(57)【要約】【課題】従来の技術では不可能であった低電圧線系統（１００Ｖ系：Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統）と高電圧線系統（２００Ｖ系：Ｌ１線−Ｌ２線系統）間の通信を可能とする屋内電力線通信用の異相間通信装置を提供する。【解決手段】位相が互いに１８０度異なるＬ１線およびＬ２線の２系統の電力線および中性線Ｎからなる単相３線屋内電力線を用いた異相間通信装置であって、Ｌ１線ライン１１とＬ２線ライン１２とを第１コンデンサＣ１で接続し、中性線Ｎライン１３を、Ｌ１線−Ｌ２線系統のアース線１０と、第２コンデンサＣ２を介して接続し、Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統、およびＬ１線−Ｌ２線系統の電力線相互間で、商用電源の周波数よりも十分高い搬送波を持つ信号の授受を行うようにした、単相３線屋内電力線を用いた異相間通信装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が互いに１８０度異なるＬ１線およびＬ２線の２系統の電力線および中性線Ｎからなる単相３線屋内電力線を用いた異相間通信装置であって、
前記Ｌ１線とＬ２線とを第１コンデンサで接続し、前記中性線Ｎを、Ｌ１線−Ｌ２線系統の接地線と、第２コンデンサを介して接続し、Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統、および前記Ｌ１線−Ｌ２線系統の電力線相互間で、商用電源の周波数よりも十分高い搬送波を持つ信号の授受を行う構成としたことを特徴とする、単相３線屋内電力線を用いた異相間通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相が互いに１８０度異なるＬ１線およびＬ２線の２系統の電力線および中性線Ｎからなる単相３線屋内電力線を用いた異相間通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内の電力線を通信回線として利用する電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）が注目されている。これは、電気のコンセントに通信用アダプタを設置してパソコンや電気器具などをつなぐことにより、２Ｍｂｐｓ〜３０Ｍｂｐｓのデータ通信や遠隔制御を行う技術である。この技術を用いることにより、新たにケーブルなどを屋内に敷設することなく、構内通信網（ＬＡＮ：Local Area Network）やイントラネットを構築することができる。
【０００３】
一般的な屋内配線では、単相３線１００Ｖが用いられており、中性線Ｎを共通線として、位相差が１８０度のＬ１線の相とＬ２線の相の２種類があり、必要に応じてＬ１線−Ｌ２線間で２００Ｖとして利用されている。
【０００４】
図６は、単相３線電力線の屋内分電盤の概略構成を示す系統図である。分電盤の配線は、Ｌ１線ライン１１、Ｌ２線ライン１２、中性線Ｎライン１３で構成され、２系統に別れている。Ｌ１線−中性線Ｎ系統と、Ｌ２線−中性線Ｎ系統には、それぞれＡＣ１００Ｖの電圧が印加されており、Ｌ１線−Ｌ２線間ではＡＣ２００Ｖを取り出すことができる。
【０００５】
図７は、単相３線電力線を通信回線として使用した例を示す配電系統図であり、Ｌ１線−中性線Ｎ系統（ＡＣ１００Ｖ）には、ブレーカ１４を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）２１〜２３が接続されており、Ｌ２線−中性線Ｎ系統（ＡＣ１００Ｖ）には、ブレーカ１４を介してＰＣ２４，２５、テレビ２６が接続されており、Ｌ１線−Ｌ２線系統（ＡＣ２００Ｖ）にはブレーカ１４を介してクーラー２７が接続されている。図中１５は低電圧配電線と電力線との間に設けられる漏電ブレーカ、１６は過電圧検出リード線である。
【０００６】
図７に示すように、同一系統内のＰＣ２１〜２３間、およびＰＣ２４，２５、テレビ２６間はそれぞれ相互通信可能であるが、系統が異なる機器間、例えばＰＣ２１とＰＣ２４間、あるいは、ＰＣ２３とクーラー２７間は通信ができない。
【０００７】
Ｌ１線系統とＬ２線系統間の通信を実現する方法として、図８に示すように、Ｌ１線ライン１１とＬ２線ライン１２間をコンデンサＣ１で接続する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
このコンデンサＣ１によって、ハイパスフィルタを構成し、低周波の商用電力（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）は通過せずに、高周波（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）の信号のみを通過させることができ、これにより、Ｌ１線−中性線Ｎ系統とＬ２線−中性線Ｎ系統間で通信が可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２０８１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、Ｌ１線ライン１１とＬ２線ライン１２間をコンデンサＣ１で接続する方法では、図９に示すように、Ｌ１線とＬ２線に同じ信号１が流れているため、２００Ｖ系統であるＬ１線−Ｌ２線間ではその信号１を取り出すことができず、低電圧線系統と高電圧線系統間の通信はできない。
【００１１】
そこで本発明は、従来の技術では不可能であった低電圧線系統（１００Ｖ系：Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統）と高電圧線系統（２００Ｖ系：Ｌ１線−Ｌ２線系統）間の通信を可能とする屋内電力線通信用の異相間通信装置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】
前記課題を解決するため、本発明は、位相が１８０度異なるＬ１線およびＬ２線の２系統の電力線および中性線Ｎからなる単相３線を用いた屋内電力線通信用の異相間通信装置であって、前記Ｌ１線とＬ２線とを第１コンデンサで接続し、前記中性線Ｎを、Ｌ１線−Ｌ２線系統の接地線と、第２コンデンサを介して接続し、Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統、および前記Ｌ１線−Ｌ２線系統の相互間で、商用電源の周波数よりも十分高い搬送波を持つ信号の授受を行う構成としたことを特徴とする、単相３線を用いた屋内電力線通信用の異相間通信装置である。
【００１３】
本発明においては、低電圧線（１００Ｖ）系統であるＬ１線とＬ２線は、第１コンデンサで接続されているため、Ｌ１線−中性線Ｎ間に信号を入力すると、Ｌ２線−中性線Ｎ間には、その信号と大きさ、位相が同じ信号が伝送される。逆に、Ｌ２線−中性線Ｎ間に信号を入力すると、Ｌ１線−中性線Ｎ間には、その信号と大きさ、位相が同じ信号が伝送される。また、高電圧線（２００Ｖ）系統の接地線と中性線Ｎは第２コンデンサを介して接続されているため、Ｌ１線−高電圧線系統接地線間、Ｌ２線−高電圧線系統接地線間にも入力信号と同じ信号が伝送される。すなわち、低電圧線系統のＬ１線−中性線Ｎ系統とＬ２線−中性線Ｎ系統間の通信のみならず、低電圧線系統と高電圧線系統間でも通信が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、位相が１８０度異なるＬ１線およびＬ２線の２系統の電力線および中性線Ｎからなる単相３線を用いた屋内電力線通信用の異相間通信装置であって、Ｌ１線とＬ２線とを第１コンデンサで接続し、Ｌ１線−Ｌ２線系統の接地線と中性線Ｎを、第２コンデンサを介して接続し、Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統、およびＬ１線−Ｌ２線系統の相互間で、商用電源の周波数よりも十分高い搬送波を持つ信号の授受を行う構成としたことにより、低電圧線系統と高電圧線系統間の通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。
図１は本発明の基本的構成を示す回路図である。この図に示されるように、Ｌ１線ライン１１とＬ２線ライン１２とは第１コンデンサＣ１により接続されており、中性線Ｎライン１３と高電圧系統（Ｌ１線−Ｌ２線系統）のアース線（接地線）１０との間は第２コンデンサＣ２により接続されている。Ｌ１線ライン１１と中性線Ｎライン１３との間は交流１００Ｖが供給され、Ｌ２線ライン１２と中性線Ｎライン１３との間は逆相の交流１００Ｖが供給されている。したがって、Ｌ１線ライン１１とＬ２線ライン１２との間には、交流２００Ｖが出力されるので、高電圧（２００Ｖ）機器を接続することができる。
【００１６】
以上の構成の単相３線の屋内電力線を用いて異相間通信を行う方法について説明する。
いま、Ｌ１線ライン１１と中性線Ｎライン１３との間に、商用電源の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）より十分高い搬送波を持つ信号ｅ１＝Ｅsinωｔを注入するものとする。
【００１７】
このとき、Ｌ２線ライン１２と中性線Ｎライン１３との間に信号周波数帯のみを終端するための整合終端インピーダンスＺ２を挿入し、さらに、高電圧Ｌ１線−Ｌ２線系統のアース線（接地線）１０とＬ１線間に前記整合終端インピーダンスＺ２と同じ機能を有するインピーダンスＺ３１を挿入するか、もしくは高電圧Ｌ１線−Ｌ２線系統のアース線（接地線）１０とＬ２線間にＺ３１と同じインピーダンスＺ３２を挿入する。仮にインピーダンスＺ３１を挿入し、信号ｅ１からの電流をｉ１とする。電流ｉ１は、第１コンデンサＣ１を介してＬ２線ライン１２、そして終端インピーダンスＺ２を通り、中性線Ｎライン１３に流れる電流ｉ２と、高電圧線系統Ｌ１線ライン３１を通り、終端インピーダンスＺ３１を通り第２コンデンサＣ２を介して中性線Ｎライン１３に流れる電流ｉ３１となる。
【００１８】
第１コンデンサＣ１の信号帯域におけるインピーダンスをＺｃ１、第２コンデンサＣ２の信号帯域におけるインピーダンスをＺｃ２とすると、Ｌ２線−中性線Ｎ低電圧系統の終端インピーダンスＺ２の両端の電圧ｅ２は、
ｅ２＝ｅ１×Ｚ２／（Ｚｃ１＋Ｚ２）
で与えられ、
高電圧線系統Ｌ１線ライン３１と高電圧系統接地線間の終端インピーダンスＺ３１両端の電圧ｅ３１は、
ｅ３１＝ｅ１×Ｚ３１／（Ｚ３１＋Ｚｃ２）
で与えられる。
【００１９】
このようにして、低電圧系統Ｌ１線−中性線Ｎ間に入力した信号ｅ１を低電圧系統Ｌ２線−中性線Ｎ線間、および高電圧系統Ｌ１線−高圧系接地線間に出力することが可能となる。
ただし、入力電流ｉ１が一定となる場合は、電流（入力電力）が分割される（分岐される）ため、前述のｅ２、ｅ３１は、入力信号ｅ１の振幅のほば半分の大きさとなる。
なお、高電圧Ｌ１線−Ｌ２線系統のアース線（接地線）１０とＬ２線間に終端インピーダンスＺ３２を挿入した場合の電圧ｅ３２についても、同様に求めることができる。
【００２０】
図２は、本発明の測定用配線図である。この配線図において、第１コンデンサＣ１とＬ１線系統およびＬ２線系統を接続するケーブルＳ１，Ｓ２、および第２コンデンサと高電圧線系統を接続するケーブルＳ３をそれぞれ５ｍとし、第１コンデンサＣ１として１０ｎＦのコンデンサを付加する。また高電圧（２００Ｖ）系統のアース線１０を中性線Ｎに接続し、電力カットのために第２コンデンサＣ２を付加する。このとき、Ｌ１線のケーブルＳ１から信号（正弦波：２Ｍ〜３０ＭＨｚ、１０Ｖｐ−ｐ）を入力した場合の伝送特性を、スペクトラムアナライザにより測定、評価した。その際、付加する第２コンデンサＣ２の容量は０．１ｎＦ，１ｎＦ，１０ｎＦとした。各ケーブルの末端は信号の反射を防ぐため、整合用インピーダンスＺｍで終端している。またスペクトラムアナライザ１９の信号出力部と入力部にはそれぞれバランサ２０を設けている。
【００２１】
図３に、アース線１０とコンデンサＣ２を付加した場合の、ＡＣ１００Ｖ異相間の伝送特性の結果を示す。付加する第２コンデンサＣ２の容量に関わらず、フラットな透過特性を得ることができることを確認した。
【００２２】
また図４に、１００Ｖ−２００Ｖ間の伝送特性の結果を示す。中性線Ｎに１０ｎＦの第２コンデンサＣ２を付加することにより、ほぼフラットな特性を得ることができる。
【００２３】
図５は、本発明の実施の形態を示す配電系統図である。Ｌ１線−中性線Ｎ系統（ＡＣ１００Ｖ）には、ブレーカ１４を介してＰＣ２１〜２３が接続されており、Ｌ２線−中性線Ｎ系統（ＡＣ１００Ｖ）には、ブレーカ１４を介してＰＣ２４，２５、テレビ２６が接続されており、Ｌ１線−Ｌ２線系統（ＡＣ２００Ｖ）には、ブレーカ１４を介してクーラー２７が接続されている。図中１５は低圧配電線と電力線との間に設けられる漏電ブレーカ、１６は過電圧検出リード線である。
【００２４】
Ｌ１線系統とＬ２線系統には、図１に示した第１コンデンサＣ１が接続されており、また中性線Ｎライン１３とアースラインとの間には第２コンデンサＣ２が接続されている。このため、同一系統内のＰＣ２１〜２３間、およびＰＣ２４，２５、テレビ２６間、および、系統が異なる機器間、例えばＰＣ２１とＰＣ２４間のみならず、低電圧系統側のＰＣ２３と高電圧系統側のクーラー２７間も通信が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、従来の技術では不可能であった低電圧線系統（１００Ｖ系：Ｌ１線−中性線Ｎ系統、Ｌ２線−中性線Ｎ系統）と高電圧線系統（２００Ｖ系：Ｌ１線−Ｌ２線系統）間の通信を可能とする異相間通信装置として、単相３線を用いた屋内電力線通信の分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の基本的構成を示す回路図である。
【図２】本発明の測定用配線図である。
【図３】本発明におけるアース線付加、コンデンサ可変の低電圧線系統間の通信特性を示すグラフである。
【図４】本発明におけるアース線付加、コンデンサ可変の低電圧線系統と高電圧線系統間の通信特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態を示す配電系統図である。
【図６】単相３線電力線の屋内分電盤の概略構成を示す系統図である。
【図７】単相３線電力線を通信回線として使用した例を示す配電系統図である。
【図８】従来技術を示す配電系統図である。
【図９】従来技術の問題を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  アース線（接地線）
１１  Ｌ１線ライン
１２  Ｌ２線ライン
１３  中性線Ｎライン
１４  ブレーカ
１５  漏電ブレーカ
１６  過電圧検出リード線
１９  スペクトラムアナライザ
２０  バランサ
２１〜２５  ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
２６  テレビ
２７  クーラー
３１  高電圧線系統Ｌ１線ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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