創(chuàng)新型開扇式節(jié)水蹲便器

劉岱衛(wèi)　黎思亮　陳義美　周焱婷　張　程*

（中國石油大學(xué)（華東）山東青島266580）

創(chuàng)新型開扇式節(jié)水蹲便器

劉岱衛(wèi)黎思亮陳義美周焱婷張程*

（中國石油大學(xué)（華東）山東青島266580）

本文基于市場上現(xiàn)有的蹲便器結(jié)構(gòu)，對原有的蹲便器進行了改良及創(chuàng)新，加入了開扇式結(jié)構(gòu)以及密封結(jié)構(gòu)。同時為了方便清洗和維修將蹲便器模塊化。通過這些改進，經(jīng)實驗測量大大提高了蹲便器的效率和清潔能力。

新型；節(jié)水；蹲便器

1　研制背景及意義

據(jù)2009年3月第五屆在伊斯坦布爾舉行的世界水資源論壇首腦會議公開的文獻得知：我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，目前我國主要城市均普遍采用自來水沖廁，每年沖廁需消耗自來水約占我國每年缺水總量的30%（我國每年缺水約400×108t），基本上接近國內(nèi)40座中等城市的年用水量。其中，水沖馬桶耗水高達家庭用水量60%左右；城市公廁中水沖馬桶年耗水量也在逐年上升，因此對廁所中主要的設(shè)備性能的改進有很強的實用價值和意義。

2　設(shè)計思路和原理

基于市場上現(xiàn)有的蹲便器結(jié)構(gòu)，為了方便清洗和維修，我們將蹲便器模塊化，形成四部分：腔體前端擋板、扇板、腔體底部槽、腳踏板。我們設(shè)計的開扇式蹲便器對這四個部分分別作了改進，已達到節(jié)水節(jié)能的目的。

2.1設(shè)計思路

如圖1所示，本蹲便器分為小便模式和大便模式。

大便模式：按下大便按鈕后啟動大便模式。首先扇板放下使大部分固體排泄物和液體排泄物沿扇板槽流入排污管道中。接著運用壓力傳感定位得到殘余固體排泄物的分布，此時判斷總壓力是否大于一定值a（如果殘余過少可以免去沖洗達到節(jié)水的目的）。若大于a，則出水口根據(jù)排泄物分布出水差異沖洗殘余物。然后前端出水沖洗殘余在表面的液體及少量固體殘余。最后閉合扇板防止臭氣外漏。

小便模式：按下小便按鈕啟動小便模式。首先放下扇板使大部分液體排泄物沿扇板槽流入排污管道中。然后前端出水沖洗在槽表面的液體殘余。最后閉合扇板防止臭氣外漏。

2.2設(shè)計原理

開扇式蹲便器最突出的一個特點，在于它的開扇式扇板設(shè)計：其中②是一塊與①通過適當(dāng)方法結(jié)合的板狀材料，不同于市面上的與①連成一體的結(jié)構(gòu)。此板可繞①與②連接面轉(zhuǎn)動。在開關(guān)啟動后，開扇形扇板首先繞①、②交界處轉(zhuǎn)動，過3s～4s后位于①前部和①、②交界面處的相關(guān)出水口打開，開始沖水，臟污便會順勢流入安裝在蹲便器下方的管道中，最終順著管道被沖走。此時扇板開始復(fù)位。

另一個特點，是中央式防堵塞出水口的設(shè)計。如圖2所示，該處出水口設(shè)計在①、②的交界處，安裝位置略高于下方扇板的平面，并與之成一定的角度。與傳統(tǒng)蹲便器相比，該設(shè)計能大大減少水的沖程，更有效地節(jié)約水的用量。在出水的方向設(shè)計上，我們減少由兩側(cè)向中間沖水的流量，讓更多的大功率的沖力沿著從前往后的方向沖，避免由于“對沖”而造成的水的能量的減少已達到節(jié)水的目的。蹲便器的腔體后部排污管尺寸與傳統(tǒng)相比適當(dāng)縮小，其余保持不變。

不同于傳統(tǒng)蹲便器采用沉水彎利用水封以達到防臭目的，該開扇式蹲便器利用的是塑膠的密封作用。我們在扇板②的后部，設(shè)計一條塑膠線與之相連。當(dāng)扇板復(fù)位后，塑膠線緊密連接②和③，阻擋臭氣的散發(fā)。

在①處，我們設(shè)計了前阻面。通過生活經(jīng)驗我們可以知道，很多臟污會擴散在蹲便器周圍，尤其是前部。利用這一擋板，可以遮擋30%左右的外部濺出物。以起到清潔和環(huán)保的作用，間接起到節(jié)水作用。

如圖2所示，我們專門設(shè)計了④處這塊踏板。，它與傳統(tǒng)板的區(qū)別是，通過大量的數(shù)據(jù)，引用符合人體形體學(xué)設(shè)計，找到下蹲最佳的位置，使人們上廁所時位置更準(zhǔn)，方便沖水排污。另外，此數(shù)據(jù)可以改進便池整體的長度，減少無用的便池長度，以減少生產(chǎn)成本。關(guān)于數(shù)據(jù)的由來，可以是通過測量人們蹲下來時前后的長度得來。

圖1　蹲便器設(shè)計原理

圖2　開扇式蹲便器示意圖

3　創(chuàng)新點

3.1混合動力源

通過對沖水方式的動力源進行改進，利用排泄物本身重力與水的沖力混合動力對蹲便器進行清洗，相比于現(xiàn)有的蹲便器僅用水沖力作為動力更節(jié)約有限的水資源和減少能耗。

3.2傳感遙控定位差異沖洗

運用傳感遙控定位的方法可以較為準(zhǔn)確地測出排泄物的分布，并根據(jù)分布進行差異沖洗，即分布較多的地方進行大流量，分布較少的地方進行小流量沖洗。這樣避免了以往的盲目沖洗，達到了對水的最大利用。

3.3新式出水口防堵塞

使用了自主研發(fā)的新式出水口，利用一個簡單的凹槽對出水口進行防堵塞保護，經(jīng)濟實用，可以有效地減少出水口堵塞，延長維修周期，提高沖洗質(zhì)量。

3.4模塊化設(shè)計

采用模塊化設(shè)計，拆裝方便，可以對各組分部件進行定期的清洗和維護。

4　實驗數(shù)據(jù)測量及對比

4.1測試數(shù)據(jù)

表1　開扇式蹲便器

4.2實驗結(jié)果

由于開扇式蹲便器采用了密封條密封，所以水封水體積為0 L，大大的減少了用水量，并且采用了定位式?jīng)_水，所以用水量相比于傳統(tǒng)蹲便器減少了許多。而且根據(jù)目視，清潔效果相比于傳統(tǒng)蹲便器并沒有下降。

［1］衛(wèi)生陶瓷.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)［S］.中國知網(wǎng).

［2］便器沖洗閥用水效率限定值及用水效率等級，國家標(biāo)準(zhǔn)解讀.中國知網(wǎng).