説明

建設機械と作業員との接触事故防止システム

【課題】 通常の建設機械と作業員との接触事故の防止を図るとともに、重機の周囲で作業する作業員が他の重機のオペレータとして作業するような場合を想定してた場合にも、危険状態の誤認、警戒信号鳴動等の誤動作が生じないようにする。
【解決手段】 建設機械側10と、その信号到達範囲を監視エリアA1,A2とした際に、監視エリアA1,A2内にいる作業員W側との間で、近接危険情報を交信し、必要に応じた警報を発する応答警報手段を備えた建設機械10と作業員Wとの接触を防止するシステムにおいて、建設機械10とは別の他の建設機械10’に、作業員W側からの応答信号発信を停止させる信号キャンセル手段15を備える。そして作業員Wが操縦者Dとして他の建設機械10’へ搭乗する場合に、信号キャンセル手段15を用いて応答信号発信を停止して誤信号の発信を防止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は建設機械と作業員との接触事故防止システムに係り、建設工事現場で稼働する各種建設機械の周辺で作業する作業員に建設機械が接触する事故を防止するための建設機械と作業員との接触事故防止システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、建設工事などでは、各種の建設機械(建設現場では、単に重機と呼ばれている。そこで、本明細書では、建設機械と重機とは同意で用いている。)と作業者とが同一作業箇所で錯綜しながら、それぞれの担当作業を進める場合が多い。その場合の重機と作業者との接触災害を防止する装置として、超音波を利用したトランスポンダ方式による親子局相互危険認識型の送受信装置が提案されている(特許文献1)。また、この発明の概念を具体的な製品として開発し、建設現場で災害防止のために実用化されている例もある(非特許文献1)。
【0003】
非特許文献1に開示されたシステム製品においては、2種類の周波数帯(親局としての装置を搭載した重機と、子局としての応答装置(送受信機能、警報機能を有する装置)を装着した作業員との間の相互送信のために用いられる2種類の周波数帯)の超音波が用いられる。作業時においては、重機の周辺で作業する作業員は、重機が発信した超音波信号を応答装置で受信し、別の周波数で重機に、応答信号が発信される。この応答信号を受信した重機側では、作業員と重機との距離が計測される。その結果、作業員が重機周りの設定距離(たとえば10m以内)任意の設定エリア(危険エリア)内に作業員が侵入して入る場合、作業員の存在を危険状態と見なし、重機の警報装置と作業員の警報装置(重機が作業員から危険エリア(10m)以内にいる)とに警報を発するようになっている。
【0004】
しかし、大規模な建設現場では、このシステム製品を搭載した複数台の重機が接近して(10m以内)作業する場合もある。たとえば2台の重機が接近して作業するような状況では、一方の重機に搭載された、超音波発信・受信機能を有するセンサーが、他方の重機のオペレータ(作業員兼任のため、警報装置を装着している)に反応してしまい、必要でない不規則な警報を発し、危険状態の把握、警報の誤認等が生じるおそれがあった。そこで、特許文献1で開示された発明者らにより、この問題点を解決した発明も提案されている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3202865号公報
【特許文献2】特開2005−164441号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】有限会社アムカ(申請者)、"超音波通信を応用した建設機械と周辺作業員等との接近検知・警報システム"、国土交通省提供「NETIS(新技術情報提供システム)」ウエブサイト、[online]、平成18年11月28日(申請者による最終更新)、[平成21年12月2日検索]、インターネット<URL:http://www.netis.mlit.go.jp/RenewNetis/Search/Nt/NtDetail1.asp?REG_NO=TS-020002&TabType=2&nt=nt>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2に開示された発明では、複数存在する親局の作業範囲をカバーする発振局を設け、この発振局から所定の周波数の電波をトリガー信号として各親局が同時受信できるように発信する。その後、各親局は子局に対して第1の超音波を発信する。そのとき、2機の重機(親局)が近接して、かつその間に作業者(子局)が存在すると、その距離差により超音波受信時に差が生じる。その遅延差を確認して、適切な方の親局と子局との接近関係を判断するようになっている。
【0008】
特許文献2に開示された装置を用いた、重機と作業員との間の位置関係による危険検知を図るシステムでは、建設現場で多く起こりうる特殊な作業状況等までは考慮されていない。このため、無関係な関係にある複数の親局と子局の間を信号通信を統合して制御するシステムとなっている。そのため、複数の親局に同期をとってパルス信号を発信して制御するための発振局等の設備を必要とする。
【0009】
ところで、実際の建設現場では、親局としての重機の周囲で作業をしている作業者は、重機による作業に関連した作業をすることが多い。また、作業の進行上、重機外で作業を行っていた作業員(運転有資格者)が、交代して重機のオペレータを担当するような場合もある。この場合には、接近した位置にある重機がそれぞれの作業員兼務のオペレータを、重機の周囲に設定された危険エリア内に存在すると誤認し、誤警報を発してしまう。このような特化したケースの場合にも、特許文献2に示した装置では、発振局からの信号送出によって、すべての親局と子局との間において、個々の位置関係や状況を認識する、統合的な制御を行っている。このため、装置の制御システムが複雑化してしまうと言う問題がある。そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する問題点を解消し、通常の建設機械と作業員との接触事故の防止を図るとともに、重機の周囲で作業する作業員が他の重機のオペレータとして作業するような場合を想定して、このような場合に危険状態の誤認、警戒信号鳴動等の誤動作を生じないようにした建設機械と作業員との接触事故防止システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明は建設機械側に、信号到達範囲を監視エリアとして、第1信号を送信するエリア送信部と、前記第1信号と異なる周波数の第2信号を受信可能なエリア受信部とを備えたエリアセンサと、前記第1信号と第2信号の到達時間から前記第2信号の応答送信元の位置と建設機械との距離とを検出するとともに、前記応答送信元との距離と前記監視エリア範囲との比較を行い、その結果に応じて前記第1及び第2信号と異なる周波数の第3信号を送信指示を与える制御手段と、前記第3信号の送信に応じて動作して警報を発する警報手段とを備え、前記応答送信元としての作業員側に、前記第1信号を前記第3信号とを受信可能な応答受信部と、前記第2信号を送信可能な応答送信部とを備えた応答センサと、前記第1信号を受信したことを認識し、前記応答送信部に第2信号を送信指示するとともに、前記第3信号受信時に警報を発する認識装置とからなる応答装置を備え、前記建設機械側から見て前記作業員位置が前記監視エリア内に存在すると認識した場合に前記第3信号を送信し、前記作業員側において前記第3信号を受信した際に警報を発して、前記建設機械と作業員との接触を防止する建設機械と作業員との接触事故防止システムにおいて、前記建設機械とは別の他の建設機械側に、前記応答センサの前記第2信号発信を停止させる信号キャンセル手段を備え、前記作業員の前記他の建設機械への搭乗時に、前記信号キャンセル手段を前記応答装置に装着して前記第2信号発信を停止するようにしたことを特徴とする。
【0011】
前記第1信号乃至第3信号は、それぞれ異なる周波数信号からなる超音波で構成することが好ましい。
【0012】
前記監視エリアは、前記作業員側の認識装置の応答警報手段のみが動作する危険予知エリアと、前記応答警報手段および前記建設機械側の警報手段をともに動作させる危険エリアとに区分され、前記作業員位置が検知されるようにすることが好ましい。
【0013】
前記信号キャンセル手段は、キャンセル信号であり、前記作業員に装着された応答センサに前記他の建設機械側の制御手段から発せられた前記キャンセル信号を伝達させて前記第2信号の発信を停止させることが好ましい。
【0014】
前記信号キャンセル手段への動作指令は、前記他の建設機械側の制御手段から有線指令とすることが好ましい。
【0015】
前記信号キャンセル手段は、治具であり、前記他の建設機械に搭乗した作業員が前記治具を装着することで、該作業員側の認識装置の常閉回路を開状態として、前記応答センサの第2信号発信を停止させることが好ましい。
【発明の効果】
【0016】
以上に述べたように、本発明によれば、通常の建設機械と作業員との接触事故の防止を図るとともに、重機の周囲で作業する作業員が他の重機のオペレータとして作業するような場合にあっても、作業員の状態を的確に把握でき、そのため、危険状態の誤認、警戒信号鳴動等の誤動作を生じないようにでき、確実に建設機械と作業員との接触事故を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の建設機械と作業員との接触事故防止システムの一実施例を、具体的にモデル化して示した概略システム構成図。
【図2】作業員が装着する応答センサと応答装置の具体的構成を示した模式モデル図。
【図3】重機の操縦席に着座した作業員がキャンセラを装着した状態を示した模式モデル図。
【図4】専任オペレータが重機を操縦して作業する際の本システムにおける運用について示したフローチャート。
【図5】作業員(運転資格者)が、交代して重機の操縦をし、キャンセラを用いた場合について示した概略システム構成図。
【図6】子局における他の信号キャンセル手段の装着状態を示した模式モデル図。
【図7】図6に示した信号キャンセル手段の動作状態を模式的に示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の建設機械と作業員との接触事故防止システムの実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【0019】
図1は本発明の建設機械と作業員との接触事故防止システムの一実施例を、具体的にモデル化して示した概略システム構成図である。本発明のシステムは、同図には、超音波トランスポンダ方式からなり、油圧式パワーショベルやロードローラーなど土木・建築現場で稼働している建設機械10(以下、重機10と記す。)を親局としての重機10の稼働時におけるオペレータからの死角など、重機10の周囲に設定された監視エリアA内に、子局(レスポンダ)を装着している作業員が侵入した状態を示している。この状態で、親局としての重機10内のエリアセンサ11と、子局としての作業員Wの装着している応答センサ21との間で相互交信される超音波信号を処理して、重機10側のオペレータD及び作業員W双方に警報を発し、各レベルの危険状態を知らせることで、接触事故等の防止が図られる。
【0020】
図1において、親局としての重機10側には、2台のエリアセンサ11,11が重機10の後部に後方を向いて設置されている。これらのエリアセンサ11は、重機10の後方死角となる所定の監視エリアAをカバーし、この監視エリアAを重機10により接近した範囲である危険エリアと、危険エリアA1より所定幅分外側の領域である危険予知エリアとに区画され、それぞれのエリアにおいて、後述する警報装置において、対応した警報が作業員W側あるいは作業員Wと重機10オペレータDとに発せられる。
【0021】
エリアセンサ11は、送信部11sと受信部11rとから構成され、送信部11sは、制御装置から出力された電気信号を、所定周波数(f1(Hz))の超音波信号(第1信号S1)に変換して所定の監視エリアA範囲に送信する。受信部11rは、後述する子局としての作業員Wが安全ベスト5に装着した応答センサ21からの、超音波応答信号(第2信号S2:f2(Hz))を受信する。その後、応答信号は、電気信号に再変換され制御装置12に送られる。
【0022】
制御装置12は、エリアセンサ11への信号出力等の超音波信号制御と、子局(レスポンダ)からの応答信号(第2信号S2)の検出と、検出した応答信号から子局としての作業員Wとの間の距離計測を行う。その結果に応じて作業員Wが危険エリアA1あるいは危険予知エリアA2内に侵入しているかを判断する。このとき作業員Wが危険エリアA1あるいは危険予知エリアA2内に存在することが確認されたら、エリアセンサ11の送信部11sは応答センサ21に向けて第3信号S3(f3(Hz))としての警報信号発信を指令する。
【0023】
警報装置13は、制御装置12による子局の位置情報をもとに、ブザーによる警報音鳴動あるいはLEDランプ点灯等による警報を発する。
【0024】
本実施例では、制御装置12と警報装置13とは一体化して小型のケーシング14に収容され、重機10の操縦室18内の操縦席17近くに着脱自在に取り付けられている。さらに、このケーシング14には、後述するキャンセル信号としての超音波信号(第4信号S4:f4(Hz))発生装置として機能する信号キャンセル手段としてのキャンセラ15が信号ケーブル16を介して有線接続されている。このキャンセラ15は、図3で後述するように、子局としての作業員Wが着用している安全ベスト5の応答センサ21に被せるキャップ形状をなしている。
【0025】
一方、作業員Wが装着した安全ベスト5(図2参照)には、応答装置25としての小型の応答センサ21と認識装置22とが取り付けられている。応答センサ21は、図1に示したように、親局のエリアセンサ11から送信された超音波信号(第1信号S1)を検知する受信部21rと、受信部21rで検知された信号が第1信号S1であることを認識装置22で認識した後に、応答信号(第2信号S2)を発信する発信部21sとを有する。
【0026】
認識装置22は、応答センサ21で受信したエリアセンサ11からの第1信号S1に応答信号を返信指示するとともに、後述する第3信号S3を受信した際に、内蔵された応答警報手段(図示せず)による鳴動等の指示を行う制御機能を有する。電源スイッチを入れた状態で、子局としての作業員Wが重機10の監視エリアA内に侵入すると、応答センサ21の送受信を動作させる。
【0027】
作業員Wが装着する応答センサ21と認識装置22の具体的構成について、図2各図を参照して簡単に説明する。作業員Wは、走行車両等からの視認性を高めるために、図2(a)、(b)に示したように、帯状の光反射ベルトからなる安全ベスト5を着用している。応答センサ21は小型の薄円板状からなり、この安全ベスト5の胸部、背面及び腰部の5カ所に取り付けられている。応答センサ21は作業員Wの上半身の各部に取り付けられているため、作業員Wがさまざまな姿勢をとって作業をしている場合でも、エリアセンサ11からの第1信号S1を確実に受信できる。
【0028】
認識装置22は、安全ベスト5に設けられたポケット内に収容されて、光反射ベルト内に配線されたケーブル(図示せず)によって各応答センサ21と結線されている。
【0029】
図3は、オペレータDとして重機10(10’)の操縦席17に着座した作業員Wが、上述したキャンセラ15を装着した状態を示している。キャップ形状のキャンセラ15は、所定長さの信号ケーブル16がケーシング14から延長された端部に取り付けられ、応答センサ21を覆うように用いられる。キャンセラ15には、図示しない係止部等が形成され、安全ベスト5を装着したままでオペレータDが重機を操縦している間に、キャンセラ15が応答センサ21から外れないようになっている。
【0030】
ここで、図1に示したシステムにおいて、安全ベスト5を装着していない専任オペレータDによる重機10の操作と、作業中に監視エリアA内で作業員Wの存在を検知した場合のシステムの運用について図4に示したフローチャートを参照して説明する。
【0031】
まず、親局としての重機10に装備された制御装置12において、エリアセンサ11の監視エリアAを設定する。監視エリアAは危険エリアA1と、その外側の危険予知エリアA2の2段階での設定が可能である。危険エリアA1は、3〜10mで適宜の距離に設定できる。危険予知エリアA2は、危険エリアの外側をさらに1〜3m幅で延長した範囲に設定される。
【0032】
重機10のエリアセンサ11の送信部11sからは、制御装置12から出力された信号をもとに、所定周波数からなる超音波信号(第1信号S1:f1(Hz))が、監視エリアA外延を限界到達出力範囲として発信される。監視エリアA内で子局(レスポンダ)としての作業員Wが作業をしていると、応答センサ21の受信部21rが第1信号S1を受信し、認識装置22それを検知すると、応答信号としての超音波応答信号(第2信号S2:f2(Hz))が応答センサ21の送信部21sから送出される。さらに、応答信号がエリアセンサ11の受信部11rで検知されると、その信号情報は制御装置12に送られ、第1信号S1と第2信号S2の応答時間とを判断し、子局(レスポンダ)としての作業員Wの位置が監視エリアA内か応答範囲外か、さらに危険予知エリアA2内か危険エリアA1内かを判別する。危険予知エリアA2に作業員Wがいることが判明したら、制御装置12からエリアセンサ11に警告信号としての第3信号S3(f3(Hz))を発信することを指令する。エリアセンサ11から発信された第3信号S3を、作業員Wの応答センサ21の受信部21rが検知したら、認識装置22は内蔵した警報装置(たとえばブザー)を鳴動させる。危険エリアA1内である場合には、この第3信号S3の発信による作業員Wへの注意喚起に加え、重機10のオペレータDにも危険エリアA1内に作業員Wが侵入していることを知らせるために、操縦室18内の警報装置13を鳴動させる。これらの警報発生後も、検知対象となっている作業員Wが監視エリアA外に退避したかを所定検知間隔で継続して検知(第1信号S1発信)し、作業員Wが監視エリアA外に退避するまで警報を鳴動させ、退避を促す。作業員Wが退避したら、重機10の操縦を継続するとともに、近隣の他の作業員Wに対しても、同様に監視エリアA内での行動監視を行う。
【0033】
次に、上述したように、重機10の監視エリア内で、作業員Wが重機10’を操縦するような場合について、図5を参照して説明する。このような場合、対象の作業員Wは本システムの子局(レスポンダ)として機能する応答装置25を備えた安全ベスト5を着用している。したがって、隣接して作業している重機10内の制御装置12がON状態であると、その重機10の監視エリアA内に停めてある重機10’の操縦室18に入っても、隣接した重機10のエリアセンサ11からの第1信号S1に応答し、操縦席17に着座した状態で、危険状態を知らせる安全ベスト5や重機10の警報装置13の警報ブザーが鳴動してしまう(図5(a)参照)。この状態を回避するために、図5(b)に示したように、着座した作業員Wは操縦席17脇のケーシング14内の制御装置12に付属しているキャンセラ15を、安全ベスト5の応答センサ21の一つに被せるように装着する。
【0034】
このキャンセラ15を、安全ベスト5の応答センサ21の一つに被せる動作により、キャンセラ15からキャンセル信号としての第4信号S4((f4(Hz))が発信され、応答センサに伝達される。認識装置22は、応答センサ21からのキャンセル信号を受信した場合に、応答信号(第2信号S2(f2(Hz)))の発信中止を指令する。これにより、作業員Wは安全ベスト5を着用したまま、重機10’の操縦を行える。その際、重機10’のエリアセンサ11は第1信号S1を発信しているので、自機が設定している監視エリアA内での他の作業員Wの行動監視は通常と同様に行える。
【0035】
なお、作業員Wが重機10’のオペレータDとしての作業を終えた場合、キャンセラ15を安全ベスト5の応答センサ21から取り外して降車するが、その際は、重機10’は停止(停車)状態となるため、システムを停止するには、手動OFFとしてもよいし、タイマーOFFを設定してもよいし、操縦用イグニションキーを抜いてもよい。
【0036】
以下、上述したキャンセラ15を機構的に実現した他の実施例について、図6、図7各図を参照して説明する。図6は、他の実施例としてのキャンセラ15の装着状態を模式的に示した説明図である。図6(a)は、安全ベスト5を着用した作業員Wと、操縦室18内を示している。図6(a)に示した作業員Wの安全ベスト5の認識装置22は、図7(a)にその内部構造を模式的に示したように、常閉の内部スイッチSWを下面のピン穴22aから、信号キャンセル手段としてのピン(治具)23を挿入することで装着して、図7(b)に示したように、開回路とすることができる機構を備えている。そのピン23の根元には伸縮自在なワイヤ24が接続されている。図6(a)に示したように、ワイヤ24の他端は操縦席17の近くに固定されている。図6(b)に示したように、オペレータとして操縦席17に着座した作業員Wは、ただちに認識装置22のピン穴22aにピン23を挿入する。これにより、認識装置22は、図7(b)に示したように、内部スイッチSWの回路を開状態にし、認識装置22の動作を停止できる。作業員Wが降車する際、ピン23が挿入されている状態では、降車できないので、作業員Wは必ずピン23を外すから、その後、作業員Wが降車した場合には、安全ベスト5の応答センサ21は稼働状態となり、近くの重機10のエリアセンサ11の検知用の第1信号S1を受信可能な状態となる。
【0037】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0038】
5 安全ベスト
10 建設機械(重機)
11 エリアセンサ
11s 送信部
11r 受信部
12 制御装置
13 警報装置
15 キャンセラ(信号キャンセル手段)
21 応答センサ
21s 送信部
21r 受信部
22 認識装置
23 ピン(治具)(信号キャンセル手段)
25 応答装置
A 監視エリア
A1 危険エリア
A2 危険予知エリア
D オペレータ
Si 第i信号(i=1〜4)
W 作業員

【特許請求の範囲】
【請求項1】
建設機械側に、信号到達範囲を監視エリアとして、第1信号を送信するエリア送信部と、前記第1信号と異なる周波数の第2信号を受信可能なエリア受信部とを備えたエリアセンサと、前記第1信号と第2信号の到達時間から前記第2信号の応答送信元の位置と建設機械との距離とを検出するとともに、前記応答送信元との距離と前記監視エリア範囲との比較を行い、その結果に応じて前記第1及び第2信号と異なる周波数の第3信号を送信指示を与える制御手段と、前記第3信号の送信に応じて動作して警報を発する警報手段とを備え、
前記応答送信元としての作業員側に、前記第1信号を前記第3信号とを受信可能な応答受信部と、前記第2信号を送信可能な応答送信部とを備えた応答センサと、前記第1信号を受信したことを認識し、前記応答送信部に第2信号を送信指示するとともに、前記第3信号受信時に警報を発する認識装置とからなる応答装置を備え、
前記建設機械側から見て前記作業員位置が前記監視エリア内に存在すると認識した場合に前記第3信号を送信し、前記作業員側において前記第3信号を受信した際に警報を発して、前記建設機械と作業員との接触を防止する建設機械と作業員との接触事故防止システムにおいて、
前記建設機械とは別の他の建設機械側に、前記応答センサの前記第2信号発信を停止させる信号キャンセル手段を備え、前記作業員の前記他の建設機械への搭乗時に、前記信号キャンセル手段を前記応答装置に装着して前記第2信号発信を停止するようにしたことを特徴とする建設機械と作業員との接触事故防止システム。
【請求項2】
前記第1信号乃至第3信号は、それぞれ異なる周波数信号からなる超音波で構成されたことを特徴とする請求項1に記載の建設機械と作業員との接触事故防止システム。
【請求項3】
前記監視エリアは、前記作業員側の認識装置の応答警報手段のみが動作する危険予知エリアと、前記応答警報手段および前記建設機械側の警報手段をともに動作させる危険エリアとに区分され、前記作業員位置が検知されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の建設機械と作業員との接触事故防止システム。
【請求項4】
前記信号キャンセル手段は、キャンセル信号であり、前記作業員に装着された応答センサに前記他の建設機械側の制御手段から発せられた前記キャンセル信号を伝達させて前記第2信号の発信を停止させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の建設機械と作業員との接触事故防止システム。
【請求項5】
前記信号キャンセル手段への動作指令は、前記他の建設機械側の制御手段から有線指令されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の建設機械と作業員との接触事故防止システム。
【請求項6】
前記信号キャンセル手段は、治具であり、前記他の建設機械に搭乗した作業員が前記治具を装着することで、該作業員側の認識装置の常閉回路を開状態として、前記応答センサの第2信号発信を停止させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の建設機械と作業員との接触事故防止システム。

【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】
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【公開番号】特開2011−163835(P2011−163835A)
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−24907(P2010−24907)
【出願日】平成22年2月6日(2010.2.6)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】