(57)【要約】  電力管理システムおよび関連する方法は、したがって、消費者負荷への電力送出を制御するための、遠隔サイトにおける複数のローカル無線エネルギ制御ユニット、および無線エネルギ制御ユニットへコマンドを同報送信するための無線送信機を備えた中央ステーションを備えている。各無線エネルギ制御ユニットは、各ローカルサイトで、各電気負荷への電力送出を制御するためのスイッチバンクを備えている。各制御可能スイッチは、電気接触を連結および切り離すために、加熱したコイルによって制御される変形可能バイメタル部材を有するのが好ましい。各無線エネルギ制御ユニットは、中央ステーションから受信される、電力消費を低減するコマンドに応答して電気負荷を切り離す順番または優先権を指示するように、事前に構成することができる。中央ステーションは、異なる優先権レベルまたは警戒段階に応じて、電力低減コマンドを発してもよい。ローカル無線エネルギユニットは、電力低減コマンドの優先権レベルに応じて、１つまたは複数の電気負荷を切り離すことによって、電力低減コマンドに応答し、集団的な動作によって、全体的な消費者電力需要を低減する。
2005512284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力管理システムであって、
１つまたは複数の電気負荷を選択的に切り離すように、それぞれ構成されている複数の電力スイッチ制御回路と、
前記電力スイッチ制御回路の１つに、それぞれ接続されている無線受信機と、
少なくとも１つの無線送信機と、
中央ステーションを備え、
前記中央ステーションは、前記少なくとも１つの無線送信機によってメッセージを前記電力スイッチ制御回路へ送信し、前記電力スイッチ制御回路が、ローカル構成可能設定に応じて電気負荷を切り離すことによって、前記メッセージに応答する電力管理システム。
【請求項２】
前記電力スイッチ制御回路は、遠隔の、地理的に異なる場所に位置している請求項１の電力管理システム。
【請求項３】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数は、電源線と前記複数の電気負荷との間に挿入されている一組の制御可能スイッチを備えている請求項１の電力管理システム。
【請求項４】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数の、前記一組の制御可能スイッチは、複数の回路遮断器と直列に接続されており、１つの回路遮断器が、前記電気負荷のそれぞれに設けられている請求項３の電力管理システム。
【請求項５】
前記各電力スイッチ制御回路は、それぞれの無線受信機を介して前記メッセージを受信するプロセッサと、前記プロセッサが前記制御可能スイッチを制御する場合に応じて、前記プロセッサ用のプログラム指令を記憶するメモリを備えている請求項３の電力管理システム。
【請求項６】
前記制御可能スイッチは、ローカル構成可能優先権に応じて切り離される請求項３の電力管理システム。
【請求項７】
前記ローカル構成可能優先権は、少なくとも部分的に、手動スイッチ設定によって決定される請求項６の電力管理システム。
【請求項８】
前記ローカル構成可能優先権は、ローカル使用者インタフェースを介して前記電力スイッチ制御回路のそれぞれに記憶されているプログラム可能パラメータによって決定される請求項６の電力管理システム。
【請求項９】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、バイメタル部材を備えており、前記バイメタル部材の加熱を生じさせる制御信号によって前記バイメタル部材が変形させられるとともに、それにより、前記制御可能スイッチのオン／オフ状態が変化する請求項３の電力管理システム。
【請求項１０】
電力スイッチ制御回路の１つまたは複数における前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記変形可能部材の近傍に存在する加熱素子と、
前記電力スイッチ制御回路から発するとともに、前記過熱素子に接続されるスイッチ制御信号とを備え、
前記電源線から電力を引き出す入力配線が、前記電気導体近くの前記第２端部で、前記変形可能部材に物理的に接続されており、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記入力電力配線が前記電気導体と電気的に接続されている請求項３の電力管理システム。
【請求項１１】
前記スイッチ制御信号のアサーションは、電流を前記加熱素子に通すことによって前記加熱素子熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御信号の非アサーションは、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままであることを可能とする請求項１０の電力管理システム。
【請求項１２】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１０の電力管理システム。
【請求項１３】
前記スイッチ制御信号は、前記中央ステーションから受信されるメッセージに応答して作動される請求項１０の電力管理システム。
【請求項１４】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項１０の電力管理システム。
【請求項１５】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項１０の電力管理システム。
【請求項１６】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１金属材料を備える上側と、第２金属材料を備える下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項１５の電力管理システム。
【請求項１７】
前記中央ステーションは、前記電力スイッチ制御回路にそれらの電気負荷を選択的に切り離させる前記メッセージの前に、早期警報メッセージを前記無線送信機によって送信する請求項１の電力管理システム。
【請求項１８】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数は、前記早期警報メッセージが受信されたことを示すディスプレイを備えている請求項１７の電力管理システム。
【請求項１９】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数は、それぞれの電気負荷のいずれが切り離されたかを示すディスプレイを備えている請求項１の電力管理システム。
【請求項２０】
前記中央ステーションによって送信されるメッセージの少なくとも１つは、前記電力スイッチ制御回路を、複数の警戒段階レベルの中から指定された警戒段階に入らせる請求項１の電力管理システム。
【請求項２１】
前記警戒段階レベルは、最も低い警戒段階レベルから最も高い警戒段階レベルへ順位づけられており、前記電力スイッチ制御回路は、前記ローカル構成可能設定を介して、より低い警戒段階レベルよりもより高い警戒段階レベルでより多くの電気負荷を切り離すように構成可能な請求項２０の電力管理システム。
【請求項２２】
前記中央ステーションは、前記メッセージの少なくとも１つと関連した遅延期間コマンドを送信しており、前記電力スイッチ制御回路が、前記電気負荷を切り離す前に、前記遅延期間コマンドが示す遅延期間を待機する請求項１の電力管理システム。
【請求項２３】
前記電力スイッチ制御回路は、電力公益企業からの電力線と前記電気負荷との間に挿入されており、前記電力スイッチ制御回路が、デカップリング素子を通して、前記電力線から動作電力を引き出す請求項１の電力管理システム。
【請求項２４】
前記デカップリング素子は、キャパシタを備えている請求項２３の電力管理システム。
【請求項２５】
前記デカップリング素子は、変圧器を備えている請求項２３の電力管理システム。
【請求項２６】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数は、ローカル無線送信機を備えており、前記中央ステーションが、前記電力スイッチ制御回路の前記１つまたは複数からの送信を受信するための無線受信機を備えており、前記中央ステーションと前記電力スイッチ制御回路の前記１つまたは複数との間で双方向無線通信を実現する請求項１の電力管理システム。
【請求項２７】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数は、前記中央ステーションからの前記メッセージに対する、前記電力スイッチ制御回路の応答に関する履歴データを記憶するメモリを備えている請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項２８】
前記メッセージは、前記電力スイッチ制御回路の特定グループを対象とすることができる請求項１の電力管理システム。
【請求項２９】
前記メッセージは、別個のグループアドレス、周波数、コード、符号化方式またはこれらの任意の組み合わせを用いることによって、前記電力スイッチ制御回路の特定グループを対象とする請求項２８の電力管理システム。
【請求項３０】
電力を管理する方法であって、次の各工程を備えており、
電源線と複数の電気負荷との間に挿入されている各電力スイッチ制御回路に、中央ステーションから、無線送信機を介して、メッセージを送信する工程と、
前記電力スイッチ制御回路で、前記メッセージを受信する工程と、
前記メッセージに応答して、前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数で、ローカル構成可能設定に応じて、前記ローカル電気負荷を切り離す工程と、
を備えている電力管理方法。
【請求項３１】
前記電力スイッチ制御回路は、遠隔の、地理的に異なる場所に位置している請求項３０の方法。
【請求項３２】
前記各電力スイッチ制御回路は、前記電源線と前記ローカル電気負荷との間に挿入されている一組の制御可能スイッチを備えている請求項３０の方法。
【請求項３３】
前記電力スイッチ制御回路の少なくとも１つに対する前記一組の制御可能スイッチは、複数の回路遮断器と直列に接続されており、１つの回路遮断器が、前記電気負荷のそれぞれに設けられている請求項３２の方法。
【請求項３４】
前記各電力スイッチ制御回路は、前記中央ステーションからの前記メッセージを受信する無線受信機と、前記メッセージを解読し応答するプロセッサと、前記プロセッサが前記制御可能スイッチを制御する場合に応じて、前記プロセッサ用のプログラム指令を記憶するメモリを備えている請求項３２の方法。
【請求項３５】
ローカル構成可能設定に応じて前記ローカル電気負荷を切り離す前記工程は、ローカル構成可能優先権に応じて前記制御可能スイッチを切り離す工程を備えている請求項３２の方法。
【請求項３６】
前記ローカル構成可能優先権は、少なくとも部分的に、手動スイッチ設定によって決定される請求項３５の方法。
【請求項３７】
前記ローカル構成可能優先権は、ローカル使用者インタフェースを介して前記電力スイッチ制御回路のそれぞれに記憶されているプログラム可能パラメータによって決定される請求項３５の方法。
【請求項３８】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、バイメタル部材を備えており、前記バイメタル部材が、前記バイメタル部材の加熱を生じさせる制御信号によって変形させられるとともに、それにより、前記制御可能スイッチのオン／オフ状態が変化する請求項３２の方法。
【請求項３９】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数における前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記変形可能部材の近傍に存在している加熱素子と、
前記電力スイッチ制御回路から発するとともに、前記加熱素子に接続されるスイッチ制御信号と、を備え、
前記電源線が、入力電力配線を通して、前記電気導体近くの前記第２端部で、前記変形可能部材に接続されており、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記入力電力配線が、前記電気導体と電気的に接続されている請求項３２の方法。
【請求項４０】
前記スイッチ制御信号のアサーションは、電流を前記加熱素子に通すことによって、前記加熱素子を熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御信号の非アサーションが、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままであることを可能とする請求項３９の方法。
【請求項４１】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記中央ステーションからの前記メッセージの１つに応答して、前記スイッチ制御信号を作動させる工程をさらに備えている請求項３９の方法。
【請求項４３】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項３９の方法。
【請求項４４】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１金属材料を備える上側と、第２金属材料を備える下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項４４の方法。
【請求項４６】
前記電力スイッチ制御回路に、それらの電気負荷を選択的に切り離させる前記メッセージの前に、前記中央ステーションから、前記少なくとも１つの無線送信機を介して、早期警報メッセージを送信する工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項４７】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数に、前記早期警報メッセージが受信されたことを表示する工程をさらに備えている請求項４６の方法。
【請求項４８】
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数に、もしあればどの電気負荷が切り離されたかを表示する工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項４９】
前記中央ステーションから送信される前記メッセージの少なくとも１つに応答して、複数の警戒段階レベルの中から指定された警戒段階レベルに、前記電力スイッチ制御回路を移行する工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項５０】
前記警戒段階レベルは、最も低い警戒段階レベルから最も高い警戒段階レベルへ順位づけられており、前記電力スイッチ制御回路を、前記ローカル構成可能設定を介して、より低い警戒段階レベルよりもより高い警戒段階レベルでより多くの電気負荷を切り離すように構成する工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項５１】
前記中央ステーションから、前記少なくとも１つの無線送信機を介して、前記メッセージの少なくとも１つと関連する遅延期間コマンドを送信する工程と、
前記電気負荷を切り離す前に、前記電力スイッチ制御回路で、前記遅延期間コマンドが示す遅延期間を待機する工程と、
を備えている請求項３０の方法。
【請求項５２】
前記電力スイッチ制御回路は、電力公益企業からの電力線と前記電気負荷との間に挿入されており、前記電力スイッチ制御回路が、デカップリング素子を通して、前記電力線から動作電力を引き出す請求項３０の方法。
【請求項５３】
前記デカップリング素子は、キャパシタを備えている請求項５２の方法。
【請求項５４】
前記デカップリング素子は、変圧器を備えている請求項５２の方法。
【請求項５５】
前記中央ステーションが無線受信機を備えるとともに、前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数がローカル無線送信機を備えており、
前記中央ステーションと前記電力スイッチ制御回路の前記１つまたは複数との間で双方向通信を行う工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項５６】
データ記憶用のメモリを有する１つまたは複数の電力スイッチ制御回路に、前記中央ステーションからの前記メッセージに対する前記電力スイッチ制御回路の応答に関する履歴データを記憶する工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項５７】
前記メッセージを、前記電力スイッチ制御回路の特定グループを対象とする工程をさらに備えている請求項３０の方法。
【請求項５８】
前記メッセージは、別個のグループアドレス、周波数、コード、符号化方式またはこれらの任意の組み合わせを用いることによって、前記電力スイッチ制御回路の特定グループを対象とする請求項５７の方法。
【請求項５９】
それぞれが無線受信機を備えるとともに、入力電力配線から１つまたは複数のローカル電気負荷への電力フローを制御する複数の無線エネルギ制御ユニットと、
少なくとも１つの無線送信機と、
前記少なくとも１つの無線送信機を介して、メッセージを前記無線エネルギ制御ユニットに送信し、前記メッセージが、前記無線エネルギ制御ユニットに、非警戒段階レベルと１つまたは複数の警戒段階レベルとの間で切り換わるように指令し、前記無線エネルギ制御ユニットが、前記中央ステーションによって指令された前記警戒段階レベルに応じて、それぞれのローカル電気負荷への電力フローを選択的に修正することによって、メッセージに応答する中央ステーションと、
を備えているシステム。
【請求項６０】
前記各エネルギ制御ユニットは、前記入力電源配線と前記複数のローカル電気負荷との間に挿入されている複数の制御可能スイッチを備えており、前記制御可能スイッチが、前記入力電源配線を、前記複数のローカル電気負荷に対して個別に接続または切断させることができる請求項５９のシステム。
【請求項６１】
前記無線エネルギ制御ユニットの１つまたは複数の、前記制御可能スイッチは、複数の回路遮断器と直列に接続されており、１つの回路遮断器が、前記ローカル電気負荷のそれぞれに設けられている請求項６０のシステム。
【請求項６２】
前記制御可能スイッチは、ローカル構成可能優先権に応じて切り離される請求項６０のシステム。
【請求項６３】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、バイメタル部材を備えており、前記バイメタル部材が、前記バイメタル部材に加熱を生じさせる制御信号によって変形させられるともに、それにより、前記制御可能スイッチのオン／オフ状態が変化する請求項６０のシステム。
【請求項６４】
前記バイメタル部材の加熱は、抵抗コイルを加熱することによって生じる請求項６３のシステム。
【請求項６５】
前記無線エネルギ制御ユニットに、前記非警戒段階レベルと前記１つまたは複数の警戒段階レベル間で切り換わるように指令する前記メッセージの前に、前記中央ステーションが、前記少なくとも１つの無線送信機を介して、早期警報メッセージを送信する請求項５９のシステム。
【請求項６６】
前記警戒段階レベルは、最も低い警戒段階レベルから最も高い警戒段階レベルへ順位づけられており、前記無線エネルギ制御ユニットを、前記ローカル構成可能設定を介して、より低い警戒段階レベルよりも、より高い警戒段階レベルでより多くの電気負荷を切り離すように構成可能な請求項５９のシステム。
【請求項６７】
電力配分システム内で、電力需要を低減する方法であって、次の各工程を備えており、
各無線エネルギ制御ユニットが、入力電源配線から１つまたは複数のローカル電気負荷への電力フローを制御するとともに、中央ステーションから、無線送信機を介して、複数の無線エネルギ制御ユニットにメッセージを送信する工程と、
前記無線エネルギ制御ユニットに、異なる警戒段階レベルの間で切り換わるように指令する前記メッセージを、前記無線エネルギ制御ユニットで受信する工程と、
前記電力スイッチ制御回路の１つまたは複数で、前記メッセージに応答し、前記中央ステーションが指令する前記警戒段階レベルに応じて、それぞれのローカル電気負荷への電力フローを選択的に修正する工程と、
を備えている方法。
【請求項６８】
前記各無線エネルギ制御ユニットは、前記入力電源配線と前記複数のローカル電気負荷との間に挿入されている複数の制御可能スイッチを備えており、前記制御可能スイッチが、前記入力電源線を、前記複数のローカル電気負荷に対して個別に接続または切断させることができる請求項６７の方法。
【請求項６９】
前記無線エネルギ制御ユニットの１つまたは複数の、前記制御可能スイッチは、複数の回路遮断器と直列に接続されており、１つの回路遮断器が、前記ローカル電気負荷のそれぞれに設けられている請求項６８の方法。
【請求項７０】
前記中央ステーションが指令する前記警戒段階レベルに応じて、前記各ローカル電気負荷への電力フローを選択的に修正する前記ステップは、ローカル構成可能優先権に応じて、前記制御可能スイッチを切り離すステップを備えている請求項６８の方法。
【請求項７１】
電源が電気負荷に電子的に接続される第１位置と、前記電源が前記電気負荷から切断される第２位置を、それぞれ有する複数の制御可能スイッチと、
無線受信機と、
前記無線受信機に接続されているとともに、前記無線受信機を介してメッセージを受信し、またそのメッセージに応答し、事前に確立した優先権に応じて、前記第１位置と前記第２位置との間で前記制御可能スイッチの１つまたは複数を選択的に切り換えるコントローラと、
を備えている無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７２】
前記コントローラは、
プロセッサと、
前記プロセッサ用のプログラム指令を記憶する非揮発性メモリと、
を備えている請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７３】
前記コントローラは、前記第１位置と前記第２位置との間で前記制御可能スイッチのそれぞれの位置を決定する個別制御ビットを記憶する制御レジスタをさらに備えている請求項７２の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７４】
前記コントローラは、様々な時点で、前記制御可能スイッチの状態に関する履歴データを記憶する可変メモリ部をさらに備えている請求項７２の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７５】
前記制御可能スイッチの１つの状態を、それぞれ表示する複数の光表示器をさらに備えている請求項７２の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７６】
前記制御可能スイッチの１つと、それぞれ直列に接続されている複数の回路遮断器をさらに備えている請求項７２の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７７】
前記電源は、電力公益企業から供給する請求項７６の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７８】
前記制御可能スイッチと、前記無線受信機と、前記コントローラとを備えているハウジングであって、前記回路遮断器を備えている回路ボックスに配置するようにされているハウジングをさらに備えており、前記回路ボックスが、前記回路遮断器を再設定するための複数の手動スイッチを備えている請求項７６の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項７９】
前記事前に確立した優先権は、ローカル構成可能である請求項７２の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８０】
前記ローカル構成可能優先権を決定する複数の手動スイッチ設定をさらに備えている請求項７９の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８１】
前記ローカル構成可能優先権を決定するパラメータの記憶を可能とするプログラム可能インタフェースをさらに備えている請求項７９の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８２】
前記コントローラは、前記ローカル構成可能優先権に応じて、前記第１位置と前記第２位置との間で、１つまたは複数の制御可能スイッチの第１の組を切り替えることによって、前記メッセージの第１のメッセージに応答し、前記ローカル構成可能優先権に応じて、前記第１位置と前記第２位置との間で、１つまたは複数の制御可能スイッチの第２の組を切り替えることによって、前記メッセージの第２のメッセージに応答するように構成されている請求項７９の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８３】
前記コントローラは、前記ローカル構成可能優先権に応じて、前記第１位置と前記第２の位置との間で、１つまたは複数の制御可能スイッチの第３の組を切り替えることによって、前記メッセージの第３のメッセージに応答するように構成されている請求項８２の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８４】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数がバイメタル部材を備えており、前記バイメタル部材が、前記バイメタル部材に加熱を生じさせる制御信号によって変形させられるとともに、それにより、前記制御可能スイッチのオン／オフ状態が変化する請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８５】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、
前記第１端部で固定されるとともに、前記第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記変形可能部材の近傍に存在するとともに、前記コントローラからのスイッチ制御信号に応答する加熱素子と、を備え、
前記電源から電力を引き出す入力配線が、前記電気導体近くの前記第２端部で、前記変形可能部材に接続されており、前記入力配線が、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続されている請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８６】
前記スイッチ制御信号のアサーションは、電流を前記加熱素子に通すことによって、前記加熱素子を熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御信号の非アサーションが、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままであることを可能とする請求項８５の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８７】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項８５の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８８】
前記スイッチ制御信号は、遠隔供給源から受信されるメッセージに応答して作動される請求項８５の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項８９】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項８５の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９０】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項８５の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９１】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２の端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項９０の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９２】
前記コントローラは、前記無線受信機を介して、早期警報メッセージを受信し、前記早期警報メッセージが受信されたことを表示するように構成されている請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９３】
１つまたは複数のメッセージは、遅延期間値を備えており、前記コントローラが、電気負荷を切り離す前に、前記遅延期間値によって示される遅延期間を待機するように構成されている請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９４】
前記電源と前記コントローラとの間に挿入されているデカップリング素子であって、それによって前記コントローラが電力を引き出すデカップリング素子をさらに備えている請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９５】
前記デカップリング素子は、キャパシタを備えている請求項９４の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９６】
前記デカップリング素子は、変圧器を備えている請求項９４の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９７】
前記無線受信機と共に、遠隔ステーションとの双方向通信を提供する無線送信機をさらに備えている請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９８】
前記第１位置は、開いたスイッチ位置と一致しており、前記第２位置は、閉じたスイッチ位置と一致する請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項９９】
前記メッセージは、ＦＭ側波帯によって受信される請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１００】
前記制御可能スイッチは、前記第１位置にあるときに、本質的に電力を少しも消費しない請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１０１】
前記電源は、単相交流電源を備えている請求項７の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１０２】
前記単相交流電源は、電力公益企業送電線から電圧を降下され、１１０ボルトと１３０ボルトとの間の公称電圧レベルと、６０ヘルツの公称周波数とを有する請求項１０１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１０３】
前記各制御可能スイッチは、構造において同一である請求項７１の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１０４】
電源から複数の電気負荷への電力配分を制御する方法であって、次の各工程を備えており、
無線受信機を介してメッセージを受信する工程と、
前記メッセージの１つまたは複数に応答し、事前に確立した優先権に応じて、複数の制御可能スイッチの１つまたは複数を選択的に切り換える工程を備え、
前記各制御可能スイッチが、電源と電気負荷との間に電子的に接続されており、それによって、選択的に、前記電気負荷の１つまたは複数に対して、前記電源を切り離すかまたは前記電源を連結する方法。
【請求項１０５】
前記各制御可能スイッチは、前記電源が前記スイッチの電気負荷に電子的に接続される第１位置と、前記電源が、前記スイッチの電気負荷から切断される第２位置とを有する請求項１０４の方法。
【請求項１０６】
前記コントローラが、
プロセッサと、
前記プロセッサ用のプログラム指令を記憶する非揮発性メモリと、
を備えている請求項１０４の方法。
【請求項１０７】
前記コントローラは、制御レジスタを備えており、前記各制御可能スイッチのオン／オフ状態を制御する前記制御レジスタに、個別制御ビットを記憶する工程をさらに備えている請求項１０６の方法。
【請求項１０８】
前記コントローラは、可変メモリ部を備えており、様々な時点で、前記制御可能スイッチの状態に関する履歴データを、前記可変メモリ部に記憶する工程をさらに備えている請求項１０６の方法。
【請求項１０９】
前記各制御可能スイッチのオン／オフ状態を反映するために、複数の光表示器を作動および不作動にする工程をさらに備えている請求項１０６の方法。
【請求項１１０】
前記制御可能スイッチを、複数の回路遮断器と直列に配置する工程をさらに備えており、１つの回路遮断器が、前記電気負荷のそれぞれに設けられている請求項１０６の方法。
【請求項１１１】
前記電源は、電力公益企業から供給する請求項１１０の方法。
【請求項１１２】
前記無線受信機と、前記制御可能スイッチと、前記プロセッサと、前記非揮発性メモリが共に、無線エネルギ制御ユニットの少なくとも一部分を備えるとともに、前記回路遮断器を備えている回路ボックスに共に配置されるようにされているハウジングに、前記無線エネルギ制御ユニットを配置する工程をさらに備えており、前記回路ボックスが、前記回路遮断器を再設定するための複数の手動スイッチを備えている請求項１１０の方法。
【請求項１１３】
前記事前に確立された優先権は、ローカル構成可能である請求項１０６の方法。
【請求項１１４】
前記複数の手動スイッチ設定を用いて、前記事前に確立された優先権を構成する工程をさらに備えている請求項１１３の方法。
【請求項１１５】
使用者インタフェースを介して、プログラム可能パラメータを調節することによって、前記事前に確立された優先権を構成する工程をさらに備えている請求項１１３の方法。
【請求項１１６】
前記コントローラは、前記事前に確立された優先権に応じて、１つまたは複数の制御可能スイッチの第１の組を切り替えることによって、前記メッセージの第１のメッセージに応答しており、前記事前に確立された優先権に応じて、１つまたは複数の制御可能スイッチの第２の組を切り替えることによって、前記メッセージの第２のメッセージに応答するように構成されている請求項１１３の方法。
【請求項１１７】
前記コントローラは、前記ローカル構成可能優先権に応じて、１つまたは複数の制御可能スイッチの第３の組を切り替えることによって、前記メッセージの第３のメッセージに応答するように構成されている請求項１１６の方法。
【請求項１１８】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、バイメタル部材を備えており、前記バイメタル部材が、前記バイメタル部材に加熱を生じさせる制御信号によって変形させられるとともに、それにより、前記制御可能スイッチのオン／オフ状態が変化する請求項１０４の方法。
【請求項１１９】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記変形可能部材の近傍に存在しているとともに、スイッチ制御信号に応答する加熱素子と、を備え、
前記電源から電力を引き出す入力配線が、前記電気導体近くの前記第２端部で、前記変形可能部材に接続されており、前記入力配線が、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続されている請求項１０４の方法。
【請求項１２０】
前記スイッチ制御信号のアサーションが、電流を前記加熱素子に通すことによって、前記加熱素子を熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御信号の非アサーションが、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままであることを可能とする請求項１１９の方法。
【請求項１２１】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１１９の方法。
【請求項１２２】
前記スイッチ制御信号は、遠隔供給源から受信される前記１つまたは複数のメッセージの１つに応答して作動される請求項１１９の方法。
【請求項１２３】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項１１９の方法。
【請求項１２４】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項１１９の方法。
【請求項１２５】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項１２４の方法。
【請求項１２６】
無線受信機を介してメッセージを受信する前記工程は、前記無線受信機を介して、早期警報メッセージを受信する工程を備えており、
前記早期警報メッセージが受信されたことを表示する工程をさらに備えている請求項１０４の方法。
【請求項１２７】
前記メッセージの１つまたは複数は、遅延期間値を備えており、前記制御可能スイッチの１つまたは複数を選択的に切り換える前に、前記遅延期間値によって示される遅延期間を待機する工程をさらに備えている請求項１０４の方法。
【請求項１２８】
前記電源と無線エネルギ制御ユニットとの間に挿入されているデカップリング素子を通して、前記制御可能スイッチを備えている前記無線エネルギ制御ユニットに、動作電力を供給する工程をさらに備えている請求項１０４の方法。
【請求項１２９】
前記デカップリング素子は、キャパシタを備えている請求項１２８の方法。
【請求項１３０】
前記デカップリング素子は、変圧器を備えている請求項１２８の方法。
【請求項１３１】
前記無線受信機を介して、遠隔ステーションから前記メッセージを受信する方法であって、無線送信機を介して、前記遠隔ステーションに情報を送信し、それによって、前記遠隔ステーションとの双方向通信を実現する工程をさらに備えている請求項１０４の方法。
【請求項１３２】
前記無線受信機を介してメッセージを受信する前記工程は、ＦＭ側波帯によって前記メッセージを受信する工程を備えている請求項１０４の方法。
【請求項１３３】
前記電源は、単相交流電源を備えている請求項１０４の方法。
【請求項１３４】
電源と複数の電気負荷の１つとの間にそれぞれ挿入されているとともに、それぞれの電気負荷に対して、前記電源を連結するかまたは前記電源を切り離しできる複数の同一制御可能スイッチと、
遠隔供給源から受信されるメッセージに応答して、制御可能スイッチを、それぞれの電気負荷から切り離すべき場合に応じて優先順位を選択する使用者インタフェース手段と、
無線受信機と、
前記無線受信機に接続されているとともに、前記無線受信機を介してメッセージを受信し、そのメッセージに応答して、前記制御可能スイッチのうちの選択したものに、各選択したスイッチのそれぞれの電気負荷から電源を切り離させるかまたは各選択したスイッチのそれぞれの電気負荷に電源を連結させるコントローラと、
を備えている無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１３５】
前記制御可能スイッチは、複数の回路遮断器と直列に結合されている請求項１３４の無線エネルギ制御ユニット
【請求項１３６】
前記制御可能スイッチの１つまたは複数は、バイメタル部材を備えており、前記バイメタル部材が、前記バイメタル部材に加熱を生じさせる制御信号によって変形させられるとともに、それにより、前記制御可能スイッチのオン／オフ状態が変化する請求項１３４の無線エネルギ制御ユニット。
【請求項１３７】
制御可能電子スイッチであって、
入力電力配線を電気導体に制御可能に接続する変形可能部材手段であって、前記変形可能部材手段が前記電気導体と接触しているときに、前記入力電力配線が前記電気導体と電気的に接続する変形可能部材手段と、
前記変形可能部材手段が前記電気導体との接触を遮断するまで、前記変形可能部材手段を加熱し、前記変形可能部材手段を変形させる手段と、
前記入力電力配線とは別個であって、前記加熱手段を作動させおよび不作動にする信号手段と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項１３８】
制御可能電子スイッチであって、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触しているバイメタル部材と、
前記電気導体近くの前記第２端部で、前記バイメタル部材に接続されているとともに、前記バイメタル部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続する入力電力配線と、
前記バイメタル部材と結合する加熱素子と、
前記加熱素子に接続されているスイッチ制御回路であって、前記スイッチ制御回路がスイッチ制御信号をアサートすると、前記加熱素子が、前記バイメタル部材を湾曲させるのに十分な程加熱されて、前記バイメタル部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断するスイッチ制御回路と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項１３９】
前記バイメタル部材の前記第２端部が、前記スイッチ制御信号がアサートされなかったときに、前記電気導体と接触したままである請求項１３８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４０】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、前記電気導体と接触しているときに、電力が、前記電気導体を通して、前記入力電力配線から遠隔負荷に伝えられ、前記バイメタル部材の前記第２端部は、前記電気導体との接触を遮断したときに、電力が、前記遠隔負荷に伝えられない請求項１３９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４１】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１３８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４２】
前記スイッチ制御回路の手動による作動によって、前記スイッチ制御信号をアサートさせる請求項１３８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４３】
前記スイッチ制御信号は、遠隔供給源から受信される電子コマンド信号への応答で、前記スイッチ制御回路によってアサートされる請求項１３８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４４】
前記入力電力配線は、前記バイメタル部材の前記第２端部に溶接されている請求項１３８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４５】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項１４４の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４６】
第１端部で固定されるとともに、周囲状態にあるときに、第２端部で電気導体と接触しているバイメタルアームと、
前記電気導体近くの前記第２端部またはその近くで、前記バイメタルアームに接続されている入力電力配線であって、前記入力電力配線を通る電力信号が、前記バイメタルアームが前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体を通って遠隔負荷への電気経路を有するような入力電力配線と、
前記バイメタルアームに結合されている加熱素子と、
前記バイメタルアームの開放を制御するために、前記加熱素子に接続されているスイッチ制御回路であって、それによって、前記スイッチ制御回路がスイッチ制御信号をアサートするときに、前記加熱素子が、前記バイメタルアームを湾曲させるのに十分な程加熱されて、前記バイメタル部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断し、それによって、前記電力信号と遠隔負荷との間の前記電気経路を遮断するスイッチ制御回路と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項１４７】
前記バイメタルアームの前記第２端部は、前記スイッチ制御信号がアサートされなかったときに、前記電気導体と接触したままである請求項１４６の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４８】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１４６の制御可能電子スイッチ。
【請求項１４９】
前記抵抗コイルは、前記バイメタルアームの回りに巻きつけられている請求項１４８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１５０】
前記スイッチ制御回路の手動による作動によって、前記スイッチ制御信号をアサートさせる請求項１４６の制御可能電子スイッチ。
【請求項１５１】
前記スイッチ制御信号は、遠隔供給源から受信される電子コマンド信号への応答で、前記スイッチ制御回路によってアサートされる請求項１４６の制御可能電子スイッチ。
【請求項１５２】
前記入力電力配線は、前記バイメタルアームの前記第２端部に溶接されている請求項１４６の制御可能電子スイッチ。
【請求項１５３】
前記バイメタルアームの前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタルアームにおける前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタルアームにおける前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項１５２の制御可能電子スイッチ。
【請求項１５４】
電力送出を制御する方法であって、次の各工程を備えており、
バイメタルアームの第１端部を固定する工程と、
前記バイメタルアームの第２端部が、前記バイメタルアームが周囲状態にあるときに、電気導体と接触して存在し、前記バイメタルアームが加熱されるときに、湾曲して前記電気導体から離れるように、前記バイメタルアームを配置する工程と、
前記電気導体に近く、前記バイメタルアームの前記第２端部で、入力電力配線を前記バイメタルアームに接続する工程であって、前記入力電力配線を通る電力信号が、前記バイメタルアームが前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体を通って遠隔負荷への電力経路を有するようにする工程と、
加熱素子を前記バイメタルアームに結合する工程と、
スイッチ制御信号を前記加熱素子に接続する工程と、
前記加熱素子の加熱を制御するために、前記スイッチ制御信号を選択的に印加および除去し、それによって、前記バイメタルアームを開いたり閉じたりする工程と、
を備えている電力送出を制御する方法。
【請求項１５５】
前記スイッチ制御信号の印加によって前記加熱素子および、その結果として、前記バイメタルアームに加熱を生じさせ、前記バイメタルアームが湾曲して前記電気導体から離れるようにし、また前記スイッチ制御信号を除去することによって、前記加熱素子の冷却および、その結果として、前記バイメタルアームに冷却を生じさせ、前記バイメタルアームが前記電気導体との接触を回復するようにする請求項１５４の方法。
【請求項１５６】
加熱素子を前記バイメタルアームに結合する前記工程は、抵抗コイルを前記バイメタルアームに巻きつける工程を備えている請求項１５４の方法。
【請求項１５７】
前記加熱素子の加熱を制御するために、前記スイッチ制御信号を選択的に印加および除去する前記工程は、スイッチ制御回路を手動で作動および不作動にすることで、この制御回路が、つぎに前記スイッチ制御信号を印加および除去する工程を備えている請求項１５４の方法。
【請求項１５８】
前記加熱素子の加熱を制御するために、前記スイッチ制御信号を選択的に印加および除去する前記工程は、遠隔供給源から電子コマンド信号を受信することで、この信号に応答して、前記スイッチ制御信号を印加および除去する工程を備えている請求項１５４の方法。
【請求項１５９】
前記電気導体に近く、前記バイメタルアームの前記第２端部で、入力電力配線を前記バイメタルアームに接続する前記工程は、前記入力電力配線を、前記バイメタルアームの前記第２端部に溶接する工程を備えている請求項１５４の方法。
【請求項１６０】
前記バイメタルアームの前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線を、前記バイメタルアームの前記第２端部に溶接する前記工程が、前記入力電力配線を、前記バイメタルアームの前記第２端部の前記上側に溶接する工程をさらに備えており、前記バイメタル部材における前記第２端部の下側が、前記スイッチ制御信号が印加されていないときに、前記電気導体と接触している請求項１５９の方法。
【請求項１６１】
制御可能電子スイッチであって、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記電気導体近くの前記第２端部で前記変形可能部材に接続されているとともに、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続されている入力電力配線と、
前記変形可能部材の近傍に存在している加熱素子と、
前記加熱素子と接続されているスイッチ制御回路と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項１６２】
前記スイッチ制御回路は、スイッチ制御信号を出力し、前記スイッチ制御回路による前記スイッチ制御信号のアサーションが、電流を前記加熱素子に通すことによって、前記加熱素子を熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御回路による前記スイッチ制御信号の非アサーションが、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままであることを可能とする請求項１６１の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６３】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１６１の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６４】
前記スイッチ制御回路は、手動で作動される請求項１６１の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６５】
前記スイッチ制御回路は、遠隔供給源から受信される電子コマンド信号によって作動される請求項１６１の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６６】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項１６１の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６７】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項１６１の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６８】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御回路が作動されていないときに、前記電気導体と接触している請求項１６７の制御可能電子スイッチ。
【請求項１６９】
制御可能電子スイッチであって、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記電気導体近くの前記第２端部で前記変形可能部材に接続されているとともに、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続されている入力電力配線と、
前記変形可能部材の近傍に存在している加熱素子と、
前記加熱素子に接続されているとともに、スイッチ制御信号を前記加熱素子に伝える信号線と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項１７０】
前記スイッチ制御信号のアサーションは、電流を前記加熱素子に通すことによって、前記加熱素子を熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御信号の非アサーションは、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままでいることを可能とする請求項１６９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１７１】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１６９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１７２】
前記スイッチ制御信号を出力するスイッチ制御回路をさらに含み、前記スイッチ制御信号が、前記スイッチ制御回路の手動による作動によってアサートされる請求項１６９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１７３】
前記スイッチ制御信号を出力するスイッチ制御回路をさらに備えており、前記スイッチ制御信号が、遠隔供給源から受信される電子コマンド信号に応答してアサートされる請求項１６９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１７４】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項１６９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１７５】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項１６９の制御可能電子スイッチ。
【請求項１７６】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項１７５の制御可能電子スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、一般に、ローカルサイトでエネルギ配分を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気公益事業は、絶えず変化する需要家の負荷需要を満たすための難問に特に直面している。これらの難問には、少なくとも２つの関連する理由が存在する。第１に、電力需要は、ほぼ日毎にまたは時間毎に変動することがあり、このことが公益事業が需要を満たす十分な供給能力を確実に備えることを困難にしている。エネルギ需要におけるこれらの変動は、通常の周期的なエネルギ使用パターン（たとえば、午後にピークに達すること）から発生する可能性があるし、あるいは、エネルギ供給とエネルギ需要間のバランスにおける予想外の変化、たとえば、電力網に連結された発電器が予想外に停止する場合や、大口のエネルギ使用者が電力線に接続したり接続を切ったりする場合や、配分システムのどこかで故障が発生する場合などから結果として生じることがある。
【０００３】
電力公益事業が直面する難問の一因となる第２の要因は、ローカルエリアにおける電力消費が経時的に増加する傾向にあり、それが増加する需要を満たすための電気公益事業の負担を徐々に大きくしているという事実である。新しい発電所の建設は非常に費用がかかり、政府の様々な規制を順守しなければならないので、ローカルまたは地理的により大きな地方でも、現在または予想される将来の需要を満たす電力供給能力がないということになる可能性がある。
【０００４】
公益事業会社の主な難問は、ピークエネルギ需要に対処することである。これは、電力公益事業の供給するエネルギが、一瞬毎のエネルギ需要を満たすのに十分でなければならないことから、ピーク需要が電力配分システムに最大の負担を課すからである。エネルギ需要が利用できる供給を上回るとき、停電、電力使用制限または遮断などの困惑する事態が発生する可能性がある。このような事態は、多数の人々や企業にかなりの不便を引き起こす可能性があるだけでなく、危険であり、または、たとえば病院もしくは欠くことのできない在宅治療用医療機器の電源が脅かされる場合は、命にかかわる可能性もある。
【０００５】
歴史的に、地域でその役割を果たしている電力公益事業が、高い需要のために厳しいエネルギ事情に直面した場合、その選択肢はごく限られていた。電力公益事業は、たとえば、消費者にエネルギを節約するように要請することはできるが、全ての消費者がこのような要請に従うわけではない。いずれにしても、節約はエネルギ供給問題に完全な解決を提供することに役立ってこなかった。電力公益事業は、電力網に接続されている第３者の電源から、利用できるエネルギを購入することによって、ピーク需要を満たす試みも可能だが、このような購入は、特にピーク需要時に、非常に高価なものとなる可能性がある。なぜなら、エネルギ供給者は、需要が高い場合、割増金を要求することがよくあるからである。別の選択肢は、電力公益事業が追加の発電所を建設することだが、発電所の建設はかなりの時間と投資が必要であり、州および／または連邦政府当局だけでなく、消費者団体の承認が必要になる可能性がある。
【０００６】
ピーク電力需要を低減させ、それにより、新しい発電所または高価なエネルギ購入を避けるのを助けるために、負荷管理システムを発達させる様々な試みがなされてきた。これらの負荷管理システムは、停電または同様な電力遮断を避けるために必要だと考えられるときに、一定の消費者負荷を一時的にターンオフすることによって、電力発電設備に課せられるピーク需要を制御する。一般に、この方法で規制される消費者負荷のタイプは、空調装置、電気ヒータ等のそれほど重要ではない電気機器が含まれる。
【０００７】
たとえば、負荷管理システムの一つのタイプは、公益企業の電力線を用いて符号化パルスを送るために、リップルトーン注入を使用する。符号化パルスは、電気機械式リップル制御送信機によって、公益企業の電力線に印加されてもよい。この電気機械式リップル制御送信機は、サイリスタ静電スイッチによって動作するか、または符号化パルス信号の周波数に同調する帯域通過回路によって公益企業電力線に選択的に接続された昇圧変圧器を介して動作するモータ／交流発電機からなるものとしてもよい。消費者サイトにおいて、受信機が符号化パルスを解読し、たとえば、消費者負荷のターンオフなど所望のコマンド機能を実行する。
【０００８】
負荷管理に用いられるこの種のシステムの一例が、米国特許第４，２６４，９６０号明細書で説明されている。この特許に記載されているように、マスタ制御ステーションの制御下にある複数のサブステーション注入ユニットが、公益企業電力線にパルス符号化信号を送信する。公益企業電力線を通してサブステーション注入ユニットから受信される信号に応答して、消費者負荷に配置された遠隔受信機ユニットが、ラッチ可能な単極接点を作動させることによって、負荷のオンおよびオフ状態を制御する。異なるタイプの負荷が、負荷制御グループ（たとえば、電気温水ヒータ、空調装置コンプレッサ、街路灯等）に組織化されている。マスタ制御ステーションは、異なるパルス制御信号によって、様々な異なるタイプの負荷を個別に制御する。各遠隔受信機ユニットは、ただ１つのパルス符号信号に応答するように、事前に符号化されている。同じ場所にある異なるタイプの負荷（たとえば電気温水ヒータおよび空調装置コンプレッサなど）を制御するために、その場所には、別個に符号化された遠隔受信機ユニットが必要である。マスタ制御ステーションは、システムのオペレータによって決定された負荷管理計画を実行するために、負荷グループをターンオンまたはターンオフする。
【０００９】
大規模電力配分システムにおける従来の負荷管理技術には、様々な欠点あるいは制限がある。主な欠点は、電力公益企業から遠隔消費者サイトへの遮断コマンドが、一般に、高圧電気を運ぶのと同じ電線を伝達されることである。変圧器を用いて、電力線の端から端へ電気信号を中継するので、電力線でデータ（たとえば遮断コマンドまたは他の制御信号）を伝えるのが困難になる可能性がある。さらに、ノイズまたは干渉が、遮断コマンドまたは他の制御信号の正常な受信を妨げることもあり得る。消費者負荷のあらゆるインダクタンスは大きな高調波を発生する可能性があり、これらの高調波は制御信号周波数と容易に一致し、それゆえ制御信号を阻害したり、または「誤警報」を生じさせる可能性がある。電子オーブンなどの簡単な家庭用装置が、電力線による制御信号の受信を混乱させることがある。全ての負荷が電力配分システムにノイズを注入しているので、広い地域では、重畳した干渉またはノイズの影響は、かなりのものとなり得る。したがって、電力線を制御信号の配信のために使用することは、多くのノイズおよび干渉源のために、かなりの問題となる可能性がある。高性能のデジタル信号処理技術を用いて、ノイズまたは干渉をフィルタで取り除き、制御信号を再構成してもよいが、このような技術は複雑であり、一般に、受信機がかなり高価にならなければならないであろう。
【００１０】
負荷管理用の従来技術における別の欠点は、公益企業レベルまたは消費者レベルのどちらでも、制御が欠如していることである。ピーク需要が原因で大停電を起こしたり、発電機または配分設備に損傷を与えるのを防ぐために、公益企業が、１つまたは複数の地域への電力遮断（たとえば、輪番停電（ローリングブラックアウト）を起こすことにより）を余儀なくされる状況において、電力消費者は、典型的に、どの負荷を切り離すかについて、ほとんどまたは全く制御できない。むしろ、輪番停電に晒される地域の消費者に、消費者電力の完全な停止が、通常は発生する。公益企業が、消費者の配線を事前に構成して、一定の区別された負荷（通常は、空調装置または電気温水ヒータ）をピーク電力時に動的に切り離しできるようにしている状況であっても、消費者の配線が再構成されていなければ、公益企業も消費者も、どの負荷を切り離すかについて簡単に変更できない。消費者負荷が異なる負荷制御グループに一括してグループ分けされている場合、公益企業は、ある種のタイプの負荷（たとえば全ての空調装置）を一まとめに分離することができるかもしれないが、その選択は、一般に、公益企業によって、その全体的な電力需要と管理計画に応じてなされるのであり、消費者が利用できる制御（特定の負荷を、同様の負荷のより大きなグループの一部として制御するために、公益企業が配線を事前に構成する前に、おそらく、空調装置ユニットなど特定の負荷を停止させる許可を公益企業に最初に与える以外）は、ほとんどまたは全くない。
【００１１】
従来の負荷管理技術において取り組みが不十分なままになっている別の問題は、電力遮断、電力使用制限または停電が、一般に、電力消費者へほとんど、またはまったく警報がないままに発生するということである。いくつかの場面において、めったにないほどの大需要が予想できる場合に、電気公益事業は、電力消費者に、来るべき一定の期間内に、たとえば、つぎの数時間またはつぎの２４時間もしくは４８時間内に停電または電力遮断がありそうだという警報を提供することが可能である。しかしながら、電力遮断警報または停電警報は、典型的に、本質的にとてもおおざっぱで漠然としており、電力消費者にとってその価値が限定されているかまたは全くなくて、消費者は、自分たちの電力が消えるのか、また消えるのならば正確にいつなのかについて、不確実なままにされている。さらに、電力遮断警報または停電警戒は、通常、ラジオまたはテレビで放送されるので、その放送局にラジオまたはテレビを合わせていない消費者は、その警報を容易に逃してしまい、電力遮断または停電が差し迫っていることを理解できない可能性がある。
【００１２】
特定のローカルサイト（たとえば工場）で電力消費を制御するために、ある種の電力管理技術が提案されてきたが、このようなシステムは、通常、分離されており、電力公益企業から独立して動作する。一つの電力管理システムの一例が、たとえば、米国特許第４，２１６，３８４号明細書で説明されている。この明細書で説明されている代表的な技術によれば、施設またはサイトの様々な主電力線のエネルギ使用が監視され、施設またはサイトで引き出される全エネルギが特定の最大値を超えるときに、制御回路が、選択的に負荷を切断する。施設またはサイトにおいて、紛れもなく、全体的な電力消費を低減する効果を有するが、これらのタイプの電力管理システムの欠点は、それらが比較的複雑で高価なことである。たとえば、米国特許第４，２１６，３８４号明細書で説明されている電力管理システムは、様々な主電力線を独立に監視するための一組の変圧器、様々な消費者負荷を選択的に連結するＬＥＤトリガトライアックのバンク、プログラム可能制御回路、自動優先権再調整回路等を利用する。これらが比較的高価で複雑なために、これらのタイプのローカル電力管理システムは、広範囲で使用すること、特に、普通の住居での使用、または費用に敏感な他の用途にはあまり適していない。さらに、その操作は、実際には、非常に局在化されているので、公益企業それ自体など、中央の場所から制御することができない。
【００１３】
前述の制限および欠点に加えて、従来の電力および負荷管理計画は、ローカルサイトで実際に電力送出を制御するために、いくつかの用途で使用されている利用可能な回路およびスイッチによって制限される。たとえば、電源を負荷に接続および切断するための、良く知られた一つのタイプの電力スイッチは回路遮断器であり、これは、電流限度に達したときに、電源と負荷との間の電気回路経路を遮断することによって、電源から、または負荷へと引き出される過剰な電流を防ぐために機能する。典型的な回路遮断器は、バイメタルアームを備えており、このバイメタルアームを通して、電力信号が電源から負荷へと伝わる。バイメタルアームの一端が電力信号線に接続され、バイメタルアームの他端が、電気導体に接続されて、電力はこの電気導体から負荷へ配分されることができる。過大な電流がバイメタルアームを通って伝わると、電流からの熱によって、バイメタルアームは、予想可能な仕方で変形または湾曲させられる。これにより、バイメタルアームは電気導体との接触を遮断し、その結果、電力信号と負荷との間の遮断が生じる。このように、電源および負荷の両方が、一定の制限を超える電流から保護される。
【００１４】
回路遮断器は、高い電流レベルに対して保護するのに役立つが、これらは一般に受動回路素子であって、その応答は、負荷が引き出す電力量に完全に依存している。これらは、典型的に、電力信号線に対する能動的な制御を提供するものではない。しかしながら、再設定可能な回路遮断器もいくつか提案されてきた。これらは、たとえば、遠隔地のオペレータが、回路遮断器の接点を開いたり閉じたりするのを可能とするスプリング操作機構を利用する。このような回路遮断器の一例が、Ｊ・コットン（Ｊ．Ｃｏｔｔｏｎ）に付与された米国特許第３，８８３，７８１号明細書に開示されている。
【００１５】
他のタイプの遠隔制御または遠隔操作回路遮断器が、たとえば、ピータ（Ｐｅｔｅｒ）らに付与された米国特許第５，３８１，１２１号明細書、およびウエハ（Ｗａｆｅｒ）らに付与された米国特許第４，６２５，１９０号明細書に開示されている。これらの回路遮断器は、かなり精巧な機構を備えている。これらの機構は、その複雑さのために、製造するには費用がかかり、潜在的に、機械的な磨耗および故障を受けやすいであろう。
【００１６】
回路遮断器のほかに他のタイプの回路も、電力信号の制御に利用されてきた。しかしながら、これら他のタイプの回路も同様に欠点を有している。たとえば、固体スイッチ（たとえば、トランジスタまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）など）は、電力信号の負荷への配分を制御するために、電源と負荷との間のスイッチとして使用され得る。しかしながら、トランジスタおよびＳＣＲは、一般に、電力定格に限度があり、高い電流レベルにおいて、損傷を受けるかまたは短絡する可能性がある。さらに、高い電力定格を備えたトランジスタまたはＳＣＲは、比較的高価になる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、前述の問題、制限または欠点の１つまたは複数を克服する負荷管理システムを提供することは有利であろう。電力線によってデータを送信することが原因となるノイズおよび干渉の影響を受けず、比較的高価な受信機を必要とせず、公益事業および／または消費者により多くの融通性を与える負荷管理システムを提供することは、さらに有利であろう。また、電源を負荷に選択的に接続または切断することができる制御可能電子スイッチ、特に、信頼性および耐久性があり、コストが低く、住居用または商業用途に必要とされる可能性のある比較的高い電力需要を扱うことができるスイッチを使用する負荷管理システムも有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一つの態様は、一般に、ローカルサイトにおいて電力配分を管理または制御するためのシステムおよび方法に関する。
【００１９】
一つの態様において、ローカルエネルギ制御ユニットは、電源線から個別電気負荷への電力送出を制御するための一組の制御可能スイッチを備えている。エネルギ制御ユニットは、外部コマンドが受信されたときに、変更可能な順序で、制御可能スイッチをそれぞれの電気負荷に連結または切り離すのが好ましい。エネルギ制御ユニットは、負荷を切り離す順序に優先順位をつけるために、使用者が構成（たとえばプログラム）することができる。好適な一つの実施形態において、制御可能スイッチは、一組の回路遮断器と直列に（たとえば下流に）電気的に接続されており、また制御可能スイッチは、たとえば商業または住居用電気引出し口に存在するような電気負荷を、選択的に切り離しおよび再連結でき、一方で、実行時に電力をほとんどまたは全く消費しないのが好ましい。
【００２０】
他の一つの態様において、エネルギ管理システムおよび関連する方法は、したがって、消費者負荷へのエネルギ配分を制御するために、様々な消費者サイトにおいて、遠隔配置されたエネルギ制御ユニットの使用を備えている。エネルギ制御ユニットは、それぞれ、様々なローカル電気負荷への電力送出を制御するための一組の制御可能スイッチ備えていることが好ましい。使用者は事前にエネルギ制御ユニットを構成し、エネルギ消費を低減するコマンドに応答して電気負荷を切り離す順序または優先権を指定してもよい。無線コマンドシステムは、エネルギ制御ユニットが、中央送信機または地理的に分散させた送信機の集合体など、遠方位置からのコマンドを受信することを可能にする。中央ステーションは、異なる優先権レベルに応じて、エネルギ低減コマンドまたは他の同様のメッセージを発することができる。エネルギ制御ユニットは、エネルギ低減コマンドの優先権レベルに応じて、１つまたは複数の電気負荷を切り離すことによって、エネルギ低減コマンドに応答する。様々な遠隔位置におけるローカルエネルギ制御ユニットの集団的な動作によって、特に、たとえば、ピーク電力需要時に、かなりの全体的な電力低減が実現できる。
【００２１】
様々な実施形態において、ローカルエネルギ制御ユニットは、その有用性を高めるための追加的な特徴を備えてもよい。たとえば、ある種の実施形態において、エネルギ制御ユニットは、プログラム可能タイマ機能を備えた構成とし、制御可能スイッチを作動する優先権を、特定の曜日、一日の時間等に応じて自動的に調節できるようにしてもよい。エネルギ制御ユニットはまた、経時的に、様々な制御可能スイッチの状態または他のシステムパラメータを記録するメモリを備えた構成としてもよい。メモリは、１つまたは複数の電気負荷を切り離す処理の後でのみ、記録のために作動させてもよい。
【００２２】
ローカル電気負荷を選択的に使用不可にする一組の制御可能電子スイッチを備えるエネルギ制御ユニットの様々な実施形態で使用され得るが、好適な一つの実施形態において、制御可能電子スイッチは、一端で固定され、他端で電気導体と制御可能に接触している変形可能部材（たとえば、バイメタル部材またはアーム）を備えている。入力電力配線が、電気導体との接触ポイント近くで、バイメタル部材に接続されている。加熱素子（コイルなど）がバイメタル部材に結合され、スイッチ制御信号によって制御される。スイッチ制御信号がアサートされていないとき、加熱素子は作動せず、電力は、入力電力配線を通り、バイメタル部材の端部を横断し、電気導体へ送られ、そこからさらに、負荷へ配分される。スイッチ制御信号がアサートされているとき、加熱素子は熱くなって、電気導体との接触が遮断されるまで、バイメタルを湾曲させる。入力電力配線から電気導体への（したがって負荷への）電気経路が、つぎに遮断される。スイッチ制御信号がアサートされている限り、加熱素子はバイメタルを湾曲させ続けるとともに、電力経路を遮断したままに保つ。
【００２３】
さらなる実施形態、変更および拡張もまた、本明細書に開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、電力管理システム１００の一例を示すブロック図である。このシステムには、本明細書に開示する様々な実施形態によるローカルエネルギ制御ユニットが利用され得る。図１に示すように、電力公益企業１０５は、電力線１０８によって、ローカルサイト１０９の様々な消費者負荷１２０に電力を配分する。図１に概略的に示される電力公益企業１０５は、当該技術分野で周知のように、１つまたは複数の発電ステーションまたは他の電源、サブステーション、変圧器、電力線および消費者に電力を発電し、配分するのに利用する任意の他の設備を包含している。ローカルサイト１０９は、産業／商業使用者（典型的には、４．１６ｋＶ〜３４．５ｋＶ付近の電力を引き出す）および住居または小規模商業使用者（典型的には、１２０ボルトおよび／または２４０ボルト付近の電力を引き出す）を備えており、より一般的には、エネルギ配分制御が要求される関連電気負荷の任意の一組を備えている。したがって、各消費者負荷１２０は、一般に、１つまたは複数のローカル電気負荷（図１に個別に示さず）を備えている。
【００２５】
各ローカルサイト１０９において、無線エネルギ制御ユニット１１４が、電力線１０８から消費者負荷１２０への電力送出を制御する。中央ステーション１０２は、通信ユニット１０３（少なくとも送信機を備えるのが好ましいが、また双方向通信用に受信機を備えてもよい）を介して、エネルギ制御コマンドを、様々なローカルサイト１０９に位置するローカル無線エネルギ制御ユニット１１４に送信する。各無線エネルギ制御ユニット１１４は、通信ユニット１１５（少なくとも受信機を備えるのが好ましいが、またおそらく双方向通信用に送信機を備えてもよい）および、とりわけ、通信ユニット１１５が受信する電力制御コマンドを解読し、それに応じて作動する電力制御回路１１２を備えてもよい。本明細書でさらに説明するように、各ローカルサイト１０９において、電力制御回路１１２は、通信ユニット１１５を介してエネルギ制御コマンドを受信し、ローカルサイト１０９における１つまたは複数の個別電気負荷への電力を選択的に阻止する。これは、ローカルサイト１０９において、様々なローカル電力配分線１１８を選択的に連結または切り離すことによって行う。
【００２６】
中央ステーション１０２は、任意の適切な通信プロトコルまたは技術を用いて、ローカルサイト１０９にエネルギ制御コマンドを送信してもよい。通信は、一方向または双方向のいずれでもよい。好適な一つの実施形態において、通信ユニット１０３は、無線周波（ＲＦ）送信機を備えており、このような実施形態において、中央ステーション１０２は、利用できる側波帯（たとえばＦＭ側波帯）および／または周波数偏移変調（ＦＳＫ）送信を用い、無線周波数によってエネルギ制御コマンドを送信するのが好ましい。しかしながら、また他の無線通信プロトコルまたは技術、たとえば、スペクトラム拡散通信または広帯域通信技術またはプロトコルが用いられてもよい。中央ステーション１０２は、図１において、単一の機能として示されているが、中央ステーション１０２からの送信は、通信サブステーションおよび地上通信線を備える様々な通信設備および施設を通して中継してもよいことを理解されたい。
【００２７】
エネルギ制御コマンドを無線送信する利点は、比較的広い地域を比較的経済的にカバーすることができることであり、たとえば、中央ステーション１０２から様々なローカルサイト１０９まで連続的に配線した地上通信線の必要もなく、またはローカルおよび他の干渉源の影響を受けたノイズの多い電力線によって、データを送信する必要もないことである。
【００２８】
好適な一つの実施形態において、各無線エネルギ制御ユニット１１４は、中央ステーション１０２からのコマンドメッセージに応答して、ある特定のローカルサイト１０９の、もしあれば、どの電気負荷を切り離すべきかを事前に選択する能力を消費者に与えている。この能力は、図２を参照してより詳細に説明されるだろう。この図２は、図１に示す電力管理システム１００と関連して利用されるローカルエネルギ制御システム２００のブロック図である（またシステム２００は、ローカルサイト１０９として示される様々な構成要素と何らかの関連性を持たせてもよい）。図２に示すように、ローカルエネルギ制御システム２００は、制御可能スイッチ２６２のオン／オフ状態を制御するための信号を運ぶ多数の制御線２６１を有する無線エネルギ制御ユニット２１４を備えているのが好ましい。制御可能スイッチ２６２は、様々なローカル負荷を効果的に停止または再作動させるために、選択的に切断または再接続され、これらのローカル負荷は、電力公益企業または他の主な電源からの入力電力を導くことが可能な主電力線２０８から分岐した個別電力線２６３によって給電される。制御可能スイッチ２６２は、回路遮断器２５１（たとえば、ローカルな住居または商業サイトで典型的に見いだされるようなタイプ）のバンクおよび様々なローカル電力負荷と直列に接続され、これらの間に挿入されるのが好ましい。一つのタイプの回路遮断器の一例を図４に示し、本明細書の以下でより詳細に説明する。回路遮断器２５１は、一般に、過度の電流が入力電力線２０８から引き出されるのを防ぐ働きをしており、それによって、たとえば、ローカルサイトにおける短絡または他のこのような状況からもたらされるであろう危険な状況を防いでいる。ひとたび回路遮断器２５１が「トリップ」し、それによって、それぞれのローカル電力負荷への電力フローが停止されると、回路遮断器は、典型的に、たとえば手動スイッチを作動させることによって再設定される。ローカルエネルギ制御システム２００の好適な一つの実施形態は、制御可能スイッチ２６２を備えており、このスイッチ２６２は、回路遮断器２５１と、様々なローカル負荷に個別電力信号を運ぶ出力電力線２６３との間に挿入されているのだけれども、他の実施形態において、回路遮断器２５１は省略されてもよいし、また他の電気構成要素（たとえばヒューズ）が回路遮断器２５１の代わりとして、あるいは回路遮断器２５１に追加して設けられていてもよい。
【００２９】
無線エネルギ制御ユニット２１４は、電子的にコマンドを受信し、そのコマンドに応答して制御可能スイッチ２６２を切断または再接続するのに十分な内蔵の知能を備えているのが好ましい。図２に示す無線エネルギ制御ユニット２１４は、通信ユニット２１５を備えており、この通信ユニット２１５は、受信機を備えているのが好ましく、また双方向通信のための送信機を備えていてもよい。さらに、通信ユニット２１５は、遠隔地点（たとえば中央ステーション１０２）から送信される無線コマンドを受信するためのアンテナ２１６を備えており、そのアンテナ２１６の構成および性質は、無線通信分野で周知のアンテナ設計の原理に応じて、特定の無線通信技術の性質によって主として決定される。また、無線エネルギ制御ユニット２１４は、制御回路部を備えているのが好ましく、この制御回路部は、一般に、通信ユニット２１５を介して受信される電力制御コマンドを受信することができるとともに、それに応答して、制御可能スイッチ２６２を選択的に制御することができる１つまたは複数の構成要素を備えているのが好ましい。好適な一つの実施形態において、制御回路部は、通信インタフェース２３５、プロセッサ２３０、１つまたは複数のクロックまたはタイマ２３２、メモリー２３９、一組のスイッチまたは設定入力２３８、ディスプレイおよび／または表示器２３６および制御レジスタ２３７からなり、また、制御線２６１および制御可能スイッチ２６２を備えていてもよい。
【００３０】
動作において、無線エネルギ制御ユニット２１４の通信インタフェース２３５は、通信ユニット２１５を介して遠隔送信機から受信されるコマンドまたは他のメッセージを受信し、必要ならば、それらを解読および／または一時的に記憶する。通信ユニット２１５は、用いられている無線通信技術またはプロトコル、および受信用電子装置における精巧さのレベルに基づくフォーマットでデータを出力してもよい。たとえば、通信ユニット２１５は、遠隔送信源から情報を受信したときに、様々な間隔で、デジタルデータビットのストリームを出力してもよい。通信インタフェース２３５は、通信ユニット２１５からのデータ出力を解読してもよく、また、たとえば、どのデータが有効で、どのメッセージが特定の無線エネルギ制御ユニット２１４に向けられているかを認識するように構成されていてもよい。遠隔送信源（たとえば中央ステーション１０２）から送信されるメッセージは、本明細書でさらに説明するように、たとえば、一定の無線エネルギ制御ユニット（たとえば、特定の地理的地域の無線エネルギ制御ユニット）だけが、送信されたコマンドまたはメッセージに反応するように、アドレス指定されるかまたは符号化されてもよい。
【００３１】
通信ユニット２１５および通信インタフェース２３５を介して、有効と思われる情報が到着すると、プロセッサ２３０は、任意の適切な手段によって、受信した情報を認識するようにしてもよい。たとえば、プロセッサ２３０は、通信ユニット２１５から割込み信号を受信してもよいし、情報が到着したかどうか判定するために、定期的に通信ユニット２３５を診断してもよい。いくつかの実施形態において、エネルギ節約のために、プロセッサ２３０および他の制御回路を「スリープ」状態に置くことは、有利になるだろう。この場合、無線エネルギ制御ユニット２１４の回路は、通信ユニット２１５、通信インタフェース２３５およびもしあれば他の不可欠な回路を除いて、この無線エネルギ制御ユニット２１４への電源を切断することによって基本的に停止される。プロセッサ２３０および他の制御回路は、電源を再連結することによって、再作動または「目覚めさせられる」が、これは、通信ユニット２１５を介して情報が受信されたことを通信インタフェース２３５が検出したとき、またはアテンション（設定のプログラミング、ディスプレイの更新、定期的な状態チェック等）を必要とする何らかの処理のとき、特定の内部電源管理回路（図示せず）によって実行されてもよい。このようにして、無線エネルギ制御ユニット２１４は、コマンドに応答していないとき、または何か他の必要な作業をしていないとき、最小限の電力のみを使うようにしてもよい。
【００３２】
プロセッサ２３０は、遠隔送信機から送信が受信されたことを知らされたとき、受信した可能性のある任意のコマンドまたは他のメッセージに応答しようと試みる。プロセッサ２３０の応答は、一般に、一定の記憶されたパラメータおよび他の構成情報または無線エネルギ制御ユニット２１４に記憶されたプログラミング指令に依存させてもよい。この点について、メモリ２３９は、ワーキングメモリ部２４３、プログラム指令記憶部２４２およびパラメータ記憶部２３９を備えた異なる論理部および／または物理部を都合に合せて備えていてもよい。一般に、プログラム指令記憶部２４２およびパラメータ記憶部２３９は、不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）を備えており、一方で、ワーキングメモリ部２４２は、揮発性メモリ（たとえばＲＡＭ）を備えている。ある種の実施形態では、主電源が遮断された場合に、記憶されていた情報の消失を防ぐために、メモリ２３９はまた、バックアップＤＣ電源（たとえばバッテリ）を備えていてもよい。
【００３３】
プログラム指令記憶部２４２に記憶されたプログラム指令、パラメータ記憶部２３９に記憶されたパラメータ、および／または一組のスイッチまたは設定入力２３８は、遠隔供給源から受信されるコマンドまたは他のメッセージに対する無線エネルギ制御ユニット２１４の応答を主として指図するとともに、無線エネルギ制御ユニット２１４が、どの制御可能スイッチ２６２を切断または再接続するかを決定するのに依拠するルールまたは論理を一括して提供する。好適な一つの実施形態において、どの制御可能スイッチ２６２を切り離しまたは再接続するかを、各ローカルサイト１０９に対して個別に決定できるように、無線エネルギ制御ユニット２１４は使用者によって構成される。一つの態様において、ある種の実施形態では、無線エネルギ制御ユニット２１４は、制御可能スイッチ２６２を切り離しまたは再接続するのに依拠する優先順位を確立する機能を提供する。優先順位は、手動で調節できる様々なスイッチまたは設定入力２３８で設定されてもよい。スイッチまたは設定入力２３８は、任意の多種多様な形態が採用され得る。単に一例として、各制御可能スイッチ２６２は、スイッチまたは設定入力２３８の内の１つを提供する多位置スイッチ（図示せず）と関連させてもよい。多位置スイッチの各位置は、以下でより詳細に説明するように、関連する制御可能スイッチ２６２が、特定レベルの警戒段階に応答して作動するかどうかを示してもよい。たとえば、３つの可能な警戒段階が存在するシステムにおいて、多位置スイッチは４つの位置を備えていてもよく、そのうちの３つは、第１段階警戒条件、第２段階警戒条件および第３段階警戒条件に一致しており、一方、第４位置は、関連する制御可能スイッチ２６２が３つの警戒段階のいずれにも応答しないことを示す。多位置スイッチのスイッチ位置の数は、少なくとも部分的に、可能な警戒段階の数によって決定されてもよい。
【００３４】
代替として、様々な警戒段階条件に対する制御可能スイッチ２６２の応答は、ソフトウェアでプログラム可能にしてもよく、この場合、制御可能スイッチ２６２の優先順位を構成するために、様々なボタン／スイッチ入力（スイッチまたは設定入力２３８の一部として提供してもよい）を使用する。単に一例として、使用者がルーチンを一巡できるようにしてもよい。このルーチンは、各制御可能スイッチ２６２を連続してアドレス指定し、各制御可能スイッチ２６２に対して、使用者が、所望の応答を警戒段階条件に入力するのを可能とする。プログラミング情報は、たとえば、小さなＬＣＤディスプレイまたは他のタイプの視覚ディスプレイ（図２において、一般に、ディスプレイ／表示器２３６として表してある）に表示してもよい。無線エネルギ制御ユニット２１４はまた、任意に、一組の表示器（ディスプレイ／表示器２３６として図２に図示している）を備えてもよい。これらの表示器は、個別に、もしあれば制御可能スイッチ２６２のどれが、一定の瞬間に切り離されるかを示す。このような表示器は、たとえば、ＬＥＤまたは他の低電力光素子として具現されてもよい。ディスプレイ／表示器２３６はまた、（たとえば、特定のＬＥＤ表示器、または小さなＬＣＤディスプレイ上の点滅するメッセージ、および／または随時の可聴音によって）、電力警戒が差し迫っていることを示す中央ステーション１０２からの「早期警報」メッセージが受信されたことを示してもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態において、無線エネルギ制御ユニット２１４は、プログラム可能なタイマ機能を備えていてもよく、このタイマ機能は、電気負荷を切り離すのに依拠する優先権が、一定のタイミングの考慮、たとえば、特定の曜日、一日の時間等に応じて自動的に調節されるのを可能にする。このようなタイミングは、中央ステーション１０２から切り離しを要求するメッセージの受信に応じて、制御可能スイッチ２６２を切り離すのに依拠する最初の優先権計画を設定するのと同様の方法で、使用者がプログラムしてもよい。メモリ２３９のパラメータ記憶部２４１は、制御可能スイッチ２６２のプログラム可能優先権が、ある特定の時間で変化するのを実行させるタイミングパラメータを記憶してもよい。メモリ２３９は、様々な時点で、様々な制御可能スイッチ２６２または他のシステムパラメータの状態を記録するように構成されてもよい。ある種の実施形態において、メモリ２３９は、１つまたは複数の電気負荷を切り離す処理または何か他の重要な処理の後でのみ、情報を記録するために作動されるようにしてもよい。
【００３６】
図２にさらに示すように、制御レジスタ２３７を設けて、制御可能スイッチ２６２のための現在の「コマンド」状態を記憶してもよい。たとえば、特定の一つの実施形態において、制御レジスタ２３７の各ビットがコマンドビットを保持し、そのコマンドビットのバイナリ状態（「１」または「０」）が、関連する制御可能スイッチ２６２のオン／オフ状態を示すようにしてもよい。また無線エネルギ制御ユニット２１４を用いて、たとえばガスライン遮断２９０など、ローカルエリアの他の供給源を制御してもよい。ガスライン遮断２９０の機構は、同様に、制御レジスタ２３７内に、関連するオン／オフ状態／コマンドビットを備えていてもよい。
【００３７】
図３は、ローカルエネルギ制御システムの一つの実施形態において利用される一定の構成要素の物理的配置を示す図である。図３に示すように、無線エネルギ制御ユニット３７０は、物理的に回路ボックス３００に取り付けられるか、または内部に配置されていてもよい。回路ボックス３００は、回路遮断器（たとえば、図２に示す回路遮断器２５１）を手動で再設定するための、および／または特定の回路遮断器に接続されている電気負荷を個別に切り離すための一組のオン／オフまたは再設定スイッチ３５１を備えていてもよい。図３のスイッチ３５１は、様々なオンおよびオフ状態を示している。様々な電気負荷へ接続するために、回路遮断器からの出力線は、無線エネルギ制御ユニット３７０を介して、および特に、その様々な制御可能スイッチ（たとえば、図２の制御可能スイッチ２６２）によって接続されてもよい。図３に示す特定の例では、無線エネルギ制御ユニット３７０はまた、遠隔から発せられる電力管理指令にどの制御可能スイッチが、どの一般的優先権で応答するかを選択するための手動スイッチ３７２とともに示されている。電力管理システム１００がただ１つの電力警戒段階を用いる場合、手動スイッチ３７２は、ただ２つのスイッチ位置でその機能を果たすことができる。第１の位置は、電力警戒段階が入ったときに、制御可能スイッチがターンオフ（すなわちその電気負荷を切断）しないことを示しており、第２の位置は、電力警戒段階が入ったときに、制御可能スイッチがターンオフすることを示している。
【００３８】
一方、電力管理システム１００が、電力警戒段階の段状の一組を有する場合、スイッチ設定のより精巧な一組が利用されてもよい。たとえば、電力管理システム１００において３つの電力警戒段階が用いられている場合（ローカルな電力制御回路が関わらない「停電」または他の警戒段階は含まれず）、手動スイッチ３７２のそれぞれは、４つの位置を備えていてもよい。最初の３つの位置は、対応する制御可能スイッチをターンオフする（すなわち、その電気負荷を切り離す）前に、どの電力警戒段階が必要かを示しており、第４の位置は、対応する制御可能スイッチが、どの電力警戒段階に対してもターンオフしないことを示している。第４の位置は、消費者が重要または不可欠と見なしており、したがって、避けられるならば切断して欲しくない電気負荷を管理するのに役立つであろう。
【００３９】
各手動スイッチ３７２の隣に設けられている光表示器（たとえばＬＥＤ）３７３を用いて、つぎのことを表示してもよい。すなわち、光表示器３７３は、無線エネルギ制御ユニット３７０を、ローカルな電力の低減を要求または要請する電力警戒段階レベル入るように実行させる中央ステーションからのメッセージに応答して、いずれかの制御可能スイッチが実際にそれぞれの電気負荷を切り離したかどうかを表示してもよい。ディスプレイおよび／またはインタフェース３７１を用いて、無線エネルギ制御ユニット３７０に事前に記憶させておいたかもしくは中央ステーションから受信したテキストメッセージを示してもよいし、またはボタンもしくは適切な手段が提供されるならば、無線エネルギ制御ユニット３７０が提供する様々な機能をプログラミングできるようにしてもよい。
【００４０】
図２に示す実施形態に関連して前記したように、無線エネルギ制御ユニット３７０（したがって制御可能スイッチ）は、回路遮断器３５１の上流または下流のいずれに配置してもよい。なぜなら、どちらの場合でも、無線エネルギ制御ユニット３７０は、入力電力配線をローカル電気負荷から切り離すように機能できるからである。一つの態様では、無線エネルギ制御ユニット３７０は、ローカル電力消費を規制するための、小さく、効率的で実際的な手段を提供する。この無線エネルギ制御ユニット３７０は、普通の回路ボックス３００または同様なサイズの電気ボックスに一体化することができ、したがって、既存の施設に最小限の改装が必要となるだけなので、消費者サイトの負担も最小限である。
【００４１】
他の実施形態において、無線エネルギ制御ユニット３７０は、回路遮断器に相対するものまたは回路遮断器への追加としてのヒューズと直列に配置することができる。
【００４２】
様々な実施形態において、電力管理システム１００は、不定の時間量にわたり、全体的な消費者電力需要を低減または削減するように働く。この低減または削減は、ローカルサイト１０９の電力制御回路１１２が、選択された電気負荷１２０に対して個別に切り離されるように実行させられる中央供給源（すなわち中央ステーション１０２）からのコマンドが発せられることによって行われる。好適な一つの実施形態において、中央ステーション１０２は、許容できる限度内において、電力公益企業１０５の動作を維持するために必要な電力需要低減量に応じて、電力警戒段階宣言を発する。一例によると、電力管理システム１００に対して、１つまたは複数の電力警戒段階レベルが定義され、中央ステーション１０２は、様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に、警戒レベルを無線で同報送信することによって、電力警戒段階レベルを変更する。行動が必要だと考えられる閾値レベルまで消費者電力需要が増加するにつれ、中央ステーション１０２は、現在の状況に相応しい電力警戒段階レベルを同報送信する。より許容できるレベルにまで消費者の電力需要が減少するにつれ、中央ステーション１０２は、つぎに、電気負荷１２０の一部または全てを再接続してもよいことを示す電力警戒段階レベルを同報送信する。様々な電力段階警戒を宣言する全消費者電力需要レベルは、特定の閾値レベル、または全電力供給（たとえば日毎、時間毎またはもっと急速にさえ、動的に変動する可能性がある）の特定の百分比に固定してもよい。代替として、電力警戒段階メッセージは、電力公益企業１０５および／または中央ステーション１０２に関係する権限のある人物が入力する手動コマンドに応答して発せられてもよく、かくして、人間の判断が決定に携わることを可能とするか、または自動および手動技術を組み合わせて用いてもよい。電力管理システム１００に所望される複雑さに応じて、任意の数の警戒段階レベルを用いてもよい。
【００４３】
一例によると、電力管理システム１００は、４つの電力警戒段階レベルを備えてもよい。これらは、ローカルサイト１０９に、中央ステーション１０２から受信されるコマンドに応答して、その電力消費を低減するようにさせる３つと、追加的なステップが実行される（たとえば、地理的地域の意図的な電力使用制限または停電）ことを要求する第４の電力警戒段階レベルである。図１１は、このような例に応じて、様々な電力警戒段階間の遷移を示す状態図１１００である。図１１に示すように、状態図１１００は、異なる電力警戒段階レベルに対応する複数の状態１１０５〜１１０９を備えている。全消費者電力需要が許容範囲（すなわち、全消費者電力需要レベルが、レベル１と呼ばれる特定された第１の閾値レベルより下である）にあるとき、電力管理システム１００は、非警戒状態１１０５に維持される。全消費者電力需要レベルが第１の閾値レベル（すなわち、レベル１）を超えると、電力管理システム１００は、第１段階警戒状態１１０６に入り、その結果、中央ステーション１０２は、第１段階電力警戒が宣言されたという無線メッセージを、ローカル無線通信ユニット１１５に同報送信する。それに応答して、ローカルサイト１０９の電力制御回路１１２は、様々なローカル電気負荷１２０を選択的に切り離し、かくして、全消費者電力需要を低減し、全エネルギ使用量を許容レベル内に維持する。電力公益企業１０５は、電力需要が低下した程度を測定し、この情報を、電力警戒段階レベルの将来における決定に使用するために、中央ステーション１０２（または他の処理センタ）に、伝達してもよい。たとえば、中央ステーション１０２（または他の処理センタ）は、現在の全電力需要レベルを、電力警戒段階警報を発することによって生じる全電力需要レベルの低下量を含んで扱ってもよい。なぜなら、任意の時点で、電力警戒段階警報を取り消すと、前に切り離されたローカル電気負荷１２０が再連結される起因となり、その結果、全電力需要が増加するだろうからである。したがって、全消費者電力レベルが、様々な閾値レベルと比較されるものとして図１１に示されているとき、電力管理システム１００は、切り離されたローカル電気負荷１２０の影響を考慮するのが好ましい。
【００４４】
全消費者電力需要が、第１の需要閾値レベル１の上にあるが、第２の需要閾値レベル２の下にある限り、電力管理システム１００は、第１段階警戒状態１１０６にとどまる。しかしながら、全消費者電力需要が引き続き増加して、第２の需要閾値レベル２を超えた場合、電力管理システム１００は、つぎに第２段階警戒状態１１０７に入り、中央ステーション１０２は、第２段階電力警戒警報が宣言されたことを示すメッセージを、様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に無線で同報送信する。しかしながら、一方で、全消費者電力需要が低下して、第１の需要閾値レベル１の下に戻った場合、電力管理システム１００は非警戒状態１１０５に戻り、その結果、中央ステーション１０２は、第１段階電力警戒がもはや効力がなく、電力管理システム１００が、非警戒状態１１０５に戻っていることを示すメッセージを、様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に無線で同報送信する。
【００４５】
全消費者電力需要が、第２の需要閾値レベル２の上にあるが、第３の需要閾値レベル３の下にある限り、電力管理システム１００は、第２段階警戒状態１１０７にとどまる。しかしながら、全消費者電力需要が引き続き増加して、第３の需要閾値レベル３を超えた場合、電力管理システム１００は、つぎに第３段階警戒状態１１０８に入り、中央ステーション１０２は、第３段階電力警戒警報が宣言されたことを示すメッセージを、様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に無線で同報送信する。一方で、全消費者電力需要が低下して、第２の需要閾値レベル２の下に戻った場合、電力管理システム１００は第１段階警戒状態１１０６に戻り、その結果、中央ステーション１０２は、第２段階電力警戒がもはや効力がなく、電力管理システム１００が、第１段階警戒状態１１０６に戻っていることを示すメッセージを様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に無線で同報送信する。
【００４６】
同様に、全消費者電力需要が、第３の需要閾値レベル３の上にあるが、第４の需要閾値レベル４の下にある限り、電力管理システム１００は、第３段階警戒状態１１０８にとどまる。しかしながら、全消費者電力需要が引き続き増加して、第４の需要閾値レベル４を超えた場合、電力管理システム１００は、つぎに第４段階警戒状態１１０９に入り、その結果、追加的なステップが実行される（たとえば、地域的な停電または電力使用制限）。このような状況では、無線コマンドは必要でない。しかしながら、停電または電力使用制限警報は、必要ならば、中央ステーション１０２によって送信してもよく、その結果、ローカルサイト１０９の消費者は、停電または電力使用制限が発生する前に警報を取得することができる。任意のものとして、停電または電力使用制限までのおおよその時間量を、中央ステーション１０２によって送信してもよく、近づく停電の発生までの時間がローカル電力制御回路１１２によって表示され、消費者が、このような状況で望ましいあらゆる処置を実行できるようにしてもよい。全消費者電力需要が低下して、第３の需要閾値レベル３の下に戻った場合、電力管理システム１００は第２段階警戒状態１１０７に戻り、その結果、中央ステーション１０２は、第３段階電力警戒がもはや効力がなく、電力管理システム１００が、第２段階警戒状態１１０７に戻っていることを示すメッセージを様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に無線で同報送信する。
【００４７】
同様の結果を達成する他の方法として、単一の電力使用閾値を用いてもよく、各電力警戒段階レベルに応答して消費者電力需要が減少する量は、つぎの電力警戒段階レベルの計算において、必ずしも考慮されない。この他の実施形態によると、各電力警戒段階レベルが宣言されるときに、全消費者電力需要レベルは、様々なローカルサイト１０９の様々なエネルギ制御ユニット１１４の集合的な効果によって低下すると予想される。したがって、各電力警戒段階レベルに対して同じ電力使用閾値が用いられてもよく、同時に、電力管理システム１００の有利な動作が可能となるであろう。たとえば、電力使用閾値が、全電力供給能力の９６％に設定されてもよい。全消費者電力需要が電力使用閾値に達したとき、第１段階電力警戒警報メッセージが、無線エネルギ制御ユニット１１４に送信され、このユニットが、電気負荷１２０のいくつかを切り離す。その結果、全消費者電力需要が、いくらかの量だけ（たとえば５％）低下する。電力使用閾値は、供給能力の９６％のままでもよい。第１電力警戒段階レベルの間に、全消費者電力需要が再び９６％に達したとき、中央ステーション１０２は、つぎに、無線エネルギ制御ユニット１１４に第２段階電力警戒警報を送信し、それによって、全消費者電力需要における別の低下が実行される。このサイクルは、第３および第４電力警戒段階レベルに入るために、繰り返されてもよい。
【００４８】
プロセス１１００は、たとえば１つまたは複数の実行用コンピュータプロセッサを用いる自動化システムによって実現されてもよい。このプロセッサは、集中型または分散型アーキテクチャのどちらかによって、中央ステーション１０２または他の場所に設置され得る。様々な電力警戒段階間の閾値レベルは、プログラムできるようにしてもよい。消費者電力需要が閾値レベル近くにあるときに、２つの異なる電力警戒段階レベル間をあまりに早く行ったり来たりしながら、システムのスイッチが入ることがないように、ヒステリシス技術を用いてもよい。すなわち、消費者電力需要が増加しているとき、閾値レベルをヒステリシス量だけ増加してもよく、またその閾値レベル（プラスヒステリシス量）が超えられ、新しい警戒段階レベルに入るとすぐに、閾値レベルはヒステリシス量だけ減少される。これにより、消費者需要レベルが減少するとき、より低い電力警戒段階レベルに切り替わるためには、消費者需要レベルは、閾値レベルからヒステリシス量を引いたよりも下に低下しなければならない。また、つぎの電力警戒段階レベルへの切り換えは、全消費者電力需要をかなり突然に低下させると予想されるので（このような影響は、上記で言及したように、電力警戒段階計算のために使用する全消費者電力需要レベルに、低下量を加えることによって、緩和することができるが）、ヒステリシス技術は、ローカルサイト１０９がそれらの選択した電気負荷１２０を切り離し始めるとすぐに、前の電力警戒段階レベルへ早急に切り換って戻るのを防ぐ効果がある。
【００４９】
図１１に示す技術を適用して、電力公益企業１０２は、全消費者電力需要を動的に制御することができ、かくして、電力危機を避ける必要があるときに、ピーク消費者電力消費を低減することができるであろう。多数の警戒段階レベルを設けることによって、このような電力管理技術は、低減すべき消費者電力量の選択において、いくらかの細分性を可能とし、消費者には必要最小限の負担をかける。
【００５０】
ローカル電力消費の制御を達成するために、ローカル電力制御回路が、制御可能スイッチを選択的に切断または再接続可能な様々な方法について、ここでさらに説明する。ここでの説明は、図２に示すローカルエネルギ制御システム２００の実施形態に集中するが、その原理および概念は、他の実施形態にも同様に適用できる。異なる電力警戒段階が定義されている電力管理システムを想定すると、ローカルエネルギ制御システム２００が、つぎの最も高い電力警戒段階に入るメッセージを受信したとき、無線エネルギ制御ユニット２１４は、どの制御可能スイッチ２６２を切り離すかを決定するために、スイッチまたは設定入力２３８および／または記憶したパラメータ２４１を調べる。スイッチまたは設定入力２３８が、前記で説明したような多位置スイッチ（各スイッチ位置が電力警戒段階に一致し、その段階で、対応する制御可能スイッチ２６２が、それぞれの電気負荷を切り離すことによって応答する）によって確立されている例では、プロセッサ２３０は、単に、各多位置スイッチの位置設定を調べて、対応する制御可能スイッチ２６２を、そのそれぞれの電気負荷を切断するために、開位置に設定するかどうかを決定してもよい。中央ステーション１０２からのメッセージが、無線エネルギ制御ユニット２１４に、第１電力警戒段階に入るよう指令するとき、たとえば、プロセッサ２３０は、各多位置スイッチのスイッチ設定をチェックし、スイッチ位置が、第１電力警戒段階への応答を示しているかどうかを判定する。中央ステーション１０２からのメッセージが、無線エネルギ制御ユニット２１４に、第２電力警戒段階に入るよう指令するとき、プロセッサ２３０は、各多位置スイッチのスイッチ設定をチェックし、スイッチ位置が、第１電力警戒段階または第２電力警戒段階のどちらへの応答を示しているかを判定する。中央ステーション１０２からのメッセージが、無線エネルギ制御ユニット２１４に、第３電力警戒段階に入るよう指示するとき、プロセッサ２３０は、各多位置スイッチのスイッチ設定をチェックし、スイッチ位置が、第１電力警戒段階、第２電力警戒段階または第３電力警戒段階のどちらへの応答を示しているかを判定する。各場合において、プロセッサ２３０は、制御可能スイッチ２６２が現在の電力警戒段階レベルに応答すべきだと決定すると、そのプロセッサ２３０は、制御レジスタ２３７によって相応しいコマンドを発し、次にそのコマンドは、対応する制御可能電子スイッチ２６２を開き、その電気負荷を切り離す。
【００５１】
他の実施形態において、スイッチまたは設定入力２３８は、中央ステーション１０２からの遠隔コマンドに応答して、制御可能スイッチ２６２を切り離すための相対的な優先権を示す。このような実施形態では、不定な数の電力警戒段階を利用してもよい。第１電力警戒段階メッセージ（電力低減コマンド）を受信したとき、最も低い優先権を有する制御可能スイッチ２６２が開かれ、その電気負荷が、それによって、切り離される。それに続く各電力警戒段階メッセージ（または電力低減コマンド）とともに、つぎの最も高い優先権の制御可能スイッチ２６２が開かれ、そして、最大では、全ての制御可能スイッチ２６２が開かれる。しかしながら、スイッチまたは設定入力２３８はまた、たとえば非常に重要または不可欠な電気装置に対応するある種の制御可能スイッチ２６２を引き続き閉じたままにしておき、決して開くべきではないことを示してもよい。
【００５２】
代替として、無線エネルギ制御ユニット２１４をローカル電力メータからの出力表示値に接続して、無線エネルギ制御ユニット２１４が、ローカルサイトにおいてどれくらいの電力が使用されているかを動的に監視できるようにすると、無線エネルギ制御ユニット２１４は、特定の百分比または量だけ、ローカル電力消費を低減するように指示（直接的または間接的に）されるか、または事前にプログラムされていてもよい。無線エネルギ制御ユニット２１４は、つぎに、どの電気負荷を切り離すべきか、したがって、どの制御可能スイッチ２６２を始めに開くべきかの最初の決定（たとえば、上記で説明した技術によって）をしてもよい。無線エネルギ制御ユニット２１４は、つぎに、ローカル電力使用量を監視して、所望の目標エネルギ使用量レベルに達するかまたはエネルギ使用量を所望の目標レベルに維持するために、追加の制御可能スイッチ２６２を開く必要があるかどうかを決定する。無線エネルギ制御ユニット２１４は、スイッチまたは設定入力２３８が示す優先権において、追加の制御可能スイッチ２６２を開いてもよい。
【００５３】
電力警戒段階のレベルが低下するにつれて、無線エネルギ制御ユニット２１４は、制御可能スイッチ２６２を閉じ、それによって、制御可能スイッチ２６２を開いたのと逆の順序で、電気負荷を再連結してもよい。無線エネルギ制御ユニット２１４は、必要ならば、任意の２つの制御可能スイッチ２６２を再接続する間に遅延時間を課し、電力スパイクまたは同様の望ましくない影響の可能性を低減してもよい。
【００５４】
図１２および図１３は、本明細書に開示する２つの異なる実施形態による、異なる警戒段階間の遷移に伴う様々なステップを示すプロセス流れ図である。図１２および図１３のプロセスは、便宜上、図１に示す電力管理システムの実施形態と関連して以下に説明しているが、その原理および概念は、他の電力管理システムの実施形態にも同様に適用できることを理解されたい。最初に図１２を見ると、第１の実施形態による電力管理用のプロセス１２００が示されている。図１２に示すプロセス１２００において、中央ステーション１０２は、様々なローカルサイト１０９に対して、それらの電力消費を調節するために（またある種の場合、何か他の目的のために）、メッセージを無線で送信すべきだとすでに決定したこと、またそれが、このような決定をするために使用する基準に応じているということが想定されている。したがって、第１のステップ１２０１で、中央ステーション１０２は、その無線通信ユニット１０３を介して、１つのメッセージ（または一連のメッセージ）を、様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５に送信する。
【００５５】
中央ステーション１０２からの無線送信は、任意の様々な形態を採ってもよい。たとえば、無線送信は、全てのローカルサイト１０９が受信することを意図した同報送信を備えてもよい。代替として、無線送信は、ある特定のローカルサイト１０９のみが受信することを意図した同報送信を備えてもよい。この点に関して、ローカルサイト１０９は、地理的地域、住居用／商業用（おそらく、住居用および／または商業用の異なるサブカテゴリとともに）、平均使用量等またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の論理基準に応じて、必要ならば、異なるグループ群に組織されてもよい。特定のグループのローカルサイト１０９は、特にそのグループを対象とした同報送信によって、中央ステーション１０２によって指令を与えられてもよい。ローカルサイト１０９の各グループは、たとえば、一意のグループアドレスまたはグループ指令コードが割り当てられてもよく、それにより、各ローカルサイト１０９は、その一意のグループアドレスまたはグループ指令コードにのみ応答する。代替または追加として、ローカルサイト１０９の各グループは、一意の周波数帯域もしくはサブバンドまたは一意の符号化方式が割り当てられてもよく、それにより、各ローカルサイト１０９は、その無線通信ユニット１１５を、その一意の周波数帯域もしくはサブバンドに調和させるか、またはその一意の符号化方式に応じてメッセージを受信および復号するように構成するであろう。このようにして、中央ステーション１０２は、電力管理の増大した融通性を与えられ、これにより、中央ステーション１０２は、ローカルサイトの全てまたは任意のグループに電力消費を削減するように命令することが可能になる。このような構成における利点の一つは、中央ステーション１０２が、電力需要状況に応じて、ローカルサイト１０９の少数のグループ群にのみ、電力を低減するように命令してもよく、また低減された電力が不十分な場合にのみ、所望の低減電力量に達するまで、電力低減要請範囲を他のグループ群へ段階的に拡大してもよい。
【００５６】
ローカルサイト１０９のグループ群のためのグループアドレスまたはコードに加えて、各ローカルサイト１０９にまた、そのグループ内の個別アドレスまたはコードを割り当てることができ、それによって、必要ならば、各ローカルサイト１０９に個別に命令することが可能となる。また、グループアドレスまたはコード（または周波数帯域もしくはサブバンド、または符号化方式）の１つを、システム全体の同報送信アドレスまたはコードとしてもよく、中央ステーション１０２は、システム全体の同報送信アドレスまたはコードで指定された単一または一連のコマンドによって、全てのローカルサイト１０９に達することが可能となる。
【００５７】
ここで図１２に戻ると、つぎのステップ１２０５において、様々なローカルサイト１０９の無線通信ユニット１１５は、中央ステーション１０２から送信されたメッセージを受信する。つぎのステップ１２０８において、各ローカルサイト１０９は、受信メッセージ内の情報を復号さもなければ回復または再構成し、そのメッセージが特定のローカルサイト１０９に向けられている場合、その受信メッセージを構成成分に解析する。たとえばグループアドレスまたは符号化が用いられている場合、特定のローカルサイト１０９の電力制御回路１１２は、受信メッセージからグループアドレスまたはコード情報（たとえば、特定のフィールドにおける）を取得してもよく、それにより、受信メッセージのグループアドレスまたはコードを、ローカルサイト自体のグループアドレスまたはコードと比較することによって、その受信メッセージが特定のローカルサイト１０９に向けられたのかどうかを判定してもよい。ローカルサイト１０９は、同様に、グループアドレスまたはコードを、システム全体の同報送信アドレスまたはコードと比較することによって、受信メッセージが、電力管理システム１００内の全てのローカルサイト１０９に向けられたシステム全体の同報送信メッセージかどうかを判定してもよい。
【００５８】
メッセージが自分に向けられたものと想定して、ローカルサイト１０９は、中央ステーション１０２から受信された通信の性質を判定するために、メッセージを解読する。受信するかもしれないメッセージの例として、ローカルサイト１０９は、そのサイトがつぎの最も高い電力警戒段階に入ること、つぎの最も低い電力警戒段階の入ること、パラメータを調節することまたは何か他の行動を取ること（たとえば、電力警戒段階警報メッセージの表示）を指令するメッセージを受信する可能性がある。また様々な他のタイプのメッセージが用いられてもよい。受信メッセージが、ローカルサイト１０９の電力制御回路１１２に、つぎの最も高い電力警戒段階に入るように指令すると、ステップ１２３６において、電力制御回路１１２は、１つまたは複数のうちどの電力制御スイッチ（図２のスイッチ２６２などの）を開き、それによって、どのローカル電気負荷１２０を切り離すべきかを決定する。この決定がどのようになされるのかの例は、図２および３ならびに本明細書の他のところで説明されている。ステップ１２３８において、１つまたは複数の所望の電力制御スイッチが開かれ、ステップ１２５０において、様々な状態表示器（たとえばＬＥＤ）が更新される。たとえば、ＬＥＤは、切り離された各電力制御スイッチの隣で点灯してもよい。他の状態表示手段が用いられてもよく、たとえば、電力制御回路１１２によって可聴音を発し、１つまたは複数の電気負荷１２０が一時的に切り離されたことを、消費者に示してもよい。
【００５９】
一方、受信メッセージが、電力制御回路１１２に、つぎの最も低い電力警戒段階に入るように指令すると、ステップ１２４０において（電力制御回路１１２は、非警戒段階ではないと想定している）、電力制御回路１１２は、１つまたは複数のうちどのスイッチを閉じ、それによって、どのローカル電気負荷１２０を電力線１０８に再接続すべきかを決定する。この決定がどのようになされるのかの例は、図２および３ならびに本明細書の他のところで説明されている。ステップ１２４３において、１つまたは複数の所望の電力制御スイッチを閉じ、再び１２５０において、様々な状態表示器（たとえばＬＥＤ）が更新される。たとえば、再接続された各電力制御スイッチの隣のＬＥＤは、ターンオフしてもよい。
【００６０】
受信メッセージが、つぎの最も高い電力警戒段階へ入ることも、つぎの最も低い電力警戒段階へ入ることも指令しない場合、ステップ１２２５において、メッセージは、電力制御回路１１２によって解読され、それによって行動が実行される。特定の行動は、受信メッセージの性質に依存する。たとえば、メッセージが、電力警戒が予想されるという警報ならば、電力制御回路１１２は、そのようなこと（必要ならば、予想される電力警戒までの時間量とともに）を示すメッセージを表示し、および／または関心を引くメッセージが受信されたことを示す可聴ノイズを発してもよい。
【００６１】
電力制御回路１１２が、開かれたり閉じられたりする電力制御スイッチを、ローカルサイト１０９において、たとえば電力消費を監視することによって（たとえばローカルメータを介して）積極的に調節している場合、プロセス１２００は、フィードバックループが実現されるように修正されてもよく、この場合、電力制御回路１１２が引き続き電力制御スイッチ設定を決定し、電力制御スイッチ設定を調節し、状態表示器を更新する。ローカル電力消費の積極的な監視および調節が行われる場合、電力制御回路１１２は、任意の与えられた電力警戒段階において、異なる時間に電力制御スイッチを開くことおよび閉じることを実行してもよい。このような実施形態において、電力制御回路１１２は、ローカル消費者への不便を最小限にするために、電力制御スイッチを開くかまたは閉じる頻度を制限するように構成されていてもよい。
【００６２】
図１３は、図１２に示すプロセス１２００と類似しているが、ある種の修正が施された電力管理用の別のプロセス１３００を示す。図１３におけるステップ１３０１、１３０５および１３０８は、図１２のステップ１２０１、１２０５および１２０８とおおむね類似している。同様に、ステップ１３３６、１３３８、１３４０、１３４３および１３５０は、図１２に示す対応するステップとおおむね類似している。しかしながら、図１３では、図１２に示すプロセス１２００に、新たなステップ１３３０、１３３２および１３３５が加えられている。図１３のプロセス１３００に追加されたステップは、中央ステーション１０２によって特定される時間量だけ、つぎの最も高い電力警戒段階に遅れて入る状況を扱っている。このような状況では、図１３に示す実施形態により、電力制御回路１１２が、受信メッセージがつぎの最も高い電力警戒段階に入ることを指令していると判定するとき、その電力制御回路１１２はまた、つぎの最も高い電力警戒段階に入るのは即時なのか遅延があるのかについての指示を受信メッセージから引き出し、遅延がある場合は、電力警戒段階までの時間量が入力される。つぎの最も高い電力警戒段階に入るのが即時の場合、プロセス１３００は、ステップ１３３６に直接移動する。つぎの最も高い電力警戒段階に入るのに遅延がある場合、ステップ１３３２において、電力制御回路１１２は、警報を発する。この警報は、たとえば、警報灯を点灯する形態や、可聴音またはサウンドパターンを発する等の形態を採ってもよい。つぎに電力制御回路１１２は、ステップ１３３５で示されるように、遅延期間の時間切れを待ち、遅延期間が終わった後、ステップ１３３６へ移動する。電力制御回路１１２は、前述の動作を達成するために、内部タイマを用いて、遅延期間を測定してもよい。
【００６３】
図１０は、本明細書に開示する一つの実施形態における、ローカルエネルギ制御システム１０１２の、互いに関連する様々な構成要素を示す図であり、この図は、制御可能スイッチ１０６２の動作の少なくとも一部を決定するために、ローカルメータ１０９２からのフィードバックの可能な使用法について示す。図１０に示すように、一組のスイッチ制御部１０３７は、図２および３に関連して説明した制御可能スイッチと類似しており、ローカル電気負荷の選択的な接続および切断を可能とする複数の制御可能スイッチ１０６２の設定を制御するために用いられる。ローカル電力メータ１０９２は、入力電力線１００８（代替として、出力電力線１０６３）で引き出される電力を監視するとともに、評価器１０３０（記憶されたプログラム指令および様々な入力に応じて動作するプロセッサとして具現されてもよい）に供給する電力使用量測定値信号を出力する。評価器１０３０は、電力使用量測定値を電力使用量目標１０９４と比較し、追加の制御可能スイッチ１０６２を開くかまたは閉じるべきかを決定する。電力使用量目標１０９４は、ローカルエネルギ制御システム１０１２の電力警戒段階レベル１０９３に応じて設定されるのが好ましい。評価器１０３０が、電力使用量測定値に応じて、ローカル電力消費が電力使用量目標１０９４を超えていると判定すると、評価器１０３０は、優先権設定部１０３８に応じて、どの制御可能スイッチ１０６２を開くかまたは閉じるべきかを決定する。この優先権設定部１０３８は、前述で説明したように、インタフェース１０２９を介して、手動で設定されるかまたはプログラムされてもよい。電力コマンド１０１７が中央ステーションから受信されると、評価器１０３０は、要求に応じて、電力警戒段階レベル１０９３および電力使用量目標１０９４を更新する。これによって、ローカルエネルギ制御システム１０１２は、ローカルサイトにおける確固としたレベルの電力消費制御を提供するとともに、電力公益企業から要求される場合は、全体的な電力需要の低減を実現するために、図１に示すような電力管理システムにおいて有利に利用され得るのである。
【００６４】
図９は、ローカルエネルギ制御システム９００における一つの実施形態のブロック図であり、たとえば、本明細書に開示するような様々な電力管理システムと関連して用いることが可能な原理を示しており、とりわけ、ローカルエネルギ制御システム９００に電力を供給するための機構を示している。図９に示すように、ローカルエネルギ制御システム９００は、エネルギコントローラ９１０を備えており、このコントローラによって制御可能スイッチ９６２は、入力電力線９０８から、図９において誘導性素子９１９として図的に表してある様々なローカル負荷への電力を選択的に切断するために用いられる。図２および３に関連して本明細書の前記で説明したように、たとえば、制御可能スイッチ９６２は、回路遮断器９５１（または他の同様の電気装置）および様々なローカル負荷と直列（たとえば間に置く）に接続されてもよい。デカップラ９１１を用いて、電力を、入力電力線９０８からエネルギコントローラ９１０に供給できるようにするのが好ましい。好適な一つの実施形態において、デカップラ９１１は、キャパシタ（おそらく他の回路素子と組み合わせて）を備えており、他の実施形態において、デカップラ９１１は、変圧器および、妥当ならば、支持回路素子を備えていてもよい。
【００６５】
他の実施形態において、電力は、回路遮断器９５１のうちの１つ（制御可能スイッチ９６２を備えておらず、したがって、切断される可能性のないものが好ましい）の出力からなど、間接的にエネルギコントローラ９１０に供給されてもよい。
【００６６】
入力電力線９０８（または、より一般的には図１の電力線１０８）の電力信号の性質は、使用者のタイプに部分的に依存する。大規模産業の消費者（たとえば鉄道）は、２３〜１３８ｋＶの電圧レベルで電力を直接受電し、典型的には、その電圧をさらに降圧させるだろう。より小さな産業消費者または商業消費者は、典型的には、４．１６〜３４．５ｋＶの電圧レベルで電力を受電する。住居用消費者または小規模商業使用者は、通常、１２０および／または２４０ボルトの公称電圧レベルで、ローカル配分変圧器から電力を受電する。住居用消費者または小規模商業使用者が受電する電力は、典型的に単相で、本質的に交流（ＡＣ）であり、公称周波数は約６０ヘルツである。上記の例示的な値は、米国において典型的なものであり、世界の他の地域では、変わる可能性がある。
【００６７】
本明細書に開示する様々な電力管理システムと関連して、ローカルサイトで使用可能な、ある種の好適な制御可能電子スイッチ、特に、様々なローカルエネルギ制御ユニットについて、ここで説明する。しかしながら、最初に提示されるのは、好適な制御可能電子スイッチと、従来の電子部品および、特に、バイメタルベースの回路遮断器との比較である。
【００６８】
図４は、当該技術分野で周知であるバイメタルベースの回路遮断器４００の概念図である。図４に示すように、回路遮断器４００は、２つの金属層４０２および４０３で形成されたバイメタルアーム４０１を備えている。バイメタルアーム４０１は、一端４０６で固定されるとともに、その端部４０６で入力電力信号線４１５に接続されている。他端４０７で、バイメタルアーム４０１は、電気導体４２０と電気的に接触している。電気導体４２０は、負荷（図示せず）に接続されていてもよく、通常の動作（すなわち通常の電流フロー）において、電力信号線４１５からの電力は、バイメタルアーム４０１および電気導体４２０を通って負荷に導通される。
【００６９】
バイメタルアーム４０１の異なる金属層４０２および４０３の金属材料は、異なる割合で熱くなるような異なる熱特性を有するように選択される。特に、下側の金属層４０２の金属材料は、上側の金属層４０３の金属材料よりも速く熱くなる。バイメタルアーム４０１を通って伝わる電流量が「通常の」限度内の場合、バイメタルアーム４０１（固有の抵抗率を有している）を通過する電流によって生じる発熱量は小さく、バイメタルアーム４０１は変形しない。しかしながら、バイメタルアーム４０１を通過する電流量が過電流限度（主に、金属層４０２および４０３で使用する金属材料の相対的熱特性によって決定される）を超える場合、下側の金属層４０２は、上側の金属層４０３よりも急速に熱くなり、バイメタルアーム４０１を湾曲させ、かくして、入力電力信号線４１５と電気導体４２０間の電気回路経路を遮断する。
【００７０】
この動作は、図５−１および５−２の図で示すことができる。図５−１は、図４の回路遮断器４００が閉じられている（通常の動作）ときの、電気フローの例を示す図であり、図５−２は、過電流状況が発生したときに、回路遮断器４００のバイメタルアーム４０１が、どのように回路接続を遮断するかの例を示す図である。図５−１に示すように、電力信号は、入力電力配線４１５（「イン」の表示）を通り、バイメタルアーム４０１を通り、接点４１２を横断して、電気導体４２０（「アウト」の表示）に伝わる。電力信号の電流量が過電流限度より下にある限り、バイメタルアーム４０１を通過する電流によって生じる発熱量は小さく、バイメタルアーム４０１は湾曲しない。しかしながら、ここで図５−２に示すように、バイメタルアーム４０１を伝わる電流量が過電流限度を超えるとき、電流がバイメタルアーム４０１を加熱するとともに、下側の金属層４０２は上側の金属層４０３よりも急速に熱くなり、かくして、バイメタルアーム４０１を湾曲させる。その結果、接点４１２は徐々に離れ、入力電力信号線４１５と電気導体４２０間の電気回路経路を遮断する。回路遮断器４００を「トリップ」させるのに必要な電流量は、バイメタルアーム４０１の２つの金属層４０２および４０３の相対的熱特性に依存する。
【００７１】
トリップした後、回路遮断器４００のバイメタルアーム４０１は徐々に冷却し、そして結局、バイメタルアーム４０１は、もはや変形しなくなる。こうなると、接点４１２は、再び電気接続を形成し、電力信号が、入力電力配線４１５から電気導体４２０へ伝わることができるようになる。
【００７２】
図６は、制御可能電子スイッチ６００の図である。このスイッチは、本明細書に説明するように、たとえば、電力配分管理システムおよび方法ならびにローカルエネルギ制御ユニットのある種の実施形態で使用されてもよい。図６に示すように、制御可能電子スイッチ６００は、変形可能部材６０１を備えており、この部材は、一般的なアーム形状（図４に示すものと同様の）で形成してもよく、異なる熱特性を有する２つの層６０２および６０３で構成してもよい。この２つの層６０２および６０３は、熱せられたときに湾曲する任意耐久性ある材料を使用できるが、本質的には金属が好ましい。図６にさらに示すように、変形可能部材６０１は、一端６０６で非導電表面６１５に固定されるのが好ましい。変形可能部材６０１は、その他端で、接点６１２を介して電気導体６２０と接触しているのが好ましい。入力電力配線６２５は、好ましくは電気導体６２０との接点ポイント近くで、変形可能部材６０１と接続される。これは、変形可能部材６０１を通して流れる電流によって生じる電力浪費を最小限にするためであり、また引き出される電流に関わらず、変形可能部材６０１がかなりの程度まで加熱されるのを避けるためである。電気導体６２０は、負荷（図示せず）に接続されてもよく、また通常の動作（すなわち、以下に説明するように、スイッチ制御信号のアサーションがないとき）において、電力信号線６２５からの電力は、変形可能部材６０１および電気導体６２０を通して、負荷に接続される。
【００７３】
変形可能部材６０１の異なる金属層６０２および６０３の金属材料は、異なる割合で熱くなるような異なる熱特性を有するように選択されるのが好ましい。特に、下側の金属層６０２の金属材料は、上側の金属層６０３の金属材料よりも速く熱くなるのが好ましい。熱が変形可能部材６０１に印加された場合、上側の金属層６０３と比較して、下側の金属層６０２がより速く熱くなるために、変形可能部材６０１が、回路遮断器４００と同様に湾曲され、かくして、入力電力配線６２５と電気導体６２０間の電気回路経路が遮断される。
【００７４】
ここで図６にさらに示すように、加熱素子６４５（抵抗コイルなど）が、変形可能部材６０１に連結（たとえば、抵抗コイルの場合では、回りに巻かれている）されている。この加熱素子６４５は、それに、一対の信号線６４１および６４２を介して接続されているスイッチ制御回路６４０によって制御されるのが好ましい。スイッチ制御回路６４０からのスイッチ制御信号出力がアサートされていないとき、加熱素子６４５は、効果的に切断され（したがって不作動）、電力は入力電力配線６２５を通り、変形可能部材６０１の端部６０７を横断し、接点６１２を介して電気導体６２０に送られ、そこからさらに負荷に配分され得る。この動作を、図７−１に示す。しかしながら、スイッチ制御回路６４０からのスイッチ制御信号がアサートされているとき、加熱素子６４５は、加熱素子６４５を通って流れる電流のために熱くなる。下側の金属層６０２は、上側の金属層６０３よりも急速に熱くなるので、変形可能部材６０１は、湾曲し始める。結局、この湾曲の結果、接点６１２は徐々に離れ、図７−２に示すように、入力電力配線６２５と電気導体６２０間の電気回路経路が遮断される。
【００７５】
スイッチ制御回路６４０からのスイッチ制御信号がアサートされている限り、加熱素子６４５は、引き続き、変形可能部材６０１を湾曲したままに保ち、入力電力配線６２５と電気導体６２０間の電気経路を遮断したままに保つ。ひとたびスイッチ制御回路６４０からのスイッチ制御信号がデアサート（非アサート）されると、変形可能部材６０１は徐々に冷却し、そして結局、変形可能部材６０１はもはや変形しなくなる。こうなると、接点６１２は、再び電気接続を形成し、電力信号が、入力電力配線６２５から電気導体６２０へ、つぎに負荷へと通過できるようになる。
【００７６】
一つの態様において、図６に示す制御可能電子スイッチ６００は、電源から負荷への電力の配分を制御するための便利で安価な機構を提供することができる。さらに、制御可能電子スイッチ６００は、変形可能部材６０１が閉位置にあるとき、少しも電力を消費する必要がなく、変形可能部材６０１を開くために最小限の電力を必要とするだけである。
【００７７】
入力電力配線６２５は、任意の様々な方法で変形可能部材６０１に接続してもよい。入力電力配線６２５は、たとえば、変形可能部材６０１の可動端６０７に、単純に溶接、重ね継ぎまたははんだ付けしてもよい。変形可能部材６０１が、切り換えの閉位置にあるとき、入力電力配線６２５と電気導体６２０間で電気が導通する限り、入力電力配線６２５を変形可能部材６０１に取り付ける形態は、任意の形態で十分である。
【００７８】
図８は、制御可能電子スイッチ８００のより一般的な実施形態を示すブロック図である。図８に示すように、制御可能電子スイッチ８００は、入力電力配線８２５を電気導体８２０に対して、制御可能に接続する変形可能部材８０１を備えている。加熱素子８４５は、変形可能部材８０１に結合されており、スイッチ制御回路８４０によって制御される。たとえば、バイメタル部材またはアームの形状を取ることが可能な変形可能部材８０１は、それが加熱素子８４５によって加熱されていないとき、入力電力配線８２５が電力信号を電気導体８２０に導通できるようにするのが好ましく、一方、加熱素子８４５によって加熱されているとき、入力電力配線８２５と電気導体８２０との間の接続が物理的に遮断されるようにするのが好ましい。加熱素子８４５は、たとえば、抵抗コイルまたは他の抵抗器を備えていてもよく、抵抗コイルの場合、もし変形可能部材８０１がバイメタル部材またはアームとして具現されるならば、抵抗コイルはその回りに都合よく巻きつけられてもよい。
【００７９】
図６および８に示す実施形態のどちらにおいても、変形可能部材６０１または８０１は、一様にまっすぐである必要はなく、実際には、加熱されたときに、予測可能な方法で湾曲し、入力電力配線６２５または８２５と電気導体６２０または８２０と間の電気的接続を遮断する限り、任意の形状とすることができる。さらに、変形可能部材６０１または８０１は、好適な一つの実施形態において、２つの金属層を有するバイメタルアームとして説明されているが、代替として、予測可能な方法で湾曲する任意の他の材料（金属または別のもの）で作製することが可能であろう。変形可能部材６０１または８０１の一端から、変形可能部材６０１または８０１の他端まで、電流は少しも伝わる必要がないので（回路遮断器とは違い）、変形可能部材６０１または８０１は、必要ならば、変形可能部材６０１または８０１の様々な領域を互いに隔てる非導電部または絶縁部を備えていてもよい。たとえば、非導電部（たとえばプラスチック）を、加熱素子６４５または８４５が結合された変形可能部材６０１または８０１の領域と、変形可能部材６０１または８０１のどちらでも任意の端部（たとえば、図６の例では、変形可能部材６０１のどちらでも任意の端部６０６および／または６０７）との間に配置することが可能であろう。さらに、電力が導通する変形可能部材６０１の端部（たとえば、図６の端部６０７）は、バイメタルである必要がないので、一様な導電材料（たとえば、単一の金属）とすることが可能であろう。代替として、変形可能部材６０１または８０１は、追加の（すなわち、３以上）層を備えることも可能であろう。変形可能部材６０１または８０１の主な性質は、電力信号経路の電気的接続を遮断（たとえば、図６の例では、接点６１２を離す）するために、加熱されたときに、十分に湾曲さもなければ変形するということである。
【００８０】
スイッチ制御回路６４０または８４０から、加熱素子６４５または８４５へのスイッチ制御信号出力は、直流電流（ＤＣ）信号であることが好ましいが、また交流電流（ＡＣ）信号または混合信号とすることも可能であろう。スイッチ制御信号がアサートされていない場合、スイッチ制御回路６４０は、単に、加熱素子６４５または８４５を短絡（図６の線６４１および６４２を短絡することによって）させてもよく、さもなければ、単に、バッファまたは他の絶縁回路によって、加熱素子６４５または８４５を切り離してもよい。
【００８１】
図６および８の加熱素子６４５および８４５は、好適な実施形態において、抵抗コイルとして説明してきたが、加熱素子６４５および８４５は、他の形態または構成を採ることも可能であろう。たとえば、加熱素子６４５および８４５は、抵抗コイルとして具現される場合、変形可能部材６０１または８０１の回りに巻きつける必要はない。加熱素子６４５および８４５は、抵抗コイル以外に、異なるタイプの抵抗器とすることも可能であろう。しかしながら、抵抗コイルは、加熱素子６４５および８４５として好ましい。なぜなら、抵抗コイルは、一定の領域に比較的均一な加熱を施すことができ、また実現するのが比較的簡単で、比較的安価だからである。
【００８２】
スイッチ制御回路６４０または８４０に対する変形可能部材６０１または８０１の応答速度は、非常に重要であることもないこともあり、特定の用途に依存している。応答速度がそれほど重要でない場合、スイッチ制御信号は、非常に低い電力信号とすることができる。より速い応答時間が望ましい場合、スイッチ制御信号は、電力を増加することができ、かくして、加熱素子６４５および８４５をより急速に加熱する。スイッチ制御回路６４０または８４０は、それら自体の電源（たとえばバッテリ）を設けてもよいが、さもなければ入力電力配線６２５もしくは８２５または何か他の利用できる電源から電力を取得してもよい。スイッチ制御回路６４０または８４０は、スイッチ制御信号のアサーションをもたらす手動スイッチ（図示せず）によって作動させてもよく、したがって結局、制御可能電子スイッチ６００または８００を開いてもよいが、さもければ、遠隔電子信号によって作動させてもよい。
【００８３】
図１４は、回路経路内の電気接点を物理的に遮断するために、くさびを使用する制御可能電子スイッチ１４００の別の実施形態の図である。図１４に示すように、制御可能電子スイッチ１４００は、おおむね細長い変形可能部材１４０１を備えている。この部材は、２つの層１４０２および１４０３で形成されており、図６に関連して前記で説明した変形可能部材６０１と本質的に類似している。好適な一つの実施形態において、変形可能部材１４０１は、バイメタルアームを備えており、２つの層１４０２および１４０３は、本質的に金属である。とはいえ、より一般的には、２つの層１４０２および１４０３は、本明細書で説明する機能を実行するために、十分に異なる熱特性を有する任意の適切な材料で構成してもよい。変形可能部材１４０１は、一端１４０６で非導電表面１４０５に固定されるのが好ましい。変形可能部材１４０１は、その他端に、くさび形部材１４５１を備えている。
【００８４】
図１４にさらに示すように、くさび形部材１４５１の狭端部は、一対の電気接点１４５２にごく接近して存在する。一対の電気接点１４５２は、一対の電気導体１４２０および１４２５と接触して存在し、第１の電気導体１４２５は、入力電力配線として働き、第２の電気導体１４２０は、負荷（図示せず）への電力送出手段として働く。通常の動作において、第１の電気導体１４２５からの電力は、電気接点１４５２を通って第２の電気導体１４２０へ、それによって、負荷へ導通される。電気接点１４５２は、一対の非導電アーム１４５７に取り付けられており、これらのアームは、安定表面１４６０に固定されている。一対のバネ１４５５またはこのような他の手段は、非導電アーム１４５７に力を加え、それによって、通常の動作において、電気接点１４５２を接触したままに維持する。
【００８５】
電気接点１４５２を横断して形成される電気経路は、変形可能部材１４０１へ制御信号を印加することによって、遮断されてもよい。この目的のために、加熱素子１４４５（抵抗コイルなど）が、変形可能部材１４０１に結合される（たとえば、抵抗コイルとして具現する場合、変形可能部材１４０１の回りに巻きつける）。加熱素子１４４５は、それ自体に、一対の信号線１４４１および１４４２を介して接続されているスイッチ制御回路１４４０によって、制御されるのが好ましい。スイッチ制御回路１４４０からのスイッチ制御信号出力がアサートされていないとき、加熱素子１４４５は、効果的に切断され（したがって不作動）ており、電力は、入力電力配線１４２５を通り、電気接点１４５２を横断し、電気導体１４２０へ送られ、そこからさらに負荷に配分され得る。しかしながら、スイッチ制御回路１４４０からのスイッチ制御信号がアサートされているとき、加熱素子１４４５は、加熱素子１４４５を通って流れる電流の影響のために、熱くなる。図６に関連して前記で説明した変形可能部材６０１と同様に、制御可能電子スイッチ１４００の変形可能部材１４０１は、湾曲し始める。結局、この湾曲の結果として、くさび１４５１が、電気接点１４５２の間に押し付けられると、電気接点１４５２を徐々に離れさせ（バネ１４５５が徐々に縮んでいる）、図１５に示すように、入力電力信号線１４２５と電気導体１４２０との間の電気回路経路を遮断する。
【００８６】
スイッチ制御回路１４４０からのスイッチ制御信号がアサートされている限り、加熱素子１４４５は、引き続き変形可能部材１４０１を湾曲したままに保ち、入力電力配線１４２５と電気導体１４２０との間の電気経路を切断したままに保つ。ひとたびスイッチ制御回路１４４０からのスイッチ制御信号がデアサートされると、変形可能部材１４０１は徐々に冷却し、そして結局、変形可能部材１４０１はもはや変形しなくなる。こうなると、くさび１４５１が徐々に引っ込み、これによって、電気接点１４５２が共に合わさり、再び電気接続を形成する。そして今度は、この電気接続によって、電力信号は、入力電力配線１４２５から電気導体１４２０へ、つぎに負荷へと伝わることが可能となる。
【００８７】
一つの態様において、図６の制御可能電子スイッチ６００のように、図１４に示す制御可能電子スイッチ１４００は、電源から負荷への電力配分を制御するための、便利で安価な機構を提供することができる。さらに、制御可能電子スイッチ１４００は、電気接点１４５２が閉位置にあるとき、電力を少しも消費せず、そして、電力回路経路を開く場合、変形可能部材１４０１を湾曲させて電気接点１４５２を広げて離すための最小限の電力を必要とするだけである。
【００８８】
図１６は、回路経路内の電気接点を遮断するために、くさび形部材を使用する制御可能電子スイッチ１６００の別の実施形態の図である。図１６に示す構成要素の多くは、図１４のものと本質的に類似している。したがって、たとえば、図１６の制御可能電子スイッチ１６００は、おおむね細長い変形可能部材１６０１を備えている。この部材は、２つの層１６０２および１６０３で形成されており、それぞれ図６および１４に関連して前記で説明した変形可能部材６０１および１４０１と本質的に類似している。好適な一つの実施形態において、変形可能部材１６０１は、バイメタルアームを備えており、２つの層１６０２および１６０３は、本質的に金属である。とはいえ、より一般的には、２つの層１６０２および１６０３は、本明細書で説明する機能を実行するために、十分に異なる熱特性を有する任意の適切な材料で構成してもよい。変形可能部材１６０１は、一端１６０６で非導電表面１６０５に固定されるのが好ましい。変形可能部材１６０１は、その他端に、以下でより詳細に説明するように、機械的カムとして機能するくさび形部材１６５１を備えている。
【００８９】
図１６でさらに示すように、くさび形部材１６５１の一端は、一対の電気接点１６５２にごく接近して存在する。一対の電気接点１６５２は、一対の電気導体１６２０および１６２５と接触して存在し、第１の電気導体１６２５は、入力電力配線として働き、第２の電気導体１６２０は、負荷（図示せず）への電力送出手段として働く。通常の動作において、第１の電気導体１６２５からの電力は、電気接点１６５２を通って第２の電気導体１６２０へ、それによって、負荷へ導通される。電気接点１６５２は、一対の非導電アーム１６５７に取り付けられており、これらのアームは、安定表面１６６０に固定されている。一対のバネ１６５５またはこのような他の手段は、非導電アーム１６５７に力を加え、それによって、通常の動作において、電気接点１６５２を接触したままに維持する。
【００９０】
図１４の実施形態と同様に、電気接点１６５２を横断して形成される電気経路は、変形可能部材１６０１へ制御信号を印加することによって遮断されてもよい。この目的のために、加熱素子１６４５（抵抗コイルなど）が、変形可能部材１６０１に結合される（たとえば、抵抗コイルとして具現される場合、変形可能部材１６０１の回りに巻きつけられる）。加熱素子１６４５は、それ自体に、一対の信号線１６４１および１６４２を介して接続されているスイッチ制御回路１６４０によって、制御されるのが好ましい。スイッチ制御回路１６４０からのスイッチ制御信号出力がオンされていないとき、加熱素子１６４５は、効果的に切断されており（したがって不作動）、電力は、入力電力配線１６２５を通り、電気接点１６５２を横断し、電気導体１６２０へ送られ、そこからさらに負荷に配分され得る。しかしながら、スイッチ制御回路１６４０からのスイッチ制御信号がアサートされているとき、加熱素子１６４５は、加熱素子１６４５を通って流れる電流の影響のために、熱くなり、その結果、変形可能部材１６０１は、湾曲し始める。結局、この湾曲の結果として、くさび１６５１は、電気接点１６５２の間に押し付けられる場合、電気接点１６５２を徐々に離れさせ（バネ１６５５が徐々に縮んでいる）、図１５に示すのと同様に、入力電力信号線１６２５と電気導体１６２０との間の電気回路経路を遮断する。
【００９１】
図１４の実施形態とは異なり、図１６の制御可能電子スイッチ１６００のくさび形部材１６５１は、多数のラッチ位置を有する機械的カムとして働き、かくして、回路を開いたままに保つために、制御信号を維持する必要性が緩和される。くさび形部材１６５１が、第１の位置にラッチされているとき、くさび形部材は電気接点１６５２から離れており、接点が閉じたままになって、電力信号回路経路は遮断されない。一方で、くさび形部材１６５１が第２の位置にラッチされているとき、くさび形部材は電気接点１６５２を離れさせ、したがって、電力信号回路経路を遮断する。どちらのラッチ位置でも、制御可能電子スイッチ１６００をその現在の状態（開いているかまたは閉じている）に保つために電力を必要としない。くさび形部材１６５１を様々な位置にラッチすることは、この例では、ラッチ部材１６８０によって達成されており、この部材は、たとえば、くさび形部材１６５１に凭せ掛けてあるボール１６８１で終わるアーム１６８２を備えている。この即時的な例において、ラッチ部材１６８０のアーム１６８２は、表面１６６０に固定されているが、ラッチ部材１６８０は、代わりに、任意の他の利用できる表面に固定されてもよい。かくして、この例において、ラッチ部材１６８０は、電気接点１６５２を支持しているアーム１６５７の近傍に存在している。
【００９２】
図１７−１、１７−２および１７−３は、図１６の制御可能電子スイッチ１６００のくさび形部材１６５１の例を異なる見方で示した図であり、特に、図１７−２および１７−３は、図１７−１のくさび形部材１６５１が第１の位置にラッチされた状態を示している。この例のくさび形部材１６５１は、くさび前部１７０５（おおむね表面が広く傾斜してもよい）、中央ソケット１７０１、および浅い後部ソケット１７０８を画定するくさび後部１７０６（先細になり傾斜してもよい）を備えている。図１７−２および１７−３に最もよく示されているように、くさび形部材１６５１が第１の位置にラッチされているとき、ラッチ部材１６８０のボール１６８１は、くさび前部１７０５に載っている（アーム１６８２は、図示してある他の特徴を明確にするために、図１７−２および１７−３から省略してある）。ボール１６８１は、第１の位置にラッチされているとき、くさび形部材１６５１を所定の位置に効果的に保持するようにしてもよい。とはいえ、ある種の実施形態において、ボール１６８１は、くさび形部材１６５１と接触する必要はなく、おおむね、くさび形部材に接近して置かれていればよい。
【００９３】
図１８−１〜１８−８は、くさび形部材１６５１が、異なるラッチ位置間でどのように移動するかを示す図である。図１８−１および１８−２は、それぞれ、図１７−２および１７−３に類似し、第１のラッチ位置で静止しているくさび形部材１６５１を示す。図１８−３は、加熱素子１６４５（図１６に示す)に印加されている制御信号に応答して、変形可能部材１６０１が加熱されたときに、何が起こるかを示す。この状況で、変形可能部材１６０１は湾曲し始め、くさび形部材１６５１を前方に押し付ける。これが起こると、ボール１６８１は、くさび前部１７０５の傾斜している表面上を滑るように進み、くさび形部材１６５１の中央ソケット１７０１内で停止して、くさび形部材を第２のラッチ位置で安定させる。比較の目的で、第１のラッチ位置は、くさび形部材の点線１６５１’で表されている。とはいえ、例証を目的としているので、動きの実際の大きさは、いくらか誇張されているかもしれない。実際には、くさび形部材１６５１の動きは、百分の数インチだけで、ラッチ位置を変えるのに十分であり得る。制御信号がデアサートされた後でさえも、ボール１６８１は、中央ソケット１７０１内にしっかりととどまることによって、くさび形部材１６５１を第２のラッチ位置に保持する。それによって、くさび形部材１６５１は、それが第２のラッチ位置に保持されている間は、電気接点１６５２を離れたままに保つ。
【００９４】
続いて制御信号を印加することによって、くさび形部材１６５１を第１のラッチ位置に戻す。続いて制御信号が印加されると、変形可能部材１６０１は再び熱くなって、そのために湾曲し、くさび形部材１６５１は、前方へ引き寄せられる。それによって、ボール１６８１は、図１８−５に示すように、中央ソケット１７０１から押し出されて、くさび第２部分１７０６の上に載る。ボール１６８１は、くさび第２部分１７０６の先細の表面を滑り降り、くさび第２部分１７０６（非対称に先細りになるのが好ましい）の非常に狭い末端部のために、ボール１６８１はくさび第２部分１７０６のより急激に先細りになっている側から滑り落ちて、図１８−６に示すように、浅い後部ソケット１７０８の上部リップに取り込まれる。図１８−７の側面図および１８−８の上面図に示すように、浅い後部ソケット１７０８の上部リップは、くさび形部材１６５１の外側側部表面１７１０に沿って、ボール１６８１を案内するのを助ける。この間に、ラッチ部材１６８０のアーム１６８２が、くさび形部材１６５１の側部に軽く押し付けられてもよい（または逆でもよい）。変形可能部材１６０１が冷却するにつれて、ボール１６８１は、くさび形部材１６５１の外側側部表面１７１０に沿って滑って進み、結局、くさび前部１７０５の狭い先端領域に達する。その結果、ラッチ部材１６８０のアーム１６８２はまっすぐになって、ボール１６８１をくさび前部１７０５の表面に押し付け、図１８−１および１８−２に示すように、くさび形部材１６５１を第１のラッチ位置に戻す。
【００９５】
第１と第２のラッチ位置間でくさび形部材１６５１を動かすことによって、上記のプロセスを望みどおりに繰り返し、制御可能電子スイッチ１６８０が、電気接点１６５２を開いたり閉じたりできるようにしてもよい。くさび形部材１６５１を動かすために印加される制御信号は、たとえば、インパルス信号の形態を取ってもよい。
【００９６】
図１９は、回路経路内の電気接点を遮断するために、くさび形部材を使用する制御可能電子スイッチ１９００のさらに別の実施形態の図であり、多数のラッチ位置を備えた機械的カムの原理を再び用いている。図１９において、制御可能電子スイッチ１９００は、おおむね細長い変形可能部材１９０１を備えている。前記と同様に、この部材は、たとえば、図６および１４に関連して前記でそれぞれ説明した変形可能部材６０１および１４０１と本質的に類似している２つの層１９０２および１９０３で形成されている。好適な一つの実施形態において、変形可能部材１９０１は、バイメタルアームを備えており、２つの層１９０２および１９０３は、本質的に金属である。とはいえ、より一般的には、２つの層１９０２および１９０３は、本明細書で説明する機能を実行するために、十分に異なる熱特性を有する任意の適切な材料で構成してもよい。変形可能部材１９０１は、一端１９０６で非導電表面１９０５に固定されるのが好ましい。変形可能部材１９０１は、その他端に、以下により詳細に説明するように、機械的カムとして機能するくさび形部材１９５１を備えている。
【００９７】
図１９でさらに説明するように、ピボットアーム１９８０は、第１のくさび形部材１９５１と一対の電気接点１９５２との間に配置されている。一対の電気接点１９５２は、一対の電気導体１９２０および１９２５と接触して存在し、第１の電気導体１９２５は、入力電力配線として働き、第２の電気導体１９２０は、負荷（図示せず）への電力送出手段として働く。通常の動作において、第１の電気導体１９２５からの電力は、電気接点１９５２を通って第２の電気導体１９２０へ、それによって、負荷へ導通される。電気接点１９５２は、一対の非導電アーム１９５７に取り付けられており、これらのアームは、安定表面（図示せず）に固定されている。一対のバネ（図示していないが、図１６のバネ１６５５に類似している）またはこのような他の手段は、非導電アーム１９５７に力を加え、それによって、通常の動作において、電気接点１９５２を接触したままに維持する。
【００９８】
図１９にさらに示すように、ピボットアーム１９８０は、一端にボール１９８１を備えており、反対側端部にくさび形部材１９６１を備えている。ピボットアーム１９８０は、たとえば、おおむね中央に位置しているピボットポイント１９８４で、固定構造１９８５に取り付けられてよい。
【００９９】
電気接点１９５２を横断して形成される電気経路は、変形可能部材１９０１に制御信号を印加することによって遮断してもよい。この目的のために、加熱素子１９４５（抵抗コイルなど）は、変形可能部材１９０１に結合される。加熱素子１９４５は、それ自体に、一対の信号線１９４１および１９４２を介して接続されているスイッチ制御回路１９４０によって、制御されるのが好ましい。スイッチ制御回路１９４０からのスイッチ制御信号出力がオンされていないとき、加熱素子１９４５は、効果的に切断されており（したがって不作動）、電力は、入力電力配線１９２５を通り、電気接点１９５２を横断し、電気導体１９２０へ送られ、そこからさらに負荷に配分され得る。しかしながら、スイッチ制御回路１９４０からのスイッチ制御信号がアサートされているとき、加熱素子１９４５は、加熱素子１９４５を通って流れる電流の影響のために熱くなり、その結果、変形可能部材１９０１は、湾曲し始める。結局、この湾曲の結果として、くさび形部材１９５１は、ピボットアーム１９８０のボール１９８１を押し付けるが、この場合、ピボットアーム１６８０が時計回り方向に若干回転させられるときに、ボール１９８１は位置を変える。この動きによって、ピボットアーム１９８０の他端が時計回り方向に動かされ、今度はこれによって、第２のくさび形部材１９６１が、電気接点１９５２間に押し付けられる。この動作のために、電気接点１９５２が徐々に離れ、図２０に示すように、入力電力信号線１９２５と電気導体１９２０との間の電力回路経路が遮断される。
【０１００】
図１６の実施形態と同様に、図１９における制御可能電子スイッチ１９００のくさび形部材１９５１は、多数のラッチ位置を備えた機械的カムとして働き、かくして、回路を開いたままに保つために制御信号を維持する必要性を緩和する。第１のくさび形部材１９５１が、第１の位置にラッチされているとき、そのために、第２のくさび形部材１９６１は、電気接点１９５２から離されており、接点が閉じたままになって、電力信号回路経路は遮断されない。一方で、第１のくさび形部材１９５１が第２の位置にラッチされているとき、そのために、第２のくさび形部材１９６１は電気接点１９５２を離れさせ、かくして、電力信号回路経路が遮断される。どちらのラッチ位置でも、制御可能電子スイッチ１９００をその現在状態（開いているかまたは閉じている）に保つために電力を必要としない。くさび形部材１９５１を様々な位置にラッチすることは、この例では、ピボットアーム１９８０によって達成されるが、このアームは、ラッチ部材１６８０と同様に、くさび形部材１９５１に凭れ掛かっているボール１９８１で終端する。
【０１０１】
第１のくさび形部材１９５１に関連するボール１９８１の動きは、図１６の制御可能電子スイッチ１６００ならびに図１７−１〜１７−３および図１８−１〜１８−８の実例に関連して説明したのと同様である。しかしながら、第１のくさび形部材１９５１自体が、電気接点１９５２を開くためにその間に挿入されるのではなく、第１のくさび形部材１９５１は、ピボットアーム１９８０を前後に振動させ、それによって、第２のくさび形部材１９６１を前後に動かし、電気接点１９５２を開いたり閉じたりさせる。
【０１０２】
図１６および１９ならびに他のところで示した実施形態は、単に例であって、網羅的なものでも、本明細書に開示する概念および原理を限定するためのものでもないことに注目されたい。一定のカム機構を開示および図示してきたが、同様の機能を成し遂げるために、カムまたは他の同様の機構を用いてもよい。代替の実施形態としては、たとえば、切り離し用電気接点（または他のタイプの回路接続部）と関連して用い、少なくとも１つの安定位置および１つまたは複数の不安定位置を有し、制御信号の印加によって安定位置と不安定位置間を移動する任意の部材を備えていてもよい。様々な異なる機械的構造は、本明細書で説明され、図面で示されたくさび形部材の代わりに利用され得る。
【０１０３】
図２１、２２および２３は、本明細書に開示する様々な制御可能電子スイッチとともに使用可能な制御回路またはそれらの部分の例を示す簡易図である。図２１において、制御信号発生器２１００は、第１のスイッチ２１７１を介してキャパシタ２１７４に接続されている電源２１７０（たとえばバッテリまたは他の直流電源）を備えている。キャパシタ２１７４は、第２のスイッチ２１７２を介して、変形可能部材２１０１に対して非常に近い位置に存在する抵抗コイルなどの加熱素子２１４５に接続されている。加熱素子２１４５および変形可能部材２１０１は、図１６もしくは１９に示す同様の構成要素、または本明細書に説明する任意の他の制御可能電子スイッチの実施形態を代表するものであってもよい。
【０１０４】
動作において、電源２１７０は、スイッチ２１７１が閉じて、スイッチ２１７２が開いているときに、キャパシタ２１７４を充電状態に維持する。スイッチ２１７２が開いているので、加熱素子２１４５は切り離され、変形可能部材２１０１は、その自然な非加熱状態にとどまる。加熱素子２１４５に制御信号を印加するために、図２２に示すように、制御回路（図示せず）は、スイッチ２１７１を開き、スイッチ２１７２を閉じる。結果として、電源２１７０は、キャパシタ２１７４から切り離され、そのキャパシタ２１７４は、加熱素子２１４５へ放電する。キャパシタ２１７４は、加熱素子２１４５を十分に熱くさせるのに相応しい充電量を保持するために、十分なサイズおよび定格が選択され、変形可能部材２１０１を、それが特に、ラッチカム機構（たとえば、図１６および１９のような）として具現される場合、つぎのラッチ状態へ移行させてもよい。ひとたびキャパシタ２１７４がほぼ放電してしまえば、スイッチ２１７１を閉じてスイッチ２１７２を開き、キャパシタ２１７４再充電してもよい。スイッチ２１７１および２１７２をつぎに再び切り換えて２度目にキャパシタ２１７４を放電させ、変形可能部材２１０１を、ラッチカム機構として具現されている場合、別のラッチ状態へ移行させてもよい（または元のラッチ状態に戻す）。
【０１０５】
図２３は、図２１および２２と同じ原理を制御可能電子スイッチシステムに適用している。図２３の制御回路システム２３００は、図２１および２２の対応物と同様の電源２３７０およびキャパシタ２３７４を備えている。第１のスイッチ２３７１は、図２１および２２のスイッチ２１７１と類似しており、キャパシタ２３７４を充電しているとき、おおむね閉じられている。制御可能電子スイッチの作動が要求されると、制御回路２３７６は、スイッチ２３７１を開き、作動させる制御可能電子スイッチと関連するスイッチ２３７２ａ、２３７２ｂ、２３７２ｃ・・・を閉じる。制御回路２３７６のプログラミングに応じて、スイッチ２３７２ａ、２３７２ｂ、２３７２ｃ・・の内、選択したものだけを作動させる必要がある。閉じられているスイッチ２３７２ａ、２３７２ｂ、２３７２ｃ・・に対して、それぞれの加熱素子（たとえば抵抗コイル）２３４５ａ、２３４５ｂ、２３４５ｃ・・・が熱くなり、本明細書の前記で説明した原理に応じて、近くに存在している変形可能部材を変形させ、制御可能電子スイッチを作動させる。
【０１０６】
図２４は、本明細書に示されるかまたは説明される様々な制御可能電子スイッチと関連して使用可能なスイッチ制御回路２４０１、たとえば、図６、８もしくは１４またはその他で示す制御可能電子回路、の実施形態の図である。図２４に示すように、スイッチ制御回路２４０１は、入力交流電力信号２４０５を備えている。この電力信号は、キャパシタ２４０８に結合され、今度はそのキャパシタが電子または電気機械的スイッチ２４２３を介して加熱素子（図示せず）に接続されている。手動トグルスイッチまたはボタン２４２０を用いて電子または電気機械的スイッチ２４２３を作動させ、このスイッチによって、入力電力信号２４０５を加熱素子２４２５へ選択的に伝えることが可能とする。入力交流電力信号２４０５は、たとえば、電力線から引き出される単相電力でもよく、それによって、図２４に示す設計は、制御可能電子スイッチを作動するための低コストで高効率の機構（最小限の電流排流とともに）を提供する。
【０１０７】
図２５は、本明細書に示されるかまたは説明される様々な制御可能電子スイッチと関連して使用可能なスイッチ制御回路２５０１、たとえば、図６、８もしくは１４またはその他で示す制御可能電子回路、の別の実施形態の図である。図２５に示すように、スイッチ制御回路２５０１は、入力交流電力信号２５０５を備えている。この電力信号は、キャパシタ２５０８に結合され、今度はそのキャパシタが電子２５２３を介して加熱素子（図示せず）に接続されている。受信機２５２０が、アンテナ２５１８を介して遠隔コマンド信号を受信し、それに応答して、スイッチ２５２３を開くかまたは閉じる。このスイッチは、入力電力信号２４０５が加熱素子２５２５へ伝わることを選択的に可能とする。受信機２５２０は、任意の無線技術を用いて通信するように構成されてもよく、たとえば、周波数偏移変調（ＦＳＫ）またはＦＭ側波帯伝送を用いて送信された信号を受信するように有利に構成されてもよい。より複雑なコマンドは、受信機２５２０を介して送られてもよく、それによって、スイッチ制御回路２５０１を、回路制御システムの一部として利用することが可能となり、このシステムは、多数の制御可能電子スイッチの状態を制御するとともに、より複雑なプロセスおよび決定の実行を可能とする。入力交流電力信号２５０５は、たとえば、電力線から引き出される単相電力でもよく、それにより、図２５に示す設計は、制御可能電子スイッチを作動するための比較的低コストで融通性があり、高効率の機構（最小限の電流排流とともに）を提供する。
【０１０８】
本明細書で説明される電子スイッチの様々な実施形態は、単純、効率的、制御可能で、信頼性があり比較的安価であるという利点があり、また一般に、電源から負荷への入力電力信号（低い電圧および／または電流、または高い電圧および／または電流のどちらか）の配分を制御するために、電力配分または管理システムの場面で助けとなり得る。様々な実施形態において、制御可能電子スイッチは、電力効率が高くて、たとえば、スイッチが閉じているときに少しも電力を消費する必要がなく、開くためおよび開いたままにするために、最小限の電力を必要とするだけであろう。本明細書で開示される様々な制御可能電子スイッチは、遠隔中央ステーションから送信される電力制御コマンドを介するなどして、遠隔操作されてもよく、かくして、電力配分を制御するために、融通が利くとともに便利な機構を提供する。
【０１０９】
ある種の実施形態では、様々なローカルサイト１０９において、中央ステーション１０２が電力制御回路１１２と双方向で通信することが要求され得る。たとえば、中央ステーション１０２は、どれほどの数の、および／またはどの電力制御回路１１２が、電気負荷１２０を切り離すことによって、電力警戒段階に応答したかに関して、かなり迅速にフィードバックを取得することを望むこともあり得る。このような実施形態において、様々なローカルサイトの無線通信ユニット１１５は、受信機を備えるのに加えて、送信機もまた備えるであろう。また中央ステーション１０２の無線通信ユニット１０３は、逆に、送信機を備えるのに加えて、受信機を備えるであろう。様々なローカルサイト１０９から送信されるメッセージは、本明細書で説明される任意の技術または任意の従来技術によって区別されてもよい。たとえば、このような送信は、異なるアドレス、周波数、コード等の任意の組み合わせによって区別されてもよい。
【０１１０】
いくつか実施形態において、電力制御回路１１２は、課金および他の目的のために、中央ステーション１０２を介して宣言された様々な電力警戒段階レベルへの応答に関する履歴情報を記憶してもよい。図２に示す実施形態において、たとえば、無線エネルギ制御ユニット２１４は、メモリ２３９の不揮発性の部分に、このような履歴情報を記憶してもよい。履歴情報に含まれ得る情報としては、どの制御可能スイッチ２６２が、特定の電力警戒段階レベル宣言に応答して切り離されたか、および／または切り離された制御可能スイッチに接続されている電気負荷を切り離した結果として、直前直後でどれくらいのエネルギ消費が低減されたかなどである。このタイプの情報は、本明細書で説明するような無線エネルギ制御ユニットを使用して電力消費を低減するための、消費者への動機付けを提供することに関連して、電力公益企業によって用いられてもよい。電力管理システム１００に双方向通信機能が存在することを前提として、履歴情報は、ローカル電力制御回路１１２から中央ステーションあるいは電力公益企業１０５へ、要求に応じて送信してもよい。代替として、履歴情報は、直接接続か、電力線によって情報を送信すること、または何か代替の技術によって読み出されてもよい。
【０１１１】
一定の実施形態を、本明細書の本文で説明および／または図面に示してきたが、説明および図示した様々な実施形態の根底にある原理および概念を利用する、様々な変更、修正、追加または代用が可能であることを理解されたい。単に少数の例なので、本明細書に説明し、図面に示す実施形態は、特定の無線技術もしくはプロトコル、特定のタイプのメッセージ、電力コマンドフォーマットもしくはシーケンス、または特定の回路構成に限定されてはならない。ローカル電気負荷の全てが、本明細書で説明するローカル電力制御回路によって切り離しを受ける必要があるわけではなく、また本明細書の様々な実施形態と組み合わせるかまたは関連して用いることができる追加的電気構成要素（回路遮断器、ヒューズ、変圧器、インダクタ、キャパシタ、フィルタ等）のタイプに制限があるわけでもない。さらに、電気負荷を切り離しおよび再連結する制御可能スイッチを用いるのとは違って、様々な実施形態では、電力フローを可変式で調節できる電気素子を用いもよい。しかしながら、このような電気素子は、一般に、本明細書に開示する好適な制御可能スイッチよりも高価でより電力を消費するものと予想され、より精巧な制御を必要とする可能性もある。とはいえ、このような機能は、本明細書の開示を提供される当業者の理解し得る範囲にあるものと考えられる。
【０１１２】
本発明の好適な実施形態を、本明細書で説明してきたが、本発明の概念および範囲内にとどまる多くの変更が可能である。このような変更は、本明細書および図面を精査することによって、当業者には、明らかとなるであろう。したがって、本発明は、添付した特許請求の範囲における趣旨および範囲内であるということを別にすれば、限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本明細書に開示する一つの実施形態による電力管理システムのブロック図である。
【図２】たとえば、図１の電力管理システムまたは他の電力管理システムに応じて使用可能なローカルエネルギ制御システムのブロック図である。
【図３】ローカルエネルギ制御システムの一つの実施形態において利用される一定の構成要素の物理的配置を示す図である。
【図４】当該技術分野において周知である、バイメタルベース回路遮断器の概念図である。
【図５−１】図４の回路遮断器が閉じられている（通常の動作）ときの、電気フローの一例を示す図である。
【図５−２】過電流状況が発生したときに、回路遮断器のバイメタルがどのように回路接続を遮断するかを示す図である。
【図６】本明細書に開示する電力管理システムの様々な実施形態で使用可能な制御可能電子スイッチの図である。
【図７−１】図６の電子スイッチが閉じられているときの、電気フローの一例を示す図である。
【図７−２】図６における電子スイッチのバイメタルが、制御信号のアサーションに応答して、どのように回路接続を遮断するかを示す図である。
【図８】本明細書に開示する電力管理システムの様々な実施形態で使用可能な制御可能電子スイッチの別の実施形態を示すブロック図である。
【図９】たとえば、本明細書に開示する様々な電力管理システムで使用可能なローカルエネルギ制御システムの別の実施形態のブロック図である。
【図１０】ローカルエネルギ制御システムの、互いに関連する様々な構成要素を示す図である。
【図１１】本明細書に開示する一つのプロセスに従って、様々な警戒段階間の遷移を示す状態図である。
【図１２】本明細書に開示する２つの異なる実施形態に従って、異なる警戒段階間を遷移することに伴う様々なステップを示す第１のプロセスフロー図である。
【図１３】本明細書に開示する２つの異なる実施形態に従って、異なる警戒段階間を遷移することに伴う様々なステップを示す第２のプロセスフロー図である。
【図１４】回路経路で電気接点を遮断するために、くさびを用いる制御可能電子スイッチの別の実施形態の図である。
【図１５】図１４に示す制御可能電子スイッチが、どのように電気接続を遮断するかの一例を示す図である。
【図１６】多数のラッチ位置を備えた機械的カムを有し、回路経路において電気接点を遮断するくさびを使用する制御可能電子スイッチの別の実施形態の図である。
【図１７−１】カムに関してラッチが係合位置にある、図１６の制御可能電子スイッチを示す第１の図である。
【図１７−２】カムに関してラッチが係合位置にある、図１６の制御可能電子スイッチを示す第２の図である。
【図１７−３】カムに関してラッチが係合位置にある、図１６の制御可能電子スイッチを示す第３の図である。
【図１８−１】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第１の図である。
【図１８−２】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第２の図である。
【図１８−３】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第３の図である。
【図１８−４】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第４の図である。
【図１８−５】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第５の図である。
【図１８−６】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第６の図である。
【図１８−７】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第７の図である。
【図１８−８】図１６の制御可能電子スイッチにおけるカムの異なるラッチ位置を示す第８の図である。
【図１９】多数のラッチ位置を備えた機械的カムを有し、回路経路において電気接点を遮断するくさびを使用する制御可能電子スイッチのさらに別の実施形態の図である。
【図２０】図１９に示す制御可能電子スイッチが、どのように電気接続を遮断するかの例を示す図である。
【図２１】本明細書に開示する様々な制御可能電子スイッチとともに使用可能な制御回路またはそれらの部分を示す第１の簡易図である。
【図２２】本明細書に開示する様々な制御可能電子スイッチとともに使用可能な制御回路またはそれらの部分を示す第２の簡易図である。
【図２３】本明細書に開示する様々な制御可能電子スイッチとともに使用可能な制御回路またはそれらの部分を示す第３の簡易図である。
【図２４】本明細書に図示するかまたは説明する様々な制御可能電子回路の実施形態と関連して使用可能なスイッチ制御回路における一実施形態の図である。
【図２５】本明細書に図示するかまたは説明する様々な制御可能電子回路の実施形態と関連して使用可能なスイッチ制御回路における別の実施形態の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
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【図１７−３】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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【図１８−３】
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【図１８−４】
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【図１８−５】
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【図１８−６】
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【図１８−７】
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【図１８−８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月22日(2004.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能電子スイッチであって、
入力電力配線を電気導体に制御可能に接続する変形可能部材手段であって、前記変形可能部材手段が前記電気導体と接触しているときに、前記入力電力配線が前記電気導体と電気的に接続する変形可能部材手段と、
前記変形可能部材手段が前記電気導体との接触を遮断するまで、前記変形可能部材手段を加熱し、前記変形可能部材手段を変形させる手段と、
前記入力電力配線とは別個であって、前記加熱手段を作動させおよび不作動にする信号手段と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項２】
制御可能電子スイッチであって、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触しているバイメタル部材と、
前記電気導体近くの前記第２端部で、前記バイメタル部材に接続されているとともに、前記バイメタル部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続する入力電力配線と、
前記バイメタル部材と結合する加熱素子と、
前記加熱素子に接続されているスイッチ制御回路であって、前記スイッチ制御回路がスイッチ制御信号をアサートすると、前記加熱素子が、前記バイメタル部材を湾曲させるのに十分な程加熱されて、前記バイメタル部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断するスイッチ制御回路と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項３】
前記バイメタル部材の前記第２端部が、前記スイッチ制御信号がアサートされなかったときに、前記電気導体と接触したままである請求項２の制御可能電子スイッチ。
【請求項４】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、前記電気導体と接触しているときに、電力が、前記電気導体を通して、前記入力電力配線から遠隔負荷に伝えられ、前記バイメタル部材の前記第２端部は、前記電気導体との接触を遮断したときに、電力が、前記遠隔負荷に伝えられない請求項３の制御可能電子スイッチ。
【請求項５】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項２の制御可能電子スイッチ。
【請求項６】
前記スイッチ制御回路の手動による作動によって、前記スイッチ制御信号をアサートさせる請求項２の制御可能電子スイッチ。
【請求項７】
前記スイッチ制御信号は、遠隔供給源から受信される電子コマンド信号への応答で、前記スイッチ制御回路によってアサートされる請求項２の制御可能電子スイッチ。
【請求項８】
前記入力電力配線は、前記バイメタル部材の前記第２端部に溶接されている請求項２の制御可能電子スイッチ。
【請求項９】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項８の制御可能電子スイッチ。
【請求項１０】
電力送出を制御する方法であって、次の各工程を備えており、
バイメタルアームの第１端部を固定する工程と、
前記バイメタルアームの第２端部が、前記バイメタルアームが周囲状態にあるときに、電気導体と接触して存在し、前記バイメタルアームが加熱されるときに、湾曲して前記電気導体から離れるように、前記バイメタルアームを配置する工程と、
前記電気導体に近く、前記バイメタルアームの前記第２端部で、入力電力配線を前記バイメタルアームに接続する工程であって、前記入力電力配線を通る電力信号が、前記バイメタルアームが前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体を通って遠隔負荷への電力経路を有するようにする工程と、
加熱素子を前記バイメタルアームに結合する工程と、
スイッチ制御信号を前記加熱素子に接続する工程と、
前記加熱素子の加熱を制御するために、前記スイッチ制御信号を選択的に印加および除去し、それによって、前記バイメタルアームを開いたり閉じたりする工程と、
を備えている電力送出を制御する方法。
【請求項１１】
前記スイッチ制御信号の印加によって前記加熱素子および、その結果として、前記バイメタルアームに加熱を生じさせ、前記バイメタルアームが湾曲して前記電気導体から離れるようにし、また前記スイッチ制御信号を除去することによって、前記加熱素子の冷却および、その結果として、前記バイメタルアームに冷却を生じさせ、前記バイメタルアームが前記電気導体との接触を回復するようにする請求項１０の方法。
【請求項１２】
加熱素子を前記バイメタルアームに結合する前記工程は、抵抗コイルを前記バイメタルアームに巻きつける工程を備えている請求項１０の方法。
【請求項１３】
前記加熱素子の加熱を制御するために、前記スイッチ制御信号を選択的に印加および除去する前記工程は、スイッチ制御回路を手動で作動および不作動にすることで、この制御回路が、つぎに前記スイッチ制御信号を印加および除去する工程を備えている請求項１０の方法。
【請求項１４】
前記加熱素子の加熱を制御するために、前記スイッチ制御信号を選択的に印加および除去する前記工程は、遠隔供給源から電子コマンド信号を受信することで、この信号に応答して、前記スイッチ制御信号を印加および除去する工程を備えている請求項１０の方法。
【請求項１５】
前記電気導体に近く、前記バイメタルアームの前記第２端部で、入力電力配線を前記バイメタルアームに接続する前記工程は、前記入力電力配線を、前記バイメタルアームの前記第２端部に溶接する工程を備えている請求項１０の方法。
【請求項１６】
前記バイメタルアームの前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線を、前記バイメタルアームの前記第２端部に溶接する前記工程が、前記入力電力配線を、前記バイメタルアームの前記第２端部の前記上側に溶接する工程をさらに備えており、前記バイメタル部材における前記第２端部の下側が、前記スイッチ制御信号が印加されていないときに、前記電気導体と接触している請求項１５の方法。
【請求項１７】
制御可能電子スイッチであって、
第１端部で固定されるとともに、第２端部で電気導体と接触している変形可能部材と、
前記電気導体近くの前記第２端部で前記変形可能部材に接続されているとともに、前記変形可能部材が前記電気導体と接触しているときに、前記電気導体と電気的に接続されている入力電力配線と、
前記変形可能部材の近傍に存在している加熱素子と、
前記加熱素子に接続されているとともに、スイッチ制御信号を前記加熱素子に伝える信号線と、
を備えている制御可能電子スイッチ。
【請求項１８】
前記スイッチ制御信号のアサーションは、電流を前記加熱素子に通すことによって、前記加熱素子を熱くさせ、それによって、前記変形可能部材を湾曲させて、前記変形可能部材の前記第２端部と前記電気導体との間の接触を遮断しており、また前記スイッチ制御信号の非アサーションは、前記加熱素子を非加熱のままにし、それによって、前記変形可能部材が湾曲せず、前記電気導体と接触したままでいることを可能とする請求項１７の制御可能電子スイッチ。
【請求項１９】
前記加熱素子は、抵抗コイルを備えている請求項１７の制御可能電子スイッチ。
【請求項２０】
前記スイッチ制御信号を出力するスイッチ制御回路をさらに含み、前記スイッチ制御信号が、前記スイッチ制御回路の手動による作動によってアサートされる請求項１７の制御可能電子スイッチ。
【請求項２１】
前記スイッチ制御信号を出力するスイッチ制御回路をさらに備えており、前記スイッチ制御信号が、遠隔供給源から受信される電子コマンド信号に応答してアサートされる請求項１７の制御可能電子スイッチ。
【請求項２２】
前記入力電力配線は、前記変形可能部材の前記第２端部に溶接されている請求項１７の制御可能電子スイッチ。
【請求項２３】
前記変形可能部材は、バイメタル部材を備えている請求項１７の制御可能電子スイッチ。
【請求項２４】
前記バイメタル部材の前記第２端部は、第１の金属材料を備えている上側と、第２の金属材料を備えている下側とを有し、前記入力電力配線が、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記上側に溶接されており、前記バイメタル部材における前記第２端部の前記下側が、前記スイッチ制御信号がアサートされていないときに、前記電気導体と接触している請求項２３の制御可能電子スイッチ。
【国際調査報告】
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