(57)【要約】  ＩＴ配電システム（ＥＤＳ）（２）用の保護システム（１）は、フローティングリファレンス導体（３）と、アクティブ導体（５）およびニュートラル導体（６）の形態をした２つの導体を有する。このシステム（１）は、システム（１）の上流であるＭＥＮ電源（１０）に電気的に接続する２つの入力端子（７、８）を具えている。２つの出力端子（１１、１２）は、それぞれの導体（５、６）を介して金属製の筐体（１６）を有する縦型冷蔵庫のディスプレイ（１５）のコンプレッサ（図示せず）用の電気モータ（１４）の形態をした電気負荷に電気的に接続される。モータ（１４）は、システム（１）の下流である。ＭＣＢ（１７）の形態をした保護デバイスは、端子（７、８）をそれぞれの端子（１１、１２）に電気的に接続し、電源（１０）からモータ（１４）への電力供給を可能にする。ＭＣＢ（１７）は、それぞれの出力端子（１１、１２）から端子（７、８）の少なくとも一方を選択的に電気的に切断すべく、ポート（１８）で故障信号に反応し、電力供給を阻止する。センチネルユニット（１９）は、導体（３）内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に、ポート（１８）で故障信号を選択的に生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローティングリファレンス導体と少なくとも２つの導体とを有するＩＴ配電システム用の保護システムにおいて、当該保護システムが：
保護システムの上流である電源に電気的に接続する少なくとも２つの入力端子と；
各導体を介して、前記保護システムの下流である負荷に電気的に接続する少なくとも２つの出力端子と；
前記電源から前記負荷への電力供給を可能にすべく、前記入力端子の１以上をそれぞれの出力端子に電気的に接続する保護デバイスであって、前記入力端子の少なくとも１つをそれぞれの前記出力端子から選択的に電気的に切断する故障信号に反応して、前記電力供給を防ぐ保護デバイスと；
前記リファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に、前記故障信号を選択的に生成するセンチネルユニットとを具えることを特徴とする保護システム。
【請求項２】
請求項１に記載の保護システムにおいて、前記端子と、前記保護デバイスとを収容するハウジングを具えることを特徴とする保護システム、
【請求項３】
請求項２に記載の保護システムにおいて、前記ハウジングが、前記保護デバイスを完全に収容することを特徴とする保護システム。
【請求項４】
請求項２に記載の保護システムにおいて、前記ハウジングが、前記センチネルユニットを収容することを特徴とする保護システム。
【請求項５】
請求項２に記載の保護システムにおいて、前記センチネルユニットが、前記ハウジングの外側にあることを特徴とする保護システム。
【請求項６】
請求項１に記載の保護システムにおいて、前記センチネルユニットが、前記リファレンス導体内の電流を制限することを特徴とする保護システム。
【請求項７】
請求項６に記載の保護システムにおいて、前記センチネルユニットが、前記リファレンス導体内の電流を前記既定の電流閾値よりも低く制限することを特徴とする保護システム。
【請求項８】
請求項６に記載の保護システムにおいて、前記既定の電流閾値が、約１０ｍＡ未満であることを特徴とする保護システム。
【請求項９】
請求項６に記載の保護システムにおいて、前記既定の電流閾値が、約８ｍＡ未満であることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載の保護システムにおいて、前記センチネルユニットが、前記保護デバイスの下流の前記ＩＴ配電システムから電力を取り出すことを特徴とする保護システム。
【請求項１１】
電気保護デバイスを介して電源から負荷に電力を供給する、フローティングリファレンス導体と少なくとも２つの導体を有するＩＴ配電システム用のセンチネルユニットにおいて：前記保護デバイスは、故障信号に反応して前記負荷を前記電源から電気的に絶縁し；前記センチネルユニットは、前記リファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に、前記故障信号を選択的に生成することを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセンチネルユニットにおいて、前記既定の電流閾値が、約１０ｍＡ未満であることを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１３】
請求項１１に記載のセンチネルユニットにおいて、前記既定の電流閾値が、約５ｍＡ未満であることを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１４】
請求項１１に記載のセンチネルユニットにおいて、前記リファレンス導体内の電流を制限するリミッタ回路を具えることを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１５】
請求項１４に記載のセンチネルユニットにおいて、前記リミッタ回路が、前記リファレンス導体内の電流を前記既定の電流閾値に制限することを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１６】
請求項１１に記載のセンチネルユニットにおいて、前記リファレンス導体内の電流が前記既定の電流閾値よりも大きい場合、および前記リファレンス導体内の電圧が既定の電圧閾値よりも大きい場合に、前記故障信号を選択的に生成することを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１７】
請求項１６に記載のセンチネルユニットにおいて、前記既定の電圧閾値が、約４０ボルト未満であることを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１８】
請求項１６に記載のセンチネルユニットにおいて、前記既定の電圧閾値が、約３５ボルト未満であることを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項１９】
請求項１６に記載のセンチネルユニットにおいて、前記既定の電圧閾値が、約３０ボルト未満であることを特徴とするセンチネルユニット。
【請求項２０】
請求項１６に記載のセンチネルユニットにおいて、前記既定の電圧閾値が、接触電位未満であることを特徴とするセンチネルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は保護システムに関し、特に、フローティングリファレンス導体を有するＩＴ配電システム用の保護システムに関するものである。
【０００２】
本発明の実施形態は特に、フローティングリファレンス導体と、電源から電力を供給するための少なくとも２つの導体とを有するＩＴ配電システム用の保護システムとして開発されており、その用途について本書に記載されている。しかしながら、本発明はこのような分野での利用に限定されず、幅広い状況で利用可能であることを理解されたい。
【背景技術】
【０００３】
本書における背景技術の詳解は、このような技術は既知である、あるいはこの分野における共通の一般知識の一部を構成するということを容認したとみなすべきではない。
【０００４】
電気エネルギが家庭の設備や工業設備に分配されてきた１００年以上の間、継続的に発展し、安全性の改善がされてきた。最初に、配電システム（ＥＤＳ）によって生じた主な安全上の問題は出火であった。配電システムが発達して分配電圧も増加するにつれて、特にＡＣ電圧が使用された場合の感電死や電気ショックの危険性が別の主な懸念となった。
【０００５】
全ての工業国における配電システム、特に低電圧（ＬＶ）ネットワークや家庭設備では、安全上の理由から接地がされている。このような「接地をする」目的は、電気ショックや感電死に対処する分配システムの一部として電気保護デバイスを使用できるようにすることである。この電気保護デバイスは「電気的な保護」を提供しており、これは、ＬＶネットワークにおいて２つの主な機能：
・帯電している導体と直接または間接的に接触する人への感電死または深刻な電気ショックの防止
・分配システムによって電力が供給されている機器の電気前縁性が破損した後の、電気機器への損傷、および起こりうる発火の防止
を実施するために必要とされる。
【０００６】
上記のように、様々な接地システムが前世紀にわたって開発されてきた。国際的に認識されている接地系統の主な３種類が以下のものである。
・ＴＴ系統。Ｔは１点を大地に直接接続することを示している。すなわち、「接地−接地」系統である。
・ＴＮ系統。Ｔは１点を大地に直接接続することを示し、Ｎは中性線を示している。すなわち、「接地−中性線」系統である。
・ＩＴ系統。Ｔは１点を大地に直接接続することを示し、Ｉは全ての帯電部分が大地から絶縁していることを示している。すなわち、「地面から絶縁した」系統である。
【０００７】
接地接続を有するこれらの電力供給システムの更に詳しい記載は、２００５  ＳｔａｎｄａｒｄのＩＥＣ６０３６４−１に見ることができる。
【０００８】
本明細書では、用語「ＩＴ系統」または「ＩＴネットワーク」は区別なく使用されており、文脈が明らかに相容れないものを示すことが起きない限り、配電システムのための接地法、または接地法を用いる配電システムを意味する。本書において情報技術システムまたはネットワークを説明する場合、略語「ＩＴ＆Ｔ系統」または「ＩＴ＆Ｔネットワーク」を使用する。
【０００９】
多くの工業国では、ＴＮ系統が広く使用されている。接地経路または露出導体部分は、配電中性線に接続することで補完される。これは、複数の接地されたニュートラルシステム、またはさらに一般的にはＭＥＮシステムと称される。このシステムは、接地経路の抵抗を向上させる、すなわち低減させるために供給公共施設の中性線を利用する。電気設備に備えられた接地棒が配電盤装置で公共施設の中性線に接続され、公共施設の中性線はさらに、変電用変圧器への経路に沿って一定間隔で大地に接続される。ＴＮ系統では、設備の接地の完全性は、接地棒の接続の信頼性に依存している。
【００１０】
ＴＮ系統における絶縁異常は短回路故障となるため、この異常は予め導入される保護デバイスによって除去されるべきである。一般的に使用される保護デバイスは、残留電流装置（ＲＣＤ）である。
【００１１】
ＴＮ系統における人および機器の安全性保護への最近の手法は、電源（供給公共施設）と負荷（家庭設備）の間に低抵抗の接地接続を使用するものだが、分配システムおよび設備の異なる位置における頻繁な接地抵抗の大きなばらつきは、人や機器への保護のレベルを変動させる。幾つかの場合では、接地棒が乾燥した砂地または砂岩内にあるような場合に、接地の大部分の質量が本質的に高い抵抗を有し、本質的且つ不要にも接地抵抗を増加させてしまう。
【００１２】
ＴＮ（またはＭＥＮ）ネットワークは、生成源から消費地点に電力を送達するための安価で信頼性の高い機構であると多くの場合は考えられている。しかしながら、これらのネットワークにリスクがないわけではない。例えば、オーストラリアのような比較的に人口が低い場所でさえ、毎年電気への接触で数十人が死亡している。このようなネットワークによる爆発のリスクがあるため、爆発性または他の揮発性の材料が関わる特定の軍隊や採鉱設備ではＴＮ系統が禁止されている場合もある。ＴＮネットワークはさらに、異常が起きた場合に非常に高い故障電流を有するため、引火による破損または他の熱による損傷が生じやすい。環境面では、ＴＮネットワークは、主に生成される調波が原因で、他のネットワークよりも電気ノイズを生成してしまう。一般に第３調波が最も問題であり、弱めるか除去するには非常に高価であると分かっている。ＴＮネットワークによるオーストラリアの経験に基づく根拠は、電気関係の故障が、
・建造物の火災全体の１０％
・電気ショックによる入院の１０００件
・電化製品の破損または故障の１０，０００件
の要因であると示している。
【００１３】
ＴＮ系統には、最も一般的な２種類の故障がある。双方の種類の故障も、アクティブ導体と大地の間の電流路が故障する「接地故障」である。これらの２種類は、以下のものである。
・故障経路の電気インピーダンスが低く、結果として非常に高い故障電流が生じる単回路故障。このように高い故障電流は、過電流保護を素早く作動させ、起こりうる火災発生や著しい機器への損傷を限定すべきである。
・故障経路の電気インピーダンスが高く、故障電流が比較的低い、高インピーダンス故障。このように低い電流は、導入されている過電流保護の引き外しレベルよりも低く、検出されずに長期間続くことがあり、最終的にアークや熱による損傷のリスクが非常に高まる。
【００１４】
後者の高インピーダンス故障は、故障電流は低いにも関わらず、機器を損傷する可能性という点では最も危険な種類である。
【００１５】
電気ショックや感電死を引き起こす故障の種類の大半が、アクティブ導体と大地の間の故障経路を含む「接地故障」であるため、部分的な解決法の１つはＩＴ系統を利用することである。このようなシステムは、一般用語では、非接地システム、あるいは、例えばオーストラリアおよびニュージーランド基準ＡＳ／ＮＺＳ３０００：２００７−７．４．１．のような電気的分離を有するシステムと称される。ＩＴ系統は、「接地故障」によって起こる電気ショックや感電死を防止しうる手段として、国際およびオーストラリア基準によって認められている。
【００１６】
ＩＴ系統は、設備から接地線を除去することで危険な電気ショックを防ぐため、「非接地」システムとして知られている。他の一般的な名称は、フローティングシステムまたは絶縁システムを含む。「非接地」システムは電源と負荷の間の接地を除去するため、故障電流の閉回路がなく、電気ショックの電流であろうと故障した過電流であろうと、供給源へと戻る。接地がない場合には、「接地」経路が大地の質量の大部分と金属ケーシングの間の静電容量経路を通るのみのため、故障電流は非常に低い。これは非常に高いインピーダンス経路をもたらすため、故障電流が非常に低くなる。この故障電流のレベルは通常、電気ショックまたは加熱や引火のリスクがない程度に低い。
【００１７】
２０世紀前半には、非接地システムを利用して非常に供給の信頼性が高いという利益を得ていた。この信頼性は、より確実に故障に対応する能力に起因している。例えば、分配ネットワークの一部分における１つの故障では、過電流保護デバイスを動作させる故障電流がないため、残りのネットワークの電源を落とす必要がない。さらに最近では、ＩＴ系統は分配にはあまり用いられず、供給の信頼性が不可欠な設備に多く利用されている。このような設備の例は、アルミの製錬工場や半導体製造工場、病院の手術室および特定の商業ビルといった産業施設を含む。
【００１８】
非接地またはフローティングシステムは、ＴＮまたはＴＴ系統を有する分配ネットワークから供給されるにも関わらず、設備に使用することができる。しかしながら、ネットワークや設備は、接地線がない絶縁変圧器によって互いに絶縁している必要がある。低電圧絶縁変圧器は漏電保護装置（ＬＰＤ）とも称され、手術室のＲＣＤを保護したり、医療用の配線に関係するオーストラリアおよびニュージランド基準ＡＳ／ＮＺＳ３００３：２００３に概説された分野に好ましい方法である。
【００１９】
ＩＴ系統には多くの欠点がある。例えば、大地への高インピーダンス経路を作る第１の故障が起きた場合、この第１の故障は過電流状態がないため検出されずに長時間存在することがある。次いで、第１の故障が解決されずに残った結果として起こりうる、大地への短回路を作る第２の故障が起きた場合、ＴＴおよびＴＮ系統に起こるのと同等の接触電位の問題に加えて、高い故障電流が起こるであろう。このため、国際基準ＩＥＣ６０３６４−４−４１は、ＩＴ系統に第１の故障の有無を視覚的に表す絶縁体モニタを備えるよう要求している。
【００２０】
国際およびオーストラリア基準は更に、故障した場合に自動的に切断する追加の保護作用がない限り、ＩＴ系統の利用を絶縁変圧器／発電機毎にクラス１の装置の１つの項目のみに限定している。このような追加の保護作用はＲＣＤを含む。しかしながら、他のものの中でも、定期的な引外し検査を信頼してその動作を確認しているため、ＲＣＤにも欠点がある。ＵＫおよびＵＳＡにおけるＲＣＤの幾つかの調査は、ＲＣＤの最大１０％が検査時に動作状態になかったこを明らかにしている。さらに、ＲＣＤは発生するであろう残留電流を伝達する電気路を有していること当てにしている。接地経路がない場合には、ＲＣＤは動作させる残留電流を全く有していない。接地接続が設けられていない用途、あるいは容易に利用できない、工場や一時的な位置にある発電機およびインバータのような移動式の発電装置については、ＲＣＤの利用は人や装置にリスクを残しうる。さらに、ＲＣＤはＤＣ残留電流を検出することはできない。
【００２１】
ＲＣＤが正確に導入されて動作しており、動作が成功するための全ての必須条件が有効である場合でさえも、入手可能な市販の製品は動作が通常は遅く、故障が起きて絶縁する前に多くの故障電流を流してしまう。このような電流の容量および期間の双方が、故障を起こしている、あるいは故障と接触している人への感電死や電気的損傷のリスクを非常に増加させる。
【００２２】
上記のＲＣＤの限界のため、設備にＩＴ系統が使用されている場合、ＲＣＤが必要な保護作用を提供できるように修正する必要がある。実質的に、これによって設備がＩＴ系統からＴＮ系統に変換される。信頼性の利点の一部はこの変換後にも得られるが、人やＩＴ系統を有する装置を保護する安全性の機能を改善する目的は無効となる。
【００２３】
電圧検出安全デバイス（ＥＬＣＢ）のような他の保護回路も、ＴＴ  ＥＤＳに使用される。これらのデバイスは、主にＴＴ  ＥＤＳ用に設計されており、正確な動作には接地経路が必要である。従って、例えば、接地電極を有する家庭用設備に具えられる場合、このデバイスは接地電極を介して接地される負荷回路の一部であった。ある管轄区域では、この負荷回路は第１の接地電極から約２メートル離れて接地され、ＥＬＣＢ自体に直接接続された第２の接地電極を有することも必要とされる。例えば、オーストラリア基準ＡＳ３０００−１９８１を参照する。この配線構成は、隣家など近くの負荷回路の電気的異常に反応する、ＥＬＣＢのスプリアス引き外しを直す部分的な解決法であった。他のスプリアス引き外し状況は、電力サージまたは近くの落雷を含んでいた。他のＥＬＣＢの限界は以下のものを含む。
・接地電極への接地線を通過しない故障は検出されない。
・１つの建造物は、故障保護作用を独立して複数の負荷回路に容易に分けられない。
・接地システムに接続された基礎構造によって伝達される外部電圧による誤トリガに影響を受けやすい。このような基礎構造の例は金属製パイプである。
【００２４】
更に近年の、上述した欠点に対処する試みでは、ＲＣＤは徐々にＥＬＣＢに置き替えられている。ＲＣＤは故障電流で動作し、優れた技術と見なされているが、同様に、上述したように、不完全な保護作用を与え、さらにスプリアス引き外しを受けやすい。
【発明の概要】
【００２５】
本発明の目的は、先行技術の欠点の少なくとも１つを克服するか改善する、あるいは有用な代替物を提供することである。
【００２６】
本発明の第１の態様によると、フローティングリファレンス導体と少なくとも２つの導体とを有するＩＴ配電システム用の保護システムを提供しており、この保護システムは、
保護システムの上流である電源と電気的に接続する少なくとも２つの入力端子と；
各導体を介して、保護システムの下流である負荷に電気的に接続する少なくとも２つの出力端子と；
入力端子の１以上を各出力端子に電気的に接続して電源から負荷への電力供給を可能にする保護デバイスであって、各出力端子から入力端子の少なくとも１つを選択的に電気的に切断して電力供給を阻止する故障信号に反応する保護デバイスと；
リファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に、故障信号を選択的に生成するセンチネルユニットとを具える。
【００２７】
一実施形態では、保護システムは、端子と保護デバイスを収容するハウジングを具えている。
【００２８】
一実施形態では、ハウジングは、保護デバイスを完全に収容する。
【００２９】
一実施形態では、ハウジングは、センチネルユニットを収容する。
【００３０】
一実施形態では、センチネルユニットは、ハウジングの外部である。
【００３１】
一実施形態では、センチネルユニットは、リファレンス導体内の電流を制限する。
【００３２】
一実施形態では、センチネルユニットは、リファレンス導体内の電流を既定の電流閾値より低く制限する。
【００３３】
一実施形態では、既定の電流閾値は約１０ｍＡ未満である。
【００３４】
一実施形態では、既定の電流閾値は約８ｍＡ未満である。
【００３５】
一実施形態では、センチネルユニットは、保護デバイスのＩＴ配電システムの下流から電力を取り出す。
【００３６】
本発明の第２の態様によると、電気保護デバイスを介して電源から負荷に電力を供給すべく、フローティングリファレンス導体と少なくとも２つの導体とを有するＩＴ配電システム用のセンチネルユニットが提供されており、この保護デバイスは、故障信号に反応して電源から負荷を電気的に絶縁し、センチネルユニットはリファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に、故障信号を選択的に生成する。
【００３７】
一実施形態では、既定の電流閾値は約１０ｍＡ未満である。
【００３８】
一実施形態では、既定の電流閾値は約５ｍＡ未満である。
【００３９】
一実施形態では、センチネルユニットは、リファレンス導体内の電流を制限するリミッタ回路を具えている。
【００４０】
一実施形態では、リミッタ回路は、リファレンス導体内の電流を既定の電流閾値よりも低く制限する。
【００４１】
一実施形態では、センチネルユニットは、リファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合、およびリファレンス導体内の電圧が既定の電圧閾値よりも大きい場合に、故障信号を選択的に生成する。
【００４２】
一実施形態では、既定の電圧閾値は約４０ボルト未満である。
【００４３】
一実施形態では、既定の電圧閾値は約３５ボルト未満である。
【００４４】
一実施形態では、既定の電圧閾値は約３０ボルト未満である。
【００４５】
一実施形態では、既定の電圧閾値は接触電位未満である。
【００４６】
本発明の第３の態様によると、フローティングリファレンス導体と少なくとも２つの導体とを有するＩＴ配電システムを保護する方法が提供されており、当該方法は：
少なくとも２つの入力端子を電源に電気的に接続するステップと；
各導体を介して、少なくとも２つの出力端子を負荷に電気的に接続するステップと；
保護デバイスによって入力端子の１以上を各出力端子に電気的に接続し、電源から負荷への電力供給を可能にする方法であって、保護デバイスは各出力端子から入力端子の少なくとも１つを選択的に電気的に切断して電力供給を阻止する故障信号に反応するステップと；
リファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に、センチネルユニットで故障信号を選択的に生成するステップとを含む。
【００４７】
本発明の第４の態様によると、電気保護デバイスを介して電源から負荷に電力を供給すべく、フローティングリファレンス導体と少なくとも２つの導体とを有するＩＴ配電システムをモニタする方法が提供されており、保護デバイスは電源から負荷を電気的に絶縁する故障信号に反応し、この方法は、リファレンス導体内の電流が既定の電流閾値よりも大きい場合に故障信号を選択的に生成するステップを含む。
【００４８】
本明細書を通して、「一実施形態」、「幾つかの実施形態」または「実施形態」については、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造または性質が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。従って、本明細書を通して様々な箇所にある「一実施形態では」、「幾つかの実施形態では」または「実施形態では」という表現の体裁は、全てが同一の実施形態を意味している必要はないが、そうであってもよい。さらに、本開示から当該技術分野における当業者には明らかであるように、特定の特徴、構造又は性質は適切な方法で１以上の実施形態と組み合わせることができる。
【００４９】
本書で用いるように、特に明記されない限り、共通の物体を示す順序の形容詞「第１の」、「第２の」、「第３の」等の使用は、単に同様の物体の異なる具体例を意味することを示しており、記載された物体が規定の順序、時間的、空間的の何れか、序列、あるいは他の方法でなくてはならないことを含意することを意図するものではない。
【００５０】
以下の特許請求の範囲および本書の記載では、具えている、構成されている、または具えるという表現の１つは、少なくとも以下の要素／特徴を含むが、他は排除しないことを意味する制限のない表現である。従って、特許請求の範囲で使用される場合、具えているという表現は、その後に列挙される手段、要素またはステップに限定すると解釈すべきではない。例えば、ＡとＢとを具えるデバイスという表現の範囲は、要素ＡとＢのみを具えるデバイスに限定すべきではない。本書に記載するように、具えている、具えるという表現の１つもまた、少なくとも以下の要素／特徴を含むが、他は排除しないことを意味する制限のない表現である。従って、含んでいる、とは具えていると同義であって、具えていることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本発明の好適な実施形態は、単に例示として添付の図面を参照して記載されている。
【図１】図１は、本発明の実施形態による保護システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施形態による保護システムの概略図である。
【図３】図３は、図２におけるＭＣＢの選択された構成要素とセンチネルユニットの断面の概略図である。
【図４】図４は、ユニット内のサブ回路を示す、図２のセンチネルユニットの拡大概略図である。
【図５】図５は、並列に配置された２つの独立して保護された負荷回路を具え、その双方が１つの共通した絶縁変圧器によって電源に接続されている配電システムの概略図である。
【図６】図６は、並列に配置された２つの独立して保護された負荷回路を具え、その双方が各絶縁変圧器によって電源に接続されている配電システムの概略図である。
【図７】図７は、並列に配置された２つの独立して保護された負荷回路を具え、その双方が１つの共通した絶縁変圧器によって電源に接続されている配電システムの概略図であって、負荷回路の１つは２つのネストされたサブ回路を具えている。
【図８】図８は、２つの独立する別個に保護されたＩＴ  ＥＤＳに電源から電力を供給するための、第１のＩＴ  ＥＤＳを具える配電システムの概略図である。
【図９】図９（ａ）は、電源、ＥＤＳおよび負荷の一例の概略図である。図９（ｂ）は、電源、ＥＤＳおよび負荷の他の例の概略図である。図９（ｃ）は、電源、ＥＤＳおよび負荷の更なる例の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の好適な実施形態の１つにおけるセンチネルユニット内の電子部品の詳しい概略図である。
【図１１】図１１は、図１０の回路に含まれるマイクロプロセッサの動作概要を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、プログラム可能なビル管理システムで利用される実施形態の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態と２つの先行技術デバイスの特性の比較表である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１を参照すると、ＩＴ配電システム（ＥＤＳ）２用の保護システム１が図示されている。ＥＤＳ２は、フローティングリファレンス導体３と、アクティブ導体５およびニュートラル導体６の形態をした２つの導体とを有している。システム１は２つの入力端子７および８を具え、システム１の上流であるＭＥＮ電源１０と電気的に接続している。２つの出力端子１１および１２は、各導体５および６を介して、金属筐体１６を有する縦型冷蔵庫のディスプレイ１５のコンプレッサ（図示せず）用電気モータ１４の形態をした電気負荷に電気的に接続されている。モータ１４は、システム１の下流であると理解されたい。ＭＣＢ１７の形態をした保護デバイスは、端子７および８をそれぞれの端子１１および１２に電気的に接続し、電源１０からモータ１４への電力供給を可能にする。ＭＣＢ１７はポート１８で故障信号に反応し、端子７および８の少なくとも一方をそれぞれの出力端子１１および１２から選択的に電気的に切断して、電力供給を阻止する。センチネルユニット１９は、既定の電流閾値よりも大きい導体３における電流に反応して、ポート１８で故障信号を選択的に生成する。
【００５３】
電源１０は、アクティブ導体２３とニュートラル導体２４を有するＭＥＮ配電システム（ＥＤＳ）２２を介して分配される、電気エネルギおよび電力を生成する単相の５０Ｈｚ、２４０ＶＡＣ電源である。明確にするため、接地接続は省略されているが、任意のＭＥＮシステムに本来含まれるものと理解されたい。導体２３および２４にそれぞれ接続する入力端子２７および２８と、システム１の端子７および８にそれぞれ接続する出力端子２９および３０とを有する、アースがない絶縁変圧器２６が使用されている。
【００５４】
他の実施形態では、電源１０は、異なる供給周波数で異なる供給電圧を供給する。約５０ＶＡＣ乃至２６０ＶＡＣの範囲で、１０Ｈｚ乃至４００Ｈｚの範囲の周波数を有する供給電圧は、ユニット１９によって適応される。この範囲外の電圧を使用する他の実施形態では、その電圧用に最適化された異なるセンチネルユニットが利用される。
【００５５】
当業者は、ＥＤＳ２２は、他の実施形態ではＭＥＮシステム以外であるということを理解するであろう。他の例とは、ＩＴ  ＥＤＳ、またはＴＴ  ＥＤＳを含む。ＭＥＮシステム以外が使用される場合は、変圧器２６は省略される。
【００５６】
本発明の実施形態はさらに、多相の配電システム、および異なる供給電圧を用いる配電システムにも適用できることを理解されたい。さらに、本発明の実施形態は、広い範囲の電流負荷および用途に適用できる。本実施形態は６Ａｍｐ乃至６３Ａｍｐの２４０ＶＡＣ負荷に特に適用するよう開発されているが、他の実施形態では他の負荷に対して設計される。
【００５７】
本発明の実施形態は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ以外の供給周波数での使用に適していることも分かっている。例えば、実施形態は、船舶や航空機の用途に用いられるような４００Ｈｚの配電システムに適合している。
【００５８】
ユニット１９は、導体３に直接接続されたセンサポート３６と、それぞれ導体５および６に直接接続されたアクティブポート３７と中性ポート３８とを具えている。ユニット１９は、ポート３６と３８の間の電圧、すなわちリファレンス導体３とニュートラル導体６の間の電圧を監視する。導体３の電流フローが規定の閾値よりも大きいほど電圧が十分な場合、ユニット１９はポート１８で故障信号を生成し、端子７および８から端子１１および１２を絶縁させるようＭＣＢ１７を引き外す。すなわち、一旦ＭＣＢ１７を引き外すと、負荷１４は電源１０による電源供給から切断または絶縁される。
【００５９】
ＭＣＢ１７およびユニット１９は通常、他の電気保護回路および設備で使用する測定またはモニタシステムと共に、スイッチボックスに装着且つ設置されるＤＩＮレールである。ＭＣＢ１７の下流、すなわち導体３、５および６は、設備における負荷回路用に保護されたＩＴ配電システムを規定している。これらの導体は束ねられて、設備とほぼ同じ広さに広げられる。これらの導体は、設備内の電源出力と関連する端子に電気的に接続される。この実施形態では、３つのピン出力（図示せず）が使用されており、導体５および６は出力のアクティブ端子および中性端子に通常の接続をしているが、導体３は従来は接地に使用される残りの端子に接続される。モータ１４のような電気負荷は、導線４０を介して出力と電気的に接続される。図１に示すように、導体３は金属筐体１６と電気的に接続される。１つの負荷および負荷回路のみがＭＣＢ１７の下流に図示されているが、他の実施形態では複数の負荷および負荷回路が含まれることを理解されたい。１つまたは複数の絶縁負荷は、一般に導体３に接続される金属製ハウジング、筐体または他の要素を有する。アクティブ導体５およびニュートラル導体６にのみ接続され、導体３と接続されない二重絶縁負荷については、以下で更に詳しく記載するように、システム１が電気的損傷を予防している。
【００６０】
システム１は、端子７および８およびＭＣＢ１７を収容する、図１に破線で概略的に図示されたハウジング４５に装着されるＤＩＮレールを具えている。より具体的には、ハウジング４５は、ＭＣＢ１７およびユニット１９を完全に収容する。しかしながら、他の実施形態では、ユニット１９はハウジング４５の外側に設置される。
【００６１】
この実施形態では、この設備は販売店の中にあって、筐体１６は販売店で販売する冷凍品を陳列するのに用いられる。通常に使用するため、冷凍品が筐体から取り出されたり配置される、清掃を行う、およびそのようなことをするとき、消費者と販売店のスタッフの双方によって筐体１６は物理的に係合される。従って、筐体１６が危険または不要な電圧に曝されていないことを確実にすることは全ての安全性にとって重要であり、この機能はシステム１によって提供される。例えば、モータ１４は、絶縁した巻き線を有する。しかしながら、この絶縁体は徐々に破損し、筐体１６または冷蔵庫のディスプレイ１５の他の部分に位置する巻き線または電圧の間を最終的にショートさせてしまうことがある。筐体１６は導体３に接続されているため、筐体の電圧、例えば、冷蔵庫のディスプレイ１５の故障しているが「帯電している」表面に身体の一部で接触し、身体の他の部分で筐体１６に同時に人が接触することで筐体に印加される電圧が、その導体にも起こる。ユニット１９は、導体３に発生する電圧と電流をモニタする。この実施形態では、既定の電流閾値は約５ｍＡであり、この閾値に達するとすぐにモータ１４は電源１０から絶縁される。この低い電流閾値を利用することで故障を絶縁することが可能となり、人が負傷するリスクが低減する。
【００６２】
他の実施形態では、他の既定の電流閾値が利用される。しかしながら、閾値は３０ｍＡ未満が好ましく、１０ｍＡ未満がさらに好ましい。別の特定の実施形態では、約８ｍＡの既定の電流閾値が利用されるが、他の特定の実施形態では、既定の電流閾値は約４．５ｍＡである。他の実施形態では、更に低い閾値が利用される。しかしながら、例えば延長導線など、ＥＤＳ２に容量性要素を含む家庭での導入については、ユニット１９の誤トリガを低減する余裕を設けるために規定の電流制限を少なくとも約４ｍＡにすべきということが分かっている。
【００６３】
システム１は、ＭＣＢ１７の故障部下流を素早く識別して絶縁するよう構成されている。図１の実施形態では、システム１は、導体に約５ｍＡの電流フローを生じさせる、導体３における故障電圧が発生して１０ｍｓ以内に、端子７および８から端子１１および１２を絶縁することができる。従って、故障が起こった場合に、電気的損傷を起こしうる電流を低く制限するだけでなく、この電流が非常に短時間しか流れないようにする。
【００６４】
実際には、この電流は危害を与えうる電流であるため、導体３を流れることができる電流は故障電流である。本実施形態では、この電流は、非常に小さくて短時間しか流れず、モータ１４によって取り出される負荷電流よりも非常に小さく、それに依存していない。これは、通常は非常に大きい、すなわち最大負荷電流よりも必然的に大きく、制御が更に難しく、人にとってさらに危険である従来の故障電流とは異なる。
【００６５】
規定の閾値に達した導体３における電流を検出することに加えて、ユニット１９はその電流を規定の閾値に制限する。すなわち、故障が検出され、ＭＣＢ１７が電源１０からシステム１の回路の下流を絶縁するよう動作している間、故障電流は約８ｍＡを超えないように抑制される。これは、筐体１６と任意の「帯電している」表面に同時に接触した人が電気的損傷を受けるのを防ぐのに十分であるべきである。
【００６６】
システム１の下流、すなわちＥＤＳ２は、純ＩＴ  ＥＤＳであるということは、当業者にとって自明である。ＥＤＳ２を保護するためにシステム１を使用すると、先行技術のＥＤＳの必要性を取り除いてＭＥＮシステムに転換される。これは、設備に必要な配線を単純化させる。さらに、優れた接地接続への依存性がなくなるため、保護のばらつきがなくなる。
【００６７】
ユニット１９は、ＭＣＢ１７のＥＤＳ２の下流から電力を消費する。これには、ユニット１９が、負荷回路が有効な場合にのみ動作して、電力を消費するという利点がある。負荷に接続された電力がない場合、電力が再び適用されるまでユニット１９は休止したままとなる。電源が入ったユニット１９の動作は、以下で更に詳しく説明する。
【００６８】
この実施形態では、ＭＣＢ１７は、Ｐｕｌｓｅｔ  Ｐｔｙ  Ｌｔｄ（http://www.pulset.com/を参照）で製造された、モデル型式ＭＣＢ６／１６３の小型遮断器が装着された６３Ａｍｐの１極ＤＩＮレールである。他の実施形態では、他のＭＣＢを含む他の保護デバイスが使用される。
【００６９】
他の保護システム５１が図２に示されており、対応する機能は対応する参照番号によって示されている。特に、システム５１は１つのハウジングではなく、むしろ、ハウジング５３および５４を装着した別個のＤＩＮレールをそれぞれ具えるＭＣＢ１７とユニット１９である。図３に最もよく示すように、ハウジング５３および５４は、互いに対向し、近接したそれぞれの側壁５５および５６を具えている。ＭＣＢ１７およびユニット１９は使用時、互いに近接して共通の電気ボードに固定して装着される。しかしながら、他の実施形態では、ＭＣＢ１７およびユニット１９は、フレームまたは他の構造によって互いの方を向けて固定される。更に他の実施形態では、ＭＣＢ１７およびユニット１９は、ねじ、ナットとボルト、および接着剤の１以上といった連結手段によって互いに固定される。
【００７０】
ハウジング５４の側壁５６は、ハウジング５４の内側にある第１端部５９とハウジング５４の外側にある第２端部６０の間に延在している円筒形の金属製アクチュエータ５８を可動して受ける円形ポート５７を具えている。
【００７１】
ハウジング５３の側壁５５は、アクチュエータ５８の端部６０を可動して受けるポート５７とほぼ同等の外周の円形開口部のようなポート１８を規定している。
【００７２】
ユニット１９は、作動信号によって選択的に励磁される誘導子Ｌ１を具えている。通常の動作時、作動信号はゼロか小さく、誘導子は励磁されない。このような場合、アクチュエータ５８は図示の位置のままとなり、端部６０はポート５７およびポート１８を通って延在し、側壁５５のちょうど内側で終端する。ユニット１９は故障に反応して作動信号を提供し、誘導子Ｌ１を励磁する。これは同時に、アクチュエータ５８を軸方向に矢印６１の方向へと前進させ、これにより、端部６０がＭＣＢ１７内のスイッチ６２を機械的に係合したり切り換える。ＭＣＢ１７はスイッチ６２の切り換えに反応して、端子１１および１２から端子７および８を電気的に絶縁するため、電源１０からモータ１４への電力供給を中断する。故障が取り除かれて誘導子Ｌ１の電源が切られると、アクチュエータ５８は図３に示す位置に戻る。
【００７３】
この実施形態の故障信号は、保護ＩＴ  ＥＤＳを構築する既存のＭＣＢへの利用を容易にするため、機械的に設けられる。利用可能なＭＣＢは、ユニット１９が相互作用する手動で作動する機構を有していると理解されたい。ユニット１９の既製のＭＣＢへの組み込みを可能にすることで、本発明の実施形態を非ＩＴ設備へ組み込むのが容易となり、組み込まれる設備または新たに稼動される設備に対する費用抑制を助ける。
【００７４】
当業者は理解するであろうという前提で、図３はＭＣＢ１７内に含まれる多くの構成要素を排除していることを理解されたい。特に、スイッチ６２は、ＭＣＢ１７を作動させるスイッチの閉鎖に反応する、関連する電気回路（図示せず）に接続されている。
【００７５】
他の実施形態では、保護デバイスおよびセンチネルユニットは、ハウジングに収容される１つのＤＩＮレール内に更に完全に一体化され、収容されている。これらの実施形態では、故障信号は、機械的信号、電気的信号、光学的信号、および他の信号のうちの１以上である。
【００７６】
更なる実施形態では、センチネルユニットによって与えられる故障信号は２以上の別個の信号を含み、冗長性を与えて、センチネルユニットおよびＥＤＳ２のフェイルセーフ動作に更に寄与している。
【００７７】
故障がある状態で確実に素早く作動するため、ユニット１９は電圧と、特に導体３における電流状態の双方に対して非常に敏感である。供給電圧は２４０ＶＡＣで、供給電流は最大約１００ＡｍｐのＡＣであるが、故障電流が約５ｍＡのＡＣより低い場合にもユニット１９は故障信号を提供する。従来の知識では、ユニット１９は誤トリガを非常に受けやすいと提言するであろう。しかしながら、ユニット１９は、故障信号を生成することなく、不要な過渡現象を判断可能な過渡応答回路（図示せず）を具えている。導体２に過渡電流を起こす可能性がある一般的な過渡現象は、配電システム２の容量性素子を含む。例えば、導線４０などの要素は、特に導線が長い場合に容量性素子として機能することが知られている。静電気などの他の過渡現象もある。これら全ての過渡現象は、導体３に比較的高い電圧だが、通常は非常に小さい電流のみを引き起こすことが可能である。従って、過渡応答回路は高周波数の電圧を排除して、誤トリガのリスクを低減させる。
【００７８】
ユニット１９を敏感にすることが可能な他の要因は、導体を、すなわち、通常の動作時には殆どまたは全く電流がそれを通って流れない導体３をモニタすることである。これは、負荷電流を一般にモニタする従来の故障保護する電気回路と異なり、負荷電流が最大許容値を十分に越えるまで作動しない。このような最大値は数Ａｍｐでない場合には数十Ａｍｐであるため、故障が起きた場合、人は死亡および／または負傷のかなりのリスクにさらされる。
【００７９】
ＥＤＳ２は真のＩＴ  ＥＤＳであるため、環境に誘発された電圧は通常、導体３、５および６すべてにほぼ同等に発生する。従って、システム１は、これらの電圧から誤トリガを受けにくい。
【００８０】
図４を参照すると、ユニット１９の詳細図を概略的に示しており、対応する機能は対応する参照番号で示されている。ユニット１９は、ＡＣ電圧の正の半波および負の半波と、導体３における電流をそれぞれモニタする、２つのモニタ回路７１および７２を具えている。導体３は、使用時にユニット１９のポート３６に接続されると理解されたい。電圧および電流は、ポート３８においてユニット１９に接続されるニュートラル導体６に関して測定される。ユニット１９はさらに、ポート３７を介してアクティブ導体５にも接続され、ユニット１９の他の回路のように、回路７１および７２は導体５および６から電力を消費する。
【００８１】
回路７１または７２の何れかが導体３における電流を検出した場合、すなわち、５ｍＡの閾値に達する電流経路が導体３、ポート３６、回路７１または７２の何れか、およびポート３８を通り、導体６へと流れる場合、この回路は作動信号を与える。この信号が作動回路７３に与えられ、同様に、ポート５７で故障信号を提供する。図３を参照して記載したように、この実施形態では、回路７３は誘導子Ｌ１を具えている。しかしながら、他の実施形態では、異なる構成要素および構成要素の組み合わせが回路７３に使用され、作動信号を受信したり故障信号を提供したりする。
【００８２】
５ｍＡの閾値に達して作動信号が生成されると、ＭＣＢ１７が電源１０から導体５および６を切断する前に、故障電流がさらに上昇することがある。この実施形態では、ユニット１９は、故障電流を常に８ｍＡに制限するよう構成されている。これは、筋収縮を起こしうる故障電流の発生を連続的に防ぐという利点を有している。従って、たとえ人が完全な故障電流に対して電流経路の一部になったとしても、筋収縮を起こすほどではなく、人が電気的に帯電している表面または要素を押しのけるのを抑制されるようなことはない。故障電流を８ｍＡに制限するユニット１９の動作はさらに、たとえＭＣＢ１７が作動しなくとも人に対する安全性を提供するため、故障を検出した後に電源１０から導体５および６を切断しない。
【００８３】
ユニット１９は保護デバイス（ＭＣＢ１７）の下流である、導体５および６から電力を消費すると理解されたい。従って、導体５および６に供給される電力がある場合のみ、ユニット１９が作動し、電源１０から電力を消費する。
【００８４】
ユニット１９はさらに、回路７１および７２と通信し、これらの通信に選択的に反応して作動信号を回路７３に与える制御回路７４を具えている。
【００８５】
ユニット１９はさらに通信モジュール７５と通信ポート７６を具え、ユニット１９とやり取りする選択的な通信を可能にする。一実施形態では、この通信はビル管理システムとするものであるが、他の実施形態では、この通信は、設備の近くに配置された複数のユニット１９用の中央コントローラとするものである。更なる実施形態では、ユニット１９は他のセンチネルユニットと直接通信する。例えば、特定の設備では、各ユニット１９は直ぐ上流のセンチネルユニットと通信することも可能である。モジュール７５は、専用の通信バス（図示せず）を介して外部の構成要素と通信する。このバスは、ＥＤＳ２の他の導体と共に束ねられる。他の実施形態では、この通信は、導体３、５および６の１以上を介して実行される。
【００８６】
一実施形態では、ユニット１９はポート７６から通信信号を提供し、ユニット１９の状態を通信することができる。例えば、その状態は、通常の動作、故障状態、またはユニットの自己規制が回路の１以上の異常を検出していることを示すことができる。他の実施形態では、ユニット１９は１以上のプロセッサとメモリを具え、通信はユニット１９とのやり取りするものであって、メモリを選択的に読み取るか、書き込むことが可能となる。
【００８７】
一実施形態では、ユニット１９は１以上の外部状態インディケータ（図示せず）を具え、ユニット１９の状態の視覚的な表示を設ける。このようなインディケータの例はハウジング４５に装着されるＬＥＤのアレイを含み、所望の表示を与えるべく回路７４によって駆動される。
【００８８】
上記の回路の組み合わせは、例えば以下のような、実質的なフェイルセーフ機構およびユニット１９の素早い動作に寄与する。
・正の半波または負の半波の何れかに発生した故障は、回路７１および７２それぞれによって素早く検出される。
・回路７１および７２の一方が機能しない場合、回路７４との通信が中断されて、回路７４が回路７３に作動信号を与える。
・回路７４が定期的な試験信号を回路７３に与えて、その有効性を確認する。試験信号が機能しない場合、回路７４は作動信号を発する、および／またはポート７６を介して警告信号を通信する。
・回路７３が動作しない場合も、ユニット１９は、筋収縮が起こる点よりも低い８ｍＡ以下に故障信号を制限し続ける。
【００８９】
図１３を参照すると、本発明の実施形態のユニット１９の性質と、２つの先行技術のデバイスであるＲＣＤおよびＧＦＣＩを比較している。
【００９０】
図５乃至図９を参照すると、本発明の多くの他の実施形態が図示されている。図５の実施形態は図１の実施形態と類似しているが、並列に接続された２つの負荷回路を具えており、双方とも変圧器２６の端子２９および３０から電力供給されている。各負荷回路はそれぞれ保護システム１を具え、各システム１は独立して作動し、それぞれの負荷回路を保護する。すなわち、一方の負荷の故障はその負荷の各保護デバイスのみを作動させ、他の負荷については作動させない。１つの共通の変圧器２６に接続された複数の保護された負荷回路の使用は、既存の保護システムに優る著しい利点をもたらす。他の実施形態では、１以上の更なる負荷回路が図示された負荷回路と並列にあり、更なる回路はそれぞれの保護デバイス１によって独立して保護されると理解されたい。
【００９１】
図６はさらなる実施形態を図示しており、２つの絶縁変圧器を用いて、電源からそれぞれの保護ＩＴ  ＥＤＳに電源を供給している。例えば、接地点を有する擬似ＩＴ  ＥＤＳを作る場合、各負荷回路に対して別個の変圧器がある。本発明の保護デバイスを組み込んで接地線をフローティング基準に転換し、疑似ＩＴ  ＥＤＳを効果的な保護を有する真のＩＴ  ＥＤＳへと経済的に転換することが可能である。
【００９２】
図７は、本発明の保護デバイスを利用する負荷回路の構成の更なる例を図示している。特に、１つの電源が、同一または別個の変圧器を介して供給される複数の負荷回路を供給することも可能である。さらに、図示されるように、階層化され、さらに別個に独立して保護された負荷回路を有することも可能である。
【００９３】
電源がＩＴ  ＥＤＳの場合、電源と保護ＥＤＳの間に絶縁変圧器を有している必要はない。この構成を図８に示す。
【００９４】
本発明の実施形態は、広い範囲の使用に適用できると理解されたい。例として、図９は、電源、保護ＥＤＳ、および負荷となりうる様々な構成要素を示している。異なる実施形態では、構成要素は異なる役割を有していてもよい。例えば、一実施形態では、線条変圧器が電源を規定する、すなわち、保護デバイスが変圧器の下流に配置され、他の実施形態では、変圧器が負荷の一部を規定する、すなわち、保護デバイスは変圧器の上流に配置される。
【００９５】
幾つかの実施形態は、ＵＰＳシステム用の負荷回路に利用される。例えば、その電力を、特にＩＴサーバルーム、重要な製造プロセス、病棟および／または手術室に供給する。他の実施形態は、スイッチモードの電力供給をする負荷回路に利用される。例えば、負荷における電圧および／または電流の急増を防ぐため系統的にユニットをＯＮ／ＯＦＦする電力制御システムである。これは、モータのような誘導性負荷に特に関係する。
【００９６】
他の実施形態は、空調設備を有する複数階ビル；多くのモータを有する製造工場；および大型発電システム用の負荷回路に利用される。
【００９７】
更なる実施形態は、補助の電力供給を有する負荷回路に利用される。
【００９８】
これらの実施形態の導入は、以下のものを含む。
・病院
・身体の保護領域および心臓の保護領域の防護。ＡＳ／ＮＺＳ３００３。
・故障のモニタおよび警報システム。
・採掘作業。
・選炭場。
・上記全ての地上用途のためのフローティングシステム。
・プロセス製造業。
・スーパーマーケット。
・ＢＭＳまたはイーサネットタッチスクリーンモニタに統合された重要な回路の故障のモニタ。
・冷却ユニットへの信頼性が高い安全な電力供給。
・船舶、海洋産業および海上プラットフォーム。
・ＩＴ系統における故障の検出および故障のモニタ。
・緊急サービス。
・ブロードキャストおよびデータ。
・安全な電気障害を取り除く接地線の除去。
・防衛および航空宇宙産業。
・移動式の発電機およびインバータ。
・家庭用。
【００９９】
プログラム可能なビル管理システムで利用される例を図１２に示す。この図では、保護システム１は、本発明の実施形態に関連する用途に利用される名称である、「ｉＦＳ」として表されている。
【０１００】
本発明の実施形態は、以下の１以上を可能にする。
・複数の負荷回路に対する１つの絶縁変圧器。
・適切に機能するために、先行技術の保護デバイスについて現在は接地棒を必要とする発電機、インバータおよび他の移動用装置に特に関連する真のＩＴ  ＥＤＳ。
・本発明の保護デバイスによって、各電源の電源出力を別個に保護できる。これは、同様に、診断を容易にし、電気故障を発見して処置するのに必要な停止時間を短くする。
・容量性の過渡現象に人が曝される前に、保護回路の誤トリガを起こすことなく消散させる。
・故障が起こった負荷回路のみを絶縁する。
・広い範囲の供給電圧にわたって効果的な作動する。ユニット１９は約５０乃至２８０ＶＡＣの範囲内の電圧で効果的に動作するため、先行技術のＲＣＤとは異なり、典型的な過電圧および低電圧状態に影響されない。このような状況は、停電／節電時、およびＵＰＳへの切り換え時などに起こる。このような状況下では、先行技術のＲＣＤは多くの場合負荷回路を絶縁するが、ユニット１９は、例え供給電圧がゼロに降下しても絶縁しない。
・電気ショックや感電死から人を効果的に保護するために接地を必要としないＥＤＳ。
【０１０１】
これらの実施形態は、以下の利点を含む。
・スプリアス引き外し状況を大幅に減少させ、幾つかの配置では排除する。
・雷による引き外しの影響を低下させる。
・周囲の建造物の特性または性質、あるいは使用される構築技術から独立して保護負荷回路を提供する能力。
・アークを防止しながら、引火するリスクを減少させる。
・接地との関係がないことによって、ほぼ１０ｍＡ程度の最小の故障電流にする。
・人と機器の双方への電気的保護を増加する。
【０１０２】
本発明の実施形態は、導体３などのフローティング基準を利用し、その機能は接地経路に依存しないことを理解されたい。フローティング基準は、フレームまたは負荷回路における各機器の一部分の他の露出導体要素に接着されるか、電気的に接続される。従って、センチネルユニットは、フレームへの電圧の変化をモニタし、必要な場合は、直ぐに負荷回路を絶縁する。
【０１０３】
図１０を参照すると、本発明の実施形態のセンチネルユニットにおける回路１０１の概略図が示されている。この図は、回路１０１にある電子部品の具体的な性質および配置を示している。図示された構成に使用される実際の構成要素は以下の表に詳述されており、図１０に用いる参照表示によって関連づけられる。
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【０１０４】
２つの抵抗器Ｒ８およびＲ１２は、回路をアセンブリした後にレーザトリミングされ、センチネルユニットに対して所望のトリガ閾値を与える。この特定の実施形態では、Ｔ２が４．５ｍＡの正電流で電源ＯＮされるまでＲ８はレーザトリミングされ、Ｒ８の抵抗は徐々に増加する。その後、Ｔ１が４．５ｍＡの負電流で電源ＯＮされるまで、Ｒ１２がレーザトリミングされる。これが、各トライアックを起動させる抵抗器を通って流れる電流のレベルを設定する。この電流は、導体３における故障電流とほぼ同等である。回路１０１に対する概念的な故障電流閾値は５ｍＡであるが、トライアックの温度のばらつきに対して余裕を与えるべく４．５ｍＡの較正が使用される。回路１０１が低温の環境で使用される場合では、トライアックは僅かに高い電圧を要求することが多いため、トリガ前の故障電流は高くなる。回路１０１が温度がより安定した用途に配置するよう意図される場合、Ｒ８およびＲ１２は、各トライアックが４．５ｍＡ以上で電源ＯＮするようにトリミングされる。
【０１０５】
回路１０１は、通信モジュール７５を除く、図４のユニット１９の機能性を提供している。
【０１０６】
回路１０１は、一方では保護機能、他方では規制機能というように広く分類される多くの機能を提供する。保護またはモニタ機能は、回路１０１への１以上の外部特性を検出し、その特性に反応して故障信号を選択的に生成するよう向けられている。規制または管理機能は、回路１０１への１以上の内部特性を検出し、その内部特性に反応して故障信号を選択的に生成するよう向けられている。
【０１０７】
回路１０１は、アクティブ導体５およびニュートラル導体６に接続される。これらの導体は保護デバイスから下流にあるため、２つの状態、すなわち一方が電源１０に接続された状態で、他方が電源１０から切り離された状態の間で切り換えられるように、双方とも開放されている。従って、これらの導体５および６はそれぞれ、切り替えられるアクティブ導体および切り替えられるニュートラル導体、あるいは略して、スイッチアクティブおよびスイッチニュートラルとそれぞれ称される。端子７および８は、それぞれアクティブ導体とニュートラル導体と単に称される導体２３および２４を介して、上流の保護デバイスの起動の影響下にのみある電源に連続して接続されると理解されたい。
【０１０８】
導体５および６が電源１０から切り離された状態では、回路１０１に電力が供給されていないため作動しない。導体５および６が電源１０と接続すると、回路１０１には数ミリ秒以内に電源が入り、その後で規制機能を開始して連続的に実行する。重要なことは、規制機能が提供されるには短い遅れがあるが、回路１０１は一時的な起動段階の間を含み、常に必要な保護機能を提供するということである。
【０１０９】
回路１０１は、早さおよび信頼性が高い動作に寄与する重要な対称性と冗長性を備えている。この速度と信頼性は、規制機能および保護機能の双方に関係し、回路１０１によって与えられる総合的なフェイルセーフ特性に関係している。
【０１１０】
回路１０１を見てみると、以下のことが理解されるであろう。
・図１０の右側底部におけるスイッチアクティブに近接しているラベル「ポート」は、図１のポート３７に対応する。
・図１０の右側中央におけるスイッチニュートラルに近接しているラベル「ポート」は、図１のポート３８に対応する。
・図１０の右側上部におけるラベル「ポート」および近接するラベル「センサ」は、図１のポート３６および導体３に対応する。
【０１１１】
導体５における電圧、すなわちスイッチアクティブはＲ２０の片側に適用され、ダイオードＺ６およびＺ７を組み合わせて作動するため、Ｒ２０およびＺ６の接合部に±１５Ｖの矩形波の電圧信号を提供する。この矩形波は、Ｒ２１を介してトランジスタＱ７およびＱ８の基盤に適用される。矩形波の正および負の半波では、Ｑ８およびＱ７はそれぞれ導電性があり、（関連する構成要素と組み合わせて）それらの半波における電流を制限するよう機能する。制限された電流は、導体３から各トランジスタＱ８およびＱ７を通り、スイッチニュートラルに流れる電流である。
【０１１２】
Ｑ７およびＱ８のバイアスにより、導体３における電流フローは抵抗器Ｒ２２およびＲ１９を通るように修正された正弦波の電流として現れる。この回路では、Ｒ１９のサイズが導体３における電流の制限を決定するための臨界値を与える。従って、Ｒ１９の抵抗は、通常の状態の回路で得られるような最大電圧において、所望の最大電流を提供するように選択される。通常の２４０ＶのＡＣ電圧については、最大故障電流、すなわち導体３における最大電流が８ｍＡに制限されるように、Ｒ１９が１．５ｋＯｈｍの抵抗値に選択される。異なる電流制限および／または異なる電圧を用いる他の実施形態では、Ｒ１９の抵抗は適宜選択される。
【０１１３】
故障した状態の間、Ｑ７およびＱ８を通って流れる平均電流を減少させて、ピーク電流値を保持するよう正弦波が形作られるように、コンデンサＣ４はＲ２２と並列に配置される。これは多くの利点を有している。第１に、トランジスタＱ７およびＱ８を通る平均電流を減少させることにより、より小さいくて早いトランジスタを使用することが可能となる。全ての構成要素が１インチ×０．８２５インチの実装面積を有する１つの回路基板に含まれる回路１０１の状況では、小さなトランジスタを使用する能力は有意である。第２に、故障電流、すなわち導体３を通って流れ、人が曝される電流はさらに、５ｍＡのピーク電流、および純正弦波よりも低い平均電流に制限される。
【０１１４】
コンデンサＣ３は、過渡電圧の影響を緩和する効果がある。一般に、これらの電圧は短期間のみで、大きな電流フローは生じない。しかしながら、これらの電圧は多くの場合、先行技術のデバイスにおける誤トリガの原因となる。回路１０１について、過渡電流がスイッチアクティブに生じると、Ｒ２０およびＣ３は、スイッチニュートラルに流れるように過渡電流に対して比較的低いインピーダンス経路を生じさせる。過渡電流の周波数が高いほど、Ｃ３によって与えられるインピーダンスは低くなる。Ｃ３の両端の高周波数の電圧が非常に増加した場合、Ｚ５およびＺ６は過渡電流に対して更に低いインピーダンス経路を提供するよう伝導する。
【０１１５】
コンデンサＣ２はさらに、過渡の状態で回路１０１の性能を向上させるよう機能する。Ｃ３は過渡電流に対し低いインピーダンス経路を示して故障電流の影響を防ぐが、Ｃ２は回路１０１の内部で流れる電流、特にＲ７およびＲ９を通って流れる電流を主にフィルタするよう機能し、トライアックＴ１およびＴ２の誤トリガのリスクを減少させる。コンデンサは中性部に短絡する効果を有し、導体３に存在する高周波数の電流はその結果、これらの電流はレジスタＲ１９を通って流れる。
【０１１６】
正の半波でＲ１９を通って流れる電流は、Ｄ９、Ｚ７およびＲ７を通り、スイッチアクティブにも流れる。負の半波では、電流は変わりにＤ１０、Ｚ８およびＲ９を通り、スイッチニュートラルに流れる。この電流の大きさが４．５ｍＡ以上の場合、正の半波のＲ７の電圧、負の半波のＲ９の電圧は、トライアックＴ２およびＴ１をそれぞれ作動させるには十分である。これらのトライアックの何れかを作動させると、効果的にスイッチニュートラルへのソレノイドコイルＬ１の下端を短絡して、コイルを完全な電源電圧で励磁させる。これは、例えば図２を参照して、上述のように生成される故障信号をもたらす。
【０１１７】
正および負の半波の双方は別々にモニタされ、故障状態が検知されると、非常に素早く故障信号を与えることができる。故障信号を生成するためには、トライアックＴ１およびＴ２の一方のみを切り換えれば十分である。
【０１１８】
トライアックの一方の作動が半波のちょうど後半に生じる場合、コイルＬ１が、故障信号を作るために十分に励磁されないことがありうる。しかし、その時のスイッチアクティブの電圧は低いため、人にとって電気ショックのリスクは低い。殆どの故障は双方の半波に起きるため、故障が前半の半波で示されない場合も、次の半波に起こりうる。
【０１１９】
ＭＣＢを併用する回路１０１は、５０Ｈｚ、２４０ＶＡＣの供給電源で使用される場合に、１０ｍｓ未満の平均切換時間を提供することが分かっている。このような供給電源の半波は１０ｍｓであると理解されたい。
【０１２０】
トライアックＴ１またはＴ２の一方が故障した場合、故障状態は他の切換をもたらすため、故障信号はそれでも生成される。この場合、回路１０１およびＭＣＢの次の作動の応答時間は僅かに長くなると考えられる。しかしながら、回路１０１は、試験および規制機能を与える更なる構成要素を具えており、これらの機能の１つがトライアックＴ１およびＴ２を定期的に試験する。故障が生じたときにトライアックの1つが機能しない場合、回路１０１は両方の半波の間に他のトライアックを作動させるように動作し、機能しないトライアックを補う。従って、故障信号を効果的に生成する。さらに、トライアックの１つが試験に失敗し、故障状態が現れない場合には、他のトライアックを作動させることによって回路１０１が故障信号を直接的に生成する。これらの機能は、以下で更に詳しく記載されている。
【０１２１】
回路１０１をアセンブリした後、および配置する前、正のＤＣ参照電圧がＣ４およびＲ２２の接合部に印加され、Ｔ２を作動させるまでＲ８がレーザトリミングされる。次いで、同等の大きさの負のＤＣ参照電圧がＣ４およびＲ２２の接合部に印加され、Ｔ１を作動させるまでＲ１２がレーザトリミングされる。従って、レーザトリミングの精度は固有の回路に対して調整され、非常に信頼性が高く再現性があるトライアックの動作に寄与し、従って、故障信号の提供に関して回路１０１の非常に信頼性が高くて再現性がある動作に寄与する。
【０１２２】
レジスタＲ１０は二重の機能を有しており、その一方はマイクロプロセッサＵ１およびＵ２への電源供給が可能なことであって、他方はマイクロプロセッサにタイミング信号を提供し、スイッチアクティブにおける電圧のゼロクロス点を示すことである。
【０１２３】
Ｒ１０は、スイッチアクティブをＱ５およびＱ６のゲートの接合部に接続する。正の半波の間、電流はＲ８を通り、次に一方はＤ８およびＣ１／Ｒ６によって規定され、他方はＺ４およびＺ３によって規定された２つの経路を通って流れる。この組み合わせがマイクロプロセッサＵ２のピン１（ＶＤＤ）への電力供給を提供する。負の半波の間、電流はＲ８を通り、次いで一方はＤ７およびＣ５／Ｒ１８によって規定され、他方はＺ４およびＺ３によって規定された２つの経路を通って流れる。この組み合わせがマイクロプロセッサＵ１のピン８（ＶＳＳ）への電源供給を提供する。
【０１２４】
Ｒ１０とＱ５およびＱ６のゲートの接合部の電圧は、各信号をＵ１のピン３およびＵ２のピン２に提供するようにトランジスタを切り換える。この信号は、Ｕ１およびＵ２にスイッチアクティブの電圧のゼロクロス点を表示を与える。このタイミング表示はマイクロプロセッサによって利用され、以下で更に詳しく記載される。
【０１２５】
ダイオードＺ１およびＺ２のおよそ中央に位置する電気回路は、±３０Ｖの電源レールを提供する電力供給である。このようなレールは主に回路１０１内に使用され、規制機能を補助し、特に、試験ができるように内部のトランジスタ回路にバイアスを印加する。
【０１２６】
Ｔ１またはＴ２のようなトライアックが作動されるかＯＮに切り換えられる、すなわち、ゲートと主端子の間の電圧を利用した後に低抵抗状態に切り換える場合、主端子間の電圧降下は比較的小さいということを当業者は理解するであろう。さらに、主端子間の電流が閾値未満に低下すると、ゼロＤＣオフセットの電源供給の正弦波信号に対して起きるように、トライアックは電源ＯＦＦし、主端子間は効果的に開回路となるであろうということを理解されたい。これらのトライアックの特性が回路１０１内に利用され、規制機能の一部をもたらす。特に、規制機能のためにバイアスを印加した電気回路は、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４を具える。Ｑ１およびＱ２はトランジスタＱ８の基盤およびコレクタにバイアスを印加するよう作動し、Ｑ３およびＱ４はＱ７の基盤およびコレクタにバイアスを印加するよう作動する。
【０１２７】
マイクロプロセッサＵ１およびＵ２は、Ｕ１のピン３およびＵ２のピン２に供給されるようなためゼロクロス信号を利用し、正および負の半波の間にＱ４およびＱ２の基部に適用されるバイアス信号をピン６でそれぞれ生成する。このバイアス信号は、半波毎には適用されないが、２または３秒に一度のみ適用される。これらの信号は、それぞれ半波の後半、通常は半波の最後数ミリ秒内にに生じるよう設定される。関連するトランジスタにバイアスが適用された状態では、それぞれ半波の後半でマイクロプロセッサＵ１およびＵ２は、Ｔ１およびＴ２のゲートに適用されるトリガ信号をＵ１のピン７およびＵ２のピン３に生成することによって各トライアックＴ１およびＴ２を作動させる。これらのトリガ信号は各トライアックを作動させるには十分だが、コイルＬ１を通る合成電流フロー小さいためにＬ１が励磁されずに故障信号が生成されない場合については調整される。それにも関わらず、トライアックの作動は、Ｒ１とアクティブおよび中性部に接続されているＴ１／Ｔ２の接合部に生じるため、電圧降下はＱ５およびＱ６のゲートに生じ、Ｕ２およびＵ１それぞれによって抵抗器Ｒ１３およびＲ１４を介して検出される。関連するトライアックが作動しない場合、この電圧降下はＱ５およびＱ６のゲートに生じず、Ｕ２およびＵ１は変化を検出しないであろう。
【０１２８】
トライアックが正確に動作しているか試験される場合、この試験を行うマイクロプロセッサは、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ３７、Ｃ１０およびマイクロプロセッサ自体によって形成された制御サブ回路により、他のマイクロプロセッサに肯定的な結果を通信する。連続的に正常な試験が通信されると、マイクロプロセッサＵ１はピン２を振動させて、その結果、Ｄ１１が定期的に光を放つ。
【０１２９】
例えば、トライアックＴ２が試験に失敗した場合、マイクロプロセッサＵ２は確認信号をＵ１に提供しない。Ｕ２は、このような試験の次の予定時間に、更にこのような試験をＴ２に処理するよう進行する。このような試験を３度した後も結果が否定的な場合、すなわち、Ｕ１が制御サブ回路を介して確認信号を受信しない場合、Ｕ２は、確実にトライアックＴ２が作動されるようにピン３を介して３ｍｓの間隔があいた一連のパルスを提供し、必要に応じて再作動されるようにする。（トライアックを電源ＯＦＦするため、供給電圧は次の半波に通過する。）トライアックＴ２が通常通りに作動している場合、トライアックは低インピーダンスを提供し、ソレノイドＬ１は素早く励磁される。同時に、Ｃ９を介してＴ１のゲートに一連の電気パルスを適用することにより、Ｕ１はＴ１の電源をＯＮにする。結果として、故障信号は少なくともＴ１として生成され、Ｔ１およびＴ２は電源ＯＮされるであろう。確証試験の間、通常は約１０秒だが、故障信号が生成される前に、Ｄ１１の点滅速度は低下する。故障信号が生成されると、回路１０１が電源から絶縁されるためＤ１１は点滅を停止する。
【０１３０】
ソレノイドＬ１は、ＭＣＢ１７を作動させるために通電の約４分の１サイクルのみを必要とする。他の実施形態では、さらに敏感なソレノイドを用いて、切換時間をより素早くする。
【０１３１】
マイクロプロセッサはさらに、連続したゼロクロス信号のタイミングをモニタし、３秒以上このような信号がない場合に故障信号を生成させる。
【０１３２】
回路１０１は、フェイルセーフ動作のために設けられた多くの機構を有している。これらの機構の幾つかは内部モニタを行い、それ以外は異常を検出したり、回路１０１が正確に機能しなくとも高い故障電流を防ぐよう負荷回路を保護する。例えば、以下のようなものである。
・マイクロプロセッサのうちどちらかが機能しない場合、トライアックの正常な検査を確認するマイクロプロセッサ間の通信がなく、他のマイクロプロセッサが約１０秒以内に故障信号を生成させる。介在期間では、故障が起きたとしても（関連するマイクロプロセッサによって）双方のトライアックが両方向に切り換わるよう制御できるように、機能しているマイクロプロセッサは負荷に保護を提供し続ける。
・トライアックＴ１およびＴ２の何れかが機能しない場合、正常な検査を確認するマイクロプロセッサ間の完全な通信はなく、機能しているトライアックを制御しているマイクロプロセッサは約１０秒以内に故障信号を生成させる。介在期間では、機能しているトライアックのマイクロプロセッサは、故障が起きたとしても（関連するマイクロプロセッサによって）残ったトライアックが両方向に切り換わるよう制御できるように、負荷に保護を提供し続ける。
・ソレノイドコイルＬ１が開回路になることにより機能しない状況では、ゼロクロス信号が消えると故障信号を生成する。
・ショートによってソレノイドコイルＬ１機能しない状況では、回路１０１は故障信号を提供するように機能できず、ＭＣＢまたは他の保護デバイスは供給から負荷を断絶するように作動しない。しかしながら、この間、回路１０１は故障電流、すなわち導体３における電流を８ｍＡ未満に制限するよう作動し続ける。
・故障状態を検出すると直ぐに、正および負の半波の双方のモニタを行う。
・故障状態を特定する基準は、スイッチニュートラルと比較して低電位なフローティング導体３である。センチネルユニットは導体３をスイッチニュートラルに接続し、約５ｍＡの電流フローを生じさせる２つの間の電圧をモニタする。ゼロ基準、すなわち導体３とスイッチニュートラルの間の電圧と電流を利用すると、回路１０１を素早く正確に機能させることが可能となる。
・電源が入っていると、回路１０１の電流を制限する機能は、たとえ故障が起きても直ぐに作動する。
・マイクロプロセッサは回路１０１の規制機能を提供し、たとえ回路１０１の重要な構成要素が故障しているか、正確に作動していないことを発見しても、故障信号が提供される。
・両方のマイクロプロセッサが機能しない場合、規制機能のみが停止する。回路１０１は負荷回路をモニタし続け、故障が起きた場合に故障電流を制限する。（上記実施形態では、故障電流は８ｍＡに制限される。）
【０１３３】
本発明の好適な実施形態は、保護ＩＴ  ＥＤＳを規定する。このＥＤＳは、接地接続を必要としないような真のＩＴ  ＥＤＳである。これは、接地接続を具えなければならない、または通常は１以上のＲＣＤを含む保護システムが動作しないと先行技術のＥＤＳは保護されない、先行技術の疑似ＩＴ  ＥＤＳとは異なる。
【０１３４】
本発明の好適な実施形態はさらに、複数の別個に保護された負荷回路を１つの絶縁変圧器から供給できるようにする。これにより、特に大きな設備について、建物や人に対してできる保護を高めながら、関連する基礎構造の量やコストを減少することが可能となる。
【０１３５】
好適な実施形態の更なる利点は、センチネルユニットは、故障を検出すると関連する負荷回路を連続的にモニタし、図１ではＭＣＢである関連する保護デバイスを自動的に作動させる点である。すなわち、負荷回路を絶縁するために手動でモニタまたは手動で介入する必要はない。
【０１３６】
好適な実施形態のセンチネルユニットの更なる利点は、他のセンチネルユニットとネストして、所与の負荷回路の個々のサブ回路を保護できるという点である。既定の電流閾値が低いため、故障部の直ぐ上流のセンチネルユニットが故障信号を提供し、上流のセンチネルユニットがする前に関連するサブ回路を絶縁するということが分かっている。従って、故障が起こったサブ回路のみが電源から絶縁され、残りのサブ回路は通常通りに動作を続けられる。センチネルユニットのネスト構成において連続した動作は、想定される低い故障電流、リファレンス導体における抵抗、および同梱の導体の静電容量によって与えられると理解される。
【０１３７】
特に記載がない限り、以下の説明から明らかなように、本書の記載を通して使用される、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「特定する」、「分析する」またはその種の語は、電気量等の物理量として表されるデータを、物理量として表される同様の他のデータに処理および／または変換する、コンピュータまたはコンピュータシステムの動作および／または処理、あるいは同様の電子計算デバイスを意味する。
【０１３８】
同様に、用語「プロセッサ」は、電子データをレジスタおよび／またはメモリに記録できるような他の電子データに変換するために、レジスタおよび／またはメモリなどから電子データを処理する任意のデバイスまたはデバイスの一部を意味する。「コンピュータ」または「コンピュータマシン」または「コンピュータプラットフォーム」は、１以上のプロセッサを含みうる。
【０１３９】
本書に記載された方法は、一実施形態は、１組の指示を含むコンピュータ読み取り可能な（機械読み取り可能ともいう）コードに順応する１以上のプロセッサによって、プロセッサの１以上が本書に記載の方法の少なくとも１つを実行することにより達成されるときに実行される。取るべき処置を定義する（連続的またはそうではない）１組の指示を実行可能なプロセッサが含まれる。従って、一例は、１以上のプロセッサを含む典型的な処理システムである。各プロセッサは、ＣＰＵ、グラフィック処理ユニット、およびプログラム可能なＤＳＰユニットのうち１以上を具えてもよい。この処理システムは更に、メインＲＡＭおよび／またはスタティックＲＡＭ、および／またはＲＯＭを含むメモリサブシステムを具えてもよい。構成要素間が通信するためにバスのサブシステムが具えられてもよい。処理システムは更に、ネットワークに接続されたプロセッサを有する分配処理システムであってもよい。処理システムがディスプレイを必要とする場合、このようなディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）またはブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイなどを含んでもよい。手動のデータ入力が必要な場合は、処理システムは更に、キーボードなどのアルファベットや数値の入力ユニット、マウスなどのポイント制御デバイス等の１以上といった入力デバイスを具える。本書で使用されるような用語、メモリユニットは、文脈から自明であって、明確に記載されていない限り、ディスクドライブユニットのような記憶装置も包含する。幾つかの構成における処理システムは、音声出力装置、およびネットワークインタフェース装置を含んでもよい。従って、メモリサブシステムは、１以上のプロセッサによって本書に記載された方法の１以上が達成されるときに実行させる、１組の指示を含むコンピュータ読み取り可能なコード（例えば、ソフトウェア）を運ぶコンピュータ読み取り可能なキャリア媒体を具える。方法が、幾つかのステップといった幾つかの要素を含む場合、特に記載がない限り、この要素の順序は示していないと注意されたい。このソフトウェアは、ハードディスク内にあってもよく、あるいはＲＡＭ内および／またはコンピュータシステムによって実行している間のプロセッサ内に、完全または少なくとも部分的にあってもよい。従って、メモリおよびプロセッサはさらに、コンピュータ読み取り可能なコードを伝送するコンピュータ読み取り可能なキャリア媒体を構成する。
【０１４０】
さらに、コンピュータ読み取り可能なキャリア媒体は、コンピュータプログラムの製品を形成する、あるいはその中に含まれてもよい。
【０１４１】
代替的な実施形態では、１以上のプロセッサは独立型デバイスとして作動する、あるいは、他のプロセッサにネットワーク化されるなどして、ネットワーク展開されて接続されてもよく、１以上のプロセッサは、サーバ−ユーザネットワーク環境におけるサーバまたはユーザマシンの容量内で作動するか、ピアツーピアまたは分配ネットワーク環境のピアマシンとして作動してもよい。１以上のプロセッサは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、ネットワークルータ、スイッチまたはブリッジ、またはマシンが行う特定の動作の（連続しているか、そうではない）１組の指示を実行することが可能な任意のマシンを形成することができる。
【０１４２】
幾つかの図はコンピュータ読み取り可能なコードを伝送する１つのプロセッサおよび１つのメモリのみを示しているが、当業者は、上述された構成要素の多くが含まれているが、発明の態様を曖昧にしないために、図示または記載していないことを理解するであろう。例えば、１つのマシンのみが図示されているが、用語「マシン」とは、別個にまたは共有して１組の（または複数の組の）指示を実行し、本書に記載された方法の１以上を実施するマシンの集合体を含むとも解釈される。
【０１４３】
従って、本書に記載されたそれぞれの方法の実施形態は、ウェブサーバ構成の一部である１以上のプロセッサといった、１以上のプロセッサで実行するコンピュータプログラムなどの１組の指示を伝送するコンピュータ読み取り可能なキャリア媒体の形態をしている。従って、当該技術分野の当業者は理解するように、本発明の実施形態は、方法、特殊装置のような装置、データ処理システムのような装置、またはコンピュータプログラム製品などのコンピュータ読み取り可能なキャリア媒体として具体化してもよい。コンピュータ読み取り可能なキャリア媒体は１組の指示コンピュータ読み取り可能なコードを伝送し、これは、１以上のプロセッサで実行される場合に、当該プロセッサに方法を実行させる。従って、本発明の態様は、方法、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態またはソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をしていてもよい。さらに、本発明は、媒体に組み込まれたコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを媒介するキャリア媒体（例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体におけるコンピュータプログラム製品）の形態をしていもよい。
【０１４４】
ソフトウェアはさらに、ネットワークインタフェースデバイスを介して、ネットワークに伝送または受信されてもよい。キャリア媒体は、実施例では１つの媒体で示されているが、用語「キャリア媒体」は、１以上の組の指示を記録する１以上の媒体（例えば、集中または分配データベース、および／または関連するキャッシュメモリやサーバ）を含むと解釈すべきである。用語「キャリア媒体」はさらに、プロセッサの１以上によって実施する１以上の組の指示を記録、符号化または伝送することが可能で、１以上のプロセッサに本発明の方法の１以上を実行させる任意の媒体を含むと解釈すべきである。キャリア媒体は非揮発性の媒体、揮発性の媒体、および伝送媒体を含む多くの形態を取ることができるが、これらに限定はされない。非揮発性の媒体は、例えば、光学式、磁気ディスク、および光磁気ディスクを含む。揮発性の媒体は、メインメモリのようなダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、バスのサブシステムを具えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線および光ファイバを含む。伝送媒体はさらに、電波および赤外線通信中に生成されるような音波または光波の形態をしていてもよい。例えば、用語「キャリア媒体」は、限定ではないが、固体メモリ、１以上のプロセッサのうち少なくとも１つのプロセッサによって検出できる伝播信号を有し、実行されたときに方法を実施する１組の指示を表す媒体；１以上のプロセッサのうち少なくとも１つのプロセッサによって検出できる伝播信号を有し、１組の指示の電波信号を表してこの組の指示を表す搬送波；１以上のプロセッサのうち少なくとも１つのプロセッサによって検出できる伝播信号を有し、１組の指示を表すネットワークにおける伝送媒体といった光学式および磁気媒体に組み込まれたコンピュータ製品を含むと適宜解釈される。
【０１４５】
記載された方法のステップは、記憶装置に記録された、指示（コンピュータ読み取り可能なコード）を実行する処理（すなわち、コンピュータ）システムの適切なプロセッサ（または複数のプロセッサ）によって、一実施形態で実行されるということを理解されたい。本発明は特定の実装またはプログラム技術に限定されず、本発明は本書に記載の機能を実施する適切な技術を用いて実行できることを理解されたい。本発明は、特定のプログラム言語またはオペレーティングシステムに限定はされない。
【０１４６】
本明細書を通して、「一実施形態」または「実施形態」については、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造または性質が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通して様々な箇所にある表現「一実施形態では」または「実施形態では」の体裁は、全てが同一の実施形態を意味している必要はないが、そうであってもよい。さらに、当業者にとっては本開示から明らかなように、一以上の実施形態では、特定の特徴、構造または性質を適切な方法で組み合わせてもよい。
【０１４７】
同様に、上記の本発明の実施例は、本開示を合理化し、様々な発明の態様の１以上の理解を促進するため、本発明の様々な特徴が１つの実施形態、図、またはその説明にまとめられていることがあると理解されたい。しかしながら、本開示の方法は、権利を主張する発明が、各請求項に明確に列挙されたよりも多くの特徴を必要とするということを意味すると解釈すべきでない。むしろ、以下の特許請求の範囲が意味するように、発明の態様は前述の開示された１つの実施形態の全ての特徴よりも少ない。従って、詳述の後の特許請求項の範囲は、本発明の別個の実施形態として各請求項が自身の権利を主張しながら、この詳述に組み込まれている。
【０１４８】
さらに、本書に記載された幾つかの実施形態は、他の実施形態に含まれる他の特徴ではない幾つかの特徴を含むが、当業者は理解するように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内であることを意味し、異なる実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲では、権利が主張された実施形態を組み合わせて使用することができる。
【０１４９】
さらに、幾つかの実施形態は、コンピュータシステムのプロセッサによって、またはその機能を実行する他の手段によって実施できる、方法または方法の要素の組み合せとして本書に記載されている。従って、このような方法または方法の要素を実行するために必要な指示を有するプロセッサは、方法または方法の要素を実行する手段を形成する。さらに、本書記載された装置の実施形態の要素は、本発明を実施するために、この要素によって実行される機能を実施する手段の例である。
【０１５０】
本書で与えられた記載では、多くの具体的な詳細が説明されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実施できることを理解されたい。他の場合では、本記載の理解を曖昧にしないため、既知の方法、構造および技術については示していない。
【０１５１】
同様に、用語、電気的に接続されるとは、特許請求の範囲で使用される場合、直接的な接続のみに限定されると解釈すべきではないと注意されたい。用語「接続」および「連結」は、それらの派生語と共に使用してもよい。これらの用語は、互いに同義語であることを意図するものではないと理解されたい。従って、デバイスＢに電気的に接続されたデバイスＡという表現の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直接電気的に接続されているデバイスまたはシステムに限定すべきではない。これは、Ａの出力とＢの入力の間に電気的な経路が存在し、この経路は他のデバイスまたは手段を含む経路であってもよいことを意味する。「接続される」とは、２以上の要素が直接物理的または電気的の何れかで接触している、あるいは２以上の要素が互いに直接接触してはいないが、それでも互いに協働または相互作用していることを意味する。
【０１５２】
従って、本発明の好適な実施形態と考えられるものが記載されているが、本発明の概念を逸脱することなく他のおよび更なる改変をすることができ、本発明の範囲内に収まるような全ての変更および改変の権利を主張すること意図していると、当業者は認識するであろう。例えば、上記の方式は、単に利用されるであろう手段を表している。機能はブロック図に追加または削除することができ、動作を機能ブロックの間に置き換えてもよい。本発明の範囲内で、ステップを方法に追加または削除してもよい。
【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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【国際調査報告】
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