▶ イートン インテリジェント パワー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-01
(54)【発明の名称】アークフラッシュ軽減デバイス
(51)【国際特許分類】
H02H 3/08 20060101AFI20231025BHJP
H02H 3/00 20060101ALI20231025BHJP
H01H 83/02 20060101ALI20231025BHJP
【ＦＩ】
H02H3/08 S
H02H3/00 S
H01H83/02 E
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023519997
(86)(22)【出願日】2021-10-07
(85)【翻訳文提出日】2023-04-13
(86)【国際出願番号】 EP2021025398
(87)【国際公開番号】W WO2022078627
(87)【国際公開日】2022-04-21
(31)【優先権主張番号】17/070,475
(32)【優先日】2020-10-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518042280
【氏名又は名称】イートン インテリジェント パワー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｅａｔｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】３０ Ｐｅｍｂｒｏｋｅ Ｒｏａｄ， Ｄｕｂｌｉｎ ４ Ｄ０４ Ｙ０Ｃ２， Ｉｒｅｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】110001999
【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】チョウ、シン
(72)【発明者】
【氏名】カールソン、ブライアン、イー．
(72)【発明者】
【氏名】ラング、ブルック、イー．
(72)【発明者】
【氏名】グリフィン、ロバート、ピー．
【テーマコード（参考）】
5G004
5G030
5G142
【Ｆターム（参考）】
5G004AA01
5G004BA03
5G004DA04
5G004DC14
5G030YY13
5G142AC02
5G142AC06
5G142BC01
5G142BC02
5G142CC08
5G142GG02
5G142HH02
5G142HH27
(57)【要約】
デバイスは、開回路状態及び閉回路状態を有する電気機械スイッチングデバイスと、経路入力及び経路出力を有する最小抵抗の経路とを含み、スイッチングデバイスは入力と出力との間にある。このデバイスは、固体回路遮断器を備え、スイッチデバイスの開回路状態に応答して入力と出力との間に電流を伝導するように構成されたバイパス電力スイッチデバイスを含む。このデバイスは、出力に接続され、故障電流事象を検出するように構成された電流センサを含む。デバイスは、スイッチングデバイスに結合されたアクチュエータと、検出された故障電流事象に基づいて、アクチュエータを作動させて、スイッチングデバイスを開回路状態にし、電力スイッチデバイスによって故障電流事象を遮断するためのトリガ信号を生成するように構成されたコントローラと、を含む。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開回路状態及び閉回路状態を有する電気機械スイッチングデバイスと経路入力と、経路出力と、前記経路入力と前記経路出力の間に前記電気機械スイッチングデバイスを有する、最小抵抗の経路と、
固体回路遮断器を備え、前記電気機械スイッチングデバイスの開回路状態に応答して前記経路入力と前記経路出力との間に電流を伝導するように構成されたバイパス電力スイッチデバイスと、
前記経路出力に接続された電流センサであって、故障電流事象を検出するように構成された、電流センサと、
前記電気機械スイッチングデバイスに結合されたアクチュエータと、
検出された前記故障電流事象に基づいて、前記アクチュエータを作動させて前記電気機械スイッチングデバイスを前記開回路状態にし、前記バイパス電力スイッチデバイスによって前記故障電流事象を遮断するためのトリガ信号を生成するように構成されたコントローラと、を備える、デバイス。
【請求項2】
前記電流センサが、前記コントローラのセンサ入力に接続された出力を有し、前記電流センサが、前記故障電流事象の検出を表す信号を前記コントローラの前記センサ入力に通信するように構成されている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記コントローラの制御パネル入力に接続された外部制御パネルを更に備え、前記外部制御パネルは、前記コントローラの動作を制御するためのユーザインターフェースを提供するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項4】
前記コントローラがまた、前記制御パネル入力において作動状態無効化制御信号を受信することに応答して、前記最小抵抗の経路において前記電気機械スイッチングデバイスを前記閉回路状態にし、
前記制御パネル入力において作動状態有効化制御信号を受信することに応答して、前記最小抵抗の経路において前記電気機械スイッチングデバイスを前記開回路状態にするようにも構成されている、請求項３に記載のデバイス。
【請求項5】
前記固体回路遮断器が、前記経路入力に接続された第１の端部と、前記電気機械スイッチングデバイスと前記経路出力との間の前記最小抵抗の経路に接続された第２の端部とを有する少なくとも１つの過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオードと、
前記第１の端部及び前記経路入力に接続された第１の接続と、前記第２の端部及び前記経路出力に接続された第２の接続とを有する双方向トランジスタスイッチと、を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項6】
前記少なくとも１つのＴＶＳダイオードは、並列ＴＶＳダイオードを含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項7】
前記電気機械スイッチングデバイス、前記最小抵抗の経路、前記バイパス電力スイッチデバイス、及び前記コントローラを収容するための筐体を更に備え、前記筐体が、モールドケース回路ブレーカ又は気中回路ブレーカを備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項8】
前記電気機械スイッチングデバイスが、真空遮断器を備え、前記アクチュエータが、前記真空遮断器に接続されたトンプソンコイル又は圧電アクチュエータを含む、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項9】
前記バイパス電力スイッチデバイスがまた、冷却デバイスも備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項10】
検出された前記故障電流事象は、アークフラッシュ事象に関連する電流を含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項11】
経路入力及び経路出力を含む最小抵抗の経路において、前記経路入力と前記経路出力との間の電気機械スイッチングデバイスを制御することと、電流センサによって、前記経路出力における故障電流事象を検出することと、
コントローラによって、前記電気機械スイッチングデバイスに結合されたアクチュエータを作動させるためのトリガ信号を生成することと、
前記アクチュエータの前記作動に応答して、前記最小抵抗の経路において前記電気機械スイッチングデバイスを開回路状態にすることと、
前記開回路状態に応答して、前記経路入力及び前記経路出力に接続された固体回路遮断器を備えるバイパス電力スイッチデバイスによって、検出された前記故障電流事象を遮断することと、
を含む、方法。
【請求項12】
前記故障電流事象が、前記経路出力の下流で発生したアークフラッシュ事象を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記コントローラの制御パネル入力に接続された外部制御パネルによって、前記コントローラの動作を制御することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記制御することが、前記コントローラの前記制御パネル入力において受信された作動状態無効化制御信号に応答して、前記経路入力から前記経路出力への前記電気機械スイッチングデバイスを閉回路状態にすることと、
前記コントローラの前記制御パネル入力において受信された作動状態有効化制御信号に応答して、前記電気機械スイッチングデバイスを前記開回路状態にすることと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記バイパス電力スイッチデバイスによって、前記遮断することが、過渡電圧を抑制するために、前記電気機械スイッチングデバイスと前記経路出力との間の前記最小抵抗の経路に接続された前記固体回路遮断器の少なくとも１つの過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオードに前記故障電流事象を渡すことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記少なくとも１つのＴＶＳダイオードは、並列ＴＶＳダイオードを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記電気機械スイッチングデバイスは、真空チャンバを有する真空遮断器と、前記真空チャンバ内の電気機械スイッチングデバイスとを備え、前記アクチュエータが、前記真空遮断器に接続されたトンプソンコイル又は圧電アクチュエータを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項18】
前記バイパス電力スイッチデバイスが冷却デバイスを備え、前記方法が、前記冷却デバイスによって前記バイパス電力スイッチデバイスを冷却することを更に含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
検出された故障電流事象がアークフラッシュ事象である、請求項１１に記載の方法。
【請求項20】
前記バイパス電力スイッチデバイスが、検出された前記故障電流事象を遮断するまでに１００マイクロ秒～０．５ミリ秒の応答時間を有する、請求項１９に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本文書は、電力保護デバイス、システム、及び方法を対象とする、より具体的には、保守要員及び電力機器を保護するためのアークフラッシュ軽減デバイスを対象とするデバイス、システム、及び方法を説明する。
【0002】
アークフラッシュ事象は、開閉装置及び配電盤などの配電システムに重大な損傷を引き起こす場合があるだけでなく、作業員の怪我の原因となる可能性がある。回路ブレーカ及びヒューズは、短絡故障があるときに保護を提供するために開閉装置において使用することができる。しかしながら、電流保護システムは、特に低レベル過電流によって引き起こされる故障である場合、短絡故障に関連する危険な電流の伝搬を遮断し、アークフラッシュ事象を排除するために比較的長い応答時間を有する。
【0003】
アークフラッシュ事象の場合に追加の保護を提供するために、更に応答時間が短いアークフラッシュ軽減デバイスを有することが望ましい。
【発明の概要】
【0004】
いくつかの実施形態では、デバイスは、開回路状態及び閉回路状態を有する電気機械スイッチングデバイスと、経路入力及び経路出力を有する最小抵抗の経路とを含み、電気機械スイッチングデバイスは、経路入力と経路出力との間にある。このデバイスは、また、電気機械スイッチングデバイスの開回路状態に応答して経路入力と経路出力との間に電流を伝導するように構成された固体回路遮断器を含むバイパス電力スイッチデバイスも含んでもよい。このデバイスにおいて、電流センサは、経路出力に接続され、故障電流事象を検出するように構成される。このデバイスは、電気機械スイッチングデバイス及びコントローラに結合されたアクチュエータを含んでもよい。検出された故障電流事象に基づいて、コントローラは、アクチュエータを作動させて電気機械スイッチングデバイスを開回路状態にし、バイパス電力スイッチデバイスによって故障電流事象を遮断するためのトリガ信号を生成する。
【0005】
様々な実施形態において、電流センサは、コントローラのセンサ入力に接続される出力を有してもよい。電流センサは、故障電流事象の検出を表す信号をコントローラのセンサ入力に通信するように構成されていてもよい。
【0006】
様々な実施形態において、デバイスは、コントローラの制御パネル入力に接続される外部制御パネルを更に含んでもよい。外部制御パネルは、コントローラの動作を制御するためのユーザインターフェースを提供するように構成されていてもよい。
【0007】
様々な実施形態において、コントローラはまた、制御パネル入力において作動状態無効化制御信号を受信することに応答して、最小抵抗の経路において、電気機械スイッチングデバイスを閉回路状態にするように構成されていてもよい。コントローラはまた、制御パネル入力において作動状態有効化制御信号を受信することに応答して、最小抵抗の経路において電気機械スイッチングデバイスを開回路状態にするように構成されていてもよい。
【0008】
様々な実施形態において、固体回路遮断器は、経路入力に接続された第１の端部と、電気機械スイッチングデバイスと経路出力との間の最小抵抗の経路に接続された第２の端部とを有する少なくとも１つの過渡電圧抑制（transient-voltage suppression：ＴＶＳ）ダイオードを含んでもよい。固体回路遮断器はまた、第１の端部及び経路入力に接続された第１の接続と、第２の端部及び経路出力に接続された第２の接続とを有する双方向トランジスタスイッチも含んでもよい。
【0009】
様々な実施形態において、少なくとも１つのＴＶＳダイオードは、並列ＴＶＳダイオードを含む。
【0010】
様々な実施形態において、デバイスは、電気機械スイッチングデバイス、最小抵抗の経路、バイパス電力スイッチデバイス、及びコントローラを収容するための筐体を更に含んでもよい。筐体は、モールドケース回路ブレーカ又は気中回路ブレーカを含んでもよい。
【0011】
様々な実施形態において、電気機械スイッチングデバイスは、真空遮断器を含んでもよい。追加的に、アクチュエータは、真空遮断器に接続されたトンプソンコイル又は圧電アクチュエータを含んでもよい。
【0012】
様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、冷却デバイスを含んでもよい。
【0013】
様々な実施形態において、検出された故障電流事象は、アークフラッシュ事象に関連付けられた電流を含んでもよい。
【0014】
様々な実施形態において、方法は、経路入力及び経路出力、並びに経路入力と経路出力との間の電気機械スイッチングデバイスを含む最小抵抗の経路において、制御することを含んでもよい。本方法は、電流センサによって、経路出力における故障電流事象を検出することと、コントローラによって、電気機械スイッチングデバイスに結合されたアクチュエータを作動させるためのトリガ信号を生成することと、を含んでもよい。アクチュエータの作動に応答して、本方法は、最小抵抗の経路内の電気機械スイッチングデバイスを開回路状態にすることを含んでもよい。開回路状態に応答して、本方法は、経路入力及び経路出力に接続された固体回路遮断器を備えるバイパス電力スイッチデバイスによって、検出された故障電流事象を遮断することを含む。
【0015】
様々な実施形態において、方法は、コントローラの制御パネル入力に接続された外部制御パネルによって、コントローラの動作を制御することを含んでもよい。
【0016】
様々な実施形態において、コントローラによる制御は、コントローラの制御パネル入力で受信された作動状態無効化制御信号に応答して、経路入力から経路出力への電気機械スイッチングデバイスを閉回路状態にすることを含んでもよい。また、コントローラによる制御は、コントローラの制御パネル入力で受信された作動状態有効化制御信号に応答して、電気機械スイッチングデバイスを開回路状態にすることを含んでもよい。
【0017】
様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスによって遮断することは、過渡電圧を抑制するために、電気機械スイッチングデバイスと経路出力との間の最小抵抗の経路に接続された固体回路遮断器の少なくとも１つの過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオードに故障電流事象を渡すことを含んでもよい。
【0018】
様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、冷却デバイスを含んでもよい。方法は、冷却デバイスによってバイパス電力スイッチデバイスを冷却することを更に含んでもよい。
【0019】
様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、検出された故障電流事象を遮断するまでに、１００マイクロ秒～０．５ミリ秒の応答時間を有する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】ハイブリッドアークフラッシュ軽減デバイスを使用するシステムのブロック図を示す。
【図2A】いくつかの実施形態による、第１の動作モードにあるアークフラッシュ軽減デバイスの概略図を示す。
【図2B】いくつかの実施形態による、第２の動作モードにあるアークフラッシュ軽減デバイスの概略図を示す。
【図4A】モールドケース回路ブレーカ（molded case circuit breaker、ＭＣＣＢ）フォームファクターを有する筐体を有する、アークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を図示する。
【図5】電気分電盤を示す。
【図6A】気中回路ブレーカ（air circuit breaker、ＡＣＢ）フォームファクターを有する筐体を有する、アークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を示す。
【図7】カセットフォームファクターを有する筐体を伴う、アークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を図示する。
【図8】コンピューティングデバイス、コントローラ、及びセンサの内部処理システムなど、システムの電子構成要素のいずれかに含まれ得る内部ハードウェアの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0021】
次に、本発明の主題の特定の例示的な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。しかしながら、本発明の主題は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本発明の主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面において、同様の番号は同様の項目を指す。ある物が別の物に「接続されている」又は「結合されている」と言及されるとき、それは他の物に直接接続又は結合され得るか、又は介在する物が存在し得ることが理解されるであろう。例えば、デバイス間に導電経路が存在する場合、その経路が１つ以上の中間構成要素を含む場合であっても、デバイスは「電気的に接続」されている。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された物のうちの１つ以上の任意の及びすべての組合せを含む。
【0022】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の主題を限定することを意図していない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、明示的に別段の定めがない限り、複数形も含むことが意図される。用語「含む（includes）」、「備える（comprises）」、「含んでいる（including）」、及び／又は「備えている（comprising）」は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、物、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、物、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないことが更に理解されよう。
【0023】
特に記載がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明の主題が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。更に、一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、本明細書及び関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的にそのように定義されていない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味に解釈されないことが理解されよう。
【0024】
図１は、ハイブリッドアークフラッシュ軽減デバイス（arc flash mitigation device、ＡＦＭＤ）１００を使用するシステム１０のブロック図を示す。アークフラッシュ軽減デバイス１００は、制御パネル１２０を有する筐体１１０を含んでもよい。制御パネル１２０は、ディスプレイパネル１２５及びインジケータ１３０を含んでもよい。インジケータ１３０は、発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）、別のタイプのライト、又は何らかの他のタイプのインジケータデバイスを含む光インジケータを含んでもよい。非限定的な例として、アークフラッシュ軽減デバイス１００を作動させることにより、光インジケータ１３０を点灯させることができる。光インジケータ１３０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動状態有効又は「ＯＮ」であることを作業員２０が判定できるようにすることができる。
【0025】
ディスプレイパネル１２５は、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）又はＬＥＤディスプレイを含んでもよい。ディスプレイパネル１２５は、ユーザ入力を受信するためのタッチセンサ式ユーザインターフェースを含んでもよい。制御パネル１２０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００をそれぞれ作動状態有効化、作動状態無効化及び／又はリセットするためなどの制御ボタン１３２及び１３４を含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００の１つ以上の構成要素は、固体設計を含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００の詳細は、図２Ａ～図２Ｂ及び図３に関連付けてより詳細に説明する。
【0026】
筐体１１０は、図１において破線のボックスとして示されるアークフラッシュ軽減デバイス１００の保護電子回路１０５を収容する。保護電子回路１０５は、最小抵抗の経路１０７を含んでもよい。図１において、最小抵抗の経路１０７は、電気機械スイッチＳＷ１を含んでおり、これについては、図２Ａ～図２Ｂに関連付けてより詳細に説明する。図１において、スイッチＳＷ１は、アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動又は作動状態有効であるときの、最小抵抗の経路１０７に沿って保護電子回路１０５内に開回路状態を形成する「開」である。
【0027】
システム１０は、時々作業員２０による保守を必要とする電気回路３５を含んでもよい。電気回路３５は、電力機械のサブコンポーネント又は配電機器の要素であってもよい。例えば、機械又は機器は、開閉装置、配電盤又は分電盤を含んでもよい。電気回路３５は、電力回路を含んでもよい。作業員２０は、電気テスター又は他のデバイスなどの電気回路２５を電気回路３５に電気的に接続して、試験又は他の保守作業を行うことが必要となる場合もある。電気回路２５は、試験信号を表す電流を生成することができる。電気回路２５は、電気回路３５からの応答又は戻り信号を予期してもよい。以下でより詳細に説明するように、アークフラッシュ軽減デバイス１００は、作動されると、作業員２０を保護するように構成されている。
【0028】
様々な実施形態において、システム１０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００の下流の、閃光１５又はアークフラッシュを表す電流などのアークフラッシュ事象を感知するように構成されたアークフラッシュセンサシステム（arc flash sensor system、ＡＦＳＳ）３０を含んでもよい。アークフラッシュセンサシステム３０は、閃光１５を検出することができるカメラ又は他の画像捕捉デバイス等の１つ以上の光学センサを有する視覚システムを含んでもよい。しかしながら、説明のために、アークフラッシュセンサシステム３０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００とは別個であり、電気回路３５を含む他の機器を保護するために使用されてもよい。アークフラッシュセンサシステム３０は、Ｅａｔｏｎ（登録商標）ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＡｒｃｆｌａｓｈ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ（商標）（ＡＲＭＳ）の電流センサ、又は他の好適な電流センサを含んでもよい。
【0029】
筐体１１０は、図４Ａ～４Ｃに関連して後述するように、回路ブレーカのフォームファクターと実質的に同様のフォームファクターを含んでもよい。筐体１１０は、成形ケースを有してもよい。そのような筐体内のアークフラッシュ軽減デバイス１００のためのパッケージングは、標準フォームファクターブレーカの設置に適した場所での電気分電盤又は他の機器におけるアーク故障軽減の提供において、特に有利な用途を見出すことができる。しかしながら、実施形態は、そのようなフォームファクターに限定されないことが理解されるべきである。
【0030】
図２Ａは、いくつかの実施形態による、第１の動作モードにおけるアークフラッシュ軽減デバイス１００の概略図を示す。第１のモードは、電気機械スイッチＳＷ１が「閉」又は閉回路状態にある保護電子回路１０５の動作の作動状態無効モード又は通常モードに対応する。スイッチＳＷ１は、最小抵抗の経路１０７に沿ってより低いオン抵抗を有するように構成される。図２Ｂは、いくつかの実施形態による、第２の動作モードにおけるアークフラッシュ軽減デバイス１００の概略図を示す。第２のモードは、電気機械スイッチＳＷ１が「開」又は開回路状態にある保護電子回路１０５の作動状態有効モード又はアークフラッシュ低減維持モードに対応しているので、最小抵抗の経路１０７に沿って開回路が形成され、電子双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を通って電気機械スイッチングデバイス２１０の真空遮断器３１０への代替双方向バイパス経路が形成される。電気機械スイッチングデバイス２１０は、図３に関連付けてより詳細に説明する。スイッチＳＷ１が「閉」であるときの最小抵抗の経路１０７は、双方向であってもよい。
【0031】
【0032】
双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、故障事象の故障電流を遮断するための固体回路遮断器を含んでもよい。故障事象は、高電流事象又はアークフラッシュ事象を表す電流のうちの１つであり得る。特に、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、コントローラ２５０に電気的に接続されている。コントローラ２５０は、トリガ導体２５５上でトリガ信号を送信して、アークフラッシュ事象又は高電流に応答して電気機械スイッチングデバイス２１０，に接続された超高速アクチュエータ２４０を作動させて、スイッチＳＷ１を「開」にすることができる。超高速アクチュエータ２４０は、システムの分岐ブレーカ及び／又は主ブレーカよりも速く動作することができるという点で超高速である。例えば、スイッチＳＷ１は、図３に関連付けてより詳細に説明するように、超高速アクチュエータ２４０によって駆動される数百マイクロ秒（μｓ）以内に少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の距離まで強制的に分離される（開く）電気機械スイッチングデバイス２１０の接点３１３及び３２３（図３）を含んでもよい。
【0033】
コントローラ２５０は、スイッチＳＷ１と出力ノードＮ３０との間の最小抵抗の経路１０７のインラインの電流センサ２７０からの故障信号（すなわち、高電流）に応答することができる。電流センサ２７０は、例えば、ノードＮ３０に流れるラインＬ２５上の電流を感知する。本明細書で使用される「ノード」という用語は、接続又は接続場所を指すことがある。
【0034】
高電流事象又はアークフラッシュ事象に関連する電流などの故障事象の発生を表す電流レベルの検出に応答して、コントローラ２５０は、超高速アクチュエータ２４０をトリガするためにトリガ導体２５５上にトリガ信号を生成する。アークフラッシュ事象は、アークフラッシュ光１５の存在に対応する。電流センサ２７０は、最小抵抗の経路１０７に沿った、又はアークフラッシュ軽減システム１００の上流の電流を検出し、保守要員又は機器に対する高リスクに対応する閾値を超える電流レベルによってトリガされ得る。電流センサ２７０及び光センサからの信号を使用して、アークフラッシュセンサシステム３０及びコントローラ２５０を介して、電気機械スイッチングデバイス２１０にトリガ信号を送信するアークフラッシュ事象を検出及び確認するのに約２ｍｓかかる場合がある。故障事象の故障電流を、約２．５ｍｓ以内にアークフラッシュ軽減デバイス１００によって遮断することができる。
【0035】
回路ブレーカと呼ばれることもある回路ブレーカは、電源から負荷に電流を流すために互いに接続する電気接点を含む。接点は、コマンドに応答して電流の供給を遮断するために、又は電流過負荷、短絡、及び高電圧状態又は低電圧状態などの電気故障状態から電気システムを保護するために、力によって分離してもよい。いくつかの実施形態では、電気機械スイッチングデバイス２１０は、図３に関連して説明されるように、接点３１３及び３２３を分離する力を生成する超高速アクチュエータ２４０に結合されてもよい。超高速アクチュエータ２４０（図３）は、スイッチＳＷ１を開いて、約０．５ｍｓの応答時間内に接点３１３と３２３との間において少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の接点ギャップを達成するように構成される。電気機械スイッチングデバイス２１０については、図３に関連付けてより詳細に説明する。
【0036】
基準点として、最小抵抗の経路１０７上のノードＮ０１が、例えば、外部電気回路２５から電流を受け取るように構成された入力ノードであると仮定する。最小抵抗の経路１０７は、ノードＮ０１から始まり得る。したがって、ノードＮ０１は、「入力」又は「経路入力」とも呼ばれることがある。ノードＮ０１における電流は、ラインＬ０２に沿って、スイッチＳＷ１を有する電気機械スイッチングデバイス２１０に伝搬することができる。電流がスイッチＳＷ１を通って伝搬すると、電流は、例えば、ラインＬ０４に沿ってノードＮ２０に伝搬する。スイッチＳＷ１は、出力端子Ｔ０１を含む。閉回路状態では、スイッチＳＷ１の代表的なスイッチングアームＡ１は、ラインＬ０２上を流れる電流がスイッチＳＷ１を通って同様に最小抵抗の経路１０７の一部であるラインＬ０４に流れるように配向される。スイッチアームＡ１は、例示を目的としたものであり、スイッチＳＷ１の構成又は動作を何ら限定するものではない。最小抵抗の経路１０７は、ノードＮ２０からノードＮ３０における出力まで続く。ノードＮ２０は、スイッチＳＷ１の入力側のノードＮ０１から、出力端子Ｔ０１の経路におけるノードＮ２０に対応するスイッチＳＷ１の出力側へのバイパス経路を提供することができる。スイッチＳＷ１の出力側は、最小抵抗の経路１０７にインラインで配置された出力端子Ｔ０１に対応する。
【0037】
電子双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、最小抵抗の経路１０７の下に配置された破線ボックス内に示されており、アークフラッシュ事象などからの故障事象の故障電流を遮断するように構成されている。スイッチＳＷ１が「開」であるときなどには、電流は、ノードＮ０１から、矢印１０９Ａの方向に双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１へ、ラインＬ１２に沿ってノードＮ０３へ伝搬し得る。代替的に、ラインＬ１２上の電流は、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１のスイッチ２０３に矢印１０９Ｂの方向に伝搬することができる。スイッチ２０３は、金属酸化物電界効果トランジスタ（Metal Oxide Field Effect Transistor、ＭＯＳＦＥＴ）などのトランジスタを含んでもよい。スイッチ２０３のドレイン側は、ノードＮ０３に接続されてもよい。スイッチ２０３のソース側は、ノードＮ１３に接続されてもよく、ダイオード２０７の第１の側は、ノードＮ１３又はスイッチ２０３のソース側に接続される。スイッチ２０３のドレイン側は、ノードＮ０５を介してダイオード２０７の第２の側に接続されてもよい。図では、スイッチ２０３のドレイン側はダイオード２０７のカソードに接続され、スイッチ２０３のソース側はダイオード２０７のアノードに接続されている。本明細書の説明はＭＯＳＦＥＴデバイスを使用するが、他の半導体トランジスタスイッチ構成が使用されてもよい。
【0038】
スイッチ２０３のソース側は、ノードＮ１３と直列のノードＮ１６を介してスイッチ２０５のソース側に電気的に接続されてもよい。スイッチ２０５は、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などのトランジスタを含んでもよい。スイッチ２０５のドレイン側は、最小抵抗の経路１０７上のノードＮ２０に矢印１０９Ｃの方向に信号を伝搬するノードＮ２６に電気的に接続されてもよい。ＭＯＳＦＥＴ（トランジスタ）スイッチ２０３及び２０５は、双方向スイッチを形成することができる。スイッチ２０５のソース側は、ノードＮ１６に電気的に接続されてもよく、ダイオード２０９の第１の側は、ノードＮ１６又はスイッチ２０５のソース側に電気的に接続される。スイッチ２０５のドレイン側は、ノードＮ１８を介してダイオード２０９の第２の側に電気的に接続されてもよい。図では、スイッチ２０５のドレイン側はダイオード２０９のカソードに電気的に接続され、スイッチ２０５のソース側はダイオード２０９のアノードに電気的に接続されている。バイパス電力スイッチデバイス２０１は双方向性であるので、電流は、スイッチＳＷ１が「開」であるときなどに、ノードＮ２０から矢印１０９Ｃ、１０９Ｂ及び１０９Ａを通ってノードＮ０１へなど、逆方向に流れることができる。
【0039】
双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、一方の側がノードＮ０７に接続され、第２の側がノードＮ１７に接続された第１の過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオード２１３を含んでもよい。ノードＮ１７はノードＮ１８に電気的に接続されている。双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、同様に一方の側がノードＮ０７に接続され、第２の側がノードＮ１７に接続された第２の過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオード２１５を含んでもよい。ダイオード２１３及び２１５は並列であってもよい。
【0040】
電流センサ２７０は、「出力」又は「経路出力」と呼ばれることもあるノードＮ３０に近接してスイッチＳＷ１の下流にある。電流センサ２７０は、ラインＬ２５上の電流の量を感知するように構成される。電流センサ２７０は、コントローラ２５０と電子通信するか、又は電気的に接続されており、ラインＬ２５上の電流の測定値を表す感知電流信号をライン２７５上に送出することができる。他の変形例では、感知電流信号は、感知信号が、作業員２０の怪我を引き起こし得る所定の電流閾値にあるとき、コントローラ２５０に通信される故障検出信号を生成してもよい。
【0041】
図３は、デバイスの構成要素とインターフェースされた図２Ａ～図２Ｂのアークフラッシュ軽減デバイス１００のコントローラ２５０のブロック図を示す。コントローラ２５０は、ライン３０３上の第１の制御信号を受信するために、制御パネル１２０と電気通信するか又は接続されている。例えば、作業員２０は、制御パネル１２０によって生成された第１の制御信号に応答して、アークフラッシュ軽減デバイス１００を通常動作モードにしてもよい。通常動作モードは、「ＯＦＦ」であるアークフラッシュ低減維持モードに対応し、したがって、コントローラ２５０は、スイッチＳＷ１を閉回路状態に設定する。コントローラ２５０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００をそれぞれ作動状態有効化及び作動状態無効化にするためなどの制御ボタン１３２及び１３４に応答することができる。アークフラッシュ軽減デバイス１００を作動状態有効化すると、スイッチＳＷ１が開回路状態に設定されるように、アークフラッシュ低減維持モードが「ＯＮ」になる。
【0042】
制御パネル１２０は、ライン３０３上に第１の制御信号を生成して、コントローラ２５０にデバイス１００の動作モードを制御させてもよい。ライン３０３は、コントローラ２５０の制御パネル入力又はポートに接続されてもよい。制御パネル入力又はコントローラ２５０のポートで受信された信号は、コントローラの動作（アームプロセス又はディスアームプロセス）を制御する。したがって、制御パネルは、デバイス１００を作動状態無効化するための作動状態無効化制御信号と、アークフラッシュ軽減デバイス１００を作動可能にするための作動状態有効化制御信号とを生成することができる。コントローラ２５０は、デバイス１００が作動状態無効化されているが、作動状態無効モードは一般にスイッチＳＷ１の状態を変化させるので、電力供給されてもよい。
【0043】
具体的には、通常動作モードの場合、コントローラ２５０は、スイッチＳＷ１を、出力端子Ｔ０１に接続されたスイッチアームＡ１として表される、図２Ａに示すような閉回路状態に遷移させることができる。したがって、最小抵抗の経路１０７は、開回路条件なしでノードＮ０１からノードＮ３０まで延びる。コントローラ２５０は、いくつかの実施形態では、制御線３０９上で制御信号を制御バイパス電力スイッチデバイス２０１に送信して、「ＯＦＦ」に切り替えることができる。更に、コントローラ２５０は、バイパス電力スイッチデバイス２０１の能動冷却デバイス３４５が存在する場合、能動冷却デバイスを制御することができる。制御パネル１２０は、ライン３０３上に第２の制御信号を生成して、コントローラ２５０にデバイス１００の動作モードを制御させて、図２Ｂに最もよく見られるように、スイッチＳＷ１を「開」にさせて、デバイス１００が作動状態有効化してもよい。言い換えれば、スイッチＳＷ１は、スイッチアームＡ１が端子Ｔ０１から離れる方向に持ち上げられているとして表される開回路状態を有する。
【0044】
コントローラ２５０は、少なくとも１つのプロセッサ３５５を含んでもよい。コントローラ２５０のハードウェアの詳細は、図８に関連付けてより詳細に説明する。コントローラ２５０はまた、作動状態有効化プロセス３６０及び作動状態無効化プロセス３６５を行うためのハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアも含んでもよい。作動状態無効化プロセス３６５は、図２Ａに示され上述されたように、通常動作モードに従って動作するようにアークフラッシュ軽減デバイス１００を構成する。例えば、作動状態無効化プロセス３６５は、コントローラ２５０に、ライン３０３上の制御信号に応答して、スイッチＳＷ１を「閉」に制御させることができる、又は閉回路状態に遷移させることができる。
【0045】
作動状態無効化プロセスは、アークフラッシュ低減維持モードを「ＯＦＦ」に切り替えることができる。加えて、スイッチＳＷ１は、「閉」位置にあるように設定されてもよく、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、「ＯＦＦ」状態又は「ＯＮ」状態のいずれかでよい。様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、アークフラッシュ低減維持モードが「ＯＦＦ」であるとき、「ＯＮ」状態のままであってもよい。
【0046】
作動状態有効化プロセス３６０は、コントローラ２５０に、ライン３０３上の第２の制御信号に応答して、スイッチＳＷ１を「開」に制御させることができる、又は最小抵抗の経路１０７に関して開回路状態に遷移させることができる。スイッチＳＷ１は、最小抵抗の経路１０７に関して「開」であるとき、出力端子Ｔ０１から離れる方向に持ち上げられたスイッチアームＡ１として表される。スイッチＳＷ１は低いオン抵抗を有する。作動状態有効化プロセス３６０はまた、コントローラ２５０に超高速アクチュエータ２４０を設定又はリセットしてもよく、アークフラッシュ低減維持モードを「ＯＮ」にしてもよい。いくつかの実施形態では、作動状態有効化プロセス３６０は、真空遮断器３１０の一部であってもよいスイッチＳＷ１を係合してもよく、いくつかの実施形態では、接点３１３及び３２３を互いから分離させるか、又はスイッチＳＷ１を開にする。真空遮断器３１０は、セラミックボトル内などの真空チャンバ３１５を含むことができ、電流を伝搬している間、接点３１３及び３２３を分離することによってアークが描かれる。アクチュエータ２４０がリセットされると、リンク機構３３０及びアクチュエータ２４０は、接点３１３及び３２３を電気的に開の状態に維持するように構成される。デバイス１００はまた、アークフラッシュ事象が検出されてクリアされた後、コントローラ２５０の制御下で再使用することができる。
【0047】
電気機械スイッチングデバイス２１０は、「開」のとき、故障事象の故障電流が、下流の電気回路３５の電流経路内のバイパス電力スイッチデバイス２０１に転流させることができる。電流の転流は、高周波電子発振回路（図示せず）を使用することによって、又は電流を流している間に接点３１３及び３２３が分離するときに接点３１３と３２３との間の接点ギャップにわたるアーク電圧によって行うことができる。故障事象又は故障電流は、数十マイクロ秒以内にバイパス電力スイッチデバイス２０１を通して電力電子回路電流経路に完全に転流される。接点３１３及び３２３は、過渡回復電圧（transient recovery voltage、ＴＲＶ）に耐えるために最小の接点ギャップに強制的に到達させられる。したがって、故障電流は、バイパス電力スイッチデバイス２０１によって遮断され、アークフラッシュ事象又は故障電流事象を停止又は排除する。これらすべて（例えば、バイパス電力スイッチデバイス２０１によって、スイッチＳＷ１を開くこと、及び故障事象の故障電流を遮断すること）は、約０．５ｍｓ以内に起こるように構成される。すなわち、応答時間は約０．５ｍｓ以下である。
【0048】
コントローラ２５０はまた、トリガ発生器３７０と、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを含み得る比較器３７５とも含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動状態有効である間、比較器３７５は、センサ２７０から受信した信号を比較することができる。ライン２７５上の信号は、コントローラ２５０のセンサ入力又はポートに接続されてもよい。比較の結果に応じて、トリガ発生器３７０は、トリガ導体２５５に沿って電気機械スイッチングデバイス２１０に伝搬されるトリガ信号を生成してもよい。具体的には、トリガ信号は、超高速アクチュエータ２４０に通信され、アクチュエータを作動させ、真空遮断器３１０を「開」にすることにより電気接点３１３及び３２３をリンク機構３３０によって強制的に開にすることができる。図３では、接点３１３及び３２３は「開」として示されている。
【0049】
様々な実施形態において、例えば、スイッチＳＷ１が「閉」であり、バイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」状態にあるとき、コントローラ２５０は、アークフラッシュ低減維持モードが作動状態無効化されているが、故障検出器（比較器）３７５によって検出された故障事象に応答して、アクチュエータ２４０をトリガしてスイッチＳＷ１を「開」にするように依然として動作可能である。したがって、スイッチＳＷ１が「開」になると、故障事象の電流はバイパス電力スイッチデバイス２０１に転流されるので、故障事象はバイパス電力スイッチデバイス２０１によって遮断することができる。
【0050】
いくつかのシナリオでは、センサ２７０からコントローラ２５０によって受信される信号は、アークフラッシュ事象を表す故障信号であってもよい。センサ２７０は、アークフラッシュ事象、あるいは、高電流事象を表す測定信号を送信してもよい。高電流事象は、アークフラッシュ事象に関連付けられる電流よりも小さい可能性がある高電流に関連付けられる。故障信号及び測定信号は、アークフラッシュ事象及び／又は高電流事象のうちのセンサ２７０によって検出された１つに起因する過電流又は過電圧状態を表すように構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ２５０の比較器３７５は、測定信号を閾値と比較して、アークフラッシュ事象の発生を検出することができる。いずれのシナリオにおいても、比較器３７５は、制御信号をトリガ発生器３７０に提供してトリガ信号を生成させてもよい。
【0051】
いくつかの実施形態では、超高速アクチュエータ２４０は、リンク機構３３０に接続されたトンプソンコイルアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータ２４０は、圧電アクチュエータ又は他の超高速アクチュエータでもよい。動作中、超高速アクチュエータ２４０は、コントローラ２５０から制御（トリガ）信号を受信して、アクチュエータ２４０を作動させてもよい。アクチュエータ２４０は、作動されると、リンク機構３３０に加えられる高速作用力を生成し、次に、真空遮断器３１０内の接点３１３及び３２３（すなわち、スイッチＳＷ１）を分離させる。
【0052】
バイパス電力スイッチデバイス２０１は、受動冷却又は能動冷却を行うように構成された冷却デバイス３４５を有してもよい。冷却デバイス３４５が能動冷却を行う実施形態では、冷却のためにファンを使用してもよい。受動的冷却のために、冷却デバイス３４５はヒートシンクを含んでもよい。ファンが使用され、アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動状態有効であるとき、又はバイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」に設定されるとき、能動冷却デバイスも同様に「ＯＮ」にされる。コントローラ２５０は、電気機械スイッチングデバイス２１０及びバイパス電力スイッチデバイス２０１に追加の制御信号を提供してもよい。
【0053】
ソフトウェアで実装される場合、コントローラ２５０の機能は、コンピュータ可読媒体上に１つ以上の命令又はコードとして記憶され、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行されてもよい。コンピュータ可読媒体は、データ記憶媒体（たとえば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータがアクセスできる任意の他の媒体）などの有形媒体に対応する。
【0054】
命令は、例えば、１台以上のデジタル信号プロセッサ（digital signal processors、ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuits、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルロジックアレイ（field programmable logic arrays、ＦＰＧＡ）、又は他の同等の集積又は個別論理回路などのような、１台以上のプロセッサ３５５によって実行されてもよい。したがって、本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、前述の構造のいずれか、又は説明される技法の実装に適した任意の他の物理構造を指す場合がある。更に、本技法は、１つ以上の回路又は論理要素において完全に実装することができる。
【0055】
具体的には、最小抵抗の経路１０７は、第１の抵抗を有する。スイッチＳＷ１は、低オン抵抗を有し、スイッチＳＷ１は、出力端子Ｔ０１に対して閉位置を有する。最小抵抗の経路１０７は、入力（すなわち、ノードＮ０１）と出力（すなわち、ノードＮ３０）とを有し、スイッチＳＷ１が入力（すなわち、ノードＮ０１）と出力（すなわち、ノードＮ３０）との間にある。電気機械スイッチングデバイス２１０は、スイッチＳＷ１が開位置にあるときに開回路状態を有する。双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、入力に関連付けられた第１の位置（すなわち、ノードＮ０１）において、及びスイッチＳＷ１と出力との間の第２の位置（すなわち、ノードＮ３０）において、最小抵抗の経路１０７に電気的に接続される。
【0056】
双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」であり、スイッチＳＷ１が「開」であるとき、電力スイッチデバイス２０１は、ノードＮ０１又は入力で発生する電流をノードＮ３０又は出力に伝搬するように構成される。双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１はまた、ノードＮ３０又は出力から発生する電流をノードＮ０１又は入力に伝導するように構成される。アークフラッシュ低減維持モードが「ＯＮ」であるときに故障事象が発生するシナリオでは、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、故障事象の故障電流を遮断することによって保守要員を保護する。特に、並列の過渡電圧抑制（ＴＶＳ）ダイオード２１３及び２１５は、過渡過電圧レベルを制限するように構成されていてもよい。代替として、ラインＬ２５からノードＮ２０への任意の電流は、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を通して伝搬されてもよい。
【0057】
双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」であり、スイッチＳＷ１が「閉」であるとき、コントローラ２５０は、故障事象を表す信号の受信に応答して、アクチュエータ２４０へのトリガ信号を生成して、スイッチＳＷ１を開くことによってアークフラッシュ事象又は高電流故障事象の故障電流を遮断するように構成される。したがって、故障事象の故障電流は、最小抵抗の経路の一部をバイパスし、ノードＮ２０における故障電流を双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１に流すことによって遮断される。ここでも、ラインＬ２５からノードＮ２０への任意の電流は、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を通して伝搬され、故障事象を停止するように遮断され得る。
【0058】
例えば、スイッチＳＷ１が既に「開」であるアークフラッシュ低減維持モードがオンにされる場合、故障電流が定格電流の２Ｘ又は２．５Ｘに達すると、双方向電力電子スイッチ２０１は、１００μｓ以内に故障電流を遮断する。アークフラッシュエネルギーは、アークフラッシュ事象に関連付けられ、故障電流にアーク電圧を乗じたものとして説明することができる。
【0059】
固体設計は、例えば、図４Ａ～図４Ｃ、図６Ａ～図６Ｂ、及び図７に関連して説明するように、既存の開閉装置、配電盤、又は分電盤に組み込むように、モールドケース回路ブレーカ（ＭＣＣＢ）又は気中回路ブレーカ（ＡＣＢ）と同じフォームファクターにパッケージ化することができる。
【0060】
図４Ａは、ＭＣＣＢフォームファクターを有する筐体を伴う、アークフラッシュ軽減デバイス４００の正面斜視図を図示する。アークフラッシュ軽減デバイス４００は、筐体４１０のフォームファクターの詳細が説明されることを除いて、アークフラッシュ軽減デバイス１００と同じである。筐体４１０は、電流をライン側から負荷側電気機器、例えば、又は他の電気機械に伝導するためのケーブル又はバスバーを取り付けるための上部コネクタ４０５及び下部コネクタ４０７を含んでもよい。筐体４１０のフロントパネル又はカバー４０２は、ディスプレイパネル１２５、インジケータ１３０、ならびに作業員２０による容易なアクセスのための制御ボタン１３２及び１３４を有していてもよい（図１）。しかしながら、制御パネル１２０は、説明のない他の制御ボタンを含んでもよいことを理解されたい。図４Ｂは、筐体の一部が除去された図４Ａのアークフラッシュ軽減デバイス４００の端面斜視図及び側面斜視図を示す。図４Ｃは、筐体の一部が除去された図４Ａのアークフラッシュ軽減デバイス４００の側面図を示す。バックパネル４１２は、開閉装置５００の内側のパネルに嵌合及び取り付けられてもよい（図５）。筐体４１０は、筐体４１０のバックパネル４１２に隣接して、保護電子回路１０５の双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を配置してもよい。電気機械スイッチングデバイス２１０は、真空遮断器３１０を含んでもよい。超高速アクチュエータ２４０は、リンク機構３３０を介して真空遮断器３１０に機械的に結合される。電気機械スイッチングデバイス２１０は、筐体４１０の上端に結合された一端を有してもよい。アークフラッシュ軽減デバイス４００は、異なる極に対して並列に配置された複数の電気機械スイッチングデバイス２１０を含んでもよい。各電気機械スイッチングデバイス２１０は、リンク機構３３０を介してそれ自体のアクチュエータ２４０に接続される。
【0061】
図５は、いくつかの実施形態による、アーク軽減デバイスが設置され得る例示的な電気開閉装置５００を示す。開閉装置５００は、標準型回路ブレーカを受け入れるように構成することができる。開閉装置５００は、筐体５１０に取り付けられたバスバックプレーンアセンブリ５２０を収容するための筐体５１０を含む。バスバックプレーンアセンブリ５２０は、回路ブレーカを受け入れるように構成することができ、回路ブレーカは、バスバックプレーンアセンブリ５２０のバスと、互換性のあるフォームファクターを有する筐体内に収容されたアークフラッシュ軽減デバイス１００とに電気的に接続することができ、制御パネル１２０を含む。
【0062】
筐体５１０は、バスバックプレーンアセンブリ５２０内に設置された回路ブレーカ５５０の前面を露出させるようなサイズの切欠きを含んでもよい。図示されるように、いくつかの実施形態によれば、回路ブレーカ５５０と実質的に同じフォームファクターを有するアーク軽減デバイス１００が、回路ブレーカの代わりに開閉装置５００に設置されてもよい。開閉装置５００は、他の電子装置を収容するための様々なサイズのカットアウトとともに示されている。
【0063】
図６Ａは、気中回路ブレーカ（ＡＣＢ）フォームファクターを有する筐体を備えたアークフラッシュ軽減デバイス６００の正面斜視図を示す。アークフラッシュ軽減デバイス６００は、筐体６１０のフォームファクターの詳細が説明されることを除いて、アークフラッシュ軽減デバイス１００と同じである。筐体６１０のフロントパネル又はカバー６０２は、作業員２０（図１）が容易にアクセスできるように、ディスプレイパネル１２５、インジケータ１３０、ならびに制御パネル１２０の制御ボタン１３２及び１３４を搭載していてもよい。筐体６１０は、フロントパネル又はカバー６０２に嵌合して取り付けられるように構成された後部筐体セクション６１２を含んでもよい。後部筐体セクション６１２は、例えば、下流の電気機器（図５）、又は他の電気機械などにそのライン側から負荷側に電流を流すためのバスバーコネクタに筐体６１０を取り付けるための後部上側コネクタ６０５及び後部下側コネクタ６０７を後部表面に搭載していてもよい。図６Ｂは、筐体の一部が除去された図６Ａのアークフラッシュ軽減デバイス６００の正面斜視図を示す。筐体６１０は、保護電子回路１０５の双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を筐体６１０のフロントパネル６０２に隣接して配置することができる。電気機械スイッチングデバイス２１０は、リンク機構３３０を介して下部搭載超高速アクチュエータ２４０に機械的に接続された真空遮断器３１０を含んでもよい。
【0064】
図７は、カセットフォームファクターを有する筐体を伴う、アークフラッシュ軽減デバイス７００の正面斜視図を図示する。アークフラッシュ軽減デバイス７００は、筐体７１０のフォームファクターの詳細が説明されることを除いて、アークフラッシュ軽減デバイス１００と同じである。筐体７１０のフロントパネル又はカバー７０２は、作業員２０（図１）による容易なアクセスのために、搭載されたディスプレイパネル１２５、インジケータ１３０、ならびに制御パネル１２０の制御ボタン１３２及び１３４を有していてもよい。筐体７１０は、フロントパネル又はカバー７０２に嵌合して取り付けられるように構成された後部筐体セクション７１２を含んでもよい。
【0065】
図８は、コントローラ、センサ、及びコンピューティングデバイスなど、システムの電子構成要素のいずれかに含まれ得る内部ハードウェアの一例を示す。電気バス８００は、ハードウェアの他の図示された構成要素を相互接続する情報ハイウェイとして機能する。プロセッサ８０５は、プログラミング命令を実行するために必要な計算及び論理演算を行うように構成された、システムの中央処理デバイスである。本文書及び特許請求の範囲で使用される場合、「プロセッサ」及び「処理デバイス」という用語は、中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、リモートサーバ、又はこれらの組合せなど、単一のプロセッサ、又は動作のセットを集合的に行うプロセッサのセット内の任意の数のプロセッサを指すことがある。読み出し専用メモリ（Read only memory、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードドライブ、及び電子データを記憶することができる他のデバイスは、メモリデバイス８２５の例を構成する。メモリデバイス８２５は、データ及び／又は命令が格納される単一のデバイス又はデバイスの集合を含んでもよい。本発明の様々な実施形態は、１つ以上のプロセッサ、印刷デバイス、及び／又はスキャンデバイスに、前の図の文脈で説明した機能を行うように構成されたプログラミング命令を含むコンピュータ可読媒体を含んでもよい。
【0066】
任意のディスプレイインターフェース８３０は、バス８００からの情報が、視覚、グラフィック、又は英数字形式で、ディスプレイデバイス８３５（すなわち、制御パネル）上に表示できるようにすることができる。オーディオインターフェース及びオーディオ出力（スピーカなど）も提供できる。外部デバイスとの通信は、ワイヤレスアンテナ、無線周波数識別（radio frequency identification、ＲＦＩＤ）タグ、及び／又は短距離もしくは近距離通信トランシーバなどの様々な通信デバイス８４０を使用して行うことができ、これらの各々は、任意選択で、１つ以上の通信システムを介してデバイスの他の構成要素と通信可能に接続することができる。通信デバイス（複数可）８４０は、インターネット、ローカルエリアネットワーク、又は携帯電話データネットワーク等の通信ネットワークに通信可能に接続されるように構成されてもよい。
【0067】
ハードウェアは、キーボード又はキーパッド、ジョイスティック、タッチスクリーン、タッチパッド、リモートコントロール、制御ボタン、ポインティングデバイス及び／又はマイクロフォンなどの入力デバイス８５０からのデータの受信を可能にするユーザインターフェースセンサ８４５も含んでもよい。上記の特徴及び機能、並びに代替物は、多くの他の異なるシステム又は用途に組み合わされてもよい。様々な構成要素が、ハードウェア又はソフトウェア又は埋め込みソフトウェアで実装できる。様々な現在予期されない又は予期されない代替物、修正、変形、又は改善は、当業者によって行われてもよく、これらの各々はまた、開示される実施形態によって包含されることを意図している。
【0068】
上記の開示に関連する用語は、以下のものを含む。
【0069】
「メモリ」及び「コンピュータ可読媒体」という用語はそれぞれ、コンピュータ可読データ、プログラミング命令、又はその両方が記憶される非一時的デバイスを指す。特に明記しない限り、「メモリ」及び「コンピュータ可読媒体」という用語は、単一デバイスの実施形態、複数のメモリデバイスがデータ又は命令のセットを一緒に又は集合的に記憶する実施形態、ならびにそのようなデバイス内の個々のセクタを含むことが意図される。
【0070】
「プロセッサ」及び「処理デバイス」という用語は、プログラミング命令を実行するように構成された電子デバイスのハードウェア構成要素を指す。特に明記しない限り、用語「メモリ」又は「コンピュータ可読媒体」は、単一処理デバイスの実施形態と、複数の処理デバイスが一緒に又は集合的にプロセスを行う実施形態の両方を含むことが意図される。
【0071】
本文書では、「通信線」という用語は、第１のデバイスが１つ以上の他のデバイスに通信信号を送信し、かつ／又は１つ以上の他のデバイスから通信信号を受信する有線又は無線の経路を意味する。デバイスが通信リンクを介してデータを送信及び／又は受信することができる場合、デバイスは「通信可能に接続されている」。「電子通信」は、有線ネットワークを通じてであれ無線ネットワークを通じてであれ、１つ以上の中間デバイスを介して直接的であれ間接的であれ、２つ以上の電子デバイス間の１つ以上の信号を介したデータの伝送を指す。
【0072】
この文書では、そのような「第１の」及び「第２の」という用語が名詞を修正するために使用される場合、そのような使用は、単に１つの項目を別の項目と区別することを意図するものであり、具体的に記載されない限り、連続的な順序を必要とするものではない。
【0073】
加えて、「垂直」及び「水平」、又は「前」及び「後」などの相対位置の用語は、使用される場合、互いに相対的であることが意図され、絶対的である必要はなく、デバイスの配向に応じて、それらの用語に関連付けられたデバイスの１つの可能な位置のみを指す。更に、「前方」及び「後方」という用語は、前方に面する領域又は後方に面する領域に必ずしも限定されず、それぞれ、後方よりも前方に近い側部領域、又はその逆も含む。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】