一种多功能移动马桶设计

林君 孙珍军

摘要：本文研究的一种新型可移动智能马桶产品以传统夜壶为出发点，借鉴现行马桶结构，结合热封机功能，创造出一种自出新裁的半自动打包袋式智能移动马桶。它创造出来的初衷是和夜壶一样，为了解决孕妇和老人夜间如厕困难问题并在一定程度上缓解厕所拥挤问题。整体的一个框架类似于家用坐便器，但在外部设计座椅扶手，内部采用分层结构，在分层处安装热封条与电动推杆组合机构，底部设有抽屉式存储器。

关键词：智能马桶、分层结构、电动推杆、热封条、抽屉式存储器

1绪论

1.1研究背景和意义

随着全球经济高速发展下，居民生活质量持续提高，在居民购买智能家用卫生产品的动机上就是一个很好的反映。能够体现出现阶段人们追求卫生、健康、舒适等这类高品质生活的升级性消费越来越明显。根据卫浴技术专家介绍，智能马桶行业技术历经四代连续进化，从最初的医疗领域转变到家用卫生产品，再到从传统普通储热式技术进化为高级先进即热式的技术跨越。结合了四大科技和六类升级的第四代睿洗智能马桶成为引领全球智能马桶行业技术的发展主流。

但就目前而言，受中国地广人稀的国情影响中国社会家庭呈现密集化的趋势，现有的家用坐便器[1]布置仍存在很多问题，智能马桶已经难以满足民众的真正需求。一方面是住房拥挤问题已经成为困扰现代人的一大难题，在一线二线这种地区的房价寸土寸金，普通的小型居民房一般只能也只会配有一个卫生间，如此会造成的结果就是厕所使用的拥堵情况。另一方面，针对家庭弱势群体（老人和孕妇）夜间如厕不便成为了民众急需解决的实际问题，创造新型移动坐便器设备解决这些困难就变得尤其重要。因此，本论文设计出一种多功能移动马桶的构造不但能实现家用坐便器功能，而且从实际出发设身处地解决群众的困扰。

1.2创新型坐便器

目前坐便器的设计越来越智能，愈发高端，新型坐便器也层出不穷，一些设计者发明的新奇另类马桶创意，到底是设计者的脑洞大开，还是真的能够满足当今人们的实际需求。

两用型创新坐便器能够实现坐便器和蹲便器的相互转化，可以根据使用者的习惯来改变形态，增加使用者的体验感。家中男式小便器可安装在坐便器上的新奇小便器，不仅不会妨碍到坐便器的正常使用，也能够确保男士在小便时不再弄脏地面和坐便器，方便清洁。而淘宝上最具代表性的现有产品就是新型家用可移动坐便器，它配有扶手支座和漏斗式的便盆，在解决生理问题后盖上密封盖能使臭味封闭，清洁简易，最大的特点就是可以移动，能够放置在任何所需要的地方。用途广泛，操作简易方便是一款非常适合于照顾弱势群体的家用产品，能够解决老人夜间如厕困难和孕妇护理困难等问题。

2智能马桶概述

2.1设计总体简介

如图1所示的三维图是本文所设计的多功能移动马桶，它以传统坐便器为外形原型，有常规的马桶盖，新设计的垫圈，马桶两旁有扶手，侧边配有翻盖。创新点设计是马桶内部采取分层结构，一改常规式冲水马桶，中空部分增加了电动推杆和热封机组合机构来热封打包垃圾袋，最底部是用来暂存排泄物的存储器，设计成自由装拆式抽屉结构。

2.2采用方案

查找资料时查询到排泄物处理方案主要有三种：一个是直接连接排污管（只适用于固定坐便器）;另一个是类似于夜壶的提桶存储器，它分为污水桶和马桶体两部分，能起到存储排泄物作用，之后再将提桶取出进行处理;最后一个是垃圾袋打包式，它将垃圾袋套在马桶上，后续只需解决垃圾袋卫生问题。本文采用的是改进的打包袋式处理方案，优点在于不用清理存储器，不设计排污口，不安装冲水装置，最大程度上保障了移动马桶的卫生安全。

2.3创新点

确定使用打包袋式方法后产生的问题也慢慢浮现，如何确保排泄物不会发生泄露和异味扩散是最大的难题。现有的三种产品包装方法：自封、热封、真空密封，如果把其中一项应用于此就能解决扩散泄露扩散问题。结合实际要求和现实的可能性，尝试把热密封办法与垃圾袋打包式相结合。在马桶的内部安置胶袋热封条，如2所示，并且设计一个直流电机电动推杆配合热封条完成热封工作。

2.4使用流程

智能马桶的设计结构是以垃圾袋安装和回收为主，故在使用前要先利用垫圈的四个锁紧柱与马桶上的相应沉孔配合为了能够使垃圾袋牢固在马桶上，以防在使用时胶袋跑位导致排泄物泄漏。

在夜间如厕时要先插上电源给热封机预热，预热时间与解决生理活动时间相近，待如厕完毕后打开马桶垫圈（解除胶袋的束缚）按下控制直流电机开关，直流电机会使推杆伸缩进而带动热封条进行胶袋热封工作如图3所示，完成热封后回归原位。

打包后的胶袋可能会在马桶内部第二层收缩层或者在重力作用下滑进存储器内，方便第二天垃圾袋的更换。最后合上垫圈和马桶盖隔绝马桶内残留的异味，断掉热封机的电源。

3零部件结构设计及其原理

3.1垃圾袋选材

世界上所公认的最佳塑料袋是PE胶袋，由聚乙烯高分子有机化合物制成，包含无臭、无毒、无味等卫生标准。PE胶袋轻盈透明，袋身较柔软，具备耐酸、耐碱、防潮、抗氧等性能，拉力好，不易爆口，热封性优异;满足本文智能马桶热封胶袋要求，并且它是一种家用塑料袋，因此性价比也是比较高的。

3.2马桶内部构造

马桶整体上一改传统陶瓷制成，使用高强度、高韧性的ABS树脂材料，在设计时兼顾节省材料和达到预期功能。上半部分一改传统马桶采用直通型设计，中间部分是分层结构使热封条正常运作，这样子保证了排泄物尽可能少的与未密封垃圾袋接触，更加卫生干净。马桶内部的第二层是创新型收缩式结构，水平面板不仅是用来支撑起第二层，也对热封机起到辅助作用，漏斗型结构能够让排泄物集中于底部的存储器。

3.3热封条设计

排泄物如果没有及时得到处理的话，过一段时间会产生臭气和异味，若人们在密封房间内，并长期暴露在这种气体下，有可能会导致眩晕、精神状态弱、易疲倦、免疫功能下降等症状[2]。因此此次设计的简易热封条配合电动推杆使用来热封胶袋，相比网络上的其他密封方法，能最大程度上密封住排泄物，PE胶袋的热封口原理是加热塑料袋然后熔化再粘合。

采用的简易热封条只有加热冷却机构、控制系统和封口机构，使用紧固杆连接热封条和推杆。在夜间使用智能马桶时插上电源，接着电热元件通电后开始加热，使加热块（镍电阻）升温并通过温度控制系统调节到所需要的温度。待如厕完毕后，两对称的电动推杆开始工作，热封机通过电动推杆传送到胶袋的封口部份，使薄膜受热熔化再经过挤压粘合，这样就算是完成了热封工作。在设计中增添了热封条轨道，保证了热封条移动的平稳性，需要注意的是，在热封条工作开始前，我们要简单地闭合垃圾袋，把预留的干净胶袋部分拿来热封，提升完全热封胶袋的可能性，遇到腹泻情况也能妥善处理。

3.4存储器设计

最底部设计成抽屉式存储器，包含存储器、滑块、滑块导轨三部分。使用智能马桶前要挪开存储器来套好摊平垃圾袋，接着加以固定，方便后续正常使用，夜间如厕后密封好的垃圾袋会暂存在存储器内，等到第二天白天再处理并更换垃圾袋。存储器可用进口的PS工程塑料（聚苯乙烯），透明性好，能直观看到排泄物有无泄漏，具备承重能力好、尺寸稳定、易清洗、卫生环保等优点。

4结束语

本次所设计的一种多功能可移动马桶，是一款致力于缓解当今民众居住狭小空间如厕拥挤严重，并方便老人和孕妇夜间如厕的家庭卫生用品。它的基本要求是占地面积小、可以自由移动、确保如厕后无异味散发和排泄物泄漏、能够迅速处理排泄物。相比于普通的坐便器，污秽物是直接进入下水道而不是暂存于储存箱内，所以污秽物的防臭措施设计必然要有很大的创新之处。对此设计为半自动打包袋式智能马桶，采用热封条热封和抽拉式存储模式，最大优点在于隔绝异味，还能对储存箱中的污秽物打包并快速处理保持干净整洁。

参考文献

[1]吴铭.基于适当设计理论的家用便器产品设计研究[D].昆明理工大学，2010.

[2]张小根.住宅卫生间臭气污染及控制措施研究[D].廣州大学，2015.

作者简介

林君，出生年份：1999，性别：男，民族：汉，学历：本科，研究方向：机械设计制造及自动化，单位：福建农林大学机电工程学院。