(57)【要約】【課題】優れたノイズ低減効果を損なうこと無く、電源ラインに挿入するインダクタ素子を削減して小型化及び軽量化を図ること。【解決手段】電源ラインに発生するノーマルモードノイズ信号をキャンセルするための逆相ノイズ注入用のリーケージトランス１２によりリーケージインダクタンス１２ｃを電源ライン上に発生させて、このリーケージインダクタンス１２ｃとコンデンサ４ａでパッシブフィルタ回路を形成させることにより、リーケージトランス１２の巻線１２ａ、１２ｂによるノイズキャンセル効果に加えて、前記ノーマルモードノイズ信号をこのパッシブフィルタ回路により低減させることができるため、優れたノイズ低減効果を有すると共に、電源ラインに存在するインダクタ素子としては１個のリーケージトランス１２のみとすることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号をキャンセルするために前記第１の導電線に挿入される第１の巻線を有するノイズキャンセル用のリーケージトランスと、
前記第１の巻線との間で相互インダクタンスが発生するように、前記リーケージトランスに設けられた第２の巻線に接続されると共に、前記第１の導電線に接続されて前記ノーマルモードノイズ信号を前記第２の巻線に伝送するノイズ信号伝送手段とを備え、
前記ノイズ信号伝送手段は、ノーマルモードノイズ信号を検出すると共に、検出したノーマルモードノイズ信号を前記第２の巻線に供給し、前記第２の巻線に磁気結合された前記第１の巻線を介して、前記ノーマルモードノイズ信号と逆相の信号を前記第１の導電線に注入することを特徴とするノイズフィルタ装置。
【請求項２】
前記リーケージトランスは、前記第１、第２の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアとを備え、
前記第１の巻線は分割巻されてリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第１の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されることを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ装置。
【請求項３】
前記リーケージトランスは、第１、第２の外脚部と中脚部を有する磁性体コアと、前記第１の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻され、前記第２の巻線が前記第２の外脚部に巻回されることを特徴とする請求項１または２に記載のノイズフィルタ装置。
【請求項４】
前記第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数をＮ１、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数をＮ２、前記第２の巻線の巻数をＮ３とし、ｋを前記第１、第２の外脚部に巻回された巻線同士の結合度とすると、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係があることを特徴とする請求項３に記載のノイズフィルタ装置。
【請求項５】
前記リーケージトランスは、前記第１の導電線に前記ノイズキャンセル用のトランスを形成し、前記第２の導電線にリーケージインダクタンス成分を発生させることを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ装置。
【請求項６】
前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線間にキャパシタ素子を挿介することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のノイズフィルタ装置。
【請求項７】
前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線にＴ型またはπ型のパッシブフィルタ回路を挿介することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のノイズフィルタ装置。
【請求項８】
第１、第２の導電線と接地線との間に同位相で生じるコモンモードノイズ信号をキャンセルするために前記第１の導電線に挿入される第１の巻線と、
前記第２の導電線に挿入される第２の巻線を有するノイズキャンセル用のリーケージトランスと、
前記第１及び第２の巻線との間で相互インダクタンスが発生するように、前記リーケージトランスに設けられた第３の巻線に接続されると共に、前記第１の導電線及び前記第２の導電線に接続されて前記コモンモードノイズ信号を前記第３の巻線に伝送するノイズ信号伝送手段とを備え、
前記ノイズ信号伝送手段は、コモンモードノイズ信号を検出すると共に、検出したコモンモードノイズ信号を前記第３の巻線に供給し、前記第３の巻線に磁気結合された前記第１、第２の巻線を介して、前記コモンモードノイズ信号と逆相の信号を前記第１、第２の導電線に注入することを特徴とするノイズフィルタ装置。
【請求項９】
前記リーケージトランスは、前記第１、第２、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアとを備え、
前記第１の巻線は分割巻されて第１のリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第１の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されると共に、
前記第２の巻線は分割巻されて第２のリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第２の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されることを特徴とする請求項８記載のノイズフィルタ装置。
【請求項１０】
前記リーケージトランスは、第１、第２の外脚部と中脚部を有する磁性体コアを有し、前記第１の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻されると共に前記第２の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻され、前記第３の巻線が前記第２の外脚部に巻回されることを特徴とする請求項８または９に記載のノイズフィルタ装置。
【請求項１１】
前記第１、第２の巻線の前記第１の外脚部への巻数をＮ１、同第１、第２の巻線の前記第２の外脚部への巻数をＮ２、前記第３の巻線の巻数をＮ３とし、ｋを前記第１、第２の外脚部に巻回された巻線同士の結合度とすると、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係があることを特徴とする請求項１０に記載のノイズフィルタ装置。
【請求項１２】
前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１の導電線と接地線との間に第１のキャパシタ素子を挿介すると共に前記第２の導電線と接地線との間に第２のキャパシタ素子を挿介することを特徴とする請求項８乃至１１いずれかに記載のノイズフィルタ装置。
【請求項１３】
前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線と接地線とにＴ型またはπ型のパッシブフィルタ回路を挿介することを特徴とする請求項８乃至１１いずれかに記載のノイズフィルタ装置。
【請求項１４】
電源部から供給される電力を電力変換するためのスイッチング電源部を有するスイッチング電源装置にあって、
前記電源部と前記スイッチング電源部との間に挿介される請求項１乃至１３いずれかに記載のノイズフィルタ装置を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のスイッチング電源装置に係り、特にスイッチング電源装置の電源ラインに挿入されるノイズキャンセル効果を有するノイズフィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクスは半導体技術、制御技術、材料技術等の進歩に支えられて幅広い分野で利用されている。それらの分野で使用されるスイッチング電源装置は小型・高効率・低ノイズ化の要求に応えるため、様々な構造のものが開発されている。
【０００３】
スイッチング電源装置はスイッチング動作に伴うノイズを発生し、これが近接する他の機器に悪影響を与える。また、電源線にキャリアを重畳して電源多重通信などを行う場合、スイッチング電源装置からのノイズは通信品質の低下を招くことになる。このため、スイッチング電源装置の低ノイズ化の要求に伴って、上記のようなノイズ障害に対する厳しい限度値を設定する規格ができている。
【０００４】
しかし、現在市販されている大半のスイッチング電源装置では、上記したノイズを除去するために、例えば図１８に示すようなインダクタ素子（チョークコイル）３とキャパシタ素子（ノイズ吸収用コンデンサ）４ａ、４ｂ、或は図１９に示すようなインダクタ素子（チョークコイル）５とキャパシタ素子（ノイズ吸収用コンデンサ）６ａ〜６ｄを組み合わせて構成されるノーマルモード、コモンモードノイズ用のパッシブフィルタ回路を採用している。ところが、これらパッシブフィルタ回路を用いた場合は低域でのノイズ減衰量を確保するのにインダクタ素子３、５を大型化したりキャパシタ素子４ａ、４ｂ、６ａ〜６ｄとして大容量のものが必要となる。
【０００５】
そこで、上記したスイッチング電源装置の低ノイズ化という要求に対して、図２０、図２１に示すようなノーマルモード、コモンモードノイズに対応したノイズキャンセル型のノイズフィルタが開発されている。この種のノイズフィルタは、図２０に示すように電源ラインに接続されるノイズ検出用コンデンサ８によってノイズ電圧を検出し、このノイズ電圧を注入トランス７のノイズ注入巻線７ｂに印加する或いは、図２１に示すようにノイズ検出用コンデンサ１１ａ、１１ｂによってノイズ電圧を検出し、このノイズ電圧を注入トランス１０のノイズ注入巻線１０ｃに印加して、それぞれ逆位相のノイズ電圧を前記電源ラインに対して直列に注入することで、ノイズをキャンセルすることを基本原理としている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４４２７２号公報  （第４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のパッシブフィルタ回路は、回路構成が簡単な上に比較的広い範囲でノイズ減衰特性を確保することができる。しかしながら、低域でのノイズ減衰量を確保するためにはチョークコイル３、５のインダクタンスを大きくするか、ノイズ吸収用コンデンサ４ａ、４ｂ、６ａ〜６ｄ、の静電容量を大きくしなければならず、従ってフィルタ回路のサイズは必然的に大きくなり、スイッチング電源の小型・軽量化の妨げとなっている。
【０００８】
また、図２０、図２１に示したノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタはパッシブフィルタと比較して低域のノイズ減衰量が大きく、優れたノイズ低減効果を有するが、これはパッシブフィルタ回路９ａ、９ｂとの組合せで始めて実現される。
【０００９】
しかし、パッシブフィルタ回路９ａには、ノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂとチョークコイル３、５が使用されているため、ノイズフィルタとしては電源ラインに少なくとも２つのインダクタ素子、即ち、図２０ではチョークコイル３と注入トランス７が、図２１ではチョークコイル５と注入トランス１０が存在してしまうため、小型化や高密度実装し難い回路構成となっている。
【００１０】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、優れたノイズ低減効果を損なうこと無く、電源ラインに挿入するインダクタ素子を削減して小型化及び軽量化を図ると共に、パッシブフィルタ回路と組み合わせて用いた場合にフィルタ回路を構成するインダクタ素子やキャパシタ素子を小型化することができるノイズフィルタ装置及びこのノイズフィルタ装置を用いたスイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の好ましい形態においては、第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号をキャンセルするために前記第１の導電線に挿入される第１の巻線を有するノイズキャンセル用のリーケージトランスと、前記リーケージトランスに設けられた第２の巻線に接続されると共に、前記第１の導電線に接続されて前記ノーマルモードノイズ信号を前記第２の巻線に伝送するノイズ信号伝送手段とを備える。
【００１２】
この発明によれば、第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号はノイズ信号伝送手段を通じてリーケージトランスの第２の巻線に供給され、第２の巻線に磁気結合された第１の巻線を介してノーマルモードノイズ信号と逆相の信号が第１の導電線に注入されるため、これにより元のノーマルモードノイズ信号がキャンセルされ、第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号を低減することができる。その際、リーケージトランスに発生するリーケージインダクタンス成分がパッシブフィルタ効果を有して前記ノーマルモードノイズ信号を低減することに寄与するため、ノーマルモードノイズ信号を低減させる能力を向上させることができる。
【００１３】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、前記第１、第２の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアとを備え、前記第１の巻線は分割巻されてリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第１の導電線に対してリーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されることが望ましい。
【００１４】
この発明によれば、リーケージトランスが発生したリーケージインダクタンス成分は、前記第１、第２の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアから成る逆相のノーマルモードノイズ信号注入機能の前または後ろの第１の導電線上に挿入されるため、このリーケージインダクタンス成分はパッシブフィルタとして働き、ノイズキャンセル効果に相乗してノーマルモードノイズ信号を低減させ、そのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００１５】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、第１、第２の外脚部と中脚部を有する磁性体コアと、前記第１の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻され、前記第２の巻線が前記第２の外脚部に巻回されることが望ましい。
【００１６】
この発明によれば、第１の巻線の第１、第２の外脚部に巻回された各巻線部及び前記第１の巻線の第１の外脚部に巻回された巻線と第２の巻線との間に、第１の導電線上に挿入されるリーケージインダクタンス成分が発生する。
【００１７】
また本発明の好ましい形態においては、前記第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数をＮ１、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数をＮ２、前記第２の巻線の巻数をＮ３とし、ｋを前記第１、第２の外脚部に巻回された巻線同士の結合度とすると、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係があることが望ましい。
【００１８】
この発明によれば、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係を満足するように、第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数及び第２の巻線の巻数を設定することにより、優れたノーマルモードノイズ低減効果を得ることができる。
【００１９】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、前記第２の導電線に挿入されたと同等のリーケージインダクタンス成分を発生することが望ましい。
【００２０】
この発明によれば、リーケージトランスが発生するリーケージインダクタンス成分が第２の導電線に挿入された場合にも、このリーケージインダクタンス成分はパッシブフィルタとして働き、ノイズキャンセル効果に相乗してノーマルモードノイズ信号を低減させ、そのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００２１】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線間にキャパシタ素子を挿介することが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、第１、第２の導電線間に挿介されるキャパシタ素子とリーケージトランスにより発生されたリーケージインダクタンス成分とによりＬＣ型のパッシブフィルタを構成するため、十分なノイズ低減性能を得ることができる上に、第１の導電線には１個のインダクタ素子であるリーケージトランスのみが存在するため、ノイズフィルタ装置を小型・軽量化することができる。
【００２３】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線にパッシブフィルタ回路を挿介することが望ましい。
【００２４】
この発明によれば、リーケージトランスにより発生されたリーケージインダクタンス成分が第１、第２の導電線にパッシブフィルタ回路のインダクタンス成分として付与されるため、パッシブフィルタ回路が例えばチョークコイルとコンデンサで形成されている場合、同一ノイズ低減性能を得るのにチョークコイルを小型にでき、或いは、コンデンサの容量を小さくしてコンデンサを小型にすることができるため、十分なノイズ低減性能を保持したまま、パッシブフィルタ回路を小型化することができる。
【００２５】
また本発明の好ましい形態においては、第１、第２の導電線と接地線との間に同位相で生じるコモンモードノイズ信号をキャンセルするために前記第１の導電線に挿入される第１の巻線と、前記第２の導電線に挿入される第２の巻線を有するノイズキャンセル用のリーケージトランスと、前記リーケージトランスに設けられた第３の巻線に接続されると共に、前記第１の導電線及び前記第２の導電線に接続されて前記コモンモードノイズ信号を前記第３の巻線に伝送するノイズ信号伝送手段とを備える。
【００２６】
この発明によれば、第１、第２の導電線と接地線との間に同位相で生じるコモンモードノイズ信号は前記ノイズ信号伝送手段を通じてリーケージトランスに設けられた第３の巻線に供給され、前記第３の巻線に磁気結合された前記第１、第２の巻線を介して、前記コモンモードノイズ信号と逆相の信号を前記第１、第２の導電線に注入されるため、これにより前記第１、第２の導電線上の元のコモンモードノイズ信号が打ち消されて、コモンモードノイズ信号を低減することができる。その際、リーケージトランスに発生するリーケージインダクタンス成分がパッシブフィルタ効果を有して前記コモンモードノイズ信号を低減することに寄与するため、コモンモードノイズ信号を低減させる能力を向上させることができる。
【００２７】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、前記第１、第２、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアとを備え、前記第１の巻線は分割巻されて第１のリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第１の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されると共に、前記第２の巻線は分割巻されて第２のリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第２の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されることが望ましい。
【００２８】
この発明によれば、リーケージトランスから発生された第１のリーケージインダクタンス成分は、前記第１、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアから成る逆相のノーマルモードノイズ信号注入機能の前または後ろの第１の導電線上に挿入されると共に、リーケージトランスから発生された第２のリーケージインダクタンス成分は、前記第２、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアから成る逆相のノーマルモードノイズ信号注入機能の前または後ろの第２の導電線上に挿入されるため、これら第１、第２のリーケージインダクタンス成分はパッシブフィルタとして働き、前記両注入機能のノイズキャンセル効果に相乗してノーマルモードノイズ信号を低減させ、そのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００２９】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、第１、第２の外脚部と中脚部を有する磁性体コアを有し、前記第１の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻されると共に前記第２の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻され、前記第３の巻線が前記第２の外脚部に巻回されることが望ましい。
【００３０】
この発明によれば、第１の巻線の第１、第２の外脚部に巻回された各巻線部及び前記第１の巻線の第１の外脚部に巻回された巻線と第３の巻線との間に、第１の導電線上に挿入される第１のリーケージインダクタンス成分が発生すると共に、第２の巻線の第１、第２の外脚部に巻回された各巻線部及び前記第２の巻線の第１の外脚部に巻回された巻線と第３の巻線との間に、第２の導電線上に挿入される第２のリーケージインダクタンス成分が発生する。
【００３１】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記第１、第２の巻線の前記第１の外脚部への巻数をＮ１、同第１、第２の巻線の前記第２の外脚部への巻数をＮ２、前記第３の巻線の巻数をＮ３とし、ｋを前記第１、第２の外脚部に巻回された巻線同士の結合度とすると、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係があることが望ましい。
【００３２】
この発明によれば、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係を満足するように、第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数並びに、第２の巻線の前記第１の外脚部への巻数、同第２の巻線の前記第２の外脚部への巻数及び第３の巻線の巻数を設定することにより、優れたコモンモードノイズ低減効果を得ることができる。
【００３３】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１の導電線と接地線との間に第１のキャパシタ素子を挿介すると共に前記第２の導電線と接地線との間に第２のキャパシタ素子を挿介することが望ましい。
【００３４】
この発明によれば、第１の導電線と接地線との間に挿介されるキャパシタ素子とリーケージトランスにより発生された前記第１のリーケージインダクタンス成分とにより第１のＬＣ型のパッシブフィルタを構成すると共に、第２の導電線と接地線との間に挿介されるキャパシタ素子とリーケージトランスにより発生された前記第２のリーケージインダクタンス成分とにより第２のＬＣ型のパッシブフィルタを構成するため、十分なノイズ低減性能を得ることができる上に、第１、第２の導電線には１個のインダクタ素子であるリーケージトランスのみが存在するため、ノイズフィルタ装置を小型・軽量化することができる。
【００３５】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿介された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線と接地線とにパッシブフィルタ回路を挿介することが望ましい。
【００３６】
この発明によれば、リーケージトランスにより発生された前記第１、第２のリーケージインダクタンス成分が第１、第２の導電線と接地線とに挿介されたパッシブフィルタ回路のインダクタンス成分として付与されるため、パッシブフィルタ回路が例えばチョークコイルとコンデンサで形成されている場合、同一ノイズ低減性能を得るのにチョークコイルを小型にでき、或いは、コンデンサの容量を小さくしてコンデンサを小型にすることができるため、十分なノイズ低減性能を保持したまま、パッシブフィルタ回路を小型化することができる。
【００３７】
また本発明の好ましい形態においては、電源部から供給される電力を電力変換するためのスイッチング電源部を有するスイッチング電源装置にあって、前記電源部と前記スイッチング電源部との間に挿介される請求項１乃至１３いずれかに記載のノイズフィルタ装置を備える。
【００３８】
この発明によれば、ノイズフィルタ装置はノイズ低減性能を損なうこと無く、小型・軽量化されているため、このノイズフィルタ装置を備えたスイッチング電源装置を小型・軽量化することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。但し、従来例と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００４０】
本例のノイズフィルタ装置はリーケージトランス１２と、パッシブフィルタ回路を形成するノイズ吸収用コンデンサ４ａ、４ｂ及びノイズ検出用コンデンサ８を備え、電源ラインのノーマルモードノイズを低減する機能を有している。
【００４１】
上記のリーケージトランス１２の磁性体コアは両側の外脚部（１）、（２）と中央の中脚部（３）から成り、外脚部（１）、（２）には巻線１２ａ−１、１２ａ−２が巻回され、外脚部（２）にはさらに巻線１２ｂが巻回されている。また、巻線１２ａ−１の一端は入力端子１ａに接続され、巻線１２ａ−２の一端は出力端子２ａに接続され、巻線１２ａ−１と巻線１２ａ−２の他端は共通接続されているため、両巻線１２ａ−１、１２ａ−２は直列接続されている。さらに、巻線１２ｂの一端はノイズ検出用コンデンサ８を介して出力端子２ａ側の電源ラインに接続され、他端は出力端子２ｂ側の電源ラインに接続されている。また、入力端子１ａと入力端子１ｂ側の電源ライン間には後述するフィルタ回路を形成するノイズ吸収用コンデンサ４ａが接続され、出力端子２ａと出力端子２ｂ側の電源ライン間にも後述するフィルタ回路を形成するノイズ吸収用コンデンサ４ｂが接続されている。
【００４２】
上記したリーケージトランス１２の各巻線の巻数比には以下のような関係式が成り立つようにしてある。
【００４３】
Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２…（１）
【００４４】
ここで、Ｎ１は１２ａ−１の巻数であり、Ｎ２は１２ａ−２の巻数である。Ｎ３は逆相ノイズ注入用巻線１２ｂの巻数である。ｋは外脚部（１）、（２）に施された巻線同士の結合度であり、１２ａ−１と１２ａ−２の巻線状態と磁性体コア形状に依存する。但し、巻線１２ａ−２と巻線１２ｂの結合度を１とする。上記関係式に従うことにより以下に述べるような優れたノイズ低減効果を得ることができる。
【００４５】
図２は図１に示したノイズフィルタ装置のリーケージトランス１２の部分を等価回路で示した回路図である。リーケージトランス１２は、注入巻線１２ｂに対する結合成分巻線１２ａとで注入トランス機能を有すると共に、リーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃを有し、結合成分巻線１２ａの入力側にリーケージインダクタンス１２ｃが直列接続された回路と等価な回路構成を有している。
【００４６】
従って、リーケージインダクタンス１２ｃとノイズ吸収用コンデンサ４ａで、インダクタンス成分とキャパシタンス成分から成るパッシブフィルタ回路２０ａが形成されるため、この図２の等価回路は従来の図２０に示したノイズフィルタ装置の回路と同等になる。従って、図２の回路は、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタ機能（注入巻線１２ｂと結合成分巻線１２ａの部分）の入力側と出力側にフィルタ回路２０ａ、２０ｂを組み合わせて構成されるノイズフィルタ装置を構成しているのと同等の回路構成となる。
【００４７】
これにより、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタを組み合わせた装置と同等な十分なノイズ低減性能を有すると共に、リーケージインダクタンス１２ｃが入力側のフィルタ回路２０ａの構成要素であるインダクタンス成分を提供しているため、電源ラインには１個のリーケージトランス１２のみが存在するだけでよく、従来２個必要であったインダクタ素子を１個にでき且つ、十分なノイズ低減性能を得ることができる。特にＡＭ帯（５３１〜１６０２ｋＨｚ）のノイズ低減性能に優れている。
【００４８】
図１６は本実施の形態のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性をシミュレーションにより得た特性図である。特性曲線１５、１６、１７、１８はそれぞれリーケージトランス１２の結合係数ｋを１．０、０．９、０．８、０．５とした場合のノイズ低減特性を示し、特性曲線１９は結合係数ｋを０．０にした場合で従来のインダクタ素子を２個使用した場合のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性に相当する。この特性図から分るようにリーケージトランス１２を使用した本実施の形態のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性は、その結合度ｋを調整することで、従来と同等或いはそれ以上のノイズ低減効果が得られることが分る。
【００４９】
但し、（１）式で示したＮ１＝Ｎ２＝１０（ターン）、リーケージトランス１２のＡＬ値＝４．５［μＨ／Ｎ２  ］、ノイズ検出用コンデンサ８の静電容量を１０００［ｐＦ］、ノイズ吸収用コンデンサ４ａ、４ｂの静電容量を０［ｐＦ］としてシミュレーションを行った。
【００５０】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタとしてリーケージトランス１２を用いて構成することにより、このリーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃを入力側に形成するパッシブフィルタ回路２０ａのインダクタンス成分として利用することができるため、フィルタ回路２０ａを形成するためのインダクタ素子を別途設ける必要がなく、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタを組み合わせた回路と同等の回路構成とすることができるので、ノイズを低域まで十分に低減する性能を損なうこと無く、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化を図ることができる。
【００５１】
なお、リーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃを利用する位置を変えると、図３、図４に示した回路構成とすることもできるが、このような回路構成にても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【００５３】
本実施の形態のノイズフィルタ装置は、第１の実施の形態と同様にリーケージトランス１２を用いてノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを形成し、このノイズフィルタの入力側と出力側にパッシブフィルタ回路３０ａ、３０ｂを挿入した構成を有している。なお、リーケージトランス１２の部分は第１の実施の形態と同様の等価回路で示してある。
【００５４】
図６は上記した図５に示したフィルタ回路３０ａをノイズ吸収用コンデンサ４ａとチョークコイル３で形成し、フィルタ回路３０ｂをノイズ吸収用コンデンサ４ｂで形成した場合の具体的な回路図である。この場合、リーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃがフィルタ回路３０ａのチョークコイル３と直列接続され、フィルタ回路３０ａのインダクタンス成分を補うため、ノイズ低減性能が向上している。
【００５５】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにリーケージトランス１２を用いることにより、このノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせた小型・軽量のノイズフィルタ装置のノイズ低減性能をより一層向上させることができる。
【００５６】
また、従来と同一のノイズの低減性能でよい場合は、リーケージインダクタンス１２ｃが加わる分、フィルタ回路３０ａのチョークコイル３に小型のものを用いることができ、或いは、ノイズ吸収用コンデンサ４ａの容量を小さくして小型のものを用いることができるため、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化に貢献することができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態ではリーケージトランス１２で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせて十分なノイズ低減効果を得ると共に、フィルタ装置の小型・軽量化を図るものであったが、リーケージトランス１２で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合でも、リーケージインダクタンス１２ｃがインダクタンス成分で形成されたパッシブフィルタ機能として働くため、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合に比べて、ノイズ低減性能を向上させることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態で説明したリーケージトランス１２としては、図１に示した構造のもの以外に、図７に示すようなトロイダルコアを用いた構成としてもよい。この図７の例では巻線１２ａ−１と１２ａ−２を分割巻にし、巻線１２ａ−２と巻線１２ｂは近傍に巻き付けて結合度を高める構成となっている。これにより、巻線１２ａ−１と１２ｂ−２及び巻線１２ａ−１と１２ｂとの間に、リーケージインダクタンス１２ｃを発生させることができる。大きなリーケージインダクタンスを発生するには、さらに結合度を下げればよいが、これにはトロイダルコアにギャッブを設けることなどが考えられる。しかし、これではインダクタンス値が低下してしまうという問題が発生する。そこで、大きなリーケージインダクタンスを発生するために、図８に示すように２つの独立した巻枠を持つ磁性体コア形状を採用したリーケージトランス構造とすることがより好ましい。このような構造のリーケージトランス１２では、中脚部の存在により２つの外脚部同士の結合度を低下させるようにするため、各巻線にとって中脚部は磁気抵抗が低下して、大きなインダクタンス値を実現できる。
【００５９】
図１に示したリーケージトランス１２は図８の構造に加えて、２つの外脚部にエアギャップを設けることにより、磁性体コアの直流重畳特性と結合度（リーケージインダクタンス値）を調整できるようにしている。
【００６０】
（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００６１】
本例のノイズフィルタ装置はリーケージトランス１３と、パッシブフィルタを形成するためのノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及びノイズ検出用コンデンサ１１ａ、１１ｂを備え、電源ラインのコモンモードノイズを低減する機能を有している。
【００６２】
上記のリーケージトランス１３の磁性体コアは両側の外脚部（１）、（２）と中央の中脚部（３）から成り、外脚部（１）、（２）には巻線１３ａ−１、１３ａ−２及び巻線１３ｂ−１、１３ｂ−２が巻回され、外脚部（２）にはさらに巻線１３ｃが巻回されている。巻線１３ａ−１の一端は入力端子１ａに接続され、巻線１３ａ−２の一端は出力端子２ａに接続され、巻線１３ａ−１と巻線１３ａ−２の他端は接続されていて両巻線は直列接続されている。また、巻線１３ｂ−１の一端は入力端子１ｂに接続され、巻線１３ｂ−２の一端は出力端子２ｂに接続され、巻線１３ｂ−１と巻線１３ｂ−２の他端は接続されていて両巻線は直列接続されている。さらに、巻線１３ｃの一端はノイズ検出用コンデンサ１１ａ、１１ｂを介して出力端子２ａ、２ｂ側の電源ラインに接続され、他端は入力端子１ｃと出力端子２ｃを接続する接地線に接続されている。また、入力端子１ａと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ５ａが接続され、入力端子１ｂと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ５ｂが接続され、出力端子２ａの電源ラインと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ６ａが、出力端子２ｂの電源ラインと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ６ｂが接続されている。
【００６３】
ここで、リーケージトランス１３の各巻線の巻数比には（１）式で示した関係式が成り立つようにしてある。但し、この例では、Ｎ１は１３ａ−１、１３ｂ−１の巻数であり、Ｎ２は巻数１３ａ−２、１３ｂ−２の巻数である。Ｎ３は逆相ノイズ注入用巻線１３ｃの巻数である。ｋは外脚部（１）、（２）に施された巻線同士の結合度であり、１３ａ−１と１３ａ−２（或いは１３ｂ−１と１３ｂ−２）の巻線状態と磁性体コア形状に依存する。但し、巻線１３ａ−２と巻線１３ｂ−２と巻線１３ｃの結合度を１とする。（１）で示した関係式に従うことにより以下に述べるような優れたノイズ低減効果を得ることができる。
【００６４】
図１０は図９に示したノイズフィルタ装置のリーケージトランス１３の部分を等価回路で示した回路図である。リーケージトランス１３は、注入巻線１３ｃに対する結合成分巻線１３ａ、１３ｂとで２相の電源ラインに逆相のノイズ成分を注入する注入トランス機能を有すると共に、リーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅを有し、結合成分巻線１３ａの入力側にリーケージインダクタンス１３ｄが直列接続され、結合成分巻線１３ｂの入力側にリーケージインダクタンス１３ｅが直列接続された回路と等価な回路構成を有している。
【００６５】
従って、リーケージインダクタンス１３ｄは入力端子１ａと出力端子２ａの電源ライン（以降、電源ラインａと称する）の入力側に挿入されたノイズ吸収用コンデンサ５ａと共にパッシブ型の第１のフィルタ回路を形成し、リーケージインダクタンス１３ｅは入力端子１ｂと出力端子２ｂの電源ライン（以降、電源ラインｂと称する）の入力側に挿入されたノイズ吸収用コンデンサ５ｂと共にパッシブ型の第２のフィルタ回路を形成し、これら第１、第２のフィルタ回路により入力側のパッシブフィルタ回路４０ａが構成されている。このため、この図１０の等価回路は従来の図２１に示したノイズフィルタ装置の回路と同等になる。従って、図１０の回路は、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタ機能（注入巻線１３ｃと結合成分巻線１３ａ、１３ｂの部分）の入力側と出力側にコモンモードノイズ低減用のパッシブ型のノイズフィルタ回路４０ａ、４０ｂを組み合わせて構成されるノイズフィルタ装置を構成しているのと同等の回路構成となる。
【００６６】
これにより、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタを組み合わせた装置と同等な十分なノイズ低減性能を有すると共に、リーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅが入力側のコモンモード用のパッシブフィルタ回路４０ａの構成要素であるインダクタンス成分を提供しているため、電源ラインａ、電源ラインｂには１個のリーケージトランス１３のみが存在するだけでよく、従来各電源ラインに２個必要であったインダクタ素子を１個にしても、十分なノイズ低減性能を得ることができ、特にＡＭ帯（５３１〜１６０２ｋＨｚ）のノイズ低減性能に優れている。
【００６７】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタとしてリーケージトランス１３を用いて構成することにより、このリーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅを入力側に形成するフィルタ回路４０ａのインダクタンス成分として利用することができるため、フィルタ回路４０ａを構成するためのインダクタ素子を別途設ける必要がなく、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせた回路と同等の回路構成にすることができ、コモンモードノイズを低域まで十分に低減する性能を損なうこと無く、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化を図ることができる。
【００６８】
なお、リーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅを利用する位置を変えると、図１１に示した回路構成とすることもできるが、このような回路構成にても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（実施の形態４）
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【００７０】
本実施の形態のノイズフィルタ装置は、第１の実施の形態と同様にリーケージトランス１３を用いてノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを形成し、このノイズフィルタの入力側と出力側にフィルタ回路５０ａ、５０ｂを挿入した構成を有している。なお、リーケージトランス１３の部分は第３の実施の形態と同様の等価回路で示してある。
【００７１】
図１３は上記した図１２に示したフィルタ回路５０ａをノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂとチョークコイル５で形成し、フィルタ回路５０ｂをノイズ吸収用コンデンサ６ａ、６ｂで形成した場合の具体的な回路図である。この場合、リーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅがフィルタ回路５０ａのチョークコイル５と直列接続されて、フィルタ回路５０ａのインダクタンス成分を補うことにより、コモンモードノイズの低減性能を向上させている。
【００７２】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタ部にリーケージトランス１３を用いることにより、このノイズフィルタ部にパッシブフィルタ回路５０ａ、５０ｂを組み合わせたノイズフィルタ装置のコモンモードのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００７３】
また、従来と同一のノイズの低減性能でよい場合は、リーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅが加わる分、フィルタ回路５０ａのチョークコイル５として小型のものを用いたり、或いはノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂとして小型のものを用いることができるため、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化に貢献することができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態ではリーケージトランス１３で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせて十分なノイズ低減効果を得ると共に、フィルタ装置の小型・軽量化を図るものであったが、リーケージトランス１３で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合でも、リーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅがインダクタンス成分で形成されたパッシブフィルタ機能として働くため、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合に比べて、コモンモードのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００７５】
また、上記実施の形態で説明したリーケージトランス１３としては、図９に示した構造のもの以外に、図１４に示すようにトロイダルコアを用いた構成としてもよい。この図１４の例では巻線１３ａ−１と１３ａ−２及び巻線１３ｂ−１と１３ｂ−２を分割巻にして、巻線１３ａ−２、１３ｂ−２と巻線１３ｃは近傍に巻き付けて結合度を高める構成となっている。これにより、巻線１３ａ−１と１３ａ−２及び巻線１３ａ−１と１３ｃとの間にリーケージインダクタンス１３ｄが、巻線１３ｂ−１と１３ｂ−２及び巻線１３ｂ−１と１３ｃとの間にリーケージインダクタンス１３ｅが発生される。大きなリーケージインダクタンスを発生するには、さらに結合度を下げればよいが、これにはトロイダルコアにギャッブを設けることなどが考えられる。しかし、これではインダクタンス値が低下してしまうという問題が発生する。そこで、大きなリーケージインダクタンスを発生するために、図１５に示すように２つの独立した巻枠を持つ磁性体コア形状を採用しリーケージトランス１３の構造とすることがより好ましい。このような構造のリーケージトランス１３では、中脚部の存在により２つの外脚部同士の結合度を低下させるようにするため、各巻線にとって中脚部は磁気抵抗が低下して、大きなインダクタンス値を実現できる。
【００７６】
図９に示したリーケージトランスは図１５の構造に加えて、中脚部にエアギャップを設けることにより、結合度（リーケージインダクタンス値）を調整できるようにしている。
【００７７】
（実施の形態５）
図１７は、本発明の第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示した回路図である。スイッチング電源装置は、主に、第１〜第４の実施の形態のいずれかと同一構成のノイズフィルタ装置６２とスイッチング電源部６３から成る。
【００７８】
次に本実施の形態の動作について説明する。電源部６１から供給された電力はノイズフィルタ装置６２を介してスイッチング電源部６３に供給される。これにより、スイッチング電源部６３が動作して負荷６４に所定の電源を供給する際に発生するスイッチングノイズはノイズフィルタ装置６２により減衰され、同じ電源ラインに接続される周囲の機器に対するノイズ障害を低減することができる。
【００７９】
本実施の形態によれば、ノイズフィルタ装置６２はリーケージトランスを有し、このリーケージトランスにより発生されるリーケージインダクタンスを前記スイッチングノイズを除去するために積極的に利用する構成のため、十分なノイズ低減性能を損なうこと無く、ノイズフィルタ装置６２を小型・軽量とすることができるため、このノイズフィルタ装置６２を備えたスイッチング電源装置を小型・軽量とすることができる。また、ノイズフィルタ装置６２を用いた場合には、ＡＭ帯（５３１〜１６０２ｋＨｚ）のノイズ低減性能に優れ、ＡＭラジオ等にノイズ障害を与えないスイッチング電源装置を製造することができる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のノイズフィルタ装置によれば、ノーマルモードノイズ或いはコモンモードノイズが発生する導電線に逆相のノーマルモードノイズ或いはコモンモードノイズを注入するトランスとして、リーケージトランスを用い、このリーケージトランスにより発生されるリーケージインダクタンス成分を前記ノーマルモードノイズ或いはコモンモードノイズを低減させるパッシブフィルタとして積極的に利用することにより、優れたノイズ低減効果を損なうこと無く、電源ラインに挿入するインダクタ素子を削減して小型化及び軽量化を図ることができると共に、パッシブフィルタ回路と組み合わせて用いた場合は、低域まで十分なノイズ低減特性を確保しつつ、パッシブフィルタ回路を構成するインダクタ素子やキャパシタ素子を小型化することができる。
また、前記リーケージトランスを用いたノイズフィルタ装置を単独で用いた場合、ノイズキャンセル効果に重畳して前記リーケージインダクタンス成分がパッシブフィルタ回路として働くため、単独で用いた場合のノイズ低減性能を向上させることができる。
さらに、本発明のスイッチング電源装置は本発明のノイズフィルタ装置を搭載することにより、優れたスイッチングノイズ低減効果を確保しつつ、装置を小型・軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図２】図１に示したリーケージトランスの部分を等価回路で示したノイズフィルタ装置の回路図である。
【図３】図１に示したリーケージトランスにより発生されるインダクタンス成分の発生位置が異なる場合のノイズフィルタ装置の回路図である。
【図４】図１に示したリーケージトランスにより発生されるインダクタンス成分の発生位置が異なる場合の他のノイズフィルタ装置の回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図６】図５に示したフィルタ回路の具体的な構成を示した回路図である。
【図７】ノーマルモードノイズキャンセル用のリーケージトランスをトロイダルコアを用いて構成した場合の図である。
【図８】ノーマルモードノイズキャンセル用のリーケージトランスを２つの独立した巻枠を持つ磁性体コアを用いて構成した場合の図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図１０】図９に示したリーケージトランスの部分を等価回路で示したノイズフィルタ装置の回路図である。
【図１１】図９に示したリーケージトランスにより発生されるインダクタンス成分の発生位置が異なる場合のノイズフィルタ装置の回路図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図１３】図１２に示したフィルタ回路の具体的な構成を示した回路図である。
【図１４】コモンモードノイズキャンセル用のリーケージトランスをトロイダルコアを用いて構成した場合の図である。
【図１５】コモンモードノイズキャンセル用のリーケージトランスを２つの独立した巻枠を持つ磁性体コアを用いて構成した場合の図である。
【図１６】第１の実施の形態のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性をシミュレーションにより得た特性図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示した回路図である。
【図１８】従来のパッシブフィルタ回路の構成を示した回路図である。
【図１９】従来のパッシブフィルタ回路の他の構成を示した回路図である。
【図２０】従来のノーマルモードノイズ低減用のノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図２１】従来のコモンモードノイズ低減用のノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ  入力端子
２ａ、２ｂ、２ｃ  出力端子
３、５  チョークコイル
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ  ノイズ吸収用コンデンサ
８、１１ａ、１１ｂ  ノイズ検出用コンデンサ
１２、１３  リーケージトランス
１２ａ  結合成分巻線
１２ａ−１、１２ａ−２、１２ｂ、１３ａ−１、１３ａ−２、１３ｂ−１、１３ｂ−２  巻線
１２ｂ、１３ｃ  注入用巻線
１２ｃ、１３ｄ、１３ｅ  リーケージインダクタンス
２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ  パッシブフィルタ回路
６１  電源部
６２  ノイズフィルタ装置
６３  スイッチング電源部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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