JP2007028194A - 配電機器、及び電力線搬送通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる配電機器を提供する。
【解決手段】 電力線Ｗに一端が接続されたコンデンサＣ１と、電力線Ｖに一端が接続されたコンデンサＣ２と、一端が中性線Ｎに接続され、他端がコンデンサＣ１の他端に接続されたコイルｎ１と、コイルｎ１と同一のコアに巻回されたコイルｎ２と、コイルｎ２におけるコイルｎ１の一端と同極性の一端がコンデンサＣ２における他端に接続されコイルｎ２の他端が中性線Ｎに接続された第１の状態と、コイルｎ２における一端が中性線Ｎに接続され他端がコンデンサＣ２における他端に接続された第２の状態とを切り替える極性切替部１１とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力線搬送通信の通信路として用いられる単相三線式の電力線に接続される配電機器、及びこれを用いた電力線搬送通信システムに関する。

住戸やオフィスビルを始めとして、様々な場所に電力供給のために電力線が布設されている。近年、この電力線を伝送路に用いた電力線搬送通信が確立されつつある。この電力線搬送通信は、既設の電力線を用いて機器同士の通信が実現されるため、専用の通信線を新たに導入及び施工することなく機器同士のネットワーク化が可能である。例えば、照明器具や空調設備等の負荷端末におけるオン・オフ（閉・開）を壁スイッチ等の制御端末によって電力線搬送通信を用いて行う通信システム等が知られている。

ところで、多くの場合、住戸等に布設される電力線として、単相３線式の電力線が用いられている。図９は、背景技術に係る単相３線式の電力線に電力線搬送通信装置が接続された状態を示すブロック図である。図９に示すように、商用交流電源電圧ＡＣが、屋外の電柱に設けられた柱上トランス１０１によって、単相三線式の電力線Ｖ，Ｗ、及び中性線Ｎに供給され、電力線Ｖ，Ｗ、及び中性線Ｎが住戸内に引き込まれるようになっている。そして、電力線Ｖと中性線Ｎとの間（ＡＣ１００Ｖ間）に電力線搬送通信装置１０２が接続され、電力線Ｗと中性線Ｎとの間（ＡＣ１００Ｖ間）に電力線搬送通信装置１０３が接続され、電力線Ｖ，Ｗ間（ＡＣ２００Ｖ間）に電力線搬送通信装置１０４が接続されている。

また、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士、例えば電力線搬送通信装置１０２と電力線搬送通信装置１０３との間、あるいは電力線搬送通信装置１０２と電力線搬送通信装置１０４との間で通信を行う場合には、住戸外の電柱上に設置された柱上トランス１０１によって電力線搬送通信装置間が結合され、一方の電力線搬送通信装置から送信された通信信号は柱上トランス１０１を介して他方の電力線搬送通信装置へ供給される。

ところで、一般に柱上トランス１０１は、商用交流周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に対してトランスとして動作するように設計されているため、電力線搬送通信で用いる高周波の搬送波周波数（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）に対しては、トランスとして十分に機能しない。そのため電力線搬送通信装置の設置条件によっては、通信信号の減衰が大きくなり安定して電力線搬送通信が行えない場合がある。

そこで、図１０に示す背景技術では、柱上トランス１０１から引き込まれた電力線Ｖ，Ｗ、及び中性線Ｎを住戸内に配電する配電機器１０５を備えている。配電機器１０５は、ブレーカ１０６と、中間タップ付きのコイル１０７とを備えており、コイル１０７の一方の端子１０８がコンデンサ１０９を介して電力線Ｖに接続され、中間タップ１１０がコンデンサ１１１を介して中性線Ｎに接続され、コイル１０７の他方の端子１１２がコンデンサ１１３を介して電力線Ｗに接続されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１０に示す配電機器１０５によれば、電力線搬送通信装置１０２から電力線Ｖと中性線Ｎとの間に重畳された通信信号は、コンデンサ１０９，１１１を介して端子１０８と中間タップ１１０との間の巻線コイル１１４に印加され、中間タップ１１０と端子１１２との間の巻線コイル１１５に通信信号が誘起される。そして、巻線コイル１１５に誘起された通信信号がコンデンサ１１１，１１３を介して電力線Ｗと中性線Ｎとの間に重畳され、電力線搬送通信装置１０３へ送信される。

また、電力線搬送通信装置１０２から電力線Ｖと中性線Ｎとの間に重畳された通信信号は、コンデンサ１０９，１１１を介して端子１０８と中間タップ１１０との間の巻線コイル１１４に印加され、中間タップ１１０と端子１１２との間の巻線コイル１１５に通信信号が誘起され、コイル１０７の両端には巻線コイル１１４に印加された通信信号と巻線コイル１１５に誘起された通信信号とが加算された通信信号が誘起され、コンデンサ１０９，１１３を介して電力線Ｖ，Ｗ間に重畳され、電力線搬送通信装置１０４へ送信される。

このように、配電機器１０５を用いることで、柱上トランス１０１を介することなく異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士で通信信号を送受信することができ、電力線搬送通信を安定して行うことができる。
特開２００２−２３２３３２号公報

ところで、ＡＣ２００Ｖを供給する電力線Ｖ，Ｗ間には、ＡＣ２００Ｖで動作する機器１１６が接続されるが、機器１１６には、機器１１６内部で発生したノイズが電源回路１１７から電力線Ｖ，Ｗへ漏出することを防止するため、機器１１６の電源端子間に雑音防止用のコンデンサ１１８が接続されている場合が多い。機器１１６から発生するノイズは、スイッチング電源やインバータ回路から生じるものが多く、これらのノイズ源から発生するノイズの周波数は、数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ付近に集中している。

そのため、コンデンサ１１８は、ノイズの周波数である数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚで低インピーダンスになるようにされており、例えば１μＦのコンデンサが用いられ、１００ｋＨｚで１．５９Ωになるようにされている。この場合、ノイズの周波数である数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚは、電力線搬送通信に用いられる通信信号の搬送波周波数（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）と重複するので、コンデンサ１１８は、電力線搬送通信の通信信号に対しても低インピーダンスとなる。

このような雑音防止用のコンデンサ１１８を備えた機器１１６が例えばＡＣ２００Ｖのコンセントに接続される等して電力線Ｖ，Ｗに接続されると、コイル１０７とコンデンサ１１８とが並列接続される結果となる。そうすると、コイル１０７が低インピーダンスのコンデンサ１１８によって短絡される結果、コイル１０７に誘起される通信信号が打ち消され、コイル１０７によって電力線Ｖと中性線Ｎとの間、電力線Ｗと中性線Ｎとの間、及び電力線Ｖ，Ｗ間のいずれに重畳される通信信号についても減衰し、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性が損なわれるという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる配電機器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る配電機器は、第１の相の電力線と中性線と第２の相の電力線とを備えると共に電力線搬送通信の通信路として用いられる単相三線式の電力線に接続される配電機器であって、前記第１の相の電力線に一端が接続された第１のコンデンサと、前記第２の相の電力線に一端が接続された第２のコンデンサと、一端が前記中性線に接続され、他端が前記第１のコンデンサの他端に接続された第１の巻線と、前記第１の巻線と同一のコアに巻回された第２の巻線と、前記第２の巻線における前記第１の巻線の一端と同極性の一端が前記第２のコンデンサにおける他端に接続され前記第２の巻線の他端が前記中性線に接続された第１の状態と、前記第２の巻線における一端が前記中性線に接続され他端が前記第２のコンデンサにおける他端に接続された第２の状態とを切り替える極性切替部とを備えることを特徴としている。

また、上述の配電機器において、前記第１の相と前記第２の相との間に接続される機器に関する機器情報の入力を受け付ける受付部と、前記受付部によって受け付けられた機器情報に基づいて、前記極性切替部に前記切り替えを行わせる切替制御部とを備えることを特徴としている。

また、上述の配電機器において、前記単相三線式の電力線に接続された電力線搬送通信装置との間で通信を行う通信部と、前記通信部によって前記極性切替部の切替を指示する切替指示が収容された通信信号が受信された場合に、当該受信された通信信号に応じて前記極性切替部に前記切り替えを行わせる切替制御部とをさらに備えることを特徴としている。

また、上述の配電機器において、前記コアに巻回された第３の巻線をさらに備え、前記通信部は、前記第３の巻線を介して前記通信信号を取得することを特徴としている。

また、上述の配電機器において、前記極性切替部における切替状態を報知する報知部をさらに備えることを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る電力線搬送通信システムは、第１の相の電力線と中性線と第２の相の電力線とを備えると共に電力線搬送通信の通信路として用いられる単相三線式の電力線に接続される複数の電力線搬送通信装置と配電機器とを備える電力線搬送通信システムであって、前記配電機器は、請求項３又は４に記載の配電機器であり、前記複数の電力線搬送通信装置は、他の前記電力線搬送通信装置及び前記配電機器との間で前記電力線を介して通信を行う端末通信部と、前記端末通信部による通信における通信異常を検出する通信異常検出部と、前記通信異常検出部により通信異常が検出された場合、前記端末通信部に、前記配電機器へ前記切替指示が収容された通信信号を送信させる切替指示部とを備えることを特徴としている。

このような構成の配電機器は、第１の巻線における一端が中性線に接続され、他端が第１のコンデンサを介して第１の相の電力線に接続される。また、第１の巻線と同一のコアに巻回された第２の巻線における第１の巻線の一端と同極性の一端が第２のコンデンサを介して第２の相の電力線に接続され第２の巻線の他端が中性線に接続された第１の状態と、第２の巻線における一端が中性線に接続され他端が第２のコンデンサを介して第２の相の電力線に接続された第２の状態とを極性切替部を用いて切り替えることができる。これにより、第１及び第２の相の電力線間に雑音防止用のコンデンサを備える機器が接続されていなければ、極性切替部を第１の状態にすることにより、電力線と中性線との間に出力された通信信号によって第１及び第２の巻線に生じた電圧が加算されて第１及び第２の電力線間に出力されるので、第１及び第２の電力線と中性線との間に接続された電力線搬送通信装置と、第１及び第２の電力線間に接続された電力線搬送通信装置との間における電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。さらに、第１及び第２の相の電力線間に雑音防止用のコンデンサを備える機器が接続された場合には、極性切替部を第２の状態にすることにより、電力線と中性線との間に出力された通信信号によって第１及び第２の巻線に生じた電圧が相殺されて第１及び第２の電力線間に出力されるので、第１及び第２の巻線に生じた電圧が雑音防止用のコンデンサによって減衰することが低減され、第１の電力線と中性線との間に接続された電力線搬送通信装置と、第２の電力線と中性線との間に接続された電力線搬送通信装置との間における電力線搬送通信の安定性を向上させることができるので、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。

また、このような構成の電力線搬送通信システムは、複数の電力線搬送通信装置による通信において通信異常が検出された場合に配電機器における極性切替部が切り替えられるので、第１及び第２の相の電力線間における雑音防止用のコンデンサを備える機器の影響による通信異常の有無に応じて極性切替部が切り替えられ、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配電機器及びこれを用いた電力線搬送通信システムの構成の一例を説明するためのブロック図である。図１に示す配電機器１は、例えば住戸の分電盤内に配設される配電機器で、極性切替部１１、２巻線コイルＴ１、コンデンサＣ１，Ｃ２、ブレーカＢ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１，２（報知部）、及び接続端子１２〜１７を備えている。接続端子１２，１３、及び接続端子１４は、屋外の電柱に設けられた柱上トランス２に配線された単相三線式の電力線Ｖ，Ｗ、及び中性線Ｎと接続されている。これにより、商用交流電源電圧ＡＣから柱上トランス２により単相三線交流にされた電源電圧が、電力線Ｖ，Ｗ、及び中性線Ｎを介して接続端子１２，１３、及び接続端子１４に供給されるようになっている。

また、ブレーカＢ１は、連動して開閉される３連式のスイッチＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６を用いて構成された手動式のいわゆるブレーカである。接続端子１２はスイッチＳＷ４を介して接続端子１５と接続され、接続端子１３はスイッチＳＷ５を介して接続端子１６と接続され、接続端子１４はスイッチＳＷ６を介して接続端子１７と接続されている。接続端子１５，１６、及び接続端子１７は、住戸の屋内配線である電力線Ｖ，Ｗ、及び中性線Ｎと接続されている。

そして、電力線Ｖと中性線Ｎとの間に電力線搬送通信装置３が接続され、電力線Ｗと中性線Ｎとの間に電力線搬送通信装置４が接続されて電力線搬送通信装置３，４にＡＣ１００Ｖの電源電圧が供給され、電力線Ｖと電力線Ｗとの間に機器１１６が接続されてＡＣ２００Ｖの電源電圧が供給されるようになっている。

極性切替部１１は、連動して切替られる３連式のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を用いて構成された手動式の切替スイッチである。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、接続端子ｘ１，ｘ２，ｘ３と、接続端子ａ１，ａ２，ａ３及び接続端子ｂ１，ｂ２，ｂ３との間の接続を切り替える。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が接続端子ａ１，ａ２，ａ３側（以下、ａ側と称する）に切り替えられ、すなわち極性切替部１１がａ側にされると、スイッチＳＷ１における接続端子ｘ１と接続端子ａ１、スイッチＳＷ２における接続端子ｘ２と接続端子ａ２、スイッチＳＷ３における接続端子ｘ３と接続端子ａ３とが接続される。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が接続端子ｂ１，ｂ２，ｂ３側（以下、ｂ側と称する）に切り替えられ、すなわち極性切替部１１がｂ側にされると、スイッチＳＷ１における接続端子ｘ１と接続端子ｂ１、スイッチＳＷ２における接続端子ｘ２と接続端子ｂ２、スイッチＳＷ３における接続端子ｘ３と接続端子ｂ３とが接続されるようになっている。

コンデンサＣ１，Ｃ２は、商用周波数をカットし、電力線搬送通信の通信信号を通過させるハイパスフィルタであり、コンデンサＣ１（第１のコンデンサ）は、接続端子１６、すなわち電力線Ｗ（第１の相）に一端が接続され、コンデンサＣ２（第２のコンデンサ）は、接続端子１５、すなわち電力線Ｖ（第２の相）に一端が接続されている。

２巻線コイルＴ１は、同一のコアにコイルｎ１（第１の巻線）とコイルｎ２（第２の巻線）とが巻回されて構成されており、コイルｎ１の一方の端子２１が接続端子１７、すなわち中性線Ｎに接続され、他方の端子２２がコンデンサＣ１の他端に接続され、コンデンサＣ１を介して電力線Ｗに接続されている。

また、コイルｎ２におけるコイルｎ１の端子２１と同極性の端子２３はスイッチＳＷ２の接続端子ｘ２に接続され、コイルｎ２の他方の端子２４はスイッチＳＷ１の接続端子ｘ１に接続されている。そして、スイッチＳＷ１の接続端子ａ１とスイッチＳＷ２の接続端子ｂ２とは接続端子１７、すなわち中性線Ｎに接続されている。スイッチＳＷ１の接続端子ｂ１とスイッチＳＷ２の接続端子ａ２とはコンデンサＣ２の他端に接続され、コンデンサＣ２を介して接続端子１５、すなわち電力線Ｖに接続されている。

スイッチＳＷ３の接続端子ｘ３は接続端子１７、すなわち中性線Ｎに接続されている。そして、抵抗Ｒ１とＬＥＤ１との直列回路が接続端子１５、すなわち電力線Ｖと、スイッチＳＷ３の接続端子ａ３との間に接続され、さらに抵抗Ｒ２とＬＥＤ２との直列回路が接続端子１５、すなわち電力線Ｖと、スイッチＳＷ３の接続端子ｂ３との間に接続されている。

電力線搬送通信装置３，４は、電力線搬送通信が可能な端末装置であり、例えば、壁スイッチ、照明器具及び空調装置等のオフィス環境や住戸環境を調整する調整装置、監視カメラ、インターホン、住宅情報盤、電動シャッタ及び電気錠装置等の住戸設備、防犯センサ、火災センサ、ガス漏れセンサ及び湿度センサ等のセンサ、電力計、ガスメータ及び量水器等の計量機器、テレビジョン、ビデオテープレコーダ、ＤＶＤレコーダ、ハードディスクレコーダ及び洗濯機等の家電製品、コンピュータ等の情報処理装置、電話機及びファクシミリ装置等の通信機器、脈拍計、体温計、血中酸素濃度計及び心電図計等の医療機器等である。

機器１１６は、ＡＣ２００Ｖで動作する電気機器で、例えばインバータエアコン等の空調機器や、ＩＨ（Induction Heating）調理器具等であり、電力線Ｖ，Ｗと接続される電源端子間に雑音防止用のコンデンサ１１８が接続されている。

次に、上述のように構成された配電機器１の動作について説明する。まず、極性切替部１１がａ側に切り替えられている状態（第１の状態）では、極性切替部１１によって、コイルｎ２の端子２３がコンデンサＣ２を介して電力線Ｖに接続され、コイルｎ２の端子２４が中性線Ｎに接続される。

図２は、コイルｎ１，ｎ２の接続関係を説明するための説明図である。また、図３は、電力線Ｖ，Ｗに生じる通信信号電圧を説明するための説明図で、縦軸は電圧を、横軸は時間ｔを示している。極性切替部１１がａ側に切り替えられている状態では、コイルｎ２とコイルｎ１とは、図２（ａ）に示すように、一方のコイルに印加された電圧と、その電圧によって他方のコイルに誘起された電圧とが加算される方向に接続される。

すなわち、極性切替部１１がａ側に切り替えられている状態では、図３（ａ）に示すように、例えば電力線搬送通信装置３から通信信号がＡＣ１００Ｖ配線間、すなわち中性線Ｎと電力線Ｖとの間に出力されると、その通信信号がコンデンサＣ２を介してコイルｎ２の両端に電圧Ｅｖとして印加され、電圧Ｅｖによってコイルｎ２に電流が流れると同一コアに巻かれているコイルｎ１に電磁誘導によって電流が流れ、コイルｎ１に電圧Ｅｖと同一振幅の電圧が誘起される。そして、コイルｎ１に誘起された電圧は、コンデンサＣ１を介して中性線Ｎを基準にして電圧Ｅｖとは逆極性の電圧Ｅｗとして中性線Ｎと電力線Ｗとの間に出力される。

これにより、中性線Ｎと電力線Ｗとの間には、電圧Ｅｗが通信信号として出力され、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置３と電力線搬送通信装置４との間で通信が可能にされる。また、電力線Ｖ，Ｗ間には、電圧Ｅｖと電圧Ｅｗとが加算された電圧が通信信号として出力される。

一般に、単相三線式配線から引き出すＡＣ２００Ｖ配線、すなわち電力線Ｖ，Ｗには、消費電力の大きい機器が接続されることが多いため、住戸の分電盤から機器１１６へ配線される電力線Ｖ，Ｗは、専用配線として配線されることが多い。そのため、分電盤内に設けられた配電機器１からみた機器１１６側のインピーダンスは、他の機器の影響を受けることが少なく、電力線Ｖ，Ｗのインピーダンスと機器１１６が備えるコンデンサ１１８との合成インピーダンスとなることが多い。特に、配電機器１から機器１１６までの電力線Ｖ，Ｗが短い場合には、電力線Ｖ，Ｗのインピーダンスが小さくなるのでコンデンサ１１８のインピーダンスの影響が支配的になり、電力線Ｖ，Ｗ間は、コンデンサ１１８によって電力線搬送通信の通信信号に対して高周波的に短絡されている状態となる。

そうすると、コイルｎ２の端子２３とコイルｎ１の端子２２とが略同電位となるためコイルｎ１に流れる電流が低下し、中性線Ｎと電力線Ｗとの間に出力される通信信号が減衰してしまい、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置３と電力線搬送通信装置４との間で安定して通信を行うことができなくなる。

そこで、配電機器１は、ＡＣ２００Ｖ配線（電力線Ｖ，Ｗ）に機器１１６が接続された場合には、ユーザが極性切替部１１をｂ側に切り替えることにより、電力線搬送通信装置３と電力線搬送通信装置４との間での通信の安定性を向上させるようになっている。具体的には、極性切替部１１がｂ側に切り替えられた状態（第２の状態）では、極性切替部１１によって、コイルｎ２の端子２４がコンデンサＣ２を介して電力線Ｖに接続され、コイルｎ２の端子２３が中性線Ｎに接続される。そして、コイルｎ２とコイルｎ１とは、図２（ｂ）に示すように、一方のコイルに印加された電圧と、その電圧によって他方のコイルに誘起された電圧とが相殺される方向に接続される。

すなわち、極性切替部１１がｂ側に切り替えられている状態では、図３（ｂ）に示すように、例えば電力線搬送通信装置３から通信信号がＡＣ１００Ｖ配線間、すなわち中性線Ｎと電力線Ｖとの間に出力されると、その通信信号がコンデンサＣ２を介してコイルｎ２の両端に電圧Ｅｖとして印加され、電圧Ｅｖによってコイルｎ２に電流が流れると同一コアに巻かれているコイルｎ１に電磁誘導によって電流が流れ、コイルｎ１に電圧Ｅｖと同一振幅の電圧が誘起される。そして、コイルｎ１に誘起された電圧は、コンデンサＣ１を介して中性線Ｎを基準にして電圧Ｅｖと同極性の電圧Ｅｗとして中性線Ｎと電力線Ｗとの間に出力される。

これにより、図３（ｂ）に示すように、中性線Ｎと電力線Ｖの間、及び中性線Ｎと電力線Ｗとの間には、同極性で同一振幅の電圧Ｅｖ及び電圧Ｅｗが印加されるので、電力線Ｖ及び電力線Ｗは同電位となる。そうすると、電力線Ｖ，Ｗ間がコンデンサ１１８によって高周波的に短絡された状態であってもコンデンサ１１８に電流が流れることが無く、コイルｎ１，ｎ２への影響がなくなり、コイルｎ１から通信信号が電圧Ｅｗとして中性線Ｎと電力線Ｗを介して電力線搬送通信装置４へ出力されるので、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置３と電力線搬送通信装置４との間での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。

また、極性切替部１１がｂ側に切り替えられると、電力線Ｖから抵抗Ｒ２、ＬＥＤ２、スイッチＳＷ３を介して中性線Ｎへ電流が流れてＬＥＤ２が点灯するので、ユーザ及び作業者は、極性切替部１１がｂ側になっていることを容易に確認することができる。

一方、上述したように、極性切替部１１がｂ側に切り替えられている状態では、図３（ｂ）に示すように、例えば電力線搬送通信装置３から通信信号がＡＣ１００Ｖ配線間、すなわち中性線Ｎと電力線Ｖとの間に出力されても、コイルｎ２に印加された電圧Ｅｖとコイルｎ１に誘起された電圧Ｅｗとは相殺されて電力線Ｖ及び電力線Ｗは同電位となり、すなわち電力線Ｖ，Ｗ間には通信信号が出力されない。そのため、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に電力線搬送通信装置が接続された場合であってもＡＣ１００Ｖに接続された電力線搬送通信装置との間では、通信を行うことができない。

このような場合には、極性切替部１１をａ側に切り替えることにより、電力線Ｖ，Ｗ間に電圧Ｅｖと電圧Ｅｗとが加算された電圧が通信信号として出力されるので、ＡＣ１００Ｖに接続された電力線搬送通信装置とＡＣ２００Ｖに接続された電力線搬送通信装置との間で通信を行うことができる。

また、極性切替部１１がａ側に切り替えられると、電力線Ｖから抵抗Ｒ１、ＬＥＤ１、スイッチＳＷ３を介して中性線Ｎへ電流が流れてＬＥＤ１が点灯するので、ユーザ及び作業者は、極性切替部１１がａ側になっていることを容易に確認することができる。

これにより、配電機器１は、極性切替部１１を備えているので、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に機器１１６が接続されている場合には極性切替部１１をｂ側に切り替え、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に電力線搬送通信装置が接続されている場合には極性切替部１１をａ側に切り替えることで、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に接続される機器の種類に応じて異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。

なお、極性切替部１１におけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、連動して動作するスイッチであればよく、機械的スイッチの他、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のトランジスタ、アナログスイッチ、及びリレースイッチ等を用いることができる。報知部は、極性切替部１１の切替状態を表示できればよく、ＬＥＤの他、パイロットランプや液晶表示器等、種々の表示装置を用いることができる。また、配電機器１がブレーカＢ１を備える例を示したが、ブレーカＢ１は備えなくてもよい。

また、ＡＣ２００Ｖで動作する機器と、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に接続される電力線搬送通信装置とを両方使用する場合には、ＡＣ２００Ｖで動作する機器と電力線Ｖ，Ｗとの間に、電力線搬送通信で用いられる高周波の周波数に対してインピーダンスを上昇させるインピーダンス回路を設け、極性切替部１１をａ側に切り替えることにより、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る配電機器について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る配電機器及びこれを用いた電力線搬送通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図４に示す配電機器１ａは、図１に示す配電機器１とは、設定スイッチ１８（受付部）と、切替制御部１９とをさらに備える点で異なる。

設定スイッチ１８は、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に接続される機器に関する機器情報、例えば、電力線Ｖ，Ｗ間にＡＣ２００Ｖで動作する機器が接続されているか否か、及び電力線Ｖ，Ｗ間に電力線搬送通信装置が接続されているか否かを設定することができるスイッチで、例えば複数のディップスイッチや、例えば液晶表示装置と感圧センサ等から構成されたタッチパネル等を用いることができる。

これにより、例えばユーザや施工業者などが、住戸にＡＣ２００Ｖで動作するエアコン等の機器が接続されているか否か、ＡＣ２００Ｖで動作する電力線搬送通信装置があるか否かを設定するようになっている。なお、ＡＣ２００Ｖで動作する機器の有無を設定する代わりに、ＡＣ２００Ｖのコンセントが有るか否かを設定するようにしてもよい。施工時等、まだＡＣ２００Ｖ機器が設置されていない場合であっても、ＡＣ２００Ｖのコンセントが有れば、雑音防止用のコンデンサ１１８を備えた機器１１６が、将来コンセントに接続される可能性があるからである。

切替制御部１９は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記録するＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、設定スイッチ１８で設定された機器情報に応じて極性切替部１１を切り替える。

その他の構成及び動作は図１に示す配電機器１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の動作について説明する。図５は、図４に示す配電機器１ａの動作の一例を示すフローチャートである。まず、切替制御部１９によって、設定スイッチ１８の設定が確認され、ＡＣ２００Ｖで動作する機器が無い設定（又はＡＣ２００Ｖのコンセントが無い設定）であれば（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ３へ移行し、極性切替部１１をａ側に切り替えて（ステップＳ３）処理を終了する。

一方、ステップＳ１において、ＡＣ２００Ｖで動作する機器が有る設定（又はＡＣ２００Ｖのコンセントが有る設定）であれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、再び設定スイッチ１８の設定が確認され、ＡＣ２００Ｖで動作する電力線搬送通信装置が有る設定であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、極性切替部１１をａ側に切り替えて（ステップＳ３）処理を終了する一方、ＡＣ２００Ｖで動作する電力線搬送通信装置が無い設定であれば（ステップＳ２でＮＯ）、極性切替部１１をｂ側に切り替えて（ステップＳ４）処理を終了する。

これにより、ユーザや施工業者は、極性切替部１１の切替条件を意識することなく、ＡＣ２００Ｖで動作する機器が有るか否か（ＡＣ２００Ｖのコンセントが有るか否か）、及びＡＣ２００Ｖで動作する電力線搬送通信装置が有るか否かを、設定スイッチ１８を用いて設定するだけで、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に接続される機器の種類に応じて、異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士での電力線搬送通信の安定性を向上させるために適した状態に極性切替部１１が切り替えられるので、配電機器１ａの操作性を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る配電機器について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る配電機器１ｂを用いた電力線搬送通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図６に示す電力線搬送通信システム１０は、図１に示す電力線搬送通信システムとは、電力線搬送通信装置３，４の代わりに電力線搬送通信装置３ａ，４ａを、配電機器１の代わりに配電機器１ｂを備える点で異なる。図６に示す配電機器１ｂは、図１に示す配電機器１とは、切替制御部１９ａと、通信部２０とをさらに備え、２巻線コイルＴ１の代わりに３巻線コイルＴ１ａを備える点で異なる。

３巻線コイルＴ１ａは、同一のコアにコイルｎ１（第１の巻線）とコイルｎ２（第２の巻線）とコイルｎ３（第３の巻線）とが巻回されて構成されており、コイルｎ３は、その両端電圧を通信部２０へ出力する。

通信部２０は、電力線搬送通信を行う通信インターフェース回路で、切替制御部１９ａからのデータを電力線搬送通信方式のプロトコルに従った通信信号に変換、変調し、コイルｎ３へ出力すると共にコイルｎ３から出力された信号を切替制御部１９が処理可能な形式のデータに復調、変換し、切替制御部１９ａへ出力する回路である。

切替制御部１９ａは、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵと、所定の制御プログラムが記録されたＲＯＭと、データを一時的に記録するＲＡＭとを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、通信部２０で受信された通信信号に応じて極性切替部１１を切り替える。

図７は、図６に示す電力線搬送通信装置３ａ，４ａの構成の一例を示すブロック図である。電力線搬送通信装置３ａ，４ａは、制御部３１と、端末通信部３２とを備えている。端末通信部３２は、電力線Ｖ，Ｗ及び中性線Ｎを介して電力線搬送通信を行う通信インターフェース回路で、制御部３１からのデータを電力線搬送通信方式のプロトコルに従った通信信号に変換、変調して他の電力線搬送通信装置や配電機器１ｂへ送信したり、電力線Ｖ，Ｗ及び中性線Ｎに接続された他の電力線搬送通信装置や配電機器１ｂから送信された通信信号を受信して、制御部３１で処理可能な形式のデータに復調、変換する回路である。

制御部３１は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵと、所定の制御プログラムが記録されたＲＯＭと、データを一時的に記録するＲＡＭとを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、通信異常検出部３３、及び切替指示部３４として機能する。また、制御部３１は、電力線搬送通信装置３ａ，４ａが例えば壁スイッチであれば、図略の操作スイッチのオン、オフに応じた制御信号を、端末通信部３２から制御対象の電力線搬送通信装置へ送信させ、電力線搬送通信装置３ａ，４ａが例えば照明等の電気機器であれば、端末通信部３２により受信された制御信号に応じて、図略の照明回路等、機器部分の動作を制御する。

通信異常検出部３３は、端末通信部３２による電力線搬送通信における通信異常を検出するもので、切替指示部３４は、通信異常検出部３３により通信異常が検出された場合、端末通信部３２に、配電機器１ｂへ切替指示が収容された通信信号を送信させる。

その他の構成及び動作は図１に示す配電機器１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施の形態の動作について説明する。図８は、図６に示す電力線搬送通信システムの動作を説明するための説明図である。まず、ＡＣ１００Ｖにおける異なる相間に接続された電力線搬送通信装置同士、及びＡＣ１００Ｖの相とＡＣ２００Ｖの相とに接続された電力線搬送通信装置同士のいずれであっても電力線搬送通信を可能とするべく、配電機器１ｂにおける極性切替部１１は、「ａ側」に設定されている。また、最初はＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗに機器１１６が接続されていない状態になっている。

そして、例えば電力線搬送通信装置３ａが壁スイッチであり、電力線搬送通信装置４ａが照明等の電気機器であった場合、電力線搬送通信装置３ａにおける端末通信部３２からＡＣ１００Ｖの異なる相に接続されている電力線搬送通信装置４ａへ動作を指示する制御信号、例えば点灯を指示する制御信号が送信され（ステップＳ１１）、その制御信号を端末通信部３２によって受信した電力線搬送通信装置４ａから、制御信号を受信したことを通知する応答信号が電力線搬送通信装置３ａへ送信される（ステップＳ１２）。

ここで、ユーザがＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗに機器１１６を接続すると、コンデンサ１１８が３巻線コイルＴ１ａと並列に接続され、３巻線コイルＴ１ａにおける端子２２と端子２３とが電力線搬送通信の通信信号に対して高周波的に短絡されている状態となる。そのため、３巻線コイルＴ１ａは、電力線Ｖと中性線Ｎとの間に接続された電力線搬送通信装置３ａから、ＡＣ１００Ｖの異なる相である電力線Ｗと中性線Ｎとの間に接続された電力線搬送通信装置４ａへ通信信号を伝達することができなくなる。

この状態で、電力線搬送通信装置３ａから電力線搬送通信装置４ａへ制御信号が送信されると（ステップＳ１４）、電力線搬送通信装置４ａは制御信号を受信することができないので、電力線搬送通信装置４ａから電力線搬送通信装置３ａへ返信信号が送信されない。尚、通信速度を落とすように制御すると、通信自体は不可能ではないものの、少なくとも通信状態が劣化することになる。

電力線搬送通信装置３ａにおける通信異常検出部３３は、端末通信部３２によって制御信号が送信された後、例えば予め設定された所定時間内に電力線搬送通信装置４ａからの返信信号が受信されない場合、通信に異常が発生したものと判断して通信異常を検出する。あるいは、通信異常検出部３３は、さらに制御信号を再送した後も返信信号が受信されない場合に通信異常を検出する構成としてもよい。

尚、通信速度を検出することで、通信異常を検出する構成としてもよい。

そして、通信異常検出部３３によって、通信異常が検出されると、切替指示部３４によって、電力線Ｖ，Ｗに機器１１６が接続されたものと認識されて切替指示部３４からの信号に応じて端末通信部３２により、配電機器１ｂにおける極性切替部１１の「ｂ側」への切替を指示する極性切替信号（切換指示）が送信される（ステップＳ１５）。

電力線搬送通信装置３ａから送信された極性切替信号は、配電機器１ｂにおけるコンデンサＣ２を介してコイルｎ２に印加され、コイルｎ３に極性切替信号が誘起され、コイルｎ３と接続された通信部２０によって、極性切替信号が受信される。この場合、３巻線コイルＴ１ａにおけるコイルｎ１，ｎ２，ｎ３のうちの一つであるコイルｎ３が、電力線搬送通信における通信信号の受信に用いられるので、２巻線コイルＴ１と別に通信信号送受信用のトランスを備える必要がなく、回路を簡素化することができる。

次に、通信部２０によって受信された極性切替信号が復調されて切替制御部１９ａへ出力され、切替制御部１９ａによって極性切替部１１がｂ側に切り替えられ（ステップＳ１６）、コンデンサ１１８の影響が低減されて電力線搬送通信装置３ａ，４ａ間の通信が可能にされる。

そして、切替制御部１９ａから極性切替が完了した旨の通知が通信部２０へ出力され、通信部２０から極性切替部１１がｂ側へ切替られたことを示す切替完了通知がコイルｎ３，ｎ２を介して電力線搬送通信により電力線搬送通信装置３ａへ送信される（ステップＳ１７）。

次に、電力線搬送通信装置３ａによって、切替完了通知が受信されると、電力線搬送通信装置３ａから電力線搬送通信装置４ａへ動作を指示する制御信号が送信され（ステップＳ１８）、配電機器１ｂにおいて極性切替部１１がｂ側にされているので制御信号が電力線搬送通信装置４ａで受信され、その制御信号を受信した電力線搬送通信装置４ａから制御信号を受信したことを通知する応答信号が電力線搬送通信装置３ａへ送信される（ステップＳ１９）。

以上、ステップＳ１１〜Ｓ１９の処理により、配電機器１ｂは、電力線搬送通信装置３ａ，４ａとの間で電力線搬送通信を行うことにより、電力線搬送通信装置３ａ，４ａから送信された極性切替指示信号に応じて極性切替部１１を切り替えることができるので、ユーザが手動で極性切替部１１を切り替えたり、ＡＣ２００Ｖの電力線Ｖ，Ｗ間に接続される機器に関する機器情報を設定する必要がなく、配電機器１ｂの設定作業工数を低減することができる。

また、電力線搬送通信装置３ａ，４ａから送信された極性切替指示信号に応じて自動的に極性切替部１１が切り替えられるので、人為的ミスにより極性切替部１１が誤って切り替えられることが抑制される。

なお、配電機器１ｂは、電力線搬送通信装置３ａからの切替指示に応じて、極性切替部１１をａ側からｂ側へ切り替える例を示したが、ａ側からｂ側へ切り替える例に限られず、例えばＡＣ１００Ｖの相に接続された電力線搬送通信装置３ａがＡＣ２００Ｖの相に接続された他の電力線搬送通信装置と通信を試みて、通信異常が発生するなどして通信できなかった場合に、極性切替部１１のｂ側からａ側への切り替えを指示する切換指示を配電機器１ｂへ送信し、配電機器１ｂにおいて極性切替部１１がａ側へ切り替えられるようにしてもよい。

また、配電機器１ｂは、ＡＣ１００Ｖの相に接続された電力線搬送通信装置３ａ，４ａや、ＡＣ２００Ｖの相に接続された電力線搬送通信装置から、電力線搬送通信によって機器情報を取得し、取得した機器情報に応じて図４に示す配電機器１ａと同様に極性切替部１１の切替を行う構成としてもよい。この場合、通信部２０は、受付部の一例に相当している。

本発明の第１の実施形態に係る配電機器及びこれを用いた電力線搬送通信システムの構成の一例を説明するためのブロック図である。 図１に示すコイルの接続関係を説明するための説明図である。 電力線に生じる電圧を説明するための説明図で、縦軸は電圧を、横軸は時間を示している。 本発明の第２の実施形態に係る配電機器及びこれを用いた電力線搬送通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 図４に示す配電機器の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る配電機器を用いた電力線搬送通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 図６に示す電力線搬送通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図６に示す電力線搬送通信システムの動作を説明するための説明図である。 背景技術に係る単相３線式の電力線に電力線搬送通信装置が接続された状態を示すブロック図である。 背景技術に係る単相３線式の電力線に電力線搬送通信装置が接続された状態を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 配電機器
２ 柱上トランス
３，４ 電力線搬送通信装置
１１ 極性切替部
１２，１３，１４，１５，１６，１７ 接続端子
１８ 設定スイッチ
１９，１９ａ 切替制御部
２０ 通信部
２１，２２，２３，２４ 端子
３２ 端末通信部
３３ 通信異常検出部
３４ 切替指示部
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｎ 中性線
ｎ１，ｎ２，ｎ３ コイル
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６ スイッチ
Ｔ１ ２巻線コイル
Ｔ１ａ ３巻線コイル
Ｖ，Ｗ 電力線

Claims (6)

1. 第１の相の電力線と中性線と第２の相の電力線とを備えると共に電力線搬送通信の通信路として用いられる単相三線式の電力線に接続される配電機器であって、
   前記第１の相の電力線に一端が接続された第１のコンデンサと、
   前記第２の相の電力線に一端が接続された第２のコンデンサと、
   一端が前記中性線に接続され、他端が前記第１のコンデンサの他端に接続された第１の巻線と、
   前記第１の巻線と同一のコアに巻回された第２の巻線と、
   前記第２の巻線における前記第１の巻線の一端と同極性の一端が前記第２のコンデンサにおける他端に接続され前記第２の巻線の他端が前記中性線に接続された第１の状態と、前記第２の巻線における一端が前記中性線に接続され他端が前記第２のコンデンサにおける他端に接続された第２の状態とを切り替える極性切替部と
   を備えることを特徴とする配電機器。
2. 前記第１の相と前記第２の相との間に接続される機器に関する機器情報の入力を受け付ける受付部と、
   前記受付部によって受け付けられた機器情報に基づいて、前記極性切替部に前記切り替えを行わせる切替制御部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の配電機器。
3. 前記単相三線式の電力線に接続された電力線搬送通信装置との間で通信を行う通信部と、
   前記通信部によって前記極性切替部の切替を指示する切替指示が収容された通信信号が受信された場合に、当該受信された通信信号に応じて前記極性切替部に前記切り替えを行わせる切替制御部と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の配電機器。
4. 前記コアに巻回された第３の巻線をさらに備え、
   前記通信部は、前記第３の巻線を介して前記通信信号を取得すること
   を特徴とする請求項３記載の配電機器。
5. 前記極性切替部における切替状態を報知する報知部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の配電機器。
6. 第１の相の電力線と中性線と第２の相の電力線とを備えると共に電力線搬送通信の通信路として用いられる単相三線式の電力線に接続される複数の電力線搬送通信装置と配電機器とを備える電力線搬送通信システムであって、
   前記配電機器は、請求項３又は４に記載の配電機器であり、
   前記複数の電力線搬送通信装置は、他の前記電力線搬送通信装置及び前記配電機器との間で前記電力線を介して通信を行う端末通信部と、
   前記端末通信部による通信における通信異常を検出する通信異常検出部と、
   前記通信異常検出部により通信異常が検出された場合、前記端末通信部に、前記配電機器へ前記切替指示が収容された通信信号を送信させる切替指示部と
   を備えることを特徴とする電力線搬送通信システム。

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