JP5450894B2 - 電気機器の障害表示器および電気機器 - Google Patents

Description

本出願は変圧器、リアクター、キャパシタなどのような液体が充填された電気機器内での内部障害の発生を通報する表示器に関するものである。本発明の実施形態は特に、電力配電システムに使用される電気部品に適用される。

電力供給網は変圧器、キャパシタ、リアクターなどのような電気部品を使用する。危険が生じそうな状態は、経年劣化または動作ストレスにより絶縁システムに障害が発生すると、そのような装置に生じ得る。そのような装置内での短絡は瞬時のうちに膨大な量のエネルギーを放出する。最悪の場合、絶縁オイルの蒸発とオイル蒸気の分解とから内部圧力が一気に上昇し可燃性または揮発性の気体が発生して装置が爆発する可能性がある。

柱上配電変圧器のほとんどは安全器により保護され、この安全器には放出ヒューズ、電流制限ヒューズ、または他の即応保護装置が含まれている。このような安全器は過負荷または内部障害時に、アーク電流を遮断できるように障害の発生した装置をその電気エネルギー源から切り離すことにより損傷を最小化することができる。作業者は安全器をマニュアルスイッチとしても使用し、特定の回路を作動または遮断する。システムに過負荷が生じ、安全器が作動すると、作業者は容易に開放状態の安全器（ｏｐｅｎ ｃｕｔｏｕｔ）を見つけ出し、該開放状態の安全器によって遮断された変圧器が稼働していないことを知ることができる。障害ポイントが変圧器の下流であり、障害が一旦修復されてしまうと、作業者は単に安全器を再びつないで回路を再作動させればよい。同様種類の保護安全器は、電圧レギュレータにも地上設置型変圧器にも使用され、例えば、これらには、差し込み式ヒューズ（bay-o-net fuse）または電流制限ヒューズが設けられてもよい。

障害が変圧器にある場合、変圧器が修理される前に安全器を閉じると、変圧器内でアーク放電が生じる可能性がある。一度障害を起した装置は、アーク放電により生じた内部損傷を修復する前に装置を再作動させると確実に再度障害を生じる。アーク放電は装置内に炭化路を残し、装置ハウジングまたは「タンク」の機械的完全性を損なう。これにより、装置を再作動させるときに装置に破滅的な障害が生じる危険性が増大する。極端な場合、変圧器が爆発する可能性がある。これにより資産損害を招き、作業者と、偶然にそこに居合わせた全ての一般公衆は大怪我をすることとなるかもしれない。この可能性を回避するために、保護装置によって電力システムから遮断されているのが発見された電気機器のすべてを再作動させる前に、作業者は入念に点検を行ない、かつ、特別な予防措置を講じなければならない。

残念なことに内部障害は、問題の装置に生じたという明確に目視し得る手掛かりなどが皆無な状態で生じることがある。作業者が特定の装置に障害が発生したと知ることができない限り、装置に再度電源を印加してしまう。これにより上述したように、電気機器の破滅的な障害が発生することとなり得る。

内部アーク放電により装置に障害が発生すると、変圧器や電圧レギュレータのようなオイルの充填された電気機器内部の圧力に過渡的なまたは急峻なサージが生じることが知られている。これはアーク放電が著しい温度上昇を招き、オイルの一部を蒸発させるからである。電気機器の中にはＳＦ_６のような電気絶縁性の気体が充填されたものがある。このような気体の充填された装置においては、アーク放電は気体中に圧力サージを生じさせる。このような過渡圧力サージを検出できる機器が要求される。

典型的な電気機器のハウジング内部におけるスペースが限られる。これは、特に電気機器の上部に当てはまる。圧力開放バルブおよび内部障害表示器が両方ともハウジング上部の空間内に位置する必要がある。典型的な電気機器では、電力リード線も上部の空間領域を介してハウジングに導入される。

また、変圧器や電圧レギュレータの内部は、輸送及び通常使用時、常時外部の雰囲気から密閉に保持されるようにすることが重要である。変圧器の内部で使用される電気絶縁性流体やガスは装置から漏洩すると、環境問題を引き起こす可能性がある。

米国特許第６８１２７１３号（チュークら）、第６４２９６６２号（チュークら）及び第５０７８０７８号（チューク）を含む、電気機器の過渡圧力サージの検出に関連する文献が着目に価する。これら文献のそれぞれは参照することにより本明細書中に組み込まれる。

米国特許第６８１２７１３号明細書 米国特許第６４２９６６２号明細書 米国特許第５０７８０７８号明細書

上記の観点から、電気機器への取り付け及びその使用が簡単であるとともに、取り付け及び展開が不適切にされる可能性が最小限である内部障害表示器を必要とする。さらに、このような表示器は、電気機器の通常時の輸送及び使用（表示器の展開後を含む）において常時密封状態に保持される必要がある。

本発明の以下の実施形態および態様は、範囲において限定するものではなく、例示的で説明的であることを意図するシステム、ツールおよび方法と共に説明され図示される。様々な実施形態において、１つまたは複数の上述の問題は、軽減されまたは取り除かれ、一方で、他の実施形態は他の改良に向けられる。

本発明の実施形態における障害表示器は、電気機器のハウジング内で急峻な圧力サージが発生したことを表示する障害表示器であって、（ａ）前記ハウジングの開口に取り付け可能なバレルと、（ｂ）作動機構であって、（１）前記ハウジング内に設けられ、内部表面と外部表面との間を連通する少なくとも１個のオリフィスを有するチャンバと、（２）前記チャンバの内部表面と外部表面との間の圧力差に応じて移動可能な作動部材とを含む、前記作動機構と、（ｃ）前記バレルのボア内のプランジャであって、前記バレル内において外方に付勢され、かつ、常態では前記作動部材により準備位置に保持されるプランジャと、（ｄ）前記プランジャと前記バレルとの相対運動ができるように前記プランジャと前記バレルとの間に配置されるラジアルシールと、を備える。前記圧力差が正の閾値を超えるときに、前記作動部材が移動して前記プランジャが外方のトリガー位置に移動可能となる。

前記ラジアルシールは前記準備位置及び前記トリガー位置の両方において前記プランジャ及び前記バレルの両方に密封状態で係合する。
いくつかの実施形態では、前記ラジアルシールはデュアルリップシールである。いくつかの実施形態では、前記チャンバはダイヤフラムを有し、前記作動部材は前記ダイヤフラムに連結される。前記障害表示器は前記イヤフラム位置決め部材を備えてよい。いくつかの実施形態では、前記ダイヤフラム位置決め部材は、前記バレルの上表面に係合する、一対の対向する突起タブである。前記障害表示器は前記ダイヤフラムの外周及び前記チャンバの外周に密封状態で係合するＯリングを備えてもよい。

いくつかの実施形態では、前記障害表示器は前記プランジャと一体的な圧力開放バルブを含む。前記圧力開放バルブは軸方向に移動可能なバルブ部材を含み、前記バルブ部材は前記プランジャのボア内に配置されるとともに、バネにより弁座と係合するように付勢される。前記バネの一端が前記バルブ部材上に形成された中央位置決め機構に当接してもよい。前記バネを固定するとともに前記プランジャの外端に係合する防塵カバーを固定するようにスプリングリテーナを備えてもよい。前記スプリングリテーナは複数の第１装着タブを含み、前記防塵カバーは複数の第２装着タブを含み、前記複数の第１装着タブ及び第２装着タブは、前記前記圧力開放バルブが取り付けられたとき、前記複数の第１装着タブと第２装着タブが係合するようにサイズが決定され、かつ配置されている。前記複数の第１装着タブと第２装着タブとのうちの少なくとも一方が、丸みのある稜線を備えてもよい。
いくつかの実施形態では、前記バレルの前記ボア内に設けられるとともに、前記障害表示器がトリガーされたとき、前記プランジャが完全に排出するのを防止するように配置された止め輪を備える。前記止め輪は、軸方向内側に延びる複数のアームを含み、該複数のアームは、該複数のアーム間に液体排出チャネルを形成する。

いくつかの実施形態では、前記障害表示器は、前記バレルの外部端上に着脱可能なロックを備え、前記ロックは前記プランジャが前記ボア内で外方に移動することを阻止する。前記ロックが径方向内側に向けられたフランジを含み、前記バレルの外端は、一つ以上の受け容れスロットを含み、前記フランジと前記受け容れスロットが係合することにより前記ロックを前記バレルに固定する。

電気機器は、密閉されたハウジングと障害表示器とを有するとともに、前記ハウジング内の前記チャンバと、前記ハウジングの開口を通って突出する前記バレルと、前記ハウジング内の１個以上の能動電気素子とを有する。前記電気機器は柱上変圧器であってもよく、地上設置型変圧器であってもよい。

いくつかの実施形態では、障害表示器は、電気機器のハウジング内で急峻な圧力サージが発生したことを表示する障害表示器であって、（ａ）前記電気機器のハウジング内で急峻な圧力上昇に呼応して作動部材を移動させるための圧力サージ検出手段と、（ｂ）前記圧力サージ検出手段により作動される表示手段であって、ボア内に移動可能に配置されるプランジャを有する表示手段と、（ｃ）前記ボア内に配置されるとともに前記プランジャの周りに位置されるラジアルシールと、を備え、前記プランジャは、前記作動部材が移動すると、準備位置からトリガーされた位置へと前記ボア内で外方に移動し、前記ラジアルシールは、前記準備位置と前記トリガーされた位置との間の前記プランジャと前記ボアとの相対移動を可能にしつつ、前記準備位置と前記トリガーされた位置との両方において前記プランジャとの密封状態の係合を維持する。
上で説明された例示的態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態が、図面を参照し、以下の詳細な説明を検討することによって、明らかになるであろう。

例示的実施形態が、図面の参照された図で説明される。本明細書で開示された実施形態および図面は、限定的なではなく説明的であると考えられるものである。
本発明による内部障害表示器が装備され、エネルギー供給源に接続されるとともに配電柱に搭載される電力変圧器の部分概略図である。 明瞭にするため一部の構成部品が取り除かれた内部障害表示器の一実施形態の断面図である。 図２の実施例の分解図である。 図２の実施形態における圧力開放バルブの分解図である。 Ａ−Ｆは、ダイヤフラム位置決め部材の様々な構成を含む、６つの異なる実施形態の部分断面図を示す。 Ａ−Ｃは、ダイヤフラムの、異なった３つのあり得る構成を示す。 内部障害表示器の一実施形態におけるバレルの外側部及びラジアルシールの部分斜視図である。 回転防止タブ及び排水口を含む内部障害表示器の一実施形態の底面図である。 ハウジング開口の内部障害表示器の一実施形態におけるバレルの回転を防止するための１つの可能な配置を示す概略図である。 ハウジング開口の内部障害表示器の一実施形態におけるバレルの回転を防止するための、別の可能な配置を示す概略図である。 いくつかの実施形態でラジアルシールとして使用され得、デュアルリップを有する円筒状シールの拡大図であり、図９Ａは、該シールの斜視図を示し、図９Ｂは、該シールの側面図を示し、図９Ｃは、該シールの前面図を示す。 準備位置において展開中ラジアルシールの分離を可能にするために、プランジャの一部が切り取られている内部障害表示器の一実施形態の概略図。 トリガー位置における同じ形態を示す。 コイルバネを使用してトリガーピンの付勢力を提供する本発明の実施形態による内部障害表示器の部分断面図である。該図は圧力開放バルブが開いている状態を示す。 準備状態での内部障害表示器の一実施形態の斜視図である。 展開状態での内部障害表示器の一実施形態の斜視図である。 圧力開放バルブの断面図である。 内部障害表示器の一実施形態における圧力開放バルブのスプリングリテーナに係合する防塵カバーの側面図を示す。 図１４Ａの実施形態の分解斜視図である。 図１４Ａの実施形態の分解斜視図である。該図は、圧力開放バルブが正しく取り付けられていることを確実にするため防塵カバー上の機構とのプランジャが係合することを示す。 取り付けられたシッピング・ロックを含む内部障害検出器の一実施形態の斜視図である。 シッピング・ロックの一実施形態の拡大図である。 内部障害表示器の一実施形態におけるバレルの外端の拡大図であり、該図にはシッピング・ロックに係合する機構を示す。 ロックされている状態での内部障害表示器の一実施形態におけるロック機構を説明するための一部切欠詳細図である。 ロックされていない状態での内部障害表示器の一実施形態におけるロック機構を説明するための一部切欠詳細図である。

以下の説明を通して、当業者により完全な理解を提供するために、特定の詳細が明記される。しかしながら、よく知られた要素は、本開示の理解を不必要に困難にするのを避けるために、詳細に示されず、または説明されない場合がある。したがって、説明および図面は、限定的な意味ではなく例示的であると見なすべきである。

本発明に係る内部障害表示器が柱上変圧器、地上設置型変圧器、または電圧レギュレータなどの種々の大電力電気機器に使用されることができる。
図１に示すように、内部障害表示器の一実施形態は、柱上変圧器と組み合わせて使用され得る。図１は、送電線１４を支持する腕木１２の取り付けられた典型的な電柱１０を示している。図示の実施形態は油入変圧器である。本発明の実施形態は、ガス入変圧器で使用することもできる。

変圧器１６は、柱１０に取り付けられ、ヒューズ付き安全器１８を通して送電線１４の１個に接続される。安全器１８が開くと、図１の破線で示すように、安全器はヒンジで下方に動く。これにより変圧器１６と送電線１４との間の回路を遮断する。

変圧器１６はハウジングまたは「タンク」２０を有する。内部障害表示器２２（これは内部障害検出器と呼ぶこともできる）は、ハウジング２０の側壁の開口２４（図８Ｂに最も明瞭に示される）内に取り付けられる。いくつかの実施形態では、開口２４は小さな穴であってもよく、直径が約１．３５インチ（３４．００ｍｍ）であってもよい。該直径寸法は、変圧器などの上に様々な機器を挿入するために一般的に使用される穴の大きさである。ハウジング２０は電気絶縁性の流体２６を含み、例えば、絶縁鉱油又はＮｙｎａｓ Ｎｙｔｒｏ（登録商標）（ナフテン油から作られる）などのオイルであってよく、エンバイロテンプ ＦＲ３（Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ ＦＲ３）（登録商標）流体（種子から作られる）などのエステル系流体であってよく、またはＳＦ_６などの電気絶縁ガスであってよい。内部障害表示器２２は流体入変圧器のハウジング２４内の電気絶縁流体２６液位よりも上方の空間２８に位置させ、または好ましくはガス入変圧器のコア或いはコイルの上方の空間２８に位置させる。

明確にするために、ここで用語“内方に”“内側に”は、表示器２２がハウジング２０に取り付けられたとき、ハウジング２０の内部に向かう方向を指すものとして使用され、用語“外方に”“外側に”は、その反対方向を指すものとして使用される。そしてここで、用語“上方に”は、ハウジング２０の上部に向かう方向を指す物として使用され、用語“下方に”は、その反対方向を指すものとして使用される。しかし、本明細書で使用される方向を示す用語は、取り付けられた位置にある表示器２２の構成要素の相対的な向きに対して相対的な意味で使用されていることが理解されるであろう。ハウジング２０に対して表示器２２を他方向（例えば、わずかな角度で）に配備することが可能である。

図２、３Ａ及び３Ｂに示すように、内部障害表示器２２は、包括的に３０で示すアクチュエータ機構を有し、この機構によりハウジング２０内の過渡圧力サージを検出し、さらに包括的に３２で示す表示器機構を有し、この機構によりアクチュエータ機構が過渡圧力サージを検出したときに外観を変える。ここで使用される「過渡圧力サージ」とは、約５〜７ミリ秒の期間内に、１平方インチ当たり約０．２５（０．１１キログラム）〜１．５ポンド（０．６８キログラム）より大きい圧力の変化を意味する。異なる実施形態における表示器２２は、所望の用途に応じて、過渡圧力サージに対して異なる感度レベルを有してもよい。表示器２２の感度を調整するほかの方法を以下に説明する。

変圧器１６の通電素子又は能動素子を取り巻く絶縁が破れると、アーク放電が発生する。アーク放電は莫大な量のエネルギーを損失させる。ハウジング２０内で突然エネルギーの損失が生じると、ハウジング２０内の圧力が急激に上昇する。１００アンペアオーダーまたはそれよりも小さなレベルの短絡電流でも、ハウジング２０内の圧力は、変圧器１６の正常動作中に合理的に生じると考えられる他のいかなる圧力変動よりも明らかに高い速さで上昇する。この急激な圧力上昇、つまり、過渡圧力サージは、表示器機構３２をトリガーするアクチュエータ機構３０により検出される。即ち、過渡圧力サージは、表示器２２が準備状態から展開状態にトリガーされるようにする。

通常動作と、通常動作条件下での期待された圧力変化とを容易にするために、内部障害表示器２２は、圧力開放バルブ３４を含んでもよい。圧力が圧力開放バルブ３４の設定ポイントよりも大きな値に上昇すると、圧力開放バルブ３４は圧力が開放されてしまうまで開く。ハウジング２０内の圧力は、周囲温度及び負荷の正常な変動により圧力開放バルブ３２を開かせることができるレベルにまで上昇してもよい。作業者は、以下に示すように、圧力開放バルブ３２を手動で操作してハウジング２０内部の周囲圧をハウジング２０外部の空気圧と等しくすることもできる。

図２及び図３Ａに最も明瞭に示されているように、アクチュエータ機構３０はチャンバ３６を有し、このチャンバは小さなオリフィス３８によってのみハウジング２０の内部と通じることができる。図示の実施形態では、気体バリアとして機能するダイヤフラム４０は、チャンバ３６の一方の壁を形成する。チャンバ３６の他方の壁は、シェル33によって規定される。過度なたわみによって起こされ得るダメージからダイアグラム４０を保護するために、シェル３３は、シェル３３と同心のリング状に下方に延びるように形成された支持部材３１を含んでもよい。図示の実施形態では、ダイアグラム４０を更に支持するためスピンドル３５が設けられる。スピンドル３５は、一般に円形をなす外側放射状部３７を有する。外側放射状部３７は、中央支持体４１と外側放射状部３７とを接続する、内方に延びる複数のアーム３９を有する。スピンドルの他の設計や構成もダイヤフラム４０を支持するために用いることができる。例えば、スピンドルは、複数の接続された同心のリングから、適切な弾力性のある材料のシート又は同様なものに形成することができる。

ダイヤフラム４０はチャンバ３６内で第１の面４０Ａを有するととともに、ハウジング２０内の周囲圧に晒される第２の面４０Ｂを有する。チャンバ３６は他の形状をしてもよいが、チャンバ３６はハウジング２０内でそれ相応の小さな空間を占有するように概略半球状であることが好ましい。ダイヤフラム４０は、ダイヤフラム４０全体の圧力差により表示器機構３２をトリガーするのに十分な力が生じるように、それ相応の大きな表面積を有することが好ましい。いくつかの実施形態では、ダイヤフラム４４は、直径が３インチまたはそれより大きくても良い。いくつかの実施形態では、ダイヤフラム４４は直径が小さくされてもよい。最大の信頼性及び感度を達成するためには、流体入電気機器において、ダイヤフラム４０がハウジング２０中の流体２６の表面の上方において同表面に対向するようにする必要があり、かつ、一般的に該表面と平行するようにする必要がある。ガス入電気機器において、ダイアグラム４０は、好ましくは該機器のコア又はコイルに対向する必要がある。

チャンバ３６の大きさや形状も指示器機構３２の感度に影響を与えることができる。例えば、ダイヤフラム４０の表面４０Ａ上方のチャンバ３６の高さ４３は、感度に影響を与えるが、異なる高さは、内部障害表示器２２が配置されている機器の種類に応じて使用することができる。たとえば、より大きな空間を有する変圧器や電圧レギュレータでは、例えば、高さ４３をより高くすることにより、大きな陥凹体積を提供することができる。

空気はオリフィス３８を通じてチャンバ３６に進入するか、またはチャンバ３６から抜けることができるので、チャンバ３６内の空気圧はハウジング２０内の周囲圧の比較的遅い変化に追随する。そのような変化は、例えば、変圧器内の温度が変化すると起こり得る。他方、ハウジング２０内の圧力が非常に急激に上昇すると、チャンバ３６内の圧力は、オリフィス３８のサイズが小さいので上昇するのにある程度の時間を要する。過渡圧力サージに呼応するため、ダイヤフラム４４は、表示器機構３２を確実にトリガーするように十分遠くまで移動する必要がある。この期間中、ダイヤフラム４０の面４０Ｂに掛かる圧力は一時的に、面４０Ａに掛かる圧力を著しく超える。ダイヤフラム４０はチャンバ３６に向かって内側に押し込まれる。過渡圧力サージは、例えば変圧器１６の能動素子に発生した電気障害がハウジング２０内でアーク放電を発生させた場合に生じる。ダイヤフラム４０は、１秒間で約１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）の変化よりも遅い変化をするハウジング２０内の周囲圧の変動から影響を受けない必要がある。

飛散防止カバー４４はダイヤフラム４０上へのオイル飛散の影響を抑制するために設けられても良い。このオイル飛散は例えば、ハウジング２０が地震で揺れたときに生じる。ダイヤフラムスペーサ４６は、ダイヤフラム４０を飛散防止カバー４４の表面よりも上方に引き上げるように、ダイアグラム４０と飛散防止カバー４４との間に配置されてもよい。図３Ａに示す実施形態では、飛散防止カバー４４とダイアグラムスペーサ４６が単一ユニットとして一体的に形成されている。単一ユニットとして飛散防止カバー４４およびダイヤフラムスペーサ４６を形成することにより、表示器２２の部品点数を削減するとともに、組立をより簡単にすることができる。また、ユニットからユニットへと表示器２２を配備するとき、より高い一貫性を確保することができる。

任意の適切な方法（例えば、クリップ、クランプ、接着剤など）で、シェル３３を、カバー４４とダイヤフラムスペーサ４６とのうちの少なくとも一方に固定してもよい。機器２２が組み立てられた後、シェル３３を容易に開けないことを確実にするため、シェル３３及び飛散防止カバー４４に、さらに一つ以上の溶接された誤操作防止部４７を設けてもよい。シェル３３と飛散防止カバー４４とのうちの少なくとも一方に、一つ以上のこじ開け部（Ｐｒｙｐｏｉｎｔｓ、図７に４９として示されている）を設けてもよい。すなわち、突起部（ｌｅｄｇｅ）または支点部（ｓｕｐｐｏｒｔ）をそこで形成して、シェル３３と飛散防止カバー４４とをてこで引き離すようにするときに、機能するてこ部を提供する。

ダイヤフラム４０とチャンバ３６との間の密封性を高めるために、例えばＯリング４８などの適切なシール部材をダイヤフラム４０の外周に設けてもよい。それによってアクチュエータ機構３０の感度が上げられる。Ｏリング４８は、表面４０Ａとチャンバ３６との間に配置される。Ｏリング４８が存在してチャンバ３６の周囲の密封性を高めることにより、内部障害表示器２２の感度を向上させることができ、その結果、Ｏリング４８がない場合に比べてより小さなチャンバ３６を使用してもよい。

ダイヤフラム４０から延びる軸ガイドロッド５５がオリフィス３８内に突出していてもよい。このような実施形態では、オリフィス３８を通って突出した軸ガイドロッド５５の端部の位置は、ダイヤフラム４０が組み立て中にチャンバ３６内の正しい位置に配置されていることを確認するために使用することができる。トリガーピン５０は、アクチュエータ機構３０がトリガーされるまでダイヤフラム４０から下方に延びてプランジャ６４を適切な位置に保持する。

ダイヤフラム４０とトリガーピン５０を常に一定に位置決めするため、一つ以上のダイヤフラム位置決め部材を設けてもよい。図示の実施形態では、軸ガイドロッド５５と隣接する面４０Ｂから下方に延びる一対の対向するタブ５２が設けられている。いくつかの実施形態では、タブ５２と軸ガイドロッド５５が一体に形成されてもよい。タブ５２は、バレル５６とダイヤフラム４０との間の間隔を常に一定に確保するため、バレル５６上のトリガーノッチ６８の上表面上のリップ５３と係合する。

ダイヤフラム位置決め部材がダイヤフラム４０を損傷することなく常に同じ向きでダイヤフラム４０を支持するように構成されている限り、ダイヤフラム位置決め部材の別の構成としてはあり得る。たとえば、代わりにタブ５２をリップ５３に係合する軸ガイドロッド５５と同心の支持リングとして形成することができ、該支持リングが軸ガイドロッド５５から下方に延びる。あるいは、タブ５２のような適当なダイヤフラム位置決め部材は、タブを適切に配置してダイヤフラム４０を常に一定に位置決めすることを確保する限り、バレル５６の他の部分、または飛散防止カバー４４と係合してもよい。その他の構成を使用することができる。図４Ａの部分概略断面図に示すように、一対のフィート２０２を設けてチャンバ３６のシェル３３の上面に係合するとともに、下方にチャンバ３６内に延びる垂直支持紐２０４を支持するようにしてもよい。垂直支持紐２０４は、スピンドル３５、ダイヤフラム４０、または中央支持部４１に連結されてダイヤフラム４０を支持するとともに位置決めするようにしてもよい。図４Ｂに示すように、代わりに支持リング５３を垂直に伸ばしてダイヤフラム支持部２０６を設けるようにしてもよい。該ダイヤフラム支持部２０６は、ダイヤフラム４０、またはスピンドル３５の中央支持部４１と係合することができる。図４Ｃに示すように、より明確にするためにスピンドル３５が省略される。複数のアークリブ（ａｒｃｉｎｇ ｒｉｂ）２０８を飛散防止カバー４４上に設けてダイヤフラム４０に当接接触するとともにダイヤフラム４０を支持するようにしてもよい。図４Ｄに示すように、トリガーピン５０がプランジャ６４のトリガーノッチ６８上に位置してダイヤフラム４０を垂直に支持するようにしてもよい。或いは、図４Ｅに示すように、バレル５６の一部を切り取り、スピンドル３５の中央支持部４１の延長部が下方にバレル５６のボア５６Ｃ内に突出してトリガーピン５０とプランジャ６４との当接を容易にするようにしてもよい。このような実施形態では、支持リング５３が設けられていない。図４Ｆに示すさらなる変更例では、ダイヤフラム位置決め部材が、グリップ２１０によって形成されてもよい。グリップ２１０が軸ガイドロッド５５に連結され、チャンバ３６の一部に、クリップされられるか、取り付けられるか、または別の方法で固定される。

ダイヤフラム４０を常に一定に位置決めすることで、アクチュエータ機構３０によって指示器機構３２を配置するときの再現性が確保される。ダイヤフラム位置決め部材は、製造中及び組立中、ダイヤフラム４０に発生するたわみを防止することができ、その結果、変圧器１６又は他の電気機器の製造時に急激な圧力上昇によるダイヤフラム４０の破損を防止する。しかし、ダイヤフラム位置決め部材は、その存在のためにダイヤフラム４０を破損することが発生しないように設計する必要があり、この破損は、例えば、ダイヤフラム位置決め部材の設計によって支点（ｆｕｌｃｒｕｍ）ができてしまう場合に、発生する可能性がある。

ダイヤフラム４０が過渡圧力サージに呼応して変位することにより、指示器機構３２がトリガーされる。図示の実施形態では、トリガーピン５０がダイヤフラム４０の面４０Ｂから突出する。トリガーピン５０をダイヤフラム４０の中央部に位置するハブ５１に圧入させてもよい。通常の動作条件下では、チャンバ３６は、地震揺れを含む様々な機械的振動や衝撃にさらされる。このような機械的振動による誤トリガーを回避し、かつ、迅速な操作を可能にするために、ダイヤフラム４０の嵩を小さくする必要がある。

いくつかの実施形態では、ダイヤフラム４０は適度な弾性力を有する所定厚さの樹脂から構成されて検出可能な変位を生成させることにより、過渡圧力サージに呼応して下記のアクチュエータ機構３０を作動させる。図２に示した実施形態では、ダイヤフラム４０は、適度な弾力性を有する樹脂（例えば、ポリエステルやポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）など）のような、シート状の軽量剛性材料により複数の同心環状リッジ６１（図５Ａにも示されている）を形成する。いくつかの実施形態では、ダイヤフラム４０は、１０ｍｍの範囲での厚さを有してもよいが、他の厚さ、例えば５ｍｍ、を有してもよい。ダイヤフラムをこのように構成して障害の発生に良好な感度を提供できることが判明されている。また、スピンドル３５のような支持構造を適用してダイヤフラム４０をさらに支持するようにしてもよい。さらに、渦巻ばね４２（図５Ｂに示されている）のような柔軟性部分構造（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を設けてダイヤフラム４０を支持するようにしてもよい。渦巻ばね４２は、必要に応じてダイヤフラム４０と一体に形成されてもよい。ダイヤフラム４０は、渦巻ばね４２のような柔軟性部分構造によって支持されるのであれば、５ミリメートルのポリエチレンフィルムのような非通気性材料の薄層を含んでもよい。渦巻ばね４２は、適度な弾力性を有するプラスチックの薄手シートから製造されてもよい。また、図５Ｃに示すように、ダイヤフラム４０は、半径方向に延びるリブ４５と一体的に形成されたシート状剛性軽量素材であってもよい。

指示器機構３２は、バレル５６を有する。図示の実施形態では、バレル５６は、２つの別々の部分である内側部５６Ａ及び外側部５６Ｂを有している。外側部５６Ｂはハウジング２０を貫通する部分であり、わずかにテーパ状に形成されハウジング２０に接触するとともに内部障害表示器２２の、ハウジング２０に対する密封性を向上させる部分５７（図６）を含んでもよい。外側部５６Ｂを任意の適切な方法で内側部５６Ａに結合させてもよい。例えば、図示のように、外側部５６Ｂの内表面に対応してねじ係合面６３を設けるとともに内側部５６Ａの外表面に対応してねじ係合面６７を設ける。または適切な接着剤或いは摩擦係合部等を用いる。機器２２が組み立てられた後、内側部５６Ａと外側部５６Ｂが互いに螺脱されるのを防止するため、必要に応じて外側部５６Ｂに突起１１７を設けてもよい。表示器２２が組み立てられたとき、突起部１１７は飛散防止カバー４４の外側部の表面１１８に係合して内側部５６Ａと外側部５６Ｂの相対回転を防止する。

バレル５６は、図７に示すようにロックタブ１５０のような回転防止部を備えてもよい。ロックタブ１５０は、ロック・スロット１５２に係合して内側部５６Ａと外側部５６Ｂの相対回転を防止する。内側部５６Ａと外側部５６Ｂとを分離させるには、ユーザはロックタブ１５０をロック・スロット１５２から離れるように押し下げ、これにより、内側部５６Ａと外側部５６Ｂが互いに相対的に回転できる。装着したとき内側部５６Ａと外側部５６Ｂの相対回転を阻止するのに適した任意の他の機構は、回転防止部として使用できる。

バレル５６の外側部５６Ｂは外側フランジ５９を備えるとともに開口２４を通り抜けて突出する。全天候型ガスケット５８は、外側部５６Ｂの外側ネジ式ショルダー６９に通されたナット６０と外側フランジ５９との間に挟み込まれる。ナット６０は、ハウジング２０の内壁表面に向けて締め付けられ、開口２４周囲の密封の完全性を確保する。いくつかの実施形態では、より高い強度が得られ、かつ、内部障害表示器２２をハウジング２０に容易に組み立てるために（例えば、表面面積をより大きくしてナット６０を手動で把握して固定することを容易にする）、ナット６０の厚みを当業者が典型的な使用に必要と思われる厚みよりも大きくしてもよい。ナット６０は、ハウジング２０に係合するための大きな表面積を提供するため、かつ、表示器２２が開口２４内でスライドするか、または開口２４を通り抜けてスライドするのを防止するため、カラーショルダー１０９を備えてもよい。

バレル５６は、開口２４内で回転しないようにする必要があり、特に液体入電気機器の場合、こうすることにより表示器２２をより容易に組み立てることができる。これは例えば、開口２４をフラット部１６２を有するＤ字状とし、フラット１６２部がバレル５６の外側部５６Ｂの該当するフラット１６４部と係合することにより実現できる（図８Ａ参照）。図８Ｂはもうひとつ別の構成を示しており、この構成によれば、開口２４に対してバレル５６が回転することを防止する。図８Ｂの実施形態においては、ハウジング２０上の突起１６６が外側部５６Ｂのノッチ１６８と係合する。ノッチ１６８の深さ並びに突起１６６のサイズを大きくすることにより、内部障害表示器２２をハウジング２０内により確実に装入するとともにより確実に保持することができる。

バレル５６は、好ましく直径約１．３５インチ（３４．０ ｍｍ）の開口に収まるほど十分に小さい。バレル５６は、ハウジング２０の壁を介して導電経路を形成させないように非導電性材料で作られる。バレル５６は、例えば、太陽光の作用による劣化に対する耐性を増したり、可燃性の特性を改善したりするように、添加物を適用した繊維強化ポリプロピレンから製造されてもよい。例えば、必要に応じてガラス繊維で補強されたポリブチレンテレフタレートと、適切な添加剤とを組み合わせて使用してもよい。

プランジャ６４は、バレル５６のボア５６Ｃ内に位置する。プランジャ６４は任意の適切な方法で例えばイジェクトバネ６６（図示例では圧縮バネとして示されている）によりハウジング２０に対して外方に付勢されるが、イジェクトバネ６６は、プランジャ６４の内側端６４Ａ内の受け容れキャビティ１１５と、バレル５６の内側端５６Ｅにおいて形成され内方に突出するフランジ（図示せず）（またはバレル５６の内側端５６Ｅとともに形成され内方に突出するフランジ）との間で圧縮される。図示される圧縮バネの代わりに、イジェクトバネは、ボア５６Ｃ内でプランジャ６４を外方に引っ張るようにされる引張バネであってもよく、他の適切な種類のバネであってもよい。

バレル５６の外側部５６Ｂは、後述のシール７３およびバレル止め輪７５を支持する内部フランジ７１を備えている。ラジアルシールであるシール７３は、内部障害表示器２２が準備状態または展開状態のいずれかであるとき、プランジャ６４の外表面及びバレル５６の内表面に係合してハウジング２０の内部と外部の大気との間の密封性を維持する。このようにハウジング２０の内部と外部の大気との間の密封性を維持することにより、電気絶縁性流体２６（またはガス）がハウジング２０内に封じ込められる状態が確保されながら、水分やほこりなどの外部物質がハウジング２０に侵入するのが阻止される。ラジアルシールを使用することは、ラジアルシール７３の密封性が表示器２２を準備状態で維持するのに適用される圧縮力とは無関係であるという点、さらにラジアルシールは表示器２２の準備状態及び展開状態の両方でプランジャ６４とバレル５６との間の密封性を維持することができるという点で、チューク（Ｃｕｋ）に交付された米国特許第６４２９６６２号、第６８１２７１３号に示す従来のラジアルシールの設計よりもいくつかかの利点がある。

Ｏ−リング、クワッドリング、Ｘリング、スクレーパ・シール、ロッド・シール、ピストン・シールのような、低圧力下で動作するのに適する種々の異なるシールは、ラジアルシール７３として使用することができる。当業者であれば市販されている種々の異なるシールの動作特性に基づいて、適切なシールを選択してラジアルシール７３とすることができる。一つ以上のラジアルシール７３を用いてもよい。

図示された好ましい実施形態では、シール７３はデュアルリップを有する円筒形シール（円筒形デュアルリップシール、ｄｕａｌ ｌｉｐ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｓｅａｌ）であり、つまり、図２に最も明瞭に示されているように、さらに、図９に示すように、シール７３は、プランジャの外表面と接触する２つの接触点を有する。シール７３は通常円形リングであり、外周シール部１２０と、外周シール部１２０のすぐ内側に位置する連結溝１２２と、中央シール部１２４とを備える。中央シール部１２４は、シール７３の放射中心線７２から軸方向に沿って外方に延びる２個の内周シールリップ１２６、１２８を有する。外周シール部１２０は、表示器２２内に配置されると、バレル５６のボア５６Ｃの内側部に密封状態で接触し、内周シールリップ１２６、１２８が軸方向及び半径方向内方に曲げられてプランジャ６４の外側表面に密封状態で係合する。リップ１２６、１２８は、プランジャ６４がバレル５６およびシール７３を通り過ぎる相対移動ができるように構成される。

いくつかの実施形態では、シール７３は、バレル５６の外側部５６Ｂとの密封状態での係合を良好にするようにオーバーモールド成形により形成されてもよい。従って、シール７３はバレル５６に対して固定位置に保持されるが、プランジャ６４は、シール７３に対して相対的に移動できるとともにシールリップ１２６を介してシール７３と密封状態で係合する。一方、シール７３は、バレル５６の、プランジャ６４に対する相対運動を可能にしながら、プランジャ６４に対して固定位置に保持されるように構成されてもよい。もしそうであれば、外周シール部１２０及びシールリップ１２６、１２８の向きが逆にされる、つまり、デュアルリップを有する円筒形シールがバレルに接触する内周シール部を備えてもよく、シールリップが外側表面上に設けられてもよい。

シール７３は、任意の適切な弾性材料から形成することができ、例えば溶融加工性ゴムの２０００シリーズアルクリン（Ａｌｃｒｙｎ）（登録商標）を使用することができる。材料の硬さ（すなわちデュロメータ）は、内部障害表示器２２の通常の期待動作条件範囲内での密封性を維持することが確保され、かつ、プランジャ６４と低摩擦係合ができるように選択されてもよい。シール７３を構成するのに使用される材料の種類により、シール７３が示す摩擦、フレックス、プロファイルといった特性の異なるものを使用することができる。いくつかの実施形態では、シール７３は硬度がショアデュロメータ（ｓｈｏｒｅ ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）５０Ａ〜９０Ａの範囲にあってもよい。いくつかの実施形態では、シール７３は硬度が、ショアデュロメータ８０Ａ程度の範囲であってもよい。シール７３は、種々の流体を密封することが可能な材料から作ることが必要であり、例えば、鉱物油やエステル系流体、または電気機器で使用可能な電気絶縁性ガスである。

いくつかの実施形態では、シール７３のリップ１２６、１２８がプランジャ６４の本体との間に一定の体積相互作用（ｖｏｌｕｍｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）を有し、つまり、プランジャ６４の準備状態から展開状態への移動にわたりバレル５６とプランジャ６４との間の密封性が維持される。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す他の実施形態では、プランジャ６４の外表面のほんの一部を取り除いて凹部１３０を形成するようにしてもよい。凹部１３０の大きさ及び配置は、シールリップ１２６、１２８が準備状態と展開状態の両方でプランジャ６４と密封状態で接触するようにされるが、プランジャ６４の準備状態から展開状態への移動の一部または全部にわたり、シールリップ１２６、１２８が凹部１３０を通り過ぎ、それによってプランジャ６４との密封状態での係合位置から退出する。

バレル止め輪７５（図３Ａ参照）を設けて内部障害表示器２２が作動されたときプランジャ６４をボア５６Ｃ内に保持する。図示の実施形態では、バレル止め輪７５は円形リングであり、プランジャ６４を取り囲むとともに、内部障害表示器２２がトリガーされたときまたは突発事象が発生したきに、プランジャ６４上の止めフランジ７９及びバレル５６の内側部５６Ａの外縁１３２に係合してプランジャ６４が完全にバレル５６から排出するのを防止する。シール７３は、バレル５６の外側部５６Ｂに形成された内部フランジ７１によりバレル止め輪７５に対して保持されるとともに、ねじ面６３から外方に配置される。また、バレル止め輪７５は、プランジャ６４がトリガーされたときダメージからシール７３を保護するため、シール７３の外方に配置される。

図示の実施形態では、バレル止め輪７５は、軸方向内方に延びる複数のアーム７７を有する。アーム７７は、チャネル１３６を規定し、チャネル１３６を介してバレル止め輪７５へ飛散し得る流体が排出される。図示の実施形態では、バレル止め輪７５は、バレル５６の内側部５６Ａの外縁１３２に接触するフランジ縁１３３をも備える。バレル止め輪７５はその内表面に径方向内方に延びる複数の突起１１９を備えてプランジャ６４が完全に機器２２から排出されるのを防止するようにしてもよい。また、必要に応じて径方向内方を向く複数の小突起１２１を設けて、例えば、人がリング８８を引っ張ることによりプランジャ６４に対して力が印加される場合に、内部障害表示器２２がトリガーされたときにプランジャ６４がバレル止め輪７５と接触する場合に生じる任意の摩擦力を最小限に抑えながら、プランジャ６４をバレル５６と水平に整列させるように保持するのに寄与するようにしてもよい。

１つ以上の開口は、好ましくは、バレル５６の下表面に設けてそこから流体を排出させる。図示の実施形態では、排水口１５４（図７）は、バレル５６の内側部５６Ａと外側部５６Ｂの両方に設けられる。シール７３から流体の排水をさらに容易にするために、外側部５６Ｂに入った水分はシール７３から排水するように、外側部５６Ｂの内部がフランジ７１から離れるように外方に向けてわずかに面取りされてもよい。

内部障害表示器２２がトリガーされるまで、プランジャ６４は、プランジャ６４のトリガーノッチ６８にトリガーピン５４が係合していることにより、バレル５６からイジェクトされない。トリガーピン５０は面取りガイド開口７０を通ってボア５６Ｃに入り込む。ダイヤフラム４０はわずかな力を生じてトリガーピン５０をトリガーノッチ６８に押し込もうとする。また、いくつかの実施形態では、図５Ｂに示す渦巻バネや、図１１に示す実施形態におけるバネ１１４のような柔軟性部分構造は、わずかなバネ力を生じてトリガーピン５０をトリガーノッチ６８に押し込もうとする。過渡圧力サージが発生すると、ダイヤフラム４０がトリガーピン５０を作動し、トリガーピン５０とトリガーノッチ６８の係合を解除することで、プランジャ６４が解放されて、バネ６６の作用により外方に移動される。

図１２Ａは、準備状態である表示器２２を示すが、図１２Ｂは、展開状態である表示器２２を示す。好ましくは、プランジャ６４がボア５６Ｃ内において外方に付勢された後、プランジャ６４の外端がバレル５６の外部開口を大きく超えて延びる。これにより、変圧器１６に障害が発生したことを示す表示を非常に明瞭に見えるようにすることができる。内部障害表示器２２の形状はプランジャ６０がイジェクトされた後に変化する。また、プランジャ６４の外側表面６４Ｃ、またはプランジャ６４の一部が明るく色付けされ、変圧器１６の周りに通常見られる色に対して高いコントラストを示す色を有することが好ましい。色としては、ブレイズオレンジ及び明るい黄色のような明るい色が好適である。従って、プランジャ６４がイジェクトされた後、その明るく色付けされた外側表面６４Ｃが丸見えになり、見やすくなる。内部障害表示器２２はハウジング２０の外側壁に取り付けでき、それによって、地上から容易に見える場所に発生した内部故障を表示することが可能になる。

プランジャ６４がバレル５６内において外方に付勢された後まもなく、チャンバ３６内の圧力はハウジング２０内の周囲圧と等しくなる。これにより、ダイヤフラム４０が再びその正規の位置に戻る。ダイヤフラム４０が再びその正規の位置に戻ると、トリガーピン５０はボア５６Ｃ内に突出する。従ってプランジャ６４がボア５６Ｃ内に再び押し戻されることが阻止される。トリガーピン５０は、プランジャ６４の後方部６５と係合することにより、プランジャ６４を阻止する。または、トリガーピン５０を、トリガーノッチ６８の後方に位置するプランジャ６４上に配置されたノッチ又は他の機構部（図２及び図１５Ｃにおいて固定ノッチ１１３として示されている）と係合させてもよい。これにより、変圧器１６が内部点検を経ることなく知らないうちに運転を再開することを防止する。一般的に、電気機器が誤動作して内部障害表示器２２をトリガーするといつも、運転を再開する前にその機器を開けて検査する必要があった。内部障害表示器２２がトリガーされた後では必ずハウジング２０を開けないと、表示器素子をその初期位置に戻すことができないようにすることにより、電気機器が適切に点検及び修理をされて運転される前に、ヒューマンエラーによって再び使用される可能性を小さくすることができる。さらに、別個の爪部または他の一方向性ラチェット機構を設けて内部障害表示器２２がハウジング２０の内部からのみリセットされるようにしてもよい。

圧力開放バルブ３４は、プランジャ６４の外側部６４Ｂ内に収容され、プランジャ６４と一体に作製されてもよい。圧力開放バルブ３４は軸方向に移動可能なバルブ部材７８を有し、このバルブ部材はバネ定数の低いバネ８２によって弁座８０と係合するように付勢される。通常、バルブ部材７８は弁座８０に対して密封状態での付勢が形成されることにより外部の大気とハウジング２０の内部との密封性が維持され、それによってハウジング２０の内部に水分の浸入を防止する。ハウジング２０内の周囲圧がハウジング２０外部の大気圧を超えると、バルブ部材７８端上に外に向かう正味の力が生じる。この力が所定の値、例えば、５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）、７ｐｓｉ（４８．３ｋＰａ）、または１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）の圧力差に対応する力を超えると、バネ８２が縮み、気体をハウジング２０から通気ギャップ１４８（図１１）を経由して排出することができる。気体が排出できる所定値は、バネ定数の低いバネ８２の特性を変えることにより、変えることができる。例えば、非圧縮バネの長さ、有効巻数、線径、内径及び外径を変化させるか、または別の方法でそのバネ定数を変化させる。圧力開放バルブ３４に使用されるバネは、バネを備える圧力開放バルブを作動させる圧力の範囲に応じて色分けされてもよい。また、圧力開放バルブ３４の通気特性は、通気ギャップの直径を変えることにより変化させることができる。

図３Ａおよび図１３に示すように、バルブ部材７８は、スプリングリテーナ８４を通って突出する。バネ定数の低いバネ８２は、バルブ部材７８に形成されたフランジ９１とスプリングリテーナ８４との間に収容される。図示の実施形態では、スプリングリテーナ８４は一般に円筒形をなす中央部１４２を有し、中央部１４２がバルブ部材７８の周りに配置されバルブ部材７８に摺接する。４つの脚部８５は、中央部１４２から軸方向および半径方向外側に延びて足部８７で終端される。足部８７はプランジャ６４本体に形成された受け容れノッチ８９に係合可能であり、それによってスプリングリテーナ８４がプランジャ６４のボア６４Ｄ内に固定されるとともに、バネ８２がバルブ部材７８上のフランジ９１との圧縮係合が維持される。スプリングリテーナ８４がバネ８２をどの程度しっかりと保持するかは、脚部８５および足部８７の長さと幅とのうちの少なくとも一方を変えることによって調整することができる。図１３に示すように、傾斜面９３のような中央位置決め機構を設け、バネ８２の一端に傾斜面９３を当接させて、バネ８２をスプリングリテーナ８４のバネ接触表面９５の中央部に来るように位置決めする。従って、より反復的に作動することができる。また、前記中央位置決め機構は突出したリングまたは複数の凸部（図示せず）であってもよく、これらのリング及び凸部がバネ表面９５の外縁から軸方向内方に延びるとともにバネ８２の外縁を所望の場所において整列させるように配置される。

バルブ部材７８が軸方向に外方に移動すると、気体がバルブ部材７８とプランジャ６０の外側端６４Ｂとの間の通気キャップ１４８（図１１）を経由してハウジング２０から出て行く。通気ギャップのサイズを大きくすると、気流がより高くなる。バルブ部材７８の長さを大きくすると、作動後、圧力開放バルブ３４を再び内部障害表示器２２内に容易に組み立てることが可能になる。リングまたは他の捕捉部材８８がバルブ部材７８の外端に取り付けられ、ハウジング２０からの手動排気を可能にする（すなわち、バルブ部材７８を外側に引っ張る）。内部障害表示器と気体開放バルブとを１個の装置の中で結合させることにより、ハウジング２０に２つの開口を設ける必要がなくなり、ハウジング２０内の空間を節約することができる。

防塵カバー９７を圧力開放バルブ３４の全体にわたり装着して、水を排出できると同時に外部環境から圧力開放バルブ３４にゴミやその他の物質の侵入を防ぐようにしてもよい。防塵カバー９７は、これらの機能を達成するために、内方及び外方へ浮動できるように構成されてもよい。防塵カバー９７は、好ましくは、プランジャ６４の外側端部６４Ｂとバレル５６の外側端部５６Ｄの両方を覆う。また、防塵カバー９７は、軸方向に外方に延びるとともにバレル５６の外側端部５６Ｄの一部を共有する外側リップ１１１（図１１の実施例に示すように）を備えてもよい。防塵カバー９７は、圧力開放バルブ３４が正しく取り付けられているか否かを区別するために、その外表面に垂直方向または水平方向に配置される取付タブ９９を含んでもよい。

スプリングリテーナ８４の足部８７が受け容れノッチ８９に係合するまで圧力開放バルブ３４を回転させることによりバルブ３４の取り付けを容易にするために、複数の装着タブ１０１を防塵カバー９７の内側端部に設けてもよい。装着タブ１０１は、その寸法及び配置がスプリングリテーナ８４の中央部１４２の外縁部に設けられた複数の対応する装着タブ１０３に係合するように設けられる。装着タブ１０１と１０３とのうちの少なくとも一方に、もっとも図１４Ａ〜１４Ｃに明瞭に示されるように、丸みのある稜線を設けて圧力開放バルブ３４がねじられ易くなるのを回避し、それによって、圧力開放バルブ３４が取り付けられた後に機器２２から外されるのが回避される。

取付をさらに促進するには、圧力開放バルブ３４及び防塵カバー９７を正しい向きで装着するため十字線やマークやその他の視覚的な印を防塵カバー９７に設けてもよい。その代わりに、又はそれに加えて、１つまたは複数のガイドチャンネル（図示せず）が、足部８７を受け容れるとともに足部８７を受け容れノッチ８９にガイドするために、プランジャ６４のボア６４Ｄ内に形成されてもよい。

機器２２を正しく組み立てるために、プランジャ６４の外端６４Ｂは、必要に応じて複数のノッチ１７０（図１４Ｃ）を備えてもよく、該複数のノッチ１７０はその寸法及び配置が、防塵カバー９７の外周内表面上の複数のタブ１７２に対応して係合するように設けられる。いくつかの実施形態では、ノッチ１７０とタブ１７２は９０°の間隔で離間される。圧力開放バルブ３４が正しく取り付けられていない場合に、タブ１７２をノッチ１７０に挿入することが困難または不可能になり得、それによって機器２２が不適切に組み立てられるのを防止する。ノッチ１７０とタブ１７２は、機器２２が正しく組み立てられていることを確保することができるが、ノッチ１７０とタブ１７２は、それらの設計が慎重に最適化されていないと、場合によっては機器２２の反復的作動に干渉してしまう。ノッチ１７０とタブ１７２は、圧力開放バルブ３４が正しく取り付けられているかを確保するための、表示器２２を構成する部品上の係合可能な表面機構の例である。圧力開放バルブ３４が正しく取り付けられている場合にのみ、同様に機器２２の部品が正常に互いに係合することを確保するために、対応する寸法を有する受け容れノッチに係合可能な、または適切な形状が追加された係合突起に係合可能な、種々の他の突起を設けることができる。

表示器２２を取り付けるために、構成部品の正確な組立順序は重要視されない。例示的な一実施形態では、表示器２２を組み立てるには、内側部５６Ａが飛散防護アセンブリ７４の溝７６に嵌め込まれ、溝７６の弾力外縁７６Ａによって溝７６に保持される。長手方向に延びる保持アーム８１をバレル５６に設けて、より良好に外縁７６Ａに係合するとともに外縁７６Ａを保持するようにしてもよい。バレル５６が溝７６に受け容れられると、溝７６がバレル５６に係合し、バレル５６をしっかりと把持する。バレル止め輪７５とシール７３は、プランジャ６４の外端６４Ｂ上に通されてもよく、イジェクトバネ６６はプランジャ６４の受け容れキャビティ１１５内に挿入されてもよい。そして、プランジャー６４をバレル５６のボア５６Ｃ内に摺動させてイジェクトバネ６６をバレル５６の内側端５６Ｅに対して付勢させるようにしてもよい。そして、バレル５６の外側部５６Ｂが内側部５６Ａにねじ係合されてもよく、バネ８２を可動バルブ部材７８上に通し、そしてスプリングリテーナ８４をバルブ８４上に通すことにより圧力開放バルブ３４を組み立てるようにしてもよい。

アセンブリがプランジャ６４の外側部６４Ｂ内に挿入されてもよく、足部８７を受け容れノッチ８９に係合させて、圧力開放バルブ３４を所定の位置に固定させるようにしてもよい。スプリングリテーナ８４上の位置決めタブ１０３と防塵カバー９７上の装着タブ１０１の係合を利用して圧力開放バルブ３４を適切に挿入し回転させる。ダイヤフラム４０は、トリガーピン５０がトリガーノッチ６８と係合して指示器２を準備位置で保持するために、飛散防護アセンブリ７４に接触するように配置されてもよい。そしてシェル３３は、Ｏリング４８がシェル３３とダイヤフラム４０との間に挟まれる状態で、飛散防護アセンブリ７４に固定されてもよい。次に外側部５６Ｂは、開口２４を通って外方に挿入されてもよい。その後、ガスケット５８とナット６０は、機器２２を所定の位置に固定するために、それに固定することができる。

バレル５６の外端５６Ｄは、内部障害表示器２２が運転に投入される前にプランジャ６４が万が一そのトリガーされる位置へ移動するのを防止するロック装置を受け容れることができる。たとえば、図１５は、シッピング・ロック９０の形でのロック装置が取り付けられている内部障害表示器２２を示す。シッピング・ロック９０はバレル５６の外端５６Ｄに取り付けられて、プランジャ６４がボア５６Ｃ内に外方に移動するのを防止する。シッピング・ロック９０は、変圧器１６が取り付けられている状態で所定の位置に保持されてもよい。シッピング・ロック９０は、シッピング・ロック９０が所定の位置に位置するとき、ダイヤフラム４０が浮動できるように構成されてもよく、例えば、イジェクトバネ６６をわずかに圧縮することによりトリガーピン５０をトリガーノッチ６８から若干離間させてトリガーピン５０がトリガーノッチ６８から上方にシフトするのを防止する。変圧器１６が取り付けられた後、かつ、変圧器１６が運転に投入される前に、トリガーロック９０が取り除かれる。

図示の実施形態では、シッピング・ロック９０は、一対の内方に向いたフランジ９２（図１６Ａにもっとも明瞭に示すように）を有し、一対のフランジ９２がバレル５６の外端５６Ｄ上の受け容れスロットに係合する。図１６Ｂに示すように、受け容れスロット９４は、受け容れ部９６と固定部９８とによって形成され、受け容れ部９６がバレル５６の外端５６Ｄに向かって開口してフランジ９２を受け容れる。フランジ９２は完全に受け容れ部９６に挿入されてもよく、その後シッピング・ロック９０をねじってフランジ９２を受け容れスロット９４の固定部９８に固定させる。一実施形態では、外端５６Ａが９０°の等間隔で配置された４つの受け容れスロット９４を備える。フランジ９４を受け容れ部９６に挿入し、シッピング・ロック９０を、例えばいくつかの実施形態では、４５°または９０°回転させることにより、シッピング・ロック９０をバレル５６上に固定させる。受け容れスロット９４およびフランジ９２の他の個数と向きがシッピング・ロック９０を障害表示器２２に固定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、受け容れスロット９４およびフランジ９２の位置と向きは、正しく取り付けられたときに、シッピング・ロック９０が特有の向きに向くようにされる。したがって、例えば、シッピング・ロック９０は延長アーム１０５を含んで、シッピング・ロック９０が正しい向きに取り付けられていることを示す、観察が容易な視覚的表示を提供するようにしてもよい。たとえば、図１５に示すように、アーム１０５を垂直方向に延長させて、シッピング・ロック９０が正しく取り付けられていることを示すようにすることができる。

機械的ロックをシッピング・ロック９０に設けてシッピング・ロック９０を所定の位置に固定するための大きな抗力を提供するようにしてもよい。例えば、図１６Ａ〜１６Ｂに図示されている実施形態では、小さな凹部１５６がシッピング・ロック９０上の支持突起１５８に形成される。凹部１５６に対応して係合突起１６０がバレル５６の外端５６Ｄに形成される。係合突起１６０は、シッピング・ロック９０が完全に取り付けられている位置にあるとき、凹部１５６内に位置するとともに凹部１５６に係合する。開口１００をシッピング・ロック９０に設けてシッピング・ロック９０が固定されているとき、圧力開放バルブ３４上のリングまたは他の把持部材（８８として図示）を収容するようにしてもよい。開口１００は放射状延長部１０２を含んで、リング８８がシッピング・ロック９０を一方向にのみ容易に通過できるようにしてもよい。障害表示器２２が配備されており、かつ、使用準備ができたとき、シッピング・ロック９０を取り除いてもよい。それによって障害表示器２２を準備位置に据える。

他の種々の係合手段を使用して展開前にシッピング・ロック９０をバレル５６に着脱可能に固定するようにすることができる。例えば、フランジ９２に代えて突起を設けてスロット９４の代わりに適切に配置されたキャビティを有する摩擦係合部に係合させるようにすることができる。また、フランジ９２がバレル５６に形成されるとともにスロット９４が対応してシッピング・ロック９０に形成されるように、フランジ９２及びスロット９４の向きを逆にすることができる。ロック部材は、代わりにバレル５６と螺合することにより固定することができる。あるいは、ロック部材は、プランジャ６４の開口を貫通するピン（図示せず）にして、ピンが取り外されるまでプランジャ６４がバレル５６内に長手方向に移動するのを防止するようにしてもよい。ロック部材は、また、例えば、プランジャ６４の外端に設けられるとともにプランジャ６４がバレル５６内に外方に移動することを阻止する摺動部材や、枢支部材や、脱却部材にすることができる。

図１７Ａと図１７Ｂに示す別の実施形態では、障害表示器３２２は別の停止機構を備えて障害表示器３２２が展開前にトリガーされるのを防止するようにしてもよい。障害表示器３２２が障害表示器２２と同様に機能し、障害表示器２２の部品と同様の機能を有する障害表示器３２２の部品には、上記で使用した対応番号に対しそれぞれ３００を増分した参照番号が割り当てられる。図示の実施形態では、停止機構は、バレル３５６のボア３５６Ｃに突出するピン３０２と、プランジャ３６４に形成されたフック３０４とを備える。図１７Ａに示すように、フック３０４がピン３０２に係合するまでボア３５６内にプランジャ３６４を回転させることにより障害表示器３２２を動作不能にすることができる。図１７Ｂに示すように、障害表示器３２２を動作可能にすることが要求されるとき、フック３０４がピン３０２との係合が完全に解除されるまでプランジャ３６４を回転させることができる。表示器３２２においてプランジャ３６４は、バレル３５６内で回転可能になるように、適切な大きさ及び構成を有する。

内部障害表示器２２は状況に応じてファシリティ１０４（図２）を含むことができ、それにより内部障害表示器がトリガーされると制御信号を生成する。このファシリティは１個以上の組の電気接点を有することができ、この電気接点は内部障害表示器がトリガーされると閉じ、または開く。電気接点は、例えば、ボア５６Ｃ内でプランジャ６４が通過する、或いは、トリガーピン５０が動くことにより制御信号を生成するように動作する。電気接点はプランジャ６４がその準備位置にあるときに第１の位置（閉じている又は開いているの、いずれか）となっている。障害表示器２２がトリガーされると、電気接点は、プランジャ６４がそのトリガーされた位置にあるときに接点が第２の位置（開いている又は閉じているのいずれか）となるように切り換えられる。ファシリティ１０４は光ファイバーのような他の機構を有することができ、この機構によって内部障害表示器２２がトリガーされたことを示す制御信号を送信機１０６に送信する。送信機１０６は制御信号に呼応して無線信号のような障害通知信号を生成する。

内部障害表示器の実施例としては、内部障害表示器がハウジング２０から最小限の突出量だけ突出するように設計することができる。このような設計により、氷及び雪が張り付く可能性のある表面を抑えることができる。

２２または３２２のような内部障害表示器が電気機器内に使用される場合、障害表示器は全ての期待動作条件下で長期間稼働と高信頼性が可能となるように設計及び構成される必要がある。また、内部障害表示器２２や３２２を構成する部品は、装置内の電界分布への干渉を最小限に抑えられるように、可能な限り非導電性材料から作製される必要がある。Ｏリング４８及びガスケット５８に適した材料の例は、バイトン（Ｖｉｔｏｎ）（登録商標）フッ素エラストマー、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、またはシリコンを含む。

数々の例示的な態様および実施形態を上述してきたが、当業者がこれらに対して何らかの変更、置換、追加および部分的組み合わせを認識するであろう。たとえば、
図に示す単一のオリフィス３８は、多くのより小さなオリフィスまたはチャンバ３６内の圧力がハウジング２０内の周囲圧の変動に追随できる速度を制限する他の構成に置き換えることができる。

オリフィス３８の形状は図示したように環状または他の形状とすることができる。
柔軟なダイヤフラム４０により一方の側が閉ざされたチャンバ３６に代えて、アクチュエータ機構３０は、米国特許第５０７８０７８号（チューク）に説明されたように、比較的高い質量のピストン及び比較的低い質量のピストンの双方により閉ざされるチャンバを有することができる。この２つのピストンは互いに同心であってもよく、かつ、同じバネ定数を有するバネに接続される。大質量のピストンの慣性により、大質量のピストンが急峻な圧力サージに呼応して動いてしまうことを防止する。大質量のピストン及び小質量のピストンはともに、遅い圧力変動に呼応して動くことができる。大質量のピストン及び小質量のピストンの相対運動は表示器機構２８を開放するために用いることができる。

チャンバ３６はベローズの内部を有することができ、このベローズは、柔軟な円筒状の壁により接合された剛性端面を有する。剛性端面が相対運動することによって、適切な機械的リンク機構を介して表示器機構３２をトリガーすることができる。ベローズ内の１個以上の開口により、端面がハウジング２０内の周囲圧の遅い変動に呼応して動くことを防止する。

本発明の好適ではない実施形態においては、ダイヤフラム４０は剛性又は半剛性の可動ピストンに置き換えることができ、このピストンはハウジング２０内の周囲圧の急峻な圧力サージに呼応してチャンバ３６に向かって変位する。

上述のように、例えばダイヤフラムにより片側で閉ざされたチャンバ３６は、或いは、これら別の機構の全ては、「圧力サージ検出手段」を構成し、この手段は、キャビティの壁の一部を動かすことによってハウジング２０内の圧力サージに呼応し、表示器機構３２を動作させるのに十分な力を発生させる。

プランジャ６４は上述の形と異なる形を有することができ、例えば、プランジャ６４はフラグ、ロッド、プレートなどを有することができ、これらはプランジャ６４が準備位置にあるときにはボア５６Ｃ内にあって見えず、プランジャ６４がトリガーされるべき位置に移動したときには露出する隠れ部を有する。上述のようにプランジャ６４、そして、内部障害表示器が障害の発生を検出したことを示す表示を行なうここに記載する全ての代替手段は「表示器手段」を構成する。

したがって、本願に添付された特許請求の範囲は、真の趣旨および範囲内にある、そのようなすべての修正、並べ替え、追加、およびそれらの部分組み合わせを含むと解釈されることが意図される。

Claims (41)

1. 電気機器のハウジング内で急峻な圧力サージが発生したことを表示する障害表示器であって、
   （ａ）前記ハウジングの開口に取り付け可能なバレルと、
   （ｂ）作動機構であって、
   （１）前記ハウジング内に設けられ、内部表面と外部表面との間を連通する少なくとも１個のオリフィスを有するチャンバと、
   （２）前記チャンバの内部表面と外部表面との間の圧力差に応じて移動可能な作動部材とを含む、前記作動機構と、
   （ｃ）前記バレルのボア内のプランジャであって、前記バレル内において外方に付勢され、かつ、常態では前記作動部材により準備位置に保持されるプランジャと、
   （ｄ）前記プランジャと前記バレルとの相対運動ができるように前記プランジャと前記バレルとの間に配置されるラジアルシールと、
   を備え、
   前記圧力差が正の閾値を超えるときに、前記作動部材が移動して前記プランジャが外方のトリガー位置に移動可能となり、
   前記ラジアルシールは前記準備位置及び前記トリガー位置の両方において前記プランジャ及び前記バレルの両方に密封状態で係合する、障害表示器。
2. 前記プランジャが前記準備位置から前記トリガー位置へと外方に移動する間、前記ラジアルシールは前記プランジャ及び前記バレルの両方に密封状態で係合する、請求項１記載の障害表示器。
3. 前記チャンバはダイヤフラムを有し、前記作動部材は前記ダイヤフラムに連結される、請求項１記載の障害表示器。
4. 前記作動部材は、前記ダイヤフラムから突出するトリガーピンを有し、
   前記トリガーピンは、前記プランジャが前記準備位置にあるときに、前記プランジャのトリガーノッチと係合する、請求項３記載の障害表示器。
5. 前記プランジャを前記ボア内において外方に付勢するバネを有し、前記バネは前記プランジャの内側端上の円筒状の開口内に延在し、
   前記バネは、トリガーされると、前記プランジャの一部が前記トリガーピンに係合する位置へ前記プランジャを押して、前記プランジャが前記準備位置に後退することを防止する、請求項４記載の障害表示器。
6. 前記プランジャの外側表面の一部が明るく色付けされる、請求項１記載の障害表示器。
7. 前記ダイヤフラムは、複数の同心環状稜線を備えるように形成された硬質材料からなるシートを有する、請求項３記載の障害表示器。
8. 前記ダイヤフラムを支持するように配置されたスピンドルを備える、請求項７記載の障害表示器。
9. 前記シールはデュアルリップシールを含む、請求項１記載の障害表示器。
10. 前記シールはオーバーモールド成形により形成される、請求項９記載の障害表示器。
11. 前記シールは、アルクリン（Ａｌｃｒｙｎ）（登録商標）溶融加工ゴムを含む、請求項９記載の障害表示器。
12. ダイヤフラム位置決め部材を備える、請求項３記載の障害表示器。
13. 前記ダイヤフラム位置決め部材は、前記バレルの上表面に係合する、一対の対向する突起タブを含む、請求項１２記載の障害表示器。
14. 前記ダイヤフラムの外周及び前記チャンバの外周に密封状態で係合するＯリングを備える、請求項３記載の障害表示器。
15. 前記プランジャと一体的な圧力開放バルブを備える、請求項１記載の障害表示器。
16. 停止機構を備え、
    前記停止機構は、前記バレルの内部に内方に突出する部材と、前記プランジャが前記バレル内で第１の方向に回転するときに前記プランジャが前記バレル内で外方に移動するのを防止するように前記部材と係合する前記プランジャ上のフックとを含む、請求項１記載の障害表示器。
17. 前記圧力開放バルブは軸方向に移動可能なバルブ部材を含み、
    前記バルブ部材は前記プランジャのボア内に配置されるとともに、バネにより弁座と係合するように付勢され、前記バネの一端が前記バルブ部材上に形成された中央位置決め機構に当接する、請求項１５記載の障害表示器。
18. 前記プランジャの前記ボア内に配置されて前記バネを固定するスプリングリテーナと、前記プランジャの外端に係合する防塵カバーとを備え、
    前記スプリングリテーナは複数の第１装着タブを含み、前記防塵カバーは複数の第２装着タブを含み、前記複数の第１装着タブ及び第２装着タブは、前記前記圧力開放バルブが取り付けられたとき、前記複数の第１装着タブと第２装着タブが係合するようにサイズが決定され、かつ配置されている、請求項１７記載の障害表示器。
19. 前記複数の第１装着タブと第２装着タブとのうちの少なくとも一方が、丸みのある稜線を備える、請求項１８記載の障害表示器。
20. 前記スプリングリテーナは複数の固定足部を含み、
    前記プランジャは、前記取り付け位置において固定足部を受け容れるように配置された複数の固定ノッチを含む、請求項１８記載の障害表示器。
21. 前記プランジャは、前記固定足部の少なくとも一つを対応する固定ノッチに導くために配置された少なくとも１つの位置決めチャネルを含む、請求項２０記載の障害表示器。
22. スペーサーと一体的に形成された飛散防止カバーを備え、
    前記飛散防止カバーは前記バレルに装着可能であり、かつ前記スペーサーは、前記スペーサーが前記作動部材の外周に係合するようにサイズ決定され、かつ配置されている、請求項１記載の障害表示器。
23. 前記バレルの前記ボア内に設けられるとともに、前記障害表示器がトリガーされたとき、前記プランジャが完全に排出するのを防止するように配置された止め輪を備える、請求項１記載の障害表示器。
24. 前記止め輪は、軸方向内側に延びる複数のアームを含み、該複数のアームは、該複数のアーム間に液体排出チャネルを形成する、請求項２３記載の障害表示器。
25. 前記止め輪は、軸方向内側に延びる複数の突起をさらに含む、請求項２４記載の障害表示器。
26. 前記バレルの外部端上に着脱可能なロックを備え、
    前記ロックは前記プランジャが前記ボア内で外方に移動することを阻止する、請求項１記載の障害表示器。
27. 前記ロックが径方向内側に向けられたフランジを含み、
    前記バレルの外端は、一つ以上の受け容れスロットを含み、前記フランジと前記受け容れスロットが係合することにより前記ロックを前記バレルに固定する、請求項２６に記載の障害表示器。
28. 径方向内側に対向して向けられた２個のフランジと、４個の受け容れスロットと、を備え、
    前記受け容れスロットは９０゜の間隔で前記バレルの外端の周りに配置され、
    前記スロットは、前記ロックを９０゜回転させることにより前記ロックを前記バレルに固定するようにサイズが決定される、請求項２７に記載の障害表示器。
29. 前記障害表示器の構成部品上に位置する係合表面機構を備え、
    前記係合表面機構は、前記圧力開放バルブが正しく取り付けられている場合にのみ、前記障害表示器の組み立てを可能にするように係合する、請求項１５記載の障害表示器。
30. 防塵カバーをさらに備え、
    前記係合表面機構は、前記プランジャの外端上に位置する複数のノッチと、前記防塵カバー上に位置するとともに、前記複数のノッチに対応するようにサイズが決定され、かつ形成された複数の位置決めタブとを含む、請求項２９記載の障害表示器。
31. 前記ボアに位置する一方向機構を備え、
    前記一方向機構は、前記プランジャが押されて前記トリガーされた位置から前記準備位置へ戻ることを防止する、請求項１記載の障害表示器。
32. 前記一方向機構は、前記作動部材上に位置するトリガーピンを備え、
    前記トリガーピンは、前記障害表示器がトリガーされた位置に位置するとき、前記バレル上の固定ノッチに係合可能である、請求項３１記載の障害表示器。
33. 前記バレルは、互いに結合され得る二つの別々の部分を含む、請求項１記載の障害表示器。
34. 前記二つの別々の部分がネジ係合し、
    外側部は、前記障害表示器が組み立てられたときに、前記障害表示器の飛散防止カバーの表面に係合することにより前記二つの別々の部分の相対回転を防止する突部を含む、請求項３３記載の障害表示器。
35. 前記障害表示器が作動すると、障害通知信号を発するように接続された信号送信機を備える、請求項１記載の障害表示器。
36. １組の電気接点を備え、
    前記電気接点はプランジャがその準備位置にあるときに閉じまたは開き、
    前記電気接点はプランジャがそのトリガーされた位置にあるときに切り換わって開きまたは閉じる、請求項１記載の障害表示器。
37. 請求項１に記載の密閉されたハウジングと障害表示器とを有するとともに、前記ハウジング内の前記チャンバと、前記ハウジングの開口を通って突出する前記バレルと、前記ハウジング内の１個以上の能動電気素子とを有する電気機器。
38. 前記電気機器は柱上変圧器である、請求項３７記載の電気機器。
39. 前記電気機器は地上設置型変圧器である、請求項３７記載の電気機器。
40. 電気機器のハウジング内で急峻な圧力サージが発生したことを表示する障害表示器であって、
    （ａ）前記電気機器のハウジング内で急峻な圧力上昇に呼応して作動部材を移動させるための圧力サージ検出手段と、
    （ｂ）前記圧力サージ検出手段により作動される表示手段であって、ボア内に移動可能に配置されるプランジャを有する表示手段と、
    （ｃ）前記ボア内に配置されるとともに前記プランジャの周りに位置されるラジアルシールと、
    を備え、
    前記プランジャは、前記作動部材が移動すると、準備位置からトリガーされた位置へと前記ボア内で外方に移動し、
    前記ラジアルシールは、前記準備位置と前記トリガーされた位置との間の前記プランジャと前記ボアとの相対移動を可能にしつつ、前記準備位置と前記トリガーされた位置との両方において前記プランジャとの密封状態の係合を維持する、障害表示器。
41. 前記ラジアルシールは、前記バレルの内表面に密封状態で係合するように前記バレル内に配置される、請求項１記載の障害表示器。

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