申请人的美国专利5，142，712描述了一种真空协助的抽水马桶，在那里真空被施加于马桶的冲刷期间，从而使用更少的水来完成彻底的冲刷。马桶的出口除了通常的上弯道外，又包括一个下弯道，两个弯道之间有一个弯道通路。在邻近冲刷的开始时，真空被加在弯道通路上。下弯道包括一个下壁，它容纳了一槽水，在水面以上隔一段空间有一个上壁，它用以在二者之间保留一个间隙而形成一个空气通道。在冲刷之间的时间里，空气通道必须敞开，以免马桶里所有的水都会被虹吸排完。另一方面，在冲刷开始以后，下弯道必须很快地关闭空气通道，从而使施加在弯道通路上的真空可以协助抽出马桶内的容纳物，而不会使真空消耗于下水道或排污系统之中。而且，在接近冲刷的结束时，下弯道应迅速敞开以尽量减少从马桶中虹吸出的排冲水的数量。 尽管在申请人的专利5，142，712中描述的真空协助的抽水马桶工作起来不错，申请人已试验了下弯道来达到更好地冲刷效果。更好的冲刷指的是，使用同样的或更少的冲洗水来获得更完全的马桶内容纳物的清除。在这些试验中，沉入水中和漂在水上的物体，例如不同密度的玻璃球和塑料球被置于马桶中，它们被冲走的百分比被进行了测量。当水槽上的间隙较小时可以获得较好的冲刷效果，但是一个不能太小高度的间隙，例如一厘米（0.4英寸），必须用来保证空气可以在不利条件下通过下弯道的顶部。不利条件包括，当马桶的安装与相对重力和/或制造公差的预计方向偏斜从而造成减小了的空隙时。并且，不能太小高度的间隙也需要来在冲刷结束时尽早来敞开下弯道。产生较好冲刷的下弯道将很重要。
根据本发明的一个实施例，描述了一个带有上下弯道型的真空抽水马桶，其中下弯道被设计得产生更好的冲刷。下弯道有一个底壁以形成容纳一池水的容器，水面保持在预期的高度。下弯道还有一个上壁，上壁与水面顶部之间形成一个空气通道。空气通道具有一个最低位置，在那里空气通道最小。空气通道被形成为很高但很窄，可以从垂直于或正交于马桶排出口的中心线的截面图上看出。
空气通道的最低位置具有一个最大的高度，它至少是平均宽度的一半，最好比平均宽度大。在申请人已经构造的一个下弯道中，马桶排出口的大部分具有一个直径大约为2.1英寸（54mm）的圆形截面。申请人发现一个具有直径为2.1英寸的大致圆形，但是带有延伸出圆形顶部一英寸的一个平均宽度大约0.36英寸（9mm）的通气口的下弯道，具有很好的冲刷效果。
本发明的新颖特点特别在附录的权利要求书中给予描述。参照所附的图例，从下述的描述中可对本发明有更充分的理解。
图1是一个本发明的真空马桶的局部等比例视图，所示容器的一部分被切掉。
图2是图1马桶的一个侧视剖面图。
图3是图2马桶的下弯道的侧视图。
图4是沿图34-4线所作的剖视图。
图5是根据本发明另一个实施例构造的下弯道的截面图。
图1描述了一个真空辅助抽水马桶10，它包括一个水箱或水槽12，它固定了一个常规的入水阀14。入水阀将水分发到水箱中去，直至水面达到预定的高水位16，它也通过一个再注水管17分配水到马桶中去。当冲刷阀组合体25的一个把手18被用手按动使其绕轴旋转时，一个杆20和一个链条22被抬起来操作一个放水阀23，这是利用转动一个放水阀组件24，使其抬起而离开一个主要是向上面对的排放阀的座26来做到的。水箱中的水迅速流过座26和一个水道28以及流过马桶侧流孔30而进入马桶32（马桶座没有画出）。如图2所示，马桶32有一个马桶出口34，它将水和废物排入与排污系统相连的下水道36。
马桶出口34包括一个与便池32相通的上弯道40，一个通常从上弯道向下伸延的弯道通路42，以及一个从弯道通路延伸到下水道36的下弯道44。一个真空源46通过一个真空通道48连接到弯道通路42上，在马桶排刷时向其内提供一个负压。这个真空从马桶内的存水50中抽吸水和废物，附加了一个由于水突然流向马桶水池顶部而形成的冲刷力。利用这个真空减少了在冲刷中必须使用的水量，而获得了一个有效的冲刷，使得便池中几乎所有的容纳物都被排出，包括漂浮的和沉积的废物。
大多数常规马桶带有一个单弯道位于40，它防止下水道中的气体从排污管36冒出，通过马桶散布到洗手间中。弯道40形成了一个不漏气的密封。下弯道44除了在冲刷期间外不会形成不漏气密封。下弯道带有一个底壁51形成了一个容器，容纳一池水52在高度A（在槽底以上），这个高度由容器的下水流方向的终端54所确定。下弯道有一个上壁60位于池水水面62之上，留有一个间隙或空气通路64。空气通路64保证了下弯道不会成为一个虹吸管在冲刷的末尾把马桶内所有的水都抽完。但是，空气通道64必须在邻近冲刷开始时被通过它中间的快速水流所封闭，这样施加于弯道通路42的真空不会被消耗在下水道36中去。
马桶的真空和水源包括一个位于水箱12中的容器78（图1）。这个容器除了在其底部向水箱其它部分敞开的开口76以外，与水箱其余部分隔开。在冲刷开始，当放水阀组件24打开并且水开始流向马桶时，原先位于水位16的水箱中的水位迅速下降，就在容器的顶部78产生一个真空。这个真空通过真空槽48施加到与弯道通路42相连的腔80中（图2）。这个腔80利用一个隔板82部分地与弯道通路42隔开，以避免污物进入真空管。可以将水箱12做成密封的单元而不再需要一个分别的容器置于其中。
一个冲刷循环延续一个大约为3到4秒的时间，在这期间，水箱中的水迅速流进马桶，从而抬高了其内的水面50，马桶中的水通过马桶排出口34排出。当有固体废物存在时，每次冲刷使用大约6升水，这是用于相同的设计但没有真空辅助或下弯道的马桶所需水的一半。真空源46在冲刷期间提供了大约10到12厘米（4到5英寸）水柱的负压来产生这样的效果。真空的有效使用要求，在冲刷的起始期，最好在马桶内四分之一的水离开上弯道以前，下弯道44向空气通道关闭。只有在下弯道44被关闭防止真空漏向下水道时，在弯道通路中的真空才能升到一个高水平。已经注意到，对图1-4所示的特别的马桶，马桶排出口42的绝大部分的长度上，特别是接近和沿着下弯道的部分，是一个大致为圆形的截面，马桶出口带有一个沿着水流向下流动方向的中心线90。
图3展示了沿着下弯道的最低位置101，在此处池水面以上的空气通路64具有最小值。图4是沿下弯道的位置101（图3）所取的截面视图，展示了沿位置110的中心线所看上去的样子。图4示出，高度114是最低位置上的最大高度。申请人构造下弯道使得空气通路64包括一个狭窄但是很高的向上的延伸部分或通气口100，它形成了空气通道64的主要部分。空气通道，特别是通气口100，在不冲刷时是敞开的用以防止水被虹吸走，而在冲刷时被封闭以维持在冲刷时起辅助作用的真空。
最初，申请人构造了最低部位或沿弯道通路的部位一在那里空气通路的高度曾是最小的一为圆形的，如图4中由虚线B所示。弯道通路截面102的其余部分也曾是圆形的，和本发明图4中这个实施例中一样。马桶排出口至少一半长度具有这种大致为圆形的截面。以前的池水顶部C维持在空气通道顶部以下相当大的高度E上，以保证冲刷结束时和冲刷间隔时空气通道总会被打开，而不管马桶倾斜地不合适的安装和不管制造的公差如何。在一个马桶的出口截面为圆形的，如从与马桶出口中心线90垂直或正交的方向去看的那样，这个出口的直径D为2 1/8 英寸（54mm），申请人制造了下弯道使得距离E为大约0.5英寸（13mm）。这造成了只使用一半水就可以获得与相同结构的普通马桶相同的冲刷功效。但是，便池室几乎都是用粘土模压制造的，粘土在固定和变硬之前会轻微地向下坍陷。在下弯道的上壁的这种坍陷可能使得空气通道在安装时变得非常窄或者几乎为零，造成便池内的池水被虹吸光而使得马桶不能使用。
如图4所示，申请人将下弯道设计得使它的上壁形成一个高而且又有相当宽度的通气口100。申请人也将下弯道做成池水顶部大致上在110处，它大致在通气口100的底部和大致在圆的顶部B处，下弯道的其余部分的大部分截面为这个圆形。通气口100具有一个狭窄的平均宽度112，大约为0.36英寸（9mm），它远小于原先大约为0.93英寸（24mm）的间隙平均宽度F。申请人最初试验了使用一个高度为108A的通气口，这个高度与从前的下弯道中的高度E相同。这造成了在冲刷期间下弯道较早关闭，形成比申请人的以前由圆形部份102确定顶部的下弯道更好的冲刷（玻璃球和塑料球被冲走的百分比更高）。看起来，非常窄的通气口可以迅速被水淹没而形成密封，从而使真空可以在冲刷时较早地在弯道通路中建立，比如在三到四秒的冲刷期间早上1/2秒。
申请人试验了不同高度和宽度的通气口，并且发现图4所描述的那种弯道通路给出最好的冲刷效果。大致为圆形的截面延伸至少270°（3/4圆），实际上延伸大约320°。可能会假设，一个具有高度108A的通气口会提供来获得最好的冲刷，同时仍然保留大约1/2英寸的高度以防止在冲刷之间堵塞空气通路。但是，申请人发现，对于马桶出口直径D为2 1/8 英寸时通气口高度114大约为一英寸可产生极好的冲刷，同时即使在制造时有陶土陷坍也能保证马桶动作正常。
通气口100的大的高度114使得下弯道在接近冲刷结束时较早敞开，而减少了在接近结尾时从马桶内虹吸走的水量。在接近冲刷结尾时，水流入和流出马桶的速度突然降低到一个低水平，而一些水仍留在便池内。但是，直至下弯道33敞开和中断虹吸之前，水被连续地虹吸出马桶。提供一个高的通气口100造成下弯道较早敞开，从而使更少的水被从马桶内虹吸走，并且也就需要更少的再注水来注入便池。通气道100的向上的延伸部具有一个平均宽度112，它可以小于1/2，最好是小于1/3的马桶出口直径D。池水的顶部位于110，空气通道64具有一个平均宽度112，它小于马桶排出口最大直径D的1/3。通气口的最大高度114可以是至少为它的空气通路平均宽度112的50%，更好的是至少为这个平均宽度112的75%，最好的是至少和这个平均宽度112相等。空气通路平均宽度可以认为是一个假想的水平线的长度，在这条线的上下有相同的面积。
已经注意到，在申请人以前的马桶中，马桶出口的横截面在最低处沿着空气通道的长度上是一个在点102和B处的圆形，直径D为54mm（2.1英寸）并且最初的水位在C处（低于顶部0.4英寸或11mm）。在这种情况下，一条假想的水平分界线Ⅰ位于顶部以下7mm（0.27英寸）并且具有水平宽度为36mm，可以将空气通路在线的上下分为具有相等面积的两部分（大约为105mm2）。这样，空气通道高度E（11mm）与平均空气通道宽度（36mm）的比将为30%。如前所述，申请人认为最好这个比例至少为50%。
如果池水的高度在高度116处，而空气通道的顶壁在B处，那是圆102的延续处，这样在池水顶部116和点B之间的横截面积将等于在110以上的通气口100的横截面积。但是，在通气口100处的空气通路比116和B之间的空气通路具有更大的高度（大于2倍），116和B点之间的部分是马桶圆形出口最上边的假想的具有与通气口100有相同面积的部分。
图5描述了一个具有大致为矩形横截面的马桶出口120，并且展示了一个沿位于下弯道123中的中心线122的布局。如果下弯道是根据申请人以前的专利制造的，下弯道池水将具有在点124的池顶，这个点位于矩形横截面的顶边126以下1/2英寸。但是，申请人提供了一个如图4那样设计的通气口130，并且设计下弯道使得水位在132处，它大约在通气口顶端134以下1英寸。这个特定的马桶出口的宽度136以及高度都为大约50mm（2英寸）。通气口130的平均宽度最好不要大于马桶出口横截面宽度136的50%，最好小于它的1/3，通气口的最大高度最好是至少与其平均宽度相等。
这样，申请人给一种真空辅助的马桶提供了一个下弯道，这种马桶带有一个与上下弯道之间的弯道通路相通的真空源，在下弯道上有一个位于顶部的通气口以形成空气通路。正如从一个与沿着下弯道的马桶中心线正交的截面视图上可见，沿空气通路的最低处具有的最大垂直高度，可以是至少75以及最好是100%的通气口的平均水平宽度。空气通路，包括了通气口，在马桶出口的底壁以上比马桶出口的其它的横截面（例如圆形或矩形的），比如通气口之前和之后的部分延伸得更高，从垂直于中心线的截面图上可见。对于下弯道来说，除了顶部以外都位于一个假想的圆形或矩形（带有圆滑的角）之上，通气口或者空气通道顶部延伸得比这个假想的圆形或矩形的顶部要高1/8英寸和最好高1/4英寸。这种下弯道对各种真空辅助的抽水马桶都很有用，包括那些负压是由于水箱水位降落形成的，和那些带压水（如被弹簧或重物的力形成的）形成负压的真空抽水马桶。
尽管本发明的特定的实施例在这里被描述和阐明，应该承认对那些内行来说改进和改变都是可能容易作出的，因此，所附权利要求将覆盖这类改进和等效物。