特許 7350435 ＰＬＣ通信システム

(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】2023-09-15

(45)【発行日】2023-09-26

(54)【発明の名称】ＰＬＣ通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/54 20060101AFI20230919BHJP

【ＦＩ】

H04B3/54

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019150329

(22)【出願日】2019-08-20

(65)【公開番号】P2021034793

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-06-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000227401

【氏名又は名称】日東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 浩久

【審査官】後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２２０１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－７５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－３２９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１３０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ３／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力線により接続された複数の分電盤と、これらの分電盤のブレーカの一次側に接続されたＰＬＣ通信装置とを備え、
前記複数の分電盤が、電力系統から電力が供給される親分電盤と、この親分電盤の二次側に接続される複数の子分電盤とからなり、これらの複数の子分電盤は各子分電盤に設けられた主幹ブレーカの一次側で渡り配線されており、
これらのＰＬＣ通信装置間でＰＬＣ通信を行うことを特徴とするＰＬＣ通信システム。

【請求項2】

子分電盤に設けられた主幹ブレーカの一次側に、ＰＬＣ通信装置を接続したことを特徴とする請求項１に記載のＰＬＣ通信システム。

【請求項3】

少なくとも３台の分電盤が渡り配線されており、ＰＬＣ通信装置は入力されるＰＬＣ通信波形を補正して出力する機能を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＰＬＣ通信システム。

【請求項4】

ＰＬＣ通信装置は、子分電盤の主幹ブレーカの一次側に接続された子ＰＬＣ通信装置と、子分電盤の分岐ブレーカの二次側に接続された分岐ＰＬＣ通信装置とを含み、子ＰＬＣ通信装置は分岐ＰＬＣ通信装置から受信したＰＬＣ通信波形を増幅補正して出力する機能を有することを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のＰＬＣ通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力線を通信回線として使用するＰＬＣ通信システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＰＬＣ（Power Line Communication）通信システムは、電力線を通信回線とし利用する通信システムであり、漏洩電磁波の問題が少ない屋内用の通信システムとして利用されている。このシステムに用いられるＰＬＣ通信装置は特許文献1に示されるように、屋内のコンセントに接続して用いられることが一般的である。

【0003】

屋内のコンセントにはＰＬＣ通信装置のほか、様々な家電機器が接続される。図１はその状態を説明する配線系統図であり、１は分電盤、２は分電盤１内の主幹ブレーカ、３は分岐ブレーカである。ここでは図を簡略化するため、３個の分岐ブレーカ３と、各分岐ブレーカ３の二次側に電力線４で接続された３つのコンセント５が図示されている。６はコンセント５に接続された分岐ＰＬＣ通信装置であり、７はコンセント５に接続された様々な家電機器である。いずれかの分岐ＰＬＣ通信装置６から他の分岐ＰＬＣ通信装置６に対してＰＬＣ通信を行う場合には、図１に矢印で示すように、その分岐ＰＬＣ通信装置６が接続されたコンセント５と分岐ブレーカ３とを結ぶ電力線４、分岐ブレーカ３、分電盤１の母線８、他の分岐ブレーカ３、他の電力線４を経由して他の分岐ＰＬＣ通信装置６に信号が届くことになる。

【0004】

ところが家電機器７はコンデンサを内蔵するものが多くあり、電力線４で送られるＰＬＣ通信の波形を減衰させ易い。また家庭用の電力線４は線径が細くインピーダンスが大きいため、やはりＰＬＣ通信の波形を減衰させ易い。さらに通信対象ではない中央の分岐ＰＬＣ通信装置６にも、信号の一部が分岐ブレーカ３で分岐されて送られてしまう。このように従来のＰＬＣ通信システムでは、家電機器７の接続状況によってはＰＬＣ通信の通信速度などの通信性能が劣化してしまう懸念がある。このため安定した通信が求められる場合には、通信専用線を設置せざるを得なかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－２３０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、通信専用線を設置した環境でない場合にも、既設の電力線により安定した通信が可能なＰＬＣ通信システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するためになされた本発明のＰＬＣ通信システムは、電力線により接続された複数の分電盤と、これらの分電盤のブレーカの一次側に接続されたＰＬＣ通信装置とを備え、これらのＰＬＣ通信装置間でＰＬＣ通信を行うことを特徴とするものである。

【0008】

なお、前記複数の分電盤が、電力系統から電力が供給される親分電盤と、この親分電盤の二次側に接続される複数の子分電盤とからなり、これらの複数の子分電盤は各子分電盤に設けられた主幹ブレーカの一次側で渡り配線されている構造とする。また、子分電盤に設けられた主幹ブレーカの一次側に、ＰＬＣ通信装置を接続した構造とすることが好ましい。

【0009】

また、少なくとも３台の分電盤が渡り配線されており、ＰＬＣ通信装置は入力されるＰＬＣ通信波形を補正して出力する機能を備えることが好ましい。さらに、ＰＬＣ通信装置は、子分電盤の主幹ブレーカの一次側に接続された子ＰＬＣ通信装置と、子分電盤の分岐ブレーカの二次側に接続された分岐ＰＬＣ通信装置とを含み、子ＰＬＣ通信装置は分岐ＰＬＣ通信装置から受信したＰＬＣ通信波形を増幅補正して出力する機能を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明のＰＬＣ通信システムは、分電盤間を結ぶ太い電力線を利用してＰＬＣ通信を行うので、安定した通信が可能となる。また本発明のＰＬＣ通信システムは分電盤のブレーカの一次側にＰＬＣ通信装置を接続したので、ブレーカがトリップした場合にも通信を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】従来のＰＬＣ通信システムの配線系統図である。

【図2】本発明の実施形態を示す配線系統図である。

【図3】本発明の第２の実施形態を示す配線系統図である。

【図4】本発明の第３の使用例を示す配線系統図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に本発明の実施形態を説明する。
図２は本発明の実施形態を示す配線系統図である。１０は親分電盤であり、２０は子分電盤である。親分電盤１０の主幹ブレーカ１１の一次側は電力系統に接続されており、主幹ブレーカ１１の二次側には母線１２を介して分岐ブレーカ１３が接続されている。本実施形態では、３個の分岐ブレーカ１３の二次側に消費電力の大きいエアコンディショナ１９が接続されている。また１個の分岐ブレーカ１３の二次側に、１台の子分電盤２０が電力線１４を介して接続されており、この子分電盤２０と他の２台の子分電盤２０との間は電力線１５により渡り配線されている。渡り配線とは、多数の機器を次々と連続して接続し、結果的に各機器を直列に接続する、ジャンパラインと呼ばれる配線である。

【0013】

本実施形態では建物の別々の部屋にそれぞれ子分電盤２０を設置しているが、それぞれの子分電盤２０を別のフロアに設置してもよく、また部屋やフロアに関係なく設置してもよい。このように、子分電盤２０の設置場所は建築物の構造やＰＬＣ通信の使用目的に応じて自由に決定することができる。

【0014】

親分電盤１０の分岐ブレーカ１３の一次側の母線１２には、親ＰＬＣ通信装置１６が接続されている。親ＰＬＣ通信装置１６にはブロードバンド及びゲートウエイ１７と、ローカルコントローラ１８とが接続されている。親ＰＬＣ通信装置１６の役割については後述する。

【0015】

各子分電盤２０にも、主幹ブレーカ２１と分岐ブレーカ２２が設けられている。左側の子分電盤２０の主幹ブレーカ２１の一次側は、前記した電力線１４を介して親分電盤１０の分岐ブレーカ１３に接続され、電力が供給されている。また中央と右側の２台の子分電盤２０にも、渡り配線された電力線１５を介して電力が供給されている。

【0016】

各子分電盤２０の主幹ブレーカ２１の一次側には、子ＰＬＣ通信装置２３が接続されている。ＰＬＣ通信装置は他のＰＬＣ通信装置との間で通信を行う機能を持つとともに、入力されるＰＬＣ通信波形を補正して出力するリピータ機能を備えるものである。子ＰＬＣ通信装置２３にはローカルコントローラ２４が接続されている。ローカルコントローラ２４は子ＰＬＣ通信装置２３との間で通信情報のやり取りを行う装置である。ローカルコントローラ２４は赤外線通信部などの無線通信部や有線通信部を備え、屋内に設置されたエアコンディショナ２１、テレビ、スマートスピーカ、各種計測機器、人感センサ、温度センサなどのセンサ、及び夫々の機器のリモ－トコントローラなどの機器と通信を行うことができる。

【0017】

上記した構成により本発明のＰＬＣ通信システムは、例えばある部屋に設置されている各子分電盤２０の子ＰＬＣ通信装置２３から、別の部屋に設置されている各子分電盤２０の子ＰＬＣ通信装置２３にＰＬＣ通信を行い、さらにローカルコントローラ２４から通信対象となる家電機器に通信を行い、その家電機器の制御を行うことが可能となる。また、家電機器からの情報をローカルコントローラ２４が受信し、子ＰＬＣ通信装置２３に情報を送り、その家電機器に対して送信先として定められている子分電盤２０にＰＬＣ通信を行うことができる。

【0018】

この子分電盤２０間のＰＬＣ通信は、渡り配線された電力線１５を介して行われる。この電力線１５は線径が太くインピーダンスが小さいうえに分岐がないため、通信波形が減衰しにくい。それにより低ノイズの通信環境となり、例えば居室間の通信であっても高速かつ安定したＰＬＣ通信が可能となる。しかも、例えば左側の子分電盤２０の子ＰＬＣ通信装置２３から、右側の子分電盤２０の子ＰＬＣ通信装置２３に通信を行う場合には、中央の子分電盤２０の子ＰＬＣ通信装置２３が通信波形を増幅補正するリピータとして機能させることができるため、通信したい子分電盤２０間の距離が長い場合にも、安定した通信が可能となる。

【0019】

これに対して図１に示した従来のＰＬＣ通信システムでは、分岐ブレーカ３の二次側とコンセント５とを結ぶ電力線４の線径が細いのでインピーダンスが大きくなり、通信波形が減衰し易い、更に周辺の家電機器のＡＣ／ＤＣアダプタ等に内蔵されたコンデンサにより信号が吸収されてしまうため、安定したＰＬＣ通信を行うことが難しい。なお、無線通信も居室間の壁による波形の劣化があるため、安定した通信ができないおそれがある。

【0020】

さらに図１に示した従来のＰＬＣ通信システムでは、分岐ブレーカ３が過電流などによりトリップした場合には、他の分岐ＰＬＣ通信装置６との間の電路が遮断されてしまうのでＰＬＣ通信を行うことができなくなる。これに対して本発明のＰＬＣ通信システムでは、子分電盤２０の主幹ブレーカ２１の一次側に子ＰＬＣ通信装置２３を接続しているため、子分電盤２０の主幹ブレーカ２１や分岐ブレーカ２２がトリップした場合にも電路が遮断されることがなく、ＰＬＣ通信を行うことができる利点がある。

【0021】

上記のように子分電盤２０に子ＰＬＣ通信装置２３を設けるほか、図２の実施形態では子分電盤２０の複数の分岐ブレーカ２２の二次側にも、分岐ＰＬＣ通信装置２５が接続されている。分岐ＰＬＣ通信装置２５は例えばコンセントプラグ式であり、居室内などの閉じた空間内で分岐ブレーカ２２を介してＰＬＣ通信を行うことができる。分岐ＰＬＣ通信装置２５には、パソコンや電源コンセント等が接続される。分岐ＰＬＣ通信装置２５は居室の中、住居の中というように通信や対話を行う広さを予め設定しておき、必要な範囲にプロトコルや信号出力を限定、調整して通信する場合に適している。例えば居室内用のＰＬＣ通信強度を強とし、居室間用のＰＬＣ通信強度を弱とすることで、建物全体の混信を防ぐことができる。

【0022】

具体的には、分岐ＰＬＣ通信装置２５と子ＰＬＣ通信装置２３との電路距離は短いので、通信波形が分岐ブレーカ２２の二次側に接続されている他の家電機器からの影響を受けたとしても、子ＰＬＣ通信装置２３により増幅補正をすることができる。このため、別の居室に送信したり、送信先までの距離が長い場合にも、分岐ＰＬＣ通信装置２５からの情報を安定して通信することができる。なお、ＰＬＣ信号は暗号化されて送信され、受信者はＰＬＣ信号の共通鍵を用いて復号することで、セキュリティ性を確保することができる。

【0023】

前記したように、本実施形態では親分電盤１０に親ＰＬＣ通信装置１６が接続されている。この親ＰＬＣ通信装置１６には２つの機能がある。第１の機能は、子分電盤２０間で行われるＰＬＣ通信を受信する機能である。受信した信号はブロードバンド及びゲートウエイ１７により外部にインターネット通信することができる。第２の機能は、異なる分岐ブレーカ１３に接続されている子分電盤２０間でＰＬＣ通信を行う場合に、その信号波形を増幅補強する機能である。これは親ＰＬＣ通信装置１６がリピータとして機能するためである。なお、親分電盤１０の何れかの分岐ブレーカ１３がトリップした場合にも、他の分岐ブレーカ１３に接続されている子分電盤２０との間のＰＬＣ通信を維持することができる。

【0024】

図３に示す第２の実施形態は、図２に示した第１の実施形態と基本的に同一である。しかし第２の実施形態では、各子分電盤２０の主幹ブレーカ２１と分岐ブレーカ２２との間に、ブロッキングフィルタ３０が挿入されている。ブロッキングフィルタ３０は商用周波数のような低周波数の電流は通過させるが、高周波はカットするフィルタである。そのためブロッキングフィルタ３０が配置された経路上のＰＬＣ通信の波形をブロックするとともに、機器などからのノイズをブロックすることができる。これにより子分電盤２０に接続された各種の家電機器からのノイズが子ＰＬＣ通信装置２３に侵入することが防止される。この位置にブロッキングフィルタ３０を挿入すると、分岐ＰＬＣ通信装置２５と子ＰＬＣ通信装置２３との間でのＰＬＣ通信は行えなくなる。しかし同一の子分電盤２０に接続された分岐ＰＬＣ通信装置２５間でのＰＬＣ通信は可能である。なお、家電機器と子ＰＬＣ通信装置２３間の通信はWi-Fi、Bluetooth（登録商標）、赤外線などの無線通信や、有線ＬＡＮなどの有線通信を利用することで、コンセントに多くの家電が接続されていても、それによる劣化がなく通信可能となる。
以下に本発明のＰＬＣ通信システムの具体的な使用例を示す。

【0025】

（第１の使用例）
第１の使用例は図２に示した親分電盤１０をリビングルームに設置し、３台の子分電盤２０を部屋１、部屋２、部屋３に設置したものである。部屋３は老人等の要介護者の部屋であり、部屋１は介護従事者の部屋である。部屋３には人感センサ（人体の動く検知や体温検知を行うセンサ）や、緊急通報装置や、スピーカ・マイクを搭載した音声通信機器などの情報機器が設置されている。音声通信機器はスマートスピーカと連携させてもよい。

【0026】

情報機器からの情報を部屋３の子分電盤２０の主幹ブレーカ２１の一次側に接続された子ＰＬＣ通信装置２３に送信する。この送信方法としては、Wi-Fi、Bluetooth（登録商標）、赤外線などの無線通信や、有線ＬＡＮやＰＬＣ通信などの有線通信を利用することができる。このＰＬＣ通信には従来のような問題点があるとしても、同室内での通信であれば通信距離が短く、ＰＬＣ通信波形を劣化させる家電機器の数が少ないため、利用可能な場合がある。

【0027】

部屋３の子ＰＬＣ通信装置２３は、介護従事者の部屋１の子ＰＬＣ通信装置２３にＰＬＣ通信を行う。部屋１と部屋３との距離が遠く波形が大きく劣化してしまう場合には、中間にある部屋２の子ＰＬＣ通信装置２３を中継点とし、通信波形を増幅するなどの補正を行ったうえで部屋１の子ＰＬＣ通信装置２３にＰＬＣ通信を行うことができる。部屋１の子ＰＬＣ通信装置２３は部屋３から送信されてきた情報を部屋１のローカルコントローラ２４を介してテレビ、スピーカやその他の通知手段に通信する。このようにして、要介護者からの情報を介護従事者が把握することができる。また逆に、部屋１の介護従事者から部屋３の要介護者に通信することもできる。なお、部屋２と部屋３との間で情報の送受信を行うほか、全ての部屋で情報を共有することも可能である。それによりどの部屋にいても要介護者と情報をやり取りすることが可能となる。

【0028】

（第２の使用例）
第２の使用例では、情報の種類により通信先を選択できる機能を子ＰＬＣ通信装置２３に持たせる。これにより、人感センサが異常を検知したり、緊急通報装置からの緊急通報があった場合には、全ての部屋の子ＰＬＣ通信装置２３に対してＰＬＣ通信を行い、その他の緊急性の高くない情報の通信は部屋１に対してのみ行うことができる。

【0029】

（第３の使用例）
第３の使用例では、図４に示すように親分電盤１０がマンションの管理人室に設置され、その各々の異なる分岐ブレーカ１３の二次側にＡＢＣＤの４組の子分電盤２０が接続されている。この例では４世帯が入居しており、各組の子分電盤２０は同一世帯の別の部屋に配置されている。セキュリティの観点から、各組の子分電盤２０の子ＰＬＣ通信装置２３に、渡り配線された同一世帯内の他の子分電盤２０との間での通信は可能であるが、親分電盤１０と子分電盤２０との間では通信できないように制限する機能を持たせておく。この構成は、オフィスビル内で同一会社や同一部署間でのＰＬＣ通信にも適用可能である。すなわち、子ＰＬＣ通信装置２３に同一会社や同一部署間以外へのＰＬＣ通信を制限する機能を持たせておけばよい。その逆で、各々の子分電盤２０の組から親ＰＬＣ通信装置１６にＰＬＣ通信を行わせてもよい。そうすることで、管理人が各子分電盤２０や各組の電力使用量を把握することができる。その他にも、各組の子分電盤２０との間でＰＬＣ通信を行うことも可能である。その場合、親分電盤１０を介して通信され、親ＰＬＣ通信装置１６が全ての子分電盤２０の組間のＰＬＣ通信のリピータとして機能することができる。そのため、子分電盤２０の組間のＰＬＣ通信で親ＰＬＣ通信装置１６が共有化することができ、効率のよい通信環境となる。

【0030】

以上に説明したように、本発明のＰＬＣ通信システムによれば、通信専用線を設置した環境でない場合にも、既設の電力線により安定した通信が可能となる。

【符号の説明】

【0031】

１ 分電盤（従来技術）
２ 主幹ブレーカ
３ 分岐ブレーカ
４ 電力線
５ コンセント
６ 分岐ＰＬＣ通信装置
７ 家電機器
８ 母線
１０ 親分電盤（本発明）
１１ 主幹ブレーカ
１２ 母線
１３ 分岐ブレーカ
１４ 電力線
１５ 電力線
１６ 親ＰＬＣ通信装置
１７ ブロードバンド及びゲートウエイ
１８ ローカルコントローラ
１９ エアコンディショナ
２０ 子分電盤
２１ 主幹ブレーカ
２２ 分岐ブレーカ
２３ 子ＰＬＣ通信装置
２４ ローカルコントローラ
２５ 分岐ＰＬＣ通信装置
３０ ブロッキングフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】