摘要：基于行业产品的实际情况，总结了智能坐便器喷枪部件的设计方案及思路，对国内喷枪结构设计给出具有前瞻性方案，满足用户对体验效果，产品品质的需求。
关键词：智能坐便器；喷枪；形状；传动方式；出水水型
随着中国人民的生活水平的提高，人民越来越追求优质舒适生活，如厕作为人每天生活无可避免的环节，其舒适性与卫生问题越来越受到重视，受到邻国日本的影响，早在20年前，智能坐便器便开始进入中国，经过这些年的发展，行业已初具规模，智能坐便器也走进了一部分的家庭。
智能坐便器除了具备一般冲水马桶的功能外，其很重要的一个功能就是清洗功能，即用户如厕完毕后，智能坐便器能帮助用户清洗干净私处，这里涉及到智能坐便器的一个核心部件：喷枪。那么，这么重要的一个零部件，在国内的发展现状是怎么样的呢？
喷枪可以根据进杆的形状、传动方式进行分类，另外，根据出水形态，还可以进行更多细分，下面根据此特点进行这三大方面的论述。
一、杆的形状
智能坐便器的喷枪，分为直杆跟弯杆，直跟弯是相对与喷枪的伸缩方向来界定，直杆喷枪的运动轨迹为直线，弯杆喷枪的运动轨迹为弧线。直杆喷枪的特点是，喷杆与水品方向呈一定夹角，保证喷嘴出水的方向与水平方向也呈一定夹角，并且这个夹角是固定不变的，不随喷枪的伸缩程度而发生改变，当执行通便功能时，水柱能保持最优角度，能较为容易地将水输进肛门，但是其缺点是喷枪的纵向高度比较高，不利于智能坐便器的小型化设计，这种形式以日系智能坐便器为代表。弧形杆喷枪的特点是，纵向高低可以做的很低，并且喷枪伸出时，是向下方延伸，能够最大程度防止用户使用时污物跌落到喷枪上，但其喷水方向会随着伸出的程度发生变化，因此不利于进行通便，以科勒的智能坐便器喷枪引领，国内品牌也涌现大量的弧形喷杆设计，这与国内最求扁平化设计的一种方向有关，如恩仕、箭牌等。
除了上述的形状类型外，喷枪还有沿伸缩方向的截面形状，最初为圆形、椭圆形，智能坐便器最早由日本传入中国，便是这种形状的喷枪，即使发展到现在，日式智能坐便器的喷枪绝大部分也是这样的形状，后面发展出横向椭圆，圆角四边形，梯形等等，这些差异性，都是为了配合流道设计而做的顺应设计。上述的内容便是喷枪杆目前的所有设计方案。
二、喷枪的传动方式
喷枪的传动方式是指喷枪进行伸缩动作时的直接驱动方案。智能坐便器的喷枪装置，最早是从普通的洁身器喷枪而来，这里的喷枪其伸出依赖水压，即手动打开阀门，水流动到喷枪，水压直接把喷枪推出，当使用完毕，关闭阀门，失去水压的作用，喷枪在复位弹簧的牵引下收回，这种就是纯机械式方案，特点是简单，实现成本低，但其缺点也非常明显，受水压影响，当水压过低，喷枪甚至无法伸出，并且无法调节喷枪的位置，目前这种方案只存在于一些低端智能坐便器上。接下来就发展出钢带传动的方案，使用不足一毫米不锈钢条，一端固定在喷枪尾端底部，另一端固定在一转盘上，并且该转盘由电机驱动，可沿正反方向转动，从而带动钢条卷回转盘，或者从转盘伸展出去，喷枪就会被钢条带动缩回，或者推动伸出，但其缺点是钢带会发生金属疲劳，经过较少次数的伸缩，就会出现钢条断裂，无法满足整个寿命周期需求，另外，在工作过程中容易出现钢条鼓起跟凹陷，钢条的鼓起凹陷随着其伸出缩回而循环出现，这种变化会产生噪音，影响使用的体验感，因此，日系主要品牌如TOTO、松下很早已经淘汰了这种传动方式，而国内仍有不少厂家依然采用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆日系大厂采用的新方式，以TOTO为代表是一种齿轮带动齿条的形式，齿条有以带韧性的塑料做成的塑料齿条，塑料齿条的固定方式与前述的钢条接近，只是以塑料齿条完成伸出与回卷，但其优势是柔韧性非常好，几乎不会发生断裂，并且不会出现鼓起凹陷现象而发生异响，塑料齿轮与塑料齿条的咬合声音非常小，因此运行起来非常安静。齿条也有使用皮带的形式，一种香蕉材料，更软更柔韧，但是需要设置补偿机构，因为皮带长时间使用会被拉长，补偿机构的作用在于使皮带始终保持绷紧状态，使喷枪始终可以正常工作，不会出现皮带松脱，皮带带有弹性，塑料齿轮与其进行齿合没有噪音。国内厂家少有才去日本TOTO的做法，但也演变出其他较优的技术方案，如箭牌的多齿轮传动方案，即电机直接驱动一个大齿轮，与该齿轮依次并排设置几个的齿轮，电机转动时，可将齿轮转动传递到距离电机最远的齿轮上，相应的，喷枪的杆的底部设置有与这些齿轮匹配的齿牙，并且这些齿牙只能与该最远的齿轮齿合，并且位于喷枪的前部，因此可以可以带动喷枪伸出最大行程，塑料齿轮的齿合也拥有低噪音的优势。上述的内容便是传动结构目前的所有设计方案。
三、喷头内部流道结构设计
这一部分是整个喷枪系统的核心部分，因为喷头内部流道结构设计直接决定清洗水的出水效果，出水水型直接决定水冲击到人体产生的感觉，即影响体验效果。
先来看日本厂商的设计，主要是TOTO。TOTO推出的卫洗丽技术，将清洗的体验做到了淋漓尽致，不仅在出水管路的前端加入了脉冲泵以精确控制出水的瞬时流速变化，更重要的是，其喷头部分也做了非常有技术水平的设计，小小的喷孔内置了橡胶垫圈，不锈钢活动件，塑料固定件等，水从流道切向进入喷孔内部的腔体，自动进行旋转，并推动中部以单边活动固定的不锈钢活动件产生单端旋转摆动，从而实现出水呈旋转发散，即减小了水对人体的冲击力，又增大了清洗面积。喷孔又有自动补气的设计，这种设计参考花洒的自补气结构，即在出水喷孔的周围设置1个以上的“卫星孔”，水从底层流道喷出时高速通过喷孔内侧腔体，产生文丘里效应，水柱四周压力降低，外界大气压较大，气体从喷孔四周的“卫星孔”进入腔体，并被推向水柱，随水流喷出，实现了空气的自动混合。
再来看科勒的方案，其喷枪喷头为了实现大面积的轻柔清洗，依靠其精细的制造工艺，喷枪外壳使用不锈钢材质，并且不锈钢外壳喷水位置，使用激光打孔的方式，设置了78个小孔，水被彻底分散，实现轻柔的大面积清洗。
国内厂家经过这些年的技术沉淀，适应国内情况，也发展出自己的喷头技术方案，开始只是简单的单孔出水，通过限制切换阀上的对应各种清洗功能的孔径来限流减压，满足各种清洗功能的力度需求，其优势在于流道结构简单，喷孔尺寸较大，因而适应国内的水质，避免大部分的水垢影响，在此基础上，国内的厂商也发展出多孔设计，不过孔的数量为3~6的范围，能一定曾度上分散出水，使清洗更轻柔，另外本质上依然是简单的流道结构，因此，对水垢也有一定的抗性。更进一步的，国内厂商也开发出与日本厂商、欧美厂商类似效果的喷头设计，能产生圆锥发散的水型。能产生圆锥发散出水的喷头结构，喷嘴主体与整流件的共同作用，来水经过流道，进入喷嘴主体，通过喷嘴前端流道来到整流件的位置，整流件为两薄片交错组成的空间立体结构，薄片之间呈一定角度，薄片的沿出水嘴中心线方向设有一贯穿薄片的过流孔，沿出水嘴中心线方向观察，过流孔分居两薄片交界面的两侧，并且孔的一条边与该交界面重合，过流孔的中轴线与出水嘴中心线平行。水流经整流件后，从过流孔会出来两路流量、压力接近，但方向沿整流件薄片方向并且方向相反的水流，该水流继续流经内侧呈圆弧穹顶现状的旋流腔，产生旋转的效果，两股旋转的水流在喷嘴主体的出水口汇合，并保持旋转的趋势挤出，形成倒圆锥的出水水型。
参考文献：
[1]程润东.智能马桶设计的要点及原则[J].江西建材，2016.19期
[2]余鹏程.用于智能马桶的喷水结构[P].2014.08
论文作者:利建全
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
标签：喷枪论文; 坐便器论文; 智能论文; 齿轮论文; 钢条论文; 齿条论文; 方向论文; 《基层建设》2019年第12期论文;