JP2006191351A

JP2006191351A - 終端回路、終端装置、コンセント、及び終端回路の配設方法

Info

Publication number: JP2006191351A
Application number: JP2005001295A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Satomura; 成行里村; Toshihei Kashihara; 敏平樫原; Daijiro Takemori; 大二郎竹森; Hiroshi Shibuya; 紘渋谷; Takahiro Okanishi; 孝浩岡西
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Chugoku Electrical Instruments Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Chugoku Electrical Instruments Co Ltd
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】電力線通信の通信品質を向上する。
【解決手段】直列接続されてなる容量素子１１と抵抗素子１２とを含み、電力線通信に使用される周波数帯において屋内配線５が示す特性インピーダンスを有する終端回路を、電力線通信が行われる屋内配線５の分岐線末端の２本の導線間に接続する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）に関し、とくに電力線通信の通信品質を向上する技術に関する。

電力線通信が適用される屋内配線には、通常、テレビや冷蔵庫、洗濯機等の様々な電気機器が接続される。これらの電気機器は電力線通信に対してノイズ源となり、電力線通信の通信品質を低下させる要因となる。また屋内配線に接続される家電製品の影響によるインピーダンスロスによっても通信品質は低下する。特許文献１には、上記ノイズの影響やインピーダンスロスを低減すべく構成された、ネットワークの伝送線として用いられる電力線と電力線に接続される電気機器との間に挿入され、家電製品の発生するノイズ周波数に対して高インピーダンスとなるフィルタ回路が開示されている。
特開平１０−６５５８３号公報

ところで、コンセントに電気機器が何も接続されていない場合には、そのコンセントに接続する屋内配線は電力線通信における通信線としては開放端となってしまい、反射や減衰を生じて通信品質が低下するという問題がある。しかしながら上記特許文献１に開示されているフィルタ回路は、電気機器の影響によるノイズやインピーダンスロスを低減するためのものであるため、開放端である場合の通信品質を確保することについては考慮されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電力線通信の通信品質を向上することができる終端回路、終端装置、コンセント、及び終端回路の配設方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの請求項１に記載の発明は、終端回路であって、電力線通信に用いられる屋内配線の２本の導線間に接続される、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含み、前記電力線通信に使用される周波数帯において前記屋内配線が示す特性インピーダンスを有することとする。
この終端回路を電力線通信に用いられる配電設備に適用した場合には、電力線通信に用いられる屋内配線の負荷側のインピーダンスが、屋内配線が示す特性インピーダンスに保たれることとなる。このため、例えば電気機器が接続されていないコンセントが開放端となって反射や減衰を生じて通信品質が低下するといったことが無くなり、電力線通信における通信品質を向上させることができる。また通信品質が向上することにより通信速度の向上も図られることとなる。

本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の終端回路であって、前記抵抗素子の抵抗値が１００Ωであることとする。
抵抗素子の抵抗値を１００Ωにすることで、周波数の変化に対するインピーダンスの変化（ハンプ（hump））が少なくなり、終端回路のインピーダンスを広い周波数範囲において屋内配線の特性インピーダンスにほぼ一致した状態に保つことができる。

本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の終端回路であって、前記容量素子の静電容量が０．０１μＦ〜０．１μＦであることとする。
容量素子の静電容量をこのような範囲に設定することで、商用周波数帯（０〜１２０Ｈｚ）の商用電力の搬送波が容量素子及び抵抗素子を通じて２本の導線間を短絡するのを確実に防ぐことができる。

本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の終端回路であって、前記抵抗素子は可変であることとする。
電力線通信に用いられる屋内配線が示す特性インピーダンスは、配線の長さや屋内配線を構成している導線や被覆の材質によって変化するが、抵抗素子として可変のものを用いることで、終端回路のインピーダンスを容易に調節することが可能となる。

本発明のうち請求項５に記載の発明は、終端装置であって、屋内配線が前記電力線通信に使用される周波数帯において示す特性インピーダンスを示す、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含んで構成される終端回路と、コンセントに差し込み可能な２つの差込プラグと、を有することとする。
このような構成からなる終端装置を用いることで、屋内配線の所定位置に容易に終端回路を設けることができる。

本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の終端装置であって、前記２つの差込プラグの夫々に接続される、電気機器の電源プラグが接続される差込口を有することとする。
この差込口に電気機器の電源プラグを差し込むことで、終端装置をコンセントに装着したまま電気機器を利用することができる。

本発明のうち請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の終端装置であって、前記抵抗素子は可変抵抗であって、前記抵抗素子の抵抗値を設定するためのユーザインタフェースを有することとする。
ユーザはユーザインタフェースを操作することで、終端回路のインピーダンスを設定することができる。

本発明のうち請求項８に記載の発明は、コンセントであって、化粧板と、化粧板の裏側に設けられた収納ケースと、電気機器の電源プラグが接続される差込口と、前記収納ケースに内蔵され、屋内配線が前記電力線通信に使用される周波数帯において示す特性インピーダンスを示す、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含んで構成される終端回路と、を有することとする。
このように、終端回路をコンセントに内蔵するようにすることで、例えばコンセントの据付工事と同時に終端回路を配設することができる。また化粧板を取り外すだけで終端回路に手が届くので、終端回路の点検や保守等を容易に行うことができる。

本発明のうち請求項９に記載の発明は、終端回路の配設方法であって、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含み、前記電力線通信に使用される周波数帯において前記屋内配線が示す特性インピーダンスを有する終端回路を、電力線通信に用いられる屋内配線の分岐線末端の２本の導線間に接続することとする。
このように、終端回路を分岐線末端の２本の導線間に接続することで、分岐線末端の開放端が特性インピーダンスで終端され、反射波が生じなくなりハンプ（hump）も無くなる。これにより通信機器間の信号の振幅歪や位相歪が抑えられ、正常な波形で通信することができ、通信速度の向上が図られる。

本発明によれば、電力線通信の通信品質を向上することができる。

図１に本発明の一実施形態として説明する電力線通信が適用される配電設備１を示している。同図示す配電設備１は、その一端が柱上変圧器２に接続され、他端が建物３内に引き込まれる単相３線式の低圧配電線４（引込線）と、低圧配電線４が収容されるとともに低圧配電線４によって供給される商用電力の搬送波を建物３内の各所に延出されている２線式の複数の屋内配線５に分配するための分岐点やブレーカ装置等が収容されている分電盤６と、屋内配線５の所定箇所に設けられている複数のコンセント７とを含んで構成されている。コンセント７のうちのいくつかには、電力線通信に関与しない電気機器８が接続している。またコンセント７のうちの他のいくつかには、屋内配線５をＬＡＮ（Local Area Network）等のための通信線として用いて電力線通信を行う、例えばＰＬＣモデムの子機やパーソナルコンピュータ等の通信機器９が接続している。なお、分電盤６には、ＰＬＣモデムの親機や電力線通信に用いられるルータやメディアコンバータが収容されていることもある。

屋内配線５の分岐線末端には、終端回路１０が設けられており、例えば図１に示す配電設備１においては、コンセント７（２）、７（３）、７（５）、７（６）、７（７）、７（８）の夫々に終端回路１０が設けられている。なお、通信機器９が接続しているコンセント７（１）、７（４）には終端回路１０は設けられていない。

終端回路１０の回路図を図２に示している。終端回路１０は、容量素子１１と抵抗素子１２とを含んでいる。容量素子１１及び抵抗素子１２は、屋内配線５を構成している２本の導線間に直列接続された状態で接続される。終端回路１０の入力端子１０１（１）、１０１（２）の夫々には、屋内配線５を構成する導線のうちの一方が接続している。また終端回路１０の出力端子１０２（１）、１０２（２）の夫々には、電気機器８の電源ラインが接続される。

終端回路１０の容量素子１１の静電容量は、商用周波数帯（０〜１２０Ｈｚ）の商用電力の搬送波が容量素子１１及び抵抗素子１２を通じて短絡するのを防ぐべく、終端回路１０が商用電力の搬送波の周波数帯において高いインピーダンスを示すようなものが選択されている。具体的には、ＡＣ１００Ｖの商用電源の場合、容量素子１１の静電容量は０．０１μＦ〜０．１μＦのものが選択されている。なお、容量素子１１は、例えば雷サージ等の異常電圧に対する耐圧を有するコンデンサである。

終端回路１０の抵抗素子１２の抵抗値は、屋内配線のインピーダンスにより電力線通信における通信信号の反射や減衰が効果的に抑制される値のものが選択されている。例えば抵抗素子１２の抵抗値としては、終端回路１０のインピーダンスが、電力線通信に使用される周波数帯（例えば３〜３０ＭＨｚの短波帯）において屋内配線５が示す特性インピーダンス（Ｚ_０）に一致するような値のものが選択されている。短波帯の電力線通信が行われる場合には、抵抗素子１２の抵抗値としては、例えば１００Ωのものが選択される。

図３に図２に示した終端回路１０が示すインピーダンスの周波数特性を示している。同図に示すように、終端回路１０のインピーダンスは、商用周波数帯（０〜１２０Ｈｚ）において大となり、電力線通信に使用される周波数帯（例えば３〜３０ＭＨｚの短波帯）においては電力線通信に用いられる屋内配線の特性インピーダンス（８０〜１１０Ω）にほぼ一致している。なお、標準的な住宅を想定して短波帯による電力線通信を行った場合について実験を行った結果、抵抗値を１００Ωとした場合に周波数の変化に対するインピーダンスの変化（ハンプ（hump））が少なくなり、終端回路１０のインピーダンスが広い周波数範囲において特性インピーダンスにほぼ一致した状態に保たれることが確認された。

以上に説明したように、配電設備１に本発明の終端回路１０を設けることで、電力線通信に用いられる屋内配線５の負荷側のインピーダンスを屋内配線５が示す特性インピーダンスに保つことができ、電力線通信における通信信号の反射や減衰を防ぐことができる。従って電力線通信における通信品質を向上することができる。なお、短波帯を用いた電力線通信において終端回路１０を設けたことによる通信速度の変化を測定した結果、終端回路１０を設けない場合の通信速度が２０〜３０Ｍｂｐｓ程度であるのに対し、終端回路１０を設けた場合の通信速度は４３〜４５Ｍｂｐｓ程度であり、通信速度が大幅に向上することを確認した。

なお、上述の容量素子１１や抵抗素子１２として静電容量や抵抗値が固定のものを用いる場合には、汎用的な素子を利用することができるので、製造コストを低廉に抑えることができる。また可変機構が無い分、終端回路１０の小型化、簡素化が図られる。一方、屋内配線５が示す特性インピーダンスは、配線の長さや屋内配線を構成している導線や被覆の材質によって変化するが、この場合には抵抗素子１２として可変のものを用いることで、終端回路１０のインピーダンスを容易に調節することができる。

終端回路１０を内蔵するとともにコンセント７への差込プラグを有する電源アダプタ（終端装置）を用意して、これをコンセント７に差し込むことにより屋内配線５に終端回路１０設けるようにすることもできる。この場合の終端装置２０の一例を、図４Ａ、図４Ｂに示している。これらの図に示す終端装置２０には、図２に示した終端回路１０と同等の回路が内蔵されている。終端回路１０の入力端子１０１（１）、１０１（２）は、夫々終端装置２０の筐体２１の外部に突出する２つの差込プラグ２２（１）、２２（２）に接続されている。一方、出力端子１０２（１）、１０２（２）は、夫々終端装置２０の筐体２１の外部から電気機器８の電源プラグ８１が差し込まれる差込口２３（１）、２３（２）に接続されている。この終端装置２０に内蔵される終端回路１０の抵抗素子１２は、固定抵抗である。なお、抵抗素子１２として可変のものを用いる場合には、終端装置２０の筐体２１には、ユーザが抵抗素子１２の抵抗値を変化させる際に用いられるユーザインタフェースとして、例えばトリマーが設けられる。

以上の構成からなる終端装置２０の差込プラグ２２（１）、２２（２）を、例えば終端回路１０を設けようとする位置に近い位置にあるコンセント７に差し込むことで、屋内配線５に容易に終端回路１０を設けることができる。また終端装置２０の差込口２３（１）、２３（２）に電源プラグ８１を差し込むことで、終端装置２０をコンセント７に装着した状態のまま電気機器８を利用することができる。なお、図４に示す終端装置２０は、電気機器８を接続するための差込口を一つしか有しないが、複数の差込口を設けることもできる。

終端回路１０は、例えばコンセント７の化粧板の裏側にコンセント７に一体的に設けるようにしてもよい。図４Ｃは、終端回路１０が内蔵されたコンセント７の一例である。同図に示すコンセント７は、２つの差込口４１（１）、４１（２）を有している。終端回路１０は、化粧板３１の裏側に設けられた収納ケース３２に収容されている。図４Ｄにコンセント７に内蔵される回路（終端回路１０を含む）の回路図を示す。

このように、終端回路１０をコンセント７に内蔵するようにした場合には、例えばコンセント７の据付工事と同時に終端回路１０を配設することができる。また化粧板３１を外すだけで終端回路１０に手が届くので、終端回路１０の点検や保守等を容易に行うことができる。

以上の実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、上述した実施形態では低圧配電線１２が単相３線式の場合について説明したが、本発明は単相２線式等の他の方式の配電設備１についても適用することもできる。

本発明の一実施形態として説明する電力線通信が適用される配電設備１を示す図である。本発明の一実施形態による終端回路１０の回路図である。本発明の一実施形態による図２に示した終端回路１０が示すインピーダンスの周波数特性を示す図である。本発明の一実施形態による終端装置２０の一例を示す外観斜視図であり、終端装置２０を差込プラグ２２（１）、２２（２）側から見た図である。本発明の一実施形態による終端装置２０の一例を示す外観斜視図であり、終端装置２０を差込口２３（１）、２３（２）側から見た図である。本発明の一実施形態による終端回路１０が内蔵されたコンセント７の一例を示す図である。本発明の一実施形態による終端回路１０が内蔵されたコンセント７に内蔵される回路の回路図である。

符号の説明

１配電設備２柱上変圧器
３建物４低圧配電線
５屋内配線６分電盤
７コンセント８電気機器
９通信機器１０終端回路
１１容量素子１２抵抗素子
１０２入力端子１０３出力端子
２０終端装置２１筐体
２２差込プラグ２３差込口
２４トリマー
７１電源プラグ８１電源プラグ

Claims

電力線通信に用いられる屋内配線の２本の導線間に接続される、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含み、前記電力線通信に使用される周波数帯において前記屋内配線が示す特性インピーダンスを有することを特徴とする終端回路。
請求項１に記載の終端回路であって、
前記抵抗素子の抵抗値が１００Ωであることを特徴とする終端回路。
請求項１に記載の終端回路であって、
前記容量素子の静電容量が０．０１μＦ〜０．１μＦであることを特徴とする終端回路。
請求項１に記載の終端回路であって、
前記抵抗素子は可変であることを特徴とする終端回路。
屋内配線が前記電力線通信に使用される周波数帯において示す特性インピーダンスを示す、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含んで構成される終端回路と、
コンセントに差し込み可能な２つの差込プラグと、
を有することを特徴とする終端装置。
請求項５に記載の終端装置であって、
前記２つの差込プラグの夫々に接続される２つの端子からなる、電気機器の電源プラグが接続される差込口を有することを特徴とする終端装置。
請求項５に記載の終端装置であって、
前記抵抗素子は可変抵抗であって、前記抵抗素子の抵抗値を設定するためのユーザインタフェースを有することを特徴とする終端装置。
化粧板と、
前記化粧板の裏側に設けられた収納ケースと、
電気機器の電源プラグが接続される差込口と、
前記収納ケースに内蔵され、屋内配線が前記電力線通信に使用される周波数帯において示す特性インピーダンスを示す、直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含んで構成される終端回路と、
を有することを特徴とするコンセント。
直列接続されてなる容量素子と抵抗素子とを含み、前記電力線通信に使用される周波数帯において前記屋内配線が示す特性インピーダンスを有する終端回路を、電力線通信に用いられる屋内配線の分岐線末端の２本の導線間に接続することを特徴とする終端回路の配設方法。