(57)【要約】【課題】アンテナ面の平面精度の低下を防止し、送電の効率の低下を防止することができるとともに送電用アンテナの製造、組み立て（設置）、分解等の作業のコストを低減することができる送電用アンテナを提供すること。【解決手段】電波を送受信し、且つ当該電波を電力に変換する送電用アンテナ１において、送電用アンテナ１を覆うカバー５０を設け、カバー５０は風に対する強度を有しており、このカバー５０によりアンテナ面２に風が当たることを防ぐ。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信し、且つ当該電波を電力に変換する送電用アンテナにおいて、
前記送電用アンテナを覆うカバーを設け、
前記カバーは風に対する強度を有していることを特徴とする送電用アンテナ。
【請求項２】
前記カバーの少なくとも前記送電用アンテナのアンテナ面の前方部がマイクロ波透過性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の送電用アンテナ。
【請求項３】
前記送電用アンテナは、断熱部材上に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の送電用アンテナ。
【請求項４】
前記送電用アンテナは、前記電波の送受信方向の変化を検出し、前記送電用アンテナのアンテナ面の角度を変更する変更手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の送電用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送電用アンテナに関し、更に詳しくは、大型でアンテナ面の平面精度を要求する送電用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電波（例えば、マイクロ波）を電力に変換するためには、電波を送受信するレクテナ素子などの半導体素子が用いられている。ここで、１個のレクテナ素子の入出力は数Ｗと低いため、大電力を送電するためには、送電用アンテナのアンテナ面に複数個のレクテナ素子を配置する必要がある。従って、大電力を送電するためには、送電用アンテナのアンテナ面は広くする必要がある。
【０００３】
また、一般的に電波の送受信距離が長い場合は、大型のアンテナが必要になるが、このようなアンテナには通常、放射面反射器を有するパラボラアンテナが用いられる。パラボラアンテナは、放射面反射器に当った電波がこの放射面反射器により反射し焦点に集まることで電波の受信を行い、焦点から放射された電波が放射面反射器に当たりこの放射面反射器により反射することで電波の送信を行う。つまり、電力を送電する送電用アンテナにパラボラアンテナを用いるためには、入出力の大きい素子を使用する必要がある。ところが、送電用アンテナには、上述のように入出力の小さいレクテナ素子が必要となる。従って、大電力を送電するためには、送電用アンテナのアンテナ面は平面である必要がある。
【０００４】
一方、地上間で送電用アンテナを用いて電力を送電する場合は、地形やその他の要因により送電用アンテナ間の距離は数十メートルからときには十数キロメートルとなる場合がある。この送電用アンテナ間の距離が長い場合は、送電用アンテナのアンテナ面の向きが微小角度ずれるだけで送電の効率が低下する。従って、送電用アンテナのアンテナ面の平面精度及び電波の送受信を行う送電用アンテナどうしの３次元における位置関係が重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
送電用アンテナを屋外に設置する場合は、送電用アンテナのアンテナ面が広いため、台風などによる風の影響が大きくなる。つまり、アンテナ面が風を受けることでアンテナ面が撓み、このアンテナ面の平面精度が低下し、送電の効率が低下する恐れがあった。この風の影響を抑えるためには、アンテナ面を支持する支持機構をアンテナ面が受ける風力を考慮して高剛性の構造としなければならず、送電用アンテナの製造、組み立て（設置）、分解等の作業に非常にコストがかかるという問題があった。
【０００６】
また、送電用アンテナのアンテナ面が広いため、太陽光が長時間当たる部分の温度は上昇し、熱変形を起こすこととなる。つまり、送電用アンテナの使用時にアンテナ面の全部が均一な温度とならないため、一部が熱膨張を起こし、アンテナ面の平面精度が低下し、送電の効率が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アンテナ面の平面精度の低下を防止し、送電の効率の低下を防止することができるとともに送電用アンテナの製造、組み立て（設置）、分解等の作業のコストを低減することができる送電用アンテナを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明では、電波を送受信し、且つ当該電波を電力に変換する送電用アンテナにおいて、送電用アンテナを覆うカバーを設け、カバーは風に対する強度を有していることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、送電用アンテナを覆うカバーを設け、カバーは風に対する強度を有しているので、アンテナ面が直接風を受けることがなくなり、風によりアンテナ面が撓むことはなくアンテナ面の平面精度の低下を防止し、送電の効率の低下を防止することができる。また、送電用アンテナを覆うカバーにより、直射日光がアンテナ面に当らなくなり、アンテナ面の一部が熱変形を起すことによるアンテナ面の平面精度の低下を防止し、送電の効率の低下を防止することができる。また、送電用アンテナを覆うカバーにより、カバー内の温度が均一となるので、アンテナ面の熱変形が一様となり、アンテナ面の平面精度を容易に維持することができる。さらに、送電用アンテナを覆うカバーにより、アンテナ面に直接風が当らなくなるので、アンテナ面を支持する支持機構を簡易な構造とすることができ、送電用アンテナの製造、組み立て（設置）、分解等の作業のコストを低減することができる。
【００１０】
また、この発明では、請求項１に記載の送電用アンテナにおいて、カバーの少なくとも送電用アンテナのアンテナ面の前方部がマイクロ波透過性材料で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、カバーの少なくとも送電用アンテナのアンテナ面の前方部がマイクロ波透過性材料で形成されているので、送電用アンテナの送電の効率を低下させないで電力の送電を行うことができる。ここで、マイクロ波透過性材料とは、フッ素樹脂などの有機材料をいう。
【００１２】
また、この発明では、請求項１又は２に記載の送電用アンテナにおいて、送電用アンテナは、断熱部材上に設置されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、送電用アンテナを断熱部材上に設置するので、送電用アンテナを設置した地面の温度差でアンテナ面の一部が熱変形を起すことがなくアンテナ面の平面精度の低下をさらに防止し、送電の効率の低下をさらに防止することができる。
【００１４】
また、この発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の送電用アンテナにおいて、送電用アンテナは、電波の送受信方向の変化を検出し、送電用アンテナのアンテナ面の角度を変更する変更手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、送電用アンテナに電波の送受信方向の変化を検出し、送電用アンテナのアンテナ面の角度を変更する変更手段を設けるので、アンテナ面が熱により熱変形を起こすことにより電波の送受信方向が変化しても、簡単な構成で送電の効率の低下を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
図１は、この発明にかかる送電用アンテナの概略構成例を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。同図に示すように、送電用アンテナ１は、アンテナ面２、支持機構３、電動ジャッキ１０、キャスター２０、アンテナ面支持板３０により構成されている。アンテナ面２は、複数のフレーム２ａで構成されており（同図（ａ）では、１６個）、各フレーム２ａには、図示は省略するがマイクロ波を電力に変換するレクテナ素子が複数個配置されている。各フレーム２ａは、平板状で高剛性の鋼材などからなるアンテナ面支持板３０にボルトなどで固定されている。また、各フレーム２ａは、送電用アンテナ１間の送電の距離に応じたアンテナ面２の平面精度（例えば、送電用アンテナ１間の距離が十数キロメートルの場合は、平面精度は１／５０００程度）となるようにアンテナ面支持板３０に固定されている。ここで、マイクロ波とは、電磁波のうち波長の短い部分であり、直進性に優れている。
【００１８】
支持機構３は、同図（ｂ）に示すように、鋼材などからなるタワー状のトラス構造であり地面に固定されている。これは、後述するカバー５０により、アンテナ面２が正面から風を受けることがないので、耐震性のみを考慮した簡易な構造で良いからである。この支持機構３には、後述する複数の電動ジャッキ１０を介してアンテナ面支持板３０が取り付けられている。
【００１９】
図２は、この発明にかかる送電用アンテナの電動ジャッキの構成例を示す図であり、同図（ａ）は電動ジャッキの構成例、同図（ｂ）は電動ジャッキを送電用アンテナに取り付けた状態を示す図である。同図に示すように、変更手段である電動ジャッキ１０は、電動ジャッキ本体１１、モータ１２などにより構成されている。電動ジャッキ本体１１には、バックラッシュがほとんどないウォームギヤが内蔵されている。電動ジャッキ１０の入力シャフト１３は、カップリング１４を介してモータ１２の図示しない回転軸に連結されているとともに、電動ジャッキ本体１１のウォームギヤのウォームに連結されている。電動ジャッキ１０の出力シャフト１６は、電動ジャッキ本体１１のウォームギヤのウォームホイールに連結されており、その先端部にはネジ溝（雄ネジ）１６ａが形成されている。また、アンテナ面支持板３０に取り付けられた受け部材１７には、この出力シャフト１６の雄ネジ１６ａに対応するネジ溝（雌ネジ）１７ａが形成されている。なお、１５は、この電動ジャッキ１０を支持機構３に固定するためのボルトである。
【００２０】
電動ジャッキ１０は、モータ１２の回転軸が回転することで、カップリング１４を介して連結された入力シャフト１３が矢印Ａに示すように回転する。この入力シャフト１３が回転することで、入力シャフト１３に連結されたウォームが回転し、電動ジャッキ本体１１のウォームギヤが駆動する。ウォームギヤの駆動により、ウォームホイールが回転し、このウォームホイールに連結された出力シャフト１６が矢印Ｂに示すように回転する。出力シャフト１６の回転により、出力シャフト１６の先端部の雄ネジ１６ａが、受け部材１７の雌ネジ１７ａ内を回転しながら移動するので、受け部材１７が取り付けられているアンテナ面支持板３０は、矢印Ｃに示す方向（同図（ｂ）では、左右方向）に移動することができる。すなわち、雄ネジ１６ａ及び雌ネジ１７ａからなるネジ機構により、アンテナ面支持板３０に固定されたフレーム２ａから構成されるアンテナ面２を微小量移動することができる。
【００２１】
図３は、この発明にかかる送電用アンテナのキャスターの構成例を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図である。同図に示すように、キャスター２０は、車輪２１、アンテナ面支持部材２２及び回転部材２３などにより構成されている。アンテナ面支持部材２２は、その上部にアンテナ面支持板３０が固定されており、その下部には回転部材２３が矢印Ｅに示すように回転自在に支持されている。回転部材２３の下部には車輪受け部材２５が下方に突設されている。この車輪受け部材２５には、回転軸２４及びボールベアリング２６を介して車輪２１が矢印Ｄに示すように回転自在に支持されている。
【００２２】
キャスター２０は、図１に示すように、アンテナ面支持板３０の下部に取り付けられており（同図（ａ）では、４個）、アンテナ面支持板３０及びアンテナ面２の重量を支持している。また、キャスター２０は、電動ジャッキ１０が駆動することにより、アンテナ面２（アンテナ面支持板３０）の支持機構３に対する位置が変化した場合にそれに追従するように移動することができる。
【００２３】
送電用アンテナ１の支持機構３及びキャスター２０の下部には、図１に示すように、断熱部材４０が敷設されている。送電用アンテナ１の周囲には、この送電用アンテナ１を覆うようにカバー５０が設置されている。カバー５０は、その断面が半円形状のドーム型であり、風に対する強度を有するように鋼材などで補強され、カバー基台５１により地面に固定されている。このカバー５０は、フッ素樹脂などの有機材料により形成されており、マイクロ波を透過する機能を有する。
【００２４】
送電用アンテナ１間で電力を送電する場合は、まず所定距離（例えば、数十メートルから十数キロメートル）離れた位置に２つの送電用アンテナ１を断熱部材４０を介して地面に設置する。次に、設置された送電用アンテナ１の周囲を覆うようにカバー５０を設置する。ここで、送電用アンテナ１の設置位置は、予め測量などを行い事前に決定する。また、地震などが送電用アンテナ１に与える影響を考慮して、岩盤上に設置することが好ましい。さらに、送電用アンテナ１の間に河川や海などがある場合は、これらを航行する船舶が送電用アンテナ１から送信されるマイクロ波の影響を受けないように送電用アンテナ１を所定の高さ（例えば、海抜２０メートル以上）に設置する。
【００２５】
地面に設置された一方の送電用アンテナ１からマイクロ波を送信し、他方の送電用アンテナ１がマイクロ波を受信する。つまり、送電用アンテナ１のアンテナ面２のフレーム２ａに取り付けられた複数のレクテナ素子が電力をマイクロ波に変換し、このマイクロ波を他方の送電用アンテナ１のアンテナ面２に向けて出力する。他方の送電用アンテナ１のアンテナ面２のフレーム２ａに取り付けられた複数のレクテナ素子は、一方の送電用アンテナ１のレクテナ素子から出力されたマイクロ波が入力し、入力されたマイクロ波を電力に変化する。このとき、一方の送電用アンテナ１のアンテナ面２のレクテナ素子から出力されたマイクロ波は、カバー５０を介して他方の送電用アンテナ１のアンテナ面２のレクテナ素子に入力されるが、カバー５０は上記のようにマイクロ波透過性のある有機材料で形成されているので、送電用アンテナ１の送電の効率を低下させることはない。
【００２６】
送電された電力は、送電用アンテナ１の外部に供給される。ここで、電動ジャッキ１０は、ネジ機構（雄ネジ１６ａ、雌ネジ１７ａ）によりガタがないので、通常の電力の送電時に送電用アンテナ１のアンテナ面２の角度が変化することはない。なお、送電用アンテナ１にバッテリーを設けて、送電された電力を蓄電しても良い。
【００２７】
送電用アンテナ１間で電力を送電する際に、送電用アンテナ１の設置場所に風（台風などによる強風も含まれる）が発生し場合は、この風を受けるのはカバー５０であり、このカバー５０内に設置されている送電用アンテナ１のアンテナ面２が風を受けることはない。従って、送電用アンテナ１のアンテナ面２が撓むことはないので、アンテナ面２の平面精度を確保、すなわちアンテナ面２の平面精度の低下を防止することができ、送電の効率の低下を防止することができる。
【００２８】
送電用アンテナ１間で電力を送電するのは昼夜を問わず行われるが、日中の直射日光（太陽光）は、カバー５０により遮られ、この直射日光がカバー５０内の送電用アンテナ１のアンテナ面２の一部に当たることはない。従って、アンテナ面２の一部に直射日光が長時間当たることで温度が上昇し、その部分だけが熱変形（熱膨張）を起すことはない。また、送電用アンテナ１は、断熱部材４０上に設置されているので、送電用アンテナ１を設置した地面からの熱がアンテナ面２に伝わることはない。従って、地面との温度差によりアンテナ面２の一部の温度が上昇又は下降し、その部分だけが熱変形（熱膨張、熱収縮）を起すことはない。
【００２９】
なお、上記実施形態では、カバー５０の形状はドーム型であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、風に対する強度を有していればいずれの形状であっても良い。図４は、この発明にかかる送電用アンテナのカバーの他の構成例を示す図である。同図に示すように、カバー６０は、断面が半円状の半円筒型であっても良い。このカバー６０の前面部６１、すなわち送電用アンテナ１のアンテナ面２の前方部がマイクロ波透過性のある有機材料で形成されている。一方の送電用アンテナ１のアンテナ面２のレクテナ素子から出力されたマイクロ波は、カバー６０を介して他方の送電用アンテナ１のアンテナ面２のレクテナ素子に入力されるが、送電用アンテナ１の送電の効率を低下させることはない。
【００３０】
次に、送電用アンテナ１のアンテナ面２が熱により熱変形を起こした場合の動作について説明する。送電用アンテナ１のアンテナ面２は、カバー５０内の温度変化により熱変形を起こす。アンテナ面２が熱変形を起こすことによって、電波の送受信方向が変化し、送電の効率が低下する。この電波の送受信方向の変化を検出し、検出信号を図示しない制御装置に出力する。なお、電波の送受信方向の変化の検出は、図示しない送電された電力を計測する計測装置などにより行う。
【００３１】
上記検出信号により、制御装置は、アンテナ面２の角度を送電の効率が回復するようにアンテナ面支持板３０に取り付けられた各電動ジャッキ１０に駆動信号を出力する。各電動ジャッキ１０は、制御装置からの駆動信号によりモータ１２を回転し、電動ジャッキ本体１１のウォームギヤを駆動し、出力シャフト１６を矢印Ｂに示すいずれかの方向に回転する。この出力シャフト１６が回転することで、出力シャフト１６の先端部の雄ネジ１６ａが受け部材１７の雌ネジ１７ａ内を回転し、受け部材１７が取り付けられたアンテナ面支持板３０、すなわちアンテナ面２を矢印Ｃに示すいずれかの方向に移動する。なお、電動ジャッキ本体１１のウォームギヤはバックラッシュがほとんどないので、電動ジャッキ１０は制御装置からの駆動信号に対して正確に素早く応答することができる。
【００３２】
各電動ジャッキ１０がアンテナ面支持板３０を矢印Ｃに示すいずれかの方向に移動することで、アンテナ面２の角度が変更され、送電の効率が回復する。上記のように、送電用アンテナ１に電波の送受信方向の変化を検出し、送電用アンテナ１のアンテナ面２の角度を変更する変更手段である電動ジャッキ１０を設けるので、アンテナ面２が熱により熱変形を起こすことにより電波の送受信方向が変化しても、簡単な構成で送電の効率の低下を防止することができる。なお、電波の送受信方向の検出を送電用アンテナ１のアンテナ面２に温度センサを取り付け、この温度センサの出力信号及び予め制御装置に記憶されているフレーム２ａの材料固有の熱膨張率（又は熱収縮率）により予測することで行い、各電動ジャッキ１０を駆動しても良い。
【００３３】
なお、上記実施形態では、送電用アンテナ１のアンテナ面２の角度を変更する変更手段として電動ジャッキ１０を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。図５は、アンテナ面の角度を変更する変更手段の他の構成例を示す図である。同図に示すように、変更手段として油圧ジャッキ８０を用いても良い。この油圧ジャッキ８０は、その一方の先端がアンテナ面支持板３０の裏面に、他方の先端が地面に取り付けられている。アンテナ面支持板３０の両側面下端には、ピン３ａが設けられ、このピン３ａは地面に設置されたピン受け部材７０より回動自在に支持されている。
【００３４】
送電用アンテナ１のアンテナ面２が熱により熱変形を起こした場合は、電波の送受信方向が変化する。この電波の送受信方向の変化を検出し、検出信号を図示しない制御装置に出力し、この制御装置はアンテナ面２の角度を送電の効率が回復するようにアンテナ面支持板３０に取り付けられた各油圧ジャッキ８０に駆動信号を出力する。各油圧ジャッキ８０は、制御装置からの駆動信号により、矢印Ｆに示すいずれかの方向に駆動し、アンテナ面支持板３０、すなわちアンテナ面２を矢印Ｇに示すいずれかの方向に移動させる。各油圧ジャッキ８０がアンテナ面支持板３０を矢印Ｇに示すいずれかの方向に移動することで、アンテナ面２の角度が変更され、送電の効率を回復することができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、送電用アンテナ１に電動ジャッキ１０を１６個取り付けているが、送電の効率が回復するようにアンテナ面２の角度を変更することができれば、電動ジャッキ１０を取り付ける個数は何個であっても良い。また、送電用アンテナ１は、支持機構３により断熱部材４０を介して地面に固定されているが、電力を送電する際に地面に固定することができれば、例えば上記キャスター２０を支持機構３の下部にも取り付けて移動可能にしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、送電用アンテナを覆うカバーを設け、カバーは風に対する強度を有しているので、アンテナ面が直接風を受けることがなくなり、風によりアンテナ面が撓むことはなくアンテナ面の平面精度の低下を防止し、送電の効率の低下を防止することができる。また、送電用アンテナを覆うカバーにより、直射日光がアンテナ面に当らなくなり、アンテナ面の一部が熱変形を起すことによるアンテナ面の平面精度の低下を防止し、送電の効率の低下を防止することができる。また、送電用アンテナを覆うカバーにより、カバー内の温度が均一となるので、アンテナ面の熱変形が一様となり、アンテナ面の平面精度を容易に維持することができる。さらに、送電用アンテナを覆うカバーにより、アンテナ面に直接風が当らなくなるので、アンテナ面を支持する支持機構を簡易な構造とすることができ、送電用アンテナの製造、組み立て（設置）、分解等の作業のコストを低減することができる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明によれば、カバーの少なくとも送電用アンテナのアンテナ面の前方部がマイクロ波透過性材料で形成されているので、送電用アンテナの送電の効率を低下させないで電力の送電を行うことができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明によれば、送電用アンテナを断熱部材上に設置するので、送電用アンテナを設置した地面の温度差でアンテナ面の一部が熱変形を起すことがなくアンテナ面の平面精度の低下をさらに防止し、送電の効率の低下をさらに防止することができる。
【００３９】
また、請求項４に記載の発明によれば、送電用アンテナに電波の送受信方向の変化を検出し、送電用アンテナのアンテナ面の角度を変更する変更手段を設けるので、アンテナ面が熱により熱変形を起こすことにより電波の送受信方向が変化しても、簡単な構成で送電の効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる送電用アンテナの概略構成例を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
【図２】この発明にかかる送電用アンテナの電動ジャッキの構成例を示す図であり、同図（ａ）は電動ジャッキの構成例、同図（ｂ）は電動ジャッキを送電用アンテナに取り付けた状態を示す図である。
【図３】この発明にかかる送電用アンテナのキャスターの構成例を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図である。
【図４】この発明にかかる送電用アンテナのカバーの他の構成例を示す図である。
【図５】アンテナ面の角度を変更する変更手段の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　送電用アンテナ
２　　　　アンテナ面
２ａ　　　フレーム
３　　　　支持機構
３ａ　　　ピン
１０　　　電動ジャッキ
２０　　　キャスター
３０　　　アンテナ面支持板
４０　　　断熱部材
５０　　　カバー
５１　　　カバー基台
６０　　　カバー
６１　　　前面部
７０　　　ピン受け部材
８０　　　油圧ジャッキ
【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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