无边缘型马桶的制作方法
【专利说明】无边缘型马桶
[0001]相关申请交叉参考
[0002]本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求于2012年2月24日提交的美国临时专利申请N0.61/603232的权益，其整体公开内容以引用的方式纳入本文。
【背景技术】
技术领域
[0003]本发明涉及用于移走人类或其它废物的马桶的领域。本发明还涉及无边缘而进行有效冲洗工作的马桶的领域。
[0004]相关技术的描述
[0005]用于移走诸如人类废物的废品的马桶是众所周知的。多数马桶以重力作为动力且通常包括两个主要部分:水箱和便池。水箱和便池可以是分开的构件，其联接在一起以形成马桶系统(通常称为分体式马桶)，或者可以组合成一个整体单元(通常称为一体式马桶)。
[0006]通常位于便池后部上方的水箱容纳用于启动将废物从便池冲洗至下水管的水，以及用清水填充便池的水。不是所有的马桶都有水箱，例如，在许多商业建筑中安装有内嵌冲洗装置的马桶。当用户想要冲洗马桶时，他启动冲洗装置。这种冲洗装置可位于不具有水箱的马桶后侧的墙壁内，位于壁挂式马桶后面的上方或位于水箱内。当启动冲洗控制杆时，例如按下水箱外部上的冲洗把手，冲洗循环开启。一个典型的例子是，当按下冲洗控制杆时，其移动水箱内部上的链条或杠杆，链条或杠杆动作以提升和打开冲洗阀，致使水从水箱流入便池，由此启动马桶的冲洗。
[0007]多数马桶被设计有三个普遍功能以适应特定的冲洗循环。第一是将固体和其它废物移到排水管。第二是清洁便池以移走沉积或粘至便池表面的任何固体或液体废物，第三个功能是调换便池中的预冲洗水量，从而在两次使用之间在便池中保留相对清洁的水。
[0008]为了实现上述三个功能，马桶便池的设计采用了由盆体、水路和边缘。盆体用作一种存储器，该存储器用于预冲洗水和收集废物。水路将盆体与排水管线流体连接并阻止下水管气体的回流。而且，通常形成为可搭载冲洗水的中空构件的边缘沿着盆体的表面分配水以提供清洁。
[0009]在具有这种标准构造的马桶中，清洗有时是一个问题，因为即使马桶具有用于冲洗便池的主盆体的良好冲洗设计，在边缘下仍难以得到良好的向上清洁作用。边缘出口端口通常位于边缘的下侧，并将流动朝着盆体的壁向下和向外导向。污垢、人的粪尿和病菌能够在边缘上或下侧积聚，在边缘上或下侧只有人工清洗能够清除这些污垢、人的粪尿和病菌。由于边缘的下侧不容易被清洗便池的人看到，有潜在危害的物质可以在边缘下侧保留很长的时间。事实上，研宄表明，即使尝试清洗，沙门菌可以在马桶便池的边缘下存活长达四个星期，见 J.Barker 等人的 J.Appl.Microb1logy 2000, 89 期，127-144 页。
[0010]马桶便池的标准的盆体-水路-边缘结构所呈现的第二个相关的问题是其用作站立的男性的小便池时的有效性。该标准结构具有悬于盆体表面的边缘，这减少了可用于接受尿流的区域。因此，标准结构的马桶的边缘更容易被错误的尿流弄脏。如先前所提到的，在冲洗循环中，通常没有提供任何装置用于边缘自身的自动清洁。在这样的情况下，手动清洗是必需的。
[0011 ] 马桶便池的标准的盆体-水路-边缘结构所呈现的第三个相关的问题是使用玻璃体瓷器制造这种几何形状的相关复杂性。悬垂的边缘使得用于形成马桶便池的几何形状的模具的配置必须更加复杂。边缘的凹进部分(边缘下侧和盆体交界处)不能够由单一模具形成而无需在铸造后将模具锁定在位。所需的几何形状必须通过以下方式形成:或者通过
(I)将边缘作为与盆体独立的实体铸造并将两个构件粘附在一起；或者(2)使用一套松的模具，该模具可以组装和拆卸以形成作为单个实体的马桶，但仍移除形成盆体和边缘的凹进的模具。
[0012]以重力作为动力的马桶可被分为两大类:直冲式和虹吸式。直冲式马桶中允许马桶便池内的水位在所有时候保持相对恒定。当启动冲洗循环时，水从水箱流出并溢入便池。这导致水位的快速上升且过量的水在水路的堰上方溢出，携带与之一起的液体和固体废物。在冲洗循环结束时，便池中的水位自然回到由堰的高度决定的均衡水平。
[0013]在虹吸式马桶中，水路和其它水力通道设计成使得在水添加至便池时在水路中启动虹吸。虹吸管本身是上下颠倒的U状管，其将水从马桶便池抽至下水管。当启动冲洗循环时，水流入便池并在水路中的堰上方比其离开出口到排水管更快地溢出。足够的空气最终从水路的下腿移走以启动虹吸，虹吸又将剩余的水抽出便池。当虹吸中断时便池中的水位因此远低于堰的水平面，且需要提供单独的机构以在虹吸式冲洗循环结束时重新填充马桶便池以重新建立原始水位和抵抗下水道气体回流的“保护性密封”。
[0014]虹吸式和直冲式马桶具有固有优点和缺点。虹吸式马桶由于要求将大部分空气从水路的下腿移走以启动虹吸而倾向于具有更小的水路，这可能导致堵塞。直冲式马桶可通过大水路起作用，但通常要求在便池中更小量的预冲洗水以实现大部分国家的管道规范中要求的100:1的稀释程度(即，在冲洗循环期间，便池中99%的预冲洗水量必须从便池移走并用清水替换)。该更小的预冲洗量本身表示为小“存水表面积”。该存水表面积或便池中预冲洗水的表面面积在维持马桶的清洁方面扮演重要的角色。大存水表面积增加了废物在接触马桶的陶瓷表面之前接触水的可能性。这减少了废物在陶瓷表面的粘着，使得马桶更容易经由冲洗循环清洁其自身。具有小存水表面积的直冲式马桶因此在使用之后，需要频繁手动清洗便池。
[0015]虹吸式马桶具有能够通过便池中更多的预冲洗水量和更大的存水表面积来起作用的优点。这是可能的，因为在冲洗循环最后，虹吸作用将大部分预冲洗水量从便池抽走。当水箱重新填充时，重新填充水的一部分被引入便池中以使预冲洗水量返回至其原始水平。以此方式，实现很多管道规范中要求的100:1稀释程度，即使相对于从水箱离开的冲洗水，便池中的启动水量显著更高。在北美市场中，虹吸式马桶已经获得了广泛的接受且现在被视作标准的、被接受的马桶形式。欧洲市场中，直冲式马桶仍更被接受和受欢迎，而两种版本在亚洲市场都是普遍的。
[0016]根据用于实现冲洗动作的水力通道的设计，以重力作为动力的虹吸式马桶可被进一步分成三个大类。这些种类是:非喷射、边喷以及直喷。
[0017]在非喷射便池中，所有的冲洗水离开水箱进入便池入口区域并流过主歧管进入标准边缘。水通常经由如上所述的边缘的下部的一系列孔排出。需要相对高的流率以在水路的堰上方足够快速地溢出水，以置换下腿中足够的空气并启动虹吸。在盆体的清洁方面，非喷射便池通常具有足够良好的性能，但通常没有提供任何用于清洁边缘自身的表面的装置。大块物体移除相对较差，因为水馈送至水路是低效的且是紊流，这使得更难以足够填充水路的下腿和启动强虹吸。因此，非喷射马桶的水路通常直径更小并含有设计成阻碍水流动的弯曲和收缩。不幸的是，在大量废物移走方面，更小的尺寸、弯曲和收缩导致差的性能，并导致频繁堵塞状况，这对于终端用户是极其不令人满意的。在容易冲洗或清除堵塞之前，当废物有机会位于便池中或堵塞在水路中时，这种堵塞也可能导致清洁的问题。
[0018]马桶的设计者和工程师已经通过包含“虹吸喷射”来改善虹吸式马桶的大量废物移除。边喷马桶便池中，冲洗水离开水箱，流过歧管入口区域并流过主歧管进入如上所述的边缘通道。水经由定位在边缘下方的一系列孔围绕便池的周界散布。剩余部分的水流过定位在边缘前部处的喷射通道。该喷射通道将边缘通道连接至定位在便池的水坑中的喷射开口。该喷射开口尺寸被设置并定位成直接在水路的开口处发送强力水流。当水流过喷射开口时，其用于比非喷射便池可实现的更有效和更快地填充水路。流到水路的该更有力和快速的水流使得马桶能够设计有更大的水路直径以及更少的弯曲和收缩，相对于非喷射便池，其又改善在大量废物移除方面的性能。虽然更少量的水流出边喷马桶的边缘，因为流过边缘通道的水被来自水箱的上游水流加压，便池清洁功能比较好。这允许水以更高的能量离开边缘孔并在清洁便池上进行更有效的工作。即便如此，具有悬垂表面的边缘设计的存在仍有清洁和卫生的问题，需要人工清洗。但如上述地，一般不设有用于清洁边缘自身的表面的装置。
[0019]虽然边喷便池通常优于非喷射的便池，水必须行进穿过边缘至喷射开口的长水路消散和浪费了大量的可用能量。根据这种思想改进的直喷便池在废物大量移除方面可以实现更好的性能。在直喷便池中，冲洗水离开水箱并流过便池入口和流过主歧管。在这里，水被分成两个部分:一部分流过边缘入口端口至边缘通道(与如上所述类似的设计)，边缘通道的主要目的是实现所需要的便池清洁。第二部分流过喷射入口端口至“直喷通道”，该“直喷通道”将主歧管连接至在马桶便池的水坑中的喷射开口。直喷通道可采取不同形式，有时单向围绕马桶的一侧，或“双馈送”，其中，对称通道在连接至歧管的两侧都下行至喷射开口。与边喷便池一样，喷射开口尺寸被设置并定位成直接在水路的开口处发送强力水流。当水流过喷射开口时，其用于比非喷射或边喷便池可实现的更有效和更快地填充水路。流到水路的该更有力和快速的水流使得马桶能够设计有甚至更大的水路直径以及最少化弯曲和收缩，相对于非喷射和边喷便池，其又改善在大量废物移除方面的性能。有了这样的改进，实现了更好的冲洗，但边缘自身的边缘清洁仍然是一个问题。
[0020]多个发明目标在于通过直喷概念的优化来改善虹吸式马桶的性能。例如，美国专利N0.5，918，325中，虹吸式马桶的性能通过改善水路的形状来改善。美国专利N0.6，715，162中，通过使用具有含入入口的半径的冲洗阀和水非对称流入便池来改善性會K。
[0021]如上所述，直喷马桶提供更好的冲洗，然而，便池清洁能力可被提高。由于直喷便池的水力设计，进入边缘通道的水不被加压。而是，其仅在喷射通道被填充和加压之后溢入边缘通道。结果是离开边缘的水具有非常低的能量且直接喷射马桶的便池清洁功能一般劣于边喷和非喷射马桶。当减少冲洗量时，该方面尤其受影响。
[0022]该问题早美国专利申请N0.2010/0186158 Al中被解决，美国专利申请N0.2010/0186158 Al描述了由于下喷射部分和边缘部分之间的溢流而引入涡流作用的马桶。在边缘流动中，进入的水被分开，从而均匀地左右流入边缘，且水的一部分被引至边缘部分后部的各种“槽”，其将水切向地喷入便池以改善清洁和冲洗动作。
[0023]美国专利申请N0.2009/0241250 Al还提出了通过设置加压外缘和直接馈送喷射构造来解决现有技术的问题，该加压外缘和直接馈送喷射构造能够使用低水量增强清洗和足够的虹吸，满足当前的环保水使用标准。然而，这并没有解决边缘清洁的问题。
[0024]国际公开号W02009/030904A1教导了在便池的上表面不具有边缘的马桶，该便池具有用于通过一系列的孔引入水的悬垂部。相反，所有的水箱冲洗水进入便池的主歧管，然后进入在便池的顶端的后部的两个相对的入口。搁板状脊或导水件形成于便池中，在该搁板状脊或导水件上进入便池的水大致水平地行进直到其更加靠近便池的前部，在便池的前部，水朝着便池的底部大致竖直地行进以产生冲洗羽流。边缘或导波件能够向下倾斜一个角度以使流动的一些部分沿竖直方向溅出引导件获得一些清洁作用。
[0025]英国专利N0.GB 2 431 937示出了一种变型的朝便池的前部变窄的边缘，其可以最小化一些清洁问题，且水通过边缘中的弯曲开口进入通过便池的后部从而以圆形地或弧形地方式进入便池。该便池具有用于在便池的内部产生用于清洁的更圆形的流动的内面。
[0026]尽管当今市场上的重力驱动的冲洗马桶的设计在盆体清洗方面变得越来越有效(即使是在水使用标准越来越严格的情况下)，特别是在推出加压边缘的情况下，马桶便池的传统边缘设计(在底部具有孔，用于引入清洁便池区域的水)仍存在下表面更加难以清洁和隔绝细菌的问题。最近推出的无边缘型马桶在避免边缘清洁问题方面提供了一种替代，但迄今为止，依靠回旋动作特性或沿导向件推冲洗水的动作同时沿着引导路径并在便池的前部平衡竖直的和水平的流动足以实现充足的冲洗动作。此外，现有无边缘型马桶技术的目的通常在于直冲式冲洗作用，存在着便池的小存水表面积和容易污染的缺点。
[0027]本领域需开发一种马桶，其实现使用边缘清洗功能以辅助便池表面清洁的更加传统的以重力作为动力的马桶的好处，同时实现优异的冲洗功能但无需传统边缘仍可以提供这些性能。更佳地，这种马桶也能够在现代的低耗水量马桶中提供充足的虹吸。
【发明内容】
[0028]本文描述了一种独特的无边缘型马桶，其也是虹吸式、以重力作为动力的马桶。该马桶包括马桶便池组件，该马桶包括马桶便池组件本体和用于接收来自流体源的流体的马桶便池组件入口 ；在马桶便池组件本体中的马桶便池，所述马桶便池具有便池内表面，所述便池内表面具有上周缘，其中马桶便池的所述便池内表面界定用于在冲洗过程中接收流体的内部区域，所述内部区域与所述马桶便池组件入口流体连通，且便池内表面的上周部配置成具有隔板，该隔板形成在上周部中并沿着上周缘下方的便池内表面的上周部的至少一部分；用于与下水道出口流体连通的马桶便池组件出口 ；喷嘴，所述喷嘴具有与马桶便池组件入口流体连通的喷射入口、与马桶便池组件出口流体连通的喷射出口，和在所述喷射入口与喷射出口之间延伸的至少一个喷射通道；歧管，所述歧管具