(57)【要約】  電力線に静電結合したコンデンサを介して信号の取出し又は注入を行う信号結合装置において、コンデンサ（３）とそれをモールドする絶縁碍子（１３）との境界面で、成形作業時の熱収縮の応力によって剥離が発生するのを抑制するために、あらかじめコンデンサ（３）の外周面に絶縁層（１１）を被覆し、被覆した状態のコンデンサ（３）とコンデンサ（３）に接続される導体部（２ａ，１２ａ，１２ｂ）とを、樹脂製の絶縁碍子（１３）の内部にモールドして構成した。
2007063592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に静電結合したコンデンサを介して信号の取出し又は注入を行う信号結合装置において、上記コンデンサと、このコンデンサの外周面に設けられた絶縁層と、上記コンデンサに接続される導体部とが、絶縁碍子を形成する樹脂材料でモールドされて、上記絶縁碍子の内部に収容されていることを特徴とする信号結合装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号結合装置において、上記絶縁層は線膨張係数が（３０〜６０）×１０−６／℃の樹脂からなり、上記絶縁碍子は線膨張係数が（３０〜９０）×１０−６／℃の樹脂からなっていることを特徴とする信号結合装置。
【請求項３】
請求項１記載の信号結合装置において、上記コンデンサはセラミックコンデンサであり、上記絶縁層及び上記絶縁碍子はエポキシ樹脂が使用されていることを特徴とする信号結合装置。
【請求項４】
請求項１記載の信号結合装置において、上記絶縁層の線膨張係数は、上記コンデンサの線膨張係数と上記絶縁碍子の線膨張係数との間の値であることを特徴とする信号結合装置。
【請求項５】
請求項１記載の信号結合装置において、上記絶縁層で被覆されたコンデンサは、上記信号結合装置の定格電圧で使用可能な耐電圧性能を有することを特徴とする信号結合装置。
【請求項６】
請求項１記載の信号結合装置において、上記コンデンサは直列に接続された同一仕様の複数のコンデンサから構成されていることを特徴とする信号結合装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の信号結合装置において、上記絶縁層の表面は弾性部材により被覆されていることを特徴とする信号結合装置。
【請求項８】
電力線に静電結合したコンデンサを介して信号の取出し又は注入を行う信号結合装置の製造方法において、端部に接続部が接続され外周面に絶縁層が形成されたコンデンサを金型に入れた状態で、上記絶縁層が形成されたコンデンサと上記金型との隙間に絶縁碍子の材料を注入して硬化させ上記絶縁碍子を形成することを特徴とする信号結合装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力線に静電結合したコンデンサを介して信号の取出し又は注入を行う信号結合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電結合方式を採用した信号結合装置としては、例えば、電力線通信（ＰＬＣ：Power  Line  Communication ）において電力線に対し信号を注入／抽出する信号結合回路に用いられる信号注入装置がある。電力線通信とは、電力線を通信媒体として利用する有線通信で、電力線に微弱な高周波変長信号を重畳させ、親局と子局との間で双方向の通信を行うものである。このようなＰＬＣシステムに使用され、結合コンデンサを備えた信号結合装置として、例えば、支持碍子の上部に高圧又は特別高圧ケーブルの導体を接続する高圧側端子を有し、下部に検電用端子及び電力線搬送用端子を備え、高圧側端子と電力線搬送用端子との間に検電用コンデンサと結合コンデンサとが直列に接続され、両コンデンサの中点が検電用端子に接続され、この両コンデンサが樹脂製の支持碍子の内部にモールドされている電力線搬送用結合コンデンサ付検電碍子が知られている（特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】実開平６−４３９４７号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
信号結合装置は、電力線に取付けられるものなので、一般には、人手に触れがたい場所に設置されていることが多く、故障時の取替えには大きな手間がかかる。更に、通常の信号ケーブルではなく、電力がかかっている電力線に接続されているため、信号結合装置を取替えるには、場合によっては、電力線に電力がかからないようにした上で取替えなくてはならず、このため、信号結合装置は、できるだけ故障が生じないようにする必要がある。
また信号結合装置の製造時において、歩留りを良くするためには、製造工程時に破損が生じないようにする必要がある。しかし、従来の技術では、信号結合装置の故障の検知はできるようになっているが、破損や故障が生じ難くなるような、特別の処理は行われていない。【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、破損や故障が生じ難い信号結合装置及びその製造方法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】
【０００６】
この発明に係わる信号結合装置は、電力線に静電結合したコンデンサを介して信号の取出し又は注入を行う信号結合装置において、コンデンサと、このコンデンサの外周面に設けられた絶縁層と、コンデンサに接続される導体部とが、絶縁碍子を形成する樹脂材料でモールドされて、絶縁碍子の内部に収容されているものである。【０００７】
また、この発明に係わる信号結合装置の製造方法は、電力線に静電結合したコンデンサを介して信号の取出し又は注入を行う信号結合装置の製造方法において、端部に接続部が接続され外周面に絶縁層が形成されたコンデンサを金型に入れた状態で、絶縁層が形成されたコンデンサと金型との隙間に絶縁碍子の材料を注入して硬化させ絶縁碍子を形成するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の信号結合装置によれば、結合用のコンデンサは絶縁層で覆われた状態で、コンデンサに接続される導体部と共に樹脂製の絶縁碍子の内部にモールドされているので、絶縁碍子と絶縁層との線膨張係数の差を少なくでき、注型工程で生じる熱収縮によって発生する内部歪みによる応力を小さくできるため、絶縁碍子と絶縁層との境界面で剥離が発生するのを抑制できる。
また、この発明の信号結合装置の製造方法によれば、端部に接続部が接続され外周面に絶縁層が形成されたコンデンサを金型に入れた状態で、絶縁層が形成されたコンデンサと金型との隙間に絶縁碍子の材料を注入して硬化させ絶縁碍子を形成するようにしたので、絶縁碍子と絶縁層との線膨張係数の差を少なくでき、注型時の熱収縮に伴って発生する内部歪みによる応力を小さくできるため、絶縁碍子と絶縁層との境界面で剥離が発生するのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本実施の形態では、信号結合装置として電力線通信用信号注入装置の場合を例にあげて説明する。図１は電力線通信用信号注入装置の回路図であり、図２はこの装置の正面断面図、図３は図２をIII−IIIから見た平面断面図である。【００１０】
先ず、図１の回路図により電力線通信用信号注入装置の回路構成について説明する。電力線１に接続される上部端子２に結合用のコンデンサ３が接続され、コンデンサ３と直列に保護回路部４が接続されている。保護回路部４は、コンデンサ３に直列に接続され接地されて接地抵抗の役目をするドレインコイル５と、このドレインコイル５に並列に接続されて上流から浸入するサージ電圧から装置を保護する保護素子（アレスタ）６と、同じくドレインコイル５に並列に接続されて電力線１側と本装置の下流側に接続されるモデム９側のインピーダンスをマッチングさせるマッチングトランス７とを備え、マッチングトランス７の２次側にはモデム９側と接続する端子８が設けられている。
このように構成された電力線通信用信号注入装置は、コンデンサ３を介して高周波変長信号を電力線１に注入して重畳させ、また逆に電力線１からコンデンサ３を介して高周波変長信号を抽出する役目を担うもので、ＰＬＣシステムの信号結合装置として機能するものである。【００１１】
次に、図２により電力線通信用信号注入装置の構造について説明する。図のように、円柱状をしたコンデンサ３と、このコンデンサ３の外周面に設けられた絶縁層１１と、コンデンサ３に接続される導体部である金属棒１２ａ、１２ｂ及び金属棒１２ａに接続された上部端子２の埋金部２ａが、絶縁碍子１３を形成する樹脂材料でモールドされて、絶縁碍子１３の内部に収容されている。上部端子２の外部側は、電力線１と接続するコネクタが取付けられるようにねじが設けられている。また、絶縁碍子１３の上部端子２とは反対側には空間部１３ａが形成され、絶縁板１４に取付けられた保護回路部４が収納されている。保護回路部４は、図１で説明したように、ドレインコイル５，保護素子６，及びマッチングトランス７等を備えている。【００１２】
保護回路部４の一端側は、リード端子４ａにより金属棒１２ｂの端部と接続され、他端側は端子８と接続されている。端子８には、コネクタ及び同軸ケーブルを介してモデム９が接続されるようになっている。
この装置全体を、電力線１を支持する電柱等に設けられた支持部材に取付けられるように、絶縁碍子１３の絶縁板１４側には取付部を有するが、図示は省略している。【００１３】
モールドされたコンデンサ３を絶縁碍子１３の軸方向に垂直の断面で見た場合、図３に示すように、コンデンサ３及び絶縁層１１の中心は絶縁碍子１３の中心と合わせて同心上に配置されている。同心上に配置することにより、注型工程における熱収縮時の発生応力が均一化されて、各部材の境界部での剥離やクラックの発生を抑制することができる。【００１４】
コンデンサ３に使用される誘電体の材料としては、高誘電率で耐電圧性に優れ高周波特性の良いものを用いれば良く、例えば、セラミックを用いれば良い。セラミックの線膨張係数は（３〜１５）×１０−６／℃程度である。【００１５】
絶縁層１１の材料としては、電気絶縁性に優れ成型が容易な部材を用いれば良く、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂部材を用いれば良い。絶縁層１１は外気に触れることは無いので、屋内仕様のエポキシ樹脂で良い。この線膨張係数は（３０〜６０）×１０−６／℃程度である。
コンデンサ３に絶縁層１１が被覆された状態のコンデンサ単体で、上部端子２に印加される定格電圧で使用可能なように、絶縁層１１の厚さや材料が選定されている。
なお、絶縁層１１の外周縁部にはＲ加工又は面取り加工が施されている。これは、モールド時の熱収縮時に外周縁部に応力が集中するのを緩和し、境界面の剥離やクラックの発生を抑制するためである。【００１６】
絶縁碍子１３の材料としては、電気絶縁性に優れ成形が容易な部材を用いれば良く、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂部材を用いれば良い。信号結合装置は、通常、屋外の電柱等に取付けられて使用され、常時大気中に晒されるので、屋外仕様のエポキシ樹脂とし、線膨張係数は（３０〜９０）×１０−６／℃程度のものを使用する。
なお、絶縁層１１と絶縁碍子１３の材料の選定に当っては、相互の線膨張係数の差が少ないものを選定するのが望ましい。
また、絶縁層１１の線膨張係数を、コンデンサ３の線膨張係数と絶縁碍子１３の線膨張係数との間の値にすることで、コンデンサ３と絶縁相１１間及び絶縁層１１と絶縁碍子１３間の線膨張係数の差を小さくできる。【００１７】
次に図２のように構成された電力線通信用信号注入装置の製造方法、特に注型方法について説明する。先ず、コンデンサ３が単体の状態で、コンデンサ３の両端の電極の接続部を除く外周に絶縁層１１をモールドにより形成する。絶縁層１１の厚さは、例えば、コンデンサ３の外径が数ｃｍ程度の場合、２〜５ｍｍ程度とする。
次に、コンデンサ３の両端の接続部に金属棒１２ａ，１２ｂを螺合等により接続し、更に、金属棒１２ａに上部端子２を接続してコンデンサ３と一体にした状態で、それら全体を絶縁碍子１３を成形する金型にはめ込み、外周部の隙間に絶縁碍子１３の材料であるエポキシ樹脂を注入し熱硬化させて図２のような形状に成形する。【００１８】
次に作用について説明する。コンデンサ３と絶縁層１１と絶縁碍子１３とは、上述したように、材質の違いにより線膨張係数が異なる。線膨張係数の差が大きく異なると、注型作業時に材料を注入した後、熱収縮に伴って発生する内部歪みによる応力が大きくなり境界面で剥離が発生するおそれがある。そこで、本実施の形態の発明ではコンデンサ３と絶縁碍子１３との間に隙間無く絶縁層１１を介在させ、絶縁層１１と絶縁碍子１３との線膨張係数の差を少なくしているので、注型工程で生じる熱収縮によって発生する内部歪みによる応力が小さくなり、絶縁層１１と絶縁碍子１３との境界面で剥離が発生するのを抑制できる。
なお、コンデンサ３と絶縁層１１も線膨張係数に差があるので、注型作業時に熱収縮による歪みが発生するが、絶縁碍子１３に比べ体積が小さいので、相対的に熱収縮量も小さいため、内部歪みの応力により境界面で剥離が発生することはない。【００１９】
以上のように、本実施の形態の発明の信号結合装置、又は、その製造方法によれば、静電結合用のコンデンサは、絶縁層で覆われた状態でコンデンサに接続される導体部と共に樹脂製の絶縁碍子の内部にモールドされているので、絶縁碍子と絶縁層との線膨張係数の差を少なくすることができ、従って、注型後、又は、注型工程で生じる熱収縮によって発生する内部歪みによる応力を小さくすることができるので、絶縁碍子と絶縁層との境界面で剥離が発生するのを抑制でき、信頼性の高い信号結合装置を提供することができる。【００２０】
また、コンデンサを被覆する絶縁層は線膨張係数が（３０〜６０）×１０−６／℃の樹脂とし、絶縁碍子は線膨張係数が（３０〜９０）×１０−６／℃の樹脂としたので、絶縁碍子と絶縁層との線膨張係数の差が少ないため、注型工程で生じる熱収縮によって発生する内部歪みによる応力が小さくなり、絶縁碍子と絶縁層との境界面で剥離の発生を抑制できる。【００２１】
また、コンデンサはセラミックコンデンサとし、絶縁層及び絶縁碍子はエポキシ樹脂を使用したので、絶縁層と絶縁碍子とを同種の材料を使用することにより線膨張係数の差が少なくなり、注型工程で生じる熱収縮によって発生する内部歪みによる応力を小さくできるので、絶縁碍子と絶縁層との境界面で剥離が発生するのを抑制できる。【００２２】
また、絶縁層の線膨張係数は、コンデンサの線膨張係数と絶縁碍子の線膨張係数との間の値としたので、コンデンサと絶縁層間及び絶縁層と絶縁碍子間の線膨張係数の差を小さくできるため、注型工程での熱収縮によって発生する応力を効率よく低減できる。【００２３】
更にまた、コンデンサを絶縁層で被覆しているので、絶縁層で被覆されたコンデンサだけで、信号結合装置の定格電圧で使用可能な耐電圧性能を有するようになっている。そのため、万一、絶縁碍子と絶縁層との境界面で剥離が発生した場合でも装置を停止することなく継続運転が可能となり、信頼性が向上する。【００２４】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による信号結合装置の部分断面図であり、信号結合装置として、実施の形態１と同様に電力線通信用信号注入装置の場合を示している。図示以外は実施の形態１の図２と同等なので、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
図のように、コンデンサ３の外周を覆う絶縁層１１の表面に、更に絶縁性の弾性部材１５を設けたものである。弾性部材１５の材料としては、電気絶縁性に優れ、かつ弾力性を有する、例えばシリコン樹脂を使用し、絶縁層１２の表面に０．１〜１ｍｍ程度の厚さに塗布して形成する。弾性部材１５を施した後に、絶縁碍子１３内にモールド成形される。
なお、材料はシリコン樹脂以外に、例えば、ＥＰゴム等でも良い。【００２５】
次に作用について説明する。注型時において、絶縁層１１と絶縁碍子１３との線膨張係数の違いにより、注型工程で生じる熱収縮によって内部歪みによる応力が発生するが、弾性部材１５はこの内部歪みを吸収して応力の発生を低減する作用をする。【００２６】
以上のように、本実施の形態の発明によれば、絶縁層の表面に弾性部材を被覆したので、注型工程で生じる熱収縮によって発生する内部歪みによる応力を低減することができ、絶縁碍子と絶縁層との境界面が剥離するのを抑制することができる。
特に、信号結合装置の使用電圧が高くなれば、その電圧に対応して装置が大型化し、コンデンサ及び絶縁碍子のサイズが大きくなり、それに伴って歪み量も増大してくるので、弾性部材の使用による応力低減により、境界面の剥離を押える効果が期待できる。【００２７】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における信号結合装置の正面断面図であり、信号結合装置として、実施の形態１と同様に電力線通信用信号注入装置の場合を示している。図示以外は実施の形態１の図２と同等なので、同等部分は同一符号で示し、それらの説明は省略して異なる部分を中心に説明する。【００２８】
異なる部分は、コンデンサ３を直列に複数個接続して構成した点である。すなわち、絶縁層１１で被覆された同一仕様のコンデンサ３を金属棒１２ｃで複数個（図は２個の場合を示す）直列に接続したものが、絶縁碍子１３の内部にモールドされて形成されている。複数のコンデンサ３を直列に構成する構成としては、次のような構成がある。第１は個々のコンデンサ３の両端にねじ（雄ねじ又は雌ねじ）を形成し、このねじ部に螺合する金属棒１２ａ〜１２ｃで複数のコンデンサ３を個々に直列に接続する構造である。他の構成として、個々のコンデンサ３の両端電極面にメタライズ層を形成し、このメタライズ層に各コンデンサ３間を接続する金属棒１２ａ〜１２ｃの両端をろう付で接続して複数のコンデンサ３を一体にする構成である。
コンデンサ３に絶縁層１１が被覆されたコンデンサ単体で、上部端子２に印加される定格電圧で使用可能なように、絶縁層１１の厚さや材料が選定されている。【００２９】
次に、作用について説明する。例えば、何らかの原因で複数のコンデンサ３の内の１個が短絡故障した場合、コンデンサ３は１個で電圧仕様を満足するようにしているので、故障以外のコンデンサ３で絶縁が維持されて、電力線通信用信号注入装置としては短絡状態とならず、継続運転が可能である。
なお、１個でも故障すれば、当然静電容量が変化するので、装置外に設けた検知装置等によってその変化を検出することにより、故障を検知することも可能である。
また、コンデンサ３を複数個直列接続しているので１素子にかかる電圧は複数個分の１に軽減されるため、コンデンサの長寿命化が図れる。【００３０】
図６は、実施の形態３における信号結合装置の他の例を示す正面断面図である。図５と異なるのは、直列に接続されたコンデンサ３に共通して絶縁層１１ａが設けられ、２個のコンデンサ３の外周が一体に被覆されている点である。このような構成においても、上記と同様の作用を有している。【００３１】
なお、図５，図６において、実施の形態２で説明した図４と同様に、絶縁層１１の外周面に弾性部材を設けてもよい。そうすれば、実施の形態２と同様に熱収縮に伴って発生する内部歪みによる応力を低減する効果を得られる。【００３２】
図７は電力線通信用信号注入装置の別の構成を示す例である。図５とはコンデンサの外面に絶縁層１１を設けていない点が異なっている。コンデンサ３自体は図５と同等のものである。コンデンサ３と絶縁碍子１３が密着して成形されていれば、コンデンサ３が１個で定格電圧に耐えるような電圧仕様としている。
このような構成においても、複数のコンデンサ３の内の１個が例えば境界面の剥離等により短絡故障した場合でも、他の健全なコンデンサにより絶縁が維持されて、電力線通信用信号注入装置としては短絡状態とならず、継続運転が可能である。【００３３】
以上のように、本実施の形態の発明によれば、絶縁層を被覆したコンデンサを複数個直列に接続して構成したので、複数のコンデンサの内の１個が故障しても、継続運転が可能であり、信号結合装置の長寿命化が図られ、信頼性が向上する。【００３４】
なお、実施の形態１〜３において、信号結合装置は電力線通信用信号注入装置として説明したが、これ以外に、例えば、電力線に静電結合されて課電の有無を検出する検電装置に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１による信号結合装置の一例として、電力線通信用信号注入装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力線通信用信号注入装置の正面断面図である。
【図３】図２のIII−IIIから見た平面断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による電力線通信用信号注入装置の部分断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による電力線通信用信号注入装置の正面断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による電力線通信用信号注入装置の他の例を示す正面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による電力線通信用信号注入装置の別の例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電力線
２  上部端子
３  コンデンサ
４  保護回路部
４ａ  リード端子
５  ドレインコイル
６  保護素子（アレスタ）
７  マッチングトランス
８  端子
９  モデム
１１，１１ａ  絶縁層
１２ａ〜１２ｃ  金属棒
１３  絶縁碍子
１３ａ  空間部
１４  絶縁板
１５  弾性部材。
【図１】
2007063592.tif 000003
【図２】
2007063592.tif 000004
【図３】
2007063592.tif 000005
【図４】
2007063592.tif 000006
【図５】
2007063592.tif 000007
【図６】
2007063592.tif 000008
【図７】
2007063592.tif 000009
【国際調査報告】
2007063592.tif 000010
2007063592.tif 000011