JP2856875B2

JP2856875B2 - 人工天空の太陽平行光発生装置

Info

Publication number: JP2856875B2
Application number: JP24365390A
Authority: JP
Inventors: 元彦村上; 昌昭大門; 由美子河崎
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH04121778A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、一般住宅やアトリウムの室内昼光環境の予
測や、配光状況の確認実験、及び、日射・日影実験を可
能とした人工天空装置に関する。

（ロ）従来技術従来から反射ドーム型の人工天空装置に人工太陽を昇
降可能に配置した技術は公知とされているのである。こ
の場合には、人工天空の照射光が反射により得られるの
で、光源は天空ドームの内部に配置されていることとな
り、人工太陽の支持も簡単に出来るのである。

（ハ）発明が解決すべき課題本発明は反射ドーム型ではなくて、直接照射式の人工
天空機構を構成した場合において、天空ドームに配置し
た照射ユニットの邪魔とならないように配置した人工太
陽の平行光発生装置に関するものである。

即ち、人工天空装置において回転模型台の上に住宅模
型を配置して日射・日影実験を行う場合において、住宅
模型の大きさを制限するのは、人工太陽の太陽反射鏡の
径の大きさである。

該太陽反射鏡により焦点位置の太陽光源の光を平行光
として住宅模型に照射するのであるから、太陽反射鏡が
小径であると、住宅模型の全体に平行光を照射すること
が出来ないのである。

しかし、太陽反射鏡が大き過ぎると、太陽光源からの
光線が太陽反射鏡で反射せずに洩れたり、またはこのも
れた光がハレーション現象を発生するのである。

また該太陽光源から直接に住宅模型の方向に光が洩れ
ることの無いように、ランプケースで住宅模型の側を被
覆しているのであるが、該ランプケースで太陽光源を覆
うことにより、放熱が不可能となり、徐々にランプケー
スの温度が上昇するという不具合いがあったのである。

本発明はこのような不具合いを解消するものである。

（ニ）課題を解決する手段本発明の解決すべき課題は以上の如くであり、次に該
課題を解決する手段を説明する。

天空ドームＤの内部に複数の照射ユニットＵを配列し
人工天空とし、東西に分ける中心線０−０上で照射ユニ
ットＵの間に人工太陽通過間隙10を構成し、天空ドーム
Ｄの外側に配置した太陽軌道円弧レール20に沿って昇降
するトロリー体27より、該人工太陽通過間隙10を通過す
る支持アーム34を突出し、内部先端に人工太陽Ｓを固設
すると共に、人工太陽Ｓを太陽反射鏡47と太陽光源46と
光源支持杆45により構成し、該光源支持杆45により太陽
反射鏡47の焦点位置に配置したランプケース44により、
太陽光源46を前後に調節可能としたものである。

また、トロリー体27と支持アーム34の中心を、人工太
陽Ｓの中心線から偏心し、人工太陽Ｓが天空真上の位置
において、人工太陽Ｓの中心線上に天空中心に照射ユニ
ットＵが配置可能としたものである。

（ホ）実施例本発明の解決すべき課題及び解決する手段は以上の如
くであり、次に添付の図面に示した実施例の構成を説明
する。

第１図は、本発明の天空輝度分布のシミュレーション
装置の中心線０−０断面側面図、第２図は天空ドームＤ
に於ける中心線０−０の位置と照射ユニットＵの配置を
示す下面図、第３図は演出用スポットライト11と人工太
陽Ｓの位置を示す平面図、第４図は人工太陽Ｓの支持機
構の側面図、第５図は太陽軌道円弧レール20とトロリー
体27の部分の平面図、第６図は人工太陽Ｓの側面断面
図、第７図は太陽反射鏡47の支持板52の側面図、第８図
は太陽光源46からの構成の太陽反射鏡47による反射状態
を示す側面図である。

第１図において説明する。

本発明の人工天空装置は、屋内に設けられており、天
空ドームＤ内に照射ユニットＵと人工太陽Ｓ配置されて
いる。

天空ドームＤの外に制御コンピュータと、電気設備制
御盤と室内拡大モニターテレビと照明操作卓と人工太陽
操作卓等を配置しており、天空ドームＤの内部の照射ユ
ニットＵの輝度と、人工太陽Ｓの位置は遠隔操縦により
シミュレーション可能としている。

該制御コンピュータにより、天空ドームＤの内面に配
置した853台の照射ユニットＵを制御している。該照射
ユニットＵは東西で対称に構成されているので、制御コ
ンピュータにより制御するのは427組であり、１組で左
右の２つの照射ユニットＵが同じ輝度を発するように制
御されている。

丁度、天空真上の位置の照射ユニットU1は、左右対称
とすることが出来ないので、制御回路として１組であ
り、１つの照射ユニットＵの輝度を調整すべく構成して
いる。故に制御コンピュータによる調節回路は427回路
であり、照射ユニットＵは853台となるのである。また
該天空中心の照射ユニットU1には人工太陽通過間隙10が
構成されていないのである。そして天空中心の照射ユニ
ットU1の位置が、人工太陽Ｓの高度90度の位置と重複す
るのである。

そして第２図に示す、天空の東西中心線０−０が天空
ドームＤの中心位置を示しており、該中心線０−０の上
を、真天空の位置まで上昇する人工太陽Ｓが設けられて
いる。また該中心線０−０を中心に左右対称に照射ユニ
ットＵが426組づつ東西に配置されているのである。ま
た中心線０−０の位置の南側に人工太陽通過間隙10が構
成されており、該人工太陽通過間隙10内を、人工太陽駆
動装置Ｍにより駆動される人工太陽Ｓが上下するのであ
る。

また天空ドームＤ内の、下方の位置において、天空ド
ームＤの円周内側位置に、演出用スポットライト11が45
台配置されている。該演出用スポットライト11は調光す
る為の15の制御回路を具備しており、該15の制御回路に
より演出用スポットライト11を、赤・青・白の３組に分
けて、それぞれの輝度が調節される。

第１図は天空ドームＤの東西の分岐点に設けた中心線
０−０に於ける断面図を示している。半球状に構成した
天空ドームＤは地平線レベルＬ−Ｌより上の部分であ
り、地平線レベルＬ−Ｌより下の部分は天空部分を構成
していない地平線以下の部分である。そして該地平線以
下の部分に隔壁17を円周状に設けて、該隔壁17の外側で
天空ドームＤの内側面との間に、演出用スポットライト
11の45台を配置している。

該演出用スポットライト11により青色・赤色の光でラ
イトアップし、朝焼けから青空、夕焼けの効果シーンを
演出することが出来る。

天空ドームＤの内面に設けた853台の照射ユニットＵ
は、全て白色光を照射すべく構成しているので、天空の
輝度分布は表現できるのであるが、青空の表現は出来な
いのである。同様に夕焼けを朝焼けの表現も出来ないの
で、このような状態を作りだす為に、白色の照射ユニッ
トＵにより照射した輝度の状態に、青色と赤色により色
を付けて、演出を行っているのである。

該演出用スポットライト11は45台配置されているが、
調光回路は15であり、45台がそれぞれ、青・赤・白のフ
ィルターを被覆されており、青色演出用スポットライト
と赤色演出用スポットライトと、白色演出用スポットラ
イトと、15台ずつの３組に分けられており、どの組かを
点灯することにより、青空と夕焼け・朝焼けと日中の白
とを表現するのである。

また、天空ドームＤ内の中央の位置に、回転模型台14
を配置している。

該回転模型台14は、回転制御駆動機構Ｎにより地平線
レベルＬ−Ｌの上で回転される。

該回転模型台14の回転は、人工太陽Ｓが地平から天空
中央までの90度しか移動しないので、午前と午後とを作
りだすものであり、午前中は東から真南の位置に向けて
回転し、正午で真南位置となり、午後は徐々に西の方向
に移動するのである。そして一日の状態が表現される
と、また回転模型台14は元の朝の位置に戻すのである。

第１図においては回転模型台14の上に、住宅模型Ｈが
配置されており、該住宅模型Ｈの調節及び載置が容易に
出来るように、昇降台15と昇降シザース機構16が構成さ
れている。

また天空ドームＤの中で、一日の天空の輝度の変化
や、人工太陽Ｓの変化を見ていると、太陽は、90度を上
下するだけであり、天空も同じ位置で輝度が変化するだ
けであり、回転模型台14の上の住宅模型Ｈと同じように
動かなければ、一日の動きの状態に近い状態を体験する
ことが出来ないのである。

この状態を閲覧者が体験出来るように、住宅模型Ｈと
同じ動きをする体験椅子12を設けている。該体験椅子12
は椅子支持杆13により、回転模型台14の一部に固定され
ている。

該構成により体験椅子12は回転模型台14と共に、回転
するので、太陽が東から上がって西に沈む状態を得るこ
とが出来るのである。

第４図・第５図において、人工太陽の昇降支持機構に
ついて説明する。

天空ドームＤを構成する円弧状のドームフレームに85
3台の照射ユニットＵが配置されており、該天空ドーム
Ｄの外側の位置に、太陽軌道円弧レール20が天井から建
屋側ブラケット50・50により支持されて立設されてい
る。

そして該太陽軌道円弧レール20は、Ｈ型鋼を曲げ加工
して構成しており、該太陽軌道円弧レール20にチェーン
支持レール30・32を、円弧に沿わせた状態で固設し、該
チェーン支持レール30・32の上に駆動チェーン21の往復
部分21a・21bが摺動可能に支持されている。

該駆動チェーン21は、太陽軌道円弧レール20の円弧に
沿って移動する必要があるので、太陽軌道円弧レール20
に配置したチェーン支持レール30・32に沿わせて移動す
る必要があるのである。そして該駆動チェーン21の一方
のチェーン21aに連結ブラケット24を介して、トロリー
体27が固定されている。

該トロリー体27は太陽軌道円弧レール20に沿って昇降
可能とすべく、トロリーホイール31と、再度ロール25L
・25R・26L・26Rと、カウンターローラ28・29により上
下昇降可能に支持している。

該トロリーホイール31はガイドレール49に沿って上下
し、カウンターローラ28・29とガイドレール33・48に沿
って昇降する。

このようにチェーン支持レール30・32とガイドレール
33・48と、ガイドレール49は、それぞれ太陽軌道円弧レ
ール20に固定されており、トロリー体27が、太陽軌道円
弧レール20から大きく離れずに昇降すべく構成してい
る。

また太陽軌道円弧レール20の一方には前述の如くトロ
リーホイール31が配置されており、他方には太陽軌道円
弧レール20に沿って配置された動力線から、人工太陽Ｓ
を照明するための電力を得る為の集電ブラシ機構37が構
成されている。

以上の如く構成したトロリー体27を昇降する為の、人
工太陽駆動機構35が、太陽軌道円弧レール20の下端に配
置されており、コンピュータにより制御された正逆点駆
動モーターにより駆動されている。

そして太陽駆動円弧レール20の上端にはテークアップ
機構36が配置されている。

第４図において示す如く、天空中心位置に配置した照
射ユニットU1が１個であり、人工太陽通過間隙10を構成
することが出来ないので、該部分を回避すべく支持アー
ム34とトロリー体27の中心を、照射ユニットU1の中心よ
り偏心させている。そして天空の中心では、照射ユニッ
トU1と人工太陽Ｓが中心を一致して重複すべく構成して
いる。

該構成により、トロリー体27は地平線レベルＬ−Ｌよ
り下まで下降し、天空中心まで至らない前までしか昇降
出来ないのであるが、人工太陽Ｓ自体は、丁度地平線レ
ベルＬ−Ｌの線から天空中心まで90度を回動することが
出来るのである。

またトロリー体27と支持アーム34との間に摺動杆48と
スライド軸受38により構成した、人工太陽Ｓの摺動可能
部分が構成されている。

該スライド軸受38があることにより、人工太陽通過間
隙10に凹凸があっても、支持アーム34がこれを回避して
昇降することが出来るのである。

第６図・第７図・第８図において、人工太陽Ｓを構成す
る太陽反射鏡47と太陽光源46と光源支持杆45の構成につ
いて説明する。

人工太陽Ｓは住宅模型Ｈに向かって平行な光線を照射
する必要があり、また住宅模型Ｈの全体に平行太陽光を
照射する為には、太陽反射鏡47が大径である必要がある
のである。該太陽反射鏡47の大きさが、回転模型台14に
上に載置可能な住宅模型Ｈの大きさを決定するのであ
る。

しかし、太陽光源46が発光した光源を太陽反射鏡47に
より反射して住宅模型Ｈの方向に照射するのであるか
ら、太陽光源46とランプケース44の部分は出来るだけ小
さくなければ、大きな影が発生するのである。

このように太陽光源46とランプケース44は小さく、太
陽反射鏡47は大きく、光源支持杆45は無い方が良いとい
う要望があるので、構成が困難となるのである。

第８図に示す如く、丁度焦点位置に配置した太陽光源
16から、太陽反射鏡47の前面に光線が至り、完全に太陽
反射鏡47により反射して、太陽反射鏡47の径いっぱいの
平行光が照射されることが重要であるので、それ以外に
太陽反射鏡47の外側にこぼれる構成は遮蔽する必要があ
るのである。この為に、ランプケース44と太陽光源46を
光源支持杆45に対して前後に調節可能とする必要がある
のである。

本発明においては、ランプケース44を内外のケース44
aと44bに分割し、外ケース44bは光源支持杆45に固定
し、内ケース44aを太陽光源46のソケット取付板51と固
定し、該内ケース44aを、外ケース44bに対して前後摺動
可能としたものである。

また該ランプケース44の内部には、太陽光源46から大
量の発熱があり、この発熱を放熱する為の放熱孔53がソ
ケット取付板51に開口されている。該放熱孔53からの太
陽光源46のもれた光線がランプケース44の内側より洩れ
ないように、しかし、ランプケース44からの放熱出来る
ように、ランプケース44の外ケース44bの住宅模型Ｈ側
底部に、放熱孔53の径よりも小径の放熱孔44cを開口し
ているのである。

太陽反射鏡47の支持板52の外周位置に、取って60が付
設されており、人工太陽Ｓを外した場合に保持可能とし
ている。

（ヘ）発明の効果本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を
奏するものである。

請求項（１）の如く構成したので、ランプケース44の
端部から洩れて、太陽反射鏡47により発射されない光線
がある場合には、この照射光線が人工天空に至り、輝度
を狂わしてしまうのである。

本発明は、ランプケース44の内ケース44aと太陽反射
鏡47の端部との関係位置を変更することにより、太陽反
射鏡47で反射しない光を遮蔽することが出来るのであ
る。

また該ランプケース44の位置と、太陽反射鏡47の関係
位置が狂った場合に発生する照射光線のハレーションを
無くすべく、太陽光源46の位置を正確な位置に調節する
ことが出来るのである。

請求項（２）の如く構成したので、太陽光源46より発
生する発熱をランプケース44の太陽反射鏡47と反対側に
逃がすことが出来るが、該太陽光源46から放熱孔53によ
って洩れた光線は、住宅模型Ｈに至らないようにするこ
とが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の天空輝度分布のシミュレーション装
置の中心線０−０断面側面図、第２図は天空ドームＤに
於ける中心線０−０の位置と照射ユニットＵの配置を示
す下面図、第３図は演出用スポットライト11と人工太陽
Ｓの位置を示す平面図、第４図は人工太陽Ｓの支持機構
の側面図、第５図は太陽軌道円弧レール20とトロリー体
27の部分の平面図、第６図は人工太陽Ｓの側面断面図、
第７図は太陽反射鏡48の支持板52の側面図、第８図は太
陽光源46からの構成の太陽反射鏡47による反射状態を示
す側面図である。Ｄ……天空ドームＵ……照射ユニットＨ……住宅模型Ｍ……人工太陽駆動装置Ｓ……人工太陽 44……ランプケース 44a……内ケース 44b……外ケース 44c……放熱孔 45……光源支持杆 46……太陽光源 47……太陽反射鏡 51……ソケット取付板 53……放熱孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G09B 27/00 G09B 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】天空ドームＤの内部に複数の照射ユニット
Ｕを配列し人工天空とし、東西に分ける中心線０−０上
に照射ユニットＵの間に人工太陽通過間隙10を構成し、
天空ドームＤの外側に配置した太陽軌道円弧レール20に
沿って昇降するトロリー体27より、該人工太陽通過間隙
10を通過する支持アーム34を突出し、内部先端に人工太
陽Ｓを固設すると共に、人工太陽Ｓを太陽反射鏡47と太
陽光源46と光源支持杆45により構成し、該光源支持杆45
により太陽反射鏡47の焦点位置に配置したランプケース
44により、太陽光源46を前後に調節可能としたことを特
徴とする人工天空の太陽平行光発生装置。
【請求項２】請求項（１）記載のランプケース44内に、
前後摺動自在にソケット取付板51を設け、該ソケット取
付板51に太陽光源46からの発生熱を放出する放熱孔53を
設けたことを特徴とする人工天空の太陽平行光発生装
置。