電気機器の充電に変革の一歩
ワイヤレス電力伝送を10年越しに実現
パナソニック ホールディングス株式会社 技術部門
マニュファクチャリングイノベーション本部
マニュファクチャリングソリューションセンター
Profile
2003年入社し、携帯電話、プラズマTVなどの開発支援システムの開発を担当。パナソニックモバイルコミュニケーションズ株式会社でスマートフォン製造の立ち上げを経験した後、2013年から「マイクロ波無線電力伝送技術」の研究開発に従事。2022年京都大学との共同研究による同技術が電気科学技術奨励賞の最高位である文部科学大臣賞を受賞。現在は事業開発室を兼務し、事業化に向けた活動に注力している。
コンセントやケーブルなどを使わず電波で電力を供給するワイヤレス電力伝送は、電池切れを気にせずスマートフォンやパソコンを使えたり、電源のない場所でも電気自動車の連続運転を可能にするなど、さまざまな分野で活用が期待できる注目の技術です。谷さんは開発リーダーとして10年間にわたり京都大学と共同研究を続け、2022年ついにワイヤレス電力伝送の一つ、「マイクロ波電力伝送システム」を実現。技術を実装したプロトタイプを完成させ、実用化への一歩を踏み出しました。谷さんにプロトタイプ完成までの道のり、事業化への挑戦について伺いました。
回り道から得た高効率な送受信技術
マイクロ波*1と呼ばれる無線電波を使ったワイヤレス電力伝送で、電気を電波に変換して送信アンテナから空間を隔てて受信アンテナに送り、受電回路で直流電力に変換して電力として使用します。
当社は微弱な電力でも高効率に電力を送・受電する小型アンテナ技術、受電したマイクロ波電力を高効率に直流に変換する回路技術を開発。これにより10ｍ範囲内にある複数のセンサーへの同時給電を実現しました。
今回開発したマイクロ波電力伝送システムは、パナソニックグループがこれまで築き上げた無線技術を結集したものであり、多くの知財や論文を出すことができました。このことが評価され、電気科学技術奨励賞の最高位である文部科学大臣賞を受賞。昨春から技術を組み込んだプロトタイプのサンプル提供を実施しており、工場やオフィスなどさまざまな用途での実用化を進めています（写真はTsunashima SST*2での実演デモンストレーションの様子）。
*マイクロ波1：数MHzから数100GHzの周波数の機器に広く適用され、Wi-Fi、自動料金収受システム(ETC)、電子レンジなどに使われている。省令改正により、免許を取得することで出力電力1W以下の920MHz帯のマイクロ波を屋内の一般環境下で利用できる。
*Tsunashima SST2：Tsunashima サスティナブル・スマートタウン（SST）は、工場跡地などの企業不動産を活用したまちづくりプロジェクトの第二弾で、2018年神奈川県横浜市綱島にオープンした。
ワイヤレス電力伝送は身近な家電から産業機器まで、あらゆる領域でイノベーションを起こせる画期的な技術。ただ、対象が広すぎるゆえターゲットが絞り込みづらく、立ち上げ当初から10年間で数度、方向転換を余儀なくされました。最初に着目したのはロボットへの給電でしたが、送電に大電力を必要とすることがネックとなり開発から３年で頓挫。送電に利用するマイクロ波は電子レンジと同じ帯域であるため、電力が大きくなりすぎると人体や他の通信機器に影響を及ぼしかねず、規制面からも困難であると判断しました。
技術開発の方向が迷走するたびに、会社に事業貢献ができていないことに焦りを感じ、何度挫折感に打ちのめされたことか。それでもあきらめず、社会情勢の変化や関連技術の動向に注目し続け、当時普及し始めたセンサーなどのIoT機器に着目。長時間にわたりデータ収集やセンシングをするため電池切れの心配や電源コードの煩わしさの課題を解決できる。「これならいける」と。目指すべきゴールを見つけ、ようやくスタートラインに立つことができました。小電力を高効率に飛ばしてキャッチするには、送電、受電の各単体技術だけではなく周辺の回路やデバイス全体で制御する必要があり、その成果が当社のワイヤレス電力伝送システムの強みにもつながっています。
マイクロ波を活用したワイヤレス電力伝送技術の実現には電波法の省令改正が必要不可欠でした。関係各所に技術価値を伝える学会発表や講演は極めて重要な機会と捉え、技術開発と並行して可能な限り参加してきました。この時私が大切にしたのは、見せたい技術をきちんと形にすること。開発技術をセンサーなどと組み合わせたデモ機に落とし込み、実際に稼働させる様子を披露。社内外から1人でも多く賛同者を増やす、これは新規事業を成功に導くための大事なミッションの一つです。
