(57)【要約】【課題】  【解決手段】  建物のための光透過システム（３０）および方法であって、屋根採光部（１１２ａ）から入る直射日光を防ぐと同時に、前記屋根採光部（１１２ａ）から最大限の量の間接日光を取り入れるために、前記建物の屋根（１６）に遮光面を提供する。
2006504003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然光モジュールであって、
第１の部分及び第２の部分を有する屋根採光部と、
前記屋根採光部の片側に位置した第１の遮光システムであって、屋根採光部の前記第１の部分を遮り、前記屋根採光部の一部分を受け入れる第１の凹部を定義するベース部分を有する前記第１の遮光システムと、
前記屋根採光部の別の側に位置した第２の遮光システムであって、屋根採光部の前記第２の部分を遮り、前記屋根採光部の一部分を受け入れる第２の凹部を定義するベース部分を有する前記第２の遮光システムと、
を有し、
前記第１の遮光システムの前記ベース部分と第２の遮光システムの前記ベース部分とでインターロッキング要素が定義され、前記採光モジュールを他の採光モジュールに連結するものである
ことを特徴とする自然光モジュール。
【請求項２】
建物の屋根の面に位置する屋根採光部用遮光システムであって、太陽年を通して直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぎ、前記太陽年を通して最大量の間接日光が前記屋根採光部を透過することを許容する前記遮光システム。
【請求項３】
請求項２の遮光システムにおいて、前記遮光面の少なくとも一部は前記屋根採光部の前記面の上に位置され、前記遮光面の少なくとも別の部分は前記屋根採光部の前記面の下に位置されるものである。
【請求項４】
請求項３の遮光システムにおいて、前記屋根採光部は複数のセクションに区分され、前記屋根採光部の面の上に位置される遮光面の少なくとも一部によって、直射日光が前記太陽年を通して前記屋根採光部のセクションの一部を透過するのが防ぎ、前記太陽年を通して屋根採光部のセクションの一部を透過する間接日光量を最大限にすることができ、前記屋根採光部の面の下に位置される遮光面の少なくとも別の部分によって、直射日光が前記太陽年を通して前記屋根採光部のセクションの別の部分を透過するのが防がれ、前記太陽年を通して屋根採光部のセクションの別の部分を透過する間接日光量が最大限になるものである。
【請求項５】
建物であって、
前記建物の内部を定義する支持構造と、
屋根採光部を定義する前記支持構造に連結された屋根構造であって、周囲光波が前記建物の内部へ透過する前記屋根構造と、
１若しくはそれ以上の選択された遮光面を有する屋根構造と連結された遮光システムであって、太陽年を通して前記屋根採光部を直接透過する直射日光を防ぐ前記遮光システムと、を有し、
前記遮光システムは、前記太陽年を通して最大量の間接日光が前記選択された遮光面用の前記屋根採光部を透過することを許容するものである。
【請求項６】
請求項５の建物において、前記遮光面の少なくとも一部は前記屋根採光部の面の上に位置され、前記遮光面の少なくとも別の一部は前記屋根採光部の面の下に位置される。
【請求項７】
請求項５の建物において、前記屋根採光部は複数のセクションに区分され、前記遮光面の少なくとも一部は前記屋根採光部の面の上に位置され、前記屋根採光部セクションの一部に対応し；前記遮光面の少なくとも別の一部は前記屋根採光部の面の下に位置され、前記屋根採光部セクションの別の部分に対応する。
【請求項８】
建物であって、
建物支持構造と、
前記建物支持構造に連結する屋根システムと、
前記屋根システムに連結する複数の自然光モジュールであって、各自然光モジュールは、
前記屋根採光部の片側に位置した第１の遮光システムであって、屋根採光部の前記第１の部分を遮り、前記屋根採光部の一部分を受け入れる第１の凹部を定義するベース部分を有する前記第１の遮光システムと、
前記屋根採光部の別の側に位置した第２の遮光システムであって、屋根採光部の前記第２の部分を遮り、前記屋根採光部の一部分を受け入れる第２の凹部を定義するベース部分を有する前記第２の遮光システムと、
を有する前記自然光モジュールと、
前記第１の遮光システムと第２の遮光システムとの前記ベース部分でインターロッキング要素を定義し、前記採光モジュールを他の採光モジュールと連結する建物。
【請求項９】
建物であって、
複数の垂直壁部と、
前記壁部の間に延びた建物の内部を定義する屋根であって、
太陽の位置に応じて前記建物の内部に透過する周囲光を選択的に入れる光透過システムと、
水が前記光透過システムを通って前記建物から離れるように流す排水装置と、
を有する前記屋根と、
を有する建物。
【請求項１０】
請求項９の建物において、前記光透過システムは１若しくはそれ以上の選択された遮光面を有する遮光システムを有し、直射日光が前記内部に直接透過するのを防ぎ、最大量の間接日光が前記内部に透過するのを許容するものである。
【請求項１１】
請求項９の建物において、前記排水装置は前記光透過システムの下に延び、前記光透過システムを通過する水を受け止めるように構成された傾斜構造を有し、水は重力により前記傾斜構造を流れ、前記構造の少なくとも１つの周縁端部にまで達するものである。
【請求項１２】
請求項１１の建物において、前記排水装置はさらに、前記傾斜構造からの水を受け止めるために前記周縁端部に隣接して配置されるガッターを少なくとも１つと、前記ガッターと連結して前記ガッターから受け止めた水を前記建物の外へ流す排水パイプを少なくとも１つ有するものである。
【請求項１３】
請求項１１の建物において、前記傾斜構造は、前記光透過システムから建物の内部に光を透過させるものである。
【請求項１４】
請求項９の建物であって、この建物は、さらに、前記屋根から延びる据付金具と、前記据付金具と前記壁部の少なくとも１つを繋ぐ少なくとも１つのロッドを有し、前記ロッドは前記据付金具に枢軸的に接続され、気温と天候条件の変化によって起こる前記建物の様々な構成要素間の相対運動を相殺するものである。
【請求項１５】
建物の内部に入る周囲光を調整する方法であって、太陽の位置に応じて前記建物の内部に入る周囲光を選択的に透過させる工程と、前記屋根を通るあらゆる水を前記建物から離れるように流す工程とを有するものである。
【請求項１６】
請求項１５の方法において、直射日光が建物の内部に入るのを防ぎ、最大量の間接日光が建物の内部に入るようにするものである。
【請求項１７】
請求項１５の方法において、前記水の方向を定める工程であって、前記建物に傾斜構造を提供して、水を受け止めて重力によって少なくとも屋根の周縁端部の１つに流すことを有する工程。
【請求項１８】
請求項１７の方法において、前記水の方向を定める工程は、前記傾斜構造から水を受け取り、受け取った水を前記建物の下の部分に流す工程をさらに有するものである。
【請求項１９】
請求項１７の方法において、前記光は前記屋根から前記傾斜構造を通って建物の内部に届くものである。
【請求項２０】
請求項１５の方法であって、この方法は、さらに、気温と天候条件との変化によって前記建物の様々な構成要素間で起こる相対運動を相殺する工程を有するものである。
【請求項２１】
建物であって、
複数の垂直壁部と、
前記の壁部を間に延び建物の内部を定義する屋根と、
前記屋根から延びる据付金具と、
前記据付金具と前記壁部の少なくとも１つの間を繋ぐ少なくとも１つのロッドであって、前記ロッドは前記据付金具に枢軸的に接続され、気温と天候条件の変化によって起こる前記建物の様々な構成要素間の相対運動を相殺する前記ロッドと、
を有する建物。
【請求項２２】
請求項２１の建物において、前記据付金具から向かい合う２つの壁部に向かって全体通して水平且つ上方に伸びる複数のロッドが存在するものである。
【請求項２３】
請求項２２の建物において、前記ロッドは屋根にアーチを与えるものである。
【請求項２４】
請求項２１の建物において、前記屋根は、太陽の位置に応じて建物の内部に周囲光を選択的に透過する光透過システムを有する。
【請求項２５】
請求項２４の建物において、前記光透過システムは、建物の内部に直射日光が入るのを防いで間接光を最大限に内部に透過するための遮光面を少なくとも１つ有するものである。
【請求項２６】
請求項２４の建物であって、この建物は、さらに、前記光透過システムを通るすべての水を、前記建物から離れる方向に流す排水装置を有するものである。
【請求項２７】
請求項２６の建物において、前記排水装置は前記光透過システムの下に延び、前記光透過システムからの水を受け止めるように構成された傾斜構造を有し、水は重力により前記の傾斜構造を流れ、少なくとも前記構造周縁端部まで届くものである。
【請求項２８】
請求項２７の建物であって、この建物は、さらに、前記傾斜構造からの水を受け止めるために前記周縁端部に隣接して配置されるガッターを少なくとも１つと、前記ガッターと連結して前記ガッターから受け止めた水を前記建物の下の部分へ流す排水パイプを少なくとも１つ有するものである。
【請求項２９】
請求項２７の建物において、前記傾斜構造は、前記光透過システムから建物の内部に光を透過させる。
【請求項３０】
建物の屋根の面に位置される屋根採光部用遮光システムの設計方法であって、
前記屋根採光部の地理的位置及び形状を定める工程と、
直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐ遮光面の形を定める工程と、
前記屋根採光部の地理的位置での太陽軌道を定める工程と、
太陽年間を通して、直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐために最小限必要な遮光面を定める工程と、
を有するものである。
【請求項３１】
請求項３０の方法において、太陽年間を通して直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐために必要最小限の遮光面を定める工程であって、
前記屋根採光部の周囲に沿った複数の離散点を定める工程と、
前記屋根採光部の周囲に沿った各離散点について、前記屋根採光部の周囲に沿って相対する点、すなわち前記離散点を通過するベクトルが複数の別々の太陽方位角で前記屋根採光部の周囲と交差することになる点を定める工程と、
前記屋根採光部の周囲に沿って相対するそれぞれの点について、対応する太陽方位角で相対する点に向かう太陽からの直射光波が、対応する離散点の真上にある基準点を通過することになる点、すなわち前記対応する離散点の真上の前記基準点の高さを定める工程と、
それぞれの離散点について、前記離散点上の最高の高さを持つ前記離散点の真上の前記基準点を定める工程と、
それぞれの離散点について、前記離散点および対応する相対点上の最大の高さを持つ基準点を通過するベクトルを作成する工程と、
各ベクトルについて、前記ベクトルと前記遮光面の交差点を定める工程と、
前記遮光面の前記交差点を用いて前記遮光面の境界を定める工程と、
を有するものである。
【請求項３２】
請求項３０の方法であって、この方法は、さらに、
前記屋根採光部を複数のセクションに区分する工程と、
前記屋根採光部の複数のセクションに相当する数のセクションに前記遮光面を区分する工程と、
を有するものである。
【請求項３３】
請求項３２の方法において、前記遮光面セクションの少なくとも一部は前記屋根採光部の面の上に位置され、前記遮光面セクションの少なくとも別の一部分は前記屋根採光部の面の下に位置されるものである。
【請求項３４】
請求項３２の方法において、前記遮光面セクションの少なくとも一部は前記屋根採光部の面の上に位置され、前記屋根採光部セクションの一部に対応し、前記遮光面セクションの少なくとも別の一部は前記屋根採光部の面の下に位置され、前記屋根採光部セクションの別の部分に対応するものである。
【請求項３５】
建物の屋根の面に位置される屋根採光部用遮光システムを設計するシステムであって、
前記屋根採光部の地理的位置と形状を定める手段と、
直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐ遮光面の形を定める手段と、
前記屋根採光部の地理的位置での太陽軌道を定める手段と、
１太陽年間、直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐために最小限必要な遮光面を定める手段と、
を有するものである。
【請求項３６】
請求項３５のシステムにおいて、前記屋根採光部を直射日光が透過するのを太陽年間を通して防ぐために必要最小限の遮光面を定める手段は、
前記屋根採光部の周囲に沿った複数の離散点を定める手段と、
前記屋根採光部の周囲に沿った各離散点について、前記屋根採光部の周囲に沿った相対点、すなわち前記離散点を通過するベクトルが、複数の別々の太陽方位角で前記屋根採光部の周囲と交差することになる点を定める手段と、
前記屋根採光部の周囲に沿う各相対点について、対応する太陽方位角での相対点に向かう太陽からの直射光波が、対応する離散点の真上にある基準点を通過することになる点、すなわち対応する離散点の真上の基準点の高さを定める手段と、
それぞれの離散点について、前記離散点の上の最高の高さを持つ離散点の真上の基準点を定める手段と、
それぞれの離散点について、前記離散点および対応する相対点上の最大の高さを持つ基準点を通過するベクトルを作る手段と、
各ベクトルについて、ベクトルと前記遮光面の交差点を定める手段と、
前記遮光面の交差点を用いて前記遮光面の境界を定める手段と、
を有するものである。
【請求項３７】
請求項３５のシステムであって、このシステムは、さらに、
前記屋根採光部を複数のセクションに区分する手段と、
前記屋根採光部の複数のセクションに相当する数のセクションに前記遮光面を区分する手段と
を有するものである。
【請求項３８】
請求項３７のシステムにおいて、前記遮光面セクションの少なくとも一部は前記屋根採光部の面の上に位置され、前記遮光面セクションの少なくとも別の一部分は前記屋根採光部の面の下に位置されるものである。
【請求項３９】
請求項３８のシステムにおいて、前記屋根採光部の面の上に位置される前記遮光面セクションの少なくとも一部は前記屋根採光部セクションの一部に対応し、前記屋根採光部の面の下に位置される前記遮光面セクションの少なくとも別の一部は前記屋根採光部セクションの別の部分に対応するものである。
【請求項４０】
建物の屋根の面に位置される屋根採光部用の遮光システムを設計するための保存媒体に記録されたコンピュータ・プログラムであって、プログラム指令は
前記屋根採光部の地理的位置及び形状を定める指令と、
直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐ遮光面の形を定める指令と、
前記屋根採光部の地理的位置における太陽軌道を定めることを定める指令と、
１太陽年間、直射日光が前記屋根採光部を透過するのを防ぐために最小限必要な遮光面を定めることを定める指令と、
を有する。
【請求項４１】
請求項４０のコンピュータ・プログラムにおいて、前記屋根採光部を直射日光が透過するのを太陽年間を通して防ぐために必要最小限の遮光面を定めるためのプログラム指令であって、
前記屋根採光部の周囲に沿った複数の離散点を定める指令と、
前記屋根採光部の周囲に沿った各離散点について、前記屋根採光部の周囲に沿った相対点、すなわち前記離散点を通過するベクトルが、複数の別々の太陽方位角で前記屋根採光部の周囲と交差することになる点を定める指令と、
前記屋根採光部の周囲に沿う各相対点について、対応する太陽方位角での相対点に向かう太陽からの直射光波が、対応する離散点の真上にある基準点を通過することになる点、すなわち対応する離散点の真上の基準点の高さを定める指令と、
それぞれの離散点について、前記離散点上の最高の高さを持つ離散点の真上の基準点を定める指令と、
それぞれの離散点について、前記離散点および対応する相対点上の最大の高さを持つ基準点を通過するベクトルを作る指令と、
各ベクトルについて、ベクトルと前記遮光面の交差点を定める指令と、
前記遮光面の交差点を用いて前記遮光面の境界を定める指令と、
を含むものである。
【請求項４２】
請求項４０のコンピュータ・プログラムであって、このコンピュータ・プログラムは、さらに、
前記屋根採光部を複数のセクションに区分する指令と、
前記屋根採光部の複数のセクションに相当する数のセクションに前記遮光面を区分する指令と、
を含むものである。
【請求項４３】
請求項４２のコンピュータ・プログラムにおいて、前記遮光面セクションの少なくとも一部は前記屋根採光部の面の上に位置され、前記遮光面セクションの少なくとも別の一部分は前記屋根採光部の面の下に位置されるものである。
【請求項４４】
請求項４３のコンピュータ・プログラムにおいて、前記屋根採光部の面の上に位置される前記遮光面セクションの少なくとも一部は前記屋根採光部セクションの一部に対応し、前記屋根採光部の面の下に位置される前記遮光面セクションの少なくとも別の一部は前記屋根採光部セクションの別の部分に対応するものである。
【請求項４５】
建物の屋根の面に位置される屋根採光部用遮光システムの設計方法であって、
前記屋根採光部の地理的位置、向き、形状を定める工程と、
前記屋根採光部を直射周囲光が透過するのを防ぐための遮光面の形状を定める工程と、
前記屋根採光部の地理的位置と向きでの太陽軌道を定める工程と、
前記屋根採光部の周囲に沿ったＭ個の点Ｐｉを定める工程と、
Ｎが太陽高度角βｊの太陽角に相当するところのＮ個の太陽方位角αｊを定める工程と、
ｉ＝１〜Ｍについて（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）を行う工程とを有し、
（ａ）はｊ＝１〜Ｎについて（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）を行う工程、
（ｂ）は前記屋根採光部を横断する線Ｌｉｊを、Ｐｉ点から、前記屋根採光部の周囲の反対側にありＰｉ点に対応するＱｉｊ点に引く工程、
（ｃ）は線Ｌｉｊの長さＬＥＮＧＴＨｉｊを定める工程、
（ｄ）は各太陽方位角αｊについて、対応する太陽高度角βｊのアークタンジェントを長さＬＥＮＧＴＨｉｊに掛けた数とＨｉｊが等しいところのＰｉ点の真上のＲｉｊ点の高さＨｉｊを定める工程、
（ｅ）は最大の高さＨｉｊを持つＲｉｊ点を定める工程、
（ｆ）は最大の高さＨｉｊを持つＲｉｊ点を通って伸びるＱｉｊ点からベクトルＶｉを作る工程、
（ｇ）はベクトルＶｉが前記屋根採光部用遮光面に交差するところのＳＨＡＤＥｉ点を定める工程、
ｉ＝１〜Ｍについて、ＳＨＡＤＥｉｊ点の間の曲線ＣＳＨＡＤＥを作る工程と、
曲線ＣＳＨＡＤＥを用いて前記遮光面の境界を定める工程と、
を有するものである。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は全般的に建物に関するものであり、具体的には、建物の内部を日陰にする光透過システムを含む建物に関するものである。
【０００２】
例えば美術館に置かれている絵画、彫刻、その他の芸術作品など、建物内のオブジェクトを最適な状態で鑑賞するためには、そのようなオブジェクトの外観の美的な質を最大限にするために自然の間接光もしくは周囲光の中で見ることが望ましい。しかし、そのような間接光を提供する従来の方法では、このタイプの大半の建物の内部空間に十分な照明レベルを提供しない。
【０００３】
本発明は、建物内のオブジェクトの美的な質を最大限に引き出す方法であって、建物の内部に間接周囲光を与えることにより、上記先行技術が持つ限界を克服することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図１ａを参照すると、本発明の１つの実施例に従った建物が一般参照番号１０通して描かれており、縦方向に間隔を置いて隣接する５つのセクション若しくはモジュール１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、および１０ｅによって形成されている。セクション１０ａは、端部にある垂直壁部１２と、垂直壁部１２と間隔を空けて平行に立設された垂直壁部１４とによって形成されており、垂直壁部１４はセクション１０ａと１０ｂ間で共有される壁部としての働きをする。壁部の上端より低いところで壁部１２と１４の間をつなぐアーチ型の屋根アセンブリ１６があるが、これについては後で詳細に説明する。
【０００５】
前面壁部１８は、前記屋根アセンブリ１６に対し全体に垂直に立設し、前記壁部１２から１４にまで達している。前面壁部１８は、ガラスのような透明または半透明の材料が好ましく、間隔を空けて交差する複数の交差支柱１８ａによって、複数の長方形のセクションに区分されている。図面では示されていないが、セクション１０ａには、前面壁部１８と同一または類似の後面壁部が含まれるものと理解される。セクション１０ｂ〜１０ｅはセクション１０ａと同一であるので、詳細な説明は省く。
【０００６】
より解りやすく図１ｂに示すように、セクション１０ａは、間隔を空けて配置される全体に三角形をした複数の据付金具２０を含み、前記据付金具は後に説明する方法で屋根アセンブリ１６に取り付けられ、建物１０の前面から後面に向かって間隔を空けて置かれる。１対のサポートロッド２２および２４の一端が各据付金具２０に接続され、サポートロッド２２は壁部１２へ、サポートロッド２４は壁部１４へ、それぞれ壁部の上部までロッドのもう一端が達しており、従来的な何らかの方法によって、前記据付金具より上の前記壁部の面に取り付けられる。ゆえに前記ロッド２２および２４は、前記屋根アセンブリに向かって斜めに延び、前記ロッドが屋根アセンブリ１６に緩やかな曲面あるいはアーチを与える方法で壁部１２および１４につながり、屋根アセンブリ１６を支えるような設計となる。
【０００７】
図１ｃに示すように、前記屋根アセンブリ１６は光透過アセンブリ３０およびガラスパネル・アセンブリ３２とを含み、前記のいずれも壁部１２と１４の間で支えられる（図１）。ここで、壁部１２は建物１０の前面から後面に向かって間隔を空けて置かれる縦長の複数のビーム（長い角材）または支柱３４によって作られており、図１ｃは前記の１つを示している。ビーム３４の下端は、従来の方法で建物１０の下まで達し、基礎３５に埋め込まれ、前記ビームはファサード３６によって覆われる。
【０００８】
各ビーム３４に従来と同様の方法で取り付けられる据付金具３８は、光透過アセンブリ３０に付随する周縁端部を支えるために、ファサード３６から外部に延びて建物１０の内部に達するフランジ３８ａを有する。後に詳細に説明するが、光透過アセンブリ３０は建物１０の内部空間に間接的な周囲光を与える。
【０００９】
光透過アセンブリ３０に対して全体に平行に、やや間隔を空けて光透過アセンブリ３０の下を通るガラスパネル・アセンブリ３２は、間隔を空けて水平に延びる複数のビーム・アセンブリ４０を含む。図１ｄは前記ビーム・アセンブリの１つを示す。各ビーム・アセンブリ４０は、取り付けプレート４２を間に挟んで互いに背を向けるように取り付けられる２つのＬ字型のビーム４０ａおよび４０ｂを含む。ビーム４０ａと４０ｂとプレート４２とを、前記ビームと前記プレートの穴部の位置を合わせてボルトまたは同種のものを通すなどして、既知の何らかの方法（図示せず）で接続する。壁部１２と壁部１４間を全体に水平に伸びるビーム・アセンブリ４０は、何らかの従来と同様の方法で前記壁部に取り付けられ、建物１０の前面から後面へ向かう方向に間隔を空けて置かれる。
【００１０】
ガラスパネル・アセンブリ３２は、各ビーム・アセンブリ４０に付随する２つのガラスパネル４４ａと４４ｂとを含む。パネル４４ａと４４ｂとの周縁端部はそれぞれ、各ビーム・アセンブリ４０のビーム４０ａと４０ｂの水平脚によって支えられる。パネル４４ａおよび４４ｂと同一の２つの追加的なガラスパネルを、残りのそれぞれのビーム・アセンブリ４０によって支えることにより、前記ガラスパネルは建物１０の壁部１２と壁部１４間、および前面壁部１８と後面壁部（図示せず）間の幅全体に亘る。比較的大規模な取り付けの場合は、単一のガラスパネル４４ａおよび４４ｂ、および残りのガラスパネルを、建物セクション１０ａの全体幅に亘らせずに、複数のセクションに分けることが可能である。
【００１１】
また図１ｄに示すように、各据付金具２０をそれぞれ対応するプレート４２の旋回軸に取り付け、対応するロッド２２および２４を前記据付金具の旋回軸に取り付ける。これら中枢となる旋回軸への取り付けは従来の手法によるため、詳細な説明は省く。
【００１２】
さらに２つのサポートロッド４６と４８とを、それぞれリンク４６ａおよび４８ａを介して各プレート４２の旋回軸に取り付ける。ロッド４６と４８とはほぼ水平に延び、図１ｂおよび１ｃに示すように、ロッド４６は壁部１２に、ロッド４８は壁部１４にそれぞれ達し、前記壁部１２と前記壁部１４間の屋根１６をより強く支えるために、何らかの従来的手法によって後面の壁部１２と１４に接続される。ゆえに、据付金具２０と付随するロッド２２，２４，４６，および４８の数は、ビーム・アセンブリ４０の数に一致する。
【００１３】
再び図１ｃを見ると、壁部１２内に配置されたＵ型のガッター５０があり、前記ガッターは何らかの従来的手法によってビーム３４に接続される。前記ガッター５０は、前記ビーム３４から、それに付随する隣接のビーム（示されていない）まで延びており、ガッター５０と同一の追加的ガッターが、壁部１２にある別の隣接ビーム３４の間に延びているものと理解される。気密用充てん材または同種のものを使って作ることが可能な複数のプレート状の誘導具５２が、ガラスパネル・アセンブリ３２からファサード３６を通り抜け、対応する前記ガッター５０の丁度上の部分まで延びる。縦に延びる排水パイプ５４が、各ガッター５０から下に延び、壁部１２の全高の残り通って基礎３５に達する。
【００１４】
壁部１４は壁部１２と同一のものであり、よって、据付金具３８に対応する壁部１４に付随する前記据付金具以外については上記と同じ構成部品、およびモジュール１０ｂと同一の構成部品を含み、モジュール１０ａおよび１０ｂの両方の内部に延びるフランジ３８ａと類似のフランジを含むものと理解される。
【００１５】
以下の光透過アセンブリ３０の詳細な説明から明らかになるように、雨水が前記アセンブリを伝わり、ガラスパネル・アセンブリ３２の上部表面へと流れ込む可能性がある。これが起こると、アーチ形のガラスパネル・アセンブリ３２の上部表面を、前記アセンブリの最も高いポイントから前記アセンブリの周縁端部にある最も低いポイントに向かって重力により水が流れることによって、水は壁部１２および１４の方向へと流れる。前記アセンブリ３２から壁部１２へと流れる水に関しては、誘導具５２が、水を前記アセンブリ３２から壁部１２へ、さらにガッターへと流し、排水パイプ５４を通して基礎３５の下の部分に排出する機能を果たす。当然、壁部１４へ向かって流れる水も、前記壁部に付随する前記ガッターと前記排水パイプとによって、同じ方法で流され排水される。
【００１６】
建物１０のセクション１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、および１０ｅは、セクション１０ａと同じ方法で建設されるため、詳細な説明は省く。
【００１７】
図２ａ、２ｂ、２ｃ、および図３〜１０において、一般参照番号１１０は、建物１０の内部空間に間接周囲光を与える図１ａから１ｃの光透過アセンブリの部品である屋根採光部１１２ａ用遮光システムの設計方法の実施形態を図で示したものである。まず、屋根採光部１１２ａの形状、向き、および地理的位置を工程１１２において定める。図３に示すように、実施例において、屋根採光部１１２ａは円形であり、北緯３２．５度に位置する米国テキサス州ダラスにおいて水面に置かれるものである。
【００１８】
次に、屋根採光部１１２ａ用遮光面１１４ａの形状を工程１１４で定める。遮光面１１４ａは、屋根採光部１１２ａの表面を直射日光の光線が透過するのを防ぐ。この方法によって、建物１０内部の自然光は間接若しくは拡散周囲光波のみに限られるようになり、前記建物の内部にくっきりとした影ができるのを防ぐ。図４に示すように、実施例において、遮光面１１４ａは、前記屋根採光部の面の周囲を囲んで垂直に立ち、前記円形屋根採光部１１２ａの直径と等しい内径を有する正円の円筒である。
【００１９】
次に、前記地理的位置における太陽軌道および屋根採光部１１２ａの向きを工程１１６によって定める。太陽軌道１１６ａは、ある選択された緯度での太陽方位角の位置αおよび高度角βを定める。太陽方位角の位置αは、太陽が空を東から西へ動く間の太陽の角位置を定め、太陽高度角βは屋根採光部１１２ａの面に対する太陽の角高度を定める。図５に示すように、実施例において、北緯３２．５度で夏至に起こる太陽の最大高度βは太陽軌道１１６ａａのように定義され、冬至に起きる太陽の最低高度βは太陽軌道１１６ａｂのように定められる。実施例において、前記の地理的位置における太陽軌道１１６ａおよび屋根採光部１１２ａの向きは、例えばＡＳＨＲＡＥ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，ＳＩ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９９７，２９．１６〜２９．１７で開示されているような従来と同様の方法を用いて定めるものとし、前記開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２０】
図６に示すように、屋根採光部１１２ａの周囲の初期点Ｐｉおよび太陽方位角αｊの最初の角度は工程１１８で定められる。実施例において、ｉは１〜Ｍ個までの変化が可能であり、ｊは１〜Ｎ個までの変化が可能である。この方法により、屋根採光部１１２ａ用遮光システムを、複数のＭ個の離散点ＰｉおよびＮ個の不連続太陽方位角αｊを分析することによって定めることが可能である。工程１２０で、屋根採光部１１２ａの面に、太陽方位角αｊのそれぞれの角度についてＰｉ点から前記屋根採光部周囲の反対側で直線Ｌｉｊと交差する対応点Ｑｉｊ点に向かって横切る直線Ｌｉｊが引かれる。次に、線Ｌｉｊの長さＬＥＮＧＴＨｉｊを工程１２２で定める。
【００２１】
図７に示すように、工程１２４で、太陽方位角αｊのそれぞれの角度について、対応するか高度角βｊを使用して、Ｐｉ点の真上にあるＲｉｊ点の高さＨｉｊを定める。
【００２２】
実施例においては、工程１２４で、遮光システムが年間を通して直射日光が屋根採光部１１２ａを通過するのを防ぐことができることを確実にするために、太陽軌道１１６ａａによって与えられている夏至の太陽高度角βｊの角度を用いて、前記Ｐｉ点の真上のＲｉｊ点の高さＨｉｊを定める。ゆえに、実施例においてＲｉｊ点は、夏至の間にＱｉｊ点に向かう太陽からの直接光波源を表す。
【００２３】
工程１２６においてｊがＮと等しくない場合は、工程１２８で指標値ｊを増加し、工程１２０、１２２、１２４、１２６でそれを繰り返す。あるいは、工程１２６においてｊがＮと等しい場合は、ｊ＝１〜Ｎ通して、最大の高さＨｉｊを有するＲｉｊ点を定め、次に、図８に示すように、工程１３０でＲｉｊ点を通り最大の高さＨｉｊを有するＲｉｊ点に対応するＱｉｊ点から延びるベクトルＶｉを構築する。次に、工程１３２でベクトルＶｉが遮光面１１４ａと交差する点であるＳＨＡＤＥＭＡＸｉを定める。
【００２４】
ゆえに、ＳＨＡＤＥＭＡＸｉ点は、遮光面１１４ａ上の空間において対応する点を表し、夏至期間中の太陽からの直接光波は、前記遮光面に当たる。
【００２５】
工程１３４においてｉがＭと等しくない場合は、工程１３６で指標値ｉを増加し、工程１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２，および１３４でそれを繰り返す。あるいは、工程１３４においてｉがＭと等しい場合は、工程１３８で、ｉ＝１〜Ｍ通して、ＳＨＡＤＥＭＡＸｉ点を通る曲線ＣＳＨＡＤＥを描く。
【００２６】
図９に示すように、曲線ＣＳＨＡＤＥは、屋根採光部１１２ａの表面が直射日光の影響を受けないことを確実にするために必要な遮光面１１４ａの境界を定める。次に、前記建物の内部に間接周囲光波を与えるために、図１０に示すように、屋根採光部１１２ａおよび曲線ＣＳＨＡＤＥが境界を定める遮光面１１４ａを光透過アセンブリ３０に利用する。ゆえに、曲線ＣＳＨＡＤＥは、太陽年を通して屋根採光部１１２ａを直射日光が透過しないようにするために必要な遮光面１１４ａの最小の輪郭を定め、これによりまた、太陽年を通して前記屋根採光部を通過する間接日光量を最大にする遮光面１１４ａの輪郭も定める。
【００２７】
実施例においては、方法１１０の工程１１２〜１３８の１つ若しくはそれ以上は、プログラム可能な汎用コンピュータによって実行されるコンピュータ・プログラムに組み込まれる。この方法により、屋根採光部１１２ａの遮光システムの設計は、効率的で費用効果の高い方法で提供できる。さらに、実施例において、工程１１２〜１３８の１つ若しくはそれ以上は、従来からあるコンピュータ用設計ソフトウェアであるＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）ソフトウェア等のソフトウェアと組み合わせ、プログラム可能な汎用コンピュータによって実行される１つのコンピュータ・プログラムにまとめられている。
【００２８】
図２ａ、２ｂ、２ｃ、５、および図１１〜１９ｂを参照すると、方法１１０を用いて設計された、複数の本質的に同一の正方形屋根採光部１１００ａ〜１１００ｉ用遮光システムの実施形態が記述されており、また、建物１０の内部空間に間接周囲光を提供するために、前記建物の光透過アセンブリ３０（図１ａ〜１ｃ）に前記遮光システムを組み込むことも可能である。図１１に示すように、工程１１２で、各正方形屋根採光部１１００は水面に置かれ、北緯３２．５度にあるテキサス州ダラスに位置する。さらに、各正方形屋根採光部１１００は上部１１００ｕと下部１１００ｌを含み、どちらも直角三角形であり、それぞれ斜辺は東西に延びる。
【００２９】
工程１１４で、図１２、１３、１４に示すように、下方の三角部１１００ｌおよび上方の三角部１１００ｕの上にそれぞれ延びる下方の三角部１１００ｌ遮光面１１０２ａおよび１１０２ｂを与える。遮光面１１０２ａはシヌソイド（正弦）曲線１１０２ｃと下方の三角部１１００ｌ、遮光面１１０２ｂはシヌソイド（正弦）曲線１１０２ｃと上方の三角部１１００ｕの周囲との間にあり、それぞれこれらにより定められる。
【００３０】
工程１１６で、図５に示すように、下方三角部１１００ｌの太陽軌道１１６ａを定める。上述のように、実施例において、北緯３２．５度での夏至におこる太陽の最高高度βを太陽軌道１１６ａａ通して定め、冬至におこる太陽の最低高度βを太陽軌道１１６ａｂ通して定める。
【００３１】
図１５で示すように、工程１１８で正方形屋根採光部１１００の周囲にある初期点Ｐｉおよび太陽方位角初期点の角度αｊを定める。工程１２０で、太陽方位角αｊのそれぞれの角度に関して、Ｐｉ点から正方形屋根採光部の周囲の反対側と線Ｌｉｊが交差する点でありＰｉｊの対応点であるＱｉｊまで、線Ｌｉｊを引く。次に、工程１２２で線Ｌｉｊの長さＬＥＮＧＴＨｉｊを定める。工程１２４で、太陽方位角αｊのそれぞれの角度に関して、対応する太陽高度角βｊを用いてＰｉ点の真上にあるＲｉｊ点の高さＨｉｊを定める。
【００３２】
実施例において、遮光システムが年間を通して直射日光が屋根採光部１１００の下方三角部を透過するのを防ぐことを確実にするために、工程１２４で、太陽軌道１１６ａａ通して提供された夏至の太陽高度角βｊの角度を用いて、Ｐｉ点の真上のＲｉｊ点の高さＨｉｊを定める。ゆえに、実施例においてＲｉｊ点は、夏至の間Ｑｉｊ点に向かう太陽からの直接光波源を表す。
【００３３】
実施例において、年間を通して確実に直射日光が屋根採光部１１００の下方三角部を透過するのを防ぐことができる遮光システムにするために、工程１２４により、太陽軌道１１６ａａによって与えられる夏至の太陽高度角βｊの角度を用いて、Ｐｉ点の真上のＲｉｊ点の高さを定める。ゆえに、実施例においてＲｉｊ点は、夏至の間にＱｉｊ点に向かう太陽からの直接光波源を表す。
【００３４】
工程１２６においてｊがＮと等しくない場合は、工程１２８で指標値ｊを増加し、工程１２０、１２２、１２４、１２６でそれを繰り返す。あるいは、工程１２６においてｊがＮと等しい場合は、ｊ＝１〜Ｎ通して、最大の高さＨｉｊを持つＲｉｊ点を定め、次に、図１６に示すように、工程１３０でＲｉｊ点を通り最大の高さＨｉｊを持つＲｉｊ点に対応するＱｉｊ点から延びるベクトルＶｉを構築する。次に、工程１３２でベクトルＶｉが遮光面１１０２ｂと交差する点であるＳＨＡＤＥＭＡＸｉを定める。
【００３５】
ゆえに、ＳＨＡＤＥＭＡＸｉ点は、遮光面１１０２ｂ上の空間において対応する点を表し、夏至期間中の太陽からの直接光波は、前記遮光面に影響を与える。
【００３６】
工程１３４においてｉがＭと等しくない場合は、工程１３６で指標値ｉを増加し、工程１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２，および１３４でそれを繰り返す。あるいは、工程１３４においてｉがＭと等しい場合は、工程１３８で、ｉ＝１〜Ｍ通して、ＳＨＡＤＥＭＡＸｉ点を通る曲線ＣＳＨＡＤＥを描く。
【００３７】
図１７で示すように、曲線ＣＳＨＡＤＥは、直射日光が屋根採光部１１００の下方三角部１１００ｌの表面に影響を与えないのを確実にするために必要な遮光面１１０２ｂの境界を定める。ゆえに、曲線ＣＳＨＡＤＥは、直射日光が太陽年間を通じて屋根採光部１１００の下方三角部１１００ｌを通らないようにするために必要な遮光面１１０２ｂの最小輪郭を定め、これによりまた、太陽年間を通じて屋根採光部１１００の下方三角部１１００ｌを通る間接日光量を最大限にすることができる遮光面１１０２ｂの輪郭も定める。
【００３８】
図１８で示すように、その結果得られる正方形屋根採光部１１００の下方三角部１１００ｌの遮光システム１１０４ｌは、固形遮光面１１０２ａおよび曲線ＣＳＨＡＤＥによって定められる開口部１１０２ｂａを含む遮光面１１０２ｂを含む。曲線ＣＳＨＡＤＥによって定められる遮光面１１０２ｂの開口部１１０２ｂａのサイズおよび形状は、直射日光が太陽年間を通じて正方形屋根採光部１１００の下方三角部１１００ｌを通るのを防ぎ、太陽年間を通じて正方形屋根採光部１１００の下方三角部１１００ｌを通る間接日光量を最大限にする。
【００３９】
次に、図１９ａおよび１９ｂで示すように、正方形屋根採光部１１００の上方三角部１１００ｕと下方三角部１１００ｌとの対称的設計により、遮光システム１１０４ｌと本質的に同一の正方形屋根採光部の上部三角部の遮光システム１１０４ｕが提供され、前記遮光システム１１０４ｕは正方形屋根採光部の下に、遮光システム１１０４ｌを１８０度回転させた位置に置かれる。
【００４０】
図２０ａおよび２０ｂを参照すると、自然光モジュール１１０６の実施例は、それぞれ上方三角部１１００ｕおよび下方三角部１１００ｌと、リセス内に前記正方形屋根採光部を挟み込む上方遮光システム１１０４ｕおよび下方遮光システム１１０４ｌと、上方および下方遮光システムの基底部に作られる１１０４ｕａおよび１１０４ｌａとを有する正方形屋根採光部１１００を含む。この方法において、自然光モジュール１１０６は、前記自然光モジュールの製作を容易にするモジュール構造である。
【００４１】
図２１ａで示すように、次に、建物の内部に間接周囲光のみが与えられるようにするために、自然光モジュール１１０６を建物１０の屋根１６（図１）に組み込む。実施例においては、正方形屋根採光部１１００は建物１０の光透過アセンブリ３０の面に置かれ、下方遮光システム１１０４ｌは前記アセンブリ３０の面から上方に延び、上方遮光システム１１０４ｕは前記アセンブリ３０の面から建物１０の内部空間へ下方に延びる。さらに、実施例においては、図２１ｂおよび２１ｃに示すように、光透過アセンブリ３０には、並べて配置した複数の自然光モジュール１１０６を含むめることができる。
【００４２】
実施例において、図２２に示すように、自然光モジュール１１０６ａの溝１１０６ａａを、自然光モジュール１１０６ｂの凸部１１０６ｂａと連結させるインターロッキングの仕組みによって、隣接する自然光モジュール１１０６ａおよび１１０６ｂが連結される。この方法により、隣接する自然光モジュール１１０６の組立の効率と精度が向上する。
【００４３】
本発明の現在の実施例は多数の利点を提供する。例えば、屋根採光部を通過して建物の内部に入り込む直射周囲光波を防ぐ（最小限にする）屋根採光部用遮光システムを提供することで建物内にくっきりとした影ができるのを防ぎ、また、前記建物の内部を冷やすための冷房費も削減する。さらに、前記の方法は、直射日光が屋根採光部を通過しないように防ぐ屋根採光部用遮光システムを提供し、前記屋根採光部を通過する間接若しくは拡散日光の量を最大限にすることができるため、建物の内部の間接若しくは拡散周囲光のレベルを最大限にする。結果的に、建物の内部に自然光を与えることに伴うすべての費用が削減される。さらに、上記は、光透過アセンブリ３０およびガラスパネル・アセンブリ３２を追加することにより実現される。さらに、前記屋根から前記建物の各モジュールの壁部に向かって延びる、旋回軸を使った特有の据付金具とサポートロッドによるシステムは、前記屋根への光の妨害を最小限にしつつアセンブリ３０、３２を支え、気温と天候条件の変化により前記建物の様々な構成要素間に起こる相対運動を相殺する。
【００４４】
本発明の範囲を逸脱することなく、前述のバリエーションが可能であるものと理解される。例えば、屋根採光部１１２ａ、１１００、および１２０２ａの全部あるいは少なくとも一部を、異なるサイズ、寸法、数通してもよく、また、前記水面に対して傾斜させてもよい。さらに、屋根採光部１１２ａ、１１００、および１２０２ａに、例えばガラスのように光波を透過させる材料を含めてもよく、あるいは前記屋根採光部を単に建物１０の屋根の開口部によって定めてもよい。さらに、建物１０は上述の５つのモジュールに限定されず、１つを含めいかなる数のモジュールによって形成することもできる。また、「上」、「下」、「左」、「右」など上記に用いた空間的基準は、例を示す目的のみを果たし、問題の構成要素の具体的な空間的位置づけを限定するためのものではない。
【００４５】
本発明の実例を伴う実施形態を上記において示し説明してきたが、前述の記述における広範な改良、変化、代替物の使用が考慮される。一部の例においては、本発明の一部の特徴を採用し、対応するその他の特徴を使用しないこともある。従って、添付の請求項は本発明の範囲との一貫性を持ちつつ広範に解釈されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１ａ】図１ａは本発明の実施形態に従った建物の透視図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａの建物の１セクションの拡大透視図である。
【図１ｃ】図１ｃは、図１ｂの建物のセクションの部分断面立面図である。
【図１ｄ】図１ｄは、図１ｂおよび１ｃの建物のセクションの構成部品の部分拡大組立分解等角図である。
【図２ａ】図２ａ〜２ｃは、図１ａ〜１ｄの遮光システムの設計方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図２ｂ】図２ａ〜２ｃは、図１ａ〜１ｄの遮光システムの設計方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図２ｃ】図２ａ〜２ｃは、図１ａ〜１ｄの遮光システムの設計方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】図３は、図１ａ〜１ｄの建物の屋根採光部の実施形態の透視図である。
【図４】図４は、図３の屋根採光部用遮光面の実施形態の透視図である。
【図５】図５は、図３の屋根採光部に対する太陽軌道の模式図である。
【図６】図６、７、および８は、図４の屋根採光部と遮光面にとって重要な遮光面を定めるためのプロセスの実施形態の模式図である。
【図７】図６、７、および８は、図４の屋根採光部と遮光面とにとって重要な遮光面を定めるためのプロセスの実施形態の模式図である。
【図８】図６、７、および８は、図４の屋根採光部と遮光面にとって重要な遮光面を定めるためのプロセスの実施形態の模式図である。
【図９】図９は、図３の屋根採光部用遮光システムの実施形態の透視図である。
【図１０】図１０は、屋根採光部と図９の遮光システムを組み入れた、図１ａ〜１ｄの建物の部分透視図である。
【図１１】図１１は、三角のセクションに区分された複数の正方形屋根採光部を含む、図１ａ〜１ｄの建物の屋根を上から見た上面図である。
【図１２】図１２は、図１０の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光面の外側を包む覆いの実施形態の透視図である。
【図１３】図１３は、図１０の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光システムの一部の実施形態の透視図である。
【図１４】図１４は、図１１の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光システムの別の部分の遮光面の実施形態の透視図である。
【図１５】図１５〜１７は、図１４の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光システムの別の部分の遮光面にとって重要な遮光面を定める工程の実施形態の模式図である。
【図１６】図１５〜１７は、図１４の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光システムの別の部分の遮光面にとって重要な遮光面を定める工程の実施形態の模式図である。
【図１７】図１５〜１７は、図１４の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光システムの別の部分の遮光面にとって重要な遮光面を定める工程の実施形態の模式図である。
【図１８】図１８は、図１７の正方形屋根採光部の下方にある三角部の遮光システムの透視図である。
【図１９ａ】図１９は、図１８の正方形屋根採光部の上方と下方の三角部の遮光システムの実施形態の側面図である。
【図１９ｂ】図１９は、図１９aの正方形屋根採光部の上方と下方の三角部の遮光システムの実施形態の透視図である。
【図２０ａ】図２０ａは、正方形屋根採光部と前記正方形屋根採光部の上方および下方の三角部の遮光システムを含む屋根採光部モジュールの透視図である。
【図２０ｂ】図２０ｂは、図２０ａの屋根採光部モジュールの横断面図である。
【図２１ａ】図２１ａは、図２０ａおよび２０ｂの自然光モジュールを組み入れた、図１ａ〜１ｄの建物の実施形態の透視図である。
【図２１ｂ】図２１ｂは、図２０ａおよび２０ｂの自然光モジュールを複数組み入れた、図１ａ〜１ｄの建物の実施形態の上面図である。
【図２１ｃ】図２１ｃは、図２１ｂの線２１ｃ〜２１ｃに沿った横断面図である。
【図２２】図２２は図２１ｂの隣接する自然光モジュールのインターロッキング・アセンブリを示す図である。
【図１ａ】
2006504003.tif 000003
【図１ｂ】
2006504003.tif 000004
【図１ｃ】
2006504003.tif 000005
【図１ｄ】
2006504003.tif 000006
【図２ａ】
2006504003.tif 000007
【図２ｂ】
2006504003.tif 000008
【図２ｃ】
2006504003.tif 000009
【図３】
2006504003.tif 000010
【図４】
2006504003.tif 000011
【図５】
2006504003.tif 000012
【図６】
2006504003.tif 000013
【図７】
2006504003.tif 000014
【図８】
2006504003.tif 000015
【図９】
2006504003.tif 000016
【図１０】
2006504003.tif 000017
【図１１】
2006504003.tif 000018
【図１２】
2006504003.tif 000019
【図１３】
2006504003.tif 000020
【図１４】
2006504003.tif 000021
【図１５】
2006504003.tif 000022
【図１６】
2006504003.tif 000023
【図１７】
2006504003.tif 000024
【図１８】
2006504003.tif 000025
【図１９ａ】
2006504003.tif 000026
【図１９ｂ】
2006504003.tif 000027
【図２０ａ】
2006504003.tif 000028
【図２０ｂ】
2006504003.tif 000029
【図２１ａ】
2006504003.tif 000030
【図２１ｂ】
2006504003.tif 000031
【図２１ｃ】
2006504003.tif 000032
【図２２】
2006504003.tif 000033
【国際調査報告】
2006504003.tif 000034