EP3891343B1

EP3891343B1 - Système de cuvette de toilette pressurisée à faible consommation d'eau

Info

Publication number: EP3891343B1
Application number: EP19813953.7A
Authority: EP
Inventors: Antar CHERRARA
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-11-30
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2039-11-30
Also published as: FR3089238A1; EP3891343A1; WO2020115629A1

Description

L'invention concerne de manière générale le domaine de l'assainissement et de l'évacuation des déjections humaines. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de cuvette de toilette pressurisée autorisant notamment une réduction sensible de la consommation d'eau de nettoyage et d'évacuation des déjections.
Les cuvettes de toilette à évacuation gravitaire par chasse d'eau sont bien connues dans l'état de la technique et sont très majoritairement utilisées aussi bien dans les installations domestiques que dans les installations collectives. Ce type de cuvette de toilette présente un certain nombre d'inconvénients, dont une consommation importante d'eau de nettoyage et d'évacuation des déjections, une nuisance sonore qui se prolonge avec le remplissage du réservoir d'eau et des spécifications techniques d'installation en termes de diamètres et de pentes des conduits d'évacuation qui peuvent s'avérer contraignantes.
Un progrès a été réalisé ces dernières années sur la consommation d'eau, avec l'adjonction de dispositifs de chasse d'eau permettant à l'utilisateur de choisir un volume de chasse adapté au besoin. Cependant, la consommation d'eau reste importante et peut atteindre une dizaine de litres environ pour l'évacuation des déjections et le nettoyage de la cuvette.
Il est connu également des cuvettes de toilette à évacuation sous vide. Cette technique d'évacuation sous vide trouve une application privilégiée dans les cuvettes de toilette des avions. L'évacuation des déjections et de l'eau de nettoyage souillée fait appel à ici une forte dépression qui est produite dans le réceptacle de la cuvette par l'ouverture d'une trappe d'évacuation.
La consommation d'eau est réduite de manière substantielle avec la technique d'évacuation sous vide susmentionnée et peut être inférieure à 1,5 litre d'eau. Cependant, cette solution requiert un réservoir de stockage intermédiaire dans lequel sont aspirés les déjections et l'eau de nettoyage souillée. L'opération d'évacuation est très bruyante du fait de la forte aspiration générée à l'ouverture de la trappe d'évacuation. De plus, l'établissement et le maintien permanent de la dépression dans le conduit d'évacuation consomment une quantité énergie importante.
Par le document WO2008/092208A1 , il est connu un dispositif de cuvette pressurisée dans lequel la mise en pression du réceptacle de la cuvette est assurée au moyen d'un réservoir d'air comprimé. Une pompe à air est utilisée pour remplir le réservoir d'air comprimé. L'air est acheminé vers la cuvette via un conduit et une ouverture dans la cuvette. Le réservoir d'air comprimé est volumineux et impacte la compacité du dispositif. De plus, le coût d'un tel réservoir n'est pas négligeable. L'acheminement de l'eau est assuré par un réservoir relié au réseau d'eau, un deuxième conduit et une pluralité de sorties dans la cuvette.
Le document GB1053375A propose un dispositif de cuvette pressurisée dans lequel à une seule pompe assure, à des moments bien distincts, une fonction de mise en pression de l'eau de nettoyage du réceptacle et une fonction de mise en pression de l'air dans le réceptacle. La réalisation d'un tel dispositif apparaît comme étant plus économique que celle proposée par le document WO2008/092208A1 . Cependant, un tel agencement n'autorise pas une optimisation du fonctionnement et de la durabilité du dispositif.
Il est souhaitable de fournir un système de cuvette de toilette d'un type nouveau qui apporte des réponses aux inconvénients susmentionnés de la technique antérieure, et qui réponde mieux aux préoccupations environnementales actuelles et aux objectifs de développement durable en réduisant au plus juste nécessaire les consommations d'eau et d'énergie.
L'invention est définie par les revendications annexées.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

[Fig. 1] La Fig.1 est une vue en perspective montrant une forme de réalisation particulière d'un système de cuvette de toilette selon l'invention.
[Fig.2] La Fig.2 est un schéma fonctionnel du système de cuvette de toilette de la Fig.1.
[Fig.3] La Fig.3 est un algorithme fonctionnel du processus de commande du système de cuvette de toilette de la Fig.1.
[Fig.4] La Fig.4 est un chronogramme fonctionnel du processus de commande du système de cuvette de toilette de la Fig.1.

En référence aux Figs.l à 4, il est maintenant décrit à titre d'exemple une forme de réalisation particulière 1 d'un système de cuvette de toilette selon l'invention.
L'architecture générale du système de cuvette de toilette 1 est montrée aux Figs.l et 2.
Comme visible aux Figs.1 et 2, le système de cuvette de toilette 1 comprend essentiellement une cuvette de toilette 2, un abattant 3, une pompe à eau 4, un compresseur d'air 5, un circuit électronique de commande 6 et une unité d'alimentation électrique à basse tension 7.
Dans cet exemple de réalisation, la cuvette de toilette 2 est du type posé au sol. Une cuvette du type suspendu pourra aussi être prévue dans d'autres réalisations de l'invention.
De préférence, la cuvette de toilette 2 sera réalisée en acier inoxydable, soit en totalité, soit partiellement. Ainsi, l'acier inoxydable de nuance « 304 » pourra être utilisé pour la réalisation de la cuvette de toilette 2, mais pas exclusivement.
On notera que l'utilisation de l'acier inoxydable en tant que matériau de réalisation pour la cuvette de toilette 2 apporte un certain nombre d'avantages, notamment en termes de propriétés mécaniques et de possibilité de soudage. La cuvette de toilette 2 doit être suffisamment résistante mécaniquement pour supporter la forte pression qui lui est imposée pendant l'opération de chasse des déjections. Par ailleurs, l'acier inoxydable présente aussi des avantages en termes de nettoyage, d'entretien et d'élimination des odeurs.
Pour limiter son coût économique et bénéficier néanmoins des avantages apportés par l'acier inoxydable, la cuvette de toilette 2 pourra être réalisée sous une forme hybride comprenant une partie en céramique traditionnelle et une partie en acier inoxydable. Ainsi, par exemple, le corps de la cuvette de toilette 2 pourra être en céramique et son réceptacle recevant les déjections pourra être en acier inoxydable.
Comme visible à la Fig.2, la cuvette de toilette 2 comprend ici une sortie d'évacuation 21 du type horizontal. Les essais réalisés par l'entité inventive ont montré que l'horizontalité de la sortie de la cuvette est compatible avec un bon fonctionnement de l'opération de chasse des déjections dans un système de cuvette de toilette selon l'invention. On notera qu'une cuvette avec une sortie d'évacuation du type vertical pourra également être utilisée. Par ailleurs, on notera également qu'une cuvette incorporant un siphon dans sa sortie d'évacuation pourra être utilisée dans certaines applications de l'invention.
Conformément à l'invention, la cuvette de toilette 2 comporte des moyens assurant une fermeture hermétique de son réceptacle 20. La fermeture hermétique du réceptacle 20 est nécessaire pour la mise en pression de celui-ci lors de l'opération de chasse des déjections.
La fermeture hermétique du réceptacle 20 est obtenue grâce à une trappe d'évacuation 22, à fermeture étanche, qui est agencée au niveau de la sortie d'évacuation 21 de la cuvette de toilette 2 et à des moyens d'étanchéité équipant l'abattant 3.
La trappe d'évacuation 22, représentée schématiquement à la Fig.2, est commandée électriquement en ouverture/fermeture. Dans sa position de repos, comme montré à la Fig.2, la trappe d'évacuation 22 ferme de manière étanche la sortie d'évacuation 21.
On notera ici que la trappe d'évacuation 22 ainsi que les différents autres dispositifs électriques inclus dans le système de cuvette de toilette 1 sont commandés et/ou alimentés électriquement avec une basse tension de sécurité VBT. Typiquement la tension VBT est une tension continue de 12 Volt. La tension VBT est fournie par l'unité d'alimentation électrique à basse tension 7 qui est connectée au secteur d'alimentation électrique.
De manière classique, comme visible aux Figs.l et 2, l'abattant 3 est articulé sur la cuvette de toilette 2 et ferme, dans sa position rabattue, l'ouverture supérieure du réceptacle 20. Conformément à l'invention, un joint circulaire d'étanchéité 30 équipe l'abattant 3 et est prévu pour assurer la fermeture étanche de l'ouverture supérieure du réceptacle 20. L'appui du joint circulaire d'étanchéité 30 contre un bord supérieur 23 du réceptacle 20 produit l'étanchéité recherchée.
Des moyens de verrouillage d'abattant sont prévus dans l'invention pour verrouiller l'abattant 3 dans sa position rabattue et conserve ainsi la fermeture étanche de l'ouverture supérieure du réceptacle 20. Dans cette forme de réalisation, les moyens de verrouillage d'abattant sont formés par deux verrous électriques 24 et leurs gâches de fermeture 31 respectives. Les verrous électriques 24 sont encastrés dans le bord supérieur 23 et disposés symétriquement de part et d'autre du réceptacle 20. Les gâches de fermeture 31 sont fixées sur l'abattant 3, à des positions de correspondance avec les verrous électriques 24 respectifs. Au moins un des verrous électriques 24 comprendra ici un capteur (non représenté) destiné à détecter l'engagement de la gâche de fermeture 31 dans le verrou électrique et, corrélativement, un rabat effectif de l'abattant 3 sur le bord 23 de la cuvette de toilette 2.
Les moyens de verrouillage d'abattant 31, 24, garantissent un maintien de l'abattant 3 en position rabattue, avec une force d'appui suffisante sur le joint 30 pour l'obtention de l'étanchéité. Une fois l'abattant 3 rabattu par l'utilisateur et les gâches 31 engagées dans les verrous électriques 24, ces derniers sont actionnés en fermeture de manière à bloquer les gâches 31, interdisant ainsi une levée de l'abattant 3 pendant toute la durée de l'opération de chasse des déjections. Sans les moyens de verrouillage d'abattant 31, 24, prévus dans l'invention, une levée de l'abattant 3 pourrait se produire du fait de la force exercée par la mise en pression du réceptacle 20 ou du fait d'une action inopportune de l'utilisateur.
La cuvette de toilette 2 comporte également un circuit de nettoyage à l'eau sous pression et un circuit d'air comprimé. Le circuit de nettoyage à l'eau sous pression comprend une pluralité de buses 25 qui sont raccordées à une canalisation d'eau sous pression 25a. Le circuit d'air comprimé comprend une pluralité de buses 26 qui sont raccordées à une canalisation d'air comprimé 26a.
Comme bien visible à la Fig.2, les buses 25, 25, et les canalisations 25a, 26a, sont situées sur la partie haute du réceptacle 20. Dans cette forme de réalisation, les canalisations 25a, 26a, sont agencées sur un pourtour extérieur du réceptacle 20. Par exemple, les canalisations 25a, 26a, pourront être réalisées en acier inoxydable ou avec un matériau plastique adaptée aux pressions utilisées. Avec des canalisations en acier inoxydable, il sera possible de fixer celles-ci directement par soudage à la paroi du réceptacle 20 également en acier inoxydable. De plus, des buses en acier inoxydable autoriseront aussi un raccordement par soudure à leurs canalisations respectives.
Les canalisations 25a et 26a des circuits de nettoyage à l'eau sous pression et d'air comprimé sont raccordées respectivement à la pompe à eau 4 et au compresseur d'air 5.
La pompe à eau 4 est typiquement une pompe à eau électrique à basse tension. La pompe à eau 4 est alimentée par une entrée d'eau AE provenant d'un réseau de distribution d'eau. La pompe à eau 4 permet l'obtention d'une pression d'eau suffisante en sortie des buses 25 pour un nettoyage efficace de la paroi du réceptacle 20.
De préférence, il sera fait appel une pompe à eau auto-amorçante, à aspiration automatique, avec une régulation de pression intégrée, du type de celles, sous 12 Volt, utilisées dans les petits bateaux de plaisance ou les véhicules de tourisme aménagés dits « camping-car ». Ce type de pompe présente les avantages d'un fonctionnement silencieux, d'une bonne robustesse qui prolonge sa durée de vie et d'être disponible à un coût raisonnable. Une pompe à eau fournissant une pression de l'ordre de 30 à 45 PSI (2 à 3 Bar environ) et un débit de l'ordre 4 à 5 litres/mn conviendra à la plupart des applications.
Le compresseur d'air 5 est typiquement un compresseur d'air électrique à basse tension. Le compresseur d'air 5 assure une compression de l'air atmosphérique AA. L'air comprimé arrive jusqu'aux buses 26 à travers la canalisation 26a et est délivré par celles-ci dans le réceptacle 20. L'air comprimé délivré par les buses 26 permet une mise en pression du réceptacle 20, après la fermeture hermétique de ce dernier grâce à l'abattant 30 rabattu et verrouillé et à la trappe d'évacuation 22 fermée.
Dans la présente l'invention, une fois que le réceptacle 20 est correctement pressurisé, avec l'abattant 30 rabattu et verrouillé et la trappe 22 fermée, l'ouverture de la trappe d'évacuation 22 provoque une forte dépression qui aspire l'eau de nettoyage souillée et les déjections à travers la sortie d'évacuation 21.
De préférence, il sera fait appel un compresseur d'air, sous 12 Volt, du type à piston capable de fournir une pression de l'ordre de 100 à 150 PSI (7 à 10 Bar environ) avec un débit de l'ordre de 25 à 40 litres/mn. Des performances de pression et de débit d'air supérieures permettront de réduire la durée nécessaire pour la mise en pression du réceptacle 20. Le type de compresseur d'air susmentionné est largement commercialisé notamment pour les compresseurs d'air portatifs utilisés dans le gonflage des pneumatiques des véhicules automobiles et présente l'avantage d'être disponible à un coût raisonnable. Des moyens d'insonorisation pourront être prévus pour atténuer la nuisance sonore induite par le compresseur d'air.
Le circuit électronique de commande 6 assure un fonctionnement automatique du système de cuvette de toilette 1, en commandant de manière adéquate les différents dispositifs électriques du système après un actionnement par l'utilisateur d'un bouton-poussoir 40 de commande de chasse.
Le processus de commande exécuté par le circuit électronique de commande 6 est maintenant décrit ci-dessous en référence plus particulièrement aux Figs.3 et 4.
Comme bien visible à la Fig.3, le processus de commande comprend huit étapes fonctionnelles référencées S1 à S8.
L'étape S1 est une étape conditionnelle destinée à la détection d'un appui AP sur le bouton-poussoir 40 par l'utilisateur. Lorsqu'un appui est détecté, AP= « 1 », la sortie O1 est activée, O1 = « 1 », et le processus se poursuit par l'étape S2.
Dans le cas contraire, AP = « 0 », c'est la sortie N1 qui est activée, N1 = « 1 », et le processus reste bouché sur l'étape S1 en attente d'un appui AP = « 1 ».
L'étape S2 est une autre étape conditionnelle destinée à vérifier que l'abattant 3 a bien été rabattu par l'utilisateur. Une information AR (cf. Fig.2) délivrée par un capteur d'un des verrous électriques 24 permet à l'unité électronique de commande 6 de détecter un rabat effectif de l'abattant 3. Lorsque le rabat de l'abattant 3 est validé par l'information AR = « 1 », la sortie O2 est activée, O2 = « 1 », et le processus se poursuit par l'étape S3.
Dans le cas contraire, AR = « 0 », c'est la sortie N2 qui est activée, N2 = « 1 », et le processus reste bouché sur l'étape S2 en attente du rabat, AR = « 1 », de l'abattant 3 par l'utilisateur.
Dans certaines applications, l'émission d'une information lumineuse et/ou sonore, avec un voyant lumineux et/ou un vibreur de type « buzzer », pourra être commandée par l'unité électronique de commande 6 pour signaler à l'utilisateur, un certain temps après un appui sur le bouton-poussoir 40, que l'abattant 3 n'a pas été rabattu ou n'a pas été correctement pressé contre le bord 23 du réceptacle 20 pour l'obtention d'une étanchéité correcte.
L'étape S3 correspond à la commande de verrouillage de l'abattant 3. Dans cette étape S3, une commande de verrouillage d'abattant CD1 = « 1 » est transmise par l'unité électronique de commande 6 vers les verrous électriques 24 et actionne la fermeture de celle-ci pendant une durée de temporisation T1, visible à la Fig.4, qui correspond à la durée de l'opération de chasse des déjections. Le réceptacle 20 est alors hermétiquement fermé, la trappe d'évacuation 22 étant fermée dans sa position de repos. Le processus se poursuit ensuite par l'étape S4.
L'étape S4 correspond à la commande de nettoyage sous pression du réceptacle 20. Dans cette étape S4, une commande de nettoyage sous pression CD2 = « 1 » est transmise par l'unité électronique de commande 6 vers la pompe à eau 4 et actionne celle-ci pendant une durée de temporisation T2, visible à la Fig.4. La durée de temporisation T2 est réglée de façon à obtenir un nettoyage complet de la paroi du réceptacle 20. Lorsque la durée de temporisation T2 est achevée, le processus se poursuit par l'étape S5.
L'étape S5 correspond à la commande de mise en pression du réceptacle 20. Dans cette étape S5, une commande de mise en pression CD3 = « 1 » est transmise par l'unité électronique de commande 6 vers le compresseur d'air 5 et actionne celui-ci pendant une durée de temporisation T3, visible à la Fig.4. La durée de temporisation T3 est réglée de façon à obtenir la mise en pression voulue du réceptacle 20. Cette pression doit être suffisante pour garantir une évacuation complète des déjections lors de l'ouverture de la trappe d'évacuation 22. Lorsque la durée de temporisation T3 est achevée, le processus se poursuit par l'étape S6.
L'étape S6 correspond à la commande d'ouverture de la trappe d'évacuation 22. Dans cette étape S6, une commande d'ouverture de trappe d'évacuation CD4 = « 1 » est transmise par l'unité électronique de commande 6 vers la trappe d'évacuation 22 et actionne l'ouverture de celle-ci pendant une durée de temporisation T4, visible à la Fig.4. Une forte dépression est créée dans le réceptacle 20 avec l'ouverture de la trappe d'évacuation 22. Cette dépression provoque l'aspiration des déjections et de l'eau de nettoyage souillée vers la sortie d'évacuation 21. La durée de temporisation T4 est réglée de façon à maintenir la trappe d'évacuation 22 ouverte suffisamment longtemps pour garantir une évacuation complète des déjections et de l'eau de nettoyage souillée vers la sortie d'évacuation 21. Lorsque la durée de temporisation T4 est achevée, la commande d'ouverture de trappe d'évacuation CD4 est désactivée, CD4 = « 0 », et la trappe d'évacuation 22 revient alors à sa position de fermeture. Le processus se poursuit ensuite par l'étape S7.
L'étape S7 correspond à la commande de déversement d'une petite quantité d'eau résiduelle dans le réceptacle 20. Dans cette étape S7, une commande de déversement de quantité d'eau résiduelle CD5 = « 1 » est transmise par l'unité électronique de commande 6 vers la pompe à eau 4 et actionne celle-ci pendant une durée de temporisation T5, visible à la Fig.4. La durée de temporisation T5 est réglée de façon à déverser dans le réceptacle 20, fermé par la trappe d'évacuation 22, une petite quantité voulue d'eau résiduelle. Cette petite quantité d'eau résiduelle reste au fond du réceptacle 20 et aura pour fonction de s'opposer à une adhérence des déjections sur la trappe d'évacuation 22 lors d'une prochaine utilisation du système de cuvette de toilette 1.
L'étape S8 correspond à la fin de la durée de temporisation T1. La commande de verrouillage d'abattant CD1 commute à un état inactif, CD1 = « 0 » et les verrous électriques 24 libèrent l'abattant 3. Le système de cuvette de toilette 1 devient alors disponible pour une prochaine utilisation.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, pourra apporter différentes modifications et variantes qui entrent dans la portée des revendications ci-annexées.
Par ailleurs, le processus de commande pourra être optimisé selon les applications. Ainsi, par exemple, afin de réduire la durée totale de l'opération de chasse des déjections, les étapes S4 et S5 pourront dans certains cas être exécutées en parallèle ou avec un recouvrement partiel, en lançant celles-ci simultanément ou en lançant l'étape S5 avant la fin de la durée de temporisation T2 de l'étape S4.

Claims

Système de cuvette de toilette (1) comprenant une cuvette de toilette (2), un abattant articulé (3), une trappe commandable à fermeture étanche (22), ladite trappe (22) étant agencée au niveau d'une sortie d'évacuation de déjections (21) d'une partie formant réceptacle (20) de ladite cuvette de toilette (2), des moyens de nettoyage à l'eau (4, 25, 25a) de ladite partie formant réceptacle (20), des moyens de fermeture étanche d'abattant (30, 24, 31) agencés de façon à permettre une fermeture étanche avec ledit abattant (3) d'une ouverture supérieure de ladite partie formant réceptacle (20), et des moyens de compression d'air (5, 26, 26a) chargés d'une mise en pression de ladite partie formant réceptacle (20) fermée hermétiquement, ladite mise en pression intervenant préalablement à une commande d'ouverture (CD4, T4) de ladite trappe (22) et à une évacuation desdites déjections par aspiration à travers ladite sortie d'évacuation de déjections (21), dans lequel lesdits moyens de compression d'air comprennent un compresseur d'air électrique (5) alimentant un circuit d'air comprimé (26, 26a) agencé dans ladite partie formant réceptacle (20) et comprenant une première pluralité de buses (26) réparties dans ladite partie formant réceptacle (20) et délivrant l'air comprimé, et lesdits moyens de nettoyage à l'eau comprennent une pompe à eau électrique (4) alimentant un circuit de nettoyage à l'eau sous pression (25, 25a) agencé dans ladite partie formant réceptacle (20) et comprenant une deuxième pluralité de buses (25) réparties dans ladite partie formant réceptacle (20) et délivrant l'eau sous pression.
Système de cuvette de toilette selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de fermeture étanche d'abattant comprennent un joint d'étanchéité (30) agencé sur ledit abattant (3) et venant en appui contre un bord (23) de ladite ouverture supérieure de ladite partie formant réceptacle (20) lorsque ledit abattant (3) est rabattu sur ladite ouverture supérieure.
Système de cuvette de toilette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de fermeture étanche d'abattant comprennent un dispositif de verrouillage (31, 24) interdisant une levée dudit abattant (3) après que celui-ci ait été rabattu sur ladite ouverture supérieure, ledit dispositif de verrouillage (31, 24) étant activé pendant toute la durée (T1) de ladite mise en pression et ladite évacuation desdites déjections par aspiration à travers ladite sortie d'évacuation de déjections (21).
Système de cuvette de toilette selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de verrouillage (31, 24) comporte un capteur (AR) agencé de façon à détecter un rabat effectif dudit abattant (3) sur ladite ouverture supérieure.
Système de cuvette de toilette selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend également un circuit électronique de commande (6) gérant un processus de commande basé sur une pluralité de durées de temporisation (T1 à T5) déterminant la commande desdits moyens de fermeture étanche d'abattant (30, 24, 31), desdits moyens de nettoyage à l'eau (4, 25, 25a), desdits moyens de compression d'air (5, 26, 26a) et de ladite trappe (22).
Système de cuvette de toilette selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins ladite partie formant réceptacle (20) de ladite cuvette de toilette (2) est en acier inoxydable.
Système de cuvette de toilette selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite cuvette de toilette (2) est réalisée sous une forme hybride et comprend un corps en céramique et ladite partie formant réceptacle (20) qui est en acier inoxydable.