JP2003157750A - 遮断器の流体圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】主弁からリザーバに排出される流体による衝撃
を抑制し、小型で低コストの遮断器の流体圧駆動装置を
提供する。 【解決手段】本発明は、電流の流通遮断を行う可動接触
子１および固定接触子２から成る接点と、可動接触子１
に接続されるロッドと、流体を封入された流体圧シリン
ダ４と、流体圧シリンダ４内を摺動可能に配置され、ロ
ッドを開路動作または閉路動作させるピストン５と、ピ
ストン５を開路動作または閉路動作させるための制御弁
と、制御弁のうち一つは開路動作時に弁を開いて流体圧
シリンダ操作室をリザーバ側に接続させる主弁１１から
構成される遮断器の流体圧駆動装置において、主弁の排
出孔４３からリザーバ１０に貯蔵されている作動流体の
流体面４２近傍へ導く管路４１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は遮断器の流体圧駆動
装置に係わり、特に、電力用遮断器の流体圧駆動装置に
好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術では、特開2000-90784に示さ
れているように、開路用主弁の排出孔から排出される流
体が直接リザーバ内に貯蔵されている流体の下部へ噴出
されるような構成が採られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、開
路動作時に噴出される流体によるエネルギにより、リザ
ーバ内に貯蔵された噴出口より上にある流体が持ち上げ
られ、噴出される流体によるエネルギが下がるととも
に、持ち上げられた流体が下がり、その際に大きな衝撃
をリザーバは受ける。その衝撃に耐えるためにリザーバ
の強度を強くする必要がある。そのため、リザーバの壁
を厚く、質量を大きくする必要があり、大きな場所を占
有し、コスト高となった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、開路動作時に噴
出圧力によりリザーバ内に貯蔵されている流体全体での
上下の振動を抑える小形で低コストで信頼性の高い遮断
器の流体圧駆動装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】電流の流通遮断を行う可
動接触子および固定接触子から成る接点と、可動接触子
に接続されるロッドと、流体を封入された流体圧シリン
ダと、流体圧シリンダ内を摺動可能に配置され、かつロ
ッドに接続され、ロッドを開路動作または閉路動作さ
せ、流体圧シリンダ内をロッドに接続される側で高圧に
接続される流体圧シリンダ高圧側室と流体圧シリンダ操
作室に区分するピストンと、ピストンを開路動作または
閉路動作させるための制御弁と、制御弁のうち一つは開
路動作時に弁を開いて流体圧シリンダ制御室をリザーバ
側に接続させる主弁であり、作動流体を加圧供給する流
体圧源と、流体圧源から加圧供給された作動流体を蓄圧
するアキュムレータとを備え、リザーバは排出された作
動流体を回収、貯蔵する遮断器の流体圧駆動装置におい
て、主弁の出口側からリザーバに貯蔵されている作動流
体の流体面近傍へと導く管路を設けたことを特徴とする
ものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の遮断器の流体圧駆
動装置の一実施例を図１ないし図６を用いて説明する。
図１は閉路状態(通電中の状態)を、図２は開路動作の初
期の状態を、図３は開路動作の後期の状態を、図４は開
路状態(遮断した状態)、図５は閉路動作中の初期の状態
を、図６は閉路動作中の後期の状態を、それぞれ示す。

【０００７】固定接触子１と可動接触子２から成り接点
を開閉する遮断器の流体圧駆動装置３は、ピストン５で
可動接触子２を駆動する流体圧シリンダ４を備え、流体
圧シリンダ４の小受圧面積側６には、流体圧源８から吐
き出されアキュムレータ９に蓄圧された作動流体の供給
圧が常時作用し、シリンダ操作室７を成す大受圧面積側
は、開路用主弁１１と閉路用主弁１２によって高圧の供
給圧側またはリザーバ１０につながる低圧の戻り側に選
択的に接続される。リザーバ１０は排出された流体を回
収、貯蔵する。

【０００８】開路用主弁１１は、シリンダ操作室７を低
圧の戻り側に接続して開路動作させるための２方弁であ
る。開路用主弁パイロット室１７には切換弁１３の制御
ポート１４が接続され、弁体１５は、ばね１６の力およ
び開路用主弁パイロット室１７を高圧にしたときに作用
する力によって閉じられ、開路用主弁パイロット室１７
を低圧にしたときにシリンダ操作室７から押し出される
流体の圧力によって開かれる。弁体１５の背面には常に
戻り側に通じて低圧になっている低圧室１８が設けてあ
り、その分だけ開路用主弁パイロット室１７の内径は弁
座１９よりも小径にしてある。但し、閉路状態において
弁座１９から外側に作用する供給圧によって弁を開こう
とする力よりも、開路用主弁パイロット室１７にかかる
供給圧によって弁を閉じようとする力の方が大きくなる
ように構成してある。さらに、開路用主弁１１の排出孔
４３からリザーバ１０内にある流体面４２よりも上方ま
で導く管路４１を設けてある。すなわち、管路４１の管
開口４１ａが流体面４２よりもわずかに上側に設けてあ
る。

【０００９】閉路用主弁１２はシリンダ操作室７を高圧
の供給側に接続して閉路動作させるための２方弁であ
り、弁体２０とピストン２１を有する。弁体２０にはば
ね２２の力が作用している。閉路用主弁パイロット室２
４には開路用主弁パイロット室１７と同様に切換弁１３
の制御ポート１４が接続される一方、弁体２０の背面に
は導通孔２５を介してシリンダ操作室７を接続した弁室
につながる補助室２６が設けてある。弁座２７の直径
は、閉路用主弁パイロット室２４の内径すなわちピスト
ン２１の外径よりも小さく、かつ、補助室２６の内径よ
りも大きくしてある。従って、弁体２０は、閉路用主弁
パイロット室２４を低圧にすれば、ばね２２の力と、弁
座２７と補助室２６の径差の部分に作用する供給圧によ
る力、および、補助室２６に作用する圧力による力によ
って閉じられ、閉路用主弁パイロット室２４を高圧にす
れば、ここで発生する力によって開かれる。

【００１０】切換弁１３は、切換弁パイロット室２８を
閉路用パイロット弁３９および開路用パイロット弁３７
によって高圧または低圧に選択的に切り換えることによ
り、開路用主弁パイロット室１７および閉路用主弁パイ
ロット室２４に通じる制御ポート１４を、高圧の供給側
につながる供給側弁室２９または低圧の戻り側につなが
る戻り側弁室３０のいずれかに接続する２位置３方弁で
ある。弁体３１の円筒部３２は供給側弁座３３よりも小
径にして円筒部３２の背面を戻り側に開き、切換弁パイ
ロット室２８の受圧面積は、戻り側弁座３４と円筒部３
２の径差の部分の受圧面積よりも大きくなるように構成
してある。さらに、切換弁パイロット室２８は絞り３５
を経て制御ポート１４を有する弁室に接続されている。

【００１１】尚、切換弁３１の円筒部３２の背面には保
持機構３６が設けてある。この機構は、流体圧がないと
きに弁体３１を機械的に保持するためのものであり、流
体圧による通常の動作には影響を及ぼさない程度の保持
力にしてある。

【００１２】開路用パイロット弁３７および閉路用パイ
ロット弁３９は、ともに開路用ソレノイド３８または閉
路用ソレノイド４０を励磁すると開き、励磁を解くとば
ね力で閉じる構成の２方弁である。閉路用パイロット弁
３９の１次側は高圧の供給側に、２次側は開路用パイロ
ット弁３７の１次側および切換弁パイロット室２８に、
開路用パイロット弁３７の２次側は低圧の戻り側に接続
している。

【００１３】次に、本実施例の動作を説明する。上記の
構成により、図１の閉路状態では、シリンダ操作室７、
開路用主弁パイロット室１７と閉路用主弁パイロット室
２４、切換弁パイロット室２８、閉路用パイロット弁３
９と開路用パイロット弁３７の１次側はすべて高圧であ
り、すべての弁は閉じている。

【００１４】この状態において開路指令が発せられる
と、図２に矢印で示すように、開路用ソレノイド３８が
励磁されて開路用パイロット弁３７が押し開かれ、切換
弁パイロット室２８が低圧の戻り側に接続されるので、
切換弁１３が供給側弁室２９と制御ポート１４を有する
弁室に作用する高圧によって開路操作状態に切り換わ
る。切換弁が開路操作状態に切り換わったことにより、
制御ポート１４およびこれに接続する開路用主弁パイロ
ット室１７が戻り側に接続して低圧になるため、開路用
主弁１１は流体圧シリンダ４のシリンダ操作室７から作
用する高圧によって開いてシリンダ操作室７を戻り側へ
接続し、ピストン５と可動接触子２が開路動作を開始す
る。その後は、シリンダ４の小受圧面積側６にかかる高
圧によってシリンダ操作室７の流体が押し出される際に
開路用主弁１１の前後に発生する圧力差によって開路用
主弁１１は開いた状態を保ち、図３に示す開路動作後期
の状態となる。このとき押し出される流体は、排出孔４
３から流路４１を通り、貯蔵されている流体面上部から
リザーバ１０に放出される。ピストンの開路動作完了
後、シリンダ操作室７から戻り側への流れが止まるの
で、開路用主弁１１前後の圧力差がなくなるため、開路
用主弁１１はばね１６によって閉じられる。一方、開路
用ソレノイド３８の励磁が解かれるので、開路用パイロ
ット弁３７もばね力によって閉じ、再び全ての弁が閉じ
た図４に示した状態となる。

【００１５】尚、開路用主弁パイロット室１７とともに
閉路用主弁パイロット室２４も低圧になるので、閉路用
主弁１２のピストン２１が一旦右方へ動くが、閉路用主
弁１２は始めから閉じており、ピストン２１だけが動い
ても閉じたままなので上記の開路動作には影響しない。

【００１６】次に、図４の開路状態において閉路指令が
発せられると、図５に示すように、閉路用ソレノイド４
０が励磁され、閉路用パイロット弁３９が押し開かれて
供給側に接続している１次側から２次側へ流入し、切換
弁パイロット室２８を高圧にして切換弁１３を閉路操作
状態に切り換える。このとき切換弁パイロット室２８の
圧力は、切換弁動作中は供給圧までは上昇しない。すな
わち、弁座３３と円筒部３２の径差によって作用する供
給圧、切換弁１３周囲のパッキンの摩擦力等の負荷に打
ち勝って切換弁１３を駆動するに足るだけの圧力が切換
弁パイロット室２８に生じる。

【００１７】図６に示すように、切換弁の動作により、
制御ポート１４およびこれに接続する閉路用主弁パイロ
ット室２４が高圧になるため、閉路用主弁１２のピスト
ン２１と弁体２０が図中左方に動いて弁を開き、シリン
ダ操作室７を高圧側に接続し、ピストン５と可動接触子
２は閉路動作を開始する。この際、シリンダ操作室７
は、シリンダ動作開始時に瞬時に高圧となる。

【００１８】シリンダ操作室７の圧力上昇とともに導通
孔２５を経て補助室２６の圧力も高まるが、ピストン５
が動いている間は供給圧までは上昇しない。すなわち、
小受圧面積側６に作用する供給圧、可動接触子等の質
量、ピストン５周囲のパッキンの摩擦力等の負荷に打ち
勝ってピストン５を駆動するに足るだけの圧力がシリン
ダ操作室７に生じ、この圧力は概ね小受圧面積側６とシ
リンダ操作室７の受圧面積の比で決まるが、シリンダ操
作室７の方が受圧面積が大きいのでこの圧力は供給圧よ
りも低い値となる。従って、この圧力ではピストン２１
は閉路用主弁パイロット室２４に作用する供給圧によっ
て左方に押されており、この力は補助室２６やばね２２
から右方に作用する力よりも大きくなるように構成して
ある。よって、ピストン５の閉路動作中、閉路用主弁１
２は開いた状態に保たれ、閉路動作を継続する。

【００１９】この際、切換弁１３が閉路操作状態に切り
換わると、開路用主弁パイロット室１７も高圧になる
が、開路用主弁１１は動作開始前から閉じており、弁を
閉じる力が増すだけなので何ら動作に影響は与えない。

【００２０】そして、閉路動作が終了してピストン５が
停止し流れが止まると、シリンダ操作室７、導通孔２
５、補助室２６が供給圧まで高まるので、ばね２２の力
によって弁体２０とピストン２１を右に押して閉じる。
ソレノイド４０による閉路指令が切れると閉路用パイロ
ット弁４０は閉じ、これら一連の動作の結果、図１に示
した閉路状態に至る。

【００２１】以上のように、本実施例によれば、開路動
作時に開路用主弁１１、管路４１から放出される流体は
流体面４２近傍に排出され、当該流体による圧力によっ
て、リザーバ内に貯蔵されている流体の上下の運動を抑
制することができ、リザーバへの衝撃を抑えることがで
きるため、小形で低コストで信頼性の高い遮断器の流体
圧駆動装置を提供することができる。つぎに本発明の他
の実施例を図７ないし図１２に示す。

【００２２】本実施例は、図１ないし図６に示した実施
例の開路用主弁１１と閉路用主弁１２を取り除いて切換
弁１３の制御ポート１４を流体圧シリンダ４のシリンダ
操作室７に接続し、切換弁で直接流体圧シリンダを駆動
するように構成した実施例であり、切換弁１３の戻り側
弁室３０からリザーバ１０内に貯蔵されている流体の流
体面の上方へ導く管路４１が設けてある。図７は閉路状
態(通電中の状態)を、図８は開路動作の初期の状態を、
図９は開路動作の後期の状態を、図１０は開路状態(遮
断した状態)、図１１は閉路動作中の初期の状態を、図
１２は閉路動作中の後期の状態を、それぞれ示す。開路
用主弁１１と閉路主弁１２がない点以外は、図1ないし
図６に示した実施例とすべて同じ構成であり、通常の状
態での開路動作、閉路動作とも前述の実施例と同じであ
る。

【００２３】本実施例は小容量から中容量の遮断器を駆
動する流体圧駆動装置に適している。本実施例によれ
ば、図１ないし図６に示した実施例と同じ効果が得ら
れ、さらに主弁が不要なのでさらに小型化でき製作も容
易になる。つぎに本発明の他の実施例を図１３に示す。

【００２４】本実施例は、図１ないし図６に示した実施
例において、開路用主弁１１の排出孔４３からリザーバ
１０内にある流体面よりも上方まで導く管路４１を設け
たものに変えて、開路用主弁１１の排出孔４３からリザ
ーバ１０内にある流体面近傍の流体内まで導く管路４１
に変えたものであり、図１３はその閉路状態を示す。管
路４１を流体面近傍の流体内まで導く管路に変えた以外
は図1ないし図６に示した実施例とすべて同じ構成であ
り、通常の状態での開路動作、閉路動作とも前述の実施
例と同じである。

【００２５】本実施例では、開路用主弁１１から排出さ
れる流体は、管路４１を通り、リザーバ１０内の貯蔵さ
れている流体内に排出されるため、流体内への空気混入
の割合を小さくすることができる。

【００２６】つぎに本発明の実施例を図１４に示す。本
実施例は、図７ないし図１２に示した実施例において、
切換弁１３の戻り側弁室３０からリザーバ１０内に貯蔵
されている流体の流体面の上方へ導く管路に変えて、切
換弁１３の戻り側弁室３０からリザーバ１０内に貯蔵さ
れている流体の流体面近傍の流体内へ導く管路４１に変
えたものであり、図１４はその閉路状態を示す。管路４
１を流体面近傍の流体内まで導く管路に変えた以外は図
７ないし図１２に示した実施例とすべて同じ構成であ
り、通常の状態での開路動作、閉路動作とも前述の実施
例と同じである。本実施例では、切換弁１３から排出さ
れる流体は、管路４１を通り、リザーバ１０内の貯蔵さ
れている流体内に排出されるため、流体内への空気混入
の割合を小さくすることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、主弁の
排出孔からリザーバ内の流体面近傍へ導くを管路を設け
ることによりリザーバへの衝撃を抑えることができるた
め、小形で低コストで信頼性の高い遮断器の流体圧駆動
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の遮断器の閉路状態を示す
構成図。

【図２】同遮断器の開路動作中の初期の状態を示す構成
図。

【図３】同遮断器の開路動作中の後期の状態を示す構成
図。

【図４】同遮断器の開路状態を示す構成図。

【図５】同遮断器の閉路動作中の初期の状態を示す構成
図。

【図６】同遮断器の閉路動作中の後期の状態を示す構成
図。

【図７】本発明の第二実施例の遮断器の閉路状態を示す
構成図。

【図８】同遮断器の開路動作中の初期の状態を示す構成
図。

【図９】同遮断器の開路動作中の後期の状態を示す構成
図。

【図１０】同遮断器の開路状態を示す構成図。

【図１１】同遮断器の閉路動作中の初期の状態を示す構
成図。

【図１２】同遮断器の閉路動作中の初期の状態を示す構
成図。

【図１３】本発明の第三実施例の遮断器の閉路状態を示
す構成図。

【図１４】本発明の第四実施例の遮断器の閉路状態を示
す構成図。

【符号の説明】

１…固定接触子、２…可動接触子、３…流体圧駆動装
置、４…流体圧シリンダ、５…ピストン、６…小受圧面
積室、７…シリンダ操作室、８…流体圧源、１０…リザ
ーバ、１１…開路用主弁、１２…閉路用主弁、１３…切
換弁、２８…切換弁パイロット室、３７…開路用パイロ
ット弁、３９…閉路用パイロット弁、４１…管路、４１
ａ管開口、４２…流体面、４３…開路用主弁排出孔。

フロントページの続き (72)発明者 武田 康秀 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 海老沢 大輔 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 渡辺 篤司 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 菊池 康則 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 川野 仁 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 Ｆターム(参考） 5G028 AA08 BB03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電流の流通遮断を行う可動接触子および固
   定接触子から成る接点と、前記可動接触子に接続される
   ロッドと、流体を封入された流体圧シリンダと、前記流
   体圧シリンダ内を摺動可能に配置され、前記ロッドに接
   続され、かつ前記ロッドを開路動作または閉路動作さ
   せ、前記流体圧シリンダ内を前記ロッドに接続される側
   の小受圧面積室と流体圧シリンダ操作室に区分するピス
   トンと、前記ピストンを開路動作または閉路動作させる
   ための二つ以上の制御弁と、前記制御弁のうち一つは開
   路動作時に弁を開いて前記流体圧シリンダ制御室をリザ
   ーバ側に接続させる開路用主弁と、前記制御弁のうち一
   つは前記ピストンを閉路動作させる閉路用主弁と、作動
   流体を加圧供給する流体圧源と、前記流体圧源から加圧
   供給された作動流体を蓄圧するアキュムレータとを備
   え、前記リザーバは排出された作動流体を回収、貯蔵す
   る遮断器の流体圧駆動装置において、前記開路用主弁の
   出口から、前記リザーバに貯蔵されている作動流体の流
   体面近傍に導く管路を設けたことを特徴とする遮断器の
   流体圧駆動装置。
2. 【請求項２】電流の流通遮断を行う可動接触子および固
   定接触子から成る接点と、前記可動接触子に接続される
   ロッドと、流体を封入された流体圧シリンダと、前記流
   体圧シリンダ内を摺動可能に配置され、前記ロッドに接
   続され、かつ前記ロッドを開路動作または閉路動作さ
   せ、前記流体圧シリンダ内を前記ロッドに接続される側
   の小受圧面積室と流体圧シリンダ操作室に区分するピス
   トンと、前記ピストンを開路動作または閉路動作させる
   ための少なくとも一つの制御弁と、前記制御弁のうち一
   つは、前記流体圧シリンダ制御室をリザーバ側に接続さ
   せてピストンを開路操作状態にし、また前記流体圧シリ
   ンダ操作室を高圧側に接続させることにより閉路操作状
   態に切換える切換弁と、作動流体を加圧供給する流体圧
   源と、前記流体圧源から加圧供給された作動流体を蓄圧
   するアキュムレータとを備え、前記リザーバは排出され
   た作動流体を回収、貯蔵する遮断器の流体圧駆動装置に
   おいて、前記切換弁の戻り側から、前記リザーバに貯蔵
   されている作動流体の流体面近傍へ導く管路を設けたこ
   とを特徴とする遮断器の流体圧駆動装置。