(57)【要約】      （修正有）【課題】電子監視回路に故障が生じた場合にブレーカを動作不能にする保護構成を有する電子的プログラム可能ＡＣ回路ブレーカを提供する。【解決手段】回路ブレーカは、トリップコイル(32)が接点に接続され、トリップ電流に応答して接点が閉位置から開位置に移動させられ、それによって回路ブレーカがトリップする。リレー作動回路(24)とスイッチング回路(28)とを有する常閉リレー(22)が設けられ、スイッチング回路(28)はトリップコイル(32)に電気的に接続されている。監視回路(20)は、リレー作動回路(24)に電気的に接続され、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限りリレー作動回路(24)に作動電力を供給し、ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されるとリレー作動回路(24)への作動電力供給を停止することにより、回路ブレーカをトリップする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
前記主接点対のうちの少なくとも１つに接続され、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させ、前記回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
リレー作動回路およびスイッチング回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路と
を備える、回路ブレーカ。
【請求項２】
前記監視回路は、前記主接点対の下流において前記主電力回路から電力を受ける、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項３】
前記トリップコイルは、前記ブレーカがその閉状態に切り替えられるとき、または、すでに電力供給されていない閉状態にありながら前記ブレーカが最初に電力を供給されるとき、前記常閉リレーの前記スイッチング回路がその開状態に切り替わる前に前記トリップコイルが瞬時に経験するよりもトリップするのに大きなエネルギーまたは電力を必要とする、請求項２に記載の回路ブレーカ。
【請求項４】
前記監視回路は、前記主接点対の上流において前記主電力回路から電力を受ける、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項５】
前記トリップコイルは、すでに電力供給されていない閉状態にありながら前記ブレーカが最初に電力を供給されるとき、前記常閉リレーの前記スイッチング回路がその開状態に切り替わる前に前記トリップコイルが瞬時に経験するよりもトリップするのに大きなエネルギーまたは電力を必要とする、請求項４に記載の回路ブレーカ。
【請求項６】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路の前記出力と前記トリップコイルとの間に電気的に接続された容量性回路をさらに備える、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項７】
閾値レベルを超える突入電流および閾値レベルを超える過電流のうちの少なくとも１つの検出時に、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないとの前記判定がなされる、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項８】
地絡状態およびアーク故障状態のうちの少なくとも１つの検出時に、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないとの前記判定がなされる、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項９】
前記監視回路はまた、前記トリップコイルと直接、電気導通し、前記監視回路は、過電流および／または故障状態に応答して前記トリップコイルのトリップを引き起こす、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項１０】
前記主電力回路に電気的に配置されたセンサをさらに備え、前記監視回路が前記センサに電気導通する、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項１１】
前記常閉リレーは、ソリッドステート常閉リレーを備え、前記リレー作動回路は、ソリッドステート作動回路を備える、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項１２】
前記常閉リレーは電気機械常閉リレーを備え、前記リレー作動回路は作動コイルを備える、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項１３】
前記スイッチング回路は、デフォルトでオン状態であるが、前記リレー作動回路に作動電力が供給されるとオフ状態に切り替え可能であり、前記スイッチング回路は、前記リレー作動回路への作動電力が中断されると自動的に前記オン状態に戻る、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項１４】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路は、前記スイッチング回路が前記オン状態のとき前記トリップ電流を前記トリップコイルに供給して前記回路ブレーカをトリップさせるが、前記スイッチング回路が前記オフ状態であるときは前記トリップコイルに前記トリップ電流を供給するのを止め、それにより、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に導通することができる、請求項１３に記載の回路ブレーカ。
【請求項１５】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路の入力は、前記主接点対の下流において前記主電力回路から電力を受けて、前記常閉リレーの前記スイッチング回路の出力は前記トリップコイルに電気的に接続される、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーカのフェイルセーフレベルを最大にしながら機械的接点機構を組み込んで、必要な回路保護を提供する、その能力を保証する電子制御回路ブレーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流（ＡＣ）回路ブレーカは、電流過負荷および突入（inrush）に対する保護を提供するための電気機械的手段を採用する。同様に、地絡および／またはアーク故障が検出されたときにブレーカをトリップするための電子回路を採用する交流（ＡＣ）回路ブレーカも、一般に、電流過負荷および突入に対する保護を提供するための電気機械的手段を組み込んでいる。
【０００３】
しかしこれらの回路ブレーカでは、電子機器は一般に、電流過負荷または突入に関するブレーカの監視または保護制御を提供していない。したがって、地絡および／またはアーク故障から保護する電子回路が故障した場合、ブレーカは依然として過負荷および過度の突入電流からの保護を維持する。
【０００４】
理想的には、このような回路ブレーカはまた、単独でまたは地絡および／もしくはアーク故障保護と組み合わせて、電子回路を採用することにより、電流過負荷および突入電流を監視し、それにより、過大であればブレーカをトリップさせることが望ましい。その中の電子回路は、過負荷および突入電流に対する正確な保護を提供するように厳密にプログラムすることができるであろう。
【０００５】
ブレーカの保護能力を提供するために電子回路のみを採用することによる問題は、電子回路が故障した場合に、過負荷時にブレーカが「オン」（接続）状態のままであり、危険な、許容できない状態になるかもしれないことであった。
【０００６】
電流過負荷および突入保護を提供するために、熱バイメタル構造または油圧磁気構造のいずれかを採用する電気機械的回路ブレーカは、完全に故障耐性があるわけではないが、可能な限り故障耐性を有するよう設計されている。したがって、電子制御回路ブレーカのいずれの設計も、従来の電気機械的回路ブレーカ設計に内在するのと同程度の故障耐性構造を必要とするであろう。
【０００７】
トリップ（すなわち、オフ）状態の間に物理的接点の開を組み込むことなく保護を提供するために、ソリッドステートマイクロプロセッサ制御電子機器に完全に依存するＡＣ電子回路ブレーカを採用する際に、安全性が主要ファクタとなる。また、高電圧ＡＣ電力を切り替えるためにソリッドステートマイクロプロセッサ制御電子機器を単独で採用した、回路保護のための既存技術は、高コストかつ顕著な熱放散の問題を招く。最も実用的で安全なアプローチは、マイクロプロセッサベース電子機器と組み合わせて、所望の回路保護パラメータを、開（すなわちオフ）位置における物理的接点ギャップを提供する機械的接点機構によって監視することである。
【０００８】
地絡および／またはアーク故障保護に加えて、電流過負荷および突入電流に対する保護を提供するために、ソリッドステートマイクロプロセッサ制御電子機器に完全に依存するＡＣ電子回路ブレーカを提供する試みがなされている。しかし、これらの試みのいずれも、従来の電気機械的回路ブレーカ設計に内在するのと同程度の故障耐性構造を提供する回路ブレーカ設計をもたらさなかった。
【０００９】
たとえば、Engelらの特許文献１およびWilsonらの特許文献２は、さまざまな感知状態に応答してトリップコイル（２２）をトリップさせるデジタル制御ユニット（１５４）を有する回路遮断器を開示している。しかし、両参考文献は、デジタル制御ユニット（１５４）からの信号に応答してトリップコイル（２２）を通る電流の流れを制御するために、スイッチング電界効果トランジスタ（１９２）の使用を論じている。したがって、デジタル制御ユニット（１５４）および／またはトランジスタ（１９２）内が故障した場合には、トランジスタ（１９２）が非通電状態にスタックして、それにより、トリップコイル（２２）が動作不能になるかもしれず、潜在的に危険な状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４３３１９９９号明細書
【特許文献２】米国特許第４３３８６４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、機械的接点機構を組み込んだ電子制御回路ブレーカが、ブレーカのフェイルセーフレベルを最大にしながら、必要な回路保護を提供する能力を保証することが、業界において、いまだに満たされていない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
大略的に言えば、本発明は、電子監視回路に故障が生じた場合にブレーカを動作不能にする保護構成を有する電子的プログラム可能ＡＣ回路ブレーカを提供する。
【００１３】
電子回路ブレーカは、電気機械的またはソリッドステートのいずれかのリレー回路を採用し、電子保護回路またはリレー自体のいずれかが故障した場合にブレーカを動作不能にする構成である。
【００１４】
該ブレーカは、単純で安価な磁気コイルソレノイドデバイスを採用してブレーカのトリップ機能を作動させ、過負荷トリップ定格と、もしあれば突入電流時間遅延とを含む所望の回路ブレーカトリップパラメータでプログラムされた電子制御回路を組み込んでいる。電子制御回路は、必要に応じて、地絡故障および／またはアーク故障などの追加保護能力を含んでもよい。
【００１５】
該ブレーカは、リレーの常閉（すなわちオン）スイッチング回路の出力に接続されたブレーカのトリップコイルを備えた常閉リレーを組み込んでいる。ブレーカへの給電部は、ブレーカの主出力回路とブレーカの内部スイッチとの両方に接続され、ブレーカが電子制御回路に電力を供給するように作動すると、内部スイッチは閉（すなわちオン）状態になる。この内部スイッチは、ブレーカの主出力回路がその閉（すなわちオン）状態に切り替わる前に、その閉（すなわちオン）状態へと作動し、したがって、ブレーカがその接続負荷に電力を供給する前に、電子保護回路が作動する。
【００１６】
この電子ブレーカの設計はまた、安全性および／または熱懸念のように、物理的接点ギャップが所望される場合の直流（ＤＣ）回路保護用途にも適している。
【００１７】
本発明に係る回路ブレーカの具体的な実施形態を説明する。回路ブレーカーは、ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、ライン端子と負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で移動可能な主接点対を含む。トリップコイルは、主接点対のうちの少なくとも１つに接続され、トリップコイルはトリップ電流に応答して主接点対を閉位置から開位置に移動させて、回路ブレーカをトリップさせる。回路ブレーカはまた、リレー作動回路とスイッチング回路とを有する常閉リレーも含み、スイッチング回路は、デフォルトでオン状態であるが、作動回路またはコイルに作動電力が供給されるとオフ状態に切り替え可能であり、スイッチング回路は、リレー作動回路への作動電力が中断されると自動的にオン状態に戻る。
【００１８】
常閉リレーのスイッチング回路はトリップコイルに電気的に接続されているので、常閉リレーのスイッチング回路は、スイッチング回路がオン状態のときにトリップ電流をトリップコイルに供給し、それにより回路ブレーカがトリップされるが、スイッチング回路がオフ状態のときにトリップコイルにトリップ電流を供給することを止めて、それにより、ライン端子と負荷端子とを互いに電気的に導通させる。監視回路は、常閉リレーのリレー作動回路に電気的に接続され、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、監視回路はリレー作動回路に作動電力を供給し、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときにはリレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより回路ブレーカをトリップする。
【００１９】
いくつかの実施形態では、回路ブレーカが、閾値レベルを超える突入電流および閾値レベルを超える過電流のうちの少なくとも１つの検出時に、許容可能パラメータ内で動作していないとの判定がなされる。これらの実施形態のうちのあるものでは、地絡状態とアーク故障状態とのうちの少なくとも１つの検出時に、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、監視回路はまた、トリップコイルと直接、電気導通し、監視回路は、過電流および／または故障状態に応答してトリップコイルのトリップを引き起こす。いくつかの実施形態では、センサは主電力回路に電気的に配置され、監視回路はセンサと電気導通する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、常閉リレーはソリッドステート常閉リレーを備え、リレー作動回路はソリッドステート作動回路を備える。他の実施形態では、常閉リレーは、電気機械常閉リレーを備え、リレー作動回路は、作動コイルを備える。
【００２２】
いくつかの実施形態では、監視回路は、ライン端子に電力を供給する電源から直接、電力を受けて、電力がライン端子に供給されるときはいつでも監視回路がオンになり、該監視回路が適切に動作している場合、リレー作動回路に作動電力が供給される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、回路ブレーカは、監視回路に電力を選択的に供給する内部スイッチをさらに含み、内部スイッチは、主接点が閉じられる前にオン状態に切り替えられ、それにより、監視回路が、常閉リレーのリレー作動回路に作動電力を供給できる。これらの実施形態のうちのあるものでは、内部スイッチはまた、常閉リレーのスイッチング回路に選択的に電力を供給する。
【００２４】
特定の実施形態では、常閉リレーのスイッチング回路は、主接点対の下流において主電力回路から電力を受ける。これらの実施形態のうちのあるものでは、回路ブレーカはさらに、主接点対と常閉リレーのスイッチング回路との間に電気的に接続されたサージ保護器を含む。他の実施形態では、回路ブレーカはさらに、主接点対と常閉リレーのスイッチング回路との間に電気的に接続されたトリップ回路スイッチを含む。
【００２５】
これらの実施形態うちののあるものでは、回路ブレーカのオフ状態からオン状態への切り替えの間に、内部スイッチがオン状態に切り替えられ、それにより、監視回路が常閉リレーのリレー作動回路に作動電力を供給でき、続いて、トリップ回路スイッチをオン状態に切り替えて常閉リレーのスイッチング回路に電力を供給し、続いて、主接点対を閉位置に移動させる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、主接点対は、接点アームの動きによって開位置と閉位置との間を移動可能であり、トリップ回路スイッチは、接点アームが主接点対を閉じる直前に接点アームに接触してトリップ回路に電力を供給する板バネ接点を備え、それにより、回路ブレーカがトリップされると直ちにトリップ電流が終了するので、トリップコイルに供給されるトリップ電流が瞬間的であることを確実にする。これらの実施形態うちののあるものでは、板バネ接点は二重板バネ接点を備え、二重板バネ接点はさらに内部スイッチとして作用する。
【００２７】
本発明の別の特定の実施形態によれば、回路ブレーカは、主電力回路を介してライン端子と負荷端子とが互いに電気的に導通している閉位置と、ライン端子と負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに対して移動可能な主接点対を含む。トリップコイルは、主接点対のうちの少なくとも１つに接続され、トリップコイルはトリップ電流に応答して主接点対を閉位置から開位置に移動させ、それにより、回路ブレーカをトリップさせる。回路ブレーカはまた、リレー作動回路とスイッチング回路とを有する常閉リレーを含む。
【００２８】
常閉リレーのスイッチング回路はトリップコイルに電気的に接続され、常閉リレーのスイッチング回路は、主接点対の下流において主電力回路から電力を受ける。監視回路は、常閉リレーのリレー作動回路に電気的に接続され、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、監視回路はリレー作動回路に作動電力を供給し、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときにはリレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより回路ブレーカをトリップする。
【００２９】
トリップ回路スイッチは、主接点対と常閉リレーのスイッチング回路との間に電気的に接続されている。主接点対は、接点アームの動きによって開位置と閉位置との間を移動可能であり、トリップ回路スイッチは接点アームに接触する板バネ接点を備え、それにより、接点アームが主接点対を閉じる直前にトリップ回路に電力を供給し、これにより、トリップコイルに供給されるトリップ電流が、回路ブレーカがトリップされるとそれが直ちに終了するので、瞬間的であることが保証される。
【００３０】
本発明の別の特定の実施形態によれば、回路ブレーカは、ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、ライン端子と負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに対して移動可能な主接点対を含む。トリップコイルは、主接点対のうちの少なくとも１つに接続され、トリップコイルはトリップ電流に応答して主接点対を閉位置から開位置に移動させて、回路ブレーカをトリップさせる。
【００３１】
常閉リレーは、リレー作動回路とスイッチング回路とを有しており、スイッチング回路は、デフォルトでオン状態であるが、リレー作動回路に作動電力が供給されるとオフ状態に切り替え可能であり、スイッチング回路は、リレー作動回路への作動電力が中断されると自動的にオン状態に戻る。
【００３２】
常閉リレーのスイッチング回路の入力は、主接点対の下流において主電力回路から電力を受けて、常閉リレーのスイッチング回路の出力はトリップコイルに電気的に接続され、それにより、スイッチング回路がオン状態のとき常閉リレーのスイッチング回路はトリップ電流をトリップコイルに供給して回路ブレーカをトリップさせるが、スイッチング回路がオフ状態であるときはトリップコイルにトリップ電流を供給するのを止め、それにより、ライン端子と負荷端子とが互いに電気的に導通することができる。
【００３３】
監視回路は、主接点対の下流において主電力回路から電力を受けて、常閉リレーのリレー作動回路に電気的に接続され、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、監視回路はリレー作動回路に作動電力を供給し、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときにはリレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより回路ブレーカをトリップする。
【００３４】
いくつかの実施形態では、トリップコイルは、ブレーカがその閉状態に切り替えられるかまたはブレーカがすでに電力が供給されていない閉状態にある間に最初に電力が供給されたときに常閉リレーのスイッチング回路がその開状態に切り替えられる前にトリップコイルが瞬間的に経験するよりも、トリップするのにより大きなエネルギーまたは電力を必要とする。いくつかの実施形態では、容量性回路は、常閉リレーのスイッチング回路の出力とトリップコイルとの間に電気的に接続される。
【００３５】
本発明のさらに別の特定の実施形態によれば、回路ブレーカは、主電力回路を介してライン端子と負荷端子とが互いに電気的に導通している閉位置と、ライン端子と負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに対して移動可能な主接点対を含む。トリップコイルは、主接点対のうちの少なくとも１つに接続され、トリップコイルはトリップ電流に応答して主接点対を閉位置から開位置に移動させ、それにより、回路ブレーカをトリップさせる。
【００３６】
常閉リレーは、リレー作動回路とスイッチング回路とを有しており、スイッチング回路は、デフォルトでオン状態であるが、リレー作動回路に作動電力が供給されるとオフ状態に切り替え可能であり、スイッチング回路は、リレー作動回路への作動電力が中断されると自動的にオン状態に戻る。
【００３７】
常閉リレーのスイッチング回路の入力は、主接点対の下流において主電力回路から電力を受けて、常閉リレーのスイッチング回路の出力はトリップコイルに電気的に接続され、それにより、スイッチング回路がオン状態のとき常閉リレーのスイッチング回路はトリップ電流をトリップコイルに供給して回路ブレーカをトリップさせるが、スイッチング回路がオフ状態であるときはトリップコイルにトリップ電流を供給するのを止め、それにより、ライン端子と負荷端子とが互いに電気的に導通することができる。
【００３８】
監視回路は、主接点対の上流において主電力回路から電力を受けて、常閉リレーのリレー作動回路に電気的に接続され、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、監視回路はリレー作動回路に作動電力を供給し、回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときにはリレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより回路ブレーカをトリップする。
【００３９】
本発明の他の目的ならびにその特定の特徴および利点は、以下の図面および添付の詳細な説明の考察からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】電力が負荷に供給されている状態で示された、本発明の実施形態による、電子監視回路に故障が生じた場合にブレーカを動作不能にする保護構成を有する回路ブレーカの概略図である。
【図２】故障状態により電力が負荷に供給されなくなった状態で示されている、図１の回路ブレーカの概略図である。
【図３】内部スイッチが開（すなわちオフ）位置にあり、電力が負荷に供給されていない状態で示されている、図１の回路ブレーカの概略図である。
【図４】負荷に電力が供給されている状態で示されている、図１の回路ブレーカと同様であるが若干、回路構成が異なる回路ブレーカの概略図である。
【図５】故障状態により電力が負荷に供給されなくなった状態で示されている、図４の回路ブレーカの概略図である。
【図６】内部スイッチが開（すなわちオフ）位置にあり、電力が負荷に供給されていない状態で示されている、図４の回路ブレーカの概略図である。
【図７】負荷に電力が供給されている状態で示されている、図１の回路ブレーカと同様であるが若干、回路構成が異なる回路ブレーカの概略図である。
【図８】故障状態により電力が負荷に供給されなくなった状態で示されている、図７の回路ブレーカの概略図である。
【図９】内部主スイッチが開（すなわちオフ）位置にあり、トリップ回路スイッチが開（すなわちオフ）位置にあり、電力が負荷に供給されていない状態で示されている、図７の回路ブレーカの概略図である。
【図１０】回路ブレーカがオフ状態からオン状態に切り替わるときの一時的な状態で示されている、図７の回路ブレーカの概略図である。
【図１１】回路ブレーカがオフ状態からオン状態に切り替わるときの一時的な状態で示されている、図７の回路ブレーカの概略図である。
【図１２】負荷に電力が供給されている状態で示されている、図１の回路ブレーカと同様であるが若干、回路構成が異なる回路ブレーカの別の実施形態の概略図である。
【図１３】回路ブレーカがオフ状態からオン状態に切り替わるときまたはすでにオン状態にある給電されていないブレーカに電力が印加されているときの一時的な状態で示されている、図１２の回路ブレーカの概略図である。
【図１４】負荷に電力が供給されている状態で示されている、図１の回路ブレーカと同様であるが若干、回路構成が異なる回路ブレーカの別の実施形態の概略図である。
【図１５】回路ブレーカがオフ状態からオン状態に切り替わるときまたはすでにオン状態にある給電されていないブレーカに電力が印加されているときの一時的な状態で示されている、図１４の回路ブレーカの概略図である。
【図１６】図１２および図１４に示す回路ブレーカとそれぞれ同様であるが、監視回路には回路ブレーカの負荷側からではなくライン側から電力が供給されている、回路ブレーカの追加実施形態を示す概略図である。
【図１７】図１２および図１４に示す回路ブレーカとそれぞれ同様であるが、監視回路には回路ブレーカの負荷側からではなくライン側から電力が供給されている、回路ブレーカの追加実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１を参照すると、電子制御回路ブレーカ（１０）の実施形態が示され、これは、ブレーカ（１０）のフェイルセーフレベルを最大にしながら機械的接点機構（１１）を組み込んで、必要な回路保護を提供する能力を保証している。
【００４２】
回路ブレーカ（１０）は、回路ブレーカ（１０）の内部スイッチ（１８）に電力を供給するライン端子を介して交流（ＡＣ）電源（１２）から電気的に接続される。内部スイッチ（１８）の出力は、電子監視回路（２０）とリレー（２２）のスイッチング回路（２８）の入力端子との両方に供給される。
【００４３】
リレー（２２）は、リレーが常閉タイプである限り、ソリッドステートリレーまたは電気機械リレーなどのさまざまなタイプであってよい。すなわち、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）は、閾値作動電力未満の電力がリレー（２２）の作動回路／コイル（２４）に供給されていると、閉（すなわちオン）状態に留まるか、またはそれに戻る。当業者に認識されるように、閾値作動電力のこの欠如（すなわち、スイッチング回路（２８）を閉じる）は、たとえば、作動回路／コイル（２４）への意図的な電力除去の結果かもしれず、リレー上流の回路の故障（監視回路（２０）の故障など）の結果かもしれず、リレー（２２）自体の作動回路／コイル（２４）の故障の結果かもしれない。しかし、原因が何であれ、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）に閾値作動電力が供給されていない場合には、図２に示すように、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）は閉（すなわちオン）となる。
【００４４】
ブレーカ（１０）の電子監視回路（２０）は、採用されるリレー（２２）がどのタイプであるかに応じて、ソリッドステートリレー回路の作動入力または電気機械リレーのコイルのいずれかへの出力を有し、コイルが通電される（図１の３０で示す）と、リレー（２２）の常閉スイッチング回路（２８）が開（すなわちオフ）位置に切り替わることとなる（再度、図１に示すように）。このように、通常状態では、電子監視回路（２０）からのこの出力供給は、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）（その他の方側は一般に共通ニュートラル（２６）に接続される）に閾値作動電力を提供し、その結果、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）がその開（すなわちオフ）位置に切り替わり、したがって、トリップコイル（３２）に電力を提供せず、それにより、ブレーカ（１０）の機械的接点（１１）が常オン（すなわち閉）になることができ、主電力回路（１６）に電気的に接続された負荷端子を介してＡＣ電源（１２）が負荷（１４）に電気的に接続されることとなる。
【００４５】
認識されるべきであるが、所望であれば内部スイッチ（１８）を省略してもよく、電子監視回路（２０）は代わりにライン端子に電力を供給する電源（１２）から直接に電力を受けてもよい。この構成では、電源（１２）から回路ブレーカライン端子に電力が供給されるときはいつでも電子監視回路（２０）がオンとなり、電子監視回路（２０）が適切に動作している場合、常閉リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）に電力が供給されて、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）をその開（すなわちオフ）状態に切り替える。ブレーカ（１０）のライン入力に電力が供給されて電子監視回路（２０）が適切に動作している限り、ブレーカ（１０）がそのオフ状態にありながら常閉リレー（２２）はそのオフ状態のままであろう。常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）をその開（すなわちオフ）状態にすることにより、ブレーカ（１０）を正常に動作させることができるであろう。
【００４６】
ここで図２を特に参照すると、電子監視回路（２０）には、電流トリップ点、突入能力、地絡閾値、アーク故障閾値などの、ブレーカの用途に望ましい動作パラメータがプログラムされる。これらのパラメータのいずれかが満たされなければ、電子監視回路（２０）がブレーカのトリップを引き起こす。
【００４７】
これはさまざまな方法で達成してもよい。場合によっては、プログラムされたパラメータのいずれかが満たされない場合、監視回路（２０）がトリップコイル（３２）に直接、トリップ電流を送るように、監視回路（２０）をトリップコイル（３２）に直接、電気的に接続してもよい。このような場合、常閉リレー（２２）は、監視回路（２０）または回路ブレーカ（１０）の何らかの他の構成要素に故障が発生した場合のフェイルセーフとしてのみ機能する。典型的な非故障トリップ（たとえば、過電流、地絡、アーク故障などの場合）は、常閉リレー（２２）を採用（employ）しない。このような構成は、システムの冗長性を提供するために望ましいであろう。
【００４８】
あるいは、場合によっては（たとえば、過電流、地絡、アーク故障などの場合の）典型的な非故障トリップ、およびブレーカ（１０）の故障の場合のトリップの両方について常閉リレー（２２）を採用することが望ましいかもしれない。このような場合、プログラムされたパラメータのいずれかが満たされない場合、監視回路（２０）は、常閉リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止し、その結果、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）が常閉（すなわちオン）状態に戻り、したがって、トリップコイル（３２）に電力を接続し、接点（１１）を開くことによってブレーカ（１０）をトリップする（図２において（３４）で示す）。
【００４９】
しかし、どちらの代替案においても、フェイルセーフ動作の一部として、電子監視回路（２０）は、それ自体を継続的に監視し、その動作可能性の問題を検出した場合には、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止し、その結果、リレーの常閉スイッチング回路（２８）を閉じ、それにより、トリップコイル（３２）に電力を供給してブレーカ（１０）の接点（１１）をトリップさせる。また、何らかの理由で電子機器への電力が失われた場合、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）は電力を受け取らず、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）はそれにより、その常閉状態になるかまたはその常閉状態に戻り、ブレーカ（１０）がトリップするであろう。
【００５０】
所望の場合、主電力回路（１６）にセンサ（４２）を設けてもよく、これは、監視回路（２０）にセンサデータを提供して、特定されたパラメータが満たされているかどうかを評価するための一部として使用される。センサ（４２）は、たとえば、過電流状態が存在するかどうかを評価するのに役立つ電流トランスであってもよく、または、地絡および／またはアーク故障検出回路および／またはコイルであってもよい。所望の場合、監視回路（２０）が回路ブレーカを通過する電流および／またはブレーカ自体を評価するのを助けるために、さまざまな他のセンサも設けてもよい。
【００５１】
ここで図３を参照すると、ブレーカがトリップされて接点（１１）が開かれると、内部スイッチ（１８）もその開（すなわちオフ）状態に移動させて、トリップコイル（３２）への不要な連続電力供給を回避させてもよい。これは、トリップコイル（３２）が接点（１１）を開かせると、トリップコイル（３２）へのさらなる通電は利益をもたらさないからである。同様に、ハンドルなどの操作により接点（１１）を開いてブレーカ（１０）を手動でオフにした場合も、内部スイッチ（１８）もその開（オフ）状態に移動させてもよい。これは、すでにオフの回路ブレーカの監視が不要であるからである。
【００５２】
この内部スイッチ（１８）は、主出力回路（１６）のブレーカの接点（１１）が閉（すなわちオン）状態（再度、図１に示すように）に切り替わる前に、その閉（すなわちオン）状態に作動し戻されて、したがって、電子保護回路は、ブレーカがその接続負荷（１４）に電力を供給する前に作動される。
【００５３】
ここで図４〜図６を参照すると、本発明に従って構成された回路ブレーカ（１０’）の第２の実施形態が示されている。図４〜図６の回路ブレーカ（１０’）は、図１〜図３の回路ブレーカ（１０）に非常に類似しており、同様の要素は同じ参照符号を用いて示されている。
【００５４】
具体的に図４を参照すると、内部スイッチ（１８）の出力が再び電子監視回路（２０）に供給される。しかし、回路ブレーカ（１０’）では、常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）も内部スイッチ（１８）の出力に電気的に接続されているのではなく、スイッチング回路（２８）は、回路ブレーカ（１０’）の出力端子の近傍、すなわち接点（１１）の下流で主電力回路（１６）に内部において電気的に接続されている。適切なインラインサージ保護（３６）が、必要に応じてリレーの常閉スイッチング回路へと設けられてもよい。
【００５５】
ブレーカ（１０）と同様に、ブレーカ（１０’）の電子監視回路（２０）は、採用されるリレー（２２）がどのタイプであるかに応じて、ソリッドステートリレー回路の作動入力または電気機械リレーのコイルのいずれかへの出力を有し、通電される（（３０）で示す）と、リレーの常閉スイッチング回路（２８）が開（すなわちオフ）位置に切り替わることとなる。したがって、（図４に示すような）通常状態では、電子監視回路（２０）からの出力供給は、リレーのスイッチング回路（２８）をその開（すなわちオフ）位置に保持し、したがって、ブレーカがその「オン」状態となり、トリップコイル（３２）に電力を供給せず、ブレーカ（１０’）を「オン」のままにして正常に動作させることができる。
【００５６】
先述のように、電子監視回路（２０）は、電流トリップ点、突入能力、地絡閾値、アーク故障閾値などの、ブレーカの用途に望ましい動作パラメータでプログラムされる。これらのパラメータのいずれかが満たされなければ、電子監視回路（２０）がブレーカのトリップを引き起こす。
【００５７】
これはさまざまな方法で達成してもよい。場合によっては、プログラムされたパラメータのいずれかが満たされない場合、監視回路（２０）がトリップコイル（３２）に直接、トリップ電流を送るように、監視回路（２０）をトリップコイル（３２）に直接、電気的に接続してもよい。このような場合、常閉リレー（２２）は、監視回路（２０）または回路ブレーカ（１０’）の何らかの他の構成要素に故障が発生した場合のフェイルセーフとしてのみ機能し、典型的な非故障トリップ（たとえば、過電流、地絡、アーク故障などの場合）は、常閉リレー（２２）を採用しない。このような構成は、システムの冗長性を提供するために望ましいであろう。
【００５８】
あるいは、場合によっては（たとえば、過電流、地絡、アーク故障などの場合の）典型的な非故障トリップ、およびブレーカ（１０’）の故障の場合のトリップの両方について常閉リレー（２２）を採用することが望ましいかもしれない。このような場合、プログラムされたパラメータのいずれかが満たされない場合、監視回路（２０）は、常閉リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止し、その結果、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）がその常閉（すなわちオン）状態（図５に示すように）に戻り、したがって、ブレーカ（１０’）がその「オン」位置に達すると、リレーのスイッチング回路（２８）を介してトリップコイル（３２）に電力が供給され、接点（１１）を開いてブレーカ（１０’）をトリップする。
【００５９】
しかし、どちらの代替案においても、フェイルセーフ動作の一部として、電子監視回路（２０）は、それ自体を継続的に監視し、その動作可能性の問題を検出した場合には、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止し、再びその結果、リレーの常閉スイッチング回路（２８）を閉じ、ブレーカがすでに「オン」であるかまたはその「オン」状態に切り替えられる途中かどうかにかかわらずブレーカをトリップさせる。これは、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）を通ってトリップコイル（３２）に電力が流れるからである。また、何らかの理由で電子機器への電力が失われた場合、リレーは作動電力を受け取らず、それにより、その常閉状態になるかまたはその常閉状態に戻り、ブレーカ（１０’）がトリップされるであろう。
【００６０】
さらに、図６に示すように、ブレーカ（１０’）の内部スイッチ（１８）がオフ（すなわち開）にされると、監視回路（２０）およびしたがってリレー（２２）の作動回路／コイル（２４）への電力供給が停止され、結果として、リレーの常閉スイッチング回路（２８）を閉じ、それにより、トリップコイル（３２）に電力を供給し、ブレーカ（１０’）の接点（１１）をトリップさせる。見てわかるように、最初に内部スイッチ（１８）をその閉（すなわちオン）位置に戻さずに接点（１１）を閉じようとすると、接点（１１）を再び開へと直ちにトリップさせることになるであろう。
【００６１】
所望の場合、回路ブレーカ（１０）と同様に、主電力回路（１６）にセンサ（４２）を設けてもよく、これは、監視回路（２０）にセンサデータを提供して、特定されたパラメータが満たされているかどうかを評価するための一部として使用される。センサ（４２）は、たとえば、過電流状態が存在するかどうかを評価するのに役立つ電流トランスであってもよく、または、地絡および／またはアーク故障検出回路および／またはコイルであってもよい。所望の場合、監視回路（２０）が回路ブレーカを通過する電流および／またはブレーカ自体を評価するのを助けるために、さまざまな他のセンサも設けてもよい。
【００６２】
ここで、図７〜図１１を参照すると、本発明に従って構成された回路ブレーカ（１０’’）の第３の実施形態が示されている。図７〜図１１の回路ブレーカ（１０’’）は、ある点で図１〜図６の回路ブレーカ（１０，１０’）に非常に類似しており、同様の要素は同じ参照符号を用いて示されている。
【００６３】
まず、図７および図８を参照すると、電子制御回路（２０）に電力を供給する内部スイッチ（１８）に加えて、回路ブレーカ（１０’’）は、リレー（２２）の常閉スイッチング回路（２８）の入力端子に接続された追加のトリップ回路スイッチ（３８）を採用する。内部スイッチ（１８）はしたがって、ブレーカ（１０’’）がその「オン」位置に向けて機械的に作動したときに、ブレーカの主接点（１１）が閉（すなわちオン）位置となる前に、電子保護回路（２０）へ電力を供給する。
【００６４】
図９は、主接点（１１）、内部スイッチ（１８）およびトリップ回路スイッチ（３８）の３つすべてが開（すなわちオフ）位置にある場合を示す。図１０は、ブレーカ（１０’’）がその「オン」位置に向かって作動している途中であり、内部スイッチ（１８）がオン（すなわち閉）となっているが、トリップ回路スイッチ（３８）および主接点（１１）はまだオフ（すなわち開）である状況を示す。
【００６５】
そして、トリップ回路スイッチ（３８）は、ブレーカの主接点（１１）が再び閉（すなわちオン）位置になる前であるが、内部スイッチ（１８）がその閉（すなわちオン）位置に切り替えられた後に、その閉（すなわちオン）位置に切り替えられるであろう。この状態を図１１に示す。
【００６６】
トリップ回路スイッチ（３８）は、ブレーカのトリップ機構（３２）の下流で作動されるように構成され、ブレーカ（１０’’）がトリップされたときにトリップ回路スイッチ（３８）からの電力が直ちにオフ（すなわち開）に切り替えられることとなる。ブレーカ（１０’’）の接点アームがブレーカの主接点（１１）を閉じる前に接点アームと接触することによってトリップ回路スイッチ（３８）を閉じることが行われてもよい。この構成は、ブレーカ（１０’’）をトリップするときにトリップコイル（３２）が短時間の瞬時電力パルスしか経験しないことを保証する。
【００６７】
より具体的には、ブレーカ（１０’’）の接点アームと接触し、それにより接点アームがブレーカ（１０’’）の主接点（１１）を閉じる直前にリレーの常閉スイッチング回路（２８）に電力を供給するために、トリップ回路スイッチ（３８）として板バネ接点を採用してもよい。これにより、トリップコイル（３２）へのトリップ電流は、ブレーカがトリップしたときに直ちに終了するので、瞬間的のみであることが保証される。所望であれば、二重板バネ接点構成を採用して、内部スイッチ（１８）が、まず電子機器に電力を送り、その後、再びブレーカの主接点（１１）が閉じられる前にリレーの常閉スイッチング回路（２８）に電力を送ることができるよう、追加的に具現化することもできる。
【００６８】
このように、ブレーカ（１０’’）がオンになると、電子保護回路（２０）が最初に給電され、条件付きで、電子機器に電力が供給されて電子制御回路（２０）が正しく機能すると、電子制御回路（２０）により常閉リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）に電力が供給される。リレー（２２）のスイッチング回路（２８）は、それによりその開（すなわちオフ）位置へと電力供給される。ブレーカ（１０’’）がその「オン」位置に作動し続けると、トリップ回路スイッチ（３８）は閉（すなわちオン）位置になり、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）に電力を提供する。電子回路が適切に動作してリレーに電力を提供すると、トリップソレノイド（３２）のコイルに電力は提供されず、ブレーカ（１０’’）の主接点（１１）は、その閉（すなわちオン）位置に移動することができ、それによって接続負荷（１４）に電力を供給する。これは図７に示されている。
【００６９】
しかし、電子回路に電力が供給されていない場合、または、電子回路自体が故障した場合には、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）には作動電力が提供されず、常閉スイッチング回路（２８）はその閉（すなわちオン）位置に留まるであろう。トリップ回路スイッチ（３８）が閉じる（すなわちオンになる）と、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）に、したがってトリップソレノイド（３２）に電力が供給され、トリップソレノイド（３２）はそれにより回路ブレーカ（１０’’）を直ちにトリップする。さらに、常閉リレー（２２）に故障があれば、ブレーカ（１０’’）は、使用不能となる。これは、ブレーカ（１０’’）が作動してトリップ回路スイッチ（３８）が閉じられる（すなわちオンになる）といつでも、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）がその常閉位置となり、したがって、トリップソレノイド（３２）を作動させるために電流を流し、ブレーカ（１０’’）をトリップさせるからである。
【００７０】
電子監視回路（２０）には、現在のトリップポイントおよびもしあれば突入能力などの、ブレーカの用途に望ましい動作パラメータがプログラムされる。これらのパラメータのいずれかが違反となった場合、電子監視回路（２０）は、上記と同様にしてブレーカ（１０’’）のトリップを引き起こす。
【００７１】
電子監視回路（２０）は、自身を継続的に監視し、その動作可能性の問題を検出した場合に、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止するようにプログラムされてもよく、その結果、リレーの常閉スイッチング回路（２８）を閉じることとなり、トリップコイル（３２）に電力を供給し、ブレーカ（１０’’）をトリップさせる。
【００７２】
ここで図１２〜図１５を参照すると、本発明に従って構成された回路ブレーカ（１０’’’）の第４の実施形態が示されている。図１２〜図１５の回路ブレーカ（１０’’’）は、多くの点で図１〜図１１の回路ブレーカ（１０，１０’，１０’’）と非常に類似しており、同様の要素は同じ参照符号を用いて示されている。
【００７３】
図１２および図１４を特に参照すると、この構成では、電子監視回路（２０）と常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）の入力端子との両方が、ブレーカ（１０’’’）の出力負荷端子の近傍において、すなわち接点（１１）の下流において主電力回路（１６）に内部的に接続される。ブレーカ（１０’’’）に電力が供給され、閉（すなわちオン）位置に切り替えられると、電力はしたがって、電子監視回路（２０）と常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）の入力端子の入力端子とに供給される。常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）の出力端子は、先の実施形態と同様に、ブレーカのトリップコイル（３２）に接続されている。
【００７４】
ブレーカ（１０’’’）の電子監視回路（２０）は、どのタイプが採用されているかに応じて、ソリッドステートリレーの作動入力または電気機械リレーのコイルへの電力供給を制御する。作動回路／コイル（２４）に電子監視回路（２０）から電力が供給されると、常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）はそれにより、その開（すなわちオフ）位置に切り替わる。
【００７５】
電子監視回路（２０）は、電力を供給されると常閉リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）に直ちに電力を供給するようにプログラムされ、それにより常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）をその開（すなわち非導通）状態へと作動させる。電子監視回路（２０）はその後、その接続負荷（１４）へのブレーカの出力を監視し、所定の保護パラメータが満たされていないと電子監視回路（２０）が判定した場合には、ブレーカ（１０’’’）のトリップを引き起こす。
【００７６】
上述した実施形態と同様に、これはさまざまな方法で達成してもよい。場合によっては、プログラムされたパラメータのいずれかが満たされない場合、監視回路（２０）がトリップコイル（３２）に直接、トリップ電流を送るように、監視回路（２０）をトリップコイル（３２）に直接、電気的に接続してもよい。このような場合、常閉リレー（２２）は、監視回路（２０）または回路ブレーカ（１０’’’）の何らかの他の構成要素に故障が発生した場合のフェイルセーフとしてのみ機能し、典型的な非故障トリップ（たとえば、過電流、地絡、アーク故障などの場合）は、常閉リレー（２２）を採用しない。このような構成は、システムの冗長性を提供するために望ましいであろう。
【００７７】
あるいは、場合によっては（たとえば、過電流、地絡、アーク故障などの場合の）典型的な非故障トリップ、およびブレーカ（１０’’’）の故障の場合のトリップの両方について常閉リレー（２２）を採用することが望ましいかもしれない。このような場合、プログラムされたパラメータのいずれかが満たされない場合、監視回路（２０）は、常閉リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止し、その結果、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）が常閉（すなわちオン）状態に戻り、したがって、トリップコイル（３２）に電力を接続し、接点（１１）を開くことによってブレーカ（１０）をトリップする。
【００７８】
しかし、どちらの代替案においても、フェイルセーフ動作の一部として、電子監視回路（２０）は、それ自体を継続的に監視し、その動作可能性の問題を検出した場合には、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）へ作動電力を送ることを停止し、その結果、リレーの常閉スイッチング回路（２８）を閉じ、それにより、トリップコイル（３２）に電力を供給してブレーカ（１０’’’）の接点（１１）をトリップさせる。また、何らかの理由で電子機器への電力が失われた場合、リレー（２２）の作動回路／コイル（２４）は電力を受け取らず、リレー（２２）のスイッチング回路（２８）はそれにより、その常閉状態になるかまたはその常閉状態に戻り、ブレーカ（１０’’’）がトリップするであろう。
【００７９】
また、上述したように、主電力回路（１６）にセンサ（４２）を設けてもよく、これは、監視回路（２０）にセンサデータを提供して、特定されたパラメータが満たされているかどうかを評価するための一部として使用される。センサ（４２）は、たとえば、過電流状態が存在するかどうかを評価するのに役立つ電流トランスであってもよく、または、地絡および／またはアーク故障検出回路および／またはコイルであってもよい。所望の場合、監視回路（２０）が回路ブレーカを通過する電流および／またはブレーカ自体を評価するのを助けるために、さまざまな他のセンサも設けてもよい。
【００８０】
ブレーカ（１０’’’）が、その閉（すなわちオン）状態に切り替えられるか、または、あるいは、すでに電力が供給されていない閉（すなわちオン）状態で電力供給されている場合、電力は、電子監視回路（２０）と常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）の入力端子との両方に同時に供給される。電子監視回路（２０）が作動回路／コイル（２４）に電力を供給してそれによってスイッチング回路（２８）をその開（すなわちオフ）状態に作動させることができるまでスイッチング回路（２８）がその閉（すなわちオン）状態になるので、トリップコイル（３２）は、監視回路（２０）がスイッチング回路（２８）をその開（すなわちオフ）状態に切り替える作動を引き起こすことができるまで、短時間の電力パルスを経験する。主接点（１１）と常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）との両方が閉（すなわちオン）状態になるこの一時的な状態は、図１３および図１５に示されている。
【００８１】
しかし、電力が供給されると、電子監視回路（２０）は、数ミリ秒で測定される非常に短い時間内に反応して、作動回路／コイル（２４）に電力を送り、それにより、スイッチング回路（２８）をその開（すなわちオフ）状態へと作動させてトリップコイル（３２）に供給されている電力を切断し、これにより、図１２および図１４に示す状態に非常に素早く戻る。電力が供給されると、常閉リレー（２２）はまた、いずれが採用されるかに応じて、電気機械リレーよりも短い時間で反応する電子ソリッドステートリレーを用いれば、スイッチング回路（２８）を開くのに非常に短い時間で反応する。
【００８２】
トリップコイル（３２）はしたがって、短時間の瞬時の電力入力を経験することになる。トリップコイル（３２）がその閉（すなわちオン）位置にされたときにブレーカをトリップさせないようにするか、または、ブレーカがすでにその閉（すなわちオン）位置にある間に電力が回復したときにブレーカのトリップを別様に防止するために、２つの代替構成、またはその２つの組合せが採用される。
【００８３】
図１２および図１３に示されるような１つの構成は、ブレーカ（１０’’’）がその閉（すなわちオン）状態に切り替えられるとき、または、あるいは、すでに電力供給されていない閉（すなわちオン）状態にありながらブレーカ（１０’’’）に電力が供給されるとき（すなわち、図１３および図１５に示す状態が存在する、非常に短い時間の間）、常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）がその開（すなわちオフ）状態に切り替わる前に瞬時に経験するよりも大きなエネルギーまたは電力を必要とするトリップコイル（３２）の構成を採用する。この構成では、トリップコイル（３２）は、そのトリップレバーまたはプランジャを作動させるためにより大きな磁力を必要とするように設計され、それにより瞬時に経験するよりも大きな持続電力入力を必要とする。
【００８４】
第２の構成は、図１４および図１５に示すように、常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）からトリップコイル（３２）への給電に容量性回路（４０）を採用する。容量性回路（４０）は、十分なエネルギーを瞬間的に吸収して、トリップコイル（３２）に供給される電力を遅延させ、トリップコイル（３２）がブレーカ（１０’’’）をトリップさせるのに十分な電流を経験するのを防止する。この構成では、典型的なトリップコイル（３２）を採用してもよく、または、図１２および図１３に関連して上述したものと同様の特性を有するトリップコイル（３２）を採用してもよい。
【００８５】
ここで、図１６および図１７を参照すると、本発明に従って構成された回路ブレーカ（１０’’’’）の第５の例示的な実施形態が示されている。図１６および図１７の回路ブレーカ（１０’’’’）は、図１６および図１７の回路ブレーカ（１０’’’’）の電子監視回路（２０）がブレーカ（１０’’’’）の入力ライン端子の近傍、すなわち接点（１１）の上流において主電力回路（１６）に内部的に接続されていることを除いて、図１２および図１４の回路ブレーカ（１０’’’）にそれぞれ非常に類似している。
【００８６】
したがって、ブレーカ（１０’’’’）において監視回路（２０）には接点（１１）の開閉に関係なく電力が供給され、つまり監視回路（２０）は作動回路／コイル（２４）に電力を送っており、それにより、接点（１１）のその開（すなわちオフ）または閉（すなわちオン）状態にかかわらず、スイッチング回路（２８）をその開（オフ）状態に作動させてトリップコイル（３２）に供給される電力を切断してもよい。このように、接点（１１）がその開（すなわちオフ）状態からその閉（すなわちオン）状態に動かされるときに、トリップコイル（３２）が短時間で瞬間的な電力の入力を経験する懸念がないであろう。
【００８７】
しかし、接点（１１）がその閉（すなわちオン）位置にあるときにブレーカ（１０’’’’）のライン入力への電力が中断された場合、電力が回復すると、接点（１１）はその開（すなわちオフ）位置へとトリップしようとする。これは、スイッチング回路（２８）がトリップコイル（２１）に電力を供給して接点（１１）をトリップさせる前に、電子回路が、スイッチング回路（２８）を開くのに十分な速さで常閉リレー（２２）に電力を戻さないであろうからである。
【００８８】
ブレーカがすでにその閉（すなわちオン）位置にある間に電力が回復されたときトリップコイル（３２）がブレーカをトリップするのを防止するために、２つの代替の構成、またはその２つの組合せが採用される。
【００８９】
図１６に示されるような１つの構成は、すでに電力供給されていない閉（すなわちオン）状態にありながらブレーカ（１０’’’’）に電力が供給されるとき、常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）がその開（すなわちオフ）状態に切り替わる前に瞬時に経験するよりも大きなエネルギーまたは電力を必要とするトリップコイル（３２）の構成を採用する。この構成では、トリップコイル（３２）は、そのトリップレバーまたはプランジャを作動させるためにより大きな磁力を必要とするように設計され、それにより瞬時に経験するよりも大きな持続電力入力を必要とする。これは、図１２および図１３に関連して上述した構成と非常に類似している。
【００９０】
第２の構成は、図１７に示すように常閉リレー（２２）のスイッチング回路（２８）からトリップコイル（３２）への給電に容量性回路（４０）を採用する。容量性回路（４０）は、十分なエネルギーを瞬間的に吸収して、トリップコイル（３２）に供給される電力を遅延させ、トリップコイル（３２）がブレーカ（１０’’’’）をトリップさせるのに十分な電流を経験するのを防止する。これは、図１４および図１５に関連して上述した構成と非常に類似している。この構成では、典型的なトリップコイル（３２）を採用してもよく、または、図１６に関連して上述したものと同様の特性を有するトリップコイル（３２）を採用してもよい。
【００９１】
部品、特徴などの特定の構成を参照して本発明を説明してきたが、これらはすべての可能な構成または特徴を網羅することを意図したものではなく、実際に多くの修正および変形が当業者にとって発見可能である。
【００９２】
さらに、さまざまな付随的な特徴が、適切であると考えられるように提供されてもよい。たとえば、ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）は第２のトリップソレノイドを含んでもよく、これは、給電されるとレバーアームを挿入し、レバーアームは、ブレーカがすでに「オン」状態にあるか、または作動される途中であるかにかかわらずブレーカのトリップリンク機構をトリップするために所定位置に永久的に固定されるであろう。このレバーアームは、トリップリンク機構が再装備されることを永久に防止し、その結果、ブレーカが永久に無効になる。この特徴は、トリップソレノイドに給電する主トリップコイルの故障に対してあるレベルの保護を提供することによって、強化されたレベルのフェイルセーフ動作性を提供するために任意選択的に組み込んでもよい。
【００９３】
この例では、電子監視回路は、この第２のコイルに電力を供給するための出力を有し、プロセッサが主トリップコイルを監視できるように主トリップコイルへの接続も有するであろう。ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）が「オン」位置に向かって作動されると、プロセッサが作動され、主トリップコイルの状態を直ちにチェックするであろう。プロセッサが主トリップコイルを開または不完全と判定した場合、プロセッサは第２のコイルに電力を送り、それにより第２のコイルのトリップレバーアームの永久配置をトリガしてブレーカを永久に動作不能にする。
【００９４】
代わりに、または加えて、ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）は、（Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｚ−Ｗａｖｅおよび／または中央プロセッサへのハード配線により実現されてもよいような）機能を組み込んで遠隔通信を可能にし、それによって遠隔監視、制御および／またはプログラミングを可能にしてもよい。
【００９５】
電子回路ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）は、電子制御回路（２０）を回路保護用にプログラムすることなく製造されてもよい。この状態では、電子回路ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）は、電子制御回路（２０）が常閉リレー（２２）に電力を供給しないので、保護を提供せず、動作不能に保たれる。したがって、ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）が設置され、作動されれば、任意の接続負荷に電流が供給される前にトリップするであろう。
【００９６】
この状態では、ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）は、製造業者または小売業者によってプログラムされていない状態で貯蔵されることができる。回路ブレーカの電子制御回路（２０）は、それをプログラム可能にするために高レベルのセキュリティ保護コードを必要とするであろう。所望の回路保護パラメータの選択を可能にするであろうプログラミング装置を設けることができ、該装置に適切に接続された回路ブレーカ（１０，１０’，１０’’，１０’’’，１０’’’’）を用いて回路ブレーカは所望の保護パラメータでプログラムされ、それに応じてラベル付けされることができる。この機能は、広範囲の電圧および電流定格、突入、地絡、アーク故障およびその他の保護属性から選択された特定の保護を提供するように単一の汎用ブレーカをプログラムすることができるため、在庫への投資を大幅に削減するであろう。
【００９７】
したがって、本発明は、必要な回路保護を提供する能力を保証するためにブレーカのフェイルセーフレベルを最大にしながら、機械的接点機構を組み込んだ電子制御回路ブレーカを提供する。
【図１】
2019192629.tif 000003
【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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【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】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月15日(2019.2.15)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
前記主接点対のうちの少なくとも１つに接続され、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させ、前記回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
リレー作動回路および前記トリップコイルに電気的に接続されたスイッチング回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備える、回路ブレーカ。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月1日(2019.7.1)
【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】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
トリップ電流が流れていなければ前記主接点対を前記閉位置に保ち、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させて回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
前記トリップコイルに電気的に接続されたスイッチング回路および該スイッチング回路を作動させるリレー作動回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備える、回路ブレーカ。
【請求項２】
前記監視回路は、前記主接点対の下流において前記主電力回路から電力を受ける、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項３】
前記監視回路は、前記主接点対の上流において前記主電力回路から電力を受ける、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項４】
前記トリップコイルは、前記ブレーカがその閉状態に切り替えられるとき、または、すでに電力供給されていない閉状態にありながら前記ブレーカが最初に電力を供給されるとき、前記常閉リレーの前記スイッチング回路がその開状態に切り替わる前に前記トリップコイルが瞬時に経験するよりもトリップするのに大きなエネルギーまたは電力を必要とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項５】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路の前記出力と前記トリップコイルとの間に電気的に接続された容量性回路をさらに備える、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項６】
閾値レベルを超える突入電流および閾値レベルを超える過電流のうちの少なくとも１つの検出時に、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないとの前記判定がなされる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項７】
地絡状態およびアーク故障状態のうちの少なくとも１つの検出時に、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないとの前記判定がなされる、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項８】
前記監視回路はまた、前記トリップコイルと直接、電気導通し、前記監視回路は、過電流および／または故障状態に応答して前記トリップコイルのトリップを引き起こす、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項９】
前記主電力回路に電気的に配置されたセンサをさらに備え、前記監視回路が前記センサに電気導通する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１０】
前記常閉リレーは、ソリッドステート常閉リレーを備え、前記リレー作動回路は、ソリッドステート作動回路を備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１１】
前記常閉リレーは電気機械常閉リレーを備え、前記リレー作動回路は作動コイルを備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１２】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路は、デフォルトでオン状態であるが、前記リレー作動回路に作動電力が供給されるとオフ状態に切り替え可能であり、前記スイッチング回路は、前記リレー作動回路への作動電力が中断されると自動的に前記オン状態に戻る、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１３】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路は、前記スイッチング回路が前記オン状態のとき前記トリップ電流を前記トリップコイルに供給して前記回路ブレーカをトリップさせるが、前記スイッチング回路が前記オフ状態であるときは前記トリップコイルに前記トリップ電流を供給するのを止め、それにより、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に導通することができる、請求項１２に記載の回路ブレーカ。
【請求項１４】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路の入力は、前記主接点対の下流において前記主電力回路から電力を受けて、前記常閉リレーの前記スイッチング回路の出力は前記トリップコイルに電気的に接続される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月6日(2019.8.6)
【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】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
トリップ電流が流れていなければ前記主接点対を前記閉位置に保ち、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させて回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
前記トリップコイルに電気的に接続され前記トリップコイルに流れる電流を開閉することのできるスイッチング回路および該スイッチング回路を作動させるリレー作動回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給して前記トリップコイルに電流が流れないようにし、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備える、回路ブレーカ。
【請求項２】
前記監視回路は、前記主接点対の下流において前記主電力回路から電力を受ける、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項３】
前記監視回路は、前記主接点対の上流において前記主電力回路から電力を受ける、請求項１に記載の回路ブレーカ。
【請求項４】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
トリップ電流が流れていなければ前記主接点対を前記閉位置に保ち、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させて回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
前記トリップコイルに電気的に接続されたスイッチング回路および該スイッチング回路を作動させるリレー作動回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備え、
前記トリップコイルは、前記回路ブレーカがその閉状態に切り替えられるとき、または、すでに電力供給されていない閉状態にありながら前記回路ブレーカが最初に電力を供給されるとき、前記常閉リレーの前記スイッチング回路がその開状態に切り替わる前に前記トリップコイルが瞬時に経験するよりもトリップするのに大きなエネルギーまたは電力を必要とする、回路ブレーカ。
【請求項５】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
トリップ電流が流れていなければ前記主接点対を前記閉位置に保ち、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させて回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
前記トリップコイルに電気的に接続されたスイッチング回路および該スイッチング回路を作動させるリレー作動回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備え、
前記常閉リレーの前記スイッチング回路の前記出力と前記トリップコイルとの間に電気的に接続された容量性回路をさらに備える、回路ブレーカ。
【請求項６】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
トリップ電流が流れていなければ前記主接点対を前記閉位置に保ち、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させて回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
前記トリップコイルに電気的に接続されたスイッチング回路および該スイッチング回路を作動させるリレー作動回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備え、
閾値レベルを超える突入電流および閾値レベルを超える過電流のうちの少なくとも１つの検出時に、許容可能パラメータ内で動作していないとの前記判定がなされる、回路ブレーカ。
【請求項７】
ライン端子と負荷端子とが主電力回路を介して互いに電気的に導通する閉位置と、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に絶縁された開位置との間で互いに移動可能な主接点対と、
トリップ電流が流れていなければ前記主接点対を前記閉位置に保ち、トリップ電流に応答して前記主接点対を前記閉位置から前記開位置に移動させて回路ブレーカをトリップさせるトリップコイルと、
前記トリップコイルに電気的に接続されたスイッチング回路および該スイッチング回路を作動させるリレー作動回路を有する常閉リレーと、
前記常閉リレーの前記リレー作動回路に電気的に接続され、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していると判定される限り、前記リレー作動回路に作動電力を供給し、前記回路ブレーカが許容可能パラメータ内で動作していないと判定されたときには前記リレー作動回路に作動電力を供給することを止め、それにより前記回路ブレーカをトリップする監視回路とを備え、
地絡状態およびアーク故障状態のうちの少なくとも１つの検出時に、許容可能パラメータ内で動作していないとの前記判定がなされる、回路ブレーカ。
【請求項８】
前記監視回路はまた、前記トリップコイルと直接、電気導通し、前記監視回路は、過電流および／または故障状態に応答して前記トリップコイルのトリップを引き起こす、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項９】
前記主電力回路に電気的に配置されたセンサをさらに備え、前記監視回路が前記センサに電気導通する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１０】
前記常閉リレーは、ソリッドステート常閉リレーを備え、前記リレー作動回路は、ソリッドステート作動回路を備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１１】
前記常閉リレーは電気機械常閉リレーを備え、前記リレー作動回路は作動コイルを備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１２】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路は、デフォルトでオン状態であるが、前記リレー作動回路に作動電力が供給されるとオフ状態に切り替え可能であり、前記スイッチング回路は、前記リレー作動回路への作動電力が中断されると自動的に前記オン状態に戻る、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【請求項１３】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路は、前記スイッチング回路が前記オン状態のとき前記トリップ電流を前記トリップコイルに供給して前記回路ブレーカをトリップさせるが、前記スイッチング回路が前記オフ状態であるときは前記トリップコイルに前記トリップ電流を供給するのを止め、それにより、前記ライン端子と前記負荷端子とが互いに電気的に導通することができる、請求項１２に記載の回路ブレーカ。
【請求項１４】
前記常閉リレーの前記スイッチング回路の入力は、前記主接点対の下流において前記主電力回路から電力を受けて、前記常閉リレーの前記スイッチング回路の出力は前記トリップコイルに電気的に接続される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回路ブレーカ。
【外国語明細書】
2019192629.tif 000020
2019192629.tif 000021
2019192629.tif 000022
2019192629.tif 000023
2019192629.tif 000024
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2019192629.tif 000028
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【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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【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】
2019192629.tif 000078