大同大學數位論文

以 人 因 評 估 水 龍 頭 操 作 力 量 之 研 究 Appraisal for water faucet operation strength by human factors 研 究 生 : 林 秉 鋒 (Bing-Fong Lin) 指 導 教 授 : 吳 志 富 (Prof. Chih-Fu Wu) 大 同 大 學 工 業 設 計 研 究 所 碩 士 論 文 Thesis for Master of Science Department of Industrial Design Tatung University 中 華 民 國 一 百 年 九 月 September 2011

謝 誌 本 論 文 承 蒙 指 導 教 授 本 校 工 業 設 計 研 究 所 所 長 吳 志 富 教 授 的 竭 力 指 導 與 幫 助, 不 吝 提 供 寶 貴 時 間 與 學 生 檢 討 評 論, 更 在 過 程 中 訓 練 學 生 熟 悉 研 究 的 條 理 及 報 告 製 作 的 流 程, 使 學 生 學 習 到 更 多 的 學 術 理 論 及 相 關 專 業 知 識, 獲 益 甚 多, 實 感 激 不 盡 另 外, 也 感 謝 於 研 究 期 間 一 起 共 同 努 力 製 作 架 設 試 驗 機 具 與 試 驗 資 料 後 製 整 理 的 學 弟 們, 謝 謝 大 家 付 出 時 間 與 體 力 來 共 同 完 成 這 個 研 究, 雖 然 四 處 尋 找 器 材 很 辛 苦, 每 天 做 試 驗 做 到 半 夜 很 累, 但 是 我 們 還 是 一 起 完 成 了, 再 次 感 謝 各 位 教 授 與 同 學, 這 篇 論 文 是 大 家 共 同 的 成 果, 謝 謝 各 位, 謝 謝 林 秉 鋒 謹 誌 2010 September i

ABSTRACT Delicate limb movements are high demanding performance for the elders and the upper body handicapped people. As the result, usability of barrier-free facilities is highly concerned in the face of physical deficiency condition especially as grip strength insufficiency, and physical disabilities. On the other part, the upper body suffers the limited force restrictions, and consequently operation force has to be normalized appropriately. Among many obstacles in their daily lives, the use faucet are the hardest situation they encounter. Related compliance cannot be clarified resulted from the lack of standards or criteria in the examination of precise operation force. The objective of this project is to research on testing method of precise force measurement in use and certificate the operation performance of faucet. The procedure is considered to approve the evidence on certification and examination of faucet, as well as the reference for CNS revision. On the bases of a quality environment with superior equipments and materials, the expectation of this study is to achieve the ultimate goal of Holistic Care within living environment, and to promote the quality of barrier-free environment as well as seamless connection between barrier-free facility verification and Holistic Care Architecture Technology Program ii

throughout establishing performance standards and force application examination. The study concentrates on performance of faucets and handles of sliding and hinged. Standards of performance will be drafted under consideration toward restrictions in delicate movements of the upper body disabilities or older people. Furthermore, measurement in scientific process is applied to force application in faucet(opening or closing force) use. The conclusion will also address the standards of operation, suggestions or even referential regulations of force application examination. standard. Keywords: faucet, force, torque, examination, performance iii

摘 要 一 研 究 緣 起 由 於 部 分 上 肢 障 礙 者 或 高 齡 者 無 法 進 行 旋 轉 等 巧 緻 動 作, 所 以 無 障 礙 設 施 必 須 考 慮 其 操 作 性 ; 另 部 分 上 肢 力 量 受 到 限 制, 所 以 所 需 之 操 作 力 量 亦 須 有 適 度 之 規 範, 其 中 水 龍 頭 之 操 作 為 日 常 生 活 中 最 常 面 臨 之 問 題 惟 因 目 前 國 內 並 無 前 項 設 施 之 操 作 性 能 標 準, 及 精 確 量 測 操 作 力 量 之 檢 測 方 法, 所 以 後 續 規 範 無 法 有 效 評 估 因 應 前 述 問 題, 研 究 訂 定 水 龍 頭 之 操 作 使 用 性 能 標 準 及 如 何 精 確 量 測 操 作 所 需 力 量 之 檢 測 方 法, 以 作 為 未 來 推 動 水 龍 頭 認 證 及 檢 測 之 依 據, 同 時 亦 可 作 為 增 訂 修 正 CNS 相 關 規 定 參 考 基 於 良 好 的 設 備 及 材 料 為 優 良 環 境 建 置 之 基 礎, 本 研 究 期 望 藉 由 明 確 之 操 作 使 用 性 能 標 準 及 操 作 力 量 檢 測 方 法, 配 合 全 人 關 懷 建 築 科 技 計 畫, 推 動 無 障 礙 設 備 檢 測 認 證, 以 達 到 無 縫 銜 接, 提 昇 整 體 無 障 礙 環 境 之 品 質 標 準, 確 實 達 到 建 置 關 懷 全 人 居 住 環 境 之 目 標 二 研 究 方 法 及 過 程 為 更 進 一 步 瞭 解 受 測 者 對 水 龍 頭 所 產 生 的 推 力 拉 力 扭 力 等 不 同 力 量 方 式, 本 研 究 設 計 適 當 的 夾 具, 建 立 一 套 專 用 量 測 系 統 來 量 測 水 龍 頭 之 推 拉 力 及 扭 距 等 受 力 及 時 間 歷 程 此 系 統 由 四 個 部 份 所 組 成 :(1) 專 用 水 龍 頭 夾 具 水 龍 頭 固 定 量 測 座 (2) 力 量 傳 感 器 (Load cell) iv

扭 矩 感 測 器 (Torque Sensor) 及 信 號 放 大 器 (Charge Amplifier) (3) A/D 信 號 擷 取 卡 (4) 筆 記 型 電 腦 所 組 成 ( 含 紀 錄 分 析 軟 體 ) 其 過 程 也 可 分 為 六 個 部 分 :(1) 先 依 照 不 同 種 類 知 測 量 力 ( 扭 力 拉 力 ) 利 用 砝 碼 進 行 校 正, 獲 得 校 正 方 程 式,(2) 將 所 要 量 測 的 水 龍 頭 固 定 於 底 座 或 固 定 架 上,(3) 操 作 水 龍 頭, 將 力 量 傳 感 器 或 扭 距 感 測 測 所 得 之 訊 號 以 信 號 放 大 器 放 大 之 後 再 以 A/D 信 號 擷 取 器 將 所 測 得 的 數 值 輸 入 電 腦 之 中 (4) 使 用 Wavescan 這 套 軟 體 將 所 記 錄 的 訊 號 轉 換 成 橫 軸 為 時 間 縱 軸 為 電 壓 的 圖 像 (5) 將 此 圖 像 資 料 匯 入 MS Excel 中 進 行 資 料 處 理, 最 後 獲 得 施 力 或 扭 矩 的 圖 像 (6) 針 對 不 同 的 物 件 任 務 進 行 分 析 三 重 要 發 現 1. 本 研 究 中 所 建 置 的 量 測 系 統 可 量 測 水 龍 頭 之 扭 力 與 推 拉 力, 進 行 相 關 評 估 2. 此 研 究 設 備 除 了 能 測 得 扭 力 及 拉 力 最 大 施 力 之 外, 也 能 將 使 用 者 在 操 作 水 龍 頭 完 整 的 施 力 過 程 力 記 錄 其 波 型, 亦 可 判 斷 水 龍 頭 之 裝 設 是 否 合 適, 方 便 日 後 的 各 種 分 析 研 究 使 用 3. 有 水 流 之 水 龍 頭 其 操 作 力 量 大 於 無 水 之 水 龍 頭, 但 差 異 不 明 顯 4. 撥 桿 式 的 最 大 施 力 明 顯 大 於 螺 旋 式 水 龍 頭, 從 數 據 分 析 出, 可 能 v

是 因 為 關 緊 撥 桿 式 的 水 龍 頭 至 最 緊 時, 並 無 明 顯 回 饋 ; 反 之 螺 旋 式 的 水 龍 頭 有 著 越 來 越 緊 的 回 饋, 所 以 在 一 般 正 常 關 緊 水 龍 頭 的 數 據 上 有 所 差 異 6. 撥 桿 式 以 及 螺 旋 式 水 龍 頭 的 圖 象 可 發 現 螺 旋 式 水 龍 頭 的 波 峰 數 目 遠 遠 多 於 撥 桿 式 水 龍 頭, 這 代 表 著 螺 旋 式 的 水 龍 頭 重 複 出 力 的 次 數 多 於 撥 桿 式 的 水 龍 頭, 且 螺 旋 式 的 水 龍 頭 對 於 身 心 障 礙 的 使 用 者 來 說, 使 用 的 便 利 度 是 遠 遜 於 撥 桿 式 水 龍 頭 四 主 要 建 議 事 項 1. 沿 用 此 研 究 設 備 如 前 所 述, 此 設 備 不 僅 僅 能 得 到 執 行 任 務 時 最 大 的 施 力, 也 能 將 整 個 過 程 完 整 地 紀 錄 下 來, 不 僅 是 後 續 的 實 驗 繼 續 使 用, 也 應 該 未 來 的 相 關 產 品 檢 測 與 訂 定 法 規 之 中 使 用 這 套 設 備, 從 觀 察 使 用 者 完 整 施 力 過 程 與 施 力 大 小 及 不 同 使 用 者 的 交 叉 比 對, 也 可 以 分 析 出 許 多 問 題 點 並 加 以 改 進 2. 訂 定 法 規 承 上, 沿 用 此 研 究 設 備 在 相 關 產 品 中 做 實 驗, 每 筆 數 據 都 富 有 其 中 的 意 涵, 長 時 間 的 使 用, 於 訂 定 檢 核 標 準 或 製 造 相 關 的 法 規 上, 無 vi

疑 是 有 豐 富 的 資 料 庫 以 供 參 考, 也 能 持 續 改 進 修 正, 往 最 適 化 的 目 標 邁 進 3. 產 品 開 發 為 達 到 簡 易 量 測, 可 配 合 控 制 系 統, 設 計 合 適 之 夾 具 與 裝 置 進 行 自 動 化 檢 測 水 龍 頭, 使 水 龍 頭 開 發 與 裝 置 符 合 規 範, 達 到 人 人 都 可 使 用 之 通 用 設 計 目 的 關 鍵 詞 : 水 龍 頭 施 力 拉 力 檢 驗 方 法 vii

目 次 謝 誌..i 摘 要.ii 目 次..viii 表 目 錄 xi 圖 目 錄...xii 第 一 章 緒 論...1 1.1 研 究 緣 起 與 背 景.. 1 1.2 研 究 目 地..2 1.3 研 究 重 要 性.. 2 第 二 章 相 關 文 獻 蒐 集 與 分 析...4 2.1 水 龍 頭... 4 2.1.1 依 水 龍 頭 使 用 型 態 分 類...4 2.1.2 依 水 龍 頭 使 用 族 群 分 類...7 2.2 通 用 設 計..8 2.2.1 全 人 關 懷 之 建 築 與 通 用 設 計 之 產 品.8 2.3 手 部 運 動 學 13 2.3.1 手 指 與 手 掌 結 構 分 析 13 viii

2.3.2 腕 部 結 構 分 析.....14 2.3.3 驗 器 材 與 量 測 方 法. 16 2.3.4 施 力 量 測 實 驗 器 材 與 量 測 方 法.19 2.4 國 內 外 相 關 研 究 與 專 利..20 2.4.1 國 內 外 相 關 研 究 20 2.4.2 專 利 檢 索. 22 第 三 章 相 關 法 規 彙 整.25 3.1 水 龍 頭 相 關 法 規.27 3.1.1 本 國.27 3.1.2 美 國...27 3.1.3 英 國...28 3.1.4 歐 盟...29 3.1.5 日 本... 33 3.1.6 澳 洲...34 第 四 章 量 測 裝 置 實 作 與 測 試 分 析.....35 4.1 研 究 方 式 與 步 驟. 35 4.2 設 備 架 設....37 4.2.1 設 備 校 正...37 4.2.2 水 龍 頭 實 驗 架 設...39 ix

第 五 章 實 驗 結 果 與 分 析.47 5.1 先 期 測 試 分 析.47 5.1.1 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 ( 撥 桿 式 ).47 5.1.2 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 ( 球 型 閥 )..52 5.1.3 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 ( 螺 旋 式 )..54 5.2 水 龍 頭 量 測 結 果 分 析.58 5.2.1 項 目 分 析 與 實 驗 步 驟 說 明. 58 5.2.2 水 龍 頭 的 校 正.60 5.2.3 撥 桿 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析.66 5.2.4 螺 旋 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析.70 5.2.5 球 型 閥 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析.74 5.2.6 按 壓 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析.77 第 六 章 結 論 與 建 議 事 項.81 6.1 結 論 與 未 來 研 究 81 6.2 建 議 事 項 83 附 錄 一...84 參 考 文 獻...86 x

表 目 錄 表 1.1 同 族 群 使 用 者 之 操 作 行 為 ( 中 川 聰, 通 用 設 計 的 法 則 )..1 表 2.1 依 使 用 型 態 分 類 之 水 龍 頭...5 表 2.2 依 族 群 分 類 之 水 龍 頭...7 表 2.3 通 用 設 計 發 展 表...8 表 2.4 PPP 量 表..10 表 4.1 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表....38 表 4.2 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表.39 表 4.3 測 試 硬 體 組 件. 40 表 4.4 測 試 硬 體 組 裝 順 序...41 表 5.1 水 龍 頭 的 研 究 項 目.59 表 5.2 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表...62 表 5.3 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表 65 表 5.4 實 驗 測 試 圖 與 步 驟 說 明....67 表 5.5 加 水 - 撥 桿 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果...68 表 5.6 未 加 水 - 撥 桿 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 與 說 明...69 表 5.7 實 驗 測 試 圖 與 步 驟 說 明.71 表 5.8 加 水 - 螺 旋 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 與 說 明....72 表 5.9 未 加 水 - 螺 旋 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 與 說 明...73 xi

表 5.10 實 驗 測 試 圖 與 步 驟 說 明... 75 表 5.111 球 型 閥 式 水 龍 頭 測 試 結 果 與 說 明....76 表 5.12 實 驗 說 明.. 78 表 5.13 加 水 - 按 壓 式 水 龍 頭 測 試 結 果 與 說 明.79 表 5.14 沒 加 水 - 按 壓 式 水 龍 頭 測 試 結 果 與 說 明..80 表 6.1 水 龍 頭 的 實 驗 結 果 數 值 表. 82 xii

圖 目 錄 圖 2.1 水 龍 頭 內 部 機 構 圖..6 圖 2.2 手 指 與 手 掌 結 構 圖 ( 胡 明 一, 1995).14 圖 2.3 手 腕 關 節 之 活 動 ( 李 開 偉,1999)..15 圖 2.4 手 臂 結 構 圖 (Tichauer, 1978)...16 圖 2.5 手 臂 肌 肉 分 布 圖 ( 胡 明 一, 1995)....17 圖 2.6 墨 水 解 說 手 指 的 動 作 ( 中 川 聰, 通 用 設 計 的 法 則 ). 18 圖 2.7 壓 力 量 測 圖.18 圖 2.8 無 障 礙 衛 浴 設 備 設 計.....21 圖 2.9 水 龍 頭 之 改 良 ( 專 利 公 告 號 :194114)..22 圖 2.10 多 出 水 口 之 水 龍 頭 切 換 閥 體 結 構 ( 專 利 公 告 號 :M277837) 24 圖 2.11 單 把 水 龍 頭 出 水 切 換 閥 結 構 改 良 ( 專 利 公 告 號 :M288911)..25 圖 2.12 易 於 復 位 操 作 之 長 栓 水 龍 頭 結 構 ( 專 利 公 告 號 :M370027).26 圖 4.1 研 究 方 法.35 圖 4.2 扭 轉 拉 力 校 正 實 照.37 圖 4.3 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 38 圖 4.4 扭 轉 拉 力 校 正 實 照...39 圖 4.5 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 40 圖 4.6 撥 桿 式 水 龍 頭 實 驗...42 xiii

圖 4.7 校 正 硬 體 組 件.42 圖 4.8 球 型 閥 水 龍 頭 量 測 實 照. 43 圖 4.9 螺 旋 式 水 龍 頭 量 測 實 照.....44 圖 4.10 按 壓 式 水 龍 頭 實 驗 架 設 說 明 圖.. 45 圖 4.11 按 壓 式 水 龍 頭 實 際 測 量 示 意 圖..46 圖 5.1 任 務 一 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 )-Wavescan 擷 取 圖...48 圖 5.2 任 務 一 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 )- 時 間 拉 力 圖..48 圖 5.3 任 務 二 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 )-Wavescan 擷 取 圖... 50 圖 5.4 任 務 二 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 )- 時 間 拉 力 圖..50 圖 5.5 任 務 三 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )-Wavescan 擷 取 圖...51 圖 5.6 任 務 三 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )- 時 間 拉 力 圖..52 圖 5.6 任 務 一 球 型 閥 水 龍 頭 移 動 -Wavescan 擷 取 圖.53 圖 5.7 任 務 一 球 型 閥 水 龍 頭 時 間 拉 力 圖...53 圖 5.8 任 務 一 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 )-Wavescan 擷 取 圖... 54 圖 5.9 任 務 一 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 )- 時 間 拉 力 圖.55 圖 5.10 任 務 二 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 )- 時 間 拉 力 圖..56 xiv

圖 5.11 任 務 二 任 務 二 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 一 般 用 力 關 緊 ( 中 )- 時 間 拉 力 圖...56 圖 5.12 任 務 三 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )-Wavescan 擷 取 圖...57 圖 5.13 任 務 三 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )- 時 間 拉 力 圖...58 圖 5.14 扭 轉 拉 力 的 校 正 實 驗 架 設 圖..60 圖 5.15 扭 轉 拉 力 校 正 實 測 圖..61 圖 5.16 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 由 伏 特 和 公 斤 的 關 係 得 出 回 歸 方 程 式...62 圖 5.17 拉 力 校 正 線 稿 圖..63 圖 5.18 拉 力 校 正 實 測 圖.. 63 圖 5.19 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 由 伏 特 和 公 斤 的 關 係.. 65 圖 5.21 螺 旋 式 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖..70 圖 5.22 球 型 閥 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖...74 圖 5.23 按 壓 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖.. 77 xv

第 一 章 緒 論 1.1 研 究 緣 起 與 背 景 為 因 應 高 齡 人 口 持 續 增 加 的 趨 勢, 並 維 護 所 有 行 動 不 便 者 自 由 移 動 的 權 利, 通 用 生 活 環 境 已 成 為 世 界 各 國 推 動 社 會 福 祉 工 作 的 主 要 目 標 通 用 設 計 (UD,Universal Design) 乃 以 多 數 人 的 設 計 為 前 提 之 理 念, 倡 導 社 會 應 尊 重 各 式 各 樣 的 個 體 存 在 而 住 宅 是 一 個 具 有 社 會 服 務 性 質 的 生 活 場 所, 為 使 高 齡 者 及 身 障 者 能 夠 更 方 便 而 安 全 的 居 住, 住 宅 更 應 該 具 有 通 用 的 建 築 環 境 設 計 其 中 又 以 水 龍 頭 為 日 常 生 活 中 常 面 臨 之 問 題, 如 高 齡 者 握 力 不 足 身 障 者 無 法 操 作 等, 因 此 如 何 設 計 通 用 性 的 水 龍 頭 讓 更 多 人 能 使 用 為 重 要 課 題 日 本 學 者 中 川 聰 提 到 不 同 族 群 使 用 產 品 之 操 作 模 式 也 不 一 樣 如 表 1.1, 透 過 想 像 與 觀 察 發 掘 生 活 中 所 忽 略 的 問 題, 經 由 UD 的 落 實 讓 使 用 者 生 活 更 安 全 更 便 利 ( 中 川 聰,2008) 表 1.1 同 族 群 使 用 者 之 操 作 行 為 ( 中 川 聰, 通 用 設 計 的 法 則 ) 手 較 小 的 人 一 般 男 性 年 長 者 1

此 外, 在 一 般 人 的 印 象 裡, 台 灣 每 年 的 降 雨 量 十 分 充 沛 事 實 上, 根 據 經 濟 部 水 資 源 局 統 計, 在 台 灣 由 於 地 狹 人 稠 山 坡 陡 峻, 每 年 降 雨 量 雖 然 達 到 2510mm, 但 因 地 形 70% 左 右 是 山 地, 約 有 70% 的 降 雨 皆 迅 速 流 入 海 洋 或 蒸 發 掉 因 此, 每 人 每 年 實 際 分 配 到 可 資 利 用 的 水 量 非 常 少, 只 及 世 界 平 均 值 的 六 分 之 一 同 時, 根 據 國 際 人 口 行 動 組 織 的 一 份 報 告 更 指 出, 台 灣 因 每 人 每 年 可 分 配 的 再 生 淡 水 量 低 於 世 界 平 均 值, 列 屬 全 球 缺 水 地 區 之 一 ( 經 濟 部 水 資 源 局,2003) 目 前 台 灣 水 龍 頭 之 水 量 控 制 設 計 並 非 完 善, 控 制 水 量 的 旋 轉 圈 數 不 一, 在 選 擇 水 量 的 同 時 也 浪 費 掉 了 珍 貴 的 水 源 ; 國 外 如 歐 洲 美 國 澳 洲 等 地 區, 對 於 水 龍 頭 之 規 範 為 限 制 半 圈 內 出 水 量 可 達 最 大, 一 方 面 可 節 省 調 節 水 量 時 不 必 要 之 資 源 浪 費, 另 一 方 面 也 可 減 輕 使 用 者 手 部 操 作 負 擔 2

1.2 研 究 目 的 本 研 究 欲 蒐 集 與 分 析 外 水 龍 頭 與 門 把 規 格 之 國 內 外 相 關 資 料 外, 將 透 過 國 際 相 關 研 究 法 規 準 則 或 實 務 資 料 等 的 蒐 集, 為 國 內 住 宅 領 域 導 入 通 用 設 計 之 概 念 與 方 法, 建 立 正 確 的 全 人 關 懷 想 法 與 態 度, 以 利 未 來 發 展 因 此 主 要 研 究 目 的 如 下 : (1) 蒐 集 與 分 析 水 龍 頭 的 國 內 外 ( 至 少 美 國 歐 國 澳 洲 日 本 ) 相 關 資 料 (2) 建 立 水 龍 頭 之 扭 力 與 力 量 計 測 平 台 (3) 量 測 現 有 水 龍 頭 ( 四 款 ), 評 估 系 統 的 實 用 性 與 被 測 產 品 之 問 題 點 1.3 研 究 重 要 性 (1) 訂 立 水 龍 頭 操 作 使 用 性 能 量 測 規 範 參 考 (2) 建 立 水 龍 頭 操 作 時 所 需 旋 轉 力 之 量 測 方 法 與 平 台 (3) 提 供 相 關 法 規 修 正 改 善 之 建 議 3

第 二 章 相 關 文 獻 蒐 集 與 分 析 2.1 水 龍 頭 2.1.1 依 水 龍 頭 使 用 型 態 分 類 從 1937 年 第 一 個 水 龍 頭 雛 形 發 展 出 來 之 後, 隨 著 時 代 的 腳 步 及 人 類 便 利 性 的 需 求, 歷 經 了 一 連 串 的 演 進 且 不 論 用 途 為 何, 其 基 本 的 演 化 還 是 由 最 初 旋 鈕 式 水 龍 頭, 演 進 成 為 平 面 撥 桿 式, 而 至 現 今 常 見 的 立 體 撥 桿 式, 其 最 主 要 的 結 構 演 進 尚 不 脫 控 制 水 量 的 控 制 閥 : 由 早 期 的 壓 縮 型 水 龍 頭 (compression faucet) 原 版 型 陶 瓷 (ceramic disc), 而 至 近 代 利 用 球 型 閥 和 芯 軸 (cartridge) 的 方 式, 以 進 行 更 為 精 細 的 水 量 調 控 ( 如 表 2.1 表 2.1 依 使 用 型 態 分 類 之 水 龍 頭 圖 2.1 為 內 部 機 構 零 件 ) 因 應 不 同 的 使 用 需 求 不 同 的 水 溫 : 單 溫 度 冷 熱 共 溫 ; 不 同 的 使 用 環 境 : 如 廚 房 浴 室 等, 發 展 了 許 多 種 型 態 的 水 龍 頭, 也 因 此 產 生 了 多 樣 化 的 手 把 設 計 : 由 平 面 旋 鈕 式 而 到 以 槓 桿 式 為 主 要 發 展 等 類 型, 近 來 亦 有 電 子 感 應 式 的 水 龍 頭, 對 於 水 量 調 節 及 實 用 需 求 添 加 更 多 的 可 能 性 4

表 2.1 依 使 用 型 態 分 類 之 水 龍 頭 旋 鈕 式 水 龍 頭 平 面 撥 桿 式 立 體 撥 桿 式 球 型 閥 5

圖 2.1 水 龍 頭 內 部 機 構 圖 6

2.1.2 依 水 龍 頭 使 用 族 群 分 類 除 前 述 幾 項 常 見 之 水 龍 頭, 針 對 身 障 者 及 高 齡 者, 一 般 則 建 議 以 感 應 式 水 龍 頭 設 置 為 主 ; 於 撥 桿 式 水 龍 頭 則 會 將 現 有 將 手 把 加 長 ( 如 表 2.2), 甚 至 是 以 腳 踏 控 制 出 水 之 設 計 表 2.2 依 族 群 分 類 之 水 龍 頭 一 般 使 用 者 高 齡 者 高 齡 者 身 障 者 7

2.2 通 用 設 計 2.2.1 全 人 關 懷 之 建 築 與 通 用 設 計 之 產 品 各 國 在 考 慮 將 障 礙 者 需 求 納 入 建 築 環 境 考 量 之 同 時,1970 年 代 Ron Mace 建 築 師 開 始 提 出 了 通 用 化 之 觀 念 ( 如 表 2.3), 試 圖 將 所 有 人 的 需 求 都 納 入 考 慮 主 張 所 有 設 備 及 人 造 環 境 之 規 劃 設 計, 均 應 全 面 性 考 慮 所 有 使 用 者, 包 括 老 弱 婦 孺 及 障 礙 人 士 等, 且 設 計 應 該 簡 單 易 於 操 作, 亦 即 環 境 不 但 符 合 身 體 障 礙 者 需 求, 同 時 對 其 他 一 般 人 而 言 也 是 舒 適 的 年 份 地 點 1950 日 本 歐 洲 美 國 1970 歐 洲 美 國 1970 美 國 1974 美 國 表 2.3 通 用 設 計 發 展 表 提 倡 者 概 念 記 事 建 築 師 麥 可 貝 奈 (Michael Bednar) 羅 恩 梅 斯 (Ron Mace) 無 障 礙 設 計 (Barrier-free Design) 廣 泛 設 計 或 親 近 性 設 計 (Accessible Design) 通 用 化 概 念 確 保 身 心 障 礙 者 的 行 動 自 由 推 展 無 障 礙 化 公 共 空 間 建 築 環 境 及 相 關 法 律 的 制 定 針 對 在 不 良 於 行 的 人 士 在 生 活 環 境 上 之 需 求 撤 除 了 環 境 中 的 障 礙 後, 每 個 人 的 官 能 都 可 獲 得 提 升 1974 年 於 聯 合 國 障 礙 者 生 活 環 境 專 家 會 議 中 提 出 三 概 念 無 障 礙 設 計 (Barrier Free) 適 應 設 計 (Adaptive Design) 生 涯 設 計 (Lifespan Design) 1985 美 國 羅 恩 梅 斯 通 用 設 計 (Universal UD 並 非 新 的 學 科 或 風 格, 或 是 有 何 獨 到 之 處 8

年 份 地 點 提 倡 者 概 念 記 事 (Ron Mace) Design) 它 需 要 的 只 是 對 需 求 及 市 場 的 認 知, 以 及 以 清 楚 易 懂 的 方 法, 讓 我 們 設 計 及 生 產 的 每 件 物 品 都 能 在 最 大 的 程 度 上 被 每 個 人 使 用 1989 美 國 羅 恩 梅 斯 (Ron Mace) 美 國 北 卡 羅 萊 納 州 立 大 學 通 用 設 計 中 心 (Center for Universal Design) 成 立 為 身 障 者 改 善 其 居 住 環 境 的 品 質, 進 行 設 計 的 革 新 進 行 有 關 通 用 設 計 概 念 之 教 育 及 研 究 活 動 透 過 政 策 的 影 響 研 究 的 推 展 等 方 式, 為 所 有 使 用 者 改 善 其 居 住 環 境 與 相 關 產 品, 並 致 力 於 推 廣 通 用 設 計 的 觀 念 其 後 通 用 設 計 逐 漸 發 展,1997 年 美 國 北 卡 羅 萊 納 州 立 大 學 通 用 設 計 中 心 綜 合 相 關 學 者 的 意 見, 定 義 了 通 用 設 計 為 一 符 合 多 數 人 之 設 計, 並 提 出 了 通 用 設 計 之 七 大 原 則 : 原 則 一 : 公 平 性 (Equitable Use) 原 則 二 : 靈 活 性 (Flexibility in Use) 原 則 三 : 易 操 作 性 (Simple and Intuitive Use) 原 則 四 : 易 感 性 (Perceptible Information) 原 則 五 : 寬 容 性 (Tolerance for Error) 原 則 六 : 省 能 性 (Low Physical Effort) 9

原 則 七 : 空 間 性 (Size and Space for Approach and Use) 爾 後, 美 國 堪 薩 斯 州 立 大 學 人 文 生 態 學 院 的 服 裝 織 品 以 及 室 內 設 計 系 亦 提 出 Universal Design 的 5A 原 則 及 Ron Mace 本 人 的 3B 原 則, 但 這 些 原 則 多 屬 於 概 念 性 階 段 直 到 近 期 日 本 學 者 中 川 聰, 以 企 業 開 發 產 品 的 角 度 帶 入 通 用 設 計, 強 調 美 觀 耐 用 和 經 濟 這 些 實 際 層 面 也 需 要 考 量, 為 通 用 設 計 七 原 則 增 修 三 項 的 附 則, 並 開 發 了 PPP 量 表 ( 如 表 2.4) 原 則 1 任 何 人 都 可 以 公 平 地 使 用 原 則 2 容 許 以 各 式 各 樣 的 方 式 使 用 1 平 等 的 使 用 2 排 除 差 異 感 3 提 供 選 擇 4 消 除 不 安 表 2.4 PPP 量 表 5 使 用 方 式 的 自 由 6 接 納 左 右 撇 子 7 緊 急 狀 況 下 的 正 確 使 用 性 8 環 境 變 化 下 的 使 用 性 是 否 考 慮 到 盡 量 能 讓 所 有 人 都 可 以 用 同 樣 的 方 式 去 使 用 物 品 嗎 不 管 是 誰 都 能 夠 在 不 擔 心 被 另 眼 看 待, 部 會 感 到 不 公 平 的 情 況 下 使 用 嗎 對 於 完 全 無 法 使 用 同 一 物 品 的 人, 是 否 盡 量 預 備 了 同 等 或 同 樣 的 選 擇 是 否 任 何 人 在 使 用 時 都 不 會 感 到 不 安 產 品 可 用 各 種 方 法 使 用 嗎? 而 這 些 使 用 方 法 能 夠 讓 使 用 者 自 己 自 由 地 選 擇 嗎 是 否 不 論 左 右 撇 子 都 可 以 在 不 勉 強 的 情 況 下 使 用 呢 即 使 在 緊 急 時 是 否 也 能 正 確 地 使 用 呢 是 否 在 各 種 生 活 環 境 中 都 能 夠 輕 鬆 使 用 10

原 則 3 使 用 方 法 簡 單 且 容 易 理 解 原 則 4 可 透 過 多 種 感 覺 器 官 理 解 訊 息 原 則 5 即 使 以 錯 誤 的 方 法 使 用 也 不 會 引 起 事 故 並 能 回 復 原 狀 原 則 6 盡 量 減 輕 使 用 時 之 身 體 的 負 擔 原 則 7 確 保 容 易 使 用 的 大 小 及 空 間 附 則 1 可 長 久 使 用 具 經 濟 性 是 否 過 於 複 雜 而 可 能 導 致 誤 9 不 過 於 複 雜 解 使 用 方 法 是 否 與 各 種 使 用 者 10 憑 直 覺 即 可 使 用 的 直 覺 期 待 與 判 斷 一 致 是 否 所 有 人 都 可 以 輕 易 地 了 11 簡 單 明 瞭 的 使 用 方 法 解 使 用 方 法 使 用 時 是 否 能 適 時 得 到 提 示 12 操 作 提 示 與 反 饋 與 反 饋 是 否 所 有 人 都 能 輕 易 地 理 解 13 構 造 容 易 理 解 是 用 方 法 及 機 能 提 供 複 數 種 的 資 訊 傳 達 是 否 提 供 了 複 數 種 的 手 段 以 14 手 段 傳 達 期 使 用 方 法 經 過 整 理 歸 類 的 操 作 資 使 用 者 所 需 要 的 資 訊, 是 否 15 訊 輕 易 理 解 是 否 考 慮 到 在 使 用 時 不 會 誤 16 對 於 危 險 防 止 上 的 考 量 導 失 敗 或 造 成 危 險 是 否 考 慮 到 不 論 在 何 種 狀 況 17 預 防 意 外 下 使 用 都 不 會 引 起 事 故 18 即 使 操 作 失 敗 也 能 簡 單 地 回 19 即 使 失 敗 也 能 回 復 現 狀 復 到 原 來 的 狀 態 嗎 是 否 考 慮 到 各 式 各 樣 的 人 都 20 可 以 自 然 的 姿 勢 使 用 能 以 個 人 最 自 然 的 姿 態 使 用 是 否 考 慮 到 使 用 時 可 不 須 重 21 排 除 無 意 義 的 動 作 複 無 意 義 的 動 作 是 否 考 慮 到 不 會 對 使 用 者 早 22 身 體 負 荷 量 小 成 多 餘 的 身 體 負 擔 是 否 考 慮 到 即 使 長 時 間 使 用 23 長 時 間 使 用 也 不 會 疲 倦 也 不 容 易 疲 勞 24 25 適 應 各 種 體 格 的 使 用 者 是 否 可 適 應 各 種 體 格 的 人 是 否 考 慮 到 介 護 者 在 身 旁 時 26 介 護 者 可 以 一 起 使 用 也 能 一 起 使 用 27 容 易 搬 運 且 方 便 收 納 是 否 容 易 搬 運 收 納 保 管 是 否 在 各 種 條 件 下 都 能 長 期 28 考 慮 使 用 耐 久 性 使 用 價 格 是 否 符 合 其 具 備 之 性 能 29 適 當 的 價 格 及 品 質 是 否 考 慮 到 使 用 時 有 關 消 耗 30 持 續 使 用 時 的 經 濟 性 品 與 耗 電 量 等 維 修 費 用 不 要 過 高 即 使 使 用 法 錯 誤 也 可 能 保 有 容 易 使 用 的 空 間 與 萬 一 使 用 方 法 錯 誤 也 不 會 對 是 否 保 有 能 讓 各 式 各 樣 的 人 確 保 安 全 及 大 小 使 用 者 及 周 遭 環 境 造 成 影 響 能 輕 鬆 使 用 的 空 間 或 大 小 11

附 則 2 品 質 優 良 且 美 觀 附 則 3 對 人 體 及 環 境 無 害 31 容 易 保 養 維 修 持 續 使 用 時, 包 括 維 修 保 養 零 件 交 換 消 耗 品 取 得 等 消 耗 品 取 得 是 否 完 備 32 使 用 舒 適 且 美 觀 是 否 具 備 使 用 時 舒 適, 兼 具 機 能 性 及 美 觀 的 性 質 33 令 人 滿 足 的 品 質 是 否 具 有 使 用 上 可 充 分 滿 足 的 品 質 34 活 用 材 質 產 品 是 否 充 分 活 用 了 材 料 的 特 性 35 對 人 體 傷 害 是 否 使 用 了 有 害 人 體 的 材 質 36 對 自 然 環 境 無 害 是 否 使 用 了 有 害 自 然 環 境 的 材 質 是 否 考 慮 到 本 體 及 零 件 消 37 促 進 再 生 及 再 利 用 耗 品 等 等 須 可 盡 量 再 生 再 利 用 PPP 量 表 的 目 的 為 藉 由 設 計 成 果 和 產 品 使 用 者 的 感 性 與 體 驗, 透 過 檢 驗 設 計 者 的 思 維, 可 客 觀 地 評 斷 一 個 設 計 產 品 的 UD 達 成 度, 進 行 修 正 設 計 後 可 得 一 UD 產 品 但 PPP 量 表 並 非 為 一 層 不 變 的 準 則, 個 別 的 企 業 與 設 計 師, 可 將 原 始 的 PPP 量 表 做 為 基 礎, 並 針 對 重 要 的 原 則 與 項 目 進 行 適 當 的 取 捨 補 充, 做 成 獨 自 的 評 價 指 針 本 計 畫 中, 可 藉 由 水 龍 頭 不 同 的 產 品 類 別, 依 其 特 性 對 PPP 量 表 進 行 適 當 的 修 正 得 到 該 類 產 品 的 獨 自 準 則, 最 後 分 別 依 照 各 自 的 準 則 開 發 產 品, 以 確 實 達 到 通 用 設 計 的 落 實 12

2.3 手 部 運 動 學 操 作 水 龍 頭 主 要 利 用 手 指 手 掌 腕 部 及 手 臂 共 同 運 動 完 成 因 此 有 必 要 對 手 部 構 造 及 其 運 動 機 能 作 進 一 步 了 解 操 作 設 計 不 適 當 的 產 品 會 導 致 不 良 的 疲 勞 姿 勢, 並 會 孤 立 無 法 正 常 操 作 之 個 體 如 高 齡 者 身 障 者 等 ; 在 邱 克 豪 (2004) 的 研 究 中 觀 察 到 成 年 智 能 障 礙 者 於 洗 手 台 的 設 備 與 空 間 使 用 現 況 發 現 他 們 較 難 去 控 制 水 龍 頭 旋 轉 的 動 作 因 此 本 章 將 先 對 上 肢 生 物 力 學 作 探 討, 以 了 解 手 部 結 構 及 機 能, 並 找 出 大 部 分 使 用 族 群 的 操 作 型 態, 進 而 瞭 解 手 部 主 要 施 力 部 位, 最 後 探 討 水 龍 頭 設 計 原 則 及 改 善 2.3.1 手 指 與 手 掌 結 構 分 析 手 指 的 運 動 包 含 側 偏 屈 曲 以 及 伸 展 運 動, 側 偏 運 動 僅 存 在 於 骨 關 節 的 掌 指 關 節, 手 指 的 屈 曲 與 伸 展 運 動 則 存 在 於 掌 指 關 節 近 端 指 間 關 節 與 遠 端 指 間 關 節, 其 中 手 指 伸 展 運 動 作 用 的 肌 群 有 伸 指 肌 以 及 背 側 骨 間 肌 蚓 狀 肌 ; 而 手 指 屈 曲 運 動 作 用 的 肌 群 有 屈 指 深 肌 屈 指 淺 肌 以 及 掌 側 骨 間 肌 蚓 狀 肌, 蚓 狀 肌 的 作 用 是 在 掌 指 關 節 處 使 手 指 屈 曲, 在 指 間 關 節 處 使 手 指 做 伸 展 的 動 作 ( 黃 証 柳, 1998), 抓 取 東 西 時, 便 會 出 現 手 指 屈 曲 的 動 作, 其 骨 骼 的 組 成 如 圖 2.2 所 示 13

圖 2.2 手 指 與 手 掌 結 構 圖 ( 胡 明 一, 1995) 2.3.2 腕 部 結 構 分 析 手 腕 為 一 個 構 造 相 當 雜 複 的 關 節, 其 中 包 括 了 許 多 的 肌 腱 神 經 與 血 管, 以 支 援 手 部 的 一 切 活 動 腕 道 是 位 於 手 腕 的 空 穴, 由 許 多 小 骨 骼 與 韌 帶 所 組 成, 這 條 管 道 的 一 邊 是 手 背 骨 骼, 另 一 邊 則 是 橫 腕 韌 帶, 這 條 管 道 就 是 所 謂 的 腕 道 (Carpal Tunnel) 通 過 腕 道 的 組 織 包 括 橈 動 脈 尺 動 脈 與 正 中 神 經 等 一 大 束 脆 弱 的 解 剖 結 構 : 此 外, 還 包 括 通 過 橫 腕 韌 帶 外 面 與 腕 部 豆 狀 骨 內 側 的 尺 動 脈 與 尺 神 經 負 責 手 掌 抓 握 的 肌 腱 與 正 中 神 經 通 過 腕 道, 而 負 責 展 開 手 掌 的 外 展 肌 腱 則 行 經 手 腕 背 部 ( 黃 翠 華,1999) 14

腕 部 是 手 部 功 能 的 關 鍵, 手 部 及 腕 部 的 運 動 非 常 複 雜, 全 身 並 無 其 他 組 織 器 官 能 相 比 擬, 腕 關 節 的 骨 骼 與 前 臂 的 尺 骨 與 橈 骨 相 互 聯 結, 橈 骨 聯 結 於 手 腕 拇 指 側, 而 尺 骨 則 聯 結 於 手 腕 小 指 側 因 手 腕 關 節 結 構, 手 掌 只 能 做 兩 個 平 面 的 運 動 且 大 致 形 成 直 角, 垂 直 平 面 容 許 手 掌 的 屈 曲 與 伸 展, 水 平 運 動 平 面 則 是 手 掌 的 橈 偏 與 尺 偏, 如 圖 2.3 所 示 ( 李 開 偉,1999) 使 用 螺 絲 起 子 時, 常 發 生 這 些 動 作, 一 般 而 言, 掌 屈 動 作 角 度 可 達 85~90 度 背 屈 動 作 則 可 達 75~80 度 ; 橈 偏 動 作 角 度 可 達 15~20 度, 尺 偏 動 作 則 可 達 35~37 度 (Nordin and Frankle, 1980) 圖 2.3 手 腕 關 節 之 活 動 ( 李 開 偉,1999) 15

2.3.3 手 臂 結 構 分 析 前 臂 的 橈 骨 和 尺 骨 都 是 與 上 臂 的 肱 骨 相 聯 結 ( 如 圖 2.4)(Tichauer, 1978) 手 臂 肌 肉 包 括 肱 二 頭 肌 肱 肌 肱 橈 肌 三 頭 肌 肘 肌 旋 前 肌 旋 後 肌 等, 如 圖 2.5 所 示 ( 胡 明 一, 1995) 肱 二 頭 肌 肱 肌 和 肱 橈 肌 收 縮 時 主 要 是 產 生 前 臂 屈 曲 之 動 作, 而 三 頭 肌 肘 肌 其 作 用 則 是 前 臂 延 伸 前 臂 的 動 作 主 要 有 兩 種, 分 別 是 內 轉 與 外 轉 運 動, 兩 種 運 動 皆 由 遠 側 橈 尺 關 節 控 制 ; 內 轉 的 主 要 作 用 肌 群 為 旋 前 肌 (Pronator Teres), 外 轉 主 要 作 用 肌 群 則 為 旋 後 肌 (Supinator) ( 黃 証 柳, 1998), 而 我 們 在 使 用 螺 絲 起 子 時, 通 常 都 會 出 現 這 種 手 臂 旋 轉 的 動 作, 至 於 是 內 轉 或 外 轉 的 動 作 發 生, 則 視 操 作 而 定 由 上 可 知, 手 指 的 屈 曲 運 動 係 由 前 臂 肌 肉 所 調 節, 而 透 過 腕 部 的 聯 結 手 部 關 節 的 配 合 以 及 手 部 內 部 肌 群 的 協 調 運 作, 而 完 成 各 種 複 雜 的 手 部 作 業, 可 見 手 部 與 腕 部 關 係 之 密 切 ( 陳 松 林, 1993) 圖 2.4 手 臂 結 構 圖 (Tichauer, 1978) 16

(a) 前 側 (b) 後 側 圖 2.5 手 臂 肌 肉 分 布 圖 ( 胡 明 一, 1995) 而 日 本 學 者 中 川 聰 於 通 用 設 計 的 法 則 中 以 瓶 蓋 為 例, 如 圖 2.6 ( 中 川 聰, 通 用 設 計 的 法 則 ), 將 瓶 蓋 塗 滿 墨 水, 經 由 旋 轉 開 蓋 的 過 程, 觀 察 手 部 壓 力 接 觸 的 部 位 ; 亦 可 將 手 掌 均 勻 塗 抹 後, 打 開 瓶 蓋, 觀 察 瓶 蓋 的 墨 水 的 痕 跡 當 然, 經 由 壓 力 感 測 器 的 sensor 則 可 更 精 準 的 測 量 手 部 肌 肉 壓 力 的 分 佈, 對 照 墨 水 痕 跡 其 實 不 難 發 現 一 些 規 律 處 ( 如 圖 2.7), 本 研 究 可 套 用 此 類 做 法, 觀 察 各 種 族 群 操 作 的 過 程, 分 析 其 共 通 處 並 改 良 設 計 17

圖 2.6 墨水解說手指的動作 中川聰 通用設計的法則 圖 2.7 壓力量測圖 18

2.3.4 施 力 量 測 實 驗 器 材 與 量 測 方 法 Load cell & Torque Sensor 量 測 推 動 水 龍 頭 的 施 力 數 值 變 化, 擬 以 load cell 裝 置 於 水 龍 頭 施 力 處, 利 用 所 受 的 推 拉 力 變 化 造 成 load cell 形 變, 使 結 構 中 應 變 規 輸 出 電 位 改 變, 並 藉 此 所 輸 出 電 位 變 化 值 可 反 推 算 出 施 力 值 變 化 Load cell 為 力 量 量 測 儀 器 的 感 測 元 件, 將 load cell 黏 貼 於 結 構 體 適 當 位 置, 當 結 構 體 因 承 受 力 量 時, 可 精 確 量 測 作 用 力 的 大 小 Load cell 受 力 後, 會 得 到 相 對 應 的 電 壓 值 輸 出, 若 電 壓 值 過 小, 則 必 先 經 一 放 大 器 放 大 後, 再 輸 入 電 腦 作 資 料 的 處 理 在 實 際 實 驗 前, 需 先 針 對 load cell 作 校 正 在 做 完 校 正 實 驗 之 後, 即 可 進 行 實 際 的 測 試 為 了 記 錄 Load cell 對 於 水 龍 頭 的 施 力 表 現 過 程 中 每 時 間 點 的 施 力 數 值 變 化 與 時 間 參 數 資 料, 本 研 究 擬 採 用 資 料 擷 取 卡 將 load cell 每 時 間 點 所 收 集 到 的 類 比 電 壓 訊 號 做 集 結, 並 透 過 類 比 數 位 轉 換 功 能 轉 換 為 電 腦 可 辨 識 處 理 的 數 位 訊 號 後 再 傳 送 至 電 腦, 並 配 合 軟 體 介 面 來 做 進 一 步 資 料 呈 現 記 錄 與 分 析 另 外 需 要 筆 記 型 電 腦 記 錄 數 據 量 測 資 料 19

2.4 國 內 外 相 關 研 究 與 專 利 2.4.1 國 內 外 相 關 研 究 范 雅 棻 (2006) 的 研 究 從 高 齡 者 的 觀 點 切 入 居 家 浴 廁, 分 析 個 人 在 浴 廁 的 行 為 空 間 尺 度, 而 研 究 的 結 果 將 衛 浴 空 間 的 理 想 尺 寸 建 議 的 配 備 以 及 適 合 的 輔 具 等, 都 做 出 適 當 的 規 劃 林 振 商 (2006), 針 對 國 民 小 學 的 無 障 礙 環 境 進 行 研 究, 透 過 實 態 活 動 的 現 況 調 查 並 搭 配 著 殘 障 福 利 法, 提 出 適 合 國 民 小 學 所 需 的 無 障 礙 環 境 之 空 間 計 畫 與 建 議 邱 克 豪 (2004), 針 對 成 年 智 能 障 礙 者 所 做 的 社 區 家 園 環 境 建 構, 此 環 境 建 構 介 於 大 型 機 構 教 養 院 以 及 獨 自 居 住 生 活 之 過 渡 的 社 區 居 住 方 案, 提 供 成 年 心 智 障 礙 者 獨 立 生 活 的 居 住 型 態 蔡 侑 倫 (2009), 透 過 使 用 行 為 的 觀 點 探 討 使 用 者 居 家 生 活 空 間 產 品 設 備 三 者 之 間 的 互 動 關 係 透 過 訪 談 及 問 卷, 了 解 使 用 者 居 家 生 活 中 會 發 生 的 困 擾, 並 搭 配 通 用 設 計 的 概 念, 加 入 安 全 性 規 劃 可 變 彈 性 空 間 以 及 輔 助 性 設 計 等 考 量, 提 供 更 親 近 的 使 用 模 式 美 國 紐 約 州 立 大 學 水 牛 城 分 校 1998 年 11 月 在 紐 約 國 立 設 計 美 術 館 (Cooper-Hewitt National Design Museum) 所 舉 辦 的 無 限 制 設 計 中 展 出 了 一 套 通 用 的 衛 浴 設 備 ( 如 圖 2.8 圖 2.8 無 障 礙 衛 浴 設 備 設 計 ) 20

圖 2.8 無 障 礙 衛 浴 設 備 設 計 21

2.4.2 專 利 檢 索 1. 水 龍 頭 之 改 良 上 述 創 作 係 針 對 一 般 傳 統 開 飲 機 板 動 式 水 龍 頭 的 設 計 結 構 缺 點 加 以 改 良 創 作, 藉 由 本 案 橫 置 式 控 水 栓 桿 及 省 力 式 操 作 板 的 配 搭, 得 使 水 龍 頭 操 作 極 為 簡 便 省 力, 結 構 極 為 嚴 謹 精 密, 且 堅 固 使 用 壽 命 長, 進 而 有 效 的 提 高 塑 膠 水 龍 頭 的 實 際 使 用 功 能 與 效 益 如 圖 2.9 ( 專 利 公 告 號 :194114) 圖 2.9 水 龍 頭 之 改 良 ( 專 利 公 告 號 :194114) 22

2. 多 出 水 口 之 水 龍 頭 切 換 閥 體 結 構 一 種 多 出 水 口 之 水 龍 頭 切 換 閥 體 結 構, 係 由 一 出 水 龍 頭 控 制 冷 熱 出 水, 其 出 水 龍 頭 之 兩 側 設 有 冷 熱 控 鈕, 而 出 水 龍 頭 係 設 有 上 出 水 口 與 下 出 水 口, 並 於 出 水 龍 頭 前 側 設 有 孔 部, 俾 使 上 出 水 口 與 下 出 水 口 置 入 一 切 換 閥 體, 該 切 換 閥 體 之 上 下 係 套 設 有 止 水 墊 圈, 且 於 上 出 水 口 與 下 出 水 口 組 設 一 上 下 接 頭, 上 下 接 頭 係 設 有 通 孔, 而 出 水 龍 頭 之 孔 部 係 配 合 組 設 控 鈕, 且 控 鈕 係 再 接 設 一 樞 接 頭 一 止 水 墊 圈 一 偏 心 軸, 控 鈕 得 以 控 制 偏 心 軸, 而 使 切 換 閥 體 頂 制 上 出 水 口 或 下 出 水 口 達 到 出 水 作 用 ; 其 主 要 特 徵 係 在 於 : 該 切 換 閥 體 之 中 央 周 邊 設 有 擋 壁, 並 於 周 邊 一 側 設 有 一 操 控 空 間, 且 上 下 端 設 有 出 水 剖 口, 使 操 控 空 間 得 以 提 供 偏 心 軸 控 制 作 動, 而 偏 心 軸 一 端 設 有 偏 心 設 置 之 軸 桿, 偏 心 軸 之 軸 桿 係 可 穿 入 操 控 空 間 內, 當 控 鈕 作 動 方 向 時, 偏 心 軸 之 軸 桿 係 可 擋 止 於 擋 壁, 切 換 閥 體 之 出 水 剖 口 並 可 提 供 上 出 水 口 或 下 出 水 口 出 水, 當 控 鈕 恢 復 水 平 狀 態 時, 切 換 閥 體 得 以 呈 現 常 閉 型 態, 而 使 上 下 出 水 口 達 止 水 狀 態 如 圖 2.10 ( 專 利 公 告 號 :M277837) 23

圖 2.10 多 出 水 口 之 水 龍 頭 切 換 閥 體 結 構 ( 專 利 公 告 號 :M277837) 24

3. 單 把 水 龍 頭 出 水 切 換 閥 結 構 改 良 此 專 利 係 首 創 一 種 單 把 水 龍 頭 出 水 切 換 閥 結 構 改 良, 尤 指 一 種 居 於 水 龍 頭 出 水 口 與 噴 槍 間 之 切 換 閥 結 構 改 良, 利 用 切 換 閥 中 具 錐 狀 之 心 軸, 樞 設 於 設 有 近 似 爪 狀 且 具 有 彈 性 之 閥 體, 藉 以 提 高 切 換 閥 出 水 切 換 之 靈 敏 度 及 準 確 性, 降 低 失 效 及 故 障 率, 而 便 於 消 費 者 使 用 如 圖 2.11 ( 專 利 公 告 號 :M288911) 圖 2.11 單 把 水 龍 頭 出 水 切 換 閥 結 構 改 良 ( 專 利 公 告 號 :M288911) 25

4. 易 於 復 位 操 作 之 長 栓 水 龍 頭 結 構 一 種 易 於 復 位 操 作 之 長 栓 水 龍 頭 結 構, 其 包 含 有 : 一 龍 頭 本 體 及 一 控 制 把 手, 其 中 龍 頭 本 體 後 方 設 有 一 入 水 通 道, 下 方 設 有 一 出 水 口, 上 方 則 延 伸 有 一 控 制 桿, 並 連 動 其 內 部 之 水 閥, 控 制 把 手 乃 在 一 罩 殼 之 外 周 上 設 有 一 第 一 把 手 桿 與 一 第 二 把 手 桿 而 成, 該 第 一 把 手 桿 與 第 二 把 手 桿 相 間 隔 之 夾 角 乃 視 水 閥 啟 閉 之 切 換 角 度 而 定, 讓 第 一 把 手 桿 與 第 二 把 手 桿 可 分 別 在 關 開 水 狀 態 時 正 好 位 於 該 長 栓 水 龍 頭 之 前 方 上 者 如 圖 2.12 ( 專 利 公 告 號 :M370027) 圖 2.12 易 於 復 位 操 作 之 長 栓 水 龍 頭 結 構 ( 專 利 公 告 號 :M370027) 26

3.1 水 龍 頭 相 關 法 規 3.1.1 本 國 法 規 第 三 章 相 關 法 規 彙 整 與 比 較 適 用 範 圍 : 本 標 準 適 用 於 螺 紋 式 單 向 水 龍 頭 水 溫 在 5 以 上, 100 以 下, 最 高 使 用 壓 力 10 kgf/cm2 者 備 考 : 省 水 型 水 龍 頭 配 合 使 用 瓦 斯 器 材 時, 須 注 意 水 流 量 3.1.2 美 國 U.S. EPA (Environmental Protection Agency) 美 國 國 家 環 境 保 護 局 預 計 於 2010 年 完 成 的 水 龍 頭 汰 舊 換 新, 將 以 高 效 率 方 式 有 效 節 水 許 多 環 保 局 設 施 還 在 正 在 使 用 的 廁 所 水 龍 頭 產 品 皆 依 1998 年 由 美 國 能 源 部 針 對 1992 年 的 能 源 政 策 法 制 訂 之 現 行 國 家 標 準, 達 到 於 測 量 60 磅 每 平 方 英 寸 壓 力 (psi) 上 約 二 點 二 加 侖 每 分 鐘 (gpm) 之 壓 力 最 高 流 量 經 通 過 更 新 後 水 龍 頭, 該 設 施 可 高 效 率 的 大 大 節 約 用 水 由 美 國 機 械 工 程 師 學 會 (ASME) 建 立 最 高 流 量 為 公 共 廁 所 的 水 龍 頭, 建 立 了 ASME 標 準 A112.18.1-2005/CSA B125.1 05, 廁 所 水 龍 頭 最 大 流 量 為 0.5 gpm 於 公 共 廁 所 之 洗 手 及 清 洗 是 能 令 人 滿 意 的 表 現 絕 大 多 數 水 龍 頭, 可 以 加 裝 一 個 額 定 電 壓 最 大 流 量 在 0.5 gpm 的 曝 氣 機, 層 流 裝 置, 或 壺 嘴 噴 霧 裝 置 等 量 控 制 裝 置 的 壺 嘴 頭 配 件 除 了 被 認 證 為 符 合 27

標 準 ASME Stanard A112.18.1-2005, 高 效 率 的 擬 合 環 保 局 建 議 對 廁 所 的 設 施 包 括 一 個 附 加 的 壓 力 補 償 噴 霧 裝 置 壓 力 補 償 很 重 要, 因 為 水 的 壓 力 並 不 相 同, 不 同 的 建 築 物 和 地 點, 會 影 響 性 能 壓 力 補 償 噴 塗 設 備 可 將 水 壓 控 制 於 0.5 gpm 的 流 量 以 提 供 更 大 欲 範 圍 之 供 水 3.1.3 英 國 (1) 英 國 境 內 之 水 龍 頭 產 品 檢 驗 業 務 係 由 英 國 貿 工 部 (Department for Trade and Industry, DTI) 環 境, 糧 食 暨 鄉 城 事 務 部 (Department for Environment,Food and Rural Affairs, DEFRA) 自 來 水 檢 驗 處 及 副 首 相 辦 公 室 等 單 位 負 責 而 因 目 前 歐 盟 對 水 龍 頭 產 品 進 口 尚 未 制 訂 一 套 共 同 的 標 準 規 範, 故 英 國 係 採 用 1999 年 自 來 水 ( 自 來 水 配 件 ) 供 應 法 規 及 特 定 管 理 單 位 之 規 格 ( 如 自 來 水 法 規 諮 詢 計 畫 機 構 [Water Regulations Advisory Scheme in the UK, WRAS] 與 KIWA[ 荷 蘭 民 間 檢 測 機 構 ]) 作 為 規 範, 前 述 之 WRAS in UK 與 KIWA 皆 為 經 核 可 之 自 來 水 配 件 檢 驗 機 構 (2) 英 國 對 進 口 水 龍 頭 產 品 所 採 取 之 相 關 規 範 係 依 照 歐 盟 內 部 市 場 指 令 (EU's internal market Directive 98/34) 架 構 下 之 作 業 程 序, 且 英 國 業 已 向 歐 盟 執 委 會 完 成 通 知 作 業, 倘 歐 盟 執 委 會 或 任 何 歐 盟 會 員 國 對 指 令 98/34 之 通 知 認 為 有 問 題,( 例 如 有 歧 視 或 違 反 內 部 市 場 原 則 ), 則 該 措 施 需 予 以 修 訂 使 其 符 合 規 定 後 始 能 被 採 行 由 於 英 國 之 前 述 規 定 措 28

施 已 通 過 歐 盟 內 部 市 場 指 令 98/34 之 作 業 程 序, 渠 等 認 為 已 隱 含 符 合 WTO 之 TBT 協 定 規 範 (3) 對 於 與 英 國 洽 簽 自 由 貿 易 協 定 或 相 互 承 認 協 議 一 節, 渠 等 說 明 係 屬 歐 盟 權 責, 目 前 由 歐 盟 執 委 會 代 表 全 體 歐 盟 會 員 國 統 籌 對 外 談 判 事 務 整 體 而 言, 歐 盟 運 作 整 個 內 部 市 場, 於 歐 盟 規 定 下, 英 國 或 任 何 會 員 國 通 過 對 其 他 會 員 國 產 品 會 造 成 歧 視 之 各 種 措 施, 將 是 不 合 法 的 3.1.4 歐 盟 (1) 德 國 德 國 負 責 有 關 民 生 用 水 及 氣 體 產 品 之 檢 測 機 構 為 德 國 氣 體 及 水 聯 合 會 (Deutsche Vereinigung des Gas-und Wasserfaches e.v.,), 有 意 在 德 國 銷 售 上 述 產 品 之 廠 商, 在 銷 售 或 進 口 前 必 須 向 DVGW 認 可 之 檢 驗 機 構, 申 辦 品 質 檢 驗, 品 質 檢 驗 符 合 相 關 標 準 及 規 定, 例 如 EN817 規 定 ( 見 附 錄 一 ), 方 准 販 售 (2) 比 利 時 比 利 時 有 關 水 龍 頭 相 關 標 準 除 一 般 性 技 術 標 準 以 外, 尚 有 沖 澡 水 龍 頭 冷 熱 水 轉 換 水 龍 頭 開 關 等 不 同 標 準, 比 利 時 主 要 採 取 歐 洲 標 準, 如 EN817:1997 及 EN1111:1998 等 29

(3) 法 國 法 國 並 無 針 對 水 龍 頭 製 品 之 強 制 性 進 口 管 制 與 檢 驗 規 定, 而 1997 年 歐 盟 通 過 之 EN817 檢 驗 標 準 ( 見 附 錄 一 ) 係 由 法 國 業 者 要 求 進 口 商 符 合 之 非 強 制 性 檢 驗 規 定 法 國 檢 驗 標 準 局 (AFNOR) 告 稱 1997 年 歐 盟 通 過 EN 817 之 檢 驗 標 準 係 由 法 國 業 者 要 求 進 口 商 符 合 之 非 強 制 性 檢 驗 規 定, 在 法 國 由 法 國 建 築 科 學 暨 技 術 中 心 (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment,CSTB) 核 發 該 檢 驗 證 明 (4) 義 大 利 義 國 及 歐 盟 各 國 對 產 品 檢 驗 觀 念 相 近, 目 前 多 係 由 廠 商 作 自 我 宣 告 或 自 願 性 驗 證, 廠 商 可 自 行 檢 測 或 委 請 各 公 私 立 實 驗 機 構 檢 驗 產 品 是 否 符 合 相 關 標 準, 並 自 行 標 示 輸 義 及 歐 盟 其 他 國 家 之 水 龍 頭 產 品 應 設 法 符 合 CEN 所 訂 立 之 各 項 標 準, 並 取 得 相 關 驗 證 單 位 之 驗 證, 俾 可 避 免 銷 歐 困 擾 及 可 能 產 生 之 法 律 責 任 (5) 瑞 士 瑞 士 對 於 水 龍 頭 產 品 之 安 全 檢 驗 係 由 瑞 士 聯 邦 度 量 衡 局 直 接 授 權 民 間 機 構 瑞 士 瓦 斯 暨 水 質 設 備 協 會 (SVGW) 代 辦, 並 由 該 協 會 依 據 歐 盟 (EN817) 及 協 會 自 訂 之 規 範 從 事 檢 驗 與 核 發 證 書 之 手 續 目 前 瑞 士 共 有 兩 種 規 範, 一 為 SN EN 17025( 產 品 檢 驗 ), 另 一 為 SN EN 30

45011( 核 發 證 書 ), 兩 者 之 目 的 皆 在 嚴 格 規 定 瑞 士 境 內 之 供 水 業 者 相 關 設 備 供 應 商 及 裝 修 業 者 從 事 營 運 時, 必 須 確 保 消 費 者 用 水 水 質 之 衛 生 與 安 全 查 SN EN 17025 為 產 品 檢 驗 之 實 驗 室 所 須 遵 守 之 規 範, 於 國 際 標 準 係 為 ISO/IEC 17025:1999, 另 SN EN 45011 為 核 發 證 書 之 制 度 驗 證 機 構 所 須 遵 守 之 規 範, 於 國 際 標 準 則 為 ISO/IEC Guide 62 ( 見 附 錄 一 ) (6) 荷 蘭 目 前 荷 蘭 進 口 水 龍 頭 等 水 利 產 品 之 相 關 檢 驗 與 發 證 工 作 系 統 由 該 機 構 負 責 該 機 構 根 據 歐 盟 現 行 法 規 與 標 準 (EN200 及 EN817 等, 見 附 錄 一 ), 業 訂 定 一 套 評 估 準 則 (Evaluation Guideline), 執 行 水 管 水 槽 及 水 龍 頭 等 相 關 產 品 之 進 口 檢 驗 工 作, 並 核 發 KIWA 檢 驗 合 格 證 明 (Approval Certificate) (7) 芬 蘭 芬 蘭 已 配 合 採 用 歐 盟 標 準 協 會 (European Committee for Standardization, CEN) 之 規 定, 即 EN817:1997 且 芬 蘭 亦 就 產 品 之 金 屬 特 性 另 行 規 定 芬 蘭 接 受 歐 洲 地 區 驗 證 機 構 所 核 發 之 證 明, 而 我 國 驗 證 機 構 之 證 明 仍 須 依 個 案 由 芬 蘭 驗 證 機 構 (VTT) 核 驗 據 芬 蘭 外 交 部 人 員 表 示, 簽 訂 有 關 商 品 檢 驗 之 相 互 承 認 協 議 係 屬 歐 盟 權 限, 渠 等 建 議 我 國 可 洽 歐 盟 執 委 會 31

(8) 丹 麥 丹 麥 建 築 法 規 定 (Danish Building Regulations) 水 龍 頭 等 供 水 零 件 須 接 受 強 制 性 檢 驗, 檢 驗 標 準 與 歐 洲 標 準 EN 200, 817 及 1111 相 同 丹 麥 僅 承 認 歐 盟 會 員 國 檢 測 技 術 單 位 所 出 具 之 符 合 性 證 明 文 件, 且 不 擬 與 非 歐 盟 國 家 簽 署 相 互 承 認 協 議 (9) 西 班 牙 西 國 對 水 龍 頭 產 品 之 規 格 標 準 均 依 歐 盟 標 準 辦 理 ( 故 西 國 同 樣 有 EN817 之 規 格 要 求 ), 而 西 國 業 者 並 未 另 訂 自 發 性 標 準 ; 歐 盟 現 已 與 美 國 加 拿 大 澳 洲 紐 西 蘭 以 色 列 日 本 瑞 士 等 國 簽 訂 有 雙 邊 相 互 承 認 審 核 協 定, 西 班 牙 標 準 檢 驗 協 會 表 示 目 前 並 不 接 受 我 國 政 府 或 民 間 出 具 之 審 核 證 明 (10) 波 蘭 水 龍 頭 相 關 產 品 進 口 規 定 係 由 波 蘭 經 濟 部 負 責, 波 蘭 認 證 中 心 (Accreditation Center) 則 執 行 類 似 產 品 評 鑑 手 續, 以 確 定 其 類 別 而 水 龍 頭 產 品 部 分, 並 無 強 制 性 要 求 須 取 得 波 蘭 'B' 安 全 標 誌, 但 為 保 證 產 品 適 合 波 蘭 市 場, 取 得 波 蘭 技 術 標 準 規 定 認 證 'PN' 較 為 適 當 (11) 土 耳 其 土 耳 其 對 水 龍 頭 產 品 進 口 採 強 制 性 檢 驗, 進 口 商 應 於 產 品 進 口 前 32

向 土 耳 其 檢 驗 局 (Turkish Standards Institution) 申 請 檢 驗, 以 取 得 符 合 性 之 證 明 文 件, 其 規 定 符 合 WTO 之 國 民 待 遇 原 則 與 技 術 性 貿 易 障 礙 協 定 土 國 不 直 接 承 認 我 國 所 出 具 之 符 合 性 證 明 文 件, 但 因 該 國 採 行 歐 盟 標 準, 如 產 品 已 取 得 歐 盟 標 準 認 證, 可 以 在 歐 盟 境 內 自 由 流 通 者, 進 口 商 可 持 相 關 證 明 文 件 向 土 耳 其 檢 驗 局 要 求 免 除 檢 驗 (12) 捷 克 捷 克 標 準 檢 驗 局 提 及 第 22/1997 Coll. 產 品 技 術 性 要 求 法 案 及 其 他 法 案 之 修 訂 案 規 定, 即 法 規 與 相 關 政 府 法 令 之 修 訂 要 求, 捷 克 已 強 制 要 求 產 品 之 符 合 性 評 鑑 作 業, 而 於 第 163/2002 Coll. 號 政 府 法 令 (that lays down technical requirements for specified construction products) 之 附 件 二 已 指 定 水 龍 頭 產 品 之 符 合 性 評 鑑 作 業 的 強 制 性 進 口 規 定 ( 依 據 產 品 使 用 意 圖 之 第 11 12 或 13 項,), 及 已 完 全 符 合 有 關 EC 法 律 之 指 定 營 建 產 品 的 技 術 要 求 3.1.5 日 本 1. 有 關 日 本 對 水 龍 頭 產 品 結 構 及 品 質 標 準 之 法 令 規 定 如 下 : (1) 水 道 法 (water works law) 第 16 條 (2) 水 道 法 施 行 令 第 5 條 (3) 厚 生 省 令 第 14 條 33

2. 廠 商 依 據 法 令 規 定 之 最 低 標 準 自 我 認 證, 惟 為 取 得 公 信 力, 通 常 委 託 中 立 團 體 檢 驗, 稱 第 三 者 認 證 制 度 3. 檢 驗 水 龍 頭 之 團 體 有 五 個, 分 別 為 社 團 法 人 日 本 水 道 協 會 (JWWA) 財 團 法 人 日 本 燃 燒 器 具 檢 查 協 會 (JHIA) 財 團 法 人 電 氣 安 全 環 境 研 究 所 (JET) 財 團 法 人 日 本 瓦 斯 機 器 檢 查 協 會 (JIA) 及 日 本 優 力 股 份 有 限 公 司 (UL), 其 中 以 社 團 法 人 日 本 水 道 協 會 (JWWA) 為 最 重 要 而 廠 商 向 JWWA 申 辦 後 將 可 取 得 附 圖 一 之 認 證 登 錄 証, 且 於 產 品 上 鐫 印 上 JWWA 特 有 之 標 誌 4. 向 JWWA 申 請 檢 驗 程 序 ( 認 證 手 順 書 ), 登 錄 為 會 員 之 國 內 外 廠 商 均 可 付 費 申 請 檢 驗 5.JWWA 並 未 直 接 承 認 國 外 檢 驗 機 構 出 具 之 證 明 文 件, 目 前 正 與 美 國 NSF 洽 談 合 作 事 宜, 惟 日 本 僅 規 定 最 低 標 準, 與 美 國 要 求 之 高 標 準, 差 距 很 大, 無 法 立 即 進 行 合 作 3.1.6 澳 洲 針 對 自 來 水 管 線 及 排 水 系 統 的 一 項 標 準, 範 疇 涵 蓋 其 週 邊 產 品, 基 於 MP52 的 法 規 依 循 所 定 之 WaterMark Level 1and Level 2, 於 WaterMark Level 1 中 以 更 嚴 格 的 認 證 需 求, 決 定 該 產 品 具 危 險 性 程 度 以 取 捨 是 否 需 二 階 段 (WaterMark level 2) 之 檢 核 34

第 四 章 量 測 裝 置 實 作 與 測 試 分 析 4.1 研 究 方 式 與 步 驟 為 更 進 一 步 瞭 解 受 測 者 對 水 龍 頭 所 產 生 的 推 力 拉 力 扭 力 等 不 同 力 量 方 式, 本 研 究 將 建 立 一 套 專 用 量 測 系 統 來 量 測 水 龍 頭 推 拉 力 的 受 力 及 時 間 歷 程 此 系 統 將 由 四 個 部 份 所 組 成 :(1) 水 龍 頭 之 固 定 夾 具 及 推 拉 設 計 裝 置 (2) 力 量 傳 感 器 (Load cell) 及 信 號 放 大 器 (Torque Sensor) (3) A/D 信 號 擷 取 卡 (4) 筆 記 型 電 腦 所 組 成 ( 含 紀 錄 分 析 軟 體 ) 如 圖 4.1 圖 4.1 研 究 方 法 35

其 過 程 也 可 分 為 六 個 部 分 :(1) 先 依 照 不 同 種 類 ( 扭 力 拉 力 ) 要 測 量 的 力 利 用 砝 碼 進 行 校 正, 獲 得 校 正 方 程 式 (2) 將 所 要 量 測 的 水 龍 頭 設 備 固 定 架 設,(3) 操 作 水 龍 頭, 將 力 量 傳 感 器 (Load Cell) 所 得 之 訊 號 以 信 號 放 大 器 放 大 (Torque Sensor) 之 後 再 以 A/D 信 號 擷 取 器 將 所 測 得 的 數 值 輸 入 電 腦 之 中 (4) 使 用 Wavescan 這 套 軟 體 將 所 記 錄 的 訊 號 轉 換 成 橫 軸 為 時 間 縱 軸 為 電 壓 的 圖 像 (5) 將 此 圖 像 資 料 匯 入 MS Excel 中 進 行 資 料 處 理, 最 後 獲 得 施 力 或 扭 矩 的 圖 像 (6) 針 對 不 同 的 物 件 任 務 進 行 分 析 36

4.2 設 備 架 設 4.2.1 設 備 校 正 (1) 扭 轉 拉 力 校 正 實 驗 設 備 如 圖 4.2, 以 秤 重 砝 碼 及 20cm 力 臂 對 荷 重 元 件 進 行 扭 轉 拉 力 校 正 實 驗, 配 合 信 號 放 大 器 及 數 位 電 表 量 取 讀 數, 紀 錄 組 合 多 組 拉 力 與 電 壓 值 關 係 已 得 到 表 4.1; 在 藉 由 上 表 與 統 計 迴 歸 找 出 關 係 式, 完 成 電 壓 與 拉 力 之 關 係 圖 4.3 圖 4.2 扭 轉 拉 力 校 正 實 照 37

表 4.1 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表 讀 取 序 號 電 壓 讀 數 ( 伏 特 ) 砝 碼 重 量 組 合 拉 力 ( 公 斤 ) 1 0.03902 0.03421 2 0.198789 0.04941 3 0.229975 0.04461 4 0.246958 0.04701 5 0.325586 0.05461 6 0.438452 0.07061 7 0.568179 0.09381 8 0.667636 0.12021 9 0.746498 0.14061 10 0.921637 0.15661 11 1.026104 0.19261 12 1.125214 0.21381 13 1.275485 0.23421 14 2.317623 0.47821 圖 4.3 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 Y- 電 壓 ( 伏 特 ),X- 拉 力 (kg) y = 4.9785x + 0.0369 R² = 0.9843 38

(2) 拉 力 校 正 以 秤 重 砝 碼 對 荷 重 元 件 進 行 拉 力 校 正 實 驗 如 圖 4.4, 配 合 信 號 放 大 器 及 數 位 電 表 量 取 讀 數, 紀 錄 多 組 拉 力 與 電 壓 值 關 係 已 得 到 如 表 4.2 再 藉 由 上 表 與 統 計 迴 歸 找 出 關 係 式 以 完 成 校 正, 分 析 電 壓 與 拉 力 之 關 聯 性, 並 完 成 電 壓 與 拉 力 關 係 如 圖 4.5 圖 4.4 扭 轉 拉 力 校 正 實 照 表 4.2 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表 讀 取 序 號 電 壓 讀 數 ( 伏 特 ) 砝 碼 重 量 組 合 拉 力 ( 公 斤 ) 1 0. 0.00084 2 0.052 0.024701 3 0.102 0.048866 4 0.362 0.175806 5 0.94 0.457976 6 1.154 0.562675 7 1.016 0.495673 8 2.17 1.058908 9 2.944 1.436523 10 3.21 1.53363 39

圖 4.5 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 Y- 電 壓 ( 伏 特 ),X- 拉 力 (kg) y = 0.4829x + 0.0025, R² = 0.9998 4.2.2 水 龍 頭 實 驗 架 設 (1) 測 試 硬 體 結 構 水 龍 頭 的 固 定 系 統 主 要 包 含 如 表 4.3 所 示 (a) 固 定 底 座 (b) 水 龍 夾 具 (c) 扭 力 感 測 器 等 三 部 分, 而 其 硬 體 組 態 須 序 則 如 表 4.4 所 示 的 五 個 步 驟 表 4.3 測 試 硬 體 組 件 (a) 固 定 底 座 (b) 水 龍 夾 具 (c) 扭 力 感 測 器 40

表 4.4 測 試 硬 體 組 裝 順 序 (1) 將 扭 力 感 應 器 固 定 於 底 座 (2) 鎖 上 轉 向 盤 (3) 鎖 上 固 定 盤 (4) 鎖 上 固 定 夾 具 (5) 置 入 待 測 物 後 鎖 緊 固 定 (2) 撥 桿 式 水 龍 頭 實 驗 架 設 圖 4.6 圖 4. 為 撥 桿 水 龍 頭 : 由 三 種 不 同 力 道 的 開 關 方 式, 透 過 所 架 設 的 力 量 傳 感 器 在 藉 由 上 表 與 統 計 迴 歸 找 出 關 係 式 以 完 成 校 正, 校 正 硬 體 組 件 如 圖 4.7 力 量 感 測 元 件 (Load Cell) 將 電 壓 信 號 藉 由 信 號 放 大 器 放 大, 再 藉 由 A/D 信 號 擷 取 器 將 數 值 紀 錄 傳 至 個 人 電 腦 中, 來 獲 得 電 壓 X 時 間 圖 (Wavescan), 再 以 MS Excel 進 行 資 料 處 理, 比 較 計 算 電 壓, 反 推 出 施 力 或 扭 矩 41

圖 4.6 撥 桿 式 水 龍 頭 實 驗 圖 4.7 校 正 硬 體 組 件 42

(3) 球 閥 型 水 龍 頭 實 驗 架 設 圖 4.8 則 為 球 閥 型 水 龍 頭 : 藉 由 開 關 水 龍 頭, 透 過 所 架 設 的 力 量 傳 感 器 (Load Cell) 將 電 壓 信 號 藉 由 信 號 放 大 器 放 大, 再 藉 由 A/D 信 號 擷 取 器 將 數 值 紀 錄 傳 至 個 人 電 腦 中, 來 獲 得 電 壓 X 時 間 圖 (Wavescan), 再 以 MS Excel 進 行 資 料 處 理, 比 較 計 算 電 壓, 反 推 出 施 力 或 扭 矩 圖 4.8 球 型 閥 水 龍 頭 量 測 實 照 43

(4) 螺 旋 式 水 龍 頭 實 驗 架 設 如 圖 4.9, 由 三 種 不 同 力 道 的 開 關 方 式, 透 過 所 架 設 的 力 量 傳 感 器 (Load Cell) 將 電 壓 信 號 藉 由 信 號 放 大 器 放 大, 再 藉 由 A/D 信 號 擷 取 器 將 數 值 紀 錄 傳 至 個 人 電 腦 中, 來 獲 得 電 壓 X 時 間 圖 (Wavescan), 再 以 MS Excel 進 行 資 料 處 理, 比 較 計 算 電 壓, 反 推 出 施 力 或 扭 矩 圖 4.9 螺 旋 式 水 龍 頭 量 測 實 照 44

(5) 按 壓 式 水 龍 頭 實 驗 架 設 圖 4.10 為 : 由 旋 轉 把 手 驅 動 螺 桿 擠 壓 力 量 傳 感 器 (Load Cell), 同 時 遭 受 擠 壓 的 水 龍 頭 流 水 至 下 方 水 槽, 水 槽 下 方 備 有 電 子 計 重 器, 以 計 算 有 多 少 水 流 至 水 槽 中, 在 與 Wavescan 和 Ms Excel 進 行 比 較 與 分 析, 簡 易 型 之 量 測 圖 則 如 圖 4.11 圖 4.10 按 壓 式 水 龍 頭 實 驗 架 設 說 明 圖 45

(a) 按 壓 式 水 龍 頭 正 視 圖 (b) 按 壓 式 水 龍 頭 側 視 圖 (c) 按 壓 式 水 龍 頭 圖 圖 4.11 按 壓 式 水 龍 頭 實 際 測 量 示 意 圖 46

第 五 章 實 驗 結 果 與 分 析 5.1 先 期 測 試 分 析 5.1.1 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 ( 撥 桿 式 ) 任 務 一 : 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.1 圖 5.2 下 列 二 圖 可 發 現, 再 使 用 撥 桿 式 水 龍 頭 且 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 的 圖 表 顯 示 其 波 形 於 12/20 毫 秒 開 始 驅 動 122/20 毫 秒 往 正 向 電 壓 處 爬 升 並 在 133/20 毫 秒 持 平 至 177/20 毫 秒, 再 從 177/20 毫 秒 爬 升 至 232/20 毫 秒, 隨 後 下 降 將 整 段 波 形 以 122/20 毫 秒 切 割 為 前 後 兩 段, 前 段 兩 個 波 峰 的 部 分 是 因 為 過 於 緩 慢 將 撥 桿 式 水 龍 頭 開 啟, 而 後 段 持 平 的 部 分 代 表 使 用 者 依 據 任 務 所 提 出 之 輕 輕 關 上 的 指 令 用 相 同 的 力 道 緩 慢 關 閉 而 造 成, 而 最 後 一 波 峰 為 使 用 者 將 撥 桿 式 水 龍 頭 關 緊 所 造 成 之 現 象 過 程 中 最 大 電 壓 為 0.36499 伏 特 ; 換 算 成 拉 力 為 0.03168(Kg-m) 47

圖 5.1 任 務 一 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 )-Wavescan 擷 取 圖 圖 5.2 任 務 一 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 )- 時 間 拉 力 圖 48

任 務 二 : 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ): 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.3 與 圖 5.4 可 發 現, 再 使 用 撥 桿 式 水 龍 頭 且 慢 慢 開 後 正 常 關 上 的 圖 表 顯 示 其 波 形 於 23/20 毫 秒 開 始 驅 動, 雖 然 與 前 一 任 務 比 此 任 務 的 驅 動 較 為 不 明 顯, 但 其 理 由 是 在 縱 向 的 電 壓 尺 度 較 大 所 造 成,133/20 毫 秒 往 正 向 電 壓 處 爬 升 至 309/20 毫 秒 至 最 大 電 壓, 隨 後 下 降 將 整 段 波 形 以 133/20 毫 秒 切 割 為 前 後 兩 段, 前 段 波 形 和 前 一 任 務 的 波 形 十 分 相 似, 都 是 因 為 過 於 緩 慢 將 撥 桿 式 水 龍 頭 開 啟, 而 後 段 波 形 爬 升 的 部 分 代 表 使 用 者 依 據 任 務 所 提 出 之 正 常 關 上 的 指 令 所 造 成 之 現 象 過 程 中 最 大 電 壓 為 1.32169 伏 特 ; 換 算 成 拉 力 為 0.31679 (Kg-m) 49

圖 5.3 任 務 二 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 )-Wavescan 擷 取 圖 圖 5.4 任 務 二 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 )- 時 間 拉 力 圖 50

任 務 三 : 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.5 與 圖 5.6 可 發 現, 再 使 用 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 的 圖 表 顯 示 其 波 形 於 33/20 毫 秒 開 始 驅 動, 雖 然 與 第 一 任 務 比 此 任 務 的 驅 動 較 為 不 明 顯, 但 其 理 由 是 在 縱 向 的 電 壓 尺 度 較 大 所 造 成,161/20 毫 秒 往 正 向 電 壓 處 爬 升 至 513/20 毫 秒 至 最 大 電 壓, 隨 後 快 速 下 降, 在 電 壓 表 負 值 區 產 生 一 波 峰 將 整 段 波 形 以 133/20 毫 秒 513/20 毫 秒 切 割 為 前 中 後 三 段, 前 段 波 形 和 前 一 任 務 的 波 形 十 分 相 似, 都 是 因 為 過 於 緩 慢 將 撥 桿 式 水 龍 頭 開 啟, 而 中 段 波 形 爬 升 的 部 分 代 表 使 用 者 依 據 任 務 所 提 出 之 用 力 關 上 的 指 令 所 造 成 之 現 象, 後 段 的 波 峰 為 撥 桿 式 水 龍 頭 所 承 受 的 力 過 大, 所 產 生 的 反 彈 過 程 中 最 大 電 壓 為 1.9397 伏 特 ; 換 算 成 拉 力 為 0.347981 (Kg-m) 圖 5.5 任 務 三 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )-Wavescan 擷 取 圖 51

圖 5.6 任 務 三 撥 桿 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )- 時 間 拉 力 圖 5.1.2 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 ( 球 型 閥 ) 任 務 一 : 從 左 至 右 慢 慢 移 動 後 從 右 至 左 回 到 原 位 ( 中 ) 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.6 與 圖 5.7 可 發 現, 以 球 型 閥 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 的 圖 表 顯 示 其 波 形 以 309/20 毫 秒 為 切 割 點, 將 圖 形 分 為 前 後 兩 段 可 以 發 現 到 其 兩 段 波 形 非 常 相 似, 因 為 在 此 任 務 中, 同 樣 的 動 作 讓 使 用 者 連 續 做 了 兩 次 ; 再 以 85/20 毫 秒 和 365/20 毫 秒 為 切 割 點 可 以 發 現 在 橫 軸 下 方 的 波 形 皆 較 上 方 的 小, 此 原 因 是 因 為 使 用 者 之 慣 用 手, 向 外 推 比 向 內 拉 難 施 力 之 緣 故 過 程 中 最 大 電 壓 為 0.23681 伏 特 ; 換 算 成 拉 力 為 0.005933 (Kg-m) 52

圖 5.6 任 務 一 球 型 閥 水 龍 頭 從 左 至 右 慢 慢 移 動 後 從 右 至 左 回 到 原 位 ( 中 )-Wavescan 擷 取 圖 圖 5.7 任 務 一 球 型 閥 水 龍 頭 從 左 至 右 慢 慢 移 動 後 從 右 至 左 回 到 原 位 ( 中 )- 時 間 拉 力 圖 53

5.1.3 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 ( 螺 旋 式 ) 任 務 一 : 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 ) 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.8 與 圖 5.9 可 發 現, 再 使 用 螺 旋 式 水 龍 頭 且 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 的 圖 表 顯 示 其 波 形 於 96/20 毫 秒 開 始 至 210/20 毫 秒 為 止, 產 生 了 數 個 小 型 波 形,267/20 毫 秒 時 產 生 三 個 小 型 波 峰, 電 壓 都 約 在 0.05 伏 特 左 右, 到 343/20 毫 秒 產 生 了 一 大 型 波 峰, 最 大 電 壓 為 : 0.256348 伏 特 換 算 成 拉 力 為 0.009875kg/m, 表 示 出 前 面 之 數 小 波 形 為 在 慢 慢 轉 動 螺 旋 式 水 龍 頭 的 施 力 至 210/20 毫 秒 停 止 轉 開, 而 後 三 個 小 型 波 峰 為 關 閉 螺 旋 式 水 龍 頭 過 程 中 所 施 的 力, 最 後 一 個 大 波 峰 為 將 螺 旋 式 水 龍 頭 正 常 關 緊 所 施 的 力 圖 5.8 任 務 一 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 )-Wavescan 擷 取 圖 54

圖 5.9 任 務 一 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 )- 時 間 拉 力 圖 任 務 二 : 慢 慢 開 後 一 般 用 力 關 緊 ( 中 ) 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.10 與 圖 5.11 可 發 現, 再 使 用 螺 旋 式 水 龍 頭 且 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 的 圖 表 顯 示 其 波 形 於 126/20 毫 秒 開 始 至 251/20 毫 秒 為 止, 產 生 了 數 個 小 型 波 形,326/20 毫 秒 時 產 生 三 個 小 型 波 峰, 電 壓 都 約 在 0.05 伏 特 左 右, 到 401/20 毫 秒 產 生 了 三 大 型 波 峰, 最 大 電 壓 為 : 0.561523 伏 特 換 算 成 拉 力 為 0.071156kg/m, 表 示 出 前 面 之 數 小 波 形 為 在 慢 慢 轉 動 螺 旋 式 水 龍 頭 的 施 力 至 251/20 毫 秒 停 止 轉 開, 而 後 三 個 小 型 波 峰 為 關 閉 螺 旋 式 水 龍 頭 過 程 中 所 施 的 力, 最 後 三 個 大 波 峰 為 將 螺 旋 式 水 龍 頭 一 般 用 力 關 緊 所 施 的 力 55

圖 5.10 任 務 二 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 正 常 關 上 ( 輕 )- 時 間 拉 力 圖 圖 5.11 任 務 二 任 務 二 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 一 般 用 力 關 緊 ( 中 )- 時 間 拉 力 圖 56

任 務 三 : 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) 任 務 分 析 : 經 由 圖 5.12 與 圖 5.13 可 發 現, 再 使 用 螺 旋 式 水 龍 頭 且 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 上 的 圖 表 顯 示 其 波 形 於 69/20 毫 秒 開 始 至 375/20 毫 秒 為 止, 產 生 了 數 個 小 型 波 形,477/20 毫 秒 開 始 產 生 四 個 漸 大 的 波 峰, 其 最 大 電 壓 為 :1.809082 伏 特 換 算 成 拉 力 為 0.321745kg/m, 表 示 出 前 面 之 數 小 波 形 為 在 慢 慢 轉 動 螺 旋 式 水 龍 頭 的 施 力 至 375/20 毫 秒 停 止 轉 開, 而 後 四 個 漸 大 的 波 峰 為 關 閉 螺 旋 式 水 龍 頭 過 程 至 用 力 關 緊 所 施 的 力 圖 5.12 任 務 三 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )-Wavescan 擷 取 圖 57

圖 5.13 任 務 三 螺 旋 式 水 龍 頭 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 )- 時 間 拉 力 圖 5.2 水 龍 頭 量 測 結 果 分 析 5.2.1 項 目 分 析 與 實 驗 步 驟 說 明 水 龍 頭 的 研 究 項 目 為 撥 桿 式 水 龍 頭 螺 旋 式 水 龍 頭 球 型 閥 水 龍 頭 與 按 壓 式 水 龍 頭, 共 四 種 水 龍 頭 如 表 5.1 各 種 水 龍 頭 測 量 方 式 又 分 加 水 與 未 加 水 兩 種 方 式, 其 中 撥 桿 式 水 龍 頭 與 螺 旋 式 水 龍 頭 都 是 使 用 轉 動 的 方 式 開 啟, 因 此 另 外 再 分 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ), 各 六 種 方 法 而 球 型 閥 水 龍 頭 除 了 加 水 與 未 加 水 兩 種 方 式 外, 也 測 量 其 左 右 轉 動 的 力 量, 共 三 種 方 法 按 壓 式 水 龍 頭 除 了 加 水 與 未 加 水 兩 種 方 式 外, 更 增 加 兩 種 開 啟 方 法, 正 常 慢 慢 開 啟 ( 輕 ) 以 及 快 速 開 啟 ( 重 ), 共 四 種 方 法 58

表 5.1 水 龍 頭 的 研 究 項 目 水 龍 頭 名 稱 水 龍 頭 照 片 實 驗 測 試 說 明 實 驗 總 數 撥 桿 式 水 龍 頭 螺 旋 式 水 龍 頭 a. 加 水 : 1. 慢 慢 撥 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 2. 慢 慢 撥 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 3. 慢 慢 撥 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) b. 未 加 水 : 1. 慢 慢 撥 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 2. 慢 慢 撥 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 3. 慢 慢 撥 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) a. 加 水 : 1. 慢 慢 轉 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 2. 慢 慢 轉 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 3. 慢 慢 轉 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) b. 未 加 水 : 1. 慢 慢 轉 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 2. 慢 慢 轉 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 3. 慢 慢 轉 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) 3 種 3 種 3 種 3 種 球 型 閥 水 龍 頭 a. 加 水 : 慢 慢 向 上 開 啟 後 停 止 b. 未 加 水 : 慢 慢 向 上 開 啟 後 停 止 c. 左 右 轉 動 : 由 原 位 向 左 轉 動 到 底, 再 向 右 轉 到 底, 再 左 轉 回 原 位 3 種 按 壓 式 水 龍 頭 a. 加 水 : 1. 正 常 慢 慢 開 啟 ( 輕 ) 2. 快 速 開 啟 ( 重 ) b. 未 加 水 : 1. 正 常 慢 慢 開 啟 ( 輕 ) 2. 快 速 開 啟 ( 重 ) 3 種 3 種 59

5.2.2 水 龍 頭 的 校 正 水 龍 頭 校 正 的 目 的 是 為 了 把 從 感 應 器 得 到 的 值 ( 伏 特 ) 轉 換 成 公 斤 以 便 了 解 實 驗 數 據 的 關 係 撥 桿 式 與 螺 旋 式 為 利 用 扭 轉 拉 力, 所 利 用 的 感 應 器 與 測 量 方 法 相 同 球 型 閥 與 按 壓 式 則 是 利 用 拉 力 來 測 量 其 數 據 1. 扭 轉 拉 力 的 校 正 校 正 的 步 驟 使 用 砝 碼 荷 重 來 轉 動 扭 力 感 測 器, 進 而 傳 輸 訊 號 到 訊 號 放 大 器, 再 傳 輸 到 A/D 訊 號 擷 取 器, 最 後 數 據 傳 到 電 腦 裡 實 驗 說 明 如 圖 5.14 及 圖 5.15 圖 5.14 扭 轉 拉 力 的 校 正 實 驗 架 設 圖 60

圖 5.15 扭 轉 拉 力 校 正 實 測 圖 以 秤 重 砝 碼 及 20cm 力 臂 對 荷 重 元 件 進 行 扭 轉 拉 力 校 正 實 驗, 配 合 信 號 放 大 器 及 數 位 電 表 量 取 讀 數, 紀 錄 組 合 多 組 拉 力 與 電 壓 值 關 係 已 得 到 如 表 5.2, 再 利 用 表 5.2 分 析 出 電 壓 與 拉 力 的 回 歸 方 程 式, 如 圖 5.16 圖 5. 最 後 利 用 所 得 到 的 回 歸 方 程 式 來 換 算 接 下 來 的 撥 桿 式 水 龍 頭 和 螺 旋 式 水 龍 頭 伏 特 轉 成 公 斤 的 數 據 換 算, 以 下 實 驗 經 由 得 到 的 公 斤 數 據 轉 為 牛 頓 61

表 5.2 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表 讀 取 序 號 電 壓 讀 數 ( 伏 特 ) 砝 碼 重 量 組 合 拉 力 ( 公 斤 ) 1 0.03902 0.03421 2 0.198789 0.04941 3 0.229975 0.04461 4 0.246958 0.04701 5 0.325586 0.05461 6 0.438452 0.07061 7 0.568179 0.09381 8 0.667636 0.12021 9 0.746498 0.14061 10 0.921637 0.15661 11 1.026104 0.19261 12 1.125214 0.21381 13 1.275485 0.23421 14 2.317623 0.47821 圖 5.16 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 由 伏 特 和 公 斤 的 關 係 得 出 回 歸 方 程 式 X- 電 壓 ( 伏 特 ), Y- 拉 力 (kg) y=4.9785x + 0.0369 R² = 0.9843 62

2. 拉 力 的 校 正 校 正 的 步 驟 使 用 砝 碼 荷 重 來 轉 動 扭 力 感 測 器, 進 而 傳 輸 訊 號 到 訊 號 放 大 器, 再 傳 輸 到 A/D 訊 號 擷 取 器, 最 後 數 據 傳 到 電 腦 裡 實 驗 圖 如 圖 5.17 及 圖 5.18 圖 5.17 拉 力 校 正 線 稿 圖 圖 5.18 拉 力 校 正 實 測 圖 63

以 秤 重 砝 碼 對 荷 重 元 件 進 行 拉 力 校 正 實 驗, 配 合 信 號 放 大 器 及 數 位 電 表 量 取 讀 數, 紀 錄 多 組 拉 力 與 電 壓 值 關 係 已 得 到 表 5.3 再 藉 由 上 表 與 統 計 迴 歸 找 出 關 係 式 以 完 成 校 正, 分 析 電 壓 與 拉 力 之 關 聯 性, 並 完 成 電 壓 與 拉 力 關 係 如 圖 5.19 64

表 5.3 拉 力 與 電 壓 值 關 係 表 讀 取 序 號 電 壓 讀 數 ( 伏 特 ) 砝 碼 重 量 組 合 拉 力 ( 公 斤 ) 1 0. 0.00084 2 0.052 0.024701 3 0.102 0.048866 4 0.362 0.175806 5 0.94 0.457976 6 1.154 0.562675 7 1.016 0.495673 8 2.17 1.058908 9 2.944 1.436523 10 3.21 1.53363 圖 5.19 電 壓 與 拉 力 關 係 式 圖 由 伏 特 和 公 斤 的 關 係 得 出 回 歸 方 程 式 X- 電 壓 ( 伏 特 ), Y- 拉 力 (kg) y = 0.4829x + 0.0025 R² = 0.9998 最 後 利 用 所 得 到 的 回 歸 方 程 式 來 換 算 接 下 來 的 撥 桿 式 水 龍 頭 和 螺 旋 式 水 龍 頭 伏 特 轉 成 公 斤 的 數 據 換 算, 以 下 實 驗 經 由 得 到 的 公 斤 數 據 轉 為 牛 頓 65

5.2.3 撥 桿 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 1. 撥 桿 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設, 如 圖 5.20 示 : 圖 5. 20 撥 桿 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖 2. 實 驗 步 驟 實 驗 步 驟 : 將 水 管 接 在 撥 桿 式 水 龍 頭 上, 並 將 水 龍 頭 固 定 在 感 應 器, 測 量 有 加 水 的 時 候 水 龍 頭 的 扭 力 以 及 沒 加 水 時 水 龍 頭 的 扭 力 ( 感 測 器 加 上 塑 膠 套, 簡 易 的 防 水 處 理 ) 撥 桿 式 水 龍 頭 量 測 裝 置 如 表 5.4 所 示, 實 驗 分 加 水 與 未 加 水 兩 種 狀 態 進 行 ( 如 表 5.4 中 a 與 b), 以 及 各 三 種 的 開 啟 的 方 法, 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ), 總 共 得 到 六 種 數 據, 以 下 的 實 驗 所 示, 關 水 的 扭 矩 均 大 於 開 水 但 有 加 水 的 扭 矩 大 於 未 加 水 66

表 5.4 實 驗 測 試 圖 與 步 驟 說 明 實 驗 測 試 圖 (a) 實 驗 步 驟 1 將 撥 桿 式 水 龍 頭 固 定 於 感 應 器 上, 首 先 測 試 有 水 的 扭 力 實 驗 2 使 用 三 種 輕 到 重 的 開 法 來 得 到 感 應 器 的 數 據 3 再 來 測 量 水 龍 頭 無 水 壓 時 的 狀 態 4 無 水 壓 的 水 龍 頭 一 樣 用 三 種 輕 到 重 的 開 法 來 得 到 感 應 器 的 數 據 5 最 後 利 用 所 得 到 伏 特 與 公 斤 的 折 線 圖 來 換 算 伏 特 與 公 斤 的 關 係 (b) 67

3. 加 水 - 撥 桿 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 個 階 段 測 試 結 果 如 表 5.5 表 5.5 加 水 - 撥 桿 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 輕 輕 關 上 慢 慢 打 開 時 間 圖 形 說 明 慢 慢 的 撥 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 第 一 個 峰 值 為 動 態 起 始 點 2.4 牛 頓 - 公 尺 (0.244 公 斤 - 公 尺 ), 開 到 底 為 7.02 牛 頓 - 公 尺 (0.716 公 斤 - 公 尺 ), 輕 輕 關 上 的 峰 值 為 13.57 牛 頓 - 公 尺 (1.38 公 斤 - 公 尺 ) 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 慢 慢 的 撥 打 開 水 龍 頭 後, 使 用 正 常 力 道 關 緊 慢 慢 打 開 到 底 的 峰 值 為 5.83 牛 頓 - 公 尺 (0.59 公 斤 - 公 尺 ), 正 常 關 緊 的 峰 值 為 73.97 牛 頓 - 公 尺 (7.54 公 斤 - 公 尺 ) ) 正 常 關 緊 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 慢 慢 的 撥 打 開 水 龍 頭 後, 用 力 關 緊 慢 慢 打 開 到 底 的 峰 值 為 5.84 牛 頓 - 公 尺 (0.59 公 斤 - 公 尺 ), 用 力 關 緊 的 峰 值 為 110.77 牛 頓 - 公 尺 (11.30 公 斤 - 公 尺 ) ( 重 ) 用 力 關 緊 68

4. 未 加 水 - 撥 桿 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 如 表 5.6 表 5.6 未 加 水 - 撥 桿 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 與 說 明 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 圖 形 說 明 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 到 底 後, 輕 輕 的 關 上 第 一 個 峰 值 為 動 態 起 始 點 2.4 牛 頓 - 公 尺 (0.24 公 斤 - 公 尺 ), 打 開 到 底 的 峰 值 為 4.41 牛 頓 - 公 尺 (0.45 公 斤 - 公 尺 ), 輕 輕 關 上 的 峰 值 為 5.12 牛 頓 - 公 尺 (0.52 公 斤 - 公 尺 ) ) 輕 輕 關 上 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 峰 值 為 3.23 牛 頓, - 公 尺 (0.33 公 斤 - 公 尺 ) 正 常 關 緊 的 峰 值 為 63.4 牛 頓 - 公 尺 (6.47 公 斤 - 公 尺 ) ( 中 ) 正 常 關 緊 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 峰 值 為 3.09 牛 頓 - 公 尺 (0.39 公 斤 - 公 尺 ), 用 力 關 緊 的 峰 值 為 93.86 牛 頓 - 公 尺 (9.57 公 斤 - 公 尺 ) ( 重 ) 用 力 關 緊 69

5.2.4 螺 旋 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 1. 螺 旋 式 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 如 圖 5.21: 圖 5.21 螺 旋 式 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖 2. 實 驗 步 驟 實 驗 步 驟 : 將 水 管 接 在 螺 旋 式 水 龍 頭 上, 並 將 水 龍 頭 固 定 在 感 應 器, 測 量 有 加 水 的 時 候 水 龍 頭 的 扭 力 以 及 沒 加 水 時 水 龍 頭 的 扭 力 ( 感 測 器 加 上 塑 膠 套, 簡 易 的 防 水 處 理 ) 撥 桿 式 水 龍 頭 量 測 裝 置 如 表 5.7 所 示, 實 驗 分 加 水 與 未 加 水 兩 種 狀 態 進 行, 以 及 各 三 種 的 開 啟 的 方 法, 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ), 總 共 得 到 六 種 數 據, 以 下 的 實 驗 所 示, 關 水 的 扭 矩 均 大 於 開 水 但 有 加 水 的 扭 矩 大 於 未 加 水 70

表 5.7 實 驗 測 試 圖 與 步 驟 說 明 實 驗 測 試 圖 實 驗 步 驟 1 將 水 龍 頭 固 定 於 感 應 器 上, 首 先 先 測 有 水 壓 開 啟 扭 力 實 驗 2 使 用 三 種 輕 到 重 的 開 法 來 得 到 感 應 器 的 數 據 3 再 來 進 行 無 水 壓 水 龍 頭 時 的 實 驗 4 無 水 壓 的 水 龍 頭 一 樣 用 三 種 輕 到 重 的 開 法 來 得 到 感 應 器 的 數 據 5 最 後 利 用 所 得 到 伏 特 與 公 斤 的 折 線 圖 來 換 算 伏 特 與 公 斤 的 關 係 71

3. 加 水 - 螺 旋 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 如 表 5.8 表 5.8 加 水 - 螺 旋 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 與 說 明 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 牛 頓 動 態 起 始 點 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 輕 輕 關 上 慢 慢 打 開 時 間 正 常 關 上 慢 慢 打 開 時 間 用 力 關 上 圖 形 說 明 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 第 一 個 峰 值 為 動 態 起 始 點 6.9 牛 頓 - 公 尺 (0.7 公 斤 - 公 尺 ), 慢 慢 打 開 的 峰 值 為 9.40 牛 頓 - 公 尺 (0.96 公 斤 - 公 尺 ), 輕 輕 關 上 的 峰 值 為 13.46 牛 頓 - 公 尺 (1.37 公 斤 - 公 尺 ) 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 7.73 牛 頓 - 公 尺 (0.78 公 斤 - 公 尺 ), 開 到 底 為 5.9 牛 頓 - 公 尺 (0.6 公 斤 - 公 尺 ), 正 常 關 緊 的 峰 值 為 17.39 牛 頓 - 公 尺 (1.77 公 斤 - 公 尺 ) 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 8.70 牛 頓 - 公 尺 (0.88 公 斤 - 公 尺 ), 開 到 底 為 5.6 牛 頓 - 公 尺 (0.57 公 斤 - 公 尺 ), 用 力 關 緊 的 峰 值 為 40.0 牛 頓 - 公 尺 (4.08 公 斤 - 公 尺 ) 72

4. 未 加 水 - 螺 旋 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 如 表 5.9 表 5.9 未 加 水 - 螺 旋 式 水 龍 頭 輕 到 重 三 階 段 測 試 結 果 與 說 明 慢 慢 開 後 輕 輕 關 上 ( 輕 ) 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 輕 輕 關 上 時 間 圖 形 說 明 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 5.1 牛 頓 - 公 尺 (0.52 公 斤 - 公 尺 ), 開 到 底 為 5.9 牛 頓 - 公 尺 (0.58 公 斤 - 公 尺 ), 輕 輕 關 上 的 峰 值 為 10.84 牛 頓 - 公 尺 (1.10 公 斤 - 公 尺 ) 慢 慢 開 後 正 常 關 緊 ( 中 ) 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 正 常 關 上 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 4.1 牛 頓 - 公 尺 (0.42 公 斤 - 公 尺 ), 開 到 底 為 5.71 牛 頓 - 公 尺 (0.58 公 斤 - 公 尺 ), 正 常 關 緊 的 峰 值 為 13.46 牛 頓 - 公 尺 (1.37 公 斤 - 公 尺 ) 慢 慢 開 後 用 力 關 緊 ( 重 ) 牛 頓 動 態 起 始 點 慢 慢 打 開 時 間 用 力 關 上 慢 慢 的 打 開 水 龍 頭 後, 輕 輕 的 關 上 慢 慢 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 4.76 牛 頓 - 公 尺 (0.49 公 斤 - 公 尺 ), 開 到 底 為 5.05 牛 頓 - 公 尺 (0.52 公 斤 - 公 尺 ), 用 力 關 緊 的 峰 值 為 32.27 牛 頓 - 公 尺 (3.29 公 斤 - 公 尺 ) 73

5.2.5 球 型 閥 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 1. 球 型 閥 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 如 圖 5.22 圖 5.22 球 型 閥 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖 74

2. 實 驗 步 驟 實 驗 步 驟 : 下 方 進 水 閥, 開 或 關 狀 況 下 來 控 制 有 水 跟 沒 水 的 條 件, 以 感 應 器 掛 住 繩 子 往 上 拉 水 龍 頭 來 檢 測 拉 力 大 小 ( 如 表 5.10 之 實 驗 測 試 圖 ), 加 水 與 未 加 水 之 力 量 峰 值 並 無 顯 著 的 差 異, 實 驗 更 分 為 加 水 未 加 水 及 從 左 到 右 慢 慢 移 動 後 從 右 至 左 回 到 原 位 三 種 方 法, 以 下 的 實 驗 所 示, 有 加 水 的 拉 力 大 於 未 加 水, 水 龍 頭 開 啟 從 左 到 右 以 及 從 右 到 左 的 扭 矩 大 於 從 左 回 到 原 位 ( 開 到 底 端 的 值 大 於 開 到 中 間 的 值 ) 實 驗 測 試 圖 表 5.10 實 驗 測 試 圖 與 步 驟 說 明 實 驗 步 驟 1 將 感 應 器 於 水 龍 頭 間 用 繩 子 固 定, 以 往 上 拉 的 方 式 測 量, 首 先 先 測 有 加 水 的 水 龍 頭 實 驗 2 停 止 加 水, 測 量 未 加 水 的 數 據 3 測 量 水 龍 頭 從 左 到 右 慢 慢 移 動 後 從 右 至 左 回 到 原 位 5 最 後 利 用 所 得 到 伏 特 與 公 斤 的 折 線 圖 來 換 算 伏 特 與 公 斤 的 關 係, 再 轉 換 成 牛 頓 75

3. 球 型 閥 式 水 龍 頭 測 試 結 果 如 表 5.11 表 5.111 球 型 閥 式 水 龍 頭 測 試 結 果 與 說 明 加 水 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 完 全 打 開 圖 形 說 明 直 接 往 上 打 開 球 型 閥 水 龍 頭 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 0.94 牛 頓 - 公 尺 (0.09 公 斤 - 公 尺 ), 完 全 打 開 為 1.14 牛 頓 - 公 尺 (0.17 公 斤 - 公 尺 ) 時 間 未 加 水 牛 頓 動 態 起 始 點 完 全 打 開 直 接 往 上 打 開 球 型 閥 水 龍 頭 打 開 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 0.82 牛 頓 - 公 尺 (0.08 公 斤 - 公 尺 ), 完 全 打 開 為 1.05 牛 頓 - 公 尺 (0.11 公 斤 - 公 尺 ) 時 間 從 左 到 右 慢 慢 移 動 後 從 右 至 左 回 到 原 位 牛 頓 從 左 到 右 從 左 回 到 中 間 從 右 到 左 時 間 直 接 往 上 打 開 球 型 閥 水 龍 頭 從 左 到 右 的 峰 值 為 0.45 牛 頓 - 公 尺 (0.04 公 斤 - 公 尺 ) 從 右 到 左 的 峰 值 為 0.40 牛 頓 - 公 尺 (0.04 公 斤 - 公 尺 ) 從 左 回 到 中 間 峰 值 為 0.29 牛 頓 (0.03 公 斤 - 公 尺 ) 76

5.2.6 按 壓 式 水 龍 頭 實 驗 數 據 分 析 1. 按 壓 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 如 圖 5.23 圖 5.23 按 壓 式 水 龍 頭 的 實 驗 架 設 圖 77

2. 實 驗 步 驟 建 立 一 機 構 可 裝 置 水 龍 頭 以 及 感 應 器 ( 以 感 應 器 推 水 龍 頭 來 達 到 開 水 的 目 的, 感 應 器 放 置 在 鐵 製 金 屬 裡 ), 將 水 管 接 在 水 龍 頭 上, 並 準 備 磅 秤 量 測 水 量 ( 如 表 5.12) 按 壓 式 水 龍 頭 力 量 明 顯 大 於 其 他 三 種 款 式 另 外 按 壓 的 方 法 為 正 常 的 按 壓 ( 輕 ) 以 及 快 速 的 按 壓 ( 重 ) 按 壓 式 水 龍 頭 量 測 結 果 提 示, 加 水 的 按 壓 比 未 加 水 的 按 壓 還 要 大, 且 正 常 按 壓 比 快 速 按 壓 少 了 6-8 牛 頓 實 驗 測 試 圖 表 5.12 實 驗 說 明 實 驗 步 驟 1 建 立 一 機 構 可 放 置 感 應 器 及 水 龍 頭, 將 感 應 器 放 置 於 鐵 製 金 屬 盒 裡 以 便 往 下 推 壓 2 水 龍 頭 壓 到 底 即 馬 上 鬆 手, 使 用 兩 種 測 試 的 方 法, 正 常 的 按 壓 ( 輕 ) 以 及 快 速 的 按 壓 ( 重 ) 3 最 後 利 用 所 得 到 伏 特 與 公 斤 的 折 線 圖 來 換 算 伏 特 與 公 斤 的 關 係, 再 轉 換 成 牛 頓 78

3.a 加 水 - 按 壓 式 水 龍 頭 測 試 結 果 如 表 5.13 表 5.13 加 水 - 按 壓 式 水 龍 頭 測 試 結 果 與 說 明 正 常 的 按 壓 ( 輕 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 完 全 打 開 圖 形 說 明 正 常 按 壓 的 動 態 起 始 點 峰 值 為 10.8 牛 頓 - 公 尺 (1.1 公 斤 - 公 尺 ), 完 全 打 開 為 11.72 牛 頓 - 公 尺 (1.20 公 斤 - 公 尺 ) ) 時 間 快 速 的 按 壓 牛 頓 動 態 起 始 點 完 全 打 開 快 速 按 壓 的 態 起 始 點 峰 值 為 11 牛 頓 - 公 尺 (1.12 公 斤 - 公 尺 ), 完 全 打 開 為 19.98 牛 頓 (2.04 公 斤 ) ( 重 ) 時 間 79

3.b 沒 加 水 - 按 壓 式 水 龍 頭 測 試 結 果 如 表 5.14 表 5.14 沒 加 水 - 按 壓 式 水 龍 頭 測 試 結 果 與 說 明 正 常 的 按 壓 ( 輕 牛 頓 - 時 間 關 係 圖 牛 頓 動 態 起 始 點 打 開 圖 形 說 明 正 常 按 壓 的 態 起 始 點 峰 值 為 8.5 牛 頓 - 公 尺 (0.87 公 斤 - 公 尺 ), 完 全 打 開 為 9.27 牛 頓 (0.95 公 斤 ) ) 時 間 快 速 的 按 壓 牛 頓 動 態 起 始 點 打 開 快 速 按 壓 的 態 起 始 點 峰 值 為 8.2 牛 頓 - 公 尺 (0.84 公 斤 - 公 尺 ), 完 全 打 開 為 15.49 牛 頓 (1.58 公 斤 ) ( 重 ) 時 間 80

第 六 章 結 論 與 建 議 事 項 6.1 結 論 與 未 來 研 究 1 本 研 究 所 建 置 之 量 測 系 統, 配 合 研 究 中 設 計 之 夾 具 與 基 準 應 可 量 測 各 式 水 龍 頭 之 操 作 力 量 與 扭 矩, 如 表 6.1 示 2 本 系 統 可 記 錄 完 整 的 操 作 過 程, 有 利 資 料 處 理 與 分 析, 而 其 標 準 波 形 亦 可 確 認, 被 量 測 物 的 操 作 過 程 3 有 水 流 之 水 龍 頭 之 操 作 扭 矩 大 於 無 水 之 水 龍 頭, 但 差 異 不 明 顯, 檢 測 水 龍 頭 之 操 作 力 量 應 以 有 水 時 狀 態 進 行 量 測 4 此 研 究 設 備 除 了 能 測 得 扭 力 及 拉 力 最 大 施 力 之 外, 也 能 將 使 用 者 在 操 作 水 龍 頭 完 整 的 施 力 過 程 力 記 錄 其 波 型, 亦 可 判 斷 水 龍 頭 之 裝 設 是 否 合 適, 方 便 日 後 的 各 種 分 析 研 究 使 用 5 數 據 分 析 出 撥 桿 式 的 關 閉 峰 值 施 力 明 顯 大 於 螺 旋 式 水 龍 頭, 排 除 內 部 結 構 後, 外 部 造 形 力 矩 的 長 短 是 主 因 6 觀 察 螺 旋 式 水 龍 頭 的 圖 象 可 發 現 其 波 峰 數 目 多, 這 代 表 著 螺 旋 式 的 水 龍 頭 需 重 覆 出 力 才 能 開 啟 水 龍 頭, 對 於 高 齡 稚 齡 或 身 心 障 礙 的 使 用 者 來 說, 非 常 不 便 利 於 使 用 7 按 壓 式 水 龍 頭 是 本 次 試 驗 中 開 啟 值 最 大 者, 操 作 的 不 便 將 造 成 使 用 者 更 大 的 負 擔 81

表 6.1 水 龍 頭 的 實 驗 結 果 數 值 表, 單 位 : 公 斤 - 公 尺 名 稱 開 啟 值 開 啟 峰 值 關 閉 峰 值 撥 桿 式 水 龍 頭 螺 旋 式 水 龍 頭 球 型 閥 水 龍 頭 按 壓 式 水 龍 頭 加 輕 0.24 0.71 1.38 水 中 0.24 0.59 7.54 重 0.24 0.59 11.3 未 輕 0.24 0.45 0.52 加 水 中 0.24 0.33 6.47 重 0.24 0.39 9.57 加 輕 0.7 0.96 1.37 水 中 0.78 0.6 1.77 重 0.88 0.57 4.08 未 輕 0.52 0.58 1.1 加 水 中 0.42 0.58 1.37 重 0.49 0.52 3.29 加 水 0.09 0.17 - 未 加 水 0.08 0.11 - 左 右 0.04 0.04 - 加 輕 水 1.1 1.2 - 重 1.12 2.04 - 未 輕 加 0.87 0.95 - 水 重 0.84 1.58-82

6.2 建 議 事 項 1 沿 用 此 研 究 設 備 此 設 備 不 僅 僅 可 得 到 執 行 任 務 時 最 大 的 施 力, 也 能 將 整 個 過 程 完 整 地 紀 錄 下 來, 不 僅 可 在 後 續 的 實 驗 繼 續 使 用, 也 可 在 未 來 的 相 關 產 品 檢 測 與 訂 定 法 規 之 中 使 用 這 套 設 備 及 理 論, 從 觀 察 使 用 者 完 整 施 力 過 程 與 施 力 大 小 及 不 同 使 用 者 的 交 叉 比 對, 也 可 以 分 析 出 許 多 問 題 點 並 加 以 改 進 2 訂 定 法 規 沿 用 此 研 究 設 備 在 相 關 產 品 中 做 實 驗, 每 筆 數 據 都 富 有 其 中 的 意 涵, 長 時 間 的 使 用, 於 訂 定 檢 核 標 準 或 製 造 相 關 的 法 規 上, 無 疑 是 有 豐 富 的 資 料 庫 以 供 參 考, 也 能 持 續 改 進 修 正, 往 最 適 用 化 的 目 標 邁 進, 讓 符 合 規 範 的 產 品 在 未 來 造 福 更 多 不 便 的 使 用 者 3 產 品 開 發 為 達 到 簡 易 量 測, 可 配 合 控 制 系 統, 設 計 合 適 之 夾 具 與 裝 置 進 行 自 動 化 檢 測 水 龍 頭, 使 水 龍 頭 開 發 與 裝 置 符 合 規 範, 達 到 人 人 都 可 使 用 之 通 用 設 計 目 的 本 次 試 驗 最 適 合 操 作 的 是 球 型 閥 及 撥 桿 式 水 龍 頭, 如 果 將 撥 桿 式 水 龍 頭 的 長 力 矩 及 球 型 閥 省 力 的 優 點 整 合 設 計 新 產 品, 將 帶 人 們 更 便 利 的 生 活 83

附 錄 一 壹 EN817 主 要 內 容 : 1 EN817-6 標 示 - 辨 別, 水 龍 頭 身 必 須 標 識 製 造 商 名 稱 和 標 誌, 用 左 邊 紅 色 按 鈕 表 示 熱 水, 右 邊 藍 色 按 鈕 表 示 冷 水 2 EN817-7 材 料 包 括 化 學 和 衛 生 特 性, 必 須 安 全 無 污 染, 表 麵 條 件 和 鍍 面 質 量 鍍 鉻 表 面 和 Ni-Cr 不 銹 鋼 面 應 滿 足 EN248 3 EN817-8 尺 寸 特 性, 圖 紙 的 一 般 要 求, 安 裝 在 水 平 面 的 機 械 混 合 閥 4 EN817-9 密 封 特 性, 在 一 定 壓 力 下 零 部 件 不 能 鬆 動 漏 水 5 EN817-10 水 力 操 作 特 性, 包 括 靈 敏 度 測 試, 水 流 速 度 測 試 流 率 等 級 : 等 級 A q=0.25 l/s 等 級 A q=0.25 l/s 等 級 S q=0.33 l/s 等 級 S q=0.33 l/s 等 級 B q=0.42 l/s 等 級 B q=0.42 l/s 等 級 C q=0.50 l/s 等 級 C q=0.50 l/s 等 級 D q=0.63 l/s 等 級 D q=0.63 l/s 6 EN817-11 在 壓 力 下 的 機 械 附 著 力 性 能 84

7 EN817-12 機 械 耐 久 特 性, 即 疲 勞 測 試, 做 70000 次 檢 查 產 品 的 狀 態 8 EN817-15 防 止 污 染 的 預 防 回 流 測 試 9 EN817-14 聲 學 特 性,. 按 水 流 的 壓 力 是 否 於 0.3 巴 相 等 分 為 3 組, 不 同 組 的 噪 音 限 度 要 求 不 同 衛 生 用 水 龍 頭 的 通 用 技 術 指 標 EN200:2002 試 標 準 和 817 相 差 不 大 貳 EN200:2002 主 要 內 容 1 EN200-4 標 籤 - 辨 別 1 EN200-4 標 籤 - 辨 別 2 EN200-5 材 料 : 衛 生 和 化 學 特 性, 表 麵 條 件 和 鍍 面 質 量 3 EN200-6 尺 寸 性 能 : 入 口 尺 寸 出 口 尺 寸 和 裝 配 尺 寸 要 求 4 EN200-7 密 封 測 試 : 逆 流 密 封 性 順 流 密 封 性 手 動 密 封 性 5 EN200-8 壓 力 下 機 械 的 附 著 力 性 能 6 EN200-9 水 壓 性 能 測 試 7 EN200-10 抗 扭 拉 測 試 8 EN200-11 機 械 耐 久 特 性 9 EN200-12 防 止 污 染 的 預 防 回 流 測 試 10 EN200-13 聲 學 特 性 85

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[23] 標 準 化 資 訊 推 廣 平 台 (http://standards.bsmi.gov.tw) [24] 產 業 技 術 標 準 管 理 服 務 平 台 (http://techstandards.bsmi.gov.tw) 國 內 文 獻 [1] 陳 松 林 (1993), 單 指 與 雙 指 最 大 屈 力 之 生 物 力 學 分 析, 國 立 台 灣 科 技 大 學 管 理 技 術 研 究 所 碩 士 論 文 [2] 黃 翠 華 (1999), 握 持 姿 勢 握 持 物 體 重 量 對 握 力 之 影 響, 中 華 大 學 工 業 工 程 與 管 理 研 究 所 碩 士 論 文 [3] 黃 証 柳 (1998), 滑 鼠 之 人 因 工 程 與 績 效 評 估, 國 立 台 灣 科 技 大 學 管 理 技 術 研 究 所 工 業 管 理 學 程 碩 士 論 文 [4] 邱 克 豪 (2004), 成 年 智 能 障 礙 者 社 區 家 園 環 境 建 構 之 研 究, 私 立 淡 江 大 學 建 築 學 系 碩 士 班 碩 士 論 文 [5] 林 振 商 (2006), 國 民 小 學 無 障 礙 環 境 研 究 - 以 彰 化 市 為 例, 逢 甲 大 學 建 築 及 都 市 計 畫 碩 士 班 碩 士 論 文 [6] 雅 棻 (2006), 從 高 齡 者 觀 點 探 討 居 家 浴 廁 空 間 使 用 之 研 究, 私 立 東 海 大 學 工 業 設 計 研 究 所 碩 士 論 文 [7] 蔡 侑 倫 (2009), 建 立 居 家 空 間 通 用 設 計 準 則 之 研 究, 私 立 東 海 大 學 工 業 設 計 研 究 所 碩 士 倫 文 91

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