CN111321999A - 一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置及其运作方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置及其运作方法。该建筑外墙装置包括：本体，包含遮光元件、挡风元件、用以轴接该遮光元件与挡风元件的轴心，以及结合于遮光元件的两侧，借以带动遮光元件转动的第一滑轨；固定组件，包含框架、设于框架两侧并与轴心轴接的偶数轴承，以及结合于框架两侧的第二滑轨；驱动组件，包含弹性元件及步进马达，其中，弹性元件结合于框架两侧，用以驱动本体转动，且步进马达固定于遮光元件上，用以驱动挡风元件转动，其中，弹性元件利用第二滑轨做直线运动。

Description

一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置及其运作方法
技术领域
本发明关于一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置及其运作方法，尤指一种可依据环境温度而产生具有空调与照明节能效果的建筑外墙装置及其运作方法。
背景技术
过去的建筑外墙装置，是以控制光线作为主要目标，通风量与光线强度成正比，亦即采光好时，通风量相对较大。在环境温度较低日照强时，因采光而造成通风量大，进而使室内温度降低；或是在环境温度较高日照强时，因采光而造成通风量小，反而使室内温度升高，造成人体感知上的不舒服。
因此，如何使建筑外墙装置同时具有照明节能与控制空调双重调整的功能，则成为目前的重要课题。
发明内容
为解决上述问题，本案披露一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置及其运作方法，能够有效因应建筑物对环境条件变动的需求，达到有效控制空调与照明节能的技术功效。
本案的具有双重驱动机制的建筑外墙装置，包括：本体，包含遮光元件、挡风元件、用以轴接该遮光元件与挡风元件的轴心，以及结合于遮光元件的两侧，借以带动遮光元件转动的第一滑轨；固定组件，包含框架、设于框架的两侧并与轴心轴接的偶数轴承，以及结合于框架两侧的第二滑轨；驱动组件，包含弹性元件及步进马达，其中，弹性元件结合于框架的两侧，用以驱动本体转动，且步进马达固定于遮光元件上，用以驱动挡风元件转动，其中，弹性元件利用第二滑轨做直线运动。
本案还提供一种具有前述双重驱动机制的建筑外墙装置的运作方法，包括：致动于该固定组件上的第二滑轨与位于该本体的第一滑轨上的弹性元件，以借之驱动本体的遮光元件转动；以及借驱动组件的步进马达驱动该挡风元件转动。
在前述的建筑外墙装置及运作方法中，遮光元件的材质为不透光材质，且其表面具有空隙，空气可在空隙中流动，达到遮光通风效果。
在前述的建筑外墙装置及运作方法中，挡风元件的材质为透明材质，且其表面无空隙，可阻挡空气流动，达到挡风采光效果。
在前述的建筑外墙装置及运作方法中，弹性元件为记忆弹簧、普通弹簧及连接单元所构成，该记忆弹簧与普通弹簧经由连接单元彼此连接，以经由该连接单元在第二滑轨与该第一滑轨上的滑动，驱动遮光元件转动。
在前述的建筑外墙装置及运作方法中，记忆弹簧为收缩型记忆合金弹簧。
在前述的建筑外墙装置及运作方法中，步进马达为电磁离合器步进马达。
在前述的建筑外墙装置及运作方法中，固定组件还包括安装于框架下侧的碰撞开关，用以停止步进马达旋转。
由上述可知，本发明提出一个能够根据环境状态而动态调节的建筑外墙装置与运作方法，本发明同时具备了双重的特性。第一个特性为可同时对光线和空气的进出产生影响。第二个特性为采用了双重的驱动机制，包含“不使用电力，与利用智慧材料做为感测和驱动来源”的机制，以及“利用马达进行电控”的机制。借此，本发明提出的外墙装置设计中，因利用上述的双重机制，使采光和通风的量则大致成反比关系，如此能够有效因应建筑物对环境条件变动的需求，达到有效控制空调与照明节能的技术功效。
附图说明
本案披露的具体实施例将搭配下列图式详述，这些说明显示在下列图式：
图1为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的整体示意图。
图2为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的结构示意图。
图3为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的弹簧元件细部放大图。
图4A至图4D为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置在不同动态模式的示意图。
图5为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的运作示意图。
图6为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的运作方法流程图。
图7为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的第一状态运作流程图。
图8为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的第二状态运作流程图。
符号说明
1 本体 10 遮光元件
11 挡风元件 12 轴心
13 第一滑轨 2 固定组件
20 框架 21 轴承
22 第二滑轨 23 碰撞开关
3 驱动组件 30 弹性元件
300 记忆弹簧 301 普通弹簧
302 连接单元 31 步进马达
9 外墙
S1、S2、S11、S12、S21、S22步骤。
具体实施方式
以下经由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”及“一”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当视为本发明可实施的范畴。
请参照图1，其为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的整体示意图；图2为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的结构示意图；图3为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的弹簧细部放大图。
本发明的具有双重驱动机制的建筑外墙装置的本体1包括：遮光元件10、挡风元件11、轴心12及第一滑轨13，其中，遮光元件10与挡风元件11经由轴心12相互连接，且轴心12为一圆棒状。在一实施例中，遮光元件10的材质为不透光材质，且其表面具有空隙，如：百叶窗等，空气可于空隙中流动，达到遮光通风效果。挡风元件11的材质为透明材质，且其表面无空隙，如：玻璃等，光线可穿越其中，但阻挡空气流通，以达到透光且防风效果。第一滑轨13安装在遮光元件10左右两旁的侧面上，用来驱使遮光元件10产生转动。
固定组件2包括：框架20、偶数轴承21及第二滑轨22。偶数轴承21分别安装于框架20的左右两侧，并且与本体1的轴心12左右两侧连接。在一实施例中，轴承21可为一滚珠轴承，用以提供摩擦较少的转动。第二滑轨22安装于框架20左右侧面上。
驱动组件3包括：弹性元件30及步进马达31。弹性元件30安装于框架20左右侧面上，用来驱动本体1使其产生转动。弹性元件30包括：记忆弹簧300、普通弹簧301及连接单元302。其中，记忆弹簧300与普通弹簧301通过连接单元302彼此连接且形成动态的平衡关系。记忆弹簧300可为收缩型记忆合金弹簧，换言之，当环境温度超过一设定值，记忆弹簧300则收缩回复为记忆的状态。当记忆弹簧300收缩使平衡发生变化时，造成连接单元302在第二滑轨22与第一滑轨13上滑动，进而驱使遮光元件10产生转动行为。此外，步进马达31固定在遮光元件10上，用来驱动挡风元件11产生转动。步进马达31可为带有剎车和电磁离合器的步进马达。在一实施例中，电磁离合器可使用“常闭型”的规格，在不通电的情况下将无法旋转，使遮光元件10与挡风元件11的夹角成一定值。
请参照图4A至图4D，其为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的动态模式示意图。其中，本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置设置在外墙9上。
在一些实施例中，本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置可因为环境温度，产生以下四种模式，如：寒冷模式(图4A)、凉爽模式(图4B)、温暖模式(图4C)及炎热模式(图4D)。
如图4A所示，在寒冷模式中，遮光元件10大约呈水平摆设，挡风元件11则大约与地面呈垂直关系。当环境温度低于一设定值，电磁离合器松开，步进马达31启动旋转带动挡风元件11转动，直到挡风元件11碰触到碰撞开关23，电磁离合器锁固，则步进马达31停止旋转，使遮光元件10与挡风元件11固定不动。
如图4B所示，在凉爽模式中，遮光元件10同寒冷模式大约呈水平摆设，步进马达31则因不通电的缘故，造成步进马达31无法旋转，此时遮光元件10与挡风元件11的夹角固定，两者的夹角大约成90度。
如图4C所示，在温暖模式中，当环境温度超过记忆弹簧300的温度设定值，记忆弹簧300收缩回复为记忆状态，使得连接单元302在第二滑轨22与第一滑轨13上滑动，造成遮光元件10产生转动行为。此时如同图4B所示的凉爽模式，因步进马达31不通电，故步进马达31无法旋转，造成遮光元件10与挡风元件11的夹角固定，两者的夹角大约成90度。此时由于遮光元件11的角度较为倾斜，故可遮挡较多光线进入室内。
如图4D所示，在炎热模式中，如同前述的温暖模式，当环境温度超过记忆弹簧300温度设定值时，记忆弹簧300收缩回复为记忆的状态，使得连接单元302在第二滑轨22与第一滑轨13上滑动，因而造成遮光元件10产生转动行为。此时如同寒冷模式，挡风元件11与地面呈垂直关系，且因环境温度高于设定值，此时电磁离合器松开，步进马达31启动旋转带动挡风元件11转动，直到挡风元件11碰触到碰撞开关23，此时电磁离合器锁固，则步进马达31停止旋转。
由上述可知，本发明利用一般建筑物的表皮与地面呈垂直的状态，且本发明双重驱动机制的建筑外墙装置之间是呈矩阵且紧密排列的关系。在凉爽和温暖模式时，遮光元件10和挡风元件11之间，处于两者之间呈“锁固”的构造关系，且两者的夹角成90度。在寒冷和炎热模式时，则短暂解除两者之间的锁固关系，挡风元件11改变为与地面呈垂直关系，以尽量避免室内外的空气对流，造成室内冷暖气机的能源损耗。换言之，本发明结合遮光元件10的“两段”角度状态；以及遮光元件10和挡风元件11两者夹角之间的两个状态(成90度锁固，或者挡风元件11呈垂直于地面关系)，故本发明可得到寒冷模式(图4A)、凉爽模式(图4B)、温暖模式(图4C)及炎热模式(图4D)四个模式状态，用以对应不同的环境状态。
换言之，如同图5本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的运作示意图所示，左图采光量较右图少，但进风量较右图大，故不会因采光少而降低风量。本发明因采光和通风的量则大致成反比关系，故能够有效对应建筑物对环境的需求。例如：当日照多、温度高时，通过本发明可阻挡掉较多的光线，并且引导较多的空气进入室内空间，进而使空气流通比较不会闷热。反之，若温度较低，则允许较多的日光通过、并且阻挡较多空气进入室内空间，进而使室内温度较为舒适温暖。本发明利用采光和通风的量大致成反比的关系，室内空间温度可以维持在一个较为舒适的状态，并且减少空调机开启的时间。本发明结合了二个双重：双重的环境因子(采光和通风)和双重的驱动机制(记忆弹簧和步进马达)，用以辅助建筑效能的提升，降低能源的消耗。
请参照图6，其为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的运作方法流程图。
本发明的一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置的运作方法，包括：首先，在步骤S1中，滑动在固定组件2的第二滑轨22与位于本体1的第一滑轨13上的弹性元件30，借以驱动本体1的遮光元件10产生转动。
在步骤S2中，利用驱动组件3的步进马达31，用来驱动挡风元件11产生转动。
请参照图7，其为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的第一状态流程图。
本发明建筑外墙装置的第一状态的运作方法，包括：首先，在步骤S11中，步进马达31启动旋转，挡风元件11受步进马达31所驱动而产生转动。
在步骤S12中，挡风元件11碰触到碰撞开关23，此时步进马达31停止旋转。
请参照图8，其为本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置的第二状态流程图。
建筑外墙装置的第二状态的运作方法，包括：首先，在步骤S21中，记忆弹簧300收缩回复为记忆的状态。
在步骤S22中，连接单元302同时在第二滑轨22及第一滑轨13上滑动，使遮光元件10产生转动。
综上所述，本发明的双重驱动机制的建筑外墙装置与运作方法，主要利用二个驱动机制，其一为是基于记忆弹簧变形的动力而达成的机制，另一个是基于马达动力而达成的机制，借以控制采光及通风量，使采光量及通风量大致成反比关系。借此可减少空调机开启的时间，使室内空间的温度维持在一个较为舒适的状态。换言之，本发明结合双重的环境因子影响(采光量和通风量)，与双重的驱动机制，如此将可提升建筑的散热效能，达到降低能源消耗，有效提升环保使用的功效。
上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (15)

1.一种具有双重驱动机制的建筑外墙装置，其特征在于，包括：
本体，其包含遮光元件、挡风元件、用以轴接该遮光元件与该挡风元件的轴心，以及结合于该遮光元件的两侧，借以带动该遮光元件转动的第一滑轨；
固定组件，其包含框架、设于该框架两侧并与该轴心轴接的偶数轴承，以及结合于该框架两侧的第二滑轨；以及
驱动组件，其包含弹性元件及步进马达，其中，该弹性元件结合于该框架两侧，用以驱动该本体转动，且该步进马达固定于该遮光元件上，用以驱动该挡风元件转动，且其中，该弹性元件利用该第二滑轨做直线运动。
2.根据权利要求1所述的建筑外墙装置，其特征在于，该遮光元件的材质为不透光材质，且该遮光元件表面具有空隙，借以使空气于该空隙中流动。
3.根据权利要求1所述的建筑外墙装置，其特征在于，该挡风元件的材质为透明材质，且该挡风元件表面无空隙。
4.根据权利要求1所述的建筑外墙装置，其特征在于，该弹性元件为记忆弹簧、普通弹簧及连接单元所构成，该记忆弹簧与该普通弹簧经由该连接单元连接，以经由该连接单元在该第二滑轨与该第一滑轨上的滑动，驱动该遮光元件转动。
5.根据权利要求4所述的建筑外墙装置，其特征在于，该记忆弹簧为收缩型记忆合金弹簧。
6.根据权利要求1所述的建筑外墙装置，其特征在于，该步进马达为电磁离合器步进马达。
7.根据权利要求1所述的建筑外墙装置，其特征在于中，该固定组件还包括位于该框架下侧的碰撞开关，用以停止该步进马达旋转。
8.一种根据权利要求1的具有双重驱动机制的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，包括：
致动于该固定组件上的第二滑轨与位于该本体的第一滑轨上的弹性元件，以借之驱动该本体的遮光元件转动；以及
借该驱动组件的步进马达驱动该挡风元件转动。
9.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，该遮光元件的材质为不透光材质，且该遮光元件表面具有空隙，借以使空气于该空隙中流动。
10.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，该挡风元件的材质为透明材质，且该挡风元件表面无空隙。
11.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，该弹性元件为记忆弹簧、普通弹簧及连接单元所构成，该记忆弹簧与该普通弹簧经由该连接单元连接，以经由该连接单元在该第二滑轨上及该第一滑轨上的滑动，驱动该遮光元件转动。
12.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，该步进马达为电磁离合器步进马达。
13.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，该固定组件还包括碰撞开关，该碰撞开关位于该框架下侧，用以停止该步进马达旋转。
14.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，当该环境条件为第一状态时，该步进马达启动旋转后，该挡风元件受该步进马达所驱动而产生转动，直到该挡风元件碰触到该碰撞开关后，令该步进马达停止旋转。
15.根据权利要求8所述的建筑外墙装置的运作方法，其特征在于，当该环境条件为第二状态时，该记忆弹簧收缩回复为记忆状态后，该连接单元同时在该第二滑轨及该第一滑轨上滑动，而驱动该遮光元件转动。
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