卫生设备座椅和卫生设备的制作方法

本发明涉及一款卫生设备座椅，包括一个环形或u形座体和至少一个电容性元件，其适于提供可处理座位占用信息的感测信号。

背景技术：

现代卫生设备，通常称为电动厕所或电动坐浴盆，的许多舒适特征需要描述卫生设备座椅是否被占用的占用信息。已知将微型开关附接到卫生设备，由此当用户坐下时发生的垂直位移切换微型开关。此外，已知将具有电容元件的电容器模块和集成信号处理布置到座椅主体中。所述电容器模块检测由人体接近卫生设备座椅所引起的介电常数的变化。

这种电容式接近检测受到已知电容器模块的大尺寸的限制，需要将座椅主体分成两部分横向，以将电容器模块布置在它们之间并且重新组装两个部件。不利地，这些卫生设备座椅的生产非常复杂，难以进一步减小卫生设备座椅的厚度。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种更容易制造的减小厚度的卫生设备座。

这通过最初描述的卫生设备座椅子发明式实现，由此电容元件布置在座椅主体处并被覆盖住座椅主体的覆盖物覆盖。

本发明基于考虑将电容元件放置在指定卫生设备座椅的基本形式的座椅主体与覆盖物之间，构建卫生设备座椅的至少部分的外皮。因此，座椅主体的厚度可以根据需要来调节机械稳定性要求，由此特别平坦的电容元件也可以布置在座椅主体上并被覆盖物覆盖。有利地，这允许以非常小的横截面高度制造卫生设备座椅。此外，本发明的卫生设备座椅的制造过程由于分离和重新组装座椅主提可以被显着地简化，例如，通过焊接避免。

用于本发明的卫生设备座椅的电容元件应当被选择得非常薄，例如其截面高度为座椅主体的横截面高度的至多十分之一，优选地最多为百分之一。特别地，电容元件可以具有在10μm和1mm之间的横截面高度。这使得当座椅主体覆盖有相应薄的覆盖物时，电容元件在卫生设备座椅的外部保持不可见。电容元件可以直接布置在座椅主体的表面上。此外，卫生设备座椅可以包括一个连接器，其被布置成将电容元件从卫生设备座椅的外部连接起来。所述连接器可以适于向电容元件提供外部电信号和/或提供座位占用信息或可向座椅占用信息传递的信号到卫生设备座椅的外部。环形卫生设备座椅也可以被认为是o形的，这意味着座椅完全围绕着一个人坐着的开口，而u形座椅并不完全包围开口。典型的本发明的卫生设备还可以包括一个盖子，附接到卫生设备座椅，并且适于在关闭位置覆盖卫生设备座椅的开口和/或允许使用者在打开位置上坐在卫生设备座椅上。

优选地，电容元件是或包括一个环形线圈。这种环形线圈可以由在自由端上被缠绕一次或几次的细线制成，形成电容结构，其电容可能由于具有显着高于1的相对介电常数的接近物体而改变，例如人体。电线的另一个自由端可以连接到连接器。另外，电容元件包括或是一个电容箔。这样的电容箔与用于触摸屏等的箔相当。电容元件也可以是或包括一个印刷电路。所述印刷电路可以包括由形成电容器结构的导电材料制成的布线。此外，电容元件可以通过激光直接成型来实现。这样，电容器结构可以通过激光在座体上绘制，然后电镀。当然，多个电容元件可以布置在座椅主体处，特别是分布在其表面上。

此外，电容元件可以胶合在座椅主体上。这允许在座椅主体处非常可行地布置和固定电容元件。另外，电容元件通过在座体处的模内装饰来固定。根据本发明的卫生设备座椅的非常可行的实施例，电容元件由涂层固定。

有利地，座椅主体由一件制成。如已经提到的，可以节省制造常规卫生设备座椅所需的几个步骤，例如分割和重新组装。特别地，座椅主体没有接缝。

此外，卫生设备座椅可以具有至多10mm，优选至多7mm，更优选至多5mm的厚度，最小厚度为3mm。厚度可以被定义为卫生设备座椅的横截面高度。

特别地，覆盖物被涂覆和/或胶合和/或电镀和/或层压在座椅主体上。经发现这些表面处理方法对于进一步简化本发明的卫生设备座椅的制造过程非常有用。

此外，座椅主体可以由塑料材料制成，特别是包括聚丙烯和/或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和/或脲-甲醛树脂，和/或复合材料和/或木材。这些材料非常适合于固定电容元件和/或实现覆盖物的上述方法。然而，制作座椅主体的材料不限于上述材料。

另外，本发明涉及一种包括本发明的卫生设备座椅的卫生设备。

典型的本发明的卫生设备还可以包括特别是由陶瓷制成的马桶，卫生设备座椅被安装在该马桶上。或者如上所述将盖子附接到卫生设备座椅上，盖可以附接到马桶上。卫生设备可以适用于厕所和/或用于洗涤人体的部件(坐浴盆)。本发明的卫生设备还可以包括一个连接器，适于安装到卫生设备座椅的连接器。

本发明的卫生设备可以包括一个信号处理单元，其适于根据感测信号来确定座椅占用信息。所述信号处理单元可以连接到电容元件，特别是通过卫生设备座椅的连接器和/或另一个连接器。通常，信号处理单元可以适于向电容元件提供电压和/或电流。

优选地，信号处理单元适于向电容元件施加交流电，特别是矩形或梯形的电流。特别地，如果使用无源电容元件，例如，环形线圈，电容箔或通过激光直接结构实现的电容元件，临时恒定电流将对由电容元件实现的电容器进行充电，导致电容元件上的电压下降近似线性变化。该变化的大小取决于依赖于由物体改变的介电常数的电容，例如，人体。因此，由电容元件提供非常可靠的感测信号。

有利地，信号处理单元适于测量作为感测信号的电容元件上的电压下降。所述信号处理单元可以另外适于评估该电压并且基于评估结果确定占用信息。电压优选为由施加电流产生的上述电压。

所述信号处理单元或一个相应的信号处理单元可以布置在座椅主体和本发明的卫生设备座椅的覆盖物之间。在这种情况下，优选地，电容元件是或包括印刷电路和/或与信号处理单元集成。或者，信号处理单元可以设置在卫生设备座椅外。这使得卫生设备座椅仅由涂覆的座椅主体，电容元件及其连接器构成，使卫生设备座椅变非常薄的实现成为可能。

参考本发明的卫生设备，其可以包括控制单元，其适于根据占用信息来控制卫生设备的至少一个功能部件。优选地，功能组件是或包括一个适于将液体朝向坐在卫生设备座椅上的人体喷射的喷射单元，和/或一个适于将空气吹向坐在座椅上的人体的吹风单元，和/或一个适于加热卫生设备座椅的加热单元，和/或一个冲洗单元，和/或一个适于关闭卫生设备的盖的移动设备，和/或一个除臭单元。然而，至少一个功能部件不限于上述设备。

有利地，一个服务设备与卫生设备座椅分开设置，并且与设置在卫生设备座椅外的控制单元和/或信号处理单元结合在一个主体。提供服务设备允许卫生设备座椅具有其整个尺寸的减小厚度。连接到卫生设备座椅连接器的所述连接器可以附接到服务设备。

此外，公开了一种制造卫生设备座椅的方法，包括以下步骤：提供一个座椅主体；布置至少一个电容性元件，其适于提供可处理座椅主体处的座位占用信息的感测信号；并通过覆盖它以覆盖座椅主体。可以使用一个环形线圈和/或一个电容箔和/或印刷电路作为电容元件，和/或可以通过激光直接成型来实现电容元件。在座椅主体处布置电容元件可以包括通过在座椅主体处的模内装饰来胶合电容元件和/或固定电容元件。覆盖座体可包括通过涂层固定电容元件。此外，覆盖座椅主体可以包括涂漆和/或胶合和/或电镀和/或层压座椅主体。可以使用由一个部件制成的和/或具有至多10mm，优选7mm，更优选5mm，最小厚度为3mm的厚度的座椅主体。

涉及本发明的卫生设备座椅的所有陈述可以类似应用于本发明的卫生设备和上述方法，因此本发明的卫生设备座椅所实现的优点也可以通过本发明的卫生设备和上述方法来实现。

附图说明

在下文中，对本发明进行详细说明，其中参考原理图所示：

图1是本发明的卫生设备的一透视图，包括本发明的卫生设备座椅的第一实施例；

图2是图1所示的卫生设备座椅的第一实施例的一俯视；

图3是图2所示的卫生设备座椅沿iii-iii线的一横截面；

图4是图1所示的卫生设备的一框图；

图5是在测试过程中由电容元件提供的测量电压的一时间曲线；

图6是本发明的卫生设备座椅的另一实施例的一横截面；和

图7和图8是本发明的卫生设备座椅的另一实施例的每一个俯视图；

具体实施方式

图1示出了卫生设备1的一立体图，包括一个环形卫生设备座椅2(以下简称座椅2)其布置在一个马桶3上。根据另外的实施例，座椅可以是u形的。一个盖4枢转地附接到座椅2以将其覆盖在关闭位置并且允许人在打开位置坐在座椅2上。马桶3连接到下水道系统，并且具有带有操作元件6的水箱5以开始冲洗。在座椅2中，电容元件7被布置成适于提供由信号处理单元8可处理的座位占有信息的感测信号。信号处理单元8和控制单元9结合在与座椅2分开布置的服务设备10的主体中。服务设备10的一个连接器11连接到设置在座椅2处的另一连接器12(参见图2)，由此电容元件7经由两个连接器11,12连接到信号处理单元8。

此外，卫生设备1还包括另外的功能部件13，为了简洁起见，它们未详细示出。功能部件13由控制部9控制，并且包括一个适于将液体朝向坐在座椅2上的人体喷射的喷射单元，一个适于将温暖的空气吹向人体的吹风单元，一个适于加热座椅2的加热单元，一个适于通过使来自水箱5的水流入马桶3而冲洗马桶3的冲洗单元，一个适于封闭盖子4的移动设备和一个除臭单元。请注意，此枚举并不详尽。

图2显示了座椅2的一俯视图，包括电容元件7和连接器12连接到外部信号处理单元8。电容元件7是由细线14制成的环形线圈，其在自由端15上多次环绕。线14的另一自由端16连接到连接器12。

图3示出了座椅2的iii-iii线的横截面，其厚度为5mm。可以看出，座椅2包括由一个部件制成的座椅主体17和塑料材料，例如，聚丙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，脲甲醛树脂，复合材料，木材或其组合。请注意，此枚举并不详尽。线14，特别是其绕组可见如图3所示，被放置在座体17的表面内并在其内胶合。座椅主体17和电容元件7被涂覆在其上布置有电容元件7的座椅主体17的侧面的覆盖物18覆盖。覆盖物18被涂在座椅主体17上。

图4示出了卫生设备1的一框图。线14连接到向控制功能组件13的控制单元9提供座椅占用信息的信号处理单元8。在座位2的空闲状态下，电容元件7可以通过连接到地的一个电容cbase进行建模。必须注意的是，没有实现地电位的物体的机械连接，但是线14是一种电容器结构，其在具有总电容的线14的环境中形成具有地电位的虚拟电容器结构的一个电容器ctotal＝cbase。

当相对介电常数大于1的物体，特别是坐在座位上的物体分别接近电容元件7或导线14时，其总电容ctotal增加。这是通过与电容cbase和两个耦合电容cx和cf并联连接的附加电容cbody来建模的。在实践中，电容cx和cf对总容量只有很小的影响，因此可以在座椅2的占用状态下由ctotal≈cbase+cbody>cbase近似。

信号处理单元8适用于向电容元件7施加矩形电流，以进行充电和放电，并且测量落在电容元件7上的电压um。在具有恒定强度is的矩形电流的一个脉冲期间，电压um随时间线性增加。这可以由术语建模

um(t)＝ctotal^-1·is·t.

因此，由于ctotal在空闲状态下低于被占用状态，所以在座椅2的空闲状态下，um的增加速度比被占领状态的um增加得更快。

图5示出了在测试过程中测量的电压um的时间曲线，其中恒定电流3μs施加到电容元件7。从左侧的曲线可以看出座椅2的空闲状态，电压um增加到4.4v。相比之下，在占用状态下，电压um仅增加到3.2v，使得信号处理单元8可以通过评估电压um来清楚地区分座椅2的占用状态。基于该评估结果，信号处理单元8确定提供给控制单元9的占用信息。因此，信号处理单元8将测量电压um与可以选择为4.0v的阈值uth进行比较，从而如果um<uth则假设座椅2被占用。注意，具体电压值是指示例性配置，并且在电容元件7的其它配置中可能不同。实际上，阈值被保存在信号处理单元8的存储器中。根据其他实施例，阈值可以从用户输入到卫生设备1的输入设备中导出，其描述了所需的占用感测灵敏度。

根据由信号处理单元8提供的占用信息，控制单元9启动和停用功能部件13。例如，如果占用信息表示座椅2不再占用，则控制单元9启动冲洗单元，启动移动装置以关闭盖4并启动除臭单元。相反，如果占用信息表示座椅2被占用，则控制单元9将启动加热单元，喷射单元和吹风单元。特别地，当检测到座椅2再次未被占用时，加热单元被停用。当然，控制单元9在控制功能部件13时可以考虑其它条件。

图6示出了与图3不同的座椅2的另一实施例的横截面，其中省略了座椅主体17中的凹槽，并且覆盖物18围绕线14。此外，覆盖物18涂覆在座椅主体17的整个圆周上。

图7示出了与图2不同的座椅2的另一实施例的俯视图，其中电容元件是胶合或层压在座椅主体17上的电容箔。

图8示出了与图2不同的座椅2的另一实施例的俯视图，其中电容元件7还包括实现信号处理单元8的印刷电路。因此，信号处理单元未被布置在服务设备10内，使得由座椅侧信号处理单元8确定的占用信息通过连接器12直接提供给控制单元9。

根据另一个实施例，电容元件7通过激光直接构造在座椅主体17上或通过在座体17处的模内装饰固定来实现。根据另一个实施例，覆盖物18被胶合和/或电镀和/或层压在座椅主体17上。因此，覆盖物18可以是箔。

根据另一实施例，卫生设备1是一个坐浴盆，允许坐在座椅2上的人洗他的身体。