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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Versorgungseinrichtung für
eine Duschkabine oder eine Multifunktionsinstallationssäule, wie
es im Hauptanspruch beschrieben ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung wird zum Versorgen
der funktionalen Komponenten wie der Elektroventile, elektronischen
Leiterplatten, Sensoren usw. in Duschkabinen und Installationssäulen verwendet,
um die Duschkabinen und Installationssäulen vom zentralen Elektrizitätsversorgungssystem
vollständig
unabhängig
zu machen, wobei sichergestellt ist, daß die unabhängige Energie zeitlich unbegrenzt
zur Verfügung
steht.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Der Stand der Technik umfaßt Duschkabinen und
Multifunktionsinstallationssäulen,
die, abgesehen davon, daß sie
wie eine herkömmliche
Dusche arbeiten, auch eine Anzahl anderer Funktionen bieten, etwa
eine lokale oder Gesamt-Hydromassage, eine schottische Dusche (abwechselnd
heißes
und kaltes Wasser), eine Kaskadendusche, ein türkisches Bad usw.
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Eine Duschkabine der herkömmlichen
Art muß sowohl
an die Wasserversorgung als auch an eine elektrische Monophasenversorgung
angeschlossen werden, um die verschiedenen funktionellen Komponenten
wie Pumpen, Boiler, Elektroventile, elektronische Steuereinheiten,
Beleuchtungssysteme, Sensoren und dergleichen mit elektrischer Energie
zu versorgen.
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Während
einige der elektrischen Komponenten wie Pumpen, Boiler, bestimmte
Arten von Elektroventilen usw. direkt mit dem Wechselstrom der Monophasen-Verteilungsleitung
versorgt werden können, ist
es bei anderen Komponenten wie den elektronischen Steuereinheiten,
Elektroventilen, Sensoren etc. erforderlich, den Monophasen-Wechselstrom
in Niederspannung überzuführen, gegebenenfalls
in einen stabilisierten Gleichstrom.
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Das heißt, daß Transformatoren und geeignete
Schaltungen zu verwenden sind, die den Wechselstrom gleichrichten
und stabilisieren, um einen Gleichstrom zu erhalten, mit einer entsprechenden Erhöhung der
Montagezeit und der Endkosten für das
Produkt.
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Die Verwendung von Monophasen-Wechselstrom
erfordert darüberhinaus
das Vorsehen von Antistörfiltern,
Sicherheitsabschirmungen für
die Kabel sowie andere Einrichtungen, um die Anforderungen für die Zulassung
und Zertifikation durch die jeweiligen Behörden zu erfüllen, zum Beispiel dem Rat
der Europäischen
Gemeinschaft, jedoch vor allem, um für den Benutzer die maximale
Sicherheit zu schaffen.
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Diese Anforderungen zwingen oft die
Hersteller von Duschkabinen und Installationssäulen dazu, extrem komplizierte
und kostspielige Konstruktionspläne
zu erstellen, um die von den Normen geforderten Bedingungen zu erfüllen.
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Bei den bekannten Versorgungssystemen können daher
manche Funktionen nicht ausgeführt werden
oder erfordern zahlreiche Vorkehrungen, wobei die Auswirkungen auf
die Endkosten für
das Produkt beträchtlich
sind.
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Zum Beispiel ist bei den bekannten
Versorgungssystemen ein automatisches Hydromassagesystem der fraktionalen
Art sehr problematisch, da ein solches System voraussetzt, daß in Verbindung mit
den entsprechenden Abgabedüsen
eine Reihe von Elektroventilen vorgesehen wird, wobei die genannten
Probleme auftreten, die mit den Gefahren einer elektrischen Monophasenversorgung
verbunden sind.
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Ein anderer Nachteil der bekannten
Versorgungssysteme ist, daß es
unmöglich
ist, neue Komponenten für
neue Funktionen einzubauen, ohne daß wegen der neuen elektrischen
Verbindungen bei der Zertifizierung und der Zulassung Schwierigkeiten auftreten,
so daß es
in den meisten Fällen
erforderlich ist, den elektrischen Teil zu erneuern, woraufhin dann
zur Erlangung der Zulassung neue Tests durchgeführt werden müssen.
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Ein anderer Nachteil der bekannten
Versorgungssysteme ist, daß vorab
die elektrische Versorgung an der Stelle sicherzustellen ist, an
der die Vorrichtung installiert werden soll.
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Es ist daher nicht immer möglich, beim
Ersetzen von herkömmlichen
Duschen Duschkabinen oder Installationssäulen aufzustellen, ohne aufwendige
und kostspielige Vorbereitungsarbeiten durchzuführen, was einen potentiellen
Käufer
oft dazu bringt, von seinem Vorhaben Abstand zu nehmen.
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Die Druckschriften JP-A-4022319 und JP-A-3244417
beschreiben, wie eine Batterieeinheit zu verwenden ist, die in oder
außerhalb
der Duscheinheit angebracht ist und die dazu dient, die elektrischen
Komponenten wie die Elektroventile, Schalttafeln oder dergleichen
mit elektrischer Energie zu versorgen, um die Duscheinheit vom zentralen Versorgungssystem
unabhängig
zu machen, soweit es die Energie betrifft.
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Diese Lösungen sind in sich zwar zufriedenstellend,
sie weisen jedoch das Problem einer beschränkten Unabhängigkeit auf, insbesondere
für den
Fall, daß die
Duschkabine oder Multifunktionssäule
mit einer Menge von zusätzlichen
Funktionen versehen ist, etwa einer Hydromassage, einer schottischen
Dusche, einem türkischen
Bad, Sensoren für eine
offene/geschlossene Tür,
für die
Beleuchtung und so weiter.
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Da die moderne Technologie auf dem
Gebiet der Duschkabinen mehr und mehr auf extrem komplizierte Lösungen ausgerichtet
wird, mit mehr Zubehör versehen
wird und mehr Funktionen aufweist, erweist sich eine Batterie-Energieversorgung
zunehmend als nicht zufriedenstellend, da sie nicht in der Lage
ist, eine ausreichende Unabhängigkeit
zu garantieren, die die Anforderungen der Benutzer erfüllt.
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Die Anmelderin hat die vorliegende
Erfindung deshalb geschaffen, getestet und ausgeführt, um
diese Nachteile zu überwinden
und weitere Vorteile zu erzielen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist im
Hauptanspruch beschrieben und charakterisiert, während die Unteransprüche Ausführungsformen
der Erfindung umfassen.
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Der Hauptzweck der Erfindung ist
es, die Installation von Duschkabinen und Installationssäulen auch
in solchen Räumen
zu gestatten, in denen sich keine der erforderlichen elektrischen
Anschlüsse
befinden, wobei gleichzeitig eine Unabhängigkeit von der Energie sichergestellt
sein soll, die im wesentlichen unbegrenzt ist.
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Ein anderer Zweck der Erfindung ist
es, eine Versorgungseinrichtung für Duschkabinen und Installationssäulen zu
schaffen, die den Sicherheitsnormen und Funktionsnormen entsprechen,
die von den zuständigen
Stellen ausgegeben werden.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung
ist es, Duschkabinen und Installationssäulen mit der gewünschten
Anzahl von Funktionen und Zubehör
zu versehen, die elektrisch versorgt werden, wobei auch neue Funktionen
ausgeführt
werden können,
nachdem sie zugelassen wurden oder auch nachdem sie installiert
wurden, da zur Zulassung keine neuen Untersuchungen durchzuführen sind.
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Ein weiterer Zweck ist, die elektrischen
Anschlüsse
für die
verschiedenen funktionellen Komponenten zu vereinfachen und sowohl
die Kosten für
die als auch den Verbrauch der Duschkabinen und Installationssäulen zu
verringern.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt die Verwendung
von elektrischen Komponenten, die mit niedriger Spannung arbeiten
und die von einer autonomen Niederspannungsquelle versorgt werden.
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Erfindungsgemäß besteht die autonome Niederspannungsquelle
aus wenigstens einem Solarzellenmodul.
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Das Solarzellenmodul wird durch Sonnenlicht
oder, sollte dieses nicht vorhanden sein, durch das künstliche
Licht von Lampen und Glühbirnen
gespeist, die sich in dem Raum befinden, in dem die Duschkabine
untergebracht ist. Es ist über
eine Steuereinheit mit wenigstens einer Einrichtung zum Stabilisieren
und Umwandeln der vom Solarzellenmodul erzeugten Spannung mit den
elektrischen Komponenten verbunden.
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Erfindungsgemäß umfaßt die Steuereinheit auch eine
Batterieeinrichtung, die als Energieakkumulator dient und als Hilfsversorgung
für den
Fall, daß das
Solarzellenmodul teilweise oder total ausfällt.
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Die Steuereinheit umfaßt eine
Verarbeitungseinheit, die die Funktion des Überprüfens des Zustands des Solarzellenmoduls
ausführen
kann und die somit feststellen kann, ob die elektrischen Komponenten
der Duschkabine entweder vom Solarzellenmodul oder aus den Akkumulatoren
in der Steuereinheit mit Energie versorgt werden sollen.
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Mit anderen Worten wird, wenn der
Energiepegel des Solarzellenmoduls über einer ersten festgesetzten
Schwelle liegt, die Duschkabine von diesem Modul mit Energie versorgt;
wenn der Pegel unter der ersten Schwelle liegt, wird die Duschkabine von
den Akkumulatoren in der Steuereinheit mit Energie versorgt.
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Bei einer Variante wird, wenn die
Verarbeitungseinheit feststellt, daß der Versorgungspegel des Solarzellenmoduls über einer
zweiten festgesetzten Schwelle liegt, eine Funktion aktiviert, um
die Akkumulatoren gleichzeitig mit dem Zuführen von elektrischer Energie
zu den elektrischen Komponenten der Duschkabine aufzuladen.
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Folglich schafft die vorliegende
Erfindung Duschkabinen und Installationssäulen, deren Betriebskosten
extrem gering sind und die, soweit es die Energie betrifft, zeitlich
im wesentlichen unbeschränkt
sind.
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In den Zeiten, in denen die Duschkabine nicht
benutzt wird, kann das Solarzellenmodul eine Aufladung auf einen
Pegel über
dem zweiten Schwellenwert durchführen,
weshalb im Gebrauch die Funktion der Aufladung der Akkumulatoren
auch aktiviert ist.
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Wenn die Duschkabine benutzt wird,
während
der Pegel der Energie vom Solarzellenmodul unter der ersten Schwelle
liegt, werden die Akkumulatoren automatisch aktiviert, um ihre Funktion
als Hilfsversorgung auszuführen.
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Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung benötigt keine
Transformatoren, Antistörfilter, Abschirmungen
oder das Gleichrichten und Stabilisieren von Schaltungen, weshalb
der Zusammenbau einfach ist und die Endkosten für das Produkt gering sind.
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Durch die Erfindung werden die Duschkabinen
und Installationssäulen
von den Monophasen-Verteilungseinrichtung vollständig unabhängig und damit für den Benutzer
extrem sicher.
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Die Erfindung verringert außerdem die
Installationskosten, da nur die Wasserversorgung angeschlossen zu
werden braucht.
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Die Duschkabinen und Installationssäulen mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung
können
daher dazu verwendet werden, normale Duschsysteme zu ersetzen, ohne
daß besondere
Vorbereitungen für die
Elektrik in den Raum zu treffen sind, in dem sie installiert werden
sollen.
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Die erfindungsgemäßen Duschkabinen und Installationssäulen schaffen,
was die Zulassung und Zertifizierung betrifft, keine Probleme, und
sie weisen unter einem ökologischen
Gesichtspunkt eine optimale Funktionsfähigkeit auf.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beiliegenden Zeichnungen zeigen
als nicht einschränkendes
Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung.
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1 zeigt
eine dreidimensionale Vorderansicht einer Duschkabine mit der erfindungsgemäßen elektrischen
Versorgungseinrichtung;
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2 zeigt
eine Rückansicht
der Duschkabine der 1;
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3 zeigt
ein Diagramm für
die hydraulischen und elektrischen Verbindungen der Duschkabine
der 1;
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4 zeigt
die Steuer- und Verarbeitungseinheit der erfindungsgemäßen elektrischen
Versorgungseinrichtung;
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5 zeigt
ein Diagramm für
den Energiezustand des Solarzellenmoduls, das bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
verwendet wird.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Duschkabine 10 der 1 und 2 ist vom Multifunktionstyp und weist
innen eine Anzahl von Einrichtungen 11 zur Abgabe von Wasser
auf, die mit dem Ende von Leitungen 12 von einer Mischeinheit 16 verbunden
sind, wobei die Mischeinheit 16 ihrerseits an die Wasserversorgung
der Einrichtung angeschlossen ist, in der die Duschkabine 10 installiert
ist.
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Die folgende Beschreibung betrifft
eine Anwendung mit allen Funktionen, die bei einer Duschkabine zur
Verfügung
stehen, dies ist jedoch nur als Beispiel zu betrachten.
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Der mit der Duschkabine gezeigte
Fall umfaßt
auch eine Multifunktionsinstallationssäule.
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In diesem speziellen Fall umfaßt die Abgabeeinrichtung 11 einen
Duschkopf 11a vom herkömmlichen
Typ an der Seitenwand, einen Duschkopf 11b an der Decke
für die
schottische Duschfunktion mit abwechselnd heißem und kaltem Wasser und eine Reihe
von Düsen 11c,
die vertikal an den Seitenwänden
angeordnet sind und die für
eine Hydromassage vom globalen und vom sequentiellen Typ verwendet werden.
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Es gibt auch Abgabeeinrichtungen 11d, 11e und 11f für eine lokale
Hydromassage.
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Genauer gesagt werden die Düsen 11d über dem
Sitz 13 dazu verwendet, eine Kaskadendusche zu erzielen,
die Düsen 11e in
der Höhe
der Schultern des Benutzers werden für eine Hydromassage im Halsbereich
und die Düsen 11f in
der Höhe
des Rückens
des Benutzers für
eine Hydromassage des Hüftbereichs
verwendet.
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Außerdem gibt es Zerstäuberdüsen 11g,
die dazu verwendet werden, einen Strom von zerstäubtem Wasser zu erhalten, um
ein türkisches
Bad zu erzielen.
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Mit der Duschkabine 10 läßt sich
auch eine fraktionale Hydromassage mit Zeitzyklen erhalten, die
mittels einer elektronischen Steuereinheit 14 vom Benutzer
ausgewählt
werden können.
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Bei der fraktionalen Hydromassage
wird in jedem Schritt des Zyklusses einzeln eine bestimmte Abgabeeinrichtung 11d, 11e, 11f im
zeitlichen Ablauf aktiviert: Auf diese Weise wird eine lokale Hydromassage
erhalten, die nach und nach den ganzen Körper des Benutzers umfaßt.
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Um dies alles zu erreichen, ist das
schematisch in der 3 gezeigte
Wassersystem der Duschkabine 10 mit einer Anzahl von Elektroventilen 15 ausgerüstet, von
denen jedes zu einer bestimmten Leitung 12 gehört, die
das Wasser der Abgabeeinrichtung 11 zuführt.
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Die Düsen 11b, 11c, 11d, 11e, 11f und 11g sind
jeweils mit entsprechenden Elektroventilen 15, zwei 15b,
drei 15c, ein 15d, ein 15e, ein 15f und
ein 15g verbunden, die die Düsen gemäß der zu erreichenden bestimmten
Funktion aktivieren.
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Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung sorgt
dafür,
daß die
elektronische Steuereinheit 14 und die Elektroventile 15 von
einer autonomen Quelle 17 mit einem Gleichstrom geringer
Spannung bei niedrigem Verbrauch versorgt werden.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Gleichstrom geringer Spannung standardisierte
Werte von 6, 9, 12 oder 24 Volt auf.
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Die Elektroventile 15 sind
vom bistabilen Typ mit sehr geringem Energieverbrauch, der Aktivierungsimpuls
hat eine Dauer im Bereich von einigen Millisekunden.
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Darüberhinaus haben die Elektroventile 15 nur
eine begrenzte Größe, sie
arbeiten in jeder beliebigen Stellung und bestehen aus rostfreiem
Stahl (der Kern) und aus Polyamid-Glasfasern (der Ventilkörper).
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Erfindungsgemäß besteht die autonome Quelle 17 aus
einem Solarzellenmodul 18, das vorteilhaft so an der Duschkabine 10 angebracht
ist, daß es
in dem Raum, in dem die Duschkabine installiert ist, natürlichem
oder künstlichem
Licht ausgesetzt ist.
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In dem beispielhaft in der 1 gezeigten Fall ist das
Solarzellenmodul 18 an einer Seite der oberen Abdeckplatte
der Duschkabine 10 angebracht.
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Bei einer hier nicht gezeigten Variante
sind zwei oder mehr Solarzellenmodule 18 vorgesehen, die
zur Versorgung der Duschkabine 10 dienen.
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Das Solarzellenmodul 18 ist über eine
geeignete elektrische Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit 14 verbunden.
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Der Aufbau der elektronischen Steuereinheit 14 ist
in schematischer Form in der 4 dargestellt.
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Die Einheit 14 umfaßt eine
Vorrichtung 20 zum Umwandeln und Stabilisieren der Spannung,
die vom Solarzellenmodul 18 zugeführt wird und die über eine
Verarbeitungseinheit 21 auf der Leiterplatte der Einheit 14 und
dann über
Kabel 25 die verschiedenen Komponenten der Duschkabine 10 und
insbesondere die Elektroventile 15 mit Energie versorgt.
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Die Einheit 14 umfaßt auch
eine Batterieeinheit 22, die in der Einheit 14 untergebracht
ist und die die Funktion des Akkumulierens von Energie hat, während die
Duschkabine 10 arbeitet, und die eine Reserveversorgung
für den
Fall darstellt, daß die vom
Solarzellenmodul 18 zugeführte Energie nicht ausreicht
oder zu Ende geht.
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Es gibt auch eine Verteilungseinheit 23,
die den Energieversorgungsabschnitt der Steuereinheit 14 darstellt
und die die Funktion des Verteilers der zugeführten Energie zu den Elektroventilen 15,
der Steuereinheit 14 selbst oder auf die später noch
beschriebene Art zu der Batterieeinheit 22 hat.
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Wenn die Duschkabine 10 mit
ihrer Arbeit beginnt, hat die Verarbeitungseinheit 21 die
Funktion des Überprüfens des
Energiezustandes des Solarzellenmoduls 18.
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Wenn die vom Solarzellenmodul 18 akkumulierte
Energie über
einer ersten Schwelle "S1 ", jedoch unter einer zweiten Schwelle
"S2" liegt (siehe das Diagramm der 5,
wobei der Energiepegel in Lumen [L] ausgedrückt ist), bewirkt die Verarbeitungseinheit 21,
daß die
elektrischen Komponenten der Duschkabine 10 über die
Energieverteilungseinheit 23 nur vom Solarzellenmodul 18 mit
Energie versorgt werden.
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Wenn die akkumulierte Energie über der zweiten
Schwelle "S2" liegt, versorgt das Solarzellenmodul 18 nicht
nur die Komponenten der Duschkabine 10 mit elektrischer
Energie, sondern führt
auch die Funktion des Aufladens der Batterieeinheit 22 aus.
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In diesem Fall führt die Verteilungseinheit 23 die
Funktion des Aufteilens der zugeführten Energie auf die Komponenten
der Duschkabine 10 und auf die Batterieeinheit 22 aus,
um die Batterien über
die Verbindung 24 wieder aufzuladen, die gestrichelt gezeigt
ist.
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Wenn die akkumulierte Energie unter
der ersten Schwelle "S1" liegt, trennt die Verarbeitungseinheit 21 das
Solarzellenmodul 18ab, und die Versorgung für die Komponenten
der Duschkabine 10 erfolgt direkt über die Verbindung 26,
die strichpunktiert dargestellt ist, durch die Batterieeinteit 22.
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Gemäß einer hier nicht gezeigten
Variante befindet sich die autonome Quelle 17 außerhalb
des Aufbaus der Duschkabine 10 und ist mit der Steuereinheit 14 über ein
geeignetes externes Kabel verbunden.
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Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung weist
eine Vielzahl von Vorteilen auf, einschließlich einer größerem Sicherheit
und eines erhöhten Komforts
für den
Benutzer, der zeitlich unbegrenzten Unabhängigkeit, der Energieeinsparung,
der Vereinfachung der elektrischen Kabelverbindungen, der Elimination
von kostspieligen Antistörfiltern
und Abschirmungen und, hinsichtlich des elektrischen Teils, der
Garantie, daß die
von den entsprechenden Stellen und Institutionen ausgegebenen Normen
erfüllt sind.