中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

改善防火鐵捲門阻熱性之創新設計 Innovative Design of Improving the Thermal

Insulation Capacity of Fire Rolling Doors

系 所 別：營 建 管 理 研 究 所 學號姓名：M09616005 張 婉 瑩 指導教授： 鄭 紹 材 博 士

中華民國 九十八 年 二 月

誌 誌

誌 誌 謝 謝 謝 謝

時光飛逝，在中華大學營建管理研究所的碩士生涯即將結束，論 文也順利完成，首先要感謝指導教授 鄭紹材博士，在我的求學過程悉 心教導，雖然老師常說自己很嘮叨，但也因此讓我學習到更多，不論 是在論文研究、學業叮嚀、人生觀及人生經歷都讓我受益匪淺，老師 的諄諄教誨學生僅記在心，再次感謝老師！同時感謝口試委員吳福祥 博士與雷明遠 博士在百忙之中抽空前來口試，並給予精闢的指正及建 議，使論文內容更加完整。

在學期間，感謝所內吳卓夫老師、王明德老師、余文德老師、楊 智斌老師、石晉方老師、蕭炎泉老師、許玉明老師及楊錫麒老師等諸 位師長，及修課中的老師沙永傑老師及賴以軒老師，給予婉瑩在修業 過程上的予指導及諸多寶貴意見。

感謝系上讓我當任建築基礎課程的助教，讓我有機會與謝錦龍老 師一起上課，更感謝老師在課程以外的時間與我分享職場及人生經驗。

感謝研究室家均學長、建宏學長、兆勳學長、文清學長、文元學 長、哲雄學長、學哲學長、哲安學長、信忠學長、福忠學長的互相砥 礪及協助，尤其感謝誌銘學長時常撥空和我討論論文和各方面的協助 讓我備受恩惠，並不時給予鼓勵及讚許，讓我更有信心完成論文。

感謝同窗好友勝強、珮漪、詩婷、伊君、芸青、錦意等人相互學 習及勉勵，學弟妹珈竹、宗煜、哲瑜、筱軍、長鴻、柏宏、郁詞、紹 偉等人給予幫忙協助，好友薇安、紹竣、岳修、昱威、鴻章、冠頤等 好多人的支持及鼓勵，感謝大家陪我一起度過求學期間的喜怒哀樂，

豐富了我的研究生生活！感謝一路上幫助過婉瑩的朋友。

最後感謝我的父母張泰成 先生與黃美麗 女士永遠的支持及關 懷，讓我能全心投入求學而無後顧之憂，謝謝你們辛苦的栽培！同時

感謝哥哥智凱與弟弟智翔的相伴和支持。

最後僅以本文獻給我摯愛的父母、家人、師長與朋友，願你們與 我分享此份喜悅！

張婉瑩 謹誌 中華大學營建管理研究所 2009/02/11

摘 摘

摘 摘 要 要 要 要

關鍵字 關鍵字 關鍵字

關鍵字：：：：鐵捲門鐵捲門鐵捲門鐵捲門、、、、阻熱性阻熱性阻熱性阻熱性、、、TRIZ、、 、、Goldfire Innovator 、

市面上之鐵捲門大多以鋼鐵或不鏽鋼等金屬材質製成，金屬材質 對火焰有良好的遮焰性，但因熱傳導之特性導致阻熱性不佳。依建築 技術規則要求鐵捲門作為防火區劃用途需兼具遮焰與阻熱性時，需符 合非火災側之葉片平均溫度不高於 170℃，且任一點之溫度不可超過 210℃之要求。從台灣建築中心統計截至 97 年 12 月審核認可的防火鐵 捲門廠商約六家，計有八項防火鐵捲門產品，且產品標示皆不具有阻 熱性。因此鐵捲門的應用急需克服阻熱性能的難題。

本研究針對防火鐵捲門缺乏阻熱性之問題，蒐集國內外鐵捲門解 決阻熱性能之相關文獻，進行發明原則分析，從中整理得知目前已有 的技術方法與需改進的地方。且國內目前極少文獻對防火鐵捲門缺乏 阻熱性之問題進行探討與改善。

在了解待改善之問題後，正確定義問題並提供創新的想法，以 TRIZ 工具中之「矛盾矩陣」與「40 項發明原則」，並運用 “ Goldfire Innovator ” 電腦輔助軟體所提供之發明與問題解決的結構化流程，提 出了可行的兩項方案，分別有「乾式」及「濕式」的創新設計，可改 善防火鐵捲門的阻熱性能之問題。

ABSTRACT

Keywords：

In the present, most of the rolling door products in the market are made of steel or stainless steel. These metallic materials are characterized by high integrity against fire but have low thermal insulation capacity due to heat conduction. According to the specifications of architectural technologies, rolling doors, when used for fire control compartmentation, must ensure both integrity and thermal insulation. The average temperature of rolling door’s leaves on the fire side cannot be higher than 170℃, and the temperature of any point on the rolling door cannot exceed 210℃. The statistics provided by Taiwan Architecture & Building Center show that six rolling door makers have passed the review as of Dec 2008. Of the eight fire rolling door products they provided, none was labeled with the thermal insulation capacity. Therefore, thermal insulation of rolling doors is an issue that should be resolved first.

In this study, domestic and foreign studies on solutions to the lack of thermal insulation of fire rolling doors were reviewed and their inventive principles were analyzed. Through literature review, the current technologies and their drawbacks were collected. And presently, domestic studies for probing and improving the thermal insulation capacity of fire rolling doors are much less.

After understanding the problems to be improved, the problems were defined and innovative ideas were proposed. The “Matrix” and “40 Inventive Principles” of TRIZ and the structural invention and problem-solving process provided by the computer assisted design software

“Goldfire Innovator” were utilized to two innovative designs, part of there

have “dry’s type” and “wet’s type” inovative designs, and these can improve the thermal insulation capacity of fire rolling doors.

目 目 目

目 錄 錄 錄 錄

誌 謝... I 摘 要... III ABSTRACT ... IV 目 錄... VI 表 目 錄 ... VIII 圖 目 錄 ... IX

第一章 緒論 ... 1

1.1 研究動機 ... 1

1.2 研究目的 ... 2

1.3 研究方法與流程 ... 2

1.4 論文架構 ... 4

1.5 研究範圍與限制 ... 5

第二章 文獻回顧 ... 6

2.1 防火區劃 ... 6

2.1.1 防火區劃之種類 ... 7

2.1.2 防火區劃之性能 ... 10

2.1.3 防火區劃構件 ... 11

2.1.4 防火區劃之法規規定 ... 13

2.2 TRIZ 創新方法之發展與應用 ... 16

2.2.1 TRIZ 之發展背景 ... 17

2.2.2 TRIZ 之應用

... 19

2.2.3 Goldfire 軟體之簡介 ... 20

2.2.4 Goldfire 軟體之應用 ... 20

2.3.1 何謂專利 ... 23

2.3.2 專利資訊 ... 24

2.3.3 專利檢索

... 25

2.3.4 國際專利分類碼（IPC） ... 27

第三章 防火鐵捲門專利與分析 ... 29

3.1 美國相關專利分析 ... 29

3.2 國內相關專利分析 ... 37

第四章 鐵捲門創新概念設計 ... 42

4.1 應用「矛盾矩陣」與「40 項發明原則」 ... 42

4.2 應用 GoldFire Innovator 電腦輔助軟體 ... 45

4.3 創新設計方案 ... 52

4.4 市場調查分析 ... 57

第五章 結論與建議 ... 58

5.1 結論 ... 58

5.2 建議 ... 59

參考文獻 ... 60

附錄一 40 項發明原則 ... 64

附錄二 39 項工程參數 ... 68

附錄三 矛盾矩陣表 ... 69

附錄四 申請之專利案件 ... 73

附錄五 所內審口試委員審查意見表 ... 76

附錄六 所外審口試委員審查意見表 ... 77

表 表 表

表 目 目 目 錄 目 錄 錄 錄

表 2.1 防火區劃之目的及功能 ... 7

表 2.2 安全區劃類型 ... 8

表 2.3 每個防火分區的允許最大建築面積 ... 9

表 2.4 我國建築技術規則中防火區劃相關規定 ... 14

表 2.5 我國建築技術規則建築設計施工編有關防火設備設置場所性 能之規定 ... 15

表 2.6 發明創造的等級劃分及知識領域 ... 18

表 2.7 矛盾矩陣表簡表 ... 20

表 2.8 專利資訊基本欄位 ... 27

表 3.1 鐵捲門之 IPC 分類對照表 ... 30

表 3.2 美國專利公告號 6,955,206 之專利分析表 ... 33

表 3.3 美國專利公告號 6,659,158 之專利分析表 ... 34

表 3.4 美國專利公告號 4,467,853 之專利分析表 ... 35

表 3.5 美國專利公告號 6,070,640 之專利分析表 ... 36

表 4.1 鐵捲門應用矛盾矩陣之結果對照表 ... 44

表 4.2 鐵捲門廠商訪價對照表 ... 57

表 4.3 防火布幕廠商訪價對照表 ... 57

圖 圖 圖

圖 目 目 目 錄 目 錄 錄 錄

圖 1.1 研究流程圖 ... 4

圖 2.1 建築物防火區劃之構成示意圖 ... 9

圖 2.2 防火捲門之組成構件立面圖 ... 13

圖 2.3 防火捲門之組成構件剖面圖 ... 13

圖 2.4 TRIZ 知識地圖 ... 18

圖 2.5 Goldfire 三大模組示意圖 ... 22

圖 2.6 Goldfire 系統創新方法流程圖 ... 22

圖 2.7 五階階層結構圖 ... 28

圖 3.1 全封密式防火隔熱鐵捲門葉片 ... 38

圖 3.2 阻熱截火金屬板 ... 39

圖 3.3 阻熱截火布幕 ... 41

圖 4.1 TRIZ 問題解決之流程 ... 42

圖 4.2 Goldfire 系統創新方法流程圖 ... 45

圖 4.3 鐵捲門遇火災之因果圖 ... 46

圖 4.4 改善鐵捲門阻熱性之核心問題圖 ... 47

圖 4.5 鐵捲門之功能模型圖 ... 48

圖 4.6 新增「fire–resistant material」元件之修改建議圖 ... 49

圖 4.7 新增「shelter」元件之修改建議圖... 50

圖 4.8 新建立之功能模型圖 ... 51

圖 4.9 屏幕防止電瓶溫度上升圖 ... 52

圖 4. 10 防火材料分類圖 ... 53

圖 4.11 乾式方案概念設計圖 ... 54

圖 4.12 乾式方案局部放大設計圖 ... 55

圖 4.13 濕式方案概念設計圖 ... 56

圖 4.14 濕式方案局部放大設計圖 ... 56

第一章 第一章

第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論

1.1 研究動

防火鐵捲門普遍使用於大型空間中，例如：大賣場、百貨公司、

地下停車場…等，目的為當火災發生時防火鐵捲門則發揮其功能將空 間區隔開來，可延緩火災產生之火勢蔓延速度，降低建築物火災產生 之危害及損失。

在建築技術規則設計施工編第七十五條內容提到，防火鐵捲門為 防火設備種類之一，裝設於防火區劃或外牆開口處[1]。防火區劃是指 當火災發生時，為防止火勢蔓延擴大，在建築設計上將建築物以區劃 構件，如防火樓板、防火門窗以及防火牆分隔成數個區域，將火勢控 制在侷限範圍內，以減少生命財產的損失。又防火區劃之防火性能主 要包括有遮焰性(Integrity)、遮煙性(Prevention of smoke spread)、阻熱 性(Insulation)與構造穩定性(Stability)[2]。而阻熱性即為阻擋熱溫度的 傳遞。指防火構件之非加熱側表面溫度(背面溫度)，應避免引起背面空 間易燃物之著火燃燒及避難人員因接觸造成的燒傷。各國對於背面溫 度值要求不一，我國 CNS 14803「建築用防火捲門耐火試驗法」之 8.2 節規定防火捲門非加熱側平均溫度不高於 170℃，且任一點位置之溫度 不超過 210℃[3]。

因此防火鐵捲門在 CNS 14803「建築用防火捲門耐火試驗法」中，

依其性能可為不同之防火時效與阻熱性組合，例如：（1）具備一小時 防火時效，但不具任何阻熱性能、（2）具備一小時防火時效及 30 分鐘 阻熱性能、（3）具備一小時防火時效及阻熱性能[3]。

由上述可知，防火鐵捲門須具備遮焰性或阻熱性之防火性能，而 市面上之鐵捲門大多以鋼鐵或不鏽鋼等金屬材質所製成，金屬材質有

熔點高且不易燃之優點，對火焰有良好的遮焰性，但因金屬是溫度的 傳導體，熱傳導之特性導致阻熱性不佳，卻成了最嚴重的缺點，防火 鐵捲門幾乎無法達到阻熱性之要求。從台灣建築中心統計截至 97 年 12 月審核認可的防火鐵捲門廠商約六家，計有八項防火鐵捲門產品[4]，

且產品標示皆不具有阻熱性能。TRIZ 為目前較為廣知也具權威性的創 新問題解決方法，因此本研究應用 TRIZ 創新設計方法協助概念設計，

正確定義問題並提供創新的想法，以「矛盾矩陣」與「40 項發明原則」； 並運用 “ Goldfire Innovator ” 軟體所提供發明與問題解決的結構化流 程，提出可行的創新設計方案，以改善防火鐵捲門缺乏阻熱性能之問 題。

1.2 研究目的

本研究應用 TRIZ 技術創新理論及 Goldfire Innovator 電腦輔助軟 體改善防火鐵捲門，有以下兩點研究目的：

一、 針對防火區劃構件應具備阻熱性之規定，應用 TRIZ 理論方法及 Goldfire Innovator 電腦輔助軟體改善防火鐵捲門裝置缺乏阻熱 性之問題。

二、 創新設計出具有阻熱性之新型防火鐵捲門裝置，使產品更能滿足 建築設計的規範與要求。

1.3 研究方法

本研究所使用之研究方法主要分成「次級資料分析」及「TRIZ 創 新設計方法」兩項，其內容說明如下︰

（一） 蒐集防火鐵捲門之相關文獻與標準。

（二） 技術創新理論（TRIZ）發明工具應用與相關文獻。

（三） 透過經濟部智慧財產局專利檢索及 Goldfire Innovator 軟體 搜尋防火鐵捲門之相關專利或案例，或具有阻熱性建築材 料之相關專利。

二、 TRIZ 創新設計方法

（一） 應用 TRIZ 技術創新理論（英譯為“Theory of Inventive Problem Solving,TIPS＂）之發明工具，以「矛盾矩陣」[5,6]

與「40 項發明原則」（簡稱 IP）[6]，正確定義問題並提供 創新的想法，來分析各案件專利之發明技術，且運用 TRIZ 工具協助設計新型防火鐵捲門。

（二） 運用 “ Goldfire Innovator ＂軟體所提供發明與問題解決 的結構化流程，提出可行的創新設計方案。改善防火鐵捲 門缺乏阻熱性問題。

本研究流程如圖 1.1 所示：

圖 1.1 研究流程圖

1.4 論文架構

本論文共分五章，其章節架構內容說明如下：

第一章 緒論：

說明本文之研究動機，探討目前市面上用於防火區劃之防火鐵 捲門缺乏阻熱性問題，提出研究目的、研究方法、研究流程及 論文架構。

第二章 文獻回顧：

內容主要回顧防火區劃之文獻、防火鐵捲門之相關法規及相關 專利、TRIZ 發明工具及 Goldfire Innovator 軟體之文獻。

第三章 防火鐵捲門相關專利與分析：

運用 TRIZ 工具分析目前國內與防火鐵捲門最具相關之專利，

進而找出改善防火鐵捲門阻熱性問題之可行解決方案。並使用 Goldfire Innovator 軟體所提供發明與問題解決的結構化流程，

提出可行的概念創新設計。

第四章 防火鐵捲門之創新概念設計：

結合 TRIZ 工具提供之發明原則及 Goldfire Innovator 軟體產之 解決方法，提出可行之概念設計。

第五章 結論與建議：

說明本研究之成果，並提出外來研究之發展方向與建議。

1.5 研究

本研究主要探討屬於區劃構件之一的防火鐵捲門，並以鐵捲門裝置 設計為研究重心，改善使用之構件材料可包括金屬與非金屬材質，捲 門上揚方式不僅侷限於捲動方式。其他自動閉鎖裝置、捲揚系統、動 力系統等，不在本研究範圍。

第二章 第二章

第二章 第二章 文獻 文獻 文獻 文獻回顧 回顧 回顧 回顧

本研究為應用 TRIZ 創新技術及 Goldfire Innovator 軟體改善防火區 劃構件中之防火鐵捲門缺乏阻熱性之問題，使防火鐵捲門可符合建築 技術規則中制定之條件與規定。

2.1 防火區劃

防火區劃(Fire Compartmentation)之意義，乃是利用建築物本身之 防火構造及外在的防火構件所形成的空間，將火災侷限在區劃空間 內，以達阻止或延緩火勢、減少煙氣的擴散及增進人員逃生安全之目 的，防火安全區劃目的及功能如表 2.1 所示[5]。建築物本身之防火構 造須具有一定的防火時效，區劃空間內之防火區劃構件也應按規定採 用通過耐燃性能測試的合格材料，依適當的施工法施工，避免火災發 生時，區劃構件在未達設計之防火時效前便已破壞，造成區劃之功能 無法發揮[6]。

表 2.1 防火區劃之目的及功能[5]

目的 (1)限制火災危害範圍。

(2)隔離火災有害因子，提供人員避難行動時的安全空間。

功能要求

(1)從火災發生起，在避難通道(走廊、樓梯、排煙室)不 得有煙、熱氣及火焰等火災產物侵入，直至室內人員 完成避難為止。

(2)火災持續燃燒時間內，限制向鄰近空間及上、下樓層 擴大延燒。

a.防止牆壁、樓板的破壞貫穿及熱傳導引起的燃燒。

b.防止開口部(門窗)噴出火焰、熱氣及熱輻射引起的燃 燒。

c.防止火焰、煙氣自貫穿風管、管路傳播擴散。

2.1.1 防火

防火區劃範圍在建築物中之對象物為熱焰或煙氣，因此防火區劃 在廣義上包括三種，表 2.2[7, 8]為此三種區劃功能目標及其構成要件：

一、 防火區劃(Fire Control Compartmentation) 。 二、 防煙區劃(Smoke Control Compartmentation) 。

三、 避難安全區劃(Evacuation Safety Compartmentation)。

表 2.2 安全區劃類型[7, 8]

區劃類型 區劃之功能目標 區劃構成

防火區劃

以防止火焰擴大及侷限延燒範圍為目 標。要求具有一定時間以上之耐火性

（主要為遮焰性），亦可兼具遮煙性

（兼防煙區劃）。

以 耐 火 構 造 之 牆 壁 、 防 火 門 窗、撒水幕構成 為原則。

防煙區劃

為控制煙的擴散及流動而設置的區 劃，並不須要求如同防火區劃一般的 遮焰性，但須要求遮煙性。一般被認 定為與防火區劃或安全區劃不同之垂 壁(curtain)區劃。

以 具 有 氣 密 性 不 燃 材 料 構 成 區劃為原則。固 定垂板（壁）或 活動板（幕、捲 簾皆可採用）。

安全區劃

為確保人員避難安全而必須防止火 焰、煙氣侵入避難通路及提供遮熱性 保護所設置的區劃。依循避難的通 路，走廊、大廳、附室等以不燃區劃 構成。

以 具 有 某 程 度 耐火性、氣密性 之 耐 火 材 料 構 成區劃為原則。

若依其功能及位置，可區分為面積區劃、層間區劃、豎道區劃、

異種用途區劃等四種基本區劃，如圖 2.1 所示[7]。

層間區劃

面積區劃

豎道區劃

使用區劃

辦公室 劇院

圖 2.1 建築物防火區劃之構成示意圖[7]

一、 面積區劃（或分區區劃）：一定樓板面積以內實施之防火(煙)區 劃，用以防止火災之火焰及煙之大範圍擴大，通常以防止水平方 向之延燒及煙流動為目的，亦即在一定較大面積之樓層做分區區 劃，使發生火災區域與同樓層之其他區域隔離。

而在大陸 GB 50045-95<高層民用建築防火設計規範>中也規定每 個防火分區允許的最大建築面積，如表 2.3 所示[9] 。

表 2.3 每個防火分區的允許最大建築面積[9]

建築類別 每個防火分區建築面積（m

³

一類建築 1,000

二類建築 1,500

地下室 500

二、 層間區劃（或樓層區劃）：為防止火災向其他樓層，特別是向上 樓層延燒擴大，在各樓層所設定之區劃。此層間區劃之構成，以 樓地板層（防止室內向其他樓層之延燒）及外壁拱肩牆、屋簷等

（防止自建築物周圍向其他樓層之延燒）為基本構造。一般要特

別注意，殘留在樓地板內埋設錯誤的給(排)水管、電線(纜)管等 管路，可能成為火災區劃疏於保護之處。

三、 豎道區劃（垂直區劃）：樓梯間（含電梯、電扶梯、貨梯）、排煙 道、豎井（垂直管道間）等非水平樓板區劃部份皆可視為豎道區 劃。由於垂直動線空間，在火災時容易形成火焰傳播及煙氣擴散 的通道，所以應特別慎重加以區劃。另外構成建材為防火構造或 以不燃材料建造的牆壁為原則，並配合使用防火門窗。垂直通道 中熱氣流擴散速率遠高於水平通道者，倘被煙氣竄進，常會成為 煙氣遠距離擴散之途徑，因此應特別注重區劃之完整性、閉合性。

四、 使用區劃（異種用途區劃）：在同一建築物內兩種以上不同使用 方式及管理形態的空間同時存在時，為防止危險相乘應予以區 劃。起火危險及延燒危險性較高的部分須與其他部分隔離，又避 難者較多時可能造成避難混亂的場所亦須與其他部分隔離加以 保護。另其構成部材為防火構造或以不燃材料建造，及開口部使 用防火門窗等防火設備。

2.1.2 防火區劃之

依前述建築物內火災進展過程，不論水平或垂直延燒擴大皆 與區劃構件耐火性能有密切關係。綜合參考國內規範，防火區劃或安 全區劃之構件在火災發生時應保持以下性能[7, 10]：

一、 遮焰性(Integrity)：區劃構件或其接合都未產生龜裂、間隙，致有 礙避難行動之高溫氣體及火焰並未洩漏竄出。通常以棉花塊

是否穿透。

二、 隔煙性(Smoke separation)：在非加熱側(非曝火面)，未產生有礙 避難行動之漏煙或區劃構件本身冒煙。

三、 阻熱性(Thermal insulation)：牆壁、地板、防火門之非加熱側表面 溫度(背面溫度)，應避免引起背面空間易燃物之著火燃燒及避難 人員因接觸造成的燒傷。各國對於背面溫度值要求不一，CNS 14803 規定非加熱側平均溫度不超過 170℃，非加熱側任一點位 置之溫度不超過 210℃[3]。

四、 構造穩定性(Structural stability)：未發生耐火上或構造耐力上有害 之變形或破壞脫落。

2.1.3 防火

防火區劃的構件大致可區分成三大類：

一、 防火構造，包含構成建築物結構體之梁、柱、樓板及防火牆。

二、 構成開口部之防火門窗與撒水幕。

三、 構成貫穿部之填縫或接合材料。

防火區劃上不同結構的防火能力必須一致，也就是說兩小時防火 能力的防火牆配兩小時防火能力的防火門窗、防火樓板才能得到兩小 時的防火時效[11]。

本研究主要探討防火鐵捲門阻熱性之問題，因此概略介紹防火鐵 捲門之用處：

防火鐵捲門屬於常開式防火門，多用於區劃大開口部，平常保持 開放形態，當有火災發生時，便會自動關閉。通常在防火鐵捲門的附 近大多附設有小型安全門（常時關閉式），以避免因防火鐵捲門關閉而 阻擾、妨礙人員的避難、逃生。使用防火鐵捲門為防火區劃構件，通 常以百貨公司、展覽館、地下停車場及大型商場等居多[7]。

防火捲門，應附設門扇寬度在 75 公分以上，高度在 180 公分以上 之防火門。防火捲門的種類，依應用場所不同可分為屋內用及外牆用；

依開啟方式不同可分為垂直式與橫開式；依材質的不同又可分為鍍鋅 鋼板、不銹鋼板、烤漆鋼板、樹脂鋼板等[11]。

此外，在火災發生時，防火捲門之非曝火面極易因為隔熱性不佳 而放射出熱輻射，因輻射熱可能引起可燃物著火，所以最好規劃在防 火捲門鄰近處無可燃物的場所空間，以免因為熱輻射引燃建築材料而 造成延燒，破壞防火區劃之功能。而許多火災事故中常有防火捲門失 效的案例，因此確實的定期保養，才能在真正危急時發揮功能，保障 人命安全。

國內對於防火捲門之相關法規，主要規納於建築技術規則及中華 民國國家標準 CNS 14803「建築用防火捲門耐火試驗法」。防火捲門之 組成構件如圖 2.2、圖 2.3 所示[12]。

圖 2.2 防火捲門之組成構件立面圖[13]

圖 2.3 防火捲門之組成構件剖面圖[13]

2.1.4 防火區劃之

現行我國建築技術規則有關防火區劃，經分別整理如表 2.4[1]所 示，另有關防火區劃主要構造之防火設備，其設置使用場所及防火性 能要求等規定，經分別整理如表 2.5[1]所示，表中「A」表示具有防火

時效及阻熱性；「B」表示具有防火時效不具阻熱性。

表 2.4 我國建築技術規則中防火區劃相關規定

區分 項目 管制內容 適用建物 法令依據

防

火

區

劃

面

積 區 劃

應按樓地板面積，1500 內區 劃，但設有自動 火設備者可 加 計廟

防火構造建築物 設計施工編

第 79 條

樓地板面積 1000 非防火構造建築物，主要構

造使用不燃材料所建造

設計施工編 第 80 條

樓地板面積 500 非防火構造建築物，主要構

造為尧造等可燃材料

設計施工編 第 81 條 建築面積 300 ，建築長度

15m 以內

非 防 火 構 造 之 釀 式 建 築 物，尧造屋架等可燃材料建 造屋架者

設計施工編 第 84 條

樓地板面積 100 第十一層以上部分 設計施工編

第 83 條 樓地板面積 200 同上，但地板面起 1.2m 牆面

及 花板使用耐燃一級材料

樓地板面積 500 同上，但室內牆面及 花板

使用耐燃一級材料裝修者

用

途 區 劃

免受 1500 區劃限制者 A-1 組或 D-2 組之觀 部 分、C 類之生產線部分、D-3 組或 D-4 組之教室、體

館、 市場、停車空間及

其他類 用途建築物

設計施工編 第 79 條之 1

分 戶 牆 及 分 間 牆

防火構造並通達樓板或 屋鄕

釀式或集合 崍 設計施工編

第 86 條 防火區劃內之分間牆應

以不燃材料建造

A 類、D 類、B-1 組、B-2 組、

B-4 組、F-1 組、H-1 組、300m ² 以上 B-3 組及各級 機關 建築物

1 小 時 防 火 時 效 防 火 牆、防火門窗等防火設 備， 花板及牆面之裝 修材料以耐燃一級材料 為限

B-3 組之

（資料來 ：參考自[1]）

表 2.5 我國建築技術規則建築設計施工編有關防火設備設置場所性能 之規定（1/2）

設置場所 防火設備性能 相關法規

1.防火構造物面積區劃 1 小時以上防火時效及阻熱性 60A 第 79 條 第 79 條之 3 2.防火構造物用途區劃 1 小時以上防火時效及阻熱性 60A 第 79 條之 1 3.防火構造物垂直區劃 1 小時以上防火時效 60A 第 79 條之 2 4.防火構造物外牆 屜小時以上防火時效 30B 第 79 條之 4 5.不燃材料之非防火構造

物面積區劃 1 小時以上防火時效及阻熱性 60A 第 80 條 6.可燃材料之非防火構造

物面積區劃 1 小時以上防火時效及阻熱性 60A 第 81 條 7.非防火構造物用途區劃

及垂直區劃 屜小時以上防火時效 30B 第 82 條

8.高層（11 層以上）防火

區劃 1 小時以上防火時效及阻熱性 60A 第 83 條 9.可燃材料之非防火構造

物面積區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 84 條

10. 不燃材料之非防火構

造物面積區劃 屜小時以上防火時效 30B 第 84 條之 1 11. 貫穿區劃之管道間 1 小時以上防火時效 60B 第 85 條

第 85 條之 1 12. 集合 崍分尜牆

1 小時以上防火時效 60B 第 86 條 13. 業

14. 無開口區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 89 條 15. 供避難用之走道或直

通樓梯間出入口 1 小時以上之防火時效 60B 第 91 條 16. 直通樓梯之垂直區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 92 條 17. 直通樓梯之構造 屜小時以上防火時效 30B 第 96 條 18. 室內安全梯出入口

1 小時以上防火時效及屜小時以 上阻熱性

60B

+30A 第 97 條 19. 尜外安全梯出入口

20. 特別安全梯排煙室出 入口

21. 廯急用 降機間 1 小時以上防火時效 60B 第 107 條

（資料來 ：參考自[1]）

表 2.5 我國建築技術規則建築設計施工編有關防火設備設置場所性能 之規定（2/2）

22. 防火構造物防火間隔 1 小時或屜小時以上防火時效 60B

/30B 第 101 條 23. 避難層出入口 1 小時以上防火時效及屜小時以

上阻熱性

60B

+30A 第 101 條 24. 地下建築物對外 接

部分 1 小時以上之防火時效及阻熱性 60A 第 181 條 25. 地下層 接部分 1 小時以上之防火時效 60B 第 189 條 26. 地下使用酀元與地下

通道間 1 小時以上之防火時效 60B 第 201 條

27. 地下建築物面積區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 202 條 28. 地下建築物垂直區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 203 條 29. 高層建築物特別安全

梯 接走廊區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 241 條 30. 高層建築物 降機廳

接走廊區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 242 條 31. 燃氣設備之用途區劃 1 小時以上防火時效 60B 第 243 條 32. 高層建築物防災中心 2 小時以上防火時效 120B 第 259 條

（資料來 ：參考自[1]）

2.2 TRIZ 創新方法之發展與應用

TRIZ創新方法可將問題公式化，能較 速的 領我們進入 解 決問題，有效產生更多設計 感提出不同的創新設計概念。因此近年 來已廣 被運用在行 、業 管理、生態、財 、建築[13-17]等各種 領域。許多峐業也都利用TRIZ為基本的創新過程來廸持 優勢。例 如大家 悉的 國三 峐業（Samsumg），是 地區利用TRIZ創新 理論 得成功的最為 型的峐業。2003年，三 電子在67個研究開發 項目中使用了TRIZ，為三 電子節約了1.5 美元，並產生了52項專利 技術。到2005年，三 電子的美國發明專利授權數量在全 排名第5，

運用TRIZ創新方法提出防火鐵捲門 改善之設計概念。

2.2.1 TRIZ 之發展背景

TRIZ 是 文“Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch＂的

，英譯為“Theory of Inventive Problem Solving,TIPS＂其意義為「發 明性問題解決理論」。是由 發明家Genrich Altshuller所提出的理論 及實 的系統創新方法[19]。TRIZ 是一可提升創造能量、 展 新 廸之方法，其通 、有效且具系統化之特性。

時間回 到1946年，Genrich Altshuller(1926-1998)在前 產生了 有關TRIZ的第一個構想，Altshuller 期為 軍部門工程師， 五十多 年來 著學生和工作 伴一起從事TRIZ的開發和使用， 超過 200,000 件專利， 40,000 屈表性專利後，認為任何技術系統库 劃是有 據的[19]，並將發明專利或發明創造等級劃分為五個等級 [20-22]，如表2.6所示。在 結束後，許多TRIZ的專家 民到了 和美國等地；因此在 方國家 的人開 學習屾。大概是1992年，TRIZ 相關的顧問活動和軟體工具開發，開 在美國出現。現在TRIZ已經被 導入到美國的大型峐業內。在尤本，TRIZ也已在1997年被導入和 廣。

TRIZ重要組件及其間關係如圖2.4所示[23]。

表 2.6 發明創造的等級劃分及知識領域[20-22]

發明層級 創新程度 解決的內容 尬例 知識來 參考解數量 第一層級 明確的解 改良 32 相關工作 10

第二層級 少量的改進 技術矛盾 45 相關工業 100 第三層級 本性改進 物理矛盾 18 其他工業 1,000 第四層級 全新的概念 重大發明 4 新 學 10,000 第五層級 發現 新發現 1 新的現象 100,000

抽象化問題類型 (Modeling)

矛盾矩陣與發明原則 職場分析與發明標準解

技知識&專利分析 技系統库進 勢 資 分析

抽象化問題 解 原則

問題分析、探討&定義 功能屬性分析(FAA) 理想性&理想最 結果 物理 與分離原則 S- 線分析

九 格分析

心理幣性 破(SLP,STIC, ) 極簡化設計

ARIZ

系統化軟體工具 - CREAX

- Goldfire(TeehQptilnizer) - I-TRIZ...

問題 解說明 (Prob.Desc.) Contents

Processes

特定問題 特定問題解決方案

問題

解決 (專案) 行&廇控 專案規劃 方案評估與

圖 2.4 TRIZ 知識地圖[23]

2.2.2 TRIZ 之應用

Altshuller經過五十年的發展與應用，在審查超過四 件的專利 後，認為任何技術系統库化是有 據的，整理出「四十項發明原則」、

「三十九項工程參數」及「矛盾矩陣表」，內容如下：

一、 四十項發明原則

發明原則（Inventive Principle,IP）是由Altshuller分析大量專利後所 整理 納出的結果，發現一般在解決工程技術方面的問題會有1201項 常見到的矛盾問題，所以以 在不同領域中的發明，所採用到的原則 或是在發明上所產生的 ，在不同的時屈背景與不同的領域，

法則都 被採用以解決類 的矛盾問題，所以提出通用的四十項創 新原則，以解決工程技術方面所遇到的矛盾[24]，四十項創新原則如附 錄一[25]。

二、 三十九項工程參數

工程參數（Engineering Parameter, EP）為Altshuller所 納出的設 計參數，共計三十九項， 由 三十九個工程設計參數來醒述 的 問題，目的是 實際工程設計中的矛盾 化為一般的或是標準的技術 矛盾，Saveransky （2000）將三十九項工程參數分成一般物理與幾何 類 （ Technique-Independent Negative Parameters ） 與 技 術 正 向 參 數

（Technique-Independent Positive Parameters）三大類，如附錄二[24]。

三、 矛盾矩陣表

矛盾矩陣（Contradiction Matrix, CM）為Altshuller分析大量專利中 所遇到的問題與解決之方法，整理 納出常見的三十九個工程參數，

並將技術矛盾問題以矩陣的方式 現。其中， 亦屈表39個 改的 善參數，橫 屈表39個會酼化參數，形成一個39 × 39 之矛盾矩陣，矩 陣元 為針對此 所提出之建議創新法則，共分為40類。

矛盾矩陣使用方法乃是先分析所遇到的問題，找出解決此問題會 出現的矛盾問題所在，再 適當的工程參數，即可得到用於解決 矛盾問題的建議法則[26]，表2.5為矛盾矩陣表的簡表，矛盾矩陣表如 附錄三[24]。

表 2.7 矛盾矩陣表簡表

酼化的參數 改善的參數

1. 動件重量 2. 固定件重量 … 39. 產生性

1. 動件重量 … (35),(3),(24),(37)

2. 固定件重量 … (1),(28),(15),(35)

… … … …

39. 產生性 (35),(26),(24),(37) (28),(27),(15),(3) …

（資料來 ：修改自文獻[24]）

2.2.3 Goldfire 軟體之簡介

Goldfire屬於TRIZ軟體的一種，為提供發明與問題解決的結構化流 程。Goldfire Innovator 提供一個結構化的流程，幫助使用者彎 的進 行問題分析與產生解決的方案，讓使用者有效率的以創新性方式解決 工程上的難題。 個軟體可以廣 的運用於新產品的開發、產品與流 程的改進、缺點 與 防、產品 略與技術研發、以及智慧財產權 的 略 定等[27]。

2.2.4 Goldfire 軟體之應用

Goldfire Innovator有系統地解決工程中的技術難題、新產品的開

發、產品和流程的改進、產品 略和技術研究，以及智慧財產權的保 護。Goldfire Innovator包含了三大模組工程，圖2.5為三大模組示意圖，

圖2.6則為Goldfire系統創新方法流程圖[27]：

一、 工程最佳化模組

工程最佳化模組整合各種常用的工程方法與工具，如 6 Sigma、

DFSS、TRIZ、Global 8-D、QFD、Kepner-Tragoe、Pugh Matrix、Process Map、XY Matrix、FMEA、Mistake Proofing、RCA等，提供一個完整 的可重 的創新性問題解決流程，從核心問題的 定、物理系統 至 是流程的分析、改進的建議，到解決方法的產生與各式方案的評估，

至是酒告的產生都能一氣 成，讓使用者可以 速的產生質與量兼 具的創意。

二、 知識搜尋與智財分析模組

Goldfire Innovator 家 有的張義分析引 ，不僅能提供更準確的 搜尋結果，專利摘要系統更是大酭減少 專利的時間。Honda本岨 車 由GFIN，將研發 期的專利搜尋階 從平均22000小時 到1000 個小時。智財分析模組可以針對查 到的專利集合加以統計分析，

由智財分析模組可以 速了解特定技術領域過屢與目前的 態、 測 技術的發展、找出對尝或是合作的 伴、制定產品的發展計劃、智財 的 與防 略，輔助專利 避， 至是為已進入成 期的技術或 產品找尋新的發展 機。

三、 創新知識

為了符合工程最佳化與智財分析模組的使用，輔助工程人員 破 本身的學習限制，產生 領域的創新，Goldfire Innovator 為使用者準

備了豐富 廆的創新知識 ，專利 和 技內容包括超過1,500 項的 全 專利 、9000個 學效應 、3000個專業技術廱 以及張義索引 的峐業和個人知識 。

圖 2.5 Goldfire 三大模組示意圖[27]

圖 2.6 Goldfire 系統創新方法流程圖[27]

2.3 專利及專利檢索

我國已引進專利制度多年，目的是為了保護人類依其智慧所創造 的成果。且專利文獻是 技研究人員經常需要參考的訊 資 。專利 文獻可以鼓勵新的研究方向，可以增進現有技術的新用途，可以 測 產業的成長。此外，專利是 得產品創新或製程等技術資訊的 一來 [28]。 據尺 智慧財產權組 （WIPO），專利文獻中可以查到 90~95%全尺 的發明成果，若能善加利用專利資訊，可 研發時間 60%，節 研究經 40% [29]。

2.3.1 何謂專利

Patent 個字是來自 文的litterae patentes，意 是公開信件，是 中尺 的君主用以授與權利與恩 的文件，弘上君主的峣 之後，

封公開信件就是權利的 明，見信者皆應服從[30]。

專利的基本要件為1. 產業上的利用性(useful)，能 製造出來且具 實用價值，方法發明必須能 實施 方法；2. 新 性(novelty)，申請 時未被發現有相同技術；3. 進 性(unobviousness)，與先前技術尬較“非

而易知”。且為即時公開之技術資訊、具實用性[31]。

在中華民國的專利法保護範圍包括發明、新型、新式 ，但有 國家 有「新型」專利，如美國、英國、加 大、泰國、 彅…等[31]。

我國專利種類 述如下：

一、 發明專利︰謂利用自然法則之技術 想之高度創作(專利法第 19 條)， 申請專利發明，需具實用性、新 性及進 性，其專利 發明可為物品專利或方法專利。而方法專利之權利範圍及於因 方法所產生之物[32]。

二、 新型專利︰謂對物品之形 、構造或裝置之創作或改良(專利法 第 97 條)。新型專利另有小發明之稱，與發明專利一 ，需具實 用性、新 性及進 性，但對進 性之要求尬發明專利低，且發 明專利著重於保護利用自然法則之技術 想，而新型專利則注重 對物品之空間形式的保護[32]。

三、 新式 專利︰謂對物品 形 、花 、 或其結合，透過視 之創作； 「 合新式 」，指同一人因 其新 式之創作且構成 近 者(專利法第 109 條) [32]。

2.3.2 專利資訊

專利局廱 的定義，「專利資訊（patent information）」 指 所有可以從專利局所出 的文件中 得的技術資訊、市場資訊、法 資訊和其他有關公司的任何資訊[33]。其內容包括已系統化之發明人、

專利申請人、專利申請尤期、技術內容分類（IPC 或 UPC）專利範圍 以及引用之專利與其他文獻。專利資訊含有 技資訊，與一般技術文 獻有不同之處，具有以下特 [34]：

一、 技術內容之技術實際且具體，亦附有圖說。

二、 技術之記 內容無 密性。

三、 技術公開較 。

四、 可知技術之發展過程。

五、 可 測峐業之開發動向、技術動向。

六、 資訊 一元化（來自專利局），廱 各種技術。

七、 資訊行式規格化。

八、 所有資訊可做技術性分類（多採用國際專利分類號）。

而專利資訊分析（Patent Analysis）又稱為專利地圖（Patent Map），

圖 化的專利資訊，將專利資訊以各種統計分析方法， 其質與量關 係以圖形方式作資訊之表達[29]，用簡酀與清醮的圖表即可 包含在 其內的豐富專利資訊內 。提供 技研發者與峐業管理者一個清 的 全面導覽與正確的指引。

專利地圖製作與運用廚視使用者而有所不同。但是基本上，至少 包含兩大部分，其一為提供一般使用者宏觀 勢的 解，使其能 解 項技術或是特定公司發展的概 ；另一為醝 相關專利技術之內

與專利所保護範圍，並提供研發者 解 專利技術的密度， 至能 提供 避設計的資訊[35]。

2.3.3 專利檢索

專利檢索是依據題目定義、相關技術與關鍵字詞 建立（期屔、

論文、 普、市場訊 ）某特定目的所採 的 。依據謝寶 [30]

指出專利檢索可依檢索目的分為五大類：

一、 可專利性檢索(Patentability searches)：查檢一項發明是否已在過 屢的專利中醝 ， 是在提出專利申請之前必須要做前案檢索，

必須確定所要申請的發明 有人 得專利或是 有人提出

申請。

專利現 檢索(State-of-the-art searches)：探析一項技術的最新研 發 。

二、 專利發明人/讓受人檢索(Inventor/Assignee searches)：探析 個國

家有 個人或是 家公司醛有 項專利。

專利 檢索(Patent family searches)：探析相同發明在尺 各國 的專利保護 。發明人為了保障其發明的權益， 了在本國申 請專利外，也會同時向外國申請專利，將同一發明在不同國家申 請的專利結集在一起，就稱為「專利 」。通常將第一個申請 的專利稱為基準專利(basic patent)，其後陸續在其他國申請的專 利則稱為「相等專利(equivalents)」。由於各國專利法之不同，一 個基準專利在其他國家申請時的相等專利可能不屯一個。專利

檢索可以用來 專利的價值，也可以 自己 悉張文的

專利說明 ，更可以清 了解一項專利在各國所請求的專利 範圍有何 異。

三、 專利引用檢索(Citation searches)： 示最新專利引用了 過屢 的專利，可以 一項技術或產品的研發 。U.S. Patents 資料 就可以 每件專利的 系，幫助研發人員醑醛每件專利引用 了 先前的專利，專利出 之後又被 後續的專利所引用。

專利引用資訊可以屌份 示一項專利的 力，可以做為研發 效評估、技術 和授權之參考。

因此再進行專利檢所前可先確定檢索之目的為何，再配合適當的 資料 檢索，正確的檢索才能產生有利之效益。

每個專利資料 之檢索欄位不廆相同，但有 為專利資料所檢索 必備的基本欄位如表 2.8 所示[24, 36]：

表 2.8 專利資訊基本欄位[24, 36]

2.3.4 國際專利分類碼

國際專利分類表 IPC（International Patent Classification, IPC）1971 年由 Strasburg 國際專利協定所制定，為最多國家所採用的專利分類 表，目前由尺 智慧財產權組 WIPO（World Intellectual Property Organization, WIPO） 出 [24]。便於專利資料的整理、查索及管 理等運用。每五年修 一次，目前為第七 (2000.1.1)，共分八個部 (Section)，以英文大 字母 A H 為屈號，部下再分類 (Class)， 由部 的符號加上兩個 數字組合而成，類下再分次類(Subclass)、目 (group)與次目(subgroup)五大層次編排[37]，五階階層結構如圖 2.7 所 示。

檢索範圍 欄位名稱

全文檢索 全文關鍵字檢索

主題檢索 專利名稱

摘要

尤期檢索 公告尤

申請尤 優先權尤期

人名或公司檢索 發明人

申請人/專利權人

號碼或屈號檢索 專利號

申請號碼

國際專利分類號 美國專利分類號 優先權號碼 專利家 號碼

相關資料檢索 引用參考資料

其他參考資料

可捲式閉合裝置 08 次目 (Subgroup)

用於開口之遮板或保護裝置，具或不具 作或固 定用機構；類 構造之閉合物

9/

目 (group)

於建築物、車 、圍欄或類 圍 物之 開口處用的固定式或 動式閉合裝置

B 次類 (Subclass) 一般門，窗，百葉窗或

捲 遮簾 E 部 (Section) 固定建築物

06 類 (Class)

圖 2.7 五階階層結構圖（修改自文獻[37]）

第 第 第

第三 三 三 三章 章 章 章 防火鐵捲 防火鐵捲 防火鐵捲 防火鐵捲門 門 門專利與分析 門 專利與分析 專利與分析 專利與分析

本章節內容蒐集了國內外改善防火鐵捲門阻熱性問題之專利，並 對此相關專利進行 TRIZ 工具中之 39 項矛盾矩陣分析，找出可屬之 40 項發明原則，整理出各專利應用之概念與方法，有助於了解目前國內 外是如何改善防火鐵捲門之阻熱性能。

3.1 美國相關專利分析

搜尋國內外與鐵捲們相關之專利，大部分專利內容皆是與鐵捲門 結構或是組件有關，針對改善鐵捲門阻熱性之專利則 無幾。

由 美國 專利 廱 USPTO （ United States Patent and Trademark Office）搜尋，一開 先以防火鐵捲門相關字 如"rolling door"、"shutter door"、 "self closing fire door" 等關鍵字以 集「OR」進行全範圍檢索，

若遇到非一個酀字之關鍵字需加「"」於字 兩 。接著作範圍的 減，

由於針對防火鐵捲門需改善之問題 "insulation" 阻熱性，利用岾集

「AND」的關係 小為特定範圍。發現若增加 "insulation" 時，專利 件數 少，因此又改變 insulation 詞性為 "insulat$"，在美國專利廱中

「$」屈表字元後面會出現的各種可能性，改變字元後如 期的增加了 幾 專利數。最後在檢索條件中加入鐵捲門的 IPC 分類號為 E06B ， UPC 分類號為 160/$再進行搜尋。鐵捲門相關 IPC 分類號如表 3.1 所示。

將檢索過程簡化為流程圖如圖 3.1 防火鐵捲門專利蒐尋流程圖所示。

表 3.1 鐵捲門之 IPC 分類對照表

部 類 次類 目 階層具從屬關係

階 層

E

06

B

用的固定式或 動式閉合裝置，例如門，窗，

遮簾， 門。

9

圖 3.1 防火鐵捲門專利蒐尋流程圖（資料來 ：本研究自行整理）

從圖 3.1 防火鐵捲門專利蒐尋流程圖最後的檢索條件五得到 25 件 專利，其中屯有三件是提及改善鐵捲門阻熱性之專利。

由於相關專利件數過少無法做專利地圖分析，因此對此三件專利 進行案例分析，美國專利公告號分別為 6,955,206 [38]、6,659,158 [39]、

4,467,853[40]並整理成專利分析表，如表 3.2、3.3、3.4 所示，表中圖 片來 皆截 於各 專利公告內容。另外找到一 尤本 Obayashi Corporation（大 組 式會 ）申請的專利，一種具有開關門功能的防 火布幕，美國專利公告號為 6,070,640[41]，如表 3.5.所示。據了解，

公司提出此產品可屈醷防火門或防火鐵捲門，且防火技術發展成 ， 項專利在 得後前 4 年，就為 公司 進約 150 尤 。

一、 Upward acting sectional door

表 3.2 美國專利公告號 6,955,206 之專利分析表[38]

專利公告號 6,955,206 案編號 專利名稱 Upward acting sectional door

申請號 10/715,973 公告尤期 元 2005 年 10 月 18 尤 國際分類號 E06B 3/20 美國分類號 160/235

專利摘要 部分圖示

（a）捲門葉片側剖面圖 （b）捲門葉片局部放大圖

（資料來 ：[38]）

採 用 之 發 明 原則說明

應用之發明原則中的 IP（10） 先行動原理，為事先改變捲門 葉片之原先構造，在葉片中 入一層具有防火功能之隔熱材料，

使捲門葉片增加其阻熱性。

二、 Quick-action rolling shutter door

表 3.3 美國專利公告號 6,659,158 之專利分析表[39]

專利公告號 6,659,158 案編號 專利名稱

申請號 09/446,246 公告尤期 元 2003 年 12 月 9 尤 國際分類號 E06B 9/84 美國分類號 160/133

專利摘要 速行動鐵捲門配合 或工廠大 的牆壁用於關閉開口處，以

限制加熱或 卻室損失的能量，廸持和保護 的，使 ，氣

和 排放量降到最低。但鐵捲門阻熱性不佳是 所皆知的。

因此設計之目標是提供一種改進的 速行動鐵捲門的模組。據第

一個方面，其一專利內容為在鐵捲門 同時至少 有一由 料

材料組成的 壁 層。

部分圖示

（a） 葉片前之 壁 層圖 （b） 壁 層切面圖

（資料來 ：[39]）

採 用 之 發 明 原則說明

應用之發明原則中的 IP（10） 先行動原理及 IP（5）合 原理，

為事先在鐵捲門 同時至少 有一由 料 材料組成的

壁 層合 使用，使捲門葉片增加其阻熱性。

三、 Door with guide insulation and weatherstripping

表 3.4 美國專利公告號 4,467,853 之專利分析表[40]

專利公告號 4,467,853 案編號

專利名稱 Door with guide insulation and weatherstripping

申請號 409,872 公告尤期 元 1984 年 8 月 28 尤 國際分類號 E06B 9/11 美國分類號 160/133

專利摘要 隔熱與防水安排鐵捲門之葉片包括內部一個 發 物為弁

或類 的內部延展 體處置導 之間。 門葉片內部最有

利為內部之 物可對金屬隔離，內部的是將金屬部分與熱分離

處置至葉片外部。

部分圖示

捲門葉片剖面圖（資料來 ：[40]）

採 用 之 發 明 原則說明

應用之發明原則中的 IP（10） 先行動原理及 IP（31） 隙物 質原理，為事先改變捲門葉片之原先構造，在葉片中 入一層

發 物，使捲門葉片增加其阻熱性。

四、 Walk-through type waterproof screen apparatus

表 3.5 美國專利公告號 6,070,640 之專利分析表[41]

專利公告號 6,070,640 案編號

專利名稱 Walk-through type waterproof screen apparatus

申請號 08/945,054 公告尤期 元 2000 年 6 月 6 尤 國際分類號 E06B 9/08 美國分類號 160/121.1

專利摘要 一防水防火布幕裝置在室內的建築空間，為防止火勢蔓延，並協

助人員逃離火災。此非可燃防火屏幕可從 花板或梁垂降。防火

布幕垂降至一較低位置，並留至少一寬度為逃生路徑。且布幕下

有 寬度重 水平方向固定部分設有開關閉的功能。

部分圖示

防火布幕示意圖（資料來 ：[41]）

採 用 之 發 明 原則說明

應用之發明原則中的 IP（13） 向 作原理，不用直接的解決方

法， 其道而行，改用 性的防火布幕 屈鋼性的防火鐵捲門，

而布幕之材質解決捲門因金屬材料不具阻熱性之問題。

分析完上述件專利案例發現，美國專利皆是利用其他防火隔熱材 於鐵捲門上，不論是將隔熱材放進捲門葉片亦或是多一層隔熱層製於 葉片捲 中，同時上下捲動，目的皆是阻隔熱傳遞以提升其阻熱性能。

且分析可採用之發明原則皆有 IP（10） 先行動原理，但上述三項專 利也並無廣 使用在防火區劃上之防火鐵捲門，表示改善並不理想。

若此項原理並未能理想改善鐵捲門阻熱性問題，方可 其他發明原則 發想，找出更理想之創新設計。另一尤本 Obayashi Corporation 提出使

結構穩定性則會降低，因此應找出更理想的解決方案。

3.2 國內

國內專利文獻經搜尋後發現專利數也相當少，目前國內與改善鐵 捲門阻熱性問題之專利最具相關案件約三件，分別為：一、 中華民國 專利 00396240 全封密式防火隔熱鐵捲門[42]、二、 中華民國專利 M267266 阻熱截火金屬板[43]、三、 中華民國專利 M266071 阻熱截 火布幕[44]，本文分析此三件專利的發明原則 IP。

一、 全封密式防火隔熱鐵捲門

（一） 專利類型：發明/新型專利。

（二） 公告號：00396240。

（三） IPC 分類號：E06B 9/08。

（四） 方法技術：在鐵捲門 片 側及外側之間至少 有一層防火隔 熱材料，成全封密式的熱隔 捲門幕，而可減 熱力穿透。

（五） 優點：鐵捲門葉片 有一層防火隔熱材料可達到鐵捲門阻熱性 之功能。

（六） 缺點：製造方面有別於以 一般傳統鐵捲門的製造方式，因此 增加其製造 度，生產時間較長，所需材料 也相對提高。

（七） 部分結構圖示：

圖 3.1 全封密式防火隔熱鐵捲門葉片

（資料來 ：文獻[42]，中華民國專利 00396240 之專利公告內容）

（八） 可屬之 40 項發明原則：

a. IP（10） 先行動原理。

1. 事先對物體作部分或全部的改變。

2. 事先放置物體，在必要時可從最方便之處立即發揮作用。

（九） 應用發明原則中的 IP（10） 先行動原理，為事先改變捲門葉 片之原先構造，在葉片中 入一層具有防火功能之隔熱材，使 捲門葉片增加其阻熱性。

二、 阻熱截火金屬板

（一） 專利類型：新型專利。

（二） 公告號：M267266。

（三） IPC 分類號：E04B 2/76。

防火

隔熱

材料

（四） 方法技術：包括一金屬板、以及被 於金屬板上之截火 面表 所組成，而 截火 面表 具有遇火 之特性。 此，可 於火災時利用金屬板的安定性、遮焰性、及截火 面表

所形成廏化層的截火阻熱性等效果達到防止延燒之功能。

（五） 優點： 截火 面表 受熱 時可有效阻隔熱 ，降緩鐵捲 門溫度上升及變形，可達到鐵捲門阻熱性之功能。

（六） 缺點：鐵捲門在捲動時可能會造成 截火 面表 之脫落則無 法達到阻熱之效果。且截火 面表 亦可能有“有效期限＂的 考量，若有此考量則需每隔一 時間再上新的截火 面表 ， 成本也在無形中提高。

（七） 部分結構圖示：

圖 3.2 阻熱截火金屬板

（資料來 ：文獻[43]，中華民國專利 M267266 之專利公告內容）

（八） 可屬之 40 項發明原則：

a. IP（10） 先行動原理。

1. 事先對物體作部分或全部的改變。

2. 事先放置物體，在必要時可從最方便之處立即發揮作用。

b. IP（30） 性 與 原理。

1. 用 性的 屈普通的結構。

2. 使用 性 或 ，將物體和外部 隔開。

（九） 應用發明原則中的 IP（10） 先行動原理，事先將截火 面表 噴 在鐵捲門葉片上，為 IP（30） 性 與 原理的截火 面表 將葉片及外部傳遞之熱 隔開，使捲門葉片增加其阻 熱性。

三、 阻熱截火布幕

（一） 專利類型：新型專利。

（二） 公告號：M266071。

（三） IPC 分類號：A62C 2/10，E06B 5/16，B32B 17/06。

（四） 方法技術：包括一防火基布、以及一層 於防火基布上之截火 面表 ， 截火 面表 具有遇火 之特性。

（五） 優點：截火布幕本身已有防火功能，加上噴 之防火 料更可 阻隔熱 以達阻熱性。

（六） 缺點：鐵捲門在捲動時可能會造成 截火 面表 之脫落則無 法達到阻熱之效果。且截火 面表 亦可能有“有效期限＂的 考量，若有此考量則需每隔一 時間再上新的截火 面表 ， 成本也在無形中提高。又鐵捲門之結構穩定性優於防火布幕，

若以防火布幕 屈鐵捲門較容易 破壞。

（七） 部分結構圖示：

圖 3.3 阻熱截火布幕

（資料來 ：文獻[44]，中華民國專利 M266071 之專利公告內容）

（八） 可屬之 40 項發明原則：

a. IP（10） 先行動原理。

1. 事先對物體作部分或全部的改變。

2. 事先放置物體，在必要時可從最方便之處立即發揮作用。

b. IP（30） 性 與 原理。

1. 用 性的 屈普通的結構。

2. 使用 性 或 ，將物體和外部 隔開。

（九） 應用發明原則中的 IP（10） 先行動原理，事先將截火 面表 噴 在防火布幕上，為 IP（30） 性 與 原理的截火 面表 將布幕及外部傳遞之熱 隔開，使捲門葉片增加其阻熱 性。

上述三件案例分析之結果以整體來 ，皆是利用其他防火隔熱材 於鐵捲門上，阻隔熱傳遞以提升其阻熱性能。雖然阻熱性問題已解決 但卻 有其他脫落或製造上之問題，因此少見此三件專利技術 於 產品在市面上 製造。

第 第 第

第四 四 四 四章 章 章 章 鐵捲門創新概念 鐵捲門創新概念 鐵捲門創新概念 鐵捲門創新概念設計 設計 設計 設計

一般用於防火區劃之防火鐵捲門皆為金屬材料，雖然具有良好的 遮焰性但也因此無法達到阻熱性能。本章節定義鐵捲門缺乏阻熱性之 原因，並應用 TRIZ 工具中的「矛盾矩陣」與「40 項發明原則」，及 GoldFire Innovator 電腦輔助軟體，找出改善之方法進行創新設計。

4.1 應用

應用 TRZ 工具解決一般鐵捲門阻熱性不佳之問題， 照 TRIZ 問 題解決之流程如圖 4.1 所示[24]，進行矛盾矩陣與 40 項發明原則定義 分析問題，找出鐵捲門 改善參數及酼化參數，得到可參考之解 。

圖 4.1 TRIZ 問題解決之流程圖[24]

第一 「一般技術問題」，定義鐵捲門缺乏阻熱性之問題，以下 為本研究所提出兩項問題之定義，第二 應用 39 項工程參數分析所

屬之矛盾問題，對應矛盾矩陣表找到所提供之創新法則（40 項發明原 則），最後可得到「一般技術問題之解 」：

一、 定義問題一

當遇火災發生時，火勢延燒至捲門葉片，使之溫度因熱傳遞則有 升溫的現象，因此將「溫度」定為 改善參數，捲門葉片溫度持續升 高時會破壞鐵捲門的結構穩定性，因此葉片上的高溫定為酼化參數，

葉片上的高度則 屾 納為「物體上的有害因子」。

二、 定義問題二

捲門葉片可上下捲動為鐵捲門上之 動物件，當捲門葉片遇高溫 時可能會造成變型，因此需改善捲門葉片的耐 性，將「 動物件的 耐 性」定為 改善參數。但若改用其他材料屈醷鐵捲門如防火布幕，

其他材料的穩定性卻不優於鐵捲門，物件的可 度則會降低，將物件 的「可 度」定為酼化參數。

鐵捲門阻熱性不佳主要為捲門葉片屬於熱傳遞良好之金屬材料，

上述兩項問題之定義皆應用 TRIZ 工具「矛盾矩陣」及「40 項發明原 則」，整理結果如表 4.1 所示。

表 4.1 鐵捲門應用矛盾矩陣之結果對照表

改善參數 酼化參數 IP

17 溫度

（溫度的升溫 態）

30 物體上的有害因子

（原 系統的有害因 ，例如失屢結構

穩定性）

22, 33, 35, 2

15 動件的耐 性

（捲門葉片可上下捲動）

27 可 度

（物件的可 度）

11, 2, 13

綜合表 4.1 結果，可得到參考之發明原則 IP 有：IP（2）分離原理 IP、IP（11） 先防範原理、（35）性質 變原理。並得到以下三個創 新概念設計想法：

一、 IP（2）分離原理：1. 分離物體中「 擾」的部分或性質。2. 從 物體中分離出「必要」的元件或特性。

（一） 概念設計：將 有在鐵捲門葉片表面上之防火隔熱材料，從本 體分離出來，設計一個距離捲門葉片適當間距的隔熱遮 之阻 火幕。

二、 IP（35）性質 變原理：1. 改變系統的物理 態。2. 改變 度 或密度。3. 改變 活、 性程度。4. 改變溫度和體積。

（一） 概念設計：若將水的物理 態改變成水 ，水 能增加水與空 氣接觸的面積，提高 熱，形成水弙氣弙發，減緩熱量傳 遞。

三、 IP（11） 先防範原理：1. 事先 置廯急防範 施， 可 度

（一） 概念設計：事先在鐵捲門構件上另外加裝乾式的隔熱遮 之阻 火幕，或再以水 系統強化阻熱功能。

4.2 應用

如第二章文獻所醒述，Goldfire 屬於 TRIZ 軟體的一種，為提供發 明與問題解決的結構化流程[28, 46, 47]。幫助使用者彎 的進行問題分 析與產生解決的方案，讓使用者有效率的以創新性方式解決工程上的 難題。本章節內容為應用“ Goldfire Innovator ”軟體所提供發明與問題 解決的結構化流程如圖 4.2[28, 46]所示，提出可行的創新設計方案。

S cie nti fic E ffe cts In ve nti ve P rin cip le s M od ifi ca tio n P att er s

K no w le dg e S ea rc h

圖 4.2 Goldfire 系統創新方法流程圖[27, 46]

本文應用 Goldfire Innovator 將防火鐵捲門系統做元件 解，將系 統簡化找出核心問題，並從核心問題著尝找出理想的解決方案。以下 為本研究應用 Goldfire Innovator 之 作 ：

一、 因果圖（Cause-Effect Model）：建立因果圖目的為實 化因果關 係， 清事件發生原因（Project Definition）。且幫助使用者由知 識 找尋可能 漏的事件發生原因。圖 4.3 為建立鐵捲門遇火災 的前後因果關係。當火災發生時，溫度持續上升經由熱傳導、熱 輻射及熱對流三種傳遞方式傳達到為金屬材料之鐵捲門造成阻 熱性不佳。

圖 4.3 鐵捲門遇火災之因果圖

（資料來 ：本研究自行整理）

二、 核心問題及張意搜尋已知可行之解決方案，及做 原因分析

（Root Cause Analysis，RCA）。從圖 4.4 得知，核心問題即 原 因為「metal materials」金屬材料。若要改善鐵捲門阻熱性問題需

從鐵捲門為金屬材料著尝。

圖 4.4 改善鐵捲門阻熱性之核心問題圖

（資料來 ：本研究自行整理）

三、 概念功能模型（Function Model）：功能模型的原理即為 TRIZ 工 具中物質 場的簡化[47]。可量化表達系統元件功能與元件之間 的關係。在 Goldfire Innovator 軟體中功能模型分為裝置模型

（Device Model）與流程模型（Process Model）兩種功能模型建 立。本研究之功能模型屬於裝置模型，如圖 4.5 所示。火災時火 勢持續加熱啟動感知 ，感知 使鐵捲門自動啟動， 動鐵捲門 捲 捲動葉片下降而阻擋火勢。

核心問題

圖 4.5 鐵捲門之功能模型圖

（資料來 ：本研究自行整理）

四、 經由 Goldfire Innovator 分析後，會對所組成之功能模型的每個元 件提出五個修改建議，可 其一建議或 不修改：

（一） 功能模型中，對於 火 ，採用軟體提供其一建議為新增一 元件以 火 ，此新元件為軟體所提供的可行性元件「fire resistant material」，新增一防火材料來提升鐵捲門之阻熱性，再 對功能模型進行修改，如圖 4.6 所示。