FR 3079852 A1 20191011 FR 1870406 A 20180406 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 CUVETTE DE TOILETTE MECATRONIQUE SANS RÉSERVOIR JOINTIF ET SANS UTILISATION D'EAU POTABLE DESCRIPTION : La présente invention respecte l'article L. 661-10 du Code de la Propriété intellectuelle. Il définit comme brevetables : « les inventions nouvelles impliquant une activité inventive et susceptible d'application industrielle ». Pour réduire la consommation d'eau potable, l'invention concerne une cuvette de toilette mécatronique sans réservoir jointif. La cuvette est associée à des mécanismes, procédés mécaniques, hydrauliques, électroniques, informatiques pour la sélection du type d'eau (usée - pluie), système de nettoyage à consommation d'eau déterminée et programmée, l'ensemble du dispositif inventif en relation avec une combinaison, une association de moyens, d'équipements du marché. 1 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 L'élimination du réservoir d'eau jointif standard sur l'ensemble des produits du marché actuel permet d'avoir un encombrement réduit, c'est-à-dire une profondeur avec une dimension inférieure à 45 cm, ainsi permettre exclusivement l'assise. La cuvette peut ainsi s'intégrer facilement dans un espace réduit ainsi faciliter l'ergonomie, les mouvements de l'utilisateur dans l'espace toilette, « WC ». La cuvette compacte intègre un dispositif mécatronique et plus particulièrement un mécanisme de chasse d'eau avec son sélecteur de réseau d'eau usée, collectée, potable par action manuelle ou automatique mécatronique en fonction de la mesure électronique du niveau d'eau disponible dans les réservoirs distants. L'élimination du réservoir jointif d'eau potable permet donc l'utilisation d'un réservoir déporté en environnement extérieur ainsi éliminer le bruit lors du nettoyage et lors du remplissage du volume d'eau du réservoir. Le temps de remplissage en relation avec une consommation d'eau importante et un long bruit avec les produits actuels est disparu. Le réservoir distant et le nettoyage multi-jets surfaciques par impulsion permet d'éliminer la nuisance sonore. Le niveau de bruit des solutions actuelles a généralement un pic sonore à 70 dB et une durée minimum de 10 s en fonction du volume du réservoir. Le bruit de la solution inventive est déterminé, et inférieur à 1 seconde grâce au dispositif. Le nettoyage utilise un asservissement électronique en relation avec un réseau de jets surfaciques à impulsion sous pression d'eau individuelle et non par turbulence comme sur les produits actuels. Pour réduire la consommation d'eau, la cuvette est associée , intègre un dispositif inventif d'expulsion rapide des matières fécales grâce à l'association d'un réseau de jets orientables à projection surfacique 3D capable de garantir un nettoyage parfait sans utilisation manuelle complémentaire d'une brosse. La position et l'orientation des jets permettent de garantir un quadrillage surfacique complet de l'ensemble de la cuvette intérieure cela à partir d'une simulation informatique 3D. La couverture de projection, d'impact surfacique des jets permet de garantir un nettoyage parfait contrairement à un système par tourbillon classique. La puissance du jet d'eau pendant quelques microsecondes permet d'avoir un résultat optimum. Le bruit interne n'est pas détectable à l'oreille humaine car la 2 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 solution inventive est embarquée à l'intérieur de la cuvette. Grâce à un matériau isolant (billes de polystyrène, billes de matières isolantes) mélangé à la matière de la cuvette le bruit interne est totalement absorbé. Le nano bruit à temps déterminé de la solution inventive prend en compte l'isolation phonique réelle de l'espace de toilette et plus particulièrement de l'environnement, de l'épaisseur des murs en plâtre dans les habitations les plus anciennes. C'est pourquoi, on considère que chaque forme de cuvette possède sa propre signature sonore par rapport à son environnement extérieur. La simulation prédictive 3D des bruits et plus particulièrement des différentes fréquences polluantes en relation avec les mécanismes à permis de déterminer le mélange matière adapté et plus particulièrement le pourcentage de matière isolante. Il est donc nécessaire d'associer 20% de matière isolante pour absorber le bruit intérieur lors de l'impulsion d'eau. Il est également possible d'associer des supports isolants 3D à l'intérieur de la cuvette et plus particulièrement entre le circuit d'eau sous pression et la face intérieure de la cuvette contrairement aux produits actuels sans procédé de nettoyage sous pression. L'épaisseur sera calculée à partir des équations physiques standards. Les ouvertures seront associées à des fermetures isolantes ainsi éviter tous ponts, fuites sonores. La puissance des jets est isolée par un dispositif complémentaire, une lunette en pleine matière à isolation phonique, l'ensemble associé à la cuvette. La puissance d'eau projetée au point d'impact pendant quelques nano secondes permet de décoller facilement et rapidement les matières fécales contrairement au système par tourbillon d'eau utilisant un principe par frottement rotatif. La calibration de l'orientation des jets et la puissance individuelle de chaque jet seront différentes en fonction de leurs positions par rapport à la cuvette ainsi garantir un résultat de nettoyage optimum. Les paramètres sont réglés automatiquement par la centrale électronique. Les coordonnées 3D de chaque point d'impact des jets et les coordonnées de la position des jets, permet d'identifier l'équation de la droite entre deux points, ainsi déterminer facilement les angles de roulis, de lacet, de tangage, pour chaque zone du quadrillage surfacique de la cuvette. Un asservissement mécatronique permet de gérer les composants électro-hydrauliques, un suppresseur miniature embarqué pour la régulation, une électronique de gestion de la pression va permettre de 3 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 réaliser une optimisation des projections d'eau grâce au dispositif inventif. Ce dispositif d'évacuation et de nettoyage de la cuvette intérieure est associé à un procédé complémentaire d'alimentation, d'arrivée d'eau. Le procédé inventif utilise un sélecteur manuel - automatique de réseaux d'eau. Il s'agit d'un distributeur électro hydraulique associé à des capteurs de mesure de pression d'eau en relation avec une centrale d'asservissement électronique. Le distributeur permet de sélectionner le réseau d'eau usée, d'eau de pluie collectée, d'eau de ville en cas d'urgence, l'ensemble à partir de réservoirs collecteurs distants. Le dispositif sélecteur de réseaux peut être déporté et être éventuellement associé aux réservoirs collecteurs. L'activation est réalisée par détecteur de mouvements. Une temporisation d'activation de chasse d'eau après détection de fin de mouvement humain, le processus est activé automatiquement en cas d'oubli. Un capteur de détection de bouchage du circuit d'évacuation d'eau sera intégré à la cuvette. Capteur associé à la centrale électronique. Pour justifier le volume de la consommation, un capteur de mesure de la consommation d'eau sera associé et relié à la centrale électronique et embarqué dans la cuvette. La cuvette aura un réservoir embarqué pour un produit d'entretien ainsi garantir une cuvette intérieure non graisseuse. Un micro capteur de niveau de liquide d'entretien sera associé à la centrale électronique. Un liquide parfumeur sera associé afin d'éliminer les odeurs ainsi éviter l'utilisation de l'eau en fond de cuvette. La centrale électronique sera associée à un système de communication sans fil, un réseau cellulaire ainsi transmettre des informations des états des capteurs, fonctions intégrées à un téléphone mobile, nomade, ainsi assurer une maintenance rapide grâce aux informations de pression des réseaux d'eau, de bouchage du circuit d'évacuation, de bouchage des buses, jets de nettoyage de la cuvette ainsi qu'une information de consommation d'eau. La centrale sera associée à une batterie miniature et à un accès au réseau électrique. Son intégration est possible dans les habitations, les espaces publics, les véhicules terrestres, aériens, nautiques. 4 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 Le nettoyage et l'expulsion des matières fécales sont obtenus à partir de la collecte d'une eau usée suite à l'utilisation de la baignoire, de la douche ou à partir de l'eau de pluie et exceptionnellement à partir du réseau d'eau public. La collecte des eaux est intégrée dans un réservoir distant. Le circuit d'évacuation des eaux de l'espace sanitaire (baignoire, douche, bidet, machine à laver, sèche-linge, etc.)à l'exception de la cuvette de toilette est dérivé vers le, les réservoirs collecteurs distants. Dans le cas ou le niveau du réservoir collecteur serait supérieur aux équipements sanitaires, une pompe immergée sera en mesure d'aspirer les eaux usées de l'habitation. La cuvette sans réservoir est industrialisable dans différentes matières, mélanges avec isolant (plastique, céramique, inox, porcelaine, carbone, etc.) avec différents procédés industriels (Moulage par injection, roto moulage, etc.) Des productions de cuvette avec réservoir sont déjà existantes. L'invention utilise uniquement un mélange spécifique compatible avec le moyen de fabrication. Les composants associés après fabrication du corps de cuvette seront des micro-capteurs, un distributeur, un composant programmable à faible consommation d'énergie embarqué dans une centrale. Les avantages de la solution inventive par rapport aux produits existants sont l'encombrement réduit, un nettoyage rapide de qualité sans utilisation de brosse, une évacuation des matières fécales à faible consommation d'eau, un isolement phonique , une élimination du bruit grâce à une matière de corps de cuvette l'utilisation déportée du réservoir d'eau, d'une élimination de l'utilisation de l'eau potable grâce à réutilisation, récupération de l'eau usée des sanitaires, de l'utilisation de l'eau pluie collectée, l'ensemble avec un système de gestion, de contrôle électronique avec transmission des informations sur téléphone mobile pour une maintenance rapide. INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT : Le capteur de mouvement électronique à zone de détection intégré, embarqué dans la cuvette (Détecteur en face avant - A) de toilette active le mode attente du processus de nettoyage. Après départ de la personne humaine, la centrale mécatronique active la temporisation pour vérification de présence et lance automatiquement la chasse d'eau . En cas d'oublie, une activation programmée est lancée par la centrale électronique (CE) embarquée dans la cuvette suite à la détection de matières fécales ou d'urines par des capteurs embarqués. Suite à l'activation de la chasse d'eau (A), celle-ci active le sélecteur (S) de réseau d'eau distant. Le sélecteur mesure la pression d'eau du circuit d'eau usée - collectée afin d'ouvrir sa vanne embarquée ainsi alimenter le réseau de nettoyage de la cuvette. Pour garantir une autonomie totale, le sélecteur distant est associé à une batterie, elle-même en relation avec un générateur d'énergie (E) éolien ou solaire. En cas d'eau usée ou collectée non disponible dans le ou les réservoirs collecteurs distants, le sélecteur active le réseau d'eau de la ville. Grâce à une pré-orientation des jets de nettoyage de la cuvette, un pré réglage de la forme 3D du jet, une pré-programmation de la pression du jet afin de garantir un nettoyage complet des zones, du quadrillage surfacique de la cuvette intérieure. L'eau sous pression est expulsée du réseau de jets afin d'effectuer sa mission de nettoyage. Le circuit d'eau pour le nettoyage est géré par un système de contrôle commande électronique ainsi garantir une ou plusieurs impulsions d'eau identique au cours du cycle de vie de la cuvette de toilette. Le système électronique permet de mesurer la consommation d'eau de manière journalière, hebdomadaire, mensuelle, annuelle. Au cours de l'opération de nettoyage, un liquide parfumeur est mélangé au circuit d'eau de nettoyage pour éliminer les odeurs après utilisation. L'activation de la chasse d'eau propulse l'urine et les matières fécales dans le circuit du tout à l'égout de la ville ou dans une fosse septique privée. 6 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 ACTIVITÉS INVENTIVES : L'homme du métier pourra découvrir une cuvette sans réservoir joint en relation avec des procédés techniques inventifs et ingénieux de nettoyage, d'éjection des matières fécales, de maîtrise de la consommation d'eau, d'un sélecteur de réseaux d'eau usée distant. Le produit et ses procédés inventifs seront reconnus « si, pour un homme du métier, l'invention ne découle pas d'une manière évidente de l'état antérieur de la technique ». En effet, l'homme du métier va prendre connaissance d'une cuvette de toilette mécatronique avec centrale électronique et de communication pour la gestion du nettoyage et de la consommation d'eau prochainement ou déjà très précieuse et rare dans certains pays du globe terrestre. Selon les directives européennes, « L'homme du métier est un praticien normalement qualifié au courant de ce qui formait les connaissances générales communes dans la technique ». Le progrès technique consiste à utiliser un système électronique de gestion de la consommation de l'eau, à ne plus utiliser un réservoir jointif d'eau potable avec la cuvette de toilette, mais de le remplacer par un réservoir distant d'eau usée ou de pluie. La première rupture du présent dispositif inventif avec les techniques connues dans l'art antérieur qui la rend non-évidente pour l'homme du métier est l'utilisation d'un procédé de nettoyage de cuvette de toilette assistée par une centrale électronique, véritable ordinateur miniature embarqué pour une projection par impulsion d'eau à partir d'un quadrillage surfacique complet de la cuvette ainsi garantir une expulsion rapide des matières fécales, à faible consommation d'eau, sans utilisation de l'eau potable, sans bruit de rechargement du réservoir d'eau cela grâce à un collecteur, réservoir distant d'eau collectée ou usée. La deuxième rupture technologique est également liée l'utilisation d'un système d'asservissement et de gestion, contrôle électronique du temps d'utilisation de la projection d'eau. La projection d'eau est unitaire ou répétée pendant une durée déterminée. 7 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 La troisième rupture technologique est l'utilisation d'un système de communication sans fil capable de mesurer la consommation réelle de l'eau usée, d'informer le service maintenance en cas de bouchage, de sélectionner automatiquement le réseau d'eau en fonction de l'eau disponible dans les collecteurs réservoirs. La quatrième rupture est l'utilisation pour le corps de la cuvette d'un mélange spécifique avec micro billes de matières isolantes. L'assemblage, la combinaison des différents procédés inventifs avec cuvette sans réservoir permettent de répondre à l'objectif d'élimination d'exploitation de l'eau potable. L'élimination de l'eau potable dans le procédé de nettoyage, d'évacuation des matières fécales permet d'avoir une réduction économique pour les propriétaires et est le premier paramètre de succès commercial. La pénurie d'eau potable dans différents pays du globe vient justifier le succès de la solution inventive. 8 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué sont comme il suit, les revendications inventives suivantes : - Une cuvette de toilette sans réservoir jointif d'eau potable avec gestion mécatronique embarquée (consommation des réservoirs distant d'eau usée, de pluie, du nettoyage à impulsion d'eau programmée, d'absorbeur d'odeurs, de bruit, de mesure de la consommation d'eau usée, etc.). Le gestion mécatronique est gérée par une centrale électronique et son composant programmable ( micro contrôleur et FPGA) avec un modem de communication sans fil (cellulaire, WiFI, etc.) embarquée dans la cuvette de toilette pour envoyer des messages de maintenance à distance sur le bouchage des toilettes, le niveau d'eau des réservoirs, la consommation, le contrôle commande des impulsions d'eau du système de nettoyage. Cette cuvette de toilette sans réservoir jointif, sans réservoir d'eau potable mais à gestion mécatronique de réservoirs distants en eau usée ou de pluie collectée et associé à un réservoir embarqué de mélanges, produit d'entretien biologique et liquide parfumé absorbeur des mauvaises odeurs. L'ensemble intégré à la cuvette pour un encombrement réduit, une réduction du poids, un volume de transport moins important, un coût économique et logistique faible. - Une mécanisme de chasse d'eau mécatronique capable de s'activer à partir d'une détection d'urine et de matière fécales ainsi pouvoir nettoyer la cuvette de toilette en cas d'oublie. Une chasse d'eau électronique capable également de sélectionner à distance le réseau d'eau disponible et plus particulièrement le collecteur réservoir d'eau usée, collectée. En cas de panne, l'eau de la ville est exceptionnellement mise en fonction en raison du faible niveau d'eau usée - collectée disponible. La chasse d'eau est associée à la centrale électronique pour effectuer un changement de position si un capteur, détecteur de niveau d'eau, de pression est insuffisant par rapport aux seuils fixés. 9 INVENTION - BROUARD Laurent - 2 AVRIL 2018 La forme de la cuvette est sans bride intérieure circulaire pour la retenue d'eau, source d'accumulation au cours du cycle de vie du produit de matières sales, ainsi pouvoir justifier que le nettoyage par tourbillon d'eau existant ne permet pas d'améliorer les performances. L'avantage de l'invention consiste à utiliser une forme avec un profil totalement lisse sur la cuvette intérieure ainsi éviter l'encrassement et garantit un nettoyage, une expulsion rapide et déterminée. La surface lisse permet d'intégrer dans la partie supérieure, dans la matière de la cuvette un espace pour des micros jets d'eau. Cette surface associe des trous pour une fixation embarquée, orientation des jets d'eau, sur l'ensemble de la partie elliptique haute de la cuvette et sur plusieurs niveaux. Un corps de cuvette de toilette avec mélange de matières et plus particulièrement des micros billes isolantes. - Un procédé de nettoyage et d'expulsion des matières fécales à assistance électronique en relation avec la chasse d'eau mécatronique à partir d'un réseau de jets d'eau à projection surfacique de forme 3D à pression unitaire variable et orientable pour une couverture de l'ensemble du quadrillage 3D surfacique de la cuvette interne de la cuvette de toilette. Les dimensions du quadrillage sont obtenues par projection à plat de la surface 3D de la cuvette intérieure. La longueur de projection d'eau de chaque jet en fonction de la puissance programmée permet d'associer plusieurs carreaux du quadrillage. Le nombre de jets d'eau sera calculé en fonction du nombre de carreaux ainsi garantir un nettoyage à 100% dans toutes les zones mêmes dans le trou d'évacuation. Dispositif de nettoyage sans bruit, mais avec un nono-bruit inférieur à la résistance sonore de la matière du mur des toilettes. L'association d'un temps d'impulsion d'eau programmé permet au bruit de ne pas être décelé par l'oreille