JP5291252B2 - インピーダンス安定化装置 - Google Patents

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Description

（関連出願に関する言及）２０１０年４月１２日に出願された日本国特許出願２０１０−０９１５７１号及び２０１０−０９１５７２号に含まれる、特許請求の範囲、明細書、図面及び要約書の開示内容はすべて本願に援用される。
本発明は、電力線通信におけるインピーダンス安定化装置に関する。
近年、配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信が実用化されている。電力線通信は、元から配されている電力線を利用して通信を実行するので、専用の配線を新しく敷設することなく屋内の通信ネットワークが構築できることから、今後、更なる普及が期待されている。しかし、配電システムは、通常は通信に用いることを意図して設計されていないため、配電システムの端部（コンセント）では、線路（配線）に対するインピーダンスの不整合が生じる場合がある。インピーダンスの不整合が生じている場合には、不整合が生じている箇所で電力線通信に用いる高周波信号の反射が発生する。高周波信号が反射することにより、周波数選択性フェージングが発生することになるので、電力線通信において伝送特性が劣化するという問題が発生する。
ところで、一般に、屋内配電に用いる配電線としては、１００オーム程度のオーダーの特性インピーダンスを有するものが用いられる。
配電システムの端部となるコンセントに高周波信号に対するインピーダンスが数オーム程度の家電機器が接続された場合には、当該コンセントは伝送路の特性インピーダンスに対して非常に低いインピーダンスを有することになる。これに対し、当該コンセントに、電子機器が何も接続されていない場合には、当該端部は、開放端となり、このときには、当該コンセントは伝送路の特性インピーダンスに対して非常に高いインピーダンスを有することになる。したがって、コンセントが開放端になっている場合と、なっていない場合との、双方の場合で、端部（コンセント）において、高周波信号に対するインピーダンスの不整合が生じるため、高周波信号の強い反射が発生し、電力線通信の伝送路特性が劣化する。
そこで、この伝送路特性の劣化を防ぐべく、コンセント等におけるインピーダンスの不整合を軽減する終端回路が開示されている（特許文献１参照）。
図２５は、特許文献１に記載された終端回路の構成を示す図である。図２５に示すように、終端回路は、インダクタ２５０３が線路（配電線）に対して直接に接続され、終端抵抗２５０１とキャパシタ（コンデンサ）２５０２とが直列に接続された回路が線路に対して並列に接続された構成をとる。ここで、終端抵抗２５０１には、線路のインピーダンス特性とほぼ等しい値の抵抗値を有するものを用いている。また、キャパシタ２５０２には、電力線通信に用いる高周波信号の周波数に対しては線路の特性インピーダンスよりも十分小さいインピーダンスを有し、電源周波数（５０Ｈｚ、６０ＨＺ、または直流）に対しては十分大きいインピーダンスを有するものを用いている。そして、インダクタ２５０３には、高周波信号の周波数に対しては、線路の特性インピーダンスよりも十分大きいインピーダンスを有し、電源周波数に対しては、十分小さいインピーダンスを有するものを用いている。
線路側（配線側）から来る高周波信号は、終端抵抗２５０１とキャパシタ２５０２とが直列接続された回路に供給され、信号用入出力端子２５０４から出力される。一方、線路側（配線側）と電子機器が接続されるコンセント側とは高周波信号に対する特性インピーダンスが大きいインダクタ２５０３によって分離されるため、コンセントに接続される電子機器の高周波インピーダンスが低い場合も、その影響は無視することができる。したがって、特許文献１に記載の終端回路はコンセントへの機器の接続の有無にかかわらず高周波信号に対しては、線路の特性インピーダンスとほぼ等しいインピーダンスを有するため、端部におけるインピーダンスの不整合が軽減され、高周波信号の反射の発生を抑制することができる。
特開２００２−２１７７９７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の終端回路では、上述の通り、コンセント側に高周波信号が到達しない構成となっているため、コンセントに電力線通信機器を接続して使用することができないという問題がある。このため、特許文献１に記載の終端回路は、電力の受け口としての端部と、高周波信号の受け口としての端部（信号用入出力端子２５０４）を二つ設ける必要がある。
つまり、特許文献１に記載の終端回路では、同一のコンセントを、家電機器と電力線通信機器との両用にすることができない。このため、特許文献１の場合、終端回路が設置されていない別のコンセントを利用する必要があり、利便性を損ねるという問題がある。また、誤って、電力線通信機器を信号用入出力端子２５０４ではなくコンセントに接続した場合には、電力線通信機器が通信不能になるという問題もある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、コンセントへの電子機器の接続状態にかかわらず、インピーダンスの不整合を軽減しつつ、同一の端子（コンセント）に家電機器または電力線通信機器のいずれを接続しても利用可能なインピーダンス安定化装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも２本の線路からなる配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信におけるインピーダンス安定化装置であって、第１インピーダンス要素と高周波阻止要素とを並列接続した第１回路が、少なくとも前記２本の線路の一方に、挿入され、第２インピーダンス要素と低周波阻止要素とを直列接続した第２回路が前記２本の線路を接続するように配され、前記高周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第１インピーダンス要素よりも大きいインピーダンスを有し、且つ、前記配電線で電力を伝送する低周波交流電源または直流電源に対しては小さなインピーダンスを有し、前記第２回路の低周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第２インピーダンス要素よりも小さいインピーダンスを有し、且つ、前記低周波交流電源または直流電源に対しては大きなインピーダンスを有することを特徴としている。
上述のような構成によって、インピーダンス安定化装置は、電源電流を通すための経路と、高周波信号とを通すための経路とを設けて、コンセントの入出力端を統一でき、且つ、並列整合インピーダンス要素により、コンセント側に何も機器が接続されていなかったり、高周波インピーダンスの低い機器が接続されていたりする場合に発生するインピーダンスの不整合を抑制できる。
実施の形態１におけるインピーダンス安定化装置１の構成を示す図 （ａ）は、インピーダンス安定化装置１の高周波信号に対する等価的な構成を示す図、（ｂ）は、インピーダンス安定化装置１の電源電流に対する等価的な構成を示す図 インピーダンス安定化装置１の各素子のインピーダンスの組み合わせ例を示す図 インピーダンス安定化装置１の具体的な構成例を示す回路図 実施の形態１におけるインピーダンス安定化装置５０の構成を示す図 インピーダンス安定化装置５０の各素子のインピーダンスの組み合わせ例を示す図 （ａ）は、実施の形態１変形例におけるインピーダンス安定化装置７０の構成を示す図、（ｂ）は、実施の形態１変形例におけるインピーダンス安定化装置７１の構成を示す図 実施の形態１変形例におけるインピーダンス安定化装置８０の構成を示す図 インピーダンス安定化装置の利用形態を示す配電システムの構成図 デイジーチェーン構造の配電システムの例を示す図 インピーダンス安定化装置１１０の具体的な構成例を示す回路図 インピーダンスアッパー回路１６０の具体的な構成例を示す回路図 インピーダンス安定化装置１３００の具体的な構成例を示す回路図 インピーダンス安定化装置１４００の具体的な構成例を示す回路図 インピーダンス安定化装置１５００の具体的な構成例を示す回路図 インピーダンス安定化装置１ａの具体的な構成例を示す回路図 インピーダンス安定化装置１ａの高周波信号から見た等価回路図 インピーダンス安定化装置５０ａの具体的な構成例を示す回路図 インピーダンス安定化装置７０ａの具体的な構成例を示す回路図 中間電位ＧＮＤ線を用いる場合のインピーダンス安定化装置の構成例 図２０の場合よりも平衡度の高いインピーダンス安定化装置の構成例 ３相交流に適応したインピーダンス安定化装置の構成例 直列整合インピーダンス要素として能動素子を用いた場合のインピーダンス安定化装置の構成例 インピーダンス安定化装置を分配機として構成した場合のシステム構成例 従来の終端装置の回路図
本発明の一実施態様に係る第１のインピーダンス安定化装置は、少なくとも２本の線路からなる配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信におけるインピーダンス安定化装置であって、第１インピーダンス要素と高周波阻止要素とを並列接続した第１回路が、少なくとも前記２本の線路の一方に、挿入され、第２インピーダンス要素と低周波阻止要素とを直列接続した第２回路が前記２本の線路を接続するように配され、前記高周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第１インピーダンス要素よりも大きいインピーダンスを有し、且つ、前記配電線で電力を伝送する低周波交流電源または直流電源に対しては小さなインピーダンスを有し、前記第２回路の低周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第２インピーダンス要素よりも小さいインピーダンスを有し、且つ、前記低周波交流電源または直流電源に対しては大きなインピーダンスを有することを特徴としている。
第１のインピーダンス安定化装置によれば、電源電流を通すための経路と、高周波信号とを通すための経路とを設けて、コンセントの入出力端を統一でき、且つ、並列整合インピーダンス要素により、コンセント側に何も機器が接続されていなかったり、高周波インピーダンスの低い機器が接続されていたりする場合に発生するインピーダンスの不整合を抑制できる。
本発明の一実施態様に係る第２のインピーダンス安定化装置は、上記第１のインピーダンス安定化装置において、前記第１インピーダンス要素は、直列接続された２つの素子から成り、前記第２回路の一端は、前記２つの素子の接続点に接続されることを特徴としている。
また、本発明の一実施態様に係る第３のインピーダンス安定化装置は、上記第２のインピーダンス安定化装置において、前記第１回路は、前記２本の線路の双方に挿入され、両線路に配された第１回路それぞれの素子は互いに同一のものを用いて、グラウンドに対して平衡な構成を有することを特徴としている。なお、グラウンドは、電気回路の分野において、接地面、あるいは、大地面などと呼称されることもある。
更に、本発明の一実施態様に係る第４のインピーダンス安定化装置は、上記第３のインピーダンス安定化装置において、前記第２回路の一端は、前記２本の線路のうち一方の線路に配された第１回路の第１インピーダンス要素を構成する２つの素子の接続点に接続され、前記第２回路の他端は、前記２本の線路のうち他方の線路に配された第１回路の第１インピーダンス要素を構成する２つの素子の接続点に接続されていることを特徴としている。
これらの構成によれば、配電線を形成する２つの線路において、インピーダンス安定化装置は、グラウンドに対する平衡度を高めて、コンセントに接続される機器側からの電波漏洩を抑制することができる。
本発明の一実施態様に係る第５のインピーダンス安定化装置は、上記第１のインピーダンス安定化装置において、前記第１インピーダンス要素のインピーダンス総計は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし１．２倍の範囲の値であることを特徴としている。
また、本発明の一実施態様に係る第６のインピーダンス安定化装置は、上記第１のインピーダンス安定化装置において、前記第２インピーダンス要素のインピーダンスは、線路の特性インピーダンスの０．６倍ないし３倍の範囲の値であることを特徴としている。
直列整合インピーダンス要素や、並列整合インピーダンス要素を上述の値に設定することにより、インピーダンスの不整合を抑えて高周波信号の反射を極力抑制しつつ、信号の信号減衰量の少ないインピーダンス安定化装置を提供できる。
本発明の一実施態様に係る第７のインピーダンス安定化装置は、上記第１のインピーダンス安定化装置において、前記インピーダンス安定化装置は、元側端子と送り端子を有する配電器具に具備されるものであり、前記第２回路は、更に、前記第２インピーダンス要素または前記低周波阻止要素と直列に接続されるスイッチを備え、前記スイッチは、前記送り端子に配線が接続されていないとき閉じており、前記送り端子に配線が接続されているときに開放になることを特徴としている。
これにより、当該インピーダンス安定化装置を、デイジーチェーン構造の配電システムに適用することができる。
本発明の一実施態様に係る第７のインピーダンス安定化装置は、上記第１のインピーダンス安定化装置において、前記インピーダンス安定化装置は、元側端子と送り端子を有する配電器具に具備されるものであり、前記第２回路は、更に、前記第２インピーダンス要素または前記低周波阻止要素と直列に接続されるスイッチを備え、前記スイッチは、前記送り端子または前記元側端子の少なくとも一方に配線が接続されていないときに閉じ、前記配電器具の前記送り端子及び前記元側端子の両方に配線が接続されたとき開放になることを特徴としている。
これにより、当該インピーダンス安定化装置を、デイジーチェーン構造の配電システムに適用することができ、且つ、その接続方向を問わないため、設置が容易なインピーダンス安定化装置を提供できる。
また、本発明の一実施態様に係る第９のインピーダンス安定化装置は、少なくとも２本の線路からなる配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信において、送り端子を有する配電器具に具備するインピーダンス安定化装置であって、インピーダンス要素と低周波阻止要素とスイッチを直列接続した第１回路が前記２本の線路を接続し、前記２本の線路と機器接続端子との間にインピーダンスアッパー回路が挿入され、前記第１回路の低周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記インピーダンス要素よりも小さいインピーダンスを有し、且つ、前記配電線で電力を伝送する低周波交流電源または直流電源に対して大きなインピーダンスを有し、前記インピーダンスアッパー回路は、前記高周波信号に対して、前記線路の特性インピーダンス以上のインピーダンスを有し、且つ、前記低周波交流電源または直流電源に対して小さなインピーダンスを有し、前記スイッチは、前記送り端子に配線が接続されていないとき閉じており、前記送り端子に配線が接続されたとき開放になることを特徴としている。
これにより、インピーダンスアッパー回路を用いて、デイジーチェーン構造の配電システムに適用でき、且つ、インピーダンスの不整合を抑制できるインピーダンス安定化装置を提供できる。
また、本発明の一実施態様に係る第１０のインピーダンス安定化装置は、少なくとも２本の線路からなる配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信において、元側端子と送り端子を有する配電器具に備えるインピーダンス安定化装置であって、インピーダンス要素と低周波阻止要素とスイッチを直列接続した第１回路が前記２本の線路を接続し、前記２本の線路と機器接続端子との間にインピーダンスアッパー回路が挿入され、前記第１回路の低周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記インピーダンス要素よりも小さいインピーダンスを有し、且つ、前記配電線で電力を伝送する低周波交流電源または直流電源に対して大きなインピーダンスを有し、前記インピーダンスアッパー回路は、通信に用いる高周波信号に対して前記線路の特性インピーダンス以上のインピーダンスを有し、且つ、前記低周波交流電源または直流電源に対して小さなインピーダンスを有し、前記スイッチは、前記送り端子または前記元側端子の少なくとも一方に配線が接続されていないときに閉じ、前記配電器具の前記送り端子及び前記元側端子の両方に配線が接続されたとき開放になることを特徴としている。
これにより、インピーダンスアッパー回路を用いて、インピーダンスの不整合を抑制でき、デイジーチェーン構造の配電システムに適用でき、且つ、その接続方向を問わないインピーダンス安定化装置を提供できる。
また、本発明の一実施態様に係る第１１のインピーダンス安定化装置は、上記第７または第８のインピーダンス安定化装置において、前記インピーダンスアッパー回路の少なくとも一部が、前記インピーダンス要素の機能を兼ねることを特徴としている。
これにより、整合インピーダンス要素として別素子を設けずともよくなり、インピーダンス安定化装置が必要とする素子数を少なくすることができる。
また、本発明の一実施態様に係る第１２のインピーダンス安定化装置は、少なくとも２本の線路からなる配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信におけるインピーダンス安定化装置であって、第１インピーダンス要素が少なくとも前記２本の線路の一方に挿入され、且つ、第２インピーダンス要素が前記２本の線路を接続するように配され、前記第１インピーダンス要素が挿入されている線路の前記第１インピーダンス要素の両端に接続され、当該線路に並列に配された第３の線路と、前記２本の線路のうち前記第３の線路が並列接続されていない方の線路に前記第２インピーダンス要素の接続点を跨ぐように並列に配された第４の線路とのうち、少なくとも一方に高周波阻止要素が挿入され、且つ、前記第３の線路と前記第４の線路とを接続するように、低周波阻止要素が配され、前記高周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第１インピーダンス要素よりも大きいインピーダンスを有し、且つ、前記配電線で電力を伝送する低周波交流電源または直流電源に対しては小さなインピーダンスを有し、前記第２回路の低周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第２インピーダンス要素よりも小さいインピーダンスを有し、且つ、前記低周波交流電源または直流電源に対しては大きなインピーダンスを有することを特徴とする。
第１２のインピーダンス安定化装置によれば、電源電流を通すための経路と、高周波信号とを通すための経路とを設けて、コンセントの入出力端を統一でき、且つ、並列整合インピーダンス要素により、コンセント側に何も機器が接続されていなかったり、高周波インピーダンスの低い機器が接続されていたりする場合に発生するインピーダンスの不整合を抑制できる。
＜実施の形態１＞
以下、本発明の一実施形態であるインピーダンス安定化装置について図面を用いて説明する。
図１は、インピーダンス安定化装置１の構成を示すブロック図である。
インピーダンス安定化装置１は、図１に示すように、線路側（電源側）と、機器側（通信装置、家電機器側）との間に挿入される。配電システムにおいては、配電線は、基本的に２本の線路からなり、インピーダンス安定化装置１は、当該線路上のコンセント付近に配される。
インピーダンス安定化装置１は、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと、並列整合インピーダンス要素１３と、低周波阻止要素１４と、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂとからなる。
図１に示すように、直列整合インピーダンス要素１１ａと１２ａとが直列に接続され、且つ、接続された直列整合インピーダンス要素１１ａと１２ａとに対して並列に接続された高周波阻止要素１５ａとからなる第１回路が、線路１０ａに挿入される。なお、本明細書においては、直列整合インピーダンス要素の「直列」とは、線路に対して直列に挿入されていることを意味する「直列」である。また、「整合」とは、通常、線路側と機器側とのインピーダンスを一致させることを意味するが、本明細書においては、「整合」は、線路側と機器側とのインピーダンスをなるべく一致させることを目的とし、本発明の目的を達成できる範囲内であれば、完全に一致していなくともよい。
そして、直列整合インピーダンス要素１１ｂと１２ｂとが直列に接続され、且つ、接続された直列整合インピーダンス要素１１ｂと１２ｂとに対して並列に接続された高周波阻止要素１５ｂとからなる第１回路が、線路１０ｂに挿入される。
また、並列整合インピーダンス要素１３と低周波阻止要素１４とが直列に接続された第２回路が、２本の線路１０ａと１０ｂとを接続するように、挿入される。なお、本明細書において、並列整合インピーダンス要素の「並列」とは、機器側になんらかの機器が接続された場合に、当該機器に対して並列であることを意味する。
直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ及び並列整合インピーダンス要素１３には、典型的には、抵抗素子を用いる。
また、低周波阻止要素１４には、典型的には、キャパシタを用い、高周波信号阻止要素１５ａ、１５ｂには、典型的には、インダクタを用いる。
高周波阻止要素１５ａ、１５ｂは、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに比べて十分小さいインピーダンスを有するように構成する。また、低周波阻止要素１４は、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに比べて十分大きいインピーダンスを有するように構成する。
ここで、「高周波阻止要素１５ａ、１５ｂは、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに比べて十分小さいインピーダンスを有する」における「十分」とは、電源電流が直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂにほとんど流れず、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂにその大半が流れる程度に十分ということを意味する。別の言い方をすれば、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂは、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂからみて、無視できる程度のインピーダンスしか有していないことを意味する。また、「低周波阻止要素１４は、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに比べて十分大きいインピーダンスを有する」における「十分」とは、電源電流が、低周波阻止要素１４にほとんど流れない程度に十分ということを意味する。別の言い方をすれば、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、低周波阻止要素１４からみて、無視できる程度のインピーダンスしか有していないことを意味する。
したがって、このように構成すると、電源電流は、高周波阻止要素１５を通って機器側へ供給され、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂおよび並列整合インピーダンス要素１３にはほとんど流れなくなる。よって、インピーダンス安定化装置１では、電源（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、または直流など）に対するロスはほとんど発生しない。
一方、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂは、高周波信号に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに比べて十分大きいインピーダンスを有するように構成する。また、低周波阻止要素１４は、高周波信号に対して、並列整合インピーダンス要素１３に比べて十分小さいインピーダンスを有する。
ここで、「高周波阻止要素１５ａ、１５ｂは、高周波信号に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂに比べて十分大きいインピーダンスを有する」における「十分」とは、高周波信号が、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂにほとんど流れず、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂにその大半が流れる程度に十分ということを意味する。別の言い方をすれば、高周波信号に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂからみて、無視できる程度のインピーダンスしか有していないことを意味する。また、「低周波阻止要素１４は、高周波信号に対して、並列整合インピーダンス要素１３に比べて十分小さいインピーダンスを有する」における「十分」とは、高周波信号が低周波阻止要素１４を流れる程度に十分ということを意味する。別の言い方をすれば、高周波信号に対して、低周波阻止要素１４は、並列整合インピーダンス要素１３からみて、無視できる程度のインピーダンスしか有していないことを意味する。
そのため、インピーダンス安定化装置１は、高周波信号に対して近似的には図２（ａ）のように直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと並列整合インピーダンス１３のみから成る構成で等価的に表すことができる。また、インピーダンス安定化装置１は、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して近似的には図２（ｂ）のように高周波阻止要素１５ａ、１５ｂのみからなる構成で等価的に表すことができる。
つまり、インピーダンス安定化装置１は、高周波信号が通る経路（直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを通る経路）と、低周波信号即ち電源電流が通る経路（高周波阻止要素１５ａ、１５ｂを通る経路）とが並列に設けられることにより、両信号を同じ出力端であるコンセントまで、伝達することができる構成となっている。
なお、本実施の形態１に示すインピーダンス安定化装置１においては、両線路１０ａと１０ｂとの両方に直列整合インピーダンス要素を直列に接続する構成をとっているが、一方の線路の直列整合インピーダンス要素がない構成としてもよい。しかしながら、２本の線路１０ａと１０ｂとがグラウンドに対して不平衡な構成になっていると、コモンモード電流が発生しやすくなり電波漏洩の原因となる。そのため、本実施の形態に係るインピーダンス安定化装置１においては、図１に示すように、線路１０ａに直列整合インピーダンス要素１１ａと１２ａを、線路１０ｂに直列整合インピーダンス要素１１ｂと１２ｂを、互いにグラウンドに対して平衡になるように設けている。当該構成により、インピーダンス安定化装置１の平衡度を高く維持し、電波漏洩を抑制することができる。
では、ここから、配電システムにおいて、端部、即ち、インピーダンス安定化装置１において、線路上の不整合を起こさないための各インピーダンス要素等の取り得る望ましい値について説明する。当該説明にあたっては、簡単のために、インピーダンス安定化装置１の高周波信号に対する等価回路である図２（ａ）の構成を用いて説明する。
まず、機器側の端子に何も接続されていなかった場合、即ち、コンセントに何も接続されず、コンセント部分が開放端になっている場合、線路側から見たインピーダンス安定化装置１のインピーダンスは、以下の式（１）のように表すことができる。
Figure 0005291252
機器側が開放端となっている場合には、高周波信号は、直列整合インピーダンス要素１１ａ、並列整合インピーダンス要素１３、直列整合インピーダンス要素１１ｂとを通る経路を流れることになる。
式（１）において、ＲＳ１は、この場合の線路１０ａ及び線路１０ｂ上に配される構成要素（直列整合インピーダンス要素１１ａと直列整合インピーダンス要素１１ｂ）のインピーダンス総計を意味する。直列整合インピーダンス要素１２ａ及び１２ｂは、機器側が開放端になっており、信号の伝送路とはならないため無視できる。
また、上記式（１）において、ＲＰは、線路１０ａと線路１０ｂとを接続する第２回路に含まれる要素（並列整合インピーダンス要素１３）のインピーダンス総計を意味する。なお、図１の場合でいうなら、ＲＰは、並列整合インピーダンス要素１３と低周波阻止要素１４とのインピーダンス総計を意味するが、高周波信号に対して、低周波阻止要素１４のインピーダンスは無視できる。
また、機器側の端子、つまり、コンセントに高周波インピーダンスの非常に低い機器が接続され、高周波的に短絡された場合（短絡時）の線路側から見たインピーダンス安定化装置１のインピーダンスは、以下の式（２）のようにあらわすことができる。

Figure 0005291252
上記式（２）において、ＲＳ１は、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂのインピーダンス総計を意味する。また、ＲＳ２は、直列整合インピーダンス要素１２ａ、１２ｂのインピーダンス総計を意味する。そして、ＲＰは並列整合インピーダンス要素のインピーダンスを意味する。
ところで、反射波の大きさを表す定在波比を、一般に、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）と言い、ＶＳＷＲが１のとき無反射であることを意味するため、ＶＳＷＲは、インピーダンスの整合度の指標として用いることができる。
機器側が開放端になっている場合の、機器側から見たインピーダンス安定化装置１のＶＳＷＲは、上記式（１）を用いて算出されたＺＯＰＥＮと、線路の特性インピーダンスＺ０とを用いて、ＺＯＰＥＮ／Ｚ０（以下、ＶＳＷＲＯＰＥＮという）と表すことができる。一方、機器側に高周波インピーダンスの非常に低い家電機器が接続され、短絡状態になっている場合の、線路側から見たインピーダンス安定化装置１のＶＳＷＲは、上記式（２）を用いて算出されたＺＳＨＯＲＴと、線路の特性インピーダンスＺ０とを用いて、ＺＳＨＯＲＴ／Ｚ０（以下、ＶＳＷＲＳＨＯＲＴという）と表すことができる。
ＶＳＷＲＯＰＥＮとＶＳＷＲＳＨＯＲＴとのうち、各要素のインピーダンス値が同じ場合に、より値の高い方を、ＶＳＷＲＭＡＸと呼称すると、当該ＶＳＷＲＭＡＸを、上述した通り、インピーダンス安定化装置１のインピーダンスの整合度を表す指標として用いることができる。即ち、ＶＳＷＲＭＡＸが１に近づくほど、負荷が接続された場合のインピーダンスの安定度が高く、整合の乱れが少ないため、反射を小さく抑制することができる。
したがって、ＶＳＷＲＭＡＸをできるだけ１に近づけるためには、ＶＳＷＲＯＰＥＮとＶＳＷＲＳＨＯＲＴとの双方をできるだけ１に近づけるように、各整合インピーダンス要素（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３）のインピーダンス値を定めることが望ましいということになる。
また、上述した通り、高周波信号と、電源電流とが、ともに機器側に到達するための条件もある。その両方の条件が成立するように、各整合インピーダンス要素のインピーダンス値を定め、その時のＶＳＷＲＭＡＸと信号減衰量とを対応付けた一例を図３に示す。
図３に示した表からもわかるように、ＶＳＷＲＭＡＸが小さい場合には、信号減衰量（Ｌｏｓｓ）が高くなってしまうことがわかる。即ち、ＶＳＷＲと信号減衰量とはトレードオフの関係にあるといえる。
一般に、ＶＳＷＲは、その値が２以下であれば特性劣化は十分に小さいことがわかっており、３程度であっても機器側が開放されている時や短絡時に比べれば、特性は大きく改善されることがわかっている。したがって、本実施の形態においては、ＶＳＷＲＭＡＸが３以下となるように各インピーダンス要素のインピーダンス値を決定する。
一方、信号減衰量は、通信性能を大きく劣化させないためには、３ｄＢ程度以下にするのが好ましいが、受信機のダイナミックレンジの範囲内で所要Ｓ／Ｎを満たすことができれば通信は可能である。例えば、信号減衰量が３０ｄＢ程度となる一般住宅における電力線通信の場合、送信出力８０ｄＢμＶ／１０ｋＨｚの通信信号は受信点において５０ｄＢμＶ／１０ｋＨｚとなる。家電製品等から電力線に生じる雑音レベルは、平均的には２０〜３０ｄＢμＶ程度となるので、受信Ｓ／Ｎは２０〜３０ｄＢとなる。通信を行うのに必要な所要Ｓ／Ｎが１０ｄＢの場合、インピーダンス安定化装置１における信号減衰量がおおよそ１０ｄＢ以下となるように、各インピーダンス要素のインピーダンス値を設定する。
したがって、以上の内容から図３に示す表を参考にすると、インピーダンス安定化装置１の各インピーダンス要素のインピーダンス値を以下のように定めることができる。即ち、インピーダンス値の条件としては、
・ 直列整合インピーダンス要素のインピーダンス値の総計（直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂのインピーダンス総計）は、線路の特性インピーダンスの０．３（０．１７＋０．１７）倍ないし１．２（０．５４＋０．５４）倍の範囲とする。
・ 並列整合インピーダンス要素のインピーダンス値は、線路の特性インピーダンスの０．６倍ないし３倍程度の範囲とする。
ことが望ましいということになる。
ところで、図３に示す表は、ＲＳ１とＲＳ２とが等価になるように構成したインピーダンス安定化装置１の場合のＶＳＷＲＭＡＸ及び信号減衰量を示しているが、これは上述の通り、インピーダンス安定化装置の安定度を高めるために、グラウンドに対する平衡度を線路側と機器側とでなるべく等しくするための措置である。しかし、本発明の目的、即ち、電源電流の出力口と、高周波信号の出力口とを統一し、且つ、インピーダンス安定化装置１におけるインピーダンスの不整合を抑制するという目的を達成できる範囲内であれば、ＲＳ１とＲＳ２とは等価でなくともよい。
すなわち、ＲＳ１のインピーダンスをＲＳ２のインピーダンスよりも、大きく、あるいは、逆に設定してもよい。あるいは、ＲＳ１とＲＳ２のいずれかのインピーダンスを「０」にしてもよい。
図５に、ＲＳ２のインピーダンスを「０」に設定した場合のインピーダンス安定化装置５０の回路構成例を示す。
図５に示すようにインピーダンス安定化装置５０は、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂと、並列整合インピーダンス要素１３と、低周波阻止要素１４と、高周波阻止要素１５ａ、１５ｂとから構成される。図５に示されるインピーダンス安定化装置５０は、インピーダンス安定化装置１から直列整合インピーダンス要素１２ａ、１２ｂが排除された構成をとる。
インピーダンス安定化装置５０では、高周波信号を通すための経路（直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂを通る経路）と、電源電流を通すための経路（高周波阻止要素１５ａ、１５ｂを通る経路）とを確保して、コンセントにおける出力端を統一する構成を実現している。そして、並列整合インピーダンス要素１３を線路１０ａ、１０ｂに接続することで、インピーダンスの不整合を抑制する構成を実現できている。
ところで、インピーダンス安定化装置５０において、（ｉ）高周波阻止要素１５ａ、１５ｂは、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂに比べて十分小さいインピーダンスを有し、高周波信号に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂに比べて十分小さいインピーダンスを有し、且つ、（ｉｉ）低周波阻止要素１４は、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対して、並列整合インピーダンス要素１３に比べて十分大きいインピーダンスを有し、高周波信号に対して、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂに比べて十分小さいインピーダンスを有するように構成することは、インピーダンス安定化装置１と同様である。そのうえで、図５に示す構成のインピーダンス安定化装置５０において、インピーダンスの不整合を抑制しつつ、信号減衰量が少なくなるインピーダンス値を決定しなければならない。
図６には、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂと並列整合インピーダンス要素１３それぞれのインピーダンス値を図６に示すように定めた場合のＶＳＷＲＭＡＸと信号減衰量とを示している。ＶＳＷＲＭＡＸが１に近く、且つ、信号減衰量が小さいことが望ましいことは前述したとおりである。
インピーダンス安定化装置５０においてもインピーダンス安定化装置１と同様に、ＶＳＷＲＭＡＸ３以下、信号減衰量が１０ｄＢ以下となるのが望ましいことを踏まえると、インピーダンス安定化装置５０の場合の各整合インピーダンス要素のインピーダンス値が満たすべき要件は以下のようになる。
・ 直列整合インピーダンス要素のインピーダンス値の総計は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし０．９倍の範囲とする。
・ 並列整合インピーダンス要素のインピーダンス値は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし３倍の範囲とする。
結果、インピーダンス安定化装置１とインピーダンス安定化装置５０それぞれのインピーダンスの条件から、直列整合インピーダンス要素及び並列整合インピーダンス要素それぞれのインピーダンス値は、
・ 直列整合インピーダンス要素のインピーダンス値の総計は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし１．２倍の範囲とする。
・ 並列整合インピーダンス要素のインピーダンス値は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし３倍の範囲とする。
という２つの条件を満たすことが望ましい。
＜実施の形態１まとめ＞
本実施の形態１に係るインピーダンス安定化装置は、図１や図５に示すように、配電線を構成する線路（１０ａ（１０ｂ））に、直列整合インピーダンス要素（１１ａ、１２ａ（１１ｂ、１２ｂ））と高周波阻止要素（１５ａ（１５ｂ））とが並列に接続された第１回路が挿入され、並列整合インピーダンス要素（１３）と低周波阻止要素（１４）とが直列に接続された第２回路が配電線を構成する二つの線路（１０ａと１０ｂ）を接続するように構成されている。並列整合インピーダンス要素（１３）と低周波阻止要素（１４）とが直列に接続された第２回路は、配電システムの線路上で、コンセントに機器が接続された場合に当該機器と並列に接続される構成をとっているともいえる。
このとき、高周波阻止要素（１５ａ（１５ｂ））を、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対しては、直列整合インピーダンス要素（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）に比べて十分小さいインピーダンスを有し、高周波信号に対しては、直列整合インピーダンス要素（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）に比べて十分小さいインピーダンスを有するように構成する。また、低周波阻止要素（１４）は、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）の交流電流または直流電流に対しては、直列整合インピーダンス要素（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）に比べて十分大きいインピーダンスを有し、高周波信号に対しては、並列整合インピーダンス要素（１３）に比べて十分小さいインピーダンスを有するように構成する。
こうすることで、電源電流と高周波信号とのそれぞれを通すための経路を設けることができるとともに、コンセントに接続される機器側に電源電流と高周波信号とを確実に伝達することができる。
また、直列整合インピーダンス要素（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）のインピーダンス値の総計は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし１．２倍の範囲とし、並列整合インピーダンス要素（１３）のインピーダンス値は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし３倍の範囲とすることで、配電システム上で、インピーダンス安定化装置が配される位置におけるインピーダンスの不整合を極力抑止できる。したがって、高周波信号の反射を極力抑制することができるので、通信の劣化を抑制することができる。
＜実施の形態１変形例＞
ここでは、実施の形態１に示した構成（図１及び図５参照）以外にインピーダンス安定化装置として取り得る構成について説明する。なお、ここでは、各インピーダンス安定化装置について、主として、インピーダンス安定化装置１との相違点を説明する。
図７及び図８にインピーダンス安定化装置として取り得る構成例を示した。
まず、図７（ａ）に示すインピーダンス安定化装置７０について説明する。
インピーダンス安定化装置７０は、図７（ａ）に示すように、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと、並列整合インピーダンス要素１３と、低周波阻止要素１４と、高周波阻止要素１５ａ−１５ｄとから構成される。
インピーダンス安定化装置７０がインピーダンス安定化装置１と異なる点は、各直列整合インピーダンス要素それぞれに対応して、並列に高周波阻止要素１５ａ−１５ｄを設けた点にある。
図７（ａ）に示すインピーダンス安定化装置７０の場合、単純に見れば、インピーダンス安定化装置１よりも、構成素子数が増加することになる。しかし、高周波阻止要素と直列整合インピーダンス要素とが一体化されたデバイスを用いれば、図１に示すインピーダンス安定化装置１よりも構成素子数を少なくすることができる。
なお、図７（ｂ）に示したインピーダンス安定化装置７１のように、インピーダンス安定化装置７０において、各整合インピーダンス要素と、低周波阻止要素および高周波阻止要素を並列に配置した構成にしてもよい。このように構成されたインピーダンス安定化装置７１は、インピーダンス安定化装置７０と同様の効果を得ることが可能である。さらに、図示は省略するが、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１１ｂの線路側および直列整合インピーダンス要素１２ａ、１２ｂの機器側に、コンデンサなどの低周波阻止要素を直列に挿入することで、各直列整合インピーダンス要素に流れる低周波電流をさらに抑制することも可能である。また、図５に示した回路も、図７（ｂ）に示したものと同様に、各整合インピーダンス要素と並列整合インピーダンス要素からなる回路と、各高周波阻止要素と低周波阻止要素からなる回路とを並列接続した回路構成にしても、図５に示した回路と同様の効果を得ることが可能である。
また、インピーダンス安定化装置は、図８に示すように構成してもよい。図８に示すインピーダンス安定化装置８０は、直列整合インピーダンス要素１１ａ、１２ａと、並列整合インピーダンス要素１３と、低周波阻止要素１４と、高周波阻止要素１５とから構成される。
インピーダンス安定化装置８０は、図１に示すインピーダンス安定化装置１と異なり、配電線を構成する片側の線路１０ｂ側に、直列整合インピーダンス要素１１ｂ、１２ｂと高周波阻止要素１５ｂとが並列に接続された回路が、線路１０ｂに対して直列に挿入されていない点が異なる。
このような構成であっても、上記実施の形態１に示した条件を満たす限り、電源電流と高周波信号との両方を同じ端子で出力できる構成にすることができるとともに、高周波信号の反射を極力抑制することができる。
この構成にすることで、インピーダンス安定化装置８０は、インピーダンス安定化装置１に比して、構成する素子数を少なくすることができる。しかしながら、その一方で、インピーダンス安定化装置８０は、線路１０ａと線路１０ｂのうち、片側のみに直列整合インピーダンス要素を設ける構成となっているため、平衡度が劣化するという問題が生じる。
当該問題を解決するために、図８に示すように、配電システム上（あるいはインピーダンス安定化装置８０内部）に、ＣＭＣ（Common Mode Choke）１８を設けるとよい。ＣＭＣ１８は、配電線の線路側に流れる同相電流を阻止する機能を有するので、電波漏洩を高度に抑圧することができる。なお、当該構成において、ＲＳ１またはＲＳ２を０にして素子数を更に削減することも可能である。
＜インピーダンス安定化装置の使用形態＞
ここで、実施の形態１や実施の形態１変形例に示したインピーダンス安定化装置の利用形態を図９に示す。図９は、インピーダンス安定化装置が用いられる配電システムの一構成例を示す図である。
図９に示すように配電システムは、分電盤５から、線路４を介して、コンセント器具３ａ、３ｂそれぞれのコンセント端子２ａ、２ｂまで電源電流が供給される。インピーダンス安定化装置１ａ、１ｂはそれぞれコンセント端子２ａ、２ｂから線路寄りの位置に配される。図９に示すインピーダンス安定化装置１ａ、１ｂは、図１、図５、図７、図８に示したいずれかの構成をとる。
図９に示すように、配電システムにインピーダンス安定化装置を各コンセントに対応付けるように設けることで、各コンセントにおいては、その出力口が一つでありながら、電源電流と高周波信号との両方を受けられるようになっており、且つ、配電システムにおいて、コンセントの部分でインピーダンスの不整合を抑制することができる。
なお、ここで、示したコンセント端子を備えるコンセント器具及び対応して設けられるインピーダンス安定化装置の個数は図９に限定されるものではない。インピーダンス安定化装置は、図９に示すように配電システムの終端部分に配されることから、終端装置と呼称されることもある。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態１においては、インピーダンス安定化装置は、配電システムの終端に設置する場合を想定した構成となっている。しかし、実施の形態１に示したインピーダンス安定化装置の構成では、インピーダンス安定化装置を設けるコンセントが配電線の途中に設けられる場合、即ち、終端になっていない場合には、不具合を生じる場合がある。
より具体的に言えば、コンセント器具が、図１０に示すように、所謂デイジーチェーン方式で線路により接続されるような場合には、実施の形態１に示したインピーダンス安定化装置は適さない。
以下、その理由を簡単に説明する。図１０に示す構成の配電システムにおいて、各コンセント（３ｃ−３ｅ）に実施の形態１に示したインピーダンス安定化装置を配しているものとする。このとき、例えば、コンセント３ｅに何らかの機器が接続されると、当該機器は配線に対して並列に接続されることになるため、コンセント３ｃあるいはコンセント３ｄにおいてインピーダンスの不整合が発生する。このインピーダンスの不整合が高周波信号の反射を起こし、通信特性を劣化させる原因になることは前述のとおりである。
そこで、本実施の形態２においては、実施の形態１に示したような電源電流と高周波信号とを取り出す端子として、コンセントのみを使用し、且つ、図１０に示すようなデイジーチェーン構成のシステムに用いてもインピーダンスの不整合を抑制できるインピーダンス安定化装置を開示する。
図１１は、実施の形態２に係る配電システムにおけるインピーダンス安定化装置を備えた配線器具の構成例を示す図であり、配線器具は、図１０に示す配電システムにおけるコンセント３ｃ−３ｅに相当する。
図１１に示すように、配線器具であるコンセント器具３は、分電側からの２本の配線１０ａと１０ｂとを接続するための元側端子１００ａ、１００ｂと、分電盤と反対側の他のコンセント器具への２本の配線を接続するための送り端子１００ｃ、１００ｄと、機器を接続して当該機器に電力を供給するためのコンセント端子（機器接続端子ともいう）２を備える。また、コンセント器具３は、インピーダンス安定化装置１１０を備える。
元側端子１００ａ、１００ｂと送り端子１００ｃ、１００ｄとは、好ましくは、配線に使用する電線を挿入すると配線を挟持して電気的接続を得ることのできる即結端子（速結端子ともいう）を用いる。
元側端子１００ａは、送り端子１００ｃと、線路１０ａで結線され、元側端子１００ｂは、送り端子１００ｄと、線路１０ｂで結線される。なお、図１１では、図１０に示した線路１０ａ及び１０ｂと同じ経路であることを示すために、同じ符号を付している。
また、図１１に示すように、線路１０ａは、コンセント端子２の一方の端子まで延線され、線路１０ｂは、コンセント端子２の他方の端子まで延線されている。
インピーダンス安定化装置１１０は、線路１０ａ及び線路１０ｂから端子まで延線された経路上に配される。
図１１に示すように、インピーダンス安定化装置１１０は、スイッチ１２０と、整合インピーダンス要素１３０と、低周波阻止要素１４０と、インピーダンスアッパー回路１６０とから構成される。
図１１に示すように、スイッチ１３０と、整合インピーダンス要素１３０と、低周波阻止要素１４０とが直列に接続された回路と、インピーダンスアッパー回路１６０とが並列接続された回路が、その一端が線路１０ａに、他端が線路１０ｂに接続されている。
整合インピーダンス要素１３０としては、典型的には配線（線路１０ａ、１０ｂ）の特性インピーダンスにほぼ等しい抵抗値を有する抵抗素子を用いる。
また、低周波阻止要素１４０としては、典型的には電力線通信に用いる高周波信号に対して小さなインピーダンスを有し、且つ、低周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、または直流など）の電源電流に対して十分大きなインピーダンスを有するキャパシタを用いる。
整合インピーダンス要素１３０は、実施の形態１に示した並列整合インピーダンス要素１３に相当し、低周波阻止要素１４０は、実施の形態１に示した低周波阻止要素１４に相当する。また、実施の形態１に示した直列整合インピーダンス要素１１、１２としての機能は、インピーダンスアッパー回路１６０が果たすことになる。
インピーダンスアッパー回路１６０は、典型的にはチョークコイルにより実現される。図１２は、インピーダンスアッパー回路１６０の回路構成の一例を示す図である。
図１２に示すように、インピーダンスアッパー回路１６０は、チョークコイル１６１ａ、１６１ｂと、抵抗素子１６２ａ、１６２ｂとを含んで構成される。図１２に示されるように、インピーダンスアッパー回路１６０は、チョークコイル１６１ａと抵抗素子１６２ａとが並列接続した回路が線路１０ａに直列に接続され、チョークコイル１６１ｂと抵抗素子１６２ｂとが並列接続した回路が線路１０ｂに直列に接続される構成をとる。抵抗素子１６２ａ、１６２ｂを線路１０ａ、１０ｂの特性インピーダンス前後から数倍程度の値にすることで、コンセント端子２に低インピーダンスの機器が接続された場合の影響を軽減しながら、コンセント端子２に電力線通信機器が接続された場合には高周波信号をある程度通すことで電力線通信を可能にする構成となる。チョークコイル１６１ａ、１６１ｂは、実施の形態１の高周波阻止要素に相当し、抵抗素子１６２ａ、１６２ｂは、直列整合インピーダンス要素に相当する。
図１１に戻って、インピーダンス安定化装置１１０のスイッチ１２０は、送り端子１０ｃ、１０ｄの先に配線（線路１０ａ、１０ｂ）が接続されている場合に開き、送り端子１０ｃ、１０ｄの先に配線が接続されていない場合に、閉じる機能を有する。
スイッチ１２０は、送り端子１０ｃ、１０ｄの電圧値を検出する機能を有し、当該電圧値の変化により、送り端子１０ｃ、１０ｄの先に配線が接続されているか否かを検出する。送り端子１０ｃ、１０ｄに配線が接続されている場合の電圧値の範囲を予め記憶しておき、検出した電圧値が記憶している範囲内にあるかによって、当該検出を行う。そして、当該検出結果に応じて、自己の開閉を実行する。
送り端子１０ｃ、１０ｄに配線が接続されている場合には、コンセント器具は配電システムにおける終端とならないので、整合インピーダンス要素１３０を終端抵抗として機能させる必要はないため、スイッチ１２０を開放する。送り端子１０ｃ、１０ｄに配線が接続されていない場合は、コンセント器具は配電システムにおける終端となる必要があるため、整合インピーダンス要素１３０を終端抵抗として機能させるべくスイッチ１２０を閉じる。
このような構成により、電源電流の出力口と高周波信号の出力口を、同じコンセント端子２で補え、且つ、コンセント器具が配電システムにおける終端になっていようとなっていまいと、インピーダンスの不整合を抑制し、デイジーチェーン構造の配電システムに適用できるインピーダンス安定化装置を提供できる。
＜実施の形態２まとめ＞
コンセント器具にインピーダンス安定化装置１１０のインピーダンスアッパー回路１６０により、コンセント端子２に機器が接続された場合、当該機器のインピーダンスが配線側に与える影響を軽減できる。このため、図１０の右端のコンセント器具３ｅは整合された終端として動作し、右端以外のコンセント器具３ｃ、３ｄは、何も接続されていない配線の一部のように動作する。以上の構成により、図１０の配線で、いずれのコンセント器具においても大きな反射が生じることなく、良好な伝送特性が得られる電力線通信が可能な配電システムが実現できる。
＜実施の形態２変形例＞
実施の形態２に示したインピーダンス安定化装置１１０の各種変形例について説明する。なお、ここでは、主として、インピーダンス安定化装置１１０との相違点について説明する。
＜実施の形態２変形例１＞
図１３に示すインピーダンス安定化装置１３００は、図１１に示したインピーダンス安定化装置１１０から整合インピーダンス要素１３０を除いた点と、インピーダンスアッパー回路１６０を、スイッチ１２０からみてコンセント端子２側から線路側に挿入した点で異なる。インピーダンスアッパー回路１６０は、図１２の構成をとる。インピーダンスアッパー回路１６０の内部の２個の抵抗素子１６２ａ、１６２ｂのインピーダンス総計が配線の特性インピーダンスにほぼ等しくなる値に設定されている。２個の抵抗素子１６２ａ、１６２ｂが図１１のインピーダンス安定化装置１１０における整合インピーダンス要素１３０の役割を兼ねることで、整合インピーダンス要素１３０を省略し、回路を簡素化する構成を実現している。
＜実施の形態２変形例２＞
図１４に示すインピーダンス安定化装置１４００は、図１１に示したインピーダンス安定化装置１１０とは異なり、スイッチ１２０から見て、コンセント端子２側と線路側とその両方に、インピーダンスアッパー回路１６０ａと１６０ｂとを設けている。
インピーダンス安定化装置１４００において、インピーダンスアッパー回路１６０ａは、図１３に示したインピーダンス安定化装置１４００のインピーダンスアッパー回路１６０と同様に動作する。つまり、インピーダンスアッパー回路１６０ａの抵抗素子１６２ａ、１６２ｂのインピーダンス総計が配線の特定インピーダンスにほぼ等しくなる値に設定されている。２個の抵抗素子１６２ａ、１６２ｂは、図１１に示した整合インピーダンス要素１３０の役割を兼ねる。
一方、インピーダンスアッパー回路１６０ｂも図１２に示す構成をとるものの、インピーダンスアッパー回路１６０ｂの抵抗素子１６２ａ、１６２ｂのインピーダンスは、インピーダンスアッパー回路１６０ａの抵抗素子１６２ａ、１６２ｂと必ずしも同じにする必要はない。例えば、コンセント端子２に接続される機器の影響軽減を重視する場合には、インピーダンスアッパー回路１６０ｂの抵抗素子の抵抗値を、インピーダンスアッパー回路１６０ａの抵抗素子の抵抗値よりも大きな値としてもよい。あるいは、コンセント端子２に電力線通信機器を接続したときの高周波信号の減衰を小さくしたい場合には、インピーダンスアッパー回路１６０ｂの抵抗素子の抵抗値を、インピーダンスアッパー回路１６０ａの抵抗素子の抵抗値よりも小さな値としてもよい。
このようにインピーダンス安定化装置１４００は、インピーダンスアッパー回路１６０ａでインピーダンスの整合度を調整し、インピーダンスアッパー回路１６０ｂでコンセント側の高周波信号の減衰量を調整することができるので、インピーダンスの整合度と高周波信号の減衰量とを独立に設定できる構成とすることができる。
＜実施の形態２変形例３＞
図１５に示すインピーダンス安定化装置１５００は、図１１に示したインピーダンス安定化装置１１００にスイッチ１２０ａを追加した構成となっている。インピーダンス安定化装置１５００のスイッチ１２０ｂは、インピーダンス安定化装置１１００のスイッチ１２０と同等のものである。
スイッチ１２０ａは、コンセント器具３の元側端子１００ａと１００ｂとに配線が接続されると開き、配線が接続されていないときは閉じるように構成されている。配線が接続されているか否かの検出手法は、スイッチ１２０と同様である。
スイッチ１２０ｂは、スイッチ１２０と同様にコンセント器具３の送り端子１００ｃと１００ｄとに配線が接続されると開き、配線が接続されていないときは閉じるように構成されている。
インピーダンス安定化装置１５００では、元側端子と送り端子の少なくともいずれかに配線が接続されていない場合に、スイッチ１２０ａと１２０ｂのいずれかまたは両方が閉じて、整合インピーダンス要素１３０と低周波阻止要素１４０とを直列接続した第２回路が、２本の線路１０ａと１０ｂとを接続する状態になる。
一方、元側端子と送り端子との両方に配線が接続されると両スイッチ１２０ａ、１２０ｂが開くので、両スイッチが並列に接続されているため、整合インピーダンス要素１３０と低周波阻止要素１４０とは利用されない状態になる。
図１５の構成によると、元側端子と送り端子を使い分ける必要が無く、いずれの端子を元側に接続しても、端部のコンセント器具は整合終端として動作し、中間のコンセント器具は何も接続されていない配線の一部のように動作する。従って、インピーダンス安定化装置１５００は、図１１の構成と比べてスイッチの回路数が増加するという短所はあるものの、配電システムへの設置がより容易になるという利点がある。
なお、図１５ではスイッチ１２０ａとスイッチ１２０ｂとをそれぞれ個別のスイッチとしたが、これに限るものではなく、１個のスイッチを元側端子と送り端子の両方と機械的に結合して同様の機能を実現してもよい。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３においては、実施の形態１に示したインピーダンス安定化装置を実施の形態２に示したデイジーチェーン構造の配電システムに配する場合を説明する。
実施の形態２に示した、インピーダンス安定化装置１１０等と同等の構成は、実施の形態１に示したインピーダンス安定化装置１に、スイッチ１２０を追加したインピーダンス安定化装置１ａとして、図１６に示す構成で実現できる。
図１６に示すようにスイッチ１２０は、並列整合インピーダンス要素１３と低周波阻止要素１４とを直列接続した第２回路に直列に接続する。図１７には、図１６に示したインピーダンス安定化装置１ａのスイッチ１２０を閉じた状態での高周波信号から見た場合の等価回路を示す回路構成である。
同様に図５に示したインピーダンス安定化装置５０には、図１８に示す位置にスイッチ１２０を挿入することで、インピーダンス安定化装置１１０と同等の構成を実現するインピーダンス安定化装置５０ａを提供できる。
更に図７に示したインピーダンス安定化装置７０には、図１９に示す位置にスイッチ１２０を挿入することで、インピーダンス安定化装置１１０と同等の構成を実現するインピーダンス安定化装置７０ａを提供できる。
なお、図１６〜図１９には、図示していないが、実施の形態２と同様に各スイッチ１２０は、コンセント器具の送り端子１００ｃ、１００ｄに配線が接続されているか否かに応じて、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えが行われる。
また、図１６〜図１９に示した構成に、上記実施の形態２変形例３に示したように、元側端子に配線が接続されているか否かに応じて開閉を実行するスイッチをスイッチ１２０に並列に設けてもよい。
なお、この場合の直列整合インピーダンス要素や、並列整合インピーダンス要素が満たすべき条件は、実施の形態１と同様である。
＜実施の形態３まとめ＞
上記のように、実施の形態１に示したインピーダンス安定化装置も、第２回路に直列にスイッチ１２０を設けることで、デイジーチェーン構造の配電システムに適用させることができる。

＜補足＞
上記実施の形態において、本発明を説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限られないことは勿論である。以下、上記実施の形態以外に本発明の思想として含まれる更なる変形例について説明する。
（１）上記実施の形態においては、インピーダンス安定化装置は、コンセントに備えることとした。しかし、インピーダンス安定化装置を備える配電器具は、コンセント器具に限るものではなく、他の配電器具に内蔵させてもよい。例えば、配線を分岐する際に用いるジョイントボックスや、天井に設置する照明器具を取り付ける接続器具に内蔵する構成であってもよい。あるいは、既存のコンセントに接続して用いるテーブルタップに内蔵したり、コンセントと接続機器の間に挿入するアダプタの形態として利用したりすることも可能である。
（２）上記実施の形態２においては、スイッチ１２０が送り端子１０ｃ、１０ｄの電圧値を検出するようにしたが、これは、送り端子１０ｃ、１０ｄに配線が接続されているか否かを検出できる手法であれば、どのような手法を用いてもよい。例えば、スイッチ１２０ではなく、インピーダンス安定化装置に別途送り端子１０ｃ、１０ｄの電圧値を検出するための検出回路を設けて、当該検出回路からの指示に応じて、スイッチ１２０が開閉を実行することとしてもよい。あるいは、送り端子１０ｃ、１０ｄに配線が接続されるとＯＮされるスイッチを設けて、当該スイッチがＯＮされると、その旨がスイッチ１２０に通知され、スイッチ１２０が開く構成としてもよい。
（３）上記実施の形態においては、２本の線路からなる配電システムに用いるインピーダンス安定化装置を示した。しかし、インピーダンス安定化装置は、２本の線路からなる配電システムにのみ用いることに限定されない。
図２０から図２２に示すように、複数線路を用いる配電システムにも適用可能である。
図２０や図２１に示した構成は、２本の送電路と、接地線との３本の線路を用いた配電システムにインピーダンス安定化装置を適用する場合の構成例を示している。図２１は、図２０に示した構成よりも平衡度を高めた例を示している。
これらの構成によれば、接地線が必要な高電圧配電システムや、一般家庭に供給される単相三線の配電システムなどに適用できるインピーダンス安定化装置を提供できる。
また、図２２に示すようにさらに線路を増加させてもよい。
図２２に示すように、インピーダンス安定化装置は、３相交流配電システムにも適用できる。
さらには、図２２に示すNeutral線路をCommonGND線路とし、各相（φ１〜φ３）の線路それぞれを互いに異なる電圧を流す線路とした構成にしてもよい。このような場合には、流す電圧の種類に応じて、更に線路を増やしてもよい。
以上に示すように、インピーダンス安定化装置は、供給される電源の種類に応じた線路の本数が３本以上の配電システムにも適用することができる。
（４）上記実施の形態においては、インピーダンス安定化装置の直列整合インピーダンス要素としては、抵抗素子という受動素子を用いる構成としたが、上記実施の形態１に示した要件を満たすのであれば能動素子を用いてもよい。
図２３には、直列整合インピーダンス要素として、能動素子を用いたインピーダンス安定化装置の一例を示している。
図２３に示すインピーダンス安定化装置は、直列整合インピーダンス要素として、双方向緩衝増幅器を用いている。当該双方向緩衝増幅器は、通信の方向（配線側から機器側への通信、または、機器側から配線側への通信）に応じて使用する緩衝増幅器を切り替える。インピーダンス安定化装置はこのように構成されることとしてもよい。
なお、図２３に示すインピーダンス安定化装置は、図５に示したインピーダンス安定化装置５０の変形例であるが、各実施の形態に示したいずれの直列整合インピーダンス要素として、能動素子を用いることとしてよい。
（５）上記実施の形態に示したインピーダンス安定化装置は、配電システムに用いるほかの利用形態としては、例えば、図２４に示すような構成でインピーダンス安定化装置を配した分岐配線を実現してもよいし、あるいは、図２４に示す構成を一体の装置として構成した分岐装置を提供してもよい。なお、分岐の個数は、図２４に示した２個に限られず、３あるいは４など、より多く分岐させる構成にしてもよい。
（６）上記実施の形態１〜３、及び＜補足＞に示す各種の構成を、インピーダンスの不整合の解消と信号の入出力端子を共有できる構成の実現とを達成できる範囲内で、組み合わせることとしてもよい。
本発明に係るインピーダンス安定化装置は、コンセント等の端子に電力線通信機器及び家電機器の両方を着脱可能に構成され、電力線通信における伝送特性の劣化を防止することができるため、電力線通信を利用するホームネットワークなどに有用である。
１、１ａ、５０、５０ａ、７０、７０ａ、８０、１１０、１３００、１４００、１５００ インピーダンス安定化装置
２、２ａ、２ｂ コンセント端子
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ コンセント器具（コンセント、配電器具）
５ 分電盤
１０ａ、１０ｂ 線路
１１、１１ａ、１１ｂ、１２、１２ａ、１２ｂ 直列整合インピーダンス要素（第１インピーダンス要素）
１３ 並列整合インピーダンス要素（第２インピーダンス要素）
１４、１４０ 低周波阻止要素
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 高周波阻止要素
１８ ＣＭＣ（Common Mode Choke）
１００ａ、１００ｂ 元側端子
１００ｃ、１００ｄ 送り端子
１２０、１２０ａ、１２０ｂ スイッチ
１３０ 整合インピーダンス要素
１６０、１６０ａ、１６０ｂ インピーダンスアッパー回路
１６１ａ、１６１ｂ チョークコイル
１６２ａ、１６２ｂ 抵抗素子
２５０１ 終端抵抗
２５０２ キャパシタ（コンデンサ）
２５０３ インダクタ
２５０４ 信号用入出力端子

Claims (8)

  1. 少なくとも２本の線路からなる配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信におけるインピーダンス安定化装置であって、
    第１インピーダンス要素と高周波阻止要素とを並列接続した第１回路が、少なくとも前記２本の線路の一方に、挿入され、
    第２インピーダンス要素と低周波阻止要素とを直列接続した第２回路が前記２本の線路を接続するように配され、
    前記高周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第１インピーダンス要素よりも大きいインピーダンスを有し、且つ、前記配電線で電力を伝送する低周波交流電源または直流電源に対しては小さなインピーダンスを有し、
    前記第２回路の低周波阻止要素は、前記高周波信号に対して、前記第２インピーダンス要素よりも小さいインピーダンスを有し、且つ、前記低周波交流電源または直流電源に対しては大きなインピーダンスを有する
    ことを特徴とするインピーダンス安定化装置。
  2. 前記第１インピーダンス要素は、直列接続された２つの素子から成り、前記第２回路の一端は、前記２つの素子の接続点に接続される
    ことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス安定化装置。
  3. 前記第１回路は、前記２本の線路の双方に挿入され、両線路に配された第１回路それぞれの素子は互いに同一のものを用いて、グラウンドに対して平衡な構成を有する
    ことを特徴とする請求項２記載のインピーダンス安定化装置。
  4. 前記第２回路の一端は、前記２本の線路のうち一方の線路に配された第１回路の第１インピーダンス要素を構成する２つの素子の接続点に接続され、前記第２回路の他端は、前記２本の線路のうち他方の線路に配された第１回路の第１インピーダンス要素を構成する２つの素子の接続点に接続されている
    ことを特徴とする請求項３記載のインピーダンス安定化装置。
  5. 前記第１インピーダンス要素のインピーダンス総計は、線路の特性インピーダンスの０．３倍ないし１．２倍の範囲の値である
    ことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス安定化装置。
  6. 前記第２インピーダンス要素のインピーダンスは、線路の特性インピーダンスの０．６倍ないし３倍の範囲の値である
    ことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス安定化装置。
  7. 前記インピーダンス安定化装置は、元側端子と送り端子を有する配電器具に具備されるものであり、
    前記第２回路は、更に、前記第２インピーダンス要素または前記低周波阻止要素と直列に接続されるスイッチを備え、
    前記スイッチは、前記送り端子に配線が接続されていないとき閉じており、前記送り端子に配線が接続されているときに開放になる
    ことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス安定化装置。
  8. 前記インピーダンス安定化装置は、元側端子と送り端子を有する配電器具に具備されるものであり、
    前記第２回路は、更に、前記第２インピーダンス要素または前記低周波阻止要素と直列に接続されるスイッチを備え、
    前記スイッチは、前記送り端子または前記元側端子の少なくとも一方に配線が接続されていないときに閉じ、前記配電器具の前記送り端子及び前記元側端子の両方に配線が接続されたとき開放になる
    ことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス安定化装置。
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