JP2007006371A - 電力線通信用の中継アダプタとその配線構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 宅内での電気機器の接続によるノイズやインピーダンスロスの影響を低減でき、しかも、コンパクトでかつ低コストで製造できる中継アダプタを提供する。
【解決手段】 情報通信のための通信信号が重畳されている電力線３のコンセント２に接続可能なプラグ６と、このプラグ５から分岐する複数対の分岐線１１，１２と、この各分岐線１１，１２にそれぞれ接続された複数個のソケット８，１０とを備えており、この複数個のソケット８，１０が、ＰＬＣモデム７が接続されるモデム用ソケット８と、当該ＰＬＣモデム７以外の電気機器９が接続される機器用ソケット１０とから構成されている電力線通信用の中継アダプタ１において、プラグ６と機器用ソケット１０とを結ぶ分岐線１２の長さを、プラグ６とモデム用ソケット８とを結ぶ分岐線１１の長さよりも長くすることにより、機器用ソケット１０に対する電気機器９の接続に伴うインピーダンスの低下を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力線を情報通信の通信媒体として利用する電力線通信用の中継アダプタとその配線構造に関するものである。

電力線通信システム（以下、ＰＬＣシステムという。）は、商用周波数（一般的には５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の商用電流が流れる電力線に、通信信号としての高周波信号（数ｋＨｚから高いものでは数十ＭＨｚ以上に及ぶ。）を重畳して通信を行うものである。このようなＰＬＣは専用の通信回線を使用することなく、各家屋等に引き込まれた既設の電力線（配電線あるいは電灯線とも呼ばれる。）を利用して、大容量のデータ送受信が可能であるシステムとして注目されている。

上記ＰＬＣシステムでは電力線を利用して通信信号の搬送を行うため、良好な通常状態を確保するためには、十分な信号強度と低雑音であることが求められるが、宅内のコンセントには家電機器やネットワーク端末等の種々の電気機器が接続されるため、これらの機器の接続に伴うインピーダンスの低下等によって通信信号が影響を受けることがある。
そこで、従来より、例えば図５及び図６に示す中継アダプタ２２を用いた配線構造が考えられている。

このうち、図５に示す配線構造（特許文献１参照）では、ローパスフィルタ特性のブロッキングフィルタ２１を内部に有する中継アダプタ２２を介して電気機器２３を一方のコンセント２４に接続し、ＰＬＣモデム２５を他方のコンセント２６に接続することにより、電気機器２３の接続に伴う低インピーダンス化を防止するとともに、電気機器２３で生じる高周波ノイズをブロックするようにしている。
他方、図６に示す配線構造では、更にモデム用ソケット３２を追加した中継アダプタ２２を使用している。すなわち、このアダプタ２２は、コンセント２４に接続可能なプラグ２９と、このプラグ２９から分岐する一対の分岐線３０，３１と、この各分岐線３０，３１にそれぞれ接続された二個のソケット３２，３３とを備えている。

このソケット３２，３３のうちの一方がＰＬＣモデム２５が接続されるモデム用ソケット３２であり、その他のソケット３３が電気機器２３が接続される機器用ソケット３３になっている。そして、プラグ２９と前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線３０に上記ローパスフィルタ特性のブロッキングフィルタ２１が設けられている。
従って、この図６に示す中継アダプタ２２を用いた配線構造では、コンセント２４が一つしかない場合でも、電気機器２３とＰＬＣモデム２５の双方を接続することができ、中継アダプタ２２内に設けたフィルタ２１で電気機器２３で生じる高周波ノイズをブロックすることができる。

特開平１０−６５５８３号公報（図１及び図２）

上記従来の中継アダプタ２２では、ブロッキングフィルタ２１がＬＣ回路で構成されているので、この回路を構成するインダクタ（コイル）に電流容量の制約があり、このため、消費電流が非常に大きい家電機器（例えば、掃除機やドライヤー等。）を接続することができない。他方、インダクタの許容電流容量を大きくすると、インダクタそのものが大型化し、ブロッキングフィルタ２１を含む中継アダプタ２２のサイズアップ及びコストアップを余儀なくされるという問題がある。
また、従来のＬＣ回路よりなるブロッキングフィルタ２１ではコンデンサを使用しているため、そのコンデンサが絶縁破壊を起こす可能性もあり得る。そこで、これを回避するためにヒューズ等を追加すると、更なるサイズアップ及びコストアップとなってしまう。

更に、例えば携帯電話機の充電器等のように、電源内蔵型のＡＣアダプタの場合には、コンセントの差し込み（プラグ）が筐体から直接突出していてＡＣコードが設けられていないことから、ＡＣコードが筐体から延びている通常のＡＣアダプタに比べて、電力線中の通信信号が当該ＡＣアダプタ側に吸い込まれるという問題もある。
そこで、本発明は、宅内での電気機器の接続によるノイズやインピーダンスロスの影響を低減でき、しかも、コンパクトでかつ低コストで製造できる中継アダプタを提供することを第一の目的とする。

ところで、一般に、商用電源用の電力線では、２線式又は３線式のいずれの場合でも、その内の１線が中性線（接地された線）でかつ他の線が非接地線になっているので、当該電力線に重畳される高周波の通信信号は不平衡の状態になっている。
このため、ＰＬＣモデム２５から送信された通信信号によって電力線の周囲に漏洩電界が発生し、同一の周波数帯を利用する無線機器に影響を与える可能性がある。

しかし、上記従来の中継アダプタ２２では、ノーマルモードのノイズや通信信号を減衰させるＬＣ回路よりなるブロッキングフィルタ２１を採用しているので、電力線（中性線と非接地線）に同方向に流れるコモンモード電流を低減することができない。このため、電気機器２３の接続に伴う平衡度の低下を抑えることができず、ＰＬＣモデム２５からの通信信号による漏洩電界を低減することができなかった。
そこで、本発明は、宅内での電気機器の接続による電力線の平衡度の低下を抑制して、漏洩電界を防止することができる中継アダプタを提供することを第二の目的とする。

上記第一の目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続可能なプラグと、このプラグから分岐する複数対の分岐線と、この各分岐線にそれぞれ接続された複数個のソケットとを備えており、この複数個のソケットが、ＰＬＣモデムが接続されるモデム用ソケットと、当該ＰＬＣモデム以外の電気機器が接続される機器用ソケットとから構成されている電力線通信用の中継アダプタにおいて、
前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線の長さを前記プラグと前記モデム用ソケットとを結ぶ分岐線の長さよりも長くすることにより、前記機器用ソケットに対する電気機器の接続に伴うインピーダンスの低下が防止されていることを特徴とする。

上記の本発明によれば、機器用ソケットに繋がる分岐線の長さを長くして、そのソケットに対する電気機器の接続に伴うインピーダンスの低下が防止されているので、電力線中の通信信号が電気機器側に吸い込まれることによる当該通信信号の減衰が抑制され、電気機器の接続に伴う通信性能の低下が防止される。
また、従来のブロッキングフィルタを内蔵した中継アダプタのようにインダクタやコンデンサを設ける必要がないので、フィルタ機能付きの中継アダプタを低コストで製造することができる。
なお、通信信号の電源機器側への漏洩を防止できる程度のインピーダンスを分岐線の長さで確保するには、例えば１．６ｍｍの平打ちコードの場合で、０．５〜２．０ｍ程度あればよいことを確認している。

上記第一の目的を達成するための他の発明は、情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続可能なプラグと、このプラグから分岐する複数対の分岐線と、この各分岐線にそれぞれ接続された複数個のソケットとを備えており、この複数個のソケットが、ＰＬＣモデムが接続されるモデム用ソケットと、当該ＰＬＣモデム以外の電気機器が接続される機器用ソケットとから構成されている電力線通信用の中継アダプタにおいて、
前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線にノーマルモードチョークコイルが接続されていることを特徴とする。

この場合、機器用ソケットに繋がる分岐線にノーマルモードチョークコイルが接続されているので、そのチョークコイルのフェライトコアにより当該分岐線のノーマルモードインピーダンス（デファレンシャルインピーダンス）が増加し、電気機器から発生するノイズがブロックされてＰＬＣモデムの通信性能が向上する。
また、本発明では、中継アダプタの内部にノーマルモードチョークコイルを設けるだけでよく、インダクタやコンデンサを設ける必要がないので、フィルタ機能付きの中継アダプタを低コストで製造することができる。

ところで、上記ノーマルモードチョークコイルを採用した中継アダプタの場合、機器用ソケットに消費電流の比較的大きい電気機器を接続した場合、商用電流によって当該チョークコイルのフェライトコアに磁気飽和が発生し、これによってノイズの除去性能が劣化する可能性がある。
このような磁気飽和を防止するには、フェライトコアにエアギャップを設けるのが一般的であるが、これではフェライトコアの高周波の通信信号に対するノーマルモードインピーダンスも低下してしまい、ノイズの除去性能が却って劣化してしまうことになる。

そこで、前記ノーマルモードチョークコイルのフェライトコアに、商用電流によって当該フェライトコアに発生する磁界を打ち消すための二次巻き線を設けることが好ましい。この場合、商用電流によってフェライトコアに発生する磁界を二次巻き線の誘導電流で打ち消すことにより、フェライトコアの磁気飽和を防止することができる。
なお、ＰＬＣモデムに影響するノイズの周波数（通常は１ＭＨｚ以上）は商用電流の周波数（６０Ｈｚ又は５０ｚ）に比べて非常に大きく、かかるノイズの周波数に対しては二次巻き線が高インピーダンスとなり、二次巻き線を設けたことに伴うノイズの影響は商用電流の周波数に比べて小さいため、ノーマルモードチョークコイルによるノイズブロックの効果は保持される。

前記第二の目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続可能なプラグと、このプラグから分岐する複数対の分岐線と、この各分岐線にそれぞれ接続された複数個のソケットとを備えており、この複数個のソケットが、ＰＬＣモデムが接続されるモデム用ソケットと、当該ＰＬＣモデム以外の電気機器が接続される機器用ソケットとから構成されている電力線通信用の中継アダプタにおいて、
前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線にコモンモードチョークコイルが接続されていることを特徴とする。

この場合、機器用ソケットに繋がる分岐線にコモンモードチョークコイルが接続されているので、そのチョークコイルのフェライトコアにより当該分岐線のコモンモードインピーダンスが増加し、電気機器を接続したことに伴う電力線（中性線と非接地線）の平衡度の低下が抑制され、これにより、ＰＬＣモデムの通信信号が電力線の外部に漏洩するのを防止することができる。
本発明において、前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線に、更にノーマルモードチョークコイルを前記コモンモードチョークコイルと直列に接続してもよい。この場合には、コモンモードインピーダンスの増加による漏洩電界の抑制効果に加えて、ノーマルモードインピーダンスの増加による電気機器からのノイズのブロック効果が得られることになる。

以上の通り、本発明の中継アダプタによれば、宅内での電気機器の接続によるノイズやインピーダンスロスの影響を低減することができ、しかも、コンパクトでかつ低コストで製造することができる。
また、本発明の中継アダプタによれば、宅内での電気機器の接続による電力線の平衡度の低下を抑制して、漏洩電界を防止することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る中継アダプタ１を用いたＰＬＣシステムの配線構造を示している。
同図において、屋内に設置されたコンセント２は、分電盤（図示せず）から分岐する複数系統の商用電源の電力線３のコンセントの一部であり、このコンセント２に通じる電力線３は、上位のネットワークと通信可能な屋外に設置された親機モデム（図示せず）と通じている。このため、かかる電力線３は、商用電源となる交流電流を導通させる機能だけでなく、情報通信のための信号伝送路としての機能を併有している。

図１に示すように、本実施形態の中継アダプタ１は、ほぼ直方体状の保形性を有する中空箱体よりなる筐体５に、電力線３のコンセント２に接続可能な一つのプラグ６と、ＰＬＣモデム７のコードプラグが接続されるモデム用ソケット８と、例えば携帯電話機のＡＣアダプタ等よりなる電気機器９の筐体から突設されたプラグが接続される機器用ソケット１０とを取り付けることによって構成されている。
上記プラグ６からは、並列状態で分岐する一対の分岐線（第一分岐線１１及び第二分岐線１２）が接続されており、そのうち、第一分岐線１１は前記モデム用ソケット８に接続され、もう一対の第二分岐線１２は前記機器用ソケット１０に接続されている。

そして、上記プラグ６と機器用ソケット１０とを結ぶ第二分岐線１２の長さが、同プラグ６とモデム用ソケット８とを結ぶ第一分岐線１１の長さよりも長くなっており、本実施形態では、その第二分岐線１２は１．６ｍｍの平打ちコードよりなり、０．５〜２．０ｍ程度の長さに設定されている。
上記構成に係る中継アダプタ１によれば、機器用ソケット１０に繋がる第二分岐線１２が０．５〜２．０ｍ程度の長さに設定され、これによってそのソケット１０に電気機器９を接続すること伴うインピーダンスの低下を防止するようにしている。

このため、電力線３中の通信信号が電気機器９側に吸い込まれることによる当該通信信号の減衰を抑制することができ、電気機器９の接続に伴うＰＬＣモデムの通信性能の低下を防止することができる。
また、本実施形態の中継アダプタ１によれば、筐体５の内部にインダクタやコンデンサを設ける必要がないので、フィルタ機能付きの中継アダプタを低コストで製造することができる。

図２は、本発明の第二実施形態に係る中継アダプタ１を用いたＰＬＣシステムの配線構造を示している。
図２に示すように、本実施形態の中継アダプタ１も、ほぼ直方体状の保形性を有する中空箱体よりなる筐体５に、電力線３のコンセント２に接続可能な一つのプラグ６と、ＰＬＣモデム７のコードプラグが接続されるモデム用ソケット８と、例えば携帯電話機のＡＣアダプタ等よりなる電気機器９の筐体から突設されたプラグが接続される機器用ソケット１０とを取り付けることによって構成されている。
上記プラグ６からは、並列状態で分岐する一対の分岐線（第一分岐線１１及び第二分岐線１２）が接続されており、そのうち、第一分岐線１１は前記モデム用ソケット８に接続され、もう一対の第二分岐線１２は前記機器用ソケット１０に接続されている。

そして、本実施形態の中継アダプタ１では、上記プラグ６と機器用ソケット１０とを結ぶ第二分岐線１２にノーマルモードチョークコイル１４が接続されている。このチョークコイル１４は、リング状のフェライトコア１５の回りに、第二分岐線１２を構成する一方の線材１２ａと他方の線材１２ｂを互いに逆向きに同じ回数だけ巻き付けることによって構成されている。
上記構成に係る中継アダプタ１によれば、機器用ソケット１０に繋がる第二分岐線１２にノーマルモードチョークコイル１４が接続されているので、そのチョークコイル１４のフェライトコア１５により当該分岐線１２のノーマルモードインピーダンス（デファレンシャルインピーダンス）が増加する。このため、電気機器９から発生するノイズがブロックされ、ＰＬＣモデム７の通信性能を向上させることができる。

また、本実施形態の中継アダプタ１によれば、筐体５の内部にノーマルモードチョークコイル１４を設けるだけで足り、従来のブロッキングフィルタようにインダクタやコンデンサを必要としないので、フィルタ機能付きの中継アダプタをコンパクトでかつ低コストで製造することができる。
図３は、第二実施形態の中継アダプタ１に使用するノーマルモードチョークコイル１４の変形例を示している。
この場合のチョークコイル１４には、商用電流によって前記フェライトコア１５に発生する磁界を打ち消すための二次巻き線１６が巻き付けられており、この二次巻き線１６は更に第二のフェライトコア１７に巻き付けられている。

この変形例に係る中継アダプタ１によれば、商用電流によってフェライトコア１５に発生する磁界が二次巻き線１６の誘導電流で打ち消される。このため、フェライトコア１５に磁気飽和が発生するのが防止され、これによってノイズの除去性能が劣化するのを有効に防止することができる。
なお、ノイズ周波数は商用電流の周波数に比べて高いため、ノイズ周波数に対する二次巻き線１６のインピーダンスは大きく、図３のような第二コア１７を設けなくても、ノーマルモードチョークコイル１４のフェライトコア１５によるノイズブロックの効果は保持される。しかし、上記第二コア１７を設けると、高周波ノイズに対する二次巻き線１６の影響を更に低減することができ、フェライトコア１５によるノイズブロック効果をより確実に保持することができる。

図４は、本発明の第三実施形態に係る中継アダプタ１を用いたＰＬＣシステムの配線構造を示している。
図４に示すように、本実施形態の中継アダプタ１も、ほぼ直方体状の保形性を有する中空箱体よりなる筐体５に、電力線３のコンセント２に接続可能な一つのプラグ６と、ＰＬＣモデム７のコードプラグが接続されるモデム用ソケット８と、例えば携帯電話機のＡＣアダプタ等よりなる電気機器９の筐体から突設されたプラグが接続される機器用ソケット１０とを取り付けることによって構成されている。
上記プラグ６からは、並列状態で分岐する一対の分岐線（第一分岐線１１及び第二分岐線１２）が接続されており、そのうち、第一分岐線１１は前記モデム用ソケット８に接続され、もう一対の第二分岐線１２は前記機器用ソケット１０に接続されている。

そして、本実施形態の中継アダプタ１では、上記プラグ６と機器用ソケット１０とを結ぶ第二分岐線１２にコモンモードチョークコイル１８が接続されている。このチョークコイル１８は、リング状のフェライトコア１５の回りに、第二分岐線１２を構成する一方の線材１２ａと他方の線材１２ｂを互いに同じ向きに同じ回数だけ巻き付けることによって構成されている。
上記構成に係る中継アダプタ１によれば、機器用ソケット１０に繋がる第二分岐線１２にコモンモードチョークコイル１８が接続されているので、そのチョークコイル１８のフェライトコア１５により当該分岐線１２のコモンモードインピーダンスが増加する。このため、電気機器９を接続したことに伴う電力線（中性線と非接地線）３の平衡度の低下が抑制され、ＰＬＣモデム７の通信信号が電力線３の外部に漏洩するのを防止することができる。

また、本実施形態の中継アダプタ１の場合も、筐体５の内部にコモンモードチョークコイル１８を設けるだけで足りるので、フィルタ機能付きの中継アダプタ１をコンパクトでかつ低コストで製造することができる。
なお、中継アダプタ１の第二分岐線１２にコモンモードチョークコイル１８を設けただけでは、ノーマルモードのノイズやインピーダンスの低下に対応することができない。このため、本実施形態においても、第一実施形態の場合と同様に、第二分岐線１２を通常よりも極めて長い０．５〜２．０ｍ程度の長さに設定して、電力線３中の通信信号の減衰を抑制することが好ましい。

また、図示していないが、図４に示す第三実施形態の中継アダプタ１において、プラグ６と機器用ソケット１０とを結ぶ第二分岐線１２に、図２又は図３に示すノーマルモードチョークコイル１４をコモンモードチョークコイル１８と直列に接続することもできる。この場合には、コモンモードインピーダンスの増加による漏洩電界の抑制効果に加えて、ノーマルモードインピーダンスの増加による電気機器９からのノイズのブロック効果を得ることができる。

なお、上記各実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の範囲に含まれる。
例えば、上記各実施形態では、一つのプラグ６に対して二対の分岐線１１，１２が接続された場合を例示したが、一つのプラグ６に対して三対以上の分岐線を分岐させてもよく、この場合には、モデム用ソケット８又は機器用ソケット１０若しくはこれらの双方が二つ以上設けられることになる。

また、中継アダプタ１の筐体５は必ずしも保形性のある箱体である必要はなく、分岐線１１，１２やフェライトコア１５を外部から絶縁できる可撓性のある袋体で構成することもできる。更に、中継アダプタ１の筐体５そのものを省略することもできる。

第一実施形態に係る中継アダプタを用いたＰＬＣシステムの配線構造図である。 第二実施形態に係る中継アダプタを用いたＰＬＣシステムの配線構造図である。 第二実施形態に係る中継アダプタの変形例を示すノーマルモードチョークコイルの平面図である。 第三実施形態に係る中継アダプタを用いたＰＬＣシステムの配線構造図である。 従来の中継アダプタを用いたＰＬＣシステムの配線構造図である。 従来の中継アダプタを用いたＰＬＣシステムの配線構造図である。

符号の説明

１ 中継アダプタ
２ コンセント
３ 電力線
５ 筐体
６ プラグ
７ ＰＬＣモデム
８ モデム用ソケット
９ 電気機器
１０ 機器用ソケット
１１ 第一分岐線（分岐線）
１２ 第二分岐線（分岐線）
１４ ノーマルモードチョークコイル
１５ フェライトコア
１６ 二次巻き線
１７ 第二のフェライトコア（第二コア）
１８ コモンモードチョークコイル

Claims (6)

1. 情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続可能なプラグと、このプラグから分岐する複数対の分岐線と、この各分岐線にそれぞれ接続された複数個のソケットとを備えており、この複数個のソケットが、ＰＬＣモデムが接続されるモデム用ソケットと、当該ＰＬＣモデム以外の電気機器が接続される機器用ソケットとから構成されている電力線通信用の中継アダプタにおいて、
   前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線の長さを前記プラグと前記モデム用ソケットとを結ぶ分岐線の長さよりも長くすることにより、前記機器用ソケットに対する電気機器の接続に伴うインピーダンスの低下が防止されていることを特徴とする電力線通信用の中継アダプタ。
2. 情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続可能なプラグと、このプラグから分岐する複数対の分岐線と、この各分岐線にそれぞれ接続された複数個のソケットとを備えており、この複数個のソケットが、ＰＬＣモデムが接続されるモデム用ソケットと、当該ＰＬＣモデム以外の電気機器が接続される機器用ソケットとから構成されている電力線通信用の中継アダプタにおいて、
   前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線にノーマルモードチョークコイルが接続されていることを特徴とする電力線通信用の中継アダプタ。
3. 前記ノーマルモードチョークコイルのフェライトコアに、商用電流によって当該フェライトコアに発生する磁界を打ち消すための二次巻き線が設けられている請求項２に記載の電力線通信用の中継アダプタ。
4. 情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続可能なプラグと、このプラグから分岐する複数対の分岐線と、この各分岐線にそれぞれ接続された複数個のソケットとを備えており、この複数個のソケットが、ＰＬＣモデムが接続されるモデム用ソケットと、当該ＰＬＣモデム以外の電気機器が接続される機器用ソケットとから構成されている電力線通信用の中継アダプタにおいて、
   前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線にコモンモードチョークコイルが接続されていることを特徴とする電力線通信用の中継アダプタ。
5. 前記プラグと前記機器用ソケットとを結ぶ分岐線に、更にノーマルモードチョークコイルが前記コモンモードチョークコイルと直列に接続されている請求項４に記載の電力線通信用の中継アダプタ。
6. 情報通信のための通信信号が重畳されている電力線のコンセントに接続された請求項１〜５のいずれかに記載の中継アダプタと、このアダプタのモデム用ソケットに接続されたＰＬＣモデムと、同アダプタの機器用ソケットに接続された電気機器とからなる電力線通信における配線構造。

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