(57)【要約】      （修正有）【課題】鉱石の還元を行うに当たり、CO2排出量を軽減するとともに、鉱石の還元に要するコストの軽減を行うことができるバイオ還元方法を備えた鉱石の運搬装置、制御方法、プログラム、及びプログラムを記憶した記憶媒体を提供する。【解決手段】コントロールシステム２００は、鉱石のバイオ還元を行う船倉の環境情報を計測装置１４５で計測し、コントロールサーバ２２０は、計測した環境情報が、鉱石のバイオ還元を行う上で、適正な環境情報であるか否かを判定するための適正範囲テーブル２３０を用いて判定を行った後、判定した結果に基づいて、適正な環境情報及び適正でない環境情報に対応させて各設備の制御方法を記憶した制御テーブル２２５を用いて、計測した環境情報に応じて各設備の実行及び停止を実行する。【選択図】図３
2011122179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱石を運搬する運搬装置において、
鉱石を格納するための格納手段と、
前記格納手段に対して前記鉱石を還元するための還元細菌を散布する還元細
菌散布手段と、
前記格納手段に格納された鉱石の還元を実施するための環境情報を計測する計測手段と、
前記還元細菌が前記鉱石の還元を行うために適した環境情報に関する適正範囲を示す適正範囲情報を記憶する適正範囲記憶手段と、
前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、前記還元細菌散布手段に対する実行及び停止を制御する制御情報を記憶する制御記憶手段と、
前記計測手段によって計測された環境情報が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする運搬装置。
【請求項２】
前記運搬装置は、
前記運搬装置の推進を行うための推進装置を駆動させるために燃料を燃焼させる燃焼手段と、
前記燃焼手段によって燃焼することによって発生する嫌気性ガスを前記格納手段に投入する投入手段と、
を更に備え、
前記制御記憶手段は、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、及び前記投入手段に対する実行及び停止を制御するための制御情報を記憶し、
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された環境情報に含まれる酸素濃度が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、及び前記投入手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の運搬装置。
【請求項３】
前記運搬装置は、前記燃焼手段及び前記格納手段に格納されている嫌気性ガスを前記運搬装置の外部へ排気する排気手段を更に備え、
前記制御記憶手段は、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、及び前記排気手段に対する実行及び停止を制御するための制御情報を記憶し、
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された環境情報に含まれる酸素濃度及び圧力が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、及び前記排気手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の運搬装置。
【請求項４】
前記運搬装置は、
前記燃焼手段及び前記格納手段に格納されている嫌気性ガスを前記運搬装置の外部へ排気する排気手段と
前記格納手段内を冷却あるいは加熱する温度調節手段と、
を更に備え、
前記制御記憶手段は、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、前記排気手段、及び温度調節手段に対する実行及び停止を制御するための制御情報を記憶し、
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された環境情報に含まれる酸素濃度及び温度が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、前記排気手段、及び温度調節手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の運搬装置。
【請求項５】
前記運搬装置は、前記投入手段によって前記格納手段に投入される嫌気性ガスを冷却する排気冷却手段を更に備え、
前記制御記憶手段は、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、前記排気手段、温度調節手段、及び排気冷却手段に対する実行及び停止を制御するための制御情報を記憶し、
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された環境情報に含まれる酸素濃度及び温度が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、前記排気手段、温度調節手段、及び排気冷却手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の運搬装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された環境情報に含まれる酸素濃度、圧力及び温度が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段、前記燃焼手段、前記投入手段、前記排気手段、温度調節手段、及び排気冷却手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の運搬装置。
【請求項７】
還元細菌が鉱石の還元を行うために適した環境情報に関する適正範囲を示す適正範囲情報を記憶する適正範囲記憶手段を有する鉱石を運搬する運搬装置を制御する制御方法において、
鉱石を格納するための格納工程と、
前記格納工程に対して前記鉱石を還元するための前記還元細菌を散布する鉄
還元細菌散布工程と、
前記格納工程において格納された鉱石の還元を実施するための環境情報を計
測する計測工程と、
前記計測工程によって計測された環境情報が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、還元細菌散布工程に対する実行及び停止を制御する制御情報を記憶する制御記憶手段によって前記還元細菌散布工程を制御する制御工程と、
を備えることを特徴とする運搬装置の制御方法。
【請求項８】
コンピュータで読取り可能なプログラムであると共に実行可能なプログラムであって、前記プログラムは、
還元細菌が鉱石の還元を行うために適した環境情報に関する適正範囲を示す適正範囲情報を記憶する適正範囲記憶手段を有する鉱石を運搬する運搬装置を制御する制御方法において、
鉱石を格納するための格納手段と、
前記格納手段に対して前記鉱石を還元するための前記還元細菌を散布する
還元細菌散布手段と、
前記格納手段において格納された鉱石の還元を実施するための環境情報を計
測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された環境情報が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、還元細菌散布手段に対する実行及び停止を制御する制御情報を記憶する制御記憶手段によって前記還元細菌散布工程を制御する制御手段と、
として機能することを特徴とするプログラム。
【請求項９】
請求項８で記載されたプログラムを記憶したコンピュータで読取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱石の運搬装置に関し、特に鉱石のバイオ還元用の手段を有する鉱石の運搬装置、制御方法、プログラム、及びプログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への対応に関して世界的に要請が強まっており、鉱石の還元においても省エネルギーやCO2排出量削減を目的とする還元装置や還元方法が考えられている。
【０００３】
その１つとして、天然ガス等の低コストの還元ガスによって鉱石を還元処理する方法が存在するが、特に、遠隔の産地において鉱石を部分還元した後、部分還元された鉱石を輸送船等で運搬するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、炭素源等を付加した培地で、特定の細菌を利用することによって三価の鉄をマグネタイトに変換する方法が知られており、特に、３５℃前後で１０日前後の時間をかけてバイオ還元する方法である（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
バイオ還元は、CO2排出量を削減できるという利点を持つ還元方法であるが、還元細菌の種類としては一般に、やや高めの温度で、有機物を電子供与体として、数日かけて、嫌気性ガスで満たされた環境下で活発に活動する還元細菌が多い。
【０００６】
なお、還元される鉄については、水酸化鉄溶液を対象とする方法が存在するが、一般に、鉄還元細菌のGeobacterやShewanellaのように、鉱石のまま固体状の鉄でもバイオ還元する細菌も存在する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
また、有機化合物を付着させた多孔質鉱石を還元処理する方法が知られており、特に、５００℃以上に加熱することで有機化合物中の炭素によって還元する方法である（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３０７８９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０６５３１号公報
【特許文献３】特開２００８−９５１７５号公報
【非特許文献１】池田篤治 著、「バイオ電気化学の実際―バイオセンサ・バイオ電池の実用展開」、シーエムシー出版、２００７年３月発行、ISBN ９７８−４−８８２３１−６７９−４、ｐ３１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の還元処理方法においては、鉱石の予備処理として行う部分還元は、輸送船等で部分還元が施された鉱石の遠距離輸送を行うこととは別に、遠隔の産地にて行なわれるため、遠距離輸送船が備える鉱石を運搬する際の格納手段とは別に、遠隔産地にも還元処理する際の鉱石の格納手段が必要になる。
【００１０】
また、遠距離輸送に要するエネルギーとは別に、遠隔産地での予備処理にエネルギーを要するとともに、遠距離の輸送時間とは別に、遠隔産地での予備処理に時間を要する。
【００１１】
特許文献２に記載のバイオ還元方法および一般のバイオ還元方法においては、鉄還元細菌の活動しやすい環境を作るための設備と、環境を維持するためのエネルギーと、金属を還元回収できるまでの日数を要する。
【００１２】
特許文献３に記載の鉱石処理方法においては、５００℃以上もの高温に加熱するための加熱手段とエネルギーを要し、また還元に使った炭素がCO2として排出される。
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、鉱石の還元を行うに当たり、CO2排出量を軽減するとともに、鉱石の還元に要するコストの軽減を行うことができるバイオ還元方法を備えた鉱石の運搬装置、制御方法、プログラム、及びプログラムを記憶した記憶媒体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】
【００１４】
上記の目的を達成するための第一の発明は、鉱石を運搬する運搬装置において、鉱石を格納するための格納手段と、前記格納手段に対して前記鉱石を還元するための還元細菌を散布する還元細菌散布手段と、前記格納手段に格納された鉱石の還元を実施するための環境情報を計測する計測手段と、前記還元細菌が前記鉱石の還元を行うために適した環境情報に関する適正範囲を示す適正範囲情報を記憶する適正範囲記憶手段と、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、前記還元細菌散布手段に対する実行及び停止を制御する制御情報を記憶する制御記憶手段と、前記計測手段によって計測された環境情報が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記制御記憶手段によって記憶された制御情報を用いて前記還元細菌散布手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記の目的を達成するための第二の発明は、還元細菌が鉱石の還元を行うために適した環境情報に関する適正範囲を示す適正範囲情報を記憶する適正範囲記憶手段を有する鉱石を運搬する運搬装置を制御する制御方法において、鉱石を格納するための格納工程と、前記格納工程に対して前記鉱石を還元するための前記還元細菌を散布する還元細菌散布工程と、前記格納工程において格納された鉱石の還元を実施するための環境情報を計測する計測工程と、前記計測工程によって計測された環境情報が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、還元細菌散布工程に対する実行及び停止を制御する制御情報を記憶する制御記憶手段によって前記還元細菌散布工程を制御する制御工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記の目的を達成するための第三の発明は、コンピュータで読取り可能なプログラムであると共に実行可能なプログラムであって、前記プログラムは、還元細菌が鉱石の還元を行うために適した環境情報に関する適正範囲を示す適正範囲情報を記憶する適正範囲記憶手段を有する鉱石を運搬する運搬装置を制御する制御方法において、鉱石を格納するための格納手段と、前記格納手段に対して前記鉱石を還元するための前記還元細菌を散布する還元細菌散布手段と、前記格納手段において格納された鉱石の還元を実施するための環境情報を計測する計測手段と、前記計測手段によって計測された環境情報が、前記適正範囲記憶手段に記憶された適正範囲情報に含まれるか否かを判定した後、前記判定結果に基づいて、前記適正範囲記憶手段によって記憶される適正範囲情報及び前記適正範囲情報以外の適正範囲外情報に対応させて、還元細菌散布手段に対する実行及び停止を制御する制御情報を記憶する制御記憶手段によって前記還元細菌散布工程を制御する制御手段と、として機能することを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するための第四の発明は、第三の発明で記載されたプログラムを記憶したコンピュータで読取り可能な記憶媒体。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鉱石に対してバイオ還元を行うことが可能な手段を鉱石の運搬装置に備えることによって、バイオ還元方法を用いた鉱石の還元を行うことが可能となり、CO2排出量を軽減するとともに、鉱石の還元に要するコストの軽減を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置の基本的な作動方法の概略を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置において鉱石の還元を行うに当たり最適なバイオ還元環境を作り出すための制御システム全体の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置の酸素濃度と温度、圧力の監視結果と制御を対比させた制御テーブルの構成を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置の制御におけるバイオ還元環境の適正範囲を示す適正範囲テーブルの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置において最適なバイオ還元環境を作り出すための基本的な制御フローを示す図である。
【図７】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置において最適なバイオ還元環境を作り出すための基本的な制御フローを示す図である。
【図８】本発明の実施形態の鉱石の運搬装置において最適なバイオ還元環境を作り出すための基本的な制御フローを示す図である。
【図９】酸素濃度だけを監視する場合の監視結果と制御を対比させた制御テーブルの構成を示す構成図である。
【図１０】酸素濃度と圧力だけを監視する場合の監視結果と制御を対比させた制御テーブルの構成を示す構成図である。
【図１１】酸素濃度と温度だけを監視する場合の監視結果と制御を対比させた制御テーブルの構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の鉱石の運搬装置の一例である鉱石運搬船の構成を示す図である。尚、図１の各種設備の構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例があることは言うまでもない。
【００２１】
鉱石運搬船１００は、船倉１０５、排気ガス投入設備１１０、排気設備１１５、排気ガス冷却設備１２０、船倉冷暖房設備１２５、内燃式エンジン１３０、還元細菌散布設備１３５、推進設備１４０、計測装置１４５、コントロール装置１５０、及びハッチ１５５を含んで構成される。
【００２２】
船倉１０５は、鉱石を格納するための設備であり、排気ガス投入設備１１０は、船倉１０５へつながる送風管１１１、内燃式エンジン１３０とつながる通風管１１２、送風管の開閉弁（不図示）、及び送風機（不図示）を含んで構成されており、送風管１１１の開閉弁を開いて送風機を用いて内燃式エンジン１３０から通風管１１２を通じて排出される排気ガスを船倉１０５に投入する一方、排気ガスの投入を停止する場合には、送風機を止めつつ開閉弁を閉じることによって投入を停止する。送風機、開閉弁を制御することによって、排出された排気ガスの熱で船倉１０５の内部を暖め、更に船倉１０５の内部を酸素濃度の低い排気ガスで満たすことで、バイオ還元細菌（以下、還元細菌）が活動する上で、好適な環境を作り出すことが可能となる。
【００２３】
排気設備１１５は、煙突、排気ガスフィルター（何れも不図示）、通風管１１６、通風管１１７、通風管１１６及び通風管１１７の開閉弁を備えており、船倉１０５につながる通風管１１６を通じて流入される空気、または船倉冷暖房設備１２５につながる通風管１１７を通じて流入される外気や排気ガスを、通風管１１６あるいは通風管１１７の開閉弁を開いて自然排気し、一方、開閉弁を閉じることによって排気を停止する。
【００２４】
また、排気設備１１５は、内燃式エンジン１３０から通風管１１８を通じて排出される排気ガスを、排気ガスフィルターへ通じた後、煙突から外部へ排気ガスを排気する機能も備えている。
【００２５】
排気ガス冷却設備１２０は、船倉１０５に投入する排気ガスを冷却するための設備であり、空冷に適した形状の配管１２１、送風機、及び排気ガス投入設備１１０から船倉１０５へつながる送風管１１１との経路切替弁（何れも不図示）を備えており、排気ガスの冷却を実行する場合には、経路切替弁を用いて排気経路を排気ガス冷却設備１２０の配管１２１側に切替え、排気ガスを排気ガス冷却設備１２０へバイパスさせて、配管１２１に通じることにより冷却を行った後、送風機で通風管１２２を通じて船倉１０５に送り込む。冷却を停止する場合には、送風機を止めて経路切替弁を切替え、排気ガス投入設備１１０から船倉１０５へつながる経路、送風管１１１を通じて船倉１０５に投入する。
【００２６】
船倉冷暖房設備１２５は、船倉１０５の温度調節のために冷暖房を行うための設備であり、船倉１０５の内部と熱交換する配管１２６と外気取入口、開閉弁、送風機（何れも不図示）を備えており、冷房を実行する場合には、外気取入れ口を開いて船倉１０５よりも温度の低い外気を取入れて送風機で配管１２６内を通した後、通風管１１７を通じて排気することで、船倉１０５の内部の熱を奪う。
【００２７】
一方、冷房を停止する場合には、送風機を止めて外気取入れ口を閉じ、暖房を実行する場合には、排気ガス投入設備１１０とつながる配管１２７の開閉弁を開いて排気ガスを取入れて送風機で配管１２６内を通してから通風管１１６を通じて排気設備１１５によって排気することで、船倉１０５の内部に熱を放出する。暖房を停止する場合には、送風機を止めて開閉弁を閉じる。
【００２８】
内燃式エンジン１３０は、船舶用のディーゼルエンジンであり、エンジンの燃焼室内に吹き込む燃料の噴射量を増減して空燃比を調整する機能を有する。不完全燃焼を実行する場合には、通常運転時よりも燃料の噴射量を増やして空燃比を小さくし、不完全燃焼を解除する場合には、燃料の噴射量を元通りにして通常運転時の空燃比に戻す。
【００２９】
還元細菌散布設備１３５は、鉱石を還元することが可能な還元細菌を船倉１０５の中にばら撒くための設備であり、還元細菌の入ったタンク、散布装置、散布装置から船倉１０５に対して還元細菌を投入するための投入管１３６を備えている。還元細菌の散布を実行する場合には、散布装置を稼働させることで、投入管１３６を通じて、船倉１０５へ還元細菌を投入し、還元細菌の散布を停止する場合には、散布装置を停止させることで、散布を停止する。
【００３０】
推進設備１４０は、内燃式エンジン１３０を動力源として駆動することにより鉱石運搬船１００に推力を与えるための設備であり、スクリューおよびスクリュー軸を備えており、計測装置１４５は、船倉１０５の内部の酸素濃度、温度、圧力等の環境情報を測定するためのセンサーを表している。
【００３１】
コントロール装置１５０は、計測装置１４５による環境情報の測定結果を受け取り、排気ガス投入設備１１０による船倉１０５への排気ガスの投入や、排気設備１１５による船倉１０５から外部への排気、排気ガス冷却設備１２０による排気ガスの冷却、船倉冷暖房設備１２５による船倉１０５の冷暖房、内燃式エンジン１３０の空燃比調整による排気ガス中の残存酸素濃度と煤の量、還元細菌散布設備１３５による還元細菌の散布量を制御するためのシステムであり、その構成は図３を用いて後述する。
【００３２】
ハッチ１５５は、鉱石を船倉１０５に出し入れするための船倉１０５の開口部であり、開閉式の蓋を備えている。次に、本実施形態に係る鉱石運搬船１００の基本的な作動方法について、図２を用いて説明する。
【００３３】
S１１０では、鉱石産地の港に鉱石運搬船１００を停泊させて、ハッチ１５５を開けて、船倉１０５に鉱石を投入する。鉱石の投入中に、還元細菌散布設備１３５において散布装置を稼働させて、投入管１３６を通じて還元細菌を船倉１０５へ投入することで、鉱石に還元細菌を付着させる。
【００３４】
S１２０では、鉱石の投入後に、ハッチ１５５を密閉し、内燃式エンジン１３０を不完全燃焼させ、排気ガス投入設備１１０を稼働させて、内燃式エンジン１３０で発生した排気ガスを通風管１１２を通じて取り込んだ後、送風管１１１を通じて船倉１０５に送り込むと同時に、排気設備１１５を稼働させて、船倉１０５内の空気を通風管１１６を通じて排気ガスと入れ替える。
S１３０では、計測装置１４５によって船倉１０５内の酸素濃度、温度、圧力を監視する。 
【００３５】
S１４０では、コントロール装置１５０は、S１３０における計測装置１４５による監視結果に応じて、排気ガス投入設備１１０、排気設備１１５、排気ガス冷却設備１２０、船倉冷暖房設備１２５、内燃式エンジン１３０、及び還元細菌散布設備１３５を適宜制御して、船倉１０５内に還元細菌の活動に最適なバイオ還元環境を作り出す。
【００３６】
前記の様な作動方法を実施することによって、遠隔の鉱石産地などに鉱石の還元装置を新設するのと比べて、設備コストが少なく、鉱石運搬船１００の内燃式エンジン１３０からの排気ガスを用いることで、還元細菌を活性化させるための嫌気性ガスの発生手段や加熱手段を別途備えることなく、少ないエネルギーで鉱石を還元処理できるという効果がある。
【００３７】
特に、本作動方法については、推進設備１４０によって鉱石運搬船１００を航行させている最中に行うことによって、より前記の効果がより一層顕著に表れ、運搬中に鉱石を還元することによって、運搬とは別に鉱石を還元処理する時間、及び遠隔産地での予備処理時間の節約をすることができる。
【００３８】
更に、鉱石の還元にバイオ還元方法を用いるので、CO2の排出量を節約できる、という効果を奏するとともに、遠距離の輸送になるため、還元に要する時間的な課題も解決することが可能になる。また、多量なエネルギーを要する製鉄（千数百度に加熱）を行う装置から発生するＣＯ２を軽減することが可能となる。
【００３９】
次に、最適なバイオ還元環境を作り出すためのコントロールシステムについて、図３を用いて説明する。図３は、最適なバイオ還元を行う環境を作り出すためのコントロールシステム全体の概略構成を示すブロック図である。
尚、図３のシステムにおける各種装置の構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例があることは言うまでもない。
【００４０】
コントロールシステム２００は、センサー２０５および信号線２１０、監視サーバ２１５、コントロールサーバ２２０、制御テーブル２２５、適正範囲テーブル２３０、信号線２３５、ネットワーク２４０、制御ユニット２４５、制御ユニット２５０、制御ユニット２５５、制御ユニット２６０、制御ユニット２６５、及び制御ユニット２７０を備えている。
【００４１】
センサー２０５は、船倉１０５における酸素濃度を検出するための酸素濃度センサー、船倉１０５における温度を検出するための温度センサー、及び船倉１０５における圧力を検出するための圧力センサーを備えている。
【００４２】
信号線２１０は、センサー２０５における測定結果を監視サーバ２１５に送信するための通信経路であり、監視サーバ２１５は、センサー２０５を監視して、センサー２０５から受信した測定結果を監視結果としてコントロールサーバ２２０に送信する。
【００４３】
コントロールサーバ２２０は、センサー２０５の監視結果と適正範囲テーブル２３０（図５参照、詳細後述）の適正範囲情報を制御テーブル２２５（図４参照、詳細後述）に登録されている判定条件に照らし合せて判定し、同じく制御テーブル２２５に登録されている制御内容に基づいて、制御ユニット２４５、制御ユニット２５０、制御ユニット２５５、制御ユニット２６０、制御ユニット２６５、及び制御ユニット２７０をコントロールする。
【００４４】
信号線２３５は、制御テーブル２２５と適正範囲テーブル２３０に登録されている判定条件、適正範囲情報をコントロールサーバ２２０に送信するための通信経路である。
【００４５】
ネットワーク２４０は、監視サーバ２１５、コントロールサーバ２２０、制御ユニット２４５、制御ユニット２５０、制御ユニット２５５、制御ユニット２６０、制御ユニット２６５、及び制御ユニット２７０と相互に接続されており、各々の機能間で情報を送受信するための通信経路である。
制御ユニット２４５は、船倉１０５への排気ガスの投入を開閉弁の開閉によって調整する機能を有し、排気ガス投入設備１１０をコントロールする装置である。
【００４６】
制御ユニット２５０は、船倉１０５からの排気、船倉冷暖房設備１２５から流入される外気や排気ガス、及び内燃式エンジン１３０から排出される排気ガスを通風管１１６、通風管１１７及び通風管１１８の開閉弁の開閉等によって調整するため、排気設備１１５をコントロールする装置である。
【００４７】
制御ユニット２５５は、船倉１０５に投入する排気ガスの冷却を調整するため、排気ガス冷却設備１２０に備えられた送風機及び経路切替弁の切替等によって排気ガス冷却設備１２０をコントロールする装置であり、制御ユニット２６０は、船倉１０５の中の温度を調整するため、送風機及び開閉弁の開閉等によって、船倉冷暖房設備１２５をコントロールする装置である。
【００４８】
制御ユニット２６５は、エンジンの燃焼室内に吹き込む燃料の噴射量の増減等によって不完全燃焼を調整するため、内燃式エンジン１３０をコントロールする装置であり、制御ユニット２７０は、還元細菌を船倉１０５の中に散布するために散布装置の稼働を制御するため、還元細菌散布設備１３５をコントロールする装置である。
【００４９】
次に図４には、本発明の実施形態に係る鉱石運搬船１００におけるバイオ還元手段を用いた還元方法を実現する上で、如何なる還元を行うべきかの判定条件と船倉１０５の監視結果に対応する各設備における制御方法等の制御情報を記憶する制御テーブル２２５が示されている。
【００５０】
制御テーブル２２５は、船倉１０５に備えられた計測装置１４５における監視結果と監視結果に対応させて各設備における制御方法を予め記憶しておき、センサー２０５によって測定された酸素濃度、温度、及び圧力を、監視サーバ２１５を介してコントロールサーバ２２０へ送信し、コントロールサーバ２２０は、受信した酸素濃度、温度、及び圧力に対応する制御方法を当該記憶された制御情報から取得し、取得した制御情報に基づいて各設備に備えられた制御ユニットへ制御信号を、ネットワーク２４０を介して送信する。
これらの判定条件と制御方法については、還元細菌の活動に適した環境を構築する際の条件として予め定められている。
【００５１】
例えば、計測装置１４５によって得られた監視結果が、酸素濃度、温度、及び圧力が全て適正である場合、図４に示す制御テーブル２２５に備えられたデータの上から１４行目に示されるように排気ガス投入設備１１０、排気設備１１５、排気ガス冷却設備１２０、及び船倉冷暖房設備１２５は停止させ、内燃式エンジン１３０については解除し、還元細菌散布設備１３５は実行させる、といったように各設備をコントロールサーバ２２０からの制御信号に基づいて制御する。
【００５２】
更に、計測装置１４５によって得られた監視結果が、酸素濃度が適正であり、温度が高く、圧力が低い場合は、図４に示す制御テーブル２２５に備えられたデータの上から１２行目に示されるように排気ガス投入設備１１０は実行、排気設備１１５は停止、排気ガス冷却設備１２０は実行、船倉冷暖房設備１２５は冷房、内燃式エンジン１３０は実行、還元細菌散布設備１３５は停止させる、といったように各設備をコントロールサーバ２２０からの制御信号に基づいて制御する。
【００５３】
また、図５には、本発明の実施形態に係る鉱石運搬船１００におけるバイオ還元手段を用いた還元方法を実現する上で、還元細菌の活動が好適に行われる環境の適正範囲を判定するための適正範囲テーブル２３０の構成図が示されている。
【００５４】
適正範囲テーブル２３０には、船倉１０５に備えられた計測装置１４５によって得られた監視結果に対して閾値を設定することで、還元細菌の活動が好適に行われる酸素濃度、温度、及び圧力等の適正範囲を定めた適正範囲情報が記憶される。
【００５５】
例えば、酸素濃度の適正範囲が、０パーセントを最小値として３パーセントを最大値とすることで、監視結果が０パーセント以上３パーセント未満の場合、適正とし、０パーセント未満の場合、低いとし、３パーセント以上の場合、高いとして定められている。温度についても同様に、監視結果が２０℃未満であれば低いとし、２０℃以上４５℃未満の場合、適正とし、４５パーセント以上であれば高いとして設定されている。
【００５６】
また、圧力も酸素濃度、温度と同様に監視結果が、９００ｈPa以下の場合、低いとし、９００ｈPa以上１０５０ｈPa未満の場合、適正とし、９００ｈPa未満の場合、低いとし、１０５０ｈPa以上の場合、高いとして定められている。
【００５７】
この適正範囲テーブル２３０に記憶された適正範囲情報によって求まる低い、適正、高いといった情報は、図４に示す制御テーブル２２５の監視結果の項目に対応付けられており、計測装置１４５によって得られた監視結果が、図５に示す適正範囲テーブル２３０に記憶された適正範囲に基づいて、適正範囲に含まれる場合、図４に示す制御テーブル２２５の監視結果に適正が設定されている項目に対応する制御方法に基づいて、各設備の制御を行っている。
【００５８】
計測装置１４５によって得られた監視結果が、図５に示す適正範囲テーブル２３０に記憶された適正範囲に基づいて、適正範囲に含まれず、低いとなった場合、図４に示す制御テーブル２２５の監視結果に低いが設定されている項目に対応する制御方法に基づいて、各設備の制御を行い、図５に示す適正範囲テーブル２３０に記憶された適正範囲に基づいて、適正範囲に含まれず、高いとなった場合、図４に示す制御テーブル２２５の監視結果に高いが設定されている項目に対応する制御方法に基づいて、各設備の制御を行う。
適正範囲テーブル２３０に設定された最小値と最大値は、鉱石の還元を行う還元細菌の種類に応じて様々な値を設定することができるのは、言うまでもない。
【００５９】
次に、本実施形態に係る鉱石運搬船１００において最適なバイオ還元を行う環境を整えるための制御方法について、図６乃至図８に示されるフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
まず、ステップS２０１では、コントロール装置１５０は、バイオ還元を行う環境の最適化を行うことが許可されているか否かを判定し、環境の最適化を行うことが許可されていなければ、ステップS２０３、ステップS２０４、ステップS２０５、ステップS２０６、ステップS２０７、及びステップS２０８へ処理を進め、環境の最適化制御が許可されていれば、ステップS２０２へ処理を進める。当判定については、スイッチ（不図示）等の押下を検知した結果をコントロール装置１５０における記憶領域（不図示）に記憶させておいても良い。
【００６１】
ステップS２０２では、計測装置１４５に備えられたセンサー２０５から得られる船倉１０５の酸素濃度を測定して得られた監視結果情報を、信号線２１０を通して監視サーバ２１５、ネットワーク２４０を介して、コントロールサーバ２２０が受信した後、記憶領域（不図示）へ監視結果情報を記憶する。
【００６２】
ステップS２０３では、コントロールサーバ２２０は、排気ガス投入設備１１０による船倉１０５への排気ガスの投入を停止するために、制御ユニット２４５へ停止信号を送信し、制御ユニット２４５は、排気ガス投入設備１１０を停止する。
【００６３】
ステップS２０４では、コントロールサーバ２２０は、排気設備１１５における排気を停止するために、制御ユニット２５０へ停止信号を送信し、制御ユニット２５０は、排気設備１１５を停止する。
【００６４】
ステップS２０５では、コントロールサーバ２２０は、排気ガス冷却設備１２０による排気ガスの冷却を停止するために、制御ユニット２５５へ停止信号を送信し、制御ユニット２５５は、排気ガス冷却設備１２０を停止する。
【００６５】
ステップS２０６では、コントロールサーバ２２０は、船倉冷暖房設備１２５による船倉１０５の冷暖房を停止するために、制御ユニット２６０へ停止信号を送信し、制御ユニット２６０は、船倉冷暖房設備１２５を停止する。
【００６６】
ステップS２０７では、コントロールサーバ２２０は、内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を解除するために、制御ユニット２６５へ停止信号を送信し、制御ユニット２６５は、内燃式エンジン１３０を停止する。
【００６７】
ステップS２０８では、コントロールサーバ２２０は、還元細菌散布設備１３５による還元細菌の散布を停止するために、制御ユニット２７０へ停止信号を送信し、制御ユニット２７０は、還元細菌散布設備１３５を停止する。
【００６８】
次のステップS２０９では、コントロール装置１５０は、船倉１０５内の酸素濃度が適正か否かを判定するために、コントロールサーバ２２０は、ステップS２０２で記憶領域へ記憶した監視結果情報に含まれる酸素濃度に該当する適正範囲情報を適正範囲テーブル２３０から取得して、酸素濃度が適正であれば、ステップS２１０へ処理を進め、酸素濃度が適正でなければ、ステップS２１１へ処理を進める。
【００６９】
ステップS２１１では、コントロール装置１５０は、排気ガス投入設備１１０によって船倉１０５へ排気ガスの投入を実行し、その後、ステップS２１３へ処理を進める。
【００７０】
ステップS２１０では、コントロール装置１５０は、船倉１０５内の圧力が低過ぎないか否かを判定するために、コントロールサーバ２２０は、ステップS２０２で記憶領域へ記憶した監視結果情報に含まれる圧力に該当する適正範囲情報を適正範囲テーブル２３０から取得して、低すぎないか否かを判定する。圧力が低いと判定した場合は、ステップS２１６へ処理を進め、圧力が低いと判定されなかった場合、ステップS２１４へ処理を進める。
【００７１】
ステップS２１２では、排気ガス投入設備１１０から船倉１０５への排気ガスの投入を停止するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２４５へ排気ガス投入設備１１０を停止するための制御信号を送信し、制御ユニット２４０は、排気ガス投入設備１１０を停止、その後、次のステップS２１３では、圧力が高いか否かを判定し、高いと判定した場合、ステップS２１６へ処理を進め、高いと判定しなかった場合、ステップS２１４へ処理を進める。
【００７２】
ステップS２１４では、圧力が適正であるか否かを判定し、圧力が適正であれば、ステップS２１５へ処理を進め、圧力が適正でない場合は、ステップS２１７へ処理を進める。ステップS２１５では、排気ガス投入設備１１０が船倉１０５へ排気ガスの投入が実行中であるか否かを判定するために、制御ユニット２４５へ問い合わせを行い、実行中である場合は、ステップS２１６へ処理を進め、実行中でなければ、ステップS２１７へ処理を進める。
【００７３】
ステップS２１６では、排気設備１１５による排気を停止するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２５０へ排気設備１１５による排気を停止するための制御信号を送信し、制御ユニット２５０は、排気設備１１５を停止し、その後、ステップS２１８へ処理を進める。
【００７４】
ステップS２１７では、排気設備１１５による排気を実行するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２５０へ排気設備１１５による排気を実行するための制御信号を送信し、制御ユニット２５０は、排気設備１１５によって排気を実行し、その後、ステップS２１８へ処理を進める。
【００７５】
次に、図７に示すステップS２１８では、コントロール装置１５０は、船倉１０５内の温度が低いか否かを判定するために、コントロールサーバ２２０は、ステップS２０２で記憶領域へ記憶した監視結果情報に含まれる温度に該当する適正範囲情報を適正範囲テーブル２３０から取得して、温度が低いと判定すれば、ステップS２２０へ処理を進め、温度が低いと判定されなければ、ステップS２１９へ処理を進める。
【００７６】
ステップS２１９では、排気ガス投入設備１１０が船倉１０５へ排気ガスの投入が実行中であるか否かを判定するために、制御ユニット２４５へ問い合わせを行い、実行中である場合は、ステップS２２１へ処理を進め、実行中でなければ、ステップS２２０へ処理を進める。
【００７７】
ステップS２２０では、排気ガス冷却設備１２０による排気ガスの冷却を停止するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２５５へ排気ガス冷却設備１２０による排気ガスの冷却を停止するための制御信号を送信し、制御ユニット２５５は、排気ガス冷却設備１２０における冷却を停止する。
【００７８】
ステップS２２１では、排気ガス冷却設備１２０による排気ガスの冷却を実行するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２５５へ排気ガス冷却設備１２０による排気ガスの冷却を実行するための制御信号を送信し、制御ユニット２５５は、排気ガス冷却設備１２０における冷却を実行し、その後、ステップS２２２へ処理を進める。
【００７９】
ステップS２２２では、温度が高いか否かを判定し、高いと判定した場合、ステップS２２５へ処理を進め、高いと判定しなかった場合、ステップS２２３へ処理を進める。ステップS２２３では、温度が低いか否かを判定し、低いと判定した場合、ステップS２２４へ処理を進め、低いと判定しなかった場合、ステップS２２７へ処理を進める。
【００８０】
ステップS２２４では、排気ガス投入設備１１０が船倉１０５へ排気ガスの投入が実行中であるか否かを判定するために、制御ユニット２４５へ問い合わせを行い、実行中である場合は、ステップS２２７へ処理を進め、実行中でなければ、ステップS２２６へ処理を進める。
【００８１】
ステップS２２５では、船倉冷暖房設備１２５による冷房を実行するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２６０へ船倉冷暖房設備１２５による冷房を実行するための制御信号を送信し、制御ユニット２６０は、船倉冷暖房設備１２５における冷房を実行する。
【００８２】
ステップS２２６では、船倉冷暖房設備１２５による暖房を実行するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２６０へ船倉冷暖房設備１２５による暖房を実行するための制御信号を送信し、制御ユニット２６０は、船倉冷暖房設備１２５における暖房を実行し、その後、ステップS２２８へ処理を進める。
【００８３】
ステップS２２７では、船倉冷暖房設備１２５による冷房を停止するために、コントロールサーバ２２０は、制御ユニット２６０へ船倉冷暖房設備１２５による冷房を停止するための制御信号を送信し、制御ユニット２６０は、船倉冷暖房設備１２５における冷房を停止し、その後、ステップS２２８へ処理を進める。
【００８４】
次に、図８に示すステップS２２８では、コントロール装置１５０は、船倉１０５内の酸素濃度が低いか否かを判定するために、コントロールサーバ２２０は、ステップS２０２で記憶領域へ記憶した監視結果情報に含まれる酸素濃度に該当する適正範囲情報を適正範囲テーブル２３０から取得して、酸素濃度が低いと判定すれば、ステップS２３１へ処理を進め、酸素濃度が低いと判定されなければ、ステップS２２９へ処理を進める。
【００８５】
ステップS２２９では、排気ガス投入設備１１０が船倉１０５へ排気ガスの投入が実行中であるか否かを判定するために、制御ユニット２４５へ問い合わせを行い、実行中である場合は、ステップS２３０へ処理を進め、実行中でなければ、ステップS２３１へ処理を進める。
【００８６】
ステップS２３０では、内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を実行するために、コントロールサーバ２２０は、内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を実行するための制御信号を送信し、制御ユニット２６５は、内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を実行し、その後、ステップS２３２へ処理を進める。
【００８７】
ステップS２３１では、制御ユニット２６５へ内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を解除するために、コントロールサーバ２２０は、内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を解除するための制御信号を送信し、制御ユニット２６５は、内燃式エンジン１３０の不完全燃焼を解除する。
【００８８】
次に、ステップS２３２では、酸素濃度が適正か否かを判定し、適正と判定した場合、ステップS２３３へ処理を進め、適正と判定しなかった場合、ステップS２３６へ処理を進める。ステップS２３３では、温度が適正か否かを判定し、適正と判定した場合、ステップS２３４へ処理を進め、適正と判定しなかった場合、ステップS２３６へ処理を進める。
【００８９】
ステップS２３４では、圧力が適正か否かを判定し、適正と判定した場合、ステップS２３５へ処理を進め、適正と判定しなかった場合、ステップS２３６へ処理を進める。
【００９０】
ステップS２３５では、コントロールサーバ２２０は、還元細菌散布設備１３５による還元細菌の散布を実行するために、制御ユニット２７０へ還元細菌散布設備１３５を実行するための制御信号を送信し、制御ユニット２７０は、還元細菌散布設備１３５を実行し、その後、ステップS２０１へ処理を進める。
【００９１】
ステップS２３６では、コントロールサーバ２２０は、還元細菌散布設備１３５による還元細菌の散布を停止するために、制御ユニット２７０へ還元細菌散布設備１３５を停止するための制御信号を送信し、制御ユニット２７０は、還元細菌散布設備１３５を停止し、その後、ステップS２０１へ処理を進める。
【００９２】
尚、図４に示される制御テーブル２２５に記憶される制御方法は、酸素濃度、温度、及び圧力に対応して記憶しているが、船倉１０５内の監視対象に応じて様々な監視結果と制御内容の対比例があることは言うまでもない。
【００９３】
例えば、図９に示すように、船倉１０５の中の酸素濃度だけを監視対象として監視結果と制御内容を対比することも可能であるし、図１０に示すように、船倉１０５の中の酸素濃度と圧力だけを監視対象として監視結果と制御方法を対比することも可能であるし、更に、図１１に示すように、船倉１０５の中の酸素濃度と温度だけを監視対象として監視結果と制御方法を対比することも可能であり、図９乃至図１１の何れかの制御情報に応じて、コントロールシステム２００における様々な制御フローがあることは言うまでもない。
【００９４】
本発明によれば、鉱石に対してバイオ還元を行うことが可能な手段を鉱石の運搬装置に備えることによって、鉱石の還元を行うに当たり、CO2排出量を軽減するとともに、鉱石の還元に要するコストの軽減を行うことができる。
【００９５】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、同様の機能を持つ異なる設備もしくは方法等による実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の設備から構成される装置に適用しても良いし、また、複合機能を持つ一つの設備からなる装置に適用しても良い。
【００９６】
また、本発明の実施形態例に他の設備もしくは方法等を組み合わせた実施様態をとることが可能であり、例えば、鉱石を溶液に溶かした水酸化金属イオンを回収するための回収設備や溶液の排水処理設備を追加しても良い。
【００９７】
また、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムを読取り実行することによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
【００９８】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９９】
プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，シリコンディスク等を用いることができる。
【０１００】
また、コンピュータが読み出したプログラムを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０２】
さらに、本発明を達成するためのプログラムをネットワーク上のサーバ，データベース等から通信プログラムによりダウンロードして読み出すことによって、そのシステムあるいは装置が、本発明の効果を享受することが可能となる。なお、上述した各実施形態およびその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  鉱石運搬船
１０５  船倉
１１０  排気ガス投入設備
１１５  排気設備
１２０  排気ガス冷却設備
１２５  船倉冷暖房設備
１３０  内燃式エンジン
１３５  還元細菌散布設備
１４０  推進設備
１４５  計測装置
１５０  コントロール装置
１５５  ハッチ
２００  コントロールシステム
２０５  センサー
２１０  信号線
２１５  監視サーバ
２２０  コントロールサーバ
２２５  制御テーブル
２３０  適正範囲テーブル
２３５  信号線
２４０  ネットワーク
２４５  制御ユニット
２５０  制御ユニット
２５５  制御ユニット
２６０  制御ユニット
２６５  制御ユニット
２７０  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011122179.tif 000009
【図８】
2011122179.tif 000010
【図９】
2011122179.tif 000011
【図１０】
2011122179.tif 000012
【図１１】
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