JPH0777094B2 - 遮断器用液圧操作機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、遮断器の液圧操作機構に関するもので、特
に、高圧系と低圧系とを連通する漏液装置に改良を施し
た遮断器用液圧操作機構に係る。

（従来の技術） 一般に、遮断器用液圧操作機構は、高速で遮断器の接点
を駆動するため、極めて短時間のうちに大きなエネルギ
ーを放出する必要があり、そのエネルギー源として30MP
a程度の高圧油を蓄えるアキュムレータを備えている。
このアキュムレータとしては、通常、ガス封入式のもの
が構造の小型化の観点から汎用されている。この様なア
キュムレータを備えた油圧操作機構を三相遮断器の各相
に独立して用いる場合、周囲の温度が上昇すると、アキ
ュムレータの封入ガスが膨張するため、高圧系の圧力増
加を引き起すが、この圧力増加量は、各相の油圧操作機
構を構成する弁類などの高圧油シール性能の微妙な相違
により、各々異なる値となり、三相間の高圧系に大きな
圧力差が生じることがある。従って、高圧系の圧力値に
比例する油圧操作機構の遮断力あるいは投入力が三相間
で大きく異なり、遮断あるいは投入指令が三相同時に入
力されても、遮断器可動部の動作速度が異なるため、接
点の開極あるいは投入時間に差が生じ、いわゆる三相不
揃時間が大きくなるという欠点があった。

そこで、上記の不具合を回避するため、第６図に示す系
統を有する液圧操作機構の適用が考えられている。な
お、第６図は三相のうち一相について示したものであ
る。

即ち、第６図において、遮断器の接点１を駆動する油圧
シリンダ２は、シリンダ2aとピストン３とから成り、ピ
ストン３とシリンダ2aによって形成される一方の液室4a
は、ポンプ８にて昇圧された圧油を蓄えたアキュムレー
タ５に接続され、図中太線で示した高圧系７を構成して
いる。一方、ピストン３とシリンダ2aによって形成され
る他方の液室4bは、制御弁６を介してアキュムレータ５
又は細線で示した低圧系10を構成するタンク11に接続さ
れている。前記制御弁６は、電磁コイルなどにより電気
的信号によって動作し、その流路切換えによって液室4b
内に圧油を充排することで、ピストン３とそれに係合し
た接点１が駆動される。また、高圧系７には圧力スイッ
チ12が接続されており、その出力は制御リレー13を介し
てポンプ８を駆動するモータ９に伝えられ、圧力スイッ
チ12の第１の設定圧力でポンプ８を駆動し、第１の設定
圧力よりも高い第２の設定圧力でポンプ８を停止するよ
うに構成されている。

また、前記高圧系７と低圧系10は、漏液装置14を介して
常時連通されている。この漏液装置14は、第７図に示す
様に、高圧系７と低圧系10とを連通し、ブロック15を貫
通する穴15aにロッド16を嵌入して、漏油のための間隙1
7を形成したものである。また、この漏液装置14の漏油
量が、アキュムレータ５の封入ガスの周囲の温度上昇に
よる高圧系７の圧力増加よりも、漏油による圧力低下が
大となるように、ポンプ８が１日に数回程度、作動する
ように設定されている。

上記の様に構成された従来の液圧操作機構においては、
遮断器の三相各相の高圧系の油圧を、圧力スイッチ12の
第１設定圧と第２設定圧の周囲内に保つことができるた
め、この圧力値に比例する遮断操作力あるいは投入操作
力の相間の相違を低減することができる。

（発明が解決しようとする課題） この様に、従来の液圧操作機構における漏液装置は、ブ
ロック15とロッド16の間隙17に流体抵抗を与え、高圧系
と低圧系の圧力差（30MPa程度）において、微小漏油量
を維持させようとするものであるが、この場合、間隙17
の大きさとして、通常、数ミクロン程度の微小間隙が要
求される。

しかし、第８図の流量特性を調べた実験結果で示される
様に、微小流量制御の場合、微小隙間の流量が時間の経
過と共に次第に減少する傾向がみられた。この現象はシ
ルティングと呼ばれ、その原因は、油に加えた不均一高
分子添加剤など、油中の長鎖状極性分子が金属表面に付
着して生ずる分子膜による隙間閉塞であると考えられて
いる。従って、シルティング現象により漏油量が低下
し、設定流量を維持できなくなるため、ポンプ８や圧力
スイッチ12を設定された時間間隔で作動させることがで
きなかった。

また、高圧系７と低圧系10とは漏液装置14によって常時
連通されているため、停電時にポンプ８が作動しなくな
ると、高圧系が大気圧に降下し、復旧時には相当な時間
が必要となるといった不具合が起る。さらに、漏液装置
14は数ミクロンの間隙17を維持させる必要があるが、三
相各相に用いた場合、各々の加工上の寸法変動により抵
抗特性に固体差を生じる。一方、各相の高圧系のシール
性能の優劣も生じるため、これらを合わせた総漏油量が
各相で大きく異なり、ポンプや圧力スイッチの作動時間
間隔が相間で著しく異なってくるが、これを容易に調整
することは非常に困難である。以上の様に、従来の漏液
装置を用いた液圧操作機構は、その動作信頼性を著しく
低下させるものであった。

本発明は、上記の様な問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、遮断器の三相不揃時間を一定
値以下に制限すると共に、ポンプや圧力スイッチなどを
より安定した時間間隔で作動させることができる、精度
の高い遮断器用液圧操作機構を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の遮断器用液圧操作機構は、流体の可変抵抗要素
である可動絞り弁と、固定抵抗要素となる螺旋状の流路
を有する固定絞りとを直列に接続して構成した漏液装置
を、遮断器各相の液圧操作機構の高圧系と低圧系との間
に設け、周囲温度の上昇による高圧系の圧力増加より
も、漏液装置の漏油による圧力減少を大きくするように
設定したことを特徴とするものである。

（作用） 以上の構成を有する本発明の液体操作機構においては、
各相の高圧系と低圧系の間に、固定絞りと可変絞り弁か
ら成る漏液装置を設け、各相高圧系にその動作差圧が所
定値以上の圧力スイッチを設けたので、三相不揃時間を
一定値以下に保持できると共に、流路幅を大きく、流路
長を長くでき、しかも、小型化の可能な螺旋状流路を固
定絞りとしたため、長期間にわたって設定流量が安定し
て得られ、さらに、可変絞り弁を設けたため、微妙な流
量調整が簡便に実現でき、三相間において、ポンプや圧
力スイッチの作動間隔を一定に制御することが可能とな
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づいて
具体的に説明する。なお、第６図に示した従来例と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図に示した様に、高圧系７と
低圧系10とが漏液装置20を介して接続され、また、この
漏液装置20は、可変絞り弁21と固定絞り22を直列に接続
し、可変絞り弁21の上流端を高圧系７に、固定絞り22の
下流端を低圧系10に連通するように構成されている。

また、前記漏液装置20は、第２図に示した様に構成され
ている。即ち、可変絞り弁21と固定絞り22が、フィルタ
ー23と共にブロック24内に組込まれている。前記可変絞
り弁21は、通常のバネ式安全弁と同一構造で、高圧系７
からの流路を開閉する弁体25、この弁体25を常時閉方向
に押圧するバネ26及びバネ26の設定荷重を外部より調節
するための調整ネジ27とから構成されている。そして、
前記弁体25に作用する高圧系の圧力が、前記バネ26の設
定荷重以上になると弁体25が開き、それ以下で弁体25が
閉じるように作動する。また、前記弁体25が開き始める
圧力（クラッキング圧力）は、前記調整ネジ27を用いて
バネ26の設定荷重を変化させることにより調整する。

一方、固定絞り22は、第３図及び第４図に示した様な螺
旋状の溝28を両面に有する第１の円板29と、溝のない平
坦な第２の円板30とを交互に複数個重ね合わせて前記ブ
ロック24内に組込み、締付ネジ31で固定することにって
構成されている。また、第１の円板29上の螺旋状の溝28
は、第１の円板29の外縁部と、第１の円板29の中心部に
形成された貫通孔32とを連通するように形成されてい
る。そして、第１の円板29の側面にパッキン33を設け
て、上下両面が第１の円板29の側部から連通しないよう
に構成されている。

なお、フィルター23は可変絞り弁21の上流側に配設さ
れ、異物の混入によって流路が詰まることを防止してい
る。また、第１の円板29及び第２の円板30は、締付ネジ
31により面圧を加えて接触されているため、第１の円板
29上で隣接する螺旋状の溝28同士が連通することはな
い。

この様に構成された漏液装置及びこの漏液装置を用いた
遮断器用液圧操作機構は、以下に述べる様に作用する。
即ち、第２図に示した漏液装置において、高圧系７から
流入した油は、フィルター23で濾過された後可変絞り弁
21を通る。この可変絞り弁21においては、その圧力がバ
ネ26の設定荷重以上になると弁体25が開き、設定荷重以
下で弁体25が閉じるように作動する。可変絞り弁21を通
った油は固定絞り22に導かれ、第１の円板29の片面外縁
部34→螺旋状の溝28→貫通孔32→第１の円板29の他面の
螺旋状の溝→第１の円板29の他面の外縁部→第２の円板
30とブロック24の隙間35→第１の円板29の片面外縁部へ
至る流路を、その積層数だけ繰返し、最終的に低圧系10
へと送られる。この様な固定絞り22によれば、比較的小
さなスペースで非常に長い流路を得ることができるた
め、流路断面（流路幅）を従来の方法に比べて10²倍程
度大きくできる。即ち、従来では、流路幅（第７図中、
間隙17）に流路抵抗を持たせるものであったが、本実施
例では、流路長に抵抗を持たせたためである。その結
果、従来例において問題となっていた、時間と共に流量
が低下するシルティング現象を防止することができ、第
８図に示した設定値通りの安定した流量特性が得られる
ことが、実験的にも確認できた。

また、第５図は漏液装置20の圧力−流量特性を示した図
である。可変絞り弁21がない場合、流量特性は固定絞り
22の抵抗値のみで決まるが、可変絞り弁21を接続するこ
とによりバネ26の設定荷重を調節できるため、クラッキ
ング圧力や流量特性を自由に設定することが可能であ
る。このため、ある圧力以下で可変絞り弁21が閉止し、
漏油が発生しないようにバネ力を調節した場合、モータ
９を駆動する電源が停電に陥った際に、高圧系７の圧力
が大気圧まで低下するという不具合は回避できる。ま
た、各相の高圧系のシール性能の優劣や、固定絞り22の
抵抗特性の固体差により、漏液量が各相で大きく異な
り、圧力スイッチ12やポンプ８の作動回数が各相間で著
しく異なる場合でも、可変絞り弁21を調整することによ
り、流量特性を微妙に変化させたり、漏油を完全に閉止
することができ、相間で安定したポンプ作動特性が得ら
れる。

なお、漏液装置20として、可変絞り弁21のみを絞りとし
て用いることも考えられるが、高圧系７と低圧系10の圧
力差が30MPa以上であり、これを弁体の微小開度の変化
によって微小流量を制御することは困難であるので、本
実施例で示した様に、可変抵抗要素と固定抵抗要素とを
直列に接続して、抵抗値を分担する方法が得策である。

また、この様に構成された漏液装置20を三相各相の液圧
操作機構に設けることにより、各相の高圧系７の油圧を
圧力スイッチ12の第１設定圧と第２設定圧の範囲内に保
つことができ、遮断時あるいは投入時の三相不揃時間を
一定値以下にすることができる。例えば、第１設定圧を
32MPa、第２設定圧を33MPa程度として、その差圧（動作
差圧）を1MPaにすることにより、この圧力差に比例する
遮断力あるいは投入力の相間の相違を、最大３％程度に
抑えることができる。

この様に、本実施例によれば、遮断時あるいは投入時の
三相不揃時間を一定値以下にすることができる。また、
流路幅を大きく、流路長を長くすることのできる螺旋状
の流路を固定絞りとしたため、長期間にわたって安定し
た設定流量を得ることができる。さらに、可変絞り弁を
前記固定絞りと直列に設けたため、微妙な流量調整を容
易に行うことができ、三相間において、ポンプや圧力ス
イッチの作動間隔を一定に制御することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、漏液装置の可変絞り弁を上流側に接続したが、固定
絞りを上流側に用いても同様の効果が得られる。また、
固定絞りとして用いられる第１及び第２の円板の積層枚
数は、特に限定されない。さらに、固定絞りとして長い
細管を螺旋状に巻回したものを用いても良い。また、フ
ィルターは、可変絞り弁の上流に設けたが、可変絞り弁
と固定絞りの間、あるいは両者に設けても同様の効果が
得られる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、流体の可変抵抗要
素である可動絞り弁と、固定抵抗要素となる螺旋状の流
路を有する固定絞りとを直列に接続して構成した漏液装
置を、遮断器各相の液圧操作機構の高圧系と低圧系との
間に設け、周囲温度の上昇による高圧系の圧力増加より
も、漏液装置の漏油による圧力減少を大きくするように
設定することによって、遮断器の三相不揃時間を一定値
以下に制限すると共に、ポンプや圧力スイッチなどをよ
り安定した時間間隔で作動させることができる、精度の
高い遮断器用液圧操作機構を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遮断器用液圧操作機構の一実施例を示
す系統図、第２図は本発明の遮断器用液圧操作機構に用
いられる漏液装置の一例を示す断面図、第３図は漏液装
置の固定絞りを構成する第１の円板の平面図、第４図は
第３図の縦断面図、第５図は漏液装置の圧力−流量特性
図、第６図は従来の遮断器用液圧操作機構の一例を示す
系統図、第７図は従来の漏液装置の断面図、第８図は従
来の漏液装置の流量特性図である。 １……遮断器の接点、２……油圧シリンダ、2a……シリ
ンダ、３……ピストン、4a,4b……液室、５……アキュ
ムレータ、６……制御弁、７……高圧系、８……ポン
プ、９……モータ、10……低圧系、11……タンク、12…
…圧力スイッチ、13……制御リレー、14……漏液装置、
15……ブロック、15a……穴、16……ロッド、17……間
隙、20……漏液装置、21……可変絞り弁、22……固定絞
り、23……フィルター、24……ブロック、25……弁体、
26……バネ、27……調整ネジ、28……螺旋状の溝、29…
…第１の円板、30……第２の円板、31……締付けネジ、
32……貫通孔、33……パッキン、34……第１の円板の片
面外縁部、35……第２の円板とブロックの隙間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス封入形アキュムレータに油ポンプで蓄
   圧し、前記アキュムレータの高圧油で遮断器を開閉させ
   る液圧操作機構であって、前記アキュムレータと油ポン
   プとを各組ごとに独立して設け、各相の高圧系側の油圧
   を圧力スイッチで検出して、第１の設定圧力で前記油ポ
   ンプを駆動し、前記第１の設定圧力よりも高い第２の設
   定圧力で前記油ポンプを停止させる遮断器用液圧操作機
   構において、 前記各相の高圧系と低圧系との間に、可変絞り弁と固定
   絞りとを直列に接続して成る漏液装置を設け、前記可変
   絞り弁によって前記高圧系から低圧系への漏油量を制御
   するようにしたことを特徴とする遮断器用液圧操作機
   構。
2. 【請求項２】前記漏液装置の固定絞りに設けられる油の
   流路が、螺旋状に形成されていることを特徴とする請求
   項１記載の遮断器用液圧操作機構。