DE20221234U1

DE20221234U1 - Vorrichtung zur Auslösung einer Spülung in Urinalsystemen

Info

Publication number: DE20221234U1
Application number: DE20221234U
Authority: DE
Original assignee: T E M TECHNOLOGISCHE ENTWICKLU; Tem! Technologische Entwicklungen und Management GmbH
Current assignee: KOTTE GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2012-12-28

Abstract

Vorrichtung zur berührungslosen Auslösung einer Spülung in Urinalsystemen, wobei eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit ein elektrisches Ventil öffnet und damit eine Spülung dann auslöst, wenn ein geeigneter Sensor die bestimmungsgemäße Nutzung des Urinals feststellt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der wasserabgewandten Seite des Auffangbeckens oder Ablaufrohres eine flache, einen elektrischen Kondensator bildende Struktur aufgebracht ist, welche bei Einleitung einer Flüssigkeit unter Einfluss der damit veränderten dielektrischen Einflüsse der Flüssigkeit den elektrischen Wert des Kondensators verändert, was durch eine geeignete elektronische Auswerteschaltung detektierbar ist und durch zeitweiliges Öffnen eines Wasserventils eine Spülung auslöst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Auslösung einer Spülung in Urinalsystemen, wobei eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit ein elektrisches Ventil öffnet und damit eine Spülung dann auslöst, wenn ein geeigneter Sensor die bestimmungsgemäße Nutzung des Urinals feststellt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Wunsch nach berührungsloser und automatischer Spülung von Urinalen nach bestimmungsgemäßer Nutzung derselben gewinnt zunehmend weitere Verbreitung. Bekannt sind verschiedene Sensormethoden, zusammenfassend beschrieben wie folgt:
Infrarot-Reflektion:
Infrarot-Impulse werden ausgesendet. Tritt ein Nutzer vor das Urinal, werden die IR-Impulse reflektiert und von einem IR-Empfänger erfasst. Es wird eine Spülung ausgelöst.
Lichtschranke:
Eine Lichtschranke muss von einem Nutzer durchschritten werden, was eine Spülung auslöst.
Temperatur-Sensor im Syphon:
Im Syphon (Geruchsverschluss) befindet sich ein Temperatursensor. Bei bestimmungsgemäßer Nutzung erfährt das im Syphon stehende Wasser eine Temperaturerhöhung, was zeitverzögert eine Spülung auslöst.
Ph-Wert-Sensor im Syphon/Geruchsverschluss:
Urin verändert den pH-Wert des im Syphon stehenden Wassers, was durch einen pH-Wert-Sensor detektiert wird und eine Spülung auslöst.
Radar:
Hinter der Keramik sitzt ein Mikrowellenradar. Der Nutzer reflektiert Radarsignale, was eine Spülung auslöst.
Es wird zunehmend Wert darauf gelegt, dass die Sensorik unsichtbar ist und insofern „vandalismussicher" ist.
Infrarot-Detektoren und Lichtschranken sind sichtbar und haben den Nachteil, nicht vandalismussicher zu sein.
Es gibt Fälle, in welchen die vandalismussicheren Methoden Temperatursensor und pH-Wert-Sensor Nachteile haben. Dies dann, wenn etwa durch Unterdrücke in der Ablaufverrohrung die Pegel im Syphon stark schwanken. Auch können durch Ablagerungen – etwa Kalk – diese Sensorsysteme beeinträchtigt werden.
Die hier vorgestellte Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einerseits o.g. Nachteile zu vermeiden und andererseits eine sichere Funktion zu gewährleisten und dazu kostengünstig zu sein.
Die Erfindung bedient sich dabei der bekannten Erkenntnis, dass die Kapazität (etwa Picofarad pF) eines elektrischen Kondensators bestimmt wird durch die Fläche des Kondensators, durch die Abstände der Flächen zueinander und durch die Güte des die Flächen voneinander isolierenden Dielektrikums.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines elektrischen Kondensators, bei dem sich zwei Flächen gegenüberstehen, welche jeweils über eine elektrische Leitung an eine beliebige Schaltung angeschlossen sind. Zwischen den Flächen bildet sich im Dielektrikum ein elektrisches Feld aus.
2 zeigt eine Variante, bei dem die Flächen (1) des Kondensators sich nicht gegenüber stehen, sondern nebeneinander angeordnet sind. Die Feldlinien (2) verlaufen daher im Raum.
3 zeigt eine Variante, bei dem die Flächen (2) in Form einer Fingerstruktur (Interdigitalstruktur) angeordnet sind, wobei die elektrischen Anschlüsse zu einer Auswerteelektronik (1) führen, in welcher die elektrische Kapazität des Kondensators ausgewertet wird und einer Signalverarbeitung zugeführt wird.
4 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines an einer Ward (1) hängenden Urinals (2), wobei das innen liegende Becken (3) eingeleitete Flüssigkeiten sammelt und über einen Auslauf (4) ableitet.
5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Urinals (2), wobei das innenliegende Becken (1) eine Struktur mit Auswerteelektronik (4) trägt, welche ähnlich ist wie die in 3 vorgestellte Struktur. Im Ablauf (5) steht zum Zwecke der Geruchssperrung Wasser (3).
6 stellt prinzipiell den praktischen Aufbau der auf der Innenseite des Beckens aufgebrachten Struktur mit Auswerteeinheit dar.
7 erläutert die Funktion der Sensoranordnung auf der Zeitachse.
Dabei ist eine beidseitig selbstklebenden Folie 2 auf die trockene Innenseite des Beckens 1 aufgeklebt und trägt eine Struktur 3, ähnlich 2 oder 3.
Auch trägt die Folie eine Auswerteelektronik 4. Die Anordnung ist abgedeckt durch eine weitere Folie 5, welche vorteilhaft aus einer dünnen Isolierschicht – etwa aus „Styropor" – besteht, um eine Betauung der Oberfläche zu verhindern, wenn die Oberfläche des Beckens durch bei der Spülung im Becken laufendes kaltes Wasser abgekühlt wird.
Die Auswerteelektronik kann sich nicht an Absolutwerten der Kapazität des sich zwischen den einen elektrischen Kondensator bildenden Flächenstrukturen orientieren. Dies, weil die Toleranzen der Wandstärke oder ein mehr oder weniger dünner Wasserfilm auf der Oberfläche des Beckens die Kapazität stark beeinflusst.
Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die elektrische Kapazität als solche etwa durch einen C/f-Wandler erfasst wird. Andere Methoden zur Erfassung des elektrischen Kondensators sind möglich, für die Ausführung der Erfindung allerdings unerheblich. Erfindungsgemäß werden eine Vielzahl von zum Beispiel 100 Einzelmessungen über zum Beispiel 2 Minuten genommen, aus denen dann ein Mittelwert gebildet wird.
Dies derart, dass jeweils der älteste Messwert wegfällt und durch einen neuen Messwert ersetzt wird und dass aus den verbleibenden Werten der genannte Mittelwert gebildet wird. Dies kann analogtechnisch oder digital-arithmetisch erfolgen.
Der jeweils aktuelle Wert der Kapazität wird mit dem so gebildeten Mittelwert verglichen. Weicht der aktuelle Wert vom Mittelwert einem frei wählbaren Betrag ab, gibt die Auswerteschaltung ein Signal ab.
In der Praxis arbeitet die Schaltung derart, dass bei nicht benutztem Urinal sich ein bestimmter Wert für den Mittelwert der elektrischen Kapazität einstellt. Wird eine Flüssigkeit – etwa Urin – in das Becken eingeleitet, verändert sich die Dielektrizitätskonstante des auszuwertenden Kondensators, da Wasser eine wesentlich andere Dielektrizitätskonstante als Luft hat.
Der relativ dicke Wasserfilm verursacht eine so starke Abweichung der aktuell gemessenen Werte vom ermittelten Mittelwert, dass ein Signal ausgelöst wird.
Dieses Signal wird zu einer zentralen Auswerte- und Steuereinheit geführt, welche zeitverzögert eine Spülung auslöst.
7 erläutert die Funktion der Sensoranordnung auf der Zeitachse. Dabei ist der Verlauf des Sensorsignals 1 abgebildet, was der Kapazität des elektrischen Kondensators entspricht. Wird Wasser oder Urin eingeleitet, verändert sich sprunghaft der Messwert 3. Der Mittelwert der über z. B. 2 Minuten Bemittelten Sensorsignale ist in der Kurve 2 abgebildet. Es ist erkennbar, dass der aufgrund einer Wasser- oder Urineinleitung geänderte Impuls Kurve 1 die Kurve 2 schneidet und einen Schaltimpuls 5 auslöst. Aufgrund der benetzten Oberflächen nähert sich die Kurve 1 dem Ausgangswert nur sehr langsam an. Bei einer in kurzem Abstand folgenden weiteren Einleitung von Wasser oder Urin reagiert das System mit dem Impuls 4, welcher auf einen vom Impuls 3 abweichenden Grundpegel abhebt. Da der Mittelwert 2 sich diesem abweichenden Wert angenähert hat, kommt es bei der nachfolgenden Wassereinleitung zur sicheren Auslösung des Schaltimpulses 6.
Zur Auswertung der Signale und Auslösen einer Spülung werden mehrere Methoden vorgeschlagen:

– A) Wenn nach vorstehender Methode Wassereinleitung detektiert wird, wird zeitverzögert eine Spülung eingeleitet. Die Zeitverzögerung orientiert sich an durchschnittlicher bestimmungsgemäßer Nutzungsdauer bis zum Wegtreten des Nutzers.
– B) Wenn nach vorstehender Methode Wassereinleitung detektiert wird, wartet die Auswerteelektronik ab, bis der Wert des auszuwertenden elektrischen Kondensators durch Beenden der Wassereinleitung wieder dem Ausgangswert zustrebt, insofern eine Umkehr der Signaltendenz festzustellen ist.
– Ausgehend von diesem Zeitpunkt erfolgt eine zeitverzögerte Nutzung, welche sich an der durchschnittlichen Zeit bis zum Wegtreten des Nutzers orientiert.
– Vorteilhaft an dieser Variante der Erfindung ist, dass die tatsächliche Zeit der bestimmungsgemäßen Nutzung (Einleiten von Urin) abgewartet wird und erst im Anschluss an das Ende der Urineinleitung eine Verzögerungszeit bis zum Auslösen der Spülung gestartet wird.
– Dies ist vorteilhaft, weil die Dauer der Urinabgabe nutzertypisch sehr unterschiedlich ist.

Es können zahlreiche Variationen vorstehend genannter Ausführungsbeispiele ausgebildet werden.
Allen ist jedoch gemeinsam, dass das Auffangbecken für Urin an der Innenseite – also unsichtbar – eine flache, einen elektrischen Kondensator bildende Struktur trägt, welche elektrisch so ausgewertet wird, dass Änderungen der Kapazität des Kondensators eine Spülung auslösen.
Diese Struktur ist oberhalb des Wasserspiegels des Geruchsverschlusses angeordnet.
In einer Variation der Erfindung ist die den Kondensator bildende Struktur am Auslauf des Geruchsverschlusses (Syphon) außen auf dem Ablaufrohr angeordnet.
Läuft Wasser durch Einleiten von Urin aus dem Geruchsverschluss heraus, verändert dies die elektrische Kapazität der Struktur, was ausgewertet wird und zu einer Spülung führt. Vorteilhaft ist an dieser erfindungsgemäßen Variante der Erfindung, dass dann, wenn durch irgendwelche Umstände der Geruchsverschluss verstopft ist – etwa durch hereingepresstes Toilettenpapier oder dergleichen – es nicht zu einer Auslösung der Spülung kommen wird, was in diesem Fall vorteilhaft ein Überlaufen des Urinals verhindert.

Claims

Vorrichtung zur berührungslosen Auslösung einer Spülung in Urinalsystemen, wobei eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit ein elektrisches Ventil öffnet und damit eine Spülung dann auslöst, wenn ein geeigneter Sensor die bestimmungsgemäße Nutzung des Urinals feststellt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der wasserabgewandten Seite des Auffangbeckens oder Ablaufrohres eine flache, einen elektrischen Kondensator bildende Struktur aufgebracht ist, welche bei Einleitung einer Flüssigkeit unter Einfluss der damit veränderten dielektrischen Einflüsse der Flüssigkeit den elektrischen Wert des Kondensators verändert, was durch eine geeignete elektronische Auswerteschaltung detektierbar ist und durch zeitweiliges Öffnen eines Wasserventils eine Spülung auslöst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den elektrischen Kondensator bildende Struktur vorwiegend im unteren Bereich des Auffangbeckens auf der Oberfläche der Innenseite und in der Nähe des Auslaufes angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den elektrischen Kondensator bildende Struktur außen an der Oberfläche des Auslaufes hinter dem Geruchsverschluss / Syphon angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Wert der aus der aufgebrachten Struktur gebildeten Kondensators einer Auswertung zuführbar ist, welche aus einer Vielzahl von zeitlich zurückliegenden Messwerten ein Mittelwert zu bilden imstande ist, wobei der jeweils aktuelle Wert mit diesem Mittelwert verglichen wird und dann, wenn eine eine frei wählbare Größe überschreitende Abweichung festgestellt wird, eine Spülung ausgelöst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spülung um einen frei wählbaren Zeitraum zeitverzögert auslösbar ist, wenn die Nutzung des Urinals detektiert wird.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spülung um einen frei wählbaren Zeitraum zeitverzögert auslösbar ist, wenn nach Detektion einer Nutzung das Signal eine Trendumkehr erfährt und insofern wieder dem Ausgangswert zustrebt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine selbstklebende und auf Passform zugeschnittene Klebefolie die den elektrischen Kondensator bildende flache Struktur, die Auswerteelektronik sowie einen Kabelanschluss trägt, welche nach außen hin durch eine Abdeckfolie abgedeckt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Abdeckfolie thermisch und elektrisch isolierende Eigenschaften hat.