JPH0990131A - 蛍光ファイバの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蛍光ファイバ取り付けの部品点数を減らす。 【構成】周囲から受けた光により励起されて内部で蛍光
を発生し、発生した蛍光を軸方向に伝送する蛍光ファイ
バ１を磁性体よりなる遮光性の密閉容器８の内壁に取り
付ける構造において、蛍光ファイバ１の外周に透明な保
護体２７が設けられるとともに、蛍光ファイバ１が透明
な保護体２７を介して永久磁石２６に固定され、この永
久磁石２６を密閉容器８の内壁に吸着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガス絶縁の変圧器や
開閉装置において密閉容器内で部分放電発生時や閃絡時
に生ずる発光を蛍光ファイバで検出するときに、その蛍
光ファイバを密閉容器内壁に取り付ける構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁の変圧器や開閉装置などの高電
圧機器は絶縁媒体を封入しておく必要があるために、密
封容器内に高電圧部を収納した構成が採られる。このよ
うな構成の電気機器において、内部で絶縁劣化のために
部分放電が生じたり、更に進んで高電圧導体同士あるい
は高電圧導体と接地導体との間で絶縁破壊が生じて閃絡
現象が発生したりすることがある。このような内部に生
ずる絶縁上の異常、又は故障を検出するために、蛍光フ
ァイバを密閉容器内に張りめぐらせ、容器内部の発光を
外部に取り出すことが行われている。

【０００３】図９は蛍光ファイバの構成を示す断面図で
ある。蛍光ファイバ１は、蛍光物質を含んだ円柱状のコ
ア２と、このコア２を包んだクラッド３からなってい
る。このような構成は、蛍光物質を含むことを除いては
光ファイバと同様な構成であり、クラッド３の屈折率を
コア２のそれよりも小さくすることによって、伝播光４
が図９のように、クラッド３の内壁面で全反射しながら
コア２の中を蛍光ファイバ１の軸方向（左右方向）へ伝
播して行く。

【０００４】光ファイバは、図９の入射光５のように周
囲から貫通する光はただ貫通するだけで軸方向に伝播す
る伝播光４になることはない。ところが、蛍光ファイバ
１の場合は、入射光５によってコア２に含まれている蛍
光物質６に蛍光を発光させ、この蛍光は入射光５の入射
方向に関係なく周囲に平等に放散する。そのうちの軸に
対して所定の角度以下の成分だけが伝播光４になり、こ
の角度以上の角度で放散した蛍光４０は全てクラッド３
を貫通して外部に出てしまう。この角度はクラッド３と
コア２との屈折率の比率で決まる。なお、コア２は直径
が１ｍｍ程度のものであり、クラッド３は数１０から１
００μｍ程度の厚さである。蛍光ファイバ１の側面周囲
で軸方向のいずれかの場所で発光があれば、蛍光ファイ
バ１はその光を周囲から受け、その受けた光により励起
されて内部で蛍光を発生し、発生した蛍光が伝播光４と
なって軸方向に進むので、蛍光ファイバ１の端面７まで
必ず光が到達する。

【０００５】図１０は、蛍光ファイバを用いた部分放電
測定装置の構成を示すブロック図である。密閉容器８の
左側を内部側８Ａ、右側を外部側８Ｂとし、内部側８Ａ
に蛍光ファイバ１が張りめぐらされている。蛍光ファイ
バ１の両端面７に光気密端子９（気密に光を密閉容器８
の内部側８Ａから外部側８Ｂへ導くもの）が接続され、
一般の光ファイバ１０を介して中継端子（伝播光が通過
するように光ファイバ同士をつなぐもの）に接続されて
いる。二つの中継端子１１は、それぞれ伝送用の光ファ
イバ１２を介して光電気変換器１３、１４に接続されて
いる。光電気変換器１３、１４の出力信号１３Ｓ、１４
Ｓは、信号処理回路１５に入力され、信号処理回路１５
は、これらの信号１３Ｓ、１４Ｓを処理して信号１５Ｓ
を出力するようになっている。なお、光電気変換器１
３、１４は電源１６から給電を受けて動作する。電源１
６は図示されていない商用電源からノイズフイルタ１７
を介して供給を受けている。

【０００６】図１０において、内部８Ａ内で部分放電が
発生すると、蛍光ファイバ１がその光を周囲から受け、
その受けた光により励起されて内部で蛍光を発生し、発
生した蛍光を外部８Ｂ側へ伝播光４Ａ、４Ｂとして導
く。伝播光４Ａ、４Ｂは、それぞれ光電気変換器１３、
１４に入力されるので電気信号に変換され、出力信号１
３Ｓ、１４Ｓとなって、信号処理回路１５に入力され
る。信号処理回路１５は、信号１３Ｓ、１４Ｓがともに
入力されたときのみ、信号１５Ｓを出力する。したがっ
て、信号１５Ｓは、密閉容器８内部８Ａで部分放電が発
生したときに出力される。

【０００７】図１０における蛍光ファイバ１は、必ず、
その両端７に伝播光４Ａ、４Ｂが達するので、このよう
なシステムになっている。一般に、光電気変換器１３、
１４はそれ自体の検出感度を高めると、光信号がなくて
も自らランダムに電気パルスノイズを発生させる。これ
が部分放電測定の誤判定にならないように、二台の光電
気変換器１３、１４を用いている。すなわち、信号処理
回路１５が、光電気変換器１３、１４のどちらか一方だ
けからしか電気信号が出力されていない場合は、ノイズ
であると判定している。なお、ノイズフイルタ１７は、
商用電源から入るパルス性のノイズをカットし、測定器
の誤動作を防止している。

【０００８】図１１は、従来の蛍光ファイバの取付構造
を示す斜視図である。蛍光ファイバ１が絶縁板１８と絶
縁性の透明板１９との間に介装されている。絶縁板１８
および透明板１９は、コの字状の絶縁ガイド２０の内部
に挿入されている。さらに、絶縁ガイド２０は、絶縁性
の支持板２２と密閉容器８の内部側８Ａの壁との間に配
され、座金２１を介して挟持されている。座金２１は、
密閉容器８に溶接されるとともに、支持板２２をビス２
３を介して固定している。

【０００９】図１１において、内部側８Ａで発光があれ
ば、蛍光ファイバ１は、透明板１９を介して、その光を
受け、受けた光により励起されて内部で蛍光を発生し、
発生した蛍光を軸方向に伝達する。絶縁ガイド２０の内
部に蛍光ファイバ１を絶縁板１８と透明板１９とともに
スライドさせて挿入させるので、軸方向に長い蛍光ファ
イバ１を密閉容器１内に張りめぐらせることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の構造は、蛍光ファイバを密閉容器内に取
り付けるための部品点数が非常に多いという問題があっ
た。すなわち、図１１において、蛍光ファイバ１を密閉
容器８に取り付けるための部品は、絶縁板１８、透明板
１９、絶縁ガイド２０、座金２１、支持板２２、ビス２
３と六点も必要としていた。そのために、蛍光ファイバ
１の取付けに膨大なコストがかかっていた。

【００１１】この発明の目的は、蛍光ファイバの取り付
け部品の点数を減らすことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、周囲から受けた光により励起さ
れて内部で蛍光を発生し、発生した蛍光を軸方向に伝送
する蛍光ファイバを磁性体よりなる遮光性の容器の内壁
に取り付ける構造において、前記蛍光ファイバの外周に
透明な保護体が設けられるとともに、前記蛍光ファイバ
が前記保護体を介して永久磁石に固定され、この永久磁
石を前記容器の内壁に吸着させてなるものとするとよ
い。

【００１３】また、永久磁石が複数に分割され蛍光ファ
イバの軸方向に間隙を介して並べられたものとしてもよ
い。または、蛍光ファイバと永久磁石との間に光の反射
面が形成されてなるものとしてもよい。または、通し穴
を備えた透明な支持部が永久磁石に取り付けられ、蛍光
ファイバが保護体とともに通し穴に挿入されてなるもの
としてもよい。

【００１４】または、支持部が通し穴の内壁から外部へ
抜ける採光穴を備えてなるものとしてもよい。

【００１５】

【作用】この発明の構成によれば、蛍光ファイバが透明
な保護体を介して永久磁石に固定され、この永久磁石を
磁性体よりなる容器の内壁に吸着させる。これにより、
蛍光ファイバを取り付けるための部品が保護体と永久磁
石との二点だけで済み、部品点数が大幅に減る。

【００１６】また、かかる構成において、永久磁石が複
数に分割され蛍光ファイバの軸方向に間隙を介して並べ
られた。永久磁石同士の間隙を空けることにより、永久
磁石の必要量を減らすことができる。また、永久磁石に
可とう性がなくても湾曲した容器の内壁に蛍光ファイバ
を取り付けることができる。また、かかる構成におい
て、蛍光ファイバと永久磁石との間に光の反射面が形成
される。蛍光ファイバに直接入射しない光線があって
も、反射面を反射した光が蛍光ファイバに入射する分が
あるので、蛍光ファイバに入射する光量が増える。

【００１７】また、かかる構成において通し穴を備えた
透明な支持部が磁石に取り付けられ、蛍光ファイバが保
護体とともに通し穴に挿入される。これにより蛍光ファ
イバの取り付け作業は、通し穴に蛍光ファイバを挿し込
むだけでよい。また、かかる構成において、支持部が通
し穴の内壁から外部へ抜ける採光穴を備える。これによ
り、入射光が採光穴を抜けて蛍光ファイバへ入る分があ
るので、蛍光ファイバに入射する光量が増える。

【００１８】

【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１は、この発明の実施例にかかる蛍光ファイバの
取付構造を示す斜視図である。蛍光ファイバ１が透明な
保護体２７で覆われ、この保護体２７の下面に永久磁石
２６が接着されている。永久磁石２６は、鉄製の密閉容
器８の内部側８Ａの面に吸着している。なお、蛍光ファ
イバ１と保護体２７との間は密着した状態としてもよ
く、また隙間を設けた状態としてもよいが、両者が密着
していた方が境界面での光の損失が少なくなり、より好
適である。

【００１９】図１において、保護体２７は例えばポリカ
ーボネートやアクリル樹脂あるいは透明なフッ素ゴムか
らなり、蛍光ファイバ１の保護と永久磁石２６への接着
面形成の役目を担う。永久磁石２６は、可とう性のない
板状のものでもよいが、ゴム状の可とう性のあるものを
採用することにより、湾曲した密閉容器８の内壁にも取
付けることができる。図１の構成のものは、従来の取付
構造（図１１）と比べて次の利点を備えている。まず、
図１１において蛍光ファイバを取り付けるための部品は
前述したように六点も必要としていた。図１の構成にお
いては、保護体２７と永久磁石２６のたった二点だけで
済む。また、保護体２７の外形は図１に示されるような
四角柱状に限定されるものではなく、例えば円筒状のも
のであってもよい。なお、保護体２７の外形を円筒状と
した場合は、保護体２７の外周面の曲率に対応する曲率
の凹面を有する永久磁石２６を用いることにより、保護
体２７と永久磁石２６との接着面積を十分なものとする
ことができる。

【００２０】さらに、密閉容器８の内壁から内部側８Ａ
へ突出する寸法Ｈが小さくなったことが挙げられる。す
なわち、蛍光ファイバ１は前述したように直径が１ｍｍ
程度で細かいものであるが、図１１の従来の構造では、
座金２１の高さと支持板２３の厚さとで、どうしてもＨ
が１０ないし１５ｍｍ必要であった。一方、図１の構造
では、保護体２７と永久磁石２６とでＨは５ｍｍ程度に
納めることができる。

【００２１】図２は、三相一括型ガス絶縁開閉装置の断
面図である。密閉容器８の内部にＳＦ₆ ガスとともに三
相の導体２４が縦に一列に配されている個所の断面であ
る。上下の導体２４と密閉容器８の内壁とが最も近接し
た部分２５に蛍光ファイバを取り付けようとする場合に
は、その絶縁寸法を確保する必要から、図１、図１１に
おけるＨ寸法は出来るだけ小さくした方が密閉容器８も
小さくて済み非常に有利になる。その点、図１における
構造はＨ寸法が従来の構造のそれより半分以下になるの
で非常に有利である。

【００２２】図３は、この発明の異なる実施例にかかる
蛍光ファイバの取付構造を示す斜視図である。複数に分
割された永久磁石２８が間隙２８Ａを介して蛍光ファイ
バ１の軸方向に並べられている。その他の構成は、図１
と同じである。間隙２８Ａの分だけ永久磁石２８の材料
が図１の場合と比べて節約される。また、永久磁石２８
自体が必ずしも可とう性を備えていなくても密閉容器８
の湾曲した個所に蛍光ファイバ１を取り付けることがで
きる。

【００２３】図４は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる蛍光ファイバの構造を示す斜視図である。蛍光フ
ァイバ１と永久磁石２６との間に反射板２９が介装され
ている。また、保護体２７と反射板２９、および反射板
２９と永久磁石２６とは接着されている。その他は図１
の構成と同じである。反射板２９の上面に反射面２９Ａ
が形成されている。

【００２４】図５は、図４のＸ−Ｘ断面図である。入射
光５が保護体２７を介して反射面２９Ａで反射し、蛍光
ファイバ１に入射している。反射光５Ａが蛍光ファイバ
１に入射する分だけ蛍光ファイバ１の検出感度が向上す
る。図４に戻り、反射面２９Ａは反射板２９の上面に蒸
着された金属蒸着面や貼付けられた金属箔よりなる。ま
た、反射面２９Ａは反射板２９の上面に塗布された反射
塗料でもよい。

【００２５】なお、図４において、反射板２９をガラス
で構成し、その下面に反射面２９Ａを形成してもよい。
市販のミラーは、ガラスの裏面に反射面として水銀が塗
布されたものである。このミラーのガラスを上面にして
反射板２９とする。図６は、この発明のさらに異なる実
施例にかかる蛍光ファイバの取付構造を示す斜視図であ
る。保護体２７と永久磁石２６との間に反射塗料層３３
が介装されている。反射塗料層３３は、保護体２７の下
面、あるいは永久磁石２６の上面のいずれかに塗布され
る。保護体２７と反射塗料層３３、および反射塗料層３
３と永久磁石２６とは互いに接着されている。この反射
塗料層３３が反射面となり、入射光を反射させる。入射
光が反射して蛍光ファイバ１に入射する経過は図５と同
様である。

【００２６】図６の構成は、反射面を反射塗料３３で形
成したことにより、図４における反射板２９の厚さ分だ
けＨが小さくなるという利点がある。なお、図６の反射
塗料３３の代わりに、金属箔や金層蒸着面（保護体２７
側または永久磁石２６側のいずれかに蒸着）としてもよ
い。図７は、この発明のさらに異なる実施例にかかる蛍
光ファイバの取付構造を示す斜視図である。蛍光ファイ
バ１を覆った保護体２７が透明な支持部３１の通し穴３
１Ａに納められている。支持部３１の下面に永久磁石２
６が接着されるとともに、通し穴３１の下面に反射塗料
層３３が塗られている。それ以外は、図１と同じであ
る。支持部３１は、例えばポリカーボネイトやアクリル
樹脂で形成され、蛍光ファイバ１は保護体２７とともに
通し穴３１Ａ内を軸方向にスライド可能である。

【００２７】図７において、支持部３１は透明なので蛍
光ファイバ１への光の入射を妨げることはない。蛍光フ
ァイバ１を配線したり、交換するときは、それを通し穴
３１Ａに挿入するだけなので作業が非常に容易になる。
また、蛍光ファイバ１の交換において、図１の構造では
永久磁石２６を密閉容器８から一旦外す必要があるが、
図７の構成だと永久磁石２６は外さなくてよい。そのた
めに、蛍光ファイバ１の配置が交換の前後でずれること
は決してないという利点がある。

【００２８】図８はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる蛍光ファイバの取付構造を示す斜視図である。支持
部３１が通し穴３１Ａの内部から外部へ抜ける採光穴３
２が複数設けられている。採光穴３２は、支持部３１の
上面、両側面に設けられ、軸方向に並べて明けられてい
る。支持部３１は透明であると言っても、その透明材料
によって決まる特性によって入射光の幾分かが吸収され
る。採光穴３２を設けることによって支持部３１を貫通
しない入射光を蛍光ファイバ１が受けるので、全体とし
て検出感度が向上する。

【００２９】なお、図７、図８における構造は、反射塗
料層３３の代わりに反射面を備えた反射板としてもよ
い。また、図７、図８の永久磁石２６も複数に分割し、
間隙を明けて蛍光ファイバ１の軸方向に並べてもよい。
また、以上では、いずれも密閉容器の場合の実施例を示
したが、磁性体よりなる遮光性の容器であれば、密閉容
器に限定することなく、この発明の蛍光ファイバの取付
構造を適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明は前述のように、蛍光ファイバ
が透明な保護体を介して永久磁石に固定され、この永久
磁石を磁性体よりなる容器の内壁に吸着させる。これに
より、部品点数が大幅に減り蛍光ファイバ取り付けのコ
ストが節約される。また、容器内壁から内側へ突出する
寸法が従来より半分以下と小さくなり、容器内に納めら
れる内蔵機器の邪魔にならないようになった。

【００３１】また、かかる構成において、永久磁石が複
数に分割され蛍光ファイバの軸方向に間隙を介して並べ
られた。永久磁石同士の間隙を明けることにより、永久
磁石の必要量が減り、コストが節約される。また、永久
磁石に可とう性がなくても湾曲した容器の内壁に蛍光フ
ァイバを取り付けることができ、取り付け場所の制約が
なくなった。

【００３２】また、かかる構成において、蛍光ファイバ
と永久磁石との間に光の反射面が形成される。蛍光ファ
イバに直接入射しない光線があっても，反射面を反射し
た光が蛍光ファイバに入射する分があるので、全体とし
て蛍光ファイバの検出度が向上する。また、かかる構成
において通し穴を備えた透明な支持部が永久磁石に取り
付けられ、蛍光ファイバが保護体とともに通し穴に挿入
される。これにより蛍光ファイバの取り付け作業は、通
し穴に蛍光ファイバを挿し込むだけなので、蛍光ファイ
バの配線、交換作業が容易になる。

【００３３】また、かかる構成において、支持部が通し
穴の内壁から外部へ抜ける採光穴を備える。これによ
り、入射光が採光穴を抜けて蛍光ファイバへ入る分があ
るので、全体として蛍光ファイバの検出感度が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる蛍光ファイバの取付
構造を示す斜視図

【図２】三相一括型ガス絶縁開閉装置の断面図

【図３】この発明の異なる実施例にかかる蛍光ファイバ
の取付構造を示す斜視図

【図４】この発明のさらに異なる実施例にかかる蛍光フ
ァイバの取付構造を示す斜視図

【図５】図４のＸ−Ｘ断面図

【図６】この発明のさらに異なる実施例にかかる蛍光フ
ァイバの取付構造を示す斜視図

【図７】この発明のさらに異なる実施例にかかる蛍光フ
ァイバの取付構造を示す斜視図

【図８】この発明のさらに異なる実施例にかかる蛍光フ
ァイバの取付構造を示す斜視図

【図９】蛍光ファイバの構成を示す断面図

【図１０】蛍光ファイバを用いた部分放電測定装置の構
成を示すブロック図

【図１１】従来の蛍光ファイバの取付構造を示す斜視図

【符号の説明】

１：蛍光ファイバ、２７：保護体、８：密閉容器、２
６，２８：永久磁石、２８Ａ：間隙、２９Ａ：反射面、
３１：支持部、３１Ａ：通し穴、３２：採光穴、３３：
反射塗料層（反射面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富士 卓司 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 田中 章 神奈川県横浜市都筑区上川和町654番地 富士通化成株式会社内 (72)発明者 小島 雄次 東京都品川区東五反田２丁目３番５号 富 士通高見澤コンポーネント株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲から受けた光により励起されて内部で
   蛍光を発生し、発生した蛍光を軸方向に伝送する蛍光フ
   ァイバを磁性体よりなる遮光性の容器の内壁に取り付け
   る構造において、前記蛍光ファイバの外周に透明な保護
   体が設けられるとともに、前記蛍光ファイバが前記保護
   体を介して永久磁石に固定され、この永久磁石を前記容
   器の内壁に吸着させてなることを特徴とする蛍光ファイ
   バの取付構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、永久磁石
   が複数に分割され蛍光ファイバの軸方向に間隙を介して
   並べられたことを特徴とする蛍光ファイバの取付構造。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のものにおいて、
   蛍光ファイバと永久磁石との間に光の反射面が形成され
   てなることを特徴とする蛍光ファイバの取付構造。
4. 【請求項４】請求項１ないし３に記載のものにおいて、
   通し穴を備えた透明な支持部が永久磁石に取り付けら
   れ、蛍光ファイバが保護体とともに通し穴に挿入されて
   なることを特徴とする蛍光ファイバ取付構造。
5. 【請求項５】請求項４に記載のものにおいて、支持部が
   通し穴の内壁から外部へ抜ける採光穴を備えてなること
   を特徴とする蛍光ファイバ取付構造。