JP2008141602A - 電力線通信の実体接続構造、電力線通信用コンセント及び電力線通信装置の使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力線通信装置の子機をどのコンセントに接続しても均一な信号レベルで親機と通信を行うことができるようにする。
【解決手段】単相三線の電源が供給される屋内配線用の分電盤５における非接地側の電路Ｒ及びＢに対して、その一方の電路とは直接、かつ、他方の電路とはコンデンサ２５を介して、ＰＬＣモデム２０（親機）における電源入力線２０Ｒを接続し、接地側の電路Ｗに対しては電源入力線２０Ｗを接続し、さらに、分電盤５における電路Ｒ，Ｗ又は電路Ｂ，ＷにＰＬＣモデム２２，２３（子機）を接続して電力線通信を行うようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電力線通信（ＰＬＣ: Power Line Communication）用の実体接続構造及びこれに用いられる電力線通信用コンセント並びに電力線通信装置の使用方法に関する。

電力線通信は、電力線を信号伝送路として、商用交流電圧（電流）にデータ通信の信号を重畳させる通信方式であり、新規に通信用の配線を行う必要がないという利点を有する。電力線の利用範囲により種々の電力線通信の形態があり得るが、例えば戸建ての家屋では、ＦＴＴＨ(Fiber To The Home)と、電力線通信によるＬＡＮ(Local Area Network)とを組み合わせたシステムを構築することができる（例えば、特許文献１参照。）。

この場合、主として屋内配線が電力線通信の信号伝送路として利用され、コンセントに接続された複数のＰＬＣモデム（電力線通信装置）にそれぞれパソコンや情報家電等の端末機器が接続されることにより、宅内ＬＡＮが構成される。一方、家屋内には光ファイバが引き込まれ、メディアコンバータ（ＯＮＵ）及びＰＬＣモデムを介して宅内ＬＡＮへの接続がなされる。これにより、各端末機器において、インターネット等の外部ネットワークとの接続が可能となる。

電力線通信は例えばＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式で行われるものであり、信号を搬送する２つの電路（屋内配線の２線）に対して、互いに波形を正負反転した信号が送信され、その差信号から受信信号が得られる。信号レベルが高ければ（信号減衰が少なければ）、多くのビット割付が可能となり、高速な伝送が可能となる。

特開２００５−１５０９７５号公報（図５）

上記のように屋内配線を電力線通信の信号伝送路とする場合、家屋内に引き込まれる電源が単相２線であれば、全てのコンセントに共通の２線が接続されているため、電力線通信の信号伝送路として使用される電路が常に共通している。しかしながら、単相３線の電源が屋内配線用の分電盤に引き込まれている場合、非接地側の電路Ｒ（赤）及び電路Ｂ（黒）と、接地側の電路Ｗ（白）とが存在する。１００Ｖ用のコンセントは、電路Ｒ，Ｗ又はＢ，Ｗに接続されるが、そのどちらになるかは電気工事の施工時に任意に決められている。従って、どのコンセントが、どの電路に接続されているかは、配線を調べない限り不明である。

ＰＬＣモデムの親機と子機とが互いに共通の２線に接続されている場合は、両モデム間での電力線通信の信号減衰が小さいが、互いに異なる２線（Ｒ，Ｗ対Ｂ，Ｗ）に接続されている場合は、信号減衰が大きい（１０〜２０ｄＢ）。その結果、子機をどのコンセントに接続するかによって信号減衰の程度が異なり、均一な通信品質（通信速度）が得られない。

かかる課題に鑑み、本発明は、電力線通信装置の子機をどのコンセントに接続しても均一な信号レベルで親機と通信を行うことができるようにすること、を目的とする。

本発明の電力線通信の実体接続構造は、非接地側の第１，第２電路及び接地側の第３電路からなる単相３線の電源における第１電路及び第２電路の一方の電路とは直接、かつ、他方の電路とはコンデンサを介して、２本の電源入力線のうち一方が接続され、第３電路に対しては当該電源入力線の他方が接続された一の電力線通信装置と、前記第１，第３電路又は第２，第３電路に接続された他の電力線通信装置とを備えたものである。

上記のような電力線通信の実体接続構造では、コンデンサが商用周波数の電圧・電流を通さず、電力線通信の高周波信号を通過させることにより、一の電力線通信装置は全ての電路を通して電力線通信の信号を送受信することができる。従って、他の電力線通信装置の接続電路が第１，第３電路又は第２，第３電路のいずれであっても、当該２つの電路を一の電力線通信装置と共有することができる。すなわち一の電力線通信装置は、第１，第３電路及び第２，第３電路のどちらに接続された他の電力線通信装置とも、均一な信号レベルで電力線通信を行うことができる。

また、本発明の電力線通信用コンセントは、単相３線の電源における非接地側の第１，第２電路のうちいずれか一方の電路を接続するための非接地側端子部と、接地側の第３電路を接続するための接地側端子部と、前記非接地側端子部に一端が接続され、他端が前記第１，第２電路のうち他方の電路に接続されるコンデンサとを備えたものである。

上記のような電力線通信用コンセントにおいては、コンデンサが商用周波数の電圧・電流を通さず、電力線通信の高周波信号を通過させる。従って、非接地側端子部、接地側端子部、コンデンサの他端にそれぞれ、第１，第３，第２電路又は第２，第３，第１電路を接続することにより、コンセントに接続される一の電力線通信装置は、全ての電路を通して電力線通信の信号を送受信することができるようになる。従って、他の電力線通信装置の接続電路が第１，第３電路又は第２，第３電路のいずれであっても、当該２つの電路を一の電力線通信装置と共有することができる。すなわち一の電力線通信装置は、第１，第３電路及び第２，第３電路のどちらに接続された他の電力線通信装置とも、均一な信号レベルで電力線通信を行うことができる。

また、本発明の電力線通信装置の使用方法は、非接地側の第１，第２電路及び接地側の第３電路からなる単相三線の電源における第１電路及び第２電路の一方の電路とは直接、かつ、他方の電路とはコンデンサを介して、一の電力線通信装置における２本の電源入力線のうち一方を接続し、前記第３電路に対しては当該電源入力線の他方を接続し、さらに、前記第１，第３電路又は第２，第３電路に他の電力線通信装置を接続して電力線通信を行うものである。

上記のような電力線通信装置の使用方法では、コンデンサが商用周波数の電圧・電流を通さず、電力線通信の高周波信号を通過させることにより、一の電力線通信装置は全ての電路を通して電力線通信の信号を送受信することができる。従って、他の電力線通信装置の接続電路が第１，第３電路又は第２，第３電路のいずれであっても、当該２つの電路を一の電力線通信装置と共有することができる。すなわち一の電力線通信装置は、第１，第３電路及び第２，第３電路のどちらに接続された他の電力線通信装置とも、均一な信号レベルで電力線通信を行うことができる。

本発明の電力線通信装置の実体接続構造又は本発明の電力線通信装置の使用方法によれば、一の電力線通信装置は全ての電路を通して電力線通信の信号を送受信することができるので、他の電力線通信装置をどのコンセントに接続しても均一な信号レベルで一の電力線通信装置と通信を行うことができる。

また、本発明の電力線通信用コンセントによれば、当該コンセントに接続される一の電力線通信装置は、全ての電路を通して電力線通信の信号を送受信することができるようになるので、他の電力線通信装置をどのコンセントに接続しても均一な信号レベルで一の電力線通信装置と通信を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態による電力線通信の実体接続構造を示す接続図である。図において、この戸建ての家屋Ｈは、例えば図示の４つの部屋１，２，３，４を備えているとする。部屋１に設けられた屋内配線用の分電盤５には、屋外配線から電力量計（図示せず。）を介した引込み線６が接続される。分電盤５からは、ケーブル（ＶＶＦ）７〜１４が引き出され、これらは各部屋１〜４のコンセント用配線となっている。ケーブル９は３心であり、その他は２心である。

具体的には、各ケーブル７〜１４の行き先は、以下の通りである。
ケーブル７：部屋４の壁面下方に設けられた汎用コンセント４０１
ケーブル８：部屋３の壁面下方に設けられた汎用コンセント３０１
ケーブル９：部屋３の壁面上方に設けられた専用コンセント３０２
ケーブル１０：部屋３の壁面上方に設けられた専用コンセント３０３
ケーブル１１：部屋１の壁面下方に設けられた汎用コンセント１０１
ケーブル１２：部屋２の壁面下方に設けられた汎用コンセント２０１
ケーブル１３：部屋２の壁面上方に設けられた専用コンセント２０２
ケーブル１４：部屋１の壁面に設けられた専用コンセント１０２

ここで、ケーブル９，１０，１３，１４は、分電盤５から非分岐でそれぞれ専用コンセント３０２，３０３，２０２，１０２まで配線された「専用電路」となっている。専用コンセント２０２，３０３は典型的にはエアコン用であり、また、専用コンセント１０２は例えば消費電力の大きい台所の家電製品（電子レンジ、食器洗い機、電磁調理器等）用である。なお、コンセントの設置箇所や数は一例に過ぎない。また、実際にはさらに照明用の配線やスイッチ用配線等もあるが、ここでは省略している。

一方、２口の専用コンセント３０２は、家電製品用ではなく、電力線通信の用に供するためのものである。この専用コンセント３０２は、家電製品用（例えばエアコン用）の専用コンセント３０３とは別に、光ファイバ１７の引込口１８が設けられる部屋３の当該引込口１８近傍に設けられる。宅内に引き込まれた光ファイバ１７の終端には、メディアコンバータ（ＯＮＵ：Optical Network Unit）１９が接続されている。また、メディアコンバータ１９には通信用ケーブル２１を介してＰＬＣモデム２０（親機）が接続されている。メディアコンバータ１９は、ＰＬＣモデム２０との例えばイーサネット（登録商標）によるインターフェース機能を備えている。

上記のように、分電盤５の回路遮断器５２から専用コンセント３０２までが非分岐で配線された専用電路のケーブル９であることにより、分岐による電力線通信の信号減衰が防止され、この電路における電力線通信の信号減衰が抑制される。なお、専用コンセント３０２が２口であることにより、厳密にはここに電路の分岐が存在するが、２口間の距離が短い（電力線通信の使用波長λの１／４未満）ため、実質的な分岐にはならない。

上記専用コンセント３０２は、引込口１８と同じ壁面か若しくは、部屋３のコーナーを挟んで隣接する壁面に設けられ、引込口１８とは接近している。また、メディアコンバータ１９、ＰＬＣモデム２０及び専用コンセント３０２の三者は互いに近接して配置され、メディアコンバータ１９及びＰＬＣモデム２０の電源コード１９ａ，２０ａは共に、専用コンセント３０２に接続される。従って、引込口１８、専用コンセント３０２、メディアコンバータ１９及びＰＬＣモデム２０は、互いに近接した状態で、部屋３内の同じ壁面又は互いに隣接する壁面に配置されることになる。
なお、実際の取り付けに関しては、メディアコンバータ１９及びＰＬＣモデム２０を、棚等の家具の上に設置してもよいし、また、壁掛け設置にしてもよい。

上記のような配置により、メディアコンバータ１９、ＰＬＣモデム２０及び専用コンセント３０２の三者は、引込口１８の近傍に集約して配置され、そのため、光ファイバ１７の引き込み長さを短くすることができ、引き回しが簡単になる。
なお、メディアコンバータ１９とＰＬＣモデム２０とが互いに近接していることにより、通信用ケーブル２１はごく短い長さで足りる。この通信用ケーブル２１は長くすることも可能ではあるが、電力線通信の利点の１つである通信用配線の節約という観点からは、長くしないことが好ましい。

一方、図１の部屋２内に設置されるＰＬＣモデム２２は、電源コード２２ａを汎用コンセント２０１に接続することにより、分電盤５を介して、親機のＰＬＣモデム２０と電力線通信が可能な状態となる。同様に、部屋４内に設置されるＰＬＣモデム２３は、電源コード２３ａを汎用コンセント４０１に接続することにより、分電盤５を介して、親機のＰＬＣモデム２０と電力線通信が可能な状態となる。また、図示しないが、各ＰＬＣモデム２０，２２，２３にはパソコンや情報家電等の端末機器が接続され、屋内配線を信号伝送路とした宅内ＬＡＮが構成されるとともに、各端末機器において、光ファイバ１７を介しての、インターネット等の外部ネットワークとの接続が可能となる。なお、ＰＬＣモデム２２，２３の配置や個数は一例に過ぎない。

図２は、図１における電力線通信に関する部分を抜き出して示すとともに、分電盤５の内部構成を示す接続図である。図において、引込み線６は単相３線式で、非接地側の第１電路Ｒ（赤）及び第２電路Ｂ（黒）と、接地側の第３電路Ｗ（白）とを有し、Ｒ−Ｗ間及びＢ−Ｗ間の電圧は１００Ｖ、Ｒ−Ｂ間の電圧は２００Ｖである。引込み線６は、分電盤５内の主幹の回路遮断器５Ｍに接続される。回路遮断器５Ｍの２次側電路は、複数（ここでは８個）の回路に分岐し、各回路には回路遮断器５０〜５７が設けられている。そして、これらの回路遮断器５０〜５７を介して、家屋内の各所に電源が供給されている。

図２において、回路遮断器５２を除く、その他の回路遮断器５０，５１，５３〜５７は電路Ｒ，Ｗ又はＢ，Ｗに接続される。実際にどちらに接続されるかは、電気工事の施工時に任意に決定され、通常、両方に均等に配分されることが多い。この例では、回路遮断器５０，５１，５３はＲ，Ｗに接続され、回路遮断器５４〜５７はＢ，Ｗに接続されている。従って、汎用コンセント２０１に接続されるＰＬＣモデム２２はＢ，Ｗに、汎用コンセント４０１に接続されるＰＬＣモデム２３はＲ，Ｗに、それぞれ接続される。

一方、３線用の回路遮断器５２は、全ての電路Ｒ，Ｗ，Ｂに接続されている。図３は、電力線通信用コンセントとしての専用コンセント３０２の詳細を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は接続図である。（ａ）において、専用コンセント３０２は、コンセント本体部３０２ａ、取付用の金具３０２ｂ及び化粧カバー３０２ｃを備えている。（ｂ）において、コンセント本体部３０２ａの裏面には、電線の心線を差し込むだけで固定することができる非接地側端子部３０２ｄ、接地側端子部３０２ｅ及び電力線通信専用端子部３０２ｆが設けられている。非接地側端子部３０２ｄは上下一対あり、それらは導体３０２ｈにより内部でつながっている。同様に、接地側端子部３０２ｅも上下一対あり、それらは導体３０２ｊにより内部でつながっている。導体３０２ｊには（ｃ）に示す接地側接触片３０２ｋが一体に設けられ、また、導体３０２ｈには非接地側接触片３０２ｍが一体に設けられている。

また、コンセント本体部３０２ａの内部にはコンデンサ３０２ｇが内蔵されており、その一端は非接地側端子部３０２ｄに、他端は電力線通信専用端子部３０２ｆに、それぞれ接続されている。非接地側端子部３０２ｄには単相３線の電路Ｒ，Ｂのいずれか一方が、接地側端子部３０２ｅには電路Ｗが、また、電力線通信専用端子部３０２ｆには電路Ｒ，Ｂの他方が、それぞれ接続される。本例では、ケーブル９の電線９Ｒ（電路Ｒ），９Ｗ（電路Ｗ）及び９Ｂ（電路Ｂ）がそれぞれ、非接地側端子部３０２ｄ、接地側端子部３０２ｅ及び電力線通信専用端子部３０２ｆに接続される。なお、単相３線の全ての電線が接続されているが、非接地側端子部３０２ｄと接地側端子部３０２ｅとの電位差は１００Ｖであり、当該コンセント３０２は１００Ｖ用である。

上記のように構成された専用コンセント３０２にＰＬＣモデム２０の電源コード２０ａ（図１）を接続すると、電源コード２０ａの２本の電源入力線のうち一方は、電線９Ｒ（電路Ｒ）と直接に接続されるとともに、電線９Ｂ（電路Ｂ）ともコンデンサ３０２ｇを介して接続される。また、電源入力線のうち他方は、電線９Ｗ（電路Ｗ）に接続される。

図４は、図２における回路遮断器やコンセントを省略して、分電盤５への電源供給に係る屋外の変圧器６０からＰＬＣモデム２０，２２，２３までの接続状態を見た回路図である。親機であるＰＬＣモデム２０における電源コード２０ａの電源入力線２０Ｒは、子機であるＰＬＣモデム２３の電源コード２３ａの電源入力線２３Ｒと、分電盤５内の電路Ｒを介して相互に接続される。一方、ＰＬＣモデム２０の他の電源入力線２０Ｗは、ＰＬＣモデム２３の他の電源入力線２３Ｗと、分電盤５内の電路Ｗを介して相互に接続される。従って、ＰＬＣモデム２３は、２つの電路Ｒ，Ｗを、親機であるＰＬＣモデム２０と共有することができる。

一方、コンデンサ２５は、商用周波数の電圧・電流を通さず、電力線通信の高周波信号を通過させる。従って、商用周波数の電圧に対しては電路ＲとＢとはコンデンサ２５により断路されているが、電力線通信の高周波信号はコンデンサ２５を通過して流れる。従って、親機であるＰＬＣモデム２０は、全ての電路Ｒ，Ｗ，Ｂを通して電力線通信の信号を送受信することができる。その結果、ＰＬＣモデム２０の電源入力線２０Ｒは、子機であるＰＬＣモデム２２の電源コード２２ａの電源入力線２２Ｂと、分電盤５内の電路Ｂを介して相互に接続される。一方、ＰＬＣモデム２０の他の電源入力線２０Ｗは、ＰＬＣモデム２２の他の電源入力線２２Ｗと、分電盤５内の電路Ｗを介して相互に接続される。従って、ＰＬＣモデム２２は、２つの電路Ｂ，Ｗを、親機であるＰＬＣモデム２０と共有することができる。

以上のように、コンデンサ２５が商用周波数の電圧・電流を通さず、電力線通信の高周波信号を通過させることにより、親機は全ての電路Ｒ，Ｗ，Ｂを通して電力線通信の信号を送受信することができる。従って、子機の接続電路がＲ，Ｗ又はＢ，Ｗのいずれであっても、当該２つの電路を親機と共有することができ、それによって、親機は、電路Ｒ，Ｗ及びＢ，Ｗのどちらに接続された子機とも、均一な信号レベルで電力線通信を行うことができる。

なお、前述のように、電力線通信では、信号を搬送する２つの電路に対して、互いに波形を正負反転した信号が送信され、その差信号から受信信号が得られるようになっている。図４において、ＰＬＣモデム２０から送信される信号をｖとすると、例えば、電源入力線２０Ｒには−（ｖ／２）、電源入力線２０Ｗにはｖ／２の信号がそれぞれ乗る。電源入力線２０Ｗに乗った信号はそのまま電路Ｗに乗る。一方、電源入力線２０Ｒに乗った信号は電路Ｒ，Ｂに分流するので、電路Ｒ，Ｂにはそれぞれ−（ｖ／４）の信号が乗る。

その結果、子機のＰＬＣモデム２２が受信できる信号レベルは、電路Ｗ，Ｂの信号の差信号すなわち、
（ｖ／２）−｛−（ｖ／４）｝＝３ｖ／４
となる。同様に、子機のＰＬＣモデム２３が受信できる信号レベルは、電路Ｗ，Ｒの信号の差信号すなわち、３ｖ／４である。
また、子機のＰＬＣモデム２２又は２３から親機のＰＬＣモデム２０への送信についても同様である。

従って、電力線通信の信号レベルは子機の接続電路にかかわらず常に均一であり、親機のＰＬＣモデム２０は、電路Ｒ，Ｗ及びＢ，Ｗのどちらに接続された子機のＰＬＣモデムとも、均一な信号レベルで電力線通信を行うことができる。
なお、仮にコンデンサ２５を設けず、例えば、共に電路Ｒ，Ｗに接続されているＰＬＣモデム２０と２３との間で電力線通信を行えば、電路Ｒ，Ｗにそれぞれ−ｖ／２、ｖ／２の信号が乗り、差信号はｖとなる。これと比較すると、コンデンサ２５を用いて全ての電路に信号を乗せた場合には、受信できる信号レベルは３／４に低下することになる。しかしながら、その損失よりも、子機の接続電路に関わらず信号レベルを安定させ、安定した通信品質を確保する利益の方が大きい。

なお、上記実施形態において、コンデンサ２５はコンセント本体部３０２ａに内蔵するものとしたが、内蔵に限らず、外付けであってもよい。また、コンセントは通常のものを使用し、それとは別に、電路Ｒ−Ｂ間にコンデンサを挿入する中継器のようなものを設け、これを介してケーブルからコンセントに電路を接続することにより、同様な接続構造を実現するようにしてもよい。
また、図３に示す専用コンセント３０２は壁面埋込形であるが、これは、露出形であってもよい。露出形の場合一般に、電線を接続する各端子は、ねじ式である。

なお、上記実施形態では外部ネットワークとの接続がＦＴＴＨ(Fiber To The Home)であるが、ＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)の回線終端装置に上記のようなＰＬＣの宅内ＬＡＮを接続することも可能である。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の一実施形態による電力線通信の実体接続構造を示す接続図である。 図１における電力線通信に関する部分を抜き出して示すとともに、分電盤の内部構成を示す接続図である。 電力線通信用コンセントとしての専用コンセントの詳細を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は接続図である。 図２における回路遮断器やコンセントを省略して、屋外の変圧器から各ＰＬＣモデムまでの接続状態を見た回路図である。

符号の説明

１７ 光ファイバ
１９ メディアコンバータ
２０ ＰＬＣモデム（電力線通信装置）
２０Ｒ，２０Ｗ 電源入力線
２２ ＰＬＣモデム（電力線通信装置）
２２Ｂ，２２Ｗ 電源入力線
２３ ＰＬＣモデム（電力線通信装置）
２３Ｒ，２３Ｗ 電源入力線
２５ コンデンサ
３０２ 専用コンセント（電力線通信用コンセント）
３０２ｄ 非接地側端子部
３０２ｅ 接地側端子部

Claims (3)

1. 非接地側の第１，第２電路及び接地側の第３電路からなる単相３線の電源における第１電路及び第２電路の一方の電路とは直接、かつ、他方の電路とはコンデンサを介して、２本の電源入力線のうち一方が接続され、第３電路に対しては当該電源入力線の他方が接続された一の電力線通信装置と、
   前記第１，第３電路又は第２，第３電路に接続された他の電力線通信装置と
   を備えたことを特徴とする電力線通信の実体接続構造。
2. 単相３線の電源における非接地側の第１，第２電路のうちいずれか一方の電路を接続するための非接地側端子部と、
   接地側の第３電路を接続するための接地側端子部と、
   前記非接地側端子部に一端が接続され、他端が前記第１，第２電路のうち他方の電路に接続されるコンデンサと
   を備えたことを特徴とする電力線通信用コンセント。
3. 非接地側の第１，第２電路及び接地側の第３電路からなる単相三線の電源における第１電路及び第２電路の一方の電路とは直接、かつ、他方の電路とはコンデンサを介して、一の電力線通信装置における２本の電源入力線のうち一方を接続し、前記第３電路に対しては当該電源入力線の他方を接続し、さらに、前記第１，第３電路又は第２，第３電路に他の電力線通信装置を接続して電力線通信を行うことを特徴とする電力線通信装置の使用方法。

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