(57)【要約】【課題】電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験において、被試験装置と対向装置間を伝送される電力線搬送通信信号の品質劣化を生じさせない、すなわちスループットの劣化防止が可能な結合回路を提供する。【解決手段】商用電源周波数と異なる周波数の信号を商用電源周波数に重畳して通信を行う電力線搬送通信の伝送路に接続されるＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験回路における被試験装置５と対向装置１１との間の伝送路上の印加点Ｔ１及びＴ２に雷サージ発生器１で発生させた雷サージ過電圧を印加するための結合回路３ａ及び３ｂであって、商用電源電圧が雷サージ発生器１に続流することを防止するためのバリスタと、バリスタの静電容量を低減するためのガス避雷管とが直列接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源周波数と異なる周波数の信号を前記商用電源周波数に重畳して通信を行う電力線搬送通信の伝送路に接続されるＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験回路における被試験装置と前記ＩＣＴ機器である対向装置との間の伝送路上の印加点に雷サージ発生器で発生させた雷サージ過電圧を印加するための結合回路であって、
商用電源電圧が前記雷サージ発生器に続流することを防止するためのバリスタと、前記バリスタの静電容量を低減するためのガス避雷管とが直列接続されていることを特徴とする結合回路。
【請求項２】
前記雷サージ発生器側に３つの電極を有する３極ガス避雷管を配置し、前記３極ガス避雷管の接地極を前記雷サージ発生器に接続し、前記３極ガス避雷管の１つの電極に前記印加点側の前記バリスタを接続し、かつ前記３極ガス避雷管の残った電極に前記印加点側のもう１つの前記バリスタを接続することにより前記３極ガス避雷管１個で２つの直列回路を構成することを特徴とする請求項１記載の結合回路。
【請求項３】
前記バリスタの両端に抵抗が並列接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の結合回路。
【請求項４】
前記雷サージ発生器側に前記バリスタを配置し、前記印加点側に２つの電極を有する２極ガス避雷管を配置していることを特徴とする請求項１または３記載の結合回路。
【請求項５】
前記雷サージ発生器側に前記２極ガス避雷管を配置し、前記印加点側に前記バリスタを配置していることを特徴とする請求項１または３記載の結合回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内配線された商用電源線を用いて、商用電源周波数と異なる周波数の信号を前記商用電源周波数に重畳して通信を行う電力線搬送通信の伝送路に接続されているＩＣＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）機器に雷サージ過電圧が印加された際に、ＩＣＴ機器が有する通信状態における過電圧耐力特性を評価するための雷サージ耐力試験回路に用いられる結合回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークのブロードバンド化に伴うインターネット利用が広く普及しているもとで、商用電源線を利用してホームネットワークを構成する電力線搬送通信も一般家庭への普及が進展しており、そこに接続されているＩＣＴ機器は常時接続された状態で使用されている。
【０００３】
常時接続通信の普及とともに電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ過電圧に対する信頼性が求められている。これらのＩＣＴ機器は通信速度の高速化、広帯域化に伴い、使用する電子デバイスが低電圧で駆動され、かつ高密度実装されたために、雷サージ過電圧に対する耐力は低下傾向にあった。これに加えて常時接続通信状態で使用するため、雷に暴露される確率が高くなったことも一時的な通信異常の発生の恐れを生んでいる。
【０００４】
これを予め防ぐためにはＩＣＴ機器の雷サージ過電圧に対する耐力特性の評価が必要となる。電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験にあたっては、国際電気通信連合電気通信標準化部門の過電圧試験法に関する勧告（これ以降では、ＩＴＵ−Ｔ Ｋ．４４、と記す）の試験条件に述べられているように、ＩＣＴ機器を動作状態で実施する必要がある。
【０００５】
しかし、雷サージ耐力試験を行う際には、雷サージ発生器で発生させた雷サージ過電圧を商用電源電圧が通電している伝送路に印加するための結合回路が必要である。この結合回路には、対向装置と被試験装置間で通信を行っている電力線搬送通信信号に極力外乱を与えることなく、かつ雷サージ発生器で発生させた雷サージ過電圧の振幅を極力損なうことなく通過させ、さらには結合回路を介して商用電源電圧が雷サージ発生器に流入することを防止する特性が必要である。
【０００６】
上記動作状態における試験の実施については非特許文献１に示されている。また、結合回路に関しては特許文献１〜３に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２７８４６号公報
【特許文献２】特開平９−１８２２７６号公報
【特許文献３】特開２００２−３５４６６２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ Ｋ．４４“Ｒｅｓｉｓｔｉｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅｓ ａｎｄ ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔｓ ‐ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ”０４／２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１には、従来のアナログ方式の商用電源使用宅内通信機器の雷サージ耐力試験方法が開示されている。その中で結合回路に関しては、バリスタ、ガス入り放電管、ダイオード、コンデンサ等の直流給電条件や信号条件を阻害しない電気的条件の結合素子を使用すると述べられている。しかし、特許文献１に開示されている技術は、高速デジタル通信に適用し、かつ被試験装置と対向装置間での通信状態に適用可能な雷サージ耐力試験方法ではない。この結果、当然、結合素子の静電容量による高インピーダンス特性の確保や商用電源電圧の雷サージ発生器への続流防止については述べられていない。
【００１０】
電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験にあたって、結合回路は、テクニカルリクワイヤメントＴＲ１８９００１に定められている雷サージ耐力試験に適用できることが求められる。テクニカルリクワイヤメントＴＲ１８９００１は、平成１５年１月３１日に制定された日本電信電話会社の通信装置の過電圧耐力に関する資料である。
【００１１】
しかし、電力線搬送通信においては電路と伝送路とが同一であるので、テクニカルリクワイヤメントＴＲ１８９００１を満足することと同時に、電路としての商用電源電圧が結合回路を介して雷サージ発生器へ流入するのを防止する必要がある。また、被試験装置と対向装置間の伝送路においては周波数帯域２〜３０ＭＨｚの電力線搬送通信信号を良好に伝送せねばならない。このためには、伝送路に接続される結合回路は、伝送路インピーダンスに影響を与えぬように高インピーダンス特性を有することが必要である。
【００１２】
まず続流防止について述べる。結合回路素子としては容易に高インピーダンスを実現できるガス避雷管が最良である。ガス避雷管の静電容量は１ｐＦ程の非常に小さな値であるとともに、そのばらつきも小さいという利点がある。１ｐＦの静電容量では、例えば電力線搬送通信周波数帯域の上限周波数３０ＭＨｚにおけるインピーダンスは５．３ｋΩもの高い値を実現できる。しかし、ガス避雷管を用いた場合ではガス避雷管に雷サージ過電圧が印加された際、放電開始電圧で放電し、最終的にアーク放電状態に移行するが、アーク放電電圧は数十Ｖの低電圧である。このため、電路に通電されている商用電源電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）がガス避雷管に重畳され、アーク放電電圧＜商用電源電圧の関係になる。このため、商用電源電圧が雷サージ発生器にも印加されることになり、雷サージ発生器に故障をきたす恐れが出てくる。よって、電力線搬送通信においてはガス避雷管のみで構成する結合回路は適当でない。
【００１３】
次にバリスタのみで構成する結合回路について述べる。バリスタは静電容量が非常に大きいために、定常状態における電力線搬送通信の品質を劣化させる欠点がある。例えばカタログからみると、雷サージ耐力試験電流に対するバリスタのサージ耐電流特性及びバリスタ電圧特性を考慮した場合、少なくともその外径は２０ｍｍφ程度、バリスタ電圧は約２００Ｖが望ましい。これらの条件を満たすバリスタの静電容量は約１５００ｐＦとなる。この静電容量値はガス避雷管の１５００倍であり、インピーダンス値は３．５Ωと大変小さいため、電力線搬送通信信号の伝送特性に外乱を与えることになる。このため、バリスタのみで構成する結合回路は電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験回路の結合回路として不適当である。
【００１４】
さらにガス避雷管とバリスタとの直列接続で構成した結合回路について述べる。今、ガス避雷管の静電容量を１ｐＦ、バリスタの静電容量を１５００ｐＦとして、両者の直列回路における合成静電容量を求めると約１ｐＦとなり、約５．３ｋΩの高インピーダンス特性が得られる。よってガス避雷管とバリスタとの直列接続で構成した結合回路は、バリスタのもつ大きな静電容量をガス避雷管の静電容量とほぼ等しい値に低減することができる。これにより結合回路に要求される続流の防止と高インピーダンス特性の両方を満足することが可能となる。
【００１５】
さらに前記したガス避雷管とバリスタとの直列接続で構成された回路は既に市販品の雷防護用保安器に使用されている。例えば通信線と商用電源電圧線間用として、通信線側にバリスタが、商用電源側にバリスタと２極避雷管が直列に入っており、両者の接続部において接地がとれる構造になっている。この雷防護回路は一般にバイパス用保安器と呼ばれている。しかし、このバイパス用保安器の商用電源電圧側のバリスタと２極避雷管の直列回路から成る雷防護回路に関しては、そもそも通信信号を伝送するという考えはなかった。ましてや商用電源周波数よりも高い２〜３０ＭＨｚの周波数帯域の電力線搬送通信信号を伝送することは当然ながら考えられていないと推定される。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験において、被試験装置と対向装置間を伝送される電力線搬送通信信号の品質劣化を生じさせない、すなわちスループットの劣化防止が可能な結合回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項１の本発明は、商用電源周波数と異なる周波数の信号を前記商用電源周波数に重畳して通信を行う電力線搬送通信の伝送路に接続されるＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験回路における被試験装置と前記ＩＣＴ機器である対向装置との間の伝送路上の印加点に雷サージ発生器で発生させた雷サージ過電圧を印加するための結合回路であって、商用電源電圧が前記雷サージ発生器に続流することを防止するためのバリスタと、前記バリスタの静電容量を低減するためのガス避雷管とが直列接続されていることを特徴とする結合回路をもって解決手段とする。
【００１８】
請求項２の本発明は、前記雷サージ発生器側に３つの電極を有する３極ガス避雷管を配置し、前記３極ガス避雷管の接地極を前記雷サージ発生器に接続し、前記３極ガス避雷管の１つの電極に前記印加点側の前記バリスタを接続し、かつ前記３極ガス避雷管の残った電極に前記印加点側のもう１つの前記バリスタを接続することにより前記３極ガス避雷管１個で２つの直列回路を構成することを特徴とする結合回路をもって解決手段とする。
【００１９】
請求項３の本発明は、前記バリスタの両端に抵抗が並列接続されていることを特徴とする結合回路をもって解決手段とする。
【００２０】
請求項４の本発明は、前記雷サージ発生器側に前記バリスタを配置し、前記印加点側に２つの電極を有する２極ガス避雷管を配置していることを特徴とする結合回路をもって解決手段とする。
【００２１】
請求項５の本発明は、前記雷サージ発生器側に前記２極ガス避雷管を配置し、前記印加点側に前記バリスタを配置していることを特徴とする結合回路をもって解決手段とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験において、被試験装置と対向装置間を伝送される電力線搬送通信信号の品質劣化を生じさせない、すなわちスループットの劣化防止が可能となる結合回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態における結合回路を適用した電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験回路を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態における結合回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態における結合回路の動作特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における結合回路の動作特性を調べるための実験系を示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態における結合回路の動作特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における結合回路の動作特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における結合回路の他の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態における結合回路の他の動作特性を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における結合回路の他の動作特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における結合回路の他の構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施形態における結合回路の他の動作特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態における結合回路の他の構成を示す回路図である。
【図１３】本発明の実施形態における結合回路の他の動作特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態における結合回路の他の構成を示す回路図である。
【図１５】本発明の実施形態における結合回路の他の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態における結合回路を適用した雷サージ耐力試験回路の構成を示す回路図である。ここでは、商用電源線を用いた高速デジタル伝送方式である電力線搬送通信用のＩＣＴ機器の商用電源線（通信線と同等である）―ＬＡＮケーブル間の雷サージ耐力試験に適用した雷サージ耐力試験回路を例示している。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の雷サージ耐力試験回路において、雷サージ発生器１は、２つの結合回路３ａ及び３ｂを介して印加点Ｔ１及びＴ２に接続されている。これらの印加点Ｔ１及びＴ２は、被試験装置５の商用電源ポートにそれぞれ接続されている。
【００２７】
また、印加点Ｔ１及びＴ２は、減結合回路９の被試験装置側端子にそれぞれ接続され、減結合回路９の対向装置側端子は、対向装置１１の商用電源ポートにそれぞれ接続されている。被試験装置５のＬＡＮケーブル１７ａは、ＬＡＮ用結合回路４を介してアース１３に接続されている。なお、対向装置１１は、ＬＡＮケーブル１７ｂ及びＬＡＮ用減結合回路１８ｂを経てパソコン１９ｂに接続されている。
【００２８】
減結合回路９は、対向装置１１と被試験装置５との間で伝送路を形成し、電力線搬送通信信号を遮断することなく通過させる構成となっている。したがって、雷サージ発生器１で発生させた雷サージ過電圧は、２つの結合回路３ａ及び３ｂ（これ以降では、一括して「結合回路３」という場合がある）を通って印加点Ｔ１及びＴ２に印加される。この時、減結合回路９は、試験対象ではないＩＣＴ機器である対向装置１１の商用電源ポートに雷サージ過電圧が流入するのを防止している。
【００２９】
商用電源１５は、絶縁トランス１６を介して商用電源用減結合回路７に接続されており、その出力側端子は被試験装置５に接続されている。この時、商用電源用減結合回路７は、商用電源１５に流入してきた伝導ノイズが被試験装置５及び対向装置１１に伝導することを防止するために設置されている。
【００３０】
図２は、結合回路３の構成を示す回路図である。図２に示すように、結合回路３は、雷サージ発生器側端子３０にバリスタ３３の一方の電極を接続し、印加点側端子３１に２極ガス避雷管３２の一方の電極を接続し、かつガス避雷管３２の残りの電極とバリスタ３３の残りの電極を接続した直列回路構成としている。バリスタ３３は、商用電源電圧が雷サージ発生器１に続流することを防止するためのものであり、ガス避雷管３２は、バリスタ３３の静電容量を低減するためのものである。
【００３１】
図３は、図２に示される結合回路３の動作特性を示す図である。結合回路に印加した雷サージ波形は、ＩＴＵ−Ｔ Ｋ．４４に示されている１０／７００ｕｓ＋２５Ω波形であり、充電電圧は、４００Ｖに設定した場合を例示している。なお、ここでは、図１に示した雷サージ耐力試験回路に本結合回路を設置していない。すなわち、結合回路だけの動作特性を調べることを目的にしているので、雷サージ発生器に結合回路を接続しただけの実験系とした。また、ガス避雷管の放電開始時やバリスタの動作開始時の特性を詳しく調べるために、印加した雷サージ波形の波頭部分を示している。横軸は時間（単位はｕｓ）、縦軸は動作電圧（単位はＫＶ）を示している。雷サージ発生器の出力をバリスタに接続し、アースポートをガス避雷管に接続している。ガス避雷管とバリスタとを含んだ動作電圧特性は、図中に「ガス避雷管＋バリスタ」と記して矢印を付け、またガス避雷管の部分だけの動作電圧特性は、図中に「ガス避雷管」と記して矢印を付けている。さらに、使用したガス避雷管の公称放電開始電圧は９０Ｖ、バリスタは外径２０ｍｍでバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）は２００Ｖである。
【００３２】
図３に示すように、まず雷サージ電圧が印加されると、時間０ｕｓ付近から約３．７ｕｓまではガス避雷管とバリスタの両方を含んだ動作電圧（図中の「ガス避雷管＋バリスタ」）及びガス避雷管だけの動作電圧（図中の「ガス避雷管」）はほとんど同じ特性を示す。この理由を述べる。すなわち、バリスタの応答時間は０．０１〜０．０６ｕｓで、ガス避雷管の応答時間０．１〜１ｕｓよりも約一桁、早い。しかし、バリスタの動作開始はガス避雷管と同じになる。これは応答時間の遅いガス避雷管が動作しない（放電開始をしない）ので、結合回路に電流が流れず、バリスタは動作することができないためである。さらに雷サージ電圧を印加してからどちらかの素子が動作を開始するまでの時間中には、素子の静電容量の大きさによる電圧分割が生じるために、印加された雷サージ電圧の約９９％がガス避雷管に加わることになる。このような理由によって時間０ｕｓ付近から約３．７ｕｓまでの動作特性はガス避雷管に支配される。
【００３３】
次に、約３．７ｕｓで印加電圧がガス避雷管の放電開始電圧２９０Ｖ程に達すると、放電を開始する。放電開始電圧が公称放電開始電圧９０Ｖよりも高いのは、雷サージ電圧のような高電圧で、かつ立ち上がりの早い波形に対しては、放電遅れが生じるためである。
【００３４】
ガス避雷管が放電すると、グロー放電（図３では比較的長い時間で示しているため、現れない）を経て、アーク放電に移行する。図３では電流は示していないが、ガス避雷管の動作特性では約２０Ｖのアーク放電電圧が生じ、かつ維持されている。一方、ガス避雷管とバリスタを含んだ動作電圧は、動作した後、２０Ｖ程に低下してから、４ｕｓ付近にはオーバーシュート電圧（約３２０Ｖ）が見られものの、それ以降の時間経過に対して約２９０Ｖで維持されている。この電圧値が制限電圧であるが、制限電圧＞商用電源電圧（ＡＣ１００Ｖ）の関係を有しているので、ＡＣ１００Ｖが雷サージ発生器に流入する、いわゆる逆流するのを防止している。
【００３５】
制限電圧が維持されている時間領域（４ｕｓ以上）では、結合回路の性能が十分に発揮されている。すなわち、電流的にみるとガス避雷管はアーク放電を維持していることからも、印加された雷サージ電流が注入されていることを示している。
【００３６】
ただし、図３において約３．７〜約４ｕｓのわずかな時間においてＶ字型の動作電圧の谷が発生している。この時間領域の動作特性は、ガス避雷管の放電開始に伴うバリスタの応答特性によると考えられる。この０．３ｕｓ程の時間帯では最小動作電圧が約２０Ｖであるため、ＡＣ１００Ｖが雷サージ発生器に流入する恐れがある。しかし、その時間は０．３ｕｓ程度であり、ＡＣ１００Ｖの１サイクルの２０ｍｓに比べても約６７０００分の１と、非常に短時間であるので、ほぼ問題はないと考えられる。
【００３７】
さらに本結合回路のインピーダンス特性について述べる。時間０ｕｓ付近から約３．７ｕｓまではガス避雷管とバリスタの両方を含んだ動作電圧と、ガス避雷管だけの動作電圧はほとんど同じ特性を示すこと、そして、この時間領域ではガス避雷管の動作電圧特性が支配的であることを先に述べた。このことは結合回路の静電容量がガス避雷管のみの静電容量の約１ｐＦであることを示している。よって、電力線搬送通信周波数帯域の上限周波数３０ＭＨｚにおいて、５．３ｋΩの高インピーダンスが得られる。
【００３８】
図４は、図２に示される結合回路３の動作特性を調べる実験系を示す回路図である。結合回路に印加する雷サージ波形は、ＩＴＵ−Ｔ Ｋ．４４に示されている１０／７００ｕｓ＋２５Ω波形であり、充電電圧は、４００Ｖに設定した場合を例示している。ここでも、図１に示した雷サージ耐力試験回路に本結合回路を接続していない。すなわち、結合回路だけの動作特性を調べることを目的にしているので、雷サージ発生器に結合回路を接続しただけの実験系とした。結合回路の雷サージ発生器側端子３０は雷サージ発生器の出力ポートに接続し、印加点側端子３１は雷サージ発生器のアースポートに接続する。２極ガス避雷管とバリスタとの接続箇所を符号３０１で示す。次に、各々の電圧の測定個所と、その名称について述べる。２極ガス避雷管の印加点側端子３１と接続箇所３０１間の電圧は、２極ガス避雷管の端子間電圧（動作特性を示す図５及び図６では「ガス避雷管」と略している）と記す。接続箇所３０１と雷サージ発生器側端子３０間の電圧は、バリスタの端子間電圧（動作特性を示す図５及び図６では「バリスタ」と略している）と記す。これらガス避雷管及びバリスタの端子間電圧の測定は接続箇所３０１がフローティングしているので、オシロスコープの電圧プローブは差動電圧プローブを使用する。接続箇所３０１がフローティングになるのは、時間経過からみるとガス避雷管の動作電流が０Ａとなった時点から後であり、印加点側端子３１と接続箇所３０１は絶縁状態、すなわち回路がオープンとなるからである。
【００３９】
図５と図６は、図４に示す実験系で測定した結合回路３の動作特性を示す図である。図６は、バリスタと２極ガス避雷管の端子間電圧が０Ｖとなる約２００ｍｓまでの時間における特性を示している。雷サージ発生器の充電電圧は４００Ｖ、横軸はｍｓ単位で表した時間、左側の縦軸はＶ単位で表した動作電圧、右側の縦軸はＡ単位で表した動作電流を示している。なお、使用した２極ガス避雷管の公称放電開始電圧は９０Ｖ、バリスタは外径２０ｍｍでバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）は２００Ｖである。２極ガス避雷管の公称放電開始電圧は２００Ｖ程度のものを用いるが、本実験では、結合回路を１００Ｖの商用電源線に接続しないので、９０Ｖのものを使用し、動作電圧特性を調べた。
【００４０】
図５に示すように、端子電圧に関しては、雷サージ過電圧を印加した直後の時間０ｍｓから約０．４ｍｓまでは制限電圧の約２９０Ｖ以下に抑制されている。このことは、結合回路の性能が十分に発揮されていることを示している。すなわち、電流的にみると、２極ガス避雷管はアーク放電を維持していることからも、印加された雷サージ電流が注入されていることを示している。約０．４ｍｓで動作電流が０Ａになった後の端子電圧は緩やかに減少し、４．５ｍｓ付近で０Ｖになる。この端子電圧の波形には、２極ガス避雷管とバリスタとが動作を停止したため、印加した雷サージ波形の波尾の特性が現れている。ただし、バリスタは動作を終えたが、端子電圧、すなわち雷サージ波形の波尾の電圧が２００Ｖ程度あるので、この端子電圧によってバリスタは充電される。この充電電圧をもつバリスタの端子間電圧は約２００Ｖから減少傾向を示し、約２．２ｍｓで約１１０Ｖに急激に減少し、その後は１００Ｖ程となり、最終的には、図６に示すように約２００ｍｓで０Ｖとなる。
【００４１】
次に、動作終了後のバリスタの振舞いについて述べる。バリスタは、バリスタ自身の静電容量（約１５００ＰＦ）に蓄えられた充電電圧を放電する過程に入る。バリスタは、両端子間に差動電圧プローブが接続されているので（プローブの入力抵抗は５０ＭΩ）、充電電圧は、この差動電圧プローブの入力抵抗を通ってオシロスコープに流出するしかない。なぜならば、約０．４ｍｓにおける２極ガス避雷管の動作終了に伴い、結合回路の接続箇所３０１はフローティングされ、かつ、雷サージ発生器側端子は雷サージ発生器の出力抵抗（約１５０ｋΩ）を介してアースされているからである。
【００４２】
次に、２極ガス避雷管の端子間電圧について述べる。時間０〜約０．４ｍｓの間では、２極ガス避雷管はアーク放電を生じており、その電圧は約２０Ｖである。その後、アーク放電が停止し、０．７ｍｓ付近で端子間電圧はほぼ０Ｖとなる。しかし、約０．７ｍｓを超えてからは２極ガス避雷管の端子間電圧が最大でー１１０Ｖ程、発生しているように見える。しかし、この２極ガス避雷管の端子間電圧は次の式で表わされる電圧である。
【００４３】
２極ガス避雷管の端子間電圧＝端子電圧−バリスタの端子間電圧（Ｖ）
よって、約０．７ｍｓを超えてからの２極ガス避雷管の端子間電圧は、２極ガス避雷管が放電することによって発生した電圧ではないので、結合回路の続流阻止特性に悪影響を与えることはない。
【００４４】
図７は、結合回路３の他の構成を示す回路図である。図７に示すように、結合回路３は、雷サージ発生器側端子３０に２極ガス避雷管３２の一方の電極を接続し、印加点側端子３１にバリスタ３３の一方の電極を接続し、かつガス避雷管３２の残りの電極とバリスタ３３の残りの電極を接続した直列回路構成としてもよい。この結合回路を図４に示された実験回路の雷サージ発生器に接続して動作特性を調べた。端子電圧の定義は図４に記載されているとおりである。印加点側端子３１と接続箇所３０１との間の電圧がバリスタの端子間電圧である。２極ガス避雷管の端子間電圧は、接続個所３０１と雷サージ発生器側端子３０間の電圧で表わすことにする。
【００４５】
図８は、時間軸が０〜４．５ｍｓにおける動作電圧と動作電流特性を示している。図９は、時間軸を０〜３６０ｍｓまで広げた場合の動作電圧特性を示している。図８及び図９に示されている動作電圧及び電流特性は、図２の結合回路、すなわち、印加点側に２極ガス避雷管を配置し、雷サージ発生器側にバリスタを配置した結合回路の動作特性（図５、図６）とほぼ同様な特性傾向を示す。しかし、図２、図７の結合回路とも、バリスタ及び２極ガス避雷管の端子間電圧が０Ｖに減少するまでの時間は約２００ｍｓである。この約２００ｍｓの時間は、雷サージ波形の波尾の電圧が０Ｖとなる時間４．５ｍｓ程に比べて約４４倍も長い。よって、結合回路の接続箇所３０１に約１００Ｖの電圧がかなりの時間生じているので、結合回路に触れぬ様に注意せねばならない。望ましいのは、雷サージ波形の波尾の電圧が０Ｖとなる時間である４．５ｍｓ程で、バリスタ及び２極ガス避雷管の端子間電圧が０Ｖに減少することである。
【００４６】
なお、図４におけるバリスタ及びガス避雷管端子間電圧の測定では、差動電圧プローブの入力抵抗が５０ＭΩの場合について述べてきた。しかし、図１の雷サージ耐力試験回路に結合回路を設置して試験を行う際には差動電圧プローブを取り付けない。すなわち、空気の絶縁体中に置かれたのみの状態であり、その等価抵抗は差動プローブの入力抵抗５０ＭΩよりも相当に大きくなる。そのため、バリスタ及びガス避雷管端子間電圧が０Ｖに減少するまでの時間は、時定数が大きくなるために２００ｍｓよりももっと長くなる。そこで、本実施形態では、バリスタ及び２極ガス避雷管の端子間電圧が０Ｖに減少することを実現するため、バリスタの端子間に高抵抗を並列接続することとしている。抵抗値は、バリスタの動作に影響を与えないように１ＭΩ以上が望ましい。
【００４７】
図１０は、図２に示されている回路構成、すなわち、印加点側に２極ガス避雷管３２を配置し、雷サージ発生器側にバリスタ３３を配置した結合回路において、バリスタ３３の端子間に１ＭΩの抵抗３３ａを並列接続している。この結合回路の動作特性を図１１に示す。この図に示すように、バリスタ３３の端子間電圧は約１０ｍｓで０Ｖになっている。この約１０ｍｓの到達時間は、端子電圧の０Ｖへの到達時間約４．５ｍｓの２倍強であるが、バリスタ３３に１ＭΩ抵抗３３ａを並列接続しない場合の約２００ｍｓに比べて２０分の１に短縮されている。
【００４８】
一方、図１２は、図７に示されている回路構成、すなわち、印加点側にバリスタ３３を配置し、雷サージ発生器側に２極ガス避雷管３２を配置した結合回路において、バリスタ３３の端子間に１ＭΩの抵抗３３ａを並列接続している。この結合回路の動作特性を図１３に示す。この図に示すように、バリスタ３３の端子間電圧は約１０ｍｓで０Ｖになっている。この約１０ｍｓの０Ｖへの到達時間は、端子電圧の到達時間の２倍強になり、また、バリスタ３３に１ＭΩ抵抗３３ａを並列接続しない場合の約２００ｍｓに比べて２０分の１に短縮されている。これは、図１０に示されている結合回路の動作特性とほぼ同様な特性傾向を示している。
【００４９】
図１４は、結合回路３の他の構成を示す回路図である。図１４に示すように、結合回路３は、雷サージ発生器側端子３０に３つの電極を有する３極ガス避雷管３４を配置し、かつ３極ガス避雷管３４の接地極を雷サージ発生器側端子３０に接続し、３極ガス避雷管３４の１つの電極とバリスタ３３の１つの電極とを接続し、バリスタ３３の残りの電極と印加点側端子３１ａとを接続する。また３極ガス避雷管３４の残りの電極とバリスタ３３のもう１つの電極とを接続し、バリスタ３３のもう１つの残りの電極と印加点側端子３１ｂとを接続する。これによって、３極ガス避雷管３４が１個で２つの直列回路を実現している。このような構成の結合回路３でも、ガス避雷管とバリスタの両方を含んだ動作電圧は、図３、図８、及び図９で示した動作特性を得ることができる。
【００５０】
図１５は、図１４に示されている回路構成、すなわち、３極ガス避雷管３４が１個で２つの直列回路を実現した結合回路において、２つのバリスタ３３のそれぞれの端子間に１ＭΩの抵抗３３ａを並列接続している。この場合も、図１２に示されている結合回路の動作特性とほぼ同様な動作特性を得ることができる。
【００５１】
以上のように、本発明では、商用電源電圧が雷サージ発生器に続流することを防止するためのバリスタと、バリスタの静電容量を低減するためのガス避雷管とが直列接続された構成を採用している。そのため、電力線搬送通信用ＩＣＴ機器の雷サージ耐力試験において、被試験装置と対向装置間を伝送される電力線搬送通信信号の品質劣化を生じさせない、すなわちスループットの劣化防止が可能となる結合回路を提供することができる。
【００５２】
また、本発明では、バリスタの両端に抵抗が並列接続されている。これによって、バリスタの動作終了後の残留電圧を速やかに低減させることができるので、より安全性を高めることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  雷サージ発生器
３  結合回路
５  被試験装置
１１  対向装置
３３  バリスタ
３３ａ  抵抗
３２、３４  ガス避雷管
３０１  接続箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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