コンクリ－ト構造物を利用した導波路型ワイヤレス給電技術の研究

コンクリ－ト構造物の無線電力伝送への適用可能性について調べるために、初期検討として単純な構造の線状アンテナ（ダイポールアンテナ）を送受信に用いて、数種類のコンクリートスラブにおける伝送特性を評価した。コンクリ－トスラブには、セメント、水、砕石、砂、混和剤から構成されるセメントコンクリートと、不飽和ポリエステル樹脂、砕石、砂、炭酸カルシウムを強固に固めたポリマーコンクリート、不飽和ポリエステル樹脂、砂、炭酸カルシウム、ガラス繊維で構成される3種類のポリマーモルタル（ポリマーモルタル、ガラス繊維を含まないポリマーモルタル、ＦＲＰで挟んだポリマーモルタル）を用いた。ダイポールアンテナをコンクリ－トスラブに対して平行に設置することでTE導波モードが1 GHzから6 GHzの周波数範囲で励起でき、マイクロ波のエネルギーがスラブ内に閉じ込められて伝搬することを明らかにした。さらに、ポリマーモルタル、ポリマーコンクリ－ト、セメントコンクリートの順で透過係数S21が大きく、伝送効率が良いことが分かった。ポリマーモルタルにおいては種類によらず同様の伝送特性を示し、空気中でアンテナを対向させた場合に比べて透過係数が約20 dB高い結果となった。また、時間領域解析により、コンクリ－トスラブ内を伝搬するマイクロ波はスラブに沿って広がりながら伝搬することを確認した。この広がりながら伝搬するマイクロ波を、アレイアンテナなどを用いることで集束させ、目的の方向に制御することで伝送効率の向上が期待でき、次年度以降これについて検討する。

コンクリ－ト構造物の無線電力伝送への適用可能性について調べるために、初期検討として単純な構造の線状アンテナ（ダイポールアンテナ）を送受信に用いて、数種類のコンクリートスラブにおける伝送特性を評価した。コンクリ－トスラブには、セメント、水、砕石、砂、混和剤から構成されるセメントコンクリートと、不飽和ポリエステル樹脂、砕石、砂、炭酸カルシウムを強固に固めたポリマーコンクリート、不飽和ポリエステル樹脂、砂、炭酸カルシウム、ガラス繊維で構成される3種類のポリマーモルタル（ポリマーモルタル、ガラス繊維を含まないポリマーモルタル、ＦＲＰで挟んだポリマーモルタル）を用いた。ダイポールアンテナをコンクリ－トスラブに対して平行に設置することでTE導波モードが1 GHzから6 GHzの周波数範囲で励起でき、マイクロ波のエネルギーがスラブ内に閉じ込められて伝搬することを明らかにした。さらに、ポリマーモルタル、ポリマーコンクリ－ト、セメントコンクリートの順で透過係数S21が大きく、伝送効率が良いことが分かった。ポリマーモルタルにおいては種類によらず同様の伝送特性を示し、空気中でアンテナを対向させた場合に比べて透過係数が約20 dB高い結果となった。また、時間領域解析により、コンクリ－トスラブ内を伝搬するマイクロ波はスラブに沿って広がりながら伝搬することを確認した。この広がりながら伝搬するマイクロ波を、アレイアンテナなどを用いることで集束させ、目的の方向に制御することで伝送効率の向上が期待でき、次年度以降これについて検討する。