(57)【要約】絶縁不良がアーク放電を発生させると生じる圧力の突然の上昇によって電気装置用の内部障害表示器がトリガーされる。アーク放電により放出された熱が周囲物に伝わって絶縁材料の局所的な過熱、蒸発及び分解を引き起こす。この結果生じる圧力サージがダイヤフラムを動かす。ダイヤフラムが動くと、電気装置のハウジング中に延びる容器からバネによって付勢されるプランジャを放出させる。作動前にプランジャは保持ピンにより「所定の」位置に保持される。トリガーされると、プランジャは、それがハウジングから突出して内部障害を目に見える信号として示すことができるようになるまでバネによって付勢される。圧力開放バルブは内部障害表示器と一体とすることができる。
2004502960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気装置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）電気装置のハウジングの開口に取り付けられる容器と、
（ｂ）（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個の穴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する作動部材と、
を備える作動機構と、
（ｃ）前記容器のボア内のプランジャであって、前記作動部材により前記容器内を外方に付勢され、かつ、常には所定の位置に保持されるプランジャと、
を備え、
前記圧力差が正の閾値をこえるときに前記作動部材が移動することにより前記プランジャがボア内を外方に移動してトリガー位置に到達する障害表示器。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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所定の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２記載の障害表示器。
【請求項４】
前記ダイヤフラム及び前記容器はともに概略水平に配向させられる請求項３記載の障害表示器。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは前記チャンバに面する第１の面と下方に指向する第２の面とを有し、前記障害表示器は前記ダイヤフラムの前記第２の面を覆い、開口を備えた飛散ガードを有する請求項４記載の障害表示器。
【請求項６】
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する請求項４記載の障害表示器。
【請求項７】
前記バネは前記プランジャの内部端上の円筒状開口内に延び、前記バネはトリガー時に前記プランジャを、前記プランジャの後部端が前記ボア内でトリガーピンから外部側になる位置に付勢することができる請求項６記載の障害表示器。
【請求項８】
前記プランジャの外側表面が明るく色付けされる請求項６記載の障害表示器。
【請求項９】
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する請求項１記載の障害表示器。
【請求項１０】
前記バネは前記プランジャ及び前記容器の双方に取り付けられる請求項９記載の障害表示器。
【請求項１１】
前記プランジャ内に圧力開放バルブを有する請求項１記載の障害表示器。
【請求項１２】
前記圧力開放バルブは前記プランジャのボアに対して着脱可能に取り付けられ、かつ、前記圧力開放バルブが取り除かれると、前記ボアは前記障害表示器が取り付けられるハウジングの内部へのアクセス手段となる請求項１１記載の障害表示器。
【請求項１３】
停止機構を有し、前記停止機構は前記容器の内部に向かって突出する部材と、前記プランジャが前記容器内で第１の方向に回転するときに前記プランジャが前記容器内で外方に移動することを防止するために前記部材と係合する前記プランジャ上のフックとを有する請求項１２記載の障害表示器。
【請求項１４】
前記ダイヤフラムを支持し、それに対応する形の下部構造を有する請求項２記載の障害表示器。
【請求項１５】
前記対応する形の下部構造は渦巻バネを有する請求項１４記載の障害表示器。
【請求項１６】
前記ダイヤフラムは気体バリア材料からなる薄いシートを有し、前記障害表示器は作動部材を付勢して前記プランジャと係合させるバネを有する請求項２記載の障害表示器。
【請求項１７】
前記ダイヤフラムは多くの同心円状の輪状隆起を設けるために形成される硬質材料からなるシートを有する請求項２記載の障害表示器。
【請求項１８】
前記対応する形の下部構造の中心部から軸方向に突出するガイドピンを有し、前記ガイドピンは少なくとも一部が前記穴に向かって突出する請求項１４記載の障害表示器。
【請求項１９】
前記容器の外部端上に着脱可能なロックを有し、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。
【請求項２０】
前記ロックは、前記ロックを前記ボアの外部端から取り外すときに壊れる部材を有する請求項１９記載の障害表示器。
【請求項２１】
前記ロックは前記容器の外部端の開口に取り外し可能に取り付けられる請求項１９記載の障害表示器。
【請求項２２】
前記プランジャの外部端はフランジを有し、前記フランジは前記プランジャがその所定の位置にあるとき、密封するように前記容器上のシール部材と係合する請求項１記載の障害表示器。
【請求項２３】
前記ボア中に一方向機構を有し、これにより前記プランジャが前記トリガー位置から所定の位置に向かって押し戻されることを防止する請求項１記載の障害表示器。
【請求項２４】
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る信号送信機を有する請求項１記載の障害表示器。
【請求項２５】
一組の電気コンタクトを有し、前記電気コンタクトは前記プランジャがその所定の位置にあるときは閉じ又は開き、前記プランジャがそのトリガー位置にあるときは切り換わって開き又は閉じる請求項１記載の障害表示器。
【請求項２６】
請求項１による閉じたハウジングと障害表示器とを、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容器と、前記ハウジング内の１個以上の能動的な電気的構成要素とともに有する電気装置。
【請求項２７】
前記開口は前記ハウジングの側壁にある請求項２６記載の障害表示器。
【請求項２８】
電気装置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）電気装置のハウジング内の圧力の急激な上昇に応答して作動部材を移動させる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器手段であって、ボア内に移動可能に配置されて前記作動部材が移動するときに所定の位置からトリガー位置の方向に前記ボア内を外方に移動するプランジャを有する表示器手段と、
（ｃ）前記プランジャが前記障害表示器から離れることを防止する保持手段と、を有する障害表示器。
【請求項２９】
電気装置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方法であって、
（ａ）密閉空間及び前記密閉空間と前記ハウジング内のエアスペースとの間を連通する穴を有するチャンバを電気装置のハウジング内に設け、そして、見えないように隠れた部分を有するプランジャを設け、
（ｂ）前記ハウジング内での急峻な圧力サージにより前記チャンバの壁部分を内部に向けて変位させ、
（ｃ）前記壁部分の移動に呼応してプランジャを放出させ、そして
（ｄ）前記プランジャの見えないように隠れた部分が露出するように前記プランジャを移動させる方法。
【請求項３０】
前記プランジャの移動は、前記ハウジングのボアから前記プランジャを押し出すことにより行なわれ、前記プランジャの前記隠れた部分は前記プランジャの側面である請求項２９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は変圧器、リアクター、キャパシタなどのようなオイルまたは気体が充満し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。本発明は特に、電力配電システムに使用される電気部品としての用途を有する。特に、本発明は内部障害表示器に関するものであり、この表示器は圧力の異常に速い上昇が電気装置のハウジング内で検出されると、この検出結果を目視可能に表示器に表示する。
【０００２】
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、エージング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可燃性で揮発性の気体が発生して装置が爆発する。
【０００３】
柱上配電変圧器のほとんど全ては安全器により保護され、この安全器には放出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、作業者は容易にオープンとなっている安全器を見つけ出し、オープンとなっている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。
【０００４】
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したパスを残し、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。これにより資産損害を招き、作業者とたまたまそこに居合わせた全ての一般市民は大怪我をすることとなる。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装置のすべてを再作動させる前に、作業者は入念に検査を行ない、かつ、特別な予防措置を講じなければならない。
【０００５】
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、電気装置の破滅的な障害が発生する。
【０００６】
内部アーク放電により装置に障害が発生すると、変圧器のようなオイルの充填された電気装置内部の圧力に過渡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。電気装置の中にはＳＦ６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。
【０００７】
装置に障害が発生したことを目に見える形で示すことができる障害検出器が存在する。このような障害検出器はサービスの回復を加速するとともに、障害が発生した装置がヒューマンエラーの結果として再作動される可能性を最小化する。本発明の発明者でもあるＣｕｋにより発明された米国特許明細書第５，０７８，０７８号は、変圧器または同様な装置のハウジング内の圧力に生じる過渡サージを検出する装置について記載している。この装置は変圧器のハウジングの開口にすっぽりと収まる。可動のピストンは変圧器内の内部アーク放電障害から生じる急峻な圧力サージを検知する。このピストンはその中に少なくとも１個の開口を有し、変圧器内で圧力が漸増及び漸減したときにピストンが大きく動かないようにしている。ピストンに取り付けられた表示器は、ピストンが所定の距離だけ移動したときにその外観を変化させ、リセットされるまでその表示を維持する。Ｃｕｋにより発明された装置の不都合は、表示器の外観の変化が容易にわかるのではなく、特に離れた位置からはわかり難い。また、輸送中及び架設中の誤トリガーを防止する簡単な方法がない。
【０００８】
米国特許第５，６２３，８９１号は、変圧器のハウジング内圧力の過渡サージを検出する別の装置を開示している。この装置は変圧器内で内部圧力サージに晒されるダイヤフラムを有する。このダイヤフラムはトリガー維持装置を搭載し、これにより、回転させるためにハウジング内に取り付けた表示器シャフトをトリガーする。表示器はハウジング外部から見ることができるレンズの下方にある表示器シャフトに取り付けられる。付勢バネは、トリガー維持装置によるトリガーがかかると、表示器シャフトをハウジングに対して回転させる方向に付勢する。ダイヤフラムが変圧器内の圧力サージに応答して移動すると、トリガー維持装置がトリガーを解除する方向に移動し、付勢バネは、表示器上の警報部がレンズを通して見られる位置に来るように表示器シャフト及び表示器を回転させる。
【０００９】
米国特許明細書第５，６２３，８９１号に開示される装置は以下に示す多くの不都合を有する。
・表示器レンズの内側表面が内部障害の間に生じる煙によって汚れる。
・表示器レンズの外側表面が氷または雪によって覆い隠されてしまう。
・装置には輸送中及び架設中の誤トリガーを防止する方法がない。
・レンズが地面から容易には見えない場所では通常、装置を変圧器の頂部表面に取り付ける必要がある。
【００１０】
・オイルが跳ねたりすることにより装置が誤ってトリガーされてしまう。そして、・装置を変圧器ハウジング側に取り付けなければならないとすると、変圧器ハウジングに普通よりも大きなエアスペースを設けなければならないか、または、ダイヤフラムが一部覆い隠される。
【００１１】
従って、装置に障害が発生したことを明確に目視し得る表示を行ない、かつ、従来技術の不都合のいくつかを回避する、配電に用いられるタイプの電気機器用の内部障害表示器が必要である。
【００１２】
本発明は、電力変圧器などのオイルが充填された電気機器用の警報表示器を提供する。この警報表示器は電気装置のハウジング内で内部電気障害により発生する圧力サージを検出し、さらに通常の温度変動による圧力変化は検出しない。警報表示器の表示は内部障害の発生した電気装置を確実に特定して、作業者が大事故を招くことになる障害の発生した電気機器を再作動させないように警告するために使用される。
【００１３】
従って、本発明の一態様は、電気装置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を提供するものである。障害表示器は、電気装置のハウジングの開口に取り付けることのできる容器と作動機構とを有する。この作動機構は、ハウジング内のチャンバであって、チャンバの内部表面と外部表面との間を連通する少なくとも１個の穴を有するチャンバと、チャンバの内部表面と外部表面との間の圧力差に呼応して移動する作動部材とを有する。障害表示器はまた、容器のボア内にプランジャを有する。このプランジャは、作動部材により容器内において外方に付勢され、かつ、常には所定の位置に保持される。圧力差が正のときに作動部材が移動することによりプランジャがボア内において外方に移動してトリガー位置に到達することができる。
【００１４】
好ましくは、チャンバはダイヤフラムを有し、作動部材はダイヤフラムに取り付けられる。作動部材はダイヤフラムから突出し、プランジャが所定の位置にあるときに、プランジャのトリガーノッチと係合するトリガーピンを有することが好ましい。ダイヤフラム及び容器はともに概略水平に配向させられることが好ましい。これにより障害表示器をコンパクトにすることができる。
【００１５】
本発明の別の態様は、電気装置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を提供するものである。この障害表示器は、電気装置のハウジング内での圧力の急激な上昇に呼応して作動部材を移動させる圧力サージ検出手段と、圧力サージ検出手段により作動される表示器手段であって、ボア内に移動可能に配置されて作動部材が移動するときに所定の位置からトリガー位置の方向にボア内を外方に移動するプランジャを有する表示器手段と、プランジャが障害表示器から離れることを防止する保持手段とを有する。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、電気装置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方法を提供するものである。この方法は、密閉空間及び密閉空間とハウジング内のエアスペースとの間を連通する穴を有するチャンバを電気装置のハウジング内に設け、そして、見えないように隠れた部分を有するプランジャを設け、ハウジング内での急峻な圧力サージによりチャンバの壁部分を内部に向けて変位させ、壁部分の移動に呼応してプランジャを放出させ、そしてプランジャの見えないように隠れた部分が露出するようにプランジャを移動させることにより行なわれる。
【００１７】
本発明のさらなる特徴及び利点を以下に記載する。
本発明について電力変圧器用の内部障害表示器の実施例を用いて記載することとする。本発明は変圧器としてだけではなく、一般的には高電力装置としての用途を有していることを理解されたい。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。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。
【００１８】
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７Ａに最も明瞭に示される）内に取り付けられる。開口２４は小さな穴であることが好ましい。開口２４は、例えば、約１インチ（２５．４ｍｍ）径の穴とすることができる。ハウジング２０は電気絶縁性のオイル（または気体）を含む。内部障害表示器２２はハウジング２０内のオイルレベル上のエアスペースに位置させる。
【００１９】
図２Ａに示すように内部障害表示器２２は、包括的に２６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２８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。好ましくは内部障害表示器２２が輸送ロック３０を有し、このロックは取り付けると表示器機構２８がトリガーされることを防止する。内部障害表示器２２は一体型の圧力開放バルブ３２も含んでいると好都合である。輸送ロック３０は圧力開放バルブ３２が駆動されるのを防止する。
【００２０】
変圧器１６の活性化された又は「活性状態の」構成部品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浪費する。ハウジング２０内で突然エネルギーの浪費が生じると、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の正常動作中に理論的に生じると考えられる他のいかなる圧力上昇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は、表示器機構２８をトリガーするアクチュエータ機構２６により検出される。
【００２１】
圧力が圧力開放バルブ３２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３２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の結果として圧力開放バルブ３２を開かせることが可能とな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。
【００２２】
図２Ａ及び図３にもっとも明瞭に示されているように、アクチュエータ機構２６はチャンバ４０を有し、このチャンバは小さな穴４２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。薄いダイヤフラム４４は気体バリアとして機能し、ダイヤフラムに対応した形の下部構造４６により支持され、チャンバ４０の一方の壁を形成する。図示の実施形態では、（ダイヤフラム）対応下部構造は渦巻バネ４８を有する。渦巻バネ４８は平衡状態にあるときは球状の表面上に在るようにすることが好ましい。ダイヤフラム４４はチャンバ４０内で一の面４４Ａを有し、ハウジング２０内の周囲圧に晒される第２の面４４Ｂを有する。チャンバ４０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４４は、ダイヤフラム４４を横切る圧力差により表示器機構２８がトリガーされるのに十分な力が生じるように、それ相応の大きな面積を有することが好ましい。ダイヤフラム４４は、例えば、３インチまたはそれより大きな直径を有する。最大の信頼性及び感度を達成するためには、ダイヤフラム４４がハウジング２０中のオイル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る。
【００２３】
空気は穴４２を通じてチャンバ４０に進入する、またはチャンバ４０から抜けることができるので、チャンバ４０内の空気圧はハウジング２０内の周囲圧の遅い変化に追随する。そのような変化は、例えば、変圧器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４０内の圧力は、穴４２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。好ましくは、ダイヤフラム４４は、５ｍｓの間で約０．５ｐｓｉ〜１．５ｐｓｉの変化よりも速い変化をする圧力サージに呼応して表示器機構２８を確実にトリガーするように十分余裕をもって大きく動き、かつ、１秒間で約１ｐｓｉの変化よりも遅い変化をするハウジング２０内の周囲圧の変動は検知しない。この期間中、ダイヤフラム４４の面４４Ｂに掛かる圧力は一時的に、面４４Ａに掛かる圧力を大きく超える。ダイヤフラム４４はチャンバ４０に向かって付勢される。これは変圧器１６の活性状態の構成部品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。飛散防止カバー４９はダイヤフラム４４上へのオイル飛散の影響を弱める。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。
【００２４】
渦巻バネ４８から延びる軸ガイドロッド５０は突出して穴４２に入る。穴４２を通って突き出るガイドロッド５０の端部の位置は、渦巻バネ４８が組み立て中にチャンバ４０内の正しい位置に置かれたことを確認するために用いることができる。ダイヤフラム４４が変位することにより、表示器機構２８がトリガーされる。図示の実施形態においては、トリガーピン５４がダイヤフラム４４の面４４Ｂから突出する。トリガーピン５４は渦巻バネ４８の中心部に位置するハブに圧入されてもよい。正常動作状態では、チャンバ４０は地震の揺れを含む種々の機械的振動及びショックに晒される。そのような機械的振動による誤トリガーを回避し、かつ、迅速な操業を可能とするために、ダイヤフラム４４及び渦巻バネ４８のかさを小さくする必要がある。ダイヤフラム４４は５ミル厚のポリエチレン膜のような空気を通さない材料の薄層を有することができる。渦巻バネ４８は適度に弾力性のあるプラスチックの薄いシートから製造することができる。
【００２５】
表示器機構２８は容器５６を有する。容器５６のつば状の外端５６Ａは開口２４を通り抜けて突出する。全天候型ガスケット５７は外端５６Ａとハウジング２０の外表面との間に挟み込まれる。容器５６上のネジ式ショルダー５６Ｂ上に通されたナット５８はハウジング２０の内壁表面に向けて締められ、開口２４周りでのシールの完全性を確実なものとする。容器５６は開口２４内で回転しないようにする必要がある。これは例えば、開口２４を開口２４内でフラット５９Ｂの付いたＤ字状とし、フラット５９Ｂがショルダー５６Ｂ上の該当するフラット５９Ａと係合することにより実現できる（図７Ａ参照）。図７Ｂ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に対して容器５６が回転することを防止する。図７Ｂの実施形態においては、ハウジング２０上の突起５９Ｄがショルダー５６Ｂのノッチ５９Ｃと係合する。
【００２６】
容器５６は直径約１インチの開口にちょうど収まるように十分に小さいことが好ましい。容器５６は非導電性材料から形成され、容器５６にハウジング２０の壁を通しての導電パスを生じさせないようにする。容器５６は例えば、太陽光の作用による劣化に対する耐性を増すように添加物を添加し、ファイバーで強化したポリプロピレンから形成することができる。
【００２７】
プランジャ６０は容器５６のボア５６Ｃ内に位置する。プランジャ６０はイジェクトバネ６２により外方に付勢されるが、イジェクトバネ６２はプランジャ６０と容器５６の内部端５６Ｅで内部に向かって突出するフランジ５６Ｄとの間で圧縮される。イジェクトバネ６２はプランジャ６０の円筒状エクステンション６０Ｄ内に収められることが好ましい。イジェクトバネ６２は容器５６とプランジャ６０の双方に取り付けられることが好ましい。これは、イジェクトバネ６２の両端上にテイル６２Ａを設けることにより実現できる。テイル６２Ａは、プランジャ６０及び容器５６の上が他とかみ合う性質を有していることからそれらと確実に連結することができる。
【００２８】
内部障害表示器２２がトリガーされるまで、プランジャ６０は、プランジャ６０のトリガーノッチ６４にトリガーピン５４が係合していることにより容器５６からイジェクトされない。トリガーピン５４は面取りガイド開口６５を通ってボア５６Ｃに入り込む。渦巻バネ４８はわずかなバネ力を生じてトリガーピン５４をトリガーノッチ６４に押し込もうとする。プランジャ６０はつば状の外端６０Ｂを有し、この外端はボア５６Ｃの外端近傍でシールリング６７を押さえる。これにより開口２４をシールし、同時に、プランジャ６０はボア５６Ｃ内でその定められた位置に位置している。
【００２９】
プランジャ６０の側部表面６０Ｃは明るい色とされ、変圧器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が好ましい。上述の記載から、ハウジング２０内で急激な圧力上昇が生じると、ダイヤフラム４４が容器５６から離れる方向に変位することがわかる。これにより、トリガーピン５４がトリガーノッチ６４から引っ張り出される。次に、イジェクトバネ６２が容器５６のボア５６Ｃからプランジャ６０を押し出す。プランジャ６０は、プランジャ６０の後端がトリガーピン５４の位置を通り過ぎるようにボア５６Ｃ内を外方に少なくとも十分余裕を持って付勢され、そして、図５に示すように、予め見えないようにボア５６Ｃ内に隠れていた側部表面６０Ｃが現れる。
【００３０】
好ましくは、プランジャ６０がボア５６Ｃ内を外方に付勢された後、プランジャ６０の外端が容器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６０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６０Ｃが目に入る。
【００３１】
プランジャ６０がボア５６Ｃ内を外方に付勢された後まもなく、チャンバ４０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４４が再びその正規の位置に戻る。ダイヤフラム４４が再びその正規の位置に戻ると、トリガーピン５４はボア５６Ｃ内に突出する。従ってトリガーピン５４はプランジャ６０がボア５６Ｃ内に再び押し戻されることを阻止する。これにより、変圧器１６が内部検査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、電気装置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装置を開けて検査する必要があった。
【００３２】
図３に最も良く示されているように、図示した内部障害表示器２２の実施形態は、上述のように、まず開口２４に容器５６を取り付けることにより組み立てられ、次に、チャンバ４０が容器５６に取り付けられる。図示の実施形態においては、チャンバ及び飛散防止組み合わせアセンブリ６８はその下部表面上に容器５６を受け容れる溝６９を有する。溝６９の外端６９Ａは弾力性があり、容器５６の外部表面全体を締めることができる。容器５６が溝６９に受け容れられると、溝６９は容器５６と係合し、容器をしっかりとつかむ。容器５６上にチャンバ／飛散防止アセンブリ６８を設置することにより（図２Ａに示すように）、トリガーピン５４を容器５６上のガイド開口６５に通すことができる。
【００３３】
圧力開放バルブ３２はプランジャ６０と一体に作製される。圧力開放バルブは軸方向に移動可能なバルブ部材７０を有し、このバルブ部材は低速バネ７４によってバルブシート７２と係合するように付勢される。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７０端上に正味の外に向かう力が生じる。この力が所定の値、例えば、５ｐｓｉの圧力差に相当する力を超えると、バネ７４が縮み、気体をハウジング２０から排気することができる。バルブ部材７０はスプリングリテイナー７６を通って突出し、ベントキャップ７８に達する。バルブ部材７０が軸方向に外方に移動すると、気体がベントキャップ７８とプランジャ６０の外端６０Ｂとの間の排気口を経由してハウジング２０から出て行く。リングまたは他の捕捉部材７９がバルブ部材７０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。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。
【００３４】
容器５６の外端５６Ａは輸送ロック３０を受け容れることができる。図６は輸送ロック３０が取り付けられた障害表示器２２を示している。輸送ロック３０は容器５６の外端５６Ａに取り付けられてプランジャ６０がボア５６Ｃ内を外方に移動することを阻止している。輸送ロック３０は変圧器１６が設置されるまでその所定の場所に位置させることができる。変圧器１６が設置された後でしかも変圧器１６の運転を開始する前に、輸送ロック３０は取り除かれる。
【００３５】
図示の実施形態においては、輸送ロック３０は内に向いた一組のフランジ８２を有し、このフランジは容器５６の外端５６Ａ上の溝８４（図２Ｂに最も良く示されている）と係合する。図示の実施形態においては、溝８４は容器５６の端５６Ａ上の階段状フランジとハウジング２０の外側表面との間で画定される。好ましくは、ロック３０は容器５６の端から取り除くことができるように壊れなければならない。
【００３６】
内部障害表示器２２は状況に応じてファシリティ８５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個以上の組の電気コンタクトを有することができ、この電気コンタクトは内部障害表示器がトリガーされると閉じ、または開く。電気コンタクトは、例えば、ボア５６Ｃ内でプランジャ６０が通過する、或いは、トリガーピン５４が動くことにより制御信号を生成するように動作する。電気コンタクトはプランジャ６０がその所定の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コンタクトがスイッチされ、プランジャ６０がそのトリガーされた位置にあるときにコンタクトが第２の位置（開いている又は閉じているのいずれか）となる。ファシリティ８５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８６に送信する。送信機８６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。
【００３７】
ここで、以下に示す図に示される内部障害表示器２２が従来の障害表示器よりも優れた多くの利点を有することを理解されたい。圧力開放バルブとしても内部障害表示器としても機能する単一装置を提供することができることによって、従来の障害表示器よりもはるかに優れた利点をもたらす。この能力によって電気装置用のハウジング構成が簡素化される。これは、ハウジングに設けられる単一の開口が障害表示器及び圧力開放バルブの双方を提供することができるからである。この能力によって、電気装置ハウジング内で部品を配置する自由度がさらに増すことにもなる。空間は通常の電気装置のハウジング内部では非常に重要である。これは電気装置の頂部において特に当てはまる。圧力開放バルブ及び内部障害表示器はともにハウジングの頂部のエアスペースに位置させる必要がある。通常の電気装置においては、電源リード線も上部エアスペース領域を通ってハウジングに入り込む。
【００３８】
内部障害表示器２２がトリガーされたときにボア５６Ｃから押し出されるプランジャ６０を設けるので、装置に障害が発生したことの目に見える形での表示が可能となり、この表示を従来可能であったよりもより鮮明ではっきりと見ることができる。障害表示器の外見上の「形」及び色はともに、作動されると変化する。また、障害表示器はハウジング２０の側壁に取り付けることができるので、ハウジングの頂部にしか取り付けられない以前の障害表示器よりも容易に地上から見ることができる位置にその表示を行なうことができる。
【００３９】
センサダイヤフラム及び表示器素子を含む内部障害表示器２２の構成においては、作動されると表示器素子がダイヤフラムの平面におおよそ平行な方向に移動するが、この構成により、内部障害表示器２２をコンパクトにすることができ、従って、この表示器はハウジング２０の頂部のエアスペースに取り付けることができ、さらにハウジング２０内の圧力サージに対して良好な感度を示すために十分大きなダイヤフラム領域を有することもできる。
【００４０】
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、電気装置が正しく検査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。
【００４１】
渦巻バネ、例えば、図２Ａ及び図３に示す渦巻バネ４８を含むダイヤフラムアセンブリは自動的に中心に戻り、しかもトリガーピン５４を容易に軸方向に移動させることができるという利点を有する。
【００４２】
内部障害表示器２２は、それがハウジング２０から最小限の大きさだけ突出するように作製することができる。これにより、氷及び雪が張り付く可能性のある表面を無くすことができる。
【００４３】
内部障害表示器２２が電気装置内に使用される場合、障害表示器は予想される全ての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を構成する部品のうちできる限り多くの部品は、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非導電性材料から作製される必要がある。
【００４４】
図８〜図１１Ｂは、本発明のもうひとつ別の実施形態による内部障害表示器１２２の特徴を示している。内部障害表示器１２２は概略、上述の記載のように機能する。内部障害表示器２２の部品と同様な機能を有する障害表示器１２２の部品は、図１〜図７で用いた該当する参照番号に１００を加えた参照番号が付されている。
【００４５】
障害表示器１２２は、ネジ部１５６Ｂを開口１２４を通してハウジングに挿入し、障害表示器１２２をナット１５８で所定の位置に固定することによりハウジング１２０に取り付ける。これにより、障害表示器１２２を障害表示器２２よりも幾分簡単に取り付けることができる。障害表示器１２２は、コッターピン（図示せず）のような部材を容器１５６の外端で穴１８３Ａ及び１８３Ｂに通すことにより輸送用にロックすることができる。ロック部材はプランジャ１６０が外方に移動することを阻止する。
【００４６】
障害表示器１２２の別の特徴は、圧力開放バルブ１３２がユニットとしてプランジャ１６０から着脱可能なことである。圧力開放バルブアセンブリ１３２はプランジャ１６０のボア１６１に受け容れられる。プランジャ１６０はその下側にボア１６１に通じる開口１６１Ａを有する。圧力開放バルブアセンブリ１３２が取り除かれると、ボア１６１及び開口１６１Ａがハウジング１２０内部へのアクセス手段を提供することになる。このアクセス手段は、例えば、誘電性オイルまたは他の流体をハウジング１２０に導いてハウジング１２０などの内部から流体をサンプリングまたは除去するために利用される。このようなアクセス手段が障害表示器１２２により提供される場合には、ポートをハウジング１２０から無くすことが可能となるが、そうでない場合には、ポートがハウジング１２０内部へのアクセス手段として必要となってしまう。
【００４７】
障害表示器１２２が上述のようにハウジング１２０へのアクセス手段を提供する場合には、一般的に、障害表示器１２２がアクセスポートとして使用されている間にトリガーされることを防止する停止機構を設けることが望ましい。図示の実施形態においては、停止機構はピン１９０を有し、このピンは容器１５６のボア１５６Ｃ及びプランジャ１６０に形成されたフック１９１の中に突出する。圧力開放バルブ１３２が取り除かれた後に、障害表示器１２２は、図１１Ａに示すように、フック１９１がピン１９０と係合するまでボア１５６内でプランジャ１６０を回転させることにより動作を停止させられる。障害表示器１２２の動作を可能にしたい場合には、図１１Ｂに示すように、フック１９１が完全にピン１９０から外れるまでプランジャ１６０を回転させると、圧力開放バルブ１３２をボア１６１の所定の位置にロックすることができる。図示の実施形態においては、圧力開放バルブ１３２は一組の弾力性のあるアーム１３２Ａ（図９参照）を有し、このアームはボア１６１の窪みに係合して圧力開放バルブアセンブリ１３２をボア１６１の所定の位置に保持する。
【００４８】
障害表示器１２２はダイヤフラム１４４を有し、このダイヤフラムは、多くの同心円状の輪状隆起１４７を設けるために形成されたポリエステルのような軽量の硬い材料からなるシートを有する。このダイヤフラムの構成は障害の発生に良好な感度を示すことが知られている。
【００４９】
今までに開示した内容からこの技術分野の当業者には明らかなことであるが、本発明を実施するに当たって本発明の技術思想または範囲から逸脱することなく多くの変更及び変形が可能である。例えば、
【００５０】
・図に示す単一の穴４２は多くのより小さな穴またはチャンバ４０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。
【００５１】
穴４２の形状は図２に示すように輪状または他の形状とすることができる。
対応下部構造４６は渦巻バネが好ましいが、必ずしも渦巻バネである必要はない。
対応下部構造４６はダイヤフラム４４と一体とすることができる。
図示の実施形態においては、トリガーピン５４は、内部障害表示器２２がトリガーされた後にプランジャ６０が再度ボア５６Ｃに挿入されることを防止している。独立したパール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することができる。
【００５２】
イジェクトバネ６２がプランジャ６０及び容器５６の双方に取り付けられることが望ましいが、独立した保持コードを設けると、作動時にプランジャ６０が内部障害表示器２２から完全に落ちてしまうことを防止することができる。イジェクトバネまたは保持コードは「保持手段」を構成し、この保持手段は、プランジャ６０及び変圧器１６の双方に取り付けられることにより、プランジャ６０が障害表示器２２から分離されてしまうことを防止する。
【００５３】
ダイヤフラム４４の動きに呼応してプランジャ６０を放出するために種々の機械的リンケージを使用することができる。
ダイヤフラム４４またはプランジャ６０に向けてピン５４を付勢するための渦巻バネ４８のような（ダイヤフラムに）対応する支持部材を使用する代わりに、バネ８０のような独立した付勢手段を用いて図２Ｃに示すように、ダイヤフラム４４をプランジャ６０に向けて付勢することができる。図２Ｃにおいて、薄い気体バリア４４’が軽量の硬いプレート４５により支持され、プレートからピン５４が突出する。コイルバネ８０はピン５４を押し付けてプランジャ６０と係合させる。
【００５４】
ダイヤフラム４４には多くの異なる形態のいずれを採用してもよい。例えば、図１２には、もうひとつ別のダイヤフラム２４４が示され、このダイヤフラムは硬い軽量の材料からなるシートを有し、このシートは、それと一体に形成される半径方向に延びるリブ２４５を有する。
【００５５】
柔軟なダイヤフラムにより一方の側が閉ざされたチャンバ４０に代えて、アクチュエータ機構２６は：
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接続され、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を放出するために用いることができる。
【００５６】
チャンバ４０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硬い端面を有する。硬い端面が相対運動することによって、適切な機械的リンケージを介して表示器機構２８をトリガーすることができる。ベローズに開けられたの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。
【００５７】
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４４は硬い又はやや硬い可動の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４０に向かって変位する。
【００５８】
上述のように、例えばダイヤフラムにより一方の側が閉ざされたチャンバ４０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２８を動作させるのに十分な力を発生させる。
【００５９】
プランジャ６０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６０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６０がその所定の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６０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６０、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物は「表示器手段」を構成する。
【００６０】
ロック装置はここに示したものと異なる方法でハウジング２０、または装置２２に取り付けることができる。ロック装置は異なる種類の部材とすることができ、この部材は、内部障害表示器２２を運転する前にプランジャ６０がなにかの拍子にそのトリガーされるべき位置に移動することを防止する。例えば、ロック装置はピン（図示せず）を有することができ、このピンは、プランジャ６０の開口を貫通し、これによりピンが取り除かれるまでプランジャ６０が容器５６内を長さ方向に移動することを防止する。ロック装置はまた、例えば、スライドする又は回転する、または、離脱する部材をプランジャ６０の外端に有することもでき、この部材がプランジャ６０が容器５６内を外方に移動することを防止する。
【００６１】
イジェクタバネ６２は、図示の圧縮バネに代えて、プランジャ６０をボア５６Ｃ内で外方に引っ張る引張バネを有することができる。
停止機構は異なる機械的構成を有することができ、この構成によれば、障害表示器１２２がアクセスポートとして使用されている間にプランジャ６０が外方に移動することを防止することができる。例えば、停止機構はストップ部材を有し、このストップ部材は、それがプランジャ１６０の外方にの移動を阻止するロック位置と、障害表示器１２２がトリガーされるときにストップ部材がプランジャ１６０の外方にの移動を防止しないアンロック位置との間を移動できる。
【００６２】
以上のことから、本発明の技術範囲は以下の請求項により定義される内容に従って解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内部障害表示器を備え、エネルギー供給源に接続される電力変圧器の部分断面図である。
【図２Ａ】本発明による内部障害表示器の切断面である。
【図２Ｂ】内部障害表示器を早まってトリガーすることを防止し所定の位置にある輸送ロックを備える図２Ａの内部障害表示器の一部を示す詳細断面図である。
【図２Ｃ】トリガーピンを付勢するためにコイルバネを使用する本発明の別の実施形態による内部障害表示器の切断面である。
【図３】図２の内部障害表示器の分解図である。
【図４】図２の内部障害表示器の作動前の斜視図である。
【図５】図２の内部障害表示器の作動後の斜視図である。
【図６】所定の位置にある輸送ロックを備える内部障害表示器の斜視図である。
【図７Ａ】は本発明による内部障害表示器の容器が電気装置のハウジングの開口内で回転することを防止する１個の可能な配置を示す模式図である。
【図７Ｂ】本発明による内部障害表示器の容器が電気装置のハウジングの開口内で回転することを防止する別の可能な配置を示す模式図である。
【図８】本発明の別の実施形態による内部障害表示器の断面図である。
【図９】図８の内部障害表示器の分解図である。
【図１０】図８の内部障害表示器の部分切断図である。
【図１１Ａ】図８の内部障害表示器のロック機構がロック状態にある場合の構成を示す詳細な部分断面図である。
【図１１Ｂ】図８の内部障害表示器のロック機構が非ロック状態にある場合の構成を示す詳細な部分断面図である。
【図１２】障害表示器に使用することができるダイヤフラムの別例を示す斜視図である。
【国際公開パンフレット】
2004502960.tif 000003
2004502960.tif 000004
2004502960.tif 000005
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2004502960.tif 000029
2004502960.tif 000030
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2004502960.tif 000035
2004502960.tif 000036
2004502960.tif 000037
2004502960.tif 000038
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502960.tif 000039
2004502960.tif 000040
【国際調査報告】
2004502960.tif 000041
2004502960.tif 000042
2004502960.tif 000043