用于对流动的气体调温以及加湿的调控模块的制作方法

本发明涉及一种用于对流动的气体调温以及加湿的调控模块（Konditionierungsmodul），其具有带有流入开口和流出开口的流动通过体，其中，流入开口与气体输入管道流体相通地连接并且流出开口与气体排出管道流体相通地连接，并且其中，流动通过体的下部内部的区域构造成用于收集水的收集池。

背景技术：

在现代技术中原则上已知用于模拟肺活动和/或肺功能的装置。这种肺模拟器（其尤其能够提供正弦状的、也就是类似于人类的以吸入和呼出形式的空气运动）例如用在呼吸模拟器中，所述呼吸模拟器尤其用于对呼吸保护设备、例如循环设备进行功能检测和/或许可检测。在构造成这种尤其独立于循环空气的循环设备的呼吸保护设备中，所消耗的空气没有像例如在压缩空气呼吸设备中那样散发到周围环境中，而是又在呼吸保护设备中进行制备。在这种制备时例如尤其进行氧气的添加以及二氧化碳的结合。为了能够在循环设备中进行功能检测和/或许可检测，因此必须模拟呼出空气。在此，空气尤其必须被调温到大约37℃并且空气的相对湿度被调整到大约90%到100%。为了实现这一点经常使用调控模块。

原则上已知对气体、尤其空气的调温和加湿。由此例如为了对燃料电池的气体加湿，能够使气体导向通过大量由膜材料制成的薄的小管，所述小管由调温了的水包围。通过膜发生湿气到小管中的气体中的运输。然而这里的缺点是，通过使用薄的小管得出对气体较高的流动阻力。此外已知，将调温了的水喷入到空气流中。这种装置例如用在用于使病人呼吸的医学设备中。然而这里的缺点是，用这种装置大多数只能对很小体积流的气体进行调温和加湿。较大的体积流只能通过使用多个这种装置来实现。另一种经常用在调控模块中的可行方案在于，所述气体在具有调温了的水的池上引导。通过扫过水表面以及在此液体中的湿气由流动气体进行容纳实现了对气体的加热以及加湿。在此也可以仅仅通过增加整个装置来实现调整的体积流。

在对呼吸保护设备进行许可检测时存在尤其法律上的规定，例如涉及所使用的测试结构的最大气体体积和/或装置的最大流动阻力。由此，至少在该使用领域中限制了仅仅通过相应地缩放所使用的装置来提供更大的体积流（其同样根据规定常常是要求的）。

技术实现要素：

从现有技术出发，本发明的任务基于在调控模块中至少部分地消除所述缺点。因此，本发明的任务是提供一种调控模块，该调控模块以特别简单的并且有利的方式产生较大体积流的调温了的和加湿了的气体，并且该调控模块尤其同时具有尽可能小的整个气体体积以及尽可能小的流动阻力。

前面所述的任务通过具有权利要求1所述特征的调控模块得到解决。本发明的另外的特征和细节由从属权利要求、说明书以及附图中获得。

根据本发明，所述任务通过用于对流动的气体进行调温和加湿的调控模块得到解决，所述调控模块具有带有流入开口和流出开口的流动通过体，其中，流入开口与气体输入管道流体相通地连接并且流出开口与气体排出管道流体相通地连接，并且其中，流动通过体的下部的内部的区域构造成用于收集水的收集池。按本发明的调控模块的特征在于，所述调控模块具有用于输送水的输送装置，其中，除了收集池之外，所述流动通过体的至少一个另外的内部的壁区域能够至少区段地通过输送装置用水湿润。

按本发明的调控模块例如可以用在呼吸模拟器中。气体流动通过调控模块的流动通过体并且在其中进行调温和加湿。为此，流动通过体至少部分地构造成空心体。气体输入管道与流动通过体的流入开口流体相通地连接，从而气体能够流入到流动通过体的内部。通过与气体排出管道流体相通地连接的流出开口能够使在流动通过体中进行调温和加湿的气体再从流动通过体内部流出。在此，流入开口和流出开口优选能够对置地布置在流动通过体处。也可以设置导向装置用于分配以及导向流动通过体内部中的气体，尤其用于提供气体在流动通过体内部中特别好的并且均匀的分布和/或流动。所述流动通过体的下部的内部的区域构造成用于收集水的收集池。在此，收集池例如能够仅仅由至少一个流走部构成，水能够通过所述流走部从流动通过体内部流走。当然，所述收集池也可以构造用于容纳水，由此可以在流动通过体内部中形成水表面。由此能够进一步改善调温以及湿气到流动经过的气体处的散发。

按本发明规定，所述调控模块具有用于输送水的输送装置。按本发明，水的输送在此尤其包括水的分配和/或水尤其到流动通过体中的分配地点处的运动。在此，输送装置具有所有对于这种输送来说要求的所需的结构元件、例如管、阀、泵或类似器件。所述输送装置优选可以至少区段地布置在流动通过体的内部中。由此尤其能够实现水在流动通过体内部分配。对本发明来说重要地规定，能够通过输送装置使得流动通过体的至少一个另外的内部的壁区域至少区段地通过输送装置用水湿润。换句话说，构造所述输送装置用于以水湿润至少一个另外的壁区域。由此，通过输送装置例如能够将水施加到、例如喷到所述另外的内部的壁面上。水由此能够分配在壁区域的表面上并且由此暴露于在流动通过体中流动的气体中。当然可以规定，水例如由于重力通过所述至少一个另外的壁区域向下运动，直到其到达流动通过体的下部的区域并且收集在收集池中。所述流动通过体的另外的内部的壁区域、例如位于流动通过体内部的空腔的侧壁的区域按本发明是流动通过体内部中与收集池不同的区段。因为通过输送装置能够将水施加到所述另外的内部的壁面上，所以由此在流动通过体内部得出能够用水湿润的整个面，其至少由收集池的面与所述至少一个另外的内部的壁区域的面之和构成。被提供用于以水湿润的整个面由此能够得到增加。通过这种更大的、以水湿润的面能够以特别简单的方式方法实现，流动经过的气体能够接收更多的湿气。气体的饱和、也就是至少接近于100%的相对湿度由此能够更快地实现，而尤其不必增加流动通过体的体积。同时通过相应地调温、例如加热尤其通过输送装置输送的水也能够实现对流动气体的调温。这也能够通过按本发明的调控模块以特别紧凑的设计方式实现。

特别优选地，在按本发明的调控模块中可以规定，调控模块构造用于对作为流动气体的空气进行调温和加湿。如下的气体在此尤其理解为本发明意义上的空气，即在其成分方面尤其在氮气、氧气和/或二氧化碳的相对含量方面至少基本上相应于周围环境空气的成分。以这种方式能够实现模拟人的呼吸空气、尤其呼出空气。由此能够特别简单地实现，按本发明的调控模块在呼吸模拟器（例如用于呼吸保护设备的功能检测和/或许可检测）中的使用。

也可以如下构造按本发明的调控模块，即所述输送装置构造用于在所述至少一个另外的内部的壁区域上至少区段地形成水膜。按本发明的水膜在此基本上是较小厚度的封闭的水面，其布置在所述至少一个另外的内部的壁区域的表面上。以这种方式能够再次增大水的由气体淹没的面。由此能够实现气体的非常好的加湿和调温。

根据按本发明的调控模块的特别优选的改进方案也可以规定，流动通过体的至少一个另外的内部的壁区域至少区段地相对于流动通过体的下部的内部的区域倾斜地、尤其倾斜90°地进行布置。所述流动通过体的下部的区域构造成用于水的收集池。为了能够将水收集在并且尤其容纳在收集池中，因此优选将下部的区域至少区段地至少在中间水平地构造。因此，施加到相对所述下部的区域倾斜的、尤其90°倾斜的内部的壁区域上的水、尤其水膜朝收集池流走。通过该流走、尤其通过由此存在于水中的动能使得湿气到流动气体中的容纳变得容易。此外，这种布置尤其具有以下优点，即始终有新鲜的水能够通过输送装置施加到壁区域上，而没有在壁区域上发生水的不希望的堵塞。通过不断地替代尤其以水膜形式的水的可行方案例如能够特别快速地进行调整并且/或者改变在流动通过体中使用的水的温度。由此能够通过按本发明的调控模块提供对流动气体的加湿和调温特别好并且尤其快速地进行控制和/或调节。

优选地还可以如下构造按本发明的调控模块，即所述输送装置包括至少一个立管，其中，立管的外面至少区段地形成所述至少一个内部的壁区域的一部分。在此，所述立管优选可以是空心的、尤其至少基本上柱形对称的部件，其在其内部构造用于运输水。在此，按本发明的立管优选布置在流动通过体的内部中并且相对于下部的区域或者说收集池以大约90°的角度进行布置。通过如下方式，即立管的外面按本发明至少区段地形成所述至少一个内部的壁区域的一部分，能够额外地并且特别简单地扩大内部的壁区域，尤其不必增加包围在流动通过体中的体积。因为还构造有用于湿润所述内部的壁区域的输送装置，所以能够通过按本发明的调控模块进一步改善流动气体的加湿并且同时能够使得按本发明的调控模块紧凑地构造。

此外，根据改进方案可以在按本发明的调控模块中规定，所述至少一个立管在上部的端部处具有水分配装置、尤其喷淋菌形件。通过这种水分配装置能够实现，在立管中运输的水更好地得到分配。喷淋菌形件、也就是用于径向分配液体的装置在此尤其通过其较小的结构高度形成特别合适的水分配装置。例如尤其在柱形的立管中，能够通过以下方法特别简单地实现，在立管的外壁处出现完整地构造的水膜。通过使用喷淋菌形件能够额外地实现，流动通过体的内部空腔的高度也能够尽可能好地并且完全地被利用用于布置立管。由此能够实现，特别大地设计并且特别好地利用所述至少一个立管的整个外面作为另外的内部的壁区域。

也可以如下改进按本发明的调控模块，即所述至少一个立管由合成材料、玻璃材料、金属、金属合金、优选由优质钢制成。玻璃材料以及优质钢作为用于所述至少一个立管的材料具有良好的抗腐蚀性的优点。尤其玻璃材料有利于所述至少一个立管，因为玻璃材料在稳定性较高的同时具有相对于气体和液体较高的密封性。由此，这种由玻璃材料制成的立管能够特别薄壁地构造并且由此仅仅具有较小的结构空间需求。水分配装置、尤其喷淋菌形件在此能够优选由多孔的玻璃材料制成。由玻璃材料制成的尤其构造有水分配装置的立管由此能够特别轻地并且节省空间地进行构造，由此在流动通过体内部的被提供用于流动气体的体积尤其仅仅极少地并且尤其没有不必要地被限制。以这种方式还能够防止，由流动通过体产生的流动阻力不必要地被提高。

还可以根据按本发明的调控模块的优选的改进方案规定，所述输送装置具有两个或更多个、尤其24到32、优选28数量的立管。通过设置两个或更多个立管能够通过所述多个立管的外壁增加所述另外的内部的壁区域。由此能够有效地实现对流动气体的还更好的加湿和调温。在例如在呼吸保护设备的许可检测方面考虑限制最大可能的气体容积时强调的是，用24到32个数量的立管、优选用28个数量的立管能够在流动气体的加湿和调温方面实现最好的结果。

此外能够如下构造按本发明的调控模块，即流动通过体的内部的侧壁至少区段地形成所述至少一个另外的内部的壁区域的一部分并且所述输送装置具有分配元件，该分配元件构造用于以水湿润所述侧壁，其中，所述分配元件尤其布置在侧壁的上部的区段中和/或上部的区段处。当然，这种分配元件也可以布置在流动通过体的多个内部的侧壁处、尤其所有内部的侧壁处。以这种方式能够实现，所述流动通过体的、尤其流动通过体中空腔的内部的侧壁也用作另外的壁区域并且由此其用于对流动气体进行加湿和调温。由此能够特别简单地增加由水湿润的面、尤其由水膜覆盖的面。尤其通过在侧壁的上部的区段中的和/或上部的区段处的布置也能够使侧壁的高度的至少一大部分使用作为另外的内部的壁区域。有利地，所述分配元件也可以沿着整个侧壁或者至少基本上沿着整个侧壁延伸。通过分配元件由此能够特别简单地提供：用水优选对整个侧壁进行湿润、尤其在侧面上产生水膜。在此，这种分配元件例如可以是管，该管例如装备有孔，水能够通过所述孔放出。在此，所述孔能够优选沿着侧壁的方向或者至少基本上沿着侧壁的方向布置在管中。由此能够特别简单地在侧壁的表面上产生水膜。

此外，在按本发明的调控模块中可以规定，所述输送装置能够由蓄水池用水供给，其中，蓄水池尤其布置在流动通过体外。以这种方式能够特别简单地确保所述输送装置用水得到供给。所述蓄水池在此例如可以构造成封闭的容器（桶），其与输送装置流体相通地连接。通过将蓄水池布置在流动通过体外尤其能够实现，流动通过体中要被提供用于气体流动的体积没有变小。由此能够不仅在整个体积方面而且也在流动阻力方面避免气体在流动通过体中的流动受到影响。

也可以如下地改进按本发明的调控模块，即在收集池和蓄水池之间布置泵装置。当然在此规定，所述泵装置与收集池和蓄水池流体相通地连接。通过所述泵装置，水能够优选地从收集池中泵出并且排出到蓄水池中。由此蓄水池中的水也能够被加载以压力。这例如在带有至少一个立管的输送装置中具有以下优点，即水由此从蓄水池中被压入到所述至少一个立管中并且在流动通过体内部中在立管的另外端部处优选通过水分配装置又被放出。在流动通过体的内部的侧壁处的分配元件也能够这样特别简单地用水供给。因为通过在流动通过体内部中的输送装置湿润壁区域的水优选又收集在收集池中，所以由此能够提供水循环。由此能够降低用于加湿流动气体所需的水的量。

在按本发明的调控模块的优选改进方案中还可以规定，所述调控模块具有尤其能够调节的调温装置用于对蓄水池中的和/或收集池中的水进行调温。以这种方式能够特别简单地调整所使用的水的温度。水在蓄水池和/或收集池中被调节到例如大约40℃上的温度并且随后通过输送装置分配到所述至少一个另外的内部的壁面上。由此能够特别简单地实现所使用的水尤其在整个流动通过体中均匀的温度。

也可以如下构造按本发明的调控模块，即在流动通过体外布置有至少一个调温管道，其中，调温管道与气体输入管道和气体排出管道流体相通地连接、尤其能够调节地流体相通地连接。通过这种调温管道尤其能够实现，气体能够在没有在流动通过体中加湿的情况下从气体输入管道导入到气体排出管道中。以这种方式实现对气体排出管道中气体的湿度进行调整、尤其通过导入调温管道中没有加湿的气体来降低气体排出管道中气体太高的湿度。由此能够实现尤其在气体的湿度方面还更符合需求地提供流动气体。

特别优选能够如下改进按本发明的调控模块，即所述至少一个调温管道构造成带有冷却装置的冷却管和/或所述至少一个调温管道构造成带有加热装置的加热管。通过这种冷却装置尤其能够实现气体在构造成冷却管的调温管道中的冷却。相应地能够通过这种加热装置尤其实现气体在构造成加热管的调温管道中的加热。通过将所述至少一个调温管道设计成冷却管和/或加热管由此能够实现，引导经过在流动通过体处的调温管道中的气体的温度也得到改变。在此，特别优选地，在按本发明的调控模块中，至少一个调温管道作为冷却管并且至少一个调温管道作为加热管布置在气体输入管道和气体排出管道之间并且分别与其流体相通地连接。以这种方式，通过导入相应的调温管道中的气体不仅能够提高而且也能够降低气体排出管道中的气体的温度。由此能够再次改善流动气体尤其在气体温度方面的还更符合要求的提供。

还可以特别优选地在按本发明的调控模块的改进方案中规定，所述加热管至少区段地布置在蓄水池中。在此，在蓄水池中优选也能够布置有调温装置。由此，蓄水池尤其能够满足用于加热管的加热装置的功能。加热管处额外的加热装置能够省去。

附图说明

另外的、改善本发明的措施由以下的对本发明的在附图中所示的实施例的描述中获得。所有从权利要求、说明书或附图中获知的特征和/或优点（包括结构方面的细节以及空间上的布置方案）不仅能够自身对于本发明来说是重要的，而且也能够以不同的组合方式对于本发明来说是重要的。附图示意性地示出：

图1是按本发明的调控模块的剖视图，以及

图2是按本发明的调控模块的框图。

具体实施方式

在图1中示出了按本发明的具有流动通过体10的调控模块1。气体60、尤其空气61能够在调控模块1中进行加湿和调温。为此，所述流动通过体10具有流入开口11，该流入开口与气体输入管道2流体相通地连接。气体60通过流入开口11流入到流动通过体10中并且在流动通过体10的内部进行加湿和调温并且随后通过流出开口12又从流动通过体10中流出，该流出开口与气体排出管道3流体相通地连接。在构造成空心体的流动通过体10内部布置了多个输送装置30，其构造用于湿润流动通过体10的内部的壁区域20。在此，示例性地并且示意性地示出了各个输送装置30，其中，尤其也可以设置按本发明的调控模块1的设计形式的另外的这种输送装置30。两个所述输送装置30构造成立管31。该立管31在此尤其构造成柱形的并且在上部的端部处分别具有构造成喷淋菌形件（Rieselpilz）34的水分配装置33。优选地，所述立管31在此由玻璃材料制成，由此其尤其能够构造成壁特别薄的。一定量的水62在立管31内部向上运输、在喷淋菌形件34中径向分布并且随后在立管31的外面32处尤其作为水膜62又向下流动。由此，所述立管31的外面32形成了内部的壁区域20，该壁区域由输送装置30以水62湿润。水62接收并且收集在构造成收集池14的、流动通过体10的下部的区域13中。在扫过收集池14中的水62的表面时同样可以对气体60进行加湿以及调温。然而可以额外地通过按本发明存在的输送装置30即使在环绕所述内部的壁区域20流动时也对气体60进行加湿以及调温，所述输送装置构造用于以水62湿润至少一个额外的内部的壁区域20。由此能够改善气体60的加湿和调温，而不必增加调控模块1的、尤其流通体10的体积。在此，按本发明的调控模块1的输送装置30例如可以从蓄水池40用水62进行供给。这对于所描绘的立管31直接示出。对于水62在立管31中的输送所需的水压可以通过泵装置41提供。如在所描绘的设计方案中所描绘的那样，所述泵装置流体相通地布置在收集池14和蓄水池40之间。通过输送装置30被引入到流动通过体10内部中的水62收集在收集池14中并且由泵装置41输送到蓄水池40中。在那里出现超压，该超压实现水62被运输直到布置在相应的立管31的顶端处的喷淋菌形件34。总之，甚至能够以该方式提供关于所使用的水62的循环运行。示意性地示出分配元件35作为输送装置30的另外的可行的设计方案。分配元件35当然也可以与蓄水池40流体相通地连接（没有一起描绘）。在此，所述分配元件35优选构造成管并且布置在流动通过体10的内部的侧壁21的上部的区段22中。所述分配元件35例如可以具有大量孔，所述孔优选面对侧壁21并且如此实现以水62、尤其以水膜62湿润侧壁21。流动通过体10的内部的侧壁21、尤其所有内部的侧壁21也可以以这种方式用作另外的内部的壁区域20。通过这种再次增大的能够用水62湿润的面能够实现流动的气体60的还更好的加湿。为了能够同时对流动的气体60进行调温，在蓄水池40中布置有调温装置42。由此能够调整用在输送装置30中的水62的温度，由此也能够自动地改变流动的气体60的温度。因为尤其如上面所描述的那样，水62在循环运行中循环运动（umgewälzt），所以所述内部的壁区域20始终用来自蓄水池40的新鲜的水62湿润。温度变化（例如通过调温装置42的调整的变化引起）由此能够特别快速地传递到流动通过所述流动通过体10的气体60处。此外，按本发明的调控模块1的所描绘的设计方案具有两个调温管道50，其分别流体相通地不仅与气体输入管道2而且与气体排出管道3进行连接。由此也能够实现没有流动通过所述流动通过体10的、从气体输入管道2至气体排出管道3的气体60的流。这尤其使得气体60在调温管道50中没有进行加湿。所述气体60到所述调温管道50中的相应一个中的导入或者从其中的导出通过阀55控制、尤其调节。在此，所述阀55如下地操控或者调节，使得气体60进行通过流动通过体10和调温管道50的强制的引导。由此能够实现对气体排出管道3中的气体60的相对湿度的调节。来自流动通过体10的气体60中太高的湿度含量尤其能够通过从调温管道50中的一个导入未加湿的气体60而得到补偿。在此，所述调温管道50中的一个构造成冷却管51并且第二调温管道50构造成加热管53。所述冷却管51尤其具有冷却装置52，该冷却装置构造用于冷却在冷却管51中的气体60。与之类似地，所述加热管53具有加热装置54用于加热在加热管53中的气体60。在所述设计方案中通过以下方法提供所述加热装置54，即加热管53区段地通过调温的、尤其通过调温装置42加热到优选大约40℃上的蓄水池40进行引导。通过从冷却管51或加热管53中相应地导入，由此也能够在气体排出管道3中调整并且尤其调节流动的气体60的温度。当然，不仅能够在气体输入管道2中而且也能够在气体排出管道3中布置用于监控气体60的湿度以及温度的传感器（没有一起描绘）。总之，能够通过按本发明的调控模块1提供流动的气体60的、尤其空气61的特别好的加湿以及调温，其中，另外的内部的壁区域20的使用尤其在对气体60进行加湿和调温时实现了按本发明的调控模块1的特别紧凑的结构。此外，通过调温管道50的存在也能够特别好地并且简单地调整、尤其受调节地调整流动的气体60的相对湿度与温度。

图2示出了按本发明的调控模块1的另一可行的设计方案的框图。在此，所使用的调控模块1除了对气体60进行引导之外优选可以如图1中所描绘的调控模块1那样进行构造并且仅仅示意性地示出。因此，关于调控模块1的以及其构件的说明参照图1。

根据所描绘的框图，与图1不同地使用了比例阀56、57，用以确保强制引导气体60的流，所述气体又可以尤其构造成空气61。在此，用于调节湿度的第一比例阀56使用用以将来自气体输入管道2的、气体60的流分配成要加湿的输入流动通过体10的第一部分63和不要加湿的导向至调温管道50的第二部分64。该第二部分64随后重新在用于调节温度的比例阀57中而分配到调温管道50上，其构造成带有冷却装置52的冷却管51或者带有加热装置54的加热管53。在此，也可以替代地规定，构造没有冷却装置52的冷却管51。在流动通过体10、冷却管51以及加热管53后面，气体60的各个流在气体排出管道3中又聚集。因为使用比例阀56、57用于将气体60分配到各个流动路径上，所以得出气体60被强制地引导通过整个调控模块1。当然，不仅能够在气体输入管道2中而且也能够在气体排出管道3中布置用于监控气体60的湿度和温度的传感器（没有一起描绘）。通过由比例阀56相应地将气体60分成要加湿的第一部分63和不要加湿的第二部分64，在此能够特别简单地调整、尤其受调节地调整在气体排出管道3中的气体60的湿度。此外，通过另外相应地将气体60的第二部分64分配到冷却管51和加热管53上，也能够特别好地并且简单地提供对气体排出管道3中的流动气体60的温度进行调整、尤其受调节地调整。

附图标记列表

1 调控模块

2 气体输入管道

3 气体排出管道

10 流动通过体

11 流入开口

12 流出开口

13 区域

14 收集池

20 壁区域

21 侧壁

22 区段

30 输送装置

31 立管

32 外面

33 水分配装置

34 喷淋菌形件

35 分配元件

40 蓄水池

41 泵装置

42 调温装置

50 调温管道

51 冷却管

52 冷却装置

53 加热管

54 加热装置

55 阀

56 比例阀（调节湿度）

57 比例阀（调节温度）

60 气体

61 空气

62 水

63 第一部分

64 第二部分。