CN208635211U - 空气干燥组件及空气制冷系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种空气干燥组件，包括：制冷空气风机、环境空气风机、吸附式干燥单元以及控制单元，控制单元控制第一组换向阀和第二组换使得吸附式干燥单元处于除湿工作状态、再生状态或空闲状态。所述吸附式干燥单元在除湿状态下对将被制冷的空气进行除湿后输送到空气制冷系统的进气口，在再生状态下利用从环境空气加热吸附剂中被吸附的水分使其蒸发而使得吸附剂内的水分被环境空气带走而再生所述吸附剂。本公开提供还提供了利用所述吸附式干燥组件的空气制冷系统。

Description

空气干燥组件及空气制冷系统

技术领域

本公开涉及空气制冷系统，尤其涉及一种空气干燥组件以及利用该空气干燥组件的空气制冷系统。

背景技术

空气制冷器是我们日常生活中最常见的换热器，如空调制冷组件的工质蒸发器、冰箱内部金属盘管等。然而，空调制冷组件会需要向外排出冷凝水，冰箱会结霜，这不仅会影响生活品质，还会带来电耗增加。

图1是传统家用空调器原理图。如图1所示，通常，家用空调器包括制冷组件110和散热组件120两部分。制冷组件110包括膨胀阀111和蒸发器112。室内热空气进入制冷组件110，然后与蒸发器112内蒸发器112的冷媒工质进行热交换将热量释放到冷媒工质，从而变成冷空气。同时，在室内热空气在将热量释放到蒸发器112的冷媒工质过程中热空气的大部分水蒸汽由于温度降低而被冷凝成液态水，附着在蒸发器112表面。而经过冷却获得冷空气经过制冷组件110的风扇(未示出)送回到室内而附着在蒸发器112表面最后被收集到接水槽(图中未示出)中，然后经由排水管被排出室外。在此过程中，通过蒸发器112的冷媒从液态吸收热量变成气态。

散热组件120包括冷凝器121和压缩机122。由制冷组件110的蒸发器112变成气态的冷媒工质经由散热组件120的压缩机122加压后会释放大量热量，被压缩的冷媒工质经过冷凝器121后的散热风扇将热量释放到周围空气中，从而冷媒被冷凝成高压液态冷媒工质。高压液态冷媒经由制冷组件110的膨胀阀111减压后经蒸发器112吸热变成气态，完成冷媒循环。在这个循环过程中，室内空气被冷却，室外空气被加热到更高温度排放。

众所周知，一般家庭室内进出风温度在8～12度左右，而蒸发温度8～5度，但夏季室外环境温度有时会超过30℃，国内空调机关于室外环境温度的设计值一般为43℃。此外，在夏季里，不但经常是室外温度超过30度，而且室外湿度也很大，往往超过60％，这时每一立方空气中的含水量高达20.19克。如果按照室内空调设定为22℃，湿度也维持在60％的要求，此时1立方空气含水量为12.58克。也就是说，要达到该要求，需要把空气温度降低8度，同时还要冷凝7.6克水分。实际上空调的除湿功能就是利用这种原理，将室内环境绝对湿度从2.5％降低到1.5％之间，相对湿度22℃维持在60％左右。

每当空调将1克水蒸汽冷凝成液态水，就要吸收热量约580cal，而将1立方的空气降低1度，也才需要130cal左右。当把1立方干燥空气从30℃冷却到22℃时，需要吸收的热量为1.04Kcal热量，而把7.6克水蒸汽冷凝则吸收4.41Kcal的热量，后者竟然是前者的4倍。换句话说空调制冷所消耗的功其实只有20％是用于冷却空气，而80％是用来冷凝空气中的水汽。这也就是为什么北方采暖标准为60w/m2，而制冷标准是120w/m2的最主要原因。所以只要设法降低水蒸汽的冷凝，就能大大降低空调功耗。

实际上，由于空调的蒸发器表面只有5～8度，所以即便是在干燥状态下，例如室外环境为温度35℃，相对湿度20％，经过冷却后室内温度达到22℃，如果不产生凝结水，其相对湿度也只能达到42.5％。而实际情况却是室内空气被空调机吸引到蒸发器表面，使部分空气制冷到5℃，那么1立方空气就会有凝结水2克冷凝水产生。只有在非常干燥状况下，例如相对湿度为10％@35℃条件下，5℃的蒸发器表面才不会产生凝结水。

另外，目前市面上的传统冰箱是将制冷组件的蒸发器盘管直接布置在冰箱冷冻室的各个隔板的下部，盘管下方是冷冻抽屉；冷藏室在侧壁布置少量的蒸发盘管。由于冷藏室温度高于冰点，所以冷藏室只会产生露水而不会结冰或者结霜。在冷冻室由于温度较低，所以在蒸发盘管的下方经常会产生一层较厚的冰霜。

而所谓的无霜冰箱是冷气强制循环式进行制冷的冰箱，我们称它为间冷式(风冷式)冰箱，也正是我们所说的无霜冰箱。无霜冰箱的蒸发器常用翅片管式，放置在冷冻室与冷藏室之间的夹层中或箱内后上部，利用一只小型风扇强迫箱内空气对流，以达到冷却的目的，因此我们看不到它所产生的霜。

无霜冰箱的工作原理是压缩机工作17-24小时后停止工作，同时停止运行的还有循环风扇。这时加热丝电流接通，开始加热融化冰箱内产生的冰霜，当化霜温控器监测达到临界点(化霜温控器所处的温度)时断开给加热丝供电(如果化霜温控器达到临界点还未断开时温度保险就会过热断开)至此一个除霜的过程结束，然后恢复给压缩机供电，并延迟几分钟给循环风扇供电，重新制冷开始。这样冰箱内部就不会看到冰霜，而不是真正不产生霜。

因此，需要不产生霜的空气制冷器，以制造真正的无露空调机以及真正的无霜冰箱等。

发明内容

为了消除或减少空气制冷系统蒸发器表面出现结露以及减少被制冷空腔内出现结露或结霜现象，本公开提供了一种降低空气制冷系统中水分凝结的方法、实现该方法的空气干燥组件以及利用该空气干燥组件的空气制冷系统。概括而言，该空气制冷系统把经过冷却器表面的空气通过空气干燥组件预先干燥，使其露点温度低于冷却器表面温度，从而达到冷却器表面不结露的目的。

为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供一种用于空气制冷系统的空气干燥组件，包括：制冷空气风机，抽送被制冷腔室内的制冷空气；环境空气风机，抽送空气制冷系统所处环境中的环境空气；以及吸附式干燥单元，其一端经由第一组换向阀与制冷空气风机的空气输出口相连，其另一端经由第二组换向阀与环境空气风机空气输出口相连；控制单元，其控制第一组换向阀和第二组换向阀彼此之间的开启和关闭状态以及相对于制冷空气风机、环境空气风机以及吸附式干燥单元的开启和关闭状态，使得吸附式干燥单元处于除湿工作状态、再生状态或空闲状态；其中，所述吸附式干燥单元在被设置为除湿状态下断开与环境空气风机的联通并从制冷空气风机空气输出口接收制冷空气，从而通过其内的吸附剂吸附将被制冷的制冷空气中的部分水蒸气以形成将被制冷的干燥的制冷空气以输送到空气制冷系统的进气口；所述吸附式干燥单元在被设置为再生状态下断开与制冷空气风机联通并从环境空气风机空气输出口接收环境空气，从而通过其内的吸附剂以使得吸附剂中被吸附的水分被加热而蒸发，使得吸附剂内的水分被环境空气带走而再生所述吸附剂；所述吸附式干燥单元在被设置为空闲状态下断开与制冷空气风机联通和制冷空气风机的联通。

根据本公开的第一方面的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其中所述吸附式干燥单元包括并联的第一组吸附式干燥罐和第二组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得第一组吸附式干燥罐处于除湿状态时第二组吸附式干燥罐处于再生状态或空闲状态。

根据本公开的第一方面的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其中所述吸附式干燥单元包括一组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得该组吸附式干燥罐基于被制冷腔室内的制冷空气的湿度下处于除湿状态、再生状态或空闲状态。

根据本公开的第一方面的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其还包括环境空气加热器，其加热环境空气风机抽送的环境空气，并将加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。

根据本公开的第一方面的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其中，所述环境空气风机抽送的环境空气流过空气制冷系统的冷凝器的外表面，从而吸收冷凝器释放的热量而被加热，并且加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。

根据本公开的第二方面，提供了一种空气制冷系统，包括制冷组件、散热组件以及空气干燥组件，其中所述空气干燥组件包括：制冷空气风机，抽送被制冷组件制冷腔室内的制冷空气；环境空气风机，抽送散热组件所处环境中的环境空气；以及吸附式干燥单元，其一端经由第一组换向阀与制冷空气风机的空气输出口相连，其另一端经由第二组换向阀与环境空气风机空气输出口相连；控制单元，其控制第一组换向阀和第二组换向阀彼此之间的开启和关闭状态以及相对于制冷空气风机、环境空气风机以及吸附式干燥单元的开启和关闭状态，使得吸附式干燥单元处于除湿工作状态、再生状态或空闲状态；其中，所述吸附式干燥单元在被设置为除湿状态下断开与环境空气风机的联通并从制冷空气风机空气输出口接收制冷空气，从而通过其内的吸附剂吸附将被制冷的制冷空气中的部分水蒸气以形成将被制冷的干燥的制冷空气以输送到制冷组件的进气口；所述吸附式干燥单元在被设置为再生状态下断开与制冷空气风机联通并从环境空气风机空气输出口接收环境空气，从而通过其内的吸附剂以使得吸附剂中被吸附的水分被加热而蒸发，使得吸附剂内的水分被环境空气带走而再生所述吸附剂；所述吸附式干燥单元在被设置为空闲状态下断开与制冷空气风机联通和制冷空气风机的联通。

根据本公开的第二方面的用于空气制冷系统，其中所述吸附式干燥单元包括并联的第一组吸附式干燥罐和第二组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得第一组吸附式干燥罐处于除湿状态时第二组吸附式干燥罐处于再生状态或空闲状态。

根据本公开的第二方面的空气制冷系统，其中所述吸附式干燥单元包括一组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得该组吸附式干燥罐基于被制冷腔室内的制冷空气的湿度下处于除湿状态、再生状态或空闲状态。

根据本公开的第二方面的空气制冷系统，其还包括环境空气加热器，其加热环境空气风机抽送的环境空气，并将加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。

通过本公开的上述技术方案，通过将被制冷空腔内的被制冷空气中的部分水分交换引导至环境空气中，对被制冷空气在被制冷前进行预先干燥和除湿，从而能够制造真正的无露空调机以及真正的无霜冰箱，同时通过对散热组件的散发的热量的余热利用，也提升了能源的利用效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1所示的是一种现有家用空气制冷系统的原理图；

图2所示的是根据本公开的第一实施例的空气干燥组件的结构示意图；

图3所示的是根据本公开的第二实施例的空气干燥组件的结构示意图；

图4所示的是采用根据本公开的第一实施例的空气干燥组件的空气制冷系统的结构示意图；以及

图5所示的是采用根据本公开的第二实施例的空气干燥组件的空气制冷系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一组吸附式干燥罐也可以被称为第二组吸附式干燥罐，类似地，第二组吸附式干燥罐也可以被称为第一组吸附式干燥罐。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。

现在参考以下附图详细描述本公开，在附图中相同的附图标记表示相同的要素。

图2是根据本公开的一种实施方式的用于空调系统的空气干燥组件20的结构示意图。如图2所示，空气干燥组件20包括制冷空气风机22，其空气入口21布置在潮湿空气环境中，例如布置在需要进行空气制冷的室内。制冷空气风机22抽取室内或其他空气环境中的空气，并将空气送入吸附式干燥单元23，以便对空气除湿。如图2所示，吸附式干燥单元23包括并联的两组吸附式干燥罐231、232。每组吸附式干燥罐231、232内装填吸附剂，如硅胶、高活性纤维等。每组吸附式干燥罐231、232可以为一个吸附式干燥罐。当含有湿气的空气通过吸附剂层时，空气中的水蒸汽被吸附剂吸附。吸附式干燥罐的数量可以根据具体需要设置，例如可以是3、4、5、6个。也可以更多，并彼此并联设置。在实际需要的情况下，多个吸附式干燥罐可以串联或并联成一组设置，然后与其它串联成一组吸附式干燥罐并联。具体而言，例如，第一组吸附式干燥罐231可以包括两个或两个以上的吸附式干燥罐231，这些吸附式干燥罐231可以串联也可以并联；第二组吸附式干燥罐232可以包括两个或两个以上的吸附式干燥罐232，这些吸附式干燥罐232可以串联也可以并联。

在彼此并联的吸附式干燥罐231、232或两组吸附式干燥罐231、232的两端，设置有换向阀241、242、243、244。通过控制换向阀241、242、243、244的开启和关闭，将吸附式干燥罐231、232中的一个或一组设置为工作吸附式干燥罐或再生吸附式干燥罐。通常，在将吸附式干燥罐231、232中的一个或一组设置为工作吸附式干燥罐(使其处于除湿状态)时，会将吸附式干燥罐231、232中的另一个或另一组设置为再生吸附式干燥罐(使其处于再生状态)，或者在另一个或另一组吸附式干燥罐不需要再生的情况下，设置为空闲吸附式干燥罐(使其处于空闲状态)。

具体而言，如图2而言，当开启换向阀241和243通向吸附式干燥罐231的通道，同时切断换向阀241通向换向阀242的通道并切断换向阀243通向换向阀244的通道时，吸附式干燥罐231为工作吸附式干燥罐。这样，从制冷空气风机22排出的空气进入作为工作吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231，从而通过吸附式干燥罐231内吸附剂锁住空气中的部分水分，从而降低空气的湿度或相对湿度，空气被干燥。从吸附式干燥罐231流出的湿度降低的空气经由空调制冷组件的进气口28被送入空调制冷组件中进行制冷处理。

同时，换向阀242和244开启通向吸附式干燥罐232的通道，换向阀242开启通向排气口27的通道和关闭通向制冷空气风机22的通道，并且换向阀244关闭通向进气口28的通道时，吸附式干燥罐232为再生吸附式干燥罐(当吸附剂内吸附足够数量的水蒸汽后达到吸附饱和，就不能再吸附空气中的水蒸汽，就需要被再生)，吸附饱和的吸附式干燥罐242进入再生状态。当吸附式干燥罐232为再生吸附式干燥罐时，换向阀244开启通向环境空气风机25和环境空气加热器26的出风口的通道。环境空气风机25抽取热风并经由环境空气加热器26进行加热后，经由换向阀244加注到作为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐232。热空气进入吸附式干燥罐232后，对吸附剂进行加热，从而使得饱和的吸附剂内曾被锁住的水分蒸发，进入热空气中，随着热空气经由换向阀242和排气口27排出到周围空气中。如此，使得吸附式干燥罐232内的饱和的吸附剂重新处于可以吸附空气中水分的状态，实现吸附剂的再生。

类似地，当吸附式干燥罐231进入水分吸附的饱和状态并且吸附式干燥罐232被再生到一定程度之后，通过调整换向阀的开启和关闭关系，实现两者互换，使得吸附式干燥罐231与环境空气风机25和环境空气加热器26的出风口和排气口27联通作为再生吸附式干燥罐，而吸附式干燥罐232与制冷空气风机22和进气口28联通，作为工作吸附式干燥罐。

如上所述，根据本公开实施方式，该空气干燥组件20中所使用的吸附式干燥罐可以多于两个，其中一个或多个吸附式干燥罐用作吸附功能的吸附式干燥罐，同时另外一个或多个吸附式干燥罐用作再生吸附式干燥罐。通过这种将第一组吸附式干燥罐231和第二组吸附式干燥罐232反复交替置于除湿状态和再生状态，从而将被制冷空腔内的被制冷空气中的水分引导到环境空气中，从而降低被制冷空腔内空气中水分的凝结和被制冷空气流经制冷组件的蒸发器表面时水分的凝结。

尽管在此单独显示了制冷空气风机22，并且设置在室外，但是可选择地，制冷空气风机22可以直接是空调的制冷组件的室内送风风扇(未示出)，这样可降低空气干燥组件20构造，使其更为简单。当空调制冷组件的室内送风风扇作为空气干燥组件20的制冷空气风机22并且置于室外时，可以显著改善空调制冷组件噪声。

尽管在此单独显示了环境空气风机25和环境空气加热器26，但是可选择地当空气干燥组件20直接用于空调系统时，可以直接将空调系统的散热组件的散热风扇(未示出)作为此处描述的环境空气风机25，而空调的散热组件的冷凝器121作为环境空气加热器26，对散热风扇抽送吹向作为环境空气加热器26的冷凝器121的热空气进行进一步加热。从而将加热的热空气输送到作为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐232内。通过这种方式，可以充分利用空调产生的余热进行吸附式干燥罐232的再生，由此高效地利用能源。

如上所述，当空气干燥组件20直接用于空调系统时，可以有效地降低空调系统制冷组件的进气口28处输入的气体的湿度，从而降低或消除空调制冷组件的蒸发器表面的水蒸汽的冷凝，从而大大降低空调功耗。

图3是根据本公开的第二实施方式的空气干燥组件30的结构示意图。如图3所示，空气干燥组件30的结构类似于如图2所示的空气干燥组件20，因此，两者相同的部分采用类似的附图标记，不同之处在于每个标记的首个数字为“3”。与图2所示的空气干燥组件20不同之处在于，空气干燥组件30采用一组吸附式干燥罐33，所述一组吸附式干燥罐33可以为单一吸附式干燥罐33，并且包括水池39。在吸附式干燥罐331的两端，串联设置有换向阀341、342、343、344。通过控制换向阀341、342、343、344的开启和关闭，将吸附式干燥罐331按照使用阶段设置为工作吸附式干燥罐或再生吸附式干燥罐。因此，与空气干燥组件30相同的部件及其功能将不再赘述。

如图3所示，空气干燥组件30的制冷空气风机32的空气入口31布置在潮湿空气环境中，例如布置在需要进行冷藏或冷冻腔室内。制冷空气风机32抽取腔室内空气环境中的空气，并将空气送入吸附式干燥单元33，以便对空气除湿。吸附式干燥单元33内装填吸附剂，如硅胶、高活性纤维等。当含有湿气的空气通过吸附剂层时，空气中的水蒸汽被吸附剂吸附。吸附式干燥罐的数量可以根据具体空间设计余量，例如可以是2或3个，并彼此串联设置。在吸附式干燥罐33的两端，设置有串联换向阀组341和342以及串联换向阀组343和344。通过在不同的时间阶段控制换向阀组341和342以及换向阀组343和344的开启和关闭，将吸附式干燥罐33设置为工作吸附式干燥罐或再生吸附式干燥罐。

具体而言，当需要对空腔内的空气进行除湿时，也就是在除湿阶段，换向阀341和342彼此开启联通，换向阀342开启与吸附式干燥罐33联通的通道，换向阀341关闭通向换向阀344的通道，换向阀342关闭通向水池39的通道；换向阀343和344彼此开启联通，换向阀343开启与吸附式干燥罐33联通的通道，并关闭联通到环境空气风机35及环境空气加热器36的通道。换向阀344开启与空腔内进气口28的联通通道。由此，从制冷空气风机32抽取的空腔内的潮湿空气被直接经由换向阀341和342被输送到吸附式干燥罐33内，经由吸附式干燥罐33内吸附并锁定部分水分后，干燥的空气经由换向阀341和342直接输送到空腔内进气口28，以便被制冷。

当空腔内的湿度计(未示出)检测到空腔内空气的露点低于第一阈值时，空气干燥组件30可以被控制进入吸附式干燥罐33的再生阶段。在再生阶段，换向阀341和342彼此关闭联通，换向阀342继续开启与吸附式干燥罐33联通的通道，换向阀341开启通向换向阀344的通道，换向阀342开启通向水池39的通道；换向阀343和344彼此关闭联通，换向阀343继续开启与吸附式干燥罐33联通的通道，并开启联通到环境空气风机35及环境空气加热器36的通道。换向阀344继续开启与空腔内进气口28的联通通道。此时，从制冷空气风机32抽取的空腔内的潮湿空气越过吸附式干燥罐33被直接经由换向阀341和344被输送空腔内进气口28，以便被制冷。而同时，环境空气风机35抽取热风并经由环境空气加热器36进行加热后，经由换向阀243加注到作为处于再生阶段的吸附式干燥罐33。热空气进入吸附式干燥罐33后，对吸附剂进行加热，从而使得吸附剂内曾被锁住的水分蒸发，进入热空气中，随着热空气经由换向阀342排出到水池39中，经过冷却后，排出到周围空气中。如此，使得吸附式干燥罐33内的吸附剂重新处于可以吸附空气中水分的状态，实现吸附剂的再生。

反过来，当空腔内的湿度计(未示出)检测到空腔内空气的露点高于第一阈值时，通过调整换向阀的开启和关闭关系，将空气干燥组件30切换到除湿模式，使得被再生到一定程度的吸附式干燥罐33作为工作吸附式干燥罐进入除湿模式。

如上所述，根据本公开实施方式，该空气干燥组件30中所使用的吸附式干燥罐可以是包含两个或两个以上的一组吸附式干燥罐，这些吸附式干燥罐串联起来。通过一个或一组吸附式干燥罐33交替置于除湿状态或再生状态，从而将被制冷空腔内的被制冷空气中的水分引导到环境空气中或引导到水池39中，从而降低被制冷空腔内空气中水分的凝结和被制冷空气流经制冷组件的蒸发器表面时水分的凝结。

尽管在此单独显示了环境空气风机35和环境空气加热器36，但是可选择地当空气干燥组件30直接用于冰箱系统时，可以直接将冰箱的冷凝器121作为环境空气加热器36，对空气风机35抽送吹向作为环境空气加热器36的冷凝器121的热空气进行进一步加热。从而将加热的热空气输送到处于再生阶段的吸附式干燥罐33内。通过这种方式，可以充分利用冰箱产生的余热进行吸附式干燥罐33的再生，由此高效地利用能源。

图4是采用根据本公开的第一实施例的空气干燥组件20的空气制冷系统200的结构示意图。如图4所示，该空气制冷系统200为无露空调机200，其包括制冷组件部分210和散热组件部分220。该制冷组件部分包括蒸发器11、膨胀阀12。散热组件部分包括压缩机13和冷凝器14。制冷组件部分的蒸发器11、膨胀阀12除了通过冷媒工质管道与散热组件部分的压缩机13和冷凝器14联通之外，其进气口28前还加装有如图2所示的空气干燥组件20。

具体而言，如图4所示，利用空气干燥组件20的空气制冷系统200的制冷组件部分210的蒸发器11、膨胀阀12以及散热组件部分220的压缩机13和冷凝器14的工作原理与传统空调系统一样。简而言之，散热组件220包括压缩机13和冷凝器14。由制冷组件210的蒸发器11变成气态的冷媒工质经由散热组件220的压缩机13加压后会释放大量热量，被压缩的冷媒工质经过冷凝器14后的散热风扇将热量释放到周围空气中，从而冷媒被冷凝成高压液态冷媒工质。高压液态冷媒经由制冷组件210的膨胀阀12减压后经蒸发器11吸收从进气口28输入的空气的热量变成气态，完成冷媒循环。在这个循环过程中，室内空气被冷却，室外空气被加热到更高温度排放。与传统空调系统不同的是，进气口28输入的空气是经过空气干燥组件20进行除湿处理过的相对干燥的空气。

在空气制冷系统200进行如上所述的工作过程中，空气制冷系统200的控制系统检测空气干燥组件20的吸附式干燥罐231、232的吸附水汽的状态，从而基于检测结果控制控制换向阀241、242、243、244在不同方向上的开启和关闭，从而将吸附式干燥罐231、232分别设置为工作吸附式干燥罐或再生吸附式干燥罐，从而通过空气入口21的吸入气体进入被设置为工作吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一，空气的湿度或相对湿度被降低，后经由进气口28进入制冷组件的蒸发器12的周围，得以被冷却。同时，被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一内的饱和的吸附剂内曾被锁住的水分被环境空气风机25和环境空气加热器26的出风口经由换向阀244吹入的高温热风所加热而蒸发，进入热空气中，随着热空气经由换向阀242和排气口27排出到周围空气中。如此，使得被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一内的饱和的吸附剂重新处于可以吸附空气中水分的状态，实现吸附剂的再生。类似地，当之前被设置为工作吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一进入水分吸附的饱和状态并且之前被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一被再生到一定程度之后，通过调整换向阀的开启和关闭关系，实现两者互换，使得之前设被置为工作吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一与环境空气风机25和环境空气加热器26的出风口和排气口27联通作为再生吸附式干燥罐，而之前被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一与制冷空气风机22和进气口28联通，作为工作吸附式干燥罐。

如上所述，根据本公开实施方式，该空气制冷系统200的空气干燥组件20中所使用的吸附式干燥罐可以多于两个，其中一个或多个吸附式干燥罐用作吸附功能的吸附式干燥罐，同时另外一个或多个吸附式干燥罐用作再生吸附式干燥罐。尽管在空气制冷系统200中显示了单独布置在空气制冷系统200的散热组件排风口附近的环境空气风机25和环境空气加热器26(这样可以显著减少加热空气所需的电能)，但是进一步可选择地，可直接将空调系统的散热组件220的散热风扇(未示出)作为此处描述的环境空气风机25，而空调散热组件220的冷凝器14作为环境空气加热器26，对散热风扇抽送吹向作为环境空气加热器26的冷凝器14的热空气进行进一步加热。从而将加热的热空气输送到被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一内。通过这种方式，可以充分利用空调产生的余热进行被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐231、232之一的再生，由此高效地利用能源。

如上所述，当利用具有空气干燥组件20的空气制冷系统200时，可以有效地降低空气制冷系统200制冷组件210的进气口28处输入的气体的湿度，从而降低或消除空调制冷组件210的蒸发器12表面的水蒸汽的冷凝，从而大大降低空调功耗。

尽管在此单独显示了制冷空气风机22，并且设置在室外，但是可选择地，制冷空气风机22可以直接是空调的制冷组件的室内送风风扇(未示出)，这样可降低空气干燥组件20构造更为简单。当空调制冷组件的室内送风风扇作为空气干燥组件20的制冷空气风机22并且置于室外时，可以显著改善空调制冷组件噪声。

传统家用空调控制系统相对比较简单，一般都是以温度为控制目标，以压缩机的开停或压缩机转速作为调控手段。当环境空气湿度过大时，通过遥控板人为改变运行状态，把制冷模式改为除湿模式。在传统除湿模式下，抽湿工作不象制冷模式那样让空气很快通过蒸发器的散热片，因为那样水蒸气来不及冷凝就跑出来回到室内，所以抽湿工作时，室内风扇工作速度一般较慢，让空气中的水分得到充分的冷凝。因此，除湿模式下负责制冷的压缩机不是持续工作，而是断续工作以便进行抽湿，这样使室内的温度降低没有直接制冷那么厉害。因此，在传统抽湿模式下，传统空调是改变制冷组件风机风量以及室外压缩机运行时间，来实现部分除湿目的。而根据本公开的空气制冷系统200则可以在直接停止空调散热组件220中的压缩机的工作，而直接进行除湿模式工作，通过运行单独设置的制冷空气风机22将室内空气抽送经过工作吸附式干燥罐进行除湿后经由进气口28，由制冷组件的送风机送入室内就简单地完成了除湿过程，减少了反复开启空调散热组件220的过程，从而显著延长了空调散热组件220和制冷组件210的使用寿命，也降低了能源使用量。

因此，本公开除实时监测室内空气温度外，还实时监测室内空气湿度。环境温度的控制的办法与传统家用空调一致，但是湿度的控制要更直接一些。对于空气干燥的环境，可采取小循环风量、深度干燥与更低制冷温度结合，避免环境过分干燥；而对于高湿环境，则可以采用大循环风量、深度干燥与较高温度制冷结合的方式，达到室内舒适的温度、湿度环境。

因此，根据本公开的空调系统能带来很多优点，一方面，可以降低制冷组件噪声。空调制冷组件噪音主要来自两个方面：1)风机系统本体噪音，主要包括风扇旋转噪音、线圈形成的电磁噪音，2)气流运动形成的气旋涡流噪音等。由于空调是通过局部冷却用来调节室内温度，所以空气必须流动起来，所以气流运动产生的噪音无法避免，唯一可以减少噪音的是可以将送风风扇由室内搬到室外，与散热组件一起布置。因此，当制冷组件的送风风扇作为制冷空气风机22，并置于室外时，室内环境的噪音更低。另一方面，可以净化室内空气。因为吸附式干燥单元，本身具有一定的除尘能力，如果在干燥器的入口端，适当装填一些与吸附剂外观与性能都比较接近的活性炭或其他吸附剂，可以有效去除空气中的尘埃及细菌。那么利用本发明就很容易生产一款空气净化与空气制冷的一体机。

图5是采用采用根据本公开的第二实施例的空气干燥组件30的空气制冷系统300的结构示意图。如图5所示，该空气制冷系统300为无霜冰箱300，其包括冰箱制冷部分310和冰箱散热部分320。该冰箱制冷部分310包括蒸发器11、膨胀阀12。冰箱散热部分320包括压缩机13和冷凝器14。冰箱制冷部分310的蒸发器11、膨胀阀12除了通过冷媒工质管道与散热组件部分的压缩机13和冷凝器14联通之外，其进气口38前还加装有如图3所示的空气干燥组件30。

具体而言，如图5所示，利用空气干燥组件30的空气制冷系统300的位于冷藏室和冷冻室内部的冰箱制冷部分310的蒸发器11、膨胀阀12以及位于冰箱侧面或背面的冰箱散热部分320的压缩机13和冷凝器14的工作原理与传统冰箱系统一样。简而言之，由冰箱制冷部分310的蒸发器11变成气态的冷媒工质经由冰箱散热部分320的压缩机13加压后会释放大量热量，被压缩的冷媒工质经过背部的冷凝器14后，借散热片散热或者通过散热风扇来提高散热速度。通过散热风扇可以提高散热效率高，产生的冷量更大，从而使得冰箱不会出现发热现象，并且更加环保省电。散热片或散热风扇将热量释放到周围空气中，从而冷媒被冷凝成高压液态冷媒工质。高压液态冷媒经由膨胀阀12减压后经蒸发器11吸收从进气口38输入的空气的热量变成气态，完成冷媒循环。在这个循环过程中，冷藏室和冷冻室内部内空气被冷却，室外冰箱两侧或背后的空隙内空气被加热到更高温度排放。与传统冰箱系统不同的是，进气口38输入的空气是经过空气干燥组件30进行除湿处理过的相对干燥的空气。

在空气制冷系统300进行如上所述的工作过程中，空气制冷系统300的冷藏室和冷冻室内的湿度计(未示出)检测到空腔内空气的露点低于第一阈值时，空气干燥组件30可以被控制单元(未示出)控制，切换换向阀341-344开启和关闭状态的进入吸附式干燥罐33的再生阶段。当冷藏室和冷冻室内的湿度计(未示出)检测到空腔内空气的露点高于第一阈值时，通过调整切换换向阀341-344开启和关闭状态，将空气干燥组件30切换到除湿模式。

在再生阶段，即吸附式干燥罐33处于吸附饱和状态或者处于后面描述的空闲阶段时，从制冷空气风机32抽取的空腔内的潮湿空气越过吸附式干燥罐33被直接经由换向阀341和344被输送空腔内进气口28，以便被制冷。而同时，环境空气风机35抽取热风并经由环境空气加热器36进行加热后，经由换向阀243加注到作为处于再生阶段的吸附式干燥罐33。热空气进入吸附式干燥罐33后，对吸附剂进行加热，从而使得吸附剂内曾被锁住的水分蒸发，进入热空气中，随着热空气经由换向阀342排出到水池39中，经过冷却后，排出到周围空气中。如此，使得吸附式干燥罐33内的吸附剂重新处于可以吸附空气中水分的状态，实现吸附剂的再生。反过来，在除湿阶段，通过空气入口31的吸入气体在制冷空气风机32抽送作用下进入处于除湿工作阶段的吸附式干燥罐33，空气的湿度或相对湿度被降低，后经由进气口38进入冷藏室和冷冻室内的蒸发器11的周围，得以被冷却。

此外，由于冰箱的冷藏室和冷冻室的容积毕竟比较小，因此，在经过一段时间的除湿处理后，空腔内的空气的湿度会显著下降，因此，冰箱结露或结霜的可能性消除。为此，为了节省能源以及延长吸附式干燥罐33内的吸附剂的使用寿命和被再生的频率，在箱内的湿度计检测到冰箱内空气露点小于冰箱蒸发温度时，冰箱控制系统可以切换换向阀341-344开启和关闭状态，使得换向阀341关闭通向吸附式干燥罐33的通道，而开启直接通向换向阀344的通道，而换向阀344关闭通向换向阀343的通道，而开启直接通向换向阀341的通道和通向环境空气加热器36的通道，从而使得冰箱的冷藏室和冷冻室的空气循环路径越过吸附式干燥罐33而直接送达到进气口38，随后直接流过蒸发器11表面。本申请将在箱内的湿度计检测到冰箱内空气露点小于冰箱蒸发温度时并且吸附式干燥罐33不被使用的阶段称为“空闲阶段”。可选择地，在这种空闲阶段，既可以使吸附式干燥罐33完全处于空闲阶段，也可以在此期间将吸附式干燥罐33置于再生阶段，执行如上所述的再生处理。其再生处理阶段不进行重复解释。

尽管在空气制冷系统300中显示了单独布置在作为冰箱的空气制冷系统300的冷藏室和冷冻室之外的环境空气风机25和环境空气加热器26，但是进一步可选择地，冰箱散热部分320的冷凝器14作为环境空气加热器36。如果冰箱散热部分320还包括用于散热的风扇的情况下，可直接将冰箱的散热风扇(未示出)作为此处描述的环境空气风机35。或者为了通过散热风扇来提高散热速度，直接将环境空气风机35作为散热风扇，这样可以通过散热风扇可以提高散热效率高，产生的冷量更大，从而使得冰箱不会出现发热现象，并且更加环保省电。这样，环境空气风机35将外部空气吹送到作为环境空气加热器36的冷凝器14的周围，获取冷凝器14释放的热量，将空气加热后，热空气被输送到被设置为再生吸附式干燥罐的吸附式干燥罐33内。通过这种方式，可以充分利用冰箱产生的余热进行吸附式干燥罐33的再生，由此高效地利用能源。

如上所述，当利用具有空气干燥组件30的空气制冷系统300时，可以有效地降低空气制冷系统300的冷藏室和冷冻室的进气口38处输入的气体的湿度，从而降低或消除冷藏室和冷冻室的蒸发器12表面的水蒸汽的冷凝，从而大大降低冰箱的功耗。

传统家用除霜冰箱系统如前所述需要进行加热除霜，并监控除霜效果。而本公开的冰箱300则是直接通过降低被制冷空气中的湿度来限制或阻止霜的形成。因此本公开通过在冰箱压缩机附近增加空气干燥组件30从而实现真正意义上的无霜冰箱。另一方面，本公开的利用空气干燥组件30的冰箱还可以净化冰箱300的冷藏室和冷冻室内环境。因为吸附式干燥单元，本身具有一定的除尘能力，如果在干燥器的入口端，适当装填一些与吸附剂外观与性能都比较接近的活性炭或其他杀菌吸附剂，可以有效杀灭一些有害细菌，抑制有害细菌的滋生。那么利用本发明就很容易生产一款无菌和冷藏和冷冻一体的冰箱。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空气制冷系统的空气干燥组件，包括：

制冷空气风机，抽送被制冷腔室内的制冷空气；

环境空气风机，抽送空气制冷系统所处环境中的环境空气；以及

吸附式干燥单元，其一端经由第一组换向阀与制冷空气风机的空气输出口相连，其另一端经由第二组换向阀与环境空气风机空气输出口相连；

控制单元，其控制第一组换向阀和第二组换向阀彼此之间的开启和关闭状态以及相对于制冷空气风机、环境空气风机以及吸附式干燥单元的开启和关闭状态，使得吸附式干燥单元处于除湿工作状态、再生状态或空闲状态；

其中，所述吸附式干燥单元在被设置为除湿状态下断开与环境空气风机的联通并从制冷空气风机空气输出口接收制冷空气，从而通过其内的吸附剂吸附将被制冷的制冷空气中的部分水蒸气以形成将被制冷的干燥的制冷空气以输送到空气制冷系统的进气口；所述吸附式干燥单元在被设置为再生状态下断开与制冷空气风机联通并从环境空气风机空气输出口接收环境空气，从而通过其内的吸附剂以使得吸附剂中被吸附的水分被加热而蒸发，使得吸附剂内的水分被环境空气带走而再生所述吸附剂；所述吸附式干燥单元在被设置为空闲状态下断开与制冷空气风机联通和制冷空气风机的联通。

2.根据权利要求1所述的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其中所述吸附式干燥单元包括并联的第一组吸附式干燥罐和第二组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得第一组吸附式干燥罐处于除湿状态时第二组吸附式干燥罐处于再生状态或空闲状态。

3.根据权利要求1所述的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其中所述吸附式干燥单元包括一组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得该组吸附式干燥罐基于被制冷腔室内的制冷空气的湿度下处于除湿状态、再生状态或空闲状态。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其还包括环境空气加热器，其加热环境空气风机抽送的环境空气，并将加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。

5.根据权利要求1-3任一项所述的用于空气制冷系统的空气干燥组件，其中，所述环境空气风机抽送的环境空气流过空气制冷系统的冷凝器的外表面，从而吸收冷凝器释放的热量而被加热，并且加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。

6.一种空气制冷系统，包括制冷组件、散热组件以及空气干燥组件，

其中所述空气干燥组件包括：

制冷空气风机，抽送被制冷组件制冷腔室内的制冷空气；

环境空气风机，抽送散热组件所处环境中的环境空气；以及

吸附式干燥单元，其一端经由第一组换向阀与制冷空气风机的空气输出口相连，其另一端经由第二组换向阀与环境空气风机空气输出口相连；

控制单元，其控制第一组换向阀和第二组换向阀彼此之间的开启和关闭状态以及相对于制冷空气风机、环境空气风机以及吸附式干燥单元的开启和关闭状态，使得吸附式干燥单元处于除湿工作状态、再生状态或空闲状态；

其中，所述吸附式干燥单元在被设置为除湿状态下断开与环境空气风机的联通并从制冷空气风机空气输出口接收制冷空气，从而通过其内的吸附剂吸附将被制冷的制冷空气中的部分水蒸气以形成将被制冷的干燥的制冷空气以输送到制冷组件的进气口；所述吸附式干燥单元在被设置为再生状态下断开与制冷空气风机联通并从环境空气风机空气输出口接收环境空气，从而通过其内的吸附剂以使得吸附剂中被吸附的水分被加热而蒸发，使得吸附剂内的水分被环境空气带走而再生所述吸附剂；所述吸附式干燥单元在被设置为空闲状态下断开与制冷空气风机联通和制冷空气风机的联通。

7.根据权利要求6所述的空气制冷系统，其中所述吸附式干燥单元包括并联的第一组吸附式干燥罐和第二组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得第一组吸附式干燥罐处于除湿状态时第二组吸附式干燥罐处于再生状态或空闲状态。

8.根据权利要求6所述的空气制冷系统，其中所述吸附式干燥单元包括一组吸附式干燥罐，所述控制单元控制第一组换向阀和第二组换向阀各个通道的开启和关闭状态使得该组吸附式干燥罐基于被制冷腔室内的制冷空气的湿度下处于除湿状态、再生状态或空闲状态。

9.根据权利要求6-8任一项所述的空气制冷系统，其还包括环境空气加热器，其加热环境空气风机抽送的环境空气，并将加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。

10.根据权利要求6-8任一项所述的空气制冷系统，其中所述环境空气风机抽送的环境空气流过散热组件的冷凝器的外表面，从而吸收冷凝器释放的热量而被加热，并且加热后的环境空气输送到处于再生状态的吸附式干燥单元。