(57)【要約】  リレースイッチ遮断器（２００）が開示される。リレースイッチ遮断器は、第一の接点（２０４）と、第一の接点に選択的に連結される第二の接点（２０２）を有していてもよい。リレースイッチ遮断器は、第一の接点と第二の接点に近接して位置付けられた絶縁遮断器をさらに有していてもよい。リレースイッチ遮断器は、絶縁遮断器に連結され、制御信号に応答して絶縁遮断器に第一の接点を第二の接点から遮断させるように構成されたアクチュエータ（２０８）をさらに有していてもよい。
2012513091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の接点（２０４）と、
第一の接点に選択的に連結される第二の接点（２０２）と、
第一の接点と第二の接点に近接して配置された絶縁遮断器（２０６）と、
絶縁遮断器に連結され、制御信号に応答して絶縁遮断器に第一の接点を第二の接点から遮断させるように構成されたアクチュエータ（２０８）と、
を備えるリレースイッチ遮断器（２００）。
【請求項２】
制御信号をアクチュエータに供給するように構成されたコントローラ（１０６）をさらに有する、請求項１に記載のリレースイッチ遮断器。
【請求項３】
コントローラはさらに、
負荷（１０４）に利用できる電力をモニタし、
リレースイッチに関連付けられるスイッチ信号をモニタし、
負荷に利用できるモニタされた電力をモニタされたスイッチ信号と比較して、比較結果に基づいて、制御信号をアクチュエータに選択的に供給する
ように構成されている、請求項２に記載のリレースイッチ遮断器。
【請求項４】
負荷に利用可能なモニタされた電力とモニタされたスイッチ信号はそれぞれ、負荷に利用できる電力の状態とスイッチ信号の状態に基づいて設定される論理値である、請求項３に記載のリレースイッチ遮断器。
【請求項５】
コントローラはさらに、
負荷に利用できる電力をモニタし、
リレースイッチに関連付けられたスイッチ信号をモニタし、
スイッチ信号が第一の閾値未満であり、負荷に利用できる電力が第二の閾値より高いときに、制御信号をアクチュエータに供給する
ように構成されている、請求項２に記載のリレースイッチ遮断器。
【請求項６】
絶縁遮断器は実質的に非導電性材料からなる、請求項１に記載のリレースイッチ遮断器。
【請求項７】
負荷（１０４）から電源（１０２）を遮断する方法であって、
負荷に利用できる電力をモニタするステップと、
リレースイッチングシステム（２００）に関連付けられるスイッチ信号をモニタするステップと、
制御信号をアクチュエータ（２０８）に選択的に供給するステップと、を含み、アクチュエータは、制御信号に応答して絶縁遮断器（２０６）に電源を負荷から遮断させるように構成されている、方法。
【請求項８】
制御信号をアクチュエータに選択的に供給するステップは、
負荷に利用できるモニタされた電力をモニタされたスイッチ信号と比較するステップと、
スイッチ信号がオフで、電力が負荷に利用できる場合、制御信号をアクチュエータに供給するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
制御信号をアクチュエータに選択的に供給するステップは、スイッチ信号が第一の閾値未満で、負荷に利用できる電力が第二の閾値より高いときに制御信号を供給するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
制御信号をアクチュエータに選択的に供給するステップは、
リレースイッチングシステムに関連付けられた、モニタされたスイッチ信号に対応する第一の論理値を設定するステップと、
負荷に利用できるモニタされた電力に対応する第二の論理値を設定するステップと、
第一の論理値を第二の論理値と比較するステップと、
第一の論理値と第二の論理値が異なる状態であるときに、制御信号をアクチュエータに供給するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、電源を負荷から遮断するシステムに関し、より詳しくは、リレースイッチが閉位置で故障したときに、電源を負荷から遮断するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リレースイッチは、電子制御信号に基づいて動作（すなわち、開閉）し得る電気スイッチである。たとえば、リレースイッチが閉じているとき（すなわち、オンのとき）、電流がシステムの中を流れることができてもよい。リレースイッチが開いているとき（すなわち、オフのとき）、電流はシステムの中を流れることができない。
【０００３】
１つの実施形態において、リレースイッチは、電機子に関連付けられたコイル、電機子に機械的に連結された可動接点および、固定接点を有していてもよい。リレースイッチに関連付けられたコントローラが電流をコイルへと向かわせると、その結果としてコイル内で発生した磁場が電機子を引き付け得る。可動接点は電機子に機械的に連結されているため、この引力を使用して、可動接点を固定接点と連結させてもよい。２つの接点の連結によって、電流が電源から負荷へと流れることができてもよい。制御モジュールがコイルへの電流の供給を停止すると、磁場がなくなり、可動接点は、たとえばバネまたは重力等の力によって、その弛緩状態に戻り得る。その結果、電源と負荷の間の電気的接続が中断され、電流が電源から負荷に流れることが阻止される。
【０００４】
リレースイッチには、ほとんどの電気機械デバイスと同様に、ある限られた回数だけ相互作用すると、故障する傾向がある。リレースイッチの故障は、オン位置とオフ位置のリレーの切り替えに伴うアーク放電の繰り返しによって起こり得る。たとえば、リレーがオン位置とオフ位置の間で切り替えられると、可動接点は固定接点から切断され、その休止状態に戻り始める。切断直後に、可動接点と固定接点の間の高い電位により、可動接点がその休止位置に戻る際に作られる小さなギャップにおいてアーク放電が起こり得る。しばらくすると、このようなアーク放電は接点の材料を劣化させ得る。最終的にこの劣化は、アーク放電により発生する高温に対する、接点の１つまたは複数の耐性を弱め、２つの接点を相互に「溶着」させる可能性がある。接点が相互に「溶着」した場合、可動接点をその弛緩状態に戻すために使用されるメカニズムの力は、接点を分離するのに十分ではなくなるかもしれず、基本的に、電源から負荷を短絡させる。リレースイッチが閉位置で故障すると、負荷に関連付けられた電源は、誤ってその負荷に電源を供給し続け、それによって、電源からの電力が不当に失われることになり、また、おそらくは機械またはその構成部品とサブシステムの損傷につながる。
【０００５】
リレースイッチが閉位置にあるときに故障した場合に電源を負荷から遮断する１つのシステムがＢｏｇｎｅｒらに発行された（特許文献１）（以下、「‘９６４号特許」という）において開示されている。（特許文献１）が開示する電磁作動式スイッチは、可動接点ブリッジが接点端子に付着したとしても、可動接点ブリッジを接点端子から有効に切断し得る。具体的には、（特許文献１）は、とりわけ、希望に応じて接点端子に接続して、回路を完成させる可動接点ブリッジを備えるハウジングを開示している。ある状況において、可動接点ブリッジは接点端子の一方または両方に付着し得、これによって、スイッチが閉位置において故障するかもしれない。故障が発生すると、一連の機械的構成部品（たとえば、バネ、スリーブ、ボルトまたはロッド、リングなど）が協働して可動接点ブリッジに対してブローを物理的に発生させ得、それによって可動接点を接点端子から外し得る。
【０００６】
（特許文献１）のシステムは、ある状況においては、閉位置で故障したスイッチ接点を遮断し得るが、（特許文献１）は不十分であり、信頼性が低いかもしれない。たとえば、（特許文献１）のシステムの、可動接点ブリッジを接点端子から外すメカニズムは、可動接点ブリッジを接点端子に連結するソレノイドスイッチアセンブリの一部であり、ソレノイドをその「休止」位置に戻すための対抗可能な力を供給するのと同じバネを使用して、可動接点ブリッジを接点端子から遮断するための力を発生させる。このバネの強度を、通常の動作時にソレノイドを動かすことができるように制限しなければならないため、状況によっては、バネの力は、可動接点ブリッジと接点端子とが「溶着」する力を破壊するには不十分であり得る。さらに、ソレノイドデバイスが経年劣化すると、バネの強度（すなわち、バネの圧縮により発生される負バネ力）は弱くなり、バネが「溶着した」接点を破壊させるのに十分な力を供給する能力が限定される可能性があり、また、遮断メカニズムの全体的な信頼性が限定される可能性がある。それゆえ、リレースイッチが閉位置で故障したときに電気回路を切断するためのソリューションを提供するには、リレースイッチの動作と無関係に動作可能な、選択的に作動される遮断デバイスが望ましいかもしれない。
【０００７】
開示されるシステムと方法は、既存のリレースイッチングシステムの改良に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，２４３，９６４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様は、リレースイッチ遮断器に関する。リレースイッチ遮断器は、第一の接点と、第一の接点に選択的に連結される第二の接点を有していてもよい。リレースイッチ遮断器は、第一の接点と第二の接点に近接して配置された絶縁遮断器をさらに有していてもよい。リレースイッチ遮断器は、絶縁遮断器に連結され、制御信号に応答して絶縁遮断器に第一の接点を第二の接点から遮断させるように構成されたアクチュエータをさらに有していてもよい。
【００１０】
本発明の他の態様は、電源を負荷から遮断する方法に関する。この方法は、負荷に利用できる電力をモニタするステップを含んでいてもよい。この方法は、リレースイッチングシステムに関連付けられたスイッチ信号をモニタするステップをさらに含んでいてもよい。この方法は、アクチュエータに制御信号を選択的に供給するステップをさらに含んでいてもよく、アクチュエータは制御信号に応答して、絶縁遮断器に電源を負荷から遮断させるように構成される。
【００１１】
本発明の別の態様は、リレースイッチングシステムに関する。システムは、電源と負荷を有していてもよい。システムは、電源を負荷に電気的に連結するように構成されたリレースイッチをさらに有していてもよい。リレースイッチは、絶縁遮断器を含んでいてもよい。リレースイッチは、絶縁遮断器に連結され、制御信号に応答して、絶縁遮断器に電源を負荷から遮断させるように構成されたアクチュエータをさらに有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例として開示された実施形態による機械の概略図である。
【図２】図１の機械に関連付けられてもよいリレースイッチ遮断器の一例の概略図である。
【図３】図２のリレースイッチ遮断器を制御する方法の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本願で開示する、電源を負荷から遮断するシステムと方法を実装し得る一例としての機械１００を示す。機械１００は、鉱業、建設業、農業、輸送業等の産業に関連する、何らかの種類の動作を実行する、どのような種類の機械であってもよい。たとえば、機械１００は、掘削機、ドーザ、ローダ、バックホーまたはトラクタ等の土木機械であってもよい。これに加えて、図１では機械１００が自動土木機械として描かれているが、機械１００は、他の種類の機械、たとえば、移動または静止発電装置等でもよいと想定される。実際に、リレースイッチを使用するどのような種類の機械またはシステムでも、開示されている実施形態およびこれと同等のものを利用してもよい。機械１００は、電源１０２、負荷１０４およびコントローラ１０６を有していてもよい。
【００１４】
電源１０２は、適当であればどのような電力供給デバイスであってもよく、たとえば、バッテリ、発電機、燃料電池、交流電源等でもよい。負荷１０４は、適当であればどのような電気負荷構成部品でもよく、たとえば、加熱素子、照明、モータ等でもよい。コントローラ１０６は、１つまたは複数の処理デバイス（図示せず）および、処理デバイス（図示せず）によって実行されるデータを保存するためのメモリデバイスを有していてもよい。１つの実施形態において、コントローラ１０６は、リライタブルメモリデバイス、たとえばフラッシュメモリに保存されるソフトウェアを有していてもよい。当然のこととして、コントローラ１０６は、上述のものに追加される、および／または上述のものとは異なる構成部品を含んでいてもよい。たとえば、コントローラ１０６は、１つまたは複数のその他の構成部品またはサブシステム、たとえば電源回路、信号調節回路、ソレノイド回路および／または、機械１００の１つまたは複数のシステムの制御を助けるための、あらゆるその他の適当な回路を有していてもよい。機械１００は、コントローラ１０６に通信可能に連結されるリレースイッチ遮断器２００をさらに有していてもよい。リレースイッチ遮断器２００は、リレースイッチが閉位置で故障すると（すなわち、リレースイッチの接点が相互に付着するようになると）、電源を負荷から遮断するように構成されていてもよい。
【００１５】
図２は、一例としてのリレースイッチ遮断器２００の実施形態を示す。図２に示すように、リレースイッチ遮断器２００は、可動接点２０２と固定接点２０４を有していてもよい。１つの実施形態において、可動接点２０２は、コイルに関連付けられた電機子（どちらも図示せず）に機械的に連結されていてもよい。コントローラ１０６は、負荷１０４を作動させるための命令信号を受信したところで、電機子に関連付けられたコイルにスイッチ信号を送信してもよい。スイッチ信号により、コイル内に磁場が誘導され得、コイルは電機子の周囲に位置付けられ、磁場の誘導が電機子の中の金属材料と相互作用して、電機子に対して引力を発生させるようになっている。
【００１６】
可動接点２０２は電機子に機械的に連結され得るため、可動接点２０２を固定接点２０４に連結するのに引力を使用してもよい。可動接点２０２を固定接点２０４に連結することによって、電源１０２と負荷１０４の間に電気的接続が生成され、これによって電力が電源１０２から負荷１０４に流れることが可能となり得る。コントーラ１０６は、負荷１０４の動作を停止させるための命令信号を受信すると、スイッチ信号をオフにし、その結果、磁場がなくなるようにしてもよく、可動接点２０２は、たとえば、バネまたは重力等の力によって、その弛緩状態に戻る。
【００１７】
可動接点２０２と固定接点２０４は、図に示されているものに追加される、および／またはそれとは異なる構成を有していてもよいと想定される。たとえば、１つの実施形態において、可動接点２０２は可動接点の集合（すなわち、可動接点ブリッジ）であってもよく、固定接点２０４は、可動接点２０２が選択的に連結し得る静止接点の集合であってもよい。可動接点２０２と固定接点２０４は、適当であればどのような導電性材料からなっていてもよく、たとえば、銅、アルミニウム、黒鉛等でもよい。
【００１８】
リレースイッチ遮断器２００は、絶縁遮断器２０６とアクチュエータ２０８をさらに有していてもよい。絶縁遮断器２０６とアクチュエータ２０８は、可動接点２０２と固定接点２０４が不適切に短絡した時に、協働して可動接点２０２を固定接点２０４から遮断し得る。たとえば、可動接点２０２と固定接点２０４の材料は、可動接点２０２の切り替えに伴うアーク放電の結果として劣化するかもしれない。この劣化により、アーク放電によって引き起こされる高温に対する接点の１つまたは複数の耐性が弱まり、それが可動接点２０２と固定接点２０４が相互に「溶着」する原因となる可能性がある。可動接点２０２と固定接点２０４が相互に溶着すると、可動接点２０２をその弛緩状態に戻すのに使用されるメカニズムの力は、可動接点２０２を固定接点２０４から分離させるのに十分ではないかもしれない。これが発生した場合、コントローラ１０６は、アクチュエータ２０８を作動させる制御信号を送信してもよい。その結果、アクチュエータ２０８は絶縁遮断器２０６を可動接点２０２に押し当て／これに対して突出させてもよく、それによって可動接点２０２と固定接点２０４を遮断する。絶縁遮断器２０６は、それが作動された後は引き戻らないと想定される。すなわち、絶縁遮断器２０６が可動接点２０２へと押し当てられた後に、絶縁遮断器２０６は可動接点２０２と固定接点２０４の間にとどまり、それによって、可動接点２０２と固定接点２０４が再び相互に連結しないことが確実になると想定される。
【００１９】
絶縁遮断器２０６は、適当であればどのような、実質的に非導電性材料からなっていてもよく、たとえばプラスチック、ガラス、陶器、ゴム、エポキシおよび／または複合高分子材料等でもよい。さらに、絶縁遮断器は、ある場合において、絶縁遮断器２０６が可動接点２０２と固定接点２０４の間で係合したときに、可動接点２０２と固定接点２０４の間の電流の流れを促進しない材料であるかぎり、半導体材料により形成されてもよい。したがって、「非導電性」という用語は、本明細書において使用される場合、電流が可動接点２０２から、絶縁遮断器２０６を通って固定接点２０４へと（またはその逆に）流れず、絶縁遮断器２０６が可動接点２０２と絶縁遮断器２０６の間の有意な電流路を提供できないことを意味する。それゆえ、絶縁遮断器２０６が「非導電性」材料からなるとの記述において、絶縁遮断器２０６が無限の抵抗を有するとは限らない。むしろ、絶縁遮断器２０６は、絶縁遮断器２０６の抵抗が十分に大きく、可動接点２０２と固定接点２０６の間の有意な電流の流れが阻止されるような材料からなっていてもよい。
【００２０】
さらに、絶縁遮断器２０６は、適当であれば、可動接点２０２を固定接点２０４との電気的接触から外すのに十分な、どのような形状、強度および材料であってもよい。したがって、絶縁遮断器２０６の具体的な設計は、それが利用されているリレースイッチの大きさ、形状、種類および動作方法に依存するであろう。具体的には、絶縁遮断器２０６の形状は、リレー内の可動接点２０２の位置、リレー構成部品および／またはさらにその構成部品（たとえば、可動接点２０２）の形状および、絶縁遮断器２０６の材料に依存し得る。したがって、絶縁遮断器２０６に関する大きさ、形状、種類および材料には、それが利用されているリレースイッチの具体的な設計に応じて、多数の適当な組み合わせがあり得ると想定される。留意すべき点として、絶縁手段器２０６は、配置されたとき、コンタクタが相互に電気的に接触しないようにするのに十分な強度と十分な大きさである必要がある。それゆえ、図に描かれた絶縁遮断器２０６の形状と大きさは例にすぎず、限定するものではない。たとえば、図２にはとがった先端を有するように描かれているが、絶縁遮断器２０６は、丸みを帯びた先端（ｂｌｕｎｔ−ｔｉｐ）、平型先端（ｆｌａｔ−ｔｉｐ）または、可動接点２０２を固定接点２０４から遮断するのに適したあらゆるその他の先端を有していてもよい。
【００２１】
アクチュエータ２０８は、作動され、または適切に刺激されたとき、絶縁遮断器２０６に可動接点２０２と固定接点２０４を分離させるのに十分な方法で絶縁遮断器２０６を移動、推進させ、またはその他これに作用するのに適したあらゆるデバイスまたは物質として実施してもよい。具体的には、アクチュエータ２０８は、操作されると、絶縁遮断器２０６に可動接点２０２と相互作用させ、可動接点２０２を固定接点２０４から遠ざけるのに十分な力を発生させ得る。アクチュエータ２０８の動作によって発せられる力は、主として、可動接点２０２と固定接点２０４の間に確立される結合の予想される強度に基づいて、予め決定され得る。一例としての実施形態によれば、アクチュエータ２０８は、可動接点２０２と固定接点２０４の１つまたは複数の表面材料の破壊によって可動接点２０２と固定接点２０４の間に形成され得るアーク放電による溶着結合を克服するように設計されてもよい。もちろん、このような結合の強度は可動接点２０２と固定接点２０４に使用される材料のほかに、このようなアーク放電による溶着を生成するために利用可能な電流（すなわち、リレースイッチの動作電流）にも強く依存するため、アクチュエータ２０８は、このような結合を「破壊する」のに必要なものより大きな力を発するように設計されてもよい。アクチュエータ２０８により発せられる力は、以下のうちの１つまたは複数に応じて調整し、変化させてもよいと想定される。すなわち、可動接点２０２および／または固定接点２０４の物理的特徴（たとえば、大きさ、重量、材料等）、可動接点２０２と固定接点２０４が相互に係合する力、アクチュエータ２０８が動作するリレースイッチの電流定格等である。それゆえ、アクチュエータ２０８は、それが利用されるかもしれないリレースイッチの設計に合わせて、適当であればどのような大きさ、種類、形状であってもよく、また、可動接点２０２と固定接点２０４を分離させるのに十分などのような力を提供するように設計してもよい。
【００２２】
１つの実施形態において、アクチュエータ２０８は火工品（たとえば、火薬等）を収容したコンパートメントであってもよく、火工品は、点火されると爆発力を発生させ、これは絶縁遮断器２０６を、可動接点２０２を固定接点２０４から切断し、それによって電源１０２を負荷１０４から遮断するのに十分な力で可動接点２０２の中へと向かわせるために利用されてもよい。アクチュエータ２０８が火工品を収容したコンパートメントである場合、制御信号は点火デバイスを作動させて、制御信号が点火デバイスに印加されると火工品に点火され、絶縁遮断器２０６に電源１０２を負荷１０４から遮断させると想定される。
【００２３】
他の実施形態において、アクチュエータ２０８は、たとえば、絶縁遮断器２０６に連結され得る圧縮バネ等のデバイスであってもよい。その結果、コントローラ１０６による制御信号に応答して圧縮バネがその圧縮状態から解放されると、それによって生じる力により、絶縁遮断器２０６は可動接点２０２に押し当てられるかもしれず、それゆえ、可動接点２０２が固定接点２０４から遮断される。前述のように、上記の実施形態において、絶縁遮断器２０６が可動接点２０２と固定接点２０４の間にとどまり、それによって確実に可動接点２０２と固定接点２０４は再び連結されないと想定される。
【００２４】
当然のこととして、絶縁遮断器２０６とアクチュエータ２０８の上記の例は例にすぎず、限定するものではない。たとえば、アクチュエータ２０８は、保存されたエネルギーを使って、絶縁遮断器２０６を可動接点２０２に押し当て、それによって可動接点２０２を固定接点２０４から遮断するような、どのような種類のデバイスでもよいと想定される。さらに、絶縁遮断器２０６とアクチュエータ２０８を１つの要素にまとめたものを含めたその他の実施形態が望ましいかもしれない。
【００２５】
図２の実施形態において、コントローラ１０６は、リレースイッチ遮断器２００に印加されるスイッチ信号と、負荷１０４に利用できる電圧を継続的にモニタすることによって、いつアクチュエータ２０８を作動させるかを判断し得る。スイッチ信号がオフの間に負荷１０４に電力を利用できる場合（これは、回路を切断すべき時に、電源１０２が不適切に負荷１０４に電力を供給していることを示す）、コントーラ１０６は、制御信号をアクチュエータ２０８に送信してもよく、これがアクチュエータ２０８を作動させ、絶縁遮断器２０６が電源１０２と負荷１０４を遮断するようにする。
【００２６】
１つの実施形態において、コントローラ１０６は、ある時間だけ待機してから、電力が負荷１０４に利用可能か否かを判断してもよい。このような遅延により、負荷１０４に利用可能であり得る残留電力が消失するかもしれず、これによって、短絡状態の誤検出とアクチュエータ２０８の予期せぬ作動が回避される。一例として、リレースイッチ遮断器２００がソレノイドスイッチからなるような（たとえば、電磁的に制御される電機子スイッチ）状況では、スイッチ電流が電機子の周囲に巻かれたワイヤのコイルに印加され、電源１０２を負荷１０４に選択的に連結するための電機子スイッチの動作を誘導するかもしれない。電機子を移動させるための電磁場を誘導するのに使用されるコイルの誘導特性により、スイッチ信号がオフになると、コイル内の残留電流（および、したがって、電機子スイッチを「拘束する（ｈｏｌｄ  ｉｎ）」ために使用される電磁場）は直ちには消失せず、これによって、スイッチ信号に対する電機子スイッチの応答に遅延が生じ得る。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ１０６がスイッチ応答を補償せずに負荷１０４に関連付けられる電力を判断すると、コントローラ１０６は、スイッチ信号がオフのときに負荷１０４に利用できる電力を誤検出するかもしれず、その結果、アクチュエータ２０８が予期せずに作動する。
【００２７】
他の実施形態において、コントローラ１０６がアクチュエータ２０８を作動させるには、スイッチ信号が第一の閾値（たとえば、１ボルト）より低く、負荷１０４に利用できる電力が第二の閾値（たとえば、２ボルト）より高くなる必要があるかもしれない。これによってもまた、電圧を消失させることにより、電機子２０８が予期せず作動することが確実になくなり得る。
【００２８】
リレースイッチ遮断器２００は、開示されたものに追加される、および／またはそれと異なる構成部品を有していてもよいと想定される。さらに、リレースイッチ遮断器２００は他の構成であってもよいとも想定される。さらに、図１では、機械１００に１つのリレースイッチ遮断器２００が関連付けられているが、複数のリレースイッチ遮断器２００を機械１００に実装してもよいと想定される。たとえば、１つの実施形態において、機械１００は、１つの電源１０２と複数の負荷１０４を有していてもよい。この実施形態では、各負荷１０４が、別々のリレースイッチ遮断器２００を介して電源１０２に連結されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
開示されたシステムと方法は、電源を負荷に選択的に連結するためにリレースイッチングシステムが利用される、どのような機械またはシステムに適用してもよい。開示されたシステムと方法は、リレーの故障によって可動接点と固定接点の間に不測の、制御不能な、そして損傷を与える可能性のある短絡状態が生じ得る、どのような用途においても望ましいかもしれない。
【００３０】
図３は、開示された実施形態およびそれと同等のものと矛盾しない、リレースイッチ遮断器２００を制御するための工程を示すフローチャート３００を示す。図３に描かれているように、この工程は、機械１００の電気システムの始動（ステップ３０２）から始まってもよい。具体的には、リレースイッチ遮断器２００は、それが取り付けられている電気システムの作動に応答してもよい。機械１００の動作周期に応じて、電源１０２と負荷１０４がリレースイッチ遮断器２００を介して選択的に連結されてもよい。
【００３１】
たとえば、１つの実施形態において、機械１００のオペレータは、オペレータインタフェースでの入力信号を介して、コントローラ１０６に対し、機械１００の構成部品（たとえば、照明または加熱素子）を作動させるように命令してもよい。オペレータの入力に応答して、コントローラ１０６は、リレースイッチ遮断器２００に関連付けられ、その構成部品を作動させるために使用されるコイル（図示せず）にスイッチ信号を送信してもよい。コイルに供給されるスイッチ信号の結果として、磁場がコイルに関連付けられた電機子（図示せず）を引き付け得る。可動接点２０２は、機械的に電機子に連結されてもよいと想定される。それゆえ、この引力を使って、可動接点２０２を固定接点２０４に連結してもよい。可動接点２０２を固定接点２０４に連結することにより、電力は電源１０２から、その構成部品に関連付けられていてもよい負荷１０４に流れ得、それゆえ、この構成部品を作動させる。
【００３２】
さらに、オペレータの入力に応答して、コントローラ１０６は、スイッチ信号がオンになったことを示す第一の論理値を設定し、その内部メモリに保存してもよいと想定される。コントローラ１０６はさらに、負荷１０４が電力を受け取っていることを示す第二の論理値を設定し、その内部メモリに保存してもよい。いくつかの実施形態において、第一と第二の論理値は、ロー（すなわち、オフ）の状態とハイ（すなわち、オン）の状態を有していてもよい。ローの状態は、２．５ボルト未満に設定されたＤＣ電圧（たとえば、０ボルトＤＣ）によって代表され得る。ハイの状態は、２．５ボルトより高く設定されたＤＣ電圧（たとえば、５ボルトＤＣ）によって代表され得る。
【００３３】
負荷１０４への電力供給を切断するために（たとえば、オペレータがコントローラ１０６に対して、構成部品をオフにするように命令したとき）、コントローラ１０６はスイッチ信号を切断するかもしれず、その結果、磁場が中断され、可動接点２０２はその弛緩状態に戻る。スイッチ信号をオフにすることに加え、コントローラ１０６は、第一の論理値をその当初の状態に設定して、その内部メモリに保存してもよい。たとえば、スイッチ信号がオフにされているため、コントローラ１０６は、第一の論理値をローの状態に設定し、その内部メモリに保存してもよい。
【００３４】
コントローラ１０６はさらに、負荷１０４に利用できる電力をモニタしてもよい（ステップ３０４）。いくつかの実施形態において、コントローラ１０６は、リレースイッチ遮断器２００の出力またはその付近に配置されたセンサ（図示せず）に問い合わせて、負荷１０４に利用できる電力をモニタしてもよい。電力が負荷１０４に利用できる場合、コントローラ１０６は第二の論理値をハイの状態に設定し、その内部メモリに保存してもよい。電力が負荷１０４に利用できない場合、コントローラ１０６は第二の論理値をローの状態に設定して、その内部メモリに保存してもよい。コントローラ１０６はまた、リレースイッチ遮断器２００に関連付けられたスイッチ信号をモニタしてもよい（ステップ３０６）。前述のように、スイッチ信号がオンであると、これはリレースイッチ遮断器２００がオンであるべきであることを示しており（すなわち、電源１０２を負荷１０４に電気的に連結する）、コントローラ１０６は第一の論理値をハイの状態に設定し、その内部メモリに保存してもよい。スイッチ信号がオフであると、これはリレーデバイスが電力を負荷１０４に供給するように動作しているべきではないことを示しており、コントローラ１０６は第一の論理値をローの状態に設定し、その内部メモリに保存してもよい。
【００３５】
コントローラ１０６はその後、負荷１０４に利用できるモニタされた電力を、モニタされたスイッチ信号の状態と比較し（ステップ３０８）、リレースイッチ遮断器２００の短絡回路故障を検出してもよい。説明したように、リレースイッチ遮断器２００が「オフ」の状態に設定され（すなわち、可動接点２０２を固定接点２０４から切断して、それによって負荷１０４への電力の流れを禁止するべきである）、しかし有意な量の電力が負荷１０４に利用できると、短絡回路故障が特定される。１つの実施形態において、コントローラ１０６は、第一の論理値（スイッチ信号の状態を示す）を第二の論理値（負荷１０４に利用できる電力を示す）と比較してもよい。第一の論理値がローの状態であり（スイッチ信号がオフにされたことを示す）、かつ第二の論理値がハイの状態である（電力が負荷１０４に利用できることを示す）場合、コントローラ１０６は制御信号をアクチュエータ２０８に供給してもよい（ステップ３１０）。
【００３６】
コントローラ１０６が確かにアクチュエータ２０８に制御信号を供給すると、アクチュエータ２０８は作動され、それによって絶縁遮断器２０６は電源１０２と負荷１０４を遮断する。図２の実施形態において、アクチュエータ２０８を作動させると、その結果、絶縁遮断器２０６が可動接点２０２に押し当てられ、それゆえ、可動接点２０２を固定接点２０４から切断し、電源１０２と負荷１０４の電気的連結を破壊する。リレースイッチ遮断器２００は、それ自体のコントローラを有していてもよいと想定される。この実施形態において、リレースイッチ遮断器２００に位置付けられるコントローラは、コントローラ１０６と協働するか、あるいはそれ自体のリレースイッチ遮断器２００に関連づけられた上記のコントローラ１０６の機能を実行してもよい。
【００３７】
本発明の特定の実施形態は、リレースイッチ遮断器２００の状態の指標を提供するステップ（ステップ３１２）を含んでいてもよい。１つの実施形態によれば、リレースイッチ遮断器２００は、機械１００の電子制御モジュール（ＥＣＭ）に状態指示信号を供給してもよい。状態指示信号がリレースイッチ遮断器２００の問題を示していると（たとえば、アクチュエータ２０８がアクティベートされ、リレースイッチ遮断器２００を交換する必要があることを示す場合等）、ＥＣＭは、機械のオペレータコンソール上のアラームをトリガするかもしれない。あるいは、またはこれに加えて、機械１００のオペレータに対して、オペレータコンソール上に位置付けられた聴覚的、視覚的または聴覚／視覚複合的なアラームを介して、アラームを直接提供することも想定される。当然のこととして、フローチャート３００のステップは、適当であればどのような方法でも、たとえば、連続的、周期的、個々に繰り返し等で実行してよい。
【００３８】
当業者にとって明らかであるように、開示されたシステムと方法には、各種の改変と改良を加えることができる。開示されたシステムと方法の仕様と実践を考えることにより、その他の実施形態が当業者にとって明らかとなろう。仕様と例は例にすぎず、実際の範囲は以下の特許請求の範囲によって示されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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