次世代IoTやモビリティ社会の進化のカギを握る「ワイヤレス充電」 に画期的な技術が誕生

簡単に言うと、部屋の天井と壁と床に送電機器を埋め込んで磁界を発生させ、室内空間に電力を送ることで、スマホなどの電子機器を充電できる仕組みです。

「マルチモード準静空洞共振器（Multimode QSCR）」と呼ばれる送電構造で、広範囲に数十ワット程度の電力が送れます。2017年に「Disney Research」（ディズニーの映画やアトラクションに応用される技術を研究する施設） が考案した「準静空洞共振器（QSCR）」という技術がベースですが、従来のように室内に大型の機器（導体棒）を設置する必要をなくしました。

はい。将来的には、部屋のどこにあっても電池が切れないIoTシステム等への応用が期待できます。
安全面については「ICNIRP（国際非電離放射線防護委員会）」のガイドラインによる基準の範囲内で実験を行っています。なお、現状では冷蔵庫や洗濯機など、大電力を使う機器は充電できません。これらの充電には非常に強い磁界が必要で、安全性とのバランスが崩れてしまうためです。

はい、大きな空間で小さな機器に安全に電力を送ることはこれまで困難でした。例えば、スマホは小さいけれども、電力の消耗の早いデバイスです。そこにうまく充電できたという点は、学術的にも実用の面でも、非常に意味があります。

充電はもちろん電池交換や配線の手間もなくなり、家電などはコードがなくなるだけでも、使い勝手が大幅に変わるでしょうね。これまでにないデザインの機器も誕生すると思います。例えば「浮遊するデバイス」などの実現が可能です。モニターなどは使う際に室内に浮かせて、天井に収納できるようになるかもしれません。

研究室では実際に「空中に浮かぶ照明」に関する予備実験を行っています。コンセントや電源なしで常時点灯、位置なども自在に動かせるというイメージです。

自律型ロボットや、IoT家電同士の連携も進化するでしょう。店頭や家庭用のロボットを見たことがあると思いますが、現状はバッテリーが不可欠で、その分の大きさや重量が増しています。ワイヤレスで充電できれば、軽量化・小型化、また長時間の稼働が実現でき、本体の機能向上や普及に繋がるでしょう。
掃除ロボットなどのIoT家電も、バッテリー切れや充電の心配をせずにすみます。一度セットすれば、日々の家事は家じゅうのロボットと家電が協力して請け負ってくれる、といったことも、夢ではなくなるでしょう。

「充電部屋」の技術を応用する場合、要するに天井と壁と床を覆えばいいので、考え方によっては十分可能です。実験では壁面に電流の流れやすい厚手のアルミ板を使用しましたが、より薄いアルミ板や網のような素材も使えます。給電性能とはトレードオフになるものの、素材や形状を変えた、様々なデザインが考えられるでしょう。
駅や空港などの公共機関に充電スペースがあれば便利です。効率化、軽量化が実現すれば持ち運びもできそうで、イベントや災害時の給電などにも役立てられると思います。

電気自動車への充電は今後必ず求められる技術だけに、すでに様々なメーカーや研究機関が検証を行っています。今回の充電部屋のような方法をベースにするならば、車庫での充電などができると思います。
車体の底面に給電装置を設置して、高速道路の走行中や信号待ちの際に電力を補給するといった仕組みなど、今回の提案方式とは、また異なる実現方式も提唱されています。

はい。実はワイヤレス充電の研究は、小型のモビリティと街作りには特に関わる分野です。米国では電動スクーターのシェアリングサービスが当たり前になってきましたし、国内でも各地で電動自転車のシェアが拡大しています。ただ、これらを維持するには、人的なリソースとコストがかかります。現状ではメンテナンスの他に「人がバッテリーを回収して、充電して、戻す」作業が必要だからです。

この課題に対して、無線給電が一つのキーになると考えています。街中の充電スポットで小回りのきく乗り物などを気軽に充電できれば、シェアエコは拡張できるでしょう。

重い物を運ぶのに、街角に置いてあるカートを借りたり、短距離を電動キックスクーターで移動できれば、人の選択肢や行動、移動にまつわるコストも一新できます。あと数十年のうちに次世代のパーソナルモビリティが普及して、街中でワイヤレスで給電を受けて走れるようになるでしょう。
充電スポットの設置位置などによっては、集客やPRにも活用できるかもしれません。

内視鏡や遠隔医療ロボットなどの医療機器との連携や、ドローン開発との連携についても、具体的な検討が進んでいます。ドローンはワイヤレス充電で飛び続けられるようになれば、物流はもちろん、災害時の救護活動などに革命が起きるでしょう。
また、超小型の浮遊デバイスや、ハサミで切ったり、折り紙のように折ったりできる給電シートなどのアプリケーションも開発しています。

「充電部屋」に関しては、より広い部屋で効率よく電力を送るためのシステム改善を行っていきますし、装置の小型化・軽量化にも取り組んでいます。安全で便利な技術だということを、より多くの人に知ってもらいたいですね。
「給電」という見えないものを受け入れてもらえるデザインや、気持ちよく使ってもらう仕掛けなども考えていく必要があると思います。

全体の課題としては、技術の促進や安全性の担保と並行して、電波法令上の整備や、国際標準規格化などを進める必要もあります。
一例として、総務省の発表では、2030年頃までに、短距離・小電力のコードレスな屋内外での給電が実現して、バッテリーレスなネットワークが組める。電気自動車等へのワイヤレス充電ができるようになる等の内容が示されていますが、産官学が協力すれば、十分実現可能なイメージでしょう。

次世代の充電イメージは技術的にはほぼ出揃っていて、機器に対して最適化していく段階に来ています。電子機器も、家電も、乗り物も、通信ケーブルだけではなく、電源コードや充電設備から自由になれなければ、本当の意味での「次世代ワイヤレス」とは表現しにくいでしょう。
今後も、社会変化や必要とされるシステムを見極めながら、実社会で使える技術を開発していきます。世界中の人々を充電から解放することでライフスタイルを便利に変え、より豊かな社会の実現を目指したいですね。