Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
図５ コイン開放機能に係る累積特許出願件数シェアの推移

(出所) IIP データベースより筆者が作成。

## (2) 相対的な技術開発力の評価

企業の技術開発力を，企業の特定の製品分野における特許等の知的財産権の保有高でみた場合，企業が保有する技術を全て同じウェイトで評価することになるため，企業が持つ技術開発力を判断する指標としては必ずしも適していない。そこで，企業の技術開発力を評価するためには，個々の技術に適切なウェイト付けをした指標を作成することが必要となる。

この点，上記のとおり，技術開発は累積性を持ち，技術開発の連鎖によって関連技術のネットワークが形成されていることを踏まえれば，後続の多くの特許によって引用される技術ほど重要性が高いと考えられ，このような技術を多く有する企業ほど技術開発力が高いと考えられる。

イ 以下では，コイン開放機能に係る技術を，他の特許によって引用される件数で評価することによって，自動販売機の主要メーカーが有する技術開発力を評価する。具体的には，コイン開放機能に係る技術のネットワークを構成する特許を，その保有主体によって，自動販売機の主要メーカー6社（ただし，結合当事企業の共有に係る特許発明は，独立の主体として扱う。）とそれ以外の企業（以下「その他」という。）に区分し，主体ごとに保有する技術が他の主体が有する特許によって引用される件数を求め，その数字の大きさによって主要メーカー6社の技術開発力の高さを評価する。

ウ 図6は, 図4の関連技術のネットワークを構成する個々の特許の引用件数を,
各特許を有する主体ごとに合算し，それをこれら主体間の引用関係として表したものである。例えば富士電機と三洋電機を結ぶ辺の237及び224の数字は，富士電機が保有する特許が三洋電機が保有する特許を全体で237件引用しており，逆に，三洋電機が保有する特許が富士電機が保有する特許を全体で224件引用していることを示している。

図6 コイン開放機能に係る主要メーカー間の引用関係

(出所) IIP データベースより筆者が作成。

図6から明らかなように，各主体の間の引用関係は一方的なものではなく，相互に引用し合っている状況にある。そこで，各主体の技術開発力を，他の主体に対する相対的な優位性として評価したものが表7である。

具体的には，主要メーカーの間の技術開発力の優劣を，一方のメーカーが保有する特許が他のメーカーが保有する特許を引用している件数と，引用されて
いる件数の比率の大小で評価したもので，例えば，富士電機と三洋電機の関係をみると，富士電機が保有する特許が三洋電機が保有する特許によって引用されている件数（224件）と，三洋電機が保有する特許が富士電機が保有する特許に引用されている件数（237件）の比率は0.95（=224/237）であることから，三洋電機は富士電機に対して，技術開発力で相対的に優位な立場にあることが分かる。

表 7 自動販売機関連技術をめぐる主要企業の技術的地位

引用被引用	富士電機	三洋電機	松下冷機	サンデン	東芝	クボタ	その他
富士電機	--	0.95	1.37	2.71	0.53	1.38	1.09
三洋電機	1.06	--	1.59	1.88	0.71	1.78	0.75
松下冷機	0.73	0.63	--	0.89	0.41	0.63	0.90
サンデン	0.37	0.53	1.13	--	0.24	0.58	0.70
東芝	1.87	1.40	2.42	4.20	--	1.88	1.59
クボタ	0.72	0.56	1.59	1.73	0.53	--	1.05
その他	0.92	1.34	1.11	1.42	0.63	0.95	--

(出所) IIP データベースより筆者が作成。

## (3) 主要メーカーの相対的な技術開発力

このようにして，本件企業結合の当事会社とそれ以外の4社の間で技術開発力の優劣を比較すると，富士電機，三洋電機ともに，松下冷機，サンデン及びクボタの3社に対して優位にあるのに対して，東芝に対しては，富士電機が0.53，三洋電機は0.71で共に大幅な劣位にあることが分かる。

次に，本件企業結合の影響をみると，企業結合前における各当事会社が保有する特許によるそれ以外の4社が保有する特許の引用件数は合算で2033件（富士電機が1216件，三洋電機が817件），一方，各当事会社が保有する特許がそれ以外の4社が保有する特許に引用されている件数は合算で1965件（富士電機が1107件，三洋電機が858件）であり，本件企業結合前の各当事会社のそれ以外の4社に対する技術力の優位性は平均で1.035である。

それが，本件企業結合により1.045（当事会社が保有する特許による引用件数が合算で1572件，当事会社が保有する特許が引用される件数が合算で1504件）であり，増加割合は1％ポイント（ $ 1.045-1.035 $ /1.035）にすぎない。

以上の結果を踏まえれば，企業の技術開発力を上記の指標によって評価した場合，本件企業結合の当事会社は，本件企業結合により，それ以外の4社に対する優位性をほとんど高めることにはならない。加えて，自動販売機の技術開発力の
点においては，東芝が本件企業結合の各当事会社及びそれ以外の4社に対して圧倒的に優位にあり，企業結合後の当事会社に対しても，引き続き有効な牽制力として機能している。したがって，これらの点を踏まえれば，本件企業結合によって，企業結合の当事会社が自動販売機の製品分野における技術を囲い込み，技術開発力を著しく強化し，競争企業との間で大きな格差が生じることとなるとは認められない。

## 3 事後的検証報告書との整合性

## (1) 技術開発競争全般

事後的検証報告書は，競争企業等に対するヒアリングを踏まえれば，技術開発競争全般の観点からは現時点で問題解消措置が直接的な競争促進効果を生んでいると判断することは難しいと評価し，そのように評価した根拠として，自動販売機の技術は基本的には成熟しており，新技術が開発されても代替技術を開発することが比較的容易であり，自動販売機メーカーによる技術の囲い込みは困難であること，また，クロスライセンスや部品供給といった解決方法が存在する等の指摘があった点を挙げている。

この点は，本研究における上記の分析において，①自動販売機の技術は他の製品に使用される技術と強い連関性を持ちながら開発されてきたことから，競合他社が持つ特許を迂回して技術開発を行うことは容易であること，②企業結合の当事会社の技術開発力を大幅に上回る技術開発力を有する競争企業が存在することが明らかになったことと整合すると考えられる。

## (2) 大・中型カップ用自動販売機

次に事後的検証報告書が，知的財産権に対する権利意識の高まりから特許権を行使する機運が高まりつつあり，企業結合の当事会社が保有する特許に抵触せず自動販売機の技術開発をするのに苦労している，特に大・中型カップ用自動販売機については，当事会社の特許開放無しには参入が困難であるとの意見が複数あると紹介しており，このことは，本件企業結合により当事会社が特許の束を形成・強化したことを示唆する。

そして，本研究における上記の分析において，金銭の管理やデジタルデータの処理など自動販売機の全般に係る技術については特許の束が強化されるとは認められないが，大・中型カップ用自動販売機に固有の技術についてはそのおそれが認められたことと整合すると考えられる。
## 第6章 本研究からの示唆と今後の課題

以下，本研究から得られた結果を踏まえ，企業結合規制に関する若干の示唆と今後の研究における課題について検討する。

## 1 技術の特性を踏まえた分析の必要性

企業結合による技術の集積が特定の製品分野における競争に与える影響を検討する場合，企業結合によって「特許の束」が形成・強化されるかという点と，企業結合の当事会社の技術開発力が著しく高まり，競争企業との間で格差が拡大するかどうかという点から検討する必要がある。

その場合に，前者については必須特許の特定が必要となり，後者については，企業結合により企業結合の当事会社の技術開発力の強化につながるかどうかの判断が必要となる。

特定の製品分野を構成する技術は，前記のとおり，それぞれが独立に存在するのではなく，技術開発の連鎖を通じて技術のネットワークを形成している。このため，特定の製品分野における必須特許の特定や企業の技術開発力の評価を行うに当たっては，関連技術のネットワークの分析が必要となる。

その場合に，関連技術のネットワークは，当該製品分野を構成する技術にとどまることなく，他の製品分野で利用される技術にまで及ぶ場合が多い。したがって，企業結合による技術の集積が競争企業の事業活動に与える影響を検討する際は，例えば，本研究で試みたネットワーク分析を駆使して，当該製品で利用される技術だけでなく，他の製品で利用される技術も含む関連技術のネットワークを適切に把握することが必要となる。

主要経路分析をはじめとするネットワーク分析の活用により必須特許の特定が可能となり，累積特許出願件数からはうかがい知ることができない競争企業間の技術開発力の相対的な評価を行うことも可能となる。そして，そのためには，公開されている特許情報，特に特許の引用情報を活用することが有効な手段であると考えられる。

## 2 今後の課題

本研究は，近年，研究の進展が目覚ましいネットワーク分析を用いて，企業結合による技術の集積が競争企業の事業活動に与える影響について検証したものである。企業結合による技術の集積の評価におけるネットワーク分析の利用は緒についたばかりであり，今後，分析の精緻化や実用に向けた研究が進められることが期待される。

例えば，特定の製品分野を構成する技術の機能・効用を評価し，技術の代替性・
補完性の程度を評価する方法や，企業結合による技術の集積の競争企業に与える影響を評価するに当たって，ネットワーク分析がいかされる製品の特徴等について研究していく必要がある。
## 参考文献

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安田雪（2001）『実践ネットワーク分析』新曜社。
## G07F と密接な連関性を持つ技術分野の選出

本研究では, コイン開放機能に関する技術のネットワークを構成する技術群のうち, 引用関係を持つ特許を 50 件以上含むものを, 特に密接な関係を有する技術群としている。

ここで，引用関係を持つ特許を50件以上としたのは，技術のネットワークを構成する技術群を，引用関係を持つ特許の件数で分類すると，以下のような分布を形成し，おおむね50件（平均値の2.5倍）を境に二つのグループに区分できるからである。したがって，50件以上の特許によって構成される技術分野をG07Fと密接な関係を有する技術群としている。

ちなみに，このようにして選出される技術群は16あり，全体（269）の5.9％を占めるにすぎないが，これら16の技術群に含まれる特許の数は全体の73.7％に上る。

構成特許件数別にみた関連技術群の分布状況
## 主要経路分析の適用例

技術のネットワークは，それを構成する特許に化体されている技術的知見が，技術開発の連鎖により逐次形成されてきた経路を示すものであり，このような有向ネットワークの中から，特に重要な経路を抽出する手法として開発されたのが「主要経路（Main path）分析」であり，主要経路上に位置する特許発明は，以下の意味で，当該技術分野における必須技術となる¹。

関連技術ネットワークとして，図のような九つの特許（ノード）と矢印で示される引用関係から構成されるネットワークを考える $ ^{2} $ 。この場合，各ノードは，次の四つのいずれかに分類される。

①他のノードから引用されるが，その他のノードを引用しない（図のノード1,2）

②他のノードを引用するが，その他のノードから引用されない（図のノード6,7,8）

③他のノードを引用し，その他のノードから引用される（図のノード3,4,5）

④他のノードを引用せず，その他のノードからも引用されない（図のノード9）

ここで①のノードは「始点」，②のノードは「終点」，④のノードは「孤立点」と呼ばれる。そして，この特許引用ネットワークにおける始点と終点を結ぶ「経路」は当該ネットワークにおける技術開発の連鎖を示す。

このような経路はネットワーク上に多数存在するが, 多くの経路が通過する辺と少数の経路しか通過しない辺がある。例えば, 図においては始点と終点を結ぶ経路は10通りあるが³, ノード2と8を結ぶ辺の数と, ノード4と5を結ぶ辺の数を比較した場合, 後者のほうが明らかに多くの技術開発の連鎖で利用されていることが分かる。

このとき，特定の二つのノードを結ぶ辺が技術開発の連鎖によって利用される頻度は，技術開発の経路の総数に対する，当該辺を通過する経路数の比で表現でき，この比率は当該辺の「経由値（Traversal weight）」と呼ばれる $ ^{4} $ 。

ここで，経由値は，当該辺が多くの技術開発の連鎖の中で利用される頻度を示している。したがって，ネットワークの始点から終点に至る経路の中から，相対的に大き
な経由値を持つ辺を順次抽出することによって，当該ネットワークにおいて最も多くの技術知識のフローが流れる経路が特定することが可能となり，このようにして抽出された経路を当該ネットワークの「主要経路（Main path）」と呼ばれる。また，このようにして抽出された主要経路は，当該技術分野における技術開発の連鎖において不可欠な経路と認められることから，当該経路上に存在する特許発明は，当該技術に関する必須特許と解釈することができる $ ^{5} $ 。

図 有向ネットワークとその経由値の例
図１ 日本語指導が必要な外国籍の児童生徒数
E-0807 社会資本整備における環境政策導入によるCO $ _{2} $ 削減効果の評価と実証に関する研究

（１）環境政策検討シミュレーターの開発

東京大学大学院工学系研究科建築学専攻 野口 貴文

<研究協力者>

東京大学大学院工学系研究科建築学専攻 北垣 亮馬

平成20～22年度累計予算額：5,928千円（うち，平成22年度予算額 1,951千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 従来のLCAの手法では、輸送距離を求める方法として、地域間の平均的な輸送距離を用いる方法や、工場間の直線距離に係数をかける方法などの簡易計算を行う場合が多かった。しかし、コンクリート産業界では輸送距離が及ぼす影響が大きい。ある現場で生コンクリート需要が発生し、周辺にある工場に発注をかける場合は、通常の製品工場と異なり原材料の調達が極めて流動的であるため、もっとも条件のよい（距離の近い）工場が選択される可能性が高い。例えば、CO₂排出量が小さくなるように原材料を調達する場合、従来の方法を用いる場合、県庁所在地間の距離算定方法では工場間の差異が生まれない、直線距離×係数では異なる工場が選択されるなど、選択の優劣を正しく評価できない現状があった。

そこで、本研究では、輸送距離を求める方法として、道路距離のみならず船舶、鉄道を輸送機関として考慮できる計算モジュールをecoMAに組み込むことを目的とし、具体的な計算方法について示す。さらに、適用事例として、日本の関東一都三県の建設現場での生コンクリート需要を満たすマテリアルフローを対象としたシミュレーションを実行し、生産と輸送に関するCO₂排出量を算出する。特に、輸送CO₂排出量ついては、移動時の道路距離とその排出原単位からCO₂排出量を算出し、簡易な方法である直線距離を用いた輸送CO₂排出量および工場間の直線距離に係数をかける方法を用いた輸送CO₂排出量との比較を行い、CO₂排出量の差異がどの程度あるのかを評価した。

[キーワード] マルチモーダルシフト、道路ネットワーク、船舶ネットワーク、鉄道ネットワーク、CO $ _{2} $ 排出量

### 1. はじめに

近年、コンクリート産業界では、環境負荷削減の機運が高まっており、さまざまな工場が、自身の製品のカーボンフットプリントを評価し、データを比較検討しようとする流れが強まっている。さらに、個別のカーボンフットプリントだけでなく、コンクリート産業全体の現況を再現し、また将来のCO₂排出量や廃棄物量のフローを推定する手法として、広域資源循環・LCA計算シミュレーターecoMAなどが提案されている。

従来のライフサイクルアセスメント(LCA)の手法では、輸送距離を求める方法として、地域間の平均的な輸送距離を用いる方法や、工場間の直線距離に係数をかける方法などの簡易計算を行う
場合が多かった。しかし、コンクリート産業界では輸送距離が及ぼす影響が大きい。ある現場で生コン需要が発生し、周辺にある工場に発注をかける場合は、通常の製品工場と異なり原材料の調達が極めて流動的であるため、もっとも条件のよい（距離の近い）工場が選択される可能性が高い。例えば、CO₂排出量が小さくなるように原材料を調達する場合、従来の方法を用いる場合、県庁所在地間の距離算定方法では工場間の差異が生まれない、直線距離×係数では異なる工場が選択されるなど、選択の優劣を正しく評価できない現状があった。

この発注先に選択性が生まれること、輸送距離格差を適正化することによって、 $ CO_{2} $ 排出量を削減できる可能性がある。特に、首都圏の都心を対象としたコンクリート産業界全体での $ CO_{2} $ 排出量は年間440万トン以上と推定されており $ ^{1)2)} $ 、輸送重量の影響も大きく無視できないと考えられる。さらに、近年のPC演算速度の向上により、道路ネットワークさえ準備可能であれば、道路距離による計算が容易となってきている。

一方，輸送距離を求める方法として、実測値により求める方法もある。しかし、この方法では、現況再現のための道路距離を求めることは可能であるが、ecoMAのような将来予測を行う場合、実測することはできないといった問題がある。

輸送距離を求める方法として、道路距離のみならず船舶、鉄道を輸送機関として考慮できる計算モジュールをecoMAに組み込むことを目的とし、具体的な計算方法について示す。

## 2 ．研究目的

以上を踏まえ、本研究では、輸送距離を求める方法として、道路距離のみならず船舶、鉄道を輸送機関として考慮できる計算モジュールをecoMAに組み込むことを目的とし、具体的なモデル化について示す。さらに、適用事例として、日本の関東一都三県の建設現場での生コンクリート需要を満たすマテリアルフローを対象としたシミュレーションを実行し、生産と輸送に関するCO₂排出量を算出する。特に、輸送CO₂排出量ついては、移動時の道路距離とその排出原単位からCO₂排出量を算出し、簡易な方法である直線距離を用いた輸送CO₂排出量および工場間の直線距離に係数をかける方法を用いた輸送CO₂排出量との比較を行い、CO₂排出量の差異がどの程度あるのか評価した。

## 3 ．研究方法

## (1) ecoMAについて

ecoMAはコンクリート産業に関連する企業、団体にヒアリング調査、アンケート調査を実施することでデータを収集するとともに、これらの情報を行政、ゼネコン、生産工場、中間処理場、最終処分場といった関係団体にそれぞれエージェントとして実装する。これによって、各エージェントが実態に即した活動、意思決定を行うことができ、地域特性を考慮したマテリアルフローを再現することができる。このマテリアルフローをシミュレーション上で再現させることで、CO $ _{2} $ 排出量や廃棄物量の定量的な評価結果を知ることができ、環境負荷の低いマテリアルフローの構築や政策決定に役立てることが可能となっている。

## （２）道路距離の計算モジュールの組込について

本章では、輸送距離を求める方法について整理し、具体的な道路距離の計算モジュールの内容
について示す。

製品化されているLCAソフトには、建築物を対象とするものとして、1997年に米国で開発されたBEESの他、同じく1997年にカナダで開発されたATHENAなどがある。これらのLCA手法では輸送に関するCO₂排出量については考慮されていない。産業全体を対象とするものとしては、産業環境管理協会のJEMAI-LCAがある。JEMAI-LCAでは、地域間の平均的な輸送距離を用いる方法や、実測値を用いる方法が適用されている。筑井ら³は廃棄物処理に輸送手段を考慮したCO₂排出量の算出を行っている。彼らは自動車による輸送距離には、都道府県間の代表的な移動距離を適用している。

つぎに、直線距離による簡易計算を行えるように道路距離と直線距離の関係性を示した研究がいくつかみられる。腰塚ら $ ^{4)} $ は直線距離と道路距離が比例関係にあることを理論的に示している。田村ら $ ^{5)} $ はその比を迂回率と定義し、迂回率を用いて道路網を評価している。Richard C. L.ら $ ^{6)} $ はネットワークを固定しない場合、道路距離が直線距離のおよそ1.273倍になり、その値のばらつきが、標準偏差で0.0155になるということを示している。

しかしながら、こうした直線距離による簡易計算や地域間の平均的な輸送距離を用いる方法は、適用する道路ネットワークが粗である場合や、地理的特性によっては、直線距離と道路距離の関係が必ずしも一定でないことが言われている。地域毎の計算を志向しているecoMAでは、この影響は大きいと考えられる。また、実測値を用いる方法では、現況再現のための道路距離を求めることは可能であるが、ecoMAのような将来予測を行う場合、実測することはできないといった問題がある。さらに近年、PCの演算速度の向上により、道路ネットワークさえ準備可能であれば、道路距離による計算が容易となってきている。

そこで、本研究では現実の道路ネットワークを用い、個別の取引先同士の供給元から需要地への輸送について、道路距離を用いることで算出することとした。直線距離 $ D_{direct} $ と道路距離 $ D_{road} $ の計算方法を図1に示す。まず、道路ネットワークは、ノードは交差点、リンクは交差点間を結ぶ道路リンクによって構成されている。そして、直線距離は、供給元および需要地となる各工場および建設現場の緯度経度座標からHubenyの距離計算式により算出する。つぎに、道路距離は道路ネットワークを用いて求める。供給元と供給元に最も近い道路ネットワーク上のノード（起点ノード）を直線距離 $ D_{origin} $ で求め、同様に需要地と需要地から最も近い道路ネットワーク上のノード（終点ノード）を直線距離 $ D_{destination} $ で求める。さらに、起点ノード、終点ノード間の移動距離については、Dijkstra法を用いた最短経路探索によりネットワーク距離 $ D_{network} $ を算出する。これらの和より道路距離は $ D_{road}=D_{origin}+D_{network}+D_{destination} $ とした。ただし、供給元と起点ノードの直線距離、終点ノードと需要地の直線距離が長い場合、過大推計になることが考えられる。そこで、供給元と起点ノードの直線距離、終点ノードと需要地の直線距離の合計が供給元と需要地の直線距離より長い場合（ $ D_{direct}\leq D_{origin}+D_{destination} $ ）は単純な供給元と需要地の直線距離 $ D_{direct} $ を用いることとした。
$$ D_{road} $$

図 1 道路距離と直線距離の計算方法

## 4 ．結果・考察

（１）道路ネットワークを組み込んだケーススタディ

日本の関東地方の一都三県の建設現場の生コンクリート需要を対象にして、道路距離の計算モジュールを組み込んだecoMAのシミュレーションを実行し、検証を行った。

## 1 ）シミュレーションの概要

シミュレーションの概要について説明を行うため、今回検証に使用したマテリアルフローを図2に示す。

まず、建設現場に納品される生コンクリートは生コンクリート工場で生産され、生コンクリート工場から建設現場に輸送される。ここで生コンクリートの需要は、全国生コンクリート工業組合連合会の関東一都三県の生産量を利用し、これが人口密度（三次メッシュ人口）に比例して、各地の建設現場に納品されると仮定する。つぎに、生コンクリートの生産に必要となるセメント、碎石、砂は、それぞれセメント工場、碎石工場、砂利採取場で生産され、生コンクリート工場まで輸送される。セメントについては、セメント工場で生産されたのちセメントサービスステーションを経由して、生コンクリート工場に輸送される。各製品の輸送は道路ネットワークを経由するとしている。各工場および建設現場との取引先は、需要地に最も近く、かつ最大生産量に達していない供給元となる工場が選定されるとする。需要地に最も近い工場が最大生産量に達していた場合には、次点の（2番目に近い）供給元となる工場と取引を行うとする。

つぎに、生産および輸送の $ CO_{2} $ 排出量の計算方法について説明する。生産による $ CO_{2} $ 排出量は、各工場の生産量と生産 $ CO_{2} $ 排出原単位の積によって行う。各工場の生産による $ CO_{2} $ 排出原単位について
は、表1に示すように、岩田らの論文によった。同様に、輸送による $ CO_{2} $ 排出量は、各工場および需要地間の輸送量と輸送距離、輸送 $ CO_{2} $ 排出原単位の積によって行う。輸送 $ CO_{2} $ 排出原単位は、2001年の日本の統計データに基づく輸送機関別 $ CO_{2} $ 排出原単位から営業用普通トラックの0.174kg- $ CO_{2} $ /t·kmを採用 $ ^{8)} $ した。

図 2 適用したマテリアルフロー

## 2 ）道路ネットワークの特徴

関東地方の道路ネットワークとコンクリート関連産業の工場分布を図3に示す。道路ネットワークは、みんなの地球プロジェクトver.1.1 transl.zipから関東地方の道路ネットワークを抽出した。対象となる道路ネットワークはノード数12,643、リンク数30,170であった。関東地方の地理的特性としては東京湾に面しており、東京湾を通行できるリンクは東京湾アクアライン1つしかないため、東京湾岸を移動する際は、場合によっては大きな迂回が必要となることがわかる。

表1 各工場の生産CO $ _{2} $ 排出原単位 $ ^{1)} $

工場種別	CO2排出原単位 (kg-CO2/t)
セメント工場	733.98
生コンクリート工場	1.06
採石工場	4.21
砂利採取場	3.56
図 3 関東地方の道路ネットワークとコンクリート関連産業の工場分布

## 3 ）シミュレーション試算

シミュレーションの実行時間は、CPU3.3GHz、使用言語VBAで計算した結果、2時間33分であった。大規模ネットワークに対してシミュレータとして十分に機能することが可能な計算時間であると考えられる。このシミュレーションの実行結果を用いて、道路距離と直線距離、直線距離に係数をかける方法でのCO₂排出量や移動距離の比較を行い、その考察を以下に示す。なお、直線距離に係数をかける方法の係数は、Richard C. L.らが示した1.273倍とした。

生産と輸送のプロセス別総CO₂排出量の比較について図4に示す。全体に占める輸送CO₂排出量の割合は、道路距離では5.7%で、直線距離に係数をかけた場合より0.1%増加、直線距離を用いた場合よりも1.2%増加した。輸送CO₂排出量の総量は道路距離では、直線距離に係数をかけた場合より2%（8,000トン）増加、直線距離を用いた場合よりも30%（9万トン）増加した。道路ネットワークを利用することで精度の高いCO₂排出量を算出したことにより、CO₂排出量が直線距離の場合と比較してどの程度大きくなるか定量的に把握できた。

つぎに、輸送資材別 $ CO_{2} $ 排出量の比較について図5に示す。

碎石、砂、セメント（セメントサービスステーション一生コンクリート工場）、セメント（セメント工場ーセメントサービスステーション）の輸送では、直線距離に係数をかけた場合の0.80
～1.12倍（-4,800~4,500トン）、道路距離が直線距離の1.30～1.43倍（8,000トン）になっていた。生コンクリート以外の輸送では、道路距離が直線距離によるCO₂排出量を上回っていることがわかった。また、郊外から都心部への長距離輸送が多い碎石や砂に比べ、セメント（セメント工場—セメントサービスステーション）では、直線距離と道路距離のCO₂排出量の比が大きくなっており、輸送資材により利用される道路や地理的特性が異なることから道路距離を利用することによる影響が異なることがわかった。しかし、生コンクリートの輸送では、道路距離が直線距離の1.02倍、直線距離の0.80倍となっていた。これは、供給元、需要地から起終点ノードまでの距離よりも供給元から需要地までの直線距離が短い地点では、供給元から需要地までの直線距離を利用することとしているためである。輸送距離が最大でも12kmと短い生コンクリートの輸送では、最も近いノードでもある程度遠いため、このような結果となったと考えられる。このような結果の改善方法としては、より詳細な道路ネットワークデータを用いるか、もしくはD_{origin}やD_{destination}を最寄りノードとの距離ではなく最寄りリンクとの距離を用いることなどが必要である。

最後に、道路距離と直線距離を利用した場合の輸送品別個別輸送距離の比較について図6に示す。碎石と砂とセメント（セメントサービスステーション一生コンクリート工場）の輸送では個別取引先ごとの道路距離と直線距離の比にそれほど大きなばらつきはみられなかった。それと比較して、セメント（セメント工場ーセメントサービスステーション）の輸送では、直線距離が30km以上の部分で、道路距離と直線距離の比にばらつきがみられた。これは、関東地方には東京湾があり、セメントの輸送にはこの東京湾を迂回するルートが多く含まれているためと考えられる。このような例は東京湾だけでなく、地域によって必ず存在すると考えられることから、道路距離を用いる有効性を示す一例であるといえる。

図 4 プロセス別総CO $ _{2} $ 排出量
図 5 道路距離と直線距離を利用した場合の輸送資材別 $ CO_{2} $ 排出量の比較
図 6 道路距離と直線距離を利用した場合の輸送品別個別輸送距離の比較

## （２）マルチモーダルネットワークと輸送排出原単位

## 1 ）マルチモーダルネットワークの導入

次に道路ネットワークをecoMAに導入したモデルをさらに拡張して、船舶ネットワーク、鉄道ネットワークを導入する。まず、図7にマルチモーダルネットワークの作成例を示す。道路および鉄道ネットワークは、みんなの地球プロジェクト ver.1.1 transl.zipから全国のネットワークを抽出する。航路ネットワークは、内航距離表を用いる。トラック輸送ではどこからでも道路が利用可能であるが、船舶および鉄道は港および鉄道駅からしか利用できない。そこで、代表的な港および鉄道駅をそれぞれ抽出することとする。港は、平成19年度のセメント、砂、石灰石移出移入上位10港と内国貿易上位30港をあわせた43港とする。鉄道駅は、JR貨物のコンテナ取扱駅一覧からORS(Off Rail Station)を除いた93鉄道駅とする。船舶および鉄道を利用する場合は、需要地から港及び鉄道駅までは道路ネットワークを利用することとし、港および鉄道駅と最寄りの道路ネットワークを結ぶ接続リンクを作成する。以上の要素から構成されるマルチモーダルネットワークの属性別ノード数及びリンク数を表1にまとめる。
輸送 $ CO_{2} $ 排出原単位は、2001年の統計データに基づく輸送機関別 $ CO_{2} $ 排出量単位から営業用普通トラック0.174kg- $ CO_{2} $ /t·km、鉄道0.021kg- $ CO_{2} $ /t·kmを採用する。船舶については、大量長距離輸送を想定し、バルク船の排出原単位0.007kg- $ CO_{2} $ /t·kmを採用する。

図 7 マルチモーダルネットワークの作成例

## 2 ）マルチモーダルでのシミュレーション試算

関東地方の一都三県の建設現場の生コンクリート需要を対象にして、複数輸送手段を考慮したecoMAのシミュレーションを実行する。シナリオ別で比較を行い、その考察を以下に示す。なお、セメント工場、セメントサービスステーションは全国を、砕石工場、砂利採取場、生コンクリート工場は関東の工場を対象としている。シミュレーションの実行時間は、CPU3.3GHz、使用言語VBAで、最大3時間47分であった。つぎに、シナリオ別交通手段別の輸送トンキロCO₂排出量を図8に示す。総移動距離をみるとCO₂排出量最小の場合、距離最小と比較して鉄道の割合が半分以上にまで増加することがわかる。CO₂排出量に対して、鉄道の分担率が高まり、削減のポテンシャルが高いことがわかる。最後に、シナリオ別交通手段別の輸送CO₂排出量を図9に示す。総CO₂排出量を比較するとCO₂排出量最小の場合、距離最小と比較して約20%減少することがわかる。このことから、どの程度CO₂削減のポテンシャルがあるか定量的に把握することができる。
表 1 マルチモーダルネットワークの構成

Link	Node
船舶(航路)Network	1495	224
ラち港	-	43
鉄道Network	49549	24072
ラち鉄道駅	-	93
トラック(道路)Network	145338	62297
接続(道路-航路)	86	-
接続(道路-鉄道)	186	-
計	196654	86593

図 8 シナリオ別交通手段別の輸送トンキロの比較

図 9 シナリオ別交通手段別の輸送CO₂排出量の比較
## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

道路距離を考慮できる計算モジュールをecoMAに組み込んだ適用事例を示すことで、道路距離を考慮したCO₂排出量を計算することが可能であることを示した。その結果、道路距離では直線距離と比較して、どの程度CO₂排出量が大きい値となるかを定量的に算出することが可能になった。

利用される道路や地理的特性が異なることから、輸送資材によってCO $ _{2} $ 排出量の道路距離と直線距離の比に変動があることがわかった。このことから道路距離を考慮してCO $ _{2} $ 排出量を算出することにより、従来に比べ、精度の高い値を算出できることが可能である。

これに続いて、複数輸送手段を考慮した輸送CO $ _{2} $ 排出量の算出方法をecoMAに組み込み、その適用事例によって計算可能であることを示した。

その結果、トラック輸送のみの場合と比較して、各工場が輸送CO₂排出量を削減するような行動をとった場合、どのような影響を及ぼす可能性があるかについて定量的に把握することが可能になった。

## （２）地球環境政策への貢献

本研究により、社会資本整備にかかわる資材の調達において、マルチモーダル化を図ることで $ CO_{2} $ 排出量が削減できることが明らかにされ、再現できるようになった。我が国のコンクリート業界は、実にさまざまな、製造部門からバージン材や廃棄物を受け入れている現状があり、それによって、他産業の廃棄物処分にともなう $ CO_{2} $ 排出量増大リスクや最終処分量増大リスクを負担してきた経緯がある。この一方で、多岐に渡る資材輸送のほとんどが、ダンプによる個別輸送を中心としており、大口化によるモーダルシフトによる効果については検討の必要性が指摘されていた。本研究では、ecoMAのマルチモーダル化と、これまでの車主体の輸送実態との比較によって、効果の検証が定量的に実現し、実際に関東一都三県をケーススタディとしてその効果を実証した。

### 6 \. 引用文献

1）北垣亮馬，岩田彩子，兼松学，長井宏憲，藤本郷史，野口貴文（2008）：日本建築学会大会学術講演梗概集，A-1，1233-1234

2）藤本郷史，北垣亮馬，兼松学，野口貴文，間宮尚，鈴木宏一（2005）：日本建築学会大会学術講演梗概集，A-1，1021-1022

3）筑井麻紀子，中村圭佑(2009)：日本LCA学会誌，5（4），462-472

4）腰塚 武志，小林純一（1983）：日本都市計画学会学術研究発表会論文集，18，43-48

5）田村一軌，腰塚武志，大澤義明(2001)：日本都市計画学会学術研究論文集，36，877-882

6) Richard C. L., Amadeo R. O. (1981): “Functions of Random Variables and Geometrical Probability”, URBAN OPERATIONS RESEARCH, Prentice Hall, 77–100

7）岩田彩子，兼松学，野口貴文，長井宏憲，北垣亮馬，藤本郷史(2010)：日本建築学会技術報告集,16(32)，43-48

8) 国土交通省、環境負荷の小さい物流体系の構築を目指す実証実験補助制度における $ CO_{2} $ 排出削減量の算出方法について（ $ CO_{2} $ 排出削減量の計算要領，国土交通省 地球温暖化問題への国内対策に関する関係審議会合同会議資料），国土交通省ホームページ、入手先
（参照2009-10-21）

### 7. 国際共同研究等の状況

なし

## 8 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

三谷卓磨、北垣亮馬、長井宏憲、野口貴文：道路ネットワークを実装した資源循環シミュレーター ecoMA によるコンクリート産業のCO₂ 排出量の空間的特性評価、日本LCA学会論文集、2011年3月（掲載決定）

なし

<査読付論文に準ずる成果発表> （社会科学系の課題のみ記載可）

なし

## くその他誌上発表（査読なし）>

なし

## （2） 口頭発表（学会等）

三谷卓摩，北垣亮馬，長井宏憲，野口貴文:実道路ネットワークを考慮したシミュレーションシステムecoMAの拡張，日本建築学会大会学術講演梗概集,1323-1324,F-1,2010.9

岩本直大，北垣亮馬，三谷卓磨，長井宏憲，野口貴文：コンクリート混和材料の使用によるコンクリート産業界のCO $ _{2} $ 排出量低減に関する研究，日本建築学会大会学術講演梗概

集, 1093-1094, A-1, 2010.9

（3）出願特許

なし

（４）シンポジウム，セミナーの開催（主催のもの）なし

（５）マスコミ等への公表・報道等

なし

(6) その他

なし
平成23年度

# 環境研究総合推進費補助金 研究事業

# 総合研究報告書

# 塩化揮発と湿式処理を利用した廃基板等レアメタルの 高効率・低エネルギー回収プロセスの開発 (K22024, K2329)

平成24年3月

秋田大学 （研究代表者） 柴山 敦

(共同研究者) 菅原勝康

加藤貴宏

高崎康志

細井 明
補助事業名 環境研究総合推進費補助金研究事業(平成22年度～平成23年度)

所 管 環境省

国庫補助金 25,902,000 円 （平成 22 年度～平成 23 年度の総計）

研究課題名 塩化揮発と湿式処理を利用した廃基板等レアメタルの高効率・低

エネルギー回収プロセスの開発（K22024，K2329）

研究期間 平成22年4月1日～平成24年3月31日

代表研究者名 柴山 敦（秋田大学）

共同研究者名 ___ 菅原勝康 （秋田大学）

加藤貴宏（秋田大学）

高崎康志（秋田大学）

細井 明（秋田大学）
## 目次·構成

1. はじめに・・・・

## 執筆分担

1. はじめに（環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書概要版）

柴山敦

2．研究報告（要旨）

柴山敦·菅原勝康·加藤貴宏·高崎康志·細井明

第1部 塩化揮発と湿式処理による廃電子基板からの金属回収法の検討

柴山敦·高崎康志·細井明

第2部 塩化揮発法による電子基板中レアメタル及び貴金属の分離回収と揮発条件の検討

菅原勝康・加藤貴宏

3. おわりに・謝辞

柴山 敦
### 1. はじめに

（環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書概要版）

・研究課題名・研究番号=塩化揮発と湿式処理を利用した廃基板等レアメタルの高効率・低エネルギー回収プロセスの開発（K22024，K2329）

・国庫補助金精算所要額（円）=25,902,000（平成22年度～平成23年度の総計）

· 研究期間（西暦）=2010～2011

· 代表研究者名=柴山 敦（秋田大学）

· 共同研究者名=菅原勝康（秋田大学）、高崎康志（秋田大学）、加藤貴宏（秋田大学）

紬井 明（秋田大学）

## ○研究目的

金属リサイクルは、主に銅・鉛製錬など既存の製錬プロセスによって行われるが、一部のレアメタルは工程内残渣になるなど全ての金属がリサイクルされている訳ではない。本研究では、これら未回収レアメタルのリサイクルを目的に、廃電子基板を主な対象とする、乾式と湿式処理を組み合わせた低エネルギー型リサイクルプロセスの開発を目指す。乾式処理には塩素ガスなどを用いた塩化揮発法を利用し、温度・雰囲気でのレアメタルの揮発分離挙動を明らかにする。また、熱力学平衡計算あるいは速度解析によるレアメタルの揮発データを蓄積する一方、レアメタルを含む揮発成分（塩化物として回収）は各種溶液を用いた溶解や沈殿分離などの多段回収によって選択的な分離を行う。本研究では、温度・ガス制御による塩化揮発挙動の解明並びに主なメタル毎の揮発条件と湿式分離プロセスを用いたレアメタル回収プロセスの基礎フローを構築する。

## ○研究方法

本研究では、実験試料として使用済み電子基板を $ 100\mu m $ 以下に粉砕した“粉砕基板”と、 $ 700^{\circ}C $ で焼却した“基板焼却灰（同じく $ 100\mu m $ 程度）”を用い、研究初期は現有の小型管状電気炉によって、両試料の揮発挙動の差を比較した。本試験では、Cu、Pb、Zn 等のベースメタルのほか Ni、Co、Ta、Au などのレアメタルを対象に、揮発回収された金属の分布率の検討ならびに塩素ガス流量、加熱時間、加熱温度の影響を調べた。さらに塩素化の進行と揮発回収物、残留物の評価を行うため、温度毎の X 線回折分析データを検証し、塩素化と揮発温度の影響について検討を行った。次いで、フェノールフタレインを $ 400^{\circ}C $ 窒素雰囲気下で蒸し焼きにした炭素源を用い、還元雰囲気下での揮発挙動あるいは加熱温度による影響を調べ、特定元素（貴金属・レアメタル）の揮発特性について検討を行った。これらの揮発現象の理論的解釈を行うために、熱力学平衡計算ソフトを使ったシミュレーションを行い、塩素化と揮発温度の依存性を熱力学データに基づいて
検証し理論的な考察を行った。また、塩化揮発試験より回収された揮発物は、各種の水溶液に溶解できるか調査し、溶解度の差による分離回収の可能性を調べた。実験には、各種金属塩化物の試薬を混合し調製（実際の揮発物を参考）した模擬揮発物を使用し、各種溶媒に対する溶解性を比較した。さらに、未溶解物の評価を行なうためX線回折分析データを検証し、残留物の形態と組成について検討を行なった。また、溶解液からの金属回収法として、中和沈殿法、硫化沈殿法、溶媒抽出法を適用し、多段湿式処理による液中金属の分離挙動を調査した。これら複数の湿式工程を組み合わせ、対象レアメタルの回収率90%以上を目標とするリサイクルプロセスの開発を行った。

## ○結果と考察

粉砕基板に対する塩化揮発は Cu、Ni 等の揮発が 500℃付近から始まり、800℃での揮発率が 90%に達するなど温度依存性が明瞭に確認された。一方、基板焼却灰では、粉砕基板に比べほぼ全ての金属の揮発開始温度が高温側にシフトした。基板焼却灰に炭素源を添加した試料を塩素気流中で加熱すると、Ni、Co、Ta は 600℃付近から揮発し 1000℃では揮発率が各々 95、77、99％となり、Au と Pd は 95%、70%になった。反応管に析出した揮発物の形態分析から、揮発物には Cu が 39.6wt.%と比較的多く含有しており、Cu や Au 等一部の金属は基板中初期品位に比べ 1.1~3.0 倍程度濃縮していることが確認された。揮発物を想定し作製した模擬揮発物の溶解試験では、純水に対する Au、Ta、Sb の溶解率がきわめて低く、その 90%以上を未溶解物として分離できた。また、模擬揮発物を純水で溶解した純水溶解液に対し硫化沈殿法と溶媒抽出法を適用することで、硫化沈殿として Cu、Pd を回収し、硫化後液中の Fe、Al、Pb 等を有機相に移し Co、Ni を水相に残す湿式多段回収フローを構築できた。

## ○結論

塩素揮発では、Cu などの揮発が500℃付近から始まり、700℃で90%以上の揮発率を示し、Au, Ni, Co は800℃で80%以上、Sb は300℃で90%以上が揮発するなど、各種金属の温度依存性を明らかにできた。また、揮発した金属の多くはその60%程度が反応管出口付近で回収でき、揮発物中の金属は塩化物を形成していることが確認された。湿式回収法では、揮発物を純水に溶解させることで、Au, Sb, Ta を未溶解物として回収することができ、純水に溶解したCu やPd はNaHS の添加によって、硫化物に濃縮回収することができた。さらに、硫化後液に残留したFe, Al, Pb, Co, Ni を抽出剤D2EHPAによって溶媒抽出し、Fe 等を有機相に移し、Co とNi を水相に残す湿式多段回収フローを構築した。以上、低温域での揮発現象を利用した塩化揮発と湿式処理による分離回収工程を具体化し、銅は捕集液と合わせ回収率が95%に達するほか、Ta 83%、Au 73%が回収されるなど低エネルギー型新規リサイクルプロセスにつながる有用な技術開発を行なうことができた。
## 2 ．研究報告（要旨）

### 1. 绪言

本研究では、塩素ガスを利用した塩化揮発法に着目し、電子基板からのレアメタルなど有価金属の分離・回収を目的に、加熱温度などの揮発条件が主要金属の揮発挙動にどのような影響を与えるか調査し、回収条件の検討と熱力学平衡計算にもとづく理論的な考察を行った。また、塩化物として回収した揮発成分については、湿式の多段処理により金属の選択的な分離が可能か分離試験を行い、回収プロセスとしての可能性を検討した。

### 2. 実験方法

#### 2.1. 塩化揮発試験

##### 2.1.1. 実験試料

本実験に使用した試料は、パソコンや産業基板を粉砕し、粒径を100μm以下にした“粉砕基板”と、粉砕ならびに700℃で焼却を行った後、同じく粒径を110μm以下に調整した“基板焼却灰”を用いた（小坂製錬株式会社提供）。また、炭素源による効果と特定元素の揮発挙動を調べる実験においては、粉砕基板を窒素気流中、400℃で熱分解した“熱分解試料”を使用した。実験試料の元素分析値をTable 1、粉砕基板および基板焼却灰のXRDパターンをFig. 1に示す。主成分はCuやFe、Znといったベースメタルであり、次いでNiやSb、Coなどのレアメタルが比較的多く含まれていた。またXRDパターンより、粉砕基板ではCuやSnといった金属が検出されたのに対し、基板焼却灰ではそれら金属が酸化物の形態で検出された。

##### 2.1.2. 実験手順

実験装置の概略図を Fig. 2 に示す。アルミナボートに実験試料 1g を乗せ、高純度アルゴン雰囲気下(100mL/min)で所定温度(500～900℃)まで加熱した。所定温度到達後、アルゴンガスから塩素ガスに切り替え、塩素化反応を進めた(1 時間)。加熱時に発生する揮発成分はイオン交換水を満たした水封瓶(以後捕集液)を用いて捕集し、ICP 発光分光分析装置(ICP-OES)により定量分析を行った。石英ガラス管の出口付近に固体で残留し回収された揮発物およびアルミナボート上の残渣はXRDによる解析に加え、酸溶解後、イオンクロマトグラフィー(ICS-3000)およびICP-OESにより定量分析した。特定元素（Ni, Co, Ta, Au, Pd）と炭素源に着目した塩化揮発試験には、基板焼却灰と熱分解試料の2つを使用した。また、炭素による揮発促進効果を調査するため、フェノールフタレインより調整した固体炭素を基板焼却灰に添加し、塩化揮発試験を行った。