JP3334560B2 - 油圧操作器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧操作器に係わ
り、特にガス絶縁開閉装置の操作装置として用いられる
油圧操作器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力用遮断器の油圧駆動操作器
は、特開平4−181622 号公報、実開昭61−149245号公報
に記載のように、遮断器の接点と接続されている流体圧
シリンダ，主制御弁を駆動，制御するためのパイロット
弁，流体の圧力を蓄圧するためのアキュムレータ，高圧
流体を発生させるための流体ポンプ，これらの機器を接
続する高圧配管，主制御弁から排出される作動流体を液
体ポンプに循環させるための低圧配管から構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の高度情報化され
た社会では、電力の安定供給の必要性が強く求められて
いる。そのため、電力用遮断器の駆動装置として採用さ
れている油圧駆動操作器も必然的に高い信頼性が要求さ
れる。一方、電力用遮断器においては、構造が簡素で廉
価なもの、高電圧化においても技術難度の一面はある
が、優位な接点１点切りの遮断器の実用化が求められて
いる。接点１点切りを採用した場合、油圧操作器の駆動
ストロークは、倍増されるため、動作速度も倍増する必
要があり、高速化が要求される。

【０００４】従来の多点切りの遮断器では、駆動ストロ
ークは小さいため、動作速度は低速でよく、投入動作後
開極側の弁座のへたりにより油がリークする問題は顕著
には発生しない。しかし、接点１点切りの遮断器では、
動作速度が高速化するため、弁体の弁座への衝突による
損傷が大きくなり、弁座のシール面の変形，面荒れによ
る油のリークが継続的に発生するという問題がある。特
開平4−181622 号公報，実開昭61−149245号公報に記載
の従来の装置は、これらの点については配慮されておら
ず、油のリークを防止するために、閉動作時の緩衝を向
上させると開極側の初期の速度を低く制約することにな
り、開極動作時間が長く、遮断器としての仕様を満足で
きないという問題点を有するものであった。このよう
に、従来の技術では、接点１点切りの遮断器の高速化を
達成できないものであった。

【０００５】本発明の第１の目的は、接点１点切りの遮
断器のように、投入動作の高速化に対して緩衝効果を向
上させて弁座のへたりの少ない油圧操作器を提供するこ
とにある。

【０００６】本発明の第２の目的は、接点１点切りの遮
断器の開極動作の初期動作速度を大きくできる油圧操作
器を提供することにある。

【０００７】本発明の第３の目的は、接点１点切りの遮
断器のように、投入動作の高速化に対して緩衝効果を向
上させて弁座のへたりの少なく、開極動作の初期動作速
度を大きくできる油圧操作器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の油圧操作器は、接点に接続されたピストン
と該ピストンによって区分された常時高圧液室と制御液
室を具備する流体圧シリンダと、該流体圧シリンダの制
御液室の圧力を制御するための主制御弁と、該主制御弁
の切替動作を制御するためのパイロット弁と、前記常時
高圧液室を高圧に維持するとともに前記主制御弁及びパ
イロット弁に高圧流体を供給するためのアキュムレータ
と、該アキュムレータに高圧流体を供給するための流体
ポンプを備えた油圧操作器において、前記主制御弁が前
記接点の投入動作の終了時に前記主制御弁に設けられた
主制御弁スプールの制動を行うためのダッシュポットを
備えるものであって、該ダッシュポット部に前記主制御
弁に設けられた高圧に維持される主制御弁常時高圧室側
への液体の流入を阻止するための逆止弁を設けたことを
特徴とする。

【０００９】又、前記接点の投入動作の終了時に前記主
制御弁に設けられた主制御弁スプールの制動を行うため
の制動器を前記主制御弁の端部側に設けたことを特徴と
する。又、前記主制御弁が前記接点の投入動作の終了時
に前記主制御弁に設けられ、前記制御液室と連通する主
制御弁切替室を低圧側と遮断するためのスプール弁体と
主制御弁ボディ弁座を備えるものであって、該スプール
弁体のデスクと前記主制御弁のボディ間に流体抵抗を設
けたことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を図１か
ら図６に従って具体的に説明する。図１は本発明の一実
施例である油圧駆動操作器の構成図、図２，図４から図
６は、それぞれ主制御弁の縦断面図、図３は、図２の逆
止弁部を拡大して示す縦断面図である。

【００１１】図１に示すように、本実施例の油圧駆動操
作器は、リンク２とレバー３を介して流体圧シリンダ４
のピストン５に遮断器の接点１が接続されており、流体
圧シリンダ４はピストン５によって常時高圧液室６と制
御液室７に区分されている。常時高圧液室６はアキュム
レータ８と高圧配管９によって接続されており、制御液
室７は、常時高圧液室６と主制御弁１０を介して接続さ
れている。アキュムレータ８は、流体ポンプタンク１７
に設けられた流体ポンプ１２０と接続されており、アキ
ュムレータ９内の圧力は、高圧配管９等の圧力を検出す
ることにより、圧力が低下すると流体ポンプ１２０が運
転され、圧力が一定値以上になると流体ポンプが停止さ
れて、設定された高圧の圧力範囲内に維持されるように
なっている。

【００１２】主制御弁１０には、図２に示すように、主
制御弁スプール１４が設けられている。主制御弁スプー
ル１４には軸方向の２箇所にスプール弁体２７とデスク
部２５が設けられている。スプール弁体２７とデスク部
２５との間には、主制御弁切替室４０が形成されて制御
液室７と連通されている。スプール弁体２７側の主制御
弁スプール１４の端部には、主制御弁液圧室１３が形成
されており、デスク部２５側にも高圧液体供給室３４が
設けられている。高圧液体供給室３４は常時高圧液室６
と連通されており、主制御弁液圧室１３は制御液室７と
連通されている。主制御弁１０のボディには主制御弁ボ
ディ弁座２８が形成されており、スプール弁体２７は、
主制御弁スプール１４が高圧液体供給室３４側に移動し
た時、スプール弁体２７が主制御弁ボディ弁座２８に接
触するようになっている。デスク部２５とスライディン
グ部４７の間には主制御弁常時高圧室２１が形成され、
高圧に維持されている。デスク部２５の径は、スライデ
ィング部４７の径より大きく形成されている。又、主制
御弁液圧室１３と主制御弁切替室４０とは、主制御弁ス
プール１４に設けられた絞り１８を有する制御流体流路
１９を介して連通されている。この制御流体流路１９及
び絞り１８は、後述するように遮断器が投入状態のと
き、主制御弁液圧室１３と制御液室７を高圧状態に維持
するためのものであり、高圧の作動油が主制御弁切替室
４０から絞り１８，制御流体流路１９を通じて主制御弁
液圧室１３に供給されるようになっている。ダッシュポ
ット２２には、上部側に逆止弁３０が設置されており、
図３に示すように主制御弁常時高圧室２１側の下部側に
ボール３１が、上部側には弁座３２が配置されている。
主制御弁１０は、パイロット弁１１によって駆動される
が、このパイロット弁１１は、次のように構成されてい
る。パイロット弁１１には、パイロット弁スプール１２
とパイロット弁スプール１５が設けられている。パイロ
ット弁スプール１２には、上部径部１２１，弁部１２
２，下部径部１２３が設けられており、上部径部１２１
とパイロット部１２４との間の空間は、油を溜めておく
ための流体ポンプタンク１７に油を戻すための低圧配管
１６に連通され、上部径部１２１と弁部１２２との間の
空間は常時高圧液室６と連通され、弁体１２２と下部径
部１２３との間の空間は主制御弁液圧室１３と連通さ
れ、下部径部１２３のさらに下部に形成された空間は低
圧配管１６に連通されるように構成されている。

【００１３】又、パイロット弁スプール１５には、上部
径部１５１，弁部１５２，下部径部１５３が設けられて
おり、上部径部１５１とパイロット部１５４との間の空
間は、低圧配管１６に連通され、上部径部１２１と弁部
１２２との間の空間は低圧配管１６と連通され、弁体１
２２と下部径部１２３との間の空間は主制御弁液圧室１
３と連通され、下部径部１２３のさらに下部に形成され
た空間は低圧配管１６に連通されるように構成されてい
る。なお、液圧室３３は低圧配管１６と連通されてお
り、低圧となっている。

【００１４】投入指令により、パイロット部１２４が下
方に駆動されると、弁部１２２が弁座から離れて上部径
部１２１と弁部１２２との間の空間と弁体１２２と下部
径部１２３との間の空間が連通されるため、常時高圧液
室６と主制御弁液圧室１３とが連通されて主制御弁液圧
室１３が低圧から高圧となる。主制御弁液圧室１３が高
圧となると、主制御弁スプール１４がダッシュポット２
２側に移動し、スプール弁体２７が主制御弁ボディ弁座
２８に接触する。スプール弁体２７が主制御弁ボディ弁
座２８に接触すると、これまで低圧配管に連通していた
主制御弁切替室４０が低圧配管１６と連通しなくなり、
主制御弁液圧室１３の高圧流体が制御流体流路１９を介
して主制御弁切替室４０に流入するため、主制御弁切替
室４０と連通している流体圧シリンダ４の制御液室７が
高圧となる。この結果、ピストン５は常時高圧液室６側
に移動し、リンク２とレバー３を介して遮断器の接点１
が接触して遮断器が投入される。

【００１５】ここで、図２は遮断状態を示しており、ダ
ッシュポット２１部と主制御弁常時高圧液室３４との間
は連通されている。このため、ダッシュポット２１部と
主制御弁常時高圧液室３４との間の差圧が生じていない
ので、ボール３１は、重力により低位位置にあり、弁座
３１との間に隙間が形成されている。図２に示すよう
に、投入指令信号が入力される前の状態では、主制御弁
液圧室１３の圧力は低圧であり、主制御弁切替室４０の
圧力も低圧となっている。投入指令信号が入力される
と、図４に示すように、主制御弁スプール１４の駆動力
は、デスク部２５の受圧面積とスライディング部４７の
受圧面積の差によって生じている初期遮断時の保持力
に、パイロット弁スプール１２の弁座が開くことにより
主制御弁液圧室１３の圧力が高圧に切替わることによっ
て、その受圧面積分だけ増加されて、主制御弁スプール
１４が加速される。

【００１６】図５は、図４に示す状態よりさらに投入ス
トロークが進んだ状態を示しており、主制御弁スプール
１４のデスク部２５が高圧液体供給室３４と主制御弁常
時高圧液室２１との連通穴３５を閉鎖する直前の状態を
示している。図６に示すように、図５に示す状態よりさ
らにストロークが進むと、主制御弁スプール１４の外径
２９部がダッシュポット２２の内径３６部に突入する。
このストロークの最終段階では、小さいクリアランスを
有するように形成されているデスク部２５が連通穴３５
を通過して閉止するため、ダッシュポット２２の高圧液
体が閉じこめられることになり、このダッシュポット２
２の符号３７で示す空間３７が高圧となるため、ボール
３１は空間３７と高圧液体供給室３４との圧力差により
弁座３２に着座する。ボール３１が弁座３２に着座する
と、空間３７は締め切り状態となるため、主制御弁スプ
ール１４がさらにストロークすると３７部分の液体を圧
搾して急激に３７部分の圧力が上昇する。このため、短
いストロークの間に制動させることができ、スプール弁
体２７を主制御弁ボディ弁座２８にソフトランディング
させることができる。

【００１７】このように、本実施例では、投入状態にお
いて、弁締め切り用の弁座２８に弁体２７が十分に減速
した後に着座させて弁を締め切るため、ストロークが大
きく、主制御弁スプール１４の速度を大きくしても弁座
シール面のなじみを損なうことなく油密封の耐久性を確
保できる。なお、この際、弁体２７の弁座２８への着座
により、主制御弁切替室４０が主制御弁常時高圧室２１
と隔離されると同時に高圧液体供給室３４と主制御弁切
替室４０とが連通されるため、主制御弁切替室４０が低
圧から高圧に切り替わる。

【００１８】一方、遮断指令により、パイロット部１５
４が下方に駆動されると、弁部152が弁座から離れて上
部径部１５１と弁部１５２との間の空間と弁体１５２と
下部径部１５３との間の空間が連通されるため、低圧配
管１６と主制御弁液圧室１３とが連通されて主制御弁液
圧室１３が高圧から低圧となる。主制御弁液圧室１３が
低圧となると、主制御弁スプール１４が主制御弁液圧室
１３側に移動し、スプール弁体２７が主制御弁ボディ弁
座２８から離れる。スプール弁体２７が主制御弁ボディ
弁座２８から離れると、これまで高圧であった主制御弁
切替室４０が低圧配管１６と連通し、主制御弁切替室４
０と連通している流体圧シリンダ４の制御液室７が低圧
となる。この結果、ピストン５は制御液室７側に移動し
て、リンク２とレバー３を介して遮断器の接点１が開離
して遮断器が遮断される。

【００１９】このことを図６から図２を用いてより詳細
に説明する。遮断動作は、投入動作の逆の動作で行われ
るが、図６に示す投入状態では、デスク部２５及び主制
御弁スプール１４の外径２９の隙間を介して主制御弁切
替室４０，空間３７，主制御弁常時高圧室２１が連通し
た状態であり、主制御弁切替室４０，空間３７及び主制
御弁常時高圧室２１の液圧は高圧で等しい圧力となって
いる。このため、逆止弁３０のボール３１は弁座３２か
ら離れており、逆止弁３０は開状態となっている。

【００２０】遮断指令が入力されると、図５に示すよう
に、その直後から主制御弁液圧室１３が低圧に切り替え
られ、主制御弁常時高圧室２１の高圧の液体が逆止弁３
０を介してデスク部２５のダッシュポット２２側の面に
供給されて、符号２３で示す径と符号３６で示す径の違
いによる受圧面積の差分により制御弁スプール１４を主
制御弁液圧室１３側に移動させる駆動力が作用する。従
来は、符号３６で示す径と符号２９で示す径との間の隙
間で生じる粘性抵抗及び空間２７が減圧することによっ
て制御弁スプール１４の初期速度が低下するが、本実施
例では、上記のように構成されているので、空間２７が
減圧することがなく、粘性抵抗に打ち勝つので初期速度
を確保することができる。このように、図６に示す状態
では、スプール弁体２７のダッシュポット２２側の高圧
の液体も弁座２８が開放されるまで初期の加速に寄与さ
せることができる。

【００２１】図５に示す状態では、空間３７と主制御弁
常時高圧室２１が連通されるので、符号２３で示す径と
符号３６で示す径の違いによる受圧面積の差分による駆
動力により主制御弁スプール１４が加速される。図４
は、図５に示す状態よりも遮断時のストロークが進んだ
主制御弁スプール１４が空間４２の４１で示す内径部に
挿入される前の状態を示しており、これよりストローク
がさらに進むと、空間４２に低圧の液体が閉じ込められ
る。室４２に液体が閉じ込められると、主制御弁スプー
ル１４の移動により、低圧の液体が圧縮されて高圧とな
って制動作用が働き、主制御弁スプール１４は減速され
て遮断状態で弁体４４を弁座４３に着座させる。このよ
うに、制動を十分働かせて遮断用弁座４３を弁体４４で
締め切るため、遮断用弁の油密封の耐久性を維持するこ
とができる。

【００２２】又、図６に示すスプール弁体２７に設置さ
れたデスク４５と主制御弁１０のボディとの間隙部に抵
抗を設けて、遮断動作初期に主制御弁切替室４０の高圧
の液体が噴出する際に生じる初期加速力を確保するよう
にし、又、投入動作時には制動力として用いることがで
きる。この場合、矢印２３で示す径、矢印２９で示す径
と主制御弁スプール１４との間の隙間を小さくすること
ができるため、遮断動作の初期速度が低下するのを解消
できる。

【００２３】本発明の他の実施例を図７により説明す
る。図７は、本実施例の主制御弁の縦断面図である。

【００２４】本実施例では、逆止弁を用いる代わりに主
制御弁１０のボディの外部に制動器４６を設けている。
投入ストロークの最終段階では、主制御弁スプール１４
の下端４７が制動器４６に接触し、接触した後に十分制
動を働かすことができる。その結果、矢印２３で示す
径、矢印２９で示す径と主制御弁スプール１４との間の
隙間を大きく設定できるので、遮断動作での初期速度が
低下する問題も解消できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高信頼性を要求され、動作頻度の少ない電力用遮断器を
駆動する油圧駆動操作器の投入動作の終端で十分な制動
を働かせることができ、かつ投入状態の締め切り弁の油
密封性の耐久性を維持できる。又、遮断動作時の制御弁
スプールの初期加速を確保でき、遮断速度が大きい遮断
器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である油圧駆動操作器の構成
図である。

【図２】主制御弁の縦断面図である。

【図３】図２の逆止弁部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図４】主制御弁の縦断面図である。

【図５】主制御弁の縦断面図である。

【図６】主制御弁の縦断面図である。

【図７】本発明の他の実施例である主制御弁の縦断面図
である。

【符号の説明】

１…接点、４…流体圧シリンダ、６…常時高圧液室、８
…アキュムレータ、９…高圧配管、１０…主制御弁、１
１…パイロット弁、１２…パイロット弁スプール、１３
…主制御弁液圧室、１４…主制御弁スプール、１５…パ
イロット弁スプール、２２…ダッシュポット、２８…主
制御弁ボディ弁座、３０…逆止弁、４５…デスク、４６
…制動器。

フロントページの続き (72)発明者 佐道 公一 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 山根 雄一郎 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 池田 勇 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 岩浅 修蔵 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 審査官 関 信之 (56)参考文献 特開 昭54−74524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−105925（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247916（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181622（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−309996（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260063（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−251664（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−44871（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−149245（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/34

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接点に接続されたピストンと該ピストンに
   よって区分された常時高圧液室と制御液室を具備する流
   体圧シリンダと、該流体圧シリンダの制御液室の圧力を
   制御するための主制御弁と、該主制御弁の切替動作を制
   御するためのパイロット弁と、前記常時高圧液室を高圧
   に維持するとともに前記主制御弁及びパイロット弁に高
   圧流体を供給するためのアキュムレータと、該アキュム
   レータに高圧流体を供給するための流体ポンプを備えた
   油圧操作器において、前記主制御弁が前記接点の投入動
   作の終了時に前記主制御弁に設けられた主制御弁スプー
   ルの制動を行うためのダッシュポットを備えるものであ
   って、該ダッシュポット部に前記主制御弁に設けられた
   高圧に維持される主制御弁常時高圧室側への液体の流入
   を阻止するための逆止弁を設けたことを特徴とする油圧
   操作器。
2. 【請求項２】接点に接続されたピストンと該ピストンに
   よって区分された常時高圧液室と制御液室を具備する流
   体圧シリンダと、該流体圧シリンダの制御液室の圧力を
   制御するための主制御弁と、該主制御弁の切替動作を制
   御するためのパイロット弁と、前記常時高圧液室を高圧
   に維持するとともに前記主制御弁及びパイロット弁に高
   圧流体を供給するためのアキュムレータと、該アキュム
   レータに高圧流体を供給するための流体ポンプを備えた
   油圧操作器において、前記接点の投入動作の終了時に前
   記主制御弁に設けられた主制御弁スプールの制動を行う
   ための制動器を前記主制御弁の端部側に設けたことを特
   徴とする油圧操作器。
3. 【請求項３】接点に接続されたピストンと該ピストンに
   よって区分された常時高圧液室と制御液室を具備する流
   体圧シリンダと、該流体圧シリンダの制御液室の圧力を
   制御するための主制御弁と、該主制御弁の切替動作を制
   御するためのパイロット弁と、前記常時高圧液室を高圧
   に維持するとともに前記主制御弁及びパイロット弁に高
   圧流体を供給するためのアキュムレータと、該アキュム
   レータに高圧流体を供給するための流体ポンプを備えた
   油圧操作器において、前記主制御弁が前記接点の投入動
   作の終了時に前記主制御弁に設けられ、前記制御液室と
   連通する主制御弁切替室を低圧側と遮断するためのスプ
   ール弁体と主制御弁ボディ弁座を備えるものであって、
   該スプール弁体のデスクと前記主制御弁のボディ間に流
   体抵抗を設けたことを特徴とする油圧操作器。
4. 【請求項４】前記逆止弁の弁座が上方側に、ボールが下
   方側に配置されている請求項１に記載の油圧操作器。