一種多功能移動馬桶設計

林君 孫珍軍

摘要：本文研究的一種新型可移動智能馬桶產品以傳統(tǒng)夜壺為出發(fā)點，借鑒現(xiàn)行馬桶結構，結合熱封機功能，創(chuàng)造出一種自出新裁的半自動打包袋式智能移動馬桶。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。整體的一個框架類似于家用坐便器，但在外部設計座椅扶手，內部采用分層結構，在分層處安裝熱封條與電動推桿組合機構，底部設有抽屜式存儲器。

關鍵詞：智能馬桶、分層結構、電動推桿、熱封條、抽屜式存儲器

1緒論

1.1研究背景和意義

隨著全球經濟高速發(fā)展下，居民生活質量持續(xù)提高，在居民購買智能家用衛(wèi)生產品的動機上就是一個很好的反映。能夠體現(xiàn)出現(xiàn)階段人們追求衛(wèi)生、健康、舒適等這類高品質生活的升級性消費越來越明顯。根據衛(wèi)浴技術專家介紹，智能馬桶行業(yè)技術歷經四代連續(xù)進化，從最初的醫(yī)療領域轉變到家用衛(wèi)生產品，再到從傳統(tǒng)普通儲熱式技術進化為高級先進即熱式的技術跨越。結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全球智能馬桶行業(yè)技術的發(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，智能馬桶已經難以滿足民眾的真正需求。一方面是住房擁擠問題已經成為困擾現(xiàn)代人的一大難題，在一線二線這種地區(qū)的房價寸土寸金，普通的小型居民房一般只能也只會配有一個衛(wèi)生間，如此會造成的結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際問題，創(chuàng)造新型移動坐便器設備解決這些困難就變得尤其重要。因此，本論文設計出一種多功能移動馬桶的構造不但能實現(xiàn)家用坐便器功能，而且從實際出發(fā)設身處地解決群眾的困擾。

1.2創(chuàng)新型坐便器

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

兩用型創(chuàng)新坐便器能夠實現(xiàn)坐便器和蹲便器的相互轉化，可以根據使用者的習慣來改變形態(tài)，增加使用者的體驗感。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)有產品就是新型家用可移動坐便器，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，最大的特點就是可以移動，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品，能夠解決老人夜間如廁困難和孕婦護理困難等問題。

2智能馬桶概述

2.1設計總體簡介

如圖1所示的三維圖是本文所設計的多功能移動馬桶，它以傳統(tǒng)坐便器為外形原型，有常規(guī)的馬桶蓋，新設計的墊圈，馬桶兩旁有扶手，側邊配有翻蓋。創(chuàng)新點設計是馬桶內部采取分層結構，一改常規(guī)式沖水馬桶，中空部分增加了電動推桿和熱封機組合機構來熱封打包垃圾袋，最底部是用來暫存排泄物的存儲器，設計成自由裝拆式抽屜結構。

2.2采用方案

查找資料時查詢到排泄物處理方案主要有三種：一個是直接連接排污管（只適用于固定坐便器）;另一個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行處理;最后一個是垃圾袋打包式，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。本文采用的是改進的打包袋式處理方案，優(yōu)點在于不用清理存儲器，不設計排污口，不安裝沖水裝置，最大程度上保障了移動馬桶的衛(wèi)生安全。

2.3創(chuàng)新點

確定使用打包袋式方法后產生的問題也慢慢浮現(xiàn)，如何確保排泄物不會發(fā)生泄露和異味擴散是最大的難題。現(xiàn)有的三種產品包裝方法：自封、熱封、真空密封，如果把其中一項應用于此就能解決擴散泄露擴散問題。結合實際要求和現(xiàn)實的可能性，嘗試把熱密封辦法與垃圾袋打包式相結合。在馬桶的內部安置膠袋熱封條，如2所示，并且設計一個直流電機電動推桿配合熱封條完成熱封工作。

2.4使用流程

智能馬桶的設計結構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鎖緊柱與馬桶上的相應沉孔配合為了能夠使垃圾袋牢固在馬桶上，以防在使用時膠袋跑位導致排泄物泄漏。

在夜間如廁時要先插上電源給熱封機預熱，預熱時間與解決生理活動時間相近，待如廁完畢后打開馬桶墊圈（解除膠袋的束縛）按下控制直流電機開關，直流電機會使推桿伸縮進而帶動熱封條進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部第二層收縮層或者在重力作用下滑進存儲器內，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殘留的異味，斷掉熱封機的電源。

3零部件結構設計及其原理

3.1垃圾袋選材

世界上所公認的最佳塑料袋是PE膠袋，由聚乙烯高分子有機化合物制成，包含無臭、無毒、無味等衛(wèi)生標準。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，因此性價比也是比較高的。

3.2馬桶內部構造

馬桶整體上一改傳統(tǒng)陶瓷制成，使用高強度、高韌性的ABS樹脂材料，在設計時兼顧節(jié)省材料和達到預期功能。上半部分一改傳統(tǒng)馬桶采用直通型設計，中間部分是分層結構使熱封條正常運作，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。馬桶內部的第二層是創(chuàng)新型收縮式結構，水平面板不僅是用來支撐起第二層，也對熱封機起到輔助作用，漏斗型結構能夠讓排泄物集中于底部的存儲器。

3.3熱封條設計

排泄物如果沒有及時得到處理的話，過一段時間會產生臭氣和異味，若人們在密封房間內，并長期暴露在這種氣體下，有可能會導致眩暈、精神狀態(tài)弱、易疲倦、免疫功能下降等癥狀[2]。因此此次設計的簡易熱封條配合電動推桿使用來熱封膠袋，相比網絡上的其他密封方法，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構、控制系統(tǒng)和封口機構，使用緊固桿連接熱封條和推桿。在夜間使用智能馬桶時插上電源，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)調節(jié)到所需要的溫度。待如廁完畢后，兩對稱的電動推桿開始工作，熱封機通過電動推桿傳送到膠袋的封口部份，使薄膜受熱熔化再經過擠壓粘合，這樣就算是完成了熱封工作。在設計中增添了熱封條軌道，保證了熱封條移動的平穩(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存儲器設計

最底部設計成抽屜式存儲器，包含存儲器、滑塊、滑塊導軌三部分。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，等到第二天白天再處理并更換垃圾袋。存儲器可用進口的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。

4結束語

本次所設計的一種多功能可移動馬桶，是一款致力于緩解當今民眾居住狹小空間如廁擁擠嚴重，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、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，污穢物是直接進入下水道而不是暫存于儲存箱內，所以污穢物的防臭措施設計必然要有很大的創(chuàng)新之處。對此設計為半自動打包袋式智能馬桶，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

[1]吳銘.基于適當設計理論的家用便器產品設計研究[D].昆明理工大學，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，2015.

作者簡介

林君，出生年份：1999，性別：男，民族：漢，學歷：本科，研究方向：機械設計制造及自動化，單位：福建農林大學機電工程學院。