JP7267385B2 - 便器内容物に応答した便器への水量解放の調節を自動化するシステム、そのシステムを含むトイレ、および関連方法 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第62/359,696号(2016年7月7日出願)に対する優先権を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
水洗トイレであって、前記トイレは、
水源と流体連通している便器であって、前記便器は、超音波信号を伝送することが可能な送信機と、超音波信号を受信することが可能な受信機とを備えているセンサを搭載され、前記センサは、前記信号の飛行時間(ToF)を測定し、ToF測定値を取得するように構成されている、便器と、
前記センサに電気的に接続されているマイクロコントローラであって、前記マイクロコントローラは、前記ToF測定値を受信し、それを処理し、便器ステータスを決定するように構成されている、マイクロコントローラと、
前記便器と前記水源との間に配置されている少なくとも1つの水弁と
を備え、
前記少なくとも1つの水弁は、前記マイクロコントローラに電気的に接続され、前記マイクロコントローラは、ある持続時間にわたって第1の位置から第2の位置に移動するように少なくとも1つの水弁に命令し、前記持続時間は、前記便器ステータスに対応している、トイレ。
(項目2)
前記センサは、ピエゾセラミックセンサである、項目1に記載のトイレ。
(項目3)
前記センサは、前記便器の外部に搭載されている、項目1に記載のトイレ。
(項目4)
前記センサは、前記便器の内部に搭載されている、項目1に記載のトイレ。
(項目5)
前記センサは、前記便器の底部の中心に搭載されている、項目1に記載のトイレ。
(項目6)
前記送信機は、前記便器の第1の側に搭載され、前記受信機は、前記第1の側と対向する前記便器の第2の側に搭載されている、項目1に記載のトイレ。
(項目7)
前記水弁は、電気機械的に動作させられる弁である、項目1に記載のトイレ。
(項目8)
前記水弁は、ソレノイド弁である、項目1に記載のトイレ。
(項目9)
前記水弁は、洗浄弁である、項目1に記載のトイレ。
(項目10)
前記便器ステータスは、「液体」、「固体」、および「中間」から選択される、項目9に記載のトイレ。
(項目11)
前記便器ステータスは、「液体」であり、前記洗浄弁は、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動させられ、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出する、項目10に記載のトイレ。
(項目12)
前記便器ステータスは、「低水位」であり、前記洗浄弁は、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動させられ、水封を復元するために十分な量の水を放出する、項目9に記載のトイレ。
(項目13)
前記便器ステータスは、「固体」であり、前記洗浄弁は、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動させられ、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出する、項目10に記載のトイレ。
(項目14)
前記便器ステータスは、「中間」であり、前記洗浄弁は、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動させられ、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出する、項目10に記載のトイレ。
(項目15)
前記水弁は、水源弁である、項目1に記載のトイレ。
(項目16)
前記便器ステータスは、「漏出」、「液体閉塞」、「固体閉塞」、および「物体」から選択される、項目13に記載のトイレ。
(項目17)
前記水弁は、開放位置から閉鎖位置に移動させられる、項目16に記載のトイレ。
(項目18)
前記便器上のユーザまたは前記便器に近接したユーザの存在を検出するための二次センサをさらに備え、前記二次センサは、前記マイクロコントローラに電気的に接続されている、項目1に記載のトイレ。
(項目19)
前記二次センサは、前記便器の正面のユーザの存在を検出するための赤外線(IR)センサである、項目18に記載のトイレ。
(項目20)
前記二次センサは、前記便器の中への便器内容物の堆積を検出するための赤外線(IR)センサである、項目18に記載のトイレ。
(項目21)
水洗トイレ上に搭載するためのシステムであって、前記システムは、
i)マイクロコントローラに電気的に接続されているセンサであって、前記センサは、超音波信号を伝送するための送信機と、前記超音波信号を受信するための受信機とを備え、前記センサは、使用時、前記信号のToF測定値を生成するように構成されている、センサと、
ii)マイクロコントローラと
を備え、
前記マイクロコントローラは、前記ToF測定値を受信し、それを処理し、使用時の便器ステータスを決定するように構成され、水洗トイレの少なくとも1つの水弁に電気的に接続可能である、システム。
(項目22)
前記センサは、使用時、前記送信機が前記便器の第1の側に搭載可能であり、前記受信機が前記第1の側と対向する前記便器の第2の側に搭載可能であるように構成されている、項目21に記載のシステム。
(項目23)
前記センサは、ピエゾセラミックセンサである、項目21に記載のシステム。
(項目24)
前記便器上のユーザまたは前記便器に近接したユーザの存在を検出するための二次センサをさらに含み、前記二次センサは、前記マイクロコントローラに電気的に接続可能である、項目21に記載のシステム。
(項目25)
前記二次センサは、前記便器の正面のユーザの存在を検出するための赤外線(IR)センサである、項目24に記載のシステム。
(項目26)
前記二次センサは、前記便器の中への便器内容物の堆積を検出するための赤外線(IR)センサである、項目24に記載のシステム。
(項目27)
水洗トイレにおける便器ステータスに対応するように便器の中に放出される水の量を調節する方法であって、前記方法は、
i)前記便器上に搭載された送信機から前記便器の便器内容物に向かって超音波信号を伝送することと、
ii)受信機によって前記超音波信号を受信し、前記信号のToF測定値を決定することと、
iii)前記ToF測定値をマイクロコントローラに電気的に伝達することであって、前記マイクロコントローラは、前記ToF測定値に対応する便器ステータスを決定し、ある持続時間にわたって第1の位置から第2の位置に移動するように前記便器と流体連通している少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁に電子的に命令し、前記持続時間は、前記便器ステータスに対応している、ことと、
iv)前記持続時間の経過時、前記少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁を前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることと
を含む、方法。
(項目28)
前記送信機および受信機は、ピエゾセラミックセンサである、項目27に記載の方法。(項目29)
前記決定される便器ステータスは、「液体」、「固体」、および「中間」から選択される、項目27に記載の方法。
(項目30)
前記少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁は、洗浄弁であり、前記決定される便器ステータスは、「液体」であり、前記第1の位置は、閉鎖位置であり、前記第2の位置は、開放位置であり、前記持続時間は、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出する、項目29に記載の方法。
(項目31)
前記少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁は、洗浄弁であり、前記決定される便器ステータスは、「固体」であり、前記第1の位置は、閉鎖位置であり、前記第2の位置は、開放位置であり、前記持続時間は、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出する、項目29に記載の方法。
(項目32)
前記少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁は、洗浄弁であり、前記決定される便器ステータスは、「中間」であり、前記第1の位置は、閉鎖位置であり、前記第2の位置は、開放位置であり、前記持続時間は、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出する、項目29に記載の方法。
(項目33)
前記少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁は、水源弁であり、前記決定される便器ステータスは、「漏出」、「液体閉塞」、「固体閉塞」、および「物体」から選択される、項目29に記載の方法。
(項目34)
前記第1の位置は、開放位置であり、前記第2の位置は、閉鎖位置であり、前記持続時間は、無期限である、項目29に記載の方法。
(項目35)
トイレに項目21に記載のシステムを取り付けることを含む前記水洗トイレの節水を強化する方法。
(項目36)
水洗トイレにおける水浪費を検出および改善する方法であって、前記方法は、監視サイクルの周期的起動を含み、前記方法は、
i)便器上に搭載された送信機から前記便器の便器内容物に向かって超音波信号を伝送することと、
ii)前記超音波信号のToF測定値を決定する受信機によって前記超音波信号を受信することと、
iii)前記ToF測定値をマイクロコントローラに電気的に伝達することと
を含み、
前記マイクロコントローラは、前記ToF測定値に対応する便器状態を決定し、前記決定される便器状態が「通常」であるとき、前記サイクルは、終了するが、前記決定される便器状態が「漏出」であるとき、前記マイクロコントローラは、ある持続時間または無期限の持続時間にわたって開放位置から閉鎖位置に移動するように前記便器と流体連通している少なくとも1つの電気機械的に動作させられる弁に電子的に命令する、方法。
(項目37)
前記起動は、24時間に1回生じる、項目36に記載の方法。
(項目38)
水洗トイレであって、前記水洗トイレは、
外面と内面とを有する便器と、
前記便器の外面上に位置しているセンサと
を備え、
前記センサは、前記便器の内部空間内の活動を識別するように構成されている、水洗トイレ。
(項目39)
前記センサは、前記便器の外面の底部上に位置している、項目38に記載の水洗トイレ。
(項目40)
前記センサは、前記便器の外面の第1の側に位置している送信機と、前記便器の外面の第2の側に位置している受信機とをさらに備え、前記送信機および受信機は、前記便器の外面上の同じ軸方向高さに位置している、項目38に記載の水洗トイレ。
(項目41)
前記センサと通信しているマイクロコントローラをさらに備え、前記マイクロコントローラは、前記活動への応答を開始するように構成されている、項目38に記載の水洗トイレ。
(項目42)
前記活動は、前記便器内の固体廃棄物の存在であり、前記応答は、前記水洗トイレの高量洗浄を実施するために弁を開放することである、項目41に記載の水洗トイレ。
(項目43)
前記活動は、前記便器内の液体廃棄物の存在であり、前記応答は、前記水洗トイレの低量洗浄を実施するために弁を開放することである、項目41に記載の水洗トイレ。
(項目44)
前記活動は、前記便器の中への漏出であり、前記応答は、水供給弁を閉鎖することである、項目41に記載の水洗トイレ。
(項目45)
前記活動は、前記便器内の低水位の存在であり、前記応答は、水供給弁を開放することである、項目41に記載の水洗トイレ。
(項目46)
前記活動は、前記便器内の高水位の存在であり、前記応答は、前記水洗トイレの洗浄を防止するために閉鎖することである、項目41に記載の水洗トイレ。
(項目47)
前記便器内の高水位は、前記水洗トイレ内の固体閉塞物に起因する、項目46に記載の水洗トイレ。
(項目48)
前記便器内の高水位は、前記水洗トイレの上流のライン閉塞物に起因する、項目46に記載の水洗トイレ。
(項目49)
前記活動は、中間内容物の存在であり、前記応答は、前記水洗トイレの低量洗浄を実施することである、項目41に記載の水洗トイレ。
同様に、センサ(またはセンサの一部)が便器の内部に位置するとき、ある実施形態では、下記の概略断面に示されるように、それが、便器のセラミック面に直接添着されように配置され、便器内の液体に直接隣接して位置し、液体が、環境(空気)と直接界面接触し、いかなる介在する空間または層も伴わないことが、好ましくあり得る。
センサは、当分野で公知の、または今後開発される任意の超音波センサもしくは音響ベース技術センサであり得る。ある実施形態では、センサは、ピエゾセラミックトランスデューサである。限定ではないが、圧電トランスデューサおよび容量センサ等の他のセンサも、想定され得る。センサが容量センサである実施形態では、センサは、水位および便器ステータスを決定するために、静電容量の変化を比較することによって動作し得る。
小規模便器が、図8に見られるように、PVC管をセラミック壁タイルに搭載することによって複製された。STEM Inc.からのピエゾセラミックセンサ(モデルSMD15T21R111WL)が、タイル802の底面上のPVC管800の底部に位置付けられた。PVC管の空洞は、第1の水位「通常」804を達成するために、ある量の水(約1.8kg)で充填され、「通常」ToF測定値が、取得される。図9を参照すると、水のみが空洞内に存在するとき、「開始」と「停止」との間の距離は、計算:流体水位=(TOF×流体音速)/2を使用した飛行時間測定値である。
Claims (20)
- 水洗トイレであって、前記トイレは、
水源と流体連通している便器と、
送信機および受信機を有する超音波センサと、前記超音波センサに電気的に接続されているマイクロコントローラとを備える監視システムと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続されている洗浄弁であって、前記洗浄弁は、前記便器と前記水源との間に配置されている、洗浄弁と
を備え、
前記監視システムは、監視サイクルを実行するように構成され、前記サイクルは、前記便器の便器内容物に向かって超音波信号を伝送することと、前記超音波信号を受信することと、前記超音波信号の飛行時間(ToF)測定値を決定することと、前記ToF測定値を前記マイクロコントローラに電気的に伝達することと、前記ToF測定値に対応する便器ステータスを決定することとを含み、
前記マイクロコントローラは、水源弁に、前記便器ステータスに基づいて開放、閉鎖、または現在の状態に留まるように命令するように構成される、トイレ。 - 前記監視システムは、前記監視サイクルを実行するように起動させられるように構成される、請求項1に記載のトイレ。
- 前記監視システムは、手動で起動させられるように構成される、請求項2に記載のトイレ。
- 前記監視システムは、規定時間間隔で起動させられるようにプログラムされる、請求項2に記載のトイレ。
- 前記監視システムは、24時間に1回起動させられるようにプログラムされる、請求項2に記載のトイレ。
- 前記マイクロコントローラは、使用スケジュールをプログラムされ、前記使用スケジュールは、監視システムが起動させられるときを決定する、請求項2に記載のトイレ。
- 前記マイクロコントローラに電気的に接続されている赤外線センサを備え、
前記赤外線センサは、前記便器に近接するユーザの存在または不在を検出するように構成される、請求項2に記載のトイレ。 - 前記赤外線センサがユーザの存在を検出するときに、前記監視システムは、監視サイクルを実行するように起動させられる、請求項7に記載のトイレ。
- 前記赤外線センサがユーザの存在および前記ユーザが前記便器から離れたことを検出するときに、前記監視システムは、監視サイクルを実行するように起動させられる、請求項7に記載のトイレ。
- 前記マイクロコントローラは、前記洗浄弁に、前記便器ステータスに基づいて開放、閉鎖、または現在の状態に留まるように命令するように構成される、請求項1に記載のトイレ。
- 前記便器ステータスが「液体」であると決定され、前記マイクロコントローラは、前記洗浄弁に、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動し、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出するように命令する、請求項10に記載のトイレ。
- 前記便器ステータスが「固体」であると決定され、前記マイクロコントローラは、前記洗浄弁に、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動し、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出するように命令する、請求項10に記載のトイレ。
- 前記便器ステータスが「中間」であると決定され、前記マイクロコントローラは、前記洗浄弁に、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動し、前記便器を清掃するために十分な量の水を放出するように命令する、請求項10に記載のトイレ。
- 前記便器ステータスが「低水位」であると決定され、前記マイクロコントローラは、前記洗浄弁に、ある持続時間にわたって閉鎖位置から開放位置に移動し、水封を復元するために十分な量の水を放出するように命令する、請求項10に記載のトイレ。
- 前記便器ステータスが「漏出」、「液体閉塞」、「固体閉塞」、または「物体」であると決定され、前記マイクロコントローラは、前記水源弁に、開放位置から閉鎖位置に移動するかまたは閉鎖位置に留まるように命令する、請求項1に記載のトイレ。
- 前記センサは、ピエゾセラミックトランスデューサを含む、請求項1に記載のトイレ。
- 前記センサは、前記便器の外部底部中心に搭載される、請求項1に記載のトイレ。
- 水洗トイレ上に搭載するためのシステムであって、前記システムは、
便器の外面に位置するように構成される超音波センサであって、前記超音波センサは、送信機および受信機を有する、超音波センサと、
前記超音波センサに電気的に接続されているマイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続されている洗浄弁と
を備え、
前記システムは、便器ステータスを決定するために監視サイクルを実行するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記洗浄弁に、前記便器ステータスに基づいて開放、閉鎖、または現在の状態に留まるように命令するように構成され、
前記監視サイクルは、前記便器の便器内容物に向かって超音波信号を伝送することと、前記超音波信号を受信することと、前記超音波信号の飛行時間(ToF)測定値を決定することと、前記ToF測定値を前記マイクロコントローラに電気的に伝達することと、前記ToF測定値に対応する前記便器ステータスを決定することとを含む、システム。 - 前記システムは、「通常」、「漏出」、「液体閉塞」、または「固体閉塞」の便器ステータスを検出するように構成される、請求項18に記載のシステム。
- 水洗トイレであって、前記トイレは、
水源と流体連通している便器と、
送信機および受信機を有する超音波センサと、前記超音波センサに電気的に接続されているマイクロコントローラとを備える監視システムと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続されている洗浄弁であって、前記洗浄弁は、前記便器と前記水源との間に配置されている、洗浄弁と、
前記マイクロコントローラに電気的に接続されている赤外線センサであって、前記赤外線センサは、前記便器に近接するユーザの存在または不在を検出するように構成されている、赤外線センサと
を備え、
前記監視システムは、監視サイクルを実行するように構成され、前記サイクルは、前記便器の便器内容物に向かって超音波信号を伝送することと、前記超音波信号を受信することと、前記超音波信号の飛行時間(ToF)測定値を決定することと、前記ToF測定値を前記マイクロコントローラに電気的に伝達することと、前記ToF測定値に対応する便器ステータスを決定することとを含む、トイレ。
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