CN101511738A - 具有捕集注入气味的水蒸汽和水回收系统的脱水马桶 - Google Patents

Abstract

一种自持式脱水马桶，具有捕集气味的水蒸汽和水回收系统。该脱水马桶包括：桶身，连接到桶身的脱水装置，从脱水装置伸出的水蒸汽、气体和蒸气管道，从脱水装置接受水蒸汽、气体和蒸气到其的水供应注入水箱，向水源供应臭氧的臭氧发生器，连接到注入水箱的真空泵，以及向脱水装置、臭氧发生器、控制电路和真空泵供电的电源。脱水装置具有加热装置和螺旋桨装置来辅助脱水过程。脱水马桶再使用水蒸汽并用注入水箱内的注入室捕集气味和蒸气。

Description

具有捕集注入气味的水蒸汽和水回收系统的脱水马桶

背景技术

1.技术领域

可移动或固定的模块化自持式脱水马桶将人类排泄废物降解成清洁的粉末并通过回收来自脱水装置的水蒸汽以及不想要的废气和蒸气并通过扩散将水蒸汽、废气和蒸气与臭氧混合到系统水储存器内来减少气味。脱水马桶包括用于处理灰水使所述灰水可用于二次使用的注入箱。

2.背景技术

在工业化国家，除了规定使用1.6加仑抽水马桶的情况之外，各种马桶冲洗要使用四至七加仑的水。典型的家庭平均每年使用超过四万加仑的水仅用来冲洗其马桶。海洋和湖泊充满大量部分处理或有时未经处理的人类排泄废物，这些废物污染了世界上很多地区。即使是进行某些形式污水处理的大城市地区维持的城市污水处理系统也产生进入周围湖泊、海洋和溪流的大量不想要的废品。此外，由通常将未处理的废物排放到水环境中的大小船只还引起其他水污染。

本发明通过提供一种便携的自持式蒸发马桶来克服现有技术中存在的问题，该马桶可将人类排泄废物脱水，减少冲洗所需要的水的量并减小从马桶系统发出的气味，然后将清洁的粉末放入真空清洁器型袋或中央真空系统内。

发明内容

一种用于去除人类排泄废物的便携的自持式马桶，包括脱水装置、桶身、真空电动机、连接到桶身的马桶座圈以及连接到马桶座圈和桶身的马桶盖。桶身包括用于将水喷到桶身表面上以进行冲洗的一个或多个喷嘴。

马桶包括供应水并回收水的水箱，该水箱连接到桶身以向桶身提供冲洗水并从水蒸汽和不想要的气体和蒸气的回收中捕集气味。

废物脱水装置通过冲洗阀连接到桶身的出口，冲洗阀可电动操作或人工操作以将废物冲入脱水装置并一旦转移了废物就密封脱水装置隔室。

脱水装置包括用于将容纳在其中的固体和液体废物的温度升高到212华氏度以上来蒸发废物并减少病菌。与脱水装置一起采用旋转桨装置来混合和研磨废物混合物。通过连接到脱水装置内的各桨装置的电动机来旋转桨装置。

脱水装置将液态废物和水转换(用加热)成气体蒸气和水蒸汽，同时将固态废品降解成干粉。

真空电动机和管道通过止回阀与脱水装置流体连通连接。通过产生较低的气压，真空泵根据止回阀的定位而从脱水装置去除干粉废物。

脱水装置具有连接到真空泵的入口管道，在脱水装置和真空泵之间有止回阀。真空泵具有到诸如袋之类的收集器的输出，用于从脱水装置将粉末状脱水的固体废物抽入袋内以供处置。

该系统还包括蒸汽泵，该蒸汽泵从干燥装置去除水蒸汽以及不想要的气体和有气味的蒸气、添加臭氧(O₃)并将来自储水箱的水与水蒸汽、气体和蒸气混合并将混合物转移回水箱以去除气味并作为水再度使用。蒸汽泵通过止回阀与水箱流体连通。臭氧发生器连接到从水箱到蒸汽泵的供应管线。分开的返回管道将来自蒸汽泵的水、气体、水蒸气和水蒸汽流送回回水箱。

以下讨论马桶的运作。可从用于单独单元的自持式储水箱、从服务于若干马桶的远程灰水箱或从家用城市水源接受用于桶身的水源。

当按压按钮或当关闭马桶盖时，由电动机打开设置在桶身和到脱水装置的入口之间的冲洗阀。如果没有可用的电，冲洗阀也可用脚踏板或电池备用电源人工打开。

水射流将水引导到桶身内并将废物引导到脱水装置内。然后关闭冲洗阀并密封脱水装置隔室。在预定次数的冲水之后，桨装置电动机会旋转桨装置进行混合和搅拌，并同时打开脱水装置内的电加热元件来将混合物加热到212华氏度以上。当液态材料已经蒸发以产生水蒸汽、气体和蒸气时，打开蒸汽泵并打开通到脱水装置隔室的止回阀。蒸汽泵将水蒸汽、气体、蒸气和气味从脱水装置抽入水管线内以进行回收。继续该过程，直到所有的气体湿气从脱水装置去除为止。

通过蒸汽泵从脱水装置去除的水蒸汽、气体和蒸气还接受已与臭氧混合的水源输入水。臭氧和水与水蒸汽、气体和蒸气混合，所有这些都返回到水箱。该过程从脱水装置去除气味，将水蒸汽、气体和蒸气放入水中的溶液内并用臭氧基本上消除由脱水装置所产生的大部分气味并对液体进行消毒。

一旦固态废物已在脱水装置中被加热元件充分干燥，就关上蒸汽泵并打开真空泵，止回阀向真空泵打开，真空泵将干燥废物从脱水装置隔室去除并将干燥粉末废物放入袋内以供处置。或者，可将马桶连接到中心真空系统。

该系统可运用于多个单独的马桶，各马桶连接到灰水源。

如果马桶盖处于打开位置，则使用安全开关来停止所有的电动机和加热器。

将臭氧引入水蒸汽、气体和蒸气废气以及水源以帮助消除可能存在于在脱水装置中由加热器产生的水蒸汽和其他不想要的气体和蒸气中的气味。

在马桶的替代实施例中，储水箱会包括一个或多个气体扩散器和形成注入箱的气体扩散室，气体扩散室使水蒸汽、不想要的气体和蒸气，尤其是气味直接扩散到水箱中的水中并直接注入到水中，由此消除从产生的气体直接到储水箱内的气味。还可使用扩散室来处理灰水。

本发明的目的是提供一种改进的自持式马桶和用于用最少量的水有效率地处理和处置人类排泄废物并减小马桶系统周围的气味，同时提供用于返回到供应水箱的回收水的方法。

本发明的另一目的是提供一种用于马桶的便携式脱水装置，该装置可成功地有效率地处理人类排泄废物并去除气味，且可包含在单个自持式马桶内或多马桶系统内，这些马桶都是可移动或固定的，并可用于住宅、商业或工业应用且还用在诸如大小船只、飞机和陆用车辆之类的移动环境中。

根据此后会变得明显的这些和其它目的，现具体参照附图描述本发明。

附图说明

图1示出对于使用脱水装置的自持式可移动或固定的脱水马桶的本发明的示意框图。

图2示出根据本发明的脱水装置和马桶系统的运行和方法的流程图。

图3示出移除了室壳的包括脱水装置的马桶系统的立体图。

图4示出用在脱水装置中的缸体的剖视立体图，该缸体具有螺旋叶片。

图5是根据本发明马桶系统的分解图。

图6是本发明的另一替代实施例的示意图，示出用于马桶的气味和污染物去除注入装置。

图7示出本发明的替代实施例的示意性框图。

具体实施方式

现参照附图，且具体参见图1，本发明以附图标记10示意性地示出，它包括具有马桶座圈14和马桶盖16的桶身12，且具有指示马桶盖正确关闭的开关16a。

桶身12接受来自储水箱36的水，储水箱可以是用于各马桶的独立的水箱、来自从服务于几个单独的马桶的大储水器的灰水供给或进入保持箱内的城市水源。

本发明的重要元素之一是包括至少一个加热元件的脱水装置20，加热元件可将沉积在其中的液态或固态废物材料(包括设置在其中的液体)加热到212华氏度以上。脱水装置20还包括可在缸体内旋转以研磨该装置20内的废物材料的一个或多个桨装置。电动机22用于驱动桨装置(图4)并连接到可以是电池或常规电源的电力源24。电力源24还连接到脱水装置20和容纳在其中用于电加热的加热元件。

可密封冲洗阀18将桶身12的输出连接到脱水装置20的入口。除了与来自水箱36的某些水以及桶身内的喷射射流联合将废物冲出桶身以帮助移动废物材料通过开口阀18进入脱水装置20时之外，冲洗阀18通常关闭。一旦完成冲洗过程，阀18保持密封并关闭。脱水装置隔室气密密封。电气致动冲洗阀18；但是，如果有电源故障，冲洗阀18可用电池电力打开或者设置可脚致动的机械开启器。

该系统包括蒸汽泵32，蒸汽泵32由管道46和50经过止回阀28连接到脱水装置。蒸汽泵32在止回阀28打开且阀30关闭时将水蒸汽、湿气、气体和蒸气抽出脱水装置20，在蒸汽泵中，水蒸汽、气体和蒸气与来自水箱36的水(该水还包括来自连接到处于水箱36和蒸汽泵32之间的水管道42的臭氧发生器34的臭氧)(在蒸汽泵中)混合。从蒸汽泵32出来的返回管道40将在蒸汽泵中结合的水、水蒸汽、蒸气和臭氧，包括来自脱水装置20的污染气体和气味以及其它蒸气，抽吸入溶液中，在那里液体的气态混合物通过返回管道40抽回到保持水箱36，从而使气味无害化。水蒸汽凝结且不想要的气体和蒸气被捕集在水箱中的溶液中。

通过管道48经过阀30到脱水装置和管道50还设有真空泵26。当阀28关闭且阀30打开，在脱水过程结束时，在固态废物材料已降解成粉末且水蒸汽和蒸气已从脱水装置隔室去除之后，真空泵26会从脱水装置20抽吸粉末状废物材料通过真空泵到达可处置粉末废品的袋38。

图1示出控制电路25，控制电路25包括软件和硬件，硬件连接到用于脱水装置、冲洗阀18、阀28和30、真空泵26和蒸汽泵以及电动机32和32a的电源和电动机22。控制电路用于打开和关闭电气设备以保存能量时(尤其是如果系统使用电池的情况下)，自动向位于脱水装置20内的加热元件提供定时以正确地打开和关闭以及用于阀。

根据放入脱水装置20的废物材料的量，在进行一定次数的冲洗之后，脱水装置20可循环运作。当脱水装置20启动且冲洗阀18密封并关闭时，脱水装置20内的加热元件打开以将废物材料加热到212华氏度以上，同时，桨装置叶片旋转，研磨脱水装置20内缸体中的固体废物材料。在过程中的某些点，阀28打开，且蒸汽泵将水蒸汽、气体、液体、水、湿气和蒸气抽出脱水装置，使排出材料与来自水箱36内管道42的水结合并将结合的材料通过作为到水箱36的返回管线的管道40泵送回水箱36。在处理过程中已从脱水装置去除水蒸汽、气体和蒸气之后，阀28会关闭，且阀30会打开，使干燥的粉末残渣抽出脱水装置到达袋38内。

整个脱水过程由安装在电路板上的控制电路25控制，电路板编程成控制温度、计数冲洗次数、打开和关闭电动机、控制水流量并还控制放泄阀、冲洗阀和安全开关。

应当注意，用于冲洗桶身12的来自储水箱36的水再次被捕集在脱水装置内，与气体和蒸气(包括来自废物材料的气味)一起转变成水蒸汽，它们都被放入蒸汽泵32中的水中的溶液内并返回到保持水箱36。气味被捕集在水箱36内的水中。

本发明的方法包括向马桶提供可能来自于自持式水箱、来自于远程灰水水箱或来自于家用水源的水以清洗桶身，所有这些都返回到水箱。

桶身和脱水装置之间的冲洗阀18包括球阀组件，如果电源关闭，则该球阀组件可用人工脚踏板打开。当按下按钮或当马桶盖关闭时，还可用电动机打开球阀。具体地说，球阀18具有密封结构。

当废物材料在预定次数的冲洗之后的一定时间进入脱水装置，打开桨装置电动机并开始搅动，打开电加热元件以将温度升高到212华氏度以上并打开蒸汽泵以将水蒸汽、气体和蒸气抽出脱水装置。在蒸汽泵处水蒸汽、气体和蒸气与来自水箱的水混合。该水还包含臭氧。水蒸汽、气体和蒸气被水捕集并返回到水箱36。

一旦残余粉末废物被干燥，则关闭蒸汽泵并打开真空泵，真空泵将粉末废物抽到袋内进行处置。

现参照图2，示出从桶身内的废物开始的整个过程。一旦马桶盖关闭，放泄阀启动，打开桶身到脱水装置的通路，从而废物流入脱水装置内。然后放泄阀关闭并密封。由桨装置和电动机将废物混合和搅拌。还在x次冲洗之后将废物加热到212华氏度以上。在某些时间点，蒸汽阀打开，使水蒸汽和水能从脱水装置去除，在脱水装置中其与来自水箱的水和臭氧混合并放回到溶液，由此去除气味并防止气味逸出。当过程结束时，蒸汽阀关闭。在某些时间点，当材料和残渣已降解成粉末时真空阀打开。真空阀打开且固体通过真空端口去除进入袋以进行处置。

现参见附图，且具体参见图3，示出脱水装置20与桶身分开，脱水装置通过孔20a连接到桶身冲洗阀并连接到桶身。示出蒸汽泵32通过管道50连接到脱水装置并包括转动泵的泵电动机32a。将水从储水箱36通过管道42带入蒸汽泵32内，当蒸汽阀28打开时，水与来自管道50的水蒸汽、气体和蒸气混合，使包含水蒸汽、气体的混合物和水(包括来自臭氧发生器34的臭氧[图1])的水能进入返回水箱36的管道40。

当已干燥的残余废物材料已脱水并准备泵送到袋内以进行处置时，连接到脱水装置的管道50连接到通往真空泵的管道48以将干燥残渣抽出脱水装置。

参照图4，在各圆筒形室44和46内有螺旋叶片78和84，螺旋叶片78和84纵向设置在所述缸体44和46内。螺旋叶片78和84连接到为螺旋叶片提供旋转的电动机62，该电动机使叶片沿第一方向运动并然后沿第二方向运动。叶片或桨装置的目的是将固体材料与液体分开以通过导电加热元件的加热来加速蒸发、浸软废物、清洗侧面并辅助废物的排空。围绕缸体44和46两者的周界安装有一系列细长加热元件，且加热元件在预定时间由控制器启动，控制器控制电动机和连接到室外侧壁上各加热元件的加热出口。使用控制电路25(图1)中的控制程序，在一系列冲洗之后控制为加热元件提供的电力以提高效率。为了保存电池能量，根据温度感测，为了提供用于蒸发目的的液体的最有效率的沸腾或加热，对控制电路25进行编程。

参照图5，示出本发明的分解图，以它们独立的身份示出各个部件。桶身12和马桶盖16与脱水装置20通过可密封冲洗阀18分开。真空电动机26通过止回阀28去除干燥的残渣并将粉末沉积在真空袋38内。水泵32向捕获在随后再使用的返回水中的被捕集的污染的水蒸汽、气体和蒸气提供水和来自臭氧发生器34的臭氧。为臭氧发生器设置盖40。

现参照图6和7，揭示本发明的替代实施例。图6示出替代实施例中水保持箱的示意图。保持箱136的功能之一是从脱水装置排放的排放废物材料去除空气传播的污染物，尤其是气味和其它所不想要的污染物，这些排放废物材料包括由于废物材料在脱水装置中所经受的高温(212华氏度以上)所产生的水蒸汽、蒸气和气体。终止于脱水箱的喷射在桶身中的水和在低压下从脱水装置直接排放到水保持箱内的废物材料中的湿气产生水蒸汽、气体和蒸气。如图6所示的水保持箱136包括封闭的水储存箱壳体136a，该壳体包含在顶部封闭且气密密封并在底部开口的各个注入室138、140和142。各室部分浸没在设置在储水箱内的水144(或其它液体)中。各注入室在室基底部附近包含气体扩散器，气体扩散器连接到具有来自脱水装置的蒸气、水蒸汽和气体的输出的管道150，作为进入第一级气体注入器160的输入。气体扩散器160具有无数小孔以将气体发射到水中成为气泡。气泡上升到水144顶部并分散到各注入室136、138和140内水上方的空间。各室具有上部封闭部分，该上部封闭部分由于设置在第三空气无害化室142的顶部处的真空排出泵而也经受较低的气体压力，第三空气无害化室具有到大气或环境空气的出口。

供应箱136内的各注入室的目的是提供水蒸汽和气体的空气扩散以从排出脱水装置的气体材料去除气味和污染物。由于真空泵170引起的低于大气压的压力，第三室142具有连接回到第二室140的局部扩散器168。扩散器164从第一室138接受气体。水蒸汽在扩散器中凝结并与水箱136内的水混合。气味和污染物通过扩散器160、164和168注入箱内的水中。臭氧帮助减少气味并净化水。

设置在第一、第二和第三注入室内的多个扩散器160、164和168将气体中所不想要的污染物消除在保持箱136内的水中。

现参照图7，水箱由直接连接到脱水装置120和臭氧发生器134的水箱136表示。水箱136由图6中所示的水箱和空气扩散系统来代表。

水箱136可包括在基于从脱水装置去除水蒸汽而产生太多的水情况下的溢出装置。用于水箱136的另一水源可以是城市水源或使用来自淋浴水的灰水和想要处理以再使用的其它水的地下水系统。水箱136还具有连接到桶身12的出口管道172，出口管道172包括用于向桶身12提供冲洗水的阀和电磁阀。使用图6和7中所示的替代实施例，真空泵170在水箱136内形成较低压力以从脱水装置抽取气体和水蒸汽以注入水箱136并将没有气味的空气和气体排放到环境空气。消除了脱水装置中产生的气味和其它污染物。在水箱136中可使用不同的液体来注入在不同有害环境中产生的其它气体。

在此已经示出和描述了本发明，其被认为是最实际和最佳的实施例。但是，应当承认，在本发明的范围内也可对其进行改动且本领域的技术人员会想到显而易见的修改。

Claims (5)

1.一种自持式脱水马桶，具有捕集气味的水蒸汽和水回收系统，所述脱水马桶包括：

桶身，所述桶身具有出口通道；

人类排泄废物脱水装置，所述脱水装置连接到所述桶身出口通道；

供应水箱，所述供应水箱具有第一出口管道，所述第一出口管道连接到所述桶身以提供冲洗所述桶身的水，所述供应水箱具有入口流体管道；

蒸汽泵，所述蒸汽泵连接到所述脱水装置，用来接受在所述废物脱水过程中在所述脱水装置内产生的水蒸汽和气体；以及

电源，所述电源用于向所述脱水装置和所述蒸汽泵供电，所述蒸汽泵包括用于将所述供应水箱水与从所述脱水装置接受的水蒸汽和气体混合的混合室，所述蒸汽泵包括连接到所述水箱出口的入口水管道且所述蒸汽泵具有连接到所述供应水箱入口的出口管道，所述蒸汽泵接受来自所述脱水装置的水蒸汽和气体并将所述水蒸汽和气体与来自所述供应水箱的水结合以将所述水蒸汽和气体放入溶液并将所述溶液返回到所述供应水箱。

2.如权利要求1所述的脱水马桶，其特征在于，还包括：

臭氧发生器，所述臭氧发生器连接到所述水箱和所述蒸汽泵之间的供水管线以将臭氧加到提供到所述蒸汽泵用于与来自所述脱水装置的所述水蒸汽和气体混合的进入供应水。

3.一种自持式脱水马桶，具有捕集注入气味的水蒸汽和水回收系统，所述脱水马桶包括：

桶身，所述桶身具有出口通道；

人类排泄废物脱水装置，所述脱水装置连接到所述桶身出口通道；

水注入供应箱，所述水注入供应箱具有供给水和第一出口管道，所述第一出口管道连接到所述桶身以向所述桶身提供冲洗水；

所述注入水供应箱还包括设置在所述供应水箱内的至少一个注入室，所述注入室在顶部封闭并在底部开口，所述室底部浸没在所述供应水中；

第一水蒸汽和气体扩散器，所述第一水蒸汽和气体扩散器安装在所述注入水箱中所述第一室内并浸没在所述供应水箱内的所述供应水中，并且具有连接到所述脱水装置的第一扩散管道用于接受来自所述脱水装置的水蒸汽和气体；

真空泵，所述真空泵连接到所述第一扩散室并与所述第一扩散室流体连通用于接受在所述室的上部封闭部分内的扩散水蒸汽和气体以将所述上部室内在所述水基液体线上方的所述气体引导到环境大气；以及

电源，所述电源向所述脱水装置、所述臭氧发生器和所述真空泵供电。

4.如权利要求3所述的脱水马桶，其特征在于，包括：

第二扩散室，所述第二扩散室安装在所述注入水供应箱内，所述第二扩散室具有封闭的顶部和开口的底部；

第二水蒸汽和气体扩散器，所述扩散器安装在所述扩散室的所述下部内，用于使气体和水蒸汽无害化，所述第二扩散器浸没在所述供应水中并具有连接到所述上部第一室内部的第二流体管道用于接受来自所述第一室的扩散气体并使所述气体在所述第二室内无害化，所述真空泵与所述第二室的上部区域流体连通地连接，由此从所述脱水泵接受气体，且所述气体在所述第一室内扩散并然后转移到所述第二室，所述气体在所述第二室内再次扩散并然后通过所述真空泵放出到所述大气。

5.如权利要求3所述的自持式脱水马桶，其特征在于，包括：

臭氧发生器，所述臭氧发生器连接到从所述脱水箱到所述注入水箱的水蒸汽和气体供应管道，以将臭氧供应到要在所述注入箱内扩散的水蒸汽和气体混合物。

Images