エムエスツデー 2005年6月号
オープンネットワーク対応
避 雷 器
（株）エム･システム技研 開発部
は じ め に
近年、通信ネットワークは、配線作業やシステム拡張の簡便さ、およびオープン化に伴う利用メリットを反映して、その利用が急激に増大しています。しかし一方、ネットワークについては、その性格上、他の電子機器以上に十分な避雷対策を必要とします。
エム･システム技研では、リモートI／Oやゲートウェイなど各種のネットワーク機器を開発してきた経験と実績を活かし、避雷効果の高いオープンネットワーク用避雷器を開発し、とり揃えて参りました。
本稿では、これら専用避雷器全体について、改めてご紹介します。
1．ネットワークの避雷対策の必要性
ご存じのとおり、通信ネットワークでは、1本のケーブル上をネットワーク全体の情報が流れます。つまり、そこにつながる機器には、非常に高速な情報処理能力が要求されます。
さて、「高速な電子機器ほど、雷で壊れやすい」とよく聞きますが、なぜでしょう。
一つの理由として、ICの小形化が挙げられます。高速を実現するには、IC内部の浮遊容量をできるだけ小さく抑えることが有効です。このため、半導体チップはどんどん小形化され、その反面、耐電圧が低くなってしまうのです。
ネットワーク機器は、このようなICを搭載しているため、どうしても雷に対し脆弱になります。
以上は、機器自体がもつ問題点ですが、配線についてはどうでしょう。
ネットワークに接続された機器は、すべて1本のケーブルでつながります。したがって、ネットワークに雷が侵入すると、ケーブルにつながるすべての機器が影響を受けます。したがって、被害は1台だけに止まらず、ネットワーク全体に「芋づる式」に波及する恐れがあります（図1）。
たとえ、幸運に被害が1台だけで済んだとしても、それがもしマスタユニットであればネットワーク全体が機能を失うことになります。そして、工場なら生産ラインの停止に至ります。そうなれば、雷による損害は、単に機器の修理費だけにとどまらず、その何倍もの規模に達することになるでしょう。
以上、ネットワーク特有の問題点について述べました。リスクを回避するために、ネットワークの避雷対策は大変重要であると考えます。
2．各種ネットワーク用避雷器
表1にネットワーク用避雷器の現有ラインアップをまとめました。主要なオープンネットワークについては、対応する避雷器がほぼ揃っていることがお分かりになると思います。
なお、DeviceNetなど一部のネットワーク用機器については、避雷器の接続を禁止しているものがあります。これは、非適切な避雷器の接続に起因する通信エラーを防止するためと考えられます。しかし、エム･システム技研の避雷器は、当然のことですが、通信に不都合を与えないように設計していますから、問題なくご使用いただけます。また、避雷器を設置しなかったために機器が壊れた事例もあることから、機器のサージ耐力に頼るだけでは万全でなく避雷器は必要と考えます。
ただし、避雷器を組み込むと認証を取得できなかったり、トラブル発生時にその原因を、避雷器を接続した行為に、いわれなく直結されることが懸念されます。したがって、避雷器の接続を禁止しているネットワークについては、避雷器の採用は慎重に行うべきでしょう。
3．ネットワークの避雷対策の基本
ここでは、ネットワークに対する避雷対策の基本的な考え方をご紹介します。
まず第1に、避雷器の接続点ですが、幹線に1台設置するだけではネットワーク全体を保護することはできません。ネットワークの敷設は広範囲にわたるため、どうしても接地点は複数箇所になります。接地点が異なる機器間には電位差が発生し、耐圧破壊することが考えられます。異なる接地点ごとに、必ず避雷器を追加してください（盤単位で1台設置するのが目安になります）。
第2に、電源用避雷器を設置してください。ネットワーク用避雷器が動作し、通信線に侵入した雷を大地に放流したとき、接地抵抗のため大地電位が上昇します。この電位上昇によって、機器内部で電源線との間に電位差が発生し絶縁破壊を引き起こす恐れがあります。
第3に、機器に接地端子がついている場合、避雷器の接地端子との間にわたり配線を行い、必ず避雷器側を接地してください（連接接地）。
避雷対策の要点は、襲雷時にシステム各部の同電位性を確保することに尽きます。以上に述べた方法により、機器間・機器内部間・機器筐体間の同電位性を保つことができ、被害を最小限に抑えることが可能です（図2）。
またネットワークには、DeviceNetのように信号線と通信電源線を1本のケーブルにまとめたものがあります。これを保護するために、信号用避雷器とDC電源用避雷器を個別に接続する事例を耳にしたことがありますが、あまりお勧めできません。なぜなら、個別の避雷器間の動作協調（両者放電素子の同時動作）がない限り、絶縁耐力が弱い信号・電源間へのサージ電圧発生を避けられないからです。避雷器を接続することによって、余計に壊れやすい状態を作ってしまうこともあるのです。
エム･システム技研では、表1に示すようにDeviceNet用避雷器を用意しています。先に述べたように、DeviceNetでは避雷器の接続を禁止している機器があり、本器の採用は慎重に行うべきです。しかし、この避雷器は、他社にはないエム･システム技研独特の製品であるとともに、信号と通信電源間の動作協調を考慮した製品ですから、安心してご使用いただけると自負しています。
お わ り に
ネットワーク用避雷器については、表1に載せたネットワーク用だけでなく、今後、さらに機種を充実していく予定です。どうぞ、ご期待ください。
