JP4100248B2

JP4100248B2 - 電力線通信用配線器具

Info

Publication number: JP4100248B2
Application number: JP2003137732A
Authority: JP
Inventors: 心司山本; 幸夫岡田; 賢治國吉; 美行薦田; 孝憲島岡
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: JP2004056766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般オフィスや住宅等で使用される屋内電力線を用いて電力供給とデータ信号の送受信を可能にする電力線通信用配線器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にオフィスでは電力を供給するための電力線の配線処理として床上の露出配線を無くすことができるフラットケーブルやＶＶＦケーブルを使用した脱着式のものなどがアンダーカーペット配線として利用されている。また一般住宅では電力を供給するための配線処理として屋内の壁面に電力線の配線を巡らせ、電源コンセントより供給している。そしてデータ通信を行う場合にはこれらの電力供給の電力線とは別に配線した通信ケーブルを利用していた。またデータ信号を分配するＨＵＢやルータ等が夫々設置されている。
【０００３】
一方電力供給とデータ信号の搬送を同時に行い、配線システムの構築を容易にする電力線通信用コンセントが提供されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００３−６０５３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者の従来例の場合、電力系統用の電力線とは別に情報通信系統用の通信ケーブルを配線する必要があるため、配線施工のコストが高かった。また情報通信系用通信線に接続する負荷を増設する場合や、レイアウトを変更する場合には、新たに配線系統を敷設し直す必要があった。
【０００６】
また後者の従来例の場合には、各電力線通信用コンセントにパーソナルコンピュータ等を含む電気機器が複数接続された場合、電路からみた通信周波数に対するコンセント側の入力インピーダンスが低下してしまい、電力線通信用モデムで情報信号が受信できない状態になることがあった。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、電力線通信に用いる通信端末を接続するだけで電力線を用いた電力線通信が行え、しかも通信端末を含む電気機器の電力供給も、これらの通信端末や電気機器のインピーダンスが電力通信に影響を及ぼすことなく行え、その上通信路の配線が不要なため配線施工コストも低減できる電力線通信用配線器具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電力線通信用配線器具は、電力線に接続される器具本体内の電路に接続した入力端における入力インピーダンス特性が少なくとも電力線通信に用いる所定の周波数帯域に対して高く、商用電源周波数に対しては低いインピータンスアッパと、前記電力線と前記器具本体内の電路とを介して取り込んだ電力線通信信号を受信復調する機能と電力線通信を行う通信端末からデータ信号を電力線通信信号に変調して器具本体内の電路上に送出する電力線通信用モデムと、前記器具本体内の電路と前記電力線通信用モデムの電路側接続端との間に介在し、商用電源周波数を遮断するカプラと、前記インピーダンスアッパを介して前記器具本体内の電路に電源接続端が接続されている状態で電気機器への電源供給用となる第１のコンセント部と、前記通信端末と前記電力線通信用モデムとの間の双方向のデータ信号の授受の仲介を行うインターフェース部とを少なくとも備え、前記第１のコンセントの電源接続端は、切り替えスイッチにより前記インピーダンスアッパの出力端と、前記器具本体内の電路との間で切り替え接続されることを特徴とする。
【０００９】
このような構成の電力線通信用配線器具は、インターフェース部に電力線通信に用いる通信端末を接続することで、通信端末による電力線通信が行え、しかも通信端末や電気機器の電源供給を、インピーダンスアッパを介して電路に接続される状態のコンセント部により行うことができるため、通信端末や電気機器の電源供給と同時にこれら通信端末や電気機器のインピーダンスの影響がない安定した電力線通信ができ、また電力線が通信線を兼ねるため専用の通信ケーブルの配線も不要で、配線施工のコストも低減できる。しかも、一つのコンセント部を、電力線通信用モデム内蔵ＡＣアダプタを用いて電力線通信を行う場合と電気機器への電力供給を行う場合とに使い分けが可能となる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る電力線通信用配線器具は、請求項１に記載の電力線通信用配線器具において、前記器具本体内の電路に電源接続端が直接接続された第２のコンセント部を備えている。
【００１１】
このような構成の電力線通信用配線器具は、電力線通信用モデム内蔵ＡＣアダプタを用いる場合に、インピーダンスアッパによる影響を受けることなく、電力線通信と通信端末への電力供給が同時に行うことが可能となる。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係る電力線通信用配線器具は、請求項１に記載の電力線通信用配線器具において、前記インピーダンスアッパは、前記所定の通信周波数帯域より高く、家庭用電気機器に対して影響を与えない周波数帯域で設定される別の通信周波数帯域に対して、入力インピーダンスが低い特性を持つものである。
【００１５】
このような構成の電力線通信用配線器具は、家庭用電気機器に対して影響を与えない高い周波数帯域を用いる電力線通信を行う場合には、第１のコンセント部に当該電力線通信に対応する電力線通信用モデム内蔵ＡＣアダプタを接続することが可能となり、しかも所定の周波数帯域で電力線通信を行う場合にも、電力線通信に影響を与えることなく電気機器の電力供給用として第１のコンセント部を使用することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係る電力線通信用配線器具は、前記器具本体内の電路を、電力線用として敷設されるアンダーカーペット配線システムのフロアーケーブルに直接接続する。
【００１７】
このような構成の電力線通信用配線器具は、アンダーカーペット配線システムのフロアーケーブルを電力線通信に用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
（基本構成）
図１は基本構成の電力線通信用配線器具１の構成を示しており、本例の電力線用配線器具１は器具本体（図示せず）から外部に導出した電源コード２の先端に設けた電源プラグ３を、電力線通信と電力供給とを行うために屋内配線されている電力線１０に設けられた電源コンセント１００に接続することで、情報通信系統用通信ケーブルを兼ねた電力線に内部の電路接続できるようなっている。
【００１９】
そして前記器具本体には、図２に示すように電力線通信に用いる信号周波数帯域（例えば１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）Ｘ以上に対して高い入力インピーダンスＺの特性を有するインピーダンスアッパ５を介して器具本体内の電路に接続された電源供給専用の第１のコンセント部４Ｂと、前記電源コード２に接続された器具本体内の電路に接続され、電力線通信用モデム（以下ＰＬＣ＜Power Line Communication＞モデムという）内蔵ＡＣアダプタ用として設けられた第２のコンセント部４Ａと、ＰＬＣモデム６と、商用電源周波数（５０／６０Ｈｚ）を遮断するハイパスフィルタ機能を有し、ＰＬＣモデム６の電路接続端側と前記内部電路との間に介在するカプラ７と、ＰＬＣモデム６の通信端末側接続端に接続されハブ８と、前記インピーダンスアッパ５と前記コンセント部４Ｂとの間の電路から電力供給を受け、ＰＬＣモデム６及びハブ８に動作電源を供給する電源回路９とを内蔵し、コンセント部４Ａ，４Ｂの各コンセント４ａ…，４ｂ…の差し込み口と、ハブ８のモジュラコネクタのようなコネクタ８ａ…の差し込み口とを器具本体表面に夫々露出させることで電力線通信用配線器具１を構成している。
【００２０】
ＰＬＣモデム６は、上述の通信周波数帯（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）を利用して電力線上に重畳して送られてくる所定形式の電力線通信信号をカプラ７を介して受信して受信信号からデータ信号を復調する復調機能及び通信端末１１側の送信データを変調して所定形式の電力線通信信号としてカプラ７を介して電路側へ送出する変調機能を備えた変復調回路６０と、復調したデータ信号を所定のネットワークインターフェース（例えばイーサネット（登録商標））に対応したプロトコルでハブ８へ送り出す処理と、ハブ８を通じて前記プロトコルで送られてくるデータ信号を変復調回路６０に渡すための処理とを行う制御回路６１と、制御回路６１で処理されるデータを一時保存するメモリとしてのバッファ６２とで構成される。
【００２１】
ハブ８は、前記イーサネット（登録商標）に対応したもので、通信端末１１とＰＬＣモデム６との間のデータ信号の授受と分岐とを行うインターフェース部を構成する。
【００２２】
而して電力線通信に利用する電力線１０に接続されているコンセント部１００に電源プラグ３を接続すると、電力線１０と本例の電力線通信用配線器具１の器具本体内の電路とが接続され、器具本体内のＰＬＣモデム６及びハブ８は電源回路９から動作電源の供給を受けて動作を開始する。
【００２３】
これによりハブ８のコネクタ８ａにパーソナルコンピュータ等の通信端末１１からの通信ケーブル１２の先端のモジュラプラグのようなプラグ１２ａを接続すれば、通信端末１１は、電力線１０に接続された電力線通信対応の他の通信端末やサーバ等の間で、電力線通信を利用したデータ信号の授受が行えることになる。この際通信端末１１の電源はコンセント部４Ｂのコンセント４ｂに通信端末１１の電源プラグを接続することで供給される。
【００２４】
ここでコンセント部４Ｂのコンセント４ｂ…に、前記通信端末１１や家庭用電気機器を含めた電気機器１３の電源プラグ１４を接続すれば、電気機器１３には電力線１０からの商用電源の電力が本例の電力線通信用配線器具１を介して供給されることになる。この場合、コンセント部４Ｂのコンセント４ｂ…に夫々電気機器１３が接続され、その合成インピーダンスが電力線通信に用いる通信周波数帯域に対して低インピーダンスとなっても、コンセント部４Ｂの前段の電路に挿入しているインピーダンスアッパ５によって、器具本体内の電路のインピーダンスが高インピーダンスに維持され、そのため電力線通信に影響を与えることがなく、安定した電力通信が行える。
【００２５】
一方コンセント部４Ａの前段にはインピーダンスアッパが設けられていないため、上述のようにコンセント部４Ａを構成するコンセント４ａ…に一般の電気機器１３の電源プラグ１４を接続すると、複数の電気機器１３の合成インピーダンスが通信周波数に対して低くなり、そのため電力線通信信号を減衰させてしまう恐れがある。
【００２６】
そこで本例のコンセント部４Ａは、ＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５を用いる通信端末１６の電力供給と同時に電力線通信系統の接続を行うための専用コンセント部として使用される。
【００２７】
尚ＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５は、商用電源電圧を通信端末１６に対応した直流電源電圧に変換する電源回路（図示せず）と、商用電源周波数（５０／６０Ｈｚ）を遮断するハイパスフィルタからなるカプラを介して電路に接続されるＰＬＣモデム（図示せず）とを内蔵したもので、電源回路の出力は電源用ケーブル１７を通じて通信端末１６の電源端子に接続されて情報通信端末１に電力を供給する。一方ＰＬＣモデムは所定形式の通信インターフェース（図示せず）を備え、この通信インターフェースは通信ケーブル１８を介して通信端末１６の通信用端子に接続され、電力線通信によって送受信されるデータ信号を通信端末１６との間で授受できるようなっている。
【００２８】
以上のようにして本例の電力線通信用配線器具１では、器具本体内の電路にインピーダンスアッパ５を介して接続されたコンセント部４Ｂを一般的な電気機器１３への電力供給を行うコンセント部とすることで、電気機器１３のインピーダンスが電力線通信に対して影響を及ぼすのを防ぎ、しかも電路に直接接続したコンセント部４Ｂを備えることで、ＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５を用いて通信端末１６の動作電力の供給を行うと同時に電力線通信を行うことを可能としている。
【００２９】
（実施形態１）
前記基本構成では、一般的な電気機器１３を接続するコンセント部４Ｂと、ＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５の接続用コンセント部４Ａとを夫々設けていたが、本実施形態は、図３に示すように一つのコンセント部４と、２極の切り替えスイッチＳＷとを用い、切り替えスイッチＳＷを接点ａ側に切り替えることでインピーダンスアッパ５を介さずに器具本体内の電路に直接接続した状態を、また接点ｂ側に切り替えることでコンセント部４をインピーダンスアッパ５を介して器具本体内の電路に接続した状態とを設定できるようにしたものである。つまり前者の状態ではコンセント部４は基本構成のコンセント部４Ａと同様にＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５を接続するコンセント部として機能し、後者の状態ではコンセント部４Ｂと同様に一般の電気機器１３を接続するためのコンセント部として機能することになり、ユーザの使用状況に応じて切り替えることで、コンセント部の数を減らし、電力線通信用配線器具１の小型化を可能としたものである。
【００３０】
尚図中４ｃはコンセント部４を構成するコンセントである。またその他の構成要素は基本構成と同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付して機能及び動作の説明を省略する。
（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１と同様に一つのコンセント部４を設けたものであるが、図４に示すようにコンセント部４はインピーダンスアッパ５’を介して器具本体内の電路と接続しているものである。そして本実施形態に用いるインピーダンスアッパ５’は、図５に示すように上述の信号周波数帯域（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）Ｘに対しては少なくとも高い入力インピーダンス特性を示し、更に家庭用電気機器には影響を与えない高速用の電力線通信として利用される高い周波数帯域（例えば２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）Ｙにおいては低入力インピーダンス特性を示すバンドパスフィルタから構成される。
【００３１】
つまり、低い周波数帯域Ｘを用いた電力線通信を行っている場合にはコンセント部４は、一般の電気機器１３の電力供給用のコンセント部として使用される。この場合、低い周波数帯域利用のＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５を接続しても電路側からの電力線通信信号はインピーダンスアッパ５でブロックされて受信することはできない。
【００３２】
一方高速用の周波数帯域Ｙ内の周波数が電力線搬送に用いられる場合、電路上に重畳した電力線通信信号はインピーダンスアッパ５’を通過することができるため、高速用の周波数帯域Ｙに対応したＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５’をコンセント部４に接続することで、通信端末１６を用いた電力線通信を行うことができ、同時に通信端末１６への電力供給も可能となる。
【００３３】
従って、低い周波数帯域Ｘを利用した電力線通信を行う場合には、コンセント部４は電気機器１３に電力供給を行うためのコンセント部として機能し、高速用の周波数帯域Ｙを利用した電力線通信を行う場合には、対応したＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ１５’を接続して通信端末１６による電力線通信を可能とするコンセント部として機能する。
【００３４】
（実施形態３）
前記実施形態１、実施形態２の電力線通信用配線器具１は自由に持ち運びができるテーブルタップ的な構成であったが、本実施形態は、図６に示すように一般のオフィスのフラットケーブルＦＣを用いたアンダーカーペット配線システムに対応させたものでタイルカーペット２０の下に直接敷設されたフラットケーブルＦＣに直接接続されるもので、図７に示すように４個のコンセント４ｃを有するコンセント部４と、ＰＬＣモデム６、カプラ７、電源回路９、ハブ８、インピーダンスアッパ５とを器具本体１Ａ内に内蔵し、フラットケーブルＦＣと器具本体１Ａ内の電路とを接続するための直付固定器具２１を備えている。
【００３５】
尚本実施形態で使用するインピーダンスアッパ５としては、電力線通信に用いる周波数が低い周波数帯域（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）の場合には、図２に示す特性を持つものを使用し、高い周波数帯域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）をも利用する場合には、図５に示す特性を持つものを使用する。従って前者の場合にはコンセント部４は基本構成のコンセント部４Ｂと同様に通信端末１１や電気機器１３への電力供給用のコンセント部として使用され、後者の場合には実施形態２のコンセント部４と同様に使用される。
【００３６】
尚その他の構成要素で基本構成と同じ構成要素には同じ符号を付す。
【００３７】
而して通信端末１１を用いて電力線通信を行う場合には、通信端末１１の通信ケーブル１２の先端に設けたモジュラジャック（図示せず）を本実施形態の電力線通信用配線器具１のハブ８のモジュラコネクタ８ａに接続するとともに、通信端末１１の電源ケーブル１９の先端に設けた電源プラグ（図示せず）をコンセント部４のコンセント４ｃに接続すれば、通信端末１１の通信機能によるデータ授受は、ハブ８とＰＬＣモデム６を介してフラットケーブルＦＣを含む電力線を通信路とする電力線通信により行える。
【００３８】
そのため電力線と通信用の専用線を別々に敷設することなく、電力線のみでデータの授受が可能となり、電力線や専用線の敷設のためのコストを大幅に削減することができる。
【００３９】
また、電力線と通信線が混在することが無くなり、シンプルなシステムを構築でき、電力線通信用配線器具１の敷設される場所では、電力の供給に加えてデータの送受信も可能になるので、負荷増設やレイアウトの変更も容易となる。
【００４０】
また更に、インピーダンスアッパ５をコンセント４部の前に設けたので、インピーダンスの低い一般的な電気機器１３や通信端末１１の電源プラグ（図示せず）がコンセント部４に接続されても、電力線搬送に影響を与えることがない。電力線通信用配線器具１をフロアーケーブルに直接接続したので、各電気機器１３は、必ず電力線通信用配線器具１のインピーダンスアッパ５を通過することとなり、安全性の高い通信を行える。
【００４１】
（実施形態４）
本実施形態における基本構成は実施形態３と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４２】
則ち本実施形態は、実施形態３のように、タイルカーペット２０の下にフラットケーブルＦＣを直接敷設したアンダーカーペット配線システムではなく、図７に示すように、フリーアクセスフロアー方式のアンダーカーペット配線システムで、ＶＶＦケーブルを用いた脱着可能な分岐配線システムに、電力線通信用配線器具１を取り付けた点に特徴がある。
【００４３】
この分岐配線システムは、分電盤３０から延びる電力線の主線３１と、主線３１に予め一定の間隔で取り付けられたジョイントボックス３２を介して、主線３１から延びる支線３３とから、電力線が構成されている。支線３３はコネクタにより、ジョイントボックス３２と容易に脱着可能となっている。
【００４４】
本実施形態の電力線通信用配線器具１は、レイアウトの変更がない場所には、主線３１に直接取り付けられ、レイアウトの変更の可能性のある場所には、支線３３を介してジョイントボックス３２に脱着可能に取り付けられている。
【００４５】
かかる電力線通信用配線器具１においては、パソコン等の通信端末１１のレイアウトの変更が生じても、支線３３をジョイントボックス３２から取り外し、別のジョイントボックス３２に取り付けるだけで良く、容易にレイアウトの変更が可能となる。
【００４６】
尚、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の技術思考の範囲において、各実施形態は適宜変更されうることは明らかであり、例えば通信端末１１とＰＬＣモデム６との間のデータ授受はイーサネット（登録商標）のようなネットワークインターフェースに対応するプロトコルを用いて行っているが、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等の所定の通信規格に基づいて行うようにしても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電力線通信用配線器具は、電力線通信に用いる通信端末を接続するだけで電力線を用いた電力線通信が行え、しかも通信端末を含む電気機器の電力供給も、これらの通信端末や電気機器のインピーダンスが電力通信に影響を及ぼすことなく行え、通信路の配線が不要なため配線施工コストも低減できる。しかも、一つのコンセント部を、電力線通信用モデム内蔵ＡＣアダプタを用いて電力線通信を行う場合と電気機器への電力供給を行う場合とに使い分けが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】：基本構成の電力線通信用配線器具を示す回路構成図である。
【図２】：基本構成のインピーダンスアッパのインピーダンス特性図である。
【図３】：実施形態１の電力線通信用配線器具を示す回路構成図である。
【図４】：実施形態２の電力線通信用配線器具を示す回路構成図である。
【図５】：実施形態２のインピーダンスアッパのインピーダンス特性図である。
【図６】：実施形態３を示す説明図であり、電力線通信用配線器具がアンダーカーペット配線システムに取り付けられた状態を示す図である。
【図７】：実施形態３の電力線通信用配線器具を示す回路構成図である。
【図８】：実施形態４を示す説明図であり、電力線通信用配線器具がアンダーカーペット配線システムに取り付けられた状態を示す図である。
【符号の説明】
１電力線通信用配線機器
２電源コード
３電源プラグ
４Ａ，ＡＢコンセント部
４ａ，４ｂコンセント
５インピーダンスアッパ
６ＰＬＣモデム
７カプラ
８ハブ
９電源回路
１０電力線
１１、１６通信端末
１５ＰＬＣモデム内蔵ＡＣアダプタ
１００コンセント部

Claims

電力線に接続される器具本体内の電路に接続した入力端における入力インピーダンス特性が少なくとも電力線通信に用いる所定の周波数帯域に対して高く、商用電源周波数に対しては低いインピータンスアッパと、
前記電力線と前記器具本体内の電路とを介して取り込んだ電力線通信信号を受信復調する機能と電力線通信を行う通信端末からデータ信号を電力線通信信号に変調して器具本体内の電路上に送出する電力線通信用モデムと、
前記器具本体内の電路と前記電力線通信用モデムの電路側接続端との間に介在し、商用電源周波数を遮断するカプラと、
前記インピーダンスアッパを介して前記器具本体内の電路に電源接続端が接続されている状態で電気機器への電源供給用となる第１のコンセント部と、
前記通信端末と前記電力線通信用モデムとの間の双方向のデータ信号の授受の仲介を行うインターフェース部とを少なくとも備え、
前記第１のコンセントの電源接続端は、切り替えスイッチにより前記インピーダンスアッパの出力端と、前記器具本体内の電路との間で切り替え接続されることを特徴とする電力線通信用配線器具。
前記器具本体内の電路に電源接続端が直接接続された第２のコンセント部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電力線通信用配線器具。
前記インピーダンスアッパは、前記所定の通信周波数帯域より高く、家庭用電気機器に対して影響を与えない周波数帯域で設定される別の通信周波数帯域に対して、入力インピーダンスが低い特性を持つものであることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用配線器具。
前記器具本体内の電路を、電力線用として敷設されるアンダーカーペット配線システムのフロアーケーブルに直接接続することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の電力線通信用配線器具。