TWI531713B

TWI531713B - Automatic ventilation and exhaust ventilation windows without electricity

Info

Publication number: TWI531713B
Application number: TW102116206A
Authority: TW
Inventors: Xi-Xun Cai; Bo-Song Yang
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2016-05-01
Also published as: TW201443327A

Description

無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置

本發明是有關於一種無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置，特別是指一種利用氣壓缸伸縮產生位移變化量，進而使氣窗產生自動開啟、關閉狀態的無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置。

一般建築物如公共場所、大樓內部為預防火災發生，因此裝設煙霧探測器(smoke detector)及火警受信總機(fire-alarm control panel)等消防設備，於煙霧探測器偵測出有煙霧時，傳送信息至火警受信總機，藉由火警受信總機發出火災警報通知相關人員，並灑水控制火勢等。

再者，現有的建築物發生火災時，為使人員不受火災悶燒時產生濃煙嗆傷，因此，在建築物內設有排煙通道或排煙窗，以排除火災濃煙。現有的排煙窗的開啟、關閉狀態均是透過人力或電力驅動。但是排煙窗之設置位置，大都均設於建築物的高處，因此，若透過人力要開啟或關閉排煙窗就較為困難，可能另製備工具才能開啟或關閉排煙窗，相當不便。而電力驅動的排煙窗，詳細來說透過驅動機構的電動馬達改變運動方向及速度，而帶動排煙窗進行啟閉的作動。然而，火災發生時，電力可能受影嚮而中斷，無法有效地帶動排煙窗開啟，進而無法排煙，有可能導致人員嗆傷而致死亡，對人員生命安全造成危害。

因此，本發明之目的，即在提供一種不需用電，且可自動通風及自動排煙並更具安全性的無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置。

本發明目的及解決背景技術問題是採用以下技術方案來實現的，依據本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置，包含：一氣窗，包括一窗外框，及一可樞轉地裝設於該窗外框的窗內框，該窗外框具有一下框條、一設置於該下框條相對側的上框條，及二個分別連接該下框條與該上框條兩相對側的直立框條，該窗內框分別具有二個相間隔的縱向框條及二個相間隔的橫向框條，其中一的該橫向框條是樞接於該窗外框的該下框條上側；及一驅動機構，設置於該氣窗的一側，其包括有一曲柄、一固定件，及一氣壓缸，該曲柄設置且凸伸該窗外框的其中一直立框條，該固定件設置該窗內框的縱向框條，該氣壓缸具有一中空且呈氣密狀態並連接於該曲柄的缸體、一個一端設置於該固定件的活塞桿、一設置於該活塞桿一端的活塞，及一復位彈簧，該活塞將該缸體內部分隔為一第一容室及一第二容室，該活塞桿對應穿設於該第二容室，該復位彈簧套設於該活塞桿且抵接於該活塞，該第一容室盛裝工作流體，該工作流體隨環境溫度上升而壓力上升，推動該活塞桿朝該缸體開口外移動，形成該氣壓缸拉伸而使窗內框開啟一角度；該工作流體隨環境溫度下降而壓力下降，該復位彈簧對該活塞桿偏壓，使該活塞桿朝該缸體內移動，形成該氣壓缸壓縮而使該窗內框關閉。

本發明的目的及解決背景技術問題還可以採用以下技術手段進一步實現。

較佳地，其中，環境溫度到達預定一第一溫度，該窗內框相對該下框條開啟一第一角度。

較佳地，其中，環境溫度到達預定一第二溫度，該第二溫度低於該第一溫度，該窗內框相對該上框條關閉。

本發明另一目的，即在提供一種不需用電，且可自動通風及自動排煙並更具安全性的無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置。

於是，本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置，包含：一氣窗，包括一窗外框，及一可樞轉地裝設於該窗外框的窗內框，該窗外框具有一下框條、一設置於該下框條相對側的上框條，及二個分別連接該下框條與該上框條兩相對側的直立框條，該窗內框分別具有二個相間隔縱向框條及二個相間隔的橫向框條，其中一的該橫向框條是樞接於該上框條的下方，該曲柄設置且凸伸該窗外框的其中一直立框條，該固定件設置在相對應的該窗內框的縱向框條；及一驅動機構，設置於該氣窗的一側，其包括有一曲柄、一固定件，及一氣壓缸，該曲柄設置且凸伸該窗外框的其中一直立框條，該固定件設置在相對應的該窗內框的縱向框條，該氣壓缸具有一中空且呈氣密狀態並連接於該曲柄的缸體、一個一端設置於該固定件的活塞桿、一設置於該活塞桿一端的活塞，及一復位彈簧，該活塞將該缸體內部分隔為一第一容室及一第二容室，該活塞桿對應穿設於該第二容室，該復位彈簧套設於該活塞桿且抵接於該活塞，該第一容室盛裝工作流體，當該工作流體隨環境溫度上升而壓力上升，推動該活塞桿朝該缸體開口外移動，形成該氣壓缸拉伸狀態而使窗內框開啟一角度；當該工作流體隨環境溫度下降而壓力下降，該復位彈簧對該活塞桿偏壓，使該活塞桿朝該缸體內移動，形成該氣壓缸壓縮狀態而使該窗內框關閉。

較佳地，其中，環境溫度到達預定一第一溫度，該窗內框相對該上框條開啟一第二角度。

較佳地，其中，環境溫度到達預定一第二溫度，該第二溫度低於該第一溫度，該窗內框相對該下框條關閉。

較佳地，其中，該工作流體為混合冷媒。

較佳地，其中，該混合冷媒為R290冷媒與R600a冷媒。

本發明之功效在於：透過工作流體的壓力與環境溫度的關係是呈正比的特性，且復位彈簧對該活塞桿偏壓使氣壓缸壓縮，使氣窗的窗內框開啟或關閉，來逹到自動通風及自動排煙的效果，將室內空氣品質保持良好的狀態，不需要額外的馬達控制並消耗電力，更具綠能環保，另一方面，不必擔心火災發生時，電力中斷而無法有效開啟窗內框，更能提高產品信賴性及可靠度。

1‧‧‧氣窗

11‧‧‧窗外框

111‧‧‧下框條

112‧‧‧上框條

113‧‧‧直立框條

12‧‧‧窗內框

121‧‧‧橫向框條

122‧‧‧縱向框條

13‧‧‧玻璃窗

14‧‧‧鉸鏈部

141‧‧‧鉸鏈

2‧‧‧驅動機構

21‧‧‧曲柄

22‧‧‧固定件

23‧‧‧氣壓缸

231‧‧‧缸體

232‧‧‧活塞桿

233‧‧‧活塞

234‧‧‧復位彈簧

235‧‧‧第一容室

236‧‧‧第二容室

3‧‧‧工作流體

α‧‧‧第一角度

β‧‧‧第二角度

本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一說明本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置的一第一較佳實施例的立體圖，且一窗內框開啟一角度；圖2是一對應圖1的該較佳實施例的立體分解圖；圖3是一沿圖1中的線3-3所截取的剖視圖；圖4是一該較佳實施例的一氣壓缸的部分剖視圖；圖5是一說明該較佳實施例的混合冷媒蒸氣壓力與溫度之關係圖；圖6是一說明該較佳實施例的該窗內框關閉的前視圖；圖7是一沿圖6中的線7-7所截取的剖視圖；圖8是一說明本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置的一第二較佳實施例的剖視圖，且一窗內框開啟一角度；及圖9是一說明該較佳實施例的該窗內框關閉的剖視圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

下列較佳實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。

參閱圖1、圖2與圖3，本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置之一第一較佳實施例用以安裝在建築物的樓層的高處(圖未示)，並包含一氣窗1及一驅動機構2。

氣窗1包括一前視輪廓呈矩形的窗外框11、一可樞轉地裝設於該窗外框11且前視輪廓呈矩形的窗內框12、一設置於窗內框12的玻璃窗13，一樞接窗外框11與窗內框12的鉸鏈部14。窗外框11具有一下框條111、一設置於該下框條111相對側的上框條112，及二個分別連接下框條111與上框條112兩相對側的直立框條113。窗內框12具有二個間隔相距的橫向框條121，及二個分別連接橫向框條121兩相對側的縱向框條122。鉸鏈部14具有二個間隔排列的鉸鏈141(hinge)。窗內框12鄰近下框條111的橫向框條121是透過二鉸鏈141樞接於該下框條111的上方，此款氣窗1是屬於下懸窗(hopper window)。

參閱圖1、圖2、圖3與圖4，驅動機構2設罝於氣窗1的短邊的其中一側，在本實施例中，驅動機構2是設置於氣窗1的右側，然則，不以此為限，也可以設置於氣窗1的左側。驅動機構2包括一設置且凸伸窗外框11的直立框條113的曲柄21、一設置窗內框12的縱向框條122的固定件22，及一氣壓缸23。氣壓缸23具有一中空且呈氣密狀態並連接於曲柄21的缸體231、一個一端設置於固定件22的活塞桿232、一設置於活塞桿232一端的活塞233，及一復位彈簧234，活塞233將缸體231內部分隔為一第一容室235及一第二容室236，活塞桿232對應穿設於該第二容室236，復位彈簧234套設於活塞桿232且抵接於活塞233，第一容室235盛裝工作流體3。其中，工作流體3選擇沸點低於攝氏0度之冷媒介質，其原因在於冷媒沸點越低越容易在於環境下由液態蒸發成氣態，因此選用R290冷媒與R600a冷媒所組成的混合冷媒，其中，R290冷媒與R600a冷媒的組成比例為50%：50%。將R290冷媒與R600a冷媒的特性整理如表1所示。

特別說明的是，混合冷媒的壓力與環境溫度的關係是呈正比，也就是說混合冷媒隨環境溫度上升而壓力上升；相反地，混合冷媒隨環境溫度下降而壓力下降。將混合冷媒蒸氣壓力與溫度之關係繪製如圖5所示。

以下說明本較佳實施例無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置的作動方式。

參閱圖3與圖4，環境溫度逐漸上升，如室內溫度過高或發生火災，此時混合冷媒隨環境溫度上升而壓力上升，而汽化成氣體，並利用熱脹冷縮的原理，使第一容室235內的壓力上升，且混合冷媒的飽和蒸汽壓力與活塞233面積之乘積所得之推力，大於復位彈簧234壓縮行程與彈性係數，之乘積，能推動活塞桿232朝缸體231開口外移動，並壓縮復位彈簧234，而使復位彈簧234蓄積一彈力，形成氣壓缸23拉伸，由於氣壓缸23只有徑向的長度變化，若帶動氣窗1旋轉，須利用曲柄21及氣壓缸23的組合，使氣壓缸23的直線位移轉換成旋轉位移，而使窗內框12開啟一第一角度α。當環境溫度到達預定一第一溫度，窗內框12相對下框條111開啟一第一角度α。在本實施例中，第一溫度為攝氏40度，第一角度α以45度為最佳，留有較多空隙可以讓熱空氣或煙霧能直接向上擴散而排出，且能通風交換空氣。若開啟的第一角度α大於45 度，導致空隙過小，無法將熱空氣或煙霧順利排出；相反地，若開啟的第一角度α小於45度，勢必活塞桿232行程要更長，但排煙效果增益有限，不具經濟效益。

參閱圖4、圖6與圖7，環境溫度逐漸下降，如室內溫度降低或火災解除，此時混合冷媒隨環境溫度下降而壓力下降，混合冷媒飽和蒸汽壓力與活塞233面積之乘積所得之推力，應該小於復位彈簧234壓縮行程與彈性係數之乘積，而復位彈簧234釋放一彈力，使復位彈簧234對該活塞桿232偏壓，使活塞桿232朝缸體231內移動，形成氣壓缸23壓縮而使窗內框12關閉。具體而言，當環境溫度預定一第二溫度，窗內框12相對上框條112完全關閉，在本實施例中，第二溫度為攝氏20度。

若環境溫度介於攝氏40度與攝氏20度之間，依據不同溫度使氣壓缸23伸長的長度不同，並利用曲柄21及氣壓缸23的組合，進而使氣窗1的窗內框12開啟不同角度。

本較佳實施例無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置，透過工作流體3的壓力與環境溫度的關係是呈正比的特性，帶動氣壓缸23伸長，且復位彈簧234對該活塞桿232偏壓使氣壓缸23壓縮，使氣窗1的窗內框12開啟或關閉，來達到自動通風及自動排煙的效果，而本實施例因應環境溫度變化，使室內及室外空氣流通，可降低空調(圖未示)負荷，將室內空氣品質保持在良好的狀態。

與先前技術相較，本較佳實施例的氣窗1的窗內框12開啟或關閉，不需要額外的馬達(圖未示)控制並消耗電力、不需煙霧探測器(圖未示)回饋信息告知，且不依靠人力開啟或關閉氣窗(圖未示)，可節能減碳，更符合現今綠色建築的潮流，能裝設於公共場所消防設施之緊急排煙，或居家環境之通風對流。另一方面，不必擔心火災發生時，電力中斷而無法有效開啟窗內框12，更能提高產品信賴性及可靠度

參閱圖8與圖9，是本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置的第二較佳實施例，與第一較佳實施例大致相同，不同處在於氣窗1的型態，窗內框12的橫向框條121是透過二鉸鏈141樞接於該上框條112的下方(圖8與圖9僅顯示其中之一鉸鏈141)，而非第一較佳實施例的窗內框12的橫向框條121是樞接於該下框條111的上方(見圖3)，此款氣窗1是屬於上懸窗(top-hung window)。

本較佳實施例無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置的作動方式，與第一較佳實施例大致相仿，不同處在於氣窗1的窗內框12的開啟狀態，當環境溫度到達預定一第一溫度，窗內框相對上框條開啟一第二角度β。在本實施例中，第一溫度為攝氏40度，第二角度β以90度為最佳，如圖8所示。若開啟的第二角度β小於90度，導致空隙過小，由於熱空氣或煙霧上昇受到玻璃窗13阻擋，無法將熱空氣或煙霧順利排出，從而降低排煙效率。相反地，當環境溫度到達預定一第二溫度，該窗內框12相對該下框條111關閉，在本實施例中，第二溫度為攝氏20度，如圖9所示。

綜上所述，本發明無需電力的自動啟閉排煙通風氣窗裝置，透過工作流體3的壓力與環境溫度的關係是呈正比的特性，且復位彈簧234對該活塞桿232偏壓使氣壓缸23壓縮，使氣窗1的窗內框12開啟或關閉，來逹到自動通風及自動排煙的效果，將室內空氣品質保持良好的狀態，不需要額外的馬達控制並消耗電力，更具綠能環保，另一方面，不必擔心火災發生時，電力中斷而無法有效開啟窗內框12，更能提高產品信賴性及可靠度，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。