JP2007214765A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】雑音や信号の劣化に強く、信号線に簡単に接続でき、且つ、送信出力を上げても漏洩電波が少ない通信システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る通信システム１０を、２本一組の誘導線３０ａ，３０ｂからなる通信路３０と、２本の誘導線３０ａ，３０ｂを繋ぐように接続された少なくとも１個の終端器３１と、通信路３０のうちいずれか一方の誘導線３０ａ，３０ｂに接続され、誘導線３０ａ，３０ｂに対して通信信号（送受信信号）Ｃ_S，Ｃ_Rの送受信を行う通信装置２０とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洞道内等に配設されている２本一組の誘導線のいずれか一方に接続して通信を行う通信システムに関する。

洞道とは、内部に作業員が入って作業ができるトンネルであって、地中送電線等が敷設されている。このような洞道内では、電波を遠くまで飛ばすことが難しいため、この洞道内で作業をする作業員と直接無線で通信をすることはできない。そのため、洞道内に誘導線を敷設して、２５０ｋＨｚ以下の周波数の信号を利用し、この誘導線から漏洩する電波を用いて通信する装置や、このような誘導線に適当な間隔で誘導式変換器を設け、この変換器に無線中継器を接続して無線通信をする装置（例えば、特許文献１参照）、若しくは、２本の誘導線のうち一方に送信機を接続し他方に受信機を接続して通信をする装置（例えば、特許文献２参照）等が開発されている。

特開平１１−２３９０８５号公報

特開２００４−９６５６６号公報

しかしながら、２５０ｋＨｚ以下の周波数の信号を利用した漏洩電波を用いる方法では周波数が低いため雑音が多く、信号伝送が劣化して信号伝送ができない場合があるという課題や、長距離大容量伝送ができないという課題がある。また、誘導線上に無線中継器を設ける方式では、設備コストが増加するという課題があり、一方、２本の誘導線のそれぞれに送受信機を接続する方法では通信装置の接続に手間がかかるという課題がある。

なお、２本の誘導線のそれぞれに接続する手間を省くために、１線対地帰路方式若しくは線導体と線シールドを信号伝送路とするものがあるが、長距離伝送を行うために装置の出力を上げると、漏洩電界（漏洩電波）の発生が大きくなり、他の通信システムに対して干渉してしまうという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、雑音や信号の劣化に強く、誘導線に簡単に接続でき、且つ、送信出力を上げても漏洩電波が少ない通信システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る通信システムは、２本一組の誘導線からなる通信路と、２本の誘導線を繋ぐように接続された少なくとも１個の終端器と、通信路のうちいずれか一方の誘導線に接続され、誘導線に対して信号（例えば、実施形態における通信信号Ｃ_S，Ｃ_R）の送受信を行う通信装置と、から構成される。

このような本発明に係る通信システムにおいては、通信装置が、誘導線に接続される結合器と、信号を送受信する高速信号伝送部と、結合器および高速信号伝送部を接続する接続線と、から構成されることが好ましい。このとき、高速信号伝送部が、信号をＯＦＤＭ変調することが好ましい。

本発明に係る通信システムは、結合器が、貫通孔が形成された円筒状のトロイダル型フェライトコアであって、円周部の一部が円筒軸方向に切り欠かれ、外部と貫通孔とが連通した本体部と、切り欠き部を繋ぐように本体部に接続され、この本体部に対して相対移動可能な爪部と、から構成され、結合器に誘導線を接続するときに、爪部を本体部に対して相対移動させて切り欠き部を開放し、この切り欠き部から誘導線を貫通孔に通すように構成されることが好ましい。

また、結合器が、円筒状のトロイダル型フェライトコアを円筒軸方向に２分した左右コア半体と、２個の保持部材であって、略中央部に枢結軸を有し、先端部の各々に左右コア半体が取り付けられ、枢結軸を中心に先端部を開閉して、左右コア半体を分離した状態および組み合わせて円筒状にした状態にする左右保持部材と、これらの左右保持部材を閉じた状態に保持するように保持部材に取り付けられた弾性部材（例えば、実施形態におけるバネ部材２２０ｆ）とから構成されることが好ましい。

あるいは、結合器が、円筒状に形成され、側面視においてＳ字状に形成されてこの円筒を円筒軸方向に切断して外部と円筒内とを連通する切り込み部を有するトロイダル型フェライトコアであることが好ましい。

さらに、本発明に係る通信システムは、通信装置が受話器を有し、この受話器で入出力された音声を信号に変復調して、高速信号伝送部から通信路に対して送受信する電話部を有することが好ましい。

本発明に係る通信装置を以上のように構成すると、通信路を構成する２本の誘導線のうち、いずれか一方に通信装置を接続することにより通信が可能となるため、低コストで且つ容易にシステムを構築することができる。また、２本の誘導線が終端器で接続されているため、誘導線から漏洩する電波が抑制され、通信装置の出力を上げても他のシステムと干渉するおそれがなく、長距離伝送が可能となる。そのため、長距離且つ大容量伝送を可能とする高速電力線搬送通信（高速ＰＬＣ）技術等で利用されているＯＦＤＭ変調等を情報伝送に用いることができる。

このとき、通信装置の誘導線に対する接続は、結合器の爪部あるいは左右保持部を操作する、若しくは、切り込み部に誘導線を挿入して回転させることによりこの誘導線に結合器を取り付けることにより行うことができるので、簡単な操作により短時間でこの通信装置を設置することができる。また、必要時のみ設置、取り外しが可能なため、設備コストが抑えられる。

なお、通信装置に、受話器を有した電話部を設けることにより、この通信装置を用いて音声による会話を行うことができるため、例えば、洞道内にこの通信システムを設置することにより、作業効率を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１〜図４を用いて本発明に係る通信システム１０の構成について説明する。この通信システム１０は、２本の誘導線３０ａ，３０ｂから構成される通信路３０、誘導線３０ａ，３０ｂの間に接続された少なくとも１個以上の終端器３１、および、誘導線３０ａ，３０ｂのいずれか一方に接続される通信装置２０から構成される。また、通信装置２０は、本体２１、結合器２２、および、接続線２３から構成され、さらに、本体２１は、高速信号伝送部２４、電話部２５、および、電源部（バッテリー）２６から構成される。

通信装置２０の高速信号伝送部２４は、電話部２５から渡される送信データＤ_Sを誘導線３０ａ（若しくは３０ｂであるが、以降の説明においては、誘導線３０ａに接続されたものとして説明する）により搬送するための通信信号（送信信号Ｃ_S）に変調する変調回路２４ａ、誘導線３０ａから受信した通信信号（受信信号Ｃ_R）を電話部２５に渡すために受信データＤ_Rに復調する復調回路２４ｂ、および、誘導線３０ａに対して通信信号Ｃ_R，Ｃ_Sの入出力を行う送受信号結合回路２４ｃから構成される。なお、高速信号伝送部２４および電話部２５は、電源部２６から電源が供給されて作動する。

電話部２５には、受話器２５ａ（ヘッドセットでも可能）が接続されている。そのため、この受話器２５ａのマイクから入力された音声がデジタル信号Ｄ_Sに変換されて変調回路２４ａに渡され、送受信号結合回路２５ｃを介して送信信号Ｃ_Sとして誘導線３０ａに送信され、誘導線３０ａから受信した受信信号Ｃ_Rを送受信結合回路２５ｃを介して復調回路２５ｂで受け取って受信データＤ_Rに復調して電話部２５に渡し、受話器２５ａのスピーカーから出力することにより、誘導線３０ａ（若しくは誘導線３０ｂ）に接続された通信装置２０間で会話（通信）を行うことができる。

高速信号伝送部２４と誘導線３０ａとの間の信号の入出力は、結合器２２で行われる。この結合器２２は、貫通孔２２ａ（図３においては、左右に貫通している）が形成された中空円筒状のトロイダル型のフェライトコアで構成されている。そして、結合器２２と送受信合結合回路２５ｃとは、接続線２３で接続されており、接続線２３が結合器２２の貫通孔２２ａと外周を通ってコイル状に巻き掛けられている（この部分を「コイル部２３ａ」と呼ぶ）。また、誘導線３０ａは、この貫通孔２２ａを通される。

接続線２３に送信信号Ｃ_S（電流）が流れるとコイル部２３ａに磁界が発生し、この磁界はフェライトコア（結合器２２）で収束され、さらにこの磁界により誘導線３０ａに電流が流れ、送信信号Ｃ_Sが誘導線３０ａに送信される。反対に、誘導線３０ａに受信信号Ｃ_R（電流）が流れるとこの誘導線３０ａの回りに磁界が発生してフェライトコア（結合器２２）で収束され、この磁界によりコイル部２３ａに電流が流れ、受信信号Ｃ_Rが誘導線３０ａから受信される。

結合器２２は、図４に示すように、円周面の一部が円筒軸方向に切り欠かれた本体部２２ｂと、この切り欠き部２２ｄを繋ぐように本体部２２ｂに取り付けられた爪部２２ｃとから構成されている。この爪部２２ｃは、本体部２２ｂに対して相対移動可能に取り付けられており、バネ等の弾性部材により本体部２２ｂの切り欠き部２２ｄを繋ぐように付勢されている。そのため、結合器２２を誘導線３０ａ（または３０ｂ）に接続するときは、爪部２２ｃを指で押し下げて切り欠き部２２ｄにより貫通孔２２ａと外部とを連通し、この切り欠き部２２ｄを通して誘導線３０ａを貫通孔２２ａに挿入する。そして、指を離すと弾性部材により爪部２２ｃが切り欠き部２２ｄを塞ぐように付勢して、誘導線３０ａに結合器２２が接続される。

なお、結合器２２は、この図４に示す構成に限定されず、例えば、図５に示す結合器２２０のように構成することも可能である。この結合器２２０は、円筒状のフェライトコアを円筒軸方向に左右に分割した左右コア半体２２０ａ，２２０ｂと、この左右コア半体２２０ａ，２２０ｂの各々を保持する左右保持部２２０ｃ，２２０ｄとを有し、左右保持部２２０ｃ，２２０ｄは、枢結部２２０ｅで揺動可能に構成されている。また、この結合器２２０は、円弧状のバネ部材２２０ｆが取り付けられており、このバネ部材２２０ｆにより左右保持部２２０ｃ，２２０ｄが、左右コア半体２２０ａ，２２０ｂを当接させて、全体として円筒状のフェライトコアになるように構成されている。このような結合器２２０によると、左右保持部２２０ｃ，２２０ｄの先端部（枢結部２２０ｅに対して左右コア半体２２０ａ，２２０ｂが取り付けられているのと反対の端部）を内側に閉じるように操作することにより、図５（ｂ）に示すように、コア半体２２０ｃ，２２０ｄが左右に開き、開口部２２０ｇから内部に誘導線３０ａを挿入することができ、簡単な操作で取り付けることができる。

あるいは結合器２２を、図６（ａ）に示す結合器２２２のように構成することも可能である。この結合器２２２は、円筒状のフェライトコアの円筒部に、側面視においてＳ字状の切り込み部２２２ａが形成されている。この切り込み部２２２ａは、円筒軸方向端部は、円筒軸方向に延び、略中央部ではこの円筒軸に直交する方向に対して緩やかな傾斜を有して延びるように形成されており、この切り込み部２２２ａにより円筒は縦方向に分割され、切り込み部２２２ａを介して外部と円筒内部（貫通孔２２２ｂ）とが連通している。なお、図６（ｂ）に示すように、円筒軸方向両端近傍の切り込み部２２２ａは、平面視において、中心点（円筒軸）Ｏから互いに１８０°以内の範囲に形成されていることが望ましい。

この結合器２２２の誘導線３０ａへの取付け方法は、まず、図７（ａ）に示すように、結合器２２２を誘導線３０ａに対して円筒軸方向が直交する方向に向けて、切り込み部２２２ａの略中央部に誘導線３０ａを挿入して引っかける。すると、図７（ｂ）に示すように、この切り込み部２２２ａの略中央部の傾斜に応じて結合器２２２が自重により回転し、この回転に応じて切り込み部２２２ａに誘導線３０ａが挿入される。そして、図７（ｃ）に示すように、結合器２２２の円筒軸と誘導線３０ａとが一致するように結合器２２２が回転すると、貫通孔２２２ｂに誘導線３０ａが挿入されるため、簡単な操作でこの結合器２２２を誘導線３０ａに接続することができる。

本実施例に係る通信装置２０の高速信号伝送部２４においては、誘導線３０ａに対して送受信する通信信号Ｃ_S，Ｃ_Rとして、例えば、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの間で、中心周波数の異なる複数のキャリアを用い、送受信データＤ_R，Ｄ_Sをこれらのキャリアに割当てる直交周波数分割多重通信（ＯＦＤＭ）と呼ばれる変調方式を用いている。この変調方式は電力線搬送通信（高速ＰＬＣ）でも採用されているものであり、伝送路（通信路３０）の信号対雑音比（ＳＮＲ）に応じて各キャリアのビット割当てを変更できるため、ノイズに強く長距離伝送が可能で、また、効率的な周波数利用も可能である。

以上説明したように、本実施例に係る通信装置２０は、２本の誘導線３０ａ，３０ｂのうち、いずれか一方に接続して通信を行うように構成されているが、この通信装置２０が接続されている通信路３０には、誘導線３０ａ，３０ｂをつなぐ終端器３１が接続されているため、一方の誘導線（例えば、３０ａ）に入力された信号は、この終端器３１を介して他方の誘導線（例えば、３０ｂ）に流れる。それぞれの誘導線３０ａ，３０ｂを流れる信号は逆向きの電流であるため、この電流により発生する漏洩電界（漏洩電波）は互いに打ち消し合って減衰し、他のシステムに干渉を与えるおそれがなくなる。

なお、図１においては、２つの通信装置２０を同じ誘導線３０ａに接続した場合について示しているが、一方の通信装置２０を誘導線３０ｂに接続してもこれらの通信装置２０間で通信が可能である。また、終端器３１を挟んで２台の通信装置２０を通信路３０に接続してもこれらの通信装置２０の間で通信を行うことが可能である。

以上説明した本発明の実施形態において達成される主要な効果を整理すると、次のようになる。第１に、通信路３０を構成する２本の誘導線３０ａ，３０ｂのうち、いずれか一方に通信装置２０を接続することにより通信が可能に構成されているため、低コストで且つ容易にシステムを構築することができる。

第２に、２本の誘導線３０ａ，３０ｂは終端器３１で接続されているため、誘導線３０ａ，３０ｂから漏洩する電波が抑制され、通信装置２０の出力を上げても他のシステムに対して干渉するおそれがなく、長距離伝送が可能となる。そのため、長距離且つ大容量伝送を可能とする高速ＰＬＣ技術（ＯＦＤＭ変調）等を情報伝送に用いることができる。なお、高速ＰＬＣ技術が利用する周波数帯域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）は従来の通信システムが利用している周波数帯域（２５０ｋＨｚ以下）と比較しても雑音が少ないため、通信品質も良い。

第３に、本実施例に係る通信システム１０は、必要に応じて通信路３０に通信装置２０を接続して通信することができるため、基地局等を固定設置する必要がなく、大幅なコストダウンが可能であるとともに、必要な場所で通信を行うことができるので、例えば、洞道内での作業効率を向上させることができる。なお、通信路３０（誘導線３０ａ，３０ｂ）への通信装置２０の接続は、上述のように結合器２２の爪部２２ｃを操作するか、または、結合器２２０の左右保持部２２０ｃ，２２０ｄを操作する、若しくは、結合器２２２の切り込み部２２２ａに誘導線３０ａ（または３０ｂ）を挿入して回転させることにより行うことができるので、短時間でこの通信装置２０を設置することができる。

第４に、高速ＰＬＣ技術（ＯＦＤＭ技術）を採用することにより大容量伝送が可能となることから、この通信システム１０の使用頻度の向上が期待でき、また、既設の通信路３０を再利用することができるため、設備更新に伴うコストを従来の１／２００以下に抑えることができ、且つ、本システム導入に伴う既設システム撤去において、廃棄物が発生することもない。

本発明に係る通信システムの構成を示す回路図である。 通信装置の構成を示すブロック図である。 結合器と誘導線との接続状態を示すための説明図である。 結合器の構成を示す説明図であり、（ａ）は爪部が閉じた状態を示し、（ｂ）は爪部が開いた状態を示す。 第２の構成の結合器を示す説明図であり、（ａ）はコアが閉じた状態を示し、（ｂ）はコアが開いた状態を示す。 第３の構成の結合器を示す説明図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は、断面ＡおよびＢを合成して表示した平面図である。 第３の構成の結合器を誘導線に取り付ける方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 通信システム
２０ 通信装置
２２ 結合器
２２ａ 貫通孔
２２ｂ 本体部
２２ｃ 爪部
２２ｄ 切り欠き部
２３ 接続線
２４ 高速信号伝送部
２５ 電話部
２５ａ 受話器
３０ 通信路
３０ａ，３０ｂ 誘導線
３１ 終端器
２２０ 結合器
２２０ａ，２２０ｂ 左右コア半体
２２０ｃ、２２０ｄ 左右保持部材
２２０ｆ バネ部材（弾性部材）
２２２ 結合器
２２２ａ 切り込み部
Ｃ_S，Ｃ_R 通信信号（信号）

Claims (7)

1. ２本一組の誘導線からなる通信路と、
   前記２本の誘導線を繋ぐように接続された少なくとも１個の終端器と、
   前記通信路のうちいずれか一方の前記誘導線に接続され、前記誘導線に対して信号の送受信を行う通信装置と、から構成されることを特徴とする通信システム。
2. 前記通信装置が、
   前記誘導線に接続される結合器と、
   前記信号を送受信する高速信号伝送部と、
   前記結合器および前記高速信号伝送部を接続する接続線と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記高速信号伝送部が、前記信号をＯＦＤＭ変調することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記結合器が、貫通孔が形成された円筒状のトロイダル型フェライトコアであって、
   円周部の一部が円筒軸方向に切り欠かれ、外部と貫通孔とが連通した本体部と、
   前記切り欠き部を繋ぐように前記本体部に接続され、前記本体部に対して相対移動可能な爪部と、から構成され、
   前記結合器に前記誘導線を接続するときに、前記爪部を前記本体部に対して相対移動させて前記切り欠き部を開放し、前記切り欠き部から前記誘導線を前記貫通孔に通すように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
5. 前記結合器が、
   円筒状のトロイダル型フェライトコアを円筒軸方向に２分した左右コア半体と、
   ２個の保持部材であって、略中央部に枢結部を有し、先端部の各々に前記左右コア半体が取り付けられ、前記枢結部を中心に前記先端部を開閉して、前記左右コア半体を分離した状態および組み合わせて円筒状にした状態にする左右保持部材と、
   前記左右保持部材を閉じた状態に保持するように前記保持部材に取り付けられた弾性部材とから構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
6. 前記結合器が、円筒状に形成され、側面視においてＳ字状に形成されて前記円筒を円筒軸方向に切断して外部と前記円筒内とを連通する切り込み部を有するトロイダル型フェライトコアであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
7. 前記通信装置が、受話器を有し、前記受話器で入出力された音声を前記信号に変復調して、前記高速信号伝送部から前記通信路に対して送受信する電話部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の通信システム。

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