WO2022234631A1 - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

ノイズフィルタ（１５）は、電源線（５）及び電源線（６）にそれぞれ接続し、電源線（５）又は電源線（６）のうちから、電極（３）に接続されている電源線を検出する接地側電源線検出回路（１２）と、接地側電源線検出回路（１２）による検出結果に基づいて、電極（３）に接続している電源線が電源線（５）又は電源線（６）の何れであるかを判定し、電極（３）に接続している電源線が電源線（５）であると判定した場合、リレー（８）がＹコンデンサ（７）と電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、電極（３）に接続している電源線が電源線（６）であると判定した場合、リレー（１０）がＹコンデンサ（９）と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する制御回路（１３）と、を備えている。

Description

ノイズフィルタ

　本開示は、ノイズフィルタに関する。

　電気機器は、それぞれが交流電源の複数の電極のうちの何れか１つの電極に接続する複数の電源線と、電気機器に付属するアース（以下、電気機器アースと呼称する）との間に、Ｙコンデンサと呼ばれるコンデンサが取り付けられることがある。当該Ｙコンデンサは、電気機器の外部で発生し、順に交流電源の各電極、各電源線及び電機器アースを経路として電気機器に混入するコモンモードノイズを低減するノイズフィルタ回路として機能する。

　特許文献１には、電気機器に設置されるノイズ抑制装置が記載されている。当該ノイズ抑制装置は、２つの電源線を備え、２つの電源線と電気機器アースとの間に、１つのＹコンデンサが設置されている。また、当該ノイズ抑制装置では、当該２つの電源線と当該１つのＹコンデンサとの間に、当該２つの電源線の何れか一方に接続を切り替える切替スイッチが設置されている。これにより、Ｙコンデンサと接続する電源線を切り替える。当該ノイズ抑制装置が接続する交流電源は、アース（以下、電源アースと呼称する）に接続されている接地側電極と、当該電源アースに接続されていない非接地側電極とを有している。

　ノイズ抑制装置の２つの電源線のうち、何れの電源線が交流電源の接地側電極に接続され、何れの電源線が交流電源の非接地側電極に接続されるかは、２つの電源線の端子である電源プラグがコンセントに挿入される向きによって決定されるため、一定ではない。そこで、上述の切替スイッチを用いて、Ｙコンデンサと接続する電源線を切り替える。

特開平１１－８８０９６号公報

　特許文献１のノイズ抑制装置では、Ｙコンデンサと接続する電源線が交流電源の非接地側電極に接続された場合に、Ｙコンデンサに交流電圧が加わることにより漏洩電流が発生する。漏洩電流は、人体への感電リスクが発生するため、一定値以下に抑えなければならない。その場合、当該ノイズ抑制装置では、Ｙコンデンサと接続する電源線を、接地側電極に接続された電源線に切り替えることにより、漏洩電流を一定値以下に抑えることができる。しかし、特許文献１のノイズ抑制装置は、上述の切り替えスイッチ以外、Ｙコンデンサと接続する電源線を切り替える具体的な構成を備えておらず、必ずしも適切な切り替えができない可能性があるという問題があった。
　本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、Ｙコンデンサと接続する電源線を適切に切り替えることができる技術を提供することを目的とする。

　本開示に係るノイズフィルタは、電源アースに接続されている第１の電極、及び当該電源アースに接続されていない第２の電極を有している交流電源に接続される電気機器のノイズフィルタであって、第１の電極又は第２の電極の何れか一方に接続される第１の電源線と、第１の電極又は第２の電極の他方に接続される第２の電源線と、第１の電源線に接続されている第１のＹコンデンサと、第２の電源線に接続されている第２のＹコンデンサと、第１のＹコンデンサと電気機器アースとの間に接続されている第１のリレーと、第２のＹコンデンサと電気機器アースとの間に接続されている第２のリレーと、第１の電源線及び第２の電源線にそれぞれ接続し、第１の電源線又は第２の電源線のうちから、第１の電極に接続されている電源線を検出する接地側電源線検出回路と、接地側電源線検出回路による検出結果に基づいて、第１の電極に接続している電源線が第１の電源線又は第２の電源線の何れであるかを判定し、第１の電極に接続している電源線が第１の電源線であると判定した場合、第１のリレーが第１のＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、第１の電極に接続している電源線が第２の電源線であると判定した場合、第２のリレーが第２のＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させるように制御する制御回路と、を備えている。

　本開示によれば、Ｙコンデンサと接続する電源線を適切に切り替えることができる。

実施の形態１に係る電気機器の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るノイズフィルタによる電源線切替方法を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電気機器の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係るノイズフィルタによる電源線切替方法を示すフローチャートである。 実施の形態３の構成とは異なる構成における、Ａ／Ｄコンバータが検出した電圧、リレーの動作、及びＹコンデンサに流れる電流を示すグラフである。 実施の形態３の構成における、Ａ／Ｄコンバータが検出した電圧、リレーの動作、及びＹコンデンサに流れる電流を示すグラフである。 図７Ａは、実施の形態１－３に係るノイズフィルタの設置側電源線検出回路及び制御回路の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図７Ｂは、実施の形態１－３に係るノイズフィルタの設置側電源線検出回路及び制御回路の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

　以下、本開示をより詳細に説明するため、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電気機器４の構成を示すブロック図である。図１が示すように、電気機器４は、ノイズフィルタ１５、及び電気機器の主回路１４を備えている。ノイズフィルタ１５は、電源線５、電源線６、Ｙコンデンサ７、リレー８、Ｙコンデンサ９、リレー１０、Ｘコンデンサ１１、接地側電源線検出回路１２、及び制御回路１３を備えている。

　電気機器４が接続される交流電源１は、電源アースに接続されていない電極２（第２の電極）、及び電源アースに接続されている電極３（第１の電極）を有している。実施の形態１では、交流電源１は、単相２線式の電源である。交流電源１には、変圧用のトランス等が含まれていてもよい。なお、実施の形態１では、交流電源１が単相２線式の電源であり、電極２及び電極３の２つの電極を有する構成について説明するが、交流電源１は、少なくとも、複数の電極を有し、複数の電極のうちの何れか１つの電極が電源アースに接続されていればよく、交流電源１が有している電極の数は、特に限定されない。

　電気機器４は、交流電源１で動作する機器である。電気機器４の種類は特に限定されない。
　ノイズフィルタ１５の電源線５及び電源線６（第１の電源線及び第２の電源線）は、それぞれ、交流電源１へと接続するための導線である。電源線５は、電極２又は電極３の何れか一方に接続される。なお、図１では、電源線５は、電極２に接続されている。電源線６は、電極２又は電極３の他方に接続される。つまり、電源線６は、電源線５が接続された電極とは異なるもう一方の電極に接続される。なお、図１では、電源線６は、電極３に接続されている。

　なお、実施の形態１では、ノイズフィルタ１５が電源線５及び電源線６の２つの電源線を備えている構成について説明するが、ノイズフィルタ１５は、３つ以上の電源線を備えていてもよい。ノイズフィルタ１５は、少なくとも、交流電源１が有する複数の電極の数と同じ数の電源線を備えていればよい。

　Ｙコンデンサ７（第１のＹコンデンサ又は第２のＹコンデンサ）は、電源線５に接続されている。より詳細には、Ｙコンデンサ７は、分岐した電源線５のうちの一方の分岐線に接続されている。
　リレー８は、Ｙコンデンサ７と電気機器アースとの間に接続されている。つまり、Ｙコンデンサ７とリレー８とは、直列に接続されている。リレー８は、Ｙコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるか、又は、Ｙコンデンサ７と電気機器アースとの間を開放させる。なお、リレー８は、後述する制御回路１３からの指示を受けるまでは、Ｙコンデンサ７と電気機器アースとの間を開放させる。つまり、リレー８は、備えているコイルに通電している間のみ、Ｙコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡できる。

　Ｙコンデンサ９（第１のＹコンデンサ又は第２のＹコンデンサ）は、電源線６に接続されている。より詳細には、Ｙコンデンサ９は、分岐した電源線６のうちの一方の分岐線に接続されている。
　リレー１０（第１のリレー又は第２のリレー）は、Ｙコンデンサ９と電気機器アースとの間に接続されている。つまり、Ｙコンデンサ９とリレー１０とは、直列に接続されている。リレー１０（第１のリレー又は第２のリレー）は、Ｙコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるか、又は、Ｙコンデンサ９と電気機器アースとの間を開放させる。なお、リレー１０は、後述する制御回路１３からの指示を受けるまでは、Ｙコンデンサ９と電気機器アースとの間を開放させる。つまり、リレー１０は、備えているコイルに通電している間のみ、Ｙコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡できる。

　Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９に関してより具体的には、Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９の各容量値をＣ［Ｆ］とし、ノイズフィルタ１５における漏洩電流の上限値をＩ［Ａ］とし、交流電源１の角周波数をω［ｒａｄ／ｓ］とし、交流電源１の電源電圧をＶ［Ｖ］とした場合、Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９の各容量値Ｃ［Ｆ］は、以下の式（１）に従う。

　ただし、ノイズフィルタ１５における漏洩電流の上限値と、交流電源１の電源電圧とは、それぞれ実効値である。例えば、ノイズフィルタ１５における漏洩電流の上限値が１ｍＡであり、交流電源１の角周波数が２π×５０Ｈｚ［ｒａｄ／ｓ］であり、交流電源１の電源電圧が１００Ｖである場合、Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９の各容量値を３１．８ｎＦ以上とする。ただし、Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９の他に漏洩電流を発生させる要因がある場合、又は、Yコンデンサ７及びYコンデンサ９に交流電源１の角周波数以外の角周波数の電圧が印加されることにより漏洩電流が発生する場合は、ノイズフィルタ１５における漏洩電流の上限値を下げておく必要がある。

　なお、実施の形態１では、ノイズフィルタ１５がＹコンデンサ７及びＹコンデンサ９の２つのＹコンデンサとリレー８及びリレー１０の２つのリレーを備えている構成について説明するが、ノイズフィルタ１５は、３つ以上のＹコンデンサ及び３つ以上のリレーを備えていてもよい。ノイズフィルタ１５は、少なくとも、交流電源１が有する複数の電極の数と同じ数のＹコンデンサ及びリレーをそれぞれ備えていればよい。

　Ｘコンデンサ１１は、電源線５と電源線６との間に接続されている。より詳細には、Ｘコンデンサ１１は、分岐した電源線５のうちの他方の分岐線と、分岐した電源線６の分岐点との間に接続されている。

　接地側電源線検出回路１２は、電源線５及び電源線６にそれぞれ接続している。より詳細には、接地側電源線検出回路１２は、分岐した電源線５のうちの他方の分岐線と、分岐した電源線６のうちの他方の分岐線とにそれぞれ接続している。接地側電源線検出回路１２は、電源線５又は電源線６のうちから、電極３に接続されている電源線（接地側電源線）を検出する。例えば、接地側電源線検出回路１２は、電極３に接続されている電源線の電圧を検出する。

　制御回路１３は、リレー８と、リレー１０と、接地側電源線検出回路１２とそれぞれ接続している。制御回路１３は、接地側電源線検出回路１２による検出結果に基づいて、電極３に接続している電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定する。制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線５であると判定した場合、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。一方で、制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線６であると判定した場合、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。
　電気機器の主回路１４は、以上のノイズフィルタ１５の回路以外で、電気機器４の動作等に必要な回路を全て含んでいる。

　以下で、実施の形態１に係るノイズフィルタ１５の動作について図面を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係るノイズフィルタ１５による電源線切替方法を示すフローチャートである。
　図２が示すように、電源線５は、電極２又は電極３の何れか一方に接続され、電源線６は、電極２又は電極３の他方に接続される（ステップＳＴ１）。

　次に、制御回路１３は、動作を開始する（ステップＳＴ２）。なお、この時点では、大きいノイズが発生する回路動作は開始されない。
　次に、接地側電源線検出回路１２は、電源線５又は電源線６のうちから、電極３に接続されている電源線を検出する（ステップＳＴ３）。接地側電源線検出回路１２は、検出結果を制御回路１３に出力する。

　次に、制御回路１３は、接地側電源線検出回路１２による検出結果に基づいて、電源線５が電極３に接続している電源線（接地側の電源線）であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。

　制御回路１３は、電源線５が電極３に接続している電源線であると判定した場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する（ステップＳＴ５）。

　制御回路１３は、電源線５が電極３に接続している電源線ではないと判定した場合（ステップＳＴ４のＮＯ）、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する（ステップＳＴ６）。なお、図１の例では、電源線５が電極３に接続している電源線ではないため、制御回路１３は、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。

　ステップＳＴ５又はステップＳＴ６の次のステップとして、電気機器の主回路１４は、比較的大きいノイズが発生する回路動作（電気機器４の主動作）を開始する（ステップＳＴ７）。
　次に、電気機器の主回路１４は、交流電源１から遮断して、電気機器４の主動作を停止する（ステップＳＴ８）。この際、リレー８又はリレー１０が備えているコイルへの通電が停止されるため、Ｙコンデンサ７又はＹコンデンサ９と電気機器アースとの間は開放される。

　以上の実施の形態１に係るノイズフィルタ１５の構成要素及び動作によって、以下の効果が得られる。
（効果１）
　以上のようにノイズフィルタ１５が動作することにより、Ｙコンデンサは、交流電源１の電極３を介して電源アースに接続された接地側電源線と電気機器アースとの間にのみ接続され、電源アースに接続されていない非接地側電線と電気機器アースとの間には接続されない。交流電源１の周波数における、電源線と電気機器アースとの間の電圧変動は、非接地側電源線に比べて接地側電源線のほうがより小さい。従って、例えば、全ての電源線にＹコンデンサが取り付けられる構成では、接地側電源線よりも電圧変動の大きい非接地側電源線にもＹコンデンサが接続されるため、漏洩電流が大きくなる。対して、実施の形態１に係るノイズフィルタ１５では、非接地側電源線よりも電圧変動の小さい接地側電源線側にのみＹコンデンサを接続できるため、漏洩電流を大幅に低減できる。

（効果２）
　実施の形態１に係るノイズフィルタ１５では、接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３によって、電源アースに接続された電源線を検出し、検出結果に基づいてＹコンデンサの接続先を切り替える構成を採用している。これにより、交流電源１への接続にコンセントプラグを使用するなど、必ずしも電源線が一定の端子に接続されない電気機器にノイズフィルタ１５を適用した場合であっても、Ｙコンデンサの接続先を適切に選択することができる。

（効果３）
　実施の形態１に係るノイズフィルタ１５では、接地側電源線にＹコンデンサが接続されるため、接地側電源線と電気機器アースとの間のインピーダンスを低減できる。さらに、電源線間にＸコンデンサを接続しているため、非接地側電源線もＸコンデンサを経由してＹコンデンサに接続される。したがって、非接地側電源線とアースとの間のインピーダンスを低減できる。これにより、全ての電源線にＹコンデンサを接続しなくてもコモンモードノイズを低減できる。

（効果４）
　コモンモードノイズには広い周波数帯域の成分が含まれるが、低い周波数の成分を低減するためにはＹコンデンサの容量値を大きくすることが有効である。他にもコモンモードチョークコイルの巻き数増加又はコア材の変更等が有効である。比較的低い周波数のコモンモードノイズを低減するために、Ｙコンデンサの容量値を大きくすると漏洩電流も増加するため、容量値を大きくするのにも上限がある。また、巻線が増加されたコモンモードチョークコイルが設置された従来のノイズフィルタでは、部品コストがかかるという問題がある。しかしながら、実施の形態１に係るノイズフィルタ１５では、（効果１）に記載したとおり、非接地側電源線に比べて接地側電源線のほうが、交流電源１の周波数における、電源線と電気機器アースとの間の電圧変動が小さい。従って、Ｙコンデンサの容量値を従来のＹコンデンサの容量値より大きくしても漏洩電流の上限値以内に抑えることができ、従来よりも低い周波数のコモンモードノイズを低減できる。さらに、コモンモードチョークコイル等に掛かる部品コストを削減できるため、ノイズフィルタ全体のコストダウンが可能となる。

（効果５）
　Ｙコンデンサと電気機器アースとの接続が完了してから、比較的大きいノイズが発生する回路動作を開始するようにしている。これにより、Ｙコンデンサと電気機器アースとが接続されるまでの間もコモンモードノイズの発生量を抑えることができる。

　以上は、ノイズフィルタ１５の代表的な実施の形態を示している。ノイズフィルタ１５は、単相の交流電源だけでなく、三相の交流電源にも適用可能である。以上のノイズフィルタ１５の回路中に、コモンモードノイズチョークコイル、コンデンサ、サージ保護素子、電源遮断用のリレー、又はヒューズ等が挿入されていてもよい。Ｙコンデンサの電気機器アースへの接続は、電気機器４の金属筐体等を経由していてもよい。Ｙコンデンサを電気機器アースに接続するためのリレーとして、機械式リレーだけでなく、半導体式リレー又はトランジスタ等を用いてもよい。Ｙコンデンサを電気機器アースに接続するためのリレーとして、ラッチタイプを使用してもよい。ただしその場合は、電源投入時に全てのＹコンデンサが電気機器アースから切り離されている必要がある。コモンモードノイズの低減量が十分である場合は、Ｙコンデンサの容量値を式（１）が示す容量値より小さくしてもよい。接地側電源線を検出した後は、接地側電源線検出回路１２を電源線及び電気機器アースから切り離してもよい。

　以上のように、実施の形態１に係るノイズフィルタ１５は、電源アースに接続されている電極２、及び当該電源アースに接続されていない電極３を有している交流電源１に接続される電気機器４のノイズフィルタ１５であって、電極２又は電極３の何れか一方に接続される電源線５と、電極２又は電極３の他方に接続される電源線６と、電源線５に接続されているＹコンデンサ７と、電源線６に接続されているＹコンデンサ９と、Ｙコンデンサ７と電気機器アースとの間に接続されているリレー８と、Ｙコンデンサ９と電気機器アースとの間に接続されているリレー１０と、電源線５及び電源線６にそれぞれ接続し、電源線５又は電源線６のうちから、電極３に接続されている電源線を検出する接地側電源線検出回路１２と、接地側電源線検出回路１２による検出結果に基づいて、電極３に接続している電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定し、電極３に接続している電源線が電源線５であると判定した場合、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、電極３に接続している電源線が電源線６であると判定した場合、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する制御回路１３と、を備えている。

　上記の構成によれば、電源線５又は電源線６のうちから、電極３に接続されている電源線を検出し、検出結果に基づいて、電極３に接続されている電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定し、電極３に接続されている電源線と判定した電源線に接続されているＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。これにより、電源アース、電源線、Ｙコンデンサ及び電気機器アースが接続されることにより、コモンモードノイズを低減することができる一方で、電源アースに接続されていない電源線がＹコンデンサに接続されないため、漏洩電流が発生しない。つまり、Ｙコンデンサと接続する電源線を適切に切り替えることができる。

　実施の形態１に係るノイズフィルタ１５において、Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９の各容量値をＣ［Ｆ］とし、ノイズフィルタ１５における漏洩電流の上限値をＩ［Ａ］とし、交流電源１の角周波数をω［ｒａｄ／ｓ］とし、交流電源１の電源電圧をＶ［Ｖ］とした場合、Ｙコンデンサ７及びＹコンデンサ９の各容量値Ｃ［Ｆ］は、上述の式（１）に従う。
　上記の構成によれば、コモンモードノイズを好適に低減する一方で、漏洩電流を好適に抑制することができる。

実施の形態２．
　実施の形態１では、接地側電源線検出回路１２が接地側電源線を検出する構成を説明した。実施の形態２では、Ａ／Ｄコンバータ（アナログデジタルコンバータ）が接地側電源線を検出する構成について説明する。
　以下で、実施の形態２について図面を参照して説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

　図３は、実施の形態２に係る電気機器４の構成を示すブロック図である。図３が示すように、電気機器４が備えているノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２は、Ａ／Ｄコンバータ１２－１及びＡ／Ｄコンバータ１２－２（第１のアナログデジタルコンバータ及び第２のアナログデジタルコンバータ）を備えている。Ａ／Ｄコンバータ１２－１は、入力端子が電源線５及び電気機器アースにそれぞれ接続され、出力端子が制御回路１３に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１２－２は、入力端子が電源線６及び電気機器アースにそれぞれ接続され、出力端子が制御回路１３に接続されている。

　実施の形態２に係る接地側電源線検出回路１２は、電源線５と電気機器アースとの間の電圧Ｖ１を検出し、電源線６と電気機器アースとの間の電圧Ｖ２を検出する。より詳細には、実施の形態２では、接地側電源線検出回路１２において、Ａ／Ｄコンバータ１２－１が電源線５と電気機器アースとの間の電圧Ｖ１を検出し、Ａ／Ｄコンバータ１２－２が電源線６と電気機器アースとの間の電圧Ｖ２を検出する。Ａ／Ｄコンバータ１２－１は、検出した電圧Ｖ１をデジタル信号に変換して制御回路１３に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２－２は、検出した電圧Ｖ２をデジタル信号に変換して制御回路１３に出力する。

　実施の形態２に係る制御回路１３は、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ１の振幅又は電圧Ｖ２の振幅の何れが小さいかを判定することにより、電極３に接続している電源線（接地側電源線）が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定する。より詳細には、実施の形態２では、制御回路１３は、Ａ／Ｄコンバータ１２－１が検出した電圧Ｖ１の振幅又はＡ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２の振幅の何れが小さいかを判定することにより、電極３に接続している電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定する。

　制御回路１３は、電圧Ｖ１の振幅が電圧Ｖ２の振幅よりも小さいと判定した場合、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。制御回路１３は、電圧Ｖ２の振幅が電圧Ｖ１の振幅よりも小さいと判定した場合、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。

　以下で、実施の形態２に係るノイズフィルタ１５の動作について図面を参照して説明する。図４は、実施の形態２に係るノイズフィルタ１５による電源線切替方法を示すフローチャートである。

　図４が示すように、電源線５は、電極２又は電極３の何れか一方に接続され、電源線６は、電極２又は電極３の他方に接続される（ステップＳＴ１０）。
　次に、制御回路１３は、動作を開始する（ステップＳＴ１１）。

　次に、Ａ／Ｄコンバータ１２－１は、電源線５と電気機器アースとの間の電圧Ｖ１の波形を検出し、Ａ／Ｄコンバータ１２－２は、電源線６と電気機器アースとの間の電圧Ｖ２の波形を検出する（ステップＳＴ１２）。Ａ／Ｄコンバータ１２－１は、検出した電圧Ｖ１をデジタル信号に変換して制御回路１３に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２－２は、検出した電圧Ｖ２をデジタル信号に変換して制御回路１３に出力する。

　次に、制御回路１３は、制御回路１３は、Ａ／Ｄコンバータ１２－１が検出した電圧Ｖ１の振幅がＡ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２の振幅よりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。

　制御回路１３は、Ａ／Ｄコンバータ１２－１が検出した電圧Ｖ１の振幅がＡ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２の振幅よりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する（ステップＳＴ１４）。

　制御回路１３は、Ａ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２の振幅がＡ／Ｄコンバータ１２－１が検出した電圧Ｖ１の振幅よりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１３のＮＯ）、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する（ステップＳＴ１５）。

　ステップＳＴ１４又はステップＳＴ１５の次のステップとして、電気機器の主回路１４は、電気機器４の主動作を開始する（ステップＳＴ１６）。
　次に、電気機器の主回路１４は、交流電源１から遮断して、電気機器４の主動作を停止する（ステップＳＴ１７）。この際、リレー８又はリレー１０が備えているコイルへの通電が停止されるため、Ｙコンデンサ７又はＹコンデンサ９と電気機器アースとの間は開放される。

　以上の実施の形態１に係るノイズフィルタ１５の構成要素及び動作によって、以下の効果が得られる。
（効果１）
　接地側電源線検出回路１２にＡ／Ｄコンバータを用いることにより、単純な回路でノイズフィルタ１５を実現できる。
（効果２）
　接地側電源線検出回路１２にＡ／Ｄコンバータを用いることにより、Ａ／Ｄコンバータから得られた波形を基に、ゼロクロスのタイミングを検出できる。

　以上は、ノイズフィルタ１５の代表的な実施の形態の場合を示している。実施の形態１の構成及び実施の形態２の構成に加えて、以下の構成をさらに採用してもよい。例えば、絶縁等を目的として、各Ａ／Ｄコンバータと電気機器アースとの間にコンデンサを挿入してもよい。Ａ／Ｄコンバータの入力部は、抵抗分圧、サージ保護素子又はダイオード等で保護してもよい。Ａ／Ｄコンバータは、制御回路１３に内蔵されているものを使用しても良い。実施の形態２では、Ａ／Ｄコンバータで電圧を検出する例を示したが、入力部に抵抗を取り付けて電流を検出する方法としてもよい。その場合、制御回路１３は、検出された電流に基づいて、電極３に接続している電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定してもよい。

　以上のように、実施の形態２に係るノイズフィルタ１５における接地側電源線検出回路１２は、電源線５と電気機器アースとの間の電圧Ｖ１を検出し、電源線６と電気機器アースとの間の電圧Ｖ２を検出し、制御回路１３は、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ１の振幅又は電圧Ｖ２の振幅の何れが小さいかを判定することにより、電極３に接続している電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを判定し、電圧Ｖ１の振幅が電圧Ｖ２の振幅よりも小さいと判定した場合、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、電圧Ｖ２の振幅が電圧Ｖ１の振幅よりも小さいと判定した場合、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。

　上記の構成によれば、検出した電圧に基づいて、電極３に接続されている電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを好適に判定することができる。これにより、電極３に接続されている電源線と判定した電源線に接続されているＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させることができる。つまり、Ｙコンデンサと接続する電源線を適切に切り替えることができる。

　実施の形態２に係るノイズフィルタ１５における接地側電源線検出回路１２は、電源線５と電気機器アースとの間の電圧を検出するＡ／Ｄコンバータ１２－１と、電源線６と電気機器アースとの間の電圧を検出するＡ／Ｄコンバータ１２－２と、を備えている。

　上記の構成によれば、電源線と電気機器アースとの間の電圧を好適に検出することができる。そして、検出した電圧に基づいて、電極３に接続されている電源線が電源線５又は電源線６の何れであるかを好適に判定することができる。これにより、電極３に接続されている電源線と判定した電源線に接続されているＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させることができる。つまり、Ｙコンデンサと接続する電源線を適切に切り替えることができる。

実施の形態３．
　実施の形態1及び実施の形態2では、リレーがＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させるタイミングを指定していなかったが、実施の形態３では、電源線と電気機器アースとの間の電圧がゼロになるタイミング（ゼロクロスするタイミング）と同時に、リレーがＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させる構成について説明する。なお、実施の形態３においても、ノイズフィルタ１５を用いて説明する。

　実施の形態３に係る制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線５であると判定した場合、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ１がゼロになるタイミングで、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線６であると判定した場合、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ２がゼロになるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。

　より詳細には、実施の形態３では、制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線５であると判定した場合、Ａ／Ｄコンバータ１２－１が検出した電圧Ｖ１がゼロになるタイミングで、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線６であると判定した場合、Ａ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２がゼロになるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する。

　以下で、実施の形態３に係るノイズフィルタ１５による電源線切替方法の具体例を説明する。当該具体例では、実施の形態２に係るノイズフィルタ１５において、制御回路１３が電極３に接続している電源線（接地側電源）が電源線６であると判定した場合を例にとって説明する。なお、実施の形態１に係るノイズフィルタ１５においても、ゼロクロス検出が可能であれば実現できる。

　比較のために、まずは、制御回路１３が、Ａ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２がゼロになるタイミングとは異なるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する構成について説明する。図５は、当該構成において、Ａ／Ｄコンバータ１２－２が検出した電圧Ｖ２、リレー１０の動作、及びＹコンデンサ９に流れる電流を示すグラフである。

　図５の上段のグラフが示すように、電源線６の寄生インダクタンス等により、電源線６と電気機器アースとの間にもわずかに電圧が生じる。図５の中段のグラフが示すように、電源線６の電圧Ｖ２が最大となるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させている。図５の下段のグラフが示すように、この場合、Ｙコンデンサ９に対して瞬間的に電圧が印加され、急激に電流が流れる。

　次に、制御回路１３が、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ２がゼロになるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させるように制御する構成について説明する。図６は、当該構成において、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ２、リレー１０の動作、及びＹコンデンサ９に流れる電流を示すグラフである。

　図６の上段及び中段の各グラフが示すように、電源線６の電圧Ｖ２がゼロになるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させている。図６の下段が示すように、この場合、Ｙコンデンサ９に対する電圧印加は緩やかになり、電流は低減される。

　以上のように、実施の形態３では、Ａ／Ｄコンバータ１２－２から得られる電圧波形等から得られるゼロクロスのタイミングに合わせて、リレー１０がＹコンデンサ９と電気機器アースとの間を短絡させる構成について説明した。なお、電源線５が接地側電源線であった場合も同様である。

　以上の実施の形態１に係るノイズフィルタ１５の動作によって、以下の効果が得られる。
（効果１）
　電源線の電圧がゼロになるタイミングで、当該電源線に対応するリレーがＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させることにより、Ｙコンデンサへ急激に電流が流れなくなり、ノイズ発生を防ぐことができる。

　以上は、ノイズフィルタ１５の代表的な実施の形態を示している。実施の形態１の構成及び実施の形態２の構成に加えて、以下の構成をさらに採用してもよい。Ａ／Ｄコンバータ、制御回路又は伝送線路等の遅延を考慮して、リレーがＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させるタイミングを、電源線の電圧がゼロになるタイミングから前後させてもよい。別に、電源線の電圧がゼロになるタイミングを検出する検出回路を設け、当該検出回路の信号に合わせて、リレーがＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させてもよい。

　以上のように、実施の形態３に係るノイズフィルタ１５における制御回路１３は、電極３に接続している電源線が電源線５であると判定した場合、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ１がゼロになるタイミングで、リレー８がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、電極３に接続している電源線が電源線６であると判定した場合、接地側電源線検出回路１２が検出した電圧Ｖ２がゼロになるタイミングで、リレー１０がＹコンデンサ７と電気機器アースとの間を短絡させる。

　上記の構成によれば、電源線の電圧がゼロになるタイミングで、当該電源線に対応するリレーがＹコンデンサと電気機器アースとの間を短絡させることにより、Ｙコンデンサへ急激に電流が流れなくなり、ノイズ発生を防ぐことができる。

　ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の各機能は、処理回路により実現される。すなわち、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３は、図２及び図４に示した各ステップの処理を実行するための処理回路を備える。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。

　図７Ａは、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図７Ｂは、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

　上記処理回路が図７Ａに示す専用のハードウェアの処理回路２０である場合、処理回路２０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）又はこれらを組み合わせたものが該当する。

　ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の各機能を別々の処理回路で実現してもよいし、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

　上記処理回路が図７Ｂに示すプロセッサ２１である場合、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。
　なお、ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ２２に記憶される。

　プロセッサ２１は、メモリ２２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の各機能を実現する。すなわち、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３は、これらの各機能がプロセッサ２１によって実行されるときに、図２及び図４に示した各ステップの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ２２を備える。

　これらのプログラムは、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の各手順又は方法をコンピュータに実行させる。メモリ２２は、コンピュータを、ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

　プロセッサ２１には、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが該当する。

　メモリ２２には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ－ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）などが該当する。

　ノイズフィルタ１５の接地側電源線検出回路１２及び制御回路１３の各機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。

　例えば、接地側電源線検出回路１２の機能は、専用のハードウェアとしての処理回路で機能を実現する。制御回路１３については、プロセッサ２１がメモリ２２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現してもよい。
　このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせにより上記機能のそれぞれを実現することができる。
　なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

　本開示に係るノイズフィルタは、Ｙコンデンサと接続する電源線を適切に切り替えることができるため、電気機器に利用可能である。

　１　交流電源、２　電極、３　電極、４　電気機器、５　電源線、６　電源線、７　Ｙコンデンサ、８　リレー、９　Ｙコンデンサ、１０　リレー、１１　Ｘコンデンサ、１２　接地側電源線検出回路、１２－１　Ａ／Ｄコンバータ、１２－２　Ａ／Ｄコンバータ、１３　制御回路、１４　電気機器の主回路、１５　ノイズフィルタ、２０　処理回路、２１　プロセッサ、２２　メモリ。

Claims (5)

1. 　電源アースに接続されている第１の電極、及び当該電源アースに接続されていない第２の電極を有している交流電源に接続される電気機器のノイズフィルタであって、
   　前記第１の電極又は前記第２の電極の何れか一方に接続される第１の電源線と、
   　前記第１の電極又は前記第２の電極の他方に接続される第２の電源線と、
   　前記第１の電源線に接続されている第１のＹコンデンサと、
   　前記第２の電源線に接続されている第２のＹコンデンサと、
   　前記第１のＹコンデンサと電気機器アースとの間に接続されている第１のリレーと、
   　前記第２のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間に接続されている第２のリレーと、
   　前記第１の電源線及び前記第２の電源線にそれぞれ接続し、前記第１の電源線又は前記第２の電源線のうちから、前記第１の電極に接続されている電源線を検出する接地側電源線検出回路と、
   　前記接地側電源線検出回路による検出結果に基づいて、前記第１の電極に接続している電源線が前記第１の電源線又は前記第２の電源線の何れであるかを判定し、前記第１の電極に接続している電源線が前記第１の電源線であると判定した場合、前記第１のリレーが前記第１のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、前記第１の電極に接続している電源線が前記第２の電源線であると判定した場合、前記第２のリレーが前記第２のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間を短絡させるように制御する制御回路と、を備えていることを特徴とする、ノイズフィルタ。
2. 　前記第１のＹコンデンサ及び前記第２のＹコンデンサの各容量値をＣ［Ｆ］とし、前記ノイズフィルタにおける漏洩電流の上限値をＩ［Ａ］とし、前記交流電源の角周波数をω［ｒａｄ／ｓ］とし、前記交流電源の電源電圧をＶ［Ｖ］とした場合、前記第１のＹコンデンサ及び前記第２のＹコンデンサの各容量値Ｃ［Ｆ］は、以下の式（１）に従うことを特徴とする、請求項１に記載のノイズフィルタ。
   

   
3. 　前記接地側電源線検出回路は、前記第１の電源線と前記電気機器アースとの間の第１の電圧を検出し、前記第２の電源線と前記電気機器アースとの間の第２の電圧を検出し、
   　前記制御回路は、
   　　前記接地側電源線検出回路が検出した第１の電圧の振幅又は第２の電圧の振幅の何れが小さいかを判定することにより、前記第１の電極に接続している電源線が前記第１の電源線又は前記第２の電源線の何れであるかを判定し、
   　　前記第１の電圧の振幅が前記第２の電圧の振幅よりも小さいと判定した場合、前記第１のリレーが前記第１のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、
   　　前記第２の電圧の振幅が前記第１の電圧の振幅よりも小さいと判定した場合、前記第２のリレーが前記第２のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間を短絡させるように制御することを特徴とする、請求項１に記載のノイズフィルタ。
4. 　前記接地側電源線検出回路は、前記第１の電源線と前記電気機器アースとの間の第１の電圧を検出し、前記第２の電源線と前記電気機器アースとの間の第２の電圧を検出し、
   　前記制御回路は、前記第１の電極に接続している電源線が前記第１の電源線であると判定した場合、前記接地側電源線検出回路が検出した第１の電圧がゼロになるタイミングで、前記第１のリレーが前記第１のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間を短絡させるように制御し、前記第１の電極に接続している電源線が前記第２の電源線であると判定した場合、前記接地側電源線検出回路が検出した第２の電圧がゼロになるタイミングで、前記第２のリレーが前記第２のＹコンデンサと前記電気機器アースとの間を短絡させるように制御することを特徴とする、請求項１に記載のノイズフィルタ。
5. 　前記接地側電源線検出回路は、
   　　前記第１の電源線と前記電気機器アースとの間の電圧を検出する第１のアナログデジタルコンバータと、
   　　前記第２の電源線と前記電気機器アースとの間の電圧を検出する第２のアナログデジタルコンバータと、を備えていることを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のノイズフィルタ。

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