JP4368063B2

JP4368063B2 - サージプロテクタ

Info

Publication number: JP4368063B2
Application number: JP2001017219A
Authority: JP
Inventors: 良作中田
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP2002223522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源及び信号線が接続される機器の雷による障害を防止するためのサージプロテクタに関する。更に詳しくは、接地をしなくてもサージ除去の効果があり、かつ、それぞれの線にサージによる電位差が生じないサージプロテクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
雷自体によるサージ電流や、雷由来の誘導サージ電流等によって電子機器が損傷することがある。また、近年では、家庭等内に用いられる電子機器等を、接続されている電灯線及び電話線等経由で機器へ流れる、雷由来のサージ電流から保護するためのサージプロテクタが数多く提供されるようになった。しかし、ファクシミリやパーソナルコンピュータ等、電灯線及び電話線等と複数の線が接続されている機器の場合、全ての接続される線に対して対策を施さないと、対策されていない線から機器へサージ電流が流れ、機器の損傷を引き起こす恐れがある。
また、複数箇所で接地が行われている場合、サージ電流を大地へ逃がす接地線とその他の接地線との間に電位差が生じ、これによって流れる電流によって機器の損傷を起こす場合がある。
【０００３】
上記問題を解決するため、複数の線においてサージ電流が流れないようにするとともに、接地する線を一つにしたサージプロテクタが特開平１１−２２５４３３号公報等に開示されている。このようなサージプロテクタは、それぞれの線に設けられ、サージ電流を除去するための２つのフィルタ回路の接地電位が同じとなるよう、互いに接続してから接地を行ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、サージ電流を大地に流して除去するため、サージプロテクタ自体の接地が必須であった。このため、接地用の設備がほとんど設けられていない家庭等では、容易に利用することが難しかった。
また、接地抵抗等のため、サージ電流は全て大地へ流れず、電灯線及び信号線を通じて機器側にも流れてしまい、この電流によって機器の損傷を引き起こす恐れがあった。
本発明は、このような問題点を解決するものであり、接地をしなくても効果があるとともに、それぞれの線にサージによる電位差が生じないサージプロテクタを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本第１発明のサージプロテクタは、保護対象に接続される信号線及び一方が接地された電源線に挿入して使用するサージプロテクタであって、該サージプロテクタは、第１集合点、第２集合点及びフェライトコアを備え、該第１集合点は該信号線の接地側と接続されるとともに、サージ電流のみ導通するサージ導通素子を介して非接地側の該信号線及び該電源線に接続され、該フェライトコアは該第１集合点よりも該保護対象側に位置しつつ、該非接地側の信号線及び該電源線を一括して設けられ、該第２集合点は該フェライトコアよりも該保護対象側に位置しつつ該保護対象の基板の接地点に接続されるとともに、サージ導通素子を介して非接地側の該信号線及び該電源線に接続され、該第１集合点及び該第２集合点は、該フェライトコアを経由する接地線によって互いに接続されることを特徴とする。
【０００６】
上記「信号線」は任意とすることができ、電話線及びアンテナ線等の通信線等を例示することができる。
また、上記「サージ導通素子」は、通常使用される電圧及び電流では高抵抗であり、サージ電流のような高電圧及び大電流では低抵抗を示す素子であればよく、第２発明に示すように、ＺｎＯ素子を含むサージアブソーバ及びバリスタ、並びにコンデンサの少なくとも一つを備えることができる。
【０００７】
更に、本サージプロテクタは、任意のサージ電流及びノイズ等の除去手段を設けることができ、第３発明に示すように電源と上記第１集合点の間に電源線のサージ電流を除去する電源サージ除去手段を設けることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を用いて本発明のサージプロテクタを実施例により説明する。
１．サージプロテクタの構成
本実施例のサージプロテクタ１は、図１に示すように、パーソナルコンピュータ等の保護対象２に接続する電源線３１及び信号線４１ａ、４１ｂの途中に挿入して使用されるものである。また、電源線３１は、電源線３２、３３を組としたものであり、その他端は商用電源等の電源３に接続される。この電源３の一方側３３は、予め接地されている。
更に、信号線４１ａ、４１ｂは、それぞれ、その他端は、電話回線やテレビアンテナ等の信号源４ａ、４ｂに接続される。また、信号源４ａ、４ｂからサージプロテクタ１の間はシールド被覆４３ａ、４３ｂが設けられている。
【０００９】
サージプロテクタ１は、第１集合点１１、第２集合点１２及びフェライトコア１３を備える。第１集合点１１は、電源３及び信号源４ａ、４ｂ側に位置し、コンデンサ１５２、１５３及びサージアブソーバ１４２、１４３を介して、電源線３２、３３に接続されている。また、コンデンサ１５４ａ、１５４ｂ及びサージアブソーバ１４４ａ、１４４ｂを介して、信号線４１ａ、４１ｂの非接地側である信号線４２ａ、４２ｂに接続されている。更に、シールド被覆４３ａ、４３ｂに対しては直接接続されている。
【００１０】
第２集合点１２は、保護対象２側に位置し、コンデンサ１６２、１６３を介して、電源線３２、３３に接続されている。また、コンデンサ１６４ａ、１６４ｂを介して、信号線４１ａ、４１ｂの非接地側である信号線４２ａ、４２ｂに接続されている。
【００１１】
フェライトコア１３は、第１集合点１１と第２集合点１２との間に位置し、電源３及び信号源４ａ、４ｂに設けられている。また、フェライトコア１３の形状、及び各線３１、４１ａ、４１ｂへの設け方は任意とすることができ、円筒形状等のフェライトコアの中空部分に線を挿通させたり、リング状や円柱状のフェライトコアに各線を巻き付ける等を例示できる。
【００１２】
各コンデンサ１５２、１５３、１５４ａ、１５４ｂ、１６２、１６３、１６４ａ、１６４ｂは、線上を流れる高周波電流を第１集合点１１及び第２集合点１２に流すために用いられる。また、サージアブソーバ１４２、１４３、１４４ａ、１４４ｂは、通常用いられる電圧では実質電流が流れないほどの高抵抗であるが、サージ電流等により一定電圧以上である場合は低抵抗となる素子である。このサージアブソーバは、ＺｎＯ素子等が使われる。また、バリスタ等によって構成されていてもよい。
第１集合点１１及び第２集合点１２は接地線１７によって互いに接続されている。また、接地線１７もまた、フェライトコア１３を通過する。更に、接地線１７は、保護対象２の外装２１、及び外装２１に通常接地される基板２２にも接続されている。
【００１３】
１．サージ発生時の動作
（１）電源線３１にサージ電流が流れた場合
ａ)電源線３２にサージ電流が流れた場合
電源線３２にサージ電流が流れた場合、サージ電流はコンデンサ１５２及びサージアブソーバ１４２を介して第１集合点１１へ流れる。次いで、コンデンサ１５３及びサージアブソーバ１４３を介して電源線３３に流れ、電源３の接地線を介して大地へ流れる。また、コンデンサ１５４ａ、１５４ｂ及びサージアブソーバ１４４ａ、１４４ｂを介して信号線４１ａ及び４１ｂにも流れるため、電源３及び信号源４ａ、４ｂ側の各線３２、３３、４１ａ、４１ｂはほぼ同じ電位となる。
【００１４】
一方、サージ電流は急激な電圧変化を伴うため、フェライトコア１３によって、保護対象２側に流れることを抑制される。更に、フェライトコア１３から第２集合点１２側へ僅かに流れる高周波分においても、第２集合点１２によって接続されるコンデンサ１６２、１６３によって除去される。また、コンデンサ１６４ａ、１６４ｂを介して信号線４１ａ、４１ｂにも流れるため、電源３及び信号源４ａ、４ｂ側の各線３２、３３、４１ａ、４１ｂはほぼ同じ電位となる。更に、保護対象２の外装２１は、接地線１７を介して第２集合点１２に接続されているため、接地側の電位はサージアブソーバ１４３と略同じとなる。
【００１５】
ｂ)電源線３３にサージ電流が流れた場合
電源線３３にサージ電流が流れた場合、サージ電流は電源３の接地線を介して大地へ流れる。また、サージプロテクタ１側に僅かに流れる高周波分においても、フェライトコア１３によって、保護対象２側に流れることを抑制される。
【００１６】
ｃ)電源線３２、３３に同位相のサージ電流が流れた場合
電源線３２、３３に同位相のサージ電流が流れた場合であっても、電源線３２由来のサージ電流は第１集合点１１及び電源線３３を介して電源の接地点から大地に流れる。また、電源線３３由来のサージ電流も電源の接地点から大地に流れる。更に、フェライトコア１３によって、保護対象２側に流れることを抑制される。
【００１７】
（２）信号線４１ａ、４１ｂにサージ電流が流れた場合
以下、信号線４１ａにサージ電流が流れた場合を説明する。尚、信号線４１ｂにサージ電流が流れた場合は、信号線４１ａの場合と同一であるため、説明を省略する。
【００１８】
ａ)信号線４２ａにサージ電流が流れた場合
信号線４２ａにサージ電流が流れた場合、サージ電流はコンデンサ１５４ａ及びサージアブソーバ１４４ａを介して第１集合点１１へ流れる。次いで、コンデンサ１５３及びサージアブソーバ１４３を介して電源線３３に流れ、電源３の接地線を介して大地へ流れる。また、コンデンサ１５２、１５４ｂ及びサージアブソーバ１４２、１４４ｂを介して電源線３２及び信号線４１ｂにも流れるため、電源３及び信号源４ａ、４ｂ側の各線３２、３３、４１ａ及び４１ｂはほぼ同じ電位となる。
更に、サージ電流は急激な電圧変化を伴うため、フェライトコア１３によって、保護対象２側に流れることを抑制される。また、僅かに流れる高周波分においても、第２集合点１２によって接続されるコンデンサ１６４ａ、１６４ｂによって除去される。
【００１９】
ｂ)シールド被覆４３ａにサージ電流が流れた場合
シールド被覆４３ａにサージ電流が流れた場合、サージ電流は第１集合点１１へ流れる。次いで、コンデンサ１５３及びサージアブソーバ１４３を介して電源線３３に流れ、電源３の接地線を介して大地へ流れる。また、サージ電流は急激な電圧変化を伴うため、フェライトコア１３によって、保護対象２側に流れることを抑制される。
【００２０】
ｃ)信号線４２ａ及びシールド被覆４３ａに同位相のサージ電流が流れた場合
信号線４２ａ及びシールド被覆４３ａに同位相のサージ電流が流れた場合であっても、「ａ)信号線４２ａにサージ電流が流れた場合」及び「ｂ)シールド被覆４３ａにサージ電流が流れた場合」と同様に電源３の接地線を介して大地へ流すことができる。
【００２１】
３．本サージプロテクタの効果
本実施例のサージプロテクタは、予め接地されている電源線３３へサージ電流を逃がすように、各線を第１集合点１１及びサージアブソーバ等により接続する構成としたため、サージプロテクタを直接接地しなくても、電源線３３を介して大地へ逃がすことができ、保護対象２の保護を行うことができる。また、各線４１ａ、４１ｂ、３２、３３の電位も接地線１７によって接続された第１集合点１１及び第２集合点１２によって同電位となり、電位差による保護対象２の損傷を防止することができる。
【００２２】
第１集合点１１における各線４１ａ、４１ｂ、３２、３３の電位が同電位となるのは、急激な電位変化を伴っているサージ電流がコンデンサ、サージアブソーバ及び第１集合点１１を介して各線に流れ、平坦化するためである。
また、第２集合点１２における各線４１ａ、４１ｂ、３２、３３の電位が同電位となるのは、サージ電流がフェライトコア１３のインダクタンスによって妨げられ、第２集合点１２の電位の上昇は緩やかなものとなるが、通常の電位変化より急激の場合、サージ電流はコンデンサ１６２、１６３、１６４ａ、１６４ｂを介して各線４１ａ、４１ｂ、３２、３３に流れることで、各線４１ａ、４１ｂ、３２、３３間の電位が平坦化されるためである。
このため、線間の電位差による保護対象２内部の基板２２及び基板２２上の素子破壊を防止することができる。
更に、接地されている電源線３３は、一般家庭に供給される電灯線の一般的な構成であり、本サージプロテクタを容易に適用することができる。
【００２３】
また、第１集合点１１及び第２集合点１２の間に各線３１、４１ａ、４２ａに対して一つのフェライトコア１３を設けたため、いずれか一線のみ又は複数線にサージが生じても、サージ電流が保護対象２へ流れにくく、且つ、フェライトコア１３を越えたサージ電流も第２集合点１２で除去することができるため、サージが生じても保護対象２側に到達しないようにすることができる。
【００２４】
尚、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様とすることができる。即ち、電源線３１及び信号線４１ａ、４２ｂは、実施例に示した組数に限らず任意にすることができる。例えば、電源線３１を２組以上設けることができるし、信号線を１組のみや、３組以上とすることができる。
また、電源線３１及び信号線４１ａ、４２ｂは、それぞれ２線を１組としているがこれに限らず、３線以上をもって１組とすることができる。
【００２５】
更に、図２に示すように、本サージプロテクタの接地線１７を大地に接地することで、電源線３３を経由するより効果的にサージ電流を逃がすことができ、本サージプロテクタのサージ除去能力を一層向上させることができる。また、図２に示すように、第１集合点１１より電源３側の電源線３１にノイズ除去手段１８を付加し、一般のサージ及びノイズ等を予め除去することができる。更に、信号線４１ａ、４１ｂにもノイズ除去手段を付加したり、回路の動作状況灯等の負荷手段を設けてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本各発明のサージプロテクタによれば、接地をしなくても保護対象側へサージ電流を流すことがなく、それぞれの線にサージによる電位差が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本サージプロテクタの構成を説明するための模式図である。
【図２】電源線にノイズ除去手段を付加したサージプロテクタの構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１；サージプロテクタ、１１；第１集合点、１２；第２集合点、１３；フェライトコア、１４；サージアブソーバ（バリスタ、ＺｎＯ素子）、１５、１６；コンデンサ、１７；接地線、１８；ノイズ除去手段、２；保護対象、３；電源、３１；電源線、４ａ、４ｂ；信号源、４１ａ、４１ｂ；信号線、４３ａ、４３ｂ；シールド被覆。

Claims

保護対象に接続される信号線及び一方が接地された電源線に挿入して使用するサージプロテクタであって、
該サージプロテクタは、第１集合点、第２集合点及びフェライトコアを備え、
該第１集合点は該信号線のシールド被覆と接続されるとともに、サージ電流のみ導通するサージ導通素子を介して非接地側の該信号線及び該電源線に接続され、
該フェライトコアは該第１集合点よりも該保護対象側に位置しつつ、該非接地側の信号線及び該電源線を一括して設けられ、
該第２集合点は該フェライトコアよりも該保護対象側に位置しつつ該保護対象の基板の接地点に接続されるとともに、サージ導通素子を介して非接地側の該信号線及び該電源線に接続され、
該第１集合点及び該第２集合点は、該フェライトコアを経由する接地線によって互いに接続されることを特徴とするサージプロテクタ。
上記サージ導通素子は、ＺｎＯ素子を含むサージアブソーバ及びバリスタ、並びにコンデンサの少なくとも１つを備える請求項１記載のサージプロテクタ。
電源と上記第１集合点の間に電源線のサージ電流を除去する電源サージ除去手段を設ける請求項１又は２記載のサージプロテクタ。