智能坐便器高速烘干装置的设计研究

摘 要：市面上的一些智能坐便器烘干性能不足，用户在使用暖风烘干功能时，往往需要等待4～5min才能将皮肤上的水完全烘干，甚至无法完全烘干，等待时间长，导致用户体验感差。鉴于此类问题，设计了一款高速烘干装置，安装在智能坐便器上可以大幅提高烘干效率，将烘干完成时间缩短到2min，可以极大提升用户体验，增强了产品市场竞争力。

关键词：智能坐便器；烘干功能；烘干效率

1 引 言

随着消费者的生活水平的提高和消费理念的转变，智能坐便器产品作为品质型消费品，已逐步走进广大消费者的家庭，智能坐便器能带给消费者更便捷、舒适的如厕体验，受到年轻人、中老年人各个消费群体的认可。既然是一款智能产品，消费者定然对智能坐便器的功能有很高的要求，例如产品外观要时尚、陶瓷釉面要好，不能挂污、能自动感应翻盖翻圈、能进行私处自动清洗、能自动冲水、能杀死水路细菌、能自动加热座圈、能遥控控制等，烘干功能也同样是其中重要的一项指标。所谓的烘干功能就是喷枪对私处进行清洗完成后，系统自动开启烘干功能，将肌肤上残留的水珠烘干，保证肌肤干爽。目前市面上的智能马桶都有暖风烘干的功能，但暖风烘干的效果往往不能令消费者满意，往往需要等待4～5min才能将皮肤上的水珠完全烘干，有的产品甚至无法完全烘干，等待时间长。产生这类现象的主要原因主要有以下几点：（1）风机的转速较低；（2）风道设计不合理；（3）风腔漏风。鉴于此类痛点，本文设计了一款高速烘干装置，该装置出风口风速高、风量大、结构紧凑、风道呈流线型、安装在智能马桶机芯内可以大幅提高烘干效率，可以将烘干时间缩短到2min，增加了产品卖点，增强了产品市场竞争力。

2高速烘干风机的选型

风机是高速烘干装置的核心部件，一款性能优越的风机是决定该装置是否能解决行业痛点的关键。风机在选型时要考虑以下几点：（1）额定转速高；（2）额定风量大；（3）噪音小。本文选择了1款12V的直流风机作为核心部件，该风机有以下优点：

（1）损耗小、效率高：因为采用了永磁体励磁，消除了感应电机励磁电流产生的损耗；同时永磁无刷直流电动机工作于同步运行方式，消除了感应电机转子铁心的转频损耗，电机的效率明显提高。

（2）调速性能好、控制简单。

（3）功率因数高：由于无刷直流电机的励磁磁场不需要电网的无功电流，因此其可以运行于1功率因数，这对小功率电机极为有利且在轻载时更具有优势。该高速风机的基本参数如表1。

从表1中可以看出，该风机的额定转速为15300r/min，远高于普通风机常用的5000r/min，最大风量0.65m3/min，远高于普通风机常用的0.48 m3/min该风机能在高速运转的情况下，保证性能稳定。图1为该风机的外形轮廓。

3 高速烘干装置的设计

高速烘干装置为模块化设计，需要整体安装在马桶机芯内，设计时需要考虑小型化、减震、降噪等因素。

3.1高速烘干装置的组成及安装

图2所示，该高速烘干模块包括1.导风罩上壳2.顶部隔音棉3.高速烘干机4.底部隔音棉5.风温探测器6.风门8.发热丝9.出风口密封圈11.导风罩底壳。

其中，顶部隔音棉2和底部隔音棉4分别粘贴在高速烘干机3的顶部和底部；出风口密封圈9同高速烘干机出风口粘贴；高速烘干机3靠上壳1、底壳11的限位筋条结构及顶部隔音棉2、底部隔音棉4可以紧紧的固定在导风罩上壳1与导风罩底壳11之间。发热丝8也同样靠导风罩上壳1、导风罩底壳11的限位筋条固定在上壳与下壳之间。风门6通过卡槽扣入导风罩上壳1中，风温探测器5通过卡扣扣入导风罩上壳1中。导风罩上壳1同导风罩底壳11通过卡扣合紧。通过上述步骤，可以将这些零件组装成一个高速烘干装置。

3.2高速烘干装置的工作原理

当用户启动烘干指令后，高速烘干机3高速运转产生强劲的风流进入烘干风道，风流经过发热丝8并带走发热丝产生的热量，形成暖风，进而出风口可以吹出35°～45°暖风对私处进行烘干，另外风温探测器5可以测出风口温度，例如出风温度高于设定值，监测系统可以自动调节出风温度，稳定温升。最后，强劲的风流吹开风门，暖风吹到用户私处。马桶的主控板可以设定高—中—低3个挡位的风机转速和暖风温度，用户可以根据自身需求，通过遥控器进行风速调节和风温调节，使产品更加的人性化。

3.3 高速烘干装置的技术优势

如图3所示，顶部隔音棉2和底部隔音棉4分别粘贴在高速烘干机的上下两侧，不仅能对风机进行降噪还能对风机进行减震，增强了风机使用性能。出风口密封圈9为硅胶材质，安装在风机出风口，同导风罩上下壳紧配密封，一方面可以避免气体回流，造成风量损失，另一方面还起到一定的减震作用。发热丝8采用的材质为铝箔，优势为节能、环保、无污染，价格便宜、宜加工，发热效率高。在导风罩下壳上开有出水口12，可以防止出风部留有水，影响烘干效果。导风罩上下壳的出风部向下倾斜设计，整体呈现流线型设计，可有效地降低风能损耗，提高出风量。出风口呈扁平状设置，出风口截面尺寸为35×3mm，风道截面面积由大逐渐减小，这样可有效的增大风压，从而提高烘干力度，用户可以明显感受到强有力的暖风。

3.4高速烘干装置的安装

如图4所示，高速烘干装置安装在马桶机芯内，由于该装置的出风口向上倾斜，当用户落座使用烘干功能时，暖风可以正对用户私处进行强力烘干，烘干完成时间在两分钟内。

4 高速烘干装置的测试

4.1高速烘干装置的噪音测试

由于风机高速运转，风机自身的噪音为66dB。前文已介绍通过加隔音棉及减震垫对风机进行了降噪处理。行业规范，烘干噪音最大不能超过55dB ，如图5所示，需通过专业的噪音测试设备进行测试，

将装有高速烘干装置的马桶置于静音房中，前后左右均安装测音麦克风。

风机设置了高—中—低3个挡位，需要依次对其进行噪音测试。图6～图8为各个挡位，各个测音麦克风测的噪音数据。其中低档噪音平均值40dB，中档噪音平均值46dB，高档噪音平均值52dB。经过降噪处理，该高速烘干装置完全满足行业要求。

4.2高速烘干装置的性能测试

高速烘干装置的性能测试十分重要，因为这切实关系到用户的体验，是这个装置研制是否成功的关键。

烘干功能需要测试的关键指标见表2。

通过专业测试仪器测得的数据如下：

通过测试数据表明，该高速烘干装置的各项性能指标满足行业要求，相比于传统的低速风机，该高速烘干装置可以带给客户更好的烘干体验。

5结论

本文研究设计了一款用于智能马桶上的高速烘干装置，缩短了烘干时间，提升了烘干效率。所得主要成果如下。

（1）运用一款风量大、转速高的直流风机是关键，本文选用的风机转速能达到15300r/min、风量能达到0.65m3/min，且各项性能指标都有优势，完全符合设计要求。

（2）运用3D设计软件设计了该高速烘干装置，通过对内部风道和减震降噪的合理设计，可以让烘干效果能达到最佳状态。

（3）运用专业的测试仪器，对该高速烘干装置进行噪音及性能测试，测试结果表明该装置完全符合行业标准，且能给用户带来更快捷、更舒适的烘干体验。

参考文献

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