(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛を主成分とし、粘土、アンチモン、ジルコニア及び二酸化ケイ素を含有する天然レキ岩を添加した微細粉混練物を焼結してなる放電ノイズ吸収素子内に、少なくとも一対の放電ギャップ端子を収納してなることを特徴とする放電ギャップ式避雷器。
【請求項２】
その先端を球状又は凸状に形成した一対の放電ギャップ端子を、放電ノイズ吸収素子内に収納すると共に、先端同士を離間して対向配置し、一方の端子をプラス電極（ライン極）とし、他方の端子をマイナス電極（アース極）とし、これらの離間距離（ギャップ）を変えることで、ノイズに対する応答速度・応答開始電圧・応答開始電流又は放電耐量の異なる放電ギャップ式避雷器とし、当該放電ギャップ式避雷器を少なくとも２個直列接続したものを第１放電回路とし、当該第１放電回路をさらに並列接続したものを第２放電回路とし、当該第２放電回路のプラス電極とマイナス電極間に請求項１記載の放電ギャップ式避雷器を介在させ並列接続し、放電時にグランドアース極又はライン極電線に発生する跳ね返り波を吸収してアース極に放電することを特徴とする放電跳ね返り波回避回路。
【請求項３】
交流電源回路又は直流電源回路又は直流回路に、コイルとコンデンサーを接続して構成されたノイズフィルターと接続された電子基板回路内の電力回路のプラス・マイナス両極に、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器と請求項２記載の放電跳ね返り波回避回路を避雷器のライン端子を並列に接続し、低周波又は高周波ノイズはノイズフィルターの等電位アース極から建築物内の等電位アース極に流し、スイッチ・オフ時に発生するアーク放電、グロー放電、当該避雷器のマイナス極に放電されたノイズ電流は、基板内の等電位アース極から建築物内の等電位アース極に流して請求項１記載の放電ギャップ式避雷器で防御し、摩擦抵抗や人体から放電された静電気以上の電圧、落雷電流及び電圧は、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器を組み合わせた請求項２記載の放電跳ね返り波回避回路で回避することを特徴とする放電跳ね返り波回避回路。
【請求項４】
請求項１記載の放電ギャップ式避雷器で構成された第１放電回路と第２放電回路を並列又は直列に接続し、放電時にグランドアース極、又は、ライン極に発生する跳ね返り波を吸収する放電跳ね返り波回避回路を設けたことを特徴とするノイズ回避ボックス。
【請求項５】
商用電源と並列接続された自然エネルギー利用電源、電源ケーブルやブレーカー及び蓄電池が収納される分電盤内電子機器収納スペースと、携帯電話・無線の送受信装置、ＰＣ用ＨＵＢが収納される電子機器スペースとを金属製のシールド板で区画して設け、電源ケーブルには、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器で構成された第１放電回路と第２放電回路を直列又は並列に接続し、放電時にグランドアース極に発生する跳ね返り波を吸収する放電跳ね返り波回避回路を設けたことを特徴とするノイズ回避ボックス。
【請求項６】
金属製ボックス内に、少なくとも３層の電子機器取付け用ベースボードを固定し、最下層をパウダー状の天然レキ岩を混合した絶縁ペイントを塗布した絶縁ボード、中間層を銅板又は金属製アース板、最上層をパウダー状の天然レキ岩を混合した絶縁ペイントを塗布した絶縁ボードとし、ボックスフレームにグランディングアースケーブルと接続される等電位アースバーを設け、アースケーブルから電子機器へのノイズ電流の回り込みを防止することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のノイズ回避ボックス。
【請求項７】
電源と電子機器収納スペースと、ケーブル・ブレーカーとをシールド板で区画し、当該シールド板と電子機器取り付け用ベースボードとをシールディングアース接続し、ベースボード取り付けた電子機器を金網状の囲みシールドで包囲することを特徴とする請求項４又は請求項６のいずれかに記載のノイズ回避ボックス。
【請求項８】
電子機器のコンセントプラグに磁性体を取り付け、電源コンセントには高周波フィルターを直列接続し、商用電源のブレーカーには、大電流対応のＩＥＣ規格の５０ＫＡ（キロアンペア）用、１０／３５０μｓｅｃ又は４０ＫＡ（キロアンペア）用、８／２０μＳｓｅｃ、１．２／５０μｓｅｃ対応の２０ＫＡ（キロアンペア）避雷器と、ギガヘルツ帯域（ＧＨｚ）の高周波ノイズフィルターを並列接続し、且つ、１０ＫＡ（キロアンペア）から５Ａ（アンペア）対応の避雷器と、１０００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域から５００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域の中周波数帯域のノイズフィルターを取り付け、低レベルから高レベルまでの周波数帯域のノイズを吸収すると共に、放電跳ね返り波吸収素子を全てのケーブルに接続し、接続された全てのケーブルと、これらのケーブルに接続された電子機器基板内への放電跳ね返り波の流入を防止することを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載のノイズ回避ボックス。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８のいずれかのノイズ回避ボックスに接続された通信ケーブルに請求項１記載の放電ギャップ式避雷器と請求項２記載の放電跳ね返り波回避回路を取り付け、取付金具様に成形された磁性体に電線を巻捲して電磁石と成したものを取り付け、電磁石の一次コイル側にスイッチ回路を接続し、コンピューターの監視ソフトウエア（ウイルス対策ソフト）からのアラーム信号に応じて、前記スイッチ回路により通信ケーブルに電磁石の磁気ノイズを発生させ、コンピューター内部に侵入しようとするスパム信号を破壊することを特徴とするノイズ回避ボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷、静電気、電磁波、磁気等による放電ノイズから各種電気機器を保護するために使用される放電ノイズ吸収素子及びこれを利用した放電ギャップ式避雷器並びに放電跳ね返り波回避回路及びノイズ回避ボックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスビル・工場・プラント等で使用されているコンピューターやそのネットワーク、さらに計装設備間のセンサー通信や、光通信と無線ＬＡＮ又は光通信と携帯電話中継局等の制御部を司るハード（電子基板と電子部品）及びソフトウエアに、雷や静電気由来の過剰電流（以下、単にノイズという）による損壊等の被害が多発している。
【０００３】
原因の一つとして、アナログ電気技術とデジタル電子回路技術の双方の特性に鑑み、これら双方に適応する技術的対策がなされていないことが挙げられる。例えば、アナログ電気回路においては、０Ｖ〜３Ｖ以内の信号は０としてカウントする。例えば、２．３Ｖも２．９Ｖも信号０であり、また、３．１Ｖ、３．９Ｖ、４．９５Ｖと少々ノイズの影響を受けた信号であっても、信号１とカウントする。また、金属ボックス内に収納された電子機器と、金属配管内に敷設されたケーブルは、最も過剰電流の大きい雷ノイズからも、シールディング工法やアースグランディング接続を用いて保護できることを強電施工技術者は会得しているが、デジタル電子回路の設計者においては、強電施行技術者からの損害原因報告を元に電子機器とハードウエアの障害を抑えていた。
【０００４】
一方、ＩＣ、ＬＳＩ等のデジタル集積回路においては、実験室レベルにおける２０００ボルトから数千ボルトの定格電圧での耐久試験は行われているが、自然界で発生する乱雑なノイズでは回路が正常に動作しないことがある。これは畜電池からの直流電流を交流電流に変換するためのコンバーター回路に不具合があるためと推測される。また、基本クロック波形に少量の波形ノイズが流入することが原因で、正常な水晶発信ができず、ソフトウエアも定格の信号でなければ動作しないのがデジタル回路の弱点である。
【０００５】
その他、現在の建築物においては、プラスチック製配管が使用されているため、モーターからの動力回路と、電燈回路の交流電線にノイズが乗り電気機器の誤作動の原因となっている。また、テレビ、無線、携帯電話、携帯電話中継局から発信される電波の影響も考慮されていない。すなわち、電子部品を金属で囲むシールディングやケーブルから侵入するノイズ電流に対するフィルタリングが施されていない。
【０００６】
さらに、ノイズ電流を確実に大地に流すためのルートが施工されていないため、デジタル回路基板の破壊や、ソフトウエアにバグが発生して誤作動しているのが現状である。例えば、携帯電話使用の混雑時間帯（朝や夕方のトラフィック時間帯）になると、ビル屋上に設置されたエアコンの室外機が自動運転するような事故が発生することが報告されている。
【０００７】
その原因は、基板中の電源回路のフィルター回路と雷対策用の避雷器とが並列に接続されていないことにある。近年では、ビルの屋上等に据付けられた分電盤内に、ＩＥＣ規格１０／３５０μｓｅｃの大容量（１００ＫＶ）直撃雷用避雷器と、ＩＥＣ規格８／２０μｓｅｃの誘導雷用避雷器を装備することで、一部の雷電流と周波数帯のノイズは除去することが可能になってきてはいるものの、２００Ｖから１０００Ｖの静電気ノイズ等は前記フィルター回路では止めることができない。
【０００８】
したがって、数ＧＨｚから数ＫＨｚ帯域のノイズ電流で電気機器が破壊されることはないが、全てのケーブルと接続した避雷器線路からアースケーブルに放電したときの電流と線路抵抗から算出すると、放電する線路が長くなればなるほど反射波が増幅し、近接したケーブルにノイズとして発信されることが分かる。
【０００９】
また、電源ケーブルだけをフィルタリングしても、電気回路のスイッチング、アーク放電やグロー放電する際の電圧の立上がり時に避雷器が反応しない設計であったりして、回路基板は保護されていないのが現状である。そこで、応答開始電圧が１５００Ｖ以上で反応する素子を備えた国際電気標準会議ＩＥＣ規格（１０／３５０・８／２０・１．２／５０μｓｅｃ）のクラス▼１▲避雷器（１０／３５０）を電子回路基板内に導入することが考えられるが、素子自体が基板内に収納できない構造である。このため、当該クラス▼１▲避雷器は分電盤に取り付けられているのが一般的である。しかし、この避雷器においても例えば、１４９９Ｖの電流では反応しなかったケースも報告されている。すなわち、現在、１５００Ｖ以下のノイズでは反応しない避雷器構造が世界的に統一された規格であるとも言っても過言ではない。
【００１０】
上述した雷由来のノイズ電流の弊害として、建築物だけでなく、畜電池や太陽光発電機等を搭載している車両等のアンテナが、落雷や稲光で発生するノイズ電流を受信し、当該車両等の制御系基板を破壊することもある。雷に対しては、従来から避雷針又は避雷器で対応している。例えば、高層建築物の壁面に垂直避雷導体を固定し、この垂直避雷導体をアンカーボルトを介して建築物の鉄筋又は鉄骨と電気的に接続して、外壁面に落雷した雷電流を鉄筋又は鉄骨から放流するような技術も提案されている（特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】特許第３２５１９２８号公報（第２頁−３頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明者は、避雷器とケーブル接続したノイズ回避回路にガソリンエンジン等に使用されている点火プラグの放電技術を応用するべく鋭意研究を行なった。すなわち、エンジン点火プラグは、「自動車・モーターボート及び点火式エンジン装置の妨害特性及び測定法国際規格ＧＩＳＰＲ１２（国際無線障害特別委員会）」によって、点火プラグの放電時の反射ノイズが電子部品を誤動作させないように規格されている。したがって、反射波ノイズの回避回路にも点火プラグ様の放電技術を採用することが望ましい。反射波吸収素子を接続（ラインケーブルに直列・並列接続とアースケーブルにも吸収素子を接続するかフィルターを接続する）していない回路は、ノイズを発信するアンテナの役目を果たし、ケーブルが接続された電気機器同士の基板内のリード線にノイズが流れていることで、誤動作が起こる。また、放電時にアースケーブルに流れるノイズ電流と、電源通信ケーブルに跳ね返る電流が、電線や、通信線、アース線に乗り、基板内外に進入する欠点があることを知得した。
【００１３】
また、国際電気標準会議ＩＥＣ規格（１０／３５０・８／２０・１．２／５０μｓｅｃ）のクラス▼２▲の避雷器の素子は（８／２０μsec）、酸化亜鉛が主材であり、例えば沿岸地域では素子とケーブルの接点が大気中の塩分により腐食し漏電する事故が発生していた。  そこで、クラス▼２▲の避雷器（８／２０μsec）と、クラス▼３▲（１．２／５０）避雷器を直・並列接続する工法が、ＥＵ等で（２００４年）に開発された。一方、日本国内では、本発明者が、特開２００１−１６９４６０号公報、特開２００１−２４９１３１号公報及び特許第４０４８３１４号公報において、避雷器のみにより雷の周波帯域である５０万ボルト〜１００万ボルト以上の高電圧ノイズに対する避雷技術を提案している。
【００１４】
しかしながら、前記のような避雷器のみによる対応では、５０万ボルト以下の低電圧ノイズは基板内に流入してしまうという問題が残った。そして、回路基板と電源基板とがアースグランディングされておらず、また、回路基板内で一番脆弱なデジタル回路がシールドされていないため、ノイズ侵入時に基板に接続されているケーブルから発信される高周波帯域成分の電磁波がデジタル回路を破壊する。
【００１５】
また、コイルと抵抗又はコイルとコンデンサーとを組み合わせたフィルターのみを用いたノイズフィルターにおいては、フィルター自体が発熱してしまい基板が昇温し、コンデンサー、トランジスター、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子部品の誤動作を招くおそれがあるばかりでなく、昇温したフィルターがキュリー・ポイントを越えて磁力を失活する。この磁力の失活もまた基板内にノイズが侵入する原因となる。
【００１６】
本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ビル内外・敷地・工場・プラント・公共の各種インフラ設備のみならず、自動車・船舶・航空機等の電線・通信線・信号線と接続された電気機器への雷・静電気・電磁波・磁気等の全ての周波数帯域の電流・電圧のノイズが回避可能な放電ノイズ吸収素子及びこれを利用した放電ギャップ式避雷器並びに放電跳ね返り波回避回路及びノイズ回避ボックスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このため本発明の請求項１に係る放電ギャップ式避雷器は、酸化亜鉛を主成分とし、粘土、アンチモン、ジルコニア及び二酸化ケイ素を含有する天然レキ岩を添加した微細粉混練物を焼結してなる放電ノイズ吸収素子内に、少なくとも一対の放電ギャップ端子を収納してなることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る放電跳ね返り波回避回路は、その先端を球状又は凸状に形成した一対の放電ギャップ端子を、放電ノイズ吸収素子内に収納すると共に、先端同士を離間して対向配置し、一方の端子をプラス電極（ライン極）とし、他方の端子をマイナス電極（アース極）とし、これらの離間距離（ギャップ）を変えることで、ノイズに対する応答速度・応答開始電圧・応答開始電流又は放電耐量の異なる放電ギャップ式避雷器とし、当該放電ギャップ式避雷器を少なくとも２個直列接続したものを第１放電回路とし、当該第１放電回路をさらに並列接続したものを第２放電回路とし、当該第２放電回路のプラス電極とマイナス電極間に請求項１記載の放電ギャップ式避雷器を介在させ並列接続し、放電時にグランドアース極又はライン極電線に発生する跳ね返り波を吸収してアース極に放電することを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る放電跳ね返り波回避回路は、交流電源回路又は直流電源回路又は直流回路に、コイルとコンデンサーを接続して構成されたノイズフィルターと接続された電子基板回路内の電力回路のプラス・マイナス両極に、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器と請求項２記載の放電跳ね返り波回避回路を避雷器のライン端子を並列に接続し、低周波又は高周波ノイズはノイズフィルターの等電位アース極から建築物内の等電位アース極に流し、スイッチ・オフ時に発生するアーク放電、グロー放電、当該避雷器のマイナス極に放電されたノイズ電流は、基板内の等電位アース極から建築物内の等電位アース極に流して請求項１記載の放電ギャップ式避雷器で防御し、摩擦抵抗や人体から放電された静電気以上の電圧、落雷電流及び電圧は、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器を組み合わせた請求項２記載の放電跳ね返り波回避回路で回避することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係るノイズ回避ボックスは、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器で構成された第１放電回路と第２放電回路を並列又は直列に接続し、放電時にグランドアース極、又は、ライン極に発生する跳ね返り波を吸収する放電跳ね返り波回避回路を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係るノイズ回避ボックスは、商用電源と並列接続された自然エネルギー利用電源、電源ケーブルやブレーカー及び蓄電池が収納される分電盤内電子機器収納スペースと、携帯電話・無線の送受信装置、ＰＣ用ＨＵＢが収納される電子機器スペースとを金属製のシールド板で区画して設け、電源ケーブルには、請求項１記載の放電ギャップ式避雷器で構成された第１放電回路と第２放電回路を直列又は並列に接続し、放電時にグランドアース極に発生する跳ね返り波を吸収する放電跳ね返り波回避回路を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係るノイズ回避ボックスは、金属製ボックス内に、少なくとも３層の電子機器取付け用ベースボードを固定し、最下層をパウダー状の天然レキ岩を混合した絶縁ペイントを塗布した絶縁ボード、中間層を銅板又は金属製アース板、最上層をパウダー状の天然レキ岩を混合した絶縁ペイントを塗布した絶縁ボードとし、ボックスフレームにグランディングアースケーブルと接続される等電位アースバーを設け、アースケーブルから電子機器へのノイズ電流の回り込みを防止することを特徴とする。
【００２３】
請求項７に係るノイズ回避ボックスは、請求項４乃至請求項６記載のいずれかのノイズ回避ボックスにおいて、電源と電子機器収納スペースと、ケーブル・ブレーカーとをシールド板で区画し、当該シールド板と電子機器取り付け用ベースボードとをシールディングアース接続し、ベースボード取り付けた電子機器を金網状の囲みシールドで包囲することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係るノイズ回避ボックスは、敷地内の建築物内の複数の分電盤内部、又は、情報通信用ボックス内部に取り付ける、コンセントに接続する、電子機器のコンセントプラグに磁性体を取り付け、電源コンセントには高周波フィルターを直列接続し、商用電源のブレーカーには、大電流対応のＩＥＣ規格の５０ＫＡ（キロアンペア）用、１０／３５０μｓｅｃ又は４０ＫＡ（キロアンペア）用、８／２０μＳｓｅｃ、１．２／５０μｓｅｃ対応の２０ＫＡ（キロアンペア）避雷器と、ギガヘルツ帯域（ＧＨｚ）の高周波ノイズフィルターを並列接続し、且つ、１０ＫＡ（キロアンペア）から５Ａ（アンペア）対応の避雷器と、１０００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域から５００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域の中周波数帯域のノイズフィルターを取り付け、しかも、電子基板内にも、請求項１、請求項２の避雷器を取り付け、低レベルから高レベルまでの周波数帯域のノイズを吸収すると共に、複数の分電盤で、低レベルから高レベルのノイズ電流と、静電気と雷電流を、侵入防止し、更に、通信、無線、電波回路にも、放電跳ね返り波吸収素子を全てのケーブルに接続し、接続された全てのケーブルと、これらのケーブルに接続された電子機器基板内への放電跳ね返り波吸収素子をトリプルに取り付ける事で、すべてのケーブルからの流入を防止することを特徴とする。
【００２５】
請求項９に係るノイズ回避ボックスは、請求項４乃至請求項８のいずれかのノイズ回避ボックスに接続された通信ケーブルに請求項１記載の放電ギャップ式避雷器と請求項２記載の放電跳ね返り波回避回路を取り付け、取付金具様に成形された磁性体に電線を巻捲して電磁石と成したものを取り付け、電磁石の一次コイル側にスイッチ回路を接続し、コンピューターの監視ソフトウエア（ウイルス対策ソフト）からのアラーム信号に応じて、前記スイッチ回路により通信ケーブルに電磁石の磁気ノイズを発生させ、コンピューター内部に侵入しようとするスパム信号を破壊することを特徴とする。
【００２６】
本発明は以下の優れた効果がある。
（１）モーター・スイッチ回路・コンバーターからのノイズ、無線ＬＡＮ・携帯電話の電磁波ノイズを、超高周波数帯フィルター（コイルと抵抗又はコイルとコンデンサー）とギャップ式放電避雷器と酸化亜鉛式避雷器の直・並列接続フィルタリング回避回路及びシールディング・フィルタリング・アースグランディング回避回路ボックスにより防御することができる。
（２）コイルを巻きつけた素子の空隙内に避雷器を収納し、放電電流の反射波吸収素子との並列回路として電源基盤内に収納することにより、フィルターと避雷器収納スペースが従来の半分で済み、省スペース化を図ることができ、フィルターからの発熱量を減少させ、広義での地球温暖化対策の一助となり得る。
（３）収納ボックス内に収納した電子機器へのノイズ進入経路をディフェンスし、且つ、ボックスからもノイズを発信させない回避回路を提供することで、ソーラー発電・風力発電・振動発電等々のシステム回路又はモーターと隣接している電子機器内のインバーター・コンバーター回路に侵入してくる雷・静電気・電磁波・磁場ノイズの全ての周波数帯域の電流・電圧から電子機器を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る放電ノイズ吸収素子を用いた避雷器を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、図２（ａ）は放電ノイズ素子の一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明に係るギャップ式避雷器の基本構成を示す断面図、図３は本発明に係る避雷器を模式的に示す正面図、図４は本発明に係る避雷器に反射波吸収抵抗器を組合せた放電跳ね返り波回避素子を模式的に示す正面図、図５は本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とギャップ式避雷器を直列接続した回路図、図６は本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とギャップ式避雷器を直列接続し、さらにこれら一対を並列接続した回路図、図７は本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とコイル式フィルターを並列接続した回路図、図８は本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とコイル式フィルターと抵抗器とを並列接続した回路図、図９は定格が異なる放電素子を並列に配置したギャップ式避雷器を模式的に示す正面図、図１０は本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とコイル式フィルターを並列接続したサージ電流回避素子を示す斜視図、図１１は本発明に係る避雷器とコイル式フィルターを兼ねたサージ電流回避素子を示す斜視図、図１２は放電時反射波吸収回路の回路図、図１３はプラグコード各点における理論電流を分析したグラフ、図１４は点火プラグの放電による雑音レベルを示すグラフ、図１５は本発明に係るノイズ回避ボックスの構成を模式的に示す正面図、図１６は回路基板上の電子機器のシールド方法を示す斜視図、図１７は本発明に係る放電時反射波吸収回路を備えた分電盤の構成を示す回路図、図１８は本発明に係る分電盤のノイズ対策工法を示す斜視図、図１９は無線ＬＡＮ中継局に本発明に係る全てのノイズ対策工法を適用した例を模式的に示す構成図、図２０は本発明に係るコンセントボックスと延長ケーブルの構成を示す回路図である。
【実施例】
【００２８】
図１乃至図３に示すように、本発明に係る放電ギャップ式避雷器４の絶縁体収納ケースとなる放電ノイズ吸収素子３は、二酸化ケイ素を９０％以上含有する天然レキ岩（ＳｉＯ２）をパウダー状に粉砕し、電磁波シールド機能を有する酸化物半導体である酸化亜鉛（ＺｎＯ）、希土類酸化物である粘土、ドーパントとしてのアンチモン及び耐熱性セラミック材料であるジルコニアとの微細粉混練物を焼結して作製する。尚、放電ノイズ吸収素子３は酸化亜鉛（ＺｎＯ）のみを主成分とするものであってもよい。また、放電端子１としては、銅、モリブデン、ジルコニア等を用いる。
【００２９】
一対の放電端子１は、その先端を球状又は凸状に形成すると共に、後端を銅等の金属製電極２に接続し、その先端同士を離間させて対向配置して、例えば、直方体状の放電ノイズ吸収素子（収納ケース）３に筒状の収納孔３ａを穿孔して放電端子１を収納する。そして、一方の端子１をプラス電極（ライン極）とし、他方の端子１をマイナス電極（アース極）Ｇとし、これらの離間距離（ギャップ）ｄを変えることで、様々なノイズに対する応答速度・応答開始電圧・応答開始電流又は放電耐量の異なるギャップ式避雷器４とする。尚、本実施例の放電端子１の形状は円錐形又は先端が円弧状にされた円柱とした。
【００３０】
そして、図４に示すように、このギャップ式避雷器４に反射波吸収用の抵抗器６を組み合わせて、放電跳ね返り波回避素子４Ａとする。さらに、図５に示すように、放電跳ね返り波回避素子４Ａとギャップ式避雷器４を少なくとも２個直列接続したものを第１放電回路Ｃ１とし、図６に示すように、第１放電回路Ｃ１をさらに並列接続したものを第２放電回路Ｃ２とし、放電時にグランドアース極に発生する跳ね返り波を吸収する放電跳ね返り波回避回路とする。
【００３１】
図７は、放電跳ね返り波回避素子４Ａとコイル式ノイズフィルター５を並列接続したノイズ回避回路７で、コイル式ノイズフィルター５により低レベルノイズのサージ電流対策を行い、雷の稲光のような高レベルノイズのサージ電流対策を放電跳ね返り波回避素子４Ａで行うことができる。また、図８はギャップ式避雷器４と反射波吸収用の抵抗器６とコイル式ノイズフィルター５を並列接続したものであり、これも本発明に係るノイズ回避回路７として使用できる。
【００３２】
尚、ギャップ式避雷器４は、図９に示すように、定格（サイズ）が異なる放電端子１を並列に配置しても良いし、図１０に示すように、同一ケース内にギャップ式避雷器４とコイル式ノイズフィルター５を接続したものを収納してサージ電流回避素子７としたり、また、図１１に示すように、ギャップ式避雷器４の放電ノイズ素子３部分をコアとし、周囲に電線を巻回してコイル式ノイズフィルター５を兼ねたサージ電流回避素子７とすれば、収納スペースを削減できる。また、ギャップ式避雷器４の放電端子１を３極型とし、1極目をノイズフィルターの入力端子に、２極目をノイズフィルターの出力端子に、３極目をアース極端子に接続することで、ブレーカー１４からのノイズによりコンセントプラグケーブルに誘導されて発生する低レベルのノイズから、静電気ノイズのような中間レベルのノイズ、雷の稲光のような高レベルのノイズまで全てのノイズをアースに流すことができる。
【００３３】
図１２乃至図１４に示すように、放電ギャップ端子ＺＡと点火コイルＺＢの放電ギャップのＰ点における反射波は、立ち上がりの非常に早い高周波電流であるという特性があり、先ず、イグニッションコイル（点火コイル）ＺＢ側のＢ点で反射現象が起こると、この反射波は、一旦距離Ｘだけマイナス方向に伝わりＰ点に達した後、すぐに点火コイルＺＢ側のＡ点に戻る。Ａ点に到達した反射波は、再びＡ点で反射されＢ点に達する。この現象は無限に繰り返され、これらの和が線路上に重なって定常状態が成立していると考えられる。
【００３４】
したがって、反射波は、電流＝電圧（Ｖ）／抵抗（Ω）の式から分かるように、電流が一定でもアースケーブルやラインケーブルの線路抵抗が大きい（ケーブルが長い）場合、電圧が比例して増大し、アンテナからの発信電波となり、同様のことが基板内でも発生する。また、コイルだけでは熱が発生し、避雷器のみでは電波が発信してしまう。したがって、コイルと避雷器と永久磁石でケーブルに磁力を付与してノイズを減少させ、放電時には抵抗器で減衰させる。
【００３５】
すなわち、ケーブルはコイル式ノイズフィルターと避雷器で守り、シールドされた基板に流れるノイズをアースグランドに落とす回路が必要である。アースグランドとしては、Ｓ・Ｇ (シグナルグランド；基板内のアース)とＦ・Ｇ (フレームグランド；筺体のアース)がある。Ｓ・Ｇには、電子回路を構成している電源や信号の「戻り信号」が流れる。すなわち、電気を流すためには最低２本の電線を要し、電気回路においては、そのうちの一本を電源線・通信線の「戻り線」としてグランドアースして共有している。このため、デジタル回路基板には、ケーブルやパソコンのモーター等から発生するノイズが、回路基板のＳ・Ｇに回り込み、ＬＳＩやＩＣに間違った信号が流れ誤動作を引き起こす。一方、Ｆ・Ｇは、電子機器を囲む筺体を大地にアースし、電源からの漏電電流を大地に逃がす働きをするものである。
【００３６】
図１５及び図１６に示すように、ノイズ回避ボックス１０は、金属製で、少なくとも３層のベースボード９を固定し、最下層を絶縁ボード９Ａ、中間層（電子機器取り付け用ボード９Ｂ）を銅板又は金属の導電板、最上層を絶縁ボード９Ａとし、ボックスフレーム８にグランディングアース（Ｇ）される等電位アースバー１１ａを設け、電子機器１６へのノイズの回り込みを防止する。尚、絶縁ボード９Ａは、木製又はプラスチック製又はパウダー状の天然レキ岩（二酸化珪素９０％含有）と混合した絶縁ペイントを塗布した金属板とする。そして、電子機器取り付け用ボード９Ｂに取り付けた電子機器１６をエキスパンテッドメタル又はパンチングメタルを凸状に屈曲して形成されたメッシュ状の囲みシールド１７で包囲する。
【００３７】
また、ノイズ回避ボックス１０は、図１７及び図１８に示すように、例えば、災害時等の如何なる状況においても発信可能にするために、商用電源１２と並列接続された自然エネルギー利用電源（太陽光発電・風力発電・振動発電）３１、電源ケーブル１２ａやブレーカー１４及び畜電池２９が収納される分電機器収納スペース１３Ｂと、携帯電話・無線の送受信装置２６、ＰＣ用ＨＵＢ２７等が収納される電子機器収納スペース１３Ａとを金属製のシールド板１５で区画して設け、電源ケーブル１２ａには、上記ギャプ式避雷器４で構成された第１放電回路Ｃ１と第２放電回路Ｃ２を直列に接続し、放電時にグランドアース極Ｇに発生する跳ね返り波を吸収する放電跳ね返り波回避回路Ｃ３を構成する。さらに、電源ケーブル１２ａには、ブレーカー１４を介して、コイル５と抵抗６を並列接続又はコイル５とコンデンサー６を並列接続して構成されたコイル式ノイズフィルター７又は２１のプラス・マイナス両極に、放電跳ね返り波回避回路Ｃ３のライン端子を並列に接続し、避雷器４のマイナス極に放電されたノイズ電流はフレーム（Ｆ・Ｇ）に流し、機器のスイッチ・オフ時に発生するアーク放電、グロー放電はコイル式ノイズフィルター７又は２１で防御し、静電気以上の電圧及び高周波ノイズはギャップ式避雷器４で回避する。フィルター２１の電源側とコンセント側にもギャプ式避雷器４を介在させる。
【００３８】
具体的には、分電機器収納スペース１３Ｂには、商用電源１２から引き込まれた電源ケーブル１２ａに、低・高周波ノイズフィルター２１とアースケーブル１１付の複数の避雷器４を、フェライトコア１９を介して接続し、また、電源１２と電源コンセント２０の間には、コイル式ノイズフィルター２１を設ける。例えば、ブレーカー１４には、大電流対応のＩＥＣ規格の５０ＫＡ（キロアンペア）用１０／３５０μｓｅｃ又は４０ＫＡ（キロアンペア）用８／２０μＳｓｅｃ、１．２／５０μｓｅｃ対応の２０ＫＡ（キロアンペア）用ギャップ式避雷器４と、ギガヘルツ帯域（ＧＨｚ）のコイル式高周波ノイズフィルター２１を並列接続する。また、電子機器収納スペース１３Ａ内の電子機器１６は、上述したメッシュ状の囲みシールド１７で包囲される。
【００３９】
ノイズ回避ボックス１０内に外部から入線される光通信ケーブル２８は、放電ギャップ式避雷器４を介して光通信ケーブル用ＨＵＢ２７Ａに接続される。電子機器収納スペース１３Ａ内のＰＣ用ＨＵＢ２７Ｂには、光通信ケーブル用ＨＵＢ２７Ａから分岐されたケーブルが接続されるが、この通信ケーブルにも放電ギャップ式避雷器４とフェライトコア１９が取り付けられている。また、ＰＣ用ＨＵＢ２７Ｂとアースケーブル１１との間に抵抗器６を並列接続したコイル式ノイズフィルター５を設ける。
【００４０】
すなわち、１０ＫＡ（キロアンペア）から５Ａ（アンペア）対応のギャップ式避雷器４と、１０００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域から５００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域の中周波数帯域のノイズフィルター２１を取り付け、低レベルから高レベルまでの周波数帯域のノイズを吸収すると共に、放電跳ね返り波吸収回路Ｃ３をケーブル１1に接続し、接続された全てのケーブルと、これらのケーブルに接続された電子機器基板内への放電跳ね返り波の流入を阻止するようにされている。尚、放電端子１の一次側にリストバンド２２を接続し、放電端子１の二次側にアースケーブル１１を接続し、入線工事の際に作業者から発生する静電気から電子機器を保護する。また、アースケーブル１１にはカウンター３０を取付け、落雷回数やノイズ発生回数をカウントする。
【００４１】
また、ノイズ回避ボックス１０に入線接続された通信ケーブルに、円形又は略Ｕ字型（図示せず）の取付金具様に成形された磁性体に電線を巻捲して電磁石１９と成したものを取り付け、電磁石１９の一次コイル側にスイッチ回路を接続し、コンピューターの監視ソフトウエア（ウイルス対策ソフト）からのアラーム信号に応じて、前記スイッチ回路により通信ケーブルに電磁石の磁気ノイズを発生させ、コンピューター内部に侵入しようとするスパム信号を破壊することも理論上可能である。その際、サブシステムに運転を代行させることも可能な監視システムともなり得る。
【００４２】
以上のように、本実施例においては、例えば、ノイズ回避ボックス１０内の分電盤スペース１３Ｂに、クラス▼１▲避雷器（１０／３５０μｓｅｃ）と低周波数帯域ノイズフィルターを配置し、電子機器を商用電源に接続するために必要なコンセントボックス１０ａ内には、中／高周波フィルターと、（８／２０・１．２／５０μsec）避雷器を収納してコンセント前で防御し、基盤内対策は、超高周波対応コイル式フィルター２１と避雷器４で（直列・並列接続）、すなわち、三重の避雷器４とフィルター２１で対策をし、電子機器１６を金網状シールド１７で囲み、電子機器１６を取り付けられたボード９Ｂのアースに接続することで、電磁波・静電気・雷・磁場からのノイズや渦電流等の過剰電流が当該ボードから大地へ流し、ケーブルから発信されるノイズを、フェライトコア１９をブレーカーの一次側、コンセント１８の一次側そして、電子機器１６の電源プラグ１８ａと無線・通信ケーブルのコネクター側に取り付けることで防御する。
【００４３】
また、例えば、図１９に示すように、送信アンテナ２４Ａを備えた無線ＬＡＮ中継局２３においては、各々の送信アンテナ２４Ａをノイズ回避ボックス１０でシールディングし、且つ、アンテナケーブル２４Ｃと無線・携帯電話の受信アンテナ２４Ｂとを、フェライトコア又は電磁石１９を介して接続すると共に、電子機器１６と接続される。このアンテナケーブル２４Ｃにおいても、各無線ＬＡＮ中継局２３と電子機器収納ボックス１０への引込みの部分にフェライトコア１９を配置して接続する。また、電子機器１６のコンセントプラグ１８にもフェライトコア１９を取り付け、電源コンセント２０には避雷器４とコイル式高周波ノイズフィルター２１を商用電源１２に直列に接続する。尚、電子機器収納ボックス１０は、シールド板５でもって電子機器収納スペース１３Ａと分電機器収納スペース１３Ｂに区画される。図２０は、上記コンセント１８を収納するコンセントボックス１０ａを示すもので、コイル式高周波ノイズフィルター２１の一次側と二次側に複数の避雷器４の並列・直列からなる上記Ｃ３回路を各々接続する。そして、ＰＣ用ＨＵＢ２７ＢあるいはＰＣ等の電子機器のコンセントプラグ１８ａの延長ケーブルの始端及び終端にフェライトコア１９を取り付けることで、低レベルから高レベルまでの全てのノイズの流入を防止することができるばかりでなく、コイルの発熱を防止することができる。
【００４４】
尚、上記ノイズ回避ボックス１０は光通信サーバー用１９インチラック内に応用することも可能であり、ビル内のフロア間・敷地内のビル間、又は、ケーブルテレビ等の発信局と中継ボックスや宇宙開発ステーション等にも使用できる。また、ノイズ回避ボックス１０内の各ボート９及びボックスにはパウダー状の天然レキ岩石(二酸化ケイ素９０％以上含有)を混合した絶縁ペイントを塗布することで、電子部品１６から出る熱を冷却するラジエーターの役割も果たす。すなわち、従来の課題の一つであったノイズ対策回路の発熱を抑制することができ、地球温暖化防止対策の一助ともなり得る。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上、本発明の要旨は、主たる分電盤で大容量の雷ノイズから電子機器を保護し、分岐された分電盤と弱電ボックスで中容量の雷と静電気と低周波ノイズから保護し、避雷器・ノイズフィルター付きコンセントで超高周波と高周波ノイズと中間の雷静電気ノイズから保護するものである。尚、現在実用上、基盤収納ボックスは１９インチラック収納タイプであるので、ラックを含む全てのボックスに作業者から発生する静電気アース用のリストバンドと、全てのケーブルにフェライトコア（磁石）貫通させコネクターに接続する。すなわち、
例え、メインの分電盤のノイズフィルターと避雷器が破壊されても分岐された分電盤がノイズの流入を阻止する。そして、コンセントボックスと基板で雷・静電気ノイズを大地に逃がし、従来のコイル式フィルターで防御していた領域のノイズを避雷器で逃がせば、過剰電流が熱変換されることがないので、これもまた地球温暖化対策に繋がり、基板損壊による産業廃棄物処理上の問題解決の一助となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る放電ノイズ吸収素子を用いた避雷器を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図２】（ａ）は放電ノイズ素子の一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明に係るギャップ式避雷器の基本構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る避雷器を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明に係る避雷器に反射波吸収抵抗器を組合せた放電跳ね返り波回避素子を模式的に示す正面図である。
【図５】本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とギャップ式避雷器を直列接続した回路図である。
【図６】本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とギャップ式避雷器を直列接続し、さらにこれら一対を並列接続した回路図である。
【図７】本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とコイル式フィルターを並列接続した回路図である。
【図８】本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とコイル式フィルターと抵抗器とを並列接続した回路図である。
【図９】定格が異なる放電素子を並列に配置したギャップ式避雷器を模式的に示す正面図である。
【図１０】本発明に係る放電跳ね返り波回避素子とコイル式フィルターを並列接続したサージ電流回避素子を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る避雷器とコイル式フィルターを兼ねたサージ電流回避素子を示す斜視図である。
【図１２】放電時反射波吸収回路の回路図である。
【図１３】プラグコード各点における理論電流を分析したグラフである。
【図１４】点火プラグの放電による雑音レベルを示すグラフである。
【図１５】本発明に係るノイズ回避ボックスの構成を模式的に示す正面図である。
【図１６】回路基板上の電子機器のシールド方法を示す斜視図である。
【図１７】本発明に係る放電時反射波吸収回路を備えた分電盤の構成を示す回路図である。
【図１８】本発明に係る分電盤のノイズ対策工法を示す斜視図である。
【図１９】無線ＬＡＮ中継局に本発明に係る全てのノイズ対策工法を適用した例を模式的に示す構成図である。
【図２０】本発明に係るコンセントボックスとコンセントケーブルの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      放電端子
２      電極
３      収納ケース（放電ノイズ吸収素子）
３ａ    素子収納孔
４      ギャップ式避雷器
５      コイル
６      抵抗器又はコンデンサー
７      コイル式ノイズフィルター
８      フレーム
９      ベースボード（基板）
９Ａ    絶縁ボード
９Ｂ    電子機器取り付け用ボード（中間層）
１０    ノイズ回避ボックス
１０ａ  コンセントボックス
１１    アースケーブル
１１ａ  等電位アースバー
１１ｂ  光通信ケーブルのアース端子
１２    商用電源
１２ａ  電源ケーブル
１３Ａ  電子機器収納スペース
１３Ｂ  分電機器収納スペース
１４    ブレーカー
１５    シールド板（金属板）
１６    電子機器
１７    囲みシールド（金属メッシュ板）
１８    コンセントボックス
１８ａ  コンセントプラグ
１９    フェライトコア又は電磁石
２０    電源コンセント
２１    高周波ノイズフィルター
２２    リストバンド
２３    無線ＬＡＮ中継局
２３ａ  通信ケーブル
２４    無線・携帯電話の送受信アンテナ
２４Ａ  無線・携帯電話の送信アンテナ
２４Ｂ  無線・携帯電話の受信アンテナ
２４Ｃ  アンテナケーブル
２５    無線・携帯電話
２６    無線・携帯電話の送受信装置
２７Ａ  光通信ケーブルのＨＵＢ
２７Ｂ  ＰＣ用のＨＵＢ
２８    光通信ケーブル
２９    畜電池
３０    カウンター
３１    自然エネルギー利用電源
Ｇ      グランドアース
Ｓ・Ｇ  シールディングアース
Ｆ・Ｇ  筺体アース
Ｃ１    第１放電回避回路
Ｃ２    第２放電回避回路
Ｃ３    放電跳ね返り波回避回路
ｄ      放電ギャップ
【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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