具有自动感应及即热功能的节水型智能坐便器的研发*

蔡沛旭 黄洽明 黄甲欣 吴茂炎 许少骢 李建富

(广东樱井科技有限公司 广东 潮州 515600)

1 智能坐便器简介

智能坐便器起源于20世纪中期的发达国家，随着人们的生活水平和消费能力的日益提升，以及智能技术在家居生活中的普及应用，智能坐便器的应用也逐渐推广到家庭。近些年，智能坐便器生产商在技术突破上和产品需求设计上也逐渐地应用在个体家庭中，引发了一场卫浴革命，使智能坐便器成为卫浴行业热门新兴产品。

一方面，随着水资源匮乏的问题在世界范围内日益显现，以及国家政府对水资源利用的重视与保护，国家于2015年相继发布了《卫生陶瓷》 GB 6952-2015 和《节水型卫生洁具》GB/T 31436-2015，把原《卫生陶瓷》GB 6952-2005 国家标准中对节水型坐便器的用水量规定为≤6.0 L，大幅度提升为节水型坐便器用水量为≤5.0 L。新国标出台后，对坐便器产品的节水需求提供了新的标准依据，也推动了新一轮国内节水型智能坐便器的研发及创新。

另一方面，随着卫浴节能减排国家标准的深化执行，智能坐便器创新产品一出市便受到了广大消费者的认可，但目前我国智能坐便器的家庭普及率不足2%，与当前日本78%、韩国55%的普及率相比，未来还有很大的市场空间来提升，开发具有智能化、节水型的新型卫浴新产品符合未来人性化的卫浴发展趋势，其市场前景十分广阔。

2 智能坐便器国内外技术概况

智能坐便器市场发展最成熟的是日本、韩国，而北美、欧洲等发达国家以及经济较好的西亚国家，随着未来智能家居技术、物联网等加速发展，世界范围内人们的生活习惯已在逐渐发生转变，对于智能坐便器资源节约、舒适化使用等功能的需求也日益强烈。目前全球智能坐便器正处于市场竞争激烈时期，市面上节水、实用性强的创新产品不断在推出，其技术水平不断得到提升，引领全球同类产品的创新。

而国内坐便器行业的生产企业约有3 000多家，行业集中度较低，高端坐便器市场主要被TOTO、科勒、伊奈、美标、乐家、杜拉维特、汉斯格雅等外资品牌占领。而近几年，国内本土品牌如箭牌、法恩莎、安华、金牌、恒洁、浪鲸、惠达、帝王等也得到快速发展。主要集中在浙江、广东和福建这3大卫浴产业的聚集区。

国内市场推广节水型智能坐便器的时间较短，国产智能坐便器与国外智能坐便器相比，在节水标准和产品实用性等方面仍然有所差距，行业整体技术力量薄弱，在核心技术和部件创新方面进展程度缓慢。

因此，通过对节水智能坐便器的实用性技术进行技术创新、开发符合当前国内外卫生洁具市场需求大的现状，且具智能化、节水高效的新一代智能坐便器新产品将符合当前国内同行业的发展需求。

3 研究开发内容和解决的关键问题

3.1 研究开发内容

围绕当前卫浴产品迈向绿色低碳的节水型、舒适型产业发展的大背景，研发新一代具智能化、节水节能的智能坐便器新产品及其关键技术：

(1)研究应用于智能坐便器的感应式自动冲水新架构, 实现新产品的节水功效，解决传统按压式冲水马桶存在结构不合理、使用不便捷造成水资源浪费的现象。

(2)应用于智能坐便器的多通道环形水流的温水恒温控制系统的技术研究，有效控制水温的均匀性和稳定性，提升新产品的实用性和用户舒适感。

(3)研发应用于智能坐便器的降压防触电安全装置，提高产品的安全性。通过对以上技术创新的研究，最终开发节水功效≤4.5 L的具自动感应、即热功能的节水型智能坐便器新产品。

本研究开发内容符合当前绿色发展、可持续发展和生活需要的产业革新范畴，能有效提高我国卫浴产品的节能绿色和智能化程度，提升产业市场竞争优势，有力推动区域内卫浴产业向绿色低碳的可持续发展，为传统卫浴产业的智能化、节水型技术革新和升级换代做出示范。

3.2 解决的关键问题

传统即热式智能坐便器存在：①盲目追求冲排效果，严重浪费水资源；②冲洗温水的热效率低、温控差、舒适性不足；③存在冲洗安全性问题。所以笔者以解决以上几点问题为目标，通过系列研究开发一种具有自动感应、即热功能的节水型智能坐便器新产品，解决制约产业发展的共性难题。

研究具体路线及解决的关键问题包括：

(1)研究应用于智能坐便器的感应式自动冲水新架构，有效提高坐便器的智能化和节水功效。

通过在智能坐便器盖板部件中设置感应控制器，由感应控制器为电磁脉冲阀提供感应、处理和发送等一系列动作，完成进水和冲水工作。其中，通过设置感应控制器将电容式感应器和芯片进行电路连接，电容感应器获取感应信号，将其感应信号转化为电信号，利用芯片在感应区发生感应、处理和发送等一系列动作，并配合双稳态电磁阀的进水口和出水口及用水量完成坐便器进水和冲水高效作业。新技术的应用，使市场传统产品使用约6.0 L冲排水量大幅度降低到≤4.5 L的节水功效(国标为≤5.0 L)，明显提升智能化坐便器产品的节省水资源和使用舒适性、实用性等功能特征。

(2)在智能坐便器的多通道环形水流恒温控制系统已有技术的基础上，提升智能坐便器的使用舒适性，保证产品的实用性和卫生节水等特征。

采用恒温多通道环形水流即热控制技术，通过将坐便器输入水流通道设置为通道A至D等多个通道，把水流依次流经通道A、B、C、D并由此而形成环形水流，在环形水流进水和出水中各设置一个温度传感器，有效控制了水温的均匀和稳定，提高人体使用的舒适感，解决传统即热式智能坐便器盖板水温度不易控制、用户使用不佳、水资源浪费等技术问题，有效提升智能坐便器创新产品的使用舒适性。

(3)改进应用于智能坐便器的降压防触电安全技术装置，提高产品的安全使用性。

在智能坐便器中应用降压防触电的创新技术，通过分别在进、出水通道中分别设置形成水电阻作为防电墙，达到降压防触电作用，提高产品使用的安全性和便捷性。

通过以上3个关键技术的研究改进，开发一种具自动感应式、即热功能及节水功效的自动化智能坐便器创新产品，解决传统智能坐便器自动化程度低，容易出现水温控制不均匀而导致出现的热效率低、温度不易控制的技术问题，有效提升坐便器创新产品的智能化程度和节水、节能、安全等实用性功能特征。

有利于突破当前制约我国智能坐便器产业绿色发展的关键技术，并且新产品应符合当前国内外市场对节水节能和多元化、实用性的智能坐便器的发展趋势，更有力推动卫浴产业转型，向绿色低碳产业的可持续发展。

4 创新之处

目前传统智能坐便器产业正面临的产业转型升级换代的激烈竞争时期，开发具智能、节水节能等功能特征产品是未来人性化的卫浴发展的迫切需求。其创新之处包括：

创新用于智能坐便器的感应式自动冲水新架构，解决传统按压式坐便器智能化程度低而导致的卫生、水资源浪费等问题，提高坐便器的智能化和节水功效。

通过在坐便器后侧设置电容式感应器结合芯片在感应区感应人体距离从而发生感应、处理和发送等一系列作业，同时配合双稳态电磁阀的进水口和出水口完成坐便器感应式最佳效果的定量冲水作业，在避免人体直接接触坐便器而产生的卫生问题同时，提升产品使用便捷性和舒适性，避免传统按压式坐便器冲排控制及水量设计不合理造成的水资源浪费现象。

通过对具有自动感应、即热、节水等功能的智能坐便器新产品的研究，对节水智能坐便器的实用性技术进行技术创新, 突破制约卫浴产业绿色发展的关键技术问题，开发出符合当前国内外卫生洁具市场需求大的现状，且具智能化、节水高效的新一代智能坐便器，为推动节能卫浴产品改造、提升，为我国传统产业升级换代的绿色发展、可持续发展做出巨大贡献。