ITTO20121044A1

ITTO20121044A1 - WATER DISPENSER GROUP FOR INTERACTIVE SANITARY

Info

Publication number: ITTO20121044A1
Application number: IT001044A
Authority: IT
Inventors: Matteo Lai; Carlo Ratti
Original assignee: Carlo Ratti; Taaac S A S Di Michele Simonato E Co
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-06

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

“GRUPPO EROGATORE DI ACQUA PER SANITARI INTERATTIVO” "INTERACTIVE WATER DISPENSER GROUP FOR SANITARY WARE"

La presente invenzione è relativa a un gruppo erogatore di acqua per sanitari, ad esempio per una doccia, provvisto di un controllo elettronico per la regolazione dell’acqua allo scopo di interagire con un utente. The present invention relates to a water dispensing unit for sanitary ware, for example for a shower, equipped with an electronic control for regulating the water in order to interact with a user.

Sono note numerose applicazioni in cui una doccia interagisce con un utente. Alcuni dei problemi comuni in questo settore sono legati all’usura: ad esempio per rendere mobile la bocchetta generalmente si usa una sfera per direzionare la bocchetta stessa. L’usura può bloccare i gradi di libertà dell’ugello selezionabili dall’utente poiché si forma calcare, allentare la fermezza del fissaggio o provocare delle perdite. Inoltre molte valvole non rendono possibile un controllo efficace del flusso d’acqua calda e fredda. Infine, le persone di statura diversa dalla media hanno dei problemi a direzionare il flusso. Numerous applications are known in which a shower interacts with a user. Some of the common problems in this sector are related to wear: for example, to make the nozzle mobile, a sphere is generally used to direct the nozzle itself. Wear can block the user-selectable degrees of freedom of the nozzle as limescale forms, loosen the fastening firmness or cause leaks. Furthermore, many valves do not make it possible to effectively control the flow of hot and cold water. Finally, people of other than average stature have trouble directing the flow.

Alcuni brevetti si occupano della risoluzione di questi problemi. Tra queste, c’è il brevetto US5853130: questo comprende un sistema per doccia composto da valvole multiple, controllabili separatamente, che permettono di regolare singolarmente il flusso d'acqua. In particolare, tale doccia prevede dei sensori che indicano la posizione del corpo di un utente rispetto alla doccia e presenta un sistema di controllo per aumentare l’erogazione dell’acqua quando l’utente si avvicina al piatto doccia e per interrompere l’erogazione quando l’utente si allontana. In questo modo, un utente non è tenuto a manipolare il miscelatore. Some patents deal with solving these problems. Among these, there is the US5853130 patent: this includes a shower system consisting of multiple valves, separately controllable, which allow you to individually adjust the water flow. In particular, this shower has sensors that indicate the position of a user's body with respect to the shower and has a control system to increase the supply of water when the user approaches the shower tray and to interrupt the supply when the user walks away. In this way, a user is not required to manipulate the mixer.

Sono presenti altre due tecnologie migliorabili e applicabili al campo dei sanitari da bagno: le valvole di regolazione del flusso e il rilascio controllato. There are two other technologies that can be improved and applicable to the field of bathroom fixtures: flow regulation valves and controlled release.

Per quanto concerne le valvole con ugello di erogazione, sono note tipologie che regolano con precisione il passaggio di un fluido e la sua interruzione. Tra questi, sono comuni le valvole solenoidi, ma tecnologicamente migliori sono quelle che utilizzano cristalli piezoelettrici. In particolare, US6439539 descrive un attuatore piezoelettrico integrato all’interno di una valvola per controllare con grande precisione il passaggio di un fluido, permettendone il controllo elettronico. L’invenzione viene descritta in una duplice versione, sempre con l’utilizzo di un doppio attuatore piezoelettrico che controlla le estremità della valvola, permettendone il controllo elettronico. In questo caso specifico il fluido che la valvola regola è preferibilmente gassoso. As regards the valves with dispensing nozzle, types are known which precisely regulate the passage of a fluid and its interruption. Among these, solenoid valves are common, but technologically better are those that use piezoelectric crystals. In particular, US6439539 describes a piezoelectric actuator integrated inside a valve to control the passage of a fluid with great precision, allowing its electronic control. The invention is described in a double version, again with the use of a double piezoelectric actuator that controls the ends of the valve, allowing electronic control. In this specific case, the fluid that the valve regulates is preferably gaseous.

Inoltre, US7198250 descrive un nuovo tipo di attuatore piezoelettrico comprendente un meccanismo di entrata e uscita posizionati allo stesso livello in modo compatto. Furthermore, US7198250 discloses a new type of piezoelectric actuator comprising an inlet and outlet mechanism positioned at the same level in a compact manner.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un gruppo erogatore di acqua per sanitari avente un controllo elettronico di interazione con un utente in modo da consentire il risparmio di acqua e da generare sequenza di flussi di acqua tali da alleviare stati di tensione e/o stress e di contribuire al benessere dell’utente. The purpose of the present invention is to realize a water dispensing unit for sanitary ware having an electronic interaction control with a user so as to allow water saving and to generate a sequence of water flows such as to alleviate states of tension and / or stress. and to contribute to the well-being of the user.

Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto tramite un gruppo erogatore di acqua per sanitari secondo la rivendicazioni 1. The object of the present invention is achieved by means of a sanitary water dispensing unit according to claim 1.

In particolare, le valvole sono fisse con una direzione del flusso preferibilmente perpendicolare rispetto al suolo e sono presenti sensori bidimensionali di posizione/movimento per rilevare la posizione dell’utente e di parti del corpo dell’utente in una piano bidimensionale. Si può in particolare disporre una videocamera per analizzare i movimenti precisi dell’utente. In particular, the valves are fixed with a flow direction preferably perpendicular to the ground and there are two-dimensional position / movement sensors to detect the position of the user and parts of the user's body in a two-dimensional plane. In particular, a video camera can be arranged to analyze the user's precise movements.

E’ inoltre possibile utilizzare un software preferibilmente open source che permetta di controllare l’apertura e la chiusura delle diverse valvole per ottimizzare le informazioni legate alla visualizzazione degli effetti grafici e al risparmio energetico. Secondo una forma di realizzazione preferita, il software consente inoltre di predisporre una logica adattiva, cioè che permetta di analizzare e apprendere dal comportamento dell’utente, ottimizzando l’utilizzo del prodotto di conseguenza. It is also possible to use preferably open source software that allows you to control the opening and closing of the different valves to optimize the information related to the visualization of graphic effects and energy saving. According to a preferred embodiment, the software also allows you to prepare an adaptive logic, that is, which allows you to analyze and learn from user behavior, optimizing the use of the product accordingly.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui: For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment is now described, purely by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la figura 1 è uno schema del dispositivo secondo la presente invenzione; Figure 1 is a diagram of the device according to the present invention;

- la figura 2 è una vista prospettica del dispositivo di figura 1; Figure 2 is a perspective view of the device of Figure 1;

- la figura 3 è una vista dal basso di un componente di figura 1; Figure 3 is a bottom view of a component of Figure 1;

- le figure 4 e 5 sono rispettive sezioni secondo le linee IV-IV e V-V di figura 3. - figures 4 and 5 are respective sections along the lines IV-IV and V-V of figure 3.

In figura 1 viene illustrato un gruppo di erogazione di acqua per sanitari, ad esempio per una doccia, comprendente una matrice modulare bidimensionale 1 di ugelli, un sistema di collegamento allo switch Ethernet 2, un processore di controllo 3, dei sensori 4 dinamici bidimensionali di posizione e il sistema di distribuzione dell’acqua 5, ad esempio un impianto di acqua calda/fredda per uso sanitario in un’abitazione. Un sensore dinamico bidimensionale di posizione rileva la posizione istantanea di un corpo in almeno due dimensioni, in questo caso in un piano perpendicolare alla traiettoria di discesa dell’acqua dagli ugelli 6, con un tempo di aggiornamento del rilievo minore o uguale a 20 millisecondi (pari a 50 invii di dati al secondo). Un esempio di sensore dinamico bidimensionale è una telecamera ‘time-of-flight’ (TOF). Un esempio di camera TOF è la telecamera Zcam commercializzata dalla 3DV Systems. Figure 1 illustrates a water supply unit for sanitary ware, for example for a shower, comprising a two-dimensional modular matrix 1 of nozzles, a connection system to the Ethernet switch 2, a control processor 3, two-dimensional dynamic sensors 4 of location and the water distribution system 5, for example a hot / cold water system for sanitary use in a house. A two-dimensional dynamic position sensor detects the instantaneous position of a body in at least two dimensions, in this case in a plane perpendicular to the trajectory of descent of the water from the nozzles 6, with a survey update time of less than or equal to 20 milliseconds ( equal to 50 data submissions per second). An example of a two-dimensional dynamic sensor is a 'time-of-flight' (TOF) camera. An example of a TOF camera is the Zcam camera marketed by 3DV Systems.

La matrice modulare bidimensionale 1 comprende preferibilmente 20x20 ugelli 6 preferibilmente fissi, per un totale di 400 unità, assemblabili in più moduli. In ciascun modulo l’interasse di ogni ugello e’ variabile, a seconda dell’intensità che si intende ottenere per bagnare l’utente. The two-dimensional modular matrix 1 preferably comprises 20x20 preferably fixed nozzles 6, for a total of 400 units, which can be assembled in several modules. In each module, the center distance of each nozzle is variable, depending on the intensity to be obtained to wet the user.

Ogni ugello 6 presenta una connessione rapida 11 per un tubo di adduzione 12 dell’acqua lungo il quale più ugelli 6 sono collegati in parallelo fra loro. Preferibilmente, ciascun ugello 6 comprende un diffusore 7 per dividere l’acqua in almeno due getti, un corpo principale 8 supportante il diffusore 7 e la connessione rapida 11, e un elemento di controllo a solenoide 9 supportato dal corpo principale 8 e collegato allo switch 2 tramite un cavo 10 per regolare il flusso dell’acqua attraverso ciascun ugello 6. L’elemento di controllo a solenoide 9 è ad esempio una servovalvola. Each nozzle 6 has a quick connection 11 for a water supply pipe 12 along which several nozzles 6 are connected in parallel with each other. Preferably, each nozzle 6 comprises a diffuser 7 for dividing the water into at least two jets, a main body 8 supporting the diffuser 7 and the quick connection 11, and a solenoid control element 9 supported by the main body 8 and connected to the switch 2 via a cable 10 to regulate the flow of water through each nozzle 6. The solenoid control element 9 is for example a servovalve.

Quando l’elemento di controllo a solenoide 9 viene attivato, l’ugello 6 viene aperto e l’acqua passa attraverso il corpo 8 e viene separata in 4 flussi attraverso il diffusore 7. When the solenoid control element 9 is activated, the nozzle 6 is opened and the water passes through the body 8 and is separated into 4 flows through the diffuser 7.

Secondo una forma preferita di realizzazione, gli ugelli 6 sono supportati da un pannello 14 realizzato di un materiale adatto ad assorbire vibrazioni e una piastra esterna 13 forata secondo la disposizione degli ugelli 6. In particolare, almeno il corpo principale 8 appoggia sul pannello 14 e ciascun diffusore 7 è disposto in modo tale che l’acqua possa essere diretta verso un utente sia attraverso il pannello 14 che attraverso la piastra esterna 13. Ad esempio, almeno ciascun diffusore 7 è alloggiato all’interno del pannello 14. According to a preferred embodiment, the nozzles 6 are supported by a panel 14 made of a material suitable for absorbing vibrations and an external plate 13 perforated according to the arrangement of the nozzles 6. In particular, at least the main body 8 rests on the panel 14 and each diffuser 7 is arranged in such a way that the water can be directed towards a user both through the panel 14 and through the external plate 13. For example, at least each diffuser 7 is housed inside the panel 14.

I sensori 4 del gruppo di erogazione sono preferibilmente disposti su ogni angolo della matrice modulare bidimensionale 1 e sono configurati per rilevare input differenti, quali posizione e movimenti, di un utente e/o di parti del corpo dell’utente. Tali input sono poi trasmessi al processore di controllo 3, che tramite un software di gestione, controlla la rapida apertura e chiusura degli ugelli, di modo che il rilascio d’acqua crei dei getti tali da bagnare un’area che in pianta viene occupata dall’utente, tale area essendo dinamica e rilevata tramite i sensori 4 con un tempo di aggiornamento tale che i getti d’acqua degli ugelli 6 possano seguire le variazioni dell’area stessa. In questo modo i getti formano un fascio presentante un’area che approssima la proiezione in pianta dell’utente e segue i movimenti di quest’ultimo. Inoltre, il fascio di getti può creare immagini, grafiche, scritte e forme bidimensionali e tridimensionali. The sensors 4 of the delivery group are preferably arranged on each corner of the two-dimensional modular matrix 1 and are configured to detect different inputs, such as position and movements, of a user and / or parts of the user's body. These inputs are then transmitted to the control processor 3, which, by means of a management software, controls the rapid opening and closing of the nozzles, so that the release of water creates jets such as to wet an area that is occupied by the plant. user, this area being dynamic and detected by the sensors 4 with an update time such that the water jets of the nozzles 6 can follow the variations of the area itself. In this way, the jets form a beam presenting an area that approximates the user's plan projection and follows the user's movements. In addition, the beam of jets can create two-dimensional and three-dimensional images, graphics, writings and shapes.

Ad esempio, quando un utente allarga un braccio, il software memorizzato nel processore di controllo 3 rileva la posizione della sagoma bidimensionale del braccio, cioè la sagoma del braccio proiettata sul piano perpendicolare alla direzione di caduta dell’acqua, confronta la posizione di ciascun ugello con quella della sagoma bidimensionale e comanda selettivamente l’apertura almeno degli ugelli 6 la cui posizione è interna alla sagoma bidimensionale solo per il tempo in cui il braccio rimane allargato. Contemporaneamente, gli ugelli 6 che si trovano in una posizione tale da non bagnare il braccio se aperti, rimangono chiusi per risparmiare acqua. For example, when a user spreads an arm, the software stored in the control processor 3 detects the position of the two-dimensional shape of the arm, i.e. the shape of the arm projected on the plane perpendicular to the direction of water fall, compares the position of each nozzle with that of the two-dimensional shape and selectively controls the opening of at least the nozzles 6 whose position is internal to the two-dimensional shape only for the time in which the arm remains extended. At the same time, the nozzles 6 which are in a position such as not to wet the arm if open, remain closed to save water.

Tale risultato è ottenibile poiché il processore di controllo 3 memorizza la posizione di ciascun ugello 6 e mette in relazione la posizione di ciascun ugello 6 con la posizione della sagoma bidimensionale della parte del corpo rilevata dal sensore 4. This result is obtainable since the control processor 3 memorizes the position of each nozzle 6 and relates the position of each nozzle 6 to the position of the two-dimensional shape of the part of the body detected by the sensor 4.

Tramite una elevata frequenza di acquisizione della sagoma bidimensionale, inoltre, il processore di controllo 3 verifica ogni modifica della forma della sagoma stessa e può comandare l’apertura/chiusura degli ugelli 6 per adattarsi alle modifiche dinamiche della sagoma bidimensionale dovute ai movimenti dell’utente sotto il gruppo di erogazione. Furthermore, by means of a high frequency of acquisition of the two-dimensional shape, the control processor 3 verifies any modification of the shape of the shape itself and can command the opening / closing of the nozzles 6 to adapt to the dynamic changes of the two-dimensional shape due to the movements of the user. under the brewing group.

Inoltre, il processore di controllo 3 può regolare il periodo e la sequenza di apertura e chiusura degli ugelli 6 e la pressione d’uscita dell’acqua per ottenere vari effetti, sia visuali sia fisici (es. si può visualizzare un pattern grafico, oppure effettuare un massaggio tramite la caduta cadenzata dell’acqua). Furthermore, the control processor 3 can adjust the period and the sequence of opening and closing of the nozzles 6 and the water outlet pressure to obtain various effects, both visual and physical (e.g. a graphic pattern can be displayed, or perform a massage by means of the cadenced fall of the water).

Il dispositivo sanitario a cui il gruppo di erogazione è associato, ad esempio una doccia, prevede inoltre strumenti di filtraggio e pulitura dell’acqua, integrato con il sistema generale delle acque bianche e non incluso in questa descrizione. The sanitary device to which the delivery unit is associated, for example a shower, also provides water filtering and cleaning tools, integrated with the general white water system and not included in this description.

Secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione, il processore di controllo 3 è programmato in modo adattivo, comprende cioè un algoritmo nel quale sono memorizzati gli ugelli 6 più utilizzati e/o i tempi durante i quali tali ugelli sono aperti. Allo scopo, il processore di controllo monitorizza la frequenza di utilizzo di ciascun ugello 6. According to a preferred embodiment of the present invention, the control processor 3 is programmed in an adaptive way, ie it comprises an algorithm in which the most used nozzles 6 and / or the times during which these nozzles are open are memorized. To do this, the control processor monitors the frequency of use of each nozzle 6.

I vantaggi del presente gruppo di erogazione di acqua per sanitari è il seguente. The advantages of the present sanitary water supply group is as follows.

Il flusso di acqua è ottimizzato secondo l’effettiva necessità dell’utente per ottenere un risparmio energetico e di risorse. The flow of water is optimized according to the actual needs of the user to achieve energy and resource savings.

Inoltre, sono producibili effetti visuali, con finalità diverse: ad esempio la produzione di pattern ornamentali memorizzati all’interno del processore di controllo 3. Alternativamente, il processore può essere collegato a sistemi audio dell’ambiente, o i sistemi di telecomunicazione (cellulare, citofono, telefono), collegati tramite reti senza fili per consentire interazioni senza fili e comandi automatici a distanza. In addition, visual effects can be produced, with different purposes: for example, the production of ornamental patterns stored inside the control processor 3. Alternatively, the processor can be connected to audio systems in the room, or telecommunications systems (mobile phone, intercom , telephone), connected via wireless networks to allow wireless interactions and automatic remote controls.

L’erogatore è composto di moduli di dimensioni unitarie. Perciò può essere applicato sia come modulo singolo, sia come sistema di più unità integrabili, con centralizzazione del sistema di sensori e impiantistico. Questa peculiarità permette l’estensione dall’uso come docce per abitazioni all’uso presso palestre, centri ricreativi, centri benessere e spa, negozi, alberghi e lounge di aeroporti. The dispenser is made up of modules of unitary dimensions. Therefore it can be applied both as a single module and as a system of several integrable units, with centralization of the sensor system and plant engineering. This peculiarity allows the extension from use as showers for homes to use in gyms, leisure centers, wellness centers and spas, shops, hotels and airport lounges.

Un altro vantaggio della modularità è la possibilità di eseguire una manutenzione efficiente e localizzata, senza la necessità di sostituzione dell’intero apparato in caso di guasti o altri malfunzionamenti. I sensori possono essere sostituiti separatamente dal resto dei moduli. Another advantage of modularity is the ability to perform efficient and localized maintenance, without the need to replace the entire equipment in the event of breakdowns or other malfunctions. The sensors can be replaced separately from the rest of the modules.

Il software è un elemento aggiornabile in modo indipendente, consentendo una manutenzione efficiente senza la sostituzione di parti meccaniche. The software is an independently upgradeable element, enabling efficient maintenance without the replacement of mechanical parts.

Il pannello 14 assorbe le vibrazioni degli ugelli 6 in modo da ridurre il rumore e migliorare il comfort acustico. The panel 14 absorbs the vibrations of the nozzles 6 in order to reduce noise and improve acoustic comfort.

Risulta infine chiaro che al dispositivo di erogazione qui descritto e illustrato è possibile apportare modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come specificato dalle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that it is possible to make changes or variants to the delivery device described and illustrated here without departing from the scope of protection as specified by the attached claims.

Sono pensate delle varianti costruttive nella forma e nelle dimensioni dell’elemento modulare della bocchetta. Nello specifico, può essere di forma quadrata, rettangolare o circolare, con dimensioni variabili tra 400mm e 600mm di lato. Construction variants are designed in the shape and size of the modular element of the grille. Specifically, it can be square, rectangular or circular, with dimensions varying between 400mm and 600mm on each side.

Claims

CLAIMS 1. Sanitary water dispensing unit comprising a plurality of nozzles (6), a plurality of servovalves (9) to regulate the flow of water exiting from said nozzles (6), a control unit (3) connected to said servovalves ( 9), characterized in that it comprises a plurality of dynamic two-dimensional position sensors (4) configured to detect the position of parts of a user's moving body under the shower, for example an arm, and in that said control unit control (3) is programmed to memorize the two-dimensional position of each nozzle (6), detect the two-dimensional shape of said part of the body, compare the position of the two-dimensional shape with the two-dimensional position of each nozzle and open a nozzle (6) at least if the latter is located inside the two-dimensional shape so as to wet said part of the body. 2. Delivery unit according to claim 1, characterized in that said control unit (3) is programmed to detect the position of the two-dimensional shape of the body part with a frequency such that the open nozzles (6) dynamically adapt to the change of shape of said two-dimensional shape. Delivery unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that the said plurality of sensors (4) comprises at least one video camera and in that the said control unit (3) A shower or similar sanitary nozzle whose release of water is controlled by dynamic image recognition software. 4. Delivery unit according to any one of the preceding claims, characterized in that it is modular. 5. Delivery unit according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an external plate (13) defining a plurality of holes through which the water delivered by said nozzles (6) comes out and in that it comprises a layer of damping material (14) which supports said nozzles (6) with respect to said outer plate (13). 6. Delivery unit according to any one of the preceding claims, characterized in that said control unit (3) is programmed to detect the frequency of use of each of said nozzles (6). 7. Sanitary, for example shower, comprising a delivery unit according to any one of the preceding claims. 8. Method of controlling a dispensing unit for a sanitary ware according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises the steps of: - detecting the two-dimensional shape of a part of a user's body; - comparing the position of the two-dimensional template with the position of each nozzle (6); - open a nozzle (6) at least if the latter is inside the two-dimensional shape so as to wet said part of the body. TITLE: INTERACTIVE SHOWER HEAD UNIT FOR A BATHROOM FITMENT 1. A shower head unit for a bathroom fitment comprising a plurality of nozzles (6), a plurality of servovalves (9) for adjusting the flow of water from said nozzles (6), a control unit (3) connected to said servovalves (9), characterized by comprising a plurality of dynamic twodimensional position sensors (4) configured to detect the position of moving parts of the body of a user under the shower, for example an arm, and in that said control unit (3) is programmed to store the two-dimensional position of each nozzle (6), detect the two-dimensional profile of said part of the body, compare the position of the two-dimensional profile with the two- dimensional position of each nozzle and open a nozzle (6) at least if the latter is within the twodimensional profile so as to wet said part of the body.

2. The shower head unit according to claim 1, characterized in that said control unit (3) is programmed to detect the position of the two-dimensional profile of the part of the body with a frequency such that the open nozzles (6) dynamically adjust according to the variation of the shape of said two-dimensional profile.

3. The shower head unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that said plurality of sensors (4) comprises at least one camera and in that said control unit (3) processes a signal from said camera to obtain said two dimensional profile.

4. The shower head unit according to any of the preceding claims, characterized by being modular.

5. The shower head unit according to any of the preceding claims, characterized by comprising an external plate (13) defining a plurality of holes through which water is dispersed from said nozzles (6) and by comprising a layer of dampening material (14) that supports said nozzles (6) with respect to said external plate (13).

6. The shower head unit according to any of the preceding claims, characterized in that said control unit (3) is programmed to monitor the use frequency for said nozzles (6).

7. A bathroom fitment, for example a shower, comprising a shower head unit according to any of the preceding claims.

8. A control method for a shower head unit for a fitment according to any of claims 1 to 6, characterized by comprising the steps of: - detecting the two-dimensional profile of a part of the body of a user; - comparing the position of the two-dimensional profile with the position of each nozzle (6); - opening a nozzle (6) at least if the latter is within the two-dimensional profile so as to wet said part of the body.