(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部により検出して得られた検出信号を、伝送ラインを介して離れた受信部に伝送する信号伝送器において、グランドに対して絶縁され、かつ所定の面積を有するとともに、プリント基板の未使用面を埋めるように設けたグランドパターンによる導体部を設け、前記伝送ラインと前記導体部をノイズを除去するバイパスコンデンサにより接続したことを特徴とする信号伝送器。
【請求項２】
複数の伝送ラインに対して共通の前記導体部を設け、各伝送ラインと当該導体部をそれぞれバイパスコンデンサにより接続したことを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【請求項３】
複数の伝送ラインに対応する複数の前記導体部を設け、各伝送ラインと対応する各導体部をそれぞれバイパスコンデンサにより接続したことを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【請求項４】
前記伝送ラインには電源ライン及び信号ラインを含むことを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【請求項５】
前記プリント基板は端子台を取付けた端子用基板であることを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【請求項６】
前記グランドパターンは前記プリント基板の片面に設けることにより、複数の伝送ラインに共通に用いることを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【請求項７】
前記グランドパターンは前記プリント基板の両面に設けることにより、二つの伝送ラインに対応させて用いることを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセンサ部により検出して得られた検出信号を、伝送ラインを介して離れた受信部に伝送するための信号伝送器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の信号伝送器を図７に示す。同図中、５０は船舶で用いられる信号伝送器である。信号伝送器５０は導電性のケーシング５１を備え、このケーシング５１には伝送回路５２を内蔵する。伝送回路５２には圧力を検出（感知）するセンサ部５３を接続するとともに、伝送回路５２は伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎを介して受信部５４に接続する。この場合、受信部５４には電源部を内蔵し、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎは電源ライン及び信号ラインを兼用する二線式で構成する。また、無線通信機を多用する船舶では、無線に基づく高周波ノイズが伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎに重畳することも多いため、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎとケーシング５１間をノイズを除去するバイパスコンデンサＣｏｐ，Ｃｏｎにより接続するとともに、さらに、ケーシング５１はグランドＧ（船体）に接続していた。
【０００３】
図８はこのようなバイパスコンデンサＣｏｐ，Ｃｏｎを実装した端子用基板６０を示し、この端子用基板６０は所定位置に設けたネジ挿通孔６３，６４，６５を利用してケーシング５１の内部にネジ止めされる。同基板６０の片面には回路パターン６１ｐ，６２，６１ｎを有する。また、仮想線の６６は端子台を示し、図４に示す符号１３に相当する。これにより、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎは、端子台６６に備える不図示の端子部を介して回路パターン６１ｐ，６１ｎの一端にそれぞれ接続されるとともに、回路パターン６１ｐ，６１ｎの他端は伝送回路５２を実装した不図示の回路基板（図４中、符号２８に相当）に接続される。そして、回路パターン６１ｐと６２間及び６１ｎと６２間には、それぞれバイパスコンデンサＣｏｐ，Ｃｏｎを半田付けにより接続する。また、回路パターン６２はネジ挿通孔６５に挿通したネジに接触し、このネジを介してケーシング５１に接続される。
【０００４】
よって、このような信号伝送器５０によれば、受信部５４に備える電源部から直流電圧（２４〔Ｖ〕）が伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎを介して伝送回路５２に付与される。一方、センサ部５３により圧力が検出されるとともに、検出された圧力は伝送回路５２により電気信号、即ち、検出信号に変換され、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎを介して受信部５４に伝送される。具体的には、センサ部５３により検出された圧力の大きさに基づいて、伝送ラインＬｏｐから伝送回路５２に流れる電流の大きさが変化するため、受信部５４ではこの電流の大きさを検出（計測）して圧力情報を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の信号伝送器５０では、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎの高周波ノイズをバイパスコンデンサＣｏｐ，Ｃｏｎを通してケーシング５１に流し、これにより、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎに重畳した高周波ノイズを除去するとともに、伝送ラインＬｏｐ，Ｌｏｎとケーシング５１間及び伝送ラインＬｏｐとＬｏｎ間のインピーダンスを小さくしていた。
【０００６】
しかし、船舶で用いる自家発電に基づく電源には高電圧交流成分が含まれるため、この交流成分がバイパスコンデンサＣｏｐ，Ｃｏｎを通してケーシング５１及び船体に比較的大きい漏れ電流として流れることにより、漏電を監視する許容値を越え、この結果、漏電遮断器（安全装置）が作動して頻繁に給電システムが停止してしまうとともに、バイパスコンデンサＣｏｐ及びＣｏｎを介した伝送ラインＬｏｐとＬｏｎ間に漏れ電流として流れ、これが検出誤差として現れる問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、バイパスコンデンサによる高周波ノイズの除去を確実に行いつつ、漏電遮断器が作動する弊害を防止し、特に、船舶における給電システムの信頼性を飛躍的に高めるとともに、加えて、検出誤差の低減を図ることができる信号伝送器の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、センサ部２により検出して得られた検出信号Ｓｄを、伝送ラインＬｐ，Ｌｎを介して離れた受信部３に伝送する信号伝送器１を構成するに際して、特に、グランドＧに対して絶縁され、かつ所定の面積を有するとともに、プリント基板１０の未使用面１０ｘ，１０ｙを埋めるように設けたグランドパターン１１，１１ｘ，１１ｙによる導体部４，４ｘ，４ｙを設け、伝送ラインＬｐ，Ｌｎと導体部４，４ｘ，４ｙをノイズを除去するバイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎにより接続したことを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の形態により、伝送ラインＬｐ，Ｌｎには電源ライン及び信号ラインを含む。また、複数の伝送ラインＬｐ，Ｌｎに対して共通の導体部４を設け、各伝送ラインＬｐ，Ｌｎと当該導体部４をそれぞれバイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎにより接続してもよいし、複数の伝送ラインＬｐ，Ｌｎに対応する複数の導体部４ｘ，４ｙを設け、各伝送ラインＬｐ，Ｌｎと対応する各導体部４ｘ，４ｙをそれぞれバイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎにより接続してもよい。一方、プリント基板１０は端子台１３を取付けた端子用基板１２を利用できる。なお、グランドパターン１１はプリント基板１０の片面に設けることにより、複数の伝送ラインＬｐ，Ｌｎに共通に用いることができるとともに、グランドパターン１１ｘ，１１ｙはプリント基板１０の両面にそれぞれ独立して設けることにより、二つの伝送ラインＬｐ，Ｌｎに対応させて用いることができる。
【００１０】
これにより、伝送ラインＬｐ，Ｌｎに重畳した高周波ノイズは、バイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎを通して導体部４，４ｘ，４ｙに流れ、渦電流により消費（熱変換）される。また、導体部４，４ｘ，４ｙとグランドＧ間は絶縁されるため、伝送ラインＬｐ，ＬｎとグランドＧ間のインピーダンスが高くなるとともに、特に、各伝送ラインＬｐ，Ｌｎと対応する各導体部４ｘ，４ｙをそれぞれバイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎにより接続した場合には、伝送ラインＬｐとＬｎ間のインピーダンスも高くなり、この結果、伝送ラインＬｐ，Ｌｎ（電源ライン）に含む高電圧交流成分がグランドＧに流れる漏れ電流、さらに、バイパスコンデンサＣｐ及びＣｎを介して伝送ラインＬｐとＬｎ間に流れる漏れ電流は大幅に低減される。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
まず、本実施例に係る信号伝送器１の構成について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１３】
２１は導電性のケーシングであり、底面には下方に突出した接続部２２を有する。接続部２２は外周面に設けたネジ部２３により被検出部２４に接続することができる。また、接続部２２には圧力ポート２５を備え、この圧力ポート２５に作用する圧力はケーシング２１の内部に設けたセンサ部２により検出されるとともに、伝送回路２７により電気信号、即ち、検出信号Ｓｄに変換される。図４中、２８は伝送回路２７を実装した回路基板である。
【００１４】
また、ケーシング２１の内部にはプリント基板１０により構成した端子用基板１２を備える。端子用基板１２は図２〜図４に示すように、片面に細長い一対の回路パターン３１ｐ，３１ｎを有する。３２，３３，３４はネジ挿通孔であり、端子用基板１２は図４に示すように、ネジ挿通孔３２，３３，３４に挿入したネジ３５，３６，３７によりケーシング２１の内部に固定される。一方、端子用基板１２の片面の未使用面１０ｘは、グランドパターン１１（導体部４）により埋め、グランドプレーンとする。このグランドパターン１１はグランドＧに対して絶縁され、かつ所定の面積を有する。グランドパターン１１はある程度の面積、望ましくは、図５に示す実験データ等から所定の効果を得る面積を確保することが望ましい。
【００１５】
図５はこのようなグランドパターン１１を有する端子用基板１２を用いた信号伝送器１を一定の強度の電磁界中に置き、電磁界の周波数を変化させた際における検出電流Ｓｄの変動率を求めたものであり、点線で示す特性Ｓａはグランドパターン１１の面積が２４×１２〔ｍｍ〕、実線で示す特性Ｓｂはグランドパターン１１の面積が４８×２７〔ｍｍ〕の場合を示す。そして、同図から明らかなように、グランドパターン１１の面積をある程度確保することにより、高周波ノイズを有効に除去することができる。
【００１６】
このように、端子用基板１２を利用してグランドパターン１１を設ければ、導体部４を別途用意し、かつ組付けを行う必要がなくなるため、ケーシング５１内部のスペース効率が高められるとともに、組立や後述するバイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎの実装を容易に行うことができる。
【００１７】
また、１３は端子台であり、回路パターン３１ｐ，３１ｎに半田付けにより固定する。端子台１３は端子部４０ｐ，４０ｎを有し、この端子部４０ｐ，４０ｎにはコード４１ｐ，４１ｎの一端を接続することができる。これにより、各コード４１ｐ，４１ｎは端子部４０ｐ，４０ｎを介して各回路パターン３１ｐ，３１ｎの一端にそれぞれ接続できるとともに、各コード４１ｐ，４１ｎはケーシング５１の外部に導出して伝送ラインＬｐ，Ｌｎを構成する。
【００１８】
なお、このように端子用基板１２を回路基板２８に対して別途独立して設けるのは、図４に示すようにコード４１ｐ，４１ｎの一端をドライバを用いて端子部４０ｐ，４０ｎに接続する際の作業性を高めるとともに、従来において、バイパスコンデンサをケーシングへ容易に接続できるようにしたためである。
【００１９】
そして、回路パターン３１ｐとグランドパターン１１間にはバイパスコンデンサＣｐを接続するとともに、回路パターン３１ｎとグランドパターン１１間にはバイパスコンデンサＣｎを接続する。よって、グランドパターン１１（導体部４）は、二つ（複数）の伝送ラインＬｐ，Ｌｎに共通に用いられる。一方、回路パターン３１ｐ，３１ｎの他端は回路基板２８に実装した伝送回路２７に接続するとともに、ケーシング５１の外部に導出したコード４１ｐ，４１ｎは電源部を含む受信部３に接続する。実施例はコード４１ｐ，４１ｎ（伝送ラインＬｐ，Ｌｎ）に電源ライン及び信号ラインを兼用させた二線式を例示する。したがって、受信部３に備える電源部から伝送回路２７には、直流電圧（２４〔Ｖ〕）がコード４１ｐ，４１ｎを通して付与されるとともに、伝送回路２７から受信部３には、検出信号Ｓｄ（圧力情報）がコード４１ｐ，４１ｎを通して伝送される。
【００２０】
次に、本実施例に係る信号伝送器１の動作及び機能について、各図を参照して説明する。
【００２１】
まず、伝送回路２７には受信部３から２４〔Ｖ〕の直流電圧が伝送ラインＬｐ，Ｌｎを通して付与される。一方、センサ部２により検出された圧力は伝送回路２７により電気信号、即ち、検出信号Ｓｄに変換され、この検出信号Ｓｄは伝送ラインＬｐ，Ｌｎを介して受信部３に伝送される。例えば、センサ部２において、０〜０．５〔ＭＰａ〕の圧力が検出された場合、伝送ラインＬｐ，Ｌｎから伝送回路２７に流れる電流の大きさは４〜２０〔ｍＡ〕の間で変化する。したがって、受信部２７において、この電流の大きさを検出（計測）すれば、受信部２７は検出した圧力情報を受け取ることができる。
【００２２】
一方、伝送ラインＬｐ，Ｌｎに重畳した高周波ノイズはバイパスコンデンサＣｐ，Ｃｎを通して導体部４に流れ、渦電流によって消費（熱変換）される。また、導体部４とグランドＧ間は絶縁されるため、伝送ラインＬｐ，ＬｎとグランドＧ間のインピーダンスは高くなり、伝送ラインＬｐ，Ｌｎ（電源ライン）に含む高電圧交流成分がグランドＧに流れる漏れ電流は大幅に低減される。よって、当該漏れ電流が漏電を監視する許容値を越えて漏電遮断器を遮断させてしまう不具合は回避される。
【００２３】
なお、上述した実施例では電源ラインと信号ラインを兼用した二線式を例示したが、変更例としては、伝送ラインＬｐ，Ｌｎを電源ラインにのみに使用し、検出信号Ｓｄは図１に仮想線で示すように、別途の伝送ラインＬｓを介して伝送してもよい。この場合、伝送ラインＬｓとグランドパターン１１間にはバイパスコンデンサＣｓを接続する。このように、伝送ラインの数量と使用目的は任意である。
【００２４】
他方、図６には変更実施例を示す。変更実施例は端子用基板１２の両面を利用したものであり、図３に示すように、端子用基板１２の一方の片面にグランドパターン１１ｘを、他方の片面にグランドパターン１１ｙを設けたものである。したがって、端子用基板１２の両面の形状
（構成）は基本的に同一形状となる。図６において、１０ｙは端子用基板１２の他方の片面の未使用面であり、この未使用面１０ｙにグランドパターン１１ｙを設けるとともに、このグランドパターン１１ｙと回路パターン３１ｎ間にバイパスコンデンサＣｎを接続する。なお、端子用基板１２の一方の片面には回路パターン３１ｐ，グランドパターン１１ｘ及びバイパスコンデンサＣｐを配し、その構成は図６に示す他方の片面と同じになる。
【００２５】
よって、各グランドパターン１１ｘ，１１ｙは各伝送ラインＬｐ，Ｌｎに対応させた複数の導体部４ｘ，４ｙとなり、各グランドパターン１１ｘ，１１ｙはグランドＧに対して絶縁されるとともに、グランドパターン１１ｘと１１ｙ間も絶縁され、伝送ラインＬｐとＬｎ間のインピーダンスが高くなることにより、伝送ラインＬｐ，Ｌｎ（電源ライン）に含む高電圧交流成分がバイパスコンデンサＣｐ及びＣｎを介して伝送ラインＬｐとＬｎ間に流れる漏れ電流が低減されるため、これに基づく検出誤差を低減できる。
【００２６】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，素材等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【００２７】
例えば、圧力を検出するセンサ部を例示したが、温度，流量等の各種物理量を検出するセンサ部を適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
このように、本発明に係る信号伝送器は、グランドに対して絶縁され、かつ所定の面積を有するとともに、プリント基板の未使用面を埋めるように設けたグランドパターンによる導体部を設け、伝送ラインと導体部をノイズを除去するバイパスコンデンサにより接続したため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２９】
（１）  バイパスコンデンサによる高周波ノイズの除去を確実に行いつつ、漏電遮断器が作動する弊害を防止し、特に、船舶における給電システムの信頼性を飛躍的に高めることができる。
【００３０】
（２）  導体部をプリント基板、特に、端子用基板の未使用面を埋めるように設けたグランドパターンにより構成したため、ケーシング内部のスペース効率が高められるとともに、バイパスコンデンサの実装を容易に行うことができる。
【００３１】
（３）  好適な実施の形態により、複数の伝送ラインに対応する複数の導体部を設け、各伝送ラインと対応する各導体部をそれぞれバイパスコンデンサにより接続すれば、バイパスコンデンサを介して伝送ライン間に流れる漏れ電流が低減されるため、検出誤差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号伝送器の電気系のブロック回路図、
【図２】同信号伝送器に備える端子用基板の正面図、
【図３】同信号伝送器に備える端子用基板の底面図、
【図４】同信号伝送器のケーシング内部の構成図、
【図５】同信号伝送器において、グランドパターンの面積を異ならせ、一定の強度の電磁界中における周波数に対する検出信号の変動率の関係を求めた特性図、
【図６】同信号伝送器に備える変更実施例に係る端子用基板の正面図、
【図７】従来の技術に係る信号伝送器の電気系のブロック回路図、
【図８】同信号伝送器に備える端子用基板の正面図、
【符号の説明】
１      信号伝送器
２      センサ部
３      受信部
４      導体部
４ｘ    導体部
４ｙ    導体部
１０    プリント基板
１０ｘ  未使用面
１０ｙ  未使用面
１１    グランドパターン
１１ｘ  グランドパターン
１１ｙ  グランドパターン
１２    端子用基板
１３    端子台
Ｓｄ    検出信号
Ｌｐ    伝送ライン
Ｌｎ    伝送ライン
Ｇ      グランド
Ｃｐ    バイパスコンデンサ
Ｃｎ    バイパスコンデンサ
【図１】
0003768638.tif 000002
【図２】
0003768638.tif 000003
【図３】
0003768638.tif 000004
【図４】
0003768638.tif 000005
【図５】
0003768638.tif 000006
【図６】
0003768638.tif 000007
【図７】
0003768638.tif 000008
【図８】
0003768638.tif 000009