JP2007310528A - 建築設計プログラム、これを格納した記録媒体、及び、このプログラムをインストールした建築ｃａｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通風シミュレーションを行なうのに好適な構成を有する建築設計プログラムを提供する。
【解決手段】コンピュータを、第１の平面図により表される間取り図を作成するために建物データを入力させる手段、入力された建物データを通風計算に必要な第１グループと通風計算に不要な第２グループとに分ける手段、第２グループの建物データに基づいて第２の平面図を作成する手段、作成された第２の平面図を用いて通風シミュレーションを行う手段、として機能させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、通風シミュレーション機能を備えた建築設計プログラム、これを格納した記録媒体、及び、このプログラムをインストールした建築ＣＡＤ装に関するものである。

近年の急激なコンピュータ技術の発達に伴い、従来はドラフトなどを用いて手作業で行なっていた建築用図面の作成をコンピュータを用いて行なう、いわゆる建築ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）装置が知られている（例えば、下記特許文献１，２）。すなわち、パソコン等のコンピュータに、建築ＣＡＤソフトウェアをインストールすることで、コンピュータを設計支援装置として機能させ、コンピュータの演算機能や記憶機能などを用いて、間取り図などの図面作成を効率よく行なうものである。ＣＡＤとしては、種々の分野のものが商品化されているが、建築ＣＡＤとしては、平面図作成、立面図作成、パース図作成、見積書作成などの機能が一般的に備えられている。

特開平９−２５９１６６号公報 特開平９−２５９１６７号公報

近年において、シックハウス症候群という病気が注目されており、室内の換気や通風に関しても関心が高まりつつある。しかしながら、現在の建築ＣＡＤとして通風シミュレーション機能を備えた建築ＣＡＤはいまだ商品化されていない。建築ＣＡＤの機能としては、単に、建築基準法などの法律を満足するだけではなく、建物の構造に合わせて風の流れを視覚的に表示させることができれば、建築ＣＡＤの価値が高まり、市場の要求にも応えることができるようになる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、通風シミュレーションを行なうのに好適な構成を有する建築設計プログラム、これを格納した記録媒体、及び、このプログラムをインストールした建築ＣＡＤ装を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る建築設計プログラムは、
コンピュータを、
平面図及び／又は立体図により表される間取り図を作成するために建物データを入力させる手段、
作成された間取り図を用いて通風シミュレーションを行う手段、
通風シミュレーションの結果を間取り図に重ねて表示させる手段、として機能させることを特徴とするものである。

この構成による建築設計プログラムの作用・効果を説明する。まず、建物データを入力させる手段を有しており、壁、建具、障害物（階段、家具など）、床、畳、などの建物データを入力させる機能を提供する。これらの建物データに基づいて、平面図及び／又は立体図により表される間取り図を作成することができる。また、通風シミュレーションを行なう手段を有しており、室内における風の流れを所定条件下においてシミュレーションすることができる。このシミュレーション結果は、作成された間取り図に重ねて表示することができ、室内における風の流れを把握することができる。これにより、例えば、換気の面で問題はないのかどうかという評価を予め行なうことができ、通風の面において好適な構造を有する間取り設計も可能になる。シミュレーション結果を表示するための間取り図は、平面図で表されてもよいし、立体図で表されてもよい。また、両方で表示可能にしてもよい。その結果、通風シミュレーションを行なうのに好適な構成を有する建築設計プログラムを提供することができる。

本発明において、前記間取り図は、少なくとも、第１の間取り図と第２の間取り図を有しており、
コンピュータを、
第１の間取り図を作成するために建物データを入力させる手段、
入力された建物データを通風計算に必要な第１グループと通風計算に不要な第２グループとに分ける手段、
第１グループの建物データに基づいて第２の間取り図を作成する手段、
作成された第２の間取り図を用いて通風シミュレーションを行う手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

この構成によると、第１の間取り図とは別の第２の間取り図に基づいて、通風シミュレーションを行なうように構成している。第２の間取り図は、通風計算に必要な建物データに基づいて作成される。通風計算に不要な建物データとしては、例えば、畳や柱などがある。第２の間取り図を別に作成しておくことで、シミュレーション計算のために、間取り編集（建具の追加配置や削除など）を行なったとしても、もとの第１の間取り図に対して影響を与えないようにして、種々の条件化でのシミュレーションを行なうことができる。

本発明において、作成された第２の間取り図に対して建物データの一部もしくは全部を編集する手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

かかる編集機能を備えさせることで、シミュレーション結果がよくなるような建物データの配置などを試行錯誤的に求めることができ、通風機能に優れた間取り設計を行なうことができる。

本発明において、建物に対して作用させる風向きを指定する手段、
第２の間取り図に表されている開口部における風の流入／流出を判定する手段、
この判定結果に基づいて、画面上に流入／流出を示す表示を行う手段、としてコンピュータを更に機能させることが好ましい。

この構成によると、風向きを指定する手段を有しており、建物に対して任意の方向から風を当てることができる。方向を指定することで、第２の間取り図に表されている開口部における風の流入／流出を判定する。ここで、開口部とは、玄関、窓、室内へ入るためのドア、ふすまなどである。画面上に流入／流出を表わす表示をさせることで、室内における風向きの概略を認識することができる。

本発明において、入力された建物データに含まれる建具種類データ、及び／又は、建具数データにより、前記開口部の開口面積及び開口位置を認識する手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

かかる開口部の開口面積や開口位置を認識することで、建物内へ進入してくる風量を設定することができ、室内の風の状態（方向や大きさ）について精度のよいシミュレーションを行なうことができる。

本発明において、前記開口部の開口面積及び開口位置を変更可能にする手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

開口部の開口面積や開口位置を変更可能にすることで、例えば、玄関や窓の取り付け場所やサイズを変えた場合に、室内の通風状態がどのように変化するのかをシミュレーションすることができる。

本発明において、通風シミュレーションにより計算された風の流れを視覚的に表示させる、水平面の位置及び／又は垂直面の位置を指定する手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

通風シミュレーションの結果を画面表示させる場合、特定の面における風の流れを視覚的に表示させることで、通風状態を分かりやすく表示することができる。水平面の位置を指定することで、室内の特定の高さ位置における風の流れを表示させることができる。また、垂直面の位置を指定することで、室内の特定の垂直断面位置における風の流れを表示させることができる。

本発明において、通風シミュレーションにより計算された風の流れを視覚的に表示するに際し、風の流入開口部を起点として、時系列的に粒子を繰り返し発生させて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

風の流れを視覚的に表示させる態様は種々考えられる。その中でも、風の流入開口部（例えば、窓や玄関）を起点として、時系列的に粒子を繰り返し発生させることで、実際の風の流れを動的に観察することができ、通風状態をより理解しやすい形態で表示させることができる。

本発明において、通風シミュレーションにより計算された風の流れを視覚的に表示するに際し、指定された水平面及び／又は垂直面をメッシュに分割する手段、
分割された各メッシュを起点として、時系列的に粒子を繰り返し発生させて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

この構成によると、風の流れを視覚的に表示させる別の態様として、建物内の指定された水平面及び／又は垂直面をメッシュ（例えば、所定の面積を有する正方形）に分割する。各メッシュを起点として、時系列的に粒子を繰り返し発生させる。かかる表示態様であっても、実際の風の流れを動的に観察することができ、通風状態をより理解しやすい形態で表示させることができる。

本発明において、風の流れを３次元的に表示させる手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

３次元的に表示させることで、よりリアルな態様で風の流れのシミュレーションを行なうことができる。

本発明において、間取り図に風の経路を重ねて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

シミュレーション結果を間取り図に重ねて表示させる態様は種々考えられる。その中でも、風の経路（例えば、矢印や線）を重ねて表示させることで、風の流れを分かりやすく表示させることができる。

本発明において、間取り図に風の速度分布を重ねて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

間取り図に風の速度分布を重ねて表示させることで、建物内における任意の箇所の風の速さを分かりやすく表示させることができる。

本発明において、間取り図に風の速度ベクトルを重ねて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

間取り図に風のベクトル（風向き及び強さ）を重ねて表示させることで、建物内における任意の箇所の風のベクトルを分かりやすく表示させることができる。

本発明において、アメダスデータに含まれる風のベクトルデータを取り込む手段、として更にコンピュータを機能させることが好ましい。

この構成によると、任意の時点（日付、時間）における風のベクトルデータを例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から取り込むことができ、操作者が任意に設定するよりも、実際の状況に近いデータを使用することができ、通風シミュレーションの精度を高めることができる。

本発明に係る建築設計プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、メモリなどの適宜の記録媒体に格納することができる。

本発明に係る建築設計プログラムは、パソコン等のコンピュータにインストールすることで、当該コンピュータを建築ＣＡＤ装置として機能させることができる。

本発明に係る建築設計プログラム及びこれをインストールした建築ＣＡＤ装置について図面を用いて説明する。図１及び図２は、建築ＣＡＤ装置の構成を示す機能ブロック図である。

＜建築ＣＡＤ装置＞
図１は、建築ＣＡＤ装置Ｋの概略構成を示す図であり、建築ＣＡＤ装置Ｋはパソコン等のコンピュータに建築設計プログラム１をインストールすることで構成することができる。この建築設計プログラム１は、機能的に大きく分けると、建築設計手段２と通風シミュレーション手段３により構成される。建築設計手段２は、従来の建築設計プログラム（建築ＣＡＤ）が備えている機能を提供するものであり、種々の建物データを入力することで、建物の間取り設計を行なうことができる。通風シミュレーション手段３は、従来の建築設計プログラム１に対して新たに追加される機能を提供するものであり、室内における風の流れをシミュレーションにより解析することができる。

表示装置４は、建築設計プログラム１を用いて間取り設計を行なったり、間取り図に通風シミュレーションの結果を表示させるためのモニターである。表示装置４は、液晶モニター、ＣＲＴモニターなどの種々のタイプのものを用いることができる。入力装置５は、建築設計や通風シミュレーションを行なうために、種々のデータを入力したり、種々の指令を与えるための手段であり、キーボードやマウスなどにより構成される。

入力手段６は、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体からアメダスデータを読み出す機能を有しており、読み出されたアメダスデータは、通風シミュレーション手段３に引き渡される。アメダスデータには、特定の日付あるいは時刻における、風向きや風の大きさ（ベクトルデータ）が含まれている。この風のベクトルデータを用いて、通風シミュレーションを行うことも可能である。

＜詳細な機能ブロック図＞
次に、図１に示す建築ＣＡＤ装置の詳細な機能について、図２のブロック図により説明する。第１の間取り図作成手段１０は、第１の間取り図を作成する機能を提供する。第１の間取り図とは、例えば、図４に示すように建物の内部の各室の間取りを表わす図である。一般的には、２次元の平面図として表現するが３次元の立体図として表示させることもできる。第１の間取り図を作成するためには、間取りを構成する建物データを入力する必要があり、この建物データを入力させる機能を提供するために建物データ入力手段１２が設けられている。第１の間取り図は、いわゆるプラン図に相当するものであり、顧客の要望に応じて顧客に対して間取り構成のプランとして提示するものである。

建物データは、予め建物データ保存部３０に種々のアイテムが保存されている。建物データとしては、例えば、床、壁、天井、開口部、障害物（階段や家具など）などの部屋を構成するために必要なデータがあげられる。開口部には、窓、玄関、換気扇などの室外との境界部に配置される建具によるものと、ふすま、障子、部屋のドアなどの室内に設けられる建具によるものとがある。建物データは、建物データ保存部３０に保存されているが、保存される建物データの内容については、データの追加・更新・削除など適宜行なうことができる。

図４に表示される平面図は、２次元データであるが、立体図により切替表示などを行う必要もあり、部屋を構成する建物データはその空間的寸法を表す３次元データを夫々が保有している。例えば、単純な立方体で表される建物データの場合、それが配置される床の座標及び高さ寸法となる。あるいは、更に縦・横の長さ寸法を保有していてもよい。要するに、各建物データは、それを間取り図として配置した場合、それを３次元的に空間を占有した場合の空間座標データが保有される。また、各建物データには夫々固有の識別データが予め付与されている。作成された第１の間取り図については、間取り図データ保存部３１に保存される。間取り図を構成する建物データに関するデータも合わせて保存される。

第２の間取り図作成手段１１は、第１間取り図作成手段１０により作成された第１の間取り図データから通風計算に必要なデータを読み込んで、通風計算のために使用する第２の間取り図を作成する。通風計算に必要なデータを読み込む際に、グループ設定手段１３に設定されている内容を参照する。すなわち、建物データに関して通風計算に必要な第１グループと、通風計算に不要な第２グループに予め分類設定が行われている。第１グループには、床、壁、天井、開口部（窓、玄関などの建具）、障害物（階段、家具など）などが含まれる。第２グループには、柱や畳などが含まれる。また、壁、床、天井には仕上材情報が含まれるが、この仕上材情報は第２グループに所属する。なお、建物データが第１グループに属するか、第２グループに属するかについては、予めルールを決めておいてもよいし、その都度グループ分けを設定するようにしてもよい。

以上のように、通風計算に必要な第２グループに含まれる建物データを読み込み、第２の間取り図を作成する。読み込まれる具体的なデータの内容は、先ほど説明したように、各建物データが保有する空間座標データである。

編集手段１４は、作成された第２の間取り図を編集する機能を提供する。編集とは、例えば、建具の追加配置や位置変更、削除など、間取り構成を変更する作業のことをいう。編集を行なえるようにすることで、間取り構成を修正しながらシミュレーションを行ない、最適な解を見出すこともできる。また、第２の間取り図を用いて、試行錯誤をしながら編集を行なうものであり、この編集作業を行うことにより、第１の間取り図に対しては何らの影響も与えない。従って、プラン図としての第１の間取り図を保持した状態で、第２の間取り図を用いて通風シミュレーションを行なうことができるように構成している。

風ベクトル指定手段１５は、通風シミュレーションを行うに際して、風ベクトルを指定する機能を提供する。すなわち、通風シミュレーションを行なう前に、風ベクトルを予め設定する必要がある。そのための主要な機能として、風向き指定機能１５ａと風力指定機能１５ｂの２つの機能を備えている。夫々、風向きと風力（風の強さあるいは風速）を指定することができる。なお、通風シミュレーションを行うためには、風力は予め設定された固定値とし、風向きのみを指定するようにしてもよい。風向きとしては、東西南北（３６０゜）の範囲で任意に指定することができる。

風ベクトルは、画面上で作業者により指定されるものでもよいが、アメダスデータを取得し、自動的に設定可能に構成してもよく、そのために、アメダスデータ取得手段１６の機能が設けられている。このアメダスデータを使用することで、特定の場所、特定の日時におけるデータを取得し、より精度の高い現実性のある通風シミュレーションを行なうようにすることができる。

流入／流出判定手段１７は、風ベクトルを指定した場合、開口部（窓や玄関など）における風の流入／流出方向を判定する。すなわち、風が入ってくる方向か、出て行く方向かについて判定する。流入／流出表示手段１８は、流入／流出判定手段１７による判定結果に基づいて、流入／流出方向を表示させる機能を提供する。具体的には、合成手段１９により、第２の間取り図に重ねて流入／流出方向を表示する。かかる表示は、例えば、矢印により画面表示することができる。これにより、流入／流出方向について、容易に画面上で認識することができる。

シミュレーション演算手段２０は、設定された条件化において、室内における風の流れを演算する機能を提供する。設定された条件とは、既に述べてきたように、風ベクトルのベクトルデータや第２の間取り図を構成する各建物データである。演算を行なうもとになる理論としては、流体力学（特に数値流体力学）を用いるものがある。

粒子発生手段２０ａは、室内における風の流れを粒子の動きとして表現する場合に、演算結果を粒子の動きとして発生させる機能を提供する。流線発生手段２０ｂは、室内における風の流れを流線の形で表現する場合に、演算結果を流線として発生させる機能を提供する。以上のような、粒子の動きや流線については、合成手段１９の機能により、第２の間取り図に重ねて表示させることができる。

開口認識手段２１は、建物データの内容に基づいて、開口部の開口面積や開口位置を認識する手段である。演算結果を表示する場合に、この認識されている開口面積や開口位置に基づいて、行なわれる。開口変更手段２２は、開口部の開口面積や開口位置を変更させる機能を提供する。かかる機能により、種々条件を変えながらシミュレーションを行なうことができる。

位置指定手段２３は、演算結果を第２の間取り図に重ねて表示させる場合に、その位置を指定させる機能を提供する。位置の指定は、水平面における高さ位置、垂直面の位置について指定することができる。従って、床から高さ１ｍの水平面における風の流れについて表示させたい場合は、その位置を指定することで、間取り図に重ねて表示させることができる。

メッシュ設定手段２４は、通風シミュレーションを行うために、室内をメッシュで分割する場合のメッシュの大きさについて設定する。詳しくは後述するが、メッシュは２次元的には正方形もしくは長方形（３次元的には立方体や直方体）であり、室内を所定のサイズの多数のメッシュで分割する。この分割されたメッシュを基本として、風の流れを演算することになる。メッシュは、細かくすればするほど、風の流れも細かく表示させることができる。

起点設定手段２５は、通風シミュレーションを行なうために、風の流れのスタートポイントについて設定する機能を提供する。詳しくは後述するが、例えば、風が流入する方向にある窓のところに、複数の起点を設定し、この起点からの風の流れを演算して表示させることができる。この起点の数については、任意に設定できるように構成されており、起点の数を増加すればより細かく風の流れを表示させることができる。

動画ファイル生成手段２６は、通風シミュレーションの演算結果として風の流れを表示させる場合、動画として表示させることができ、そのための動画ファイルを生成する。これにより、実際の風の動きをよりリアルな形で表示させることができる。また、シミュレーション結果については、シミュレーション結果保存部３２に保存しておくことができる。動画として保存する場合のファイル形式は、ＡＶＩ、ＷＭＶなど適宜の方式とすることができる。

次元設定手段１６は、表示装置４に表示させる間取り図などの画像を２次元で表示させるか３次元の立体図として表示させるかを設定することができる。建物データなどは、３次元データで表現されているため、２次元と３次元の表示切替も任意のタイミングで行なうことができる。例えば、画面に表示されているボタンをクリックすることで両者が切り替わるようにすることができる。従って、シミュレーション結果についても、２次元・３次元の表示切替を適宜行なうことができる。

表示データ生成手段２８は、表示装置４に間取り図やシミュレーション結果を表示させるための表示データを生成するものであり、公知のビデオカードなどの表示用基板により構成することができる。

＜シミュレーション手順及び具体的な画面構成例＞
次に、通風シミュレーションを行なうまでの概略手順について説明する。図３は概略手順を示すフローチャートである。まずは、図４において、通常の第１の間取り図の作成に関して説明する。この第１の間取り図はいわゆるプラン図であり、顧客に対して案として提示するものである。この間取り図を作成する手順は、公知の建築ＣＡＤによる手順を採用することができる。すなわち、まず、壁を部屋を間仕切る。そして、壁で囲まれた領域に部屋を割り当てる。例えば、洋室・和室・台所・居間・浴室・トイレなどである。次に、建物データの設定を順番に行なう。まず、建具（窓、出入り口、間仕切りなどに取り付ける戸・ふすま・障子など）の種類を選択して配置を行なう。次に、建物データのうち、階段や畳の配置を行なう。最後に、建物データのうち、部品（キッチン、トイレ、バス、洗面台、必要に応じて家具など）の配置を行なう。

これらの建物データについては、画面上に建具の種類に応じて種々のアイテムを予め用意しておき、その中から適切なアイテムを選択できるようにする。選択したアイテムを適切な場所に画面上で貼り付けられるように構成されている。アイテムについては、建物データ保存部３０に保存されており、新たなアイテムの追加や変更、削除などを任意に行なうことができる。また、各建物データは、それを３次元表示できるようにするために、固有のデータとして、３次元データ（縦横高さ）を保有している。また、アイテムを選択して画面上に貼り付けた場合には、建物データとして前述の３次元データのほかに、基準に対する座標データ（ｘｙｚ座標）が付与される。

以上のように作成された第１の間取り図は、間取り図データ保存部３１に保存される（Ｓ１，Ｓ２）。この作成された間取り図に関して、通風シミュレーションを行う場合には、画面上に示されているシミュレーションボタン４０をクリックするか、メニューの中からシミュレーション機能を選択することで、シミュレーションを行なうための画面に移行する（Ｓ３）。仮に、シミュレーションボタン４０をクリックしたとすれば、まず、作成された第１の間取り図から必要なデータを読み出して、第２の間取り図が作成される（Ｓ４，Ｓ５）。この場合、グループ設定手段１３による設定内容に基づき、シミュレーションに不要な建物データの読み込みは行なわれない。シミュレーションに必要な第１グループに属する建物データのみを読み込む。

また、建物データを読み込む場合、そのサイズデータを厳密に引き継ぐのではなく、演算をしやすいように簡略化した形のデータを引き継ぐ。例えば、後述するように、室内をメッシュに分割する場合には、メッシュピッチの倍数になるように、寸法値をデフォルメする。また、単純な形状データではない建物データの場合は、それを簡素化した形状のデータに変換してデータが引き継がれる。以上のようにして作成される第２の間取り図を図５に示す。この図５と図４を比較しても分かるように、図５においては、シミュレーションに不要な部分が削除されており、簡素化されていることが分かる。図４において表示されていた家具などの部材は、図５においては表示されていない。

次に、風ベクトルの指定を行う（Ｓ６）。すなわち、風向きと風速（風の強さ）についての指定を行う。図５に示す構成例では、アメダスデータに基づいて指定を行う構成例が示されている。表示エリア４１には、各建具に関するデータが表示されており、具体的には、第２の間取り図に含まれている建具の種類、属性、方向が表示されている。種類としては、引き違い、間仕切り開口、玄関片開きなどである。属性としては、外建具、内建具、間仕切りなどである。外建具が建物の外観に位置している建具に相当する。方向には、風が入ってくる方向が示されており、「入」か「出」が表示される。これは外建具に関してのみ表示される。「入」は風が建物内へ進入してくる方向を示す。「出」は風が建物外へ出て行く方向を示す（Ｓ７，Ｓ８）。

これは、図２に示す流入／流出判定手段１７の機能により、各外建具における風の方向を判定し、流入／流出表示手段１７の機能により、第２の間取り図に重ねて風の方向を表示させるものである。

図５において、第２の間取り図の中にも、風の方向を表す「入」と「出」が表示されている。具体的には、「入」と「出」の文字表示４９と矢印表示５０がされている。かかる表示は、流入／流出判定手段１７と流入／流出表示手段１８の機能に基づくものであり、風ベクトルが指定されると、その指定されたデータ内容に基づいて、各開口部（外建具）における風の方向を「入」と「出」のいずれであるかを判定する。なお、方向を分かりやすく表示するために、矢印は壁面に対して垂直方向になるように表示している。ただし、この矢印の方向を風の向きに合わせた方向になるようにしてもよい。

表示エリア４２は、第２間取り図に示される建物が建設される場所を指定するためのエリアである。指定は都道府県単位で行なうことができる。表示エリア４３は、表示エリア４２において指定された場所に関する風ベクトルのデータが月単位で表示されており、その中から、シミュレーションを行いたい月を選択する。表示エリア４３には、月と風向と風速に関するデータが表示されており、このデータは、アメダスデータとしてインターネット経由でダウンロードしたデータである。アメダスデータの取得は、図２におけるアメダスデータ取得手段１６の機能に基づくものであり、風向と風速の指定は、風ベクトル指定手段１５の機能に基づき提供されるものである。

風ベクトル表示エリア４４は、表示エリア４２，４３において指定された風ベクトルを視覚的に分かりやすく表示するエリアである。具体的には、ベクトルの方向を示す指針４４ａと風速の大きさを表す風速バー４４ｂにより構成される。また、具体的な数値に関しても表示枠４４ｃにおいて表示される。表示エリア４５は、北の方位（度・分・秒）を示すエリアである。

メッシュ設定エリア４６には、メッシュ分割ピッチが表示されている。通風シミュレーションを行う際に、部屋をメッシュで分割する場合の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の大きさを設定することができる。表示例では、Ｘ＝Ｙ＝２５０ｍｍ、Ｚ＝３００ｍｍとなっているが、適宜設定変更することも可能である。Ｘ，Ｙ，Ｚの各寸法は同じ数値を設定してもよいし、ＸＹＺのすべてが異なる数値となるように設定することも可能である。この機能は、メッシュ設定手段２４の機能により提供されるものである。

高さ設定エリア４７は、通風シミュレーションの演算結果を表示する高さを設定するためのエリアである。この例では、床からの高さ位置として１５００ｍｍが設定されており、適宜数値を設定変更することができる。これは、位置指定手段２３の機能により提供されるものである。これにより、シミュレーションを行なうと、床からの高さが１５００ｍｍの位置における風の流れが表示されることになる（２次元表示の場合）。図５には図示されていないが、垂直方向の断面位置を指定できるようにすることが好ましい。これにより、水平面内における風の流れだけでなく、垂直面内における風の流れについても表示できるようになる。従って、床に近い位置と天井付近における風の流れの違いなどを視覚的に把握できるようになる。

座標表示エリア４８には、マウスの座標がＸ，Ｙ座標で表示される。なお、原点５２は、図５に示されるような位置に設定されているが、原点５２の位置は適宜変更可能である。また、Ｌ，Ｄ座標は、第２の間取り図に建具などの部材を追加するときに使用する。部材の指定は、起点と終点の２点を指定することで行う。Ｌは起点から終点までの長さ、Ｄは起点に対する終点の角度を数値で入力できるようになっている。すなわち、起点をマウスでクリックした後、ＬとＤの数値を入力することで建具などの追加配置を行なうことができる。

グリッド表示エリア４９には、グリッド（図５の画面上に示される格子）のピッチと、グリッドの分割数が表示されている。ＸとＹのいずれもピッチが１０００ｍｍで分割数が４とする場合は、Ｘ＝Ｙ＝１０００／４と表示される。マウスを利用して部材の配置を行う場合、グリッドとその分割数に応じて、マウスがスナップ（吸い付く）ように構成されている。上記の例では、Ｘ，Ｙ共に２５０ｍｍピッチでマウスがデジタル的に移動するようになる。この構成は、他の表示画面においても同じである。

図５に示す画面構成例は、風向きが南西に指定されている状態である。この風向きを南東に指定したときは、図６に示すような表示態様になる。

以上のように風ベクトルの指定を行うと、通風シミュレーションの演算を開始する（Ｓ９）。演算開始は、マウスによる特定のボタンのクリックや、特定のアイコンのクリックや、メニューの中のシミュレーション開始の項目を選択するなどの適宜の方法で行なうことができる。これにより、シミュレーション演算手段２０の機能により演算が行なわれ、その結果が画面に表示される。

＜シミュレーション結果の表示＞
ここで、演算結果を表示させる場合の表示態様について説明する。

図７Ａは、その表示例を模式的に示す図である。図７Ａ（ａ）は水平面における風の流れを表す表示例であり、（ｂ）は垂直面における風の流れを表す表示例である。この例では、外建具の一例として窓６１の位置に５つの起点（粒子）が設定されている（図番６０ａ）。この起点の設定は、起点設定手段２５の機能に基づくものであり、起点の設定数や起点のピッチなどは、任意に設定変更可能に構成することが好ましい。窓６１は風が流入する状態にあり、窓６２は風が流出する状態にある。シミュレーション結果の表示態様としては、時系列的に粒子を繰り返し発生させることで行なうことができる。図例では、符号６０ｃ，６０ｂ，６０ａの順番に繰り返し表示される。もちろん、符号６０ｃ，６０ｂ，６０ａにおいて示されている全ての粒子を同時に表示させるようにしてもよい。

実際に時系列的に粒子を移動させた場合の表示を図７Ｂに示す。なお、粒子の数は図７Ａの場合よりもかなり増やしている。時系列的に（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）の順番に表示が変化する。一番最初の粒子列６０ｄがある程度移動すると、次の粒子列６０ｅが発生して同じように移動し、更に次の粒子列６０ｆが発生する。このように繰り返し粒子を発生させることで、風の流れを動的に表示することができ、この動きを動画ファイルと形で保存しておくことができる。

また、風の流れを粒子で表示する場合に、単に丸い液状の粒子を移動させるだけでなく、その粒子の色（あるいは形状など）を変化させることで、速度の大きさも合わせて表示させるようにしている。例えば、粒子の色表示として６色用意しておき、速度を６段階程度させることができる。あるいは、粒子の形状や表示態様（黒塗り、二重丸、白抜きなど）により速度表示をさせてもよい。図７Ｂの表示例では、粒子の形状を変えることで速度の大きさを段階的に表示させている。

図８Ａは別の表示態様を示す図である。この図例では、メッシュ設定手段２４の機能により室内をメッシュに分割して行うシミュレーションを示す。メッシュに分割した領域に夫々スタートポイントとして粒子６３ａが表示されている。粒子６３ａの数は、基本的にメッシュの数と同じである。ここで、風の流れに合わせて粒子を時系列的に繰り返し発生させることで、風の流れとして表示させることができる。図７Ａ，図７Ｂは、窓の位置がスタートポイントになるのに対して、図８Ａの場合は、室内全体がスタートポイントになる点が異なっている。図８Ｂは、図７Ｂと同じ主旨に基づき表示させた例を示している。

図９Ａ，図９Ｂは、図５に示す第２の間取り図においてシミュレーションを行なった結果を示す図である。表示態様としては、図７Ａや図８Ａに示す表示態様と同様に粒子を時系列的に移動させることで風の流れを表示させる。図示の便宜上、図９Ａ，図９Ｂにおいては、時系列的に逐次表示される粒子の全てを表示させているが、実際には、図７Ｂや図８Ｂで説明したのと同様の表示態様とすることができる。

＜３次元表示＞
次に、３次元表示を行う場合の表示態様について説明する。これまで説明してきたのは、２次元の平面図として表示される間取り図に粒子を重ねて表示させる方法であるが、３次元の立体図で間取り図を表示させ、これに粒子を時系列的に発生させて表示させるようにしてもよい。この表示例を図１０に示す。この場合、壁、天井、床、建具などは半透明の状態で表示させることが好ましい。３次元表示の場合は、風の流れを可視化するためには、壁や床などが邪魔になるため、これらを半透明にすることで、室内の通風状況を分かりやすく表示させることができる。なお、３次元表示としては、鳥瞰図などのパース表示、断面表示、立面表示などがあるが、特定の表示形式に限定されるものではない。

＜流線による表示＞
これまでの実施形態では、風の流れを粒子の動きによる表示態様を説明した。これに代えて、流線により表示させることができる。その表示例を図１１と図１２に示す。図１１は、図７で説明したのと同様に、開口部（外建具）の位置に複数の起点が設定されている例であり、流線は、この起点をスタートポイントとして描かれていく。すなわち、時間の流れと共に流線の先端を逐次移動させていくことで、風の流れを表示させることができる。図１２は、図８で説明した室内をメッシュで分割した場合の表示例であり、各メッシュを起点として流線が描かれていることが分かる。

＜ベクトルによる表示＞
図１３は、風の流れを表示する場合の別の表示態様を模式的に示す図である。この表示例では、３次元表示で粒子を時系列的に逐次発生させて表示させており、各粒子には風の強度と風速を示すベクトル（矢印）が合わせて表示される。このベクトルにより、室内における風のベクトルを視覚的に容易に把握することができる。図１３においては、３次元表示を行っているが、これを２次元表示を行う場合にも適用することができる。粒子ではなく、流線で表示する場合にもベクトルを合わせて表示するようにしてもよい。

＜開口部の設定変更＞
次に、シミュレーションを行う場合の開口部の条件を設定変更する場合の画面構成例を図１４により説明する。この画面は、第２の間取り図を表示させている画面において、例えば、特定のアイコンをクリックすることで表示させることができる。また、１つの間取り図には、多数の開口部があるため、どの開口部についての設定変更を行なうのかを個別に指定することができる。

図１４（ａ）において、設定エリア７０において全開から全閉までを段階的に選択できるようにしている。また、設定エリア７１においては、このなる設定方法を提供しており、開口高さと開口幅の数値を個別に設定することができる。設定された内容は、表示エリア７２において、開口上端、開口高さ、開口幅が表示される。図１４（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、種々の設定変更例が示されている。例えば、窓や玄関を半分開いた状態でのシミュレーションを行なうことができる。

＜位置指定＞
シミュレーション結果を水平面あるいは垂直面で２次元的に表示させる場合、どの水平面や垂直面における風の流れを表示させるのかを予め指定しておくことができる。図１５に示すように、シミュレーション結果を確認する高さや断面位置を指定することができる。これにより、任意の位置におけるシミュレーション結果を知ることができる。

＜別実施形態＞
上記において、種々の実施形態について説明してきたが、これらの実施形態については、任意に組み合わせて建築設計プログラムを構成することができる。

建築ＣＡＤ装置の概略構成を示す概念図 建築ＣＡＤ装置の詳細な機能を示すブロック図 通風シミュレーションを行なうときの概略手順を示すフローチャート 第１の間取り図の作成例を示す図 第２の間取り図の作成例を示す図（１） 第２の間取り図の作成例を示す図（２） シミュレーション結果の表示態様を模式的に示す図（１） 図７Ａにおいて、シミュレーション結果を時系列的に示す図 シミュレーション結果の表示態様を模式的に示す図（２） 図８Ａにおいて、シミュレーション結果を時系列的に示す図 シミュレーション結果の表示態様を示す図 シミュレーション結果の表示態様を示す図 シミュレーション結果を３次元で表示した表示例を示す図 風の流れを流線で表示した例を示す図 風の流れを流線で表示した例を示す図 風の流れをベクトルで表示した例を示す図 開口部の設定変更を行なうときの画面構成例を示す図 シミュレーション結果を表示する位置を指定するための画面構成例を示す図

符号の説明

１ 建築設計プログラム
２ 建築設計手段
３ 通風シミュレーション手段
４ 表示装置
１０ 第１の間取り図作成手段
１１ 第２の間取り図作成手段
１２ 建物データ入力手段
１３ グループ設定手段
１４ 編集手段
１５ 風ベクトル指定手段
１６ アメダスデータ取得手段
１７ 流入／流出判定手段
１８ 流入／流出表示手段
１９ 合成手段
２０ シミュレーション演算手段
２０ａ 粒子発生手段
２０ｂ 流線発生手段
２１ 開口認識手段
２２ 開口変更手段
２３ 位置指定手段
２４ メッシュ設定手段
２５ 起点設定手段
２６ 動画ファイル生成手段
２７ 次元設定手段
２８ 表示データ生成手段

Claims (16)

1. コンピュータを、
   平面図及び／又は立体図により表される間取り図を作成するために建物データを入力させる手段、
   作成された間取り図を用いて通風シミュレーションを行う手段、
   通風シミュレーションの結果を間取り図に重ねて表示させる手段、として機能させるための建築設計プログラム。
2. 前記間取り図は、少なくとも、第１の間取り図と第２の間取り図を有しており、
   コンピュータを、
   第１の間取り図を作成するために建物データを入力させる手段、
   入力された建物データを通風計算に必要な第１グループと通風計算に不要な第２グループとに分ける手段、
   第１グループの建物データに基づいて第２の間取り図を作成する手段、
   作成された第２の間取り図を用いて通風シミュレーションを行う手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１に記載の建築設計プログラム。
3. 作成された第２の間取り図に対して建物データの一部もしくは全部を編集する手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１又は２に記載の建築設計プログラム。
4. 建物に対して作用させる風向きを指定する手段、
   第２の間取り図に表されている開口部における風の流入／流出を判定する手段、
   この判定結果に基づいて、画面上に流入／流出を示す表示を行う手段、としてコンピュータを更に機能させる請求項２又は３に記載の建築設計プログラム。
5. 入力された建物データに含まれる建具種類データ、及び／又は、建具数データにより、前記開口部の開口面積及び開口位置を認識する手段、として更にコンピュータを機能させる請求項４に記載の建築設計プログラム。
6. 前記開口部の開口面積及び開口位置を変更可能にする手段、として更にコンピュータを機能させる請求項４又は５に記載の建築設計プログラム。
7. 通風シミュレーションにより計算された風の流れを視覚的に表示させる、水平面の位置及び／又は垂直面の位置を指定する手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
8. 通風シミュレーションにより計算された風の流れを視覚的に表示するに際し、風の流入開口部を起点として、時系列的に粒子を繰り返し発生させて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜７のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
9. 通風シミュレーションにより計算された風の流れを視覚的に表示するに際し、指定された水平面及び／又は垂直面をメッシュに分割する手段、
   分割された各メッシュを起点として、時系列的に粒子を繰り返し発生させて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜８のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
10. 風の流れを３次元的に表示させる手段、として更にコンピュータを機能させる請求項７〜９のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
11. 間取り図に風の経路を重ねて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
12. 間取り図に風の速度分布を重ねて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜１１のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
13. 間取り図に風の速度ベクトルを重ねて表示させる手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
14. アメダスデータに含まれる風のベクトルデータを取り込む手段、として更にコンピュータを機能させる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の建築設計プログラム。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の建築設計プログラムを格納した記録媒体。
16. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の建築設計プログラムをコンピュータにインストールした建築ＣＡＤ装置。

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