AT506927A2 - Vorrichtung zur berührungslosen steuerung von funktionen bei geräten und anlagen im sanitärbereich - Google Patents

Description

* · · · ··· · · · · ···· · · #··· • · · · · · · · ♦ · BESCHREIBUNG:

Vorrichtung zur berührimpslnsen Steuerung von Funktionen bei Geräten und Anlagen im Sanitärbereich 5 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Auslösung von Funktionen in Toiletten, insbesondere der Spülung von Urinalen.

Zur Steuerung von Spülanlagen stehen gemäß dem Stand der Technik mehrere technische Methoden zur Verfügung. Eine bekannte Art ist die Betätigung von 10 Ventilen, die eine Druckwasserleitung verschließen und die durch Muskelkraft geöffnet werden. Dieselbe Ausführung ist aber auch mit Hilfe elektrischer Stelleinrichtungen, meist in Form von Magnetventilen bekannt. Dabei wird die Entscheidung über die Einleitung des Spülvorganges in einem elektronischen Gerät auf der Basis von Sensorsignalen oder in periodischen Zeitabständen 15 getroffen. Der Spülvorgang selbst, also das Öffnen des Ventils erfolgt dann je nach Ausführung während der gesamten Zeit des Vorhandenseins des auslösenden Sensorsignals oder für eine festgelegte Zeit Die Entscheidung für das Auslösen erfolgt dabei oft aufgrund der Anwesenheit eines Benutzers, der oder dessen Bewegung durch meist optische oder thermoelektrische 20 Vorrichtungen erkannt wird. Altbekannt ist dabei die Anbringung einer Lichtschranke bei deren Unterbrechung der Spülvorgang gestartet wird.

Die Druckwasserleitung wird dabei entweder mit Trinkwasser oder immer öfters auch mit Brauchwasser, z.B. aus einer Regenwasserzisteme gespeist.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist, dass die Spülung im Allgemeinen 25 schon lange vor dem echten Bedarf an Spülung, also schon bei dem ersten Unterbrechen der Lichtschranke einsetzt und dann meist auch eine deutliche Zeitspanne nach dem Ende des Spülbedarfs weiter in Betrieb ist. Das führt zu einem unnötig erhöhten Verbrauch an Frischwasser und zu einer zusätzlichen Belastung der Umwelt durch ein erhöhtes Abwasseraufkommen. Teilweise ist als 30 weiterer Nachteil der Lichtschranken anzutreffen, dass eine Lichtschranke mitunter mehrere Urinale überwacht und daher der Spülvorgang unnötigerweise auch bei allen Urinalen ausgelöst wird, auch wenn nur eines davon benutzt wurde. Manuell betätigte Spülungen vermeiden diesen Nachteil, durch den Bedarf an manueller Auslösung sind sie aber stark reinigungsbedürftig, um die hygienischen 1/12 ·· ···· ···· ···· ·· • · · · · · • · ·· · ·· · • · • · · · · · · • · · · · · ·

Anforderungen einigermaßen einhalten zu können. Eine Vielzahl von Krankheiten werden über den Kontakt mit kontaminierten Gegenständen und hier verstärkt über die Berührung von Toiletteneinrichtungen übertragen.

Moderne bekannte Vorrichtungen versuchen diese Nachteile der Berührung von 5 verschmutzten Betätigungselementen und zu langer Spüldauer und damit erhöhten Wasserbedarf zu vermeiden, indem die direkte Anwesenheit einer Person vor dem Urinal beispielsweise mit Hilfe von reflektiven optischen Systemen erkannt wird. Ebenso kommen PIR Bewegungsmelder oder Radarsysteme z.B. im X- oder Ka-Mikrowellenfrequenzband zum Einsatz. Nicht vermeidbar ist bei allen diesen 10 Systemen aber die verlängerte Spüldauer, die durch die reine Anwesenheit vor dem Spülbecken oder durch Vorbeigehen ausgelöst wird.

Wesentlicher Nachteil dieser Betätigungsvorrichtungen ist der Bedarf nach Sichtflächen im Bereich der Installation. Es müssen also Fenster vorhanden sein, die in die Richtung des Benutzers weisen und für Infrarotlicht, Radar, etc. 15 durchlässig sind. Bei Verschmutzung dieser empfindlichen Oberflächen ist eine Einschränkung der Funktion zu erwarten, weswegen sie regelmäßig zu säubern sind.

Sollen bestehende Spülsysteme nachgerüstet werden, so ist das nur mit erheblichem Aufwand möglich, da diese Sichtflächen beispielsweise in verfliesten 20 Wandflächen nur nach baulichen Tätigkeiten einbaubar sind.

Als weiterer Nachteil kann erkannt werden, dass Messeinrichtung und Ventil im unmittelbaren Nassbereich der Toilette unterzubringen sind, was eine Reinigung z.B. von Autobahntoiletten durch Wasserstrahlen erschwert. Ventil und 25 Kontrollgerät bilden oft eine Einheit, die besonderen Isolationsanforderungen entsprechen muss.

Die allgemeine Problematik ist hier vor allem für Herren-Toiletten beschrieben, eine Erweiterbarkeit der Problemstellung auf alle Toilettenanlagen ist evident 30

Eine gleichartig berührungslose Steuerung ist auch dann von Vorteil, wenn eine Sitzheizung, ein Warmluftgebläse oder andere Einrichtungen durch Benutzererkennung gesteuert werden sollen. 2/12 9 9

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Per gegenständlichen Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den

Spülvorgang oder den Schaltvorgang für sonstige Komfortfunktionen zeitrichtig auszulösen und nur so lange einzuhalten, solange der tatsächliche Bedarf besteht, also der Vorgang des Wasserlassens ausgeführt wird oder im unmittelbarer 5 Abfolge dazu. Diese Aufgabe soll so gelöst werden, dass keinerlei Berührung von Anlagenteilen erforderlich ist und damit keine Infektionsgefahr auch bei sehr häufig frequentierten Toilettenanlagen wie z.B. an Autobahnen besteht.

Die Steuereinrichtung und das Ventil sollen dabei gegebenenfalls auch getrennt voneinander und abseits der eigentlichen Toilette installierbar sein. Sichtflächen 10 zur Bedienung bzw. Weiterleitung von optischen Signalen sollen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindimesgemäß gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 24, die durch das Schließen eines hochfrequenten 15 Stromkreises über den Urinfluss die ursächliche Notwendigkeit eines

Spülvorganges erkennt und diesen sowie auch weiterführende Prozessschritte wie beispielsweise Desinfektion und Trocknung auslöst.

Der hochfrequente Stromkreis wird dabei ausgehend von einer Sensoreinrichtung 20 über das Abflussrohr und dort über ionische Stromleitung im Abwasser, in weiterer Folge über den Urinstrahl selbst, den Körper des Benutzers und schließlich über die Gebäudeinfrastruktur zurück zur Sensoreinrichtung geschlossen. Wird der Urinstrahl unterbrochen, so unterbricht der Stromkreis. Das Herstellen und das Unterbrechen des Stromkreises als auch die zeitliche Abfolge 25 und Dauer wird nun zur Steuerung der zu steuernden Funktionen verwendet. Im einfachsten Fall wird also das Ventil der Druckwasserleitung dann geöffnet, wenn der hochfrequente Stromkreis geschlossen ist.

Die Schriften 30 - WO 2006/053677 Al; AT 502 978 Bl 2008-02-15

System zur Steuerung elektrischer Verbraucher der Elektroinstallationstechnik - WO 2004/036784; EP 1 550 236 Bl

Nachrichtenübertragungssystem für ein Reifendruckmesssystem 3/12 • · • · - WO 2005/088859 Al

Nahbereichdatenübertragung mit geringeren Datenraten unter Verwendung eines geeigneten elektrischen Streufeldes - DE 10 2004 018 370 B4 2006.01.19 5 Nachrichtenübertragung zwischen Maschinenteilen oder dergleichen geben zum Stand der Technik ein Verfahren und Vorrichtungen zum drahtlosen Übertragen von Daten über kapazitive Kopplung von Sendern und Empfängern an Infrastrukturelemente an. Wird ein kapazitiver Stromkreis auch über kapazitive 10 Weiterleitung von einem zum benachbarten Infrastrukturelement geschlossen, also beispielsweise von der Betonarmierung zur Fußbodenheizung und umgekehrt, so kann z.B. mit der Elektroinstallation als Gegenpotenzial eine durchgängige Datenverbindung zwischen Sender und Empfänger innerhalb von Gebäuden oder Fahrzeugen erreicht werden. 15 Die Sensoreinheit enthält nun Sender und Empfänger mit oder ohne Codierung oder einfacher einen Schwingungserzeuger und erzeugt dabei in jeder der Ausführungen zwischen zwei Anschlüssen eine hochfrequente Spannung in einem Frequenzbereich, der sich für die ionische und kapazitive Weiterleitung gut eignet, also beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 kHz und 50 MHz, 20 vorzugsweise zwischen 1 und 30 MHz.

Der eine Pol der Ausgangsspannung wird galvanisch in die Stromleitung eingekoppelt und dann kapazitiv von dort in die Gebäudeinfrastruktur weitergekoppelt oder gleich direkt, beispielsweise über die Leitung des Druckwasserrohres kapazitiv oder galvanisch mit der Gebäudeinfrastruktur 25 verbunden. Jede Person, die sich im Gebäude und besonders in der Nähe einer Wand befindet oder die auf einem Boden steht, der mit Fußbodenheizung, Estrichbewehrung oder ähnlichem ausgestattet ist, wird also auf dem elektrischen Potenzial dieses ersten hochfrequenten Spannungsausganges der Sensoreinheit sein. Durch die Nähe der beschriebenen Elemente zueinander ist es also als sicher 30 anzusehen, dass jeder Benutzer einer Toilette auch an diesen einen Anschluss der

Sensoreinheit angekoppelt ist.

Das andere hochfrequente Spannungspotenzial, der andere Anschluss der Sensoreinheit bzw. der hochfrequenten Signalquelle wird nun mit dem Abflussrohr, der Urinalschale oder dem Siphon auf galvanische Art mit Hilfe 4/12 • ··· • · · · · · · »·# • · · · ····· · einer Metallschicht oder einer Sonde im Rohr, oder ebenfalls auf kapazitive Art mit Hilfe einer Metallisierung an der Außenseite des Rohres oder am Urinal mit dem Abwasser bzw. den Abwasser führenden Bauteilen gekoppelt.

Durch den Vorgang des Wasserlassens wird die Luftstrecke zwischen Benutzer 5 und Urinal bzw. dem Abwassersystem überbrückt und werden damit die beiden hochfrequenten Potenziale der Sensoreinheit über ionische und kapazitive Leitung verbunden, es kann ein Strom fließen. Durch die Bestimmung des Stromflusses bzw. dessen Änderung kann auf die Benutzung geschlossen und z.B. ein Spülvorgang ausgelöst werden. Die Bestimmung kann alternativ auch aus einer 10 Messung des Stromverbrauches der Oszillatorschaltung in der Sensoreinheit erfolgen, wenn der Oszillator durch den Stromfluss belastet wird, alternativ kann eine dabei auftretende Frequenzänderung wegen der Impedanzbelastung des Oszillators detektiert werden. 15 Die Messung kann auch mit Hilfe einer Brückenschaltung erfolgen, in einem

Referenzzweig fließt ein konstanter Refeienzstrom, ein Teil des Messzweiges wird durch den beschriebenen ionischen und kapazitiven Stromkreis gebildet. Der hochfrequente Strom kann in einer anderen Ausführung auch durch Messung der Signalstärke des empfangenen Signals bestimmt werden, wenn die Signalqueile 20 und der Empfänger in der Sensoreinheit integriert sind und die Masseanschlüsse miteinander verbunden sind. Der Senderausgang und der Empfängereingang bilden dann die beiden hochfrequenten Potenziale, die durch den Urinstrahl und die Infrastrukturweiterleitung geschlossen werden.

Angemerkt werden muss dabei auch, dass auch gemäß einer Untersuchung der 25 ARC Seibersdorf die angewandten elektrischen Feldstärken und die fließenden Ströme absolut unbedenklich für die Gesundheit der Benutzer sind.

Die beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit eine berührungslose Ansteuerung des meist elektromagnetisch betätigten Ventils zur Verfügung, das 30 die Druckwasserleitung abschließt. Erfindungsgemäß wird ein über kapazitive Kopplung und Infrastrukturelemente realisierter hochfrequenter Stromkreis aufgebaut, der beim eigentlichen Urinieren geschlossen wird. 5/12

Die Spülung wird zeitrichtig nur solange durchgeftihrt, solange tatsächlich der Vorgang des Wasserlassens ausgefuhrt wird. Eine gewünschte Verlängerung oder Verzögerung kann dann über bekannte Zeitschaltungen erfolgen.

Eine wesentliche und vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen 5 Vorrichtung ist die bedarfsgenaue Steuerung der Spülung, ein anderer die Nachrflstbarkeit ohne besonderen Eingriff in das Gebäude und ein dritter schließlich ist das Fehlen von Sichtflächen und damit der hygienische und wartungsfreundliche Betrieb.

Durch eine Referenzierung auf Ruhephasen erfolgt eine kontinuierliche 10 Kalibration der Vorrichtung durch Nullabgleich mit bekannten Verfahren gemäß dem Stand der Technik und damit die Vermeidung von Fehlauslösungen.

Der Benutzer steht auf dem Fußboden und ist dort kapazitiv mit dem Unterbau, also der Fußbodenheizung, der Bewehrung des Estrichs oder anderen 15 konstruktiven Einrichtungen des Gebäudes verbunden. Die Koppelkapazität ist dabei im Bereich von einigen pF, was bei der entsprechend gewählten Frequenz von einigen MHz zu einer ausreichenden Stärke der Kopplung bzw. des Signalpfades fuhrt. Gemäß der bekannten Beziehung für die Wechselstromimpedanz entspricht eine Kapazität von 1 Pikofarad bei einer 20 Frequenz von 30 MHz einem kapazitiven Blindwiderstand von nur etwa 5k Ohm. Der Abfluss der Toilette wiederum ist durch die eingesetzten Kunststofffohre elektrisch vom Gebäude isoliert und nur kapazitiv verbunden, weist in sich aber eine gute ionische Leitfähigkeit auf. (Wegen der Welleneigenschaften des hochfrequenten Stromes wären auch punktuelle galvanische Verbindungen zum 25 Gebäude, z.B. Montageschellen, der Funktion nicht hinderlich). Wird nun eine hochfrequente elektrische Spannung zwischen dem Inneren des Abflussrohrs, also z.B. über eine Sonde im Rohr oder eine kapazitive Ankopplung durch eine Manschette um das Abflussrohr vorzugsweise beim Siphon zwischen dem Abwasser und der Gebäudeinfrastruktur, also der Fußbodenheizung, dem 30 Gebäudekem usw. über eine ebenfalls kapazitive Kopplung angelegt, so ändert sich der über die Streukapazitäten fließende Strom schlagartig und stark (von ca. 0,05 pF auf wenige hundert Ohm, wenn durch Wasserlassen eine ionisch leitende Verbindung zwischen Mensch und Abfluss hergestellt wird. 6/12 • ·· ·· · · · * • · · · ··· · t · · • · · · · · ···· • · · t · · 9 » · »

Werden die Siphons mehrerer Urinale einzeln angekoppelt und wird der jeweilige Stromkreis durch jeweils eine eigene Sensoreinheit überwacht oder sequentiell mit einer einzigen Sensoreinheit durch Umschalten gemessen, so lassen sich ohne weiteren Aufwand mehrere Steuerungen gemeinsam aber doch individuell in der S Funktion automatisieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung liegt dann vor, wenn der Stromkreis über das WC Sitzbrett oder eine leitende WC Schale und den Fußboden bzw. zum Nachrüsten über das Sitzbrett und einen WC Vorleger 10 erfolgt, der die Gegenelektrode bildet.

Der hochfrequente Stromkreis wird dann dadurch geschlossen bzw. wieder geöffnet, wenn der Benutzer sich auf das Sitzbrett setzt bzw. vom Sitzbrett aufsteht. Durch eine geeignete Programmierung der Steuerung kann dann beispielweise die automatische Spülung ausgelöst werden. 15

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind bei Waschbecken und elektrischen Händetrocknern realisierbar. Kommt der Benutzer in die elektrische Nähe des Wasserhahns, erhöht sich also die Kapazität zwischen Wasserhahn bzw. der damit verbundenen Druckwasserleitung im Haus und der Hand unter eine 20 voreinstellbare oder gleitende Schwelle, d.h. steigt der hochfrequente Stromfluss, so wird der Wasserfluss zumindest für eine Zeit lang in Betrieb gesetzt.

Der hochfrequente Stromkreis besteht dann wieder aus der Gebäudeinfrastruktur, dem über den Fußboden oder die Wände kapazitiv angekoppelten Benutzer und den Wasserhahn und Wasserstrahl, was eine deutlich bessere Leitfähigkeit (einige 25 hundert Ohm) im Stromkreis als im Fall der bloßen Annäherung (bis 1 pF) ergibt. Entfernt sich die Hand des Benutzers aus dem Wasserstrahl oder den kapazitiven Nahbereich des Wasserhahnes für längere Zeit, so wird die Spülung automatisch unterbrochen. Vorteilhaft arbeitet ein solches Spülsystem also mit zwei Schaltschwellen, eine empfindlichere für die erste Annäherung und eine dann 30 unempfindlichere für das Entfernen aus dem Wasserstrahl, und mit einer Zeitsteuerung zur Überbrückung von Vorgängen wie Einseifen, etc.

Bei Händetrocknern wird allein die Anwesenheit der Hand und damit das kapazitive Schließen des Stromkreises detektiert. 7/12 ····· · ··* • · · · ·♦· · · · · • · · · · · · ··« ···· · · · · # φ

Ebenso geeignet ist die Erfindimg zum Steuern von Pumpen, Hebeanlagen, Lüftungsgebläsen usw.

Die Sensoreinrichtung kann dabei wahlweise entweder direkt beim Ventil oder da Schalteinrichtung oder aber beispielsweise im Schaltschrank untergebracht werden und die Weiterleitung des einen Potentials zur Ankopplung an den Benutzer über die Hausinfrastruktur und des anderen Potentials zur Ankopplung an das Abwasser, den Wasserhahn etc. durch eine einfache Eindrahtleitung erfolgen.

Die Erfindimg wird non anhand von Abbildungen näher erläutert.

Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Anordnung in einer Toilette mit Urinal, Sensoreinrichtung, Spülvorrichtung und Benutzer.

Fig. 2 die Sensoreinrichtung in einer bevorzugten Ausftttmingsform

Fig. 3 eine Sensoreinrichtung in einer anderen vorteilhaften AusfÜhrungsform

Fig. 4 vorteilhafte Ausführungen der Ankopplung der Abwasserleitung

Fig. 5 eine vorteilhafte Ausführung zur Steuerung eines Handwaschbeckens

Fig. 6 eine vorteilhafte Ausführung mit Einbeziehung eines WC Sitzbrettes

Die vorteilhafte Ausführung der Anordnung umfasst gemäß Fig. 1 eine Toilette mit Urinal 1, einem Ventil 2 das die Druckwasserleitung 4 verschließt, einer im Allgemeinen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 3 zum Betätigen des Ventils 2 und Auslösen bzw. Unterbrechen des Spülvorganges, einem Siphon 5 als Geruchsverschluss der Abwasserleitung 6.

Zu dieser Anordnung wird nun erfindungsgemäß eine Sensoreinrichtung 7 hinzugefügt, deren zwei Ausgangsleitungen mit unterschiedlichen hochfrequenten Potenzialen, deren eine Leitung 8 direkt galvanisch oder über eine elektrisch 8/12 *»··· · ··» • · * · ··· » · · · • * · · · · · ·«· • · · · ····· · leitfähige Fläche 9 und ein elektrisches Streufeld 10 an die Infrastruktur 11 des Gebäudes, also beispielsweise an die Estrichbewehrung, die Druckwasserleitung, die Elektroinstallation oder vergleichbare Elemente gekoppelt ist. Die andere Ausgangsleitung 12 ist elektrisch über direktes galvanische Verbindung in das 5 Abflussrohr 6 oder kapazitiv über eine leitfähige Gegenelektrode 13 an das Abwasserrohr und hier günstigerweise an das Abwasser im Siphon gekoppelt Tritt nun der Benutzer 14 zum Urinal, so ist er über seinen gesamten Körper, insbesondere über seine Füße 15 kapazitiv an die Gebäudeinfrastruktur gekoppelt. Beim Wasserlassen verbindet der Urinstrahl 16 den Benutzer durch Ionenleitung 10 mit dem Siphon 5 bzw. mit der Abwasserleitung 6, der Stromkreis wird damit geschlossen, was durch die Sensoreinrichtung 7 erkannt wird. Die Sensoreinrichtung steuert nun den Strom in die Betätigungsvorrichtung 3, die das Ventil 2 der Druckwasserleitung 4 öffnet und den Spülvorgang auslöst 15 Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Sensoreinrichtung 7. Ein Oszillator 17 eizeugt eine Schwingung mit einer Frequenz, die für die Anwendung geeignet ist also die ionische oder kapazitive Weiterleitung des Signals begünstigt. Günstig erscheinen hier Frequenzen von etwa 1 bis 50 MHz. Die hochfrequente Ausgangsspannung wird nun über die Anschlüsse 8 und 12 den Elektroden 9 und 13 zugeführt. Dies 20 erfolgt entweder direkt oder über Einrichtungen 18 zum Messen des hochfrequenten Signalstromes. Die Messeinheit 18 kann dabei entweder abgesetzt von den übrigen Systemteilen oder integriert in die Sensoreinrichtung 7 angeordnet werden. Alternativ wird die Stromaufnahme des Oszillators aus der Betriebsspannung +Ub über ein Strommesselement 19 bestimmt. Die 25 hochfrequente Verbindung zwischen 9 und 13 kann auch gemessen werden, wenn alternativ oder zusätzlich die Ausgangsfrequenz des Oszillators 17 bestimmt wird, der durch das Schließen des Stromkreises erst zum Schwingen angeregt wird oder der seine Schwingfrequenz durch den Stromfluss verändert. Diese Schwingfrequenz kann nun durch eine Einrichtung 20 zur Frequenzmessung 30 herangezogen werden werden. Die Signale der angewandten Messelemente 18,19 oder 20 werden nun in einem Controller 21 ausgewertet, gegebenenfalls mit einem Zeitprogramm überlagert und über die Schaltstufe 22 wird die Betätigungseinrichtung 3 und das Ventil 2 (in Fig. 1) gesteuert 9/12 • · • · • · • · • ·♦· ♦ · • ·

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung der Sensoreinrichtung 7. Ein Oszillator 17 erzeugt eine Schwingfrequenz, die über einen Verstärker 23 verstärkt und der Elektrode 13 zugeführt wird. Ein Takten der Oszillatorspannung oder Steuern der Frequenz kann hier zur Störunterdrückung, zur Datenübertragung, zur 5 Identifikation einzelner Anlagenteile oder Benutzer vorteilhaft angewandt werden. Die Elektrode 9 ist am Eingang des Empfangsverstärkers 24 über den Anschluss angekoppelt, dessen Ausgangssignal durch einen kalibrierbaren Detektor 25 gemessen und mit Referenzwerten verglichen wird. Das Ausgangssignal des Detektors 25 schließlich steuert einen Controller 21, der über 10 die Schaltstufe 22 wieder in der Lage ist, die Betätigungseinrichtung 3 des Ventils 2 (Fig. 1) zu bedienen.

Fig. 4 zeigt AusfÜhrungsformen der Ankopplung 26 (entspricht funktionell der Elektrode 13 in Fig. 1) an die Abwasserleitung 6 und den Siphon 5. Die Zuleitung 15 12 der Sensoreinrichtung wird in den dargestellten Ausführungsformen an die leitende Manschette 26 angeschlossen. Diese leitet nun kapazitiv den hochfrequenten Strom ins abwasserbenetzte und dadurch leitende Innere des Abwasserrohres 6 oder wie dargestellt direkt in das Abwasser im Siphon 5.

In einer anderen in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird eine elektrisch 20 leitfähige Sonde 27 (entspricht funktional wieder der Elektrode 13 in Fig. 1) elektrisch leitend mit dem Anschluss 12 der Sensoreinrichtung 7 (Fig. 1) verbunden und über eine Putzöffnung 28 in das Abwasserrohr eingeführt.

Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung zur Steuerung des 25 Wasserflusses bei einem Handwaschbecken 31. Die Anordnung besteht aus einem Wasserhahn 29, einem Ventil 2 das die Druckwasserleitung 4 verschließt, einer im Allgemeinen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 3 zum Betätigen des Ventils 2 und Auslösen bzw. Unterbrechen des Spülvorganges, einem Siphon 5 als Geruchsverschluss der Abwasserleitung 6. 30 Zu dieser Anordnung wird nun wieder erfindungsgemäß eine Sensoreinrichtung 7 hinzugefügt, deren zwei Ausgangsleitungen mit unterschiedlichen hochfrequenten Potenzialen, deren eine Leitung 8 direkt galvanisch oder über eine elektrisch leitfähige Fläche 9 und ein elektrisches Streufeld 10 an die Infrastruktur 11 des Gebäudes, also beispielsweise an die Estrichbewehrung, die Druckwasserleitung, 10/12 • · 4 • · • »

die Elektroinstallation oder vergleichbare Elemente gekoppelt ist. Die andere Ausgangsleitung 12 ist für die Hochfrequenz elektrisch über direkte galvanische Verbindung oder kapazitiv an die Druckwasserleitung 4, den Wasserhahn 29 verbunden. 5 Alternativ dazu kann die Elektrode 13, die beispielsweise als leitfähige Fläche unter den Wandfliesen ausgeführt werden kann oder durch den Wandspiegel realisiert sein kann, eine kapazitive Kopplung in die unmittelbare räumliche Umgebung bewirken. 10 Alternativ kann natürlich auch wie in Fig. 1 eine Ankopplung über das

Abwasserrohr oder den Siphon verwendet werden.

Tritt nun der Benutzer 14 zum Handwaschbecken, so schließt er den hochfrequenten Stromkreis über das elektrische Feld 29, das in Fig. 5 für die Ausführung des angekoppelten Wasserhahnes dargestellt ist 15 Über den Arm, die (Binde 32 und weiter über den Körper, insbesondere über seine Füße 1S kann der hochfrequente Strom fließen und in der Sensoreinrichtung 7 detektiert werden.

Beim Händewaschen verbindet der Wasserstrahl 31 den Benutzer durch Ionenleitung noch besser mit dem Druckwasser der Leitung 4 oder dem Abwasser 20 im Siphon 5 bzw. mit der Abwasserleitung 6. Der Widerstand (die Impedanz) im hochfrequenten Stromkreis wird dadurch weiter verringert, die Sensoreinheit 7 erkennt dass tatsächlich Hände gewaschen werden und lässt das Wasser zumindest eine Zeitspanne von z.B. 10 Sekunden fließen. Alternativ kann das Wasser sofort nach Unterbrechen der direkten Verbindung zwischen Wasserstrahl 25 31 und Händen 32 das Wasser sofort unterbrechen, wenn ein deutlicher Anstieg der Impedanz im Stromkreis durch die Sensoren 18,19 oder 20 in Fig. 2 erkannt wird.

Wird dieser besser leitende Stromkreis nicht erkannt so stellt die Sensoreinheit nach z.B. 2 Sekunden das Wasser wieder ab. 30

Fig. 6 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung zur Steuerung der Spülung bei einer Sitztoilette 33. Die Anordnung besteht aus der Sitztoilette 33 mit dem Sitzbrett 34, einem Ventil 2 das die Druckwasserleitung 4 verschließt einer im Allgemeinen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 3 zum 11/12 • · · · • · · · · · ···· • · · · ·*··· +

Betätigen des Ventils 2 und Auslösen des Spülvorganges, einem Siphon 5 als Geruchsverschluss der Abwasserleitung 6.

Zu dieser Anordnung wird nun wieder erfindungsgemäß wieder eine Sensoreinrichtung 7 hinzugefugt, deren zwei Ausgangsleitungen mit 5 unterschiedlichen hochfrequenten Potenzialen, deren eine Leitung 8 direkt galvanisch oder über eine elektrisch leitfähige Fläche 9 und ein elektrisches Streufeld 10 an die Infrastruktur 11 des Gebäudes, also beispielsweise an die Estrichbewehrung, die Druckwasserleitung, die Elektroinstallation oder vergleichbare Elemente gekoppelt ist. Die andere Ausgangsleitung 12 ist für die 10 Hochfrequenz elektrisch über direkte galvanische Verbindung oder kapazitiv mit dem leitfähigen Sitzbrett 34 oder einer an der Oberseite leitfähigen Sitztoilette 33 verbunden.

Der Benutzer 14 setzt sich auf die Toilette und schließt den hochfrequenten Stromkreis 35, die Sensoreinheit 7 detektiert das. Steht der Benutzer auf, so 15 erkennt die Sensoreinheit 7 dies an einer deutlichen Abnahme des hochfrequenten Stromes und löst über die Betätigungseinrichtung 3 und das Ventil 2 den Spülvorgang aus. Alternativ ist dasselbe Prinzip natürlich auch dort anwendbar, wo nicht direkt mit Hilfe der Druckwasserleitung 4 gespült wird sondern wo Über eigene Einrichtungen ein Wasserreservoir gefüllt wird und durch den Falldruck 20 des Wassers die Spülung erfolgt Hier gibt das Ventil 2 die Zuleitung von diesem Wasserbehälter zur Toilette 33 frei. 12/12

Claims (24)

1. • · · · · I ··· • · · · ··· · · · · • · · · · · · ··· • · · · · · · · · « Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung von Funktionen bei Geräten 5 und Anlagen im Sanitärbereich, insbesondere der automatischen Spülung von Toiletten, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Eigenschaften eines hochfrequenten Stromkreises eine Steuerfunktion im Sanitärbereich, insbesondere einen Spülvorgang auslöst und dass der Stromkreis über kapazitive Kopplung, metallische Stromleitung und 10 Ionenleitung in Flüssigkeiten geschlossen wird.
2. 2. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des hochfrequenten Stromkreises mithilfe einer Sensoreinrichtung bestimmt werden, die eine hochfrequente Spannung zwischen mindestens zwei Anschlüssen bereitstellt und den 15 hochfrequenten Stromfluss im Stromkreis misst.
3. 3. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des hochfrequenten Stromkreises mithilfe einer Sensoreinrichtung bestimmt werden, die eine hochfrequente Spannung zwischen mindestens zwei Anschlüssen bereitstellt und durch 20 das Messen des Versorgungsstromes der die Hochfrequenz bereitstellenden elektronischen Schaltung auf die Eigenschaften des Stromkreises zurück schließt.
4. 4. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des hochfrequenten Stromkreises 25 mithilfe einer Sensoreinrichtung bestimmt werden, die eine hochfrequente Spannung an zwei Anschlüssen bereitstellt und durch das Messen der Schwingfrequenz der die Hochfrequenz erzeugenden Schaltung auf deren Belastung durch den Stromfluss und so auf die Eigenschaften des Stromkreises zurück schließt.
5. 5. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des hochfrequenten Stromkreises 1/5 ··· ·· ► · · I ·· »· mithilfe einer Sensoreinrichtung bestimmt werden, die über Anschlüsse den Stromkreis aufbaut und bei der eine Erzeugung einer hochfrequenten Schwingung dann auftritt und als Messgröße ausgewertet werden kann, wenn durch ausreichende Leitfähigkeit der Medien im überwachten 5 Stromkreis die Schwingbedingung erfüllt wird.
6. 6. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des hochfrequenten Stromkreises mithilfe einer Sensoreinrichtung bestimmt werden, die aus einem Sender und einem Empfänger besteht und den empfangenen Signalpegel als Maß 10 für die Eigenschaften des Stromkreises nutzt.
7. 7. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 1 und mindestens einen der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom ein hochfrequenter Strom mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 bis 50 MHz ist.
8. 8. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Medien im Stromkreis die Druckwasser Zuleitungen und das Spülwasser, die Abwasserleitungen und das darin befindliche Abwasser, die Infrastrukturelemente des Gebäudes, also Stromleitungen, Fußbodenheizung und Armierungen und der 20 Benutzer selbst sind und der Urinstrahl des Benutzers oder eine andere kapazitiv oder galvanisch leitende Verbindung über den Benutzer diesen Stromkreis schließt.
9. 9. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerten Funktionen weitere 25 Funktionen in Geräten des Sanitärbereichs sind, also Gebläse, Absaugungen, Heizungen und Papierspender.
10. 10. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung in die Füße des Benutzers von Seiten des Gebäudes kapazitiv über bestehende 30 Einbauten im Fußboden erfolgt, die selbst wieder kapazitiv oder über Anschlussleitungen galvanisch oder ionisch leitend an den einen 2/5 Anschluss der Sensoreinheit gekoppelt sind und so das erste der beiden Potenziale des ohne Benutzer offenen Stromkreises darstellen.
11. 11. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung in den Korpus des Benutzers von Seiten des Gebäudes kapazitiv über leitende Flächen an oder in den Wänden vor, neben oder hinter dem Benutzer erfolgt und so das erste der beiden Potenziale des ohne Benutzer offenen Stromkreises darstellen.
12. 12. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche zur Ankopplung des Benutzers zusätzlich erforderlichen kapazitiven Wirkflächen des ersten Potenzials hinter den Wandfliesen angebracht sind.
13. 13. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ankopplung des Benutzers erforderliche kapazitive Wirkflächen des ersten Potenzials in Form von WC-Vorlegem, WC Deckeln, Wandbelägen und Spiegeln ausgeführt sind.
14. 14. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis mit Einbeziehung des Abwasserrohres und des darin befindlichen Abwassers als zweites Potenzial gebildet wird und dass die bei nichtleitendem Material kapazitive oder bei leitendem Rohrwerkstoff galvanische Ankopplung über eine Manschette um das Rohr oder um den Siphon erfolgt.
15. 15. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis mit Einbeziehung des Abwasserrohres und des darin befindlichen Abwassers als zweites Potenzial gebildet wird und die Ankopplung über eine leitfähige Sonde erfolgt, die in das Innere des Rohres in den Bereich des Siphons eingefuhrt wird.
16. 16. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis kapazitiv durch Annäherung der Arme oder Hände des Benutzers an einen Wasserauslauf oder einen Wasserstrahl geschlossen wird.
17. 17. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis in erster Stufe kapazitiv durch Annähem an einen Wasserauslauf und dann in zweiter Stufe mit höherer Leitfähigkeit ionisch durch das fließende Wasser geschlossen wird.
18. 18. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis in erster Stufe durch Annähem an einen Wasserauslauf und dann in zweiter Stufe mit höherer Leitfähigkeit durch das fließende Wasser geschlossen wird und dass sich aufgrund der Stufe des Schließens des Stromkreises unterschiedliche Vorgänge und Zeitabläufe ausgelöst werden.
19. 19. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis kapazitiv durch Annäherung der Arme oder Hände des Benutzers an einen Händetrockner geschlossen wird.
20. 20. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis kapazitiv durch Berührung eines Haarföns durch die Hände des Benutzers geschlossen wird.
21. 21. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis durch Hinsetzen des Benutzers auf das leitfähige und in den hochfrequenten Stromkreis einbezogene WC Brett geschlossen wird.
22. 22. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Stromkreis durch Hinsetzen des Benutzers auf nichtleitende WC Brett und durch die dann kapazitive Kopplung an eine leitfähige und • · in den hochfrequenten Stromkreis einbezogene WC Schale geschlossen wird.
23. 23. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung 5 direkt beim Ventil angebracht wird und die Infrastruktur des Gebäudes erweiternd in den Stromkreis einbezogen wird indem die Weiterleitung des hochfrequenten Stromes über Zufluss und Abflussleitungen, Elektroinstallationen und Bewehrungen erfolgt.
24. 24. Vorrichtung zur berührungslosen Steuerung nach einem oder mehreren der 10 Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung abgesetzt, also räumlich getrennt vom Ventil oder vom Schaltelement, also beispielsweise im Schaltschrank angebracht wird und die galvanische oder gemischt kapazitive, galvanische und ionische Anbindung an das Abwasser oder den Wasserhahn einerseits über eine Eindrahtleitung und 15 andererseits über die Infrastruktur des Gebäudes erfolgt. 5/5