JPH04121778A

JPH04121778A - 人工天空の太陽平行光発生装置

Info

Publication number: JPH04121778A
Application number: JP24365390A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Murakami; 元彦村上; Masaaki Daimon; 大門　昌昭; Yumiko Kawasaki; 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: 1992-04-22
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JP2856875B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｆ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で、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−ムＤの内部に複数の照射二ニア）Ｌｌを配列し
人工天空とし、東西を分ける中心線Ｏ−０上で照射ユニ
ソｌ−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
て昇降するトロリ一体２７より、該人工太陽通過間隙１
０をｉ！ｌ遇する支持アーム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、トロリ一体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Ｏ−Ｏ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
一体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内に照射ユニソｌ−Ｕと人工太陽Ｓが配置され
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
ソ）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台の照射ユニソ）ＬＪを制御している。該照
射ユニットし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、１ｍ
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つの照射ユニソ）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Ｏ−０が天空ド
ームＤの中心位置を示しており、該中心線Ｏ−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ｇｏ−ｏを中心に左右対称に照射ユニソ
）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００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４
５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ｔ、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Ｏ
−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
イトアンプし、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７
）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−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、−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、−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１
４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、トロリ一体２７が固定されている。

該トロリ一体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、トロリ一体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＜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３
７が構成されている。

以上の如く構成したトロリ一体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
無駆動モーターにより駆動されている。

そして太陽軌道円弧レール２０の上端にはテークアツプ
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７　トＵ　１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とトロリ一体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）Ｕｌ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、トロリ一体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、人工大Ｉｓ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。

またトロリ一体２７と支持アーム３４との間に摺動杆４
８とスライド軸受３８により構成した、人工太ＱＳ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１
４に上に載置可能な住宅模型Ｈの大きさを決定するので
るある。

しかし、太陽光源４６が発光した光線を太陽反射鏡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４
６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
ば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４
４ａと４４ｂに分割し、外ケース４４ｂは光源支持杆４
５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４
４ｂ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４
４ｂ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。

（へ）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−Ｏ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
ＱＳ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
一体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。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

Claims

【特許請求の範囲】

（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、東西を分ける中心線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
節可能としたことを特徴とする人工天空の太陽平行光発
生装置。
（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。