2021 年度

ものづくり基礎技術セミナー報告書

2021 年度「ものづくり基礎技術セミナー」は 2021 年 10 ⽉ 15 ⽇ 17 時から 19 時半にかけて北⾒⼯業⼤学多⽬的講義室を会場にした対⾯での講義形式と Zoom を⽤いたオンライン形式で開催された。内容は「新しいエネルギー社会への挑戦」、「⾃動⾞のエンジンはモータに代わるのか」で参加者は対⾯では 25 名、オンラインでは 60 名、合計 85 名の参加者で盛会であった。

講演内容：
地球温暖化の影響が深刻となり、⽇本は 2050 年までにカーボンニュートラルを⽬指すことを宣⾔しました。講師の近久⽒は 2019 年に発刊した著書「新しいエネルギー社会への挑戦」の中で、北海道におけるカーボンニュートラルのあり⽅や再⽣可能エネルギーと経済活動について種々提⾔されています。特に⾵⼒発電と太陽光発電、及びその余剰電⼒を使って⽣成される⽔素の活⽤が重要であり、その将来について専⾨家の⽴場からお話いただきます。また、常本⽒も 2020 年に「エンジン⼯学」という本を発刊しており、その中で、⾃動⾞が排出する CO2 の削減に⾔及しております。⾃動⾞のエンジンはモータに代わると思われている⽅が多いと思いますが、当⾯はハイブリッド⾞で将来的には⽔素やバイオ燃料などで CO2 の出さないエンジンの可能性もあります。これら、進化し続けるエンジンの現状について紹介いただきます。
林⽥和宏・北⾒⼯業⼤学教授による開会の挨拶。
⾃動⾞技術会を代表して⾃動⾞技術会北海道⽀部⻑

吉⽥雄⼆・トヨタ⾃動⾞北海道(株)専務取締役の挨拶。
⽇本機械学会北海道⽀部シニア会を代表して⼩林道明・北⾒⼯業⼤学名誉教授が本技術セミナー開催の経緯とシニア会の紹介。
佐々⽊正史・北⾒⼯業⼤学名誉教授の司会進⾏で技術セミナーを開始。

「新しいエネルギー社会への挑戦」◆講師紹介◆
北海道職業能⼒開発⼤学校・校⻑ 北海道⼤学名誉教授
近久 武美 先⽣
1954 年当別町⽣まれ。1982 年北海道⼤学⼯学研究科博⼠後期課程修了。1982 年から北海道⼤学⼯学部機械⼯学科の講師、助教授、教授、副⼯学部⻑を経て、2019 年に退任。同年より現職に就任。主な著書「新しいエネルギー社会への挑戦：原発との別れ」

⻑期エネルギー解析による主要な結論：

Ø

早期に CO2 削減する⽅がトータルで安上がり。

Ø系統電⼒の低 CO2 化は顕著に進み、需要量も増加する。

Ø

変動する再⽣可能エネルギーを効率的に利⽤する社会システム構築が必要。

Øパリ協定を遵守するには製鉄部⾨と運講演中の近久講師

輸部⾨の低炭素化が⼤きな課題。
Øの運輸部⾨は電気⾃動⾞（短距離乗⽤⾞）と余剰電⼒起源の⽔素による⻑距離バス・トラック、ならびに船舶・航空機構成になる。

まとめ：

Ø

炭酸ガスゼロ社会の実現は経済発展のチャンスである。

Ø

再⽣可能エネルギーインフラ、電⼒貯蔵、⽔素変換・利⽤等に関係するビジネスが発展する。

Ø

コスト⾼は雇⽤増と考えるべきである。

Ø

地域住⺠参加の仕組みを考えるべきである。

Ø全体が調和しながら変化する必要があり、⾏政ならびに教育が重要である。→国⺠の理解と⾏政のリード。

―環境調和型社会の形成を⽬標に―
Ø

お⾦が地域で循環し、雇⽤豊かな社会形成。

Ø

安さの追求は誤り。

Ø電⼒の直接利⽤と⽔素起源の燃料に基づく社会形態・運輸部⾨構成になるだろう。

「⾃動⾞のエンジンはモータに代わるのか」◆講師紹介◆
北⾒⼯業⼤学名誉教授・元学⻑
常本 秀幸 先⽣
1941 年旭川市⽣まれ。1964 年北海道⼤学⼯学部卒業。いすゞ⾃動⾞に⼊社。
1974 年から北⾒⼯業⼤学⼯学部助教授、教授、学⽣部⻑、副学⻑を経て、2002 年北⾒⼯業⼤学⻑に就任。2008 年北⾒⼯業⼤学退任、同年信州⼤学監事に就任。2012 年に退任。
著書、「⾃動⾞エンジン⼯学」、「美しい地球を⼦孫に」、「エンジン⼯学」

温室効果ガスの現状：

Ø

⼆酸化炭素：76%, メタン（⽜のゲップやガス⽥開発で発⽣し CO2 の 25 倍の影響）：16%Ø

⼆酸化炭素排出量（国別割合）：中国、アメリカ、インドで 50%、⽇本は 3.4%
講演中の常本講師

で 5 番⽬。
Ø

世界の⼆酸化炭素排出量（産業部⾨別）：の2015 年度 CO2 総排出量は 323 億トンで電⼒部⾨ 39.3%、産業部⾨ 25.7%、運輸部⾨23.8%。
Ø⽇本の⼆酸化炭素排出量（産業部⾨別）：2017 年度 CO2 総排出量は 11 億 9 千万トンでエネルギー転換部⾨ 41.3%、産業部⾨ 24.9%、運輸部⾨ 17.2%（内⾃動⾞ 86%）
、家庭部⾨ 5%.

⼆つの戦略が必要：Ø

さすが⽇本⾞！と⾔われる BEV ⾞の開発
（価格、⾛⾏距離、充電時間、安全性）。

Øやっぱり⽇本のエンジン！と⾔われる⾼効率化とカーボンフリー燃料⾞の開発。

PHEV に期待：ØBEV:

BEV ⾞は頻度の少ない⻑距離⾛⾏のため、⼤容量バッテリーを搭載。もったいない資源の使い⽅。
ØHEV: HEV は、バッテリーは⼩さいが、燃料を常時使うため、燃料供給⾯に課題。

ØPHEV: PHEV であれば、BEV の 1/3~1/5のバッテリー容量で良く、省資源で偏在性にも対応可能。燃料は主として⻑距離⾛⾏に使うため、少なくて済む。

まとめ：ØCO2 ゼロエンジンを早期に実現。

Ø技術の進化、使⽤条件、国情などもあり多世界の⾃動⾞⽣産台数予測様な動⼒源を、今は選択肢を狭めない。
Ø

環境を重視しながらも、エネルギーと経済のバランスに配慮。のØ

これからの学⽣、若き研究者、技術者のイノベーションに期待。

＜会場での質疑応答＞

略

進藤覚弥・北⾒⼯業技術センター事業振興課⻑が閉会挨拶。
チャットでの質問と講演者の回答：＜質問

１＞

ご提案の社会は，私もある程度賛成するところですが，⼀⽅で究極は共産主義のようで，その失敗は歴史が証明しているかと思います．要は教育も含めてある程度の競争が必要で，成功者が報われるようなインセンティブを与えることが必要かと思いますが，いかがでしょうか．それが意外と難しいことのように思います。
＜近久講師の回答＞

ご指摘の通り、⾃由競争と富の分配のバランスは別途考えなければならない重要項⽬です。
ただ、現代社会は⾃由競争に⽐重が置かれ過ぎており、貧富の差が極めて⼤きくなっている状態と⾔えます。⾦持ちが他に⽐べて格段の努⼒をしているかと⾔えば、必ずしもそうとは⾔えません。いずれにしても両者のバランスを適切に取るような仕組みを別途考案する必要があるでしょう。その点については、私はまだ⼗分に考察しておりません＜常本講師の回答＞

私の話題提供とは関連が少ないのですが、質問に対する感想を述べさせてもらいます。
経済活動に伴う格差の発⽣には必然性があるかと思っています。しかし⼀⽅でホームレスが増えるような社会システムも問題であり、累進課税などによる富の再分配は必要かと思っています。
＜質問２＞

CO2 をいきなりゼロにする事は難しいですが段階的に減らす事はとても有効だと思います。その意味で HEV を増やす事は⾮常に効果的だと思います。
内燃機関の熱効率向上はそれを更に後押しできると思いますが、議論されるのは正味最⼤熱効率で実際の運転条件では熱効率は低い状態になると思います。
内燃機関の使い⽅を⼯夫して CO2 を削減する動きがもっとあっても良いと思っています。
例えば、⽇産⾃動⾞のように HEV の内燃機関は発電専⽤にすれば極端ですがアクセル開度と内燃機関の運転は連動する必要が無く、内燃機関は定常運転の領域を広げられる。更にはHCCI のようなことも実現できる気がします。
燃焼改善などもされていると思いますが、システムとしての効率化についてはどのようにお考えでしょうか。

＜近久講師の回答＞

ご指摘の点は全くその通りで、HEV の運転領域を最⼤熱効率領域になるようにして、モータとの組み合わせをうまく制御するのは正しい考え⽅です。実際にメーカーはそのようなシステムを実⽤化しつつあるものと思います。
なお、現時点で電気⾃動⾞はゼロ CO2 ではなく、発電所からの CO2 を勘案すると結構な量の CO2 が排出されていることになます。しかし、2050 年頃のゼロ CO2 社会では電⼒からの CO2 はほぼゼロとなっていますし、⽔素も現在と違って⾃然エネルギー起源から製造されるものと思います。その場合に内燃機関と燃料電池のどちらの熱効率が⾼くなるか⽐較しますと、燃料電池の⽅がかなり有利になるものと思います。現在のレベルで天然ガスを起源として改質⽔素製造・燃料電池利⽤と内燃機関における直接利⽤とを⽐較しても燃料電池の⽅が僅かに総合熱効率は⾼い状態です。その改質部分が不要となるのですから、燃料電池の⽅が有利になるのはかなり確かだろうと思います。燃料電池は⻑距離バス・トラックや船舶において特に重要になるものと考えます。
＜常本講師の回答＞

ご指摘のように、今の研究では熱効率の最⼤値を改善するだけではなく、平均熱効率の向上を⽬指しています。具体的にはエンジンの負荷及び回転速度の広い範囲で熱効率を⾼まるよう、ミラーサイクルなどが活⽤されています。これによって HEV の制御性を⾼め、CO2を削減するようにしています。⽇産のようなシリーズハイブリッドは⼀つの選択肢ですが、モータを⼤きくする必要があるようです。
最近、研究室段階で達成された 50％を超す熱効率は、HCCI のような超希薄燃焼も活⽤しており、熱効率としては限界に近付いているように思っています。今後の内燃機関ですが、カーボンフリー燃料次第ですが、BEV、FCV とコストや利便性、政治的な判断などで選択されると思います。
＜質問３＞

再⽣可能エネルギーの拡⼤によって CO2 排出量は減少すると思いますが、新たな弊害は出てきませんか?
＜近久講師の回答＞

しっかりと計画的に太陽電池や⾵⾞の設置場所を選定していかなければ、環境破壊につながる可能性は⼤いにあります。したがって、①⾃然との調和、②騒⾳や反射光、あるいは⼆次災害の防⽌、③住⺠参加と共同運⽤などについて、しっかりと考えていく必要があろうと思います。この点は現状ではまだまだ不⼗分と思います。また、世界的に膨⼤な設備が建設された場合には、新たな問題が発⽣する可能性もあります。ただし、ゼロ CO2 は必須であろうと考えますので、その場合にはタブー視している⼈⼝問題についても切り込んでいかなければならないだろうと思います。⾷料問題で制約がある場合には⼈⼝についてもおのずと限界があるのと同様です。

＜常本講師の回答＞

温暖化は早期に改善すべきですが、再⽣可能エネルギーに頼るとしても、我々の⽣活を⾒直すことも必要だと思っています。確かに再⽣可能エネルギー源となる太陽光、⾵⼒などの設置可能な⾯積はありますが、⾃然の姿を⼤きく変えることになります。CO2 もそうでしたが、公害は思いもよらぬ形で現れることをこれまでも経験しており、慎重に拡⼤してもらいたいと願っています。
＜質問４＞

⽔素エンジンを作るのに⼤量の希少⾦属が必要と聞いたことがありますが、どうお考えですか?
＜近久講師のコメント＞

エンジンよりも燃料電池の⽅が希少⾦属（⽩⾦）を多く利⽤します。ただし、このリサイクル率は極めて⾼く、将来的には 100%リサイクルを⽬指すものと考えます。したがって、資源量は問題になりますが、どんどんと消費される物質にはならないものと考えます。
＜常本講師の回答＞

⽔素エンジンを実現するための課題の⼀つが⽔素による脆性破壊です。ニッケル系の⾦属が強いようですが、希少⾦属を使っているとは聞いていません。トヨタもまだ情報公開していませんが、タンクなどは合成樹脂を⽤いるなどの苦労があるようです。
⽔素で希少⾦属というと燃料電池のスタックに触媒として使っているプラチナかと思います。プラチナは総資源量が少ないので、燃料電池⾞が⼤幅に増えるとプラチナの価格が⾼騰すると⾔った話もあり、対象⾞種の制限などが必要かと思っています。
以 上<⽂責：⼩ 林>