(57)【要約】【課題】接地状態が確保できない使用環境下であっても、内部に生じた過渡的な過大電圧やラインノイズを外部へ逃がすことができる電気機器等を提供する。【解決手段】電源回路６の二次側における負荷回路の電位基準となるグランドＧを、電源回路６の一次側に接続され商用電源に接続される電源供給線２の接地側ライン２ａと、サージ防護素子と抵抗器とを直列接続したサージ防護回路を介して接続する。グランドＧの電位が所定値に達した時点でサージ・アブソーバ１１の抵抗値が急激に低下し、グランドＧの過剰電位がＡＣコード３の接地側の電源線３ａを介して大地に逃がされるため、装置全体が大地に対して等電位となり回路内の電位基準が安定した状態を確保される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源供給線を介して商用電源が供給される電源回路を有する電気機器において、
前記電源回路の二次側における所定の回路部分と前記電源供給線の接地側ラインとの間をサージ防護回路を介して接続したことを特徴とする電気機器。
【請求項２】
さらに前記所定の回路部分と前記電源供給線の非接地側ラインとの間をサージ防護回路を介して接続したことを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記サージ防護回路を、印加電圧が低い時には抵抗値が大きくなり、印加電圧が高い時には抵抗値が低くなる電圧依存特性を有するサージ防護素子と抵抗器との直列回路としたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気機器。
【請求項４】
前記所定の回路部分は、前記電源回路の二次側における負荷回路の電位基準となるグランドであることを特徴とする請求項１又は２，３記載の電気機器。
【請求項５】
前記所定の回路部分は、基礎絶縁が確保された回路部分であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の電気機器。
【請求項６】
前記所定の回路部分は、二重絶縁が確保された回路部分であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の電気機器。
【請求項７】
一対の電源端子とアース端子とを有する３ピン型電源プラグに接続された電源供給線を介して商用電源が供給される電源回路を備えるとともに、この電源回路の二次側における所定の回路部分が前記アース端子に接続された所定の電気機器における前記３ピン型電源プラグに装着され、当該３ピン型電源プラグを２ピン型電源プラグに変換する変換アダプターであって、
前記３ピン型電源プラグの一対の電源端子に接続される一対の電源端子と、
前記３ピン型電源プラグのアース端子に接続される接続用端子と、
前記一対の電源端子のうち前記電源供給線の接地側ラインに接続される側の電源端子と前記接続用端子との間に接続されたサージ防護回路と
を備えたことを特徴とする電源接続具。
【請求項８】
電源供給線を介して商用電源が供給される電源回路を有する電気機器において、
前記電源回路の二次側における所定の回路部分を、商用電源の接地側の電源線にサージ防護回路を介して接続することにより擬似的な接地状態を確保することを特徴とする電気機器の接地方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源により動作する電気機器、及びその電気機器を構成する電源接続具と、電気機器の接地方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用交流電源により動作する電気機器においては、機器内部の電子部品から発生するラインノイズや、人体（使用者）に含まれる静電気に起因する過渡的な過大電圧（サージ）の発生等に起因する誤動作や故障等を防止する方法として、電気機器の筐体や回路の一部をアースする方法が知られている。また、電気機器の使用時におけるアースの確保は、一般に、アース端子が設けられた３ピン型電源プラグをＡＣ電源コードに設けておき、３ピン型電源プラグを接地極付きコンセントに接続させることによって行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、工場内や病院等の特定の施設以外の一般のオフィス等に用意されている電源コンセントは、通常、接地極が設けられていない二口コンセントである場合が殆どである。また、一般家庭においても、水を使用する場所や水気を帯びる場所（台所、洗面所、トイレ等）のみに、漏電防止用のアース線を個別に接続するアース線接続用端子付きコンセントが設けられているに過ぎ、それ以外の場所の電源コンセントは二口コンセントである。
【０００４】
係ることから、使用場所が限定されている特定のものを除くと一般的な電気機器においては、その使用に際しては文字通りのアースを確保できない場合が多く、その場合にはラインノイズや過渡的な過大電圧を外部へ逃がすことができないという問題であった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、接地状態が確保できない使用環境下であっても、内部に生じた過渡的な過大電圧やラインノイズを外部へ逃がすことができる電気機器、及びその電気機器を構成する電源接続具と、電気機器の接地方法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】
【０００６】
前記課題を解決するため請求項１記載の発明に係る電気機器にあっては、電源供給線を介して商用電源が供給される電源回路を有する電気機器において、前記電源回路の二次側における所定の回路部分と前記電源供給線の接地側ラインとの間をサージ防護回路を介して接続したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の発明に係る電気機器にあっては、さらに前記所定の回路部分と前記電源供給線の非接地側ラインとの間をサージ防護回路を介して接続したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の発明に係る電気機器にあっては、前記サージ防護回路を、印加電圧が低い時には抵抗値が大きくなり、印加電圧が高い時には抵抗値が低くなる電圧依存特性を有するサージ防護素子と抵抗器との直列回路としたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の発明に係る電気機器にあっては、前記所定の回路部分は、前記電源回路の二次側における負荷回路の電位基準となるグランドであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の発明に係る電気機器にあっては、前記所定の回路部分は、基礎絶縁が確保された回路部分であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の発明に係る電気機器にあっては、前記所定の回路部分は、二重絶縁が確保された回路部分であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載の発明に係る電源接続具にあっては、一対の電源端子とアース端子とを有する３ピン型電源プラグに接続された電源供給線を介して商用電源が供給される電源回路を備えるとともに、この電源回路の二次側における所定の回路部分が前記アース端子に接続された所定の電気機器における前記３ピン型電源プラグに装着され、当該３ピン型電源プラグを２ピン型電源プラグに変換する変換アダプターであって、前記３ピン型電源プラグの一対の電源端子に接続される一対の電源端子と、前記３ピン型電源プラグのアース端子に接続される接続用端子と、前記一対の電源端子のうち前記電源供給線の接地側ラインに接続される側の電源端子と前記接続用端子との間に接続されたサージ防護回路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８記載の発明に係る電気機器の接地方法にあっては、電源供給線を介して商用電源が供給される電源回路を有する電気機器において、前記電源回路の二次側における所定の回路部分を、商用電源の接地側の電源線にサージ防護回路を介して接続することにより擬似的な接地状態を確保することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、接地状態が確保できない使用環境下であっても、使用時の電気機器に擬似的な接地状態を確保することによって、内部に生じた過渡的な過大電圧やラインノイズを外部へ逃がすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図にしたがって説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す電気機器１の回路構成の要部を示す図である。この電気機器１は、接地極付きコンセントに対応した一対の電源端子２ａ，２ｂとアース端子２ｃを有する３ピン型電源プラグ２が取り付けられたＡＣコード（電源供給線）３を介して片側接地配線方式による商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）を供給される構成であり、以下のように構成されている。
【００１７】
すなわちＡＣコード３の接地側の電源線３ａと非接地側の電源線３ｂは、それぞれヒューズ４及び電源スイッチ５を介して電源回路６に接続されている。電源回路６は絶縁トランス及び整流回路を含み、ＡＣコード３から供給される商用交流電源を直流電源に変換する。変換後の直流電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７によって電気機器１の動作に必要な電圧の直流電源に変換される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は電位基準（０Ｖ）となるグランドＧに接続されている。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７による変換後の直流電源は、電気機器１の動作を制御するＣＰＵ８に供給される。ＣＰＵ８には、電気機器１を操作するためタッチ・パネル９、及び電気機器１の動作状態等を表示するための液晶表示器やＬＥＤ等の任意の表示素子からなる表示部１０が接続されている。前記タッチ・パネル９は、人体（使用者の指）が触れた位置を微弱な静電容量の変化により検出するための静電容量型センサから構成されている。
【００１９】
一方、ＡＣコード３の接地側の電源線３ａが接続されたヒューズ４と電源スイッチ５との間、及びＡＣコード３の非接地側の電源線３ｂが接続されたヒューズ４と電源スイッチ５との間は、それぞれがサージ防護素子１１と抵抗器１２とが直列接続されたサージ防護回路を介してグランドＧに接続されており、さらに、ＡＣコード３のアース線３ｃもグランドＧに接続されている。
【００２０】
前記サージ防護素子１１は、印加電圧が低い時には抵抗値が大きくなり、印加電圧が高い時には抵抗値が低くなる電圧依存特性を有するとともに、印加電圧が所定の値を超えると急速に抵抗値が低下するスイッチング・タイプのサージ・アブソーバである。なお、上記抵抗器１２の抵抗値は２００ＫΩ〜１ＭΩ程度である。
【００２１】
そして、本実施形態の電気機器１においては、前記タッチ・パネル９及び表示部１０を除く回路部分が筐体５１に収容されるとともに電気機器としての基礎絶縁を確保されている。
【００２２】
以上の構成からなる電気機器１においては、使用者が前記タッチ・パネル９を指で触れることにより電気機器１に所定の動作を行わせることができる。ここで、前記３ピン型電源プラグ２が接地極付きコンセントに挿入されている場合、電源回路６の二次側のグランドＧがＡＣコード３のアース線３ｃを介して大地に接続された状態にあるため、電気機器１の稼働中には回路内の電位基準が安定した状態を確保される。従って、前記タッチ・パネル９に使用者の指が触れたときの静電容量の変化が微弱であっても、触れた位置を正確に検出することができる。
【００２３】
これに対し、電気機器１を通常の二口コンセントしかない環境下で使用する場合には、例えば前記３ピン型電源プラグ２に、各端子２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ挿入可能な差し込み口を有する周知の変換アダプターを装着し、変換アダプターの一対の電源端子を二口コンセントに接続することによって電力を確保することとなる。その場合、上記の変換アダプターに設けられている補助アース引出線は接地されないため、電源回路６の二次側のグランドＧを大地に接続させることができない。
【００２４】
しかし、そのような使用環境下においても、例えば筐体５１の内部に静電容量が発生した場合には、グランドＧの電位が所定値に達した時点でサージ防護素子１１の抵抗値が急激に低下することにより、グランドＧの過剰電位はＡＣコード３の接地側の電源線３ａを介して大地に逃がされることとなる。つまり擬似的な接地状態を確保されている。その結果、装置全体が大地に対して等電位となり回路内の電位基準が安定した状態を確保される。
【００２５】
これにより、アースが確保できない使用環境下においても、機器内部に生じた過渡的な過大電圧を外部へ逃がすことができるため、接地極付きコンセントから電力が供給されている場合と同様、前記タッチ・パネル９に使用者の指が触れたときの静電容量の変化が微弱であっても、触れられた位置を正確に検出することができる。つまり筐体５１の内部に静電容量が発生した場合に予想されるタッチ・パネル９における誤検出動作の発生を未然に防止することができる。
【００２６】
また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ７がスイッチングレギュレータ方式である場合には、そこで発生するスパイク電圧をＡＣコード３の接地側の電源線３ａから大地へ逃がすことができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の負荷回路に生ずるノイズを低減することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、電源回路６の二次側のグランドＧが、ＡＣコード３の接地側の電源線３ａに加え、非接地側の電源線３ｂにもサージ防護素子１１と抵抗器１２とが直列接続されたサージ防護回路を介して接続されている。そのため、上述したように３ピン型電源プラグ２に変換アダプターを装着し、それを二口コンセントに接続して使用される場合には、変換アダプターの一対のオス端子（図示せず）が極性を意識されることなく二口コンセントに接続されていた場合でも、それに対応することができる。
【００２８】
なお、グランドＧを前記サージ防護回路を介してＡＣコード３の接地側の電源線３ａのみに接続する構成であっても、電源回路６の二次側における電位基準を安定させることは可能であるが、その場合には、前述したように変換アダプターの一対の電源端子を二口コンセントに接続するとき、一対の電源端子の極性をコンセント側の極性と一致させる必要が生じるため、使い勝手の点では本実施形態のようにすることが望ましい。
【００２９】
（実施形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す電気機器１０１の回路構成の要部を示す図である。本実施形態の電気機器１０１には、図１に示した構成に加え、電源回路６の二次側にＡＣモータ１０２と、ＡＣモータ１０２の駆動に必要な交流電圧を生成するインバータ回路を含むＤＣ／ＡＣコンバータ１０３が設けられている。また、前記電源回路６が二次側の一部を前記ＤＣ／ＤＣコンバータ７と共通のグランドＧに接続されるとともに、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０３もグランドＧに接続されている。これ以外の構成は図１に示したものと同様であるため、同一の符号を付し説明を省略する。
【００３０】
以上の構成からなる電気機器１０１においても、第１の実施の形態のものと同様、アースが確保できない使用環境下においても、その使用時には擬似的な接地状態が確保されるため、機器内部に生じた過渡的な過大電圧を外部へ逃がすことができ、筐体５１の内部に静電容量が発生した場合に予想されるタッチ・パネル９における誤検出動作の発生を未然に防止することができる。
【００３１】
また、前述した構成においては、前記ＤＣ／ＡＣコンバータ１０３を構成するインバータ等から不可避的に高調波が発生するが、アースが確保できない使用環境下においても、上記高調波によって生ずるラインノイズ、すなわち装置内部の電子部品の端子電圧間のノイズを軽減することができる。その結果、上記ラインノイズに起因した誤動作や故障を未然に防止することができる。
【００３２】
ここで、前述した第１及び第２の実施の形態においては、電気機器１，１０１が、接地極付きコンセントから商用電源を供給することを前提として、ＡＣコード３に３ピン型電源プラグ２が設けられた構成を示したが、本発明は、当然のことながら二口コンセントから商用電源を供給することを前提とする電気機器にも適用することができる。その場合、ＡＣコード３には２ピン型電源プラグが設けられることとなるが、その場合においても、先に述べた電気機器１，１０１と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
一方、前記電気機器１，１０１のようにＡＣコード３に３ピン型電源プラグ２が設けられた構成のものでは、前述したサージ防護素子１１と抵抗器１２とが直列接続されたサージ防護回路が、主として先に述べたように電気機器１，１０１に二口コンセントから商用電源を供給する場合に有用に機能する。また、その場合には、二口コンセントから商用電源を供給するためには、３ピン型電源プラグ２を２ピン型電源プラグに変換する変換アダプターの使用が不可欠となる。
【００３４】
係ることから、例えば前記電気機器１，１０１において前記サージ防護回路を廃止して、電源回路６の二次側のグランドＧをＡＣコード３のアース線３ｃのみに接続した構成とする一方、変換アダプター側に前記サージ防護回路を予め組み込んでおき、係る変換アダプターを必要に応じて電気機器側の３ピン型電源プラグに装着することにより、本発明の電気機器を実現するようにしてもよい。
【００３５】
図３は、その際に使用する本発明の電源接続具である変換アダプター１５１の一例を示す模式図である。すなわち、この変換アダプター１５１は、３ピン型電源プラグ２の各端子２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ挿入可能な差し込み口１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃが開口する電気絶縁樹脂からなる本体１５２を有している。
【００３６】
本体１５２には、３ピン型電源プラグ２の電源端子２ａ，２ｂが接続される一対の電源端子１５１ａ，１５１ｂ、及び３ピン型電源プラグ２のアース端子１５１ｃが接続される接続用端子１５１ｃがモールディングされており、各端子の基端部が前記差し込み口１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの内部に配置されている。また、前記接続用端子１５１ｃは本体１５２内に埋設されるとともに、本体１５２内部において前記一対の電源端子１５１ａ，１５１ｂとの間を、サージ防護素子１１と抵抗器１２とが直列接続されたサージ防護回路を介してそれぞれ接続されている。
【００３７】
したがって、係る変換アダプター１５１を用いれば、先に述べたサージ防護回路を廃止した構成の電気機器に二口コンセントから商用電源を供給する場合であっても、前述した電気機器１，１０１と同様に動作させることができる。なお、係る変換アダプター１５１においても、前記接続用端子１５１ｃは、一対の電源端子１５１ａ，１５１ｂの接地側のみに接続されていれば、前述した効果を得ることができるが、その場合には、変換アダプター１５１を二口コンセントに接続するとき、一対の電源端子１５１ａ，１５１ｂの極性をコンセント側の極性と一致させる必要が生じるため、使い勝手の点では本実施形態のようにすることが望ましい。
【００３８】
ここで、図３に示した変換アダプター１５１は、例えば３ピン型電源プラグ２を複数接続（差し込み）可能な構造としてもよい。また、本発明における電源接続具は、前述した変換アダプター１５１における一対の電源端子１５１ａ，１５１ｂを単に３ピン型電源プラグ２の電源端子２ａ，２ｂが接続可能な構造とし、その一対の電源端子１５１ａ，１５１ｂに、２ピン型電源プラグが設けられた通常のＡＣコードを接続した構成、すなわち所謂テーブルタップ構造としてもよく、さらに上記ＡＣコードを巻き取り可能なコードリール（太鼓リール）構造としてもよい。また、３ピン型電源プラグに対応する三口コンセント（接地極付コンセント）の内部に前述したサージ防護回路を組み込み込んだ構造、すなわち屋内配線にアース線が確保されていない環境下において既設の二口コンセントと交換して使用するものとしてもよい。
【００３９】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は、本発明の電気機器であるＡＣアダプター（直流安定化電源）２０１の回路構成を示す図である。このＡＣアダプター２０１は、二重絶縁構造を有する筐体２５１を有するとともに、内部に電気回路が組み込まれた任意の装置本体３０１の直流電源として使用されるものであって、以下のように構成されている。
【００４０】
すなわちＡＣアダプター２０１は、通常の二口コンセントに対応した２ピン型電源プラグ２０２が取り付けられたＡＣコード（電源供給線）２０３を介して片側接地配線方式による商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）を供給される構成であり、ＡＣコード２０３の接地側の電源線２０３ａと非接地側の電源線２０３ｂは、それぞれヒューズ２０４を介して電源回路２０６に接続されている。
【００４１】
電源回路２０６は絶縁トランス及び整流回路を含み、ＡＣコード２０３から供給される商用交流電源を直流電源に変換する。変換後の直流電源は、プラス側及びマイナス側の出力ライン２０７，２０８に接続された出力端子２０９，２１０（具体的にはオスプラグ）を介して装置本体３０１の電気回路へ供給される。なお、図示しないが、マイナス側の出力端子２１０は、装置本体３０１における電気回路の電位基準（０Ｖ）となるグランドＧに接続されている。
【００４２】
また、電源回路２０６のマイナス側の出力ライン２０８は、ＡＣコード２０３の接地側の電源線２０３ａが接続されたヒューズ４と電源回路２０６との間、及びＡＣコード２０３の非接地側の電源線２０３ｂが接続されたヒューズ４と電源回路２０６との間を、それぞれサージ防護素子１１と抵抗器１２とが直列接続されたサージ防護回路を介して接続されている。
【００４３】
以上の構成からなるＡＣアダプター２０１の使用時には、電源回路２０６のマイナス側の出力ライン２０８が、サージ防護回路を介してＡＣコード２０３の接地側の電源線２０３ａと接続されているため対地間と常時接続状態となっており、またマイナス側の出力ライン２０８の電位が所定値に達すると、その時点でサージ防護素子１１の抵抗値が急激に低下することにより過大な電位がＡＣコード２０３の接地側の電源線２０３ａを介して大地に逃がされることとなる。つまり擬似的な接地状態を確保されている。
【００４４】
そのため、例えば装置本体３０１が一般家庭用のプラズマ式やイオン式の空気清浄機のように、内部の電気回路に高電圧を生成する回路が含まれている場合、装置本体３０１の電気回路内に生じた電位差や、高周波の漏えい電流、半導体等の電子部品からでるラインノイズに起因した装置本体の誤動作や故障を未然に防止することができる。
【００４５】
なお、前記ＡＣアダプター２０１においても、電源回路２０６のマイナス側の出力ライン２０８は、前記サージ防護回路を介してＡＣコード３の接地側の電源線３ａのみに接続されていれば、前述した効果を得ることができるが、その場合には、２ピン型電源プラグ２０２を二口コンセントに接続するとき、一対の電源端子２０２ａ，２０２ｂの極性をコンセント側の極性と一致させる必要が生じるため、使い勝手の点では本実施形態のようにすることが望ましい。
【００４６】
ここで、以上の説明においては、本発明に係る電気機器として片側接地配線方式によるＡＣ１００Ｖの商用電源を使用するものを示したが、本発明は、電源としてＡＣ２００Ｖを使用するや、三相交流を使用するものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電気機器の回路構成の要部を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す電気機器の回路構成の要部を示す図である。
【図３】本発明に係る変換アダプターの一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示すＡＣアダプターの回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１    電気機器
２    ３ピン型電源プラグ
２ａ，２ｂ    電源端子
２ｃ    アース端子
３    ＡＣコード
３ａ，３ｂ    電源線
３ｃ    アース線
４    ヒューズ
５    電源スイッチ
６    電源回路
１１    サージ防護素子
１２    抵抗器
５１    筐体
１０２    ＡＣモータ
１５１    変換アダプター
１５１ａ    電源端子
１５１ｃ    アース端子
１５１ｃ    接続用端子
１５２    本体
２０１    ＡＣアダプター
２０２ａ，２０２ｂ    電源端子
２０３    ＡＣコード
２０３ａ，２０３ｂ    電源線
２０４    ヒューズ
２０６    電源回路
２０７，２０８    出力ライン
２０９，２１０    出力端子
２５１    筐体
３０１    装置本体
Ｇ    グランド
【図１】
2009254217.tif 000003
【図２】
2009254217.tif 000004
【図３】
2009254217.tif 000005
【図４】
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