智能坐便器高速烘干裝置的設(shè)計(jì)研究

摘 要：市面上的一些智能坐便器烘干性能不足，用戶在使用暖風(fēng)烘干功能時(shí)，往往需要等待4～5min才能將皮膚上的水完全烘干，甚至無(wú)法完全烘干，等待時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)感差。鑒于此類問題，設(shè)計(jì)了一款高速烘干裝置，安裝在智能坐便器上可以大幅提高烘干效率，將烘干完成時(shí)間縮短到2min，可以極大提升用戶體驗(yàn)，增強(qiáng)了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：智能坐便器；烘干功能；烘干效率

1 引 言

隨著消費(fèi)者的生活水平的提高和消費(fèi)理念的轉(zhuǎn)變，智能坐便器產(chǎn)品作為品質(zhì)型消費(fèi)品，已逐步走進(jìn)廣大消費(fèi)者的家庭，智能坐便器能帶給消費(fèi)者更便捷、舒適的如廁體驗(yàn)，受到年輕人、中老年人各個(gè)消費(fèi)群體的認(rèn)可。既然是一款智能產(chǎn)品，消費(fèi)者定然對(duì)智能坐便器的功能有很高的要求，例如產(chǎn)品外觀要時(shí)尚、陶瓷釉面要好，不能掛污、能自動(dòng)感應(yīng)翻蓋翻圈、能進(jìn)行私處自動(dòng)清洗、能自動(dòng)沖水、能殺死水路細(xì)菌、能自動(dòng)加熱座圈、能遙控控制等，烘干功能也同樣是其中重要的一項(xiàng)指標(biāo)。所謂的烘干功能就是噴槍對(duì)私處進(jìn)行清洗完成后，系統(tǒng)自動(dòng)開啟烘干功能，將肌膚上殘留的水珠烘干，保證肌膚干爽。目前市面上的智能馬桶都有暖風(fēng)烘干的功能，但暖風(fēng)烘干的效果往往不能令消費(fèi)者滿意，往往需要等待4～5min才能將皮膚上的水珠完全烘干，有的產(chǎn)品甚至無(wú)法完全烘干，等待時(shí)間長(zhǎng)。產(chǎn)生這類現(xiàn)象的主要原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低；（2）風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理；（3）風(fēng)腔漏風(fēng)。鑒于此類痛點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一款高速烘干裝置，該裝置出風(fēng)口風(fēng)速高、風(fēng)量大、結(jié)構(gòu)緊湊、風(fēng)道呈流線型、安裝在智能馬桶機(jī)芯內(nèi)可以大幅提高烘干效率，可以將烘干時(shí)間縮短到2min，增加了產(chǎn)品賣點(diǎn)，增強(qiáng)了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2高速烘干風(fēng)機(jī)的選型

風(fēng)機(jī)是高速烘干裝置的核心部件，一款性能優(yōu)越的風(fēng)機(jī)是決定該裝置是否能解決行業(yè)痛點(diǎn)的關(guān)鍵。風(fēng)機(jī)在選型時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)：（1）額定轉(zhuǎn)速高；（2）額定風(fēng)量大；（3）噪音小。本文選擇了1款12V的直流風(fēng)機(jī)作為核心部件，該風(fēng)機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）損耗小、效率高：因?yàn)椴捎昧擞来朋w勵(lì)磁，消除了感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁電流產(chǎn)生的損耗；同時(shí)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)工作于同步運(yùn)行方式，消除了感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的轉(zhuǎn)頻損耗，電機(jī)的效率明顯提高。

（2）調(diào)速性能好、控制簡(jiǎn)單。

（3）功率因數(shù)高：由于無(wú)刷直流電機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)不需要電網(wǎng)的無(wú)功電流，因此其可以運(yùn)行于1功率因數(shù)，這對(duì)小功率電機(jī)極為有利且在輕載時(shí)更具有優(yōu)勢(shì)。該高速風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)如表1。

從表1中可以看出，該風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為15300r/min，遠(yuǎn)高于普通風(fēng)機(jī)常用的5000r/min，最大風(fēng)量0.65m3/min，遠(yuǎn)高于普通風(fēng)機(jī)常用的0.48 m3/min該風(fēng)機(jī)能在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，保證性能穩(wěn)定。圖1為該風(fēng)機(jī)的外形輪廓。

3 高速烘干裝置的設(shè)計(jì)

高速烘干裝置為模塊化設(shè)計(jì)，需要整體安裝在馬桶機(jī)芯內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮小型化、減震、降噪等因素。

3.1高速烘干裝置的組成及安裝

圖2所示，該高速烘干模塊包括1.導(dǎo)風(fēng)罩上殼2.頂部隔音棉3.高速烘干機(jī)4.底部隔音棉5.風(fēng)溫探測(cè)器6.風(fēng)門8.發(fā)熱絲9.出風(fēng)口密封圈11.導(dǎo)風(fēng)罩底殼。

其中，頂部隔音棉2和底部隔音棉4分別粘貼在高速烘干機(jī)3的頂部和底部；出風(fēng)口密封圈9同高速烘干機(jī)出風(fēng)口粘貼；高速烘干機(jī)3靠上殼1、底殼11的限位筋條結(jié)構(gòu)及頂部隔音棉2、底部隔音棉4可以緊緊的固定在導(dǎo)風(fēng)罩上殼1與導(dǎo)風(fēng)罩底殼11之間。發(fā)熱絲8也同樣靠導(dǎo)風(fēng)罩上殼1、導(dǎo)風(fēng)罩底殼11的限位筋條固定在上殼與下殼之間。風(fēng)門6通過卡槽扣入導(dǎo)風(fēng)罩上殼1中，風(fēng)溫探測(cè)器5通過卡扣扣入導(dǎo)風(fēng)罩上殼1中。導(dǎo)風(fēng)罩上殼1同導(dǎo)風(fēng)罩底殼11通過卡扣合緊。通過上述步驟，可以將這些零件組裝成一個(gè)高速烘干裝置。

3.2高速烘干裝置的工作原理

當(dāng)用戶啟動(dòng)烘干指令后，高速烘干機(jī)3高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)勁的風(fēng)流進(jìn)入烘干風(fēng)道，風(fēng)流經(jīng)過發(fā)熱絲8并帶走發(fā)熱絲產(chǎn)生的熱量，形成暖風(fēng)，進(jìn)而出風(fēng)口可以吹出35°～45°暖風(fēng)對(duì)私處進(jìn)行烘干，另外風(fēng)溫探測(cè)器5可以測(cè)出風(fēng)口溫度，例如出風(fēng)溫度高于設(shè)定值，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度，穩(wěn)定溫升。最后，強(qiáng)勁的風(fēng)流吹開風(fēng)門，暖風(fēng)吹到用戶私處。馬桶的主控板可以設(shè)定高—中—低3個(gè)擋位的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和暖風(fēng)溫度，用戶可以根據(jù)自身需求，通過遙控器進(jìn)行風(fēng)速調(diào)節(jié)和風(fēng)溫調(diào)節(jié)，使產(chǎn)品更加的人性化。

3.3 高速烘干裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

如圖3所示，頂部隔音棉2和底部隔音棉4分別粘貼在高速烘干機(jī)的上下兩側(cè)，不僅能對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪還能對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行減震，增強(qiáng)了風(fēng)機(jī)使用性能。出風(fēng)口密封圈9為硅膠材質(zhì)，安裝在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，同導(dǎo)風(fēng)罩上下殼緊配密封，一方面可以避免氣體回流，造成風(fēng)量損失，另一方面還起到一定的減震作用。發(fā)熱絲8采用的材質(zhì)為鋁箔，優(yōu)勢(shì)為節(jié)能、環(huán)保、無(wú)污染，價(jià)格便宜、宜加工，發(fā)熱效率高。在導(dǎo)風(fēng)罩下殼上開有出水口12，可以防止出風(fēng)部留有水，影響烘干效果。導(dǎo)風(fēng)罩上下殼的出風(fēng)部向下傾斜設(shè)計(jì)，整體呈現(xiàn)流線型設(shè)計(jì)，可有效地降低風(fēng)能損耗，提高出風(fēng)量。出風(fēng)口呈扁平狀設(shè)置，出風(fēng)口截面尺寸為35×3mm，風(fēng)道截面面積由大逐漸減小，這樣可有效的增大風(fēng)壓，從而提高烘干力度，用戶可以明顯感受到強(qiáng)有力的暖風(fēng)。

3.4高速烘干裝置的安裝

如圖4所示，高速烘干裝置安裝在馬桶機(jī)芯內(nèi)，由于該裝置的出風(fēng)口向上傾斜，當(dāng)用戶落座使用烘干功能時(shí)，暖風(fēng)可以正對(duì)用戶私處進(jìn)行強(qiáng)力烘干，烘干完成時(shí)間在兩分鐘內(nèi)。

4 高速烘干裝置的測(cè)試

4.1高速烘干裝置的噪音測(cè)試

由于風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)自身的噪音為66dB。前文已介紹通過加隔音棉及減震墊對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了降噪處理。行業(yè)規(guī)范，烘干噪音最大不能超過55dB ，如圖5所示，需通過專業(yè)的噪音測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，

將裝有高速烘干裝置的馬桶置于靜音房中，前后左右均安裝測(cè)音麥克風(fēng)。

風(fēng)機(jī)設(shè)置了高—中—低3個(gè)擋位，需要依次對(duì)其進(jìn)行噪音測(cè)試。圖6～圖8為各個(gè)擋位，各個(gè)測(cè)音麥克風(fēng)測(cè)的噪音數(shù)據(jù)。其中低檔噪音平均值40dB，中檔噪音平均值46dB，高檔噪音平均值52dB。經(jīng)過降噪處理，該高速烘干裝置完全滿足行業(yè)要求。

4.2高速烘干裝置的性能測(cè)試

高速烘干裝置的性能測(cè)試十分重要，因?yàn)檫@切實(shí)關(guān)系到用戶的體驗(yàn)，是這個(gè)裝置研制是否成功的關(guān)鍵。

烘干功能需要測(cè)試的關(guān)鍵指標(biāo)見表2。

通過專業(yè)測(cè)試儀器測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：

通過測(cè)試數(shù)據(jù)表明，該高速烘干裝置的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足行業(yè)要求，相比于傳統(tǒng)的低速風(fēng)機(jī)，該高速烘干裝置可以帶給客戶更好的烘干體驗(yàn)。

5結(jié)論

本文研究設(shè)計(jì)了一款用于智能馬桶上的高速烘干裝置，縮短了烘干時(shí)間，提升了烘干效率。所得主要成果如下。

（1）運(yùn)用一款風(fēng)量大、轉(zhuǎn)速高的直流風(fēng)機(jī)是關(guān)鍵，本文選用的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速能達(dá)到15300r/min、風(fēng)量能達(dá)到0.65m3/min，且各項(xiàng)性能指標(biāo)都有優(yōu)勢(shì)，完全符合設(shè)計(jì)要求。

（2）運(yùn)用3D設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了該高速烘干裝置，通過對(duì)內(nèi)部風(fēng)道和減震降噪的合理設(shè)計(jì)，可以讓烘干效果能達(dá)到最佳狀態(tài)。

（3）運(yùn)用專業(yè)的測(cè)試儀器，對(duì)該高速烘干裝置進(jìn)行噪音及性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該裝置完全符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且能給用戶帶來(lái)更快捷、更舒適的烘干體驗(yàn)。

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