世界中のヒトに信頼される、建設機械を設計したい。

2016年4月27日掲載

高校時代は電気が苦手だったという藤田さん。先生のアドバイスであえて電気工学の道に進んだことで、ご自分でも予想もしていなかった未来が開けたそうです。現在は大手建設機械メーカーのコマツで、電気系設計者として活躍中の藤田さんに、これまでの歩みを振り返っていただきました。

プロフィール

2009年3月
埼玉大学 工学部 電気電子システム工学科 卒業
2011年3月
埼玉大学大学院 理工学研究科 数理電子情報系専攻 博士前期課程 修了
2011年4月
コマツ入社
現在
開発本部パワーエレクトロニクス開発センタ所属

※2016年3月現在。文章中の敬称は略させていただきました。

学問をフィクションの世界とリンクさせたら、理系は楽しい

藤田さんが電気工学を専攻された理由を教えてください。

藤田:実は、電気は苦手だったのです。得意だったのは物理学で、光電効果や光の回折が好きでした。

高校は理系のクラスですよね。やはり女子は少なかったですか。

藤田:少なかったですね。40人のクラスで女子は8人だけでした。看護や薬学志望のクラスは多かったのですが、物理や化学を専攻する工学・医学のクラスは特に少数でした。高校時代で印象的だったのは、物理の授業で「光の速さでものが動くと質量が無限大になる」と聞いたときのことです。先生に「テレビの特撮ヒーローって光の速さで動くのに、質量無限大でどうやって飛んでいるんですか」と質問したのですが、先生からは「それは君が大学で解き明かせばいいじゃないか」という返事が返ってきました(笑)。学問をフィクションの世界とリンクさせて考えると、色々な見方ができるようになるのだなと思ったものでした。

確かに小説やアニメの世界と学問をつなげると、理科系も楽しいですね!

藤田:実は私が一番夢中になったのは高校まで続けていた演劇部の活動でした。あまりに夢中になりすぎて進路のことなんて頭になかったものですから、副担任の先生が見かねて「光が好きなら光エレクトロニクスを専攻したら」と勧めてくれて、それがきっかけで電気電子システム工学科に進学することに決めました。工学部なら手に職もつけられるしいいかな、と。ちなみに偶然の一致ですが、演劇部では照明係をやっていました(笑)。

世界に1台だけの装置を使って酸化膜の計測に取り組む

大学ではどのような研究に取り組まれましたか。

藤田シリコンカーバイド(SiC)の酸化膜成長速度の分光エリプソメータによる実時間観察に取り組みました。分光エリプソメータとは、製品やデバイスのパフォーマンスに大きく影響する薄膜の特性を非破壊・非接触で評価・測定できる装置のことです。膜に光を当てることで成長を実時間で計測できるため、薄膜を破壊せずに酸化膜の厚さを測ることが可能というわけです。

シリコンカーバイドは、現在主流のシリコン(Si)に代わると言われている次世代パワー半導体ですね。電力を変換する際のスイッチとして使用しますね。

藤田:そうです。そのシリコンカーバイドを半導体スイッチとしてデバイスに応用する際、スイッチをオン・オフするゲートをつくるために、絶縁膜が必要になります。このつくり方は簡単ですが、シリコンと違って品質があまりよくありません。そこで私は原因として酸化プロセスに着目し、分光エリプソメータを使って酸化中のSiO2膜厚を実時間観察して、酸化プロセスの解析を目指しました。

膜を観察するというのは、なかなか想像しづらい研究ですね。

藤田:シリコンカーバイトは、シリコンに比べて熱に強いため、冷却装置を簡略化できることが利点です。反面、高い温度で反応させないと膜厚が出てきません。そこで私は酸素の供給量を減らしてわざとゆっくり反応させて、酸化の初期でどんな反応が起きるかを観察しました。

研究のどんな点が大変でしたか。

藤田:当時は自動計測ができなかったので、研究室に泊まり込んでずっと反応を観察するということをしていました。また、実験で使用していた分光エリプソメータが世界で1台だけのオーダーメイドの装置だったので、壊れたり調子が悪くなったりしても、自分で直すしかなかったのがきつかったですね。

世界で1台だけの装置での研究だったのですから、貴重な研究でしたね。

藤田:酸化プロセスが膜の品質にどんな影響を与えるかという研究は世界で誰もやったことがなかったと思いますから、データをそろえられただけでも意義があったと自負しています。ただ、学術的な研究でしたので、学会に出てもメーカーの方からはあまり興味を持ってもらえませんでした。「君の発表はグラフがきれいだね」とか変なところを褒められたりして(笑)。けっこう悔しかったですね。

半導体の知識を活かして建設機械の設計で活躍

コマツに入社された動機を教えていただけますか。

藤田:先ほども申し上げたように私は光に興味がありましたから、就職活動では光学関連の企業を受けていたのですが、たまたま出席した光学系メーカーの説明会で、半導体リソグラフィ用エキシマレーザを製造しているギガフォトンという会社がコマツの関係会社だと知りました。コマツといったら建設機械じゃないですか。そこがどうして光学にも手を出しているのだろうと、すごく意外で心ひかれました。

光学系メーカーの説明会で建設機械のコマツの名前が出てくるなんて、面白いですね。

藤田:ええ。それで興味を持ってコマツの説明会に出席してみたら、ちょうどハイブリッドの建設機械を手がけているところで、ならばパワー半導体の知識はきっと活かせるだろうと思ったわけです。

ちょうどハイブリッド自動車が本格的に普及してきたのもその頃でしたか。

藤田:そうですね。私の研究室でも自動車メーカーを受ける人が多かったですよ。特にシリコンカーバイドなどパワー半導体を研究していた人は。

以来、ずっとパワーエレクトロニクス開発センタでお仕事をされているということですね。お仕事内容について教えてください。

藤田:ハイブリッド油圧ショベルのインバーター設計(※1)、特にパワー半導体ドライブ関係の回路設計に携わっています。油圧ショベルなどの建設機械は、通常ディーゼルエンジンで動いていますが、CO2削減や燃費向上などの観点から、回生した電気エネルギーを活用しているのがハイブリッド油圧ショベルで、コマツが世界で初めて市場導入したハイブリッド建設機械です。

はい。自動車のハイブリッド化の流れと同じですね。

藤田:ええ。ハイブリッド自動車は走行して停止するときの回生エネルギー(※2)を電池に貯めています。一方、油圧ショベルでは電気モーターによる旋回運動を減速させるときの回生エネルギーを電気エネルギーに変換し、キャパシター(コンデンサ)に貯めて、次に旋回させるときにまたキャパシターから供給するという仕組みになっています。私は、ここで使われるインバーターを設計しています。インバーターはモーターやキャパシターを制御する頭脳のような存在です。

ショベルの旋回によって、回生エネルギーを得るとは知らなかったです!お仕事の中で特に印象に残っているエピソードはどんなことですか。

藤田:やはり初めて自分で設計からレビューまで担当したことですね。学生時代はモノづくりに携わっていたわけではなかったので、品質や信頼性について理論立てて検討していく過程は大変でしたが、本当にやりがいがありました。

そこはメーカーならではの喜びであり、厳しさですよね。

藤田:コマツは品質にとても力を入れていますから、例えば耐久性についても、使用のされ方と寿命の関連について、きちんと筋道を立てて説明しなければいけません。そのために自分で計算し、結論を全員に認めてもらわないといけない厳しさがあります。

これがインバーターのサンプルです。外観はこのようなカタチです(藤田さん)。

インバーターは、油圧ショベルのこの辺りに搭載されています(藤田さん)。

実際に設計する際は様々な部署の方との連携が必要でしょうね。

藤田:そうですね。特にソフトウェアの開発を担当している人とは密に連携を取っています。また機械系の出身者が多い会社ですから、電気について理解してもらいやすい説明を心がけています。

現在の学生時代に学んだ電気工学の知識や経験は、お仕事の中でどのように活かされていますか。

藤田:電気工学の基礎知識はもちろん、半導体関係の研究で得た知識はパワー半導体回路の動作や特性理解に多いに役立っています。何よりも高校時代は電気が苦手だったというのに、今ではこんなに大きい建設機械を制御する仕事に就いているというのは、自分でも不思議です。まさか電気回路の教科書をいまだに開いているとは思いませんでしたよ(笑)。

(※1)インバーターとは、直流電力を交流電力に変換する電気回路。
(※2)回生エネルギーについては、身近な電気工学「モーターと回生ブレーキ」もご覧ください。

2016年2月1日に発売された、30トンクラスの大型ハイブリッド油圧ショベル「HB365-3」。藤田さんの携わったインバーターも搭載されています。

自分が手がけた機械が活躍する姿に胸を熱くする

今後の目標について聞かせてください。

藤田:まずは信頼される技術者になりたいというのが一番にあります。コマツは品質にたいへんこだわっていますから、信頼性について胸を張れるような製品をつくり続けていきたいです。そして、燃費やコストパフォーマンスも含めて、常に誰かにとって価値の高いものをつくり、「私が設計した」と言えるようでありたいですね。

ご自分の手がけた製品を街の中で見かけると嬉しいでしょうね。

藤田:そうですね。都市部だとなかなか動いている製品を目にする機会は少ないですが、工場などの旋回作業が多い現場で稼働している様子を見ることがあります。自分の携わった機械が現場で活躍している様子を見ると、、胸が熱くなります。

改めて、電気工学を学んでいてよかったと思うのは、どんなことでしょうか。

藤田:私が高校時代に興味を持っていたのは光の分野でしたから、電気工学を専攻していなかったら今のようなモノづくりに取り組んでいる未来はなかったと思います。電気工学というのは進路の幅が広くて、興味次第で様々な分野で活躍できます。いろいろな未来を選べるというのは、やはり電気工学の一番の魅力ではないでしょうか。

電気工学を学んだからこそ、藤田さんもコマツと出会えたわけですからね。

藤田:ええ。思いも寄らなかった縁が生まれたと思っています。

では最後に、電気工学を学んでいる学生の皆さんにメッセージをお願いします。

コマツ・湘南工場に展示されている「ハイブリッド油圧ショベルPC200-8」。2008年6月にコマツが世界で初めて市場導入したハイブリッド建機です。

藤田:私が就職活動をしていた時期はリーマンショック後の氷河期でしたから、うまくいかない人がたくさんいました。そんな中で私は、それまで考えてもいなかった分野に目を向けたら、新しい道が開けてきたのです。ですから学生の皆さんには、いろいろな分野に興味を持ってもらいたいですね。私の知り合いには、フルーツ・オレがすごく好きだから食品メーカーに入って電気の知識を活かして生産技術として活躍している人もいます。そんなふうに、興味のある分野にいくらでも関わっていけるのが電気工学ですので、いろいろなチャレンジをしていただきたいと思います。

ぜひこれからも建設機械の進化を支える技術者として活躍を期待しています。
本日はありがとうございました。

※インタビューへのご質問、お問い合せにつきましては、「こちら」にお願いします。

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