JP2000275280A - 光学式計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境温度の変化に対し、測定誤差を少なくし
て、高精度を維持できるようにする。 【解決手段】 金属製の外筒４１がフェルール２１と鏡
体４２とを覆い、外筒４１とフェルール２１及び鏡体４
２との間、並びにフェルール２１と鏡体４２との間をシ
リコーンゴムから成る接着剤４３がそれぞれ満たす。こ
れにより、湿気の浸入が阻止され、内部、特に鏡体４２
の鏡面４２ａで結露が起こることがないから、環境温度
が氷点以下となっても、鏡体４２の鏡面４２ａで結氷す
ることはなく、複屈折が著しく増大することがないの
で、環境温度の変化に対し、測定誤差の少ない、高精度
を維持することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて電流
や、電圧、圧力、変位、放射線量、角速度などの物理量
を計測する光学式計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光を用いる光学式計測装置の従来技術に
ついて、電力系統用電流測定装置（以下、光学式変流器
という）を例に挙げ説明する。この種の光学式変流器
は、鉛ガラスや石英ガラスのブロックをセンサとした
り、特願平６−１０７３号（特開平７−２０９３３８号
公報）に開示されているように、シングルモード光ファ
イバをセンサとして、これに直線偏光の光を通過させ、
導体に流れる被測定電流によって生ずるファラデー効果
の旋光角を測定している。光ファイバをセンサとした光
学式変流器の動作原理を要約すると次の通りである。

【０００３】θ＝Ｖ×ｎ×Ｉ …（１） ここで、θ：旋光角、Ｖ：光ファイバのベルデ定数、
ｎ：光ファイバの巻回数、Ｉ：被測定電流である。光学
式変流器で電流を測定するための基本式は上記式（１）
で示されるとおりであり、これは、磁気光学効果あるい
はファラデー効果と呼ばれる。

【０００４】光学式変流器の概略的な構成及び動作原理
について、図９及び図１０を用いて説明する。このう
ち、図９は、電流を測定する導体１に、センサ部２を具
えた絶縁密閉タンク３を装着した部分を斜視図で表し、
信号処理装置４をブロック図で表した、光学式変流器５
のシステム図である。図１０は、光学式変流器５の光学
処理装置の構成図で、図中、破線で囲った部分がセンサ
部２であり、このセンサ部２内において、実線で囲った
部分が光学ボックス６である。

【０００５】信号処理装置４には、検出用のレーザ光を
出力する光源７、検出器８ａ，８ｂ、信号処理回路９
〔中央演算装置（ＣＰＵ）及び記憶装置（メモリ）を有
する〕、出力端子１０などが設けられている。センサ部
２には、導体１の周りに配置されるセンサ用の光ファイ
バ１１が設けられ、この光ファイバ１１の先端部に光コ
ネクタ１２が設けられ、この光コネクタ１２を介して光
ファイバ１１の先端部が反射用の鏡体１３に対向してい
る。

【０００６】光学ボックス６内には、複数個のレンズ１
４ａ〜１４ｄ、偏光子１５、ビームスプリッタ１６ａ、
１６ｂ、検光子１７ａ，１７ｂなどが設けられている。
そして、センサ用の光ファイバ１１の基端部には、光コ
ネクタ１８が設けられ、この光コネクタ１８を介して光
ファイバ１１の基端部が光学ボックス６に接続されてい
る。そして、光源７から出力されたレーザ光は、送光用
光ファイバ１９を介して光学ボックス６に導かれ、光学
ボックス６からのレーザ光は、受光用光ファイバ２０
ａ，２０ｂを介して検出器８ａ，８ｂに導かれるように
なっている。

【０００７】光学式変流器５は、旋光角θを測定し、こ
の測定値と前記式（１）とに基づき、信号処理回路９に
おいて演算して電流値を得るものである。旋光角θを測
定するには、導体１の電流の大きさの情報を持ったセン
サ用の光ファイバ１１から出力されるレーザ光を、Ｘ方
向とＹ方向の偏光成分の光の強さに変換する光学ボック
ス６が必要である。

【０００８】上記構成において、光源７から出力された
レーザ光は、偏光子１５により直線偏光に変換され、ビ
ームスプリッタ１６ａを通して光ファイバ１１に導びか
れる。光ファイバ１１に導かれたレーザ光は鏡体１３で
反射され、その反射したレーザ光は光ファイバ１１を逆
方向に通り、ビームスプリッタ１６ａから、ビームスプ
リッタ１６ｂ及び検光子１７ａ，１７ｂによりＸ方向と
Ｙ方向の偏光成分の光の強さに変換され、その光が検出
器８ａ，８ｂにおいて検出され、その検出信号が信号処
理回路９に出力される。信号処理回路９では、それらの
検出信号に基づき旋光角θを測定すると共に、その測定
値と式（１）とに基づき演算して電流値を得る。

【０００９】このように、電流による旋光角θを測定す
る際、レーザ光を鏡体１３で反射させると、レーザ光は
２回旋光を受けるために測定感度が２倍になる。更に、
レーザ光が反射されて戻ってくる際に、光ファイバ１１
で起こる種々の測定誤差原因がキャンセルされる大きな
メリットがある。

【００１０】ところで、光学式変流器の感度Ｓは、次の
式（２）で表され、光ファイバの複屈折δが大きくなる
と、低下することが知られている。 Ｓ＝Ｓo ｓｉｎδ／δ …（２） ここで、Ｓo ：複屈折がない場合の感度、δ：複屈折
〔ｒａｄ〕である。このため、光学式変流器５において
は、使用する光学部品の複屈折を小さくする必要があ
る。

【００１１】光学式変流器に必要な感度として、例えば
電力用機器に適用される誘導変流器の規格ＪＥＣ １２
０１−１ＰＳ級の場合、測定誤差を定格電流の１％以下
にする必要がある。測定誤差を１％以下にするには、上
記式（２）から、運転時の温度変化や振動や経時劣化に
よる変化を総合した全ての光学部品の複屈折δを、１４
度以下にする必要がある。たゞし、複屈折δは、進みと
遅れの位相があるため、光学部品の状態により、必ずし
もその絶対値を足し合わせた値にはならないので注意が
要る。

【００１２】光ファイバの複屈折δは、光路（光ファイ
バ）の断面に発生する主応力差（σ1 −σ2 ）と、光弾
性定数Ｃを用いて、次の式（３）で求められることが知
られている。 δ＝（２π／λ）ｄＣ（σ1 −σ2 ） …（３） ここで、λ：適用レーザ光の波長、ｄ：光コネクタの保
持部の長さである。主応力σ1 ，σ2 は、光ファイバの
断面を見た際、Ｘ方向とＹ方向の垂直応力σx とσy 、
及びせん断応力τによって決まることが知られている。

【００１３】このため、光学部品の複屈折δを小さくす
るには、主応力差を小さくすることが重要である。これ
らの応力は、装置の振動や外力、締め付けなどの機械的
な力だけではなく、使用する環境の温度や、環境温度の
変化による材料の物性変化、そして鏡体の表面（鏡面）
における湿気の凝縮によっても発生することが、発明者
の研究により判明した。

【００１４】特に大きな精度の低下を引き起こす現象
は、鏡体と光コネクタとの隙間において生じる毛管凝縮
現象による結露である。ここでの毛管凝縮現象とは、通
常、鏡体の温度が環境空気の露点よりも高い温度では結
露が起こらないのに対し、露点より高い温度でも、狭い
隙間においては結露する現象のことである。実験によ
り、鏡体の表面で結露すると、前述の複屈折δが増大す
ることが判明した。この状態で、更に低い温度になる
と、結露の量がますます増加し、更に氷点以下になる
と、結露した水滴が凍り結晶化する（水が膨脹する）た
め、鏡体の表面で力が発生し、複屈折δが著しく増大す
ることが、同じく実験により判明した。

【００１５】ここで、図１１は、前記光ファイバ１１の
先端部に設けられた光コネクタ１２のフェルール２１の
部分と、光ファイバ１１の先端部が対向した鏡体１３と
を示している。光コネクタ１２のフェルール２１は例え
ばジルコニア製の円柱状部材であり、このフェルール２
１の基端部に例えばステンレス製のフェルール支え２２
が装着されている。フェルール２１及びフェルール支え
２２には、挿通孔２１ａ，２２ａが軸方向に連通するよ
うに形成されており、フェルール支え２２の挿通孔２２
ａは、フェルール２１の挿通孔２１ａよりも径大に設定
されている。

【００１６】これに対して、光ファイバ１１は被覆材２
３で覆われており、この被覆材２３を光ファイバ１１の
先端部で剥がし、露出した光ファイバ１１の先端部を、
フェルール支え２２の挿通孔２２ａからフェルール２１
の挿通孔２１ａに先端まで挿入し、被覆材２３の部分を
フェルール支え２２の挿通孔２２ａに挿入している。こ
の後、フェルール支え２２の挿通孔２２ａに接着剤２４
を注入しており、かくして、光ファイバ１１の先端部に
光コネクタ１２のフェルール２１を装着している。

【００１７】一方、鏡体１３は、円柱状の金属部材の先
端面を研磨することにより鏡面１３ａが形成されたもの
で、基端部に上記フェルール支え２２と同様の鏡体支え
２５が装着されている。そして、鏡体１３は、レセプタ
クル２６の孔２７に挿入されており、このとき、孔２７
は半部が余されている。又、この状態で、レセプタクル
２６は、外周に張出形成したつば部２６ａの取付孔２８
に通されるねじ等（図示せず）によって適宜の静止部位
に固定されており、この固定状態で、孔２７の余された
半部に上記光コネクタ１２のフェルール２１が挿入さ
れ、このフェルール２１の先端面が鏡体１３の鏡面１３
ａに近接対向されている。

【００１８】なお、図１２は、上記鏡体１３及びフェル
ール２１の、それぞれレセプタクル２６に対する固定を
する締付具２９を、フェルール２１側で代表して示して
いる。この締付具２９は、フェルール支え２２（鏡体支
え２５）を挟持したホルダ３０，３１と、フェルール支
え２２をホルダ３０側からホルダ３１側へ付勢したスプ
リング３２、ホルダ３０に装着されたキャップ３３、並
びにホルダ３１に回転可能に且つ軸方向に摺動可能に装
着された締付リング３４から成っており、その締付リン
グ３４の内周部には雌ねじ３５が刻設されている。

【００１９】この構成で、締付リング３４を、雌ねじ３
５により、前記レセプタクル２６の外周部に刻設された
雄ねじ３６に螺合して螺進させることにより、ホルダ３
０，３１を介してフェルール支え２２（鏡体支え２５）
を相手側方向に締め付けるようになっている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
光コネクタ１２のフェルール２１と鏡体１３を用いた光
学式変流器により電流を測定した結果を図１３に示す。
この図１３は、上記構成の従来の光学式変流器を、４０
〔℃〕、９５〔％〕ＲＨの環境下に１週間置き、その
後、その環境温度を１１０〔℃〕に変えた場合と、７０
〔℃〕に変えた場合、３０〔℃〕に変えた場合、０
〔℃〕に変えた場合、−２０〔℃〕に変えた場合、そし
て−４０〔℃〕に変えた場合の、それぞれ真の電流値と
計測値との違いを百分率で表した測定誤差の特性図であ
る。この図１３から、測定誤差が、常温より低い温度で
大きくなり、特に氷点を下回る温度では著しく大きくな
ることが分かる。

【００２１】以上、述べたように、従来技術における問
題点は、光ファイバ１１を保持固定する光コネクタ１２
や鏡体１３の部分における複屈折δが、環境温度の変化
による結露、更に低温下では結氷により、増加すること
である。実用時においては、特に計測対象機器が電力機
器や屋外設置機器である場合、設置される条件により環
境温度が著しく変化するので、この著しく変化する環境
温度下でも高い精度を維持することが必須である。

【００２２】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、従ってその目的は、環境温度の変化に対して、
測定誤差の少ない、高精度を維持することが可能な光学
式計測装置を提供するにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学式計測装置は、光ファイバをセンサに
して物理量を計測する光学式計測装置において、第１
に、前記光ファイバの先端部に装着されたフェルール
と、このフェルールを収容した金属製の外筒と、この外
筒に収容されて前記フェルールの先端面に鏡面が対向さ
れた鏡体と、前記フェルールの外周面と前記外筒の内周
面との間、及びフェルールの先端面と前記鏡体の鏡面と
の間、並びに鏡体の外周面と前記外筒の内周面との間を
満たして、それらを接着したシリコーンゴムから成る接
着剤とを具備することを特徴とする。

【００２４】このものによれば、金属製の外筒がフェル
ールと鏡体とを覆い、外筒とフェルール及び鏡体との
間、並びにフェルールと鏡体との間をシリコーンゴムか
ら成る接着剤がそれぞれ満たすので、それらにより湿気
の浸入が阻止され、内部、特に鏡体の鏡面で結露が起こ
ることはない。又、接着剤の中に気泡が生じていても、
それは独立した気泡であるため、それが低温に晒されて
も、鏡体の鏡面で結露が起こることはない。よって、環
境温度が氷点以下となっても、鏡体の鏡面で結氷するこ
とはなく、複屈折が著しく増大することがないので、環
境温度の変化に対し、測定誤差の少ない、高精度を維持
することが可能となる。

【００２５】本発明の光学式計測装置は、第２に、前記
光ファイバの先端部に装着されたフェルールと、このフ
ェルールの先端面に金属を蒸着して設けられた鏡面と、
この鏡面が設けられたフェルールを収容した金属製の外
筒と、前記フェルールの外周面と前記外筒の内周面との
間を満たして、それらを接着したシリコーンゴムから成
る接着剤と、前記外筒の、前記鏡面側の開口部を密閉し
た密閉手段とを具備することを特徴とする。

【００２６】このものによれば、金属製の外筒がフェル
ールを覆い、外筒とフェルールとの間をシリコーンゴム
から成る接着剤が満たす。そして、鏡面がフェルールの
先端面に金属を蒸着して設けられ、更に、この鏡面側の
外筒の開口部を密閉手段により密閉しているから、それ
らにより湿気の浸入が阻止され、内部、特に鏡体の鏡面
で結露が起こることはない。又、この場合も、接着剤の
中に気泡が生じていても、それは独立した気泡であるた
め、それが低温に晒されても、鏡体の鏡面で結露が起こ
ることはない。よって、環境温度が氷点以下となって
も、鏡体の鏡面で結氷することはなく、複屈折が著しく
増大することがないので、環境温度の変化に対し、測定
誤差の少ない、高精度を維持することが可能となる。

【００２７】本発明の光学式計測装置は、第３に、上記
金属製の外筒に代えて、合成樹脂製の外筒を具備するこ
とを特徴とする。このものによれば、合成樹脂製の外筒
がフェルールと鏡体を、あるいはフェルールを覆う。そ
のほかは、上記第１の光学式計測装置、又は第２の光学
式計測装置と同様であり、それらと同様に作用する。

【００２８】本発明の光学式計測装置は、第４に、前記
光ファイバの先端部に装着されたフェルールと、このフ
ェルールの先端面に鏡面が対向された鏡体、又は金属を
蒸着して設けられた鏡面と、この鏡体又は鏡面とフェル
ールとを覆って成形されたシリコーンゴムから成る第１
のモールド層と、この第１のモールド層を覆って成形さ
れた、前記シリコーンゴムとは異なる種類の合成樹脂か
ら成る第２のモールド層とを具備することを特徴とす
る。このものによれば、第１のモールド層が、上記第１
ないし第３の光学式計測装置の接着剤と同様に作用し、
第２のモールド層が、上記第１ないし第３の光学式計測
装置の外筒や密閉手段と同様に作用する。

【００２９】これらの場合、シリコーンゴムには、硬化
後のヤング率が０．１〜１００〔ＭＰａ〕のものを使用
すると良い。このものでは、光路の断面に発生する主応
力差を小さくでき、それだけ、光路の複屈折を小さく抑
え得ることが、発明者の研究により判明した。

【００３０】又、シリコーンゴムに代えて、硬化後のヤ
ング率が０．１〜１００〔ＭＰａ〕のブチルゴム、フッ
素ゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン
ゴム、アクリル系ゴムのいずれかを使用するのも良い。
このものでも、光路の断面に発生する主応力差を小さく
でき、それだけ、光路の複屈折を小さく抑え得ること
が、発明者の研究により判明した。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につ
き、図１及び図２を参照して説明する。まず、全体の概
略的な構成と動作原理、並びに光ファイバ１１、フェル
ール２１、及びフェルール支え２２の構成と、締付具２
９の構成は、先の図９〜図１２にそれぞれ示したのと同
一であり、図示並びに説明を割愛する。本実施例では、
光ファイバ１１の先端部から鏡体にかけての構成が従来
と相違するものであり、図１はそれを示している。

【００３２】この図１において、外筒４１は金属製であ
り、特には、磁場の影響を受けることのない非磁性で、
電気抵抗の比較的大きな金属、例えばステンレス鋼によ
り円筒状に作製したものであり、その内径はフェルール
２１の外径よりわずかに大きく、軸方向の両端が開放
し、周壁の厚さは例えば０．２〔ｍｍ〕と薄いものであ
る。これに対して、鏡体４２は、円柱状の例えば黄銅
や、銅、アルミニウム、ステンレス鋼など、金属部材の
先端面を研磨することにより鏡面４２ａを形成したもの
であり、その外径は外筒４１の内径よりわずかに小さい
ものである。

【００３３】しかして、フェルール２１の、フェルール
支え２２に覆われない部分の外周面と先端面、そして、
鏡体４２の外周面には、それぞれシリコーンゴムから成
る接着剤４３を塗布しており、この接着剤４３を塗布し
たフェルール２１の、フェルール支え２２に覆われない
部分を、上記外筒４１の一方（図中左側）の端面の開放
口から外筒４１内に挿入している。

【００３４】一方、鏡体４２は、鏡面４２ａを先方にし
て、上記外筒４１の他方（図中右側）の端面の開放口か
ら外筒４１内に挿入しており、それによって、鏡面４２
ａを上記フェルール２１の先端面にここの接着剤４３を
介して当接させ対向させている。この結果、フェルール
２１の外周面と外筒４１の内周面との間、及びフェルー
ル２１の先端面と鏡体４２の鏡面４２ａとの間、並びに
鏡体４２の外周面と外筒４２の内周面との間には、それ
ぞれシリコーンゴムから成る接着剤４３が満たされてい
る。

【００３５】この後、それらを図示しない乾燥器に入
れ、１２０℃で１時間、加熱することによって接着剤４
３を硬化させており、これによって、上記各間を接着固
定している。なお、この場合、接着剤４３のシリコーン
ゴムには、硬化後のヤング率が０．１〜１００〔ＭＰ
ａ〕のもの、中でも１〔ＭＰａ〕のものを使用してい
る。このように構成したものの場合、まず、金属製の外
筒４１がフェルール２１と鏡体４２、特にこれの鏡面４
２ａとを覆い、それらへの湿気の接触を断つ。又、この
外筒４１とフェルール２１及び鏡体４２との間は、シリ
コーンゴムから成る接着剤４３で満たしており、この接
着剤４３によって湿気の浸入が防がれる。そして、毛管
凝縮現象による結露が心配されるフェルール２１の先端
面と鏡体４２の鏡面４２ａとの間も、シリコーンゴムか
ら成る接着剤４３で満たしており、この接着剤４３によ
って湿気の浸入が防がれる。かくして、湿気の浸入がす
べて阻止され、内部、特に鏡体４２の鏡面４２ａで結露
が起こることはない。

【００３６】更に、この場合、接着剤４３の中に気泡が
生じていても、それは独立した気泡であるため、それが
低温に晒されても、鏡体４２の鏡面４２ａで結露が起こ
ることはない。これらにより、環境温度が氷点以下とな
っても、鏡体４２の鏡面４２ａで結氷することはなく、
複屈折が著しく増大することがないので、環境温度の変
化に対し、測定誤差の少ない、高精度を維持することが
可能となる。

【００３７】その効果の一例として、上記構成を用いた
光学式変流器により電流を測定した結果を図２に示す。
この図２は、光学式変流器を、従来のものの測定環境と
同様に、４０〔℃〕、９５〔％〕ＲＨの環境下に１週間
置き、その後、その環境温度を１１０〔℃〕に変えた場
合と、７０〔℃〕に変えた場合、３０〔℃〕に変えた場
合、０〔℃〕に変えた場合、そして−４０〔℃〕に変え
た場合の、それぞれ真の電流値と計測値との違いを百分
率で表した測定誤差の特性図である。この図２から分か
るように、測定誤差は光ファイバ１１の材質で決まる温
度係数で変化するのみで、氷点を下回る温度でも、測定
誤差が従来のもののように著しく大きくなることはな
い。

【００３８】加えて、接着剤４３のシリコーンゴムに
は、硬化後のヤング率が０．１〜１００〔ＭＰａ〕のも
のを使用しており、これによって、光路の断面に発生す
る主応力差を小さくでき、それだけ、光路の複屈折を更
に小さく抑え得、環境温度の変化に対して、より高精度
を維持することが可能であることが発明者の研究により
判明した。

【００３９】なお、接着剤４３には、上述のシリコーン
ゴムに代えて、硬化後のヤング率が０．１〜１００〔Ｍ
Ｐａ〕のブチルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレン
ゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴムのいず
れかを使用しても良い。これらでも、シリコーンゴム同
様に、光路の断面に発生する主応力差を小さくでき、光
路の複屈折を更に小さく抑え得ることにより、環境温度
の変化に対して、より高精度を維持することが可能であ
ることが発明者の研究により判明した。

【００４０】又、この第１実施例の場合、接着剤４３
は、外筒４１に対するフェルール２１と鏡体４２の挿入
前に、それらの前記各部に塗布するものに限られず、挿
入後にそれらと外筒４１との隙間に注入するものであっ
ても良い。

【００４１】以上に対して、図３ないし図８は本発明の
第２ないし第４実施例を示すもので、それぞれ、第１実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略
し、異なる部分についてのみ述べる。

【００４２】［第２実施例］図３及び図４に示す第２実
施例においては、外筒５１に、前述の外筒４１と同材質
で、それよりも長さの短い円筒状のものを使用してい
る。又、フェルール２１の先端面には、前述の鏡体４２
に代わって、例えばアルミニウムや金等の金属を蒸着す
ることにより鏡面５２を設けている。

【００４３】そして、フェルール２１の、フェルール支
え２２に覆われない部分の外周面と、鏡面５２を設けた
先端面には、それぞれシリコーンゴムから成る接着剤４
３を塗布し、この接着剤４３を塗布したフェルール２１
の、フェルール支え２２に覆われない部分を、上記外筒
５１の一方（図中左側）の端面の開放口から外筒５１内
に挿入している。この結果、フェルール２１の外周面と
外筒５１の内周面との間に、シリコーンゴムから成る接
着剤４３が満たされている。

【００４４】この後、外筒５１の他方（図中右側）の端
面の開放口から外筒５１内のフェルール２１が存すると
ころまでの部分に、シリコーンゴムから成る接着剤４３
を注入し、その後に、蓋５３を挿入している。この蓋５
３は、例えば黄銅や、銅、アルミニウム、ステンレス鋼
等の金属、又はエポキシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹
脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポリイミド、ポリエーテ
ルイミド、ナイロン等の熱可塑性樹脂により円盤状に作
製したもので、そのフェルール２１側の一面及び外周面
にシリコーンゴムから成る接着剤４３を塗布し、この状
態で、上記外筒５１内に挿入している。

【００４５】かくして、外筒５１の、前記鏡面５２側の
開口部を密閉しており、従って、この場合、外筒５１の
他方の端面の開放口から外筒５１内に注入した接着剤４
３と、蓋５３、及びこれの一面及び外周面に塗布した接
着剤４３は、外筒５１の、前記鏡面５２側の開口部を密
閉する密閉手段として機能するものである。

【００４６】なお、この密閉手段としては、外筒５１の
他方の端面の開放口から外筒５１内に注入した接着剤４
３だけであっても良く、あるいは蓋５３、及びこれの一
面及び外周面に塗布した接着剤４３だけであっても良
い。又、前記フェルール２１には、接着剤４３を外周面
にのみ塗布するようにしても良い。更に、この場合も、
フェルール２１と外筒５１との間の接着剤４３は、外筒
５１に対するフェルール２１の挿入前に、フェルール２
１に塗布するものに限られず、挿入後にそれらフェルー
ル２１と外筒５１との隙間に注入するものであっても良
い。

【００４７】この後、それらを図示しない乾燥器に入
れ、前述同様に、１２０℃で１時間、加熱することによ
って接着剤４３を硬化させており、これによって、上記
各部材間を接着固定している。なお、この場合も、接着
剤４３のシリコーンゴムには、硬化後のヤング率が０．
１〜１００〔ＭＰａ〕のもの、中でも１〔ＭＰａ〕のも
のを使用しているが、それに代え、硬化後のヤング率が
０．１〜１００〔ＭＰａ〕のブチルゴム、フッ素ゴム、
エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ア
クリル系ゴムのいずれかを使用するようにしても良い。

【００４８】このように構成したものの場合、まず、金
属製の外筒５１がフェルール２１をを覆い、フェルール
２１への湿気の接触を断つ。又、この外筒５１とフェル
ール２１との間は、シリコーンゴムから成る接着剤４３
で満たしており、この接着剤４３によって湿気の浸入が
防がれる。そして、鏡面５２がフェルール２１の先端面
に金属を蒸着して設けられ、更に、この鏡面５２側の外
筒５１の開口部を密閉手段により密閉しているから、こ
れらによっても湿気の浸入が防がれる。かくして、湿気
の浸入がすべて阻止され、内部、特に鏡面５２で結露が
起こることはない。

【００４９】又、この場合も、接着剤４３の中に気泡が
生じていても、それは独立した気泡であるため、それが
低温に晒されても、鏡面５２で結露が起こることはな
い。これらにより、環境温度が氷点以下となっても、鏡
面５２で結氷することはなく、複屈折が著しく増大する
ことがないので、環境温度の変化に対し、測定誤差の少
ない、高精度を維持することが可能となる。

【００５０】その効果の一例として、上記構成を用いた
光学式変流器により電流を測定した結果を図４に示す。
この図４は、光学式変流器を、第１実施例のものと同様
の環境条件を与えて、それぞれ真の電流値と計測値との
違いを百分率で表した測定誤差の特性図である。

【００５１】この図４から分かるように、測定誤差は、
第１実施例のもの同様に、光ファイバ１１の材質で決ま
る温度係数で変化するのみで、氷点を下回る温度でも、
測定誤差が従来のもののように著しく大きくなることは
ない。

【００５２】［第３実施例］図５及び図６に示す第３実
施例においては、外筒６１に、前述の金属製の外筒４
１，５１に代えて、水蒸気の拡散が遅い合成樹脂製のも
のを使用している。その合成樹脂としては、エポキシ樹
脂や、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、ある
いはポリイミド、ポリエーテルイミド、ナイロン等の熱
可塑性樹脂であり、それを射出成形して周壁の厚さが例
えば０．５〔ｍｍ〕の円筒状に形成している。

【００５３】それ以外は、上記第２実施例と同様であ
り、従って、第２実施例同様の作用効果を得ることがで
きる。その効果の一例として、上記構成を用いた光学式
変流器により電流を測定した結果を図６に示す。この図
６は、光学式変流器を、第１実施例のものと同様の環境
条件を与えて、それぞれ真の電流値と計測値との違いを
百分率で表した測定誤差の特性図である。

【００５４】この図６から分かるように、測定誤差は、
第１実施例のもの同様に、光ファイバ１１の材質で決ま
る温度係数で変化するのみで、氷点を下回る温度でも、
測定誤差が従来のもののように著しく大きくなることは
ない。なお、この場合、外筒６１以外の構成は、第１実
施例と同様にしても良い。

【００５５】［第４実施例］図７及び図８に示す第４実
施例においては、フェルール２１の先端面に、第２実施
例同様に、例えばアルミニウムや金等の金属を蒸着する
ことにより鏡面５２を設けている。この鏡面５２を設け
たフェルール２１を図示しないゴム成形機の型に入れ、
この型にシリコーンゴムを注入して、このシリコーンゴ
ムを成形することにより、フェルール２１、特にこれの
フェルール支え２２に覆われない部分及び鏡面５２を覆
う第１のモールド層７１を設けている。

【００５６】この場合も、シリコーンゴムには、硬化後
のヤング率が０．１〜１００〔ＭＰａ〕のもの、中でも
１〔ＭＰａ〕のものを使用しているが、それに代え、硬
化後のヤング率が０．１〜１００〔ＭＰａ〕のブチルゴ
ム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロル
ヒドリンゴム、アクリル系ゴムのいずれかを使用するよ
うにしても良い。

【００５７】次いで、上述の第１のモールド層７１で覆
ったフェルール２１及び鏡面５２を、図示しない射出成
形機の型に入れ、この型にシリコーンゴムとは異なる種
類の合成樹脂、例えばエポキシ樹脂や、不飽和ポリエス
テル樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ナイロン等の熱可塑性樹脂を注入し
て、この合成樹脂を成形することにより、第１のモール
ド層７１を覆う第２のモールド層７２を設けている。

【００５８】このものによれば、第１のモールド層７１
が、上記第１ないし第３実施例の接着剤４３と同様に作
用し、第２のモールド層７２が、上記第１ないし第３実
施例の外筒４１，５１，６１や密閉手段と同様に作用す
る。従って、この場合にも、第１ないし第３実施例と同
様の作用効果を得ることができる。その効果の一例とし
て、上記構成を用いた光学式変流器により電流を測定し
た結果を図８に示す。この図８は、光学式変流器を、第
１実施例のものと同様の環境条件を与えて、それぞれ真
の電流値と計測値との違いを百分率で表した測定誤差の
特性図である。

【００５９】この図８から分かるように、測定誤差は、
第１実施例のもの同様に、光ファイバ１１の材質で決ま
る温度係数で変化するのみで、氷点を下回る温度でも、
測定誤差が従来のもののように著しく大きくなることは
ない。なお、この場合、フェルール２１の先端面には、
金属を蒸着して鏡面を設けるのに代え、第１実施例の鏡
体４２の鏡面４２ａを対向させるようにしても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環境温度の変化に対して、特に鏡面に結露、結氷を生じ
ることがなく、複屈折が著しく増大することのないよう
にできるから、測定誤差を少なくでき、高精度を維持す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す主要部分の縦断側面
図

【図２】測定誤差の特性図

【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図４】図２相当図

【図５】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図８】図２相当図

【図９】光学式変流器の概略構成図

【図１０】光学式変流器の電気構成図

【図１１】従来例を示す図１相当図

【図１２】主要部分の固定に供する部分の破断側面図

【図１３】図２相当図

【符号の説明】

１１は光ファイバ、２１はフェルール、４１は外筒、４
２は鏡体、４２ａは鏡面、４３は接着剤（密閉手段）、
５１は外筒、５２は鏡面、５３は蓋（密閉手段）、６１
は外筒、７１は第１のモールド層、７２は第２のモール
ド層を示す。

フロントページの続き (72)発明者 青木 経子 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 Ｆターム(参考） 2F103 BA00 BA01 CA06 CA08 EB35 EC09 EC11 FA02 FA04 GA07 GA16 2G025 AA09 AB10 AB13 2H038 AA03 AA04 AA05 AA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバをセンサにして物理量を計測
   する光学式計測装置において、 前記光ファイバの先端部に装着されたフェルールと、 このフェルールを収容した金属製の外筒と、 この外筒に収容されて前記フェルールの先端面に鏡面が
   対向された鏡体と、 前記フェルールの外周面と前記外筒の内周面との間、及
   びフェルールの先端面と前記鏡体の鏡面との間、並びに
   鏡体の外周面と前記外筒の内周面との間を満たして、そ
   れらを接着したシリコーンゴムから成る接着剤とを具備
   することを特徴とする光学式計測装置。
2. 【請求項２】 光ファイバをセンサにして物理量を計測
   する光学式計測装置において、 前記光ファイバの先端部に装着されたフェルールと、 このフェルールの先端面に金属を蒸着して設けられた鏡
   面と、 この鏡面が設けられたフェルールを収容した金属製の外
   筒と、 前記フェルールの外周面と前記外筒の内周面との間を満
   たして、それらを接着したシリコーンゴムから成る接着
   剤と、 前記外筒の、前記鏡面側の開口部を密閉した密閉手段と
   を具備することを特徴とする光学式計測装置。
3. 【請求項３】 金属製の外筒に代えて、合成樹脂製の外
   筒を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の光
   学式計測装置。
4. 【請求項４】 光ファイバをセンサにして物理量を計測
   する光学式計測装置において、 前記光ファイバの先端部に装着されたフェルールと、 このフェルールの先端面に鏡面が対向された鏡体、又は
   金属を蒸着して設けられた鏡面と、 この鏡体又は鏡面とフェルールとを覆って成形されたシ
   リコーンゴムから成る第１のモールド層と、 この第１のモールド層を覆って成形された、前記シリコ
   ーンゴムとは異なる種類の合成樹脂から成る第２のモー
   ルド層とを具備することを特徴とする光学式計測装置。
5. 【請求項５】 シリコーンゴムに、硬化後のヤング率が
   ０．１〜１００〔ＭＰａ〕のものを使用したことを特徴
   とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学式計測
   装置。
6. 【請求項６】 シリコーンゴムに代えて、硬化後のヤン
   グ率が０．１〜１００〔ＭＰａ〕のブチルゴム、フッ素
   ゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴ
   ム、アクリル系ゴムのいずれかを使用したことを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれかに記載の光学式計測装
   置。