內空心鋁窗壓力平衡排水系統的製作方法

2023-06-10 01:39:16 1

專利名稱：內空心鋁窗壓力平衡排水系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內空心鋁窗壓力平衡排水系統，特別是針對鋁窗的排水結構，提供一種利用鋁窗內、外壓力平衡原理，以達到平衡排水的目的的排水系統。
背景技術：
鋁窗在現代化建築物中早已成為不可或缺的主要建築構件之一，然而在實際的應用上，傳統的鋁窗仍面臨著一些無法克服的課題，包括氣密性與水密性無法兼顧，以及排水性不佳且無法有效抵抗強風壓力所造成的濺溢、滲水等問題，此如一般單腔式鋁窗或者階梯式鋁窗的設計，該傳統鋁窗通常具有內進水卻無外排水設計，且皆因在設計上並未考慮風壓影響，導致積水容易集中於窗戶軌溝的集水區而在風雨增強後的極短時間內造成濺溢、滲水等現象。因此，在目前眾多衍生、改良的鋁窗結構中，有關鋁窗排水結構遂成為時下鋁窗的設計重點；然而，觀及該改良型的鋁窗設計，無非採取防堵或導流的概念，企圖使雨水不致滲入或將滲入的雨水經導引後排流於室外；惟，因移動式窗戶的縫隙並無法完全阻擋因風壓所造成的雨水滲入，如採防堵方式設計，必然使雨水經由其縫隙而滲入室內或被強力的風壓吹濺入室內，而如採導流方式設計，亦必同時犧牲鋁窗的氣密性，造成水密與氣密無法兼顧的問題，況且如採導流方式的設計，在風雨較大時，因風壓的阻擋往往無法快速有效地排出大部份的積水，導致窗軌容易急速積水，受強力風壓持續影響而造成濺溢、滲水現象。在中國TW已核准的若干專利前案中，即不乏有各種鋁窗的排水結構設計，其中如公告第553302號、第M 251012號、第M觀9171號以及第M 303969號等專利前案，皆屬一種平面階梯式排水設計，主要利用一種排水器或排水緩衝塊嵌裝於鋁窗下橫料外軌板上的排水孔，藉以將積存在窗戶軌溝上的雨水經該排水器或排水緩衝塊內適當的導流構造，最後再由外軌板上的排水孔排出於室外；藉此設計，並可防止室外強風經由排水孔直接吹入而將軌溝上的積水吹濺入室內。惟，所述專利前案的設計，當室外強風增強時，強力的風壓將阻迫排水孔的排水，且當風壓持續加強而大於排水壓力時，強風仍會經由排水孔以及排水器或排水緩衝塊上的導溝縫隙貫入，而在極短時間內將積存於軌溝上的積水吹濺入室內。 因此，雖然習知前案排水器或排水緩衝器可減緩部份的風壓，然而，卻無法改變因強風阻塞排水的缺點，以及風壓過大而造成軌溝集水區滲水的困擾。此外，又如公告第M觀2027號及M觀5609號的專利前案，則在一種平面階梯式鋁窗的外軌板上，設置有可樞轉的活動葉片，配合下橫料導水斜板設計，使積存在軌溝上的雨水因重力作用而經由該活動式葉片排出於室外。然而，上述設計雖然利用活動式葉片封閉於下橫料的排水孔，以阻擋強風的逆吹，惟因室外強風的風壓並非為恆定的壓力，因此當風壓降低時，則活動式葉片仍形成間隙而為瞬間提升的陣風趁隙吹入將積存於窗戶軌溝的積水吹濺入室內；此外，當風壓持續增強時，阻擋使活動式葉片封閉於排水孔，則將使軌溝內積水持續增加，一旦強風貫入軌溝，勢將導致大量的積水被吹滲入室內，造成更大的漏水損害。
另於美國既準的專利前案中，例如發明專利號第5，890，331號，即為有關一種於位於門上的一種窗戶，又或者如各類型單體或雙扇軸開式或橫拉式等的窗戶設計，其中在窗戶下橫料位置設有支撐框座，並於座內設有導流渠道，且渠道內埋設有導流管，藉以將雨水經由該渠道內斜向設置的導流管而導流排放於室外。然而，此習知美國專利前案，相同地，當風雨增強時，強風仍易自外露的導流管處逆向吹入，造成積存於窗框上或溝軌上的雨水產生濺溢，進而滲入室內造成漏水。為了解決現有鋁窗一直以來所存在排水性不佳，避免雨水因風壓影響造成滲漏等問題，同時兼顧鋁窗所需求的氣密及水密性，因此需要一種全新設計，以期有效的解決鋁窗最為基本卻難有突破性解決方案的困擾。

發明內容
鑑於上述的發明背景中所記述現存技術的不足，為了符合產業利益的需求，本發明的目的在於提供一種內空心鋁窗壓力平衡排水系統，其突破現有技術多採用防堵或導流排放的概念，透過利用導入下橫料空心腔室內的雨水與外部的強風壓力間所形成的壓力變化，以減緩所貫入的風壓，同時形成平衡排水作用，將雨水得以有效地排出於室外；除此以外，並因導引入腔室內的雨水阻隔了室外空氣經由腔室進入室內，因此除了確保了鋁窗的水密性之外亦同時保有鋁窗氣密的功能，使鋁窗的氣密與水密得以兼顧，而此為現有技術中所難以克服的盲點。為實現上述目的，本發明公開了一種內空心鋁窗壓力平衡排水系統，包含一鋁窗的下橫料，該下橫料為內空心式設計，其上除了設有提供窗扇滑行的內、外窗軌外，其特徵在於該下橫料的空心腔室內間隔設有多個相互貫連的儲水腔室，從而構成由內向外且交錯流向的排水渠道；在下橫料的框體與窗軌之間形成集水區的軌溝，軌溝內設有導水孔以將雨水導流入儲水腔室；在最後的儲水腔室的室外側設有排水孔，以使前述各腔室所構成的排水渠道內所流經的雨水經由該排水孔排出於室外；由此利用導入下橫料空心腔室內的雨水與外部的強風壓力間所形成的壓力變化， 以減緩所貫入的風壓，同時形成平衡排水作用，將雨水得以有效地排出於室外。其中，該多個儲水腔室為三個互為貫連的儲水腔室，由一橫隔板及一直立隔板以橫T形組合間隔形成，且橫隔板為一由室外側朝室內側傾斜的斜板，其所間隔的上半部形成第一儲水腔室，與位於右側的第二儲水腔室之間設有貫孔相互貫通；另橫隔板間隔的下半部則為最後的儲水腔室，其與位於右側的第二儲水腔室之間亦設有貫孔相互貫通；位於前述空心腔室底部的底板呈由室內側朝室外側傾斜的型態，而由前述三儲水腔室組成由內向外的排水渠道；藉由上述三個儲水腔室所構成具交錯流向的排水渠道，使導流入儲水腔室的雨水得經由該排水渠道排出於室外。其中，在下橫料的框體與其上的窗軌之間的軌溝的底板為一斜板，以導引積水由室內側流向室外側，且在軌溝之間設有貫孔，以提供積水由位在室內側較高位的軌溝流向位在室外側較低位的軌溝。
其中，儲水腔室內儲水空間的整體容積壓力大於室外側的風壓，亦即當室外側風壓與儲水腔室的儲水水壓等壓平衡時，則儲水液面與導水孔的垂直距離需維持適當的距離，以提供液面浮動的水位高度距離，同時避免儲水之溢出導水孔。其中，在最後的儲水腔室室外側的排水孔位置或者其他儲水腔室間的貫孔位置， 設置有具逆止作用的排水活葉，從而使儲水腔室內的儲水經由該排水活葉單向排出，但室外側強風則受逆止排水活葉影響，不易貫入儲水腔室，以減緩儲水腔室的風壓阻力。通過上述結構，本發明將鋁窗下橫料的內空心腔室設為多個相互貫連的儲水腔室，多腔室之間並形成一交錯流向的排水渠道並以貫孔加以連通；另於鋁窗的軌溝上設有導水孔將雨水集中依序導入前述的儲水腔室，且在最後儲水腔室的室外側設有排水孔，以將腔室內的雨水排出於室外。由於本發明利用多個儲水腔室而構成長距離且交錯的排水渠道，使經由室外排水孔逆向貫入腔室內的強風壓力透過內部腔室左右交錯的流向及轉折後，因距離增加而獲得減緩，並因而延遲了對軌溝內導水孔的壓力，使軌溝內雨水得以集中導入各個儲水腔室。當風雨增強時，位於最後的儲水腔室的排水孔受風壓阻擋將無法開啟排水，然而，由於本發明內部多個儲水腔室所形成交錯排水流向設計，減緩了入內的風量與風壓，因此不影響窗戶軌溝內導水孔的持續導流雨水入各個儲水腔室，當風雨持續而導入的雨水到達一定量後，腔室內的水壓即形成對抗室外側強風的反作用力，進而使兩側壓力平衡，將阻擋強風繼續貫入腔室，因而避免因強風吹濺軌溝的積水而滲入室內，並達到隔絕室外空氣的氣密效果；如軌溝內的雨水持續導流入各個腔室內，使腔室內水壓大於室外側風壓時，則腔室內即形成負壓，基於流體由高壓流向低壓的原理，使腔室內儲水經由排水孔而排出於室外，及至水壓與風壓回復等壓平衡時為止，因此達到本發明平衡排水的目的。有關前述空心鋁窗內儲水腔室的數量與容積，以及儲水腔室所形成的排水渠道距離均可透過精確的計算，並模擬進水量與室外強陣風的壓力關係而獲得，因此本發明可透過事先的計算與評估而適用於各種不同地區、樓高或者各種天候狀況的需求，能有效解決鋁窗滲水與排水的基礎問題。另外，本發明亦可在儲水腔室間的貫孔與室外側的排水孔上設置具逆止作用的排水活葉，用以減緩由排水孔逆向貫入腔室的風壓而提高鋁窗的氣密性。


圖1為本發明內空心鋁窗壓力平衡排水系統的立體圖；圖2為本發明內空心鋁窗壓力平衡排水系統的剖視圖；圖3為本發明內空心鋁窗壓力平衡排水系統的剖視儲水示意圖；圖4為本發明內空心鋁窗壓力平衡排水系統排水口加裝排水活葉剖視圖；以及圖5為本發明內空心鋁窗壓力平衡排水系統模擬測試條件座標圖。
具體實施例方式本發明在此所探討的方向為一種內空心鋁窗的排水系統，尤指一種利用壓力平衡關係而達到平衡排水的結構安排。為了能徹底地了解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發明的施行並未限定於熟悉此技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要的限制。本發
5明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。請同時參閱圖1及圖2所示，為本發明所提供的內空心鋁窗壓力平衡排水系統的立體圖及剖視圖。本發明包含一鋁窗的下橫料1，該下橫料1為內空心式設計，其上除了設有提供窗扇滑行的內、外窗軌11、12外，該下橫料1的空心腔室則間隔成多個相互貫連的儲水腔室。為便於說明起見，本發明以三個互為貫連的儲水腔室2、3、4做為本發明的一較佳實施例，但並不因此而限制本發明的範圍；如圖所示，其中位於下橫料1空心腔室內的三個儲水腔室2、3、4由一橫隔板20及一直立隔板30以橫T形組合間隔形成，且橫隔板20為一由室外側朝室內側傾斜的斜板，其所間隔的上半部形成第一儲水腔室2，與位於右側的第二儲水腔室3之間設有貫孔5相互貫通；另橫隔板20所間隔的下半部則為最後儲水腔室4， 其與位於右側的第二儲水腔室3之間亦設有貫孔6相互貫通；至於位於前述空心腔室底部的底板40，亦設計呈由室內側朝室外側傾斜的型態，而由前述三儲水腔室2、3、4組成由內向外的排水渠道；藉由上述三個儲水腔室2、3、4所構成具交錯流向的排水渠道，使導流入儲水腔室2、3、4的雨水得經由該排水渠道排出於室外。另外，在下橫料1的框體與其上的窗軌11、12之間形成集水區的軌溝13、14，該軌溝13、14的底板為一斜板設計，以導引積水由室內側流向室外側，且在軌溝13、14之間亦設有貫孔15，以提供積水由位在室內側較高位的軌溝14流向位在室外側較低位的軌溝13 ；此外，則在該鋁窗較低位的軌溝13上設有導水孔7以將集水區內雨水集中導流入儲水腔室2、3、4，而由於所述相互貫連的儲水腔室 2、3、4之間構成一交錯流向的排水渠道，其間並以貫孔5、6加以連通，使前述經由導水孔7 導入的雨水得以依序導流入由各個儲水腔室2、3、4所構成的排水渠道。另在最後的儲水腔室4的室外側則設有排水孔8，以提供前述各個腔室所構成的排水渠道內所流經的雨水經由該排水孔8排出於室外。如圖2及圖3所示，由於本發明利用多個儲水腔室2、3、4所構成的長距離排水渠道，使經由室外排水孔8逆向貫入腔室內的強風壓力(如實線箭頭所示)透過內部腔室左右交錯的流向及轉折後，因距離增加而獲得減緩，並延遲對軌溝13、14內導水孔7的壓力， 使因風雨流至軌溝13、14集水區內的積水得以集中經由該導水孔7向下依序導流入各個儲水腔室2、3、4內(如虛線箭頭所示)。當風雨增強時，位於最後的儲水腔室4的排水孔 8受風壓F 1阻擋而無法開啟排水，然而，由於本發明內部三個儲水腔室2、3、4所形成交錯排水渠道設計，減緩了入內的風量與風壓，而不影響窗戶軌溝13內導水孔7的持續導流雨水入各個儲水腔室2、3、4內，當風雨持續且所導入儲水腔室2、3、4內的雨水到達一定水量後，儲存於腔室2、3、4內的水壓F 2即形成相對於室外側強風壓力F 1的抵抗壓力(如圖 3所示)，而使兩側形成壓力平衡，將阻擋強風的繼續貫入儲水腔室2、3、4，除可避免因強風吹濺軌溝13、14的積水而滲入室內，同時並可達到隔絕室外空氣的氣密效果，因而使氣密與水密得以兼顧。如軌溝13、14內的雨水持續導流入各個儲水腔室2、3、4內，使腔室2、3、 4內水壓大於室外側風壓時，使腔室2、3、4內形成負壓，因水壓F2大於封閉排水孔8側的風壓Fl造成的壓力失衡，基於流體由高壓流向低壓的原理，因而使腔室2、3、4內的儲水得以經由排水孔8排出於室外，及至水壓F2與風壓Fl再次回復為等壓平衡狀態時為止。因此，位於儲水腔室2、3、4內的水壓F2，其相對於室外側風壓Fl而維持一定的壓力以確保兩側的壓力平衡，進而達到平衡排水的目的；相同地，當風雨停止時，室外風壓Fl為零時，則位於儲水腔室2、3、4內的儲水即會流向壓力較低的室外側，而完全經由排水孔8排出於室外。再者，如圖3所示，有關前述內空心鋁窗儲水腔室2、3、4的數量與容積，以及儲水腔室2、3、4所形成的排水渠道距離均可透過精確的計算方式，模擬進水量與室外強陣風的風壓關係而獲得，因此使本發明可適用於各種不同的地區、樓高或者各種不同的天候狀況的需求，有效解決鋁窗滲水與排水的基礎問題。為避免經由導水孔7導流入儲水腔室2、3、 4的雨水不致溢流至軌溝13、14的集水區，在設計上，儲水腔室2、3、4內儲水空間的整體容積壓力，需大於室外側的風雨壓力，亦即當室外的側風壓Fl與儲水腔室2、3、4的儲水水壓 F2等壓平衡時，則儲水液面與導水孔7的垂直距離h(如圖3所示)必需維持適當的距離， 以提供液面浮動的水位高度距離，同時避免儲水溢出導水孔7。請再參看圖4所示，為了減緩室外側強風由排水孔8的逆向貫入儲水腔室2、3、4 的風壓，同時確保平時鋁窗的氣密性，本發明另在最後的儲水腔室4室外側的排水孔8位置，或者其他儲水腔室2、3間的貫孔5、6位置，設置有一具逆止作用的排水活葉9，亦即可使儲水腔室2、3、4內的儲水可經由該排水活葉9單向排出，但室外側強風則受逆止排水活葉 9影響，較不易貫入儲水腔室2、3、4，以減緩儲水腔室2、3、4的風壓阻力，使軌溝13、14得以順利導流入各儲水腔室2、3、4，提高鋁窗的氣密性。以下為本發明實際在實驗室中模擬室外強陣風所進行排水性測試結果1、測試條件中國國家標準(CNS)最高水密等級風壓250pa 750pa kg f/m2 ；風力8 12 級強風；陣風頻率4秒；水量4L/min ；排水孔壓力25. 5 76. 53kg f/m2。(如圖5所示模擬陣風循環座標圖)2、受測鋁窗規格1200X1200內空心下橫料平均深度39m/m ；排水孔5X^m/m ；淨水壓力深度(H) X密度 (D) (39m/mXl = 39kg f/m2)3、測試結果經測試當儲水腔室2、3、4內導入的儲水量達到4. 66L時，室外側風壓與儲水腔室 2、3、4內水壓即可達到等壓平衡，並使下橫料內側不濺水、溢出。且經測試約有35%的測試時間排水孔8均為開啟排水，且排水量大於進水量。實際新型設計經測試計算淨水壓力達到51kg f/m2，儲水腔室2、3、4的排水量及進水量在39kg f/m2達到平衡。新型進水壓力遠大於平衡值39kg f/m2表示可耐更高級的強水強雨下達排水目的，經計算可在1178. 5pa風壓下約10 14陣風以上。由以上的測試可知，本發明在我國中國國家標準CNS最高等級強陣風的測試條件下，經精確計算後選用特定的內空心鋁窗下橫料規格，亦即特定的儲水腔室進水深度(容積)，使本發明在強陣風的風壓下，仍可正常排水，且其排水量遠大於進水量，使該下橫料不會產生積水並受風壓影響吹濺入室內造成滲水情形，足證本發明確能符合實際產業上的需求。顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附屬的申請專利範圍權利要求加以理解，除了上述詳細的描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。
權利要求
1.一種內空心鋁窗壓力平衡排水系統，包含一鋁窗的下橫料，該下橫料為內空心式設計，其上除了設有提供窗扇滑行的內、外窗軌外，其特徵在於該下橫料的空心腔室內間隔設有多個相互貫連的儲水腔室，從而構成由內向外且交錯流向的排水渠道；在下橫料的框體與窗軌之間形成集水區的軌溝，軌溝內設有導水孔以將雨水導流入儲水腔室；在最後的儲水腔室的室外側設有排水孔，以使前述各腔室所構成的排水渠道內所流經的雨水經由該排水孔排出於室外；由此利用導入下橫料空心腔室內的雨水與外部的強風壓力間所形成的壓力變化，以減緩所貫入的風壓，同時形成平衡排水作用，將雨水得以有效地排出於室外。
2.如權利要求1所述內空心鋁窗壓力平衡排水系統，其特徵在於，該多個儲水腔室為三個互為貫連的儲水腔室，由一橫隔板及一直立隔板以橫T形組合間隔形成，且橫隔板為一由室外側朝室內側傾斜的斜板，其所間隔的上半部形成第一儲水腔室，與位於右側的第二儲水腔室之間設有貫孔相互貫通；另橫隔板間隔的下半部則為最後的儲水腔室，其與位於右側的第二儲水腔室之間亦設有貫孔相互貫通；位於前述空心腔室底部的底板呈由室內側朝室外側傾斜的型態，而由前述三儲水腔室組成由內向外的排水渠道；藉由上述三個儲水腔室所構成具交錯流向的排水渠道，使導流入儲水腔室的雨水得經由該排水渠道排出於室外。
3.如權利要求1所述內空心鋁窗壓力平衡排水系統，其特徵在於，在下橫料的框體與其上的窗軌之間的軌溝的底板為一斜板，以導引積水由室內側流向室外側，且在軌溝之間設有貫孔，以提供積水由位在室內側較高位的軌溝流向位在室外側較低位的軌溝。
4.如權利要求1所述內空心鋁窗壓力平衡排水系統，其特徵在於，儲水腔室內儲水空間的整體容積壓力大於室外側的風壓，亦即當室外側風壓與儲水腔室的儲水水壓等壓平衡時，則儲水液面與導水孔的垂直距離需維持適當的距離，以提供液面浮動的水位高度距離， 同時避免儲水之溢出導水孔。
5.如權利要求1所述內空心鋁窗壓力平衡排水系統，其特徵在於，在最後的儲水腔室室外側的排水孔位置或者其他儲水腔室間的貫孔位置，設置有具逆止作用的排水活葉，從而使儲水腔室內的儲水經由該排水活葉單向排出，但室外側強風則受逆止排水活葉影響， 不易貫入儲水腔室，以減緩儲水腔室的風壓阻力。
全文摘要
本發明提供一種內空心鋁窗壓力平衡排水系統，主要利用鋁窗下橫料的內空心腔室設為由多個相互貫通的儲水腔室組成，並形成一交錯流向的排水渠道；另於鋁窗軌溝上設有導水孔以將雨水集中依序導入各儲水腔室，且在最後儲水腔室的室外側設有排水孔，以將腔室內的雨水排出於室外。由於該多個儲水腔室構成長距離且交錯的排水渠道，使經由排水孔室外逆向貫入腔室內的風壓獲得減緩，使軌溝內積水得以導流入儲水腔室，並藉由鋁窗內、外壓力的變化而達到平衡排水的目的，同時兼顧鋁窗的氣密與水密性。另於本發明儲水腔室間的貫孔與室外側排水孔上設逆止排水活葉，從而減緩所貫入的風壓而提高鋁窗的氣密性。
文檔編號E06B7/14GK102278048SQ20101019421
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月8日 優先權日2010年6月8日
發明者王恆男 申請人:毅鑫實業股份有限公司