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【研究最前線】
電波を使った技術で社会に貢献する。無線電力伝送システムの開発に挑戦。電気電子工学科 伊東 健治教授

「学生たちが世界へ向けて成果を発信していく姿を見るのは、私にとっても大いに刺激になります」(伊東 健治教授)



電波を使った技術で社会に貢献
無線電力伝送システムの開発に挑戦

話しながら充電できる
スマホが登場するかも!?


スマホの充電もコードレスでできればいいのに……。そう考えたことがある人も少なくないだろう。通信技術が進歩し、電話やインターネットが無線で楽しめるのが当たり前の現代において、なぜか電源だけがケーブルから解放されていない。よほど高度な技術が必要なのだろうか? スマホはもちろん、携帯ゲーム機やコードレス掃除機が充電切れで動かなくなるストレスから解放されたら生活は飛躍的に便利になるに違いない。


そんな身近ながら、意外に意識されていなかった課題に挑むのが、金沢工業大学工学部電気電子工学科の伊東健治教授。研究キーワードは「どこでもコンセント」。


「現在、研究室では電波を使った無線電力伝送システムの開発に取り組んでいます。例えば、テレビと同じように電波を使って遠方から電気を送るのです。電波なら周波数次第でより遠くまでより大容量の電気を送れます。無線で電力が送れるようになれば、家庭内で面倒な電気配線工事をする必要がなくなります。今の自動車は内装の内側に電気コードが絡み合ったスパゲティのように詰め込まれていますが、これも数を減らすことができます。すでに磁力を使った無線給電システムが実用化されていますが、まだまだ課題が多く自由には使えないのが実状。私たちは、電波を使った技術で社会に貢献できるよう、研究に取り組んでいます」


電波を直流電流に換える
「 整流回路」がカギを握る


無線を使って電気を送ればいい―。それだけ聞くと「なぜそんなことができないのか?」と簡単に考えてしまいそうだが、その気づきこそが電気工学の迷宮への入口。詳しく調べていくと周波数の計算や回路の設計など、私たちの日常生活を支える電気工学の高度な知識や技術が垣間見えてくる。


「電波送電で重要な役割を担うのが、送られてきた電波を受けるアンテナと受けた電波を電力に変換する『整流回路』です。無線給電システム実用化の課題は、アンテナで受信した電波を可能な限り効率よく直流電流に換えること。カギを握るのは、整流回路での変換効率です。私たちの研究室では、小型で高効率の整流回路を考案し、世界トップレベルの変換効率80%を実現しました」





金沢工業大学で開発された整流回路。ブリッジ・ダイオードと平滑コンデンサからなる従来の整流回路に、効率低下要因であるダイオードの容量をキャンセルする回路を新たに付加することで効率改善し、世界トップレベルの性能を得ている。



地道な取り組みを行うなかで学生たちが
世界トップレベルの性能を実現!

学生が発表した論文が
国際学会で論文賞受賞<


伊東教授は、大学卒業後、36年間にわたり三菱電機のエンジニア、マネージャーとして働いてきた経歴を持ち、在職中に博士号を取得している。専門はマイクロ波工学。マイクロ波半導体回路という携帯電話通信を支える技術の開発に現場で取り組んできた。

伊東教授がこの仕事に従事していたのは、2000年前後のインターネットに接続された携帯電話が急速に高度化しはじめた時期。小型化、高性能化していく携帯電話の進化を電気工学の高度な技術で支えてきたのだ。


「高効率な無線電力伝送を行うためには細かな回路技術の集積による高度化が必要です。そのような地道な取り組みを行うなかで、学生たちも世界トップレベルの性能を実現する機会を得ています。2015年には、博士前期課程の学生が発表した、整流回路と同じ回路技術を用い、無線通信分野に適用されるミクサ回路の論文が、国際学会で論文賞を受賞しました。学生たちが世界へ向けて成果を発信していく姿を見るのは、私にとっても大いに刺激になります」


ここならば、どんな夢も実現できるかもしれない。伊東教授の研究室の雰囲気は希望に満ちている。


高度な回路シミュレータや電波の測定器、信号発信機など、最先端の実験機器がそろう伊東研究室。設備の充実度は、金沢工業大学の大きな強みのひとつだ



伊東研究室で作製されたさまざまな電子回路。一つひとつ特性や用途が異なる。



2015年11月、伊東研究室で博士前期課程を修了した橋本潤さんがIEEE(米国電気電子学会)の論文賞を受賞。そのときの伊東教授とのスナップ写真。

*当記事は「研究」で選ぶ理工系大学進学情報誌『F-Lab.(エフラボ) 2016 世界を変える、大学の研究』(発行 allow corporation)より許諾を得て転載したものです。インタビュー内容は取材当時のものですが、学科名は現在の学科名に変更しています



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伊東健治教授にIEEE(米国電気電子学会)の最高級グレード「フェロー」の称号が授与(2016.12.30)

地上波ディジタル放送波から高効率に発電する回路を開発。大学院生が無線電力伝送の代表的な国際学会で学生論文賞第三位受賞。微弱電波を用い、世界トップレベルの発電効率を実現(2016.5.12)

大学院在学中の研究成果がマイクロ波技術の代表的な国際学会論文誌で論文賞受賞(2015.12.17)

電波を直流に変換する整流回路の研究で、世界最高変換効率を世界最小実装面積で実現。無線電力伝送に関するIEEE(米国電気電子学会)の国際会議でBest student paper award(学生論文最高賞)を受賞(2014.5.15)



「F-Lab.」バックナンバー

【研究最前線】再生可能エネルギーのベストミックスを探り、エネルギーの「地産地消」を実現する。電気電子工学科 泉井良夫教授 (『F-Lab.2020』より)

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【研究最前線】LSIの極低電力化で世界を揺るがす数値を実現。「0.1ボルト程度の低電圧でLSIを動作させる技術を開発しました。世界でもこれだけ低い数値を出している研究チームはほかにないでしょう」電気電子工学科 井田研究室(『F-Lab.2018』より)

【研究最前線】 氾濫するビッグデータを読み解き、世の中の「法則性」を探り出す! 情報工学科 中野 淳教授(『F-Lab.2017』より)

【研究最前線】電波を使った技術で社会に貢献。無線電力伝送システムの開発に挑戦。電気電子工学科 伊東健治教授(『F-Lab.2016』より)

「学生たちが世界へ向けて成果を発信していく姿を見るのは、私にとっても大いに刺激になります」(伊東 健治教授)



電波を使った技術で社会に貢献
無線電力伝送システムの開発に挑戦

話しながら充電できる
スマホが登場するかも!?


スマホの充電もコードレスでできればいいのに……。そう考えたことがある人も少なくないだろう。通信技術が進歩し、電話やインターネットが無線で楽しめるのが当たり前の現代において、なぜか電源だけがケーブルから解放されていない。よほど高度な技術が必要なのだろうか? スマホはもちろん、携帯ゲーム機やコードレス掃除機が充電切れで動かなくなるストレスから解放されたら生活は飛躍的に便利になるに違いない。


そんな身近ながら、意外に意識されていなかった課題に挑むのが、金沢工業大学工学部電気電子工学科の伊東健治教授。研究キーワードは「どこでもコンセント」。


「現在、研究室では電波を使った無線電力伝送システムの開発に取り組んでいます。例えば、テレビと同じように電波を使って遠方から電気を送るのです。電波なら周波数次第でより遠くまでより大容量の電気を送れます。無線で電力が送れるようになれば、家庭内で面倒な電気配線工事をする必要がなくなります。今の自動車は内装の内側に電気コードが絡み合ったスパゲティのように詰め込まれていますが、これも数を減らすことができます。すでに磁力を使った無線給電システムが実用化されていますが、まだまだ課題が多く自由には使えないのが実状。私たちは、電波を使った技術で社会に貢献できるよう、研究に取り組んでいます」


電波を直流電流に換える
「 整流回路」がカギを握る


無線を使って電気を送ればいい―。それだけ聞くと「なぜそんなことができないのか?」と簡単に考えてしまいそうだが、その気づきこそが電気工学の迷宮への入口。詳しく調べていくと周波数の計算や回路の設計など、私たちの日常生活を支える電気工学の高度な知識や技術が垣間見えてくる。


「電波送電で重要な役割を担うのが、送られてきた電波を受けるアンテナと受けた電波を電力に変換する『整流回路』です。無線給電システム実用化の課題は、アンテナで受信した電波を可能な限り効率よく直流電流に換えること。カギを握るのは、整流回路での変換効率です。私たちの研究室では、小型で高効率の整流回路を考案し、世界トップレベルの変換効率80%を実現しました」





金沢工業大学で開発された整流回路。ブリッジ・ダイオードと平滑コンデンサからなる従来の整流回路に、効率低下要因であるダイオードの容量をキャンセルする回路を新たに付加することで効率改善し、世界トップレベルの性能を得ている。



地道な取り組みを行うなかで学生たちが
世界トップレベルの性能を実現!

学生が発表した論文が
国際学会で論文賞受賞<


伊東教授は、大学卒業後、36年間にわたり三菱電機のエンジニア、マネージャーとして働いてきた経歴を持ち、在職中に博士号を取得している。専門はマイクロ波工学。マイクロ波半導体回路という携帯電話通信を支える技術の開発に現場で取り組んできた。

伊東教授がこの仕事に従事していたのは、2000年前後のインターネットに接続された携帯電話が急速に高度化しはじめた時期。小型化、高性能化していく携帯電話の進化を電気工学の高度な技術で支えてきたのだ。


「高効率な無線電力伝送を行うためには細かな回路技術の集積による高度化が必要です。そのような地道な取り組みを行うなかで、学生たちも世界トップレベルの性能を実現する機会を得ています。2015年には、博士前期課程の学生が発表した、整流回路と同じ回路技術を用い、無線通信分野に適用されるミクサ回路の論文が、国際学会で論文賞を受賞しました。学生たちが世界へ向けて成果を発信していく姿を見るのは、私にとっても大いに刺激になります」


ここならば、どんな夢も実現できるかもしれない。伊東教授の研究室の雰囲気は希望に満ちている。


高度な回路シミュレータや電波の測定器、信号発信機など、最先端の実験機器がそろう伊東研究室。設備の充実度は、金沢工業大学の大きな強みのひとつだ



伊東研究室で作製されたさまざまな電子回路。一つひとつ特性や用途が異なる。



2015年11月、伊東研究室で博士前期課程を修了した橋本潤さんがIEEE(米国電気電子学会)の論文賞を受賞。そのときの伊東教授とのスナップ写真。

*当記事は「研究」で選ぶ理工系大学進学情報誌『F-Lab.(エフラボ) 2016 世界を変える、大学の研究』(発行 allow corporation)より許諾を得て転載したものです。インタビュー内容は取材当時のものですが、学科名は現在の学科名に変更しています



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伊東健治教授にIEEE(米国電気電子学会)の最高級グレード「フェロー」の称号が授与(2016.12.30)

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大学院在学中の研究成果がマイクロ波技術の代表的な国際学会論文誌で論文賞受賞(2015.12.17)

電波を直流に変換する整流回路の研究で、世界最高変換効率を世界最小実装面積で実現。無線電力伝送に関するIEEE(米国電気電子学会)の国際会議でBest student paper award(学生論文最高賞)を受賞(2014.5.15)



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【研究最前線】電波を使った技術で社会に貢献。無線電力伝送システムの開発に挑戦。電気電子工学科 伊東健治教授(『F-Lab.2016』より)

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