(57)【要約】【課題】  電子機器の接地回路において、ループ電流を起こさない為に、接地回路の有無を、ケーブルを交換することなく変更可能にすることを目的とする。【解決手段】  電源ケーブルの接地回路に接続切断可能なスイッチおよび選択性のインピーダンス回路を付けることで、電源ケーブルを交換することなく接地回路のループ電流を起こす閉回路を作らないようにしたり、接地可能にしたり、さらに必要な場合は必要な周波数帯域のみ選択して接地可能なようにし、電子機器の性能を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地付き電源ケーブルの接地回路を接続切断するスイッチ回路を取り付けたことを特長とする電源ケーブル
【請求項２】
コンデンサー、インダクター、抵抗、または少なくともその一部、または同等の機能を有する素子から構成されるインピーダンス回路を接地回路に用いたことを特長とする請求項１の電源コード
【請求項３】
電源コードの構成の中で導電性を持たせ接触する端子部分にパラジウムバルトメッキを少なくとも一部に付けた事を特長とする請求項１から請求項２の電源コード
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電源ケーブルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の家電製品の多くは安全性向上の為に筐体に接地端子が設けられている。しかしながら多くの場合、その必要性を理解されないことが多く、洗濯機など水を使うもの以外は、接地端子を使った接地はあまりおこなわれていないのが現状である。【０００３】  一方で、最近の家電製品やパーソナルコンピュータはスイッチング電源を使ったり、高速なロジック回路を使ったりした製品が多い。パーソナルコンピュータはマイクロプロセッサが搭載されているが、家電品でも多くの場合マイクロプロセッサが搭載されていて、各種コントロールをおこなっている。スイッチング電源やマイクロプロセッサなどを使った機器は、高周波ノイズの発生源となることが多く、高周波ノイズは人体への電気的な安全性もさることながら、テレビやラジオへの悪影響などがあり、ノイズをまき散らさないような対策やノイズ源からノイズを受けにくくするような対策が求められている。【０００４】  電子機器を組み込んだ家電製品などが、ノイズを放射しないようにしたり、ノイズの影響を受けにくくしたりするために、機器の筐体は金属や金属の様な振る舞いをする塗料などでシールドすることが多くの場合おこなわれている。最近はパーソナルコンピュータの普及に伴って、ノイズ源となりやすい製品でありなおかつ、ノイズを受けるとパーソナルコンピュータが誤動作することが多いために、接地線付きの電源ケーブルが普及している。またオーディオ機器などノイズの影響を受けると問題がある機器も同様に、接地線付きの電源ケーブルを使うことが多くなっている。接地線付きの電源ケーブルは、筐体から電源ケーブルとは別に接地線を接地端子に接続する必要が無く、電源コンセントに電源プラグに接続するのみで接地が可能なために、パーソナルコンピュータなどでは接地端子付きのテーブルタップで接続をして一括して電源コンセントと接地線を接続することが一般におこなわれている。【０００５】  一方で音響機器や計測器、通信機などでは信号線が他の機器へ接続されることがあり、その場合接続する機器により接地の有無でノイズ受け具合が変わり、接地をしない方がノイズの信号ラインへの回り込みが少ない場合も多くある。また最近ではパーソナルコンピュータも音楽再生機能をはじめビデオやテレビまた、インターネットを使った映像配信など、音響装置として使うことも多くなってきており、アンプや他の音響機器と接続して使うことも多い。このような場合、計測器では、筐体と内部の接地を接続したり、切断したりするショートバーを用いた切り替えがおこなわれているが、音響機器など家庭で使うことが多い機器では一般的にノイズを受けにくいような構造とするために接地回路を分断できない構造になっているものが多い。このような場合、接地回路を個別に切り離すためには、接地線付きの電源コードにアダプタを付けたり、接地線無しの電源コードに取り替えたりして対応しているが、接地回路の有無で良好な状態を維持するためには機器毎に装着し直し、なおかつ電源を切ってテストしなければならず、判断が困難となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  家電製品やパーソナルコンピュータなど、マイクロプロセッサ搭載などでノイズ発生の可能性が高まった機器と音響機器などを接続する場合に、全ての機器で接地線が接続されていると、信号線の接地側と電源ケーブルで接続される接地線がループ回路を形成してしまい、ノイズの影響を受けやすくなってしまったりループ電流の発生原因となったりする。また、接地線が個別に付いていない機器では、ケーブル交換や接地線を分断するアダプタを用意しないと接地線の切断ができないために、機器のセッティングに要する時間が多くかかってしまう。そのため、よりよい接続方法を正確に把握することがむずかしくなってしまう。ループ電流を起こさないためには、ループとなっている回路を切断すればよいが、たとえばその構成要因となっている信号線などのシールド配線は一般的には切断できない。【０００７】  図７は機器の接続状態を示す回路図である。ノイズや不用な電位の発生のメカニズムを説明する。増幅器を持つ機器Ａ  ２００のアンプの出力インピーダンス５０１は理想的な０オーム、増幅器を持つ機器Ｂ  ３００のアンプの入力インピーダンス５０２は理想的な無限大とする。アンプからの電流５０３は理想的な出力インピーダンス５０１が０オームで入力インピーダンス５０２が無限大であるために流れない。全ての接地電位が０Ｖの場合、電圧Ｖ５  ５１５と電圧Ｖ３  ５１３が同一で理想的な接続となる。図７においてはループ電流４０３で起こされた電圧Ｖ１  ５１１、電圧Ｖ２  ５１２などの要因で  電圧Ｖ５  ５１５と電圧Ｖ４  ５１４と電圧Ｖ３  ５１３は同一とはならず、理想的な接続状態にはならない。接地線を構成するインピーダンスはそれぞれ異なるために全ての電圧が同一にはならない。また電圧発生すること自体が問題である。電磁波などを受けると、閉じた回路には電流が流れてしまい、インピーダンスがあると電圧が発生する。これはノイズ混入や機器の安定性の低下など、機器の性能劣化の要因になる。【０００８】  ノイズの混入を防ぐためにフィルタを内蔵した電源コードの関するものが記載されている。
【特許文献１】特願平５−２０２１１８
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。接地線付き電源ケーブルの接地線の切断接続を可能にするスイッチ１００を付けることで、２つ以上の機器が繋がる場合、スイッチの断続だけで接地ラインのループを即座に切断または接続することが可能になる。また、スイッチに並列にインダクター、コンデンサー、抵抗またはそれらの一部からなるインピーダンスをもった素子、または分布定数型回路構成となる素子などのフィルタ特性を有する素子１０１を取り付けることで、周波数選択性をもった接地が可能になり、接地線にフィルタ特性を持たせることで特定の周波数成分のみ接地することが可能になる。この場合、図１にてスイッチ１００切断でフィルタ特性を有する接地接続をおこなうことができ、スイッチ１００を接続すると通常の接地接続となる。インピーダンスを持った素子または分布定数回路構成となる素子は、断続のみできればよい場合には、取り付けても取り付けなくてもどちらでも良い。スイッチを付ける位置は電源ケーブルのどの位置でも良い。電源ケーブルは機器本体から取り外し可能な構造でもよいし、取り外し不可能な構造でも、どちらでもかまわない。また  図３に示すようにスイッチ１２０を取り付けてフィルタ特性を有する素子１０１を付けて有効無効にできる様にしても良い。さらにフィルタ特性を有する素子１０１を取り外し可能なようにしておき、必要なときに取り付けるようにしても良い。このような付加機能等、本発明を逸脱しない範囲において改変も可能である。
【発明の効果】
【００１０】  本発明に係る構造によれば以下のような優れた効果を発揮することができる。単体で機能する装置以外の電気製品の場合、接地線付き電源ケーブルは信号ラインの接地線と、電源ケーブルの接地線がループ状態になり、接続している機器全体として共通インピーダンスをもった回路構成になり、ノイズを受けやすい構成となってしまうが、本発明の電源ケーブルを使うことで、接地ラインのループを切断することが即座でき、ノイズ耐性が向上する。さらに電源ケーブルを機器に直づけしている場合には、通常は接地線を筐体などから別に配線する必要があったが、本発明の電源ケーブルの構成では、接地線を切断接続が可能なために、接地線を個別に配線する必要が無い。電源ケーブルの構成や形状、内部構造、製造方法は本発明を逸脱しない範囲において改変も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る実施の形態を表す構造を記載した外観図である。図２は図１の配線図、図３はフィルタ特性を有する素子を取り付けた例を示す回路図である。図４はスイッチのみ取り付けた例を示す回路図である。図５は一般的な接地線付き電源ケーブルを使った場合の接地配線の様子を示す回路図である。図６は本発明の電源ケーブルを使った場合の接地配線の様子を示す回路図である。図７は図５においてノイズや不用な電位発生のメカニズムを示す図である。図８は図６において本発明の電源ケーブルを使った場合のノイズや不用な電位発生が無い状態を示す図である。【００１２】  図１において、電源ケーブルのプラグ１０６にはＡＣコンセントから接続されるＨ側端子１１１とＬ側端子１１２、そしてアース端子１１３が設けられている。機器側に接続される電源コードのジャック１０５はプラグから接続されているＨ側ジャック１１４とＬ側ジャック１１５そしてアースジャック１１６が設けられている。Ｈ側端子１１２はＨ側導通線１０３にてＨ側ジャック１１４と接続されている。Ｌ側端子１１２はＬ側導通線１０４にてＬ側ジャック１１６と接続されている。アース端子１１３はアース配線１０２でスイッチＡ側１０７に接続されていて、スイッチのＢ側１０８はジャックへの配線１０９にてアースジャック１１５と接続されている。フィルタ特性を有する素子１０１はスイッチのＡ側１０７とＢ側１０８に接続されてフィルタ回路を形成している。図２はこれらの接続を示す配線図である。本発明の電源ケーブルはフィルタ特性を有する素子１０１を取り付けることでスイッチ１０１を切断した時にフィルタ特性を有するアース配線が構成される。
ケーブルなどの接点は性能を十分発揮させるために接触抵抗が低く安定した接触性能を有することが望ましいが、本発明の電源ケーブルでは、フィルタ特性を有する素子１０１を取り付けるために、この特性を十分発揮させ正確な常数を得るためには一般的なニッケルメッキなどのメッキではなく、さらに高性能なメッキをすることが望ましい。本発明では、パラジウムコバルトメッキを用いてフィルタ特性を十分発揮する構成となっている。【００１３】    パラジウムコバルトメッキは接点用のメッキとして用いられている金またはパラジウム単体またはその他の接点様メッキに比べ多くの特長がある。一般的に知られている素材の特長は金（Ａｕ）のヌープ硬度約２００前後に対してパラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）約６００前後と非常に硬く摩擦に強くパラジウム単体のメッキよりも約４０％も硬い。端子やジャックに用いた場合に、金は柔らかく変形と摩耗が大きいが、パラジウムコバルトでは被測定体に接触させたときの変形が少なくなり、摩耗も少ない。摩耗が少ないと使用中の接点の主素材の腐食も防ぐことができるために表面の滑らかさを保持し、ほこりが付きにくくなる。また滑り性も良好で金（Ａｕ）の摩擦係数６０に対してパラジウムコバルト４３となっているために擦動摩擦が少なく、抜き差しをする電源ケーブルでは、よりスムーズな動作が得られる。本発明では、パラジウムコバルトメッキを金属素材に施す場合、パラジウムコバルトメッキと素材の親和性を高めメッキしやすくするために金メッキを約０．０３ミクロン程度施した上にパラジウムコバルトメッキを約１ミクロン施している。また素材との親和性が良好でない場合にはニッケルメッキの上に金メッキを施し、その上にパラジウムコバルトメッキをおこなうなど表面層にパラジウムコバルトメッキが施せればメッキ手法はどのような方法でもかまわない。金メッキを使わなくてもかまわない。金メッキの厚さはパラジウムコバルトメッキが剥がれ落ちることなくメッキすることができればその厚さはどのような厚さでもかまわない。またパラジウムコバルトメッキの厚さは耐久性と有孔度から決めれば良く、１ミクロンと限定するものではない。電源ケーブルにフィルタ素子を用いない場合や、接触電位、接触抵抗などが問題にならない場合はパラジウムコバルトメッキを用いずとも良いし、一般低なニッケルメッキ、または真鍮素材にメッキをしないなど、どのような接点でもかまわない。【００１４】  図５、図６は本発明の電源ケーブルを使った場合の接地配線の様子を示す回路図である。本発明電源ケーブルの使用に好適な、増幅器を持った機器を接続する場合を例に取り説明する。増幅器を持つ機器は説明の都合上一般的なプラスとマイナス電源を持つ増幅器を搭載しているものとして記載している。もちろんどのような増幅器や電源の構成でもかまわない。増幅器を持つ機器Ａ  ２００は増幅器を持つ機器Ｂ  ３００とシールド構造を持つ線４００で出力端子２０２と入力端子３０１に接続されている。増幅器を持つ機器Ａ  ２００の電源ケーブル４１１と増幅器を持つ機器Ｂ  ３００の電源ケーブル４１２はＡＣコンセントに接続されるが接地側の配線は接地点４１０にて接続されている。図５に示す、一般的な構成での配���ではシールド構造を持つ線４００のシールド側と電源ケーブル４１１の接地線４１３と電源ケーブル４１２の接地線４１４が全て接続されているためにループ電流４０３が流れる。ループ電流４０３は各配線や筐体の電気抵抗により電圧が発生し、接地電位が完全な０電位ではなくなることでノイズが信号ラインに乗る可能性が出てしまう。図６ではスイッチ４０１にて接地配線を切断することでループ電流４０３が発生しない。【００１５】図７と図８は図５と図６においてノイズや不用な電位発生のメカニズムを示す図である。増幅器を持つ機器Ａ  ２００のアンプの出力インピーダンス５０１は理想的な０オーム、増幅器を持つ機器Ｂ  ３００のアンプの入力インピーダンス５０２は理想的な無限大とする。アンプからの電流５０３は理想的な出力インピーダンス５０１が０オームで入力インピーダンス５０２が無限大であるために流れない。全ての接地電位が０Ｖの場合電圧Ｖ５５１５と電圧Ｖ３  ５１３が同一で理想的な接続となる。図７においてはループ電流４０３で起こされた電圧Ｖ１  ５１１、電圧Ｖ２  ５１２、電圧Ｖ３  ５１３の為に  電圧Ｖ５５１５と電圧Ｖ４  ５１４は同一とはならず、理想的な接続状態にはならない。しかしスイッチ４０１で接地回路を切断することでループ電流４０３は発生しないために、電圧Ｖ５  ５１５と電圧Ｖ４  ５１４は同一になり、理想的な接続になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電源ケーブルの構成を示す外観図である。
【図２】図２は図１の配線図である
【図３】フィルタ特性を有する素子を取り付けた例を示す回路図である。
【図４】スイッチのみ取り付けた例を示す回路図である。
【図５】一般的な接地線付き電源ケーブルを使った場合の接地配線の様子を示す回路図である。
【図６】本発明の電源ケーブルを使った場合の接地配線の様子を示す回路図である。
【図７】図５においてノイズや不用な電位発生のメカニズムを示す図である。
【図８】図６において本発明の電源ケーブルを使った場合のノイズや不用な電位発生が無い状態を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】１０１  フィルタ特性を有する素子
１０２  アース配線
１０３  Ｈ側導通線
１０４  Ｌ側導通線
１０５  電源コードのジャック
１０６  電源ケーブルのプラグ
１０７  スイッチＡ側
１０８  スイッチＢ側
１１１  Ｈ側端子
１１２  Ｌ側端子
１１３  アース端子
１１４  Ｈ側ジャック
１１５  Ｌ側ジャック
１１６  アースジャック
１２０  スイッチ
１２１  コンデンサー
１２２  抵抗
１２３  インダクター
２００  増幅器を持つ機器Ａ
２０１  入力端子
２０２  出力端子
３００  増幅器を持つ機器Ｂ
３０１  入力端子
３０２  出力端子
４００  シールド構造を持つ線
４０１  スイッチ
４０２  スイッチ
４０３  ループ電流
４１０  接地点
４１１  電源ケーブル
４１２  電源ケーブル
４１３  接地線
４１４  接地線
５０１  出力インピーダンス
５０２  入力インピーダンス
５０３  アンプからの電流
５１１  電圧Ｖ１
５１２  電圧Ｖ２
５１３  電圧Ｖ３
５１４  電圧Ｖ４
【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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