(57)【要約】【課題】建設機械が大気中に排出する温室効果ガスをより正確に監視する建設機械用温室効果ガス排出状態監視システムを提供すること。【解決手段】建設機械が大気中に排出する温室効果ガスの排出状態を監視する温室効果ガス排出状態監視システム１００は、建設機械の動作状態を判定する動作状態判定手段１１と、建設機械における排気ガス排出口に取り付けられた温室効果ガスの濃度を測定する温室効果ガス濃度測定手段２１と、動作状態判定手段１１が判定した動作状態と温室効果ガス濃度測定手段２１が測定した温室効果ガス濃度とを関連付けて記録する排出状態記録手段１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械が大気中に排出する温室効果ガスの排出状態を監視する温室効果ガス排出状態監視システムであって、
前記建設機械の動作状態を判定する動作状態判定手段と、
前記建設機械における排気ガス排出口に取り付けられた温室効果ガスの濃度を測定する温室効果ガス濃度測定手段と、
前記動作状態判定手段が判定した動作状態と前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度とを関連付けて記録する排出状態記録手段と、
を備える温室効果ガス排出状態監視システム。
【請求項２】
前記建設機械は、排気システム内に温室効果ガス吸収システムを備えることを特徴とする請求項１に記載の温室効果ガス排出状態監視システム。
【請求項３】
前記動作状態判定手段が判定した建設機械の動作状態に応じて、或いは、前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度に応じて前記温室効果ガス吸収システムの吸収能を調整する温室効果ガス吸収能制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の温室効果ガス排出状態監視システム。
【請求項４】
温室効果ガス濃度が閾値を上回った場合に警報を発する警報手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の温室効果ガス排出状態監視システム。
【請求項５】
排気ガスの排出流量を測定する排気ガス排出流量測定手段を備え、
前記排出状態記録手段は、前記動作状態判定手段が判定した動作状態と前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度と前記排気ガス排出流量測定手段が測定した排気ガス排出流量とを関連付けて記録する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の温室効果ガス排出状態監視システム。
【請求項６】
前記排気ガス排出流量測定手段が測定した排気ガス排出流量と前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度とに基づいて温室効果ガスの排出量を算出する温室効果ガス排出量算出手段を備え、
前記警報手段は、温室効果ガス排出量が閾値を上回った場合に警報を発する、
ことを特徴とする請求項５に記載の温室効果ガス排出状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械が大気中に排出する温室効果ガスの排出状態を監視する温室効果ガス排出状態監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷物を運搬する車両の走行距離をその車両の燃費で除し所定の係数を乗ずることで算出した温室効果ガスの排出量とその荷物の重量及び輸送距離とに基づいて荷主毎に按分した温室効果ガスの排出量を提示する排出量按分装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、自動車の排気系における消音器と排気管との間に取付けられ、排気ガス中の二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収剤を収容するＣＯ２吸収部を備えた車両用二酸化炭素回収装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１９７１５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の排出量按分装置は、温室効果ガスの大気中への排出量が燃料使用量に比例することを前提としてその排出量を間接的に算出しているので、排気ガスの流量やＣＯ２吸収部の温度に応じてその吸収量が変化し温室効果ガスの大気中への排出量が燃料使用量に比例しない、特許文献２の車両用二酸化炭素回収装置のような装置が搭載された車両には適用することができない。
【０００５】
また、特許文献２の車両用二酸化炭素回収装置は、ＣＯ２吸収部を通過する排気ガスの流量やＣＯ２吸収部の温度を一定の状態に維持することでＣＯ２の吸収能を最適化しようとするが、その回収装置を経た後に車両が実際に大気中に排出するＣＯ２の量を把握できないのであれば、その最適化が適切に為されていることを確認することができず、特に、建設機械のようにその排気状態が急激且つ頻繁に変化するものにおいてその確認が欠落することは、そのような回収装置を採用する上で大きな欠点となってしまう。
【０００６】
上述の点に鑑み、本発明は、建設機械が大気中に排出する温室効果ガスをより正確に監視する建設機械用温室効果ガス排出状態監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムは、建設機械が大気中に排出する温室効果ガスの排出状態を監視する温室効果ガス排出状態監視システムであって、前記建設機械の動作状態を判定する動作状態判定手段と、前記建設機械における排気ガス排出口に取り付けられた温室効果ガスの濃度を測定する温室効果ガス濃度測定手段と、前記動作状態判定手段が判定した動作状態と前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度とを関連付けて記録する排出状態記録手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第二の発明は、第一の発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムであって、前記建設機械は、排気システム内に温室効果ガス吸収システムを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第三の発明は、第二の発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムであって、前記動作状態判定手段が判定した建設機械の動作状態に応じて、或いは、前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度に応じて前記温室効果ガス吸収システムの吸収能を調整する温室効果ガス吸収能制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムであって、温室効果ガス濃度が閾値を上回った場合に警報を発する警報手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の温室効果ガス排出状態監視システム。
【００１１】
また、第五の発明は、第一乃至第四の何れかの発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムであって、排気ガスの排出流量を測定する排気ガス排出流量測定手段を備え、前記排出状態記録手段は、前記動作状態判定手段が検出した動作状態と前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度と前記排気ガス排出流量測定手段が測定した排気ガス排出流量とを関連付けて記録することを特徴とする。
【００１２】
また、第六の発明は、第五の発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムであって、前記排気ガス排出流量測定手段が測定した排気ガス排出流量と前記温室効果ガス濃度測定手段が測定した温室効果ガス濃度とに基づいて温室効果ガスの排出量を算出する温室効果ガス排出量算出手段を備え、前記警報手段は、温室効果ガス排出量が閾値を上回った場合に警報を発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述の手段により、本発明は、建設機械が大気中に排出する温室効果ガスをより正確に監視する建設機械用温室効果ガス排出状態監視システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明に係る温室効果ガス排出状態監視システム１００の構成を概略的に示すブロック図であり、温室効果ガス排出状態監視システム１００は、制御部１０、操作レバー２０、温室効果ガス濃度センサ２１、排ガス流量センサ２２、燃料計２３、記憶装置３０、音声出力装置３１、表示装置３２、通信装置３３、及び温室効果ガス吸収システム３４を備え、ＣＡＮ(Controller Area Network)等の通信プロトコルを介して構成要素のそれぞれを接続している。
【００１６】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）等を備えた、建設機械に搭載されるコンピュータであって、例えば、後述の動作状態判定手段１１、排出状態記録手段１２、温室効果ガス吸収能制御手段１３、及び温室効果ガス排出量算出手段１４のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、操作レバー２０、温室効果ガス濃度センサ２１、排ガス流量センサ２２、及び燃料計２３からの入力を受け、各手段に対応する処理をＣＰＵに実行させ、記憶装置３０、音声出力装置３１、表示装置３２、通信装置３３、及び温室効果ガス吸収システム３４に処理結果を出力する。
【００１７】
操作レバー２０は、建設機械を操作するための装置であり、例えば、ブーム、アーム、先端作業部（バケット、リフティングマグネット、グラップル、ニブラー等を含む。）、旋回機構、クローラ等のそれぞれに対応する油圧アクチュエータ又は電動アクチュエータを操作するための油圧信号又は電気信号を発生させるリモコンレバーであって、それぞれの操作量に関する情報を制御部１０に出力する。
【００１８】
温室効果ガス濃度センサ２１は、建設機械が大気中に排出する温室効果ガス（二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、フロン等を含む。）の濃度を測定するためのセンサであり、例えば、その表面でＣＯ２吸収量に応じた電位差を生じさせる炭化アルカリ類（例えば、炭酸リチウムである。）を用いた固体電解質型ＣＯ２センサであって、排気ガス排出口に取り付けられ建設機械が大気中に排出するＣＯ２の濃度をリアルタイムで測定し、その測定結果を制御部１０に出力する。
【００１９】
また、温室効果ガス濃度センサ２１は、好適には、エッチング等の手法により形成される、数ミリメートル程度のパッケージサイズを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System:微細電気機械システム）であり、その小さなサイズを利用して排気ガス排出口に複数設置されていてもよい。
【００２０】
排ガス流量センサ２２は、排気ガス排出口から大気中に排出される排ガスの流量を測定するためのセンサであり、例えば、排ガスの流れの中に置かれた加熱物体の温度変化を利用する熱式流量計、ピトー管を用いた動圧式流量計、排出管路に挿入した絞りの前後の圧力差を利用した差圧式流量計、排ガスの流れの中に置かれた羽根車の回転速度を利用した羽根車式流量計、流体の流れの中に置かれた柱の後ろに発生する渦の発生周波数を利用する渦式流量計、又は、流体中に投射された超音波パルスの周波数差を利用する超音波式流量計等があり、建設機械が排出する排ガスの流量をリアルタイムで測定し、その測定結果を制御部１０に出力する。
【００２１】
燃料計２３は、建設機械で使用される燃料の残量を測定するための装置であり、例えば、燃料タンク内に置かれたフロート式液面計を利用する装置であって、燃料残量をリアルタイムで測定し、その測定結果を制御部１０に出力する。
【００２２】
記憶装置３０は、各種情報を記憶するための装置であり、例えば、ハードディスク等の磁気記憶媒体やＤＶＤ等の光学記憶媒体であって、制御部１０が出力するＣＯ２濃度、排ガス流量、燃料残量等を所定間隔で記録するための温室効果ガス排気状態データベースを備える。
【００２３】
音声出力装置３１は、各種情報を音声出力するための装置であり、例えば、建設機械のキャビン内に設置されたスピーカやブザーであって、制御部１０が出力する制御信号に基づいて警報や音声メッセージを音声出力する。
【００２４】
表示装置３２は、各種情報を表示するための装置であり、例えば、建設機械のキャビン内に設置された液晶ディスプレイ等であって、制御部１０が出力する制御信号に基づいて画像やテキストを表示させ、或いは、所定状態を表すためのＬＥＤやランプを点灯させる。
【００２５】
通信装置３３は、外部との通信を制御するための装置であり、例えば、制御部１０からの制御信号に応じ携帯電話周波数や特定小電力無線周波数を用いて温室効果ガス排気状態データベースに記録されたデータを外部のデータセンタに送信する。
【００２６】
また、通信装置３３は、所定間隔で自動的にそれらデータを送信するようにしてもよく、データセンタからの求め（情報要求信号）に応じてそれらデータを送信するようにしてもよい。
【００２７】
温室効果ガス吸収システム３４は、温室効果ガスが排ガス排出口から大気中に排気される前にその温室効果ガスを回収するためのシステムであり、例えば、二酸化炭素を所定の吸蔵温度で吸蔵し、且つ、所定の放出温度で放出する二酸化炭素吸収剤を収容する二酸化炭素吸収部と、エンジン冷却水等を用いてその二酸化炭素吸収部内の温度を制御する温度制御部と、コンプレッサやバイパス管等を用いて二酸化炭素吸収部内の圧力を制御する圧力制御部とを備えたシステムであって、二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力に応じてその吸収能が変化し、制御部１０が出力する制御信号に基づいて温度制御部及び圧力制御部により二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力を制御しながら二酸化炭素をできるだけ多く二酸化炭素吸収剤に吸収させるようにする。
【００２８】
次に、制御部１０が有する各種手段について説明する。
【００２９】
動作状態判定手段１１は、建設機械の動作状態を判定するための手段であり、例えば、各種操作レバー２０の出力に基づいて、建設機械が掘削作業を行っているか、床堀作業を行っているか、或いは、解体作業を行っているか等を判定する。
【００３０】
排出状態記録手段１２は、動作状態判定手段１１が判定した動作状態と、温室効果ガス濃度センサ２１、排ガス流量センサ２２、及び燃料計２３が出力するデータとを関連付けて温室効果ガス排気状態データベースに記録する手段である。
【００３１】
温室効果ガス吸収能制御手段１３は、温室効果ガス吸収システム３４による温室効果ガスの吸収能を制御するための手段であり、例えば、動作状態判定手段１１の判定結果に応じて二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力を変化させ、それぞれの動作状態に適した二酸化炭素吸収能となるよう温室効果ガス吸収システム３４をフィードフォワード制御する。なお、それぞれの動作状態に適した二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力の値は、予めＲＯＭやＮＶＲＡＭに登録されているものとする。
【００３２】
また、温室効果ガス吸収能制御手段１３は、温室効果ガス濃度センサ２１及び排ガス流量センサ２２の出力に基づいて算出される所定時間におけるＣＯ２の平均濃度、若しくは、総ＣＯ２排出量に応じて、又は、所定時間における平均エンジン回転数、若しくは、燃料消費量に応じて二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力を変化させ、温室効果ガス吸収システム３４の二酸化炭素吸収能をフィードバック制御してもよい。
【００３３】
温室効果ガス排出量算出手段１４は、温室効果ガスの排出量を算出するための手段であり、例えば、温室効果ガス濃度センサ２１、排ガス流量センサ２２及び燃料計２３の出力に基づいて、所定時間（例えば、１時間である。）当たりのＣＯ２排出量や所定燃料消費量当たりのＣＯ２排出量等（以下、「各種ＣＯ２排出量」とする。）を算出する。
【００３４】
また、温室効果ガス排出量算出手段１４は、動作状態判定手段１１が判定した建設機械の動作状態毎に、各種ＣＯ２排出量を算出するようにしてもよい。
【００３５】
また、温室効果ガス排出量算出手段１４は、算出した各種ＣＯ２排出量が閾値を上回った場合に音声出力装置３２や表示装置３３に制御信号を出力し、ＣＯ２排出量が異常である旨を示す警報やＣＯ２排出量を抑制するための対策等を伝えるガイダンス（音声メッセージ）を音声出力させたり、ＣＯ２排出量が異常である旨を示す画像やＣＯ２排出量を抑制するための対策等を伝えるガイダンス（テキストメッセージ）を表示させたりしてもよい。建設機械の操作者に省エネモード運転を促すためである。
【００３６】
更に、温室効果ガス排出量算出手段１４は、算出した各種ＣＯ２排出量が閾値を上回った場合に通信装置３３に制御信号を出力して、各種ＣＯ２排出量が異常である旨をデータセンタに送信させるようにしてもよい。関係者（工事施行現場管理事務所、工事施工主事務所、建設機械レンタル業者事務所、建設機械メーカーコールセンタ等を含む。）に対して建設機械の異常状態を迅速に通知するためである。なお、制御部１０は、算出した各種ＣＯ２排出量が閾値以下の場合であっても、通信装置３３を介して建設機械の各種ＣＯ２排出量を定期的に関係者に通知するようにしてもよい。
【００３７】
また、制御部１０は、温室効果ガス濃度センサ２１の出力に基づいて排ガス中のＣＯ２濃度を監視し、ＣＯ２濃度が閾値を上回った場合に警報を出力させたりテキストメッセージを表示させたりするようにしてもよい。
【００３８】
次に、図２を参照しながら、温室効果ガス排出状態監視システム１００が大気中に排出される温室効果ガスを監視する処理（以下、「温室効果ガス排出状態監視処理」とする。）について説明する。なお、図２は、温室効果ガス排出状態監視処理の流れを示すフローチャートであり、制御部１０は、この処理を所定間隔で繰り返し実行するものとする。
【００３９】
最初に、制御部１０は、動作状態判定手段１１により、過去の所定時間（例えば、５分間である。）にわたる操作レバー２０の出力履歴に基づいて現在の建設機械の動作状態を判定する（ステップＳ１）。動作状態判定手段１１は、例えば、過去の所定時間において所定回数以上の掘削操作（ブームの降下操作、アーム及びバケットの下げ操作、ブームの上昇操作、並びに、アーム及びバケットの上げ操作から成る一連の操作で構成される。）が検出された場合に、掘削作業が行われていると判定する。
【００４０】
その後、制御部１０は、排出状態記録手段１２により、動作状態判定手段１１の判定結果と、温室効果ガス濃度センサ２１、排ガス流量センサ２２、及び燃料計２３の出力とを関連付けて記憶装置３０にある温室効果ガス排気状態データベースに記録する（ステップＳ２）。
【００４１】
その後、制御部１０は、温室効果ガス排出量算出手段１４により、温室効果ガス排気状態データベースを参照して、動作状態判定手段１１が判定した建設機械における現在継続中の動作状態での所定時間（例えば、５分間である。）当たりのＣＯ２排出量を算出し（ステップＳ３）、算出した値と閾値Ｔ１とを比較する（ステップＳ４）。
【００４２】
所定時間当たりのＣＯ２排出量が閾値Ｔ１を上回った場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御部１０は、音声出力装置３１に制御信号を出力してＣＯ２排出量が高い旨の警報を出力させ、且つ、表示装置３２に制御信号を出力してＣＯ２排出量を抑制するための措置を提示するテキストメッセージを表示させる（ステップＳ５）。建設機械の操作者に省エネモード運転を促すためである。
【００４３】
一方、所定時間当たりのＣＯ２排出量が閾値Ｔ１を下回っている場合（ステップＳ４のＮＯ）、制御部１０は、音声出力装置３１及び表示装置３２に制御信号を出力することなく、ステップＳ６に進む。ＣＯ２排出量が適正レベルで維持されているからである。
【００４４】
その後、制御部１０は、温室効果ガス排出量算出手段１４により、温室効果ガス排気状態データベースを参照して、所定時間（例えば、１時間である。）の総ＣＯ２排出量を算出し（ステップＳ６）、算出した値と閾値Ｔ２とを比較する（ステップＳ７）。
【００４５】
総ＣＯ２排出量が閾値Ｔ２を上回った場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御部１０は、通信装置３３に制御信号を出力して外部の関係者にその旨を通知する（ステップＳ７）。関係者が適切な対応（例えば、建設機械の操作者に電話等で直接連絡し、省エネモード運転を促すことを含む。）を取ることができるようにするためである。
【００４６】
一方、総ＣＯ２排出量が閾値Ｔ２を下回っている場合（ステップＳ６のＮＯ）、制御部１０は、通信装置３３に制御信号を出力することなく、ステップＳ８に進む。ＣＯ２排出量が適正レベルで維持されているからである。
【００４７】
その後、制御部１０は、動作状態判定手段１１により動作状態が変化したことを検知した場合には、温室効果ガス吸収能制御手段１３により、温室効果ガス吸収システム３４における温度制御部及び圧力制御部に制御信号を出力し、二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力を現在の動作状態に適した所定の状態に移行させるようにフィードフォワード制御を実行する（ステップＳ８）。
【００４８】
なお、制御部１０は、動作状態判定手段１１により動作状態が変化していないことを検知した場合には、温室効果ガス吸収能制御手段１３により、温室効果ガス吸収システム３４における温度制御部及び圧力制御部に制御信号を出力し、温室効果ガス濃度センサ２１及び排ガス流量センサ２２の出力に応じて二酸化炭素吸収部内の温度及び圧力をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００４９】
以上の構成により、温室効果ガス排出状態監視システム１００は、建設機械が大気中に排出する温室効果ガスをより正確に監視しながらＣＯ２濃度やＣＯ２排出量が閾値を上回った場合に警報等を出力させるので、実際に大気中に排出される温室効果ガスの排出量に基づいて建設機械の操作者に省エネモード運転を意識的に実行させることができる。
【００５０】
また、温室効果ガス排出状態監視システム１００は、建設機械の動作状態と関連付けて温室効果ガスの排出状態を記録するので、温室効果ガス吸収システム３４の詳細な評価、その特性の詳細な解析等を可能且つ容易にする。
【００５１】
例えば、建設機械の各種動作状態に応じた温室効果ガス吸収システム３４における二酸化炭素吸収部内の最適な温度及び圧力の値（ＲＯＭ又はＮＶＲＡＭに登録されている。）は、これらの評価又は解析に基づいて調整される。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００５３】
例えば、上述の実施例において、記憶装置３０は、個々の建設機械に搭載されているが、個々の建設機械に搭載される代わりにデータセンタに設置され、複数の建設機械から通信装置３３を介して送信されるデータを一括管理するようにしてもよい。
【００５４】
この構成により、温室効果ガス排出状態監視システム１００は、複数の建設機械に搭載される温室効果ガス吸収システム３４の詳細な評価、その特性の詳細な解析等をより容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る温室効果ガス排出状態監視システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】温室効果ガス排出状態監視処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・制御部  １１・・・動作状態判定手段  １２・・・排出状態記録手段  １３・・・温室効果ガス吸収能制御手段  １４・・・温室効果ガス排出量算出手段  ２０・・・操作レバー  ２１・・・温室効果ガス濃度センサ  ２２・・・排ガス流量センサ  ２３・・・燃料計  ３０・・・記憶装置  ３１・・・音声出力装置  ３２・・・表示装置  ３３・・・通信装置  ３４・・・温室効果ガス吸収システム  １００・・・温室効果ガス排出状態監視システム
【図１】
2010097363.tif 000003
【図２】
2010097363.tif 000004