根據全球空調系統趨勢(Global AC Trends 2014)調查，2013年全球空調系統產值為910億美元，製冷系統(AC)約418億美元，預估在2020年，全球空調產值約1,500億美元，製冷系統約690億美元；2009年全球熱驅動製冷約占製冷系統銷售金額5.2%，推估2020年熱驅動製冷產值可成長至36億美元以上。現有空調技術為電力驅動製冷，若利用廢熱驅動吸附式製冷系統，可提高能源效率，並可以微電的方式產生空調，降低耗電量與二氧化碳排放量。以熱能驅動製冷循環系統，依其工作原理可分為吸收式（氣體對液體）與固體吸附式（氣體對固體）兩種，其中技術發展與商品成熟度最高為吸收式製冷系統。
吸附式製冷工作原理
固體吸附式製冷與傳統壓縮冷凍機最大差異在於採用熱能驅動方式，以吸附床來取代傳統之壓縮機，但必須具備冷煤與吸附劑作為介質吸附工作配對才能運作。固體吸附式空調系統，主要由吸附床、蒸發器及冷凝器等三個主要元件所構成，系統工作原理如圖一所示。
圖一、固體吸附式空調系統工作原理示意圖
國外最早實現吸附式製冷系統技術發展與商業化產品是1986年由日本Nishiyodo Kuchou製造所開始，因此日本的商業化成熟度與安裝案例較多，主要製造商來自於日本、德國及美國，並開始銷售於日本、歐洲及美國，相關機型與製冷功率如表一所示。國內吸附式製冷現況則仍以研發及示範運轉為主。根據2015年製造業能源查核年報指出，2014年全國用電中台灣工業部門用電占比高達53%，而其中多為空調系統耗電，因應工業部門節能及其廢熱源多，現階段工研院綠能所規劃朝大功率吸附式製冷技術開發。
吸附式製冷專利分析
本研究從全球吸附製冷(Adsorption Refrigeration)技術研發現況，切入分析全球製冷技術的整體專利態勢、相關技術領域的布局、主要的競爭區域和申請人，藉由對各研究單元的對比分析與重要技術領域進行深入探討，將有助於工研院未來在吸附製冷技術開發布局。以Thomson Innovation專利檢索系統為專利搜尋資料庫，檢索策略以Adsorpt*及Chiller、Refrigeration、Heat Pump*、Air-condition*為關鍵字，在檢索過程中，限定關鍵字僅出現於Title、Abstract或Claims中。檢索結果為885篇專利，將相同專利不同國家之專利家族進行彙整後為404篇專利，以人工方式剔除不相關專利後，將206篇有效專利的所屬技術、功效及應用，以工研院專利地圖系統(PMS)進行分析。
依歷年專利案數變化趨勢，如圖二所示，吸附製冷專利呈現三個階段：2000年之前專利申請案數成長緩慢，申請案每年僅1~10件；2000~2015年之間，因應能源及環保議題，吸附式製冷技術受到高度關注，專利案數迅速上升；2015年之後，受專利審查期間影響，專利數查詢資料雖下降，但相關學術研究文獻發表量逐年上升，顯示全世界對吸附式製冷技術之關注與持續投入。以Google Scholar使用關鍵字“Adsorption Refrigeration”or“Adsorption Chiller”，不包含專利進行搜尋，發現於2013~2015間，研究文獻每年發表量為130篇以上，如圖三所示。從技術生命週期可了解技術之間是如何演變與如何淘汰彼此。
在專利權人分布中，如圖五所示，專利權人之專利案數主要為Vaillant、Daikin、Fujitsu、UOP、InvenSor等廠商，平均被引用次數(Cites per Patent)為公司某一期間所獲得的專利被後來專利所引用的次數除以專利件數，而引證率(Citation Ration)為公司之專利被後續專利引證的平均數（引證次數與專利申請數量的比率），比率越高表示受到其他發明人的高度重視，代表公司專利申請的經濟品質，因而比較有價值，其中被引證率最高排序為UOP、Carrier及DENSO，顯示其專利價值較高，UOP為專攻材料研發的公司，且近年UOP被Honeywell所併，其專利引證率為最高。
圖五、(a)專利權人分布；(b)專利權人專利被引證率
專利年齡(Patent Age)為專利公告至某一年度所經歷的時間，以延續時間的長度作為衡量專利價值的指標，通常維持的時間越長，意味著該專利越有…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：李建宏、黃蒨芸、陳鈞振、康育豪／工研院綠能所
★本文節錄自「工業材料雜誌」372期，更多資料請見下方附檔。