(57)【要約】      （修正有）【課題】回路保護デバイス内のコンデンサの充電状態と電圧とを監視するために使用されるシステム、方法等を提供する。【解決手段】回路保護デバイスは、プラズマガンと、プラズマガンに通信可能に結合された少なくとも１つのコンデンサ２１０、２１２と、少なくとも１つのコンデンサ２１０、２１２に通信可能に結合された監視回路とを含む。コンデンサ２１０、２１２は電気エネルギを蓄積し、プラズマガンに電気エネルギを付与するように構成される。監視回路は、少なくとも１つのコンデンサ２１０、２１２の充電特性を測定し、測定された充電特性に基づいて少なくとも１つのコンデンサ２１０、２１２の充電状態を判定し、充電状態を示す少なくとも１つの信号を出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路保護デバイス（１００）であって、
プラズマガンと、
前記プラズマガンに通信可能に結合され、電気エネルギを蓄積し、この電気エネルギを前記プラズマガンに供給するように構成された少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）と、
前記少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）に通信可能に結合される監視回路（３０６）であって、
前記少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）の充電特性を測定し、
前記測定された充電特性に基づいて、前記少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）の充電状態を判定し、
前記充電状態を示す少なくとも１つの信号を出力するように構成された監視回路（３０６）とを備える、回路保護デバイス（１００）。
【請求項２】
前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）の電圧レベルを測定し、
前記測定された電圧レベルを閾値電圧レベルと比較し、
前記測定された電圧レベルが前記閾値電圧レベルに等しいかそれ以上である場合は、少なくとも第１の信号を出力し、
前記測定された電圧レベルが前記閾値電圧未満である場合は、少なくとも第２の信号を出力するように構成された、請求項１に記載の回路保護デバイス（１００）。
【請求項３】
前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）が所定のキャパシタンスに達するまでの時間を測定し、
前記測定された時間を閾値時間と比較し、
前記測定された時間が前記閾値時間以上である場合は、前記少なくとも１つの信号を出力するように構成された、請求項１に記載の回路保護デバイス（１００）。
【請求項４】
前記監視回路（３０６）が、
電源電圧レベルを測定し、
前記測定された電圧レベルを閾値電圧レベルと比較し、
前記測定された電圧レベルが前記閾値電圧レベルに等しいかそれ以上である場合は、前記少なくとも１つの信号を出力するように構成された、請求項１に記載の回路保護デバイス（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのコンデンサ（２１０、２１２）が、
電気エネルギを前記プラズマガンに供給するように構成された少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）と、
パルスを発生するように構成された少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）とを備え、前記プラズマガンが、前記電気エネルギと前記パルスとを使用してプラズマプルームを発生するように構成された、請求項１に記載の回路保護デバイス（１００）。
【請求項６】
第１の出力デバイス（３０８）と第２の出力デバイス（３１０）とを更に備え、前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の各々の第１の充電特性を測定し、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）の第２の充電特性を測定し、
前記第１の充電特性と前記第２の充電特性とに基づいて、前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の充電状態を判定し、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）が第１の充電状態を有するものと判定されると、前記第１の出力デバイス（３０８）に第１の表示を出力させ、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）が第２の充電状態を有するものと判定されると、前記第２の出力デバイス（３１０）に第２の表示を出力させるように構成された、請求項５に記載の回路保護デバイス（１００）。
【請求項７】
第３の出力デバイス（３１２）を更に備え、前記監視回路（３０６）が、前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）が充電又は放電されたと判定されると、前記第３の出力デバイス（３１２）に第３の表示を出力するように構成された、請求項６に記載の回路保護デバイス（１００）。
【請求項８】
プラズマガンを有する回路保護デバイス（１００）と共に使用されるコントローラ（１０８）であって、
電気エネルギを前記プラズマガンに供給するように構成された少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）と、
パルスを前記プラズマガンに供給して、前記プラズマガンに前記電気エネルギを使用してプラズマプルームを発生させるように構成された少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）とを備える複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサに通信可能に結合された監視回路（３０６）とを備え、該監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の第１の充電特性を測定し、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）の第２の充電特性を測定し、
前記第１の充電特性と前記第２の充電特性とに基づいて、前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の充電状態を判定し、
前記充電状態を示す信号を出力するように構成された、コントローラ（１０８）。
【請求項９】
前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）の第１の電圧レベルを測定し、
前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の第２の電圧レベルを測定し、
前記第１の電圧レベル及び前記第２の電圧レベルを閾値電圧レベルと比較し、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の第１の充電状態を判定するように構成された、請求項８に記載のコントローラ（１０８）。
【請求項１０】
前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）のキャパシタンスレベルを測定し、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）が前記測定されたキャパシタンスレベルまで充電される時間を測定し、
前記測定された時間を閾値時間と比較し、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）の第２の充電状態を判定するように構成された、請求項９に記載のコントローラ（１０８）。
【請求項１１】
前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）が第３の電圧レベルまで充電される第１の時間を測定し、
前記第１の時間を第１の閾値時間と比較するように構成された、請求項１０に記載のコントローラ（１０８）。
【請求項１２】
前記監視回路（３０６）が、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）が第４の電圧レベルまで充電される第２の時間を測定し、
前記第２の時間を第２の閾値時間と比較するように構成された、請求項１１に記載のコントローラ（１０８）。
【請求項１３】
前記監視回路（３０６）が、
電源電圧レベルを測定し、
前記測定された電源電圧レベルを閾値電源電圧レベルと比較し、
電源状態を判定するように構成された、請求項１０に記載のコントローラ（１０８）。
【請求項１４】
前記監視回路（３０６）が、前記第１の充電状態、前記第２の充電状態、及び電源状態に基づいて前記少なくとも１つの第１のコンデンサ（２１０）及び前記少なくとも１つの第２のコンデンサ（２１２）の第３の充電状態を判定するように構成された、請求項１３に記載のコントローラ（１０８）。
【請求項１５】
前記監視回路（３０６）に通信可能に結合された少なくとも１つの出力デバイス（２０４）を更に備え、前記監視回路（３０６）が、前記少なくとも１つの出力デバイス（２０４）に前記第３の充電状態を表示させるように構成された、請求項１４に記載のコントローラ（１０８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に回路保護デバイスに関し、より具体的には、回路保護デバイスの複数のコンデンサの充電状態及び電圧レベルを監視するために使用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の電力回路及びスイッチギヤは一般に、空気、ガス、又は固体誘電体などの絶縁体によって隔てられた導体を有する。しかし、導体が互いに近すぎる位置にある場合、又は導体間の電圧が導体間の絶縁体の絶縁特性を超える場合は、アークが発生することがある。例えば、導体間の絶縁体が電離し、それによって絶縁体が通電状態になり、アークフラッシュが形成され得る。
【０００３】
アークフラッシュには２つの相導体の間、相導体と中性導体との間、又は相導体と接地点との間の故障によりエネルギの急激な放出が伴う。アークフラッシュの温度は２０，０００℃に達し、又はそれを超えることがあり、それによって導体及び近傍の装置を蒸発させることがある。その上、アークフラッシュは熱だけではなく、導体及び近傍の装置を損傷するのに十分に強い光、圧力波、及び／又は音波の形態の大きなエネルギを放出することがある。しかし、アークフラッシュを発生する故障の電流レベルは、一般に短絡の電流レベルよりも低く、従って回路遮断器がアーク故障状態に対処するように特別に設計されていない限り、回路遮断器は一般にトリップせず、又は遅延してトリップする。人員保護用の衣服や装置の使用を義務付けることによって、アークフラッシュの問題を規制する機関や標準規格はあるものの、アークフラッシュをなくすデバイスは法規によって制定されていない。
【０００４】
既知の回路保護デバイスの少なくとも幾つかは、二次アークフラッシュによって放出されるエネルギを安全に封じ込めるように設計された筐体内で二次アークフラッシュを開始するために使用される高電圧、高エネルギの幾つかのコンデンサを含む。これらのコンデンサは、複数の電極間の空隙内にプラズマを放出して二次アークフラッシュの形成を促進し、アブレーションプラズマガンにエネルギを付与するために使用可能である。しかし、これらのコンデンサの充電状態を確認することは困難である。コンデンサが充電され、又は充電している間にこれらの回路保護デバイスをアンラッキングすると、オペレータが高電圧を蓄積するコンデンサと接触した場合に重大な電気的衝撃、又は燃焼を引き起こすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７１００８０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
従って、コンデンサの充電状態を監視及び表示し、且つ／又はコンデンサの充電状態を変更する手段を提供することが望ましい。
【０００７】
一態様では、回路保護デバイスは、プラズマガンと、プラズマガンに通信可能に結合された少なくとも１つのコンデンサと、少なくとも１つのコンデンサに通信可能に結合された監視回路とを含む。コンデンサは、電気エネルギを蓄積し、プラズマガンに電気エネルギを付与するように構成される。監視回路は、少なくとも１つのコンデンサの充電特性を測定し、測定された充電特性に基づいて少なくとも１つのコンデンサの充電状態を判定し、充電状態を示す少なくとも１つの信号を出力するように構成される。
【０００８】
別の態様では、プラズマガンを有する回路保護デバイスと共に使用されるコントローラを提供する。コントローラは、プラズマガンに電気エネルギを付与するように構成された少なくとも１つの第１のコンデンサと、プラズマガンにパルスを付与し、電気エネルギを利用してプラズマガンにプラズマプルームを発生させるように構成された少なくとも１つの第２のコンデンサとを含む複数のコンデンサを含む。コントローラは更に、複数のコンデンサに通信可能に結合された監視回路を含む。監視回路は、少なくとも１つの第１のコンデンサ及び少なくとも１つの第２のコンデンサの第１の充電特性を測定し、少なくとも１つの第１のコンデンサの第２の充電特性を測定し、第１の充電特性と第２の充電特性とに基づいて少なくとも１つの第１のコンデンサ及び少なくとも１つの第２のコンデンサの充電状態を判定し、充電状態を示す信号を出力するように構成される。
【０００９】
別の態様では、回路保護デバイスで使用され、少なくとも１つの第１のコンデンサと少なくとも１つの第２のコンデンサとを含む複数のコンデンサのキャパシタンス及び電圧を監視する方法を提供する。この方法は、少なくとも１つの第１のコンデンサ及び少なくとも１つの第２のコンデンサの第１の充電特性を測定するステップと、少なくとも１つの第１のコンデンサの第２の充電特性を測定し、第１の充電特性と第２の充電特性とに基づいて少なくとも１つの第１のコンデンサと少なくとも１つの第２のコンデンサとの充電状態を判定するステップと、充電状態を示す信号を出力するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】配電装置と共に使用される例示的な回路保護デバイスの斜視図である。
【図２】図１に示す回路保護デバイスと共に使用されるコントローラの前面図である。
【図３】図２に示すコントローラの部分分解図である。
【図４】図２に示すコントローラの概略ブロック図である。
【図５】図２に示すコントローラと共に使用される例示的な電力回路、監視回路、及び出力装置の概略回路図である。
【図６】図２に示すコントローラを制御するために使用される例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
回路保護デバイス内のコンデンサのキャパシタンスと電圧とを監視するために使用されるシステム、方法、及び装置の例示的実施形態を本明細書に記載する。これらの実施形態は、コンデンサの初期一次充電段階中に充電時間を監視することによって、電解コンデンサ、又はコンデンサのバンクが十分なキャパシタンスを有しているかどうかの監視を促進する。概ね一定の電流源によって駆動された場合、経時的なコンデンサの電圧変化は、一般に定格充電値の約５％〜１０％である。本明細書に記載の実施形態は、コンデンサで所望の電圧が検知されると起動する比較器を使用して、コンデンサ電荷をチェックするために用いられる複数の基準値を生成する監視回路を備えている。更に、論理ゲートがトリガエッジを生成し、タイマをトリガする。そして、もう１つの論理ゲートがタイマの出力によってトリガされ、所定時間の終了時に比較器の状態を計時する。コンデンサの特定の充電レベルに関連する比較器が変化した場合、監視回路は、コンデンサのキャパシタンスレベルが所望レベル未満であると判定し、出力デバイスを介してそれを表示する。しかし、比較器の出力が変化しない場合、監視回路は、キャパシタンスレベルが所望レベル以上であるか、これに等しいものと判定する。監視回路は、別の出力デバイスを介してこの充電状態を表示する。本明細書に記載の実施形態は更に、コンデンサの電圧レベルを監視して、必要最低限の電圧レベルが存在することを確実にすることを促進する。これによって、回路保護デバイス内の単一の故障ポイントが監視回路に誤検出値を出力させて、オペレータにとって回路保護デバイスが動作状態にないのにその状態にあるように見えることを確実になくす。更に、本明細書に記載の実施形態によって、オペレータは、アークフラッシュ又はその他のアーク事象が検知されると回路保護デバイスがトリガすることを示しているかどうかを判定でき、又は回路保護デバイスに保守点検が必要であるかどうかを判定できる。
【００１２】
図１は、配電装置と共に使用される例示的な回路保護デバイス１００の斜視図である。デバイス１００は、空気又はその他の気体の主空隙によって隔てられた複数の主電極（図示せず）を含む封入アセンブリ１０２を含む。各々の主電極は、異なる位相、中性、又は接地などの電力回路の電気的に異なる部分に結合される。封入アセンブリ１０２は更に、電気パルスをプラズマガンに送ることによってアブレーションプラズマガン（図示せず）を起動させるトリガ回路（図示せず）を含む。パルスに応答して、プラズマガンは主電極間でのアークの発生を促進するアブレーションプラズマを放射する。アークを発生させ、回路を保護するために、アークフラッシュからのエネルギを回路の別の場所に分散させる。更に、封入アセンブリ１０２は、アークによって発生されるエネルギを封じ込め、隔離する外部カバー１０４を含む。封入アセンブリ１０２は、カセット１０６に結合して封入アセンブリ１０２を装置の筐体（図示せず）内に挿入できるようなサイズである。更に、デバイス１００は、封入アセンブリ１０２に通信可能に結合されたコントローラ１０８を含む。コントローラ１０８は、アークフラッシュを検知するために回路を監視する１つ又は複数のセンサ（図示せず）から信号を受信する。センサは、回路の一部を流れる電流、及び／又は回路の複数の部分の両端間の電圧を監視する。センサは更に、アークフラッシュによって生成可能な閃光を検知する。信号に応答して、コントローラ１０８は、封入アセンブリ１０２内のプラズマガンを起動してアークを開始させる。
【００１３】
図２は、コントローラ１０８の前面図である。図２に示すように、コントローラ１０８は、複数の出力デバイス２０４を介してコンデンサの充電状態を表示する状態インジケータ２０２を含む。例えば、状態インジケータ２０２は、複数のコンデンサが充電済みか、充電中か、放電済みかを表示する。出力デバイス２０４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００１４】
図３は、プリント基板（ＰＣＢ）２０８を格納するサイズのハウジング２０６を含むコントローラ１０８の部分分解図である。ＰＣＢ２０８は、複数の第１のコンデンサ２１０と、これに電気的に結合された１つ又は複数の第２のコンデンサ２１２とを含む。第１のコンデンサ２１０は、本明細書では起動コンデンサとも呼ばれ、封入デバイス１０２内にアークを発生するために使用される（図１に示す）封入デバイス１０２のプラズマガンに電力を供給するために使用される。第２のコンデンサ２１２は、本明細書ではパルスコンデンサとも呼ばれ、プラズマガンに電力が供給された後、プラズマガンにパルス信号を供給するために使用される。パルス信号は、プラズマガンにアークプルームを発生させる。
【００１５】
図４は、コントローラ１０８の概略ブロック図である。例示的実施形態では、コントローラ１０８は、それらに限定されないが、例えば電源入力コネクタ２１６、コンデンサ充電／放電デバイス入力コネクタ２１８、リレー入力コネクタ２２０、及びアラーム入力コネクタ２２２を含む複数の入力コネクタ２１４を含む。電源入力コネクタ２１６は、コントローラ１０８に給電し、プラズマガンにエネルギを付与するために使用される電源（図示せず）から電力を受け易くする。コンデンサ充電／放電デバイス入力コネクタ２１８は、（図３に示す）第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２を充電するためのユーザ入力、及び／又は第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２を放電するためのユーザ入力を受け易くする。リレー入力コネクタ２２０は、回路内でのアークフラッシュの検知を示す信号を受信し、プラズマガンにアークプルームを発生させてアークフラッシュのエネルギを（図１に示す）アーク封入デバイス１０２へと伝達し易くする。アラーム入力コネクタ２２２は、アラームデバイス（図示せず）からの信号を受信する。更に、コントローラ１０８は、例えばアラーム出力コネクタ２２６及びコンデンサ状態信号出力コネクタ２２８を含む複数の出力コネクタ２２４を含む。アラーム出力コネクタ２２６は、アラームデバイスに信号を送信して、プラズマガンが発射され、アークプルームが発生したことを表示し易くする。コンデンサ状態信号出力コネクタ２２８は、出力デバイス２０４に結合する。
【００１６】
例示的実施形態では、ＰＣＢ２０８は上記のデバイスと通信し易くするため、入力コネクタ２１４と出力コネクタ２２４とを通信可能に結合する。更に、ＰＣＢ２０８は、例えば第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の動作状態を監視するために使用される回路を含む。例示的実施形態では、ＰＣＢ２０８は、電源入力コネクタ２１６を介して電源から電力を受ける電力回路３０２を含む。電力回路３０２は、約１２ボルトの電力などの低圧電力を集積回路、電界効果トランジスタなどのコントローラ１０８の低圧電子コンポーネントに供給する。電力回路３０２は更に、低圧電力の一部を、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２などのコントローラ１０８の高エネルギ、高圧電子コンポーネントが使用する高圧電力に変換する。第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２を充電し易くするため、電力回路３０２は更に、コンデンサ充電／放電デバイス入力コネクタ２１８を介して入力信号を受け、入力信号に基づいて、第１のコンデンサ２１０及び／又は第２のコンデンサ２１２を充電又は放電させる。
【００１７】
ＰＣＢ２０８は更に、プラズマガンに通信可能に結合されたプラズマガン回路３０４を含む。プラズマガン回路３０４は、リレー入力コネクタ２２０を介してリレー点火信号を受信し、プラズマガンにアークプルームを発生させて、アークフラッシュのエネルギをアーク封入デバイス１０２に伝達し易くする。例えば、リレー点火信号に応答して、プラズマガン回路３０４は第１のコンデンサ２１０に蓄積されたエネルギをプラズマガンに放出させる。更に、プラズマガン回路３０４は、プラズマガンが放出されたエネルギを利用して、第２のコンデンサ２１２に高圧パルス信号をプラズマガンへと送信させることによってプラズマガンにアークプルームを発生させる。パルス信号に応答して、プラズマガンは放出されたエネルギを利用して、プラズマガンの電極（図示せず）間の空隙を乗り越えてアークプルームを発生する。
【００１８】
例示的実施形態では、ＰＣＢ２０８は更に、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の充電状態を監視するために使用される監視回路３０６を含む。例えば、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の第１の充電特性を測定し、第１のコンデンサ２１０の第２の充電特性を測定する。更に、監視回路３０６は、第１の充電特性と第２の充電特性とに基づいて第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の充電状態を判定し、出力デバイス２０４を介して充電状態を表示する。特に、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の基準電圧を監視し、第１のコンデンサ２１０に蓄積された電圧の経時的変化を監視し、且つ電源入力コネクタ２１６を介して受けた電源電圧を監視する。
【００１９】
更に、監視回路３０６は第１の出力デバイス３０８と、第２の出力デバイス３１０と、第３の出力デバイス３１２とを含む。例示的実施形態では、第１の出力デバイス３０８はオペレータに対して、（ａ）低圧電源を利用可能であること、（ｂ）第１のコンデンサ２１０が所望のレベルまで充電されていること、（ｃ）第１のコンデンサ２１０が所望の時間内に所望のレベルまで充電されていること、及び（ｄ）第２のコンデンサ２１２が所望のレベルまで充電されていることを表示する。第２の出力デバイス３１０は、オペレータに対して、第１のコンデンサ２１０及び／又は第２のコンデンサ２１２が放電されていることを表示する。第３の出力デバイス３１２は、オペレータに対して、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２が充電中であること、放電中であること、又は所望の時間内に充電又は放電できなかったことを表示する。
【００２０】
図５は、電力回路３０２、監視回路３０６、及び出力デバイス２０４の簡略回路図である。例示的実施形態では、電力回路３０２は、電源入力コネクタ２１６を介して電力を受ける１つ又は複数の電圧調整器４０２を含む。電圧調整器４０２は電力を調整し、（図３に示す）コントローラ１０８の低圧電気コンポーネントによって使用される低圧電力を出力する。更に、電力回路３０２は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２などのコントローラ１０８の高圧電気コンポーネントによって使用されるように、低圧電力の一部を高圧電力に変換する電圧変換器４０４を含む。
【００２１】
例示的実施形態では、第１のコンデンサ２１０は、高圧、高エネルギコンデンサのバンクを含む。第１のコンデンサ２１０のコンデンサバンクに使用される例示的なコンデンサには、約４５０ボルト（Ｖ）でキャパシタンスが約１８０マイクロファラッド（μＦ）のコンデンサが含まれる。しかし、定格容量が約１８０μＦ以上又は未満で、約４５０Ｖ以上又は未満で動作するコンデンサを含む任意の適切な高圧、高エネルギコンデンサを、第１のコンデンサ２１０内で使用してもよいことを理解されたい。例示的実施形態では、第２のコンデンサ２１２は単一の高圧コンデンサである。第２のコンデンサ２１２として使用される例示的なコンデンサは、約４５０Ｖでキャパシタンスが約４７μＦのコンデンサである。しかし、定格容量が約４７μＦ以上又は未満で、約４５０Ｖ以上又は未満で動作するコンデンサを含む任意の適切な高圧、高エネルギコンデンサを第２のコンデンサ２１２内で使用してもよいことを理解されたい。
【００２２】
例示的実施形態では、監視回路３０６は更に、複数の比較器４０６を含む。第１の比較器４０８は、第２のコンデンサ２１２の電圧を第１の閾値電圧と比較し、比較結果をＡＮＤゲート４１０に出力する。例えば、電圧が第１の閾値電圧以上である場合は、第１の比較器４０８は論理「ハイ」信号を出力し、電圧が第１の閾値電圧未満である場合は、第１の比較器４０８は論理「ロー」信号を出力する。同様に、第２の比較器４１２は、第１のコンデンサ２１０の電圧を第１の閾値電圧と比較し、比較結果をＡＮＤゲート４１０に出力する。例えば、電圧が第１の閾値電圧以上である場合は、第２の比較器４１２は論理「ハイ」信号を出力し、電圧が第１の閾値電圧未満である場合は、第２の比較器４１２は論理「ロー」信号を出力する。
【００２３】
更に、第３の比較器４１４は、第１のコンデンサ２１０の電圧を第２の閾値電圧と比較し、第１のコンデンサ２１０が閾値時間内に第２の閾値電圧に到達するかどうかを判定する。時間は、タイマ４１８の出力によってトリガされる論理ゲート４１６によって測定される。第１のコンデンサ２１０が閾値時間内に第２の閾値電圧まで充電されない場合、監視回路３０６は起動信号などの第１の信号をＡＮＤゲート４１０に出力しないので、第１の出力デバイス３０８は動作停止状態、すなわちオフ状態のままであり、第３の出力デバイス３１２は作動状態、すなわちオン状態のままである。第１のコンデンサ２１０が閾値時間内に第２の閾値電圧まで充電された場合は、その結果が論理ゲート４１６に出力される。第４の比較器４２０は、第１のコンデンサ２１０の電圧を、第２の閾値電圧以上である第３の閾値電圧と比較する。論理ゲート４１６は、第１のコンデンサ２１０が第３の閾値電圧に達するまでに必要な時間も測定する。第１のコンデンサ２１０が閾値時間内に第３の閾値電圧まで充電された場合は、論理ゲート４１６は論理「ハイ」信号をＡＮＤゲート４１０に出力し、第１のコンデンサ２１０が閾値時間内に第３の閾値電圧まで充電されない場合は、論理ゲート４１６は論理「ロー」信号をＡＮＤゲート４１０に出力する。更に、第５の比較器４２２は電力回路３０２によって出力された電圧を第４の閾値電圧と比較して、電力回路３０２によって供給された供給電圧が少なくとも所望の電圧であるかどうかを判定する。供給電圧が第４の閾値電圧と少なくとも等しい場合は、第５の比較器４２２は論理「ハイ」信号をＡＮＤゲート４１０に出力し、又は供給電圧が第４の閾値電圧と少なくとも等しくない場合は、第５の比較器４２２は論理「ロー」信号をＡＮＤゲート４１０に出力する。
【００２４】
ＡＮＤゲート４１０が、第１の比較器４０８、第２の比較器４１２、第５の比較器４２２及び論理ゲート４１６から全て論理「ハイ」信号を受信した場合、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０と第２のコンデンサ２１２の充電が成功したことを第１の出力デバイス３０８に表示させる第２の信号を出力する。監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０と第２のコンデンサ２１２が充電中又は放電中であること、又は閾値時間内に第１のコンデンサ２１０及び／又は第２のコンデンサ２１２の充電又は放電に失敗したことを第３の出力デバイス３１２に表示させる第３の信号を出力する。
【００２５】
監視回路３０６の代替実施形態では、１つ又は複数のコンポーネントを入れ換えて回路を再設計し、同様の機能を備えることができる。例えば、異なる抵抗器を使用し、異なる基準電圧、異なる比較器チップを使用し、異なるタイプのタイマ及びＤ−フリップフロップ、及び／又は論理ゲートを使用して異なる基準電圧を生成して同じ結果を得てもよい。更に、ＮＰＮとＰＮＰとのバイポーラ接合型トランジスタ、及び／又はＰ−チャネル型とＮ−チャネル型のＭＯＳＦＥＴなどの異なる構造のトランジスタが監視回路３０６内の微調整を行うことができる。更に、出力デバイス３０８、３１０、及び３１２はＬＥＤでよく、又は同様のオペレータ出力を提供するリレー又はディスプレイなどの任意の適切な電気機械デバイスでもよい。加えて、プログラム可能コードを実行するマイクロプロセッサを使用して、本明細書に記載の１つ又は複数の機能を実装してもよい。
【００２６】
図６は、例示的な方法を示すフローチャート５００である。より具体的には、フローチャート５００は、（図１〜３に示す）回路保護デバイス１００で使用される（両方とも図３〜５に示す）第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２などの複数のコンデンサのキャパシタンス及び電圧を監視する例示的な方法を示している。例示的実施形態では、（図４及び５に示す）監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の第１の充電特性を測定する（５０２）。例えば、（両方とも図５に示す）比較器４０８及び４１２は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の電圧を測定する。より具体的には、第２の比較器４１２は、第１のコンデンサ２１０の第１の電圧レベルを測定し、第１の比較器４０８は第２のコンデンサ２１２の第２の電圧レベルを測定する。比較器４１２及び４０８は、第１の電圧レベルと第２の電圧レベルをそれぞれ閾値電圧レベルと比較する。比較結果に基づいて、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の第１の充電状態を判定する。
【００２７】
更に、監視回路３０６は、経時的な電圧変化率などの第１のコンデンサ２１０の第２の充電特性を測定する（５０４）。例えば、（両方とも図５に示す）比較器４１４及び４２０は第１のコンデンサ２１０の電圧を測定し、第１のコンデンサ２１０が所望の時間内に電圧を取得するかどうかを判定する。より具体的には、第３の比較器４１４は、第１のコンデンサ２１０の第２の電圧を測定し、（図５に示す）論理ゲート４１６は、第１のコンデンサ２１０が第１の閾値時間内に第２の電圧に関連するキャパシタンスを取得するかどうかを判定する。加えて、第４の比較器４２０は、第１のコンデンサ２１０の第３の電圧を測定し、論理ゲート４１６は、第１のコンデンサ２１０が第２の閾値時間内に第３の電圧に関連するキャパシタンスを取得するかどうかを判定する。そして、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０の第２の充電状態を判定する。
【００２８】
例示的実施形態では、監視回路３０６は更に、第１の充電特性と第２の充電特性とに基づいて、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の全体的な充電状態を判定する（５０６）。より具体的には、前述のように、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の第１の充電状態を判定し、且つ第１のコンデンサ２１０の第２の充電状態のみを判定する。そして、監視回路３０６は、第１及び第２の充電状態に基づいて全体的な充電状態を判定する。
【００２９】
一実施形態では、監視回路３０６は電源電圧レベルを測定し、測定された電源電圧レベルを閾値電源電圧レベルと比較する。比較に基づいて、監視回路３０６は、電源状態を判定する。この実施形態では、監視回路３０６は、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の第１の充電状態、第１のコンデンサ２１０の第２の充電状態のみ、及び電源状態に基づいて、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２の全体的な充電状態を判定する。
【００３０】
例示的実施形態では、監視回路３０６は、（図４に各々を示す）第１の出力デバイス３０８、第２の出力デバイス３１０、及び第３の出力デバイス３１２の１つを介して、充電状態を示す信号を出力する（５０８）。例えば、第１のコンデンサ２１０と第２のコンデンサ２１２が所望の時間内に所望の充電レベルを取得すると、監視回路３０６は、第１の出力デバイス３０８に、例えば緑のＬＥＤなどを介してユーザに充電状態を表示させる第１の信号を出力する（５０８）。しかし、第１のコンデンサ２１０又は第２のコンデンサ２１２のいずれかが充電に失敗すると、監視回路３０６は、第２の出力デバイス３１０に、例えば赤のＬＥＤを介してユーザに充電状態を表示させる第２の信号を出力する（５０８）。更に、第１のコンデンサ２１０及び第２のコンデンサ２１２が充電又は放電中、監視回路３０６は、第３の出力デバイス３１２に、例えば黄色のＬＥＤを介してユーザに充電状態を表示させる第３の信号を出力する（５０８）。第１のコンデンサ２１０及び／又は第２のコンデンサ２１２が所望の充電レベルを取得せず、且つ／又は第１のコンデンサ２１０及び／又は第２のコンデンサ２１２が所望の時間内に所望の充電レベルを取得しない場合も、監視回路３０６は第３の信号を出力する（５０８）。
【００３１】
プラズマガン電源のキャパシタンスレベル及び電圧レベルを監視するために使用されるシステム、方法、及び装置の例示的実施形態を詳細に上述した。システム、方法、及び装置は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、むしろ方法上の動作、及び／又はシステムのコンポーネント、及び／又は装置を、本明細書に記載の別の動作及び／又はコンポーネントとは独立して、又は別個に利用してもよい。更に、記載の動作及び／又はコンポーネントを別のシステム、方法、及び／又は装置内に画定し、又はこれらと組み合わせて使用してもよく、本明細書に記載のシステム、方法、及び蓄積媒体のみと共に実施することに限定されない。
【００３２】
本発明は、例示的な回路保護システムとの関連で記載されているが、本発明の実施形態は多くの別の汎用又は専用の回路保護システム又は構成で動作可能である。本明細書に記載の回路保護システムは、本発明のいずれかの使用範囲又は機能に関して何らかの限定性を示唆することを意図するものではない。更に、本明細書に記載の回路保護システムは、例示的な動作環境で示されたコンポーネントのいずれか１つ、又は組み合わせに関する依存性又は必要条件を有するものと解釈されるべきではない。
【００３３】
本明細書に図示し、記載した本発明の実施形態における動作の実行又は実施の順序は、別途指定されない限り必須ではない。すなわち、別途指定されない限り、動作は任意の順序で実施してもよく、本発明の実施形態は本明細書に記載の動作よりも多い、又は少ない動作を含んでもよい。例えば、特定の動作を別の動作の前に、同時に、又は後に実行又は実施することは本発明の態様の範囲内にあるものと考えられる。
【００３４】
本発明の態様又はその実施形態の構成要素を導入する際、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「ｓａｉｄ」は１つ又は複数の構成要素が存在することを意味するものである。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｈａｖｉｎｇ」という用語は包括的であることを意図し、列挙された構成要素以外の付加的な構成要素があってもよいことを意味する。
【００３５】
本明細書は、実施例を用いて、最良の形態を含む本発明を開示し、更に当業者がいずれかのデバイス又はシステムを製造、使用し、組み込まれた方法を実施することを含めて、本発明を実施できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到し得る別の実施例を含んでもよい。このような別の実施例は、請求項の文字言語と相違しない限り、又は請求項の文字言語と重要でない相違しかない限り、請求項の範囲内にあることを意図するものである。
【符号の説明】
【００３６】
１００  回路保護デバイス
１０２  封入アセンブリ
１０４  外部カバー
１０６  カセット
１０８  コントローラ
２０２  状態インジケータ
２０４  出力デバイス
２０６  ハウジング
２０８  プリント基板
２１０  第１のコンデンサ
２１２  第２のコンデンサ
２１４  入力コネクタ
２１６  電源入力コネクタ
２１８  コンデンサ充電／放電デバイス入力コネクタ
２２０  リレー入力コネクタ
２２２  アラーム入力コネクタ
２２４  出力コネクタ
２２６  アラーム出力コネクタ
２２８  コンデンサ状態信号出力コネクタ
３０２  電力回路
３０４  プラズマガン回路
３０６  監視回路
３０８  第１の出力デバイス
３１０  第２の出力デバイス
３１２  第３の出力デバイス
４０２  電圧調整器
４０４  電圧変換器
４０６  比較器
４０８  第１の比較器
４１０  ＡＮＤゲート
４１２  第２の比較器
４１４  第３の比較器
４１６  論理ゲート
４１８  タイマ
４２０  第４の比較器
４２２  第５の比較器
５００  フローチャート
５０２  第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの第１の充電特性を測定する
５０４  第１のコンデンサの第２の充電特性を測定する
５０６  第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの全体的な充電状態を判定する
５０８  充電状態を示す信号を出力する
【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】
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【図６】
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【外国語明細書】
2012130241000001.pdf