特許 7228774 結合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-16

(45)【発行日】2023-02-27

(54)【発明の名称】結合装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/56 20060101AFI20230217BHJP

【ＦＩ】

H04B3/56

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018233481

(22)【出願日】2018-12-13

(65)【公開番号】P2020096293

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-02-19

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】水田 友昭

(72)【発明者】

【氏名】上村 光央

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 祐介

(72)【発明者】

【氏名】梅田 直樹

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２１２８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８７６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２８８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３１２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０３２５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８４４６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ３／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷に電力を供給するための電力線と、通信装置との間で信号を伝送可能な信号線とに磁気的な結合を生じさせる誘導結合部と、
前記通信装置から前記誘導結合部を経由して延びる前記信号線を前記電力線に接続する電力線接続部と、
を備え、
前記通信装置からの前記信号線は、前記誘導結合部の一端側に延びるとともに、前記誘導結合部の他端側から前記電力線接続部に延びて、前記電力線接続部において終端されることを特徴とする結合装置。

【請求項2】

前記電力線接続部は、前記信号線を介して前記通信装置に給電することを特徴とする請求項１に記載の結合装置。

【請求項3】

前記誘導結合部と前記電力線接続部との間との距離は、前記信号線において伝送される信号の最短波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の結合装置。

【請求項4】

前記誘導結合部は、磁性体のコアを含み、
前記コアにおいて、前記信号線が複数回巻き付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の結合装置。

【請求項5】

前記電力線は、第１電力線と第２電力線とを含み、
前記信号線は、第１信号線と第２信号線とを含み、
前記誘導結合部は、前記第１電力線と前記第１信号線とに磁気的な結合を生じさせる第１誘導結合部と、前記第２電力線と前記第２信号線とに磁気的な結合を生じさせる第２誘導結合部とを含み、
前記電力線接続部は、前記通信装置から前記第１誘導結合部を経由して延びる前記第１信号線を前記第１電力線に接続する第１電力線接続部と、前記通信装置から前記第２誘導結合部を経由して延びる前記第２信号線を前記第２電力線に接続する第２電力線接続部とを含み、
前記通信装置からの前記第１信号線は、前記第１電力線接続部において終端され、
前記通信装置からの前記第２信号線は、前記第２電力線接続部において終端されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の結合装置。

【請求項6】

前記電力線は、第１電力線と第２電力線とを含み、
前記信号線は、第１信号線と第２信号線とを含み、
前記誘導結合部は、前記第１電力線と前記第１信号線とに磁気的な結合を生じさせる第１誘導結合部と、前記第２電力線と前記第２信号線とに磁気的な結合を生じさせる第２誘導結合部とを含み、
前記電力線接続部は、前記通信装置から前記第２誘導結合部を経由して延びる前記第２信号線を前記第１電力線に接続する第１電力線接続部と、前記通信装置から前記第１誘導結合部を経由して延びる前記第１信号線を前記第２電力線に接続する第２電力線接続部とを含み、
前記通信装置からの前記第１信号線は、前記第２電力線接続部において終端され、
前記通信装置からの前記第２信号線は、前記第１電力線接続部において終端されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の結合装置。

【請求項7】

前記誘導結合部から、前記電力線接続部とは反対側に、前記通信装置の通信対象とする他の通信装置が配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の結合装置。

【請求項8】

前記誘導結合部と前記負荷との間に配置される低インピーダンス素子をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の結合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力線に信号線を結合する結合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力線通信では、家庭内に引き込まれている電力線に高周波信号を重畳させる。電力線に高周波信号を重畳させるために、容量結合方式あるいは誘導結合方式が使用される。容量結合方式では、電力線のインピーダンスが低い場合に高周波信号の注入効率が低下し、誘導結合方式では、電力線のインピーダンスが高い場合に高周波信号の注入効率が低下する。インピーダンスが変化しても高周波信号の注入効率を安定させるために、信号線に流れる高周波信号を電力線に注入する管状の電力線インジェクション部に加えて、信号線に流れる高周波信号を容量素子の端子線を介して電力線に注入する管状の容量インジェクション部が備えられる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２１２８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バイパスする容量素子の端子線を介して高周波信号を電力線に注入するために、端子線をコアに貫通させるだけでは、容量結合が弱く、トランスとしての通過損失が大きい。電力線に高周波信号を効率的に注入することが求められる。

【0005】

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、電力線のインピーダンスの影響を低減しながら、電力線に信号を効率的に注入する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の結合装置は、負荷に電力を供給するための電力線と、通信装置との間で信号を伝送可能な信号線とに磁気的な結合を生じさせる誘導結合部と、通信装置から誘導結合部を経由して延びる信号線を電力線に接続する電力線接続部と、を備える。通信装置からの信号線は、誘導結合部の一端側に延びるとともに、誘導結合部の他端側から電力線接続部に延びて、電力線接続部において終端される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電力線のインピーダンスの影響を低減しながら、電力線に信号を効率的に注入できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係る配電システムの構成を示す図である。

【図2】図２（ａ）－（ｂ）は、図１の機器の構成を示す図である。

【図3】図３（ａ）－（ｂ）は、変形例に係る配電システムの構成を示す図である。

【図4】実施例２に係る機器の構成を示す図である。

【図5】実施例３に係る機器の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施例１）
本開示の実施例を具体的に説明する前に、実施例の基礎となった知見を説明する。本実施例は、集合住宅、家庭内等の施設に引き込まれた電力線を介して当該施設に電力を供給する配電システムに関する。配電システムにおいて、電力線に信号を伝送させる電力線通信がなされる。この信号は、例えば、１ＭＨｚから３０ＭＨｚの周波数帯を有しており、電力が有する５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用電源周波数とは異なる。電力線通信は、電力線の分岐、電力線のインピーダンス、住宅分電盤、家電機器などの負荷の雑音の影響を受けやすいので、電力線通信における通信の信頼性の確保が重要になる。通信の信頼性を向上させるためには、これらの影響を低減しなければならない。前述のごとく、電力線通信において電力線に信号を重畳させるために、容量結合方式あるいは誘導結合方式が使用される。電力線への信号の注入効率は電力線のインピーダンスの影響を受け、インピーダンスが低い場合に容量結合方式による信号の注入効率が低くなり、インピーダンスが高い場合に誘導結合方式による信号の注入効率が低くなる。

【0010】

電力線にはさまざまな電気製品が接続されるので、電力線のインピーダンスは大きく変化する。インピーダンスが大きく変化する状況下において、容量結合方式あるいは誘導結合方式が使用される場合、信号の注入効率が変化して、通信の安定性が確保されない。これに対応するために、特許文献１では、信号線に流れる高周波信号を電力線に注入する電力線用のコアと、両極から伸びる端子線により電力線間を接続して高周波信号をバイパスする容量素子と、信号線に流れる高周波信号を容量素子の端子線を介して電力線に注入する容量用のコアとが備えられる。特に、バイパスする容量素子の端子線を介して高周波信号を電力線に注入するために、端子線が容量用のコアに貫通されている。しかしながら、端子線が容量用のコアに貫通されているだけでは、容量結合が弱く、トランスとしての通過損失が大きい。そのため、電力線のインピーダンスの影響を低減しながら、電力線に信号を効率的に注入することが求められる。また、容量用のコアが電力線用のコアに追加すると、部品数が増加する。しかしながら、部品数は少ない方が望ましい。

【0011】

図１は、配電システム１０００の構成を示す。配電システム１０００は、高圧配電線１０、分岐配電線１２と総称される第１分岐配電線１２ａ、第２分岐配電線１２ｂ、第３分岐配電線１２ｃ、変圧器１４、低圧配電線２０と総称される第１低圧配電線２０ａ、第２低圧配電線２０ｂ、中性線２２、接地線２４、主幹ブレーカ２６、電力線３０と総称される第１電力線３０ａ、第２電力線３０ｂ、住宅分電盤５０と総称される第１住宅分電盤５０ａ、第２住宅分電盤５０ｂ、第３住宅分電盤５０ｃ、第４住宅分電盤５０ｄを含む。住宅分電盤５０の数は「４」に限定されない。変圧器１４は、１次コイル１６、２次コイル１８を含む。

【0012】

高圧配電線１０は、主幹電力線とも呼ばれ、線間電圧６６００［Ｖ］の三相交流電力を３本の配電線を使用して供給する。分岐配電線１２は、高圧配電線１０から分岐する配電線である。第１分岐配電線１２ａから第３分岐配電線１２ｃは、一端側において、高圧配電線１０の異なった配電線に接続される。第１分岐配電線１２ａから第３分岐配電線１２ｃは、他端側において、変圧器１４の１次コイル１６に接続される。変圧器１４は、例えば、需要家施設の屋上、又は電気室内などに設置される。需要家施設は、商用電力を消費する施設であり、一例として、集合住宅、住宅、オフィスビルであるが、他にも例えば、商業施設、工場、病院などの建物であってもよい。

【0013】

変圧器１４は、１次コイル１６と対向して配置される２次コイル１８を備え、６６００［Ｖ］の交流電圧を２００［Ｖ］（あるいは１００［Ｖ］）の交流電圧に変圧（降圧）する。２次コイル１８には、第１低圧配電線２０ａ、第２低圧配電線２０ｂ、中性線２２が接続され、中性線２２は接地線２４を介して接地される。そのため、第１低圧配電線２０ａと第２低圧配電線２０ｂとの間の電圧は２００Ｖであるが、第１低圧配電線２０ａと中性線２２との間の電圧、中性線２２と第２低圧配電線２０ｂとの間の電圧は、それぞれ１００Ｖである。このような電圧を有する電力は、商用電力とも呼ばれ、前述の商用電源周波数を有する。

【0014】

低圧配電線２０および中性線２２は、需要家施設に設置された主幹ブレーカ２６に接続される。主幹ブレーカ２６は、例えば、集合住宅等の需要家施設の中で最も変圧器１４側に接続されるブレーカである。主幹ブレーカ２６は、電力線３０を介して複数の住宅分電盤５０に電力を供給する。この電力は、前述の商用電力に相当する。住宅分電盤５０は、各家庭に設置される分電盤である。各住宅分電盤５０は、電力線通信の機能を有しており、電力線３０を介して他の住宅分電盤５０との間において電力線通信を実行する。

【0015】

図２（ａ）－（ｂ）は、住宅分電盤５０の構成を示す。特に、図２（ａ）は、電力線３０に接続される住宅分電盤５０のうち、電力線通信に関する構成を示す。住宅分電盤５０は、信号線６０と総称される第１信号線６０ａ、第２信号線６０ｂ、結合装置１００、負荷１３０、通信装置２００を含む。また、結合装置１００は、誘導結合部１１０と総称される第１誘導結合部１１０ａ、第２誘導結合部１１０ｂ、電力線接続部１２０と総称される第１電力線接続部１２０ａ、第２電力線接続部１２０ｂを含む。

【0016】

第１電力線３０ａ、第２電力線３０ｂを介して、前述のごとく住宅分電盤５０に電力が供給される。第１電力線３０ａ、第２電力線３０ｂは、後述する結合装置１００を介して負荷１３０に接続されており、負荷１３０に電力を供給する。そのため、負荷１３０は、負荷１３０に接続され、電力が供給される機器であるといえる。このような負荷１３０は、電力線３０の分岐、電力線３０のインピーダンス、家電機器を含む。また、親機となる通信装置（通信親機）と、複数の子機となる通信装置（通信子機）とが接続された通信システムの場合は、親機および子機が結合点となり、各結合点に接続されたすべての部材が「負荷」といえる。このような負荷１３０の変動により、電力線３０のインピーダンスが変化する。ここで、電力線３０の左側には、図１の主幹ブレーカ２６が配置される。そのため、電力線３０の左側に他の住宅分電盤５０が配置される。

【0017】

通信装置２００は、電力線通信を実行するモデムであり、その構成は図２（ｂ）に示される。通信装置２００は、送信回路２１０、受信回路２１２、１次コイル２２０、２次コイル２２２、コンデンサ２２４と総称される第１コンデンサ２２４ａ、第２コンデンサ２２４ｂ、電源部２２６を含む。送信回路２１０は、電力線通信における送信処理を実行し、受信回路２１２は、電力線通信における受信処理を実行する。送信回路２１０と受信回路２１２は、１次コイル２２０に並列に接続される。１次コイル２２０は２次コイル２２２と対向して配置され、これらは変圧器を構成する。２次コイル２２２は、第１コンデンサ２２４ａを介して第１信号線６０ａに接続されるとともに、第２コンデンサ２２４ｂを介して第２信号線６０ｂに接続される。このように通信装置２００には、信号線６０が電気的に接続される。

【0018】

送信回路２１０は、１次コイル２２０、２次コイル２２２、コンデンサ２２４を介して、信号線６０に出力する電流の大きさを変化させることによって、通信のための信号を信号線６０に出力する。一例として、信号には振幅変調がなされており、信号は１ＭＨｚから３０ＭＨｚの周波数帯を有する。この信号の周波数帯における最小の周波数は、電力線３０における交流電圧の周波数よりも高くされる。このような信号の周波数帯は一例であり、これに限定されない。一方、受信回路２１２は、１次コイル２２０、２次コイル２２２、コンデンサ２２４を介して、信号線６０に出力された信号を受信する。さらに、信号線６０には電源部２２６が接続される。電源部２２６には、後述の電力線接続部１２０から、信号線６０を介して給電がなされる。図２（ａ）に戻る。

【0019】

第１信号線６０ａ、第２信号線６０ｂの一端側は、通信装置２００に接続される。第１信号線６０ａ、第２信号線６０ｂの他端側は、通信装置２００から誘導結合部１１０、電力線接続部１２０の方に向かって延びる。第１信号線６０ａ、第２信号線６０ｂは、通信装置２００との間で信号を伝送可能であり、通信装置２００からの信号を伝送したり、通信装置２００への信号を伝送したりする。第１信号線６０ａ、第２信号線６０ｂのうち、誘導結合部１１０と通信装置２００との間の部分が撚り合わされてもよい。この撚り合わせによって、信号線６０が短くなり、信号のＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が高くなる。

【0020】

第１誘導結合部１１０ａ、第２誘導結合部１１０ｂは、例えばフェライトなどの磁性材料により円環状に形成されたコア１１２である。コア１１２の中央には円形の貫通孔が設けられる。貫通孔には、電力線３０および信号線６０が通される。具体的に説明すると、第１誘導結合部１１０ａの貫通孔には、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａが通され、第２誘導結合部１１０ｂの貫通孔には、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂが通される。第１誘導結合部１１０ａは、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａとに磁気的な結合を生じさせ、第２誘導結合部１１０ｂは、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂとに磁気的な結合を生じさせる。つまり、電力線３０、信号線６０、コア１１２によって誘導結合方式のカプラが構成される。ここで、コア１１２は、電力線３０に流れる電流により飽和しない磁束密度を発生可能な程度の大きさにされる。

【0021】

第１電力線接続部１２０ａは第１誘導結合部１１０ａと負荷１３０との間に配置され、第２電力線接続部１２０ｂは第２誘導結合部１１０ｂと負荷１３０との間に配置される。第１電力線接続部１２０ａの一端側には、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａとが接続される。つまり、第１電力線接続部１２０ａは、一端側において、第１電力線３０ａに第１信号線６０ａを電気的に接続する。また、第１電力線接続部１２０ａの他端側には、負荷１３０が電気的に接続される。一方、第２電力線接続部１２０ｂの一端側には、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂとが接続される。つまり、第２電力線接続部１２０ｂは、一端側において、第２電力線３０ｂに第２信号線６０ｂを電気的に接続する。また、第２電力線接続部１２０ｂの他端側には、負荷１３０が電気的に接続される。このように、電力線接続部１２０は、通信装置２００から誘導結合部１１０を経由して延びる信号線６０を電力線３０に接続する。負荷１３０には、電力線３０によって電力が供給される。

【0022】

ここで、誘導結合部１１０と負荷１３０との間に低インピーダンス素子（図示せず）が配置されてもよい。例えば、低インピーダンス素子としては、コンデンサが挙げられ、電力線接続部１２０に接続される。また、図２（ａ）の第１電力線３０ａと第２電力線３０ｂをさらに左側に延ばした位置に、通信装置２００の通信対象とする他の通信装置（図示せず）が、別の誘導結合部１１０（図示せず）と別の電力線接続部１２０（図示せず）と介して接続される。つまり、他の通信装置は、誘導結合部１１０から、電力線接続部１２０とは反対側に配置される。

【0023】

以下では、このような構成における、（１）電力線３０のインピーダンスが小さい場合における通信装置２００による信号の送信動作、（２）電力線３０のインピーダンスが小さい場合における通信装置２００による信号の受信動作を説明する。さらに、これらに続いて、（３）電力線３０のインピーダンスが大きい場合における通信装置２００の動作を説明する。

【0024】

（１）電力線３０のインピーダンスが小さい場合における通信装置２００による信号の送信動作
通信装置２００が信号線６０に信号を出力すると、信号が各誘導結合部１１０を通過するときに各誘導結合部１１０に磁束が発生する。各誘導結合部１１０で発生した磁束によって、電力線３０に流れる交流電流に信号が重畳される。したがって、発生した磁束を介した磁気結合により、一対の電力線３０に供給される交流電力に信号が重畳される。

【0025】

（２）電力線３０のインピーダンスが小さい場合における通信装置２００による信号の受信動作
他の住宅分電盤５０に含まれる他の通信装置２００（図示せず）によって送信された信号も、（１）の場合と同様に、電力線３０に流れる交流電流に重畳されている。交流電流に重畳された信号が、住宅分電盤５０の各誘導結合部１１０を通過するときに各誘導結合部１１０に磁束が発生する。その磁束によって信号線６０に信号が出力され、信号線６０に出力された信号は通信装置２００によって受信される。

【0026】

（３）電力線３０のインピーダンスが大きい場合における通信装置２００の動作
電力線３０のインピーダンスが大きければ、通信装置２００が信号線６０に信号を出力しても、各誘導結合部１１０には磁束が発生しない。そのため、各誘導結合部１１０において交流電流に信号が重畳されない。しかしながら、各電力線接続部１２０において電力線３０と信号線６０とが接続されているので、通信装置２００は電力線接続部１２０において電力線３０に電力を直接印加可能である。そのため、通信装置２００が信号線６０に出力した信号は、電力線接続部１２０において一対の電力線３０に供給される交流電力に重畳される。通信装置２００が信号を受信する場合も同様に、電力線接続部１２０において一対の電力線３０に供給される交流電力から信号が受信される。

【0027】

負荷１３０が小さい場合、第１電力線接続部１２０ａにおいて重畳された交流電流は、第１電力線接続部１２０ａから負荷１３０に入力された後、負荷１３０を経由して第２電力線接続部１２０ｂから第２電力線３０ｂに出力される。一方、第２電力線接続部１２０ｂにおいて重畳された交流電流は、第２電力線接続部１２０ｂから負荷１３０に入力された後、負荷１３０を経由して第１電力線接続部１２０ａから第１電力線３０ａに出力される。つまり、第１電力線３０ａにおける第１誘導結合部１１０ａと第１電力線接続部１２０ａとの間には、複数種類の経路を流れてくる交流電流が存在する。第２電力線３０ｂにおいても同様である。

【0028】

このような状況下において、これらの交流電流の位相が異なることによって、これらの交流電流が互いに打ち消し合わないようにしなければならない。そのため、誘導結合部１１０と電力線接続部１２０との間との距離は、信号線６０において伝送される信号の最短波長の１／２以下にされる。例えば、誘導結合部１１０と電力線接続部１２０との間との距離は、信号線６０において伝送される信号の最短波長の１／４にされる。信号の最大周波数を２８ＭＨｚとする場合、誘導結合部１１０と電力線接続部１２０との間との距離は２．６８ｍとされる。

【0029】

図２（ａ）に示されるように、誘導結合部１１０、電力線接続部１２０、負荷１３０がこの順に並んで配置される。つまり、電力線接続部１２０は、誘導結合部１１０と負荷１３０の間に配置される。これは、仮に、電力線接続部１２０と負荷１３０との間に誘導結合部１１０を配置させると、誘導結合部１１０の配置によってインダクタンスが増加し、負荷１３０に印加される電圧が低下してしまうからである。

【0030】

以下では、図２（ａ）の変形例を説明する。図３（ａ）－（ｂ）は、配電システム１０００の構成を示す。図３（ａ）は、図１において第１変圧器１４ａ、第２変圧器１４ｂが配置される場合の構成を示す。第１変圧器１４ａには第１低圧配電線２０ａ、第２低圧配電線２０ｂ、第１中性線２２ａが接続され、第２変圧器１４ｂには第３低圧配電線２０ｃ、第４低圧配電線２０ｄ、第２中性線２２ｂが接続される。また、第１低圧配電線２０ａ、第２低圧配電線２０ｂ、第１中性線２２ａは図１と同様に主幹ブレーカ２６（図示せず）に接続され、第３低圧配電線２０ｃ、第４低圧配電線２０ｄ、第２中性線２２ｂも主幹ブレーカ２６（図示せず）に接続される。

【0031】

ここで、第１変圧器１４ａと第１低圧配電線２０ａとの間には、第１誘導結合部１１０ａ、第１電力線接続部１２０ａとが配置され、第１変圧器１４ａと第１中性線２２ａとの間には、第２誘導結合部１１０ｂ、第２電力線接続部１２０ｂとが配置される。また、第２変圧器１４ｂと第３低圧配電線２０ｃとの間には、第３誘導結合部１１０ｃ、第３電力線接続部１２０ｃとが配置され、第２変圧器１４ｂと第２中性線２２ｂとの間には、第４誘導結合部１１０ｄ、第４電力線接続部１２０ｄとが配置される。第１誘導結合部１１０ａから第４誘導結合部１１０ｄは誘導結合部１１０と総称され、第１電力線接続部１２０ａから第４電力線接続部１２０ｄは電力線接続部１２０と総称され、誘導結合部１１０と電力線接続部１２０は結合装置１００に含まれる。さらに、第１変圧器１４ａ側の誘導結合部１１０と電力線接続部１２０と、第２変圧器１４ｂ側の誘導結合部１１０と電力線接続部１２０とをまたぐように第１信号線６０ａ、第２信号線６０ｂが配置される。

【0032】

図３（ｂ）は、結合装置１００の構成を示す。これは、図２（ａ）に合わせるように示される。第１負荷１３０ａは、図３（ａ）の第１変圧器１４ａに相当し、第２負荷１３０ｂは、図３（ａ）の第２変圧器１４ｂに相当する。第１信号線６０ａは、第１電力線接続部１２０ａにおいて第１低圧配電線２０ａに接続される。また、第１信号線６０ａは、第１誘導結合部１１０ａの貫通孔に通されるとともに、第３誘導結合部１１０ｃの貫通孔に通される。さらに、第１信号線６０ａは、第３電力線接続部１２０ｃにおいて第３低圧配電線２０ｃに接続される。一方、第２信号線６０ｂは、第２電力線接続部１２０ｂにおいて第１中性線２２ａに接続される。また、第２信号線６０ｂは、第２誘導結合部１１０ｂの貫通孔に通されるとともに、第４誘導結合部１１０ｄの貫通孔に通される。さらに、第２信号線６０ｂは、第４電力線接続部１２０ｄにおいて第２中性線２２ｂに接続される。

【0033】

このような接続によって、第１低圧配電線２０ａと第１中性線２２ａとの組合せと、第３低圧配電線２０ｃと第２中性線２２ｂとの組合せの間における信号の伝送が可能になる。つまり、異なった変圧器１４をまたいだ信号の伝送が可能になる。このような構成は、通信装置２００が含まれない場合の構成であるといえる。

【0034】

本実施例によれば、電力線３０と信号線６０とに磁気的な結合を生じさせるともに、電力線３０に信号線６０を接続するので、負荷１３０のインピーダンスが小さい場合に、磁気的な結合によって電力線に信号を重畳できる。また、電力線３０と信号線６０とに磁気的な結合を生じさせるともに、電力線３０に信号線６０を接続するので、負荷１３０のインピーダンスが大きい場合に、信号線６０を介して電力線３０に信号を出力することによって電力線に信号を重畳できる。また、負荷１３０のインピーダンスが大きくても小さくても電力線に信号が重畳されるので、負荷１３０のインピーダンスによらず電力線に信号を重畳できる。また、電力線３０に信号線６０を接続するので、電力線３０のインピーダンスの影響を低減しながら、電力線３０に信号を効率的に注入できる。

【0035】

また、信号線６０を介して通信装置２００に給電がなされるので、通信装置２００を動作させることができる。また、誘導結合部１１０と電力線接続部１２０との間との距離は、信号線６０において伝送される信号の最短波長の１／２以下にされるので、複数種類を経由した信号が位相の違いにより打ち消されることを防止できる。また、電力線接続部１２０は、誘導結合部１１０と負荷１３０の間に配置されるので、負荷１３０に流れる電流を誘導結合部１１０にも流すことにより、結合量を増加できる。また、結合量が増加するので、損失を減少できる。また、誘導結合部１１０から、電力線接続部１２０とは反対側に、通信装置２００の通信対象とする他の通信装置が配置されるので、負荷１３０に流れる電流を誘導結合部１１０にも流すことができる。また、負荷１３０に流れる電流を誘導結合部１１０にも流すので、結合量が増加し、損失を減少させることができる。また、誘導結合部１１０と負荷１３０との間に低インピーダンス素子が配置されるので、住宅分電盤５０に接続された家電機器などからのノイズを低減できる。また、誘導結合部１１０と負荷１３０との間に低インピーダンス素子が配置されるので、誘導結合部１１０の結合効率を向上できる。

【0036】

本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の結合装置１００は、負荷１３０に電力を供給するための電力線３０と、通信装置２００との間で信号を伝送可能な信号線６０とに磁気的な結合を生じさせる誘導結合部１１０と、通信装置２００から誘導結合部１１０を経由して延びる信号線６０を電力線３０に接続する電力線接続部１２０と、を備える。

【0037】

電力線接続部１２０は、信号線６０を介して通信装置２００に給電してもよい。

【0038】

誘導結合部１１０と電力線接続部１２０との間との距離は、信号線６０において伝送される信号の最短波長の１／２以下であってもよい。

【0039】

電力線３０は、第１電力線３０ａと第２電力線３０ｂとを含んでもよい。信号線６０は、第１信号線６０ａと第２信号線６０ｂとを含んでもよい。誘導結合部１１０は、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａとに磁気的な結合を生じさせる第１誘導結合部１１０ａと、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂとに磁気的な結合を生じさせる第２誘導結合部１１０ｂとを含んでもよい。電力線接続部１２０は、通信装置２００から第１誘導結合部１１０ａを経由して延びる第１信号線６０ａを第１電力線３０ａに接続する第１電力線接続部１２０ａと、通信装置２００から第２誘導結合部１１０ｂを経由して延びる第２信号線６０ｂを第２電力線３０ｂに接続する第２電力線接続部１２０ｂとを含んでもよい。

【0040】

誘導結合部１１０から、電力線接続部１２０とは反対側に、通信装置２００の通信対象とする他の通信装置が配置されてもよい。

【0041】

誘導結合部１１０と負荷１３０との間に配置される低インピーダンス素子をさらに備えてもよい。

【0042】

（実施例２）
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に電力線通信に使用される結合装置に関する。実施例１では、誘導結合部のコアに設けられた貫通孔に信号線が通されている。負荷が容量性である場合、誘導結合部と負荷によって共振回路が形成され、共振周波数においてインピーダンスが低くなる。共振周波数が信号の周波数帯域に含まれる場合、信号の減衰が発生する。実施例２は、負荷が容量性である場合に共振の影響を低減することを目的とする。実施例２に係る配電システム１０００は図１と同様のタイプである。ここでは、実施例１との差異を中心に説明する。

【0043】

図４は、住宅分電盤５０の構成を示す。住宅分電盤５０は、図２（ａ）と同様に示されるが、負荷１３０は容量性であるとする。また、誘導結合部１１０のコア１１２における貫通孔と外縁部とに沿って、信号線６０がコア１１２に複数回巻き付けられる。信号線６０をコア１１２に複数回巻き付けられることによって、誘導結合部１１０のインダクタンスＬが大きくなる。誘導結合部１１０と負荷１３０が共振する場合の共振周波数は、インダクタンスＬが大きくなると小さくなる。信号の周波数帯域の下限よりも共振周波数が小さくなれば、共振の影響が小さくなる。そのため、信号の周波数帯域の下限よりも共振周波数が小さくなるように、信号線６０の巻数が決定される。

【0044】

本実施例によれば、コア１１２において、信号線６０が複数回巻き付けられるので、誘導結合部１１０のインダクタンスを大きくできる。また、誘導結合部１１０のインダクタンスが大きくなるので、共振周波数を通信帯域よりも低域側にシフトできる。また、共振周波数が通信帯域よりも低域側にシフトされるので、信号減衰の発生を抑制できる。

【0045】

本開示の一態様の概要は、次の通りである。誘導結合部１１０は、磁性体のコア１１２を含んでもよい。コア１１２において、信号線６０が複数回巻き付けられてもよい。

【0046】

（実施例３）
次に、実施例３を説明する。実施例３は、これまでと同様に電力線通信に使用される結合装置に関する。しかしながら、実施例３では、これまでと比較して、信号線の配線が異なる。実施例３に係る配電システム１０００は図１と同様のタイプである。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。

【0047】

図５は、住宅分電盤５０の構成を示す。住宅分電盤５０は、図２（ａ）と同様に示されるが、前述のごとく、信号線６０の配線が異なる。第１誘導結合部１１０ａの貫通孔には、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａが通され、第２誘導結合部１１０ｂの貫通孔には、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂが通される。第１誘導結合部１１０ａは、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａとに磁気的な結合を生じさせ、第２誘導結合部１１０ｂは、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂとに磁気的な結合を生じさせる。

【0048】

第１電力線接続部１２０ａの一端側には、第１電力線３０ａと第２信号線６０ｂとが接続される。つまり、第１電力線接続部１２０ａは、一端側において、第１電力線３０ａに第２信号線６０ｂを電気的に接続する。また、第１電力線接続部１２０ａの他端側には、負荷１３０が電気的に接続される。一方、第２電力線接続部１２０ｂの一端側には、第２電力線３０ｂと第１信号線６０ａとが接続される。つまり、第２電力線接続部１２０ｂは、一端側において、第２電力線３０ｂに第１信号線６０ａを電気的に接続する。また、第２電力線接続部１２０ｂの他端側には、負荷１３０が電気的に接続される。

【0049】

本実施例によれば、第１電力線接続部１２０ａは第１電力線３０ａに第２信号線６０ｂを接続し、第２電力線接続部１２０ｂは第２電力線３０ｂに第１信号線６０ａを接続するので、インダクタンスによる位相の進みとキャパシタンスによる位相の遅れを調整できる。また、インダクタンスによる位相の進みとキャパシタンスによる位相の遅れが調整されるので、通信帯域における信号減衰の発生を抑制できる。

【0050】

本開示の一態様の概要は、次の通りである。電力線３０は、第１電力線３０ａと第２電力線３０ｂとを含んでもよい。信号線６０は、第１信号線６０ａと第２信号線６０ｂとを含んでもよい。誘導結合部１１０は、第１電力線３０ａと第１信号線６０ａとに磁気的な結合を生じさせる第１誘導結合部１１０ａと、第２電力線３０ｂと第２信号線６０ｂとに磁気的な結合を生じさせる第２誘導結合部１１０ｂとを含んでもよい。電力線接続部１２０は、通信装置２００から第２誘導結合部１１０ｂを経由して延びる第２信号線６０ｂを第１電力線３０ａに接続する第１電力線接続部１２０ａと、通信装置２００から第１誘導結合部１１０ａを経由して延びる第１信号線６０ａを第２電力線３０ｂに接続する第２電力線接続部１２０ｂとを含んでもよい。

【0051】

以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0052】

実施例１から３において、電力線３０には負荷１３０が接続される。しかしながらこれに限らず例えば、分電盤の１つの分岐ブレーカに電力線３０が接続されてもよい。その際、負荷１３０がなくてもよい。本変形例によれば、実施例の適用範囲を拡大できる。

【符号の説明】

【0053】

１０ 高圧配電線、 １２ 分岐配電線、 １４ 変圧器、 １６ １次コイル、 １８ ２次コイル、 ２０ 低圧配電線、 ２２ 中性線、 ２４ 接地線、 ２６ 主幹ブレーカ、 ３０ 電力線、 ５０ 住宅分電盤、 ６０ 信号線、 １００ 結合装置、 １１０ 誘導結合部、 １１２ コア、 １２０ 電力線接続部、 １３０ 負荷、 ２００ 通信装置、 １０００ 配電システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】