Водосберегающий унитаз

Водосберегающий унитаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение, в общем, относится к унитазам. В частности, изобретение относится к устройствам и способам изготовления водосберегающих унитазов, в которых применяют специальные излучатели и детекторы.

Вода является ценным ресурсом, который следует использовать эффективно. По этой причине многие ищут способы уменьшения использования (экономии) хозяйственно-бытовой воды путем модификации таких бытовых устройств как краны, души, ванные и унитазы.

Например, в документе ЕР 1378612 (автор - Hefti) раскрыто техническое решение, согласно которому, на сухих частях унитаза устанавливают камеры, которые делают изображения «твердого» содержимого чаши унитаза, при этом одна камера делает снимки внутри чаши, а вторая камера делает снимки из «сифона», и регулируют объем промывочной воды в зависимости от визуально определяемого количества экскрементов.

В документе US 20100146691 (автор - Chan) раскрыта интеллектуальная промывочная система, использующая датчик запаха и камеры для наблюдения за внутренним состоянием унитаза и обнаружения отходов с целью оптимизации промывки (объема).

В документе WO 01/73228 (автор - Park) раскрыт унитаз, содержащий датчики инфракрасного излучения для обнаружения присутствия пользователя с последующей генерацией «приличных звуков» для маскировки некоторых неприятных звуков, ассоциирующихся с дефекацией. В унитазе, предложенном в данном документе, также применяют оптические излучатели/датчики для регулирования объема промывочной воды в зависимости от наличия мочи (слабое отражение) или фекалий (сильное отражение), на основе их способности отражать оптический сигнал.

В документе US 5 184 359 (автор - Tsukamura) раскрыт унитаз с функцией контроля состояния здоровья, имеющий источник ультрафиолетового (УФ) излучения, испускающий УФ-излучение для устранения запаха загрязнений, обнаруженных в чаше унитаза.

В документе US 20100088812 (автор - Chen) описан писсуар, имеющий скрытый датчик для определения концентрации мочи, в котором имеются электроды, измеряющие проводимость жидкости в унитазе. Затем, на основе концентрации мочи, писсуар определяет подходящий объем промывочной воды.

Во многих источниках, например, в US 4961431 (автор - Ikenaga), US 4860767 (автор - Maekawa) и US 4982741 (автор - Saito), описаны различные унитазы, имеющие функции «контроля за состоянием здоровья», в которых осуществляют сбор мочи или фекалий для определения заболеваний или отклонений от нормы в показателях экскрементов.

В документе US 2006/0096017 (автор - Yamasaki) описан другой «унитаз с функцией контроля состояния здоровья», предназначенный для определения объема мочи, полученной естественным путем. В решении, предложенном Yamasaki, основным назначением определения объема мочи является измерение абсолютных значений различных компонентов мочи, таких как глюкоза и соль. Концентрации глюкозы и соли в мочи не являются компонентами, требующими увеличения объема промывочной воды, поскольку они не имеют запаха и цвета. В данном документе описана модификация сифона унитаза для получения элемента, производящего слив или средства подачи струи текучей среды, которая понижает уровень воды, имеющийся в унитазе до мочеиспускания, что позволяет легко определить объем мочи. Несмотря на то, что такой слив предполагает модификацию сифона, задача заключается только в обеспечении сифона или средства подачи струи текучей среды и модификация выходит за рамки сифона.

Наконец, в документе US 20110146800 (автор - Jallon) раскрыта душевая система, в которой вода используется повторно (или нет) в зависимости от обнаружения в воде загрязнений. В указанной системе применяется источник УФ-излучения и детектор для обнаружения мочи на основе ее характеристик поглощения.

Однако, известные водосберегающие унитазы не обладают удовлетворительными свойствами, так как они не позволяют эффективно определять уровень отходов в чаше унитаза. Таким образом, существует потребность в дальнейшем усовершенствовании водосбережения.

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить водосберегающую систему, являющуюся более эффективной, чем известные системы.

Указанная задача решена посредством водосберегающей системы для унитаза, содержащей чашу унитаза и включающей в себя:

первый излучатель для излучения первого луча с первой длиной волны λ1;

второй излучатель для излучения второго луча со второй длиной волны λ2;

по меньшей мере один детектор для приема указанных первого и второго лучей; причем первый излучатель, второй излучатель и детектор выполнены с возможностью установки на унитазе так, что первый луч и второй луч перед их приемом детекторами проходят через воду, имеющуюся в чаше унитаза;

контроллер для приема и обработки данных от указанного детектора, причем указанные данные являются показателем уровня отходов в чаше унитаза;

устройство управления объемом промывки, приводимое в действие указанным контроллером, для слива изменяемого объема воды, в зависимости от указанных данных так, чтобы минимизировать указанный объем воды; при этом первая и вторая длины волн λ1, λ2 отличны друг от друга, λ1 находится в диапазоне от 300 до 495 нм, а λ1 в диапазоне от 590 до 900 нм.

Другими словами, первый излучатель может излучать или в ультрафиолетовом или в видимом диапазоне спектра, от фиолетовой до синей области, а второй излучатель может излучать либо в инфракрасном диапазоне либо в видимом диапазоне спектра, от оранжевой до красной области.

Например, оба излучателя могут излучать в видимом диапазоне на отличных друг от друга длинах волн.

Термин «отличные друг от друга» означает, что длины волн λ1, λ1 не являются идентичными и разница межу ними составляет более 50 нм, предпочтительно более 70 нм, наиболее предпочтительно более 100 нм.

Уровень отходов в чаше унитаза включает в себя концентрацию мочи и количество твердого вещества, в частности фекалий и бумаги.

Было обнаружено, что использование комбинации излучателей и детекторов конкретных волновых диапазонов и длин волн и возможно конкретных мест из расположения внутри унитаза, позволяет эффективно и одновременно производить количественную оценку отходов. В результате изобретение обеспечивает водосберегающую систему для унитаза при функционировании которой для удаления загрязнений, присутствующих в унитазе, используется минимальное количество воды.

Например, в случае, если фекалии не обнаружены, унитаз осуществляет слив воды только в зависимости от концентрации мочи, тогда как в случаях обнаружения фекалий, используется больший объем воды и концентрация мочи может не учитываться при определении подходящего количества воды. Детектор посылает информацию о содержимом чаши унитаза на контроллер, управляющий количеством воды, которое должно быть выпущено в чашу унитаза для надлежащего удаления/слива присутствующий в ней загрязнений. Унитаз может содержать или не содержать устройство активации слива вручную, а элементы согласно изобретению могут быть как видны пользователю унитаза, так и скрыты от него. Таким образом, они могут быть внедрены в выпускную трубу или саму чашу унитаза.

Благодаря комбинации двух длин волн и в зависимости от количества и местоположения излучателей, изобретение позволяет автоматически регулировать объем промывки, выбирая, по меньшей мере из трех объемов (а именно - малого, среднего и большого), и вплоть до десяти объемов.

Кроме того, применение излучателей видимого диапазона спектра обеспечивает много преимуществ:

такие излучатели и соответствующие детекторы могут представлять собой стандартные компоненты, что приводит к уменьшению стоимости системы;

такие излучатели и детекторы обычно имеют меньший размер, чем УФ- или ИК-компоненты;

унитаз может иметь приятный внешний вид благодаря видимому и цветному свету, испускаемому излучателями; однако, излучатели и детекторы могут быть скрыты от пользователя унитаза.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый излучатель может излучать в синей области спектра видимого излучения, причем λ1 находится в диапазоне от 450 до 495 нм, например, составляет около 465 нм.

Альтернативно, первый излучатель может излучаеть в ультрафиолетовой области спектра, причем λ1 находится в диапазоне от 300 до 380 нм, например, составляет около 365 нм

Что касается второго излучателя, то он может излучать в оранжевой области спектра видимого излучения, при этом λ2 находится в диапазоне от 590 до 620 нм, например, составляет около 595 нм.

Альтернативно, второй излучатель может излучать в инфракрасной области спектра, причем λ2 находится в диапазоне от 750 до 900 нм, предпочтительно в диапазоне от 800 до 900 нам, например, составляет около 850 нм.

Водосберегающая система может дополнительно содержать третий излучатель, излучающий третий луч с третьей длиной волны λ3, причем третий излучатель выполнен с возможностью установки на унитазе так, что третий луч перед его приемом детектором проходит через воду, имеющуюся в чаше унитаза. Указанный признак позволяет регулировать объем промывки, выбирая из 6-10 объемов, что еще более эффективно с точки зрения водосбережения.

Согласно варианту осуществления, λ3 может находиться в диапазоне от 300 до 495 нм, или от 590 до 900 нм.

Третий излучатель может излучать в видимом спектральном диапазоне. Согласно варианту осуществления, третий излучатель излучает в синей области спектра видимого излучения, при этом A3 находится в диапазоне от 450 до 495 нм, например, составляет около 465 нм, или в оранжевой области спектра видимого излучения, при этом λ3 находится в диапазоне от 590 до 620 нм, например, составляет около 595 нм.

Альтернативно, третий излучатель может излучать в УФ- или ИК-диапазонах.

По меньшей мере один излучатель может представлять собой светоизлучающий диод (СИД), и/или детектор(ы) может (могут) быть фотодиодами.

Например, водосберегающая система содержит два детектора, что повышает точность обнаружения уровня отходов.

Изобретение также относится к унитазу, содержащему:

чашу унитаза, имеющую чашевидную часть, содержащую воду, и приемную часть, не содержащую воды, за исключением периодов промывки;

устройство подачи воды; и

вышеописанную водосберегающую систему, причем устройство управления объемом промывки выполнено с возможностью слива изменяемого объема воды из устройства подачи воды.

Устройство подачи воды может представлять собой бачок. Унитаз может дополнительно содержать устройство для приведения в действие вручную промывки для активирования промывки указанного унитаза.

Согласно варианту осуществления, по меньшей мере один элемент из группы, включающей в себя первый излучатель, второй излучатель, третий излучатель, при его наличии, и детектор(ы), может быть размещен в чашевидной части (т.е. в воде).

Согласно варианту осуществления, по меньшей мере один элемент из группы, включающей в себя первый излучатель, второй излучатель, третий излучатель, при его наличии, и детектор(ы), может быть размещен вне чашевидной части, либо в приемной части или на детали, соединенной с чашей унитаза, такой как крышка унитаза. Благодаря такому расположению, прежде чем попасть на детекторы, луч отражается на внутренней поверхности чаши унитаза или на другой поверхности, например, на зеркале.

Согласно варианту осуществления:

первый и второй излучатели расположены на стенке чашевидной части по существу рядом друг с другом и выполнены с возможностью испускать лучи в направлении противоположной стенки чашевидной части вдоль направления луча;

один детектор расположен в чашевидной части на указанной противоположной стенке чашевидной части) и по существу выровнен с излучателями) вдоль направления луча;

другой детектор расположен на стенке чашевидной части с угловым смещением относительно излучателей на угол около 90°.

Например, первый и второй излучатели и детекторы могут быть расположены по существу в одной горизонтальной плоскости. Направление луча может совпадать с продольным направлением унитаза.

Что касается третьего излучателя, то он может быть расположен на приемной части чаши унитаза, при этом все излучатели по существу размещены в вертикальной продольной срединной плоскости чаши унитаза. Например, третий излучатель может быть расположен вблизи верхней кромки чаши унитаза.

В некоторых случаях, по меньшей мере некоторые из излучателей могут быть помещены в одном и том же положении, чтобы уменьшить количество таких местоположений.

Согласно варианту осуществления, излучатели и/или детектор(ы) установлены в полости, расположенной в чаше унитаза, причем указанная полость имеет отверстие, обращенное внутрь чаши унитаза, при этом унитаз содержит защитную перегородку, закрывающую указанное отверстие, причем указанная защитная перегородка выполнена из материала, позволяющего испускать или принимать лучи, испускаемые излучателями. Предпочтительно, защитная перегородка герметично закреплена на чаше унитаза.

Унитаз может дополнительно содержать чистящее устройство для очистки защитной перегородки, например, включающее в себя средство струйной подачи текучей среды. Альтернативно, защитная перегородка может быть выполнена из материала, предусматривающего водоотталкивающую обработку, благодаря чему очистка не требуется.

Указанная защитная перегородка может быть изготовлена из материала, выдерживающего температуру до 1200°. Это позволяет изготавливать унитаз путем многослойного литья вместе с излучателями и детекторами и затем производить обжиг керамики, составляющей чашу унитаза.

Изобретение также относится к способу управления объемом промывочной воды унитаза в зависимости от уровня отходов в чаше унитаза для экономии воды, включающему в себя этапы, на которых:

испускают первый луч с первой длиной волны λ1, находящейся в диапазоне от 300 до 495 нм;

испускают второй луч со второй длиной волны λ2, находящейся в диапазоне от 590 до 900 нм;

детектируют первый и второй лучи после их прохождения через воду, содержащуюся в чаше унитаза;

принимают и обрабатывают данные, полученные в результате указанного детектирования, причем указанные данные являются показателем уровня отходов в чаше унитаза;

управляют объемом промывочной воды в зависимости от указанных данных.

Водосберегающая система согласно изобретению может быть установлена как на новых унитазах, так и на известных унитазах.

В соответствии с аспектом изобретения, предложен водосберегающий унитаз, имеющий излучатели/детекторы и использующий УФ-диапазон для обнаружения растворимых загрязнений (мочи) и ИК-диапазон для обнаружения твердых загрязнений (фекалий, туалетной бумаги).

В соответствии с другим аспектом изобретения, предложен водосберегающий туалет, имеющий УФ-излучатели и детекторы в конкретных положениях внутри чаши унитаза для обнаружения концентрации мочи в унитазе и, таким образом, регулирования/изменения объема промывки для надлежащего удаления мочи. Следует отметить, что система УФ излучатель/детектор может использоваться независимо от любой другой системы детектирования в унитазе или, например, в писсуаре, где имеется необходимость в обнаружении/количественной оценке только мочи.

Как вариант, УФ-излучатель может быть заменен на источник видимого излучения, выполненный с возможностью излучать в видимом диапазоне спектра. Например, длина волны луча, излучаемого таким излучателем (УФ или видимого излучения) может находиться в диапазоне от 300 до 495 нм, т.е. в УФ-области или в видимой области (фиолетовой или синей).

В соответствии с другим аспектом изобретения, предложен водосберегающий туалет, имеющий излучатели ИК-излучения и детекторы, находящиеся в конкретных положениях в и/или на унитазе для определения количества твердых загрязнений и, таким образом, регулирования/изменения объема промывки для надлежащего удаления твердых загрязнений, таких как туалетная бумага и фекалии. Следует отметить, что ИК излучатель/детектор может быть использован в унитазе независимо для количественной оценки только твердых загрязнений.

Как вариант, излучатель ИК-излучения может быть заменен на источник видимого излучения, выполненный с возможностью излучать в видимом диапазоне спектра. Например, длина волны луча, излучаемого таким излучателем (ИК или видимого излучения) может находиться в диапазоне от 590 до 900 нм, т.е. в ИК-области или в видимой области (оранжевой или красной).

В соответствии с некоторыми аспектами изобретения предложена водосберегающая система для унитаза, содержащая:

излучатель ультрафиолетового (УФ) излучения для испускания УФ-излучения, проходящего через мокрую часть чаши унитаза;

детектор ультрафиолетового (УФ) излучения для детектирования указанного УФ-излучения, причем указанное УФ-излучение изменяется в зависимости от концентрации мочи;

детектор твердого вещества для обнаружения твердого вещества внутри указанной чаши унитаза;

контроллер для приема и обработки данных от указанного детектора УФ-излучения и указанного детектора твердого вещества; и

устройство управления объемом промывки, приводимое в действием контроллером для слива изменяемого объема воды в зависимости от указанных данных, причем объединенные данные от детектора УФ-излучения и детектора твердого вещества позволяют минимизировать указанный объем воды.

УФ-излучатель может испускать излучение с длиной волны λ1, находящейся в диапазоне от 300 до 380 нм, например, составляющей около 365 нм.

Как вариант, УФ-излучатель может быть заменен на источник видимого излучения, выполненный с возможностью излучать в видимом диапазоне спектра - предпочтительно в синей области видимого диапазона, при этом λ1 находится в диапазоне от 450 до 495 нм, например, составляет около 465 нм. Соответственно, должен быть выбран детектор, способный детектировать луч, испускаемый таким излучателем.

В некоторых вариантах осуществления, детектор твердого вещества содержит детектор ИК-излучения, а система дополнительно содержит излучатель ИК-излучения для испускания ИК-сигнала, детектируемого детектором ИК-излучения.

Излучатель ИК-излучения может испускать излучение с длиной волны λ2, находящейся в диапазоне от 750 до 900 нм, предпочтительно, от 800 до 900 нм, например, составляющей около 850 нм.

Как вариант, излучатель ИК-излучения может быть заменен на источник видимого излучения, выполненный с возможностью излучать в видимом диапазоне спектра - предпочтительно в оранжевой области видимого спектрта, при этом λ2 находится в диапазоне от 590 до 620 нм, например, составляет около 595 нм. Соответственно, должен быть выбран детектор, способный детектировать луч, испускаемый таким излучателем.

В некоторых вариантах осуществления, излучатель УФ-излучения и детектор УФ-излучения расположены на противоположных сторонах чаши унитаза, а их оптические окна выполнены с возможностью размещения на открытом конце гнезда, проходящего наружу от внутренней поверхности чаши унитаза для предотвращения загрязнения и повышения различаемости сигнала.

Согласно другим вариантам осуществления, линия прямой видимости указанного излучателя ИК-излучения проходит вдоль продольной оси унитаза, при этом линии прямой видимости указанного излучателя УФ-излучения, детектора УФ-излучения и детектора ИК-излучения проходят по существу вдоль боковой оси указанного унитаза.

Согласно другим вариантам осуществления, линия прямой видимости указанного излучателя ИК-излучения проходит вдоль первой оси, причем линии прямой видимости указанного излучателя УФ-излучения, детектора УФ-излучения и детектора ИК-излучения проходят вдоль второй оси, причем угол между указанными осями находится в диапазоне от 0 градусов (выровнены) до 90 градусов (перпендикулярны) относительно первой оси.

Заявитель обнаружил, что местоположение излучателей и детекторов позволяет оптимизировать обнаружение загрязнений. В предпочтительном варианте осуществления излучатель УФ излучения и детектор расположены в нижней мокрой части чаши унитаза на ее противоположных сторонах так что бы находиться на линии прямой видимости друг друга. Излучатель ИК-излучения расположен в приемной части или рядом с приемной частью или приемным бортиком вне мокрой части чаши туалета так, чтобы не находиться на линии прямой видимости детектора ИК-излучения. Детектор ИК-излучения предпочтительно может быть расположен так, чтобы находиться в паре либо с излучателем УФ-излучения, либо с детектором УФ-излучения. Комбинация выбранных диапазонов детектирования с местоположением излучателей/детекторов позволяет минимизировать взаимные помехи детектируемых сигналов. Другими словами, наличие мочи не должно препятствовать ИК-обнаружению/количественной оценке твердых загрязнений, а наличие твердых загрязнений не должно препятствовать УФ-обнаружению/количественной оценке мочи.

Согласно другим вариантам, когда исходное значение УФ-излучения и/или ИК-излучения находится ниже заданного порога приводится в действие индикатор загрязнения, указывая тем самым на неприемлемый уровень загрязнения оптических окон. Исходное значение получают в «условиях чистой воды», достигаемое после полной промывки.

Согласно другим аспектам изобретения предложен способ модификации унитаза для осуществления водосбережения, включающий в себя этапы, на которых:

выполняют одно или более отверстий в чаше унитаза;

герметичным образом крепят к указанным одному или более отверстиям на наружной части чаши унитаза излучатель УФ-излучения, детектор УФ-излучения и детектор ИК-излучения для обнаружения загрязнений в указанной чаше унитаза;

обеспечивают наличие контроллера для приема и обработки данных от указанных детекторов УФ- и ИК-излучения, относящихся к наличию указанных загрязнений; и

обеспечивают наличие устройства управления объемом промывки, управляемого контроллером, для минимизации объема промывки в зависимости от обнаруженных загрязнений.

Аналогично тому, как было упомянуто выше, излучатель УФ-излучения может быть заменен на источник видимого излучения (предпочтительно в синей области вышеописанного волнового диапазона); излучатель ИК-излучения может быть заменен на источник видимого излучения (предпочтительно в оранжевой области вышеописанного волнового диапазона).

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя заглубление излучателей и детекторов так, чтобы удалить их с внутренней поверхности чаши унитаза для повышения различимости и уменьшения загрязнения детекторов и излучателей.

Изобретение станет более понятно из нижеследующего подробного описания вариантов его осуществления, приведенного со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематически показано поперечное сечение вида сбоку унитаза согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 схематически показано поперечное сечение горизонтального вида унитаза согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 показан график, иллюстрирующий поглощение в синей области спектра (логарифм от интенсивности излучения, принятого фотодиодом, расположенным на 90° от излучателя) в зависимости от количества мочи в чаше унитаза;

на фиг. 4 показан график, иллюстрирующий поглощение в синей области спектра (логарифм от интенсивности излучения, принятого фотодиодом, расположенным на 90° от излучателя) в зависимости от количества бумаги в чаше унитаза;

на фиг. 5 показан график, иллюстрирующий поглощение в синей области спектра (логарифм от интенсивности излучения, принятого фотодиодом, расположенным на 90° от излучателя) в зависимости от количества фекалий в чаше унитаза;

на фиг. 6 в аксонометрии с разделением на компоненты показаны расположенные друг напротив друга и выровненные относительно друг друга оптические устройства (пары излучатель и/или детектор) согласно варианту настоящего изобретения;

на фиг. 7А и 7В в поперечном сечении показаны виды приемной части/чашевидной части, соответственно, с видимым гнездом/оптическими устройствами и с модифицированной керамической частью (посредством адаптера излучатель/детектор) для скрытия гнезда/оптических устройств;

на фиг. 8 в поперечном сечении показан вид спереди варианта осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующего излучатель ИК-излучения или излучатель видимого излучения в боковом положении на приемном бортике 5, находящийся на линии прямой видимости с ИК-детектором или детектором видимого излучения, в котором также имеется темная зона;

на фиг. 9 очень схематично показано поперечное сечение заглубленных оптических окон для пары излучатель/детектор и система струйной очистки для предотвращения загрязнения окон;

на фиг. 10 схематически показано поперечное сечение вида сбоку унитаза согласно варианту настоящего изобретения, в котором оптические устройства расположены рядом и выше места соединения Объема 1 и Объема 2;

на фиг. 11 в аксонометрии показан вид спереди унитаза с покомпонентным разделением оптических устройств согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг. 12 показаны результаты для УФ и ИК излучения, полученные в ходе экспериментальной демонстрации применения настоящего изобретения.

На фиг. 1 показано поперечное сечение унитаза 1. Унитаз содержит чашу 2 унитаза, включающую в себя:

приемную часть 3 (сухую часть), представляющую собой часть чаши 2 унитаза, которая может принимать экскременты, но обычно не содержит воды (за исключением периодов промывки); и

чашевидную часть 4 (мокрую часть), показанную на фиг. 2 в виде отсека, обозначенного пунктирной линией.

На фиг. 1 показаны продольная ось X, боковая ось Y и вертикальная ось Z, а также вертикальная продольная срединная плоскость Р чаши 2 унитаза.

Как показано на фиг. 1, в чашевидной части 4, Объем 1 определен нижней внутренней частью чаши 2 унитаза, которая обычно содержит воду и по существу является видимой для пользователя унитаза 1 (см. левую часть отсека, обозначенного пунктирной линией). Объем 2 также находится во внутренней нижней части чаши 2 унитаза и обычно содержит воду, но не виден пользователю унитаза 1 (см. правую часть отсека, обозначенного пунктирной линией).

Чаша 2 унитаза 1 имеет приемный бортик 5 и может быть закрыта крышкой 11.

Унитаз 1 дополнительно оснащен устройством подачи воды, в настоящей заявке - бачком 7, подающим некоторое количество воды для удаления отходов, содержащихся в чаше 2 унитаза, через выходную трубу 9. Пользователь может вручную привести в действие бачок 7 с помощью устройства 6 промывки.

Согласно изобретению, унитаз содержит водосберегающую систему. Указанная система включает в себя контроллер 8, который может активировать устройство управления 10 объемом промывки для подачи переменного объема воды в зависимости от уровня отходов в чаше 2 унитаза.

Согласно варианту осуществления изобретения, водосберегающая система дополнительно содержит первый излучатель 21, испускающий первый луч, имеющий первую длину волны λ1, и второй излучатель, испускающий второй луч, имеющий вторую длину волны λ2. Для приема указанных первого и второго лучей предусмотрен по меньшей мере один детектор, а предпочтительно - два детектора 30, 31.

Первый излучатель 21, второй излучатель 22 и детекторы 30, 31 установлены на унитазе 1 таким образом, что первый и второй лучи проходят через воду, содержащуюся в чаше 2 унитаза, перед тем как они принимаются детекторами 30, 31. Контроллер 8 принимает данные с детекторов 30, 31, обрабатывает эти данные и приводит в действие устройство управления 10 объемом промывки в зависимости от указанных данных. Указанные данные являются показателем уровня отходов в чаше 2 унитаза, поскольку интенсивность излучения, принятого детекторами 30, 31, зависит от природы среды, через которую проходит луч (концентрации мочи), и от элементов, содержащихся в этой среде (фекалий и бумаги). Таким образом, объем воды приводится в соответствие с уровнем отходов в чаше 2 унитаза для того, чтобы минимизировать указанный объем воды.

В соответствии с этим вариантом осуществления, первая и вторая длины волны λ1, λ2 находятся в видимой области спектра и отличны друг от друга.

В частности, первый излучатель 21 может излучать в синей области спектра видимого излучения с длиной волны λ1 около 465 нм, а второй излучатель 22 может излучать в оранжевой области спектра видимого излучения с длиной волны λ2 около 595 нм.

Согласно варианту осуществления, предусмотрен третий излучатель 23 для излучения третьего луча, имеющего третью длину волы λ3. Этот третий излучатель 23 установлен на унитазе 1 таким образом, что третий луч проходит через воду, содержащуюся в чаше 2 унитаза, перед тем как принимается детекторами 30, 31.

Третий излучатель 23 может излучать в видимой области спектра излучения, а более точно - или в синей области спектра видимого излучения (λ3 составляет около 465 нм) или в оранжевой области спектра видимого излучения (λ3 составляет около 595 нм).

Первый излучатель 21, второй излучатель 22 и третий излучатель 23 обычно представляют собой светоизлучающие диоды (СИД).

Как показано на фиг. 2, излучатели и детекторы могут быть расположены следующим образом:

первый и второй излучатели 21, 22 могут быть размещены на стенке 14 чашевидной части 4, по существу рядом друг с другом, и ориентированы таким образом, чтобы испускать лучи в направлении противоположной стенки 15 чашевидной части 4 вдоль направления луча, которое в настоящем описании совпадает с продольным направлением X;

один детектор 30 размещен в чашевидной части 4 на указанной противоположной стенке 15 чашевидной части 4 и по существу выровнен относительно излучателей 21, 22 вдоль направления X луча;

другой детектор 31 размещен на стенке чашевидной части 4 с угловым смещением относительно излучателей 21, 22 на угол около 90°.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, излучатели 21, 22 и детекторы 30, 31 установлены в полости 16, выполненной в чаше 2 унитаза и имеющей отверстие, обращенное внутрь чаши 2 унитаза. К чаше 2 унитаза герметичным образом прикреплена защитная перегородка 17, служащая для того, чтобы закрывать указанное отверстие и защищать, таким образом, излучатели и детекторы. Защитная перегородка 17 выполнена из материала, обеспечивающего возможность испускания или приема лучей, испускаемых излучателями. Защитная перегородка 17 может быть изготовлена из материала, который может выдерживать температуру до 1200°, что позволяет размещать излучатели и детекторы, с начала процесса отливки чаши унитаза, не опасаясь их повреждения. Наличие защитной перегородки 17 облегчает очистку и увеличивает срок службы излучателей/детекторов.

Третий излучатель 23 также может быть расположен в чашевидной части 4.

Альтернативно, как показано на фиг. 1, третий излучатель 23 может быть расположен за пределами чашевидной части 4. Он может быть размещен на детали, прикрепленной к чаше 2 унитаза, например, на крышке (положение 23с) или в приемной части 3, например, в вертикальной продольной срединной плоскости Р чаши 2 унитаза. На фиг. 1 показаны два возможных положения третьего излучателя 23 в приемной части:

первое положение (положение 1, 23а), в котором третий излучатель 23 размещен под адаптером 18 излучателя, который может быть изготовлен из керамики, составляющей приемную часть 3, или представлять собой отдельную деталь, прикрепленную к приемной части 3. В соответствии с такой конструкцией, третий излучатель 23 может функционировать должным образом, будучи при этом скрытым от пользователя унитаза 1;

второе положение (положение 2, 23b), в котором третий излучатель 23 размещен под приемным бортиком 5. В этом положении третий излучатель также скрыт от пользователя.

Разумеется, также применимы другие варианты размещения излучателей/детекторов.

Дальнейшее описание приведено со ссылками на фиг. 3, 4 и 5, иллюстрирующие эффективность определения уровня отходов посредством СИД, излучающего в синей области спектра видимого излучения.

На фиг. 3 показан логарифм (Log I) интенсивности излучения, принимаемого фотодиодом, размещенным под углом 90° относительно указанного СИД (таким, как детектор 31 с фиг. 2, принимающий луч, испускаемый первым излучателем 21), как функция от количества мочи (Q.u) в чаше 2 унитаза. Аналогично, на фиг. 4 показан логарифм (Log I) интенсивности излучения, принимаемого фотодиодом, размещенным под углом 90° относительно указанного СИД, как функция от количества бумаги(Q.р) в чаше 2 унитаза. На фиг. 5 показан логарифм (Log I) интенсивности излучения, принимаемого фотодиодом, размещенным под углом 90° относительно указанного СИД, как функция от количества фекалий (Q.f) в чаше 2 унитаза. Рассматривались пять уровней Q.u (концентрации мочи), Q.p (количества листов бумаги) и Q.f (количества фекалий), от 0 до 4.

Как можно видеть, имеется сильная корреляция между Q.u или Q.p или Q.f и Log I, что означает, что использование СИД, излучающего в синей области обеспечивает хорошую оценку уровня отходов в чаше 2 унитаза, по меньшей мере в отношении мочи, бумаги и фекалий, позволяя должным образом регулировать объем промывки.

Испытания проводились в 125-ти ситуациях, соответствующих различным комбинациям из:

пяти уровней бумаги: от 0 до 4;

пяти уровней фекалий: от 0 до 4;

пяти уровней концентрации мочи: от 0 до 4 (увеличение концентрации).

Для каждой из этих 125-ти ситуаций был теоретически определен объем промывки V между 13-ю возможными значениями (0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6 л.). Кроме того, был зарегистрирован реальный объем промывочной воды, подаваемый в ответ на данные, полученные детекторами.

Нижеприведенные таблицы иллюстрируют результаты, полученные в ходе этих испытаний.

Каждый столбец соответствует объему V, который был определен теоретическим путем как необходимый для заданного уровня отходов. В указанном столбце цифра, стоящая в одной ячейке, указывает количество испытаний, которые привели к получению объема промывочной воды, указанного в соответствующей строке. Для большей ясности, значение «0» заменено на «-».

Например, в таблице 1, в колонке V=2 л.: в 17-ти испытаниях водосберегающей системой было подано 2 л, в одном испытании было подано 3 л., в 4-х испытаниях было подано 3 л. и в 3-х испытаниях - 4,5 л.

Таким образом, эффективная водосберегающая система позволяет получить низкие значения в ячейках, которые не расположены по диагональной линии таблицы.

Приведенная ниже Таблица 1 была получена для случая, когда первый излучатель 21 (λ1 около 465 нм) и второй излучатель 22 (λ2 около 595 нм), размещены в чашевидной части 4, а детекторы 30, 31, размещены так, как показано на фиг. 2. Такой вариант осуществления позволяет эффективно очистить унитаз 1 с применением трех возможных объемов промывочной воды (т.е. малого, среднего и большого).

Приведенная ниже Таблица 2 была получена для случая, когда первый излучатель 21 (λ1 около 465 нм) и второй излучатель 22 (λ2 около 595 нм), размещены в чашевидной части 4, третий излучатель 23 (λ3 около 465 нм) размещен в верхней части приемной части 3 (например, в положениях 23а, 23b или 23c с фиг. 1), а детекторы 30, 31 размещены как показано на фиг. 2. Такой вариант осуществления позволяет эффективно очистить унитаз 1 с применением шести возможных объемов промывочной воды, что является улучшением в отношении водосбережения.

Приведенная ниже Таблица 3 была получена для случая, когда первый излучатель 21 (λ1 около 465 нм) и второй излучатель 22 (λ2 около 595 нм) размещены в чашевидной части 4, третий излучатель 23 (λ3 около 595 нм) размещен в верхней части приемной части 3 (например, в положениях 23а, 23b или 23с с фиг. 1), а детекторы 30, 31 размещены как показано на фиг. 2. Такой вариант осуществления позволяет эффективно очистить унитаз 1 с применением шести возможных объемов промывочной воды, что является улучшением в отношении водосбережения.

Благодаря способности излучателей и детекторов производить количественную и качественную оценку отходов, изобретение позволяет регулировать количество промывочной воды согласно уровню отходов в чаше унитаза а