JP2008122777A - 家庭電気設備模擬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の家屋と家電製品を縮小し、電気配線ごとの電流などを制御することで、電気配線の仕組みを容易に理解でき、家電製品の使用状態を模擬することにより電気料金の多寡を実感することができる。
【解決手段】家電製品を縮小した家電製品模型１を設置した家屋電気設備模型２と、家電製品模型１の光源を点灯、消灯させるスイッチ４を並列配置した操作パネル５と、家電製品模型１の電圧などの条件について実際の家電製品に必要な電力量の数値データをデータベース１２に格納し、各家電製品模型１ごとの消費電力の増加、減少を算出する演算処理装置１１と、を備え、家電製品模型１の作動状態に応じて使用する電力量について、各家電製品ごとの消費電力の傾向と共に、その電気料金を算出し、その数値を表示部１４に表示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、模型の家を用いて照明灯、エアコン、冷蔵庫、電子レンジ等の家電製品の屋内配線について説明する家庭電気設備模擬装置に係り、特に各種の電気料金種別における電気料金等をリアルタイムで表示することができる家庭電気設備模擬装置に関するものである。

電力に関する科学館の展示場、電力所、発電所等の見学コーナーには、室内灯、エアコン、冷蔵庫、電子レンジ等の家電製品の屋内配線などの家庭用電気設備の家庭内配線を説明するディスプレーが設置されている。このようなディスプレーでは、例えば見学者の手元位置にあるボタンを押すと、その該当する場所、例えば室内灯が点灯又は点滅し、エアコン、冷蔵庫、電子レンジ等の家電模型に内蔵したＬＥＤ等の光源が点灯又は点滅するようになっている。

また、家を新築する際にその家で使用する家電製品の種類、使用時間帯に応じてを電気料金がどの程度増減するかをシミュレーションする手段が提案されている。これは、電力会社のホームページ等のテンプレートに、「家電製品の種類」、「消費電力（Ｗ）」、「台数」、「昼間、ファミリー、夜間といった使用時間帯」等を入力することにより電気料金をシミュレーションするものである。

しかし、上述した電気料金のシミュレーションは、パソコンのモニター画面に数値が並んでいるだけで、実際にどのような家電製品を、どの程度使用したときに電気料金がかかるといったことを実感しづらいものであった。更に、省エネに関する提案、ＣＯ₂削減、太陽電池などの説明について立体的な家屋模型により分かりやすく説明するものがなかった。

例えば家電製品について視覚に訴えるものとしては、特許文献１の特開２００４−２８００３３号公報「太陽電池・燃料電池発電システムの教材」に示すように、屋根の形状が切妻屋根、寄棟造、入り母屋屋根、方形屋根、片流れ屋根のいずれかであり、かつ外部から家の内部及び電気配線を透視できる構造の卓上ミニハウスで、当該ハウスに電力負荷として少なくとも照明器具又は換気扇のいずれか、又は両方を設けており、かつ当該電力負荷の電源に太陽電池又は燃料電池のいずれか、又は両方を使用しているミニハウスが提案されている。
特開２００４−２８００３３号公報

この特許文献１の「太陽電池・燃料電池発電システムの教材」では、文字通り太陽電池・燃料電池発電システムに特化したもので、家電製品の使用電力の屋内配線及びその電気料金を分かりやすく説明するものではなかった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、実際の家屋と家電製品を縮小し、電気配線ごとの電流などを制御することで、電気配線の仕組みを容易に理解でき、家電製品の使用状態を模擬することにより電気料金の多寡を実感することができる家庭電気設備模擬装置を提供することにある。

本発明によれば、家屋模型内に、照明灯、エアコン、洗濯機、冷蔵庫等の家電製品を縮小した家電製品模型（１）を設置し、各家電製品模型（１）にその作動状態を点灯明示するＬＥＤ等の光源を取り付けた家屋電気設備模型（２）と、前記家電製品模型（１）の光源に電力を供給する電源部（３）と、前記家電製品模型（１）の光源を点灯、消灯させるスイッチ（４）を並列配置した操作パネル（５）と、前記家電製品模型（１）の電圧などの条件について、実際の家電製品に必要な電力量の数値データをデータベース（１２）に格納し、各家電製品模型（１）ごとの消費電力の増加、減少を算出する演算処理装置（１１）と、を備えた、ことを特徴とする家庭電気設備模擬装置が提供される。
例えば、前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の作動状態に応じて使用する電力量について、実際の家電製品に必要な電力量の数値データを前記データベース（１２）に格納し、前記演算処理装置（１１）で各家電製品ごとの消費電力の傾向と共に、その電気料金を算出し、その数値を表示部（１４）に表示することができる。

また、前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の待機電力量について、実際の家電製品に必要な待機電力の数値データを前記データベース（１２）に格納し、前記演算処理装置（１１）で各家電製品ごとの待機電力の電気料金を算出し、その数値を表示部（１４）に表示することができる。
前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の作動状態に応じて使用する電力量について、家族構成に応じて単身者パターン、小家族パターン、大家族パターン、深夜電力、平均年齢の相違等に応じて家電製品に必要な電力量の数値データを前記データベース（１２）に格納し、前記演算処理装置（１１）でその電力量を算出し、その数値を表示部（１４）に表示することができる。
前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の作動状態に応じて、その使用する電力を発電する際に生じる炭酸ガスの排出量について、実際の家電製品に必要な電力量とそれに連関する炭酸ガスの排出量の数値データを前記データベース（１２）にそれぞれ格納し、前記演算処理装置（１１）で家電製品ごとの消費電力の増減に応じて炭酸ガスの排出量を算出し、その数値を表示部（１４）に表示することができる。

上記構成の発明では、実際の家屋を縮小した家屋模型内に各家電製品模型（１）を設置した家屋電気設備模型（２）について、電気配線ごとの電流などをデータベース（１２）、演算処理装置（１１）により処理し、電圧などの条件を低減した値を入力することにより、電化製品ごとの消費電力の傾向を確認できるようにし、電気料金、ＣＯ₂の発生量などを算出し表示できる。そこで、電気配線の仕組みを容易に理解できると共に、家電製品の使用状態を模擬することにより電気料金の多寡を実感しやすくなる。

本発明の家庭電気設備模擬装置は、実際の家屋を縮小した家屋模型内に、家電製品を縮小した家電製品模型を設置した家屋電気設備模型と、家電製品模型の光源を点灯、消灯させるスイッチを並列配置した操作パネルと、家電製品模型の電圧などの条件を実際の家電製品に必要な電力量の数値データをデータベースに格納し、各家電製品模型ごとの消費電力の増加、減少を算出する演算処理装置とを備えたものである。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は実施例１の家庭電気設備模擬装置の家屋電気設備模型及び操作パネルを示す斜視図である。図２は家庭電気設備模擬装置の電気系統配線図である。図３は家庭電気設備模擬装置の操作パネルを２分割した状態の平面図である。
実施例１の体感型家庭電気設備模擬装置は、家屋模型内に、照明灯、エアコン、洗濯機、冷蔵庫等の家電製品を縮小した家電製品模型１を設置し、各家電製品模型１にその作動状態を点灯明示するＬＥＤ等の光源を取り付けた家屋電気設備模型２と、家電製品模型１の光源に電力を供給する受電点となる電源部３と、各家電製品模型１の光源を点灯、消灯させるスイッチ４とメータを並列配置した操作パネル５を備えたものである。

家屋模型は、図１に示すように、いわゆるドールハウスのような模型であり、その内部の居室にドールハウスに用いられるような椅子、テーブル、ベッド、クローゼット等の家具類、本、食器、日用品を配置したものである。本発明では、この家屋模型内に各居室の天井には照明灯、居間にはエアコン、スタンド、パソコン等、キッチンにはＩＨヒータ、冷蔵庫、電子レンジ、食器洗浄器、炊飯器等、その他の居室には洗濯機、掃除機、アイロン、パソコン、ステレオ等の家電製品の模型１を設置している。

これらの家電製品模型１は、図２の電気系統配線図に示すように、例えば照明灯、スタンド等は豆電球又はＬＥＤ等が点灯するようになっている。エアコン、冷蔵庫、電子レンジ等のような家電製品模型１は、ＬＥＤ等の光源を点灯することにより、その作動状態を明示するようになっている。この図２の電気系統配線図では、ダイニング、２Ｆ浴室、子供室、居間の４部屋に分け、それぞれの部屋に設置される家電製品ごとにスイッチＳＷ１−１〜ＳＷ４−６が入るようになっている。図３に示すような操作パネル５を操作することにより様々な家電製品模型１を作動点灯させることができる。待機電力がある家電製品、例えば洗濯機、便座、パソコン、プリンタ、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ビデオ等の家電製品の操作スイッチの下側にあるスイッチは、コンセントの模擬スイッチとして機能する。そこで待機電力がある家電製品模型１のコンセント模擬スイッチを抜いた状態と抜かない状態で使用する電気量が異なるようになっている。また、各部屋ごとに配線用遮断器６を接続している。更に、受電総合として漏電遮断器７を設けて実際の家屋の配線と略同じようになっている。但し、図２の電気系統配線図は一例でこの配線に限定されないことは勿論である。また、操作パネル５の各スイッチ４には、冷蔵庫、エアコンのような「自動運転」、食洗器、照明灯のような「一定運転」、テレビ、ビデオのような「待機電圧有り」の別を表示して電力の消費形態を認識できるようになっている。

このように、本発明の家庭電気設備模擬装置は、例えば電圧を１／２０に低減した家屋電気設備模型２により、家電製品ごとの消費電力の傾向を理解し、使用電力量・使用電気料金および環境に与える影響度、例えば炭酸ガス排出量を理解することで電気使用量と環境に与える影響の知識を理解できるようになっている。

家屋電気設備模型２には、電源として太陽電池８を設置すると共に、後述するデータベース１２に太陽電池８に関するデータを入力することにより太陽電池８のしくみ及び有効性が理解できる。例えば、太陽電池８を使用した場合の電気使用量、電気料金、環境に与える影響度の変化を観察することで太陽電池８の有効性を理解できるようになっている。

図４は家庭電気設備模擬装置における電気料金シミュレーションを実行するためのシステムブロック図である。図５はシミュレーションの処理手順を示すフロー図である。
電気料金をシミュレーションするためのシステムは、演算処理装置１１、データベース１２、入力装置１３、表示部となる出力装置１４とから構成される。演算処理装置１１は、入力装置１３から入力された電気設備、電力使用量、待機電力量の条件等に基づき各種の演算処理を実行するものである。演算処理装置１１は、入力処理を行う入力処理部１５、電気設備ＤＢ１８、電力使用量ＤＢ１９、待機電力量ＤＢ２０、その他の基礎情報ＤＢ２１等のデータについて検索をする検索処理部１６、電気料金、待機電力量等について、出力装置１４に出力するための制御処理を行う出力処理部１７などを備える。データベース１２には、電気設備ＤＢ１８、電力使用量ＤＢ１９、待機電力量ＤＢ２０、その他の基礎情報ＤＢ２１を格納する。

入力装置１３は、電気設備ＤＢ１８、電力使用量ＤＢ１９、待機電力量ＤＢ２０、その他の基礎情報ＤＢ２１等のデータの入力と、これから計算する電気料金に関する家電製品の数量、家族構成等の条件等を入力するものである。出力装置１４は、入力画面や処理画面、選択画面、入力更新データ、処理データなどの表示を行いディスプレイ、印刷出力を行うプリンタ等である。

入力装置１３から数値情報を入力する。入力処理部１５において、家電製品模型１の電圧などの条件について実際の家電製品に必要な電力量の基礎情報のデータと家電製品模型１ごとの消費電力の増加、減少情報に関するデータ４を入力する。この蓄積した電力量の基礎情報について、演算処理装置１１は、そのデータベース１２への電気料金の積算処理、又はグラフ作成処理する。更にパソコンのモニター画面等の出力装置１４（表示部）に表示する。

例えばテレビ、ビデオ、トイレの便座、パソコン等の家電製品模型１について、待機電力量については、実際の家電製品に必要な待機電力の数値データをデータベース１２に格納し、演算処理装置１１で各家電製品ごとの待機電力の電気料金を算出し、その数値を出力装置１４（表示部）に表示することができる。また、この数値を、操作パネル５の同一面に設けた液晶表示部２２に表示することも可能である（図３参照）。

また、家電製品の作動状態に応じて、その使用する電力を発電する際に生じる炭酸ガスの排出量についても、実際の家電製品に必要な電力量とそれに連関する炭酸ガスの排出量の数値データをデータベース１２にそれぞれ格納し、演算処理装置１１で家電製品ごとの消費電力の増減に応じて炭酸ガスの排出量を算出し、その数値を出力装置（表示部）１４に表示するようになっている。

家屋電気設備模型２の家電製品模型１の作動状態に応じて使用する電力量について、家族構成に応じて単身者パターン、小家族パターン、大家族パターン、深夜電力、平均年齢の相違等に応じて家電製品に必要な電力量の数値データを前記データベース１２に格納し、演算処理装置１１でその電力量を算出し、その数値を出力装置（表示部）１４に表示することができる。

本発明の家庭電気設備模擬装置における電気料金シミュレーションを実行するときは、次のようなパターンでシミュレーションすることができる。
例えば、昼間は家にいることが多く，昼間に電気を使うことが多いときは、「従量電灯」が適している。この従量電灯は、主に家庭用として最も多く利用されている電気料金の契約パターンである。電気を使用する時間帯を区分せず、ひと月の合計の使用量を元に料金を計算するようになっている。

更に、電気料金は、使用量によって単価が違う料金制を表示することができる。
（１）エコノミーナイト「時間帯別電灯」
この「時間帯別電灯」は、電気の使用量を、昼間と夜間に区分して計算する電気料金のパターンである。「昼間は不在が多く、夜間に電気を使うことが多い」、「電気の使用方法を工夫して電気料金を安くしたい」という需要家向けの電気料金である。
（２）ファミリータイム「季節別時間帯別電灯」
この「季節別時間帯別電灯」は、需要家の電気の使用量を季節別・時間帯別に区分して計算する電気料金である。例えば、すべての熱源を電気でまかなう住宅、即ち電化住宅の需要家向けの電気料金である。
このように、本発明の家庭電気設備模擬装置における電気料金シミュレーションでは、実際の家屋と家電製品を縮小し、電気配線ごとの電流などを制御することで、電気配線の仕組みを容易に理解しながら、家電製品の使用状態を模擬することにより電気料金の多寡を容易に実感することができる。

本発明の家庭電気設備模擬装置の使用方法について説明する。
ａ．各電気製品の消費電力および電気料金
操作パネル５のスイッチ４を操作し、各種の家電製品模型１を運転・停止させ、家電製品模型１ごとの消費電力量およびその電気料金の変化を確認させ、家電製品によって消費電力の大小と電気料金が大きくことなることを表示する。
ｂ．各電気製品の運転が環境に与える影響について
各家電製品模型１を運転させ、運転する家電製品模型１ごとに大気に排出するＣＯ₂が大きくなることを表示する。
ｃ．待機電力について
待機電力がある家電製品模型１のコンセント（コンセント模擬スイッチ）を抜いた状態と抜かない状態で使用する電気量および電気料金が異なることを表示する。
ｄ．太陽電池について
太陽電池８を運転させ、太陽光が強い場合は、太陽電池８からの電流が増え、受電電流が減少するとともに電気料金が少なくなることを表示する。

なお、本発明は、実際の家屋と家電製品を縮小し、電気配線ごとの電流などを制御することで、電気配線の仕組みを容易に理解でき、家電製品の使用状態を模擬することにより電気料金の多寡を実感することができる構成であれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の家庭電気設備模擬装置は、家電製品の種類、使用時間帯に応じてを電気料金がいくら増減するかをシミュレーションに利用することができる。更に、使用している電気器具により地球温暖化の原因となるＣＯ₂の発生量がどの程度であるかを通して省エネの重要性を理解させることができ、小学校低学年から高学年、中学生、高校生まで広い範囲の教材としても利用することができる。

実施例１の家庭電気設備模擬装置の家屋電気設備模型及び操作パネルを示す斜視図である。 家庭電気設備模擬装置の電気系統配線図である。 家庭電気設備模擬装置の操作パネルを２分割した状態の平面図である。 家庭電気設備模擬装置における電気料金シミュレーションを実行するためのシステムブロック図である。 シミュレーションの処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１ 家電製品模型
２ 家屋電気設備模型
３ 電源部
４ スイッチ
５ 操作パネル
１１ 演算処理装置
１２ データベース
１４ 出力装置（表示部）

Claims (5)

1. 家屋模型内に、照明灯、エアコン、洗濯機、冷蔵庫等の家電製品を縮小した家電製品模型（１）を設置し、各家電製品模型（１）にその作動状態を点灯明示するＬＥＤ等の光源を取り付けた家屋電気設備模型（２）と、
   前記家電製品模型（１）の光源に電力を供給する電源部（３）と、
   前記家電製品模型（１）の光源を点灯、消灯させるスイッチ（４）を並列配置した操作パネル（５）と、
   前記家電製品模型（１）の電圧などの条件について、実際の家電製品に必要な電力量の数値データをデータベース（１２）に格納し、各家電製品模型（１）ごとの消費電力の増加、減少を算出する演算処理装置（１１）と、を備えた、ことを特徴とする家庭電気設備模擬装置。
2. 前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の作動状態に応じて使用する電力量について、
   実際の家電製品に必要な電力量の数値データを前記データベース（１２）に格納し、前記演算処理装置（１１）で各家電製品ごとの消費電力の傾向と共に、その電気料金を算出し、その数値を表示部（１４）に表示する、ことを特徴とする請求項１の家庭電気設備模擬装置。
3. 前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の待機電力量について、
   実際の家電製品に必要な待機電力の数値データを前記データベース（１２）に格納し、前記演算処理装置（１１）で各家電製品ごとの待機電力の電気料金を算出し、その数値を表示部（１４）に表示する、ことを特徴とする請求項１の家庭電気設備模擬装置。
4. 前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の作動状態に応じて使用する電力量について、
   家族構成に応じて単身者パターン、小家族パターン、大家族パターン、深夜電力、平均年齢の相違等に応じて家電製品に必要な電力量の数値データを前記データベース（１２）に格納し、前記演算処理装置（１１）でその電力量を算出し、その数値を表示部（１４）に表示する、ことを特徴とする請求項１の家庭電気設備模擬装置。ことを特徴とする請求項１の家庭電気設備模擬装置。
5. 前記家屋電気設備模型（２）の家電製品模型（１）の作動状態に応じて、その使用する電力を発電する際に生じる炭酸ガスの排出量について、
   実際の家電製品に必要な電力量とそれに連関する炭酸ガスの排出量の数値データを前記データベース（１２）にそれぞれ格納し、前記演算処理装置（１１）で家電製品ごとの消費電力の増減に応じて炭酸ガスの排出量を算出し、その数値を表示部（１４）に表示する、ことを特徴とする請求項１の家庭電気設備模擬装置。

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