(57)【要約】  電力線１が開口部８に挿入されるとともに、モデム２と接続されている信号線５が輪郭部９ａ，９ｂに巻き付けられ、その輪郭部９ａ，９ｂの一部にギャップ１０ａ，１０ｂが施されている磁気コア７ａ，７ｂからなる信号結合装置において、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置が同じ位置になるように、複数の磁気コア７ａ，７ｂを密着して設置する。これにより、磁気コア７ａ，７ｂの高さを高くすることなく、高い結合効率を得ることができる効果を奏する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力搬送用の電力線が開口部に挿入されるとともに、通信装置と接続されている信号搬送用の信号線が輪郭部に巻き付けられ、その輪郭部の一部にギャップが施されている磁気コアからなる信号結合装置において、当該磁気コアは、前記電力線の通る方向に複数に分割された分割磁気コアで構成されたものであり、前記分割磁気コアに施されているギャップの位置が、隣接相互間で、所定の精度で同じ位置になるように、前記分割磁気コアを配置したものであることを特徴とする信号結合装置。
【請求項２】
分割磁気コアは、隣接する分割磁気コア間の相互の位置決め用はめ合い部を有し、磁気コアは、複数の分割磁気コアを前記はめ合い部を介して接続したものであることを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項３】
磁気コアがフェライトコアで構成されていることを特徴とする請求項２記載の信号結合装置。
【請求項４】
隣接相互間でのギャップ位置に関する所定の精度とは、隣接するギャップの位置ずれが、ギャップの長さの０．３倍以下であることを特徴とする請求項２記載の信号結合装置。
【請求項５】
隣接相互間でのギャップ位置に関する所定の精度とは、隣接するギャップの位置ずれが、ギャップの長さの０．５倍以下であることを特徴とする請求項２記載の信号結合装置。
【請求項６】
複数の磁気コアに共通のギャップ部材を用いて、複数の磁気コアのギャップを構成することを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項７】
両端が固定されている補強線が磁気コアの開口部に挿入され、その補強線のループが信号線のループより小さいことを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項８】
磁気コアに巻きつけられた信号線によるループ領域の面積が、磁気コアにおける輪郭部の断面積の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項９】
１０ＭＨｚ以下の信号に対する信号結合装置であり、磁気コア高さ比で０．６以下の長さの磁気コアを有する場合に、信号線によるループの磁気コア側面方向張り出し長さが、磁気コア高さの０．２から０．３倍であることを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項１０】
１０ＭＨｚ以下の信号に対する信号結合装置であり、磁気コア高さ比で０．６以下の長さの磁気コアを有する場合に、信号線によるループの磁気コア外側方向張り出し長さが、磁気コア高さの０．１から０．４倍であることを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項１１】
磁気コア高さ比で０．６以下の長さの磁気コアを有する場合に、信号線によるループの磁気コア内側方向張り出し長さが、磁気コア高さの０．１倍から磁気コア内径までであることを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項１２】
複数の磁気コアを収納した磁気コア収納ケースを設け、当該収納ケースの外部に信号線が巻き付けられていることを特徴とする請求項５記載の信号結合装置。
【請求項１３】
分割磁気コアの間に非磁性のスペーサが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の信号結合装置。
【請求項１４】
非磁性のスペーサの厚みが複数の磁気コアにおけるギャップの長さの２分の１以上であることを特徴とする請求項１３記載の信号結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力搬送用の電力線に通信信号を重畳する信号結合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力線搬送システムであるＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システムは、電力を搬送する電力線に２ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの高周波信号を重畳させて、データ通信を実施するシステムである。
ＰＬＣシステムにおける信号結合装置は、モデムなどの通信装置から送信される通信信号を電力線に重畳する処理、あるいは、電力線に重畳されている通信信号を抽出する処理を実施し、信号結合装置は、磁気コアからなるインダクティブカップラ（ＩＣＵ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成されている。【０００３】
信号結合装置を構成している磁気コアの開口部には、電力線が挿入され、磁気コアの輪郭部には、モデムなどの通信装置と接続されている信号線が巻き付けられており、電磁誘導作用により、その通信装置により送信される通信信号が電力線に重畳されたり、電力線に重畳されている通信信号が抽出されたりする。【０００４】
なお、電力線には、通常、１００−８００Ａの電流が流れるため、磁気コアが飽和する現象が発生する。
この飽和を防止するため、磁気コアの輪郭部の一部には、ギャップが施されているが、磁気コアの輪郭部の一部にギャップを施すと、そのギャップから磁気コアの外部に磁束が漏れ出てしまうため、磁気コアの結合効率（信号線を流れる通信信号による電流Ｉ１と、電力線を流れる電流Ｉ２との比Ｉ２／Ｉ１）が低下する現象が発生する（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
ギャップを設けたことにより生じる磁束の漏れによる結合効率の低下を防止する方策として、電力線１の通る方向に沿って磁気コアを長くする方法が挙げられる。
しかし、磁気コアを長くする場合、磁気コアの材料費が高くなるとともに、加工が難しくなるため、加工コストが増大する。【０００６】
また、磁気コアとしてフェライトコアを使用する場合、フェライトの焼成形状が大きくなるため、フェライトの内部の特性が安定せず、フェライトコアの磁気特性が低下したり、フェライトコアに大きなクラックが発生したりすることがある。
また、フェライトコアの磁気特性が焼成ロット毎にばらついて安定しなくなり、信号結合装置の結合効率の低下や、ばらつきを招くことになる。【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２７０４３０号公報（第４頁から第８頁、図２）
【０００８】
従来の信号結合装置は以上のように構成されているので、磁気コアの飽和現象が防止されるが、磁気コアの輪郭部の一部にギャップを施すと、そのギャップから磁気コアの外部に磁束が漏れ出てしまうため、磁気コアを長くしなければ、結合効率が低下してしまうなどの課題があった。【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、磁気コアを長くすることなく、磁気コアの結合効率の低下を防止することができる信号結合装置を得ることを目的とする。
【発明の開示】
【００１０】
この発明に係る信号結合装置は、電力線の通る方向に複数に分割された分割磁気コアで磁気コアが構成されたものであり、その分割磁気コアに施されているギャップの位置が、隣接相互間で、所定の精度で同じ位置になるように、その分割磁気コアを配置したものである。
【００１１】
このことによって、磁気コアを一体ものとして長くすることなく、磁気コアの結合効率の低下を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による信号結合装置を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による信号結合装置の磁束の漏れを示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による信号結合装置の結合効率を示す特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１による信号結合装置の磁気コア間隔と結合効率の関係を示す特性図である。
【図５】複数の磁気コアのギャップ位置がずれたときの磁束の流れを示す説明図である。
【図６】ギャップの位置ずれと結合効率の関係を示す特性図である。
【図７】複数の磁気コアの位置合わせを行うことなく、ギャップの位置ずれを無くすことができる磁気コアの製造方法を示している説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３による信号結合装置を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態６による信号結合装置を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による信号結合装置を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態８による信号結合装置を示す斜視図である。
【図１２】共通のギャップ材の配置を示す説明図である。
【図１３】共通のギャップ材を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０による信号結合装置の分割コア部を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１０による信号結合装置を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態１１による信号結合装置の保護素子を示す説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態１１による信号結合装置のスペーサを示す説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態１３による信号結合装置の分割コア部断面図及び分割コアの組み立てに係る斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態１３による信号結合装置の分割コア部断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１３による信号結合装置の分割コア部断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１３による信号結合装置の分割コアの斜視図である。
【図２２】この発明の実施の形態１４による信号結合装置の分割コア部の一部を示す斜視図である。
【図２３】この発明の実施の形態１４による信号結合装置の分割コア部の一部を示す斜視図である。
【図２４】この発明の実施の形態１５による信号結合装置の分割コア部断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態１６による信号結合装置の磁気コアの寸法を示す斜視図である。
【図２６】この発明の実施の形態１６による信号結合装置の磁気コア側面方向の信号線５（巻き線）の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。
【図２７】この発明の実施の形態１６による信号結合装置の磁気コア外側方向への信号線５（巻き線）の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。
【図２８】この発明の実施の形態１６による信号結合装置の磁気コア内側方向への信号線５（巻き線）の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。
【図２９】この発明の実施の形態１７による信号結合装置の角型の磁気コアの寸法を示す斜視図である。
【図３０】この発明の実施の形態１８による信号結合装置の収納ケースの基準面に、複数の磁気コアをバネにて押し付ける構造を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による信号結合装置を示す斜視図であり、図において、電力線１は配電系統から送電させる電力を搬送する線路である。
モデム２は通信信号を送受信する通信装置であり、その通信信号を搬送する信号線５がコネクタ３と接続されている。
コネクタ３は、モデム２に対する信号線５の取り付け部を保護するために、コネクタケース４に収納されている。【００１４】
信号結合装置はリング状の磁気コア７ａ，７ｂから構成されており、モデム２から送信される通信信号を電力搬送用の電力線１に重畳させる一方、その電力線１に重畳されている通信信号を抽出して、その通信信号をモデム２に出力する。
磁気コア７ａ，７ｂは例えばＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、アモルファス、パーマロイ、珪素鋼鈑などの磁性材料で構成されており、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置が同じ位置になるように、相互に密着して設置されている。【００１５】
磁気コア７ａ，７ｂの開口部８は電力搬送用の電力線１を挿入する穴である。
磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂには、信号線５が巻き付けられ、輪郭部９ａ，９ｂの一部には、ギャップ１０ａ，１０ｂが施されている。【００１６】
図１の例では、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに対する信号線５の巻き数が“１”であるが、その巻き数が“２”以上であってもよいことは言うまでもない。
なお、信号線５によるループ領域の面積６（図中、斜線部分）が磁気コア７ａ，７ｂにおける輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１より広くなるように設置されている。【００１７】
図２はこの発明の実施の形態１による信号結合装置の磁束の漏れを示す説明図であり、図３はこの発明の実施の形態１による信号結合装置の結合効率を示す特性図である。
また、図４はこの発明の実施の形態１による信号結合装置の磁気コア間隔と結合効率の関係を示す特性図であり、図５は複数の磁気コアのギャップ位置がずれたときの磁束の流れを示す説明図である。【００１８】
次に動作について説明する。
モデム２が通信信号を送信する場合、その通信信号を信号線５に出力する。
モデム２から出力された通信信号は信号線５により搬送され、その通信信号が磁気コア７ａ，７ｂに到達すると、磁気コア７ａ，７ｂの電磁誘導作用により、電力線１に重畳される。
これにより、モデム２から出力された通信信号は、電力線１により電力と一緒に搬送されることになる。【００１９】
一方、図示せぬ通信装置から送信された通信信号が電力線１により搬送されてくると、磁気コア７ａ，７ｂの電磁誘導作用により、その電力線１から通信信号が抽出され、その通信信号が信号線５に出力される。
これにより、通信信号が信号線５により搬送されてモデム２により受信される。【００２０】
ここで、図１の磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂには、ギャップ１０ａ，１０ｂが施されているが、仮に、図２（ａ）に示すように、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂにギャップ１０ａ，１０ｂが施されていない場合、磁束が磁気コア７ａ，７ｂの内部のみを流れる。
しかし、図２（ｂ）に示すように、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂにギャップ１０ａ，１０ｂが施されている場合、ギャップ１０ａ，１０ｂから磁束が磁気コア７ａ，７ｂの外部に漏れ出る現象が発生する。【００２１】
信号結合装置の結合効率と巻き線断面積（信号線５によるループ領域の面積６）の関係を求めると、図３のようになる。
即ち、信号線５によるループ領域の面積６／輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１の比と結合効率の関係を求めると、図３に示すように、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂにギャップ１０ａ，１０ｂが施されていない場合、結合効率が信号線５によるループ領域の面積６に依らずほぼ一定である。【００２２】
一方、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂにギャップ１０ａ，１０ｂが施されている場合、信号線５によるループ領域の面積６と輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１の比が大きくなると、結合効率が高くなる。
そして、信号線５によるループ領域の面積６と輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１の比が１．５以上になると、結合効率がほぼ一定になる。【００２３】
このように、信号線５によるループ領域の面積６を輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１より大きくすると（面積の比を１．５以上）、信号線５の位置が変化したときの結合効率の変化を小さくすることができる。
即ち、信号結合装置の設置状態や他の配線の影響によって信号線５の位置がずれても、結合効率が変化しにくくなる。特に面積増加の方向にずれる場合(より正方形もしくは円形に近づく方向にずれる場合)には、その傾向が顕著になる。
この結果、信号結合装置の設置時や設置後の結合効率の時間的変化がなくなるため、安定したデータ通信等を実施することができるようになる。【００２４】
次に、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置が同じ位置になるように、磁気コア７ａ，７ｂが相互に密着して設置されている点について説明する。
磁気コア７ａ，７ｂは、上述したように、長くすれば、結合効率の低下を防止することができるが、磁気コアを長くすると、加工が難しくなり、加工コストが増大する。
そこで、この実施の形態１では、磁気コアを長さ方向に分割して、短い複数の磁気コア７ａ，７ｂを長さ方向に重ね合わせることにより、コスト高を招くことなく、磁気コアの実質的な長さを確保し、結合効率の低下を防止するようにしている。
なお、重ね合わせる磁気コアの個数は、必要な結合効率にあわせて決定するようにする。これにより、信号結合装置の設置場所などに応じて容易に製造することができるようになる。【００２５】
ただし、高い結合効率を得るには、図４に示すように、複数の磁気コア７ａ，７ｂの間隔を極力小さくしてゼロに近づける必要がある。
複数の磁気コア７ａ，７ｂの間隔をゼロにすれば、高い結合効率を得ることができるが、図５（ｂ）に示すように、複数の磁気コア７ａ，７ｂのギャップ１０ａ，１０ｂの位置がずれると、電力線１を流れる電流Ｉ２が作る磁束がギャップ１０ａ，１０ｂを鎖交しなくなるため、この磁束の影響で、磁気コア７ａ，７ｂが飽和して特性が劣化する。
一方、図５（ａ）に示すように、複数の磁気コア７ａ，７ｂのギャップ１０ａ，１０ｂの位置がずれていなければ、電力線１を流れる電流Ｉ２が作る磁束がギャップ１０ａ，１０ｂと鎖交するため、磁気コア７ａ，７ｂが飽和せず、特性の劣化は生じない。【００２６】
したがって、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置がずれない構造にする必要がある。
なお、ギャップ１０ａ，１０ｂの材料としては、例えば、プラスチック、テフロン（登録商標）、ポリカーボネイト、ＡＢＳなどの非磁性材料を使用するものとする。【００２７】
図６はギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれと結合効率の関係を示す特性図である。図６（ａ）では、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれの定義として、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれとギャップ長の比を用いている。図６（ｂ）はギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれとギャップ長の比が“１”である場合を図示している。【００２８】
電力線１に電流Ｉ２が流れていない状態では、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置がずれても、磁気コア７ａ，７ｂが飽和しないため、結合効率は変化しない。
しかし、電力線１に電流Ｉ２が流れている状態では、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置がずれると、結合効率が低下する。
図６（ａ）から明らかなように、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれとギャップ長の比が“０．３”以下であれば、結合効率がほとんど減衰しない。
ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれとギャップ長の比が“０．５”から“１”までの範囲で急激に結合効率が低下し、“２”以上ではギャップの効果がなくなるため、それ以上の結合効率の低下はほぼ無くなる。
なお、電力線１を流れる電流Ｉ２の値によってギャップ材の厚み（ギャップ１０ａ，１０ｂの長さ）を変えることにより、１種類の信号結合装置を用いて、色々な電流値の電力線１に対応することができる。【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置が同じ位置になるように、複数の磁気コア７ａ，７ｂを密着して設置するように構成したので、単体の磁気コア７ａ，７ｂを長くすることなく、高い結合効率を得ることができる効果を奏する。
即ち、磁気コアの加工コストを低減することができるとともに、電力線１を流れる電流Ｉ２による磁気コアの飽和の影響で、結合効率が低下する現象を防止することができる効果を奏する。【００３０】
また、この実施の形態１によれば、磁気コア７ａ，７ｂがフェライトコアで構成されているので、フェライト作成時の焼成工程のフェライト体積を小さくすることができる。このため、フェライトコア全体の磁気特性を高めることができるとともに、磁気特性の安定化を図ることができる効果を奏する。即ち、信号結合装置の結合効率を高めて、安定したデータ通信を実施することができる効果を奏する。
また、フェライトコアの形状を小さくすることができるため、フェライトコアにクラックやマイクロクラック（１ｍｍ以下の隙間の小さなクラック）の発生がほぼ無くなり、高電圧の電力線に取り付けても、部分放電が起き難くなり、絶縁特性や信頼性に優れている信号結合装置が得られる効果を奏する。【００３１】
この実施の形態１によれば、複数の磁気コア７ａ，７ｂにおけるギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれと、ギャップの長さとの比が０．３以下であるように構成したので、電力線１を流れる電流Ｉ２による磁気コアの飽和に伴う結合効率の低下を略零にすることができる効果を奏する。【００３２】
この実施の形態１によれば、複数の磁気コア７ａ，７ｂにおけるギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれと、ギャップの長さとの比が０．５以下であるように構成したので、電力線１を流れる電流Ｉ２による磁気コアの飽和に伴う結合効率の低下を、通信特性に影響を及ぼさない程度に抑えることができる効果を奏する。また、ギャップ長の製造のばらつきがあっても、結合効率の低下を無くすことができる効果を奏する。【００３３】
この実施の形態１によれば、複数の磁気コア７ａ，７ｂにおけるギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれと、ギャップの長さとの比が２以下であるように構成したので、電力線１を流れる電流Ｉ２による磁気コアの飽和に伴う結合効率の低下を少なくすることができる効果を奏する。【００３４】
また、この実施の形態１によれば、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに巻き付けられる信号線５によるループ領域の面積６を磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１より広くするように構成したので、磁気コア７ａ，７ｂを長くすることなく、磁気コア７ａ，７ｂの結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。【００３５】
また、この実施の形態１によれば、信号線５によるループ領域の面積６と磁気コア７ａ，７ｂにおける輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１との比が１．５以上になるように構成したので、高い結合効率を得ることができる効果を奏する。
即ち、信号線５によるループ領域の面積６が製造上や設置上ばらついても結合効率が変化せず、信号結合装置の特性のばらつきを小さくすることができる効果を奏する。【００３６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、上述したように、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれを無くすために、磁気コア７ａ，７ｂの位置合わせが必要である。
図７は磁気コア７ａ，７ｂの位置合わせを行うことなく、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれを無くすことができる磁気コア７ａ，７ｂの製造方法を示している説明図である。【００３７】
図７の例では、磁気コア７ａ，７ｂを張り合わせた後にギャップ面（ギャップ材を取り付ける面）を平らにする製造工程を設けている。
ギャップ面を平らにする製造工程は、研磨加工や研削加工などが考えられる。
このようにギャップ面を平らにする製造工程を設けることにより、磁気コア７ａ，７ｂの位置合わせを行うことなく、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれを無くすことができるようになる。【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、複数の磁気コア７ａ，７ｂを用いて信号結合装置を構成するものについて示したが、図８に示すように、１つの磁気コア７ａを用いて信号結合装置を構成する場合でも、磁気コア７ａの輪郭部９ａに巻き付けられる信号線５によるループ領域の面積６を磁気コア７ａの輪郭部９ａの断面積１１より広くするようにすれば、上記実施の形態１と同様に、磁気コア７ａ単体を長くすることなく、磁気コア７ａの結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。
なお、１つの磁気コア７ａを用いて信号結合装置を構成する場合、複数の磁気コア７ａ，７ｂを用いて信号結合装置を構成する場合と異なり、複数のギャップ間の位置ずれが原理的に発生しないので、複数のギャップ間の位置ずれに伴う結合効率の低下を招かない効果も奏する。【００３９】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに巻き付けられる信号線５によるループ領域の面積６を磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１より広くすることにより、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれの影響を低減しているものについて示したが、複数の磁気コア７ａ，７ｂのギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれを無くすようにすれば、特に、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに巻き付けられる信号線５によるループ領域の面積６を磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１より大きくしなくても、上記実施の形態１と同様に、磁気コア７ａ，７ｂの飽和による結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。【００４０】
実施の形態５．
上記実施の形態１では、２つのギャップ１０ａ，１０ｂが施されている磁気コア７ａ，７ｂを用いて信号結合装置を構成しているものについて示したが、３以上のギャップ１０ａ，１０ｂが施されている磁気コア７ａ，７ｂを用いて信号結合装置を構成するようにしてもよい。また、３以上の磁気コアを用いて信号結合装置を構成するようにしてもよい。
さらに、上記実施の形態１では、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに対する信号線５の巻き数が“１”であるものについて示したが、磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに対する信号線５の巻き数が“２”以上であってもよい。【００４１】
実施の形態６．
上記実施の形態１では、特に言及していないが、図９に示すように、磁気コア７ａ，７ｂに接地端子１２ａ，１２ｂを設けるようにしてもよい。
この場合、磁気コア７ａ，７ｂを容易に接地することができる効果を奏する。【００４２】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７による信号搬送装置を示す斜視図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
補強線１３は磁気コア７ａ，７ｂの開口部８に挿入されており、両端がコネクタケース４に接続されている。
なお、補強線１３は金属もしくは絶縁物の線材で構成され、補強線１３のループが信号線５のループより小さくなるように、補強線１３の長さが設定されている。【００４３】
上記実施の形態１では、モデム２と接続されている信号線５が磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂに巻き付けられているものについて示したが、例えば、作業者が信号結合装置の設置時に、誤ってモデム２や磁気コア７ａ，７ｂを移動したりすると、信号線５に引っ張り加重が加わって、その信号線５が切断する可能性がある。【００４４】
そこで、この実施の形態７では、金属もしくは絶縁物の線材で構成されている補強線１３を磁気コア７ａ，７ｂの開口部８に挿入するようにしている。
この補強線１３の長さは、上述したように、補強線１３のループが信号線５のループより小さくなるように設定されている。
これにより、作業者が信号結合装置の設置時に、誤ってモデム２や磁気コア７ａ，７ｂを移動したりしても、補強線１３の存在により、信号線５に引っ張り加重が加わる状況がなくなり、不意に信号線５が切断される事態を回避することができる効果を奏する。【００４５】
実施の形態８．
上記実施の形態１では、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置が同じ位置になるように、複数の磁気コア７ａ，７ｂが密着して設置されているものについて示したが、図１１及び図１２に示すように、複数の磁気コア７ａ，７ｂに共通のギャップ部材を用いて、複数の磁気コア７ａ，７ｂのギャップ１４，１５を構成するようにしてもよい。なお、図１２は分割にした磁気コア７ａ，７ｂのギャップのある面から見た図である。【００４６】
磁気コア７ａ，７ｂに共通のギャップ部材としては、プラスチック、テフロン（登録商標）、ポリカーボネイト、ＡＢＳなどの非磁性材料の板などが考えられ、このようなギャップ部材を両面テープや接着剤などで、磁気コア７ａ，７ｂのギャップ１４，１５に取り付ければよい。なお、磁気コア７ａ，７ｂの片側もしくは上下両側に張ってもよい。【００４７】
なお、電力線１に流れる電流Ｉ２の値に応じて共通のギャップ材の厚みを変えることにより、１種類の信号結合装置を用いて、色々な電流値の電力線１に対応することができる。
また、複数の磁気コア７ａ，７ｂに共通のギャップ部材を用いて、複数の磁気コア７ａ，７ｂのギャップ１４，１５を構成することにより、複数の磁気コア７ａ，７ｂのギャップ位置を合わせることができる。【００４８】
実施の形態９．
上記実施の形態８では、共通のギャップ材である非磁性材料の板を磁気コア７ａ，７ｂに接着することによりギャップ１４，１５を構成するものについて示したが、図１３に示すような形状のギャップ材１６，１７を磁気コア７ａ，７ｂに被せることにより、ギャップ１４，１５を構成するようにしてもよい。
この場合、接着剤を用いる必要性がなくなると共に、ギャップ材１６，１７と磁気コア７ａ，７ｂの位置合わせが容易になり、作業性が向上する効果を奏する。
また、フェライトコアの先端を保護することができるため、フェライトの割れ欠けを防止することができる効果を奏する。このようなキャップは、磁気コア７ａ，７ｂの片側もしくは上下両側に設けてもよい。【００４９】
実施の形態１０．
上記実施の形態１では、特に言及していないが、図１４に示すように、例えば、プラスチックや金属の収納ケース１８に磁気コア７ａ，７ｂを収納するようにしてもよい。
この際、収納ケース１８には、バネなどの弾性部材２０が取り付けられており、弾性部材２０が磁気コア７ａ，７ｂを収納ケース１８の基準面１９に押し当てるようにする。
これにより、磁気コア７ａ，７ｂの位置決めが容易になるため、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれを防止して、磁気コア７ａ，７ｂの飽和を防止することができる効果を奏する。【００５０】
ここでは、収納ケース１８の内部に磁気コア７ａ，７ｂを固定することにより、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置を合わせているが、信号線５によるループ領域の面積６を磁気コア７ａ，７ｂの輪郭部９ａ，９ｂの断面積１１より一定倍率以上に広くする必要がある場合、図１５に示すように、所定のループ面積を確保できるようにした収納ケース１８の外部に信号線５を巻き付けるようにする。【００５１】
このように、収納ケース１８の外部に信号線５を巻き付けると、信号線５の位置が固定されるため、設置時や設置後に、信号線５によるループ領域の面積６が変化することが無くなり、安定した通信特性が得られるようになる。
したがって、信号結合装置の設置作業状態に依らず、一定の結合効率が得られる効果を奏する。
また、設置後に他の配電線や配電機器によって、信号線５が移動することも無くなるため、時間的に安定した結合効率が得られる効果を奏する。【００５２】
実施の形態１１．
上記実施の形態１では、特に言及していないが、電力線１には、配電系統からのサージ電圧が発生することがある。このサージ電圧の周波数は、通信信号の周波数とほぼ同じであるため、信号線５に進入して、モデム２を損傷することがある。
そこで、この実施の形態１１では、図１６に示すように、サージ電圧によるモデム２の破壊を防止する保護素子２１を信号線５に接続するようにしている。
これにより、配電系統にサージ電圧が発生しても、信号線５に接続されるモデム２を保護することができる効果を奏する。【００５３】
図１６の例では、保護素子２１をコネクタケース４の内部に設置して、コネクタ３と一緒に保護素子２１をコネクタケース４内にモールドするようにしている。
保護素子２１としては、コンデンサ、サージアレスタ、ガスギャップアレスタ、バリスタ、ダイオードなどが用いられる。どれか一つの素子でもよいし、色々な素子を組み合わせてもよい。保護素子２１は、信号線５間、もしくは、信号線５とグランド間に設置する。【００５４】
実施の形態１２．
上記実施の形態１では、複数の磁気コア７ａ，７ｂが密着して設置されているものについて示したが、図１７に示すように、複数の磁気コア７ａ，７ｂの間に非磁性のスペーサ２２を挿入するようにしてもよい。
この場合、図４に示すように、若干の結合効率の低下を招くことになるが、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれに伴う結合効率の低下を防止することができる。【００５５】
非磁性のスペーサ２２の厚みとして、ギャップ材の厚み（ギャップ長）の２分の１以上であれば、結合効率の低下を防止することができる。結合効率の低下を防止することができる理由は、図１７に示すように、電力線１を流れる電流Ｉ２が作る磁束が、非磁性のスペーサ２２を２回通過するためである。【００５６】
非磁性のスペーサ２２としては、プラスチック、テフロン（登録商標）、ポリカーボネイト、ＡＢＳなどの非磁性材料の板などが考えられる。
なお、磁気コア７ａ，７ｂとスペーサ２２を張り合わせて一体のものにしてもよいが、別々に作成して、収納ケースなどに収納して固定するようにしてもよい。
このように、複数の磁気コア７ａ，７ｂの間に非磁性のスペーサ２２を挿入するように構成したので、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置ずれが多少生じても、結合効率の低下を防止することができる効果を奏する。【００５７】
実施の形態１３．
上記実施の形態２では、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置合わせを行うために、磁気コア７ａ，７ｂを張り合わせた後にギャップ面を平らにする製造工程を設けたが、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、磁気コア７ａ，７ｂの接触面にギャップ１０ａ，１０ｂの位置合わせのためのはめ合い部２３ａ，２３ｂを設けてもよい。
これにより、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置合わせのための接着や加工が不要になり、作業性が向上するとともに、現地で信号結合装置を設置する際に磁気コアを容易に追加することが可能となる効果がある。【００５８】
はめ合い部２３ａ，２３ｂの形状は、図１８のような凹凸部材だけでなく、図１９のように磁気コア７ａ，７ｂの接触面を段付としてもよく、互いにはめ合わされる形状であれば、どんな形状でもよい。
さらに、図２０及び図２１に示すように、はめ合い部２３ａ，２３ｂを磁気コア７ａ，７ｂの両面に設けることで、磁気コア７ａ，７ｂの形状を同じにすることができる。また、３個以上の磁気コアを使用する場合にも、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置合わせを容易に行うことができる。【００５９】
実施の形態１４．
上記実施の形態１０では、特に言及していないが、図２２に示すように、ギャップ１０ａ，１０ｂに対向する基準面１９に押し当てる磁気コア７ａ，７ｂの面をギャップ１０ａ，１０ｂに平行な平面としてもよい。
これにより磁気コア７ａ，７ｂの位置決めが確実になり、ギャップ１０ａ，１０ｂの位置合わせの精度を出し易くなる効果がある。【００６０】
なお、上記磁気コア７ａ，７ｂの形状は図２２のような四角形でなく、図２３に示すように、六角形などの多角形とすることにより、磁気コア７ａ，７ｂの体積が小さくなり安価にすることができる。また、磁気コア７ａ，７ｂを収納する収納ケース１８も小さくすることができ、電力線に信号結合装置を取り付ける際、周りの電力線などでスペースが少ない場合にも容易に取り付けることができる効果がある。【００６１】
実施の形態１５．
上記実施の形態１０では、図１４に示すように、磁気コア７ａ，７ｂを収納ケース１８の基準面１９に押し当てる弾性部材２０を収納ケース１８とは別個に取り付けているが、図２４に示すように、収納ケース１８に弾性部材の機能を持たせて（収納ケース１８と一体の弾性部材１８ａを設ける）、磁気コア７ａ，７ｂを基準面１９に押し当ててもよい。
これにより、部品削減と組み立ての容易化により、安価に製作することができる効果がある。【００６２】
実施の形態１６．
上記実施の形態１では、巻き線である信号線５を磁気コア７ａ，７ｂから離して設置することにより、信号結合装置の結合効率が増加することを示している。また、信号結合装置の小型軽量化や低コスト化のためには、磁気コア７ａ，７ｂの形状を小さくする必要があることを示している。
図２５はこの発明の実施の形態１６による信号結合装置の磁気コアの寸法を示す斜視図である。
図において、３１は磁気コア長さ、３２は磁気コア高さ、３３は磁気コア幅である。信号結合装置の小型化や低コスト化のためには、磁気コア長さ３１の低減が効果的である。
磁気コア長さ３１が磁気コア幅３３より短くなると、信号結合装置の小型化に著しく貢献する。磁気コア長さ３１が磁気コア幅３３より長い場合には、磁気コア側面から漏れる磁束は結合効率にあまり影響を及ぼさない。
磁気コア長さ３１が短くなると、磁気コア側面、即ち、電力線の通っている方向の磁気コア端面から漏れる磁束を効率よく信号線５にて検出することにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。【００６３】
図２６は磁気コア側面方向の信号線５（巻き線）の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。図２６では、磁気コア高さ３２を基準に規格化した寸法を用いている。
磁気コア幅３３／磁気コア高さ３２＝１、磁気コア長さ３１／磁気コア高さ３２＝０．６のときの結果である。
５ＭＨｚから１０ＭＨｚの比較的低い周波数の結合効率は、巻き線張り出し長さ（コア側面方向）／磁気コア高さ３２が０．２から０．３にて最大値を示している。
信号線５を磁気コア７ａ，７ｂの側面に、磁気コア高さ３２の０．２倍程度張り出すことにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。磁気コア長さ３１が短くなり、磁気コア長さ３１／磁気コア高さ３２＜０．６となると、更に結合効率の増加量が顕著になる。【００６４】
図２７は磁気コア外側方向への信号線５（巻き線）の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。図２７では、磁気コア高さ３２を基準に規格化した寸法を用いている。
磁気コア幅３３／磁気コア高さ３２＝１、磁気コア長さ３１／磁気コア高さ３２＝０．６のときの結果である。
５ＭＨｚから１０ＭＨｚの比較的低い周波数の結合効率は、巻き線張り出し長さ（コア外側方向）／磁気コア高さ３２が０．１から０．４にて最大値を示している。
信号線５を磁気コア７ａ，７ｂの外側に、磁気コア高さ３２の０．３倍程度張り出すことにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。磁気コア長さ３１／磁気コア高さ３２＜０．６では、更に結合効率の増加量が顕著になる。【００６５】
図２８は磁気コア内側方向への信号線５（巻き線）の張り出し長さと信号結合装置の結合効率の関係を示す説明図である。図２８では、磁気コア高さ３２を基準に規格化した寸法を用いている。
磁気コア幅３３／磁気コア高さ３２＝１、磁気コア長さ３１／磁気コア高さ３２＝０．６のときの結果である。
５ＭＨｚから３０ＭＨｚのすべての周波数において、結合効率は、巻き線張り出し長さ（コア内側方向）／磁気コア高さ３２が０．１から増加し始め、０．４近傍にて最大値を示している。このデータでは、巻き線張り出し長さの上限が０．４５になっているが、これは、コア内壁の存在による物理的制約によるものである。
この上限値は、磁気コア７ａ，７ｂの径方向の厚みに依存するものであるが、理論上はコア内壁の制約一杯まで巻き線張り出し長さを大きくする方が、信号線ループ内を通る磁束が大きくなるため、結合効率の改善には良い。従って、実質的な接合効率の増加を期待できるのは巻き線を磁気コア７ａ，７ｂの内側に、磁気コア高さ３２の０．１倍から最大内径と同程度まで張り出すことにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。【００６６】
以上のように、磁気コア長さ３１が磁気コア高さ３２の０．６以下の磁気コア７ａ，７ｂを用いる場合、巻き線張り出し長さが、磁気コア側面方向に０．２から０．３、磁気コア外側方向に０．１から０．４、磁気コア内側方向に０．１から最大で内径分とすることにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。ここで、巻き線張り出し長さについての数値は磁気コア高さ３２との比で示している。
また、磁気コア内側に巻き線を張り出す場合が最も信号結合装置の結合効率の増加が大きい。
更に巻き線張り出し長さが、磁気コア側面方向に０．２、磁気コア外側方向に０．３、磁気コア内側方向に０．４とすることにより、信号結合装置の結合効率を最大に増加させることができる。ここで、巻き線張り出し長さは磁気コア高さ３２との比で示している。
図２５に示した構成にすることにより、磁気コア７ａ，７ｂのコア長さが短いときにも結合効率の高い信号結合装置を得ることができる。【００６７】
実施の形態１７．
上記実施の形態１６では、円筒状の磁気コア７ａ，７ｂについて述べたが、図２９に示すような角型の磁気コア７ａ，７ｂについても同じことである。
磁気コア長さ３１が磁気コア高さ３２の０．６以下の磁気コア７ａ，７ｂを用いる場合、巻き線張り出し長さが、磁気コア側面方向に０．２から０．３、磁気コア外側方向に０．１から０．４、磁気コア内側方向に０．１から０．４とすることにより、信号結合装置の結合効率を増加させることができる。ここで、巻き線張り出し長さは磁気コア高さ３２との比で示している。
図２９に示した構成にすることにより、磁気コア７ａ，７ｂの形状が角型の場合にも結合効率の高い信号結合装置を得ることができる。【００６８】
実施の形態１８．
上記実施の形態１０では、収納ケース１８の基準面１９に、複数の磁気コア７ａ，７ｂを一つの弾性部材２０で押し付ける構造を示したが、この実施の形態１８では、長さ方向に分割された複数の磁気コア毎に高さ方向の押し当てバネ２０ａ，２０ｂを設けたものである。
図３０はこの発明の実施の形態１８による信号結合装置の収納ケースの基準面に、複数の磁気コアをバネにて押し付ける構造を示す説明図である。
図において、７ａ−１，７ａ−２，７ｂ−１，７ｂ−２は磁気コア、１９ａ，１９ｂは収納ケース１８に設けた基準面、２０ａ，２０ｂ，２０ｃは磁気コア７ａ−１，７ａ−２，７ｂ−１，７ｂ−２を基準面１９ａ，１９ｂに押し当てるためのバネである。
基準面１９ａには、磁気コア７ａ−１，７ａ−２及びギャップ１０ａがバネ２０ａによって押し付けられており、また、磁気コア７ｂ−１，７ｂ−２及びギャップ１０ｂがバネ２０ｂによって押し付けられている。
基準面１９ｂには、磁気コア７ａ−１，７ａ−２，７ｂ−１，７ｂ−２がバネ２０ｃによって押し付けられている。【００６９】
図において、磁気コア７ｂ−１の高さ３２ｂは、磁気コア７ａ−１の高さ３２ａとわずかに異なる。図３０の例では、磁気コア７ｂ−１の高さ３２ｂが磁気コア７ａ−１の高さ３２ａより高い。
磁気コア７ａ−１の高さ３２ａと磁気コア７ｂ−１の高さ３２ｂの差（３２ｂ−３２ａ）がギャップ長４０ａよりも小さいため、図６に示したギャップ位置ずれとギャップ長との比は２以下となり、結合効率の低下を少なくすることができる。
磁気コア高さの製造ばらつきが、ギャップ長よりも小さければ、複数の磁気コアを収納ケースに組み込んだ後に、ギャップ面を同一平面にする加工を施さなくても結合効率の低下を防止することができる。
これにより、複数の磁気コアのギャップ面を同一にする加工プロセスを省くことができる。通常、ギャップ長は０．５ｍｍから５ｍｍであり、磁気コア高さの製造ばらつきは０．４ｍｍ以下である。従って、図３０に示した構造を用いることにより、製造コストの安い信号結合装置を得ることができる。【００７０】
磁気コア高さのばらつきがほとんど無いときには、上記実施の形態１０で述べたように、バネ２０ａと２０ｂを一つのバネにしても実用上問題にならない。従って、磁気コア毎に押し当てバネを設けるのではなく、高さの違いが無視できるものは、バネを一括して設け、そうでないものは、別々に押し当てバネを設けても良い。
図３０の構成にすることにより、複数の磁気コアのギャップ面を同一平面にする加工を施すことなく、結合効率の高い信号結合装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、この発明に係る信号結合装置は、電力搬送用の電力線を使用して、データ通信などを実施するに際して、通信装置から送信される通信信号を電力線に重畳したり、電力線に重畳されている通信信号を抽出したりするのに適している。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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2007004419.tif 000033
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