一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的制作方法

本发明涉及一种智能卫浴技术领域，具体为一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置。

背景技术：

智能坐便器在满足将污物收集用一定量的水排出的基本功能的前提下，使得使用者有更舒适的如厕体验，例如温水清洗功能。jisa4422:2011（日）对于该功能的要求是：水温要求35℃~45℃；冲洗水量不少于200ml/min；冲洗力不少于0.06n；冲洗面积不少于80mm²。其中，冲洗力和冲洗面积是对人体肛门部位清洁的最低保证。但是，现有技术的温水洗净并不能达到人们预期的干净。比如，冲洗完成后，用洁白的卫生纸擦拭肛门部位，卫生纸仍然有部分黄斑存在。也就是说，在人体能承受的冲洗力极限下，如何能更洁净，是温水洗净功能的改进方向。

toto公司公开的一种卫生洗净装置（jp2017179707a，20171005），规划了人体肛门左右及前后10mm往复直线移动的zigzag路径，且对于人体肛门附近的着水点区域80细分为左侧区域80b、中央区域80a和右侧区域80b，中央区域80a的喷射水压增加，喷射口移动速度加快，保证洗净的前提下减少用水量。使用者局部刺激感强烈、喷射水量感增多，洗净感增强。但是，这一前提建立在使用者坐姿标准且水压够大的前提下，况且使用者使用温水洗净功能时，通常会前后移位臀部以达到最佳洗净的目的，尽管如此，也达不到理想的干净程度。

综上，在人体能承受的冲洗力极限下，如何能更洁净，是温水洗净功能急需解决的难题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的提供一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，解决在人体能承受的冲洗力极限下，如何能更洁净的问题

本发明是这样实现的，一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，包括

喷杆机构，所述喷杆机构为以一横截面沿直线轴线l0或沿凸圆弧曲线a0延伸的延伸体，喷杆机构同轴线延伸地设有至少一个射流通道；

切换阀，所述切换阀同轴线延伸地连接于喷杆机构尾部形成射流机构，所述射流机构通过水泵连接水源，用于以一定压力朝向人体部位喷射射流；

超声发生装置，射流机构尾部连接所述超声发生装置，所述超声发生装置用于在喷射射流中产生一定频率的超声射流；

导向机构和驱动机构，射流机构连接所述驱动机构，所述导向机构用于对伸缩运动的超声射流组件和驱动机构进行导向；

所述驱动机构驱动射流机构沿直线轴线或沿凸圆弧曲线在伸出位置和缩回位置之间滑动，在伸出位置，超声发生装置和水泵同时启动，所述射流机构朝向人体部位射出超声射流；在缩回位置，射流机构缩回到导向机构中。

进一步地，射流机构尾部连接超声发生装置具体为：沿直线轴线同轴线地连接所述超声发生装置，或与凸圆弧曲线相切地连接所述超声发生装置，或者与直线轴线垂直地或与凸圆弧曲线的切线垂直地连接所述超声发生装置。

进一步地，喷杆机构包括喷杆体，喷杆体同轴线延伸地设有至少一个所述射流通道，喷杆体尾部同轴线地连通切换阀，切换阀具有与喷杆体同轴线延伸的阀腔，阀腔连通射流通道；阀腔正对射流通道分别设有所述超声发生装置用于沿射流通道产生超声波。

进一步地，所述导向结构包括固定套管，固定套管包括同轴线且一体连接的导向管和驱动管，喷杆体滑动设于导向管，驱动管可旋转地设有所述驱动机构。

进一步地，所述驱动机构包括可旋转地设于驱动管中的套筒螺母，螺杆环螺旋配合于套筒螺母中构成丝杠螺母副，螺杆环连接射流机构。

进一步地，超声发生装置包括导波头，超声发生装置同轴线安装在射流通道入口，导波头伸入到射流通道中一伸入距离。

进一步地，切换阀包括阀室，阀室中设有射流弯道，所述射流弯道具有入口通道和与入口通道圆弧过渡地一体连通的出口通道，入口通道垂直于喷杆轴线，出口通道与喷杆同轴线延伸；阀室同轴固定连接降震套筒，降震套筒滑动设于套筒螺母中。

进一步地，导向管上下左右正对地设于导向轮，所述导向轮沿导向管轴向间隔设有至少3个；导向轮接触抵压在喷杆体的外壁。

进一步地，导向管和驱动管相接处设有封隔部，所述封隔部的内孔过盈配合喷杆体的外壁。

进一步地，导波头的横截面与正对的射流通道的横截面相似，横截面外形尺寸相应缩小nλ，λ为超声波波长。

本发明通过主要改进以下几点来解决“在人体能承受的冲洗力极限下，如何能更洁净”的技术问题，

1、超声射流与伸缩移动的协同配合

正对射流通道12或者与射流通道12垂直地使得导波头超声振动，以在压力射流中产生超声波，超声波沿压力射流向前传输，直到人体部位；

而在可伸缩移动的喷杆设置超声振动装置，并非易事，需克服至少2个困难：

①超声振动对伸缩移动的影响

固定的容器外壁安装超声装置是非常容易的，而本申请需要在移动的喷杆的射流通道中产生超声波，超声振动会带动喷杆前后振动，该振动会影响喷杆的伸缩移动，影响其在伸出位置的定位，需采用特殊驱动机构来抵消超声振动的影响。

②超声振动会使得喷杆体共振。

因喷杆体不是三维固定约束的，而是沿一维方向伸缩移动的，导波头的振动会引起喷杆体的共振，该共振会有噪音，影响使用感受。尾端垂直于延伸轴线振动时，喷杆体前端振幅最大，发出震颤音。

、切换阀外套设滚珠丝杠螺母副满足轴向、径向限位的同时实现伸缩移动

切换阀外套设导向螺环52，导向螺环52螺旋设置套筒螺母51内，导向螺环52通过丝杠螺母副来驱动喷杆体的伸缩移动，螺旋副的螺纹配合使得轴向定位不受超声振动的影响，尤其滚珠丝杠螺母副，由于滚珠在滚槽中的精确定位，限制了丝杠在轴向上的位移振动；

切换阀固定连接于导向螺环52内孔，导向螺环52在径向方向对切换阀进行导向，消除超声振动带来的震颤。尤其是滚珠和滚槽的无间隙配合，使得径向无间隙，在满足轴向、径向限位的同时完全消除了超声振动。

、滚珠丝杠螺母副的后限作用，导向机构的前导作用，前导后限，保证喷杆体伸出一段却不震颤

1）导向管内设导轮对，实现喷杆体的滚动前导

喷杆体是延伸体，尾部径向导向，则喷杆体前部就成为悬臂梁，所以喷杆体前部套设在驱动管内，驱动管内设导轮对来上下左右实现滚动导向，导轮对的成对配合使用，使得上下左右方向均无间隙限位，同时实现了非圆形的不规则横截面的喷杆体的低摩擦力滚动导向。

）驱动管内设滚珠丝杠螺母副或持续啮合在同一位置的传递链副，实现喷杆体尾部的轴向径向无间隙限位

驱动管内设滚珠丝杠螺母副，或者驱动管内设配合的持续啮合在同一位置的传递链副，为喷杆体尾部在轴向径向均提供无间隙的限位作用，使得震源位置的振动降到最低程度。

）导向管、驱动管同轴或不同轴一体成型

正是导向管与驱动管的同轴或不同轴的一体成型，使得移动中的喷杆体前部上下左右地滚动导向，尾部径向轴向均无间隙限位，辅助实现了喷杆体的前导后限，为喷杆体的灵活伸缩却不震颤提供了基础保障。

正是导向管、驱动管同轴或不同轴的一体成型，导轮对的滚动前导，滚珠丝杠螺母副的轴向径向无间隙限位，使得喷杆体灵活伸缩，且伸出1/3长度部分却不震颤。

同时，正是设置超声射流的作用，使得清洁率提高至少28%，使得用户不再追求高档位压力也能洗净，由于超声振动对人体部位软组织产生按摩作用，提高了体感舒适性。

本申请通过在实现喷杆体的伸缩移动的同时实现超声射流，通过喷杆体尾部切换阀在驱动管内的滚珠丝杠螺母副，通过喷杆体前部在导向管内设置导轮对，导向管和驱动管同轴或不同轴地一体成型，保证喷杆体灵活伸缩，即使伸出一部分也不震颤。

一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，在固定套筒中实现喷杆体的伸缩移动的同时实现超声射流，保证喷杆体灵活伸缩且不震颤，相比无超声射流的洗净装置，清洁率提高至少28%，提高了人体部位洗净时的体感舒适性。

附图说明

图1为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的实施例1的缩回位置的结构示意图（直线延伸）。

图2为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的实施例1图1的a-a剖视图。

图3为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的实施例1的另一实现方式（凸圆弧曲线延伸）。

图4为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的实施例2缩回位置的结构示意图。

图5为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的实施例3伸出位置的结构示意图。

图6为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的超声发生装置与阀室的第一连接结构。

图7为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的超声发生装置与阀室的第二连接结构之一。

图8为本发明一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置的超声发生装置与阀室的第二连接结构之二。

10喷杆机构，11喷杆体，12射流通道，12.1射流通道入口，14喷射孔,100射流机构

20切换阀，21阀腔，22入水通道，23出水通道，24导波头口，25射流弯道，26超声室，26.1锥形部，27降震套筒

30超声发生装置，31超声换能器，32变幅杆，33导波头，34封液室，35气体封闭室，36支撑壁

40导向结构，41固定套管，42导向管，43驱动管，44金属导槽，45导轮对，46封盖，47封隔部

50驱动机构，51套筒螺母，52导向螺环，53丝杠螺母副，54链传动副，55传动链，56局部齿环

21.1塑胶部，21.2金属壁部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，包括喷杆机构10、切换阀20和超声发生装置30，喷杆机构10尾部同轴线延伸地连接切换阀20组成射流机构100，所述射流机构通过水泵连接水源，用于以一定压力朝向人体部位喷射射流f；所述射流机构100连接超声发生装置30，所述超声发生装置30在射流机构内产生超声波，用于在喷射射流中产生一定频率的超声射流uf；由于超声波在水中有效距离为300-400mm，所以射流机构总轴向长度小于300mm，超声射流在出喷嘴到达人体部位也有100mm左右的距离。

喷杆机构10包括喷杆体11，喷杆体11同轴线地设有至少一个射流通道12，射流通道12一端为射流通道入口12.1，喷杆体11尾部同轴线地连通切换阀20，切换阀20设有连通阀腔的一个入水通道22和至少一个出水通道23，出水通道23连通射流通道12。阀腔21分别设有用于在射流通道12中产生超声波的超声发生装置30。

入水通道22连通增压水泵，为超声射流洗净装置提供不同档位压力的喷射射流。

产生超声波的方向为与射流通道同轴线或相切线产生振动，所述喷杆机构10为以一定横截面沿直线轴线l0延伸的延伸体，超声发生装置30沿直线轴线l0方向发出超声波；或者所述喷杆机构10为以一定横截面沿凸圆弧曲线a0延伸的延伸体，超声发生装置30沿凸圆弧曲线a0的安装位置的切线方向发出超声波；

所述横截面最高点位于喷杆中线，利于污物随喷水沿喷杆外壁向两侧流下，横截面优选为圆形横截面，更优选是椭圆形横截面。喷杆11前端上壁并排设有多个喷射孔53。

所述超声发生装置30包括超声换能器31、变幅杆32和导波头33。导波头33的横截面与正对的射流通道的横截面相似，横截面外形尺寸相应缩小nλ，λ为超声波波长。导波头33的轴线与射流通道12的轴线同轴或相切。导波头33产生波长为λmm的超声波，喷射孔14直径d喷=nλ，n为正整数。超声波频率范围为15khz-30khz，通常采用15khz、20khz、25khz。功率密度大于0.3w/cm²，优选0.3,0.5w/cm²。喷射水流温度为35-40℃。

所述射流机构100连接驱动机构50，驱动机构50驱动射流机构100可伸缩地在导向机构40中导向地可伸缩地滑动。所述导向结构40包括与导杆机构10具有相同延伸轴线的固定套管41，固定套管41包括同轴且一体连接的导向管42和驱动管43，驱动管43可旋转地设有所述驱动机构50。导向管42上下左右正对地设有导轮对45，所述导轮对45沿导向管41.1轴向间隔且至少3对；导轮对45无间隙地接触抵压在喷杆体11的外壁。

当所述喷杆机构10为以一横截面沿直线轴线l0延伸的延伸体时，所述驱动机构50包括丝杠螺母副53，其由套筒螺母51和螺旋配合于套筒螺母51中的导向螺环52构成。导向螺环52固定连接射流机构100；当所述喷杆机构10为以一横截面沿凸圆弧曲线a0延伸的延伸体时，所述驱动机构50包括链传动副54，其由传动链55和啮合配合于传动链55中的局部齿环56构成。局部齿环56具有配合齿，配合齿持续啮合于传动链55的相应位置不变。局部齿环56固定连接射流机构100。套筒螺母51连接动力源，动力源使得套筒螺母绕轴线旋转。

优选的是，套筒螺母51尾部固定连接或一体成型有驱动套筒螺母51扰其轴线旋转的驱动齿轮。

切换阀的阀腔21与超声发生装置30的连接结构为：

第一连接结构：阀腔21的出水通道位置同轴线地设有导波头口24，所述导波头33伸入导波头口24，超声发生装置30包括同轴且相邻设置的封液室34和气体封闭室35，变幅杆32液密封地穿过封液室34和气体封闭室35的支撑壁36，气体封闭室35中填充有一定压力的气体，用于封闭封液室34中的压力流体；导波头33和变幅杆32的前部分位于封液室34内，涉及电的超声换能器31位于气体封闭室35内。

第二连接结构：腔体21外壁包括塑胶部21.1和金属壁部21.2，金属壁部21.2作为盖子液密封地设于塑胶部21.1上，金属壁部21.2连接封液室34，使得导波头33接触金属壁部21.2，金属壁21.2壁厚不超过1.5mm。

本实施例为与射流通道同轴线地产生超声波,技术要点为：

喷杆机构10尾部同轴线延伸地连接切换阀20组成射流机构100，产生超声波的方向为与射流通道同轴线或相切线产生超声振动，同时，让喷杆体在导向管中导向，同时在驱动管42中形成丝杠螺母副53完成直线伸缩驱动，或者在驱动管42中形成链传动副54完成圆弧伸缩驱动，用以抵消该超声振动。

实施例2

切换阀与射流通道的同轴连接改进为倾斜角度连接，射流通道端部直接安装超声，其他结构与实施例1相同。

一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，喷杆体11尾部与射流通道轴线l0成倾斜角度α地一体连接y形接入管14，切换阀20的出水通道20.2连接y形接入管14，射流通道12一端的射流通道入口12.1直接安装超声发生装置30，导波头33伸入到射流通道12中一伸入距离l。射流通道12内壁设有多个间隔肋，间隔肋对导波头33轴向导向。

导向管部41.1和安装管部41.2相接处设有封隔部47，所述封隔部47具有内孔，所述内孔过盈配合喷杆体11的外壁，因封隔部47内孔包括橡胶层，该过盈配合抵消了喷杆体的超声震颤。套筒螺母42端部设有封盖46，封盖46封闭了超声振动的噪音，使得喷杆体的运动声音更小。

本实施例为与射流通道同轴线地产生超声波,技术要点为：

喷杆机构10尾部与射流通道轴线成一倾斜角地连接切换阀20组成射流机构100，减少了射流机构100的轴向长度，超声发生装置30直接同轴线安装在射流通道入口，导波头33伸入到射流通道12中一定距离l，增强超声作用强度。

实施例3

改进切换阀与射流通道的同轴连接改进为垂直连接，垂直于射流通道轴线发出超声波，其他结构与实施例1相同。

一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，喷杆机构10尾部同轴线延伸地连接切换阀20组成射流机构100，阀室21顶壁垂直于射流通道轴线地设有超声发生装置30，阀室21包括射流弯道25，所述射流弯道25具有入口通道和与入口通道圆弧过渡地一体连通的出口通道，入口通道垂直于喷杆轴线，出口通道与喷杆同轴线延伸；入口通道的入口设于阀室21的顶壁，入口通道一体连通超声室26，超声室26具有锥形部26.1，导波头33包括锥形头33.1，锥形头33.1配合在锥形部26.1中，超声室26的入口连通阀室21。阀室21同轴固定连接降震套筒27，降震套筒滑动设于套筒螺母51中。

本实施例为与射流通道垂直地产生超声波，技术要点为：

喷杆机构10尾部同轴线延伸地连接切换阀20组成射流机构100，阀室21设有射流弯道25，射流弯道25入口与射流通道垂直地产生超声振动，并通过射流弯道25导入喷杆通道12中。该垂直的超声振动外接降震套筒27，降震套筒27滑动设于套筒螺母51中，受到套筒螺母51的圆周约束，将超声振动的影响降到最低。

实验数据如下：

清洁率，即电子坐便器能够去除黏在人体臀部排泄物的百分比。清洁率是电子坐便器最重要的核心性能指标，用电量、用水量等都是在这一指标达到要求的基础上才有效。

按照gb/t23131-2008《电子坐便器》清洁率测试方法进行；模拟人体排泄物载体采用100ⅹ20mm²,10g模拟人体排泄物涂抹到浸过水的耐水砂纸上，将耐水砂纸放置在固定板上，将固定板按照人体臀部距离设置在电子坐便器座圈的下方，按下电子坐便器控制面板的同一档位的冲洗按钮，喷嘴喷出的水流能喷射到耐水砂纸的中心位置，冲洗1min，冲水结束后，开启暖风最高档运行1min，静置5min。按上述试验方法测试3次，试验时间间隔以每次将冲洗水流加热到最高水温35℃为准，清洁率取3次试验平均值。试验a为坐便器安装本申请的超声射流洗净装置，试验b为不安装超声发生结构的同一卫生洗净装置。具体为同批生产的同一规格的带超声射流的洗净装置600台和不带超声射流的洗净装置600台。

试验条件：环境温度23℃±2℃，相对湿度60-70%，无外界气流，无强烈阳光和其他辐射作用的室内进行。试验电源为单向交流正弦波，电压及频率波动范围不得超过额定值的±1%。进入电子坐便器的水源水温15℃±2℃，水源压力为0.18mpa±0.02mpa。

最低档水压：0.18mpa，中档水压：0.25mpa，最高档水压：0.3mpa。

结果如表1所示。

表1有超声射流与无超声射流的清洗率对照表

从表1看出，同一喷射水压，有超声射流的洗净装置，比无超声射流的洗净装置，清洁率提高至少28%，清洁率提高明显，全部达到规定的清洁率要求，达到规定清洁率要求不易受产品生产质量波动的影响。而无超声射流的洗净装置，则达到规定清洁率要求越高的产品合格率越低，该个体产品因各种质量因素波动达不到规定的清洁率要求。

一种用于清洁人体部位的超声射流洗净装置，在固定套筒中实现喷杆体的伸缩移动的同时实现超声射流，保证喷杆体灵活伸缩且不震颤，相比无超声射流的洗净装置，清洁率提高至少28%，提高了人体部位洗净时的体感舒适性。

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