JPH06104066A - 電子機器の高周波接地方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子機器の接地を、新設時のみならず、高周波
雑音障害を蒙った場合に其の対策を行う時にも、容易
に、経済的に実行できるようにした電子機器の高周波接
地方法を提供することにある。 【構成】電子機器と其の筐体の高周波接地部位を、床材
を隔てて建屋の導電性構造体の上に上記各部位に対し夫
々別個に設置した、周縁端面を含めて表面に絶縁加工を
施した導電性接地板に、複数の接続線を用いて上記接地
板上の互いに離れた位置に分散させて、接続することと
し、接地板の面積を小さく、接続線夫々の長さを短くし
て、上記接続線を含めた接地板と建屋の導電性構造体の
間の容量性インピーダンスを２０ＭＨｚで２０Ω以下に
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器の新設時のみ
ならず、不具合時の補足的施工も、容易かつ経済的で、
２０ＭＨｚ程度に及ぶ高周波雑音の抑制に効果のある、
電子機器の高周波接地方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器は、一般の電気を用いた機器と
同様に、図３に示すように、その電源となる分電盤の接
地端子を介して、必ず接地してある。しかし、この場合
の所謂接地線は、充分太い線を用いるので電気抵抗こそ
比較的小さいが、長さが長いため、商用交流や直流に対
してはインピーダンスが低く有効であるが、電子機器で
しばしば問題になる高周波雑音の抑制などに対しては、
インダクタンス従ってインピーダンスが高くなり、役に
立たない。図示の場合、接地線の断面積は充分大きく、
抵抗値はほとんど０Ωであるが、インダクタンスは太さ
や断面形状（例えば扁平な編組線）によっても変わる
が、１ｍ当たり０．５〜１μＨと見做すと、周波数１０
ＭＨｚならば、インダクタンスを０．５μＨ／ｍとして
もインピーダンスは５０ｍで１５７０Ωになってしま
い、高周波的見地から見ると接地導体として機能しない
ことが判る。

【０００３】そのため、電子機器では、通常、同じく図
３に示すように、いわゆる高周波接地を併用している。
従来の一例では、形状不問で面積０．３ｍ²以上、厚さ
０．８ｍｍ程度の銅板を建屋の鉄骨の上にあるコンクリ
ート床面に導電性接着して接地板として用い、これに長
さ１．５ｍ以内で断面積３．５ｍｍ²以上の接続線１本
により接続していた。

【０００４】なお、従来も、新設時に高周波雑音に特に
留意して、図４に示すように、電子機器の下のフリーア
クセス床全体に大面積の銅板を敷き、それが複数枚にな
る場合は各銅板間を編組線で接続し、銅板と機器筐体間
は編組線によって多点接続し、銅板と床との間にはゴム
板を敷いて絶縁した例がある。この方法は良好な結果が
得られたが、新設時以外には施工困難で、かつ多大な費
用を要する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
高周波接地方法のような問題がなく、２０ＭＨｚ程度あ
るいはそれ以上の周波数まで有効で、標準的な資材、施
工法を用いることができて経済的で、電子機器の新設時
だけでなく、不具合が発生したときに其の対策として補
足的に施工することも容易な、電子機器の高周波接地方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、電子機器と其の筐体の高周波接地
部位を、床材を隔てて建屋の導電性構造体の上に上記各
部位に対し夫々別個に設置した、周縁端面を含めて表面
に絶縁加工を施した導電性接地板に、複数の接続線を用
いて上記接地板上の互いに離れた位置に分散させて、接
続することにし、更に具体的には、接地板の面積を小さ
く、接続線夫々の長さを短くして、上記接続線を含めた
接地板と建屋の導電性構造体の間の容量性インピーダン
スを２０ＭＨｚで２０Ω以下に抑制することにした。

【０００７】

【作用】図３の中に示したように、高周波接地に用いる
接地板は建屋の導電性構造体である鉄骨との間に静電容
量をもつ。鉄骨は大地がせり上がったもので、大地と同
等であると見做せる。

【０００８】本発明者は、測定端子から測定器自体の側
へは電流を流さない電位差計と同様な原理による測定器
で、接地線単体、高周波接地板単体、接地線に高周波接
地板を取付けた状態に対して、それぞれ、インピーダン
スと周波数の関係を測定して図５（図中、接地線に高周
波接地板を取付けたときの値を実線で、高周波接地板単
体の場合の値を一点鎖線で、接地線単体の場合の値を破
線で示す）に示すような結果を得た。ここで用いた接地
線は断面積１４ｍｍ²、長さ推定５０ｍ以上、高周波接
地板は従来の通り０．３ｍ×１ｍの矩形銅板で厚さ０．
２ｍｍ、接続線は１本で、長さ０．５ｍ、断面積３．５
ｍｍ²であった。

【０００９】接地線単体の場合は、インピーダンスは周
波数に比例して増加し、４ＭＨｚ付近で極大を示したの
ち、複雑に上下している。これは、最初の極大点までは
殆どインダクタンスだけが効いて周波数に比例してイン
ピーダンスが増加したのに、それを過ぎた頃からは接地
線の大地（鉄骨）に対する浮遊容量も効くようになり、
すなわち分布定数回路として取扱わなければならなくな
ったためと思われる。また、高周波接地板単体の場合
は、インピーダンスは、当初、周波数と共に低下する容
量特性を示しているが、１０ＭＨｚ近傍で極小点を過ぎ
ると上昇に転じている。これは測定に際してどうしても
必要な短い接続用の線がもつインダクタンスの影響によ
るものと思われる。

【００１０】また、接地線に高周波接地板を取付けた状
態は、実際の電子機器の高周波接地状態に近いが、この
場合は、高周波接地板の静電容量と接地線のインダクタ
ンスとが並列になった回路で並列共振に近い状態になる
のか１ＭＨｚを少し過ぎた辺りで一旦極大値を示し、次
に、接地線などのインダクタンスと高周波接地板の容量
とが直列になった回路で直列共振に近い状態になるのか
１０ＭＨｚ近傍で極小となり、その後は数十ＭＨｚまで
多少上下しながら増加し、それから上の周波数範囲では
かなり大きく上下に変動している。この辺の周波数にな
ると、上記のように全て分布定数回路として扱わなけれ
ばならないからであろう。

【００１１】従来の技術で高周波雑音の防止に良好な効
果が得られた図４に示した例は、模式的に示せば、図６
（ａ）に示すようになる。既述のように図４に示した従
来例の方法は機器の新設時には施工できるが、その後は
施工し難く、施工費用もかさむ。上記の図６（ａ）を見
て、ここで用いている大きな高周波接地板を、図６
（ｂ）に模式的に示すように分割しても同様な効果が得
られることが考えられたので、実験してみたところ、周
波数的にはむしろ良い結果が得られることが確かめられ
た。また、接地対象の機器や筐体があまり大きくなけれ
ば、必ずしも多点接地でなく、機器や筐体側では１部位
で接続しながら、複数本の接続線を用いて図６（ｂ）に
示すように分割した接地板上で夫々互いに離れた位置で
分散接続してもほぼ同様な効果が得られるものと思われ
たので、実験して予想通りになることを確かめた。

【００１２】本発明の実施に際しては、電子機器と其の
筐体を、高周波接地部位それぞれに対して、床材を隔て
て建屋の導電性構造体の上に配置した、周縁端面を含め
て表面に絶縁加工を施した一辺が０．３ｍの正方形の導
電性接地板に、それぞれが長さ０．５ｍ以下で断面積１
ｍｍ²以上の導線３本以上を用いて、各線それぞれ接地
板上互いに離れた位置で分散接続する方法を、標準的な
電子機器の高周波接地方法として採用し、極めて容易に
実施できるようにした。

【００１３】本発明では、高周波接地を、標準的な資
材、施工法で実施することを狙って、実験を重ね、費用
対効果の点で最も良好な結果が得られる方法として上記
のようにしたのである。従って、上記の高周波接地板の
大きさが多少大きくても小さくても勿論差し支えない
が、標準化の点、材料取りの経済性などから上記寸法を
定めた。なお、インピーダンス測定の結果では、接地板
の材質や厚さも、殆ど効果には影響しない。これに対し
て、接続線（なお、図３の説明に際して、分電盤の接地
電極を直接大地に接続するための太い導線を接地線と呼
んだので、電子機器や其の筐体を高周波接地板に接続す
る線は接続線と呼ぶ）の長さの上限は是非この程度に抑
えることが重要である。しかし、接続線の材質や断面積
の影響は小さい。断面積も余り細くすれば取扱い中に断
線する恐れがあるから一応１ｍｍ²以上の銅線とした。
また、接地板の周縁端面部がフリーアクセス床板の支持
脚に触れて電気的接続状態となってしまって接地板の静
電容量の効果が現れなくなる場合が実際には意外に多く
発生しており、この端面部の絶縁について特に注意しな
ければならないことも判っている。

【００１４】

【実施例】高周波雑音の問題は、近年、多種多様の電子
機器が大量に使用されるようになった結果、近傍の機器
が発生した雑音で悩まされたり、あるいは自体が雑音の
発生源となって他の電子機器の動作に障害を与えたりす
る事態が生じ易くなっている。勿論、予め、規格を定め
て所定値以上の無用な電磁界を発生しないようにしてい
るが、極めて僅かな動作状態の変化や、部材の経年変化
などで雑音（上記無用な電磁界を総称する、雑音とはい
うが実際には音響ではなく、一般に電子機器を誤動作さ
せるものを指す）を発生する場合も少なくない。一般に
この種の障害は常時確実に発生し続けることは少なく、
所謂インタミッテント障害であるが、それだけに対策し
難く、放置することは不可である。即ち、対策すべき障
害として良く起きるが、対策の効果の確認はかなり困難
である。そのために本発明者は高周波接地用の資材、施
工法を標準化し、標準対策用キットを作り、何処でも誰
でも容易に対策出来るようにした。

【００１５】従来実際に用いていた高周波接地板は大き
さ１０００ｍｍ×３００ｍｍの矩形銅板で厚さは０．８
ｍｍ程度であった。しかし、本発明者が１０ｋＨｚ〜１
００ＭＨｚの範囲で一応定評、実績のある所謂インピー
ダンスアナライザ（この測定器は、インピーダンス測定
対象を流れる電流によって両測定端子間に生じた電位差
を測定するもので、測定端子から測定器自体の側へは電
流は流れない）を用いてインピーダンス測定実験を繰り
返した結果、板の材質を、銅、アルミニウム、鉄と取替
え、厚さも０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、２．０ｍｍと変え
て見ても、殆ど相違が認められないことが判った。価格
は鉄が最も安いが、取扱いの便宜などを考慮して厚さ
０．２ｍｍの銅板を選定した。

【００１６】接地板の平面的な大きさは、勿論、静電容
量に影響するが、上記従来の大きさでは多少大き過ぎて
取扱い不便であったり、電子機器設置後に高周波雑音障
害が生じて其の対策を講ずる場合などにも大き過ぎて施
工し難いことが経験されていたので、０．３ｍ×０．３
ｍ、０．３ｍ×０．６ｍ、０．３ｍ×１ｍの接地板につ
いてインピーダンスと周波数の関係を調べたところ、図
１（ａ）（図中、０．３ｍ×０．３ｍの場合の値を実線
で、０．６ｍ×０．３ｍの場合の値を破線で、１．０ｍ
×０．３ｍの場合の値を一点鎖線で示す）に示すような
結果が得られた。インピーダンスの最低値は板の面積が
大きいほど僅かに小さくなってはいるが、最小インピー
ダンス値が現れる周波数は面積が大きいほど低く、面積
の小さい０．３ｍ×０．３ｍの板では２０ＭＨｚ辺で最
小値が現れている。これは接続線のインダクタンスの影
響が現れるためと思われる。また、上記インピーダンス
最小値が現れる辺りから分布定数回路的状態が現れてく
る。本発明では取扱い易さを考慮して０．３ｍ×０．３
ｍの板を標準仕様とすることにした。なお、既述のよう
に接地板と建屋の鉄骨やフリーアクセス床板の鉄製支持
脚とが電気的接続状態になってしまうと、接地板の静電
容量効果がなくなってしまうので、接地板は周縁端面を
含めて表面を絶縁しておかなければならない。本発明者
は確実に絶縁するために市販の厚さ０．１ｍｍ程度のい
わゆる絶縁フィルムで被覆して良い結果を得た。なお既
述のようにフリーアクセス床板の鉄製支持脚に接地板周
縁端面が接触して電気的接続状態になる場合が意外に多
いことを経験したので端面の絶縁には特に留意した。

【００１７】上記のようにして接地板の大きさを０．３
ｍ×０．３ｍにしたとき、電子機器または其の筐体の側
から上記接地板までの間をどのように接続するかが問題
になってくる。接地板を上記形状、大きさにして、長さ
０．５ｍ、１．０ｍ、１．５ｍ、２．０ｍの１本の接続
線でつないだときのインピーダンスを測定したところ図
１（ｂ）（図中、０．５ｍの場合の値を実線で、１．０
ｍの場合の値を破線で、１．５ｍの場合の値を一点鎖線
で、２．０ｍの場合の値を二点鎖線で示す）に示すよう
な結果が得られた。この例でも、２０ＭＨｚ近辺まで低
いインピーダンスを得ようとすれば、接続線の長さを
０．５ｍ以下にしなければならないことが判る。

【００１８】更に、大きさ０．３ｍ×０．３ｍの接地板
に長さ０．５ｍ以下の複数の線で接続することにして
も、何本で接続するのが良いかという問題が生ずる。接
地板上を接続位置から四方へ電流が広がって流れて行く
状況をミクロに考えると、微小なインダクタンスを持つ
経路の先に微小容量が接続されたものが繰返して直列に
接続されたモデルが考えられ、電流の伝搬にも時間が必
要であるから、高周波の場合には、大きさ０．３ｍ×
０．３ｍという比較的小さい接地板の場合でも、板の中
央の一点に接続しただけでは板の全面積を有効に利用し
ていないことになる。そのため、図２（ａ）に示すよう
に１〜５本の接続線を用いた場合についてインピーダン
スを測定してみた。その結果は図２（ｂ）（５本の場合
の値を実線で、３本の場合の値を破線で、１本の場合の
値を一点鎖線で示す）に示すようになった。実際の工事
を考えると、５本の接続線を必ず接続するのはかなり厄
介なので、３本で接続することにした。３本ならば３０
ＭＨｚ程度でインピーダンス最低になっており、差し支
えないと考えられる。なお、実際には作業を簡略化する
ために、高周波接地板には接続予定位置にタブ端子を取
付け、接続線にはタブ端子に合わせたファストン端子を
付けた。

【００１９】上記標準キットによる対策工事を実施した
ところ約８０％の場合に効果が認められた。高周波雑音
というのはインタミッテント障害であり、実際になかな
か対策しにくいものであり、８０％で実績が得られたの
は略満足すべきことであると考えられる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、比
較的小さく取扱いの容易な、たとえば０．３ｍ四方の、
接地銅板を用いながら、接地板と電子機器や筐体との間
を接続する線の長さを短く、たとえば０．５ｍ以下に、
抑え、且つ接続線数を複数、例えば３本、にして接地板
に接続する個所を複数個所に分散させたので、２０ＭＨ
ｚ程度の高い周波数に至るまで充分低い接地インピーダ
ンスが得られ、しかも上記のように資材、施工法を標準
化することにより、経費も低く抑えられ、容易に高周波
雑音対策をすることが出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は高周波接地板の大きさを変えた場
合の接地インピーダンスと周波数の関係を示す図、図１
（ｂ）は高周波接地板の接続線（但し１本）の長さを変
えた場合の接地インピーダンスと周波数の関係を示す図
である。

【図２】図２（ａ）は本発明標準接地板を５本の接続線
で接続する際の接続位置を示す図、図２（ｂ）は標準接
地板を長さ０．５ｍの接続線１本、３本、５本で夫々接
続した場合の接地インピーダンスと周波数の関係を示す
図である。

【図３】従来一般に行われていた分電盤のところで接地
線と高周波接地板で電子機器を接地している状態を示す
図である。

【図４】従来の接地方法の中で、良好な高周波雑音対策
効果が得られた方法を説明する図である。

【図５】従来の接地方法で接地した場合について測定し
た接地インピーダンスと周波数の関係を示す図である。

【図６】図６（ａ）は図４に示した従来の接地方法を模
式的に説明する図、図６（ｂ）は標準資材、標準施工に
よる本発明接地方法を模式的に説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南茂 浩司 東京都千代田区内神田二丁目14番６号 日 立電子サービス株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子機器と其の筐体の高周波接地部位を、
   床材を隔てて建屋の導電性構造体の上に上記各部位に対
   し夫々別個に設置した、周縁端面を含めて表面に絶縁加
   工を施した導電性接地板に、複数の接続線を用いて上記
   接地板上の互いに離れた位置に分散させて、接続したこ
   とを特徴とする電子機器の高周波接地方法。
2. 【請求項２】接地板の面積を小さく、接続線夫々の長さ
   を短くして、上記接続線を含めた接地板と建屋の導電性
   構造体の間の容量性インピーダンスを２０ＭＨｚで２０
   Ω以下に抑制したことを特徴とする請求項１記載の電子
   機器の高周波接地方法。