自然界に学ぶ最先端の技術｜一般財団法人セブン‐イレブン記念財団

文字サイズ

小

中

大

「地球に謙虚に運動」代表

世界一のスピードと斬新なデザインで人気を博した新幹線５００系。
その開発には「自然界の知恵」が生かされていた。

　時速３００km──開発当時、世界最速の記録を打ち立てた新幹線500系。流線型の近未来的なフォルムは「男前」と称され、ファンからこよなく愛されてきた。
　高速化をめざして500系の開発が始動したのは、1989年のことだ。当時44歳だった仲津英治さんは、ＪＲ西日本の開発の責任者だった。
「実は、速く走らせること自体はそれほど難しい課題ではなかったんです。問題は“騒音”でした。日本の新幹線は住宅のすぐ脇を走っています。でも、速さを求めれば求めるほど、新幹線の音も大きくなる」
　日本の騒音基準は世界一厳しいといわれ、25ｍ離れた地点で75デシベル以下が基準である。これは家庭用掃除機と同程度のレベル。新幹線の音をそこまで小さくするのは並大抵のことではなく、なかでも一番の問題がパンタグラフと呼ばれる集電装置だった。
「車体から発生する音は、突起物をなくして空気抵抗を少なくするなどの工夫で大分改良されていました。しかし、パンタグラフはもともと車体から突き出た構造のため、どうしても空気が乱れて音が大きくなります。それをいかに防ぐかがポイントでした」

仲津さんは自宅で太陽光発電や雨水利用など、環境に負荷をかけない生活を心がけている

500系の翼型パンタグラフ。支柱側面の突起物が空力騒音を減らす

　仲津さんたちは、空気抵抗を少なくするために、パンタグラフを翼型へと改良。しかし、やはり突き出た支柱の音までは防げない。
　ところが、ヒントは意外なところから見つかった。
「私は30代のころからバードウォッチングが趣味で、日本野鳥の会にも入っていますが、そこで鳥のなかでもっとも静かに飛ぶのがフクロウだという話を聞きました。そこで、フクロウの羽を研究してみると、たしかにタカなどと比べて空気抵抗が少ない。風を当ててみても、タカだとうるさく音がするのに、フクロウの羽は音がしないのです。これはパンタグラフにも応用できると思いました」
　フクロウの風切羽には他の鳥にはないセレーションと呼ばれるギザギザがあり、これが空気をうまく逃がして抵抗を少なくするのだという。獲物に静かに近づく自然の工夫だ。
　仲津さんたちは４年をかけてフクロウの羽の仕組みをパンタグラフに取り入れ、空気抵抗の減少に成功。それまでの騒音を30％もカットすることができた。

　実は新幹線500系には、もう一つ鳥の機能が取り入れられている。それはカワセミのクチバシだ。
　新幹線が高速でトンネルに突入すると、空気の圧縮波が生じて出口付近で一部放出され、非常に大きな音がする。俗に“トンネルドン”と呼ばれる現象だ。開けた空間から狭いトンネルに突入すると大きな抵抗の変化があるからだ。
「私はこれを解決するため、抵抗の大きな変化を常時経験している生き物はいないか考えてみました。するとカワセミのことが思い浮かびました。カワセミは高速で水中に飛び込んで魚を獲りますが、そのとき空気中と水中で１０００倍もの抵抗差が生じている。にもかかわらず、水しぶきが極めて少ないのです」
　カワセミのクチバシの鋭い形は、水の抵抗をもっとも小さくする形状だったのだ。大がかりな実験装置の測定と、スーパーコンピューターによる解析が導き出した新幹線の先頭形状は、カワセミのクチバシに極めて近似し、仲津さんのひらめきが正しいことが裏付けられた。車体の断面も円形にした。それにより走行抵抗が30％減り、トンネル出口での騒音が解決、消費電力も15％減った。
　開発の始動から６年後、500系は静かさと速さを兼ね備えた列車として完成。1997年より「のぞみ」として運用が開始された。
「このときの経験から、私は“人間は自然に学ぶべきだ”という思いを強くしました。自然に勝とう、自然を克服しようという考えが間違っているのだと」
　そこで、仲津さんは2002年に「地球に謙虚に」運動を立ち上げた。よく使われる「地球にやさしく」という言葉は人間中心で傲慢な気がしたため、代わりにこの言葉を広め、自然に学ぶ姿勢を醸成させていきたい、と考えたのだ。いまではこの運動の呼びかけ人は50人を超え、輪は広がりつつある。

500系新幹線と仲津さん。車体の先頭形状はカワセミ（上）に近似した。

仲津さんが所属する「びわ湖自然環境ネットワーク」では、魚道の設置（写真）やヨシの復旧に力を入れている

　様々な環境団体への参加も心がけている。
「もっとも私は会費会員であることが多いのですが（笑）。もちろん、活動に参加できるときはします。けれど会費を払うだけであっても、会に加わるのは大切だと思うんです。たとえば、野鳥の会は日本で最大の自然保護団体ですが、4万5000人しか会員がいません。ところが、ドイツのＮＡＢＵやＢＵＮＤといった自然保護団体は40万人以上で、ケタが違う。会費会員が多いからです。会費が活動資金になるわけですから、日本人はもっと気軽に会費会員になって欲しいと思います」
　仲津さんが開発した新幹線500系は2010年、惜しまれながら「のぞみ」から引退、現在は「こだま」の一部として運行している。車体が円筒形のため、窓側の席の上部が狭くなることや製造コストが課題となり、続く新型の700系から箱型断面に戻されたのだ。
　しかし、仲津さんはこう言う。
「鳥はものすごく燃費のよい交通機関ともいえます。自然の姿から考えると、高速で移動するのに適しているのは円形断面なんです。現在は箱型の車両が主流とされていますが、いずれ円形に戻るでしょう。人間だけが自然と違う枠組みでいるのは無理があるんです」