(57)【要約】【課題】信号の出力を落とすことなく、コモンモード電流を効率的に抑圧する電力線搬送通信システムを提供する。【解決手段】このコイル内蔵プラグ５０は、フィルタ部６として環状のフェライトコア（磁性部材）４と、フェライトコア４に巻き回された巻き線５と、を備えて構成されている。そして電力ケーブル（電力線）１をフェライトコア４に所定回数巻き回すことによりフィルタ部６を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と、前記電力線から放射する妨害波を抑圧するフィルタ部と、を備え、
前記フィルタ部を前記電力線通信装置に電力を供給する電力線のプラグ内に装着することを特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記フィルタ部は環状の磁性部材と、該磁性部材に巻き回された巻き線と、を備え、
前記電力線を前記磁性部材に所定回数巻き回すことにより前記フィルタ部を構成す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。
【請求項３】
前記フィルタ部は環状の磁性部材と、該磁性部材に巻き回された巻き線と、を備え、
前記電力線を前記磁性部材にバイファラ巻きとし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。
【請求項４】
前記磁性部材はマンガンフェライトを主成分とした材料であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の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関し、さらに詳しくは、電力線通信装置から放射する漏洩電磁波を抑圧する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭内に引き込まれている電力線を用いた通信システムを構築する場合、高周波信号（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯）を電力線に重畳させる手段が必要となる。その一つとして図１５に示すようなコンデンサ５１を用いてインジェクションする方法がある。この方法は、家庭内に引き込まれている電力線５０に接続したＡＣコンセント５４に、モデム５３から延びるＡＣケーブル５２のＡＣプラグ５５を挿し込むことで、モデム５３の内部において、モデム回路５４が送信する高周波信号をコンデンサ５１を介しての容量結合により電力線５０に重畳或いは分離するものである。しかし、無線通信で利用している短波帯と同じ周波数を利用するため、漏洩する電磁波を抑える必要がある。漏洩電磁波は、特に、電力線から放射される妨害波（ノイズ）として無線利用に影響を及ぼす可能性があるためである。
【０００３】
例えば、図１６に示すように、宅内電源配線６７によりＡＣコンセント６６、６６ａを介してＰＬＣ(Power Line Communication)機器６３、６３ａにより構築されるＰＬＣネットワークを考える場合、漏洩電磁波の発生源としてＰＬＣ機器（この例ではＰＬＣモデム）６３と、配線部分（ＡＣケーブル６４及びＡＣプラグ６５）が考えられる。ＰＬＣ機器６３からの漏洩電磁波の放射はＰＬＣ機器６３の内部で漏洩電磁波低減対策を行うことができるが、ＡＣケーブル６４からの漏洩電磁波の放射はＰＬＣ機器６３の対策だけでは充分に対応できない。
この漏洩電磁波を抑圧する従来技術として特許文献１には、ＰＬＣ機器のＡＣラインにコモンモード電流測定器を設けて、コモンモード電流の大きさに応じて電力線通信信号の出力を制御する電力線搬送通信装置について開示されている。
また、特許文献２には、コモンモードフィルタ（本発明のコモンモードコイルに相当）をＡＣケーブルに複数個配置し、ＰＬＣ装置に近いフィルタの巻き数を他のフィルタより多くする電力線搬送通信システムについて開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２０３４８１公報
【特許文献２】特開２００６−１６６０１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、コモンモード電流の大きさを根本的に抑圧するのではなく、信号の出力を抑圧するので、信号の伝送能力を低下させるといった問題がある。
また、特許文献２に開示されている従来技術は、ＡＣケーブルに複数個のフィルタ（コイル）を装着するため、部品コストが高くなるばかりでなく、装置が嵩張って大きくなるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コイルを装着する位置とコイルに巻き回すＡＣケーブルの回数を最適化することにより、信号の出力を落とすことなく、コモンモード電流を効率的に抑圧する電力線搬送通信システムを提供することを目的とする。
また他の目的は、ＡＣケーブルに１個のコイルを装着するのみでコモンモード電流を効率的に抑圧して、部品コストの低減を図ると共に、ケーブルの見栄えを良くして取り扱いの利便性を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と、前記電力線から放射する妨害波を抑圧するフィルタ部と、を備え、前記フィルタ部を前記電力線通信装置に電力を供給する電力線のプラグ内に装着することを特徴とする。
電力線通信装置から放射される漏洩電磁波は、電力線通信装置内部に対策を施すことにより抑圧することは可能である。しかし、電力線通信装置に電力を供給する電力線からも漏洩電磁波が放射される。即ち、ＡＣコンセントと電力線通信装置との間の電力線（ＡＣケーブル）から発生する漏洩電磁波はコモンモード電流が主要因であり、このコモンモード電流を抑圧することができれば、漏洩電磁波発生の抑圧が実現できる。そこで本発明では、電力線上にフィルタ部を装着し、そのフィルタ部を装着する位置を、電力線通信装置から所定の距離に離間して装着するために、電力線のプラグ内に装着するものである。これにより、信号の出力を落とすことなく、コモンモード電流を効率的に抑圧すると共に、ケーブルの見栄えを良くして取り扱いの利便性を図ることができる。
【０００６】
請求項２は、前記フィルタ部は環状の磁性部材と、該磁性部材に巻き回された巻き線と、を備え、前記電力線を前記磁性部材に所定回数巻き回すことにより前記フィルタ部を構成することを特徴とする。
電力線通信装置より信号が電力線を介して送出される。この信号はディファレンシャルモードで流れるが、電力線通信装置内部のコモンモードインピーダンスの差及び電力線のコモンモードインピーダンスの差により電力線の平衡度が崩れコモンモード電流が発生する。このコモンモード電流は磁性部材に電力線を巻きまわし、コモンモード電流により発生した磁界エネルギを磁性部材により消費させてコモンモード電流を抑圧することができる。即ち、フィルタ部としては、磁性部材と巻き線が必要であるが、電力線を磁性部材に巻き回すことで巻き線としてフィルタ部を構成するものである。これにより、磁性部材を電力線の適所に巻き回すだけで容易にフィルタ部を構成することができる。
【０００７】
請求項３は、前記フィルタ部は環状の磁性部材と、該磁性部材に巻き回された巻き線と、を備え、前記電力線を前記磁性部材にバイファラ巻きとしたことを特徴とする。
実験結果から、分割巻きとバイファラ巻きを出力レベルで比較すると、分割巻きはバイファラ巻きより出力レベルが低くなる傾向にあり、バイファラ巻きはコイル無しのレベルと同等となる。これにより、コモンモード電流を抑圧する効果を高めながら、出力レベルの減衰を最小限にすることができる。
請求項４は、前記磁性部材はマンガンフェライトを主成分とした材料であることを特徴とする。
実験結果から、磁性部材の主成分としてマンガンフェライトを用いた場合、明らかにコモンモード電流の抑圧傾向が異なり高周波側はもちろんのこと、低周波側も充分な抑圧効果が得られる。これにより、磁性部材に巻き線を同じ巻き数巻いた場合でも、より抑圧効果を高めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と、電力線から放射する妨害波を抑圧するフィルタ部と、を備え、フィルタ部を電力線通信装置に電力を供給する電力線のプラグ内に装着するので、信号の出力を落とすことなく、コモンモード電流を効率的に抑圧することができると共に、部品コストの低減を図り、且つケーブルの見栄えを良くして取り扱いの利便性を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１（ａ）は電力線通信装置（以下、ＰＬＣ機器と記す）のコモンモード電流を測定する測定系の配置図であり、図１（ｂ）はコモンモード電流発生の原理を説明する模式図である。この測定系１００は、電圧基準となる金属面２６上に、その金属面２６から高さ４０ｃｍの台上部に配置された被試験ＰＬＣ機器２０を設置する。また、金属面２６にはインピーダンス安定回路網（以下、ＩＳＮ：Impedance Stabilization Network：と記す）２１と、対向ＰＬＣ機器２２と、擬似電源回路網２３と、電流測定器２５と、電源ケーブル２８に発生するコモンモード電流を検出するカレントプローブ２７と、を載置している。尚、本測定系１００では、電源ケーブル２８の長さを８０ｃｍ、カレントプローブ２７をＩＳＮ２１から１０ｃｍの位置に配置する。
【００１０】
次に図１（ｂ）を参照してコモンモード電流発生の原理を説明する。ＰＬＣ機器２０より信号３５が電源ケーブル２８を介して、ＩＳＮ２１を通り対向ＰＬＣ機器２２に送出される。この信号はディファレンシャルモードで流れるが、ＰＬＣ機器２０内部のコモンモードインピーダンスの差（Ｚａ−Ｚｂ）及び電源ケーブル２８のコモンモードインピーダンスの差（Ｚｃ−Ｚｄ）によりコモンモード電流が発生する。これらのコモンモード電流はカレントプローブ２７で検出されて電流測定器２５で測定される。
ここで試作したＰＬＣ機器を用いて図１（ａ）の測定系１００にてコモンモード電流の測定を行なった。測定条件としては、電源ケーブル２８の長さを８０ｃｍとし、測定周波数は１５ＭＨｚ〜２８ＭＨｚとした。
【００１１】
本発明者等は、上記の測定系において、ＰＬＣ機器２０のコモンモード電流（ＣＭＩ）を低減するために電源ケーブル２８にコモンモードコイルを設ける場合、電源ケーブル全長の６５％より先端側に配置することが望ましいことを見出した（特願２００６−２７３３６７号）。しかし、電源ケーブル２８の途中にコイルを配置すると「コブ」状になって、見栄えも悪いし、取扱い上も不便である。
そこで、上記測定系１００にて行った試作実験でも、ＰＬＣ機器から離れるほど、ＣＭＩが低減する傾向があったので、電源ケーブルの先端であるプラグ内にコイルを内蔵することを試みた。
【００１２】
図２は本発明のコイル内蔵プラグの構造を示す概略図である。このコイル内蔵プラグ５０は、フィルタ部６として環状のフェライトコア（磁性部材）４と、フェライトコア４に巻き回された巻き線５と、を備えて構成されている。そして電源ケーブル（電力線）１をフェライトコア４に所定回数巻き回すことによりフィルタ部６を構成する。
即ち、ＡＣプラグ２のケース内にリング状のフェライトコア４を配置し、電源ケーブル１は太いので、細い巻き線５をつなぎ、細い巻き線５をフェライトコア４に巻いて、２本のプラグ端子３の接続部３ａ、３ｂに接続する。そして、巻き線５の巻き方は、電源ケーブル１の対線をそのままフェライトコア４に巻いたものである。
【００１３】
図３は分割巻きのフィルタ部の構成を示す図である。この巻き方は、対線を分割してフェライトコア４に巻いたものである。
図４はコイル無しのときのＣＭＩの特性を示す図である。縦軸はコモンモード電流（ｄＢμＡ/１０ＫＨｚ）、横軸は周波数（ＭＨｚ）を表す。ＰＬＣ機器に求められているＣＭＩの規格は、２ＭＨｚ〜１５ＭＨｚにて３０ｄＢμＡ/１０ＫＨｚ以下、１５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚにて２０ｄＢμＡ/１０ＫＨｚ以下である。つまり、図４は低周波側の規格を満足するが、高周波側で規格オーバーとなっていた。
図５、図６はＡＣプラグ内にコモンモードコイルを内蔵したときのＣＭＩを示す図である。測定系は図１と同じである。ここでは、コアとして外径１４ｍｍ、内径７ｍｍ、厚み３ｍｍのリング状コアを用いている。巻線は芯線太さ０．４ｍｍ径の絶縁被覆ケーブルを用いている。巻数は図５が１０ターン、図６が１４ターンである。測定の結果、図５、図６はいずれも規格を満足するのが解る。そして巻数が多い図６の方が若干特性が良いが、１０巻以上とすれば十分であることを確認した。
【００１４】
ここで、図４と図５、図６を比べると、図５、図６では高周波側で大きくＣＭＩを抑圧できるものの、低周波側、特に５ＭＨｚ付近ではコイル無しより却って劣化する傾向が見られる。そこで種々のコアを用いて実験を行った。
図７、図８は、コア材料として、マンガンフェライトを主成分とするものを用いた。形状は外径１５ｍｍ、内径６．２ｍｍ、厚み３．５ｍｍである。（図５、図６はニッケルフェライト材を用いている）巻線は図５、図６と同じであり、巻数も１０ターンと１４ターンで同じである。図７、図８では、図５、図６とは明らかにＣＭＩの抑圧傾向が異なり、高周波側はもちろんのこと、低周波側も十分な抑圧効果が得られている。よって、ＡＣプラグ２内に内蔵する場合には、コア材料としてマンガンフェライトを主成分としたものが望ましいことが判明した。
【００１５】
図９、図１０は巻線の巻き方の違いによるＣＭＩを示す図である。
コモンモードコイルの構成として、図３に示すような分割巻きと図２のようなバイファラ巻きが知られている。
図９はバイファラ巻き、図１０は分割巻きとして、いずれも巻数を１２ターンとした場合のＣＭＩである。このときのコアはマンガンフェライト主成分のもので、外形が外径１６．９ｍｍ、内径１１．６ｍｍ、厚み８．４ｍｍを用いている（巻線は芯線太さ０．４ｍｍ径のもの）。分割巻きとした図１０では高周波側で、ＣＭＩの抑圧効果が図９に比べて少なくなる。
また図１１は、図１４の測定系により、出力レベルを測定したものであり、分割巻きはバイファラ巻きより出力レベルが低くなる傾向にあり、バイファラ巻きは図示しないコイル無しのときと同等のレベルを出力できる。よって、この点からもバイファラ巻きとするのが望ましい。
【００１６】
図１２、図１３はマンガンフェライトコアとして、外径１８．５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み１０ｍｍの形状のものを用い、巻線として芯線太さ０．７ｍｍ径の絶縁被服ケーブルを用いた場合の例である。図１２は巻数を８ターン、図１３は巻数を１０ターンとしている。
ＡＣ電源プラグ２内にコイルを設けることを考慮すると、外径は２０ｍｍ前後が限度であるが、ＡＣ電源プラグ２内に収容可能なリング状コアについては、コアサイズの大小にかかわらず、望ましくは１０ターン以上とすれば、ＣＭＩの規格を満足することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は電力線通信装置のコモンモード電流を測定する測定系の配置図、（ｂ）はコモンモード電流発生の原理を説明する模式図である。
【図２】本発明のコイル内蔵プラグの構造を示す概略図である。
【図３】分割巻きのフィルタ部の構成を示す図である。
【図４】コイル無しのときのＣＭＩの特性を示す図である。
【図５】ＡＣプラグ内にコモンモードコイルを内蔵したときのＣＭＩを示す図である（１０ターン）。
【図６】ＡＣプラグ内にコモンモードコイルを内蔵したときのＣＭＩを示す図である（１４ターン）。
【図７】コア材料として、マンガンフェライトを主成分とするものを用いたときのＣＭＩを示す図である（１０ターン）。
【図８】コア材料として、マンガンフェライトを主成分とするものを用いたときのＣＭＩを示す図である（１４ターン）。
【図９】バイファラ巻きとして、巻数を１２ターンとした場合のＣＭＩを示す図である。
【図１０】分割巻きとして、巻数を１２ターンとした場合のＣＭＩを示す図である。
【図１１】バイファラ巻きと分割巻きによるＣＭＩを示す図である。
【図１２】マンガンフェライトコアによるＣＭＩを示す図である（８ターン）。
【図１３】マンガンフェライトコアによるＣＭＩを示す図である（１０ターン）。
【図１４】測定系の構成を示す図である。
【図１５】従来のフェライトコアを用いた信号重畳方式を説明する図である。
【図１６】宅内電源配線によりＡＣコンセントを介してＰＬＣ機器により構築されるＰＬＣネットワークを説明する図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  電源ケーブル、２  ＡＣプラグ、３  プラグ端子、４  フェライトコア、５  巻き線、６  フィルタ部、５０  コイル内蔵プラグ
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月27日(2007.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と、該電力線通信装置と宅内電源配線のコンセントとを接続するための電源ケーブルと、を備え、前記電源ケーブルの前記コンセント側のプラグ内に前記電源ケーブルから放射される妨害波を抑圧する為のフィルタ手段を装着したことを特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、前記電源ケーブルを環状の磁性部材に所定回数巻き回すことにより構成したものであ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。
【請求項３】
前記フィルタ手段は、前記電源ケーブルを環状の磁性部材に所定回数バイファラ巻きし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。
【請求項４】
前記磁性部材はマンガンフェライトを主成分とした材料であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電力線通信システム。
【請求項５】
電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と宅内電源配線のコンセントとを接続するための電源ケーブルであって、該電源ケーブルから放射される妨害波を抑圧する為のフィルタ手段を前記コンセント側のプラグ内に装着したことを特徴とする電源ケーブル。
【請求項６】
電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と宅内電源配線のコンセントとを接続するための電源ケーブルのコンセント側のプラグであって、内部に前記電源ケーブルから放射される妨害波を抑圧する為のフィルタ手段を装着したことを特徴とする電源ケーブル用プラグ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と、該電力線通信装置と宅内電源配線のコンセントとを接続するための電源ケーブルと、を備え、前記電源ケーブルの前記コンセント側のプラグ内に前記電源ケーブルから放射される妨害波を抑圧する為のフィルタ手段を装着したことを特徴とする。
電力線通信装置から放射される漏洩電磁波は、電力線通信装置内部に対策を施すことにより抑圧することは可能である。しかし、電力線通信装置に電力を供給する電力線からも漏洩電磁波が放射される。即ち、ＡＣコンセントと電力線通信装置との間の電力線（ＡＣケーブル）から発生する漏洩電磁波はコモンモード電流が主要因であり、このコモンモード電流を抑圧することができれば、漏洩電磁波発生の抑圧が実現できる。そこで本発明では、電力線上にフィルタ部を装着し、そのフィルタ部を装着する位置を、電力線通信装置から所定の距離に離間して装着するために、電力線のプラグ内に装着するものである。これにより、信号の出力を落とすことなく、コモンモード電流を効率的に抑圧すると共に、ケーブルの見栄えを良くして取り扱いの利便性を図ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
請求項２は、前記フィルタ手段は、前記電源ケーブルを環状の磁性部材に所定回数巻き回すことにより構成したものであることを特徴とする。
電力線通信装置より信号が電力線を介して送出される。この信号はディファレンシャルモードで流れるが、電力線通信装置内部のコモンモードインピーダンスの差及び電力線のコモンモードインピーダンスの差により電力線の平衡度が崩れコモンモード電流が発生する。このコモンモード電流は磁性部材に電力線を巻きまわし、コモンモード電流により発生した磁界エネルギを磁性部材により消費させてコモンモード電流を抑圧することができる。即ち、フィルタ部としては、磁性部材と巻き線が必要であるが、電力線を磁性部材に巻き回すことで巻き線としてフィルタ部を構成するものである。これにより、磁性部材を電力線の適所に巻き回すだけで容易にフィルタ部を構成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項３は、前記フィルタ手段は、前記電源ケーブルを環状の磁性部材に所定回数バイファラ巻きしたことを特徴とする。
実験結果から、分割巻きとバイファラ巻きを出力レベルで比較すると、分割巻きはバイファラ巻きより出力レベルが低くなる傾向にあり、バイファラ巻きはコイル無しのレベルと同等となる。これにより、コモンモード電流を抑圧する効果を高めながら、出力レベルの減衰を最小限にすることができる。
請求項４は、前記磁性部材はマンガンフェライトを主成分とした材料であることを特徴とする。
実験結果から、磁性部材の主成分としてマンガンフェライトを用いた場合、明らかにコモンモード電流の抑圧傾向が異なり高周波側はもちろんのこと、低周波側も充分な抑圧効果が得られる。これにより、磁性部材に巻き線を同じ巻き数巻いた場合でも、より抑圧効果を高めることができる。
請求項５は、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と宅内電源配線のコンセントとを接続するための電源ケーブルであって、該電源ケーブルから放射される妨害波を抑圧する為のフィルタ手段を前記コンセント側のプラグ内に装着したことを特徴とする。
請求項６は、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信装置と宅内電源配線のコンセントとを接続するための電源ケーブルのコンセント側のプラグであって、内部に前記電源ケーブルから放射される妨害波を抑圧する為のフィルタ手段を装着したことを特徴とする。