【動画】英国に導入された高速鉄道車両「Class800」のデザインが、全国発明表彰の恩賜発明賞に選ばれた=松尾一郎撮影
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 全国発明表彰(公益社団法人発明協会主催、朝日新聞社など後援)の今年度の受賞者が決まった。最優秀の恩賜(おんし)発明賞には、日立製作所が英国に導入した高速鉄道車両システムの意匠(デザイン)が選ばれた。1919(大正8)年に始まった発明表彰で、意匠が恩賜賞に選ばれるのは初めて。表彰式は6月10日に東京都内である。

英国基準の壁、発想力で突破(恩賜発明賞)

英国の社会インフラとなった高速鉄道車両(Class800)システムの意匠 高田(こうた)裕一郎、園(その)真(いずれも日立製作所)=敬称略

 蒸気機関車発祥の地である英国で今月15日、日立製作所製の高速鉄道車両「AZUMA(アズマ)」が営業運転を始めた。ロンドンとリーズを最高時速約200キロで結ぶ。モーターと自家発電用エンジンを載せた「バイモード」で、電化されていない区間も走れる。日立が育てた技術と高品質を融合するデザイン力が高く評価された。

 始まりは2012年秋。

 欧州では後発の日立にとって、英国に導入する高速鉄道を一目で日立の車両と分かってもらえるデザインにするのは最重要課題だった。

 プロダクトデザイナーの高田さんは、東京から車両設計部門がある山口県下松市に長期出張し、インパクトのある攻めのデザインを追求した。一方、園さんは車両艤装(ぎそう)設計の担当者として、製造やメンテナンスのしやすさ、納期、コストも考えながら、採用できる技術を選ばなければならなかった。

 立ちふさがったのが、日本と異なる英国の基準や顧客の要求だった。日本の新幹線が、高度に制御された運行管理で衝突しないことを前提に設計されているのに対し、英国の列車は「アンチクライマー」という衝撃を吸収する装置の設置が義務づけられていた。

 先頭車両をスマートにするには、この装置と車両をつなぐ連結器を先端に押し込まないといけない。2人は「装置をできるだけ小型化し、傾きも調整して、ぎりぎり収まる位置を探した」と振り返る。

 最後まで苦戦したのがライトだ。最先端のライトを搭載した斬新なデザインを目指したが、これも規格などの壁があった。そこで発想を切り替え、シンプルさを追求することにした。

 フロントガラスや窓などの輪郭を「四つのカーブとひとつの直線」を意識しながらデザイン。統一感のあるスタイルが生まれた。

 高田さんは「制約の中で検証を重ねた。デザインに落とし込むのは簡単ではなかった」。グローバルビジネスコーディネーション部部長の伊藤国彦さんは「日本で鍛えられた対応力の成果。胸を張れます」と総括した。(松尾一郎)

電池、安全に急速充電(内閣総理大臣賞)

 出入力性能に優れた長寿命大型二次電池の発明 高見則雄、稲垣浩貴(いずれも東芝)=敬称略

 急速充電できて安全性が高く、しかも長持ち。そんな二次電池を開発した。すでに電気自動車に採用され、電力会社の大型蓄電池としても実証試験が始まっている。

 繰り返し使える二次電池では、パソコンやスマートフォンに使われるリチウムイオン電池が主流だ。小型で電気を多くためられ、急速に普及した。しかし、リチウムイオン電池は充電に時間がかかったり、変形すると発熱したりする。爆発事故が起きることもあり、人の命を乗せる車などには使いにくかった。

 そこで、リチウムイオン電池のマイナス電極を、安全性に優れるとされるリチウムチタン酸化物(LTO)に変えることを考えついた。ためられる電気は少なくなるものの、急速充電できれば使い道があるかもしれない。

 2000年に研究を始めた2人は、LTOを極めて小さな粒子にする解決法を発見した。一定条件のもとで、充電が80%まで回復するのに6分、充電可能な回数も従来の10倍という新型電池「SCiB」の量産にこぎつけた。

 SCiBは東京メトロの車両に採用された。停電しても最寄り駅まで走れるという。新型新幹線への搭載も予定されている。短距離の移動が繰り返される「シェアカー」にも親和性が高いとみられる。高見さんは「エコカーや再生エネの蓄電池など、環境やエネルギー問題の解決に貢献できる」と話す。(小林舞子)

解像度を保ちつつ「モアレ」防ぐ(文部科学大臣賞)

 周期性の低いカラーフィルター配列を用いたデジタル撮像素子の発明 田中誠二、林健吉(いずれも富士フイルム)=敬称略

 細かいチェック柄や遠くのビルの窓をデジカメで撮ると、「モアレ」というしま模様が現れることがある。これまでは画像を少しぼかして抑えていたが、解像度を保ちつつモアレを防ぐ技術を開発した。

 デジカメのセンサーは、光の三原色である青、緑、赤の色がついた画素が規則正しく並ぶ。この画素の間隔と、被写体の模様のパターンが一致してしまうと干渉が起き、正しい色を復元できなかったり、しま模様になったりする。

 田中さんらは画素の色の配置を複雑なパターンにして干渉が起きにくくした。計算が複雑になるが、計算量を抑えつつモアレも防げる配列を見つけた。

 解像度を保ったままカメラを小型化でき、3歳の長女とよく外出する田中さんは「子育て世代でも持ち運びやすいカメラの開発につなげられた」と話す。(杉本崇)

古紙をオフィスで再生紙に(朝日新聞社賞)

 乾式オフィス製紙機の発明 中村昌英、山上利昭(いずれもセイコーエプソン)=敬称略

 オフィスで使った紙をその場でリサイクルし、再生紙をつくる機器を開発した。資源を有効利用できるうえ、紙に印刷された情報の外部への漏洩(ろうえい)リスクも減らせる。

 最大の特徴は、水をほとんど使わないことだ。

 再生紙づくりは古紙を水につけて木の繊維に戻し、再びすいて紙にするのが基本。しかし、給排水が必要だと機器は巨大になり、オフィスに置けなくなる。廃水による環境負荷も高い。

 そこで山上さんと中村さんらは、古紙を水につけるのではなく、機械的な衝撃でばらばらにすることにした。問題は繊維の「質」だった。繊維の長さなどがきっちりそろっていないと、古紙を無駄なく再生できない。山上さんが「そんなことできるの、と思った」というほどの難題だったが、繊維を2度ふるいにかける方式を考案し、開発の山を乗り越えた。繊維を粉末状の物質でくっつけ、紙にする技術も開発した。

 2016年に製品化された「乾式オフィス製紙機」は高さ約2メートル、幅約3メートル。A4なら毎時720枚の再生紙がつくれる。印刷用インクが混じって、紙の色は淡いグレーになる。「白は求めない」と割り切ったのも、白くする工程で生じる環境負荷を避けるためだ。(上田俊英)

その他の特別賞(敬称略)

 【経済産業大臣賞】「低速高圧流動を用いたバレル研磨機の発明」小林知之ら2人(チップトン)【特許庁長官賞】「重ね鋼板のレーザー溶接方法の発明」小倉修平ら3人(トヨタ自動車)【発明協会会長賞】「電気機器の小型高効率化に寄与する電磁鋼板の発明」平谷多津彦ら3人(JFEスチール)【経団連会長賞】「位置合わせ速度と精度を両立させたディスプレイ用露光装置の発明」長野浩平ら3人(キヤノン)【日本商工会議所会頭賞】「共存水分補正機能を備えた赤外線ガス分析装置の発明」足立正之ら2人(堀場製作所)【日本弁理士会会長賞】「強度・軽量・演奏性を兼ね備えるエレクトリックバイオリンの意匠」辰巳恵三(ヤマハ)