JP2856870B2 - 人工天空装置 - Google Patents

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
測や開口部の配置や、配光状況の確認実験及び屋外空間
を対象とした日影の検討等を可能とした人工天空装置に
関する。

（ロ） 従来技術 従来から人工天空装置自体は公知とされているのであ
る。そして人工天空の照明方式により、反射ドーム型・
透過ドーム型・直接照射ドーム型・鏡函型等が公知とさ
れているのである。

しかし反射ドーム型はCIE標準曇天空や晴天空等の再
現性は良いが、輝度の調光が困難であり、透過ドーム型
と銭函型はCIE標準曇天空の再現性は良いが、晴天空は
悪く、輝度の調節も困難である。

また従来から直接照射方式の人工天空装置はあったの
であるが、天空に配置した多数の照射ユニットの輝度調
節や、人工太陽の位置の調節を、コンピュータによりシ
ミュレーションする技術は開示されていなかったのであ
る。

（ハ） 発明が解決すべき課題 本発明はこのような従来技術の不具合いを解消するも
のであり、人工天空を構成する多数の照射ユニットを、
各々光原の輝度を調節可能とすることにより行い、これ
らの全てをコンピュータに連動し、月と日と時間が固定
か連続かを設定することにより、自動的に全てが設定さ
れるように構成したものである。

（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。

月と日を指定し、時間を連続か固定かを指定すること
により、天空全面に配置した複数の照射ユニットＵ毎の
光源ランプを自動調光し、更に人工天空の一側において
地平より天空中央まで回動する人工太陽Ｓを自動的に上
下移動すべくコンピュータ制御するものである。

（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、本発明の人工天空装置を配置した施設の平
面図、第２図は同じく側面図、第３図は人工天空装置の
側面図、第４図はコンピュータ配線状態を示す平面図、
第５図は照射ユニットＵの天空配置状態を示す平面図、
第６図は雰囲気照明機構の配置を示す平面図、第７図は
制御機構を示すブロック線図、第８図は本発明の人工天
空装置による表示部を示す図面である。

第１図・第２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が配置され
ている。

そして天空ドームＤの外に設けた計測室６内におい
て、遠隔制御を可能とすべく、制御機器が配置されてい
る。

該計測室６の内部に配置されているのは、プリンター
１と、人工太陽操作卓２と照明操作卓３と、電気設備制
御盤４と、室内拡大モニターテレビ５等である。また計
測室６の外の天空ドームＤを配置したドーム室８を設
け、該ドーム室８内に天空ドームＤが配置されている。

これらの制御操作装置を、天空ドームＤ内に配置した
場合に、該天空ドームＤ内が狭くなり、また照射ユニッ
トＵや人工太陽Ｓからの光線を乱反射したり、室内拡大
モニターテレビ５等から発する光線により、照射ユニッ
トＵが設定した天空輝度と異なる明るさとなる恐れがあ
るので、制御機器の全てを天空ドームＤの外部に配置し
たものである。

次に第４図において、コンピュータ配線状態を説明す
る。

ドーム室８の壁面に制御コンピュータ７を配置してお
り、該制御コンピュータ７より、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７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Ｕは、左右対称
とすることが出来ないので、制御組として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。

これらの853台の照射ユニットＵへ、制御コンピュー
タ７から配線が為されており、このコンピュータ配線９
の部分が天空ドームＤのフレーム外周に沿わせて配置さ
れている。

そして第４図に示す中心線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。

次に第５図・第６図について説明する。

第５図においては、天空ドームＤ内の照射ユニットＵ
の配置がしめされている。そして中心線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の輝度が調節される。

該演出用スポットライト11の位置を、第３図により説
明する。

第３図は天空ドームＤの中心線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。同様に夕焼けも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回路であり、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。

また第３図において、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３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。

次に第８図において、本発明の人工天空装置の操作表
示部について説明する。

本発明の人工天空装置においては、天空採光実験と、
日射・日影実験と、効果演出、デモンストレーション等
が行えるのである。

即ち、天空採光実験は、人工太陽Ｓの昇降は行わず、
照射ユニットＵの照射のみにより行うものである。

国際照明委員会（略称CIE）が設定した、CIE標準晴天
空や、中間天空や、CIE標準曇天空や、平均天空等の、
一定条件下での昼光輝度を照射することが出来るのであ
る。

該標準天空状態において住宅模型Ｈを配置し、各部の
採光状態を計測することにより、天空採光実験を行うこ
とが出来るのである。この天空採光実験での計測値は住
宅やビルの設計時において、評価することの出来る標準
モデル状態の採光状態を提供することが出来るのであ
る。

次に日射・日影実験おいては、人工太陽Ｓの昇降も行
う実験である。

即ち、有る場所の、有る方向に向いた窓から、春夏秋
冬の一定の日にどのような日射・日影が得られるかを、
シミュレーションすることが出来るのである。

この日射・日影実験の場合には、月と日と場所を指定
し、１日の連続の動きか、有る時間の固定の日射・日影
の状態かを指定することにより、その状態を作りだすこ
とが出来るのである。

該人工太陽Ｓの動きに連れて、天空の照射ユニットＵ
の輝度も時間ごとにシミュレーションにより変化するの
である。

次に効果演出の場合には、前述の如く45台の演出用ス
ポットライト11の中の、フィルターの赤・青・白の３組
のどれかの15台を選択し、調光15回路により、調光する
ことにより、刻々と変化する青空と夕焼け・朝焼けの状
態を作りだすことが出来るのである。

該演出用スポットライト11は、日射・日影実験のシミ
ュレーションと連動して、朝焼けから青空から夕焼けと
連続的に、シミュレーションもすることが出来るのであ
る。

また効果演出においては、人工太陽Ｓを月に見立て
て、月高度と、方位角と明るさを設定することにより、
月夜の状態の輝度とし、月シーンを演出したり、全点灯
のシーンを作りだすことも出来るのである。

デモンストレーションは、データを採取する実験では
なくて、見学閲覧者に対して、CIE標準晴天空や中間天
空や、日射・日影実験の為の人工太陽Ｓと天空輝度の変
化を行い、実演を行うことが出来るのである。

（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。

第１に、天空ドームＤの内面に配置した853台の照射
ユニットＵの輝度をすべて、シミュレーションにより調
節することにより、CIE標準晴天空やCIE標準曇天空等を
得ることが出来るので、住宅やビルの設計において、住
宅模型Ｈを作ることにより、実際に建物が出来る前にお
いて、シミュレーションにより実物の状態の採光実験デ
ータを得ることが出来るので、住宅やビルの設計時にお
いて、評価するに足りる採光データを得ることが出来る
標準データを得ることが出来るのである。

第２に、月と日と場所を設定することにより、人工太
陽Ｓと天空輝度を同時にシミュレーションして、有る窓
による日射・日影実験を行うことが出来るので、住宅や
ビルの有る窓における実際の日射・日影状態を得ること
ができ、また一定の住宅やビルが建設されることにより
発生する、周囲の既設住宅の日照権侵害の状態を、確実
に再現することが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の人工天空装置を配置した施設の平面
図、第２図は同じく側面図、第３図は人工天空装置の側
面図、第４図はコンピュータ配線状態を示す平面図、第
５図は照射ユニットＵの天空配置状態を示す平面図、第
６図は雰囲気照明機構の配置を示す平面図、第７図は制
御機構を示すブロック線図、第８図は本発明の人工天空
装置により表示部を示す図面である。 Ｄ……天空ドーム Ｓ……人工太陽 Ｕ……照射ユニット Ｈ……住宅模型 11……演出用スポットライト 14……回転模型台

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−69794（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G09B 27/00 G09B 25/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】月と日を指定し、時間を連続か固定かを指
   定することにより、天空全面に配置した複数の照射ユニ
   ットＵ毎の光源ランプを自動調光し、更に人工天空の一
   側において地平より天空中央まで回動する人工太陽Ｓを
   自動的に上下移動すべくコンピュータ制御することを特
   徴とする人工天空装置。