具有自動感應及即熱功能的節水型智能坐便器的研發*

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，智能坐便器生產商在技術突破上和產品需求設計上也逐漸地應用在個體家庭中，引發了一場衛浴革命，使智能坐便器成為衛浴行業熱門新興產品。

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

另一方面，隨著衛浴節能減排國家標準的深化執行，智能坐便器創新產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，開發具有智能化、節水型的新型衛浴新產品符合未來人性化的衛浴發展趨勢，其市場前景十分廣闊。

2 智能坐便器國內外技術概況

智能坐便器市場發展最成熟的是日本、韓國，而北美、歐洲等發達國家以及經濟較好的西亞國家，隨著未來智能家居技術、物聯網等加速發展，世界范圍內人們的生活習慣已在逐漸發生轉變，對于智能坐便器資源節約、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，市面上節水、實用性強的創新產品不斷在推出，其技術水平不斷得到提升，引領全球同類產品的創新。

而國內坐便器行業的生產企業約有3 000多家，行業集中度較低，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展。主要集中在浙江、廣東和福建這3大衛浴產業的聚集區。

國內市場推廣節水型智能坐便器的時間較短，國產智能坐便器與國外智能坐便器相比，在節水標準和產品實用性等方面仍然有所差距，行業整體技術力量薄弱，在核心技術和部件創新方面進展程度緩慢。

因此，通過對節水智能坐便器的實用性技術進行技術創新、開發符合當前國內外衛生潔具市場需求大的現狀，且具智能化、節水高效的新一代智能坐便器新產品將符合當前國內同行業的發展需求。

3 研究開發內容和解決的關鍵問題

3.1 研究開發內容

圍繞當前衛浴產品邁向綠色低碳的節水型、舒適型產業發展的大背景，研發新一代具智能化、節水節能的智能坐便器新產品及其關鍵技術：

(1)研究應用于智能坐便器的感應式自動沖水新架構, 實現新產品的節水功效，解決傳統按壓式沖水馬桶存在結構不合理、使用不便捷造成水資源浪費的現象。

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

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

本研究開發內容符合當前綠色發展、可持續發展和生活需要的產業革新范疇，能有效提高我國衛浴產品的節能綠色和智能化程度，提升產業市場競爭優勢，有力推動區域內衛浴產業向綠色低碳的可持續發展，為傳統衛浴產業的智能化、節水型技術革新和升級換代做出示范。

3.2 解決的關鍵問題

傳統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，通過系列研究開發一種具有自動感應、即熱功能的節水型智能坐便器新產品，解決制約產業發展的共性難題。

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，有效提高坐便器的智能化和節水功效。

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，將其感應信號轉化為電信號，利用芯片在感應區發生感應、處理和發送等一系列動作，并配合雙穩態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。新技術的應用，使市場傳統產品使用約6.0 L沖排水量大幅度降低到≤4.5 L的節水功效(國標為≤5.0 L)，明顯提升智能化坐便器產品的節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形水流恒溫控制系統已有技術的基礎上，提升智能坐便器的使用舒適性，保證產品的實用性和衛生節水等特征。

采用恒溫多通道環形水流即熱控制技術，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，把水流依次流經通道A、B、C、D并由此而形成環形水流，在環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定，提高人體使用的舒適感，解決傳統即熱式智能坐便器蓋板水溫度不易控制、用戶使用不佳、水資源浪費等技術問題，有效提升智能坐便器創新產品的使用舒適性。

(3)改進應用于智能坐便器的降壓防觸電安全技術裝置，提高產品的安全使用性。

在智能坐便器中應用降壓防觸電的創新技術，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，提高產品使用的安全性和便捷性。

通過以上3個關鍵技術的研究改進，開發一種具自動感應式、即熱功能及節水功效的自動化智能坐便器創新產品，解決傳統智能坐便器自動化程度低，容易出現水溫控制不均勻而導致出現的熱效率低、溫度不易控制的技術問題，有效提升坐便器創新產品的智能化程度和節水、節能、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業綠色發展的關鍵技術，并且新產品應符合當前國內外市場對節水節能和多元化、實用性的智能坐便器的發展趨勢，更有力推動衛浴產業轉型，向綠色低碳產業的可持續發展。

4 創新之處

目前傳統智能坐便器產業正面臨的產業轉型升級換代的激烈競爭時期，開發具智能、節水節能等功能特征產品是未來人性化的衛浴發展的迫切需求。其創新之處包括：

創新用于智能坐便器的感應式自動沖水新架構，解決傳統按壓式坐便器智能化程度低而導致的衛生、水資源浪費等問題，提高坐便器的智能化和節水功效。

通過在坐便器后側設置電容式感應器結合芯片在感應區感應人體距離從而發生感應、處理和發送等一系列作業，同時配合雙穩態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，在避免人體直接接觸坐便器而產生的衛生問題同時，提升產品使用便捷性和舒適性，避免傳統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象。

通過對具有自動感應、即熱、節水等功能的智能坐便器新產品的研究，對節水智能坐便器的實用性技術進行技術創新, 突破制約衛浴產業綠色發展的關鍵技術問題，開發出符合當前國內外衛生潔具市場需求大的現狀，且具智能化、節水高效的新一代智能坐便器，為推動節能衛浴產品改造、提升，為我國傳統產業升級換代的綠色發展、可持續發展做出巨大貢獻。