JP2022014713A - 保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信機器を過電圧の印加から保護する小型の保護装置を提供する。【解決手段】２つの電圧の差で表される差動信号の伝播経路に保護装置１が配置されている。保護装置１は、差動信号の送信及び受信の両方又は一方を行う通信機器を、絶対値が所定電圧を超える過電圧の印加から保護する。第１基板１６には、差動信号が伝播する一対の信号線が設けられている。制限回路は、一対の信号線それぞれに印加される電圧の絶対値を所定電圧以下に制限する。第２基板１７には、制限回路に含まれる回路素子が配置されている。第１基板１６に取り付けられた複数の支持部材Ｄｃ，Ｄｄは、第１基板と間隔を隔てて重なるように第２基板１７を支持している。【選択図】図３

Description

本開示は保護装置に関する。

屋内に配置される通信機器の１つとして、屋外から引き込まれた通信線に接続される通信機器がある。屋外に配置されている通信線の周辺で落雷が発生した場合、絶対値が所定電圧を超える過電圧、所謂サージ電圧が通信線において一時的に発生する可能性がある。単純に通信線が通信機器に接続されている場合において、過電圧が発生したとき、過電圧が通信線を介して通信機器に印加され、通信機器が故障する可能性がある。

通信機器を過電圧の印加から保護する保護装置が特許文献１に開示されている。この保護装置は、屋外から通信機器への通信信号の伝播経路において、通信機器の近傍に配置されるとともに、大地に電気的に接続されている。通信線に印加されている電圧の絶対値が所定電圧となった場合、保護装置は、大地を介して放電し、通信線に印加されている電圧が過電圧となることを防止する。

特開２０１２－１６１１３７号公報

通信信号として、２つの電圧の差で表される差動信号が用いられる可能性がある。この場合、差動信号は、通信線に含まれる一対の信号線を介して伝播する。差動信号は一対の信号線に印加されている２つの電圧の差で表される。差動信号の伝播経路に配置される保護装置では、一対の信号線が基板に設けられており、一対の信号線を介して差動信号が伝播する。

一対の信号線には、印加される電圧の絶対値を所定電圧以下に制限する制限回路が接続されている。制限回路は更に大地に接続されている。信号線の電圧の絶対値が所定電圧となった場合、制限回路及び大地を介して放電が行われ、信号線に印加されている電圧が過電圧となることを防止する。

一枚の基板上に、差動信号が伝播する一対の信号線と制限回路とを設けた場合、迂回を要する多くの長い配線が必要であるため、面積が大きい基板が用いられる。基板の面積が大きい場合、保護装置のサイズは大きい。建物を建築する場合において、通常、保護装置の配置場所が考慮されることはない。このため、種々の場所に設置を行うことができるように、保護装置は小型であることが好ましい。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信機器を過電圧の印加から保護する小型の保護装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る保護装置は、２つの電圧の差で表される差動信号の伝播経路に配置され、前記差動信号の送信及び受信の両方又は一方を行う通信機器を、絶対値が所定電圧を超える過電圧の印加から保護する保護装置であって、前記差動信号が伝播する一対の信号線が設けられている第１基板と、前記一対の信号線に各別に接続され、前記一対の信号線それぞれに印加される電圧の絶対値を前記所定電圧以下に制限する制限回路と、前記制限回路に含まれる回路素子が配置されている第２基板と、前記第１基板に取り付けられ、前記第１基板と間隔を隔てて重なるように前記第２基板を支持する複数の支持部材とを備える。

上記の態様にあっては、第１基板及び第２基板は間隔を隔てて重なっている。このため、信号線から制限回路の回路素子への接続は短い配線で実現され、迂回を要する長い配線の数は少ない。このため、第１基板及び第２基板の合計面積は小さく、小型の装置を実現することができる。

本開示の一態様に係る保護装置では、前記一対の信号線は平行に配置され、前記一対の信号線の長さは同じである。

上記の態様にあっては、一対の信号線が平行に配置され、かつ、一対の信号線の長さが同じであるため、差動信号の伝播経路において、場所に応じた一対の信号線の特性インピーダンスの変動幅は小さい。このため、一対の信号線を介して差動信号が伝播している間に、差動信号が反射する回数は少なく、各反射の反射率は小さい。従って、差動信号の波形が歪みにくく、通信品質が劣化しにくい。

本開示の一態様に係る保護装置では、前記複数の支持部材には、前記制限回路に含まれる第２の回路素子が含まれる。

上記の態様にあっては、支持部材として、制限回路が有する第２の回路素子が用いられるため、装置の部品点数が少ない。結果、更に小型の装置を実現することができ、製造費用は安価である。

本開示の一態様に係る保護装置は、導体を備え、前記制限回路は、前記一対の信号線それぞれにアノードが接続される２つの第１ダイオードと、前記一対の信号線それぞれにカソードが接続される２つの第２ダイオードと、前記２つの第１ダイオードのカソード、前記２つの第２ダイオードのアノード及び導体に接続され、前記一対の信号線それぞれに印加される電圧の絶対値を前記所定電圧以下に制限する制限器とを有し、前記一対の信号線の一方に印加されている電圧の絶対値が前記所定電圧となった場合、電流は、前記一対の第１ダイオード及び前記一対の第２ダイオード中の１つと、前記制限器と、導体とを介して流れ、前記複数の支持部材には、前記第１ダイオード又は第２ダイオードが含まれる。

上記の態様にあっては、支持部材として、第１ダイオード又は第２ダイオードが用いられるため、装置の部品点数が少ない。結果、更に小型の装置を実現することができ、製造費用は安価である。

本開示の一態様に係る保護装置では、前記複数の支持部材は、前記第１基板に取り外し可能に取り付けられている。

上記の態様にあっては、複数の支持部材を第１基板から取り外すことによって、第２基板を第１基板から取り外すことができる。例えば、第２基板上に配置された回路素子によって制限回路が実現されている場合において、制限回路が故障しているとき、第２基板を、正常に動作する制限回路が設けられている新たな第２基板と交換することによって、装置を容易に修理することができる。

上記の態様によれば、通信機器を過電圧の印加から保護する小型の保護装置が実現される。

実施の形態１における保護装置の断面図である。 保護装置の回路図である。 図１のＡ－Ａ線における保護装置の断面図である。 第１基板の平面図である。 実施の形態２における保護装置の断面図である。 第２基板の交換の説明図である。 第２基板の交換の説明図である。 実施の形態３における保護装置の回路図である。

以下、本開示をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における保護装置１の断面図である。保護装置１は収容箱１０を備える。収容箱１０には複数の開口が設けられている。２つの開口それぞれに第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２が配置されている。第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２それぞれには、通信用の第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２の一端部が着脱可能に接続される。例えば、保護装置１は屋内に配置されている。第１ケーブル２１は、例えば、屋外から屋内に引き込まれたケーブルである。第２ケーブル２２の他端部は、屋内に配置された通信機器に接続される。第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２は、例えばＬＡＮ(Local Area Network)用のケーブルである。

第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２それぞれには、複数の通信線が含まれている。各通信線には、導電性を有する一対の信号線が含まれている。各通信線に含まれる一対の信号線を介して差動信号が伝播する。差動信号では、１クロック（一定期間）ごとに複数の値中の１つが示される。差動信号が示す複数の値それぞれは、一対の信号線に印加されている２つの電圧の差で表される。

通信機器は、例えば、ＬＡＮの通信規格に従って差動信号の送受信を行う。この場合、通信規格は例えば１０００ＢＡＳＥ－ＴＸである。通信規格が１０００ＢＡＳＥ－ＴＸである場合、第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２それぞれに含まれている通信線の数は４本である。また、１クロック中に示される値の数は４であり、１クロック中に２ビットのデータが送信される。１クロックの期間の長さの逆数で表される通信周波数は２５０ＭＨｚである。このため、通信速度は５００Ｍｂｐｓである。

第２ケーブル２２の長さは短く、保護装置１は通信機器の近傍に配置されている。通信機器は、保護装置１を介して差動信号を送信するとともに、保護装置１を介して伝播した差動信号を受信する。保護装置１は差動信号の伝播経路に配置されている。通信規格が１０００ＢＡＳＥ－ＴＸである場合、通信機器は、２つの通信線を介して２つの差動信号を送信し、残りの２つの通信線を介して２つの差動信号を受信する。通信機器は、１つの通信線、即ち、一対の信号を介して差動信号の送信又は受信を行う。
なお、通信機器は、１つの通信線、即ち、一対の信号線を介して差動信号の送受信を行ってもよい。

保護装置１では、板状のグランド導体１３が設けられている。グランド導体１３の大部分は収容箱１０内に配置されている。グランド導体１３の一部分は、収容箱１０に設けられた開口を通じて収容箱１０の外側に露出している。収容箱１０の外側において、グランド導体１３はネジ１４によって図示しない導電部材に固定されている。グランド導体１３は、導電部材を介して大地に電気的に接続される。

以下では、第１ケーブル２１が屋外から屋内に引き込まれている例を説明する。第１ケーブル２１の周辺で落雷が発生した場合、第１ケーブル２１内の通信線において、絶対値が所定電圧を超える過電圧、所謂サージ電圧が一時的に発生する可能性がある。過電圧が発生した場合、第２ケーブル２２を介して通信機器に電圧が印加される。所定電圧は一定の電圧である。所定電圧は、差動信号を送信するために信号線に印加される信号電圧よりも十分に大きい。過電圧、所定電圧及び信号電圧は、基準電位がグランド導体１３、即ち、大地の電位である電圧である。

保護装置１は、第２ケーブル２２内に含まれている信号線に印加されている電圧の絶対値が所定電圧となった場合、グランド導体１３を介して放電し、信号線の電圧が、所定電圧を超える過電圧となることを防止する。結果、保護装置１は、通信機器を過電圧の印加から保護する。通信機器がＬＡＮの通信規格に従った通信を行う機器である場合、保護装置１は、ＬＡＮ用の通信機器を過電圧の印加から保護する。

図２は保護装置１の回路図である。図２では、４つの差動信号が伝播する保護装置１の例が示されている。以下では、１～４中の任意の整数をｋと表す。従って、ｋは、１～４のいずれの整数であってもよい。保護装置１は、第１コネクタ１１、第２コネクタ１２、グランド導体１３及びネジ１４に加えて、８本の信号線Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ４ａ，Ｗ４ｂと、シールド導線Ｗ５とを有する。信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂは組を構成し、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂは１つの通信線に含まれている。第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２それぞれが第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２に接続された場合、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれは、第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２内の一対の信号線に電気的に接続される。一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂを介して差動信号が伝播する。

なお、保護装置１内を伝播する差動信号の数は、４に限定されず、１、２、３又は５以上であってもよい。保護装置１が有する信号線の数は、差動信号の数に応じて異なる。また、後述する第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれの数も差動信号の数に応じて異なる。保護装置１内を伝播する差動信号の数をＮで表した場合、信号線の数は、（２・Ｎ）個であり、通信線、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれの数はＮ個である。「・」は積を表す。差動信号の数がＮである場合、ｋは１～Ｎ中の任意の整数である。
以下では、引き続き、保護装置１内を伝播する差動信号の数、即ち、Ｎが４である例を説明する。

第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２内において、４つの通信線は筒状のシールド導体内を通っている。第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２それぞれが第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２に接続された場合、シールド導線Ｗ５は第１ケーブル２１及び第２ケーブル２２のシールド導体に電気的に接続される。

保護装置１は、更に制限回路１５を有する。制限回路１５は、８個の第１ダイオードＤｃ、８個の第２ダイオードＤｄ、第１放電器３１及び第２放電器３２を有する。第１放電器３１及び第２放電器３２それぞれは、所謂アレスタであり、２つの放電電極とグランド電極とを有する。一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれは、第１ダイオードＤｃのアノードと、第２ダイオードＤｄのカソードとに接続されている。８個の第１ダイオードＤｃのカソードは、第１放電器３１の一方の放電電極に接続されている。８個の第２ダイオードＤｄのアノードは、第１放電器３１の他方の放電電極に接続されている。
なお、図２においては、信号線Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ３ｂに接続される４個の第１ダイオードＤｃ及び４個の第２ダイオードＤｄの記載を省略している。

シールド導線Ｗ５は第２放電器３２の一方の放電電極に接続されている。第２放電器３２の他方の放電電極は開放されている。第１放電器３１及び第２放電器３２のグランド電極はグランド導体１３に接続されている。前述したように、グランド導体１３は大地に接続される。

制限回路１５は、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれに印加される電圧の絶対値を所定電圧以下に制限する。具体的には、基準電位がグランド導体１３の電位である信号線Ｗｋａの電圧の絶対値が所定電圧となった場合、第１放電器３１では、２つの放電電極の一方とグランド電極との間で放電が発生する。信号線Ｗｋａの電圧が正の電圧である場合、電流は、第１ダイオードＤｃ、第１放電器３１、グランド導体１３及び大地の順に流れる。信号線Ｗｋａの電圧が負の電圧である場合、電流は、大地、グランド導体１３、第１放電器３１及び第２ダイオードＤｄの順に流れる。これにより、信号線Ｗｋａの電圧の絶対値が所定電圧を超えることはない。
信号線Ｗｋａの電圧の絶対値が所定電圧未満である場合、信号線Ｗｋａに接続されている第１ダイオードＤｃ又は第２ダイオードＤｄを介して電流が流れることはない。

信号線Ｗｋｂの電圧は信号線Ｗｋａの電圧と同様に制限され、信号線Ｗｋｂの電圧も過電圧となることはない。結果、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂと第２ケーブル２２の一対の信号線とを介して通信機器に過電圧が印加されず、保護装置１は通信機器を過電圧の印加から保護する。

複数の第１ダイオードＤｃ及び複数の第２ダイオードＤｄを用いているので、複数の信号線を過電圧の印加から保護するために必要な第１放電器３１の数は１つである。第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄが用いられない場合、複数対の信号線を過電圧から保護するために、複数の第１放電器３１が必要となる。
第１放電器３１は、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれに印加される電圧の絶対値を所定電圧以下に制限する制限器として機能する。

第２放電器３２は、シールド導線Ｗ５、即ち、第２ケーブル２２のシールド導体を過電圧の印加から保護する。具体的には、基準電位がグランド導体１３の電位であるシールド導線Ｗ５の電圧の絶対値が所定電圧となった場合、第２放電器３２では、一方の放電電極とグランド電極との間で放電が発生する。シールド導線Ｗ５の電圧が正の電圧である場合、電流は、第２放電器３２、グランド導体１３及び大地の順に流れる。シールド導線Ｗ５の電圧が負の電圧である場合、電流は、大地、グランド導体１３及び第２放電器３２の順に流れる。これにより、シールド導線Ｗ５、即ち、シールド導体の電圧が過電圧となることはない。シールド導線Ｗ５の電圧の絶対値が所定電圧未満である場合、第２放電器３２を介して電流が流れることはない。

以下では、保護装置１の構成部の配置について説明する。図３は、図１のＡ－Ａ線における保護装置１の断面図である。図１及び図３に示すように、保護装置１の収容箱１０内に矩形板状の第１基板１６が収容されている。第１基板１６の表側板面において、互いに対向している２辺部それぞれの中央に第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２が配置されている。第１基板１６は、例えばプリント基板である。

図４は第１基板１６の平面図である。図３及び図４に示すように、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれは柱状をなす。図３及び図４の例では、円柱状の第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄが示されている。第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれについて、一方の端部にカソードが設けられており、他方の端部にアノードが設けられている。第１ダイオードＤｃは、アノード側の端面が第１基板１６の表側板面に接触するように、第１基板１６の表側板面に取り付けられている。第２ダイオードＤｄは、カソード側の端面が第１基板１６の表側板面に接触するように、第１基板１６の表側板面に取り付けられている。第１基板１６の裏側板面には回路素子は配置されていない。

図４に示すように、８個の第１ダイオードＤｃは、第１基板１６の短手方向に沿って並べられている。８個の第２ダイオードＤｄは、第１基板１６の短手方向に沿って並べられている。８個の第１ダイオードＤｃそれぞれは、８個の第２ダイオードＤｄと対向している。第１ダイオードＤｃは、第２ダイオードＤｄの第１コネクタ１１側に配置されている。

図３に示すように、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄの長さは実質的に一致している。図１及び図３に示すように、８個の第１ダイオードＤｃのカソード側の端面と、８個の第２ダイオードＤｄのアノード側の端面とに矩形板状の第２基板１７が配置されている。第２基板１７も収容箱１０に収容されている。第２基板１７の裏側板面は第１基板１６の表側板面に対向しており、第１基板１６及び第２基板１７は間隔を隔てて重なっている。第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれは、第１基板１６と間隔を隔てて重なるように第２基板１７を支持しており、支持部材として機能するとともに第２の回路素子としても機能する。第２基板１７は例えばプリント基板である。
グランド導体１３は、導線によって第１基板１６に設けられた配線に接続している。なお、グランド導体１３の接続先は、第１基板１６の配線に限定されず、例えば、第２基板１７に設けられた配線であってもよい。

図４に示すように、８本の信号線Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ４ａ，Ｗ４ｂと、シールド導線Ｗ５とが第１基板１６の内部に設けられている。一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂは、第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２間に配置されている。シールド導線Ｗ５も第１コネクタ１１及び第２コネクタ１２間に配置されている。

一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂは平行に配置されている。信号線Ｗｋａの長さは信号線Ｗｋｂの長さと同じである。信号線Ｗｋａの幅は信号線Ｗｋｂの幅と同じである。このため、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂを介して伝播する差動信号の伝播経路において、場所に応じた一対の信号線の特性インピーダンスの変動幅は小さい。このため、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂを介して差動信号が伝播している間に、差動信号が反射する回数は少なく、各反射の反射率は小さい。従って、差動信号の波形は歪みにくく、通信品質が劣化しにくい。一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂは平行に配置されており、かつ、信号線Ｗｋａの長さは信号線Ｗｋｂの長さと同じであるため、保護装置１の挿入損失は小さく、１つの差動信号から他の差動信号へのクロストークも小さい。

なお、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂに関する「平行」は、厳密な平行のみを意味しない。一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂが平行である状態には、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂがなす角度が保護装置１の仕様の許容範囲に収まっている状態も含まれる。同様に、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの長さ及び幅に関して、「同じ」は厳密な同一のみを意味しない。長さが同じである状態には、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの長さの差が保護装置１の仕様の許容範囲に収まっている状態も含まれる。幅が同じである状態には、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの幅の差が保護装置１の仕様の許容範囲に収まっている状態が含まれる。

第１基板１６及び第２基板１７それぞれについて、表側板面、内部及び裏側板面の少なくとも１つに配線が設けられている。また、第１基板１６及び第２基板１７それぞれでは、電子部品用スルーホール又はビアと呼ばれる種々の穴が設けられている。電子部品用スルーホールは、第１ダイオードＤｃ、第２ダイオードＤｄ、第１放電器３１又は第２放電器３２等の電子部品を挿入するための穴である。ビアは、表側板面の配線を裏側板面の配線に接続するため、又は、基板の表側板面若しくは裏側板面の配線を、基板の内部に存在する配線若しくは信号線に接続するために用いられる穴である。配線及び穴を用いて、図２に示す保護装置１の回路が実現されている。

図１及び図３に示すように、第２基板１７の裏側板面に８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄが配置され、第２基板１７の表側板面に第１放電器３１及び第２放電器３２が配置されている。従って、第２基板１７上に配置された回路素子によって制限回路１５が実現されている。

保護装置１では、第１基板１６及び第２基板１７は間隔を隔てて重なっている。このため、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂから制限回路１５への接続は短い配線で実現され、迂回を要する長い配線の数は少ない。このため、第１基板１６及び第２基板１７の合計面積は小さく、収容箱１０として小さい箱を用いることができる。結果、小型の装置が実現される。また、制限回路１５を第２基板１７上に配置された回路素子で実現されているので、第１基板１６上において、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂが平行であり、かつ、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの長さ及び幅が一致している構成を容易に実現することができる。

一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂを介して伝播する差動信号を構成する周波数成分の範囲が狭い場合、例えば、０Ｈｚから数百ｋＨｚまでの範囲に属する周波数成分によって差動信号が構成されている場合、許容される特性インピーダンスの変動幅は大きい。一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂが平行ではない場合、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの長さが一致していない場合、又は、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの幅が一致していない場合であっても、通信品質の劣化は小さい。

一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂを介して伝播する差動信号を構成する周波数成分の範囲が広い場合、例えば、周波数成分の範囲の上限値がＭＨｚオーダの数値である場合、許容される特性インピーダンスの変動幅は小さい。この場合においては、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂが平行であり、かつ、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂの長さ及び幅が一致していることが要求される。従って、第１基板１６及び第２基板１７を、間隔を隔てて重ねる構成は、差動信号を構成する周波数成分の範囲の最大値が高い程、有効である。

また、第２基板１７を支持する支持部材として、制限回路１５が有する８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄが用いられている。このため、保護装置１の部品点数が少ない。結果、更に小型の装置を実現することができ、保護装置１の製造費用が安価である。
なお、第１放電器３１及び第２放電器３２それぞれが配置される場所は、第２基板１７の表側板面に限定されず、第２基板１７の裏側板面であってもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄが第１基板１６に固定されている場合において、制限回路１５が故障したとき、修理を行うことができず、装置全体を取り換えなければならない。実施の形態２では、制限回路１５を容易に交換することが可能な構成を示す。

以下では、実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成は実施の形態１と共通している。このため、実施の形態１と共通する構成部には、実施の形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。実施の形態２においても、保護装置１内を伝播する差動信号の数、即ち、Ｎが４である例を説明する。

図５は実施の形態２における保護装置１ａの断面図である。保護装置１ａは、実施の形態１における保護装置１が備える構成部を同様に備える。保護装置１ａは、更に、１６個の取り付け部材１８（図７参照）を備える。１６個の取り付け部材１８は、第１基板１６の表側板面に固定されている。８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄそれぞれは、取り外し可能に、１６個の取り付け部材１８に取り付けられている。８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄを、１６個の取り付け部材１８から取り外すことによって、第２基板１７を交換することができる。実施の形態１の説明で述べたように、第２基板１７上に配置された回路素子によって制限回路１５が実現されている。

図６及び図７は第２基板１７の交換の説明図である。図６には、第１基板１６から第２基板１７が取り外された状態が示されている。図７には、１６個の取り付け部材１８が配置された第１基板１６が示されている。図６に示すように、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれは、柱状の本体部４１を有する。本体部４１の一方の端面の中央部から、棒状の電極４２が本体部４１の軸方向に沿って突出している。電極４２の断面積は本体部４１の断面積よりも小さい。

第１ダイオードＤｃについて、電極４２はアノードであり、本体部４１の他方の端面はカソード側の端面である。第２ダイオードＤｄについて、電極４２はカソードであり、本体部４１の他方の端面はアノード側の端面である。実施の形態１と同様に、第１ダイオードＤｃについて、本体部４１のカソード側の端面は第２基板１７の裏側板面に配置されている。第２ダイオードＤｄについても、本体部４１のアノード側の端面は第２基板１７の裏側板面に配置されている。

図６及び図７に示すように、取り付け部材１８は柱状をなし、取り付け部材１８の一方の端面は第１基板１６の表側板面に対向している。取り付け部材１８の他方の端面の中央部には、取り付け部材１８の内側に凹んだ挿入穴１８ｈが設けられている。挿入穴１８ｈの面積は、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれの電極の断面積よりも若干大きく、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれの電極４２は、挿入穴１８ｈに挿入される。

１６個の取り付け部材１８それぞれは、第１基板１６の表側板面において、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄに対応する位置に配置されている。配線、ビア又はスルーホール等によって、信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれに取り付け部材１８は接続されている。

８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄを１６個の取り付け部材１８に挿入することによって、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄは第１基板１６に取り付けられる。これにより、制限回路１５が８個の信号線Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ４ａ，Ｗ４ｂに接続され、保護装置１ａの回路が実現される。このとき、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄは、第１基板１６と間隔を隔てて重なるように第２基板１７を支持する。８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄを１６個の取り付け部材１８から抜くことによって、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄは第１基板１６から取り外される。このように、支持部材として機能する第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄそれぞれは、第１基板１６に取り外し可能に取り付けられている。

第２基板１７を交換する場合、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄを１６個の取り付け部材１８から取り外すことによって、第２基板１７を第１基板１６から取り外す。その後、新たな第２基板１７に設けられた８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄを１６個の取り付け部材１８に取り付ける。これにより、第２基板１７の交換が完了する。

第１放電器３１及び第２放電器３２それぞれについて、放電の回数が増えるにつれて電気的な特性が低下し、故障が発生する可能性がある。第１放電器３１又は第２放電器３２が故障した場合、第２基板１７を交換することによって、保護装置１ａを容易に修理することができる。実施の形態２における保護装置１ａは、実施の形態１における保護装置１が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施の形態１，２において、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂが設けられる場所は第１基板１６の内部に限定されず、第１基板１６の表側板面又は裏側板面であってもよい。

（実施の形態３）
実施の形態１において、第１放電器３１及び第２放電器３２それぞれは、３つの電極を有する放電器である。しかしながら、３つの電極を有する放電器の代わりに、電極の数が２である放電器を用いてもよい。

以下では、実施の形態３について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成は実施の形態１と共通している。このため、実施の形態１と共通する構成部には、実施の形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。実施の形態３においても、保護装置１内を伝播する差動信号の数、即ち、Ｎが４である例を説明する。

図８は、実施の形態３における保護装置１ｂの回路図である。実施の形態３における保護装置１ｂは、実施の形態１における保護装置１が備える構成部の中で制限回路１５以外の構成部を同様に備える。保護装置１ｂは、制限回路１５の代わりに、制限回路１５ｂを備える。実施の形態３における制限回路１５ｂは、実施の形態１における制限回路１５が有する構成部の中で、第１放電器３１及び第２放電器３２以外の構成部を同様に有する。制限回路１５ｂは、第１放電器３１の代わりに、第１バリスタ５１及び第２バリスタ５２を有し、第２放電器３２の代わりに、第３バリスタ５３を有する。

第１バリスタ５１、第２バリスタ５２及び第３バリスタ５３それぞれについて、２つの電極間の電圧が一定電圧となった場合、２つの電極を介して電流が流れ、２つの電極間の電圧は一定電圧に維持される。２つの電極間の電圧が一定電圧未満である場合、２つの電極を介して電流が流れることはない。

第１バリスタ５１の一方の電極は、８個の第１ダイオードＤｃのカソードに接続されている。第２バリスタ５２の一方の電極は、８個の第２ダイオードＤｄのアノードに接続されている。第３バリスタ５３の一方の電極は、シールド導線Ｗ５に接続されている。第１バリスタ５１、第２バリスタ５２及び第３バリスタ５３の他方の電極はグランド導体１３に接続されている。第１バリスタ５１、第２バリスタ５２及び第３バリスタ５３は、第２基板１７の表側板面に配置されている。

制限回路１５ｂも、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれに印加される電圧の絶対値を所定電圧以下に制限する。具体的には、基準電位がグランド導体１３の電位である信号線Ｗｋａの電圧の絶対値が所定電圧となった場合において、信号線Ｗｋａの電圧が正の電圧であるとき、第１バリスタ５１の２つの電極間の電圧が一定電圧となる。結果、電流が第１ダイオードＤｃ、第１バリスタ５１、グランド導体１３及び大地の順に流れる。

同様の場合において、信号線Ｗｋａの電圧が負の電圧であるとき、第２バリスタ５２の２つの電極間の電圧が一定電圧となる。結果、電流は、大地、グランド導体１３、第２バリスタ５２及び第２ダイオードＤｄの順に流れる。これにより、信号線Ｗｋａの電圧の絶対値が所定電圧を超えることはない。
信号線Ｗｋａの電圧の絶対値が所定電圧未満である場合、信号線Ｗｋａに接続されている第１ダイオードＤｃ又は第２ダイオードＤｄを介して電流が流れることはない。

信号線Ｗｋｂの電圧は信号線Ｗｋａの電圧と同様に制限され、信号線Ｗｋｂの電圧も過電圧となることはない。従って、第１バリスタ５１及び第２バリスタ５２は、全体として実施の形態１における第１放電器３１と同様に作用し、制限器として機能する。

第３バリスタ５３は、シールド導線Ｗ５、即ち、第２ケーブル２２のシールド導体を過電圧の印加から保護する。具体的には、基準電位がグランド導体１３の電位であるシールド導線Ｗ５の電圧の絶対値が所定電圧となった場合、第３バリスタ５３の２つの電極間の電圧が一定電圧となり、第３バリスタ５３を介して電流が流れる。シールド導線Ｗ５の電圧が正の電圧である場合、電流は、第３バリスタ５３、グランド導体１３及び大地の順に流れる。シールド導線Ｗ５の電圧が負の電圧である場合、電流は、大地、グランド導体１３及び第３バリスタ５３の順に流れる。これにより、シールド導線Ｗ５、即ち、シールド導体の電圧が過電圧となることはない。シールド導線Ｗ５の電圧の絶対値が所定電圧未満である場合、第３バリスタ５３を介して電流が流れることはない。第３バリスタ５３は、実施の形態１における第２放電器３２と同様に作用する。

実施の形態３における保護装置１ｂは実施の形態１における保護装置１が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施の形態１，２において、第１放電器３１の代わりに、第１バリスタ５１及び第２バリスタ５２を用いてもよい。更に、第２放電器３２の代わりに、第３バリスタ５３が用いられてもよい。

また、第１バリスタ５１の代わりに、ツェナーダイオード又はサプレッサを用いてもよい。ツェナーダイオードを用いる場合、ツェナーダイオードのカソードは、８個の第１ダイオードＤｃのカソードに接続され、ツェナーダイオードのアノードはグランド導体１３に接続される。ツェナーダイオード及びサプレッサそれぞれは第１バリスタ５１と同様に作用する。

同様に、第２バリスタ５２の代わりに、ツェナーダイオード又はサプレッサを用いてもよい。ツェナーダイオードを用いる場合、ツェナーダイオードのアノードは、８個の第２ダイオードＤｄのアノードに接続され、ツェナーダイオードのカソードはグランド導体１３に接続される。ツェナーダイオード及びサプレッサそれぞれは第２バリスタ５２と同様に作用する。

更に、第３バリスタ５３の代わりに、２つのツェナーダイオードの直列回路又はサプレッサを用いてもよい。直列回路では、２つのツェナーダイオードのカソードが相互に接続されるか、又は、２つのツェナーダイオードのアノードが相互に接続される。直列回路及びサプレッサそれぞれは、第３バリスタ５３と同様に作用する。

実施の形態１～３において、８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄの全てで第２基板１７を支持しなくてもよい。８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄの一部分が第２基板１７を支持してもよい。８個の第１ダイオードＤｃ及び８個の第２ダイオードＤｄの一部分は、８個の第１ダイオードＤｃのみ、８個の第２ダイオードＤｄのみ、又は、一部の第１ダイオードＤｃ及び一部の第２ダイオードＤｄ等である。この場合においても、第２基板１７に配置された回路素子によって第２基板１７が支持されるので、装置の部品点数は少ない。制限回路１５の交換を容易に実現するため、残りのダイオードは、第２基板１７に設けられることが好ましい。

また、第２基板１７を支持する部材は、第１ダイオードＤｃ又は第２ダイオードＤｄに限定されない。他の回路素子が第２基板１７を支持してもよいし、回路素子とは異なる部材が第２基板１７を支持してもよい。この場合においても、制限回路１５の交換を容易に実現するため、残りのダイオードは、第２基板１７に設けられることが好ましい。また、制限回路１５の構成は、第１ダイオードＤｃ及び第２ダイオードＤｄを用いる構成に限定されない。例えば、一対の信号線Ｗｋａ，Ｗｋｂそれぞれに、放電器の一端が接続され、放電器の他端がグランド導体１３に接続されてもよい。放電器は、アレスタ、バリスタ、サプレッサ又は２つのツェナーダイオードの直列回路等である。この場合、放電器が第２基板１７を支持してもよい。

実施の形態１～３で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
開示された実施の形態１～３はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１ａ，１ｂ 保護装置、１３ グランド導体、１５，１５ｂ 制限回路、１６ 第１基板、１７ 第２基板、３１ 第１放電器（制限器）、５１ 第１バリスタ（制限器の一部）、５２ 第２バリスタ（制限器の一部）、Ｄｃ 第１ダイオード（支持部材、第２の回路素子）、Ｄｄ 第２ダイオード（支持部材、第２の回路素子）、Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ４ａ，Ｗ４ｂ 信号線

Claims (5)

1. ２つの電圧の差で表される差動信号の伝播経路に配置され、前記差動信号の送信及び受信の両方又は一方を行う通信機器を、絶対値が所定電圧を超える過電圧の印加から保護する保護装置であって、
   前記差動信号が伝播する一対の信号線が設けられている第１基板と、
   前記一対の信号線に各別に接続され、前記一対の信号線それぞれに印加される電圧の絶対値を前記所定電圧以下に制限する制限回路と、
   前記制限回路に含まれる回路素子が配置されている第２基板と、
   前記第１基板に取り付けられ、前記第１基板と間隔を隔てて重なるように前記第２基板を支持する複数の支持部材と
   を備える保護装置。
2. 前記一対の信号線は平行に配置され、
   前記一対の信号線の長さは同じである
   請求項１に記載の保護装置。
3. 前記複数の支持部材には、前記制限回路に含まれる第２の回路素子が含まれる
   請求項１又は請求項２に記載の保護装置。
4. 導体を備え、
   前記制限回路は、
   前記一対の信号線それぞれにアノードが接続される２つの第１ダイオードと、
   前記一対の信号線それぞれにカソードが接続される２つの第２ダイオードと、
   前記２つの第１ダイオードのカソード、前記２つの第２ダイオードのアノード及び導体に接続され、前記一対の信号線それぞれに印加される電圧の絶対値を前記所定電圧以下に制限する制限器と
   を有し、
   前記一対の信号線の一方に印加されている電圧の絶対値が前記所定電圧となった場合、電流は、前記一対の第１ダイオード及び前記一対の第２ダイオード中の１つと、前記制限器と、導体とを介して流れ、
   前記複数の支持部材には、前記第１ダイオード又は第２ダイオードが含まれる
   請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の保護装置。
5. 前記複数の支持部材は、前記第１基板に取り外し可能に取り付けられている
   請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の保護装置。

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