林君 孫珍軍

摘要：本文研究的一種新型可移動(dòng)智能馬桶產(chǎn)品以傳統(tǒng)夜壺為出發(fā)點(diǎn)，借鑒現(xiàn)行馬桶結(jié)構(gòu)，結(jié)合熱封機(jī)功能，創(chuàng)造出一種自出新裁的半自動(dòng)打包袋式智能移動(dòng)馬桶。它創(chuàng)造出來的初衷是和夜壺一樣，為了解決孕婦和老人夜間如廁困難問題并在一定程度上緩解廁所擁擠問題。整體的一個(gè)框架類似于家用坐便器，但在外部設(shè)計(jì)座椅扶手，內(nèi)部采用分層結(jié)構(gòu)，在分層處安裝熱封條與電動(dòng)推桿組合機(jī)構(gòu)，底部設(shè)有抽屜式存儲器。

關(guān)鍵詞：智能馬桶、分層結(jié)構(gòu)、電動(dòng)推桿、熱封條、抽屜式存儲器

1緒論

1.1研究背景和意義

隨著全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展下，居民生活質(zhì)量持續(xù)提高，在居民購買智能家用衛(wèi)生產(chǎn)品的動(dòng)機(jī)上就是一個(gè)很好的反映。能夠體現(xiàn)出現(xiàn)階段人們追求衛(wèi)生、健康、舒適等這類高品質(zhì)生活的升級性消費(fèi)越來越明顯。根據(jù)衛(wèi)浴技術(shù)專家介紹，智能馬桶行業(yè)技術(shù)歷經(jīng)四代連續(xù)進(jìn)化，從最初的醫(yī)療領(lǐng)域轉(zhuǎn)變到家用衛(wèi)生產(chǎn)品，再到從傳統(tǒng)普通儲熱式技術(shù)進(jìn)化為高級先進(jìn)即熱式的技術(shù)跨越。結(jié)合了四大科技和六類升級的第四代睿洗智能馬桶成為引領(lǐng)全球智能馬桶行業(yè)技術(shù)的發(fā)展主流。

但就目前而言，受中國地廣人稀的國情影響中國社會家庭呈現(xiàn)密集化的趨勢，現(xiàn)有的家用坐便器[1]布置仍存在很多問題，智能馬桶已經(jīng)難以滿足民眾的真正需求。一方面是住房擁擠問題已經(jīng)成為困擾現(xiàn)代人的一大難題，在一線二線這種地區(qū)的房價(jià)寸土寸金，普通的小型居民房一般只能也只會配有一個(gè)衛(wèi)生間，如此會造成的結(jié)果就是廁所使用的擁堵情況。另一方面，針對家庭弱勢群體（老人和孕婦）夜間如廁不便成為了民眾急需解決的實(shí)際問題，創(chuàng)造新型移動(dòng)坐便器設(shè)備解決這些困難就變得尤其重要。因此，本論文設(shè)計(jì)出一種多功能移動(dòng)馬桶的構(gòu)造不但能實(shí)現(xiàn)家用坐便器功能，而且從實(shí)際出發(fā)設(shè)身處地解決群眾的困擾。

1.2創(chuàng)新型坐便器

目前坐便器的設(shè)計(jì)越來越智能，愈發(fā)高端，新型坐便器也層出不窮，一些設(shè)計(jì)者發(fā)明的新奇另類馬桶創(chuàng)意，到底是設(shè)計(jì)者的腦洞大開，還是真的能夠滿足當(dāng)今人們的實(shí)際需求。

兩用型創(chuàng)新坐便器能夠?qū)崿F(xiàn)坐便器和蹲便器的相互轉(zhuǎn)化，可以根據(jù)使用者的習(xí)慣來改變形態(tài)，增加使用者的體驗(yàn)感。家中男式小便器可安裝在坐便器上的新奇小便器，不僅不會妨礙到坐便器的正常使用，也能夠確保男士在小便時(shí)不再弄臟地面和坐便器，方便清潔。而淘寶上最具代表性的現(xiàn)有產(chǎn)品就是新型家用可移動(dòng)坐便器，它配有扶手支座和漏斗式的便盆，在解決生理問題后蓋上密封蓋能使臭味封閉，清潔簡易，最大的特點(diǎn)就是可以移動(dòng)，能夠放置在任何所需要的地方。用途廣泛，操作簡易方便是一款非常適合于照顧弱勢群體的家用產(chǎn)品，能夠解決老人夜間如廁困難和孕婦護(hù)理困難等問題。

2智能馬桶概述

2.1設(shè)計(jì)總體簡介

如圖1所示的三維圖是本文所設(shè)計(jì)的多功能移動(dòng)馬桶，它以傳統(tǒng)坐便器為外形原型，有常規(guī)的馬桶蓋，新設(shè)計(jì)的墊圈，馬桶兩旁有扶手，側(cè)邊配有翻蓋。創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)是馬桶內(nèi)部采取分層結(jié)構(gòu)，一改常規(guī)式?jīng)_水馬桶，中空部分增加了電動(dòng)推桿和熱封機(jī)組合機(jī)構(gòu)來熱封打包垃圾袋，最底部是用來暫存排泄物的存儲器，設(shè)計(jì)成自由裝拆式抽屜結(jié)構(gòu)。

2.2采用方案

查找資料時(shí)查詢到排泄物處理方案主要有三種：一個(gè)是直接連接排污管（只適用于固定坐便器）;另一個(gè)是類似于夜壺的提桶存儲器，它分為污水桶和馬桶體兩部分，能起到存儲排泄物作用，之后再將提桶取出進(jìn)行處理;最后一個(gè)是垃圾袋打包式，它將垃圾袋套在馬桶上，后續(xù)只需解決垃圾袋衛(wèi)生問題。本文采用的是改進(jìn)的打包袋式處理方案，優(yōu)點(diǎn)在于不用清理存儲器，不設(shè)計(jì)排污口，不安裝沖水裝置，最大程度上保障了移動(dòng)馬桶的衛(wèi)生安全。

2.3創(chuàng)新點(diǎn)

確定使用打包袋式方法后產(chǎn)生的問題也慢慢浮現(xiàn)，如何確保排泄物不會發(fā)生泄露和異味擴(kuò)散是最大的難題。現(xiàn)有的三種產(chǎn)品包裝方法：自封、熱封、真空密封，如果把其中一項(xiàng)應(yīng)用于此就能解決擴(kuò)散泄露擴(kuò)散問題。結(jié)合實(shí)際要求和現(xiàn)實(shí)的可能性，嘗試把熱密封辦法與垃圾袋打包式相結(jié)合。在馬桶的內(nèi)部安置膠袋熱封條，如2所示，并且設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)電動(dòng)推桿配合熱封條完成熱封工作。

2.4使用流程

智能馬桶的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是以垃圾袋安裝和回收為主，故在使用前要先利用墊圈的四個(gè)鎖緊柱與馬桶上的相應(yīng)沉孔配合為了能夠使垃圾袋牢固在馬桶上，以防在使用時(shí)膠袋跑位導(dǎo)致排泄物泄漏。

在夜間如廁時(shí)要先插上電源給熱封機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間與解決生理活動(dòng)時(shí)間相近，待如廁完畢后打開馬桶墊圈（解除膠袋的束縛）按下控制直流電機(jī)開關(guān)，直流電機(jī)會使推桿伸縮進(jìn)而帶動(dòng)熱封條進(jìn)行膠袋熱封工作如圖3所示，完成熱封后回歸原位。

打包后的膠袋可能會在馬桶內(nèi)部第二層收縮層或者在重力作用下滑進(jìn)存儲器內(nèi)，方便第二天垃圾袋的更換。最后合上墊圈和馬桶蓋隔絕馬桶內(nèi)殘留的異味，斷掉熱封機(jī)的電源。

3零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其原理

3.1垃圾袋選材

世界上所公認(rèn)的最佳塑料袋是PE膠袋，由聚乙烯高分子有機(jī)化合物制成，包含無臭、無毒、無味等衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。PE膠袋輕盈透明，袋身較柔軟，具備耐酸、耐堿、防潮、抗氧等性能，拉力好，不易爆口，熱封性優(yōu)異;滿足本文智能馬桶熱封膠袋要求，并且它是一種家用塑料袋，因此性價(jià)比也是比較高的。

3.2馬桶內(nèi)部構(gòu)造

馬桶整體上一改傳統(tǒng)陶瓷制成，使用高強(qiáng)度、高韌性的ABS樹脂材料，在設(shè)計(jì)時(shí)兼顧節(jié)省材料和達(dá)到預(yù)期功能。上半部分一改傳統(tǒng)馬桶采用直通型設(shè)計(jì)，中間部分是分層結(jié)構(gòu)使熱封條正常運(yùn)作，這樣子保證了排泄物盡可能少的與未密封垃圾袋接觸，更加衛(wèi)生干凈。馬桶內(nèi)部的第二層是創(chuàng)新型收縮式結(jié)構(gòu)，水平面板不僅是用來支撐起第二層，也對熱封機(jī)起到輔助作用，漏斗型結(jié)構(gòu)能夠讓排泄物集中于底部的存儲器。

3.3熱封條設(shè)計(jì)

排泄物如果沒有及時(shí)得到處理的話，過一段時(shí)間會產(chǎn)生臭氣和異味，若人們在密封房間內(nèi)，并長期暴露在這種氣體下，有可能會導(dǎo)致眩暈、精神狀態(tài)弱、易疲倦、免疫功能下降等癥狀[2]。因此此次設(shè)計(jì)的簡易熱封條配合電動(dòng)推桿使用來熱封膠袋，相比網(wǎng)絡(luò)上的其他密封方法，能最大程度上密封住排泄物，PE膠袋的熱封口原理是加熱塑料袋然后熔化再粘合。

采用的簡易熱封條只有加熱冷卻機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和封口機(jī)構(gòu)，使用緊固桿連接熱封條和推桿。在夜間使用智能馬桶時(shí)插上電源，接著電熱元件通電后開始加熱，使加熱塊（鎳電阻）升溫并通過溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)到所需要的溫度。待如廁完畢后，兩對稱的電動(dòng)推桿開始工作，熱封機(jī)通過電動(dòng)推桿傳送到膠袋的封口部份，使薄膜受熱熔化再經(jīng)過擠壓粘合，這樣就算是完成了熱封工作。在設(shè)計(jì)中增添了熱封條軌道，保證了熱封條移動(dòng)的平穩(wěn)性，需要注意的是，在熱封條工作開始前，我們要簡單地閉合垃圾袋，把預(yù)留的干凈膠袋部分拿來熱封，提升完全熱封膠袋的可能性，遇到腹瀉情況也能妥善處理。

3.4存儲器設(shè)計(jì)

最底部設(shè)計(jì)成抽屜式存儲器，包含存儲器、滑塊、滑塊導(dǎo)軌三部分。使用智能馬桶前要挪開存儲器來套好攤平垃圾袋，接著加以固定，方便后續(xù)正常使用，夜間如廁后密封好的垃圾袋會暫存在存儲器內(nèi)，等到第二天白天再處理并更換垃圾袋。存儲器可用進(jìn)口的PS工程塑料（聚苯乙烯），透明性好，能直觀看到排泄物有無泄漏，具備承重能力好、尺寸穩(wěn)定、易清洗、衛(wèi)生環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

4結(jié)束語

本次所設(shè)計(jì)的一種多功能可移動(dòng)馬桶，是一款致力于緩解當(dāng)今民眾居住狹小空間如廁擁擠嚴(yán)重，并方便老人和孕婦夜間如廁的家庭衛(wèi)生用品。它的基本要求是占地面積小、可以自由移動(dòng)、確保如廁后無異味散發(fā)和排泄物泄漏、能夠迅速處理排泄物。相比于普通的坐便器，污穢物是直接進(jìn)入下水道而不是暫存于儲存箱內(nèi)，所以污穢物的防臭措施設(shè)計(jì)必然要有很大的創(chuàng)新之處。對此設(shè)計(jì)為半自動(dòng)打包袋式智能馬桶，采用熱封條熱封和抽拉式存儲模式，最大優(yōu)點(diǎn)在于隔絕異味，還能對儲存箱中的污穢物打包并快速處理保持干凈整潔。

參考文獻(xiàn)

[1]吳銘.基于適當(dāng)設(shè)計(jì)理論的家用便器產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[D].昆明理工大學(xué)，2010.

[2]張小根.住宅衛(wèi)生間臭氣污染及控制措施研究[D].廣州大學(xué)，2015.

作者簡介

林君，出生年份：1999，性別：男，民族：漢，學(xué)歷：本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化，單位：福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院。