AT13012U1 - Sanitäre Armatur - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sanitärarmatur (1,36) mit mindestens einem Sensor (10), einer elektronischen Schaltungseinheit (12), mindestens einer Auslösevorrichtung (8) und mindestens zwei Generatoren (13,25,26,33,34,35,50), wobei die mindestens zwei Generatoren (13,25,26,33,34,35,50) zur Umwandlung von Energie aus mindestens zwei voneinander unabhängigen Energiequellen unterschiedlicher Art ausgebildet sind.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 012 Ul 2013-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Sanitärarmatur mit einem optoelektronischen Sensor, einer Energieversorgung und Verfahren zur energieeffizienten, berührungslosen und selbsttätigen Auslösung des durch eine sanitäre Armatur strömenden Wassers, insbesondere für Waschtisch- und Küchenarmaturen, Duschen, Bidets, Urinale und WCs.

[0002] Armaturen der genannten Art umfassen üblicherweise eine optoelektronische Sen soreinrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Objekts, beispielsweise der Hand eines Benutzers oder einer Person, die sich vor der Armatur befindet, sowie eine elektronische Schaltungseinheit zur Steuerung des Ablaufs der Wasserabgabe, eine Auslösevorrichtung für das durchströmende Wasser und eine Einrichtung zur Energieversorgung. Armaturen der genannten Art sind aus der AT404150B, AT412824B, DE19651132A1, DE10148675C1, EP2169123A1, EP0813636A1 und der US5961095A bekannt.

[0003] Aus der AT9069U1 ist bekannt, dass eine Einrichtung zur Energieversorgung als Batterie, als Akkumulator, als Brennstoffzelle oder als Netzteil ausgebildet ist. Batterie, Akkumulator und Brennstoffzelle ermöglichen die Montage und Nachrüstung auch an Orten, wo keine Netzspannung zur Verfügung steht. Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass Batterien nach deren Verbrauch getauscht, Brennstoffzellen betankt und Akkumulatoren nachgeladen werden müssen. Ein Netzteil verringert zwar den Wartungsaufwand, erfordert jedoch einen höheren Aufwand bei der Elektroinstallation; der Standby Verbrauch des Netzteils wirkt sich aber auch nachteilig auf die Energiekosten aus.

[0004] Ein weiterer Schritt für energieeffiziente und energieautarke Systeme ist die Nutzung der Wasserenergie. In der US20110074157A1, EP2173021A1, EP1306962A1 und EP2293420A1 sind Ausführungen von hydroelektrischen Generatoren für sanitäre Armaturen offenbart, wobei diese Generatoren vom durchströmenden Wasser angetrieben werden und auf diese Weise während einer Spülung elektrische Energie bereitstellen. Die EP0675234A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie, indem ein mit einer Wasserturbine gekoppelter Generator einen Speicherkondensator während einer Spülung lädt. In der EP0433631A1 und DE3905759C1 wandelt ein Generator die Strömungsenergie des Wasserflusses in elektrische Energie um, wobei der Generator mit einem Akkumulator verbunden ist. Die DE102009051090A1 offenbart eine Sanitärarmatur mit einem Generator, einem bistabilen Magnetventil, einem Ventilkörper und einem Magnetkopf, bei der bei manueller Betätigung des Magnetkopfes das bistabile Magnetventil durch einen Dauermagnet geöffnet wird und so bei leerem Energiespeicher die Armatur manuell gestartet werden kann. Die zitierten Generatoren weisen aufgrund der gegebenen Baugröße den Nachteil auf, dass diese einen Einbau in handelsübliche sanitäre Armaturen, wie beispielsweise Einhebelmischer nicht ermöglichen und somit eine aufwendige, von der Armatur getrennte Vorrichtung erfordern. Nachteilig wirkt sich aus, dass die Antriebsturbinen der hydroelektrischen Generatoren üblicherweise störende Geräusche bei der Wasserentnahme erzeugen und die Generatoren nur während der Benutzung Strom liefern. Wird die Armatur nicht benützt, entlädt sich der Energiespeicher, beispielsweise ein Akkumulator.

[0005] Aus der EP1170805A2 ist eine Versorgungseinrichtung bekannt, bei der eine Gruppe von Solarzellen in einem in der Nähe einer Sanitärarmatur befindlichen Spiegel integriert ist. Das Umgebungslicht reicht zur autarken Versorgung der Sanitärinstallation. Nachteil dabei ist, dass die Solarzelleneinrichtung von der Sanitärarmatur getrennt montiert ist und einen Spiegel in der Nähe erfordert, was den Einsatz bei gewerblichen oder öffentlichen Sanitärräumen sehr einschränkt, da dort an der Wand montierte Spiegel wegen der Gefahr des Vandalismus vermieden werden. Die EP1241301A2 und DE4004099A1 offenbaren elektronisch gesteuerte Wasserhähne, deren Energiespeicher an eine oder mehrere Solarzellen angeschlossen sind. Die Anbringung der Solarzellen schränkt die Formgebung des Wasserhahns entscheidend ein und verursacht erhebliche zusätzliche Kosten bei der Herstellung der Armatur. Werden Sanitärarmaturen mit Solarzellen über einen längeren Zeitraum nicht ausreichend mit Licht versorgt 1 /16 österreichisches Patentamt AT13 012U1 2013-04-15 oder emittieren die Leuchtmittel auf einer zu der Absorptionswellenlänge der Solarzellen differenten Wellenlänge, ist die Energieausbeute gering und es entlädt sich der eingebaute Akkumulator oder die wieder aufladbare Batterie derart, dass eine zuverlässige Funktion nicht gegeben ist.

[0006] Weiters ist bekannt, dass ein thermoelektrisches Element bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Temperaturgefälle erzeugt. Wird ein derartiges thermoelektrisches Element umgekehrt einem Temperaturgefälle ausgesetzt, arbeitet es als Thermogenerator, d. h. es kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Diese Ausprägung ist als Seebeck-Effekt bekannt. In der DE102008021697B4 wird eine Halterungsvorrichtung für einen Thermogenerator angeführt, wobei der Thermogenerator mit zwei Leitungen unterschiedlicher Temperatur gekoppelt und eine Koppelvorrichtung gegenüber einer Halterungseinrichtung verschiebbar ist.

[0007] Die EP0717332A1 offenbart eine elektrische Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Durchflusses eines flüssigen Mediums. Diese Betätigungsvorrichtung umfasst einen thermoelektrischen Generator, einen elektronischen Spannungswandler sowie eine wieder aufladbare Batterie.

[0008] Aus der EP1729195A1 ist ein Wärmetauscherventil-Steueraufsatz mit einem Thermogenerator als Energieversorgung bekannt. Die GB2216293A zeigt ein Heizkörperventil mit einem Thermogenerator, der mit dem Heizkörper thermisch gekoppelt ist. In beiden Anwendungen nutzt der Thermogenerator den Temperaturunterschied eines durchströmten Mediums zur Umgebungstemperatur als Temperaturdifferenz aus.

[0009] Die DE20107112U1 offenbart für verfahrenstechnische Anlagen eine Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten mit einem thermoelektrischen Wandler.

[0010] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Sanitärarmatur der eingangs genannten Art anzugeben, die in einem hohen Maße durch effiziente Gewinnung elektrischer Energie energieautark ausgebildet ist.

[0011] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Sanitärarmatur der eingangs genannten Art mit mindestens zwei Generatoren dadurch gelöst, dass die mindestens zwei Generatoren zur Umwandlung von Energie aus mindestens zwei voneinander unabhängigen Energiequellen unterschiedlicher Art ausgebildet sind.

[0012] In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Generatoren zur Umwandlung von Energie aus der gleichen Energiequelle ausgebildet sind.

[0013] In einer besonderen Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Generator als Thermogenerator, Solarzelle, Photodiode, Turbine, piezoelektrischer Energy Harvester, Radiofrequency Energy Harvester oder Schall Energy Harvester ausgebildet ist.

[0014] Vorteilhafterweise kann in einer Ausführung vorgesehen sein, dass mindestens einer der Generatoren in der Sanitärarmatur angeordnet ist.

[0015] Weiters kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Generatoren außerhalb der Sanitärarmatur angeordnet ist.

[0016] In einer besonderen Ausführung kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Generatoren an einer Leitung für zufließendes Warmwasser, einer Leitung für zufließendes Kaltwasser, einer Leitung für zufließendes Mischwasser oder einer Zirkulationsleitung angeordnet ist.

[0017] In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Sanitärarmatur über eine Leitung elektrische Energie an einen angeschlossen Verbraucher abgibt oder in ein Energieversorgungssystem einspeist.

[0018] In einer weiteren, vorteilhaften Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Thermogenerator zur Anhebung oder Absenkung der Temperatur des Kaltwassers, Mischwassers, Warmwassers, Rücklaufs und/oder des Armaturengehäuses der Sanitärarmatur ausgebildet ist. 2/16 österreichisches Patentamt AT13012U1 2013-04-15 [0019] Weiters kann vorgesehen sein, dass der Thermogenerator zum Aufheizen des Kaltwassers, Mischwassers, Warmwassers, Rücklaufs und/oder des Armaturengehäuses der Sanitärarmatur zur Durchführung einer thermischen Desinfektion ausgebildet ist.

[0020] In einer besonderen Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Sanitärarmatur zum Schließen einer Auslösevorrichtung für den Wasserdurchfluss mit der von mindestens einem Generator in der Sanitärarmatur bereitgestellten Energie bei Unterschreiten eines Grenzwertes der Energieversorgung ausgebildet ist.

[0021] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen gemäß den Zeichnungen näher erläutert, wobei [0022] Fig. 1a [0023] Fig. 1b [0024] Fig. 2a [0025] Fig. 2b [0026] Fig. 3 [0027] Fig. 4 [0028] Fig. 5 [0029] Fig. 6 [0030] Fig. 7 eine Sanitärarmatur mit Kalt- und Warmwasseranschluss mit Thermogenerator und Energiespeicher; eine Sanitärarmatur mit Kalt- und Warmwasseranschluss mit Thermogenerator im Armaturengehäuse und Energiespeicher; eine Sanitärarmatur mit Kaltwasseranschluss mit Thermogenerator und Energiespeicher; eine Sanitärarmatur mit Mischwasseranschluss mit Thermogenerator und Energiespeicher; eine Sanitärarmatur für Zirkulationsleitungen mit Thermogenerator ohne Energiespeicher; eine Sanitärarmatur mit mehreren Generatoren und einem Anschluss für eine Energieversorgung; einen Urinal- oder WC-Spüler mit Thermogenerator und Energiespeicher; einen Thermogenerator; ein Blockschaltbild eines Spannungswandlers zum Erzeugen der erforderlichen Betriebsspannung aus einem Thermogenerator [0031] darstellt.

[0032] Fig. 1a zeigt eine Sanitärarmatur, die als Waschtischarmatur 1 ausgeführt und auf einem Waschbecken 4 montiert ist. Die Waschtischarmatur 1 umfasst ein Armaturengehäuse 3 mit schwenkbarem Auslauf 2, eine Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW, eine Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW, einen Montagering 9 zur Befestigung der Waschtischarmatur 1 am Waschbecken 4, eine Einstellvorrichtung 7 zum Einstellen des Mischungsverhältnisses des Warmwassers WW und des Kaltwassers KW, eine Auslösevorrichtung 8, hier ein Magnetventil, zur Abgabe von Mischwasser an den Auslauf 2, einen optoelektronischen Sensor 10, einen Energiespeicher 11, eine elektronische Schaltungseinheit 12 und einen Thermogenerator 13. Die beiden Leitungen 5 und 6 sind im Bereich des Thermogenerators 13 aus gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise Messing oder Kupfer, hergestellt. Der Thermogenerator 13 ist in einem Gehäuse 14, das die Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW und die Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW umschließt, außerhalb des Armaturengehäuses 3 angeordnet und beinhaltet einen Thermogenerator-Chip 15 mit angeschlossenem Spannungswandler 22 (Fig.7), wobei die wärmere Seite 16 des Thermogenerator-Chips 15 über das gut wärmeleitende Zwischenstück 18a mit der Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW und die kältere Seite 17 über das gut wärmeleitende Zwischenstück 18b mit der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW gekoppelt ist. Aus der Temperaturdifferenz zwischen der wärmeren Seite 16 und der kälteren Seite 17 des Thermogenerator-Chips 15 generiert der Thermogenerator 13 eine der Temperaturdifferenz annähernd proportionale Spannung UTG (Fig.7), die mittels des Spannungswandlers 22 (Fig.7) aufwärts gewandelt wird und über die Leitung 19 den Energiespeicher 11 speist. Der Energiespeicher 11 ist als wieder aufladbarer Akkumulator ausgeführt, wobei in einer alternativen Ausführung der Energiespeicher 11 als Kondensator mit einer Kapazität von mindestens 5 Millifarad ausgebildet ist. 3/16 österreichisches Patentamt AT13012U1 2013-04-15 [0033] Die optoelektronische Sensoreinrichtung 10 erfasst die die Annäherung eines Objekts, wie beispielsweise einer Person oder der Hand eines Benutzers, öffnet über die elektronische Schaltungseinheit 12 die Auslösevorrichtung 8 zur Wasserabgabe aus dem Auslauf 2, sobald sich das Objekt innerhalb eines vorgegebenen Ansprechbereichs der optoelektronischen Sensoreinrichtung 10 befindet, und schließt die Auslösevorrichtung 8, sobald das Objekt den Ansprechbereich verlässt.

[0034] Die Waschtischarmatur 1 arbeitet durch die Energiegewinnung des Thermogenerators 13 im Wesentlichen energieautark.

[0035] Weiters umfasst die Waschtischarmatur 1 eine Energieversorgung 44 in Form eines Netzgerätes, einer Batterie, eines Akkumulators oder einer Brennstoffzelle. Die Energieversorgung 44 ist vorgesehen, um den Energiespeicher 11 bei Ausfall der Warmwasserzufuhr aufzuladen und die Funktion der berührungslosen Wasserabgabe zu gewährleisten.

[0036] In einer alternativen Ausführung nutzt die elektronische Schaltungseinheit 12 den Pel-tier-Effekt des Thermogenerators 13 und erhöht durch Anlegen der Spannung aus der Energieversorgung 44 oder aus dem Energiespeichers 11 über die Leitung 19 an den Thermogenerator 13 die Temperaturdifferenz zwischen Warmwasser WW und Kaltwasser KW.

[0037] Fig.lb zeigt in Weiterführung zu Fig.la eine Waschtischarmatur 1, bei der der Thermogenerator 13 im Armaturengehäuse 3 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 ist mit dem Armaturengehäuse 3 thermisch gekoppelt.

[0038] Die Energieversorgung 44 ist als Batterie mit einer Nennspannung UN von 9V ausgeführt. Die elektronische Schaltungseinheit 12 überwacht die Spannung der Energieversorgung 44 und schließt die Auslösevorrichtung 8, sobald die Spannung der Energieversorgung 44 den Grenzwert UG von 6V unterschreitet.

[0039] Fig.2a zeigt in Weiterbildung zu Fig.la eine Waschtischarmatur 1, die über eine Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW verfügt.

[0040] Das Gehäuse 14 des Thermogenerators 13 umschließt die Leitung 6 des zufließenden Kaltwassers KW. Der Thermogenerator-Chip 15 ist mit der kälteren Seite 17 über das wärmeleitende Zwischenstück 18b mit der Leitung 6 und mit der wärmeren Seite 16 über das wärmeleitende Zwischenstück 18a mit dem Gehäuse 14 thermisch gekoppelt. Die Leitung 6 ist gegenüber dem vorzugsweise aus Metall hergestellten Gehäuse 14 durch das thermisch isolierende Zwischenstück 21 für eine Wärmeübertragung zum Gehäuse 14 weitgehend entkoppelt. Das Gehäuse 14 weist somit die Temperatur der Umgebungsluft (U) auf, üblicherweise etwa 20^. Diese Temperatur wirkt auf die wärmere Seite 16 des Thermogenerator-Chips 15. Die kältere Seite 17 nimmt die Temperatur des Kaltwassers, hier etwa 12 °C, an. Der Thermogenerator 13 speist mit der aus der Temperaturdifferenz im Thermogenerator-Chip 15 umgewandelten und bereitgestellten elektrischen Energie den Energiespeicher 11.

[0041] Fig.2b zeigt in Weiterbildung zu Fig.la eine Waschtischarmatur 1, die über eine Leitung 20 für zufließendes Mischwasser MW verfügt.

[0042] Das Gehäuse 14 des Thermogenerators 13 umschließt die Leitung 20 des zufließenden Mischwassers MW. Der Thermogenerator-Chip 15 ist mit der wärmeren Seite 16 über das wärmeleitende Zwischenstück 18a mit der Leitung 20 und mit der kälteren Seite 17 über das wärmeleitende Zwischenstück 18b mit dem Gehäuse 14 thermisch gekoppelt. Die Leitung 20 ist gegenüber dem Gehäuse 14 durch das thermisch isolierende Zwischenstück 21 für eine Wärmeübertragung zum Gehäuse 14 weitgehend entkoppelt. Das Gehäuse 14 weist somit die Temperatur der Umgebungsluft (U) auf, üblicherweise etwa 20°C. Diese Temperatur wirkt auf die kältere Seite 17 des Thermogenerator-Chips 15. Die wärmere Seite 16 nimmt die Temperatur des Mischwassers, hier etwa 35'C, an. Der Thermogenerator 13 speist mit der aus der Temperaturdifferenz im Thermogenerator-Chip 15 umgewandelten und bereitgestellten elektrischen Energie den Energiespeicher 11.

[0043] Fig.3 zeigt in Weiterbildung zu Fig.la eine Waschtischarmatur 1, die einen Thermogene- 4/16 österreichisches Patentamt AT 13 012 Ul 2013-04-15 rator 13 umfasst, dessen Gehäuse 14 drei Leitungen umschließt, die Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW, die Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW und die Zirkulationsleitung 23, durch die das nicht durch den Auslauf 2 abgegebene Warmwasser WW durch die Zirkulationspumpe 46 als Rücklauf Z in den Warmwasserspeicher 47 der gebäudeseitigen Warmwasseranlage 45 rückgeleitet wird. Der Thermogenerator 13 beinhaltet zwei Thermogenerator-Chips 15a, 15b. Die wärmere Seite 16a des Thermogenerator-Chips 15a ist über das wärmeleitende Zwischenstück 18a mit der Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW und die kältere Seite 17a des Thermogenerator-Chips 15a ist über das wärmeleitende Zwischenstück 18b mit der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasserwasser KW thermisch gekoppelt. Die wärmere Seite 16b des Thermogenerator-Chips 15b ist über das wärmeleitende Zwischenstück 18c mit der Zirkulationsleitung 23 und die kältere Seite 17b des Thermogenerator-Chips 15b ist über das wärmeleitende Zwischenstück 18b mit der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasserwasser KW thermisch gekoppelt. Die im Bereich einiger zehn Millivolt liegenden Thermospannungen UTG (Fig.7) des Thermogenerator-Chips 15a und des Thermogenerator-Chips 15b sind in Reihe geschaltet und bilden die Eingangsspannungsquelle für den nachgeschaltet Spannungswandler 22 (Fig.7), dessen Ausgang 24 (Fig.7) über die Leitung 23 die elektronische Schaltungseinheit 12 mit der Ausgangsspannung Uout (Fig.7) versorgt, die in etwa bei 3,3 Volt liegt. Da die Zirkulationsleitung 23 ständig Warmwasser führt, wandelt der Thermogenerator 15b ständig die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Zirkulationsleitung 23 und der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasserwasser KW in elektrische Energie für die Waschtischarmatur 1 um. Diese arbeitet somit völlig energieautark auch wenn über eine längere Zeitdauer keine Benützung erfolgt. Dadurch ist eine Waschtischarmatur 1 gemäß dieser Bauart ohne Energiespeicher 11 ausgeführt.

[0044] Fig.4 zeigt in Weiterbildung zu Fig.la eine Waschtischarmatur 1 mit mehreren unterschiedlichen Energiequellen, die den elektrischen Energiespeicher 11 speisen. An der oberen Deckfläche ist eine Solarzelle 25 mit einer transparenten bruchsicheren Glasfläche bündig mit dem Armaturengehäuse 3 angeordnet. Die Solarzelle 25 ist ein Generator und wandelt aus der Energiequelle des einfallenden Lichts Lichtenergie in elektrischen Strom zur Speisung des Energiespeichers 11 über die Leitung 30 um.

[0045] Die optoelektronische Sensoreinrichtung 10 sendet zur Erfassung eines Objekts kurze Lichtimpulse 28 im Infrarotbereich in Form von Impulspaketen 27 für eine Dauer tp von einigen Millisekunden aus. Die Photodiode 26, hier eine PIN-Diode, empfängt das am Objekt diffus reflektierte Licht und wertet dessen Pegel und Signalform aus. Die Impulspakete 27 werden mit einer Periodendauer T von etwa 100 Millisekunden repetierend ausgesendet. Während der Zeitdauer 29 wirkt die Photodiode 26 als Generator und wandelt aus der Energiequelle Licht Lichtenergie in elektrischen Strom zur Speisung des Energiespeichers 11 um.

[0046] Die Energiequelle des Thermogenerators 13 ist Temperaturdifferenz. Der Thermogenerator 13 liefert elektrische Energie aus der Temperaturdifferenz der Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW und der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW.

[0047] In der Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW und in der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW ist je eine Turbine 33 als Generator angebracht, die aus der Energiequelle Bewegungsenergie des durchströmenden Wassers während einer Wasserabgabe der Waschtischarmatur 1 kinetische Energie in elektrische Energie zur Speisung des Energiespeichers 11 über die Leitung 31 umwandelt.

[0048] Die Waschtischarmatur 1 umfasst des Weiteren einen Radio Frequency (RF) Energy Harvester 35 zur Energiegewinnung aus unterschiedlichen elektromagnetischen Energiequellen im Hochfrequenzbereich (HF), wie dem Radiosignal (KW, UKW), dem terrestrischen digitale Fernsehen DVB-T, WLAN oder Mobilfunknetzen. Der RF Energy Harvester 35 beinhaltet einen HF-Spannungswandler, eine Antenne und speist im Generatorbetrieb den elektrischen Energiespeicher 11. Der RF Energy Harvester 35 ist mit einem Antennenanschluss 32 für eine externe Antenne versehen. Der Antennenanschluss 32 ist im Armaturengehäuse 3 angeordnet.

[0049] In der Leitung 5 für zufließendes Warmwasser WW und der Leitung 6 für zufließendes 5/16 österreichisches Patentamt AT 13 012 Ul 2013-04-15

Kaltwasser KW ist im Bereich vor der Auslösevorrichtung 8 je ein piezoelektrischer Energy Harvester 34 angebracht, auf dessen piezoelektrischen Aufnehmer mittels einer Membrane der Wasserdruck der Leitung 5 und der Leitung 6 einwirkt. Durch das Öffnen und Schließen von handbetätigten oder elektrohydraulisch betätigten Auslösemechanismen für den Wasserfluss, wie Einhebelmischern oder Magnetventilen, entstehen Druckstöße in der Zuleitung und in der Wasserversorgungsleitung, wobei Druckspitzen im Bereich von 2 MPa (20 bar) auftreten können. Der piezoelektrische Energy Harvester 34 wandelt Vibrationen, wie sie beispielsweise durch Druckstöße in Wasserversorgungsleitungen entstehen, in eine elektrische Spannung um und arbeitet daher als Generator, der aus der Energiequelle kinetische Energie den Energiespeicher 11 speist. Der piezoelektrische Energy Harvester 34 umfasst einen piezoelektrischen Aufnehmer, eine elektronische Signalverarbeitung und einen Spannungswandler, dessen Ausgang mit dem Energiespeicher 11 verbunden ist.

[0050] In einer alternativen Ausführung ist der piezoelektrische Energy Harvester 34 der Waschtischarmatur 1 mit einem elektrodynamischen Wandler ausgeführt.

[0051] Des Weiteren ist an der Leitung 6 für zufließendes Kaltwasser KW ein Schall Energy Harvester 50 angebracht, der der Energiequelle Schall (Umgebungsgeräusche und von der Leitung 6 eingekoppelter Schall) Schallenergie in elektrische Energie umwandelt. Der Schall Energy Harvester 50 umfasst einen elektromechanischen Generator und einen Spannungswandler, dessen Ausgang über die Leitung 31 mit dem Energiespeicher 11 verbunden ist.

[0052] In einer besonders vorteilhaften Ausführung wandelt die elektronische Schaltungseinheit 12 mit dem Spannungswandler 48 die überschüssige, von der Armatur nicht benötigte Energie in eine Spannung von 230 V / 50 Hz und gibt diese über die Leitung 49 an einen angeschlossenen Verbraucher ab oder speist diese über die Leitung 49 in ein Energieversorgungssystem ein.

[0053] Fig.5 zeigt in Weiterführung zu Fig.2a eine eingangs genannte Sanitärarmatur, die hier als an einer Sanitärwand 37 montierter Aufputz-Spüler 36 zur berührungslosen Auslösung eines Spülvorgangs, vorzugsweise für Urinal- und WC-Schalen, ausgebildet ist. Der Thermogenerator 13 ist unter dem Armaturengehäuse 3 angebracht, umschließt mit dem Gehäuse 14 das Spülrohr 38 und wandelt die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Spülrohres 38 und der Temperatur des gegenüber dem Spülrohr 38 thermisch isolierten Gehäuses 14 in eine elektrische Spannung, die den Energiespeicher 11 speist.

[0054] In einer weiteren Ausführung beinhaltet der Ausputz-Druckspüler 36 eine Energieversorgung 44.

[0055] Fig. 6 zeigt die Ausführung eines Thermogerator-Chips 15,15a,15b der zwei auf der Innenseite mit elektrisch leitenden Kontaktbahnen 39 bedruckte Trägerplatinen 40a und 40b umfasst, die eine p- und n-dotierte Halbleiterschicht 41 mit strukturierter Oberfläche einschließen. Durch die Kontaktierung und die unterschiedliche Wärmekapazität innerhalb der Halbleiterschicht 41 steht durch den Seebeck-Effekt bei einer Temperaturdifferenz zwischen der wärmeren Seite 16,16a,16b und der kälteren Seite 17,17a,17b eine elektrische Spannung UTG in der Größenordnung von einigen zehn Millivolt zur Verfügung, die an den Anschlussleitungen 42 abgegriffen wird.

[0056] Fig.7 zeigt die beispielhafte Ausführung eines Spannungswandlers 22, der die Spannung UTg des am Eingang angeschlossenen Thermogenerator-Chips 15,15a, 15b auf eine Spannung Uout in der Größenordnung von typisch 2,5 bis 6 Volt am Ausgang wandelt. Die Sekundärwindung des Step-up Transformators TR bildet mit dem Kondensator C3 einen Schwingkreis, der mit dem MOSFET SW und der in Rückkopplung geschalteten Primärwicklung des Transformators TR einen Oszillator bildet, dessen Amplitude in etwa proportional zur Spannung Ujg ist, im integrierten Schaltkreis 43 gleichgerichtet wird und als eine am Ausgang 24 lastabhängig stabilisierte Spannung UOLrt auftritt. 6/16

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT13 012U1 2013-04-15 Ansprüche 1. Sanitärarmatur (1,36) mit mindestens einem Sensor (10), einer elektronischen Schaltungseinheit (12), mindestens einer Auslösevorrichtung (8) und mindestens zwei Generatoren (13,25,26,33,34,35,50) dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Generator als Thermogenerator (13), Solarzelle (25), Photodiode (26), Turbine (33), piezoelektrischer Energy Harvester (34), Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder Schall Energy Harvester (50) ausgebildet ist.
2. 2. Sanitärarmatur (1,36) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Generator als Thermogenerator (13) und mindestens ein Generator als Solarzelle (25) oder mindestens ein Generator als Thermogenerator (13) und mindestens ein Generator als Photodiode (26) oder mindestens ein Generator als Thermogenerator (13) und mindestens ein Generator als Turbine (33) oder mindestens ein Generator als Thermogenerator (13) und mindestens ein Generator als piezoelektrischer Energy Harvester (34) oder mindestens ein Generator als Thermogenerator (13) und mindestens ein Generator als Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder mindestens ein Generator als Thermogenerator (13) und mindestens ein Generator als Schall Energy Harvester (50) oder mindestens ein Generator als Solarzelle (25) und mindestens ein Generator als Photodiode (26) oder mindestens ein Generator als Solarzelle (25) und mindestens ein Generator als Turbine (33) oder mindestens ein Generator als Solarzelle (25) und mindestens ein Generator als piezoelektrischer Energy Harvester (34) oder mindestens ein Generator als Solarzelle (25) und mindestens ein Generator als Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder mindestens ein Generator als Solarzelle (25) und mindestens ein Generator als Schall Energy Harvester (50)ausgebildet oder mindestens ein Generator als Photodiode (26) und mindestens ein Generator als Turbine (33) oder mindestens ein Generator als Photodiode (26) und mindestens ein Generator als piezoelektrischer Energy Harvester (34) oder mindestens ein Generator als Photodiode (26) und mindestens ein Generator als Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder mindestens ein Generator als Photodiode (26) und mindestens ein Generator als Schall Energy Harvester (50) ausgebildet oder mindestens ein Generator als Turbine (33) und mindestens ein Generator als piezoelektrischer Energy Harvester (34) oder mindestens ein Generator als Turbine (33) und mindestens ein Generator als Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder mindestens ein Generator als Turbine (33) und mindestens ein Generator als Schall Energy Harvester (50) ausgebildet oder mindestens ein Generator als piezoelektrischer Energy Harvester (34) und mindestens ein Generator als Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder mindestens ein Generator als piezoelektrischer Energy Harvester (34) und mindestens ein Generator als Schall Energy Harvester (50) ausgebildet oder mindestens ein Generator als Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) und mindestens ein Generator als Schall Energy Harvester (50) ausgebildet ist.
3. 3. Sanitärarmatur (1,36) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Generatoren als Thermogenerator (13), Solarzelle (25), Photodiode (26), Turbine (33), piezoelektrischer Energy Harvester (34), Radiofrequency (RF) Energy Harvester (35) oder Schall Energy Harvester (50) ausgebildet sind.
4. 4. Sanitärarmatur (1,36) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Generatoren (13,25,26,33,34,35,50) in der Sanitärarmatur (1,36) angeordnet ist.
5. 5. Sanitärarmatur (1,36) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Generatoren (13,25,26,33,34,35,50) außerhalb der Sanitärarmatur (1,36) angeordnet ist.
6. 6. Sanitärarmatur (1,36) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Generatoren (13,25,26,33,34,35,50) an der Leitung für zufließendes Warmwasser (5), der Leitung für zufließendes Kaltwasser (6), der Leitung für zufließendes Mischwasser (20) oder der Zirkulationsleitung (23) angeordnet ist. 7/16 österreichisches Patentamt AT13 012U1 2013-04-15
7. 7. Sanitärarmatur (1,36) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungseinheit (12) mit dem Spannungswandler (48) Energie aus mindestens einem der Generatoren (13,25,26,33,34,35,50) oder dem Energiespeicher (11) in eine Spannung wandelt und über die Leitung (49) in ein Energieversorgungssystem einspeist.
8. 8. Sanitärarmatur (1,36) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungseinheit (12) durch Anlegen einer Spannung an den Ther-mogenerator (13) die Temperatur des Kaltwassers (KW), Mischwassers (MW), Warmwassers (WW), des Rücklaufs (Z) und/oder des Armaturengehäuses (3) anhebt oder absenkt.
9. 9. Sanitärarmatur (1,36) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungseinheit (12) durch Anlegen einer Spannung an den Thermogenerator (13) die Temperatur des Kaltwassers (KW), Mischwassers (MW), Warmwassers (WW), des Rücklaufs (Z) und/oder des Armaturengehäuses (3) anhebt und thermisch desinfiziert.
10. 10. Sanitärarmatur (1,36) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungseinheit (12) bei Unterschreiten eines Grenzwertes (UG) der Energieversorgung (44) die Auslösevorrichtung (8) mit der von mindestens einem Generator (13,25,26,33,34,35,50) bereitgestellten Energie schließt. Hierzu 8 Blatt Zeichnungen 8/16