(57)【要約】【課題】マイクロ波の受波面からのずれを防止して効率の高い電力伝送を実現する。【解決手段】マイクロ波に変換した電力を、送電アンテナ１から受電アンテナ４に伝送して離れた２箇所間で送電を行う電力送電方法において、受電アンテナ４の受波面に複数の領域を設定しておき、該領域ごとにマイクロ波によって伝送される電力の大きさを検出し、これら領域ごとに検出される電力の大きさの分布に基づいて送電アンテナ４の指向方向を制御する。【選択図】　図１
2004088443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波に変換した電力を、送電アンテナから受電アンテナに伝送して離れた２箇所間で送電を行う電力送電方法であって、
前記受電アンテナの受波面に複数の領域を設定しておき、該領域ごとにマイクロ波によって伝送される電力の大きさを検出し、前記領域ごとに検出される電力の大きさの分布に基づいて前記送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または前記送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を制御することを特徴とする電力送電方法。
【請求項２】
前記領域を前記受波面に沿うある方向に隣り合わせて２つ設定しておき、
これら第１、第２の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合に該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記ある方向に駆動することを特徴とする請求項１記載の電力伝送方法。
【請求項３】
前記領域を前記受波面に沿いかつ前記ある方向に直交する他の方向に隣り合わせてさらに２つ設定しておき、
これら第３、第４の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合に該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記他の方向に駆動することを特徴とする請求項２記載の電力伝送方法。
【請求項４】
前記各領域ごとに検出される電力の大きさに、前記受波面の中央からの距離に比例して重み付けを行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の電力伝送方法。
【請求項５】
前記２箇所間にあって少なくとも前記マイクロ波が伝送される空間を探査し、該空間への物体の進入が検知された場合に前記送電アンテナおよび前記受電アンテナ間の電力伝送を停止することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の電力伝送方法。
【請求項６】
マイクロ波に変換した電力を離れた２箇所間で伝送する電力伝送システムであって、
前記２箇所の一方に設置されて前記マイクロ波を発する送電アンテナと、
前記２箇所の他方に設置されて該送電アンテナから発せられたマイクロ波を受ける受電アンテナと、
該受電アンテナの受波面に設定された複数の領域ごとにマイクロ波によって伝送される電力の大きさを検出する電力検出部と、
前記領域ごとに検出される電力の大きさの分布に基づいて前記送電アンテナに対する制御指令を作成する制御演算部と、前記制御指令に従って前記送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または前記送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を変更する駆動部とを備えることを特徴とする電力伝送システム。
【請求項７】
前記制御演算部では、前記受波面に沿うある方向に隣り合わせて設定された第１、第２の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合は該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記ある方向に駆動するための制御指令を作成することを特徴とする請求項６記載の電力伝送システム。
【請求項８】
前記制御演算部では、前記受波面に沿いかつ前記ある方向に直交する他の方向に隣り合わせて設定された第３、第４の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合は該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記他の方向に駆動するための制御指令を作成することを特徴とする請求項７記載の電力伝送システム。
【請求項９】
前記制御演算部では、前記各領域ごとに検出される電力の大きさに、前記受波面の中央からの距離に比例して重み付けを行うことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか記載の電力伝送システム。
【請求項１０】
前記２箇所間にあって少なくとも前記マイクロ波が伝送される空間を探査するレーダ施設を有し、前記制御演算部は、前記レーダ施設において前記空間への物体の進入が検知された場合に前記送電アンテナおよび前記受電アンテナ間の電力伝送を停止することを特徴とする請求項６ないし９のいずれか記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、離れた２箇所間でマイクロ波を利用して送電を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住民の少ない離島等の離隔地域に送電を行おうとすれば、従来であれば送電ケーブルを敷設するのが一般的であったが、近年、こうしたいわゆる有線の送電技術にかわり、給電設備の整った地域と上記のような離隔地域との間でマイクロ波を利用して送電を行う技術が注目を集めている。こうしたいわゆる無線の送電技術によれば、送電ケーブルの敷設や維持にかかる膨大なコストを削減できる点で大きなメリットがある。
【０００３】
ところで、離れた２箇所間でマイクロ波を利用して送電を行う技術としては、宇宙空間に静止させた発電衛星で太陽光を電力に変換し、得られた電力をマイクロ波に変換して地上の受信アンテナに伝送するといった例がある（下記の特許文献１）。当該の例では、複数の発電衛星から独立に送出されるビーム状のマイクロ波を、地上のレクテナ（受信アンテナと同義）上で互いに干渉させずに受信するべく、各発電衛星ごとにビームの指向方向を制御し、各ビームの中心が部分レクテナ（レクテナを分割するようにして仮想的に設定された受信小領域）の中心位置を指向するようにしている。なお、具体的な制御の内容については触れられていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９５１８８号公報（第４頁〜第５頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波を利用した送電技術においては、送電アンテナと受電アンテナとの間に存在する空気の揺らぎによってマイクロ波の屈折が起こったり、台風などの荒れた気象状況によって送電アンテナと受電アンテナとの相対的な位置関係が変化したりすると、マイクロ波が受電アンテナの受波面からずれてしまい、伝送効率が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、マイクロ波の受波面からのずれを防止して効率の高い電力伝送が可能なマイクロ波による電力伝送方法および電力伝送システムを実現することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のマイクロ波による電力伝送方法および電力伝送システムを採用する。
すなわち本発明に係る請求項１記載の電力送電方法は、マイクロ波に変換した電力を、送電アンテナから受電アンテナに伝送して離れた２箇所間で送電を行う電力送電方法であって、
前記受電アンテナの受波面に複数の領域を設定しておき、該領域ごとにマイクロ波によって伝送される電力の大きさを検出し、前記領域ごとに検出される電力の大きさに基づいて前記送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または前記送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の電力送電方法は、請求項１記載の電力伝送方法において、前記領域を前記受波面に沿うある方向に隣り合わせて２つ設定しておき、
これら第１、第２の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合に該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記ある方向に駆動することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の電力送電方法は、請求項２記載の電力伝送方法において、前記領域を前記受波面に沿いかつ前記ある方向に直交する他の方向に隣り合わせてさらに２つ設定しておき、
これら第３、第４の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合に該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記他の方向に駆動することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の電力送電方法は、請求項１ないし３記載の電力伝送方法において、前記各領域ごとに検出される電力の大きさに、前記受波面の中央からの距離に比例して重み付けを行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の電力伝送方法は、請求項１ないし４のいずれか記載の電力伝送方法において、前記２箇所間にあって少なくとも前記マイクロ波が伝送される空間を探査し、該空間への物体の進入が検知された場合に前記送電アンテナおよび前記受電アンテナ間の電力伝送を停止することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の電力伝送システムは、マイクロ波に変換した電力を離れた２箇所間で伝送する電力伝送システムであって、
前記２箇所の一方に設置されて前記マイクロ波を発する送電アンテナと、
前記２箇所の他方に設置されて該送電アンテナから発せられたマイクロ波を受ける受電アンテナと、
該受電アンテナの受波面に設定された複数の領域ごとにマイクロ波によって伝送される電力の大きさを検出する電力検出部と、
前記領域ごとに検出される電力の大きさの分布に基づいて前記送電アンテナに対する制御指令を作成する制御演算部と、前記制御指令に従って前記送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または前記送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を変更する駆動部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の電力伝送システムは、請求項６記載の電力伝送システムにおいて、前記制御演算部では、前記受波面に沿うある方向に隣り合わせて設定された第１、第２の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合は該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記ある方向に駆動するための制御指令を作成することを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の電力伝送システムは、請求項７記載の電力伝送システムにおいて、前記制御演算部では、前記受波面に沿いかつ前記ある方向に直交する他の方向に隣り合わせて設定された第３、第４の領域において個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合は、該電力の大きさの差を是正するべく前記送電アンテナまたは前記受電アンテナを前記他の方向に駆動するための制御指令を作成することを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の電力伝送システムは、請求項６ないし８記載の電力伝送システムにおいて、前記制御演算部では、前記各領域ごとに検出される電力の大きさに、前記受波面の中央からの距離に比例して重み付けを行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の電力伝送システムは、請求項６ないし９のいずれか記載の電力伝送システムにおいて、前記２箇所間にあって少なくとも前記マイクロ波が伝送される空間を探査するレーダ施設を有し、前記制御演算部は、前記レーダ施設において前記空間への物体の進入が検知された場合に前記送電アンテナおよび前記受電アンテナ間の電力伝送を停止することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、受電アンテナの受波面に設定される複数の領域ごとに検出される電力の大きさの分布を調べる。該分布は、送電アンテナからのマイクロ波の発信方向が変化したり、送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度が変化したりして、マイクロ波が受電アンテナの受波面に対して偏りを生じると変化するから、該分布を調べた結果に基づいて送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を制御することにより、マイクロ波の受波面に対するずれが防止される。
【００１８】
本発明においては、受波面に沿うある方向に隣り合わせて設定された第１、第２の領域において電力の大きさを検出するとともに個々に検出された電力の大きさの差を求める。その差は、送電アンテナからのマイクロ波の発信方向が変化したり、送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度が変化したりしない限り一定であるが、これらが変化するとそれに応じて変化するので、その差に経時的な変化が認められた場合は該電力の大きさの差を是正するべく送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を制御することにより、マイクロ波の受波面に対するある方向へのずれが防止される。
【００１９】
本発明においては、受波面に沿いかつ前記ある方向に直交する他の方向に隣り合わせて第３、第４の領域を設定し、該領域について上記と同様の制御を行うことにより、マイクロ波の受波面に対するすべての方向へのずれが防止される。
【００２０】
本発明においては、各領域ごとに検出される電力の大きさに、受波面の中央からの距離に比例して重み付けを行うことにより、束のようにまとまったマイクロ波の減衰甚だしい周縁部分において伝送される電力の大きさが強調され、分布の変化が明確に現れるようになる。
【００２１】
本発明においては、２箇所間にあって少なくともマイクロ波が伝送される空間への物体の進入が検知された場合に送電アンテナおよび受電アンテナ間の電力伝送を停止することにより、物体とマイクロ波との干渉が防止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の実施形態を図１ないし図１２に示して説明する。
図１には２つの離島間に構成される電力伝送システムを示す。図１において、符号１は一方の島Ａに設置されたフェイズドアレイ方式の送電アンテナ、２は島Ａに整備された給電設備、３は給電設備２から供給される電力をマイクロ波に変換する変換器、４は給電設備のない他方の島Ｂに設置された受電アンテナ、５はマイクロ波を電力に変換する変換器である。送電アンテナ１は、変換器３によってマイクロ波に変換された電力を受電アンテナ２に向けて発信し、受電アンテナ４の受電面は、送電アンテナ１の送波面よりも大きく、そのほぼ中央にてマイクロ波に変換された電力を受信する。受電アンテナ４によって受信されたマイクロ波は、変換器５によって再び電力に変換され、島Ｂ内の図示しない需要家に供給される。なお、変換器３は、送電アンテナ１の送波面の各パッチごとに設置され、所望のビーム方向を得られるように位相制御が可能な複数の変換器（例えばマグネトロン等の発振器）であってもよい。
【００２３】
同じく図１において、符号６は２つの島Ａ，Ｂ間の海域および海上の空間を探査するレーダ施設である。レーダ施設６によって探査される同海域および海上の空間は、平面視すると送電アンテナ１と受電アンテナ４との間で送受信されるマイクロ波を中央にしてある広がりをもっている。レーダ施設６では、上記の海域または海上の空間のいずれかに船舶や低空で飛行する航空機等の物体の進入を検知すると、送電アンテナ１にマイクロ波よる送電を停止するように指示を出し、指示を受けた送電アンテナ１は速やかに送電を停止する。物体が去ったことが確認されたら、レーダ施設６は送電アンテナ１に対してマイクロ波による送電を再開する指示を出し、指示を受けた送電アンテナ１は再び送電を開始する。なお、レーダ施設６は送電アンテナ１を設置された島Ａに設置されているが、島Ｂまたは上記の海域および海上の空間を探査可能な第三の地点に設置される場合もある。この場合、レーダ施設６からの指示は光や電波等の無線信号により通知される。
【００２４】
続いて、送電アンテナ１からのマイクロ波の発信方向、すなわち送電アンテナ１の指向方向の制御について説明する。
図２は受電アンテナ４の受波面４ａを示している。受波面４ａは平面視すると正方形をなし、縦横に７段×７列の計４９個に区画された仮想領域が設定されている（この仮想領域を以下では「パッチ」と呼ぶ）。
ここで、各パッチは、縦軸をＩ（−３，−２，−１，０，１，２，３）、横軸をＪ（−３，−２，−１，０，１，２，３）とするとき、ｐ（Ｉ，Ｊ）で表される（例えば、受波面４ａ中央のパッチはｐ（０，０）、受波面４ａの上辺から２段目、左から２番目のパッチはｐ（２，−２）となる）。また、任意のパッチｐ（Ｉ，Ｊ）において受信されたマイクロ波によって伝送される電力の大きさは、Ｐ（Ｉ，Ｊ）で表されるものとする。
【００２５】
任意のＩ段目の７つのパッチにおいて受信されるマイクロ波によって伝送される電力の横軸（Ｊ）方向の分布をグラフ化すると図３のようになる。続いて、この分布に横軸方向の座標（−３，−２，−１，０，１，２，３）に等しい重み付けを行うと、その結果は次式
【数１】
2004088443.tif 000003
で表され、グラフ化すると図４のようになる。このように重み付けを行い、次式
【数２】
2004088443.tif 000004
で表されるように横軸（Ｊ）について積分すると、横軸方向の中央にあるパッチの列（左右いずれからも４列目）を基準として、その右側にあるすべてのパッチによって構成される第１の複合領域（第１の領域）と左側にあるすべてのパッチによって構成される第２の複合領域（第２の領域）とで得られる電力の比較が行われ（具体的には、第１の複合領域において得られた電力から第２の複合領域において得られた電力を差し引いた差が求められる）、受波面４ａ上のＩ段目のパッチ列に当たるマイクロ波の横軸方向の偏りが関数ＱＪ（Ｉ）の値の正負によって明らかになる。
【００２６】
さらに、束のようにまとまったマイクロ波の減衰甚だしい左右の周縁部分において伝送される電力の大きさが強調され、分布の変化が明確に現れるようになり、マイクロ波の横軸方向のずれを非常に正確に捕捉できる。
【００２７】
さらに、縦軸（Ｉ）方向のすべての段について上記のようにマイクロ波によって伝送される電力の横軸方向の分布を調べてそれらの総和を求めると、その結果は次式
【数３】
2004088443.tif 000005
で表されることになる。これを受波面４ａにおける横軸方向のズレを評価する評価関数とする。
【００２８】
受電アンテナ４に受信されるマイクロ波が受波面４ａの中央から横軸方向にずれなく当たっていれば、評価関数ＲＪの値は常に０となる。しかしながら、マイクロ波が受波面４ａの中央から横軸方向にずれていれば、任意のＩ段目の７つのパッチにおいて受信されるマイクロ波によって伝送される電力の横軸（Ｊ）方向の分布は図５、この分布に横軸方向の座標に等しい重み付けを行った結果は図６のようになり、評価関数ＲＪの値は０とはならず、受波面４ａの中央からずれた方向とずれ量とを表すことになる（評価関数ＲＪの値の正負がずれた方向を示し、絶対値がずれ量を示す。図２でいえば、評価関数ＲＪの値が正であれば紙面に対して右方向にずれ、負であれば左方向にずれたことになる）。つまり、この評価関数ＲＪに基づけば、マイクロ波を受波面４ａの中央に当てるには送電アンテナ１の指向方向を横軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかが簡単に求められる。
【００２９】
同様に、任意のＪ列目の７つのパッチにおいて受信されるマイクロ波によって伝送される電力の縦軸（Ｉ）方向の分布をグラフ化すると図７のようになる。続いて、この分布に縦軸方向の座標（−３，−２，−１，０，１，２，３）に等しい重み付けを行うと、その結果は次式
【数４】
2004088443.tif 000006
で表され、グラフ化すると図８のようになる。このように重み付けを行い、次式
【数５】
2004088443.tif 000007
で表されるように縦軸方向Ｉについて積分すると、縦軸方向の中央にあるパッチの段（上下いずれからも４段目）を基準として、その上側にあるすべてのパッチによって構成される複合領域（第３の領域）と下側にあるすべてのパッチによって構成される複合領域（第４の領域）とで得られる電力の比較が行われ（具体的には、第３の複合領域において得られた電力から第４の複合領域において得られた電力を差し引いた差が求められる）、受波面４ａ上のＪ列目のパッチ列に当たるマイクロ波の縦軸方向の偏りが関数ＱＩ（Ｊ）の値の正負によって明らかになる。
【００３０】
さらに、束のようにまとまったマイクロ波の減衰甚だしい上下の周縁部分において伝送される電力の大きさが強調され、分布の変化が明確に現れるようになり、マイクロ波の縦軸方向のずれを非常に正確に捕捉できる。
【００３１】
さらに、横軸（Ｊ）方向のすべての列について上記のようにマイクロ波によって伝送される電力の縦軸方向の分布を調べてそれらの総和を求めると、その結果は次式
【数６】
2004088443.tif 000008
で表されることになる。これを受波面４ａにおける縦軸方向のズレを評価する評価関数とする。
【００３２】
受電アンテナ４に受信されるマイクロ波が受波面４ａの中央から縦軸方向にずれなく当たっていれば、評価関数ＲＩの値は常に０となる。しかしながら、マイクロ波が受波面４ａの中央から縦軸方向にずれていれば、任意のＪ列目の７つのパッチにおいて受信されるマイクロ波によって電送される電力の縦軸（Ｉ）方向の分布は図９、この分布に縦軸方向の座標に等しい重み付けを行った結果は図１０のようになり、評価関数ＲＩの値は０とはならず、受波面４ａの中央からずれた方向とずれ量とを表すことになる（評価関数ＲＩの値の正負がずれた方向を示し、絶対値がずれ量を示す。図２でいえば、評価関数ＲＩの値が正であれば紙面に対して上方向にずれ、負であれば下方向にずれたことになる）。つまり、この評価関数ＲＩに基づけば、マイクロ波を受波面４ａの中央に当てるには送電アンテナ１の指向方向を縦軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかが簡単に求められる。
【００３３】
図１１は送電アンテナ１の指向方向制御を行う電力伝送システムを示す機能ブロック図である。図１１において、符号１０は各パッチに対応して個々に設けられてマイクロ波による伝送電力の大きさを検出する電力検出部、１１は電力検出部１０の検出結果に基づいて送電アンテナ１に対する制御指令を算出する制御演算部、１２は制御演算部１１において算出された制御指令を送電アンテナ１に伝送する通信手段、１３は制御指令に従って送電アンテナ１の指向方向を変更する駆動部である。電力検出部１０は各パッチに個々に設けられている。制御演算部１１は受電アンテナ４側の基地局にマイクロコンピュータ等を用いて構成されている。通信手段１１は、受電アンテナ４側の基地局と送電アンテナ１側の基地局との間に構築された無線による通信網を利用して構成されている。駆動部１３は、フェイズドアレイ方式を採用した送電アンテナ１においては送電面に設定されたパッチ面の位相を制御することで指向方向を変更する。
【００３４】
上記のような構成のシステムを使用した送電アンテナ１の指向方向制御について図１２のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御関数ｎの初期値を１、評価関数ＲＪ（０），ＲＩ（０）の値をともに０としたうえで（ステップ１０１）、評価関数ＲＪ（ｎ）を算出し（ステップ１０２）、続いて今回の処理サイクルにて求めた評価関数ＲＪ（ｎ）と前回の処理サイクルにて求めたＲＪ（ｎ−１）との差が「０」であるか否かを判別する（ステップ１０３）。ＲＪ（ｎ）とＲＪ（ｎ−１）との差が「０」であれば前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれは生じなかったと見なして後述するステップ１０７に移行し、ＲＪ（ｎ）とＲＪ（ｎ−１）との差が「０」でなければ前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれが生じたと見なしてＲＪ（ｎ）の値からマイクロ波の受波面４ａ中央からのずれ方向とずれ量とを算出する（ステップ１０４）。
【００３５】
次に、算出されたマイクロ波のずれ方向およびずれ量から、送電アンテナ１の指向方向を横軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかを示す制御指令を作成する（ステップ１０５）。次に、作成された制御指令に従って送電アンテナ１を駆動し指向方向を変更する（ステップ１０６）。
【００３６】
次に、評価関数ＲＩ（ｎ）を算出し（ステップ１０７）、続いて今回の処理サイクルにて求めた評価関数ＲＩ（ｎ）と前回の処理サイクルにて求めたＲＩ（ｎ−１）との差が「０」であるか否かを判別する（ステップ１０８）。ＲＩ（ｎ）とＲＩ（ｎ−１）との差が「０」であれば前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれは生じなかったと見なして後述するステップ１１２に移行し、ＲＩ（ｎ）とＲＩ（ｎ−１）との差が「０」でなければ前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれが生じたと見なしてＲＩ（ｎ）の値からマイクロ波の受波面４ａ中央からのずれ方向とずれ量とを算出する（ステップ１０９）。
【００３７】
次に、算出されたマイクロ波のずれ方向およびずれ量から、送電アンテナ１の指向方向を縦軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかを示す制御指令を作成する（ステップ１１０）。次に、作成された制御指令に従って送電アンテナ１を駆動し指向方向を変更する（ステップ１１１）。
【００３８】
次に、送電停止の指示があったか否かを判別する（ステップ１１２）。この場合の送電停止の指示には、レーダ施設６において該当する海域または海上の空間に物体の進入が確認されたときに発せられる突発的な指示と、通常のオペレーションに乗っ取った正常な指示とが含まれる。送電停止の指示があった場合は送電アンテナ１の指向方向制御を終了する。同時に、送電アンテナ１では送電が速やかに停止して物体とマイクロ波との干渉が防止され、物体への直接的な被害やマイクロ波送電に係わる被害を未然に防いで安全が確保される。指示がなかった場合は制御関数ｎに１を加算する（ステップ１１３）。その後はステップ１０２に戻って上記の処理を繰り返す。
【００３９】
上記のような処理を行うことにより、受電アンテナ４に受信されるべきマイクロ波が、常に受波面４ａの中央に当たるようになるので、伝送効率が低下することがなく、２島間で常に安定した送電を行うことができる。
【００４０】
なお、本実施形態では受電アンテナ４の受波面４ａを縦横に７段×７列の計４９個に区画して各パッチを設定したが、パッチの各段各列のパッチの数および総数は受波面４ａの大きさや検波精度に対する要求に応じて適宜設定すればよい。
【００４１】
本発明に係る第２の実施形態を図１３および図１４に示して説明する。なお、上記実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態において、受電アンテナ４の受波面４ａには、図１３に示すように、縦横に２段×２列の計４個に区画された仮想領域が設定されている。ここで、各パッチはすべて同じ形状、同じ大きさで、それぞれｐ（Ａ），ｐ（Ｂ），ｐ（Ｃ），ｐ（Ｄ）で表される。また、各パッチにおいて受信されたマイクロ波によって伝送される電力の大きさは、それぞれＰ（Ａ），Ｐ（Ｂ），Ｐ（Ｃ），Ｐ（Ｄ）で表されるものとする。
【００４２】
右列の２つのパッチｐ（Ａ），ｐ（Ｂ）によって構成される複合領域（第１の領域）において受信されたマイクロ波によって伝送される電力の大きさはＰ（Ａ）＋Ｐ（Ｂ）となり、左列の２つのパッチｐ（Ｃ），ｐ（Ｄ）によって構成される複合領域（第２の領域）において受信されたマイクロ波によって伝送される電力の大きさはＰ（Ｃ）＋Ｐ（Ｄ）となるので、左列の２つのパッチにおいて得られた電力から右列の２つのパッチにおいて得られた電力を差し引くと、その差は次式
【数７】
2004088443.tif 000009
で表されることになる。これを受波面４ａにおける横軸（ｘ軸）方向のズレを評価する評価関数とする。
【００４３】
受電アンテナ４に受信されるマイクロ波が受波面４ａの中央から横軸方向にずれなく当たっていれば、評価関数Ｓｘの値は常に０となる。しかしながら、マイクロ波が受波面４ａの中央から横軸方向にずれていれば、評価関数Ｓｘの値は０とはならず、受波面４ａの中央からずれた方向とずれ量とを表すことになる（評価関数Ｓｘの値の正負がずれた方向を示し、絶対値がずれ量を示す。図１３でいえば、評価関数Ｓｘの値が正であれば紙面に対して右方向にずれ、負であれば左方向にずれたことになる）。つまり、この評価関数Ｓｘに基づけば、マイクロ波を受波面４ａの中央に当てるには送電アンテナ１の指向方向を横軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかが簡単に求められる。
【００４４】
同様に、上段の２つのパッチｐ（Ａ），ｐ（Ｃ）によって構成される複合領域（第３の領域）において受信されたマイクロ波によって伝送される電力の大きさはＰ（Ａ）＋Ｐ（Ｃ）となり、下段の２つのパッチｐ（Ｂ），ｐ（Ｄ）によって構成される複合領域（第４の領域）において受信されたマイクロ波によって伝送される電力の大きさはＰ（Ｂ）＋Ｐ（Ｄ）となるので、上段の２つのパッチにおいて得られた電力から下段の２つのパッチにおいて得られた電力を差し引くと、その差は次式
【数８】
2004088443.tif 000010
で表されることになる。これを受波面４ａにおける縦軸（ｙ軸）方向のズレを評価する評価関数とする。
【００４５】
受電アンテナ４に受信されるマイクロ波が受波面４ａの中央から縦軸方向にずれなく当たっていれば、評価関数Ｓｙの値は常に０となる。しかしながら、マイクロ波が受波面４ａの中央から縦軸方向にずれていれば、評価関数Ｓｙの値は０とはならず、受波面４ａの中央からずれた方向とずれ量とを表すことになる（評価関数Ｓｙの値の正負がずれた方向を示し、絶対値がずれ量を示す。図１３でいえば、評価関数Ｓｙの値が正であれば紙面に対して上方向にずれ、負であれば下方向にずれたことになる）。つまり、この評価関数Ｓｙに基づけば、マイクロ波を受波面４ａの中央に当てるには送電アンテナ１の指向方向を縦軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかが簡単に求められる。
【００４６】
本実施形態における電力伝送システムの構成は、パッチの数を除いて上記第１の実施形態と同じなので省略し、同システムを使用した送電アンテナ１の指向方向制御について図１４のフローチャートを参照して説明する。
まず、評価関数Ｓｘを算出し（ステップ２０１）、続いてその値が「０」であるか否かを判別する（ステップ２０２）。Ｓｘの値が「０」であれば前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれは生じなかったと見なして後述するステップ２０６に移行し、Ｓｘの値が「０」でなければ前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれが生じたと見なしてＳｘの値からマイクロ波の受波面４ａ中央からのずれ方向とずれ量とを算出する（ステップ２０３）。
【００４７】
次に、算出されたマイクロ波のずれ方向およびずれ量から送電アンテナ１の指向方向を横軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかを示す制御指令を作成し（ステップ２０４）、作成された制御指令に従って送電アンテナ１を駆動し指向方向を変更する（ステップ２０５）。
【００４８】
次に、評価関数Ｓｙを算出し（ステップ２０６）、続いてその値が「０」であるか否かを判別する（ステップ２０７）。Ｓｙの値が「０」であれば前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれは生じなかったと見なして後述するステップ２１１に移行し、Ｓｙの値が「０」でなければ前後の処理サイクル間に受波面４ａに対してマイクロ波にずれが生じたと見なしてＳｙの値からマイクロ波の受波面４ａ中央からのずれ方向とずれ量とを算出する（ステップ２０８）。
【００４９】
次に、算出されたマイクロ波のずれ方向およびずれ量から送電アンテナ１の指向方向を縦軸方向のどちらにどれだけ駆動すればよいかを示す制御指令を作成し（ステップ２０９）、作成された制御指令に従って送電アンテナ１を駆動し指向方向を変更する（ステップ２１０）。
【００５０】
次に、送電停止の指示があったか否かを判別する（ステップ２１１）。送電停止の指示があった場合は送電アンテナ１の指向方向制御を終了する。同時に、送電アンテナ１では送電が速やかに停止して安全が確保される。指示がなかった場合はステップ２０１に戻って上記の処理を繰り返す。
【００５１】
上記のような処理を行うことにより、受電アンテナ４に受信されるべきマイクロ波が、常に受波面４ａの中央に当たるようになるので、伝送効率が低下することがなく、２島間で常に安定した送電を行うことができる。
【００５２】
本発明に係る第３の実施形態を図１５に示して説明する。なお、上記実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態において、受電アンテナ４の受波面４ａには、図１５に示すように、受波面４ａの各辺に沿って仮想領域が設定されている。ここで、各パッチはすべて同じ形状、同じ大きさで（縦横の配置は異なる）、それぞれｐ’（Ｅ），ｐ’（Ｆ），ｐ’（Ｇ），ｐ’（Ｈ）で表される。
【００５３】
本実施形態ではパッチｐ’（Ｅ）を第１の領域、パッチｐ’（Ｆ）を第２の領域、パッチｐ’（Ｇ）を第３の領域、パッチｐ’（Ｈ）を第４の領域とみなし、上記第２の実施形態における評価関数との置き換えを行ったうえで該第２の実施形態と同様の処理を行うことにより、２島間で常に安定した送電を行うことができる。
【００５４】
上記第１から第３の各実施形態においては、本実施形態ではフェイズドアレイ方式を採用した送電アンテナ１の指向方向を制御したが、受波面４ａに対するマイクロ波のずれは送電アンテナ１または受電アンテナ４の相対的な変移により起こるので、送電アンテナ１ではなく、受波面４ａに対するマイクロ波の受信角度が常に９０度をなすように受電アンテナ４自体の方向を変更する制御を行ってもよい。
【００５５】
また、上記第１から第３の各実施形態においては、送電アンテナ１にフェイズドアレイ方式を採用したが、本発明においてはアンテナの構造は特に関係なく、パラボラアンテナにより電力伝送のシステムを構築した場合にも適用可能である。この場合は、送電アンテナ、受電アンテナいずれを制御するにしてもアンテナ自体の方向を変更する制御を行うことになる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受電アンテナの受波面に設定される複数の領域ごとに検出される電力の大きさの分布を調べ、該分布に基づいて送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を制御することにより、マイクロ波の受波面に対するずれが防止されるので、効率の高い電力伝送が可能となる。
【００５７】
本発明によれば、受波面に沿うある方向に隣り合わせて設定された第１、第２の領域において電力の大きさを検出するとともに個々に検出された電力の大きさの差を求め、その差に経時的な変化が認められた場合は該電力の大きさの差を是正するべく送電アンテナからのマイクロ波の発信方向、または送電アンテナから発信されたマイクロ波の受電アンテナに対する受信角度を制御することにより、マイクロ波の受波面に対するある方向へのずれが防止されるので、効率の高い電力伝送が可能となる。
【００５８】
本発明によれば、受波面に沿いかつ前記ある方向に直交する他の方向に隣り合わせて第３、第４の領域を設定し、該領域について上記と同様の制御を行うことにより、マイクロ波の受波面に対するすべての方向へのずれが防止されるので、効率の高い電力伝送が可能となる。
【００５９】
本発明によれば、各領域ごとに検出される電力の大きさに、受波面の中央からの距離に比例して重み付けを行うことにより、束のようにまとまったマイクロ波の減衰甚だしい周縁部分において伝送される電力の大きさが強調され、分布の変化が明確に現れるようになり、マイクロ波の縦軸方向のずれを非常に正確に捕捉できるので、結果的に効率の高い電力伝送が可能となる。
【００６０】
本発明によれば、マイクロ波が伝送される空間への物体の進入が検知された場合に送電アンテナおよび受電アンテナ間の電力伝送を停止することにより、物体とマイクロ波との干渉が防止されるので、物体への直接的な被害やマイクロ波送電に係わる被害を未然に防いで安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態を示し、マイクロ波による電力伝送システムの概要図である。
【図２】受電アンテナの受波面に設定される仮想領域を示す平面図である。
【図３】マイクロ波にずれがない場合の、受波面に設定された任意のＩ段目の７つのパッチにおいて伝送される電力の横軸（Ｊ）方向の分布を示すグラフである。
【図４】図３のグラフに横軸方向の座標に等しい重み付けを行った結果を示すグラフである。
【図５】マイクロ波にずれがある場合の、受波面に設定された任意のＩ段目の７つのパッチにおいて伝送される電力の横軸（Ｊ）方向の分布を示すグラフである。
【図６】図５のグラフに横軸方向の座標に等しい重み付けを行った結果を示すグラフである。
【図７】マイクロ波にずれがない場合の、受波面に設定された任意のＪ列目の７つのパッチにおいて伝送される電力の縦軸（Ｉ）方向の分布を示すグラフである。
【図８】図７のグラフに縦軸方向の座標に等しい重み付けを行った結果を示すグラフである。
【図９】マイクロ波にずれがある場合の、受波面に設定された任意のＪ列目の７つのパッチにおいて伝送される電力の縦軸（Ｉ）方向の分布を示すグラフである。
【図１０】図９のグラフに縦軸方向の座標に等しい重み付けを行った結果を示すグラフである。
【図１１】送電アンテナの指向方向制御を行う電力伝送システムを示す機能ブロック図である。
【図１２】図１１のシステムを使用した送電アンテナの指向方向制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明に係る第２の実施形態を示し、受電アンテナの受波面に設定される仮想領域を示す平面図である。
【図１４】送電アンテナの指向方向制御を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明に係る第３の実施形態を示し、受電アンテナの受波面に設定される仮想領域を示す平面図である。
【符号の説明】
１　　　送電アンテナ
４　　　受電アンテナ
４ａ　　受波面
１０　　電力検出部
１１　　制御演算部
１３　　駆動部
【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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