(57)【要約】【課題】導体を切り離すことなく導体の周囲に電流検出用光ファイバを周回配置することができ、なおかつ高い防水性能を有した反射型光ファイバ電流センサの電流検出部を提供する。【解決手段】可とう性保護管５０内に配置した電流検出用光ファイバ３１の両端を非金属製のケース４０の内部に固定するとともに、ケース４０の同一面に設けた第１の孔４３、第２の孔４４を貫通することにより可とう性保護管４０の中間部をケース４０の外部に配置する。また、第１の孔４３、第２の孔４４と可とう性保護管４０との間に円筒形状の弾性体で形成された第１の封止手段６１、第２の封止手段６２を配置する。また、第１の孔４３、第２の孔４４に対向したケース４０の面に設けた第３の孔４５からケース４０内部に光ファイバケーブル２０を引き込み、第３の孔４５と光ファイバケーブル２０との間に円筒形状の弾性体で形成された第３の封止手段６３を配置する。【選択図】図１
2007322302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流が流れる導体にファラデー素子である電流検出用光ファイバを周回させ、前記電流検出用光ファイバの一端から入射した直線偏波光を前記電流検出用光ファイバの他端で反射させることにより、前記被測定電流の磁界で回転する前記直線偏波光のファラデー回転角を測定し、前記ファラデー回転角から前記被測定電流の大きさを検出する光ファイバ電流センサにおいて、
同一面に第１と第２の孔を有するとともに前記第１と第２の孔と対向する面に第３の孔を有する開閉機能を持った非金属製のケースと、
両端部を前記ケースの内部に収納し前記第１および第２の孔を貫通させることにより中間部を前記ケースの外部に配置するとともに前記導体に対して周回配置できるようにした可とう性保護管と、前記可とう性保護管内に収納した電流検出用光ファイバと、
前記第３の孔を介して前記ケースの外部より内部に引き込まれ前記電流検出用光ファイバに光を供給するとともに前記電流検出用光ファイバから出射する光を前記ケースの外部に伝送する光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルと前記電流検出用光ファイバとの間に配置し前記電流検出用光ファイバに供給する光を直線偏波光に変換する偏光手段と、
前記偏光手段と前記電流検出用光ファイバとの間に配置した光学バイアス手段と、 
前記ケースの第１の孔の内壁に外周面を接触させるとともに前記可とう性保護管の外周面に内周面を接触させるように配置した円筒形状の弾性体で形成された第１の封止手段と、
前記ケースの第２の孔の内壁に外周面を接触させるとともに前記可とう性保護管の外周面に内周面を接触させるように配置した円筒形状の弾性体で形成された第２の封止手段と、
前記ケースの第３の孔の内壁に外周面を接触させるとともに前記光ファイバケーブルの外周面に内周面を接触させるように配置した円筒形状の弾性体で形成された第３の封止手段と、
を備えることを特徴とした光ファイバ電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ電流センサの電流検出部に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファラデー効果を利用した光ファイバ電流センサは電磁雑音の影響を受けないなどの利点があり、電力分野における電流の測定に利用されている。このような光ファイバ電流センサにはベルデ定数が高く光弾性効果が低い光ファイバをファラデー素子に使用するとともに、その光ファイバの片端に反射ミラーを配置した反射型光ファイバ電流センサがある。反射型光ファイバ電流センサの構造は、例えば特開２０００−２９２４５９に開示されている。
【０００３】
特開２０００−２９２４５９に記載の反射型光ファイバ電流センサの構成の概要を図３に示す。反射型光ファイバ電流センサは、所定波長の光を出射する光源１１と光分岐手段１５と光電変換素子１２と信号処理回路１４とを備えた電子回路部１０と、偏光手段３３と光学バイアス手段３４と終端に反射ミラー３２を備えた電流検出用光ファイバ３１とを備えた電流検出部３０と、前記電流検出部３０と前記電子回路部１０とを接続する光ファイバケーブル２０とにより構成される。ここで、電流検出用光ファイバ３１は、導体７０に対し周回配置する。
【０００４】
光源１１から出射した所定波長の光は、光分岐手段１５を通過後、光ファイバケーブル２０を介して電流検出部３０に伝送される。光ファイバケーブル２０を出射した光は偏光手段３３により、偏光手段３３の主軸と同方位の直線偏波光になった後、光学バイアス手段３４により直線偏波方位がπ／８ラジアン回転し、電流検出用光ファイバ３１に入射する。
【０００５】
電流検出用光ファイバ３１に入射した光は終端のミラー３２により反射し、電流検出用光ファイバ３１中を戻って、再び光学バイアス手段３４に向かって出射する。このとき光の直線偏波方位は、導体７０に流れる電流により発生する磁界によりθラジアン回転している。
【０００６】
電流検出用光ファイバ３１を出射した光は、光学バイアス手段３４により直線偏波方位がπ／８ラジアン回転し、偏光手段３３に入射する。このとき、偏光手段３３へ入射する直線偏光の偏波方位は、偏光手段３３の主軸方位に対してπ／４ラジアンのバイアスを含んでいるため、導体７０に流れる電流により生じる直線偏波光の方位の回転角θを光の強度に変調できる。偏光手段３３により強度変調された光は、光ファイバケーブル２０により光分岐手段１５に伝送された後、光電変換素子１２に入射する。光電変換素子１２に入射した光は電気信号に変換された後、信号処理回路１４にて導体７０に流れる電流値が演算される。
【０００７】
電流検出用光ファイバ３１の先端に反射ミラー３２を取り付ける方法には、薄膜の鏡を接着固定する方法や、金蒸着する方法などがある。いずれの方法も、電流検出用光ファイバ３１と反射ミラー３２とを一体化できるため、電流検出用光ファイバ３１の反射ミラー３２側をフリーな状態にすることができる。
【０００８】
そのため、反射型光ファイバ電流センサは、被測定電流が流れる導体７０の周囲に電流検出用光ファイバ３１を周回配置させるために導体７０を一時的に切り離す必要がなく、既設電力機器への取り付けが容易であるという特徴を有している。
【特許文献１】特開２０００−２９２４５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図３の構成の反射型光ファイバ電流センサは、電流検出部３０の構成部品である偏光手段３３、光学バイアス手段３４、電流検出用光ファイバ３１および反射ミラー３２に水や埃が付着し光路を遮ると電流計測ができない。
【００１０】
そのため、電流検出部３０を用いて屋外に設置された電力機器の電流値を長期間連続的に測定するためには電流検出部３０を防水構造にする必要がある。
【００１１】
電流検出部３０を防水構造にするためには、構成部品である偏光手段３３、光学バイアス手段３４、電流検出用光ファイバ３１および反射ミラー３２を防水性能を有した筐体に収納する方法が考えられる。この場合、筐体には被測定電流が流れる導体７０を貫通させるための孔を設けておく必要がある。
【００１２】
しかし、この構造では導体７０の周囲に電流検出用光ファイバ３１を周回配置させるために、導体７０を一時的に切り離して前記防水性能を有した筐体の孔に貫通させる必要があるため、導体７０を切り離すことなく導体７０の周囲に電流検出用光ファイバ３１を周回配置させることが可能であるという反射型光ファイバ電流センサの特徴を活かすことができなくなる。
【００１３】
また、導体７０の周囲状況により、取り付けスペースに制約を受ける場合がある。そのため、取り付けスペースに応じて柔軟に取り付け方法が選択でき、かつ軽量でコンパクトな防水型の電流検出部が必要とされている。
【００１４】
そこで本発明は、反射型光ファイバ電流センサにおいて導体を切り離すことなく導体の周囲に電流検出用光ファイバを周回配置することができるとともに、導体の周囲スペースに応じて柔軟に取り付け方法が選択でき、なおかつ高い防水性能を有した電流検出部を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では、被測定電流が流れる導体にファラデー素子である電流検出用光ファイバを周回させ、前記電流検出用光ファイバの一端から入射した直線偏波光を前記電流検出用光ファイバの他端で反射させることにより、前記被測定電流の磁界で回転する前記直線偏波光のファラデー回転角を測定し、前記ファラデー回転角から前記被測定電流の大きさを検出する光ファイバ電流センサにおいて、同一面に第１と第２の孔を有するとともに前記第１と第２の孔と対向する面に第３の孔を有する開閉機能を持った非金属製のケースと、両端部を前記ケースの内部に収納し前記第１および第２の孔を貫通させることにより中間部を前記ケースの外部に配置するとともに前記導体に対して周回配置できるようにした可とう性保護管と、前記可とう性保護管内に収納した電流検出用光ファイバと、前記第３の孔を介して前記ケースの外部より内部に引き込まれ前記電流検出用光ファイバに光を供給するとともに前記電流検出用光ファイバから出射する光を前記ケースの外部に伝送する光ファイバケーブルと、前記光ファイバケーブルと前記電流検出用光ファイバとの間に配置し前記電流検出用光ファイバに供給する光を直線偏波光に変換する偏光手段と、前記偏光手段と前記電流検出用光ファイバとの間に配置した光学バイアス手段と、前記ケースの第１の孔の内壁に外周面を接触させるとともに前記可とう性保護管の外周面に内周面を接触させるように配置した円筒形状の弾性体で形成された第１の封止手段と、前記ケースの第２の孔の内壁に外周面を接触させるとともに前記可とう性保護管の外周面に内周面を接触させるように配置した円筒形状の弾性体で形成された第２の封止手段と、前記ケースの第３の孔の内壁に外周面を接触させるとともに前記光ファイバケーブルの外周面に内周面を接触させるように配置した円筒形状の弾性体で形成された第３の封止手段を備えることを特徴とする。
上記第1、第２、第3の円筒形状の弾性体で形成された封止手段はグロメットである場合も含む。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、上記構成による反射型光ファイバ電流センサの電流検出部では、導体を切り離すことなく導体の周囲に電流検出用光ファイバを周回配置することができるとともに、導体の周囲スペースに応じて柔軟に取り付け方法が選択でき、なおかつ高い防水性能を有した電流検出部を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の説明では、上記従来の技術で参照した図において、同一もしくは相当する部分には同一符号を付してその説明は省略している。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明の実施形態である反射型光ファイバ電流センサの電流検出器の構造を示した一例である。ケース４０は、容器４１とフタ４２から構成されるとともに第１の孔４３、第２の孔４４および第３の孔４５を有している。ここで、容器４１とフタ４２との間にはパッキン６４が配置され、容器４１とフタ４２との間隙からケース４０の内部に水が侵入することを防止している。
【００１９】
また、一端に反射ミラー３２、他端に光学バイアス手段３４および偏光手段３３を介して光ファイバケーブル２０に接続された電流検出用光ファイバ３１は、可とう性保護管５０の内部に配置されるとともに、第１の孔４３および第２の孔４４を貫通することにより両端部をケース４０の内部、中間部をケース４０の外部に配置されている。ここで、第１の孔４３の内壁に外周面を接触させるとともに可とう性保護管５０の外周面に内周面を接触させるように円筒形状の弾性体で形成された第１の封止手段６１を配置することにより、第１の孔４３と可とう性保護管５０との間隙からケース４０の内部に水が侵入することを防止している。
【００２０】
同様に、第２の孔４４の内壁に外周面を接触させるとともに可とう性保護管５０の外周面に内周面を接触させるように円筒形状の弾性体で形成された第２の封止手段６２を配置することにより、第２の孔４４と可とう性保護管５０との間隙からケース４０の内部に水が侵入することを防止している。
【００２１】
また、光ファイバケーブル２０は、第３の孔４５を貫通してケース４０の外部から内部へ引き込まれている。ここで、第３の孔４５の内壁に外周面を接触させるとともに光ファイバケーブル２０の外周面に内周面を接触させるように円筒形状の弾性体で形成された第３の封止手段６３を配置することにより、第３の孔４５と可とう性保護管５０との間隙からケース４０の内部に水が侵入することを防止している。
【００２２】
ケース４０は、導体７０に流れる電流により発生する磁界により渦電流が発生し、その渦電流の影響を受けて電流計測精度が低下しないように、非金属製を使用することが望ましい。
【００２３】
ケース４０は、光通信分野において屋外での光ファイバケーブルの接続に使用されるクロージャを適用することができる。
【００２４】
可とう性保護管５０に収納した電流検出用光ファイバ３１は、反射ミラー３２側を第２の孔４４経由してケース４０の内側から外側に引き抜くことにより、ケース４０に対し片端を開放することができる。
【００２５】
このように電流検出用光ファイバ３１をケース４０に対し片端を開放した状態から、電流検出用光ファイバ３１を導体７０に巻き付けた後、第２の孔４４を経由してケース４０の外側から内側に差し込むことにより、導体７０を一時的に切り離すことなく、電流検出用光ファイバ３１を導体７０に周回配置することができる。
【００２６】
図２は本発明の実施形態である反射型光ファイバ電流センサの電流検出器の導体４０への取り付け構造を示した一例である。電流検出用光ファイバ３１および可とう性保護管５０は共に可とう性があるため、導体４０に取り付ける際、様々な取り付け方法が選択可能である。
【００２７】
例えば、電流検出部を導体に取り付ける場合、導体の軸方向に寸法的な制限があるときには、図２（ａ）に示す取り付け構造をとることにより導体４０の軸方向の取り付け寸法（Ｌ１）を小さくすることができる。また、導体の径方向に寸法的な制限があるときには、図２（ｂ）に示す取り付け構造をとることにより導体４０の径方向の取り付け寸法（Ｌ２）を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、反射型光ファイバ電流センサにおいて導体を切り離すことなく導体の周囲に電流検出用光ファイバを周回配置することができるとともに、導体の周囲スペースに応じて柔軟に取り付け方法が選択でき、なおかつ高い防水性能を有した電流検出部を提案するもので、種々の現場において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の反射型光ファイバ電流センサの電流検出部の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の反射型光ファイバ電流センサの電流検出部の導体への取り付け構成の一例を示す図である。
【図３】従来の反射型光ファイバ電流センサの構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  電子回路部
１１  光源
１２  光電変換素子
１４  信号処理回路
１５  光分岐手段
２０  光ファイバケーブル
３０  電流検出部
３１  電流検出用光ファイバ
３２  反射ミラー
３３  偏光手段
３４  光学バイアス手段
４０  ケース
４１  容器
４２  フタ
４３  第１の孔
４４  第２の孔
４５  第３の孔
５０  可とう性保護管
６１  第１の封止手段
６２  第２の封止手段
６３  第３の封止手段
６４  パッキン
７０  導体
【図１】
2007322302.tif 000003
【図２】
2007322302.tif 000004
【図３】
2007322302.tif 000005