(57)【要約】【課題】複数の光ファイバを一纏めにしてケーブル化する上での不具合を解消することができるアダプタ装置、中継装置および光計測システムを提供する。【解決手段】アダプタ装置は、第１フェルール、第２フェルール、筒体、ロッドレンズ、付勢部を備える。第１フェルールは第１光ファイバの芯線を支持する。第２フェルールは第２光ファイバの芯線を支持する。筒体には第１フェルールと第２フェルールとが、互いの芯線の先端部どうしを対向させるように挿入されている。ロッドレンズは第１フェルールと第２フェルールとの間に、互いのフェルールの端面に当接するようにして介挿されており、一方の芯線から出力される光を他方の芯線へ向けて集光させる。付勢部は筒体内で第１フェルールと第２フェルールとをロッドレンズの側に付勢する。【選択図】図１
2015132638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光ファイバの芯線を支持する第１フェルールと、
第２光ファイバの芯線を支持する第２フェルールと、
前記第１フェルールと前記第２フェルールとが、互いが支持している前記芯線の先端部どうしを対向させるように挿入された筒体と、
前記第１フェルールと前記第２フェルールとの間に、互いのフェルールの端面に当接するようにして介挿され、前記一方の芯線から出力される光を他方の芯線へ向けて集光させるロッドレンズと、
前記筒体内で前記第１フェルールと前記第２フェルールとを前記ロッドレンズの側に付勢する付勢部と
を備えるアダプタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアダプタ装置と、
前記アダプタ装置から引き出される光ファイバの余長部を収容するための光ファイバ余長部収容部と
を備える中継装置。
【請求項３】
複数の計測対象物に取り付けられ、前記計測対象物の状態に応じて変化する光信号を出力する複数の光センサと、
複数の光ファイバを束ねた光ケーブルから分岐した各光ファイバと個々の前記光センサに接続された光ファイバとを１対１で接続する請求項１記載の複数のアダプタ装置と、
前記複数の中継アダプタを収容する中継装置と、
前記中継装置から引き出された前記光ケーブルが接続され、前記光ケーブルを通じて受信された複数の光センサの光信号から前記複数の計測対象物の状態を計測する制御装置と
を具備する光計測システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記光ケーブルを通じて受信された複数の光センサの光信号を電気信号に変換する信号処理回路を具備する請求項３記載の光計測システム。
【請求項５】
前記信号処理回路は、
光源と、
前記光ケーブルを通じて各光センサの光信号を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された光信号を電気信号に変換する光電変換回路と、
前記光電変換回路により変換された電気信号から受光光量の直流分を検出する直流分検出回路と、
前記直流分検出回路により検出された受光光量の直流分が一定の値となるように前記光源の発光光量を制御する比較回路と
を具備する請求項４記載の光計測システム。
【請求項６】
前記信号処理回路から出力される電気信号を昇圧または絶縁して出力する出力トランスを具備する請求項４または請求項５のいずれかに記載の光計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アダプタ装置、中継装置および光計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば変電所や発電所などにはガス絶縁開閉装置が配置されているが、このガス絶縁開閉装置の分圧電圧を測定するシステムとして、被測定対象物の物理量（例えば電線の電圧など）を光のアナログ量で測定する光計測システムが従来から用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
光計測システムは、ガス絶縁開閉装置に取り付けられる光センサと、監視場所に配置される信号処理回路と、光センサと信号処理回路との間で光信号をやりとりするための光ファイバとを備えるものである。
【０００４】
従来の光計測システムでは、ガス絶縁開閉装置の分圧電圧を光センサで測定する際、ガス絶縁開閉装置が１回線（３相交流）の場合、光センサが６ヶ（３相×２系統）必要となり、また光信号の送受信用（送光・受光）に光ファイバが２本必要になる。すなわち３相交流の電圧を測定するためには、合計１２本の光ファイバが必要である。
【０００５】
このように異なる場所に配置される光センサと信号処理回路とを１２本の光ファイバで直接配線すると、コストがかかるばかりか、ある程度の幅で配線路を確保する必要があることから、複数の光ファイバを一纏めにしてケーブル化する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２６５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数の光ファイバを一纏めにしてケーブル化するにあたり、以下のような問題がある。
【０００８】
光センサから信号処理回路までの伝送距離が長い場合、長距離部は１２本の光ファイバを１本のケーブルに集約し、両端部は複数の光ファイバに分岐させ、分岐させた部分には光信号接続用のアダプタを介在させる必要があるが、アダプタにおいて光ファイバの芯線の位置がずれると光量が変化（信号ロスが発生）し、電圧計測に多大な影響を及ぼす。
【０００９】
また光センサから信号処理回路まで配線される複数の光ファイバの光学的距離に違いが生じると、位相のずれが発生し、位相誤差の増大を引き起こす。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複数の光ファイバを一纏めにしてケーブル化する上での不具合を解消することができるアダプタ装置、中継装置および光計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態のアダプタ装置は、第１フェルール、第２フェルール、筒体、ロッドレンズ、付勢部を備える。第１フェルールは第１光ファイバの芯線を支持する。第２フェルールは第２光ファイバの芯線を支持する。筒体には第１フェルールと第２フェルールとが、互いの芯線の先端部どうしを対向させるように挿入されている。ロッドレンズは第１フェルールと第２フェルールとの間に、互いのフェルールの端面に当接するようにして介挿されており、一方の芯線から出力される光を他方の芯線へ向けて集光させる。付勢部は筒体内で第１フェルールと第２フェルールとをロッドレンズの側に付勢する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の光計測システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態の光計測システムの構成を示す図である。
【図３】受光光量が一定になるように制御する信号処理回路の一例を示す図である。
【図４】実施形態の光計測システムの構成を示す図である。
【図５】実施形態の光計測システムの構成を示す図である。
【図６】実施形態の光計測システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１、図２は第１実施形態の光計測システムの構成を示す図である。図１、図２に示すように、この実施形態の光計測システムは、光センサ１、信号処理回路２、アダプタ装置５、光ファイバ１１ａ、光ファイバ１１ｂ、出力トランス３などを有する。
【００１４】
光センサ１は配電線１００からの分圧電圧を計測し計測値に応じた光信号を出力する。アダプタ装置５は光センサ１と信号処理回路２との間に配設されている。アダプタ装置５は光ファイバ１１ａと光ファイバ１１ｂを繋ぐ（接続または中継する）装置である。
【００１５】
光ファイバ１１ａは光センサ１とアダプタ装置５とを接続し光信号を送受する。光ファイバ１１ｂはアダプタ装置５と信号処理回路２とを接続し光信号を送受する。つまり光ファイバ１１ａ、１１ｂは光信号をやりとりするための通信線である。
【００１６】
信号処理回路２は光センサ１から光ファイバ１１ａを通じて受信された光信号を電気信号に変換する。
【００１７】
出力トランス３は信号処理回路２から出力された出力信号を昇圧する。また出力トランス３は信号処理回路２の側との絶縁を確保する。つまり出力トランス３は２つの回路を電気的に絶縁するものである。
【００１８】
すなわちこの第１実施形態はガス絶縁開閉装置の分圧電圧を測定するための光計測システムの構成例を示すものである。
【００１９】
図３に示すように、信号処理回路２は、直流分検出回路１０１、比較回路１０２、基準電圧生成回路１０３、光変換素子１０４ａ、１０４ｂ、光電変換回路１０５などを有している。光変換素子１０４ａは電気信号を光信号に変換する発光素子、つまり光源である。光変換素子１０４ｂは受光した光信号を電気信号に変換する受光素子である。
【００２０】
直流分検出回路１０１は受光信号の直流分を検出し、後段の比較回路１０２へ出力する。光変換素子１０４ｂおよび光電変換回路１０５は光ファイバ１１ｂから入力された光信号を受光し電気信号に変換する。基準電圧生成回路１０３は基準電圧を生成し比較回路１０２に出力する。
【００２１】
比較回路１０２は直流分検出回路１０１により検出された直流分電圧と基準電圧生成回路１０３から入力された基準電圧とを比較し、基準電圧に対する光変換素子１０４ａ（光源）の発光光量を調整する。換言すると、比較回路１０２は直流分検出回路１０１により検出された受光光量の直流分が一定の値となるように光変換素子１０４ａ（光源）の発光光量を制御する。
【００２２】
すなわち信号処理回路２は受光信号の直流分を検出し、後段の比較回路１０２で基準電圧１０３に対する光変換素子１０４ａ（光源）の発光光量を調整する。
【００２３】
図４に示すように、アダプタ装置５には、中央部にフランジ８ａが設けられた筒状のアダプタ８と、このアダプタ８のフランジ８ａの両側の筒状部分にそれぞれ嵌合された筒体５ａ、５ｂと、各筒体５ａ、５ｂに固定された光ファイバコード１０ａ、１０ｂと、各光ファイバコード１０ａ、１０ｂの先端部（光ファイバ１１ａ、１１ｂとその心線１２ａ、１２ｂ）を支持するフェルール７ａ，７ｂと、２つのフェルール７ａ，７ｂに挟まれたロッドレンズ９とバネ６とを備える。
【００２４】
アダプタ８には、フェルール７ａとフェルール７ｂとが、それぞれ支持している光ファイバ１１ａ、１１ｂの芯線１２ａ，１２ｂの先端部どうしを対向させるように挿入されている。
【００２５】
ロッドレンズ９は円柱状の集光レンズである。このロッドレンズ９はフェルール７ａとフェルール７ｂとの間に、互いのフェルール７ａ，７ｂの端面に当接するようにしてアダプタ８の筒状部に介挿されており、一方の芯線１２ａから出力される光を他方の芯線１２ｂへ向けて集光させる光学素子である。
【００２６】
つまりロッドレンズ９は光ファイバコード１０ａの中心に配置された光ファイバの芯線１２ａと光ファイバコード１０ｂの中心に配置された光ファイバの芯線１２ｂとを同軸上に光学的に結合する。
【００２７】
バネ６は光ファイバコード１０ａとフェルール７ａとの間および光ファイバコード１０ｂとフェルール７ｂとの間に介挿されており、互いのフェルール７ａ，７ｂがそれぞれの端面でロッドレンズ９を挟み込む方向に各フェルール７ａ，７ｂを付勢する付勢部である。
【００２８】
続いて、この実施形態の光計測システムの動作を説明する。  
この第１実施形態の場合、信号処理回路２において光源である光変換素子１０４ａから発っせられた光は、光ファイバ１１ｂ、アダプタ装置５および光ファイバ１１ａを通じて光センサ１に到達し、ガス絶縁開閉装置の配電線１００の分圧電圧に応じた変調を受け、光ファイバ１１ａ、アダプタ装置５および光ファイバ１１ｂを通じて信号処理回路２の光変換素子１０４ｂに受光される。そして、信号処理回路２では、光電変換回路１０５により光電変換され、光信号が電気信号に変換される。このとき、光信号は光強度に応じて変化するアナログ量として伝搬する。
【００２９】
この際、アダプタ装置５は、ロッドレンズ９を介して２つの光ファイバ１１ａ、１１ｂ間を結合しているため、光ファイバ１１ａから出た光信号はロッドレンズ９内を通過して光ファイバ１１ｂに安定して入射する。この場合、光ファイバ１１ａと光ファイバ１１ｂとの間に空気の層が介在しないため、安定した屈折効果を得ることができる。
【００３０】
このようにこの第１実施形態によれば、アダプタ装置５のアダプタ８で受ける熱膨張や熱収縮などによる光軸ずれが発生したとしても心線１２ａを出た光はロッドレンズ９を通り集光され、光ファイバ１１ｂに確実に入射するので、受光光量の急変を抑えることができる。
【００３１】
特に、この例のように出力トランス３が接続されている場合や、受光光量の直流分を一定に保つように制御している場合は、僅かな受光光量の直流分の変化が出力トランス３の飽和や制御系からの逸脱をもたらすが、上記と同様に心線１２ａを出た光はロッドレンズ９を通り集光され、光ファイバ１１ｂに確実に入射するので、受光光量の急変を抑えることができるので、正常な出力を維持することができる。
【００３２】
（第２実施形態）
図５は第２実施形態の光計測システムの構成を示す図、図６は第２実施形態の光計測システムの中継箱を示す図である。なお第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００３３】
図５に示すように、この第２実施形態の光計測システムは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相などの各相毎に離間して配置されたガス絶縁開閉装置の配電線１００に設けられた光センサ１と、屋外に配置された中継装置としての中継箱１２と、この中継箱１２と各ガス絶縁開閉装置の光センサ１とを接続する光ファイバコード１０ａと、屋内に配置された制御装置２０と、中継箱１２と制御装置２０とを接続する光ファイバケーブル１３とを有する。
【００３４】
各相には１系と２系の２つの配電系統が設けられているため、中継箱１２に引き込まれる光ファイバコード１０ａは合計１２本である。
【００３５】
光ファイバケーブル１３は各信号処理回路２からの１２本の光ファイバコード１０ｂを束ねて一本のケーブルにしたものである。すなわちこの第２実施形態は３相交流の電力設備に光計測システムを適用した具体例である。
【００３６】
中継箱１２から引き出されている光ファイバケーブル１３は制御装置２０に接続されている。制御装置２０には、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）毎に出力トランス３と信号処理回路２が設けられている。
【００３７】
中継箱１２は容器とフタとで構成され、フタの周囲に防水パッキンが設けられておりフタを閉じた状態で箱の内部は防水される。
【００３８】
中継箱１２は、図６に示すように、複数のアダプタ装置５と、各アダプタ装置５から引き出される光ファイバコード１０ａの余長部６１を収容するための余長部収容部６２と、光ファイバケーブル１３とを備える。
【００３９】
光ファイバケーブル１３からは各信号処理回路２からの１２本の光ファイバコード１０ｂが分岐して引き出され、それぞれ対応するアダプタ装置５に接続されている。
【００４０】
余長部６１は光ファイバコード１０ｂの長さを調整するための部分である。ここで調整とは各相のガス絶縁開閉装置から制御装置２０までのファイバ長を他のコードと一致させる、という意味である。
【００４１】
余長部収容部６２は各アダプタ装置５から引き出される光ファイバコード１０ａの余長部を収容するためのスペースである。
【００４２】
このようにこの第２実施形態によれば、光ファイバコード１０ａ，１０ｂを連結するアダプタ装置５を防水の中継箱１２に内蔵したことから中継箱１２を屋外に設置でき、防水性・耐久性に優れるという効果が得られ、経年劣化による光軸ずれを抑制することができる。これに加えて、熱膨張や熱収縮により光軸ずれが発生した場合でも、ロッドレンズ９の集光効果で受光光量の急変を抑え、誤差の増大を抑制するといった効果が同時に得られる。
【００４３】
また野外の中継箱１２に複数のアダプタ装置５を収容し、各アダプタ装置５から引き出されるコードの余長を中継箱１２の中で調整するようにしたことで、光センサ１と信号処理回路２を結ぶ複数の光ファイバコード１０ａ，１０ｂを１本の光ファイバケーブル１３に集約する際に生じる天候（環境）などの影響をなくし、ガス絶縁開閉装置内の配電線１００の電圧を高精度に光計測することができる。
【００４４】
さらに、信号処理回路２から中継箱１２までのピット側の光ファイバケーブル１３は、ピットの占有率を縮小することが可能となり、工事作業量を低減することができる。加えて、複数の光センサ１から複数の信号処理回路２まで配線される光ファイバ長を同じにすることで、各光ファイバの光学的距離が統一できるので、測定時の位相誤差や測定誤差を抑制することができる。
【００４５】
すなわち、複数の光ファイバ１１ａ、１１ｂを一纏めにしてケーブル化する上での不具合を解消することができる。
【００４６】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…光センサ、２…信号処理回路、３…出力トランス、５…アダプタ装置、５ａ，５ｂ…筒体、６…バネ、７ａ，７ｂ…フェルール、８…アダプタ、８ａ…フランジ、９…ロッドレンズ、１０ａ，１０ｂ…光ファイバコード、１１ａ，１１ｂ…光ファイバ、１２…中継箱、１２ａ，１２ｂ…心線、１３…光ファイバケーブル、２０…制御装置、６１…余長部、６２…余長部収容部、１００…配電線、１０１…直流分検出回路、１０２…比較回路、１０３…基準電圧生成回路、１０４ａ，１０４ｂ…光変換素子、１０５…光電変換回路。
【図１】
2015132638.tif 000003
【図２】
2015132638.tif 000004
【図３】
2015132638.tif 000005
【図４】
2015132638.tif 000006
【図５】
2015132638.tif 000007
【図６】
2015132638.tif 000008