JP4552960B2 - Ｐｌｃ用フィルタ付きタップ - Google Patents

Description

本発明は、ＰＬＣ用フィルタ付きタップに関するものである。

従来、電力線を信号線とした電力線通信を利用し、電力線に接続された照明負荷を制御する電力線搬送照明制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献に開示された電力線搬送照明制御装置では、負荷で発生したノイズが電力線に伝搬するなどして電力線通信の伝送特性が悪化するのを防止するために、ＬＣフィルタよりなるフィルタ回路を電力線と負荷との間に接続していた。図９は従来のフィルタ回路Ｆの回路図であり、ラインフィルタＬＦと、ラインフィルタＬＦの電源側端子間および負荷側端子間にそれぞれ接続されたコンデンサＣ１０，Ｃ１１とで構成されている。
特開平８−９８２７７号公報（段落［００２６］−［００２７］、及び、第１図）

上述の電力線搬送照明制御装置では、ラインフィルタＬＦの電源側端子間にコンデンサＣ１０が接続されているため、電力線通信の周波数帯域（約２ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚ）において電源側の線路インピーダンスが低下してしまい、その結果伝送信号の減衰量が増加して、電力線通信の伝送特性が悪化するという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、負荷側で発生したノイズの影響を低減しつつ、電力線通信の伝送特性が悪化するのを抑制したＰＬＣ用フィルタ付きタップを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電源コンセントが備えるコンセント口の栓刃挿入孔に差込接続される栓刃と、負荷の電源プラグが備える栓刃が挿入される栓刃挿入孔と、栓刃挿入孔を通して内部に挿入される栓刃が差込接続される刃受部材と、栓刃と刃受部材との間を接続する電路の途中に設けられ、ラインフィルタおよび当該ラインフィルタの負荷側端子間に接続されたコンデンサからなり負荷側から電源側へ伝搬する高速電力線通信の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタ回路と、直方体状に形成され栓刃および栓刃挿入孔が別々の面に配設されるとともに、複数のコンセント口が列設された電源コンセントに栓刃を接続した状態でコンセント口の配列方向における一方の側面から栓刃の中心位置までの距離を２０ｍｍ以下とし且つコンセント口の配列方向と交差する方向において対向する２側面の面幅を８０ｍｍ以下として、刃受部材およびフィルタ回路を内部に収納したタップ本体と、前記フィルタ回路による信号の減衰効果を、複数の光源の点灯状態により段階的に表示する点灯表示回路とを備えたことを特徴とする。なお、栓刃の中心位置とは、コンセント口の配列方向に沿った方向における栓刃の中央位置を言う。

請求項１の発明によれば、タップ本体は、複数のコンセント口が列設された電源コンセントに栓刃を接続した状態でコンセント口の配列方向における一方の側面から栓刃の中心位置までの距離を２０ｍｍ以下としているので、タップ本体によって他のコンセント口が塞がれることはなく、他のコンセント口を有効に利用できるという効果がある。またタップ本体は、コンセント口の配列方向と交差する方向において対向する２側面の面幅を８０ｍｍ以下としているので、大角形連用配線器具に用いられるプレートの幅と略同じ幅に抑えることができ、プレートから外側にタップ本体がはみ出すのを防止できるという効果もある。さらに、タップ本体には、ラインフィルタおよび当該ラインフィルタの負荷側端子間に接続されたコンデンサからなり負荷側から電源側へ伝搬する高速電力線通信の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタ回路が内蔵されているので、負荷側から電源側へのノイズの伝搬を抑制しつつ、電力線を介して伝送される伝送信号の減衰量を小さくして、伝送特性を向上させることができるという効果もある。

また、点灯表示部の点灯状態から、フィルタ回路による信号の減衰効果を視覚的に容易に確認できるという効果がある。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（参考例）
本発明の参考例を図１〜図３に基づいて説明する。尚、以下の説明では特に断りが無いかぎり、図２（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、図中の正面を前面とする。従って、図２（ｂ）中の右側が後側となる。

本参考例のＰＬＣ用フィルタ付きタップ（以下タップと略称す）Ａは、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、扁平な直方体状のタップ本体１を有し、タップ本体１の後面には該後面の面方向に突出する一対の並行栓刃２，２が突設されるとともに、タップ本体１の幅方向（図２（ａ）における左右方向）の両側面に負荷の電源プラグが接続されるコンセント口３，３が設けてある。ここで、並行栓刃２，２は、タップ本体１の後面の面方向と交差（本参考例では直交）するタップ本体１の幅方向において並行している。また、各コンセント口３は一対の栓刃挿入口３ａ，３ａを有しており、タップ本体１の内部には栓刃挿入口３ａ，３ａに臨んでプラグの栓刃が差込接続される刃受部材（図示せず）を収納してある。

図１はタップＡの内部回路図であり、タップ本体１の内部には、各コンセント口３の栓刃挿入口３ａ，３ａに臨んで配置された各一対の刃受部材３ｂ，３ｂを収納するとともに、栓刃２，２と２組の刃受部材３ｂ，３ｂとの間に接続されたラインフィルタＬＦ、および、当該ラインフィルタＬＦの負荷側端子間に接続されたコンデンサＣ１からなるフィルタ回路Ｆが収納されており、ラインフィルタＬＦの電源側端子は栓刃２，２に直接接続されている。

このタップ本体１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように例えば壁面１００に埋込配設された電源コンセントＢに接続して使用されるものであり、複数（例えば２口）のコンセント口５０が上下に並んで列設された電源コンセントＢの下側のコンセント口５０の栓刃挿入孔５０ａ，５０ａに栓刃２，２を接続した状態で、コンセント口５０の配列方向（上下方向）における一方の側面（上側面）から栓刃２の中心位置（コンセント口５０の配列方向に沿う方向における中央位置）までの距離Ｗ１を２０ｍｍ以下とし、且つ、コンセント口５０の配列方向と交差する方向（つまり一対の栓刃２，２の配列方向）において対向する２側面（左右方向両側面）の面幅Ｗ２を８０ｍｍ以下としている。而して、タップ本体１は距離Ｗ１を２０ｍｍ以下としているので、図２（ａ）に示すように電源コンセントＢの下側のコンセント口（図示せず）に栓刃２を差込接続した際に、このタップ本体１によって他（上側）のコンセント口５０が塞がれることはなく、電源コンセントＢの他のコンセント口５０を有効に利用できる。またタップ本体１は２面幅Ｗ２を８０ｍｍ以下としているので、タップ本体１の幅を大角形連用配線器具に用いられるプレート５１の幅と略同じ寸法に抑えることができ、プレート５１から外側にタップ本体１がはみ出すのを防止できる。

なお本参考例のタップ本体１では、一対の栓刃２，２の並ぶ方向（図２（ａ）の左右方向）において対向する両側面に計２個のコンセント口３，３を設けているが、栓刃２が突設された面以外の面に少なくとも１個コンセント口３を設ければ良い。但し、栓刃２，２が並ぶ方向と交差する方向において対向する側面（図２（ａ）の上側又は下側の側面）にコンセント口３を設けた場合は、コンセント口３に接続された負荷のプラグ（図示せず）が他のコンセント口５０に接続されるプラグと干渉する可能性があるので、栓刃２，２が並ぶ方向において対向する２側面、又は、前面にコンセント口３を設けるのが好ましい。

また本参考例では、ラインフィルタＬＦと、ラインフィルタＬＦの負荷側端子間に接続されたコンデンサＣ１とでフィルタ回路Ｆを構成しており、負荷側で発生した高速電力線通信の周波数帯域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）のノイズ信号はフィルタ回路Ｆによって減衰されるので、負荷側で発生したノイズ信号による伝送特性の悪化を抑制できる。また、図９に示す従来のフィルタ回路ＦではラインフィルタＬＦの電源側端子間にコンデンサＣ１０が接続されているのに対して、本参考例ではラインフィルタＬＦの電源側端子間にコンデンサＣ１０が接続されていないので、電源側の線路インピーダンスを高めることができ、電力線を介して伝送される伝送信号の減衰を抑制して、電力線通信の伝送品質を向上させることができる。

次に、このフィルタ回路Ｆに用いるラインフィルタＬＦについて図３を参照して説明する。このラインフィルタＬＦは、絶縁樹脂からなるベース２６の上面にコイル１２，１３を取り付けてあり、コイル１２，１３のコイルリード１２ａ，１３ａは、ベース２６に設けたリード孔を通して、ベース２６の下面より下方に向かって突出している。本参考例ではノイズ対策部品として小型のラインフィルタＬＦを用いているので、このラインフィルタＬＦを内部に収納するタップ本体１の小型化、軽量化を図ることができ、タップ本体１は、栓刃２の中心位置から一側面までの距離Ｗ１を２０ｍｍ以下、栓刃２，２が並ぶ方向に対向する２側面の幅Ｗ２を８０ｍｍ以下に抑えることが可能になる。

（実施形態）
本発明の実施形態を図４〜図６に基づいて説明する。本実施形態では、参考例で説明したタップＡにおいて、フィルタ回路Ｆによる信号の減衰効果を点灯状態により表示する点灯表示回路４を設けている。尚、点灯表示回路４以外の構成は参考例と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

点灯表示回路４は、直流カット用のコンデンサを介してフィルタ回路Ｆの電源側の電路に接続されて電力線通信に使用される周波数帯域以外の信号を減衰させるバンドパスフィルタＢＰＦ１と、直流カット用のコンデンサを介してフィルタ回路Ｆの負荷側の電路に接続されて電力線通信に使用される周波数帯域以外の信号を減衰させるバンドパスフィルタＢＰＦ２と、バンドパスフィルタＢＰＦ１を通過した信号とバンドパスフィルタＢＰＦ２を通過した信号との差分を増幅して出力するオペアンプＯＰ１と、オペアンプＯＰ１の出力レベルに応じた個数だけ発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３を点灯させるＬＥＤ駆動部４ａとを備えている。尚、図６のイはバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２の周波数特性を示しており、高速電力線通信で使用される周波数帯域（ＰＬＣ通信領域；２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）の信号は通過させ、周波数が２ＭＨｚ未満の信号および周波数が３０ＭＨｚを越える信号に対しては損失を与えるようになっている。

図５はタップＡの正面図であり、タップ本体１の上部には発光ダイオードの光を透過する透光窓５が３箇所設けられ、各々の透光窓５に臨ませて発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３がタップ本体１内に収納されている。

而して、負荷側で発生した電力線通信の周波数帯域の信号がフィルタ回路Ｆによって減衰された場合、フィルタ回路Ｆに対して負荷側の電路に流れる電流は、フィルタ回路Ｆに対して電源側の電路に流れる電流に比べて、フィルタ回路Ｆによって減衰された信号分だけ大きくなる。すなわち、バンドパスフィルタＢＰＦ２を通過する信号の方が、バンドパスフィルタＢＰＦ１を通過する信号に比べて大きくなるので、両者の差分を増幅するオペアンプＯＰ１の出力レベルは、フィルタ回路Ｆによって減衰された信号の大きさに比例することになる。ここで、ＬＥＤ駆動部４ａは、オペアンプＯＰ１の出力レベルに応じた個数だけ発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３を点灯させているので、点灯した発光ダイオードの数が多いほど、フィルタ回路Ｆによって減衰された信号が大きいことを示しており、フィルタ回路Ｆの効果を視覚的に容易に判別することができる。なお、点灯表示回路４はタップ本体１に内蔵した電池（図示せず）を電源として動作し、タップ本体１の表面に露設されたモニタスイッチ（図示せず）により電池から点灯表示回路４への給電をオン／オフさせるようになっており、例えばタップＡのコンセント口３に負荷を接続した際に、モニタスイッチにより点灯表示回路４への給電をオンして点灯表示回路４を動作させることで、フィルタ回路Ｆの効果を確認することができる。

ところで、図７は点灯表示回路４の具体回路図を示しており、点灯表示回路４は、フィルタ回路Ｆの電源側の電路、負荷側の電路に流れる電流をそれぞれ検出するためのカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２と、カレントトランスＣＴ１，ＣＴ２の二次側に流れる電流のうちＰＬＣ通信帯域以外の周波数成分をそれぞれ減衰させるバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２と、バンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２を通過した信号をそれぞれ増幅するオペアンプＯＰ２，ＯＰ３と、オペアンプＯＰ２，ＯＰ３の出力電圧を内蔵するＡ／Ｄ変換部でディジタル信号に変換し、両者の差分の大きさと所定の閾値レベルＶref1，Ｖref2，Ｖref3（Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3）とを比較し、差分の大きさがＶref1以上且つＶref2未満であれば発光ダイオードＬＥＤ１を１個だけ、Ｖref2以上且つＶref3未満であれば２個の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を、Ｖref3以上であれば発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３を３個とも点灯させるＡＳＩＳ４ｂと、ＡＳＩＣ４ｂやオペアンプＯＰ２，ＯＰ３などに電源を供給する電池Ｅ１と、電池Ｅ１の給電をオン／オフするモニタスイッチＳＷとを備えている。

ここで、モニタスイッチＳＷを押操作すると、電池Ｅ１から点灯表示回路４に電源が供給され、ＡＳＩＳ４ｂおよびオペアンプＯＰ２，ＯＰ３が動作を開始し、バンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２を通過した信号がオペアンプＯＰ２，ＯＰ３によって増幅されて、ＡＳＩＣ４ｂのＡ／Ｄ変換部に入力される。ＡＳＩＣ４ｂでは、オペアンプＯＰ２，ＯＰ３の出力電圧をディジタル値に変換して両者の差分をとり、その差分の大きさと所定の閾値レベルＶref1，Ｖref2，Ｖref3との高低を比較しており、差分の大きさに応じた個数だけ発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３を点灯させる。而して、点灯した発光ダイオードの数が多いほど、フィルタ回路Ｆによって減衰された信号が大きいことを示しており、フィルタ回路Ｆの効果を視覚的に容易に判別することができる。

また図８は点灯表示回路４の他の具体回路を示しており、図８の回路では、フィルタ回路Ｆの電源側の電路、負荷側の電路に流れる電流をそれぞれ検出するためのカレントトランスＣＴ３，ＣＴ４と、カレントトランスＣＴ３，ＣＴ４の二次側に一次巻線ｎ11，ｎ12がそれぞれ接続され、一次巻線ｎ11，ｎ12に流れる電流の差分に比例した大きさの電流が二次巻線ｎ２に発生するトランスＴｒと、オペアンプＯＰ４および抵抗からなりトランスＴｒの二次巻線ｎ２に流れる電流を増幅する増幅回路４ｃと、増幅回路４ｃの出力電圧と所定の閾値レベルＶref1，Ｖref2，Ｖref3（Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3）との高低をそれぞれ比較するコンパレータＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３と、コンパレータＣＰ１〜ＣＰ３の出力によりそれぞれ点灯される発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３とで点灯表示回路４を構成している。

この点灯表示回路４の動作も図７に示す回路と同様であり、図示しないモニタスイッチを押操作すると、電池（図示せず）からオペアンプＯＰ４およびコンパレータＣＰ１〜ＣＰ３に電源が供給される。トランスＴｒの二次側には、バンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２を通過した信号の差分に比例した大きさの電流が発生するので、増幅回路４ｃによって増幅された電圧と所定の閾値レベルＶref1，Ｖref2，Ｖref3との高低がコンパレータＣＰ１〜ＣＰ３によって比較され、差分の大きさに応じた個数だけ発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３が点灯する。而して、点灯した発光ダイオードの数が多いほど、フィルタ回路Ｆによって減衰された信号レベルが大きいことを示しており、フィルタ回路Ｆの効果を視覚的に容易に判別することができる。また、図８の点灯表示回路４ではトランスＴｒの二次側に、フィルタ回路Ｆの負荷側と電源側とに流れる電流の差分に応じた電流が流れるので、図７に示す回路に比べてＡＳＩＣ４ｂが不要になり、コストダウンを図ることができる。

なお、図７および図８に示す点灯表示回路４において、カレントトランスＣＴ３，ＣＴ４の代わりにロゴスキーコイルを用いた電流センサを用いて、フィルタ回路Ｆの負荷側および電源側に流れる電流を検出するようにしても良く、点灯表示回路４を構成する回路部品の小型化を図ることができる。

参考例のＰＬＣ用フィルタ付きタップの内部回路図である。 同上を示し、（ａ）は使用状態を示す正面図、（ｂ）は使用状態を示す右側面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は下面図である。 同上に用いるラインフィルタの斜視図である。 実施形態のＰＬＣ用フィルタ付きタップの内部回路図である。 同上の正面図である。 同上に用いるバンドパスフィルタの周波数特性の説明図である。 同上の点灯表示部の他の回路例を示す内部回路図である。 同上の点灯表示部のまた別の回路例を示す内部回路図である。 従来のフィルタ回路の回路図である。

符号の説明

Ａ ＰＬＣ用フィルタ付きタップ
１ タップ本体
２ 栓刃
３ コンセント口
３ａ 栓刃挿入孔
３ｂ 刃受部材
５０ コンセント口
５０ａ 栓刃挿入孔
Ｆ フィルタ回路
ＬＦ ラインフィルタ
Ｃ１ コンデンサ
Ｂ 電源コンセント

Claims (1)

1. 電源コンセントが備えるコンセント口の栓刃挿入孔に差込接続される栓刃と、負荷の電源プラグが備える栓刃が挿入される栓刃挿入孔と、栓刃挿入孔を通して内部に挿入される栓刃が差込接続される刃受部材と、栓刃と刃受部材との間を接続する電路の途中に設けられ、ラインフィルタおよび当該ラインフィルタの負荷側端子間に接続されたコンデンサからなり負荷側から電源側へ伝搬する高速電力線通信の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタ回路と、直方体状に形成され栓刃および栓刃挿入孔が別々の面に配設されるとともに、複数のコンセント口が列設された電源コンセントに栓刃を接続した状態でコンセント口の配列方向における一方の側面から栓刃の中心位置までの距離を２０ｍｍ以下とし且つコンセント口の配列方向と交差する方向において対向する２側面の面幅を８０ｍｍ以下として、刃受部材およびフィルタ回路を内部に収納したタップ本体と、
   前記フィルタ回路による信号の減衰効果を、複数の光源の点灯状態により段階的に表示する点灯表示回路とを備えたことを特徴とするＰＬＣ用フィルタ付きタップ。

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