JPS6053911B2 - 太陽輻射の効果を表示する計算器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、その効果を定める種々のパラメータにより、
表面、主として建物の正面の太陽光線の効果を表示する
補助装置に関する。

所与の表面（またはガラス面の背後）への太陽光線は、
加熱効果を生じ、これは、建物の加熱／換気／太陽遮蔽
のシステムが作用するときに考慮されねばならないが、
光線それ自体は、室内への好ましくない直接太陽光線を
阻止する如く適当に構成された日除けを必要とし得る。
所与の面への加熱効果と、太陽光線の方向との両者は、
幾つかのパラメータに依存する。

１地理学的緯度 ２正面の表面の地理学的方向 ３ 一年の日附 ４ 一日の時間 更に他のパラメータは、表面の傾斜であるが、こ）では
、一般に垂直面が問題にされるものと仮定するが、傾斜
面に対する説明は、下記に記述する。

この関連する計算奇容易にする如く、多くの作表が考究
され、その各々は、総てが前記４つのパラメータの１つ
に基づき、正面の単位面積当りの太陽熱の発生または日
除け構造に対する設計条件のいづれかの項目における他
のパラメータ間の関係を示す幾つかの数表を有している
が、前記パラメータの任意の組合わせによる夫々の効果
の詳細図を読取るには、殆んど無限の数の数表を随意に
使用し得るのが必要なことが認められる。

本発明の主目的は、前記パラメータの任意の組合わせに
より太陽光線の関係特性（熱の発生および／または方向
）を迅速に見出すことを使用者に可能にする簡単な計算
器を提供することであり、本発明によると、読取り領域
と、該領域上に延びていて正面の配置方向を示す等間隔
の調節目盛に沿い該領域に対して直線的に変位可能な板
スライドを変位可能に保持する案内装置とを有する基板
を備え、該板スライドが、それ自体特定の緯度範囲を表
示すると共に、座標システムで一日の種々の時間と、一
年の種々な季節または日とを夫々表示する相互に交差す
る曲線の対応する特定の曲線システムを印刷して有し、
従つて、前記板スライドの変位方向、こ）では前記座標
システムの縦座標として規定する方向に見る交点の位置
が、前記調節目盛と同一の等間隔目盛による太陽の方位
角に関し、前記座標システムの横座標方向、即ち、前記
板スライドの変位方向に交差する方向での前記交点の位
置が、太陽高度の関数に関し、、前記読取り領域が、前
記板スライドの任意の特性位置における任意の前記交点
の位置で規定される輻射の関係効果に関する記号を備え
る如く構成される計算器が提供される。

実際上、板スライドの曲線システムが、地理学的緯度に
関するとき、かなりな寸法の地理学的領域、例えば、２
乃至５度の緯度の範囲内の領域に関して計算する如く特
定のスライドを使用すれば充分であるが、その他の緯度
に対しては、適合する如く構成されたこれ等の前記曲線
システムを有する同様な夫々の板スライドを使用し得る
。関係する板スライドが透明であり、問題の正面または
その他の表面の配置方向に対応する位置に調節されると
き、日／時間の組合わせを示す前記曲線システムの各点
は、基板の読取り領域の座標システムで良好に規定され
る位置を占め、このシステムでは（可視的であるかまた
は否かのいづれでも）、その点の縦座標は、正面に対す
る太陽方位、即ち、板スライドの設定で与えられる正面
方向で補正された曲線システムで規定される絶対方位を
表示し、その点の横座標は、太陽高度を表示する。

これ等の２つのパラメータ、即ち、太陽高度と、相対的
太陽方位とは、正面への加熱効果と、遮蔽効果との両者
を定め、従つて、読取り領域は、直接的な態様か、また
は別のスライドの指標によるかのいづれかで関係値を示
す如く表示され、別のスライドは、選定された点に一致
する指標を形成する如く可動てあり、これにより、別個
の目盛上に関係値が示される。加熱効果ないし熱伝達に
関する限り、規定された種々の程度の加熱効果、例えば
、２重ガラス窓の単位面積を通る熱伝達を示す曲線を有
する印刷された曲線システムを読取り領域に設ければ通
常全く充分である。

この曲線は、読取り領域に装着される交換可能なキャリ
ヤに印刷してもよく、これにより、表示曲線システムは
、日が当たる表面の任意の特定の特性に適合する如く構
成され、更に、表面の任意の傾斜、例えば、太陽熱収集
パネルに適合する如く構成される。本発明の重要な側面
は、日除け装置の詳細を計算する他のスライド装置に関
連する板スライドと前記基部との使用である。

通常、外側で窓の上に装着される日除け構造は、窓の高
さと、一年の任意の日の任意の時間に日除けしようとす
る窓の高さの比率との知識に基づき、一年の総ての田こ
おける最適の遮蔽間の好ましい妥協による張出し長さに
より構成されねばならない。この点での重要な値は、陰
の傾斜、即ち、太陽の中心を含む面の傾斜と、正面の水
平線とである。また、この計算は、太陽の高度と、方位
との日附と時間とによる変化に関する数表に基づき得る
が、実施するのが困難である。本発明に関連して、スラ
イドの前記曲線システムは、前記読取り領域に位置し指
標を有する表示スライドが、日除けに関する限り勿論主
要なパラメータである太陽高度に基づく計算尺計算を可
能にする様に横座標の方向に変位可能な如く、横座標の
対数変形により構成可能なことが判明した。

しかしながら、太陽高度に基づく陰の計算は、太陽が正
面に対して垂直なときにのみ正しく、一般に、関係係数
は、上述の陰の傾斜である。太陽の任意の所与の高度に
対する陰の傾斜は、正面方向（正面の垂直線の水平方向
）からの相対方位の角度偏向で変化し、本発明の非常に
重要な特徴によると、前記指標は、スライドが太陽の高
度ではなく陰の傾斜に直接関連して設定される如く、前
記偏向により表示スライドの位置を修正する様に作用す
る任意の縦座標による任意の点における曲線でもよい。
この理由により、陰の傾斜自体を示す計算器の如何なる
必要性もなく、日除け構造の遮蔽効果に関する値の直接
の計算ないし読取りを可能にする別の計算尺要素を表示
スライドに組合わせることが可能である。従つて、この
計算器は、全体が計算尺特性のものであり、従つて、幾
つかのパラメータの任意の１つの変更の効果を測定する
のが非常に容易である。本発明のその他の特徴と、詳細
とは、添附図面を参照する下記の説明によつて明瞭にな
る。

第１図に示す如く、本発明の好適実施例による計算器は
、長手方向溝６を有する底部片４と、透明な材料で板状
溝スライド１２を摺動自在に収容する横溝１０を有し透
明材料で作られる上部片８とで形成される基部２を備え
る多重計算尺てあノる。溝６内には、部品４，８が組立
てられたとき、長手方向スロット１６を有する表示スラ
イド１４を収容可能であり、スロット１６内には、他の
スライド２２を収容する溝２０を備える別ののスライド
１８が摺動自在に収容される。横スライド１２には、第
２図に更に明瞭に示され、一年の種々な日を記録して表
示するほ〜半円形ないし拠物線の曲線Ａの第１組と、一
日の種々な時間を記録して表示し曲線Ａに交差する曲線
Ｂの第２組とを有する曲線のシステムが印刷されている
。

更に、スライド１２は、基部２の指標Ｐ１に協働する目
盛ａをその左端縁に沿つて有し、目盛ａは、正面の配置
方向、即ち、正面に垂直な直線の水平方向に関する。図
示の如く、目盛範囲は西から南を通つて東までである。
スライド１２自体は、曲線Ａ，Ｂが属する地理学的緯度
の表示Ｍの記録を有し、即ち、別個のスライドは、他の
緯度ないし緯度範囲に対して使用し得る。関係するスラ
イド１２、例えば北緯５６他を示すスライドが溝１０に
挿入され、目盛ａと指標ないし矢印Ｐ１とで与えられる
様な正しい位置に調節されるとき、残りの２つの基本的
パラメータは、曲線Ａ，Ｂの組で限定され、関係する曲
線間の交点は、基部に対するその位置により、総ての４
つのパラメータの特定の組合わせを示し得る。

一例として第２図では点Ｑが印されており、点Ｑは、６
月２１日と、３月２１日または９月２１日のいづれかと
の中間、即ち、ほＳ゛５月６日または８月６日の午前１
時における北緯５６月の２００はに面する正面に対する
太陽位置を示す。勿論、この曲線システムは、更に正確
に下記において詳細に説明する。スライド１２の面は、
縦座標としての目盛ａと、横座標としての横中央線Ｓ″
とを有する座標システムと見做し得る。縦座標は、南方
位に位置するＳ″軸を有し等距離の目盛を有する太陽の
方位を示し、横座標は、印刷する必要のない対数目盛に
おける太陽の高度を示す。曲線システムＢでは、横座標
Ｓ″に一致する中央線は、正午に相当し、全体の曲線シ
ステムＡ，Ｂは、該中央線を中心にほＳ゛対称的である
。このシステムの各点は、その点の横座標を定める特定
の高度の太陽位置と、縦座標目盛ａの目盛に完全に依存
するこの点に縦座標を定める特定の天文学的方位とを示
す。板スライド１２が完全な南正面の方向へ設定される
とき、対称線Ｓ″は、ほＳ゛透明な板スライド１２の下
の基板における読取り領域の横中央線Ｓに位置する指標
Ｐ１に一致する。スライド位置の調節は、曲線の点の横
座標位置に影響しないが、南以外の正面の方向の調節は
、曲線システムが直線Ｓを中心に非対称になるものであ
り、直線Ｓは、基板の前記読取り領域の対応する座標シ
ステムの固定された横座標軸を形成する。板スライド１
２を南位置Ｓから任意の他の位置へ移動することにより
、Ｓ直線から数えられる総ての縦座標は、スライドの移
動によつて減少または増大し、これは、座標システムＳ
，ａの縦座標が、問題の正面に対し太陽の相対方位を示
す如く調節されることになり、正面の太陽効果を計算す
るのに重要なのは、勿論、この相対方位である。別の曲
線システムＣは、スライド１２を通して見得る如く、基
部２の前記読取り領域に印刷される。

システムＣは、曲線システムＡ，Ｂの各点、従つて、前
記４つの主要パラメータの各組に対する太陽光線の加熱
効果を読取る得る如く参照基準を形成する様に構成され
る。一般に、曲線Ｃは、直線Ｓを中心に密接して対称的
であり、その各々は、特定の値のキロジュール／イ／ｒ
を示し、これ等は、これに対応して記録されてもよいが
、第２図では、基部２の左端の上部に示される符号１一
５を有している。曲線Ｃの各点は、太陽の高度と相対方
位との特定の組合わせで得られる加熱効果を示し、該組
合わせが、４つのパラメータのどの組で行われたかには
関係がない。この曲線は、好ましくは、正面の窓部分の
単位面積を通る太陽光線による内部の熱発生に関する。
実例により、点Ｑは、約１７００キロジュール／イ（こ
の数字は真正なものではない）の熱の発生を示すことが
明瞭である。問題の日では、熱の発生は、ほＳ゛午前１
１“時に最大に達することが認められる。１満における
最大は、正面に直面しているときのみ生じる。

第３図は、第１図のスライド１４の代りに基部の溝６へ
挿入可能な補助板スライド２４を示す。スライド２４は
、その各々が板スライド１２の下に設置可能であり各々
が夫々曲線システムＣｌ，Ｃ２を有する２つの矩形二次
領域Ｆｌ，Ｆ２を備え、システムＣｌ，Ｃ２の所定のシ
ステムは、読取り基準としてシステムＣに取換え得る。
各二次領域は、印刷された情報その他により、三重窓を
介する熱伝達または特定材料の表面における加熱効果の
様な特定の環境に関し、夫々の曲線システムは、これに
従つて構成される。重要な可能性は、各二次領域が問題
の表面の傾斜を示し、これにより、加熱効果、例えば、
太陽熱集収パネルの加熱効果を読取り得ることである。
勿論、所望により、任意の数の曲線の組を有する同様な
キャリヤを備え得る。曲線システムＣは、直接太陽光線
の加熱効果を示すが、補足的な曲線Ｃ″を所謂拡散ない
し二次輻射の効果の読みを可能にする如く追加し得る。

別個のＣ曲線のキャリヤＦ１例えば、異なる表面材料な
いし窓型式を設ける代りに、幾つかの代表的な基準を選
定し例えば計算器の裏側に印刷された変換目盛を使用し
夫々の基準に関する関係値と他の材料との間の比較が得
られる様にすることが可能である。第１図の表示スライ
ド１４は、窓の高所に装着される日除け構造の遮蔽効果
に関する計算に使用される。

理解を容易にするために初めに第４図を参照すると、該
図では、壁Ｋの窓ｗの断面が図式的に示される。張出し
長さｌを有する水平の日除けＬは、窓の上端縁から突出
る。窓の高さは、Ｈで示される。太陽光線Ｒｓは、窓を
通過し、これにより、窓の上部高所Ｈｓは、陰に残され
る。水平方向に対する光線の方向の傾斜は、角度１ｓで
示される。この角度はＪ陰の傾斜ョであり、実際上、窓
の高さと、窓の陰の部分Ｈ，との間の関係を定める太陽
のパラメータに過ぎない。角度１９は、太陽の相対方位
または絶対高度のいづれによつても直接的な態様で与え
られず、これ等の値の如何なる実際の組合わせでも勿論
得られない。

正面方向により設定された板スライド１２の曲線システ
ムＡ，Ｂの各点Ｑは、この様な組合わせを示すことが認
められ、表示スライド１４の左端に指標曲線Ｄを設ける
ことが可能であり、曲線Ｄは、任意の選定された点Ｑに
一致する如く設置されたとき、表示スライド１４に特定
の陰の傾斜角度１３を示す位置を占めさせ、これにより
、遮蔽された窓の部分Ｈｓの延長に対する別の３角法計
算は、計算尺装置で容易に実施し得ることが判明した。
曲線Ｄは、その前端が、直線Ｓに位置し、これにより、
問題の正面に垂直な相対的太陽方位に相当する如く形成
され、これにより、角度１，は、太陽の高度で与えられ
る正面への太陽光線の所謂入射角に一致し、一方、低い
方位角と高い方位角とに対し、任意の縦座標に対する曲
線Ｄの点は、入射角を窓の傾斜１ｓに変換するのに必要
な補正係数を示す如く位置する。

この結果、表示スライド１４が曲線Ｄと、板スライド１
２の選定された４つのパラメータの点との間を一致させ
る如く調節されるとき、常に、基部ないし基板に対する
表示スライドの位置は、陰の傾斜を表示可能であり、該
傾斜は、表示スライドの目盛ｂで表示され、基板の指標
Ｐ２で読取られるかまたは、反対の指標と目盛との配置
により勿輪読取り得る。目盛ｂは、日除けＬの張出し長
さｌと、陰の傾斜１ｓとの関数として窓Ｗの陰Ｈｓに関
する３角関数の計算尺計算に関し使用可能な様な変形さ
れたものである。従つて、表示スライド１４は、第１，
第５図に示す如く、基板構造の透明な上部板の指標Ｐ４
に協働する目盛ｃを備えてもよく、これにより、陰の高
さＨｓは、目盛ｃが基づく日除けの任意の特定の張出し
長さＩに対して読取り得る。

しかしながら、このシステムの変形の故に、目盛ｃは二
次スライド１８に設けてもよく、表示スライドの指標Ｐ
３に協働して二次スライドが任意の所望の張出し長さを
表示する如く設定される様にし、これにより、その長さ
に対する陰の高さＨ，は、指標Ｐ４で読取り得る。第１
の二次スライド１８に摺動自在に保持される別の二次ス
ライド２２には、目盛ｃの窓の高さＨゅを示す如く目盛
ｃに協働する指標Ｐ５と、基板の上部板の指標Ｐ６で読
取られる目盛ｄとが設けられ、目盛ｄは、全体の窓の高
さＨｗに対する陰の高さＨｓの比率を示す。

勿論、この目盛は、１００％”で終り、目盛のその端部
を越えるとき、全体の窓の高さは、完全に遮蔽される。
張出し長さ１と、窓の高さＨｗとが既知であり、二次ス
ライド１８，２２がこれにより表示スライドに設定され
るとき、指標Ｐ６で読取られる結・果（窓の遮蔽比率）
は、全体のスライドシステム１２，１８，２２が、指標
曲線Ｄと、板スライド１２の任意の他の選定された４つ
のパラメータ点との間を一致させる如く移動されるとす
れば、正確であり得る。

一般に、任意のパラメータの全体ｌの値を変更し、他の
パラメータに対する結果を観察するのが容易に可能なこ
とが認められる。これ等のパラメータは、無数の態様に
組合わせ可能であるが、本発明の簡単な計算器は、総て
の関係する組合わせを処理し得る。当該技術において公
知の如く、陰の傾斜は、春分と秋分の田即ち３月と９月
の２１Ｅ］の夫々の時間を通じてほ〜不変であり、従つ
て、横スライドが南位置を占め、指標Ｐ２が目盛ｂの特
定の陰の傾斜を示すとき、曲線Ｄは、一年のこれ等の日
を示す曲線Ｂに一致する如くこれと同様でなければなら
ない。

前記角度は、緯度５６同で３４けであり、９００に対す
る緯度の余角で与えられる。この事実は、異なる板スラ
イド１２の曲線システムＡ，Ｂが緯度の小さい程左に全
体に長く置かれねばならないことを条件づける。これは
、第７，第８図に明瞭に図示され、真正の曲線システム
Ａ，Ｂは、夫々５６示と６８真との緯度に対して示され
る。上述の如く、板スライド１２の座標システムの横座
標は、太陽の高度を示すので、計算器は、高度を示す目
盛を備えてもよく、該目盛は、直線Ｓに沿い直接印刷さ
れた目盛としてか、または問題の４つのパラメータの点
に一致する如く設定される曲線Ｄに近い垂直の指標線Ｄ
″に応答してスライド位置を示す様に表示スライドに沿
つて延びる目盛としてのいずれかである。しかしながら
、高度の表示は、あまり実際的な関係のないものであり
得るので、実際上は、太陽の輻射に垂直な表面上の単位
面積当りの加熱効果で目盛られた第６図にｅで示す目盛
を使用するのが好ましい。また、第６図には、曲線Ｄに
近く表示スライドに印刷された垂直目盛ｆが示されてい
る。

目盛ｆは、正面から垂直に１単位長さ突出る垂直遮蔽板
で正面に作られる側部陰の長さを示す。この側部陰は、
太陽の相対方位によつてのみ定められ、これは、板スラ
イド１２の種々の４つのパラメータの点の縦座標なので
、側部陰係数は、表示スライド１４を目盛ｆと、問題の
パラメータ点との間が一致する如く移動した後、目盛ｆ
の結果を読むことで容易に見出し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の計算器の分解図、第２図は太陽の加熱
効果を測定する如く使用される同上の平面図、第３図は
同一の目的の補助スライドの平面図、第４図は日除けさ
れた窓の図式的な図、第５図は遮蔽効果を計算するのに
使用する計算器の平面図、第６図は表示スライドの平面
図、第７図，第８図は２つの真正の板スライドの平面図
を示す。 ２・・・基部、１０・・・横溝、１２・・・横スライド
、１４・・・表示スライド、１８・・・別のスライド、
２２・・他のスライド、２４・・・補助板スライド、Ａ
・・旧附の曲線、Ｂ・・・時間の曲線、Ｃ・・・加熱効
果の曲線、Ｄ・・・表示スライドの指標曲線、Ｌ・・田
除け、Ｍ・・・緯度の表示、Ｓ″・・・横座標、Ｐ１〜
Ｐ，・・・指標、Ｗ・・・窓、ａ・・・方位の目盛、ｂ
・・・陰の傾斜角の目盛、ｃ・・・張出しと高さの目盛
、ｄ・・・陰の比率の目盛、ｅ・・・加熱効果の目盛、
ｆ・・・側部陰の長さの目盛、１ｓ・・・陰の傾斜角度
、１・・・張出し長さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一日の時間と、一年の日附と、正面の方向と、緯度
   とにより正面の太陽輻射の効果を表示する計算器におい
   て、読取り領域と、該領域上に延びていて正面の配置方
   向を示す等間隔の調節目盛に沿い該領域に対して直線的
   に変位可能な板スライドを変位可能に保持する案内装置
   とを有する基板を備え、該板スライドが、それ自体特定
   の緯度範囲を表示すると共に、座標システムで一日の種
   々の時間と、一年の種々な季節または日とを夫々表示す
   る相互に交差する曲線の対応する特定の曲線システムを
   印刷して有し、従つて、前記板スライドの変位方向、こ
   こでは前記座標システムの縦座標として規定する方向に
   見る交点の位置が、前記調節目盛と同一の等間隔目盛に
   よる太陽の方位角に関し、前記座標システムの横座標方
   向、即ち、前記板スライドの変位方向に交差する方向で
   の前記交点の位置が、太陽高度の関数に関し、前記読取
   り領域が、前記板スライドの任意の特性位置における任
   意の前記交点の位置で規定される輯射の関係効果に関す
   る記号を備えることを特徴とする計算器。 ２ 異なる夫々の緯度または緯度範囲に関する如く構成
   された前記曲線システムを有する２またはそれ以上の交
   換可能な同様な板スライドを備える特許請求の範囲第１
   項記載の計算器。 ３ 前記読取り領域の記号が、前記正面の単位面積上ま
   たは該面積を通る太陽光線の加熱効果または熱伝達に関
   する曲線システムである特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の計算器。 ４ 前記読取り領域の記号用の２またはそれ以上の交換
   可能なキャリヤを備え、該各キャリヤが、正面またはそ
   の他の受光面の異なる傾斜に関する特許請求の範囲第３
   項記載の計算器。 ５ 前記読取り領域が、前記板スライドの摺動方向の横
   方向、即ち、横座標の方向に摺動自在な如く前記基板に
   収容される巾の広い表示スライドに設けられ、これによ
   り太陽高度に基本的に基づいて調節可能であり、しかし
   ながら、前記読取り領域の記号が、太陽高度を陰の傾斜
   角に任意の縦座標で変換するのに要する横座標の修正を
   示す指標曲線で構成され、前記板スライドのパラメータ
   点と、該指標曲線との間を一致させる如く調節されると
   きの前記表示スライドの位置が、特定のパラメータで陰
   の傾斜を表示可能である特許請求の範囲第１項記載の計
   算器。 ６ 前記板スライドの座標システムの横座標が、対数目
   盛のものであり、前記表示スライドが、前記基板と、２
   またはそれ以上の附加的なスライドと共に、窓の上の日
   除けの張出し長さと、窓の該日除けの遮蔽効果との間の
   関係を該表示スライドの相対的位置で与えられる陰の傾
   斜角により表示する読取り目盛を有する計算尺を形成す
   る特許請求の範囲第５項記載の計算器。 ７ 前記陰の傾斜角が、前記表示スライドの摺動方向の
   目盛に表示される特許請求の範囲第５項または第６項記
   載の計算器。 ８ 前記読取り領域が、縦座標の方向へ延びる真角な指
   標線を附加的に備え、指標と、目盛装置とが、該真直指
   標線と、前記板スライドの任意の選定されたパラメータ
   点との間の一致で前記表示スライドの位置により示され
   る太陽高度による輻射に垂直な表面上の太陽輻射の加熱
   効果を表示する如く設けられる特許請求の範囲第５項ま
   たは第６項記載の計算器。 ９ 前記表示スライドが、日除けの張出し長さを示す該
   表示スライドの読取り記号と、該日除けの陰の垂直寸法
   を示す前記基板の読取り記号とに協働する目盛を有する
   第１補助スライドを摺動自在に保持する特許請求の範囲
   第６項記載の計算器。 １０ 前記第１補助スライドが、該スライドの遮蔽され
   た窓の高さを示す目盛を指す読取り記号を有すると共に
   窓の高さの遮蔽される比率を前記基板の読取り記号と協
   働することで示す目盛を有する第２補助スライドを摺動
   自在に保持する特許請求の範囲第９項記載の計算器。 １１ 前記読取り領域が、前記正面から垂直にある長さ
   単位突出る垂直スクリーンで作られる該正面上の側部陰
   の水平方向寸法を太陽方位の関数として示す如く目盛ら
   れ縦座標方向へ延びる目盛を附加的に備える特許請求の
   範囲第１項乃至第１０項のいづれかの項記載の計算器。