CN215563087U - 一种处理马桶臭气和气溶胶的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种处理马桶臭气和气溶胶的装置。所述装置是一种使用微型气泵抽吸马桶槽里的臭气并压缩后排入马桶水箱里的水中，并在其水箱的水里消除其臭味后随水冲走，抑制气溶胶、病毒、细菌在空气中传播的自动装置。该自动装置由微型气泵、连接管、电磁溢流阀、稀土微孔陶瓷排气腔体、海绵、恒温电加热器、密封条和人体探测元器件组合而成。它不但彻底解决了马桶除臭的老大难问题，还有不影响马桶原有的功能和外观，体积小巧，安装简单，省电，噪音很小，绿色环保，无次生污染，简单实用，成本低，上述器件和材料都可从市场采购，能够迅速形成产品上市。

Description

一种处理马桶臭气和气溶胶的装置

技术领域：

本实用新型涉及卫生洁具，尤其涉及一种消除马桶臭气同时抑制排泄物中的细菌和病毒在空气中传播，包括通过如厕时所产生的气溶胶在空气中传播的自动化装置。所述病毒包括能引起粪口传播的已知的传染性病毒如新型冠状病毒COVID-19、非典病毒SARS、各种禽流感病毒(包括H5N1、H1N1等)、甲型病毒性肝炎、戊型病毒性肝炎，所述细菌包括已知的传染性细菌如伤寒、霍乱等，同时也包括目前未知的传染性病毒和细菌。本实用新型申请文件中的细菌和病毒仅指如厕者为传染病患者时，其排泄物中存在所述的细菌或病毒。

背景技术：

长期以来人们使用抽水马桶如厕时自身排泄物的臭味难闻且伴随整个如厕过程，甚至其臭味较长时间滞留在卫生间，严重影响人们的生活质量。通过卫生间的排风机将臭气排到大气中，每家每户都这样做，给环境造成严重大气污染，特别是患有传染性疾病的如厕者，容易造成粪口传播。据有关目前正在世界大流行的新型冠状病毒的报道，该病毒可以通过如厕时冲水气旋形成的气溶胶飞沫传播，严重威胁人类的生命安全和身体健康。通过国家专利局检索系统进行相关检索发现，共计有四十多个与马桶除臭和抑制病毒、细菌、气溶胶粪口传播相关的专利披露，其中马桶除臭方面，有物理吸附臭气的但没有得到普及，有化学方法处理的但造成次生污染，有的通过抽吸直排室外还是污染大气，有的还需要凿墙打洞施工，有的需要在马桶周边安装，影响卫生间的原有布局，有碍观瞻，故难以推广。在抑制病毒、细菌、气溶胶方面，特别是新型冠状病毒COVID-19，有几个专利但都结构复杂不太实用。但有一项环保快速马桶除臭器专利(CN2743438Y)，利用小型抽风设备抽取马桶臭气排入马桶水箱的水中的方法除臭，与本实用新型有类似之处但也有根本的不同。本人按照该专利的说明去市场购买了小型抽风设备、气泡石、连接管等组装后进行现场实验，对比发现该实用新型专利(CN2743438Y)有以下缺点和不足。该专利早已于2007年9月26日过了保护期，但是至今13年多了，市面上也还未见到其产品。

1.其小型抽风设备和气泡石不匹配，气泡石无法产生气泡。因为抽风设备不具有压缩气体的能力，其专利文件中也没有任何压缩气体的提示，而气泡石的孔径为微米级或纳米级，要求气体有一定压强即压缩气体，才能产生微小气泡。也许十多年前的气泡石的孔径大于微米级而无需压缩气体，但产生的气泡肯定较大。

2.其溢流管丧失防溢流功能。该专利总共有4种抽气方式，其中图4选用了溢流管抽气方式，但没有任何提示说明如何保证其溢流管的原有溢流功能，破坏了马桶厂家原有的防溢流设计，这样很容易引起次生灾害。

3.其装置有碍观瞻。该专利除图4的溢流管抽气方式外，其他3 种方式的小型抽风设备和连接管都暴露在马桶和水箱的外面，严重影响马桶厂家的外观设计和美观。

4.缺乏自动化设置。随着人们生活水平的提高，大家对自动化要求越来越高，但该专利中没有任何提示所述除臭装置能实现自动化操作。

5.实践证明其小型抽风设备噪音太大，如厕时常人难以忍受。

6.其逆止装置，占用马桶水箱里的有限空间，使其整个装置体积较大，较难安装。

实用新型内容：

本实用新型涉及一种处理马桶臭气的自动装置，使用微型气泵抽吸马桶槽里的臭气和气溶胶、病毒、细菌并压缩后排入马桶水箱里的水中，在其水箱的水中消除臭味后随水冲走到下水道里。

本实用新型采用如下3个方法防止臭气扩散和消除臭气的臭味。

密封法：安装密封条以尽可能防止马桶槽内臭气、气溶胶、病毒、细菌向外扩散。同时，密封法还有利于下述负压法中马桶槽内形成更大的负压。

负压法：使用气泵抽吸和压缩马桶槽内臭气、气溶胶、病毒、细菌，在马桶槽内产生负压，使得马桶槽内的臭气和气溶胶、病毒、细菌无法向外扩散。

水中除臭法：使用稀土微孔陶瓷排气腔体，加热器将气泵压缩的混合气体的臭气成分在水中水解，高度分散稀释，消除臭气的臭味，然后和气溶胶、病毒、细菌一起被水冲走并入下水道。

另外，安装溢流阀和人体探测器等克服上述既有专利6个缺点和不足及其他问题，完全彻底解决马桶除臭这个老大难问题。

本实用新型的优点在于：

1. 1微型气泵同时具有抽吸和压缩臭气和气溶胶、病毒、细菌的功能。

2. 4稀土微孔陶瓷排气腔体不但能将臭气和气溶胶、病毒、细菌变成微小气泡，还具有单向阀功能，其中的稀土还具有催化剂的作用，一举三得。

3.利用微型气泵的压缩功能和稀土微孔陶瓷排气腔体的单向阀功能的组合，省去了既有专利(CN2743438Y)中的逆止装置，既可以节省空间，便于除臭装置安放在水箱的有限空间里，又能够更加完全彻底地去除臭气和气溶胶、病毒、细菌的臭味。

4. 3电磁溢流阀使溢流管能保持原有的防溢流功能，省去了万一发生次生灾害的担心。

5. 9密封条的安装简单方便，大大降低了微型气泵的功耗，节省电费，微型气泵的功耗越小其噪音就越小，降噪，还能够防止臭气和气溶胶、病毒、细菌从马桶槽向外扩散，一举三得。

6.简单实用，可以用交电，也可以用电池，造价便宜，无需施工，直接将电磁溢流阀的半圆形塑胶盖套在溢流管顶部即可，结构紧凑体积小巧，容易在水箱内部安装，盖好马桶盖，没有改变所述马桶的外形也不影响其原来的美观。

7.噪音低，45分贝以下。

8.完全自动化操作。

附图说明：

附图1：马桶及水箱示意图。

附图2：水箱内除臭装置示意图。

附图3：马桶槽及水箱示意图。

附图4：马桶坐垫下面固定密封条示意图。

附图5：马桶槽示意图。

附图6：电磁溢流阀示意图。

具体实施方式：

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。附图中所有部件的编号如下：1微型气泵、2连接管、3电磁溢流阀、4稀土微孔陶瓷排气腔体、5海绵、6恒温电加热器、7马桶坐垫、8马桶槽上缘、 9密封条、10人体探测元器件、12水箱、13进水阀、14冲水阀、15 冲水腔、16臭气(和气溶胶、病毒、细菌)、17溢流管、18坐垫支撑、19冲水孔、20排泄物、21绕有漆包线的铁丝、22半圆形铁片、 23半圆形塑胶盖、24气孔、25水位线、26水箱盖、27马桶盖、28 马桶槽、29水箱、30马桶槽水封。

该自动装置(见附图1和2)由微型气泵1、连接管2、电磁溢流阀3(见附图6)、稀土微孔陶瓷排气腔体4、海绵5、恒温电加热器 6、密封条9(见附图4)和人体探测元器件10组成，其中微型气泵 1的吸气口由连接管2和电磁溢流阀3相连，其排气口由连接管2和稀土微孔陶瓷排气腔体4的进气口相连。其中微型气泵1为核心设备，抽吸和压缩臭气16(“臭气16”也包括气溶胶、病毒、细菌，下同)，同时使马桶槽28内形成负压。其中电磁溢流阀3主要用来保护溢流管17原有的防溢流功能。其中稀土微孔陶瓷排气腔体4主要用来将臭气16变成无数的微小气泡并起到单向阀的作用，阻止水箱12的水逆流进入稀土微孔陶瓷排气腔体4内部。

为了更好更高效抽吸马桶臭气16，减小微型气泵1额定功率亦减小体积，以便于安装在马桶内部的狭小空间，省电，降低噪音等，密封条9起到了很理想的效果。将密封条9安装在马桶坐垫7下面与马桶槽上缘8整圈之间，既阻止了外面的空气进入马桶槽28内，减小微型气泵1的工作负荷，增大马桶槽28内的负压，同时也阻止了马桶槽28内的臭气和气溶胶、病毒、细菌向外扩散，一举三得。

利用原有马桶中的溢流管17和冲水腔15及冲水孔19和马桶槽 28相联的通道(即马桶的冲水通道，冲水一次时间为3秒钟左右，其他时间都在空置)，用作抽吸臭气16的通道。其中溢流管17(见附图2和3)在水箱12里的冲水阀14的上方，平时空置，当进水阀 13的止水功能万一失灵时，防止水从水箱12顶部溢出的竖管，其顶部管口敞开，低于水箱12顶部5-10cm，其底部管口固定在水箱12 底部，与马桶的冲水腔15流入相通，便于溢流水从其顶部管口流入冲水腔15，再从冲水孔19到马桶槽28进入下水道，避免卫生间无人时引起室内水灾的安全配置。本实用新型仅在有人如厕时使用该溢流管17做临时抽气管，并安装了溢流阀，如厕结束后如厕者只要离开马桶，其人体探测元器件10马上被触动，整个装置自动停止工作，其电磁溢流阀3打开溢流管17顶部管口并处于日常敞开状态，恢复溢流管17的防溢流功能。

其中海绵5包覆在稀土微孔陶瓷排气腔体4的外面降低微小气泡在水中爆破的噪音(见附图2右下部)。

其中恒温电加热器6用于加热马桶水箱里的水至70度恒温。

其中人体探测元器件10用于自动控制微型气泵1和电磁溢流阀3 及恒温电加热器6的启停工作。

所述微型气泵1，为五金市场可以买到的防水型交电产品，也可以是电池供电的产品，但需要做防水处理。两者都要求额定功率在3 瓦左右，体积小巧，比鸡蛋大一点，需用橡子棉做降噪处理。要求其能使稀土微孔陶瓷排气腔体4内形成110kPa左右的气压。同时要求其在1秒之内使马桶槽28(容积约10L)在敞开的情况下能形成5～10Pa 负压(压差值参照GB50073-2013第5.2.1条)，在如厕者的屁股和大腿全覆盖住马桶坐垫7内口的最佳密闭状态下马桶槽28内能形成 200Pa左右的真空度。

所述连接管2为市面上能承受低压(120kPa以上)的塑料软管或医用橡胶软管。

所述电磁溢流阀3，如附图6，可以委托专业厂家生产，也可以去五金电器市场选购，但都必须做防水处理。其作用为保留水箱12中的既有溢流管17在无人如厕时的防溢流功能，仅当有人如厕时电磁溢流阀3暂时关闭溢流管17的防溢流功能，封闭溢流管17顶部与水箱12中的空气进入溢流管，使微型气泵1进气口与溢流管17相通。所述稀土微孔陶瓷排气腔体4，可以委托厂家生产，也可以到水族馆市场选购。其腔体壁密集分布无数微型小孔并相互连通，其孔径要求在微米级或纳米级。其腔体内能承受120kPa以上压力。其作用是将所述微型气泵1连续压送过来的压缩混合气体变为微小气泡并排放到水箱12的水中。稀土微孔陶瓷排气腔体4类似于分子筛单向阀，只有在一定压力下气体才能从内往外排出。没有压力的情况下，气体和水既不能从内往外排，也不能从外往内进入，因此不会像既有专利(CN2743438Y)那样需要逆止装置。现在市场上的气泡石必须与微型气泵匹配使用，两者之间完全不需要逆止装置。既有专利(CN2743438Y) 需要逆止装置也从反向证明了其小型抽风设备不具有压缩气体的功能。所有抽风设备都不能像气泵一样压缩气体是本实用新型所述除臭装置与既有专利(CN2743438Y)的除臭装置的根本区别。

所述海绵5，可以到市场选购。用其包覆在稀土微孔陶瓷排气腔体4的外面，其厚度为5～7mm即可，以其降低微小气泡在水中破裂的噪音。

所述恒温电加热器6，为即热式石英加热器，可以委托厂家定制，也可以到电器市场选购。但都要有无水断电保护和漏电保护，其作用是将水箱12的水迅速加热至70度并恒温。

所述密封条9(见附图4和5)，可以委托厂家定制，也可以在建材市场去购买中空型橡胶密封条。该密封条9顶部自带双面胶，将其安装在马桶坐垫7下面和马桶槽上缘8整圈之间。因为马桶坐垫7下面有四个坐垫支撑18，所以密封条9分四段按照马桶槽上缘8的弧度，用胶粘在马桶坐垫7的下面。密封条9的厚度要比坐垫支撑18 厚3～5mm。当马桶坐垫7翻下来，下面的4个坐垫支撑18压在马桶槽上缘8上，4个坐垫支撑18之间有密封条沿马桶槽上缘8内侧一圈也压在马桶槽上缘8上，由于密封条9有弹性，能与马桶槽上缘8 完全贴合，起到良好的密封作用

所述人体探测元器件10，可以委托厂家定制，也可以到电子元器件市场选购红外线灯光自动控制器(人来灯亮，人走灯灭那种)并带有延时功能。其安装在马桶的外侧，连接在所述装置与电源之间，起到电源开关的作用。当有人靠近所述马桶来如厕时，人体探测元器件 10被触动，所述装置的电源被联动接通，微型气泵1和电磁溢流阀3 以及恒温电加热器6通电后开始工作。当如厕结束，如厕者离开马桶时，触动人体探测元器件10感知，所述装置电源联动断电，全部停止工作。

所谓的马桶臭气即臭气16，其臭气是指人们在如厕时的排泄物20 包括人类的大小便所产生的臭气和屁的混合气体，其中大便产生的臭气的主要成分是吲哚和粪臭素(即3-甲基吲哚，下同)、硫化氢、氨气、乙酸气体、丁酸气体等，小便产生的臭气的主要成分为氨气，屁的主要成分是氮气、氢气、二氧化碳、甲烷、氧气、粪臭素、硫化氢等。这些混合气体中产生臭味的是吲哚和粪臭素、硫化氢、氨气4种臭气。其中3-甲基吲哚溶于70度热水，吲哚不溶于水但被高度稀释后反而变成香气，而硫化氢溶于水，氨气也溶于水。这些气体还可以被分散在水中被水吸附。而这些混合气体的重量非常轻微，与马桶水箱12里的水的重量相比，微不足道，其中吲哚足以在短时间内被高度分散稀释。

这4种臭气能在水箱12里的水中或发生水化反应，或被热水溶解，或被高度稀释在水中，从而失去其原有的臭味，并随水冲走。这就是本实用新型的水中除臭法。

消除上述四种臭气的臭味的具体机理和方法如下：

其中粪臭素即3-甲基吲哚溶解在水箱12里的大量70度热水中而其臭味消失并随水冲走。

其中吲哚气体，相对于水箱12的水而言，臭气中含量微少的吲哚完全被高度稀释在水箱12的水里，其臭味变成香味，随水冲走。

其中硫化氢由于稀土微孔陶瓷排气腔体4中含有稀土氧化钇(Y₂O₃) (氧化钇作为陶瓷稳定剂存在于陶瓷中)，可以加快硫化氢的水化反应，解决了硫化氢溶于水但溶解速度慢的问题。根据汽车尾气稀土催化原理，其催化反应为：H₂S(气)+Y₂O₃→H₂S(吸附态)，H₂S(吸附态)+OH- →HS-+H₂O+Y₂O₃，其中Y₂O₃只是催化剂。

硫化氢经过稀土氧化钇催化和水中的氢氧根离子反应生成微量的氢硫酸和水，微量的氢硫酸被稀释在水箱12的水里，其臭味消失并随水冲走。

其中氨气自身高度溶于水，生成氨水以离子形态微量存在于水箱 12的水中，其气味消失随水冲走。

至于马桶臭气中的气溶胶(据网上查询为冲水时气旋形成的纳米级飞沫)，如果有病毒和细菌寄生在此气溶胶上，如新型冠状病毒 COVID-19，水箱12中的70度热水应该能将其全部杀死(据网上查询新型冠状病毒COVID-19超过56度就不能存活)，即使不能被杀死，也都在密封条和负压下不能从马桶槽28内往外扩散，只能随臭气一起被抽吸，压缩，分散在水中，随水被冲走到下水道里。即使在马桶放水冲洗排泄物20的3秒左右的时间内，虽然微型气泵1不停止工作也不影响马桶冲水，但抽吸臭气16的通道被水堵住，马桶槽28内负压减小，但同时由于马桶的虹吸作用，马桶槽28内的负压更大，冲水结束后抽吸通道畅通，微型气泵1继续抽吸马桶槽28内暂留的气溶胶、病毒、细菌，和空气一起被压缩后进入水箱12的水中随下一次冲水冲走。直到如厕者离开马桶，触动人体探测元器件10和延时1分钟功能，1分钟之后联动关闭所述装置电源，微型气泵1停止工作，电磁溢流阀3恢复溢流管的防溢流功能，恒温电加热器6停止加热。

至此，排泄物20所引起的臭气16都被消除了。整个如厕过程中，如厕者闻不到自身排泄物20的臭味。

所述装置的工作过程分为二部分：第一部分，从马桶槽28中抽吸臭气16，压缩并排入水箱12的水中。第二部分，在水箱12的水中除臭。详见附图1、附图2、附图6。

第一部分：

当人靠近马桶时触动人体探测元器件10工作，所述微型气泵1和恒温电加热器6以及电磁溢流阀3同时启动开始工作，恒温电加热器 6开始极速加热水箱12中的水到70度自动恒温，电磁溢流阀3通电后半圆形铁片22被电磁力吸引往上翻堵住溢流管顶部进水口，暂时关闭溢流功能，溢流管与外部不通而只与连接管相通。当如厕者放下马桶坐垫7并坐在其上面时(实际证明男士小便时没有该动作但该装置能自动启动，由于负压(5～10Pa)作用，小便的氨气味道也能得到抑制)，马桶槽28被如厕者的屁股和大腿及马桶坐垫7盖在上面，马桶坐垫7和马桶槽上缘8之间的整圈空间被密封条9密封形成一个相对密闭的容器，此时马桶槽28在微型气泵1不断连续的抽吸下形成 5～200Pa的负压下(负压大小取决于如厕者所坐的位置，两腿并拢屁股越靠后负压越大，微型气泵1的噪音越小)，其中排泄物20的臭气和气溶胶、病毒、细菌不可能从马桶槽28往外发散，只能与空气形成混合气体，从马桶槽上缘8内下侧的冲水孔19进入冲水腔15到溢流管17，接下来经过该电磁溢流阀3并经过连接管2到微型气泵1 的吸气口，通过微型气泵1时被其自身产生的热量加热，压缩成具有一定压强的压缩混合热气体经过连接管2到稀土微孔陶瓷排气腔体4，在微型气泵1的连续不断的抽吸和加热及压缩下，通过稀土微孔陶瓷排气腔体4的腔壁中的无数纳米级和微米级微孔射入水箱12的热水中。此时的混合气体变成了无数微型气泡，一部分在水中破碎。其气泡越小，与水接触的比表面积就越大，其在第二部分中的水化反应、溶解、稀释就越快越彻底，得到更好的除臭效果。反之，像既有专利 (CN2743438Y)那样，气泡越大，大部分还没有来得及与水反应、溶解、稀释就从水下冒出水面重新进入空气里，而且其粪臭素不在70 度的热水中是很难溶解的，冒出水面后仍然回到空气中，因此其臭味仍然没有完全消除干净。

第二部分：

如前所述，各种不同臭气的成分能发生水化反应，或被70度恒温热水溶解，或被高度稀释在水中，随水冲走。

至此，排泄物20所引起的臭气16都被消除了。整个如厕过程中，如厕者闻不到丝毫臭气。如厕结束后如厕者离开马桶，人体探测元器件10被触动并延时1分钟后，上述3个电器装置电源被联动断开并停止工作，其中微型气泵1停止抽吸和压缩，电磁溢流阀3失去电磁力，半圆形铁片22在重力作用下往下翻，打开溢流管17顶部管口与外部空气相通，溢流管17恢复溢流功能，恒温电加热器6断电后停止加热。当下一位如厕者如厕时，所述自动装置重复上述工作过程。

Claims (6)

1.一种处理马桶臭气和气溶胶的装置，其特征是所述装置包括：

微型气泵：设置在马桶水箱中，其吸气口一端通过连接管与电磁溢流阀相连，其排气口端通过连接管与设置在马桶水箱的水中的稀土微孔陶瓷排气腔体的进气口相连；所述微型气泵用于抽吸并压缩来自人体排泄物的臭气和气溶胶，并将其排入马桶水箱的水中，在如厕结束后经马桶槽冲至下水道；所述稀土微孔陶瓷排气腔体的腔壁中具有无数纳米级和微米级微孔，用于将通过所述微型气泵抽吸至其中的臭气和气溶胶的混合气体射入水箱的水中；

电磁溢流阀：设置在马桶水箱中的溢流管顶部，其下面与溢流管管口套接，其上面通过连接管与所述微型气泵相通；所述电磁溢流阀在所述装置工作状态时处于关闭状态，堵住所述溢流管的入口，所述装置工作状态结束后处于开启状态，打开所述溢流管的入口，恢复其防溢流功能；

密封条：安装在马桶坐垫下面，如厕时将马桶坐垫下方和马桶上缘一圈之间形成密封。

2.根据权利要求1所述的处理马桶臭气和气溶胶的装置，其特征是所述装置还包括：恒温电加热器，设置在马桶水箱中，用于在所述装置工作状态时把马桶水箱里的水即速加热，以使抽吸入马桶水箱里的臭气和气溶胶溶解到水中。

3.根据权利要求1所述的处理马桶臭气和气溶胶的装置，其特征是所述稀土微孔陶瓷排气腔体中含有氧化钇(Y₂O₃)稀土。

4.根据权利要求3所述的处理马桶臭气和气溶胶的装置，其特征是所述稀土微孔陶瓷排气腔体外面包裹有海绵。

5.根据权利要求1或2所述的处理马桶臭气和气溶胶的装置，其特征是所述装置还包括：人体探测元器件，用于探知有人如厕时自动启动所述装置，如厕结束后自动停止所述装置的工作。

6.根据权利要求5所述的处理马桶臭气和气溶胶的装置，其特征是其中所述人体探测元器件是红外线灯光自动控制器。

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