(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の配電線間に接続されるノイズフィルタであって、
前記配電線間に、過電流遮断素子および過電圧吸収素子の直列接続体を接続し、
前記過電圧吸収素子に、コンデンサおよび抵抗の直列接続体と、発光デバイスとを並列接続し、
前記配電線のインダクタンス成分、前記コンデンサのキャパシタンスおよび前記抵抗により、２次のローパスフィルタを構成するとともに、
前記抵抗が板状の抵抗または無誘導抵抗である低インダクタンスの抵抗である、ことを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
一対の配電線間に接続されるノイズフィルタであって、
前記配電線間に、過電流遮断素子および過電圧吸収素子の直列接続体を接続し、
前記過電圧吸収素子に、コンデンサおよび抵抗の直列接続体と、発光デバイスとを並列接続し、さらに、前記抵抗に、互いに直列接続された第２のコンデンサおよび第２の抵抗を並列接続し、
前記配電線のインダクタンス成分、前記コンデンサのキャパシタンス、前記抵抗、第２のコンデンサのキャパシタンスおよび前記第２の抵抗により、３次のローパスフィルタを構成するとともに、
前記抵抗が板状の抵抗または無誘導抵抗である低インダクタンスの抵抗である、ことを特徴とするノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電線間に並列に接続されるノイズフィルタに関し、特に、配電線のいわゆる基本波電圧に印加されるスパイク、サージなどの過渡変動を吸収することに加えて、配電線のいわゆる基本波電圧に重畳される高周波ノイズをフィルタリングするノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線は、スパイク、サージ、高周波ノイズなどに反応しやすいが、同時に、配電線に接続される機械や装置は、自身でも、そうしたスパイク、サージなどの過渡変動を生成して配電線のいわゆる基本波電圧に重畳してしまう。スイッチがターンオフ及びターンオンするときにも、電気的インパルスが配電線のいわゆる基本波電圧に重畳される。モータの始動や停止時に、サージが引き起こされ、また、様々なモータを駆動する電力変換器が発生する高調波などで配電線の交流波形が歪む。このように配電線の交流は、これら各種類のスパイク、サージなどで、波形が歪まされ、モータやその他機器の効率を低下させる。また、配電線には、高周波ノイズが重畳されやすい。高周波ノイズは、交流に重畳された不要な電圧や電流成分であり、電子装置、制御回路、スイッチング電源などから発生する。また、高周波ノイズは、データエラー、機器の誤動作、などの問題を引き起こす原因ともなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５９３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明においては、配電線に印加されるスパイクやサージなどの過渡変動を吸収し、また、配電線に重畳する高周波ノイズを除去することができるノイズフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるノイズフィルタは、配電線間に並列に接続されるノイズフィルタであって、前記配電線間に、過電流遮断素子および過電圧吸収素子の直列接続体を接続し、前記過電圧吸収素子に、コンデンサおよび抵抗の直列接続体と発光デバイスとを並列接続することを特徴とする。
【０００６】
前記過電流遮断素子は、特に限定しないが、好ましくは、ヒューズである。
【０００７】
前記過電圧吸収素子は、特に限定しないが、好ましくは、金属酸化物バリスタである。
【０００８】
本発明のノイズフィルタにおいては、前記コンデンサが配電線のインダクタンス成分と作用し合って、少なくとも２次のローパスフィルタを構成し、配電線に重畳する高周波ノイズを除去することができる。
【０００９】
前記抵抗を低インダクタンスの抵抗で構成すると、高周波領域でもノイズフィルタの減衰特性が劣化しなくて済むようになる。この抵抗としては、板状の抵抗または無誘導抵抗により構成することができる。
【００１０】
前記配電線が交流電源と負荷との間の一対の配電線であり、かつ、これら一対の配電線の配線インダクタンスと、前記配電線間に並列に接続される当該ノイズフィルタ内の前記コンデンサおよび前記抵抗と、前記負荷とで構成される回路の伝達関数の減衰係数を０．７以上に選ぶと、配線に重畳するノイズを効果的に減衰させることができる。
【００１１】
前記コンデンサは、その容量値（μＦ）と前記抵抗の抵抗値（Ω）との積である時定数が１０ないし４０（μ秒）となるようにその容量値と抵抗値を設定することが好ましい。例えば、このコンデンサの容量値は、１０ないし３０（μＦ）に設定することができる。前記時定数の範囲では、当該ノイズフィルタが接続される電源側と負荷側それぞれの配線インダクタンスを０．２ｍＨ程度と考えると、ノイズフィルタのカットオフ周波数を略３ｋＨｚ程度とすることができる。
【００１２】
前記抵抗には、さらに、第２のコンデンサおよび第２の抵抗の直列接続体を並列接続することが好ましい。この場合、前記コンデンサおよび第２のコンデンサが配電線のインダクタンス成分と作用し合って、３次のローパスフィルタを構成し、配電線を流れる交流に重畳する高周波ノイズをよりシャープに除去することができる。
【００１３】
前記配電線が三相配電線であり、その三相配電線における各相線間それぞれに各ノイズフィルタを接続する場合、各ノイズフィルタをデルタ接続することが好ましい。
【００１４】
当該ノイズフィルタを構成する部品と接地との間に接地電流が流れないようにすると、ノイズフィルタの性能の向上に寄与することができる。ノイズフィルタのケースは接地されるので、例えば前記部品とケースとの間に接地電流が流れないようにすることが好ましい。その方法としては、前記部品をケースから浮かせた状態で配置したり、前記部品とケースとの間に絶縁材を介装したりすること、などが考えられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のノイズフィルタでは、金属酸化物バリスタなどの過電圧吸収素子により、配電線間に印加されるスパイクやサージなどの過渡変動を吸収することができると共に、コンデンサが配電線のインダクタンス成分と作用し合って、ローパスフィルタを構成することができるので、このローパスフィルタにより、配電線に重畳する高周波ノイズを抑制ないし除去することができる。なお、ヒューズなどの過電流遮断素子は過電圧吸収素子やローパスフィルタが短絡破損したときの火災を防止するために設ける。また、発光デバイスは過電流遮断素子が電流を遮断すると発光しなくなり、このノイズフィルタが動作中か否かを目視で確認できるようにするために設ける。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るノイズフィルタの回路図である。
【図２】図２（ａ）は、過渡過電圧が印加した交流の波形図、図２（ｂ）は、過渡過電圧がクランプされた交流の波形図である。
【図３】図３（ａ）は、高周波ノイズが重畳している交流の波形図、図３（ｂ）は、高周波ノイズを除去した交流の波形図である。
【図４】図４は、他の実施形態に係るノイズフィルタの回路図である。
【図５】図５は、図４のノイズフィルタにおける周波数対ゲイン特性図である。
【図６】図６は、さらに他の実施形態に係るノイズフィルタの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係るノイズフィルタを説明する。図１を参照して、交流電源１と負荷２との間の一対の配電線３，４間に、ノイズフィルタ５が接続されている。配電線３，４はインダクタンスを有し、図中にそのインダクタンス成分をＬで示す。ノイズフィルタ５は、配電線３，４間に並列に接続されるヒューズ６および金属酸化物バリスタ７を含む第１の直列接続体８と、金属酸化物バリスタ７に並列接続される、コンデンサ９および抵抗１０の第２の直列接続体１１と、金属酸化物バリスタ７に並列接続される発光デバイス１２と、を含む。
【００１８】
第１の直列接続体８におけるヒューズ６は、過電流遮断素子として、金属酸化物バリスタ７、コンデンサ９、抵抗１０、発光デバイス１２が短絡的に破損したとき、発熱して溶断し、ノイズフィルタ５が発火するのを防ぐ。
【００１９】
金属酸化物バリスタ７は、過電圧吸収素子として、交流にサージなどの過電圧が印加しないときは、高い抵抗値を有し、過電圧が印加されると、非常に低い抵抗となって、過電圧をクリッピングして吸収する。
【００２０】
第２の直列接続体１１におけるコンデンサ９は、配電線３，４のインダクタンスＬと作用し合って、交流に重畳する高周波ノイズを除去するローパスフィルタを構成する。この場合、抵抗１０もローパスフィルタに含む。
【００２１】
抵抗１０は、角周波数ωとし、コンデンサ９のキャパシタンスをＣとして、ωＬ＝１／ωＣ付近で、共振しないようにして、配電線３，４間に過電流が流れないようにする。即ち、共振を抑制する。
【００２２】
なお、一対の配電線３，４の配線インダクタンス２Ｌと、配電線３，４間に並列に接続される当該ノイズフィルタ５内の前記コンデンサ９のキャパシタンスＣおよび前記抵抗１０の抵抗値Ｒ１と、前記負荷２の抵抗値Ｒ２とで構成される回路の伝達関数の減衰係数を、共振が現れない０．７以上に選ぶと、配線に乗るノイズを減衰させることができる。この場合、負荷２は等価的に抵抗としている。
【００２３】
この抵抗１０を、低インダクタンスの抵抗とすると、高周波領域でも減衰特性が劣化しなくて済むようになる。抵抗１０としては、例えば板状の抵抗または無誘導抵抗で構成することができる。
【００２４】
前記コンデンサ９の容量の値（μＦ）を、その容量の値と抵抗１０の抵抗値（Ω）との積である時定数が１０〜４０（μ秒）となるように設定することが好ましい。前記コンデンサ９は、容量の値としては、１０〜４０（μＦ）の範囲が好ましい。このような時定数であると、ノイズフィルタが接続される電源側および負荷側の配線インダクタンスの総計がそれぞれ０．２ｍＨ程度と考えた場合に、当該ノイズフィルタのカットオフ周波数を１ないし５ｋＨｚ程度とすることができる。
【００２５】
上記共振が発生しない場合、抵抗１０は、必ずしも、必須のものではなく、省略することができる。
【００２６】
発光デバイス１２は、特に限定するものではなく、電流が流れて発光することができる素子であれば何でも良い。
【００２７】
実施形態においては、配電線３，４のインダクタンス成分Ｌと、コンデンサ９のキャパシタンスと、抵抗１０の抵抗とにより、２次のローパスフィルタを構成し、交流に重畳する高周波ノイズを抑制ないし除去することができる。
【００２８】
図２（ａ）は、過渡電圧で歪んでいる交流の波形図である。実施形態のノイズフィルタ５は、配電線３，４に過渡電圧が印加されても、金属酸化物バリスタ７により、ノイズフィルタ５が接続された箇所では、図２（ｂ）で示すように、点線で示すレベルの所定電圧にクリッピングされ、吸収される。金属酸化物バリスタ７は、過渡電圧が生じる以前は、回路内に無限に高い抵抗として出現する。金属酸化物バリスタ７は、過渡電圧が印加されると、非常に低い抵抗の素子になって、過渡電圧をクリッピングする。金属酸化物バリスタ７は、過渡電圧が印加されなくなると、高抵抗の素子に復帰する。金属酸化物バリスタ７が非常に低い抵抗の素子になって、実質、配電線３，４間の電圧を所定の値にクランプする。
【００２９】
発光デバイス１２は、ヒューズ６が溶断していない状態で、配電線３，４から流れる電流で発光する。発光デバイス１２は、ヒューズ６が溶断したりして、電流が流れてこなくなると、発光停止する。この発光デバイス１２の発光とその停止により、ユーザは過電圧の印加状況や、その他を知ることできる。
【００３０】
次に、図３（ａ）は、配電線３、４に高周波ノイズが重畳している状態を示す図である。ノイズフィルタ５は、配電線３，４のインダクタンス成分Ｌと共に、コンデンサ９および抵抗１０により、２次のローパスフィルタを構成して、図３（ｂ）で示すように、交流から高周波ノイズを除去する。実施形態では、２次のローパスフィルタを構成するのに、別途に集中定数素子としてのインダクタを設けずに、配電線３，４のインダクタンス成分Ｌを利用している。コンデンサ９のキャパシタンスや抵抗１０の抵抗値は、高周波ノイズの周波数に応じて設定することができる。
【００３１】
図４は、本発明の他の実施形態にかかるノイズフィルタの回路図である。図４を参照して、この実施形態のノイズフィルタ５ａは、上記実施形態のノイズフィルタ５における抵抗１０に、第２のコンデンサ１３と第２の抵抗１４との第３直列接続体１５を並列接続したものである。これにより、実施形態のノイズフィルタ５ａは、配電線３、４のインダクタンス成分Ｌ、コンデンサ９のキャパシタンス、抵抗１０の抵抗、さらに、第２のコンデンサ１３のキャパシタンスおよび第２の抵抗１４の抵抗により、３次のローパスフィルタを構成する。図４の実施形態では、図１のノイズフィルタ５における２次のローパスフィルタとは異なって、配電線３，４から高周波ノイズをよりシャープに除去することができる。
【００３２】
図５は、ノイズフィルタ５とノイズフィルタ５ａの周波数−ゲイン特性を示す図であり、Ａはノイズフィルタ５の特性、Ｂはノイズフィルタ５ａの特性を示す。ノイズフィルタ５のカットオフ周波数は、ｆｃ１である。ノイズフィルタ５ａのカットオフ周波数はｆｃ２である。この実施形態では、コンデンサ１３を追加したことで、配電線３，４から高周波ノイズを、よりシャープに除去することができる。
【００３３】
前記コンデンサ９，１３の合計容量を、その合計容量の値と抵抗１０，１５の合計抵抗値（Ω）との積である時定数が１０〜４０（μ秒）となるように設定すると、電源側および負荷側の配線インダクタンスの総計がそれぞれ０．２ｍＨ程度であると考えた場合に、ノイズフィルタのカットオフ周波数を１ないし５ｋＨｚ程度とすることができる。この場合の前記コンデンサ９，１３の合計容量の値が１０〜３０（μＦ）である。
【００３４】
図６は、本発明のさらに他の実施形態にかかるノイズフィルタの回路図である。図６のノイズフィルタは、図１のノイズフィルタ５をデルタ接続すると共に、三相電源１６と三相負荷の一例である三相モータ１７との間の各相線（配電線）１８〜２０間それぞれに接続したものである。図６は、各相線１８〜２０間にノイズフィルタ５を接続したが、勿論、ノイズフィルタ５ａを接続してもよい。
【００３５】
なお、前記実施形態のノイズフィルタでは、接地電流が流れないことが好ましい。そのため、各実施の形態のノイズフィルタを構成する部品は接地に対して十分に大きい絶縁抵抗を有することが好ましい。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源
２  負荷
３，４配電線
５  ノイズフィルタ
６  ヒューズ
７  金属酸化物バリスタ
８  第１直列接続体
９  コンデンサ
１０  抵抗
１１  第２直列接続体
１２  発光デバイス
【図１】
0005809860.tif 000002
【図２】
0005809860.tif 000003
【図３】
0005809860.tif 000004
【図４】
0005809860.tif 000005
【図５】
0005809860.tif 000006
【図６】
0005809860.tif 000007