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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserdesinfektionssystem und ein Verfahren zum Desinfizieren von Wasser, jeweils insbesondere zur Verwendung in Personentransportfahrzeugen.
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Durch Desinfektion kann die gesetzlich geforderte Trinkwasserqualität in Personenfahrzeugen sichergestellt werden. Es ist bekannt, dass Wasser mittels kurzwelliger UV-Strahlung entkeimt werden kann, wobei die entsprechenden Wasserdesinfektionsvorrichtungen mit ihren UV-Lichterzeugungseinheiten zum Teil endständig („Point of Use“) zum Beispiel nahe der Zapfstelle platziert sind.
WO 2015/069680 A1 offenbart zum Beispiel eine solche Wasserdesinfektionsvorrichtung mit mehreren UV-Leuchtdioden zur UV-Bestrahlung des hindurchströmenden Wassers. Die UV-Leuchtdioden werden während der Zeitdauer der Wasserentnahme an der Zapfstelle eingeschaltet, sodass das durch die Wasserdesinfektionsvorrichtung strömende Wasser durch die UV-Strahlung entkeimt wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Desinfizieren von Wasser mittels UV-Strahlung mit einer erhöhten Desinfektionswirksamkeit und einer einfach aufgebauten Desinfektionsvorrichtung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Wasserdesinfektionssystem vorgesehen, aufweisend: eine Wasserdesinfektionsvorrichtung mit einer Durchflusszelle mit einem Wasserzulauf, der mit einer Wasserquelle verbindbar ist, und einem Wasserablauf, der mit einer Zapfstelle verbindbar ist, und einer UV-Lichterzeugungseinheit zum Bestrahlen von Wasser in der Durchflusszelle mit UV-Licht; eine Ventilvorrichtung zum Freigeben oder Sperren eines Wasserlaufs von der Wasserquelle durch die Zapfstelle durch Öffnen oder Schließen der Ventilvorrichtung; und eine Steuereinheit zum Ansteuern der UV-Lichterzeugungseinheit. Gemäß der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung so anzusteuern, dass die UV-Lichterzeugungseinheit UV-Licht während eines freigegebenen Wasserlaufs und auch zeitweise während eines gesperrten Wasserlaufs emittiert.
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Durch die spezielle Ansteuerung der UV-Lichterzeugungseinheit derart, dass sie UV-Licht sowohl während eines freigegebenen Wasserlaufs als auch zeitweise während eines gesperrten Wasserlaufs emittiert, werden die Einschaltdauer der UV-Lichterzeugungseinheit und demzufolge die UV-Bestrahlungsdauer im Vergleich zu den herkömmlichen Systemen, bei denen die UV-Lichterzeugungseinheit nur während der Zeitdauer des freigegebenen Wasserlaufs zur Wasserentnahme an der Zapfstelle eingeschaltet wird, verlängert, wodurch die Dauer der Bestrahlung der Keime, Mikroorganismen, etc. im Wasser verlängert und damit die Desinfektionswirksamkeit erhöht werden. Insbesondere können durch die UV-Bestrahlung in Zeiten, in denen der Wasserlauf durch die Durchflusszelle gestoppt ist, auch Keime, Mikroorganismen, etc. im dann in der Durchflusszelle stehenden Wasser und an den Innenflächen der Durchflusszelle bestrahlt werden, um auch das stehende Wasser und die Innenflächen zu desinfizieren, um die Desinfektionswirksamkeit für die Wasserversorgung zu erhöhen.
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Aufgrund der erhöhten Desinfektionswirksamkeit des erfindungsgemäßen Wasserdesinfektionssystems besteht auch die Möglichkeit, die UV-Leistung der UV-Lichterzeugungseinheit etwas zu reduzieren. So kann zum Beispiel die Anzahl der UV-Strahlungsquellen (z.B. UV-Leuchtdioden) in der UV-Lichterzeugungseinheit etwas verringert werden, sodass auch der Spitzenstrom und der Strombedarf der UV-Lichterzeugungseinheit reduziert werden kann, was insbesondere bei Anwendungen in Flugzeugen von besonderer Bedeutung ist. D.h. es können die Herstellungskosten und die Betriebskosten der UV-Lichterzeugungseinheit und damit des gesamten Wasserdesinfektionssystems und ggf. auch das Gewicht und der benötigte Bauraum reduziert werden.
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Die Wasserdesinfektionsvorrichtung des erfindungsgemäßen Wasserdesinfektionssystems ist vorzugsweise endständig, d.h. möglichst nahe an der Zapfstelle angeordnet. Dies kann auch als POU („Point of Use“) - Wasserdesinfektionsvorrichtung bezeichnet werden.
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Das erfindungsgemäße Wasserdesinfektionssystem kann auch problemlos in bereits existierende Wasserversorgungssysteme eingebaut werden.
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Der Wasserablauf befindet sich vorzugsweise im oberen Bereich der Durchflusszelle, bevorzugt am höchsten Punkt der Durchflusszelle, und der Wasserzulauf befindet sich vorzugsweise im unteren Bereich der Durchflusszelle, bevorzugt am tiefsten Punkt der Durchflusszelle. Die Begriffe „unten“ und „oben“ bzw. „tief“ und „hoch“ beziehen sich in diesem Zusammenhang jeweils auf den montierten Einbauzustand des Wasserdesinfektionssystems. Bei dieser Positionierung des Wasserablaufs kann vermieden werden, dass sich Luftblasen in der Durchflusszelle bilden. Und bei dieser Positionierung des Wasserzulaufs kann die Durchflusszelle bei Bedarf über den Wasserzulauf vollständig durch Schwerkraft entleert werden. So kann vorteilhafterweise ein Einfrieren von Wasser in der Durchflusszelle während Stillstandszeiten des zum Beispiel Personentransportfahrzeugs oder eine Vermehrung der Keime in der Durchflusszelle während Stagnation vermieden werden.
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Die Form der Durchflusszelle ist grundsätzlich beliebig. Vorzugsweise ist die Durchflusszelle im Wesentlichen zylindrisch (bevorzugt als stehender Zylinder, aber auch als liegender Zylinder möglich) oder im Wesentlichen kugelförmig ausgestaltet. Der Wasserzulauf befindet sich vorzugsweise im unteren Bereich der Durchflusszelle, vorzugsweise im Bereich eines unteren Stirnwandabschnitts der Durchflusszelle. Der Wasserzulauf verläuft in Bezug auf die Durchflusszelle vorzugsweise im Wesentlichen tangential oder im Wesentlichen koaxial. Der Wasserablauf befindet sich vorzugsweise im oberen Bereich der Durchflusszelle, vorzugsweise im Bereich eines oberen Stirnwandabschnitts der Durchflusszelle. Der Wasserablauf verläuft in Bezug auf die Durchflusszelle vorzugsweise im Wesentlichen koaxial oder im Wesentlichen tangential.
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Die Ventilvorrichtung ist vorzugsweise stromab der Wasserdesinfektionsvorrichtung bzw. ihres Wasserablaufs angeordnet. Die Ventilvorrichtung zum Freigeben oder Sperren des Wasserlaufs kann zum Beispiel ein Bestandteil der Zapfstelle oder ein Bestandteil der Wasserdesinfektionsvorrichtung sein oder eine separate Komponente zwischen Wasserdesinfektionsvorrichtung und Zapfstelle sein. Die Steuereinheit ist mit der UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung (leitungsgebunden oder drahtlos) verbunden. Die Steuereinheit kann zum Beispiel ein Bestandteil der Wasserdesinfektionsvorrichtung oder eine separate Komponente sein.
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Die Wasserquelle, die an den Wasserzulauf der Durchflusszelle der Wasserdesinfektionsvorrichtung angeschlossen ist bzw. angeschlossen werden kann, weist zum Beispiel ein Wasserreservoir, eine Leitung zum Verbinden des Wasserreservoirs mit dem Wasserzulauf und einen Druckerzeuger (z.B. Pumpe oder Kompressor) auf. Während eines geöffneten Zustands der Ventilvorrichtung wird das Wasser aus dem Wasserreservoir mittels des Druckerzeugers durch die Leitung, die Durchflusszelle der Wasserdesinfektionsvorrichtung und die Zapfstelle gepumpt und aus einer Ausgabeöffnung der Zapfstelle ausgegeben. Die Zapfstelle, die an den Wasserablauf der Durchflusszelle der Wasserdesinfektionsvorrichtung angeschlossen ist bzw. anschließbar ist, ist zum Beispiel ein Wasserhahn für Trinkwasser beispielsweise in einer Flugzeugküche oder einer Flugzeugtoilette.
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Die UV-Lichterzeugungseinheit emittiert kurzwelliges UV-Licht, vorzugsweise im Bereich kleiner 290 nm, bevorzugt mit einer Peak-Wellenlänge im Bereich von 254 bis 280 nm.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung so anzusteuern, dass die UV-Lichterzeugungseinheit eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem Schließen der Ventilvorrichtung weiter UV-Licht emittiert. D.h. die Einschaltdauer der UV-Lichterzeugungseinheit ist länger als die Dauer des Wasserlaufs durch die Durchflusszelle der Wasserdesinfektionsvorrichtung. Die UV-Lichterzeugungseinheit bleibt vorzugsweise etwa 2 bis 20 Sekunden, beispielsweise etwa 6 Sekunden nach dem Schließen der Ventilvorrichtung eingeschaltet, um UV-Licht zu emittieren.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung, in der das System ferner ein Betätigungselement zum Aktivieren (und in einer Variante auch zum Deaktivieren) der Zapfstelle aufweist, wird die zuletzt beschriebene Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise realisiert, indem die Ventilvorrichtung eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem Betätigen des Betätigungselements zum Aktivieren der Zapfstelle (oder bei einem Betätigen des Betätigungselements zum Deaktivieren der Zapfstelle) geschlossen wird und die Steuereinheit ausgestaltet ist, um die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung so anzusteuern, dass die UV-Lichterzeugungseinheit eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Schließen der Ventilvorrichtung weiter UV-Licht emittiert.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung so anzusteuern, dass die UV-Lichterzeugungseinheit bereits eine vorbestimmte Zeitdauer vor einem Öffnen der Ventilvorrichtung UV-Licht emittiert. D.h. die Einschaltdauer der UV-Lichterzeugungseinheit ist länger als die Dauer des Wasserlaufs durch die Durchflusszelle der Wasserdesinfektionsvorrichtung. Die UV-Lichterzeugungseinheit ist vorzugsweise schon etwa 0,5 bis 5 Sekunden, beispielsweise etwa 1 Sekunde vor dem Öffnen der Ventilvorrichtung in Betrieb, um UV-Licht zu emittieren.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung, in der das System ferner ein Betätigungselement zum Aktivieren der Zapfstelle aufweist, wird die zuletzt beschriebene Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise realisiert, indem die Ventilvorrichtung beim Betätigen des Betätigungselements zum Aktivieren der Zapfstelle zeitversetzt geöffnet wird und die Steuereinheit ausgestaltet ist, um die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung so anzusteuern, dass die UV-Lichterzeugungseinheit ab einem Betätigen des Betätigungselements zum Aktivieren der Zapfstelle UV-Licht emittiert.
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Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung und ihre beiden vorgenannten Realisierungsvarianten können gemäß der Erfindung alternativ oder in Kombination vorgesehen sein.
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Das Betätigungselement ist beispielweise ein durch einen Benutzer bedienbares Betätigungselement (alternativ kann das Betätigungselement auch ein durch eine Steuerung automatisch bedienbares Betätigungselement sein). Das Betätigungselement weist zum Beispiel einen Hebel oder eine Drucktaste oder dergleichen auf. Das Betätigungselement kann zum Beispiel ein Bestandteil der Zapfstelle sein. Das Betätigungselement ist vorzugsweise mit der Ventilvorrichtung verbunden (z.B. mechanisch, leitungsgebunden, drahtlos, etc.). Und auch die Steuereinheit ist vorzugsweise mit dem Betätigungselement verbunden (leitungsgebunden oder drahtlos). Die Steuereinheit weist zudem vorzugsweise einen Timer auf.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgestaltet, um die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung so anzusteuern, dass die UV-Lichterzeugungseinheit während einer geschlossenen Ventilvorrichtung in vorbestimmten Zeitabständen jeweils für eine vorbestimmte Zeitdauer UV-Licht emittiert. Mit anderen Worten wird zum Beispiel während einer langen Nichtbenutzung der Zapfstelle die UV-Lichterzeugungseinheit periodisch eingeschaltet, um stehendes Wasser in der Durchflusszelle und die Innenflächen der Durchflusszelle zu desinfizieren. Die Steuereinheit weist hierzu vorzugsweise einen Timer auf.
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Die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung weist vorzugsweise eine oder mehrere UV-Leuchtdioden zum Emittieren von UV-Licht auf. Dem Fachmann sind verschiedene Techniken zum Erzeugen von UV-Strahlung in Zusammenhang mit Wasserdesinfektionsvorrichtungen bekannt (z.B. Quecksilber-Niederdruckstrahler. Kaltkathodenstrahler, etc.), die grundsätzlich ebenfalls alle auch für das erfindungsgemäße Wasserdesinfektionssystem eingesetzt werden können. Die Verwendung von UV-Leuchtdioden ist jedoch bevorzugt, da diese nach dem Einschalten sofort mit voller Leistung UV-Licht erzeugen, was eine längere hochwirksame UV-Bestrahlungsdauer gewährleistet, und auch für häufiges Ein- und Ausschalten geeignet sind und eine lange Lebensdauer haben. Die UV-Leuchtdioden sind zum Beispiel auf einer Leiterplatte montiert und sind vorzugsweise mit einer UV-durchlässigen Abdeckung (z.B. aus Quarzglas) gegenüber dem Wasser in der Durchflusszelle versehen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die UV-Lichterzeugungseinheit der Wasserdesinfektionsvorrichtung einen UV-Sensor zum Überwachen der Funktionalität der UV-Lichterzeugungseinheit und/oder einen Temperatursensor zum Überwachen einer Überhitzung der UV-Lichterzeugungseinheit bzw. ihrer UV-Leuchtdioden auf. Der UV-Sensor ist vorzugsweise auf der Leiterplatte montiert, auf der auch die UV-Leuchtdioden montiert sind; und der Temperatursensor ist ebenfalls vorzugsweise auf der Leiterplatte montiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Innenwandfläche der Durchflusszelle der Wasserdesinfektionsvorrichtung zumindest teilweise UV-reflektierend ausgestaltet. Auf diese Weise kann die UV-Bestrahlung des Wassers in der Durchflusszelle verstärkt werden und kann so die Desinfektionswirksamkeit des Systems weiter erhöht werden. Die Durchflusszelle kann zu diesem Zweck zum Beispiel aus PTFE gefertigt sein.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Wasserversorgungssystem mit einem Wasserreservoir zum Speichern von Wasser; einer Zapfstelle, die mit dem Wasserreservoir über eine Leitung verbunden ist; und einem oben beschriebenen Wasserdesinfektionssystem der Erfindung, wobei der Wasserzulauf der Wasserdesinfektionsvorrichtung mit der Leitung verbunden ist und der Wasserablauf der Wasserdesinfektionsvorrichtung mit der Zapfstelle verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Desinfizieren von Wasser, das von einer Wasserquelle durch eine Durchflusszelle zu einer Zapfstelle strömt, vorgesehen, bei dem ein Wasserlauf von der Wasserquelle durch die Zapfstelle durch Öffnen oder Schließen einer Ventilvorrichtung freigegeben oder gesperrt wird, und bei dem das durch die Durchflusszelle strömende Wasser mit UV-Licht bestrahlt wird. Gemäß der Erfindung wird das Wasser in der Durchflusszelle sowohl während eines freigegebenen Wasserlaufs als auch zeitweise während eines gesperrten Wasserlaufs mit UV-Licht bestrahlt.
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Mit diesem Verfahren zur Wasserdesinfektion können die gleichen Vorteile erzielt werden, die oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Wasserdesinfektionssystem erläutert worden sind. Bezüglich der Begriffserläuterungen und der bevorzugten Ausführungsformen wird ebenfalls ergänzend auf die obigen Ausführungen in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Wasserdesinfektionssystem verwiesen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser in der Durchflusszelle eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem Schließen der Ventilvorrichtung weiter mit UV-Licht bestrahlt. D.h. die Dauer der UV-Bestrahlung ist länger als die Dauer des Wasserlaufs durch die Durchflusszelle. Die UV-Bestrahlung wird vorzugsweise um etwa 2 bis 20 Sekunden, beispielsweise etwa 6 Sekunden nach dem Schließen der Ventilvorrichtung fortgesetzt.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung, in der die Zapfstelle durch ein Betätigungselement aktiviert (oder in einer Variante auch deaktiviert) wird, wird die zuletzt beschriebene Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise realisiert, indem die Ventilvorrichtung eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem Betätigen des Betätigungselements zum Aktivieren der Zapfstelle (oder bei einem Betätigen des Betätigungselements zum Deaktivieren der Zapfstelle) geschlossen wird und das Wasser in der Durchflusszelle eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Schließen der Ventilvorrichtung weiter mit UV-Licht bestrahlt wird.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser in der Durchflusszelle bereits eine vorbestimmte Zeitdauer vor einem Öffnen der Ventilvorrichtung mit UV-Licht bestrahlt. D.h. die Dauer der UV-Bestrahlung ist länger als die Dauer des Wasserlaufs durch die Durchflusszelle. Die UV-Bestrahlung beginnt vorzugsweise schon etwa 0,5 bis 5 Sekunden, beispielsweise etwa 1 Sekunde vor dem Öffnen der Ventilvorrichtung
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung, in der die Zapfstelle durch ein Betätigungselement aktiviert wird, wird die zuletzt beschriebene Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise realisiert, indem das Wasser in der Durchflusszelle ab einem Betätigen des Betätigungselements zum Aktivieren der Zapfstelle mit UV-Licht bestrahlt wird und die Ventilvorrichtung beim Betätigen des Betätigungselements zum Aktivieren der Zapfstelle zeitversetzt geöffnet wird.
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Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung und ihre beiden vorgenannten Realisierungsvarianten können gemäß der Erfindung alternativ oder in Kombination vorgesehen sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Wasser in der Durchflusszelle während einer geschlossenen Ventilvorrichtung in vorbestimmten Zeitabständen jeweils für eine vorbestimmte Zeitdauer mit UV-Licht bestrahlt. D.h. während zum Beispiel einer langen Nichtbenutzung der Zapfstelle werden stehendes Wasser in der Durchflusszelle und die Innenflächen der Durchflusszelle periodisch desinfiziert.
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Die UV-Bestrahlung des Wassers in der Durchflusszelle erfolgt vorzugsweise mittels einer oder mehrerer UV-Leuchtdioden zum Emittieren von UV-Licht.
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Vorzugsweise kann die Funktionalität der UV-Bestrahlung durch einen UV-Sensor überwacht werden und/oder kann eine Überhitzung der UV-Lichtquelle(n) durch einen Temperatursensor überwacht werden.
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Die vorliegende Erfindung, d.h. das oben beschriebene Wasserdesinfektionssystem und das oben beschriebene Verfahren zum Desinfizieren von Wasser können in besonders vorteilhafter Weise in Personentransportfahrzeugen, insbesondere in Passagierflugzeugen eingesetzt werden.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:
- 1 den Aufbau eines Wasserversorgungssystems mit einem Wasserdesinfektionssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht einer Wasserdesinfektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Desinfizieren von Wasser gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 4 ein Zeitdiagramm zu dem Verfahren zum Desinfizieren von Wasser von 3.
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In 1 ist beispielhaft ein Ausführungsbeispiel eines Wasserversorgungssystems gemäß der Erfindung dargestellt, das für ein Passagierflugzeug einsetzbar ist.
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Das Wasserversorgungssystem 10 hat ein Wasserreservoir 12, aus dem das darin gelagerte Wasser über eine Leitung 13 entnommen werden kann. Die Wasserförderung aus dem Wasserreservoir 12 erfolgt über einen Druckerzeuger 14, zum Beispiel einen Kompressor oder eine Pumpe. Das Wasserreservoir 12, die Leitung 13 und der Druckerzeuger 14 bilden zusammen eine Wasserquelle im Sinne der Erfindung.
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Das Wasser aus dem Wasserreservoir 12 wird einer Zapfstelle 16 zugeleitet, die in diesem Ausführungsbeispiel als ein Wasserhahn ausgebildet ist, der zum Beispiel zum Entnehmen von Trinkwasser in der Flugzeugküche oder zum Händewaschen in der Flugzeugtoilette vorgesehen sein kann. Die Zapfstelle 16 ist mit einem Betätigungselement 17 zum Beispiel in Form eines Hebels oder einer Drucktaste ausgestattet oder gekoppelt, über das ein Benutzer die Zapfstelle 16 aktivieren oder deaktivieren kann.
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Im stromaufwärtigen Endbereich der Zapfstelle oder stromauf vor der Zapfstelle 16 ist eine Ventilvorrichtung 18 angeordnet. Die Ventilvorrichtung 18 dient dem Freigeben oder Sperren eines Wasserlaufs von der Wasserquelle 12-14 zu der und durch die Zapfstelle 16, indem die Ventilvorrichtung geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Ventilvorrichtung 18 ist mit dem Betätigungselement 17 zum Beispiel mechanisch oder leitungsgebunden oder über eine Steuereinheit 24 verbunden, sodass die Ventilvorrichtung 18 beim Betätigen des Betätigungselements 17 zum Aktivieren der Zapfstelle 16 geöffnet wird, um den Wasserlauf freizugeben, und automatisch nach einer voreingestellten Zeitdauer oder beim Betätigen des Betätigungselements 17 zum Deaktivieren der Zapfstelle 16 geschlossen wird, um den Wasserlauf zu sperren. Wie später in mehr Einzelheiten erläutert, ist die Kopplung des Betätigungselements 17 mit der Ventilvorrichtung 18 in einer bevorzugten Ausführungsform derart, dass die Ventilvorrichtung 18 beim Betätigen des Betätigungselements 17 zum Aktivieren der Zapfstelle 16 zeitversetzt geöffnet wird.
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Wie in 1 dargestellt, ist zwischen der Wasserquelle 12-14 und der Zapfstelle 16 eine Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 vorgesehen. Diese Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 ist bevorzugt eine POU-Wasserdesinfektionsvorrichtung 20, die möglichst nahe an der Zapfstelle 16 platziert ist.
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Die Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 dient dem Desinfizieren des Wassers stromauf der Zapfstelle 16 mittels kurzwelliger UV-Bestrahlung, bevorzugt mit einer Peak-Wellenlänge im Bereich von 254 bis 280 nm. Das UV-Licht für die UV-Bestrahlung wird von einer UV-Lichterzeugungseinheit 22 erzeugt, die von einer Steuereinheit 24 angesteuert wird. Die Steuereinheit 24 ist mit der UV-Lichterzeugungseinheit 22, mit dem Betätigungselement 17 und in manchen Ausführungsformen auch mit der Ventilvorrichtung 18 verbunden (jeweils leitungsgebunden oder drahtlos). Die Steuereinheit 24 kann ein Bestandteil der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 oder eine separate Steuerung des Wasserversorgungssystems 10 sein.
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2 zeigt in mehr Einzelheiten ein Ausführungsbeispiel einer Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 für das Wasserversorgungssystem 10 von 1.
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Das Wasserdesinfektionssystem 20 hat eine Durchflusszelle 30 zum Beispiel aus Edelstahl, die in diesem Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen zylindrische Form (insbesondere als ein aufrechtstehender Zylinder) hat, aber alternativ auch andere Formen (z.B. Kugelform) haben kann. Die zylindrische Durchflusszelle 30 ist zum Beispiel aus Edelstahl oder PTFE gefertigt und hat eine (im eingebauten Zustand) untere Stirnwand 32, eine (im eingebauten Zustand) obere Stirnwand 33 und eine die beiden Stirnwände 32, 33 verbindende umlaufende Mantelwand 34.
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Im Bereich der unteren Stirnwand 32 befindet sich ein Wasserzulauf 36, der in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen tangential ins Innere der Durchflusszelle 30 mündet. Der Wasserzulauf 36 der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 dient dem Anschließen der Wasserquelle 12-14, genauer der mit dem Wasserreservoir 12 verbundenen Leitung 13. Im Bereich der oberen Stirnwand 33 befindet sich ein Wasserablauf 38, der in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen koaxial ins Innere der Durchflusszelle 30 mündet. Der Wasserablauf 38 der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 dient dem Anschließen der Zapfstelle 16.
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In anderen Ausführungsvarianten der Erfindung kann der Wasserzulauf 36 auch koaxial in die Durchflusszelle 30 münden und/oder kann der Wasserablauf 38 auch tangential in die Durchflusszelle 30 münden. Im Rahmen der Erfindung können der Wasserzulauf 36 und der Wasserablauf 38 beide gleichartig (z.B. beide tangential oder beide koaxial) oder unterschiedlich (z.B. einer tangential und der andere koaxial) in die Durchflusszelle 30 münden.
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Bei einer Aktivierung der Zapfstelle 16 durch das Betätigungselement 17 wird die Ventilvorrichtung 18 (vorzugsweise zeitversetzt) geöffnet, um den Wasserlauf von der Wasserquelle durch die Zapfstelle 16 freizugeben, sodass das Wasser aus dem Wasserreservoir 12 durch die Leitung 13 und den Wasserzulauf 36 in und durch die Durchflusszelle 30 und weiter durch den Wasserablauf 38 in und durch die Zapfstelle 16 strömt. Aufgrund des im Vergleich zum Umgebungsdruck (z.B. etwa 1 bar) durch die Pumpe 14 erzeugten höheren Wasserdrucks (z.B. etwa 1,7 bis 2,7 bar), strömt das Wasser bei geöffneter Ventilvorrichtung 18 ohne weitere Maßnahmen aus der Zapfstelle 16 aus. Bei einer Deaktivierung der Zapfstelle 16 durch das Betätigungselement 17 wird die Ventilvorrichtung 18 wieder geschlossen, um den Wasserlauf von der Wasserquelle durch die Zapfstelle 16 zu sperren, sodass Wasser aus dem Wasserreservoir 12 stromauf der geschlossenen Ventilvorrichtung 18 in der Leitung 13 und in der Durchflusszelle 30 stehen bleibt. Da der Wasserzulauf 36 im Bereich der unteren Stirnwand 32 der Durchflusszelle 30 positioniert ist, kann stehendes Wasser in der Durchflusszelle 30 bei Bedarf durch Schwerkraft über den Wasserzulauf 36 entleert werden.
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Wie in 2 dargestellt, ist die UV-Lichterzeugungseinheit 22 in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der unteren Stirnwand 32 der Durchflusszelle 30 vorgesehen. Die UV-Lichterzeugungseinheit 22 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte 220 auf, auf der eine oder bevorzugt mehrere UV-Leuchtdioden 221 montiert sind, die bei eingeschalteter UV-Lichterzeugungseinheit 22 ein kurzwelliges UV-Licht (z.B. 200 - 300 nm) in Richtung ins Innere der Durchflusszelle 30 (nach oben in 2) emittieren. Die UV-Leuchtdioden 221 sind bevorzugt entlang eines Kreisrings auf der Leiterplatte 220 montiert. Die Leiterplatte 220 und die UV-Leuchtdioden 221 sind auf ihrer dem Inneren der Durchflusszelle 30 zugewandten Seite mit einer UV-durchlässigen Abdeckung 22 zum Beispiel aus Quarzglas versehen, um die elektronischen Bauteile vor dem Wasser in der Durchflusszelle 30 zu schützen. Um die UV-Bestrahlung des Innenraums der Durchflusszelle 30 zu verstärken, sind die Innenflächen der oberen Stirnwand 33 und der Mantelwand 34 bevorzugt zumindest teilweise UV-reflektierend ausgebildet oder beschichtet (z.B. mit PTFE).
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In einem erfolgreich getesteten Ausführungsbeispiel der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 hat die Durchflusszelle 30 beispielsweise eine Höhe von etwa 75 mm, einen Innendurchmesser von etwa 50 mm und ein Wasserdurchlaufvolumen von etwa 150 ml, haben der Wasserzulauf 36 und der Wasserablauf 38 jeweils einen Durchmesser von etwa 12 mm, beträgt die Peak-Wellenlänge der UV-Leuchtdioden 221 etwa 280 nm, und beträgt die Gesamtleistung aller UV-Leuchtdioden 221 etwa 250 bis 400 mW.
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Wie in 2 angedeutet, weist die UV-Lichterzeugungseinheit 33 optional zudem einen UV-Sensor 224 und/oder einen Temperatursensor 226 auf. Der UV-Sensor 224 (z.B. Photodiode) ist auf der Leiterplatte 220 montiert und erfasst die UV-Strahlung im Innenraum der Durchflusszelle 30, um die Funktionalität der UV-Lichterzeugungseinheit 22 bzw. ihrer UV-Leuchtdioden 221 zu überwachen. Der Temperatursensor 226 ist ebenfalls auf der Leiterplatte 220 montiert und erfasst die von den UV-Leuchtdioden 221 abgestrahlte Temperatur, um eine mögliche Überhitzung der UV-Leuchtdioden 221 (z.B. Grenztemperatur von etwa 55°C) zu überwachen.
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Im Ausführungsbeispiel von 2 weist die UV-Lichterzeugungseinheit 22 eine Leiterplatte 220 mit mehreren UV-Leuchtdioden 221 im Bereich der unteren Stirnwand 32 der Durchflusszelle 30 auf. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die UV-Lichterzeugungseinheit 22 alternativ oder zusätzlich eine Leiterplatte 220 mit einer oder mehreren UV-Leuchtdioden 221 im Bereich der oberen Stirnwand 33 der Durchflusszelle 30 aufweisen. In noch anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die UV-Lichterzeugungseinheit 22 alternativ oder zusätzlich UV-Leuchtdioden 221 im Bereich der Mantelwand 34 der Durchflusszelle 30 aufweisen.
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Im Ausführungsbeispiel von 2 hat die Durchflusszelle 30 der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Die Durchflusszelle 30 kann aber auch im Wesentlichen kugelförmig sein oder andere Formen haben. Die unteren und oberen Stirnwände 32, 33 der Durchflusszelle 30 können dementsprechend auch gekrümmt sein.
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Um die Desinfektionswirkung dieser Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 zu erhöhen, wird die UV-Lichterzeugungseinheit 22 von der Steuereinheit 24 in einer speziellen Weise angesteuert. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in dem Flussdiagramm von 3 und dem Zeitdiagramm von 4 veranschaulicht.
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Nach dem Betriebsstart des Wasserversorgungssystems und des darin enthaltenen Wasserdesinfektionssystems wird zunächst in Schritt S110 geprüft, ob das Betätigungselement 17 zum Aktivieren der Zapfstelle 16 betätigt worden ist. Falls JA, werden dann die Zapfstelle 16 und die Wasserdesinfektion aktiviert.
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In Schritt S112 werden nach dem Betätigen des Betätigungselements 17 sofort die UV-Lichterzeugungseinheit 22 eingeschaltet und damit die UV-Bestrahlung im Innern der Durchflusszelle 30 der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 gestartet. Die Ventilvorrichtung 18 wird dann in Schritt S114 vorzugsweise um eine Zeitdauer T1 (z.B. 1 Sekunde) zeitversetzt zur Betätigung des Betätigungselements 17 geöffnet, um den Wasserlauf durch die Durchflusszelle 30 und die Zapfstelle 16 freizugeben. Durch das zeitversetzte Öffnen der Ventilvorrichtung 18 in Schritt S114 gegenüber dem Start der UV-Bestrahlung in Schritt S112 werden bereits vor dem freigegebenen Wasserlauf das stehende Wasser in der Durchflusszelle 30 und die Innenflächen der Durchflusszelle 30 mit UV-Licht bestrahlt und desinfiziert.
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In Schritt S116 wird dann geprüft, ob eine voreingestellte Betriebsdauer T2 (z.B. 4 - 10 Sekunden) der Zapfstelle 16 seit dem Öffnen der Ventilvorrichtung 8 in Schritt S114 abgelaufen ist. Falls die Betriebsdauer T2 abgelaufen ist (JA in Schritt S116), wird die Ventilvorrichtung 18 automatisch geschlossen, um den Wasserlauf zu beenden. Andernfalls (NEIN in Schritt S116) bleiben die Ventilvorrichtung 18 geöffnet und der Wasserlauf freigegeben.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es auch denkbar, dass die Dauer der Wasserentnahme aus der Zapfstelle 16 nicht vom Flugzeugbetreiber vorgegeben ist, sondern von Passagier oder Personal frei wählbar ist. In diesem Fall wird das Betätigungselement 17 nicht nur zum Aktivieren der Zapfstelle 16, sondern auch zum Deaktivieren der Zapfstelle 16 eingesetzt. D.h. in Schritt S116 würde dann geprüft werden, ob das Betätigungselement 17 zum Deaktivieren der Zapfstelle 16 betätigt worden ist, d.h. ob die Wasserentnahme aus der Zapfstelle 16 beendet werden soll. Falls dies nicht der Fall ist, weil die Wasserentnahme noch fortgesetzt werden soll, bleiben die Ventilvorrichtung 18 geöffnet und die UV-Lichterzeugungseinheit 22 eingeschaltet. Falls JA, werden dann die Zapfstelle 16 und danach die Wasserdesinfektion deaktiviert.
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In Schritt S118 wird nach Ablauf der voreingestellten Betriebsdauer T2 (bzw. nach dem Betätigen des Betätigungselements 17 zum Deaktivieren der Zapfstelle 16) sofort die Ventilvorrichtung 18 geschlossen, um den Wasserlauf durch die Durchflusszelle 30 und die Zapfstelle 16 zu sperren. Danach prüft in Schritt S120 ein Timer der Steuereinheit 24, ob eine Zeitdauer T3 (z.B. 6 Sekunden) nach dem Schließen der Ventilvorrichtung 18 abgelaufen ist oder nicht. Erst nach Ablauf dieser Zeitdauer T3 wird in Schritt S122 dann die UV-Lichterzeugungseinheit 22 ausgeschaltet, um die UV-Bestrahlung zu beenden. Durch das zeitversetzte Beenden der UV-Bestrahlung in Schritt S122 nach dem Sperren des Wasserlaufs in Schritt S118 werden das stehende Wasser in der Durchflusszelle 30 und die Innenflächen der Durchflusszelle 30 weiter mit UV-Licht bestrahlt und desinfiziert.
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Anschließend kehrt das Verfahren wieder zurück zum Start und die Zapfstelle 16 kann durch eine Betätigung des Betätigungselements 17 wieder aktiviert werden.
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Bei dem beschriebenen Betriebsverfahren des Wasserversorgungssystems mit dem speziellen Wasserdesinfektionsverfahren wird die UV-Bestrahlung nicht nur während des freigegebenen Wasserlaufs durchgeführt, um das durch die Durchflusszelle 30 der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 strömende Wasser zu desinfizieren, wie bei herkömmlichen Systemen, sondern wird die UV-Bestrahlung zusätzlich zeitweise während des gesperrten Wasserlaufs durchgeführt, um das in der Durchflusszelle 30 stehende Wasser und die Innenflächen der Durchflusszelle zu desinfizieren. Auf diese Weise wird die Desinfektionswirksamkeit der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 deutlich erhöht.
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Mit dem in 3 und 4 beschriebenen Verfahren konnte in einem durchgeführten Test des in 1 und 2 veranschaulichten Wasserdesinfektionssystems eine Steigerung der Wasserdesinfektionswirksamkeit (d.h. z.B. eine Reduzierung der Keime im Wasser) um mehr als 20% erzielt werden im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, bei denen die UV-bestrahlung in der Wasserdesinfektionsvorrichtung nur während des freigegebenen Wasserlaufs erfolgt.
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Im Ausführungsbeispiel von 3 und 4 wird die UV-Lichterzeugungseinheit 22 bereits vor dem Freigeben des Wasserlaufs in Schritt S114 eingeschaltet und bleibt die UV-Lichterzeugungseinheit 22 noch nach dem Sperren des Wasserlaufs in Schritt S118 weiter eingeschaltet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die UV-Bestrahlung auch nur nach dem Sperren des Wasserlaufs verlängert werden (d.h. das Öffnen der Ventilvorrichtung 18 erfolgt zusammen mit dem Einschalten der UV-Lichterzeugungseinheit 22 sofort nach dem Aktivieren der Zapfstelle 16) oder nur vor dem Freigeben Wasserlaufs verlängert werden (d.h. das Ausschalten der UV-Lichterzeugungseinheit 22 erfolgt zusammen mit dem Schießen der Ventilvorrichtung 18).
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3 zeigt außerdem eine optionale Erweiterung des erfindungsgemäßen Wasserdesinfektionsverfahrens. Bei der in 3 durch die gestrichelten Betriebsablauflinien dargestellten Ausführungsvariante wird im Fall einer längeren Nichtbenutzung der Zapfstelle 16 periodisch eine UV-Bestrahlung in der Durchflusszelle 30 durchgeführt, um das in der Durchflusszelle 30 stehende Wasser und die Innenflächen der Durchflusszelle 30 in regelmäßigen Zeitabständen immer wieder zu desinfizieren. Hierdurch kann die Desinfektionswirksamkeit der Wasserdesinfektionsvorrichtung 20 weiter erhöht werden.
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Wie in 3 veranschaulicht kann das Verfahren nach dem Beenden der UV-Bestrahlung in Schritt S122 in dieser Ausführungsvariante weiter zu Schritt S130 gehen. In Schritt S130 wird (analog zu Schritt S110) geprüft, ob die Zapfstelle 16 durch eine Betätigung des Betätigungselements 17 wieder aktiviert worden ist. Falls JA, geht das Verfahren weiter zu Schritt S112, um den oben beschriebenen Betriebsablauf der Wasserversorgung und der Wasserdesinfektion durchzuführen. Falls NEIN, geht das Verfahren weiter zu Schritt S132.
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In Schritt S132 prüft der Timer der Steuereinheit 24, ob eine Zeitdauer T4 (z.B. 10 Minuten, 30 Minuten, 1 Stunde) seit der letzten UV-Bestrahlung (in Schritt S122 oder S134) abgelaufen ist oder nicht. Falls diese Zeitdauer T3 noch nicht abgelaufen ist, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt S130. Falls diese Zeitdauer T3 hingegen abgelaufen ist, erfolgt dann in Schritt S134 eine UV-Bestrahlung durch die UV-Lichterzeugungseinheit 22 für zum Beispiel 15 Sekunden. Danach geht das Verfahren weiter zu Schritt S130. Bleibt die Zapfstelle 16 über eine längere Phase deaktiviert, dann erfolgt die UV-Bestrahlung in Schritt S134 mehrfach in periodischen Zeitabständen T3.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wasserversorgungssystem
- 12
- Wasserreservoir
- 13
- Leitung
- 14
- Druckerzeuger
- 16
- Zapfstelle (z.B. Wasserhahn)
- 17
- Betätigungselement
- 18
- Ventilvorrichtung
- 20
- Wasserdesinfektionsvorrichtung (insbes. POU)
- 22
- UV-Lichterzeugungseinheit
- 220
- Leiterplatte
- 221
- UV-Leuchtdioden
- 222
- UV-durchlässige Abdeckung
- 224
- UV-Sensor
- 226
- Temperatursensor
- 24
- Steuereinheit
- 30
- Durchflusszelle
- 32
- untere Stirnwand
- 33
- obere Stirnwand
- 34
- Mantelwand
- 36
- Wasserzulauf
- 38
- Wasserablauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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