(57)【要約】【課題】ノイズフィルタからの放出電力による問題、及びノイズフィルタと対地容量との共振周波電流による問題を解決する。【解決手段】本考案のノイズフィルタ１０は、インダクタ１２に抵抗器１１が並列接続されたものである。電源周波数の電流は、抵抗器１１を通過せずにインダクタ１２を無損失で通過する。一方、共振周波電流を含む高周波のノイズ電流は、インダクタ１２を通過せずに抵抗器１１で消費される。したがって、ノイズフィルタ１０でノイズの電力が蓄えられないので、放出電力による問題もない。また、ノイズフィルタ１０と対地容量Ｃとの共振周波電流も抵抗器１１で消費されるので、共振周波電流による問題もない。【選択図】　　　　図１
0003098906.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、前記インダクタが前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有することを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続される、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項３】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
前記短絡電流が２５Ａであるとき、当該ノイズフィルタのインピーダンスが０．１Ω以下である、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項４】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
前記ノイズ電流の周波数が１０ｋＨｚであるとき、前記インダクタのリアクタンスが２ｋΩ以上である、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項５】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
電源電流の角周波数をωｐ［ｒａｄ］、ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、前記インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］、前記抵抗器の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、
１０（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０
が成り立つ、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項６】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
電源電流の角周波数をωｐ［ｒａｄ］、ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、前記インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］、前記抵抗器の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、
１００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１００
が成り立つ、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項７】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
電源電流の角周波数をωｐ［ｒａｄ］、ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、前記インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］、前記抵抗器の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、
１０００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０００
が成り立つ、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項８】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、前記インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］、前記抵抗器の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、
（ωｎ・Ｌ）／Ｒ　≧　１／（２ωｎ）
が成り立つ、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項９】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された可変抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記可変抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続される、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項１０】
商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタであって、
前記アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに前記商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、このインダクタに並列接続された可変抵抗器とを備え、
前記インダクタと前記可変抵抗器との並列回路は、一方の端子が前記アース線を介して接地され、他方の端子が前記電子装置に接続され、
前記インダクタがトロイダルコイルであり、このトロイダルコイル及び前記可変抵抗器の並列回路が筐体内に収容され、前記トロイダルコイルの内周壁に囲まれた空間内に前記可変抵抗器が配置され、前記可変抵抗器の抵抗値を変えるための抵抗値可変手段が前記筐体外から操作可能な位置に設けられた、
ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のノイズフィルタを備えた電子装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるノイズフィルタに関し、詳しくはアース線に誘導されるノイズを抑制するインダクタを備えたノイズフィルタ等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のノイズフィルタは、インダクタからなり、ノイズと呼ばれる不要信号を周波数弁別し、商用電源からの短絡電流をアース側へ通過させる機能を有している（例えば下記特許文献１参照）。ノイズの周波数は、例えば１０ｋＨｚ以上である。国内での商用電源の周波数は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。
【０００３】
図９［１］は、従来のノイズフィルタを示す回路図である。図９［２］は、図９［１］のノイズフィルタの使用状態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００４】
ノイズフィルタ７０は、一個のインダクタ７１からなるアース線用の二端子ノイズフィルタである。一方の端子７２がアース線７４を介して接地され、他方の端子７３が電子装置７５に接続される。また、インダクタ７１のインダクタンスは、漏電などに起因する商用電源の短絡電流Ｉｓを電子装置７５からアース７６へ流すとともに、アース線７４に誘導されるノイズ電流Ｉｎを阻止するように設定されている。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６１−１４０６２０号公報（第１図等）
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のノイズフィルタでは次のような問題があった。
【０００７】
（１）．ノイズと言われる雑音電力は、定常電流の形でアース線７４に誘導されるだけではなく、不定期的に時間をおいてパルス状に誘導される場合もある。このような場合、ノイズフィルタ７０を構成するインダクタ７１は、磁界や電界によって電力を蓄えているため、ノイズ電力の流入が止まれば蓄えた電力を放出する。そのため、この放出電力によって、電子装置７５が誤動作したり一時的に機能低下を起こしたりする。
【０００８】
（２）．アース７４線上に誘導されるノイズ電流Ｉｎの低減には、前述のとおりインダクタ７１が有効である。一方、アース線７４に接続されている電子装置７５のうち特に大型のものでは、かなりの対地容量Ｃを有するため、その対地容量Ｃとインダクタ７１とで直列共振を生じる場合がある。したがって、その共振周波電流が電子装置７５側に流れ込むと、ノイズ障害を発生する。
【０００９】
（３）．インダクタ７１のインダクタンスは、ノイズ電流Ｉｎを遮断するためにはできるだけ高いことが望ましく、短絡電流Ｉｓを導通させるためにはできるだけ低いことが望ましい。このように相反する特性を両立させることは極めて困難であった。つまり、ノイズ電流Ｉｎを十分に遮断しようとしてインダクタンスを高くすると短絡電流Ｉｓが十分に導通しなくなり、逆に短絡電流Ｉｓを十分に導通させようとしてインダクタンスを低くするとノイズ電流Ｉｎが十分に遮断されなくなる。
【００１０】
【考案の目的】
そこで、本考案の目的は、ノイズフィルタからの放出電力、ノイズフィルタと対地容量との共振周波電流、及びノイズ電流の遮断と短絡電流の導通との両立を解決し得る、ノイズフィルタ、及びこれを備えた電子装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本考案者は、上記問題を解決すべく研究に励んだ結果、「ノイズフィルタからの放出電力による問題は、ノイズフィルタがノイズ電流を消費（熱エネルギに変換）する機能を持たないことに起因すること。」及び「ノイズ電流の遮断と短絡電流の導通との両立を図るには、インダクタの磁気飽和現象を利用すればよいこと。」をそれぞれ見い出した。本考案は、この知見に基づきなされたものである。すなわち、インダクタに並列に抵抗器を接続することにより、抵抗器でノイズ電流が消費されるのである。また、このような構成にしたところ、対地容量とインダクタとの直列共振電流も抵抗器によって減衰することがわかった。更に、短絡電流で磁気飽和するインダクタであれば、短絡電流に対してはインダクタンスに関係なく低インピーダンスになるので、インダクタンスを高くしてノイズ電流を十分に遮断することが可能となる。以下に詳しく説明する。
【００１２】
本考案に係るノイズフィルタは、商用電源を使用する電子装置のアース線に取り付けられるものであって、アース線に誘導されるノイズ電流を抑制するとともに商用電源からの短絡電流に対して磁気飽和する特性を有するインダクタと、インダクタに並列接続された抵抗器とを備えたことを特徴とするものである（請求項１）。電子装置において短絡事故などが発生すると、短絡電流がノイズフィルタを通ってアースへ流れる。このとき、ノイズフィルタのインダクタが磁気飽和することにより、短絡電流はインダクタをほぼ無損失で通過する。一方、共振周波電流を含む高周波のノイズ電流は、インダクタを通過せずに抵抗器で消費される。したがって、ノイズフィルタでノイズの電力が蓄えられないので、放出電力による問題もない。また、ノイズフィルタと対地容量との共振周波電流も抵抗器で消費されるので、共振周波電流による問題もない。
【００１３】
インダクタと抵抗器との並列回路は、一方の端子がアース線を介して接地され、他方の端子が電子装置に接続される、としてもよい（請求項２）。インダクタ及び抵抗器の数は、単数でも複数でもよい。インダクタが複数ある場合は、少なくとも一つのインダクタに抵抗器が並列接続されていればよい。
【００１４】
短絡電流が２５Ａであるとき、ノイズフィルタのインピーダンスが０．１Ω以下である、としてもよい（請求項３）。これは、ＩＥＣ規格を満たす特性である。また、ノイズ電流の周波数が１０ｋＨｚであるとき、インダクタのリアクタンスが２ｋΩ以上である、としてもよい（請求項４）。１０ｋＨｚ以上のノイズ周波数に対して２ｋΩ以上のリアクタンスがあれば、ノイズフィルタとして十分な性能となる。
【００１５】
電源電流の角周波数をωｐ［ｒａｄ］、ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、前記インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］、前記抵抗器の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、好ましくは、
１０（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０
が成り立ち（請求項５）、より好ましくは、
１００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１００
が成り立ち（請求項６）、最も好ましくは、
１０００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０００
が成り立つ（請求項７）。このように、Ｒの範囲を狭めることによって、ωｐでの減衰量が適度に小さく、かつωｎでの減衰量が適度に大きい、バランスのとれた特性が得られる。
【００１６】
また、
（ωｎ・Ｌ）／Ｒ　≧　１／（２ωｎ）
が成り立つ（請求項８）、としてもよい。このとき、抵抗器で消費される電力がインダクタに蓄えられる電力を越える特性となる。
【００１７】
抵抗器が可変抵抗器である、としてもよい（請求項９）。ノイズフィルタが取り付けられる電子装置ごとに、その対地容量がばらつく。このような場合でも、可変抵抗器の抵抗値を変えることにより、共振周波数のばらつきに的確に対応できる。なお、ここでいう「可変抵抗器」には、固定抵抗器と可変抵抗器との直列回路やいわゆる半固定抵抗器等も含むものとする。
【００１８】
インダクタがトロイダルコイルであり、このトロイダルコイル及び可変抵抗器の並列回路が筐体内に収容され、トロイダルコイルの内周壁に囲まれた空間内に可変抵抗器が配置され、可変抵抗器の抵抗値を変えるための抵抗値可変手段が筐体外から操作可能な位置に設けられた、としてもよい（請求項１０）。抵抗値可変手段を筐体外から操作することにより、対地容量のばらつきにも簡単に対応できる。しかも、トロイダルコイルの内周壁に囲まれた空間内に可変抵抗器が配置されているので、筐体内の空間が有効に利用される。
【００１９】
本考案に係る電子装置は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のノイズフィルタを備えたものである（請求項１１）。
【００２０】
【考案の実施の形態】
図１［１］は、本考案に係るノイズフィルタの第一実施形態を示す回路図である。図１［２］は、図１［１］のノイズフィルタの使用状態を示す回路図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図９［１］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００２１】
本実施形態のノイズフィルタ１０は、インダクタ１２に抵抗器１１が並列接続されたものである。インダクタ１２及び抵抗器１１の並列回路は、一方の端子７２がアース線７４を介して接地され、他方の端子７３が電子装置７５に接続される。このように、ノイズフィルタ１０はアース線用の二端子ノイズフィルタである。
【００２２】
電子装置７５において短絡事故などが発生すると、短絡電流Ｉｓがノイズフィルタ１０を通ってアース７６へ流れる。このとき、ノイズフィルタ１０のインダクタ１２が磁気飽和することにより、短絡電流Ｉｓはインダクタ１２をほぼ無損失で通過する。一方、共振周波電流を含む高周波のノイズ電流Ｉｎは、インダクタ１２を通過せずに抵抗器１１で消費される。したがって、ノイズフィルタ１０でノイズの電力が蓄えられないので、放出電力による問題もない。また、ノイズフィルタ１０と対地容量Ｃとの共振周波電流も抵抗器１１で消費されるので、共振周波電流による問題もない。
【００２３】
ここで、インダクタ１２のインダクタンスをＬ、角周波数をωとすると、そのリアクタンスはωＬとなる。一方、電子装置７５の対地容量Ｃが呈するリアクタンスは１／ωＣとなるので、これとωＬとが直列共振することによってノイズ電流が発生する。
【００２４】
本実施形態では、インダクタ１２に並列に抵抗器１１を設けている。そのため、商用電源の微弱な漏洩電流のような低周波かつ小電流は低リアクタンスを呈するインダクタ１２を通過し、それより高い周波数成分を持つノイズ電流Ｉｎは抵抗器１１を通過することにより電力消費される。
【００２５】
すなわち、抵抗器１１の抵抗値をＲとすると、ノイズフィルタ１０のインピーダンスＺは次式で表される。
【００２６】
0003098906.tif 000003
そして、ωＬ＜＜Ｒのとき、
0003098906.tif 000004
である。そして、ωＬ＞＞Ｒのとき、
0003098906.tif 000005
である。
【００２７】
式（２）から明らかなように、低周波電流（電源電流）は、ノイズフィルタ１０のインピーダンスがＺ≒ｊωＬとなるから、ノイズフィルタ１０を低損失で通過する。一方、式（３）から明らかなように、共振周波数を含む高周波電流（ノイズ電流）は、ノイズフィルタ１０のインピーダンスがＺ≒Ｒとなるから、ノイズフィルタ１０で消費される。
【００２８】
ここで、電源電流の角周波数をωｐ［ｒａｄ］、ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、インダクタ１２のインダクタンスをＬ［Ｈ］、抵抗器１１の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、式（２），（３）から明らかなように、
（ωｐ・Ｌ）　＜＜　Ｒ　＜＜　（ωｎ・Ｌ）　・・・（４）
を満足する必要がある。上式左辺の（ωｐ・Ｌ）　＜＜　Ｒの関係に着目すれば、Ｒは（ωｐ・Ｌ）よりもできるだけ大きいことが望ましい。一方、上式右辺のＲ　＜＜　（ωｎ・Ｌ）の関係に着目すれば、Ｒは（ωｎ・Ｌ）よりもできるだけ小さいことが望ましい。これらのトレードオフの関係にあるものを両立させるには、例えば、
１０（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０　・・・（５）
とすることが好ましい。そして、より好ましくは、
１００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１００　・・・（６）
とする。最も好ましくは、
１０００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０００　・・・（７）
とする。このように、Ｒの範囲を狭めることによって、ωｐでの減衰量が適度に小さく、かつωｎでの減衰量が適度に大きい、バランスのとれた特性が得られる。
【００２９】
次に、図１［２］に基づき、ωｎ，Ｌ，Ｒの適切な関係について、更に詳しく説明する。
【００３０】
ノイズ源電圧Ｖｎによるノイズ電流Ｉｎは、アース線７４を介して電子装置７５側へ流入することにより、電子装置７５の障害を発生させる。ノイズフィルタ１０は、ノイズ電流Ｉｎの一部を抵抗器１１で熱に変換することによって、電子装置７５の障害を防ぐ。電子装置７５の障害の程度によっては、わずかなノイズ電流Ｉｎを抵抗器１１で消費するだけで、その障害が収まることがある。したがって、基本的にＲの値は限定されない。
【００３１】
ここで、ノイズフィルタ１０の両端に現れる電圧をＶｆ、インダクタ１２に流れる電流をＩｌ、抵抗器１１に流れる電流をＩｒとすると、
Ｉｌ　＝　Ｖｆ／（ωｎ・Ｌ）　・・・（１１）
Ｉｒ　＝　Ｖｆ／Ｒ　・・・（１２）
となる。そして、インダクタ１２に蓄えられる電力Ｗｌは、
Ｗｌ　＝　Ｌ・Ｉｌ２／２　＝　Ｖｆ２／（２ωｎ２・Ｌ）　・・・（１３）
となる。このとき、抵抗器１１で消費される電力Ｐｒは、
Ｐｒ　＝　Ｉｒ２・Ｒ　＝　Ｖｆ２／Ｒ　・・・（１４）
となる。
【００３２】
ここで、抵抗器１１で消費される電力Ｐｒはインダクタ１２に蓄えられる電力Ｗｌを少なくとも上回ること、すなわちＰｒ≧Ｗｌとなることが望ましい。したがって、式（１３），（１４）より、
Ｗｌ／Ｐｒ　＝　Ｒ／（２ωｎ２・Ｌ）　≦　１　・・・（１５）
∴　（ωｎ・Ｌ）／Ｒ　≧　１／（２ωｎ）　・・・（１６）
が成り立つ。
【００３３】
例えば、Ｌ＝３［ｍＨ］、ωｎ＝２π×１００［ｒａｄ］とする。このωｎは商用電源の周波数５０［Ｈｚ］の第二高調波である。このとき、式（１６）から、
（２π×１００×０．００３）／Ｒ　＝　０．６π／Ｒ　≧　１／（４π×１００）
∴　Ｒ　≦　２４０π２　≒　２．３７［ｋΩ］　・・・（１７）
となる。すなわち、式（１７）を満たすＲの抵抗器１１を有するノイズフィルタ１０は、電源周波数の第二高調波以上のノイズを実質的に遮断できる。
【００３４】
次に、インダクタ１２について、具体的な数値に基づいて更に詳しく説明する。
【００３５】
インダクタ１２は、例えば外形９０ｍｍ、内径７４ｍｍかつ厚さ１３．５ｍｍのフェライト・トロイダルコアに、直径２ｍｍの銅線を１００ターン巻いたものである。このとき、インダクタ１２のインダクタンスが３２ｍＨになるので、１０ｋＨｚのノイズ電流Ｉｎに対するリアクタンスが２ｋΩとなることにより、かなりのノイズ電流抑制効果が期待できる。
【００３６】
一方、ＩＥＣ規格及びＵＬ規格では、アース線７４に挿入される回路素子は商用周波電流を２５Ａかつ６０秒通電した状態でインピーダンスが０．１Ω以下でなければならない、という規定がある。インダクタ１２は、６０Ｈｚの商用電源周波に対しては、インダクタンス３２ｍｍＨを使ってリアクタンスを計算すると１２Ωとなってしまい、上記規格を満たさない。しかし、実際には、インダクタ１２のインピーダンスが０．１Ω以下となるので、上記規格を満たすことになる。その理由は、前述のフェライト・トロイダルコアが２５Ａという電流値に対してＢ−Ｈ特性における飽和領域に入ることにより、インダクタ１２は、もはやインダクタとしての働きが失われ、単なる導線抵抗値のみの回路素子となってしまうからである。
【００３７】
つまり、ノイズフィルタ１０は、磁性体の飽和特性を積極的に利用したアース線用ノイズフィルタである。アース線７４は、電子装置７５の基準電位を定める基準電位機能と、電子装置７５内における短絡事故の際の短絡電流路（いわゆる保安アース線）として働く短絡保護機能とを有する。基準電位機能は、電力供給側の基準電位と被供給側機器側の基準電位とを同一化するという機能であって、電流を流すという目的を持っていない。一方、短絡保護機能は、被電力供給側機器における短絡事故等で生じる焼損損害を最小限に止め、かつ機器筐体に接触した人体を保護する目的をもっている。したがって、短絡保護機能では大電流の通電が想定されていることとなる。それゆえに、前述の規格のような厳格な規定が設けられているのである。
【００３８】
図２及び図３は、インダクタ１２の電流−電圧特性を示すグラフである。以下、図１、図２及び図３に基づき説明する。
【００３９】
図２及び図３は、前述のインダクタ１２に２０Ωの電流制限抵抗器を直列に接続し、５０Ｈｚの商用電源周波電流を通電したときの、電流値とインダクタ端子間電圧値とをプロットしたものである。図２から明らかなように、電流値が８０ｍＡを超えると、電流−電圧関係における直線性が失われ、コア材が飽和領域に入る。そして、図３から明らかなように、２５Ａの電流を流したときのリアクタンス値は０．０７２Ωと読み取れるので、前述の規格を満たしている。一方、アース線７４に誘導されるノイズ電流Ｉｎが８０ｍＡを超えるケースは、皆無といってよい。したがって、ノイズ電流Ｉｎによってインダクタ１２が磁気飽和することはないので、インダクタ１２は商用電源周波数を含めたノイズ電流阻止フィルタとして十分な効果が期待できる。
【００４０】
次に、インダクタ１２に並列接続される抵抗器１１の必要性について説明する。
【００４１】
良く知られているように、コイル状のインダクタの回路素子としての表示記号は一般にインダクタンスＬであるが、厳密には抵抗ＲとインダクタンスＬとの直列二端子回路に並列容量Ｃが接続された複合二端子回路で表示される。このうち、抵抗Ｒはコア材にフェライトや珪素鋼などの磁性材を用いたときの磁性損失分であり、並列容量Ｃはコイル巻き線間に発生する迷容量である。それゆえ、実際にインダクタ１２を回路素子として便用する際にはこのＬとＣによる並列共振が生じることとなる。つまり、この回路素子のインピーダンス｜Ｚ｜は次式で示され、共振角周波数ωはω＝１／√（ＬＣ）である。
【００４２】
｜Ｚ｜＝√｛Ｒ２＋（ωＬ）２｝／√｛（１−ω２ＬＣ）２＋（ωＲＣ）２｝
このとき、｜Ｚ｜は最大値
｜Ｚ｜＝√｛Ｒ２＋（ωＬ）２｝／ＲωＣ
を示す。さらに、１≪ω２ＬＣとなるほどの高い各周波数に対しては
｜Ｚ｜≒√｛Ｒ２＋（ωＬ）２｝／√｛（ω２ＬＣ）２＋（ωＲＣ）２｝
＝√｛Ｒ２＋（ωＬ）２｝／［ωＣ√｛Ｒ２＋（ωＬ）２｝］
＝１／ωＣ
となり、この回路素子は迷容量のみの素子となってしまう。しかも、大きなインダクタンス値を得るためにコイル巻き線のターン数を増やせば増やすほどこの迷容量も増加してしまうので、インダクタとして働く角周波数が低くなってしまう。
【００４３】
図４は、インダクタ１２の周波数−インピーダンス特性を示すグラフである。以下、図１及び図４に基づき説明する。
【００４４】
図４は、前述のフェライト・トロイダルコアに１００ターン又は８０ターンの巻き線を施してインダクタ１２を得て、これをインピーダンスアナライザで測定した結果である。１００ターンの場合は約３２０ｋＨｚで共振しており、８０ターンの場合では約４７０ｋＨｚでの共振を示している。そして、１ＭＨｚから２ＭＨｚの領域で｜Ｚ｜は１／ωＣの形の特性曲線を示している。そして、５ＭＨｚ以上の周波数では｜Ｚ｜の値は振動波形を呈している。このような｜Ｚ｜の振動現象はインダクタ１２が螺旋アンテナとして作動し始めたためと思われる。
【００４５】
したがって、インダクタ１２に並列に抵抗器１１を接続することにより、アンテナとしての作動現象を抑えるとともに、商用周波数を含む高周波ノイズをこの抵抗器１１で損失させる。
【００４６】
図５は、インダクタ１２に並列に抵抗器１１を接続した場合の周波数−インピーダンス特性を示すグラフである。以下、図１及び図５に基づき説明する。
【００４７】
図５は、前述のフェライト・トロイダルコアに１００ターンの巻き線を施してインダクタ１２を得て、インダクタ１２に３００Ω又は３０００Ωの抵抗器１１を接続して、これをインピーダンスアナライザで測定した結果である。図５から明らかなように、ノイズフィルタ１０は、インダクタンスとして果たす機能が１ｋＨｚ以下の周波数でのみ期待され、１ｋＨｚ以上のノイズ周波数に対しては抵抗としての機能が増してくるのである。更に付言すれば、前述のインダクタ１２が高周波域でそのインピーダンス値を振動波形状に変化させる現象において、その極大値及び極小値はコア材の形状、磁性特性のバラツキ及び巻き線の線径、ターン数、巻き方等により変化する。したがって、ノイズフイルタ１０においては、前述のバラツキによって生じるノイズ低減効果の変動を補正するために、抵抗器１１が必要となっているのである。
【００４８】
図６は、ノイズフィルタ１０の効果を示すグラフである。以下、図１及び図６に基づき説明する。
【００４９】
図６は、大型電子装置にノイズフィルタ１０を装着した前後における、周波数−ノイズ電流特性を示している。ノイズフィルタ１０を装着する前は、アース線７４にノイズ電流Ｉｎが大量に誘起されている。ノイズフィルタ１０を装着すると、このノイズ電流Ｉｎが大幅に低下する。例えば、商用周波数付近では、ノイズ電流値で３８ｄＢの低減効果が認められる。したがって、ノイズフィルタとして、十分な機能を果たしていることがわかる。
【００５０】
図７［１］は、本考案に係るノイズフィルタの第二実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１［１］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５１】
本実施形態のノイズフィルタ３０では、第一実施形態における抵抗器１１（図１［１］）が可変抵抗器３１となっている。ノイズフィルタ３０が取り付けられる電子装置ごとに、その対地容量Ｃがばらつく。このような場合でも、可変抵抗器３１の抵抗値を変えることにより、共振周波数のばらつきに的確に対応できる。
【００５２】
図７［２］は、本考案に係るノイズフィルタの第三実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図７［１］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５３】
本実施形態のノイズフィルタ４０では、第二実施形態における可変抵抗器３１に固定抵抗器４１が接続されている。ノイズフィルタ４０が取り付けられる電子装置ごとに、その対地容量Ｃがばらつく。このような場合でも、可変抵抗器３１の抵抗値を変えることにより、共振周波数のばらつきに的確に対応できる。
【００５４】
図８は、本考案に係るノイズフィルタの第四実施形態を示す斜視図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、回路は図７［１］と同じになるので、図７［１］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５５】
本実施形態のノイズフィルタ５０は、インダクタとしてのトロイダルコイル１２に可変抵抗器３１が並列接続されたものである。トロイダルコイル１２及び可変抵抗器３１の並列回路は、一方の端子がコネクタ５１を介して接地され、他方の端子がコネクタ５２を介して電子装置に接続される。このように、ノイズフィルタ５０はアース線用の二端子ノイズフィルタである。トロイダルコイル１２及び可変抵抗器３１の並列回路は、筐体５３内に収容されている。筐体５３は、例えばアルミニウム等の金属又導電性プラスチックからなる。
【００５６】
また、トロイダルコイル１２の中心に可変抵抗器３１が配置されている。すなわち、トロイダルコイル１２の中心の空間に可変抵抗器３１が収まっているので、筐体５３内の空間が有効に利用されている。
【００５７】
更に、可変抵抗器３１の抵抗値を変えるための回転軸（抵抗値可変手段）５４が、筐体５３外から操作可能な位置に設けられている。そのため、回転軸５４を筐体５３外から操作することにより、対地容量Ｃのばらつきにも簡単に対応できる。具体的には、筐体５３に透孔５５が設けられているので、透孔５５からマイナスドライバを挿入することにより、回転軸５４を容易に回すことができる。
【００５８】
ノイズフィルタ５０が取り付けられる電子装置ごとに、その対地容量Ｃがばらつく。そのため、ノイズフィルタ５０を電子装置に取り付けた後、回転軸５４を操作することにより、所望の減衰特性を得ることができる。
【００５９】
【考案の効果】
本考案に係るノイズフィルタによれば、従来のノイズフィルタのインダクタに抵抗器を並列接続したという簡単な構成により、共振周波電流を含む高周波のノイズ電流がインダクタを通過せずに抵抗器で消費されるので、放出電力による電子装置の誤動作等を防止できるとともに、電子装置の対地容量による共振周波電流も抑制できる。しかも、インダクタが短絡電流で磁気飽和することにより、短絡電流に対してはインダクタンスに関係なく低インピーダンスになるので、インダクタンスを高くしてノイズ電流を十分に遮断することができる。また、各請求項ごとに、以下の効果も奏する。
【００６０】
請求項２記載のノイズフィルタによれば、インダクタ及び抵抗器の並列回路が一本のアース線に設けられ、一方の端子が接地され、他方の端子が電子装置に接続されるので、アース線用ノイズフィルタとして使用できる。
【００６１】
請求項３記載のノイズフィルタによれば、短絡電流が２５Ａであるとき、ノイズフィルタのインピーダンスが０．１Ω以下であるので、ＩＥＣ規格を満たすことができる。
【００６２】
請求項４記載のノイズフィルタによれば、１０ｋＨｚ以上のノイズ周波数に対して２ｋΩ以上のリアクタンスを有するので、ノイズ電流を十分に遮断することができる。
【００６３】
請求項５乃至７記載のノイズフィルタによれば、電源電流の角周波数をωｐ［ｒａｄ］、ノイズ電流の下限の角周波数をωｎ［ｒａｄ］、インダクタのインダクタンスをＬ［Ｈ］、抵抗器の抵抗値をＲ［Ω］としたとき、好ましくは、
１０（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０
より好ましくは、
１００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１００
最も好ましくは、
１０００（ωｐ・Ｌ）　＜　Ｒ　＜　（ωｎ・Ｌ）／１０００
とすることにより、ωｐでの減衰量が適度に小さく、かつωｎでの減衰量が適度に大きい、バランスのとれた特性を得ることができる。
【００６４】
請求項８記載のノイズフィルタによれば、
（ωｎ・Ｌ）／Ｒ　≧　１／（２ωｎ）
とすることにより、抵抗器で消費される電力がインダクタに蓄えられる電力を越える特性を得ることができる。
【００６５】
請求項９記載のノイズフィルタによれば、インダクタに並列接続される抵抗器を可変抵抗器としたことにより、電子装置ごとに対地容量がばらつく場合でも、可変抵抗器の抵抗値を変えることにより、共振周波数のばらつきに的確に対応できる。
【００６６】
請求項１０記載のノイズフィルタによれば、可変抵抗器の抵抗値を変えるための抵抗値可変手段が筐体外から操作可能な位置に設けられていることにより、抵抗値可変手段を筐体外から操作できるので、対地容量のばらつきにも簡単に対応できる。しかも、トロイダルコイルの内周壁に囲まれた空間内に可変抵抗器が配置されていることにより、筐体内の空間を有効に利用できるので、小型化及び軽量化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１［１］は本考案に係るノイズフィルタの第一実施形態を示す回路図である。図１［２］は図１［１］のノイズフィルタの使用状態を示す回路図である。
【図２】図１［１］のノイズフィルタにおけるインダクタの電流−電圧特性（その１）を示すグラフである。
【図３】図１［１］のノイズフィルタにおけるインダクタの電流−電圧特性（その２）を示すグラフである。
【図４】図１［１］のノイズフィルタにおけるインダクタの周波数−インピーダンス特性を示すグラフである。
【図５】図１［１］のノイズフィルタの周波数−インピーダンス特性を示すグラフである。
【図６】図１［１］のノイズフィルタの効果を示すグラフである。
【図７】図７［１］は本考案に係るノイズフィルタの第二実施形態を示す回路図である。図７［２］は本考案に係るノイズフィルタの第三実施形態を示す回路図である。
【図８】本考案に係るノイズフィルタの第四実施形態を示す斜視図である。
【図９】図９［１］は従来のノイズフィルタを示す回路図である。図９［２］は図９［１］のノイズフィルタの使用状態を示す回路図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０，５０　ノイズフィルタ
１１，３１，４１　抵抗器
１２　インダクタ
３１　可変抵抗器
５３　筐体
５４　回転軸（抵抗値可変手段）
７２，７３　端子
７４　アース線
７５　電子装置
Ｌ　インダクタ１２のインダクタンス
Ｒ　抵抗器１１の抵抗値
Ｃ　電子装置７５の対地容量
Ｉｎ　ノイズ電流
Ｉｓ　短絡電流
【図１】
0003098906.tif 000006
【図２】
0003098906.tif 000007
【図３】
0003098906.tif 000008
【図４】
0003098906.tif 000009
【図５】
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【図６】
0003098906.tif 000011
【図７】
0003098906.tif 000012
【図８】
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【図９】
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