具有自動感應及即熱功能的節(jié)水型智能坐便器的研發(fā)*

蔡沛旭 黃洽明 黃甲欣 吳茂炎 許少驄 李建富

(廣東櫻井科技有限公司 廣東 潮州 515600)

1 智能坐便器簡介

智能坐便器起源于20世紀中期的發(fā)達國家，隨著人們的生活水平和消費能力的日益提升，以及智能技術(shù)在家居生活中的普及應用，智能坐便器的應用也逐漸推廣到家庭。近些年，智能坐便器生產(chǎn)商在技術(shù)突破上和產(chǎn)品需求設計上也逐漸地應用在個體家庭中，引發(fā)了一場衛(wèi)浴革命，使智能坐便器成為衛(wèi)浴行業(yè)熱門新興產(chǎn)品。

一方面，隨著水資源匱乏的問題在世界范圍內(nèi)日益顯現(xiàn)，以及國家政府對水資源利用的重視與保護，國家于2015年相繼發(fā)布了《衛(wèi)生陶瓷》 GB 6952-2015 和《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》GB/T 31436-2015，把原《衛(wèi)生陶瓷》GB 6952-2005 國家標準中對節(jié)水型坐便器的用水量規(guī)定為≤6.0 L，大幅度提升為節(jié)水型坐便器用水量為≤5.0 L。新國標出臺后，對坐便器產(chǎn)品的節(jié)水需求提供了新的標準依據(jù)，也推動了新一輪國內(nèi)節(jié)水型智能坐便器的研發(fā)及創(chuàng)新。

另一方面，隨著衛(wèi)浴節(jié)能減排國家標準的深化執(zhí)行，智能坐便器創(chuàng)新產(chǎn)品一出市便受到了廣大消費者的認可，但目前我國智能坐便器的家庭普及率不足2%，與當前日本78%、韓國55%的普及率相比，未來還有很大的市場空間來提升，開發(fā)具有智能化、節(jié)水型的新型衛(wèi)浴新產(chǎn)品符合未來人性化的衛(wèi)浴發(fā)展趨勢，其市場前景十分廣闊。

2 智能坐便器國內(nèi)外技術(shù)概況

智能坐便器市場發(fā)展最成熟的是日本、韓國，而北美、歐洲等發(fā)達國家以及經(jīng)濟較好的西亞國家，隨著未來智能家居技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等加速發(fā)展，世界范圍內(nèi)人們的生活習慣已在逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，對于智能坐便器資源節(jié)約、舒適化使用等功能的需求也日益強烈。目前全球智能坐便器正處于市場競爭激烈時期，市面上節(jié)水、實用性強的創(chuàng)新產(chǎn)品不斷在推出，其技術(shù)水平不斷得到提升，引領全球同類產(chǎn)品的創(chuàng)新。

而國內(nèi)坐便器行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)約有3 000多家，行業(yè)集中度較低，高端坐便器市場主要被TOTO、科勒、伊奈、美標、樂家、杜拉維特、漢斯格雅等外資品牌占領。而近幾年，國內(nèi)本土品牌如箭牌、法恩莎、安華、金牌、恒潔、浪鯨、惠達、帝王等也得到快速發(fā)展。主要集中在浙江、廣東和福建這3大衛(wèi)浴產(chǎn)業(yè)的聚集區(qū)。

國內(nèi)市場推廣節(jié)水型智能坐便器的時間較短，國產(chǎn)智能坐便器與國外智能坐便器相比，在節(jié)水標準和產(chǎn)品實用性等方面仍然有所差距，行業(yè)整體技術(shù)力量薄弱，在核心技術(shù)和部件創(chuàng)新方面進展程度緩慢。

因此，通過對節(jié)水智能坐便器的實用性技術(shù)進行技術(shù)創(chuàng)新、開發(fā)符合當前國內(nèi)外衛(wèi)生潔具市場需求大的現(xiàn)狀，且具智能化、節(jié)水高效的新一代智能坐便器新產(chǎn)品將符合當前國內(nèi)同行業(yè)的發(fā)展需求。

3 研究開發(fā)內(nèi)容和解決的關鍵問題

3.1 研究開發(fā)內(nèi)容

圍繞當前衛(wèi)浴產(chǎn)品邁向綠色低碳的節(jié)水型、舒適型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大背景，研發(fā)新一代具智能化、節(jié)水節(jié)能的智能坐便器新產(chǎn)品及其關鍵技術(shù)：

(1)研究應用于智能坐便器的感應式自動沖水新架構(gòu), 實現(xiàn)新產(chǎn)品的節(jié)水功效，解決傳統(tǒng)按壓式?jīng)_水馬桶存在結(jié)構(gòu)不合理、使用不便捷造成水資源浪費的現(xiàn)象。

(2)應用于智能坐便器的多通道環(huán)形水流的溫水恒溫控制系統(tǒng)的技術(shù)研究，有效控制水溫的均勻性和穩(wěn)定性，提升新產(chǎn)品的實用性和用戶舒適感。

(3)研發(fā)應用于智能坐便器的降壓防觸電安全裝置，提高產(chǎn)品的安全性。通過對以上技術(shù)創(chuàng)新的研究，最終開發(fā)節(jié)水功效≤4.5 L的具自動感應、即熱功能的節(jié)水型智能坐便器新產(chǎn)品。

本研究開發(fā)內(nèi)容符合當前綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展和生活需要的產(chǎn)業(yè)革新范疇，能有效提高我國衛(wèi)浴產(chǎn)品的節(jié)能綠色和智能化程度，提升產(chǎn)業(yè)市場競爭優(yōu)勢，有力推動區(qū)域內(nèi)衛(wèi)浴產(chǎn)業(yè)向綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展，為傳統(tǒng)衛(wèi)浴產(chǎn)業(yè)的智能化、節(jié)水型技術(shù)革新和升級換代做出示范。

3.2 解決的關鍵問題

傳統(tǒng)即熱式智能坐便器存在：①盲目追求沖排效果，嚴重浪費水資源；②沖洗溫水的熱效率低、溫控差、舒適性不足；③存在沖洗安全性問題。所以筆者以解決以上幾點問題為目標，通過系列研究開發(fā)一種具有自動感應、即熱功能的節(jié)水型智能坐便器新產(chǎn)品，解決制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性難題。

研究具體路線及解決的關鍵問題包括：

(1)研究應用于智能坐便器的感應式自動沖水新架構(gòu)，有效提高坐便器的智能化和節(jié)水功效。

通過在智能坐便器蓋板部件中設置感應控制器，由感應控制器為電磁脈沖閥提供感應、處理和發(fā)送等一系列動作，完成進水和沖水工作。其中，通過設置感應控制器將電容式感應器和芯片進行電路連接，電容感應器獲取感應信號，將其感應信號轉(zhuǎn)化為電信號，利用芯片在感應區(qū)發(fā)生感應、處理和發(fā)送等一系列動作，并配合雙穩(wěn)態(tài)電磁閥的進水口和出水口及用水量完成坐便器進水和沖水高效作業(yè)。新技術(shù)的應用，使市場傳統(tǒng)產(chǎn)品使用約6.0 L沖排水量大幅度降低到≤4.5 L的節(jié)水功效(國標為≤5.0 L)，明顯提升智能化坐便器產(chǎn)品的節(jié)省水資源和使用舒適性、實用性等功能特征。

(2)在智能坐便器的多通道環(huán)形水流恒溫控制系統(tǒng)已有技術(shù)的基礎上，提升智能坐便器的使用舒適性，保證產(chǎn)品的實用性和衛(wèi)生節(jié)水等特征。

采用恒溫多通道環(huán)形水流即熱控制技術(shù)，通過將坐便器輸入水流通道設置為通道A至D等多個通道，把水流依次流經(jīng)通道A、B、C、D并由此而形成環(huán)形水流，在環(huán)形水流進水和出水中各設置一個溫度傳感器，有效控制了水溫的均勻和穩(wěn)定，提高人體使用的舒適感，解決傳統(tǒng)即熱式智能坐便器蓋板水溫度不易控制、用戶使用不佳、水資源浪費等技術(shù)問題，有效提升智能坐便器創(chuàng)新產(chǎn)品的使用舒適性。

(3)改進應用于智能坐便器的降壓防觸電安全技術(shù)裝置，提高產(chǎn)品的安全使用性。

在智能坐便器中應用降壓防觸電的創(chuàng)新技術(shù)，通過分別在進、出水通道中分別設置形成水電阻作為防電墻，達到降壓防觸電作用，提高產(chǎn)品使用的安全性和便捷性。

通過以上3個關鍵技術(shù)的研究改進，開發(fā)一種具自動感應式、即熱功能及節(jié)水功效的自動化智能坐便器創(chuàng)新產(chǎn)品，解決傳統(tǒng)智能坐便器自動化程度低，容易出現(xiàn)水溫控制不均勻而導致出現(xiàn)的熱效率低、溫度不易控制的技術(shù)問題，有效提升坐便器創(chuàng)新產(chǎn)品的智能化程度和節(jié)水、節(jié)能、安全等實用性功能特征。

有利于突破當前制約我國智能坐便器產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的關鍵技術(shù)，并且新產(chǎn)品應符合當前國內(nèi)外市場對節(jié)水節(jié)能和多元化、實用性的智能坐便器的發(fā)展趨勢，更有力推動衛(wèi)浴產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，向綠色低碳產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 創(chuàng)新之處

目前傳統(tǒng)智能坐便器產(chǎn)業(yè)正面臨的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級換代的激烈競爭時期，開發(fā)具智能、節(jié)水節(jié)能等功能特征產(chǎn)品是未來人性化的衛(wèi)浴發(fā)展的迫切需求。其創(chuàng)新之處包括：

創(chuàng)新用于智能坐便器的感應式自動沖水新架構(gòu)，解決傳統(tǒng)按壓式坐便器智能化程度低而導致的衛(wèi)生、水資源浪費等問題，提高坐便器的智能化和節(jié)水功效。

通過在坐便器后側(cè)設置電容式感應器結(jié)合芯片在感應區(qū)感應人體距離從而發(fā)生感應、處理和發(fā)送等一系列作業(yè)，同時配合雙穩(wěn)態(tài)電磁閥的進水口和出水口完成坐便器感應式最佳效果的定量沖水作業(yè)，在避免人體直接接觸坐便器而產(chǎn)生的衛(wèi)生問題同時，提升產(chǎn)品使用便捷性和舒適性，避免傳統(tǒng)按壓式坐便器沖排控制及水量設計不合理造成的水資源浪費現(xiàn)象。

通過對具有自動感應、即熱、節(jié)水等功能的智能坐便器新產(chǎn)品的研究，對節(jié)水智能坐便器的實用性技術(shù)進行技術(shù)創(chuàng)新, 突破制約衛(wèi)浴產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的關鍵技術(shù)問題，開發(fā)出符合當前國內(nèi)外衛(wèi)生潔具市場需求大的現(xiàn)狀，且具智能化、節(jié)水高效的新一代智能坐便器，為推動節(jié)能衛(wèi)浴產(chǎn)品改造、提升，為我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級換代的綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻。