(57)【要約】【課題】  片切スイッチの開閉状態に関わらず電力線搬送通信を行うことができる電力線搬送通信機能付きスイッチを提供する。【解決手段】  電力線搬送通信部３で受信された制御指示に応じてスイッチ部ＳＷ２をオンオフさせる制御部４と、負荷機器２−Ａに接続するための接続端子１１と、電力線１０２に接続するための接続端子１２と、電力線１０１，１０２間に接続された、電力線搬送通信における通信信号の周波数においてインピーダンスを上昇させるチョークインダクタＬ１と商用電源周波数においてインピーダンスを上昇させるキャパシタＣ１との直列回路と、スイッチ部ＳＷ１を流れる電流から電力線搬送通信部３及び制御部４の動作用電力を供給する第１電源回路８と、キャパシタＣ１における両端電圧から電力線搬送通信部３及び制御部４の動作用電力を供給する第２電源回路９とを備え、スイッチ部ＳＷ１をキャパシタＣ１と並列に接続した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷機器に商用電源電圧を供給する電力線を用いて電力線搬送通信を行う電力線搬送通信部と、前記負荷機器への電力供給を片切で制御するスイッチ部とを備えた電力線搬送通信機能付きスイッチであって、
前記電力線搬送通信部によって電力線搬送通信により受信された制御指示に応じて前記スイッチ部による前記負荷機器への電力供給を制御させる制御部と、
前記負荷機器に接続するための第１の接続端子と、
前記電力線の一方の相に接続するための第２の接続端子と、
前記第１及び第２の接続端子間に接続された、前記商用電源の商用電源周波数におけるインピーダンスよりも前記電力線搬送通信における通信信号の周波数においてインピーダンスを上昇させる第１のインピーダンス部と前記電力線搬送通信の通信信号における周波数でのインピーダンスよりも前記商用電源周波数においてインピーダンスを上昇させる第２のインピーダンス部との直列回路と、
前記スイッチ部を流れる電流から前記電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力を供給する第１の電源回路と、
前記第２のインピーダンス部における両端電圧から前記電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力を供給する第２の電源回路と、
を備え、
前記スイッチ部は、前記第２のインピーダンス部と並列に接続されていることを特徴とする電力線搬送通信機能付きスイッチ。
【請求項２】
前記スイッチ部による前記負荷機器への電力供給を制御させるための操作指示を受け付ける操作指示受付部と、
前記スイッチ部による電力供給の制御状態を表示する表示部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記操作指示受付部により受け付けられた操作指示に応じて前記スイッチ部による前記負荷機器への電力供給を制御すると共に、前記スイッチ部による電力供給の制御状態を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信機能付きスイッチ。
【請求項３】
前記制御部は、前記操作指示受付部により前記電力線に接続された他の電力線搬送通信機能付きスイッチに対する制御指示が受け付けられた場合、当該操作指示受付部により受け付けられた制御指示を前記電力線搬送通信部に当該他の電力線搬送通信機能付きスイッチへ送信させ、前記電力線に接続された他の電力線搬送通信機能付きスイッチからの当該電力線搬送通信機能付きスイッチの状態を表す状態情報が前記電力線搬送通信部によって受け付けられた場合、当該電力線搬送通信部によって受け付けられた状態情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項２記載の電力線搬送通信機能付きスイッチ。
【請求項４】
前記第１及び第２の電源回路によって充電される蓄電池をさらに備え、
前記蓄電池は、前記電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力線搬送通信機能付きスイッチ。
【請求項５】
前記第２のインピーダンス部と並列に、手動でオン、オフ可能な手動スイッチが接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電力線搬送通信機能付きスイッチ。
【請求項６】
前記負荷機器は、赤外線通信が可能に構成されたものであり、
赤外線通信を行う赤外線通信部をさらに備え、
前記制御部は、前記操作指示受付部により前記負荷機器に対する制御指示が受け付けられた場合、当該操作指示受付部により受け付けられた制御指示を、前記赤外線通信部に送信させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力線搬送通信機能付きスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷機器への電力供給を片切で制御する電力線搬送通信機能付きスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、住宅等の建物内で使用される２線式の片切りスイッチ回路の配線を説明するための説明図である。図５において、建物内に交流１００Ｖの電力線１０１，１０２が配線されており、例えば照明器具や換気扇等の負荷機器１０３における電源入力端子の一方が電力線１０１に接続され、他方が片切スイッチ１０４を介して電力線１０２に接続されている。片切スイッチ１０４は、例えば建物の壁に取り付けられる壁スイッチで、建物の壁における片切スイッチ１０４の取り付け位置には、電力線１０２に接続されたスイッチ配線１０５と負荷機器１０３に接続されたスイッチ配線１０６とが配線されており、電力線１０１，１０２は配線されていない。
【０００３】
ところで、このような壁スイッチに電力線搬送通信回路を内蔵して電力線搬送通信により、片切スイッチ１０４をオン、オフしたいというニーズがある。この場合、電力線搬送通信回路は、電力線を用いて電力の受電と信号伝送を同時に行うものであるため、電力線搬送通信回路の動作用電源電圧を生成する電源回路の電圧入力端子と、電力線搬送通信回路における通信信号の入出力用端子とは同一端子となる。また、壁スイッチには、スイッチ配線１０５，１０６しか配線されていないから、電力線搬送通信回路及び電源回路は、スイッチ配線１０５，１０６間、すなわち片切スイッチ１０４と並列に接続されることとなる。
【０００４】
そうすると、片切スイッチ１０４がオフしている状態において、電源回路の入力インピーダンスと電力線搬送通信回路の入力インピーダンスとの合成インピーダンスが片切スイッチ１０４と並列に接続され、片切スイッチ１０４をオフしても上記合成インピーダンスを介して負荷機器１０３に電流が流れるために負荷機器が動作してしまう場合があるという不都合がある。
【０００５】
一方、上述のような電力線搬送通信回路を内蔵した壁スイッチにおいて片切スイッチ１０４をオンすると、片切スイッチ１０４と並列に接続された電源回路の入力電圧がほぼ０Ｖとなり電力線搬送通信回路の動作用電源電圧を供給することができず、従って電力線搬送通信を行うことができないという不都合がある。
【０００６】
また、他の電力線搬送通信装置から電力線１０１を介して送信された通信信号は、負荷機器１０３の入力インピーダンスを介して壁スイッチに内蔵された電力線搬送通信回路によって受信されるため、負荷機器１０３の入力インピーダンスが電力線搬送通信の周波数帯で増大し、例えば前述の電力線間のインピーダンスより１桁程度大きな値になると、電力線搬送通信回路から電力線１０１，１０２へ出力される通信信号や、電力線１０１，１０２に接続された他の電力線搬送通信端末から送信された通信信号の減衰が大きくなり、十分な伝送品質を得ることが困難となるという不都合がある。
【０００７】
そこで、上述のような負荷機器１０３の入力インピーダンスの影響を低減する方法として、負荷機器１０３の入力端子間に電力線搬送通信で使用する高周波信号のみを通過させるバイパス回路（例えば、電力線搬送通信周波数帯でインピーダンスが小さくなる素子として０．２２μＦの静電容量を持つフィルムキャパシタ）を設けることが考えられる（例えば、特許文献１参照。）。また、片切スイッチ１０４に並列接続した状態で片切スイッチ１０４をオンしても、動作用電源電圧を供給することができる電源回路も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭５７−７８３３０号公報
【特許文献２】特開平５−３２７４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、負荷機器１０３の入力端子間にバイパス回路を設け、片切スイッチ１０４がオン状態で動作用電源電圧を供給することができる電源回路を用いることにより負荷機器１０３の入力インピーダンスの影響を低減することができ、また、片切スイッチ１０４をオンしても、電力線搬送通信回路の動作用電源電圧を供給することが可能になると考えられる。
【０００９】
一方、電力線１０１，１０２間に通信信号を重畳させるには、電力線搬送通信回路からみた電力線１０１，１０２間のインピーダンスがある程度必要である。電力線間にインピーダンスがないと、電力線１０１，１０２間に通信信号の電圧を生じさせることができないからである。電力線間インピーダンスは、当該電力線間に接続される機器における入力インピーダンスの影響を受け、電力線搬送通信で用いられる１０ｋＨｚから４５０ｋＨｚの周波数範囲では例えば数Ωから数十Ω程度のインピーダンスになっている。電力線搬送通信回路は、電力線１０１，１０２間にこのようなインピーダンスがあることを利用して、電力線１０１，１０２に通信信号を重畳し、通信信号の送受信を行っている。
【００１０】
しかし、片切スイッチ１０４をオンすると、片切スイッチ１０４両端のインピーダンス、すなわち電力線搬送通信回路からみた電力線１０１，１０２間のインピーダンスがほぼ０Ωとなり通信信号の重畳や取り出しができなくなるため、たとえ電力線搬送通信回路への動作用電源電圧を供給することができたとしても電力線１０１，１０２を用いて電力線搬送通信を行うことができないという不都合があった。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、片切スイッチの開閉状態に関わらず電力線搬送通信を行うことができる電力線搬送通信機能付きスイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る電力線搬送通信機能付きスイッチは、負荷機器に商用電源電圧を供給する電力線を用いて電力線搬送通信を行う電力線搬送通信部と、前記負荷機器への電力供給を片切で制御するスイッチ部とを備えた電力線搬送通信機能付きスイッチであって、前記電力線搬送通信部によって電力線搬送通信により受信された制御指示に応じて前記スイッチ部による前記負荷機器への電力供給を制御させる制御部と、前記負荷機器に接続するための第１の接続端子と、前記電力線の一方の相に接続するための第２の接続端子と、前記第１及び第２の接続端子間に接続された、前記前記商用電源の商用電源周波数におけるインピーダンスよりも前記電力線搬送通信における通信信号の周波数においてインピーダンスを上昇させる第１のインピーダンス部と前記電力線搬送通信の通信信号における周波数でのインピーダンスよりも前記商用電源周波数においてインピーダンスを上昇させる第２のインピーダンス部との直列回路と、前記スイッチ部を流れる電流から前記電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力を供給する第１の電源回路と、前記第２のインピーダンス部における両端電圧から前記電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力を供給する第２の電源回路と、を備え、前記スイッチ部は、前記第２のインピーダンス部と並列に接続されていることを特徴としている。
【００１３】
また、上述の電力線搬送通信機能付きスイッチにおいて、前記スイッチ部による前記負荷機器への電力供給を制御させるための操作指示を受け付ける操作指示受付部と、前記スイッチ部による電力供給の制御状態を表示する表示部と、をさらに備え、前記制御部は、前記操作指示受付部により受け付けられた操作指示に応じて前記スイッチ部による前記負荷機器への電力供給を制御すると共に、前記スイッチ部による電力供給の制御状態を前記表示部に表示させることを特徴としている。
【００１４】
そして、上述の電力線搬送通信機能付きスイッチにおいて、前記制御部は、前記操作指示受付部により前記電力線に接続された他の電力線搬送通信機能付きスイッチに対する制御指示が受け付けられた場合、当該操作指示受付部により受け付けられた制御指示を前記電力線搬送通信部に当該他の電力線搬送通信機能付きスイッチへ送信させ、前記電力線に接続された他の電力線搬送通信機能付きスイッチからの当該電力線搬送通信機能付きスイッチの状態を表す状態情報が前記電力線搬送通信部によって受け付けられた場合、当該電力線搬送通信部によって受け付けられた状態情報を前記表示部に表示させることを特徴としている。
【００１５】
さらに、上述の電力線搬送通信機能付きスイッチにおいて、前記第１及び第２の電源回路によって充電される蓄電池をさらに備え、前記蓄電池は、前記電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力を供給することを特徴としている。
【００１６】
また、上述の電力線搬送通信機能付きスイッチにおいて、前記第２のインピーダンス部と並列に、手動でオン、オフ可能な手動スイッチが接続されていることを特徴としている。
【００１７】
そして、上述の電力線搬送通信機能付きスイッチにおいて、前記負荷機器は、赤外線通信が可能に構成されたものであり、赤外線通信を行う赤外線通信部をさらに備え、前記制御部は、前記操作指示受付部により前記負荷機器に対する制御指示が受け付けられた場合、当該操作指示受付部により受け付けられた制御指示を、前記赤外線通信部に送信させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
このような構成の電力線搬送通信機能付きスイッチは、スイッチ部がオフ状態の場合、第２の電源回路によって、商用電源周波数においてインピーダンスが上昇する第２のインピーダンス部の両端電圧から電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力が供給される一方、スイッチ部がオン状態の場合、第１の電源回路によってスイッチ部を流れる電流から電力線搬送通信部及び制御部の動作用電力が供給されると共に、第１のインピーダンス部によって電力線における相間のインピーダンスが電力線搬送通信における通信信号の周波数において上昇されるので、スイッチ部の開閉状態に関わらず電力線搬送通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチの構成の一例を示すブロック図である。図１において、例えば交流１００Ｖの電力線１０１，１０２が配線されており、電力線１０２からスイッチ配線１０５、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａ、スイッチ配線１０６、負荷機器２−Ａ、及びスイッチ配線１０７を介して電力線１０１に接続されている。同様に、他の電力線搬送通信機能付きスイッチに相当する電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂと負荷機器２−Ｂとが直列に、電力線１０１，１０２間に接続されている。電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａ及び１−Ｂと、負荷機器２−Ａ及び２−Ｂとはそれぞれ同様に構成されており、以下、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａ，１−Ｂを総称して電力線搬送通信機能付きスイッチ１、負荷機器２−Ａ、２−Ｂを総称して負荷機器２と称する。
【００２１】
負荷機器２は、例えば照明器具、換気扇、採光窓等の電気機器で、赤外線による通信信号によって動作を制御可能な赤外線リモコン機能を有し、赤外線による通信信号を受信するための赤外線信号受信部２１を備えている。
【００２２】
図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａは、第１の接続端子に相当する接続端子１１と、第２の接続端子に相当する接続端子１２と、第１のインピーダンス部の一例であるチョークインダクタＬ１と、第２のインピーダンス部の一例であるキャパシタＣ１と、電力線搬送通信部３と、制御部４と、操作指示受付部５と、表示部６と、赤外線通信部に相当する赤外線信号送信部７と、スイッチ部ＳＷ１と、第１の電源回路である第１電源回路８と、第２の電源回路である第２電源回路９と、定電圧回路１０と、を備える。
【００２３】
そして、接続端子１１はスイッチ配線１０６を介して負荷機器２−Ａに接続され、接続端子１２はスイッチ配線１０５を介して電力線１０２に接続されている。また、接続端子１１及び１２の間に、チョークインダクタＬ１と、キャパシタＣ１との直列回路が接続されている。
【００２４】
電力線搬送通信部３は、例えば結合キャパシタＣ２と、電力線搬送通信モデム３１と、アンプ３２と、受信フィルタＢＰＦと、を備えている。結合キャパシタＣ２は、商用電源周波数に対してインピーダンスを上昇させて商用電源電圧を阻止すると共に、電力線搬送周波数に対してはインピーダンスを低下させて電力線搬送通信の通信信号を通過させる。受信フィルタＢＰＦは、結合キャパシタＣ２を通過した高周波信号の中から電力線搬送通信で使用する周波数帯域の信号を抽出して電力線搬送通信モデム３１へ出力するフィルタ回路である。電力線搬送通信モデム３１は、受信フィルタＢＰＦから出力された信号、すなわち他の電力線搬送通信端末である電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂから電力線搬送通信により送信された通信信号を復調して制御部４へ出力すると共に、制御部４から出力される例えば電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂを制御するための制御信号を電力線搬送通信用の通信信号に変調してアンプ３２へ出力する。アンプ３２は、電力線搬送通信モデム３１から出力される電力線搬送通信用の通信信号を電力増幅して結合キャパシタＣ２へ出力する。
【００２５】
そして、接続端子１１とチョークインダクタＬ１との接続点に、結合キャパシタＣ２の一端部が接続されており、制御部４から出力され、電力線搬送通信モデム３１により変調され、アンプ３２で増幅された通信信号が、結合キャパシタＣ２、接続端子１１、スイッチ配線１０６、負荷機器２−Ａ、及びスイッチ配線１０７を介して電力線１０１に重畳され、電力線１０１からの信号が、スイッチ配線１０７、負荷機器２−Ａ、スイッチ配線１０６、接続端子１１、結合キャパシタＣ２を経由して受信フィルタＢＰＦで電力線搬送通信の周波数帯域が抽出され、電力線搬送通信モデム３１で復調され、制御部４へ出力される。
【００２６】
操作指示受付部５は、例えば押しボタンスイッチから構成されており、ユーザからのスイッチ部ＳＷ１のオン、オフ指示を受け付ける。表示部６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）や液晶表示パネル等を用いて構成されており、スイッチ部ＳＷ１のオン、オフ状態を表示したり、他の電力線搬送通信端末、例えば電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂの状態を表示したりする。赤外線信号送信部７は、制御部４からの制御信号に応じて負荷機器２−Ａが備える赤外線信号受信部２１へ、赤外線信号を送信する。
【００２７】
制御部４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いて構成されており、操作指示受付部５によって受け付けられたオン、オフ指示や、電力線搬送通信部３によって例えば電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂから受信されたオン、オフ指示等に応じてスイッチ部ＳＷ１をオン、オフさせる。また、制御部４は、例えばスイッチ部ＳＷ１のオン、オフ状態や、電力線搬送通信部３によって例えば電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂから受信された電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂの動作状態等を表示部６に表示させる。
【００２８】
そして、制御部４は、電力線搬送通信部３によって例えば電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂから受信された制御指示に応じて、赤外線信号送信部７から赤外線信号受信部２１へ、赤外線信号による制御指示信号を送信させる。これにより、電力線１０１，１０２に接続された電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂ等の他の電力線搬送通信端末から、赤外線リモコン機能を備えた負荷機器２−Ａの動作を制御することができる。また、赤外線リモコン機能を用いて負荷機器２−Ａの動作を制御することができるので、負荷機器２−Ａの電源オン、オフ以外の動作を赤外線リモコン機能によって制御することが可能となる。
【００２９】
なお、負荷機器２は、赤外線リモコン機能及び赤外線信号受信部２１を備えたものに限定されず、電力線搬送通信機能付きスイッチ１は赤外線信号送信部７を備えなくてもよい。
【００３０】
チョークインダクタＬ１は、商用電源周波数におけるインピーダンスよりも１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの電力線搬送通信周波数においてインピーダンスを上昇させるもので、例えば１６０μＨのインダクタが用いられる。具体的には、チョークインダクタＬ１のインピーダンスは２πｆＬで与えられる。ここで、ｆは信号周波数（Ｈｚ）、ＬはチョークインダクタＬ１のインダクタンス（Ｈ）である。従って、チョークインダクタＬ１のインピーダンスは信号周波数の増加と共に上昇する。
【００３１】
例えば、Ｌが１６０μＨの場合、電力線搬送通信周波数が１００ｋＨｚ、商用電源周波数が６０Ｈｚであれば、チョークインダクタＬ１のインピーダンスは、電力線搬送通信周波数において１００Ω、商用電源周波数において６０ｍΩとなり、商用電源周波数におけるインピーダンスよりも電力線搬送通信周波数においてインピーダンスが上昇する。
【００３２】
キャパシタＣ１は、電力線搬送通信周波数でのインピーダンスよりも商用電源周波数においてインピーダンスを上昇させるもので、例えば０．２２μＦのキャパシタが用いられる。具体的には、キャパシタＣ１のインピーダンスは１／（２πｆＣ）によって与えられる。ここで、ｆは信号周波数（Ｈｚ）、ＣはキャパシタＣ１のキャパシタンス（Ｆ）である。従って、キャパシタＣ１のインピーダンスは信号周波数の増加に反比例して低下する。
【００３３】
例えば、Ｃが０.２２μＦ、電力線搬送通信周波数が１００ｋＨｚ、商用電源周波数が６０Ｈｚであれば、キャパシタＣ１のインピーダンスは、電力線搬送通信周波数において７．２３Ω、商用電源周波数において１２ｋΩとなり、電力線搬送通信周波数でのインピーダンスよりも商用電源周波数においてインピーダンスが上昇する。また、キャパシタＣ１は、電力線搬送通信周波数において電力線搬送通信の通信信号を通過させるべくチョークインダクタＬ１よりもインピーダンスが小さいことが望ましいが、Ｃが０.２２μＦであれば、キャパシタＣ１は、電力線搬送通信周波数においてチョークインダクタＬ１よりもインピーダンスが小さくなり、好適である。
【００３４】
また、キャパシタＣ１と並列に、第１電源回路８における入力部とスイッチ部ＳＷ１との直列回路が接続され、さらに、キャパシタＣ１と並列に第２電源回路９における入力部が接続されている。
【００３５】
第１電源回路８は、スイッチ部ＳＷ１がオンのときにスイッチ部ＳＷ１を流れる電流から電力線搬送通信部３、制御部４等、電力線搬送通信機能付きスイッチ１内の各部の動作用電力を供給する電源部である。そして、第１電源回路８における入力インピーダンスによってスイッチ部ＳＷ１を流れる電流の制限が低減されるように、商用電源周波数に対する第１電源回路８の入力インピーダンスは、キャパシタＣ１のインピーダンスより低くされている。具体的には、第１電源回路８は、例えば入力インピーダンスを低減することが容易なカレントトランスを用いて構成されている。これにより、スイッチ部ＳＷ１がオン状態の場合に、商用電源周波数におけるキャパシタＣ１のインピーダンスよりもキャパシタＣ１と並列に接続されたスイッチ部ＳＷ１と第１電源回路８との直列回路のインピーダンスの方が低くなるようにされている。
【００３６】
第２電源回路９は、スイッチ部ＳＷ１がオフのときにキャパシタＣ１の両端電圧から電力線搬送通信部３、制御部４等、電力線搬送通信機能付きスイッチ１内の各部の動作用電力を供給する電源部であり、第２電源回路９における入力インピーダンスを流れる電流が、負荷機器２がオンするオン電流未満になるように入力インピーダンスが設定されている。すなわち、負荷機器２に電流が流れるけれどもその電流値は、負荷機器２が実質的に動作しない値となる。
【００３７】
そして、第１電源回路８、及び第２電源回路９から出力された電源電圧は、定電圧回路１０によって電力線搬送通信部３、制御部４等の動作に適した一定の電圧にされた後、電力線搬送通信部３、制御部４等スイッチ１内の各部に動作用電源電圧として供給される。スイッチ部ＳＷ１は、負荷機器２への商用電源電圧の供給をオン、オフするスイッチで、例えばリレーやトランジスタ、サイリスタ、トライアック等が用いられる。
【００３８】
なお、スイッチ部ＳＷ１は、負荷機器２への商用電源電圧の供給をオン、オフする例に限られず、例えばサイリスタやトライアック等の半導体スイッチを用いて、導通角を制御することにより負荷機器２への電力供給量を制御するものであってもよい。この場合、例えば負荷機器２が白熱電球のような照明装置であれば、照明の調光制御を行うことができる。
【００３９】
また、第１のインピーダンス部はチョークインダクタＬ１に限られず、例えば図２に示すように、チョークインダクタＬ１の代わりにトランスＴ１の一次側巻線をキャパシタＣ１と直列に接続し、結合キャパシタＣ２をトランスＴ１の２次側巻線を介してグラウンドに接続する構成としてもよい。
【００４０】
さらに、電力線１０１，１０２に接続される電力線搬送通信機能付きスイッチ１の数は、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａ及び１−Ｂの二つに限定されるものではない。また、電力線搬送通信機能付きスイッチ１は、電力線１０１，１０２に接続されたスイッチ機能を有さない電力線搬送通信端末との間で電力線搬送通信可能に構成されてもよい。
【００４１】
次に、上述のように構成された電力線搬送通信機能付きスイッチ１の動作について説明する。まず、図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａにおいて、スイッチ部ＳＷ１がオフしている場合、商用電源周波数に対してチョークインダクタＬ１のインピーダンスは６０ｍΩ、キャパシタＣ１のインピーダンスは１２ｋΩであるから、チョークインダクタＬ１とキャパシタＣ１との直列回路において、電力線１０１，１０２から供給されたＡＣ１００Ｖの商用電源電圧は、インピーダンスの分圧比に応じてその大半がキャパシタＣ１の両端に印加される。
【００４２】
そうすると、キャパシタＣ１と並列に接続されている第２電源回路９に商用電源電圧が供給されるので、第２電源回路９から定電圧回路１０へ電源電圧が出力され、定電圧回路１０で一定の電圧にされた動作用電源電圧が、電力線搬送通信部３、制御部４等スイッチ１−Ａ内の各部に供給される。これにより、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａは、スイッチ部ＳＷ１がオフの場合において電力線搬送通信を実行可能にされている。
【００４３】
また、第２電源回路９における入力インピーダンスを流れる電流が、負荷機器２−Ａがオンするオン電流未満になるように入力インピーダンスが設定されているので、電力線１０２からスイッチ配線１０５、接続端子１２、第２電源回路９、チョークインダクタＬ１、接続端子１１、及びスイッチ配線１０６を経由して負荷機器２−Ａへ供給される電流によって、スイッチ部ＳＷ１がオフしているにも関わらず負荷機器２−Ａがオンすることが抑制される。
【００４４】
一方、スイッチ部ＳＷ１がオフしている場合、電力線搬送通信周波数に対してチョークインダクタＬ１のインピーダンスは１００Ω、キャパシタＣ１のインピーダンスは７．２３Ωであるから、電力線１０１からスイッチ配線１０７、負荷機器２−Ａ、スイッチ配線１０６、接続端子１１、チョークインダクタＬ１、キャパシタＣ１、接続端子１２、及びスイッチ配線１０５を介して電力線１０２に至る信号経路において、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂによって電力線１０１，１０２に重畳された通信信号は、その大半がインピーダンスの大きいチョークインダクタＬ１の端子電圧として現れる結果、チョークインダクタＬ１に接続された結合キャパシタＣ２を介して電力線搬送通信部３によって受信される。
【００４５】
また、チョークインダクタＬ１によって、電力線搬送通信部３からみた電力線搬送通信周波数における電力線１０１，１０２のインピーダンスが上昇されているので、電力線搬送通信部３は、結合キャパシタＣ２から接続端子１１、スイッチ配線１０６、負荷機器２−Ａ、及びスイッチ配線１０７を介して電力線１０１に電力線搬送通信の通信信号を重畳させて送信することができる。
【００４６】
次に、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａにおいて、スイッチ部ＳＷ１がオンしている場合、商用電源周波数におけるキャパシタＣ１のインピーダンスよりも、キャパシタＣ１と並列に接続されたスイッチ部ＳＷ１と第１電源回路８との直列回路のインピーダンスの方が低くなるようにされているから、電力線１０２から供給された負荷電流は、スイッチ配線１０５、接続端子１２、第１電源回路８、スイッチ部ＳＷ１、チョークインダクタＬ１、接続端子１１、及びスイッチ配線１０６を介して負荷機器２−Ａへ供給されると共に、第１電源回路８によって、スイッチ部ＳＷ１及び第１電源回路８を流れる負荷電流に応じて定電圧回路１０へ電源電圧が出力され、定電圧回路１０で一定の電圧にされた動作用電源電圧が、電力線搬送通信部３、制御部４等、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａ内の各部に供給される。これにより、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａは、スイッチ部ＳＷ１がオンの場合において電力線搬送通信を実行可能にされている。
【００４７】
一方、スイッチ部ＳＷ１がオンしている場合には、スイッチ部ＳＷ１がオフしている場合と同様に、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂによって電力線１０１，１０２に重畳された通信信号は、電力線搬送通信部３によって受信される。また、チョークインダクタＬ１によって、電力線搬送通信部３からみた電力線搬送通信周波数における電力線１０１，１０２のインピーダンスが上昇されているので、電力線搬送通信部３は、結合キャパシタＣ２から接続端子１１、スイッチ配線１０６、負荷機器２−Ａ、及びスイッチ配線１０７を介して電力線１０１に電力線搬送通信の通信信号を重畳させて送信することができる。
【００４８】
また、チョークインダクタＬ１のインピーダンスは、商用周波数において６０ｍΩに低下するので、負荷機器２−Ａに電力を供給するための商用周波数の電流を制限することが抑制される。この場合、チョークインダクタＬ１には、負荷機器２−Ａに電力を供給するための負荷電流が流れるので、この負荷電流によってチョークインダクタＬ１が飽和しないように、チョークインダクタＬ１として用いるインダクタを選定する必要がある。また、チョークインダクタＬ１のインピーダンスとしては、インダクタンスによって生じるインピーダンスの他、チョークインダクタＬ１の巻き線抵抗が合成されるため、巻き線抵抗の影響を低減すべく、チョークインダクタＬ１として巻き線抵抗がより小さいものを選択することが望ましい。
【００４９】
また、電力線１０１，１０２間のインピーダンスは、電力線１０１，１０２に接続される例えば家電機器における入力インピーダンスの合成値となり、一般的には１０Ω程度と言われており、さらに、家電機器が発するノイズを低減する目的で用いられるノイズ対策用キャパシタの影響で、数Ω程度になる場合もある。この場合、チョークインダクタＬ１の電力線搬送通信周波数に対するインピーダンスは、電力線１０１，１０２間のインピーダンスよりも大きいことが望ましく、例えば上述のように１００Ω程度であれば好適である。また、チョークインダクタＬ１のインピーダンスを増大させることにより、電力線１０１，１０２に重畳された通信信号の減衰を低減することができるので、電力線１０１，１０２に接続可能な電力線搬送通信機能付きスイッチ１の接続台数を増加させることができる。
【００５０】
また、負荷機器２−Ａの入力インピーダンスが大きいために電力線搬送通信の通信信号が減衰する場合には、電力線搬送通信の通信信号で用いられる高周波信号のみを通過させるバイパス回路、例えば０．２２μＦのフィルムキャパシタを、負荷機器２−Ａの入力端子間に接続してもよい。
【００５１】
次に、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａによる負荷機器２−Ａの制御動作について説明する。まず、ユーザからの操作指示、例えば負荷機器２−Ａの電源オンを指示する操作指示が操作指示受付部５によって受け付けられた場合、制御部４によってスイッチ部ＳＷ１がオンされ、電力線１０２から供給された負荷電流が、スイッチ配線１０５、接続端子１２、第１電源回路８、スイッチ部ＳＷ１、チョークインダクタＬ１、接続端子１１、及びスイッチ配線１０６を介して負荷機器２−Ａへ供給される。そして、制御部４からの制御信号に応じて、表示部６にスイッチ部ＳＷ１がオンしている旨、表示される。
【００５２】
また、ユーザからの負荷機器２−Ａの赤外線リモコン機能による制御指示、例えば調光制御を指示する制御指示が操作指示受付部５によって受け付けられた場合、制御部４によって、負荷機器２−Ａを調光制御するための制御信号が赤外線信号送信部７へ出力され、その制御信号が赤外線信号送信部７から赤外線信号により赤外線信号受信部２１へ送信され、赤外線信号受信部２１により受信された赤外線信号に応じて負荷機器２−Ａが調光制御される。そして、制御部４からの制御信号に応じて、表示部６に負荷機器２−Ａが調光制御されている旨、表示される。
【００５３】
これにより、赤外線リモコン機能を用いて負荷機器２−Ａの動作を制御することができるので、負荷機器２−Ａの電源オン、オフ以外の動作を赤外線リモコン機能によって制御することが可能となる。
【００５４】
また、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａにおいて、例えば制御部４が、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂや電力線１０１，１０２に接続されている他の電力線搬送通信端末と連動動作を行ったり、予め定められた例えば交互に点灯する等のパターン動作を行うように登録されているような場合では、制御部４が登録情報に基づいて制御信号を生成し、電力線搬送通信部３によって、その制御信号が電力線搬送通信の通信信号として電力線１０１，１０２に重畳され、他の電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂ等によって連動動作やパターン動作等の動作が実行されるようにしても良い。
【００５５】
次に、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａによる負荷機器２−Ｂの制御動作について説明する。まず、ユーザからの操作指示、例えば負荷機器２−Ｂの電源オン、オフを指示する操作指示が操作指示受付部５によって受け付けられた場合、制御部４から負荷機器２−Ｂの電源オン、オフを指示する制御信号が、電力線搬送通信モデム３１へ出力される。そして、その制御信号が、電力線搬送通信モデム３１によって電力線搬送通信の通信信号に変調され、アンプ３２によって電力増幅され、結合キャパシタＣ２を介してチョークインダクタＬ１とキャパシタＣ１とのＬＣ直列回路に出力される。これにより、負荷機器２−Ｂの電源オン、オフを指示する通信信号が、電力線１０１，１０２に重畳される。
【００５６】
そして、電力線１０１，１０２に重畳された通信信号は、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂによって受信、復調され、その復調された制御信号に応じて電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂにおけるスイッチ部ＳＷ１がオン、オフされ、負荷機器２−Ｂの電源がオン、オフされる。
【００５７】
また、負荷機器２−Ｂが赤外線リモコン機能対応であれば、電源オンオフ制御以外に赤外線リモコン機能を用いた細かい負荷制御が行える。例えば負荷機器２−Ｂとして明るさを制御できる調光制御機能付きの照明器具を用いた場合は、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａから調光レベルを電力線搬送通信の通信信号を用いて送信すれば、その信号を受信した電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂは、調光レベルを赤外線通信によって負荷機器２−Ｂへ出力することで負荷機器２−Ｂの明るさを制御することができる。
【００５８】
次に、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂによる負荷機器２−Ａの制御動作について説明する。まず、上述の電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａによる負荷機器２−Ｂの制御動作と同様にして、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂから電力線１０１，１０２へ負荷機器２−Ａの制御を指示する電力線搬送通信の通信信号が重畳される。
【００５９】
そうすると、電力線１０１，１０２に重畳された通信信号は、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａによって受信される。そして、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−ＡにおけるチョークインダクタＬ１とキャパシタＣ１との直列インピーダンスに現れる電圧から、結合キャパシタＣ２によって商用電源周波数が除去され、受信フィルタＢＰＦによってノイズ成分が除去されることにより電力線搬送通信の通信信号が抽出される。この通信信号が、電力線搬送通信モデム３１によって復調され、負荷機器２−Ａの制御を指示する制御信号が制御部４によって受け付けられる。
【００６０】
そして、制御部４によって、その制御信号に応じてスイッチ部ＳＷ１がオン、オフされると共に、表示部６にスイッチ部ＳＷ１のオン、オフ状態が表示される。また、制御部４から、通信信号を正常に受信すると共にその通信信号に応じた制御を行った旨の返信信号が電力線搬送通信部３へ出力され、電力線搬送通信部３によってその返信信号が電力線１０１，１０２に重畳されて電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂへ送信される。これにより、電力線搬送通信の信頼性を向上することができる。
【００６１】
また、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂから受信した電力線搬送通信の通信信号に赤外線リモコン機能による制御信号が含まれている場合は、制御部４によってその制御信号が赤外線信号送信部７へ出力され、赤外線信号送信部７から赤外線信号受信部２１へ、赤外線信号による制御信号が送信される。これにより、電力線１０１，１０２に接続された電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂ等の他の電力線搬送通信端末から、赤外線リモコン機能を備えた負荷機器２−Ａの動作を制御することができる。また、赤外線リモコン機能に対応した電気機器であれば、例えばテレビやエアコン等、スイッチ部ＳＷ１を介さず直接電力線１０１，１０２に接続されている電気機器の動作を制御することが可能となる。
【００６２】
これにより、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａは、スイッチ部ＳＷ１がオフしている場合に負荷機器２−Ａがオンすることを抑制しつつ電力線搬送通信による通信信号の送受信を行うことができると共に、スイッチ部ＳＷ１がオンしている場合、負荷機器２−Ａに負荷電流を供給しつつ電力線搬送通信による通信信号の送受信を行うことができるので、スイッチ部ＳＷ１の開閉状態に関わらず電力線搬送通信を行うことができる。
【００６３】
また、２線式の片切スイッチ回路のスイッチ取り付け部に電力線搬送通信機能付きスイッチ１を接続できるため、既存の宅内電灯線配線形態をそのまま活用でき、施工性が高い。さらに、赤外線リモコン機能対応の負荷を制御することが可能となるため、赤外線通信を行うことができない場所からの負荷制御を行うことが可能となる。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチについて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａの構成の一例を示すブロック図である。図３に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａと図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａとでは、下記の点で異なる。すなわち、図３に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａでは、定電圧回路１０の代わりに充電回路１３と蓄電池１４とを備える。充電回路１３は、第１電源回路８及び第２電源回路９から出力される電力を、蓄電池１４に充電するための電圧、電流に制御して蓄電制御する回路である。蓄電池１４は、充電回路１３から供給される電力を蓄電する蓄電池であり、電力線搬送通信部３、制御部４等電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａ内の各部に動作用電源電圧を供給する。
【００６５】
また、制御部４は、第１電源回路８及び第２電源回路９からの電圧出力の有無を、例えばＩ／Ｏポートやコンパレータを用いて検出可能にされている。
【００６６】
その他の構成は図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａと同様であるのでその説明を省略し、以下、本実施の形態による電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａの動作について説明する。まず、図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａにおいて電力線搬送通信を行う場合、電力線１０１，１０２間のインピーダンスが数Ω程度であれば、電力線１０１，１０２に電力線搬送通信の通信信号を重畳するためには１Ｗ程度の電力が必要な場合があり、第１電源回路８及び第２電源回路９は、このような電力を供給できる電源容量が必要となる。
【００６７】
一方、図３に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａは、例えば壁スイッチとして用いられた場合、実際の使用状態において、１日のうちで実際に電力線搬送通信を行っている時間はわずかであり、電力線搬送通信を行わない待機状態となっている時間の方が長くなることが想定される。
【００６８】
例えば、ユーザが電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａにおける操作指示受付部５を操作して負荷機器２−Ｂの電源をオン、オフしようとした場合、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａから電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂへ、負荷機器２−Ｂの電源をオン、オフさせるべく電力線搬送通信により電源オン指示又は電源オフ指示が送信されるが、このような電源オン指示又は電源オフ指示を１回送信するための通信動作にかかる時間は例えば１〜１００ミリ秒程度である。そうすると、例えばユーザが負荷機器２−Ｂの電源オン、オフ操作を１日に１０回行ったとしても、電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａが電力線搬送通信を実行する時間は、１日のうち１秒以下となる。
【００６９】
従って、１日のうち１秒以下の時間を除く大半の時間において電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａは待機状態となっており、その待機時間において第１電源回路８又は第２電源回路９から出力された電力に基づき充電回路１３によって蓄電池１４が充電される。また、充電時間が電力線搬送通信の実行時間に比較して長いので、蓄電池１４を充電するための充電電流を低減することができる。
【００７０】
そして、電力線搬送通信の実行に必要な電力は、蓄電池１４から電力線搬送通信部３、制御部４等スイッチ１ａ内の各部に供給される。これにより、第１電源回路８及び第２電源回路９は、電力線搬送通信の実行時に必要となる電力を直接には電力線搬送通信部３、制御部４等スイッチ１ａ内の各部に供給せず、蓄電池１４を充電するための充電電流を出力するだけでよいので、第１電源回路８及び第２電源回路９の電源容量を低減することができ、第１電源回路８及び第２電源回路９を小型化することができる。
【００７１】
また、例えば瞬時停電の発生や商用電源電圧を電力線１０１，１０２に供給する図略の電源ブレーカが誤ってオフする等により電力線１０１，１０２から電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａへの商用電源電圧の供給が途絶えた場合であっても蓄電池１４に充電されている電力が電力線搬送通信部３、制御部４等、電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａ内の各部に供給されるので、電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａは動作を継続することができる。
【００７２】
そして、電力線１０１，１０２から電力線搬送通信機能付きスイッチ１ａへの商用電源電圧の供給が途絶えると、第１電源回路８及び第２電源回路９から充電用の電源電圧が出力されなくなるので、制御部４によって第１電源回路８及び第２電源回路９からの電圧出力がなくなったことが検出される。そうすると、制御部４によって、スイッチ部ＳＷ１がオフされ、負荷機器２−Ａへの電力供給が遮断される。
【００７３】
これにより、例えば瞬時停電が発生したり、商用電源電圧を電力線１０１，１０２に供給する図略の電源ブレーカが誤ってオフした場合等であっても、負荷機器２−Ａの状態を安全な方向に遷移させることができる。
【００７４】
その他の動作は図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａと同様であるので、その説明を省略する。
【００７５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチについて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチ１ｂの構成の一例を示すブロック図である。図４に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１ｂと図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａとでは、下記の点で異なる。すなわち、図４に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１ｂは、手動で操作可能な手動スイッチに相当するスイッチＳＷ２をスイッチ部ＳＷ１と並列に備える。スイッチＳＷ２は、通常の壁スイッチ等で用いられる片切スイッチと同様のスイッチである。
【００７６】
ところで、例えば図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａを片切スイッチ回路のスイッチ接続端子にスイッチの換わりとして接続した場合、操作指示受付部５やスイッチ部ＳＷ１が故障すると、制御部４や電力線搬送通信部３などは動作するものの負荷機器２−Ａの電源オン、オフができないという不都合がある。
【００７７】
これを回避するには、例えば電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａの接続端子１１，１２間に手動スイッチを並列に接続するといった方法が考えられるが、この場合、手動スイッチを閉状態にして負荷機器２−Ａをオン状態にすると、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ａには電力が供給されないため電力線搬送通信機能は使用できなくなる。そのため、電力線搬送通信機能付きスイッチ１−Ｂ等の電力線搬送通信端末を制御することができなくなる。
【００７８】
一方、図４に記載の電力線搬送通信機能付きスイッチ１ｂでは、手動でスイッチＳＷ２を閉状態にした場合でも、電力線搬送通信機能付きスイッチ１ｂへの電力供給は継続され、電力線搬送通信も正常に行うことができる。
【００７９】
これにより、操作指示受付部５やスイッチ部ＳＷ１が故障した場合であっても、電力線搬送通信機能付きスイッチ１ｂの電力線搬送通信機能を確保しつつ、手動によって確実に負荷機器２−Ａへの電源供給をオン、オフすることが可能となり、操作指示受付部５やスイッチ部ＳＷ１の故障時においても最低限の機能を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電力線搬送通信機能付きスイッチの変形例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電力線搬送通信機能付きスイッチの構成の一例を示すブロック図である。
【図５】背景技術に係る住宅等の建物内で使用される２線式の片切りスイッチ回路の配線を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１，１ａ，１ｂ  電力線搬送通信機能付きスイッチ
２    負荷機器
３    電力線搬送通信部
４    制御部
５    操作指示受付部
６    表示部
７    赤外線信号送信部
８    第１電源回路
９    第２電源回路
１１，１２  接続端子
１３  充電回路
１４  蓄電池
２１  赤外線信号受信部
１０１，１０２  電力線
Ｃ１  キャパシタ
Ｌ１  チョークインダクタ
ＳＷ１  スイッチ部
ＳＷ２  スイッチ
【図１】
2006005586.tif 000003
【図２】
2006005586.tif 000004
【図３】
2006005586.tif 000005
【図４】
2006005586.tif 000006
【図５】
2006005586.tif 000007