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技術 流動層熱反応装置

出願人 株式会社荏原製作所
発明者 永東秀一小杉茂成瀬克利大下孝裕
出願日 1996年12月26日 (23年5ヶ月経過) 出願番号 1996-356969
公開日 1997年9月9日 (22年9ヶ月経過) 公開番号 1997-236227
状態 拒絶査定
技術分野 流動層焼却炉 流動層燃焼及び共振燃焼 流体燃料の燃焼1
主要キーワード 上昇傾斜面 下降傾斜面 分離移動 流動部分 固形状物質 取出口内 不燃性物質 不燃物質
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年9月9日)のものです。
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図面 (6)

課題

不燃物混入した焼却物に対し、均一でかつ完全な燃焼又はガス化し、不燃物の分離排出を容易に且つスムーズに行うことができる流動層熱反応装置

解決手段

散気装置2と、強散気装置3と、不燃物取出口8とが炉内底部に配置され、強散気装置3は流動媒体上向流を形成するように流動化ガスを供給可能であり、不燃物取出口8へ向かう傾斜面を備え、弱散気装置2は強散気装置3に隣接して配置され、弱流動化域17として流動媒体の沈降流を形成するように流動化ガスを供給可能であり、さらに不燃物取出口8へ向かって強散気装置3よりも角度の大きな下降傾斜面を備え、不燃物取出口8はその内面に流動化ガスを吹き出し、それによって、流動媒体の沈降流の形成を促進させるようにし、弱流動化域17及び22の上方には可燃物供給口を配置して、弱流動化域へ焼却物10を落下させ、沈降流に呑込ませる。

概要

背景

経済発展に伴い、一般廃棄物は年々3〜4%増加しており、現在年間5000万トンに達している。しかもこの内82%が可燃分であり、石油換算で720万トンに相当する。

また、産業廃棄物も増加の一途をたどっており、従来燃焼不適物として埋め立てられていた不燃物を含むプラスチック類埋立地負担軽減のため、今後は焼却せざるを得なくなる。そういった廃油廃プラスチックなど可燃性産業廃棄物は年間約1700万トンもあり、発熱量は3000kcal/kg以上もあることから、これは廃棄物というより燃料というにふさわしい。

しかしながら廃棄物の性状や形状が実に多様であり、しかも一定しておらず、さらに不定形不燃物質混入していることから、安定した燃焼、処理が困難であり、一般廃棄物および産業廃棄物エネルギーの有効利用を阻んでいた。

概要

不燃物を混入した焼却物に対し、均一でかつ完全な燃焼又はガス化し、不燃物の分離排出を容易に且つスムーズに行うことができる流動層熱反応装置

散気装置2と、強散気装置3と、不燃物取出口8とが炉内底部に配置され、強散気装置3は流動媒体上向流を形成するように流動化ガスを供給可能であり、不燃物取出口8へ向かう傾斜面を備え、弱散気装置2は強散気装置3に隣接して配置され、弱流動化域17として流動媒体の沈降流を形成するように流動化ガスを供給可能であり、さらに不燃物取出口8へ向かって強散気装置3よりも角度の大きな下降傾斜面を備え、不燃物取出口8はその内面に流動化ガスを吹き出し、それによって、流動媒体の沈降流の形成を促進させるようにし、弱流動化域17及び22の上方には可燃物供給口を配置して、弱流動化域へ焼却物10を落下させ、沈降流に呑込ませる。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、不燃物を混入した焼却物に対し、均一でかつ完全な燃焼又はガス化と同時に、不燃物の分離排出を容易に且つスムーズに行うことができる流動層熱反応装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

不燃分を含む可燃物燃焼される流動層熱反応装置であって、それぞれ多数の流動化ガス供給孔を備える弱散気装置と、強散気装置と、不燃物取出口とが炉内底部に配置され、強散気装置は流動媒体に比較的大きな流動化速度を与え流動媒体の上向流を形成するように流動化ガスを供給可能であるとともに、不燃物取出口へ向かう傾斜面を備え、弱散気装置は強散気装置に隣接して配置され、流動媒体に比較的小さな流動化速度を与えて流動媒体の沈降流を形成するように流動化ガスを供給可能であり、さらに不燃物取出口へ向かって強散気装置よりも角度の大きな下降傾斜面を備え、 不燃物取出口は弱散気装置に隣接して配置され、その内面に流動化ガスを吹き出し、該流動化ガスによって不燃物取出口上方を弱流動化域とし、流動媒体の沈降流を形成させるようにし、弱流動化域の上方には可燃物供給口を配置して、弱流動化域へ可燃物を落下させ、沈降流に呑込ませるように構成したことを特徴とする流動層熱反応装置。

請求項2

前記強散気装置の上方には傾斜壁が配置されて、強散気装置の上方へ上昇する流動化ガスおよび流動媒体を炉中央部へ転向させ、強散気装置は不燃物取出口から離れるに従い上昇する上昇傾斜面を備えると共に、不燃物取出口から離れるに従い流動化速度が順次増加するように構成したことを特徴とする請求項1記載の流動層熱反応装置。

請求項3

前記不燃物取出口は炉の全幅にわたって配置され、かつ炉の側壁側の不燃物取出口の内面に流動化ガス吹出口を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の流動層熱反応装置。

請求項4

弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして対称に配置され、かつ炉が円筒形であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。

請求項5

弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして対称に配置され、かつ炉の平面形状が矩形であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。

請求項6

前記不燃物取出口は平面形状が矩形であり、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置され、かつ炉が円筒形であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。

請求項7

前記不燃物取出口は平面形状が矩形であり、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置され、炉の平面形状が矩形であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。

請求項8

前記不燃物取出口は平面形状が円形であり、かつ炉が円筒形であることを特徴とする請求項1又は2記載の流動層熱反応装置。

請求項9

前記散気装置が吹き出しノズルであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。

請求項10

前記散気装置が散気板であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の流動層熱反応装置。

技術分野

0001

本発明は流動層熱反応装置係り、特に産業廃棄物都市ごみ、或いは石炭などの不燃性物質を含む固形状物質を均一に燃焼又はガス化し、かつ不燃物を円滑に排出しつつ安定して熱エネルギー回収することが可能な流動層熱反応装置に関するものである。流動層熱反応装置には、流動層燃焼炉流動層ガス化炉等の装置が含まれる。

背景技術

0002

経済発展に伴い、一般廃棄物は年々3〜4%増加しており、現在年間5000万トンに達している。しかもこの内82%が可燃分であり、石油換算で720万トンに相当する。

0003

また、産業廃棄物も増加の一途をたどっており、従来燃焼不適物として埋め立てられていた不燃物を含むプラスチック類埋立地負担軽減のため、今後は焼却せざるを得なくなる。そういった廃油廃プラスチックなど可燃性産業廃棄物は年間約1700万トンもあり、発熱量は3000kcal/kg以上もあることから、これは廃棄物というより燃料というにふさわしい。

0004

しかしながら廃棄物の性状や形状が実に多様であり、しかも一定しておらず、さらに不定形不燃物質混入していることから、安定した燃焼、処理が困難であり、一般廃棄物および産業廃棄物エネルギーの有効利用を阻んでいた。

発明が解決しようとする課題

0005

一般廃棄物および産業廃棄物エネルギーの有効利用をはかるため、焼却による熱エネルギーの回収を目的として、これまで様々なシステムが開発されてきている。なかでも流動層焼却炉あるいは流動層ボイラは不燃性物質を含む固形状物質を均一に燃焼し、かつ不燃物を円滑に排出しつつ安定して熱エネルギーを回収することが可能なシステムとして期待されているが、以下のような課題が存在している。

0006

即ち、循環流動層においては、明確な濃厚流動層が存在しないため、受け入れられる燃焼物のサイズは小さく、そのため細破砕が必要であり、破砕設備に関して設置費用及び運転費用とも多額にのぼる。また、不燃物は炉床堆積するが、濃厚流動層がないため、不燃物排出時の圧力シールが困難であり、不定形の不燃物が混入している廃棄物の処理には不適当である。

0007

一方、バブリング流動層においては、流動が上下方向だけであるため、焼却物の分散が不十分であり、均一で安定した燃焼は困難である。また、流動媒体より比重が大きい不燃物は炉床に広範囲に堆積し、その結果不燃物の排出も困難となり運転に支障をきたす。

0008

そのため、最近は単純なバブリング流動層ではなく、流動化速度に変化を付けて濃厚流動層内旋回流を発生させ焼却物の混合分散を良好にして、安定した燃焼を行わせる方式がいくつか開発されている。

0009

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、不燃物を混入した焼却物に対し、均一でかつ完全な燃焼又はガス化と同時に、不燃物の分離排出を容易に且つスムーズに行うことができる流動層熱反応装置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

0010

本発明の流動層熱反応装置は、不燃分を含む可燃物が燃焼される流動層熱反応装置であって、それぞれ多数の流動化ガス供給孔を備える弱散気装置と、強散気装置と、不燃物取出口とが炉内底部に配置され、強散気装置は流動媒体に比較的大きな流動化速度を与え流動媒体の上向流を形成するように流動化ガスを供給可能であるとともに、不燃物取出口へ向かう傾斜面を備え、弱散気装置は強散気装置に隣接して配置され、流動媒体に比較的小さな流動化速度を与えて流動媒体の沈降流を形成するように流動化ガスを供給可能であり、さらに不燃物取出口へ向かって強散気装置よりも角度の大きな下降傾斜面を備え、不燃物取出口は弱散気装置に隣接して配置され、その内面に流動化ガスを吹き出し、該流動化ガスによって不燃物取出口上方を弱流動化域とし、流動媒体の沈降流を形成させるようにし、弱流動化域の上方には可燃物供給口を配置して、弱流動化域へ可燃物を落下させ、沈降流に呑込ませるように構成したことを特徴とする。

0011

又、前記強散気装置の上方には傾斜壁が配置されて、強散気装置の上方へ上昇する流動化ガスおよび流動媒体を炉中央部へ転向させ、強散気装置は不燃物取出口から離れるに従い上昇する上昇傾斜面を備えると共に、不燃物取出口から離れるに従い流動化速度が順次増加するように構成したことを特徴とする。

0012

又、前記不燃物取出口は炉の全幅にわたって配置され、かつ炉の側壁側の不燃物取出口の内面に流動化ガス吹出口を設けたことを特徴とする。

0013

又、弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして対称に配置され、且つ、炉が円筒形であることを特徴とする。

0014

又、弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして対称に配置され、且つ、炉の平面形状が矩形であることを特徴とする。

0015

又、前記不燃物取出口は平面形状が矩形であり、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置され、かつ炉が円筒形であることを特徴とする。

0016

又、前記不燃物取出口は平面形状が矩形であり、かつ弱散気装置と、強散気装置とが不燃物取出口を中心にして平面的に見て四方向に向かって対称に配置され、炉の平面形状が矩形であることを特徴とする。

0017

又、前記不燃物取出口は平面形状が円形であり、かつ炉が円筒形であることを特徴とする。

0018

又、前記散気装置が吹き出しノズルであることを特徴とする。

0019

又、前記散気装置が散気板であることを特徴とする。

0020

上述のような構成の結果、流動化速度の小さな弱流動化域では流動媒体の沈降流が形成され、またその炉床付近では流動媒体は流動化速度の大きな部分に向かって水平方向の移動流が形成される。水平に移動した流動媒体は流動化速度の大きな流動部分に到達すると今度は上向流に転じる。上向流は上部の傾斜壁にさえぎられ、再び水平方向に流れを転じ、流動化速度の小さな弱流動化域に向かって戻り、流動層全体では弱流動化域で沈降し、強流動化域で上昇する旋回流が生じる。

0021

そのため投入された燃焼物は中央の沈降流移動層熱分解を受け、かつ部分燃焼をしながら下方に移動し、さらに水平方向に移動しつつ燃焼が行われる。その過程で、燃焼物に含まれる不燃物は流動媒体より比重が大きいので沈降流から水平流へと移動する間に流動化によって次第に下方へと分離移動し、不燃物排出用流動媒体出口で一部の流動媒体とともに排出される。特に不燃物取出口内面に設けた散気装置は、不燃物取出口上方では弱流動化域を形成するに足る流動化ガス量であるが、散気装置近傍では比較的激しく流動化しており、風力選別によって不燃物を集積する効果が大である。

0022

一方、不燃物取出口で不燃物の大半と一部の流動媒体が分離したあと、可燃物を含む残りの流動媒体は強流動化域において水平流から上向流に転じ、上向流の中で、酸化雰囲気と強い流動化によって激しい燃焼が行われ、未燃分は完全に燃焼する。

0023

このように流動層が全体として旋回流を形成し、かつ旋回流の内、沈降流が水平流に移る手前に不燃物排出用流動媒体出口を設けることによって、不燃物を混入した焼却物からの不燃物の分離排出と均一な燃焼を同時にかつ効果的に行うことができる。

0024

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。本実施例においては、流動層反応装置として流動層燃焼炉を例に挙げて説明する。

0025

図1は、本発明の一実施例の流動層燃焼炉に関するものであり、これを用いて本発明の概略の構成及び動作を説明する。流動層炉1の炉床部に、相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置2及び該弱散気装置2に流動空気14を供給する風箱4を備える。かつ、前記弱散気装置2と隣接して、相対的に大きな流動化速度を与える強散気装置3及び該強散気装置3に流動空気15を供給する風箱5を設けてある。また風箱4,5はそれぞれ流動空気入口6,7を備えている。

0026

また、前記弱散気装置2及び強散気装置3を備えた炉床は、不燃物取出口8に向かってそれぞれ傾斜しており、弱散気装置2は強散気装置3よりも急角度で不燃物取出口に向かって傾斜している。一方、強散気装置3からの吹き出し空気によって相対的に流動化速度が大きくなっている強流動化域16の上方には、流動媒体の上向流をさえぎり流動化速度の小さな弱流動化域17に向かって流動媒体が水平方向に流れるような傾斜壁9を設けてある。

0027

このように相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置2、相対的に大きな流動化速度を与える強散気装置3によって、流動層の中に強流動化域16と弱流動化域17が形成される。

0028

その結果、弱流動化域17では流動媒体の下方に向かう沈降流18が形成され、またその炉床付近では強流動化域16に向かう水平流19が形成される。一方、強流動化域16では上向流20が形成されるが、上方には傾斜壁9があるため方向が変えられ弱流動化域17に向かう流れとなり、その結果、弱流動化域17で沈降し強流動化域16で上昇する連続した旋回流が形成される。

0029

一方、投入される焼却物10は沈降流18に乗って流動層内に呑込まれ、高温流動媒体によって熱分解を受け、また部分燃焼する。そのとき焼却物10中に含まれる不燃物11は、流動媒体より比重が大きいので、沈降流18から水平流19に移行する過程で該不燃物11の大部分は次第に下方に移動する。その結果、不燃物濃度が高くなった流動媒体は弱散気装置2の急傾斜面に沿って不燃物排出用流動媒体出口8に向かい、不燃物排出流13となって炉外に排出される。

0030

一方、不燃物排出用流動媒体出口8で、不燃物の大半と一部の流動媒体が分離されたあと、残りの流動媒体は水平流19となって強流動化域16に達し、そこで上向流20に転じる。上向流20の中では、酸化雰囲気と強い流動化によって激しい燃焼が行われ、未燃分も完全に燃焼する。

0031

このように旋回流によって、流動層内部における焼却物の分散混合が良好であり、均一でかつ完全な燃焼が可能である。しかも流動層内部で不燃物を粗選別し、流動媒体中の不燃物濃度を上げることができるため、抜き出し流動媒体量が少なくてすみ、その結果不燃物排出系能力も小さくてすむ。

0032

また、不燃物出口内面に散気装置21を設けることによって不燃物取出口上方に弱流動化域22を形成して流動媒体の沈降流の形成を促進するとともに、流動媒体取出口付近を流動化することによって不燃物をより多く取出口8内部に沈降させることができ、不燃物排出がより容易かつ良好となる。また、各散気装置は、ノズル、散気板、パイプのいずれで構成されていてもよい。

0033

図2は、図1の断面aaから下方を見た炉床部分の平面図を示す。円筒形流動層炉1の炉床部中央には不燃物取出口8が全幅にわたって開口し、その左右に向かって対称に、相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置2及び該弱散気装置2に隣接して、相対的に大きな流動化速度を与える強散気装置3を設けてある。

0034

また、前記弱散気装置2及び強散気装置3を備えた炉床は、不燃物取出口8に向かってそれぞれ傾斜しており、弱散気装置2は強散気装置3よりも急角度になっている。さらに不燃物取出口8の内面には散気装置21を設けて、不燃物取出口上方に弱流動化域22を形成して流動媒体の沈降流の形成を促進するとともに、流動媒体取出口付近を流動化することによって不燃物をより多く取出口8内部に沈降させ、不燃物排出を良好に保っている。

0035

図3は、他の炉床部分の実施例を示す。円筒形流動層炉1の炉床部中央には矩形の不燃物取出口8が開口するが、図2に示す実施例と異なり、その左右及び前後方向即ち四方に向かって対称に、相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置2、及び該弱散気装置2に隣接して、相対的に大きな流動化速度を与える強散気装置3を設けてある。

0036

また、前記弱散気装置2及び強散気装置3を備えた炉床は、不燃物取出口8に向かってそれぞれ傾斜しており、弱散気装置2は強散気装置3よりも急角度になっている点や不燃物取出口8の内面に散気装置21を設けている点は図2に示す実施例と同じである。

0037

図4は、更に他の炉床部分の実施例を示す。円筒形流動層炉1の炉床部中央には、円形の不燃物取出口8が開口している。該不燃物取出口8の周囲に相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置2を配置し、さらに該弱散気装置2の外周に隣接して、相対的に大きな流動化速度を与える強散気装置3を設けてある。

0038

一方、前記弱散気装置2及び強散気装置3を備えた炉床は不燃物取出口8に向かってそれぞれ傾斜しており、弱散気装置2は強散気装置3よりも急角度になっている点や不燃物取出口8の内面に散気装置21を設けている点は上述した各実施例と共通である。

0039

図5は、更に他の炉床部分の実施例を示す。流動層炉1が矩形の平面形状を有している点で図2に示した実施例と異なるが、炉床部中央には不燃物取出口8が全幅にわたって開口し、その左右方向に向かって対称に、相対的に小さな流動化速度を与える弱散気装置2、さらに該弱散気装置2に隣接して、相対的に大きな流動化速度を与える強散気装置3を配置する。

0040

また、前記弱散気装置2及び強散気装置3を備えた炉床は不燃物取出口8に向かってそれぞれ傾斜しており、弱散気装置2は強散気装置3よりも急角度になっている点、或いは不燃物取出口8の内面に散気装置21を設けている点は上述した各実施例と共通である。

0041

尚、本発明の趣旨は上述した各実施例に限定されるものではなく、種々の変形した実施例が可能であるのは、勿論のことである。

発明の効果

0042

本発明によれば、流動層が全体として旋回流を形成するなかで、沈降流に乗って焼却物が熱分解及び部分燃焼し、炉床付近でさらに燃焼しながら水平移動していく過程において、流動媒体より比重の大きな不燃物は風選されて次第に下方に移動する。また比重の小さな可燃性物質は上方に集まる。すなわち、流動媒体水平流は下側が不燃物濃度が高く、上側が可燃性物質濃度が高い2層流となる。

0043

したがって旋回流に乗って沈降流から水平流に移行する段階で、不燃物濃度の高い流動媒体を優先的に排出し、可燃性物質のみ強流動化部分に送り込み完全燃焼を行うことが可能となる。

0044

そして、炉床部分である弱散気装置と強散気装置とが不燃物取出口へ向かう傾斜面を備え、特に不燃物取出口に隣接した弱散気装置が角度の大きな下降傾斜面を備えることから、不燃物の排出が容易且つスムーズとなる。

0045

さらに不燃物取出口内面に散気装置を設け、不燃物取出口上方に弱流動化域を形成して流動媒体の沈降流の形成を促進し、かつ流動媒体取出口付近を流動化することによって不燃物をより多く取出口内部に集積沈降させることができ、不燃物に関し、より容易でかつ良好な排出が可能となる。すなわち不燃物を混入した焼却物に対し、均一でかつ完全な燃焼と同時に、不燃物の分離排出を容易に且つスムーズに行うことができる。

0046

以上の実施例の説明においては、流動層燃焼炉を説明したが、図1乃至図5に示すものと同一の構成によって、流動層ガス化炉を構成してもよい。

図面の簡単な説明

0047

図1本発明に係る流動層熱反応装置の一実施例である流動層燃焼炉の説明図。
図2図1のaa断面から見た炉床部分の平面図。
図3他の実施例の炉床部分の平面図。
図4更に他の実施例の炉床部分の平面図。
図5更に他の実施例の炉床部分の平面図。

--

0048

1流動層燃焼炉
2 弱散気装置
3 強散気装置
8不燃物取出口
9傾斜壁
10焼却物
16 強流動化域
17,22弱流動化域
18 沈降流
19 水平流
20 上向流

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