JP2013217929A - 電気配線と併せて使用される電気安全装置及びシステム、並びにそれらを使用する方法 - Google Patents

電気配線と併せて使用される電気安全装置及びシステム、並びにそれらを使用する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電気フラットワイヤを監視するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】安全装置１００を利用して、電気フラットワイヤ１０５を監視する。安全装置１００は、ライン側電源１１５に接続し、電力信号をライン側電源１１５から受信するように構成されるライン側入力を備える。さらに、安全装置１００は、電気フラットワイヤ１０５に接続するように構成されるフラットワイヤ接続を備える。安全装置１００は、電気フラットワイヤ１０５への電力信号の通信を制御するように構成される少なくとも１つのリレーをさらに備える。安全装置１００は、誤配線、ワイヤ故障、又は異常状況のうちの少なくとも１つについて電気フラットワイヤ１０５をテストし、テストの結果に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つのリレーの作動を制御するように構成される制御ユニットも備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、包括的には電気配線と併せて使用される安全装置及びシステムに関し、より詳細には、電気フラット配線と併せて使用される安全装置及びシステムに関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２００６年７月２４日に出願されたACTIVE SAFETY DEVICESと題する米国仮特許出願第６０／８２０，１９７号の優先権を主張するものであり、この仮特許出願を参照により本明細書に援用する。
大部分の家及び商業用建物は、電気配線系統を利用して、構造物全体に配電する。通常、電気配線系統は、１２０ボルト又は２４０ボルトの信号をそれぞれ１５アンペア又は３０アンペアで搬送し、電力を照明システム、空調制御システム、家電、及び他の負荷物に提供する。電気ワイヤの貫通又は古い配線系統の劣化に起因して、多くの事故が毎年発生している。
１９９７年に米消費者製品安全委員会（ＣＰＳＣ）によって発行された報告書によれば、家庭配線系統が原因の火災が４００００件を超え、その結果、死者２５０人及び６７０００００００ドルを超える資産損害が発生している。４０３００件の電気回路火災に基づくＣＰＳＣによるさらなる研究によって、３６％が敷設配線に起因するものであり、１６％がコード／プラグに起因するものであったことが明らかになった。
今日、主に回路遮断器が、主に固定配線に発生する特定の過負荷状況及び短絡状況から保護している。過負荷保護は、バイメタル板がゆっくりと加熱されて、遮断器をトリップさせた回路を指定時間後に遮断することによって提供される。バイメタルを流れる電流が大きくなるほど、遮断器がトリップするまでにかかる時間が短くなる。短絡保護は磁気的に提供することができる。すなわち、高レベルの電流は遮断器を瞬時にトリップさせることができる。磁気的トリップ設定の下限は、装置が高突入負荷に対するトリップを妨害しないように製造業者によって決定することができる。
回路遮断器は、電気配線系統内で発生し得るすべての危険から保護するものではない。それゆえ、回路遮断器に加えて、電気配線と併用されるように設計された他の多くの安全装置がある。これらの安全装置は、回路遮断器によって提供される任意の保護に追加される二次保護を提供することもあれば、回路遮断器によって提供される保護から独立して一次保護を提供することもある。これらの安全装置は主に、従来の電気ワイヤと併せて使用されるように設計される。従来の電気ワイヤは、今日既知のように、通常、２つの絶縁された円形内部導体（例えば、ホット導体／中性線又は通電可能導体／帰線）と、絶縁されない接地線（例えば、アース線）とを含み、これらはすべて熱可塑性外被絶縁体内にある。中性線又は帰線は、被接地導体と呼ぶこともできる。
電気配線系統に一般に設置されるこのような１つの安全装置は漏電回路遮断器(Ground Fault Circuit Interrupter)（ＧＦＣＩ）である。ＧＦＣＩは、従来の電気ワイヤのホット導体を流れる電流と中性線を流れる電流との差を測定する。ホット導体を流れる電流と中性線を流れる電流との差が数ミリアンペアを超えた場合、電流が何らかの他の経路を介してグランドに漏れていると推測される。これは、例えば、電気機器のシャシ、若しくはアース線への短絡又は人間を介しての短絡を原因とし得る。これらの状況はいずれも危険であり得るため、ＧＦＣＩがトリップして回路を遮断する。
電気配線系統に一般に設置される別の安全装置はアーク短絡保護遮断器(Arc Fault Circuit Interrupter)（ＡＦＣＩ）である。ＡＦＣＩは、回路遮断器によって提供される標準の熱的保護及び磁気的保護に電気的保護を追加する。ＡＦＣＩ内の回路が、火災を発生させる可能性が高いと判断される特定のアークを検出する。ＡＦＣＩは、電子回路を使用して、電気ワイヤ上のアーク故障の電流特性及び電圧特性を認識し、故障が検出されたときに回路を遮断する。各ＡＦＣＩが、特定の種類のアーク故障を検出するように設計される回路ロジック及び恐らく制御ロジックを有する。これらのアーク故障は、ＡＦＣＩが実施されるように設計される配線の種類に固有である。現行のＡＦＣＩは、従来の配線システムと併せて使用されて、それらの従来の配線システム内で一般に発生するアーク故障を検出するように設計される。
多くの電気ワイヤ安全装置の問題は、従来の３芯線電気ワイヤと併せて使用されるように設計されることである。現行の安全装置は、フラット電気ワイヤを含む配線系統に使用されるように設計されていない。フラット電気ワイヤ及び当該電気ワイヤを製造する方法は、（米国特許出願第１０／７９０，０５５号）（現在では（米国特許第７，１４５，０７３号））に記載されており、この特許を参照によりその全体を本明細書に援用する。フラット電気ワイヤは、壁、天井、又は床のような表面に設置することができる表面実装配線系統であるように設計される。したがって、フラット電気ワイヤは、例えば、その上に塗装を施したり、又は紙を貼ったりすることによって容易に隠せるように薄く且つ可撓性を有するように設計される。現在既存の安全装置は、フラット電気ワイヤと併せて使用されるように特別に設計されておらず、多くの場合、フラット電気ワイヤと両立しない。したがって、フラット電気ワイヤとの併用に適した１つ又は複数の安全装置が必要である。
この概要は、詳細な説明においてさらに後述される概念のうちの選択されたものを簡潔な形で紹介するために提供され、特許請求される主題の範囲を限定することを意図されない。
誤配線、ワイヤ故障、又は異常な状況のうちの１つ又は複数について、例えば、電気フラットワイヤのようなワイヤを監視する装置、システム、及び方法が開示される。本発明の一実施形態によれば、電気フラットワイヤと併用されるソース装置が開示される。ソース装置は、ライン側（line side：電源側）入力、フラットワイヤ接続、少なくとも１つのリレー、及び制御ユニットを備えることができる。ライン側入力は、ライン側電源に接続すると共に、ライン側電源から電力信号を受信するように構成することができる。フラットワイヤ接続は、電気フラットワイヤに接続するように構成することができる。少なくとも１つのリレーは、電気フラットワイヤへの電力信号の通信を制御するように構成することができる。制御ユニットは、誤配線、配線故障、又は異常な状況のうちの少なくとも１つについて電気フラットワイヤをテストすると共に、少なくとも部分的にテスト結果に基づいて、少なくとも１つのリレーの起動を制御するように構成することができる。
本発明の別の態様によれば、ソース装置、宛先装置、及び電気フラットワイヤを含む電気フラットワイヤシステムが開示される。ソース装置はライン側電源に結合するように構成することができると共に、アクティブ安全装置及び第１のフラットワイヤ終端を含むことができる。宛先装置は、第２のフラットワイヤ終端を含むことができる。電気フラットワイヤは、第１のフラットワイヤ終端に結合される第１の端部と、第２のフラットワイヤ終端に結合される第２の端部とを有することができる。アクティブ安全装置は、誤配線、配線故障、又は異常な状況のうちの少なくとも１つについて電気フラットワイヤを監視すると共に、監視結果に基づいて、ライン側電源から電気フラットワイヤへの電力信号の通信を制御することができる。
本発明の別の実施形態によれば、電気フラットワイヤを監視する方法が開示される。電気フラットワイヤはソースと宛先との間に提供することができる。電気フラットワイヤの１つ又は複数の導体を、誤配線、配線故障、又は異常な状況のうちの少なくとも１つについてテストすることができる。電源から電気フラットワイヤへの電力信号の通信は、少なくとも部分的にテスト結果に基づいて制御することができる。
本発明の別の実施形態によれば、電気配線と併用されるアクティブ安全装置が開示される。アクティブ安全装置は、少なくとも１つのリレー及び制御ユニットを備えることができる。少なくとも１つのリレーは、アクティブ安全装置に関連付けられるライン側電源から電気フラットワイヤへの電力信号の通信を制御するように構成することができる。制御ユニットは、誤配線、配線故障、又は異常な状況のうちの少なくとも１つについて電気フラットワイヤをテストすると共に、少なくとも部分的にテスト結果に基づいて、少なくとも１つのリレーの起動を制御するように構成することができる。さらに、制御ユニットは、電気フラットワイヤのテストのときに利用される少なくとも１つの安全構成要素に関連付けることができる。
後述する本発明の諸態様は、ソース装置、フラットワイヤシステム、及びフラットワイヤを監視する方法に等しく適用される。簡単にするために、諸態様はソース装置の実施の形態に適用可能なものとして本明細書では説明される。本発明の一態様によれば、制御ユニットは、誤配線、配線故障、又は異常な状況のうちの少なくとも１つについてライン側電源をテストすると共に、少なくとも部分的にライン側電源のテストに基づいて少なくとも１つのリレーの起動を制御するようにさらに構成することができる。
本発明の別の態様によれば、制御ユニットは、電気フラットワイヤのテストのときに利用される少なくとも１つの反応型安全構成要素に関連付けることができる。少なくとも１つの反応型安全構成要素を利用して、電気フラットワイヤの通電後に電気フラットワイヤをテストすることができる。少なくとも１つの反応型安全構成要素は、漏電回路遮断器、アーク軽減回路、過電流保護安全構成要素、及び接地電流監視安全構成要素のうちの少なくとも１つを含むことができる。
本発明の別の態様によれば、制御ユニットは、電気フラットワイヤのテストのときに利用される少なくとも１つの能動型安全構成要素に関連付けることができる。少なくとも１つの能動型安全構成要素を利用して、電気フラットワイヤの通電前に電気フラットワイヤをテストすることができる。少なくとも１つの能動型安全構成要素は、ライン側ワイヤ完全性構成要素及び負荷側ワイヤ完全性構成要素のうちの１つ又は複数を含むことができる。
本発明の一態様によれば、ライン側電源に関連付けられる１つ又は複数の導体を識別すると共に、識別された１つ又は複数の導体がライン側入力において適切に終端されているか否かを判断するように構成することができるライン側ワイヤ完全性構成要素。
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つのテスト信号を電気フラットワイヤの少なくとも１つの導体に通信し、１つ又は複数の帰還信号について導体のうちの１つ又は複数を監視すると共に、誤配線又はワイヤ故障が存在するか否かを１つ又は複数の帰還信号に基づいて判断するように構成することができる負荷側ワイヤ完全性構成要素。
これまで本発明を概括的に説明したが、これより、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない添付図面を参照する。
本発明の例示的な一実施形態によるアクティブ安全装置（ＡＳＤ）を含むフラットワイヤシステムの概略図である。 本発明の例示的な一実施形態による、ＡＳＤと併せて使用することができる平坦多層、積層、又は保護層状フラットワイヤの断面図である。 本発明の例示的な一実施形態によるＡＳＤの構成要素のブロック図である。 本発明の一実施形態による、ＡＳＤに関連付けることができる制御ユニットのブロック図である。 本発明の例示的な一実施形態による、図４Ａの制御ユニットの動作の例示的なフローチャートである。 本発明の一実施形態による、ＡＳＤに組み込むことができるライン側ワイヤ完全性構成要素の概略図である。 本発明の一実施形態による、ＡＳＤに組み込むことができるライン側ワイヤ完全性構成要素の動作の例示的なフローチャートである。 本発明の例示的な一実施形態による、負荷側ワイヤ完全性構成要素の全般的な動作の例示的なフローチャートである。 本発明の例示的な一実施形態による、負荷側ワイヤ完全性構成要素によって印加することができる電圧又は電流に基づくテスト信号の例示的なタイミング図である。 本発明の一実施形態による、ＡＳＤに組み込むことができる電圧に基づく負荷側ワイヤ完全性構成要素の概略図である。 本発明の一実施形態による、ＡＳＤに組み込むことができる電流に基づく負荷側ワイヤ完全性構成要素の概略図である。 本発明の一実施形態による、誤配線及び層間短絡についてフラットワイヤを監視するときにテストリレーを利用する電流に基づく負荷側ワイヤ完全性構成要素の概略図である。 本発明の例示的な一実施形態による負荷側ワイヤ完全性構成要素の動作の例示的なフローチャートである。 本発明の例示的な一実施形態による、ＡＳＤに組み込むことができる別の例示的な負荷側ワイヤ完全性構成要素の概略図である。 本発明の例示的な一実施形態による、ＡＳＤに組み込むことができる別の例示的な負荷側ワイヤ完全性構成要素の概略図である。 本発明の一実施形態による、宛先モジュールでのフラットワイヤ接続をテストするために利用できる回路の概略図である。 活性平坦多層フラットワイヤに釘又は鋲が貫通する過程の例を示す断面図である。 活性平坦多層フラットワイヤに釘又は鋲が貫通する過程の例を示す断面図である。 活性平坦多層フラットワイヤに釘又は鋲が貫通する過程の例を示す断面図である。 活性平坦多層フラットワイヤに釘又は鋲が貫通する過程の例を示す断面図である。 活性平坦多層フラットワイヤに釘又は鋲が貫通する過程の例を示す断面図である。 活性平坦多層フラットワイヤに釘又は鋲が貫通する過程の例を示す断面図である。 図１３Ａ〜図１３Ｆに提供されるような釘によるフラットワイヤの貫通中に存在する電圧波形又は電流波形の代表的なグラフである。 非活性平坦多層フラットワイヤの貫通の過程の例を示す断面図である。 非活性平坦多層フラットワイヤの貫通の過程の例を示す断面図である。 非活性平坦多層フラットワイヤの貫通の過程の例を示す断面図である。 非活性平坦多層フラットワイヤの貫通の過程の例を示す断面図である。 本発明の例示的な一実施形態による、電気コンセント及びフラットワイヤへの例示的なソース装置接続の概略図である。 本発明の例示的な一実施形態による拡張コンセントを有するＡＳＤの概略図である。 本発明の例示的な一実施形態による、同じ宛先装置に接続されている２本のフラットワイヤを監視するアクティブ安全装置（ＡＳＤ）を備えるフラットワイヤシステムの概略図である。 本発明の一態様の例示的な一実施形態による、単一のソース装置によってサポートされている直列構成での複数の宛先装置の概略図である。 本発明の一態様の例示的な一実施形態による、複数のソース装置が、部屋内の複数のフラットケーブルを監視する中央装置を形成する、システムの概略図である。 本発明の一態様の例示的な一実施形態による、中央ハブによって監視されるソース装置のネットワークの概略図である。
これより、本発明のすべてではなくいくつかの実施形態が示される添付図面を参照して、本発明についてより完全に以下に説明する。実際に、これらの発明は多くの異なる形態で具現することができ、本明細書において説明される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。同じ参照符号は全体を通して同じ要素を指す。
本発明を、本発明の実施形態によるシステム、方法、装置、及びコンピュータプログラム製品のブロック図を参照して以下に説明する。ブロック図内の各ブロック及びブロック図内のブロックの組み合わせをそれぞれ、コンピュータプログラム命令によって実施することができることが理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置にロードして、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上で実行される命令が、以下の説明において詳述されるブロック図の各ブロック又はブロック図内のブロックの組み合わせの機能を実施する手段を生み出すことができる。
これらのコンピュータプログラム命令は、特定の様式で機能するようにコンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に指示することができる、コンピュータ可読メモリに記憶することもできる。それによって、コンピュータ可読メモリに記憶された命令が、１つ又は複数のブロック内で指定される機能を実施する命令手段を含む製品を生み出す。
コンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置にロードされ、一連の動作ステップがコンピュータ又は他のプログラマブル処理装置で実行されて、コンピュータ又は他のプログラマブル装置で実行される命令が１つ又は複数のブロック内で指定される機能を実施するステップを提供するようにコンピュータ実施プロセスを生成してもよい。
したがって、ブロック図のブロックは、指定された機能を実行する手段の組み合わせ、指定された機能を実行するステップの組み合わせ、及び指定された機能を実行するプログラム命令手段をサポートする。ブロック図の各ブロック及びブロック図内のブロックの組み合わせを、特定の機能又はステップを実行する専用のハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実施することができることも理解されよう。
本発明は、コンピュータのオペレーティングシステム上で実行中のアプリケーションプログラムを通じて実施することができる。本発明は、手持ち式装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの消費者電子機器又はプログラマブル消費者電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む他のコンピュータシステム構成を用いて実施することもできる。
本発明の構成要素であるアプリケーションプログラムは、特定の抽象データ型を実装し、特定のタスク、動作、又はタスクを実行するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含むことができる。分散演算環境では、アプリケーションプログラムは｛全体的又は部分的に）、ローカルメモリ又は他の記憶装置に配置することができる。付加的に、又は代替的に、アプリケーションプログラムは（全体的又は部分的に）、リモートメモリ又は記憶装置に配置してもよく、これによって、タスクが通信ネットワークを通じてリンクされたリモート処理装置によって実行される本発明の実施が可能になる。本発明の例示的な実施形態について、図を参照して以下に説明する。同じ参照符号はいくつかの図面を通して同じ要素を示す。
誤配線及びワイヤ故障について電気ワイヤ又は電気配線システムを監視するシステム及び方法が開示される。アクティブ安全装置（ＡＳＤ）を利用して、電気ワイヤの通電前、電気ワイヤの通電中、及び電気ワイヤの通電後に電気ワイヤに対してテストを実行することができる。誤配線又はワイヤ故障が電気ワイヤの通電前にＡＳＤによって識別又は検出される場合、電気ワイヤの通電を回避することができる。誤配線又はワイヤ故障が電気ワイヤの通電中又は通電後にＡＳＤによって識別又は検出される場合、電気ワイヤへの通電を解除することができる。ＡＳＤが、例えば、商業配線及び／又は家屋配線との併用のような多くの異なる種類の用途に利用できることが理解されよう。一例として、ＡＳＤは、家又は商業若しくは産業の現場に敷設された電気配線の監視に利用することができる。監視される電気配線は、建設時又は改装プロジェクト中にその場所に敷設される配線であることができる。
これより図１を参照して、本発明の例示的な実施形態による、フラット電気ワイヤシステム１０１において実施されるアクティブ安全装置（ＡＳＤ）１００を示す。フラット電気ワイヤシステム１０１は、ソース装置１０３と、フラットワイヤ１０５と、ライン側電源１１５と、宛先装置１１７と、負荷側宛先１２５とを含むことができる。ソース装置１０３は、ＡＳＤ１００と、ソースモジュール１１０とを含むことができる。宛先装置１１７は、宛先モジュール１２０と、拡張モジュール１２２とを含むことができる。本開示の目的で、ＡＳＤ１００は、より詳細に後述するように、反応型安全構成要素及び／又は能動型安全構成要素、回路、及び／又は回路網を含む、本発明による電気安全装置、回路、又はモジュールである。例えば、いくつかの商業用の実施形態のようないくつかの実施形態では、ソース装置１０３及びそれに関連付けられる構成要素、回路網、及びモジュールをＡＳＤとして設計することができることが理解されよう。本明細書において説明する例示的な実施形態はフラット電気ワイヤに関連するものであるが、本発明の実施形態によるＡＳＤ１００は、本明細書において開示される教示に基づく細長い円柱形の導体を含む、電気ワイヤのような従来の電気配線にも等しく適用可能である。
様々なフラットワイヤを本発明の実施形態によるＡＳＤ１００と併せて使用することができる。フラットワイヤ１０５は、フラット電気ワイヤ、又は、スピーカワイヤ、電話回線、低電圧ワイヤ、ＣＡＴＶワイヤ、若しくは表面下ワイヤ（under surface wire）のよな他のフラットワイヤであることができる。フラットワイヤ１０５は通常、積層、平坦多層、若しくは保護層状構成、又は平行若しくは同じ平面内に複数の導体を有する同一平面構成で構成することができる複数のフラット導体で構成される。さらに、フラットワイヤ１０５の導体は、複数の導電性の隣接した又は非絶縁性の下位層又はフラットストランドを含むことができる。フラットワイヤ１０５は１つ又は複数の光ファイバを含むこともできる。本発明のＡＳＤ１００によって使用することができるフラットワイヤの一例は、「Electrical Wire and Method of Fabricating the Electrical Wire」と題する米国特許出願第１０／７９０，０５５号（米国特許出願公開公報第２００５／００４２９４２号）に記載されており、参照によりその全体を本明細書に援用する。本発明のＡＳＤ１００によって使用することができるフラットワイヤの他の例は、「Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire」と題する米国特許第５，８０４，７６８号と、「Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire」と題する米国特許第６，１０７，５７７号と、「Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire」と題する米国特許第６，４９２，５９５号と、「Non-uniform Transmission Line and Method of Fabricating the Same」と題する米国特許第６，７７４，７４１号に開示されるフラットワイヤとを含むが、これらに限定されない。これらの特許文献の開示は参照によりその全体が本明細書に援用される。
図２は、本発明の例示的な実施形態による、ＡＳＤ１００と併せて使用することができる平坦多層フラットワイヤ１０５の断面図である。図２のフラットワイヤ１０５は、積層導体を有する電気フラットワイヤであることができる。少なくとも１つの通電可能導体２０５（すなわち、ホット導体）を２つの帰線２１０、２１５（すなわち、中性線）の間に配置することができ、２つの帰線２１０、２１５は、通電可能導体２０５を第１の帰線２１０及び第２の帰線２１５によって実質的に閉じ込めるように形成することができる。実質的に閉じ込めるという用語は、異物（例えば、釘、ネジ、ステープル等）が最初に帰線２１０、２１５のうちの一方に接触せずには通電可能導体２０５に接触し得ない状況を指すために利用することができる。実質的に閉じ込めるという用語は、帰線２１０、２１５が通電可能導体２０５を完全に囲むことを必ずしも意味しない（が、そのような設計も可能である）。むしろ、この用語は、帰線２１０と２１５との間の任意の距離を、異物が帰線２１０、２１５のうちの一方又は両方に接触せずには帰線２１０、２１５と通電可能導体２０５との間に無理なく進み得ないように十分に小さくすることができることを意味し得る。
図２を引き続き参照すると、２つの接地線２２０、２２５をフラットワイヤ１０５に含むことができる。フラットワイヤ１０５の様々な導体は、通電可能導体２０５が２つの帰線２１０、２１５の間に配置され、且つ３導体構成が２つの接地線２２０、２２５の間に挟まれるような積層構成で組み立てることができる。この構成をＧ−Ｎ−Ｈ−Ｎ−Ｇ構成と呼ぶことができる。
さらに、絶縁材料をフラットワイヤ１０５の導体のそれぞれの間に配置することができる。絶縁材料は、フラットワイヤ１０５の様々な導体が互いに接触して、フラットワイヤ１０５内で短絡を発生させるのを防ぐことができる。通電可能導体絶縁材料２３０が通電可能導体２０５を取り囲み、通電可能導体２０５がフラットワイヤ１０５の他の導体と電気的に接触することを防ぐことができる。さらに、帰線絶縁材料２３５を、帰線２１０、２１５と、対応する接地線２２０、２２５との間に配置して、第１の帰線２１０が対応する第１の接地線２２０に接触するのを防ぐと共に、第２の帰線２１５が対応する第２の接地線２２５に接触するのを防ぐ。接地線絶縁体２４０を第１の接地線２２０及び第２の接地線２２５に対向して配置することができ、接地線絶縁体２４０は、接地線２２０、２２５が、フラットワイヤ１０５の外部の物体又は表面に接触するのを防ぐことができる。
代替的に、フラットワイヤ１０５の各導体を個々に絶縁材料で包むことができる。この代替の構成では、通電可能導体絶縁材料２３０は通電可能導体２０５の両側に配置されて、通電可能導体２０５を帰線２１０、２１５から分離する。帰線絶縁材料２３５は帰線２１０、２１５のそれぞれの両側に配置されて、帰線２１０、２１５を通電可能導体２０５及び接地線２２０、２２５から分離する。接地線絶縁材料２４０は接地線２２０、２２５のそれぞれの両側に配置されて、接地線２２０、２２５を帰線２１０、２１５及びフラットワイヤ１０５の外部のあらゆる物体又は表面から分離する。代替の構成では、２層の絶縁材料がフラットワイヤ１０５の任意の２つの導体の間に配置され、それによって、フラットワイヤ１０５の導体間の短絡の可能性を低減する。換言すれば、フラットワイヤ１０５の２つの導体間の短絡は、その２つの導体の間の絶縁材料に傷がある場合に存在する。例えば、１層のみの絶縁材料がフラットワイヤ１０５の導体のそれぞれの間に配置される場合、通電可能導体２０５と一方の帰線２１０との間に配置される絶縁材料に傷があるとき、短絡が発生し得る。しかし、フラットワイヤ１０５の導体のそれぞれが絶縁材料で個々に包まれる場合、２つの導体間に配置される両方の絶縁層に傷が存在する必要があり、且つ傷が互いに並ぶ、又は互いに近傍にある必要があるため、２つの導体間の短絡の危険性は低減される。例えば、短絡が通電可能導体２０５と帰線２１０の一つとの間に発生するには、傷が２つの導体間に配置される通電可能導体絶縁材料２３０及び帰線絶縁材料２３５の両方に存在しなければならない。さらに、これらの傷は互いに並ぶか、又は互いに近傍にある必要がある。
５芯導体積層フラットワイヤを図２に示すが、ＡＳＤ１００は多くの異なる導体構成を有するフラットワイヤの監視に利用することができることが理解されよう。例えば、広範囲の積層導体構成を有するフラットワイヤをＡＳＤ１００によって監視することができる。一例として、積層構成を有する３芯導体フラットワイヤをＡＳＤ１００によって監視することができる。３芯導体フラットワイヤは、第１の帰線及び第２の帰線によって実質的に閉じ込められている通電可能導体を含むことができ、３芯導体構成はＮ−Ｈ−Ｎ構成と呼ぶことができる。さらに、平行又は同一平面構成を含むさまざまなフラットワイヤの実施形態をＡＳＤ１００によって監視することができる。例えば、同一平面構成を有する３芯導体フラットワイヤをＡＳＤ１００によって監視することができる。３芯導体同一平面フラットワイヤは、同じ平面内で平行構成で配置される通電可能導体、帰線、及び接地線を含むことができる。
再び図１を参照すると、フラットワイヤシステム１０１では、フラットワイヤ１０５はソースモジュール１１０を通じてＡＳＤ１００に接続することができる。ソースモジュール１１０は、ＡＳＤ１００から物理的に別個であってもよく、又は代替的に、ＡＳＤ１００に統合してもよい。ソースモジュール１１０は、フラットワイヤ１０５とＡＳＤ１００との間の機械的又は電気機械的な接続として機能することができる。フラットワイヤ１０５の様々な導体は、ソースモジュール１１０において終端することができる。ソースモジュール１１０内の終端ポイントは、端子台、クリンプ端子、プラグ−ソケットコネクタ、絶縁変位コネクタ（ＩＤＣ）、導体貫通コネクタ（conductor penetration connectors）（ＣＰＣ）、又は当業者に理解されるような任意の他の適した電気コネクタを含むことができる。１つ又は複数の適切な検出装置を利用して、ソースモジュール１１０がＡＳＤ１００に接続されていること、及び／又は終端ポイントがソースモジュール１１０に接続されていることを検証できることが理解されよう。例えば、ソースモジュール１１０及び／又は終端ポイントの存在を検出するために、接地ピン又はプラグは、ソースモジュール１１０及び／又は終端ポイントを通じて延在してもよい。別の例として、光学検出装置を利用してもよい。さらに、検出装置の組み合わせを利用してもよいことが理解されよう。
ＡＳＤ１００は、ライン側電源１１５に接続することもできる。ライン側電源１１５は、回路ボックスからの電線、従来の壁内電気ワイヤ、フラット電気ワイヤ、又は電力を送達することが可能な任意の他の電気ワイヤを含む任意の標準電源であることができる。フラットワイヤ１０５分岐回路用途では、ライン側電源１１５は典型的な壁取り付け式又は壁内の電源出力又は電源コンセントであることができる。通常、ライン側電源１１５は、約１１０〜１３０ＶＡＣ又は約２２０〜２５０ＶＡＣの電圧を搬送する。
ライン側電源１１５は、ソース装置１０３と物理的に別個であってもよく、又は代替的に、ソース装置１０３に統合してもよい。例えば、従来の壁内電気ワイヤがソース装置１０３に直接接続されている場合、ライン側電源１１５はソース装置１０３とは物理的に別個である。代替的に、ソース装置１０３が、例えば標準の電気出力に挿入することができる従来の三叉プラグを含む状況では、ライン側電源１１５はソース装置１０３に統合することができる。
さらに図１を参照すると、フラットワイヤ１０５は、ソースモジュール１１０と１つ又は複数の宛先装置１１７との間に接続を形成することができる。１つ又は複数の宛先装置１１７は、宛先モジュール１２０と、拡張モジュール１２２とを含むことができる。ソースモジュール１１０とかなり類似するように、宛先モジュール１２０は、フラットワイヤ１０５と宛先装置１１７との間の機械的又は電気機械的な接続として機能することができる。フラットワイヤ１０５の様々な導体は、宛先モジュール１２０において終端することができる。宛先モジュール１２０内の終端ポイントは、端子台、クリンプ端子、プラグ−ソケットコネクタ、絶縁変位コネクタ（ＩＤＣ）、導体貫通コネクタ（ＣＰＣ）、又は当業者に理解されるような任意の他の電気コネクタを含むことができる。
拡張モジュール１２２を宛先装置１１７内に含めることができ、拡張モジュール１２２は、宛先装置１１７と負荷側宛先１２５との間の機械的又は電気機械的接続として機能することができる。負荷側宛先１２５は、電源出力若しくはコンセント、有線装置、端子台、安全構成要素、「フライングリード」、又は当業者に理解されるような任意の他の負荷側接続を含むことができる。負荷側宛先１２５を拡張モジュール１２２に接続するために使用される拡張モジュール１２２内の終端ポイントは、端子台、クリンプ端子、プラグ−ソケットコネクタ、絶縁変位コネクタ（ＩＤＣ）、導体貫通コネクタ（ＣＰＣ）、又は当業者に理解されるような任意の他の電気コネクタを含むことができる。負荷側宛先を、拡張モジュール１２２に接続することの代替形態として、宛先モジュール１２０に接続してもよいことも当業者には理解されよう。
負荷側宛先１２５は、宛先装置１１７と物理的に別個であってもよく、又は代替的に、宛先装置１１７に統合してもよい。例えば、ランプのような電気装置が宛先装置１１７に直結された場合、負荷側宛先１２５は宛先装置１１７から物理的に分離している。代替的に、宛先装置１１７が１つ又は複数の電気ソケットを含む状況では、負荷側宛先１２５を宛先装置１１７に統合することができる。宛先装置１１７は、電気プラグを受けるように構成された任意の数の電気ソケットを含むことができる。例えば、宛先装置１１７は、負荷側宛先１２５として機能する１つ、２つ、３つ、又は４つのソケットを含むことができる。
さらに、拡張モジュール１２２を使用して、宛先装置１１７と第２の宛先装置との間に機械的又は電気機械的接続を形成することができ、これについては図１８を参照してより詳細に後述する。このような実施形態では、例えば、第２のフラットワイヤ１０５を拡張モジュール１２２に接続して使用し、拡張モジュール１２２と第２の宛先装置との間に接続を形成することができる。拡張モジュール１２２内の終端ポイントは、端子台、クリンプ端子、プラグ−ソケットコネクタ、絶縁変位コネクタ（ＩＤＣ）、導体貫通コネクタ（ＣＰＣ）、又は当業者に理解されるような任意の他の電気コネクタを含むことができる。
より詳細に後述するように、さらに、宛先装置１１７は、フラットワイヤ１０５を介してソースモジュール１１０を通じてＡＳＤ１００と通信することが可能であり得る。宛先装置１１７は、第２のフラットワイヤ１０５を介して拡張モジュール１２２を通じて第２の宛先装置と通信することも可能とすることができ、これについては図１５を参照してより詳細に後述する。
図３は、本発明の例示的な実施形態によるソース装置１０３の構成要素のブロック図である。ＡＳＤ１００は、ライン側入力３０５と、１つ又は複数のリレー３１０と、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１と、制御ユニット３１２と、ＧＦＣＩ構成要素３１５、ＡＭＣ構成要素３２０、過電流保護構成要素３２５、接地電流監視構成要素３３０、ライン側ワイヤ完全性(line side wire integrity)構成要素３３５、及び負荷側ワイヤ完全性(load side wire integrity)構成要素３４０のうちの１つ又は複数を含むさまざまな安全構成要素とを含むことができる。
ＡＳＤ１００は電源によって給電することができ、電源はライン側入力３０５においてＡＳＤ１００に接続することができる。例えば、ライン側電源１１５をＡＳＤ１００のライン側入力３０５に接続して、電力をＡＳＤ１００に提供することができる。さらに、１つ又は複数のリレー３１０が、電源からＡＳＤ１００を通じてソースモジュール１１０への、電力信号であり得る電気信号の流れを制御することができる。１つ又は複数のリレー３１０のそれぞれは、例えば、２極単投（ＤＰＳＴ）リレーであることができる。ＡＳＤ１００が、１つ又は複数の単極単投（ＳＰＳＴ）リレー、１つ又は複数の単極双投（ＳＰＤＴ）リレー、１つ又は複数の単極切替／センターオフリレー（single pole changeover or center off relay）（ＳＰＣＯ）、１つ又は複数の双極双投リレー（ＤＰＤＴ）、又は１つ又は複数の双極切替／センターオフリレー（double pole changeover or center off relay）（ＤＰＣＯ）を含むがこれらに限定されない多くの他のリレーを使用してもよいことが理解されよう。
ＡＳＤ１００は、単一（共通又は主）リレー３１０を含んでもよく、又はＡＳＤ１００内に他の適した構成で複数のリレーを含んでもよい。例えば、ＡＳＤ１００の各安全構成要素は従属するリレー又は専用のリレーを含んでもよく、又は代替的に、ＡＳＤ１００のさまざまな構成要素は共通又は主リレー３１０を共有してもよい。別の例として、別個のリレーを、ソースモジュール１１０に接続されているフラットワイヤ１０５の様々な導体に提供することができる。例えば、第１のリレーを通電可能導体２０５に提供することができ、第２のリレーを帰線２１０、２１５に提供することができる。リレーのそれぞれは互いに独立して作動してもよく、又は代替として、複数のリレーをまとめて作動させてもよい。ＡＳＤ１００が１つ又は複数のリレーを利用して、電力信号をフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に提供せずにテスト信号をフラットワイヤ１０５に通信できることが理解されよう。例えば、図１１を参照してより詳細に後述するように、第２のリレーを利用して、テスト信号をフラットワイヤ１０５の帰線２１０、２１５に通信することができ、そして、ＡＳＤ１００は、誤配線及び／又はワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５を監視することができる。ＡＳＤ１００が、誤配線及び／又はワイヤ故障がフラットワイヤ１０５に一切存在しないと判断する場合、ＡＳＤ１００は第１のリレーを利用して、電力信号を通電可能導体１０５のみに通信させることができる。本開示において別記しない限り、簡潔にするために、フラットワイヤ１０５の通電可能導体１０５への電力信号の通信を制御するために利用される単一のリレー３１０を含むＡＳＤ１００を参照することにする。
共通又は主リレーとも呼ばれる単一のリレー３１０を使用する例示的な実施形態では、ＡＳＤ１００は、リレー３１０を開位置又は閉位置のいずれかに維持することができる。リレー３１０が閉位置に維持される場合、電力をライン側電源１１５からＡＳＤ１００を通じてソースモジュール１１０に流すことができる。図３に示すように、ＡＳＤ電線３５０をＡＳＤ１００内に含み、電力をライン側入力３０５からＡＳＤ１００を通じてソースモジュール１１０に搬送することができる。しかし、電力が、例えばＡＳＤ１００のさまざまな個々の安全構成要素のような、ＡＳＤ電線３５０以外の回路を介してＡＳＤ１００を通じて伝搬することもできることが理解されよう。ＡＳＤ電線３５０は、本発明の理解を容易にするために簡潔にする目的で本開示に含まれる。ソースモジュール１１０から、電力は次にフラットワイヤ１０５に送られ、そして宛先モジュール１２０に送達することができる。
代替的に、リレー３１０が開位置に維持される場合、電気信号はライン側電源１１５からＡＳＤ１００を通じてソースモジュール１１０まで流れることができない。ＡＳＤ１００は、有利には、リレー３１０をデフォルトで開位置に維持するように構成することができる。開位置にデフォルト設定することによって、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤシステム１０１の完全な通電又は通電前に、フラットワイヤシステム１０１に故障が一切存在しないことを保証することができる。したがって、ＡＳＤ１００が電源を失った場合は常に、リレー３１０が開位置にないときには、リレー３１０を開位置に切り替えて、ＡＳＤ１００がフラットワイヤシステム１０１に対してテストを実行できるようにすることができる。
本発明の一態様によれば、リレー３１０はゼロ交差回路の部分であることができる。代替的に、ゼロ交差回路は制御ユニット３１２の部分であってもよく、制御ユニット３１２は、交流電流電力信号のような電力信号をライン側入力３０５から受け取り、（１２０ＶＡＣ、２４ＶＤＣ、又は１２ＶＤＣ信号のような）コイル制御信号をリレー３１０に提供することができる。ゼロ交差回路は、交流電流負荷電圧を、交流電流の半周期毎に１回発生するゼロ位相での、又はその付近での交流電流負荷電圧を検出する電気回路である。ゼロ交差回路をリレー３１０の開閉と併せて使用して、入力信号のゼロ位相に近い時点でのリレー３１０の開閉を支援することができる。ゼロ交差回路は、電圧ゼロ交差又は電流ゼロ交差で動作することができる。ゼロ交差回路は、主リレー３１０のゼロ交差接点を閉じるか又はブレークするときに、リレー３１０に関連付けられる固有のターンオン遅延及びターンオフ遅延を考慮することができる。多くの国々での典型的な電力系統は６０サイクル／秒すなわち６０ヘルツで運営されているため、ゼロ交差は約８．３ミリ秒（ｍｓ）毎に発生する。典型的なリレー３１０は、例えば、５ミリ秒作動時間（閉時間）及び３ミリ秒ブレーク時間（開時間）を有し得る。この例では、ゼロ交差でのターンオンのために、入力信号の次のゼロ交差時にリレー３１０の接点を閉じる（作動させる）ために、入力信号の最後のゼロ交差後にリレーコイルを３．３ｍｓ（すなわち、８．３ｍｓ周期時間−５ｍｓ作動時間）間にわたって通電しなければならない。同様に、同じ例において、入力信号の次のゼロ交差時に接点ブレーク（非作動化又は開離）を発生させるために、最後のゼロ交差後にリレーコイルを５．３ｍｓ（すなわち、８．３ｍｓ周期時間−３ｍｓブレーク時間）間にわたって通電解除しなければならない。したがって、ＡＳＤ１００からフラットワイヤ１０５への電力の出力は、リレー３１０が閉じた後、可能な限りすぐに開始される。さらに、ライン側１１５からの入力波形は、フラットワイヤ１０５にわたる出力波形と可能な限り一致することになり、ＡＳＤ１００及びソースモジュール１１０回路内に散逸するエネルギーがより少ないことを意味する。ＡＳＤ１００がリレー３１０のゼロ交差でのターンオン又はターンオフを実行する能力は、リレー３１０の接点の寿命を延ばし、接点アーク間欠（arc-showering)の影響を制限すると共に、電磁放射を制限すると共に、リレー３１０からの伝導電気ノイズを制限することができる。
本発明の別の態様によれば、リレー３１０を、テストをフラットワイヤ１０５に対して実行することができる短時間にわたって作動させることができることが理解されよう。例えば、リレー３１０を、典型的な電力周期の２分の１の場合にかかる時間未満又はその時間におおよそ等しい時間にわたって作動させることができる。図９、図１１、及び図１２を参照してより詳細に後述するように、ＡＳＤ１００は、リレー３１０が作動している時間中にフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体をテストすることができる。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００は、リレー３１０内のブレークの遅い（すなわち、動きの悪い（sticky））接点を検出することが可能であり得る。ＡＳＤ１００の制御ユニット３１２は、カウンタ又は他のタイミング装置を用いてリレー３１０の接点ブレーク時間を監視することができる。制御ユニット３１２は、リレー３１０のブレーク時間を直接監視してもよいか、又はフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１から情報を受け取ることによってリレー３１０のブレーク時間を監視してもよい。リレー３１０のブレーク時間を監視することによって、制御ユニット３１２はリレー３１０の遅いブレーク時間を検出することができる。予防的保守の目的で、ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００を修理又は交換することができるように、これらのブレークの遅い接点をユーザに警告することができる。ＡＳＤ１００は、いくつかの方法でユーザに警告することができる。ユーザに警告する１つの可能な方法は、ユーザに主リレー接点の問題の可能性を警告するＡＳＤ１００の外側にあるＬＥＤを作動させることである。ユーザに警告する別の方法は、ＡＳＤ１００から別のＡＳＤ１００、中央ハブ若しくは制御パネル、又は他の何らかの装置のいずれかに通信を送信することであり、これについては図１６及び図１７を参照してより詳細に後述する。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００は制御ユニット３１２を備えることができる。制御ユニット３１２は、ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素を制御することができる。代替的に、ＡＳＤ１００の個々の各安全構成要素は、各自の制御ユニットを備えてもよいか、又は制御ユニットを共有してもよい。制御ユニット３１２は、１つ又は複数のマイクロコントローラと、抵抗、ダイオード、キャパシタ、及び水晶のような関連付けられる構成要素とを含んでもよく、又は代替的に任意の関連付けられるファームウェア及びソフトウェアと共にマイクロプロセッサ、１つ又は複数のプログラマブルロジックアレイ、状態機械、ミニコンピュータ、又は汎用コンピュータを含むがこれらに限定されない、電子回路を制御する任意の他の適した素子及び関連付けられる回路であってもよい。多くの異なる種類の制御ユニットがＡＳＤ１００に組み込むか、関連付けるか、又は通信することができることが理解されよう。制御ユニットが任意の数のプロセッサを含んでよいことがさらに理解されよう。制御ユニットはＡＳＤ１００に対して外部にあってもよく、且つ／又はリモートに配置してもよく、例えば有線ネットワーク接続又は無線ネットワーク接続のような、適したネットワーク接続を介してＡＳＤ１００の構成要素と通信してもよい。
本発明の一態様によれば、制御ユニット３１２は、ＡＳＤ１００の動作に関連付けられる様々な種類のデータを記憶するように構成又は動作可能である。データは、ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素の動作に関連付けられるデータを含み得る。さらに、データは、ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素の動作に従ってフラットワイヤ１０５を監視している間に測定される測定データも含み得る。データは、ＡＳＤ１００及びＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素の動作に関連付けられる１つ又は複数のカウンタも含み得る。例えば、データは、ＡＳＤ１００及び／又はＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素がＡＳＤ１００によって監視中のフラットワイヤ上の誤配線又はワイヤ故障を認識したいくつかのカウンタを含み得る。記憶されたデータは、ＡＳＤ１００の後続の動作中に利用することができる。例えば、ＡＳＤ１００の安全構成要素の動作に関連付けられて記憶されるデータを後に、ＡＳＤ１００の安全構成要素の動作に関連付けて、且つ／又はＡＳＤ１００の他の安全構成要素（又は制御ユニット３１２）の動作に関連付けて利用することができる。広範囲のデータをＡＳＤ１００又はＡＳＤ１００に関連付けられる１つ又は複数のメモリ装置に記憶できることが理解されよう。ＡＳＤ１００が記憶し得るデータ項目としては、以下の表１に列挙されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2013217929
ＡＳＤ１００が他のデータ項目を記憶することができることが理解されよう。本発明のいくつかの実施形態では、データ項目のうちの１つ又は複数の初期値が表１に列挙される値と異なってもよいことも理解されよう。表１を参照すると、ホットリレー通常作動カウントは、リレー３１０がＡＳＤ１００の通常動作過程中に作動する回数を追跡することができる。ホットリレー通常作動リミットは、ＡＳＤ１００の寿命中にリレー３１０の通常作動のリミットを確立することができる。ホットリレー高電流作動カウントは、リレー３１０が高電流事象の結果としてトリップする回数を追跡することができ、これについては図４Ａを参照してより詳細に後述する。ホットリレー高電流作動寿命終了リミットパラメータは、ＡＳＤ１００の寿命中のリレー３１０の高電流作動回数のリミットを確立することができ、これについては図４Ａを参照してより詳細に後述する。致命的リセット不可能故障コードは、任意の識別される致命的なリセット不可能故障に対して記憶されるべきコードを確立することができる。非致命的制限付きリセット可能故障カウントは、識別される致命的でない制限付きリセット可能な故障の回数を追跡することができる。非致命的無制限リセット可能故障カウントは、識別される致命的でない無制限リセット可能な故障の回数を追跡することができる。ホットリレー作動時間パラメータは、リレー１００を作動させるためにかかった時間の値を確立することができる。ホットリレー解放時間パラメータは、リレー１００を解放するためにかかる時間の値を確立することができる。故障コード１〜１９カウントのパラメータは、ＡＳＤ１００によって識別されるいくつかの異なる種類の故障を追跡することができる。多くの異なる種類の故障を識別することができ、各故障に各自のカウンタを関連付けることができることが理解されよう。
図４Ａは、本発明の特定の実施形態によるＡＳＤ１００に関連付けることができる例示的な制御ユニット３１２のブロック図である。制御ユニット３１２はメモリ４０５と、プロセッサ４１０とを含むことができる。メモリは、本発明によるプログラムロジック４１５（例えば、ソフトウェアコード）を記憶することができる。メモリ４０５は、本発明の動作に利用される測定データ４２０と、本発明の動作に利用されるカウンタ又は状態４２２と、オペレーティングシステム４２５とを含むこともできる。プロセッサ４１０は、オペレーティングシステム４２５を利用してプログラムロジック４１５を実行し、そうするときに、測定データ４２０も利用する。プログラムロジック４１５は、ＡＳＤ１００の１つ又は複数の安全構成要素の動作に関連付けられるロジックを含むこともできる。データバス４３０が、メモリ４０５とプロセッサ４１０との間に通信を提供することができる。制御ユニット３１２は、ＡＳＤ１００の他の構成要素、及び、場合によっては、例えばライト、スピーカ、キーボード、マウス装置、及び他のユーザインタフェース装置のような他の外部装置、並びに他のＡＳＤに接続されているデータ線又は電気機器とＩ／Ｏインタフェース４４０を介して通信することができる。さらに、フラットワイヤ１０５のさまざまな電気測定を行うように構成される測定装置が、測定装置インタフェース４５０を介して制御ユニット３１２と直接通信してもよいか、又は代替的に、Ｉ／Ｏインタフェース４４０を介して制御ユニット３１２と通信してもよい。これらの測定装置をフラットワイヤのＩ／Ｏインタフェース３１１に含んでもよく、これについてはより詳細に後述する。さらに、制御ユニット３１２及びそれによって実装されるプログラムロジック４１５は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。
制御ユニット３１２は、ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素を制御し、且つ／又は含むことができる。さらに、制御ユニット３１２は、フラットワイヤシステム１０１の状態に関連するデータを記憶することができる。例えば、制御ユニット３１２は、ＡＳＤ１００の安全構成要素のそれぞれのフラグ又は状態を保持して、ＡＳＤ１００のリレー３１０をいつトリップさせるべきかを判断すると共に、誤配線又は故障が検出された場合には、どの安全構成要素がフラットワイヤ１０５の誤配線又は故障を識別したのかを示すことができる。制御ユニット３１２は、ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素の動作に関連付けられる測定データ４２０を記憶することもできる。さらに、ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じて、フラットワイヤ１０５を通電させる前に、制御ユニット３１２は、各安全構成要素に、誤配線及び／又はワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５をテストさせることができる。制御ユニット３１２は、フラットワイヤ１０５内で誤配線又はワイヤ故障が検出される場合に、制御動作をとるように構成することもできる。制御動作は、リレー３１０を開位置に維持するか又は強制的に開位置にすることに加えて、ＡＳＤ１００のユーザに誤配線又は故障の検出について通知する動作を含み得る。例えば、ＬＣＤディスプレイ又は１つ若しくは複数のＬＥＤのような視覚的インジケータをＡＳＤ１００に含むことができ、ディスプレイ又はＬＥＤを、誤配線又は故障の検出、及び検出された誤配線又は故障の性質をユーザに通知するように作動させることができる。一例として、ＡＳＤ１００は、故障検出時に制御ユニット３１２によって作動して故障をユーザに通知する単一のＬＥＤを備えることができる。代替の例として、ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００の各安全構成要素に関連付けられるＬＥＤを備えてもよく、誤配線又は故障が検出される場合、誤配線又は故障を検出した安全構成要素に関連付けられるＬＥＤを作動させることができる。制御ユニット３１２がとることができる別の制御動作は、誤配線又は故障の検出を示すメッセージの送信である。制御ユニット３１２は、このメッセージを別のＡＳＤ１００、中央ハブ若しくは制御パネル、又は別の宛先に送信することができ、これについてはより詳細に後述する。ＡＳＤ１００が可聴アラームのような他のインジケータも利用してもよいことが理解されよう。ＡＳＤ１００が使用することができるインジケータは、有利には、ユーザのために、ユーザに故障を通知し、潜在的に故障を特定することによってＡＳＤ１００の全体の安全性を高める。
制御ユニット３１２は、１つ又は複数のカウンタ及び／又はタイマ４２２を含むこともできる。制御ユニット３１２は、各安全構成要素に関連付けられるカウンタ及び／又はタイマ４２２を使用して、特定の安全構成要素がフラットワイヤ１０５内で誤配線又はワイヤ故障を検出した回数を追跡することができる。さらに、ユニバーサルタイマ又はカウンタを使用して、ＡＳＤ１００がフラットワイヤシステム１０１内で誤配線又はワイヤ故障を検出した回数を追跡することができる。検出された誤配線及び検出されたワイヤ故障の追跡に別個のカウンタを利用してもよい。これらのカウンタ及び／又はタイマ４２２を使用してフラットワイヤシステム１０１を監視することができると共に、フラットワイヤシステム１０１の現在の状況を示す状態を生成することができる。カウント及び／又は状態を使用して、フラットワイヤシステム１０１に対して予防的な保守を実行することができる。カウンタ及び／又はタイマ４２２の記憶性能は、電力障害又は電圧低下という状況中にカウント及び状態を含む情報が失われないように、例えば不揮発性メモリのように不揮発性であってもよい。
本発明の一態様によれば、制御ユニット３１２は少なくとも１つの寿命カウンタをさらに含むことができる。リレー３１０は当該リレー３１０に関連付けられる寿命を有し得ることが理解されよう。換言すれば、リレー３１０は、特定の回数分、通常に作動した後、又は高電流事象が検出された結果として数回トリップした後、適切に動作を停止することができる。リレー３１０の通常作動の場合、リレーの寿命は、例えば表１のホットリレー通常作動寿命終了リミットパラメータに示される値のようなかなり大きな値であり得る。高電流事象検出に起因するトリップ回数の場合、リレー３１０の予測寿命は、例えば、表１のホットリレー高電流作動寿命終了リミットパラメータのように、リレー３１０の故障に対する平均トリップ回数と同様であることができる。ＡＳＤ１００が利用できる異なる種類のリレー３１０に異なる寿命を関連付けることができる。リレー３１０に関連付けられる寿命カウンタは、所定の閾値からカウントダウンするか、又は所定の閾値までカウントアップするように構成することができる。閾値は、リレー３１０の予測寿命以下の値であることができる。例えば、リレーの予測寿命が８〜１０回のトリップである場合、閾値をリレー３１０のトリップ５回として確立することができる。リレー３１０が閾値に等しい回数トリップした場合、ＡＳＤ１００はリレー３１０を非アクティブ化し、リレー３１０が、例えばＡＳＤ１００のリセットのようなユーザイベントによって閉じられないようにする。トリップ５回として確立された閾値を有するリレー３１０の例を利用すると、ユーザは、リレー３１０の最初の４回のトリップ後、ＡＳＤ１００及びリレー３１０をリセットすることができる。しかし、リレー３１０が５回目にトリップすると、ユーザによるＡＳＤ１００及びリレー３１０のリセットは許可されない。このような状況では、ユーザは、ＡＳＤ１００を小売店、流通業者、製造業者、又はＡＳＤ１００に関連する修理センタに返却又は送付して、リレー３１０及び／又はＡＳＤ１００をテスト、更新、及び／又は修理させることが要求され得る。寿命カウンタによって、ＡＳＤ１００及びリレー３１０がリセットされるが、リレー３１０がＡＳＤ１００によって誤配線又はワイヤ故障が検出されるときにトリップ不可能となる状況を回避できることが理解されよう。
本発明の一態様によれば、ＡＳＤ１００の１つ又は複数の寿命カウンタのそれぞれに、ＡＳＤ１００によって検出される特定の種類のエラーを関連付けることができる。例えば、寿命カウンタに、高電流事象に起因するリレー３１０のトリップをもたらすエラーを関連付けることができ、それによって、通電したフラットワイヤ１０５を通電解除させることができる。ＡＳＤ１００によって検出されるか又は検出可能なすべてのエラーが、高電流事象の結果としてリレー３１０のトリップをもたらすわけではないことが理解されよう。例えば、フラットワイヤ１０５の通電前に検出されたエラーは、リレー３１０のトリップにもたらさない場合がある。本発明の一態様によれば、ＡＳＤ１００によって認識することができる３つの異なる種類の例外又はアラームがある。第１の種類のアラームは致命的リセット不可能アラームであり、これは、ＡＳＤ１００の任意の内部回路の故障が検出される場合に認識され得る。例えば、致命的リセット不可能アラームは、スタックしたリレーが識別される場合、ＡＳＤ１００に組み込まれたヒューズが飛んだ場合、検出された信号が検出可能範囲外である場合、ＡＳＤ１００に関連付けられる自己試験回路の故障が検出される場合、及び／又は寿命カウンタが閾値を超えるか、若しくは閾値に達する場合に認識され得る。第２の種類のアラームは非致命的制限付きリセット可能アラームであり、これは、フラットワイヤ１０５上の高電流事象に関連付けられるアラームであり得る。例えば、非致命的制限付きリセット可能アラームは、ワイヤ故障が通電したフラットワイヤ１０５上で検出される場合に認識され得る。第３の種類のアラームは、非致命的無制限リセット可能アラームとすることができ、これは、高電流事象を含まない非致命的アラームに関連付けられ得る。ＡＳＤ１００は無制限数の第３の種類のアラームの発生を許容し得ることが理解されよう。一方、リミットをこの種類のアラームに関連付けてもよいことも理解されよう。本発明によるＡＳＤ１００が多くの異なる種類のアラームを認識することができ、本明細書において説明するアラームが単に例示的なアラームの種類であることがさらに理解されよう。
図４Ｂは、本発明の例示的な実施形態による、図３のＡＳＤ１００及び図４Ａの制御ユニット３１２の全般的な動作の例示的なフローチャートである。図４Ｂに説明される動作は、ＡＳＤ１００によってフラットワイヤ１０５を監視するために実行される動作を含むことができる。ブロック４５５において、電力をＡＳＤ１００に印加することができ、ブロック４６０において、ＡＳＤ１００は動作を開始することができる。ブロック４６０において、ＡＳＤ１００は誤配線についてライン側１１５をテストすることができる。ブロック４６５において、ライン側誤配線が検出される場合、ＡＳＤ１００はブロック４７０に進み、リレー３１０が閉じないようにし、それによって、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。ブロック４６５において、ライン側誤配線がＡＳＤ１００によって検出されない場合、ＡＳＤ１００はブロック４７５に進み、誤配線及び／又はワイヤ故障について負荷側フラットワイヤ１０５をテストすることができる。ブロック４８０において、誤配線又はワイヤ故障がフラットワイヤ１０５上で検出される場合、ＡＳＤ１００はブロック４７０に進み、リレー３１０が閉じないようにし、それによって、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、ブロック４８０において、誤配線及び／又はワイヤ故障がフラットワイヤ１０５上で検出されない場合、ＡＳＤ１００はステップ４８５に進むことができる。ブロック４８５において、ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じることができると共に、フラットワイヤ１０５を通電させることができる。フラットワイヤ１０５の通電中及びフラットワイヤ１０５が通電された後、ＡＳＤ１００は、ブロック４９０において、ワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５を監視することができる。ブロック４９５において、故障がフラットワイヤ１０５上で検出される場合、ＡＳＤ１００はブロック４７０に進み、リレー３１０を開き、それによって、フラットワイヤ１０５を通電解除又は通電解除させることができる。一方、ブロック４９５において、故障がフラットワイヤ１０５上で一切検出されない場合、ＡＳＤ１００はブロック４９０に進み、フラットワイヤ１０５を引き続き監視することができる。
制御ユニット３１２によって実行されるテストが、必ずしも図４Ｂのロジックに記される順序で実行される必要はなく、むしろ、任意の適した順序で実行することができることも当業者に理解されよう。制御ユニット３１２が図４Ｂに記される各テストを実行する必要はなく、むしろ、図４Ｂに記されるすべてのテストに満たないテストを実行してもよいことも理解されよう。さらに、誤配線又はワイヤ故障が制御ユニット３１２又は制御ユニット３１２と通信する安全構成要素によって検出される場合、制御ユニット３１２又は関連付けられる安全構成要素はインジケータを記憶することができ、インジケータは、いずれのテスト（複数可）が誤配線又はワイヤ故障が検出される結果になったかについての情報を含むことができる。このインジケータは、次に、ＡＳＤ１００によって第２のＡＳＤ１００、中央監視装置、又はコンピュータのような別の装置に送信することができる。
上述したように、ＡＳＤ１００は、反応型安全構成要素及び／又は能動型安全構成要素を含むことができる。ＡＳＤ１００の反応型安全構成要素は、フラットワイヤ１０５が完全に通電した後、フラットワイヤ１０５内のワイヤ故障を検出することができる。反応型安全構成要素は、フラットワイヤ１０５の完全な通電中、又は完全通電信号がフラットワイヤ１０５に流れることを許された後にフラットワイヤ１０５を完全に通電させるためにかかる時間中に、ワイヤ故障を検出することもできる。換言すれば、反応型安全構成要素は、約９０〜１３０ＶＡＣ（北米電力系統のような標準の１２０ＶＡＣ電力系統の場合）の範囲の電圧又は約２２０〜２５０ＶＡＣ（欧州電力系統のような標準の２４０ＶＡＣ電力系統の場合）の範囲の電圧が電気フラットワイヤ１０５に存在する間に、ワイヤ故障を検出することができる。各国又は各地域が、ＡＳＤ１００の設計及び実装に考慮され得る異なる電圧規格又は電流規格を有し得ることが理解されよう。さらに、１つ又は複数の反応式テストをフラットワイヤ１０５の通電に続いて連続的に実行し得ることが理解されよう。代替的に、フラットワイヤ１０５の通電に続き、１つ又は複数の反応式テストを定期的に実行してもよい。
ＡＳＤ１００の能動型安全構成要素は、フラットワイヤ１０５の完全な通電前にワイヤ故障を検出することができる。換言すれば、能動型安全構成要素は、フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に、電気フラットワイヤ１０５に対して、例えば、フラットワイヤ１０５上への電圧又は電流のテスト信号の通信を含むチェック又はテストのようなチェック又はテストを実行することができる。
ＡＳＤ１００の反応型安全構成要素は、漏電回路遮断器（ＧＦＣＩ）３１５、アーク軽減回路（ＡＭＣ）３２０、過電流保護安全構成要素３２５、及び接地電流監視安全構成要素３３０のうちの１つ又は複数を含むことができる。ＡＳＤ１００の能動型安全構成要素は、ライン側ワイヤ完全性構成要素３３５及び負荷側ワイヤ完全性構成要素３４０のうちの一方又は両方を含むことができる。これらの安全構成要素のそれぞれについてより詳細に後述する。
ＡＳＤ１００の反応型安全構成要素及び能動型安全構成要素は、誤配線状況又はワイヤ故障がＡＳＤ１００のいずれのかの側に存在するか否かを判断するときに、ライン側の従来の配線、並びにＡＳＤ１００及びソースモジュール１１０に接続されているフラットワイヤ１０５それぞれに関連付けられるさまざまな電気測定を利用することができる。ＡＳＤ１００は、さまざまな測定を利用して、ＡＳＤ１００のライン側の誤配線を検出すると共に、ＡＳＤ１００の負荷側に接続されているフラットワイヤ１０５上の誤配線及び／又はワイヤ故障を検出することができる。ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００に接続されているフラットワイヤ１０５の様々な導体に関連付けられる電気的測定を行うことが可能なフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１を含むことができる。代替的に、これらの電気測定は、ＡＳＤ１００のさまざまな構成要素によって行われもよい。例えば、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１及び／又はＡＳＤ１００の構成要素が、フラットワイヤ１０５に関連付けられる電圧、電流、インピーダンス、抵抗、又は任意の他の電気特性を測定することができる。例えば、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１又はＡＳＤ１００の構成要素が、変流器のような任意の適した電流測定装置を用いてフラットワイヤ１０５の任意の導体に存在する電流を測定することができる。別の例として、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１又はＡＳＤ１００の構成要素は、信号調整回路又は電圧計のような任意の適した電圧測定装置を用いてフラットワイヤ１０５の任意の導体に存在する電圧を測定することができる。ＡＳＤ１００の各構成要素は、その構成要素に関連付けられる測定装置を含んでもよく、又は代替的に、ＡＳＤ１００の或る構成要素が、ＡＳＤ１００の別の構成要素によって使用される測定装置を利用してもよい。ＡＳＤ１００は、図３に示すように、ＡＳＤ１００のすべての構成要素によって使用されるフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１内に単一セットの測定装置も含んでもよいことが理解されよう。
さらに、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１又はＡＳＤ１００の構成要素は、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に信号を通信することが可能な励起回路又は装置を備えることができる。励起回路又は装置は、フラットワイヤ１０５の導体又は層のうちの１つ又は複数に電流信号を通信することが可能であり得る。電流信号をフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に通信するのに適した励起回路又は装置は、変流器と、電流源と、アイソレータと、マルチプレクサと、リレーとを含むが、これらに限定されない。電流信号をフラットワイヤ１０５に送ることの代替形態として、又は付加的に、励起回路又は装置は、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体又は層に電圧信号を送ることが可能であり得る。電圧信号をフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体に通信するのに適した励起回路又は装置は、変圧器と、マルチプレクサと、ドライバと、電圧源とを含むが、これらに限定されない。ＡＳＤ１００の各構成要素は、その構成要素に関連付けられる励起回路装置を含んでもよく、又は代替的に、ＡＳＤ１００の或る構成要素が、ＡＳＤ１００の別の構成要素によって使用される励起装置を利用してもよい。ＡＳＤ１００は、図３に示すように、ＡＳＤ１００の構成要素のすべてによって使用されるフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１内に単一セットの励起回路又は装置を含んでもよい。より詳細に後述するように、励起装置を測定装置と併せて使用して、フラットワイヤ１０５に対してテストを実行することができる。
ＡＳＤ１００の反応型安全構成要素及び能動型安全構成要素は、互いに独立して動作してもよく、又は代替的に、それぞれの動作は制御ユニット３１２によって制御されてもよい。フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１内に含まれる単一セットの測定装置を有する図３の例示的な実施形態では、個々の安全構成要素は、電気測定をフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１から受け取ってもよく、又は代替的に、電気測定をフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１から制御ユニット３１２若しくは別の安全構成要素を通じて受け取ってもよい。さらに、ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素のうちの１つ又は複数が１つ又は複数の回路構成要素を共有してもよいことが理解されよう。
本発明の一態様によれば、漏電回路遮断器（ＧＦＣＩ）安全構成要素３１５をＡＳＤ１００に関連付けることができ、これを本明細書ではＧＦＣＩ構成要素３１５と呼ぶ。ＧＦＣＩ構成要素３１５は、フラットワイヤ１０５のシステム内の地絡故障を検出することができる。地絡故障は、電流をグランドに分流させる非意図的な電気経路である。ＧＦＣＩ安全構成要素は、後述するように、フラットワイヤ１０５と併せて使用されることを考慮に入れるように特に設計することができる。図２に関連して上述したように、フラットワイヤ１０５は通常、１つの通電可能導体又はホット導体２０５を有し、１つ又は複数の帰線又は中性線２１０、２１５を有することができる。ＧＦＣＩ構成要素３１５は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５と１つ又は複数の帰線２１０、２１５との間の電流差を監視することができる。通電可能導体２０５を流れている電流が１つ又は複数の帰線２１０、２１５のうちのいずれかを流れている合計電流と異なる場合、ＧＦＣＩ構成要素３１５は、ＡＳＤ１００にリレー３１０を開かせ、それによって、フラットワイヤ１０５にさらなる電力が流れないようにすることができる。例えば、通電可能導体２０５と１つ又は複数の帰線２１０、２１５のうちのいずれかの合計電流との電流差（すなわち、Ｈ−Ｎ）が約５．５ミリアンペア以上の場合、ＧＦＣＩ構成要素３１５は、ＡＳＤ１００にリレー３１０を開かせることができる。ＧＦＣＩ構成要素３１５は、任意の数又は測定電流差に基づいてＡＳＤ１００のリレー３１０を開くように設定することができることも当業者には理解されよう。
さらに、ＧＦＣＩ構成要素３１５のトリップ時間、すなわちＧＦＣＩ構成要素３１５がリレー３１０を開くためにかかる時間は、ＧＦＣＩ構成要素３１５によって検出される電流差に伴って変化し得る。例えば、より遅いトリップ時間はより小さい電流差に関連付けられることができ、より速いトリップ時間はより大きい電流差に関連付けられることができる。ＧＦＣＩ構成要素３１５のトリップ時間は、ＧＦＣＩ構成要素３１５によって検出される電流差の線形関数であることができる。代替的に、ＧＦＣＩ構成要素３１５のトリップ時間は、Underwriters Laboratories, Inc.(UL)によって確立された規格であるＵＬ９４３によって規定されるものであるようなＧＦＣＩ構成要素３１５によって検出される電流差の非線形関数であることもできる。
本発明の別の態様によれば、アーク軽減回路（ＡＭＣ）安全構成要素３２０をＡＳＤ１００に関連付けることができ、これを本明細書ではＡＭＣ構成要素３２０と呼ぶ。ＡＭＣ構成要素３２０は、フラットワイヤ１０５に存在するアーク放電状況を検出することができる。アーク放電状況は、２つ以上の導体間での電気エネルギーの高出力放電を含むことができる。アーク放電状況は、必ずしもフラットワイヤシステム１０１の構成要素の通常最大負荷リミットを超える必要はない。標準の電気出力の通常最大負荷リミットは、例えば、１５アンペアでは１２０ボルト、すなわち１８００ワットである。アーク放電状況によって放電される電気エネルギーは、１８００ワットを超える場合もあれば、超えない場合もある。従来の配線では、広範囲のアーク故障電流シグネチャがあるが、シグネチャは通常、正弦波シグネチャとは対照的に電気信号の電圧ピーク付近の電流のスパイクによって特徴付けられる。通常の回路遮断器はアーク故障を確実に検出及びトリップしないため、従来のワイヤでのアーク故障又はアーク放電故障は、家庭電気配線に起因する火災の主要原因の１つである。不要なアーク放電が発生した場合、木、紙、及びカーペットのような付近の可燃物に燃え移り得る極めて局所的な高温又はスポット高温を発生し得る。
フラットワイヤ１０５上のアーク放電状況は、従来の配線上でのアーク放電とかなり異なり得る。従来のワイヤと異なり、フラットワイヤ１０５上でのアーク放電状況は、アークフラッシュと呼ばれることがある持続時間の短いフラッシュであり得る。典型的なフラッシュは、消去されない場合、フラットワイヤ１０５の通電の開始から、ワイヤ故障が識別され、リレー３１０が開離されるまで続き得る。過電流保護構成要素３２５及び接地電流監視構成要素３３０は、結果として貫通又は異常に高いＲＭＳ電流を生じる他の種類のワイヤ故障によるフラットワイヤ１０５への電力の除去を担う主要な安全構成要素であり得る。オーム抵抗あるいはそれ以上の抵抗である「短絡」に起因するアーク放電事象の場合、高いピークトゥピーク(peak-to-peak)値を有するが、標準電流リミットである１５アンペアＲＭＳを超えないＲＭＳ値を有する、関連付けられるアークシグネチャ電流があり得る。標準アーク故障は比較的遅い現象であり、検出及び応答するには、いくつかの交流電流周期を必要とするため、フラットワイヤ１０５上で発生し得るアークフラッシュとは異なる。フラットワイヤ１０５の場合、ＡＭＣ構成要素３２０及びＡＳＤ１００の他の安全構成要素を、アークフラッシュ事象を軽減するためのシステムとして機能するように設計することができる。
通常、フラットワイヤ１０５で発生し得る２つの種類のアークフラッシュ事象がある。第１の種類は、貫通物体によってフラットワイヤ１０５の活性状態（通電した状態）での貫通中に発生することがあり、それによって、特定の状況下では、貫通物体の周囲に、ホットガス又は微粒子物質の漏出若しくは流出が発生するおそれがある。第２の種類のアークフラッシュ事象は、貫通物体がフラットワイヤ１０５から除去された後に発生する可能性がある。フラットワイヤ１０５が再び通電した場合、アークフラッシュが、ＡＳＤ１００の他の安全構成要素がワイヤ故障を識別する前に発生し得る。フラットワイヤ１０５が通電してから、ＡＳＤ１００又は他の安全装置が反応してフラットワイヤ１０５を再び通電解除するまでに、アークフラッシュが発生する可能性があり、それによって、ホットガス及び微粒子物質が、除去された物体によって残されたオリフィスから放出される。
ＡＭＣ構成要素３２０は、上述した種類のアークフラッシュ事象において、放出されるガス及び微粒子物質のエネルギー量及び温度を低減するように設計することができる。第１の最も直接的な手法は、アークフラッシュ事象中の電流シグネチャ解析を軸とする。しかし、フラットワイヤ１０５それ自体に使用される構造及び材料も、アークフラッシュ事象を軽減する効果を有することができる。フラットワイヤ１０５は、絶縁された導体の個々の層を含むことができ、個々の層をさらに接合して、本質的に分離不可能な層セットを形成することができる。この接合技法は、強制的に低インピーダンスの層間短絡にすることによってアークフラッシュ事象を軽減する傾向を有する。したがって、ＡＳＤ１００の安全構成要素は、これらの事象をより容易に検出することが可能であり得る。さらに、図１２を参照して後述する負荷側ワイヤ完全性構成要素は、潜在的なアーク放電状況のより容易な認識を可能にする。
アークフラッシュのアークシグネチャ検出のために、ＡＭＣ構成要素３２０は、例えば変流器のような、適した電流検出装置を介して通電可能導体２０５上の電流の波形を感知するように動作可能であり得る。ＡＭＣ構成要素３２０は、電流の変化率、ピーク電流、及びピーク電流のフェージングを解析して、アーク放電事象の存在を判断することができる。
ＧＦＣＩ構成要素３１５と同様に、ＡＭＣ構成要素３２０は、後述するように、フラットワイヤ１０５の物理的特性を考慮に入れるように設計することができる。ＡＭＣ構成要素３２０は、危険であり得る、フラットワイヤ１０５上で発生し得る特定のアーク放電状況を検出することができる。ＡＭＣ構成要素３２０は、不要なアーク放電状況と通常のアーク放電状況とを区別することができる。通常のアーク放電状況は、回路のオン／オフ切替え又は電気出力からの装置の引き抜きの際である。不要なアーク放電状況は、通電可能導体２０５とフラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つとの間の絶縁層２３０に貫通、穴、又は傷がある場合に、フラットワイヤ１０５に存在し得る。各導体を別個に包むような複数の絶縁層がフラットワイヤ１０５の２つの導体間に存在する場合、アークフラッシュは、各絶縁層が傷（例えば、穴）を有し、その傷が互いに近傍にある場合に発生し得る。換言すれば、アークフラッシュは、絶縁層の傷が互いに並ぶか、又は互いに近傍にある場合に発生し得る。アークフラッシュ状況は、フラットワイヤ１０５が異物によって貫通され、貫通した物体がフラットワイヤ１０５から除去される場合にも発生し得る。異物が除去されると導体はもはや共に短絡することがなくなり、且つフラットワイヤ１０５が通電した場合にアークフラッシュが発生し得る状況が存在し得る。
ＡＭＣ構成要素３２０は、電流感知回路を使用して、フラットワイヤ１０５内の通常のアーク放電状況と不要なアーク放電状況とを区別する。ＡＭＣ構成要素３２０は、フラットワイヤ１０５に固有の特定のアークフラッシュ電流シグネチャを検出することができる。これらのフラットワイヤ１０５のアークフラッシュ電流シグネチャは、多くの場合、従来のワイヤのアーク故障電流シグネチャと異なる。さらに、ＡＭＣ構成要素３２０は、別のフラットワイヤ１０５内のアークフラッシュ、及びフラット電気ワイヤシステム１０１の外部にある従来のワイヤ内のアーク故障を含む、フラットワイヤ１５０の終端を超えて宛先モジュール１２０にあるワイヤのポイントに端を発するアーク放電状況を検出するように構成することができる。不要なアーク放電状況が、フラットワイヤ１０５又は任意のダウンライン負荷において検出されると、リレー３１０が開離されてフラットワイヤ１０５が通電解除され、それによって、火災又は他の危険な状況の発生する危険性を低減する。
フラットワイヤ１０５のアークフラッシュシグネチャは、互いの近傍に積層導電層を含む、フラットワイヤ１０５の物理的な構造によって他の形態の電気ワイヤのアーク故障シグネチャと異なり得る。アークフラッシュ状況がフラットワイヤ１０５、通常はフラットワイヤ１０５への貫通又は破損の初期ポイントで開始されると、銅及び炭化した破片の高温小滴が貫通視界（sight）から放出され得る。銅及び破片の大部分がフラットワイヤ１０５の破損箇所オリフィスから放出されるが、いくらかはフラットワイヤ１０５内を横方向に進み、それによって、破損を受けたエリアの半径が増大し得る。この現象が未チェックで進行する場合、フラットワイヤ１０５に固有の一意の電流シグネチャを有するより広いエリアに蓄積するか、又はなだれ込む危険性がある。
例えばフラットワイヤ１０５でのワイヤ故障のような、フラットワイヤ１０５でのアークフラッシュをもたらし得る潜在的に危険な状況を、より詳細に後述するように、ＡＳＤ１００の他の安全構成要素のうちの１つ又は複数によって検出することができることが当業者に理解されよう。したがって、フラットワイヤ１０５にアークフラッシュが形成される前に、アークフラッシュをもたらし得る潜在的に危険な状況を検出することができる。
本発明の別の態様によれば、過電流保護安全構成要素３２５をＡＳＤ１００に関連付けることができ、これを本明細書では過電流保護構成要素３２５と呼ぶ。過電流保護構成要素３２５は、一次過電流保護及び／又は二次過電流保護を提供することができる。ワイヤに多すぎる電流が流れた場合、ワイヤが過熱するおそれがあり、火災が木、紙、及びカーペットのような付近の可燃物に発生する危険性がある。過電流保護構成要素３２５は、標準の回路遮断器によって提供される保護に加えて、二次過電流保護を提供することができる。通常、回路遮断器は、適切にトリップするために有効に処理することができる最大電流を定格とし、回路を流れる電流（短絡によって生じ得る）が、回路遮断器の最大定格電流よりも高い場合、回路遮断器は無効であり得る。このような状況が発生する場合、ＡＳＤ１００の過電流保護構成要素３２５は、二次過電流保護を提供することができる。代替的に、過電流保護構成要素３２５は、ライン側電源１１５に接続されているか若しくは関連付けられる回路遮断器がない場合、又は接続されている回路遮断器が無効の場合、一次過電流保護を提供することができる。例えば、過電流保護構成要素３２５は、家人が回路を横切って１セント硬貨を置くことによって回路遮断器内の回路を閉じた場合、一次過電流保護を提供する。
ＡＳＤ１００の過電流保護構成要素３２５は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体３０５を通じて流れる電流を監視することができる。通電可能導体３０５を通じて流れる電流が最大閾値を超えて増大する場合、リレー３１０が開離されてフラットワイヤ１０５を通電解除する。最大閾値電流値を多くの異なる値に設定することができることが当業者に理解されよう。例えば、過電流保護構成要素３２５は、通電可能導体３０５内の電流が約１５アンペア（１２０ＶＡＣ用途の場合）を超える場合、リレー３１０を開離させることができる。過電流保護構成要素３２５は、電気フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の帰線２１０、２１５のうちのいずれかを流れる電流を、通電可能導体２０５を監視する方法と同様にして調べることもできる。
過電流保護構成要素３２５は、通電可能導体２０５の電流を監視するときに、可変スケールアルゴリズムを利用することができる。通電可能導体３０５に存在する過電流のレベル又は量に基づいて、過電流保護構成要素３２５は、可変トリップ時間、すなわちリレー３１０を作動停止すなわち開離させるためにかかる時間を有し得る。例えば、通電可能導体の許容最大電流が１５アンペアに設定され、過電流保護構成要素３２５が通電可能導体２０５において１５．１アンペアの電流を測定した場合、過電流保護構成要素３２５のトリップ時間は約１秒であり得る。トリップ時間は、次のゼロ交差状況に向けて調整されてもよく、又は調整されなくてもよい。代替的に、５０アンペア以上の電流が通電可能導体２０５において検出された場合、過電流保護構成要素３２５のトリップ時間は、およそ即時のトリップ時間（追加遅延なし）であってもよく、又は次のゼロ交差状況に設定されてもよい。低い過電流レベルほど長いトリップ時間にすることは、フラットワイヤ１０５上の負荷突入電流による誤ったトリップ状況を軽減する役割を果たすことができる。広範囲のトリップ時間を有する多くの異なるスマートアルゴリズムを本発明の過電流保護構成要素３２５と併せて使用してもよいことが当業者には理解されよう。さらに、過電流保護構成要素３２５のトリップ時間は、過電流保護構成要素３２５によって検出される過電流の量の線形関数であってもよい。代替的に、過電流保護構成要素３２５のトリップ時間は、過電流保護構成要素３２５によって検出される過電流の量の非線形関数であってもよい。
本発明のさらに別の態様によれば、ＡＳＤ１００は、接地電流監視を実行する接地電流監視安全構成要素３３０を含むことができ、これを本明細書では接地電流監視構成要素３３０と呼ぶ。接地電流監視構成要素は、反応型構成要素として、又はＡＳＤ１００の能動型構成要素と併せて利用することができる。本発明の特定の実施形態を開示するための本明細書において利用するフラットワイヤ設計では、ＡＳＤ１００に接続されているフラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５にはいかなる大きな電流も存在すべきではない。大きな電流がＡＳＤ１００に接続されているフラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５に存在する場合、危険な状況が存在し得る。例えば、フラットワイヤ１０５に短絡があり得る。代替的に、電力が負荷に供給されており、その電力のいくらかが、例えば接地線２２０、２２５のうちの一方を通じてフラットワイヤ１０５を渡ってソースモジュール１１０まで逆供給される状況が存在し得る。このような状況は、フラットワイヤ１０５が、欠陥のある電気機器又は誤作動している電気機器に給電している場合、又は外部電源が負荷側１２５を介してフラットワイヤシステム１０１に誤配線された場合に発生し得る。
接地電流監視構成要素３３０は、ＡＳＤ１００に接続されているフラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５のうちの一方又は両方を流れる電流を監視する。電流が所定の最大閾値を超える場合、リレー３１０を開離してフラットワイヤ１０５を通電解除することができる。最大閾値電流値を多くの異なる値に設定することができることが当業者には理解されよう。例えば、接地電流監視構成要素３３０は、任意の接地線内の電流が約３．０ミリアンペアを超える場合、リレー３１０を開離することができる。
本発明の一態様によれば、ＡＳＤ１００は、本明細書ではソースワイヤ完全性(Source Wire Integrity)（ＳＷＩ）構成要素３３５とも呼ばれるライン側ワイヤ完全性（又は誤配線）安全構成要素３３５を含むことができる。ＳＷＩ構成要素３３５は、フラットワイヤ１０５を完全に通電する前に、フラットワイヤシステム１０１内のライン側故障又は欠陥を検出することが可能な能動型安全装置であることができる。ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じ、それによって、フラットワイヤ１０５を通電させる前に、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側のフラットワイヤシステム１０１をテストし、ライン側電源１１５がライン側で適切に終端されているか否かを判断することができる。本開示では、ライン側という用語は、ＡＳＤ１００に入力される電線を指すことができる。ライン側は従来のワイヤ、フラットワイヤ、電気出力、又はＡＳＤ１００への別の入力であってもよいことが理解されよう。
ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側入力３０５を介して、従来の配線又はフラットワイヤであり得るライン側電源１１５のライン側誤配線を検出することができる。ライン側電源１１５は、ＡＳＤ１００が接続又はプラグインされた電気出力であってもよい。熟練した電気技師による場合であっても、電気出力の誤配線が一般的な誤りであることが理解されよう。ライン側誤配線は、ライン側電源１１５の導体がＡＳＤ１００のライン側入力３０５に接続されない場合に発生し得る、ライン側電源１１５の開路導体を含み得る。代替的に、ライン側誤配線は、ライン側電源１１５の１つ又は複数の導体がＡＳＤ１００のライン側入力３０５に不適切に接続されている場合、例えば２つの導体がライン側入力３０５に逆に接続されている場合に発生し得る。例えば、ライン側電源１１５が従来の電気ワイヤである場合、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側通電可能導体又はホット導体、及びライン側帰線又は中性線がライン側入力３０５への接続時に交換された状況を検出することができる。別の例として、ライン側電源１１５が電気フラットワイヤ１０５の場合、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側通電可能導体２０５、及びライン側帰線のうちの一方２１０がライン側入力３０５への接続時に交換されてしまった状況を検出することができる。
ＳＷＩ構成要素３３５は、１つ又は複数のテスト信号を使用して、誤配線状況を発見して検出するライン側誤配線検出開路を含むことができる。図５は、本発明によるＡＳＤ１００に組み込むことができる、例示的なライン側ワイヤ完全性構成要素３３５の概略図である。ＡＳＤ１００のライン側入力３０５に接続されているライン側電源１１５は、通電可能（又はホット）導体５０５、帰線（又は中性線）５１０、及び接地線５１５を含むことができる。ライン側入力３０５が３つ以上の導体を含んでもよいことが理解されよう。例えば、ライン側入力３０５が電気フラットワイヤの場合、ライン側入力３０５は５つの導体を含むことができる。
ＳＷＩ構成要素３３５は、３つの電流センサ５２０、５２５、５３０及び信号処理回路５３５を含むことができる。任意の数の電流センサ及び／又は信号処理回路をＳＷＩ構成要素３３５に関連付けられることが理解されよう。ＳＷＩ構成要素３３５は、任意選択的に、ＳＷＩリレードライバ５４０及びＳＷＩリレー５４５を含むことができる。ＳＷＩ構成要素３３５の信号処理回路５３５は、制御ユニット通信リンク５５０を介してＡＳＤ１００の制御ユニット３１２と通信することができ、又は代替的に、制御ユニット３１２内に組み込むこともできる。信号処理回路５３５は、単独で又は制御ユニット３１２と併せて、小さなテスト電流をライン側電源１１５から送らせて、少しでもライン側誤配線が存在するか否かを判断することができる。
信号処理回路５３５は任意の適切な信号処理回路であることができ、任意の数の回路構成要素を含み得る。信号処理回路５３５は、ライン側で検出される電流の値を、解析のためにこれらの値を制御ユニット３１２に通信する前に制限するように動作することができる。したがって、制御ユニット３１２は、電流測定を各電流センサ５２０、５２５、５３０から受信することができ、制御ユニット３１２はこれらの測定を利用して、ライン側が正しく配線されているか否かを判断することができる。信号処理回路５３５は、ライン側電源１１５の通電可能導体又はホット導体５０５を、それがどこでライン側入力３０５に接続されているかに関わりなく発見し、小さなテスト電流を通電可能導体５０５から流すことができる。テスト信号は、例えば、約１ミリアンペア未満の電流テスト信号のような、電圧又は電流のテスト信号であることができる。ライン側入力３０５に接続されている通電可能導体５０５がない場合、ＳＷＩ構成要素３３５は、通電可能導体５０５を発見してテスト信号を得ることができない。このような状況では、ＳＷＩ構成要素３３５の信号処理回路５３５及び／又は制御ユニット３１２は、通電可能導体５０５がライン側で開路であることを判断することができる。しかし、通電可能導体５０５がライン側入力３０５に接続されている場合、信号処理回路５３５は、通電可能導体５０５からテスト信号を流すことができる。信号処理回路５３５は、次に、電流センサ５２０、５２５、５３０によって検出される電流を監視して、何らかのライン側誤配線が存在するか否かを判断することができる。ホット−中性（「Ｈ−Ｎ」）電流センサ５２０は、通電可能（又はホット）導体５０５と帰線（又は中性線）５１０との間の電流を検出するために使用することができる。ホット−接地（「Ｈ−Ｇ」）電流センサ５２５は、通電可能導体５０５と接地線５１５との間の電流を検出するために使用することができる。中性−接地（「Ｎ−Ｇ」）電流センサ５２０は、帰線５１０と接地線５１５との間の電流を検出するために使用することができる。ライン側導体に印加されるテスト電流は、適切な電気規格及び規則によって制限され得ることが当業者には理解されよう。例えば、ライン側電源１１５の接地線に印加されるテスト電流は、Underwriters Laboratory, Inc.によって確立された規格によって約０．５ミリアンペアの上限に制限され得る。
ライン側が正しく配線されている場合、通電可能導体５０５と帰線５１０との間の電流がＨ−Ｎ電流センサ５２０によって検出され、通電可能導体５０５と接地線５１５との間の電流がＨ−Ｇ電流センサ５２５によって検出され、帰線５１０と接地線５１５との間の電流は、Ｎ−Ｇ電流センサ５３０によって検出されない。ライン側誤配線がある場合、適切に配線されたライン側について上述したものとは異なるセットの電流測定を電流センサ５２０、５２５、５３０によって行うことができ、ＳＷＩ構成要素３３５は誤配線を検出することができる。開路通電可能導体５０５に加えて、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側の他の開路導体を検出することができる。例えば、帰線５１０がライン側で開路である場合、Ｈ−Ｎ電流センサ５２５は、通電可能導体５０５と帰線５１０との間で電流を検出しない。別の例として、接地線５１５がライン側で開路である場合、Ｈ−Ｇ電流センサ５２５は、通電可能導体５０５と接地線５１５との間で電流を検出しない。
ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側入力３０５への接続時に誤配線又は交換された導体を検出することもできる。例えば、通電可能導体５０５及び帰線５１０がライン側入力３０５への接続時に交換された場合、電流は逆方向からＨ−Ｎ電流センサ５２０をわたって流れるため、Ｈ−Ｎ電流センサ５２０によって検出される電流は逆になる。さらに、Ｈ−Ｇ電流センサ５２５は電流を検出せず、Ｎ−Ｇ電流センサ５３０は電流を検出する。通電可能導体５０５及び接地線５１５がライン側入力３０５への接続時に交換された場合、電流は逆方向からＨ−Ｇ電流センサ５２５をわたって流れるため、Ｈ−Ｇ電流センサ５２５によって検出される電流は逆になる。さらに、Ｈ−Ｎ電流センサ５２０は電流を検出せず、Ｎ−Ｇ電流センサ５３０は電流を検出する。適切に配線されたライン側の電流表現セット以外の電流センサ５２０、５２５、５３５を横切る異なるセットの電流を生成するライン側の任意の他の誤配線もＳＷＩ構成要素３３５によって検出されることが当業者には理解されよう。
ＳＷＩ構成要素３３５がライン側で誤配線を検出する場合、ＡＳＤ１００のリレー３１０を開位置に維持して、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。誤配線がＳＷＩ構成要素３３５によって検出されない場合、リレー３１０を閉じて、フラットワイヤ１０５を通電させる可能性がある。代替的に、ＳＷＩ構成要素３３５がライン側で誤配線を検出する場合、ＳＷＩリレー５４５を開位置に維持して、電力がソースモジュール通信リンク５５５を介してライン側入力３０５からソースモジュール１１０に流れないようにすることができる。ソースモジュール通信リンク５５５は、例えば、有線接続のような任意の適した通信リンクであることができる。誤配線がＳＷＩ構成要素３３５によって検出されない場合、ＳＷＩリレードライバ５４０を使用して、ＳＷＩリレー５４５を閉じ、電力をライン側入力３０５からソースモジュール１１０に流すことができる。ＳＷＩ構成要素３３５は、電力がライン側電源１１５に印加された後、短い時間間隔中にフラットワイヤシステム１０１のライン側でテストを実行することができる。例えば、ＳＷＩ構成要素３３５は、電力がライン側電源１１５に印加された時点から約５００ミリ秒以内に、フラットワイヤシステム１０１のライン側でテストを実行することができる。さらに、ＳＷＩ構成要素３３５によって誤配線が検出されなかったことを示すように、ＳＷＩ構成要素フラグ又は状態をＡＳＤ１００内で設定することができる。ＳＷＩ構成要素フラグは、例えば、制御ユニット３１２のメモリ４０５並びに／又は、制御ユニット３１２及び／若しくはＳＷＩ構成要素３３５に関連付けられる１つ若しくは複数の他のメモリに記憶することができる。ＡＳＤ１００は、ＳＷＩ構成要素フラグ又は状態をＡＳＤ１００によって実行される他のテストの結果と併せて使用して、ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じることができるか否かを判断することができる。ＳＷＩ構成要素３３５に関連付けられる他のデータ、及び／又はＳＷＩ構成要素３３５の動作に従ってとられた測定値は、例えば制御ユニット３１２のメモリ４０５のような、１つ又は複数の適切なメモリに記憶することができることが理解されよう。
ＳＷＩ構成要素３３５は、電流信号をライン側電源１１５の通電可能導体５０５から流し、それからライン側を電流信号についてテストするものとして上述したが、例えば電圧信号のような他の種類の信号をライン側電源１１５から流してもよいことが理解されよう。さらに、電圧信号がライン側電源１１５から流される場合、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側で電圧信号を検出し、ライン側誤配線を識別又は位置特定することができる。
図５を引き続き参照すると、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側電源１１５からＡＳＤ１００に大きすぎる電流が流れた場合にフェールセーフとして機能するように動作可能な少なくとも１つのヒューズ５６０を含むことができる。ヒューズ５６０は図５においてＳＷＩ構成要素３３５の一部として示されるが、ヒューズがＡＳＤ１００の他の構成要素に代替として又は追加として含まれてもよいことが理解されよう。さらに、ＡＳＤ１００が、例えば標準の５０アンペアヒューズのような多くの異なる種類のヒューズを利用してもよいことが理解されよう。５０アンペアヒューズが利用される場合、ヒューズ５６０は、約５０アンペア以上の電流がライン側電源１１５からＡＳＤ１００に流れ込んだ場合に飛ぶおそれがある。ヒューズ５６０が飛ぶと、電力信号はもはやライン側電源１１５からＡＳＤ１００に流れ込むことができない。
図６は、本発明の一態様の例示的な一実施形態によるＳＷＩ構成要素３３５の動作の例示的なフローチャートである。ブロック６０５において、電力がＳＷＩ構成要素３３５に印加される場合、ＳＷＩ構成要素３３５は、ライン側入力３０５に接続されているライン側電源１１５をライン側誤配線についてチェックすることができる。例えば、ブロック６１０において、ＳＷＩ構成要素３３５は、開路通電可能（又はホット）導体５０５についてライン側電源１１５をチェックすることができる。開路通電可能導体５０５が検出される場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６４０に進み、ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じないようにすることによってフラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。ブロック６１０において、開路ライン側電源通電可能導体５０５が検出されない場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６１５に進み、開路帰線（又は中性線）５１０についてライン側電源１１５をチェックすることができる。ブロック６１５において、開路ライン側電源帰線５１０が検出される場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６４０に進み、ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じないようにすることができる。ブロック６１５において、開路ライン側電源帰線５１０が検出されない場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６２０に進み、開路接地線５１５についてライン側電源１１５をチェックすることができる。ブロック６２０において、開路ライン側電源接地線５１５が検出される場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６４０に進み、ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じないようにすることができる。ブロック６２０において、開路ライン側電源接地線５１５が検出されない場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６２５に進むことができる。ブロック６２５において、ＳＷＩ構成要素３３５は、逆になった通電可能導体５０５及び帰線５１０についてライン側電源１１５をチェックすることができる。ライン側電源通電可能導体５０５が、ライン側入力３０５においてライン側電源帰線５１０と逆になっている場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６４０に進み、ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じないようにすることができる。一方、ブロック６２５において、逆になったライン側電源通電可能導体５０５及び帰線５１０が検出されない場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６３０に進むことができる。ブロック６３０において、ＳＷＩ構成要素３３５は、逆になった通電可能導体５０５及び接地線５１５についてライン側電源１１５をチェックすることができる。通電可能導体５０５が、ライン側入力３０５において接地線５１５と逆になっている場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６４０に進み、ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じないようにすることができる。一方、ブロック６３０において、逆になったライン側電源通電可能導体５０５及び接地線５１５が検出されない場合、ＳＷＩ構成要素３３５はブロック６４５に進み、ＳＷＩ構成要素３３５のリレー３１０を閉じることができる。
ＳＷＩ構成要素３３５によって実行されるテストは必ずしも図５のロジックに示される順序で実行される必要はなく、それに代えて、任意の適した順序で実行してもよいことが当業者には理解されよう。ＳＷＩ構成要素３３５は図５に記される各テストを実行する必要はなく、それに代えて、図５に記されるテストのすべてに満たないテストを行ってもよいことも理解されたい。任意のテストの結果、ブロック５４０が実行されることになっても、ＳＷＩ構成要素３３５はなお残りのテストを実行することができ、各テストの結果又は少なくとも肯定的な誤配線指示という結果になったテストの結果を記録することができる。さらに、誤配線がＳＷＩ構成要素３３５によって検出された場合、インジケータをＳＷＩ構成要素３３５又は制御ユニット３１２によって記憶することができ、このインジケータは、いずれのテスト（複数可）が誤配線が検出される結果になったかについての情報を含むことができる。このインジケータは、ＡＳＤ１００によって第２のＡＳＤ１００、中央監視装置、又はコンピュータのような別の装置に通信することもできる。ＳＷＩ構成要素３３５及び／又は制御ユニット３１２は、ＳＷＩ構成要素３３５の動作に関連付けられる様々なインジケータ及び／又は測定データを記憶するように動作可能な、例えば制御ユニット３１２のメモリ４０５のような１つ又は複数のメモリ装置に関連付けることもできる。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００は、負荷側又は宛先完全性(destination integrity)（又は負荷側誤配線若しくは短絡／故障検出）構成要素３４０を含むことができ、これを本明細書では宛先ワイヤ完全性（ＤＷＩ）構成要素３４０と呼ぶ。ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の完全な通電前にフラットワイヤ１０５内の故障若しくは欠陥又は負荷側での誤配線を検出することが可能な能動型安全装置であることができる。本開示の目的のために、負荷側という用語は、ＡＳＤ１００と下流宛先装置１１７及び／又は下流ＡＳＤ１００との間に接続されているフラットワイヤ１０５又は他のワイヤを指すために利用することができる。ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じられ、それによってフラットワイヤ１０５の通電を許す前に、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の負荷側をテストして、フラットワイヤ１０５に故障、欠陥、及び／又は誤配線がないかを判断することができる。より詳細に後述するように、ＤＷＩ構成要素３４０は、電圧又は電流のテスト信号をフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に印加し、フラットワイヤ１０５の他の導体での応答を測定することによって、フラットワイヤ１０５をテストすることができる。より詳細に後述するように、ＤＷＩ構成要素３４０は、電圧ベースのテストシステム及び電流ベースのテストシステムの一方又は両方を使用して、誤配線及びワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５をチェックすることができる。
本発明の一態様によれば、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の負荷側誤配線を検出することができる。負荷側誤配線は、フラットワイヤ１０５の導体が宛先モジュール１２０又はソースモジュール１１０に接続されない場合に発生し得るフラットワイヤ１０５の開路導体を含むことができる。これに加えて、負荷側誤配線は、例えば、宛先モジュール１２０に逆に接続されている２つの導体のような、宛先モジュール１２０に不適切に接続されているフラットワイヤ１０５の導体を含むことができる。例えば、ＤＷＩ構成要素３４０は、通電可能導体２０５と帰線のうちの一方２１０とが、宛先モジュール１２０への接続時に交換された状況を検出することができる。ＤＷＩ構成要素３４０が負荷側の誤配線を検出する場合、リレー３１０は開位置に維持され、フラットワイヤ１０５の通電が回避される。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５に関連して存在し得る潜在的に危険な状況を検出することができる。特に重要な１つの危険な状況は、フラットワイヤ１０５内の層間短絡に繋がり得るフラットワイヤ１０５の貫通である。層間短絡は、フラットワイヤ１０５内の導体がフラットワイヤ１０５内の１つ又は複数の他の導体に接して配置された場合に発生する。層間短絡は通常、物体、特に金属物体がフラットワイヤ１０５を貫通する場合に発生する。フラットワイヤ１０５の様々な種類の貫通が検討及び解析されてきた。壁又は天井のような表面に敷設されるフラットワイヤ１０５に関して、典型的な貫通は釘、ネジ、押しピン、鋲、ステープル、ナイフでの切断、又は鋸での切断によって発生し得る。各種類の貫通は、火災及びショックの危険の克服に対して異なる問題を呈する。貫通は、フラットワイヤ１０５が通電している間、又は通電前に発生し得る。貫通している物体は、フラットワイヤ１０５の初期通電中に存在する場合もあれば、存在しない場合もある。層間短絡に加えて、フラットワイヤの貫通は、ＡＳＤ１００のＡＭＣ安全構成要素によって検出することができるアークフラッシュ又は他のアーク放電状況をもたらし得る。
低インピーダンス層間短絡は通常、回路遮断器のような一次安全装置を飛ばすために必要である。デッドショート又はグッドショート（good short）と呼ばれることもあるこれらのより望ましい低インピーダンス短絡は通常、フラットワイヤ１０５の貫通中、又は貫通物体がフラットワイヤ１０５内に依然として埋め込まれている場合はフラットワイヤ１０５の貫通後に発生する。貫通している物体がフラットワイヤ１０５から除去されると、電流が流れることができる並列路を提供する貫通している金属物体がもはやなくなり、それによって、良い層間短絡がなくなり得る。さらに、貫通している物体は、フラットワイヤ１０５の導体を共に押圧するように作用する圧縮力をもはや付加しない。この圧縮力の欠如は、良質の層間短絡を維持できなくなることの一因となり得る。したがって、貫通している物体の除去後、層間短絡は通常、低インピーダンス層間短絡ではなく、回路遮断器のような一次安全装置のトリップを成功させる可能性が低くなる。
より詳細に後述するようにＡＳＤ１００ＤＷＩ構成要素３４０は、これらの層間短絡の検出を支援することができる。ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の完全な通電前にフラットワイヤ１０５内の故障又は欠陥を検出することが可能な能動型安全装置であることができる。代替的に、図１１を参照してより詳細に後述するように、ＤＷＩ構成要素３４０は、能動型構成要素と反応型構成要素との組み合わせを含み得る。能動型装置が利用される場合、リレー３１０が閉じられる前に、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の貫通を原因とし得るフラットワイヤ１０５内の層間短絡についてチェックする。ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５内の低インピーダンス層間短絡（例えば、デッドショート又はグッドショート）及び高インピーダンス層間短絡を検出することができる。層間短絡が検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０又は制御ユニット３１２はリレー３１０を開離し、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。能動型構成要素及び反応型構成要素の両方を含むＤＷＩ構成要素３４０では、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体を通電させ、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数の導体を帰還信号について監視することによって、短絡及び／又はワイヤ故障（及び誤配線）を検出することができる。
電圧ベースのテスト方法及び電流ベースのテスト方法の両方において、ＤＷＩ構成要素３４０は、テスト信号をフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体又は層に印加又は通信し、フラットワイヤ１０５の他の導体又は層のうちの１つ又は複数での帰還信号についてテストする。２つの帰線２１０、２１５は帰線ループを形成することができ、２つの接地線２２０、２２５は接地線ループを形成することができる。ループは、信号がＡＳＤ１００から１つの導体を介してフラットワイヤ１０５を通り宛先モジュール１２０まで移動し、それからフラットワイヤ１０５の別の導体を介してＡＳＤ１００に戻る場合に発生し得る。例えば、信号は、第１の帰線２１０を介してフラットワイヤ１０５を通り、宛先モジュール１２０を通り、そして第２の帰線２１５を介して再びフラットワイヤ１０５を通じて移動することができる。ＤＷＩ構成要素３４０は、帰線ループ及び接地線ループを独立したテスト信号を用いてテストすることができる。代替的に、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰線ループ及び接地線ループを単一のテスト信号を使用してテストすることができる。単一のテスト信号が帰線ループ及び接地線ループのテストに使用される場合、テスト信号の交流周期を使用して、帰線ループ及び接地線ループを独立してテストすることができる。さらに、帰線ループ及び接地線ループの両方が、ＤＷＩ構成要素３４０によって適切に終端していると判断される場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５が宛先モジュール１２０において適切に終端されていると推測することができる。代替的に、ＤＷＩ構成要素３４０は、通電可能導体２０５に追加のテストを実行して、通電可能導体２０５が適切に終端されているか否かを判断することができる。例えば、ＤＷＩ構成要素３４０は通電可能導体２０５をテストして、通電可能導体２０５が、帰線２１０、２１５、又は接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数に短絡しているか否かを判断することができる。
図７は、本発明の例示的な一実施形態によるＤＷＩ構成要素３４０の全般的な動作の例示的なフローチャートである。図７の方法は、電圧ベースのテストシステム又は電流ベースのテストシステムでＤＷＩ構成要素３４０によって実施することができる。ブロック７０５において、電力がＤＷＩ構成要素３４０に印加されると、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７１０に進むことができる。ブロック７１０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の接地線ループをテストすることができる。ブロック７１５において、ＤＷＩ構成要素３４０は、接地線ループが適切に終端されているか否か、及び接地線２２０、２２５に故障があるか否かを判断することができる。接地線ループが適切に終端されていないと判断される場合、又は接地線２２０、２２５のうちの一方に故障が見つかる場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７４０に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、ブロック７１５において、接地線が適切に終端されていると判断され、且つワイヤ故障が接地線２２０、２２５に見つからない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７２０に進むことができる。ブロック７２０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の帰線ループをテストすることができる。ブロック７２５において、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰線ループが適切に終端されているか否か、及び帰線２１０、２１５に故障があるか否かを判断することができる。帰線ループが適切に終端されていないと判断される場合、又は帰線２１０、２１５のうちの一方において故障が検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７４０に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、ブロック７２５において、帰線が適切に終端されていると判断され、且つワイヤ故障が帰線２１０、２１５に見つからない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７３０に進むことができる。ブロック７３０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、通電可能導体２０５をテストして、適切に終端されているか否か、及び通電可能導体２０５に何らかのワイヤ故障があるか否かを判断することができる。ブロック７３５において、通電可能導体２０５が適切に終端されていないと判断される場合、又はワイヤ故障が通電可能導体２０５において検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７４０に進み、リレー３１０が閉じられないようにすることができる。一方、ブロック７３５において、通電可能導体２０５が適切に終端されていると判断され、且つワイヤ故障が通電可能導体２０５において検出されない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック７４５に進み、リレー３１０が閉じられることを可能にする。代替的に、制御ユニット３１２はＤＷＩ構成要素フラグを設定し記憶することができ、ＡＳＤ１００はこのフラグを他のテストと併せて使用して、リレー３１０を閉じることができるか否かを判断することができる。
ＤＷＩ構成要素３４０によって実行されるテストは必ずしも図７のロジックに記される順序で実行される必要はなく、それに代えて、任意の適した順序で実行してもよいことも当業者には理解されよう。上述したように、図７に記されるテストのうちのいくつかは互いに並列に実行することが可能である。ＤＷＩ構成要素３４０は図７に記される各テストを実行する必要はなく、それに代えて、図７に記されるテストのすべてに満たないテストを実行してもよいことも理解されよう。任意のテストの結果、ブロック７４０が実行されることになっても、ＤＷＩ構成要素３４０はなお残りのテストを実行することができ、各テストの結果又は少なくとも肯定的な誤配線指示という結果になったテストの結果を記録することができる。さらに、誤配線がＤＷＩ構成要素３４０によって検出された場合、インジケータをＤＷＩ構成要素３４０又は制御ユニット３１２によって記憶することができ、このインジケータは、いずれのテスト（複数可）が誤配線が検出される結果になったかについての情報を含むことができる。次に、このインジケータは、ＡＳＤ１００によって第２のＡＳＤ１００、中央監視装置、又はコンピュータのような別の装置に送信することができる。ＤＷＩ構成要素３４０及び／又は制御ユニット３１２は、ＤＷＩ構成要素３４０の動作に関連付けられる様々なインジケータ及び／又は測定データを記憶するように動作可能な、例えば制御ユニット３１２のメモリ４０５のような１つ又は複数のメモリ装置に関連付けることができる。
図８は、本発明の一態様の例示的な一実施形態によるＤＷＩ構成要素３４０によって印加することができるテスト信号のタイミング図である。上述したように、帰線ループ及び接地線ループは、テスト信号の交流周期８０５及び８１０においてテストして、テスト中のループを分離することができる。本発明の一態様によれば、帰線ループ及び接地線ループを駆動するために使用される信号は、例えば２４００ヘルツ（Ｈｚ）方形波信号のような、交流周期を有する任意の信号であることができる。より詳細に後述するように、信号は、マイクロコントローラ、クロック回路、又は他の信号生成装置によって生成し、フラットワイヤ１０５の２つのループに通信することができる。信号は、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に通信される前にローパスフィルタに通して、任意の不要なノイズ及び／又は高調波を除去することができる。帰線ループ及び接地線ループの両方に対するテストは同じテスト信号を用いて実行してもよく、両ループが適切に終端されていると判断され、且つフラットワイヤ１０５に故障が検出されない場合、ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じて、フラットワイヤ１０５を通電させることができる。これに加えて、ＡＳＤ１００において、導体ループが適切に終端されているか否かを示すフラグ又は状態を設定することができる。ＡＳＤ１００は、導体ループ終端フラグを、ＡＳＤ１００が実行した他のテストの結果と併せて使用して、ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じることができるか否かを判断することができる。両ループに対するテストは、約３００ミリ秒未満の第１の時間８１５においてＤＷＩ構成要素３４０によって実行することができ、それから、リレー３１０を閉じるべきか否かについての判断を第２の時間８２０において行うことができる。第２の時間８２０は約３７５ミリ秒未満であり得る。図８に記されるタイミングは例示的なタイミングに過ぎず、様々なタイミング目標又はベンチマークを本発明の実施形態によって利用することができることが理解されよう。
本発明のいくつかの実施形態によれば、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体を通電させ、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数を帰還信号についてテストすることによってフラットワイヤ１０５をテストすることができる。例えば、図１１を参照してより詳細に後述するように、帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数を通電させ、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数を帰還信号について監視又はテストすることができる。誤配線及び／又はワイヤ故障は、１つ又は複数の帰還信号に少なくとも部分的に基づいて識別することができる。接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数を通電させ、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数のを帰還信号についてテストすることによって同様の方法を行うことができることが理解されよう。テストのために通電する１つ又は複数の導体は、テストを行うために任意の時間にわたって通電することができることが理解されよう。
別の例として、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５は、所定の時間にわたって通電することができ、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体を誤配線及び／又はワイヤ故障について監視することができる。例えば、リレー３１０を或るゼロ交差において閉じ、それから次のゼロ交差で開くことができ、それによって、電力信号の半周期分をライン側電源１１５からフラットワイヤ１０５に通信させることができる。次に、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体を、誤配線及び／又はワイヤ故障の存在を示す帰還信号について監視することができる。例えば、帰還信号が接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数で検出される場合、誤配線又は層間短絡がフラットワイヤ１０５に存在する可能性がある。誤配線又は層間短絡が識別される場合、ＤＷＩ構成要素３４０及び／又は制御ユニット３１２は、リレー３１０を開位置に維持することによってフラットワイヤ１０５のさらなる通電を回避することができる。上述したテストはＤＷＩ構成要素３４０によって、例えば、ＡＳＤ１００の設置又はリセット状況後のフラットワイヤ１０５の初期通電中のような任意の時点で行うことができることが理解されよう。フラットワイヤ１０５がテストのために通電される所定の時間は、実質的にあらゆる所定の時間であってもよく、半周期分の電力信号は例示的な時間として考察されているに過ぎないことがさらに理解されよう。
さらに、ＤＷＩ構成要素３４０によって実行されるテストは、フラットワイヤシステム１０１のソースモジュール１１０と宛先モジュール１２０との間に含むことができる。したがって、電流又は電圧はライン側電源１１５又は負荷側宛先１２５に渡ることはできない。
ＤＷＩ構成要素３４０は、電圧ベースの方法を使用して、負荷側の誤配線及びワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。電圧ベースの方法は、電圧テスト信号をフラットワイヤ１０５の選択された導体又は層（刺激される層）に直接印加し、その間、残りの導体又は層（刺激されない層）での電圧を測定する。フラットワイヤ故障低インピーダンス短絡若しくは高インピーダンス短絡の形態の導体間の不要な導通は、刺激されない導体又は層に存在する予期されない電圧を検出することによって識別することができる。
図９Ａは、本発明の一態様によるＡＳＤ１００に組み込むことができる電圧ベースのＤＷＩ構成要素３４０の概略図である。前置きとして、図９Ａが図３に示すソース装置とは異なるソース装置１０３を示すことが留意され得る。図９Ａでは、ライン側電源１１５はソース装置１０３に組み込まれる。このような状況は、例えば、ソース装置１０３が、電源コンセントにプラグインすることができる標準の電気プラグを含む場合に起こり得る。
図９Ａに示すように、電圧ベースのＤＷＩ構成要素３４０は、ソース／感知回路９００、通電可能（又はホット）導体接続９０１、帰線接続９０２、接地線接続９０３、及び１つ又は複数のテスト信号リレー９０４を含むことができる。ソース／感知回路９００は、電圧テスト信号をフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つに送信し、それから、帰還電圧についてフラットワイヤ１０５の導体を監視するように構成することができる。ソース／感知回路９００は、図８を参照してより詳細に上述したように、同じテスト信号の交流周期を使用することによって、フラットワイヤ１０５の２つ以上の導体を同時にテストできることが理解されよう。ソース／感知回路９００は、通電可能導体接続９０１を介して電圧テスト信号を通電可能導体２０５に送信し、且つ／又は通電可能導体２０５を監視することができる。同様に、ソース／感知回路９００は、帰線接続９０２を介して電圧テスト信号を帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に送信し、且つ／又は帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数を監視することができる。さらに、ソース／感知回路９００は、接地線接続９０２を介して電圧テスト信号を接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数に送信し、且つ／又は帰線２２０、２２５のうちの１つ又は複数を監視することができる。
ソース／感知回路９００によって送信される電圧ベースのテスト信号は、低電圧信号であることができる。電圧ベースのテスト信号は、例えば、約５ボルトの電圧又は約１２ボルトの電圧であることができるが、他の電圧レベルをテスト信号に使用してもよいことが理解されよう。安全上の予防措置として、電圧ベースのテスト信号の最大振幅を約３０ボルトに制限することができるが、３０ボルトよりも大きな振幅を有するテスト信号を本発明の実施形態と併せて使用してもよいことが理解されよう。さらに、電圧ベースのテスト信号は、ライン側電源１１５からＡＳＤ１００内に入来する信号から導出されてもよい。ソース／感知回路９００は、電圧信号をライン側電源１１５から受信し、その信号を、フラットワイヤ１０５に対するテストの実行に使用できるか、又はそのようなテストを実行するように変更することができる低電圧信号に降圧することができる。例えば、ソース／感知回路９００は、約１１０Ｖ〜１３０Ｖ又は約２２０Ｖ〜２５０Ｖの電圧信号を受信し、その電圧信号を、フラットワイヤ１０５をテストするための低電圧信号に降圧することができる。電圧は、当業者によって理解されるように、降圧変圧器、キャパシタ、又は電圧信号の振幅を低減する任意の他の適した装置を使用して下げることができる。ソース／感知回路９００は、テスト信号をフラットワイヤ１０５に印加するときに、分離された電源を構成してもよいことも理解されよう。
ＤＷＩ構成要素３４０は、電圧テストリレー９０４を使用して、ＤＷＩ構成要素３４０によってテストされている間にフラットワイヤが完全に通電することができないことを保証することができる。図９Ａに示すように、電圧テストリレー９０４は双極単投リレーであり得るが、他の種類のリレー又はリレーの組み合わせを本発明の実施形態によって使用してもよいことが理解されよう。電圧テストリレー９０４が閉位置にある場合、電力をライン側電源１１５からＡＳＤ１００を通じてフラットワイヤ１０５に流すことができる。一方、電圧テストリレー９０４がテスト位置（すなわち開位置）にある場合、電力をライン側電源１１５からＡＳＤ１００を通じてフラットワイヤ１０５に流すことができない。それに代えて、電圧ベースのテスト信号をソース／感知回路９００からフラットワイヤ１０５に流すことができる。電圧テストリレー９０４が、図９Ａに示すように、主リレー又は共通リレー３１０に使用される回路と同じ回路であってもよいことが当業者には理解されよう。代替的に、電圧テストリレー９０４は、ＤＷＩ構成要素３４０と併せて使用される１つ又は複数の別個のリレーであってもよい。
電圧テストリレー９０４がテスト位置に維持される場合、ソース／感知回路９００は、帰還電圧についてフラットワイヤ１０５の導体を監視しながら、電圧ベースのテスト信号をフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に送信又は通信することができる。例えば、ソース／感知回路９００は、電圧ベースのテスト信号を、通電可能導体接続９０１を介してフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に通信することができる。次に、ソース／感知回路９００は、電圧信号についてフラットワイヤ１０５の導体を監視して、何らかの層間短絡、終端短絡、又は故障がフラットワイヤ１０５に存在するか否かを判断することができる。電圧信号が帰線接続９０２又は接地線接続９０３によって検出される場合、ソース／感知回路９００（又はソース／感知回路９００と通信する制御ユニット３１２）は、層間短絡又は終端短絡がフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５とフラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つとの間に存在すると判断することができる。同様に、ソース／感知回路９００は、電圧ベースのテスト信号を、帰線接続９０２を介してフラットワイヤ１０５の帰線２１０、２１５に通信し、それから、電圧信号についてフラットワイヤ１０５の導体を監視して、何らかの層間短絡又は終端短絡が帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数と、フラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つ又は複数との間に存在するか否かを判断することができる。電圧信号が、通電可能導体接続９０１又は接地線接続９０３によって検出される場合、層間短絡又は終端短絡がフラットワイヤ１０５に存在すると判断することができる。同じ方法をフラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５のテストに使用することができる。ソース／感知回路９００は、電圧ベースのテスト信号を、接地線接続９０３を介してフラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５に通信し、それから電圧信号についてフラットワイヤ１０５の導体を監視して、何らかの層間短絡又は終端短絡が接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数と、フラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つ又は複数との間に存在するか否かを判断することができる。電圧信号が、通電可能導体接続９０１又は帰線接続９０２によって検出される場合、層間短絡又は終端短絡がフラットワイヤ１０５に存在すると判断することができる。
図９Ａに示すように、テスト信号は、ソース／感知回路９００によって帰線２１０、２１５の両方又は接地線２２０、２２５の両方に同時に印加することができる。しかし、テスト信号をフラットワイヤ１０５の単一の導体に個々に印加してもよいことが当業者には理解されよう。例えば、テスト信号をフラットワイヤ１０５の帰線２１０、２１５のそれぞれに個々に印加し、帰線２１０、２１５を個々に監視するために、２つの帰線接続を含んでもよい。層間短絡がフラットワイヤ１０５に存在するか否かを判断するときに、ループ内の１つの導体に印加される電圧ベースのテスト信号は、宛先モジュール１２０を通りループ内の関連付けられる他の導体を介してソース装置１０３内のＤＷＩ構成要素３４０に戻って送信されるため、フラットワイヤの帰線２１０、２１５のそれぞれ又は接地線２２０、２２５のそれぞれを個々にテストし監視する必要はない。負荷側では、帰還信号を宛先モジュール１２０のみを通じて送信してもよく、又は代替的に、宛先モジュール１２０、及びフラットワイヤシステム１０１に接続されている任意の負荷側宛先１２５の両方を通じて送信してもよい。
フラットワイヤ１０５の２つの導体間の検出可能な層間インピーダンス範囲に制限を課すことができる。帰線２１０、２１５と通電可能導体２０５との間の検出可能な層間インピーダンス範囲は、フラットワイヤ１０５の負荷側１２５に接続されている実際の負荷が存在する可能性によって制限することができる。このような負荷の一例は、電気出力にプラグインされたヘアドライヤーである。負荷側１２５に接続されている実際の負荷は、８オーム〜１０オームという低いインピーダンスをフラットワイヤ１０５に生成し得るため、通電可能導体２０５と帰線２１、２１５との間の層間インピーダンスチェックは、８オーム〜１０オーム未満、又は約１オーム未満に制限することができる。例えば、高インピーダンス層間短絡が１９０オームであり、実際の負荷が１０オームである場合、結果として生じる、すなわち結合されたインピーダンスは９．５オーム［（１９０×１０）／（１９０＋１０）］であるため、高インピーダンス層間短絡は実質的に検出不可能であり得る。これは実負荷効果（real load effect）と呼ばれる。実負荷効果を回避するために、宛先リレー（図示せず）を宛先モジュール１２０内に配置することができる。宛先リレーは、ＤＷＩ構成要素３４０がテストを実行する間に、電源投入シーケンス時に実負荷への接続を遅らせるようにタイミング調整し、それによって、８オーム〜１０オームの制限をなくすことができる。
帰線２１０、２１５と接地線２２０、２２５との間の検出可能な層間インピーダンス範囲に関して、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の完全な通電前に約５０００オームという高い層間インピーダンスを正確に検出することができる。
ＤＷＩ構成要素３４０は、層間短絡についてフラットワイヤ１０５をテストする前に、フラットワイヤ１０５に対して事前テストを実行することによってフォールスアラームの検出を制限するか又はなくすことができる。ＤＷＩ構成要素３４０は、層間短絡についてフラットワイヤ１０５をテストした後に、フラットワイヤ１０５に対して事後テストを実行することによってもフォールスアラームの検出を制限するか又はなくすことができる。フラットワイヤ１０５の事前テストの場合、ソース／感知回路９００は、フラットワイヤ１０５に電圧ベースのテスト信号を送信する前に、電圧信号についてフラットワイヤ１０５の導体を監視することができる。電圧信号が、テスト信号をフラットワイヤ１０５に印加する前にフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つで検出される場合、ソース／感知回路９００は、テスト信号がフラットワイヤ１０５に印加される前に、フラットワイヤ１０５の通電解除を待つことができる。フラットワイヤ１０５の事後テストの場合、フラットワイヤ１０５が電圧ベースのテスト信号を用いてテストされた後、ソース／感知回路９００は、電圧信号についてフラットワイヤ１０５の導体を引き続き監視することができる。フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つに電圧信号が検出される限り、テスト信号を使用するフラットワイヤ１０５のさらなる電圧ベースのテストを許可しないことができる。
誤配線及びワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５の負荷側をテストする電圧ベースの方法は、ＡＳＤ１００のＤＷＩ構成要素３４０以外の装置によって実施されてもよいことが当業者には理解されよう。例えば、電圧ベースの方法は、可搬性手持ち式フラットワイヤテスト装置のような汎用可搬性フラットワイヤシステムにおいて特に有用であり得る。
本発明の別の態様によれば、ＤＷＩ構成要素３４０は、１つ又は複数の電流ベースの方法を利用して、ＡＳＤ１００に接続されているフラットワイヤ１０５のライン側故障又は誤配線を識別又は発見することができる。ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じ、それによってフラットワイヤ１０５を通電させる前に、ＤＷＩ構成要素３４０は、電流ベースの方法を使用して、負荷側のフラットワイヤ１０５をテストし、フラットワイヤ１０５が適切に接続又は配線されたか否かを判断することができる。フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に、フラットワイヤ１０５が適切に接続されているか否かを判断することは、誤配線によって発生する感電死、他の身体的危害、又は資産損害の回避を助けることができる。ＤＷＩ構成要素３４０の電流ベースの方法を使用することによって、ＤＷＩ構成要素３４０及び／又は制御ユニット３１２は、フラットワイヤ１０５を通電させる前に、フラットワイヤ１０５が正しく敷設されているか否かを判断することができる。ＤＷＩ構成要素３４０及び／又は制御ユニット３１２は、フラットワイヤ１０５が通電する前に、何らかの故障がフラットワイヤ１０５に存在するか否かを判断することもできる。
図９Ｂは、本発明の例示的な一実施形態による、ＡＳＤ１００に組み込むことができる電流ベースのＤＷＩ構成要素３４０の概略図である。前置きとして、図９Ｂが、図３に示すものとは異なるソース装置１０３及び宛先装置１１７を示すことが留意され得る。図９Ｂでは、ライン側電源１１５はソース装置１０３に組み込まれ、負荷側宛先１２５は宛先装置１１７に組み込まれる。このような状況は、例えば、ソース装置１０３が、電気コンセントにプラグインすることができる標準の電気プラグを含み、且つ宛先装置１１７が１つ又は複数の電気コンセントを含む場合に起こり得る。
図９Ｂに示すように、ＤＷＩ構成要素３４０は、１つ又は複数の励起又は駆動回路９０５、９１０並びにフラットワイヤ１０５の誤配線及び／又はワイヤ故障の検出に使用される１つ又は複数の感知回路９１５、９２０、９２５と通信することができる。励起回路９０５、９１０及び感知回路９１５、９２０、９２５は、ＤＷＩ構成要素に含まれるか又はＤＷＩ構成要素によって制御することができる。代替的に、励起回路９０５、９１０及び感知回路９１５、９２０、９２５は、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１に含まれてもよく、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１、励起回路９０５、９１０、及び感知回路９１５、９２０、９２５と通信してもよい。ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１００の通電前に、ＡＳＤ１００に接続されているフラットワイヤ１０５が適切に終端されているか否かを判断することができる。図９Ｂに示されるＤＷＩ構成要素３４０は、通電可能導体２０５と、通電可能導体２０５の両側に形成される２つの帰線２１０、２１５とを含む電気フラットワイヤと併せて使用されるように設計される。電気フラットワイヤは、通電可能導体２０５と帰線２２０、２２５との組み合わせの両側に形成される２つの接地線２２０、２２５をさらに含むことができる。しかし、本発明によるＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤに含まれる導体の数及び種類に関わりなく、任意のフラットワイヤ（及び／又は任意の従来のワイヤ）と併せて使用することができることが当業者には理解されよう。
図９Ｂを参照すると、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の１つの導体を介して電流ベースの信号を送信し、フラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つ又は複数を帰還信号についてテストすることによって、誤配線についてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。例えば、ループの関連付けられる導体を、フラットワイヤ１００が正しく配線されていることを示す電流についてテストすることができる。例えば、ＤＷＩ構成要素３４０は、第１の接地線２２０を介して電流ベースの信号を送信し、それから、接地線２２０、２２５が正しく配線されていることを示す電流について第２の接地線２２５を監視することができる。代替的に、ＤＷＩ構成要素３４０は、第１の帰線２１０を介して電流ベースの信号を送信し、それから、帰線２１０、２１５が正しく配線されていることを示す電流について第２の帰線２１５を監視することができる。接地線２２０、２２５及び帰線２１０、２１５が正しく配線されている場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５が正しく配線されていると見なすことができる。代替的に、図１３を参照してより詳細に後述するようにＤＷＩ構成要素３４０は、追加のテストを実行して、フラットワイヤ１０５が適切に終端されていることを検証することができる。テストする電流は、所定の閾値電流であってもよく、例えば、１０ミリアンペアであってもよい。フラットワイヤループの関連付けられる導体で検出される電流が１０ミリアンペア未満の場合、ループは宛先モジュール１２０において正しく配線又は終端されていないおそれがある。
フラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５が正しく配線されたか否かを判断する方法及び回路についてこれよりより詳細に説明する。帰線２１０、２１５が正しく配線されたか否かを判断するために、同じ又は同様の方法を使用できることが理解されよう。正しい配線についてテストするために、ＤＷＩ構成要素３４０（及び／又は制御ユニット３１２）の制御下にある接地励起回路９０５が、第１の接地線２２０を介して電流信号を送信することができる。接地励起回路９０５は、励起変流器又はマルチプレクサ、アイソレータ、及びリレーを含むがこれらに限定されない第１の接地線２２０を介して信号を送信することが可能な他の任意の適した装置であってもよい。電流信号を第１の接地線２２０に送信するために、テスト信号を使用して電圧／電流変換器を駆動し、そして電圧／電流変換器は、電接地励起回路９０５内の変流器の一次巻線に強制的に電流を流す。さらに、フラットワイヤ１０５での励起の大きさを最小に抑えるために、接地励起回路９０５によって送信される信号は、通常、電気ワイヤを介して搬送される周波数である５０Ｈｚ又は６０Ｈｚよりもはるかに大きな周波数であり得る。本発明の一態様によれば、接地励起回路９０５によって送信される信号の周波数は、約１０００Ｈｚ以上の周波数であり得る。第１の接地線２２０に通信又は送信される電流ベースの信号は、図８を参照して上述したように、接地線ループ及び帰線ループの両方を同時にテストするために使用される交流信号の部分であってもよい。代替的に、接地線ループのテストに使用される電流ベースの信号は、帰線ループのテストに使用される信号とは別個の信号であってもよい。
信号が第１の接地線２２０を介して送信された後、接地線２２０、２２５が適切に終端されている場合、信号は宛先モジュール１２０を通り、第２の接地線２２５を介してソースモジュール１１０に戻る。第２の接地線２２５に接続されている接地感知回路９１５を使用して、接地線２２０、２２５に存在する電流を検出することができる。接地感知回路９１５は感知変流器であってもよく、又は抵抗、アイソレータ、及びホール効果素子を含むがこれらに限定されない電流を感知することが可能な任意の他の適した装置であってもよい。
ＤＷＩ構成要素３４０は、帰線２１０、２１５が負荷側で正しく配線されたか否かを判断することもできる。正しい配線についてテストするために、ＤＷＩ構成要素３４０の制御下にある帰還励起回路９１０が、接地励起回路９０５が第１の接地線２２０を介して信号を送信したのと同じように、第１の帰線２１０を介して電流ベースの信号を送信する。第１の接地線２２０に通信又は送信される電流ベースの信号は、図８を参照して上述したように、接地線ループ及び帰線ループの両方を同時にテストするために使用される交流信号の部分であってもよい。代替的に、帰線ループのテストに使用される電流ベースの信号は、接地線ループのテストに使用される信号とは別個の信号であってもよい。信号が第１の帰線２１０を介して送信された後、帰線２１０、２１５が適切に終端されている場合、信号は宛先モジュール１２０を通り、第２の帰線２１５を介してソースモジュール１１０に戻る。第２の帰線２１５に接続されている帰還感知回路９２０を使用して、帰線２１０、２１５に存在する電流を検出することができる。帰還感知回路９２０は感知変流器であってもよく、又は抵抗、アイソレータ、及びホール効果素子を含むがこれらに限定されない、電流を感知することが可能な任意の他の適した装置であってもよい。
本発明の一態様によれば、ＤＷＩ構成要素３４０は、任意の所与のループ内でテストされている導体以外のフラットワイヤ１０５の導体上で電流が検出される場合に、フラットワイヤ１０５が適切に終端されていないと判断することもできる。より詳細に後述するように、このような状況はワイヤ故障も示すおそれがある。ＤＷＩ構成要素３４０は、他の導体のうちの１つで検出される電流信号の大きさ及び／又は電流信号が検出される他の導体の数に基づいて、誤配線かワイヤ故障かを区別するできることが理解されよう。例えば、テスト電流が帰線２１０に印加され、テスト電流におおよそ等しい電流が通電可能導体２０５上で検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、通電可能導体２０５及び他の帰線２１５が誤配線されたと判断することができる。別の例として、テスト電流が帰線２１０に印加され、電流信号が、フラットワイヤ１０５のすべての導体で検出される場合（検出される電流信号はテスト信号よりも低い振幅を有し得る）、ＤＷＩ構成要素３４０は、ワイヤ故障が存在し、フラットワイヤ１０５の導体が共に短絡したと判断することができる。
本発明の別の態様によれば、ＤＷＩ構成要素３４０は電流ベースの方法を使用して、フラットワイヤ１０５の通電前に、任意のワイヤ故障又は層間短絡がフラットワイヤ１０５に存在するか否かを判断することができる。ＤＷＩ構成要素３４０は、低レベル電流を、通電可能導体２０５のような単一のフラットワイヤ導体を通じて、又は帰線２１０、２１５のようなフラットワイヤ１０５の１組の層を通じて送信することによって、通電されていないフラットワイヤ１０５での層間短絡を検出することができる。次に、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰還電流についてフラットワイヤ１０５の他の層のうちの１つ又は複数を監視することができる。例えば、電流をフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の帰線２１０、２１５に送信することができる。次に、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰還信号についてフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５及び１つ又は複数の接地線２２０、２２５を監視することができる。別の例として、電流をフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に送信することができ、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰還電流についてフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の帰線２１０、２１５及び１つ又は複数の接地線２２０、２２５を監視する。
ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５内の誤配線についてのテストをフラットワイヤ１０５上のワイヤ故障又は層間短絡についてのテストと組み合わせることができる。例えば、図９Ｂを参照して、電流ベースのテスト信号が、接地励起回路９０５によって第１の接地線２２０に送信される場合、感知回路９１５、９２０、９２５を使用して、フラットワイヤ１０５が何らかの誤配線又は層間短絡を含むか否かを判断することができる。上述したように、接地感知回路９１５を使用して、接地線２２０、２２５が負荷側で適切に終端されたか否かを判断することができる。さらに、帰還感知回路９２０及び通電可能（又はホット）感知回路９２５を使用して、誤配線又は層間短絡についてフラットワイヤ１０５を監視することができる。電流ベースの信号が、帰還感知回路９２０によって第２の帰線２１０上で検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数と帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数との間に層間短絡があると判断することができる。同様に、電流ベースの信号が、通電可能感知回路９２５によって通電可能導体２０５上で検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数と通電可能導体２０５との間に層間短絡があると判断することができる。
一例として、約１０ミリアンペア（ｍＡ）のテスト電流を、接地励起回路９１０によってフラットワイヤ１０５の第１の接地線２２０に送信することができる。接地感知回路９１５が、約１０ミリアンペアの信号を第２の接地線２２０で検出する場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、接地線２２０、２２５が適切に終端されていると判断することができる。一方、接地感知回路９１５が、約１０ミリアンペアの信号を第２の接地線２２０で検出しない場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、接地線２２０、２２５が適切に終端されていないと判断し、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。さらに、電流が、帰還感知回路９２０によって第２の帰線２１５で、又は通電可能感知回路９２５によって通電可能導体２０５で検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５内に層間短絡があると判断することができる。次に、ＤＷＩ構成要素３４０は、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。
図９Ｂに示す励起回路９０５、９１０と感知回路９１５、９２０、９２５との組み合わせは、本発明によって使用することができるこれらの回路の１つの組み合わせにすぎない。フラットワイヤ１０５の導体のいずれかに信号を送信するか、又は当該導線を監視するために、励起回路及び／又は感知回路を使用できることが理解されよう。上記の例を用いると、テスト信号が第１の接地線２２０に送信される場合、追加の感知回路を使用して、接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数と第１の帰線２１０との間の層間短絡を示す帰還信号について、フラットワイヤ１０５の第１の帰線２１０を監視することができる。しかし、２つの帰線２１０、２１５は、正しく配線された場合にはループを形成するため、接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数と第１の帰線２１０との間の任意の層間短絡もまた、第２の帰線２１５を監視している帰還感知回路９２０によって検出されることが理解されよう。
励起回路９０５、９１０及び感知回路９１５、９２０、９２５は、ＤＷＩ構成要素３４０に組み込むことができる。代替的に、励起回路９０５、９１０及び感知回路９１５、９２０、９２５はフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１内に含まれてもよく、ＤＷＩ構成要素３４０は、直接又は制御ユニット３１２を介してフラットワイヤＩ／Ｏインタフェース３１１と通信することができる。
さらに、ＤＷＩ構成要素３４０の電流ベースの方法は、帰還信号についての感知回路９１５、９２０、９２５の監視と併せて１つ又は複数のテストリレーを利用することができる。テストリレーは、測定するときに、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体又は層を共に短絡させるために使用することができる。テストリレーによって発生する短絡は、フラットワイヤ１０５の任意の２つの導体にわたる電流の測定を支援することができる。したがって、テストリレーは、誤配線された導体を発見又は識別し、且つ／又はフラットワイヤ故障を位置特定するのを支援することができる。一例として、ＤＷＩ構成要素３４０は、２つのテストリレー９３０、９３５を、誤配線及び層間短絡についてのフラットワイヤ１０５の監視と併せて使用することができる。図９Ｃは、本発明の特定の実施形態による、２つのテストリレー９３０、９３５を誤配線及び層間短絡についてのフラットワイヤ１０５の監視と併せて利用する例示的なＤＷＩ構成要素３４０の概略図である。図９Ｃに示すように、テストリレー９３０、９３５のいずれも作動しない、又は換言すればテストリレー９３０、９３５のいずれも閉位置にない場合、接地ループ及び帰還ループの両方をフラットワイヤ１０５上で完成することができるデフォルト状態が存在することができる。テストリレー９３０、９３５のいずれも作動しない場合、ＤＷＩ構成要素３４０は、完全な接地線ループ及び帰線ループについてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。第１のテストリレー９３０が作動する、すなわち閉位置にある場合、帰還励起回路９１０を接地感知回路９１５に接続すなわち短絡させることができ、それによって、帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数と接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数との間の層間短絡をチェックするために必要なループの半分が形成される。層間短絡が帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数と接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数との間に存在する場合、ループは完成され、ＤＷＩ構成要素３４０は層間短絡を検出する。同様に、第２のテストリレー９３５が作動する、すなわち閉位置にある場合、帰還励起回路９１０を通電可能又はホット感知回路９２５に接続すなわち短絡させることができ、それによって、帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数と通電可能導体２０５との間の層間短絡をチェックするために必要なループの半分が作られる。層間短絡が帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数と通電可能導体２０５との間に存在する場合、ループは完成され、ＤＷＩ構成要素３４０は層間短絡を検出する。ＤＷＩ構成要素３４０がテストを完了すると、テストリレー９３０、９３５は両方とも通電解除して、元の状態すなわちデフォルト状態に戻すことができる。
図１０は、本発明の例示的な一実施形態によるＤＷＩ構成要素３４０による電流ベースの検出方法の動作の例示的なフローチャートである。図１０のフローチャートは、図９Ｂを参照して上述した電流ベースの検出方法及び回路に関連付けられることができる。ブロック１００５において、電力がＤＷＩ構成要素３４０に印加されると、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０１０に進むことができる。ブロック１０１０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、テスト信号をフラットワイヤ１０５の第１の接地線２２０に印加することができる。次に、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０１５に進み、帰還信号についてフラットワイヤ１０５の残りの導体を監視することができる。ブロック１０２０において、ＤＷＩ構成要素は、適切な帰還信号が第２の接地線２２５に存在するか否かを判断することによって、接地線ループが適切に終端されているか否かを判断することができる。接地線ループが適切に終端されていると判断されない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０６５に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、ブロック１０２０において、接地線ループが適切に終端されていると判断される場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０２５に進むことができる。ブロック１０２５において、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰還信号が通電可能導体２０５、第１の帰線２１０、及び第２の帰線２１５のうちの１つ又は複数に存在するか否かを判断することによって、接地線２２０、２２５とフラットワイヤ１０５の他の導体のいずれかとの間に短絡回路が存在するか否かを判断することができる。帰還信号が接地線２２０、２２５以外の導体のいずれかで検出される場合、ワイヤ故障がフラットワイヤ１０５に存在するおそれがあり、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０６５に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、帰還信号が接地線２２０、２２５以外の導体のいずれにおいても検出されない場合、ＤＷＩ構成要素はブロック１０３０に進むことができる。
ブロック１０３０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、テスト信号をフラットワイヤ１０５の第１の帰線２１０に印加することができる。次に、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０３５に進み、帰還信号についてフラットワイヤ１０５の残りの導体を監視することができる。ブロック１０４０において、ＤＷＩ構成要素は、適切な帰還信号が第２の帰線２１５に存在するか否かを判断することによって、帰線ループが適切に終端されているか否かを判断することができる。帰線ループが適切に終端されていると判断されない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０６５に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、ブロック１０４０において、帰線ループが適切に終端されていると判断される場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０４５に進むことができる。ブロック１０４５において、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰還信号が通電可能導体２０５、第１の接地線２２０、及び第２の接地線２２５のうちの１つ又は複数に存在するか否かを判断することによって、帰線２１０、２１５とフラットワイヤ１０５の他の導体のいずれかとの間に短絡回路が存在するか否かを判断することができる。帰還信号が帰線２１０、２１５以外の導体のいずれかで検出される場合、ワイヤ故障がフラットワイヤ１０５に存在するおそれがあり、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０６５に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、帰還信号が帰線２１０、２１５以外の導体のいずれにおいても検出されない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０５０に進むことができる。
ブロック１０５０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、テスト信号をフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に印加することができる。次に、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０５５に進み、帰還信号についてフラットワイヤ１０５の残りの導体を監視することができる。ブロック１０６０において、ＤＷＩ構成要素３４０は、帰還信号がフラットワイヤ１０５の他の導体のいずれかに存在するか否かを判断することができる。他の導体のいずれかに帰還信号があることは、通電可能導体２０５の誤配線又は通電可能導体２０５とフラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つとの間の短絡を示し得る。ブロック１０６０において、帰還信号がフラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つで検出される場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０６５に進み、リレー３１０が閉じられないようにして、フラットワイヤ１０５の通電を回避することができる。一方、ブロック１０６０において、帰還信号がフラットワイヤ１０５の他の導体のいずれにおいても検出されない場合、ＤＷＩ構成要素３４０はブロック１０７０に進み、ＡＳＤ１００のリレー３１０を閉じさせることができる。代替的に、ＤＷＩ構成要素フラグ又は状態を設定することができ、ＡＳＤ１００はこのフラグ又は状態を他のテストからのフラグ又は状態と併せて使用して、リレー３１０を閉じさせるか否かを判断することができる。
ＤＷＩ構成要素３４０の電流ベースの方法によって実行されるテストは、必ずしも図１０のロジックに記される順序で実行される必要はなく、それに代えて、任意の適した順序で実行してもよいことも当業者には理解されよう。ＤＷＩ構成要素３４０は図１０に記される各テストを実行する必要はなく、それに代えて、図１０に記されるテストのすべてに満たないテストを実行してもよいことも理解されたい。任意のテストの結果、ブロック１０６５が実行されることになっても、ＤＷＩ構成要素３４０はなお残りのテストを実行することができ、各テストの結果又は少なくとも肯定的な誤配線又は故障の指示という結果になったテストの結果を記録することができる。さらに、誤配線又は故障がＤＷＩ構成要素３４０によって検出された場合、インジケータをＤＷＩ構成要素３４０又は制御ユニット３１２によって記憶することができ、このインジケータは、いずれのテスト（複数可）が誤配線が検出される結果になったかについての情報を含むことができる。次に、このインジケータは、ＡＳＤ１００によって第２のＡＳＤ１００、中央監視装置、又はコンピュータのような別の装置に送信することができる。ＤＷＩ構成要素３４０及び／又は制御ユニット３１２は、例えばＤＷＩ構成要素３４０の構成要素によってとられた測定データのような追加のデータを、例えば制御ユニット３１２のメモリ４０５のような適切なメモリに記憶させることもできる。
図１１は、本発明の一実施形態によるＡＳＤ１００に組み込むことができる代替のＤＷＩ構成要素３４０の概略図である。図示のように、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５のテストに利用できる２つ以上のリレー３１０、１１０５を含むことができる。図１１を参照すると、ＡＳＤ１００は、第１のリレー３１０の作動を制御して、ライン側電源１１５からフラットワイヤ１０５の通電可能導体３１５への電力信号の通信を制御することができる。ＡＳＤ１００は、第２のリレー１１０５の作動を制御して、ライン側電源１１５からフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の帰線２１０、２１５への電気信号の通信を制御することもできる。本発明の一態様によれば、２つのリレー３１０、１１０５は互いに独立して作動することができる。例えば、第２のリレー１１０５をＤＷＩ構成要素３４０と関連して利用して、誤配線及び／又はワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。第２のリレー１１０５を、例えばライン側電源１１５の電力信号の半周期のような所定の時間にわたって閉じ、それによって、電気信号を帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に通信させることができる。帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に通信される電気信号が、ライン側電源１１５から通信される電力信号であってもよく、又は代替的に、この電気信号は、ライン側電源信号が変更されたものであってもよいことが理解されよう。例えば、ライン側電源信号は、帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に通信される前に、適切な変圧器、及び／又は適切な抵抗素子によって制限される電流によって電圧を増減することができる。
電気信号が帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に通信されると、ＤＷＩ構成要素３４０に関連付けられる１つ又は複数のセンサ１１１０、１１１５、１１２０を利用して、帰還信号についてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。１つ又は複数のセンサ１１１０、１１１５、１１２０は、上述したように、適切な電圧センサ又は電流センサであってもよい。例えば、１つ又は複数のセンサ１１１０、１１１５、１１２０は変流器であってもよい。図１１に示すように、１つ又は複数のセンサ１１１０、１１１５、１１２０は、通電可能導体２０５、帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数、及び接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数の、帰還信号についてのテストに利用することができる。帰線２１０、２１５及び接地線２２０、２２５は、宛先モジュール１２０において適切に終端されている場合、それぞれループを形成するため、導体の各ペアに利用されるセンサが１つのみでよいことが理解されよう。さらに、通電可能導体２０５及び帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数での帰還信号についてのテストに利用されるセンサ１１１０、１１１５は、ＧＦＣＩ構成要素３１５によって利用される電流センサであってもよいことが理解されよう。
図１１のＤＷＩ構成要素３４０は、図１０を参照して帰線に関して上述した様式と同様にして、誤配線及び／又はワイヤ故障についてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。例えば、電気信号を帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に通信した後、１つ又は複数のセンサ１１１０、１１１５、１１２０によって検出される帰還信号によって、誤配線及び／又はワイヤ故障を識別することができる。帰還信号が通電可能導体２０５、及び／又は接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数で検出される場合、誤配線及び／又はワイヤ故障がフラットワイヤ１０５に存在するおそれがある。さらに、電気信号が第１の帰線２１０に印加され、帰還信号が第２の帰線２１５で検出されない場合、誤配線をフラットワイヤ１０５において識別することができる。
ＡＳＤ１００は任意の数のリレーを含んでよく、電気信号はテストのためにフラットワイヤ１０５の任意の導体（複数可）に通信してもよいことが理解されよう。例えば、リレーを利用して、電気信号をフラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数に通信させることができ、図１１を参照して上述した様式と同様にして、フラットワイヤ１０５を帰還信号についてテストすることができる。２つ以上のリレーの使用によって、リレーのうちの１つ又は複数のバウンス及び損耗の回避を助けることができることが理解されよう。例えば、リレー１１０５が、帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数への電気信号の通信の制御に利用される場合、リレー１１０５は、通電可能導体２０５に関連して利用されるリレー３１０が受けるバウンス及び／又は損耗を受けないことができる。
図１２は、本発明の一実施形態による、フラットワイヤ１０５内の高インピーダンス短絡又はワイヤ故障の検出に利用できるＡＳＤ１００及びＤＷＩ構成要素３４０の概略図である。図１２を参照すると、２つ以上のリレー３１０、１２０５をＡＳＤ１００内に組み込むことができる。第１のリレー３１０は、ライン側電源１１５からフラットワイヤ１０５への電力信号の通信の制御に利用することができる。第２のリレー１２０５は、フラットワイヤ１０５へのテスト信号の通信の制御に利用することができる。テスト信号は、電力信号の電流が制限されたものとすることができる。例えば、電力信号を適切な抵抗素子１２１０（例えば、抵抗）に通して、終端テスト信号の電流を制限することができる。電流を、例えば約６ｍＡ〜約１００ｍＡの電流のような任意の適切な値に制限することができることが理解されよう。本発明の一態様によれば、電流は約２０ｍＡに制限することができる。さらに、テスト信号の他のパラメータを適切な回路１２１５によって変更することができる。例えば、テスト信号の電圧を、フラットワイヤ１０５への通信前に変更することができる。一例として、テスト信号の電圧は、フラットワイヤ１００への通信前に、適切な変圧器によってより高い電圧値に上げることができる。別の例として、テスト信号の電圧は、フラットワイヤ１００への通信前に、適切な反転技法によって上げることができる。本発明の一態様によれば、テスト信号は約１２０Ｖ〜１０００Ｖの電圧を有することができるが、より高い電圧値を使用してもよい。さらに、テスト信号は交流電流信号であってもよく、又は、例えばライン側電源１１５から受信される電力信号を整流することによって得られる直流信号のような直流電流信号であってもよいことが理解されよう。テスト信号は実質的にあらゆる周波数を有することができることも理解されよう。例えば、テスト信号は約５０Ｈｚ〜約１ＭＨｚの周波数を有することができる。本発明の一態様によれば、テスト信号は約３０ＫＨｚの周波数を有することができる。
高電圧テスト信号の使用が、フラットワイヤ１０５での高インピーダンス短絡又はワイヤ故障の検出を支援することができることが理解されよう。例えば、高電圧テスト信号は、フラットワイヤ１０５でのアークフラッシュ又は他のアーク放電状況の検出を支援することができる。電流が制限されたシングルの使用が、ワイヤ故障がフラットワイヤ１０５に存在する場合にさらなる安全を提供できることがさらに理解されよう。さらに、ＡＳＤ１００がフラットワイヤ１０５をテストするために図１２を参照して説明したテスト信号の使用法を、本明細書において説明した、又は当業者にとって自明な他の能動式安全テストのうちの１つ又は複数から独立して、又はこれ（ら）に加えて、能動式安全テストとして使用してもよいことが理解されよう。
テスト信号は、第２のリレー１２０５を閉じることによってフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に通信することができる。第２のリレー１２０５は所定の時間にわたって閉じることができることが理解されよう。当業者に理解されるように、実質的にあらゆる所定の時間を利用することができる。さらに、テスト信号はフラットワイヤ１０５の導体のいずれにも通信することができる。例えば、テスト信号は、図１１を参照して上述したように、フラットワイヤ１０５の帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数に通信することができる。別の例として、テスト信号は、フラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数に通信してもよい。さらに別の例として、テスト信号は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に通信してもよい。テスト信号がフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体に通信された後、ＤＷＩ構成要素３４０は、図１１を参照して上述した様式と同様にして、帰還信号についてフラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体を監視することができる。帰還信号の検出は、フラットワイヤ１０５上の誤配線及び／又はワイヤ故障の存在を示し得る。例えば、テスト信号が第１の帰線２１０に通信される場合、通電可能導体２０５、及び／又は接地線２２０、２２５のうちの１つ又は複数での帰還信号の検出は、誤配線及び／又はワイヤ故障を示し得る。誤配線又はワイヤ故障がＤＷＩ構成要素３４０によって検出される場合、リレー３１０を開位置に維持し、それによって、フラットワイヤ１０５の完全な通電を回避することができる。さらに、第２のリレー１２０５を開位置に維持することができる。一方、ＤＷＩ構成要素３４０が誤配線又はワイヤ故障を検出しない場合、第１のリレー３１０を閉じさせ、それによって、フラットワイヤ１０５を完全に通電させることができる。
上述したように、追加のテストをフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に対して実行して、通電可能導体２０５が適切に終端されていると判断することができる。これらの追加のテストは、本明細書において反応式テストとして説明されるが、フラットワイヤ１０５の完全な通電前に能動式テストを利用してもよいことが理解されよう。これらのテストを負荷側ワイヤ完全性に関連付けることもできる。したがって、ＤＷＩ構成要素３４０は、反応型要素及び能動型要素の両方を含むことができる。図１３は、本発明の一実施形態による、宛先モジュール１２０でのフラットワイヤ適切な終端についてテストするために利用できる例示的な回路の概略図である。図１３を参照すると、フラットワイヤ１０５の通電中及び／又はフラットワイヤ１０５の通電後に、ＡＳＤ１００は通電可能導体２０５の適切な終端についてテストすることができる。換言すれば、リレー３１０が閉じられると、ＡＳＤ１００は、通電可能導体２０５が宛先モジュール１２０において適切に終端されることを示す適切な帰還信号についてテストすることができる。宛先モジュール１２０において通電可能導体２０５の適切な終端についてテストするために、電気負荷１３０５を宛先モジュール１２０内に組み込むことができる。電気負荷１３０５は、例えば１つ又は複数のＬＥＤ、１つ又は複数の抵抗、及び／又は１つ又は複数のキャパシタような、ＡＳＤ１００によって検出可能な受動負荷とすることができる。電気負荷１３０５は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５と帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数との間に接続してもよい。電気負荷１３０５は、ＡＳＤ１００内に含まれる１つ又は複数の電流感知装置によって識別可能な実質的にあらゆる総インピーダンスを有してもよい。
リレー３１０が閉じられ、電力信号がフラットワイヤ１０５に通信されると、電気負荷１３０５は、例えば、ＤＷＩ構成要素３４０に関連付けて利用される電流センサような、ＡＳＤ１００の適切な電流センサによって検出可能であり得る電流をフラットワイヤ１０５に発生させるように動作することができる。次に、発生した電流は、ＡＳＤ１００に関連付けられる１つ又は複数の適切な電流センサによって検出することができ、検出された電流の振幅に少なくとも部分的に基づいて、通電可能導体２０５及び／又は帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数が適切に終端されているか否かを判断することができる。換言すれば、検出された電流が所定の閾値を上回る場合、通電可能導体２０５、及び／又は帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数が適切に終端されていると判断することができる。一方、検出された電流が所定の閾値を下回る場合、通電可能導体２０５及び／又は帰線２１０、２１５のうちの１つ又は複数が適切に終端されていないと判断することができ、リレー３１０を開き、それによって、フラットワイヤ１０５を通電解除することができる。例えば約２０ｍＡの所定の閾値のような、多くの異なる所定の閾値を本発明によって利用することができる。例えば、ランプ又は掃除機のような電気装置が宛先モジュール１２０に接続されている場合、より大きな電気負荷１０３５がフラットワイヤ１０５に存在し得ることも理解されよう。上述したように、過電流保護構成要素３２５は、フラットワイヤ１０５上の電流が、例えば１５Ａの電流のような最大許容電流を超える場合、フラットワイヤ１０５を通電解除することができる。
一例として、フラットワイヤ１０５が完全に通電すると、１２０ＶＡＣ信号を通電可能導体２０５を介して宛先モジュール１２０に通信することができる。１２０ＶＡＣ信号は、次に、通電可能導体２０５と、宛先モジュール１２０の帰線２１０、２１５の１つ又は複数との間に接続されている電気負荷１３０５を通じて通信されることができ、それによって、フラットワイヤ１０５に電流を発生させる。次に、電流をＡＳＤ１００において検出し、所定の閾値と比較して、フラットワイヤ１０５が適切に終端されているか否かを検証することができる。ＬＥＤが宛先モジュール１２０内の電気負荷１３０５の部分として利用される場合、ＬＥＤもフラットワイヤ１０５の適切な終端の視覚的な表示を提供できることが理解されよう。さらに、通電可能導体２０５について図１３を参照して上述したテストと同様のテストをフラットワイヤ１０５の他の導体のうちの１つ又は複数に対して実行してもよいことが理解されよう。
適切に終端されている通電可能導体を検出するテストは反応式テストとして上述したが、フラットワイヤ１０５の完全な通電前に能動式テストを利用してもよいことが理解されよう。例えば、電圧テスト信号をフラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に通信し、宛先モジュール１２０内の受動負荷を通じて通信してから、ＡＳＤ１００に戻すことができる。受動負荷は、フラットワイヤ１０５内に検出可能な電圧降下を発生させることができる。次に、ＡＳＤ１００内の適切な電圧センサが受動負荷の両端の電圧降下を検出し、通電可能導体２０５が適切に終端されているか否かを判断することができる。宛先モジュール１２０は、電圧テスト信号が、例えばランプ又は掃除機のような、電気装置に通信されないようにすることができる適切なリレーを含むことができることが理解されよう。換言すれば、受動負荷は、フラットワイヤ１０５の能動式テスト中に宛先モジュール１２０においてフラットワイヤ１０５に接続されている唯一の負荷であることができる。終端テスト信号の電圧が、フラットワイヤ１０５に通信される前に上げられる場合、電気負荷１００の検出がより容易であり得る。少なくとも部分的にＡＳＤ１００において検出される電圧に基づいて、ＤＷＩ構成要素３４０及び／又は制御ユニット３１２は、通電可能導体２０５が適切に終端されているか否かを判断することができる。適切な電圧信号を利用して、フラットワイヤ１０５の他の導体を適切な終端についてテストしてもよいことが理解されよう。
他の安全構成要素をＡＳＤ１００内に含めるか若しくは組み込むか、又は関連付けることができることが理解されよう。本明細書において説明される安全構成要素は単なる例示にすぎない。他の安全構成要素が当業者には容易に明らかであろう。
様々な安全構成要素又は他の特徴を宛先装置１１７に含めてもよいことが理解されよう。上述したように、宛先装置１１７は、フラットワイヤ１０５の適切な終端のテストを支援する受動負荷を含むことができる。宛先装置１１７は、図１９を参照して後述するように、宛先装置１１７から下流に接続されている、フラットワイヤをテストするために利用することができる１つ又は複数の安全構成要素を含むこともできる。含まれることができる１つ又は複数の安全構成要素は、ＡＳＤ１００に関して上述した安全構成要素のうちの１つ又は複数と同様であることができる。宛先装置１１７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は宛先装置１１７に給電されているときをユーザに示すことができる別の適した装置を含むこともできる。宛先装置１１７は、危険な高電流信号が宛先装置１１７を流れないようにすることができるとしたサージ保護装置及び関連付けられるヒューズを含むこともできる。例えば、宛先装置１１７は、通電可能導体２０５と帰線２１０、２１５との間に適したサージ保護装置を含むことができる。別の例として、宛先装置１１７は、通電可能導体２０５と接地線２２０、２２５との間に適したサージ保護装置を含むことができる。
宛先装置１１７及び／又はＡＳＤ１００は、停電時にフラットワイヤ１０５に対して少なくとも能動式テストを実行できるようにするバッテリバックアップを含むこともできる。バッテリバックアップは、例えば、電力がライン側電源１１５からＡＳＤ１００及び／又は宛先装置１１７に提供されている間に充電することができる充電可能なバッテリのような、任意の種類のバッテリであってもよい。さらに、上述したように、宛先装置１１７及び／又はＡＳＤ１００は任意の数の電気ソケットを含むことができる。宛先装置１１７に組み込むことができる他の特徴が当業者には明らかであろう。
安全は、特に通電可能導体２０５の貫通の可能性がある場合に、危険な電圧レベルを搬送し得る配線系統の設計において重要な考慮事項である。釘、ネジ、ドリルビット、ナイフの刃、鋸の歯、はさみ、ステープル、ダーツ、銃弾、玩具等のような物体によるフラットワイヤ１０５の貫通又は傷を考慮すべきである。
当業者ならば理解するように、本発明の開示のために本明細書において説明されるフラットワイヤ１０５はそれ自体、貫通された場合に安全であるように設計することができる。火災保護及び電気ショックに対する安全は、分岐回路主電盤内の回路遮断器又はヒューズのような一次安全装置のトリップ時間を早めながら、電圧を制限すること、ひいてはフラットワイヤ１０５内の電流を制限することに基づく。二次保護も、本発明のＡＳＤ１００によって提供することができる。
フラットワイヤ１０５は、貫通時に、第１の接地線２２０、第１の帰線２１０、通電可能導体２０５、第２の帰線２１５、及び第２の接地線２２５（Ｇ−Ｎ−Ｈ−Ｎ−Ｇ）の間にこの順序で短絡を発生させるように設計することができる。最高で４倍のコンダクタンスが各接地に結び付けられ、ライン電圧又はホット電圧よりも接地電圧に有利な分圧器が形成される。繰り返しのテストは、フラットワイヤ１０５の貫通部位に存在する電圧が、通常は２５ミリ秒未満である一次安全装置のトリップ時間を超える時間にわたって約５０ＶＡＣを超えないことを示す。さらに、貫通部位に存在する電圧は、約８ミリ秒であり得るＡＳＤ１００のような二次安全装置のトリップ時間を超える時間にわって約５０ＶＡＣを超えない。
貫通は、先鋭な物体によってフラットワイヤ１００の広い側面又は平坦な表面を通じて発生し得る。代替的に、貫通は、ナイフの刃又はドライウォールソー（drywall saw）のような物体によってフラットワイヤ１００のエッジを通じて発生し得る。いずれの状況でも、結果として生じる短絡は、低電圧で高電流を短時間（トリップ時間未満）にわたって発生させるおそれがある。驚愕作用（startle effect）、すなわち爆音及び局所加熱は、保護層状フラットワイヤ１０５の性質によって最小に抑えることができる。
図１４Ａ〜図１４Ｆは、活性状態の平坦多層フラットワイヤ１０５に釘又は鋲が貫通する過程の一例を示す一連の図である。ここでも、保護層状フラットワイヤ１０５は、例えば、釘のような貫通物体１４００が最初に接地線（ＧＩ）２２０を貫通し、それから帰線又は中性線（Ｎ１）２１０を貫通してから、ホット通電可能導体２０５に任意に接触することを保証することによって、従来のワイヤよりも明確な利点を有する。
図１４Ａは、貫通物体１４００がフラットワイヤ１０５の１つの接地線２２０のみを貫通した状況を示す。同様に、図１４Ｂは、貫通物体１４００が１つの接地線２２０及び１つの帰線２１０のみを貫通した状況を示す。図１４Ａ及び図１４Ｂの両方において、通電可能導体２０５はまだ貫通されていない。したがって、図１４Ａ及び図１４Ｂの両方において、貫通物体１４００に電圧も電流も存在し得ない。さらに、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５に存在する電流は、或る通常の負荷電流であることができる。通電可能導体２０５に存在する通常の負荷電流は、標準の米国分岐用途では約１５アンペア未満、又は標準の欧州分岐用途では約６アンペア未満の電流であり得る。
図１４Ｃは、貫通物体１４００が通電可能導体２０５、帰線のうちの１つ２１０、及び接地線のうちの１つ２２０を短絡させた状況を示す。同様に、図１４Ｄは、貫通物体１４００が通電可能導体２０５、両方の帰線２１０、２１５、及び接地線のうちの１つ２２０を短絡させた状況を示す。図１４Ｅは、貫通物体１４００が通電可能導体２０５、両方の帰線２１０、２１５、及び両方の接地線２２０、２２５を短絡させた状況を示す。図１４Ｃ〜図１４Ｅのそれぞれにおいて、通電可能導体２０５と、他の導体２１０、２１５、２２０、２２５のうちの任意の導体との間に発生するフラットワイヤ１０５内の短絡回路は、回路遮断器のような一次安全装置又はＡＳＤ１００のような二次安全装置がトリップするまで、分圧器として機能することができる。図１４Ｃ〜図１４Ｅのそれぞれにおいて、貫通物体１４００に比較的低い電圧が存在し得る。この低電圧は、標準の１２０ＶＡＣワイヤでは約５０ＶＡＣ未満であることができ、標準の２４０ＶＡＣラインでは約１００ＶＡＣ未満であることができる。さらに、図１４Ｃ〜図１４Ｅのそれぞれにおいて、通電可能導体２０５に存在する電流は、一次安全装置又は二次安全装置（ＡＳＤ）１００がトリップするまで、約１００アンペアを超え得る。接地線２２０、２２５のうちの一方、及び／又は帰線２１０、２１５のうちの一方にも電流が存在する場合があり、これもＡＳＤ１００のトリップを促す。
外側の接地層１１０から通電可能導体２０５に貫通する（図１４Ａ〜図１４Ｃ）までの時間は通常、１ミリ秒未満であることができ、これは、回路遮断器のような一次安全装置の典型的なトリップ時間のわずか数分の一である。同様に、通電可能導体２０５から裏側の接地層２２５まで続けて貫通する（図１４Ｃ〜図１４Ｅ）時間も比較的短時間であることができる。貫通中に形成される短絡回路は、連続した性質のものであり得る。短絡回路の連続性は、２つの主な要因、すなわち、貫通物体１４００の側面での導体接触が、第１に、貫通中では絶縁変位プロセスによって、第２に、短絡が開始されてからは接触エリアの近傍にある溶けた銅によって維持されることに起因する。
図１４Ｆは、貫通物体１４００がフラットワイヤ１０５から取り外された後の貫通を示す。回路遮断器がリセットされて、フラットワイヤ１０５が通電された場合、回路遮断器が再びトリップする前に、何らかの追加の破損がフラットワイヤ１０５に対して発生し得るが、ＡＳＤ１００がフラットワイヤ１０５に接続されている場合、あらゆる追加の破損を回避することができる。ＡＳＤ１００の能動型安全構成要素は、フラットワイヤ１００を完全に通電させる前に、故障がフラットワイヤ１００に存在すると判断することができる。例えば、フラットワイヤ１０５を通電前にテストする場合、ＡＳＤ１００のＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５の導体間又は層間に短絡が存在すると判断することができる。次に、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１００が通電されないようにする。
図１５は、フラットワイヤ１０５の貫通中に存在する電圧及び電流の波形の代表的なグラフである。貫通物体１４００に存在する電圧波形及び通電可能導体２０５に存在する電流波形は、Ｇｏｕｌｄ Ｕｌｔｉｍａ ５００オシロスコープのようなオシロスコープによって捕捉することができる。この例では、貫通物体１４００は４ｄ共通サイズの釘であり、使用された回路遮断器は共通の２０アンペアＧＥ回路遮断器であった。図１４に示すように、回路遮断器のトリップ時間は、貫通物体１４００がフラットワイヤ１０５を貫通する場合に約１２ミリ秒〜２５ミリ秒であり得る。回路遮断器のトリップ時間が、標準の１２０ＶＡＣ、６０Ｈｚ電気ワイヤの１周期期間未満であり得ることに留意されたい。フラットワイヤ１０５に接続されているＡＳＤ１００のトリップ時間も、標準の１２０ＶＡＣ、６０Ｈｚ電気ワイヤの１周期期間未満であり得る。さらに、ＡＳＤ１００のトリップ時間は回路遮断器のトリップ時間未満であり得る。ＡＳＤ１００のトリップ時間は、例えば、約８ミリ秒未満であることができ、回路遮断器のトリップ前にＡＳＤ１００をトリップさせる。ＡＳＤ１００がトリップし、フラットワイヤ１０５を通電解除した後、回路遮断器はトリップすることもあれば、又はトリップしないこともある。
図１６Ａ〜図１６Ｄは、活性状態でない平坦多層フラットワイヤ１０５の貫通の過程の例を示す一連の図である。図１６Ａは、釘のような貫通物体１６００がフラットワイヤ１０５を貫通するときに発生する層間短絡を示す。通電していない状態では、フラットワイヤ１０５の導体は、高電流からの追加の破損又は溶融を受けることはないが、複数の層間短絡が発生するおそれがある。図１６Ｂは、貫通物体１６００がフラットワイヤ１０５から取り外された後の残留層間短絡を示す。ＡＳＤ１００のＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に、この層間短絡を検出することが可能であり得る。ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に、接地層ループ又は帰線層ループのような、フラットワイヤ１０５の層ループが完成されていないと判断することも可能であり得る。ＡＳＤ１００の能動型安全構成要素は、フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に欠陥を認識することによって、フラットワイヤ１０５の通電時に発生し得るフラッシュ又はプルーム（例えば、アークフラッシュ）を防ぐことができる。
フラットワイヤ１０５が通電した後に貫通物体１６００がフラットワイヤ１０５を貫通した場合、ＧＦＣＩ構成要素３１５及び接地電流監視構成要素３３０を含む反応型安全構成要素が、フラットワイヤ１０５内の瑕疵を検出し、ＡＳＤ１００のリレー３１０を開き、それによってフラットワイヤ１０５を通電解除することができる。
図１６Ｃは、はさみのような切断物体１６０５によるフラットワイヤ１０５の横断切断を示す。図１６Ｃでは、切断物体１６０５は切断中であり、まだフラットワイヤ１０５内に示されている。図１６Ｄは、切断物体１６０５が取り外されると、部分的に切断されたフラットワイヤ１０５の断面がどのように見えるかを示す。フラットワイヤ１０５に接続されているＡＳＤ１００のＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤを完全に通電させる前に、切断物体１６０５によって形成される層間短絡を検出することが可能であり得る。代替的に、ＤＷＩ構成要素３４０は、フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に、接地層ループ又は帰線層ループのようなフラットワイヤ１０５の層ループが完成されていないと判断することが可能であり得る。ＡＳＤ１００の能動型安全構成要素は、フラットワイヤ１０５を完全に通電させる前に欠陥を認識することによって、フラットワイヤ１０５に発生するおそれのあるフラッシュ又はプルーム（例えば、アークフラッシュ）を防ぐことができる。
フラットワイヤ１０５が通電した後に切断物体１６０５がフラットワイヤ１０５を切断する場合、ＧＦＣＩ構成要素３１５及び接地電流監視構成要素３３０を含む反応型安全構成要素が、フラットワイヤ１０５内の瑕疵を検出し、ＡＳＤ１００のリレー３１０を開き、それによってフラットワイヤ１０５を通電解除することができる。
ＡＳＤ１００のさまざまな安全構成要素はさまざまな回路を共有することができる。さまざまな安全構成要素は本明細書では個々の構成要素として説明されるが、共通回路を利用してもよいことが理解されよう。例えば、ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００の各安全構成要素が必要に応じて使用するただ１つの励起回路及びただ１つの感知回路を備えてもよい。
ＡＳＤ１００のさまざまな構成要素による回路の共有は、コンパクトな装置の構築を容易にすることができる。したがって、ＡＳＤ１００は、概ね共通電源コンセントのサイズの電源ボックス又は穴のような、コンパクトなエンクロージャ内に配置することができる。例えば、ＡＳＤ１００は、電源コンセントに使用される穴のサイズである電源ボックス内に配置することができる。ＡＳＤ１００は、従来の壁内電気ワイヤによって給電されてもよい。代替的に、ＡＳＤ１００は、従来の壁のレセプタクルコンセントにプラグインされ、そのコンセントによって給電されてもよい。ＡＳＤ１００がコンセントにプラグインされる場合、ソース装置１０３は、例えば、コンセントに挿入することができる従来の三叉電気プラグのようなプラグを備えることができる。このような状況では、プラグはフラットワイヤシステム１０１のライン側電源１１５であり、ライン側電源１１５はソース装置１０３に組み込まれる。次に、フラットワイヤ１０５をＡＳＤ１００に接続し、ＡＳＤ１００によって監視することができる。さらに、ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００の外表面に配置される補助レセプタクル又はプラグを有することができる。これらのプラグは、一般的な二叉プラグ又は三叉プラグであってもよく、電子装置への給電に使用することができる。
本発明の一態様によれば、ＡＳＤ１００は、標準の電源コンセントであるライン側電源１１５から電力及び電力信号を受信するように構成することができる。さらに、ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００を通じて電力信号を最初に通信することなく、フラットワイヤ１０５への電力信号の通信を阻止するように構成することができる。したがって、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５の通電前、フラットワイヤ１０５の通電中、及び／又はフラットワイヤ１０５の通電後に、当該フラットワイヤ１０５に対して一つ又は複数のテストを実行することができる。図１７Ａは、本発明の例示的な実施形態による、電源コンセント１７０５及びフラットワイヤ１０５への例示的なソース装置接続の概略図である。ソース装置１０３は、フラットワイヤ１０５に関連付けられる終端装置１７１０に接続することができる。図１７Ａを参照すると、ＡＳＤ１００のソース装置１０３は、電源コンセント１７０５の対応するソケット１７２０にプラグインされるように構成される電気プラグ１７１５を含むことができる。さらに、ＡＳＤ１００のソースモジュール１１０は、終端装置１７１０に関連付けられる１つ又は複数の対応する終端プラグ１７３０にプラグインされるように構成される、１つ又は複数のソース終端ポイント１７２５を含むことができる。フラットワイヤ１０５は終端装置１７１０に接続することができ、フラットワイヤ１０５の各導体は、終端装置１７１０のそれぞれの終端プラグ１７３０において終端することができる。フラットワイヤ１０５の導体は、終端装置１７１０において、例えば、Ｇ−Ｎ−Ｈ−Ｎ−Ｇ構成のような適切な順序で終端することができる。例えば、フラットワイヤ１０５の接地線２２０をまず終端することができ、それから、他方の接地線２２５が終端されるまで、フラットワイヤ１０５の他の導体を順序通りに終端することができる。本開示において説明される例示的なフラットワイヤ１０５の対称性を前提とすると、フラットワイヤ１０５は、Ｇ−Ｎ−Ｈ−Ｎ−Ｇ構成が使用され、且つフラットワイヤ１０５の導体が接地線２２０、２２５から始まる順序で終端される場合、接地線２２０、２２５のいずれが最初に終端されるかに関わらず正しく終端されるはずであることが理解されよう。
引き続き図１７Ａを参照すると、ＡＳＤ１００が電源コンセント１７０５にプラグインされると、ソース終端ポイント１７２５も終端装置１７１０の対応する終端プラグ１７３０に接続されることになる。ＡＳＤ１００が電源コンセント１７０５から外されると、終端装置１７１０との接続も切断される。さらに、終端装置１７１０は電源コンセント１７０５から離れて配置され、ＡＳＤ１００にライン側電源１１５とフラットワイヤ１０５との間の接続を完成するように要求することができる。したがって、ＡＳＤ１００は、電力信号をライン側電源１１５からフラットワイヤ１０５に通信する前に、フラットワイヤ１０５をテストすることができる。
図１７Ａに示すように、ソース終端ポイント１７２５はオス終端ポイントであり、終端装置１７１０の対応する終端プラグ１７３０はメス終端ポイントである。しかし、ソース装置１０３がメス終端ポイントを備えてもよく、終端装置１７１０がオス終端装置を備えてもよいことが理解されよう。さらに、当業者には理解されるように、他の種類の接続をソース装置１０３と終端装置１７１０との間で利用してもよいことが理解されよう。さらに、図１７Ａに示される接続に使用する必要がある電源コンセント１７０５のソケットは、ソケット１７２０のみであることが理解されよう。したがって、電源コンセント１７０５の残りの任意のソケットは他の装置に自由に使用することができる。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００は、標準の電気プラグをＡＳＤ１００にプラグインすることができるようにする１つ若しくは複数の電気ソケット又は拡張コンセントを備えるか、又は組み込むことができる。図１７Ｂは、本発明の例示的な実施形態による、拡張コンセントを含むＡＳＤ１００の概略図である。図１７ＢのＡＳＤ１００は、例えば、壁１７３５の表面に配置される図１７Ａの電気ソケット１７０５のような電気ソケットにプラグインされて示されている。ＡＳＤ１００が任意の数の拡張コンセントを備えることができ、これらの拡張コンセントはＡＳＤ１００の任意の表面に配置されることができることが理解されよう。図１７Ｂに示すように、ＡＳＤ１００は、ＡＳＤ１００の正面から壁１７３５の正面まで延びる２つの拡張コンセント１７４０、１７４５をＡＳＤ１００の周面に備えることができる。拡張コンセント１７４０、１７４５は、当該拡張コンセントのメス接続が部屋の床又は天井に対して水平に配置されるように構成することができる。したがって、各拡張コンセント１７４０、１７４５は、壁１７３５に接触することなく挿入される変圧器を含む電気プラグを可能にすることができる。拡張コンセント１７４０、１７４５は、それらのメス接続が、例えば図１７Ａの標準電気コンセント１７０５のメス接続のような任意の様式で配置されるように構成してもよいことを理解されよう。宛先装置１１７が１つ又は複数の電気コンセントを備えてもよいことも理解されよう。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００は、２本以上のフラットワイヤ１０５をサポート及び監視することが可能であり得る。複数のフラットワイヤ１０５は、ＡＳＤ１００から別個の宛先モジュール１２０又は別個の負荷１２５に延在することができる。代替的に、又は付加的に、図１８に示すように、２つ以上のフラットワイヤ１０５を、ＡＳＤ１００と宛先装置１１７又は負荷１２５との間に配置することができる。図１８には、本発明の例示的な実施形態による、同じ宛先装置１１７に接続されている２つのフラットワイヤ１０５、１８０５を監視するＡＳＤ１００を含む、フラットワイヤシステム１８０１の概略図が示される。例えば、図１８に示すように、一次フラットワイヤ１０５及び二次フラットワイヤ１８０５は両方とも、ＡＳＤ１００から宛先装置１１７まで延在することができる。ＡＳＤ１００は、一次フラットワイヤ１０５内でワイヤ故障を検出する場合、一次フラットワイヤ１０５に接続されているリレー３１０を開位置に維持し、それによって一次フラットワイヤ１０５が通電されないようにすることができる。次に、ＡＳＤ１００は二次フラットワイヤ１８０５に接続されているリレーを閉じ、二次フラットワイヤ１８０５を通電させて、負荷１２５に給電することができる。二次フラットワイヤ１８０５は、一次フラットワイヤ１０５と同様にしてＡＳＤ１００によって監視できることが理解されよう。さらに、ＡＳＤ１００の制御ユニット３１２又は代替的にＡＳＤ１００の安全構成要素は、二次フラットワイヤ１８０５への変更のインジケーションをユーザに提供することができる。このインジケーションは、ＡＳＤ１００による二次フラットワイヤ１８０５への変更を示すＬＥＤの作動のような任意の制御動作であることができる。行うことができる別の制御動作は、ＡＳＤ１００による二次フラットワイヤ１８０５への変更を示すメッセージの送信である。このメッセージは、より詳細に後述するように、別のＡＳＤ１００、中央ハブ若しくは制御パネル、又は別の宛先に送信することができる。
本発明の別の態様によれば、ＡＳＤ１００、又はＡＳＤ１００を含むソース装置１０３は、直列接続されている２つ以上の宛先装置１１７と併せて使用することができる。図１９は、本発明の例示的な実施形態による、単一のソース装置１０３によってサポートされている直列構成の複数の宛先装置１１７ａ〜１１７ｎの概略図である。図１９に示すように、ＡＳＤ１００を含む単一のソース装置１０３が、ソース装置１０３から一連の宛先装置１１７ａ〜１１７ｎまで延びるフラットワイヤ１０５を監視することができる。各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎは、コンセントアセンブリ又はレセプタクルのような電気負荷であることができる。この種の構成は、レセプタクル追加構成又はデイジーチェイン構成と呼ぶこともできる。任意の数のＡＳＤ及び／又は宛先装置を直列接続することができることが理解されよう。
図１９に示すように、フラットワイヤ１０５はソース装置１０３から宛先装置１１７ａ〜１１７ｎを通じて延在することができる。フラットワイヤ１０５の入力セグメントは各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎで終端することができ、それから、フラットワイヤ１０５の新しい出力セグメントを使用して、次の宛先装置１１７ａ〜１１７ｎに接続することができる。例えば、フラットワイヤ１０５の第１のセグメントは、ソースモジュール１１０を第１の宛先装置１１７ａの宛先モジュール１２０に接続することができ、そこでフラットワイヤ１０５の第１のセグメントは終端する。次に、フラットワイヤ１０５の別個のセグメントが、第１の宛先装置１１７ａを第２の宛先装置１１７ｂに接続することができる。このパターンは、フラットワイヤ１０５が最後の宛先装置１１７ｎに達するまで続けることができる。代替的に、フラットワイヤ１０５の単一のセグメントを使用して、すべての宛先装置１１７ａ〜１１７ｎを接続してもよい。各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎは、フラットワイヤ１０５の各導体を宛先装置１１７ａ〜１１７ｎに接続する、適した端子を使用して、フラットワイヤ１０５に接続することができる。各宛先装置１１７の宛先モジュール１２０及び拡張モジュール１２２内の終端ポイントは、フラットワイヤ１０５を宛先装置１１７に接続するために使用され、端子台、クリンプ端子、プラグ−ソケットコネクタ、絶縁変位コネクタ（ＩＤＣ）、導体貫通コネクタ（ＣＰＣ）、又は当業者に理解されるような任意の他の適した電気コネクタを含むことができる。
各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎは、フラットワイヤ１０５によって搬送される信号を次の宛先装置１１７ａ〜１１７ｎに渡すために、ＡＳＤ１００と通信しＡＳＤ１００によって制御されるリレーを備えることができる。例えば、第１の宛先装置１１７ａは、フラットワイヤ１０５によって搬送される電力及び／又は信号を、第２の宛先装置１１７ｂに渡すリレーを備えることができる。フラットワイヤ１０５は、フラットワイヤがリレーで制御する必要がない最後の宛先装置１１７ｎに達するまで、各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎ−１を通じてリレーで制御することができる。任意選択的に、各宛先装置１１７は、宛先装置１１７から下流の次の宛先装置まで延在するフラットワイヤ１０５をテストするために使用されるＤＷＩ構成要素３４０を含むことができる。リレーは時間遅延リレーであってもよく、これは、各リレーが、電力を受けた後、最小の時間で作動するか又は閉じることができることを意味する。各リレーが作動前に電力を受ける必要がある時間は、例えば、約３７５ミリ秒のような、フラットワイヤ１０５の次の下流セグメントをテストするために十分な時間であることができる。さらに、各リレーが作動前に電力を受ける必要がある時間は、調整可能な時間であることができる。リレーの代替として、リレーを備える宛先装置１１７ａ〜１１７ｎを参照してより詳細に後述するように、各宛先モジュール１１７ａ〜ｌ１７ｎが、制御ユニット、又はＡＳＤ１００と通信すると共に、フラットワイヤ１０５の瑕疵を分離するために使用される他の制御ロジックを備えることができることが理解されよう。
さらに、各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎは、より詳細に後述するように、ＡＳＤ１００と通信することができる。ＡＳＤ１００がフラットワイヤ１０５を監視している間、誤配線又は故障がフラットワイヤ１０５において検出される場合、誤配線又は故障は、ＡＳＤ１００がリレーを使用することによって分離することができる。例として、ＡＳＤ１００のリレー３１０が閉じられる前に、ＡＳＤ１００は、誤配線又は故障についてフラットワイヤ１０５をテストすることができる。ＡＳＤ１００はまず、ソースモジュール１１０と第１の宛先装置１１７ａの宛先モジュール１２０との間に延びる、フラットワイヤ１０５の第１のセグメントをテストすることができる。誤配線又は故障が検出される場合、ＡＳＤ１００はリレー３１０を開位置に維持し、フラットワイヤ１０５が通電されないようにすることができる。誤配線又は故障がフラットワイヤ１０５の第１のセグメントにおいて検出されない場合、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５の第１のセグメントと、第１の宛先装置１１７ａ及び第２の宛先装置１１７ｂを接続する、フラットワイヤ１０５第２のセグメントとの組み合わせをテストすることができる。誤配線又は故障が検出される場合、ＡＳＤ１００はフラットワイヤ１０５が通電されないようにすることができるか、又はリレーに開いた状態を保つように命令する信号を第１の宛先装置１１７ａのリレーに送信することができる。次に、フラットワイヤ１０５の第１のセグメントを通電させて、第１の宛先装置１１７ａに接続されている負荷が電力を受け取ることができるようにすることができる。しかし、第１の宛先装置１１７ａからラインの下流に接続されている宛先装置１１７ｂ〜１１７ｎのいずれも電力を受け取らない。したがって、フラットワイヤ１０５内の誤配線又は故障をＡＳＤ１００によって分離することができ、誤配線又は故障を含むフラットワイヤセグメントの前にある、ＡＳＤ１００に接続されているいずれの宛先装置１１７ａ〜１１７ｎも識別され、電力を受け取ることができる。他のフラットワイヤセグメントは、電力の受け取りが阻止され得る。別の例として、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５が通電している間にフラットワイヤ１０５内に誤配線又は故障を検出する場合、リレー３１０を開き、フラットワイヤ１０５を通電解除することができる。次に、ＡＳＤ１００は、上記の例において説明した方法を使用して、誤配線又は故障が発生したフラットワイヤ１０５のセグメントを分離することができると共に、誤配線又は故障が発生したフラットワイヤ１０５のセグメントの前までのフラットワイヤ１０５を通電させることができる。別の例として、増分的なテスト実施に関連付けられるタイミング遅延を回避するために、フラットワイヤ１０５の通電前に、フラットワイヤ１０５の全長（又は２つ以上のフラットワイヤセグメント）をテストすることができる。これを実現するために、各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎ内のリレーを閉じ、テスト信号をＡＳＤ１００によってフラットワイヤ１０５を通じて通信することができる。誤配線又は故障がフラットワイヤ１０５内で検出される場合、上述した増分的方法を利用して、誤配線又は故障を分離することができる。
代替的に、各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎがＤＷＩ構成要素３４０を備える場合、各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎはフラットワイヤ１０５の次の下流のセグメントを、フラットワイヤ１０５のそのセグメントが通電する前にテストすることができる。各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎのＤＷＩ構成要素３４０によって実行されるテストを使用して、フラットワイヤ１０５内の誤配線又は故障を分離し、フラットワイヤ１０５の誤配線又は故障のあるセグメント及び下流のあらゆるフラットワイヤセグメントが電力を受け取らないようにすることができる。例として、ＡＳＤ１００はまず、ソースモジュール１１０と第１の宛先装置１１７ａの宛先モジュール１２０との間に延びる、フラットワイヤ１０５の第１のセグメントをテストすることができる。誤配線又は故障が検出される場合、ＡＳＤ１００はリレー３１０を開位置に維持し、フラットワイヤ１０５が通電されないようにすることができる。誤配線又は故障がフラットワイヤ１０５の第１のセグメントにおいて検出されない場合、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５の第１のセグメントを通電させることができる。次に、第１の宛先装置１１７ａのＤＷＩ構成要素３４０が、第１の宛先装置１１７ａと第２の宛先装置１１７ｂとを接続するフラットワイヤ１０５の第２のセグメントをテストすることができる。誤配線又は故障が検出される場合、第１の宛先装置１１７ａは、第１の宛先装置１１７ａのリレーを開くことによってフラットワイヤ１０５の第２のセグメントが通電されないようにすることができる。一方、誤配線又は故障がフラットワイヤ１０５の第２のセグメントにおいて検出されない場合、第１の宛先装置１１７ａは、フラットワイヤ１０５の第２のセグメントを通電させることができる。第１の宛先装置１１７ａから下流の宛先装置１１７ｂ〜ｎは、第１の宛先装置１１７ａと同じ機能を含むことができる。したがって、フラットワイヤ１０５内の誤配線又は故障をＡＳＤ１００によって分離することができ、フラットワイヤ１０５の誤配線又は故障があるセグメントよりも前の、ＡＳＤ１００に接続されているいずれの宛先装置１１７ａ〜１１７ｎも識別され、電力を受け取ることができる。他のフラットワイヤセグメントは、電力の受け取りが阻止される。別の例として、ＡＳＤ１００は、フラットワイヤ１０５が通電している間にフラットワイヤ１０５内に誤配線又は故障を検出する場合、リレー３１０を開き、フラットワイヤ１０５を通電解除することができる。次に、ＡＳＤ１００及び宛先装置１１７ａ〜１１７ｎは、上記の例において説明した方法を使用して、誤配線又は故障が発生したフラットワイヤ１０５のセグメントを分離することができると共に、誤配線又は故障が発生したフラットワイヤ１０５のセグメントの前までのフラットワイヤ１０５を通電させることができる。
さらに、フラットワイヤ１０５の複数のセグメントが各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎの接続に使用される場合、ＡＳＤ１００は、各宛先装置１１７ａ〜１１７ｎ内のスイッチを切り替えて、図１７を参照して上述したように、フラットワイヤ１０５を介して一次フラットワイヤセグメントではなく二次フラットワイヤセグメントを通して送信信号をルーティングすることができる。フラットワイヤ１０５の通電前に上記の例を使用して、誤配線又は故障が、第１の宛先装置１１７ａと第２の宛先装置１１７ｂとを接続するフラットワイヤ１０５のセグメントに存在する場合、ＡＳＤ１００は、第１の宛先装置１１７ａ内のスイッチを切り替えて、第１の宛先装置１１７ａと第２の宛先装置１１７ｂとを接続するフラットワイヤのセグメントを、フラットワイヤ１０５の一次セグメントではなくフラットワイヤ１８０５の二次セグメントに切り替えることができる。この時点において、ＡＳＤ１００及び／又は宛先装置１１７ａ〜１１７ｎは、第１の宛先装置１１７ａと第２の宛先装置１１７ｂとを接続する、フラットワイヤ１０５の二次セグメントをテストすることによって、フラットワイヤ１０５のテストを再開することができる。
図２０は、本発明の例示的な実施形態による、複数のソース装置１０３ａ〜１０３ｄが、或る部屋内の複数のフラットワイヤ１０５ａ〜１０５ｄを監視する中央装置を形成するためのシステムの概略図である。各ソース装置１０３はＡＳＤ１００を含むことができる。図１９に示すように、２つ以上のソース装置１０３ａ〜１０３ｄを、単一の装置であって、この結合装置から延びるフラットワイヤ１０５ａ〜１０５ｄの複数の分岐を監視することができる単一の装置に組み立てることができる。したがって、結合装置は、複数のフラットワイヤ分岐１０５ａ〜１０５ｄを監視することができる中央装置を形成することができる。各フラットワイヤ分岐１０５ａ〜１０５ｄは宛先装置１１７ａ〜１１７ｄにおいて終端することができる。例えば、結合ソース装置１０３ａ〜１０３は部屋の１つの壁内、１つの壁の表面、又は１つの壁の近傍に配置することができ、別個のフラットワイヤ分岐１０５ａ〜１０５ｄは、結合ソース装置から部屋の各壁まで延在することができる。そして、結合ソース装置内の個々のＡＳＤは、結合装置から延在するフラットワイヤ分岐１０５ａ〜１０５ｄのうちの１つ又は複数を監視することができる。図１９の中央装置はソース装置１０３ａ〜１０３ｄの組み合わせとして示されるが、本発明の実施形態によって、単一の装置を利用して、複数のフラットワイヤ分岐１０５ａ〜１０５ｄを監視してもよいことが理解されよう。
図２１は、本発明の例示的な実施形態による、中央ハブ２１０５によって監視されるソース装置１０３のネットワークを含むフラットワイヤネットワーク２１００の概略図である。ソース装置１０３のそれぞれは、ソース装置１０３に接続されているフラットワイヤ分岐１０５を監視することができる、１つ又は複数のＡＳＤ１００を含むことができる。従来のワイヤ及び／又はフラットワイヤ１０５であってもよい１つ又は複数の電気ワイヤ２１１０が、共通回路遮断器盤に関連付けることができる中央ハブ２１０５と建物内の各部屋との間に接続されるネットワークを確立することができる。これらの電気ワイヤ２１１０のそれぞれは、別個の部屋内のソース装置１０３に接続することができる。したがって、各ソース装置１０３は、部屋全体にサービスする電力センタとして使用することができる。この配線方法は、例えば、多少老朽化した家屋のような、壁内リノベーションが現実的ではない家屋の配線をし直す安価な方法であり得る。電気ワイヤが中央ハブ２１０５から部屋に延ばされると、フラットワイヤ１０５は、部屋の壁又は部屋の天井若しくは床のそれぞれに配電する経済的で実現可能な方法になる。ソース装置１０３は、ゲートウェイを電気ワイヤ２１１０と部屋内のフラットワイヤ１０５の分岐回路との間に提供することによって、各部屋にサービスする電力センタとして機能することができる。フラットワイヤ１０５の分岐回路のそれぞれは、上述したように、１つ又は複数の宛先装置１１７に接続することができる。図２１に示されるソース装置１０３のそれぞれが、１つ又は複数のフラットワイヤ１０５の分岐回路を監視することができる単一のＡＳＤ１００を含んでもよく、又は代替的に、ソース装置１１７のそれぞれが、図２０を参照して上述したように、フラットワイヤ１０５の分岐回路を監視する２つ以上のＡＳＤ１００を含んでもよいことも理解されよう。
部屋内で、各ソース装置１０３は、フラットワイヤ１０５の分岐回路を有する壁、天井、及び床のいずれかにサービスすることができる。各ソース装置１０３は、接続されているフラットワイヤ１０５の分岐回路を個々に制御することができる。さらに、各ソース装置１０３は、フラットワイヤ１０５を介して分岐回路の宛先装置１１７と通信して、回路の安全及び通電状態を監視することができる。上述したように、宛先装置１１７は、リレー、検出回路、及び／又は宛先装置１１７が接続されているフラットワイヤ分岐回路１０５を監視する、ソース装置１１７と通信する制御ユニットを含むことができる。したがって、フラットワイヤネットワークの任意のセグメントを、瑕疵がそのセグメントに検出された場合、分離して遮断することができる。さらに各ソース装置１１７は、壁の表面に取り付けてもよく、部屋内の壁の内部に取り付けてもよく、又は壁の付近に配置してもよい。
各ソース装置１０３は中央ハブ２１０５と通信することもできる。中央ハブは、好ましくは、回路遮断器盤付近に、又は少なくとも建物内に配置される。しかし、中央ハブ２１０５を建物から離れて配置することも可能である。中央ハブ２１０５は、各ソース装置１０３からデータを収集し、安全及び通電状態を建物内のすべての分岐回路１０５に提供することができる。中央ハブ２１０５は、壁の表面に取り付けられてもよく、又は壁の内部に取り付けられてもよい。
フラットワイヤ１０５の誤配線又は故障が任意の所与の分岐回路において検出される場合、その分岐回路を制御している中央ハブ２１０５若しくはソース装置１０３のいずれか、又はこれら両方が、その分岐回路を使用不可能にし、他の分岐から分離することができる。代替的に、ソース装置１０３に接続されている下流宛先装置１１７は、誤配線又は故障を有する分岐回路を使用不可能にし、他の分岐から分離することができる。換言すれば、その分岐回路を通電させないようにすることができる。このようにして、他の分岐回路の少なくとも一部は影響を受けずに、誤配線又は故障を有する分岐回路を使用不可能にすることができる。したがって、フラットワイヤ１０５が貫通するか、又はフラットワイヤ１０５の導体が誤配線されても、結果として生じる電力損失はフラットワイヤネットワークの１つの分岐においてのみであり得る。
本発明の別の態様によれば、フラットワイヤ１０５を使用して信号を通信することができる。これらの信号は、フラットワイヤ１０５を介してフラットワイヤネットワーク内又はフラットワイヤ分岐回路内の任意の装置間で通信することができる。例えば、図２０を参照すると、フラットワイヤ１０５を介して信号をソース装置１０３内のＡＳＤ１００と宛先装置１１７ａ〜１１７ｎのいずれかとの間で通信することができる。同様に、図２１を参照すると、フラットワイヤ１０５を介して信号を１つのソース装置１０３から別のソース装置１０３に、又は中央ハブ２１０５とソース装置１０３のうちの１つとの間で送信することができる。しかし、フラットワイヤネットワーク又はフラット分岐回路内の装置がフラットワイヤ１０５に対して外部のワイヤ、導体、若しくは光ファイバを通して、又は代替的に、例えば無線ローカルエリアネットワークのような無線通信手段を通して互いに通信してもよいことが理解されよう。
通信信号は、フラットワイヤ１０５の任意の導体を介して送信することができる。別個の通信信号を、フラットワイヤ１０５の個々の導体のそれぞれを介して送信することができる。信号は、例えば、図９Ｂを参照して上述した励起回路のような励起回路によってフラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数に通信することができる。次に、例えば図９Ｂを参照して上述した感知回路のような感知回路によって信号を識別し、フラットワイヤ１０５の１つ又は複数の導体から読み取ることができる。一例として、フラットワイヤ１０５の接地線２２０、２２５を信号の通信に使用することができる。接地線２２０、２２５を介して通信される信号は、約０．１ボルト〜５．０ボルトの範囲内の低電圧信号であることができる。さらに、接地線２２０、２２５を介して通信される信号の周波数は、約１０００Ｈｚ以上の周波数であることができる。通常、接地線２２０、２２５には電圧も電流も存在しないため、接地線２２０、２２５は、フラットワイヤ１０５が完全に通電した場合であっても、通信信号の送信に有利に使用することができる。接地線２２０、２２５と同様に、通信信号は、フラットワイヤ１０５の帰線２１０、２１５を介して送信することができる。帰線２１０、２１５を介して通信される信号は、約０．１ボルト〜５．０ボルトの範囲内の低電圧信号であることができる。さらに、帰線２１０、２１５を介して通信される信号の周波数は、約１０００Ｈｚ以上の周波数であることができる。信号は、フラットワイヤ１０５が通電している間にフラットワイヤ１０５の導体を介して通信することができる。信号が、例えば、信号の識別に利用でき、したがって、ＡＳＤ１００の安全構成要素のうちの１つ又は複数による誤トリップを回避できる信号ヘッダのような、適切な識別子を含み得ることが理解されよう。
通信信号は、フラットワイヤ１０５の通電可能導体２０５を介して送信することもできる。通電可能導体２０５を介して通信される信号は、約０．１ボルト〜５．０ボルトの電圧の低電圧信号であることができる。さらに、通電可能導体２０５を介して通信される信号の周波数は、約１０００Ｈｚ以上の周波数であることができる。信号は、フラットワイヤ１０５が通電しているとき、及びフラットワイヤ１０５が通電していないときのいずれのときでも通電可能導体２０５を介して送信することができる。本開示と併せて使用されるフラットワイヤ１０５によって、通電したフラットワイヤ１０５は約１１０ボルト〜１３０ボルト（北米用途の場合）、又は約２３０ボルト〜２５０ボルト（欧州用途の場合）の電圧信号を約５０ヘルツ〜６０ヘルツの周波数で搬送することができる。しかし、当業者に理解されるように、それでも通信は、電力線搬送（ＰＬＣ）技術又は電力線ブロードバンド（ＢＰＬ）技術を使用して通電可能導体２０５を介して送信することができる。通電可能導体２０５を介して送信されるＰＬＣ信号又はＢＰＬ信号は、約０．１ボルト〜２０ボルトの電圧であることができる。例示的な実施形態では、通電可能導体２０５を介して送信される信号の電圧は、約０．１ボルト〜５ボルトの電圧であることができる。さらに、通電可能導体２０５を介して送信されるＰＬＣ信号又はＢＰＬ信号は、約１メガヘルツ（ＭＨｚ）よりも高い周波数であることができる。例えば、周波数は約２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲内にあることができるが、約４０ＭＨｚまで、及び約４０Ｈｚを超える周波数を本発明と併せて使用することができることが理解されよう。さらに、上述したように、信号は適切な識別子を含むことができる。
本発明の別の態様によれば、フラットワイヤ１０５の導体のうちの１つ又は複数を介して送信される通信信号を使用して、フラットワイヤ１０５によって接続されている装置間に通信を確立することができる。例えば、通信信号を使用して、２つのＡＳＤ１００間、ＡＳＤ１００と宛先装置１１７との間、又はＡＳＤ１００と中央ハブ２１０５との間で通信を確立することができる。さらに、通信信号は、通信プロトコルに従ってフラットワイヤ１０５によって接続されている装置によって、フラットワイヤ１０５を介して送信することができる。例えば、通信信号は、当業者に理解されるように、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、又は別のプロトコルを介して伝送してもよい。さらに、通信信号を使用して、フラットワイヤ１０５によって接続されている２つの装置間に接続を確立することができる。確立される接続は、ポイントツーポイント接続であってもよく、又は、ピアツーピア接続若しくはローカルエリアネットワーク接続のような、他の何らかの種類の接続であってもよい。
上記説明及び関連付けられる図面に提示される教示から恩恵を受ける本発明に関連する分野の当業者ならば、本明細書に示される本発明の多くの変更形態及び他の実施形態を思い付くであろう。したがって、本発明は開示される特定の実施形態に限定されるべきではなく、変更形態及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に包含されることを意図されることを理解されたい。特定の用語が本明細書において利用されるが、それらの用語は限定のためではなく、一般的且つ説明的な意味でのみ使用されている。

Claims (15)

  1. 電気フラットワイヤと併せて使用されるソース装置であって、
    ライン側電源に接続すると共に該ライン側電源から電力信号を受信するように構成されるライン側入力と、
    電気フラットワイヤに接続するように構成されるフラットワイヤ接続であって、前記電気フラットワイヤは複数の導体を含む、フラットワイヤ接続と、
    前記電力信号の前記電気フラットワイヤへの伝達を制御するように構成される少なくとも１つのリレーと、
    （ｉ）少なくとも１つのテスト信号の前記電気フラットワイヤの少なくとも１つの導体への伝達を指示し、（ｉｉ）１つまたは複数の帰還信号について他の１つまたは複数の導体を監視し、（ｉｉｉ）前記監視に少なくとも部分的に基づいて前記電気フラットワイヤの隣接導体間に短絡が存在するか否かを決定し、（ｉｖ）前記決定に少なくとも部分的に基づいて前記少なくとも１つのリレーの作動を制御するように構成される、制御ユニットと
    を備える、ソース装置。
  2. 前記電気フラットワイヤは、積層構成された、少なくとも１つの通電可能導体、少なくとも１つの帰線、および少なくとも１つの接地線を含む、請求項１に記載のソース装置。
  3. 前記電気フラットワイヤは、積層構成された、通電可能導体および該通電可能導体の両側に形成される２つの帰線を含み、
    前記ソース装置はさらに、
    前記少なくとも１つのテスト信号を伝達するように構成される少なくとも１つの刺激構成要素と、
    前記１つまたは複数の帰還信号を受信するように構成される少なくとも１つの感知構成要素と
    を備える、請求項１に記載のソース装置。
  4. 前記少なくとも１つの刺激構成要素は、電流制限された信号を前記少なくとも１つのテスト信号として供給することを制御する少なくとも１つのリレーを含む、請求項３に記載のソース装置。
  5. 前記電気フラットワイヤの末端に宛先装置が設けられ、該宛先装置は前記電気フラットワイヤをテストするために前記２つの帰線間に電気的接続を形成するように構成され、
    前記少なくとも１つの刺激構成要素は、前記テスト信号を第１の帰線に伝達するように構成され、
    前記少なくとも１つの感知構成要素は、帰還信号について前記通電可能導体を監視するように構成され、
    前記制御ユニットは、前記通電可能導体上の帰還信号の監視に少なくとも部分的に基づいて短絡を識別するように構成される、請求項３に記載のソース装置。
  6. 前記電気フラットワイヤの末端に宛先装置が設けられ、該宛先装置は前記複数の導体のうちの２つの間に電気的接続を形成するように構成され、
    前記宛先装置は、電気負荷を前記電気フラットワイヤのテストに適した時間周期で前記電気フラットワイヤから切り離す時間遅延リレーを備える、請求項１に記載のソース装置。
  7. 前記少なくとも１つのテスト信号は、前記電気フラットワイヤの通電前に前記少なくとも１つの導体に伝達される、請求項１に記載のソース装置。
  8. 前記制御ユニットはさらに、（ｉ）前記少なくとも１つのリレーを作動させて前記電力信号が前記電気フラットワイヤに伝達されるようにし、（ｉｉ）前記少なくとも１つのリレーが作動した後に、通電された前記電気フラットワイヤの前記１つまたは複数の導体を監視し、（ｉｉｉ）通電された前記電気フラットワイヤの監視に少なくとも部分的に基づいてワイヤ故障または異常状況を識別し、（ｉｖ）前記識別に少なくとも部分的に基づいて前記少なくとも１つのリレーを開くように構成される、請求項１に記載のソース装置。
  9. 前記識別されるワイヤ故障または異常状況は、（ｉ）前記電気フラットワイヤの少なくとも１つの接地線上で識別される電流信号、（ｉｉ）前記電気フラットワイヤの通電可能導体上で所定の閾値を超えて識別される電流信号、（ｉｉｉ）前記電気フラットワイヤの通電可能導体と前記電気フラットワイヤの少なくとも１つの帰線の間において所定の閾値を超えて識別される電流差、または（ｉｖ）識別されるアーク事象、のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のソース装置。
  10. 電気フラットワイヤを監視する方法であって、
    ソース装置を複数の導体を含む電気フラットワイヤに接続するステップであって、該ソース装置は電力信号を前記電気フラットワイヤに供給することを制御する、接続するステップと、
    前記ソース装置によって、テスト信号を前記電気フラットワイヤの第１の導体に伝達するステップと、
    前記ソース装置によって、少なくとも１つの帰還信号について前記電気フラットワイヤの他の１つまたは複数の導体を監視するステップと、
    前記ソース装置によって、前記監視に少なくとも部分的に基づいて前記電気フラットワイヤの隣接導体間に短絡が存在するか否かを決定するステップと、
    前記ソース装置によって、前記決定に少なくとも部分的に基づいて前記電力信号の前記電気フラットワイヤへの供給を制御するステップと
    を含む、電気フラットワイヤを監視する方法。
  11. 前記電気フラットワイヤに接続するステップは、積層構成された、少なくとも１つの通電可能導体、少なくとも１つの帰線、および少なくとも１つの接地線を含む電気フラットワイヤに接続することを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記電気フラットワイヤに接続するステップは、積層構成された、通電可能導体および該通電可能導体の両側に形成される２つの帰線を含む電気フラットワイヤに接続することを含み、
    前記テスト信号を伝達するステップは、少なくとも１つの刺激構成要素を利用してテスト信号を伝達することを含み、
    前記他の１つまたは複数の導体を監視するステップは、少なくとも１つの感知構成要素を利用して監視することを含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記電気フラットワイヤをテストするために前記２つの帰線間に電気的接続を形成するように構成される宛先装置を設けるステップをさらに含み、
    前記テスト信号を前記電気フラットワイヤの第１の導体に伝達するステップは、テスト信号を第１の帰線に伝達することを含み、
    前記少なくとも１つの帰還信号について前記電気フラットワイヤの他の１つまたは複数の導体を監視するステップは、帰還信号について前記通電可能導体を監視することを含み、
    前記短絡が前記電気フラットワイヤに関連するか否かを決定するステップは、前記通電可能導体上の帰還信号の監視に少なくとも部分的に基づいて短絡を識別することを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記テスト信号を伝達するステップは、前記電力信号を前記電気フラットワイヤに伝達する前にテスト信号を伝達することを含む、請求項１０に記載の方法。
  15. 前記ソース装置によって、前記電力信号の前記電気フラットワイヤへの伝達を指示するステップと、
    前記ソース装置によって、前記電力信号の前記電気フラットワイヤへの伝達の後に前記電気フラットワイヤの１つまたは複数の導体を監視するステップと、
    前記ソース装置によって、前記監視に少なくとも部分的に基づいて前記電気フラットワイヤに関するワイヤ故障または異常状況を識別するステップと、
    前記ソース装置によって、前記識別に少なくとも部分的に基づいて前記電力信号の前記電気フラットワイヤへの伝達を止めることによって、前記電気フラットワイヤの作動を停止するステップと
    を含む、請求項１０に記載の方法。
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