EP2566817A2 - Wassersystem für ein fahrzeug und verfahren zur keimreduktion in einem wassersystem - Google Patents
Wassersystem für ein fahrzeug und verfahren zur keimreduktion in einem wassersystemInfo
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- EP2566817A2 EP2566817A2 EP11717562A EP11717562A EP2566817A2 EP 2566817 A2 EP2566817 A2 EP 2566817A2 EP 11717562 A EP11717562 A EP 11717562A EP 11717562 A EP11717562 A EP 11717562A EP 2566817 A2 EP2566817 A2 EP 2566817A2
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Definitions
- the invention relates to a water system in an aircraft, to a method for germ reduction of a water system in an aircraft, and to an aircraft having a water system.
- a larger commercial aircraft typically includes a water system that provides drinking water quality water on-board the aircraft during flight.
- a standard water system of an aircraft provides water consumers, such as toilets, galleys, water dispensers and the like from a central water supply and leads used water depending on the nature of
- Fresh water is usually filled in the ground system via water supply systems, such as tankers, into the water system of the aircraft. Due to the danger of the proliferation of microbiological germs in a water system, it is necessary to keep the germ count within predetermined limits. For water systems, only disinfection is currently used to:. to achieve a microbiological germ count reduction. For disinfection, the water system via a designated filling a chemical Disinfectants added and by means of multiple rinses through the
- An exemplary embodiment of the water system according to the invention comprises at least one water supply source, at least one water-conducting device, at least one closure valve and at least one
- W r asserwayss provoke are connected to the water-bearing device.
- the germ reduction port is adapted to introduce a spinal reducing fluid into the aquifer.
- the shut-off valve is disposed between the water supply source and the germ reduction port and is configured to be completely closed and to enter
- the source of water supply could be primarily designed as a water tank holding a limited amount of water. Fresh water can provide. It could also be used a variety of water tanks, which are located for example in the vicinity of water-consuming facilities. The number, type and execution of water tanks is not essential to the core idea of the invention and will not be limited to the use of water tanks in the following.
- the water-bearing device could be a pipeline network with the usual
- Components is constructed, for example, one or more pipes, which are connected to coupling elements, branches, valves or the like.
- the water-carrying device is intended to provide water from the water supply to the water-consuming devices.
- the closing valve could be embodied, for example, as an electrically, pneumatically or hydraulically operable switching valve which is opened or closed, for example, to an externally supplied signal and thus permits or prevents the flow through of the germ-reducing fluid.
- the germ reduction port and the water-conducting device are fluidly connected to each other, so that the germ reduction port without further
- the water system is adapted to initiate a germ-reducing fluid in the aquifer.
- the germ reduction port could be in the form of a flange, neck, or other molding to which a source of germ reduction fluid can be attached.
- the germ-reducing fluid can be realized in various ways, so that by introducing the germ-reducing fluid, a disinfection or a Sterilization of the aquifer system is carried out.
- germ reduction methods differ in that essentially complete sterility is to be achieved during sterilization, while in disinfection the microbiological germ count is reduced to a level that makes infection unlikely. Therefore, a variety of different effective germ-reducing fluids for the applications in the inventive water systems conceivable.
- the germ-reducing fluid could be, for example, water vapor at a sufficiently high temperature so that by introducing the water vapor into the aquifer, it is heated to completely deactivate the germs therein. In the disinfection, however, could deviate a chemical
- Germ reduction port should be completely closable so that no danger to the water supply source emanates from the germ-reducing fluid and in particular that a drinking water tank does not come into contact with the germ-reducing fluid outside of the disinfection intervals.
- the gist of the invention is a conventional one
- the water-bearing device to modify such that a normal operation of the water system is possible, but at the same time by the germ reduction port on very simply, by blocking access to the water supply source, the water-bearing device within the vehicle is uncomplicated during rest periods of the vehicle by seeding an external source of germ-reducing fluid or in situ by continuously entraining and activating a source of germ-reducing fluid.
- the water supply source is at least partially designed as a fuel cell, which emits water vapor when generating electricity, which can be condensed and passed to water consumers.
- the water system according to the invention has a first shut-off valve, which is located directly on a
- Exhaust port of the fuel cell is arranged, and a second
- Termination valve which is arranged on a connecting line to a water tank.
- the germ reduction port is located in this arrangement between the first shut-off valve and the second shut-off valve, so that the water-conducting device of the fuel cell system for germ reduction can be treated in isolation. Accordingly, it is not necessary to
- Means at least one venting valve which is adapted to be opened in transit of the process of germ reduction, so that initiated germ-reducing fluid can escape there.
- a venting valve which is adapted to be opened in transit of the process of germ reduction, so that initiated germ-reducing fluid can escape there.
- the water-conducting device has at least one water-carrying component, which is equipped with a process sensor for checking the germ reduction time or the process of germ reduction.
- the water-bearing component could, for example, be a separate line branch of a complex water pipe system, a branching device, a connector or the like.
- the process sensor could be positioned in fluid communication in the water-bearing component so that the status of the germ reduction process can be determined.
- the process sensor could be embodied as a temperature sensor, which determines, for example, when the water-carrying component is exposed to water vapor, that the temperature required for the intended type of germ reduction is reached.
- the process sensor could be embodied as a substance sensor that registers the presence and concentration of a chlorine-containing chemical compound. It would also be conceivable, for example, to equip a multiplicity of water-conducting components with such a process sensor in order to detect the presence of sufficient germ reduction in all relevant areas of the water system and, for example, already sufficiently germ-reduced areas of the water system by means of terminating valves present there to prevent a further germ reduction
- the water system according to the invention has at least one control unit which is connected to the at least one shut-off valve.
- the control unit is set up at
- control unit is connected to the at least one process sensor and is configured, upon detection of the passage of a time required for the germ reduction at a germ-reducing state at least at the respective or all
- Water system a water treatment device which is connected to the water-carrying device and to which a bypass is arranged in parallel, via bypass valves with the water-carrying device connected is. This is necessary to protect the water treatment device from being damaged by the germ-reducing fluid when the germ reduction is carried out. For this purpose, the access to the water treatment device must be blocked and the bypass opened, so that the germ-reducing fluid flows around the water-treating component.
- the water treatment device could be a mineralization unit or the like.
- the inventive system has a source of germ-reducing fluid.
- the germ-reducing fluid source is implemented as a steam generator connected to a water supply source.
- a temperature-based sterilization with the water-bearing device can be performed.
- the germ-reducing fluid source is a means for delivering a disinfecting fluid.
- Device could include, for example, a tank with the disinfecting liquid and a means for conveying the disinfecting liquid.
- the object is also achieved by a method for reducing germs in aquatic facilities in an aircraft.
- the method basically comprises the steps of closing shut-off valves to at least one water supply source, introducing a germ-reducing fluid into at least one aquifer, interrupting introduction of the germ-reducing fluid, opening the shut-off valves, and flushing the aquifer with water.
- FIG. 1 shows a first embodiment of a water system according to the invention
- Fig. 2 shows a second embodiment of an inventive
- Fig. 3 shows an inventive V experienced in a schematic
- Fig. 4 shows an aircraft with at least one eriindungsconceen water system.
- Water system 2 shown in a schematic representation, which is adapted to perform next to a Wasser enteredang also a water generation.
- the water system 2 according to the invention is also able to carry out a germ reduction in the form of a sterilization.
- the water system 2 according to the invention has a fuel cell system 4 which emits exhaust gases at an Ahgas connection 6, which contain water vapor during regular operation of the fuel cell 4 to generate electricity. Via an exhaust pipe 8 is followed by a water extraction device 10, is condensed in the water vapor from the exhaust gas of the fuel cell 4 to be accessible for use for the water supply on board the aircraft. Besides necessary components for a water extraction, the
- Water extraction unit 10 also have a buffer memory 12, could be stored in the extracted water, it can not be completely surrendered by the water system to water consumers. Additionally, one or more heat exchangers 14 could be disposed within the water extraction unit 10 to deliver heat from the exhaust gas to the environment or to systems consuming various heat, such as a defrost system or the like.
- a level sensor 16, a heating element 18, a temperature sensor 20, a water pump 22, air separation modules 24 and the like could additionally be arranged in the water extraction unit 10 to treat inert gas for inerting systems and oxygen enriched air for other purposes. The heating element 18 and the temperature sensor 20 could prevent freezing of water.
- the water extraction unit 10 has a water outlet 26, is provided at the de-ionized water from the water vapor of the fuel cell system 4. This water could be used without further treatment for facilities within the aircraft that would be at risk of calcification if conventional mineral drinking water were used.
- Water system 2 according to the invention could be arranged, the deionized water from the water outlet 26 could treat it by
- the thus treated water can be passed via a water pipe 30 in a water supply tank 32, where it with already previously filled germ-free water and mixed together
- the exhaust pipe 8 between the fuel line system 4 and the water extraction unit 10, as well as the water line between the water outlet 26 and the water supply tank 32 and all facilities within the water extraction unit 8 can be very easily sterilized by introducing a germ-reducing fluid from a germ reduction port 34, in the case of Exhaust pipe 8, this could be unnecessary if a permanent temperature of about 70 ° C when discharging the exhaust gas of the fuel cell system 4 in the
- Exhaust pipe is present. To protect the sensitive fuel cell system 4 and the water supply tank 32 first closing valves 36 and 38 are closed. At the germ reduction port 34, in the case of sterilization, water vapor generated by a steam generator 40, which could be on board the aircraft or could be used as a ground device for facilitated sterilization during ground flight of the aircraft could be introduced.
- two drain valves 42 could be arranged at several points of the water system, by the excess germ-reducing fluid or
- Rinse water for example, to the outside or in a return tank 44 is passed.
- temperature sensors 46 in the water-conducting devices, with the aid of which a control unit 48 is able to determine a state of sterilization.
- control unit 48 could preferably be connected to the closure valves 36 and 38 to drain the drain prior to commencement of sterilization
- control unit 48 could be connected to the drain valves 42 to close at the end of the sterilization process or to open this at the beginning of the sterilization process.
- bypass 50 could be provided, which has bypass valves 52 which are switched at the beginning of a germ reduction so that a flow through the Wasserbehandiungs adopted 28 is prevented with germ-reducing fluid and instead the bypass 50 is flowed through.
- FIG. 2 Essentially identical is the representation of FIG. 2, in which a water system 48 according to the invention is presented.
- a disinfection unit 54 is arranged, which emits a disinfectant at two germ reduction ports 56 and 58.
- the disinfection unit 54 could accordingly comprise a tank 60 for a disinfectant as well as a pump unit 62, which is adapted to the disinfectant in the
- All water-carrying facilities in the form of Abgasleirung 8 and water pipe 30 and the components within the water extraction unit 10 are flowed through with the disinfectant.
- the disinfection takes place in a circulating system, wherein the circulation is realized by conveying the disinfectant by means of a pump 62, so that the disinfectant passes through all the components to be treated and then back into the Desia Stammiomillon 54 device. Subsequent drainage of the disinfectant, as well as flushing of the water system 48, could take place via the germ reducer 56 or 58, respectively. Accordingly, it is necessary that all water-conducting devices are designed so that the germ-reducing fluid can flow by gravity to a drain line 64 below the disinfection unit 54.
- Vent valve 66 to install as well as open system limits with
- liquid-proof air release valves 67 at the highest point or points of the disinfectant leading system to provide.
- FIG. 3 shows a schematic representation of a method according to the invention for reducing germs in a water system of an aircraft.
- the method basically comprises the steps of closing 68 shutoff valves to at least one water supply source, introducing 70 a spark reducing fluid into at least one aquifer, interrupting 72 the germ reducing fluid, opening 74 the shutoff valves, and flushing 76 the aquifer with water or drainage 78.
- FIG. 4 shows an aircraft 80 equipped with at least one water system 2 or 48.
- “having” does not exclude other elements or steps, and “a” or “an” does not exclude a multitude, and it should be noted that features that are described with reference to any of the above
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Abstract
Ein Wassersystem (2) für ein Fahrzeug weist mindestens eine Wasserversorgungsquelle (4, 32), mindestens eine wasserführende Einrichtung, mindestens ein Abschlussventil (36, 38) und mindestens einen Keimreduktionsanschluss (34) auf, wobei der Keimreduktionsanschluss (34) und die Wasserversorgungsquelle (4, 32) mit der wasserführenden Einrichtung verbunden sind. Der Keimreduktionsanschluss (34) ist dazu eingerichtet, ein keimreduzierendes Fluid in die wasserführende Einrichtung einzuleiten. Das Abschlussventil (36, 38) ist zwischen der Wasserversorgungsquelle (4, 32) und dem Keimreduktionsanschluss (34) angeordnet und ist dazu eingerichtet, vollständig geschlossen zu werden und Eintreten von keimreduzierendem Fluid in die Wasserversorgungsquelle (4, 32) zu verhindern. Mit einem derartigen Wassersystem (2) kann sehr einfach und rasch eine Sterilisation oder Desinfektion durchgerührt werden, ohne dass größere Wartungsarbeiten erforderlich sind.
Description
Wassersystem für ein Fahrzeug und Verfahren zur Keimreduktion in einem
Wassersystem
BEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung Nr. 61/327,975, eingereicht am 26. April 2010, und der deutschen Patentanmeldung Nr, 10 2010 018 273.7, eingereicht am 26. April 2010, deren Inhalte hierin durch Referenz inkorporiert werden.
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Wassersystem in einem Flugzeug, ein Verfahren zur Keimreduktion eines Wassersystems in einem Flugzeug sowie ein Flugzeug mit einem Wassersystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Ein größeres Verkehrsflugzeug weist heutzutage üblicherweise ein Wassersystem auf, das an Bord des Flugzeugs während des Flugs Wasser in Trinkwasserqualität bereitstellt. Ein Standardwassersystem eines Flugzeugs versorgt Wasserverbraucher, beispielsweise Toiletten, Bordküchen, Wasserspender und dergleichen aus einer zentralen Wasserversorgung und führt verbrauchtes Wasser je nach Art der
Verschmutzung in ein Grauwasser- oder ein Schwarzwassersystem ab.
Frisches Wasser wird üblicherweise beim Bodenaufenthalt über Wasserversorgungssysteme, zum Beispiel Tankwagen, in das Wassersystem des Flugzeugs befüllt. Aufgrund der Gefahr der V ermehrung von mikrobiologischen Keimen in einem Wassersystem ist es erforderlich, die Keimzahl in vorgegebenen Grenzen zu halten. Für Wassersysteme kommt zur Zeit ausschließlich die Desinfektion zum Einsatz, um. eine mikrobiologische Keimzahlreduzierung zu erreichen. Zur Desinfektion wird dem Wassersystem über einen dafür vorgesehenen Befüllanschluss ein chemisches
Desinfektionsmittel zugegeben und mittels mehrfacher Spülungen durch das
Wassersystem geleitet, so dass eine Desinfektion erfolgt. Des Weiteren ist eine Behandlung des Frischwassers beim Betanken des Flugzeuges mittels UV-Licht, d. h. durch eine physikalische Desinfektion, bekannt,
Es ist grundsätzlich bekannt, die Wasserversorgung in Flugzeugwassersystemen nicht auf die Verwendung einer vorher eingefüllten Menge an Trinkwasser zu beschränken, sondern es existieren auch Konzepte, die Wasserversorgung zum Teil auch durch Wassergeneratoren, beispielsweise in Form einer Brennstoffzelle, zu realisieren und mit einer Wasserversorgung aus Wassertanks zu koppeln. Die
Desinfektion eines derartigen erweiterten Wassersystems wäre sehr aufwendig, da eine im Vergleich zu herkömmlichen Flugzeugwassersystemen eine größere Vielzahl von wasserführenden Einrichtungen mit Desinfektionsmitteln beaufschlagt werden muss, so dass während Bodenzeiten des Flugzeugs zusätzliche Arbeiten durchgeführt werden müssen und dies durch erheblichen Zeitaufwand und Personaleinsatz kostenintensiv ist. Zusätzlich wäre bei einer alternativen Verwendung von Wasser aus Wassergeneratoren eine Desinfektion mit chemischen Desinfektionsmitteln nicht anwendbar, wenn flugspezifische und sicherheitsrelevante Systeme, z.B. Triebwerke, mit dem Wasser beaufschlagt werden würden.
DE 10 2006 002 470 und WO 2007 028 622 AI zeigen ein Brennstofizellensystem zur Versorgung eines Flugzeugs mit Trinkwasser und Sauerstoff.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik sind keine Einrichtungen und Verfahren bekannt, mit denen eine einfache Keimzahlreduzierung eines Wassersystems eines Fahrzeugs vorgenommen werden kann, mit deren Hilfe Wartungsarbeiten deutlich reduziert werden könnten.
Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, ein Wassersystem iür ein Fahrzeug anzugeben, bei dem auf eine besonders einfache, rasche und kostengünstige W eise eine Keimzalilreduzierung durchgeführt werden kann, so dass Wartungsarbeiten auf ein Mindestmaß reduziert werden können.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit der eine besonders leichte Keimzalilreduzierung durchgeführt werden kann, so dass
Wartungsarbeiterl am Boden auf ein Mindestmaß reduzieren kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Wassersystem für ein Fahrzeug mit Merkmaien des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den
Unteransprüchen zu entnehmen,
Eine exemplarische Ausfuhrungsform des erfind urtgsgemäßen Wassersystems weist mindestens eine Wasserversorgungsquelle, mindestens eine wasserführende Einrichtung, mindestens ein Abschlussventil und mindestens einen
Keimreduktionsanschiuss auf. Der Keimreduktionsanschluss und die
Wrasserversorgungsquelle sind mit der wasserführenden Einrichtung verbunden. Der Keimreduktionsanschluss ist dazu eingerichtet, ein keirnreduzierendes Fluid in die wasserführende Einrichtung einzuleiten. Das Abschlussventil ist zwischen der Wasserversorgungsquelle und dem Keimreduktionsanschluss angeordnet und ist dazu eingerichtet, vollständig geschlossen zu werden und Eintreten von
keimreduzierendem Fluid in die Wasserversorgungsquelle zu verhindern.
Die Wasserversorgungsquelle könnte primär als ein Wassertank ausgefülirt sein, der eine begrenzte Menge an. Frischwasser bereitstellen kann. Es könnte auch eine Vielzahl von Wassertanks eingesetzt werden, die zürn Beispiel in der Nähe von Wasser verbrauchenden Einrichtungen angeordnet sind. Die Anzahl, Art und Ausfuhrung von Wassertanks ist für den Kerngedanken der Erfindung nicht wesentlich und soll im Folgenden auch nicht auf die Verwendung von Wassertanks beschränkt werden. Die wasserführende Einrichtung könnte ein Leitungsnetz sein, das mit üblichen
Komponenten aufgebaut ist, zum Beispiel eine oder mehrere Rohrleitungen, die mit Kopplungselementen, Abzweigern, Ventilen oder dergleichen verbunden sind. Die wasserführende Einrichtung ist dafür vorgesehen, Wasser aus der Wasser- versorgungsquelle den Wasser verbrauchenden Einrichtungen bereitzustellen.
Das Abschlussventil könnte beispielsweise als ein elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbares Schaltventil ausgeführt sein, das etwa auf ein von außen zugeführtes Signal geöffnet oder geschlossen wird und damit das Durchfließen des keimreduzierenden Fluids zulässt oder verhindert.
Der Keimreduktionsanschluss und die wasserführende Einrichtung sind fluidführend miteinander verbunden, so dass der Keimreduktionsanschluss ohne weitere
Modifikationen des Wassersystems dazu eingerichtet ist, ein keimreduzierendes Fluid in die wasserführende Einrichtung einzuleiten. Der Keimreduktionsanschluss könnte in Form eines Flansches, eines Stutzens oder eines anderen Formteils ausgeführt sein, an den eine Quelle für ein Keimreduktionsfluid angebracht werden kann.
Das keimreduzierende Fluid kann dabei auf verschiedene Arten realisiert werden, so dass durch Einführen des keimreduzierenden Fluids eine Desinfektion oder eine
Sterilisation des wasserführenden Systems durchgeführt: wird. Diese beiden
Keimreduktionsverfahren unterscheiden sich definitionsgemäß dadurch, dass bei der Sterilisation eine im Wesentlichen vollständige Keimfreiheit erreicht werden soll, während bei der Desinfektion die mikrobiologische Keimzahl auf ein Maß reduziert wird, das eine Infektion unwahrscheinlich macht. Daher ist eine Vielzahl von unterschiedlich wirksamen keimreduzierenden Fluiden für die Anwendungen in dem erfindungs gemäßen Wassersystemen denkbar. Für eine Sterilisation könnte das keimreduzierende Fluid etwa Wasserdampf mit einer ausreichend hohen Temperatur sein, so dass durch Einleiten des Wasserdampfs in die wasserführende Einrichtung diese so erhitzt wird, dass die dort befindlichen Keime vollständig deaktiviert werden. Bei der Desinfektion hingegen könnte abweichend eine chemische
Verbindung in die wasserführende Einrichtung eingeleitet werden. Es könnten chlorbasierende Verbindungen, wie zum Beispiel Chlordioxid, Calcium- oder Natriumhypochloritlösungen oder auch Wasserstoffperoxid zum. Einsatz kommen. Chlor könnte vor Ort aus Kochsalzlösungen elektrolytisch hergestellt und dosiert werden, ebenso wäre die Generierung von Chlordioxidlösungen geeignet. Gernäß gängiger Vorschriften für die Behandlung von Trinkwasser dürfen nur begrenzte Mengen an Desinfektionsmitteln mit Trinkwasser in Berührung kommen, so dass die Dosierung und Spülung von Desinfektionsmitteln durch dem Fachmann bekannte Mittel und Einrichtungen eingestellt und überwacht werden muss.
Das Abschlussventil zwischen der Wasserversorgungsquelle und dem
Keimreduktionsanschluss sollte vollständig schließbar sein, so dass von dem keimreduzierenden Fluid keine Gefährdung der Wasserversorgungsquelle ausgeht und insbesondere ein Trinkwassertank außerhalb der Desinfektionsintervalle nicht in Kontakt mit dem keimreduzierenden Fluid gerät.
Der Kern der Erfindung liegt dementsprechend darin, eine herkömmliche
wasserführende Einrichtung derart zu modifizieren, dass ein normaler Betrieb des Wassersystems möglich ist, gleichzeitig aber durch den Keimreduktionsanschluss auf
sehr einfache Weise durch Sperren des Zugangs zu der Wasserversorgungsquelle die wasserführende Einrichtung innerhalb des Fahrzeugs unkompliziert in Ruhezeiten des Fahrzeugs durch Ansehließen einer externen Quelle für ein keimreduzierendes Fluid oder in situ durch stetiges Mitführen und Aktivieren einer Quelle für ein keimreduzierendes Fluid. Größere Wartungsvorgänge, die während der
Wailungszyklen des Fahrzeugs mit einem erheblichen Zeitaufwand erfolgen und beispielsweise bei Verkeimung einzelner in einer Kabine befindlichen
wasserverbrauchenden Monumente eine Desinfektion des gesamten Wassersystems erfordern, können reduziert werden.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wassersystems ist die Wasserversorgungsquelle zumindest teilweise als eine Brennstoffzelle ausgeführt, die bei Erzeugung von Elektrizität Wasserdampf abgibt, der auskondensiert und an Wasserverbraucher geleitet werden kann. Aus
Gewichtsgründen ist dies bekanntermaßen sein- vorteilhaft, da beispielsweise in modernen Verkehrsflugzeugen aber auch in boden- oder schienengebundenen Fahrzeugen mitunter bereits Brennstoffzellen eingesetzt oder für den zukünftigen Betrieb eingeplant werden, wobei Wasserdampf als Nebenprodukt entsteht. Dies kann sehr einfach zur zusätzlichen Wasserversorgung verwendet werden, so dass die notwendige Wassermenge, die in Wassertanks mitgeführt wird, reduziert werden kann. Die Desinfektion bzw. Sterilisation einer wasserführenden Einrichtung ist bei Integration einer Brennstoffzeile in die Wasserversorgung problematisch, da ein Kontakt von keimreduzierenden Fluiden mit der Brennstoffzelle zum Verhindern der Beschädigung der Brennstoffzelle auf jeden Fall vermieden werden muss.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Wassersystem ein erstes Abschlussventil auf, das unmittelbar an einem
Abgasanschluss der Brennstoffzelle angeordnet ist, sowie ein zweites
Abschlussventil, welches an einer Verbindungsleitung zu einem Wassertank angeordnet ist. Der Keimred uktionsanschluss befindet sich bei dieser Anordnung
zwischen dem ersten Abschlussventil und dem zweiten Abschlussventil, so dass die wasserführende Eiruichtung des Brennstoffzellensystems zur Keimreduktion isoliert behandelt werden kann, Dementsprechend ist es nicht erforderlich, zur
Aufrechterhaltung einer geringen Keimzahl der wasserführenden Einrichtung des Brennstoffzellensystems stets eine Keimreduktion des gesamte Wassersystem des Fahrzeugs durchzuführen. Dies spart Zeit, Energie und Kosten.
Gemäß einer exemplarischen Ausfuhrungsform weist die wasserführende
Einrichtung mindestens ein Entlüftungsventil auf, das dazu eingerichtet ist, bei Durchfuhren des Vorgangs der Keimreduktion geöffnet zu werden, so dass eingeleitetes keimreduzierendes Fluid dort austreten kann. Bei einem geschlossenen Wassersystem mit einer geschlossenen wasserführenden Einrichtung wäre es sonst nicht möglich, ein keimreduzierendes Fluid ohne eine deutliche Druckerhöhimg der wasserführenden Einrichtung einzuleiten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die wasserführende Einrichtung mindestens eine wasserführende Komponente auf, die mit einem Prozesssensor zur Überprüfung der Keimreduktionszeit bzw. dem Prozess der Keimreduktion ausgestattet ist. Die wasserführende Komponente könnte beispielsweise ein separater Leitungsast eines komplexen Wasserleitungssystems sein, ein Verzweiger, ein Verbindungsstück oder dergleichen, Der Prozesssensor könnte dabei in der wasserführenden Komponente in Fluidverbindung positioniert werden, so dass der Status des Vorgangs der Keimreduktion ermittelt werden kann. Der Prozesssensor könnte gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform als ein Temperatursensor ausgeführt sein, der zum Beispiel bei Beaufschlagung der wasserführenden Komponente mit Wasserdampf das Erreichen einer für die vorgesehene Art der Keimreduktion erforderlichen Temperatur ermittelt.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform könnte der Prozesssensor als ein Stoffsensor ausgeführt sein, der das Vorliegen und die Konzentration einer chlorhaltigen chemischen V erbindung registriert. Es wäre beispielhaft auch denkbar, eine Vielzahl von wasserführenden Komponenten mit einem derartigen .Prozesssensor auszustatten, um in allen relevanten Bereichen des Wassersystems das Vorliegen einer ausreichenden Keimreduktion zu erfassen und beispielsweise bereits ausreichend keimreduzierte Bereiche des Wassersystems mittels dort vorhandener Abschlussventile zum Verhindern einer weiteren
Beaufschlagung mit keimreduzierendem Fluid zu trennen.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Wassersystem mindestens eine Steuereinheit auf, die mit dem mindestens einen Abschlussventil verbunden ist. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, bei
Durchführung des Vorgangs der Keimreduktion das Abschlussventil zu schließen, so dass das keimreduzierende Fluid in die wasserführende Einrichtung geleitet werden kann.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit mit dem mindestens einen Prozesssensor verbunden und ist dazu eingerichtet, bei Detektion des Verstreichens einer für die Keimreduktion erforderlichen Zeit bei einem keimreduzierenden Zustand mindestens an dem jeweiligen oder allen
Prozesssensoren den Vorgang der Keimreduktion gänzlich anzuhalten oder lediglich durch sequentielle Ansteuerung betreffender Abschlussventile die Keimreduktion in dem beireffenden Bereich zu stoppen.
Gemäß einer exemplarischen Ausftihrungsform der Erfindung weist das
erfindungsgemäße Wassersystem eine Wasserbehandlungseinrichtung auf, die mit der wasserführenden Einrichtung verbunden ist und zu der parallel ein Bypass angeordnet ist, der über Bypassventile mit der wasserführenden Einrichtung
verbunden ist. Dies ist erforderlich, um die Wasserbehandlungseinrichtung bei Durchführung der Keimreduktion vor Beschädigung durch das keimreduzierende Fluid zu schützen. Hierfür ist der Zugang zu der Wasserbehandlungseinrichtung zu sperren und der Bypass zu öffnen, so dass das keimreduzierende Fluid um die wasserbehandelnde Komponente herum fließt. Die Wasserbehandlungseinrichtung könnte eine Mineralisierungseinheit oder dergleichen sein. in einer weiter exemplarischen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Was sersy stem eine Quelle für keimreduzierendes Fluid auf. Dadurch kann in dem Fahrzeug in situ unkompliziert und sehr zügig eine Keimreduktion innerhalb einer wasserführenden Einrichtung durchgeführt werden.
In einer exemplarischen Ausfuhrungsform ist die Quelle für keimreduzierendes Fluid als Dampfgenerator ausgeführt, der mit einer Wasserversorgungsquelle verbunden ist. Hiermit kann eine temperaturbasierte Sterilisation mit der wasserführenden Einrichtung durchgeführt werden.
Gemäß einer exemplarischen Ausfuhrungsform ist die Quelle für keimreduzierendes Fluid eine Einrichtung zum Abgeben einer Desinfektionsflüssigkeit. Diese
Einrichtung könnte beispielsweise einen Tank mit der Desinfektionsflüssigkeit und ein Mittel zum Fördern der Desinfektionsflüssigkeit umfassen.
Die Aufgabe wird ebenso durch ein Verfahren zum Reduzieren von Keimen in wasserführenden Einrichtungen in einem Flugzeug gelöst. Das Verfahren umfasst im Wesentlichen die Schritte des Schließens von Abschlussventilen zu mindestens einer Wasserversorgungsquelle, des Einleitens eines keimreduzierenden Fluids in mindestens eine wasserführende Einrichtung, des Unterbrechens der Einleitung des keimreduzierenden Fluids, des Öffnens der Abschlussventile und des Spülens der wasserführenden Einrichtung mit Wasser.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Besehreibung der
Ausführungsbei spiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den
Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. in den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wassersystems,
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wassersystems.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes V erfahren in einer schematischen
Bloekdarstellung.
Fig. 4 zeigt ein Flugzeug mit mindestens einem eriindungsgemäßen Wassersystem.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Fig. 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel, eines erfindungsgemäßen
Wassersystems 2 in schematischer Darstellung gezeigt, weiches dazu eingerichtet ist, neben einer Wasserspeicherang auch eine Wasser generierung durchzuführen. Das erfindungsgemäße Wassersystem 2 ist ferner in der Lage, eine Keimreduktion in Form einer Sterilisation durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Wassersystem 2 weist ein Brennstoffzellensystem 4 auf, welches an einem Ahgasanschluss 6 Abgase abgibt, die bei regulärem Betrieb der Brennstoffzelle 4 zur Erzeugung von Elektrizität Wasserdampf enthalten. Über eine Abgasleitung 8 schließt sich eine Wasserextraktionseinrichtung 10 an, in der Wasserdampf aus dem Abgas der Brennstoffzelle 4 auskondensiert wird, um einer Verwendung für die Wasserversorgung an Bord des Flugzeugs zugänglich zu sein. Neben notwendigen Komponenten für eine Wasserextraktion könnte die
Wasserextraktionseinheit 10 auch einen Pufferspeicher 12 aufweisen, in dem extrahiertes Wasser gespeichert werden könnte, sollte es nicht vollurafänglich durch das Wassersystem an Wasserverbraucher abgegeben werden können. Zusätzlich könnten ein oder mehrere Wärmetauscher 14 innerhalb der Wasserextraktionseinheit 10 angeordnet werden, um Wärme des Abgases an die Umgebung oder an verschiedene Wänne konsumierende Systeme abzugeben, etwa ein Enteisungssystem oder dergleichen. Ein Pegelsensor 16, ein Heizelement 18. ein Temperatursensor 20, eine Wasserpumpe 22, Lufttrennungsmodule 24 und dergleichen könnten zusätzlich in der Wasserextralctionseinheit 10 angeordnet zu sein, um Inertgas zum Inertisieren von Systemen und Sauerstoff angereicherte Luft für andere Zwecke aufzubereiten. Das Heizelement 18 und der Temperatursensor 20 könnten ein Einfrieren von Wasser verhindern.
Wesentlich ist jedoch, dass die Wasserextraktionseinheit 10 einen Wasserausgang 26 aufweist, an dem de-ionisiertes Wasser aus dem Wasserdampf des Brennstoffzellen- Systems 4 bereitgestellt wird. Dieses Wasser könnte ohne weitere Aufbereitung für Einrichtungen innerhalb des Flugzeugs verwendet werden, bei denen die Gefahr einer Verkalkung besteht, falls herkömmliches mineraihaltiges Trinkwasser eingesetzt werden würde. Eine Wasserbehandlungseinheit 28, die in dem
erfindungsgemäßen Wassersystem 2 angeordnet werden könnte, könnte das deionisierte Wasser aus dem Wasserausgang 26 so behandeln, dass es durch
Mineralisierung Trinkwasserqualität besitzt. Das so aufbereitete Wasser kann über eine Wasserleitung 30 in einen Wasserversorgungstank 32 geleitet werden, wo es mit
bereits vorher eingefülltem keimarmen Wasser vermengt und gemeinsam zu
Wasserverbrauchern geleitet wird.
Die Abgasleitung 8 zwischen dem Brermstoffzeilensystem 4 und der Wasser- extraktionseinheit 10, sowie die Wasserleitung zwischen dem Wasserausgaug 26 und dem Wasserversorgungstank 32 sowie sämtliche Einrichtungen innerhalb der Wasserextraktionseinheit 8 können durch Einleiten eines keimreduzierenden Fluids aus einem Keimreduktionsanschluss 34 sehr leicht sterilisiert werden, im Fall der Abgasleitung 8 könnte sich dies dann erübrigen, wenn eine dauerhafte Temperatur von über 70°C beim Ausleiten des Abgases des Brennstoffzellensystems 4 in der
Abgasleitung vorliegt. Zum Schutz des empfindlichen Brennstoffzellensystems 4 und des Wasserversorgungstanks 32 werden zunächst Abschlussventile 36 und 38 geschlossen. An dem Keimreduktionsanschluss 34 könnte im Fall der Sterilisation Wasserdampf eingeleitet werden, der durch einen Dampfgenerator 40 erzeugt wird, welcher sieh an Bord des Flugzeugs befinden könnte oder als Bodengerät zur erleichterten Sterilisation beim Bodenaufenthalt des Flugzeugs eingesetzt werden könnte.
Um eine durch Druckbeaufschlagung beim. Einleiten des keimreduzierenden Fluids resultierende Beschädigung der wasserführenden Einrichtungen in Form der Abgasleitung 8 und der Wasserleitung 30 zu verhindern und eine komplette
Benetzung und Spülung des zu behandelnden Systems inkl. Stichleitungen zu erreichen, könnten an mehreren Stellen des Wassersystems 2 Ablassventile 42 angeordnet werden, durch die überschüssiges keimreduzierendes Fluid oder
Spülwasser beispielsweise nach außen oder in einen Rückfuhrtank 44 geleitet wird.
Bei der Dampfsterilisation ist es vorteilhaft, in den wasserführenden Einrichtungen Temperatursensoren 46 anzuordnen, mit deren Hilfe eine Steuereinheit 48 in der Lage ist, einen Sterilisationszustand zu ermitteln. Dies könnte beispielsweise das Feststeilen einer ausreichend hohen Sterilisationstemperatur umfassen als auch die
Ermittelung eines ausreichend Sangen Zeitraums mit einer ausreichen hohen
Sterilisationstemperatur.
Gleichermaßen könnte die Steuereinheit 48 bevorzugt mit den Abschlussventilen 36 und 38 verbunden sein, um vor Beginn der Sterilisation den Abfluss zu dem
Brennstoffzellensystem 4 bzw. zu dem Wasserversorgungstank 32 zu unterbinden.
Weiterhin könnte die Steuereinheit 48 mit den Ablassventilen 42 verbunden sein, um bei Beendigung des Sterilisationsvorgangs diese zu schließen oder beim Beginn des Sterilisationsvorgangs diese zu öffnen.
Zum Schutz der optionalen Wasserbehandlungseinrichtung 28 könnte ein Bypass 50 vorgesehen werden, der über Bypass-Ventile 52 verfügt, die bei Beginn einer Keimreduktion so geschaltet werden, dass ein Durchströmen der Wasserbehandiungseinrichtung 28 mit keimreduzierendem Fluid verhindert wird und stattdessen der Bypass 50 durchströmt wird.
Im Wesentlichen identisch ist die Darstellung aus Fig. 2, bei der ein erfindungsgemäßes Wassersystem 48 vorgestellt wird. Hier ist statt eines Dampfgenerators 40 eine Desinfektionseinheit 54 angeordnet, die an zwei Keimreduktionsanschlüssen 56 und 58 ein Desinfektionsmittel abgibt. Die Desinfektionseinheit 54 könnte dementsprechend einen Tank 60 für ein Desinfektionsmittel umfassen wie auch eine Pumpeneinheit 62, die dazu eingerichtet ist, das Desinfektionsmittel in die
Keimreduktionsanschlüsse 56 und 58 zu fördern, Sämtliche wasserführende Einrichtungen in Form von Abgasleirung 8 und Wasserleitung 30 sowie die Komponenten innerhalb der Wasserextraktionseinheit 10 werden mit dem Desinfektionsmittel durchflössen. Die Desinfektion erfolgt in einem zirkulierenden System, wobei die Zirkulation durch Fördern des Desinfektionsmittels mit Hilfe einer Pumpe 62 realisiert wird, so dass das Desinfektionsmittel sämtliche zu behandelnden Komponenten durchläuft und anschließend wieder in die
Desiafektiomeinheit 54 gerät. Eine anschließende Drainage des Desinfektionsmittels könnte ebenso wie eine Spülung des Wassersystems 48 über den Keimreduktions- anschiuss 56 bzw. 58 erfolgen. Demnach ist erforderlich, dass alle wasserführenden Einrichtungen so ausgelegt sind, dass das keimreduzierende Fluid mittels Schwer- kraft zu einer Abflussleitung 64 unterhalb der Desinfektionseinheit 54 fließen kann.
Bei dem Wassersystem 48 aus Fig. 2 wäre es zusätzlich vorteilhaft, alle an das Wassersystem 48 angeschlossenen Leitungen mit Hilfe eines Abschlussventils 36 und 38 verschließen zu können und weiterhin mindestens ein automatisches
Entiüftungsventil 66 zu installieren sowie offene Systemgrenzen mit
flüssigkeitsfesten Luftablassventilen 67 an der oder den höchsten Stellen des Desinfektionsmittel führenden Systems zu versehen.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Keimreduktion in einem Wassersystem eines Flugzeugs. Das Verfahren umfasst im Wesentlichen die Schritte des Schließens 68 von Abschlussventilen zu mindestens einer Wasserversorgungsquelle, des Einleitens 70 eines keirnreduzierenden Fluids in mindestens eine wasserführende Einrichtung, des Unterbrechens 72 der Einleitung des keimreduzierenden Fluids, des Öffnens 74 der Abschlussventile und des Spülens 76 der wasserführenden Einrichtung mit Wasser oder des Drainierens 78.
Schließlich zeigt Fig. 4 ein Flugzeug 80, das mit mindestens einem Wassersystem 2 oder 48 ausgerüstet ist. Ergänzend sei darauf hinzuweisen, dass„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„ein" oder„eine" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen
Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausfuhrungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprächen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
BEZUGSZEICHEN
2 Wassersystern
4 Brennstoffzelle
6 Abgasanschluss
8 Abgasleitung
10 Wasserextraktionseinrichtun
12 Pufferspeicher
14 Wärmetauscher
16 Pegelsensor
18 Heizelement
20 Temperatursensor
22 W asserpumpe
24 Lufttrennungsmodul
26 Wasserausgang
28 Wasserbehandlungseinheit
30 Wasserleitung
32 Wasserversorgimgstank
34 eimreduktionsanscliluss
36 Abschlussventil
38 Abschlussvent i
40 Dampfgenerator
42 Ablassventil
44 Rückfiihrtank
46 Temperatursensor
47 Steuereinheit
48 Wassersystem
50 Bypass
52 Bypass-Ventil
54 Desinfektionseinheit
56 eimreduktionsansehluss
Keimreduktionsanschluss Tank
Pumpeneinheit
Abflussleitung
Entlüftungsventil Luftablassventil
Schließen
Einleiten
Unierbrechen
Öffnen
Spülen
Drainieren
Flugzeug
Claims
P A T E T A N S P R U C H £
Wassersystem (2, 48) für ein Fahrzeug, aufweisend
mindestens eine Wasserversorgungsquelle (4, 32);
- mindestens eine wasserführende Einrichtung;
mindestens ein Abschiussventil (36, 38);
mindestens ein Ventil (42, 66. 67) zum Entlüften der wasserführenden
Einrichtung während der Keimreduktion und
- mindestens einen Keimreduktionsanschluss (34, 56, 58);
wobei der Keimreduktionsanschluss (34, 56, 58) und die
Wasserversorgungsquelle (4, 32) mit der wasserführenden Einrichtung verbunden sind;
wobei der Keimreduktionsanschluss (34, 56, 58) dazu eingerichtet ist, ein keimreduzierendes Fluid in die wasserführende Einrichtung zur Keimreduktion der wasserführenden Einrichtung einzuleiten; und
wobei das Abschlussventil (36, 38) zwischen der Wasserversorgungsquelle und dem Keimreduktionsanschluss (34, 56, 58) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, vollständig geschlossen zu werden und Eintreten von keimreduzierendem Fluid in die Wasserversorgungsquelle (4, 32) zu verhindern.
2. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 1 ,
wobei die Wasserversorgungsquelle (4, 32) zumindest teilweise als ein Wasserversorgungstank (32) ausgeführt ist.
Wassersystem (2, 48) nach Anspruch ί oder 2,
wobei die Wasserversorgungsquelle (4, 32) zumindest teilweise als eine Brennstoffzelle (4) ausgeführt ist, die bei Erzeugung von Elektrizität Wasserdampf abgibt,
4. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 3,
wobei das Wassersystem (2, 48) mindestens ein Abschlussventil (36) umfasst, das unmittelbar an einem Abgasanschluss (6) der Brennstoffzelle (4) angeordnet ist.
5. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 2,
wobei das Wassersystem (2, 48) mindestens ein Abschlussventil sowie ein zweites Abschlussventil umfasst, das unmittelbar an einer Wasserleitung eines Wassertanks angeordnet ist.
6. Wassersystem (2, 48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens ein Entlüftungsventil, das dazu eingerichtet ist, beim
Vorgang einer Keimreduktion geöffnet zu werden.
7. Wassersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens einen Prozesssensor (46) zur Ermittlung von Fluidparametern und Zeit zur Keimreduktion, der an einer wasserführenden Komponente der wasserführenden Einrichtung angeordnet ist.
8. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 7, wobei der Prozesssensor (46) als Temperatursensor ausgeführt ist.
9. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 7, wobei der Prozesssensor (46) als Stoffsensor ausgeführt ist.
10. Wassersystem (2, 48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Steuereinlieit (47), die mit dem mindestens einen Abschlussventil verbunden ist und dazu eingerichtet ist, vor Durchführung eines
Keimreduktionsvorgangs das mindestens eine Abschlussventii zu schließen.
11. Wassersystem (2, 48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine mit der wasserführenden Einrichtung verbundene
Wasserbehandlungseinrichtung (28) und einen zu der Wasserbehandlungseimichtursg (28) parallel angeordneten Bypass (50), der über Bypassventile (54) mit der wasserführenden Einrichtung verbunden ist und dazu eingerichtet ist, bei einem Keimreduktionsvorgang das keimreduz erende Fluid um die
Wasserbehandlungsemrichtung (28) hemm zu leiten.
12. Wassersystem (2, 48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Quelle (40, 54) für keimreduzierendes Fluid.
13. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 12, wobei die Quelle (40, 54) ein Dampfgenerator (40) ist,
14. Wassersystem (2, 48) nach Anspruch 12, wobei die Quelle (40, 54) eine Einrichtung (54) zum Abgeben einer Desinfektionsflüssigkeit ist.
15. Verfahren zur Keimreduktion eines Wassersystems (2, 48) in einem
Fahrzeug, aufweisend die Schritte:
- Schließen (68) von Abschlussventilen;
Einleiten (70) eines keimreduzierenden Fluids in mindestens eine wasserführende Einrichtung zur Keimreduktion der wasserführenden Einrichtung;
- Unterbrechen (72) der Einleitung des keimreduzierenden Fluids; und - Öffnen (74) der Abschlussventile.
16. Flugzeug (80) mit mindestens einem Wassersystem (2, 48) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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