JP2003199248A - サージ保護ユニット及び保安器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】雷サージを阻止するサージ保護ユニットを提供
する。 【解決手段】保安器後段、又は保安器内部に設けるサー
ジ保護ユニットである。サージ保護ユニット１０の機器
端子１１に平衡／不平衡変換器１３が接続され、回線端
子１２に平衡／不平衡変換器１３が接続されている。そ
の変換器１３、１４の間にコンデンサ１７ａ、１７ｂを
有するハイパスフィルタ１５を備える。これにより、サ
ージは宅内の端末装置を経由して保安器アースに流れな
い。よって、宅内の端末装置をサージから保護すること
ができる。コンデンサ１７ａ、１７ｂは平衡線路の２本
の線路に設けられているので、高耐圧を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保安器と端末装置
間に設置された雷サージから機器を保護するサージ保護
ユニットに関する。特に、入出力間を平衡線路で構成し
て、その平衡線路にコンデンサとコイルからなるハイパ
スフィルタを備えることで、電源線からのサージ通過を
阻止し端末装置を保護するサージ保護ユニットに関す
る。又、その保護回路を有した保安器に関する。本発明
は、ＴＶ受信装置、通信端末装置のサージ保護ユニット
及びＣＡＴＶ用保安器に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】近年、雷サージによる通信端末装置の破
壊が問題となっている。例えば、図６に示すＣＡＴＶシ
ステムがある。これは、コンピュ−タ装置１１０をＣＡ
ＴＶ通信回線９５に接続し、データ通信をするシステム
である。コンピュ−タ装置１１０は、端末装置であるケ
ーブルモデム１１５、同軸ケーブル１２５、保安器１０
０を介してＣＡＴＶ通信回線９５に接続されている。こ
のシステムにおいては各装置は電源線１３０を共通と
し、ケーブルモデム１１５の筐体は同軸ケーブル１２５
の外部導体及び保安器１００を介してアースされてい
る。

【０００３】このシステム近傍に落雷があると、例え
ば、ＣＡＴＶ通信回線９５側からサージが侵入し、それ
により上記端末装置が破壊される場合がある。そのため
従来より、保安器１００には図７に示すような対策がと
られている。ＣＡＴＶ通信回線側である入力端子（Ｉ
Ｎ）側の信号線路１０１とアース線路１０２間にサージ
等の低周波を吸収するアレスタ（避雷器）１０３とコイ
ル１０４を設けていた。さらに、信号線路１０１にコン
デンサ１０５を挿入して、サージの宅内への侵入を阻止
していた。

【０００４】しかしながら、図６に示すように落雷によ
るサージは送電線及び電源線１３０を介してコンピュ−
タ装置１１０又はケーブルモデム１１５に侵入する場合
がある。例えば、送電線のグランドワイヤーに落雷があ
ると雷サージ（３ｋＶ〜５ｋＶ）はアース、柱上トラン
ス１３１を介して電源線１３０に侵入する。電源線１３
０に侵入したサージは、電源線１３０、ケーブルモデム
１１５の筐体及び内部回路、同軸ケーブル１２５の外部
及び内部導体、保安器１００の筐体を経由してアースに
バイパスされる。即ち、サージ電圧が所定値より大であ
ると保安器１００のコンデンサ１０５、１０６（図７）
が絶縁破壊されてサージがアースに流れ、その結果ケー
ブルモデム１１５の信号線にサージ電流が誘導されて、
内部の回路が破壊される場合がある。

【０００５】この電源線に重畳した雷サージからの破壊
を防止するための対策として、従来より図８に示すサー
ジ保護ユニットがある。これは、端末装置（例えばケー
ブルモデム）１１５の電源線間に複数のサージアブソー
バ１１１、及び複数のアレスタ１１２を設け、又それら
の中点から同軸ケーブル１２５の外側導体にバイパス線
路１１３を設けたものである。このようなユニットを備
えれば、電源線に侵入したサージはサージアブソーバ１
１１、及びアレスタ１１２で減衰され、バイパス線路１
１３、同軸ケーブル１２５の外側導体を介してアースに
流れる。即ち、減衰されたサージは端末装置１１０を迂
回するように流れる。これにより、端末装置１１０をサ
ージから保護していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すようなサージ保護ユニットは、各端末装置の電源線
に備えるともに、そのバイパス回路を同軸ケーブルの外
側導体に接続する必要がある。即ち、コンピュータ装
置、モデム装置、ＴＶ受信器、サーバ装置等の端末装置
が複数ある場合、その複数の端末装置の全てに上記サー
ジ保護ユニットを備えねばならず、容易な対策ではな
い。又、複数の端末装置に備える分、コスト高になると
いう欠点もある。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は電源線からのサージ
通過を阻止し、端末装置を保護するサージ保護ユニット
又は保安器を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段・作用および効果】上記の
課題を解決するために請求項１のサージ保護ユニット
は、ネットワークシステムにおいて、保安器と端末装置
間に設けられ、端末装置の電源線に侵入したサージを阻
止して端末装置を保護するサージ保護ユニットであっ
て、入力端に設けられ不平衡線路を平衡線路に変換する
不平衡／平衡変換器と、出力端に設けられ平衡線路を不
平衡線路に変換する平衡／不平衡変換器と、前記入力端
と前記出力端とは絶縁分離され、不平衡／平衡変換器と
平衡／不平衡変換器との間の平衡線路の２本の線路にそ
れぞれ直列に挿入されたコンデンサと、その２本の線路
間に並列に挿入されたコイルとから成るハイパスフィル
タとを備えたことを特徴とするサージ保護ユニットであ
る。

【０００９】従来例で説明したように、サージ侵入経路
は２経路ある。１つは、通信回線による経路であり、一
つは電源線による経路である。通信回線経由のサージ
は、通常、保安器のアレスタ等の避雷器で吸収される。
電源線経由のサージは、例えば順に電源線、端末装置、
同軸ケーブルの外部導体及び内部導体に侵入し、保安器
筐体を介してアースに流れる。本発明では、サージ保護
ユニットの入力端に不平衡／平衡変換器を設け、出力端
に平衡／不平衡変換器とを設けて内部に平衡線路を形成
している。そして、入力端と出力端とを絶縁分離してい
る。即ち、入力端と出力端の外部導体は接続されおら
ず、絶縁分離されている。そして、その平衡線路におけ
る２本の線路に、それぞれ直列に、コンデンサを挿入
し、その２本の線路間に並列にコイルを挿入してハイパ
スフィルタを構成している。即ち、端末装置は、ハイパ
スフィルタを介して、保安器と完全に絶縁分離されてい
る。これにより、高周波信号は通過されるが電源線経由
のサージ（低周波）は阻止される。即ち、電源線に侵入
したサージは端末装置を通過して保安器のアースに流れ
ることがない。したがって、端末装置を絶縁破壊から保
護することができる。又、この時、ハイパスフィルタの
コンデンサは、線路が平衡線路であるため不平衡線路と
比べてコンデンサの容量を小さくできる。例えば、この
時のコンデンサには、耐圧１５ｋＶ程度、容量１００ｐ
Ｆの高耐圧型を用いることができる。よって、サージ保
護ユニットを小型化することもできる。

【００１０】又、請求項２のサージ保護ユニットは請求
項１に記載のサージ保護ユニットにおいて、ハイパスフ
ィルタを、コンデンサとコイルの多段接続から成る梯子
型フィルタとしたことを特徴とする。平衡線路の２本の
線路に多数のコンデンサが直列に挿入されることになる
ことから、同一耐圧のコンデンサを用いれば、雷サージ
耐圧が向上する。又、雷サージ耐圧を同一とするなら
ば、耐圧規格の低い、形状の小さなコンデンサを用いる
ことが可能となり、装置が小型化できる。

【００１１】又、平衡／不平衡変換器や不平衡／平衡変
換器は、同軸ケーブルの不平衡線路と平衡線路間とを相
互変換する変換器であり、良く知られたものである。例
えば、搬送波の波長をλとする時、λ／４長だけ共通に
外側導体を有するシュベルトッフ型、又はλ／２長だけ
同軸ケーブルが迂回する半波長迂回型、トランスを用い
たバイファイラコイル型がある。これらの何れかを用い
ることで、高周波信号を反射させることなく、相互変換
が可能となる。

【００１２】又、請求項３に記載の保安器は、ネットワ
ークシステムにおいて宅内入り口に設置される通信回線
の保安器であって、宅内の端末装置の電源線に侵入した
サージの通過を阻止し、端末装置を保護する保安器にお
いて、保安器の端末装置への出力側に設けられた回路で
あって、不平衡線路を平衡線路に変換する不平衡／平衡
変換器と、平衡線路を不平衡線路に変換する平衡／不平
衡変換器と、端末装置への出力側と保安器のアースとは
絶縁分離され、不平衡／平衡変換器と平衡／不平衡変換
器との間の平衡線路の２本の線路にそれぞれ直列に挿入
されたコンデンサと、その２本の線路間に並列に挿入さ
れたコイルとから成るハイパスフィルタとから成る回路
とを有する回路を備えたことを特徴とする保安器であ
る。

【００１３】従来例で説明したように、サージ侵入経路
は２経路ある。１つは、通信回線経路であり、一つは電
源線経路である。通信回線経路のサージは、従来のよう
に保安器の入力側に設けられたアレスタ等の避雷器で吸
収される。一方、宅内の端末装置の電源線からのサージ
は、例えば、電源線、端末装置、同軸ケーブルの外部導
体及び内部導体に侵入し、保安器筐体を介してアースに
流れる。本発明の保安器は、保安器の端末装置への出力
側に、不平衡／平衡変換器と平衡／不平衡変換器とを設
け平衡線路を形成している。そして、端末装置への出力
側を保安器のアースと絶縁分離している。即ち、端末装
置への出力側に接続される同軸ケーブルの外部導体は、
保安器のアースと完全に絶縁分離されている。そして、
平衡線路の２本の線路にそれぞれ直列にコンデンサを挿
入し、その２本の線路間に並列にコイルを挿入してハイ
パスフィルタを形成したことを特徴する。これにより、
高周波信号は通過されるが低周波であるサージはこのハ
イパスフィルタによって通過が阻止される。よって、出
力側に接続された端末装置はサージから保護される。
又、この時、ハイパスフィルタは平衡線路であるため不
平衡線路と比べてコンデンサの容量を小さくできる。例
えば、この時のコンデンサには、耐圧１５ｋＶ程度、容
量１００ｐＦの高耐圧型を用いることができる。

【００１４】又、請求項４に記載の発明は、請求項３に
記載の発明において、ハイパスフィルタを、コンデンサ
とコイルの多段接続から成る梯子型フィルタで構成した
ことを特徴とする。この構成によれば、平衡線路である
ため不平衡線路と比べてコンデンサの容量を小さくでき
る。即ち、保安器を小型化することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１に本発明のサージ保護ユニットの回
路図を示す。本発明のサージ保護ユニット１０は、出力
端である端末装置への機器端子１１、入力端である通信
回線（保安器）への回線端子１２、不平衡／平衡変換器
１３、平衡／不平衡変換器１４、ハイパスフィルタ１
５、平衡線路を構成する２本の信号線路１６ａ、１６ｂ
から構成される。又、ハイパスフィルタ１５は低周波で
あるサージを遮断する、例えば高耐圧型のコンデンサ１
７ａ、１７ｂ、コイル１８ａ、１８ｂからなる。コンデ
ンサ１７ａ、１７ｂは、それぞれ、２本の信号線路に直
列に挿入されており、コイルは、２本の信号線路間に並
列に挿入されている。このハイパスフィルタ１５は、所
謂コイル梯子型フィルタである。尚、機器端子１１、回
線端子１２は例えばＲＦ端子であり、中心導体と外部導
体を備えた端子である。

【００１６】このサージ保護ユニット１０は、例えばＣ
ＡＴＶシステムにおいては図２のように、市中からのＣ
ＡＴＶ通信回線９５を屋内に延出する保安器２０と宅内
の２分配器３０間に設けられる。尚、２分配器３０の後
段には、例えばＴＶ受信装置４０、ケーブルモデム装置
５５、コンピュ−タ装置５０が接続される。そして、各
装置はコンピュ−タ装置５０とケーブルモデム装置５５
の間を除いて、全て同軸ケーブルによって接続されてい
る。即ち、コンピュータ装置５０を除く各筐体は、同軸
ケーブルの外被導体によって全て同電位となっている。
尚、保安器２０は従来例で説明した保安器１００（図
６）と同等である。即ち、保安器２０の筐体はアースに
接続されており、回線側から侵入するサージはアレスタ
等の避雷器を介してアースに流れる。

【００１７】本実施例は、電源線６０からサージが侵入
した場合にそれを阻止する例である。図１、図２を用い
てサージ回避動作を説明する。例えば、このシステム近
傍の電力線に落雷があると電源線６０及び／又はＣＡＴ
Ｖ通信回線９５にサージが発生する。従来の保安器（図
７）だけであって、本実施例装置が用いられていない
と、電源線６０に侵入したサージは、ケーブルモデム５
５の筐体に侵入し、２分配器３０、同軸ケーブル１０
５、保安器２０へと伝搬する。そして、コンデンサ１０
６がサージ電圧によって破壊されて、雷サージはアース
へと流れる。このために、端末装置であるケーブルモデ
ム５５の回路が破壊されることがある。

【００１８】しかしながら、本実施例のサージ保護ユニ
ット１０は、機器端子（出力端子）１１と回線端子（入
力端子）１２とは完全に絶縁分離されている。即ち、機
器端子１１、回線端子１２に接続される同軸ケーブルの
外部導体は絶縁分離されている。この状態で、図１に示
すように、不平衡／平衡変換器１３、平衡／不平衡変換
器１４の間にハイパスフィルタ１５が設けられている。
そして、ハイパスフィルタ１５は、高耐圧型コンデンサ
１７ａ、１７ｂを有したインピーダンス整合を考慮した
対称構造をしている。即ち、平衡線路であるため不平衡
線路と比べてコンデンサの容量を小さくできる。例え
ば、耐圧１５ｋＶで、容量が１００ｐＦのものを用いる
ことができる。このようにして、高周波信号は反射、減
衰することなく通過されて、データ通信の品質が維持さ
れる一方、低周波であるサージは信号線路１６ａ、１６
ｂに侵入、又は誘起されるが、それらは何れもハイパス
フィルタ１５の高耐圧型コンデンサ１７ａ、１７ｂで阻
止される。この時、高耐圧型コンデンサ１７ａ、１７ｂ
には高圧が印加されるが、その耐圧を例えば１５ｋＶ程
度の高耐圧型とすれば破壊されることはない。即ち、電
源線６０に侵入したサージは、ケーブルモデム５５、２
分配器３０、サージ保護ユニット１０、保安器２０を介
してアースに流れることはない。よって、サージは各端
末装置を通過することがなく、このサージ保護ユニット
１０を保安器２０後段に設置すれば、全ての宅内端末装
置をサージから保護することができる。尚、機器端子１
１と回線端子１２とを絶縁分離するためには、本実施例
の保護ユニット１０の筐体を樹脂で形成すれば良い。ま
た、保護ユニット１０の筐体を金属で構成した場合に
は、機器端子１１と回線端子１２のうちの少なくとも一
方の外部導体側は保護ユニット１０の筐体に対して絶縁
スペーサ（コンデンサ）等を介して絶縁されている必要
がある。

【００１９】本実施例のサージ保護ユニット１０は、ハ
イパスフィルタ１５の前段と後段に不平衡／平衡変換器
１３と平衡／不平衡変換器１４とを備えている。変換器
１３、１４は、同軸ケーブル１０５とハイパスフィルタ
１５の平衡２線路（信号線路１６ａ、１６ｂ）の不整合
や不要放射を回避することができる。変換器１３、１４
を図３に示す。これは、トランスを用いたバイファイラ
コイル型の変換器である。これにより、信号はハイパス
フィルタ１５の両端で反射することはなく、高周波信号
の品質が維持される。尚、不平衡／平衡変換器１３と平
衡／不平衡変換器１４はトランスを用いたバイファイラ
コイル型でなくともよい。他の型の変換器を用いてもよ
い。例えば高周波信号の搬送波の波長をλとする時、λ
／４長だけ共通に外側導体を共有するシュベルトッフ
型、又はλ／２長だけ同軸ケーブルが迂回する半波長迂
回型等の変換器を用いてもよい。同等の効果を得ること
ができる。

【００２０】（第２実施例）第１実施例は、サージ保護
ユニット１０を保安器２０と端末装置間に設ける例であ
った。このサージ保護ユニット１０は、保安器２０内部
に組み込んでもよい。即ち、従来の保安器１００（図
７）に第１実施例のサージ保護ユニット１０（図１）を
組み込んでもよい。新規にＣＡＴＶ通信回線を宅内に敷
設する場合は、サージ保護ユニット１０を組み込んだ保
安器がより効果的であり、又、利便性に優れている。

【００２１】図４に本発明のサージ保護ユニットを用い
た保安器を示す。図４は回路図である。これは、第１実
施例のサージ保護ユニット１０（図１）の回路を従来の
保安器の出力端に設けたものである。即ち、アレスタ１
０３とコイル１０４に対して出力端である機器端子１１
の側に、図１に示す回路を設けたものである。この時、
従来の保安器のコンデンサ１０５と、コンデンサ１０６
は、コンデンサ１７ａと、コンデンサ１７ｂとで代用で
きるので、省略しても良い。勿論、省略しなくとも良
い。このような構成により、回線端子１２側（ＣＡＴＶ
通信回線側）から侵入したサージは、従来通りこのアレ
スタ１０３とコイル１０４で消費減衰されアースに流さ
れる。又、アース抵抗でサージ電圧が残存しても、ハイ
パスフィルタ１５でサージの宅内側への侵入が阻止され
る。これにより、ＣＡＴＶ通信回線側から侵入したサー
ジに対して、宅内の端末装置を保護することができる。

【００２２】一方、機器端子１１側からのサージ（宅内
電源線に侵入したサージ）は、第１実施例と同様な理由
により、高耐圧型コンデンサ１７ａ、１７ｂ、コイル１
８ａ、１８ｂを有したハイパスフィルタ１５で遮断され
る。よって、宅内の電源線に侵入したサージは端末装置
を介して保安器のアースに流れることはないので、機器
端子１１側の端末装置が保護される。本実施例の保安器
が、不平衡／平衡変換器１３と平衡／不平衡変換器１４
とを備えていることによる効果は、第１実施例と同様で
ある。本実施例の保安器においても、機器端子１１の外
部導体側は保安器の筐体に対して絶縁分離されている。
このためには、機器端子１１の外部導体側と筐体との間
に絶縁スペーサ（コンデンサ）を設けたり、保安器の筐
体を樹脂製とする等の方法がある。

【００２３】（変形例）以上、本発明を表わす１実施例
を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。例え
ば第１実施例では、ハイパスフィルタ１５の高耐圧コン
デンサ１７ａ、１７ｂを２線路上（信号線路１６ａ、１
６ｂ）にそれぞれ１個ずつ設けたが、図５（ａ）、
（ｂ）に示すように、インピーダンス整合の条件を満た
すように、コイルを含めて対称となるように一つの信号
線路に２個、合計４個設けても良い。即ち、第１実施例
のコンデンサ１７ａを１７ａ₁ 、１７ｂ₁ の複数に、１
７ｂを１７ｂ₁ 、１７ｂ₂ の複数としても良い。この様
な構成にすれば、サージ電圧を２個のコンデンサで受け
ることになる。これにより、より大きなサージ電圧から
も端末装置を保護することができる。逆に言えば、同一
サージ電圧に対してはコンデンサの耐圧や容量を小さく
することができる。

【００２４】又、第１実施例では通信回線をＣＡＴＶ通
信回線としたが他の通信回線でもよい。例えば、中央装
置と複数の端末装置が同軸ケーブルで接続された他のＬ
ＡＮシステムでもよい。これにより、例えば様々な電源
線から侵入したサージから端末装置を保護することがで
きる。即ち、ＬＡＮシステムを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るサージ保護ユニット
の回路図。

【図２】本発明の第１実施例に係るサージ保護ユニット
を適用したＣＡＴＶシステム構成図。

【図３】本発明の第１実施例に係る平衡／不平衡変換器
の回路図。

【図４】本発明の第２実施例に係る保安器の回路図。

【図５】本発明の第１実施例、及び第２実施例のハイパ
スフィルタの変形回路図。

【図６】従来例に係るサージ侵入経路説明図。

【図７】従来の保安器回路図。

【図８】従来のサージ保護ユニット回路図。

【符号の説明】

１０…サージ保護ユニット １１…機器端子 １２…回線端子 １３…不平衡／平衡変換器 １４…平衡／不平衡変換器 １５…ハイパスフィルタ １６ａ、１６ｂ…信号線路 １７ａ、１７ｂ…コンデンサ １８ａ、１８ｂ…コイル ２０…保安器 ３０…２分配器 ５５…ケーブルモデム １０３…アレスタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ネットワークシステムにおいて、保安器と
   端末装置間に設けられ、前記端末装置の電源線に侵入し
   たサージを阻止して前記端末装置を保護するサージ保護
   ユニットであって、 入力端に設けられ不平衡線路を平衡線路に変換する不平
   衡／平衡変換器と、 出力端に設けられ平衡線路を不平衡線路に変換する平衡
   ／不平衡変換器と、 前記入力端と前記出力端とは絶縁分離され、前記不平衡
   ／平衡変換器と前記平衡／不平衡変換器との間の平衡線
   路の２本の線路に、それぞれ直列に挿入されたコンデン
   サと、その２本の線路間に並列に挿入されたコイルとか
   ら成るハイパスフィルタとを備えたことを特徴とするサ
   ージ保護ユニット。
2. 【請求項２】前記ハイパスフィルタは、前記コンデンサ
   と前記コイルの多段接続から成る梯子型フィルタである
   ことを特徴とする請求項１に記載のサージ保護ユニッ
   ト。
3. 【請求項３】ネットワークシステムにおいて宅内入り口
   に設置される通信回線の保安器であって、前記宅内の端
   末装置の電源線に侵入したサージの通過を阻止し、前記
   端末装置を保護する保安器において、 前記保安器のに設けられた回路であって、不平衡線路を
   平衡線路に変換する不平衡／平衡変換器と、 平衡線路を不平衡線路に変換する平衡／不平衡変換器
   と、 前記端末装置への出力側と前記保安器のアースとは絶縁
   分離され、前記不平衡／平衡変換器と前記平衡／不平衡
   変換器との間の平衡線路の２本の線路にそれぞれ直列に
   挿入されたコンデンサと、その２本の線路間に並列に挿
   入されたコイルとから成るハイパスフィルタとから成る
   回路とを有する回路を備えたことを特徴とする保安器。
4. 【請求項４】前記ハイパスフィルタは、前記コンデンサ
   と前記コイルの多段接続から成る梯子型フィルタである
   ことを特徴とする請求項３に記載の保安器。