(57)【要約】【解決手段】電力消費機器は、電力消費機器に設置された複数の部品を制御する制御回路を有する。電力消費機器は、遠隔地からの通信信号を受信する通信モジュールと、外部電源及び制御回路間に結合された電気リレーを有する制御モジュールとを具備する。制御モジュールは、外部電源及び通信モジュール間に結合され、外部電源から通信モジュールに電力を供給する。電気リレーは、通信信号が電気リレーに電力を供給する際に、外部電源から制御回路に送電するよう構成される。電力消費機器に用いられる通信組立体も開示される。
2013501453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力消費機器に設置された複数の部品の通常動作のための制御回路を有する電力消費機器であって、
遠隔地からの通信信号を受信する通信モジュールと、外部電源及び制御回路間に結合された電気リレーとを具備し、
前記電気リレーは、前記外部電源及び前記通信モジュール間に結合され、
前記電気リレーは、前記外部電源から前記通信モジュールに電力を供給し、
前記電気リレーは、前記通信モジュールが前記通信信号に基づいて前記電気リレーに電力を供給する際に、前記外部電源から前記制御回路に送電するよう構成されることを特徴とする電力消費機器。
【請求項２】
前記電力消費機器は家電からなることを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項３】
前記通信信号は無線信号からなることを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項４】
前記電力消費機器は、前記外部電源を介して送電網に電気結合され、
前記通信モジュールは、前記送電網によって、消費されるｋＷ時に基づいて前記電気リレーを作動させることを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項５】
前記電力消費機器は、前記電気リレー及び前記通信モジュール間に結合されたスイッチをさらに具備し、
前記通信モジュールは、前記スイッチを駆動して前記電気リレーに電力を供給することを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項６】
前記通信信号は、電力会社からの無線信号からなり、該無線信号に基づいて前記電力消費機器の裁量的機能を規制することを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項７】
前記電力消費機器は、前記外部電源及び前記電気リレー間に結合されたＡＣ−ＤＣコンバータをさらに具備し、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータは、前記外部電源からの第１電圧を受電し、前記電気リレーに第２電圧を出力するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項８】
前記電力消費機器は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ及び前記通信モジュール間に結合されたＤＣ−ＤＣコンバータをさらに具備し、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記ＡＣ−ＤＣコンバータからの第１電圧を受電し、前記通信モジュールに第２電圧を出力するよう構成されていることを特徴とする請求項７記載の電力消費機器。
【請求項９】
前記電力消費機器は、該電力消費機器に又は該電力消費機器に隣接して位置する通信インタフェースをさらに具備し、
前記通信モジュールは、前記通信インタフェースに挿入されるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の電力消費機器。
【請求項１０】
前記通信インタフェースは標準化されたポートであることを特徴とする請求項９記載の電力消費機器。
【請求項１１】
電力会社に接続されるため、及び電力消費機器に設置された複数の部品を制御する制御回路を有する電力消費機器の裁量的機能を制御するための通信組立体であって、
前記電力会社からの通信信号を受信する通信モジュールと、外部電源及び制御回路間に結合された電気リレーを有する制御モジュールとを具備し、
前記制御モジュールは、前記外部電源及び前記通信モジュール間に結合され、前記外部電源から前記通信モジュールに電力を供給し、
前記電気リレーは、前記通信モジュールが前記通信信号に基づいて前記電気リレーに電源を供給する際に、前記外部電源から前記制御回路に送電するよう構成されていることを特徴とする通信組立体。
【請求項１２】
前記電力消費機器は家電からなることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項１３】
前記通信信号は無線信号からなることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項１４】
前記電力消費機器は、前記外部電源を介して送電網に電気結合され、
前記電力会社は、前記送電網によって、消費されるｋＷ時に基づいて前記電気リレーを作動させることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項１５】
前記通信組立体は、前記電気リレー及び前記通信モジュール間に結合されたスイッチをさらに具備し、
前記通信モジュールは、前記スイッチを駆動して前記電気リレーに電力を供給することを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項１６】
前記通信信号は、前記電力会社からの無線信号からなり、
前記通信モジュールは、前記無線信号に基づいて前記電力消費機器の裁量的機能を規制するよう構成されていることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項１７】
前記通信組立体は、前記外部電源及び前記電気リレー間に結合されたＡＣ−ＤＣコンバータをさらに具備し、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータは、前記外部電源からの第１電圧を受電し、前記電気リレーに第２電圧を出力するよう構成されていることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項１８】
前記通信組立体は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ及び前記通信モジュール間に結合されたＤＣ−ＤＣコンバータをさらに具備し、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記ＡＣ−ＤＣコンバータからの第１電圧を受電し、前記通信モジュールに第２電圧を出力するよう構成されていることを特徴とする請求項１７記載の通信組立体。
【請求項１９】
前記通信組立体は、前記電力消費機器に又は該電力消費機器に隣接して位置する通信インタフェースをさらに具備し、
前記通信モジュールは、前記通信インタフェースに挿入されるよう構成されていることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項２０】
前記通信インタフェースは標準化されたポートであることを特徴とする請求項１９記載の通信組立体。
【請求項２１】
前記通信信号は、前記外部電源の交流電流から取り出されると共に直流電流電力／リレー制御電線接続部を介して前記通信組立体に送信される電力線通信信号からなることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項２２】
前記通信信号は、前記電力会社からの電力線通信信号からなり、
前記通信モジュールは、前記電力線通信信号に基づいて前記電力消費機器の裁量的機能を規制するよう構成されていることを特徴とする請求項１１記載の通信組立体。
【請求項２３】
電力消費機器エンクロージャと、通信信号を受信するための通信モジュールとを具備する、通信入力部を有する電力消費機器であって、
前記通信モジュールは、
前記電力消費機器に繋がった標準化チップと、
ネットワークプロトコルで前記通信信号を受信すると共に前記標準化チップと通信するためのプロトコルチップと
を有することを特徴とする電力消費機器。
【請求項２４】
前記通信信号は無線で受信されることを特徴とする請求項２３記載の電力消費機器。
【請求項２５】
前記電力消費機器は、無線プロトコル信号を受信すると共に前記プロトコルチップに前記信号を送信するためのプロトコルアンテナをさらに具備することを特徴とする請求項２４記載の電力消費機器。
【請求項２６】
前記通信信号は、電力線を介して受信されることを特徴とする請求項２３記載の電力消費機器。
【請求項２７】
前記プロトコルチップ及び前記プロトコルアンテナ用のプロトコルは、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｚ−ｗａｖｅ（商標）、Ｘ−１０、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）からなるグループのうち一つであることを特徴とする請求項２５記載の電力消費機器。
【請求項２８】
前記プロトコルチップ及び前記プロトコルアンテナは、前記通信モジュール内に収容され、
前記通信モジュールは差込み可能であることを特徴とする請求項２５記載の電力消費機器。
【請求項２９】
前記電力消費機器は、前記差込み可能な通信モジュールに接続するために、前記電力消費機器エンクロージャに又は前記電力消費機器エンクロージャに隣接して位置する通信インタフェースをさらに具備することを特徴とする請求項２８記載の電力消費機器。
【請求項３０】
前記通信インタフェースは標準化されたポートであることを特徴とする請求項２９記載の電力消費機器。
【請求項３１】
前記プロトコルアンテナはＲＦアンテナであることを特徴とする請求項２５記載の電力消費機器。
【請求項３２】
前記プロトコルアンテナは、前記電力消費機器の裁量的機能を規制するよう電力会社から信号を受信可能であることを特徴とする請求項２５記載の電力消費機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはエネルギー消費機器に関し、特に、エネルギー消費機器用のエネルギー制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭には、多くの異なるタイプのエネルギー消費機器がある。それらの中には家電と称されるものがあり、家電には冷蔵庫、ストーブ、食洗機、冷凍庫等の台所用器具が含まれる。エネルギーを消費する他の家電には、洗濯機、乾燥機、湯沸かし機、照明、冷暖房空調設備（ＨＶＡＣ）等の機器が含まれる。これらのエネルギー消費機器の少なくともいくつかには、時々家主の裁量で大電力消費を招くサイクルがある。例えば、冷蔵庫及び冷凍庫は霜取りサイクルが自動的に働き、多くのオーブンはオーブン清浄サイクルが自動的に作動する。他の例では、サイクル自体は家主の裁量である。例えば、洗濯機、乾燥機及び食洗機の作動は、開始を遅らせる機構を有する。
【０００３】
これらの機器の開始・作動回数が関連する理由は、電力需要すなわち電気的負荷により、日中のエネルギーコストが変化するためである。電気は、キロワット時（ｋＷ時）単位で販売される。電力需要のピーク時には、ｋＷ時あたりのコストが最大になる。電力需要が少ない間、例えば夜間や週末は、ｋＷ時あたりのコストが下がり、時にはピーク時のコストよりほぼ20〜50％低くなる。しかし、消費者は、いつがピーク時で、いつがオフピーク時であるかを明確に示す表示器を持っていない。また、多くの消費者は、ピーク時の電力需要期間に作動する機器と、電力需要が低い期間に作動する機器とのコスト差に気付いていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
家電が電力会社と「話」をして、いつがピーク時でいつかオフピーク時であるかを知ることにより、オフピーク時に裁量的機能が作動すれば、利点がある。この通信は、無線で行われるか、又は例えば電力線を通じて機器と通信することにより行われる。これは、消費者及び電力会社の双方に利点がある。また、機器通信は、消費者が不在の間、消費者が機器を制御する（例えば、スマートフォンや他のインタネットに繋げるデバイスから遠隔操作でサーモスタットの温度を変更する）ことができるように使用できる。
【０００５】
送電網の過負荷により、ピーク時に「停滞」すなわち「停電」が起こってきた。電力会社は、電力消費機器にフィードバックして制御できれば、遠隔操作で所定の機能に電力レベルを下げ又は遅延させることができる。電力会社がさらに発電プラントの建設を進めることができるので、いずれは消費者の支払い金額が少なくなる。
【０００６】
ネットワークやそのプロトコルは存在するが、上述の目的のためではない。例えば、ホームオートメーション用の最初の無線プロトコルの一つは、Ｘ−１０プロトコルとして知られている。新しいプロトコルには、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｚ−ｗａｖｅ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線プロトコルがある。電力ネットワーク上の信号には、エチェロン・コーポレーションから提供されているＬｏｎＷｏｒｋｓがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態において、電力消費機器が提供される。この電力消費機器は、電力消費機器に設置された部品の通常動作のための制御回路を有する。電力消費機器は、遠隔地からの通信信号を受信する通信モジュールと、外部電源及び制御回路間に結合された電気リレーとを具備する。電気リレーは、外部電源及び通信モジュール間にも結合され、外部電源から通信モジュールに電力を結合する。電気リレーは、通信モジュールが通信信号に基づいて電気リレーに電力を供給する際に、外部電源から制御回路に送電するよう構成される。
【０００８】
別の実施形態において、電力消費機器に使用される通信組立体が提供される。この通信組立体は、電力会社に接続され、電力消費機器に設置された部品を制御する制御回路を有する電力消費機器の裁量的機能を制御する。通信組立体は、電力会社からの通信信号を受信する通信モジュールと、外部電源及び制御回路間に結合された電気リレーを有する制御モジュールとを具備する。制御モジュールは、外部電源及び通信モジュール間にも結合され、外部電源から通信モジュールに電力を供給する。電気リレーは、通信モジュールが通信信号に基づいて電気リレーに電源を供給する際に、外部電源から制御回路に送電するよう構成される。
【０００９】
本明細書に開示される一実施形態において、電力消費機器は、機器のエンクロージャと、通信信号を受信するための通信モジュールとを具備する。この通信モジュールは、通信インタフェースに繋がった標準化チップと、ネットワークプロトコルで通信信号を受信すると共に標準化チップと通信するためのプロトコルチップとを有する。
【００１０】
別の実施形態において、電力会社に接続すると共に、電力消費機器の裁量的機能を制御するための通信モジュールが開示される。この通信モジュールは、電力消費機器に繋がった標準化チップと、標準化チップに繋がったプロトコルチップと、プロトコル信号を受信すると共にプロトコル信号をプロトコルチップに送信するための通信入力部とを具備する。
【００１１】
さらに別の実施形態において、電力会社に接続すると共に、電力消費機器の裁量的機能を制御するための通信組立体が開示される。この通信組立体は差込み可能なモジュールを具備し、このモジュールは、電力会社の信号を入力すると共に機器に読まれるよう通信信号を供給するための制御手段を有する電子デバイスを具備する。通信組立体は、電子デバイス上に又は電子デバイスに隣接して配置され、電子デバイス制御に電気接続するためのインタフェースをさらに具備する。このインタフェースは、差込み可能なモジュールと接続可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電力会社及び無線制御されたエネルギー消費機器を示す概略図である。
【図２】通信組立体を示す斜視図である。
【図３】通信モジュール及びモジュールインタフェースからなる図２の通信組立体を示す斜視図である。
【図４】図３に示された通信モジュールの外側ハウジングを示す斜視図である。
【図５】図４に示された外側ハウジングの平面図である。
【図６】無線モジュールの制御基板の斜視図である。
【図７】電力会社及び電力線上に伝送された信号で制御されたエネルギー消費機器を示す別の概略図である。
【図８】図１ないし図７に示された典型的な通信組立体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明を例示により説明する。
【００１４】
図１は、エンクロージャ４を有する、遠隔制御されたエネルギー消費機器２を示す。このエンクロージャ４は、例えば、制御回路、モーター等の機器２を代表する様々な部品を収容するよう構成される。一実施形態において、機器２は、通信組立体６を利用して無線制御される。任意であるが、機器２は、電力線上の信号で制御されてもよい。図１を参照して、無線構成を最初に説明する。
【００１５】
通信組立体６は、モジュールインタフェース８、通信モジュール１０及び制御モジュール１３を有する。機器２は、例えば冷蔵庫、大型冷凍庫、洗濯機、乾燥機、食洗機、電子レンジ、湯沸かし器等の家電として具体化される。図１では通信組立体６は概略的に示されるが、通信組立体６又はその部分は、エンクロージャ４上の外部に配置されてもよいことを理解されたい。モジュールインタフェース８は、アクセス可能であるが目に見える必要はない。例えば、冷蔵庫では、通信モジュール１０及び制御モジュール１３は、冷蔵庫の背面の外部に実装される。任意であるが、通信組立体６又はその部分は、エンクロージャ４の内部に実装されてもよい。例えば、通信モジュール１０は冷蔵庫の外部に実装されるが、制御モジュール１３は冷蔵庫の内部に実装されてもよい。典型的な実施形態において、モジュールインタフェース８は壁１２に取り付けられて示される。壁１２は、家の構造壁か、上述したように機器のエンクロージャの壁であってもよい。
【００１６】
図１にも示されるように、電力会社は、通信組立体６が読めるように信号「Ｓ」を送信する「Ｕ」で示される。図１は、電力会社Ｕが送信する信号Ｓを示すが、信号を送信するものは、例えば、無線信号が住居近傍の位置から送信された状態で、電気メーターで又は電気メーターに関連して電力会社Ｕにより住居に又は住居付近に配置されてもよいことが考えられる。
【００１７】
図２を参照すると、通信組立体６は、壁１２に結合されたモジュールインタフェース８、通信モジュール１０及び制御モジュール１３を有する。典型的な実施形態において、制御モジュール１３は、機器のエンクロージャ４の内部に実装される。従って、通信モジュール１０は、ワイヤハーネス１４を介して制御モジュール１３に結合される。ワイヤハーネス１４は、モジュールインタフェース８を介して無線通信モジュール１０に接続された第１コネクタ１６と、制御モジュール１３に接続された第２コネクタ１８とを有する。任意であるが、通信モジュール１０は、制御モジュール１３に直接取り付けられてもよい。この場合、ワイヤハーネス１４は使用されない。典型的な実施形態において、制御モジュール１３は、交流電源１５等の外部電源から受電するよう構成される。同時に、制御モジュール１３は、通信モジュール１０から受信される入力に基づき、モーター１７等のエネルギー消費機器２に実装された様々な部品に送電するか、又は送電を止めるよう構成される。通信組立体６の動作特性の詳細な説明は以下で詳述する。
【００１８】
図３を参照すると、モジュールインタフェース８は、開口２２を有するリセプタクルハウジング２０と、リセプタクルハウジング２０の内端に位置するソケットコネクタ２４とを有する。このとき、ソケットコネクタ２４は、当業界で知られているように、ピンヘッダによりハーネスに電気接続される。リセプタクルハウジング２０は、下実装壁３０、側壁３２，３４及び上壁３６，３８を有する。側壁３２，３４は、本明細書に記載されるように長さ方向に沿って延びる整列リブ４０と、ラッチ開口４２とを有する。
【００１９】
通信モジュール１０は、外側ハウジング５０及びカバー５２を有する。通信モジュール１０は、ソケットコネクタ２４に信号を伝送するためにソケットコネクタ２４と相補的な電気コネクタ５４をも有する。ソケットコネクタ２４及びコネクタ５４の組立は、任意の形態の嵌合構成であってもよい。例えば、構成は、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）又はマイクロＵＳＢ、或いは他の任意の嵌合構成であってもよい。
【００２０】
図４は、図３に示されたハウジング５０の斜視図である。図５は、ハウジング５０の平面図である。ハウジング５０は、下壁６０、１対の側壁６２、開口６６を有する端壁６４、及び端壁６８を有する。下壁６０は、本明細書でさらに説明するように、通信基板を実装するための実装ポスト７０を有する。側壁６２は整列部材７２を有する。これらの整列部材７２は、２列の互い違いの片として示され、それらの間にリブ４０（図３参照）を受容する。側壁６２はまた、図３に示される開口と協働する複数の係止部８２を有する複数のラッチ８０を有する。
【００２１】
図６は、ハウジング５０に受容されるよう構成された典型的な通信基板すなわち通信カード９０を示す斜視図である。通信基板９０は、印刷回路基板９２、ＲＦ（高周波）アンテナ９４、ＲＦチップ９６及び標準化チップ９８を有する。印刷回路基板９２は、実装ポスト７０と同様な輪郭の開口１００を有する。実装ポスト７０は、基板９０を取り付けるためにねじ付き固定具を受容するねじ付きボスであってもよいし、基板９０を取り付けるための熱かしめポストであってもよい。
【００２２】
図６に示されるように、アンテナ９４は、例えば、米国特許第６０８７９７２号明細書に記載されているように、基板９２と直接的に一体である。アンテナ９４は、チップ９６と直接繋がっていてもよい。チップ９６は、本明細書では、ＲＦチップ又はプロトコルチップと称される。チップ９６は、例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）プロトコル等の無線プロトコル言語に固有のものであってもよい。プロトコルは、通信するために選択されるフォーマットで電力会社により選択される。様々なプロトコルに固有のチップは、既に存在する。例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）プロトコルにおけるチップは、アトメル・コーポレーションから市販されている。
【００２３】
典型的な実施形態において、チップ９８は標準化チップと称される。作動の際、チップ９８は、チップ９６のプロトコルをとるよう機能すると共に、そのプロトコルを特定デバイスのプロトコル言語に標準化する。このため、特定デバイスの製造業者が制御言語を選択するように、電力会社により選択されるプロトコルが変更されると、複数のモジュールの組合せが考えられる。このため、標準化チップ９８は、プロトコル及びデバイス制御言語に特有であってもよいし、或いは、全ての組立体にわたって同一であってもよい。標準化チップは、アーキテック・エレクトロニクス・コーポレーションから市販されているタイプであってもよい。
【００２４】
代替として、図７を参照すると、電力会社Ｕからの通信は、電力線上の信号Ｓ’により行ってもよい。この場合、信号は通信基板９０に直接的に通信され、通信信号は、モジュールインタフェース８を通って通信モジュール１０に受信され、次に、標準化チップ９８（図６参照）を通って制御基板に戻る。この場合、通信モジュール１０は、アンテナを有する必要はないが、冗長性のため又は製造を簡素化するために有してもよい。電力会社から機器への通信は、少なくとも４通りで遂行することができる。すなわち、電力会社から家庭までを有線、家庭から機器までを有線、電力会社から家庭までを有線、家庭から機器までを無線、電力会社から家庭までを無線、家庭から機器までを有線、そして、電力会社から家庭までを無線、家庭から機器までを無線である。
【００２５】
任意であるが、アンテナは、通信モジュール１０の一部である必要はない。例えば、モジュールインタフェース８がエネルギー消費機器のエンクロージャ４内に埋め込まれている場合、通信モジュール１０は、無線信号から遮蔽されていてもよい。このため、アンテナが機器の外部に実装された外部アンテナも考えられる。また、例えばアパート等の過密住所領域の場合、暗号化された信号を有する複数の通信モジュール用に、単一のアンテナを設けてもよい。さらに、電力線上の信号は通信モジュール１０を通る必要はない。むしろ、信号は、家中に伝送される電力を用いて電気機器に直接伝送されてもよい。
【００２６】
このため、各エネルギー消費機器の製造業者は、例えば、ＵＳＢ又はマイクロＵＳＢ等の業界標準のソケット形状を有するモジュールインタフェース８を有してもよい。このとき、モジュール１０は、電力会社により、機器製造業者により、又は電力会社のプロトコル及び機器製造業者の制御言語に合致するよう特に設計された第三者により提供される。
【００２７】
図８は、特定の実施形態に係る、典型的なエネルギー消費機器２に取り付けられた図１ないし図７に示される通信組立体６の概略図である。上述したように、通信組立体６は、モジュールインタフェース８、通信モジュール１０及び制御モジュール１３を有する。通信組立体６は、無線接続で又は有線接続部を用いて作動する。典型的な実施形態において、通信組立体６は、離れた操作者がエネルギー消費機器２の作動を制御できるよう構成されている。すなわち、典型的な実施形態によれば、モジュール１０は、エネルギー消費機器２を作動させる機器の回路１４０の作動を遠隔制御できる制御回路を提供する。そして、モジュール１０は、モジュール１３を介して外部電源１５により電力が供給される。さらに、通信組立体６は、通信組立体６の操作を無効にすることにより、家主等の家の中の操作者がエネルギー消費機器２を家の中で操作できるよう構成されている。
【００２８】
図８に示されるように、制御モジュール１３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０及び電気リレー１１２を有する。リレー１１２は、スイッチ１２０及びコイル１２２を有する。リレー１１２の作動の際、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、電源１５から受電した交流電力を直流電力に変換する。典型的な実施形態において、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、高圧交流電源１５から受電した電力を、スイッチ１２０の状態を変えるのに十分な低圧直流電力レベルまで減少させる逓減コンバータである。例えば、一実施形態において、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、交流約120Ｖを直流約50Ｖに電圧レベルを減少させる。しかし、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、スイッチ１２０の状態を変えるのに必要な任意の電圧レベルまで電圧レベルを減少させるよう構成され、直流50Ｖは典型例に過ぎないことを理解されたい。
【００２９】
さらに、通常の作動の際、電力は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０から直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータ１３０にも伝送される。典型的な実施形態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０から受電した電力を、無線トランシーバ１３２を作動させるのに十分な低電力レベルに減少させる逓減コンバータである。例えば、一実施形態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、直流約50Ｖを直流約3.5Ｖに電圧レベルを減少させる。無線トランシーバ１３２は、通信組立体６全体の作動を制御するために用いられることを理解されたい。従って、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３０の組合せは、全作動状態下で無線トランシーバ１３２に電力を供給するよう構成される。
【００３０】
リレー１１２は、２つの作動モードで作動するよう構成される。第１の作動モードにおいて、直流電力は、コイル１２２に電磁場を発生させるようコイル１２２を通って伝送される。電磁場は、電源１５から機器回路１４０に送電される「閉」位置から、電源１５から機器回路１４０に送電されない「開」位置にスイッチ１２０を動作させる。しかし、第２の作動モードにおいて、直流電力は、コイル１２２を通って伝送されない。従って、電磁場は発生しない。このため、スイッチ１２０は、電源１５から機器回路１４０に送電されない「開」位置から、電源１５から機器回路１４０に送電される「閉」位置に動作する。従って、典型的な実施形態において、リレー１１２は、コイル１２２に電力が供給されると閉位置から開位置に移行し、リレー１１２に電力が供給されないと閉位置に戻るよう構成された「常閉」リレーである。
【００３１】
作動の際、例えば電力会社等の離れた操作者がエネルギー消費機器２を作動できることが望ましい。このようにして、電力会社は、電力消費のオフピーク時にエネルギー消費機器２を作動させることができる。さらに、電力会社は、電力消費のピーク時にはエネルギー消費機器２を作動停止させることができる。このため、電力会社は、消費電力のオフピーク時にエネルギー消費機器２を作動させながら、消費電力のピーク時には送電網に対する需要を減少させることができる。
【００３２】
上述したように、リレー１１２は、電源１５からエネルギー消費機器２に物理的に送電できる。さらに、リレー１１２はまた、電源１５からエネルギー消費機器２への送電を物理的に抑止する。典型的な実施形態において、リレー１１２は、通信モジュール１０によって制御され操作される。
【００３３】
例えば、第１の作動モードにおいて、電力会社は、エネルギー消費機器２の動作を停止させて使用のピーク時の消費電力を減少させたい場合、図１に示された電力会社Ｕから信号を送信する。信号Ｓはトランシーバ１３２が受信する。受信された信号Ｓに応答して、トランシーバ１３２は、信号Ｓ２をスイッチ１３６に送信する。典型的な実施形態において、スイッチ１３６は、「オン」位置又は「オフ」位置のいずれかに位置する２極スイッチである。スイッチ１３６は、例えばＭＯＳＦＥＴであってもよい。スイッチ１３６は、トランシーバ１３２により駆動されると、「オン」位置に位置する。「オン」位置において、電力は、電源１５からコイル１２２を通って伝送され、コイル１２２に電磁場を発生させる。電磁場は、スイッチ１２０を、電源１５から回路１４０に送電する「閉」位置から電源１５から回路１４０に送電しない「開」位置に動作させる。
【００３４】
任意であるが、電力会社は、エネルギー消費機器２を再駆動して使用のオフピーク時にエネルギー消費機器２を作動させたい場合、図１に示される電力会社Ｕから信号を送信する。信号Ｓはトランシーバ１３２が受信する。受信された信号Ｓに応答して、トランシーバ１３２は、信号Ｓ２をスイッチ１３６に送信し、スイッチ１３４の状態を「オフ」位置に変える。この「オフ」位置では、電力は、コイル１２２に電磁場を発生させるよう電源１５からコイル１２２を通って伝送されない。このため、常閉スイッチであるスイッチ１２０は、電源１５から回路１４０に送電されない「開」位置から、電源１５から回路１４０に送電される「閉」位置に動作する。スイッチ１２０は、常閉スイッチであるので、スイッチ１３４を単にオフ位置に配置させることにより、「開」位置から「閉」位置に状態を変えることができる。より具体的には、一実施形態では、電力会社からトランシーバ１３２に信号を送信してスイッチ１２０を「閉」位置にするのに対し、別の実施形態では、電力会社からトランシーバ１３２への送信を止めることにより、スイッチ１２０を「閉」位置に配置させてもよい。
【００３５】
第３の作動モードにおいて、通信組立体６は無効スイッチ１３８を有する。無効スイッチ１３６は、電力会社がエネルギー消費機器２を作動停止させることで使用ピーク時の消費電力を減少させるよう信号を送信する際に、家の中の操作者や家主がエネルギー消費機器２を再駆動できる。典型的な実施形態において、スイッチ１３８は、エネルギー消費機器２の外部に配置されたプッシュボタンスイッチ又は同等の電気スイッチである。作動時に、電力会社がエネルギー消費機器２を作動停止させるよう信号を以前に送信した場合、上述したように、家の中の操作者又は家主は、スイッチ１３８を駆動させ、電力会社が送信して通信組立体６がトランシーバ１３２で受信した命令を無効にすることができる。典型的な実施形態において、通信組立体６は、電力会社又は家の中の操作者に信号を送信し、電力会社の命令が家の中の操作者により無効になったことを視覚的又は聴覚的に表示してもよい。
【００３６】
もちろん、他の特定実施形態によれば、通信信号は、図７に用いて説明したように、電力会社から電力線上に送信されてもよい。通信信号は、外部電源１５の交流電流から取り出され、図８に示される直流電流電力／リレー制御電線接続部を介して通信モジュール１０に送信される。様々な実施形態によれば、電力会社が送信する通信信号は、電力消費機器の裁量的機能を規制する。
【００３７】
本明細書に開示されるのは、家電等の電力消費機器の作動を制御するための典型的な通信組立体である。通信組立体は、電力消費機器に一体化でき、電力会社を電力消費機器に接続する効率的な方法を提供する。通信組立体は、電力消費機器の製造業者が従来の機器を比較的低コストで需要対応可能に変更することができるよう、容易に設置される。さらに、通信組立体は、従来の機器にいつでも組み込み可能である。例えば、インタフェースデバイス８及び制御モジュール１３は工場で設置できるのに対し、通信モジュール１０は後で設置できる。通信モジュールを後で設置することにより、離れた操作者が現在のｋＷ使用条件に基づく最新の作動ソフトウエアを有する通信モジュールを利用することができる。さらに、通信モジュールが設置された後でｋＷ使用条件が変更になっても、離れた操作者は、アップデートされた通信モジュールを設置するか、又は無線トランシーバを介してアップデートされたソフトウエアをダウンロードすることにより現在設置されている通信モジュールをプログラムし直すことができる。
【００３８】
より具体的には、電気リレー１１２、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、工場で従来の機器に設置することができる。その場合、通信モジュール１０は、家主の住居等に設置することができる。作動の際、離れた信号源すなわち電力会社から信号が送信されると、通信モジュール１０はＭＯＳＦＥＴスイッチ１３６を駆動する。ＭＯＳＦＥＴは、リレースイッチ１２０を開状態にするようコイル１２２に比較的大電流を流すことができ、機器回路１４０から交流電源１５を接続解除することで機器を作動停止させる。さらに、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０はまた、遠隔信号が通信モジュール１０により受信され駆動できるように電気リレーのスイッチ１２０が開位置にある場合であっても、通信モジュール１０に電力を供給する。
【００３９】
本発明は、典型的な形状を有するものとして開示されたが、本開示の真髄及び範囲内でさらに変更してもよい。従って、本願は、その一般的原理を用いて本発明の任意の変形、使用又は適用例をカバーすることが意図されている。よ。さらに、本願は、本発明が関連する当業界における公知のやり方又は慣例の範囲内で本開示からのこのような逸脱をカバーすることが意図されている。
【符号の説明】
【００４０】
２      電力消費機器
４      エンクロージャ（電力消費機器エンクロージャ）
８      モジュールインタフェース（通信インタフェース）
１０    通信モジュール
１３    制御モジュール
１５    電源
９４    ＲＦアンテナ
９６    プロトコルチップ
９８    標準化チップ
１１０  ＡＣ−ＤＣコンバータ
１１２  電気リレー
１３０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｕ      電力会社
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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