CN212375981U - 一种无水小便斗 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无水小便斗，属于卫生设备领域。本实用新型的小便斗主体内侧的触水区域表面均覆盖有疏水层，同时利用储能装置和吹风装置配合，通过纯机械结构将人体重力势能转化为风能，进而无需外部动力即可对小便斗进行清洁。同时本实用新型可以在小便斗下水结构处采用油封设计，简单有效且高效率地隔离臭气。本实用新型的小便斗不需要电和水，免去了普通小便斗安装时需要铺设管道线路的麻烦，也免去了水管以及电线、电能的资源浪费。

Description

一种无水小便斗

技术领域

本实用新型属于卫生设备领域，具体涉及一种无水小便斗。

背景技术

小便斗是一种常用的卫生洁具，日常使用频繁。传统小便斗耗水量高、需预先铺设管线，而且还是男士卫生间异味的主要来源，需要每日人工清洁；在节能减排方面具有很大的提升空间。随着经济社会的发展，人们生活水平的不断提升，大型公共场合的不断增加，对小便斗的需求量也越来越多。现在市场上所销售的小便斗以传统的便冲式为主。

小便斗的耗水量在生活中也经常被人忽视。为了清晰说明，做以下假设计算：传统小便斗在使用前后需约3升水冲洗，假若一人平均每天需要使用4次，而冲水马桶单次耗水量平均6L，一男性每日小便斗用水便是冲水马桶耗水量的2倍。一年就需要4.38吨，大约产生17.5元的水费。放眼全国，每年使用小便斗所需的水总量十分庞大。在南方，或许这些水资源可以负担得起，但是在北方，西北等水资源匮乏的地区，这是一大笔水资源支出。同时，在设计安装小便斗时需要考虑相应的管道、电路等问题，既增加了施工难度，又增加了成本，若出现故障，维修不便。

发明内容

本实用新型的目的在于解决传统小便斗耗水量大，需要铺设水电线路存在的问题，并提供一种无水小便斗。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种无水小便斗，包括小便斗主体和下水结构，其还包括储能装置和吹风装置；

所述小便斗主体内侧的触水区域表面均覆盖有疏水层；

所述储能装置设置于小便斗主体下方的人员站立位置，储能装置的外壳顶部具有能垂直升降的水平踏板，外壳内设有第一齿条、第一齿轮、蜗簧、第二齿条和第二齿轮，所述第一齿条垂直安装于水平踏板的底部，第一齿条通过第一齿轮与第二齿轮构成传动，所述第二齿轮与水平安装的第二齿条构成传动；所述的蜗簧与第一齿轮同轴连接，用于在水平踏板下降过程中蓄能；

所述吹风装置包括鼓风机构和风管，所述鼓风机构上开设有出风口，且所述的第二齿条作为鼓风机构的驱动件，在所述蜗簧释能过程中通过第二齿条驱动鼓风机构通过出风口向外鼓风；所述小便斗主体的内侧设有若干吹风口，所述出风口通过风管连接各吹风口，用于将小便斗内表面的残液吹落至下水口位置；

所述下水结构连接所述小便斗主体的下水口。

在上述技术方案基础上，本实用新型还可以进一步采用如下优选方案中的一种或多种。

作为优选，所述的鼓风机构包括活塞杆和活塞套，所述活塞杆、活塞套配合组成活塞式鼓风结构，所述出风口开设于活塞套上，且活塞杆与所述的第二齿条固定连接构成传动。

作为优选，所述储能装置的外壳中设有若干竖向导向件，用于限制所述水平踏板整体垂直升降。

作为优选，所述的水平踏板单次踩踏的下降高度为4～8cm。

作为优选，所述小便斗主体内侧的若干吹风口设置于其底部凹槽区域边缘，且各吹风口的出风方向均沿凹槽表面并朝向中心下水口。

作为优选，所述的疏水层为纳米银超疏水抗菌涂层。

作为优选，所述的第二齿轮通过一个同轴固定的第三齿轮与第一齿轮构成间接传动，且第三齿轮的外径小于第二齿轮的外径。

作为优选，所述的下水结构包括具有存水弯的下水管，存水弯的前端通过竖向的直管段连接所述小便斗主体的下水口，所述直管段中具有一段作为油封的液态油。

进一步的，所述存水弯的存水高度为8～12cm，所述液态油的厚度为1～3cm。

作为优选，所述小便斗主体内侧面采用曲面形式，且贴近安装墙面的内侧面从上到下逐渐向安装墙面一侧倾斜。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)作为卫生洁具，产品必须符合卫生标准，同时将异味减少至相关标准以下。考虑到尿液主要的臭味来源是尿液中的有机物和尿素在光照和微生物的作用下生成氨气等带刺激性气味气体，所以防臭的问题归根结底也是杀菌的问题。本实用新型在小便斗表面涂覆超疏水材料，使体积1mm³以上的液滴能够完全流走。同时还可以进一步在超疏水表面混合加入杀菌纳米银，使得超疏水材料表面的杀菌率达到99％以上。

2)本实用新型利用储能装置和吹风装置配合，通过纯机械结构将人体重力势能转化为风能，进而无需外部动力即可对小便斗进行清洁。通过理论计算可知，将小便斗表面1立方毫米大小的水珠吹落需要吹出40m/s的风速。传统机械传动扇叶吹风方式无法达到如此高的转速。而本实用新型采用活塞式鼓风设计，通过精密布置机械结构，能量传动效率大大提升，可以利用40m/s的高风速闪冲的方式，大大减小大体积尿液液滴在外表的残留。

3)本实用新型可以在小便斗下水处，采用油封设计，简单有效且高效率地隔离臭气。

4)基于超疏水材料的特性，以及多次测试实验观察统计的结果，液体流过的表面极少情况会留下液滴。而小便斗表面绝大部分的尿液来源于溅射。本实用新型可以进一步对小便斗的内壁形状进行曲面设计，最大程度防止尿液在下落过程中溅到小便斗内壁以及小便斗外面。

5)本产品属于卫浴产品，在实际应用场景中，必须考虑到外观的美观性和清洁性。而本实用新型中由于疏水层的存在，可以不必采用陶瓷材料，直接采用高洁白有机玻璃外部涂覆疏水层即可用于制作小便斗，轻便耐用。

附图说明

图1为无水小便斗整体结构剖面图；

图2为无水小便斗立体结构示意图；

图3为储能装置的主视图；

图4为储能装置的俯视图；

图5为储能装置的侧视图；

图6为储能装置的轴测图；

图7为吹风装置的主视图；

图8为吹风装置的俯视图；

图9为吹风装置的侧视图；

图10为吹风装置的轴测图；

图11为下水结构的连接示意图；

图12为下水管上的沉水弯示意图；

图13为无水小便斗工作流程图；

图中附图标记为：小便斗主体1、疏水层2、储能装置3、吹风装置4、下水结构5、第一齿条6、第一齿轮7、蜗簧8、第二齿条9、第二齿轮10、活塞杆11、活塞套12、下水管13、液态油14、尿液15、进风口16、风管17、出风口18。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

本实用新型根据卫生间特殊使用环境，提出了一种无水无电小便斗，通过超疏水杀菌材料、曲面设计、基于空气动力学原理的机械吹风装置、油封下水设计，可以在不使用水的情况下达到小便斗表面无可视尿液残余的同时杀菌隔臭又防溅的效果。

如图1所示，为本实用新型的一个较佳实施例中提供的一种无水小便斗，其包括传统的小便斗主体1和下水结构5，同时还包括储能装置3和吹风装置4。

小便斗主体1底部具有一个凹槽区域，用于收集尿液，凹槽区域的中心开设有下水口。下水结构5连接小便斗主体1的下水口，下水结构5的作用是将尿液和其他液体排出小便斗，进入下水道。

小便斗主体1内侧的凹槽区域一侧迎向用户的侧面均为触水区域，这些区域表面都可能沾上尿液。由于本实用新型的小便斗没有冲水设备，因此需要在这些触水区域表面均覆盖有疏水层2，使尿液无法残留在小便斗表面，绝大多数液滴都能自动流入下水口。需注意的是，此处所说的触水区域是指小便斗主体1内侧可能接触水的区域，当然假如有必要在其他的位置也可以同样涂覆疏水层2。而且，为了避免尿液中细菌繁殖产生异味，可以选用具有抑菌功能的疏水材料，例如可以采用含有纳米银的超疏水抗菌涂层。

优选的，小便斗主体1可用有机玻璃或其他塑料、陶瓷材料制作而成，可由3D打印、注塑成型等加工方式，加工成目标形状。在获得小便斗主体后，对内壁进行超疏水处理，得到超疏水内壁，具体过程为，使用可喷涂超疏水材料，并加入配套的纳米银材料，如纳罗可nanocoating的NC319超疏水材料及配套纳米银材料，对小便斗内壁进行多层喷涂，便可在小便斗内壁上加上超疏水材料层，表面杀菌率达99％。当然，除了纳米银超疏水抗菌涂层之外，也可以采用其他的抗菌疏水涂层，不做限制。

参见图2所示，储能装置3设置于小便斗主体1下方的人员站立位置，储能装置3的外壳顶部具有能垂直升降的水平踏板。平常使用时，用户可以直接站立在储能装置3的水平踏板上。如图3～6所示，外壳内设有第一齿条6、第一齿轮7、蜗簧8、第二齿条9和第二齿轮10，第一齿条6垂直安装于水平踏板的底部，第一齿条6通过第一齿轮7与第二齿轮10构成传动，第二齿轮10与水平安装的第二齿条9构成传动。蜗簧8与第一齿轮7同轴连接，用于在水平踏板下降过程中蓄能。而且本实施例中为了增大对于第二齿条9的位移驱动范围，第二齿轮10通过一个同轴固定的第三齿轮与第一齿轮7构成间接传动，且第三齿轮的外径小于第二齿轮10的外径，由此能够以齿径更大的第三齿轮来驱动第二齿条9，使其能够提供更大的位移输出量。

第二齿条9的位移输出量用于驱动吹风装置4对小便斗内表面的残液进行吹扫。吹风装置4包括鼓风机构和风管17，而本实施例中的鼓风机构包括活塞杆11和活塞套12。如图7～10所示，活塞杆11、活塞套12配合组成活塞式鼓风结构，出风口18开设于活塞套12上，且活塞杆11与第二齿条9固定连接构成传动。第二齿条9作为鼓风机构的驱动件，在蜗簧8释能过程中通过第二齿条9驱动鼓风机构通过出风口18向外鼓风。而小便斗主体1的内侧设有若干个吹风口，如图11所示，活塞套12上的出风口18通过风管17连接小便斗主体1背部的进风口16，小便斗主体1内侧的各吹风口与进风口16连通，用于利用鼓风机构吹出的风将小便斗内表面的残液吹落至下水口位置。

当用户站在储能装置3外壳顶部的水平踏板上时，体重所产生的压力驱动水平踏板和第一齿轮7向下移动，然后由第一齿轮7驱动第一齿轮7转动，并带动蜗簧8旋紧从而将重力势能储存起来。第一齿轮7转动的同时，带动第二齿轮10旋转，第二齿轮10带动第二齿条9移动，使活塞杆11对活塞式鼓风结构做抽气动作。而当用户离开时，蜗簧8的储能释放，蜗簧8带动第一齿轮7旋转，进而推动第一齿条6向上移动，水平踏板逐渐复位；同时第一齿轮7也带动第二齿轮10旋转，第二齿轮10带动第二齿条9移动，使活塞杆11对活塞式鼓风结构做压缩鼓气动作。活塞套12内部的气体从出风口18排出，通过风管17进入小便斗主体1上的进风口16，并通过吹风口快速吹出，高速空气吹拂小便斗下部凹槽内表面，将残留液滴吹落至下水口位置。在该机械结构的设计中，使用蜗簧，实现人站上时储能，人下来之后才释放能量的效果，无需任何外部动力即可实现自动清洁。而且使用齿轮齿条的传动结构，实现高效率的能量传递，使用活塞挤出空气的鼓风结构，可以实现最高接近40m/s的高风速。

在本实施例中，为了使尿液能够在小便斗内壁中顺利的流下去，同时防止溅起，可以小便斗的内侧进行曲面式设计。小便斗主体1内侧面的下部凹槽表面采用光滑曲面，而上侧贴近安装墙面的内侧面则主要是考虑防止尿液溅起，因此采用曲面形式，且贴近安装墙面的内侧面从上到下逐渐向安装墙面一侧倾斜。具体的曲率计算过程可经编程由计算机完成。在具体建模过程中，首先得到符合条件的曲线，再通过曲面放样或者曲面扫描得到符合要求的曲面。

在本实施例中，为了保证储能装置3的外壳中的水平踏板能整体垂直升降，防止出现倾翻，可以在外壳内设有多条竖向导向轨道，导向轨道与水平踏板构成限位滑动副。为了保证有足够的鼓风动力，同时保证用户站立的稳定性，水平踏板单次踩踏的下降高度一般可以调整为4～8cm，优选为6cm。

在本实施例中，为了保证吹气的有效性，小便斗主体1内侧的吹风口可以设置于其底部凹槽区域边缘，且各吹风口的出风方向均沿凹槽表面朝向中心下水口。小便斗主体1中一般可以设置3～5个吹风口，沿周向均匀布设，对小便斗内壁进行全面清洁。

另外，在另一优选实施例中，如图12所示，下水结构5中可以采用一条具有存水弯的下水管13，存水弯的前端通过竖向的直管段连接小便斗主体1的下水口，而在该直管段中具有一段作为油封的液态油14。液态油14的密度小于水。由此在出水口管道处形成了一个油封结构，利用油的密度小、不易挥发、不溶于水等特性，液态油14漂浮在尿液15之上，有效阻挡管道中尿液产生的异味。考虑到在实际使用过程中，液态油14可能会被尿液15冲走，因此存水弯的存水高度为8～12cm，而液态油14的厚度为1～3cm。优选的，液态油14的厚度设置为2cm，存水弯的存水高度设置为10cm。

整个装置配置好后，整个装置的工作流程如图13所示。用户站在装置上，使用过程中装置缓慢下降一定高度，将机械能存储起来。当用户离开时，整个装置将释放能量，产生吹风，对小便斗内壁进行清洁。绝大多数液体流入下水道，极少数残留在表面的液滴受自重流下，或在抑菌表面逐渐干燥。

本实用新型的无水小便斗相较于传统小便斗和市面上已有的无水小便斗都有一定的优势。此处，选择箭牌的传统壁挂式小便斗(型号AN632，配箭牌AGY108-3A感应器)，以及科勒的无水小便斗(型号K-4918-0)进行比较。

与传统小便斗相比：

与市面上已有的无水小便斗相比：

由此可见，本实用新型的无水小便斗具有以下优点：

1)巧用材料，自洁杀菌

巧妙利用超疏水材料特性，将超疏水材料均匀喷涂于光滑有机材料表面，使得尿液尽数流走。同时又免去了传统陶瓷釉面的限制，只要是有光滑表面都可以用于制作小便斗，就可以大大降低采用陶瓷的成本。在超疏水材料中加入纳米银配方，实现杀菌，保持外表洁净无异味

2)机械吹风，打消顾虑

通过调查大量男性用户，其中将近90％表示如果小便斗没有冲水等措施，使用并不放心。而本实用新型中通过机械吹风装置，一来可以防止表面微小液滴残留，二来可以打消使用者对于无水小便斗的顾虑，满足人性化需求，以提高小便斗的商用普及效益。

3)塑料制成，轻便耐用

由于超疏水材料的使用，可以用有机玻璃来替代传统陶瓷，美观轻便。能够使得小便斗能够适用于工地等临时性场所。

4)无水无电，免去管线

本实用新型的小便斗不需要电和水，免去了普通小便斗安装时需要铺设管道线路的麻烦，也免去了水管以及电线、电能的资源浪费。同时，还可以在出水部位加装储水箱，甚至可以省去下水管道的铺设，适用于干旱地区以及乡村厕所改革使用。尤其对于使用频率不高、通风条件好、卫生整洁条件相对不严格的乡村来说，可以省去吹风结构，进一步降低成本，在乡村中得到推广应用。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无水小便斗，包括小便斗主体(1)和下水结构(5)，其特征在于，还包括储能装置(3)和吹风装置(4)；

所述小便斗主体(1)内侧的触水区域表面均覆盖有疏水层(2)；

所述储能装置(3)设置于小便斗主体(1)下方的人员站立位置，储能装置(3)的外壳顶部具有能垂直升降的水平踏板，外壳内设有第一齿条(6)、第一齿轮(7)、蜗簧(8)、第二齿条(9)和第二齿轮(10)，所述第一齿条(6)垂直安装于水平踏板的底部，第一齿条(6)通过第一齿轮(7)与第二齿轮(10)构成传动，所述第二齿轮(10)与水平安装的第二齿条(9)构成传动；所述的蜗簧(8)与第一齿轮(7)同轴连接，用于在水平踏板下降过程中蓄能；

所述吹风装置(4)包括鼓风机构和风管(17)，所述鼓风机构上开设有出风口(18)，且所述的第二齿条(9)作为鼓风机构的驱动件，在所述蜗簧(8)释能过程中通过第二齿条(9)驱动鼓风机构通过出风口(18)向外鼓风；所述小便斗主体(1)的内侧设有若干吹风口，所述出风口(18)通过风管(17)连接各吹风口，用于将小便斗内表面的残液吹落至下水口位置；

所述下水结构(5)连接所述小便斗主体(1)的下水口。

2.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述的鼓风机构包括活塞杆(11)和活塞套(12)，所述活塞杆(11)、活塞套(12)配合组成活塞式鼓风结构，所述出风口(18)开设于活塞套(12)上，且活塞杆(11)与所述的第二齿条(9)固定连接构成传动。

3.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述储能装置(3)的外壳中设有若干竖向导向件，用于限制所述水平踏板整体垂直升降。

4.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述的水平踏板单次踩踏的下降高度为4～8cm。

5.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述小便斗主体(1)内侧的若干吹风口设置于其底部凹槽区域边缘，且各吹风口的出风方向均沿凹槽表面并朝向中心下水口。

6.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述的疏水层(2)为纳米银超疏水抗菌涂层。

7.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述的第二齿轮(10)通过一个同轴固定的第三齿轮与第一齿轮(7)构成间接传动，且第三齿轮的外径小于第二齿轮(10)的外径。

8.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述的下水结构(5)包括具有存水弯的下水管(13)，存水弯的前端通过竖向的直管段连接所述小便斗主体(1)的下水口，所述直管段中具有一段作为油封的液态油(14)。

9.如权利要求8所述的无水小便斗，其特征在于，所述存水弯的存水高度为8～12cm，所述液态油(14)的厚度为1～3cm。

10.如权利要求1所述的无水小便斗，其特征在于，所述小便斗主体(1)内侧面采用曲面形式，且贴近安装墙面的内侧面从上到下逐渐向安装墙面一侧倾斜。

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