最初，他设计了一个简单的直冲式结构，在便器后方设置一个水箱，拉動绳子，水从高处冲下。
但效果不佳，往往需要大量水才能勉强冲走固体污物，而且无法清除附着在壁上的残留，更无法隔绝下水道反上来的臭气。
难题困扰了他数月之久。一次，他在清洗养在瓦缸里的几条金鱼时，用一根旧的橡胶软管换水。
本来用的是羊皮软管的，后来橡胶产业兴起，就有了橡胶软管。
当他将灌满水的软管一端放入缸底，另一端用嘴一吸，再迅速放低，缸里的水便源源不断地被吸了出来。虹吸现象！
黄四海盯着那不断流出的水流，脑中仿佛有什么东西炸开了！
他扔下软管，狂奔回工坊，拿起炭笔就在石板上画了起来。他要在便器的底部设计一个倒“U”形的弯道！
这个弯道有两个妙用：一是平时可以在里面存留一部分清水，形成“水封”，像一道屏障，永远隔绝下水道的臭气；
二是在冲水时，急速的水流会迅速充满这个弯管，形成强大的虹吸效应，从而产生一股巨大的抽力，将污物“吸”走，而不是仅仅靠水流“推”走！
这个构想堪称神来之笔。但实现起来同样艰难。
弯管的弧度、粗细、与便器主体的连接方式，都需要精确计算和反复试验。弯管太细容易堵塞，太粗影响虹吸效果。
弧度不合适，要么无法形成有效水封，要么虹吸无力。他又经历了数十次失败，烧制出的弯管不是与主体连接处开裂，就是内部釉面不平，容易挂污。
最终，他找到了一个最佳的平衡点。
一个口径适中、弧度圆滑、内壁施了厚釉确保光滑的陶瓷弯管，与便器主体一体烧制成型。
当第一股清水注入这个带着弯管的怪异洁具，在水封处停留，然后他拉动模拟水箱的机关，水流奔腾而下，在弯管处形成强劲的涡旋和虹吸，将作为测试的几片菜叶瞬间吸入管道，消失无踪时，黄四海激动得浑身颤抖，老泪纵横。
解决了核心的冲刷问题，还需要一个稳定的供水系统。他借鉴了乡村灌溉用的龙骨水车和计时更漏的原理，设计了一个安装在墙上的木质水箱。
水箱内部的核心是一个巧妙的浮球杠杆机构。他用软木制作了一个浮球，连接在一根铜制杠杆的一端。
杠杆的另一端控制着一个用熟牛皮包裹的塞子。当水箱的水位上升，浮球随之抬起，通过杠杆作用，最终将进水口堵住，实现自动停水。
而需要冲水时，只需拉动一根连接在杠杆另一侧、穿过水箱壁的绳子，就能提起塞子，放水冲刷。
这个机构虽然简单，却需要极高的制作精度。浮球的浮力、杠杆的支点位置、塞子的密封性，都必须恰到好处。黄四海又花费了大量时间打磨调整，确保其可靠耐用。
当第一个功能完备的“黄氏冲净器”原型在他家那破败的茅厕里安装完毕，随着“哗啦”一声水流，所有污秽被席卷一空，只留下陶瓷壁的光洁和空气中若有若无的水汽时，黄四海知道，他成功了。
他不仅解决了一家之困，或许，还能为天下人带来一份洁净。他怀着朝圣般的心情，将图纸和一个小型模型，郑重地呈递给了格物院。