TWI681108B - 一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置及其運作方法 - Google Patents

Abstract

一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置及其運作方法。建築外牆裝置包括：本體，包含遮光元件、擋風元件、用以軸接該遮光元件與擋風元件之軸心，以及結合於遮光元件之兩側，藉以帶動遮光元件轉動之第一滑軌；固定組件，包含框架、設於框架兩側並與軸心軸接之偶數軸承，以及結合於框架兩側之第二滑軌；驅動組件，包含彈性元件及步進馬達，其中，彈性元件結合於框架兩側，用以驅動本體轉動，且步進馬達固定於遮光元件上，用以驅動擋風元件轉動，其中，彈性元件利用第二滑軌做直線運動。

Description

一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置及其運作方法

本發明係關於一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置及其運作方法，尤指一種可依據環境溫度而產生具有空調與照明節能效果之建築外牆裝置及其運作方法。

過去的建築外牆裝置，是以控制光線做為主要目標，通風量與光線強度成正比，亦即採光好時，通風量相對較大。在環境溫度較低日照強時，因採光而造成通風量大，進而使室內溫度降低；或是在環境溫度較高日照強時，因採光而造成通風量小，反而使室內溫度升高，造成人體感知上的不舒服。

因此，如何使建築外牆裝置同時具有照明節能與控制空調雙重調整的功能，則成為目前的重要課題。

為解決上述問題，本案揭露一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置，係包括：本體，包含遮光元件、擋風元件、用以軸接該遮光元件與擋風元件之軸心，以及結合於遮光 元件之兩側，藉以帶動遮光元件轉動之第一滑軌；固定組件，包含框架、設於框架之兩側並與軸心軸接之偶數軸承，以及結合於框架兩側之第二滑軌；驅動組件，包含彈性元件及步進馬達，其中，彈性元件結合於框架之兩側，用以驅動本體轉動，且步進馬達固定於遮光元件上，用以驅動擋風元件轉動，其中，彈性元件利用第二滑軌做直線運動。

本案復提供一種具有前述雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作方法，係包括：致動於該固定組件上的第二滑軌與位於該本體的第一滑軌上的彈性元件，以藉之驅動本體的遮光元件轉動；以及藉驅動組件的步進馬達驅動該擋風元件轉動。

在前述之建築外牆裝置及運作方法中，遮光元件之材質為不透光材質，且其表面具有空隙，空氣可在空隙中流動，達到遮光通風效果。

在前述之建築外牆裝置及運作方法中，擋風元件之材質為透明材質，且其表面無空隙，可阻擋空氣流動，達到擋風採光效果。

在前述之建築外牆裝置及運作方法中，彈性元件係為記憶彈簧、普通彈簧及連接單元所構成，該記憶彈簧與普通彈簧藉由連接單元彼此連接，以藉由該連接單元在第二滑軌與該第一滑軌上之滑動，驅動遮光元件轉動。

在前述之建築外牆裝置及運作方法中，記憶彈簧為收縮型記憶合金彈簧。

在前述之建築外牆裝置及運作方法中，步進馬達為電 磁離合器步進馬達。

在前述之建築外牆裝置及運作方法中，固定組件更包括安裝於框架下側的碰撞開關，用以停止步進馬達旋轉。

由上述可知，本發明提出一個能夠根據環境狀態而動態調節的建築外牆裝置與運作方法，本發明同時具備了雙重的特性。第一個特性為可同時對光線和空氣的進出產生影響。第二個特性為採用了雙重的驅動機制，包含「不使用電力，與利用智慧材料做為感測和驅動來源」的機制，以及「利用馬達進行電控」的機制。藉此，本發明提出之外牆裝置設計中，因利用上述的雙重機制，使採光和通風的量則大致成反比關係，如此能夠有效因應建築物對環境條件變動的需求，達到有效控制空調與照明節能的技術功效。

1‧‧‧本體

10‧‧‧遮光元件

11‧‧‧擋風元件

12‧‧‧軸心

13‧‧‧第一滑軌

2‧‧‧固定組件

20‧‧‧框架

21‧‧‧軸承

22‧‧‧第二滑軌

23‧‧‧碰撞開關

3‧‧‧驅動組件

30‧‧‧彈性元件

300‧‧‧記憶彈簧

301‧‧‧普通彈簧

302‧‧‧連接單元

31‧‧‧步進馬達

9‧‧‧外牆

S1、S2、S11、S12、S21、S22‧‧‧步驟

本案揭露之具體實施例將搭配下列圖式詳述，這些說明顯示在下列圖式：第1圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之整體示意圖。

第2圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之結構示意圖。

第3圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之彈簧元件細部放大圖。

第4A至4D圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置在不同動態模式之示意圖。

第5圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作示意圖。

第6圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作方法流程圖。

第7圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之第一狀態運作流程圖。

第8圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之第二狀態運作流程圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「前」、「後」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當視為本發明可實施之範疇。

請參照第1圖，係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之整體示意圖；第2圖係為本發明之雙重驅動機制 之建築外牆裝置之結構示意圖；第3圖係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之彈簧細部放大圖。

本發明之具有雙重驅動機制之建築外牆裝置的本體1包括：遮光元件10、擋風元件11、軸心12及第一滑軌13，其中，遮光元件10與擋風元件11藉由軸心12相互連接，且軸心12為一圓棒狀。在一實施例中，遮光元件10的材質為不透光材質，且其表面具有空隙，如：百葉窗等，空氣可於空隙中流動，達到遮光通風效果。擋風元件11的材質為透明材質，且其表面無空隙，如：玻璃等，光線可穿越其中，但阻擋空氣流通，以達到透光且防風效果。第一滑軌13安裝在遮光元件10左右兩旁的側面上，用來驅使遮光元件10產生轉動。

固定組件2包括：框架20、偶數軸承21及第二滑軌22。偶數軸承21分別安裝於框架20的左右兩側，並且與本體1的軸心12左右兩側連接。在一實施例中，軸承21可為一滾珠軸承，用以提供摩擦較少的轉動。第二滑軌22安裝於框架20左右側面上。

驅動組件3包括：彈性元件30及步進馬達31。彈性元件30安裝於框架20左右側面上，用來驅動本體1使其產生轉動。彈性元件30包括：記憶彈簧300、普通彈簧301及連接單元302。其中，記憶彈簧300與普通彈簧301透過連接單元302彼此連接且形成動態的平衡關係。記憶彈簧300可為收縮型記憶合金彈簧，換言之，當環境溫度超過一設定值，記憶彈簧300則收縮回復為記憶之狀態。當 記憶彈簧300收縮使平衡發生變化時，造成連接單元302在第二滑軌22與第一滑軌13上滑動，進而驅使遮光元件10產生轉動行為。此外，步進馬達31固定在遮光元件10上，用來驅動擋風元件11產生轉動。步進馬達31可為帶有剎車和電磁離合器的步進馬達。在一實施例中，電磁離合器可使用「常閉型」的規格，在不通電的情況下將無法旋轉，使遮光元件10與擋風元件11之夾角成一定值。

請參照第4A至4D圖，係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之動態模式示意圖。其中，本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置設置在外牆9上。

在一些實施例中，本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置可因為環境溫度，產生以下四種模式，如：寒冷模式(第4A圖)、涼爽模式(第4B圖)、溫暖模式(第4C圖)及炎熱模式(第4D圖)。

如第4A圖所示，在寒冷模式中，遮光元件10大約呈水平擺設，擋風元件11則大約與地面呈垂直關係。當環境溫度低於一設定值，電磁離合器鬆開，步進馬達31啟動旋轉帶動擋風元件11轉動，直到擋風元件11碰觸到碰撞開關23，電磁離合器鎖固，則步進馬達31停止旋轉，使遮光元件10與擋風元件11固定不動。

如第4B圖所示，在涼爽模式中，遮光元件10同寒冷模式大約呈水平擺設，步進馬達31則因不通電的緣故，造成步進馬達31無法旋轉，此時遮光元件10與擋風元件11之夾角固定，兩者的夾角大約成90度。

如第4C圖所示，在溫暖模式中，當環境溫度超過記憶彈簧300的溫度設定值，記憶彈簧300收縮回復為記憶狀態，使得連接單元302在第二滑軌22與第一滑軌13上滑動，造成遮光元件10產生轉動行為。此時如同第4B圖所示的涼爽模式，因步進馬達31不通電，故步進馬達31無法旋轉，造成遮光元件10與擋風元件11之夾角固定，兩者的夾角大約成90度。此時由於遮光元件11的角度較為傾斜，故可遮擋較多光線進入室內。

如第4D圖所示，在炎熱模式中，如同前述的溫暖模式，當環境溫度超過記憶彈簧300溫度設定值時，記憶彈簧300收縮回復為記憶之狀態，使得連接單元302在第二滑軌22與第一滑軌13上滑動，因而造成遮光元件10產生轉動行為。此時如同寒冷模式，擋風元件11與地面呈垂直關係，且因環境溫度高於設定值，此時電磁離合器鬆開，步進馬達31啟動旋轉帶動擋風元件11轉動，直到擋風元件11碰觸到碰撞開關23，此時電磁離合器鎖固，則步進馬達31停止旋轉。

由上述可知，本發明利用一般建築物的表皮與地面呈垂直的狀態，且本發明雙重驅動機制之建築外牆裝置之間是呈矩陣且緊密排列的關係。在涼爽和溫暖模式時，遮光元件10和擋風元件11之間，處於兩者之間呈「鎖固」的構造關係，且兩者之夾角成90度。在寒冷和炎熱模式時，則短暫解除兩者之間的鎖固關係，擋風元件11改變為與地面呈垂直關係，以盡量避免室內外的空氣對流，造成室內 冷暖氣機的能源損耗。換言之，本發明結合遮光元件10的「兩段」角度狀態；以及遮光元件10和擋風元件11兩者夾角之間的兩個狀態(成90度鎖固，或者擋風元件11呈垂直於地面關係)，故本發明可得到寒冷模式(第4A圖)、涼爽模式(第4B圖)、溫暖模式(第4C圖)及炎熱模式(第4D圖)四個模式狀態，用以對應不同的環境狀態。

換言之，如同第5圖本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作示意圖所示，左圖採光量較右圖少，但進風量較右圖大，故不會因採光少而降低風量。本發明因採光和通風的量則大致成反比關係，故能夠有效對應建築物對環境的需求。例如：當日照多、溫度高時，透過本發明可阻擋掉較多的光線，並且引導較多的空氣進入室內空間，進而使空氣流通比較不會悶熱。反之，若溫度較低，則允許較多的日光通過、並且阻擋較多空氣進入室內空間，進而使室內溫度較為舒適溫暖。本發明利用採光和通風的量大致成反比的關係，室內空間溫度可以維持在一個較為舒適的狀態，並且減少空調機開啟的時間。本發明結合了二個雙重：雙重的環境因子(採光和通風)和雙重的驅動機制(記憶彈簧和步進馬達)，用以輔助建築效能的提升，降低能源的消耗。

請參照第6圖，係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作方法流程圖。

本發明之一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作方法，係包括：首先，在步驟S1中，滑動在固定組件 2的第二滑軌22與位於本體1的第一滑軌13上的彈性元件30，藉以驅動本體1的遮光元件10產生轉動。

在步驟S2中，利用驅動組件3的步進馬達31，用來驅動擋風元件11產生轉動。

請參照第7圖，係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之第一狀態流程圖。

本發明建築外牆裝置之第一狀態之運作方法，係包括：首先，在步驟S11中，步進馬達31啟動旋轉，擋風元件11受步進馬達31所驅動而產生轉動。

在步驟S12中，擋風元件11碰觸到碰撞開關23，此時步進馬達31停止旋轉。

請參照第8圖，係為本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置之第二狀態流程圖。

建築外牆裝置之第二狀態之運作方法，係包括：首先，在步驟S21中，記憶彈簧300收縮回復為記憶之狀態。

在步驟S22中，連接單元302同時在第二滑軌22及第一滑軌13上滑動，使遮光元件10產生轉動。

綜上所述，本發明之雙重驅動機制之建築外牆裝置與運作方法，主要利用二個驅動機制，其一為是基於記憶彈簧變形之動力而達成的機制，另一個是基於馬達動力而達成之機制，藉以控制採光及通風量，使採光量及通風量大致成反比關係。藉此可減少空調機開啟的時間，使室內空間的溫度維持在一個較為舒適的狀態。換言之，本發明結合雙重的環境因子影響(採光量和通風量)，與雙重的驅動 機制，如此將可提升建築的散熱效能，達到降低能源消耗，有效提升環保使用的功效。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧本體

10‧‧‧遮光元件

11‧‧‧擋風元件

12‧‧‧軸心

13‧‧‧第一滑軌

2‧‧‧固定組件

20‧‧‧框架

21‧‧‧軸承

22‧‧‧第二滑軌

23‧‧‧碰撞開關

31‧‧‧步進馬達

Claims (15)

1. 一種具有雙重驅動機制之建築外牆裝置，係包括：本體，係包含遮光元件、擋風元件、用以軸接該遮光元件與該擋風元件之軸心，以及結合於該遮光元件之兩側，藉以帶動該遮光元件轉動之第一滑軌；固定組件，係包含框架、設於該框架兩側並與該軸心軸接之偶數軸承，以及結合於該框架兩側之第二滑軌；以及驅動組件，係包含彈性元件及步進馬達，其中，該彈性元件結合於該框架兩側，用以驅動該本體轉動，且該步進馬達固定於該遮光元件上，用以驅動該擋風元件轉動，且其中，該彈性元件係利用該第二滑軌做直線運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之建築外牆裝置，其中，該遮光元件之材質為不透光材質，且該遮光元件表面具有空隙，藉以使空氣於該空隙中流動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之建築外牆裝置，其中，該擋風元件之材質為透明材質，且該擋風元件表面無空隙。
4. 如申請專利範圍第1項所述之建築外牆裝置，其中，該彈性元件係為記憶彈簧、普通彈簧及連接單元所構成，該記憶彈簧與該普通彈簧藉由該連接單元連接，以藉由該連接單元在該第二滑軌與該第一滑軌上之滑動，驅動該遮光元件轉動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之建築外牆裝置，其中，該 記憶彈簧為收縮型記憶合金彈簧。
6. 如申請專利範圍第1項所述之建築外牆裝置，其中，該步進馬達為電磁離合器步進馬達。
7. 如申請專利範圍第1項所述之建築外牆裝置，其中，該固定組件更包括位於該框架下側的碰撞開關，用以停止該步進馬達旋轉。
8. 一種如申請專利範圍第1項之具有雙重驅動機制之建築外牆裝置之運作方法，係包括：致動於該固定組件上的第二滑軌與位於該本體的第一滑軌上的彈性元件，以藉之驅動該本體的遮光元件轉動；以及藉該驅動組件的步進馬達驅動該擋風元件轉動。
9. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方法，其中，該遮光元件之材質為不透光材質，且該遮光元件表面具有空隙，藉以使空氣於該空隙中流動。
10. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方法，其中，該擋風元件之材質為透明材質，且該擋風元件表面無空隙。
11. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方法，其中，該彈性元件係為記憶彈簧、普通彈簧及連接單元所構成，該記憶彈簧與該普通彈簧藉由該連接單元連接，以藉由該連接單元在該第二滑軌上及該第一滑軌上之滑動，驅動該遮光元件轉動。
12. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方 法，其中，該步進馬達為電磁離合器步進馬達。
13. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方法，其中，該固定組件更包括碰撞開關，該碰撞開關位於該框架下側，用以停止該步進馬達旋轉。
14. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方法，其中，當環境條件為第一狀態時，該步進馬達啟動旋轉後，該擋風元件受該步進馬達所驅動而產生轉動，直到該擋風元件碰觸到該碰撞開關後，令該步進馬達停止旋轉。
15. 如申請專利範圍第8項所述之建築外牆裝置之運作方法，其中，當環境條件為第二狀態時，該記憶彈簧收縮回復為記憶狀態後，該連接單元同時在該第二滑軌及該第一滑軌上滑動，而驅動該遮光元件轉動。

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