JP2622969B2 - 中空高周波電力伝送線路自動ガス充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高周波電力伝送線路（又は経路）の中空部
にガスを封入する分野を対象とする。従来よりパラボラ
アンテナへの高周波電力伝送線路である導波管や同軸線
やマイクロ回線ケーブルなどの線路（以下中空高周波電
力伝送線路と言う）内へ乾燥空気を充填したり窒素ガス
ボンベから得られる窒素ガスを充填し，用途により200m
mAq〜6500mmAqに加圧して使用している。これは伝送経
路に外部より水滴または水蒸気の侵入を防ぎ内部の防
錆，除湿を行い最良の状態に維持するためのものであ
る。

また中空高周波電力伝送線路の内部に使用されている
導線の接続部の接触抵抗は金属の酸化により抵抗値が増
すと，電力の損失が大となり電力伝送効率が低下する。
これを防止するため酸素を含有する空気より乾燥した窒
素ガスの方が酸化がなく，より好適なガスと言える。こ
のため中空高周波電力伝送線路に窒素ボンベを接続して
窒素ガスを封入しているものが多い。

中空高周波電力伝送線路が新しい項はガスの洩れが少
ないが古くなると各所にピンホールが発生し，窒素ガス
ボンベを使用している場合はガスの消耗が多くなるため
ボンベの交換周期が短くなり，交換に大変な労力を要す
るようになる。このような労力の不用なものが要求され
ている。

また中空高周波電力伝送線路を新規に布設する場合や
古くなった中空高周波電力伝送線路の一部を交換する場
合，組付ける前の材料である中空高周波電力伝送線路内
に空気（大気）が存在する。

また中空高周波電力伝送線路内の封入ガスを乾燥空気
から窒素ガスに変更する場合も中にある空気を排除して
窒素ガスをその後に封入する置換作業が必要になってく
る。

そして今までの空気乾燥器により乾燥空気を充填して
いた装置については空気の乾燥度を検出する装置が付加
されておらず乾燥空気が出ているかどうか不安であっ
た。乾燥器の能力があるかどうかは封入しているシリカ
ゲルの色の変化の進行度をみる程度の判断にとどまって
いた。まして中空高周波電力伝送線路内のガスの状態を
みる手段はなかった。従来の窒素封入のものについても
中空高周波電力伝送線路内のガス濃度状態を見られる装
置はなかった。

そしてガスは目に見えないため本発明のような空気中
の窒素を分離濃縮して，その濃縮窒素ガスを使用する方
法においては規定濃度にガスが濃縮されているか，中空
高周波電力伝送線路内に規定濃度のガスが充填されてい
るか不安である。

筆者は以前布設中空高周波電力伝送線路内の空気くみ
出しを自動化にし，シリカゲルやボンベ等の交換の必要
がなく，乾燥した窒素ガスを中空高周波電力伝送線路に
自動供給する中空周波電力伝送線路自動ガス充填装置を
発明した。これを図２に示す。従来使われている空気乾
燥器や窒素ボンベに代わって使用されるためには寸法，
形状が従来のものに比べ余り大きいと空気乾燥器ととり
かえて使用するような場合，置き場所を作るなど大きな
変更を要するので困る。今回は濃縮ガスの濃度が規定濃
度であることと中空高周波電力伝送線路内のガスの濃度
が規定濃度に達したことを確認できるようにしたまま小
型化し，従来の空気乾燥器と同程度の寸法の装置にまと
められるシステムを提供するものである。

発明の実施例を図１に示す。

空気圧縮器１は空気圧縮器としても真空ポンプとして
も使用出来る空気圧縮器で，その空気取入口である導管
58は三方電磁弁６に接続し，三方電磁弁６の一方の口は
導管29と接続し導管29は分岐して吸入フィルター４と三
方電磁弁７に接続している。三方電磁弁６の他の一方の
口は導管33を介してフィルター５に接続し吸着筒10に接
続している。圧縮空気取出口である導管28は三方電磁弁
７に接続し，その一方の口は導管29に，他方の口は導管
31を経由してフィルター５に接続している。空気圧縮器
１は吸着筒10の排気を行う時真空ポンプとしての働きを
行わせる時と，大気から空気を取入れ空気を圧縮する時
の２つの用途に切替えて使用する。これ等２つの用途を
行わしめるため空気流路を三方電磁弁6,7によって切替
えており，これを空気流路切替手段と呼ぶ。次に２つの
動作それぞれについての空気流路切替手段の各々の弁の
流路を説明する。

大気より空気を吸入して圧縮するときは，三方電磁弁
６を導管29と導管58が導通するよう切替え吸入フィルタ
ー４より大気を空気圧縮器１に取込み，三方電磁弁７は
導管28と31が導通するよう切替えて，フィルター５にて
空気中のゴミを除去して吸着筒10に圧縮空気を送り込
む。

これは吸着筒10に圧縮空気を送り込み窒素ガスを濃縮
するときの空気流路であるので，このときの空気流路切
替手段である弁類の切替状態を濃縮工程流路と言う。

つぎに吸着筒10の排気を行う時は，三方電磁弁６を導
管33と58が導通するよう切替えて空気圧縮器１を真空ポ
ンプとして働かせその排気を三方電磁弁７を導管28と29
が連通するように切替え，吸入フィルター４をサイレン
サーとして使用して排ガスを大気中に放出する。この時
導管29の分岐している他端は三方電磁弁６の所で閉とな
っている。このときの弁類の切替状態を吸着筒10の排気
脱着を行う時の空気流路であるので脱着工程流路と言
う。

空気圧縮器１は空気流路切替手段の切替動作により２
通りの働きができるようになっている。吸着筒10,は導
管9,に近い側に湿気を吸着する吸湿剤40,が入れられそ
の上の酸素を吸着する炭素系分子篩の吸着剤42,が充填
してある。この吸着筒10,の両端には剤がもれ出ないよ
うにフィルター44,46,が入れてある。吸着筒10,の出口
は導管12,により二方電磁弁14に接続され，その一方は
導管15により精製窒素ガスが貯められるバッファタンク
16に接続される。バッファタンク16はその出口に導管17
により窒素ガスを導出し，減圧弁19により減圧し，二方
電磁弁34と手動弁25を経由して中空高周波電力伝送線路
への接続口48へ接続する。その間に中空高周波電力伝送
線路内圧を表示する圧力計23と圧力センサー35が接続さ
れている。圧力センサー35の信号は図示してないが制御
部50に接続されている。二方電磁弁34は窒素ガスを窒素
濃縮手段から中空高周波電力伝送線路に送気と遮断を行
う制御弁である。減圧弁19と二方電磁弁34の間にガス濃
度検出する手段であるガス濃度計49を三方電磁弁66逆止
弁71を介して接続，ガスの濃度を測定し，その信号を図
示はしていないが制御部50に入れる。またガス濃度計49
は三方電磁弁66を介して導管56と接続し手動弁61,接続
口63を経由して導出する中空高周波電力伝送線路内のガ
ス濃度が三方電磁弁66を切替えることにより測定でき
る。制御部50は三方電磁弁6,7,66二方電磁弁14,34,の切
替制御と空気圧縮器１の駆動，停止制御を行う。

次に動作を説明する。空気流路切替手段を濃縮工程流
路に切替える，つまり三方電磁弁６を導管29と58が導通
するよう切替え，三方電磁弁７を導管28と31が導通する
よう切替えて作動させ，空気圧縮器１で圧縮した空気
は，導管28よりフィルター５に送り，空気中のゴミを除
去する。その後導管９を通って吸着筒10に送る。吸着筒
10の入口近くに充填してある吸湿剤40によって空気中の
水分を吸着除去する。この吸湿剤にはアルミナ系吸湿剤
やゼオライトが用いられる。その後炭素系分子篩である
吸着剤が充填されておりここで酸素ガス，炭酸ガスを吸
着する。窒素が豊化しつつ出口の導管12の方に進む。濃
縮した窒素ガスは導管12を通り二方電磁弁14を経由して
バッファタンク16に濃縮窒素ガスが貯留される。この窒
素ガスを濃縮する工程を濃縮工程と言う。吸着筒10内の
吸着剤42の吸着能力いっぱい近くまで酸素ガスを吸着す
ると，制御部50の指令により，二方電磁弁14を閉にし，
脱着工程流路に切替える，つまり三方電磁弁6,7を同時
に切替え，導管33と58,導管28と29が連通するように切
替える。そして吸着筒10内のガスを空気圧縮器１により
導管9,33,58を経由して吸引し，導管28,29吸入フィルタ
４を通して大気に排出する。この時吸入フィルタ４は，
吸入フィルタの働きでなく，排出ガスの出口としてガス
を放出する。この時吸気時についたゴミを放出ガスで洗
い流す働きも兼ねている。このときの空気圧縮器１は真
空ポンプとしての働きを行い吸着筒１内の吸着剤42,吸
湿剤40の前に濃縮工程で吸着した酸素ガスと炭酸ガス，
水分を減圧排気して，脱着し，吸着剤，吸湿剤の再生を
図る。これを脱着工程と言う。この脱着工程を約60〜12
0秒行った後，空気流路切替手段をまた濃縮工程流路に
切替えて空気圧縮器１により圧縮した空気を吸着筒10に
送気し，二方電磁弁14を開にして，濃縮窒素ガスをバッ
ファタンク16に貯留する。この濃縮工程を60〜120秒
（本装置は70秒）行う。濃縮工程と脱着工程を繰返して
濃縮窒素ガスを精製する手段を窒素ガス濃縮手段と称す
る。バッファタンク16内のガス圧は濃縮工程の終わり項
は，濃縮ガス充填貯留されるため，ほとんど窒素ガス濃
縮手段の操作圧まで高まり，次の脱着工程の期間は，ガ
ス濃度計の方へ流れる分だけガスが消費されるが，それ
は少ないのでわずかに圧力が下がる程度である。しかし
脱着工程から吸着工程に切替って二方電磁弁14が開にな
ると減圧状態にある吸着筒10へバッファタンク16から窒
素ガスが流れて，吸着筒10とバッファタンク16の圧力を
均一化する。その後濃縮工程で空気圧縮器１より送気さ
れる圧縮空気により吸着筒の圧力は高まり，バッファタ
ンク16は濃縮窒素ガスで圧力が高まる。

このようにバッファタンク16の圧力は濃縮工程，脱着
工程が繰り返される度に変動する。この変動の多い圧力
の値をもって濃縮手段の起動停止の制御は好ましくな
い。

バッファタンク16内の濃縮窒素ガスを導管17により取
り出し，減圧弁19により中空高周波電力伝送線路の許容
最高圧で定まる規定値まで減圧し，送気制御を行う制御
弁である二方電磁弁34を経由して中空高周波電力伝送線
路に接続される。減圧弁19の後には三方電磁弁66を介し
てガス濃度計49が接続されている。窒素ガス濃縮手段が
起動した当初から目的の高濃度の窒素ガスが得られるわ
けではなく，空気中の窒素濃度である濃度78％より順次
濃度が上がってくる。この間数分から数十分を要する。
この当初の濃度の低い窒素ガスを中空高周波電力伝送線
路に送気する事は良くないので，ガス濃度検出手段であ
るガス濃度計49により産出ガスの濃度を検出し，その信
号を制御部50へ送って，もし濃度が規定値以下であると
制御部50により送気制御弁である二方電磁弁34を閉とし
ている。尚窒素ガス濃縮手段が起動して通常約30分以内
でその濃縮窒素ガス濃度は規定値（例えば98％）に達す
るが，規定時間，例えば１時間たっても規定値に達さな
い場合は以上とみなして制御部50は図示はしてないが警
報ランプを点灯し，外部に警報信号を出力するようにな
っている。

ガス流路切替手段である三方電磁弁66は，窒素ガス濃
縮手段が動作中は導管54とガス濃度計49が逆止弁71を介
して連通するように切替えた状態になっており濃縮窒素
ガスの濃度を検出している。窒素ガス濃縮手段が停止し
ている期間は，三方電磁弁66が濃度計49と導管56が連通
するように切替り，導出ガス濃度を計測するようにな
る。逆止弁71は三方電磁弁66からガス濃度計49の方に流
れる構造になっている。

手動弁25は手動で開閉する弁で通常は開にしている。
通常は中空高周波電力伝送線路に流入する窒素ガスの流
量が大変少ないため圧力計23は中空高周波伝送線路内圧
を表示しているとみなしてよい。中空高周波伝送線路内
のガス圧力が下がるとバッファタンク16より減圧弁19,
手動弁25,接続口48を経由して窒素ガスが供給され，中
空高周波電力伝送線路の内圧が減圧弁19で決められる圧
力まで高まると供給が止まる。言いかえれば中空高周波
電力伝送線路の内圧は常に減圧弁19で決められる圧力に
バッファタンク16より窒素ガスが供給されて自動的に維
持される。

尚，導管65には圧力センサー35が接続してあり，この
内圧が中空高周波伝送線路内圧を適正値に維持するため
に必要な圧力下限値まで下がると制御部50はこの窒素ガ
ス濃縮手段を起動する。その濃縮した窒素ガス濃度をガ
ス濃度計49により測定し，規定濃度にまで達するとバッ
ファタンク16内に貯留されている窒素ガスは全て規定濃
度のものでとなっており，そしてバッファタンク16の圧
力は濃縮工程の終了時が一番高く，ほとんど濃縮手段の
操作圧の状態で精製窒素ガスが貯留されている。この状
態で，三方電磁弁66をガス濃度計66と導管56が連通する
よう切替えて，導管52からの窒素ガスが，ガス濃度計49
の方に抜けないよう切替えて，無駄な精製ガスの放出を
止めるとともに二方電磁弁34を開にして中空高周波電力
伝送線路へのガス送出を開始する。しかし電磁弁14を閉
にして吸着筒10の脱着工程を実施した後，窒素ガス濃縮
手段を停止する。

これは吸着筒に水分や酸素ガスを吸着したままの状態
で停止させておくと水分吸着による吸着剤の性能劣化が
生ずるためで，脱着工程終了時に，二方電磁弁14を閉の
まま空気圧縮器を停止し，窒素濃縮手段を停止するよう
にする。つぎに中空高周波電力伝送線路内のガスを導出
するガス導出手段を説明する。中空高周波電力伝送線路
を新しく付設した場合や修理で一部を交換した場合，又
は充填ガスを乾燥空気から乾燥窒素ガスに変更するよう
な場合中空高周波電力伝送線路内の空気を排出する必要
がある。中空高周波電力伝送線路内のガスは接続口63よ
り，手動弁61を経由し三方電磁弁66に接続されていがガ
ス濃度計49は窒素ガス濃縮手段が停止中は三方電磁弁66
が導管56とガス濃度計49が連通するよう制御部により切
替えられており，中空高周波電力伝送線路内から出てき
た導出ガスの濃度を検出するようになっている，このた
め導出ガスはそのまま大気中に放気される。すなわち接
続口48より入ってくる窒素ガスにより中空高周波電力伝
送線路内の空気が接続口63を経由して押し出される形と
なる。このようにガスがガス濃度計49を通り抜けて排出
しているので中空高周波電力伝送線路内ノガス圧が下が
りバッファタンク16よりガスが補充されてバッファタン
ク16の圧力が徐々に低下し，ガスがなくなると，その結
果中空高周波電力伝送線路の内圧が規定値以下になった
事を導管65についている圧力センサー35により検出する
と，制御部は，窒素ガス濃縮手段を作動させる。

このように窒素ガスに押し出される形で，中空高周波
電力伝送線路内の空気が接続口63よりだんだん出てき
て，中空高周波電力伝送線路から導出したガス濃度が次
第に高まり規定値に達すると制御部50はランプを点灯
し,OK信号を出力する。この信号が出た後は中空高周波
電力伝送線路内のガスが完全に置換した事を示すので手
動弁61を閉にしてリーク分のみバッファタンク19より乾
燥窒素ガスの補充を行えばよい。

以上の説明の如くガス濃度計による濃縮ガス濃度と導
管65内圧を検出する圧力センサー35によりガス濃縮手段
の起動と停止を制御することにより１台の空気圧縮器と
１つのバッファタンクのみにより全機能を行わしめられ
るので装置を小型にまとめることができ，従来の空気乾
燥器（デハイドレータ）とほぼ同じ寸法にすることがで
きるため，システムの大きな変更なく窒素ガス充填方式
に容易に移行できるメリットがある。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の実施例を示す。 図２は従来技術を示す。 １は空気圧縮器、6,7,66は三方電磁弁、５はフィルタ
ー、10は吸着筒、14,34は二方電磁弁、19は減圧弁、35
は圧力センサー、49はガス濃度計、25,61は手動弁を示
す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ひとつの空気圧縮器の空気取入口に空気流
   路切替手段である三方弁を接続し、その一方の口は吸入
   フィルターを介して大気につながり、他の口は吸着筒の
   入口に接続し、該空気圧縮器の圧縮空気取出口は同じく
   三方弁に接続し、その一方の口は外気につながり、他の
   口は吸着筒の入口に接続するように構成し、該吸着筒は
   炭素系分子篩を充填し、その出口は二方弁を介して、ひ
   とつのバッファタンクに接続するとともに、バッファタ
   ンクの出口は減圧弁と送気二方弁を介して中空高周波電
   力伝送線路への接続口へ接続し、その配管途中に圧力セ
   ンサーを接続する構成であって、該減圧弁と送気二方弁
   の間で分岐し、三方弁を介してガス濃度計を接続し、該
   三方弁の他の一方の口は中空高周波電力伝送線路の他の
   接続口に接続する構成の中空高周波電力伝送線路自動ガ
   ス充填装置において、該圧力センサーが規定値以下を検
   出すると放出二方弁を閉として、窒素ガス濃縮手段を起
   動し、該空気流路切替手段を濃縮工程に切替えて濃縮工
   程を行い、その後脱着工程流路に切替えて脱着工程とを
   交互に実施し、窒素ガスを濃縮しバッファタンクに貯
   め、該ガス濃度計に接続する三方弁を濃縮ガスの流入方
   向に切替えて該濃度を測定し、規定値に達すると該送気
   二方弁を開にし、脱着工程を実施の後、窒素ガス濃縮手
   段を停止し、ガス濃度計への接続する三方弁を中空高周
   波電力伝送線路の接続口側へ切替え該濃度を測定しなが
   ら該ガスを大気に放気するようにしたことを特徴とする
   中空高周波電力伝送線路自動ガス充填装置。