JP2006066992A

JP2006066992A - 電力線搬送通信システム

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Publication number: JP2006066992A
Application number: JP2004244045A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kunisawa; 寛治國澤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】バックアップ電源を備える必要がない電力線搬送通信システムを提供する。
【解決手段】商用電源ＡＣ，親機１，通信子機２，照明負荷３が一対の電力線４を介して接続され、商用電源ＡＣから電力線４を介して親機１，通信子機２，照明負荷３へ電源が供給されるとともに、親機１，通信子機２は互いに電力線４を介して電力線搬送通信を行い、プッシュオフスイッチからなる壁スイッチ５ａは親機１−通信子機２間の一方の電力線４に介挿され、コンデンサＣ１が壁スイッチ５ａに並列接続している。壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからコンデンサＣ１を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給され、壁スイッチ５ａオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａオン時に比べて電流位相が進む。子機制御部２０は、電流位相の変化を検出することで、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作されたと判定し、接点部２１を反転動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力線搬送通信システムに関するものである。

従来の電力線搬送通信システムは、図１２（ａ）に示すように、商用電源ＡＣ，親機１０１，通信子機１０２，照明負荷１０３が一対の電力線１０４を介して接続され、商用電源ＡＣから電力線１０４を介して親機１０１，通信子機１０２，照明負荷１０３へ電源が供給されるとともに、親機１０１，通信子機１０２は互いに電力線１０４を介して電力線搬送通信を行う。

親機１０１は商用電源ＡＣに対して並列接続され、通信子機１０２は親機１０１に対して壁スイッチ１０５を介して並列接続される。壁スイッチ１０５は親機１０１−通信子機１０２間の一方の電力線１０４に介挿された片切り配線であり、ダイオードＤ１が、親機１０１から通信子機１０２へ向かう方向を順方向として並列接続している。

図１２（ｂ）は通信子機１０２周辺の概略外形図を示しており、通信子機１０２はシーリングアダプタ子機で構成され、屋内の天井等に設置された電源供給部２００に取り付けられて電力線１０４の一端に接続する。電力線１０４の他端には、壁スイッチ１０５を介して商用電源ＡＣ、親機１０１が接続している。さらに、通信子機１０２はランプソケット２０１を介してシーリングアダプタタイプの照明負荷１０３に接続され、照明負荷１０３の上方には外枠２０２が取り付けられている。

通信子機１０２は、子機制御部１２０と接点部１２１とで構成され、子機制御部１２０は一対の電力線１０４間に接続され、接点部１２１の常時閉接点１２１ａは、子機制御部１２０−照明負荷１０３間の一方の電力線１０４に介挿され、常時開接点１２１ｂは開放されており、接点部１２１の開閉動作は子機制御部１２０によって制御される。

壁スイッチ１０５は、自動復帰するプッシュオフスイッチで構成され、操作部をプッシュオフ操作することでオン状態からオフ状態になって親機１０１−通信子機１０２間の電気的接続を遮断し、所定時間後にはオン状態に自動復帰して親機１０１−通信子機１０２間を再び導通させる。

そして、壁スイッチ１０５オン時には、商用電源ＡＣから通信子機１０２へ、さらに接点部１２１を介して照明負荷１０３へ電力供給されるが、壁スイッチ１０５オフ時には、商用電源ＡＣからダイオードＤ１を介して半波整流された電力が通信子機１０２、照明負荷１０３に供給される。子機制御部１２０は、この半波整流された電力を検出することで、壁スイッチ１０５がプッシュオフ操作されたと判定し、接点部１２１を反転動作させて、照明負荷１０３への電力供給をオン・オフする。（例えば、特許文献１参照）
特公平８−２１５６号公報（第２頁左欄２１行〜第３頁左欄３０行、図１，図２）

しかし、上記従来技術では、壁スイッチ１０５のプッシュオフ操作時において、通信子機１０２、照明負荷１０３に供給される電力は、ダイオードＤ１によって商用電源ＡＣの半波整流波形となるので、動作に十分な電力が供給されず、バックアップ電源を備える必要があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、バックアップ電源を備える必要がない電力線搬送通信システムを提供することにある。

請求項１の発明は、親機と子機と負荷とが電力線を介して接続されて電力線搬送通信を行い、親機が子機を介して負荷を制御、監視する電力線搬送通信システムにおいて、親機と子機との間の電力線による電気的接続を導通・遮断し、且つ遮断状態から導通状態に復帰する第１のスイッチと、該第１のスイッチに並列接続されて電流位相と電圧位相とが互いに異なり少なくとも商用電源は通過させる電気素子とを備えて、前記子機は、電力線の電流位相の変化に基づいて前記第１のスイッチによる遮断状態が発生したか否かを判定する判定回路を具備することを特徴とする。

この発明によれば、第１のスイッチの遮断状態が発生した場合でも、第１のスイッチに並列接続した電気素子を介して負荷電流が流れ、負荷側の動作に十分な電力が供給されてバックアップ電源が不要となる。また、電力線の電流位相の絶対値ではなく位相変化を検出することによって、第１のスイッチの遮断状態の有無判定を行うため信頼性の高い制御を行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第１のスイッチと前記電気素子との並列回路を複数備え、前記複数の並列回路は電力線を介して直列接続されることを特徴とする。

この発明によれば、複数種類の機能に対する信頼性の高い制御を行うことができる。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記子機は、電力線の電流を分流して負荷電流を算出する負荷電流計算回路と、算出した負荷電流に基づいて負荷の動作モードを判定するモード判定回路とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、子機に小規模な回路を付加することで、負荷の動作モードを把握することができる。

請求項４の発明は、請求項１または２において、前記子機は、電力線の電流を分流して負荷電流を算出する負荷電流計算回路と、算出した負荷電流に基づいて負荷電力を積算する電力積算回路とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、子機に小規模な回路を付加することで、負荷の電力消費を把握することができる。

請求項５の発明は、親機と子機と負荷とが電力線を介して接続されて電力線搬送通信を行い、親機が子機を介して負荷を制御、監視する電力線搬送通信システムにおいて、親機と子機との間の電力線による電気的接続を導通・遮断し、且つ遮断状態から導通状態に復帰する第１のスイッチと、該第１のスイッチに並列接続されて、商用電源は通過させて電力線搬送通信用信号は通過させない電気素子とを備えて、前記子機は、所定の時間間隔で前記親機と電力線搬送通信を行い、前記親機との通信不可状態が一定時間以上継続したか否かを判定する判定回路を具備することを特徴とする。

この発明によれば、第１のスイッチの遮断状態が発生した場合でも、第１のスイッチに並列接続した電気素子を介して負荷電流が流れ、負荷側の動作に十分な電力が供給されてバックアップ電源が不要となる。また、第１のスイッチの遮断状態の有無判定を、負荷電流の位相を検出することなく行うことができ、低コスト化を図ることができる。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記子機は、前記第１のスイッチの遮断状態を報知する報知手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、第１のスイッチの遮断状態を確認することができる。

請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記親機から前記子機に向かう電力線を２系統の分岐電路のうちいずれかの電路に切り換える反転スイッチを前記第１のスイッチとして設け、一方の分岐電路は電力線を介して子機に直接接続し、他方の分岐電路と反転スイッチに並列接続した前記電気素子とを子機に導通・遮断する第２のスイッチと、子機による負荷制御の有効・無効を選択する第３のスイッチとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、子機が故障しているときでも、簡単な構成で負荷の制御を行うことができる。

以上説明したように、本発明では、第１のスイッチの遮断状態が発生した場合でも、第１のスイッチに並列接続した電気素子を介して負荷電流が流れ、負荷側の動作に十分な電力が供給されてバックアップ電源が不要となり、バックアップ電源を備える必要がない電力線搬送通信システムを提供することができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、ランプの点灯制御に用いられており、図１（ａ）に示すように、商用電源ＡＣ，親機１，通信子機２，照明負荷３が一対の電力線４を介して接続され、商用電源ＡＣから電力線４を介して親機１，通信子機２，照明負荷３へ電源が供給されるとともに、親機１，通信子機２は互いに電力線４を介して電力線搬送通信を行う。

親機１は商用電源ＡＣに対して並列接続され、通信子機２は親機１に対して壁スイッチ５ａを介して並列接続される。壁スイッチ５ａは親機１−通信子機２間の一方の電力線４に介挿された片切り配線であり、従来例のダイオードＤ１（図１２（ａ）参照）に代わって、コンデンサＣ１が壁スイッチ５ａに並列接続している。このコンデンサＣ１には、商用電源ＡＣからの負荷電流、および電力線搬送通信用信号が通過するコンデンサが選定される。

通信子機２は、子機制御部２０と接点部２１とで構成され、子機制御部２０は一対の電力線４間に接続され、接点部２１の常時閉接点２１ａは、子機制御部２０−照明負荷３間の一方の電力線４に介挿され、常時開接点２１ｂは開放されており、接点部２１の開閉動作は子機制御部２０によって制御される。また、通信子機２は従来例と同様にシーリングアダプタ子機で構成され、照明負荷３はシーリングアダプタタイプで構成される。

壁スイッチ５ａは、自動復帰するプッシュオフスイッチで構成され、操作部をプッシュオフ操作することでオン状態からオフ状態になって親機１−通信子機２間の電気的接続を遮断し、所定時間後にはオン状態に自動復帰して親機１−通信子機２間を再び導通させる。

そして、壁スイッチ５ａオン時には、商用電源ＡＣ−通信子機２間が導通し、商用電源ＡＣから通信子機２へ壁スイッチ５ａを介して直接電力供給され、さらに接点部２１を介して照明負荷３へ電力供給される。

次に、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからコンデンサＣ１を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図１（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ａオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ１は、壁スイッチ５ａオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ１（＝１／ｊωＣ１）変化し、壁スイッチ５ａオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａオン時に比べて電流位相がΔθ１進む。

子機制御部２０は、この電流位相Δθ１の変化を検出することで、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作されたと判定し、接点部２１を反転動作させて、照明負荷３への電力供給をオン・オフする。すなわち、壁スイッチ５ａをプッシュオフ操作する度に、照明負荷３が消灯から点灯、あるいは点灯から消灯に切り換わる。

図２は子機制御部２０のブロック構成を示しており、電源回路２０ａと、分流回路２０ｂと、フィルタ回路２０ｃと、ゼロクロス検出回路２０ｄと、プッシュオフ判定回路２０ｅと、通信制御回路２０ｆとから構成され、電源回路２０ａは一対の電力線４から供給される電力から制御電源を生成し、通信制御回路２０ｆは、一対の電力線４を介して親機１と電力線搬送通信を行う。

以下、子機制御部２０で行われるプッシュオフ判定動作について説明する。まず、分流回路２０ｂが電力線４を流れる負荷電流を検出し、フィルタ回路２０ｃは分流回路２０ｂが検出した交流（商用周波数）の負荷電流に含まれるノイズを除去し、ゼロクロス検出回路２０ｄは負荷電流のゼロクロス点を検出して、プッシュオフ判定回路２０ｅはゼロクロス検出回路２０ｄが検出したゼロクロス点から負荷電流の位相を監視する。そして、プッシュオフ判定回路２０ｅは、監視している負荷電流の位相に位相進みΔθ１が生じた場合に、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作されたと判定し、通信制御回路２０ｆが接点部２１を反転動作させる。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された場合でも、コンデンサＣ１を介して負荷電流、電力線搬送通信用信号が流れ、コンデンサＣ１での電力消費も小さいため、負荷側の動作に十分な電力が供給されてバックアップ電源が不要となるとともに、電力線搬送通信用信号が遮断されることはない。

また、システム毎に電力線４の距離等が異なるため、電力線４のインピーダンスはシステム毎に異なるが、負荷電流の位相の絶対値ではなく位相変化を検出することによって、壁スイッチ５ａのプッシュオフ操作の有無判定を行うため信頼性の高い制御を行うことができる。

なお、本実施形態では、壁スイッチ５ａにコンデンサを並列接続しているが、コンデンサに限定されず、壁スイッチ５ａのプッシュオフ時に負荷電流の位相が変化する電気素子（すなわち、電圧位相と電流位相とが異なる電気素子）であればよい。

（実施形態２）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、図３（ａ）に示すように、親機１−通信子機２間の一方の電力線４に、自動復帰するプッシュオフスイッチで構成される壁スイッチ５ａ，５ｂの直列回路が介挿され、コンデンサＣ１が壁スイッチ５ａに並列接続し、インダクタＬ１が壁スイッチ５ｂに並列接続しており、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。

コンデンサＣ１、インダクタＬ１には、商用電源ＡＣからの負荷電流、および電力線搬送通信用信号が通過するコンデンサ、インダクタが選定される。

そして、壁スイッチ５ａ，５ｂオン時には、商用電源ＡＣ−通信子機２間が導通し、商用電源ＡＣから通信子機２へ壁スイッチ５ａ，５ｂを介して直接電力供給され、さらに接点部２１を介して照明負荷３へ電力供給される。

次に、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからコンデンサＣ１を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図３（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ａオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ１は、壁スイッチ５ａ，５ｂオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ１（＝１／ｊωＣ１）変化し、壁スイッチ５ａオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａ，５ｂオン時に比べて電流位相がΔθ１進む。

子機制御部２０は、この電流位相Δθ１の変化を検出することで、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作されたと判定し、接点部２１を反転動作させて、照明負荷３への電力供給をオン・オフする。すなわち、壁スイッチ５ａをプッシュオフ操作する度に、照明負荷３が消灯から点灯、あるいは点灯から消灯に切り換わる（第１の機能）。

また、壁スイッチ５ｂがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからインダクタＬ１を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図３（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ｂオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ２は、壁スイッチ５ａ，５ｂオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ２（＝ｊωＬ１）変化し、壁スイッチ５ｂオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａ，５ｂオン時に比べて電流位相がΔθ２遅れる。

子機制御部２０は、この電流位相Δθ２の変化を検出することで、壁スイッチ５ｂがプッシュオフ操作されたと判定し、照明負荷３が点灯している場合は一定時間後に接点部２１を反転動作させて消灯するオフタイマ機能を実行する（第２の機能）。

図４は子機制御部２０のブロック構成を示しており、図２に示す実施形態１の子機制御部２０の構成に、プッシュオフ判定回路２０ｅの代わりにプッシュオフ判定・同定回路２０ｇを備え、さらに確認音発生回路２０ｈを設けたものである。

以下、子機制御部２０で行われるプッシュオフ判定動作について説明する。まず、分流回路２０ｂが電力線４を流れる負荷電流を検出し、フィルタ回路２０ｃは分流回路２０ｂが検出した交流（商用周波数）の負荷電流に含まれるノイズを除去し、ゼロクロス検出回路２０ｄは負荷電流のゼロクロス点を検出して、プッシュオフ判定・同定回路２０ｇはゼロクロス検出回路２０ｄが検出したゼロクロス点から負荷電流の位相を監視する。そして、プッシュオフ判定・同定回路２０ｇは、監視している負荷電流の位相に位相進みΔθ１が生じた場合に、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作されたと判定し、通信制御回路２０ｆが接点部２１を反転動作させる。

また、監視している負荷電流の位相に位相遅れΔθ２が生じた場合には、プッシュオフ判定・同定回路２０ｇは、壁スイッチ５ｂがプッシュオフ操作されたと判定し、オフタイマ機能を実行して一定時間後に照明負荷３を消灯させる。さらにオフタイマ機能の動作開始時には、確認音発生回路２０ｈが確認音を発生して、オフタイマ機能が動作したことを報知する。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、壁スイッチ５ａ，５ｂがプッシュオフ操作された場合でも、コンデンサＣ１、インダクタＬ１を介して負荷電流、電力線搬送通信用信号が流れ、コンデンサＣ１、インダクタＬ１での電力消費も小さいため、負荷側の動作に十分な電力が供給されてバックアップ電源が不要となるとともに、電力線搬送通信用信号が遮断されることはない。

また、システム毎に電力線４の距離等が異なるため、電力線４のインピーダンスはシステム毎に異なるが、負荷電流の位相の絶対値ではなく位相変化を検出することによって、壁スイッチ５ａ，５ｂのプッシュオフ操作の有無判定を行うため信頼性の高い制御を行うことができる。

さらに、壁スイッチ５ａ，５ｂがプッシュオフ操作された場合に発生する負荷電流の位相変化は、互いに反対方向となるので、２種類の機能に対する信頼性の高い制御を行うことができる。

なお、本実施形態では、壁スイッチ５ａ，５ｂにコンデンサ，インダクタを並列接続しているが、コンデンサ，インダクタに限定されず、壁スイッチ５ａ，５ｂがプッシュオフ操作された場合に発生する負荷電流の位相変化が互いに反対方向となる電気素子の組み合わせであればよい。

また、壁スイッチ５ｂがプッシュオフ操作された場合には、壁スイッチ５ｂに直結されている照明負荷以外の照明負荷制御、例えば、部屋内の壁スイッチでその部屋につながる廊下の照明負荷を点灯させたり、部屋内の壁スイッチで全室の照明負荷を消灯させてもよい。

（実施形態３）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、図５（ａ）に示すように、親機１−通信子機２間の一方の電力線４に、自動復帰するプッシュオフスイッチで構成される壁スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの直列回路が介挿され、コンデンサＣ１が壁スイッチ５ａに並列接続し、インダクタＬ１が壁スイッチ５ｂに並列接続し、コンデンサＣ２が壁スイッチ５ｃに並列接続し、インダクタＬ２が壁スイッチ５ｄに並列接続しており、他の構成は実施形態２と同様であり、説明は省略する。

一般に、単独のコンデンサ、インダクタの電圧と電流との関係は、容量やインダクタンス値に関係なく、電圧に対して電流位相が９０度ずれる。しかし、ゼロでないインピーダンスを有する電気素子にコンデンサ、インダクタを直列接続した場合の電流位相の変化は、容量やインダクタンス値によって異なる。そこで本実施形態では、複数の壁スイッチに異なる容量のコンデンサや異なるインダクタンス値のインダクタを並列接続することで、複数機能の制御を実現したものである。

ここで、コンデンサＣ１，Ｃ２、インダクタＬ１，Ｌ２は、商用電源ＡＣからの負荷電流、および電力線搬送通信用信号が通過する互いに異なる容量を有するコンデンサ、インダクタが選定される。

そして、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時には、商用電源ＡＣ−通信子機２間が導通し、商用電源ＡＣから通信子機２へ壁スイッチ５ａ〜５ｄを介して直接電力供給され、さらに接点部２１を介して部屋内の照明負荷３へ電力供給される。

次に、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからコンデンサＣ１を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図５（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ａオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ１は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ１（＝１／ｊωＣ１）変化し、壁スイッチ５ａオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時に比べて電流位相がΔθ１進む。

壁スイッチ５ｂがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからインダクタＬ１を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図５（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ｂオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ２は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ２（＝ｊωＬ１）変化し、壁スイッチ５ｂオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時に比べて電流位相がΔθ２遅れる。

壁スイッチ５ｃがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからコンデンサＣ２を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図５（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ｃオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ３は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ３（＝１／ｊωＣ２）変化し、壁スイッチ５ｃオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時に比べて電流位相がΔθ３進む。

子機制御部２０は、この電流位相Δθ３の変化を検出することで、壁スイッチ５ｃがプッシュオフ操作されたと判定し、照明負荷３を設けた部屋につながる廊下の照明負荷を点灯させる（第３の機能）。

壁スイッチ５ｄがプッシュオフ操作された時は、商用電源ＡＣからインダクタＬ２を介して通信子機２、照明負荷３に電力供給される。そして図５（ｂ）に示すように、この壁スイッチ５ｄオフ時に商用電源ＡＣから照明負荷３側をみた負荷インピーダンスＺ４は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時の負荷インピーダンスＺｏに対して、ΔＺ４（＝ｊωＬ２）変化し、壁スイッチ５ｄオフ時の負荷電流は、壁スイッチ５ａ〜５ｄオン時に比べて電流位相がΔθ４遅れる。

子機制御部２０は、この電流位相Δθ４の変化を検出することで、壁スイッチ５ｄがプッシュオフ操作されたと判定し、照明負荷３を設けた部屋だけでなく、全室の照明負荷を消灯させる（第４の機能）。

ここで、壁スイッチ５ａのプッシュオフ操作と、壁スイッチ５ｃのプッシュオフ操作とを区別するための位相変化の閾値、および壁スイッチ５ｂのプッシュオフ操作と、壁スイッチ５ｄのプッシュオフ操作とを区別するための位相変化の閾値は、システムの運用開始時に各壁スイッチを操作したときの位相変化量から設定する。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、壁スイッチ５ａ〜５ｄがプッシュオフ操作された場合に発生する負荷電流の位相変化は、互いに異なるので、複数種類の機能に対する信頼性の高い制御を行うことができる。

なお、本実施形態では４種類の機能に対する制御を行っているが、４種類に限定されるものではない。

また、本実施形態では、壁スイッチ５ａ〜５ｄにコンデンサ、インダクタを並列接続しているが、コンデンサ，インダクタに限定されず、壁スイッチ５ａ〜５ｄがプッシュオフ操作された場合に発生する負荷電流の位相変化が互いに異なる電気素子の組み合わせであればよい。

（実施形態４）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、図６に示すように、親機１−通信子機２間の一方の電力線４に、自動復帰するプッシュオフスイッチで構成される壁スイッチ５ａが介挿され、壁スイッチ５ａには、選択スイッチ６と選択スイッチ６の各接点に接続したコンデンサＣ１，Ｃ２、インダクタＬ１，Ｌ２との直列回路が並列接続しており、他の構成は実施形態３と同様であり、説明は省略する。

選択スイッチ６の各接点には、コンデンサＣ１，Ｃ２、インダクタＬ１，Ｌ２が各々接続されて、選択スイッチ６を操作することで壁スイッチ５ａに並列接続する電気素子をコンデンサＣ１，Ｃ２、インダクタＬ１，Ｌ２から選択することができる。

そこで、壁スイッチ５ａに並列接続する４つの電気素子を実施形態３で説明した第１の機能〜第４の機能に各々対応させ、選択スイッチ６で壁スイッチ５ａに並列接続する電気素子を選択した後に、壁スイッチ５ａをプッシュオフ操作することで、通信子機２は、各電気素子による負荷電流の位相変化の違いによって、実行する機能を選択する。

したがって、実施形態３では壁スイッチが機能の数だけ必要であったが、本実施形態では壁スイッチ１個と選択スイッチ１個の計２個でよく、既設の壁スイッチを利用して電力線搬送通信システムに流用することが容易となり、スペース面でも有利となる。

また、本実施形態では、壁スイッチ５ａにコンデンサ、インダクタを並列接続しているが、コンデンサ，インダクタに限定されず、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された場合に発生する負荷電流の位相変化が互いに異なる電気素子の組み合わせであればよい。

（実施形態５）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、図７（ａ）に示すように、親機１−通信子機２間の一方の電力線４に、原点に自動復帰するロータリスイッチで構成される壁スイッチ５ｅ，５ｆの直列回路が介挿され、コンデンサＣ２が壁スイッチ５ｅに並列接続し、インダクタＬ２が壁スイッチ５ｆに並列接続している。さらに、壁スイッチ５ｅは原点から順に接点５０，５１，５２を有し、壁スイッチ５ｆは原点から順に接点５３，５４，５５を有しており、壁スイッチ５ｅにおいては、接点５０は電力線４に直接接続し、接点５１は開放され、接点５２はコンデンサＣ１を介して電力線４に接続しており、壁スイッチ５ｆにおいては、接点５３は電力線４に直接接続し、接点５４は開放され、接点５５はインダクタＬ１を介して電力線４に接続している。そして、実施形態３で説明した第１の機能〜第４の機能に対して、原点に自動復帰する２個のロータリスイッチを用いて、各ロータリスイッチに２種類づつの機能を割り当てたもので、他の構成は実施形態３と同様であり、説明は省略する。

壁スイッチ５ｅ，５ｆが接点５０，５３（原点）をオンしている時には、商用電源ＡＣ−通信子機２間が導通し、商用電源ＡＣから通信子機２へ壁スイッチ５ｅ，５ｆを介して直接電力供給され、さらに接点部２１を介して照明負荷３へ電力供給される。このときの負荷インピーダンスは、図５（ｂ）の負荷インピーダンスＺｏとなる。

次に、壁スイッチ５ｅ，５ｆを操作した場合に通信子機２で行う位相変化の検出動作について図７（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。まず、通信子機２は、負荷電流の位相が、接点５０，５３（原点）をオンしている時の位相から変化したか否かを判定し（ステップＳ１）、位相変化があった場合、進み方向の位相変化か否かを判定する（ステップＳ２）。この判定結果が進み方向の位相変化であれば、壁スイッチ５ｅのロータリスイッチが回転操作されたと判断し、壁スイッチ５ｅが接点５０（原点）に戻る前に別の位相変化が生じるか否かを判定する（ステップＳ３）。

壁スイッチ５ｅが接点５０（原点）に戻る前に別の位相変化が生じない場合、壁スイッチ５ｅのロータリスイッチを接点５１まで回転させたと判断して（このときの負荷インピーダンスは図５（ｂ）の負荷インピーダンスＺ１）、接点部２１を反転動作させ、照明負荷３の点灯・消灯を切り換える（第１の機能）（ステップＳ４）。

壁スイッチ５ｅが接点５０（原点）に戻る前に別の位相変化が生じた場合、壁スイッチ５ｅのロータリスイッチを接点５２まで回転させたと判断して（このときの負荷インピーダンスは図５（ｂ）の負荷インピーダンスＺ３であり、原点復帰までの間は負荷インピーダンスＺ１に位相変化する）、照明負荷３が点灯している場合は一定時間後に接点部２１を反転動作させて消灯するオフタイマ機能を実行する（第２の機能）（ステップＳ５）。

そして、ステップＳ２において、判定結果が遅れ方向の位相変化であれば、壁スイッチ５ｆのロータリスイッチが回転操作されたと判断し、壁スイッチ５ｆが接点５３（原点）に戻る前に別の位相変化が生じるか否かを判定する（ステップＳ６）。

壁スイッチ５ｆが接点５３（原点）に戻る前に別の位相変化が生じない場合、壁スイッチ５ｆのロータリスイッチを接点５４まで回転させたと判断して（このときの負荷インピーダンスは図５（ｂ）の負荷インピーダンスＺ２）、照明負荷３を設けた部屋につながる廊下の照明負荷を点灯させる（第３の機能）（ステップＳ７）。

壁スイッチ５ｆが接点５３（原点）に戻る前に別の位相変化が生じた場合、壁スイッチ５ｆのロータリスイッチを接点５５まで回転させたと判断して（このときの負荷インピーダンスは図５（ｂ）の負荷インピーダンスＺ４であり、原点復帰までの間は負荷インピーダンスＺ２に位相変化する）、照明負荷３を設けた部屋だけでなく、全室の照明負荷を消灯させる（第４の機能）（ステップＳ８）。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、原点に自動復帰するロータリスイッチで構成される壁スイッチ５ｅ，５ｆによって階層構造的に割り当てられた４種類の機能に対して、実施形態３のような閾値を用いることなく、負荷電流の位相変化を検出するのみで実行する機能の選択を行い、複数種類の機能に対する信頼性の高い制御を行うことができる。

なお、２つのロータリスイッチからなる壁スイッチの代わりに、左右両方向に回転可能な１個のロータリスイッチからなる壁スイッチを用いて、左回転に２種類の機能、右回転に２種類の機能を割り当ててもよい。

さらに、各壁スイッチには２種類の機能が割り当てられているが、接点の数を増やして３種類以上の機能を割り当ててもよい。

また、２つのロータリスイッチによってコンデンサ、インダクタを選択しているが、コンデンサ，インダクタに限定されず、各ロータリスイッチにおいて操作時に発生する負荷電流の位相変化が同じ方向で、且つ原点からの操作量が大きいほど負荷電流の位相変化量が大きくなり、さらに２つのロータリスイッチによる負荷電流の位相変化が反対方向となる電気素子の組み合わせであればよい。

（実施形態６）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、実施形態２と同様に図３（ａ）に示され、その動作を図８のフローチャートに示す。

本実施形態では、壁スイッチ５ｂがプッシュオフされてから、次に壁スイッチ５ｂがプッシュオフされるまでの間に操作される壁スイッチ５ａのプッシュオフ回数によって、実施形態３で説明した第１の機能〜第４の機能を選択している。

次に、壁スイッチ５ａ，５ｂを操作した場合に通信子機２で行う位相変化の検出動作について図８のフローチャートを用いて説明する。まず、通信子機２は、壁スイッチ５ｂがプッシュオフされたか否かを判定し（ステップＳ１０）、壁スイッチ５ｂがプッシュオフされれば、次に壁スイッチ５ａがプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ１１）。壁スイッチ５ａがプッシュオフされると確認音を１回出力することでプッシュオフ回数が１回であることを報知し（ステップＳ１２）、その後壁スイッチ５ｂが再びプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ１３）。スイッチ５ｂが再びプッシュオフされれば、接点部２１を反転動作させ、照明負荷３の点灯・消灯を切り換える（第１の機能）（ステップＳ２４）。

ステップＳ１３でスイッチ５ｂが再びプッシュオフされなければ、壁スイッチ５ａがプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ１４）。壁スイッチ５ａがプッシュオフされると確認音を２回することでプッシュオフ回数が２回であることを報知し（ステップＳ１５）、その後壁スイッチ５ｂが再びプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ１６）。スイッチ５ｂが再びプッシュオフされれば、照明負荷３が点灯している場合は一定時間後に接点部２１を反転動作させて消灯するオフタイマ機能を実行する（第２の機能）（ステップＳ２５）。

ステップＳ１６でスイッチ５ｂが再びプッシュオフされなければ、壁スイッチ５ａがプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ１７）。壁スイッチ５ａがプッシュオフされると確認音を３回出力することでプッシュオフ回数が３回であることを報知し（ステップＳ１８）、その後壁スイッチ５ｂが再びプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ１９）。スイッチ５ｂが再びプッシュオフされれば、照明負荷３を設けた部屋につながる廊下の照明負荷を点灯させる（第３の機能）（ステップＳ２６）。

ステップＳ１９でスイッチ５ｂが再びプッシュオフされなければ、壁スイッチ５ａがプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ２０）。壁スイッチ５ａがプッシュオフされると確認音を４回出力することでプッシュオフ回数が４回であることを報知し（ステップＳ２１）、その後壁スイッチ５ｂが再びプッシュオフされたか否かを判定する（ステップＳ２２）。スイッチ５ｂが再びプッシュオフされれば、照明負荷３を設けた部屋だけでなく、全室の照明負荷を消灯させる（第４の機能）（ステップＳ２７）。

ステップＳ２２でスイッチ５ｂが再びプッシュオフされなければ、壁スイッチ５ａがプッシュオフされたか否かを判定し（ステップＳ２３）。壁スイッチ５ａがプッシュオフされるとステップＳ１２に戻る。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、２つの壁スイッチ５ａ，５ｂによって複数機能を選択できるので、既設の壁スイッチを利用して電力線搬送通信システムに流用することが容易となり、スペース面でも有利となる。

また、壁スイッチ５ａのプッシュオフ回数を確認音で確認しながら操作でき、複数種類の機能に対する信頼性の高い制御を行うことができる。

さらに、壁スイッチ５ａのプッシュオフ回数を確認音の出力回数で区別しているが、壁スイッチ５ａのプッシュオフ回数によって異なる擬音を出力してもよい。

（実施形態７）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、実施形態１乃至６の子機制御部２０を図９（ａ）に示す構成としたもので、実施形態２の子機制御部２０に負荷電流計算回路２０ｉと、点灯モード判定回路２０ｊとを設けたものである。

一般に、照明負荷３は、例えば２灯点灯，１灯点灯、豆球点灯の各点灯モードがあり、各点灯モードは負荷電流が異なる。そこで、負荷電流計算回路２０ｉは、分流回路２０ｂが検出した負荷電流を算出し、点灯モード判定回路２０ｊは、算出した負荷電流に基づいて負荷の動作モードを判定し、通信制御回路２０ｆは、電力線４を介した電力線搬送通信によって、動作モードの判定結果を親機１へ送信する。親機１は、受信した動作モードの判定結果を利用して各照明負荷３の遠隔監視制御を行う。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、通信子機２に小規模な回路を付加することで、各照明負荷の点灯モードを把握することができ、親機１による一層詳細な遠隔監視制御を低コストに行うことができる。

（実施形態８）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、実施形態１乃至６の子機制御部２０を図９（ｂ）に示す構成としたもので、実施形態２の子機制御部２０に負荷電流計算回路２０ｉと、負荷電力積算回路２０ｋとを設けたものである。

負荷電流計算回路２０ｉは、分流回路２０ｂが検出した負荷電流を算出し、負荷電力積算回路２０ｋは、算出した負荷電流に基づいて負荷電力の積算を行い、通信制御回路２０ｆは、電力線４を介した電力線搬送通信によって、負荷電力の積算結果を親機１へ送信する。親機１は、受信した負荷電力の積算結果を利用して電力管理に関する処理を行う。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、通信子機２に小規模な回路を付加することで、各照明負荷の電力消費を把握することができ、親機１による電力管理に関する処理を低コストに行うことができる。

（実施形態９）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、図１０（ａ）に示すように、親機１−通信子機２間の一方の電力線４に、反転スイッチで構成される壁スイッチ５ｇが介挿され、コンデンサＣ１と半固定スイッチ７との直列回路が壁スイッチ５ｇに並列接続している。壁スイッチ５ｇを構成する反転スイッチは、操作毎に２つの接点５６，５７のオン・オフを互いに切り換えることで、親機１から通信子機２に向かう電力線４を２系統の分岐電路のうちいずれか一方に切り換え可能で、さらに接点切り換え途中に接点５６および接点５７共にオフしている状態が生じるものである。すなわち、反転スイッチ（壁スイッチ５ｇ）は、電気的接続を導通・遮断し、且つ遮断状態から導通状態に復帰するスイッチとして用いられている。さらに、通信子機２の接点部２１には半固定スイッチ８が直列接続されている。他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。

半固定スイッチ７の接点７ａは電力線４を介して通信子機２に接続され、接点７ｂは開放されている。さらに、半固定スイッチ８の接点８ａは電力線４を介して接点部２１の常時閉接点２１ａに接続され、接点８ｂは電力線４を介して通信子機２に接続されている。

まず、通信子機２が正常なときは、半固定スイッチ７を接点７ａに切り換え、半固定スイッチ８を接点８ａに切り換えておく。そして、壁スイッチ５ｇを操作する度に接点５６，５７が交互に切り換わるが、接点５６から接点５７に切り換わる間および接点５７から接点５６に切り換わる間は接点５６，５７共にオフ状態であるので、負荷電流がコンデンサＣ１を介して流れて電流位相が変化し、通信子機２は、この電流位相の変化を検出することで、壁スイッチ５ｇが操作されたと判定し、接点部２１を反転動作させて、照明負荷３への電力供給をオン・オフする。すなわち、壁スイッチ５ｇを操作する度に、照明負荷３が消灯から点灯、あるいは点灯から消灯に切り換わる。

対して、通信子機２が故障したときには、半固定スイッチ８を接点８ｂに切り換えて接点部２１の両端を短絡して、子機制御部２０による接点部２１の開閉制御を無効にするとともに、半固定スイッチ７を接点７ｂに切り換えておく。そして、壁スイッチ５ｇを接点５６に切り換えることで、照明負荷３への電力供給がオンして点灯する。さらに、壁スイッチ５ｇを接点５７に切り換えることで、照明負荷３への電力供給がオフして消灯する。

このように、通信子機２の正常時には、親機１からの電力線搬送通信による接点部２１の開閉制御と、壁スイッチ５ｇによる開閉制御とが並列的に機能し、通信子機２の故障時には、壁スイッチ５ｇによる開閉制御のみが機能する。

図１０（ｂ）は、実施形態１と同様に自動復帰するプッシュオフスイッチで構成される壁スイッチ５ａを用いた場合に、通信子機２の故障に対応した電力線搬送通信システムの構成を示す。しかし、壁スイッチ５ａにプッシュオフスイッチを用いた場合は、壁スイッチ５ａに並列接続されるスイッチ１０が必要となり、反転スイッチを用いた本実施形態と比べてスイッチの数が多くなり、操作性が悪くなる。

上記図１０（ａ）に示す本実施形態の電力線搬送通信システムでは、通信子機２が故障しているときでも、図１０（ｂ）に比べて簡単な構成で照明負荷の点灯制御を行うことができ、操作性が向上している。

また、本実施形態と同様に反転スイッチで構成される壁スイッチ５ｇを用いた場合、図１０（ｃ）に示すように本実施形態の半固定スイッチ７の代わりに連動式半固定スイッチ９を備えた電力線搬送通信システムも考えられる。連動式半固定スイッチ９は、連動してオン・オフする２つのスイッチ９ａ，９ｂを備えており、一方のスイッチ９ａは、一端が壁スイッチ５ｇの接点５７に接続し、他端が電力線４を介して通信子機２に接続している。他方のスイッチ９ｂは、一端がコンデンサＣ１に接続し、他端が電力線４を介して通信子機２に接続している。

そして、通信子機２が正常なときは、連動式半固定スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂをオンし、半固定スイッチ８を接点８ａに切り換えておくことで、図１０（ａ）と同様に、スイッチ５ｇを操作する度に、照明負荷３が消灯から点灯、あるいは点灯から消灯に切り換わる。

また、通信子機２が故障したときには、半固定スイッチ８を接点８ｂに切り換えて接点部２１の両端を短絡して、子機制御部２０による接点部２１の開閉制御を無効にするとともに、連動式半固定スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂをオフしておく。そして、壁スイッチ５ｇを接点５６に切り換えることで、照明負荷３への電力供給がオンして点灯する。さらに、壁スイッチ５ｇを接点５７に切り換えることで、照明負荷３への電力供給がオフして消灯する。

しかし、図１０（ｃ）に示す電力線搬送通信システムは、図１０（ａ）に示す本実施形態の電力線搬送通信システムに比べて、連動式半固定スイッチ９の構成およびその配線が、半固定スイッチ７の構成およびその配線に比べて複雑であり、コスト、スペースの面から本実施形態の電力線搬送通信システムの方が有利である。

（実施形態１０）
本実施形態の電力線搬送通信システムは、実施形態１と同様に図１（ａ）に示されるが、コンデンサＣ１には、商用電源ＡＣからの負荷電流は通過し、電力線搬送通信用信号は遮断するコンデンサが選定される。

次に、壁スイッチ５ａを操作した場合に通信子機２で行う位相変化の検出動作について図１１のフローチャートを用いて説明する。通信子機２は、親機１との通信状態を監視し、その監視結果からシステムの状態を判定する判定回路（不図示）を備えており、まず、通信子機２は、Ｔ１時間経過した後（ステップＳ３０）、親機１との電力線搬送通信が可能か否かを判定回路で判定し（ステップＳ３１）、親機１との電力線搬送通信が可能であれば、親機１との電力線搬送通信を行って親機１からの命令信号にしたがって処理を行い（ステップＳ３２）、ステップＳ３０に戻ってＴ１時間毎に親機１との電力線搬送通信を行う。ステップＳ３１において親機１との電力線搬送通信が不可能であれば、判定回路は、Ｔ２時間が経過した後（ステップＳ３３）、再び親機１との電力線搬送通信が可能か否かを判定し（ステップＳ３４）、親機１との電力線搬送通信が可能であれば、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作されたと判定し、接点部２１を反転動作させて、照明負荷３への電力供給をオン・オフし（ステップＳ３５）、ステップＳ３０に戻る。ステップＳ３４において親機１との電力線搬送通信が不可能であれば、判定回路は、壁スイッチ５ａの遮断状態が通常よりも長時間継続しており、システムに異常が発生したと判定して、異常発生を警告音等で報知し（ステップＳ３６）、処理を終了する。

上記本実施形態の電力線搬送通信システムでは、壁スイッチ５ａがプッシュオフ操作された場合でも、コンデンサＣ１を介して負荷電流が流れ、コンデンサＣ１での電力消費も小さいため、負荷側の動作に十分な電力が供給されてバックアップ電源が不要となる。また、壁スイッチ５ａのプッシュオフ操作の有無判定を、負荷電流の位相を検出することなく行うことができ、低コスト化を図ることができる。

なお、本実施形態では、壁スイッチ５ａにコンデンサを並列接続しているが、コンデンサに限定されず、商用電源ＡＣからの負荷電流は通過し、電力線搬送通信用信号は遮断する電気素子であればよい。

（ａ）は本発明の実施形態１の電力線搬送通信システムの構成を示し、（ｂ）は位相変化を示す図である。同上の通信子機のブロック構成を示す図である。（ａ）は本発明の実施形態２の電力線搬送通信システムの構成を示し、（ｂ）は位相変化を示す図である。同上の通信子機のブロック構成を示す図である。（ａ）は本発明の実施形態３の電力線搬送通信システムの構成を示し、（ｂ）は位相変化を示す図である。本発明の実施形態４の電力線搬送通信システムの構成を示す図である。（ａ）は本発明の実施形態５の電力線搬送通信システムの構成を示し、（ｂ）は位相変化検出のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態６の位相変化検出のフローチャートを示す図である。（ａ）は本発明の実施形態７の通信子機の構成を示し、（ｂ）は本発明の実施形態８の通信子機の構成を示す図である。（ａ）は本発明の実施形態９の電力線搬送通信システムの構成を示し、（ｂ）（ｃ）は電力線搬送通信システムの参考構成を示す図である。本発明の実施形態１０の位相変化検出のフローチャートを示す図である。（ａ）は従来の電力線搬送通信システムの構成を示し、（ｂ）は従来の通信子機周辺の概略外形を示す図である。

符号の説明

ＡＣ商用電源
１親機
２通信子機
３照明負荷
４電力線
５ａ壁スイッチ
２０子機制御部
２１接点部
Ｃ１コンデンサ

Claims

親機と子機と負荷とが電力線を介して接続されて電力線搬送通信を行い、親機が子機を介して負荷を制御、監視する電力線搬送通信システムにおいて、親機と子機との間の電力線による電気的接続を導通・遮断し、且つ遮断状態から導通状態に復帰する第１のスイッチと、該第１のスイッチに並列接続されて電流位相と電圧位相とが互いに異なり少なくとも商用電源は通過させる電気素子とを備えて、前記子機は、電力線の電流位相の変化に基づいて前記第１のスイッチによる遮断状態が発生したか否かを判定する判定回路を具備することを特徴とする電力線搬送通信システム。
前記第１のスイッチと前記電気素子との並列回路を複数備え、前記複数の並列回路は電力線を介して直列接続されることを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信システム。
前記子機は、電力線の電流を分流して負荷電流を算出する負荷電流計算回路と、算出した負荷電流に基づいて負荷の動作モードを判定するモード判定回路とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の電力線搬送通信システム。
前記子機は、電力線の電流を分流して負荷電流を算出する負荷電流計算回路と、算出した負荷電流に基づいて負荷電力を積算する電力積算回路とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の電力線搬送通信システム。
親機と子機と負荷とが電力線を介して接続されて電力線搬送通信を行い、親機が子機を介して負荷を制御、監視する電力線搬送通信システムにおいて、親機と子機との間の電力線による電気的接続を導通・遮断し、且つ遮断状態から導通状態に復帰する第１のスイッチと、該第１のスイッチに並列接続されて、商用電源は通過させて電力線搬送通信用信号は通過させない電気素子とを備えて、前記子機は、所定の時間間隔で前記親機と電力線搬送通信を行い、前記親機との通信不可状態が一定時間以上継続したか否かを判定する判定回路を具備することを特徴とする電力線搬送通信システム。
前記子機は、前記第１のスイッチの遮断状態を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の電力線搬送通信システム。
前記親機から前記子機に向かう電力線を２系統の分岐電路のうちいずれかの電路に切り換える反転スイッチを前記第１のスイッチとして設け、一方の分岐電路は電力線を介して子機に直接接続し、他方の分岐電路と反転スイッチに並列接続した前記電気素子とを子機に導通・遮断する第２のスイッチと、子機による負荷制御の有効・無効を選択する第３のスイッチとを備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の電力線搬送通信システム。