JP2004166103A

JP2004166103A - 配線切替装置

Info

Publication number: JP2004166103A
Application number: JP2002331665A
Authority: JP
Inventors: 直人 ▲高▼橋; Naoto Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】宅内の電力線通信を行なう機器どうしを同じ相線で通信できるように相線を切替える。宅内に接続された電器機器から出力される雑音で電力線通信を妨害する事の無いように、電力線通信機器と別の相線に切替える。相線を切替えるときに接続された電気機器の消費電力も考慮に入れるようにする。
【解決手段】電源切替スイッチ、電力線通信部、中央演算装置、アナログフロントエンド、メモリ、雑音検出及び制御部、消費電力測定部で構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
宅内において電力線通信を行なう機器が接続された電力線の相線を切替えることで電力線通信がより高速で通信可能にする配線切替装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力線搬送機器は、エコーネット（Ｅｃｈｏｎｅｔ）に代表され、使用する周波数帯域は４５０ＫＨｚ以下、伝送速度は９６００ｂｐｓ程度である。この従来の電力線搬送機器の使用目的は電力量の管理、電気機器のＯＮ−ＯＦＦの制御、ブラインドの開閉、エアコンの温度設定などの狭帯域のデータが中心である。この技術はエコーネットコンソーシアムにより標準化され、今後普及が見込まれている。
【０００３】
エコーネット等の宅内の電力線を使用してデータ伝送を行なおうとする電力線通信機器の避けて通れない問題は、宅内の電力線に接続された他の電気機器から出る雑音によりデータ伝送が出来なくなるということである。しかし、エコーネットの場合はデータ伝送量が少なく、またデータのリアルタイム性も低い。従って、宅内の電気機器が出す雑音によりエコーネットのデータ伝送エラーやデータ遅延等が発生したとしても照明の点灯が数ミリ秒遅くなる程度で、制御する電気機器の使用者に大きな影響を与えることは考えられない。
【０００４】
しかしながら昨今、宅内の電力線を使って多量のデータをしかも高速にデータ伝送しようとする高速電力線搬送技術が確立されてきている。
【０００５】
この高速電力線搬送技術は、数メガビットの多量のデータを数Ｍｂｉｔ／ｓの高速で、しかもリアルタイム性が重要視される動画データなどを通信可能にするものである。
【０００６】
従って高速電力線通信は広帯域さらに高速で通信するため宅内に接続された電気機器の雑音の影響を受けやすい事が欠点といわれている。よって宅内に接続された電気機器の雑音の影響を受け、データ伝送速度が低下すると本来の目的を達することが出来ない。
【０００７】
また、高速電力線通信は可搬型であることが特徴のノートパソコン、ＰＤＡなどに代表されるモバイル機器などで使用される場合が多く考えられ、宅内にある複数のどのコンセントにも接続される可能性があり、使用できないコンセントがあることは高速電力線通信の使用者には著しく不都合を与えることになる。
【０００８】
また、日本国内における電力供給を目的としたの家屋への配線接続および宅内の配線方式は次のようになっている。
【０００９】
電力契約３０Ａ以上の一般の家屋に電力供給する形態は単相３線式が一般的であり、電気配線が家屋に３本接続されるものである。３本の内訳はＬ１相線、Ｌ２相線、アース線である。日本国内において電圧はＬ１相線−アース線間でＡＣ１００Ｖ、Ｌ２相線−アース線間でＡＣ１００Ｖが出力でき、Ｌ１相線−Ｌ２相線間はＡＣ２００Ｖ出力となる。Ｌ１相線、Ｌ２相線は位相が１８０°ずれている。この配線形式はＡＣ２００Ｖを出力できるので、大型エアコンや大型電磁調理器などはＡＣ２００Ｖを使用することで高効率になるメリットがありため、今後はこの配線方式が普及していくものと考えられている。
【００１０】
この単相３線配線形式の概略図を図８に示している（図番号が異なっていても同じ番号の構成品は同じものを示す）。
【００１１】
８０１は家屋、８０２は宅内の分電盤、８０３は宅内のＬ１相線、８０４は宅内のＬ２相線、８０５は宅内のアース線、８０６は高圧配電線で変電所等から配電され柱上トランス８１２でＡＣ１００Ｖに低圧される。８０７（ａ〜ｎ）はＬ１相線に接続された電気機器、８０８（ａ〜ｎ）はＬ２相線に接続された電気機器、８０９は電柱８１３に配置された柱上トランス８１２から家屋８０１に電力供給されるＬ１相線、８１０は同じくＬ２相線、８１１は同じくアース線である。
宅内の電気機器８０７、８０８は消費電力がバランスよく配分された各コンセントに接続されて電力供給を受けて動作している。
【００１２】
図９においては宅内に設置される分電盤の概略を示す。
【００１３】
電柱８１３から宅内に引き込まれたＬ１相線８０９、Ｌ２相線８１０、アース線８１１は分電盤内のアンペアブレーカ９０１に接続される。このアンペアブレーカ９０１は家屋８０１全体の消費電力を制限しているもので、通常は電力会社との契約でアンペアブレーカ９０１の容量が決定される。次に漏電時に安全性を保つため、電気を遮断する漏電遮断機９０２に入力される。ここから、Ｌ１相線、Ｌ２相線が各々のコンセント別に配線される。配線用遮断機９０３（ａ〜ｃ）ではＬ１相線を使った配線を切り分けている。配線用遮断機９０４（ａ〜ｃ）ではＬ２相線を使った配線を切り分けている。この図９では６個の配線用遮断機で表示しているが、これは家屋の大きさ、コンセントの数量、契約電力量で数個から数十個程度の幅がある。
【００１４】
配線用遮断機９０３、９０４からのＬ１相線、Ｌ２相線の配線は、宅内において負荷となる電気機器の消費電力のバランスを考えて振り分けを行なう。つまり、Ｌ１相線とＬ２相線の流れる電流がほぼ同じになるようにコンセントの配置を行なう。これは、Ｌ１相線、Ｌ２相線の電流バランスが悪いと屋外にある電柱の柱上トランス内のアウトカットヒューズが溶断する可能性があるためである。さらに、宅内の分電盤の配線用遮断機が頻繁に遮断が起きるので実生活上極めて不都合になるためでもある。
【００１５】
このような家屋の従来の接続形式において高速電力線通信を行なった時の動作を図１０を用いて説明する。ここでＬ１相線に接続されている電気機器８０７及びＬ２相線に接続されている電気機器８０８を次の電気製品であると仮定する。８０７ａ冷蔵庫、８０７ｂ照明Ａ、８０７ｃエアコン、８０８ａ電子レンジ、８０８ｂ照明Ｂ。ここで、８０８ｃは高速電力線通信機能が搭載されたノートパソコンであり、８０７ｄは同じく高速電力線通信機能が搭載されたプリンタである。ノートパソコンとプリンタは宅内の電力線を使ってデータの伝送が可能の状態にある。１００１はコンセントである。
【００１６】
ノートパソコンはＬ２相線に接続されており、通信相手になるプリンタはＬ１相線に接続されている。高速電力線通信は通信する機器は同じ相線であれば高速に通信が可能になるが、異なる相線での通信は伝送速度の低下は否めない。この場合は異なる相線での通信であるから伝送速度は同じ相線に比べて低くなることは簡単に予想できる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般家屋においては２つの相線があるため、異なる相線での通信を余儀なくされることは頻繁に発生する。さらにＬ１相線に接続された８０７ａ冷蔵庫からコンプレッサーの動作時に出される雑音、８０７ｂ照明Ａから出されるインバーター雑音、８０７ｃエアコンから出されるモータ雑音などで高速電力線通信のデータがエラーになる可能性もある。同様にＬ２相線に接続された電気機器からも雑音は出されることから、高速電力線通信の動作条件においては良好な環境とは言えない。
【００１８】
このような環境下においても従来の分電盤であれば、高速電力線通信機器を同じ相線に変更し、電力線通信の速度向上や、宅内の雑音が高速電力線通信に影響を与える電気機器が接続されている相線を高速電力線通信機器とは異なる相線に変更し、電気機器の雑音の影響を抑えるという方法は出来ないでいた。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような不具合の解消を目的に考え出されたものであり、高速電力線通信を行なう機器どうしが同じ相線で接続できるようにするものである。さらに、高速電力線通信機器が接続されている相線と異なる相線に高速電力線通信を妨害する雑音を出力する電気機器を接続するようにするものである。
【００２０】
また、高速電力線通信機器による高速電力線通信はコンセントを頻繁に変更して行なわれる。従って本発明による相線の変更は電力供給中にダイナミックに変更可能とするものである。
【００２１】
さらに、前述にもある通り、宅内の異なる相線の消費電力のバランスを考慮しないと柱上トランス、配線用遮断機などが破損する可能性がある。このため本発明は、相線の切替えの際に消費電力を考慮して相線のバランスをとるようにしたものである。
【００２２】
要するに、宅内の電力線に接続された電気機器の相線を電力供給中に消費電力を考慮しながら変更できる配線切替装置を提供しようとするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施例）
本発明の実施例における、配線切替装置おいて、宅内の電力線に接続されている高速電力線通信機器が高速電力線通信動作を開始する時に通信する電力線通信機器どうしを同じ相線に切替え、電力線通信を妨害する電気機器を異なる相線に消費電力も考慮して切替える動作を図１〜図７に基づき説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例における配線切替装置の構成図、図２は本発明の実施例における切替スイッチ、雑音検出及び制御器の接続図、図３は本発明の実施例における雑音検出及び制御器の構成図、図４は本発明の実施例におけるノートパソコン、プリンタの電力線通信部の構成図、図５は本発明の実施例におけるノートパソコンの構成図、図６は本発明の実施例におけるプリンタの構成図、図７は本発明の実施例における動作のフローチャートである。
【００２５】
次に構成品の概要を示す。なお、図面の番号が異なっても、構成品の番号が同じであるならば同じものを指す。
【００２６】
１０１は配線切替装置、１０２は屋外の電柱の柱上トランスから家屋に接続されるＬ１相線、１０３は同じくＬ２相線、１０４は同じくアース線、１０５は電力会社と家屋全体の消費電力を契約し、それ以上消費すると遮断するアンペアブレーカ、１０６は宅内で漏電等が発生した時に遮断し、安全を確保する漏電遮断機、１０７は宅内の複数（本実施例では２）の相線を自由にしかも電力供給中に切替可能な切替スイッチ、１０８は宅内に接続された電気機器の高速電力線通信に妨害を与える雑音をあらかじめ検出しておき、雑音を検出した電気機器と対応させて登録する雑音検出器である。さらに高速電力線通信機器が電力線通信を開始する時にその旨を通知し、相線を切替える制御を行なう制御器も兼ねている。
【００２７】
１０９、１１０、１１１、１１２は接続される宅内のコンセントで多量の電流が流れた時に遮断する配線用遮断機、１１３は切替スイッチ１０７で切替えられた複数のＬ２相線、１１４は同じくアース線、１１５は同じくＬ１相線、１１６は宅内の相線を切替えるときに切替を制御する複数の制御線、１１７は宅内に配線されるＬ１相もしくはＬ２相の電力線、１１８は同じくアース線である。
【００２８】
２０１は宅内の相線を切替えるスイッチ、２０２はスイッチ２０１を制御するスイッチコントローラ、２０３は雑音検出及び制御器、２０４は中央演算装置３０１間で情報通信を行なう通信線である。
【００２９】
３０１は雑音検出及び制御器の中央演算装置、３０２は雑音レベルと雑音を出した電気機器を対応させて記憶し、さらに電力消費量と対応する電気機器を記憶するメモリ、３０３は電力線通信を行なう時のコントローラ、３０４はアナログフロントエンド、３０５は送受信回路部、３０６は雑音検出器、３０７は消費電力測定部である。
【００３０】
４０１はノートパソコン及びプリンタの高速電力線通信部、４０２は送受信回路部、４０３はアナログフロントエンド、４０４は電力線通信用コントローラ、４０５はワーク用メモリ、４０６は中央演算装置、４０７はイーサネットコントローラ（登録商標）、４０８はイーサネット用コネクタである。
【００３１】
５０１はノートパソコンに接続するＡＣアダプタ、５０２はノートパソコンの電源部、５０３は電力線通信部、５０４は電源を供給する電源線、５０５はイーサネット線、５０６はノートパソコン本体、５０７はコンセントプラグである。
【００３２】
６０１はプリンタに接続するＡＣアダプタ、６０２はノートパソコンの電源部、６０３は電力線通信部、６０４は電源を供給する電源線、６０５はイーサネット線、６０６はプリンタ本体、６０７はコンセントプラグである。
【００３３】
高速電力線通信の動作に先駆けて、宅内の電力線１１７ａ〜ｄに接続されている電気機器の雑音レベルを測定する。測定対象の電気機器のみを動作させ、雑音検出及び制御器２０３の送受信回路３０５で高速電力線通信に使用する周波数帯域の受信フィルタを構成する。アナログフロントエンド３０４で受信した雑音をＤ−Ａ変換し雑音検出器３０６で雑音のレベルがどの程度かを判断し、中央演算装置３０１に送る。中央演算装置３０１は雑音レベルと測定した電気機器を対応させてメモリ３０２に記憶させる。さらにこの動作と平行して３０７消費電力測定部により測定した電気機器の消費電力も雑音レベルと同様に電気機器と対応させてメモリ３０２に記憶させる。この動作を宅内の電気機器のすべてにおいて行なう。この動作は相線を切替えた時に行い、操作は自動で行なわれる。
【００３４】
図７のＳ７０１で動作開始となる。
【００３５】
宅内の電力線に接続されたノートパソコン５０６とプリンタ６０６間で高速電力線通信の動作を開始する時に、ノートパソコン５０６に接続され、ノートパソコンの電流を供給するＡＣアダプタ５０１内にある高速電力線通信部４０１の中央演算装置４０６から配線切替装置１０１内の雑音検出及び制御器２０３の中央演算装置３０１に対して、ノートパソコン５０６とプリンタ６０６間で高速電力線通信を行ないたい旨を送信する。
【００３６】
この動作はノートパソコン５０６のＡＣアダプタ５０１内の高速電力線通信部４０１の中央演算装置４０６から出されたデータを電力線通信用コントローラ４０４でフォーマット変更後、アナログフロントエンド４０３で変調され送受信回路４０２で周波数帯域制限をかけて宅内の電力線１１７、１１８を介して送られる。このデータを受信するには雑音検出及び制御器２０３の送受信回路３０５で周波数帯域制限をかけてアナログフロントエンド３０４で復調後、電力線通信用コントローラ３０３でフォーマット変更され、中央演算装置３０１に送られる（Ｓ７０２）。
【００３７】
雑音検出及び制御器２０３は各宅内の配線にそれぞれ１つ配置されており、このデータを受信した中央演算装置３０１がある雑音検出及び制御器２０３はマスタとなる。これ以外の雑音検出及び制御器２０３はスレーブとなり、マスタの雑音検出及び制御器２０３の指示に従うことになる。ここでは仮に２０３ａがマスタとなった場合（ノートパソコン５０６が宅内の電力線１１７ａに接続されたと仮定）として説明を行なう（Ｓ７０３）。
【００３８】
マスタの雑音検出及び制御器２０３ａはスレーブの雑音検出及び制御器２０３ｂ、ｃ、ｄに対して中央演算装置３０１間で情報通信を行なう通信線２０４を使ってＬ１相線に雑音を出す電気機器があるか否かを確認する。このときＬ１相線に切替えを行なっている雑音検出及び制御器２０３に対して雑音の出す電気機器が存在するかを確認する。このときスレーブの雑音検出及び制御器２０３内の中央演算装置３０１はメモリ３０２の内容を参照して自装置が接続している電力線１１７に雑音の出す電気機器が存在するかを確認し、存在する場合はマスタの雑音検出及び制御器２０３ａに情報を送る。
【００３９】
当然、マスタの雑音検出及び制御器２０３ａの中央演算装置３０１はメモリ３０２の内容を参照して電力線１１７ａに雑音の出す電気機器が存在するかを確認する。確認後、Ｌ１相線に雑音を出力する電気機器がある場合（Ｓ７０５のＹＥＳ）、マスタの雑音検出及び制御器２０３ａの中央演算装置３０１はＬ２相線に切替えるよう指示を出す。スレーブの雑音検出及び制御器２０３ｂ、ｃ、ｄで指示を受けた雑音検出及び制御器２０３の中央演算装置３０１は切替器制御線１１６で切替スイッチ１０７にあるスイッチコントローラ２０２に対してスイッチ２０１ａ〜ｄを動作させて相線を切替える（Ｓ７０６）。
【００４０】
前述の電力線通信を行なう相線と雑音を出す電気機器が同じ配線でない場合はこの動作は行なわれない（Ｓ７０５のＮＯ）。
【００４１】
次に宅内に接続された電気機器の消費電力のバランスがＬ１相線、Ｌ２相線で取れているかを検証する必要がある。ここでも雑音検出及び制御器２０３ａの中央演算装置３０１は消費電力がＬ１、Ｌ２相線でどの程度消費されるのかをスレーブの雑音検出及び制御器２０３ｂｃｄの中央演算装置３０１から通信線２０４をとおして受信する（Ｓ７０７）。消費電力のバランスが取れていない（Ｓ７０７のＮＯ）場合は雑音量と消費電力を考慮し、再度スイッチ２０１を動作させる（Ｓ７０８）。
【００４２】
動作していない機器が動作した時などは、雑音、消費電力が電力線通信中においても変化することがあるので電力線通通信中においても切替えを行なうことは必要である。
【００４３】
雑音、消費電力を考慮した相線の切替が終了後、雑音検出及び制御器２０３ａの中央演算装置３０１はノートパソコン５０６のＡＣアダプタ５０１内にある高速電力線通信部４０１の中央演算装置４０６に高速電力線通信が可能である旨の通信可能通知を出す（Ｓ７０９）。この通知を受けた高速電力線通信部４０１の中央演算装置４０６はプリンタ６０６のＡＣアダプタ６０１内の高速電力線通信部４０１の中央演算装置４０６と高速電力線通信を開始する（Ｓ７１０）。
【００４４】
この高速電力線通信のデータの流れは次に示す。
【００４５】
ノートパソコン本体５０６からプリンタデータをプリンタ６０６に送る。プリンタデータはイーサ線５０５、コネクタ４０８、イーサネットコントローラ４０７経由で中央演算装置４０６に送られる。この後は前述と同様であるため割愛する。同様に受信したプリンタデータはプリンタ本体６０６のＡＣアダプタ６０１内の中央演算装置４０６から送信時とは逆のルートでイーサ線６０５からプリンタ本体６０６に入りプリントアウトされる。
【００４６】
電力線通信が終了後（Ｓ７１１）、動作終了となる（Ｓ７１２）。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の配線切替装置によれば、高速電力線通信機器が電力線通信を行なう際に同じ相線に切替える事が可能になるので、高速電力線通信機器が通信するコンセントを変えた場合においても高速電力線通信が可能になるという効果がある。また、電力線通信を妨害する雑音を出力する電気機器を高速電力線通信機器とは異なる相線に切替えることで通信の更なる安定化に寄与する。
【００４８】
さらに、あらかじめ接続される電気機器の電力消費量を登録しておくため、相線の流れる電流はバランスがとれ、配線用遮断機、柱上トランスにも悪影響はあたえないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による配線切替装置の構成図
【図２】本発明による切替スイッチ、雑音検出及び制御器の接続図
【図３】本発明による雑音検出及び制御器の構成図
【図４】本発明によるノートパソコン、プリンタの電力線通信部の構成図
【図５】本発明によるノートパソコンの構成図
【図６】本発明によるプリンタの構成図
【図７】本発明の動作のフローチャート
【図８】単相３線配線形式の概略図
【図９】宅内に設置される分電盤の概略図
【図１０】家屋内の従来の接続図
【符号の説明】
１０１・・・配線切替装置
１０２・・・Ｌ１相線
１０３・・・Ｌ２相線
１０４・・・アース線
１０５・・・アンペアブレーカ
１０６・・・漏電遮断機
１０７・・・切替スイッチ器
１０８・・・雑音検出器
１０９、１１０、１１１、１１２・・・配線用遮断機
１１３・・・複数のＬ２相線
１１４・・・アース線
１１５・・・Ｌ１相線
１１６・・・複数の制御線
１１７・・・宅内に配線される電力線
１１８・・・アース線
２０１・・・スイッチ
２０２・・・スイッチコントローラ
２０３・・・雑音検出及び制御器
２０４・・・通信線
３０１・・・中央演算装置
３０２・・・メモリ
３０３・・・電力線通信用コントローラ
３０４・・・アナログフロントエンド
３０５・・・送受信回路部
３０６・・・雑音検出器
３０７・・・消費電力測定部
４０１・・・ノートパソコン及びプリンタの高速電力線通信部
４０２・・・送受信回路部
４０３・・・アナログフロントエンド
４０４・・・電力線通信用コントローラ
４０５・・・メモリ
４０６・・・中央演算装置
４０７・・・イーサネットコントローラ
４０８・・・イーサ用コネクタ
５０１・・・ノートパソコンに接続するＡＣアダプタ
５０２・・・ノートパソコンの電源部
５０３・・・電力線通信部
５０４・・・電源線
５０５・・・イーサネット線
５０６・・・ノートパソコン本体
５０７・・・コンセントプラグ
６０１・・・プリンタに接続するＡＣアダプタ
６０２・・・ノートパソコンの電源部
６０３・・・電力線通信部
６０４・・・電源を供給する電源線
６０５・・・イーサネット線
６０６・・・プリンタ本体
６０７・・・コンセントプラグ

Claims

異なる相線にて電力供給される宅内における分電盤において、相線を切替える手段を備え、前記宅内におけるそれぞれの電力線に接続された負荷となる機器に電力供給中に異なる相線に切換可能であることを特徴とする配線切替装置。
前記宅内の電力線に電力線通信が動作可能な少なくとも２つ以上の電力線通信機器が接続されている請求項１の分電盤において、前記分電盤においては、前記電力線通信機器と通信を行なう通信部を備え、前記第一の電力線通信機器は電力線通信を開始する前に、前記分電盤の通信部と通信を行ない、前記第一及び第二の電力線通信機器が、同じ相線で電力線通信が出来るように相線を切替える事を特徴とする配線切替装置。
請求項２の分電盤において、前記宅内の電力線に接続された、負荷となる機器の出力する雑音帯域とレベルを検出する雑音検出器と、検出した雑音がどの負荷となる機器からの雑音であるかを対応させて記憶する第一のメモリとを備え、前記電力線通信機器が電力線通信を行なう時、電力線通信に影響を与える雑音を出力する負荷となる機器を前記第一のメモリから読み出し、前記電力線通信機器が電力線通信を行なう相線とは異なる相線に切替えることを特徴とする配線切替装置。
請求項２の分電盤において、宅内で使用される負荷となる機器の消費電力データを記憶しておく第二のメモリを備え、前記電力線通信機器が電力線通信を行なう時に、負荷となる機器の相線を切替える時に前記第二のメモリから読み出し、前記負荷となる機器の消費電力を考慮して切替えることを特徴とする配線切替装置。
請求項２の分電盤において、電力線通信機器と通信を行う手段は電力線通信である事を特徴とする配線切替装置。
請求項２の分電盤において、電力線通信機器と通信を行う手段は無線通信である事を特徴とする配線切替装置。