JPH07192583A

JPH07192583A - 液圧駆動装置

Info

Publication number: JPH07192583A
Application number: JP33223693A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Takagi; 弘和高木; Fumio Nakajima; 文雄中嶋; Tsutomu Tanaka; 田中　　勉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の小形化、大出力化が可能で、良好な応
答性と優れた信頼性を確保できる液圧駆動装置を提供す
る。【構成】遮断器の主接点２、抵抗接点Ａ２に主ピスト
ン３１、副ピストンＡ３１を連結する。主ピストン３
１、副ピストンＡ３１を主シリンダ３０、副シリンダＡ
３０に設ける。主シリンダ３０、副シリンダＡ３０に主
操作弁部１０、副制御弁部Ａ５を接続する。主シリン
ダ、副制御弁部を接続流路１０７で接続する。接続流路
１０７に逆止弁Ａ７１、絞りＡ７２を設ける。副制御弁
部Ａ５に高圧ポートＡ５３、排液ポートＡ５４を形成す
る。高圧ポート接続用断面積を排液ポート接続用の断面
積よりも大きく形成する。高圧ポートＡ５および排液ポ
ートＡ５４を開閉する副投入弁Ａ５１ｂ、副遮断弁Ａ５
１ａを設ける。摺動体Ａ５１ｃを副遮断弁Ａ５１ａに設
ける。各部の連動を液圧で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遮断器の開閉時に発生
するサージ電圧を抑制するための抵抗接点を備えた遮断
器の液圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、５５０ｋＶ級の系統の線路用遮断
器には、主接点投入時のサージ電圧を抑制するため、主
接点と並列に抵抗投入接点を設けた投入抵抗付遮断器が
用いられている。すなわち、主接点の投入よりも先行し
て抵抗接点を投入させ、抵抗に通電させると共に、遮断
時にも主接点より先行して抵抗接点を遮断させるように
構成されている。この機能を簡素な構造で得るため、主
接点と抵抗接点の各可動接触子を直結することで、同一
の駆動装置により同時に駆動させる一方、両接点の遮
断、投入のタイミングは接触子の構造や形状の相違によ
って対応している。

【０００３】しかし、１１００ｋＶ級の更に高い電圧系
統では、絶縁レベルを低減するために、遮断時に発生す
るサージ電圧の抑制も必要となる。この場合、遮断器
は、主接点と並列に遮断抵抗接点を設けた構成となる。
ここで図４の電気回路を参照して、遮断抵抗接点に投入
抵抗接点を併用した抵抗付遮断器の動作概念を説明す
る。

【０００４】図４（ａ）の遮断器の投入状態において、
電流ｉは通電抵抗値の小さい主接点２を通って流れてい
る。今、遮断器の右端子側で事故が発生したと仮定す
る。この場合、図４（ｂ）に示すように駆動装置１によ
って主接点２が開離し、電流ｉを遮断するが、この瞬
間、遮断器の左端子側には高い過渡回復電圧（サージ電
圧）が発生する。しかし、抵抗接点Ａ２の投入状態が維
持されるため、これと直列に設けた抵抗Ａ２ａによって
サージ電圧は緩和される。このとき、抵抗接点Ａ２と抵
抗Ａ２ａを流れる電流ｉｒは、系統電圧と抵抗Ａ２ａの
値で決まる。

【０００５】続いて、図４（ｃ）の様に、抵抗接点Ａ２
を開離すると電流ｉｒも遮断され、遮断器は開路状態と
なる。この際、サージ電圧を十分抑制するためには、抵
抗接点Ａ２を主接点２よりも２０〜３０ｍｓ遅らせて開
離させる必要がある。一方、遮断器の投入時には、図４
（ｃ）の状態から抵抗接点Ａ２が主接点２に先行して投
入され、抵抗Ａ２ａによりサージ電圧が十分抑制された
時点（約１０ｍｓ後）で主接点２が投入される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように１１００
ｋＶ級の抵抗付遮断器は、主接点の遮断動作から所定時
間遅れて抵抗接点が開離し、主接点の投入動作より先行
して抵抗接点が投入する機能を備えなければならない。
しかし、従来の５５０ｋＶ系統の投入抵抗付遮断器にみ
られるように、両接触子の構造の相違だけでこのような
機能を実現することは、極めて困難である。

【０００７】従って、主接点と抵抗接点の各可動接触子
を別の駆動装置で操作し、動作のタイミングは機械的な
連動装置などによって確保する必要がある。一般に、主
接点は大出力を容易に得ることのできる液圧で駆動し、
抵抗接点はバネの圧縮力で駆動して、両者をリンク機構
で連動する方法が考えられる。しかし、遮断動作の際、
抵抗接点を主接点と同程度の速度で操作する必要があ
り、高速動作を得るために大出力を有する駆動バネを用
いなければならない。

【０００８】また、主接点と同様、抵抗接点にも消弧機
能が必要であり、広く用いられているパッファ式の消弧
方式を適用した場合、絶縁ガスを圧縮するための駆動力
を更に付加しなければならない。従って、抵抗接点用の
駆動バネは大形化せざるを得ない。しかも、駆動バネの
大形化に伴って、バネの自重が増加し、応答性の低下を
招く可能性がある。もちろん、抵抗接点の可動接触子な
ど可動部分の軽量化によって、駆動力の低減を進めるこ
とができるが、実用上限界がある。

【０００９】また、駆動バネの蓄勢作用を、主接点を駆
動する液圧駆動装置に頼ることも考えられるが、この場
合、蓄勢力が負荷として加わるため液圧駆動装置の大形
化につながる。このように、抵抗接点を圧縮バネで駆動
する構成は、リンクなど主接点との連動機構も設ける必
要があり、小形化や応答性など実用的見地からは得策で
ない。

【００１０】さらに、抵抗付遮断器では抵抗接点だけが
単独で長時間通電された場合、抵抗の焼損に進展すると
いう問題がある。このため駆動装置の一部に異常が生
じ、抵抗接点の開離が著しく遅延した場合、これを検知
して接点を高速駆動するような緊急保護装置を付加する
必要がある。しかし、このような緊急保護装置は通常、
その構成が複雑であり、液圧駆動装置の大形化を招くと
いう不具合があった。

【００１１】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたもので、その目的は、主接
点と抵抗接点の各可動接触子の動作および両者の時間差
連動を液圧で行うことにより、駆動装置の小形化、大出
力化を図り、良好な応答性と優れた信頼性を確保する液
圧駆動装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、圧力流体が収納された液室
を設けた主シリンダおよび副シリンダと、前記主シリン
ダの液室に当該液室内の圧力変化に応じて移動可能に設
けられ、遮断器の主接点に連結された主ピストンと、前
記副シリンダの液室に当該液室内の圧力変化に応じて移
動可能に設けられ、前記遮断器の抵抗接点に連結された
副ピストンと、前記主シリンダの液室に接続され、圧力
流体が収容された弁室を設けた主操作弁部と、前記副シ
リンダの液室に接続され、圧力流体が収容された弁室を
設けた副制御弁部を有することを特徴とする液圧駆動装
置において、前記主シリンダの液室と前記副制御弁部の
弁室とを接続流路によって接続し、前記主シリンダの液
室から前記副制御弁部の弁室への圧力流体の流量が、そ
の逆方向への流量よりも大きくなるように、前記接続流
路に逆止弁を設け、前記接続流路に、前記副制御弁部の
弁室から前記主シリンダの液室への圧力流体の流量を調
節する絞りを設け、前記副制御弁部の弁室に、前記副シ
リンダの液室内に圧力流体を供給する供給ポートと、当
該液室内から圧力流体を排出する排出ポートとを形成
し、前記副制御弁部の弁室における前記副シリンダの液
室と前記供給ポートとの間を接続する供給ポート接続用
の断面積を、前記副制御弁部の弁室における前記副シリ
ンダの液室と前記排出ポートとの間を接続する排出ポー
ト接続用の断面積より以上の大きに形成し、前記副制御
弁部における前記接続流路側の弁室内の圧力変化に対応
して移動し、前記供給ポートおよび前記排出ポートを開
閉する供給弁体および排出弁体を、前記副制御弁部の弁
室内に移動可能に設け、前記排出弁体が所定の距離を移
動するまで、前記排出ポートを閉鎖する摺動体を、前記
排出弁体に設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の液
圧駆動装置において、前記副制御弁部における供給ポー
ト接続用の断面積よりも、前記副制御弁部における前記
接続流路側の弁室内の断面積を大きく形成したことを特
徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の液
圧駆動装置において、前記主接点と前記抵抗接点との開
離時間差をｔｄ、圧力流体の圧力をＰ、圧力流体の密度
をρ、前記排出弁体の摺動体の長さをＬ１、前記絞りの
流路断面積をＳｘ、前記副制御弁部における前記接続流
路側の弁室内の断面積をＳｖ、前記副制御弁部の弁室に
おける供給ポート接続用の断面積をＳｏとすると、ｔ
ｄ、Ｐ、ρ、Ｌ１、Ｓｘ、Ｓｖ、Ｓｏとの間に、０＜（Ｌ１／ｔｄ）（ρ／２Ｐ）^1/2≦（Ｓｘ／Ｓｖ）（Ｓｏ／Ｓｖ）^1/2 の関係が成立するよう構成したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記のような構成を有する本発明の作用は以下
の通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、ま
ず、主接点と抵抗接点が投入状態にあるときには、主シ
リンダおよび副シリンダの液室に収容された圧力流体に
よって、主ピストンおよび副ピストンが、主接点および
抵抗接点を投入状態に保持する位置に維持されている。
この状態から、主操作弁部の弁室内の圧力を調節して、
当該弁室に接続された主シリンダの液室内の圧力を低下
させる。すると、主ピストンが移動して主ピストンに連
結された主接点が遮断される。

【００１６】一方、主接点と抵抗接点が投入状態にある
ときには、副制御弁部の弁室内における排出弁体は排出
ポートを閉鎖しているので、当該弁室内からの圧力流体
の排出はない。ここで、上記のように主接点の遮断がお
こなわれると、主シリンダ内の圧力が低下するので、副
制御弁部の接続流路側の弁室内の圧力も低下する。ただ
し、主シリンダの液室と副制御弁部の弁室とを接続する
接続流路には、圧力流体の流量を調節する絞りが設けら
れているので、この絞りによって、主シリンダ内の圧力
低下よりも、副制御弁部の弁室内の圧力低下が遅れる。
このように副制御弁部の接続流路側の弁室内の圧力が低
下すると、排出弁体が排出ポートを開く位置に移動を開
始し、所定の距離を移動すると摺動体が排出ポートを開
放する。すると、副シリンダの液室内の圧力流体が、副
制御弁部の弁室内の排出ポート接続用の断面を介して、
排出ポートから排出されるので、副シリンダの液室内の
圧力が低下する。そして、前記供給ポート接続用の断面
積は、前記排出ポート接続用の断面積より以上の大きさ
に形成されているので、排出ポート閉鎖時よりも、排出
ポートを開いた後の方が排出弁体の速度が速くなる。し
たがって、摺動体が排出ポートを開放した後は、副シリ
ンダの液室内の圧力低下がすばやくおこなわれるので副
ピストンがすばやく移動し、副ピストンに連結された抵
抗接点が遮断される。

【００１７】つぎに、以上のように遮断された主接点お
よび抵抗接点の投入動作を説明する。すなわち、主操作
弁部の弁室内の圧力を調節して、当該弁室に接続された
主シリンダの液室内の圧力を上昇させる。すると、その
圧力により逆止弁が開いて主シリンダの液室から副制御
弁部の弁室へ圧力流体が流れるので、副制御弁部におけ
る接続流路側の弁室内の圧力が上昇する。このように副
制御弁部における接続流路側の弁室内の圧力が上昇する
と、排出弁体が排出ポートが閉じ、供給弁体が供給ポー
トを開く位置に移動する。すると、供給ポートから副シ
リンダの液室内に圧力流体が流れ込み、当該液室内の圧
力が上昇する。したがって、副ピストンが移動して抵抗
接点が投入される。さらに、主シリンダ内の圧力が、接
続流路の逆止弁を介して副制御弁部側へ流れることによ
っては、主接点の遮断時の圧力を維持できない程度に上
昇すると、主ピストンが移動して主接点が投入される。

【００１８】請求項２記載の発明では、上記のように、
逆止弁が開いて主シリンダの液室から副制御弁部の弁室
へ圧力流体が流れる際に、副制御弁部における接続流路
側の弁室の断面積が供給ポート接続用の断面積よりも大
きいので、供給弁体および排出弁体を駆動する力が十分
得られる。したがって、供給弁体および排出弁体の移動
はによる副ピストンが移動および抵抗接点の投入動作
も、すばやく確実におこなわれる。

【００１９】請求項３記載の発明では、摺動体の長さに
よって主接点と抵抗接点との開離時間差を決定できるの
で、装置設計上有利である。

【００２０】

【実施例】本発明の液圧駆動装置の実施例として、第１
実施例および第２実施例を図１〜３により以下に説明す
る。なお、図４に示した従来例と同一の部材に関して
は、同一の符号を付し説明を省略する。また、各実施例
においても、同一の部材に関しては同一の符号を付すこ
とにする。

【００２１】（１）第１実施例の構成以下、本発明の第１実施例の構成を図１、図２を参照し
て説明する。第１実施例は請求項１および請求項２記載
の液圧駆動装置に対応するものである。なお、請求項１
記載の供給弁体は副投入弁、排出弁体は副遮断弁、供給
ポートは副制御弁部の高圧ポート、排出ポートは副制御
弁部の排液ポート、摺動体は副遮断弁の摺動体とする。

【００２２】本実施例は、遮断器の主接点２および抵抗
接点Ａ２を各々開閉する主操作部３および副操作部Ａ３
とを備えている。これら主操作部３および副操作部Ａ３
は、主制御弁部５および副制御弁部Ａ５で制御される圧
力流体により駆動される。主ピストン３１の背部の液室
３４には、主操作弁部１０が設けられており、この主操
作弁部１０を介して圧力流体の給排が行われる。

【００２３】主操作部３は、主シリンダ３０、主ピスト
ン３１、主ピストンロッド３２から成り、主ピストン３
１の動作で主接点２が開閉するよう、主ピストンロッド
３２で両者が連結されている。主シリンダ３０の液室３
３は常時圧力流体を蓄えたアキュムレータ６に配管４を
介して連通され、主ピストン３１の背部の液室３４には
主制御弁部５を介して圧力流体の給排が行われる。

【００２４】主制御弁部５は、マニホールド５０とその
内部で動作する主切換弁５１とで構成され、主弁ポート
５２ａ、高圧ポート５３、及び排液ポート５４が形成さ
れている。主弁ポート５２ａは主操作弁部１０の弁室１
０６と連通され、高圧ポート５３は液室３３と流路３５
で連通され、排液ポート５４は低圧タンク９と連通され
ている。そして、主弁ポート５２ａと高圧ポート５３と
の間、あるいは主弁ポート５２ａと排液ポート５４との
間は、主切換弁５１の移動によって開閉切り換えが可能
になっている。また、マニホールド５０と主切換弁５１
によって形成される弁室５５，５６は、高圧ポート５３
と各々絞り５７及び５８を介して連通されており、ここ
には常時圧力流体が供給される。

【００２５】さらに主切換弁５１には前記弁室５５及び
５６と各々流路５５ａ及び５６ａとを介して遮断用電磁
弁７及び投入用電磁弁８が連通されている。

【００２６】遮断用電磁弁７及び投入用電磁弁８は、主
切換弁５１を操作するものであり、電磁ソレノイド７
１，８１およびパイロット弁体７２，８２を備え、電磁
ソレノイド７１，８１の作動により、パイロット弁体７
２，８２が開くようになっている。また、遮断用電磁弁
７及び投入用電磁弁８には排液流路７３，８３が形成さ
れており、パイロット弁体７２，８２が開くと、排液流
路７３，８３を介して、弁室５５または５６の圧力流体
が前記低圧タンク９に回収される。

【００２７】主操作弁部１０は、マニホールド１００と
その内部で動作する遮断主弁１０１と投入主弁１０２と
から構成され、主シリンダ３０内の液室３４と連通する
シリンダポート１０３、液室３３と流路３５で連通した
高圧ポート１０４、及び低圧タンク９と連通する排液ポ
ート１０５が形成されている。そして、シリンダポート
１０３と排液ポート１０５とは遮断主弁１０１により、
一方、シリンダポート１０３と高圧ポート１０４とは投
入主弁１０２によって開閉切り換えが可能になってい
る。また、遮断主弁１０１および投入主弁１０２は、弾
性部材によって各ポートを閉止する方向に付勢されてい
る。また主操作弁部１０において、マニホールド１００
と遮断主弁１０１および投入主弁１０２とによって弁室
１０６が形成され、この弁室１０６には主弁ポート５２
ａが連通され、主制御弁部５を介して圧力流体の給排が
行われる。

【００２８】副操作部Ａ３は、副シリンダＡ３０、副ピ
ストンＡ３１、副ピストンロッドＡ３２から成り、副ピ
ストンＡ３１の動作で抵抗接点Ａ２が開閉するよう、副
ピストンロッドＡ３２で両者が連結されている。副シリ
ンダＡ３０の液室Ａ３３は常時圧力流体を蓄えたアキュ
ムレータ６に配管Ａ４を介して連通され、副ピストンＡ
３１の背部の液室Ａ３４には副制御弁部Ａ５を介して圧
力流体の給排が行われる。

【００２９】副制御弁部Ａ５は、マニホールドＡ５０と
その内部で動作する副切換弁Ａ５１で構成されている。
マニホールドＡ５０には、副シリンダＡ３０内の液室Ａ
３４と連通するシリンダポートＡ５２、液室Ａ３３と流
路Ａ３５で連通した高圧ポートＡ５３、及び低圧タンク
９と連通する排液ポートＡ５４が形成されている。そし
て、シリンダポートＡ５２と高圧ポートＡ５３との間、
あるいはシリンダポートＡ５２と排液ポートＡ５４との
間は、副切換弁Ａ５１の移動によって開閉切り換えが可
能になっている。

【００３０】また、副切換弁Ａ５１は、副遮断弁Ａ５１
ａと副投入弁Ａ５１ｂにより形成される。副遮断弁Ａ５
１ａおよび副投入弁Ａ５１ｂは各々、摺動体Ａ５１ｃお
よびＡ５１ｄを有している。図２（ａ）の投入状態から
副切換弁Ａ５１が左方に移動し、摺動体Ａ５１ｃがシリ
ンダポートＡ５２と排液ポートＡ５４間を連通する時、
図２（ｂ）に示すように摺動体Ａ５１ｄは高圧ポートＡ
５３とシリンダポートＡ５２間の連通を阻止する構成と
している。また遮断動作の際には、摺動体Ａ５１ｃとマ
ニホールドＡ５０との重合によって、副シリンダＡ３０
内の圧力流体を排除するタイミングを遅らせ、主接点２
と抵抗接点Ａ２との開離時間差を設定するようになって
いる。さらに図２の（ｂ）から（ｃ）に至る間、摺動体
Ａ５１ｄはマニホールドＡ５０と重合し、高圧ポートＡ
５３から大量の圧力流体がシリンダポートＡ５２を経由
して排液ポートＡ５４に流出することを阻止する構成と
している。

【００３１】副制御弁部Ａ５においては、マニホールド
Ａ５０と副遮断弁Ａ５１ａによって弁室Ａ５５，Ａ５６
が形成されている。このうち弁室Ａ５５は、主操作弁部
１０のシリンダポート１０３と接続流路１０７により連
動弁部Ａ７を介して主操作部３に連通されている。一
方、弁室Ａ５６は、高圧ポートＡ５３と連通されてお
り、ここには常時圧力流体が供給される。

【００３２】さらに、副制御弁部Ａ５における圧力流体
収容部分の断面の面積は、以下のように設定されてい
る。すなわち、図２（ａ）に示すように、高圧ポートＡ
５３とシリンダポートＡ５２間を圧力流体が流れるよう
に接続するシート部断面は、副投入弁Ａ５１ｂの摺動体
Ａ５１ｄによって開閉可能な構成となっているが、この
シート部断面積をＳｃとする。シリンダポートＡ５２と
排液ポートＡ５４間を圧力流体が流れるように接続する
シート部断面は、副遮断弁Ａ５１ａの摺動体Ａ５１ｃに
よって開閉可能な構成となっているが、このシート部断
面積をＳｏとする。副制御弁部Ａ５における副遮断弁Ａ
５１ａ側の断面積接続流路１０７が接続された断面の面
積を弁体断面積Ｓｖとする。そして、このシート部断面
積Ｓｃ，Ｓｏ、弁体断面積Ｓｖとの関係が、Ｓｖ＞Ｓｃ
≧Ｓｏとなるように設定されている。

【００３３】連動弁部Ａ７は、逆止弁Ａ７１と絞りＡ７
２から成り、主制御弁部１０で制御される圧力流体の液
圧に応じて副制御弁部Ａ５が連動するように機能する。
すなわち、主制御弁部１０から副制御弁部Ａ５の弁室Ａ
５５に圧力流体が供給される場合には、逆止弁Ａ７１は
開口し大流量の圧力流体が流れ、逆に弁室Ａ５５から圧
力流体が排除される場合には逆止弁Ａ７１は閉止し、絞
りＡ７２によって流量が制限される。また絞りＡ７２
は、外部からの流量調整が可能な可変絞りとして構成さ
れている。

【００３４】（２）第１実施例の作用以上のような構成を有する第１実施例の作用を（Ａ）接
点遮断動作時、（Ｂ）接点投入動作時に分けて、図１、
図２および図３を併用して説明する。

【００３５】（Ａ）接点遮断動作時すなわち、図１に示した主接点２と抵抗接点Ａ２の投入
状態では、主操作弁部１０と副制御弁部Ａ５の各々のシ
リンダポート１０３，Ａ５２と排液ポート１０５，Ａ５
４間は閉止されているため、液室３４，Ａ３４の圧力流
体によって主ピストン３１と副ピストンＡ３１は上方位
置にて保持されている。

【００３６】この時、遮断用電磁弁７に遮断動作指令を
与えると、主制御弁部５の弁室５５から圧力流体が流出
し圧力が低下するため、弁室５６内の圧力流体の作用に
より主切換弁５１は右方に移動する。主弁ポート５２ａ
と排液ポート５４間が開くことによって、主操作弁部１
０の弁室１０６の液圧は低下し、遮断主弁１０１がシリ
ンダポート１０３と排液ポート１０５間を開く。そのた
め主シリンダ３０内の液室３４から圧力流体が流出し、
その圧力低下によって主ピストン３１は下方に動作す
る。これに伴って、主接点２は遮断動作を行うが、同時
にシリンダポート１０３と連通する弁室Ａ５５の液圧が
低下し、弁室Ａ５６などの圧力流体の作用により副切換
弁Ａ５１は一体になって左方へ始動する。

【００３７】ただし、図２（ｂ）に示すように、弁室Ａ
５５から圧力流体が流出するとき、連通弁部Ａ７の逆止
弁Ａ７１は閉止し、絞りＡ７２は弁室Ａ５５からの圧力
流体の流出を抑制するので、副切換弁Ａ５１は緩やかに
動作する。この動作中、副遮断弁Ａ５１ａの摺動体Ａ５
１ｃが、シリンダポートＡ５２と排液ポートＡ５４との
連通を阻止する。そのため、副シリンダＡ３０の液室Ａ
３４内は高圧状態を維持し、副ピストンＡ３１は抵抗接
点Ａ２の投入状態を保持する。

【００３８】そして、遮断動作指令の解除後、パイロッ
ト弁体７２の閉止によって弁室５５の圧力が回復して
も、シリンダポート５２の液圧低下によって主切換弁５
１は高圧ポート５３の閉止状態を維持し、主ピストン３
１は主接点２の遮断状態を保つ。一方、副遮断弁Ａ５１
ａの摺動体Ａ５１ｃとマニホールドＡ５０との重合部に
おける間隙を介して、シリンダポートＡ５２から小量の
圧力流体が排液ポートＡ５４に流出するが、この間、高
圧ポートＡ５３から圧力流体が液室Ａ３４に流入するた
め、副ピストンＡ３１は抵抗接点Ａ２を投入位置で確実
に保持する。

【００３９】副切換弁Ａ５１が、図２（ｃ）に示すよう
に、さらに左方に移動し、摺動体Ａ５１ｃとマニホール
ドＡ５０との重合が外れると、シリンダポートＡ５２と
排液ポートＡ５４の間が開口し、液室Ａ３４内の液圧は
急速に下降する。このとき、副投入弁Ａ５１ｂが高圧ポ
ートＡ５３とシリンダポートＡ５２との間を閉止し、副
ピストンＡ３１は下方へ動くため抵抗接点Ａ２が開離す
る。このようにして、抵抗接点Ａ２は主接点２よりも遅
れて開離することができる。

【００４０】なお、主接点２の開離動作から抵抗接点Ａ
２が開離するまでの遅延時間は、連動弁部Ａ７の絞りＡ
７２の流路断面積や、副遮断弁Ａ５１ａの摺動体Ａ５１
ｃの長さに相当する重合距離を調節し、副シリンダＡ３
０内の圧力流体を排除するタイミングを適度に遅らせる
ことによって確保できる。

【００４１】つぎに、上記のような遮断動作時における
副切換弁Ａ５１の運動を、図２に示す構成図、図３に示
す主要部分の変位、圧力応答波形を示すグラフに基づい
て詳説する。

【００４２】すなわち、上記のように、遮断用電磁弁７
に遮断動作指令を与えると、図３（ｃ）に示すように、
主操作弁部１０のシリンダポート１０３における主シリ
ンダ圧力Ｐｍが、操作圧力Ｐａから大気圧にまで低下す
る。そして、図３（ａ）に示すように、主ピストン３１
が開離動作をおこなう主接点変位Ｘｍがおこる。また、
図３（ｄ）に示すように、主シリンダ圧力Ｐｍに連動し
て、副制御弁部Ａ５の弁室Ａ５５の副切換弁弁室圧力Ｐ
ｖも低下するため、図３（ｂ）に示すように、副切換弁
Ａ５１が動作する副切換弁変位Ｘｖがおこる。

【００４３】副遮断弁Ａ５１ａの摺動体Ａ５１ｃが排液
ポートＡ５４を開くまでの間、接続流路１０７側の副切
換弁弁室圧力Ｐｖは絞りＡ７２の通過流量と弁体速度に
よって決定され、図３（ｄ）に示すように、大気圧と操
作圧力Ｐａとの中間値を維持する。このとき、副操作弁
弁室圧力Ｐｖは副切換弁Ａ５１に対する反駆動力として
作用し、弁体はほぼ等速で連動する。

【００４４】ここで、副制御弁部Ａ５のシリンダポート
Ａ５２の圧力を副シリンダ圧力Ｐｓとし、上記のよう
に、シリンダポートＡ５２と排液ポートＡ５４間のシー
ト部断面積をＳｏ、操作弁弁室圧力Ｐｖが作用する弁体
の断面積を弁体断面積Ｓｖとする。すると、副切換弁Ａ
５１に対する駆動力の釣合いの式は、弁体の慣性力を省
略すると次のようになる。

【００４５】

【数１】Ｐｓ・Ｓｏ＝Ｐｖ・Ｓｖ …式（１）ただし、操作圧力Ｐａと副シリンダ圧力Ｐｓとの関係
は、上記説明および図３（ｃ）に示すように、Ｐｓ＝Ｐ
ａとなる。

【００４６】一方、弁室Ａ５５における流入量と流出量
の関係は、副切換弁Ａ５１の速度をＶ１，絞りＡ７２の
流路断面積をＳｘ、絞り部の流量係数をＣ、圧力流体の
密度をρとし、流体を非圧縮性とみなせば次式で示され
る。

【００４７】

【数２】Ｓｖ・Ｖ１＝Ｃ・Ｓｘ・（２・Ｐｖ／ρ）^1/2 …式（２）上記の式（１），（２）からＰｖを消去し、排液ポート
Ａ５４を開くまでの弁体速度Ｖ１を求めると、次のよう
になる。

【００４８】

【数３】Ｖ１＝Ｃ・（Ｓｘ／Ｓｖ）・｛（２／ρ）（Ｓｏ／Ｓｖ）・Ｐａ｝^1/2 …式（３）さらに、副切換弁Ａ５１が摺動体Ａ５１ｃの長さＬ１に
相当する距離を移動した後、排液ポートＡ５４を開く
と、図３（ｃ）に示すように、副シリンダ圧力Ｐｓが操
作圧力Ｐａから大気圧にまで低下し、図３（ａ）に示す
ように、副ピストンＡ３１が開離動作をおこなうように
抵抗接点変位Ｘｓがおこる。

【００４９】このとき、副投入弁Ａ５１ｂの摺動体Ａ５
１ｄが高圧ポートＡ５３を閉じ、弁室Ａ５６と共に操作
圧力Ｐａの状態が維持される。ここで、上記のように高
圧ポートＡ５３とシリンダポートＡ５２間のシート部断
面積をＳｃとすると、副切換弁Ａ５１に作用する力は次
式に示すように釣り合う。

【００５０】

【数４】Ｐａ・Ｓｃ＝Ｐｖ・Ｓｖ …式（４）以上のように、このときの弁体速度Ｖ２を式（２），
（４）から求めると、

【数５】Ｖ２＝Ｃ・（Ｓｘ／Ｓｖ）・｛（２／ρ）（Ｓｃ／Ｓｖ）・Ｐａ｝^1/2 …式（５）となる。

【００５１】ここで、副切換弁Ａ５１の動作中、絞りＡ
７２の流路断面積Ｓｘは一定である。したがって、式
（３）および式（５）から、シート部断面積Ｓｏ，Ｓｃ
の設定を変えることによって弁体速度Ｖ１，Ｖ２を調節
することができる。

【００５２】ところで、本実施例のような抵抗付遮断器
においては、主接点２の開離から一定時間遅れて開離す
る抵抗接点Ａ２は、できるだけ高速で駆動されることが
望ましい。このためには、副ピストンＡ３１を制御する
副切換弁Ａ５１を高速で切り換えることによって、シリ
ンダポートＡ５２と排液ポートＡ５４間の流路面積が適
切な大きさになるようにし、液室Ａ３４内の流体が短時
間に排出されることが必要となる。もし、弁体速度Ｖ２
が不十分ならば、図３（ａ）の破線に示すように、液室
Ａ３４内の圧力が上昇し、副ピストンＡ３１の応答性が
低下する。

【００５３】したがって、副切換弁Ａ５１が排液ポート
Ａ５４を開口した後の速度Ｖ２は、開口前の速度Ｖ１以
上（Ｖ１≦Ｖ２）とするのが望ましい。本実施例におい
ては、シート部断面積Ｓｃ，Ｓｏとの関係がＳｃ≧Ｓｏ
となるように設定されているので、図３（ｂ）に示すよ
うに、Ｓｃ＜Ｓｏと設定した場合に比べて副切換弁Ａ５
１が素早く動く。

【００５４】さらに、排液ポートＡ５４の開口時には、
摺動体Ａ５１ｄが高圧ポートＡ５３を閉じるように構成
されているので、Ｓｃ≧Ｓｏと設定すると、図３（ｃ）
に示すように、Ｓｃ＜Ｓｏと設定した場合に比べて副シ
リンダ圧力Ｐｓの大気圧程度への低下を維持し続けるこ
とができる。そして、Ｓｃ≧Ｓｏと設定すると、図３
（ｄ）に示すように、Ｓｃ＜Ｓｏと設定した場合に比べ
て副切換弁弁室圧力の低下を防ぐことができる。したが
って、式（５）における操作圧力Ｐａの局所的な低下を
避けることができ、副切換弁Ａ５１の良好な切り換え特
性を得ることができる。

【００５５】（Ｂ）接点投入動作時一方、主接点２と抵抗接点Ａ２の遮断状態において、投
入用電磁弁８に投入動作指令を与えると弁室５６内の液
圧が低下し、弁室５５内の圧力流体により主切換弁５１
は左方に切り換わる。このとき、弁室１０６に圧力流体
が流入し、投入主弁１０２によりシリンダポート１０３
と高圧ポート１０４との間が連通するため、高圧ポート
１０４内は高圧になる。すると、連動弁部Ａ７の逆止弁
Ａ７１が開いて大量の圧力流体が弁室Ａ５５に流入する
ので、その圧力流体の作用により副切換弁Ａ５１は一体
となって急速に右方に切り換わる。このため、液室Ａ３
４の液圧が上昇し、副ピストンＡ３１と抵抗接点Ａ２は
投入方向へ始動する。したがって、抵抗接点Ａ２が投入
される。

【００５６】さらに、高圧ポート１０４内の圧力が高ま
ると、液室３４も高圧かする。すると、主ピストン３１
は主接点２と共に投入方向へ移動するので、主接点２が
投入される。以上のように、抵抗接点Ａ２は主接点２よ
りも所定時間先行して投入される。

【００５７】（３）第１実施例の効果以上のような第１実施例の効果は、以下の通りである。
すなわち、主接点２および抵抗接点Ａ２は、ともに液圧
によって駆動されるので、大型のバネ等を用いなくて
も、強い駆動力を得ることができるので、装置の小形化
に有利である。

【００５８】主接点２と抵抗接点Ａ２との連動は、副制
御弁部Ａ５を連動弁部Ａ７を介して主操作弁部１０のシ
リンダポート１０３に接続することによって実現される
ので、バネ等を利用した場合によりも単純な機構で、主
操作部３および副操作部Ａ３の間に固い主従関係を確立
させることができる。そして、装置の駆動は液圧により
おこなわれるので、バネ等を利用した場合よりも摩擦力
などの負荷変動や外乱に強く、これを原因として主ピス
トン３１および副ピストンＡ３１の連動特性が変動する
おそれが少ない。したがって、両接点を所定の時間差
で、確実かつ良好な応答性をもって連動させることが可
能となる。

【００５９】抵抗接点Ａ２の動作は、主接点２の変位特
性に依存しない主操作部３内の圧力変化を検出しておこ
なわれるため、主接点２の種々の遮断形態に基づく負荷
変動に起因して抵抗接点Ａ２の遅延開離時間が変動する
ことを防止できる。

【００６０】副切換弁Ａ５１においては、その全動作範
囲で摺動体Ａ５１ｃ，Ａ５１ｄのいずれかが各ポートＡ
５２，Ａ５３，Ａ５４間の連通を阻止するように構成し
たので、駆動圧低下による副切換弁Ａ５１の失速を防止
することができる。そのため、副ピストンＡ３１の移動
速度を高速に維持することができる。したがって、抵抗
接点Ａ２に対して所定の遅延開離時間と、開離後の高速
遮断特性を得ることができ、良好な応答性と優れた信頼
性を確保することが可能となる。

【００６１】主操作部１０と連通する副切換弁Ａ５１の
弁室Ａ５５の断面積Ｓｖ、高圧ポートＡ５２および排液
ポートＡ５４側の開閉シート部断面積Ｓｃ，Ｓｏを、Ｓ
ｖ＞Ｓｃ≧Ｓｏとなるように設定したので、上記のよう
に、抵抗接点Ａ２の開離後の高速遮断特性、ならびに良
好な投入特性を得ることができる。

【００６２】さらに、副操作部Ａ５を制御する連動弁部
Ａ７を主操作部３のシリンダポート１０３に連結したの
で、抵抗接点Ａ２だけが長時間投入されることが回避さ
れ、抵抗付遮断器の液圧駆動装置として良好な動作信頼
性が確保できる。

【００６３】（４）第２実施例の構成および作用以下、本発明の第２実施例を図１〜図３により説明す
る。この第２実施例は請求項３記載の液圧駆動装置に対
応するものであり、第１実施例とほぼ同様の構成であ
る。ただし、主接点２に対する抵抗接点Ａ２の遅延開離
時間を確保するため、副切換弁Ａ５１、および絞りＡ７
２の寸法を規定した点が異なる。すなわち、図３（ａ）
（ｃ）に示すように、主接点２と抵抗接点Ａ２との開離
時間差ｔｄを、主シリンダ３０内の圧力Ｐｍおよび副シ
リンダＡ３０内の圧力Ｐｓの低下開始時間差ｔｄ′に等
しいとみなすことができる。このとき、副切換弁Ａ５１
が排液ポートＡ５４を開くまでの弁体速度Ｖ１と時間差
ｔｄの積は、摺動体Ａ５１ｃの長さＬ１に相当する。速
度Ｖ１は、上記第１実施例において示した式（３）の通
りであり、式中の流量係数Ｃは０＜Ｃ≦１の値をとるこ
とから、次の関係式を導くことができる。

【００６４】

【数６】０＜（Ｌ１／ｔｄ）（ρ／２Ｐａ）^1/2≦（Ｓｘ／Ｓｖ）（Ｓｏ／Ｓｖ）^1/2 …式（６）したがって、圧力流体の圧力をＰａ、密度をρとすると
き、副切換弁Ａ５１の排液ポートＡ５４側のシート部断
面積Ｓｏ、弁室Ａ５５の断面積Ｓｖ、および絞りＡ７２
の流路断面積Ｓｘに対して、式（６）を満たすように長
さＬ１を選べば、所定の開離時間差ｔｄを得ることがで
きる。逆に、長さＬ１、断面積Ｓｏ，Ｓｖを固定したと
き、式（６）を満たすように、絞りＡ７２によって流路
面積Ｓｘを調整することも可能である。

【００６５】以上のように第２実施例によれば、副遮断
弁Ａ５１ａに設けられた摺動体Ａ５１ｃは、遮断動作時
における抵抗接点Ａ２の遅延開離時間の設定に関与して
いるので、その長さＬ１を調節することによって主接点
２と抵抗接点Ａ２との開離時間差を所望の値に容易に設
定できる。したがって、装置の製造効率がよく、適切か
つ確実な遅延開離特性の装置を製造できる。

【００６６】（４）その他の実施例本発明は、以上のような実施例に限定されるものではな
く、各部材の材質、形状、大きさ等は適宜変更可能であ
る。すなわち、第１実施例では主ピストン３１を主操作
弁部１０で駆動する構成としているが、これを省略する
ことも可能である。また、副ピストンＡ３１を副切換弁
Ａ５１で直接駆動する構成としているが、液室Ａ３４と
シリンダポートＡ５２の間に開口流路面積の大きい弁を
設け、さらに大流量の圧力流体を液室Ａ３４に給排する
構成としても同様の作用、効果を得ることができる。

【００６７】さらに、連動弁部Ａ７の絞りＡ７２を、外
部からの流量調整が可能な可変絞りとすれば、遮断時に
おける副切換弁Ａ５１の切換速度を制御できるので、両
接点の開離動作の遅延時間を微妙に調節することができ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主接点と抵抗接点の遮断、投入動作と、両接点に要求さ
れる所定時間差での連動とを、液圧駆動装置によって実
現したので、駆動装置の小形化、大出力化を図ることが
でき、さらには良好な応答性と優れた信頼性を有する液
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】本発明の液圧駆動装置の第１実施例および第２
実施例を示す配管構成図であって、主接点と抵抗接点の
投入状態を示す断面図である。

【図２】本発明の液圧駆動装置の第１実施例および第２
実施例における副制御弁部の構成および動作を示す構成
図であって、（ａ）は投入状態、（ｂ）は動作中、
（ｃ）は遮断状態を示す断面図である。

【図３】本発明の液圧駆動装置の第１実施例および第２
実施例における遮断時の動作特性を示したグラフであっ
て、（ａ）は主接点および抵抗接点の変位を示し、
（ｂ）は副切換弁の変位を示し、（ｃ）は主シリンダお
よび副シリンダの圧力の変位を示し、（ｄ）は副切換弁
弁室圧力の変位を示す。

【図４】遮断抵抗接点と投入抵抗接点を併用した一般的
な抵抗付遮断器の動作を説明する回路図を示す。

【符号の説明】

１…液圧駆動装置２…主接点３…主操作部４，Ａ４…配管５…主制御弁部６…アキュムレータ７…遮断用電磁弁８…投入用電磁弁９…低圧タンク１０…主操作弁部３０…主シリンダ３１…主ピストン３２…主ピストンロッド３３，３４，Ａ３３，Ａ３４…液室３５，５５ａ，５６ａ，５９，Ａ３５…流路５０，Ａ５０…マニホールド５１…主切換弁５２，１０３，Ａ５２…シリンダポート５２ａ…主弁ポート５３，１０４，Ａ５３…高圧ポート５４，１０５，Ａ５４…排液ポート５５，５６，１０６，Ａ５５，Ａ５６…弁室５７，５８，Ａ７２…絞り７１，８１…電磁ソレノイド７２，８２…パイロット弁体１００…マニホールド１０１…遮断主弁１０２…投入主弁１０７…接続流路Ａ２…抵抗接点Ａ２ａ…抵抗Ａ３…副操作部Ａ５…副制御弁部Ａ７…連動弁部Ａ３０…副シリンダＡ３１…副ピストンＡ３２…副ピストンロッドＡ５１…副切換弁Ａ５１ａ…副遮断弁Ａ５１ｂ…副投入弁Ａ５１ｃ，Ａ５１ｄ…摺動体Ａ７１…逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力流体が収納された液室を設けた主シ
リンダおよび副シリンダと、前記主シリンダの液室に当
該液室内の圧力変化に応じて移動可能に設けられ、遮断
器の主接点に連結された主ピストンと、前記副シリンダ
の液室に当該液室内の圧力変化に応じて移動可能に設け
られ、前記遮断器の抵抗接点に連結された副ピストン
と、前記主シリンダの液室に接続され、圧力流体が収容
された弁室を設けた主操作弁部と、前記副シリンダの液
室に接続され、圧力流体が収容された弁室を設けた副制
御弁部を有することを特徴とする液圧駆動装置におい
て、前記主シリンダの液室と前記副制御弁部の弁室とを接続
流路によって接続し、前記主シリンダの液室から前記副制御弁部の弁室への圧
力流体の流量が、その逆方向への流量よりも大きくなる
ように、前記接続流路に逆止弁を設け、前記接続流路に、前記副制御弁部の弁室から前記主シリ
ンダの液室への圧力流体の流量を調節する絞りを設け、前記副制御弁部の弁室に、前記副シリンダの液室内に圧
力流体を供給する供給ポートと、当該液室内から圧力流
体を排出する排出ポートとを形成し、前記副制御弁部の弁室における前記副シリンダの液室と
前記供給ポートとの間を接続する供給ポート接続用の断
面積を、前記副制御弁部の弁室における前記副シリンダ
の液室と前記排出ポートとの間を接続する排出ポート接
続用の断面積より以上の大きさに形成し、前記副制御弁部における前記接続流路側の弁室内の圧力
変化に対応して移動し、前記供給ポートおよび前記排出
ポートを開閉する供給弁体および排出弁体を、前記副制
御弁部の弁室内に移動可能に設け、前記排出弁体が所定の距離を移動するまで、前記排出ポ
ートを閉鎖する摺動体を、前記排出弁体に設けたことを
特徴とする液圧駆動装置。
【請求項２】前記副制御弁部における供給ポート接続
用の断面積よりも、前記副制御弁部における前記接続流
路側の弁室内の断面積を大きく形成したことを特徴とす
る請求項１記載の液圧駆動装置。
【請求項３】前記主接点と前記抵抗接点との開離時間
差をｔｄ、圧力流体の圧力をＰ、圧力流体の密度をρ、
前記排出弁体の摺動体の長さをＬ１、前記絞りの流路断
面積をＳｘ、前記副制御弁部における前記接続流路側の
弁室内の断面積をＳｖ、前記副制御弁部の弁室における
排出ポート接続用の断面積をＳｏとすると、ｔｄ、Ｐ、
ρ、Ｌ１、Ｓｘ、Ｓｖ、Ｓｏとの間に、０＜（Ｌ１／ｔｄ）（ρ／２Ｐ）^1/2≦（Ｓｘ／Ｓｖ）（Ｓｏ／Ｓｖ）^1/2 の関係が成立するよう構成したことを特徴とする請求項
１記載の液圧駆動装置。