JP5219469B2 - 電気機器および電力線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、電力線通信にかかわる電気機器におよび電力線通信システムに関する。

電力線通信が提案され、家庭内に既設の電力線を利用できる家庭内の通信システムとして実用化されている。一方、家庭内に引き込まれている電力線としては単相三線電力線が一般化している。単相三線電力線は、接地された中性線に対して１００Ｖの互いに逆相の第一外線、第二外線を家庭内に引き込むことにより、中性線と第一外線または第二外線の間から取られる１００Ｖコンセントと、第一外線と第二外線の間から取られる２００Ｖコンセントを家庭内で併用できるシステムとなっている。

電力線通信は通常１００Ｖコンセントを利用して行われるが、この場合、中性線と第一外線の間のコンセントを利用した電力線通信と中性線と第二外線の間のコンセントを利用した電力線通信との間が導通していないため、これらの電力間通信が不可能となるか、または漏洩電波により信号がつたわるとしても通信速度が遅くなることが問題となっている。そして、その解決のための提案もなされている。

特開２００３−３４７９７６号公報 特開２００３−８３５９１号公報

しかしながら、単相三線配線による電力線通信については、特にその実用面では解決すべき問題は多い。

本発明の課題は、単相三線配線による電力線通信をおこなうための実用的な電気機器および電力線通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、単相三線電力線における第一外線、第二外線に接続可能であって機器に電力を導入するプラグと、機器内部においてプラグから導かれる第一外線および第二外線と、通信周波数帯域を遮断しつつ電力供給に必要な周波数帯域の電流は導通させるフィルタと、プラグから前記フィルタを介して導かれる第一外線および第二外線により給電される本体部と、電力供給に必要な周波数帯域の電流を遮断しつつ通信周波数帯域は通過させるよう前記フィルタを介さずにプラグと第一外線と第二外線をカプリングする通信カプラーとを有する電気機器を提供する。

これによって、本来２００Ｖ電源から給電を受ける電気機器のプラグをコンセントに差し込んだだけで第一外線と第二外線がカプリングされ、中性線と第一外線の間のコンセントを利用した電力線通信と中性線と第二外線の間のコンセントを利用した電力線通信との間における通信が可能となる。また、電気機器内部で第一外線と第二外線がカプリングするにもかかわらず、フィルタにより電気機器本体からの通信障害を受けることもない。

本発明の具体的な特徴によれば、電気機器は通信部を有し、通信カプラーを介して第一外線および第二外線の両者と同相で電力線通信を行う。これによって、本発明の電気機器は、中性線と第一外線の間のコンセントを利用した他の電気機器および中性線と第二外線の間のコンセントを利用した他の電気機器のいずれとも電力線通信が可能となる。

本発明のさらに具体的な特徴によれば、電気機器内部に接地端子が設けられ、この接地端子と前記第一外線間およびこの接地端子と前記第二外線との間において同相で電力線通信が行われる。

本発明の他の具体的な特徴によれば、通信部は前記第一外線および第二外線を介した通信を電気機器の外部に中継する中継部を有する。これによって、電気機器は他の電気機器同士の通信における中継基地となる。なお、この中継部として例えば無線ＬＡＮ通信部を含むようにした場合、電気機器は電力線通信と無線ＬＡＮ通信を中継する中継基地となる。

本発明の他の具体的特徴によれば、本発明の電気機器はエアコンとして構成され、本体部が室内に設置される送風機を含む。２００Ｖ電源から給電を受けるエアコンが普及しているので、本発明によれば、エアコンを設置するだけで第一外線と第二外線のカプリングが可能となる。また、本発明の具体的特徴に従ってエアコンを無線ＬＡＮの中継基地とする場合、エアコンは室内の見通しの良い場所に設置されるので良好な中継基地として機能する。

本発明の他の具体的特徴によれば、通信カプラーまたは通信の中継部を電気機器に内蔵する場合における電気機器本来の機能と通信との干渉を避けるため種々の方策が提案される。例えば、通信部が外乱の影響を受けるのを防止する耐外乱手段が設けられる。また、本体部から発生するノイズを遮断し、第一外線または第二外線に影響するのを防止するノイズ遮断手段が設けられる。また、第一外線または前記第二外線から発生する電波を遮断し、本体部に影響するのを防止する電波漏洩防止手段が設けられる。また、本体部が電波の影響を受けるのを防止する耐外乱電波手段が設けられる。これらの方策は単独で採用してもよく、また複数を組み合わせて採用してもよい。

本発明の他の特徴によれば、単相三線電力線における第一外線、第二外線に接続可能であって機器に電力を導入するプラグと、機器内部において前記プラグから導かれる第一外線および第二外線と、プラグから導かれる第一外線および第二外線により給電される本体部と、第一外線および第二外線の両者と電力線通信を行う通信部とを有する電気機器が提供される。

これによって、本発明の電気機器は、中性線と第一外線の間のコンセントを利用した他の電気機器および中性線と第二外線の間のコンセントを利用した他の電気機器のいずれとも電力線通信が可能となる。

上記本発明の具体的な特徴によれば、通信部は第一外線および第二外線を介した通信を電波により電気機器の外部に中継する無線ＬＡＮ通信部を含む。これによって、電力線通信によって電気機器と通信する他の電気機器を無線ＬＡＮ通信によってさらに他の電気機器に中継する中継基地として機能する。

本発明の他の特徴によれば、単相三線電力線における第一外線、第二外線を家庭内の複数個所において電力供給に必要な周波数帯域の電流を遮断しつつ通信周波数帯域は通過させる通信カプラーでカプリングしたことを特徴とする電力線通信システムを提供する。

このような電力線通信システムは、例えば、電力供給に必要な周波数帯域の電流を遮断しつつ通信周波数帯域は通過させる通信カプラーと２００Ｖ用プラグをそれぞれ有する複数の電気機器を、第一外線と第二外線から取られた家庭内の複数の２００Ｖコンセントに、それぞれ接続することにより構成される。

この構成によれば、システム内の随所の最も近い箇所において中継を受けることができるので、仮に一箇所だけでカプリングが行われている場合において、そのカプリング箇所からの配線長が長くなるような電気機器において通信速度が低下するなどの事態を避けることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信装置の第１実施例を示すブロック図であり、電力線通信（ＰＬＣ）と無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）により通信可能な一般家庭における通信システムを構成している。分電盤２によって引き込まれた単相三線電力線４には、ＰＬＣモデム６によって光ケーブル８から導かれた通信信号が合成され、電力線１０として家庭内に配線される。ＰＬＣモデム６は、さらに家庭内において電力線１０に合成された通信信号を分波し、光ファイバ８にのせて外部に送る。これによって、家庭内と外部との間の上り下りの通信が可能となる。

電力線１０は、家庭内の各室に配線されるが、図１では、その代表として例示的にＡ室１２とＢ室１４を図示している。Ａ室１２には通信システム内で通信可能な種々の機器が存在するが、その代表として図１ではエアコン１６、テレビ１８および携帯電話２０を図示している。一方、Ｂ室１４も通信システム内で通信可能な種々の機器が存在するが、その代表として図１ではサーバ２２および冷蔵庫２４を図示している。具体的には、エアコン１６はＰＬＣ通信および無線ＬＡＮ通信が可能な構成である。また、テレビ１８および携帯電話２０は無線ＬＡＮ通信が可能な構成である。さらに、サーバ２２および冷蔵庫２４はＰＬＣ通信が可能な構成となっている。

従って、例えばエアコン１６とサーバ２２は電力線１０によって通信可能であるとともに、エアコン１６とテレビ１８は無線ＬＡＮの電波２６により通信可能である。これによって、テレビ１８はエアコン１６の中継によりサーバ２２と通信可能となっている。

エアコン１６は、周知の取り付け部によって室内上部に取り付けられるとともに、単相三線の２００Ｖコンセントに接続されたプラグ１７を通じて電力線１０に接続されている。エアコン本来の機能を果たす部分への給電制御を行うパワーマネジメント部２８は、エアコン１６内部に設けられたＰＬＣノイズフィルタ３０を介して電力線１０に接続されている。このＰＬＣノイズフィルタ３０は、エアコン本来の機能による電気的ノイズが電力線１０に乗らないよう通信周波数帯域についてはパワーマネジメント部２８を電力線１０から遮断しつつ、電力供給に必要な周波数帯域の電流は導通させるものである。

パワーマネジメント部２８はスイッチ群を含む電源回路であり、エアコン全体の動作を制御するエアコンＣＰＵ３２、モータやフラップなどのアクチュエータ３４を制御しているメカ制御部３６、温度をはじめとする室内外内状況やエアコン自身の動作をモニタするための各種センサ部３８、およびエアコン専用赤外リモコン４０からの赤外線信号４２を受信する赤外線受信部４４に給電する電圧および給電の有無を制御している。

パワーマネジメント部２８は、エアコン休止状態では赤外線受信部４４およびエアコンＣＰＵ３２に待機のための給電を行うとともに、メカ制御部３６および各種センサ３８には給電しない。また、エアコンを機能させる際には、赤外線通信部４４またはエアコンＣＰＵからの信号に応じ、適宜メカ制御部３６および各種センサ３８に給電する。

ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６はＰＬＣ送受信部４８を通じて電力線１０に接続される。このように２００Ｖコンセントに差し込まれたプラグ１７によりエアコン１６内に導かれた電力線１０は、エアコン１６内部で分岐させられ、エアコン本来の機能部への給電はＰＬＣノイズフィルタ３０を介して行われるとともに、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６には通信信号を通すために直接接続されている。

ＰＬＣ送受信部４８は電力と通信信号を分波し、電力はＩＣ電源部５０に送られてＩＣ各部に給電されるとともに、通信信号はメモリバス５２を通じてＩＣ各部とやりとりされる。ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６の全体的な制御はＩＣ内ＣＰＵ５４が行うが、その機能は必要最低限のものに限られ、実質的な機能の実行はＩＣ各部に分担させられている。例えば、携帯電話２０の情報をサーバ２２に伝える場合、携帯電話２０からの電波２６を受信した電波送受信部５６は通信信号を無線ＬＡＮ送受信部５８を介してＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６に入力するが、以後の機能は次のようにして行われる。すなわち、無線ＬＡＮ送受信部５８は、入力された通信信号をメモリバス５２を介してＳＲＡＭ６０に一時記憶し、ＰＬＣ送受信部４８はメモリバス５２を介してＳＲＡＭ６０から通信信号を読み出してサーバ２２に送信する。ＩＣ内ＣＰＵ５４はこれらの機能に必要なアドレス指定やタイミング調整を行う。

以上のようにして、通信信号の受信先ＭＡＣアドレスがエアコン１６に関連しないものであることがＩＣ内ＣＰＵ５４で確認された場合は、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６は、単にこの通信信号を中継する役割を受け持つ。また、単なる中継だけでなく、通信信号をＳＲＡＭ６０に一時退避させたりメモリインターフェース６２を介してストリーミング通信データなどを大容量の外部メモリ６４に蓄積させたりすることにより、通信タイミングの調整を行うこともできる。

このように、通信信号の中継を行うＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６がエアコン１６に設けられている意義は次のとおりである。すなわち、エアコン１６は一般にＡ室１６の天井近くの部屋全体の見通しの良い部分に設けられているため、無線ＬＡＮの中継基地としては電波をさえぎらない位置にあり、Ａ室１６内のどの場所にある機器との間の無線ＬＡＮ通信が可能となる。また、エアコン１６は必ずコンセントからの給電を受け、またコンセントからのプラグ１７の抜き差しが行われる可能性も低いので、無線ＬＡＮを通じて授受する通信信号を安定してＰＬＣ通信により家庭内に中継できる。

さらに、エアコン１６は通常２００Ｖコンセントから給電を受けるので、後述するように単相三線電力線のいずれの電圧線との間でもＰＬＣ通信を行うことができる。なお、部屋全体の見通しの良い無線ＬＡＮ中継基地として機能するエアコン１６は、上記のようなＰＬＣと無線ＬＡＮとの間の中継だけでなく、例えばテレビ１８と携帯電話２０との間の無線ＬＡＮ同士の中継を行うことも可能である。

エアコン１６は、エアコン専用赤外リモコン４０だけでなく、ユニバーサル無線ＬＡＮリモコン６６によっても制御可能である。ユニバーサル無線ＬＡＮリモコン６６は無線電波２６により複数の機器を制御可能なものであって、例えばテレビ１８の制御が可能であるとともに、エアコン１６の制御も可能となっている。

ユニバーサル無線ＬＡＮリモコン６６の操作によりエアコン制御のための電波２６が電波送受信部５６に送信されるとこれが無線ＬＡＮ送受信部５８に送られてＳＲＡＭ６０に一時記憶される。同時に、ＩＣ内ＣＰＵ５４において、受信した信号のＭＡＣアドレスが外部メモリ６４に記憶されたエアコン固有ＭＡＣアドレス６８と照合され、これが一致するとホストインターフェース７０はＳＲＡＭ６０からエアコン制御信号を読み出し、これをエアコンＣＰＵ３２に送信する。一方、エアコン制御信号がエアコンのオン信号であれば、その旨を直接パワーマネジメント部２８にも送る。これらによって、エアコンの機能に必要な給電と制御信号に基づくエアコンの制御が行われる。

エアコン１６の制御は上記の他、ＰＬＣ通信によって行うことができる。例えば、家庭内に空調集中管理コントローラを設け、このようなコントローラから電力線１０にエアコン制御信号を送ると、ＰＬＣ送受信部４８はこれを検出してＳＲＡＭ６０に一時記憶させる。同時に、ＩＣ内ＣＰＵ５４において、受信した信号のＭＡＣアドレスが外部メモリ６４に記憶されたエアコン固有ＭＡＣアドレス６８と照合され、これが一致するとホストインターフェース７０はＳＲＡＭ６０からエアコン制御信号を読み出し、これをエアコンＣＰＵ３２および必要に応じてパワーマネジメント部２８に送信する。

光ケーブル８を通じて外部から送られてくるエアコン制御信号についても、上記と同様にして、これをＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６からエアコンＣＰＵ３２および必要に応じてパワーマネジメント部２８に送信することによってエアコンの遠隔制御を行うこともできる。具体的には、エアコンの管理を請け負う基地局や、外出先からの携帯電話からインターネット経由でエアコンの遠隔制御を行うことができる。また、このような下り方向の信号による制御だけでなく、エアコンが正常に動作しているかどうかを上り方向の信号により監視することも可能である。さらに、外部機関や外出先の携帯電話からＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６を介した無線ＬＡＮ通信により、テレビ１８などの室内機器にアクセスし、番組の配信や番組録画の指示などを行うことができる。

図２は、図１の実施例における単相三線電力線によるＰＬＣ配線の詳細およびノイズ対策を示す回路ブロック図である。図１と同じ部分には同じ番号を付し、原則として説明は省略する。図１において分電盤に引き込まれている電力線４は、図２において、第一外線８２、第二外線８４および中性線８６の三線に分けて図示されている。これに対応して、家庭内に配線される電力線１０も、図２において、第一外線８８、第二外線９０および中性線９０の三線に分けて図示されている。

ＰＬＣモデム６は、図１では電力線１０の途中に図示されているが、機能的には、図２のように電力線１０の中性線９２とアースを共通にするとともに、これに対して光ケーブル８の通信信号を同相で第一外線８８、第二外線９０にカプリングするものである。つまり、高周波である通信信号はそれぞれ第一外線８８および第二外線９０と導通状態にあるが、低周波的にはＰＬＣモデム６の存在にかかわらず第一外線８８と第二外線９０は互いに絶縁状態にある。このカプリング関係の詳細は後述する。

サーバ２２は、第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントに接続されるＰＬＣ分波合成部９２を内蔵している。このＰＬＣ分波合成部９２は、図１のＰＬＣ送受信部と同様にして電力と通信信号を分波合成するものであって、第二外線９０と中性線からの電力をサーバ各部に給電するとともに、通信信号を第二外線９０と中性線９２にカプリングして授受する。

パソコン９４は通常の構成のものであり、ＰＬＣモジュール９６を介して第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントに接続される。ＰＬＣモジュール９６は、ＰＬＣ分波合成部９２と同様にして電力と通信信号を分波合成するものであって、第一外線８８と中性線からの電力を電力ケーブル９８に出力するとともに、ＬＡＮケーブル１００を通じてやり取りされる通信信号を第一外線８８と中性線９２にカプリングする。電力ケーブル９８は通常のＡＣアダプターを含み、パソコン９４の通常の電力端子に接続される。また、ＬＡＮケーブル１００はパソコン９４の通常のＬＡＮポートに接続される。

以上のように、ＰＬＣモデム６は光ケーブル８の通信信号を第一外線８８および第二外線９０に同相でカプリングしているので、第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントおよび第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントのいずれに接続された機器であっても、通信速度を損なわずに光ケーブル８を通じた通信が可能となる。

また、ＰＬＣモデム６を通じ、第一外線８８および第二外線９０が高周波的には導通状態にあるので、第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントと第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントとの間でも通信速度を損なわないＰＬＣ通信が可能となる。

エアコン１６は、第一外線８８および第二外線９０から取られた２００Ｖコンセントに差し込まれたプラグ１７から給電を受け、プラグから導かれた第一外線１０２および第二外線１０４がエアコン１６内部で引き回されている。そして、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６におけるＰＬＣ送受信部４８は、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６内で扱われる通信信号を同相で第一外線１０２および第二外線１０４にカプリングしている。

この結果、第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントおよび第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントのいずれに接続された機器であっても、通信速度を損なわずにエアコン１６との家庭内でのＰＬＣ通信が可能となる。

また、ＰＬＣ送受信部４８を通じ、第一外線８８および第二外線９０が高周波的には導通状態にあるので、エアコン１６の中継により、第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントと第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントとの間でも通信速度を損なわずに分電盤２の内側における家庭内でのＰＬＣ通信が可能となる。

このようなエアコン１６のＰＬＣ送受信部４８の存在は、図２のようなＰＬＣモデム６が備えられておらず、代わりに第一外線８８および第二外線９０の一方と中性線９２のみの間でしか光ケーブル８の信号をカプリングしていない通常のＰＬＣモデムが採用されている家庭においても利点が大きい。

エアコン１６のＰＬＣ送受信部４８の存在により、ＰＬＣモデム６のような構成がなくても、上記のようにエアコン１６の中継によって第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントと第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントとの間での通信速度を損なわない家庭内ＰＬＣ通信が可能となるからである。

さらに、第二外線９０と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントおよび第一外線８８と中性線９２から取られた１００Ｖコンセントのいずれに接続された機器であっても、エアコン１６のＰＬＣ送受信部４８における第一外線１０２と第二外線１０４との高周波カプリングによる中継があるので、上記のような通常のＰＬＣモデムを介した光ケーブル８による外部との通信が可能となる。

このような第一外線８８および第二外線９０の間のカプリングは本発明のエアコンを各部屋に設置することにより家庭内の複数個所において行うことができるので、家庭内の随所で最も近い箇所において中継を受けることができ、カプリング箇所からの配線長が長くなることによる通信速度の低下を避けることができる。

図２の構成は、さらに、エアコン１６を無線ＬＡＮおよびＰＬＣの中継地点とすることによる通信機能とエアコン本来の機能との干渉について配慮している。既に説明したＰＬＣノイズフィルタ３０はそのために設けられている機能の一つである。

電波漏洩シールド１０６は、エアコン１６内部に引き回される第一外線１０２と第二外線１０４から通信用の高周波が電波として漏洩することを防止するものであり、具体的には、エアコン１６内部に引き回される第一外線１０２と第二外線１０４をシールド線で構成するものである。これによって、ＰＬＣによる電波ノイズがＡ室１２内におけるラジオなど無線機器に悪影響を与えないようにするとともに、エアコン内の各種センサ３８などへのノイズ源となることを防止している。この配慮は、エアコンのように室内の見通しの良いところに電波ノイズ源が出現することを防止する上で意味がある。

一方、発生ノイズシールド１０８はエアコン本来の機能によって発生するノイズがＰＬＣ通信に悪影響を与えるのを防止するものである。家庭内における種々の機器は、ＰＬＣ通信へのノイズ源となって通信障害や通信速度低下の原因になることが知られているが、エアコンもその一つである。本発明では、このようなノイズ発生源の近傍にＰＬＣ機能部を配置することになるので、発生ノイズシールド１０８でパワーマネジメント部２８、メカ制御部３６およびアクチュエータ３４を電磁的に囲うことにより、スイッチ、インパータ、モータなどから発生するノイズを遮蔽している。発生ノイズシールド１０８は、無線ＬＡＮのアンテナに対する悪影響の低減にも有用である。

また、対外部乱電波シールド１１０で各種センサ３８を電磁的に囲うことにより、ＰＣＬ通信や無線ＬＡＮにより発生する電波が各種センサ３８の能力を損なうことを防止している。

さらに、対外乱シールド１１２をＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６に施すことにより、外乱の巣のようなエアコン内にあえてＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６設けることによる不都合を防止している。

なお、以上の通信機能とエアコン本来の機能との干渉に関する種々の方策は、そのうちの一つのみを採用してもよく、また複数のものを組み合わせて併用してもよい。

図３は、図２におけるＰＬＣモデム６およびＰＬＣ送受信部４８の詳細を関連する部分とともに示す回路ブロック図である。図２と同じ部分には同じ番号を付し、原則として説明は省略する。図２では省略しているが、周知のように単相三線電力線における中性線８６は、家庭に引き込む前に接地１２２が取られている。

ＰＬＣモデム６は、光ケーブル信号とＬＡＮケーブル信号との変換を行うコンバータ１２４を有するが、その接地線１２６は家庭内に引き込まれた中性線９６と共通になっている。また、コンバータ１２４と第一外線８８、第二外線９０は、それぞれ高周波カプラー１２８および１３０で接続され、接地線１２６を基準とする通信信号を同相で第一外線８８、第二外線９０にカプリングしている。また、高周波カプラー１２８および１３０は、第一外線８８と第二外線９０との間の通信信号をカプリングする機能も果たしている。

ＰＬＣ送受信部４８は、ＰＬＣモデム１３２を有し、第一外線１０２と第二外線１０４をＩＣ電源部５０に直結している。ＰＬＣモデム１３２は、さらに、ＰＬＣを介した信号とＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６内でメモリバス５２を通じて処理される信号とのインターフェース１３４を有する。インターフェース１３４におけるＰＬＣを介した信号の接地線１３４はエアコン１６内の接地レベルに適宜接続される。インターフェース１３４と第一外線１０２、第二外線１０４は、それぞれ高周波カプラー１３６および１３８で接続され、接地線１３４を基準とする通信信号を同相で第一外線１０２、第二外線１０４にカプリングしている。また、高周波カプラー１３６および１３８は、エアコン１６外部の第一外線８８と第二外線９０との間の通信信号をカプリングする機能も果たしている。

図４は、本発明の実施の形態に係る通信装置の第２実施例を示すブロック図である。第２実施例も、エアコンを中継基地として単相三線電力線によるＰＬＣ通信および無線ＬＡＮ通信を行う一般家庭における通信システムを構成しており、基本的には第１実施例と同様のものである。以下、第１実施例との関係を中心に第２実施例について説明する。また、第1実施例と対応する構成については同一の番号を付し、必要がない限り説明は省略する。

第２実施例におけるエアコン１６は、室内機１４２および室外機１４４を有し、それぞれ室内機メインＣＰＵ１４６および室外機メインＣＰＵ１４８により制御されている。室内機メインＣＰＵ１４６および室外機メインＣＰＵ１４８はそれぞれ専用通信部１５０、１５２に接続されており、その間を専用通信ラインで結ぶことによって室内機メインＣＰＵ１４６および室外機メインＣＰＵ１４８が協働している。これら室内機メインＣＰＵ１４６、室外機メインＣＰＵ１４８、および専用通信部１５０、１５２が、図１のエアコンＣＰＵ３２に対応する。

室内機１４２は、室内機メインＣＰＵ１４６によって制御される送風機１５４および風向フラップ１５６を有する。これらの送風機１５４および風向フラップ１５６は、図１のメカ制御部３６およびアクチュエータ３４に対応する。また、室内機１４２は、室内温度センサ１４２を有するが、これは図１の各種センサ３８に対応する。

室内機１４２には、無線ＬＡＮとＰＬＣのブリッジ回路１６０が設けられるが、これは、図１のＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６に対応する。ブリッジ回路１６０は電力線１０によるＰＬＣ通信によりパソコン１６２と通信している。また、ブリッジ回路１６０は電波２６を通じて、パソコン１６４等と通信している。第１実施例と同様にして、ＰＬＣ経由のパソコン１６２と無線ＬＡＮ経由のパソコン１６４は、ブリッジ回路１６０を通じて通信可能である。第１実施例と同様、エアコン１６の室内機１４２は、室内の見通しの良い場所に配置されるので無線ＬＡＮの中継に有用である。

一方、室外機１４４は、室外機メインＣＰＵ１４８によって制御される送風機１６６およびコンプレッサ１６８を有する。また、室外温度センサ１７０は室外温度を検出し、これを室外機メインＣＰＵ１４８経由で室内機メインＣＰＵに報告している。室外機１４４は、ブリッジ回路１６０から離れているので、特にノイズ対策は講じられていない。

図５は、図４における無線ＬＡＮとＰＬＣのブリッジ回路１６０の詳細を周辺回路とともに示すブロック図である。図１の第1実施例と対応する構成または図４と同一の構成については同一の番号を付す。

ブリッジ回路１６０は、メモリバス５２との信号のやり取りをする無線ＬＡＮベースバンド/ＭＡＣ回路１８２を有し、ＡＤコンバータ１８４およびＤＡコンバータ１８６を介して外部の高周波ＬＳＩ１８８と交信している。高周波ＬＳＩにはアンテナ１９０が接続され、電波の授受を行う。無線ＬＡＮベースバンド/ＭＡＣ回路１８２、ＡＤコンバータ１８４およびＤＡコンバータ１８６が図１の無線ＬＡＮ送受信部５８に対応するとともに、高周波ＬＳＩ１８８およびアンテナ１９０が図１の電波送受信部５６に対応する。

また、ブリッジ回路１６０は電源回路１９２を介して電力線と交信するＰＬＣモデム１９４を有する。このＰＬＣモデムは図３の１３２に対応するが、図５のように電源回路１９２を介してＰＬＣ通信を行うよう構成してもよい。

ブリッジ回路１６０はの構成は図１のＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６に対応し、基本的にその構成は同様なので、その他の説明は省略する。

図６は、図１の第１実施例または図５の第２実施例におけるＩＣ内ＣＰＵの基本機能を示すフローチャートであり、エアコンの電源プラグが２００Ｖ電源コンセントに差し込まれることによってスタートする。

フローがスタートすると、まずステップＳ１でエアコン内部における通信関連の接続およびアドレスのチェックが行われる。次いでステップＳ４では、ＰＬＣ経由で通信信号が受信されているかどうかチェックし、受信があればステップＳ６に進んで信号のＭＡＣアドレスをチェックし、エアコンに関する通信信号かどうか判別する。

ＰＬＣ経由で受信された信号がエアコン関連であることがステップＳ６で検出されない場合、その信号は単にエアコンを経由するだけの信号であるからステップＳ８に進み、これを無線ＬＡＮ経由で通信する処理を行ってステップＳ１０に移行する。一方、ステップＳ４でＰＬＣ経由での信号が受信されていなければ直接ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、無線ＬＡＮ経由で通信信号が受信されたかどうかチェックする。受信があればステップＳ１２に進んで信号のＭＡＣアドレスをチェックし、エアコンに関する通信信号かどうか判別する。

無線ＬＡＮ経由で受信された信号がエアコン関連であることがステップＳ１２で検出されない場合、その信号は単にエアコンを経由するだけの信号であるからステップＳ１４に進み、信号のＭＡＣアドレスをチェックして、無線ＬＡＮアドレスに関する通信信号かどうか判別する。

そして、無線ＬＡＮアドレスに関する信号でなければ、その信号はエアコンを経由してＰＬＣ出力されるべき信号であるからステップＳ１６に進み、これをＰＬＣ経由で通信する処理を行ってステップＳ４に戻る。

一方、ステップＳ１４で通信信号が無線ＬＡＮアドレスに関するものであることが検出されたときは、エアコンが無線ＬＡＮ通信の中継基地として利用されている場合に該当するのでステップＳ１８に進み、無線ＬＡＮ経由で受信した通信信号を無線ＬＡＮ経由で送信すべき通信処理をしてステップＳ４に戻る。なお、ステップＳ１０において無線ＬＡＮ経由でも信号の受信がないことが確認されると直ちにステップＳ４に戻る。

以上のようにして、ステップＳ６またはステップＳ１２でエアコン関連の信号であることが検出されない限り、ステップＳ２からステップＳ１８が繰り返され、エアコン１６はＰＬＣ通信および無線ＬＡＮ通信の中継基地として受信した信号をアドレス先に転送する。

これに対し、ステップＳ６またはステップＳ１２においてエアコン関連の通信信号が受信されたことが検出されるとステップＳ２０に移行する。そして、現在エアコンがオン状態にあるかどうかがチェックされる。そしてオン状態でないと判断された場合は、受信した信号がエアコンをオンするための信号であることを意味するのでステップＳ２２に進み、まずスリープ状態にあるエアコンＣＰＵを起動させる。

そしてステップＳ２４で耐障害前処理を行った後ステップＳ２６に進んでエアコンをオンにする指令を出す。その後ステップＳ２８に進んで耐障害後処理を行った上、エアコンＣＰＵとの通信処理を行ってステップＳ４に戻る。一方、ステップＳ２０でエアコンが既にオン状態にあることが検出されたときは直接ステップＳ３０に進み、エアコンＣＰＵ通信処理を行ってステップＳ４に戻る。

以下ステップＳ２からステップＳ３０が繰り返されるので、エアコンに関連する信号を受信したときはいつでもこれに対応する処理が可能となる。

ステップＳ２４およびステップＳ２８は、エアコンをオンする際に通信障害が生じることに対するものであり、エアコンをオンする前に耐障害前処理として通信信号を一時退避させるとともに通信を保留し、エアコンのオン後、耐障害後処理として電流が安定してから一時退避させておいた通信信号を読出して通信を再開するものであり、その詳細は以下に述べる。

図７は、図６のステップＳ２４からステップＳ２８までの耐障害処理の詳細を示すフローチャートであり、ステップＳ２６のエアコンＯＮ指令も含む。フローがスタートすると、まず、ステップＳ３２でＰＬＣ通信または無線ＬＡＮ通信中であるかどうかがチェックされる、そして、通信中でなければステップＳ２６に進んでエアコンをオンするにする指令を出し、直ちにフローを終了する。従ってこの場合、ステップＳ２８における耐障害後処理の部分では何も行われない。

一方、ステップＳ３２で通信中であることが検知されるとステップＳ３４に進み、通信内容がパケット通信であるかどうかチェックする。そしてパケット通信であればステップＳ３６に移行し、ＳＲＡＭ６０に一時記憶されていて次に読出し送信するパケットデータの送信処理を禁止する。そしてステップＳ３８に進んでこのパケットデータをＳＲＡＭ６０内に退避記憶させる指示を行うとともに、ステップＳ４０で退避させたデータの送信を保留する。以上のステップＳ３２からステップＳ４０までが、パケット通信の場合におけるステップＳ２４の耐障害前処理に相当する。

そしてフローはステップＳ２６に進んでエアコンをオンする指令を出し、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２では、エアコンのオンに起因するラッシュ電流等の影響がなくなって電流が安定するのを待つ。なお、ステップＳ４２では、実際に電流をモニタしてもよいし、電流安定に充分な所定時間が経過したかどうかを計時してもよい。

電流が安定するとステップＳ４４に進み、ＳＲＡＭ６０に退避させたパケットデータの読み出しを行うとともに、ステップＳ４６で読み出したデータの送信を開始してフローを終了する。ステップ４４およびステップＳ４６では、ます退避させた後に読み出したデータの読出しおよび送信を優先し、新たに受信して一時記憶されたデータの送信は退避データの読み出しと送信が完了してから行うようにする。以上のステップＳ４２からステップＳ４６がパケット通信の場合におけるステップＳ２８の耐障害後処理に相当する。

以上のようにして、パケット通信の場合は、エアコンのオン指令と次のパケットデータ送信のタイミングをずらせることにより、エアコンのオン指令に基づくラッシュ電流によりパケットデータが損なわれるのを防止する。

この目的のためには、ステップＳ３６からステップＳ４６に代えて、あるパケットデータの送信を待って、この送信完了直後にエアコンのオン指令を行うべくステップＳ２６のタイミングを調整することによってもよい。但し、この場合は、次のパケットデータの送信タイミングが、エアコン電流が安定するに充分な時間の後に予定されていることが必要である。

一方、ステップＳ３４で通信されているのがパケットデータでない場合はストリーミング通信が行われているものと判断し、ステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８では、動画通信において最後に送信したデータを静止画化保持する指示を行う。そして、ステップＳ５０で動画の送信を停止する。以上のステップＳ３２からステップＳ５０までが、パケット通信でない場合、つまりストリーミング通信の場合におけるステップＳ２４の耐障害前処理に相当する。

そしてフローはステップＳ２６に進んでエアコンをオンする指令を出し、ステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２では、ステップＳ４２と同様にして、エアコンのオンに起因するラッシュ電流等の影響がなくなって電流が安定するのを待つ。

電流が安定するとステップＳ５４に進み、通信先に静止画を動画に切り替える指示を出すとともに、ステップＳ５６で動画の送信を再開する。以上のステップＳ５２からステップＳ５６がパケット通信でない場合におけるステップＳ２８の耐障害後処理に相当する。

以上のようにして、パケット通信でない場合、すなわち動画にストリーミング通信の場合、受信側において一時的に映像が止まるような状況を作ってその間にエアコンのオン指令を行うことにより、エアコンのラッシュ電流の影響で動画が乱れるのを防止する。これは万全の対策ではないが、ストリーミング通信中にどうしてもエアコンをオンしたい場合における次善策となる。

なお、上記の構成に加え、パケット通信の場合と同様にして通信の合間にエアコンのオン指令を行うことができる場合には、画像を止めずにラッシュ電流の影響を避けることも可能である。この場合には、通信単位の動画データを大容量の外部メモリ６４に退避させ、ＦＩＦＯで読み出して通信を再開する。

図８は、図１の第１実施例におけるエアコンＣＰＵ３２または図４の大実施例における室内機メインＣＰＵ１４６の基本機能を示すフローチャートであり、エアコンの電源プラグが２００Ｖ電源コンセントに差し込まれることによってスタートする。

フローがスタートするとまずステップＳ７２においてエアコン各部のチェック処理が行われ、ステップＳ７４でＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６を経由してエアコン制御信号を受信したかどうかチェックする。受信がなければステップＳ７６で赤外線受信部４４を経由してエアコン制御信号を受信したかどうかチェックする。そしてここでも受信がなければステップＳ７４に戻り、以下いずれかの受信がない限りステップＳ７４とステップＳ７６を繰り返す。

一方、ステップＳ７４とステップＳ７６のいずれかにおいてエアコン制御信号を受信したことが検出されるとステップＳ７８に進み、それがエアコンをオンする旨の指令かどうかチェックする。エアコンＯＮ指令であればステップＳ８０に進んでエアコンをオンし、ステップＳ８２に進む。一方、ステップＳ７８でエアコンＯＮ指令が検出されなければ直接ステップＳ８２に進む。

ステップＳ８２では、受信された信号がエアコンをオフする旨の指令かどうかチェックする。エアコンＯＦＦ指令であればステップＳ８０に進んでエアコンをオフし、ステップＳ８８でエアコンＣＰＵをスリープ状態とする処理を行ってフローを終了する。

一方、ステップＳ８２でエアコンＯＦＦ指令が検出されない場合は、エアコンがオン状態になっているときの制御信号であるからステップＳ８６に進んで制御信号に基づくエアコン制御処理を行ってステップＳ７４に戻る。以下、ステップＳ８２でエアコンＯＦＦ指令が検出されない限りステップＳ７４からステップＳ８２およびステップＳ８６を繰り返し、各種の信号の受信を待つ。

図９は、本発明の実施の形態に係る通信装置の第３実施例を示すブロック図であり、第１実施例または第２実施例と同様の通信システムを構成している。その構成の大半は第1実施例と共通であるので同一部分には同一番号を付して説明を省略する。

第３実施例が第1実施例と異なるのは、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６がエアコンではなく、Ａ室１２内の照明装置２０２に設けられていることである。パワーマネジメント部２０４は図１と同様にしてＰＬＣノイズフィルタ経由で電力線１０から給電を受け、照明制御部２０６を制御して照明発光部２０８を点灯させる。

照度センサ２１０はＡ室１２の照度を検出し、これを照明ＣＰＵ２１２が判別することにより、部屋が暗くなったときに照明制御部２０６を制御して自動的に照明発光部２０８を点灯させる。また、照明ＣＰＵ２１２は照度センサ２１０による照明発光部２０８の発光モニタ結果を演算し、経年変化により照明発光部２０８の発光効率が落ちたときにこれに供給する電流またはそのデューディーサイクルを増加させるごとく照明制御部２０６を制御する。

照明装置２０２は通常は照明スイッチ２１２によって制御され、その操作を受けたスイッチインターフェース２１４がパワーマネジメント部２０４に照明スイッチ２１２の操作状況を伝達するとともに照明エアコン２１２にもこれを通知する。

照明装置２０２は、照明スイッチ２１２による他、ユニバーサル無線ＬＡＮリモコン６６または、ＰＬＣ送受信部４８経由のＡ室１２外部からの自動または手動の遠隔操作にも対応する。

図９の第３実施例においても、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６が部屋の見通しのよい照明装置２０２に設けられているため、室内の無線ＬＡＮの中継基地として機能するとともに、電力線を通じて各所との通信信号の中継が可能となる。

図１０は、本発明の実施の形態に係る通信装置の第４実施例を示すブロック図であり、第１実施例から第３実施例と同様の通信システムを構成している。その構成の大半は第1実施例と共通であるので同一部分には同一番号を付して説明を省略する。

第４実施例が第1実施例と異なるのは、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６がエアコンではなく、Ａ室１２内の住宅用火災警報器３０２に設けられていることである。

熱／煙センサ３０４はＡ室の１２の熱または煙を検出し、これを警報器ＣＰＵ３０６が判別することにより、警報制御部３０８を制御して警報発生部３１０から室内に警報を発生する。一方、パワーマネジメント部３１２はＰＬＣノイズフィルタを介することなく直接電力線１０と接続されるとともに住宅用火災警報器３０２の各部に必要な電圧を供給している。このため、警報器ＣＰＵ３０６が異常を判別したときは、パワーマネジメント部３１２を介して、これをＡ室外部にも通報することができる。また、電力線１０からＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６を経由して無線ＬＡＮによりＡ室１２内の他の機器に通報を伝達することもできる。

警報器ＣＰＵはホストＩＦ７０を介したＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６経由の通信によりその機能が正常かどうかのチェックを受けることもできる。

図１０の第４実施例においても、ＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣ４６が部屋の見通しのよい住宅用火災警報器３０２に設けられているため、室内の無線ＬＡＮの中継基地として機能するとともに、電力線を通じて各所との通信信号の中継が可能となる。

図１１は、本発明の実施の形態に係る通信装置の第５実施例を示すブロック図であり、図１と同様にしてエアコン４０２を中継基地とする一般家庭の通信システムを構成している。その構成の大半は図１と共通なので同一の部分には同一の番号を付して説明を省略する。

第５実施例が第1実施例と異なるのは、エアコン４０２に設けられているのがＰＬＣ兼ＷＬＡＮ制御ＩＣではなく、ＬＡＮケーブルと無線ＬＡＮを中継するＬＡＮ制御ＩＣ４０４であることである。すなわち、アコン４０２には電力線１０を介したＰＬＣ通信の機能はない。ＬＡＮ制御ＩＣ４０４の電源部４０６もエアコン４０２に引き込まれた電力を受けてＩＣ各部に必要な電圧を供給しているだけである。

ＰＬＣに代わり、エアコン４０２と外部との有線通信は、有線ＬＡＮ端子４０８に接続される通常のＬＡＮケーブル４１０によって行われる。また、外部との通信は光ケーブル８の信号を家庭内のＬＡＮケーブル網４１２を流れる信号に変換するコンバータを介して行われる。なお光ケーブル８は電話回線でもよく、この場合通常はＡＤＳＬ通信が利用される。これは、第１実施例でも同様である。

以上のように、エアコンを無線ＬＡＮの中継基地とする第１実施例の利点は、有線通信ラインがＰＬＣでなく通常のＬＡＮケーブル網であっても達成することが可能である。

本発明の実施の形態に係る通信装置の第１実施例を示すブロック図である。 図１の実施例における単相三線電力線によるＰＬＣ配線の詳細およびノイズ対策を示す回路ブロック図である。 図２におけるＰＬＣモデムおよびＰＬＣ送受信部の詳細を関連する部分とともに示す回路ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る通信装置の第２実施例を示すブロック図である。 図４における無線ＬＡＮとＰＬＣのブリッジ回路の詳細を周辺回路とともに示すブロック図である。 図１または図５のＩＣ内ＣＰＵの基本機能を示すフローチャートである。 図６のステップＳ２４からステップＳ２８までの耐障害処理の詳細を示すフローチャートである。 図１のエアコンＣＰＵ３２または図４の室内機メインＣＰＵ１４６の基本機能を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る通信装置の第３実施例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る通信装置の第４実施例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る通信装置の第５実施例を示すブロック図である。

符号の説明

８８ 第一外線

９０ 第二外線

９２ 中性線

１７ プラグ

１０２ 機器内部の第一外線

１０４ 機器内部の第二外線

３０ フィルタ

２８、３２〜、３６、３８、４４ 本体部

１３８、１３６ 通信カプラー

４６ 通信部

１３４ 接地端子

４６ 中継部

５６、５８ 無線ＬＡＮ通信部

Claims (7)

1. 第一外線、第二外線および中性線を有する単相三線電力線における第一外線、第二外線に接続可能であって機器に電力を導入するプラグと、機器内部において前記プラグから導かれる第一外線および第二外線と、通信周波数帯域を遮断しつつ電力供給に必要な周波数帯域の電流は導通させる通信ノイズフィルタと、前記プラグから前記通信ノイズフィルタを介して導かれる第一外線および第二外線により給電される本体部と、電力供給に必要な周波数帯域の電流を遮断しつつ通信周波数帯域は通過させるよう前記通信ノイズフィルタと前記プラグとの間の前記第一外線と前記第二外線とを前記中性線を基準とする同相でカプリングする通信カプラーとを有すること特徴とする電気機器。
2. 前記本体部は室内に設置される送風機を含み、エアコンとして構成されることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
3. 通信部を有し、前記通信部は前記通信カプラーを介して同相の前記第一外線および第二外線の両者と前記中性線を基準とする電力線通信を行うとともに、前記通信部が外乱の影響を受けるのを防止する耐外乱手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の電気機器。
4. 前記本体部から発生するノイズを遮断し、前記第一外線または前記第二外線に影響するのを防止するノイズ遮断手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気機器。
5. 前記第一外線または前記第二外線から発生する電波を遮断し、前記本体部に影響するのを防止する電波漏洩防止手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気機器。
6. 前記本体部が電波の影響を受けるのを防止する耐外乱電波手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気機器。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の前記電気機器を複数有し、前記第一外線、第二外線を家庭内の複数個所において電力供給に必要な周波数帯域の電流を遮断しつつ通信周波数帯域は通過させるようそれぞれ前記通信カプラーでカプリングしたことを特徴とする電力線通信システム。