JPH0772785A - 建物の太陽光線照射位置を測定するシュミレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 季節や時間によって太陽光線が建物を照射す
る状態が変化するのを明確に、わかりやすく測定する。 【構成】 セット位置に配設される建物模型１に、疑似
の太陽光線を照射する光源２と、セット位置に配設され
る建物模型１に対応する位置に光源２を移動させ、ある
いは、反射鏡５を介して光ビームを建物模型１に照射す
る光源２の光ビーム照射方向を変更する移動手段３と、
移動手段３を制御して光源２の位置まはた光ビームの照
射方向、季節と時間に対応して変更する制御手段４とを
備える。光源２が建物模型１に光線を照射し、建物模型
１の日陰とひなたとを観察して建物の太陽光線照射位置
を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、季節や時間によって、
現実に構築される建物の太陽光線の照射位置が変化する
状態をシュミレーションする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物は、季節や時間によって太陽光線が
入射する状態が変化する。冬期は太陽が低くなり、夏期
は太陽が高くなる。このため、冬期は建物の内部まで太
陽光線は照射し、夏期は太陽光線は建物の内部まで照射
しない。太陽光線が室内を照射する位置は、季節のみで
なく、建物のひさしや屋根の形状、あるいは、建物の周
囲にある木や隣接する建物の高さや形状によっても変化
する。また、太陽は東から出て西に沈むので、時間によ
っても太陽光線の照射位置は変化する。さらに、建物を
構築する緯度によっても、太陽光線の照射位置が変化す
る。赤道に近付くと太陽は高くなり、北極や南極に近付
くと太陽は低くなる。

【０００３】このように、建物を照射する太陽光線の入
射角と方向とは、種々の要因で複雑に変化する。したが
って、現実に構築される建物が、いつどの角度から太陽
光線に照射されるかを正確に計算するのは相当に難しい
ことである。それは、図面を使用して、平面的に太陽光
線の入射を計算するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図面を使用して太陽光
線の入射位置を計算する方式は、建物の位置を特定し、
また、太陽光線が建物を照射する時間と季節を特定する
と、太陽に照射される位置を計算できる。しかしなが
ら、この方式は、３次元的に、太陽光線に照射される位
置をシュミレーションすることができない。また、時間
とともに太陽が移動すると、建物のどの位置が太陽に照
射されるようになり、また、照射されなくなるかを明確
に表示することが難しい。さらに、建物のひさしや屋根
の形状を変更し、また、窓の大きさや形状を変更する
と、季節と時間によって太陽光線がどこまで入射するか
をシュミレーションするのが難しい。

【０００５】建物を構築するときに、夏期と冬期に、時
間と共に、太陽光線の照射部分がどのように変化するか
を正確に知ることは非常に大切なことである。とくに、
建物を設計する段階で、建物に入居する者が太陽光線の
入射位置を正確に知ることが大切である。従来は、建物
の設計図を書き、図面から太陽光線の入射位置を計算し
ている。平面的な図面を見て、ひさしや屋根の形状を変
更し、あるいは、窓の位置を変更して、太陽光線の入射
位置が、季節と時間によってどのように変化するかを立
体的に判断することは極めて難しいことである。このた
め、太陽光線の入射位置を調整するために、設計図面を
変更して、建物を最適な環境とするのは手間がかかるこ
とである。すなわち、従来のものは、建物を設計して太
陽光線の位置を計算することはできても、太陽光線の入
射位置から建物の形状を変更することが簡単にできない
欠点がある。とくに、太陽光線の入射位置に、立体的に
時間と共にどのように変化するかを、判りやすく表示す
ることが極めて難しい欠点がある。

【０００６】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単
かつ容易に、しかも極めてわかりやすいように、季節や
時間によって太陽光線が建物を照射する状態を表示でき
る建物の太陽光線照射位置を測定するシュミレーション
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の建物の太陽光線
照射位置を測定するシュミレーション装置は、前述の目
的を達成するために下記の構成を備える。シュミレーシ
ョン装置は、セット位置に配設される建物模型１に、疑
似の太陽光線を照射する点光源２と、セット位置に配設
される建物模型１に太陽光線を照射する点光源２を移動
させる移動手段３と、点光源２の移動位置を、季節と時
間とに対応して演算し、この演算結果で移動手段３を制
御して点光源２を季節と時間に対応した位置に移動させ
る制御手段４とを備える。点光源２が季節と時間に対応
した位置に移動して建物模型１に光線を照射し、建物模
型１の日陰とひなたとを観察して建物の太陽光線の照射
位置を測定するように構成されている。

【０００８】さらに、本発明の請求項２に記載されるシ
ュミレーション装置は、反射鏡５を使用して、光源２が
建物模型１を照射する位置を調整する。このシュミレー
ション装置は、セット位置に配設される建物模型１に、
疑似の太陽光線に相当する光ビームを照射する光源２
と、この光源２から照射される光ビームを反射する反射
鏡５と、反射鏡５に光ビームを照射する光源２の照射角
を変化させる移動手段３と、光源２の光ビームの季節と
時間とに対応した照射角を演算し、演算結果で移動手段
３を制御して、光源２を季節と時間に対応した照射角に
移動させる制御手段４とを備える。光源２の光ビーム
が、反射鏡５を介して建物模型１を照射し、季節と時間
に対応して、建物模型１の日陰とひなたとを観察して建
物の太陽光線の照射位置を測定する。

【０００９】

【作用】本発明の建物の太陽光線照射位置を測定するシ
ュミレーション装置は、建物模型１に、太陽光線と同じ
方向から光を照射する。建物模型１に疑似の太陽光線を
照射する光源２は、制御手段４によって、季節や時間を
関数として光線の照射位置や方向を制御している。光源
２から照射される光は、建物模型１に陰とひなたを投影
する。季節と時間によって光源２の位置や方向が変化す
ると、建物模型１にできる陰とひなたの位置が変化す
る。また、建物模型１のひさしや屋根の形状を変更し、
あるいは窓の位置や大きさを変更すると、建物模型１に
できる日陰とひなたとが変化する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための建物の太陽光線照射位置を測定する
シュミレーション装置を例示するものであって、本発明
は、シュミレーション装置を下記のものに特定するもの
でない。

【００１１】図１に示す建物の太陽光線照射位置を測定
するシュミレーション装置は、点光源２と、移動手段３
と、制御手段４とを備える。

【００１２】点光源２は、陰を明瞭にするために、発光
部分の小さい電球や発光ダイオードが使用される。発光
面積の大きい点光源２が建物模型１を照射すると、屋根
やひさしでできる日陰とひなたの境界が不明瞭になる。
理想的な点光源２は、発光面積が点に近い光源２であ
る。発光ダイオードは、ほとんど点に近い局部で発光す
るので、面積が小さいことからすれば、理想的な光源２
である。ただ、発光ダイオードは、電球に比較して輝度
が低い。したがって、発光ダイオードを点光源２に使用
したシュミレーション装置は、使用するときに外部を暗
くすることによって、陰とひなたを明確に区別すること
ができる。

【００１３】輝度の低い発光ダイオードは、光を集束し
て光ビームとして照射することによって、照射部分の輝
度を高くできる。光ビームを照射する発光ダイオード
は、光ビームが建物模型１を照射するように、発光方向
を調整する。さらに、点光源２に発光ダイオードを使用
すると、赤、緑、青の発光色とすることによって、発光
ダイオードからの光を外部の光と区別して、陰とひなた
とを明確に区別できる特長がある。

【００１４】点光源２には、発光ダイオードに代わっ
て、小さいフィラメントで高い輝度のハロゲンランプを
使用することもできる。この電球は、発光輝度を極めて
高くできると共に、発光面積を小さくして、建物模型１
に明瞭に日陰とひなたとを区別できる。

【００１５】図１の移動手段３は、先端に点光源２を装
着する２本のアーム３Ａと、アーム３Ａの下端を傾動で
きるように連結する回転台３Ｂと、２本のアーム３Ａの
連結部分を折曲し、回転台３Ｂに連結されたアーム３Ａ
を傾動させ、さらに、回転台３Ｂを回転させる駆動部材
（図示せず）とを備える。２本のアーム３Ａは、連結部
分を折曲し、回転に連結されたアーム３Ａを傾動させ、
さらに回転台３Ｂを回転させることによって、先端の点
光源２を、立体的に所定の位置に移動させることができ
る。

【００１６】２本のアーム３Ａは、できる限り長く設計
される。それは、点光源２をできる限り建物模型１から
遠く離して、部分的に発生する位置の誤差を少なくする
ためである。現実の太陽は、ほとんど無限遠点に近いと
ころから建物を照射する。したがって、実際の太陽と同
じ条件に近付けるためには、点光源２を建物模型１から
できる限り遠くするのがよい。ただ、建物模型１は現実
の建物に比較して相当に小さく製作される。したがっ
て、点光源２は、無限遠点に配設しなくても、１本のア
ーム３Ａの全長を、３０ｃｍ以上として、ほとんど誤差
が問題にならないシュミレーション装置とすることがで
きる。

【００１７】図に示す移動手段３は、２本のアーム３Ａ
を折曲できるように連結した構造をしている。この構造
の移動手段３は、全体の構造を簡素化して、点光源２を
立体的に移動できる。ただ、本発明のシュミレーション
装置は、移動手段をこの構造に特定しない。移動手段に
は、点光源を立体的に移動できる全ての構造、たとえ
ば、図示しないが、光源を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向に
移動する構造等が使用できる。

【００１８】移動手段３を制御して点光源２を所定の位
置に移動させる制御手段４は、季節と時間と緯度から点
光源２の位置を演算する演算回路４Ａを備える。さら
に、図に示す制御手段４は、演算回路４Ａに入力手段４
Ｂを連結している。入力手段４Ｂは、季節、すなわち月
日と、時間と、緯度とを入力するもので、テンキーと、
切換スイッチとを備えている。入力手段４Ｂは、テンキ
ーと切換スイッチとを操作して、月日と、時間と、緯度
とを入力する。

【００１９】演算回路４Ａは、入力手段４Ｂから入力さ
れる情報を演算して、点光源２の位置を計算するマイク
ロコンピューターを内蔵している。マイクロコンピュー
ターは、入力された季節と時間と緯度から点光源２の位
置を演算する。すなわち、マイクロコンピューターは、
セット位置に配設された建物模型１を、疑似の太陽光線
である点光源２が照射して、入力された年月日と、時間
と、緯度から、点光源２が太陽と同じ位置から建物模型
１を照射する位置を演算する。たとえば、入力手段４Ｂ
に、７月６日、午後１２時、北緯３４度（徳島）と入力
すると、演算回路４Ａであるマイクロコンピューター
は、太陽に対応する点光源２の位置を演算する。マイク
ロコンピューターは、建物模型１を配設するセット位置
を基準として、点光源２の位置を演算する。演算結果か
ら、制御手段４が移動手段３を制御し、点光源２を太陽
と同じ位置、正確には、太陽が建物模型１のセット位置
を照射するのと同じ位置に点光源２を移動させる。

【００２０】入力手段４Ｂの「１日」の切換スイッチが
押されると、演算回路４Ａのマイクロコンピューター
は、１日に太陽が移動する軌跡を演算し、朝の日の出か
ら、夕方の日没までゆっくりと点光源２を移動させて、
建物模型１の日陰と、ひなたとがどのように変化するか
を明示する。

【００２１】さらに、入力手段４Ｂの「１年」の切換ス
イッチが押されると、演算回路４Ａであるマイクロコン
ピューターは、例えば、毎月の日の出から日没までの点
光源２の位置を演算する。制御手段４は、演算結果によ
って移動手段３を制御し、点光源２を１月から順番に１
２月まで１２往復させて、各月における太陽の位置に移
動させる。この構造のシュミレーション装置は、季節と
時間とを入力する必要がない。したがって、入力手段４
Ｂを省略して、点光源２を１年の太陽の位置に移動させ
ることができる。この場合、緯度を日本の中心、あるい
は最も多く使用される東京の緯度にセットするとによっ
て、比較的誤差を少なくして使用できる。

【００２２】このように、１年の太陽位置に点光源２を
順番に移動させるシュミレーション装置は、制御手段４
にモニタ６を接続する。モニタ６は、点光源２があると
きの月日と時間とを表示する。この構造のシュミレーシ
ョン装置は、点光源２が移動するときの季節と時間が明
確になるので、便利に使用できる。

【００２３】さらに、図２に示すシュミレーション装置
は、セット位置に配設される建物模型１に、疑似の太陽
光線に相当する光ビームを照射する光源２と、この光源
２から照射される光ビームを反射する反射鏡５と、反射
鏡５に光ビームを照射する光源２の照射角を変化させる
移動手段３と、光源２の光ビームの照射方向を演算し、
移動手段３を制御して光源２を季節と時間に対応した照
射角に移動させる制御手段４とを備える。

【００２４】光源２は、集束した光ビームを発光するた
めに、前面にレンズを有する発光ダイオードやハロゲン
ランプ、あるいは、背面に光を集束する凹面鏡を配設し
たハロゲンランプが使用される。光源２は、建物模型１
の近傍に位置して、光ビームの照射角を自由に変更でき
るように配設される。建物模型１の近傍にある光源２
は、球面状の反射鏡５で光を反射して、建物模型１を照
射する。

【００２５】反射鏡５は内面で光ビームを反射する球面
状をしている。反射鏡５は、光ビームを、建物模型１に
東、南、西の方向から照射でき、また水平ないし真上か
らも照射できるように、球を１／４に分割した形状をし
ている。球面の反射鏡５は、建物模型１に対して東、
南、西の方向に位置して配設される。

【００２６】移動手段３は、光源２を水平面内で回動さ
せ、また、垂直面内で傾動させて、光ビームの照射方向
を調整する。光源２が水平面内で回動されると、光ビー
ムが建物模型１を照射する方角が、東から西に変化す
る。また、光源２が垂直面内で傾動されると、建物模型
１を照射する上下方向の角度、すなわち太陽の高さが変
化する。

【００２７】制御手段４は、演算回路４Ａを内蔵し、こ
の演算回路４Ａでもって、季節と時間と緯度から、光源
２の光ビーム照射方向を演算する。演算回路４Ａには入
力手段４Ｂを連結し、入力手段４Ｂから、季節を表す月
日と、時間と、緯度とを入力する。

【００２８】演算回路４Ａは、入力手段４Ｂから入力さ
れる情報を演算するマイクロコンピューターを内蔵す
る。マイクロコンピューターは、入力された季節と時間
と緯度から光源２の光ビーム照射方向を演算する。すな
わち、マイクロコンピューターは、セット位置に配設さ
れた建物模型１を、疑似の太陽光線である光ビームで照
射して、入力された年月日と、時間と、緯度から、光ビ
ームが太陽と同じ位置から建物模型１を照射する照射角
を演算する。マイクロコンピューターは、建物模型１を
配設するセット位置を基準として、光源２の光ビーム照
射角を演算する。演算結果から、制御手段４が移動手段
３を制御し、光源２の光ビーム照射方向を太陽と同じ角
度、正確には、太陽が建物模型１のセット位置を照射す
るのと同じ角度に光源２の光ビーム照射角を移動させ
る。

【００２９】図２と図３に示すシュミレーション装置
も、図１に示す装置と同じように、入力手段４Ｂの「１
日」の切換スイッチを押して、朝の日の出から、夕方の
日没までゆっくりと光源２の光ビーム照射角を移動させ
て、建物模型１の日陰と、ひなたとがどのように変化す
るかを明示することもできる。また、入力手段４Ｂの
「１年」の切換スイッチを押して、光源２の光ビーム照
射方向を、１月から順番に１２月まで１２変化させて、
各月における太陽の位置に光ビームを照射できる。

【００３０】図１ないし図３に示すシュミレーション装
置は、点光源２の位置を変更し、あるいは、光ビームの
照射方向を変更するとともに、光源２の発光強度を変更
することもできる。朝日と夕日は、光源２の発光強度を
弱くし、昼間は光源２の発光強度を強くすると、現実の
太陽光線により近似する状態で、建物模型１を照射でき
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の建物の太陽光線照射位置を測定
するシュミレーション装置は、季節や時間によって、建
物が太陽にどのように照射されるかを、立体的に明確に
表示することができる。とくに、朝、昼、夕方と太陽が
時間とともに移動し、また、春夏秋冬の太陽の位置の変
化にも、建物のどの部分に陰ができ、また、どの部分が
ひなたになるかを明確に表示できる特長がある。このた
め、本発明のシュミレーション装置を使用すると、冬期
には、何時から何時まで太陽光線を室内の必要な部分に
照射させて暖かい生活空間にできるかが簡単に、しかも
明確に測定できる。さらに、夏期には、何時か何時まで
は室内のどの部分を日陰とし涼しい生活空間とするかも
簡単に測定できる。さらにまた、夏期に西日が差し込む
のを防止するために、ひさしや屋根の形状を変更し、さ
らに窓の位置や形状を調整し、また、建物の西のどの位
置に木等を植えて西日をどのように遮ることができるか
が、極めて簡単に、しかも明確に判断できる特長があ
る。とくに、本発明のシュミレーション装置は、建物を
設計して日陰やひなたを計算するのではなく、日陰やひ
なたを好ましい状態に制御するために、建物のどの部分
をどのように設計変更すればよいかが極めて簡単に判定
でき、しかも、その状態を現実の建物に極めて近い状態
で表示できるので、建築の専門家はいうにおよばず、建
物を発注する素人も、簡単かつ容易に、しかも正確に太
陽の影響を判定できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシュミレーション装置
の斜視図

【図２】本発明の他の実施例を示すシュミレーション装
置の水平断面図

【図３】図２に示すシュミレーション装置の垂直断面図

【符号の説明】

１…建物模型 ２…光源 ３…移動手段 ３Ａ…アーム ３Ｂ…回転台 ４…制御手段 ４Ａ…演算回路 ４Ｂ…入力手
段 ５…反射鏡 ６…モニタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セット位置に配設される建物模型(1)
   に、疑似の太陽光線を照射する点光源(2)と、セット位
   置に配設される建物模型(1)に対応する位置に点光源(2)
   を移動させる移動手段(3)と、前記の点光源(2)の季節と
   時間とに対応した位置を演算し、前記の移動手段(3)を
   制御して点光源(2)を季節と時間に対応した位置に移動
   させる制御手段(4)とを備え、点光源(2)が建物模型(1)
   に光線を照射し、建物模型(1)の日陰とひなたとを観察
   して建物の太陽光線照射位置を測定するシュミレーショ
   ン装置。
2. 【請求項２】 セット位置に配設される建物模型(1)
   に、疑似の太陽光線に相当する光ビームを照射する光源
   (2)と、この光源(2)から照射される光ビームを反射する
   反射鏡(5)と、反射鏡(5)に光ビームを照射する光源(2)
   の照射角を変化させる移動手段(3)と、前記の光源(2)の
   光ビームの季節と時間とに対応した照射角を演算し、前
   記の移動手段(3)を制御して光源(2)を季節と時間に対応
   した照射角に移動させる制御手段(4)とを備え、光源(2)
   が反射鏡(5)を介して建物模型(1)に光線を照射し、建物
   模型(1)の日陰とひなたとを観察して建物の太陽光線照
   射位置を測定するシュミレーション装置。