(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に対して高周波信号を入出力するために該電力線を中心穴に挿通した状態で取り付けられる環状部材を複数個備えた電力線通信システム用結合器であって、
前記環状部材は、磁性体から成る半環状片の２つの端部同士を第１の絶縁スペーサを介して当接させた構成を備え、
複数の前記環状部材を第２の絶縁スペーサを介して積層した状態で、該複数の環状部材を縛束する縛束部材を備え、
前記縛束部材は、前記各環状部材を個別に径方向移動可能に縛束することを特徴とする電力線通信システム用結合器。
【請求項２】
前記環状部材を構成する２つの前記半環状片はその外周面に圧着するバンド部材により、環状に閉じた閉止姿勢と、各半環状片の一方の端部を支点として他方の端部間を開放した開放姿勢との間を開閉可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力線通信システム用結合器。
【請求項３】
前記縛束部材として束線バンドを用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力線通信システム用結合器。
【請求項４】
電力線、及び電力線搬送通信装置から延びる信号線を、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力線通信システム用結合器の中心孔内に挿通した状態で、前記縛束部材を前記電力線に組み付けたことを特徴とする結合器の組付け構造。
【請求項５】
請求項４に記載の組付け構造により電力線、及び信号線に組み付けられた請求項１乃至３に記載の結合器と、電力線搬送通信装置と、ネットワーク回線と、を備えたことを特徴とする電力線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力線通信システムにおいて電力線搬送通信装置と電力線とを結合するために使用される電力線通信システム用結合器の改良に関し、特に複数本のケーブルから成る撚り線を構成する個々の電力線に対して取り付ける作業性を大幅に改善することができる小型の結合器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
需要家の建造物内に引き込まれる電力線を用いた通信システムを構築する場合、ネットワーク回線からの高周波信号（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯）を電力線に対して重畳させたり、電力線から高周波信号を抽出する手段が必要となる。
例えば、電柱から建造物内に引き込まれる電力線は、分電盤により分岐された幹線ケーブルによって各部屋や各負荷に配線、接続される。一方、外部から建造物内に引き込んだインターネット等のネットワーク回線（例えば、光回線）の信号を電力線に結合させる場合には、光回線を光モデムを介して電力線搬送通信装置に接続し、更に電力線搬送通信装置から延びる信号線を結合器を用いて電力線に重畳・抽出する。電力線通信では、電力線に高周波信号を重畳・抽出するための結合器は、システムの性能を左右する最重要構成要素である。
そのような重畳・抽出手段の一つとして図７に示すようなフェライトコア１５１を用いた手段が知られている。この方法では、二本の電力線１５０それぞれに結合させたフェライトコア１５１によって電力線１５０と信号線１５２とを保持し、電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）１５３から信号線１５２を介して送信した高周波信号を磁気結合により電力線１５０に重畳する。また電力線搬送通信装置１５３が高周波信号を受信する場合、電力線１５０に重畳された高周波信号は表皮効果により電力線１５０の表面に現れるので、信号線１５２を電力線１５０の表面に挟み込むようにすれば、その間の磁気結合力により高周波信号のみを取り出すことができる。
【０００３】
また、フェライトコアを用いた電磁誘導結合（磁気結合）回路にて信号を重畳・抽出する手段として、図８に示したクランプ方式の結合器がある。
図８に示すクランプ方式は、環状のフェライト１６０を電力線１６５に挿通した重畳・抽出方式の一つであり、３０Ａ程度の電流を通電する電力線１６５の導体部分に直接触らずに工事を実施できるメリットがある。しかし、フェライト１６０と電力線１６５とを電磁結合させているため、電力線１６５を流れる電流値が高すぎる場合には飽和して信号が重畳し難くなる。このため、環状のフェライト１６０を半環状に分割した２個のフェライト分割片１６０ａから構成し、両分割片の端部間に絶縁物を挟むことでギャップを設けて飽和電流値を制御している。しかし、分割片の端部間のギャップの値が大きくなれば飽和電流値を上げて飽和を防止することができる一方で、ギャップが大きくなると高周波信号の結合量が減少するという二律背反の関係となる。
これまでの高圧幹線用ケーブルに使用する結合器は、特許文献１に開示されているように、大電流への対応と、結合量の確保という相反関係にある両特性を満足させるために、高価な材料を用い、形状も大きく、かつ構造を複雑化させることにより対応してきた。しかし、低価格化、小型化、及び構造のシンプル化という要請を満たすことはできない。
【０００４】
次に、我が国のオフィスビルでは、電気室と分電盤との間を結ぶ幹線ケーブルとして図９（ａ）に示すようなトリプレックス型のケーブル１７０が多く用いられている。このケーブル１７０は３本の単線１７１を一体化した撚り線構造を有しており、単線一本当り６０〜１００Ａ程度の電流を通している。単線１７１に高周波信号を重畳させる場合には、図９（ｂ）に示すように撚り線の一部を３本の単線にほぐして市販の筒状のフェライト１７５（２００〜３００Ａ用）を組み付けるスペースを確保する必要がある。しかし、大電流用のフェライト１７５は長尺且つ大径の筒状体とならざるを得ないため、個々の単線１７１に対して組み付けることが容易でなく作業性が極めて悪かった。
また、特許文献２には、２０Ａ程度の低電流を通電する電力線を対象としたＥＭＩ対策用のフェライトコアを応用した結合器が開示されている。この結合器は小型であるために、撚り線をほぐした組付けスペース内への取付けは可能であるが、通常の電力線に適用した場合には商用電源の電流により飽和し易く、結合器として使用できないという問題があった。
【特許文献１】特許第３３２７９２７号
【特許文献２】特開２００６−５８８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように従来の電力線通信システムに使用される結合器は、環状（軸方向寸法が径方向寸法よりも短い）、或いは筒状（軸方向寸法が径方向寸法より長い）のフェライトを電力線一本に対して一個ずつ組み付けていたため、種々の問題が起きていた。まず、半環状の分割片を環状に組み付けたフェライトコアを用いる場合には分割片の端部間のギャップの値が大きくなれば飽和電流値を高めて飽和を防止することができる一方で、ギャップが大きくなると高周波信号の結合量が減少するという問題があり、調整が困難であった。また、大電流用の結合器に使用される筒状のフェライトは撚り線をほぐしたスペースを利用して単線に対して組み付ける作業が極めて難しいという問題があった。
本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、大型化や組付け作業性の低下を招くことなく、撚り線をほぐした狭いスペース内にも組み付けることができる電力線通信システム用結合器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る電力線通信システム用結合器は、電力線に対して高周波信号を入出力するために該電力線を中心穴に挿通した状態で取り付けられる環状部材を複数個備えた電力線通信システム用結合器であって、前記環状部材は、磁性体から成る半環状片の２つの端部同士を第１の絶縁スペーサを介して当接させた構成を備え、複数の前記環状部材を第２の絶縁スペーサを介して積層した状態で、該複数の環状部材を縛束する縛束部材を備え、前記縛束部材は、前記各環状部材を個別に径方向移動可能に縛束することを特徴とする。
本発明によれば、個々の環状部材を構成する磁性体の軸方向断面積が小さすぎることにより結合量が小さいという欠点をなくし、かつ組付け作業性を上げることができる。即ち、個々の環状部材は、２つの半環状片の端部間に第１の絶縁スペーサによってギャップを形成しているので飽和しにくいが、ギャップの存在により信号線と電力線との間の信号の移動量が減る。そこで、本発明では、環状部材を複数個非接触状態で積層して結合器全体としての総断面積を増大させて飽和しにくくし、トータルの信号量（注入量、結合量）を増やした。環状の磁性体を直接接続して軸方向断面積を増大させた場合には飽和し易くなるが、このように絶縁スペーサを介して積層することにより飽和し難くすることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記環状部材を構成する２つの前記半環状片はその外周面に圧着するバンド部材により、環状に閉じた閉止姿勢と、各半環状片の一方の端部を支点として他方の端部間を開放した開放姿勢との間を開閉可能に構成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記縛束部材として束線バンドを用いたことを特徴とする。
請求項４の発明に係る結合器の組付け構造は、電力線、及び電力線搬送通信装置から延びる信号線を、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力線通信システム用結合器の中心孔内に挿通した状態で、前記縛束部材を前記電力線に組み付けたことを特徴とする。
請求項５の発明に係る電力線通信システムは、請求項４に記載の組付け構造により電力線、及び信号線に組み付けられた請求項１乃至３に記載の結合器と、電力線搬送通信装置と、ネットワーク回線と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
我が国では、三本の単線を撚り線とした電力線に対して電力線搬送通信装置から延びる信号線を結合器を用いて電磁結合させる場合に、漏洩低減及び重畳効率を高くするために、二本の単線に対して夫々結合器を組み付けることが要求される。
本発明では、複数の環状部材から成る結合器を用いているばかりでなく、飽和電流値を大きくするために各環状部材を構成する半環状片間のギャップ（第１のギャップ）を大きくしている。第１のギャップを大きくすると、総結合容量が低下するため、その対策として複数の環状部材を第２の絶縁スペーサを介して積層させることで軸方向断面積を確保して、市販の低電流用結合器と同等程度の結合容量を確保するようにしている。
【０００９】
また、縛束部材によって各環状部材を半固定しているので、各環状部材は数mm程度径方向へ動くことができる。
結合器の組付け対象物となるトリプレックス型の撚り線ケーブルは、立体的に曲がった構造であるが、本発明の結合器は個々の環状部材が径方向へ移動するので、この曲線に沿って結合器を設置することができ、取付け作業性を高めることができる。
複数の環状部材を積層した構造ではあるが、一体的に開閉する構造であるため、電力線を切断したり、停電させずに、一回の操作で電力線に対して組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る電力線通信システム用結合器を図面に基づいて詳細に説明する。  
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電力線通信システム用結合器（以下、結合器、という）の閉止状態の構成を示す斜視図、及び底面図であり、（ｃ）は開放状態を示す斜視図である。更に、図２はバンド部材を取り外した結合器の構成を示す図である。
結合器１は、電力線に対して高周波信号を入出力するために電力線を中心穴３に挿通する環状部材２を、複数個積層（重ね配置）した構成を一つの特徴としている。
環状部材２は、高透磁性を有した磁性体、例えばフェライトから成る半環状片１０の２つの端部１０ａ同士を第１の絶縁スペーサ２１を介して当接させた構成を備えている。
個々の半環状片１０を構成するフェライトは、高周波信号を磁気的に結合させる目的で使用する。また、第１の絶縁スペーサ２１は、各半環状片１０の端部１０ａ間に第１のギャップＧ１を形成して接触させない目的で使用される。
環状部材２の使用個数は電力線を流れる電流による飽和と高周波信号の結合の度合いに応じて適宜設定すればよく、３個に限定されるものではない。
後述するように、２つの半環状片１０は一方の端部１０ａを中心として他方の端部１０ａを開閉自在に構成されるため、第１の絶縁スペーサ２１は対面する２つの端部１０ａの内の一方のみに接着し、他方の端部との間は接着しない構成とする。
【００１１】
第１のギャップＧ１の間隔が大きい程、電力線を流れる電流の影響によって飽和しにくくなる一方で、第１のギャップＧ１の間隔が大きい程、電磁結合量が低下して電力線と信号線との間の信号の重畳・抽出特性が悪化する。本発明では、軸方向長（幅）が小さい半環状片１０を第２の絶縁スペーサ２２を介して複数個重ねて配置（近接配置）することにより、結合器を構成するフェライト全体の軸方向断面積（電力線と対面する面積）を増大させることで、信号の重畳・抽出特性を高めつつ、飽和しにくくすることができる。
更に、結合器１は、複数の環状部材２を第２の絶縁スペーサ２２を介して積層した状態で、複数の環状部材２を縛束する縛束部材３０を備えている。縛束部材３０は、各環状部材２を個別に径方向移動可能に縛束（半固定）する手段であり、この例では環状部材の端部１０ａを回避した二箇所に取り付けられる。縛束部材３０によって複数の環状部材２が軸方向に連結される一方で、個々の環状部材は径方向への個別移動が可能となっているため、後述するように電力線を中心穴に挿通した状態においても電力線の湾曲状態に応じて個々の環状部材の径方向位置をずらすことができる。
【００１２】
第２の絶縁スペーサ２２は、隣接した位置関係で互いに相対移動する２つの環状部材２間に配置されるため、何れか一方の環状部材側に接着固定する。
積層される環状部材２の対向面に配置される第２の絶縁スペーサ２２は、環状部材２間の距離を適正に保ちつつ、フェライト同士の接触を防ぐ目的で使用される。
更に、環状部材２を構成する２つの半環状片１０はその外周面に圧着するバンド部材４０により、環状に閉じた閉止姿勢（図１（ａ）（ｂ））と、一方の端部を支点として他方の端部間を開放した開放姿勢（図１（ｃ））との間で開閉可能に構成されている。バンド部材４０は、可撓性を有した薄板状且つ帯状の樹脂材料を環状部材２の外周面に沿って密着可能となるように略Ｃ字状に構成されており、開放端部４０ａに環状部材の一方の端部１０ａが位置するように組み付けられる。従って、外力を加えない場合にはその弾性力によって環状部材２を閉止姿勢に維持する一方で、開放方向への力が加わった場合には他方の端部を支点として一方の端部間を開放した開放姿勢へと移行することができる。従って、  環状部材２を開放した状態で電力線の外周に嵌合させることができる。
【００１３】
図１（ａ）ではバンド部材４０の開放端部４０ａが開放した状態を示しているが、閉止時には開放端部４０ａに設けた孔間を図示しない連結具により締結して環状部材２が開放しないように固定する。
縛束部材３０としては例えば図１、図４に図示したような市販の束線バンドを使用することができる。
図３（ａ）は本発明の結合器を電力線に対して適切に取り付けた状態を示す図（固定バンドは省略）であり、（ｂ）（ｃ）は複数の環状部材を電力線に対して不適切に取り付けた状態を示す図である。
【００１４】
図１０に示した如き三本の単線から成る撚り線を個々の単線１７１にほぐした状態で、本発明の結合器１を個々の単線１７１に取り付ける場合に、本発明の結合器は小型であり、かつ開閉自在に構成されているために、撚り線をほぐした際に単線間に形成される僅かなスペース内を利用して個々の単線１７１に対して容易に取り付けることができる。
また、単線１７１が図示のように湾曲、その他、非直線状に変形している場合であっても、個々の環状部材２は縛束部材３０により半固定状態に保持され、径方向に位置ずれ可能であるため、単線の形状に追従しつつ容易に組み付けることが可能となる。従ってほぐされた単線間の狭いスペース内に収納性よく組み付けられる。
符号１５２は図示しない電力線搬送通信装置から延びる信号線であり、電力線１７１と共に結合器１の中心穴３内に挿通される。
【００１５】
一方、図３（ｂ）は縛束部材３０を使用せずに複数の環状部材２を電力線に組み付けた場合において環状部材間の距離が離間した状態を示している。このように環状部材間の距離が大きくなると、結合器全体としての総結合容量が低下してしまう。これは図７に示した電力線搬送通信装置から延びる信号線１５２のループ状部分が長尺化すればするほど結合容量が減衰することに原因がある。従って、離間配置された３個の環状部材から得られる結合容量は期待される値よりも小さくなる。
これに対して本発明によれば第２の絶縁スペーサ２２を介して可能な限り環状部材間を近接させているため、個々の環状部材から得られる結合容量に環状部材の個数に応じた結合容量を得ることができる。
【００１６】
また、図３（ｃ）は環状部材を構成するフェライト同士が接触した状態を示している。フェライト同士が接触すると飽和電流値が小さくなって飽和し易くなる。
これに対して、本発明では、厚さ１ｍｍ程度の第２の絶縁スペーサ２２により環状部材間に第２のギャップＧ２を設け、且つ縛束部材３０により半固定したことにより、環状部材間の距離を極力近づけつつ、かつ接触させない絶縁構造を実現させることができた。
なお、図３（ａ）において結合器１を電力線に固定する手段に制限はないが、例えば縛束部材３０として例えば図４（ａ）又は（ｂ）に夫々示した如き束線バンド３０を用いた場合には、束線バンドを締め付けた時に突出する端部３０ａを利用して電力線７１に組み付けることができる。具体的には個々の結合器１に組み付けられた２個の束線バンドから夫々同方向に延びる端部３０ａを更に別の束線バンドによって電力線に組み付ける。
【００１７】
図５は低電流用の結合器（低電流品、例えば、特開２００６−５８８８号に開示された結合器）、半環状片の端部間ギャップ、即ち第１のギャップＧ１を大きくした結合器（ギャップ加工品）、及び本発明の結合器（３段重ね）を夫々適用した場合の結合量を示している。
この図から明らかなように本発明の結合器によれば低電流用の結合器を適用した場合と同様の結合量（伝送特性）を得ることができた。
【００１８】
次に、図６（ａ）及び（ｂ）は商用電源からの電流を通電する電力線に低電流用の結合器（特開２００６−５８８８に開示された結合器）を適用した場合と、本発明の結合器を適用した場合の各飽和状態を示す図である。
図６（ａ）に示した低電流用（２０Ａ）の結合器の場合、０Ａ（電力線に通電していない理想状態）と比して、飽和状態の悪化により６０Ａ通電時の伝送特性が大幅に低下している。このため、実用性が低くなっている。
これに対して図６（ｂ）に示した本発明の結合器の場合には、電力線に通電していない０Ａの場合と比して飽和状態が改善されているために、６０Ａ通電時の伝送特性の低下が少なく十分に実用に供し得る程度となっている。
【００１９】
以上のように本発明は、電力線に高周波信号を重畳したり、電力線から高周波信号を抽出する結合器において、フェライト等の磁性体から成る半環状片を組み合わせて一つの環状部材を形成し、且つこの環状部材を複数個軸方向に積層、近接させた状態で電力線、及び信号線を中心穴内に挿通した。しかも、２つの半環状片の端部間に第１の絶縁スペーサを介在させて十分なギャップを確保しているので、電力線に通電される商用電源による電流飽和を防ぐことができる。つまり、個々の環状部材内の第１のギャップＧ１を大きく確保し、各半環状片同士が直接接触しない絶縁構造になっているので、商用電源６０Ａ-１００Ａの電流値であっても飽和しにくくすることができる。
また、必要最小限の薄さを有した第２の絶縁スペーサを介して各環状部材間を近接させて積層させたので、結合器を構成する磁性材料の軸方向の総断面積を所定以上に確保して商用電流による電流飽和を防ぎ、結合容量を増やすことが可能となった。
【００２０】
更に、縛束部材により環状部材間を径方向移動可能に半固定することで、電力線の形状の変化に追随して各環状部材の径方向位置をずらして適切に組み付けることができる。更に、複数の環状部材が縛束部材により一体化されているため、電力線への取付け作業が容易となる。特に、３本の単線を撚り線としたトリプレックス型のケーブル中の２本の単線に夫々結合器を取り付ける際に、固定されたクランプが水平に動く構造になっているため、ほぐされた状態にある個々の単線に対して、その形状に合わせて設置することが可能となる。
以上のように本発明によれば、市販の大電流用結合器よりも、小型・軽量かつ安価な結合器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電力線通信システム用結合器の閉止状態の構成を示す斜視図、及び底面図、（ｃ）は開放状態を示す斜視図である。
【図２】バンド部材を取り外した結合器の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の結合器を電力線に対して適切に取り付けた状態を示す図（固定バンドは省略）、（ｂ）（ｃ）は複数の環状部材を電力線に対して不適切に取り付けた状態を示す図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は縛束部材の具体的構成例を示す図である。
【図５】低電流用の結合器、第１のギャップを大きくした結合器、及び本発明の結合器を夫々適用した場合の結合量を示した図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は商用電源からの電流を通電する電力線に低電流用の結合器を適用した場合と、本発明の結合器を適用した場合の各飽和状態を示す図である。
【図７】フェライトコアを用いた重畳・抽出手段の説明図である。
【図８】従来の結合器における組付け構成例を示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は撚り線の構成、及び撚り線を構成する２本の単線に結合器を組み付けた状態の説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…結合器、２…環状部材、３…中心穴、１０…半環状片、１０ａ…端部、２１…絶縁スペーサ、２２…絶縁スペーサ、３０…縛束部材（束線バンド）、３０ａ…端部、４０…バンド部材。
【図１】
0004834881.tif 000002
【図２】
0004834881.tif 000003
【図３】
0004834881.tif 000004
【図４】
0004834881.tif 000005
【図５】
0004834881.tif 000006
【図６】
0004834881.tif 000007
【図７】
0004834881.tif 000008
【図８】
0004834881.tif 000009
【図９】
0004834881.tif 000010