(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
住宅の開口部が屋外から受ける天空光の量を求め、求めた光の量から特定の照明器具の照明能力に換算することで、前記開口部を前記照明器具に見立てて屋内の昼光の明るさを予測する方法であって、天空光の量を特定の照明器具の照明能力に換算するに際し、下記Ｓ１〜Ｓ５の手順により換算することを特徴とする屋内明るさの予測方法。
＜Ｓ１＞  開口部を単位寸法をもった多数の格子に分割して各格子毎の照度を計算により求める。
＜Ｓ２＞  各格子の照度から各格子の内面側の輝度を計算により求める。
＜Ｓ３＞  各格子の輝度の総和を計算により求める。
＜Ｓ４＞  Ｓ３の計算結果から開口部全体の光束を計算により求める。
＜Ｓ５＞  Ｓ４の計算結果を照明器具の消費効率に換算する。
【請求項２】
特定の照明器具の照明能力に基づいて屋内の明るさ分布を計算することを特徴とする請求項１に記載の屋内明るさの予測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の開口部を特定の照明器具に見立てることで、感覚的に屋内の明るさを検討し得るようにした屋内明るさの予測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
住宅建築では、室内の明るさを確保するために、開口部から昼光を取り入れることは設計上重要な要素である。このため、住宅では全ての部屋の外壁に採光を目的とした開口部（窓）が形成される。これらの各開口部は採光を目的とするものの、各部屋毎に必要な明るさを定量的な要望として提出することはなく、従って、部屋毎に採光を定量的に検討することはない。このため、住宅に於ける開口部を決定する場合、建物の外観上の統一感を中心に考慮したり、設計者の感覚に頼っているのが一般的である。
【０００３】
最近では、屋内の意匠についてはコンピュータグラフィックスを採用することによって、ある程度再現し得るようになっているが、視環境（明るさ）については適当に判断されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、室内の明るさを確保するという視点で開口部を設計することがない。特に、部屋が南側に面しているような場合には、南面に開口部を形成することで該開口部に太陽光の日射を受けることが出来るため、部屋の明るさを確保することが容易である。しかし、北側に面した部屋の場合には、開口部が日射を受け入れる期待出来ず、暗くなってしまうという問題が発生する虞がある。
【０００５】
上記問題は、実際の住宅が建築された後、顧客からの指摘で明らかになることが多く、極端な場合には、住宅が完成した後に修正をせざるを得なくなるという問題を派生している。
【０００６】
一方、住宅の開発研究部門では、室内への日照状況を認識するために、開口部の光度（カンデラｃｄ）を計算したり、光束（ルーメンｌｍ）を計算することが行われる。しかし、このような計算は極めて専門的であり、一般の顧客に提示しても具体的に認識することが出来ないため、明るさに対する理解を得られないという問題がある。
【０００７】
また本件発明者は、開口部からの日照状況をシミュレーションすることが出来る装置を開発して特許出願している（特開２０００−８４７６号）。この技術は、開口部から差し込む日差しによる部屋への日照の方向や面積及び位置を知るためのものであり、部屋の明るさを認識するものではない。このため、前記技術であっても、部屋の明るさがどのようになるかを検討し得るものではない。
【０００８】
本発明の目的は、開口部を特定の照明器具に見立てて顧客に説明することで、部屋の明るさに対する理解を得易くすることが出来る屋内明るさの予測方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る屋内明るさの予測方法は、住宅の開口部が屋外から受ける光の量を求め、求めた光の量から特定の照明器具の照明能力に換算することで、前記開口部を前記照明器具に見立てて屋内の明るさ状況を認識することを特徴とするものである。
【００１０】
上記屋内明るさの予測方法では、住宅の開口部が外部から受ける光の量を求めた後、この光の量に対応する屋内に対して照明する特定の照明器具（例えば蛍光灯や白熱電灯）の照明能力に換算し、換算した照明能力を顧客に提示することで、顧客は感覚的に部屋の明るさを認識することが出来る。
【００１１】
上記方法に於いて、開口部が屋外から受ける光の量から特定の照明器具の照明能力に換算するに際し、開口部全体の光束を求め、求めた光束から特定の照明器具の照明能力に換算することが好ましい。
【００１２】
上記屋内明るさの予測方法では、住宅の開口部が外部から受ける光の量を計算して、開口部全体の光束を求め、この光束から特定の照明器具の消費効率に換算することが出来る。このため、開口部が受ける光の量から、屋内に対する照明能力を、例えば３０Ｗの蛍光灯、のように表現することが可能となり、この照明能力と部屋の広さを顧客に提示することによって、提示された顧客は感覚的に明るさを認識することが出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る屋内明るさの予測方法の好ましい実施形態について説明する。本発明は、開口部が屋外から受ける光による照明能力に変換することによって、専門的な知識を有することのない顧客であっても、太陽光の直射を受けることがないような部屋の日中に於ける明るさを、感覚的に認識し得るようにしたものである。特に、前記の如き部屋に形成する開口部を該部屋の明るさを確保する上で最適な大きさに設定することを可能としたものである。
【００１４】
即ち、本発明は、日中に開口部が受ける光によって部屋の中がどの程度の明るさを確保し得るかを予測すると共に開口部を特定の照明器具の照明能力に換算するものである。
【００１５】
このため、本発明に係る屋内明るさの予測方法は、住宅の開口部が屋外から受ける光を透過して部屋を照明する際に、この透過した光の明るさを特定の照明器具（蛍光灯や白熱電灯或いは他の照明器具、以下「特定の照明器具」又は「蛍光灯」という）の照明能力に換算することによって、該開口部を照明器具として取り扱うことで、部屋の明るさを感覚的に且つ容易に認識し得るようにしたものである。
【００１６】
特に、予め特定の照明器具の消費効率（ｌｍ／Ｗ）を求めておき、開口部が屋外から受ける光の量から、該開口部全体の光束（ルーメン、ｌｍ）を求めて求めた光束から照明能力（ワット、Ｗ）に換算することで、開口部が受ける光の量に基づいて該開口部に相当する照明器具を設定するものである。
【００１７】
住宅を設計したとき、個々の部屋或いは北側に位置する部屋の広さや形状と共に、これらの部屋に形成された開口部を特定の照明能力を持った照明器具、例えば３０Ｗの蛍光灯として顧客に提示することで、顧客は通常の家庭で利用しているものを想像することが可能となり、感覚的に部屋の明るさを認識することが可能となる。
【００１８】
開口部が屋外から受ける光としては、太陽光による日射、隣設する建築物による反射、及び天空光がある。そして受ける光の性質や量は、開口部が向いている方向や周囲の条件に応じて異なる。例えば、開口部が建物の東側，南側，西側にある場合、太陽による日射と、南側にある建築物の反射と、天空光を受ける。また開口部が建物の北側にある場合、天空光を受ける。
【００１９】
特に、太陽光の日射は、住宅を建築すべき地域（緯度，軽度）と季節（月日）と時刻を特定することで開口部が受ける光の量を計算することが可能である。しかし、太陽光は極めて光量が多いため、開口部に日射が差し込むという条件のもとでは部屋の明るさについて何らの問題を起こすことがない。このように、部屋の明るさを認識する場合、開口部が太陽の日射を受けている間は該開口部が受ける光の量を考慮しなくとも、充分な明るさを確保することが可能である。
【００２０】
また開口部が受ける隣設する建築物からの反射は、該建築物の反射面の性質に応じて大きく変化し、且つ反射率を厳密に特定することが困難である等の不確定な要素がある。
【００２１】
また天空光は、気象に応じた変化はあるものの全天に於いて略一定の値となり、建物の如何なる方向に形成された開口部であっても安定した状態で受け入れることが可能であるという利点がある。即ち、天空光による開口部の採光状態を予測することによって、部屋の最低限の明るさを保証することが可能である。
【００２２】
従って、開口部が外部から受け入れる光の量を天空光を基準として計算することによって、該開口部を有する部屋の最低限の日中の明るさを認識することが可能となる。即ち、北向きの開口部を有する部屋であって、開口部に太陽光の日射を受けることがない場合であっても、該開口部が受ける天空光の量に基づいて特定の照明器具の照明能力に換算することが可能となり、しかも、太陽光の日射を受けることのない分、時間の変化によって大きな影響を受けることのない安定した明るさを発揮することが可能である。
【００２３】
上記の如く、開口部が受ける天空光のみによる該開口部の照明能力を認識しておくことによって、この開口部に太陽光の日射が差し込んだ場合、更に、隣設する建築物による反射が差し込んだ場合、夫々部屋の明るさを確保する上ではより良い条件に変化することになる。
【００２４】
このため、日射や反射等が増えることによる条件の変化が部屋の明るさの認識に悪影響を及ぼすことはない。即ち、天空光を受けた開口部を特定の照明能力を有する照明器具に換算して部屋の明るさを認識し得るようにすることによって、該開口部により大きな光が差し込んだときには、開口部の照明能力が増加したこととなり、部屋の内部の明るさの分布を認識する所謂日照シミュレーションを実行することが可能となるという利点を発揮することが可能となる。
【００２５】
以下、本実施例に係る屋内明るさの予測方法について図を用いて説明する。図１は各開口部の採光状態を蛍光灯の消費効率に換算して表示した例を説明する図である。図２は図１と同一条件の住宅であって各部屋の明るさが略満足し得るような開口部を構成した例を説明する図である。図３は屋内明るさの予測を実施する際の手順を示すフローチャートである。図４は明るさを予測すべき開口の構成を説明する側面図である。図５は開口部を単位寸法を持った多数の格子に分割して各格子毎の照度を計算した図である。図６は部屋の照度分布を説明する図である。
【００２６】
本実施例に係る屋内明るさの予測方法の手順を説明するに先立って、この方法を採用して開口部の照明能力を計算した住宅の間取りの例を図１，図２により説明する。
【００２７】
図に於いて、住宅Ａが建築されている敷地Ｂは、東側，南側，南西側，西側に夫々２階建ての建築物Ｃ１〜Ｃ４が建築されており、北側に道路Ｄが配置されている。住宅Ａは敷地Ｂに於ける最も日照条件の良い東北よりに建築され、西側にカーポートＥが配置されている。
【００２８】
住宅Ａは、南東側に居間１が配置され、南西側には居間１に連続してＤＫ２が配置されている。北西側には玄関３が配置され、ＤＫ２の北側に位置して階段４が、階段４の東側に連続して洗面５、更に風呂６，便所７が配置されている。
【００２９】
居間１の東側には開口部となる小窓11〜13が設けられ、南側には大きな窓14が設けられている。またＤＫ２の南側にも大きな窓15が設けられ、西側に窓16が設けられている。風呂６の東側には小窓17が、また便所７の東側には小窓18が夫々設けられている。
【００３０】
図１に於ける洗面５の北側には小窓21が設けられており、図２に於ける洗面５の北側には小窓21よりも大きい窓22が設けられている。また図１に於ける玄関３にはドア23のみが設けられており、図２に於ける玄関３にはドア23と窓24が設けられている。
【００３１】
次に、例えば図１に於ける洗面５に設けた小窓21（例えば寸法が４００×５００）に対する明るさの予測の手順を図３〜図５により説明する。
【００３２】
天空光は全天に一様に分布する光であり、太陽の直射光を含まない。このため、隣設する建築物による反射を考慮しない場合、小窓21には一様に天空光が照射することになり、均等に光を受ける。但し、窓が受ける光は庇や面格子等の遮蔽物によって変化する。例えば、窓の直上に庇があるような場合、この庇によって部分的に受ける光が遮蔽されることになる。
【００３３】
このため、図５に示すように、小窓21を縦横方向に所定の寸法（本実施例では１００ｍｍ）毎に分割して多数の格子21ａａ〜21ｄｅを形成し、個々の格子21ａａ〜21ｄｅ毎に受ける天空光の量を計算することで、小窓21が全体で受ける光の量を計算している。
【００３４】
また、最初に天空照度Ｅｏを如何なる値に設定するかを決定する。天空照度は、快晴の場合１０００００ルックス（ｌｘ）程度であり、かなり暗い曇天時には１００００ｌｘ程度である。そして対象となる部屋（洗面５）では、曇天時に於ける明るさを確保し得るように設定することが好ましい。このため、本実施例では天空照度Ｅｏを１００００ｌｘとして設定している。
【００３５】
上記の如く、予め小窓21に多数の格子21ａａ〜21ｄｅを形成すると共に天空照度Ｅｏを決定した後、屋内明るさの予測をスタートする。
【００３６】
ステップＳ１では、開口部を構成する各格子21ａａ〜21ｄｅのうち、格子21ｂｃの中央の照度を計算する。この計算は天空照度Ｅｏに昼光率Ｎを乗ずることで行われる。ここで昼光率Ｎは、天空照度Ｅｏと直接昼光照度（格子21ｂｃの受ける照度）との比をいうものとし、本実施例では、値を０．０１として設定する。
【００３７】
従って、各格子21ａａ〜21ｄｅ毎にＥｏ×Ｎの計算を行って夫々の照度を得、全ての格子21ａａ〜21ｄｅの照度を得た後、ステップＳ２に進行する。本実施例の格子21ｂｃでは、Ｅｏが１００００ｌｘ、Ｎが０．０１、として設定されるため、照度は１００ｌｘとなる（図５参照）。
【００３８】
ステップＳ２では、各格子21ａａ〜21ｄｅの照度から内面側の輝度（カンデラ／ｍ2、ｃｄ／ｍ2）を計算する。この場合、開口部を構成するガラスに代表される光の透過部材に於ける透過率Ｐを乗じて内面側に透過する光の量を計算すると共に、照度から輝度への換算を通常行われている計算式を採用して行う。
【００３９】
透過率Ｐは、透過部材が透明ガラスかスリガラスかによって、またガラスに対してコーティングフィルムを貼り付けることによって変化し、更に、カーテンの有無やカーテンの光透過性能、面格子の有無等、種々の条件に応じて夫々異なる値となる。特に、前記条件は多岐にわたるものであるため、開口部毎に実験的に透過率Ｐを値を設定することが好ましい。
【００４０】
従って、小窓21の設置場所や向き等の条件に応じて該小窓21を設定することで透過率Ｐの値を決定することが可能である。例えば本実施例では、小窓21が北側に面して設置されることから透過部材としてスリガラスを用いており、この場合透過率Ｐは実験的に０．５を得た。
【００４１】
上記の如く、ステップＳ２では小窓21の各格子21ａａ〜21ｄｅ毎にステップＳ１で得た照度から内面側の輝度を、（Ｅｏ×Ｎ）×Ｐ×１／πの式を用いて計算する。本実施例では、１００×０．５×１／πの式から約１６ｃｄ／ｍ2となる。そして上記計算を行った後、ステップＳ３に進行する。
【００４２】
ステップＳ３では、小窓21全体の光度（ｃｄ）を求めることで、該小窓21を一つの照明体と見立てる。即ち、小窓21を構成する各格子21ａａ〜21ｄｅの輝度の総和を求める計算を、Σ｛（Ｅｏ×Ｎ）×Ｐ×１／π｝の式を用いて行う。本実施例では、格子21ａａ〜21ｄｅの数が２０であるため、１００×０．５×１／π×２０の式から約３２０ｃｄとなる。
【００４３】
ステップＳ３に於いて小窓21全体の光度を求めた後、ステップＳ４に進行して小窓21全体の光束（ルーメン、ｌｍ）を計算する。この計算はステップＳ３の計算結果にπを乗じることで行われる。即ち、Σ｛（Ｅｏ×Ｎ）×Ｐ×１／π｝×πの式を用いて計算する。本実施例では、１００×０．５×１／π×２０×πの式から１０００ｌｍとなる。
【００４４】
次いでステップＳ５では、ステップＳ４で求めた小窓21全体の光束から特定の照明器具の消費効率（Ｗ）に換算する。ここで、特定の照明器具を蛍光灯とした場合の１Ｗ当たりの光束を８０ｌｍとして設定しておく。本実施例では、ステップＳ４で求めた小窓21の光束が１０００ｌｍとなるため、１０００÷８０の式から約１３Ｗとなる。
【００４５】
上記の如く、洗面５に配置された小窓21は、１３Ｗの蛍光灯に相当する照明能力を有することが計算され、その後、エンドに進行して一連の手順が終了する。
【００４６】
このため、住宅Ａに形成された各窓11〜19毎に上記手順に従って計算することで、夫々の窓11〜19が屋外から受けた光の量に応じて蛍光灯の照明能力に換算し、各窓毎の照明能力をワット数で表示することが可能である。
【００４７】
そして図１に示すように、住宅Ａに設けた部屋１〜７と各部屋１〜７に設けた窓11〜19，21のワット数とを表示することによって、各部屋１〜７毎に広さと照明を想像することが可能となり、この結果、各部屋１〜７の曇天の日中に於ける明るさを認識することが可能である。
【００４８】
例えば居間１では、東側に２０Ｗの蛍光灯を配置し且つ南側に９１Ｗの蛍光灯を配置するのと同等の照明がなされるのであり、２０Ｗ，９１Ｗ（４０Ｗ×２＋１０Ｗ）の蛍光灯の明るさと、これらの蛍光灯による照明の具合とを想像することは比較的容易であり、このため、曇天の条件であっても居間１の明るさが確保されていることを認識することが可能である。そして同様の検討を各部屋１〜７に対して行うことで、各部屋１〜７毎に明るさを確保し得るか否かを確認することが可能である。
【００４９】
同様にしてＤＫ２は、南側に１０７Ｗの蛍光灯を配置し且つ西側に６Ｗの蛍光灯を配置したのと同等の照明がなされるものであり、これらの各蛍光灯の明るさを想像することによって、曇天であってもＤＫ２の明るさが確保されていることを認識することが可能である。
【００５０】
上記の如き検討の結果、玄関３（１５Ｗ）と洗面５（１３Ｗ）が部屋の大きさや配置される什器の大きさや量に比較して照明能力が小さいと認識されたとき、これらの部屋に対して略良好な照明能力が如何なる程度であるかを設定し、設定された照明能力を発揮し得る窓（22，24）を設計することが可能である。
【００５１】
例えば、洗面５を照明する場合、図１に示す４００ｍｍ×５００ｍｍの寸法を持った小窓21では１３Ｗの蛍光灯に換算され充分な明るさを確保し得ないと判断され、この結果、洗面５では３０Ｗ程度の照明能力が必要であると判断されたとき、小窓21の面積よりも充分に大きい面積を持った窓22を想定し、図３に示す手順で照明能力を計算することで、確認することが可能である。
【００５２】
即ち、窓22を５００ｍｍ×１０００ｍｍの寸法としてステップＳ１から順に計算を進行させる。この過程で窓22の全体の光束は２５００ｌｍとなり、約３２Ｗの蛍光灯の照明能力を有することを確認することが可能となる。同様の計算を玄関３の窓24にも行うことで、２１Ｗの蛍光灯に相当する寸法を設定することが可能である。
【００５３】
従って、図２に示すように、各部屋１〜７に各窓11〜18，22，24を設けることによって、外部が曇天であっても、日中であれば、住宅Ａの内部を充分に満足し得る程度の明るさを確保し得る、ということを認識することが可能である。
【００５４】
このため、顧客に対し各窓11〜18，22，24の照明能力をワットで表示した図２を提示することによって、顧客は各部屋１〜７の日中の明るさを、各部屋１〜７の広さと、各窓11〜18，22，24のワット数によって、該部屋の明るさを感覚的に認識することが可能となり、理解が得易く且つ建物が完成した後、暗い部屋がある、という顧客の不満が生じることもない。
【００５５】
上記手順は、前述したように、各窓11〜18，22，24が屋外から受ける光は天空光のみであるという条件に設定して行っている。そして曇天の際の天空光を受けたときの条件で、各窓11〜18，22，24の照明能力が充分であれば、部屋１〜７の明るさを確保する上で充分であるという認識に立脚している。
【００５６】
しかし、住宅Ａに隣設して建築物Ｃ１〜Ｃ４が存在する場合、これらの建築物Ｃ１〜Ｃ４からの反射が対向する窓11〜18に差し込み、これらの窓11〜18ではより受ける光が多くなる。このため、隣設する建築物Ｃ１〜Ｃ４の反射光を見込むことによって、窓11〜18の照明能力はより向上することになる。従って、部屋に対する照明器具として考慮したとき、反射を見込む必要はない。
【００５７】
しかし、特に隣設する建築物Ｃ１〜Ｃ４の反射を考慮する必要がある場合、図３に示すステップＳ11で、目的の窓（計算中の窓）に対向する建築物Ｃ１〜Ｃ４から受ける反射光を計算し、この計算結果をステップＳ１で計算した照度に加えた後、ステップＳ２以降に進行することで、反射の影響を加味することが可能である。
【００５８】
同様に、南側の窓14，15では、晴天時に太陽の直射光が差し込むことになり、大量な光を受けることになる。このため、前記直射光を見込むことによって、窓14，15の照明能力はより向上することになる。従って、部屋に対する照明器具として考慮したとき、太陽の直射光を見込む必要はない。
【００５９】
しかし、太陽の直射光を考慮する必要がある場合、図３に示すステップＳ11で、目的の窓（計算中の窓）が受ける直射光を計算し、この計算結果をステップＳ１で計算した照度に加えた後、ステップＳ２以降に進行することで、直射光の影響を加味することが可能である。
【００６０】
上記の如く、隣設する建築物Ｃ１〜Ｃ４の反射や、太陽の直射光を考慮して対応する窓11〜19が受ける光の量を計算する場合、公知の定数や公式を利用することが可能である。
【００６１】
特に、本発明のように、開口部を外部から受けた光の量に相当する照明能力を持った特定の照明器具に見立てることによって、部屋の内部の明るさの分布を予測することが可能となる。例えば窓15を有するＤＫ２の場合について簡単に説明する。
【００６２】
ＤＫ２の南側の窓15が太陽の直射光を受けて全体で３２０００ｌｘの照度を有する場合を仮定すると、該窓15全体の光束は１６０００ｌｍとなり、蛍光灯の照明能力に換算すると２００Ｗとなる。従って、図６に示すように、南側に２００ワットの蛍光灯を設けて内部を照明するのと同等であり、この蛍光灯によるＤＫ２の内部の照度分布は、点線で示す２００ｌｘ，一点鎖線で示す１５０ｌｘ，二点鎖線で示す１００ｌｘのようになる。
【００６３】
上記の如く、開口部を、屋外から受けた光の量に応じた特定の照明器具に見立てることによって、部屋の内部の照度分布を計算することが可能となり、単に、開口部を想像し易い照明器具とすることで、部屋の明るさを感覚的に認識するのみならず、該部屋の明るさをより厳密に計算して把握することも可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る屋内明るさの予測方法では、住宅の開口部が外部から受ける光の量を特定の照明器具の照明能力に換算することが出来る。このため、開口部の持つ照明能力を顧客に提示することで、顧客は感覚的に照明器具の明るさ、該照明器具によって照明される部屋の明るさを認識することが出来る。
【００６５】
特に、開口部の屋内に対する照明能力を、例えば３０Ｗの蛍光灯、のように表現することで、顧客はより感覚的に明るさを認識することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】各開口部の採光状態を蛍光灯の消費効率に換算して表示した例を説明する図である。
【図２】図１と同一条件の住宅であって各部屋の明るさが略満足し得るような開口部を構成した例を説明する図である。
【図３】屋内明るさの予測を実施する際の手順を示すフローチャートである。
【図４】明るさを予測すべき開口の構成を説明する側面図である。
【図５】開口部を単位寸法を持った多数の格子に分割して各格子毎の照度を計算した図である。
【図６】部屋の照度分布を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ                    住宅
Ｂ                    敷地
Ｃ１〜Ｃ４            建築物
Ｄ                    道路
Ｅ                    カーポート
１                    居間
２                    ＤＫ
３                    玄関
４                    階段
５                    洗面
６                    風呂
７                    便所
11〜13，17，18，21    小窓
14〜16，22，24        窓
23                    ドア
【図１】
0003878844.tif 000002
【図２】
0003878844.tif 000003
【図３】
0003878844.tif 000004
【図４】
0003878844.tif 000005
【図５】
0003878844.tif 000006
【図６】
0003878844.tif 000007