阅读说明：本技术 气体除湿设备和具有气体除湿设备的运输工具 (Gas dehumidification device and transport means with gas dehumidification device ) 是由 马库斯·皮斯克 于 2019-06-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及气体除湿设备和具有气体除湿设备的运输工具,气体除湿设备具有：均包括第一流体管线和第二流体管线的第一热交换器和第二热交换器。第一热交换器使第一热交换器的第二流体管线中的流体与第一热交换器的第二流体管线的外侧面上的第一冷却剂热耦合。第二热交换器使第二热交换器的第二流体管线中的流体与第二热交换器的第二流体管线的外侧面上的第二冷却剂热耦合。气体除湿设备进一步包括能够占据两个位置的阀和控制器,在第一位置,与第一冷却剂和/或第二冷却剂相比具有更高温度的流体被引导至第一热交换器的第一流体管线中,在第二位置,流体被引导至第二热交换器的第一流体管线中；控制器被配置成用于将阀选择性地置于第一或第二位置。(The present invention relates to a gas dehumidifying apparatus and a vehicle having the same, the gas dehumidifying apparatus having: a first heat exchanger and a second heat exchanger each comprising a first fluid line and a second fluid line. The first heat exchanger thermally couples fluid in the second fluid line of the first heat exchanger with a first coolant on an exterior side of the second fluid line of the first heat exchanger. The second heat exchanger thermally couples fluid in the second fluid line of the second heat exchanger with a second coolant on an exterior side of the second fluid line of the second heat exchanger. The gas dehumidification plant further comprises a valve and a controller able to occupy two positions, a first position in which a fluid having a higher temperature than the first coolant and/or the second coolant is directed into the first fluid line of the first heat exchanger, and a second position in which the fluid is directed into the first fluid line of the second heat exchanger; the controller is configured to selectively place the valve in the first or second position.)

气体除湿设备和具有气体除湿设备的运输工具

技术领域

本发明涉及一种气体除湿设备，其将热的流体选择性地供应至第一热交换器或第二热交换器中；并且还涉及一种具有这种气体除湿设备的运输工具。特别地，本发明涉及一种气体除湿设备，其中热的流体被引导至第一热交换器或第二热交换器中，以便对热交换器的区域进行除冰，而第一热交换器和第二热交换器中的另一个热交换器被用于对气体除湿；以及涉及一种经对应地配备的运输工具。

背景技术

在许多应用中使用必须具有特别高的干燥度的气体，即气体具有非常低的含水量(理想地，含水量等于零)。例如，必须对供应给燃料电池的气体(H₂和O₂)除湿，以获得燃料电池的高效率。

在对气体进行干燥或除湿时，气体的温度下降，从而温度低于水的露点。在此情况下，气体中所包含的水可以作为凝结水析出。温度下降得越低，气体越干燥。气体的冷却借助于对应的热交换器来进行，所述热交换器从气体中提取热能。

为了获得气体的高的干燥品质，必须将对应的气体冷却到低于水的冰点。然而，这导致在热交换器中冷凝的水结冰，例如在热交换器的冷的壁部处或呈从气体析出的冰晶的形式。只要必须获得高的干燥品质，上述结冰是无法避免的，但是这种结冰导致热交换器的流动横截面越来越窄(由于冰晶的沉积)和/或由于在热交换器的壁处递增的冰层而降低热交换器的性能。

从热交换器除冰在大多数情况下通过对热交换器加热来进行。因此，例如可以用热空气流来代替冷空气流，所述热空气流可以对热交换器的已经形成冰层的壁部进行加热，从而使冰融化。然而，在这个阶段中，热交换器无法被用于对气体进行除湿。

发明内容

因此，本发明的基本目的在于：提供一种气体除湿设备，所述气体除湿设备可以实现以高效且成本有效的方式对气体流进行连续干燥；以及一种具有这种气体除湿设备的运输工具。

这个目的通过具有根据第一方面的特征的气体除湿设备、并且通过具有根据另一方面的特征的运输工具来实现。

根据第一方面，一种气体除湿设备，包括：第一热交换器，所述第一热交换器包括第一流体管线和第二流体管线，其中所述第二流体管线至少部分地包围所述第一流体管线；以及第二热交换器，所述第二热交换器包括第一流体管线和第二流体管线，其中所述第二流体管线至少部分地包围所述第一流体管线。换言之，第一流体管线的至少一个部分布置在第二流体管线内并且第二流体管线的一部分围绕第一流体管线的上述至少一个部分。

在第一流体管线中流动的流体可以是任何任意的液体或任何任意的气体。该流体能够传输热能并经由第一流体管线的材料将热能排放至第二流体管线中的流体。

此外，所述第一热交换器可以被配置成用于使处于所述第一热交换器的第二流体管线中的流体与在所述第一热交换器的第二流体管线的外侧面上的第一冷却剂热耦合。热耦合可以以简单的方式在于：第一冷却剂接触第二流体管线的外侧面和/或流过第二流体管线的外侧面，使得冷却剂可以吸收来自第二流体管线的材料的热能并在此情况下冷却第二流体管线。对应地，第二流体管线吸收来自处于第一热交换器的第二流体管线中的流体的热能，从而在流体与冷却剂之间实现热耦合。

在第二流体管线中流动的流体可以是任何任意的气体，所述气体必须被除湿。所述流体显然还可以是包含水的液体，可以通过对流体进行冷却而使水结晶(结冰)并由此能够从在第二流体管线中流动的流体中去除。为此，可以提供过滤器，所述过滤器将冰晶过滤出来；和/或提供水分离器，以便离析冷凝水或融水。

所述第二热交换器也可以被配置成用于使处于所述第二热交换器的第二流体管线中的流体与在所述第二热交换器的第二流体管线的外侧面上的第二冷却剂热耦合。在此，热耦合可以以与第一热交换器情况下相同的方式来进行。

在设计变体中，第一热交换器和/或第二热交换器包括在各自的第二流体管线的外侧面上的散热片或其他突出部，以增大各自的第二流体管线的外侧面以及由此与各自的冷却剂的接触面。

在另一设计变体中，第一热交换器和/或第二热交换器包括在各自的第一流体管线的外侧面上和/或在各自的第二流体管线的内侧面上的散热片或其他突出部。例如，在相应的第一流体管线的外侧面与相应的第二流体管线的内侧面之间还可以布置有间隔板或间隔体。这些间隔板或间隔体增大相应的热交换器的稳定性(尤其在长的流体管线的情况下)，并且还可以被用作安装辅助件。这些散热片、突出部、间隔板和/或间隔体在流动经过相应的第二流体管线的流体中产生涡流和/或湍流，由此在相应的第一流体管线与流动经过相应的第二流体管线的流体之间或者在相应的第二管线与流动经过相应的第二流体管线的流体之间提高热传递。可选地，散热片和/或其他突出部可布置在相应的第一流体管线和相应的第二流体管线上，但任何情况下仅布置在这两条流体管线中的一者上。换言之，第一流体管线的散热片和/或其他突出部不与第二流体管线的散热片和/或其他突出部相连。这样的热交换器无论是否具有布置在第一流体管线或第二流体管线上或这两条流体管线上的散热片、突出部、间隔板和/或间隔体，均可以通过3D打印方法，例如借助于ALM方法(加层制造)简单且成本有效地进行生产。此外，可以用ALM方法来生产流体管线和/或散热片、突出部、间隔板和/或间隔体的任意轮廓。

另外，气体除湿设备可以包括阀，所述阀能够占据两个位置。在此情况下，在所述阀的这两个位置中的第一位置，与所述第一和/或第二冷却剂相比具有更高温度的流体可以被引导至所述第一热交换器的第一流体管线中；在所述阀的这两个位置中的第二位置，所述流体可以被引导至所述第二热交换器的第一流体管线中。例如，所述阀可以布置在普通的流体管线中并将在所述普通的流体管线中流动的流体引导至第一热交换器或第二热交换器，并且尤其引导至第一热交换器或第二热交换器的各自的第一流体管线。

最后，所述气体除湿设备可以包括控制器，所述控制器被配置成用于将所述阀选择性地移动至所述第一位置或第二位置。通过控制器和阀能够选择性地将流体引导至第一热交换器或第二热交换器中，所述流体与第一冷却剂和/或第二冷却剂相比具有更高的温度。这可以实现从内部起使对应的热交换器加热(变热)。通过将较热的流体引入第一热交换器或第二热交换器的相应的第一流体管线中，第一流体管线向第二流体管线中所包含的流体输出热能。可能在第二流体管线中所包含的冰(已结晶的流体)由此融化并且相应的热交换器可以被除冰。借助于阀被引导至第一流体管线中的流体的温度可以是高于处于第二流体管线中的流体的冰点的温度。由此能够实现对应的热交换器的快速除冰。

在阀与第一热交换器和第二热交换器之间设置有相应的流体管线。替代性地，第一热交换器和第二热交换器被布置成使得阀可以直接地连接至第一热交换器和第二热交换器的相应的第一流体管线。由此，可以减小被引入相应的第一流体管线中的流体的热能损失并加速相应的热交换器的除冰。

第一热交换器和第二热交换器中的每一者的第一流体管线和第二流体管线可以包括任意的横截面形状。因此，第一流体管线和第二流体管线可以各自具有圆形的横截面，其中第二流体管线具有比第一流体管线更大的直径。圆形的横截面相对于作用于第一流体管线和第二流体管线的压力提供最大的稳定性。附加地或替代性地，所述第一热交换器和第二热交换器中的至少一者的所述第一流体管线和第二流体管线中的至少一者可以具有不同的横截面形状，例如椭圆形、矩形、方形或多边形。相应的横截面形状可以是对称的或者具有任意的、不对称的形状。通过以对应的方式选择横截面形状，可以确定相应的流体管线的表面，所述表面有利于对相应的热交换器除冰。例如，这些第二流体管线之一的具有尽可能小的拐角(优选椭圆形或圆形)或尽可能少的曲率变换的横截面形状防止形成凹部(niches)，在结冰之后引导至第一流体管线中的流体的热能难以到达这些凹部并且由此这些凹部难以被除冰。另一方面，所述第二流体管线的具有拐角和/或曲率变换的横截面形状提高与相应冷却剂的可用热耦合面积，由此可以对待除湿的流体进行更好的冷却以及由此更好的除湿。具有拐角和/或曲率变换的横截面形状也适用于第一流体管线，以便改善所述第一流体管线中的流体与所述第二流体管线中的流体(冰)的热耦合。

由于第一热交换器和第二热交换器的第二流体管线包围第一流体管线，所述第二流体管线具有比所述第一流体管线更大的表面(至少在第二流体管线包围第一流体管线的区域中)。这确保了第二流体管线与冷却剂之间的热流动大于第一流体管线与在第二流体管线中流动的流体之间的热流动+。

在设计变体中，气体除湿设备可以进一步包括用于第一和/或第二冷却剂的至少一个输送设备。所述输送设备例如可以以泵、压缩机或鼓风机的形式实现。所述控制器进一步被配置成：当所述阀置于所述第二位置时，经由所述第一热交换器的第二流体管线的外侧面输送所述第一冷却剂；当所述阀置于所述第一位置时，经由所述第二热交换器的第二流体管线的外侧面输送所述第二冷却剂。换言之，所述控制器可以如下地控制所述至少一个输送设备，使得冷却剂不穿过必须被除冰的热交换器。由此，中断对第二流体管线中的流体的冷却并且由此中断结冰的进程。

此外，所述控制器可以被配置成用于根据冷却剂的温度来运行所述输送设备。因此，可以取决于冷却剂的温度在自由对流(输送设备不运行)与强制对流(输送设备运行)之间进行变换。在设计变体中，可以如此控制输送设备的运行，使得针对自由对流，以最小可能的输出来运行所述输送设备。由此，避免了所述输送设备的易受干扰的启动过程，由此提高系统的可靠性。

根据冷却剂和/或藉由阀被引导至所述第一流体管线中的流体的温度，可以省去所述至少一个输送设备。例如，当引导至所述第一流体管线中的流体的温度高于应通过冷却从在所述第二流体管线中流动的流体中凝结的物质(例如水)的冰点(例如高于所述第二流体管线中的流体的冰点大于10K、大于20K或大于50K)时，足以对热交换器进行除冰。然而，如果冷却剂的温度(在很大程度上)低于在所述第二流体管线的流体中有待凝结的物质的冰点，可能同样不需要输送设备。由于在所述第二流体管线中的流体与冷却剂之间的高的温差，不需要将变热的冷却剂额外去除。例如，当冷却剂的温度低于在所述第二流体管线中流体中有待凝结的物质的冰点小于10K、小于20K或小于50K时，可以省去用于所述冷却剂的输送设备。

此外，所述第一和/或第二热交换器可以如下地被设定尺寸，即相应的第二流体管线的表面的大小和/或在相应的第二流体管线上的可选散热片的大小和布置可以如下地被设定尺寸，使得可以通过断开输送设备来对结冰的热交换器进行除冰。另一方面，可以通过运行所述输送设备来达到在相应的第二流体管线中的流体中(明显)低于有待析出的物质的冰点的温度。换言之，冷却剂要么通过强制对流(输送设备运行)、要么通过自由对流(输送设备不运行)而运动。当然，所述第一和/或第二热交换器可以如下地被设定尺寸，即使在没有输送设备的情况下、通过自由对流，相应的热交换器也适用于对在相应的第二流体管线中流动的流体进行除湿并且还可以仅通过流动经过相应的第一流体管线的热流体来除冰。

在另一个设计变体中，所述第一热交换器的第一流体管线的出口可以与所述第二热交换器的第二流体管线的入口流体联接。这允许经由阀被引入所述第一热交换器的第一流体管线中的流体在所述第二热交换器中、并且尤其在其第二流体管线中冷却。由此，待除湿的气体可以用作被引入第一热交换器的第一流体管线中以便对所述第一热交换器进行除冰的流体。

可选地，所述第二热交换器的第一流体管线的出口可以对应地与所述第一热交换器的第二流体管线的入口流体联接。在此，经由阀被引入所述第二热交换器的第一流体管线中的流体在所述第一热交换器中、并且尤其在其第二流体管线中冷却。在此情况下，所述流体同样可以是藉由控制器和阀选择性地被引导至所述第一热交换器的第一流体管线中或所述第二热交换器的第一流体管线中的待除湿的气体。这种布置允许：在同时使用有待除湿的气体作为用于对(正好不被用于除湿的)热交换器进行除冰的热源的情况下，交替地使用所述第一热交换器和第二热交换器来对所述气体进行除湿。此外，这种变体可以实现仅需要一个(转换)阀和两个上述热交换器的气体除湿设备。由此，所述气体除湿设备在设计上特别简单、易于维护并且具有比常见的气体除湿设备、尤其具有额外的加热设备的这种气体除湿设备更小的重量。

在另一个设计变体中，所述第一热交换器的第一流体管线的出口可以与所述第一热交换器的第二流体管线的入口流体联接。关于这一点，同一流体相继地被引导经过所述第一热交换器的第一流体管线和第二流体管线。例如，所述第一流体管线的出口与所述第二流体管线的入口重合。

例如，所述第一热交换器的第一流体管线的末端可以完全被所述第一热交换器的第二流体管线包围，所述末端形成所述第一热交换器的第一流体管线的出口。这可以实现流动经过所述第一流体管线的流体的流动方向在所述第一热交换器的第二流体管线的、由所述第一热交换器的第二流体管线的入口形成的区域中反向。在流过所述第一流体管线并转向之后，所述流体在相反的方向上流过所述第二流体管线。

替代性地或附加地，所述第二热交换器的第一流体管线的末端可以完全被所述第二流体管线的第二流体管线包围，所述末端形成所述第二热交换器的第一流体管线的出口。这同样可以实现流动经过所述第一流体管线的流体的流动方向在所述第二热交换器的第二流体管线的、由所述第二热交换器的第二流体管线的入口形成的区域中反向。在流过所述第一流体管线并转向之后，所述流体在相反的方向上流过所述第二流体管线。

所述第一和/或第二热交换器的上述设计可以实现所述气体除湿设备的紧凑的构造方式，因为相应的热交换器的第一流体管线和第二流体管线的长度可以是几乎一样大的并且所述长度决定性地确定所述气体除湿设备的大小。可能的长度差仅在于在第一流体管线的开口处的连接部、在第一流体管线和第二流体管线之间的反向点和/或第二流体管线的出口处的连接部。所述第一流体管线的主要长度对应于所述第二流体管线的长度，因为这两条流体管线在所述区域中重叠。

同样，替代性地或附加地，所述第一热交换器的第二流体管线的出口可以与所述第二热交换器的第一流体管线的入口流体联接。换言之，所述第一热交换器和第二热交换器串联连接。

例如，所述第一热交换器和第二热交换器可以是根据以上描述的设计变体(其中同一热交换器的第一流体管线的出口与第二流体管线的入口流体联接)而实现并且可以是串联连接的。由此，可以在第二热交换器中对气体进行除湿，同时待除湿的气体对第一热交换器(在通过串联连接的热交换器的流动方向上)进行除冰。关于这一点，在除湿之前在所述第二热交换器中还热的气体流动经过所述第一热交换器的第一流体管线和第二流体管线，由此实现快速除冰。现在，为了对在除湿过程中结冰的第二热交换器进行除冰，通过转换所述阀来将热的气体引入所述第二热交换器(尤其是其第一流体管线)中。通过布置第二阀，可以配置所述第一热交换器和第二热交换器的相反的串联连接，所述第二阀可以将所述第一热交换器的第二流体管线的出口与所述第二热交换器的第一流体管线的入口之间的流体联接转换成所述第二流体管线的第二流体管线的出口与所述第一热交换器的第一流体管线入口之间的流体联接。关于这一点，所述控制器还可以被设计成，还选择性地如下地控制所述第二阀，使得这两个热交换器以上文描述的方式在这些阀的这两种连接变体的每一种连接变体中串联连接，也就是说，始终从内向外地被流过(即，一旦流过第一流体管线，再流过同一热交换器的第二流体管线)。

在另一个设计变体中，所述第一热交换器的第二流体管线的出口可以与所述第二热交换器的第二流体管线的入口流体联接。这可以实现选择性地使用第一热交换器和第二热交换器来对在相应的热交换器第二流体管线中流动的流体进行除湿。在此情况下，有待除湿的气体首先被引导经过所述第一热交换器的第二流体管线并且接着在所述第二热交换器的第二流体管线中被除湿。为了对后者进行除冰，待除湿的气体的流动方向被反向，即首先被引导至所述第二热交换器的第二流体管线中并且接着被引导至所述第一热交换器的第二流体管线中，在那里对气体进行除湿。

在对第二热交换器进行除冰的过程中，藉由阀将流体引导至所述第二热交换器的第一流体管线中。可选地，在所述第二热交换器的第二流体管线的外侧面上流动的冷却剂的体积流量被限制或完全被停止。为了对第一热交换器进行除冰，藉由阀并借助于控制器将流体引导至所述第一热交换器的第一流体管线中。可选地，在此还可以限制或停止用于冷却所述第一热交换器的冷却剂的体积流量。

在另一个设计变体中，所述第一热交换器的第一流体管线的出口可以与所述第二热交换器的第一流体管线的入口流体联接。由此，所述第一热交换器或第二热交换器的相应第一流体管线的流体在流过所关联的热交换器之后流入相应另一个热交换器的第一流体管线中。在对相应的热交换器进行除冰的过程中，流体在对应的第一流体管线中吸收热能，从而所述流体在其接着流过的另一个热交换器的第一管线中仅引起在所关联的第二流体管线中的气体很小程度地变热或者完全不变热。由此，不干扰或仅非常小地干扰在那里正好进行的除湿过程。特别地，相对于冷却剂而言，与第二流体管线的较大的表面相比，在包围第一流体管线的第二流体管线中所述第一流体管线的较小的表面确保对气体进行充分冷却以便除湿。

流动经过所述第一流体管线的流体可以是任何任意的流体，只要所述流体具有用于除冰所需的温度。例如，可以使用液体或气体。当然，还可以在对待除湿的气体进行除湿之前或者在不同的压力状态下(其中所述气体具有比除湿之前更高的温度)使用所述气体。

在另一个设计变体中，所述第一热交换器和第二热交换器可以被视为单元，其中上述单元与两个热交换器的对应相同地设计的单元串联连接。例如，所述第二热交换器的第二流体管线的出口可以与(第二单元)的第三热交换器的第一流体管线的入口流体联接，并且所述第三热交换器的第一流体管线的出口可以与所述第一热交换器的第二流体管线的入口流体联接。由此，经过所述第一热交换器和第二热交换器的第一流体管线和第二流体管线的气体和/或流体的流动方向不必改变。

根据设计变体，所述气体除湿设备可以包括冷却剂通道。在此情况下，在所述冷却剂通道中还可以布置有第一热交换器和/或第二热交换器。所述冷却剂通道可以是冲压空气通道或另外的冷却剂通道，在不具有与气体除湿设备相关的输送设备的情况下，冷却剂流动经过所述另外的冷却剂通道。可选地，用于所述第一冷却剂和/或第二冷却剂的输送设备可以布置在所述冷却剂通道中或布置在所述冷却剂通道处。

在另一个设计方案中，所述冷却剂通道可以至少在一个部分由外圆柱体和同中心地布置在所述外圆柱体中的内圆柱体组成。在此情况下，所述外圆柱体和内圆柱体形成环形间隙，所述环形间隙形成冷却剂通道部分。所述环形间隙可以与所述冷却剂通道的另一部分相连，所述另一部分例如包括所述输送设备。

此外，所述第一热交换器可以以螺旋形方式形成和/或所述第二热交换器可以以螺旋形方式形成。因此，所述第一热交换器和/或所述第二热交换器可以布置在由所述外圆柱体和所述内圆柱体形成的环形间隙中。这允许气体除湿设备以非常紧凑的方式进行设计。

根据另一个变体，所述外圆柱体和所述内圆柱体可以各自在对应的端面处是闭合的。在此情况下，所述外圆柱体的端面可以与所述内圆柱体的对应的端面间隔开。由此，在这两个端面之间将形成所述冷却剂通道的另一部分。此外，所述外圆柱体至少可以在与所述端面相反的侧面处是打开的，并且由所述外圆柱体和所述内圆柱体形成的环形间隙可以形成冷却剂进入开口。因此，所述冷却剂能够从进入开口、穿过环形间隙被引导经过该/这些热交换器，其中所述气体除湿设备是紧凑的并且同时是稳健的。

在又一设计变体中，所述气体除湿设备进一步可以包括：布置在所述第一热交换器中的至少一个第一传感器；和/或布置在所述第二热交换器中的至少一个第二传感器。该/这些传感器可以是温度传感器、压力传感器、红外传感器、图像传感器等，由此能够确定所述热交换器中的状态、尤其结冰状态。对应地，所述控制器可以进一步被配置成用于接收所述至少一个第一传感器和/或所述至少一个第二传感器的信号并且用于确定所关联的热交换器的第二流体管线是否结冰。

在另一设计变体中，所述气体除湿设备可以进一步包括用于经除湿的气体的至少一个收集容器，所述至少一个收集容器与所述第一热交换器和所述第二热交换器中的至少一个的第二流体管线的出口流体联接。替代性地或附加地，所述气体除湿设备可以包括用于水的至少一个收集容器，所述至少一个收集容器与所述第一热交换器和所述第二热交换器中的至少一个的所述第一流体管线和第二流体管线中的至少一个的、用于水的出口流体联接。用于水的出口(与是哪条流体管线无关)可以是独立的阀或在所关联的流体管线中的另一出口点。替代性地或附加地，用于水的出口还可以在用于流体的入口处被整合到对应的流体管线中。

可选地，用于水的出口可以被布置在如下位置处，所述位置在稍后安装了热交换器的状态下在所述气体除湿设备中形成最低点，从而水(来自所述第一流体管线和/或第二流体管线的融化的冰)由于引力而流向用于水的出口。

因此，在各个设计变体中，所述气体除湿设备可选地、如下地设计，使得在除冰期间产生的融水由于重力而从相应的热交换器流出。换言之，所述第一流体管线和/或第二流体管线被布置成使其包括斜度，由此融化的冰由于重力而流失。例如，在螺旋形地成形的热交换器的情况下，螺旋可以具有梯度，所述梯度可以使融水排出。

根据另一方面，一种运输工具包括根据第一方面和/或所关联的变体所述的气体除湿设备。

此外，在此描述的设计方案、变体和方面能够任意地组合，从而包括了其他未明确描述的设计变体。

附图说明

以下借助附图对本发明的实施例进行更详细说明。

图1示出气体除湿设备的概览示意图，

图2示出根据设计变体的第一热交换器和第二热交换器的示意图，

图3示出根据另一设计变体的热交换器的示意图，

图4示出根据又一设计变体的第一热交换器和第二热交换器的示意图，

图5示出另一个气体除湿设备的概览示意图，

图6示出根据另一设计变体的第一热交换器和第二热交换器的示意图，

图7示出根据又一设计变体的热交换器的示意图，

图8示出根据另一设计变体的第一热交换器和第二热交换器的示意图，

图9示出冷却剂通道的示意图，在所述冷却剂通道中示例性地布置有热交换器，并且

图10示出具有气体除湿设备的运输工具的示意图。

具体实施方式

根据本发明，描述一种气体除湿设备，其将热的流体选择性地供应至第一热交换器或第二热交换器中；并且还描述了一种具有这种气体除湿设备的运输工具。

图1示出气体除湿设备10的概览示意图，所述气体除湿设备包括第一热交换器100A和第二热交换器100B。在此情况下，将待除湿的气体从源205引导至气体除湿设备10的阀210。阀210可以占据两个位置，其中在阀210的第一位置，待除湿的气体(或任意的另外的流体)被引导至第一热交换器100A；而在阀210的第二位置，待除湿的气体被引导至第二热交换器100B。在穿过第一热交换器100A或第二热交换器100B之后，流体流向相应的另一热交换器100A、100B并且从那里流到用于经除湿的气体的收集容器410中。

第一热交换器100A和第二热交换器100B中的每一个通过对应的连接部BW、CW被连接至用于水的收集容器(420A，420B)。当然，还可以提供单个的、共用的用于水的收集容器420。用于水的收集容器420用于容纳在相应的热交换器100A、100B中从待除湿的气体中冷凝的水。

此外，每个热交换器100A、100B可以配有用于输送冷却剂的输送设备220A、220B。输送设备220可以实现使所关联的热交换器100被冷却剂(没有单独示出)流过，所述冷却剂可以实现在相应的热交换器100内冷却待除湿的气体。当然，还可以提供单独的输送设备220并由另一个设备(例如阀等)将冷却剂的体积流量引导至这两个热交换器100之一。

至少阀210以及可选地还有输送设备220A、220B或这些输送设备220中的每一个可以由控制器200来致动。因此，控制器200可以将阀210带到两个位置中的第一位置或第二位置，以便创建从源205到这些热交换器100之一的流体流量(气体流量)。对应地，控制器200可以调节经过这些输送设备220之一的冷却剂的体积流量(包含冷却剂的停止)。为此，控制器200可以可选地与传感器230A、230B相连，传感器230A、230B被布置在相应的热交换器100A、100B中并给控制器200提供信号，由此控制器200可以确定在相应的热交换器100中的流体管线是否结冰。

图2示出根据一个设计的第一热交换器100A和第二热交换器100B的更为详细的示意图。这些热交换器100A、100B中的每一个包括第一流体管线101和第二流体管线102。在此情况下，第二流体管线102至少部分包围第一流体管线101。例如，第一流体管线101和第二流体管线102可以是两条同中心地布置的管路。第一热交换器100A被配置成用于使处于第二流体管线102中的流体与在第二流体管线102的外侧面上的第一冷却剂热耦合。对应地，第二热交换器100B还被配置成用于使处于第二流体管线102中的流体与在其外侧面上的冷却剂热耦合。为此，对应的热交换器100A、100B可以配备有增大第二流体管线102的外侧面的表面的散热片103或另外的物体。

热交换器100A、100B与其连接部C1、C2或B1、B2对应于图1的布置。因此，借助于阀210可以将待除湿的气体要么引入第一热交换器100A的第一流体管线101的入口C1中，要么引入第二热交换器100B的第一流体管线101的入口B1中。

在根据图2的设计中，在穿过第一流体管线101之后，待除湿的气体经由相应的热交换器100的第一流体管线101的出口104到达另一个热交换器100的第二流体管线102的入口105。换言之，出口104与入口105流体联接。这种流体联接可以经由一段流体管线进行，或者可以通过从出口104直接过渡到入口105实现。

在以下热交换器100的第二流体管线102中(例如在C1处引入待除湿的气体之后，气体进入第二热交换器100B的入口105中并且流向出口C2)对气体进行除湿。这通过藉由存在于流体管线102的外侧面处的冷却剂对第二热交换器100B的第二流体管线102内气体进行冷却来进行。散热片103加速冷却。为了获得高的干燥效率，气体冷却至低于水的冰点。在此情况下，在第二流体管线102内会形成冰。尤其在由冷却剂冷却的第二流体管线102的内侧面处，这越来越多地导致结冰。为了防止第二热交换器100B的第二流体管线102的横截面完全结冰并且由此无法进行除湿，阀210(例如由于由控制器200来致动)进行转换。在第二热交换器100B的入口点B1处将待除湿的气体引入第二热交换器100B的第一流体管线101中。还热的流体(气体)使第二热交换器100B的第一流体管线101变热并且可以实现对第二热交换器100B的第二流体管线102进行除冰。在离开第一流体管线101的出口104之后，在第一热交换器100A的第二流体管线102的入口105处将待除湿的气体引导到第二流体管线102中。在那里可以借助于散热片103和抵靠外侧面的冷却剂对气体进行冷却并且由此进行除湿。待除湿的气体在第二流体管线102的出口106(参见出口点B2)处离开第一热交换器100A。在第一热交换器100A结冰之后，阀210再次转换并且重复上文描述的第一过程，其中在第二热交换器100B中对气体进行除湿。

为了将冷凝的水从相应的热交换器100A、100B中去除，例如在各自的第二流体管线102的入口105处设置有第一出水口421A和第二出水口421B。这些出水口可以与图1中所示的水收集容器420相连。

图2中所示的气体除湿设备10的设计变体允许第一运行模式，其中这两个热交换器100A、100B交替地运行。换言之，一个热交换器100A被用于对气体进行除湿，而另一个热交换器100B由在第一流体管线101中流动的气体进行除冰。因此，气体始终仅流过经过这两个热交换器100A、100B的一条路径，即，要么路径B1-B2、要么路径C1-C2，如已经参照图1描述的。对应的热交换器100的除冰可以通过控制用于冷却剂的输送设备220得以辅助，例如通过减少或切断冷却剂的体积流量。

在第二运行模式，两个热交换器100A、100B同时运行，其中除冰过程特别通过控制用于冷却剂的输送设备220来进行。关于这一点，同一种气体或两种不同的气体可以同时被除湿。在这种情况下，如已经参照图1描述的转换和阀210均不是必须的。

在图3中所示的设计变体中，热交换器100的第一流体管线101的出口114与同一热交换器的第二流体管线102的入口105流体联接。换言之，待除湿的气体从第一流体管线101的入口117流过第一流体管线101并且接着在流动方向反向之后从第二流体管线102的入口115流向第二流体管线102的出口116(参见出口点B2)。在此可以观察到：出口点B2与图1中示出的出口点B2不对应，因为出口点布置在同一热交换器100上。

在图3中所示的变体的情况下，可以使用单一的热交换器100，其交替地对气体进行除湿并且然后进行除冰。在此情况下，除冰过程通过减少或切断冷却剂体积流量来进行。这对应于仅具有一个热交换器100和有待除湿的一种气体的以上描述的第二运行模式。由此，实现气体除湿设备的非常简单的设计。然而，冷却剂与待除湿的气体之间的温差明显受到限制，以便稳健地进行冷凝和除冰。

作为替代，在图3中所示的两个热交换器可以串联连接并且待除湿的气体在其热状态下始终首先被引导到必须被除冰的热交换器100中。在第二流体管线102的出口116处离开热交换器100之后，气体被引导到另一个(例如第二)热交换器100中。为此，第二流体管线102的出口116与另一个热交换器100的第一流体管线101的入口117流体联接。在另一个热交换器100中流动的气体虽然在第一流体管线101中还是热的，但已经在先前的热交换器100中通过除冰过程已被冷却。由此，可以在第二热交换器100中很好地对气体进行除湿。在这种设计变体中需要另一个阀，该另一个阀使第二流体管线102的出口116与另一个热交换器100的第一流体管线101的入口117或者与用于除湿的气体的收集容器410流体联接。这个阀还可以由控制器200(图1)来控制。

为了去除冷凝的水，热交换器100包括出水口421。

图4示出另一个设计变体，其中待除湿的气体要么仅在第一热交换器100A和第二热交换器100B的第一流体管线101中流动并被除湿，要么在这两个热交换器100A、100B的第二流体管线102中流动并被除湿。因为连接点B1、B2以及C1、C2与图1中的连接点对应，因此待除湿的气体将始终仅在这两个热交换器100的这两条流体管线101、102之一中流动。在此，待除湿的气体还可以首先对一个热交换器100进行除冰，而在另一个热交换器100中被除湿。

因为在这两条流体管线101、102中出现冷凝的水，因此这两条流体管线101、102中的每一条还配备有出水口421、422。替代性地，经过连接点B1和B2流经相应的第一流体管线101的流体还可以是与待除湿的气体不同的流体(液体或气体)。由此，可以在第一热交换器100A的第一流体管线101的底部区域124中省去出水口422。然而，在这种情况下，只有在由连接点B1和B2之间的流体结束了除冰过程时，才在连接点C1和C2之间对待除湿的气体进行除湿。由此，无法连续地对气体进行除湿。然而，使用流经相应的第一流体管线101的液体可以实现从相应的第一流体管线101到相应的第二流体管线102中的较大热流，由此相对于气体流经相应的第一流体管线101的变体而言可以在很大程度上加速除冰过程。

可选地，还可以使图4中所示的单元(不具有出水口422(BW))加倍并且由此使其与图4中所示的热交换器单元串联连接。换言之，一旦穿过第一流体管线(连接点B2)，将会进行与第二流体管线的入口点(连接点C1)进行流体联接。由此，在串联连接的热交换器单元的对应末端的连接点B1、B2以及C1、C2将对应于图1中的连接点。

图5示出另一个气体除湿设备10的概览示意图。这个气体除湿设备10大部分地对应于图1的气体除湿设备10。因此，相同元件设有相同的附图标记并且在此不重复对这些相同元素的描述。为了使图5更清晰，此外没有示出某些部件，例如控制器200、输送设备220以及传感器230，尽管这些部件也可以是图5中所示的气体除湿设备10的可选部分。

每个热交换器100A、100B可以设有用于冷凝水或融水的至少一个排放连接部。在图5中分别示出用于冷凝水或融水的两个排放连接部，这些排放连接部被组合到一条管线中。这在图5中由圆形的接合元件示出。这样组装的排放连接部通向第二阀211，在那里这些排放连接部分别连接至阀连接部P1、P2、P3或P4。阀211被配置成在每个情况下仅打开一条排放管线路径。换言之，始终只有一条排放管线藉由阀211与用于水的收集容器420流体联接。

阀211可以由控制器200(参见图1)来控制，从而控制器200执行阀连接部P1、P2、P3或P4(即排放管线路径的阀连接部)与收集容器420的流体联接。替代性地，可以独立地控制阀211。例如，可以连续地旋转阀，从而使得每个阀连接部P1、P2、P3或P4前后相继地打开持续限定的时间窗口，即与用于水的收集容器420流体联接。

图6示出根据另一设计变体的第一热交换器100A和第二热交换器100B的示意图。图6的这个设计变体大部分对应于图2的设计变体。因此，相同元件设有相同的附图标记并且在此不重复对这些相同元素的描述。

与图2的设计变体的不同之处在于，在图6中所示的设计变体中热交换器100A、100B被布置成使得连接部B1、B2、C1和C2位于底部。尤其在已安装在气体除湿设备10中的状态下，连接部B1、B2、C1和C2位于底部。由此，冷凝水或融水由于重力而被引导至流体连接部B1、B2、C1和C2并且可以在那里被排放。由此，可以省去单独的出水口421(参见图2)并且热交换器100A、100B以及整个气体除湿设备10的设计得以简化。在此情况下，可以按照图1和5中所示的气体除湿设备10之一那样来进行排水。

图7示出根据又一设计变体的热交换器100。图7的热交换器100大部分对应于图3的热交换器100。在此，相同元件设有相同的附图标记并且不再描述，以避免重复。然而，在此，流体连接部B1、B2被布置成使其位于底部，由此使得冷凝水或融水可以由于重力而被排放。特别地，冷凝水或融水出现在连接部B2处并且可以在那里被排放。

图8示出根据另一设计变体的第一热交换器100A和第二热交换器100B的示意图。这种布置大部分对应于图4的布置，其中相同元件标记有相同的附图标记并且不再描述，以避免重复。流体连接部B1、B2、C1和C2位于底部，从而使得冷凝水或融水可以由于重力而被排放。在此，还简化了热交换器100以及由此气体除湿设备10的设计。特别地，不需要水连接部421、422(参见图4)。

图9示出冷却剂通道310的示意图，在所述冷却剂通道中示例性地布置有热交换器100。冷却剂通道310至少在一部分上由外圆柱体321和内圆柱体322形成。这些同中心布置的圆柱体321、322形成环形间隙，热交换器100可以布置在所述环形间隙中。例如，热交换器100的第一流体管线101和第二流体管线102是螺旋形的，其中所述螺旋包括的直径对应于气隙(环形间隙)的平均直径。

当然，在环形间隙中还可以布置有第二热交换器100。在此情况下，热交换器的螺旋的梯度可能被增大，从而使得由这两个热交换器形成的两个螺旋可以布置在彼此之中。因此，在图9所示的截面视图中，例如，第一流体管线101和第二流体管线102的各个横截面将交替地分配至第一热交换器100A和第二热交换器100B。

外圆柱体321在其端面323上可以是闭合的。内圆柱体322也可以在对应的端面324上是闭合的，这两个端面323、324相互间隔开，从而形成用于冷却剂的流动通道。至少外圆柱体321在相反侧可以被打开，从而环形间隙具有冷却剂进入开口325。冷却剂通道310的其中例如布置有输送设备220的另一部分理论上可以连接至闭合的端面323、324。

替代性地，外圆柱体321可以在两侧打开。由此，冷却剂可以通过自由对流而运动，即不借助于输送设备220。这简化了气体除湿设备10的设计并且减少了制造成本和维护成本。

即使示出热交换器100的具有圆形(管状)的横截面的第一流体管线101和第二流体管线102，但是这些流体管线还可以包括任意的横截面。因此，第二流体管线102还可以具有矩形的横截面，所述矩形的横截面布置在第一流体管线的同样为矩形的横截面的两侧。换言之，两条(单独的)第二流体管线102与第一流体管线101形成夹层结构。

图10示出具有气体除湿设备的运输工具11。尽管交通工具示出为飞行器，但其还可以是卫星或其他的人员和/或货物运输工具，例如公共汽车、火车、飞行器、船等。

上面阐述的变体、设计和示例性实施例仅用于描述要求保护的传授内容，但是它并不受限于这些变体、设计方案和示例性实施例。