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(jì)中期的發(fā)達(dá)國家，隨著人們的生活水平和消費(fèi)能力的日益提升，以及智能技術(shù)在家居生活中的普及應(yīng)用，智能坐便器的應(yīng)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(shè)計(jì)上也逐漸地應(yīng)用在個(gè)體家庭中，引發(fā)了一場(chǎng)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(duì)水資源利用的重視與保護(hù)，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(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(biāo)出臺(tái)后，對(duì)坐便器產(chǎn)品的節(jié)水需求提供了新的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，也推動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(fèi)者的認(rèn)可，但目前我國智能坐便器的家庭普及率不足2%，與當(dāng)前日本78%、韓國55%的普及率相比，未來還有很大的市場(chǎng)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(shì)，其市場(chǎng)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(chǎng)發(fā)展最成熟的是日本、韓國，而北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家以及經(jīng)濟(jì)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(xí)慣已在逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，對(duì)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(qiáng)烈。目前全球智能坐便器正處于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈時(shí)期，市面上節(jié)水、實(shí)用性強(qiáng)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(lǐng)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(chǎng)主要被TOTO、科勒、伊奈、美標(biāo)、樂家、杜拉維特、漢斯格雅等外資品牌占領(lǐng)。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(dá)、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(chǎng)推廣節(jié)水型智能坐便器的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品實(shí)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(jìn)展程度緩慢。

因此，通過對(duì)節(jié)水智能坐便器的實(shí)用性技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、開發(fā)符合當(dāng)前國內(nèi)外衛(wèi)生潔具市場(chǎng)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(dāng)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(guān)鍵問題

3.1 研究開發(fā)內(nèi)容

圍繞當(dāng)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(guān)鍵技術(shù)：

(1)研究應(yīng)用于智能坐便器的感應(yīng)式自動(dòng)沖水新架構(gòu), 實(shí)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(fèi)的現(xiàn)象。

(2)應(yīng)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(shí)用性和用戶舒適感。

(3)研發(fā)應(yīng)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(duì)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(dòng)感應(yīng)、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(dāng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，有力推動(dòng)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(jí)換代做出示范。

3.2 解決的關(guān)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(yán)重浪費(fèi)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(diǎn)問題為目標(biāo)，通過系列研究開發(fā)一種具有自動(dòng)感應(yīng)、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(guān)鍵問題包括：

(1)研究應(yīng)用于智能坐便器的感應(yīng)式自動(dòng)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(shè)置感應(yīng)控制器，由感應(yīng)控制器為電磁脈沖閥提供感應(yīng)、處理和發(fā)送等一系列動(dòng)作，完成進(jìn)水和沖水工作。其中，通過設(shè)置感應(yīng)控制器將電容式感應(yīng)器和芯片進(jìn)行電路連接，電容感應(yīng)器獲取感應(yīng)信號(hào)，將其感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，利用芯片在感應(yīng)區(qū)發(fā)生感應(yīng)、處理和發(fā)送等一系列動(dòng)作，并配合雙穩(wěn)態(tài)電磁閥的進(jìn)水口和出水口及用水量完成坐便器進(jìn)水和沖水高效作業(yè)。新技術(shù)的應(yīng)用，使市場(chǎng)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(biāo)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(shí)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(chǔ)上，提升智能坐便器的使用舒適性，保證產(chǎn)品的實(shí)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(shè)置為通道A至D等多個(gè)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(jìn)水和出水中各設(shè)置一個(gè)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(fèi)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(jìn)應(yīng)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(yīng)用降壓防觸電的創(chuàng)新技術(shù)，通過分別在進(jìn)、出水通道中分別設(shè)置形成水電阻作為防電墻，達(dá)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(gè)關(guān)鍵技術(shù)的研究改進(jìn)，開發(fā)一種具自動(dòng)感應(yīng)式、即熱功能及節(jié)水功效的自動(dòng)化智能坐便器創(chuàng)新產(chǎn)品，解決傳統(tǒng)智能坐便器自動(dòng)化程度低，容易出現(xiàn)水溫控制不均勻而導(dǎo)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(shí)用性功能特征。

有利于突破當(dāng)前制約我國智能坐便器產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，并且新產(chǎn)品應(yīng)符合當(dāng)前國內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)節(jié)水節(jié)能和多元化、實(shí)用性的智能坐便器的發(fā)展趨勢(shì)，更有力推動(dòng)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(jí)換代的激烈競(jìng)爭(zhēng)時(shí)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(yīng)式自動(dòng)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(dǎo)致的衛(wèi)生、水資源浪費(fèi)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(shè)置電容式感應(yīng)器結(jié)合芯片在感應(yīng)區(qū)感應(yīng)人體距離從而發(fā)生感應(yīng)、處理和發(fā)送等一系列作業(yè)，同時(shí)配合雙穩(wěn)態(tài)電磁閥的進(jìn)水口和出水口完成坐便器感應(yīng)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(shí)，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(shè)計(jì)不合理造成的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

通過對(duì)具有自動(dòng)感應(yīng)、即熱、節(jié)水等功能的智能坐便器新產(chǎn)品的研究，對(duì)節(jié)水智能坐便器的實(shí)用性技術(shù)進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)問題，開發(fā)出符合當(dāng)前國內(nèi)外衛(wèi)生潔具市場(chǎng)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(dòng)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(jí)換代的綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。