JPH03276522A

JPH03276522A - 光ファイバ複合碍子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03276522A
Application number: JP2075607A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikeda; 光司池田; Masayuki Nozaki; 野崎　政行; Masao Nishioka; 正雄西岡
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-06
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: CN1056014A; CA2038507C; EP0449489A2; EP0449489A3; CN1027330C; EP0449489B1; TW238359B; DE69102178D1; US5127083A; JPH0628123B2; CA2038507A1; DE69102178T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、送電線網及び変電所等における故障点検出シ
ステムを形成する場合に主として用いられる光ファイバ
複合碍子及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術及びその問題点）従来から電力系統における故障点の自動検出のため、課
電側の光センサからの信号を接地側の検出器まで伝送し
、かつ絶縁性を保つ機能を有する光ファイバ複合碍子が
使用されている。

これらの光ファイバ複合碍子は種々のものが知られてお
り、碍子の軸部の軸心に貫通孔を有し、この貫通孔に１
本あるいは２本の光ファイバが挿通され、その貫通孔の
全体または部分にシリコーンゴムやエポキシ樹脂等の有
機絶縁物を充填することにより光ファイバを封着し、碍
子の表面漏洩絶縁距離を減少させることを防止する技術
および碍子の磁器全体を加熱しておき貫通孔中に熔融し
たガラスを貫通孔の全体または部分に流し込み、光ファ
イバを封着する技術が知られている。

しかしながら、上述した有機物による封着においては、
封着材である有機物と磁器とでは熱膨張係数が大きく異
なるため、使用環境中の温度変化に伴って発生する熱歪
応力によって封着部材である有機物の劣化が促進された
り、時には前記熱歪応力により光ファイバの破断等が発
生する問題点があった。さらに、有機物は長期の使用に
よりトラッキング等を発生し易いため、長期使用時に信
頼性に劣る問題点があった。

また、上述した無機物による封着においては、長尺の磁
器全体を加熱するためには大きな設備が必要となり設備
費が増大し、消費電力も多くなりコストがかかりすぎる
問題点があった。さらに、ガラス熔融のために碍子およ
び光ファイバ全体を加熱すると、光ファイバの被覆が焦
げて劣化してしまい、光ファイバが折れやすくなり、磁
器端部から光ファイバを出す構造とすることが困難とな
るため、ガラス封着後、碍子端面に露出した光ファイバ
面を光学研磨およびフェルール等を用いた光学接着の必
要があり、製造行程が複雑かつコストがかかりすぎる問
題点もあった。

上述の問題を解決するため、本出願人は、特開平１−２
４６７２４号公報に記載したように、第４図、第５図に
示す封着方法を提案した。

第４図に示す封着方法においては、碍子３１および光フ
ァイバ３を碍子固定治具２６Ａ、　２６Ｂおよび光ファ
イバ固定治具２４Ａ、　２４Ｂにより固定する。これら
の治具は、その上下および左右方向の間隔を碍子３１お
よび光ファイバ３の位置に応じて調整可能に構成されて
いる。予備加熱の終了した碍子３１に対し、誘導加熱ガ
ラス溶融炉２１、熱風吹き付は管２２、冷却管２３を設
置する。次に、熱風吹き付は管２２より例えば５５０℃
±２０°Ｃの熱風を５分間吹き付けて碍子端部を加熱し
た後、誘導加熱ガラス溶融炉２１中で例えば５００℃で
熔融した所定組成の封着用ガラスを碍子３１の端部の封
着部貫通孔に注入する。所定量まで封着用ガラスを注入
終了して一端部への封着作業を実施した後、碍子１を反
転して下部についても同様な方法でガラスを注入して封
着工程を終了する。なお、冷却管２３は光ファイバ固定
治具２４Ａ、　２４Ｂの加熱を防止するために使用され
る。

しかし、この方法でも、なお次の欠点が残されていた。

即ち、無機ガラスが加熱熔融して注入される時、碍子は
予備加熱され熱風が吹きつけられているが、無機ガラス
周辺の碍子磁器部の温度は充分に上がらず、周辺の磁器
部は膨張が少ない。

このため、無機ガラスが冷却固着する場合、この無機ガ
ラス及び周辺の磁器部に引張応力が働き、クランクが入
り易い、また、加熱熔融した無機ガラスを常に一定の状
態に保つことは難しく、更に加熱熔融した無機ガラスを
貫通孔へと流し込む場合に光ファイバの被覆部を焦がす
などして光ファイバを損傷する可能性が高かった。

第５図に示す方法では、まず予備封着部材４１を形成す
る。即ち、光ファイバ３の端部に対応する位置に、貫通
孔２内に挿入可能な外径を有する導電性セラミック又は
金属製の筒体３７内に、スペーサ３５と封着用ガラス３
４とを設け、予備封着部材４１を形成する。

次に、第５図に示すように、碍子３１の貫通孔２内に上
述した予備封着部材４１を有する光ファイバ３を挿入し
、端部に予備封着部材４１を位置させる。

このとき、予備封着部材４１の筒体３７の外周面と貫通
孔２の内周面との間に、好ましくはペースト状の封着用
ガラス３４を介在させる必要がある。その後、高周波誘
導加熱装置４２を端部に対応する位置に配置し、高周波
誘導加熱を実施する。このとき、導電性セラミックス又
は金属よりなる筒体３７が高周波誘導加熱され、予備封
着部材４１の筒体３７の外周面と貫通孔２の内周面との
間に配置した封着用ガラス３４が熔融し、封着作業を完
了することができる。その後にシリコーンゴム等の端部
保護部材を設ける。

しかし、この方法でも無機ガラス周囲の碍子磁器の温度
は充分に上がらず、無機ガラスが冷却固着する場合に無
機ガラス及び周辺磁器部に引張応力が働き、クランクが
入り易い、また、磁器と無機ガラスとの間に筒体が介在
し、金属若しくは導電性セラミックスの筒体と無機ガラ
スとの接着は、磁器と無機ガラスとの接着にくらべて長
期の使用により接着界面の剥離等が生じる危険性が高く
、接着部の信穎性が劣る。更に、筒体を所定の位置に設
置するのは困難で、設置時に光ファイバを損傷する可能
性があり、筒体を均一に加熱することも困難である。し
かも、予め所定の形状に加工された筒体が必要であり、
筒体を加熱するための高周波誘導加熱装置が必要であり
、筒体に無機ガラスを塗布、仮焼焼付けする必要がある
ので、製造が困難で、製造工程数が多い。

（発明が解決しようとする課題）本発明の課題は、無機ガラス封着部及びその周辺の磁器
部にクラックが発生するのを防止でき、また製造工数の
減少、製造装置の簡略化が可能な、光ファイバ複合碍子
及びその製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段）本発明は、磁気碍子の中央部分を貫通する光ファイバ挿
通用貫通孔に光ファイバを挿通し、この光ファイバ挿通
用貫通孔の両端部に無機ガラス封止部を形成した構造の
光ファイバ複合碍子において、無機ガラスを加熱溶融さ
せて前記無機ガラス封止部を形成するための発熱体を収
容する凹部が前記光ファイバ挿通用貫通孔の周囲に設け
られていることを特徴とする光ファイバ複合碍子に係る
ものである。また、本発明は、磁気碍子の中央部分を貫
通する光ファイバ挿通用貫通孔に光ファイバを挿通し、
この光ファイバ挿通用貫通孔の両端部に無機ガラス封止
部を形成する光ファイバ複合碍子の製造方法において、
前記光ファイバ挿通用貫通孔の周囲に設けられた凹部内
に発熱体を収容し、この発熱体を発熱させることにより
前記光ファイバ挿通用貫通孔の端部に設置された無機ガ
ラスを加熱熔融し、前記無機ガラス封止部を形成するこ
とを特徴とする光ファイバ複合碍子の製造方法に係るも
のである。

（実施例）第１図は光ファイバ複合碍子の端部を示す拡大断面図、
第２図は同じく要部平面図である。

碍子１の光ファイバ挿通用貫通孔２の端部には無機ガラ
ス４が設置され、更にガラス流れ止めのスペーサ５が配
置されている。無機ガラスは光ファイバ挿通孔を有し、
貫通孔の内径に当接する外径を有している仮焼体を用い
ることが望ましい。

この貫通孔２の端部の周囲にはリング状の収容溝１０が
形成され、このリング状の収容溝１０の内部にリング状
発熱体６が収容、固定されている。碍子１の端部１ｂは
接着層７を介して金具８により保持される。

リング状収容溝１０は碍子１の成形時に予め成形しても
よく、碍子１の成形後又は焼成後に切削加工等によって
設けてもよい。発熱体６は、溝形状に適合した形状を有
し、かつ発熱量の大きい鉄、クロム、アルミニウム合金
系もしくはニッケル、クロム合金系のヒーターであるこ
とが望ましい。

無機ガラス封着時には、発熱体６に通電して発熱させ、
突出部１ａを通して無機ガラス４を加熱熔融させ、次い
で発熱体６への通電を中止して無機ガラスを固化し、無
機ガラス封止部を形成する。

こうした本実施例の製造方法によれば、無機ガラス４の
加熱熔融時に、無機ガラス４の周囲の磁器部分、即ち突
出部１ａの温度が常に無機ガラスの温度よりも高く保持
される。従って、無機ガラスが固着する前に突出部が充
分に膨張してから無機ガラスが固着し、収縮する際に、
突出部１ａも同じように収縮するため無機ガラス及び突
出部に引張応力が働くことがなく、クラックが入りにく
い。

従って、気密信頼性能が著しく向上し、不良品率を減少
させて歩留を向上させることができる。

また、磁器製の碍子１と無機ガラスとを直接接着させる
ことができ、これらの間に金属筒体等を介在させる必要
がないため、接着界面の剥離等が生じにくく、接着部の
信頼性が向上し、特に長時間の使用における気密信頼性
能が向上する。

更に、貫通孔２の端部の所定位置に無機ガラス４を設置
し、これと適当な距離をおいて設置した発熱体６を発熱
して無機ガラス仮焼体を加熱熔融するので、必要な部材
が少なく、工程数も少ない。

従って、非常に簡便かつ経済的に無機ガラス封止部を形
成することができる。

発熱体６と無機ガラス４との距離は５■〜２０■が好ま
しい。

碍子１の機械的強度を低下させないため、リング状収容
口１０の外径と碍子１の径との比率は０．５以下とする
ことが好ましく、収容口１０の深さと碍子１の長さとの
比は０．７５以下とすることが好ましい。

無機ガラス封着工程を終えた後には、発熱体６を取り除
き収容口１０に充填材を詰め、水分等の侵入を防止する
ことが好ましい、この際、充填材としては、シリコーン
ゴムが水分等の侵入を防止できる上に、水分、オゾン、
紫外線等による劣化がなく、かつ使用環境中の温度変化
に伴う膨張収縮による接着面の剥離および内部亀裂の発
生がないため好ましい。

無機ガラス４の熱膨張係数を、磁器の熱膨張係数よりも
小さくすると、封着後の無機ガラス部に常に圧縮応力が
働くので好ましい。無機ガラス４を加熱熔融する際、無
機ガラスに上下より荷重をかけると、封止後の無機ガラ
スの高さを常に一定とでき、かつ磁器と無機ガラスとの
接着力も向上させ得るので好ましい。

また、無機ガラスを加熱熔融する際、貫通孔２の端部よ
り外側へと突出している光ファイバ３の被覆部分が焦げ
ないようにするため、常にこの突出部分を冷却しておく
必要がある。

また、無機ガラスによる封着部の外側に突出する光ファ
イバの周囲にシリコーンゴム、エポキシ樹脂等よりなる
端部保護部材を設けると、光ファイバの損傷を防止する
ことができる。

熔融ガラスの流れ止め用スペーサとしては、コバール、
鉄、ニッケル合金のいずれかよりなる金属板または磁器
または無機質繊維を使用した板状体を使用すると、封着
材の無機ガラスともそれほど熱膨張係数が違わないため
好ましい。

第３図に示す実施例においては、貫通孔４の周囲に複数
個（図面では８個）の平面円形の収容孔２０を設け、こ
れらの各収容孔２０にそれぞれ円柱状の発熱体１６を収
容し、各発熱体１６を発熱させて無機ガラス仮焼体４の
加熱熔融を行う。

次いで、更に具体的な実施例について説明する。

第１図、第４図又は第５図で示す方法でそれぞれ無機ガ
ラス封止部を形成した。

ただし、第１図において、碍子ｌの径は１０５■、長さ
は１１００ｍとし、収容溝１０の外径は３０１ａｌｌ、
幅は７■、深さは３０腫とした。また、無機ガラス４の
材質は鉛ホウ酸系低融点ガラスとし、無機ガラス４と発
熱体６との距離は５■とした。無機ガラスは５００度で
熔融した後、放冷し固化させた。

これらの各偶につき、無機ガラス封着工程の作業時間と
気密信頼性能とを評価した。結果を下記表１２表２に示
す。

作」す屓が表表故障率は気密漏れの異常が発生した率で示した。

たＩ里拭辰高温槽８０度、低温槽−２０℃とし、各温度で３０分間
保持し、これを１サイクルとして、繰り返し熱衝撃試験
を行った。初期故障率は蛍光探傷試験により供試体２０
本中のクラックが発生された本数比率で示した。熱衝撃
の故障率は貫通孔中央部にＨｅを封入しておいた気密漏
れ試験用の碍子を２０本作製し、所定のサイクルの熱衝
撃が終ったところで、Ｈｅ１−り試験を行い、気密漏れ
の異常が発生した本数比率で示した。

表１、表２から解るように、本発明により、作業を簡略
化でき、初期故障率を低減し、光ファイバ複合碍子にク
ラックが入りにくいようにして耐久性を高めることがで
きる。

（発明の効果）本発明に係る光ファイバ複合碍子及びその製造方法によ
れば、光ファイバ挿通用貫通孔の開口端部の周囲に設け
られた凹部内に発熱体を収容し、この発熱体を発熱させ
ることにより無機ガラスの加熱熔融を行っているので、
加熱熔融時に無機ガラスの周囲の磁器部分の温度が無機
ガラスの温度よりも高（保持されるため、無機ガラスが
固着する前に周囲の磁器部分が充分に膨張した後、無機
ガラスが収縮固着する際にこの周囲の磁器部分も同じよ
うに収縮する。従って、無機ガラスにもこの周囲の磁器
部分にも引張応力が働くことがなく、クラックが入りに
くい。これにより気密信顧性能を向上させ、不良品率を
減少させうる。

また、光ファイバ挿入用貫通孔の端部に設置した無機ガ
ラスを加熱熔融して無機ガラス封止部を形成するので、
これらの間に金属筒体等を介在させる必要がないため、
接着界面の剥離等が生じにくく、接着部の信顛性が向上
し、特に長期間の使用における気密信鯨性能を向上させ
ることができる。

更に、凹部内に発熱体を収容し、この発熱体を発熱させ
ることにより無機ガラス体を加熱熔融しているので、必
要部材が少なく、工程数も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は無機ガラスを貫通孔端部に設置した状態を示す
断面図、第２図は第１図と同様の平面図、第３図は無機ガラスを貫通孔端部に設置した状態を示す
、他の実施例による平面図、第４図は従来の無機ガラス封着方法を説明するための正
面図、第５図は従来の他の例に係る無機ガラス封着方法を説明
するための部分断面図である。１．３１・・・碍子　　　　　　１ａ・・・突出部２・
・・光ファイバ挿通用貫通孔３・・・光ファイバ　　　　　４・・・無機ガラス仮焼
体５・・・ガラス流れ止め用スペーサー６・・・リング状の発熱体　　７・・・セメント（接着
層）８・・・金具　　　　　　　　ＩＯ・・・リング状
の収容溝１６・・・円柱状の発熱体　　　２０・・・平
面円形の収容孔箱１図第２図第３Ｖに１手

Claims

【特許請求の範囲】１、磁気碍子の中央部分を貫通する光ファイバ挿通用貫
通孔に光ファイバを挿通し、この光ファイバ挿通用貫通
孔の両端部に無機ガラス封止部を形成した構造の光ファ
イバ複合碍子において、無機ガラスを加熱溶融させて前
記無機ガラス封止部を形成するための発熱体を収容する
凹部が前記光ファイバ挿通用貫通孔の周囲に設けられて
いることを特徴とする光ファイバ複合碍子。２、磁気碍子の中央部分を貫通する光ファイバ挿通用貫
通孔に光ファイバを挿通し、この光ファイバ挿通用貫通
孔の両端部に無機ガラス封止部を形成する光ファイバ複
合碍子の製造方法において、前記光ファイバ挿通用貫通
孔の周囲に設けられた凹部内に発熱体を収容し、この発
熱体を発熱させることにより前記光ファイバ挿通用貫通
孔の端部に設置された無機ガラスを加熱熔融し、前記無
機ガラス封止部を形成することを特徴とする光ファイバ
複合碍子の製造方法。