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研究生:王藝茜
論文名稱:沐浴水龍頭內水道模組化之研製
論文名稱(外文):Development of Inner Waterway Module for Bath Faucets
指導教授:陳財榮陳財榮引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:內水道模組水龍頭塑膠射出成型
外文關鍵詞:inner waterway modulefaucetplastic injection molding
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傳統銅材質的水龍頭在近十多年來一直是市場的主流,然而其製程繁瑣且開模的時間冗長,鑄造的過程中耗費人力且易產生環境汙染問題。本研究研製一應用於水龍頭之內水道模組,利用所設計之多組管道結構來取代傳統水龍頭內部結構,同時將零組件共用化,使所研製之內水道模組可以直接應用在現有常用的水龍頭內。所提之內水道零組件係採用符合國際規範之工程塑膠射出成型來製造,可減少傳統生產之鑄造、拋光、電鍍等高污染製程,而且降低約67.4% 製造成本。而因零組件共用化可直接套入沐浴、面盆等家庭常用水龍頭內,縮短製造生產時程約37.5%,滿足客戶端開發時程需求。最後,本文以ASME A112.18.1 (American Society of Mechanical Engineers)規範內容,針對所研製的內水道模組進行功能和使用性能的測試,其主要針對耐壓強度、壽命及高壓爆破等進行測試。本文所研製之內水道模組配合外觀顏色多樣化處理,為一結構新穎、造型獨特、功能多元兼具平價、低鉛及環保之水龍頭,可提供一般家庭健康的用水環境,保護家人身體健康。
The conventional faucet with copper material has been the mainstream in the market for decade. However, the complicated and long molding process takes labor costs and produces air pollution. The study develops an inner waterway module designed by multi-channel structure to replace conventional faucet, and the module assemblies can be equipped with common faucets directly. The proposed inner waterway assemblies adopt international standard of injection molding to reduce the high pollution produced in the process of casting, polishing and plating and saves around 67.4% of manufacturing cost. The shared assemblies, which can be applied to normal residential faucet such as shower and basin, reduces 37.5% of production time and meets customers’ requirement in developing time. Finally, the function and feasibility of inner waterway module is evaluated through compression strength test, product lifetime and bursting pressure test according to ASME (American Society of Mechanical Engineers) code. The eco-friendly faucet with various colors, creative structure, unique style and multi-function provides the household safe and lead-free water for the health of all family members.
目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
謝誌 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文架構 3
第二章 市場分析與設計探討 5
2.1 市場分析與討論 5
2.2 原料成本考量 12
2.3 水龍頭結構與設計之探討 15
第三章 工程塑膠水道模組化設計 19
3.1 工程塑膠材質探討 19
3.2 水龍頭水道模組化設計 21
3.3 水道模組模擬與雛型零件製作 27

第四章 實測結果與分析 44
4.1 實際測試 44
4.2 製造成本與所需程序之分析 59
第五章 結論與未來研究方向 62
5.1 結論 62
5.2 未來研究方向 63
參考文獻 64

圖目錄
圖 2-1 出口國金額比例 7
圖 2-2 出口美國金額記錄(2007 年~2012 年) 8
圖 2-3 出口中國大陸金額記錄(2007 年~2012 年) 9
圖 2-4 消費者購買影響因素分析 10
圖 2-5 國際銅價漲跌(2008 年~2013 年) 12
圖 2-6 發生燒燙傷件數-依原因分佈分析 14
圖 2-7 水龍頭開發時程圖 15
圖 2-8 水龍頭防燙比較說明 18
圖 3-1 水龍頭內部結構說明 20
圖3-2 單柄塑膠閥芯進出水說明 20
圖 3-3 主體閥芯組說明 23
圖 3-4 冷、熱進水管說明 24
圖 3-5 進水管與鎖緊螺帽說明 25
圖 3-6 出水口說明 26
圖 3-7 出水切換旋鈕作動說明 26
圖 3-8 閥芯蓋之射出品雛形 29
圖 3-9 主體之射出品雛形 29
圖 3-10 冷熱管之射出品雛形 30
圖 3-11 進水牙套之射出品雛形 30
圖 3-12 連接套之射出品雛形 31
圖 3-13 主體中之射出品雛形 31
圖 3-14 流向控制鈕之射出品雛形 32
圖 3-15 主體前端之射出品雛形 32
圖 3-16 流向控制軸之射出品雛形 33
圖 3-17 出水套之出品雛形 33
圖 3-18 組裝內部水道零件外觀 34
圖 3-19 水龍頭外殼成品件 35
圖 3-20 水龍頭底板成品件 35
圖 3-21 龍頭成品試做 36
圖 3-22 閥芯蓋3D 圖 38
圖 3-23 閥芯蓋應力分析資料 38
圖 3-24 主體3D 圖 39
圖 3-25 主體應力分析資料 39
圖 3-26 冷熱管3D 圖 40
圖 3-27 冷熱管應力分析資料 40
圖 3-28 內部組裝結構3D 圖 41
圖 3-29 內部組裝結構應力分析資料 42
圖 4-1 爆破測試環境 45
圖4-2 閥芯測試機 46
圖 4-3 流量測試之測試機械 47
圖 4-4 流量測試之實際流量測試值 48
圖 4-5 壽命測試之熱水溫度 49
圖 4-6 壽命測試之冷水溫度 49
圖 4-7 壽命測試時序圖 50
圖 4-8 壽命測試50 萬次 50
圖 4-9 烤箱 51
圖 4-10 冷、熱循環測試之高溫溫度 52
圖 4-11 冷、熱循環測試之低溫溫度 52
圖 4-12 冷、熱循環測試時序圖 53
圖 4-13 物件檢視面向 53
圖 4-14 耐熱老化測試之高溫溫度 54
圖 4-15 烤箱溫度設定 55
圖 4-16 低溫測試環境 56
圖 4-17 冷凍庫溫度設定 56
圖 4-18 與傳統一般水龍頭之製程分析比較 59
圖 4-19 一般沐浴水龍頭成品重量 61
圖 4-20 內水道模組成品重量 61
表目錄
表 2-1 全球衛浴設備產品市場需求 6
表 2-2 中華民國進出口貿易-國家(地區)統計 7
表 2-3 國內衛浴品牌市占率分析 10
表 2-4 市場銷售對象分析 10
表 2-5 特力屋銷售成長分析 11
表 2-6 材質密度與導熱性 17
表 4-1 最小和最大流量 46
表 4-2 閥芯測試機機台參數 47
表 4-3 含鉛量之檢測報告 58
表 4-4 與傳統一般水龍頭之成本費用分析比較 60
參考文獻
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[24]楊秋蘭,複合材料產品落地試驗之研究,中原大學機械工程學系,碩士論文,2005。
[25]吳竟瑋,數位控制水龍頭閥心模組之研製,國立彰化師範大學電機工程學系研究所碩士論文,2013。
[26]璨鏞工業股份有限公司,水龍頭設計技術手冊,2010。
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