(57)【要約】【課題】光ファイバを巻き付ける作業について煩雑さを軽減することが可能な光ファイバ構造体及びその取付方法を提供する。【解決手段】導体１に対して周状に配されると共に、ファラデー効果を利用して導体に流れる電流の値を測定する光電流計の光ファイバ構造体１０であって、複数本の光ファイバが並列配列された多心光ファイバ１１と、多心光ファイバ１１を構成する複数本の光ファイバのうち、１本の光ファイバに入力されて出力される光をループさせることにより、２本以上の光ファイバを伝搬させたうえで出力させるループ機構１４と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体に対して周状に配されると共に、ファラデー効果を利用して導体に流れる電流の値を測定する光電流計の光ファイバ構造体であって、
複数本の光ファイバが並列配列された多心光ファイバと、
前記多心光ファイバを構成する複数本の光ファイバのうち、１本の光ファイバに入力されて出力される光をループさせることにより、２本以上の光ファイバを伝搬させたうえで出力させるループ機構と、
を備えることを特徴とする光ファイバ構造体。
【請求項２】
前記多心光ファイバは、テープ状又はシート状に複数本の光ファイバが並列配列されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ構造体。
【請求項３】
前記多心光ファイバのうち、入力用光ファイバの入力端に取り付けられた入力端コネクタと、
前記多心光ファイバのうち、前記入力用光ファイバを除く出力用光ファイバの出力端に取り付けられた出力端コネクタと、をさらに備え、
前記ループ機構は、前記多心光ファイバのうち、前記入力用光ファイバを除く他の光ファイバの入力端に取り付けられた第１コネクタと、前記多心光ファイバのうち、前記出力用光ファイバを除く他の光ファイバの出力端に取り付けられると共に前記第１コネクタに接続される第２コネクタと、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ構造体。
【請求項４】
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、前記入力端コネクタから入力された光が、前記多心光ファイバの全光ファイバを伝搬して前記出力端コネクタから出力される全光ファイバ伝搬状態のみで接続される形状となっている
ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ構造体。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のいずれかに記載の光ファイバ構造体を取り付ける取付方法であって、
前記多心光ファイバを前記導体に巻き付ける巻付工程と、
前記巻付工程において巻き付けられた前記光ファイバ構造体の前記第１コネクタと前記第２コネクタとを接続する接続工程と、
を有することを特徴とする取付方法。
【請求項６】
前記巻付工程では、前記多心光ファイバが積層されることなく単層状態で巻き付けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ構造体及びその取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファラデー効果により生じる光の振動面の回転量を検出して導体に流れる電流の値を検出する光電流計が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、導体に電流を流したときの磁界発生の原理図であり、図４は、従来の光電流計における光ファイバの取付状態を示す図である。図３に示すように、導体１００に対して電流Ｉが流れると右ねじの法則により電流Ｉに応じた磁場Ｈが発生する。このため、図４に示すように、導体１００に対して光ファイバ１０１を巻き付け、振動面の角度がθ０の光を光ファイバ１０１の入力端から入射すると、磁場Ｈの影響で振動面が回転し、出力端から出力される光の振動面は角度θ１となる。光電流計は、この角度差である回転角度θ１−θ０を検出することで導体１００に流れる電流Ｉの値を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１１５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の光電流計において、回転角度θ１−θ０は導体１００に対して巻き付ける光ファイバ１０１の巻き数Ｎに比例して大きくなるため、小さな電流値や電流変化を検出するためには巻き数Ｎを多くしなければならず、巻き付け作業が煩雑となってしまう。
【０００６】
具体的に回転角度θ１−θ０は、θ１−θ０＝ＶＨＬ＝ＶＩＮである。ここで、Ｖは光ファイバ１０１のベルデ定数であり、波長６３３ｎｍの光において４．５×１０−６（ｒａｄ／Ａ）である。また、Ｈは磁場であり、Ｌは光ファイバの長さであり、Ｉは電流値であり、Ｎは光ファイバの巻き数である。なお、磁場ＨはＨ＝Ｉ（２πｒ）であり、ｒは導体１００の中心軸から光ファイバ１０１までの距離である。
【０００７】
上記式に示すように、回転角度θ１−θ０は、光ファイバ１０１の巻き数Ｎに比例して大きくなるため、小さな電流値や電流変化を検出するためには、巻き数Ｎを多くしなければならない。例えば、外径１０ｍｍの導体１００に１００Ａ（アンペア）の電流Ｉを流した場合、磁場Ｈがおよそ３０００Ｇ（ガウス）程度であるため、回転角度を１０°にさせるためには、巻き数は約４００（光ファイバ１０１の長さは約１２ｍ）となってしまう。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光ファイバを巻き付ける作業について煩雑さを軽減することが可能な光ファイバ構造体及びその取付方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光ファイバ構造体は、導体に対して周状に配されると共に、ファラデー効果を利用して導体に流れる電流の値を測定する光電流計の光ファイバ構造体であって、複数本の光ファイバが並列配列された多心光ファイバと、多心光ファイバを構成する複数本の光ファイバのうち、１本の光ファイバに入力されて出力される光をループさせることにより、２本以上の光ファイバを伝搬させたうえで出力させるループ機構と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この光ファイバ構造体によれば、１本の光ファイバに入力されて出力される光をループさせることにより、２本以上の光ファイバを伝搬させたうえで出力させるループ機構を備えるため、導体に対して多心光ファイバを巻き付けて、ループ機構によりループ状に光導波路を形成することで、従来のように単心光ファイバを複数回巻き回した場合と同じように導体の周りに光ファイバを配置することができる。特に多心光ファイバは複数本の光ファイバが並列配列されたものであるため、単心光ファイバを導体に巻き付けることと比較して、巻き回数を少なくしつつも巻数を維持することができる。従って、光ファイバ巻き付ける作業について煩雑さを軽減することができる。
【００１１】
また、本発明の光ファイバ構造体において、多心光ファイバは、テープ状又はシート状に複数本の光ファイバが並列配列されていることが好ましい。
【００１２】
この光ファイバ構造体によれば、多心光ファイバは、テープ状又はシート状に複数の光ファイバが並列配列されているため、テープ状又シート状の光ファイバが積層状態とならないように、導体に対して螺旋状に巻き付けていけば、各光ファイバについて導体中心からの距離のバラツキを抑えることができ、電流値の計測精度の向上に寄与することができる。
【００１３】
また、本発明の光ファイバ構造体において、多心光ファイバのうち、入力用光ファイバの入力端に取り付けられた入力端コネクタと、多心光ファイバのうち、入力用光ファイバを除く出力用光ファイバの出力端に取り付けられた出力端コネクタと、をさらに備え、ループ機構は、多心光ファイバのうち、入力用光ファイバを除く他の光ファイバの入力端に取り付けられた第１コネクタと、多心光ファイバのうち、出力用光ファイバを除く他の光ファイバの出力端に取り付けられると共に第１コネクタに接続される第２コネクタと、を有することが好ましい。
【００１４】
この光ファイバ構造体によれば、多心光ファイバのうち、入力用光ファイバの入力端に取り付けられた入力端コネクタと、多心光ファイバのうち、入力用光ファイバを除く出力用光ファイバの出力端に取り付けられた出力端コネクタと、をさらに備え、ループ機構は、多心光ファイバのうち、入力用光ファイバを除く他の光ファイバの入力端に取り付けられた第１コネクタと、多心光ファイバのうち、出力用光ファイバを除く他の光ファイバの出力端に取り付けられると共に第１コネクタに接続される第２コネクタとを備える。このため、導体に対して多心光ファイバを巻き付けた後は、第１コネクタと第２コネクタとを接続するだけで、ループ状に光導波路を形成することができ、より一層煩雑さを軽減することができる。
【００１５】
また、本発明の光ファイバ構造体において、第１コネクタ及び第２コネクタは、入力端コネクタから入力された光が、多心光ファイバの全光ファイバを伝搬して出力端コネクタから出力される全光ファイバ伝搬状態のみで接続される形状となっていることが好ましい。
【００１６】
この光ファイバ構造体によれば、第１コネクタ及び第２コネクタは、入力された光が、多心光ファイバの全光ファイバを伝搬して出力される全光ファイバ伝搬状態のみで接続される形状となっているため、誤接続を防止でき、第１コネクタと第２コネクタとの接続作業における煩雑さを低減することができる。
【００１７】
また、本発明の光ファイバ構造体の取付方法は、上記に記載の光ファイバ構造体を取り付ける取付方法であって、多心光ファイバを導体に巻き付ける巻付工程と、巻付工程において巻き付けられた光ファイバ複合体の第１コネクタと第２コネクタとを接続する接続工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この光ファイバ構造体の取付方法によれば、巻き回数を少なくしつつも巻数を維持することができる。従って、光ファイバ巻き付ける作業について煩雑さを軽減することができる。
【００１９】
また、本発明の光ファイバ構造体の取付方法において、巻付工程では、多心光ファイバが積層されることなく単層状態で巻き付けられることが好ましい。
【００２０】
この光ファイバ構造体の取付方法によれば、巻付工程では、多心光ファイバが積層されることなく単層状態で巻き付けられるため、各光ファイバについて導体中心からの距離のバラツキを抑えることができ、電流値の計測精度の向上に寄与することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光ファイバ巻き付ける作業について煩雑さを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバ構造体の構造原理を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光ファイバ構造体を示す構成図である。
【図３】従来の光電流計の原理を示す図である。
【図４】従来の光電流計における光ファイバの取付状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバ構造体の構造原理を示す図である。図１に示すように、本実施形態ではテープ状又はシート状の多心光ファイバ１１（例えば４心光ファイバ）を導体に巻き付ける。また、光は、多心光ファイバ１１のうち１本のファイバである第１光ファイバ（入力用光ファイバ）１１ａに入力される。入力光は振動面の角度がθ０となっている。
【００２４】
第１光ファイバ１１ａの入力端から入力した光は出力端から出力される。本実施形態では、この出力された光を第１経路Ｃ１により第２光ファイバ１１ｂの入力端に戻す。そして、第２光ファイバ１１ｂの入力端から入力した光を出力端から出力させる。
【００２５】
そして、第２光ファイバ１１ｂの出力端から出力された光を第２経路Ｃ２により第３光ファイバ１１ｃの入力端に戻し、第３光ファイバ１１ｃの出力端から出力させた光を第３経路Ｃ３により第４光ファイバ１１ｄの入力端に戻す。次いで、第４光ファイバ１１ｄの出力端から出力された光（振動面の角度θ１）から回転角度θ１−θ０を検出して、導体に流れる電流Ｉの値を検出する。
【００２６】
このように、本実施形態では多心光ファイバ１１を導体に巻き付け、多心光ファイバ１１の１本に光を入力し、入力した光をループさせるようにしている。このため、単心光ファイバにおいて巻き数Ｎとするためには導体に対して単心光ファイバをＮ周分させなければならないが、本実施形態では巻き数Ｎとするためには多心光ファイバをＮ／４周分させればよく、光ファイバを巻き付ける作業について煩雑さが軽減されることとなる。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係る光ファイバ構造体を示す構成図である。なお、図２に示す例では多心光ファイバ１１として４心の光ファイバを例に説明するが、多心光ファイバ１１はこれに限らず、２心、３心又は５心以上であってもよい。また、図２においては多心光ファイバ１１の各光ファイバを区別し易くするために番号を付すものとする。
【００２８】
本実施形態に係る光ファイバ構造体１０は、多心光ファイバ１１と、第１単心光コネクタ（入力端コネクタ）１２と、第２単心光コネクタ（出力端コネクタ）１３と、ループ機構１４とを備えている。
【００２９】
多心光ファイバ１１は、テープ状又はシート状に複数本の光ファイバが並列配列されたものである。第１単心コネクタ１２は、多心光ファイバ１１のうち、第１光ファイバ（入力用光ファイバ）１１ａの入力端に取り付けられた光コネクタである。第２単心コネクタ１３は、第４光ファイバ（出力用光ファイバ）１１ｄの出力端に取り付けられた光コネクタである。
【００３０】
ループ機構１４は、多心光ファイバ１１を構成する複数本（本実施形態では４本）の光ファイバのうち、１本の光ファイバに入力されて出力される光をループさせることにより、２本以上（本実施形態では４本）の光ファイバを伝搬させたうえで出力させるものである。このループ機構１４は、第１多心光コネクタ（第１コネクタ）１４ａと、第２多心光コネクタ（第２コネクタ）１４ｂとからなっている。
【００３１】
第１多心コネクタ１４ａは、多心光ファイバ１１のうち、第１光ファイバ１１ａを除く他の光ファイバ１１ｂ〜１１ｄの入力端に取り付けられた光コネクタである。第２多心コネクタ１４ｂは、多心光ファイバ１１のうち、第４光ファイバ１１ｄを除く他の光ファイバ１１ａ〜１１ｃの出力端に取り付けられた光コネクタである。この第２多心コネクタ１４ｂは、第１多心コネクタ１４ａに接続されるようになっている。
【００３２】
次に、本実施形態に係る光ファイバ構造体１０の取付方法について説明する。まず、作業者は導体１を含む電線に対して多心光ファイバ１１を巻き付ける。このとき、作業者は、図２に示すように、各光ファイバ１１ａ〜１１ｄが積層されることなく単層状態となるように巻き付ける。なお、この巻き付け作業は、単心光ファイバを巻き数Ｎだけ巻き付けることと比較して、１／４程度の作業工数ですむこととなる。
【００３３】
そして、作業者は、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとを接続する。このとき、作業者は、第１光ファイバ１１ａの出力端と第２光ファイバ１１ｂの入力端とが一致するように、且つ、第２光ファイバ１１ｂの出力端と第３光ファイバ１１ｂの入力端とが一致するように、さらに第３光ファイバ１１ｂの出力端と第４光ファイバ１１ｂの入力端とが一致するように第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとを接続する。
【００３４】
これにより、第１単心コネクタ１２から入力された光は、まず第１光ファイバ１１ａに入力され、ループ機構１４により第２光ファイバ１１ｂの入力端に導かれ、第２光ファイバ１１ｂ及び第３光ファイバ１１ｃを介して、第４光ファイバ１１ｄの出力端に達して、第２単心コネクタ１３から出力されることとなる。このように入力光が全光ファイバを伝搬して出力される状態を全光ファイバ伝搬状態と称する。
【００３５】
ここで、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとは、全光ファイバ伝搬状態で接続されることが好ましい。しかし、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとの形状により如何様にも接続できる場合には、作業者が充分に注意をして全光ファイバ伝搬状態となるように接続を行う必要があると共に、接続を誤ってしまう可能性がある。このため、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとは、全光ファイバ伝搬状態のみで接続される形状となっていることが好ましい。これにより、誤接続を防止でき、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとの接続作業の煩雑さを軽減できるからである。なお、全光ファイバ伝搬状態のみで接続される形状とは、例えば挿入側コネクタに突起を有し、受入側コネクタに突起を受け入れる溝を有し、突起と溝とにより特定の方向にしか、両者を嵌合できない形状などをいう。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係る光ファイバ構造体１０では、多心光ファイバ１１を用いて光をループさせているため、例えば、単心光ファイバを用いて巻数を４００（必要な長さは１２ｍ）としたい場合、４心光ファイバを用いれば、巻数を１００（必要な長さは３ｍ）としても同等の検出力とすることができる。また、１２心光ファイバを用いれば、巻数を３０（必要な長さは１ｍ）としても同等の検出力とすることができる。
【００３７】
このようにして、本実施形態に係る光ファイバ構造体１０によれば、第１光ファイバ１１ａに入力されて出力される光をループさせることにより、全光ファイバ１１ａ〜１１ｄを伝搬させたうえで出力させるループ機構１４を備えるため、導体１に対して多心光ファイバ１１を巻き付けて、ループ機構１４によりループ状に光導波路を形成することで、従来のように単心光ファイバを複数回巻き回した場合と同じように導体の周りに光ファイバを配置することができる。特に多心光ファイバ１１は複数本の光ファイバが並列配列されたものであるため、単心光ファイバを導体に巻き付けることと比較して、巻き回数を少なくしつつも巻数を維持することができる。従って、光ファイバ巻き付ける作業について煩雑さを軽減することができる。
【００３８】
また、多心光ファイバ１１は、テープ状又はシート状に複数の光ファイバが並列配列されているため、テープ状又シート状の光ファイバが積層状態とならないように、導体１に対して螺旋状に巻き付けていけば、各光ファイバについて導体中心からの距離のバラツキを抑えることができ、電流値の計測精度の向上に寄与することができる。
【００３９】
また、多心光ファイバ１１のうち、第１光ファイバ１１ａの入力端に取り付けられた第１単心コネクタ１２と、第４光ファイバ１１ｄの出力端に取り付けられた第２単心コネクタ１３と、をさらに備え、ループ機構１４は、第１光ファイバ１１ａを除く他の光ファイバ１１ｂ〜１１ｄの入力端に取り付けられた第１多心コネクタ１４ａと、第４光ファイバ１１ｄを除く他の光ファイバ１１ａ〜１１ｃの出力端に取り付けられると共に第１多心コネクタ１４ａに接続される第２多心コネクタ１４ｂとを備える。このため、導体１に対して多心光ファイバ１１を巻き付けた後は、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとを接続するだけで、ループ状に光導波路を形成することができ、より一層煩雑さを軽減することができる。
【００４０】
また、第１多心コネクタ１４ａ及び第２多心コネクタ１４ｂは、入力された光が、多心光ファイバ１１の全光ファイバ１１ａ〜１１ｄを伝搬して出力される全光ファイバ伝搬状態のみで接続される形状となっているため、誤接続を防止でき、第１多心コネクタ１４ａ及び第２多心コネクタ１４ｂとの接続作業における煩雑さを低減することができる。
【００４１】
また、光ファイバ構造体１０の取付方法によれば、上記と同様に、巻き回数を少なくしつつも巻数を維持することができる。従って、光ファイバ巻き付ける作業について煩雑さを軽減することができる。
【００４２】
また、巻付工程では、多心光ファイバ１１が積層されることなく単層状態で巻き付けられるため、各光ファイバ１１ａ〜１１ｄについて導体中心からの距離のバラツキを抑えることができ、電流値の計測精度の向上に寄与することができる。
【００４３】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、本実施形態に係る光ファイバ構造体１０では、１本の光ファイバから入力された光が、全光ファイバを伝搬する全光ファイバ伝搬状態となっているが、これに限らず、１本の光ファイバから入力された光が、全光ファイバのうちの複数の光ファイバを伝搬して出力されるようになっていてもよい。これによって、巻数を減らすことができ、光ファイバ巻き付ける作業について煩雑さを軽減することができるからである。
【００４４】
また、本実施形態においてループ機構１４は、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとからなっているが、これに限るものではない。例えば、第１多心コネクタ１４ａと第２多心コネクタ１４ｂとの間を接続するための、コネクタや光ファイバ等をさらに備えていてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…導体
１０…光ファイバ構造体
１１…多心光ファイバ
１１ａ…第１光ファイバ（入力用光ファイバ）
１１ｄ…第４光ファイバ（出力用光ファイバ）
１２…第１単心光コネクタ（入力端コネクタ）
１３…第２単心光コネクタ（出力端コネクタ）
１４…ループ機構
１４ａ…第１多心光コネクタ（第１コネクタ）
１４ｂ…第２多心光コネクタ（第２コネクタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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