(57)【要約】複数のシート（１６、２８）を備える航空機の客室空間  （１０）の空気の湿度を増大させるために、一部の前記シート（１６、２８）のそれぞれと空間的に関連するところにそれぞれ配置された複数の加湿ユニット（２６）と複数の吹出口（１２０）を有する装置（１２、１４）が設置される。加湿ユニット（２６）は供給された空気流を気体状の水で加湿するようにそれぞれ設計される。吹出口（１２０）は前記加湿ユニット（２６）によって加湿された前記空気流を前記客室空間（１０）内に放出し、一部の前記吹出口（１２０）のそれぞれが前記加湿された空気流の一つをそれぞれ受け取るように設計される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシート（１６、２８）が備えられた航空機の客室空間（１０）内の空気湿度を増加させるための装置（１２、１４）であって、
一部の前記シート（１６、２８）のそれぞれと空間的に関連するところにそれぞれ配置され、供給された空気流を気体状の水で加湿するようにそれぞれ設計された複数の加湿ユニット（２６）、
前記加湿ユニット（２６）によって加湿された前記空気流を前記客室空間（１０）内に放出するように設計された複数の吹出口（１２０）であって、一部の前記吹出口（１２０）のそれぞれが前記加湿された空気流の一つをそれぞれ受け取る前記複数の吹出口（１２０）、
局所的な空気加湿の目標となる空間それぞれに配置され、局所的な温度を検出するように設計された複数の温度センサー（１１２）、及び
一つの前記温度センサー（１１２）とそれぞれ電気的に接続され、前記検出された局所的な温度が露点以下に落ちないように、前記加湿された空気の温度（１１０）を設定するように設計された複数の第一コントロールユニット（２２）を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記加湿ユニット（２６）の少なくともいくつかは、一つの前記シート（１６、２８）内又は一つの前記シート（１６、２８）上にそれぞれ配置されたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記吹出口（１２０）の少なくともいくつかは、一つの前記シート（１６、２８）上、又は対流によって一つの前記シート（１６、２８）に到達できる範囲に配置されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
一部の前記加湿ユニット（２６）のそれぞれは、貯水器（１８、６２）をそれぞれ割り当てられ、関係のある前記加湿ユニット（２６）は前記空気流を加湿するために前記貯水器（１８、６２）から水を引くものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記貯水器（１８、６２）の少なくともいくつかは、一つの前記シート（１６、２８）内又は一つの前記シート（１６、２８）上にそれぞれ取り外し可能に配置されたものであることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
一部の前記加湿ユニット（２６）のそれぞれは、関係のある前記加湿ユニット（２６）に供給される前記空気流を発生させる役割を果たす送風機（７８）をそれぞれ割り当てられたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記送風機（７８）の少なくともいくつかは、一つの前記シート（１６、２８）内又は一つの前記シート（１６、２８）上にそれぞれ配置されたものであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記吹出口（１２０）の少なくともいくつかは、個別に位置決めされ、個別に方向づけられることができ、又は、特に、少なくとも一つの前記吹出口（１２０）の前記位置又は方向を一つの前記シート（１６、２８）の背もたれの位置に自動で調節できる制御された操作手段が設けられたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記供給された空気流、前記加湿された空気流、及び前記供給された水の少なくとも一つの段階を加熱するための加熱手段（９４、９６、９８）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記供給された空気流、前記加湿された空気流、一つの前記吹出口（１２０）での空気流、前記供給された水、及び対流によって一つの前記シート（１６、２８）に到達できる範囲の空気の少なくとも一つの段階の、温度、空気湿度、流量、圧力、及び酸素含有量の変数の少なくとも一つを検出するためのセンサー手段を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
さらに、前記第一コントロールユニット（２２）は、前記少なくとも一つの検出された変数と少なくとも一つの予め設定された変数を比較し、少なくとも一つの前記加湿ユニット（２６）及び／又は前記加熱手段（９４、９６、９８）を制御することにより逸脱を妨げるように設計されたものであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一コントロールユニット（２２）は、別の第二コントロールユニット（３２）とデータ通信をするように構成されたものであり、前記別の第二コントロールユニット（３２）は前記加湿された空気流から分かれた空調供給空気を、前記客室空間（１０）に吹き込むための空調手段を制御する役割を果たし、前記第一コントロールユニット（２２）は前記少なくとも一つの検出された変数及び／又は前記少なくとも一つの予め設定された変数を送信し、及び／又は、前記空調の前記供給空気に関係する測定された値及び／又は所望の値を前記第二のコントロールユニット（３２）から受信し、前記少なくとも一つの予め設定された変数を前記第二のコントロールユニット（３２）から受信した値に依存して訂正するものであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記加湿ユニット（２６）の下流の蒸発部（１２６、１２８）は、エアロゾルパーティクルを消失又は分離する役割を果たす前記加熱手段（９４、９６、９８）、混合用部品、渦巻き表面、又は分離表面を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記気体状の水は、膜モジュール、好ましくは中空ファイバー膜モジュール、パッド蒸発機、電気的、トリムエアー、又はブリードエアーによって加熱される蒸発機、好ましくは蒸発プレートを有する前記蒸発機、及び超音波蒸発機の少なくとも一つの手段を通って、前記加湿ユニット（２６）の少なくともいくつかに運ばれるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
少なくともいくつかの前記加湿ユニット（２６）の上流に配置された少なくとも一つの酸素源（９０）と吸込口（８６）であって、酸素又は酸素が濃縮された空気を前記酸素源（９０）から前記供給された空気流内へ吹き出すための前記酸素源（９０）と前記吸込口（８６）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも一部の前記シート上に又は少なくとも一部の前記シートの周囲内に、前記少なくとも一つの酸素源（９０）に接続された医療酸素用の接続がそれぞれ少なくとも一つあることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は航空機内の空気加湿のための装置に関する。特に、本発明は航空機の客室空間内の目標とされた局所的な空気加湿のためのモジュール式の構成の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業用又は輸送用航空機の典型的な飛行高度では、気圧と温度は客室空間が許容できるより低い。全体的な空調システムを有する圧力制御された客室が先行技術にある。客室空間の空調を温度調節に制限することによって、飛行中の空気の湿度は数％の相対的な空気の湿度、例えば３〜５％の非常に低い値に下がる。その低い空気の湿度は不愉快に感じられるので、きわめて長い間この乾燥した大気環境で時間を過ごす乗客の快適性は著しく下げられる。
【０００３】
温度制御に加えて、例えば３０〜５０％の相対的な空気の湿度が達成されるように、公知の全体的な空調システムは全客室空気の加湿を可能とする。結果として、より好ましい大気環境が作り出され、これにより搭乗中の快適性が増大する。
【０００４】
適切な解決方法が特許文献１に記載されている。ここで、膜シートが中央加湿のために提案されている。中央集中化された解決方法のために必要な交換範囲はそれ相応に大きいので、その平らで広がった設計は航空機内への統合に不利であることが分かった。さらに、全客室空気の加湿はエネルギー消費量及び相当する大きさの水タンクの増大を伴い、それによりこの提案された解決方法は航空機の飛行重量と燃料消費量を増大させる結果となる。これに加えて、このシステムのスイッチが切られた後、膜モジュールは乾燥し、その膜が乾燥するときの膜の収縮は顕著な機械的応力をその膜モジュールフレームに生じさせる。そのシート膜モジュールの隣接したシートの間の接続と封止のタイプ次第で、機械的ストレスによる変形がモジュールの漏損を生じさせ得る。
【０００５】
全体的な又は中央集中化された客室空気の加湿のさらなる欠点は、特に、飛行中に比較的低温である航空機の構造部分の周辺での望まれざる凝縮の危険である。侵食、故障、断熱材中に貯蔵される水による重量の増大、又は断熱特性の低下が凝縮の形成から生じ得る。
【０００６】
局所的な加湿についての解決方法も、例えば特許文献２で知られている。ここで、スプレーメソッドが局所的な加湿のために使われている。結果として、より離れた、より冷却な断熱材及び航空機の構造部分での凝縮を生じることなく、空気の湿度は客室の部分的な空間に的を絞るようにして増大されることができる。しかしながら、スプレー法によると、加湿される空気流に供給される水は少なくとも大部分は液状で供給されることが欠点である。結果として、多量の小さな液滴を含む空気、例えばエアロゾルが客室内に排出される。客室空間に入り込むその液滴は一般的に客室乗員により感知され、快適さに反する効果を有する。さらに、呼吸空気中の病原菌を媒介する危険が、そのエアロゾルにより増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許５，５９５，６９０号
【特許文献２】ドイツ特許公開公報ＤＥ１０２００４０２４６１５Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、効率的で且つ安全な飛行操縦を保ちながら、乗客にとっての高度な気候の快適性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明では複数のシートを備える航空機の客室空間の空気の湿度を増大させるための装置を提供する。この装置は、一部の前記シートのそれぞれと空間的に関連するところにそれぞれ配置され、供給された空気流を気体状の水で加湿するようにそれぞれ設計された複数の加湿ユニットを有する。さらに、前記装置は、前記加湿ユニットによって加湿された前記空気流を前記客室空間内に放出するように設計された複数の吹出口であって、一部の前記吹出口のそれぞれが前記加湿された空気流の一つをそれぞれ受け取る前記複数の吹出口を有する。
【００１０】
ここで「シート」の語は、一般的に過ごすための場所又は客室空間内を貫通する空間という意味であると理解される。例えば、過ごすための場所はバーやラウンジを含む。
【００１１】
空気流が気体状の水で加湿された結果として、エアロゾルの形成は客室乗員によって感知できない程度に制限される。エアロゾルの形成の関連する病原菌の媒介の危険性は最小限にされる。一部のシートにそれぞれ割り当てられた多量の加湿ユニットにより、この装置のモジュラー式の構成が可能になる。特に、加湿ユニットの需要は実際の需要に適合できる。これは飛行重量と水やエネルギーのような積載資源の効果的な利用に関連し、それにより燃料消費の低減にも関連する。一部の吹出口のそれぞれが、一つの加湿ユニットにより加湿された一つの前記空気流をそれぞれ受け取るので、複数のサブユニットは、柔軟性と信頼性を確保する並列処理のように独立して操作できる。
【００１２】
加湿ユニットの少なくともいくつかは、一つのシート内又は一つのシート上にそれぞれ配置できる。この配置は、シートの配置を変更したとき加湿ユニットの複雑な設置工程が省かれるので、客室の内装仕上げの可変な設計にとって利点となり得る。
【００１３】
また、吹出口の少なくともいくつかは、一つのシート上、又は、対流によって一つのシートに到達できる範囲に配置できる。結果として、凝縮の危険を最小限にできるように、より低い相対的な空気の湿度は航空機のより遠いコンポーネントに広がりながら、快適性を増大させるための加湿された空気の効率的な使用が達成できる。
【００１４】
一部の加湿ユニットのそれぞれは貯水器をそれぞれ割り当てられ、関係する加湿ユニットは空気流を加湿するためにその貯水器から水を引くことが好ましい。分散された水の供給の結果として、水の供給にも関する空気の湿度を増大させるための装置の自律式又はモジュラー式の構成が達成できる。
【００１５】
貯水器の少なくともいくつかは、一つのシート内又は一つのシート上にそれぞれ取り外し可能に配置できることが好ましい。結果として、モジュラー式の構成の柔軟性は有利に広げられることができる。さらに、取り外し可能な貯水器を、例えば無菌充填された及び／又は殺菌された水ボトルとして組み込むことは有利である。殺菌された水ボトル中に充填された水は充填される前に殺菌されることができる。結果として、航空機内での複雑な水の処理を回避することができ、そして汚染された水による細菌の拡大の危険性を最小化することができる。さらに、沈殿物、例えば石灰を顕著に減少でき、またメンテナンス費を減らすこともできるので、脱塩水の使用は加湿ユニットの耐用年数の増大とできるため好ましい。さらに、局所的な水の供給の結果として、新鮮な水及び必要に応じて排水のための航空機の供給システムの接続は回避することができる。また、きわめて多量の水を航空機に通すポンプ操作を回避することができ、これに伴う安全性に関するリスクも取り除かれる。さらに、貯水器の高い位置により、重力によって貯水器から加湿ユニットへの水の輸送を確保することができ、ポンプを完全に省くことができる結果となる。
【００１６】
さらに、一部の加湿ユニットのそれぞれは、関係のある加湿ユニットに供給される空気流を発生させる役割を果たす送風機をそれぞれ割り当てられることができる。送風機の少なくともいくつかは、一つのシート内又は一つのシート上にそれぞれ配置されたものであることも好ましい。
【００１７】
吹出口に関して、吹出口の少なくともいくつかは、個別に位置決めされ、個別に方向づけできることが好ましく、又は、特に、少なくとも一つの前記吹出口の前記位置又は方向を一つの前記シートの背もたれの位置に自動で調節する制御された操作手段を備えることが好ましい。結果として、快適性が更に増大でき、加湿された空気流の資源効率的な使用の両方が達成できる。
【００１８】
特に、空気の湿度を増大させるための装置は供給された空気流、加湿された空気流、又は供給された水を加熱するための加熱手段を有することができる。一又はそれ以上の前述した段階を加熱するための複数の加熱手段の相互作用も考えられる。結果として、増大された空気の湿度の他に、乗客のための高度な熱的な快適性を確保することができる。加えて、感染のリスクを防ぐために、水中の細菌を殺すための加熱手段を使用することも考えられる。
【００１９】
センサー手段を用いることで、温度、空気の湿度、流量、圧力、及び酸素含有量の変数の一つ又はこれらの組み合わせを検出することができ、状況に応じてディスプレイ機器により表示することができる。特に、供給された空気流、加湿された空気流、一つの吹出口での空気流、供給された水、又は対流によって一つのシートに到達できる範囲の空気を計測学的に検出することができる。
【００２０】
第一コントロールユニットは少なくとも一つの検出された変数と少なくとも一つの予め設定された変数を比較するように設計することができる。逸脱時には、第一コントロールユニットは少なくとも一つの加湿ユニットを制御し、及び／又は加熱手段を制御することによりその逸脱を是正することができる。この場合、関係する加湿ユニットと空間的に関連する中にコントロールユニットを配置することが考えられる。特に、第一コントロールユニットは少なくとも一部のシート内に統合することができる。さらに、少なくとも一つの予め設定された変数を入力するための入力手段を少なくとも一部のシートに設置することができる。
【００２１】
さらに、第一コントロールユニットは別の第二コントロールユニットとデータ通信をするように構成されることができる。第二コントロールユニットは空調供給空気を客室空間に吹き込むための空調手段を制御する役割を果たすことができ、その空気は加湿された空気流から分離された空気供給により構成される。第一コントロールユニットは少なくとも一つの検出された変数及び／又は少なくとも一つの予め設定された変数を第二のコントロールユニットへ送信するように設計することができる。
【００２２】
これに加えて又はこれに代えて、データ通信を介して、第一コントロールユニットは前記空調の前記供給空気に関係する測定された値及び／又は所望の値を第二コントロールユニットから受信することができる。さらに、第一コントロールユニットは少なくとも一つの予め設定された変数を第二コントロールユニットから受信した値に依存して訂正することができる。例えば、第一コントロールユニットに予め設定された少なくとも一つの変数は第二コントロールユニットに適合されることができる。これにより、温度及び／又は空気の湿度に関する予設定を逸脱することによる、例えば分離した空調手段が互いに不利に働くことを防ぐことができる。その適合は動的に、すなわち第一コントロールユニットの反応は小さな逸脱より大きな逸脱に対してより強く発せられるように、することができる。
【００２３】
第二コントロールユニットが、送信された少なくとも一つの検出された変数及び／又は予め設定された変数に基づいて、その所望の値を訂正することも考えられる。前述の訂正はエネルギー効率の増大という有利な結果を生じさせることができる。
【００２４】
蒸発部は加湿ユニットの下流に設置されることができる。蒸発部はいくらかのエアロゾルパーティクルを消失又は分離する役割を果たすＳ型形状、加熱装置、混合用部品、渦巻き表面、又は分離表面を有することができる。放出された空気中のエアロゾルパーティクルの減少の結果として、飛行中の快適性はさらに改善でき、又は細菌の発生を抑制できる。
【００２５】
気体状の水は、膜モジュール、好ましくは中空ファイバー膜モジュール、パッド蒸発機、電気的、トリムエアー又はブリードエアーによって加熱された蒸発機、好ましくは蒸発プレートを有する蒸発機、及び超音波蒸発機の手段を通って、加湿ユニットの少なくともいくつかに運ばれることができる。沸点より著しく低い、例えば２０〜４０℃の範囲の操作温度の結果として、膜モジュールはやけどのリスクをなくすために有利に用いることができる。一般的に、安全性の観点から、加湿ユニットの供給された空気流中のより低い温度の加湿手段は有利である。例えば、蒸発エンタルピーに応じて、空気流よりはむしろ水に熱を供給する加湿手段。より高い操作温度の結果として、パッド蒸発機又は加熱された蒸発機の使用は、細菌を殺すために有利に用いることができる。超音波蒸発機はより高いエネルギー効率を達成するために用いることができ、適切な周波数の選択により殺菌効果を有することができる。
【００２６】
さらに、空気の湿度を増大させるための装置は、少なくともいくつかの加湿ユニットの下流に配置された酸素源と吸込口を有することができる。酸素源からの酸素又は酸素が濃縮された空気を吸込口を介して供給された空気流内へ吹き出すことができる。結果として、一般的に地上高度約２０００ｍに相当する飛行中の酸素分圧は増大でき、例えば海水位に相当する酸素分圧にまで達する。これは特に酸素摂取容量が減少した人の快適さを向上することができる。加えて、酸素源の効果的な利用は目標とする空気供給により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
以下の実施形態の説明において、空気の湿度を増大させるための装置のこれら及び他の特徴を明確にするためにより詳細に説明するが、発明はこれに制限されるものではない。
【図１】空気の湿度を増大させるための装置の二つの実施形態を有する航空機の「ファーストクラス」のシート配置の概略平面図を示す。
【図２】空気の湿度を増大させるための装置の更なる実施形態のより詳細な概略描写を一つのシートに限定して示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、全般的に１０で示される客室部を示し、この客室部は航空機内の「ファーストクラス」として設定されている。この例で示すように、客室部１０は２列のシートを有する。第一列のシートでは、空気の湿度を増大させるための装置の第一の実施形態１２が示されている。これに代わる実施形態１４が第二列のシートに表わされている。第一列のシート１６には局所的な水源１８がそれぞれ割り当てられている。ディスプレイ及び局所的なコントロールユニット２２と接続された入力機器２０がそれぞれのシートの手の届く範囲内に設置されている。図解されている典型的な実施形態１２と１４では、ディスプレイと入力機器２０は、コントロールユニット２２と一緒に、統合されたコントロールユニット２４内に組み合わせられている。これに加え、加湿ユニット２６はシート１６に統合されている。一方で、第二列のシート２８も統合された加湿ユニット２６を有し、それらの供給は第二列１４全体のための中央水源１８によって統合されている。
【００２９】
加湿ユニット２６と局所的なコントロール２２は局所的な空調及び個別の空調のために設置されているが、全体的な空調システム（不図示）がさらに客室部１０全体の空調のために利用可能である。このシステムを介して、別の供給空気流は側壁３０に沿って送られる。領域コントロールユニット３２が客室部１０の全体的な空調システムを制御するために設置される。領域コントロールユニット３２は客室部１０内の平均的な大気環境の変数を検出するために温度と空気の湿度のセンサー（不図示）に接続される。
【００３０】
水源１８は長距離飛行中に加湿ユニット２６により生じる水消費量に応じて設計される。長距離飛行（約１５時間）の間、第一列１２のシート１６上の個別の水源１８は３リットルの容量を有するべきであるという計算を示す。第二列のシート１４の中央水源１８は対応した倍数の容量を有する。実際の水需要は客室空間１０内の基本的な湿度に応じても変化する。
【００３１】
図２に、完全に又は部分的に表示されることができ、又は様々な更なる実施形態を組み合わせられることができる個別のコンポーネントの概略描写を示す。
【００３２】
第一列のシート１２に相当する一つの実施形態では、図２に示される局所的な水源１８はシート１６上に設置されている。第二列のシート１４の場合には、参照符号３４で示される外部の水源により水がシート２８へ運ばれる。外部の水源３４内の圧力差、頭上に位置する局所的な水源１８の重力、又はポンプ３６によって加湿ユニット２６に水が運ばれる。
【００３３】
使用される加湿ユニットによっては、ポンプ３６及びバルブ３８、４０、又は４２を用いて、水は連続して又は不連続に測定されることができる。バルブ４８が閉まり、バルブ４４と４６が開くことにより、ポンプ３６が加湿ユニット２６を介して、また必要であれば局所的な水源１８も介して水を連続的に運ぶことで、巡回操作も可能である。すなわち水循環と呼ぶ。圧力の平衡化のため、局所的な水源１８はライン５２を介して空気ライン５４及び加湿ユニット２６に接続される。
【００３４】
調節コンポーネント５６は供給された水の処理のために加湿システム２６の上流に設置される。簡単な実施形態では、フィルターが調節コンポーネント５６に挿入される。更なる実施形態では、調節コンポーネント５６は水を軟水にする機能を果たすイオン交換機又は逆浸透のための膜を有する。加湿システムの特定のコンポーネントの殺菌のために、複数の空気ライン及びエアロゾルフィルターの殺菌のための殺菌剤、例えば銀イオンは調節コンポーネント５６に含まれる。包括的な実施形態では、調節コンポーネント５６は流れる水に照射して、その中のどの病原体も殺す紫外スペクトル領域の光源を有する。最後に、調節ユニット５６は、通過する水に加えられる芳香物質を有するより小さい容器を収容するためのもの（不図示）を有する。
【００３５】
局所的な水源１８は、カップリング６０が底部に位置するホルダー５８を有する。水タンク６２がホルダー５８内に挿入されたときに、吹出口を有する水タンク６２はカップリング６０と係合する。カップリング６０は飛行前の水タンク６２の迅速な交換を可能にする。水タンクの吹出口は、カップリング６０内への挿入により自動的に開放位置に動き、取り除かれたときに自動的に再度閉じる開閉部材（不図示）を有する。水タンク６２は窓６４を有し、この窓を通して水面を示すことができる。更なる実施形態では、浮きが水面メーター６４として水タンク内に統合され、その浮きのレベルは機械的に又は誘導的に検出され、航空機の添乗員が利用可能なディスプレイ機器（不図示）により表示される。
【００３６】
水タンクの好ましい実施形態は殺菌水を有し、吹出口をシールにより密封して封止し、そのシールは、水タンク６２がホルダー５８内に挿入されたときにカップリング部品６０により破り開けられる。これに代わる実施形態は水タンク６２を補充するためのオープニング６６を有する。
【００３７】
水に溶けている塩は蒸発率を減少させる。そのため、脱塩水を用いるべきである。これは、その作業に応じて３０％までの水が破棄されなければならない日常的な清掃作業を必要とする濃縮も回避する。これはまた、機内排水システムへの接続を必要とする排水路を必要とするだろう。この理由のためにも、モジュラー式の利点のためにも、またメンテナンス費を減らすためにも脱塩水が使われるべきである。
【００３８】
バルブ４０を開けてバルブ３８を閉じることにより、水タンク６２は外部の水源３４、例えば航空機の新鮮な水システムにより、ホルダー５８内に取付けられている状態で充填されることもできる。
【００３９】
図１中の模範的な第二列１４の実施形態として示されるように外部の水源３４は、共通の源１８により送られることができる。これに代えて，前述の航空機の新鮮な水システムとの接続も実現される。電気エネルギーを生み出すための機内の水素燃料電池の場合には、電力生産時に外部水源３４として使うための水が発生するという更なる利点がある。最後に、客室の空気からセパレーター（不図示）上に凝縮した凝縮物は加湿システムのための他の外部源３４となる。
【００４０】
ドレイン６８は排水又は過剰な水を加湿システムから排出するために設置される。過剰な水は、バルブ６４を開けることにより水タンク６２からドレイン６８を通して排出される。これに応じて、バルブ４８を開けて、バルブ３８と４２を閉じることにより、例えば調整コンポーネント５６を乾燥し殺菌するために、水は調整コンポーネント５６からも排出される。加湿ユニット２６からの排水は、同じように開いたバルブ４４を介して排出されることができる。
【００４１】
これに代わる実施形態では、図２に示すように収集容器７０が客室の床に設置され、バルブ７２が開いた状態で排水機能を果たす。収集容器７０があふれたとき、機能不良のとき、又は加湿システムの漏れのときにこぼれる水を受けるために、収集タンク７４は収集容器７０を含む。水を保持するために、少なくとも収集容器７０は吸水材料を備える。
【００４２】
第一の模範的な実施形態では、図２に参照符号７６により符号に示されるように、加湿される空気流は別の航空機空調システムにより供給される。これに代わる実施形態では、送風機７８がシート１６及び２８に設置され、取入口８０を介して客室の空気を加湿システムに運ぶ。
【００４３】
エアーフィルター８２は浮遊した微粒子を局所的な加湿ユニット内へ流れる空気から取り除き、加湿システムの汚れを防ぎ、それにより加湿システムのメンテナンス費と細菌の汚染のリスクの両方を減らす。エアーフィルター８２は、浮遊物をろ過するためのＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  ｆｉｌｔｅｒ）であることが好ましい。加湿システムの空気側に発生しうる凝縮された水はドレインホール８４を介して収集タンク７４へ導かれる。
【００４４】
図２は、バルブ８８が開いた状態で、酸素源９０からの酸素又は酸素が濃縮された空気が供給された空気流内へ吹き出される吸込口８６を示す。これは、乗客の呼吸する範囲内に局所的に流れる空気の酸素含有量を増大させ、快適さを向上させ、又は医学的理由から好ましい。例えば、呼吸する範囲内の酸素含有量を海面レベルの酸素濃度に一致するよう設定される。加湿ユニット２６の下流で混合することは加湿された空気流の相対的な空気の湿度に影響を与えるので、吸込口８６は加湿ユニット２６の上流に有利に配置される。吸込口８６は標準化された酸素用の医療接続に準拠した接続で設置されることが好ましい。
【００４５】
更なる実施形態では、前述した高濃度酸素のシートは具体的に病人を輸送するために設計され、酸素接続だけでなく医療設備の電力供給用の標準化された接続も有する。
【００４６】
図２に概略で示される酸素源９０のための圧力容器、又は好ましくは圧力容器の危険の可能性を回避するための化学酸素発生機が使われる。燃料タンクを不活性化するためのシステムを有する更なる実施形態では、タンク内に導入される保護用ガスの生産時に生じる高濃度酸素空気が源９０として用いられる。
【００４７】
図２に示されるように、交換可能な又は可変な絞り弁９２は、入ってくる空気のラインの断面に挿入される。局所的な加湿のために必要とされる空気の量は客室内の空気流量に依存し、そのため客室内で異なるシート位置により変化する。絞り弁９２を用いて、空気流は客室内のシート位置に適合される。拡張された実施形態では、酸素分圧は飛行高度と乗客の数により変化するので、可変な絞り弁は酸素分圧に依存して、例えば局所的なコントロール２２により制御される。ここで、発火酸素濃度が除外されるように、コントロール２２は酸素濃度の最大値を考慮する。
【００４８】
加湿システム２６の詳細な設計に関係なく、供給された空気を気体状の水で加湿するためには、液体状の水の蒸発のために必要となる蒸発エンタルピーが発生されなければならない。この目的のために、図２に概略的に示された実施形態は、入ってくる空気流中のヒーター９４、出て行く空気流中のヒーター９６、及び水吸入口中のヒーター９８が設置される。これに代えて模範的な実施形態では、ヒーターは水吸入口の代わりに貯水器１８に設置される。下記の加湿ユニット２６の説明から分かるように、単純化された実施形態は個々のヒーターを省く。
【００４９】
加湿ユニット２６に供給される空気流は、流量センサー１００によりその流速が検出され、温度センサー１０２によりその温度が検出される。同様に、加湿ユニット２６の前に水吸入口の流速と温度はセンサー１０４及び１０６により検出される。二つの他の温度センサー１０８及び１１０は出て行く空気流のヒーター９６の前後にそれぞれ設置される。最後に温度センサー１１２は局所的な加湿の目標となる空間内に設置され、シート１６又は２８の空間の局所的な温度を検出する。加湿ユニット２６の下流では、さらに、空気流センサー１１４及び相対的な空気湿度を決定するための空気湿度センサー１１６が設置される。センサー１００〜１１６のシグナルのいくつかは適切なケーブル配線を通って局所コントロールユニット２２へ伝わる。温度及び流れセンサーのいくつかは連続的な制御の機能を果たさないが、十分な流量がないときにはヒーター及び加湿ユニットの操作をさせないようにする機能を果たす。それにより、水の蓄積及び過熱は妨げられる。加湿された空気１１０の温度を適切に設定し、露点以下に落ちないことを確実にするために局所温度１１２は検出される。このため、対応する飽和曲線はコントロールユニット２２内で集計される。
【００５０】
これに代わる実施形態では、加湿ユニット２６の操作のための制御機能は加湿ユニット２６内に統合された加湿コントロール（不図示）によって行われる。縮小された実施形態では、個々の流量センサーは、調節可能な絞り弁をその断面に設置し、予め調整することにより、省くことができる。
【００５１】
加湿された空気は、液体状の水（特に、水蒸気を含む目に見える液滴サイズ）を保持するセパレーター１１８を通過する。これにより、最終的に加湿された空気だけが吹出口１２０を介して客室空間内へ逃げることが確実にされる。さらに、希望に応じて空気口が完全に閉じることができるように、乗客によって手動で操作可能な開閉部材１２２が吹出口１２０の前に設置される。快適性のために、低空気流速と低乱流を生み出す吹出口１２０の出口形状が選択されることが好ましい。
【００５２】
ジョイント１２４を用いて、吹出口１２２は乗客により手動で方向づけられる。更なる実施形態では、さらに吹出口の位置は、シート１６又は２８上に位置する天井カバーのレールに沿って可動に設置される。更なる実施形態では、ジョイント１２４に作用して、吹出口１２０の方向をシート１６又は２８の背もたれの位置に自動で調節できる電気機械的又は水力駆動機構が設置される。この調整は機械的又は水力カップリング又は電気制御（不図示）を介して達成される。吹出口１２０の位置をレールに沿うように整えた前述した実施形態では、吹出口１２０の位置を調整するための駆動機構は天井カバーの後方のレールに沿って取付けられる。
【００５３】
図２に示す加湿システムの中央部は加湿ユニット２６である。前述したように、加湿ユニット２６は液体状の水と加湿される空気流が供給される。加湿ユニット２６は、加湿ユニット２６中の水の量についての情報を集めて、局所的なコントロールユニット２２に送る液体センサーが設置される。加湿システムにおける加湿ユニット２６の重要性のため、加湿ユニット２６の５つの実施形態を以下より詳細に説明する。
【００５４】
第一の実施形態によれば、液体状の水を浸透させないが、気体状の水を浸透させる材料で作られた膜を有する膜モジュールが加湿ユニット２６内に設置される。供給された液体状の水がそのファイバーを長軸方向に流れることができるように、膜モジュールは複数の中空の膜ファイバーを有する。中空ファイバー膜の内部を第一ボリュームと定義し、中空ファイバー膜の外部をその膜モジュールの第二ボリュームと定義する。膜モジュールでは、第二ボリュームに予応力なしで中空ファイバー膜は大体平行に囲まれる。説明図については、米国特許４，０９８，８５２号の（一つの）図面に言及されている。中空ファイバー膜を流れた結果、それらはファイバーの長軸方向に沿って実質的に広がる。中空ファイバー膜は第二ボリュームでそれらの末端が固く閉じられているので、第二ボリューム内では中空ファイバー膜のわずかな屈曲が伸長により起こる、それによりそれらの機能は損なわれない。続いて、乾燥状態では、中空ファイバー膜ははじめの状態に戻り、結果として機械的ストレスは決して膜モジュールに伝達されない。これは耐用年数、特にシート膜モジュールの耐用年数にとって有利な効果を有する。
【００５５】
一方から他方への物質移動が微細な多孔質膜材料を通るだけで可能であるように、中空ファイバー膜はそれらの円筒形の壁によって第一及び第二ボリュームを分離する。上述した実施形態では、中空ファイバーを通る水の一部は第一ボリュームから第二ボリューム内に拡散する。結果として、加湿された空気相が第二ボリューム内に得られる。中空ファイバー膜モジュールの好ましい第二の実施形態では、第二の、膜モジュールの外側のボリュームが水で満たされ、一方で加湿される空気が第一の、中空ファイバー膜の内部ボリュームを軸方向に流れる。
【００５６】
加湿される空気内への相転移により（いわゆる「ｄｅａｄ−ｅｎｄ」法）、又は中空ファイバー膜を通過して循環する方法で水をくみ上げるポンプ３６により（いわゆる「ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ」法）運搬された水量だけが実質的に置換されるように、膜加湿機は操作されることができる。後者の改良型では、膜のより長い耐用年数とより良い加湿パフォーマンスが達成できる。この理由の一つは膜壁を流れる水が懸濁微粒子の沈殿、及びそれによる多孔質の膜壁をすぐにふさいでしまうことを妨げるからである。
【００５７】
また、膜を介する水の選択的な物質移動は、水中の微生物、溶解した固体又は他の不純物が空気流内に移動することも有利に妨げる。好ましくは飛行の終わり頃に、中空ファイバー膜表面の微生物の付着は完全に膜を乾燥させることにより達成される。
【００５８】
中空ファイバー膜を用いた加湿ユニットの蒸発速度は、供給された水と空気流の温度に依存し、液体状の水と空気相の圧力差にも依存する。空気の温度が水の温度以下に下がらない限り、膜モジュール中の気体状の水だけが空気に入る。そのため、所望の相対的な空気の湿度の関数として、加湿される空気流の流速に換算された水の量を調整する複雑な制御は、単純化された実施形態では省くことができる。中空ファイバー膜により、加湿された空気流中のエアロゾルパーティクルの数は既に非常に低いので、図２に示される加湿ユニット２６の下流に統合された蒸発部１２６とその外部の蒸発部１２８は省略することができる。
【００５９】
膜モジュールの顕著な利点はその低い稼動温度である。既にヒーターに関連して述べたように、蒸発エンタルピーΔＨは、ガス相中へ変換される水の量に比例して生産されなければならない。これは温度変化ΔＴ＝ΔＨ／Ｃに相当し、ここでＣは蒸発エンタルピーが差し引かれたその相の熱容量である。膜モジュールの場合では、これは、好ましくは「ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ」法で巡回している液体状の水の熱容量Ｃ＝Ｃｗａｔｅｒである。反対に、加熱された空気により操作される加湿ユニットでは、Ｃ＝Ｃａｉｒが空気の熱容量となる。Ｃａｉｒ＜＜Ｃｗａｔｅｒであるので、水の温度変化ΔＴｗａｔｅｒは空気の温度変化よりも非常に低い：ΔＴａｉｒ＞＞ΔＴｗａｔｅｒ。事実、再循環（「ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ」法）では、ΔＴｗａｔｅｒ＝３℃だけ水を加熱することで十分である。従って、膜モジュールの稼動温度も２０℃〜７０℃であり、単に２０〜４０℃が好ましい。実温度は流入及び流出湿度に大きく依存する。追加の要因は再循環システムの水の流速である。比較すれば、約７０℃の空気温度に空気を予熱することを基本とする加湿システムが現実的に想定されると推定される。
【００６０】
加湿ユニット２６の第二の実施形態は、予備の水を沸点以上に加熱し生じた水蒸気を加湿される空気流内へ導入する蒸発機を用いる。蒸発機タンクは電気的に加熱され又は、ブリードエアー又はトリムエアーからの熱移動により加熱される容量を有する。供給された液体状の水はこの蒸発タンクに導かれる。加湿される空気中での蒸気の均等な分散を達成するために、水蒸気はノズルにより乾燥した流入空気と混合される。加湿される空気流の過飽和による凝縮が生じないように蒸発機は制御される。結果として、蒸発部は省くことができる。
【００６１】
蒸発機の使用は水中の微生物、溶融した固体、又は他の不純物が加湿された空気流内に入り込むことを妨げる。水は既に気体状で空気流に供給されるので、蒸発部は不要である。さらに、単純化された実施形態では、加熱ヒーター９６による加湿された空気流の更なる加熱は省くことができる。これは場所を取らない総合システムを可能にする。
【００６２】
加湿ユニット２６の第三の実施形態は、気体状の水を加湿される空気流に供給するために、蒸発機プレートの加熱された表面上に滴下され、そこで蒸発する供給された液体状の水を備える蒸発機プレートを有する。蒸発機プレートは電気的に加熱されることが好ましく、これに代わる実施形態ではブリードエアー又はトリムエアーにより加熱されることが好ましい。
【００６３】
前述の蒸発機の実施形態と同じように、蒸発機プレートにより供給された水の気体相はノズルにより乾いた空気と混合される。蒸発機について前に述べたように水中の微生物を殺すこと及び保持される他の不純物に関連する前述の利点は、蒸発機プレートを用いた実施形態にも当てはまる。これに加えて、蒸発部と加湿された空気流の加熱は省くことができ、場所を取らない総合システムとなる。
【００６４】
加湿ユニット２６の第四の実施形態は、パッド蒸発機を用いる。そのようなパッドは、例えばスポンジ状のケイ酸塩ファイバー構造により提供される。加湿され、ヒーター９４を用いて約７０〜８０℃に予熱された空気をこの中へ導く。流れる空気内へ気体状の水として効率的に移動するために、空気は、供給された水が毛管現象によりファイバーの全表面の広い面積中に吸着されるファイバー状のパッドを通る。
【００６５】
加湿ユニット２６の第五の実施形態は、超音波バスを介して発生した水を含むエアロゾルを、供給された空気と一緒に、統合された蒸発部１２６内へ導くために提供される。蒸発部内の適切な混合部品により、供給された空気と一緒にエアロゾルの乱流が生じ、その結果として、水を含むエアロゾルパーティクルの蒸発に必要な蒸発エンタルピーが供給された空気から差し引かれる。残留するどのエアロゾルパーティクルも液滴セパレーター１１８により加湿された空気流から分離される。分離された水がセパレーター１１８の中に保持されるがそのうち加湿された空気流の中で蒸発するように、そのセパレーター１１８は設計されることが好ましい。これは効率的であり、排水を倹約する。
【００６６】
前述した加湿ユニット２６の実施形態に加えて、当業者に知られた他の加湿装置を加湿ユニット２６中に実現することができる。
【００６７】
説明した加湿システムの個別のコンポーネントを制御するために、局所的なコントロールユニット２２が使用される。局所的なコントロールユニット２２はセンサー１００〜１０６の前述したシグナルを受信し、さらに、送風機７８、ヒーター９４、９６、及び９８、加湿ユニット２６、及びポンプ３６の出力を制御する。このため、局所的な温度と局所的な空気の湿度は、それらセンサーにより検出された変数から局所的なコントロールユニットにより決定され、乗客によって回収可能な局所的なコントロールユニット２６に接続されたディスプレイ、及び入力機器２０に表示される。単純な実施形態では、所望の温度又は所望の相対的な空気の湿度を予め設定するために、ディスプレイと入力機器２０は回転式のつまみを有する。ディスプレイと入力機器２０の好ましい実施形態では、入力は図表により表示された入力オプションに相当するタッチスクリーン（不図示）により提供される。ここで、入力オプションは機内娯楽システムのメニューアイテムである。予め設定された温度及び相対的な空気の湿度は、局所的なコントロールユニット２２により相当する検出された変数と比較される。ここで、予め設定された調整範囲を越える逸脱の場合には、制御されたコンポーネントが逸脱しないように、制御されたコンポーネントは調整される。
【００６８】
さらなる利点は、空気の個別の温度制御を条件に、局所的なコントロールユニット２２による温度と空気の湿度の一体的な制御により生じる。ディスプレイと入力機器２０に予め設定された温度は、蒸発により差し引かれる蒸発エンタルピーを考慮して調整される。例えば、エネルギー効率を向上させるために、空気の加湿の過程で提供される冷気を使用できる。同時に、全体的な温度設定に不快な乗客の快適性はさらに向上する。
【００６９】
また、局所的なコントロールユニット２２は、データ通信のために領域コントロールユニット３２に接続される。データ通信を用いて、図１中に参照符号２４で示される局所的なコントロールユニットは、検出された局所的な温度を予め設定された温度と一緒に領域コントロールユニット３２に送信する。受信された検出された変数と予め設定された変数から、全客室空間１０の平均値が計算される。その平均値は、領域コントロールユニット３２により、客室空間１０の別の全体的な空調システムの制御のための測定された値又は所望の値として使われる。このデータ通信により、客室空間１０の空調のためのエネルギー消費量は、個別に調節可能に維持されながらも有利に最適化される。
【００７０】
他の全体的なディスプレイ、及び客室クルーが利用可能な入力機器（不図示）を介して、個別のシートのための全体的な予設定、特に局所的な空気の湿度が提供できる。独立した調整のために必要な乗客と同じくらい、十分明らかではない人数の乗客により局所的な空気の湿度は感知されるので、これは役に立つ。単純化された実施形態では、局所的なディスプレイと入力機器２０は温度の選択に制限され、一方で局所的な空気の湿度は客室クルーにより全体的なディスプレイと入力機器で選ばれる。そのとき、一定の局所的な温度に対して９０〜１００％の相対的な空気の湿度が吹出口１２０で達成されるように、加湿ユニットは一般的に制御される。
【００７１】
全システムの吹出口１２０の調節のために（通常の稼動の他に）、開閉部材１２２は道具なしで取り外すこともできる。これは可視化手段、例えばミスト発生装置のミストが導入される開口部を生じさせる。これにより、吹出口１２０後方の流出挙動を可視化できる。調整で、異なる温度範囲を横断する、局所的なコントロールユニット２２内の調整プログラムは呼び出される。結果として、調整は、客室空気と空気流間の熱対流又は密度の差による流出挙動での逸脱を考慮できる。最後に、ミストの可視化によって、ジョイント１２４又はジョイント１２４に作用する駆動機構、及びシート１６又は２８の位置に関して関連した制御を調整することが、単純な手段で可能である。
【００７２】
シート１６内に統合された水タンク６２と送風機７８を備える前述の局所的な加湿システム１２の他の利点は、そのモジュラー式の構成である。それにより、加湿システムは例えば個別のシートを交換することにより既存の航空機に簡単に後から取付られる。さらに、客室の構造柔軟性はモジュラー式及び統合された構成により制限されない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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