EP1378612B1

EP1378612B1 - Toilettenanlage und Verfahren zum Betrieb einer solchen Anlage

Info

Publication number: EP1378612B1
Application number: EP02405566A
Authority: EP
Inventors: Urs Hefti; Simon Ulrich; Xaver Holdener
Original assignee: Geberit Technik AG
Current assignee: Geberit Technik AG
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: DE50206074D1; EP1378612A1; ATE320530T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Toilettenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb einer Toilettenanlage.
Die JP 06220902 (Patent Abstracts of Japan) offenbart ein Klosett mit einer über diesem an einer Gebäudedecke angeordneten Kamera, mit welcher Bilder des Klosetts gemacht werden. Eine Einheit entscheidet aufgrund eines Bildes, ob im Klosett zu spülende Gegenstände vorhanden sind. Gegebenenfalls wird ein Spülventil betätigt, um die Innenseite der Klosettschüssel zu reinigen. Eine Spülung wird automatisch ausgelöst, wenn ein Benutzer das Spülen unterlassen hat. Damit soll sichergestellt werden, dass das Klosett nach einer Benutzung immer gespült wird.
Die JP 2000008445 zeigt eine Toilettenanlage mit einem an der Unterseite des Toilettendeckels angeordneten Sensor. Wird nach einer Benutzung der Toilettenanlage und nach dem Schliessen des Deckels vom Sensor eine Änderung in der Reflexion, der Farbe und dergleichen bezüglich eines Zustandes vor der Benutzung festgestellt, so sendet der Sensor ein Signal für eine automatische Spülung aus. Damit soll sichergestellt werden, dass immer gespült wird.
Die gattungsbildende US 6,250,601 B offenbart eine Toilettenanlage, die einen Bewegungssensor und einen zweiten Sensor aufweist. Der zweite Sensor ist ein Ultraschallsensor oder ein optischer Sensor. Er ermittelt das Volumen eines Festkörpers in der Toilettenschüssel und eine Steuerung löst eine Spülung mit einer entsprechenden Spülwassermenge aus. Nötigenfalls ist vor der Spülung eine Zerkleinerung mit Ultraschall vorgesehen. Der zweite Sensor wird erst eingeschaltet, nachdem der Bewegungssensor eine Bewegung einer Person festgestellt hat.
Eine weitere Toilettenanlage ist aus der DE 299 18 335 U1 bekannt geworden. Diese weist in einem Spülkasten ein elektrisch betätigbares Ablaufventil auf. Zudem ist im Siphon der Toilettenschüssel ein Feststoffsensor angeordnet, der Feststoffsensor dient dazu, die Anwesenheit von Feststoffen im Siphon der Toilettenschüssel festzustellen. Mit dem Feststoffsensor soll zudem die im Siphon der Toilette befindliche Menge an Feststoffen detektierbar sein. Dadurch soll es möglich sein, die Menge an Spülflüssigkeit dynamisch an einen jeweils auszulösenden Spülvorgang anzupassen. Mittels eines weiteres Sensors soll eine sogenannte Zweimengenspülung möglich sein. Für eine Toilettenanlage mit selbstständiger Auslösung ist ein Feststoffsensor zur Gewährleistung einer hohen Hygiene nicht ausreichend. Auch ein zusätzlicher Sensor, beispielsweise ein Gassensor kann nicht zu der gewünschten Sauberkeit führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Toilettenanlage der genannten Art zu schaffen, die bei kleinem Wasserverbrauch eine noch höhere Hygiene gewährleistet. Die Aufgabe ist bei einer gattungsgemässen Toilettenanlage gemäss Anspruch 1 gelöst. Mit einer optischen Überwachung können auch kleine, ja sogar geringfügige sowie starke Verschmutzungen erfasst und unterschieden werden. Entsprechend kann die Spülmenge stufenlos bestimmt und eingestellt werden. Die Überwachung ist dann besonders effizient, wenn dies mit einer Bildanalyse insbesondere einer qualitativen und strukturellen Bildanalyse erfolgt. Es lassen sich dann unterschiedliche Arten von Verschmutzungen erfassen und unterscheiden. Es können auch bestimmte Verschmutzungsklassen und entsprechende Spülmengen zugeordnet werden. Nach der Erfindung wird der erfasste Verschmutzungsgrad mit einem optimalen Reinheitsgrad verglichen und ausgewertet.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb einer Toilette gemäss Anspruch 1. Ein solches Verfahren ist dann besonders wirksam, wenn mittels einer Auswerte- und Steuervorrichtung die ermittelten Daten ausgewertet und die Spülvorrichtung entsprechend angesteuert wird.
Ist gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die Auswerte- und Steuervorrichtung lernfähig, so kann die Spülmenge selbsttätig und dynamisch an den Verschmutzungsgrad angepasst werden. Damit ist bei einer noch kleineren Spülmenge eine hohe Hygiene möglich. Ist gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die Auswerte- und Steuervorrichtung so ausgebildet, dass sie sich selbsttätig an die jeweilige Keramik adaptiert, so ist eine noch weitere Optimierung der Hygiene bzw. der Spülwassermenge möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemässen Toilettenanlage und
Figur 2: schematisch ein Schnitt durch eine Toilettenanlage gemäss Figur 1.

Die Toilettenanlage 1 gemäss den Figuren 1 und 2 weist eine üblicherweise aus Keramik hergestellte Toilettenschüssel 10 auf, die einen Spülkanal 12 und einen Siphon 5 aufweist. Am Siphon 5 ist ein Ablaufrohr 9 angeschlossen, das zu einer hier nicht gezeigten Entsorgungsleitung führt. Die Toilettenschüssel 10 wird mit einem Spülkasten 2 gespült, der über einen Spülbogen 4 an den Spülkanal 12 angeschlossen ist. Die Spülung erfolgt durch Anheben eines Ventilrohrs 18 mit einer Betätigungsvorrichtung 19. Diese Betätigungsvorrichtung 19 ist so ausgebildet, dass sie eine stufenlose Einstellung der Spülmenge ermöglicht. Es kann somit mit der vollen Spülmenge, beispielsweise mit 9 l oder stufenlos mit jeder kleineren Spülmenge gespült werden. Solche Betätigungsvorrichtungen 19 sind bekannt. Spülkästen mit freiwählbarer Spülmenge sind beispielsweise aus der US 5,036,553 und der EP 1 156 166 A2 des Anmelders bekannt. Zusätzlich kann der Spülkasten 2 mit einer Taste 3 ausgerüstet sein, mit welcher eine Handauslösung einer Spülung möglich ist. Der Spülkasten 2 kann auch durch eine andere geeignete Spülvorrichtung ersetzt sein.
Die Betätigungsvorrichtung 19 ist über eine Signalleitung 16 oder drahtlos mit einer Steuervorrichtung 15 verbunden, die wiederum über eine Signalleitung 14 mit einer Kamera 13 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 15 ist vorzugsweise an der Keramik der Toilettenschüssel 10 oder am Sitz befestigt und kann auch ein Bestandteil von diesem sein. Die Kamera 13 kann auch eine andere geeignete optische Aufnahmevorrichtung mit IR-Sensor, Wärmebild oder Farbspektrum sein. Die Kamera 13 ist beispielsweise eine Digitalkamera, beispielsweise eine CCD-Kamera und bildet ein Mittel 15a zum Erfassen des Verschmutzungsgrades der Toilettenschüssel 10. Wie die Figur 2 zeigt, ist die Kamera 13 nach unten gegen die Eingangsöffnung 20 des Siphons 5 gerichtet. Gemäß der Erfindung wird mit der Kamera 13 ebenfalls wenigstens ein Bereich der Innenseite 11 der Toilettenschüssel 10 erfasst. Die Kamera 13 ist beispielsweise fest oder beweglich am hinteren Rand 22 der Toilettenschüssel 10 befestigt. Die elektrische Versorgung der Kamera 13 erfolgt über eine Batterie oder über eine hier nicht gezeigte elektrische Leitung.
Die Kamera 13 ist ständig in Betrieb und überwacht somit dauernd den Verschmutzungsgrad der Toilettenschüssel 10. Sie ermittelt somit dauernd Bilddaten im Bereich der Öffnung 20 und der Innenseite 11. Der Sensor dazu ist vorzugsweise in der Steuervorrichtung 15 angeordnet. Diese Bilddaten werden der Steuervorrichtung 15 laufend über die Leitung 14 übermittelt. Die Auswertung der Bilddaten erfolgt beispielsweise über eine qualitative und strukturelle Bildanalyse. Bei dieser Bildanalyse werden die Daten beispielsweise mit einem fuzzy basierten Entscheidungsalgorithmus zugeordnet und sortiert. Hierdurch kann beispielsweise unterschieden werden, ob eine Verschmutzung durch einen Festkörper 7 im Siphon 5 oder durch eine Verschmutzung durch Teile 8 der Innenseite 11 vorliegt. Diese Verschmutzungsarten können auch bezüglich ihrer Stärke unterschieden werden. Beispielsweise kann ein unterschiedlicher Verschmutzungsgrad der Innenseite 11 oder ein unterschiedlicher Verschmutzungsgrad durch Festteile 7 unterschieden werden. Solche Bildanalysen erfolgen mit einer geeigneten Software, die an sich bekannt ist. Hierbei können insbesondere künstliche neuronale Netze zum Einsatz kommen. Bei diesen ist auch ein Lernprozess möglich. Die Kamera 13 und die Steuervorrichtung 15 zusammen mit den Programmen für die Bildanalyse ersetzen im Prinzip die Beobachtung eines Menschen, können jedoch ständig und schneller arbeiten.
Aufgrund der Bildanalyse bzw. der Zuordnung des Verschmutzungsgrades zu bestimmten Verschmutzungsklassen, wird an die Betätigungsvorrichtung 19 ein Signal abgegeben, das eine vorbestimmte Spülmenge auslöst. Diese Spülmenge ist somit an den Verschmutzungsgrad angepasst, wozu Mittel 15b zur Dosierung der minimalen Wassermenge vorgesehen sind. Bei starker Verschmutzung wird dann in der Regel mit der gesamten im Spülkasten vorliegenden Spülwassermenge gespült. Diese beträgt beispielsweise 9 oder 6 l. Bei einer geringeren Verschmutzung wird hingegen mit einer kleineren Spülmenge, beispielsweise mit 1 l gespült. Grundsätzlich ist jede Spülmenge unterhalb einer Vollspülung möglich. Ist nach einer Spülung der vorgegebene optimale Reinheitsgrad nicht erreicht, so wird mit der angepassten Spülmenge nochmals gespült.
Die Auslösung einer Spülung erfolgt selbsttätig. Sobald ein Verschmutzungsgrad erfasst wird, der vom optimalen und vorgegebenen Reinheitsgrad abweicht, wird automatisch eine Spülung ausgelöst. Die Spülungen erfolgen somit berührungslos. Der Spülkasten 2 kann aber wie oben erwähnt auch mit einer Taste 3 oder einer anderen Betätigung ausgerüstet sein, mit der von Hand eine Spülauslösung möglich ist, wobei auch diese berührungslos sein kann.
Die Steuervorrichtung 15 ist vorzugsweise lernfähig und passt die Spülmenge selbsttätig und dynamisch an die vorliegenden Bedingungen an. Dadurch ist es möglich, den Spülwasserverbrauch zu optimieren.
Anstelle der Kamera 13 oder zusätzlich kann an einem Anschlussstutzen 23 über dem Siphonwasser 6 eine Kamera 17 angeordnet sein, die gleich wie die Kamera 13 ausgebildet und über eine Signalleitung 24 mit der Steuervorrichtung 15 verbunden ist. Mit der Kamera 17 sind Feststoffe 7 sowie andere Verschmutzungen des Siphonwassers 6 erfassbar.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Betrieb der Toilettenanlage 1 näher erläutert.
Nach einer Benutzung der Toilettenanlage 1 ist diese wie üblich verschmutzt. Die Kamera 13 und/oder die Kamera 17 erfasst und sendet Bilddaten an die Auswerte- und Steuervorrichtung 15. Diese Bilddaten werden mit einem geeigneten Programm dauernd einer Bildanalyse unterworfen und mit einem vorgegebenen optimalen Reinheitsgrad verglichen. Aufgrund des Vergleichs wird der Verschmutzungsgrad bestimmt. Dieser dient nun zur Ermittlung der geeigneten Spülmenge. Bei einem sehr starken Verschmutzungsgrad wird die vorgesehene Spülmenge die volle im Spülkasten vorhandene Spülmenge sein. In anderen Fällen wird mit einer Teilmenge gespült. Wird nach einer Spülung weiterhin ein vom optimalen Reinheitsgrad abweichender Verschmutzungsgrad ermittelt, so wird nochmals eine Spülung mit einer entsprechenden Spülmenge ausgelöst. Kann sich das System nicht selber reinigen, so kann es den Benutzer auf eine nötige Reinigung aufmerksam machen, z.B. akustisch, oder das Reinigungspersonal benachrichtigen. Ist in der Toilettenschüssel 10 der vorgegebene optimale Reinheitsgrad erreicht, so führt ein Vergleich der ermittelten Bilddaten mit den vorgegebenen Vergleichsdaten zu keiner relevanten Abweichung und auch zu keiner Spülauslösung. Die Überwachung bleibt auch nach einem abgeschlossenen Spülvorgang aufrecht und dauert an. Zur Energieeinsparung kann ein sogenannter "Sleepmodus" vorgesehen sein, der einen Betriebszustand mit reduziertem Stromverbrauch darstellt und der bei einer Benutzung der Toilettenanlage wieder in den Normalzustand geschaltet wird.
Die Steuervorrichtung 15 kann so ausgebildet sein, dass sie lernfähig ist, wie dies beispielsweise durch die Verwendung von künstlichen neuronalen Netzen möglich ist. Die Lernfähigkeit betrifft insbesondere die Optimierung des Spülwasserverbrauchs im Hinblick auf die unterschiedlichen Verschmutzungsarten. Die Spülmengen können damit selbsttätig und dynamisch an die Verschmutzungsarten angepasst werden. Hierzu gehört auch eine Anpassung an die jeweilige Keramik der Toilettenschüssel 10.

Claims

Toilettenanlage mit einer WC-Schüssel (10) und einer Spülvorrichtung (2) sowie einer Vorrichtung (13, 15, 17) zur Spülmengenerkennung und Spülauslösung, wobei die Vorrichtung (13, 15, 17) zur Spülmengenerkennung optische Mittel (13, 17) aufweist und die optischen Mittel (13, 17) die WC-Schüssel überwachen, so dass der Verschmutzungsgrad der WC-Schüssel erfassbar ist und die optischen Mittel (13, 17) wenigstens die Einlauföffnung (20) eines Siphons (5) und wenigstens einen Teilbereich der Innenseite (11) der Toilettenschüssel (10) erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel (13, 17) die WC-Schüssel auch nach einer Spülung dauernd überwachen, die Vorrichtung (13, 15, 17) zur Spülmengenerkennung und Spülauslösung so ausgebildet ist, dass für die Spülmengenerkennung eine Steuervorrichtung (15) vorgesehen ist, welche den mit den optischen Mitteln (13, 17) ermittelten Verschmutzungsgrad der Innenseite der WC-Schüssel und durch Festkörper im Siphon mit einem vorgesehenen optimalen Reinheitsgrad vergleichen kann und entsprechend dem ermittelten Verschmutzungsgrad eine an den Verschmutzungsgrad angepaßte Spülmenge auslösen kann.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel (13, 17) eine Bildaufnahmevorrichtung zur Erfassung des Verschmutzungsgrades ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (15) vorgesehen ist, die lernfähig ist und die Spülmenge selbsttätig und dynamisch anpasst.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel (17) den Siphon (5) ausgangsseitig erfassen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel (13, 17) wenigstens eine Kamera aufweisen.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine CCD-Kamera ist.
Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kameras (13, 17) vorgesehen sind, wobei die eine Kamera (13) eingangsseitig und die andere Kamera (17) ausgangsseitig zum Siphon (5) angeordnet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (15) Bilddaten aufnimmt, diese auswertet und eine entsprechende minimale Wassermenge dosiert.
Verfahren zum Betrieb einer Toilettenanlage, die eine Toilettenschüssel (10), eine Spülvorrichtung (2) sowie eine Vorrichtung (13, 15, 17) zur Spülmengenerkennung und Spülauslösung aufweist, wobei eine Verschmutzung der Toilettenschüssel im Bereich der Einlauföffnung (20) eines Siphons (5) und wenigstens in einem Teilbereich der Innenseite (11) der Toilettenschüssel (10) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschmutzungsgrad der Innenseite der WC-Schüssel und durch Festkörper im Siphon auch nach einer Spülung dauernd optisch erfasst und durch eine Steuervorrichtung (15) mit einem vorgegebenen optimalen Reinheitsgrad verglichen wird und dass entsprechend dem ermittelten Verschmutzungsgrad eine an den Verschmutzungsgrad angepaßte Spülmenge ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der genannten Vorrichtung (13, 15, 17) Bilddaten der Toilettenschüssel (10) ausgewertet werden und die Spülvorrichtung (2) entsprechend angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Bilddaten aus einer Draufsicht auf die Eingangsöffnung (20) des Siphons (20) und eines Bereichs der Toiletteninnenseite (11) erfasst und ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (15) lernfähig ist und die Spülmenge selbsttätig und dynamisch anpasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (15) sich selbsttätig an die jeweilige Keramik der Toilettenschüssel (10) anpasst.