CN103610418B - 免冲洗无臭马桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了免冲洗无臭马桶，所述马桶包括马桶体，所述马桶体上设置有便池、坐圈以及马桶盖，该马桶还包括一污物循环利用系统，所述污物循环利用系统与便池连通，将便池内的污物脱水形成可燃烧的生物质垃圾，污物循环利用系统对生物质垃圾进行燃烧，燃烧产生的热量用于对外供热，同时将燃烧产生的灰烬送入到便池内形成包裹污物的灰烬介质层。马桶能够极大节约水资源和减轻排污负担，整个方案突破传统马桶直接冲洗污物的设计思维，将污物变垃圾为资源，结合生物质垃圾处理，进行循环利用，形成一条完全封闭的利用、处理、再生体系。同时，利用燃烧产生的灰烬作为污物包裹的介质，这样既能够利用污物回收和避免臭气的释放。

Description

免冲洗无臭马桶

技术领域

本发明涉及一种卫浴装置，具体涉及一种马桶。

背景技术

目前，坐便器每年浪费的水资源已成为城市浪费水资源的最主要部分。抽水马桶是家庭用水的最大来源，占耗水总量的40%。一般的抽水马桶平均每次冲水20-30L，以人均每天如厕一（7）次，每天消耗于马桶冲洗的水资源非常的可观。随着人口的增长，人类生活用水已经日趋紧张，特别是缺水的地区，马桶的冲洗更加难以的容忍。

另外，使用抽水马桶的另外一个问题就是相关污水和污物的处理问题，更消耗大量的人力和能源。

由此可见如何降低马桶消耗的水资源以及减轻排污负担，是本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有抽水马桶需要消耗大量水资源以及排放的污物和污水处理耗能大等问题，本发明的目的在于提供一种免冲洗无臭马桶，该马桶通过循环利用污物避免直接利用水资源冲洗，极大节约水资源；同时也大大降低污水处理的负担。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

免冲洗无臭马桶，所述马桶包括马桶体，所述马桶体上设置有便池、坐圈以及马桶盖，所述马桶还包括一污物循环利用系统，所述污物循环利用系统与便池连通，将便池内的污物脱水形成可燃烧的生物质垃圾，污物循环利用系统对生物质垃圾进行燃烧，燃烧产生的热量用于对外供热，同时将燃烧产生的灰烬送入到便池内形成包裹污物的灰烬介质层。

在本发明的优选方案中，所述污物循环利用系统主要包括污物脱水造粒装置和燃烧器，所述污物脱水造粒装置的进料端与便池的出污口连通，其出料端与燃烧器的进料端连通，所述燃烧器的出灰端与便池连通。

进一步的，所述污物脱水造粒装置的进料端还与（厨房）水池下水口连通。

进一步的，所述污物脱水造粒装置包括送料传输部分、挤压脱水部分和挤压造粒部分，所述进料传输部分、挤压脱水部分以及挤压造粒部分依次连通形成污物脱水造粒装置。

再进一步的，所述污物脱水造粒装置包括送料腔、螺旋输送轴、锥形挤压腔以及挤压造粒机，所述螺旋输送轴安置送料腔中形成送料传输部分，所述锥形挤压腔设置于送料腔的出料端，并与螺旋输送轴配合形成挤压脱水部分；所述挤压造粒机设置在锥形挤压腔的出料端形成挤压造粒部分。

再进一步的，所述污物循环利用系统还包括一排气通道，所述排气通道连通污物脱水造粒装置和燃烧器。

再进一步的，所述排气通道中设置一排气风扇。

进一步的，所述燃烧器的出灰端与便池之间设置有送灰系统，所述送灰系统包括吸灰通道、风机、储灰室、送灰通道，所述吸灰通道的一端与燃烧器连通，另一端与储灰室进灰口连通，两者之间设置风机，所述储灰室的出灰口通过送灰通道连通便池。

再进一步的，所述送灰通道为一可伸缩通道，在收缩状态时，其出口端离开便池；在伸展状态时，其出口端伸入便池中。

再进一步的，所述储灰室内设置有储灰量检测装置。

进一步的，所述便池内设置有承载和释放灰烬的门闸装置。

再进一步的，所述门闸装置包括两个可充气和出气的横截面为半圆的胶囊，两半圆胶囊相对设置，在充气状态下形成与便池内径相对应的圆形胶囊。

进一步的，所述马桶体上还设置有一小便池，所述小便池与使用者坐便时的位置对应配合。

再进一步的，所述小便池的开口处对应设置有冲洗装置。

进一步的，所述坐圈内设置有循环水管，形成恒温坐圈。

进一步的，所述马桶盖上设置有高温蒸汽消毒装置，所述高温蒸汽消毒装置与坐圈配合设置。

根据上述方案形成的马桶能够极大节约水资源和减轻排污负担，整个方案突破传统马桶直接冲洗污物的设计思维，将污物变垃圾为资源，结合生物质垃圾处理，进行循环利用，形成一条完全封闭的利用、处理、再生体系。同时，利用燃烧产生的灰烬作为污物包裹的介质，这样既能够利用污物回收和避免臭气的释放。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中免冲洗无臭马桶的结构示意图；

图2为免冲洗无臭马桶中门闸装置的结构示意图；

图3为免冲洗无臭马桶中污物脱水造粒装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本方案通过在马桶上设置一套污物循环利用系统，该系统与马桶中便池的出污口和端口连通，将便池内的污物脱水形成可燃烧的生物质垃圾，并对形成的生物质垃圾进行燃烧，燃烧产生的热量用于对外供热，同时将燃烧产生的灰烬送入到便池内形成包裹污物的灰烬介质层。

参见图1，其所示为基于上述原理形成的免冲洗无臭马桶的结构示意图。该马桶主要包括一马桶体100，该马桶体100上设置有便池200、坐圈300以及马桶盖400。

该马桶体上的便池200与现有马桶中的便池结构相似，为一种渐变结构。便池200的端口设置有凸缘201，便池200的内径由上往下逐渐变小，在便池的底部202开设有面向下的出污口203，该出污口203的口径比常规的马桶出污口的口径大，这样便于污物和灰烬的排出。

为了能够有效的回收利用便池200排出的污物，在马桶体上设置有一污物脱水造粒装置500，该装置与便池200的出污口203密封连通，用于将便池内排出的污物进行挤压脱水，在脱水后再挤压形成颗粒状的可燃烧的生物质垃圾。

除此之外，根据需要该污物脱水造粒装置还可以与厨房中的水池下水口连通，这样可将家庭生活产生的餐厨垃圾进行回收利用，同样也对排出的垃圾进行挤压脱水，在脱水后再挤压形成颗粒状的可燃烧的生物质垃圾。

参见图3，其所示为污物脱水造粒装置的结构示意图。该装置主要包括一工作腔501、螺旋输送轴502以及挤压造粒机503这三部分。

其中，工作腔501整体位于马桶体便池200的下方，由导通的送料腔501a和锥形挤压腔501b组成。送料腔501a的进料端设置有进料仓501c（或进料口），该进料仓501c与便池200的出污口203配合相接。送料腔501a的出料端与锥形挤压腔501b的进料端连通。锥形挤压腔501b整体为一内径渐变的去顶锥形，其顶部的出料端与挤压造粒机503连接。

螺旋输送轴502可旋转的安置在工作腔501内，分别与送料腔501a和锥形挤压腔501b配合，形成相应的送料传输部分和挤压脱水部分。

在送料传输部分，螺旋输送轴502通过旋转将由进料仓501c进入送料腔501a内的污物沿送料腔501a的延伸方向输送至挤压脱水部分中的锥形挤压腔501b内。

在挤压脱水部分，螺旋输送轴502与锥形挤压腔501b配合将由送料腔501a送入的污染继续向锥形挤压腔501b的出料端进行输送，由于锥形挤压腔501b的锥形内腔结构，其由进料端到出料端的内径是逐渐变小的，这样通过这种渐变的结构对送入的污物逐渐进行挤压，以达到最佳的脱水率，使得经过挤压后的污物非常的干燥，具有较好的可燃性。

位于锥形挤压腔501b出料端的挤压造粒机503作为污物脱水造粒装置中的挤压造粒部分，整体为圆柱形挤压造粒机，其通过对脱水后的干燥的污物挤压形成干燥的可燃的颗粒状生物质垃圾。对于挤压造粒机503的具体组成结构，可根据需要采用不同的组成结构，只要能够将干燥的污物挤压形成干燥的可燃的颗粒状生物质垃圾既可。

对于污物脱水造粒装置中螺旋输送轴502旋转所需的动力，可由相应的电机来提供，但并不限于此。

为了利用污物脱水造粒装置500产生的颗粒状生物质垃圾，在污物脱水造粒装置500后设置及燃烧器600。该燃烧器600与污物脱水造粒装置500中的挤压造粒机503密封连通，对挤压造粒机503产生的颗粒状生物质垃圾进行燃烧产生相应的热量，该热量作为热源可对外提供相应的热量，如用于加热生活用水、取暖等等；燃烧产生的灰烬同样进行利用，输送至马桶体便池200中用于包裹污物，这样便于污物的回收利用；同时，利用燃烧过程中产生的高温能够对污物中的各种细菌起到杀菌、消毒作用，保证燃烧产生的灰烬中是没有任何对身体有害的物质。

对于燃烧器600，可采用密封结构的燃烧器，能够对进入的各种物质进行充分燃烧。燃烧器600的具体组成结构，本方案中不限，可采用现有的燃烧器，只要能够与污物脱水造粒装置500配合相接，对由污物脱水造粒装置500产生的干燥的可燃的颗粒状生物质垃圾进行充分燃烧并高温消毒，同时利用燃烧产生的热量对外供热，以及可输出燃烧产生的灰烬既可。

在上述燃烧器600与污物脱水造粒装置500之间配合结构的基础上，本方案还在燃烧器600和污物脱水造粒装置500之间之间增加一排气通道601，该排气通道601连通污物脱水造粒装置500中的工作腔501和燃烧器600内的燃烧腔；同时在排气通道601中设置一排风扇602，由此可将工作腔501中污物产生的臭气排放到燃烧器600内。这样既可避免臭气从马桶中溢出，同时排到燃烧器600内气体，作为燃烧器的送风，可将污物产生的微量沼气完全燃烧，从而实现污物的无臭、无污染的处理。

对于燃烧器600内燃烧产生的灰烬，本方案在燃烧器600的出灰端与便池200之间设置有送灰系统700。通过该送灰系统700将燃烧器600内燃烧产生的灰烬送入到便池200内，并在便池200内形成包裹污物的灰烬介质层。

如图1所示，该送灰系统700主要包括吸灰通道701、风机702、储灰室703以及送灰通道704这四个部分。

吸灰通道701的一端与燃烧器连通，另一端与储灰室703进灰口连通，作为灰烬传输的通道。

储灰室703用于存储灰烬，为污物回收提供灰烬。在具体设计时，该储灰室703可取代现有马桶中的储水箱，安置在马桶体100上。对于该储灰室703的形状结构并不限定，可根据整体马桶的形状来设计。

为了能够很好控制储灰室703内存储的灰烬量，本方案在储灰室703内设置有储灰量检测装置，具体可以采用相关的传感器来实时检测储灰室703存储量。若储灰室703内存储的灰烬量小于最小值时，通过吸灰通道701传输灰烬；若储灰室703内存储的灰烬量达到最大值时，则停止吸灰通道701向储灰室703内传输灰烬；若储灰室703内存储的灰烬量超过最大值时，则可将多余的灰烬排出，作为有机肥料使用，有效避免浪费。

风机702位于吸灰通道701与储灰室703之间，具体设置在吸灰通道701中，能够在吸灰通道701内产生一定的吸附力，从而可将燃烧器600内的灰烬吸附到吸灰通道701中，并沿吸灰通道701传输至储灰室703中。

送灰通道704与储灰室703的出灰口连通，用于将储灰室703中的灰烬送入到便池200中形成相应的包裹污物的灰烬介质层。

该送灰通道704具体为一可伸缩通道，安置在马桶体100中，并与马桶体100中的便池200配合：当送灰通道704处于最大伸展状态时，其送灰通道704的出灰口704a伸入到便池200中，并位于便池的中心轴位置；当送灰通道704处于最大收缩状态时，送灰通道704的出灰口704a缩进马桶体100中，离开便池200。

对于送灰通道704的伸缩结构可通过自动伸缩管结构来形成，其具体为现有技术，此处不赘述。

同时为了能够更好的控制送灰通道704中出灰和停止出灰，可在送灰通道704中设置相应的控制阀门，对送灰通道704的开启和关闭进行精确控制。对于阀门的控制可以由相应的电气控制器或控制软件来完成。

为了精确控制送灰通道704出灰的效率和出灰量，可在送灰通道704中设置相应的控制器，以便控制送灰通道704中出灰的速度。具体可以通过产生吸附力、推动力或输送力等控制器来进行控制。

对于由送灰通道704送入便池200内的灰烬，其通过自由下落的方式在便池内堆积形成中间高、四周低的灰烬介质层204。

由于灰烬非常的轻，当灰烬由送灰通道704送入便池200内时，可能会产生一定的飞溅。为此，本方案设置相应的喷雾结构，在送灰通道704将灰烬送入便池200内时（即布灰时）进行喷雾，从而有效避免飞溅。

对于该喷雾结构具体可设置在便池200顶部凸缘201上面向便池内部的内侧面上，但并不限于此。

为了能够很好的控制灰烬的使用量和快速将污物和包裹的灰烬送入到污物脱水造粒装置500中，本方案还在便池200内设置有一门闸装置800，用于承载和释放灰烬层204。这样通过门闸装置800的承载，可利用较少的灰烬在其上形成足够厚度的灰烬介质层204，以便完全包裹住污物。同时，通过门闸装置800瞬间开启的功能能够将其上的污物和灰烬整体快速的通过便池排污口送入污物脱水造粒装置500中。

参见图2，其所示为本方案中门闸装置的结构示意图。由图可知，该门阀装置800包括两个可充气和出气的横截面为半圆的胶囊801，两半圆胶囊801相对设置在便池200内，并位于便池排污口203的上方；同时这两半圆胶囊801分别连接可进行充气和吸气的气源，这两半圆胶囊801在充气状态下配合形成一个圆形胶囊，且该圆形胶囊的直径与其所处便池位置处的内径相对应，从而将便池分成上下两层；当气源抽取胶囊801中气体时，两半圆胶囊801在吸附的作用下将迅速收缩变形，并分别向两侧贴附在便池的内壁上，从而可以使得其上的污物和包裹污物的灰烬整体下落，避免污物和包裹污物的灰烬之间发生相对移动，产生异味或臭气。

对于控制胶囊801状态的气源可以由相应的真空发生器来形成，并由相应的控制器进行精确控制。当然该气源方案并不限于此，还可采用其它方案，只要能够实现对胶囊801快速充气和抽气既可。这为现有技术，此处加以赘述。

基于上述方案，通过送灰系统700、燃烧器600以及污物脱水造粒装置500之间的相互连通配合形成完整的污物循环利用系统，实现对污物的循环利用，实现免冲洗和无臭处理。

由于马桶特殊的功能和使用环境，本方案还提供了一些优化措施，以进一步提高本免冲洗无臭马桶的安全性和舒适性。

参见图1，本方案还在马桶体100上还设置有一小便池900，该小便池900的入口901与如厕者（即马桶使用者）坐便时的位置对应配合，使得使用者坐便时小便产生的尿液能够通过入口901进入到小便池900，并由小便池900排出马桶。这样实现大便和小便的分开排放，有效提高马桶的卫生安全性。

对于小便池900的具体设置位置本方案并不限定，只要能够实现如厕者（即马桶使用者）坐便时，产生的小便独立排放既可。

同时，针对马桶体上设置的小便池900，本方案在对应小便池900的入口处设置有微量冲洗装置902，通过该冲洗装置902能够通过产生高压的微量冲洗液实现对小便池900的冲洗，从而达到卫生和消除异味的效果。

对于冲洗装置902可采用感应式冲洗装置或控制式冲洗装置，具体的组成结构可根据实际使用情况而定。

为了提高如厕的舒适度，本方案中的坐圈300为恒温坐圈。具体的，可以在坐圈300中设置有循环水管301，以连接恒温水源，从而确保坐圈的温度始终与人体的体温接近。

针对公共场所交错使用的卫生情况，本方案还在马桶盖400上设置高温蒸汽消毒装置401，该高温蒸汽消毒装置401对应于马桶上的坐圈300。在使用后，盖上马桶盖400时，该高温蒸汽消毒装置401将产生高温蒸汽对坐圈300进行消毒和干燥，准备再次使用。

同时，为了进一步防止相关疾病的传播，本方案还在马桶上设置有相应的肛门冲洗装置。通过该装置可以在便后进行自动的清洗，极大地提高如厕者的舒适感，同时还可以促进便秘时的便意。

基于上述方案形成的免冲洗无臭马桶，其在实际使用时，可采用多种不同的控制方式来控制整个马桶的运行过程，如手动控制方式、自动控制方式等等。可以根据马桶具体的应用场合使用对应的控制方式。

以下通过一自动控制方式的免冲洗无臭马桶的自动运行过程，来进一步说明本方案提供的免冲洗无臭马桶的运行过程，这里所述的运行过程只是作为一种举例，并不限定本方案提供的免冲洗无臭马桶只采用这种运行方式，其还包括基于上述方案运行的其它方式。

为了实现自动运行，需要在马桶上设置相应的自动控制装置，如相应的芯片或MCU等，该自动控制装置控制驱动胶囊801的气源、驱动螺旋输送轴502的驱动部件、排气通道601中的排风扇602、燃烧器600、送灰系统700中的风机702、送灰通道704、高温蒸汽消毒装置401、冲洗装置902等等，同时自动控制装置还为如厕者提供操作简洁的检索按钮，具体安置在使用者易于操作的地方。

此处所述的控制过程以一次使用后开始，此时构成门闸装置800的两个半圆胶囊801充气，形成一个圆形胶囊，将便池200分成上下两层。同时在上面布满中间高四周低且足够厚度的灰烬介质层204。

当使用者要进行如厕时，打开马桶该400坐在坐圈300上进行如厕。如厕过程中产生的污物，从直接掉入到由两个半圆胶囊801支撑的灰烬介质层204中。由于构成灰烬介质层204的灰烬非常的轻，且非常的松散和干燥，当污物掉入到具有一定厚度的灰烬介质层204上时，由于自身的重力将会直接陷入到灰烬介质层204中，从而灰烬介质层204将会从四周对进入的污物形成包裹，这样避免污物产生的臭气进行散发和利于污物的回收。

同时，如厕者在如厕过程中产生的小便将会直接进入到马桶前端的小便池900中。

如厕者使用完毕后，通过相关的控制按钮或控制键通知自动控制装置如厕完毕后，自动控制装置将控制两个半圆胶囊801的气源迅速抽取两个半圆胶囊801中的气体，使得两半圆胶囊801在吸附的作用下将迅速收缩变形，并分别向两侧贴附在便池的内壁上，从而可以使得其上的污物和包裹污物的灰烬整体通过便池的排污口203下落至下方的污物脱水造粒装置500，从而避免污物和包裹污物的灰烬之间发生相对移动，产生异味或臭气。

接着，自动控制装置将控制污物脱水造粒装置500中螺旋输送轴502转动将进入的污物进行挤压脱水并挤压形成干燥的可燃的颗粒状生物质垃圾，并将该颗粒状生物质垃圾送入燃烧器中进行燃烧；在挤压的同时的，控制排气通道601中的排风扇602工作将污物脱水造粒装置500挤压污物产生的臭气抽出，作为燃烧器的送风。

再污物脱水造粒装置500工作的同时，自动控制装置将控制气源对两个半圆胶囊801进行迅速充气，从而隔断便池，这样进一步避免污物产生的臭气外泄。在半圆胶囊801完成充气并完全隔断便池后，自动控制装置将控制送灰通道704中的出灰口704a伸出至便池，并进行布灰，在两个半圆胶囊801上形成具有一定厚度的灰烬介质层204，以便后面使用。在布灰过程中，可控制喷雾结构进行喷雾，避免灰烬的飞溅。

当使用者盖上马桶盖时，自动控制装置将控制马桶盖上的高温蒸汽消毒装置401对坐圈300进行消毒；同时控制冲洗装置902对小便池900进行冲洗。

对于燃烧器中产生的灰烬可采用定时输送的方式通过风机702和吸灰通道701送入到储灰室703，具体由自动控制装置定时控制风机702工作，实现定时的输送，当然可以采用定量控制方式，即实时检测储灰室703内灰烬的存储量，当低于某值时，将控制风机702工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.免冲洗无臭马桶，所述马桶包括马桶体，所述马桶体上设置有便池、坐圈以及马桶盖，其特征在于，所述马桶还包括一污物循环利用系统，所述污物循环利用系统与便池连通，将便池内的污物脱水形成可燃烧的生物质垃圾，污物循环利用系统对生物质垃圾进行燃烧，燃烧产生的热量用于对外供热，同时将燃烧产生的灰烬送入到便池内形成包裹污物的灰烬介质层；

所述污物循环利用系统主要包括污物脱水造粒装置和燃烧器，所述污物脱水造粒装置的进料端与便池的出污口连通，其出料端与燃烧器的进料端连通，所述燃烧器的出灰端与便池连通；所述污物脱水造粒装置包括送料传输部分、挤压脱水部分和挤压造粒部分，所述进料传输部分、挤压脱水部分以及挤压造粒部分依次连通形成污物脱水造粒装置；

所述污物脱水造粒装置包括送料腔、螺旋输送轴、锥形挤压腔以及挤压造粒机，所述螺旋输送轴安置送料腔中形成送料传输部分，所述锥形挤压腔设置于送料腔的出料端，并与螺旋输送轴配合形成挤压脱水部分；所述挤压造粒机设置在锥形挤压腔的出料端形成挤压造粒部分。

2.根据权利要求1所述的免冲洗无臭马桶，其特征在于，所述污物脱水造粒装置的进料端还与厨房水池下水口连通。

3.根据权利要求1所述的免冲洗无臭马桶，其特征在于，所述污物循环利用系统还包括一排气通道，所述排气通道连通污物脱水造粒装置和燃烧器，所述排气通道中设置一排气风扇。

4.根据权利要求1所述的免冲洗无臭马桶，其特征在于，所述燃烧器的出灰端与便池之间设置有送灰系统，所述送灰系统包括吸灰通道、风机、储灰室和送灰通道，所述吸灰通道的一端与燃烧器连通，另一端与储灰室进灰口连通，两者之间设置风机，所述储灰室的出灰口通过送灰通道连通便池；所述送灰通道为一可伸缩通道，在收缩状态时，其出口端离开便池；在伸展状态时，其出口端伸入便池中；所述储灰室内设置有储灰量检测装置。

5.根据权利要求1所述的免冲洗无臭马桶，其特征在于，所述便池内设置有承载和释放灰烬的门闸装置；所述门闸装置包括两个可充气和出气的横截面为半圆的胶囊，两半圆胶囊相对设置，在充气状态下形成与便池内径相对应的圆形胶囊。

6.根据权利要求1所述的免冲洗无臭马桶，其特征在于，所述马桶体上还设置有一小便池，所述小便池与使用者坐便时的位置对应配合；所述小便池的开口处对应设置有冲洗装置。

7.根据权利要求1所述的免冲洗无臭马桶，其特征在于，所述坐圈内设置有循环水管，形成恒温坐圈；所述马桶盖上设置有高温蒸汽消毒装置，所述高温蒸汽消毒装置与坐圈配合设置。