TWI593861B - 用於混合式沖水系統的外殼，用於混合式沖水系統的小便斗及混合式沖水系統 - Google Patents

Description

用於混合式沖水系統的外殼，用於混合式沖水系統的小便斗及混合式沖水系統

[相關申請案]

此申請案和2013年4月26日提申，名稱為“Hybrid Trap with Water Injection Cleaning”的美國暫時申請案第61/816,697號，2013年5月28日提申，名稱為“Hybrid Trap with Water Injection Cleaning”的美國暫時申請案第61/828,165號，2013年12月04日提申，名稱為“Hybrid Trap with Water Injection”的美國暫時申請案第61/911,594號，及2014年1月20日提申，名稱為“Hybrid Trap with Water Injection”的美國暫時申請案第61/929,132號有關。

本發明係關於無水小便池，及更具體地係關於混合式無水式沖水系統，其具有無水小便斗(urinal cartridge)的優點且包括一用於一其內可嵌設小便斗的外殼的清潔部分的沖水系統、一可嵌設在該外殼內的小便斗、及和該外殼相連接的水管。

水在這世界的許多區域是一種稀少且消失中的資源。被廣泛地認知的是，隨著人口的增加及氣候變遷所產生的需求，對於水的使用的節約必須要作得更多。省水產品變得愈來愈重要不只是為了人類的生活品質，而且是為了衛生及生存。

在處理有限的且消失中的資源的努力中，在世界各地已經採取了許多省水的手段。許多城市已實施配給計畫。其它城市則投資在廢水回收處理及再生。有許多省水產品已被引進到市場中。因為法規及用水成本的上升所帶動的改變，使得這些產品已變得愈來愈廣泛地被工業及居家使用。

被設計來省水的兩個主要的產品線是非沖水式小便池及高效率小便池(HEU)。非沖水式設計及HEU這兩者所使用的水都比傳統的小便池用的水少很多。在不用水的系統中，單一個小便池每一年所節省的水可高達40000加侖，且在安裝HEU來取代傳統小便池的情形中則約可節省20000-30000加侖的水。

該非沖水式小便池是所有小便池系統中用水量最少的一種且包含三個主要的構件：瓷的小便池、外殼、及小便斗。該瓷的小便池構件非常類似傳統的小便池。該外殼取代傳統的P型捕集器，其通常會將小便池連接至建物的管路。因此，該外殼位在該建物管路和該小便池的底部之間，該小便池的底部通常係連接排水管。該小 便斗嵌設在該外殼內且可被取出以進行清潔及更換。

小便斗有兩種類型：液體捕集器型及機械閥 型。液體捕集器型的小便斗有兩個目的。第一個目的是作為阻擋器，以防止下水道氣體及臭氣進入到廁所內。第二個目的是要作為一過濾器，用以將由人類的尿液(超飽和液體)中沉澱出來的固體去除掉。根據NASA Contractor Report No.NASA CR-1802,D.F.Putnam July 1971，人類的尿液是有超過95%的水的水溶液，其具有的其它成分依濃度的多寡分別為：尿素9.3g/L、氯化物1.87g/L、鈉1.17g/L、鉀0.750g/L、肌酸酐0.670g/L及其它溶解的離子、無機及有機化合物。

該液體捕集器型的小便斗係藉由使用下面的 機制來發揮作用。首先，尿液填滿該小便斗的P型捕集器以形成一阻擋下水道氣體的阻障物；就如同在傳統的以P型捕集器為主的小便池中的水所發揮的作用。其次，一層低密度流體(譬如，油)可被倒入到該捕集器中，使得它浮在該尿液之上。此一浮油形成一阻障物，幫助防止令人不悅的尿液氣味進入廁所。當使用者將小便尿入到該小便池內、新鮮的尿液進入到該小便斗、穿過浮油阻障物而下沉、並將舊的尿液從該捕集器推出、經過該外殼出口管、並進入到建物的管路中。

該機械閥非沖水式小便池的作用方式稍微不 同。所有構件都類似上述之非沖水式小便池的液體捕集器，但小便斗除外。在此例子中，某些形式的機械閥被使 用，而不是使用液體密封件。該機械閥允許尿液通過，但阻擋氣體及臭味從該系統回流進入到廁所內。該閥可被容納在一小便斗內，或如果該小便斗是可更換的話，則作為該小便斗本身。一機械閥小便斗的例子是由Liquidbreaker LLC所製造的小便斗，且其為美國專利第7,900,288號的發明主體(在下文中被稱為’288號專利)。在此模型中，兩個矽蓋片(flap)被使用且平放在一小便斗內的塑膠座上以形成一單向阻障物。當尿液向下流時，尿液即在位於該小便斗的中心處的矽蓋片上形成重量並使得蓋片打開。當尿液從蓋片滴落並進入到外殼中時，該閥即關閉並將氣體密封阻擋住。該機械閥小便斗的另一個例子類似於由Enswico AG公司所製造及販售的小便斗，其使用一鴨嘴閥而不是使用’288號專利中所使用的閥類型。該機械閥小便斗的另一個例子類似於以Wiffaway and Saracen為品牌所製造及販售的小便斗，其使用一機械閥來作為該小便斗。該機械閥小便斗的又另一個例子類似於以Helvex為品牌所製造及販售的小便斗，其使用球形的球體，該球體藉由放置在一小便斗的底部的一孔內以形成一密封，然後當該球體被尿液圍繞時會浮起來，因此在有尿液存在時打開該閥及在該小便斗空了時關閉該閥。非沖水式小便池的該液體捕集器型小便斗及機械閥型小便斗者兩者都有其優點及缺點，然而，在討論這些優缺點之前，將說明該HEU及它們的構件的工作方式。

該高效率小便池(HEU)有三個主要的構件：一 小便池、一沖水閥、及一捕集器。該沖水閥可以例如是由Sloan Valve Company所製造的型號為Royal 186-0.125的沖水閥及相關連的管件及致動器機構。然而，讓水繞過沖水閥並將沖水閥停止的其它的控水閥亦可用來取代該Sloan Royal 186-0.125的沖水閥。該捕集器由時候被建造於瓷的小便池中且有時候是用金屬管來製造且被附裝至該瓷的小便池的底部以作為一排水管。為了要比使用相同構件的傳統小便池省水，HEU被設計成具有P型捕集器，其比傳統沖水式小便池中所用的P型捕集器的直徑小很多，且它們的沖水閥被設計來在每次沖水時沖出較少的水量。該直徑較小的捕集器很自然地容納較少體積的水，因此沖出的水亦較少。如同傳統的小便池般，該水提供一阻障物以防止下水道氣體進入到廁所內。

該非沖水式小便池相較於HEU具有顯著的優 點。此非沖水式小便池實質上未使用到水。雖然使用比傳統小便池少的水量，但該HEU仍然使用傳統小便池用水量的25%-50%，或甚至更多的用水量。非沖水式小便池在潔淨度及細菌孳生管理方面具有關鍵的優點。多項研究，譬如由St.Louis County Health Department On Bio-Aerosols及UCLA Waterfree Urinal Research Project所作的研究，顯示出在非沖水式小便池中沒有水被引入的瓷表面上細菌形成的數量比傳統小便池少。

因為現今市場上有HEU及非沖水式系統，所 以相較於傳統小便池而言在省水方面有重大的收獲；然 而，這兩種系統仍然是相對新的技術且具有一些公知的缺點。在非沖水式小便池中，需要大量的維護及修理來保持其適當的運作。這樣的維護並沒有一直被實施。該液體小便斗無法輕易地用外部的水(例如，用已經被用於拖地板的水桶內的水)來沖水。將一桶水沖入到該非沖水式小便池中會造成破壞該油質阻障物的結果並將該油質阻障物從該系統中沖掉，使得尿的臭味自由地充滿廁所。而且，因為尿液的速度很慢，再加上當尿液流下該建物的管路時所自然產生的渦流，固體物傾向於會從尿液中沉澱出來並累積在管路中。對於所有小便池而言有各式的累積物是很常見的，但可用來將某些種類的累積物清掉或沖掉的水很少。尿結石(水磷鎂安石(struvite))累積物被發現設特別有困難的。尿結石(水磷鎂安石)是一種化學式為NH4MgPO4．6H2O的磷縮鹽礦物。尿結石結晶化為白到黃或棕-白方錐結晶物的斜方晶系統或是板狀雲母形式。 它是一種具有1.5至2摩氏(Mohs)硬度的軟質材料且具有1.7的低比重。它在天然及鹼性條件中不易溶解，但很容易在酸中溶解。

在HEU中，每次沖水的水量比傳統沖水式小 便池的沖水少很多。小便池在每次使用之後都需要沖水且每次被導入到該建物管路系統中的水量很少。許多模式只沖一品脫的水一而較舊型的小便池的沖水量則介於1加侖至3加侖之間。因此，管路經歷以很低的流速流動的涓涓細流，而不是該等管路被設計來承受之大量水流的沖水。 此小量水的涓涓細流讓管路系統承受應力，因為水停留在老舊建物中被不完美地傾斜的管子內或當水緩慢地流經凹凸不平的鐵管時讓尿結石之類的固體沉積。

尿結石主要堆積在該小便池和建物的下向流 管(down-pipe)之間的彎腳處。這在機械式及液體式捕集器非沖水型這兩種系統中都會是問題，除非它們被水規律地沖洗掉。通過該區域之後，該建物的下向流管通常被來自該建物中的其它來源的水清洗。尿結石亦傾向於累積在小便池外殼的底部，留下令人不舒服的臭味及外觀。這讓更換小便斗對於維修人員而言是很令人不舒服的工作。因為該液體捕集器如一過濾器般地作用(其將固體容納於其內)，沖水可將被收集的固體沖出該小便斗並進入到建物的水管內，在這之後便沒有水可將它們清洗掉，這會導致水管堵塞得更嚴重，所以用水來沖洗一液體捕集器會具有負面的效果。當水管被堵塞時，它們必需被通水管。這亦會是一困難且令人不舒服的處理。

尿結石亦會在易於噴濺的區域累積，譬如在 該小便斗的出口底下的區域。該尿液的噴濺造成固體沉澱出來且會發生明顯的堆積。此外，尿結石將會堆積在尿液流緩慢或停滯的地方。當小便池被使用時，一開始會有強的尿液流，但在使用的末端時它逐漸減少成幾滴尿。尤其是，這些尿滴緩慢地流經該系統，將尿結石殘留物堆積在滴口邊緣處及沿著出口構件、外殼、及外殼出口管的表面上。本發明的好處之一是，它可以被放置在這些目標區域 並同時讓一高壓水柱沖刷這些易於堆積的關鍵表面。

使用非沖水型機械式小便斗閥有幾個問題。 當一機械式小便斗閥故障(例如，如果它被口香糖或毛髮之類的物品堵塞的話)，它的打開位置會失效。這會是一個大問題，因為下水道氣體將會自由地跑到廁所內。尿結石被知道會堆積在該機械式閥的工作表面上且會把它們卡在打開的狀態或黏在關閉的狀態。事實上，由於擔心故障，目前的美國水管法規嚴格禁止任何類型的機械式閥作為液體捕集器的替代品。尿結石堆積物傾向於發生在機械式閥的密封表面上及周圍及在該閥底下該機械式閥的滴口邊緣滴尿的外殼區域內。這些尿滴造成噴濺，而噴濺造成尿液內的固體沉積出來。如先前提到的，尿液是超飽和材料且超飽和材料會因為渦流或沖擊而沉積，這些都是公知的事實。因此，用水規律地機械式閥沖水是很重要的，這對於維護團隊而言是繁重的工作，他們可能沒有良好的水源來每天填滿用於許多小便池的大型水桶。因此之故，機械式閥因為需要固定性的維護而經常故障。

和傳統小便池的效能相比，HEU亦具有缺 點。首先，較小的捕集器易於堵塞。堵塞造成淹水。在許多廁所中，淹水是一種昂貴且危險的情況。其次，該等捕集器(其通常容納少至1品脫或更少的水)易於蒸發。如果該捕集器蒸發至某一水位時，下水道氣體就能自由地進入廁所內。再者，因為當尿在水管中向下流時水和尿經常混合在一起，所以在硬質鈣化材料的水管內有堆積物，這會 發生在所有使用水的小便池內。雖然這通常不會比傳統的小便池更差；因為HEU的內徑小的關係，很難(或甚至是不可能)在不將整個小便池從牆壁上拆下來之下將水管作適當的清污處理，而這是一相當昂貴且令人不舒服的工作。關於現有HEU的第四項已知的問題是，雖然HEU使用比傳統小便池少的水，但它們仍然需要在每次使用之後沖水，用以將尿液從捕集器中去除掉。

因為所有這些原因，所以對於一更好的小便 池存在著需求。一種解決方案是混合式沖水系統，此系統可以比傳統小便池用水節省許多用水，同時更能夠防止上述的許多故障。本發明聚焦於製造一混合式沖水系統，其可解決上述的問題並提供維護人員及終端使用者一個更沒有煩惱的經驗，同時相對於傳統的小便池及HEU模型可節省大量的用水。

本發明打算要藉由一混合式沖水系統來克服 在傳統的系統及非沖水式系統中的許多缺點，該混合式沖水系統使用一結合一高效率沖水系統的臭味及氣體阻擋機制。此混合式沖水系統只少用比非沖水式小便池稍微多一點的水，同時提供足以和高效率小便池(HEU)或傳統小便池比擬或更佳的效能及維護容易度。它係藉由使用可在現今的非沖水式小便池中得到之使用機械式閥或液體捕集器來封阻氣體的該公知的氣體密封系統及將它們和集中式(focused)沖水及清潔及計時式(timed)沖水及清潔相結合來達到前述目的。藉由將此高度集中式或計時式沖水帶入到 一無水的小便池中，吾人可達成使用極少的水同時保持管路清潔及閥或捕集器沒有阻塞物或堆積物的目標。

本發明係關於無水小便池，更具體地係關於 一種混合式無水的沖水系統，其具有無水式小便斗的好處但亦包括一用來清潔一外殼的一些部分的沖水系統，該小便斗都被嵌是於該外殼內、及關於一嵌設在該外殼內的小便斗、及關於和該外殼連接的管路。

在一態樣中，本發明係關於一種外殼，其包 含一壁部分，其形成一用來接納一小便斗的凹穴。該外殼更包含一沖洗流體入口部分，用來接納一沖洗流體及一沖洗流體導引部分，其被建構來接納來自該沖洗流體入口的沖洗流體並引導該沖洗流體。

在另一態樣中，該沖洗流體導引部分係和該沖洗流體入口部分整合在一起。

在又另一態樣中，該沖洗流體導引部分被建構來將來自該沖洗流體入口部分的流體引導至該凹穴內，使得該沖洗流體係相對於該壁實質正切地流動且經由一流體出口部分離開。

在又另一態樣中，該沖洗流體導引部分是在該外殼的該凹穴的一凸緣上。

在另一態樣中，該外殼更包含一流體出口部分，其被建構來加速該沖洗流體。

在又另一態樣中，該外殼更包含一用來連接該外殼和一小便斗的密封表面，使得該沖洗流體能夠以不漏流體的方式流動於該外殼和該小便斗之間。

在又另一態樣中，該外殼更包含一流體出口部分，其被建構來和一小便斗相連接。

在另一態樣中，該外殼更包含一流體出口部分，其包含一順服的入口導引器。

在又另一態樣中，該混合式沖水系統更包含一從管路系統通氣管到該外殼的凹穴的通氣通道，用以允許空氣流流動於它們之間。

在又另一態樣中，本發明包含一用於混合式沖水系統的小便斗。該小便斗包含一小便斗壁、一沖洗流體接納部分及一沖洗流體導引部分，該小便斗在此處將接納自該沖洗流體接納部分的沖洗流體引導至該混合式沖水系統內。

在另一態樣中，該沖洗流體導引部分被建構來將一部分的沖洗流體引導至一位置，該位置的例子包括：在該小便斗的一捕集器部分的前方、該小便斗的一中間捕集器內、及該小便斗的一捕集器部分的後方。

在又另一態樣中，該小便斗被形成為使得當和一外殼相匹配時形成一用來引導該沖洗流體的通道於該小便斗和該外殼之間。

在又另一態樣中，該沖洗流體導引部分被建構成以一種選自於由加速該沖洗流體及瞄準該沖洗流體所 構成的組群中的方式來改變該沖洗流體的流動。

在另一態樣中，該沖洗流體導引部分是一窄 化的孔口。

在又另一態樣中，該小便斗更包含一控制 器，用來提供指令至一沖水系統。

在又另一態樣中，該控制器係選自於磁鐵、 電子控制裝置、及機械式控制裝置。

在另一態樣中，該控制器提供指令至一沖水 系統，用以調整沖水特性，該沖洗特性的例子包括沖水體積、沖水頻率、沖水致能/失能(enable/disable)、沖水壓力、沖水種類、沖水位置、及在小便斗移除之後可用的沖水。

在又另一態樣中，該控制器被建構來提供辨 識資訊至該沖水系統。

在又另一態樣中，該混合式沖水系統更包含 一形成在該沖洗流體接納部分和該沖洗流體導引部分之間的流體捕集器。

在另一態樣中，該混合式沖水系統包含一用 來接納一小便斗的外殼、一沖洗流體系統，其包含一沖洗流體接納部分及一沖洗流體出口部分、及一幫浦，用來將沖洗流體抽泵至該沖洗流體系統的該沖洗流體接納部分。

在又另一態樣中，該混合式沖水系統更包含 一氣隙(air-gap)系統，用來提供沖洗流體至該幫浦。

在又另一態樣中，該氣隙系統是一儲水器 (cistern)。

在又另一態樣中，該幫浦被建構來在一選自 於脈衝模式、壓力變動模式、體積變動模式群組的模式中的模式抽泵該沖洗流體。

在又另一態樣中，該混合式沖水系統包含一 用來接納一小便斗的外殼、一沖洗流體系統，其包含一沖洗流體接納部分及一沖洗流體導引部分。

在又另一態樣中，該混合式沖水系統更包含 一被設置在該氣隙系統和該外殼之間的捕集器。

在另一態樣中，本發明包含一種清潔一混合 式沖水系統的方法，其包含將一沖洗流體引導至一區域內的動作，其中該區域是一用於混合式沖水系統的小便斗、一用於混合式沖水系統的外殼、及一和該混合式沖水系統相連接的管路系統的一者或多者。

在又另一態樣中，在引導該沖洗流體的動作 中，該沖洗流體被引導通過一流體路徑，其中該流體路徑經過一區域，該區域係選自於由一用於混合式沖水系統的外殼、一用於混合式沖水系統的小便斗、及一由一用於混合式沖水系統的外殼及一用於混合式沖水系統的小便斗的結合所形成的路徑所構成的組群中。

1‧‧‧入口艙室

2‧‧‧小便斗側壁

3‧‧‧垂直分隔器

4‧‧‧出口艙室

5‧‧‧喉部

6‧‧‧排放區

7‧‧‧入口

8‧‧‧天花板

9‧‧‧底壁

10‧‧‧擋板

11‧‧‧溢流高度

12‧‧‧小便斗流體入口

13‧‧‧小便斗出口

14‧‧‧外殼出口管

15‧‧‧外殼本體

16‧‧‧小便池

17‧‧‧高壓噴水

18‧‧‧高壓噴水頭

19‧‧‧輸水管

20‧‧‧溢流間隙

21‧‧‧小便斗流體界面

22‧‧‧O形環

23‧‧‧小便斗

24‧‧‧上壁凸緣

25‧‧‧垂直的供水管

26‧‧‧水平的供水管

27‧‧‧沖水致動器

28‧‧‧沖水閥

29‧‧‧小便池排水孔

30‧‧‧捕集器

31‧‧‧供水管線

32‧‧‧內建式流體通道

33‧‧‧供水接頭

34‧‧‧出口滴緣

35‧‧‧出口艙室垂直分隔器

36‧‧‧外殼凸緣

37‧‧‧公的供水管線

38‧‧‧外殼流體界面

39‧‧‧定位夾

40‧‧‧密封區段

41‧‧‧機械閥或機械式小便斗

42‧‧‧小便斗

43‧‧‧碎屑濾網

44‧‧‧流體連通通道

45‧‧‧清洗孔

46‧‧‧順服的密封表面

47‧‧‧密封表面

48‧‧‧鎖定鍵槽

49‧‧‧鎖定爪齒

50‧‧‧具沖洗孔的閥或小便斗

52‧‧‧外殼/外殼本體

53‧‧‧自我清潔機制

54‧‧‧鎖定銷

55‧‧‧鎖定槽

56‧‧‧連接器接頭

57‧‧‧清洗水

58‧‧‧上清洗出口

59‧‧‧計時器

60‧‧‧手動致動器

61‧‧‧背板

62‧‧‧致動器

63‧‧‧幫浦

64‧‧‧通氣孔

65‧‧‧通氣管

66‧‧‧捕集器

67‧‧‧整合式捕集器

68‧‧‧開關致動裝置

69‧‧‧開關

70‧‧‧連接線

71‧‧‧超控轉接器

72‧‧‧感測器

73‧‧‧閥或幫浦

74‧‧‧回壓防止裝置(氣隙裝置，AVB等等)

75‧‧‧鎖定螺帽

76‧‧‧流體穿通

77‧‧‧被塑形的出口區域/偏轉器/集中器

78‧‧‧防虹吸通氣孔

79‧‧‧管路系統通氣管

80‧‧‧外殼凹槽

81‧‧‧入口導向器

82‧‧‧側密封件

83‧‧‧傾倒口

84‧‧‧出口斜坡

85‧‧‧碎屑濾網

86‧‧‧V形入口

本發明的目的、特徵及好處從下面配合附圖 之本發明的各種態樣的詳細描述中將會很明顯，其中 圖1是一依據本發明的小便斗的側視例示圖，其具有一底裝式自我清潔的機制及一集中在一外殼出口管上的噴水器；圖2是一依據本發明的小便斗的側視例示圖，其具有一側裝式自我清潔的機制及一集中在一排水區上的噴水器；圖3是一依據本發明的小便斗的側視例示圖，其具有一內部的自我清潔機制；圖4是一依據本發明的小便斗的前視例示圖，其具有一底裝式自我清潔的機制及一集中在一外殼出口管上的噴水器；圖5是一依據本發明的小便斗的前視例示圖，其具有一集中在一排水區上的內部自我清潔機制；圖6是一依據本發明的小便斗的前視例示圖，其具有一內部的或整合式的自我清潔機制；圖7是依據本發明的一小便斗的後視例示圖，其具有一集中在一外殼出口管上的內部的、外部的或整合式的自我清潔機制；圖8是一依據本發明的小便斗的切開側視例示圖，其具有一整合式的自我清潔機制及一內部沖洗器；圖9是一依據本發明的小便斗的切開的側視例示圖，其具有一整合式的自我清潔機制及一集中在外殼出口管上的外部沖洗器；圖10是一依據本發明的小便斗的切開的側視 例示圖，其具有一整合式的自我清潔機制及一集中在外殼出口管上的外部沖洗器，其中該自我清潔機制小便斗流體界面是在該小便斗的底部而不是在側邊；圖11是如圖1所見之依據本發明的一具有底裝式自我清潔機制的小便斗的切開的側視例示圖；圖12是一依據本發明的小便斗的切開的側視例示圖，其具有一側裝式自我清潔的機制及一排水區；圖13是一依據本發明的小便斗的切開的側視例示圖，其具有一內部的自我清潔機制及具有一集中在內部室上的噴水器；圖14是一依據本發明的小便斗的切開的側視例示圖，其具有一內部的自我清潔機制及具有一集中在外殼出口管上的噴水器；圖15是一依據本發明的小便斗的切開頂視例示圖，其具有一底裝式的自我清潔機制及一集中在外殼出口管上的噴水器；圖16是一依據本發明的小便斗的切開頂視例示圖，其具有一集中在一排水區上的自我清潔機制；圖17是一依據本發明的小便斗的切開頂視例示圖，其具有一內部的自我清潔機制及一內部的沖洗器；圖18是一依據本發明的小便斗的切開頂視例示圖，其具有一集中在外殼出口管上的內部自我清潔機制；圖19是依據本發明的一具有噴水套組的機械 閥式小便斗的切開側視例示圖，其中一自我清洗閥被安裝在該小便斗內且被連接至一輸水管；圖20是一依據本發明的小便斗的例示圖，其中該閥被移除以顯示出一小便斗流體入口及一垃圾濾網；圖21是一依據本發明的機械式自我清洗閥的切開側視例示圖，其具有一噴嘴套組且被連接至一輸水管；圖22是一依據本發明之以自我清潔機制製成的噴水套組的例示圖，用來用一流饋送器將外殼改變成一噴水清潔模型，其可和廣泛的傳統的無水閥一起使用；圖23是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的底壁上的外殼流體界面；圖24是一習知的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面；圖25是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面及具有一小便斗及一集中在一外殼出口管上的底裝式自我清潔機制；圖26是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面及具有一小便斗及一集中在一小便斗排水區上的側裝式自我清潔機制；圖27是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面及具有 一小便斗及一集中小便斗內部室上的內部自我清潔機制；圖28是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面及具有一小便斗及一集中在一外殼出口管上的內部自我清潔機制；圖29是一依據本發明之機械閥式小便斗的切開的側視例示圖，其具有一安裝在一外殼內的噴水套組，該外殼具有一在側壁上的外殼流體界面；圖30是依據本發明的一機械閥及一小便斗的切開的側視例示圖，該小便斗具有一噴水套組及一安裝在該小便斗內且連接至一在一閥密封區上方的輸水管的自我清洗閥；圖31是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面及一增加的噴水套組，使得一傳統的小便斗可被有效地使用；圖32是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的底壁上的外殼流體界面及具有一小便斗其具有一在和該外殼界接之底部上的整合式自我清潔機制，及一集中在一外殼出口管上的清潔噴水器；圖33是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的外殼流體界面及具有一小便斗其具有一在側邊上和該外殼界接之整合式自我清潔機制，及一集中在一該小便池內部室上的清潔噴水器；圖34是一依據本發明的外殼的切開的頂視例 示圖，其具有一在該外殼的底壁上的流體界面；圖35是一依據本發明的外殼的切開的頂視例示圖，其具有一在該外殼的側壁上的流體界面；圖36是依據本發明的一外殼及一小便斗的切開的頂視例示圖，該切開處係穿過該小便斗及該外殼這兩者的一流體界面高度，該流體界面是在該小便斗及該外殼這兩者的一側壁上，一底裝式自我清潔機制被安裝在該小便斗上且該小便斗在其從一未鎖定的位置被順時鐘扭轉進入鎖合位置之後是位在該鎖合位置以允許各自的流體界面相界接(該未鎖合的位置被示於圖37中)；圖37是依據本發明的一外殼及一小便斗的切開的頂視例示圖，該切開處係穿過該小便斗及該外殼這兩者的一流體界面高度，該流體界面是在該小便池及該外殼這兩者的一側壁上，一底裝式自我清潔機制被安裝在該小便池上且該小便池在其被順時鐘扭轉進入鎖合位置以允許各自的流體界面相界接之前是位在未鎖合的位置；圖38是依據本發明的一外殼及一小便斗的切開的頂視例示圖，該切開處係穿過該小便斗及該外殼這兩者的一流體界面高度，該流體界面是在該小便池及該外殼這兩者的一側壁上，一底裝式自我清潔機制被安裝在該小便池上且該小便池在其從一未鎖定的位置被順時鐘扭轉進入鎖合位置之後是位在該鎖合位置以允許各自的流體界面相界接，且在該小便池的側邊上的界面顯示出另一構造，其使用一軟質的密封表面； 圖39是一切開的側視例示圖，其示意地顯示一習知的“下沖式(wash down)”小便池設計，其中水是經由一沖水閥進入，在該小便池的側邊及背面下沖並經由一小便池排水口進入一傳統的捕集器；圖40是一切開的側視例示圖，其示意地顯示一依據本發明之非沖水式小便斗及一安裝在一具有一沖水閥及一自我清潔機制的小便池內的外殼，且該外殼具有流體界面；圖41是一依據本發明的機械式自我清洗閥或一小便斗的切開的側視示意圖，該小便斗具有孔洞以允許水通過閥壁並清洗該閥且該等孔洞被設置在該閥的一密封區段上方；圖42是一依據本發明之具有自我清潔機構的機械閥式小便斗的切開的側視例示圖，其中該自我清洗閥被安裝在該小便斗內並且透過一整合式流體通路從側入口穿過該小便斗被連接到達一自我清洗閥的流體連通管道；圖43是一依據本發明的自我清潔機制的例示圖，其從該外殼攜載流體至一所想要的點，用以集中地沖洗及清潔；圖44是一依據本發明的外殼的切開的側視例示圖，該外殼具有一在外殼的側壁上的外殼流體界面及一小便斗，其具有一和該外殼的側壁以一種上-下組態而非側對側組態界接之整合式自我清潔機制，其中該小便斗流體界面和該外殼流體界面以一者疊置於另一者的方式彼此 重疊、及一集中在小便斗內室的清潔噴水器；圖45A至45C是依據本發明的一在一外殼內的機械式小便斗的切開的側視例示圖，其中一自我清潔機制對準容易堆積尿結石的特定區域；圖46A至46C是依據本發明的一在一外殼內的流體捕集器式小便斗的切開的側視例示圖，其中一自我清潔機制對準容易堆積尿結石的特定區域，且一噴水器被對準該小便斗；圖47是一切開的側視例示圖，其顯示依據本發明的一非沖水式小便斗及一安裝在一具有沖水閥及自我清潔機制的小便池內的外殼，該外殼具有一流體界面；圖48是依據本發明的一小便斗及一外殼的切開的側視例示圖，其中用來壓力清潔尿結石堆積區域的水是從一側邊進入穿過該外殼及小便斗流體界面、以一種不漏水的密封方式從該外殼通過到達該小便斗；圖49是圖48的依據本發明的小便斗及外殼的例示圖，其顯示該小便斗及外殼流體界面區域的細部放大；圖50是依據本發明之從外殼到小便斗的另一種連接方法的例示圖；圖51是依據本發明的一不同的流體界面的例示圖，其中一小便斗及一外殼可從上剖面圖被看到，且有一流體界面區域的細部放大；圖52是依據本發明的一插入到一外殼內的自 我清潔機制的切開的側視例示圖，其具有該自我清潔機制及該外殼在該外殼流體界面區域的連接細部放大；圖53是依據本發明之經由單一幫浦產生一更有成本效益的構造的多個小便池饋送水的組態的例示圖，其中單一幫浦將水饋送至一或多個小便池且一儲水器(cistern)將飲用水和非飲用水分開；圖54是依據本發明之經由單一閥來饋送水至多個小便池組態的例示圖，其中水壓在使用一幫浦時被增加；圖55是依據本發明的混合式沖水系統的切開的側視例示圖；圖56是類似圖55但沒有閥之依據本發明的混合式沖水系統的切開的側視例示圖；圖57是依據本發明的一小便斗及一外殼的切開的頂視例示圖；圖58是依據本發明的一小便斗及一外殼本體的切開的側視例示圖，其具有一內建的通道以攜載沖洗水至一高壓噴水頭及一清洗出口；圖59是依據本發明的較佳實施例之一的一自我清潔式小便池系統的切開的側視例示圖，其中一閥被顯示出，其可被不同的機構操作；圖60是依據本發明的一外殼的剖面例示圖，其具有一內建的高壓噴水頭；圖61是依據本發明的一外殼的剖面例示圖， 其具有一內建的高壓噴水頭，其中該高壓噴水頭被一體地連接至一小便斗；圖62是依據本發明的一自我清潔式小便池系統的立體例示圖，其中一小便斗可在一小便池的碗形部被看到；圖63是依據本發明的一機械閥式混合沖水系統小便斗的頂視例示圖，其中噴水頭係以虛線被示出；圖64是依據本發明的一類似圖63所示的機械閥式小便斗的例示圖，只是此圖係以切開的的側視圖來顯示；圖65係依據本發明的一混合式沖水系統的例示圖，其中一機械閥式小便斗、一外殼及一P型捕集器被組裝至一小便池內且被剖開；圖66是依據本發明之一機械閥式小便斗的例示圖，其中一O形環被繞在該閥的周圍用以在如圖65所示地被插入到一外殼內時協助形成一流體通道；圖67是依據本發明的一沒有小便斗被插入的混合式沖水系統的例示圖；圖68依據本發明的一沒有小便斗被插入其內的外殼的一(通過圖67的CC線的)剖面例示圖，其中箭頭指出進入該外殼之缺了該小便斗的地方的漩渦的水流；圖69是依據本發明的混合式沖水系統的一小便斗的立體例示圖；圖70依據本發明的一用於混合式沖水系統的 小便斗及外殼的例示圖，其中該小便斗被插入到該外殼內且O形環貼靠該外殼的側壁，使得一不漏水的密封被產生；圖71是依據本發明之示於圖70中的小便斗(沿著BB線的)剖面例示圖，其中一通道可被看到以一傾斜的角度進入穿過該外殼本體(內部的小便斗部件未被示出)；圖72是依據本發明之和示於圖71中之其內未插入小便斗的外殼同一外殼的例示圖，其中以一傾斜的角度進入穿過該外殼壁的該通道可被看出以實質正切於該外殼壁的方式將水沖出；圖73是依據本發明之和示於圖72中之外殼同一外殼的例示圖，其中一感測開關單元被添加至該外殼的外壁上；圖74是依據本發明之一用於無水式小便池的小便斗的立體例示圖；圖75是依據本發明之示於圖74中的小便斗被插入到一外殼內的切開的側視例示圖；圖76是一(沿著圖75的AA線的)剖面例示圖，其顯示當依據本發明的一小便斗完全被插入時一和一突起來的密封表面相匹配的順從的密封表面(內部的小便斗部件未被示出)；圖77是依據本發明的一用於混合式沖水系統小便池的小便斗及外殼的一(沿著圖75的AA線的)剖面例 示圖，其中一致動器已被建造在小便斗壁內，使得當該小便斗完全被插入到該外殼內時，該小便斗可用於將開關打開、允許一沖水系統操作的功效；圖78是依據本發明的一類似圖73所示的剖面但外殼流體界面稍微不同之(沿著圖75的AA線的)剖面例示圖，其中它具有一突出的密封表面及一被插入的超控轉接器(override adapter)用來致動該開關；圖79是依據本發明的系統的一完整的形式且被安裝在一小便池(其以虛線被表示)內的例示圖；圖80是依據本發明的一用於一無水式小便池的閥或小便斗的例示圖，該小便池具有清洗孔，其可允許沖洗水通過並進入到該閥內以協助清洗該閥；圖81是類似圖79所示的閥的一依據本發明的閥的例示圖，只是該沖洗水係經由一加速孔而被直接噴入到該外殼；圖82是依據本發明的一機械式閥小便斗的側剖面例示圖，該小便斗具有該噴水頭及一被插入到一小便池內的內部流體通道，其中一通氣孔已被添加，用以萬一有回壓(back pressure)發生時允許回壓，以回沖至該閥的上游側，用以保護該沖洗水管線；圖83是圖82中所見之依據本發明的機械式閥小便斗現被取下且分開顯示的一側剖面例示圖；圖84是依據本發明之圖83中所見的同一機械式閥小便斗的例示圖，只是在此圖中它完整無缺且未被 剖面，且以透明壁被顯示；圖85是依據本發明之圖82，83及84中所見的同一機械式閥小便斗的例示圖，只是在此圖中是一從上往下看該小便斗的上游側的頂視圖；圖86A及86B是依據本發明的一機械閥的切開的側視例示圖，其使用一雨傘形式的閥，其中該噴水頭被策略地設置在該閥的上游，使得噴水頭可在被致動時迫使該閥的開口打開以沖洗該小便斗；圖87A及87B是一類似於圖86所中所示的機械閥之依據本發明的機械閥的切開的側視例示圖，然而在此圖中高壓噴水頭亦被設置在該閥座本身內；圖88是依據本發明的一混合式沖水系統的切開的側視例示圖，其中該沖洗水是由一加壓裝置提供；圖89是依據本發明一混合式沖水系統的切開的側視例示圖，該系統具有一在重力饋送或低壓狀況下特別有用的組態，其中該小便池依賴由重力饋送之更大量的水，然後被該小便斗塑形及/或重新引導；圖90是依據本發明的一類似圖89中所示的系統之混合式沖水系統的切開的側視例示圖，只是在此圖中該系統包含一機械閥小便斗而不是一液體捕集器小便斗；圖91是依據本發明的一外殼的切開的側視例示圖，其具有一通氣孔被添加至外殼出口管以允許從該外殼至該建物管路通氣孔之間的空氣連通(其用虛線示出)； 圖92是依據本發明的一來自外殼的出口管的剖面例示圖，其中該出口管具有一內建的或附裝的通氣孔，用以在該出口管具有大量氣流時允許進入該外殼的空氣連通；圖93是一習知的小便斗的左側例示圖，其中一出口被顯示在左下角及一入口被顯示在上部中心點；圖94是一習知的小便斗的前視例示圖，其中一出口被顯示在下部中心點及一入口被顯示在上部中心點；圖95是一習知的小便斗的後視例示圖，其中一出口被顯示在下部中心點及一入口被顯示在上部中心點；圖96是一習知的外殼的左側例示圖；圖97是圖96中見之習知的外殼的剖面例示圖；圖98是一具有一水槽(trough)及一鎖合鍵槽的習知的外殼的例示圖；圖99是一具有一被插入的小便斗的習知的外殼的例示圖；圖100是一被插入到一習知的外殼內的習知小便斗的切開的左側視例示圖，箭頭顯示流放水的流動；圖101是一習知的小便斗的切開的左側視例示圖，它是一被插入到習知的外殼內的機械式小便斗；圖102是依據本發明的一具有導引沖洗水及 將沖洗水瞄準的傾倒嘴(pour spout)的小便斗的左側視例示圖；圖103是依據本發明的一如圖102所見的小便斗的後視例示圖，其中一排放區段係以一向下漸縮的形式被塑形，產生一窄化的通道且一傾倒嘴被顯示在通道端部；圖104是依據本發明的一如圖102及103所見的小便斗的等角視圖，其中一密封件被顯示從小便斗壁突出；圖105是依據本發明的一如圖102、103及104所見的小便斗的切開的左側視例示圖，其中一排放區段具有一分隔壁，其以一相對於一上凸緣非垂直的方式被設置；圖106是依據本發明的一如圖102、103、104及105所見的小便斗的左側剖面例示圖，其被置於一外殼內，該外殼包含一外殼流體界面及一入口引導器；圖107是依據本發明的一被置於一外殼內的機械式小便斗的左側剖面例示圖，該外殼舉有一外殼流體界面及一入口引導器，一介於一小便斗及一外殼之間的不漏水的密封件是不需要的；及圖108是依據本發明的一和圖106中所見的外殼同一形式的外殼的剖面例示圖，其中一V形入口被示出。

本發明係關於製造一混合式沖水系統，更具 體地，一種使用一臭味及氣體阻斷機制結合一高效率沖水及清潔系統的混合式沖水系統。下面的說明被提出來讓熟習此技藝者能夠製造及使用發明並將本發明加入到特殊的應用中。各種修改以及在不同的應用中的各式各樣的用途對於熟習此技藝者而言將會是很明顯的，且本文中所界定的原理可被應用至範圍很廣的實施例中。例如，在文中被描述的個別構件可被形成為分開的部件或被整合在一起成為單一的單元。因此，本發明並不侷限於被呈現的實施例，而是和揭露於本文中的原理及新穎的特徵最廣的範圍一致。

在下面詳細的說明中，許多特定的細節為了 提供對本發明的一更徹底的瞭解而被提出。然而，熟習此技藝者將可理解的是，本發明可在不受限於這些特定的細節下被實施。在其它情形中，公知的結構及裝置為了避免遮掩了發明而以方塊圖的形式被示出，而不是被詳細地示出。

讀者的注意被引導至和本說明書提出時同時 呈送的所有文章及文獻，這些文章及文獻和本說明書一起開放給公眾檢視，且所有這些文章及文獻的內容皆藉由參照而被併於本文中。所有被揭露於本文中(包括任何附屬的請求項、摘要及圖式在內)的特徵可被其它用於相同的、等效的或類似目的的特徵取代，除了有作出相反表示 者除外。因此，除非有作出相反表示，否則每一被揭露的特徵都只是等效或類似特徵的上位(generic)特徵的一個例子。

再者，在一請求項中沒有明確地以用來實施 一特定功能的“機構(means for)”、或以用來實施一特定的功能的“步驟(step for)”的形式表示的任何元件都不應被解讀為美國法典U.S.C Section 112 Paragraph 6中所界定的“機構(means)”或“步驟(step)”用語。尤其是，在請求項中使用“...的步驟(step of)”或“...的動作(act of)”不應被解讀為是要訴諸美國法典U.S.C Section 112 Paragraph 6的條文。

在詳細地描述本發明之前，一導讀被提供， 用以提供讀者對本發明的一大致上的瞭解。接下來，本發明的各種態樣的描述被提供，用以給予特定細節的瞭解。

為了要瞭解本發明，吾人首先必需瞭解目前 存在的小便池的各式種類，以及它們是如何操作。目前使用的小便池有三種：傳統小便池、高效率小便池(HEU)、及非沖水式小便池。

傳統小便池的一個例子被例示於圖39中。它 顯示出一習知的“下沖式(wash down)”小便池設計，其中水係經由一沖水閥28進入、在小便池的側邊及背側向下流並經由一小便池排水孔29進入一傳統的捕集器(trap)30。該沖水閥28負責控制水何時及多少水沖出該小便池。該捕集器30容納該液體並因而阻擋下水道氣體經 由建物的管路系統上來並進入到廁所內。將該捕集器裝滿的液體必須被清潔，因為它曝露在室溫下。因此，尿液在每次使用之後被完全地從該捕集器被沖掉是很重要的。這需要該捕集器整個體積的水(通常比這更多)來讓新鮮的水裝滿該捕集器且所有的尿液從該建物的管路系統被帶走。

該高效率小便池(HEU)用相同的機制來操作， 但使用的是一體積小很多的捕集器。這表示HEU需要較少的水來沖洗該捕集器，但HEU仍需要在每次使用時沖水。該非沖水式小便池的用水量最少依賴兩種機構中的一者來將氣體及臭味封阻：第一種機構是一具有臭味阻障器的機械式機構及第二種機構是一種具有一比廢水輕的液體阻障物之液體捕集器。

本發明打算要藉由一混合式沖水系統解決方 案來克服目前的系統的許多缺點，其在提供和該HEU或傳統小便池相匹敵或更好的效能及維護容易性的同時，此混合式沖水系統只使用比非沖水式小便池稍微多一點的水。這係藉由使用現今的非沖水式小便池中習知的氣體密封系統及將它們和集中式沖洗及清潔系統相結合來達成。 此系統亦藉由使用用水量很少的高效率沖洗及清潔來保持管路清潔及讓該閥或捕集器機制沒有任何阻塞物及堆積物。此外，此集中式沖洗及清潔讓它本身領先用於計時式沖洗的現有技術，這表示使用者完全不用碰該小便池且廢水不會從此系統溢流出來。再者，結合了高壓噴水頭的集中式沖洗的設置可將動力清洗帶至關鍵區域，使得水的使 用更有效率。

一高壓噴水頭在絕大多數情形中是一個優 點；然而，在某些情形中單純地將水沖洗集中而不是增強水流的強度是較佳的。在這些情形中，本發明可如下文所描述般地被使用，但沒有該高壓噴水頭。該噴水閥可被設置在該機制中的許多地方，譬如和該排水管相鄰處(參見圖46)或被設置在該捕集器的深處(參見圖44及45)。

重力饋送式低壓系統亦可藉由使用本發明來 達成。在這些例子中，不是藉由使用噴水的壓力、定位或形狀讓清潔處理更有效率來省水，而是以較少的使用頻率使用較大量的水來省水。在此處，管子，尤其是既存的管子及老建物的管子，可接納它們被設計來承受的水量，用以將廢水帶走。然而，此水量可以計時的方式被引入；允許該小便池在每次沖水之間是無水地操作以節省用水。此類的體積沖水器可和一集中式及瞄準式的沖水結合，其包含一小便斗以協助清潔該無水的小便斗以及產生一高速度的流體，用以在管子內流下去。本發明將被進一步描述且在圖中被示出。

圖40顯示本發明整個系統的切開的示意側視 圖。注意力亦被引導至圖41-45，其提供更多細節。在此處，該小便池16並沒有用水沖洗上瓷碗狀物。相反地，該沖洗動作發生在外殼15。以此方式沖水的好處在於可使用一非沖水式的小便斗。非沖水式的小便斗(譬如，由Falcon Waterfree Technologies LLC所製造的小便斗)在封 阻下水道氣體進入廁所方面作得很好。再者，沒有水被引入到該瓷的部分已被顯示長出比傳統小便池少的細菌，傳統的小便池讓尿液和水在瓷的表面上混合。

在圖40中可看到該沖水閥28或可以控制水 流的開及關的任何閥係位在建物的供水管線和該小便池之間。當該沖水閥28被致動時(藉由使用公知的手段，譬如手動的、感測器的、或計時的致動器)，在該沖水閥28內的閥打開且水流經該水平的供水管25並經過該供水管線31，其在供水接頭33處(參見圖44)被一體地連接至外殼52。水然後通過該供水接頭33且通過公的供水管線，其為該外殼流體界面38(參見圖44)的一部分。該流體然後被輸送於該外殼流體界面38和該小便斗流體界面21之間。該小便斗流體界面具有一接納該外殼52的該公的供水管線之大致母的形狀。一小的O形環22可被套設在該公的供水管線37和該母的小便斗流體入口12之間，該小便斗流體入口是該小便斗流體界面21(參見圖49)的一部分。因此，該小便斗具有一流體界面21且該外殼具有一流體界面38，其在該小便斗完全被設置在該外殼內時可用大致上不漏水的套合方式被接合。

流體然後被輸送通過一自我清潔機制53(參見 圖43)，它是用一流體輸送管19(或整合的內建式流體通道32，參見圖42)和一高壓噴水頭18所構成，該高壓噴水頭使用一般習知的藉由減小該供水管的內徑的技術來增加水的速度。許多噴水頭可在市面上獲得且由像是 Everloy的許多公司販售，該等公司提供各種噴水頭用以在許多不同的壓力下操作及輸出許多不同的噴水模式，例如：圓錐形或扁平形噴水模式。型號1/4KPF、3/8KPF、1/4KSF、及3/8KSF的噴水頭是可被使用且在市面上可獲得的一些例子。

再者，該小便斗或該外殼52(圖45-46)本身可 被設計成包含一高壓噴水頭，使得無需添加額外的部件，或者該噴水頭可以是該小便斗或該外殼52的一個一體式的部件。

被理解的是，該自我清潔機制可自沒有一高 壓噴水頭附裝至它的端部的情形下被操作且可執行實質相同的工作，然而，應被指出的是，介於該外殼本體52和該外殼出口管14之間的過渡區特別容易累積尿結石(struvite)(參見圖40)。亦應被指出的是，此區域是可被維護它的人看到，所以讓它保持清潔是特別重要的。又，一維護人員和此區域近距離接觸且該尿結石有極為難聞的味道，因此避免尿結石在此區域中累積是極為重要的。

已經被輸送通過該外殼及該小便斗界面21的 沖洗水然後被引導通過該輸水管19(或整合式的內建式流體通道32，參見圖42)且可如圖40中所見地直接瞄準此關鍵區域。因此，藉由和公知的液體捕集器式非沖水式小便斗(例如，由Falcon Waterfree Technologies所製造的C1M2+小便斗)相結合，此自我清潔機制可實質地改善該非沖水式系統的操作，在保持管子的清潔的同時提供非沖 水式系統的所有好處。還有其它和被描述的本發明的系統有關的好處，某些這些好處將於此申請案中被討論。

圖40所示的系統的其它好處中的一個好處 是，不像傳統的小便池或HEU般地在每次使用之後即沖洗該小便池以清掉該捕集器內的所有尿液，在預設的時間用預設的水量來清潔管線的同時，本發明具有無水式小便斗在封阻臭味方面的好處，即使用飄浮的油及尿液液體捕集器。此系統不像〝品脫沖水器〞HEU每次使用都沖一品脫的水，而是每天沖水數次來清掉管線內任何累積物。

因為小便池被連接至建物的其它管路系統， 所以在該建物內的大多數管線在一天的時間內用來自小便池、水槽及其它來源的水沖掉。藉由本發明的集中式及計時式的沖水，介於該小便池和建物主要管路系統之間的短的水管區段現在具有使用最少量的水來沖洗的手段。該好處來自於設置及壓力這兩者。藉由使用一高壓噴水頭18且將它設置在該外殼出口管14的入口處，該系統可被設計成使用少量的水且將水瞄準最需要水的位置(參見圖40)。

尿結石具有一類似美乃滋之相對軟的黏稠 性。當要將美乃滋從湯匙或叉子上清掉時，水的壓力扮演一重要的角色。例如，雖然離開水龍頭的水通常具有一些程度的壓力，但是如果吾人將其拇指放在水龍頭上的話，這將會產生一高壓噴水。此噴水比最初從該水龍頭出來的 管線壓力更具有刷洗能力。通常，廚房的水槽會有一高壓噴水頭被附裝至主要噴水頭或在主要噴水頭旁邊。此高壓噴水大幅地提高了水的清潔力量，且當被使用在其上黏附了厚厚的美乃滋的湯匙或叉子上時，該洗碗機可在無須用手來刷洗的情行下實施更有效率的“強力清洗”。另一個例子將會是把一高壓噴水頭設置在一水管的端部以增加離開該水管的水的速度。以此方式，吾人可從該較高的壓力及更直接且更有力的水流中獲益。任何曾經想要清洗他們的車子的人都知道將一高壓噴水頭設置在水管的端部的好處，因為這可改善清潔的力量。事實上，這對於將累積物從建物的下水道管子中清除掉的作業而言是很常見的。一種特殊的方法是讓建物管子被“噴流清洗”。水管的“噴流清洗”一般被理解為通水管作業。被廣泛地認知的是，使用高壓水的“噴流清洗”可將該系統單純地用沖洗水重覆地清洗而清不掉的髒污清洗掉。

現在，本發明的基本系統已被描述，可以改 善整體系統的效能且讓系統更具生產成本競爭性的一些變化例及特殊例子將被提出。一液體捕集器小便斗(例如，由Falcon Waterfree Technologies(FWT)所製造的C1M2+型小便斗)包含內部室。更具體地，它包含一入口艙室1及一出口艙室4，以及一排放區6(參見圖9)。該小便斗的操作可藉由閱讀美國專利第7,571,741號而獲得更佳的瞭解。這些艙室很容易有尿結石的堆積物形成。事實上，該等小便斗被作成可拋棄式，使得當該尿結石堆積到小便斗 不再能夠讓尿液有效率地流過或完全無法流過的程度時，該小便斗可用一個新的來替換。

圖8、12、13、16及17顯示被設置在該等小 便斗艙室內部的噴水頭的不同剖面圖。圖48及圖30這兩者顯示噴水位置組合的例子。圖48使用一瞄準外殼出口管14及該出口管連接至外殼52的周遭區域的噴水頭。它亦顯示一在該內部艙室內在該擋板底下的噴水頭。此外，它顯示一在該排放區6內的噴水頭。藉由使用不同的噴水頭直徑，或水管直徑，從每一噴水頭噴出的水量可被控制，因此該噴水頭的系統可被調整至最佳，使得大多數的水或等量的水去到每一噴水頭。藉由將噴水頭放置在該擋板10的高度之下，該小便斗將可經歷一關鍵區域的清洗。這是因為堆積物的一共同區域係發生在該小便斗的底部，就如同尿結石之類的沉積物亦沉澱在該小便斗的底部。

雖然未在圖中示出，用於一小便斗的一種高 效能的組合可具有一在該擋板10的高度之下的內部噴水頭18、另一噴水頭係用於向下沖洗該排放區6、及一第三個噴水頭18瞄準於該外殼出口管14上。藉由使用此組合，該小便斗可被週期性地沖洗、用清水取代尿液、防止沉積物掉出該小便池因為在捕集器內的尿液較少、可將任何既有的沉積物從出口艙室垂直分隔器35沖走及沖掉。 沉積物排放區將從那裡被清洗且最終該外殼出口管14將被沖乾淨。

所有這些將在一計時的基礎上被完成。因 此，在高流量的情形中，例如，在一運動場館中，傳統小便池在一個小時內會沖水30-40次，該小便池被設定為在使用者離開之後沖水一次，以阻止臭味回入到廁所內。這可獲致重大的省水效果及重大的效能改善，因為終端使用者完全不必碰觸到該小便池。

圖8、9及10顯示使用內建式流體通道32的 小便斗的切開的側視圖。此流體通道的好處在於它是在該小便斗被製造時形成的，因此能夠因為無需添加輸水管18而減少人工及成本。輸水管18可用任何標準的管線材料來製造。如果要被用來取代內建式流體通道的話，聚丙烯、矽、聚乙烯、及其它種類的材料都適合用於輸水管。

該高壓噴水頭可以是現成的種類(例如，由 Everloy所製造的型號0890)或可在注模製造處理期間被建造於一小便斗內。由於ABS塑膠便宜及耐用的本質，所以該小便斗通常是用ABS塑膠射出模製而成，但其它的材料譬如Dow ST801及耐綸亦是適合的材料。

該輸水管19可如圖14所示地延伸於內部或 它亦可如圖12延伸於外部。某些小便斗會使用內部及外部輸水管19這兩者。在一些不同的情形中，在該小便斗和該外殼之間亦有不同種類的連接是可能的且會使所想要的。

圖32顯示一具有內建式流體通道32且有一 在底部而不是在側邊的小便斗流體入口12的小便斗。它 和一具有一亦被設置在底部之公的供水管37的外殼相界接，該供水管被設置來在它被插入到該外殼52內時接納該小便斗。因為此區域在使用期間會變濕，所以該供水接頭33和該外殼52之間有一不漏水的密封很重要。

圖19、20、21及22顯示一具有小便斗42的 自我清潔機制閥及一將被使用在圖40中所示的混合式沖水系統中的自我清潔機制。在此例子中，不是依賴一具有油阻障物的液體捕集器小便斗(例如，由Falcon Waterfree Technologies所製造的型號C1M2+型小便斗)來封阻氣體，而是有一機械式閥來完成此工作。該機械式閥具有一流體連通通道，其將水帶至該閥附近並將水饋送通過清洗孔45以沖出該閥密封區段40。這特別重要，因為造成機械式閥故障的原因通常是該閥的軟質橡膠被堆積物或毛髮阻塞而變得較不順服。該等機械式閥通常因為矽橡膠絕佳的抗硬化特性而使用矽橡膠，然而，它們亦需要定期地更換，因為它們會形成堆積物並最終變得較不順服。

圖30顯示一機械式閥及一被使用於外殼52 中的小便斗42。在此例子中水通過該外殼38及該小便斗界面21，然後經由該流體連通通道44進入連接至該噴水頭18(其被設置在該小便斗的底部且被一定位夾39保持在定位)及該自我清潔機制閥這兩者的該流體輸送管19並經由該等清洗孔45流出。此效果係清洗該閥密封區段40、去除堆積物及臭味，同時用高壓噴水來衝擊該外殼的內部。

進入該噴水頭18或該自我清潔機械式閥的水 量可由該輸水管19(或如圖42所示的內建式流體通道32)的內徑來控制。例如，圖30中所示的兩個輸水管19中的一者的大小可以是另一者的大小的1/2一減小到達一出口或另一出口的整體水流。長度、管子材料、清洗孔大小、及噴水頭都將是產生管子內的回壓的因素且對於每一出口的總體積的平衡以及整體體積具有影響。

一沖水閥的例子是Sloan Royal 186-0.125，其可被規畫成依據計時器、手動、或感測一使用者、或使用數次之後沖水。最佳效率將來自於使用具有本文所揭示的新穎的系統的計時式沖水器。感測器亦可被使用於該外殼內，用以警示該沖水閥有堆積物存在，告知它要沖水了。其它的沖水閥，例如，Keremag Flush Control 1000亦可被使用。此類型的沖水閥配備有計時控制器，它可和本發明充分合作以藉由設定該高壓噴水動作在預設的時間間距發生以協助它使用儘可能少的水。此外，小便池的維護人員會想要使用非沖水式小便斗，其為該新穎的系統中它們所熟悉的小便斗。為了要容納該非沖水式小便斗，一如圖22中所示的自我清洗套組可被安裝。圖31顯示一類似於圖22中所示的套組之傳統的套組被安裝在一外殼52內。以此方式，一傳統的小便斗(只要它不干擾該噴水套組)可被使用且仍然具有本發明的許多效能上的好處。

圖38顯示該外殼和該小便斗之間的一簡單的界面。在此例子中，該小便斗被扭轉至鎖合位置，類似於 美國專利第6,644,339號中提出的Falcon Waterfree Technologies鎖合系統，兩個相匹配的表面湊在一起以形成一不漏水的密封。在此例子中，一順服的密封表面46被附裝至該內外殼壁15且與該公的供水管線37一體地連接。該小便斗具有一稍微突起的密封表面，其和該外殼之順服的密封表面相匹配，用以在該小便斗被扭轉至定位時將它充分地壓擠以形成一不漏水的密封。然後，水可自由地通過該外殼壁並進入到該小便斗流體入口以被引導至所想要的位置以進行沖洗。圖38顯示水可經由該外殼出口管14(如已於上文中詳述者)被輸送至該小便斗內部及外部的一個或多個位置以進行沖洗及清潔目的。此外，任何上文中描述的系統都可結合一傳統的沖洗點，如圖39所示，水流經一入口；然而，這將會把水引入該瓷器，因此不會像一無水式瓷碗狀部分般地沒有細菌。

圖44顯示關於流體如何能夠藉由在該小便斗 被轉動並鎖定在定位時讓該小便斗流體界面21和該外殼流體界面38重疊而從該外殼連通至該小便斗的一變化例。為了能夠促成易於轉動的同時還能夠產生一不漏水的密封於該外殼和該小便斗之間，該值得自豪的(proud)密封表面47被設置在該外殼本體52上，使得該O形環22在它和該得自豪的密封表面47時壓擠。如果有必要的話，此配置亦可被倒置，即該小便斗流體界面在該小便斗被轉入到鎖定位置時嵌入於該外殼流體界面底下。此外，該等流體界面的任何一者可被輕易地倒置，使得該外殼流體界 面38凸入到外殼內部空間中，且該小便斗流體界面21被凹入到該小便斗內。

圖45A至45C例示在一外殼內的一機械式小 便斗(其具有一瞄準尿結石容易堆積的特定區域的自我清潔機制)、該機械式閥41的該被密封的表面區域的尖端、及該外殼出口管14和該外殼本體52的接合處的周圍區域的切開的側視圖。有一高壓噴水頭18，其不只能夠提高水壓，還可以一模式來將該被加壓的水塑形並瞄準。該高壓噴水頭18可被設置在該捕集器內介於該臭味阻障器和該下水道管子之間有堆積物問題的任何位置。圖45A至45C例示該尿結石從高尿結石堆積物的區域被加壓水清洗掉且從該外殼出口管14被沖走，並進入到建物的管路系統內。在圖45A中，該高壓噴水頭尚未被啟動且有尿結合堆積物54存在。在圖45B中，該高壓噴水頭已被啟動且開始清潔壁及閥尖端。在圖45C中，大多數尿結石已被清洗掉且朝向管子被沖走。該噴水可持續進行直到該區域完全被清乾淨為止。

圖46A至46C例示一在外殼內的流體捕集器 式小便斗，其具有一瞄準尿結石容易堆積的特定區域的自我清潔機制，在此圖中，該噴水被集中在該小便斗出口區域13及該外殼出口管14和該外殼本體52的接合處周圍的區域。有一高壓噴水頭18，其不只能夠提高水壓，還可以一模式來將該被加壓的水塑形並瞄準。圖46A至46C例示該尿結石從高尿結石堆積物的區域被加壓水清洗掉且 從該外殼出口管14被沖走，並進入到建物的管路系統內。圖46A顯示該尿結石堆積物。在圖46B中，該高壓水噴頭已被啟動且開始清潔壁及小便斗出口區域13。在圖46C中，大多數尿結石已被清洗掉且朝向管子被沖走。該噴水可持續進行直到該區域完全被清乾淨為止。

圖47-51顯示本發明的較佳實施例的操作； 其係以液體捕集器為例(同樣的操作亦適用於圖45中的機械式捕集器)。在操作時，使用者將尿到該小便池16內，且尿液將流入到該入口7並進入到捕集器。再次地，根據捕集器的種類，尿液將流經一機械式阻障物41(參見圖45)或一液體阻障物(參見圖8)。在液體捕集器小便斗的例子中，例如，由Falcon Waterfree Technologies所製造的型號C1M2+小便斗，新鮮的尿液將會排擠掉已經在該小便斗內之舊的尿液。該舊的尿液將往下流入到該外殼中且絕大多數的舊的尿液將經由該外殼出口管14，透過建物的管路系統排入到下水道系統。然而，每次尿液通過該小便斗並流經該外殼出口管時，它會留下一些沉積物。此沉積物絕大部分是尿結石堆積物54(參見圖45A至45C)，它已在上文中被描述。當尿液經歷PH值的升高時或當尿液經歷紊流時(例如，潑濺或滴滲時)，該尿結石會從尿液中析出。因此，尿結石通常會堆積在該小便斗13、底壁9、及外殼出口管14內及附近。新鮮尿液排擠掉舊尿液的過程在許多使用者的使用中重複。在每次使用中，會有比前次多一點的尿結石被留在管子內。此堆積物在每次該小便斗 被更換時會需要用刷子將尿結石清掉。然而，藉由使用本發明，小便池可用加壓水清潔自己本身及周邊的管路。這會在該沖水閥28被打開時發生，它可用計時器、使用者人數、或其它參數來設定實施。例如，吾人可將該小便池設定為在該沖洗致動器27計數10個使用者人數之後用加壓水沖洗本身，或在另一例子中吾人可設定該小便池每12個小時沖洗一次。因此，傳統的小便池(即使是只使用一品脫的水來沖洗自己本身的傳統小便池)每次使用都沖水以避免臭味及尿結石堆積，而本發明則可在使用習知的無水式小便斗技術(例如，Falcon C1M2+)來阻擋下水道氣體和尿臭味的同時只需要一天沖洗自己本身一次即可。

當該沖水閥28依上述的預設參數被打開時， 乾淨的水從該水平的供水管26流經該沖水閥28進入並通過該垂直的供水管25到達供水管線31(參見圖47)。該供水管線31經由該供水接頭33及在該供水管線31的端部上的對應接頭而被耦合至該公的供水管線37(參見圖49)。一緊密的耦接可藉由使用O形環22或其它此技藝中已知的機構而被加強。根據所使用的捕集器的種類，以及擁有者的特定需求，該公的供水管線37及該接頭33可以是在該外殼本體15的垂直壁上(亦如圖48-49中所示)、在該外殼本體15的底側上(如圖50中所示)、或其它地方。 該乾淨的水然後流經該公的供水管線37，進入該小便斗流體入口12並進入且通過該輸水管19(參見圖49)。該輸水管19可以是一分離的管子或被建造在該捕集器或外殼 內。

圖49顯示該輸水管19可延伸至該捕集器的 內部以終止於該底壁9、或延伸至該小便斗出口13、或延伸至該外殼出口管14、或它們的任何組合。它亦可被引導至有堆積物問題的其它區域。

在此較佳的實施例中，有一在該輸水管19的 端部的高壓噴水頭18，其產生一將被引導至該堆積物的區域的高壓噴水17(參見圖45A至45C)。該高壓噴水頭18可定位夾39保持在定位，該定位夾被耦合至該捕集器、該外殼或該管子。如圖45A至45C所例示，該沖水閥28的啟動可造成該高壓噴水17、沖掉堆積物、並延長該小便斗的使用壽命，同時減少維護。

本發明的小便池系統不必每次使用都沖水， 但藉由使用被策略性地設置來根據預設的排程或在一定的使用次數之後用高壓水清洗關鍵區域的高壓噴水頭而仍然能夠比目前的沖水單元更有效率地被清潔。在圖45A至45C中的小便斗及外殼例子例示出此沖洗動作。雖然它使用液體捕集器小便斗而不是本文中討論的機械式小便斗，但在圖47中所示的示意圖除了小便斗類型之外其餘都大致相同。

圖48顯示一小便斗及外殼的切開的側視圖， 其中用於高壓清潔尿結石堆積物的水係從側邊進入，通過該外殼流體界面及小便斗流體界面、以不漏水密封的方式從該外殼通過到達該小便斗。該小便斗具有多個高壓噴水 位置，全都瞄準關鍵的尿結石堆積區域：內部室入口艙室1、排放區段6、外殼本體15和該外殼出口管14相遇的區域、及外殼出口管14。該等高壓噴水頭18可被瞄準該小便斗在使用之後會有堆積物產生的任何其它區域。

圖49顯示圖48的小便斗及外殼，其顯示該 外殼流體界面及小便斗流體界面區域的細部放大。剖面AA係沿著穿過該小便斗及該外殼的線AA所取的剖面。 在該細部放大圖中的視圖係沿著AA線在該小便斗和該外殼相連接處從上往下看，水在該相接處以不漏水的組態流過，該組態可在水從該供水管線31流經該外殼流體界面38並經由該小便斗流體界面21進入該小便斗時實質地防止管線壓力。和外殼一體地連接的該公的供水管被插入到該小便斗流體界面21，其具有一O形環22來在該公的供水管線37滑入到該小便斗流體入口12時將該公的供水管線37密封。此組態提供一不漏水的密封。一類似由Watts Company所製造及在多居家改裝店(例如，Lowes及Home Depot)販售之型號LFSPFC20-88水管的供水管線31可被使用，而且能夠承受該建物的管路系統的水壓的任何供水管亦可被使用。該供水管線31可用任何標準連接機構在該供水接頭33處連接至該外殼。這包括旋上式(screw-on)連接或快速連接，例如，以Shark Bite品牌製造及販售的連接器，其亦在大多數的居家修繕店販售。

圖50顯示另一種將該外殼和該小便斗連接的 連接方法。在此例子中，該小便斗21及該外殼流體界面 38是位在底部的中心。這表示當該小便斗從上方插入且被旋入到鎖定位置時，該小便斗流體界面單純地旋轉於該外殼流體界面的該公的供水管線37的周圍。該小便斗被插入且該小便斗流體入口12滑過該公的供水管線37。該公的供水管線37延伸的夠遠以進入到該小便斗流體界面21內，使得該O形環22可壓抵該公的供水管線37以形成一實質不漏水的密封，用以將管線壓力傳遞至該內建的流體通道，使得該管線壓力可以一路被傳遞至該高壓噴水頭18。一類似由Watts Company所製造及在多居家改裝店(例如，Lowes及Home Depot)販售之型號LFSPFC20-88水管的供水管線31可被使用，而且能夠承受該建物的管路系統的水壓的任何供水管亦可被使用。該供水管線31可用任何標準連接機構在該供水接頭33處連接至該外殼。這包括旋上式(screw-on)連接或快速連接，例如，以Shark Bite品牌製造及販售的連接器，其亦在大多數的居家修繕店販售。

圖51例示一不同的流體界面。在此處，其顯 示該小便斗和該外殼的上剖面，其中該流體界面區的一放大細部圖被示於圖的右側。在此例子中，該流體從該外殼及該小便斗的側邊被引入，但和圖49所示的例子不同的是，該公的供水管線37並沒有插入到該小便斗內。相反地，此構造使用一順服的密封表面46，它在該小便斗密封表面47和它接觸時會變形。這是在該小便斗被旋入到鎖定位置時發生(鎖定被示於圖36及37中)。如果該小便 斗是屬於其依賴從上方插入時的摩擦且沒有使用扭轉鎖定系統的壓嵌式小便斗的話，則當該小便斗被壓嵌至該外殼內時，該小便斗流體界面和該外殼流體界面係以相同方式作用。亦即，該小便斗流體界面21的密封表面施力於該外殼流體界面38的該順服密封表面46，使得一不漏水的密封被形成於該小便斗和該外殼之間的各自的流體界面處。此構造讓水壓可從該供水管線31被傳遞至該小便斗內及該內建式的流體通道32內或該輸水管19內，視該小便斗使用哪種構造來將加壓水輸送至該高壓噴水頭18而定。

應被瞭解的是，任何被描述的流體界面構 造，例如，那些被詳細地描繪於圖49、50及51中者，都可被倒置，將公的結構轉變成母的結構，或將該順服密封表面46從該外殼移至該小便斗且將該密封表面47從該小便斗移至該外殼。不論形狀為何，該軟質的可壓擠的O形環或順服的密封表面通常是用矽或其它具有良好的形狀記憶性且不易因為說水中的化學物質(如，氯)而斷裂之順服的材料製成。該硬質的表面頂抵一順服的表面(不論它是否為一圍繞一公的供水管(它通常是一硬質水管的結構)的O形環)的組合或是一順服的密封表面被與之接觸的硬質的密封表面變形使得流體可在該外殼和該小便斗之間通過同時維持實質上所有的水壓。

圖52例示在一被插入到一外殼內的一自我清 潔機制的切開的側視圖以及該自我清潔機制和該外殼在該 外殼流體界面區域的連接的細部放大圖。在該細部圖中，一連接器接頭56已被滑套於一公的供水管線37上。該公的供水管線37設有一鎖合銷54，其維持住該連接器接頭以防止它因為水壓而被沖掉使得該公的供水管線37和該連接器接頭56分開。該連接器接頭56具有一鎖合槽55，它被作成L形的構造，使得當它被放在該公的供水管線37上時，該鎖合槽55和該鎖合銷54對準。然後，該連接器接頭56被近一步滑套至該公的供水管線37上，使得在該連接器接頭56被扭轉以將該鎖定銷54留在該L形的鎖合槽55的最遠端之前，該鎖合銷54儘可能深入地滑入該鎖合槽55內。該連接器接頭56和該輸水管19被一體地連接。該O形環22協助產生一實質上不漏水的密封於該公的供水管線37和該輸水管19之間。這允許從該供水管線31進入該公的供水管線37的水可以在維持著水壓的同時進入到該輸水管19內，該水然後被一路輸送至該高壓噴水頭，該高壓噴水頭可藉由使用一定位夾39利用任何機械手段，譬如：重力、壓嵌、膠黏等等，而被設置及瞄準。因此，該外殼現可和任何傳統的無水式小便斗一起使用且仍能提供被策略地導引至容易有堆積物發生的清潔區域(這在前面已被描述)之集中式的高壓清潔。相同的構造可被用於圖19、21、29、30、39、42、45及52所示的機械式小便斗。此連接方法亦可被用於自我清潔機制而已或一液體捕集器小便斗。

圖53例示由單一幫浦63供水的多個小便 池。以此方式，一更有成本效益的架構可被提供，其中一單一閥或幫浦提供水給多於一個的小便池。在使用時，在供水至一幫浦或一閥之前，一水槽將水分為飲用水及非飲用水。圖54顯示由單一閥28供水的多個小便池的構造。在此構造中，水壓藉由使用幫浦63而被提高。

圖55是一混合式沖水系統的切開的側視圖。有一幫浦63及一閥28這兩者以允許沖洗水進入此系統。如此圖所示，沖洗水經由管路系統載負且在該小便斗被插入到該外殼中時以不漏水的方式從該外殼輸送至該小便斗。當該沖水閥28打開時，該水在從該小便斗噴出進入到該出口管14之前流經一輸水管19且流經一流體增強孔或高壓噴水頭18。

圖56是一和圖55的混合式沖水系統類似但沒有閥的系統切開的側視圖。只有一個幫浦63來允許沖洗水在壓力下進入該系統。如此圖所示，沖洗水經由管路系統載負且在該小便斗被插入到該外殼中時以不漏水的方式從該外殼輸送至該小便斗。當該幫浦63被啟動時，該水在從該小便斗噴出進入到該出口管14之前，流經該系統，一路經過該輸水管19且流經一流體增強孔或高壓噴水頭18。

圖57是該小便斗和該外殼的頂視圖。一清洗水出口58(它可以是多個清洗水出口)讓該沖洗水能夠離開該小便斗的上凸緣24，該沖洗水在該處沖洗該上凸緣24然後進入入口7並進入到該小便斗，將舊的尿液及水排擠 掉。該清洗水57係以粗的螺旋線來表示，其顯示在進入該入口7之前，該清洗水係螺旋地流動。該螺旋運動並非是必要的，但它對於清潔是有助益的。

圖58是一小便斗和一外殼本體15的一切開 的側視圖。它和圖57中從上面看的該小便斗及外殼本體15是相同類型。在此切開的側視圖中，該內建式通道32可被看到將沖洗水載負至高壓噴水頭18及該清洗水出口58兩者。藉由改變該內建式通道32的內徑即可達成分送至該清洗水出口58和該噴水頭18兩者間的水的平衡。直徑愈小，送至這兩個構件的水的體積就愈少。圖59是一較佳實施例中的一自我清潔小便池系統的切開的側視圖。 在此例子中，一可用不同的手段操作的閥28被示出。例如，一計時器59可被設置來在設定的時間間隔打開該閥。另一個例子為，一機械式致動器可被手動地操作以打開及關閉該閥。

圖60是一具有內建式高壓噴水頭的外殼的剖 面圖。該外殼本體15具有一內建式流體通道32及一公的供水管線37。該水經由該公的供水管線37進入且經由該內建式流體通道32被輸送至該高壓噴水頭18。圖61與圖60類似，但在此較佳的實施例中，該高壓噴水頭18被一體地連接至該小便斗。該小便斗被鎖定在相對於該外殼15的定位，該高壓噴水頭18係使用一順服的密封表面46和該內部的流體通道32界接以產生一不漏水的密封於該內建式流體通道32和該高壓噴水頭18之間。這容許該高 壓噴水頭18從該小便斗被取下。因為該高壓噴水頭18是一耗材，它在使用一段時間後很容易堵塞，它可受益於本文中所描述之簡化的更換，即該小便斗具有與其一體地相連接的高壓噴水頭18。

圖62顯示一自我清潔的小便池系統的等角視 圖。在此例子中，可看到一小便斗23在一小便池16的碗狀物內。此外，有一蓋住任何機械部件的背板61(例如：沖水閥、水平的供水管線、及垂直的供水管線)或一計時器。這在將機械部分隱藏在該增加的背板61後面用以將它們轉變成自我清潔型號的同時，提供使用現有小便池型號(一大筆費用)及小便池的好處。

圖63是一混合式沖水系統的小便斗50的頂 視圖，其中該高壓噴水頭18係以虛線來顯示。圖64例示一類似圖63所示的小便斗50的小便斗，只是此次該小便斗係從側邊觀看之切開的圖式來顯示。該沖洗水經由一小便斗流體入口12進入，該沖洗水在該處進入該高壓噴水頭18或該清洗孔45，或這兩者。一流體連通通道44將沖洗水攜載至該等高壓噴水頭18、清洗孔45、及O形環22。

圖65顯示一混合式沖水系統的剖面圖，該系 統具有組裝至一小便池16的一小便斗50、一外殼15、及一P型捕集器。雖然該P型捕集器在功能上並非必要，但它可被添加以符合法規要求。在此例子中，該外殼流體界面38及該小便斗流體界面21在該小便斗被安裝在該外殼 本體15內時彼此相匹配。該O形環22形成一不漏水的密封，其將該沖洗水保持在該流體連通通道44內。該水經由該供水管線31、經過流體界面21及38、經過該小便斗流體入口12、上流至該流體連通通道44、並流出該流體強化出口18。該噴水17可被看到清潔該外殼本體的壁及排擠掉P型捕集器的流體。在該P型捕集器內駐流的尿液將會沉澱出固體且如果沒有被清洗掉的話最終將堵塞該P型捕集器。該O形環22形成一流體通道於該外殼本體壁15和該閥小便斗之間。圖66顯示一小便斗50，其有一圍繞在該閥的周圍的O形環22，用以在該小便斗如圖65所示地被插入到該外殼內時協助形成一流體通道。該小便斗流體入口12(其被顯示為和該內部流體連通通道44連通(以虛線標示))引導沖洗水通過該小便斗到達該等高壓噴水頭18及該等清洗孔45。

圖67例示一其內沒有插設小便斗的混合式沖 水系統。在圖中，一箭頭顯示沖洗水是如何以一正切的方式進入該外殼本體15以使得它螺旋流動。當清潔人員更換該小便斗時，這對於清潔人員是一項好處。圖68例示該外殼本體15通過圖67的線CC所取的剖面圖。該沖洗水經由和該外殼壁15正切的通道進入該外殼，使得它螺旋流動而不是直接噴過空氣或向上噴入空氣或噴出該小便池，萬一該小便斗在該小便池被沖水時被取出的話。

圖69顯示一用於混合式沖水系統的小便斗的等角視圖。該O形環22可被看到在該小便斗流體入口12 的上方及下方圍繞該小便斗的周邊；其在小便斗被插入到該外殼內如圖70所示地壓抵該O形環22密封時形成一流體連通通道44。該入口12可被看到和該內建式流體通道32流體連通，該內建式流體通道32具有流體強化出口或噴水頭18以供沖洗水離開。圖70顯示用於該混合式沖水系統的該小便斗及該外殼。在此例子中，該小便斗23被插入到該外殼15中且該O形環22壓抵住該外殼15的側壁密封，使得一不漏水的密封被產生。因此，當沖洗水進入該通道時，它經由該小便斗流體入口12被帶入該小便斗、流經該內建式流體通道32並流至該等速度增強噴水頭18。

圖71例示圖70中所示的小便斗由線BB所取 的剖面圖。該通道可被看到以一斜的角度穿過進入該外殼本體15。圖72顯示圖71中所見之同一個外殼15，只是其內沒有插設該小便斗。在此例子中，以一斜的角度穿過進入該外殼壁15的該通道係實質地正切該外殼壁15以引導該沖洗水。該等箭頭顯示該沖洗水在離開該外殼出口管14進入建物管路系統之前它螺旋流動的螺旋路徑。圖73例示圖72中所見的同一個外殼，其在該外殼15的外壁上添加了一感測開關單元69。該感測開關可造成該沖水系統被啟動或被停止。此外，一超控轉接器(override adapter)71已被插入到該外殼的內壁，使得該感測器開關將允許該沖水閥在此例子中被操作。此超控轉接器可允許該單元在沒有一小便斗或有一不具有啟動該感測器開關能 力的小便斗下被沖水。

圖74顯示用於一無水式小便池的小便斗的等 角視圖。此小便斗23具有一作為該內建式流體通道的一部分的一體式捕集器67。該沖洗水在該小便斗內形成一捕集器，其將該沖水系統密封以防止潛在的有害氣體。圖75是圖74中所見之小便斗的切開的側視圖，但被插入到一外殼內。該小便斗23具有一順服的密封表面46，其和該外殼壁密封表面47的一以驕傲的方式突出的區域形成一不漏水的密封。以此方式，當該小便斗被取出及插入時，該順服的密封表面46只有在該小便斗被完全插入時才和該密封表面47接觸，這讓插入及取出更為使用者友善及更容易。一旦該順服的密封表面46和該密封表面47相匹配，該被形成的不漏水的密封即讓該通道和該等高壓噴水頭18流體地耦合。

圖76是沿圖75的線AA所取的剖面圖，其例 示當該小便斗被完全插入時和該突起的密封表面47相匹配的該順服的密封表面46。該流體通道以一斜的角度進入以允許該沖洗水以相對於該內部外殼壁15正切的方式螺旋流動。圖77例示用於該混合的沖水系統的該小便斗及該外殼的一沿著圖75的線AA所取的剖面圖。在此例子中，一致動器68已被內建於該小便斗壁2內，使得當該小便斗完全插入該外殼內時，該小便斗用來啟動一開關69，用以讓該沖水系統開始操作。

圖78和圖73相類似，稍微不同之處在於該 外殼流體界面。在此例子中，它具有一突出的密封表面47。一超控轉接器71已被插入到該開關69內。完成此構造的方法在電子工業中是習知的且可被方便地購買到。可被磁鐵、RFID、特徵辨識、及其它非接觸式手段啟動的開關是常見的。

圖79例示該系統的完整形式，其被安裝在一 小便池(以虛線表示)內。該流體經由控制箱進入，該控制箱具有一閥、一電源供應器、及一電腦處理器，所有這些構件都被建造於一單一單元內或被分開。該控制箱可由一感測器72、一內建式計時器或這兩者來啟動。一開關69可防止該閥打開。該小便斗23當被放置時可具有一致動器68，其被整合至該小便斗23或被分開地設置以打開該開關。一旦在該控制箱73內的該閥被打開，該沖洗水進入該系統，流經該真空斷流器74，其被保持在溢流高度(未示出)上方。該沖洗水然後流經該系統且在進入被流體地耦接的該外殼及該小便斗之前流經該捕集器。該沖洗水然後被該小便斗引導至該外殼15的關鍵區域以進行清潔。該等速度強化孔18可被策略地設置以形成朝向該外殼的壁及建物管路的高壓噴水，用以在每次沖水時刮洗它們並讓它們保持清潔。

圖80例示一用於無水式小便池的閥，該小便 池具有沖洗孔以允許沖洗水通過該等沖洗孔並進入該閥以協助清潔它。圖81類似圖79，但在此圖中，該沖洗水經由一速度加強孔而被直接噴灑至該外殼內。

圖82例示一具有噴水頭18的小便斗50及一 被插入到該小便池16內的內部的流體通道44的側剖面圖。在此構造中，一通氣孔64已被添加以允許回壓回沖至該閥的上游側。該通氣孔64具有一向下延伸至停留在該捕集器66內的液體中的通氣管，使得它不會曝露於任何累積在該外殼15內介於該P型捕集器66的上游側和該閥40的下游側之間氣體中。圖83顯示一用於混合式沖水系統的機械式閥，其設有通氣孔，用以萬一有回壓發生的話可允許大氣和該捕集器連通。圖83顯示出圖82中的小便斗50，只是它現在被取出且單獨被顯示。該通氣孔64及該通氣管65亦被示出。該通氣管65可被設計成長到足以向下到達停留在該捕集器內的流體中，使得任何累積在該流體的上水位和該鴨嘴形閥的底部之間的氣體在每一次使用時將不會被壓入到大氣中，因為該捕集器的流體水位在一沖水或小便池的使用期間都會上升。

圖84顯示圖83中所見的同一個小便斗50， 但在此圖中沒有被取剖面。該通氣管65可被看到延伸至該閥41的下方，其中該通氣孔64是在該閥41的上游側。此通氣孔64及該通氣管65用來產生一用於空氣及水的閥41的旁通通路。圖85顯示和圖82、83及84中所見的同一個小便斗50。在此圖中，它是從該小便斗50的上游側向下看的頂視圖。作為繞過該閥41的旁通通路的該通氣孔64可被看到是在該小便斗50的最上面的部分上。

圖86A及86B例示一使用雨傘型閥40的機械 式閥小便斗的一切開的側視圖。該等噴水頭18被策略地設置在該閥的上游，使得它們可在被致動時迫使該閥打開並沖洗該小便斗。該噴水可被設計成沖洗該閥及周邊的區域。該噴水可和下游的沖洗(此處未示出)相結合。該閥可和圖67中所示的閥一樣地位在該捕集器內。圖87A及87B和圖86A及86B非常像，但在本發明的此實施例中，該等高壓噴水頭亦被設置在該閥座本身內。這允許該沖洗水在每次噴水時清潔該閥座，同時同步地沖洗該閥及饋給該捕集器，其可如圖67中所見的捕集器般地被建造。

圖88是一包含本發明的混合式沖水系統的示 意圖，其中該沖洗水係由一加壓裝置(譬如，由Flushmate Corporation所製造的加壓裝置)提供。它提供一低成本的加壓系統而無需使用電子裝置，因此它可被建構成手動式，且提供維修人員一用於維修目的而沖洗單一小便池所需的關鍵。

圖89顯示一體現本發明的混合式沖水系統的 示意圖，其構造透別適合應用於上文所描述的重力給送或低壓情形。在此例子中，該小便池依賴由重力給送之更大量的水，然後被該小便斗塑形及/或重新導引。一偏向器77可藉由已知的手段(例如，在Falcon專利申請案第XXXXX號中所教導的將該小便斗出口面積的窄化或漸縮)來將流動的水集中。在此圖中，該小便斗被顯示具有一液體型捕集器。用來將離開一機械式或流體捕集器式無水小便斗的流體塑形及改善速度及瞄準的手段在Falcon Waterfree Technologies LLC所擁有的美國專利暫時申請案第61/911,594號中被教示(其在下文中被稱為’594專利申請案)。圖90是一類似圖89的圖式；但圖90包含一機械式小便斗，而不是一液體捕集器。用來將離開一機械式或流體捕集器式無水小便斗的流體塑形及改善速度及瞄準的手段在’594專利申請案被教示。此外，該等高壓噴水頭可被建構來讓從管子沖下去的水產生渦流形狀以改善清潔。此渦旋運動可在沖水的時候將固體攜帶至該渦流的中心並刮刷管子表面。

圖91顯示一有一通氣孔被加至外殼出口管的 外殼。該通氣孔允許該外殼和建物管路系統通氣孔之間的空氣連通(以虛線箭頭標示)。以此方式，如果水、尿液或這兩者的組合物以一種產生虹吸(siphon)的方式流經該出口管14(以實線箭頭標示)的話，則空氣可經由通氣孔78被吸入。在使用時，流體流出該出口管14並流入建物的管路系統中，同時空氣可自由地流經該通氣孔78。以此方式，沒有負壓或虹吸被形成在該小便斗上。這可避免該小便斗流體阻障物被虹吸而乾掉。

圖92顯示來自該外殼的出口管14的剖面 圖。該出口管14具有一內建式或附裝式通氣孔，用以即使是在該出口管14具有能夠產生虹吸的大流量的時候仍可讓空氣流通進入該外殼。圖93顯示從左側觀看的一習知的小便斗。該出口13-P可在左下角被看到。該入口7-P可在上部中心點被看到。該流體在7-P進入該小便斗且在 13-P離開。

圖94顯示從前方觀看的一習知的小便斗。該 出口13-P可在底部中心點被看到。該入口7-P可在上部中心點被看到。該流體在7-P進入該小便斗且在13-P離開。圖95顯示從後方觀看的一習知的小便斗。該出口13-P可在底部中心點被看到。該入口7-P可在上部中心點被看到。該流體在7-P進入該小便斗且在13-P離開。

圖96顯示從左側觀看的一習知的外殼。圖97 以剖面圖顯示圖96中所見的小便斗。鎖定鍵槽48可被看到且承接來自該小便斗的爪齒(未示於圖中)以幫助該小便斗在該外殼內的對準及鎖定。圖98顯示具有該凹槽80及該鎖定鍵槽48的習知的外殼15。圖99顯示習知的外殼15及被插入的小便斗23。圖100顯示一被插入到習知的外殼15-P內之習知的小便斗23-P的切開的左側視圖。箭頭標示流出物(effluent)是如何在入口7-P流入該小便斗及在出口13-P流出小便斗。

圖101顯示一被插入到一習知的外殼15-P內 之習知的小便斗23-M的切開的左側視圖，該小便斗是一機械式小便斗。箭頭標示流出物是如何經由碎屑濾網85流入該小便斗及在出口13-P流出小便斗。圖102是本發明的左側視圖。該小便斗23具有一傾倒嘴83，其在沖洗水被導入時讓沖洗水被引導及瞄準。圖103是該小便斗23的後視圖，該小便斗和圖102中所見到的小便斗是同一個。在此例子中，該排放區段6係以一向下漸縮的方式 被塑形，以產生一窄化的通道。該傾倒嘴可在該通道的端部被見到。

圖104是小便斗23的一等角視圖，其和圖 102及103中所見到的小便斗是同一個。密封件27可被看到從小便斗壁突伸出，使得當小便斗被插入到該外殼(圖中未示出)內時沖洗水可被集中在該漸縮的排放區段6上。圖105是和圖102、103及104中所見到的小便斗同一小便斗的切開的左側視圖。在此圖中，該排放區段6可被看到具有一分隔壁35B，其以一相對於該上凸緣24不正交的角度被設置。密封件82可被看到從該小便斗23突出來。

圖106是圖102-105的小便斗被置於一外殼 15內的左側視剖面圖，該外殼包含一外殼流體界面38及一入口引導器81(參見圖107)。在此實施例中，該小便斗23和該外殼15之間不需要有一不漏水的密封件。相反地，該入口引導器81在該沖洗水進入到該外殼內時幫助將沖洗水指向一所想要的方向。該入口引導器81可用一順服的彈性材料製造，以允許它在該小便斗被插入時偏折離位，然後在該小便斗已完全被插入到定位時再偏折回到原位。

圖107是一被置於一外殼15內的機械式小便 斗的左側視剖面圖，該外殼包含一外殼流體界面38及一入口引導器81。在此實施例中，該小便斗23-M和該外殼15之間不需要有一不漏水的密封件。相反地，該入口引 導器81在該沖洗水進入到該外殼內時幫助將沖洗水指向一所想要的方向。該入口引導器81可用一順服的彈性材料製造，以允許它在該小便斗被插入時偏折離位，然後在該小便斗已完全被插入到定位時再偏折回到原位。

脈衝式沖水。對於某些產生氣隙的裝置而言 (例如像是被例示於本案的許多圖中的氣隙裝置74)，如果太多沖洗水在同一時間被導入的話，該氣隙裝置會溢流(overflow)。藉由將該系統設定為以脈衝方式來將水引入，可以防止該氣隙裝置溢流。機構可被添加至該沖水管線，使得如果該氣隙裝置將要溢流時，該閥可切斷任何額外的水。以此方式，沖水可在無需顧慮水漏出該氣隙裝置74外或類似情況下被最佳化。此外，沖洗水可被緩慢地引入該氣隙裝置，然後在水已開始流入之後再快速引入。 以此方式，該氣隙裝置不會突然之間接受到會造成它溢流的單一次沖水量。藉由將被引入的水量逐漸升高，該氣隙裝置可在沒有溢出的情形下達到它的最大流率。氣隙裝置的一種分類是ASME a112.1.3。此外，藉由在一加壓裝置中將沖洗水脈衝化，其在清潔能力方面有優點，即從開始對管子的內壁、外殼出口管14、及其它內部管路壁噴水到結束所使用的水較少。

面對所有省水小便池(包含HEU及非沖水式小 便池這兩者在內)的最重要的挑戰之一為“管線潛挾(line carry)”。管線潛挾是一種當一小便池被沖水或被使用時管路系統的管子內排泄物可被向下帶多遠的測量方式。當 將小便池沖水時，在省水的努力之下，沖水所用的水愈來愈少，任何排泄物可被攜載的距離亦被減小。在水量固定之下，改善管線潛挾的一個方式是提高水流的速度。這例如可藉由增加建物管路系統的管子的落差或傾斜度來達成。當然，這需要將一建築物的管路重新配管，但這在成本上是不允許的。

將水流速度提升的另一種方式是將沖洗水加 壓或引入一該沖洗水會流過的窄化的通道中。白努利原理認為任何流經一管子的流體體積在該管子的一變窄的區段中其速度會提高。對於一混合式小便池而言，提高該沖洗水的速度的一個手段是用一速度強化孔，如在本專利申請案中前面提到的。

另一種手段是，當一小便斗被插入一外殼內時，一虛擬的通道被產生在該外殼內壁和外殼外壁之間。該小便斗可被塑形用以在將水流向下引導至該外殼的出口及在提速這兩方面將此通道最佳化。藉由如此作，沖洗水可在其速度被最大化之下進入該出口管及建物管路系統區段中，即使是該沖洗水只是用重力來饋送亦是如此。此一被提升的速度然後可將排泄物在管子內往下帶得更遠，改善管線潛挾。即使是管線潛挾只改善幾英吋，其對於一建築物的管路系統的效能而言仍是意義重大。排泄物差幾英吋未能到達管路系統的垂直段(或“疊合段(stacks)”與可到達的差別意謂著一會堵塞的系統和一不會堵塞的系統之間的差別。

圖108是和圖106中所見到同一類型的外殼 沿著線XX所取的剖面圖。該入口86是V形，其產生一沖洗水可流經之窄化的通道。此窄化的部分產生一具有導向部分的入口部分的例子。該V形產生一較高的速度以供該沖洗流體進入該外殼，即使是該沖洗流體只以重力饋送且沒有其它機構來提高其速度亦然。

1‧‧‧入口艙室

2‧‧‧小便斗側壁

3‧‧‧垂直分隔器

4‧‧‧出口艙室

5‧‧‧喉部

6‧‧‧排放區

7‧‧‧入口

8‧‧‧天花板

9‧‧‧底壁

10‧‧‧擋板

11‧‧‧溢流高度

12‧‧‧小便斗流體入口

13‧‧‧小便斗出口

14‧‧‧外殼出口管

15‧‧‧外殼本體

17‧‧‧高壓噴水

18‧‧‧高壓噴水頭

19‧‧‧輸水管

20‧‧‧溢流間隙

21‧‧‧小便斗流體界面

24‧‧‧上壁凸緣

34‧‧‧出口滴緣

35‧‧‧出口艙室垂直分隔器

52‧‧‧外殼/外殼本體

Claims (16)

1. 一種用於混合式沖水系統的外殼，其包含：一壁部分，其形成一用來接納一小便斗的凹穴；一沖洗流體入口部分，用來接納一沖洗流體；一沖洗流體導引部分，其被建構來接納來自該沖洗流體入口部分的沖洗流體並引導該沖洗流體；及一從該外殼的凹穴到一外殼出口管的通氣通道，用以允許空氣流流動通過該通氣通道到達一管路系統通氣管。
2. 如申請專利範圍第1項之用於混合式沖水系統的外殼，其中該沖洗流體導引部分係和該沖洗流體入口部分整合在一起。
3. 如申請專利範圍第1項之用於混合式沖水系統的外殼，其中該沖洗流體導引部分被建構來將來自該沖洗流體入口部分的流體引導至該凹穴內，使得該沖洗流體係相對於該壁實質正切地流動且經由一外殼出口管離開。
4. 如申請專利範圍第1項之用於混合式沖水系統的外殼，其中該外殼更包含一流體出口部分，其被建構來加速該沖洗流體。
5. 如申請專利範圍第1項之用於混合式沖水系統的外殼，其中該外殼更包含一用來連接該外殼和一小便斗的密封表面，使得該沖洗流體能夠以不漏流體的方式流動於該外殼和該小便斗之間。
6. 如申請專利範圍第1項之用於混合式沖水系統的外殼，其中該外殼更包含一流體出口部分，其包含一相容的 導向器。
7. 一種用於混合式沖水系統的小便斗，該小便斗包含一小便斗壁、一沖洗流體接納部分及一沖洗流體導引部分，該小便斗在此處將接納自該流體接納部分的沖洗流體，其中該小便斗被形成為當它和一外殼相匹配時形成一用來引導該沖洗流體的通道於該小便斗和該外殼之間。
8. 如申請專利範圍第7項之用於混合式沖水系統的小便斗，其中該沖洗流體導引部分被建構來將一部分的沖洗流體引導至一位置，該位置係選自於一由：在該小便斗的一捕集器部分的前方、該小便斗的一中間捕集器部分內、該小便斗的一捕集器部分的後方、在該小便斗的捕集器部分之後、在一閥的該小便斗上游中、以及在一閥的小便斗下游中，所構成的群組。
9. 如申請專利範圍第7項之用於混合式沖水系統的小便斗，其中沖洗流體導引部分被建構來以一種選自於一由加速該沖洗流體及瞄準該沖洗流體所構成的組群中的方式來改變該沖洗流體的流動。
10. 如申請專利範圍第7項之用於混合式沖水系統的小便斗，其中該小便斗更包含一控制器，用來提供指令至一沖水系統。
11. 如申請專利範圍第10項之用於混合式沖水系統的小便斗，其中該控制器係選自於磁鐵、電子控制裝置、及機械式控制裝置。
12. 如申請專利範圍第10項之用於混合式沖水系統的 小便斗，其中該控制器提供指令至一沖水系統，用以調整沖水特性，該沖洗特性係選自於一由：沖水體積、沖水頻率、沖水致能/失能(enable/disable)、沖水壓力、沖水種類、沖水位置、及在小便斗移除之後的沖水所構成的群組。
13. 如申請專利範圍第10項之用於混合式沖水系統的小便斗，其中該控制器被建構來提供辨識資訊至該沖水系統。
14. 如申請專利範圍第7項之用於混合式沖水系統的小便斗，其更包含一形成在該沖洗流體接納部分和該沖洗流體導引部分之間的流體捕集器。
15. 一種混合式沖水系統，包含一幫浦，用來將被加壓的沖洗流體提供至該系統及該幫浦的一氣隙上游，用來將飲用水與該系統分離。
16. 如申請專利範圍第15項之混合式沖水系統，其中該幫浦被建構來在一選自於脈衝模式、壓力變動模式、體積變動模式群組的模式中抽泵該沖洗流體。