前回、グリーン製鉄（水素還元）技術に関して取り上げました。
前回記事：【特許銘柄／水素技術２】グリーン製鉄（水素還元製鉄）の特許出願動向から選定した主要企業１０選柄
CO₂排出の最大級セクターである製鉄分野において、水素還元技術には耐水素金属が不可欠だと言えます。
この耐水素金属が求められる時代が来た場合に有望な企業はどこなのか？
特許出願件数から探ってみました。
結論（簡易版）は以下の通りです。
＜特許銘柄TOP10＞（2000年-2023年）（非上場を含む）（新日鐵住金、住友金属工業、日新製鋼の出願は日本製鉄に含めました）
| 1 | 日本製鉄 【5401】 |
| 2 | ＪＦＥスチール |
| 3 | 神戸製鋼所 【5406】 |
| 4 | 日立金属 |
| 5 | 日鉄ステンレス 【6472】 |
| 6 | ＮＴＮ 【6472】 |
| 7 | ポスコ 【PKX】 |
| 8 | 日本精工 【6471】 |
| 9 | 大同特殊鋼 【5471】 |
| 10 | ヒュンダイ スチール カンパニー 【004020】 |
ただし、上記結論は特許検索条件などによって変わってくるものです。詳細については下記をご確認ください。
１．本評価の概要
本評価は特許情報に基づき、対象技術の開発に関わる銘柄（本サイトでは「特許銘柄」と呼びます。）を客観的に導き出そうとするものです。
本評価については以下の記事で紹介しています。
【開発力評価メソッド】特許出願に関する情報から技術開発に関わる銘柄を評価
簡単に説明すると、以下の考え方に基づいています。
① 開発開始時期：最初の出願が古い→早くから開発に着手（古いほど評価高い）
② 開発継続性：出願が継続→技術開発が続いている（継続するほど評価高い）
③ 開発成果：出願件数が多い→開発成果が出ている（成果が多いほど評価高い）
すなわち、どこよりも早くから出願され（①）、毎年出願されていて（②）、その件数が多い（③）ほど、評価される銘柄だと考えます。
これらは、技術開発によって技術課題を解決する道筋が見えると、その成果が特許出願されるという前提に立っています。
本サイトでは個々の特許は評価対象にしていません。
本サイトは特許出願件数を指標にして技術を生み出し続ける力（開発力）を評価するものです。
＜注意点＞
特許出願件数に基づく企業の開発力の評価には以下の問題点がありますので十分にご注意ください。
・単に出願件数が多いだけの企業を過大評価することがあります。
・個々の特許を評価対象としていないので、価値の高い技術や特許を保有する企業を過小評価することがあります。
・現実には開発成果が特許出願されない場合があります。
・対象技術が特許出願された場合であっても、特許検索において情報漏れが生じることがあります。
・特許検索において対象技術との関連性の低いノイズ情報を拾ってしまうことがあります。
・対象技術の市場性や対象企業における影響は別個判断が必要です
（まとめると、ざっくりとした評価であり、間違いもあります、ということです。）
２．特許銘柄の評価方法
２.１ 評価対象
水素還元製鉄などに用いられる耐水素金属材料に関連する技術が対象です。
２.２ 特許検索ツール
特許情報プラットフォーム（J-PlatPat）
２.３ 検索条件
文献種別：国内文献
検索キーワード：
検索項目（ⅰ） FI「C21 C22 C23」
検索項目（ⅱ） 明細書「水素脆 水素侵入 耐水素 水素バリア 水素トラップ」
検索条件：検索条件（ⅰ） AND 検索条件（ⅱ）
日付指定：出願日 20000101～20231231
３．特許銘柄の評価結果
３.１ 期間別の出願件数の推移
2000年～2007年、2008年～2015年、2016年～2023年の３つの区間に分けました。
各期間における総出願人数と総出願件数は以下の通りです（出願人数は筆頭出願人のみカウント）。
各期間の出願件数上位企業は以下の通りです。
（１）2000年～2007年
出願人数185のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表１です。
＜表１＞
| 新日鐵住金 | 16 件/年 |
| 神戸製鋼所 | 10 件/年 |
| 住友金属工業 | 7.6 件/年 |
| ＪＦＥスチール | 7.5 件/年 |
| 日立金属 | 6.0 件/年 |
（２）2008年～2015年
出願人数185のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表２です。
＜表２＞
| 新日鐵住金 | 23 件/年 |
| ＪＦＥスチール | 22 件/年 |
| 神戸製鋼所 | 15 件/年 |
| 日立金属 | 8.3 件/年 |
| 日本精工 | 4.8 件/年 |
（３）2016年～2023年
出願人数201のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表３です。
＜表３＞
| 日本製鉄 | 45 件/年 |
| ＪＦＥスチール | 32 件/年 |
| 日鉄ステンレス | 11 件/年 |
| 新日鐵住金ステンレス | 7.3 件/年 |
| 日立金属 | 7.1 件/年 |
（４）出願上位企業の推移
下の表４は表１～表３をまとめたものです。
＜表４＞
| 2000年～2007年 | 2008年～2015年 | 2016年～2023年 | |
| 1 | 新日鐵住金 （16 件/年） |
新日鐵住金 （23 件/年） |
日本製鉄 （45 件/年） |
| 2 | 神戸製鋼所 （10 件/年） |
ＪＦＥスチール （22 件/年） |
ＪＦＥスチール （32 件/年） |
| 3 | 住友金属工業 （7.6 件/年） |
神戸製鋼所 （15 件/年） |
日鉄ステンレス （11 件/年） |
| 4 | ＪＦＥスチール （7.5 件/年） |
日立金属 （8.3 件/年） |
新日鐵住金ステンレス （7.3 件/年） |
| 5 | 日立金属 （6.0 件/年） |
日本精工 （4.8 件/年） |
日立金属 （7.1 件/年） |
３.２ 全対象期間での出願件数
下図は全対象期間における出願件数上位10社です。
各期間における出願件数の平均値を結んだ線であらわしています。
上図全期間中、多くが増加傾向にあるように見えます。
各期間の平均出願件数を下の表5にまとめました。
全期間におけるトータル出願件数が多い順に上から表示しています。
括弧内のパーセントは他社を含めた総出願件数に対する割合です。
＜表５＞
| 平均出願件数 | ||||
| 2000年-2007年 | 2008年-2015年 | 2016年-2023年 | ||
| 1 | 日本製鉄 | 24 件/年 (24%) |
24 件/年 (19%) |
45 件/年 (27%) |
| 2 | ＪＦＥスチール | 7.5 件/年 (7.3%) |
22 件/年 (17%) |
32 件/年 (19%) |
| 3 | 神戸製鋼所 | 10 件/年 (9.7%) |
15 件/年 (12%) |
3.5 件/年 (2.1%) |
| 4 | 日立金属 | 6.0 件/年 (5.8%) |
8.3 件/年 (6.3%) |
7.1 件/年 (4.2%) |
| 5 | 日鉄ステンレス | 0.1 件/年 (0.1%) |
2.3 件/年 (1.7%) |
17.9 件/年 (10.6%) |
| 6 | ＮＴＮ | 5.6 件/年 (5.5%) |
4.1 件/年 (3.2%) |
4 件/年 (2.6%) |
| 7 | ポスコ | 0.1 件/年 (0.1%) |
1.5 件/年 (1.2%) |
8.8 件/年 (5.2%) |
| 8 | 日本精工 | 4.0 件/年 (3.9%) |
4.8 件/年 (3.6%) |
0.9 件/年 (0.5%) |
| 9 | 大同特殊鋼 | 1.3 件/年 (1.2%) |
0.9 件/年 (0.7%) |
1.8 件/年 (1.0%) |
| 10 | ヒュンダイ スチール カンパニー | 0 件/年 (0.0%) |
0.1 件/年 (0.1%) |
3.1 件/年 (1.9%) |
次に、上表に示されるデータを上記１の考え方に照らしてみます。
①開発開始時期
9社（ヒュンダイ スチール カンパニー以外）が2000年-2007年には出願しており、上記期間での大差はないと考えられます。
②開発の継続性
全10社とも直近では連続的に出願しており、継続性に大差はないと考えられます。
③開発成果
日本製鉄が最も多く出願しており、開発成果が最も出ていると考えられます。
トータル出願件数は以下の通りです。
＜表６＞
| 日本製鉄 | 747 件 |
| ＪＦＥスチール | 494 件 |
| 神戸製鋼所 | 231 件 |
| 日立金属 | 171 件 |
| 日鉄ステンレス | 162 件 |
４ まとめ：特許銘柄TOP10
表5に基づく評価は以下の通りです。
①開発の開始時期・・・上位9社に大差なし
②開発の継続性・・・上位10社に大差なし
③開発成果・・・日本製鉄がリード
上記①、②の観点だと上位企業の開発力はいずれも評価できます。
上記③の観点も含めると相対的に日本製鉄の開発力が高いと評価できます。
これらをまとめると以下の通りです。
＜表７＞
| 出願情報 | ||||
| ①開始時期 | ②継続性 | ③成果 | ||
| 1 | 日本製鉄 【5401】 | 〇 | 〇 | 747 件 (23%) |
| 2 | ＪＦＥスチール | 〇 | 〇 | 494 件 (15%) |
| 3 | 神戸製鋼所 【5406】 | 〇 | 〇 | 231 件 (7.2%) |
| 4 | 日立金属 | 〇 | 〇 | 171 件 (5.3%) |
| 5 | 日鉄ステンレス 【6472】 | 〇 | 〇 | 162 件 (5.0%) |
| 6 | ＮＴＮ 【6472】 | 〇 | 〇 | 113 件 (3.5%) |
| 7 | ポスコ 【PKX】 | 〇 | 〇 | 83 件 (2.6%) |
| 8 | 日本精工 【6471】 | 〇 | 〇 | 77 件 (2.4%) |
| 9 | 大同特殊鋼 【5471】 | 〇 | 〇 | 31 件 (1.0%) |
| 10 | ヒュンダイ スチール カンパニー 【004020】 | 〇 | 26 件 (0.8%) |
|
上記①の〇は2000年～2007年に出願が確認されたもの
上記②の〇は出願の継続性が確認されたもの
上記③成果の割合は総出願数に対するもの
５．ご参考
以下、個々の特許出願明細書中の記載などを参考に技術情報を整理しました。
５.１ なぜ耐水素金属が求められるのか？
製鉄設備（例えば、還元炉の炉壁、ガス配管、熱交換器、バルブ・フランジ、圧力容器、溶接部など）は大部分が金属です。
この金属の中に水素が入り込むことにより、金属が脆くなり（水素脆化）、製鉄設備自体が壊れるリスクがあります。
製鉄設備は、高温、高圧、急に止められないという過酷な条件下で運転されています。
こうした条件下で事故や停止なく、設備が稼働するために耐水素金属が求められます。
５.２ 水素脆化について
まず、水素脆化とは、「金属が水素にさらされることで見た目は変わらないのに突然もろく割れるようになる現象」だと言われています。
金属は、原子レベルでは、すき間（格子間）があります。水素はサイズが小さいのでこのすき間に入って、悪さをします。
そのプロセスは、
①金属表面での分解反応（触媒分解）
Ｈ２→２Ｈ
②原子のＨが金属格子中に拡散
Ｈ(𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒) →Ｈ(𝑙𝑎𝑡𝑡𝑖𝑐𝑒)
③Ｈが弱いところに集まる（トラップ）
Ｈ(𝑙𝑎𝑡𝑡𝑖𝑐𝑒) →Ｈ(trap)
④金属を破壊
Ｈが金属同士の結合を弱めたり、金属内部で発生したＨ２（２Ｈ→Ｈ２）が金属を内部から押し割ったり、ひずみが集中して金属の特定箇所を変形させたりします。
と説明できます。
また、塑性変形しにくい高強度鋼ほど、エネルギーの逃げ道が少ないので、入り込んだ水素の力がたまりやすく、弱点化すると言われています。
すなわち、強いが粘りがない金属ほど水素が入ると一気に壊れると言えます。
５.３ 耐水素材料の開発の本質部分
開発の本質は、
①水素を入りにくくする
②入っても拡散させない
③弱点に集めない
④集まっても破壊に至らせない
にあると言われています。
具体的には、結晶構造の選択、合金元素による水素トラップ制御、粒界性状の改善、析出物のサイズ・分布制御、表面改質やコーティングによる侵入抑制などが挙げられます。
５.４ 技術課題、具体的内容、投資インパクトなど（AI活用）
耐水素材料の開発における技術課題や投資インパクトなどについてAIに評価させてみました（表８）。
＜表８＞
| 材料系 | どんな材料？ | 技術の中身 （何を工夫しているか） |
主な用途（製鉄） | 技術ハードル | 投資妙味 | 投資家目線の要点 |
| Fe系（鉄系耐水素材料） | 鉄のままで水素に耐える鋼 | ・Cr, Mn, Alなど微量元素添加・結晶粒界の制御（水素が溜まらない構造）・析出物サイズ／分布制御 | 還元炉本体、配管、圧延設備 | ★★★★☆ | ★★★★★ | 必須材料。量が圧倒的。成功すれば業界標準になりやすい |
| Ni系（Ni合金） | 水素に強い高級金属 | ・Ni添加でFCC構造化・水素拡散を抑制・高温でも靭性維持 | 高温・高圧部位の限定用途 | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | 技術は完成形に近いが、Ni価格が最大リスク |
| コーティング | 表面に水素バリアを貼る | ・溶射や拡散処理で水素侵入防止層形成・Al, Cr系皮膜で表面反応抑制・既存鋼材を活用 | 炉内壁、配管、バルブ | ★★★★☆ | ★★★★★ | 後付け可能。導入が早く、保守市場も大きい |
| 複合材（セラミック等） | 水素を通さない材料 | ・セラミック層で水素遮断・金属との積層・複合化 | ライニング、断熱材 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | 性能は最強だが、鉄の代替にならない |
上表では、鉄（Fe）系やコーティング技術の将来性が評価されています。
ちなみに、コーティング技術（FI：C23）に絞って特許検索した場合の結果（各年における出願件数）は次のとおりでした（出願人名は統合などは考慮せず、検索結果のまま表示）（表９）。
＜表９＞
| 出願人 | 2000年 | 2001年 | 2002年 | 2003年 | 2004年 | 2005年 | 2006年 | 2007年 | 2008年 | 2009年 | 2010年 | 2011年 | 2012年 | 2013年 | 2014年 | 2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | 2022年 | 2023年 | 総計 |
| 総計 | 2 | 5 | 5 | 14 | 15 | 13 | 24 | 23 | 16 | 28 | 23 | 16 | 29 | 24 | 14 | 25 | 13 | 24 | 13 | 22 | 18 | 23 | 35 | 18 | 442 |
| ＪＦＥスチール | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | 6 | 3 | 5 | 4 | 9 | 3 | 7 | 12 | 11 | 76 |
| 新日鐵住金 | 0 | 0 | 1 | 6 | 4 | 3 | 8 | 3 | 0 | 4 | 4 | 4 | 8 | 3 | 3 | 5 | 3 | 3 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 67 |
| ＮＴＮ | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 | 10 | 10 | 3 | 2 | 1 | 0 | 0 | 17 | 0 | 2 | 0 | 6 | 1 | 0 | 0 | 3 | 2 | 2 | 62 |
| 日本製鉄 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6 | 10 | 6 | 14 | 1 | 37 |
| 日本精工 | 0 | 0 | 0 | 2 | 3 | 1 | 1 | 5 | 4 | 2 | 1 | 0 | 6 | 0 | 2 | 1 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 32 |
| 神戸製鋼所 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 2 | 1 | 0 | 5 | 2 | 1 | 0 | 1 | 0 | 3 | 6 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 28 |
| 日立金属 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 16 |
| ＪＸ日鉱日石金属 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6 | 8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 14 |
| アルバック | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6 | 2 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 13 |
| 日本電信電話 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | 5 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 12 |
| ＨＯＹＡ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 3 | 11 |
| 日新製鋼 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |
| ポスコ | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 9 |
| 大同特殊鋼 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 9 |
| 富士通セミコンダクター | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 9 |
| トヨタ自動車 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 3 | 0 | 8 |
| 住友金属鉱山 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 8 |
| 東芝 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 7 |
| 日鉄ステンレス | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 4 | 1 | 0 | 7 |
| 半導体エネルギー研究所 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 7 |
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＜出典、参考＞
・特許情報プラットフォーム（https://www.j-platpat.inpit.go.jp/）にて公開されている情報
＜留意事項＞
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