CN103443368B - 能以减少的冲洗量提高运行的具有外缘喷射控制的高性能马桶 - Google Patents

能以减少的冲洗量提高运行的具有外缘喷射控制的高性能马桶 Download PDF

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Abstract

一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，该马桶便池包括：入口；外缘，该外缘限定外缘通道并具有与马桶便池入口流体连通的入口端口和至少一个外缘出口端口；便池出口，该便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，该直接馈送喷射部具有入口端口，该入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，该直接馈送喷射部还与便池出口流体连通以排放流体；以及与马桶便池入口连通布置的控制件，该控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使其分流进入外缘通道和直接馈送喷射部的入口端口，其中，外缘通道和直接馈送喷射部的入口端口由控制件限定。

Description

能以减少的冲洗量提高运行的具有外缘喷射控制的高性能马桶
相关申请交叉引用
本申请根据35U.S.C.§1(e)要求2011年2月4日提交的题为“High-Performance Toilet With Rim-Jet Control Capable of Enhanced Operation AtReduced Flush Volumes”的美国临时专利申请No.61/439,827的优先权权益，其整体内容以引用的方式纳入本文。
背景技术
技术领域
本申请涉及移走人类或其它的废物的以重力作为动力的马桶的领域。本发明还涉及可以减少的水量运行的马桶领域。
相关技术的描述
移走诸如人类废物的废品的马桶是众所周知的。以重力作为动力的马桶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）。
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。当用户想要冲洗马桶时，他按下水箱外部上的冲水把手，其在水箱内部上连接至可移动链条或杠杆。当按下冲水把手时，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，由此启动马桶冲洗。
在冲洗循环中，必须满足三个基本目的。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，且第三是调换便池中的预冲洗水量，从而在使用之间在便池中保留相对清洁的水。第二个要求，便池的清洁，通常通过围绕马桶便池的上周界延伸的中空外缘来实现。一些或所有的冲洗水被引导穿过该外缘通道并流过定位在其中的开口以将水散布在便池的整个表面并完成所要求的清洁。
以重力作为动力的马桶可被分为两大类：直冲式和虹吸式。在直冲式马桶中，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。
虹吸式马桶中，水路和其它水力通道设计成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，其又将剩余的水抽出便池。当虹吸终止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”。
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。这降低了废物粘至陶瓷表面，使得对于马桶，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。
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。
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、外缘喷射，以及直喷。
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外缘通道。水经由定位在外缘下方的一系列孔围绕便池的周界散布。一些孔在尺寸上设计得更大以允许更大量的水流入便池。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。在便池的清洁和预冲洗水的交换方面，非喷射便池通常具有足够良好的性能，但在物体移除方面性能相对差。水馈送至水路是无效率的且是紊流，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。无更小尺寸、弯曲和收缩时，不能实现强虹吸。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。
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。外缘喷射马桶便池中，冲洗水离开水箱，流过歧管入口区域并流过主歧管进入外缘通道。一部分水经由定位在外缘下方的一系列孔围绕便池的周界散布。水的剩余部分流过定位在外缘前部处的喷射通道。该喷射通道将外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外缘喷射马桶的外缘，便池清洁功能基本上是可接受的，因为流过外缘通道的水被来自水箱的上游水流加压。这允许水以更高的能量离开外缘孔并在清洁便池上进行更有效的工作。
虽然外缘喷射便池通常优于非喷射的便池，水必须行进穿过外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接喷射便池在大量废物移除方面甚至可以实现更好的性能。在直接喷射便池中，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：一部分流过外缘入口端口至外缘通道，其主要目的是实现所需要的便池清洁，而一部分流过喷射入口端口至“直接喷射通道”，该“直接喷射通道”将主歧管连接至在马桶便池的水坑中的喷射开口。直接喷射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。与外缘喷射便池一样，直接喷射便池的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，其用于比非喷射或外缘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，相对于非喷射和外缘喷射便池，其又改善在大量废物移除方面的性能。
多个发明目标在于通过直接喷射观念的优化来改善虹吸式马桶的性能。例如，美国专利No.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No.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能。
虽然直接馈送喷射便池当前代表大量废物移除的现有技术，仍存在需改善的主要方面。政府机构已经连续要求市政用水户减少它们使用的水量。近年来，大量焦点聚集于减少马桶冲洗运行所需要的水。为例说明该点，用于马桶每次冲洗的水量已经被政府机构逐渐减少，从7加仑/冲洗（在20世纪50年代之前）减少到5.5加仑/冲洗（20世纪60年代末期），减少到3.5加仑/冲洗（20世纪80年代）。1995年的国家能源政策法案现要求在美国销售的马桶仅可使用1.6加仑/冲洗（6升/冲洗)。加利福尼亚州最近通过的条例要求耗水量进一步下降至1.28加仑/冲洗。当推行至这些水消耗水平时，当前专利文献中描述的和在市场上可供应的1.6加仑/冲洗马桶失去始终如一虹吸的能力。因此，制造商正被迫使和将继续被迫使减小水路直径和牺牲性能，除非开发改善的技术和马桶设计。
需要解决的第二个相关方面是开发能够以双冲洗循环运行的虹吸式马桶。“双冲洗”马桶设计用于通过纳入能够根据需要被移走的废物来选择不同耗水量的机构来节省水。例如，1.6加仑每次冲洗循环可用于移走固体废物，而1.2加仑或以下循环用于移走液态废物。现有技术马桶通常在1.2加仑或更低的冲洗量时难以虹吸。因此，设计师和工程师减小水路尺寸以克服该问题，牺牲固体废物移除所需的1.6加仑循环的性能。
需要改善的第三方面是直接喷射马桶的便池清洁能力。由于直接喷射便池的水力设计，进入外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外缘通道。结果是离开外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外缘喷射和非喷射马桶。当减少冲洗量时，该方面尤其受影响。
已知解决这些问题和引入新方案的先前尝试。美国专利申请No.2010/0186158A1教导了由于下喷射部分和外缘部分之间的溢流而引入涡流作用的马桶。在外缘流动中，进入的水被分开，从而均匀地左右流入外缘，且水的一部分被引至外缘部分后部的各种“槽”，其将水切向地喷入便池以改善清洁和冲洗动作。
美国专利申请No.2009/0241250A1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。
因此，本领域中，存在着克服现有技术马桶的上面提到的缺陷的需求，即其不仅抵抗堵塞，还允许在冲洗过程中足够清洁，同时能够符合节水标准和政府指南，并仍提供加压外缘和优异的清洁功能，以及即使给定的虹吸式、以重力作为动力的马桶超过标准尺寸以便于提供更大直径水路几何形状以高效流动，对于各种几何形状也以低水耗足够虹吸。
发明内容
本发明涉及用于移走人类和其它废物的以重力作为动力，虹吸式冲洗马桶便池，其可以减少的水量运行而不弱化其移走废物和清洁马桶便池的能力，且可在各种马桶水路几何形状下成形加工。此外，当具有加压外缘的设计被实施时，即使水路的几何形状被增加从而直径和/或水路容积更大和/或当喷射出口也放大时，这种优点可被实现而不损失如申请No.2009/0241250A1中通过使用加压外缘而提供的先进清洁功能。即使低水量，由于本文描述的独特设计改善，这也将允许强力的清洁冲洗性能。
本发明的各实施例的优点包括，但不限于提供一种避免现有技术的前述缺点、抵抗阻塞的马桶，提供一种直接馈送喷射马桶，该直接馈送喷射马桶可包括更有效的加压外缘冲洗，其在各种水路几何形状中执行良好，包括非常大水路或喷射端口出口的实施，以及其中水路容积与冲洗量的比值超过35%的实施。这样做时，本发明的实施例可提供一种马桶，该马桶具有更强力的直接喷射，该更强力的直接喷射充分利用可以利用的势能来实现便池的清洁，从而不需要用户启动多次冲水循环的优点。
本发明提供了一种自清洁马桶并还提供以1.6加仑或更低的每次冲洗耗水量和低至0.75加仑或更低的每次冲洗耗水量的所有上述优点。
本发明的实施例提供了适于在“双冲洗”模式中运行的虹吸式马桶，而不显著弱化水路大小且即使在非常大直径水路马桶中也能够使用。
本发明还提供了一种更好性能的具有液压调谐、直接馈送路径的马桶和/或提供一种降低水力损失的马桶。
根据本发明的另一实施例，提供了一种新的和改进的虹吸式、以重力作为动力类型的马桶组件，其包括马桶便池，该马桶便池包括：马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述直接馈送喷射部还与水路和便池出口流体连通以排放流体；以及具有后部分的控制件，所述控制件与马桶便池入口连通布置，用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶便池入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定且控制件的后部分的一端向后延伸至少约5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。优选实施例中，水路容积与总冲洗量的比值至少为约35%，且可以为约40%至约55%。此外，另一实施例中，冲洗量小于约4.8升。水路也可做成直径超过63.5mm。水路容积也可至少约2000毫升。
马桶便池入口可定位在含有控制件的歧管区域上方或定位在马桶便池的后部处，取决于本文的控制件将要引入其的马桶便池的总体要求的设计。
控制件也可大致横向地布置在马桶内，从而控制件的本体具有将流过控制件的顶部和底部的流动分开的上表面，或者控制件可在马桶便池内大致垂直地延伸，从而具有面向歧管的一侧的本体表面以及以左右方式将流动引导至控制件的本体的相反侧，而不是如在大致横向对准本体中的顶部和底部。如果大致垂直对准，在一侧上的流动可进入外缘通道，而在另一侧上的流动可进入直接馈送喷射部，而在大致横向对准本体中，在控制件顶部上的流动进入外缘通道，而控制件下方的流动进入直接馈送喷射通道。
在如上所提到的一个实施例中，控制件可构造成具有大致横向延伸的本体，所述大致横向延伸的本体具有后部分和外缘通道端部，且其中，控制件的后部分和外缘通道部将在控制件上的流动引导进入外缘通道。在水箱（或者其它冲洗水源）位于马桶便池上方的构造中，如上所述，较佳的是控制件的后部分向后延伸入由马桶便池入口限定的区域或在其下方至少5mm，且同样地可以变化长度延伸，包括至少约5mm或约35mm。控制件的后部分更佳地形成朝向或进入马桶便池的入口引导的大致向上延伸的壁。另外，控制件的第一延伸后部分可构造成与穿过马桶便池的水平横向平面成0°至约90°的角度。控制件的后部也可向上延伸并穿过马桶便池入口，从而该后部分的端部在马桶便池入口内或上方。该组件可形成成包括水箱部分，该水箱部分具有与马桶便池入口连通的出口。该实施例中，控制件的部分可以构造成向上延伸入水箱。
另一实施例中，马桶较佳地能够以不大于约6.0升的冲洗量运行，且离开所述至少一个外缘出口端口的水被加压，从而在6.0升冲洗循环期间，所绘制的代表外缘压力的曲线对时间的积分超过3英寸H2O。优选实施例中，在马桶的6.0升冲洗循环期间，所绘制的代表外缘压力的曲线对时间的积分超过5英寸H2O。
本文的再又一实施例中，马桶能够提供来自至少一个外缘通道出口端口的在一段时间内持续加压的流动，且较佳地在6.0升冲洗循环期间至少1秒。马桶较佳地能够与流过直接馈送喷射部的流动基本上同时地提供来自至少一个外缘出口端口的持续加压流动。
本文的各实施例中，所述马桶能够以不大于约4.8的冲洗量运行。
该马桶可做成包括能够使用至少两种不同冲洗量运行马桶的机构，诸如双冲洗机构。
较佳地，各实施例中，本文的马桶便池入口具有约48mm至约150mm，且更佳地约63mm至约102mm的直径。另外，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶便池入口的横截面面积的比值较佳为约0.03：1至约0.50：1，且更佳地约0.03：1至约0.35：1。
直接馈送喷射部具有较佳地与便池出口流体连通用于排放流体的出口端口，且在一个实施例中，直接馈送喷射部出口端口具有至少约6.5cm2的横截面面积。
本文的另一实施例包括提供具有可选特征的控制件，其中该控制件的外缘通道端部包括升高部分，该升高部分构造成部分地或完全地将进入外缘通道的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。该实施例中，控制件的外缘通道端部的升高部分可以可选地形成成从而与外缘的上壁接触。马桶还进一步可选地包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。这种下游连通开口可由控制件的外缘通道端部限定并还可定位成从而在控制件的外缘通道端部的升高部分下方和/或较佳地具有至少约0.25cm2的横截面面积。
本文的另一实施例中，本发明包括一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口和出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述出口端口与便池出口流体连通以排放流体，其中，直接馈送喷射部出口端口具有至少约6.5cm2的横截面面积；以及与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定。
该实施例中，直接馈送喷射部还可与具有至少约2000毫升水路容积的水路流体连通，或者水路容积与总冲洗量的比值至少约35%。
另外，该实施例中，该控制件可形成成从而具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括可选的升高部分，所述升高部分构造成部分地或完全地将进入外缘通道的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。控制件的外缘通道端部的升高部分可接触外缘的上壁。马桶还可包括可选的下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。该下游连通开口可由控制件的外缘通道端部限定。该开口还可在控制件的外缘通道端部上，定位成在控制件的外缘通道端部的升高部分下方，和/或该开口较佳地具有至少约0.25cm2的横截面面积。
本文的另一实施例中，本发明包括一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口和出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述出口端口与便池出口流体连通以排放流体；以及与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，且所述控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，所述升高部分构造成部分地或完全地将进入外缘通道入口的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。
该实施例中，直接馈送喷射部可与具有至少约2000毫升水路容积的水路流体连通，或者水路容积与总冲洗量的比值至少约35%。
控制件的外缘通道端部的升高部分可形成成从而接触外缘的上壁。控制件的后部分的端部可向后延伸至少约5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。马桶可进一步包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。该下游连通开口可由控制件的外缘通道端部限定并还可定位成在所述控制件的外缘通道端部的升高部分下方。开口可具有至少约0.25cm2的优选横截面面积。直接馈送喷射部出口端口还可具有至少约6.5cm2的横截面面积。
另一实施例中，本发明包括一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶，该马桶便池包括：马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述直接馈送喷射部还与便池出口流体连通以排放流体；以及与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口；其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，且马桶便池构造成从而外缘通道和直接馈送喷射部能够以持续加压方式将流体引入便池，且其中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值为约0.03:1至约0.50:1。
由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值还可为约0.03：1至约0.35：1。此外，一个实施例中，水路的容积与总冲洗量的比值是至少约35%。一个实施例中，控制件的后部分的端部向后延伸至少约5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。马桶还可包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。开口可由控制件的外缘通道端部限定并定位成在控制件的外缘通道端部下方。
本发明还提供了一种方法，该方法提供一种能够以不大于约6.0升的冲洗量运行的马桶，且在具有马桶便池、直接馈送喷射部和限定外缘通道的外缘并具有至少一个外缘通道开口的外缘的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件中，其中，流体通过马桶便池入口被引入便池进入直接馈送喷射部并进入至少一个外缘通道开口。该方法包括通过马桶便池入口引入来自流体源的流体；以及通过与马桶便池入口连通布置的控制件引导流体，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动，从而一部分流体进入外缘通道的入口端口且第二部分进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述控制件使进入马桶便池入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，外缘通道的入口端口和直接馈送喷射部的入口端口由控制件限定，且第二外缘通道部将控制件上的流动引入外缘通道，其中，流体流过外缘从外缘通道的入口端口至至少一个外缘出口端口，所述外缘围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道，且流体流过直接馈送喷射部从直接馈送喷射部的入口端口至便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通以排放流体，且其中，流体在压力下从直接馈送喷射部流入马桶便池的内部，并以持续加压方式从至少一个外缘通道开口进入马桶便池的内部。
该方法还可在够以不大于约4.8升的冲洗量运行的马桶上实践。此外，该方法中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值可以为约0.03：1至约0.50：1。该方法中，马桶中的直接馈送喷射部可与具有至少约2000毫升水路容积的水路流体连通，和/或直接馈送喷射部出口端口可具有至少约6.5cm2的横截面面积。另外，该方法可在其中水路容积与总冲洗量的比值是至少约35%的马桶设计中实践。
该方法中，可设置控制件，该控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，在该情形中，该方法还包括将进入外缘通道入口的第一部分流体分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。该控制件可做成向后延伸至少5mm，从而在由马桶便池入口限定的区域内或下方。所述马桶还可包括下游连通开口，从而所述方法还包括允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
根据另一实施例，本发明包括虹吸式、以重力作为动力类型的马桶组件，该马桶组件包括马桶便池，马桶便池包括：马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有与马桶便池入口流体连通以接收流体的入口端口，所述直接馈送喷射部还与水路和便池出口流体连通以排放流体，其中，所述水路具有至少约2000毫升的水路容积；以及与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定。
本发明还包括在其范围内的一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述直接馈送喷射部还与水路和便池出口流体连通以排放流体；以及与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，且所述马桶还包括下游连通开口，所述下游连通开口允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
该马桶的一个实施例中，所述马桶能够以不大于约4.8的冲洗量运行。另外，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值可以为约0.03：1至约0.50：1。直接馈送喷射部可与具有至少约2000毫升水路容积的水路流体连通，和/或所述直接馈送喷射部出口端口具有至少约6.5cm2的横截面面积，和/或水路容积与总冲洗量的比值至少约35%。另一实施例中，所述控制件可具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，用于将进入外缘通道入口的第一部分流体分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。另外，控制件的后部分的端部可定位成向后延伸至少约5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。此外，该下游连通开口可形成成从而由控制单元的外缘通道端部限定并定位成在控制件的外缘通道端部的升高部分下方。另一实施例中，该下游连通开口可具有至少约0.25cm2的横截面面积。
从下面的详细说明，本发明的各种其它优点和特征将变得非常明显，且在所附权利要求书中将特别指出创新特征。
附图的简要说明
在结合附图阅读时将更好地理解本发明的前述概要以及下面的优选实施例的详细说明。为了说明本发明，附图中示出目前优选的多个实施例。但是，应理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。附图中：
图1是根据本发明的实施例的马桶便池组件的马桶便池部分的立体的纵向剖切的视图；
图2是图1的一部分的放大剖视图；
图3是图1的马桶便池的俯视图；
图4是图3的马桶便池视图的一部分的放大视图；
图5是根据本发明的实施例的马桶便池组件的侧视的纵向剖切的视图；
图6是图5所示的组件实施例的放大控制件部分；
图7是根据本文的实施例的马桶的俯视横向剖视图，具有马桶外缘和控制件，该控制件具有可选的升高部分；
图8是本文的马桶的另一实施例的俯视图，具有大致垂直对准在马桶内的控制件；
图9是为本文的对比例制备的马桶便池的侧视剖视图；
图10是根据本文的具有控制件的实施例的控制件的大大放大的局部切除的立体图，该控制件具有大致横向延伸的构造，其中，后部分向后延伸，但不位于马桶入口下方，如示例2中所实施的；
图11是根据本文的另一实施例的控制件的大大放大的局部切除的立体图，该控制件具有大致横向延伸的构造，其中，后部分向后延伸，从而位于马桶入口下方，如示例3中所实施的；以及
图12是根据本文的实施例的控制件的放大的、局部切除的立体图，该控制件具有大致横向延伸的构造、位于便池入口下方的向上倾斜后部分、升高的外缘部分，该升高的外缘部分接触外缘的上壁、和开口以允许从喷射口内连通入外缘，如本文示例5所实施的。
具体实施方式
在附图中，诸如“内”和“外”、“上”和“下”、“向前”和“向后”、“前”和“后”、“左”和“右”、“向上”和“向下”的词语以及类似意义的词语旨在相对于所示龙头组件的取向，参考附图来辅助理解本发明的优选实施例，而不旨在限制本发明的范围或将本发明的范围局限于附图所示的优选实施例。
虽然如上所提到的在直接馈送喷射、高性能冲洗马桶的领域中现有发明已经大大改善了本技术领域，当马桶制作有较大直径水路时，例如具有大于约2.25英寸的水路直径和/或大水路容积，它们的设计构造还未能容易应用。这种大水路通常要求更快速度的水馈送以启动虹吸，其又要求更大的喷射通道和喷射端口以及更大的主歧管。2009/0241250A1中描述的马桶在这种情形中、甚至以更低的冲水量执行良好。当马桶的几何形状特征放大从而超过特定尺寸时，马桶仍足以执行，但倾向于变得更难以确保足够的加压水流到马桶的外缘，且从而可能不利地影响马桶的便池冲洗性能。对将更大的喷射口直径与更窄尺寸的水路联接以在低水耗下尽可能快速地获得虹吸功能的尝试可对该问题有帮助，但可产生在更小水路中冲洗废物的问题。由此，当尝试放大低耗水量的水路时，可实现虹吸性能。
其中本发明提供在现有技术上的改进的相关方面是低于4.8升冲洗量的超高效率虹吸马桶。虽然这种设计可能包含更低容积的更小直径水路（例如约2英寸），当应用2009/0241250A1中教导的设计原理时，可获得相同的减少至外缘流量。一般而言，总冲洗量与水路的容积的比值影响2009/0241250A1中教导的原理和其它现有技术高效马桶的设计的可应用性。申请人已经确定当该比值接近和超过约35%时，流到外缘的水可被减少到负面影响便池清洁的点。当该比值接近和超过约45%和约55%以上时，性能影响甚至更显著。
水路容积与总冲洗量的至少约35%的比值可在多种不同应用或场合中发生。首先，该比值可在例如4000毫升左右或以下的冲洗容积和1600毫升（50.8mm直径）左右或以下的水路容积的超高效马桶设计中发生。其次，该比值可在符合美国E.P.A的要求的4,800毫升冲洗量和等于市场上最广泛提供的约2,300毫升（60.3mm直径）的虹吸式水路容积的高效马桶设计中发生。另外，本发明可用于生产之前从未实现的接近2750毫升（66.7mm直径）容积和接近6000毫升冲洗量的虹吸式水路大小的马桶。
即使在具有更大直径和/或更大容积水路和/或放大喷射口出口的马桶中,本文所描述的马桶系统也提供外缘喷射系统的有利特征，以及能够以低水量运行同时维持优异的废物移除和便池清洁功能的直径喷射系统的有利特征。本文的优选实施例中，马桶系统的内水道设计成使得离开直接喷射系统的外缘的水被加压且不损失压力，而不管马桶的设计是否被改变，从而具有各种潜在的马桶几何形状，包括更大直径和/或更大容积水路和/或更大喷射出口端口或其它喷射尺寸的放大（诸如更大直径喷射）。该马桶能够维持和当今的1.6加仑/冲洗马桶相一致的抗堵塞，同时仍以减少的耗水量带来超级便池清洁和/或其中水路的容积与总冲洗量的比值约35%或更大。
将根据图1和5所示的优选实施例描述本发明。但是，应理解，本发明的各种变型和本文的其它实施例落入本发明的范围内，且本发明不应被认为是由所示实施例限制。图1和5示出虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，总体称为马桶便池组件10。该组件10包括马桶便池12和诸如水箱T的水源（图5中以虚线示出）。水源可以是直接连接至壁中的水管装置的冲水阀，如很多工业或商用马桶中，或者可以包括水箱T，该水箱T可以可选地包括设计成如图5说明目的所示的各种冲洗阀。这种水箱可以是现有技术中已知的或者待开发的任何类型水箱，水箱可以与马桶便池成一体（作为一体式马桶）或经由便池连接件附连至马桶便池（作为分体式马桶）。水箱或其它水源W用于将流体递送至马桶便池12。马桶便池12可以附连至如所示的马桶水箱，或者附连至直接与水管装置系统（图未示）接合的壁装冲洗系统以形成根据本发明的马桶组件。由此，具有如本文所述和所主张的马桶便池的任何马桶组件在本发明的范围内并可与下面进一步描述的控制件一起使用。将流体引入马桶便池入口（不管是从水箱还是其它流体源）以冲洗马桶的特性和机构不重要或限制本发明的特性和范围。如此，本领域中已知或待开发的水箱或任何其它水源可与本发明的马桶便池组件中的马桶便池一起使用。
如在下面更详细解释的，对于各种水路容积和/或直径，包括具有从小到大变化的直径，例如2.25英寸或更大的直径的水路，以及在其中水路容积与总冲洗量的比值至少约35%的马桶中，具有根据本发明的马桶便池的马桶便池组件的优选实施例能够以不大于约6.0升（1.6加仑）每次冲洗和更佳地4.8升（1.3加仑）每次冲洗以及更佳地3.8升（1.0加仑）每次冲洗的冲洗水量带来杰出的大量废物移走和便池清洁。本领域的技术人员应理解，基于本公开，能够以约6.0升或更少的冲洗量，以及各种马桶水路、喷射部和外缘几何形状，包括更大直径水路和更大喷射端口来实现这些标准，这不意味着本文的马桶组件和马桶便池在更小或标准直径水路，和/或各种不同喷射与水路直径比值和/或以更高的冲洗量时不能良好的起作用。本发明基本上实现在更小和更大的马桶中以及在更低和更高的冲洗量下良好的冲洗能力。本文描述的马桶便池可在大范围的冲洗量下运行并使用大范围的尺寸，包括大直径水路，且即使在6.0升或以下的更低冲洗量和/或大直径和/或更高容积水路和/或更大喷射出口端口下，仍实现有利的废物移除和便池清洁，以满足严峻的节水要求，同时保持优异的冲洗和清洁能力。
如图1所示，马桶便池12包括水路14、外缘16，外缘16构造成从而在其中限定外缘通道18。外缘通道具有在其中的至少一个出口端口20以将诸如冲洗水的流体从外缘通道18内引入马桶便池12的便池部分22。该组件包括底部水坑部分24。直接馈送喷射部26包括在直接馈送喷射部入口端口30和直接馈送喷射部出口端口32之间延伸的喷射通道或通路28，如下面进一步解释的。如所示，有一个这种通道28延伸从而围绕总体结构内的便池部分22向外弯曲，但是，该马桶便池在图1中以剖视图示出，而另一类似通道（图未示）可以优选地做成以与通道28相同的方式位于便池的相反侧上。还可使用多个尺寸变化的通道，通道28仅为说明性目的示出。最佳的是两个这种通道，一个通道在便池部分24的任一侧上。通道（多个通道）28进入单个直接馈送喷射部出口端口32，但是，应理解，基于本公开，可设置不只一个这种直接馈送喷射部出口，每个在通道28的端部处或在多个这种通道的端部处。但是，较佳的是将来自双通道的喷射流集中入单个直接馈送喷射出口32，如所示。马桶便池具有出口34，其也是到水路14的总入口。水路14如所示弯曲以在冲洗时提供虹吸和排入下水道出口36并可采取各种几何形状形式，包括但不限于美国专利申请公开2010/0043130A1中描述的水路设计，美国专利申请公开2010/0043130A1以引用的方式纳入本文。
马桶便池12还具有马桶便池入口38，其与流体源W连通，流体源M诸如为来自水箱T、其中流体通过便池的歧管的后部而不是通过便池的顶部进入的直接管道输送穿过壁的壁安装冲洗阀的冲洗水等等，每种能够提供诸如来自城市、自治区或其它流体供应源的流体。由此，如图1-6所示，马桶便池入口出现在马桶便池12的上部分上，但基于本公开，本领域的技术人员将理解，如果马桶便池入口定位在马桶便池的后部25上并延伸穿过其，本文所述的控制件40的原理将同样良好起作用。冲洗水将由此横向进入马桶便池而不从上水箱或管路纵向进入。
水箱T可联接在马桶便池12的后部分上在马桶便池入口38上方。或者，水箱可以做成集成至马桶便池的本体以形成组件10，假如其位于马桶便池入口38上。这种水源，诸如水箱T包含或提供用于启动从便池到下水管道虹吸的水，且较佳地还包括在冲洗循环之后用清水重新填充便池的阀机构。任何这种阀或冲洗机构适于与本发明一起使用。本发明还能够与各种双冲洗或多冲洗机构一起使用。因此，本领域的技术人员基于本公开应理解，与水源连通的能够致动冲洗虹吸和将水引入入口38的任何水箱、冲洗机构等，包括本领域已知或将来待开发的提供双冲洗和多冲洗的那些机构可与本文的马桶便池组件一起使用，假如这种机构可提供至便池组件的流体并与外缘通道的入口端口和直接馈送喷射部的入口端口流体连通。
如所示，入口38在马桶便池的顶部上在歧管上方，歧管可构造成具有本文所描述的控制件，且该入口与流体源/水源连通，从而水从水箱大致纵向地进入马桶便池。但是，应理解，基于本公开和本领域的知识，马桶便池可具有位于便池后部分上的入口，如同商用或工业用中更普遍的，在该情形中，入口38也可定位在马桶便池后壁39上，流体大致横向地而不是大致纵向地进入马桶。
图3和4最佳示出入口38的一个实施例，且当从便池12上方观察时，入口38被分开。该分开通过控制件40形成，控制件40可预成形在陶瓷中或马桶便池的其他制造材料中，或可以是加装入标准便池的插入件。如所示，控制件40构造成以受控方式将流动分开并从马桶入口38直接引至外缘通道18或喷射通道28。这样做时，到这些对应部分的实际入口被移动从而在略低于马桶便池入口的受控分流开始处开始。控制件构造成将外缘入口向后延伸入马桶便池的常规歧管区域41，从而流体进入控制件上方的外缘通道。由此，流动进入边缘通道处的常规入口37被向后推，从而形成位于区域44中的外缘通道18的外缘通道入口42，其中，当控制件40的后部46位于和/或形成在马桶便池12中在通常是马桶入口38下方的歧管区域41中，新外缘通道入口42根据控制件40的后部46如何构造而由控制件40限定。如本文所使用的，外缘通道入口42指由控制件限定的入口并在流体穿过控制件的后部分46的位置中，从而流体被迫进入控制件上方的外缘通道18。常规外缘通道入口37是进入外缘的实际内部的进口并位于流体已经通过控制件40并开始进入外缘16内部在外缘通道18内的点处。该实施例中，当控制件40上的流动被控制件分开以通过左边和右边进入外缘通道的内部时，实际上有两个常规放置的进入外缘通道的外缘通道入口或进口（控制件的每侧上一个，在外缘通道的开始处）。由此，流体通过马桶入口进入，穿过外缘通道入口42（并开始至外缘通道的分开路径），在控制件上方进入一个或多个常规进口/入口37，从控制件进入外缘通道18的内部，并离开外缘通道出口。
如可在图3和4中看到的，来自马桶入口的流动被分开，从而以分开方式在外缘通道入口42处开始并在分离的路径上。这与常规的马桶设计不同，在常规的马桶设计中，流体进入马桶入口并流入开口歧管并然后基于歧管的容积和冲洗循环以非受控方式向下流入直接喷射部和流入外缘16。这种现有技术设计中，流体流至外缘或直接喷射部的量和特性难以控制。通过将外缘通道入口42定位在后部分46或控制件的嘴处，从而当外缘通道流动在入口42处进入，经过控制件和常规的外缘通道入口37时，通过马桶入口38进入的流体直接流过控制件40，可以以受控方式设计流动。当水从马桶入口38进入控制件时，其进入区域44，该实施例中，区域44由控制件的后部分46形成，如所示，该实施例中，控制件的后部分46构造成在马桶便池中向上延伸。
图1-6的实施例包括构造成大致横向定向的控制件。因此，其大部分在马桶便池12中从前面延伸到后面。控制件同样可以与水平成角度从而不与水平齐平。本文所示的其他实施例中，控制件可做成纵向定向（参见图8中本文组件实施例200），如下面进一步描述的。使用大致横向定向时，控制件具有后部分46和外缘通道端部52并较佳地横向定向从而定位在穿过入口从前延伸至后的横向延伸的中心线B上，如图3所示。
该实施例中，后部46较佳地包括呈壁47形式的向上延伸部分，壁47大致平行于马桶便池12的纵向轴线，但后部46上的壁47也可以倾斜或有坡度，或者如同“铲子”弯曲以提供不同的流动效果。后部46也可形成（如图10和11中组件实施例300和400分别所示）为不向上延伸且不具有另一壁区域和/或或多或少朝向便池后部延伸回。由此，在本文的一些实施例中，后部分46在由马桶入口38限定的横截面区域A内，如图4所示，或位于直接在常规歧管区域41内的马桶入口38的区域下方（参见图1-6和图11的实施例），而在其它实施例中，其不延伸回那么多且从而后部分46的端部45可以不在马桶入口38内或直接在马桶入口38下方（参见图10的实施例）。如果后部分及其端部不延伸入区域A或在常规歧管区域41中的区域A下方，则控制件的后部分的端部较佳地向后延伸至少约5mm，从而在由马桶便池入口限定的区域内或下方。其它实施例中，其可以做成进一步延伸入区域A或者从而与区域A对准但在区域A下方，进入或在区域A下方任何长度，较佳地约5mm至约35mm，但可以是约10mm、15mm、20mm、30mm等。较佳地，其进入区域A约30mm至约35mm或定位成从而向后延伸在区域A下方。
在马桶便池具有位于马桶便池10的后部25上的马桶便池入口而不是如所示在其上部分上的入口38时，当使用控制件时，本文的不具有向上延伸壁47的实施例还尤其有用。由此，从马桶便池的后部25引入马桶便池的冲洗水将从横向遇到控制件（诸如控制件340和440）并直接接触那些控制件的后部分346、446并在控制件上分开，如本文所描述的。对于具有形成在马桶的后部而不是形成在其上部的入口的马桶，还有用的是采用垂直对准控制件（如图8所示）。为更大地减少紊流和更好分开流体流动，具有在其后部的入口，不管是大致横向或大致垂直对准的控制件可构造成向后延伸靠近或进入后定位入口。
如图1-6所示的实施例中，后部分46具有平滑弯曲地向上延伸的壁47。该实施例中，在后部分46上的壁47与如图2所示的穿过马桶便池12的水平横向平面形成的角度α较佳地范围在0°至约90°且较佳地在45°至约90°。其他实施例中，可省略壁47，从而后部分仅仅是控制件的本体的延伸而无向上延伸壁。控制件40的后部分46通过引导流体围绕控制件流动而迫使流体流动分开，控制件作为朝向其后部分的分开板，该部分可以定位在入口38中、靠近入口38或者在入口38下方，其中，流体沿控制件40的上表面48并在其上流动以被引至外缘16，而在控制件的底部下方流动以被引至喷射部26。
喷射部入口30（类似外缘通道入口42）也起始于控制件40的后部分46的最后端，在这里控制件将进入的流动分开，从而流体在控制件下方进入直接馈送喷射部入口30流过要不然是常规歧管区域的下部分，并直接进入更常规的喷射部入口端口31的位置，在这里喷射通道与歧管区域物理上会合。因此，流动进入马桶入口，进入由定位在流动分开的位置处的控制件限定的喷射部入口30，经过控制件下方并进入更常规的喷射端口入口31。如本文所使用的，直接馈送喷射部入口是入口30并向后朝向入口移动且由控制件限定。如图1-6的优选实施例所示，控制件的后部分是大致向上弯曲的平滑端壁件47，平滑端壁件47如所示向上延伸从而将来自入口38内部的流动分成新入口、外缘通道入口42和直接馈送喷射部入口30。
在其中后部分46在由入口38界定的横截面区域内的优选实施例中，区域44表示流过马桶入口38的分流。如所示和横穿马桶便池14横向测量的马桶入口38的横截面面积较佳地被分成使得马桶入口的3%至约50%、较佳地约3%至约35%横向横截面面积被引至外缘通道入口42，外缘通道入口42由控制件通过后部分46的向上延伸壁47的位置的作用限定在区域44中。如果后部分46如图10和1的实施例形成，其中，后部分46不向上延伸，控制件本体的长度以及后部分的位置可以调整成从而以通过上面提到的区域分隔实现的相同流动比分开围绕控制件的上流动和下流动，但无向上延伸入马桶入口或朝向马桶入口向上延伸。相反，外缘和喷射部的入口由控制件限定，从而不朝向入口向上尽量延伸，而是更多地定位在马桶歧管的常规区域内，而仍允许进入的冲洗水在控制件的上方和下方被分开。
被引至外缘并最终在控制件会合外缘通道的位置处进入外缘通道的流量可通过改变控制件的长度或后部分（例如包括向上延伸壁）的设计来改变，只要总流量满足外缘通道流动的所需量的设计要求并且符合流体动力学规律从而较佳地实现水力特性的提高。
图1-6的实施例中，优选的是由靠近入口38的控制件限定的外缘通道入口42的横向横截面面积44与整个入口38的横横截面面积之比是约0.03:1至约0.50:1，较佳地约0.03:1至约0.35:1。如所示，在流体遇到控制件40之后，一部分流体流动被控制成进入控制件40上方的外缘通道18，而穿过马桶入口38的流体直接进入外缘通道的入口端口42并实际上由控制件引入外缘通道18的更常规入口37区域。穿过马桶入口38但不在控制件上方穿过的流体被分开直接进入喷射通道28和在控制件下方穿过，使得直接馈送喷射部入口30至喷射通道28限定成更靠近入口38和在入口38正下方，此处过去通常有一个更大的歧管。流体由此以所需量被引入外缘和喷射通道并对保证外缘通道以均衡方法足够加压作出贡献以提供从开口20出来的流体的优异清洁功能和由于直接馈送喷射部26的废物移除。控制件40的后部分46的向上延伸壁47可构造成位于入口38的正下方或者甚至向上进入入口38的顶部。也在本发明的范围内的是包括在后部分46上的另一延伸壁，其进一步向上延伸穿过入口并延伸入水箱或延伸入特定冲洗阀，只要后部分46能够如所要求的分开流动。
也在本发明的范围内的是形成控制件或仅其分开部分作为可移动地可附连的构件或者要不然作为标准冲洗阀的一体部分，诸如例如放置在水箱内的弹出式阀（pop-up valve）或挡板阀。因此，从本公开，本领域的技术人员将理解可制造现有的冲洗阀，从而在安装时将控制件40附连至其下部分，允许直接来自冲洗阀的分开流动，或者具有与单独安装的控制件接合的分开附件。另外，控制件或分开部分可形成为一体冲洗阀下连接件的一部分以容易地安装在马桶设计内，作为出厂安装件（或附件）或者作为现有马桶便池的更换零件。
如所示，在进入外缘通道的入口端口42之后，流体流过控制件40的大致横向延伸本体50的上表面48。当定位在马桶便池以朝向外缘通道18的主区域引导流体时，本文对于本体50所使用的“大致横向”可根据所要求的流动效果包含如图2所示的与穿过马桶的水平面所成的角度β以辅助馈送流体或者可以是相对水平基本上平坦的。如果相对水平倾斜（负或正），角度β较佳地升高或降低不大于约5度至约10度。但是，对于不同的流动效果，可改变该角度。
在经过上表面48之后，流体经过第二外缘通道端部52并直接进入外缘通道18的常规进口或入口37。为更好地将穿过本体50的外缘通道端部52的流体流动引入外缘通道18，控制件40的外缘通道端部52可构造成从而具有可选的升高部分54，该升高部分54构造成至少部分地，或完全地将进入外缘通道的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口42和常规外缘通道入口37并朝向外缘通道18的前部55行进。较佳地，该升高部分54将流动以合理均匀分开的方式引入外缘通道18的左半部和右半部，以更均匀分布穿过外缘通道。该升高部分54可以以各种方式成形，诸如楔形、更弯曲的“丘陵”部，或仅仅是朝向任一侧稍微偏转流动的分隔件。如所示，可选的升高部分54形状做成弯曲的丘陵部，其将水均匀地引导至丘陵部的任一侧。
图7和12所示的实施例100中，马桶包括图1-6的特征，且控制件是类似的，但形成成从而在图7的横向横截面中穿过如图12所示的示例升高部分154（使升高部分具有弯曲侧和在控制件40的外缘通道端部52处的稍微扩大的宽度），升高部分154接触外缘116的上壁157。因此，该可选的升高部分54可以形成成朝向外缘16的上壁57延伸一段距离（参见图1-6所示的实施例10），从而其不仅将流动均匀地分开进入外缘通道的两半，还允许一部分流过升高部分54的中心。或者，如图7和12所示，组件的实施例100中，升高部分154可形成成从而分开流动但向上延伸，从而其与外缘116的上壁157接触。虽然流动没有经过控制件的中心，当控制件通过众所周知的铸造工艺形成为陶瓷的一部分时，该设计最容易形成。该实施例可提供额外的机械支承以防止在生坯成形过程中马桶变形，如在玻璃质陶瓷制造领域中的技术人员所理解的。
本文的各实施例中的控制件40也可包括可选的下游连通开口59。开口59由外缘通道端部52限定。开口59较佳地构造成允许来自直接馈送喷射部的流体和/或空气流入外缘通道。控制件40的外缘通道端部52上的开口59较佳地定位成在控制件的外缘通道端部52的升高部分54下方。开口59较佳地也具有至少约0.25cm2的横截面面积。开口59允许喷射通道28和外缘通道18之间的空气和/或流体/水在必要时流动以消除任何过量的压差。当包含时，下游开口59可具有各种几何横截面形状，诸如卵形、椭圆形、圆形、方形、三角形等。如果升高部分形成为玻璃质陶瓷部件，圆形形状是优选的，以便于容易通过冲孔形成开口。而方形和矩形开口同样也可切入生粘土，这种形状可对更高的尺寸变化度作贡献。另外，空间允许的话，可制作不只一个这种开口59。
还可将下游连通开口定位在流动路径的更下游。例如，可在便池的远处前端形成通道以连接喷射通道28和外缘通道18。重新建立外缘入口端口42下游的外缘通道18和喷射通道28直径的流体连通的任何这种开口或通道也可至少部分地用作执行下游连通开口的预期目的。
当流动分成进入通向外缘通道18的入口端口42的第一流动和进入直接馈送喷射部端口30的第二流动时，控制件40以直接方式运行以最小化当水路14的总直径变得更大和/或水路的容积与总冲洗量的比值至少约35%或更多时可能发生在馈送外缘通道中的影响，以及最小化如现有技术设计中可能发生的启动虹吸要求太多的水进入直接馈送喷射通道可能发生的影响。控制件分开足够的且可调节量的流动（根据控制件的设计和放置）以确保即使在具有更大水道和/或大容积水路和/或更大的水路容积与总冲洗量的比值的更大直径水路马桶中，也足够地加压外缘，并在事实上所有的马桶便池设计中形成更可靠的冲洗比（其也可如上所提到的通过控制件的设计和放置来调节），从而可以以不同水压、冲洗阀或其它流动情况调节流动。
流体从直接馈送喷射部入口端口30流入喷射通道28并最终通过直接馈送出口端口32。从外缘通道的入口端口42，流体较佳地沿两个方向流过外缘通道18（或者，如果控制件不同地构造在外缘通道端，马桶便池组件也形成成仅沿一个方向流动，如图8的实施例200所示）。流体流出通过至少一个，且较佳地多个外缘出口端口20。虽然外缘开口或出口端口20可以以各种横截面形状（圆形、方形、椭圆形、三角形、狭缝状等）来构造，为便于制造，优选的是这种端口较佳地是大致圆形物，且更佳地横截面构造是大致圆形的。它们也可被切成一角度，以更好地将流动引入马桶便池。
含有如本文所描述的马桶便池12的马桶组件10中，冲洗水例如从水箱T通过马桶便池入口38进入马桶便池22并由于控制件的运行而进入外缘通道入口42，流体的其余部分通过入口39直接进入喷射通道。在控制件的端部52处，外缘通道水可被引导至外缘通道的一半或两半。如上所提到的，外缘通道流动部分可以通过控制件40的外缘通道端部52的优选升高部分54的运行而较佳地均匀地被再次分开。流过直接馈送喷射部26的入口端口30并进入喷射通道28的流体流至水坑24中的喷射出口端口32并在便池的出口处引导强力的加压水流，该便池的出口也是水路开口34。该强力加压水流能够快速地启动水路14中虹吸以将便池及其容纳物排泄至与下水道出口36连通的排水管。流过外缘通道18的水导致强力加压水流离开各个外缘出口端口20，其在冲洗循环中用于净化马桶。
当冲洗循环已经前进至整个喷射通道28填充流体的程度时，当流体向上朝向控制件40的区域回流时，在此时，任何其它的流体可通过形成在如上面所描述的外缘通道端部52中的可选下游开口59被馈送入外缘通道18。来自喷射通道28的流体穿过直接馈送喷射部出口端口32并与来自马桶便池22的外缘通道18的水再次会合。重新统一的水流离开便池通过在其道路上的水路14到下水道出口36和排水管。
控制件在设计具有超过约50mm直径（且较佳地甚至60mm或更多）和/或具有约2000毫升或更多容积的大容积水路的大虹吸水路的高性能马桶时是尤其有益的。当水耗被推行至低于约4.8升每次冲洗的非常低水平时，其也是有用的。优选实施例中，水路直径至少约55mm，且甚至更佳地至少约60mm。在这些情形中，为启动强力虹吸，优选的是控制件与至少约6.5cm2，优选地约7.0cm2，且甚至更优选地约10cm2的相对大喷射出口端口组合。另一优选实施例中，水路的容积与总冲洗量的比值是至少约35%或更多。
本文的一个实施例中，控制件可在马桶便池内大致垂直对准。如本文所使用的，通过“大致垂直”，控制件的本体对准成从而在马桶中从前到后延伸时，控制件的本体250的表面248不面向上，但控制件坐落成定向在其侧上。本体可定位成不完美地与马桶本体的垂直轴线对准并以各种角度，较佳地沿任一方向约5至10度向左或向右变化也落入“大致垂直”的范围内，但应理解，对于不同的水力设计实施方式，控制件的各实施例的对准可变化。
如图8的马桶组件200所示，控制件240可构造成大致垂直定位，由此将来自入口238的流动分开到垂直对准控制件的一侧以将流动引导至外缘通道218以及到垂直对准控制件的另一侧以将流动引导至喷射通道228。当外缘通道和喷射通道构造在与图8所示的那些相反的侧上，该布置同样可以反转。在马桶便池构造成具有围绕马桶的一侧非对称延伸的单个直接馈送喷射中和/或在外缘通道施加单向流动的情形中（顺时针或逆时针），该布置是最有用的。这种实施例中，通过垂直地布置如图8中的控制件，外缘可以被更容易地以大致切向方式馈送。
还应理解，用于本发明的马桶便池组件的实际几何形状可变化，但可仍保留如上所描述的基本流动路径。例如，直接喷射部入口端口42可通向围绕马桶的一侧非对称延伸的一个、单喷射通道，或者其可通向围绕便池的两侧对称或非对称延伸的两个、双喷射通道。流体穿过喷射通道和外缘通道行进的实际路径可在三个维度上变化。另外，应理解，在本文一个实施例中被描述为具有在后部上的大致向上延伸壁和在本体的外缘通道端上的优选升高部分以及具有大致横向延伸的本体部的控制件40可被修改，从而大致垂直地布置成成角度坐落在马桶便池上，以具有倾斜的，大致平坦或不同形状的向后分开部分、具有仅部分地向上或完全向上朝向外缘的上壁延伸的升高部分和/或具有不同形状的外缘通道端部以改变流动效果，只要控制件定位成将进入马桶入口的流体以所需比分开以获得用于清洁的加压外缘与穿过喷射的足够动力之间的最优性能，以即使在低水运行系统和/或更大直径水道马桶中，也通过水路虹吸实现足够的废物移走。在本发明的范围内，可使用各种直接馈送喷射马桶的所有可能排列。
发明人已经发现了通过控制特定腔和通道的横截面面积和/或容积，可以提供具有根据本发明的马桶便池组件的马桶，其以低冲洗量带来杰出的水力性能，包括各种现有技术外缘馈送喷射设计的马桶清洁能力，同时还提供各种直接馈送喷射设计的大量移除能力。美国专利申请公开No.2009/0241250A1中详细公开了关于各种水路及其关系的信息，该公开中关于这种外缘和喷口关系以及几何形状和最大化加压外缘和直接馈送喷射马桶组件的性能的纳入本文的相关部分。注意到，该公开中对外缘通道的入口端口和直接馈送喷射部端口的引用是外缘入口端口的常规位置（诸如位置37）和直接馈送喷射部入口端口（诸如位置31），因为该公开不包括如本文所描述的控制件。
直接喷射马桶中外缘的加压提供了便池清洁的前述优点，但与本文的控制件一起还能够使得高性能扩展到极低冲洗量或非常大的虹吸水路，即水路的容积与总冲洗量的比值约35%或更大的系统。发明人已经发现对外缘加压对水力性能具有双重影响。首先，离开外缘孔的加压水具有更大的速率，其又对粘在马桶便池上的废物施加更大的剪力。因此，可分配更少的水至外缘和分配更多的水至喷射。其次，当外缘加压时，其在外缘入口端口上施加提高的反压力，这又提高喷射水的动力和持续时间。这两个因素组合提供了更长和更强力的喷射流，允许马桶设计者使用更大直径和流量的水路而不损失虹吸能力的选择。因此，加压外缘不仅提供了更强力的外缘清洗，还提供了更强力的喷射，能够通过减少清洗外缘所需要的水来降低水耗，并能够以低冲洗量使用更大直径水路而不损失虹吸。还包含诸如对于给定马桶设计可被设定至所需的比值的控制件的可调节特征的优点，在各种马桶尺寸和构造中，包括标准马桶设计或更大马桶，可发现和优化这些相同的优点。
实现前述优点和提供在不大于约6.0升每次冲洗（1.6加仑每次冲洗）的冲洗量下的杰出马桶性能的能力依赖于基本上同时加压外缘通道18和直接喷射通道26，从而加压水的强力水流从喷射出口端口32和外缘出口端口20基本上同时流动。如本文所使用的，“基本上同时”流动和加压意思是穿过外缘的加压流动和直接喷射通道流动在其发生的至少一部分时间中同时发生，但是，流至外缘和喷射通道的具体启动和终止时间可一定程度上变化。即，通过喷射的流动可直接向下行进喷射通道并离开喷射出口端口并在与以加压流动穿过外缘通道出口的水进入的时间不同的时间点进入水坑区域，且这些流动之一可在另一流动之前停止，但在冲洗循环的至少一部分中，各流动同时发生。控制件的使用使得该原理在设计上更容易调整和适应。
通常，喷射通道应尺寸设置成使得横截面面积范围在喷射入口端口和喷射出口端口的面积之间。但是，实践中，喷射通道总是至少部分地填充有水，这使得喷射通道的横截面面积上的上限一定程度上较不重要。但是，清楚的是存在着喷射通道变得太收缩或太扩张的点。关于此，控制件的使用也可有帮助。外缘通道的横截面面积也较不重要，因为在冲洗循环期间，不打算完全填充外缘，但是，任何放大水路或水道在减少足够流动至外缘通道中可能有的影响通过使用控制件来避免。计算流体动力学（CFD）模拟清楚地显示水沿外缘通道的下壁行进，且当外缘出口端口变大被填充时，压力开始在水层上方的空气中形成。增加外缘的尺寸由此将成比例地降低外缘压力。但在美学上可接受的马桶外缘的预期范围内，该效果倾向于较小。当然，在外缘的横截面面积变得太收缩时，还存在着下限。在最小处，外缘通道的横截面面积应超过外缘出口端口的总面积。
除了上面提到的和纳入本文的美国申请No.2009/0241250A1中的关系，一些其它几何形状细节对实现本发明的较佳功能也是相关的。通常，所有的水通道和端口应较佳地设计成避免不必要的流动收缩。该收缩可能由于水路或端口的过度变窄或通过沿流动路径方向的过度弯曲、角、或其它变化而存在。例如，喷射通道可具有在所需范围内的横截面面积，但如果其急剧转弯，则可能由于方向变化产生的紊流而导致能量损失。或者，喷射的平均横截面面积可在所要求的范围内，但如果其横截面面积变化从而存在收缩或大开口，其将降低性能。另外，通道应设计成最小化填充这些通道所要求的量而不过度地收缩水的流动。此外，在端口遇到流动的水的位置处的角度可对其有效横截面面积有影响。例如，如果外缘入口端口放置在平行于水流动路径的位置中，进入该端口的水将少于相同横截面面积的端口垂直于流动方向放置的情况。同样，穿过马桶的水力通道的主要水流动是向下的。沿对于流动水向下方向定位的端口具有比沿向上方向放置的那些端口更大的有效面积。
实践中，可通过本领域技术人员已知的标准制造技术容易地制造本发明的高性能、低耗水量的马桶。喷射部入口端口、外缘入口端口、外缘通道、喷射通道、喷射部出口端口，以及外缘出口端口的几何形状和横截面面积可通过粉浆浇铸中使用的模具的几何形状来控制，或者使用测量仪器和模板来手工精确切割，且进入外缘或喷射通道的量由此也通过使用合适的控制件来调节。
现通过下面的非限制性示例来进一步说明本发明。各示例用来证明本发明的各实施例的有效性和功能，但不旨在限制本发明的范围。
示例
表1汇总来自各示例的数据。所有的随后示例中，将示出和讨论马桶的多种几何形状方面。几何形状因素如下限定和测量：
“喷射部出口端口面积”：这通过在做喷射口黏土印并将其与0.1英寸（0.254cm）段的网格比较来测量。
“外缘出口端口面积”：这通过测量外缘孔的直径并乘以每个给定直径的孔的数量来计算。
“水路直径”：具有大致圆形横截面的水路的平均直径。实践中，水路直径定义为可比穿过水路而无阻碍的最大刚性球大1/8英寸。这通过将1/16英寸直径增量的球穿过水路来测量。对于由CFD分析的设计，水路直径在CAD设计中严格限定。
“水路容积”：这是从水坑中的入口至下水道排水管的出口的水路总长度的容积。这通过堵住水路的出口并用水填充水路的整个长度直到其回到水路入口来测量。在填充过程中，需要改变便池的位置以确保水穿过并填充整个腔。对于由CFD分析的设计，水路容积通过限定上面说明的区域而由CAD软件（该情形中，ProEngineer）提取。
“峰值流率”：这通过启动完整马桶系统的冲洗循环并收集从马桶的出口直接引入放置在数字秤上的容器的水来测量。该秤连接至具有数据收集系统的计算机，且容器中的质量每0.05秒被记录。峰值流率定义为质量相对于时间的导数的最大值（dm/dt）。
“峰值流动时间”：这作为启动冲洗循环和出现峰值流率之间的时间与峰值流率测量一起计算。
“外缘压力”：考虑到至外缘端口的常规入口的位置为12：00位置（即，忽略由控制件形成的入口并替代考虑流体开始进入外缘通道处的入口），外缘压力通过在马桶外缘的顶部中在9点位置处钻孔来测量。在该孔和PaceP300-10"D测量传感器之间进行气密连接。该传感器联接至数据收集系统且在冲洗循环期间以0.005秒间隔记录压力读数。这些数据然后通过平均8次连续读数、获得0.040秒间隔来平滑。也可利用CFD模拟来计算各种实验马桶几何形状的整个冲洗循环中的外缘压力。CFD模拟的压力计算的间隔时间也是0.040秒。在冲洗循环期间（即，曲线的间隔）以英寸H2O计算的压力时间曲线的面积被采用为外缘压力的标准测量。该积分取决于绝对冲洗量且因此必须在实验冲洗量背景下给出。通常，该积分与冲洗量成线性比例增加。在4.8升每次冲洗时具有3英寸H2O的外缘压力的马桶预期提供6.0升每次冲洗时3.75英寸H2O的外缘压力，即提高25%。该实际值仍可一定程度上更高，因为更高的冲洗量可通过水箱中更高的水位（或水头压力）来实现，其将成比例地升高平均压力。持续增压的时间也随冲洗量大致线性地变化。
“便池冲刷”这通过将由与一份水混合的2份大酱糊制成的均匀糊涂料涂覆至便池的内部来测量。在冲洗马桶之前，该材料可干燥3分钟，以评估其便池清洁能力。使用下面等级来给出半定量“便池冲刷分数”：
5–在一次冲洗中，所有的测试介质被完全从便池表面冲走。
4–在一次冲洗之后，在便池表面上有小于1平方英寸的总面积未被清洗并由第二次冲洗完全移走。
3–在一次冲洗之后，在便池表面上有大于1平方英寸的总面积未被清洗并由第二次冲洗完全移走。
2–在两次冲洗之后，在便池表面上留下小于1/2平方英寸的总面积未被清洗。
1–在两次冲洗之后，在便池表面上留下大于1/2平方英寸的面积未被清洗。
0–在三次冲洗之后，在便池表面上留下大于1/2平方英寸的面积未被清洗。
比较例1
使用美国专利申请公开No.2009/0241250A1中描述的信息和尺寸来形成马桶，并将该马桶放大至具有60.3mm的公称水路直径的马桶便池。图9中示出形成的马桶500的剖视图。用图9中所示的几何形状进行4.8升冲洗的CFD模拟。喷射部出口端口是具有40mm直径的圆形且主歧管541的横截面面积是78cm2。围绕外缘516的下侧均匀分布每个直径为4mm的32个圆形外缘出口端口520。外缘出口端口520以平行于穿过外缘通道518的流动方向向下45°角度并相对于流动方向向外约15°角度切口，以更好地朝向便池524的壁引导水。所有的其它参数、横截面面积及其比值在美国专利申请公开No.2009/0241250A1中描述的所需参数和关系内。
CFD模拟显示现有公开的技术不容易扩展到具有60mm直径、2,275毫升水路容积以及约47%的水路容积与总冲洗量比值的量级的水路的马桶系统。在该量级的水路中启动强力虹吸所要求的流率使得主歧管和喷射通道具有极其大的横截面面积成为必要。至外缘的流动由于进入大且相对未收缩的喷射通道的加强流动而大大减少。虽然在虹吸中实现了可接受的水力特性，如在0.58s达到的4,400毫升/秒的峰值流率所证明的，至外缘的流动不足以可靠地清洁便池。仅325毫升的水离开外缘出口端口且外缘的压力时间曲线积分仅1.15英寸H2O。这些结果与随后的本文的创新性示例的结果一起列在表格1中。
示例2
使用与为比较例1制备的相同的马桶，通过对该设计增加控制件的变型，进行增加至马桶外缘的水流的尝试，并通过4.8升冲洗的CFD模拟来评估其影响。图10中示出为该示例选定的控制件。控制件的外缘通道端部包括可选的升高部分和可选的在喷射通道和外缘通道之间的下游连通开口。控制件的后部分构造成不延伸入直接在马桶入口下方的区域，相反，在便池入口的前边缘的下游大致40mm处开始。所有的其它几何形状与比较例1中的那些相同，包括使用60.3mm的水路直径和40mm的喷射部出口端口直径。如表1所示，含有控制件对虹吸的强度仅具有小的影响，如在冲洗中0.55s处的相对未变化的4,400毫升/秒的峰值流率所证明的，并且显示出改善，其中，350毫升流自外缘出口端口（8%提高）以及外缘的压力对时间的曲线积分增加至1.8英寸H2O。
示例3
通过增加至马桶外缘的水流动来提高示例2中所示的改善的另一尝试通过控制件的第二变型来尝试，该控制件被增加到比较例1和比较例2的相同马桶设计中，且通过4.8升冲洗的CFD模拟来评估其影响。图11中示出为该示例选定的控制件。控制件的前部包括做成在几何形状上与示例2中的控制件相同的可选的升高部分和可选的下游开口。但是，控制件的后部分构造成延伸入便池入口下方的区域约30mm（横向延伸到马桶便池的从马桶便池的前部到后部延伸的中心线下测量）。示例2和该示例中的控制件都具有如图10和11所示的大致横向延伸构造且不包括可选的向上延伸壁。马桶的所有其它几何形状与比较例1和示例2中的那些相同，包括60.3mm的水路直径和40mm的喷射部出口端口直径。
如表1所示，将控制件进一步向上延伸进入便池入口下方并由便池入口区域定轮廓的区域对至外缘的水流动和外缘冲洗获得的效果有令人惊讶的戏剧性提高。外缘端口的流出增加42%至463毫升而无较大弱化虹吸的水力特性。在0.62s时实现3,920毫升/秒峰值排放速率。外缘压力时间曲线的积分升高222%至3.7英寸H2O，证明了冲洗期间可用于便池清洁的能量显著提高。
示例4
在进一步提高至马桶的外缘的水流动的另一尝试中，第三变型的控制件被增加至先前各示例的马桶构造，且其设计和对流动的影响通过4.8升冲洗的CFD模拟来评估。图6中示出为该示例选定的控制件。控制件的外缘通道端部以相同的方式构造成包括可选的升高部分和可选的从喷射通道至外缘通道的开口并具有如示例2和3所使用的相同几何形状。但是，该示例中，具有向上延伸壁的后部被设置到控制件并构造成向上延伸入由示例3的后部位置中便池入口所界定的区域，但也向上延伸。马桶便池的所有其它几何形状与前面各示例中的那些相同，包括60.3mm的水路直径和40mm的喷射部出口端口直径。如表1所示，控制件上的向上延伸壁还增加至外缘的体积流量，但导致外缘压力时间曲线的积分的轻微降低。峰值排放速率相对于示例3增加至4,130毫升/秒。从CFD计算的流动图像的检查显示控制件的向上延伸壁特征用于降低马桶入口下面紧接着的流动路径中和控制件的主体上游的紊流。该向上延伸壁看上去以更有效方式组织控制件上方和下方的流动，如由峰值排放速率的增加所证明的。但是，本文的所有创新性实施例和不同的变型和选项证明了可应用性和实现了相对于比较例中现有技术性能增强。
示例5
几何形状与示例4的模拟中所使用的几何形状相同的马桶通过本领域已知的技术用玻璃质陶瓷来生产。但是，如图12所示，该例子的控制件包括可选的升高部分，该升高部分延伸至马桶外缘的顶壁，将流动分到控制件的左边和右边。控制件还包括可选的圆形几何形状下游连通窗。为证明本发明的极其强力的虹吸性能，水路直径和容积分别提高至63.5mm和2,550毫升。所获得的水路容积与总冲洗量的比值约53%。所有其它几何特征与示例4中的那些相同（在测量能力内），包括40mm的喷射部出口端口直径和外缘出口构造。马桶便池以4.8升冲洗量经受水力和性能测试的完整系列。在冲洗中在1.02秒时测量到3,800毫升/秒的峰值排放速率，显示了强力的水力性能，而不管极其大的水路直径和容积，以及相对低的冲洗量。预期与由各种CFD模拟中获得的值些许不同，因为测量流率的实验条件包括不能被完全精确模拟的一些影响效果。在实验上，测量到外缘中的压力为3.7英寸H2O，且该压力持续0.8秒。
该马桶还经受模仿实际生活场合的冲洗测试。第一测试使用工业中已知的测试来评估大量移除，如由威瑞技术咨询公司（Veritec Consulting Inc）开发的最大性能测试（Map）。该测试涉及连续冲洗更多次的50g乳液包裹大酱香肠。MaP分数定义为5次尝试最少4次可连续清除的最大负载，上至限定的最大1,000克。示例5的马桶在5次尝试中5次成功地以4.8升冲洗清除1克包裹的大酱，MaP分数为1,000分。用内部开发的便池冲刷测试评估便池的冲洗能力。马桶以4.8升冲洗量实现了完美5分，意味着在单个冲洗循环中完全清洁便池表面。
比较例6
市场上可从布瑞格铅工业公司（Briggs Plumbing Co）获得的现有技术双冲洗马桶（型号No.421ConserverTMHET）尺寸被分析且以特定的完全6.0升冲洗量和部分的3.8升冲洗量经受相同系列的水力和性能测试。该马桶包括形成入陶瓷的水平壁，该水平壁将主歧管分成上部分和下部分，上部分和下部分将外缘与喷射通道之间的流动分开，但该结构形成入马桶，该马桶构造成从而流动的分开不提供优点。在验证时，基于最佳评估和相信，水平壁试图设计成将主歧管的长度延伸至与由马桶入口限定区域的开端重合的端部。但是，制造中的可变性将产生其中这种水平壁延伸5mm至由入口限定的区域或从而在该区域下游几毫米处结束的组合。被评估的马桶中的水平壁不包括向上延伸部分或下游连通端口。
布瑞格马桶在冲洗中在极其慢2.77秒时测量到2,546毫升/秒的峰值排放速率，表示通常弱的水力性能。喷射部出口端口的横截面面积是6.4cm2，而水路直径和容积非常小，分别为50.8mm和1,800毫升。所获得的水路容积与总冲洗量的比仅30%。因此，虽然马桶包括形成在其陶瓷结构中的分开流动的特征，其不带来如在本发明中，在将本文所描述的控制件与具有大直径和/或大容积虹吸水路和/或大喷射部出口端口的马桶组合时，和/或在本文提供的入口面积比下当水路容积与总冲洗量的比值至少约35%或更大时，获得的可接受的性能水平。
应指出，对于布瑞格马桶，在3.8升部分冲洗循环期间，水路容积与总冲洗量的比值是47%，所获得的冲洗循环不满足上面的本发明的背景部分中讨论的冲洗循环的三个基本目的且因此不能达到目的。基于该标准和尺寸，该马桶的3.8升循环将不能够将足够量的固体废物移至排水管。
当经受模仿实际生活场合的冲洗测试时，布瑞格马桶表现欠佳。该马桶在5次尝试中4次成功地以6.0升冲洗清除400克包裹的大酱，MaP分数为400分。使用便池冲刷测试来评估便池清洗能力。该马桶以具体6.0冲洗量实现3分，意味着在一次冲洗之后留有超过1平方英寸的便池表面未被洗掉，要求第二次6.0升冲洗来完成便池表面的清洁。虽然在示例5中，根据本发明的一个实施例制作的马桶能够仅用4.8升水将1,000克包裹的大酱移除并完全清洁便池表面，布瑞格马桶需要12升（即两次冲洗）来仅移走400克和完全清洁马桶。
本领域的技术人员应理解可对上述的各实施例进行改变而不脱离其宽泛的发明构思。因此，可以理解的是本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在覆盖由所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的变型。

Claims (65)

1.一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：
马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；
围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；
便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；
直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述直接馈送喷射部还与水路和便池出口流体连通以排放流体；以及
具有后部分的控制件，所述控制件与马桶便池入口连通布置，用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶便池入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定且所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
2.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，冲洗量小于4.8升。
3.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路容积与总冲洗量的比值至少35％。
4.如权利要求3所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路容积与总冲洗量的比值为40％至55％。
5.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路直径超过63.5mm。
6.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路具有至少2000毫升的水路容积。
7.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶便池入口定位在含有所述控制件的歧管区域上方。
8.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件具有大致垂直延伸的本体，所述大致垂直延伸的本体具有外缘通道端部，且所述控制件将流动引导至控制件本体的相反侧，其中，在一侧上的流动进入外缘通道，而在另一侧上的流动进入直接馈送喷射部。
9.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件具有大致横向延伸的本体和外缘通道端部，且其中，所述控制件的后部分和外缘通道部将在控制件上的流动引导进入所述外缘通道。
10.如权利要求9所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，控制件的后部分形成朝向或进入马桶便池的入口引导的大致向上延伸的壁。
11.如权利要求10所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的后部分的向上延伸的壁与穿过马桶便池的水平横向平面形成0°至90°角度。
12.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的后部分向上延伸，从而所述后部分的端部在所述马桶便池入口内或上方。
13.如权利要求11所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述组件包括水箱部分，所述水箱部分具有与马桶便池入口连通的出口，且其中，控制件的后部分向上延伸进入所述水箱。
14.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶能够以不大于6.0升的冲洗量运行，且离开所述至少一个外缘出口端口的水被加压，从而在6.0升冲洗循环期间，所绘制的代表外缘压力的曲线对时间的积分超过3英寸H2O。
15.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，马桶能够以不大于6.0升的冲洗量运行，且离开所述至少一个外缘出口端口的水被加压，从而在6.0升冲洗循环期间，所绘制的代表外缘压力的曲线对时间的积分超过5英寸H2O。
16.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶能够提供来自至少一个外缘通道出口端口的在一段时间内持续加压的流动。
17.如权利要求16所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，在6.0升冲洗循环期间，所述一段时间是至少1秒。
18.如权利要求16所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶能够与流过直接馈送喷射部的流动基本上同时地提供来自至少一个外缘出口端口的持续加压流动。
19.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶能够以不大于4.8升的冲洗量运行。
20.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶还包括使得马桶能够使用至少两种不同冲洗量运行的机构。
21.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，马桶便池入口具有48mm至150mm的直径。
22.如权利要求21所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，马桶便池入口的直径63mm至102mm。
23.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶便池入口的横截面面积的比值为0.03：1至0.50：1。
24.如权利要求23所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶便池入口的横截面面积的比值为0.03：1至0.35：1。
25.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述直接馈送喷射部具有与便池出口流体连通的用于排放流体的出口端口，且直接馈送喷射部出口端口具有至少6.5cm2的横截面面积。
26.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，所述升高部分构造成至少部分地将进入外缘通道的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。
27.如权利要求26所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的外缘通道端部的升高部分接触外缘的上壁。
28.如权利要求26所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
29.如权利要求28所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述下游连通开口由所述控制件的外缘通道端部限定并定位成在所述控制件的外缘通道端部的升高部分下方。
30.如权利要求29所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，开口具有至少0.25cm2的横截面面积。
31.如权利要求1所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的后部分的端部向后延伸至少5mm至35mm。
32.一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：
马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；
围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；
便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；
直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口和出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述出口端口与便池出口流体连通以排放流体，其中，直接馈送喷射部出口端口具有至少6.5cm2的横截面面积；
与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，以及所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
33.如权利要求32所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述直接馈送喷射部还与具有至少2000毫升水路容积的水路流体连通。
34.如权利要求32所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路容积与总冲洗量的比值至少35％。
35.如权利要求32所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，所述升高部分构造成部分地或完全地将进入外缘通道入口的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。
36.如权利要求35所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的外缘通道端部的升高部分接触外缘的上壁。
37.如权利要求32所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，还包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
38.如权利要求37所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，开口由控制件的外缘通道端部限定并定位成在控制件的外缘通道端部的升高部分下方，且所述开口具有至少0.25cm2的横截面面积。
39.一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：
马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；
围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；
便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；
直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口和出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述出口端口与便池出口流体连通以排放流体；以及
与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定且所述控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，所述升高部分构造成至少部分地将进入外缘通道的流动分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进，以及所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
40.如权利要求39所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述直接馈送喷射部还与具有至少2000毫升水路容积的水路流体连通。
41.如权利要求39所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路容积与总冲洗量的比值至少35％。
42.如权利要求39所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的外缘通道端部的升高部分接触外缘的上壁。
43.如权利要求39所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
44.如权利要求39所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，还包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
45.如权利要求44所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述下游连通开口由控制件的外缘通道端部限定并定位成在控制件的外缘通道端部的升高部分下方，且所述下游连通开口具有至少0.25cm2的横截面面积。
46.如权利要求39所述的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述直接馈送喷射部出口端口具有至少6.5cm2的横截面面积。
47.一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：
马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；
围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；
便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；
直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述直接馈送喷射部还与便池出口流体连通以排放流体；以及
与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，
其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，且马桶便池构造成从而外缘通道和直接馈送喷射部能够以持续加压方式将流体引入便池，且其中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值为0.03:1至0.50:1。
48.如权利要求47所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值为0.03：1至0.35：1。
49.如权利要求47所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，水路容积与总冲洗量的比值至少35％。
50.如权利要求47所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
51.如权利要求47所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶包括下游连通开口，所述下游连通开口构造成允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
52.一种提供能够以不大于6.0升的冲洗量运行的马桶的方法，所述马桶包括具有马桶便池、直接馈送喷射部和限定外缘通道并具有至少一个外缘通道开口的外缘的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，流体通过马桶便池入口被引入便池进入直接馈送喷射部和进入至少一个外缘通道开口，所述方法包括：
通过马桶便池入口引入来自流体源的流体；以及
通过与马桶便池入口连通布置的控制件引导流体，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动，从而一部分流体进入外缘通道的入口端口且第二部分进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述控制件使进入马桶便池入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，外缘通道的入口端口和直接馈送喷射部的入口端口由控制件限定，且第二外缘通道部将控制件上的流动引入外缘通道，以及所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方，
其中，流体流过外缘从外缘通道的入口端口至至少一个外缘出口端口，所述外缘围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道，且流体流过直接馈送喷射部从直接馈送喷射部的入口端口至便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通以排放流体，且其中，流体在压力下从直接馈送喷射部流入马桶便池的内部，并以持续加压方式从至少一个外缘通道开口进入马桶便池的内部。
53.如权利要求52所述的方法，其特征在于：所述马桶能够以不大于4.8升的冲洗量运行。
54.如权利要求52所述的方法，其特征在于：由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值为0.03：1至0.50：1。
55.如权利要求52所述的方法，其特征在于：所述直接馈送喷射部还与具有至少2000毫升水路容积的水路流体连通，和/或所述直接馈送喷射部出口端口具有至少6.5cm2的横截面面积，和/或水路容积与总冲洗量的比值至少35％。
56.如权利要求52所述的方法，其特征在于：所述控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，且所述方法还包括将进入外缘通道入口的第一部分流体分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。
57.如权利要求52所述的方法，其特征在于：所述马桶还包括下游连通开口，且所述方法还包括允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道。
58.一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：
马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；
围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；
便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；
直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有与马桶便池入口流体连通以接收流体的入口端口，所述直接馈送喷射部还与水路和便池出口流体连通以排放流体，其中，所述水路具有至少2000毫升的水路容积；以及
与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，以及所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
59.一种具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，所述马桶便池包括：
马桶便池入口，所述马桶便池入口与流体源流体连通；
围绕马桶便池的上周界并限定外缘通道的外缘，所述外缘具有入口端口和至少一个外缘出口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通；
便池出口，所述便池出口与下水道出口流体连通；
直接馈送喷射部，所述直接馈送喷射部具有入口端口，所述入口端口与马桶便池入口流体连通以接收流体，所述直接馈送喷射部还与水路和便池出口流体连通以排放流体；以及
与马桶便池入口连通布置的控制件，所述控制件用于控制来自流体源穿过马桶便池入口的流动并使进入马桶入口的流体流动分开进入外缘通道的入口端口和进入直接馈送喷射部的入口端口，其中，所述外缘通道的入口端口和所述直接馈送喷射部的入口端口由所述控制件限定，且所述马桶还包括下游连通开口，所述下游连通开口允许来自直接馈送喷射部内的流体和/或空气流入外缘通道，以及所述控制件的后部分的一端向后延伸至少5mm，从而在由所述马桶便池入口限定的区域内或下方。
60.如权利要求59所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述马桶能够以不大于4.8升的冲洗量运行。
61.如权利要求59所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，由控制件限定的外缘通道入口的横截面面积与马桶入口的横截面面积的比值为0.03：1至0.50：1。
62.如权利要求59所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述直接馈送喷射部还与具有至少2000毫升水路容积的水路流体连通，和/或所述直接馈送喷射部出口端口具有至少6.5cm2的横截面面积，和/或水路容积与总冲洗量的比值至少35％。
63.如权利要求59所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述控制件具有外缘通道端部，所述外缘通道端部包括升高部分，用于进一步将进入外缘通道入口的第一部分流体分成两个分开且相对的水流，每个水流远离外缘通道入口并朝向外缘通道的前部行进。
64.如权利要求63所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述下游连通开口由控制单元的外缘通道端部限定并定位成在控制件的外缘通道端部的升高部分下方。
65.如权利要求64所述的具有马桶便池的虹吸式、以重力作为动力的马桶便池组件，其中，所述下游连通开口具有至少0.25cm2的横截面面积。
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