JP5806090B2

JP5806090B2 - 避雷管および雷保護装置

Info

Publication number: JP5806090B2
Application number: JP2011248545A
Authority: JP
Inventors: 俊久枡田; 昇一倉本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-11-14
Also published as: JP2013105624A

Description

本発明は、避雷管および雷保護装置に関するものである。

近年、一般住宅やビル内に設置するＰＣ（パーソナルコンピュータ）やルーター等の情報通信機器は、インターネットや他の情報通信機器と接続するために、そのほとんどがＬＡＮポートを搭載している。また、住宅内においては、複数の情報通信機器がＬＡＮケーブルで接続され、ＬＡＮを構成している。ＬＡＮポートに接続されるＬＡＮケーブルは通常は金属のケーブルであるため、雷サージのような過電圧、過電流の通過経路となりうる。ＦＴＴＨが普及している現在では、雷サージは通信線から侵入することはないが、電源線やＬＡＮに接続される情報通信機器の接地線から侵入することがあり、ＬＡＮケーブルを介してＬＡＮに接続されている様々な情報通信機器に被害を与えている。

従来、このような故障から情報通信機器を守る対策としては、ＬＡＮに接続される情報通信機器を等電位化する方法や、サージ防護デバイス（ＳＰＤ）による雷電流を放流する方法、パルストランスによる絶縁を用いる方法などが用いられている。この中でコストや情報通信機器単体での実施の容易さから一般的に用いられているのが、ＳＰＤを用いた雷保護装置である。ＬＡＮポートの信号回路は、信号用のパルストランスで絶縁されている構成のため、通常機器内での雷保護は行われておらず、雷保護は外付けタイプの雷保護装置を取り付けて行っている。この雷保護装置は、パルストランスによる絶縁タイプのものや、放電管による雷電流放流タイプのものが実用化されている。

特開昭６０−１２４３８１号公報

ＦＴＴＨが普及するにしたがい、ＤＳＵ（ＤｉｇｉｔａｌＳｅｒｖｉｃｅＵｎｉｔ）一体型ＨＧＷ（ＨｏｍｅＧａｔｅＷａｙ）において、ＬＡＮポートが雷サージにより故障する事例が増加している。これは、家屋内でＬＡＮを構成することで、ＬＡＮに接続される情報通信機器の電源線や接地線から雷サージが侵入すること原因である。対策として外付けタイプの雷保護装置を設置することが行われている。しかし、ＨＧＷなどのネットワーク機器はＬＡＮポートを複数搭載しており、外付けタイプの雷保護装置により対策を実施すると、ＬＡＮポート数と同数の保護装置を設置する必要があり、大きな設置スペースが必要になる、ＬＡＮケーブル接続が増加する、保護装置コストがかさむ等の問題があった。実際は、雷保護対策を全てのＬＡＮポートに実施する必要はないが、実施しなければならないＬＡＮポートがどれかを判断するには専門知識が必要であるため、実効上全てのＬＡＮポートに対策を行わなければならないという問題もある。

さらに、ＨＧＷ内に雷保護装置を実装することを考えると、絶縁タイプの場合、高耐圧のパルストランスが必要であるが、パルストランスは通信線２線用であるため、１ＬＡＮポートで４個のパルストランスが必要となる。また、絶縁タイプでは、パルストランスの１次−２次間の高絶縁耐力が必要となるため、基板上の沿面距離を考慮した間隔を開ける必要がある。さらに複数のＬＡＮポートを搭載する場合、ＬＡＮポート間の高絶縁耐力および沿面距離が必要となるため、多くのスペースを要求される。また、複数のパルストランスを実装する場合、伝送信号の劣化や反射を考慮した設計が要求されるため、複雑な配線パターンになるなど設計費用の増加などの問題もある。

避雷素子による放流タイプの雷保護装置を実装することを考えると、現在市販されている放電管（ＧＤＴ）は３極放電管となり、パルストランスと同様、図８に示すように、１ＬＡＮポート当たり４個の３極避雷管１Ａが必要となり、多くの実装スペースが要求される。また、パルストランスの場合と同様に、伝送信号の劣化や反射を考慮した設計が必要となる。

以上のように、ＬＡＮポートの雷保護装置を実現するためには、従来の技術を用いると、実装スペース、部品コスト、パターン配線設計コストの増大が大きな問題となり、低価格で、高信頼の情報通信機器を提供できない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搭載される基板を小さくできる避雷管と雷保護装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の避雷管は、基板に搭載される避雷管であって、前記基板は、前記基板に形成されるパターンを介して前記避雷管に対して電気的に接続される部品を搭載するものであり、前記部品は、前記基板に形成されるパターンに対して電気的に接続される複数のピンを備え、前記避雷管は、前記避雷管の本体と、当該本体の内外を連通するとともに前記基板に形成されるパターンに対して本体の外部で電気的に接続される複数の信号電極と、前記各信号電極に対して本体の内部で放電のための空間を隔てて配置される接地電極と、有し、前記複数の信号電極のパターンの位置でのピッチは、前記複数のピンのパターンの位置でのピッチに等しく、前記避雷管は、前記複数の信号電極の半数と残りの半数とを対向させた構造であり、前者の信号電極と後者の信号電極は互い違いに配置され、前記信号電極のピッチは、前者の信号電極の１つと後者の信号電極の１つのピッチであり、前記各信号電極の前記本体の内部部分は、前記パターンのピッチに応じた幅を有し、前者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の一方側の端に配置され、後者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の他方側の端に配置されることを特徴とする。

本発明の雷保護装置は、基板と前記基板に搭載される避雷管とを備える雷保護装置であって、前記基板は、前記基板に形成されるパターンを介して前記避雷管に対して電気的に接続される部品を搭載するものであり、前記部品は、前記基板に形成されるパターンに対して電気的に接続される複数のピンを備え、前記避雷管は、前記避雷管の本体と、当該本体の内外を連通するとともに前記基板に形成されるパターンに対して本体の外部で電気的に接続される複数の信号電極と、前記各信号電極に対して本体の内部で放電のための空間を隔てて配置される接地電極と、有し、前記複数の信号電極のパターンの位置でのピッチは、前記複数のピンのパターンの位置でのピッチに等しく、前記避雷管は、前記複数の信号電極の半数と残りの半数とを対向させた構造であり、前者の信号電極と後者の信号電極は互い違いに配置され、前記信号電極のピッチは、前者の信号電極の１つと後者の信号電極の１つのピッチであり、前記各信号電極の前記本体の内部部分は、前記パターンのピッチに応じた幅を有し、前者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の一方側の端に配置され、後者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の他方側の端に配置されることを特徴とする。

本発明の避雷管および雷保護装置によれば、避雷管の信号電極のピッチを、部品のピンのピッチに等しくしたことで、各パターンのピッチを避雷管の近くで広げなくてよいので、避雷管を搭載する基板を小さくすることができる。

本発明の実施の形態に係る避雷管の構成を示す図である。避雷管１の避雷管１の内部構造の一例を示す模式図である。避雷管１を用いた雷保護装置の第１実施例の構成を示す図である。避雷管１を用いた雷保護装置の第２実施例の構成を示す図である。避雷管１を用いた雷保護装置の第３実施例の構成を示す図である。避雷管１を用いた雷保護装置の第４実施例の構成を示す図である。避雷管１を用いた雷保護装置の第５実施例の構成を示す図である。従来の雷保護装置の構成を示す図である。

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。

図１（ａ）は、本実施の形態に係る避雷管の斜視図であり、図１（ｂ）は、避雷管の平面図であり、図１（ｃ）は、避雷管の正面図である。

避雷管１は、基板２に搭載される避雷管であって、基板２は、基板２に形成されるパターン３を介して避雷管１に対して電気的に接続される部品（図１では省略）を搭載するものである。部品は、パターン３に対して電気的に接続される複数のピンを備える。

避雷管１は、避雷管１の本体１１と、本体１１の内外を連通するとともにパターン３に対して本体１１の外部で電気的に接続される複数の信号電極１２と、各信号電極１２に対して本体１１の内部で放電のための空間（図示せず）を隔てて配置される接地電極１３と、有する。各信号電極１２は、該当のパターン３を介して、いずれかのピン（避雷管１とともに基板２に搭載される部品のピン）に電気的に接続される。接地電極１３は、図示しないパターンや金属筐体などを介して、大地などに電気的に接続される。

複数の信号電極１２のパターン３の位置での間隔（以下、信号電極１２のピッチという）は、例えば、１．２７ｍｍであり、これは、部品の複数のピンのパターン３の位置での間隔（以下、ピンのピッチという）に等しい。ピッチは、１．２７ｍｍでなくてもよい。

例えば、避雷管１は、本体１１と、８本の信号電極１２（１２−１〜１２−８）と、１本の接地電極１３とを有する、いわゆる９極避雷管である。

例えば、避雷管１は、１本の接地電極１３を中心にして、８本の信号電極１２のうちの４本と残りの４本の信号電極１２とを対向させた構造である。前者の４本と後者の４本は互い違いに配置されている。この場合、信号電極１２のピッチは、信号電極１２−１と信号電極１２−５の間隔である。

このように、信号電極１２のピッチを部品のピッチに等しくすることで、各パターン３のピッチ（間隔）を避雷管１の近くで広げなくてよいので、基板２を小さくできる。また、伝送信号の劣化や反射への考慮が不要である。つまり、対策部品を省け、その分、基板２を小さくできる。また、避雷管１を含む雷保護装置を小型化し、低コスト化できる。

図２は、避雷管１の内部構造の一例を示す模式図である。

図の避雷管１は、いわゆる９極避雷管である。避雷管１の中央に接地電極１３が配置され、その一方側に信号電極１２−１〜１２−４が配置され、他方側に信号電極１２−１〜１２−４が配置される。

信号電極間よりも、信号電極と接地電極１３の間で放電しやすくするために、信号電極は、図のように、接地電極１３に向かって凸状になっている。

避雷管１の本体１１は、セラミックで構成されており、本体１１の内部、つまり、信号電極間ならびに信号電極と接地電極１３の間の空間には、所望の放電電圧に対応する種類のガスが混入されている。

（第１実施例）
図３は、避雷管１を用いた雷保護装置の第１実施例の構成を示す図である。

第１実施例の雷保護装置１０Ａは、ホームゲートウェイ（図示せず）のような、複数のＬＡＮポートを搭載する機器のＬＡＮ回路として構成したものである。雷保護装置１０Ａは、基板２と、基板２に搭載される４個の避雷管１と、４個のコネクタ５と、４個のパルストランス６と、１個の集積回路７とを搭載する。各コネクタ５は、ＲＪ４５と称されるタイプのものである。避雷管１は、いわゆる９極避雷管である。

避雷管１の信号電極のピッチは、コネクタ５のピンのピッチに等しく、また、パルストランス６のピンのピッチに等しい。よって、各パターン３のピッチを避雷管１の近くで広げなくてよいので、基板２を小さくでき、上記の相乗効果も得られる。

（第２実施例）
図４は、避雷管１を用いた雷保護装置の第２実施例の構成を示す図である。

第２実施例の雷保護装置１０Ｂは、通信端末ＴのＬＡＮポートに直接接続される雷保護装置である。雷保護装置１０Ｂは、基板２と、基板２に搭載される１個の避雷管１および２個のコネクタ８１、８２を備える。コネクタ８１は、ＲＪ４５と称されるタイプのもので、メスのタイプである。コネクタ８２は、ＲＪ４５と称されるタイプのもので、オスのタイプである。避雷管１の信号電極のピッチは、コネクタ８１、８２のピンのピッチに等しい。よって、各パターン３のピッチを避雷管１の近くで広げなくてよいので、基板２を小さくでき、上記の相乗効果も得られる。また、雷保護装置１０Ｂの小型化に伴い、軽量化できるので、雷保護装置１０Ｂは、ＬＡＮポートに直接接続される雷保護装置として好適である。また、軽量なので、全てのＬＡＮポートに接続しても、重量の負担が少ない。

（第３実施例）
図５は、避雷管１を用いた雷保護装置の第３実施例の構成を示す図である。

第３実施例の雷保護装置１０Ｃは、一般的な外付けタイプの雷保護装置である。雷保護装置１０Ｃは、基板２と、基板２に搭載される１個の避雷管１および２個のコネクタ８１を備える。避雷管１の信号電極のピッチは、コネクタ８１のピンのピッチに等しい。つまり、避雷管１をいわゆる９極避雷管としたので、いわゆる３極避雷管を複数搭載する必要がなく、雷保護装置１０Ｃを小型、軽量化できる。また、部品点数も少なくでき、低コスト化できる。

（第４実施例）
図６は、避雷管１を用いた雷保護装置の第４実施例の構成を示す図である。

第４実施例の雷保護装置１０Ｄは、外付けタイプの電源−アナログ回線用の複合型雷保護装置に、ＬＡＮポート用の回路を追加したものあり、ホームゲートウェイ（図示せず）のような、電源、アナログポート、ＬＡＮポートをもつ機器に対応できる雷保護装置である。雷保護装置１０Ｄは、基板２と、基板２に搭載される１個の避雷管１、２個のコネクタ８１、電源用雷保護装置９１、２個のコネクタ９２およびアナログ用雷保護装置９３を備える。各コネクタ９２は、ＲＪ１１と称されるタイプのものである。避雷管１の信号電極のピッチは、コネクタ８１のピンのピッチに等しい。よって、雷保護装置１０Ｄを小型、軽量化できる。また、部品点数も少なくでき、低コスト化できる。なお、雷保護装置１０Ｄは、１ポート用だが、必要なポート数に応じて、避雷管１とコネクタ８１の組を増やしてもよい。通常では、このような複合型雷保護装置は、電源用雷保護装置９１、アナログ用雷保護装置９３を搭載しているように、保護回路数が多くなり、基板２が大型化する問題があったが、避雷管１の信号電極のピッチは、コネクタ８１のピッチに等しくすることで、基板２の小型化が可能となる。

（第５実施例）
図７は、避雷管１を用いた雷保護装置の第５実施例の構成を示す図である。

第５実施例の雷保護装置１０Ｅは、アナログ回路に用いられる雷保護装置である。雷保護装置１０Ｅは、基板２と、基板２に搭載される１個の避雷管１および４個のコネクタ９２を備える。避雷管１は９極避雷管であり、アナログ回線を４回線同時に保護することができる。

１避雷管
２基板
３パターン
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ雷保護装置
１１避雷管１の本体
１２、１２−１〜１２−８信号電極
１３接地電極

Claims

基板に搭載される避雷管であって、
前記基板は、前記基板に形成されるパターンを介して前記避雷管に対して電気的に接続される部品を搭載するものであり、
前記部品は、前記基板に形成されるパターンに対して電気的に接続される複数のピンを備え、
前記避雷管は、前記避雷管の本体と、当該本体の内外を連通するとともに前記基板に形成されるパターンに対して本体の外部で電気的に接続される複数の信号電極と、前記各信号電極に対して本体の内部で放電のための空間を隔てて配置される接地電極と、有し、
前記複数の信号電極のパターンの位置でのピッチは、前記複数のピンのパターンの位置でのピッチに等しく、
前記避雷管は、前記複数の信号電極の半数と残りの半数とを対向させた構造であり、前者の信号電極と後者の信号電極は互い違いに配置され、前記信号電極のピッチは、前者の信号電極の１つと後者の信号電極の１つのピッチであり、
前記各信号電極の前記本体の内部部分は、前記パターンのピッチに応じた幅を有し、
前者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の一方側の端に配置され、
後者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の他方側の端に配置される
ことを特徴とする避雷管。
基板と前記基板に搭載される避雷管とを備える雷保護装置であって、
前記基板は、前記基板に形成されるパターンを介して前記避雷管に対して電気的に接続される部品を搭載するものであり、
前記部品は、前記基板に形成されるパターンに対して電気的に接続される複数のピンを備え、
前記避雷管は、前記避雷管の本体と、当該本体の内外を連通するとともに前記基板に形成されるパターンに対して本体の外部で電気的に接続される複数の信号電極と、前記各信号電極に対して本体の内部で放電のための空間を隔てて配置される接地電極と、有し、
前記複数の信号電極のパターンの位置でのピッチは、前記複数のピンのパターンの位置でのピッチに等しく、
前記避雷管は、前記複数の信号電極の半数と残りの半数とを対向させた構造であり、前者の信号電極と後者の信号電極は互い違いに配置され、前記信号電極のピッチは、前者の信号電極の１つと後者の信号電極の１つのピッチであり、
前記各信号電極の前記本体の内部部分は、前記パターンのピッチに応じた幅を有し、
前者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の一方側の端に配置され、
後者の信号電極のパターンに接続される部分は、該信号電極の前記本体の内部部分における幅方向の他方側の端に配置される
ことを特徴とする雷保護装置。