無線電力伝送の実現に向けた電磁波防御システムを作る！
Reached the funding target!
この度は本プロジェクトをご支援、応援いただきまして有難うございました！正直な所、学部生という点と研究内容が中々伝わりにくいという点でクラウドファンディング挑戦は少々無謀かな？と思いましたが無事に目標金額を達成することが出来ました。
サポーターの方に応援コメントで興味がありますや、頑張ってください、その一言一言が非常に嬉しく感じました。本当に今回ご支援いただいた方、SNS等で宣伝して頂いた方、プロジェクトページを見て頂いた方、本当に有難うございました！皆様から頂いた資金は大切に使わせて頂きます。これからも研究に力をいれて無線電力伝送技術の発展に努めますので、応援よろしくお願いたします！
Comment from academist staff
水は電磁波強度をどの程度弱めることができるのか？
Ryosuke Shibato
無線電力伝送とは？
近年、「無線電力伝送を日本の得意技術にしよう！」という動きが見られるようになりました。無線電力伝送というと難しそうな言葉に聞こえますが、読んで字の如く、通信ケーブルなしで離れた所にある物に無線で電気を送る技術を指しています。この技術は意外と私たちの身近にあり、みなさんも一度は使われたことのある「SUICA／ICOCA」や「IHクッキングヒーター」も、無線電力伝送の技術に支えられています。
無線電力伝送を行うためには、コイルを利用します。コイルに電気を流すとその周囲に電磁波が生じ、発生した電磁波を別のコイルが受け取ることで、そのコイルにも電気が流れる仕組みです。下の写真は、無線電力伝送を用いて20W程度の白熱電球を光らせたものになります。この仕組みを使えば、電気自動車が走りながら道路から車載バッテリーへ給電する等ということも原理的には可能になります。
金属シールドのデメリット
しかし、電気自動車や家電製品のように大きな電力を必要とする物に適用しようとすると、コイルから生じる電磁波の強さが問題になります。なぜなら、無線で送る電力が増えれば増えるほど、コイルから発生する電磁波が強くなるためです。電磁波の強度を特定の基準値よりも小さくしないと、人体に影響を与える可能性があるため、商品化はもちろんコイルに近付くことすら危険です。
この問題を解決するためには、一般的にコイルを金属のシールドで覆い、周囲に電磁波が漏れることを防ぐ方法が取られています。なぜ金属かと言うと、コイルから放射された電磁波が金属に当たると、そこで発生した電気が金属のシールド内に流れて、地面へ排出できるためです。しかし、金属の高い電気伝導性や透磁性により、無線で送った電力を何％受け取れるかという伝送効率が劣化してしまいます。また、シールド材によく用いられる銅は、何十年後には価格が高騰したり枯渇したりするリスクもあり、さらにそもそも金属のシールドではシステム内部が見えないというネガティブな要素もあるのが現状です。
水シールドの可能性
そこで私は、水を使ったシールドを提案しました。水は入手が容易で価格も安く、透明でシステム内部も見えて、電気電導性が低いためシステムの特性の悪化も抑えることができます。私はこれまで、パソコンを用いたシミュレーションと実験を並行させて研究を進めてきました。
具体的には、魚のおもちゃ内部と水槽の上面、下面にコイルを設置したシステムの水槽周囲の電磁波強度がシールドの有無によって変化するかどうかを計測しました。実際、底面を除いた五つの面のうちひとつの面だけに水の入った薄いシールドを設置し、その外側の電磁波強度を測定したところ、シールドがない場合と比べて電磁波強度を約四分の一に弱めることができました。さらに、この結果はパソコンを利用したシミュレーションと近く、理論と実験の一致も見られました。
理論と実験の一致を確かめたい！
ただ、一面だけのシールドでは、電磁波を完全に閉じ込めることはできません。そこで今回、全ての面を覆えるシステムを作りたいと考えています。既に行ったシミュレーションの結果からは、ひとつの面をシールドする時と比べて更に電磁波を弱めることが出来るという結果が得られているため、それを実験的にも確かめてみたいと考えています。
Why we need your support
しかし、外注で作製してもらうことを考えると、10万円以上の経費が確実にかかります。大学からの援助は難しいため、何とかして資金を集めたい。どうせ集めるなら本研究をクラウドファンディングを通じて色々な方に知ってもらい、ご支援という形で評価して頂きたい。そういった想いからプロジェクトの立ち上げを決意致しました。
Profile
川辺健太朗
Project timeline
| Date | Plans |
|---|---|
| 2016年5月 | クラウドファンディング挑戦 |
| 2016年5月 | 学会発表＠環境電磁工学研究会 |
| 2016年6~9月 | 学会で得られた意見等を元に実験、シールド構造の最適化 |
| 2016年10~11月 | ご支援頂いた資金でシールドの作製及び実験 |
| 2016年12月以降 | 論文執筆及び投稿 |
Pledge Rewards
ご支援頂いた資金を元に作成した5面シールド可能な構造で実際にシールドしている様子を写真にしたポストカードです！本シールド法の原理等の簡単な解説も加えてお送りいたします。
オリジナルポストカード / お礼のメッセージ
1 supporters are supporting with this reward. （No quantity limit）
実際に5月の学会に特許申請後、投稿した論文となります。このリターンで初めての一般公開です！アイデアを出すところから実験まで自分で行った研究ですので汗と涙の結晶です。投稿論文に加えて発表資料も印刷してお送りいたします。ご希望であればPDFファイル等でも対応可能です。
研究報告レポート / オリジナルポストカード / お礼のメッセージ
4 supporters are supporting with this reward. （No quantity limit）
とっても可愛いデザインの水シールドTシャツです。 個人的にも一枚欲しくなる自信作の一品。ちなみにTシャツの男の子は私をイメージしています！
オリジナルTシャツ / 研究報告レポート / オリジナルポストカード / お礼のメッセージ
4 supporters are supporting with this reward. （Limited to 20）
投稿論文、発表資料に掲載しているデータについて電磁気学専門で無い方にも分かりやすく面白く解説した動画です。それに加えて、学部卒業時に発表する卒業論文、発表スライドにご支援いただいた方のお名前を掲載させて頂き、そのスライドと卒業論文を印刷したものをお送り致します。ご希望であれば電子メールでファイルもお送り致します。卒業論文の内容は本研究と海水中での無線電力伝送に関するものを予定しています。
卒業論文（製本版） / 卒業論文の謝辞にお名前掲載 / オリジナル研究紹介動画 / 研究報告レポート / オリジナルポストカード / お礼のメッセージ
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電磁情報通信学会査読付き和文論文にて、ご支援頂いた方の氏名を記載させて頂きます。また完成した論文をメールにてお送りいたします。投稿学会の変更、査読や研究の都合上の出版の遅れがあるかもしれませんがご了承下さい。
論文の謝辞にお名前掲載 / オリジナル研究紹介動画 / 研究報告レポート / オリジナルポストカード / お礼のメッセージ
2 supporters are supporting with this reward. （Limited to 7）
無線電力伝送デモシステムです。高周波電源をお持ちであれば、そちらの構成に合わせたシステムを作製致します。お渡しするときはもっと見栄えを良くしますのでご安心下さい。またご希望であればこんな無線で空中、水中で、動く、光る、システムが欲しい！というご要望を頂ければ可能であればそちらを作製致します。原理について簡単に説明したレポートもご一緒にお送りいたします。
無線電力伝送システム / 論文の謝辞にお名前掲載 / オリジナル研究紹介動画 / 研究報告レポート / オリジナルポストカード / お礼のメッセージ
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研究報告レポート and others
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オリジナル研究紹介動画 and others
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論文の謝辞にお名前掲載 and others
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無線電力伝送システム and others
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