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Die Erfindung betrifft Kohlenmonoxidwarner, insbesondere zur Verwendung in Luftfahrzeugen.
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In Verbrennungsmotoren oder Strahltriebwerken, in denen Vortrieb oder Bewegung durch die Verbrennung von Treibstoff generiert wird, kann Kohlenmonoxid (CO) – auch Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenstoffmonooxid genannt – bei der Verbrennung von Benzin, Kerosin oder einem anderen Kohlenstoff umfassenden Treibstoff entstehen. Kohlenmonoxid ist ein giftiges Gas und kann bei Einatmen zu einer tödlichen Kohlenmonoxidvergiftung führen.
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Aus der Patentschrift
US 7,746,240 ist ein für die Verwendung in Luftfahrzeugen vorgesehener Kohlenmonoxidwarner („CO Guardian”) bekannt. Dieser detektiert die Kohlenmonoxidkonzentration und sendet bei Überschreiten einer vorgewählten Konzentration optisches Warnsignal oder einen akustischen Warnton aus.
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Problematisch am bisherigen Stand der Technik ist, dass eine Vergiftung durch eine geringe, an sich nicht tödliche Kohlenmonoxidkonzentration deutliche Bewusstseinseintrübungen zur Folgen haben kann, ohne dass die betreffende Person dies überhaupt registriert. Die Anfälligkeit für solche Bewusstseinseintrübungen ist von Person zu Person unterschiedlich.
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Der Erfinder erkannte die Möglichkeit, dass eine Person mit bereits leichter Bewusstseinseinschränkung durch eine Kohlenmonoxidvergiftung den Alarm eines aus dem Stand der Technik bekannten Kohlenmonoxidwarners nicht mehr bewusst wahrnimmt oder zumindest nicht mehr die richtigen Handlungsanweisungen aus einer erhöhten Kohlenmonoxidkonzentration ableiten kann.
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Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kohlenmonoxidwarner anzugeben, der sich auch bei Vorliegen einer Kohlenmonoxidvergiftung in das Bewusstsein der entsprechenden Person drängt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Kohlenmonoxidwarners anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch den in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Kohlenmonoxidwarner oder durch das in dem nebengeordneten Anspruch angegebenen Verfahren zum Betrieb eines Kohlenmonoxidwarners gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.
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Die Erfindung umfasst einen Kohlenmonoxidwarner mit einem Kohlenmonoxiddetektor, einem Eingang für eine elektrische Stromversorgung, einem Signalgenerator für ein akustisches Signal und einem Kopfhöreranschluss. Der Kohlenmonoxiddetektor ist mit dem Signalgenerator verschaltet. Der Signalgenerator ist mit dem Kopfhöreranschluss verschaltet. Der Kohlenmonoxiddetektor sowie der Signalgenerator werden über den Eingang für eine elektrische Stromversorgung mit Energie versorgt. Bei Überschreiten einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration sendet der Signalgenerator ein Warnsignal an den Kopfhöreranschluss.
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Die gewählte Kohlenmonoxidkonzentration kann dabei 50 ppm betragen
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Eine mögliche Anwendung liegt in der Luftfahrt. Es ist möglich, Abwärme aus dem Motorraum oder aus den Triebwerken zur Heizung eines Cockpits oder anderer Teile eines Luftfahrzeugs zu verwenden. Die Erfahrung zeigt, dass dabei Lecks auftreten können, so dass Kohlenmonoxid aus dem aus dem Verbrennungsraum in den Bereich eines Luftfahrzeugs gelangen kann, in dem sich Personen aufhalten.
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Dadurch, dass nun ein Warnsignal direkt an einen Kopfhöreranschluss gesendet wird, wird die Wahrscheinlichkeit, dass das Warnsignal in der allgemeinen Geräuschkulisse der Windgeräusche, des Motorenlärm oder lauter Musik oder Ähnlichem untergeht deutlich vermindert. Die entsprechende Person, z. B. der Fahrzeugführer, Pilot, usw. nimmt das Warnsignal deshalb bewusster war, insbesondere, wenn sein Bewusstsein schon durch eine Kohlenmonoxidkonzentration die keine Warnung auslöst, eingetrübt ist.
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Der Kohlenmonoxiddetektor kann ein konventioneller Detektor, z. B. ein wie in der Patentschrift
US 7,746,240 beschriebener Detektor sein.
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Als Signalgenerator kommt jeder Signalgenerator in Rage, der ein Warnsignal oder eine Sprachaufzeichnung ausgeben kann.
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Der Kohlenmonoxidwarner eignet sich für alle Fahrzeuge und insbesondere für diejenigen Fahrzeuge, zu deren Betrieb das Tragen eines Kopfhörers oder Headsets vorgesehen ist, z. B. Luftfahrzeuge.
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In einer Ausführungsform ist die Stromversorgung zum Empfangen einer Gleichspannung zwischen 9 und 40 Volt (9–40 VDC) vorgesehen. Der Kohlenmonoxidwarner braucht dann keine eigene Energiequelle aufweisen, sondern wird über den Eingang für eine elektrische Energieversorgung gespeist. Dafür kann der Kohlenmonoxidwarner mit dem Stromversorgungsnetz des entsprechenden Fahrzeugs verschaltet sein.
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Es ist aber auch möglich, dass der Kohlenmonoxidwarner eine eigene Energiequelle, z. B. eine Batterie, umfasst und dadurch unabhängig von einem externen Stromversorgungsnetz arbeitet.
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In einer Ausführungsform ist der Eingang der elektrischen Stromversorgung des Kohlenmonoxidwarners zur Verschaltung mit einem Zigarettenanzünder oder einem Bordnetzanschluss vorgesehen. Der Eingang der elektrischen Stromversorgung kann dafür die entsprechenden Steckverbindungen umfassen. Dann braucht beispielsweise nur der Stecker der elektrischen Stromversorgung in die Steckdose des Zigarettenanzünders eingesteckt werden, um den Kohlenmonoxidwarner mit Energie zu versorgen.
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In einer Ausführungsform ist der Kohlenmonoxidwarner zur festen Installation vorgesehen. Diese kann im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs oder Luftfahrzeugs stattfinden. Somit bildet der Kohlenmonoxidwarner eine fest installiertes Instrument zur Überwachung der Kohlenmonoxidkonzentration. Der Kohlenmonoxidwarner kann mittels Schrauben mit dem Fahrzeug verbunden werden. Dadurch ist sichergestellt, dass er beim Überfahren von Bodenunebenheiten oder beim Durchfliegen von unterschiedlichen Luftströmungen sein Position beibehält und nicht umherfliegen und Personen oder andere Instrumente verletzen oder beschädigen kann.
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Es ist aber auch möglich, dass der Kohlenmonoxidwarner an einer geeigneten Position, z. B. einer Schublade, abgelegt werden kann oder mittels einer Saugnapfbefestigung an einer glatten Oberfläche befestigt werden kann. Dazu kann der Kohlenmonoxidwarner eine Saugnapfbefestigungsvorrichtung umfassen.
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In einer Ausführungsform umfasst der Kohlenmonoxidwarner eine optische Signalausgabe, wobei der Kohlenmonoxidwarner bei Überschreiten einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration ein optisches Warnsignal aussendet. Es ist vorteilhaft, dass das optische Warnsignal so intensiv leuchtet, dass es auch bei eingetrübtem Bewusstsein wahrgenommen wird. Deshalb ist es möglich, dass der Kohlenmonoxidwarner grelle Lichtblitze aussendet.
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In einer Ausführungsform umfasst der Kohlenmonoxidwarner eine Funkschnittstelle für mobile Kommunikationsgeräte. Der Kohlenmonoxidwarner sendet dann bei Überschreiten einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration ein Warnsignal über die Funkschnittstelle aus. Die Funkschnittstelle kann dabei mit sich in Funkreichweite befindlichen mobilen Kommunikationsgeräten, wie z. B. einem Mobiltelefon des Fahrzeugführers, kommunizieren und das mobile Kommunikationsgerät dazu veranlassen, ein Notsignal auszusenden. Dadurch ist es möglich, dass der Kohlenmonoxidwarner in der Umgebung stationierte SAR (Search and Rescue) Einheiten oder ähnliche Institutionen benachrichtigt und darüber informiert, dass möglicherweise ein Fahrzeugführer schon an einer Kohlenmonoxidvergiftung leidet. Dabei können die aktuelle Position und die Richtung und die Höhe der Geschwindigkeit via das mobile Kommunikationsgerät übertragen werden. Die Datenübertragung zwischen dem Kohlenmonoxidwarner und dem mobilen Kommunikationsgerät kann z. B. über eine Infrarotschnittstelle oder über eine Bluetooth Verbindung erfolgen.
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In einer Ausführungsform ist das Warnsignal rücksetzbar und wird nach einer gewählten Zeitspanne reaktiviert. Ist sich der Fahrzeugführer um die Kohlenmonoxidkonzentration bewusst aber hat er gerade andere Aufgaben zu lösen, z. B. einen Brand zu löschen, so kann das Aussenden des Warnsignals unterdrückt werden. Damit die erhöhte Kohlenmonoxidkonzentration jedoch nicht in Vergessenheit gerät, wird das Warnsignal nach einer gewählten Zeitspanne wieder reaktiviert. Die Zeitspanne kann dabei ein Bereich einiger Sekunden oder einiger Minuten liegen.
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In einer Ausführungsform sendet der Kohlenmonoxidwarner bei Überschreiten einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration ein von einem Benutzer zu tastendes, zu riechendes oder zu schmeckendes Warnsignal aus. Wie bereits erläutert, kann eine Kohlenmonoxidvergiftung zu Bewusstseinseintrübungen führen. Deshalb ist es essentiell, dass dem Fahrzeugführer die akute Gefahr bewusst wird. Dazu ist es möglich, möglichst viele Sinne anzusprechen. Somit kann der Tastsinn durch ein Vibrationsalarm angesprochen werden. Es ist z. B. möglich, dass der Kohlenmonoxidwarner mit einer Sitzunterlage verschaltet ist, die vibrieren kann. Ganz Allgemein kann der Kohlenmonoxidwarner mit einem Vibrator verschaltet sein, der in Kontakt mit der Haut des Fahrzeugführers angeordnet ist.
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Ebenso ist es möglich, dass ein stark riechendes Gas, z. B. ein stark übel riechendes Gas, bei Überschreiben einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration freigesetzt wird. Dies hätte nebenbei den Vorteil, dass der Fahrzeugführer quasi gezwungen sein könnte, ein Fenster zu öffnen, um frische Luft mit normaler Kohlenmonoxidkonzentration in das Fahrzeug hereinzulassen.
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Ebenso ist es möglich, eine übel schmeckende Substanz in eine Getränkeflasche für den Fahrzeugführer freizusetzen, um ihm die Gefahr bewusst zu machen.
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In einer Ausführungsform sendet der Kohlenmonoxidwarner bei Überschreiten einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration akustisch eine Handlungsanweisung an den Fahrzeugführer.
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Die Gefahr bei einer Bewusstseinseintrübung besteht auch darin, dass der Fahrzeugführer die Warnsignal zwar erkennt, aber nicht mehr in der Lage ist, zu überlegen, welche Handlungen zur Gefahrenbeseitigung vorzunehmen sind. Der Kohlenmonoxidwarner kann die entsprechenden Handlungsanweisungen, z. B.:
- – „Fenster öffnen!”
- – „Heizung abstellen!”
- – „Heizungslüftungsdüsen schließen!”
über den Kopfhörerausgang ausgeben.
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Aus ist es möglich, Statusinformationen über die Kohlenmonoxidkonzentration über den Kopfhörerausgang, wie z. B. „Kohlenmonoxidkonzentration beträgt XY ppm”, auszugehen, wobei XY die Kohlenmonoxidkonzentration in ppm ist.
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Ferner ist es möglich, einen lauten und in der Frequenz variierenden Signalton, z. B. ein Sirenensignal, über den Kopfhöreranschluss zu senden. Der Signalton kann dabei Lautstärken zwischen 75 und 85 dB betragen.
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Ferner kann die Lautstärke oder die Frequenz des Signaltons von der detektierten Kohlenmonoxidkonzentration abhängen.
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Es ist möglich, den oben beschriebenen Kohlenmonoxidwarner in einem Land- oder Luftfahrzeug mit Kolbenmotorantrieb, Turbinenantrieb oder Staustrahltriebwerk zu verwenden.
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Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Kohlenmonoxidwarners mit den Schritten:
- – Detektieren der Kohlenmonoxidkonzentration,
- – Vergleichen der Kohlenmonoxidkonzentration mit einem gewählten Grenzwert,
- – Senden eines Warnsignals und/oder einer Handlungsanweisung an einen Kopfhöreranschluss.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es zeigen
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1: die schematische Verschaltung eines Kohlenmonoxidwarners,
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2: die Anordnung eines Kohlenmonoxidwarners in einem Cockpit
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3: einen tragbar ausgeführten Kohlenmonoxidwarner
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4: die Kommunikation zwischen einem Kohlenmonoxidwarner und einem mobilen Kommunikationsgerät
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5: den zeitlichen Ablauf einer Kohlenmonoxidwarnung.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt die schematische Verschaltung eines Kohlenmonoxidwarners COW mit einem Signalgenerator SG und einem Kohlenmonoxiddetektor COD. Über einen Eingang für eine elektrische Stromversorgung Vin können der Signalgenerator SG und der Kohlenmonoxiddetektor COD mit elektrischer Energie versorgt werden. Detektiert der Kohlenmonoxiddetektor COD, dass die Kohlenmonoxidkonzentration einen gewählte Konzentration überschreitet, so gibt er ein entsprechenden Aktivierungssignal an den Signalgenerator SG, mit dem der Kohlenmonoxiddetektor verschaltet ist. Ist der Signalgenerator SG aktiviert, so erzeugt er ein Warnsignal und stellt dieses an dem Kopfhöreranschluss KA bereit.
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2 zeigt ein Teil einer Instrumentierung eines Cockpits CP eines Luftfahrzeugs. In einer Anzeigetafel des Cockpits CP können ein Vielzahl an Instrumenten, z. B. ein künstlicher Horizont, eine Uhr, Geschwindigkeitsmesser, usw. angeordnet sein. In einem Instrumentenschacht ist ein fest installierter Kohlenmonoxidwarner COW als Teil der Instrumentierung angeordnet. Rückseitig kann er über den Eingang für eine elektrische Stromversorgung (hier nicht gezeigt) mit dem Bordnetz den Luftfahrzeugs verschaltet sein. Eine feste Installation hat den Vorteil, dass sich der Kohlenmonoxidwarner COW nicht selbst lösen kann und durch umherfliegen andere Gegenstände oder Instrumente beschädigen oder gar Personen verletzen kann.
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3 zeigt eine tragbar ausgeführte Version des Kohlenmonoxidwarners COW. Über den Kopfhöreranschluss KA kann ein Pilot das Warnsignal via Headset oder Kopfhörer hören. Der Kohlenmonoxidwarner COW kann ferner einen Kopfhörereingang KI aufweisen, damit der Kohlenmonoxidwarner COW in ein bestehendes System aus Bordkommunikation und Headset integriert werden kann. Dazu werden die übrigen Signale zwischen Kopfhörereingang KI und Kopfhörerausgang KA ohne Veränderung durchgeschleift.
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Unabhängig von der konkreten Ausführungsform kann der Kohlenmonoxidwarner COW ein Display D zur Anzeige der aktuellen Kohlenmonoxidkonzentration umfassen. Ferner kann der Kohlenmonoxidwarner COW eine Warnleuchte WL umfassen, die im Fall eines Alarm leuchtet oder blinkt.
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Bei Verwendung eines tragbaren, also nicht fest installierten, Kohlenmonoxidwarners COW wäre darauf zu achten, dass er aus den o. a. Gründen auch bei Turbulenzen an seinem Ort verbleibt.
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4 zeigt eine Ausgestaltung eines Kohlenmonoxidwarners COW, wobei der Kohlenmonoxidwarner über eine Antenne AN mit einem in der Nähe angeordneten mobilen Kommunikationsgerät MKG, z. B. Mobiltelefonen, kommuniziert und somit den Alarmzustand an andere Personen oder Institutionen mitteilt.
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5 zeigt den zeitlichen Ablauf einer Kohlenmonoxidwarnung. Die Abszisse, t, deutet den zeitlichen Verlauf an. Die linke Ordinate zeigt die Intensität I des Warnsignals an. Die rechts Ordinate zeigt die Kohlenmonoxidkonzentration K an.
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Bei Erreichen oder Überschreiten einer gewählten Kohlenmonoxidkonzentration GK wird ein Warnsignal W1 an den Kopfhörerausgang gesendet. Der Fahrzeugführer erkennt nun die Gefahr der Situation und leitet Gegenmaßnahmen ein. Damit ihn das Warnsignal nicht weiter stört, setzt er das Warnsignal zurück. Nach einer gewählten Zeitspanne liegt die Kohlenmonoxidkonzentration K jedoch noch immer über der gewählten Konzentration GK. Deshalb reaktiviert der Kohlenmonoxidwarner das Warnsignal. Entsprechend liegt am Kopfhöreranschluss nun das lautere Warnsignal W2 an. Nach einem erneuten Rücksetzen sinkt die Kohlenmonoxidkonzentration K ab. Bei erneutem Reaktivieren ertönt das Warnsignal W3 weniger laut. Nach dem dritten Rücksetzen unterschreitet die aktuelle Kohlenmonoxidkonzentration K die gewählte Konzentration GK, da die Gegenmaßnahmen wirkungsvoll waren. Ein erneutes Reaktivieren des Warnsignals unterbleibt deshalb.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Varianten mit zusätzlichen Anzeigen oder Alarmen stellen ebenfalls erfindungsgemäße Ausgestaltungen dar.
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Bezugszeichenliste
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- AN:
- Antenne
- COD:
- Kohlenmonixiddetektor
- COW:
- Kohlenmonoxidwarner
- CP:
- Cockpit
- D:
- Display
- GK:
- Gewählte Konzentration
- FS:
- Funkschnittstelle
- I:
- Intensität des Warnsignals
- IN:
- Instrumente
- K:
- CO-Konzentration
- KA:
- Kopfhöreranschluss
- KI:
- Kopfhörereingang
- MKG:
- Mobiles Kommunikationsgerät
- OSA:
- Optische Signalausgabe
- SG:
- Signalgenerator
- Vin:
- Eingang für eine elektrische Stromversorgung
- W:
- Warnleuchte
- W1, W2, W3:
- Warnsignale
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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