eau.
Exemple 8 :
De l'hydroxyde d'aluminium, de l'acide phosphorique à 85%, de l'acide chlorhydrique à 36%, et de l'eau purifiée sont mélangés de manière à ce qu'un mélange géleux possédant un rapport moléculaire de A1203 . P205 : HC1 : H20 = 1,0 : 0,8 : 1,0 : 50 soit obtenu. Le mélange géleux obtenu est placé dans un autoclave en acier inoxydable. Un système de réaction fermé est chauffé puis conservé à une température de 140 à 150 C pendant 4 heures. La suspension résultante est filtrée pour obtenir un contenu solide.
De l'hydroxyde d'aluminium, de l'acide phosphorique à 85%, de l'acide chlorhydrique à 36%, et de l'eau purifiée sont mélangés de manière à ce qu'un mélange géleux possédant un rapport moléculaire de A1203 . P205 : HC1 : H20 = 1,0 : 0,8 : 1,0 : 50 soit obtenu. Le mélange géleux obtenu est placé dans un autoclave en acier inoxydable. Un système de réaction fermé est chauffé puis conservé à une température de 140 à 150 C pendant 4 heures. La suspension résultante est filtrée pour obtenir un contenu solide.
Ensuite, celui-ci est séché pendant la nuit en atmosphère.
Le produit résultant est exposé à la vapeur d'eau à une température de 100 C pendant 24 heures, résultant en la zéolite de phosphate alumineux désirée. Ensuite, cette zéolite pulvérulente est moulée pour posséder la taille de particules désirée. Une courbe isotherme d'adsorption de la zéolite utilisant de l'eau comme réfrigérant est
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représentée dans le graphe de la figure 3. En figure 3, la courbe isotherme d'adsorption est mesurée à une température de 25 C.
Lorsque l'appareil de réfrigération du type à adsorption est utilisé pour le système de climatisation de véhicule, la température d'air extérieur pour le refroidissement de l'adsorbant S au cours de l'étape d'adsorption va se situer entre 40 C et 45 C en période estivale. Dans ce cas, si la température du réfrigérant est 10 C, le rapport de pression de vapeur y va se situer entre 0,166 et 0,128. Lorsque l'adsorbeur 3 fonctionne dans de telles conditions, la capacité de l'adsorbant S est efficacement mise en valeur en employant la quantité maximum adsorbée de l'adsorbant S dans les conditions d'adsorption ci-dessus.
Comme il est illustré sur la figure 3, la quantité d'adsorption de l'adsorbant S est substantiellement saturée à un maximum à un rapport de pression de vapeur 0/ d'environ 0,4. C'est-à-dire que, la grande partie de la quantité d'adsorption saturée de l'adsorbant (c'est-à-dire 80% ou plus) peut être adsorbée au rapport de pression de vapeur y d'environ 0,4, de manière à ce qu'une capacité de refroidissement suffisante puisse être obtenue même si la température d'air extérieur se situe entre 40 C et 45 C.
Bien que la présente invention ait été entièrement décrite en fonction de son mode de réalisation préféré en se référant aux dessins annexés, il faut noter que divers changements et modifications deviendront apparents à l'homme de l'art.
Par exemple, dans le mode de réalisation ci-dessus, l'appareil de réfrigération du type à adsorption de la présente invention est typiquement utilisé pour le système de climatisation de véhicule. Toutefois, conformément à la présente invention, celui-ci n'est pas limité à une telle configuration. La présente invention peut également être
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appliquée à d'autres appareils de réfrigération.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, les électrovannes 3c à 3f sont utilisées. Au lieu de telles vannes 3c à 3f, des vannes de régulation de pression différentielle qui peuvent être automatiquement fermées et ouvertes par des différences de pression peuvent être utilisées.
Il faut comprendre que de tels changements et modifications tombent à l'intérieur de la portée de la présente invention telle qu'elle est définie par les revendications annexées.
Claims (9)
1. Appareil de réfrigération du type à adsorption comprenant : une unité de réfrigération (1) pour obtenir une capacité de refroidissement par évaporation du réfrigérant ; et un adsorbeur (3) contenant un adsorbant (S) pour adsorber le réfrigérant adsorbé au cours d'une étape d'adsorption, et pour libérer le réfrigérant adsorbé dans l'adsorbant par chauffage au cours de l'étape de désorption, dans lequel, l'adsorbant possède une caractéristique dépendante de la température en ce qu'une quantité adsorbée (Cl) au cours de l'étape d'adsorption est supérieure à une quantité adsorbée (C2) au cours de l'étape de désorption même lorsqu'un rapport de pression de vapeur (#1) au cours de l' étape d'adsorption est égal ou inférieur à un rapport de pression de vapeur (#2) au cours de l'étape de désorption.
2. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon la revendication 1, dans lequel, l'adsorbant génère une chaleur d'adsorption lors de l'adsorption du réfrigérant ; et un rapport entre la chaleur d'adsorption et une chaleur latente d'évaporation est réglé pour se situer entre 1,2 et 1,6, de manière à ce que l'adsorbant possède une caractéristique dépendante de la température.
3. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel, au cours de l' étape d'adsorption, la quantité adsorbée de l'adsorbant est égale ou supérieure à 0,15 (g/g) lorsque
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le rapport de pression de vapeur est 0,2.
4. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, lorsque l'adsorbant possède la caractéristique dépendante de la température, l'adsorbant est utilisé de manière à ce que l'unité de réfrigération possède la capacité de refroidissement, même lorsqu'une température de refroidissement pour le refroidissement de l'adsorbant au cours de l'étape d'adsorption se situe entre 40 C et 50 C.
5. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, le rapport de pression de vapeur au cours de l'étape d'adsorption se situe entre 0,07 et 0,18.
6. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, l'adsorbant est utilisé de manière à ce qu'une différence entre la quantité adsorbée au cours de l'étape d'adsorption et la quantité adsorbée au cours de l'étape de désorption soit égale ou supérieure à 0,15 (g/g).
7. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel, l'adsorbant est utilisé de manière à ce que la quantité adsorbée au rapport de pression de vapeur de 0,18 au cours de l'étape d'adsorption soit égale ou supérieure à 80% de la quantité adsorbée au rapport de pression de vapeur de 0,4 au cours de l'étape d'adsorption.
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8. Appareil de réfrigération du type à adsorption selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel, l'adsorbant possède une première partie adsorbante (3a) et une seconde partie adsorbante (3b) qui, alternativement, exécute l'étape d'adsorption et l'étape de désorption.
9. Appareil de réfrigération du type à adsorption pour un système de climatisation d'un véhicule, comprenant : une unité de réfrigération (1,2) pour refroidir l'air à souffler dans un compartiment passages du véhicule par évaporation du réfrigérant ; et un adsorbeur (3) contenant un adsorbant (S) pour adsorber le réfrigérant évaporé au cours d'une étape d'adsorption, et pour libérer le réfrigérant adsorbé dans l'adsorbant par chauffage au cours d'une étape de désorption, dans lequel, l'adsorbant possède une caractéristique dépendante de la température en ce qu'une quantité adsorbée (Cl) au cours de l'étape d'adsorption est supérieure à une quantité adsorbée (C2) au cours de l'étape de désorption même lorsqu'un rapport de pression de vapeur (#1) au cours de l'étape d'adsorption est égal ou inférieur à un rapport de pression de vapeur (#2) au cours de l'étape de désorption ; l'adsorbant génère une chaleur d'adsorption lors de l'adsorption du réfrigérant ; et l'adsorbant possède la caractéristique dépendante de la température, en réglant un rapport entre la chaleur d'adsorption et une chaleur latente d'évaporation du réfrigérant sur une plage de 1,2 à 1,6.
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