专利名称：循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统的制作方法
技术领域：
一种循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，涉及循环水冲便器、自清洗过滤、机械碎粪、药物化粪、人工药物投放、自动间歇排放、缺药示警等技术领域。本系统依赖于一种具有储臭消毒化粪功能的药品，该药品暂不申请专利。
现行水冲厕的粪便污染是一个普遍令人头痛的问题，尤其是交通工具上的厕所，其粪便的排放越来越受到约束，大巴车上储存及回收粪便会增加运输成本，列车进站前后不能用厕所也会给人们带来不便。
本实用新型的目的，在于提供一种厕具系统，即保留水冲的结构形式，经过机械碎粪及药物化粪处理，基本解决粪便污染和排放问题，间歇排放的功能，使交通工具上的用厕不便得以解决。
本实用新型所采用的技术方案是循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，包括一种以厕盆(4)、水泵(10)为主件的循环使用过滤水冲洗便器的节水系统，一种以包括筒状滤网(24)的粪液过滤器(25)为主件的可实现自动清洗的粪液过滤装置，一种以碎粪室(15)为主件的厕所机械碎粪装置，一种以储粪室(7)为主件的可暂时停止排放而不影响厕所使用的可储存粪便的两级或一级间歇排粪系统，一种以手动投药确认开关(29)为主件的化粪药品的手动投放系统，一种以厕所警示灯(32)为主件的可自动提醒的示警系统。
上述各分系统的有机组合连接成为整体厕具系统。
所述的循环使用过滤水冲洗便器的节水系统，是由厕盆(4)的底部连接排粪管(6)并深入到处粪室(7)中，厕盆(4)的后上部连接冲水管(28)、水泵(10)，并深入到储液室(9)中。
所述的自动清洗过滤装置，是在储液室(9)中设置粪液过滤器(25)，并透过储液室(9)深入到储粪室(7)中，储液室(9)通过阀门(24)、注水管(2)连接净水箱(1)，侧面设置液位传感器(21)、(22)。
所述的机械碎粪装置，是在容器(14)、碎粪室(15)中设置了超声波发生器(17)，且上部经排放管(13)、阀门(11)连接储粪室(7)，下部经阀门(18)连接排放管(19)。
所述的间歇排放系统，是在容器(8)设置了储粪室(7)、储液室(9)，并设置通气孔(26)、(27)和(12)连接通气管(16)。
所述的化粪药品手动投放系统，是在线路中设置了示警灯(32)示警后，通过手动投药确认开关(29)进行手动投药所述的机械化粪装置，还可以采用电动磨盘的结构形式。
所述的机械化粪装置，还可以采用旋转刀片的结构形式。
本实用新型利用环保药品实现了对粪液的消毒除臭，并对其进行颜色覆盖。经过滤后，无悬浮物的着色液体可再度用于冲洗便器，可节约数倍的水。粪便经过机械粉碎及除臭、消毒、化粪处理，变为少量的悬浮在液体中的细小无毒颗粒，完全可以作为寻常的无污染液体进行排放。在废液排放及重新加注清水的过程中，液体流经粪便过滤器的方向与工作状态的方向相反，且流量较工作状态的流量大，这对粪便过滤器起了一个反向清淤的作用，大大延长了粪便过滤器的清洗周期。由于本实用新型对粪便具有一定的储存能力，可以一次排放多次使用，解决了列车进站不能用厕所的问题。，为交通工具解决了排放污染、载水过多、进站不能如厕乃至厕所不卫生等一系列的问题。
本新型从宏观结构上来讲有两种实施例，每种实施例有三种工作状态，依次是正常工作状态、排放状态、注水状态，如此循环往复。其中实施例1的排放状态有分为两个阶段，按时间顺序依次是后级排放状态和前级排放状态。
下面通过附图和实施例对本专利再做进一步说明
图1为本专利实施例1构造示意图；图2为本专利实施例1正常工作状态示意图；图3为本专利实施例1后级排放状态示意图；图4为本专利实施例1前级排放状态示意图；图5为本专利实施例1注水状态示意图；图6为本专利实施例2构造示意图；图7为本专利实施例2正常工作状态示意图；图8为本专利实施例2排放状态示意图；图9为本专利实施例2注水状态示意图。
实施例1、2各不同图中相同的数字标志指示的是同样的装置或者是作用相同的装置。
先分析实施例1如
图1所示，本系统大致由上部净水箱(1)、厕盆(4)、和两个容量相等的容器(8)和(14)组成。厕盆(4)和容器(8)之间通过冲水管(28)、水泵(10)、排粪管(6)相连。容器(8)的内部被分隔成储粪室(7)、储液室(9)两个室，两个室之间通过粪液过滤器(25)的筒状过滤网(24)相连，过滤器(25)的下底是没有滤网的，这样过滤器(25)的内腔就与储粪室(7)相连，粪液可自由通过，储粪室(7)的底部是排放管(13)。容器(8)通过排放管(13)和容器(14)相连，容器(14)内是碎粪室(15)。净水箱(1)通过注水管(2)连接到容器(8)的储液室(9)。排放管(13)的通断由阀门(11)控制。排放管(19)的通断由阀门(18)控制。注水管(2)的通断由阀门(23)控制。碎粪室(15)内有超声波发生器(17)，可发出超声波将药水内的粪便击成极碎细小颗粒。另外通气孔(12)、(26)、(27)和通气管(16)相连直通外界，分别使储液室(9)、储粪室(7)和碎粪室(15)内的液面上保持一个大气压。
阀门(11)、阀门(18)、水泵(10)、阀门(23)、示警灯(32)、超声波发生器(17)的控制信号都是由控制电脑(20)发出的。而控制电脑(20)是靠液位传感器(21)、(22)、红外冲便开关(3)(也可以是手动的)、投药确认开关(29)、手动进站开关(30)来取得系统状态。示警灯(32)是用来提醒使用者“厕所状态未就绪，暂时不要用厕所，请加入化粪剂”的，加入化粪剂后要按投药确认开关(29)进行确认，以通知控制电脑(20)。此外开关(30)用来向电脑提供列车进站信号，在列车上，各车厢的开关(30)可连在一起统一控制。为形象起见，图中(5)号标示地板，以(31)号标示厕所控制箱。
下面叙述实施例1的工作过程。正常工作状态见图2，此时容器(8)内已有足够的溶解了化粪剂的兰绿色药液，其中储粪室(7)内可能会有粪块纸张，但储液室(9)内的药液经过粪液过滤器(26)的过滤不含大块固体物质(这一状态的实现过程参见以下描述)。该药液有除臭、消毒、化粪、化纸功能，便后冲便开关(3)自动接通，给控制电脑(20)一个信号，控制电脑(20)即触发水泵(10)旋转，并延时一定的时长，把过滤后的药液通过冲水管(28)泵到厕盆(4)内冲洗粪便。粪便在重力和药液冲力的作用下通过排粪管(6)进入容器(8)的储粪室(7)。这一过程每次都要在控制电脑(20)的控制下延长一定的时间长度，这个时间要足以保证将厕盆(4)内的粪便冲洗干净，而不必考虑会浪费水，因为水是循环使用的。
由于储粪室(7)有粪液流入，而储液室(9)有药液被抽出，致使储粪室(7)的液面高于储液室(9)的液面，在粪液过滤器(25)的筒状过滤网(24)的内外两侧形成液面差，在这一液面差的压力作用下，粪液由储粪室向储液室(9)渗透，在渗透过程中，粪便和纸张无法经过滤网(24)进入储液室(9)，能进入的只有药液。药液中虽然有粪便化入，但在化粪剂的作用下，已变得无臭、无毒，其颜色也变成了鲜艳明快的兰绿色。当储液室(9)和储粪室(7)的液面趋于一致，渗透过滤过程也就结束，储液室(9)内依然有足够的药液用来清洗厕盆(4)。
与此同时，容器(14)内即碎粪室(15)里正装着前一次排放程序中自储粪室(7)内排出的粪药混合液。自前一次排放程序结束时，控制电脑(20)令超声波发生器(17)开始工作，向药液内发出超声波，并将此工作延长一定的时间，这个时间应足以令碎粪室(15)内的粪便全部粉碎在药液中。此时粪便已经全部被粉碎，和药液充分接触并反应，反应后变成无毒、无臭、无污染的短纤维颗粒悬浮液，可进行无害化排放。
随着粪便不断进入容器(8)，容器(8)内的液面也不断升高。当某次便后冲水终于使容器(8)内的液面高于液位传感器(22)时，液位传感器(22)就向控制电脑(20)发出信号，此时粪便已经多到一定程度，该进行排放了。
控制电脑(20)接到液位传感器(22)的信号后，首先会使正在进行的冲便动作结束，便令示警灯(32)发光，暂停水泵(10)以及电机(33)的动作，此时即使冲便开关(3)接通，控制电脑(20)也不会触发水泵(10)动作，正常工作状态就此结束。恢复正常工作状态的必要条件是完成下述排放程序及注水程序并且把适量化粪剂放入厕盆(4)中按下投药确认开关(29)。
如果此时开关(30)提供了进站信号，则控制电脑(20)暂时不发出其它指令；一旦开关(30)解除进站信号或未提供进站信号，控制电脑(20)就发出指令使阀门(18)打开。这就进入了后级排放状态。
后级排放状态如图3所示，被除臭消毒并化解的粪和药液经过阀门(18)从排放管(19)流出。阀门(18)的开放状态会延时一定的时长，这个时长应大于粪液排所需的最长时间。当这一延时过程结束时，系统就进入了前级排放状态。
前级排放状态如图4所示，电脑(20)后级排放延时后，会控制阀门(18)关闭，经短暂延时后控制电脑(20)令阀门(11)打开。携带着大块粪便的药液就会经过阀门(11)和排放管(13)进入碎粪室(15)。随着粪液的不断排出，储粪室(7)内的液面就会变得比储液室(9)内的液面低，这样在粪液过滤器(25)的筒状滤网(24)内外形成液面差，在这一液面差的作用下，药液就会从储液室(9)通过筒状滤网(24)流进储粪室(7)，从而把附着在筒状滤网(24)内侧的碎粪及碎纸冲进储粪室(7)，随粪液一起排放掉。
阀门(11)的开放状态会延时一定的时长，这个时长应大于粪液排出所需的最长时间。当这一延时过程结束时，控制电脑(20)令超声波发生器(17)工作。系统同时结束排放状态，进入了注水状态。
此前已述，排放状态结束时，控制电脑(20)令超声波发生器(17)开始工作，并会有一定的延时，这个时间应足以令碎粪室(15)内的粪便粉碎在药液中，这个时间在设计上应远小于两次排便程序之间的间隔时间，这可通过调整容器(8)和(14)的容积来实现。
注水状态如图5所示，净水进入容器(8)的储液室(9)后，继续通过粪液过滤器(25)的筒状过滤网(24)进入容器(8)的储粪室(7)，对滤网(24)进行进一步的清洗。储粪室(7)内的液面也随之提高，当液面到达液位传感器(21)的高度时，液位传感器(21)就会向控制电脑(20)提供一个信号，控制电脑(20)接到这一信号后，就会控制阀门(23)截断，注水状态就此结束。
在上述示警灯(32)发光之后的过程中，如果管理人员已经将适量的化粪剂放入厕盆(4)中，并按下了投药确认开关(29)，控制电脑(20)就会熄灭示警灯(32)，使系统进入正常工作状态。否则控制电脑(20)将会继续等待投药确认开关(29)的信号，示警灯(32)也会继续发亮，直至确认开关(29)被按下。确认开关(29)被按下后，系统就恢复正常工作状态。刚刚恢复正常工作状态时，控制电脑(20)会无需冲便开关(3)的触发，自动控制水泵(10)，完成一次冲便作业，使厕盆(4)中的化粪剂被冲进容器(8)溶解。
由上述可知，在刚进入正常工作状态时，容器(8)内的液面的高度和液位传感器(21)是平齐的；正常工作状态结束时，容器(8)内的液面高度是和液位传感器(22)平齐的。这前后两种状态的液体体积的比例是固定的，这个比例是由含量适当的化粪剂溶液的化粪消毒能力所决定的，这个比例也就是设计液位传感器(22)和(21)的相对高度时的判据。也就是说，液位传感器(21)的高度在液位传感器(22)高度的约三分之二处。
该厕具系统每次接通电源初次使用时，系统可能处于各种状态，也许从未使用过，也许有部分粪水，也许刚刚加满净水。控制电脑(20)会自动将状态复位到正常工作状态结束时的状态，并且从这一状态开始工作。首先控制电脑(20)会立即使示警灯(32)发光，暂停水泵(10)以及电机(33)的动作，此时即使冲便开关(3)接通，控制电脑(20)也不会触发水泵(10)或者电机(33)动作。然后控制电脑(20)识别开关(30)是否提供了进站信号，否则一旦开关(30)解除进站信号或未提供进站信号，控制电脑(20)就发出指令使阀门(18)打开排粪，进入后级排放状态，再按设定程序进入前级排放状态，不论容器(8)、(15)内有没有液体，有什么样的液体。控制电脑(20)会在一定时长的延时后把系统带入注水程序。以后的控制电脑(20)的状态就和实际状态符合了，不再赘述。
该厕具系统每次准备长期闲置不用时，只要切断通上部净水箱(1)的手动闸门(图中未标)再断开并接通电源(即进行上段所述程序)两次即可。第一次程序会排掉碎粪室(15)内的粪液，并使储粪室(7)内的粪液流进碎粪室(15)内，第二次程序会将刚排到碎粪室(15)内的粪液排出，这样厕所各腔室就干净了。当然，两次程序之间应有一定的时间间隔，以使从储粪室(7)刚排进碎粪室(15)内的粪块被超声波发生器击碎后再被排出。
下面分析实施例2如图6所示，实施例2只有一个前级容器(8)，没有后级容器(14)，排放管(13)直接与外界相连。碎粪室(15)设在了排粪管(6)和容器(8)的储粪室(7)之间，碎粪室内没有实施例1中的超声波发生器，取而代之的是由电机(33)带动的旋转刀片(34)，电机(33)也是由电脑(20)控制转动的，旋转刀片(34)在粉碎室(15)内可对粪便及纸张进行粉碎。其它部位的功能、名称和标示号码同实施例1一样。
下面叙述实施例2的工作过程。正常工作状态见图7，此时容器(8)内已有足够的溶解好的兰绿色化粪药液，其中储粪室(7)内可能会有粪渣纸屑，但储液室(9)内的药液经过粪液过滤器(26)的过滤不含粒状固体物质(这一状态的实现过程参见以下描述)。便后红外冲便开关(3)接通，给控制电脑(20)一个信号，控制电脑(20)即触发水泵(10)和电机(33)旋转，并延时一定的时长，把过滤后的药液通过冲水管(28)泵到厕盆(4)内冲洗粪便。粪便在重力和药液冲力的作用下通过排粪管(6)进入碎粪室(15)。刀片(34)在电机(33)的带动下高速旋转，将粪便和纸张打成碎粉，这些碎粉和药液一起从碎粪室(15)下边的筛孔流入容器(8)的储粪室(7)，流不下去的较大碎块会被旋转刀片(34)继续切削，直至能从筛孔中流出。这一过程每次都要在控制电脑(20)的控制下延长一定的时间长度，这个时间要足以保证粪便以及粉碎渣从厕盆(4)和碎粪室(15)内排干净，而且也不必考虑会浪费水，因为同实施例1一样水仍然是循环使用的。
粪液渗透过滤的过程和实施例1是相同的，不再赘述。
随着粪便不断进入容器(8)，容器(8)内的液面也不断升高。当某次便后冲水终于使容器(8)内的液面高于液位传感器(22)时，此时化粪剂的药力应已消耗殆尽，液位传感器(22)就向控制电脑(20)发出信号，控制电脑(20)接到该信号并等正在进行的这次冲便动作结束后，便令示警灯(32)发光，暂停水泵(10)以及电机(33)的动作，此时即使冲便开关(3)接通，控制电脑(20)也不会触发水泵(10)或者电机(33)动作，正常工作状态就此结束。恢复正常工作状态的必要条件是完成排放程序及注水程序并且把适量化粪剂放入厕盆(4)中按下投药确认开关(29)。
如果此时开关(30)提供了进站信号，则暂时不发出其它指令；一旦开关(30)解除进站信号或未提供进站信号，控制电脑(20)就发出指令使阀门(11)打开排粪。这就进入了排放状态。
排放状态如图8所示，和实施例1的前级排放状态是基本一样的，差别在于在实施例2中排放的粪液中已经没有大块粪便和纸张了，化粪剂也已经完成了使命，被除臭消毒并化解的粪和药液经过阀门(11)从排放管(13)直接排到外界。随着液体的不断排出，就自然进行了粪液过滤器(25)的被清洗过程，这同实施例1前级排放状态的情形是一样的，这里也不赘述。
以上过程会在电脑(20)的指令下进行一段延时，以确保粪和药液排净。延时后控制电脑(20)就令阀门(11)关闭，同时发出信号通知阀门(23)开启，使上部净水箱(1)中的净水得以经过阀门(23)、注水管(2)流进储液室(9)，这就终止了排放状态进入了注水状态。
实施例2的注水状态如图9所示，这和实施例1的注水状态是完全一样的。实施例2从注水状态进入正常工作状态的过程和条件和实施例1也完全一样，不再赘述。
实施例2每次接通电源时，系统进入正常状态的过程和实施例1也大同小异，只是没有后级排放这一程序了。实施例2所述的厕具每次不用时清空内腔的程序，同实施例1也大致相同，不过程序无需重复两次，一次足够了。
对实施例2的叙述就结束了。下面是对两种实施例的共同叙述。
示警灯(32)亮后，如果管理人员没有化粪剂，或者没有将化粪剂放入厕盆(4)中，就按下投药确认开关(29)，控制电脑(20)会误认为已经加过了化粪剂，而仍然恢复工作。该厕具系统在没有化粪剂的状态下工作时，不免会有臭味，不卫生，粪液过滤器(25)也容易堵塞，所排放的粪液也会污染环境。非在不得已的情况下不要这样做。如出现了这样的情况，及时放入化粪剂并且冲水一次即可恢复正常状态。
在示警灯(32)发亮期间，若有人强行解便，电脑(20)将控制冲水程序不能进行，粪便会一直滞留在厕盆(4)中。果真这样，管理人员只需仍然将化粪剂放入厕盆(4)，按下投药确认开关(29)，化粪剂会同粪便一起被冲下去的，控制电脑(20)随即进入正常工作状态。
粪液过滤器(25)可以拆下来进行清洗和更换，不会因滤网(24)失效而致使整个系统无法运行。
通气孔(12)、(26)、(27)和通气管(16)的作用是，可令各腔室内的液面上保持一个大气压，这样在各腔室进水排水时，其液面可自由升降不会受阻，作用在过滤网两侧的压力只是储粪室和储液室之间存在的液面差。这种设计，避免了在水泵(10)抽水时，储液室(9)上部形成真空，储粪室(7)上部压强过大，将水泵的力量过多加到过滤网(24)两侧，而使过滤网(24)加速堵塞，使厕盆(4)内的粪便不能通畅地流下去的诸多不利现象。
粪便经过环保化粪剂处理后，只剩一些短纤维，且无毒无臭，因此排放后不会造成污染。
该厕具在化粪剂充足的情况下基本实现了厕所在交通工具上移动和静止时的可连续使用，并且解决了厕所卫生和排放污染问题，也解决了交通工具载水过多不便，增加运输成本的问题。
在寒冷地区，为防止粪水冻结，该厕具系统还可采取相应的保温措施，如将容器(8)和(14)的外壁做成双层的或外加保温材料，也可在容器(8)和(14)内设置电热丝和温度探头，用温度探头去控制电热丝加热粪液，使容器(8)和(14)内的粪液的温度维持在摄氏零度以上。
本专利在用于公共厕所时，可采用一套粪液循环系统支持多套厕盆的一箱多盆设计方案。这种方案是采用较大储粪储液容器，将储液室内的冲便药液用水泵提升到一个高于厕盆(4)的容器内，并使该容器内的冲便药液液面总能维持在一定的范围，并将此水箱同多个厕盆相连接，则可达到使用该容器内的药液能冲洗多个厕盆的目的。
本专利有的局部有一个以上的实施例。如上部净水箱(1)，在大巴车上可设计专门的水箱，而在轮船和列车上，可使用原有的储水箱；厕盆(4)可选用蹲桶，也可选用座桶；冲厕开关可以选用选用红外探头自动控制，也可选用手动的。容器(8)的储粪室(7)和储液室(9)可以是联体的，也可以是分体的。粪液过滤器(25)可以采用多种不同的方案，可以采用各种形状的滤网(24)，只要能使储液室(9)和储粪室连通，并且通过滤网(24)把储液室(9)和储粪室完好地隔开，但要便于拆卸、清洗、更换。碎粪除了可以采用超声波发生器振荡击碎和旋转刀片切碎的方案之外，还可采用电动磨盘碎粪等等。
权利要求1.一种循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于它包括一种以便盆(4)、水泵(10)为主件的循环使用过滤水冲洗便器的节水系统；一中医粪液过滤器(25)为主件的可实现自动清洗的粪液过滤装置；一种以碎粪室(15)为主件的厕所机械粉碎化粪装置；一种以储粪室(7)为主件的可暂时停止排放而不影响厕所使用的可储存粪便的两级或一级间歇排粪系统；一种以手动投药确认开关(29)为主件的化粪药品的手动投放系统；一种以厕所示警灯(32)为主件的可自动提醒投放药品的示警系统。上述各分系统的有机组合连接成为整体厕具系统。
2.根据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所述的循环使用过滤水冲洗便器的节水系统，是由便盆(4)的底部连接排粪管(6)并深入到储粪室(7)中，便盆(4)的上部连接冲水管(28)、水泵(10)，并深入到储液室(9)中。
3.根据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所述的自动清洗过滤装置，是在储液室(9)中设置筒状过滤网(24)、粪液过滤器(25)，并透过储液室(9)深入到储粪室(7)中去，储液室(9)通过阀门(24)、注水管(2)连结净水箱(1)，侧面设置液位传感器(21)、(22)。
4.根据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所述的机械粉碎化粪装置，是在容器(14)、碎粪室(15)中设置了超声波发生器(17)，且上部经排放管(13)、阀门(11)连接储粪室(7)，下部经阀门(18)连接排放管(19)。
5.根据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所述的间歇排粪系统，是在容器(8)即储粪室(7)中设置了储液室(9)，并设置通气孔(26)、(27)和(12)连接通气管(16)。
6.根据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所说的化粪药品的手动投放系统，是在线路中设置了示警灯(32)示警后，通过手动投药确认开关(29)进行人工投药，人工将化粪消毒药品投放在便盆中，使其通过粪便通道进入系统。
7.根据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所述的机械化粪装置还可以采用电动磨盘的结构形式。
8.据权利要求1所述的循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统，其特征在于所述的机械化粪装置还可以采用旋转刀片的结构形式。
专利摘要本实用新型涉及一种循环水冲无污染间歇排放碎粪化粪厕具系统,它包括以便盆、水泵为主件的循环使用过滤水冲洗的节水系统;以筒状滤网、粪液过滤器为主件的可自动清洗的粪液过滤装置;以碎粪室为主件的厕所机械粉碎化粪装置;以储粪室为主件的可暂停排放而不影响厕所使用的两级或一级间歇排粪系统;以手动投药确认开关为主件的药品手动投放系统;以厕所示警灯为主件的自动提醒示警系统。本实用新型为交通工具解决了排放污染、进站不能使用厕所等一系列问题。
文档编号E03D9/10GK2399461SQ9925686
公开日2000年10月4日 申请日期1999年12月21日 优先权日1999年12月21日
发明者吴昊, 庞志明, 吴俊彦 申请人:吴昊