馬桶的非接觸式啟動的制作方法
【專利說明】馬桶的非接觸式啟動
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]本發(fā)明主張2012年12月17日申請的第61/738，210號美國臨時專利申請案“抽水馬桶的非接觸式啟動(Touchless Activat1n of A Flush Toilet) ”的優(yōu)先權，所述臨時專利申請案的全部揭示內容以引用的方式全部并入本文中。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及導致馬桶沖洗而用戶無須接觸所述馬桶或接觸安裝在所述馬桶上的物體的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004]目前存在的許多傳感器系統(tǒng)用于當用戶離開馬桶或小便器時，導致馬桶或便池沖洗。此外，目前存在的傳感器系統(tǒng)導致當用戶的手朝向水龍頭移動時，導致水龍頭開啟。然而，這些傳感器的最大問題在于其使用紅外感應。
[0005]紅外感應存在許多缺陷。舉例來說，紅外感應受環(huán)境光照水平、反射光的物體的顏色或表面紋理及甚至室溫的影響。事實上，用戶在不經意間投射在傳感器上的陰影可導致其在錯誤的時間發(fā)揮作用或不發(fā)揮任何作用。
[0006]任何這些上述因素可影響致動器觸發(fā)的定時及致動器是否觸發(fā)。任何已使用過公共衛(wèi)生間的人可證明馬桶的自動沖洗或臺子上的水龍頭的自動開啟可為不可預測的。往往是馬桶沖洗過快或不沖洗，且用戶之后在水龍頭下方揮動沾滿肥皂水的手試圖將其開啟。
[0007]所需要的為可靠的且不受環(huán)境光照的變化、反射表面的顏色或紋理或不經意間投射在傳感器上的陰影的影響的啟動傳感器系統(tǒng)。所期望的是此系統(tǒng)具有成本效益，使得當需要“非接觸式”沖洗時，所述系統(tǒng)可并入住宅馬桶的設計中。如將解釋，本發(fā)明提供此解決方案。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明提供一種使用超聲波傳感器以觸發(fā)馬桶的沖洗(或一些其它裝置或設備的啟動)的系統(tǒng)。使用超聲波傳感器(以更好地檢測靠近傳感器的用戶的手的存在)的優(yōu)點包含超聲波不受環(huán)境光照水平的影響的事實。此外，超聲波不受其反射離開的用戶的衣服顏色的影響；其也不受所述用戶的衣服的表面紋理的影響。超聲波傳感器對于溫度變化溫度也更不敏感。超聲波傳感器的另一優(yōu)點大體上為其不需要光學鏡片。
[0009]本發(fā)明的超聲波傳感器更好地配置以檢測物體。超聲波檢測的一個優(yōu)點(如與紅外檢測相比較)為超聲波檢測可提供距離檢測。因此，超聲波檢測可用于確定物體的距離而紅外感應用于檢測物體的存在。本發(fā)明的系統(tǒng)可因此經校準使得在感應區(qū)(例如，浴簾或柜)中的靜止(即:非移動)物體不觸發(fā)沖洗啟動。在一任選的優(yōu)選實施例中，所述超聲波傳感器經配置以檢測在近距離處的物體(而所述紅外傳感器將檢測在遠距離處的物體)。因此，馬桶僅在用戶的手相當接近地定位在馬桶的一側上的傳感器開關時沖洗。所述檢測方法的感應范圍及靈敏度越精確，啟動信號就將越準確。因此，馬桶僅在所需要時將沖洗。此外，使用超聲波傳感器的另一優(yōu)點為其允許“測量范圍”(即:確定物體到所述傳感器的距離)。超聲波傳感器可因此可靠地確定物體到所述馬桶的距離是遠或近，其為有用的，如果所述傳感器取決于用戶的位置或移動在不同的時間觸發(fā)不同的行動。此外，所述超聲波傳感器(如與紅外檢測相比較)將有利地更少受顏色或紋理變化的影響。此也提高系統(tǒng)的可靠性。
[0010]遺憾的是使用超聲波傳感器的唯一的缺點(如與紅外傳感器相比較)為相對更高的電力消耗。明確地說，如果超聲波傳感器是蓄電池供電，那么其需要用戶過于頻繁的更換蓄電池。使用蓄電池供電的替代為將所述傳感器系統(tǒng)連接到洗手間的AC插座。遺憾的是許多用戶將不選擇需要插入其私人住宅的墻壁電源的馬桶。
[0011]因此，本發(fā)明也提供一種用于所述超聲波傳感器的節(jié)能的新穎系統(tǒng)。簡言之，此系統(tǒng)包括使用與超聲波傳感器組合的紅外傳感器，其中所述超聲波傳感器主要保持(節(jié)電)“休眠模式”且僅當所述紅外傳感器檢測一定距離外的用戶時(舉例來說，當用戶進入洗手間時)由所述紅外傳感器喚醒。在優(yōu)選實施例中，所述紅外傳感器為“被動紅外傳感器”，此被動紅外傳感器提供熱梯度(例如，人或手)的低電力檢測的優(yōu)點，但不提供接近或距離的信息。因此，本發(fā)明將紅外感應與所述超聲波傳感系統(tǒng)耦合在一起。由于所述紅外傳感器相比于所述超聲波傳感器使用少得多的電力，由此產生的系統(tǒng)需要相比于使用“總是開啟”的超聲波傳感器少得多的電力。此兩者延長系統(tǒng)蓄電池的壽命，且提高系統(tǒng)的性能(即:借此在適當的時間準確地觸發(fā)沖洗)。此外，由于所述紅外傳感器將檢測由人的身體所散發(fā)的熱量，因此所述紅外傳感器理想地適合檢測人的身體或人的手。因此，所述紅外傳感器可首先檢測用戶的存在(通過觀看熱梯度)，借助于經喚醒的超聲波傳感器隨后近距離檢測人的身體或人的手。
[0012]在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供傳感器及致動器組合件，其包括:(a)紅外傳感器，其經配置以檢測物體的存在；(b)超聲波傳感器，其經配置以檢測所述物體的存在，其中所述超聲波傳感器保持休眠模式直到在所述紅外傳感器已首先檢測所述物體的存在之后由來自所述紅外傳感器的信號喚醒；及(C)致動器機構，其響應于來自所述超聲波傳感器的信號而激活，所述信號為所述超聲波傳感器已檢測所述物體的存在。優(yōu)選地，所述紅外傳感器經配置以檢測在遠距離處的物體的存在且所述超聲波傳感器經配置以檢測在近距離處的物體的存在。
【附圖說明】
[0013]圖1為具有安裝在其上的本發(fā)明的沖洗傳感器及致動器組合件的馬桶的剖切立體圖。
[0014]圖2為所述傳感器及致動器組合件的特寫正面透視圖。
[0015]圖3為所述傳感器及致動器組合件的特寫背面透視圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1說明在馬桶上的本發(fā)明的放置。如將解釋，本發(fā)明理想地提供用于檢測接近傳感器以導致馬桶沖洗的用戶的手的存在的系統(tǒng)。然而，應理解，不應將本發(fā)明限于用于沖洗馬桶的系統(tǒng)。舉例來說，本發(fā)明也可用于沖洗小便器，或用于開啟在水槽柜處的水龍頭。事實上，本發(fā)明甚至可用于啟動(或開啟)任何裝置或設備，包含但不限于洗手間及廚房裝置以及設備。本發(fā)明的優(yōu)點是其為用戶提供“非接觸式”操作。換言之，用戶無需接觸馬桶或安裝在馬桶上的任何裝置以導致馬桶沖洗。此當然改善衛(wèi)生狀況，且希望在公共衛(wèi)生間及在私人住宅兩者中應用本發(fā)明。(注:圖1為剖切立體圖也展示所述馬桶的內部組件，以說明沖洗操作)。
[0017]圖2及3展示組合件10的特寫正面透視圖。組合件10通過在馬桶水箱中的孔接納。組合件10包括具有外部分12及內部分14的外殼，外部分12安置在馬桶水箱壁的一側的突出，內部分14安置在馬桶水箱內。螺絲帽15 (定位在所述水箱內)可旋轉以將組合件10緊固在所述馬桶水箱中的孔內。因此，水箱壁夾在螺絲帽15與在外部分12上的大半徑輪緣13之間。中部分16經定尺寸緊貼地裝配在通過所述水箱壁的孔中。因此，部分16的半徑僅稍小于所述孔自身的半徑。
[0018]傳感器及致動器組合件10包括紅外傳感器20及超聲波傳感器22。應理解，本文所描述的“超聲波傳感器”優(yōu)選地包括超聲換能器，其為激發(fā)及諧振的膜。此膜接收聲音能量且因此產生基于聲壓的振幅的電位。推盤21為將整個系統(tǒng)開啟及關閉的手動開啟/關閉開關。此外，也提供手動沖洗啟動按鈕23 (例如，在停電事件中)。
[0019]紅外傳感器20經配置以檢測物體的存在，且用于“喚醒”超聲波傳感器22。在正常操作期間，超聲波傳感器22處于“休眠模式”使得系統(tǒng)電力消耗顯著降低。當用戶進入房間，或移動接近馬桶時，紅外傳感器20將檢測到所述用戶的存在。在此時，紅外傳感器20將接著開啟超聲波傳感器22，借此將其從其休眠中喚醒。最后，當用戶的手在接近超聲波傳感器22自身定位時，將發(fā)送信號到致動器機構，所述致動器機構將觸發(fā)馬桶沖洗。以這種方法，用戶的手僅需在距離組合件10的外部分12幾英寸處定位以導致所述馬桶沖洗。在這些近距離(相對于標準紅外傳感器)處使用超聲波傳感器的優(yōu)點，如果物體過于接近所述紅外傳感器，那么用戶的手可遮住所述傳感器，從而導致其無法檢測反射光的增加。
[0020]在一任選實施例中，致動器30將導致螺線管(未展示)移動內部柱塞以移動空氣通過氣動電纜(或僅推或拉物理電纜)，本文指定所述氣動電纜為元件32。元件32的移動(或通過元件32的移動)可用于導致沖洗閥34沖洗馬桶。應理解，元件32及34的