JP2013147879A

JP2013147879A - 油圧操作機器及び作動油劣化防止方法

Info

Publication number: JP2013147879A
Application number: JP2012010094A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kusada; 寛昭草田; Teruhisa Tatsuoka; 照久龍岡
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP5974496B2

Abstract

【課題】作動油タンクや配管を高強度とする必要がなく、しかも作動油の劣化を抑制できる油圧操作機器及び作動油劣化防止方法を提供することである。
【解決手段】大気と接触して作動油１４を収納するとともに作動油１４の油圧変動を大気の体積変化で吸収する開放式の作動油タンク１１からシリンダ部１９に作動油１４を供給して、シリンダ部１９のピストン２０を駆動する油圧操作機器の開放式の作動油タンク１１に、作動油圧の瞬時の衝撃を吸収するベローズ１７を設け、開放式の作動油タンク１１の大気を排出して作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填し密閉化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作動油の油圧変動を大気の体積変化で吸収する開放式の作動油タンクを使用した油圧操作機器及び作動油劣化防止方法に関する。

作動油の油圧変動を大気の体積変化で吸収する開放式の作動油タンクを使用した油圧操作機器としては、ガス遮断器（GCB）の油圧操作機器がある。このガス遮断器の油圧操作機器は、開放式の作動油タンクからシリンダ部に作動油を供給して、シリンダ部のピストンを駆動しガス遮断器の操作部を駆動するものである。

このような開放式の作動油タンクを使用した油圧操作機器は、作動油の油圧変動を大気の体積変化で吸収するので、作動油タンクや配管の内面に掛かる油圧を軽減することができる。従って、作動油タンクや配管を高強度構造とする必要がなく簡易な構造とすることができる。

一方、開放式の作動油タンクであることから、作動油が大気と接触するので長期間の使用中に作動油が劣化する。すなわち、作動油が空気等により劣化してゼリー状の凝集物や異物等が発生し、その凝集物や異物は作動油タンク内のサクションフィルターに目詰まりを発生させる。サクションフィルターが目詰まりすると、油圧が上がらないので操作部が駆動することができなくなる。また、ゼリー状の凝集物や異物等によりシリンダ部のピストンのゴムパッキンが劣化する。パッキンが劣化し破断すると操作部を駆動することができなくなる。そこで、現在は作動油の劣化を検出すると作動油を交換することにより対応している。

油入電気機器の絶縁油の劣化を防止するものとして、油室に空気室を形成する隔膜を配置し絶縁油の体積変化を隔膜で吸収し、絶縁油が大気と接触することを防止するとともに、絶縁油タンク本体や油室を高強度としなくてもよくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１２３４０８号公報

しかし、特許文献１のものでは、隔壁が劣化して破損すると空気室の空気が作動油と接触し作動油が劣化することになる。前述したように、作動油が劣化すると作動油中にゼリー状の凝集物や異物が発生する。そうすると、作動油を交換しなければならない。作動油の交換には、そのための工事費用だけでなく大量の廃油も発生する。そこで、開放式に代えて密閉式とすることも考えられるが、密閉式とした場合には、作動油の油圧変動を作動油タンクや配管で耐え得るようにしなければならないので、作動油タンクや配管の材質を高強度にする必要があり、油圧操作機器が大型化しコストも高くなる。

本発明の目的は、作動油タンクや配管を高強度とする必要がなく、しかも作動油の劣化を抑制できる油圧操作機器及び作動油劣化防止方法を提供することである。

請求項１の発明に係る油圧操作機器は、大気と接触して作動油を収納するとともに前記作動油の油圧変動を大気の体積変化で吸収する開放式の作動油タンクからシリンダ部に作動油を供給して、前記シリンダ部のピストンを駆動する油圧操作機器において、前記開放式の作動油タンクに前記作動油圧の瞬時の衝撃を吸収するベローズを設け、前記開放式の作動油タンクの大気を排出して前記作動油タンク及び前記ベローズに作動油を充填し密閉化したことを特徴とする。

請求項２の発明に係る油圧操作機器は、請求項１の発明において、前記ベローズに空気抜き穴を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明に係る油圧操作機器は、請求項１または２の発明において、前記ベローズのひだにしわを設けたことを特徴とする。

請求項４の発明に係る開放式の作動油タンクを用いた油圧操作機器の油劣化防止方法は、大気と接触して作動油を収納するとともに前記作動油の油圧変動を大気の体積変化で吸収する開放式の作動油タンクにベローズを取り付け、前記開放式の作動油タンク及び前記ベローズに作動油を充填し、前記作動油が大気と接触しないように密閉し、前記作動油タンクからシリンダ部に作動油を供給して前記シリンダ部のピストンを駆動したときに発生する前記作動油圧の瞬時の衝撃を前記ベローズで吸収するようにしたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、開放式の作動油タンクに作動油圧の瞬時の衝撃を吸収するベローズを設け、開放式の作動油タンク及びベローズに作動油を充填したので、開放式の作動油タンクを密閉でき、作動油が大気と接触することを防止できる。従って、作動油の劣化を抑制でき作動油交換インターバルを長くすることができる。これにより、作動油交換の費用を削減でき大量の廃油を削減できる。また、作動油圧の瞬時の衝撃はベローズで吸収するので、作動油タンクや配管を高強度とする必要がない。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ベローズに空気抜き穴を設けたので、ベローズに作動油を充填する際には空気抜き穴から容易に空気を排出できる。

請求項３の発明によれば、ベローズのひだにしわを設けたので、作動油圧の瞬時の衝撃はベローズのひだ及びしわの双方で吸収でき、作動油タンクや配管の内面に掛かる油圧をより軽減できる。

請求項４の発明によれば、作動油が大気と接触しないように開放式の作動油タンクを密閉し、作動油タンクからシリンダ部に作動油を供給してシリンダ部のピストンを駆動したときに発生する作動油圧の瞬時の衝撃をベローズで吸収するので、作動油圧の瞬時の衝撃による作動油タンクや配管の内面に掛かる油圧を抑制しつつ作動油の劣化を抑制できる。

本発明の実施形態に係る油圧操作機器の構成図。遮断器が開放状態にある場合の油圧操作機器の構成図。図２の状態から遮断器を投入状態にすべくポンプを駆動したときの状態を示す油圧操作機器の構成図。図３の状態からシリンダ部で操作部を駆動している状態を示す油圧操作機器の構成図。遮断器が投入状態にある場合の油圧操作機器の構成図。図５の状態から遮断器を開放状態にすべくポンプを駆動したときの状態を示す油圧操作機器の構成図。図６の状態からシリンダ部で操作部を駆動している状態を示す油圧操作機器の構成図。ベローズの他の一例を示す説明図。本発明の実施形態に係る開放式の作動油タンクを用いた油圧操作機器の油劣化防止方法を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る油圧操作機器の構成図である。以下の説明では、油圧操作機器はガス遮断器の開閉動作を行う油圧操作機器である場合について説明する。

作動油タンク１１は開放式の作動油タンクであり、作動油タンク１１には、作動油を注入する注入孔１２及び安全弁１３が設けられ、作動油１４が充填されている。作動油タンク１１に充填された作動油１４にはポンプ１５が浸漬されており、ポンプ１５の吸入側には作動油内の異物を捕獲するサクションフィルター１６が設けられている。また、作動油タンク１１には、作動油圧の瞬時の衝撃を吸収するベローズ１７が設けられている。

ベローズ１７は金属製の蛇腹管で構成され、金属として超弾性金属を使用する。例えば、鉄、ステンレス、ニッケル、チタン、アルミなどヤング率の小さいものを使用する。ベローズ１７の取付位置は、開放式の作動油タンク１１に元々形成されている開口部あるいはフランジ部などに取り付けられる。

ここで、開放式の作動油タンク１１は、通常、下部に作動油１４を収納し上部に大気を収納して、作動油１４の油圧変動を大気の体積変化で吸収するようにしているが、本発明の実施形態では、作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填し、作動油１４の油圧変動をベローズ１７の伸縮で吸収するように構成している。

ポンプ１５から吐出された作動油１４は配管１８を通りシリンダ部１９に伝達され、シリンダ部１９のピストン２０を矢印方向に駆動する。ピストン２０の駆動により操作部２１が駆動され、操作部２１により、例えばガス遮断器の開閉動作を行うことになる。配管１８にはポンプ１５から吐出された作動油１４の吐出圧を蓄圧するアキュムレータ２２が設けられている。主弁ユニット２３は、ポンプ１５から吐出された作動油１４の流れを切り替えてピストン２０の駆動方向を切り替えるものである。パイロット弁ユニット２４は、主弁ユニット２３を駆動するための電磁弁である。

次に、油圧操作機器の動作について説明する。いま、遮断器が開放状態にあり油圧操作機器を操作して投入状態にする場合について説明する。図２は、遮断器が開放状態にある場合の油圧操作機器の構成図である。いま、遮断器が開放状態にある場合には操作部２１は左方向に位置しているとする。この状態では作動油系統は動作していないので静止状態である。この状態から遮断器を投入状態にするには操作部２１を右方向に駆動することになる。遮断器が開放状態にある場合にはポンプ１５は停止しており、油圧操作機器の作動油系統（作動油タンク、配管）には作動油の油圧変動は発生していない。従って、ベローズ１７は初期状態を保っており伸縮していない。

この状態から遮断器を投入状態にすべく、ポンプ１５を駆動すると、図３に示すように、配管１８に矢印方向の油圧が掛かるので、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は負圧となる。このときに発生する作動油圧１４の瞬時の衝撃はベローズ１７で吸収される。すなわち、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は負圧となるので、ベローズ１７はこの負圧を吸収し凹み収縮する。

そして、図４に示すように、ポンプ１５からの作動油１４が配管１８を通り、矢印方向にシリンダ部１９の左室１９Ａに流入するようになると、操作部２１が右方向に駆動され、シリンダ部１９の右室１９Ｂの作動油１４が押し出され、主弁ユニット２３を通り作動油タンク１１に戻る。従って、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は正圧となる。このとき発生する作動油圧１４の瞬時の衝撃はベローズ１７で吸収される。すなわち、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は正圧となるので、ベローズ１７はこの正圧を吸収し膨らみ膨張（伸長）する。遮断器が投入状態になると、図５に示すように、作動油系統の動作は静止状態となるので、ベローズ１７は初期状態に戻る。

次に、図５に示す遮断器の投入状態から油圧操作機器を操作して開放状態にする場合について説明する。図５に示す状態から遮断器を開放状態にすべく、ポンプ１５を駆動すると、図６に示すように、配管１８に矢印方向の油圧が掛かるので、図３に示した場合と同様に、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は負圧となる。このときに発生する作動油圧１４の瞬時の衝撃はベローズ１７で吸収される。すなわち、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は負圧となるので、ベローズ１７はこの負圧を吸収し凹み収縮する。

そして、図７に示すように、ポンプ１５からの作動油１４が配管１８及び主弁ユニット２３を通り、矢印方向にシリンダ部１９の右室１９Ｂに流入するようになると、操作部２１が左方向に駆動され、シリンダ部１９の左室１９Ａの作動油１４が押し出され、主弁ユニット２３を通り作動油タンク１１に戻る。従って、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は正圧となる。このとき発生する作動油圧１４の瞬時の衝撃はベローズ１７で吸収される。すなわち、作動油タンク１１内のポンプ１５の吸引側の作動油１４は正圧となるので、ベローズ１７はこの正圧を吸収し膨らみ膨張（伸長）する。遮断器が開放状態になると、図５に示すように、作動油系統の動作は静止状態となるので、ベローズ１７は初期状態に戻る。

このように、開放式の作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４で充填して密閉し、作動油圧の瞬時の衝撃はベローズ１７で吸収するので、作動油１４の劣化を抑制でき、しかも作動油タンク１１や配管１８を高強度とする必要がない。

前述したように、ベローズ１７は金属製の蛇腹管で構成されるが、図８（ａ）に示すように、ベローズ１７の各ひだ２５の先端部に空気抜き穴２６を設けるようにしてもよい。これにより、開放式の作動油タンク１１に設けられたベローズ１７に作動油１４を充填する際に、ベローズ１７から容易に空気を排出できる。

すなわち、ベローズ１７に作動油１４を充填するにあたっては、ベローズ１７に空気が入っている状態で、作動油タンク１１に作動油１４を注入して作動油タンク１１の大気を排出することになる。ベローズ１７は作動油タンク１１に取り付けられているので、作動油タンク１１からベローズ１７に作動油１４を注入して、ベローズ１７の空気を作動油タンク１１に排出し、ベローズ１７に作動油１４を充填することになる。ベローズ１７は複数のひだ２５を有した蛇腹管であるので、作動油タンク１１からベローズ１７に作動油１４を注入して、ベローズ１７の空気を作動油タンク１１に排出し、ベローズ１７の各ひだ２５の先端部まで作動油１４を充填するには時間がかかる。そこで、ベローズ１７の各ひだ２５の先端部に設けられた空気抜き穴２６を開放し、ベローズ１７の各ひだ２５の先端部の空気を排出する。そして、ベローズ１７の各ひだ２５の先端部の空気を排出した後に空気抜き穴２６を閉じる。これにより、ベローズ１７の各ひだ２５の先端部まで作動油１４を容易に充填できる。

また、図８（ｂ）に示すように、ベローズ１７の各ひだ２５に複数のしわ２７を設けるようにしてもよい。ベローズ１７は、作動油タンク１１への取付位置の作動油１４の圧力変動により各ひだ２５が横方向に伸縮し、その圧力変動を吸収する。一方、各ひだ２５に設けたしわ２７は縦方向に伸縮し、各ひだ２５の横方向の伸縮を緩和させる。

すなわち、ベローズ１７の取付位置の作動油１４の圧力が負圧となると、ベローズ１７の各ひだ２５に充填された作動油１４は、負圧である作動油タンク１１側に移動する。これにより、ベローズ１７のひだ２５は凹み収縮し負圧を吸収する。一方、ベローズ１７の取付位置の作動油１４の圧力が正圧となると、ベローズ１７の各ひだ２５に正圧である作動油タンク１１側から作動油１４が異動する。これにより、ベローズ１７の各ひだ２５は横方向に膨張（伸張）し正圧を吸収する。一方、各ひだ２５のしわは縦方向に伸縮して作動油タンク１１の圧力変動を吸収するので、各ひだの横方向の伸縮を緩和しつつ、より圧力変動を吸収できる。さらに、図８（ｃ）に示すように、各ひだ２５にしわ２７を設けたベローズ１７に対し、空気抜き穴１６を設けるようにしてもよい。

図９は、本発明の実施形態に係る開放式の作動油タンク１１を用いた油圧操作機器の油劣化防止方法を示すフローチャートである。開放式の作動油タンク１１を用いた油圧操作機器の油劣化を防止するには、まず、開放式の作動油タンク１１にベローズ１７を取り付ける（Ｓ１）。ベローズ１７の取付位置は、開放式の作動油タンク１１に元々形成されている開口部あるいはフランジ部などに取り付ける。これは、既存の開放式の作動油タンク１１に容易に適用できるようにするためである。例えば、本発明の実施形態では、作動油タンク１１に作動油１４を充填するので、作動油１４の油面レベル計は不要となる。従って、作動油１４の油面レベル計の設置箇所にベローズ１７を取り付けることが考えられる。

開放式の作動油タンク１１にベローズ１７を取り付けた状態で、開放式の作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填する（Ｓ２）。開放式の作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填するにあたっては、例えば、注入孔１２から作動油タンク１１に所定量の作動油１４を注入し、作動油タンク１１の下部に作動油１４を収納し、作動油タンク１１の上部に大気を収納した状態で、ポンプ１５を起動し作動油系統（作動油タンク、配管）に作動油１４を充填する。

その後に、前述したように、作動油タンク１１にさらに作動油１４を注入して作動油タンク１１及びベローズ１７の空気を作動油１４に置き換え、作動油タンク１１及びベローズ１７から空気を排出し、作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填する。

次に、作動油１４が大気と接触しないように密閉する（Ｓ３）。すなわち、作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填した後に、作動油タンク１１及びベローズ１７に空気が存在しないことを確認して注入孔１２を閉じる。ベローズ１７に空気抜け穴２６を設けている場合には、その空気抜け穴２６も閉じる。

そして、油圧操作機器の操作時には、作動油の瞬時の衝撃をベローズ１７で吸収する（Ｓ４）。すなわち、作動油タンク１１からシリンダ部１９に作動油１４を供給してシリンダ部１９のピストン２０を駆動する油圧操作機器の操作時には、シリンダ部１９のピストン２０の駆動により発生する作動油圧の瞬時の衝撃をベローズ１７で吸収する。

本発明の実施形態によれば、ポンプ動作時等の作動油１４の油量（油圧）変動の吸収用のベローズ１７を作動油タンク１１に設置して、作動油タンク１１及びベローズ１７に作動油１４を充填し、作動油１４と空気との接触を防止し、油圧操作機器の操作時には、ベローズ１７の膨張や収縮により油量（油圧）の変動を吸収する。従って、作動油１４の劣化を防止でき、作動油交換インターバルを長くすることができる。

また、作動油圧の瞬時の衝撃はベローズ１７で吸収するので、作動油タンク１１や配管１８を高強度とする必要がなく、既存の開放式の油圧操作機器にも適用できる。

１１…作動油タンク、１２…注入孔、１３…安全弁、１４…作動油、１５…ポンプ、１６…サクションフィルター、１７…ベローズ、１８…配管、１９…シリンダ部、２０…ピストン、２１…操作部、２２…アキュムレータ、２３…主弁ユニット、２４…パイロット弁ユニット、２５…ひだ、２６…空気抜き穴、２７…しわ

Claims

大気と接触して作動油を収納するとともに前記作動油の油圧変動を大気の体積変化で吸収する開放式の作動油タンクからシリンダ部に作動油を供給して、前記シリンダ部のピストンを駆動する油圧操作機器において、前記開放式の作動油タンクに前記作動油圧の瞬時の衝撃を吸収するベローズを設け、前記開放式の作動油タンクの大気を排出して前記作動油タンク及び前記ベローズに作動油を充填し密閉化したことを特徴とする油圧操作機器。
前記ベローズに空気抜き穴を設けたことを特徴とする請求項１記載の油圧操作機器。
前記ベローズのひだにしわを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の油圧操作機器。
大気と接触して作動油を収納するとともに前記作動油の油圧変動を大気の呼吸作用で吸収する開放式の作動油タンクにベローズを取り付け、前記開放式の作動油タンク及び前記ベローズに作動油を充填し、前記作動油が大気と接触しないように密閉し、前記作動油タンクからシリンダ部に作動油を供給して前記シリンダ部のピストンを駆動したときに発生する前記作動油圧の瞬時の衝撃を前記ベローズで吸収するようにしたことを特徴とする前記開放式の作動油タンクを用いた油圧操作機器の油劣化防止方法。