JPH0843454A - 過電流検出方法および過電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複雑な電気回路を必要としなく、かつ高精度に
過電流を検出できるようにする。 【構成】所定値以上の磁界強度によりファラディ回転角
が飽和する光磁気効果素子２２０ａ、２２０ｂを用いる
とともに、この光磁気効果素子２２０ａ、２２０ｂのフ
ァラディ回転角が飽和したとき光出力が零となるように
偏光子２１０ａ、２１０ｂと検光子２３０ａ、２３０ｂ
の偏光方向の相対角度を設定し、通常の負荷状態での電
流が流れることにより発生する磁界強度で光磁気効果素
子２２０ａ、２２０ｂのファラディ回転角が飽和領域に
有るように直流磁界２４０ａ、２４０ｂを印加し、過電
流が流れることにより発生する大きな磁界においては光
出力が得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過電流検出方法および過
電流検出装置に係り、特に、光磁気効果素子を用いて過
電流に基づくファラディ回転角の変化を光出力の変化と
して検出する過電流検出方法および過電流検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光による磁界の測定は、物質の中
で磁界の方向と平行に進む直線偏光の偏光面が回転する
現象、即ち、ファラディ効果を利用している。図７はそ
の原理を示す図であり、偏光子により直線偏光された光
は、光磁気効果素子（ファラディ素子）内を伝搬する間
に、外部磁界によって偏光面が回転し、検光子でその回
転角φに応じた光強度に変換される。この偏光面での回
転角φは一般に次の式数１によって表される。

【０００３】

【数１】φ＝Ｖ・Ｈ・Ｌ ここで、Ｖはファラディ素子のヴェルデ定数、Ｈは印加
磁界、Ｌはファラディ素子の厚みである。偏光子と検光
子の偏光方向の相対角度（光学的バイアス）をφ_Bとす
ると、検光子から出力される光強度Ｐは、次の式数２に
よって表される。

【０００４】

【数２】Ｐ＝Ｐ₀ｃｏｓ²（φ_B−φ） ここで、Ｐ₀はファラディ素子の入射光量である。磁界
検出感度を最大かつ直線性が最良となるように光学的バ
イアスφ_Bを４５°に設定すると、検光子から出力され
る光強度Ｐは、次の式数３によって表される。

【０００５】

【数３】Ｐ＝（１／２）Ｐ₀（１＋ｓｉｎ２φ） ここで、被測定磁界を交流磁界Ｈ＝Ｈ₀ｓｉｎωｔと
し、２φ《１と仮定すると、検光子から出力される光強
度Ｐは、次の式数４によって表される。

【０００６】

【数４】 Ｐ＝（１／２）Ｐ₀（１＋２Ｖ・Ｈ₀・Ｌ・ｓｉｎωｔ） このように、偏光子、光磁気効果素子（ファラディ素
子）、検光子を組み合わせることにより、印加磁界の大
きさに比例した強度の光を得ることができる。

【０００７】光磁界測定器は、これらの偏光子、光磁気
効果素子（ファラディ素子）、検光子からなる光磁界セ
ンサ部と、光送信器、光受信器、増幅器等を備えた信号
処理部とにより構成されている。図８に光磁界測定器の
構成例を示す。図８において、光送信器の発光ダイオー
ドから出射された光は、光ファイバの中を伝搬し、光磁
界センサ部で光強度変換される。この光強度変換された
光は、受光用光ファイバを介して、光受信器の受光素子
に入力されて、光−電圧変換される。この光−電圧変換
された電圧信号から光変調成分（交流成分）のみを取り
出すことにより、印加磁界を測定できる。

【０００８】ところで、光磁界センサを透過する光量
と、偏光子と検光子との相対角度（光学バイアス）との
関係は、図９に示すような特性となる。この特性から分
かるように、偏光子と検光子との相対角度（光学バイア
ス）がπ／４（４５°）となる点が直線性が最大（直線
性誤差が最小）となり、通常、この点が基準点となるよ
うに、偏光子と検光子とを組み合わせて使用している。

【０００９】したがって、検出対象を電流とした場合、
この電流により発生する磁界を検出し、その磁界に比例
した出力を取り出すことにより、電線に流れる電流量を
検出することができる。このような目的で光磁界センサ
を用いる場合、偏光子と検光子との相対角度（光学バイ
アス）がπ／４（４５°）となるようにして使用する必
要がある。

【００１０】また、所定値以上の磁界強度によりファラ
ディ回転角が飽和する光磁気効果素子、例えば、強磁性
体よりなる光磁気効果素子を用いた光磁界センサの場
合、印加磁界に対するファラディ回転角との関係は、図
１０に示すような特性となる。この特性から分かるよう
に、印加磁界零の点を基準とし、検出電流に比例した交
流または直流の磁界が印加された場合に直線性のある領
域（０〜Ｈ_F）で使用する必要がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このため、過電流を検
出しようとする場合、この光磁界センサにより光強度変
換した後、受光素子に入力して光−電圧変換し、この光
−電圧変換された電圧信号を増幅して、その後フィルタ
を通してノイズを除去した電圧信号と基準信号とを比較
する。この電圧信号が基準信号より大きい場合に過電流
信号を発するように構成されているため、複雑な電気回
路が必要になるという問題を生じた。また、その電気回
路の構成も複雑になるという問題も生じた。また、過電
流を判定する場合に、増幅してフィルタを通した電圧信
号と基準信号とを比較するため、過電流の判定精度にも
問題を生じた。

【００１２】さらに、使用する回路素子によりその温度
特性にも考慮する必要があり、高価になるという問題も
生じた。さらに、この種センサの信頼性を担保するため
に、定期的な点検が必要となり、その保守も容易ではな
いという問題も生じた。そこで、本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、複雑な電気回路を必要とし
なく、かつ高精度に過電流が検出できるようにすること
を目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、光磁気効果素
子を用いて過電流に基づくファラディ回転角の変化を光
出力の変化として検出する過電流検出方法であって、本
発明の構成上の第１の特徴は、所定値以上の磁界強度に
よりファラディ回転角が飽和する光磁気効果素子を用い
るとともに、偏光子と検光子の偏光方向の相対角度を光
磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき光出力
が零となるようにし、通常の負荷状態での電流が流れる
ことにより発生する磁界強度で光磁気効果素子のファラ
ディ回転角が飽和領域に有るように直流磁界を印加し、
過電流が流れることにより発生する大きな磁界において
は光出力が得られるようにしたことにある。

【００１４】また、本発明の構成上の第２の特徴は、上
述の第１の特徴に付加して、過電流が流れることにより
発生する大きな磁界の発生方向に係わりなく光出力が得
られるようにしたことにある。また、本発明の構成上の
第３の特徴は、印加する直流磁界の大きさを過電流の程
度に応じて変更できるようにしたことにある。

【００１５】さらに、本発明は、光磁気効果素子を用い
て過電流に基づくファラディ回転角の変化を光出力の変
化として検出する過電流検出装置であって、本発明の構
成上の第４の特徴は、光を出射する発光源と、この発光
源より出射された光を直線偏光する偏光子と、この偏光
子により直線偏光された光を磁界の強度に応じて偏光面
がファラディ回転し、所定値以上の磁界強度によりファ
ラディ回転角が飽和する光磁気効果素子と、この光磁気
効果素子によりファラディ回転された光を当該ファラデ
ィ回転角に応じた光強度に変換する検光子と、この検光
子からの光強度が所定値以上になると出力信号を発する
受光素子とを有し、偏光子と検光子の偏光方向の相対角
度を光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき
光出力が零となるような位置関係に偏光子と検光子とを
配置するとともに、通常の負荷状態での電流が流れるこ
とにより発生する磁界強度で光磁気効果素子のファラデ
ィ回転角が飽和するような直流磁界を印加する直流磁界
印加手段を備えたことにある。

【００１６】さらに、本発明の構成上の第５の特徴は、
過電流が流れることにより発生する大きな磁界の発生方
向に係わりなく光出力が得られるようにするために検出
電流を挟むようにして平行な光路を２系統設けたことで
あり、この光路を２系統とするために、本発明の構成上
の第６の特徴は、２つのハーフミラーを用いたことにあ
り、本発明の構成上の第７の特徴は、２つの発光源を用
いたことにあり、さらに、本発明の構成上の第８の特徴
は、２つの光ファイバカプラを用いたことにある。

【００１７】

【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、光磁気効果素子（ファラディ素子）そのものが
持つ磁界による飽和特性を利用しているので、常に物理
的に安定した状態にあり、かつ長期間にわたってその特
性が変化しないという格別の効果を生じる。また、変電
所等の電磁ノイズの多い環境で使用しても、これらの電
磁ノイズに何等影響されることなく、高精度で、かつ安
価なこの種過電流検出装置を提供できるという格別の効
果を生じる。

【００１８】また、通常の負荷状態での電流が流れるこ
とにより発生する磁界の大きさでは光出力に基づく検出
信号が零となるようにし、過電流が流れることにより発
生する大きな磁界においては光出力に基づく検出信号が
得られるようになされているので、過電流の有無に対応
したオン・オフの信号を得ることができるようになる。
そして、過電流の有無に対応したオン・オフの信号の切
り換えは瞬時に行われるため、過電流の検出を瞬時に行
うことができるようになるという格別の効果を生じる。

【００１９】また、偏光子と検光子の偏光方向の相対角
度をファラディ素子のファラディ回転角が飽和したとき
光出力が零となるような位置関係に偏光子と検光子とを
配置しており、常にファラディ素子が飽和する直流磁界
が印加されているので、通常の負荷状態での電流が流れ
ることにより発生する磁界の大きさでは光出力に基づく
信号が零となり、過電流が流れることにより発生する大
きな磁界においては光出力に基づく信号が得られ、過電
流検出のための複雑な電気回路が一切必要でなく、過電
流判定の精度も格段に向上するという格別の効果を生じ
る。

【００２０】さらに、複雑な電気回路を一切使用してい
ないので、その電気回路の温度特性を考慮する必要もな
くなり、この種過電流検出装置を安価に製造できるとい
う格別の効果を生じる。また、複雑な電気回路を一切使
用していないので、光磁界センサとしての信頼性も向上
し、かつ、その保守も容易になるという格別の効果を生
じる。

【００２１】また、光磁界センサは、被測定用の通電導
体を挟むようにして、第１の光路と、この第１の光路と
平行に配置された第２の光路とにより形成されているの
で、被測定用の通電導体にプラス方向に過電流が流れて
も、あるいは、被測定用の通電導体にマイナス方向に過
電流が流れても、この過電流に基づいて、これらの光路
のどちらかが光出力を発するので、被測定用の通電導体
にどの方向の過電流が流れても過電流を検出することが
できる。

【００２２】

【実施例】

実施例１ 以下、本発明の過電流検出装置の第１実施例を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の過電流検出装置の第１
実施例の全体構成を示す図であり、図１において、光磁
界センサ２００は、被測定用の通電導体４００を挟むよ
うにして、第１の光路２００ａと、この第１の光路２０
０ａと平行に配置された第２の光路２００ｂとにより形
成されている。なお、通電導体４００には紙面の裏から
表に向けて電流が流れているものとする。

【００２３】本第１実施例の過電流検出装置は、発光源
１００と、第１の偏光子２１０ａ、ファラディ素子から
なる第１の光磁界素子２２０ａおよび第１の検光子２３
０ａよりなる第１の光路２００ａと、第２の偏光子２１
０ｂ、ファラディ素子からなる第２の光磁界素子２２０
ｂおよび第２の検光子２３０ｂよりなる第２の光路２０
０ｂと、発光源１００から出射された光を第１の光路２
００ａに透過するとともに第２の光路２００ｂに向けて
９０度反射する第１のハーフミラー１１０と、第１のハ
ーフミラー１１０により９０度反射された光を第２の光
路２００ｂに向けて再度９０度反射する第１のミラー１
２０と、第２の光路２００ｂより出射された光を第１の
光路２００ａに向けて９０度反射する第２のミラー３２
０と、第１の光路２００ａからの光を透過するとともに
第２の光路２００ｂより出射された光を再度９０度反射
する第２のハーフミラー３１０と、この第２のハーフミ
ラー３１０を透過した第１の光路２００ａからの光と第
２のハーフミラー３１０により再度９０度反射された第
２の光路２００ｂからの光とを受光する受光素子３００
と、第１の光磁界素子２２０ａに直流磁界を印加する第
１の永久磁石２４０ａと、第２の光磁界素子２２０ｂに
直流磁界を印加する第２の永久磁石２４０ｂとから構成
されている。

【００２４】なお、第１のハーフミラー１１０の代わり
に偏光ビームスプリッタＰＢＳを用いてもよい。この場
合、偏光子２１０ａ、２１０ｂは不要となる。また、第
１のミラー１２０の代わりに偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓを用いてもよい。この場合、偏光子２１０ｂは不要と
なる。

【００２５】ここで、偏光子２１０ａ、２１０ｂおよび
検光子２３０ａ、２３０ｂとしては誘電体膜や天然方解
石を素材とするものが、受光素子３００としては光強度
を検出して電気信号に変換するフォトダイオード、フォ
トトランジスタ、光点弧型サイリスタ等の各種の光検出
器が好適に採用される。また、光磁界素子２２０ａ、２
２０ｂとしては、ＹＩＧ、Ｔｂ−ＹＩＧ、Ｂｉ−ＹＩＧ
等の所定値以上の磁界強度によりファラディ回転角が飽
和する特性を有する強磁性体を用いる。また、発光源１
００としては、レーザダイオード、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ等が好適
に採用される。

【００２６】なお、例えば、ファラディ素子としてＹＩ
Ｇ素子を用い、受光素子としてシリコンフォトトランジ
スタ、シリコン光サイリスタを用いる場合は、発光源１
００としては、ＹＩＧ素子の光吸収係数が小さく、受光
素子の感度がある１．０５μｍ付近の波長を有するもの
を用いる。また、ＹＩＧ素子の光吸収係数が極小さい
１．３μｍ付近の波長のものを用い、ＹＩＧ素子通過後
に非線形光学素子、アップコンバージョン結晶およびガ
ラス等を用いて、受光素子に適した波長に波長変換する
ことも可能である。

【００２７】永久磁石２４０ａ、２４０ｂとしては、光
磁界素子２２０ａ、２２０ｂを囲う大きさの径を有する
円筒状の永久磁石を用いる。また、図４に示されるよう
に、被測定用の通電導体４００に通常の負荷電流の範囲
の電流（−Ａ₁〜＋Ａ₁）（例えば−４ＫＡ〜＋４ＫＡ）
が流れることにより生じる磁界強度（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）
（例えば−６８Ｏｅ〜＋６８Ｏｅ）において常に飽和領
域にあるような直流磁界（Ｈ₀）（例えば１８００Ｏ
ｅ）を印加するものである。

【００２８】ついで、本第１実施例の動作を説明する。
図１において、レーザダイオード、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ等からな
る発光源１００から出射された光は、ハーフミラー１１
０により、二方向に分岐され、一方の光はハーフミラー
１１０を透過して第１の光路２００ａの第１の偏光子２
１０ａに入射され、他方の光はハーフミラー１１０によ
り９０度反射されてミラー１２０に入射し、このミラー
１２０により再度９０度反射されて第１の光路２００ａ
に平行な第２の光路２００ｂの第２の偏光子２１０ｂに
入射される。この偏光子２１０ａ、２１０ｂに入射され
た各々の光は偏光子２１０ａ、２１０ｂにより各々直線
偏光され、上述のファラディ素子よりなる光磁界素子２
２０ａ、２２０ｂに入射される。

【００２９】このファラディ素子２２０ａ、２２０ｂに
入射された各々の光は、通電導体４００に流れる電流に
より生じる磁界の強度に応じて、その偏光面がファラデ
ィ回転する。ファラディ素子２２０ａ、２２０ｂにより
ファラディ回転された各々の光は、それぞれ検光子２３
０ａ、２３０ｂに入射され、これらの検光子２３０ａ、
２３０ｂにより各々のファラディ回転角に応じた光強度
に変換される。ついで、フォトダイオード、フォトトラ
ンジスタ、光点弧型サイリスタ等よりなる受光素子３０
０に入射し、この受光素子３００により、所定値以上の
光強度を検出して電気信号に変換される。

【００３０】ここで、偏光子２１０ａと検光子２３０ａ
および偏光子２１０ｂと検光子２３０ｂとは、次のよう
な位置関係となるように配置されている。即ち、第１の
偏光子２１０ａと第１の検光子２３０ａの偏光方向の相
対角度を第１のファラディ素子２２０ａのファラディ回
転角が飽和したとき光出力が零となるような位置関係に
第１の偏光子２２０ａと第１の検光子２３０ａとを配置
するとともに、第２の偏光子２１０ｂと第２の検光子２
３０ｂの偏光方向の相対角度を第２のファラディ素子２
２０ｂのファラディ回転角が飽和したとき光出力が零と
なるような位置関係に第２の偏光子２１０ｂと第２の検
光子２３０ｂとを配置している。

【００３１】偏光子２１０ａと検光子２３０ａおよび偏
光子２１０ｂと検光子２３０ｂとをこのような配置関係
に配置しており、永久磁石２４０ａ、２４０ｂにより、
常にファラディ素子２２０ａ、２２０ｂが飽和する直流
磁界（Ｈ₀）が印加されているので、図５に示されるよ
うに、通常の負荷電流（−Ａ₁〜＋Ａ₁）の範囲の電流
（例えば−４ＫＡ〜＋４ＫＡ）が流れることにより生じ
る磁界強度（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）（例えば−６８Ｏｅ〜＋６
８Ｏｅ）においては、即ち、図５の時間ｔ₀〜ｔ₁までの
間は検光子２３０ａ、２３０ｂより出力される出力光は
零となる。

【００３２】このような状態において、図５のｔ₁の時
点において、短絡、地絡等の事故が発生して通電導体４
００に過電流Ａ₂（例えば最大電流３１ＫＡ）が流れた
場合、この過電流Ａ₂が流れることにより光路２００ａ
に生じる磁界は、図４に示されるように（−Ｈ₂）（例
えば−８８０Ｏｅ）となり、第１の光路２００ａのファ
ラディ素子２２０ａのファラディ回転角はθ_Bとなり、
したがって、第１の光路２００ａの検光子２３０ａより
出力される出力光は、図５のＢ₂で示されるような大き
な光強度となる。このような大きな光強度においては、
受光素子３００は作動状態となり、受光素子３００は光
強度を検出して、その出力信号Ｃ₂を発することとな
る。一方、過電流Ａ₂が流れることにより第２の光路２
００ｂに生じる磁界は、図４に示されるように（＋
Ｈ₂）（例えば＋８８０Ｏｅ）となり、第２の光路２０
０ｂのファラディ素子２２０ｂのファラディ回転角はθ
_Fで飽和したままであるので、第２の光路２００ｂの検
光子２３０ｂより出力される出力光は零のままである。

【００３３】続いて、図５のｔ₂の時点において、通電
導体４００に過電流Ａ₂とは逆向きの過電流Ａ₃が流れた
場合、この過電流Ａ₃が流れることにより第２の光路２
００ｂに生じる磁界は、図４に示されるように（−
Ｈ₃）となり、第２の光路２００ｂのファラディ素子２
２０ｂのファラディ回転角はθ_Cとなり、したがって、
第２の光路２００ｂの検光子２３０ｂより出力される出
力光は、図５のＢ₃で示されるような大きな光強度とな
る。このような大きな光強度においては、受光素子３０
０は作動状態となり、受光素子３００は光強度を検出し
て、その出力信号Ｃ₃を発することとなる。一方、過電
流Ａ₃が流れることにより第１の光路２００ａに生じる
磁界は、図４に示されるように（＋Ｈ₃）となり、第１
の光路２００ａのファラディ素子２２０ａのファラディ
回転角はθ_Fで飽和したままであるので、第１の光路２
００ａの検光子２３０ａより出力される出力光は零のま
まである。

【００３４】同様にして、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀の過電
流が通電導体４００に流れた場合には、第２の光路２０
０ｂの第２のファラディ素子２２０ｂのファラディ回転
は飽和したままであるが、第１の光路２００ａの第１の
ファラディ素子２２０ａがファラディ回転して第１の検
光子２３０ａより光が出力（Ｂ₄、Ｂ₆、Ｂ₈、Ｂ₁₀）さ
れ、この光出力Ｂ₄、Ｂ₆、Ｂ₈、Ｂ₁₀に基づいて受光素
子３００は作動状態となって、その出力信号Ｃ₄、Ｃ₆、
Ｃ₈、Ｃ₁₀を発する。一方、Ａ₅、Ａ₇、Ａ₉の過電流が通
電導体４００に流れた場合には、第１の光路２００ａの
第１のファラディ素子２２０ａのファラディ回転は飽和
したままであるが、第２の光路２００ｂの第２のファラ
ディ素子２２０ｂがファラディ回転して第２の検光子２
３０ｂより光が出力（Ｂ₅、Ｂ₇、Ｂ₉）され、この光出
力Ｂ₅、Ｂ₇、Ｂ₉に基づいて受光素子３００は作動状態
となって、その出力信号Ｃ₅、Ｃ₇、Ｃ₉を発する。

【００３５】以上に説明したように、本第１実施例にお
いては、各々の偏光子２１０ａ、２１０ｂと各々の検光
子２３０ａ、２３０ｂの偏光方向の相対角度を各々のフ
ァラディ素子２２０ａ、２２０ｂのファラディ回転角が
飽和したとき光出力が零となるような位置関係に各々の
偏光子２１０ａ、２１０ｂと各々の検光子２３０ａ、２
３０ｂとを配置しており、永久磁石２４０ａ、２４０ｂ
により、常にファラディ素子２２０ａ、２２０ｂが飽和
する直流磁界（Ｈ₀）が印加されているので、通常の負
荷状態での電流が流れることにより発生する磁界の大き
さ（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）では光出力に基づく信号が零とな
り、過電流が流れることにより発生する大きな磁界にお
いては光出力に基づく信号が得られることとなるので、
過電流の有無に対応したオン・オフの信号を得ることが
できるようになる。

【００３６】そして、過電流の有無に対応したオン・オ
フの信号の切り換えは瞬時に行われるため、過電流の検
出を瞬時に行うことができるようになるという格別の効
果を生じる。また、過電流検出のための複雑な電気回路
が一切必要でなく、過電流判定の精度も格段に向上する
という格別の効果を生じる。さらに、複雑な電気回路を
一切使用していないので、その電気回路の温度特性を考
慮する必要もなくなり、この種過電流検出装置を安価に
製造できるという格別の効果を生じる。また、複雑な電
気回路を一切使用していないので、光磁界センサとして
の信頼性も向上し、かつ、その保守も容易になるという
格別の効果を生じる。

【００３７】また、光磁界センサ２００は、被測定用の
通電導体４００を挟むようにして、第１の光路２００ａ
と、この第１の光路２００ａと平行に配置された第２の
光路２００ｂとにより形成されているので、被測定用の
通電導体４００にプラス方向に過電流が流れても、ある
いは、被測定用の通電導体４００にマイナス方向に過電
流が流れても、この過電流に基づいて、これらの光路２
００ａもしくは２００ｂのどちらかが光出力を発するの
で、被測定用の通電導体４００にどの方向の過電流が流
れても過電流を検出することができる。

【００３８】なお、簡易型の光磁界センサとすることも
できる。この場合、第２の光路２００ｂをなくし、被測
定用の通電導体４００にプラス方向に過電流が流れた時
のみ、過電流が検出できるようにする。この場合、当
然、ハーフミラー１１０、１３０およびミラー１２０、
３２０は不要となる。

【００３９】実施例２ 以下、本発明の過電流検出装置の第２実施例を図面に基
づいて説明する。図２は本発明の過電流検出装置の第２
実施例の全体構成を示す図であり、図２において、光磁
界センサ２００は、被測定用の通電導体４００を挟むよ
うにして、第１の光路２００ａと、この第１の光路２０
０ａと平行に配置された第２の光路２００ｂとにより形
成されている。なお、通電導体４００には紙面の裏から
表に向けて電流が流れているものとする。

【００４０】第１の光路２００ａは、第１の偏光子２１
０ａとファラディ素子からなる第１の光磁界素子２２０
ａおよび第１の検光子２３０ａとにより形成されてお
り、また、第２の光路２００ｂは、第２の偏光子２１０
ｂとファラディ素子からなる第２の光磁界素子２２０ｂ
および第２の検光子２３０ｂとにより形成されている。
本第２実施例の過電流検出装置は、この第１の光路２０
０ａに光を出射する第１の発光源１００と、第１の光路
２００ａからの光を受光する受光素子３００と、第２の
光路２００ｂに光を出射する第２の発光源１３０と、第
２の光路２００ｂからの光を受光する受光素子３３０
と、第１の光磁界素子２２０ａに直流磁界を印加する第
１の永久磁石２４０ａと、第２の光磁界素子２２０ｂに
直流磁界を印加する第２の永久磁石２４０ｂとから構成
されている。

【００４１】ここで、偏光子２１０ａ、２１０ｂおよび
検光子２３０ａ、２３０ｂとしては誘電体膜や天然方解
石を素材とするものが、受光素子３００、３３０として
は光強度を検出して電気信号に変換するフォトダイオー
ド、フォトトランジスタ、光点弧型サイリスタ等の各種
の光検出器が好適に採用される。また、光磁界素子２２
０ａ、２２０ｂとしては、ＹＩＧ、Ｔｂ−ＹＩＧ、Ｂｉ
−ＹＩＧ等の所定値以上の磁界強度によりファラディ回
転角が飽和する特性を有する強磁性体を用いる。また、
発光源１００、１３０としては、レーザダイオード、発
光ダイオード（ＬＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオ
ンレーザ等が好適に採用される。

【００４２】なお、例えば、ファラディ素子としてＹＩ
Ｇ素子を用い、受光素子としてシリコンフォトトランジ
スタ、シリコン光サイリスタを用いる場合は、発光源１
００としては、ＹＩＧ素子の光吸収係数が小さく、受光
素子の感度がある１．０５μｍ付近の波長を有するもの
を用いる。また、ＹＩＧ素子の光吸収係数が極小さい
１．３μｍ付近の波長のものを用い、ＹＩＧ素子通過後
に非線形光学素子、アップコンバージョン結晶およびガ
ラス等を用いて、受光素子に適した波長に波長変換する
ことも可能である。

【００４３】永久磁石２４０ａ、２４０ｂとしては、光
磁界素子２２０ａ、２２０ｂを囲う大きさの径を有する
円筒状の永久磁石を用いる。また、図４に示されるよう
に、被測定用の通電導体４００に最大の負荷電流の範囲
の電流（例えば−４ＫＡ〜＋４ＫＡ）が流れることによ
り生じる磁界強度（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）（例えば−６８Ｏｅ
〜＋６８Ｏｅ）において常に飽和領域にあるような直流
磁界（Ｈ₀）（例えば１８００Ｏｅ）を印加するもので
ある。

【００４４】ついで、本第２実施例の動作を説明する。
図２において、レーザダイオード、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ等からな
る発光源１００から出射された光は、第１の光路２００
ａの第１の偏光子２１０ａに入射される。この偏光子２
１０ａに入射された光は偏光子２１０ａにより直線偏光
され、上述のファラディ素子よりなる光磁界素子２２０
ａに入射される。このファラディ素子２２０ａに入射さ
れた光は、通電導体４００に流れる電流により生じる磁
界の強度に応じて、その偏光面がファラディ回転する。
ファラディ素子２２０ａによりファラディ回転された光
は、検光子２３０ａに入射され、この検光子２３０ａに
より、ファラディ回転角に応じた光強度に変換される。
ついで、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光点
弧型サイリスタ等よりなる受光素子３００に入射し、こ
の受光素子３００により、所定値以上の光強度を検出し
て電気信号に変換される。

【００４５】一方、レーザダイオード、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ等か
らなる発光源１３０から出射された光は、第２の光路２
００ｂの第２の偏光子２１０ｂに入射される。この偏光
子２１０ｂに入射された光は偏光子２１０ｂにより直線
偏光され、上述のファラディ素子よりなる光磁界素子２
２０ｂに入射される。このファラディ素子２２０ｂに入
射された光は、通電導体４００に流れる電流により生じ
る磁界の強度に応じて、その偏光面がファラディ回転す
る。ファラディ素子２２０ｂによりファラディ回転され
た光は、検光子２３０ｂに入射され、この検光子２３０
ｂにより、ファラディ回転角に応じた光強度に変換され
る。ついで、フォトダイオード、フォトトランジスタ、
光点弧型サイリスタ等よりなる受光素子３３０に入射
し、この受光素子３３０により、所定値以上の光強度を
検出して電気信号に変換される。

【００４６】ここで、偏光子２１０ａと検光子２３０ａ
および偏光子２１０ｂと検光子２３０ｂとは、次のよう
な位置関係となるように配置されている。即ち、第１の
偏光子２１０ａと第１の検光子２３０ａの偏光方向の相
対角度を第１のファラディ素子２２０ａのファラディ回
転角が飽和したとき光出力が零となるような位置関係に
第１の偏光子２２０ａと第１の検光子２３０ａとを配置
するとともに、第２の偏光子２１０ｂと第２の検光子２
３０ｂの偏光方向の相対角度を第２のファラディ素子２
２０ｂのファラディ回転角が飽和したとき光出力が零と
なるような位置関係に第２の偏光子２１０ｂと第２の検
光子２３０ｂとを配置している。

【００４７】偏光子２１０ａと検光子２３０ａおよび偏
光子２１０ｂと検光子２３０ｂとをこのような配置関係
に配置しており、永久磁石２４０ａ、２４０ｂにより、
常にファラディ素子２２０ａ、２２０ｂが飽和する直流
磁界（Ｈ₀）が印加されているので、図５に示されるよ
うに、通常の負荷電流（−Ａ₁〜＋Ａ₁）の範囲の電流
（例えば−４ＫＡ〜＋４ＫＡ）が流れることにより生じ
る磁界強度（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）（例えば−６８Ｏｅ〜＋６
８Ｏｅ）においては、即ち、図５の時間ｔ₀〜ｔ₁までの
間は検光子２３０ａ、２３０ｂより出力される出力光は
零となる。

【００４８】このような状態において、図５のｔ₁の時
点において、短絡、地絡等の事故が発生して通電導体４
００に過電流Ａ₂（例えば３１ＫＡ）が流れた場合、こ
の過電流Ａ₂が流れることにより光路２００ａに生じる
磁界は、図４に示されるように（−Ｈ₂）（例えば−８
８０Ｏｅ）となり、第１の光路２００ａのファラディ素
子２２０ａのファラディ回転角はθ_Bとなり、したがっ
て、第１の光路２００ａの検光子２３０ａより出力され
る出力光は、図５のＢ₂で示されるような大きな光強度
となる。このような大きな光強度においては、受光素子
３００は作動状態となり、受光素子３００は光強度を検
出して、その出力信号Ｃ₂を発することとなる。一方、
過電流Ａ₂が流れることにより第２の光路２００ｂに生
じる磁界は、図４に示されるように（＋Ｈ₂）（例えば
＋８８０Ｏｅ）となり、第２の光路２００ｂのファラデ
ィ素子２２０ｂのファラディ回転角はθ_Fで飽和したま
まであるので、第２の光路２００ｂの検光子２３０ｂよ
り出力される出力光は零のままである。

【００４９】続いて、図５のｔ₂の時点において、通電
導体４００に過電流Ａ₂とは逆向きの過電流Ａ₃が流れた
場合、この過電流Ａ₃が流れることにより第２の光路２
００ｂに生じる磁界は、図４に示されるように（−
Ｈ₃）となり、第２の光路２００ｂのファラディ素子２
２０ｂのファラディ回転角はθ_Cとなり、したがって、
第２の光路２００ｂの検光子２３０ｂより出力される出
力光は、図５のＢ₃で示されるような大きな光強度とな
る。このような大きな光強度においては、受光素子３３
０は作動状態となり、受光素子３３０は光強度を検出し
て、その出力信号Ｃ₃を発することとなる。一方、過電
流Ａ₃が流れることにより第１の光路２００ａに生じる
磁界は、図４に示されるように（＋Ｈ₃）となり、第１
の光路２００ａのファラディ素子２２０ａのファラディ
回転角はθ_Fで飽和したままであるので、第１の光路２
００ａの検光子２３０ａより出力される出力光は零のま
まである。

【００５０】同様にして、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀の過電
流が通電導体４００に流れた場合には、第２の光路２０
０ｂの第２のファラディ素子２２０ｂのファラディ回転
は飽和したままであるが、第１の光路２００ａの第１の
ファラディ素子２２０ａがファラディ回転して第１の検
光子２３０ａより光が出力（Ｂ₄、Ｂ₆、Ｂ₈、Ｂ₁₀）さ
れ、この光出力Ｂ₄、Ｂ₆、Ｂ₈、Ｂ₁₀に基づいて受光素
子３００は作動状態となって、その出力信号Ｃ₄、Ｃ₆、
Ｃ₈、Ｃ₁₀を発する。一方、Ａ₅、Ａ₇、Ａ₉の過電流が通
電導体４００に流れた場合には、第１の光路２００ａの
第１のファラディ素子２２０ａのファラディ回転は飽和
したままであるが、第２の光路２００ｂの第２のファラ
ディ素子２２０ｂがファラディ回転して第２の検光子２
３０ｂより光が出力（Ｂ₅、Ｂ₇、Ｂ₉）され、この光出
力Ｂ₅、Ｂ₇、Ｂ₉に基づいて受光素子３３０は作動状態
となって、その出力信号Ｃ₅、Ｃ₇、Ｃ₉を発する。

【００５１】以上に説明したように、本第２実施例にお
いては、各々の偏光子２１０ａ、２１０ｂと各々の検光
子２３０ａ、２３０ｂの偏光方向の相対角度を各々のフ
ァラディ素子２２０ａ、２２０ｂのファラディ回転角が
飽和したとき光出力が零となるような位置関係に各々の
偏光子２１０ａ、２１０ｂと各々の検光子２３０ａ、２
３０ｂとを配置しており、永久磁石２４０ａ、２４０ｂ
により、常にファラディ素子２２０ａ、２２０ｂが飽和
する直流磁界（Ｈ₀）が印加されているので、通常の負
荷状態での電流が流れることにより発生する磁界の大き
さ（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）では光出力に基づく信号が零とな
り、過電流が流れることにより発生する大きな磁界にお
いては光出力に基づく信号が得られることとなるので、
過電流の有無に対応したオン・オフの信号を得ることが
できるようになる。

【００５２】そして、過電流の有無に対応したオン・オ
フの信号の切り換えは瞬時に行われるため、過電流の検
出を瞬時に行うことができるようになるという格別の効
果を生じる。また、過電流検出のための複雑な電気回路
が一切必要でなく、過電流判定の精度も格段に向上する
という格別の効果を生じる。さらに、複雑な電気回路を
一切使用していないので、その電気回路の温度特性を考
慮する必要もなくなり、この種過電流検出装置を安価に
製造できるという格別の効果を生じる。また、複雑な電
気回路を一切使用していないので、光磁界センサとして
の信頼性も向上し、かつ、その保守も容易になるという
格別の効果を生じる。

【００５３】また、光磁界センサ２００は、被測定用の
通電導体４００を挟むようにして、第１の光路２００ａ
と、この第１の光路２００ａと平行に配置された第２の
光路２００ｂとにより形成されているので、被測定用の
通電導体４００にプラス方向に過電流が流れても、ある
いは、被測定用の通電導体４００にマイナス方向に過電
流が流れても、この過電流に基づいて、これらの光路２
００ａもしくは２００ｂのどちらかが光出力を発するの
で、被測定用の通電導体４００にどの方向の過電流が流
れても過電流を検出することができる。

【００５４】さらに、ハーフミラーおよびミラー等を使
用しなくて、直接各光路２００ａ、２００ｂ用の発光源
１００および１３０により、各光路２００ａ、２００ｂ
に光を導くようにしているので、光が減衰することがな
く、効率よく過電流を検出できるようになる。

【００５５】実施例３ 以下、本発明の過電流検出装置の第３実施例を図面に基
づいて説明する。図３は本発明の過電流検出装置の第３
実施例の全体構成を示す図であり、図３において、光磁
界センサ２００は、被測定用の通電導体４００を挟むよ
うにして、第１の光路２００ａと、この第１の光路２０
０ａと平行に配置された第２の光路２００ｂとにより形
成されている。なお、通電導体４００には紙面の裏から
表に向けて電流が流れているものとする。

【００５６】本第３実施例の過電流検出装置は、発光源
１００と、第１の偏光子２１０ａ、ファラディ素子から
なる第１の光磁界素子２２０ａおよび第１の検光子２３
０ａよりなる第１の光路２００ａと、第２の偏光子２１
０ｂ、ファラディ素子からなる第２の光磁界素子２２０
ｂおよび第２の検光子２３０ｂよりなる第２の光路２０
０ｂと、発光源１００から出射された光を光ファイバ１
５０を介して第１の光ファイバカプラー１４０に導き、
この第１の光ファイバカプラー１４０から第１の光路２
００ａに出射するとともに第２の光路２００ｂに出射す
る光ファイバ１６０、１７０と、第１の光路２００ａか
らの光を光ファイバ３６０を介して出射するとともに第
２の光路２００ｂより出射された光を入射する第２の光
ファイバカプラー３４０と、この第２の光ファイバカプ
ラー３４０からの光を光ファイバ３５０を介して受光す
る受光素子３００と、第１の光磁界素子２２０ａに直流
磁界を印加する第１の永久磁石２４０ａと、第２の光磁
界素子２２０ｂに直流磁界を印加する第２の永久磁石２
４０ｂとから構成されている。

【００５７】ここで、偏光子２１０ａ、２１０ｂおよび
検光子２３０ａ、２３０ｂとしては誘電体膜や天然方解
石を素材とするものが、受光素子３００としては光強度
を検出して電気信号に変換するフォトダイオード、フォ
トトランジスタ、光点弧型サイリスタ等の各種の光検出
器が好適に採用される。また、光磁界素子２２０ａ、２
２０ｂとしては、ＹＩＧ、Ｔｂ−ＹＩＧ、Ｂｉ−ＹＩＧ
等の所定値以上の磁界強度によりファラディ回転角が飽
和する特性を有する強磁性体を用いる。また、発光源１
００としては、レーザダイオード、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ等が好適
に採用される。

【００５８】なお、例えば、ファラディ素子としてＹＩ
Ｇ素子を用い、受光素子としてシリコンフォトトランジ
スタ、シリコン光サイリスタを用いる場合は、発光源１
００としては、ＹＩＧ素子の光吸収係数が小さく、受光
素子の感度がある１．０５μｍ付近の波長を有するもの
を用いる。また、ＹＩＧ素子の光吸収係数が極小さい
１．３μｍ付近の波長のものを用い、ＹＩＧ素子通過後
に非線形光学素子、アップコンバージョン結晶およびガ
ラス等を用いて、受光素子に適した波長に波長変換する
ことも可能である。

【００５９】永久磁石２４０ａ、２４０ｂとしては、光
磁界素子２２０ａ、２２０ｂを囲う大きさの径を有する
円筒状の永久磁石を用いる。また、図４に示されるよう
に、被測定用の通電導体４００に最大の負荷電流の範囲
の電流（例えば−４ＫＡ〜＋４ＫＡ）が流れることによ
り生じる磁界強度（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）（例えば−６８Ｏｅ
〜＋６８Ｏｅ）において常に飽和領域にあるような直流
磁界（Ｈ₀）（例えば１８００Ｏｅ）を印加するもので
ある。

【００６０】ついで、本第３実施例の動作を説明する。
図３において、レーザダイオード、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ等からな
る発光源１００から光ファイバ１５０を介して出射され
た光は、光ファイバカプラー１４０により、二方向に分
岐され、一方の光は光ファイバ１６０を介して第１の光
路２００ａの第１の偏光子２１０ａに入射され、他方の
光は光ファイバ１７０を介して第１の光路２００ａに平
行な第２の光路２００ｂの第２の偏光子２１０ｂに入射
される。この偏光子２１０ａ、２１０ｂに入射された各
々の光は偏光子２１０ａ、２１０ｂにより各々直線偏光
され、上述のファラディ素子よりなる光磁界素子２２０
ａ、２２０ｂに入射される。

【００６１】このファラディ素子２２０ａ、２２０ｂに
入射された各々の光は、通電導体４００に流れる電流に
より生じる磁界の強度に応じて、その偏光面がファラデ
ィ回転する。ファラディ素子２２０ａ、２２０ｂにより
ファラディ回転された各々の光は、それぞれ検光子２３
０ａ、２３０ｂに入射され、これらの検光子２３０ａ、
２３０ｂにより各々のファラディ回転角に応じた光強度
に変換される。ついで、フォトダイオード、フォトトラ
ンジスタ、光点弧型サイリスタ等よりなる受光素子３０
０に入射し、この受光素子３００により、所定値以上の
光強度を検出して電気信号に変換される。

【００６２】ここで、偏光子２１０ａと検光子２３０ａ
および偏光子２１０ｂと検光子２３０ｂとは、次のよう
な位置関係となるように配置されている。即ち、第１の
偏光子２１０ａと第１の検光子２３０ａの偏光方向の相
対角度を第１のファラディ素子２２０ａのファラディ回
転角が飽和したとき光出力が零となるような位置関係に
第１の偏光子２２０ａと第１の検光子２３０ａとを配置
するとともに、第２の偏光子２１０ｂと第２の検光子２
３０ｂの偏光方向の相対角度を第２のファラディ素子２
２０ｂのファラディ回転角が飽和したとき光出力が零と
なるような位置関係に第２の偏光子２１０ｂと第２の検
光子２３０ｂとを配置している。

【００６３】偏光子２１０ａと検光子２３０ａおよび偏
光子２１０ｂと検光子２３０ｂとをこのような配置関係
に配置しており、永久磁石２４０ａ、２４０ｂにより、
常にファラディ素子２２０ａ、２２０ｂが飽和する直流
磁界（Ｈ₀）が印加されているので、図５に示されるよ
うに、通常の負荷電流（−Ａ₁〜＋Ａ₁）の範囲の電流
（例えば−４ＫＡ〜＋４ＫＡ）が流れることにより生じ
る磁界強度（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）（例えば−６８Ｏｅ〜＋６
８Ｏｅ）においては、即ち、図５の時間ｔ₀〜ｔ₁までの
間は検光子２３０ａ、２３０ｂより出力される出力光は
零となる。

【００６４】このような状態において、図５のｔ₁の時
点において、短絡、地絡等の事故が発生して通電導体４
００に過電流Ａ₂（例えば３１ＫＡ）が流れた場合、こ
の過電流Ａ₂が流れることにより光路２００ａに生じる
磁界は、図４に示されるように（−Ｈ₂）（例えば−８
８０Ｏｅ）となり、第１の光路２００ａのファラディ素
子２２０ａのファラディ回転角はθ_Bとなり、したがっ
て、第１の光路２００ａの検光子２３０ａより出力され
る出力光は、図５のＢ₂で示されるような大きな光強度
となる。このような大きな光強度においては、受光素子
３００は作動状態となり、受光素子３００は光強度を検
出して、その出力信号Ｃ₂を発することとなる。一方、
過電流Ａ₂が流れることにより第２の光路２００ｂに生
じる磁界は、図４に示されるように（＋Ｈ₂）（例えば
＋８８０Ｏｅ）となり、第２の光路２００ｂのファラデ
ィ素子２２０ｂのファラディ回転角はθ_Fで飽和したま
まであるので、第２の光路２００ｂの検光子２３０ｂよ
り出力される出力光は零のままである。

【００６５】続いて、図５のｔ₂の時点において、通電
導体４００に過電流Ａ₂とは逆向きの過電流Ａ₃が流れた
場合、この過電流Ａ₃が流れることにより第２の光路２
００ｂに生じる磁界は、図４に示されるように（−
Ｈ₃）となり、第２の光路２００ｂのファラディ素子２
２０ｂのファラディ回転角はθ_Cとなり、したがって、
第２の光路２００ｂの検光子２３０ｂより出力される出
力光は、図５のＢ₃で示されるような大きな光強度とな
る。このような大きな光強度においては、受光素子３０
０は作動状態となり、受光素子３００は光強度を検出し
て、その出力信号Ｃ₃を発することとなる。一方、過電
流Ａ₃が流れることにより第１の光路２００ａに生じる
磁界は、図４に示されるように（＋Ｈ₃）となり、第１
の光路２００ａのファラディ素子２２０ａのファラディ
回転角はθ_Fで飽和したままであるので、第１の光路２
００ａの検光子２３０ａより出力される出力光は零のま
まである。

【００６６】同様にして、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀の過電
流が通電導体４００に流れた場合には、第２の光路２０
０ｂの第２のファラディ素子２２０ｂのファラディ回転
は飽和したままであるが、第１の光路２００ａの第１の
ファラディ素子２２０ａがファラディ回転して第１の検
光子２３０ａより光が出力（Ｂ₄、Ｂ₆、Ｂ₈、Ｂ₁₀）さ
れ、この光出力Ｂ₄、Ｂ₆、Ｂ₈、Ｂ₁₀に基づいて受光素
子３００は作動状態となって、その出力信号Ｃ₄、Ｃ₆、
Ｃ₈、Ｃ₁₀を発する。一方、Ａ₅、Ａ₇、Ａ₉の過電流が通
電導体４００に流れた場合には、第１の光路２００ａの
第１のファラディ素子２２０ａのファラディ回転は飽和
したままであるが、第２の光路２００ｂの第２のファラ
ディ素子２２０ｂがファラディ回転して第２の検光子２
３０ｂより光が出力（Ｂ₅、Ｂ₇、Ｂ₉）され、この光出
力Ｂ₅、Ｂ₇、Ｂ₉に基づいて受光素子３００は作動状態
となって、その出力信号Ｃ₅、Ｃ₇、Ｃ₉を発する。

【００６７】以上に説明したように、本第３実施例にお
いては、各々の偏光子２１０ａ、２１０ｂと各々の検光
子２３０ａ、２３０ｂの偏光方向の相対角度を各々のフ
ァラディ素子２２０ａ、２２０ｂのファラディ回転角が
飽和したとき光出力が零となるような位置関係に各々の
偏光子２１０ａ、２１０ｂと各々の検光子２３０ａ、２
３０ｂとを配置しており、永久磁石２４０ａ、２４０ｂ
により、常にファラディ素子２２０ａ、２２０ｂが飽和
する直流磁界（Ｈ₀）が印加されているので、通常の負
荷状態での電流が流れることにより発生する磁界の大き
さ（−Ｈ₁〜＋Ｈ₁）では光出力に基づく信号が零とな
り、過電流が流れることにより発生する大きな磁界にお
いては光出力に基づく信号が得られることとなるので、
過電流の有無に対応したオン・オフの信号を得ることが
できるようになる。

【００６８】そして、過電流の有無に対応したオン・オ
フの信号の切り換えは瞬時に行われるため、過電流の検
出を瞬時に行うことがてきるようになるという格別の効
果を生じる。また、過電流検出のための複雑な電気回路
が一切必要でなく、過電流判定の精度も格段に向上する
という格別の効果を生じる。さらに、複雑な電気回路を
一切使用していないので、その電気回路の温度特性を考
慮する必要もなくなり、この種過電流検出装置を安価に
製造できるという格別の効果を生じる。また、複雑な電
気回路を一切使用していないので、光磁界センサとして
の信頼性も向上し、かつ、その保守も容易になるという
格別の効果を生じる。

【００６９】また、光磁界センサ２００は、被測定用の
通電導体４００を挟むようにして、第１の光路２００ａ
と、この第１の光路２００ａと平行に配置された第２の
光路２００ｂとにより形成されているので、被測定用の
通電導体４００にプラス方向に過電流が流れても、ある
いは、被測定用の通電導体４００にマイナス方向に過電
流が流れても、この過電流に基づいて、これらの光路２
００ａもしくは２００ｂのどちらかが光出力を発するの
で、被測定用の通電導体４００にどの方向の過電流が流
れても過電流を検出することができる。

【００７０】さらに、ハーフミラーおよびミラー等を使
用しなくて、光ファイバにより直接各光路２００ａ、２
００ｂに光を導くようにしているので、光が減衰するこ
とがなく、効率よく過電流を検出できるようになる。ま
た、１つの発光源を使用して光ファイバカプラー１４
０、３４０により光を分岐して各光路２００ａ、２００
ｂに光を導入、あるいは各光路２００ａ、２００ｂから
光を導出するので、この種過電流検出装置を安価に製造
することができるようになる。

【００７１】なお、上述の各実施例においては、永久磁
石２４０ａおよび２４０ｂにより印加する直流磁界はＨ
₀と固定されていたが、光磁界センサ２００を設置する
系統により、系統の短絡、故障に起因して発生する過電
流の大きさの程度が相違するので、永久磁石２４０ａお
よび２４０ｂにより印加する直流磁界の大きさをそれら
の系統に対応させる必要がある。この場合、図６に示さ
れるように、系統の短絡、故障に起因して発生する過電
流が大きい系統の場合は、永久磁石２４０ａおよび２４
０ｂにより印加する直流磁界をＨ₀₁からＨ₀₂に変化させ
るようにする。

【００７２】例えば、永久磁石２４０ａおよび２４０ｂ
により印加する直流磁界をＨ₀₁、Ｈ₀₂となるように設定
しておき、光磁気効果素子２２０ａ、２２０ｂの位置を
変更することによって実現できる。また、直流磁界Ｈ₀₁
を印加した光磁気効果素子２２０ａ、２２０ｂと、直流
磁界Ｈ₀₂を印加した光磁気効果素子２２０ａ、２２０ｂ
を用意しておき、設置する系統によりこれらを切り換え
ることによっても実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の過電流検出装置の第１実施例の全体構
成を示す図である。

【図２】本発明の過電流検出装置の第２実施例の全体構
成を示す図である。

【図３】本発明の過電流検出装置の第３実施例の全体構
成を示す図である。

【図４】本発明の過電流検出装置に用いる光磁気効果素
子（ファラディ素子）の印加磁界とファラディ回転角の
関係を示す図である。

【図５】負荷電流と光磁界センサ出力および受光素子出
力の関係を示す図である。

【図６】直流磁界を変化させた場合の光磁気効果素子
（ファラディ素子）の印加磁界とファラディ回転角の関
係を示す図である。

【図７】ファラディ効果を示す原理図である。

【図８】一般的な光磁界測定器の構成例を示す図であ
る。

【図９】偏光子と検光子との偏波面の相対角度と出力光
強度との関係を示す図である。

【図１０】強磁性体の光磁気効果素子（ファラディ素
子）の印加磁界とファラディ回転角の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００、１３０…光源、２００…光磁界センサ、２００
ａ…第１の光路、２００ｂ…第２の光路、２１０ａ、２
１０ｂ…偏光子、２２０ａ、２２０ｂ…光磁界素子（フ
ァラディ素子）、２３０ａ、２３０ｂ…検光子、３０
０、３３０…受光素子、４００…通電導体。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出方法であって、 所定値以上の磁界強度によりファラディ回転角が飽和す
   る光磁気効果素子を用いるとともに、 前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき
   光出力が零となるように偏光子と検光子の偏光方向の相
   対角度を設定し、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和
   領域に有るように直流磁界を印加し、 過電流が流れることにより発生する大きな磁界において
   は光出力が得られるようにしたことを特徴とする過電流
   検出方法。
2. 【請求項２】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出方法であって、 所定値以上の磁界強度によりファラディ回転角が飽和す
   る光磁気効果素子を用いるとともに、 前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき
   光出力が零となるように偏光子と検光子の偏光方向の相
   対角度を設定し、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和
   領域に有るように直流磁界を印加し、 過電流が流れることにより発生する大きな磁界において
   は光出力が得られるようにするとともに、 過電流が流れることにより発生する大きな磁界の発生方
   向に係わりなく光出力が得られるようにしたことを特徴
   とする過電流検出方法。
3. 【請求項３】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出方法であって、 所定値以上の磁界強度によりファラディ回転角が飽和す
   る光磁気効果素子を用いるとともに、 前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき
   光出力が零となるように偏光子と検光子の偏光方向の相
   対角度を設定し、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和
   領域に有るように直流磁界を印加するとともに、 印加する直流磁界の大きさを過電流の程度に応じて変更
   できるようにし、 過電流が流れることにより発生する大きな磁界の大きさ
   に係わりなく一定の大きさの光出力が得られるようにし
   たことを特徴とする過電流検出方法。
4. 【請求項４】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出装置であって、 光を出射する発光源と、 前記発光源より出射された光を直線偏光する偏光子と、 前記偏光子により直線偏光された光を磁界の強度に応じ
   て偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界強度に
   よりファラディ回転角が飽和する光磁気効果素子と、 前記光磁気効果素子によりファラディ回転された光を当
   該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する検光子
   と、 前記検光子からの光強度が所定値以上になると出力信号
   を発する受光素子と、を有し、 前記偏光子と前記検光子の偏光方向の相対角度を前記光
   磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき光出力
   が零となるような位置関係に前記偏光子と前記検光子と
   を配置するとともに、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和
   するような直流磁界を印加する直流磁界印加手段を備え
   たことを特徴とする過電流検出装置。
5. 【請求項５】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出装置であって、 光を出射する発光源と、 前記発光源より出射された光を受光する第１の光路と、 前記発光源より出射された光を受光するするとともに、
   被測定用の通電導体を挟んで前記第１の光路と平行に形
   成された第２の光路と、 前記第１の光路および前記第２の光路からの光を受光
   し、該受光した光強度が所定値以上になると出力信号を
   発する受光素子と、を有し、 前記第１の光路および前記第２の光路は、 前記発光源より出射された光を直線偏光する偏光子と、 前記偏光子により直線偏光された光を磁界の強度に応じ
   て偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界強度に
   よりファラディ回転角が飽和する光磁気効果素子と、 前記光磁気効果素子によりファラディ回転された光を当
   該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する検光子
   と、を有し、 前記偏光子と前記検光子の偏光方向の相対角度を前記光
   磁気効果素子のファラディ回転角が飽和したとき光出力
   が零となるような位置関係に前記偏光子と前記検光子と
   を配置するとともに、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記光磁気効果素子のファラディ回転角が飽和
   するような直流磁界を印加する直流磁界印加手段を備え
   たことを特徴とする過電流検出装置。
6. 【請求項６】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出装置であって、 光を出射する発光源と、 前記発光源より出射された光を透過するとともに、９０
   度反射する第１のハーフミラーと、 前記第１のハーフミラーを透過した光を直線偏光する第
   １の偏光子と、 前記第１の偏光子により直線偏光された光を磁界の強度
   に応じて偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界
   強度によりファラディ回転角が飽和する第１の光磁気効
   果素子と、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記第１の光磁気効果素子のファラディ回転角
   が飽和するような直流磁界を印加する第１の直流磁界印
   加手段と、 前記第１の光磁気効果素子によりファラディ回転された
   光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する第
   １の検光子と、 前記第１のハーフミラーにより９０度反射された光を直
   線偏光する第２の偏光子と、 前記第２の偏光子により直線偏光された光を磁界の強度
   に応じて偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界
   強度によりファラディ回転角が飽和する第２の光磁気効
   果素子と、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記第２の光磁気効果素子のファラディ回転角
   が飽和するような直流磁界を印加する第２の直流磁界印
   加手段と、 前記第２の光磁気効果素子によりファラディ回転された
   光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する第
   ２の検光子と、 前記第１の検光子から出力される光を透過し、前記第２
   の検光子から出力される光を９０度反射する第２のハー
   フミラーと、 前記第２のハーフミラーから出力される光強度が所定値
   以上になると出力信号を発する受光素子と、を備え、 前記第１の偏光子と前記第１の検光子の偏光方向の相対
   角度を前記第１の光磁気効果素子のファラディ回転角が
   飽和したとき光出力が零となるような位置関係に前記第
   １の偏光子と前記第１の検光子とを配置するとともに、
   前記第２の偏光子と前記第２の検光子の偏光方向の相対
   角度を前記第２の光磁気効果素子のファラディ回転角が
   飽和したとき光出力が零となるような位置関係に前記第
   ２の偏光子と前記第２の検光子とを配置したことを特徴
   とする過電流検出装置。
7. 【請求項７】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出装置であって、 光を出射する第１の発光源と、 前記第１の発光源より出射された光を直線偏光する第１
   の偏光子と、 前記第１の偏光子により直線偏光された光を磁界の強度
   に応じて偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界
   強度によりファラディ回転角が飽和する第１の光磁気効
   果素子と、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記第１の光磁気効果素子のファラディ回転角
   が飽和するような直流磁界を印加する第１の直流磁界印
   加手段と、 前記第１の光磁気効果素子によりファラディ回転された
   光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する第
   １の検光子と、 前記第１の検光子から出力される光強度が所定値以上に
   なると出力信号を発する第１の受光素子と、 光を出射する第２の発光源と、 前記第２の発光源より出射された光を直線偏光する第２
   の偏光子と、 前記第２の偏光子により直線偏光された光を磁界の強度
   に応じて偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界
   強度によりファラディ回転角が飽和する第２の光磁気効
   果素子と、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記第２の光磁気効果素子のファラディ回転角
   が飽和するような直流磁界を印加する第２の直流磁界印
   加手段と、 前記第２の光磁気効果素子によりファラディ回転された
   光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する第
   ２の検光子と、 前記第２の検光子から出力される光強度が所定値以上に
   なると出力信号を発する第２の受光素子と、 前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力
   を合成して出力する出力合成手段と、を備え、 前記第１の偏光子と前記第１の検光子の偏光方向の相対
   角度を前記第１の光磁気効果素子のファラディ回転角が
   飽和したとき光出力が零となるような位置関係に前記第
   １の偏光子と前記第１の検光子とを配置するとともに、
   前記第２の偏光子と前記第２の検光子の偏光方向の相対
   角度を前記第２の光磁気効果素子のファラディ回転角が
   飽和したとき光出力が零となるような位置関係に前記第
   ２の偏光子と前記第２の検光子とを配置したことを特徴
   とする過電流検出装置。
8. 【請求項８】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
   ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
   電流検出装置であって、 光を出射する発光源と、 前記発光源より出射された光を２方向に分割する第１の
   光ファイバカプラーと、 前記第１の光ファイバカプラーにより分割されて第１の
   光ファイバを介して入射される光を直線偏光する第１の
   偏光子と、 前記第１の偏光子により直線偏光された光を磁界の強度
   に応じて偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界
   強度によりファラディ回転角が飽和する第１の光磁気効
   果素子と、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記第１の光磁気効果素子のファラディ回転角
   が飽和するような直流磁界を印加する第１の直流磁界印
   加手段と、 前記第１の光磁気効果素子によりファラディ回転された
   光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する第
   １の検光子と、 前記第１の光ファイバカプラーにより分割されて第２の
   光ファイバを介して入射される光を直線偏光する第２の
   偏光子と、 前記第２の偏光子により直線偏光された光を磁界の強度
   に応じて偏光面がファラディ回転し、所定値以上の磁界
   強度によりファラディ回転角が飽和する第２の光磁気効
   果素子と、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
   界強度で前記第２の光磁気効果素子のファラディ回転角
   が飽和するような直流磁界を印加する第２の直流磁界印
   加手段と、 前記第２の光磁気効果素子によりファラディ回転された
   光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する第
   ２の検光子と、 前記第１の検光子から第３の光ファイバを介して出力さ
   れる出力光と、前記第２の検光子から第４の光ファイバ
   を介して出力される出力光とを合成する第２の光ファイ
   バカプラーと、 前記第２の光ファイバカプラーから出力される出力光の
   光強度が所定値以上になると出力信号を発する受光素子
   と、を備え、 前記第１の偏光子と前記第１の検光子の偏光方向の相対
   角度を前記第１の光磁気効果素子のファラディ回転角が
   飽和したとき光出力が零となるような位置関係に前記第
   １の偏光子と前記第１の検光子とを配置するとともに、
   前記第２の偏光子と前記第２の検光子の偏光方向の相対
   角度を前記第２の光磁気効果素子のファラディ回転角が
   飽和したとき光出力が零となるような位置関係に前記第
   ２の偏光子と前記第２の検光子とを配置したことを特徴
   とする過電流検出装置。