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Die
Erfindung befasst sich mit der Befeuchtung der Kabinenluft eines
Passagier- oder Frachtflugzeugs.
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In
druckgesteuerten Kabinen von Verkehrs- oder Transportflugzeugen
kann die Luftfeuchtigkeit während
des Flugs auf sehr geringe Werte von einigen wenigen Prozent relative
Luftfeuchte, beispielsweise 3 bis 5 Prozent, absinken. Eine derart
niedrige Luftfeuchte wird von den mitfliegenden Personen regelmäßig als
unangenehm empfunden, weil sie zur Austrocknung der Nasenschleimhäute und
auch zu juckenden Augen führen
kann.
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Durch
Befeuchtung der Kabinenluft, so dass sich eine relative Luftfeuchte
von beispielsweise 30 bis 50% einstellt, kann ein angenehmeres Raumklima
geschaffen und damit der Komfort an Bord erhöht werden. Zur Luftbefeuchtung
in Flugzeugen sind vielfältige
Konzepte bekannt. Bei zentralisierten Lösungen wird Wasser durch Kontakt
mit heißer
Zapfluft, durch Hindurchleiten elektrischer Ströme oder auf anderem Weg verdampft
und der entstandene Wasserdampf entweder mit einem von einem Luftkonditioniersystem
des Flugzeugs bereitgestellten Hauptluftstrom oder einem an dem
Luftkonditioniersystem vorbeigeführten
Zusatzluftstrom gemischt. Der so zentral befeuchtete Hauptluftstrom
oder Zusatzluftstrom wird dann auf eine Vielzahl von Auslassdüsen verteilt,
durch die die befeuchtete Luft in die Kabine eingeblasen wird.
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Bei
derartigen zentralisierten Lösungen
legt die befeuchtete Luft regelmäßig lange
Wege im Luftleitungssystem des Flugzeugs zurück. Dementsprechend hoch ist
die Wahrscheinlichkeit, dass sich Kondensat und im Wasser enthaltene
Partikel entlang des Luftleitungssystems sowie an der Struktur und
der Isolierung des Flugzeugs ablagern.
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Eine
dezentrale Lösung
ist aus
EP 0 779 207 A1 bekannt.
Dort wird die Kabinenluft durch direktes Einsprühen von Wasser in die Kabine
befeuchtet. Das Wasser wird durch Sprühdüsen versprüht, welche in die Rückseiten
der Passagiersitze oder in die Kabinenverkleidung eingebaut sind.
Die Sprühdüsen sind
so orientiert, dass das Wasser in Richtung zum Gesicht der Passagiere
versprüht
wird. Das Wasser kommt unter Druck aus einem Behälter. Jeder Sprühdüse ist ein
eigener solcher Druck-Wasserbehälter zugeordnet.
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Obwohl
die Lösung
gemäß
EP 0 779 207 A1 besonders
effektiv ist, um die Luftfeuchte dort, wo es besonders erwünscht ist,
nämlich
unmittelbar am Mund, der Nase und den Augen, zu erhöhen, hat
sich allerdings gezeigt, dass es zu Einbußen beim thermischen Komfort
kommen kann. Insbesondere hat sich gezeigt, dass es Passagiere oftmals
im Bereich des Gesichts als zu kalt empfinden. Durch eine Temperaturerhöhung der
konditionierten Einblasluft kann dem nicht ohne weiteres entgegengewirkt
werden, weil die Passagiere es dann am übrigen Körper möglicherweise als zu warm empfinden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, bei angenehmer Luftfeuchtigkeit in der
Kabine eines Flugzeugs zugleich einen hohen thermischen Komfort
für die
an Bord befindlichen Personen zu gewährleisten.
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Bei
der Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Vorrichtung zur Befeuchtung
der Luft in einer Kabine eines Passagier- oder Frachtflugzeugs aus,
wobei die Vorrichtung ein aus einer Auslassdüse in die Kabine auszustoßendes Konditionierfluid
bereitstellt, das als eine Komponente in naher, insbesondere enger
räumlicher
Zuordnung zu der Auslassdüse
an einem Einsprühort
versprühtes
Wasser enthält.
Nach einem Gesichtspunkt ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Konditionierfluid einen
zu der Auslassdüse
geleiteten Luftstrom umfasst, in den das Wasser eingesprüht wird,
und dass der Luftstrom dem Einsprühort des Wassers mit einer Temperatur
zugeführt
wird, die um ein festgelegtes Maß über einer gewünschten
Wirktemperatur des Luftstroms nach Ausstoß aus der Auslassdüse liegt.
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Bei
der Erfindung wird dem Trägerluftstrom eine
zusätzliche
Wärmeenergiemenge
in Form einer über
der gewünschten
Wirktemperatur liegenden Temperatur mitgegeben. Diese zusätzliche
Wärmeenergiemenge
kann vom Wasser zur Verdampfung genutzt werden, so dass die Verdampfungsenergie nicht
von der Kabinenluft geliefert werden muss und die Verdampfung des
Wassers nicht zu einer lokalen Abkühlung im Bereich vor dem Gesicht
eines Passagiers führt.
Es wurde nämlich
festgestellt, dass dann, wenn die Verdampfung des Wassers teilweise
oder vollständig
außerhalb
der Auslassdüse,
also innerhalb der Kabine, stattfindet, sich die der Kabinenluft entrogene
Verdampfungsenergie in einer merklich spürbaren lokalen Luftabkühlung im
Gesichtsbereich äußern kann.
Dies wurde als Ursache für
die Einbuße an
thermischem Komfort bei der Lösung
gemäß
EP 0 779 207 A1 ausgemacht.
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Mit
Wirktemperatur ist hier die Temperatur des ausgestoßenen Luftstroms
nach Verdampfung des Wassers gemeint, also dann, wenn dem Luftstrom
keine Energie mehr durch Verdampfung des Wassers entzogen wird und
er sich demgemäß nicht weiter
verdampfungsbedingt abkühlt.
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Findet
die Verdampfung des Wassers vollständig statt, bevor der Luftstrom
aus der Auslassdüse
austritt, kann die Wirktemperatur mit der Ausblastemperatur des
Luftstroms gleichgesetzt werden. Es ist aber im Rahmen der Erfindung
nicht notwendig, dass die Verdampfung des Wassers vollständig vor der
Auslassdüse
stattfindet. Sie kann auch wenigstens teilweise erst nach Austritt
des Konditionierfluids aus der Auslassdüse erfolgen. In diesem Fall
kann dem Luftstrom nach Austritt aus der Auslassdüse noch
Wärme verdampfungsbedingt
entzogen werden, so dass seine letztendliche Temperatur nach vollständiger Verdampfung
des Wasser tiefer liegen kann als die Temperatur, die er unmittelbar
bei Austritt aus der Auslassdüse
hat.
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Der
Luftstrom kann dem Einsprühort
des Wassers beispielsweise mit einer Temperatur zugeführt werden,
die zwischen 5 und 40 Grad Celsius über der gewünschten Wirktemperatur liegt.
Im wesentlichen wird das Maß,
um das die Temperatur des Luftstroms über der gewünschten Wirktemperatur liegt,
von der angestrebten relativen Luftfeuchte abhängen. Wird beispielsweise eine
relative Luftfeuchte von 25% angestrebt, so sollte der Luftstrom
dem Einsprühort
des Wassers mit einem Temperaturüberschuss
von etwa 13,5 Grad Celsius zugeführt
werden. Wird dagegen eine relative Luftfeuchte von 50% angestrebt,
so sollte dieser Temperaturüberschuss etwa
28 bis 29 Grad Celsius betragen. Um den erforderlichen Temperaturüberschuss
des Luftstroms abzuschätzen,
kann von einer benötigten
Energie von etwa 2500 bis 2600 kJ ausgegangen werden, die zur Verdampfung
pro kg Wasser nötig
sind.
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Die
Befeuchtungsvorrichtung kann insbesondere steuerbare Luftstrom-Heizmittel
zur Erwärmung
des Luftstroms auf eine Temperatur über der gewünschten Wirktemperatur umfassen.
Der Luftstrom kann dem Einsprühort
des Wassers mit einer Temperatur zugeführt werden, die über der
Kabinentemperatur liegt, insbesondere derart, dass eine Abkühlung der
Kabinenluft nicht stattfindet. Will man die Kabinentemperatur lokal
oder global absenken, kann der Luftstrom dem Einsprühort des
Wassers auch mit einer Temperatur zugeführt werden, die unter der Kabinentemperatur
liegt.
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Die
angesprochene zusätzliche
Wärmeenergiemenge
für die
Verdampfung des Wassers kann vom Wasser selbst mitgebracht werden.
Insbesondere kann das Konditionierfluid Wasser als einzige Komponente
enthalten. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird
das Wasser in diesem Fall bei einer über der Kabinentemperatur liegenden Temperatur
versprüht.
Zur gezielten Erwärmung
des Was sers auf eine Temperatur über
der Kabinentemperatur kann die Befeuchtungsvorrichtung insbesondere
steuerbare Wasser-Heizmittel umfassen.
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Um
unerwünschte
Ablagerungen durch im Wasser enthaltene Mineralstoffe in der Kabine
zu vermeiden und auch möglichen
Ansteckungsgefahren durch Keime im Wasser vorzubeugen, kann die Beleuchtungsvorrichtung
Mittel zur biologischen oder/und chemischen oder/und physikalischen
Behandlung des zu versprühenden
Wassers umfassen.
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Eine
besonders bequeme individuelle Anpassung gestattet eine Ausbildung,
bei der die Auslassdüse
an einem freien Ende eines in den Kabineninnenraum ragenden biegsamen
Schlauchstücks angeordnet
ist. Durch Biegen des Schlauchstücks kann
ein Passagier die Auslassdüse
dann nach eigenem Wunsch ausrichten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen
weiter erläutert.
Es stellen dar:
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1 eine
Anordnung zur Kabinenluftbefeuchtung eines Flugzeugs gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Anordnung zur Kabinenluftbefeuchtung eines Flugzeugs,
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3 eine
Variante der 2,
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Anordnung zur Kabinenluftbefeuchtung eines Flugzeugs,
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5 noch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Anordnung zur Kabinenluftbefeuchtung eines Flugzeugs, und
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6 mögliche Positionen
von Auslassdüsen
für ein
Konditionierfluid in einer Flugzeugkabine.
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Bei
der in 1 gezeigten beispielhaften Architektur zur dezentralen,
individuellen Kabinenluftbefeuchtung eines Passagier- oder Frachtflugzeugs ist
mit 10 eine Auslassdüse
bezeichnet, aus welcher ein die Kabinenluft konditionierendes Konditionierfluid
ausgestoßen
wird. Unter Konditionieren wird hier zumindest eine Befeuchtung
der Kabinenluft verstanden, gewünschtenfalls
zusätzlich
mit einer Beeinflussung der Temperatur der Kabinenluft. Eine Zuluftleitung 12 führt zu der
Auslassdüse 10.
Die Zuluftleitung 12 führt
einen Luftstrom, der an der Auslassdüse 10 ausgeblasen
wird. In naher räumlicher
Zuordnung zu der Auslassdüse 10 wird
Wasser mittels eines schematisch angedeuteten Sprühelements 14 versprüht, wobei
des versprühte
Wasser von dem in der Zuluftleitung 12 strömenden Luftstrom
mitgenommen und in die Kabine getragen wird. Unter naher räumlicher Zuordnung
wird hier ein Versprühen
des Wassers nahe oder unmittelbar am Ort der Auslassdüse 10 verstanden.
Die Auslassdüse 10 und
das Sprühelement 14 können baulich
zusammengefasst sein. Freilich ist es auch vorstellbar, gesonderte
Bauteile hierfür
zu verwenden. Der Einsprühort
des Wassers und der Ausstoßort,
an dem das Konditionierfluid aus der Auslassdüse 10 ausgestoßen wird,
können
beispielsweise einige Millimeter oder einige Zentimeter voneinander
entfernt liegen. Nicht als räumliche
nahe Zuordnung wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Abstand
zwischen dem Einsprühort
des Wassers und dem Ausstoßort
des Konditionierfluids im Bereich von einigen Metern oder darüber verstanden.
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Das
zu versprühende
Wasser wird dem Sprühelement 14 von
einem Behälter 16 über eine Wasserleitung 18 zugeführt. Der
Wasserbehälter 16 kann
ein permanent eingebauter Behälter
sein, der über
eine geeignete Füllschnittstelle
von außen
befüllbar
ist, oder er kann ein ausbaubarer Behälter sein, der bei Bedarf,
beispielsweise vor einem Flug, ausgebaut und befüllt oder gegen einen anderen ausgetauscht
wird. Er kann ein Druckbehälter
sein, in dem das Wasser unter Druck steht. Es kann sich aber auch
um einen drucklosen Behälter
handeln. Insbesondere in letzterem Fall und auch in solchen Situationen,
in denen die Wasserleitung 18 vergleichsweise lang oder/und
dünn ist,
ist zweckmäßigerweise eine
in 1 schematisch bei 20 angedeutete Förderpumpe
in die Wasserleitung 18 eingefügt, mittels der das Wasser
zum Sprühelement 14 förderbar
ist. Als Förderpumpe 20 kann
beispielsweise eine Membranpumpe, eine Kolbenpumpe oder eine Turbopumpe
verwendet werden.
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Die
Wasserleitung 18 ist so ausgelegt, dass sie den in ihr
herrschenden Druckbedingungen genügt. Außerdem erfüllt sie vorzugsweise einschlägige Hygienevorschriften.
Geeignete Materialien sind beispielsweise Kunststoffe und Metalle.
Die Wasserleitung 18 ist vorzugsweise auch resistent gegenüber Desinfektions-
und Reinigungsmitteln, da bei der Architektur gemäß 1 von
Zeit zu Zeit eine Reinigung des Wassersystems erforderlich sein
kann. Zur Reinigung kann der Behälter 16 beispielsweise
mit einer geeigneten Reinigungslösung
befüllt
werden oder es wird eine solche Lösung in einem gesonderten Behälter an
die Wasserleitung 18 angeschlossen. Je nach Art der verwendeten
Reinigungslösung
kann während
der Reinigungsprozedur der Luftstrom in der Zuluftleitung 12 an-
oder ausgeschaltet sein. Es ist denkbar, ozoniertes Wasser zu verwenden,
das mit einem überlagerten
Luftstrom in der Zuluftleitung 12 durchgespült wird.
Bei chlorhaltigen Lösungen empfiehlt
es sich, den Luftstrom abzuschalten und die Lösung mit einem Auffangelement
aufzufangen, beispielsweise einem an die Auslassdüse 10 angeschlossenen
Schlauch. Insbesondere für
den Fall, dass die Wegstrecke zwischen dem Behälter 16 und dem Sprühelement 14 bzw.
der Auslassdüse 10 hinreichend
kurz ist, ist es vorstellbar, dass die Wasserleitung 18 zusammen
mit dem Behälter 16 auswechselbar
ist.
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Um
die Verdampfungsenthalpie des versprühten Wassers zu kompensieren,
sodass die Verdampfung des versprühten Wassers nicht zu einer
lokalen Temperaturabsenkung in der Kabine führt, können der Luftstrom in der Zuluftleitung 12 oder/und das
in der Wasserleitung 18 geförderte Wasser individuell beheizbar
sein. Beim Ausführungsbeispiel
der 1 sind hierzu eine erste Heizeinrichtung 22 sowie
eine zweite Heizeinrichtung 24 schematisch angedeutet,
welche der Wasserleitung 18 bzw. der Zuluftleitung 12 zugeordnet
sind. Bei den Heizeinrichtungen 22, 24 kann es
sich beispielsweise um Wärmetauscher
oder elektrische Heizer handeln. Sie können eine feste Einstellung
haben oder Teil eines geschlossenen Regelkreises sein, mittels dessen
der Energietransfer auf das Wasser bzw. den Luftstrom geregelt werden
kann. In einem solchen Fall kann in Flussrichtung hinter der betreffenden
Heizeinrichtung ein in 1 nicht näher dargestellter Temperaturfühler angeordnet
sein, der die Ist-Temperatur
des Luftstroms in der Zuluftleitung 12 bzw. des Wassers
in der Wasserleitung 18 erfasst und an eine die betreffende
Heizeinrichtung steuernde elektronische Steuereinheit liefert. Bei
dieser Steuereinheit kann es sich um eine gesonderte Steuereinheit
handeln, die nur der Steuerung der betreffenden Heizeinrichtung dient.
Es ist auch denkbar, eine zentrale Steuereinheit zu verwenden, die
sämtliche
steuerbaren Komponenten der in 1 dargestellten
Architektur steuert. Eine solche zentrale Steuereinheit ist in 1 bei 26 schematisch
angedeutet. Aus dem bereitgestellten Ist-Wert der Wasser- bzw. Lufttemperatur
ermittelt dann die zuständige
Steuereinheit eine geeignete Stellgröße für die betreffende Heizeinrichtung.
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Wenngleich
in 1 für
beide Komponenten des Konditionierfluids eine entsprechende Heizeinrichtung
vorgesehen ist, versteht es sich, dass stattdessen nur der Luftstrom
in der Zuluftleitung 12 oder auch nur das Wasser in der
Wasserleitung 18 beheizbar sein kann. In einem solchen
Fall kann eine einzige Heizeinrichtung genügen, die entweder der Zuluftleitung 12 oder
der Wasserleitung 18 zugeordnet ist.
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Der
aus der Auslassdüse 10 austretende Luftstrom
kann beispielsweise in der Größenordnung von
2–20 l/s
liegen. Die Luftgeschwindigkeit an der Auslassdüse 10 ist vorzugsweise
so bemessen, dass im Gesicht und am Körper der Person, zu der hin
das Konditionierfluid ausgestoßen
wird, sich ein Wert von weniger als 0,2 m/s einstellt. Die Wassermenge,
die versprüht
wird, ist vorzugsweise ausreichend, um im Gesichtsbereich der betreffenden
Person eine relative Luftfeuchte in der Größenordnung von 20% – 60% zu
erhalten.
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Die
Auslassdüse 10 kann
starr sein, aber auch in unterschiedliche Richtungen orientierbar sein.
Um den Volumenstrom des aus der Auslassdüse 10 austretenden
Konditionierfluids beeinflussen zu können, kann die Auslassdüse 10 in
ihrem Auslassquerschnitt einstellbar, insbesondere verschließbar sein.
Alternativ oder zusätzlich
kann der Volumenstrom der Luft in der Zuluftleitung 12 beeinflussbar sein.
Dabei empfiehlt es sich, dass sich bei einer Veränderung des Volumenstroms der
Luft in der Zuluftleitung 12 zugleich die versprühte Wassermenge
im entsprechenden Maß ändert. Hierbei
kann eine mechanische Kopplung zwischen den Stellgliedern vorhanden
sein, die den Volumenstrom der Luft in der Zuluftleitung 12 und
die versprühte
Wassermenge bestimmen. Es ist genauso denkbar, dass zur Beeinflussung
der versprühten
Wassermenge das Sprühelement 14 oder/und
die Förderpumpe 20 steuerbar sind,
beispielsweise von der zentralen Steuereinheit 26. Es ist
freilich nicht ausgeschlossen, dass die Auslassdüse 10 permanent offen
ist und der Volumenstrom der Luft fest voreingestellt ist und dementsprechend
nicht veränderbar
ist.
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Das
Sprühelement 14 kann
das Wasser quer oder längs
zum Luftstrom in diesen einspritzen. Es ist auch möglich, dass
das Sprühelement
das Wasser direkt in die Kabine ausstößt und die Überlagerung mit dem Luftstrom
erst dort erfolgt. Bei dem Sprühelement 14 kann
es sich beispielsweise um eine Piezodüse, einen Ultraschallzerstäuber oder
ein Venturielement handeln.
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Die
Energie zum Erwärmen
der Luft in der Zuluftleitung 12 oder/und des Wassers in
der Wasserleitung 18 kann beispielsweise elektrisch bereitgestellt
werden. Sie kann auch aus der Abwärme verschiedener elektrischer,
pneumatischer oder hydraulischer Geräte des Flugzeugs stammen. Steht dampfförmiges Wasser
einer Brennstoffzelle zur Verfügung,
kann statt des in dem Behälter 16 bevorrateten
Wassers auch dieser Dampf verwendet und mittels eines Wärmetauschers
abgekühlt
werden. Die dabei freiwerdende Energie kann ungenutzt verworfen
werden. Sie kann aber auch zum Erwärmen der Luft in der Zuluftleitung 12 genutzt
werden.
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Das
in den Luftstrom eingebrachte Wasser ist vorzugsweise entmineralisiert
und mikrobiologisch rein. Mineralienhaltiges Wasser könnte zu
unerwünschten
Kalkablagerungen in der Kabine führen, mikrobiologisch
kontaminiertes Wasser könnte Krankheiten
hervorrufen. Deshalb ist bei der Luftbefeuchtungsanordnung der 1 eine
Behandlungseinheit 28 vorgesehen, in welcher das in der
Wasserleitung 18 angelieferte Wasser physikalisch oder/und chemisch
oder/und biologisch behandelt wird. Die Behandlungseinheit 28 kann
beispielsweise eine Entkeimung des Wassers bewirken. Falls das Wasser
mineralienfrei, jedoch nicht vollständig entkeimt ist, kann die
Behandlungseinheit 28 ein Gerät zum Zerstören von Mikroorganismen enthalten.
Die Entkeimung kann auf physikalischen Weg bewirkt werden, beispielsweise
durch Bestrahlung des Wassers mit ultraviolettem Licht oder durch
Beschallung mit Ultraschall. Diese Methoden erfordern nur einen
geringen Energieeinsatz, der zum Abtöten der Keime notwendig ist.
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Ein
schematisch in 1 angedeutetes Ventil 30 bietet
die Möglichkeit,
die Wasserzufuhr zum Sprühelement 14 zu
unterbrechen. Das Ventil 30 kann manuell bedienbar sein.
Es kann auch, wie in 1 gestrichelt angedeutet, von
der Steuereinheit 26 steuerbar sein.
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In
den weiteren Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten
wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch
ergänzt
um einen Kleinbuchstaben. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird
auf die vorstehenden Ausführungen zu 1 verwiesen.
Soweit sich nachstehend nichts anderes ergibt, gelten diese sinngemäß auch für die in
den weiteren Figuren gezeigten Komponenten.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 2 betrifft eine Lösung, bei der mehrere (im dargestellten
Beispielfall zwei) Auslassdüsen 10a zentral
mit Wasser und Luft versorgt werden. Dabei ist es vorstellbar, einige
zehn, einige hundert oder sogar tausend oder mehr Auslassdüsen 10a aus
einer gemeinsamen Wasser- und Luftversorgung zu speisen. Um die Wasserzufuhr
zu den Auslassdüsen 10a bzw.
den Sprühelementen 14a individuell
beeinflussen zu können,
kann jeder Auslassdüse 10a ein
gesondertes Absperrventil 32a zugeordnet sein, das in den
jeweiligen Leitungszweig eingefügt
ist, der von der zentralen Wasserleitung 18a zum jeweiligen
Sprühelement 14a führt. Die
Absperrventile 32a können
von der Steuereinheit 26a steuerbar sein. Es ist auch denkbar,
den Passagieren die Möglichkeit
zu geben, die Absperrventile 32a über geeignete Bedienelemente zu
steuern. Sind die Absperrventile 32a vorhanden, kann im übrigen auch
das Hauptventil 30a in der Wasserleitung 18a weggelassen
werden.
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Die
Steuereinheit 26a kann dazu ausgebildet sein, den Ausstoß von Konditionierfluid
aus den Auslassdüsen 10a individuell
für jede
Auslassdüse 10a, aber
auch gruppenweise jeweils für
eine Gruppe von mehreren Auslassdüsen 10a zu steuern.
Es ist auch denkbar, dass mehrere, voneinander unabhängige Steuereinheiten
vorgesehen sind, die jeweils nur für die Steuerung einer Teilanzahl
von Auslassdüsen
zuständig
sind. So ist es beispielsweise denkbar, pro Temperaturzone der Flugzeugkabine
eine Steuereinheit vorzusehen.
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Bei
der Variante der 3 wird im Unterschied zum Ausführungsbeispiel
der 2, wo die Luft in den Zuluftleitungen 12a individuell
mittels einer Heizeinrichtung 24a erwärmbar ist, die Zuluft zentral
für mehrere
(im dargestellten Beispielfall zwei) Luftauslässe 10b beheizt. Hierzu
ist eine Heizeinrichtung 24b vorgesehen, welche einer Speiseleitung 34b zugeordnet
ist, von der die einzelnen Zuluftleitungen 12b abzweigen.
Die Energie zur Erwärmung
der Luft kann aus den gleichen Quellen stammen, wie sie zuvor im
Zusammenhang mit 1 angesprochen wurden. Als weitere
Quelle kommt Warmluft aus der Triebwerkszapfluft in Betracht. Die Triebwerkszapfluft
kann nach Druckregelung unmittelbar in den in der Speiseleitung 34b angelieferten Luftstrom
eingeblasen werden, um so die Temperatur dieses Luftstroms zu steuern.
Genauso ist es denkbar, die Wärmeenergie
der Triebwerkszapfluft über einen
Wärmetauscher
auf den Luftstrom in der Speiseleitung 34b zu übertragen.
Ein Rohrbündel-
oder Plattenwärmetauscher
kann sich hierfür
eignen. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind in 3 weder ein Hauptventil in der
Wasserleitung 18b noch den einzelnen Sprühelementen 14b zugeordnete
Absperrventile gezeigt. Es versteht sich, dass solche Ventile ähnlich dem
Ausführungsbeispiel
der 2 auch bei der Variante der 3 vorgesehen
sein können.
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Das
in die Flugzeugkabine ausgestoßene Konditionierfluid
kann auch allein aus versprühtem Wasser
bestehen. Bei einer solchen Ausbildung wird auf einen überlagerten
Luftstrom, der das versprühte Wasser
mitführt,
verzichtet. Es muss dann das Wasser auf eine Temperatur über der
Kabinentemperatur erwärmt
werden, um den thermischen Komfort in der Kabine nicht zu beeinträchtigen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
ohne überlagerten Luftstrom
ist in 4 gezeigt. Das in dem Behälter 16c enthaltene
Wasser kann auf verschiedene Weise bereitgestellt werden. Das Wasser
kann beispielsweise durch Abscheidung aus der Kabinenluft gewonnen
werden und zur Kabinenluftbefeuchtung wiederverwendet werden. Bevor
das so gewonnene Wasser jedoch wieder versprüht wird, ist eine sorgfältige Aufbereitung
erforderlich. Wasser kann aus der Kabinenluft durch Adsorption oder Übersät tigung
abgeschieden werden. In 4 ist ein Abscheider schematisch
bei 36c dargestellt. Die getrocknete Abluft 38c kann
entweder aus dem Flugzeug ausgeblasen werden oder nach vorheriger
Aufbereitung als Versorgungsluft in die Kabine eingeleitet werden.
Sie kann auch zur Trocknung oder/und Erwärmung von Strukturteilen des
Flugzeugs benutzt werden, an denen befeuchtete Kabinenluft kondensieren
kann.
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Das
von dem Abscheider 36c bereitgestellte flüssige Wasser
wird im Beispielfall der 4 bei 40c einer ersten
Stufe der Wasseraufbereitung unterzogen. Bei dieser Aufbereitungsstufe
erfolgt eine Partikel- oder/und Phasentrennung (fest-flüssig oder
flüssig-flüssig) des
Wassers. Zur Partikeltrennung kann beispielsweise ein Wasserfilter
mit einem Abscheidgrad zwischen 50 und 200 μm verwendet werden. In der Aufbereitungsstufe 40c kann
auch eine Trennung nach der Dichte der Phasen erfolgen. Hier kann
beispielsweise ein Zentrifugalabscheider zur Anwendung kommen. Im
Rahmen der Aufbereitungsstufe 40c kann ein Abfallmassenstrom 42c anfallen,
der kontinuierlich abgeführt
wird.
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In
einer anschließenden
zweiten Stufe der Wasseraufbereitung, die in 4 bei 44c erfolgt, wird
eine Abtrennung von gelösten
Komponenten oder/und von mikrobiologischen Verunreinigungen durchgeführt. Diese
Trennung kann nach dem chemischen Potential oder der Partikelgröße erfolgen.
Als mögliche
Trennmethoden sind Membranverfahren wie Mikrofiltration, Ultrafiltration,
Nanofiltration, Umkehrosmose und Elektrodialyse oder physikalisch/chemische
Verfahren wie Adsorption, Absorption, Ausfällung und Elektrophorese vorstellbar.
Falls Adsorptions-, Absorptions- oder Ausfällungsapparate verwendet werden,
muss ein Stoffstrom 46c dem Apparat zugeführt werden
und ein mit den abzutrennenden Komponenten beladener Stoffstrom 48c aus dem
Apparat ausgeschleust werden. Eine Abtrennung unterschiedlicher
Phasen kann in der Aufbereitungsstufe 44c beispielsweise
nach Maßgabe
der Partikelgröße oder/und
der Sinkgeschwindigkeit in einem Zentrifugalfeld erfolgen.
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Falls
die geostatische Höhe
nicht ausreichend ist, um das bereitgestellte Wasser des Abscheiders 36c durch
die Aufbereitungsstufen 40c, 44c zu dem Behälter 16c fließen zu lassen,
kann eine Förderpumpe 50c vorgesehen
sein, um das flüssige Wasser
des Abscheiders 36c zu fördern. Bei dieser Förderpumpe 50c kann
es sich beispielsweise um eine Kolben-, Membran- oder Turbopumpe
handeln.
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Wiederum
aus Gründen
der Übersichtlichkeit sind
in 4 weder eine Steuereinheit noch Ventile zur Sperrung
des Wasserflusses in der Wasserleitung 18c gezeigt. Es versteht
sich jedoch, dass derartige Komponenten auch bei dem Ausführungsbeispiel
der 4 vorhanden sein können, so wie dies der Fall
bei den Ausführungsbeispielen
der 1 und 2 ist. Auch versteht es sich,
dass die in 4 gezeigte Art der Wassergewinnung
und -aufbereitung bei den übrigen
hier betrachteten Ausführungsbeispielen
zur Anwendung kommen kann.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 5 veranschaulicht eine Systemarchitektur, in der
Trinkwasser aus einem bordeigenen Frischwassertank 52d so aufbereitet
wird, dass es zur individuellen Befeuchtung genutzt werden kann.
Zu Techniken der Wasseraufbereitung wird auf die zuvor im Zusammenhang mit
der Beschreibung der 4 gemachten Erläuterungen
verwiesen.
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6 zeigt
schließlich
verschiedene Möglichkeiten,
wo Auslassdüsen 10e in
einem Flugzeug zum Zwecke der individuellen Luftbefeuchtung eingebaut
werden können.
Eine Möglichkeit
ist die in 6 mit 54e bezeichnete
Deckenverkleidung der Flugzeugkabine. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, Auslassdüsen 10e in
eine vordere oder seitliche Wandverkleidung 56e der Kabine
einzubauen. Daneben kann die Rückseite
der Rückenlehne
eines Passagiersitzes 58e zum Einbau einer Auslassdüse 10e genutzt
werden, die dann der dahinter sitzende Passagier zur individuellen
Luftbefeuchtung nutzen kann. Auch kann eine Auslassdüse 10e an
einem Ende eines steifen, jedoch biegsamen Schlauchs 60e angebracht
sein, der mit seinem anderen Ende beispielsweise im Kopfstützenbereich
eines Sitzes 58e befestigt ist. Der Schlauch 60e ermöglicht eine Anpassung
an unterschiedliche Größen der
Passagiere und auch eine Anpassung an verschiedene Sitzpositionen,
sodass beispielsweise auch in einer Liegeposition eine präzise Befeuchtung
des Gesichtsbereichs der in dem Sitz befindlichen Person möglich ist.
Je präziser
das aus den Auslassdüsen 10e austretende
Konditionierfluid auf die Gesichter der Passagiere gerichtet ist,
desto effektiver wird das eingesetzte Wasser genutzt, was insgesamt
günstig für einen
niedrigen Wasserverbrauch ist.