(57)【要約】【課題】光ファイバを収納するリング状ケースに絶縁リングや絶縁スペーサを使用しないコンパクトで、しかも長期に亘って使用が可能な光変流器を提供する。【解決手段】ファラデーセンサとして機能する光ファイバ１と、光ファイバ１を気密状態で収納するとともに、一次導体８を周回するように形成されたリング状金属ケース２とを備え、一次導体８に流れる電流が作る磁界によって光ファイバ１中に生じるファラデー回転角を測定して電流を測定するようにした光変流器。【選択図】図１
2009020054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度を測定して電流を測定するようにした光変流器において、
前記リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、当該金属パイプに関するパラメータである金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、金属パイプの厚さｔ[ｍ]が、次の（１）式および（２）式を満たすように選定されたことを特徴とする光変流器。
【数１】
2009020054.tif 000012
【請求項２】
ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度を測定して電流を測定するようにした光変流器において、
前記リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、当該金属パイプに関するパラメータである金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、金属パイプの厚さｔ[ｍ]が、次の（３）式および（４）式を満たすように選定されたことを特徴とする光変流器。
【数２】
2009020054.tif 000013
【請求項３】
ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度を測定して電流を測定するようにした光変流器において、
前記リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、当該金属パイプに関するパラメータである金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、金属パイプの厚さｔ[ｍ]が、次の（５）式および（６）式を満たすように選定されたことを特徴とする光変流器。
【数３】
2009020054.tif 000014
【請求項４】
ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度を測定して電流を測定するようにした光変流器において、
前記リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、当該金属パイプに関するパラメータである金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、金属パイプの厚さｔ[ｍ]が、次の（７）式および（８）式を満たすように選定されたことを特徴とする光変流器。
【数４】
2009020054.tif 000015
【請求項５】
ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度を測定して電流を測定するようにした光変流器において、
前記リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、当該金属パイプに関するパラメータである金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、金属パイプの厚さｔ[ｍ]が、次の（９）式および（10）式を満たすように選定されたことを特徴とする光変流器。
【数５】
2009020054.tif 000016
【請求項６】
金属パイプの電気抵抗率ρをρ≧１４×１０−８[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１をｒ１≧０．１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２をｒ２≦０．００５[ｍ]、金属パイプの厚さｔを、ｔ≦０．００２[ｍ]としたことを特徴とする請求項１に記載の光変流器。
【請求項７】
金属パイプの材料をSUS304（電気抵抗率ρは、ρ＝７３×１０−８[Ω・ｍ]）とし、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１をｒ１≧０．１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２をｒ２≦０．００５[ｍ]、金属パイプの厚さｔをｔ≦０．００２[ｍ]としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光変流器。
【請求項８】
金属パイプの材料をSUS304（電気抵抗率ρは、ρ＝７３×１０−８[Ω・ｍ]）とし、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１を、ｒ１≧０．１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２を、ｒ２≦０．００２８[ｍ]、金属パイプの厚さｔをｔ≦０．００２[ｍ]としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光変流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変電所などの電力機器或いは電力系統等に流れる電流を測定する変流器に係り、特に光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度を測定して一次電流を測定する光変流器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光変流器は、光ファイバをセンサとし、一次導体に流れる被測定電流が作る磁界によって光ファイバ中に生じるファラデー効果による偏向面の回転角度（以下、ファラデー回転角度という）を測定して電流を測定する装置である。この装置は小型化でき、大きな電流に対しても小さい誤差で測定できる等の特徴を有している。
【０００３】
これまでに開発されてきたこの種光変流器は、特許文献１や特許文献２等で開示されているように、センサ部を概ね図１０で示すように構成している。  
すなわち、従来の光変流器のセンサ部は、ファラデー素子である光ファイバ１と、この光ファイバ１を巻回して気密状態にして収納するアルミニウム製のリング状ケース２１と、このリング状ケース２１の中心部に挿通する中心導体８と、光ファイバ１に接続されて光学素子の一種であるλ／４素子（直線偏光を円偏光や楕円偏光に変える偏向子）３等の光学部品を気密状態で収納するとともに伝送用光ファイバ６を導出する光学素子収納ケース４とから構成されている。
【０００４】
なお、前記光ファイバ１は、リング状ケース２１に設けたリング状溝である収納部２１Ａ内に収納され、またリング状ケース２１には収納部２１Ａを覆うように絶縁リング２２を介してアルミニウム製のリング状蓋２３が固定される。光学部品である光ファイバ１の収納部２１Ａは、その設置環境として清浄さや結露しないことが要求されることから、気密構造となっている。
【０００５】
そのため、リング状ケース２１と光学素子収納ケース４との間、リング状ケース２１と絶縁リング２２との対向面間、絶縁リング２２とリング状蓋２３間との対向面間にはそれぞれオーリング２４が介挿され、このオーリング２４により気密シールが施される。
【０００６】
一方、中心導体８に電流が流れると、これにより発生する磁束が図１０中に破線円で示すように、リング状ケース２１とリング状蓋２３で構成されるループ回路に鎖交し、これを打ち消す方向の磁束を発生させる誘起起電力が生じる。この誘起起電力が生じた状態で、前述のループ回路が電気的に閉じれば測定誤差となる誘導電流が流れる。
【０００７】
そのため電気的なループ回路を作らないように、リング状ケース２１とリング状蓋２３の間に前述した絶縁リング２２を介在させるとともに、リング状ケース２２とリング状蓋２３および絶縁リング２２を一体に固着するために取り付けられるボルト２６およびナット２７と、リング状ケース２１との間には絶縁スペーサ２５が配置されており、誤差となる誘導電流が流れないようにしている。
【０００８】
なお、特許文献1には、上述した図１０のセンサ部とは別形態のセンサ部として、光ファイバを可撓性チューブに収納してその一端部に光学ユニットを取り付け、他端部に反射鏡を取り付け、両端部間を離間可能にすることによって一次導体を切断せずにセンサ部を設置できるようにした光変流器も開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１１１５８６号公報（第７頁、図３、図１）
【特許文献２】特開２０００−２９２４５８号公報（第３頁〜第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した図１０の構成のセンサ部を有する光変流器の場合、リング状ケース２１は気密にシールするためのオーリング溝など精密加工を施す必要があり、さらにリング状ケース２１とリング状蓋２３間の締付けや、リング状ケース２１とリング状蓋２３との間の絶縁リング２２、絶縁スペーサ２５の介挿など、光変流器のセンサ部の構造が複雑かつ大型化し、高価なものとなる。
【００１０】
また、特許文献１に別の形態のセンサ部として開示されている、光ファイバを可撓性チューブに収納するセンサ部の場合、可撓性チューブの材質的な問題や、反射鏡取り付け部分における気密性維持の問題を考慮すると、屋外において長期に亘って安定して使用できる光変流器を製作することは困難である。
【００１１】
そこで本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、光ファイバを収納するリング状ケースに絶縁リングや絶縁スペーサを使用せずにコンパクトで、しかも光ファイバを収納するリング状ケースの気密維持が長期に亘って可能な光変流器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー回転角を測定して電流を測定するようにした光変流器において、前記リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、当該金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、金属パイプの厚さｔ[ｍ]が、（１）式および（２）式を満たすことを特徴とする。
【００１３】
【数１】
2009020054.tif 000003
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー回転角を測定して電流を測定するようにした光変流器において、リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ］、金属パイプの厚さｔ［ｍ］が、（３）式および（４）式を満たすことを特徴とする。
【００１５】
【数２】
2009020054.tif 000004
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー回転角を測定して電流を測定するようにした光変流器において、リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ］、金属パイプの厚さｔ［ｍ］が、（５）式および（６）式を満たすことを特徴とする。
【００１７】
【数３】
2009020054.tif 000005
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー回転角を測定して電流を測定するようにした光変流器において、リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ］、金属パイプの厚さｔ［ｍ］が、（７）式および（８）式を満たすことを特徴とする。
【００１９】
【数４】
2009020054.tif 000006
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、ファラデーセンサとして機能する光ファイバと、前記光ファイバを気密状態で収納するとともに、一次導体を周回するように形成されたリング状ケースとを備え、前記一次導体に流れる電流が作る磁界によって前記光ファイバ中に生じるファラデー回転角を測定して電流を測定するようにした光変流器において、リング状ケースを金属パイプで構成し、かつ、金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ］、金属パイプの厚さｔ［ｍ］が、（９）式および（10）式を満たすことを特徴とする。
【００２１】
【数５】
2009020054.tif 000007
【００２２】
請求項６に係る発明は、前記請求項１の光変流器において、金属パイプの電気抵抗率ρを、ρ≧１０×１０−８［Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１をｒ１≧０．１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２を、ｒ２≦０．００５[ｍ]、金属パイプの厚さｔを、ｔ≦０．００２[ｍ]とした。
【００２３】
請求項７項に係る発明は、前記請求項１から４記載の光変流器において、金属パイプの材料をSUS304（電気抵抗率ρは、ρ＝７３×１０−８［Ω・ｍ]）とし、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１をｒ１≧０．１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２をｒ２≦０．００５[ｍ]、金属パイプの厚さｔをｔ≦０．００２［ｍ］とした。
【００２４】
請求項８に係る発明は、前記請求項１から５の光変流器において、金属パイプの材料をSUS304（電気抵抗率ρは、ρ＝７３×１０−８［Ω・ｍ]）とし、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１をｒ１≧０．１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２をｒ２≦０．００２８[ｍ]、金属パイプの厚さｔをｔ≦０．００２［ｍ］とした。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、センサ部の光ファイバを収納するリング状のケースを、両端の開口部を除いて気密構造となる金属パイプで構成し、当該金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、金属パイプの内半径ｒ２[ｍ］、金属パイプの厚さｔ［ｍ］を適切に選定したので、誘導電流を小さく抑えることができるとともに、オーリングや絶縁リングあるいは絶縁スペーサ等を不要とするコンパクトでしかも長期間に亘ってセンサ部の気密性を維持できる光変流器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る光変流器の実施形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施例の形態）
（構成）
図１は本発明による光変流器の第１の実施形態を示す図であり、図１（ａ）は光変流器のセンサ部の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２７】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、本実施形態に係る光変流器は、干渉形に適用した光変流器であり、次の部品から構成されている。すなわち、ファラデーセンサとして機能する光ファイバ１と、この光ファイバ１を収納する断面が円形のステンレス鋼（SUS304；18%のCrと8%のNiとを含むステンレス鋼）製のパイプ２をほぼ真円状に曲げ加工して形成されたリング状金属パイプ２（以下、金属パイプ２という）と、この金属パイプ２から導出された光ファイバ１の端子に接続され、干渉形光変流器を構成するうえで必要な光学素子の一つであるλ／４素子３と、このλ／４素子３を収納する光学素子収納ケース４と、この光学素子収納ケース４の開口部を被う蓋５と、外部との信号の遣り取りを行う伝送用光ファイバ６を気密に外部へ導出するための気密端子７と、金属パイプ２で形成したリングの中心部を貫通し、被測定電流を流す一次導体８とから構成される。
【００２８】
なお、金属パイプ２は、図１（ｂ）で示すように内半径がｒ２[ｍ]、厚みがｔ[ｍ]であり、これを図１（ａ）で示すように周回半径がｒ１[ｍ]のリングとなるように曲げ加工したものである。
【００２９】
金属パイプ２は両端の開口部を除いて全体が気密構造に形成されており、しかも、その両端部は光学素子収納ケース４内に突出した状態で気密に溶接され固定される。また、光学素子収納ケース４は、側面開口部を蓋５で溶接により固定することによって内部を気密状態に維持される。
【００３０】
本実施形態による光変流器のセンサ部は、このようにしてファラデーセンサとして機能する光ファイバ１を収納する金属パイプ２およびこの金属パイプ２の両端を接続する光学素子収納ケース４内部を気密状態に構成している。
【００３１】
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。  
金属パイプ２と、この金属パイプ２で形成したリングのほぼ中心部０を貫通し電流Ｉ１が流れる一次導体８との磁気結合による誘導電流の影響を考える。  
図２（ａ）は、金属パイプ２と一次導体８との位置関係を示す模式図、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、それぞれ磁気結合における等価回路を示す。
【００３２】
一次導体８を一次コイル、金属パイプ２を二次コイルにそれぞれ見立てると、等価回路は図２（ｂ）で示す等価回路１で表すことができる。
ここで、
Ｒ１；一次コイル（一次導体８）の抵抗、単位は[Ω]、
Ｒ２；二次コイル（金属パイプ２）の抵抗、単位は[Ω]、
Ｌ１；一次コイルの自己インダクタンス、単位は[Ｈ]、
Ｌ２；二次コイルの自己インダクタンス、単位は[Ｈ]、
Ｍ；一次コイル、二次コイル間の相互インダクタンス、単位は[Ｈ]、
二次コイル（金属パイプ２）に流れる電流が作る磁束は全て一次コイル（一次導体８）に鎖交するので、自己インダクタンスＬ２と、相互インダクタンスＭとは等しく、Ｌ２＝Ｍとなる。また、一次電流Ｉ１は電力系統の負荷電流なので定電流源と考えて良い。
【００３３】
これらのことから、最終的な等価回路は、図２（ｃ）で示す等価回路２で表すことができる。  
図２（ｃ）の等価回路２において、Ｉ２は一次電流Ｉ１の作る磁界を減じる成分で、誤差要因である。  
光変流器は、一次電流Ｉ１ではなくＩ0を計測することになる。  
図２（ｃ）に記載の等価回路２から次式が成立する。
【００３４】
【数６】
2009020054.tif 000008
【００３５】
そして、金属パイプ２を、幅；２πｒ１、厚さ；ｔ、長さ；π（２×ｒ２＋ｔ）の板状導体として考えると、その抵抗値Ｒ２は、
【数７】
2009020054.tif 000009
【００３６】
ここに、ρは金属パイプ２の材料の抵抗率 [Ω・ｍ]
となる。
但し、ω＝２πｆ            ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（19）
ｆ＝５０[Hz]もしくは６０[Hz]、
以上、図２（Ｃ）の等価回路２から導かれた式（14）〜（19）に具体的に数値を代入して比誤差ε[％]および位相角θ[分]を算出してグラフ化すると図３から図９で示す図となる。
【００３７】
そして、これらの図からより具体的にパラメータを絞ることができる。なお、周波数ｆについては、６０[Hz]での特性が５０[Hz]での特性に対し厳しくなるので、ｆ＝６０[Hz]として計算した。
【００３８】
図３は、横軸に電気抵抗率ρ（×１０−８[Ω・ｍ]）を、縦軸に比誤差εおよび位相角θをそれぞれとって、ρに対するε、θの値を示した図である。  
・一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１：０．１[ｍ]、
・金属パイプの内半径ｒ２：０．００５[ｍ]、
本実施形態では、パラメータの値を次のように選定した。  
・金属パイプの厚さｔ：０．００２[ｍ]、
・周波数ｆ：６０[Hz]、
これより、電気抵抗率ρが１４×１０−８[Ω・ｍ]のとき、計算で比誤差ε＝−０．０１[％]、位相角θ＝−４９[分]が求まる。
【００３９】
なお、図３は縮尺して描いてあるので、この図から比誤差εおよび位相角θの厳密な数値を判読することは難しいが、電気抵抗率ρが１４×１０−８[Ω・ｍ]の値、すなわち横軸の目盛１０と２０のほぼ中間値のとき、比誤差εが約−０．０１[％]、位相角θが約−５０[分]とおおよそ判読できる。
【００４０】
この結果、上記パラメータのときの比誤差εおよび位相角θは、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格６００４４−１で１級に適合した変流器に定められている条件すなわち、（３）式および（４）式の比誤差｜ε｜＜１[％]および位相角｜θ｜＜６０[分]を満たしていることがわかる。
【００４１】
（効果）
以上述べたように、本実施形態１によれば、センサ部の光ファイバを収納するリング状のケースを、両端の開口部を除いて気密構造となる金属パイプで構成したので、オーリングや絶縁リングあるいは絶縁スペーサ等を不要とするコンパクトで、かつ長期間に亘ってセンサ部の気密性を維持することが可能な光変流器を提供することができる。
【００４２】
更に、光ファイバ１を収納する金属パイプ２のパラメータである周回半径ｒ１、パイプ自体の内半径ｒ２、厚みｔおよび電気抵抗率ρを、上述のように（３）式および（４）式を満たすように選定することによって、誘導電流を小さく抑えることができ、ＩＥＣ規格６００４４−１の１級に適合した光変流器を提供することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。  
図４は、横軸に金属パイプ２の内半径ｒ２を、縦軸に比誤差εおよび位相角θをそれぞれとって、ｒ２に対するεおよびθの値を示した図である。
【００４４】
この場合、パラメータの値を次のように選定した。  
・電気抵抗率ρ；１４×１０−８[Ω・ｍ]、
・金属パイプの周回半径ｒ１；０．１[ｍ]、
・金属パイプの厚さｔ；０．００２[ｍ]、
・周波数ｆ；６０[Hz]、
図５は、横軸に金属パイプ２の厚さｔを、縦軸に比誤差εと位相角θをそれぞれとって、ｔに対するεとθの値を示した図である。  
この場合、パラメータの値を次のように選定した。
・電気抵抗率ρ；１４×１０−８[Ω・ｍ]、
・金属パイプの周回半径ｒ１；０．１[ｍ]、
・金属パイプ２の内半径ｒ２；０．００５[ｍ]、
・周波数ｆ；６０[Hz]、
これらより、金属パイプ２の内半径ｒ２が０．００５[ｍ]、金属パイプの厚さｔが０．００２[ｍ]のとき、計算で比誤差ε；−０．０１[％]、位相角θ；−４９[分]が求まる。
【００４５】
本実施形態２の場合も、図４および図５の図から比誤差ε、位相角θの厳密な数値を判読することは難しいが、図４の横軸において内半径ｒ２が０．００５[ｍ]、図５の横軸においてパイプ厚さｔが０．００２[ｍ]であれば、比誤差εは約−０．０１[％]、位相角θは約−５０[分]と判読できる。
【００４６】
この結果、上記パラメータのときの比誤差εおよび位相角θは、ＩＥＣ規格６００４４−１で定められている１級に適合した変流器の条件すなわち、（３）式および（４）式の比誤差（｜ε｜＜１[％]）および位相角（｜θ｜＜６０）を満たしている。
【００４７】
図６は、横軸に金属パイプ２の周回半径ｒ１をとり、これを種々変化させた場合に比誤差εと位相角θとの関係を示す図である。この場合、パラメータの値を次のように選定した。  
・電気抵抗率ρ；１４×１０−８[Ω・ｍ]
・金属パイプの内半径ｒ２；０．００５[ｍ]
・金属パイプの厚さｔ；０．００２[ｍ]
・周波数ｆ；６０[Hz]
これより、金属パイプ２の周回半径ｒ１は、０．１[ｍ]以上であるとき誤差は、比誤差ε−０．０１[％]、位相角θ−４９［分]で変化せず、ＩＥＣ規格６００４４−１で定められている１級に適合した変流器の条件すなわち、（３）式および（４）式の比誤差（｜ε｜＜１[％]）および位相角（｜θ｜＜６０）を満たしている。  
その他の場合も、金属パイプの周回半径ｒ１は、０．１[ｍ]以上であれば、比誤差ε、位相角θの値は変化しない。
【００４８】
以上述べたように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様にオーリングや絶縁リングまたは絶縁スペー等を不要とするコンパクトでしかも長期間に亘ってセンサ部の気密性を維持できる光変流器を提供することができる。また、金属パイプのパラメータを上記のように（３）式および（４）式を満たすように選定することによって、誘導電流を小さく抑え、ＩＥＣ規格６００４４−１の１級に適合した光変流器を提供することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について説明する。  
図７は、横軸に金属パイプ２の内半径ｒ２を、縦軸に比誤差εと位相角θとをそれぞれとって、ｒ２に対するε、θの値を示した図である。
【００５０】
本実施形態３では、金属パイプ２の材料をステンレス鋼（SUS404）とし、パラメータの値を次のように選定した。  
・電気抵抗率ρ：７３×１０−８[Ω・ｍ]、
・金属パイプの周回半径ｒ１：０．１[ｍ]、
・金属パイプの厚さｔ：０．００２[ｍ]、
・周波数ｆ：６０[Hz]、
図８は、横軸に金属パイプ２の厚さｔをとり、縦軸に比誤差εと位相角θをそれぞれとって厚さｔに対するε、θの値を示した図である。
この場合、パラメータの値を次のように選定した。
・電気抵抗率ρ；７３×１０−８[Ω・ｍ]、
・金属パイプの周回半径ｒ１；０．１[ｍ]、
・金属パイプの内半径ｒ２；０．００５[ｍ]、
・周波数ｆ；６０[Hz]、
これより、金属パイプ２の内半径ｒ２が０．００５[ｍ]、金属パイプ２の厚さｔが０．００２[ｍ]のとき、計算で比誤差ε−０．０００４[％]、位相角θ−９．３[分]が求まる。
【００５１】
本実施形態３の場合も、図７および図８から厳密な数値の判読は難しいが、図７の横軸において金属パイプ２の内半径ｒ２が０．００５[ｍ]、金属パイプ２の厚さｔが０．００２[ｍ]であれば、比誤差εが０に近い数値であり、位相角θは１０[分]より小さい値であることが判読できる。
【００５２】
この結果、上記パラメータのときの比誤差εおよび位相角θは、ＩＥＣ規格６００４４−１で定められている０．２級に適合した変流器の条件式すなわち、（７）式および（８）式の比誤差（｜ε｜＜０．２[％]）および位相角（｜θ｜＜１０[分]）を満足する。
【００５３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様にオーリングや絶縁リングまたは絶縁スペー等を不要とするコンパクトでしかも長期間に亘ってセンサ部の気密性を維持できる光変流器を提供することができる。また、金属パイプのパラメータを上記のように（７）式および（８）式を満たすように選定することによって、誘導電流を小さく抑え、ＩＥＣ規格６００４４−１の０．２級に適合した光変流器を提供することができる。
【００５４】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態について説明する。  
図７は前述の通りであり、図９は金属パイプの材料をSUS304に限定し、その厚さｔに対する比誤差εと位相角θの値を示した図である。
【００５５】
本実施形態では、パラメータの値を次の様に選定した。  
・電気抵抗率ρ：７３×１０−８[Ω・ｍ]、
・一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１：０．１[ｍ]、
・金属パイプの内半径ｒ２：０．００２８[ｍ]、
・周波数ｆ：６０[Hz]、
図７において、金属パイプ２の内半径ｒ２が０．００２８[ｍ]、図９において金属パイプ２の厚さｔが０．００２[ｍ]のとき、計算で比誤差ε≒０[％]、位相角θ＝−４．６[分]が求まる。
【００５６】
本実施形態の場合も、図７および図９の図から比誤差ε、位相角θの厳密な数値を判読することは難しいが、図７の横軸において金属パイプの内半径ｒ２が０．００２８[ｍ]、図９の図において金属パイプ２の厚さｔが０．００２[ｍ]であれば比誤差εは０[％]に近く、位相角θは−５[分]より小さい値として判読できる。
【００５７】
この結果、上記パラメータのときの比誤差εおよび位相角θは、ＩＥＣ規格６００４４−１で定められている０．１級に適合した変流器の条件式すなわち、（９）式および（10）式の比誤差（｜ε｜≦０．１[％]）、位相角（｜θ｜≦５[分]）を満足している。
【００５８】
本実施形態においても、第３の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、金属パイプのパラメータを上記のように選定することによって、誘導電流を小さく抑え、ＩＥＣ規格６００４４−１の０．１級に適合した光変流器を提供することができる。
【００５９】
（第５の実施形態）
次に本発明の第５の実施形態について説明する。  
本実施形態は、参照する図面は省いているが、金属パイプ２のパラメータを以下のように選定した。  
・一次導体８を周回する金属パイプの周回半径ｒ１＝０．１[ｍ]、
・金属パイプの内半径ｒ２＝０．００２[ｍ]、
・金属パイプの厚さｔ＝０．００１[ｍ]、
・金属パイプ材料（SUS404）の電気抵抗率ρ＝７３×１０−８[Ω・ｍ]、
これより、計算で比誤差ε≒０[％]、位相角θ＝−１．８[分]が求まる。
【００６０】
この値は、ＩＥＣ規格６００４４−１で定められている０．１級に適合した変流器の条件式すなわち、（９）式および（10）式の比誤差（｜ε｜≦０．１[％]）、位相角（｜θ｜≦５[分]）を満足する。
【００６１】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、金属パイプのパラメータを上記のように選定することによって、誘導電流を小さく抑え、ＩＥＣ規格６００４４−１の０．１級に適合した光変流器を提供することができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
次に本発明の第６の実施形態について説明する。  
本実施形態も参照する図面を省いているが、金属パイプ２のパラメータ、すなわち、
・金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、
・一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、
・金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、
・金属パイプの厚さｔ[ｍ]、
を次の（１）式および（２）式を満たすように選定することによって、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格６００４４−１で３級に適合した変流器に定められている条件すなわち、比誤差｜ε｜＜３[％]および位相角｜θ｜＜１８０[分]を満たす光変流器を提供するようにしたものである。
【００６３】
【数１】
2009020054.tif 000010
【００６４】
本実施形態は、以上のような構成を採用することで、第１の実施形態と同様に、光ファイバ１を収納する金属パイプ２を含むセンサ部をシンプルな気密構造とすることができ、しかも誘導電流を小さく抑えた高精度な光変流器を提供することができる。また、金属パイプの材料としてSUS304の市場流通品を選べるので、リングケースに他の材料を選定した場合に比べて費用を廉価にすることができる。
【００６５】
（第７の実施形態）
次に本発明の第７の実施形態について説明する。  
本実施形態も参照する図面を省いているが、金属パイプ２のパラメータ、すなわち、
・金属パイプの電気抵抗率ρ[Ω・ｍ]、
・一次導体を周回する金属パイプの周回半径ｒ１[ｍ]、
・金属パイプの内半径ｒ２[ｍ]、
・金属パイプの厚さｔ[ｍ]、
を次の（５）式および（６）式を満たすように選定することによって、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格６００４４−１で３級に適合した変流器に定められている条件すなわち、比誤差｜ε｜＜０．５[％]および位相角｜θ｜＜３０[分]を満たす光変流器を提供するようにしたものである。
【００６６】
【数３】
2009020054.tif 000011
【００６７】
本実施形態は、以上のような構成を採用することで、第１の実施形態と同様に、光ファイバ１を収納する金属パイプ２を含むセンサ部をシンプルな気密構造とすることができ、しかも誘導電流を小さく抑えた高精度な光変流器を提供することができる。また、金属パイプの材料としてSUS304の市場流通品を選べるので、リングケースに他の材料を選定した場合に比べて費用を廉価にすることができる。
【００６８】
（その他の実施形態）
以上述べた実施形態では、金属パイプ２が一次導体８の回りを１回周回した場合であるが、多数回周回するように構成しても良い。この場合の作用および効果は前述の内容と特に変わるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る光変成器の第１の実施形態を示す図で、（ａ）はセンサ部の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図。
【図２】金属パイプと一次導体の位置および磁気結合を説明する等価回路図で、（ａ）は位置関係を示す模式図、（ｂ）は等価回路１、（ｃ）は等価回路２をそれぞれ示す図。
【図３】金属パイプの電気抵抗率と誤差、位相差の関係を示す図。
【図４】金属パイプの内半径と誤差、位相差の関係を示す図。
【図５】金属パイプの厚さと誤差、位相差の関係を示す図。
【図６】一次導体を周回する金属パイプの周回半径と誤差、位相差の関係を示す図。
【図７】金属パイプの内半径と誤差、位相差の関係を示す図。
【図８】金属パイプの厚さと誤差、位相差の関係を示す図。
【図９】金属パイプの厚さと誤差、位相差の関係を示す図。
【図１０】従来の光変流器のセンサ部の断面図。
【符号の説明】
【００７０】
１…光ファイバ、２…金属パイプ、３…λ／４素子、４…光学素子収納ケース、５…蓋、６…光気密端子、７…伝送用光ファイバ、８…一次導体、２１…リング状ケース、２２…絶縁リング、２３…蓋、２４…オーリング、２５…絶縁スペーサ、２６…ボルト、２７…ナット。
【図１】
2009020054.tif 000017
【図２】
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【図３】
2009020054.tif 000019
【図４】
2009020054.tif 000020
【図５】
2009020054.tif 000021
【図６】
2009020054.tif 000022
【図７】
2009020054.tif 000023
【図８】
2009020054.tif 000024
【図９】
2009020054.tif 000025
【図１０】
2009020054.tif 000026