JP2005136310A5 - - Google Patents

Description

雑音低減具

本発明は、業務用や一般家庭用として使用される各種の電気機器に使用され、機器から発せられる漏洩磁束などの雑音を低減する雑音低減具、および電気機器の内部外部に使用され、電力を供給する給電線に関するものである。

従来、この種の雑音低減具および給電線は、通電される導体である電熱線から発せられる電磁波の雑音（ノイズ）を低減させるため、その外側に遮蔽層を設け、遮蔽層に流れる電流の向きが電熱線に流れる電流の向きと逆となるように接続している（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載された従来の電磁波防止用電熱線の回路図を示すものである。図１０に示すように、交流電源１の一方の端子Ａに接続した発熱線２と、発熱線２の外周面が包まれるように形成した内部絶縁層３と、内部絶縁層３の外周面が包まれるように形成した遮蔽層４と、遮蔽層４の外周面が包まれるように形成した外部絶縁層５を有し、遮蔽層４を交流電源１の大地接地電位側の端子Ｂに接続し、発熱線２と遮蔽層４を流れる電流の向きが互いに逆になるようにする構成としている。
特開２０００−１８２７５９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電気を熱に変換する目的の発熱線２のみが唯一の負荷となるため、遮蔽層４で発熱線２の外側が包まれた構成とすることにより、発熱線２と遮蔽層４には大きさが等しく、互いに向きが逆となる電流を流すことができ、外部への電磁波の雑音を効果的に低減させることができるものであるが、負荷の数が多い複雑な電気機器の場合には、すべての電気配線を発熱線２と同様に中心の導体とし、これに遮蔽層を設けると、遮蔽層の接続が環状となる部分が発生するため、配線各部に流れる電流と大きさが等しく向きが逆の電流がその部分の遮蔽層に流れるかどうかは不確実となるものであった。

同様に、往復の電流経路の内の少なくとも一方が不明確であり、遮蔽層と中心の導体以外にも、電流の漏れ経路が存在する場合も同等の状態となるものであった。

したがってこれらの場合には、いずれも中心の導体と遮蔽層の電流の総和（逆向きはマイナスとして加える）がかなり発生し、十分な雑音低減効果は上がらないという課題を有していた。

そのような場合には、機器の外に発生する電磁波の雑音の大きさが大きくなってしまう傾向があり、ひどい場合には周囲の機器が誤動作するなどの不具合が発生する可能性もあるという課題を有しているものであった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、負荷の数が多い、あるいは電流経路の少なくとも一方が不明確など、複雑な電気機器においても、電気雑音を効果的に低減し、周囲の機器の誤動作などの不具合をなくすことを目的とする。

本発明の雑音低減具は、磁性体層をチューブ状とし、可撓性を有する構成とすることにより、やはり包まれた導体に対して容易に磁路を形成した状態とすることができ、導体に流れる電流の総和を抑えて、雑音低減効果を上げることができるものとなる。

本発明の雑音低減具および給電線は、導体の外側を取り囲んで磁気結合された状態とすることができることから、雑音低減効果を上げることができるものとなる。

第１の発明は、磁性体層をチューブ状とし、可撓性を有することにより、容易に導体の外周を包む磁性体層を形成することができ、導体に磁気結合した磁路の作用により、導体に流れる電流の総和を低減して、雑音低減効果を上げることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の磁性体層を熱収縮性を有するものとすることにより、加熱作業により、磁性体層が導体により密着した磁気結合が良好な状態に位置する状態となるため、施工が容易であって雑音低減効果も優れたものとすることができる。

第３の発明は、特に、第１〜２のいずれか１つの発明の磁性体層を、フェライトを含むものとすることにより、比較的安価で高周波特性も優れた雑音低減効果が上げられるものとなる。

第４の発明は、特に、第１〜２のいずれか１つの発明の磁性体層を、パーマロイを含むものとすることにより、磁性体層によって形成される磁路の磁気抵抗が小さくなり、その結果として磁路内の電流の総和（起磁力）が小さく抑えられ、優れた雑音低減効果が得られるものとなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における雑音低減具の断面図を示すものである。

図１において、磁性体層１１はフェライト粉を含有するバインド材で構成し、可撓性を持たして構成したものであり、磁性体層１１の片面に設けた粘着層１２と有機的に関連して、例えばビニル製の絶縁被覆を持った電線の表面に粘着して施工することができる雑音低減具を構成している。

図２は、施工前の状態における雑音低減具の斜視図であり、図１に断面図を示したテープ状の雑音低減具は、筒状の芯１４の周りに多数回数巻いて準備されているものとなっており、施工時に必要な分だけめくり出して使用することができるものとなっている。

図３は、施工中における雑音低減具１３を示したものである。

図３において、電源を含んだ電気回路１５と、負荷を含んだ電気回路１６は、電気回路１５のａ端子とｂ端子が、それぞれ電気回路１６のｃ端子とｄ端子が接続されることによって、往復の電流経路が形成され、電力あるいは信号を往来させるものとなっている。

端子ａと端子ｃの間を接続する配線１７と、端子ｂと端子ｄの間を接続する配線１８は、いずれも銅を用いた導体の外周をビニル製の絶縁層で覆ったもので、配線１７と配線１８がなるべく近接して設けられた上で、テープ状の雑音低減具１３は、配線１７と配線１８を束ねる形で螺旋状に巻いている状態である。

以上のように構成された雑音低減具について、以下その動作、作用を説明する。

まず、図３に示したテープ状の雑音低減具１３が、ｃ端子およびｄ端子の近くまで巻かれて施工を完了し、その上で電気回路１５から交流電力を電気回路１６に送ると、配線１７および配線１８に往復の電流が流れて、電力の伝達が行われるものとなる。

ここで、電気回路１５と電気回路１６は、いずれも大地に対して若干の静電結合などがあり、特に安全上および静電気など外来ノイズによる誤動作を防ぐなどの目的のため、例えばコンデンサなどを大地との間に適宜設けるなど積極的な結合によっても、大地との間の電気的な結合がなされている場合もある。

したがって、電気回路１５と電気回路１６との間については、配線１７と配線１８以外に、大地もまた電流経路として存在することになり、図３に示すような大地を通る電流経路、いわゆるコモンモード電流が発生することになり、その振幅が大きいと磁界が発せられて、電磁的な雑音源となるが、本実施の形態に示すように磁性体層１１を有する雑音低減具１３が配線１７と配線１８の外周を包むように巻かれていることにより、磁路が形成され、その磁路内にある配線１７と配線１８の磁気結合が大となって、電磁誘導作用によって両者の電流の大きさがほぼ等しく向きが逆となる様に働き、一方破線で示すコモンモードの電流経路に対しては、大きなインダクタンスが作用して、磁路内の電流の総和は抑えられるものとなる。

よって、磁界の発散など、コモンモード電流に起因する雑音が大きく低減できるものとなる。

なお、本実施の形態においては、フェライトを含む磁性体層１１を構成していることから、比較的低コストで、かつ数ＭＨｚ程度までの高周波に対して良好な雑音低減特性を得ることができるものとなる。

また、テープ状としていることから、導体を含む配線等の必要な箇所に粘着させて施工することができ、図３に示すように既に両端が接続している状態であっても施工することができるため、施工のために端子からの接続を外すという手間もかからない。

その上、テープを重ねて巻く回数を加減することにより、磁路の断面積も加減できることから、効果が十分得られるように調節することも可能である。

可撓性があることも、施工時および施工後の取り回しが自在に行えるので、使い勝手が良く、また比較的導体にピッタリと近接した位置に磁路が形成されるので、例えば磁性体で固めた管を通す場合などに必要なクリアランスなども零となり、非常に良好な磁気結合が得られるものとなるので、その分雑音低減の効果も大きい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における雑音低減具の施工時を示すものである。

図４において、複数の導体２０、２１、２２は、いずれも銅製のもので、それぞれ外周を包むようにビニル製の絶縁層２３、２４、２５が設けられている。

なお、本実施の形態では、導体の数は３としているが、２本でもよく、４本以上でもかまわない。

チューブ状の磁性体層２６は、ニッケルを含む合金であるパーマロイを含み、かつポリオレフィン樹脂を３０％程度配合したバインド材料を用いることにより、可撓性を有し、温度がセ氏１２０度程度で非可逆的に３５％以上の収縮をするものとなっている。

本実施の形態では、絶縁層２３、２４、２５を有する複数の導体２０、２１、２２が、磁性体層２６内に通した状態で、ちょうどヘアドライヤと類似の形の熱風加工機２７によって、熱収縮の加工が行われている状態が示されている。

図５は、加工によって完成した給電線の断面図である。

図５に見られるように、正三角状に配置した複数の導体２０、２１、２２に対して、磁性体層２６は、熱収縮によりピッタリと絶縁層２３、２４、２５の外周表面に接していることから、複数の導体２０、２１、２２相互の磁気結合は良好となる。

以上のように加工が完了して構成された給電線について、以下その動作、作用を説明する。

３本の導体２０、２１、２２を有していることから、３本の電流の総和が抑えられるように電磁誘導作用が発生し、コモンモード電流が抑えられる作用を有するものとなる。

導体の数が３本であることから、３相交流の電力の供給に使用できるほか、１本の導体を共通として、２つの負荷のそれぞれに交流電力を供給するものなどにも使用することができるが、より導体の数が多い場合などには、もっと導体の数を増やしてもよく、その場合にも、磁性体層２６が作用することからコモンモードの電流が抑えられ、雑音低減効果が得られるという効果が得られるのは同様である。

また、磁性体層２６が、ニッケルを含む合金であって透磁率が非常に高いパーマロイを含んでいることから、チューブ状となっていて厚さが１ｍｍ程度の一層だけの磁性体層２６でも十分な雑音低減効果が得られるものとなる。

もし、一層だけで十分な雑音低減効果が得られない場合などは、磁性体層２６と同様のチューブ状のものを二層、三層、、、、、というように重ねて使用してもかまわない。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における給電線を用いた電気回路の回路図である。

図６において、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電源４１と、１００Ｖの交流電圧を印加して動作するヒータや電球、その他さまざまな種類の負荷４２、４３と、負荷４２、４３のそれぞれに直列に接続されて、動作の入り切りを行うスイッチ４４、４５が設けられており、以上すべての構成要素間は、給電線５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８が用いられている。

図７は、給電線５１の断面図であり、中心に銅製の導体６１、その外周には同心円状に内側から順に、絶縁層６２、編素線の銅線で構成した外側の導体６３、絶縁層６４、磁性体層６５、外皮の絶縁層６６が設けられており、磁性体層６５は複数の導体６１、６３の外側を取り囲む断面構造となっている。

図６の回路図に見られるように、中心の導体６１についは、交流電源４１からスイッチ４４、４５によって、負荷４２、４３を入り切りするという通常の電気回路として接続されており、外側の導体６３については、すべてが接続され、ちょうど漢字の日の字を横に倒した形で短絡された閉回路を有するものとなっている。

以上のように構成された電気回路について、以下その動作、作用を説明する。

磁性体層６５によって、各部分での中心の導体６１と外側の導体６３の磁気結合が大きいものとなるため、閉回路となっている外側の導体６３を循環して流れる電流の大きさは、各部の中心の導体６１を流れる電流の大きさに近いものとなり、外側の導体６３に流れる電流の向きが、中心の導体６１とは逆となり、その結果電気回路の各部分において、磁性体層６５の２つの導体６１、６３の電流の総和はほぼ零となり、雑音の原因が断たれるものとなる。

スイッチ４４、４５のオンオフについては、いずれか片方のみオンとする場合、両方同時にオンさせる場合などあるが、いずれの場合においても、すべての部分について中心の導体６１と外側の導体６３の電流が打ち消す作用をすることから、雑音の低減効果を上げることができる。

本実施の形態より複雑な接続の機器であっても、同様に各部の中心の導体６１の電流が、外側の導体６３の電流によって打ち消されるため、雑音低減の効果がある。

また、本実施の形態の外側の導体６３をたとえば大地（アース）に接続してもよく、静電シールドとしても作用させることもでき、その場合には、静電的な雑音をも低減させることができるものとなる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の第３の実施の形態における給電線を用いた電気回路の回路図である。

図８においても、前の実施の形態と同様、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電源４１と、１００Ｖの交流電圧を印加して動作するヒータや電球、その他さまざまな種類の負荷４２、４３と、負荷４２、４３のそれぞれに直列に接続されて、動作の入り切りを行うスイッチ４４、４５が設けられている。

本実施の形態では、２本は互いに依りあわせた、ツイストペアなどと呼ばれている構成を有する給電線９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８が用いられている。

図９は、給電線９１の断面図である。

図９において、銅製の２つの導体１０１、１０２は、それぞれビニル製の絶縁層１１１、１１２を有しており、その外側に接するように、ニッケル製の磁性体層１２１が設けられていて、さらにその外側には、外皮の絶縁層１２２を設けている。

図８の回路図に見られるように、導体１０１についは、交流電源４１からスイッチ４４、４５によって、負荷４２、４３を入り切りするという通常の電気回路として接続されており、もう一方の導体１０２については、すべてが接続され、ちょうど漢字の日の字を横に倒した形で短絡された閉回路を有するものとなっている。

以上のように構成された電気回路について、以下その動作、作用を説明する。

磁性体層１２１によって、各部分での導体１０１と外側の導体１０２の磁気結合が大きいものとなるため、閉回路となっている導体１０２を循環して流れる電流の大きさは、各部の導体１０１を流れる電流の大きさに近いものとなり、導体１０２に流れる電流の向きが、導体１０１とは逆となり、その結果電気回路の各部分において、磁性体層１２１の２つの導体１０１、１０２の電流の総和はほぼ零となり、雑音の原因が断たれるものとなる。

スイッチ４４、４５のオンオフについては、いずれか片方のみオンとする場合、両方同時にオンさせる場合などあるが、いずれの場合においても、すべての部分について導体１０１と導体１０２の電流が打ち消す作用をすることから、雑音の低減効果を上げることができる。

本実施の形態においても、もっと複雑な接続の機器であっても、同様に各部の導体１０１の電流が、導体１０２の電流によって打ち消されるため、雑音低減の効果がある。

本実施例においては、依りあわせた電線で導体１０１と導体１０２を構成していることから、磁気結合が良好となり、よって導体１０２には十分な電流が流れるものとなるため、雑音低減の効果が良好に得られるものとなる。

以上のように、本発明にかかる雑音低減具および給電線は、容易に導体の外側を取り囲んで磁気結合された状態とし、雑音低減効果を上げることが可能となるので、業務用や一般家庭用として使用される各種の電気機器に使用され、機器から発せられる漏洩磁束などの雑音を低減する雑音低減具、および電気機器の内部外部に使用され、電力を供給する給電線等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における雑音低減具の断面図 同、テープ状に巻いた状態の雑音低減具の斜視図 同、電気回路への施工図 本発明の実施の形態２における雑音低減具の施工図 同、給電線の断面図 本発明の実施の形態３における電気回路の回路図 同、給電線の断面図 本発明の実施の形態４における電気回路の回路図 同、給電線の断面図 従来の電磁波防止用電熱線の回路図

符号の説明

１１、２６、６５、１２１ 磁性体層
１２ 粘着層
２０、２１、２２、６１、６３、１０１、１０２ 複数の導体

Claims (4)

1. 磁性体層をチューブ状とし、可撓性を有する雑音低減具。
2. 熱収縮性を有する請求項１に記載の雑音低減具。
3. 磁性体層は、フェライトを含む請求項１〜２のいずれか１項に記載の雑音低減具。
4. 磁性体層は、パーマロイを含む請求項１〜２のいずれか１項に記載の雑音低減具。