(57)【要約】本発明の小型回路遮断器（２）は、接離可能接点（４）と、接離可能接点を開閉するように構成された制御機構（６）と、制御機構と協働して接離可能接点を外して開放する引き外し機構（８）と、ルーチン（１２）を有するプロセッサ（１０）と、接離可能接点と有効に関連する回路電力情報を検知する複数のセンサ（１４、１６、１８、２０）と、プロセッサによりアクセス可能な不揮発性メモリ（４２）とを含んでいる。プロセッサのルーチンは、検知された回路電力情報の入力を受け、複数の引き外し周期の各々毎の引き外し情報を特定して不揮発性メモリへ格納し、複数のライン半周期の各々毎に検知回路電力情報を不揮発性メモリへ格納し、小型回路遮断器の作動存続期間にわたって、回路遮断器情報を特定して不揮発性メモリへ格納するように構成されている。
2015534801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動存続期間を有する小型回路遮断器（２）であって、
接離可能接点（４）と、
該接離可能接点を開閉するように構成された制御機構（６）と、
該制御機構と協働して前記接離可能接点を外して開放する引き外し機構（８）と、
ルーチン（１２）を含むプロセッサ（１０）と、
前記接離可能接点と有効に関連する回路電力情報を検知する複数のセンサ（１４、１６、１８、２０）と、
前記プロセッサによりアクセス可能な不揮発性メモリ（４２）と、を含み、
前記プロセッサのルーチンは、検知された前記回路電力情報の入力を受け、複数の引き外し周期の各々に関する引き外し情報を特定すると共に前記不揮発性メモリへ格納し、前記検知回路電力情報を複数のライン半周期の各々毎に前記不揮発性メモリへ格納し、当該小型回路遮断器の前記作動存続期間にわたって、回路遮断器情報を特定すると共に前記不揮発性メモリへ格納するように構成されていることを特徴とする小型回路遮断器（２）。
【請求項２】
更に、前記プロセッサのルーチンは、前記引き外し情報、前記検知回路電力情報、及び、前記回路遮断器情報の、初期状態に対応した初期値を前記不揮発性メモリへ事前に設定する（５４）ように、或いは、当該小型回路遮断器に電源が投入されたときに、前記不揮発性メモリ内の、前記引き外し情報、前記検知回路電力情報、及び、前記回路遮断器情報の、一部を更新する（６６）ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項３】
更に、前記プロセッサのルーチンは、当該小型回路遮断器に電源が投入されたときに、前記不揮発性メモリ内の、当該小型回路遮断器に電源が投入された回数のカウントを増加する（２０４）ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項４】
更に、前記プロセッサのルーチンは、複数のライン半周期の各々毎に、前記不揮発性メモリ内の前記検知回路電力情報を更新する（３４６、３４８、３５０、３５２）ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項５】
更に、前記プロセッサのルーチンは、前記作動存続期間中に当該小型回路遮断器に電源が投入されていたライン半周期のカウントを増加する（３１２）ように、或いは、前記検知回路電力情報の一部についての複数のサンプルをライン半周期毎に取得し（３４４）、前記不揮発性メモリ内の前記検知回路電力情報の一部をサンプル取得毎に更新する（３４６、３４８、３５０、３５２）ように構成されていることを特徴とする請求項４記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項６】
前記検知回路電力情報の１つは、前記接離可能接点を流れた検知ライン電流であり、
前記プロセッサのルーチンは、更に、前記検知ライン電流を前記不揮発性メモリ内のアクティブ波形捕捉バッファ（６１６）へ格納する（３４６）ように構成され、
当該小型回路遮断器は、前記接離可能接点を流れる電流の定格値を有し、
前記プロセッサのルーチンは、更に、前記定格値の複数の異なる範囲のうち、前記検知ライン電流が何れの範囲に対応するのかを特定すると共に、特定した異なる範囲の負荷が当該小型回路遮断器に対して加えられていたライン半周期のカウントを増加する（３１８）ように構成されていることを特徴とする請求項５記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項７】
前記プロセッサのルーチンは、アクティブ状態と非アクティブ状態とになるアーク異常検出ルーチン（５０４）を含み、
前記プロセッサのルーチンは、更に、前記アーク異常検出ルーチンがアクティブ状態であったライン半周期の数のカウントを増加する（３２２）ように構成されていることを特徴とする請求項４記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項８】
前記検知回路電力情報は、前記接離可能接点へ適用されるライン電圧と、前記接離可能接点を流れるライン電流と、前記ライン電圧と関連する高周波信号と、ライン電流と中性電流との間で相違している接地異常信号と、を含み、
前記プロセッサのルーチンは、更に、前記ライン電流をライン半周期毎の電流値の記録に加える（３５４）ように構成されていることを特徴とする請求項４記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項９】
更に、前記プロセッサのルーチンは、当該小型回路遮断器によって送電される瞬時電力を、ライン半周期毎の複数のサンプルの各々毎に特定すると共に、（１）現在のライン半周期中に当該小型回路遮断器により送電された電力（５３６）と、（２）最後に電源が投入されてから当該小型回路遮断器により送電された総電力（５４２）と、（３）前記作動存続期間中に当該小型回路遮断器により送電された総電力（５３８）とのうちのいくつかを、特定して前記不揮発性メモリへ格納するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項１０】
更に、前記プロセッサのルーチンは、前記プロセッサが前記引き外し機構により前記接離可能接点を外して開放するべきかを判定する（４１０）と共に、前記不揮発性メモリ内の前記引き外し情報及び前記回路遮断器情報の一部を更新し（４０４、４０６）、又、前記不揮発性メモリ内の、当該小型回路遮断器が前記プロセッサにより引き外しされた回数のカウントを増加する（４０４）ように構成されていることを特徴とする請求項４記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項１１】
更に、前記プロセッサのルーチンは、当該小型回路遮断器が評価用の回路遮断器ではないことを特定する（４１０）と共に、前記制御機構により前記接離可能接点を外して開放するべきかを判定して、前記制御機構により前記接離可能接点を外して開放する（４１４）ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項１２】
前記検知回路電力情報の１つが、前記接離可能接点を流れる検知ライン電流であり、
前記プロセッサのルーチンは、更に、
（１）当該小型回路遮断器の電源が最後に切断される前の所定時間内に、前記検知ライン電流が所定値を超えていた、いくつかのライン半周期の傾向があったかを判定する（２２０）と共に、前記引き外し機構により引き起こされた機械的な瞬時の過電流の引き外しに起因して、電力喪失が発生したことを示すデータを前記不揮発性メモリへ格納する（２２２）ように、
（２）当該小型回路遮断器の電源が最後に切断される前の所定時間内に、前記検知ライン電流が第１の所定値を超え、かつ、より大きい第２の所定値以下であった、いくつかのライン半周期の傾向があったことを特定する（２２４）と共に、前記引き外し機構により引き起こされた機械的な熱的過負荷の引き外しに起因して、電力喪失が発生したことを示すデータを前記不揮発性メモリへ格納する（２２６）ように、或いは、
（３）当該小型回路遮断器の電源が最後に切断される前の所定時間内に、前記検知ライン電流が第１の所定値を超え、かつ、より大きい第２の所定値以下であった、いくつかのライン半周期の傾向がなかったことを特定する（２２４）と共に、入力ライン電力の喪失に起因して、又は、前記引き外し機構と無関係に前記制御機構が前記接離可能接点を開放したことに起因して、電力喪失が発生したことを示すデータを前記不揮発性メモリへ格納する（２２８）ように、構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項１３】
前記回路遮断器情報は、前記作動存続期間中に当該小型回路遮断器を介して送電された総電力（５３８）と、前記作動存続期間中に前記接離可能接点が閉じられて電力が印加されていたライン半周期の総数（３１２）と、前記作動存続期間中に前記引き外し機構のアーク検出アルゴリズムが有効となっていたライン半周期の総数（３２２）と、前記作動存続期間中に当該小型回路遮断器に対して定格電流の所定範囲で負荷が加えられたライン半周期の総数（３１８）と、前記作動存続期間中に前記プロセッサが当該小型回路遮断器を引き外した総回数（４０４）と、から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項１４】
更に、作動存続期間を含み、
前記プロセッサのルーチンは、更に、前記検知回路電力情報の入力を受け（３４４）、前記作動存続期間にわたって別の回路遮断器情報を特定すると共に前記不揮発性メモリへ格納する（５３６、５３８、５４０、５４２）ように構成され、
前記別の回路遮断器情報は、前記作動存続期間中に当該回路遮断器を介して送電された総電力（５３８）と、前記作動存続期間中に前記接離可能接点が閉じられて電力が印加されていたライン半周期の総数（３１２）と、前記作動存続期間中に前記引き外し機構のアーク検出アルゴリズムが有効となっていたライン半周期の総数（３２２）と、前記作動存続期間中に当該回路遮断器に対して定格電流の所定範囲で負荷が加えられたライン半周期の総数（３１８）と、から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【請求項１５】
更に、前記プロセッサのルーチンは、当該回路遮断器が評価用の回路遮断器であることを特定する（４１０）と共に、前記制御機構が前記接離可能接点を外して開放するべきではなく、前記プロセッサをリセットして前記ルーチンを初期状態から再スタートするべきかを判定する（４１２）ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型回路遮断器（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照によって本明細書に組み込まれる、２０１２年９月１０日出願の米国特許出願番号第１３／６０８，４９５号の優先権及び利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、概して回路安全装置に関するものであり、より詳しくは、回路遮断器に関するものである。更に、本発明は、小型回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、回路遮断器等の回路安全装置は、当業界では古くからよく知られている。回路遮断器は、過負荷状態や、比較的高レベルの短絡又は故障状態といった、過電流状態によるダメージから、電気的な回路構成を保護するために使用される。一般に小型回路遮断器と呼ばれ、住宅や小規模商業の適用に用いられる小型の回路遮断器では、通常、そのような保護が、熱磁気（thermal-magnetic）式の引き外し素子により提供される。この引き外し素子は、過電流の持続状態に応じて発熱して曲がる、バイメタルを含んでいる。そして、バイメタルは、回路遮断器の接離可能接点を開いて保護機能付き電源システム内の電流を遮断する、ばね力式の制御機構を、アンラッチ状態にする（unlatches）。
【０００４】
産業用の回路遮断器は、引き外し装置を収容する回路遮断器用のフレームを使用することが多い。例えば、米国特許第５，９１０，７６０号及び第６，１４４，２７１号を参照されたい。引き外し装置は、モジュール式であってもよく、回路遮断器の電気特性を変更するように置き換えることができる。
【０００５】
様々な種類の過電流引き外し状態を検出し、例えば、長時間遅延の引き外し、短時間遅延の引き外し、瞬時の引き外し、及び／又は、接地異常の引き外しといった、様々な保護機能を提供するために、マイクロプロセッサを利用する引き外し装置を用いることは、よく知られている。長時間遅延の引き外し機能は、保護機能付き電気システムにより、供給される負荷が過負荷及び／又は過電流にならないように保護する。短時間遅延の引き外し機能は、回路遮断器の階層において下流にある回路遮断器の、引き外しを調整するために利用することができる。瞬時の引き外し機能は、回路遮断器が接続されている電気導体を、短絡等の過電流状態のダメージから保護する。暗示されているように、接地異常の引き外し機能は、接地への異常から電気システムを保護する。
【０００６】
最先端の電子式引き外し装置の回路設計では、トランジスタ、抵抗、キャパシタ等の、個別の構成部品を利用している。
【０００７】
最近では、米国特許第４，４２８，０２２号及び第５，５２５，９８５号に開示されているような設計は、性能の改善及び柔軟性を提供する、マイクロプロセッサを含んでいる。これらのデジタルシステムは、電流波形を定期的にサンプル取得して、電流のデジタル表現を生成する。マイクロプロセッサは、サンプルを使用して、１つ以上の電流保護曲線を提供するアルゴリズムを実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，９１０，７６０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１４４，２７１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，４２８，０２２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，５２５，９８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アーク異常回路安全装置（ＡＦＣＩ）を用いて現場の問題点を診断する場合、技術者は、各問題点を取り巻く環境の人伝の報告書に、かなり依存しがちである。これらの報告書は、ユーザ、電気技術者、営業職員からもたらされることがある。情報を提供した人々は間違いなく善意的であり、彼らの努力は高く評価されるが、現場からの報告で得られる情報の質は、不十分なもの、又は疑問があるものであることが多い。実際に、現場の報告書から提供される情報の質を評価することは、多くの場合、根本の問題が何であったかを特定することと同程度に、大きな挑戦である。
【００１０】
入手可能な情報の様式が、理解し難い又は不明確である場合、技術者は、現場の問題が何であったのかという、かなり大雑把な推測を余儀なくされる。従って、現場の問題点の診断は、問題点の診断を助けるための情報の内容が薄いために、困難となる。この場合は、問題に関する更なる直接的な情報を採取するために、回路安全装置の設計技術者を、オシロスコープ及び他の診断用機器と共に、現場へ派遣する必要のあることが多い。これは手間やコストがかかり、現場の問題が再現しない場合は、何も収穫がないことさえある。
【００１１】
例えば、現場で遭遇したＡＦＣＩの問題を診断する際に利用可能な情報の、量及び質を改善するために、小型回路遮断器にはブラックボックスが必要である。
【００１２】
既知の小型回路遮断器では、総合的な（comprehensive）記憶装置が存在しないため、回路遮断器が各引き外しの決定のために利用した情報が失われている。例えば、既知のＡＦＣＩのマイクロプロセッサは、内部データ用ＥＥＰＲＯＭへ、引き外しイベント（event）毎に、単一バイトの情報（すなわち、「引き外し原因」）しか格納しない。これは、様々な制約が原因である。
【００１３】
ＡＦＣＩで最も優先度の高いものは、異常な状態を感知したときには必ず、保護機能付き回路を遮断することである。プロセッサは、情報の保存のために回路遮断を遅らせることはできない。それ故に、マイクロプロセッサは、異常が確認され、回路遮断器の制御機構を外して開放するための信号を送信した後に、「引き外し原因」をＥＥＰＲＯＭのみへ格納する。更に、ＡＦＣＩが保護機能付き回路を遮断した後は、プロセッサが情報を保存するための時間が制限されている。これは、ＡＦＣＩが外部電源から供給される電力を使用しており、この電力が、回路遮断器の接離可能接点が開放される際に遮断されるためである。例えば、情報をＥＥＰＲＯＭへ保存するために必要な時間は、供給電力の保持時間と比較すると、比較的長い（例えば、約５〜１０ミリ秒（ｍｓ））ため、各引き外しイベント毎に単一バイトの情報しか確実に保存できない。
【００１４】
ＥＥＰＲＯＭに関する別の問題は、ＥＥＰＲＯＭへ情報を書き込んでいる間、ＡＦＣＩの単一のマイクロプロセッサが、コードの実行を停止する虞があることである。このため、プロセッサは、異常を探しているときは常に、ＥＥＰＲＯＭへの書き込みを行わない。或いは、許されるのであれば、マイクロプロセッサは、データを保存する度に、アーク異常の状態に対して「盲目的」になると考えられる。更に、ＥＥＰＲＯＭの書き込みサイクル数の制約（例えば、最大書き込みサイクル３００，０００）は、ＥＥＰＲＯＭへ保存可能な情報量が制限されることを意味する。
【００１５】
従来の分岐給電型（branch feeder）アーク異常回路遮断器は、並列アークと３０ｍＡの接地異常とに対する保護機能を提供するものである。これは、通常、プロセッサを利用しておらず、データの記録機能、ステータスログの抽出機能、又は、ユーザへの伝達機能を提供しない。更に、利用可能な引き外し原因の情報が存在しない。
【００１６】
既知の第１世代の組み合わせ型回路遮断器は、並列アーク、直列アーク、及び、３０ｍＡの接地異常に対する保護機能を提供するものである。これは、プロセッサを利用しており、データ記録のためのデータＥＥＰＲＯＭへ、１バイトの情報を含む単一の引き外し（すなわち、直近の引き外し原因）を記録する機能を提供し、又、サードパーティのＥＥＰＲＯＭ開発ツールがプリント回路板の回路遮断器へ直接接続されることで、引き外し原因を展開する機能を提供するが、ユーザへの伝達機能を提供するものではない。このため、ユーザは、引き外し原因の情報を利用できない。
【００１７】
既知の第２世代の組み合わせ型回路遮断器は、並列アーク及び直列アークと、付加的に３０ｍＡの接地異常とに対する保護機能を改善する。これは、プロセッサを利用しており、データ記録のためのデータＥＥＰＲＯＭへ、数百の引き外しを記録する機能を提供し、これらの各記録が各引き外しイベント毎の引き外し原因を示す１バイトの情報を含んでおり、更に、付加的な明滅ＬＥＤにより、引き外し原因を展開する機能を提供するが、直近の引き外しイベントのものだけである。専用ツールをプリント回路板の回路遮断器へ直接接続することで、全ての引き外し履歴のステータスログを入手することができるが、それはユーザが利用できるものではない。
【００１８】
このように、回路安全装置には、改善の余地がある。
更に、小型回路遮断器等の回路遮断器にも、改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
これらの要求等は、回路安全装置のプロセッサのルーチンが、検知された回路電力情報の入力を受け、回路安全装置の作動存続期間の間、回路安全装置の情報を特定して不揮発性メモリへ格納するような、本発明の実施形態によって満たされる。
【００２０】
本発明の１つの実施形態に係る、作動存続期間を有する小型回路遮断器は、接離可能接点と、この接離可能接点を開閉するように構成された制御機構と、この制御機構と協働して接離可能接点を外して開放する引き外し機構と、ルーチンを含むプロセッサと、接離可能接点と有効に関連する回路電力情報を検知する複数のセンサと、プロセッサによりアクセス可能な不揮発性メモリと、を含んでおり、上記のプロセッサのルーチンは、検知された回路電力情報の入力を受け、複数の引き外し周期の各々に関する引き外し情報を特定すると共に不揮発性メモリへ格納し、検知された回路電力情報を複数のライン半周期の各々毎に不揮発性メモリへ格納し、当該小型回路遮断器の作動存続期間にわたって、回路遮断器情報を特定すると共に不揮発性メモリへ格納するように構成されている。
【００２１】
本発明の別の実施形態に係る、作動存続期間を有する回路安全装置は、接離可能接点と、この接離可能接点を開閉するように構成された制御機構と、この制御機構と協働して接離可能接点を外して開放する引き外し機構と、ルーチンを含むプロセッサと、接離可能接点と有効に関連する回路電力情報を検知する複数のセンサと、プロセッサによりアクセス可能な不揮発性メモリと、を含んでおり、上記のプロセッサのルーチンは、検知された回路電力情報の入力を受け、当該回路安全装置の作動存続期間にわたって、回路安全装置情報を特定すると共に不揮発性メモリへ格納するように構成されており、回路安全装置情報は、作動存続期間中に当該回路安全装置を介して送電された総電力と、作動存続期間中に接離可能接点が閉じられて電力が印加されていたライン半周期の総数と、作動存続期間中に引き外し機構のアーク検出アルゴリズムが有効となっていたライン半周期の総数と、作動存続期間中に当該回路安全装置に対して定格電流の所定範囲の負荷が加えられたライン半周期の総数と、から成るグループから選択される。
【００２２】
以下の好ましい実施形態についての説明を、添付の図面と組み合わせて読むことで、本発明を完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る小型回路遮断器を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１のプロセッサにより実行されるルーチンの上位のフローチャートである。
【図２Ｂ】図１のプロセッサにより実行されるルーチンの上位のフローチャートである。
【図２Ｃ】図１のプロセッサにより実行されるルーチンの上位のフローチャートである。
【図２Ｄ】図１のプロセッサにより実行されるルーチンの上位のフローチャートである。
【図３Ａ１】図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３Ａ２】図３Ａ１に続き、図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３Ｂ１】図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３Ｂ２】図３Ｂ１に続き、図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３Ｃ】図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３Ｄ１】図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３Ｄ２】図３Ｄ１に続き、図１のプロセッサにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】図３Ｂの遮断ルーチンの間の、ライン半周期毎の一部のデータを格納する環状バッファを示すブロック図である。
【図５】図１の不揮発性メモリのデータ内容を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本明細書で使用される用語「数（number）」は、１又は１よりも大きい整数（すなわち複数）を意味するものとする。
【００２５】
又、本明細書で使用される用語「プロセッサ（processor）」は、データを格納、検索、処理することができる、プログラム可能なアナログ及び／又はデジタルの装置を意味するものとし、これらの装置には、コンピュータ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、中央処理装置、メインフレームコンピュータ、ミニコンピュータ、サーバ、ネットワークプロセッサ、或いは、適合するあらゆる処理機器や処理装置が含まれる。
【００２６】
又、本明細書において、２つ以上の部材が互いに「接続された（connected）」又は「結合された（coupled）」状態とは、部材が直接的に結合される、或いは、１つ以上の中間部材を介して結合されることを意味するものとする。更に、本明細書において、２つ以上の部材が「取り付けられた（attached）」状態とは、部材が直接的に結合されることを意味するものとする。
【００２７】
又、本明細書で使用される用語「作動存続期間（operating life span）」は、終端部（line terminal(s)）に適切な電力が供給されている回路安全装置が、作動して存続している期間を意味するものとする。
【００２８】
本発明について、単極の小型回路遮断器に関連して説明しているが、本発明は、任意の極数を有する回路安全装置の広い範囲に適用可能なものである。
【００２９】
図１を参照すると、例示の小型回路遮断器２のような回路安全装置が示されている。例示の小型回路遮断器２には作動存続期間があり、又、小型回路遮断器２は、接離可能接点４と、接離可能接点４を開閉するように構成される制御機構６と、制御機構６と協働して接離可能接点４を外して開放する、例示の引き外し回路８等の引き外し機構と、ルーチン１２を有する、例示のマイクロコントローラ１０等のプロセッサと、を含んでいる。
【００３０】
更に、例示の小型回路遮断器２は、接離可能接点４と有効に関連する回路の電力情報を検知するように、複数のセンサ１４、１６、１８、２０を含んでいる。例示のためであり限定するものではないが、例示のセンサは、接地異常センサ１４、広帯域ノイズセンサ１６、電流センサ１８、及び、相線・中性線間電圧（line-to-neutral voltage）検知及びゼロ交差検出回路２０を含んでいる。接地異常センサ１４の出力１５は、接地異常信号２３を出力する接地異常回路２２によって、マイクロコントローラ１０へ入力される。広帯域ノイズセンサ１６の出力１７は、高周波検出信号２５を出力する高周波ノイズ検出回路２４によって、マイクロコントローラ１０へ入力される。電流センサ１８の出力１９は、ライン電流信号２７を出力するライン電流検知回路２６によって、マイクロコントローラ１０へ入力される。電圧検知及びゼロ交差検出回路２０の入力２１は、相線・中性線間電圧である。そして、回路２０は、ライン電圧信号２８及びライン電圧ゼロ交差信号２９を、マイクロコントローラ１０へ出力する。マイクロコントローラ１０は、アナログ信号２３、２５、２７、２８の夫々のためのアナログ入力部３０、３２、３４、３６と、デジタルのライン電圧ゼロ交差信号２９のためのデジタル入力部３８とを含んでいる。アナログ入力部３０、３２、３４、３６は、マイクロコントローラ１０内の複数のアナログ・デジタル変換回路（ＡＤＣｓ）（図示省略）と、動作的に結合されている。更に、マイクロコントローラ１０は、引き外し回路８へ引き外し信号４１を提供するデジタル出力部４０を含んでいる。
【００３１】
更に、例示の小型回路遮断器２は、小型回路遮断器２により利用可能な不揮発性メモリ４２を含んでいる。不揮発性メモリ４２は、マイクロコントローラ１０の外部にあってもよく（図示省略）、或いは、マイクロコントローラ１０の内部にあってもよい（図示のように）。不揮発性メモリ４２に格納（図示のように）することができ、又、他の適切なメモリに格納（図示省略）することもできる、マイクロコントローラ１０のルーチン１２は、種々のセンサ１４、１６、１８、２０から、検知された回路電力情報の入力を受け、複数の引き外し周期の各々に関する引き外し情報を特定すると共に不揮発性メモリ４２へ格納し、検知された回路電力情報を複数のライン半周期（line half-cycles）の各々毎に不揮発性メモリ４２へ格納し、更に、小型回路遮断器２の作動存続期間にわたって、回路遮断器情報を特定すると共に不揮発性メモリ４２へ格納するように、構成されている。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｄは、夫々、図１のマイクロコントローラ１０により実行されるルーチン５０、６０、７０、９０を示している。図２Ａの初期化ルーチン５０は、不揮発性メモリ４２の一部を初期化するものである。処理ステップ５２では、マイクロコントローラ１０へ現場で初めて電力を印加する前（例えば、工場でのプログラミング中）に、初期化ルーチン５０を実行する。そして、処理ステップ５４では、不揮発性メモリ４２へ、引き外し情報、検知される回路電力情報、及び、回路遮断器情報の、適切な初期値を設定する。
【００３３】
図２Ｂに示されているように、処理ステップ６２でメインループルーチン６０を開始する。そして、処理ステップ６４において、マイクロコントローラのハードウェア構成のレジスタを初期化する。次に、処理ステップ６６において、回路遮断器２に電源が投入されたときに更新する必要のある、任意の不揮発性の変数を更新する（例えば、これに限定するものではないが、回路遮断器に電源が投入された回数のカウントを増加する（引き外し情報と検知する回路電力情報と回路遮断器情報とのうち適合するもの））。そして、処理ステップ６８で遮断（interrupts）を初期化する。最後に、処理ステップ６９において、遮断の発生を待機しながら、何も実行しない。或いは、図３Ａのメインループ２５２のような、適切なバックグラウンドルーチンを実行してもよい。
【００３４】
図２Ｃの遮断ルーチン７０は、処理ステップ７２で始まる。次に、処理ステップ７４において、図１のライン電圧ゼロ交差信号２９の状態に基づき、これが新しいライン半周期の始まりであるか否かを判定する。そして、新しいライン半周期の始まりであると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ７６において、ライン半周期の開始と共に更新する必要のある、任意の不揮発性の変数を更新する（例えば、これに限定するものではないが、存続期間全体の間に回路遮断器に電源が投入されていた、ライン半周期の数のカウントを増加する）。又、新しいライン半周期の始まりでないと判定した場合（Ｎ）、又は処理ステップ７６の後に、図１の入力部３０、３２、３４、３６からアナログデータを取得する。次に、処理ステップ８０において、適切な保護アルゴリズム処理を実行する。そして、処理ステップ８２において、サンプル毎に更新する必要のある、任意の不揮発性の変数を更新する（例えば、これに限定するものではないが、アクティブ波形捕捉バッファ内のサンプル取得したライン電流値を、不揮発性メモリ４２へ格納する）。次に、処理ステップ８４において、保護アルゴリズムによって異常が検出されたか否かを判定する。そして、異常が検出されたと判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ８６で図２Ｄの引き外しルーチン９０を実行する。又、異常が検出されていないと判定した場合（Ｎ）は、処理ステップ８８で遮断ルーチン７０を終了する。
【００３５】
図２Ｄに示されているように、処理ステップ９１で引き外しルーチンを開始する。そして、処理ステップ９２において、マイクロコントローラ１０が回路遮断器２を引き外しする毎に更新する必要のある、任意の不揮発性の変数を更新する（例えば、これに限定するものではないが、マイクロコントローラ１０により回路遮断器が引き外しされた回数のカウントを増加する）。次に、処理ステップ９４で、これが「評価用（evaluation only）」装置（例えば、これに限定するものではないが、不揮発性メモリ４２内の所定ロケーションにより規定されるような）であるか否かを判定する。そして、評価用装置であると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ９６において、マイクロコントローラ１０にリセットをかけて、図１のルーチン１２が始まり（例えば、図２Ｂのルーチン６０の処理ステップ６２）から再スタートすることを許可する。又、評価用装置でないと判定した場合（Ｎ）は、処理ステップ９８において、図１の制御機構６をアンラッチ状態にする命令（引き外し信号４１）を、引き外し回路８へ発行する。そして、処理ステップ１００で引き外しルーチンを終了する。
【実施例１】
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｄは、図１のマイクロコントローラ１０により実行されるルーチン２００、３００、４００、５００のフロー図である。図３Ａは、図２Ｂのメインループルーチン６０をより詳細に説明するルーチン２００を示している。処理ステップ６４の後に、処理ステップ２０２において、不揮発性メモリ４２に格納されているグローバル変数を更新する。そして、処理ステップ２０４において、グローバル変数セクション（図５の符号６１２参照）内の、作動存続期間内に回路遮断器２に電源が投入された回数を記録するカウンタを増加させる。次に、処理ステップ２０６において、グローバル変数セクション内の、電力利用スタック（energy utilization stack）のためのタイマーをゼロへ初期化する。処理ステップ２０８では、グローバル変数セクション内の、電力利用スタック内の全ての入力項目をゼロへ初期化する。そして、処理ステップ２１０において、グローバル変数セクション内の、電力利用スタック中のアクティブな入力項目の識別子を、１番目の入力項目へ初期化する。
【００３７】
続いて、処理ステップ２１２でステータスログを更新する。そして、処理ステップ２１４において、グローバルステータスログ内で最も新しい入力項目が、マイクロコントローラ１０によって開始された引き外しを示しているか否かを判定する。そして、上記引き外しを示していると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ２１６において、回路遮断器２に対する電力の遮断（interruption）が発生した理由を、明確に示すデータが存在していると確認し、その後、後述する処理ステップ２３２で処理を再開する。一方、上記引き外しを示していないと判定した場合（Ｎ）は、処理ステップ２１８において、回路遮断器に対する最後の電力遮断がマイクロコントローラ１０により開始されたものではないため、この電力遮断がどのように発生したのかを、ライン電流の履歴を調べることによって推測する。次に、処理ステップ２２０において、優先度の高いアクティブ波形捕捉バッファ（図５の符号６１６参照）内の電流記録を調査することによって、最後に回路遮断器２の電源が落とされたときよりも前の、所定の時間（例えば、これに限定するものではないが、１つ又は２つのライン半周期）内に、ライン電流が相対的に非常に大きい（例えば、これに限定するものではないが、定格電流の１０倍以上）、１つ又は２つ程度のライン半周期の傾向があったか否かを判定する。
【００３８】
そして、そのような傾向があったと判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ２２２において、グローバル変数セクション内の、グローバルステータスログ中の未使用の１番目の入力項目を見つけ出し、この入力項目に、電子的に命令した引き外しに起因するのではなく、引き外し回路８による機械的な瞬時の過電流の引き外しに起因するであろう、電力喪失が発生したことを示すデータを格納し、その後、処理ステップ２３２で処理を再開する。その一方で（Ｎ）、処理ステップ２２４では、優先度の高いアクティブ波形捕捉バッファ内の電流記録から、最後に回路が遮断された直前の所定時間（例えば、これに限定するものではないが、４５秒）内に、各々において電流が取扱い定格を超える適度な大きさ（例えば、これに限定するものではないが、定格電流以上ではあるが、定格電流の約２倍以下）である、相対的に多くのライン半周期の傾向があったか否かを判定する。そして、そのような傾向があったと判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ２２６において、グローバル変数セクション内の、グローバルステータスログ中の未使用の１番目の入力項目を見つけ出し、この入力項目に、電子的に命令した引き外しに起因するのではなく、引き外し回路８による機械的な熱的過負荷の引き外しに起因するであろう、電力喪失が発生したことを示すデータを格納し、その後、処理ステップ２３２で処理を再開する。
【００３９】
一方、処理ステップ２２４での判定が否の場合（Ｎ）は、処理ステップ２２８において、回路遮断器２の電力供給が停止した理由について、電流量の記録から何も明らかにならないと確認する。この場合は、回路遮断器２や下流の電源回路の異常のためではなく、恐らく、ユーザにより回路遮断器の電源が切られた（例えば、引き外し回路８と無関係で制御機構６が接離可能接点４を開放した）、或いは、外部電力が喪失したことによるものである。次に、処理ステップ２３０において、グローバル変数セクション内の、グローバルステータスログ中の未使用の１番目の入力項目を見つけ出し、この入力項目に、電子的に命令した引き外しに起因するのではなく、電力喪失の実際の原因が明らかではない、入力ライン電力の喪失が発生したことを示すデータを格納する。
【００４０】
処理ステップ２３０の後、処理ステップ２３２において、グローバル変数セクション内の、グローバルステータスログ中の未使用の１番目の入力項目を見つけ出し、この入力項目に、回路遮断器２に電源が投入されたことを示すデータを格納する。ここで、その目的は、マイクロコントローラ１０に電源が投入され、ステータスログ内の上記入力項目に「電源投入」と記録する場合、それは介在的な（intervening）電力喪失が発生したことを意味する。この場合は、マイクロコントローラ１０により、介在的な電力喪失が機械的な引き外しによるものであったか否かの判定を試みる。次に、処理ステップ２３４において、この時点で上記の何れの電力喪失も解析しているため、グローバル変数セクション内の、アクティブ波形捕捉バッファの識別子を増加する（循環方式で（in a circular fashion））。
【００４１】
そして、処理ステップ２３６では、この作動期間中はアクティブになる、波形捕捉バッファ内の不揮発性変数を初期化する。次に、処理ステップ２３８において、アクティブ波形捕捉バッファのヘッダ内の、この作動存続期間内に回路遮断器２に電源が投入された回数を、アクティブ波形捕捉バッファの「固有識別子」へ格納する。処理ステップ２４０では、アクティブ波形捕捉バッファのヘッダ内の、引き外し原因のコードをゼロへ初期化する。処理ステップ２４２では、アクティブ波形捕捉バッファ内の、個々の波形捕捉入力項目の全てを、ゼロへ初期化する。そして、処理ステップ２４４において、アクティブ波形捕捉バッファの「電流振幅スタック」部内の、個々の入力項目の全てをゼロへ初期化する。処理ステップ２４６では、アクティブ波形捕捉バッファのヘッダ内の、電流振幅スタック内のアクティブな入力項目の識別子を、スタック内の１番目の入力項目へ初期化する。次に、処理ステップ２４８において、アクティブ波形捕捉バッファのヘッダ内の、波形捕捉バッファのアクティブな入力項目の識別子を、スタック内の１番目の入力項目へ初期化する。
【００４２】
処理ステップ２５０では、アーク異常アキュムレータ（ＡＦＡ）と接地異常アキュムレータ（ＧＦＡ）とを含む、ＲＡＭ変数をクリアする。最後に、処理ステップ６８で遮断を初期化した後、処理ステップ２５２でメインループを実行する。
【００４３】
図３Ｂは遮断ルーチン３００を示しており、遮断ルーチン３００は、図２Ｃの遮断ルーチン７０をより詳細に説明するものであり、処理ステップ３０２で開始される。そして、処理ステップ３０４において、これが新しいライン半周期の始まりであるか否かを判定する。そして、新しいライン半周期の始まりであると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ３０６において、ライン半周期の識別子ｘ（後述する実施例１４では「Ｎ」として示されている）を増加する。次に、処理ステップ３０８において、遮断の識別子ｙ（後述する実施例１４では「Ｓ」として示されている）をクリアする。処理ステップ３１０では、作動時間の記録を更新する。続いて、処理ステップ３１２において、グローバル変数ヘッダ内の、全存続期間中に回路遮断器２がオンとなった（例えば、接離可能接点４が閉じられて電力供給された）、ライン半周期の総数を増加する。そして、処理ステップ３１４において、アクティブ波形捕捉バッファのヘッダ内の、最後に電源が投入されてから回路遮断器２がオンとなった、ライン半周期の総数を増加する。次に、処理ステップ３１６で、負荷履歴の記録を更新する。処理ステップ３１８では、前のライン半周期の間に蓄積したライン電流値の記録に基づいて、前のライン半周期の間に、回路遮断器２に対して、定格電流の特定割合範囲内の負荷がかけられたか否かを判定する。この判定に基づいて、全存続期間中に回路遮断器２に対して、その対応する範囲の負荷がかけられたライン半周期の総数に対応する、グローバル変数のヘッダ内の値を増加する。
【００４４】
次に、処理ステップ３２０において、フラグ（図３Ｄの処理ステップ５１０で設定）が、前のライン半周期中にアーク異常検出アルゴリズムがアクティブであったことを示しているか否かを判定する。そして、アクティブであったことを示している場合（Ｙ）は、処理ステップ３２２において、グローバル変数セクション内の、アーク異常検出アルゴリズムがアクティブであったライン半周期の数を記録するカウンタを増加する。又、アクティブであったことを示していない場合（Ｎ）、或いは、処理ステップ３２２の後、処理ステップ３２４において、所与の半周期中にアーク異常検出アルゴリズムがアクティブであったか否かを示すフラグをクリアする。
【００４５】
次に、処理ステップ３２６において、最近の電力利用の記録を更新する。処理ステップ３２８では、電力利用スタック（グローバル変数セクションに格納されている）内の、電力利用を積み重ねている期間の範囲を記録するタイマーを増加する。そして、処理ステップ３３０において、電力利用スタックのタイマーが、今が電力記録期間の終わりであることを示しているか否かを判定する。そして、それを示していると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ３３２において、グローバル変数の電力利用スタック部分の、アクティブバッファの識別子を増加する（環状バッファの方式で（in a circular buffer fashion））。次に、処理ステップ３３４において、グローバル変数の電力利用スタック部分の、タイマーをクリアする。
【００４６】
続いて、或いは、処理ステップ３３０での判定が否の場合（Ｎ）に、処理ステップ３３６で電流記録を更新する。処理ステップ３３８では、アクティブ波形捕捉バッファ内の、前のライン半周期に蓄積したライン電流値の記録を、ライン半周期の電流記録のアクティブな入力項目へコピーする。そして、処理ステップ３４０において、アクティブ波形捕捉バッファ内の、ライン半周期の電流記録中のアクティブな入力項目の識別子を増加する（循環方式で）。続いて、処理ステップ３４２において、来たるライン半周期の新しい情報を受け入れる準備のために、電流サンプルのライン半周期の記録をクリアする。
【００４７】
そして、処理ステップ３４４において、マイクロコントローラ１０のＡＤＣｓを利用するアナログデータを取得する。処理ステップ３４６、３４８、３５０、３５２の夫々において、ライン電圧信号ｖ（ｘ、ｙ）、ライン電流信号ｉ（ｘ、ｙ）、高周波検出信号ＨＦ（ｘ、ｙ）、接地異常信号ＧＦ（ｘ、ｙ）をサンプル抽出する。次に、処理ステップ３５４において、このライン半周期中のライン電流値の記録に、ライン電流信号ｉ（ｘ、ｙ）を加える。最後に、処理ステップ３５６で遮断ルーチン３００が終了となる。しかしながら、アーク異常及び／又は接地異常を防ぐために、図３Ｄのアーク異常／接地異常防護ルーチン５００へ処理を続行する。
【００４８】
一方、処理ステップ３０４での判定が否の場合（Ｎ）は、処理ステップ３４４で処理を再開する前に、処理ステップ３０７で遮断の識別子ｙを増加する。
【００４９】
図３Ｃは引き外しルーチン４００を示しており、引き外しルーチン４００は、図２Ｄの引き外しルーチン９０をより詳細に説明するものであり、処理ステップ４０２で開始される。次に、処理ステップ４０４において、マイクロコントローラ１０が回路遮断器を引き外したカウントを増加する。そして、処理ステップ４０６において、アクティブ波形バッファのヘッダ内へ、引き外し原因のコードを書き込む。次に、処理ステップ４０８において、グローバル変数セクション内の、グローバルステータスログ中から初期（未使用）値を保持している１番目の入力項目を見つけ出す。そして、その入力項目へ引き外し原因のコードを書き込む。グローバルステータスログが一杯の場合は、最後のロケーションへ引き外しのコードを書き込む。
【００５０】
次に、処理ステップ４１０において、これが「評価用」装置であるか否かを判定する。そして、そうであると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ４１２において、マイクロコントローラ１０をリセットして、図３Ａのルーチン２００が処理ステップ６４で再スタートされることを許可する。一方、「評価用」装置でないと判定した場合（Ｎ）は、処理ステップ４１４において、制御機構６をアンラッチ状態にする命令（引き外し信号４１）を、引き外し回路８へ発行し、その後、処理ステップ４１６で引き外しルーチン４００を終了する。
【００５１】
図３Ｄ（500）は、任意選択的なアーク異常／接地異常防護ルーチン５００を示しており、このルーチン５００は、図３Ｂの処理ステップ３５６の後に処理ステップ５０２で始まり、処理ステップ５０４において、アーク異常防護アルゴリズムを実行する。処理ステップ５０６では、ライン電流ｉ（ｘ、ｙ）の絶対値が既定値を超え、かつ、高周波検出出力ＨＦ（ｘ、ｙ）が既定値を超えているか否かを判定する。そして、超えていると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ５０８において、アーク異常検出アキュムレータＡＦＡ（ｘ、ｙ）を増加する。次に、処理ステップ５１０において、このライン半周期中にアーク異常検出アルゴリズムがアクティブであったことを示すようにフラグを設定する。或いは、処理ステップ５０６での判定が否である場合（Ｎ）は、処理ステップ５１２において、アーク異常検出アキュムレータＡＦＡ（ｘ、ｙ）を減少する。
【００５２】
続いて、又は処理ステップ５１０の後に、処理ステップ５１４において、アーク異常検出アキュムレータＡＦＡ（ｘ、ｙ）がゼロ未満であるか否かを判定する。そして、そうであると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ５１６において、アーク異常検出アキュムレータＡＦＡ（ｘ、ｙ）をゼロへ設定する。
【００５３】
続いて、又は処理ステップ５１４での判定が否である場合（Ｎ）は、接地異常防護アルゴリズムの処理を実行する。処理ステップ５２０において、接地異常電流信号ＧＦ（ｘ、ｙ）の絶対値が既定値を超えているか否かを判定する。そして、超えていると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ５２２において、接地異常防護アキュムレータＧＦＡ（ｘ、ｙ）を増加する。一方、処理ステップ５２０での判定が否の場合（Ｎ）は、処理ステップ５２４において、接地異常防護アキュムレータＧＦＡ（ｘ、ｙ）を減少する。そして、処理ステップ５２２又は５２４の後、処理ステップ５２６において、接地異常検出アキュムレータＧＦＡ（ｘ、ｙ）がゼロ未満であるか否かを判定する。そして、そうであると判定した場合（Ｙ）は、処理ステップ５２８において、接地異常検出アキュムレータＧＦＡ（ｘ、ｙ）をゼロへ設定する。次に、又は処理ステップ５２６での判定が否である場合（Ｎ）は、処理ステップ５３０において、アクティブ波形捕捉の内容を更新する。
【００５４】
処理ステップ５３２では、アクティブ波形捕捉バッファ内で、ｘ、ｙ、ｖ（ｘ、ｙ）、ｉ（ｘ、ｙ）、ＨＦ（ｘ、ｙ）、ＧＦ（ｘ、ｙ）、ＡＦＡ（ｘ、ｙ）、及び、ＧＦＡ（ｘ、ｙ）を、アクティブ波形捕捉の入力項目へ格納する。本例の処理はアーク異常及び／又は接地異常アルゴリズムと併せて実行するが、アーク異常又は接地異常の検出を行わない回路安全装置は、引き外しの過程が、例えば、熱的過負荷又は瞬時の過電流の何れか状態によるものなのかを識別するために、なお、電流情報の傾向を格納及び利用することができることは、認識されるであろう。次に、処理ステップ５３４において、アクティブ波形捕捉バッファのヘッダ内の、アクティブ波形捕捉の入力項目へのポインタを増加する（循環方式で）。そして、処理ステップ５３６では、このサンプル試験中に回路遮断器２により通過した瞬時電力を、ｖ（ｘ、ｙ）×ｉ（ｘ、ｙ）から算出する。次に、処理ステップ５３８において、グローバル変数セクション内の、このサンプル試験中に回路遮断器２によって送電された瞬時電力を、その作動存続期間中に回路遮断器２により送電された総電力へ加算する。そして、処理ステップ５４０において、グローバル変数セクションの電力利用スタック部分の、このサンプル試験中に回路遮断器２によって送電された瞬時電力を、前の期間中に送電された電力の利用量（usage）へ加算する。続いて、処理ステップ５４２において、アクティブ波形捕捉バッファ内の、このサンプル試験中に回路遮断器２によって送電された瞬時電力を、最後に電源が投入されてから回路遮断器２により送電された総電力へ加算する。
【００５５】
その後、処理ステップ５４４では、アーク異常検出アキュムレータＡＦＡ（ｘ、ｙ）が、アーク異常の引き外し閾値を超えているか否かを判定する。そして、閾値を超えている場合（Ｙ）は、処理ステップ５４６において、引き外し原因のコードはアーク異常であり、図３Ｃの引き外しルーチン４００へ移行することを示すように、フラグを設定する。最後に、処理ステップ５４８において、引き外しルーチン４００を実行する。
【００５６】
一方、処理ステップ５４４での判定が否の場合（Ｎ）は、処理ステップ５５０において、接地異常検出アキュムレータＧＦＡ（ｘ、ｙ）が、接地異常の引き外し閾値を超えているか否かを判定する。そして、閾値を超えている場合（Ｙ）は、処理ステップ５５２において、引き外し原因のコードは接地異常であり、図３Ｃの引き外しルーチン４００へ移行することを示すように、フラグを設定し、その後、処理ステップ５５４において、引き外しルーチン４００を実行する。最後に、処理ステップ５５０において、接地異常検出アキュムレータＧＦＡ（ｘ、ｙ）が、接地異常の引き外し閾値以下であると判定した場合（Ｎ）は、処理ステップ５５６において、遮断ルーチン５００が終了となり、プログラム処理が図３Ａのメインループの処理ステップ２５２、６９へ復帰する。
【実施例２】
【００５７】
本実施例のマイクロコントローラ１０は、ＡＦＣＩの機能を果たすものであり、回路保護を妨げることなく、連続的に情報を格納し、更に、各引き外しの決定に関する比較的多量の情報を格納する。マイクロコントローラ１０により格納されるような、この情報は、既知の情報源からの既知の品質の情報を構成し、診断分野の問題に有用なものである。
【実施例３】
【００５８】
本実施例のマイクロコントローラ１０は、例示のためであり限定するものではないが、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ）が用いられる、内蔵型の不揮発性メモリ４２を含むものである。ＥＥＰＲＯＭ型不揮発性メモリの従来データと比較すると、ＦＲＡＭは、より高速な書き込み性能（例えば、書き込み毎に５×１０−３秒に対し、書き込み毎に１２５×１０−９秒）と、非常に大きい最大書き込み消去サイクル数（１０６に対して１０１５）とを有している。ＦＲＡＭを利用することによって、マイクロコントローラ１０の保護機能を改善する必要がなくなるにも関わらず、以下の実施例４〜１２で述べるような非常に広範囲の診断をもたらすことができる、連続的なデータの格納が可能になる。
【実施例４】
【００５９】
ＦＲＡＭ内のライン半周期のカウントを持続することで、イベント間の持続時間（duration）を計測することができる。例えば、半周期をカウントすることで、以下のものを捕捉することができる。（１）回路遮断器２が存続期間中に電力供給されたライン半周期の総数。（２）引き外しイベント毎の、回路遮断器２が電力投入されたときから引き外しされるまでの、ライン半周期。
【実施例５】
【００６０】
データ捕捉の応用について、ＦＲＡＭ型の不揮発性メモリを備えるプロセッサは、書き込み消去サイクルに配慮することなく、連続的にデータを格納することができる。これは、例示のためであり限定するものではないが、以下に示すような過去のデータを捕捉することができる。（１）引き外しに先立ってアナログ及び／又はデジタルデータ（例えば、これらに限定するものではないが、ライン電流、高周波検出出力、ライン電圧、ライン電圧ゼロ交差、接地異常信号、及び、データが発生した命令（order）と有効電圧に関するデータの位相情報（phase information）とを捕捉する助けとなる、ライン半周期及び遮断カウント（interrupt count））をサンプル取得した、いくつかのライン半周期を捕捉する、「オシロスコープ」に類似する内蔵機能。ここで、十分なメモリが利用できる場合、プロセッサは、最後の夫々の引き外しイベントの前に判明する、サンプル取得したアナログデータの「オシロスコープのキャプチャ（oscilloscope capture）」を格納することができる。（２）各引き外しに先立つ、キーのプロセッサレジスタ及び／又はキーアルゴリズム変数の、スナップショット又は履歴の何れか。
【実施例６】
【００６１】
本実施例の小型回路遮断器２は、機械的な引き外しの診断及び記録が改善されたものである。例えば、いくつかの引き外し機能（一例として、熱磁気、瞬時の引き外し）が、例としてＡＦＣＩ電子装置と無関係に作動しＡＦＣＩ電子装置へフィードバックを行わない、機械的なメカニズムにより提供される。従って、ＡＦＣＩ電子装置の仕様は、下記のイベント間を直接区別する方法を有していない。（１）磁気的な瞬時の機械的引き外しの発生。（２）熱的な機械的引き外しの発生。（３）ユーザによる回路遮断器２の電源切断。（４）外部電力の消失。
【００６２】
別の例として、回路遮断器２が、ライン電流の大きさに係るいくつかの半周期の記録を格納する場合、熱的な引き外し（例えば、電流が適度に大きい比較的多くの半周期）であるか、或いは、機械的な瞬時の引き外し（例えば、電流が相対的に非常に大きい１つ又は２つ程度の半周期）であるかを推測することができ、更に、それらのイベントを、ユーザにより開始された機械的な電源切断と区別することができる。推測された引き外しの情報は、引き外しログ内へ格納することができる。所望であれば、それをユーザに表示することもできる（例えば、ＬＥＤの明滅パターンや、他の適切な伝達手段によって）。
【００６３】
他の例として、回路遮断器２が、熱的な引き外しと磁気的な引き外しとを、かなり正確に推測する場合は、ことによると、排除処理によって、他の害の無いイベント（例えば、これに限定するものではないが、ユーザによる電源切断、外部ライン電圧の喪失）を推測することができる。しかしながら、ユーザによる電源切断と電圧停止とは、害の無い状態であるため、それらの識別をあまり気にかけなくてもよい。
【実施例７】
【００６４】
回路遮断器２が、時間感覚を備え、保護機能のためのライン電流及び電圧の情報を取得する場合は、負荷監視を行うこととしてもよい。更に、前記の情報は、監視と、回路の利用及び性能に係る傾向の記録とに利用することができる。いくつかの実施例は、以下の要素を含んでいる。（１）作動存続期間の間に回路遮断器２を介して印加された総キロワット時（総キロワット時と総作動時間とが判明すれば、回路遮断器の平均負荷を見積もることができる）。（２）電源回路の負荷の、より詳細な記録（例えば、これに限定するものではないが、回路遮断器２の作動存続期間の間に、一例として、定格電流の０〜２５％、２５％〜５０％、５０％〜７５％、７５％〜１００％、及び、１００％超の負荷が、回路遮断器に加えられた、ライン半周期の数）。（３）ある期間にわたる１時間毎のキロワット時の傾向（例えば、これに限定するものではないが、最後の２４時間について１時間毎に消費されたキロワット時）。（４）力率（power factor）の情報（マイクロコントローラ１０は、おおよそのライン電圧の大きさと電流の大きさ及び位相とを把握しているため）。（５）回路遮断器２の存続期間中の、外部ライン電圧及びライン電流のピーク値。（６）この種の負荷監視は、例えば、固定のキロワット時数の後や、平均力率が所定期間にわたって所定値以下に下がった場合に、引き外しをする小型回路遮断器といった、いくつかの稀な「保護」作用をもたらすことがある。
【実施例８】
【００６５】
回路遮断器やコンセント（receptacle）の組み合わせにより、並列アーク及び直列アークに対する保護性能を改善し、又、付加的に、５又は３０ｍＡの接地異常防護と、「グローイング接触（glowing contact）」の検出とを改善する。これは、プロセッサを利用して、広範囲の引き外しの記録を提供し、これらの各引き外しの記録は、（利用可能な記憶容量により制限される）多くのバイト数から成り、更に、記録機能は、引き外し原因に限定される必要はなく、他の性能評価尺度（performance measures）を含むことができる。この情報は、ＦＲＡＭや、他の適切な種類の不揮発性ランダムアクセスメモリに格納される。適切な永続表示（persistent display）や無線通信によって、ステータスログの抽出が行われる。永続表示、ネットワーク又は携帯用デバイスの何れかへの無線通信、或いは、光通信によって、ユーザへの伝達が行われる。非常に多くの情報が格納され、回路遮断器が引き外しを行った理由を示すために、又、保護機能付き電源回路の状態及び利用状況を解析するために利用される。
【実施例９】
【００６６】
本実施例の小型回路遮断器２は、引き外しの決定を行うために、保護機能付き電源回路に関する広範囲の情報を収集する。例示のためであり限定するものではないが、このような情報は、ライン電流、高周波の活動度（actibity）、ライン電圧の大きさ、位相角を含むことがある。
【００６７】
本実施例の不揮発性メモリ４２（例えば、これらに限定するものではないが、ＦＲＡＭ、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、不揮発性ＳＲＡＭ（ｎｖＳＲＡＭ）、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、導電性ブリッジ型ＲＡＭ（ＣＢＲＡＭ）、ＳＯＮＯＳ（シリコン−酸化−窒化−酸化−シリコン構造）メモリ、抵抗変化型ランダムアクセスメモリ（ＲＲＡＭ））は、「ブラックボックス」の付加に利用することができる。「ブラックボックス」に格納されたデータは、この分野の問題の診断を大幅に改善することができる。更に、このような「ブラックボックス」の機能性は、例えば、従来のアーク異常回路遮断器から「高性能（smart）」回路遮断器への転換を促す、重要なステップとなり得る。
【実施例１０】
【００６８】
「高性能」回路遮断器は、以下の３つの要素を含んでいる。（１）保護機能を実行しながらも、更に、保護機能実行後に残っている利用可能なリソースを用いて、監視及び記録機能を実行することができる、マイクロプロセッサや例示のマイクロコントローラ１０といった、適切なプロセッサ。（２）情報を不定期間にわたって蓄積可能であり、電力異常（例えば、回路遮断器の引き外しの際）でも情報を消失しないための、符号４２で示すような不揮発性メモリ。（３）蓄積された情報をユーザへ伝達するための伝達能力。
【実施例１１】
【００６９】
不揮発性メモリ４２を含む本実施例の小型回路遮断器２は、例えば、設計改善（design improvement）の現地評価（field evaluation）が要望される、現地試験（field testing）設計改善（例示のためであり限定するものではないが、検知機構の改善、保護アルゴリズムの改善）の際に有用であるが、現地試験の場所が不要な引き外しにさらされる可能性はない。これは、例示のためであり限定するものではないが、予期しない電力喪失が多大な費用を発生させる継続的な又は他のプロセスを実行する、航空機の電気システムや産業用電気システムといった、不要の引き外しが非常に望ましくない結果をもたらす虞のある現地アプリケーション（field applications）を含んでいてもよい。
【００７０】
これにより、新しいが完全に試験されたものではない設計改善を含む回路遮断器の試作品を、アルファサイトやベータサイト（Alpha or Beta site）に設置することが可能になる。この回路遮断器の試作品は、例えば、改善された保護アルゴリズムに起因する引き外しを試作品が行わないであろうという点を除く、全ての点において、完全に機能本位であると考えられる。しかしながら、この回路遮断器の試作品は、改善された保護アルゴリズムに関する有用な過去のデータを収集して、不揮発性メモリ４２へ格納すると考えられる。結果として、過去のデータは、適切な長さの時間枠にわたって収集され、最終的に引き出されて、期待通りに新しい方法が機能していることを確認するために、或いは、問題点や、新しい方法を改善するのか破棄するのかを、見極めるために利用される。
【実施例１２】
【００７１】
不揮発性メモリ４２内の、以下のグローバル変数は、工場において初期化される。（１）回路遮断器２に電源が投入された総回数：ゼロへ初期化。（２）特定のアクティブ波形捕捉バッファの識別子：１番目のアクティブ波形捕捉バッファへ初期化。（３）全作動存続期間の間に回路遮断器２を介して送電された総電力：ゼロへ初期化。（４）全作動存続期間の間に回路遮断器２がオンとなっていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（５）アーク検出アルゴリズムが有効になっていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。
【００７２】
更に、回路遮断器の負荷の履歴を初期化するために、以下の初期化が行われる。（６）回路遮断器２に取扱い定格（例えば定格電流）の０〜２５％の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（７）回路遮断器２に取扱い定格の２５〜５０％の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（８）回路遮断器２に取扱い定格の５０〜７５％の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（９）回路遮断器２に取扱い定格の７５〜１００％の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（１０）回路遮断器２に取扱い定格の１００〜１２５％の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（１１）回路遮断器２に取扱い定格の１２５〜１５０％の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（１２）回路遮断器２に取扱い定格の１５０％超の負荷が加えられていたライン半周期の総数：ゼロへ初期化。（１３）引き外し電子装置が回路遮断器２を引き外した総回数：ゼロへ初期化。（１４）グローバルステータスログ：グローバルステータスログ内の全ての値を初期値であるゼロ（既定値）へ初期化。更に、電力利用スタックが初期化され、以下の初期化が行われる。（１５）タイマー：ゼロへ初期化。（１６）アクティブバッファの識別子：１番目のロケーション（first location）へ初期化。（１７）電力利用の入力項目：全スタックをゼロへ初期化。
【００７３】
不揮発性メモリ４２内の、各アクティブ波形捕捉バッファに関する以下の変数は、工場において初期化される。（１）回路遮断器２に電源が投入された回数（これは波形捕捉に関して固有の識別子である）：ゼロへ初期化。（２）最後に電源が投入されてから回路遮断器２がオンとなったライン半周期の数：ゼロへ初期化。（３）引き外し原因のバイト：ゼロへ初期化。（４）波形バッファ内の最後のロケーションの識別子：波形バッファ内の１番目のロケーションへ初期化。（５）アクティブ波形バッファの内容：スタック内の全入力項目をゼロへ初期化。（６）電流振幅のスタックの識別子：電流振幅スタック内の１番目のロケーションへ初期化。（７）電流振幅のスタック：全スタックをゼロへ初期化。
【実施例１３】
【００７４】
図４は、ライン半周期毎のデータの一部を格納している、長さが整数Ｎの環状バッファ６００の実施例を示している。この環状バッファ６００は、Ｍ ＝ ｉ ｍｏｄｕｌｏ Ｎ（ｉのＮを法とする剰余）に位置する環状バッファポインタ６０２によりアクセスされる。１番目のロケーション（本実施例では値ｉ−（Ｎ−３）を格納している）に関する、環状バッファ６００のアドレスの範囲は、０からＮ−１である。初期のライン半周期６０４のデータは、もはや環状バッファ６００内で取得できない。データが取得できる最も古いライン半周期は、データが（ｉ−（Ｎ−１））のライン半周期６０６である。より古いデータは、環状バッファ６００の更新処理の一部で上書きされている。完全なデータを取得可能な直近のライン半周期であるｉ番目のライン半周期６０８は、本実施例では、環状バッファのロケーションＮ−３に格納される。今現在のライン半周期６１０については、データは収集されるが、まだ格納はされない。
【実施例１４】
【００７５】
図５は、図１の不揮発性メモリ４２の内容６１１の実施例を示しており、内容６１１は、グローバル変数６１２と、複数の波形捕捉バッファ６１６を含む環状バッファとして実装される波形捕捉スタック６１４と、を含んでいる。グローバル変数６１２は、回路遮断器２に電源が投入された総回数と、特定のアクティブ波形捕捉バッファの識別子と、全作動存続期間の間に回路遮断器２を通して送電された総電力と、全作動存続期間の間に回路遮断器２がオンとなったライン半周期の総数と、直列アークの検出アルゴリズムが有効になったライン半周期の総数と、回路遮断器２に定格値又は取扱い定格の様々な範囲（例えば、これらに限定するものではないが、０〜２５％、２５〜５０％、５０〜７５％、７５〜１００％、１００〜１２５％、１２５〜１５０％、１５０％以上）の負荷が与えられたライン半周期の総数と、マイクロコントローラ１０が回路遮断器２を引き外した総回数と、を有するヘッダを含んでいる。
【００７６】
更に、グローバル変数６１２は、既定値を収容している未使用の入力項目と共に、複数のグローバルステータスログ入力項目を有する、グローバルステータスログを含んでいる。
【００７７】
又、グローバル変数６１２は、タイマー（例えば、電力が蓄積された時間を記録する）と、アクティブな固有入力項目の識別子と、複数の電力利用の固有入力項目を有する環状バッファとして実装される電力利用（usage）スタックと、を有する電力利用スタックを含んでいる。
【００７８】
波形捕捉バッファ６１６の各々は、ヘッダと、環状バッファとして実装される電流記録と、環状バッファとして実装される波形捕捉の記録とを含んでいる。ヘッダは、回路遮断器２に電源が投入された回数（これは波形捕捉に関して固有の識別子である）と、最後に電願が投入されてから回路遮断器２がオンとなったライン半周期の数と、引き外し原因のバイト（この特定の波形捕捉バッファがアクティブとなった時間の最後で引き外しが発生した場合）と、電流振幅の環状バッファ内のアクティブな入力項目の識別子（又はその入力項目へのポインタ）と、波形捕捉バッファ内のアクティブな入力項目の識別子（又はその入力項目へのポインタ）と、を含んでいる。
【００７９】
波形捕捉の入力項目の各々は、その全てが所与の遮断（interrupt）中にサンプル取得された、複数のデータ入力項目（例えば、これらに限定するものではないが、Ｎ、Ｓ、ｖ（Ｎ、Ｓ）、ｉ（Ｎ、Ｓ）、ＨＦ（Ｎ、Ｓ）、ＧＦ（Ｎ、Ｓ）、ＡＦＡ（Ｎ、Ｓ）、ＧＦＡ（Ｎ、Ｓ））を含んでおり、ここで、Ｎはライン半周期を意味し、Ｓはライン半周期内のサンプル（例えば、これに限定するものではないが、ライン半周期毎に８サンプル）であり、ｖはサンプル取得したライン電圧であり、ｉはサンプル取得したライン電流であり、ＨＦはサンプル取得した高周波検出信号であり、ＧＦはサンプル取得した接地異常信号であり、ＡＦＡはサンプル取得したアーク異常アキュムレータ信号（図３Ｄ参照）であり、ＧＦＡはサンプル取得した接地異常アキュムレータ信号（図３Ｄ参照）である。
【００８０】
各バッファは、サンプル毎の多様な入力項目と、多様なサンプルとを保持することができる。それらの入力項目は、サンプルデータ、及び／又は、マイクロコントローラの変数又はレジスタの状態を含むことができる。各バッファは、例示のためであり限定するものではないが、直近のデータのロケーションと、回路遮断器２に電源が投入されてから次に電源が投入されるまでのライン半周期の総数とを格納する、プリアンブル（preamble）を有していてもよい。本実施例では、ゼロ交差検出回路２０が、相線・中性線間電圧と同位相の矩形波を発生する。マイクロコントローラ１０は、矩形波内のタイミング情報を利用して、ライン電圧と同期してサンプル取得を行う。本実施例において、マイクロコントローラ１０は、ライン半周期毎に８回のサンプル取得を行うが、任意の適切なサンプリング頻度を採用することができる。
【００８１】
本発明の「評価用」型の装置は、不要な引き外しのリスクをもたらすことなく、現実的な条件下で長い期間にわたって、新しい方法の評価に関する履歴データを集めることができるものである。
【００８２】
接離可能接点４を開示しているが、適切な半導体の接離可能接点を用いることができる。例えば、開示の小型回路遮断器２は、制御機構６によって開閉される接離可能接点４といった、適切な回路遮断機構を含んでいるが、本発明は、広範囲の回路遮断機構（例えば、これらに限定するものではないが、ＦＥＴやＩＧＢＴデバイスのような半導体スイッチ、接触端子）、及び／又は、半導体ベースの制御／保護装置（例えば、これらに限定するものではないが、駆動装置、ソフトスタータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ）、及び／又は、制御機構（例えば、これらに限定するものではないが、電気式、電気−機械式、又は機械式の機構）に、適用可能なものである。
【００８３】
本発明の概念の具体的な実施形態について詳細に説明してきたが、当業者は、本明細書の全ての教示に照らして、それらの細部に対して様々な変更や代替が展開できることを認識するであろう。従って、開示した個々の形態は、単に説明のためのものであり、添付のクレームの全範囲と、それらの任意及び全ての同等のものとが与えられる、本発明の概念の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８４】
２：小型回路遮断器、４：接離可能接点、６：制御機構、８：引き外し機構（引き外し回路）、１０：プロセッサ（マイクロコントローラ）、１２：ルーチン、１４：接地異常センサ、１６：広帯域ノイズセンサ、１８：電流センサ、２０：相線・中性線間電圧検知及びゼロ交差検出回路、４２：不揮発性メモリ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ１】
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【図３Ａ２】
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【図３Ｂ１】
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【図３Ｂ２】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ１】
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【図３Ｄ２】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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