Patentanmeldung: Vorrichtung zur Erhöhung der individuellen Behaglichkeit in einem Flugzeug

Anmelderin: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der thermischen Behaglichkeit und zur Senkung gesundheitlicher Probleme in einem Flugzeug.

Stand der Technik

Um das Fliegen für die Passagiere angenehm zu gestalten und Ihre Gesundheit zu schonen, wird in Verkehrsflugzeugen ein beträchtlicher Aufwand getrieben, um behagliche Bedingungen zu schaffen. Ein wesentlicher Gesichtpunkt hierbei ist ein angenehmes Klima. Dabei ist für ausreichende Frischluft zu sorgen. Insbesondere darf die Luft im Flugzeug einen vorgegebenen CO ₂ -Anteil nicht übersteigen. Außerdem soll eine angenehme Temperatur und eine ausreichende Feuchte der Luft in der Flugzeugkabine gewährleistet sein. In der Regel wird von der Decke der Fahrgastkabine Luft in die

Fahrgastkabine geblasen. Dazu wird Außenluft, welche angesaugt wird, entsprechend aufbereitet. Zudem kann die Außenluft mit einem Anteil an Umluft, welche ebenso aufzubereiten ist, gemischt werden. Damit durch Zumischung von Umluft kein zu hoher CO ₂ - Wert erreicht wird, wurde in der WO99/48756 vorgeschlagen, einen CO ₂ -Sensor einzusetzen. In der Regel ist die Fahrgastkabine zu kühlen. Einerseits erfolgt durch die hohe Sonneneinstrahlung eine Erwärmung. Bei gut besetzter Fahrgastkabine erfolgt auch eine nicht unerhebliche Erwärmung durch die Fahrgäste selbst. Zur Kühlung wird

angesaugte Außenluft, welche kalt ist, in die Fahrgastkabine eingebracht. Diese Luft ist nicht nur kalt sondern auch sehr trocken. Daher muss Feuchte zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich Wasser in die Zuluft zu geben. Dieses Wasser muss mitgeführt werden und führt zu zusätzlichem Gewicht, welches die Treibstoffkosten erhöht. Ein weiteres Problem ist, dass die Passagiere unterschiedliche Wünsche hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeit haben. Die bisherige zentrale Belüftung gestattet kaum eine Berücksichtigung individueller Wünsche der Passagiere. Dies betrifft ebenso individuelle Wünsche der Passagiere hinsichtlich Beleuchtung, Schallschutz und anderer Faktoren, welche die Behaglichkeit beeinflussen. Zur individuellen Einstellung der Belüftung ist aus der US 6,719,623 B1 bekannt, eine an der Decke befindliche Düse so auszugestalten, dass deren Richtung und der Volumenstrom vom Passagier eingestellt werden kann. Damit kann individuellen Wünschen zwar Rechnung getragen werden. Allerdings wird von einer Düse an der Decke auch der benachbarte Passagier beeinflusst. Die hohe Luftgeschwindigkeit führt meist zu Zugbelästigungen. Aus der US 2006/ 0022087 A1 ist eine Einrichtung bekannt, die dazu dient, dass sich das

Flugzeugpersonal ausruhen kann. Diese Einrichtung weist eine Decke auf, deren Abstand zum sich darin ausruhenden Menschen veränderlich ist. Damit kann die Behaglichkeit des sich ausruhenden Menschen beeinflußt werden. Aus der DE 195 02 658 C1 ist eine überhalb dem Passagier angeordente Versorgungseinheit bekannt, die unter anderem Luftdüsen aufweist. Diese Versorgungseinheit kann zur Beladung der überhalb dem Passagier angeordneten Gepäckablage bewegt werden. Individuellen Wünschen der Passagiere hinsichtlich Beleuchtung, Schallschutz und anderer Faktoren, welche die Behaglichkeit beeinflussen, kann damit aber nicht zielgerichtet Rechnung getragen werden.

Beschreibung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung bereit zu stellen, welche es gestattet, die für das Wohlbefinden der Passagiere wichtigen Kenngrößen, insbesondere die klimatischen Größen, für die Passagiere möglichst individuell einstellen zu können. Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Erhöhung der Behaglichkeit in einem Flugzeug, die zwischen der Deckenverkleidung der Kabine und einem Passagier angeordnet ist und eine dem Passagier zugewandte Fläche aufweist, wobei der Abstand zwischen der Fläche und dem Passagier veränderbar ist, wobei die Vorrichtung so gestaltet ist, dass die, insbesondere thermische Behaglichkeit des Passagiers beeinflusst werden kann. Eine nähere Definition für den Begriff der Behaglichkeit findet sich in "Taschenbuch für Heizung+Klima Technik 2000" von Recknagel, Sprenger Schramek, Seiten 50 bis 75. Diese sind ausdrücklich Bestandteil der Offenbarung. Kurz zusammengefasst ist

Behaglichkeit in einem Bereich, dem sogenannten Behaglichkeitsbereich gegeben, in dem sich der Mensch am wohlsten fühlt. Für diesen Bereich gibt es keine festen Grenzen. Er hängt vielmehr vom einzelnen Menschen ab. Für die vorliegend im Vordergrund stehende thermische Behaglichkeit kommt es neben der Kleidung und der körperlichen Aktivität entscheidend auf die Lufttemperatur sowie die Gleichmäßigkeit derselben, die Luftfeuchte, die Luftbewegung sowie die Temperaturen der Umschließungsflächen an.

Die vorgeschlagene Vorrichtung gestattet eine individuelle Beeinflussung der Behaglichkeit des jeweiligen Passagiers. Durch einen niedrigen Abstand zwischen

Passagier und der dem Passagier zugewandten Fläche ist die Beeinflussung hoch. Ein veränderlicher Abstand hat hierbei den Vorteil, dass nur dann ein niedriger Abstand gewählt wird, wenn dies vom Passagier auch gewünscht wird. Wenn der Passagier beispielsweise aufstehen möchte, ist der Abstand zwischen der dem Passagier zugewandten Fläche und dem Passagier höher zu wählen. Möchte der Passagier hingegen von der Beeinflussung durch die Vorrichtung profitieren, etwa wenn er Luft zugeführt bekommen möchte, ist der Abstand zwischen der dem Passagier zugewandten Fläche und dem Passagier niedrig zu wählen. Das Vorsehen einer Fläche ermöglicht eine Abschirmung des Passagiers von den Einflüssen der Fahrgastkabine, etwa Luftzug, Helligkeit oder Lärm. An der Fläche können auch Fernsehmonitore oder dergleichen angebracht oder integriert werden. Die Veränderung des Abstands kann mechanisch durch den Passagier erfolgen. Es ist aber auch ein motorischer, in der Regel elektrischer Antrieb möglich, welcher vom Passagier bedient werden kann. In der Lehne des Sitzes kann beispielsweise ein Bedienfeld vorgesehen werden.

Zusätzlich weist die Vorrichtung Einbauten auf, mit denen dem Passagier durch die Fläche Luft, insbesondere Luft mit gewünschten Eigenschaften, etwa gewünschter Temperatur und/oder gewünschter Feuchte zugeführt werden kann. Damit wird erreicht, dass der Passagier vorwiegend die Luft aus der Vorrichtung, gemischt mit der Luft, welche er ausatmet, in seinem Gesichtsfeld hat. Der Luftaustausch in dem Bereich, der sich unmittelbar vor dem Gesicht des Passagiers befindet, kann reduziert werden. Damit ist in der Luft vor dem Gesichtsfeld des Passagiers ein höherer Anteil der von ihm ausgeatmeten Luft vorhanden. Diese Luft ist durch die Atmung des Passagiers befeuchtet. Damit kann die zuzuführende Feuchtigkeit reduziert werden. Es muss weniger Wasser zur Befeuchtung der Luft mitgeführt werden. Die Abfuhr der

verbrauchten Luft kann wie üblich an seitlich am Boden angebrachten Abfuhrkanälen erfolgen. Damit erfolgt ein Luftstrom aus der Fläche der Vorrichtung vorbei am Passagier an den Boden und anschließend eine Strömung am Boden zu den Abführkanälen. Die zugeführte Luft kann aus einem in der Decke befindlichen Zuluftsystem genommen werden. Selbstverständlich ist es weiterhin möglich und sinnvoll auch über die Decke konventionell Luft der Fahrgastkabine zuzuführen, etwa über den Gängen. In der Regel sollte in den Gängen die Temperatur niedriger sein als an den Sitzen, da sich das Personal in den Gängen bewegt und eine niedrigere Temperatur wünscht als die sitzenden Passagiere. Dazu ist es sinnvoll, im Belüftungssystem zentral kühle Luft bereitzustellen, welche dann individuell erwärmt werden kann, je nach Anforderung des einzelnen Passagiers. Ein weiterer Vorteil der Verteilung der Luft über die Fläche, welche dem Passagier zugewandt ist, ergibt sich daraus, dass durch diese großflächige Verteilung der Passagier nur einer schwachen Luftbewegung, aber keinem lästigen Zug ausgesetzt ist. Derselbe Luftmassenstrom kann beim Ausströmen über eine große Fläche mit niedriger Geschwindigkeit erfolgen. Bei den bekannten Düsen ist häufig ein lästiger Zug unvermeidlich. Dieser lästige Zug soll durch eine großflächige Verteilung vermieden werden. Um die Luft großflächig zu verteilen, ist eine Fläche mit vielen Löchern erforderlich, durch die die Luft strömen kann. Der Abstand zwischen den Löchern sollte dabei möglichst gering sein und maximal 5 cm nicht übersteigen. Ideal ist ein sehr niedriger Abstand im Bereich weniger mm. So kann etwa ein Plexiglas mit vielen kleinen Löchern im Abstand von wenigen Millimetern eingesetzt werden. Eine geeignete Ausführungsform ist ein luftdurchlässiges Textilgewebe. Soweit man bei einem Textilgewebe noch von Löchern sprechen kann, liegt deren Abstand häufig unterhalb einem Millimeter. Ein Textilgewebe kann zugleich auch als Filter für die zugeführte Luft dienen. Durch die bereits erwähnte niedrige Geschwindigkeit der durchströmenden Luft

kann der Durchströmungswiderstand niedrig gehalten werden. Ferner wird durch die vorgeschlagen Vorrichtung vermieden, dass Luft eingeatmet wird, welche aus dem Bereich benachbarter Passagiere stammt. Dies senkt die Gefahr der übertragung ansteckender Krankheiten. Auch eine eventuelle Belastung mit unangenehmen Gerüchen wird reduziert.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist die Fläche einen hohen Absorptionsgrad, bevorzugt einen Absorptionsgrad größer 0,8 für thermische Strahlung, insbesondere für thermische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1 mm auf. Auf diese Weise ist möglich, dass der Passagier eine ihm angenehme Temperaturstrahlung verspürt. Wünscht der Passagier beispielsweise eine Kühlung so wird die von ihm auf die Fläche ausgesandte Strahlung dort absorbiert. Auf Grund der niedrigen Temperatur der Fläche wird nur eine schwächere Temperaturstrahlung an den Passagier zurückgestrahlt. Bekanntlich stimmen Absorptions- und Emissionsgrad für dieselbe Wellenlänge überein. Wünscht der Passagier, einer stärkeren thermischen Strahlung ausgesetzt zu sein, so kann dies durch eine entsprechend warme Fläche erfolgen, welche dem Passagier Strahlung zuführt. Zu den Details wird auf Taschenbuch für Heizung+Klima Technik 2000" von Recknagel, Sprenger Schramek, Seiten 53 bis 57 verwiesen.

Wenn die Vorrichtung Einbauten aufweist, welche eine Beleuchtung des Passagiers und/oder des Bereichs vor dem Passagiers ermöglicht, so kann jeder Passagier die individuell gewünschte Helligkeit erhalten, ohne dass andere Passagiere derselben Helligkeit ausgesetzt werden. Insbesondere bei Langstreckenflügen, auf welchen die Passagiere Zeiten zum Schlafen nutzen wollen, ist dies von deutlichem Vorteil. Außerdem kann der Passagier mit einer gewünschten, individuell einstellbaren Farbe, bestrahlt werden. Damit kann das auch von der Farbe abhängige Wohlbefinden verbessert

werden. Durch geeignete Farbwahl kann ferner die Beleuchtung dem zirkadianen

Rhythmus der Passagiere angepasst und damit die überwindung des Jetlags erleichtert werden.

Denkbar ist auch, die oben genannte Vorrichtung als Schalldämpfer auszubilden, d.h. an der dem Passagier zugewandten Fläche für eine Dämpfung des Schalls zu sorgen. Damit ist es für den Passagier ruhiger. Mit geeigneten Vorrichtungen, vorzugsweise Lautsprechern, die zum Fluglärm gegenphasigen Schall erzeugen, kann auch aktive Schalldämpfung betrieben werden, wodurch der Lärmpegel im Flugzeug nach individuellen Wünschen reduziert werden kann. Durch den Einbau der Schalldämpfungseinrichtungen sowie der Beschallungseinrichtungen an der dem Passagier zugewandten Fläche kann den individuellen Wünschen der einzelnen Passagiere entsprochen werden, ohne dass benachbarte Passagier über Gebühr beeinträchtigt würden.

Es ist günstig, wenn die Vorrichtung elektrisch beheizbar ist. Damit ist es möglich, die dem Passagier zuzuführende Luft elektrisch zu beheizen. Wie bereits erwähnt, kann damit in der zentralen Luftzufuhr für die Fahrgastkabine eine kühle Luft bereitgestellt werden, die nach den individuellen Wünschen der Passagiere erwärmt werden kann. Durch die elektrische Beheizung kann auch die dem Passagier zugewandte Fläche erwärmt werden, wodurch die oben erwähnte stärkere thermische Strahlung erreicht werden kann.

Vorzugsweise ist die dem Passagier zugewandte Fläche so ausgeführt, dass sie zur Decke hin gewölbt ist. Damit kann dem Passagier eine große Fläche zugewandt werden, ohne

dass er sich beengt fühlt. Außerdem kann damit der Einfluss der Fläche auf den benachbarten Passagier reduziert werden.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Fläche zur Gewährleistung eines freien Blicks in Längsrichtung der Flugzeugkabine allenfalls geringe, vorzugsweise keine Bereiche aufweist, deren Normale mit der Längsrichtung der Flugzeugkabine einen Winkel kleiner als 30° einschließt. Dies wird etwa erreicht, wenn die Fläche die Form eines zur Decke hin gewölbten Halbrohrs aufweist. Eine ausschließlich auf eine Verbesserung der Klimatisierung hin ausgelegte Vorrichtung sähe auch Flächen, welche senkrecht zur Flugrichtung stehen vor. Dies würde aber den freien Blick in der Kabine einschränken, wodurch bei Passagieren ein subjektives Gefühl der Beklemmung ausgelöst werden könnte. Insbesondere im Hinblick auf die objektiv beengten Verhältnisse in einem Flugzeug ist dies möglicherweise unerwünscht.

Eine optimale Klimatisierung wird dadurch erreicht, dass die Fläche nach Art einer Glocke ausgebildet ist. Damit kann sie dem Passagier gleichsam übergestülpt werden.

Es ist günstig, wenn die Fläche eine Größe von etwa einem halben Quadratmeter aufweist.

Die Vorrichtung sollte so ausgelegt sein, dass bei Bedarf eine Sauerstoffmaske zum Passagier geführt werden kann. Bisher ist es üblich, dass Sauerstoffmasken, welche in Notfällen erforderlich sind, von der Decke zum Passagier geführt werden. Die hier vorgestellte Vorrichtung würde dies womöglich verhindern. Deshalb sollte die Funktion des Bereitsteilens einer Sauerstoffmaske in die Vorrichtung integriert werden.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass ohne Mitwirkung des Passagiers der

Abstand zwischen der Fläche und dem Passagier erhöht werden kann. Damit ist es möglich, etwaige Sicherheitsanforderung zu erfüllen, welche in bestimmten Flugsituationen, etwa beim Starten oder Landen, eine weitgehende Kopffreiheit des Passagiers verlangen.