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技術 ゲル状負極の充填装置

出願人 FDK株式会社
発明者 都築秀典井出太佐野宏章筒井清英西田国良泉彰英
出願日 1996年5月9日 (24年1ヶ月経過) 出願番号 1996-114672
公開日 1997年11月28日 (22年7ヶ月経過) 公開番号 1997-306480
状態 特許登録済
技術分野 一次電池の電極 一次電池(その1) 電池の電極及び活物質
主要キーワード ロッド状部材 側面縁 粘性度 製造結果 円盤体 周回運動 取り板 供給用ポンプ
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11月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

ゲル状負極電極缶充填する際に、ノズル先端に残存したゲル状負極が落下するのを防止し、電池汚損したり開路電圧の低下を生じるのを防止し、電池の生産性の向上を図ることのできるゲル状負極の充填装置を提供することを目的とする。

解決手段

本発明のゲル状負極の充填装置10は、電極缶2を回転搬送する下方ターンテーブル16と、この下方ターンテーブル16と同軸上において回転しながらゲル状負極を電極缶2内に充填するゲル状負極供給ノズル11と、下方ターンテーブル16の回転軌跡と交差して設けられ、ノズル11が電極缶2内にゲル状負極を充填した後、電極缶2から離間したときに、ノズル11と電極缶2との間を遮るように接近して、ノズル11先端に残留したゲル状負極を掻き取る回転盤13と、回転盤13とターンテーブル16とが交差する位置から離れた場所において回転盤13の上面に付着したゲル状負極を剥ぎ取る排除板14とからなるものである。

概要

背景

一般にアルカリ電池は、例えば、NPS製の有底筒状電極缶内の正極合剤中空部に不織布からなる有底筒状のセパレータを配設し、これの内部に粘性及び流動性を有するゲル状負極充填して製造される。

そして、従来、このアルカリ電池を製造する装置としては、ゲル状負極を一定の容量吐出するポンプノズルを介して、電極缶内にゲル状負極を流下して充填するものがある。この装置において、前記ノズルは、生産ライン上を多数連なって移動する電極缶に対して相対的に接近し、電極缶内にゲル状負極を流下させて充填した後、ノズルの先端からゲル状負極が途切れるのを待って電極缶から離脱し、次の電極缶へ移動する動作を反復する。

概要

ゲル状負極を電極缶に充填する際に、ノズル先端に残存したゲル状負極が落下するのを防止し、電池汚損したり開路電圧の低下を生じるのを防止し、電池の生産性の向上を図ることのできるゲル状負極の充填装置を提供することを目的とする。

本発明のゲル状負極の充填装置10は、電極缶2を回転搬送する下方ターンテーブル16と、この下方ターンテーブル16と同軸上において回転しながらゲル状負極を電極缶2内に充填するゲル状負極供給ノズル11と、下方ターンテーブル16の回転軌跡と交差して設けられ、ノズル11が電極缶2内にゲル状負極を充填した後、電極缶2から離間したときに、ノズル11と電極缶2との間を遮るように接近して、ノズル11先端に残留したゲル状負極を掻き取る回転盤13と、回転盤13とターンテーブル16とが交差する位置から離れた場所において回転盤13の上面に付着したゲル状負極を剥ぎ取る排除板14とからなるものである。

目的

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ゲル状負極を電極缶に充填する際に、ノズル先端に残留したゲル状負極が落下するのを防止し、電池の汚損や開路電圧の低下が生じるのを防止し、電池の生産性の向上を図ることのできるゲル状負極の充填装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

粘性及び流動性を有するゲル状負極をゲル状負極供給ノズル(11)から流下させて、該ノズル(11)の下方に設置された有底筒状をなす電極缶(2)内に充填する装置であって、前記ゲル状負極供給ノズル(11)と前記電極缶(2)との間に該ノズル(11)の先端に残留する前記ゲル状負極を掻き取り除去するための掻き取り手段(12)とを設けてなることを特徴とするゲル状負極の充填装置

請求項2

前記掻き取り手段(12)が、前記ゲル状負極供給ノズル(11)の先端と前記電極缶(2)とが同一直線上にある時にその間を遮るように該先端に対して相対的に接近し離脱する水平に回転運動する板状体(13)であって、該板状体(13)の周縁部が上方に向けてテーパー状に傾斜されてなることを特徴とする請求項1に記載のゲル状負極の充填装置。

請求項3

前記板状体(13)が、前記ゲル状負極を前記ゲル状負極供給ノズル(11)先端から掻き取る位置から離れた場所において該板状体(13)の上面に近接して設けられ、該板状体(13)の上面に付着した該ゲル状負極を剥ぎ取る排除板(14)を備えていることを特徴とする請求項2に記載のゲル状負極の充填装置。

請求項4

前記電極缶(2)を回転搬送する回転搬送手段(16)と、該回転搬送手段(16)と同軸上において回転しながら前記ゲル状負極を該電極缶(2)内に充填するために、該電極缶(2)に対して相対的に垂直移動するゲル状負極供給ノズル(11)と、該回転搬送手段(16)の回転軌跡と交差して設けられ、該ノズル(11)が該電極缶(2)内に該ゲル状負極を充填して該電極缶(2)から離間したときに該ノズルの下面に近接して該ノズルと該電極缶(2)の間を遮るように回転運動する掻き取り板状体(13)と、該掻き取り板状体(13)と該回転搬送手段(16)とが交差する位置から離れた場所において該板状体(13)の上面に近接して設けられ該板状体(13)の上面に付着した該ゲル状負極を剥ぎ取る排除板(14)とからなることを特徴とするゲル状負極の充填装置。

技術分野

0001

本発明は、アルカリ電池製造装置係り、特にポンプ等のノズルからゲル状の負極を流下して、有底筒状電極缶内に充填する充填装置に関する。

背景技術

0002

一般にアルカリ電池は、例えば、NPS製の有底筒状の電極缶内の正極合剤中空部に不織布からなる有底筒状のセパレータを配設し、これの内部に粘性及び流動性を有するゲル状負極を充填して製造される。

0003

そして、従来、このアルカリ電池を製造する装置としては、ゲル状負極を一定の容量吐出するポンプのノズルを介して、電極缶内にゲル状負極を流下して充填するものがある。この装置において、前記ノズルは、生産ライン上を多数連なって移動する電極缶に対して相対的に接近し、電極缶内にゲル状負極を流下させて充填した後、ノズルの先端からゲル状負極が途切れるのを待って電極缶から離脱し、次の電極缶へ移動する動作を反復する。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の製造方法では、以下のような問題があった。すなわち、上述したように、ノズルから流下されたゲル状負極をノズル先端から切り離すために、ゲル状負極が重力により自然に途切れる性質を利用しているため、ゲル状負極がノズル先端に残留することがあった。そして、ノズルが次の電極缶へ移動する間に、この先端に残留したゲル状負極が落下して電極缶の他の部位や製造設備に付着する場合があり、これが電池汚損開路電圧の低下等を招く原因の一つともなっていた。

0005

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ゲル状負極を電極缶に充填する際に、ノズル先端に残留したゲル状負極が落下するのを防止し、電池の汚損や開路電圧の低下が生じるのを防止し、電池の生産性の向上を図ることのできるゲル状負極の充填装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

前記目的を達成するために本発明に係るゲル状負極の充填装置にあっては、粘性及び流動性を有するゲル状負極をノズルから流下させて、このノズルの下方に設置された有底筒状をなす電極缶内に充填する装置であって、前記ノズルと前記電極缶との間に、ノズル先端に残留する前記ゲル状負極を掻き取り、除去するための掻き取り手段を設けてなるものである(請求項1)。

0007

このような構成を有するゲル状負極の充填装置によれば、掻き取り手段でノズル先端に残留するゲル状負極を掻き取り除去することにより、残留したゲル状負極がノズル先端から落下して電極缶の他の部位や製造設備に付着するのを防ぐことができ、これによる電池の汚損や開路電圧の低下が発生するのを防ぐことができる。

0008

また、上記ゲル状負極の充填装置では、前記掻き取り手段が、前記ノズル先端と前記電極缶とが同一直線上にある時に、その間を遮るように前記先端に対して相対的に接近し離脱する水平に回転運動する板状体であって、板状体の周縁部が上方に向けてテーパー状に傾斜されてなることが好ましい(請求項2)。

0009

このような構成のゲル状負極の充填装置では、水平に回転運動する板状体を、ノズル先端と電極缶の間を遮るようにしてノズル先端に対して接近させ、この板状体の上面にノズル先端に残留したゲル状負極を付着させつつ離脱させる。これによりノズル先端に残留したゲル状負極を掻き取り除去することができる。

0010

特に、板状体は水平に回転しているため、掻き取り除去した後に、板状体に付着したゲル状負極を掻き取り位置から順次移動させることができる。これによって、ゲル状負極を掻き取る動作を連続的に行う場合であっても、常に板状体の清浄な部位によってゲル状負極の掻き取り除去を行うことができる。また、かかる板状体の周縁部はテーパー状に傾斜されているため板状体の周縁部上面がノズル先端に対して下方から徐々に接近することになり、ノズル先端に残留したゲル状負極を下からすくい上げるように掻き取ることができる。

0011

また、上記ゲル状負極の充填装置では、前記板状体が前記ゲル状負極を前記ノズル先端から掻き取る位置から離れた場所において前記板状体の上面に近接して設けられ前記板状体の上面に付着した該ゲル状負極を剥ぎ取る排除板を設けてなることが好ましい(請求項3)。

0012

このような構成のゲル状負極の充填装置によれば、掻き取り除去した後において板状体の上面に付着したゲル状負極を排除板で剥ぎ取ることにより、板状体を清浄に保つことができる。従って、板状体を一回転以上回転させて連続的に使用するような場合であっても、清浄な板状体でゲル状負極の掻き取り除去を行うことができる。

0013

一方、本発明のゲル状負極の充填装置では、前記電極缶を回転搬送する回転搬送手段と、この回転搬送手段と同軸上において回転しながら前記ゲル状負極を前記電極缶内に充填するために電極缶に対して相対的に垂直移動するゲル状負極供給ノズルと、前記回転搬送手段の回転軌跡と交差して設けられ、前記ノズルが該電極缶内にゲル状負極を充填して、電極缶から離間したときに前記ノズルの下面に近接してノズルと電極缶の間を遮るように回転運動する掻き取り板状体と、この掻き取り板状体と回転搬送手段とが交差する位置から離れた場所において板状体の上面に近接して設けられこの板状体の上面に付着したゲル状負極を剥ぎ取る排除板とからなるものである(請求項4)。

0014

上記構成を有するゲル状負極の充填装置では、回転搬送手段上の電極缶に、これに追従して回転移動しつつ垂直移動するノズルでゲル状負極を電極缶に充填する。そして、ノズルが電極缶から離間する際、板状体と回転搬送手段とが交差する位置においてノズルと電極缶の間を遮るように回転運動する掻き取り板状体で、ノズル先端に残留するゲル状負極を掻き取り除去する。また、掻き取られて板状体の上面に付着したゲル状負極は、板状体の回転運動により掻き取り位置から移動することができるとともに、掻き取り位置から離れた場所において排除板によって剥ぎ取ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下に本発明のゲル状負極の充填装置の実施の形態について、添付図面に基づき詳述する。図1は本実施形態にかかる充填装置10によりアルカリ電池を製造する場合を模式的に示す斜視図であり、図2はその上面図である。この充填装置10は、本実施形態において、アルカリ電池の製造ラインの一部に配置されるものであり、例えば他の工程により成形された、電池の外殻部を構成する有底筒状の電極缶2内にゲル状負極を充填し、これをさらに他の工程に移行させるものである。

0016

なお、本実施形態では、上記ゲル状負極として、ジュンロンPW−150(日本純薬(株)製)等に代表されるポリアクリル酸からなるゲル化剤に、レオジックQG−220(日本純薬(株)製)等のポリアクリル酸ナトリウムからなる高吸水樹脂を混合し、これに電解液及び亜鉛粉を配合したものを用いる。この電解液としては、例えば40wt%KOHにZnOを5%溶解したものを用い、前記亜鉛粉としては三井金属鉱業(株)製のMFABIを用いる。

0017

そして、前記充填装置10は、図1及び図2に示すように、電極缶2を回転搬送する回転搬送手段である下方ターンテーブル16と、この下方ターンテーブル16上方においてこれと同軸上で回転する円盤体であって、上面にゲル状負極充填用のポンプ17を複数有する上方ターンテーブル18と、これら上下のターンテーブル16、18の間に臨ませて配設された掻き取り手段12とから概略構成されるものである。

0018

前記下方ターンテーブル16は、図示しない駆動手段によって一定速度で回転する円盤体であり、上面には電極缶2を保持するための固定孔19がその周縁に沿って複数設けられている。なお、これらの各固定孔19内部には、保持した電極缶2を上昇させ下降させる上下機構(図示せず)が配設されている。

0019

また、この下方ターンテーブル16は、例えば電極缶2を成形する他の製造工程(図示せず)と接続されており、この接続部分において電極缶2を受け取る。さらに、この下方ターンテーブル16はその周縁の一部が他の回転搬送手段20周縁部に対して上下に重複されているとともに、この重複部分には下方ターンテーブル16上でゲル状負極が充填された電極缶2を他の回転搬送手段20に受け渡す機構(図示せず)が設けられ、ここにおいてゲル負極が充填された電極缶2は他の工程に移行される。

0020

一方、上方ターンテーブル18は、前記下方ターンテーブル16と同一半径を有する円盤体であり、下方ターンテーブル16の回転運動と同周期で回転するものである。また、この上面に配設されたポンプ17は、下方ターンテーブル16上面に配設された固定孔19に対応するようにこの固定孔19の上方に配設されているとともに、その下部には下方へ向けて突設されたノズル11を有する。

0021

そして、上方ターンテーブル18が下方ターンテーブル16と同軸に回転すると、ノズル11は、保持孔19に固定されて下方ターンテーブル16上を回転搬送される電極缶2の移動に追従して回転移動することとなる。

0022

また、前記ポンプ17は、詳しくは、図6に示すように、ノズルの上方に配設されゲル状負極が貯蔵されるタンク171と、内部にピストン172が進退可能に挿入されたシリンダ173と、シリンダ173と前記タンクまたはノズル11とを択一的に連通させるバルブ174とから構成されている。

0023

そして、このポンプ17によるゲル状負極の吐出は以下の動作により行われる。先ず、同図(a)に示すように、ピストン172を前進させた状態においてバルブを回転させてタンク171とシリンダ172とを連通させる。次いで、同図(b)に示すように、この状態においてピストン172を後退させタンク171内のゲル状負極をシリンダ173内に吸入する。その後、バルブ174を回転させてシリンダ173とノズル11とを連通させ、この状態においてピストン172を前進させて、シリンダ173内のゲル状負極をノズル11より吐出させる。

0024

他方、前記掻き取り手段12は、ノズル11先端に残留するゲル状負極を掻き取り除去するためのものであり、本実施形態では、回転盤13が採用されている。この回転盤13は、図1及び図2に示すように、上下のターンテーブル16、18の近傍に立設された支持体21から水平に張出された排除板14の下面に回転可能に取付けられた円盤体である。

0025

この回転盤13は、本実施形態ではその周縁部に、上方に向けてテーパー状に傾斜されたテーパー面15が形成されているとともに、その中央部において前記排除板14の先端下部に軸支され、ここを中心として支持体21に配設された駆動手段(図示せず)によって水平に回転駆動される。

0026

なお、前記テーパー面15の傾斜角度は、ここに付着したゲル状負極が垂れ落ちない程度の角度であって、ゲル状負極の粘性度や回転盤13の材質、回転速度等に基づいて適宜設定されるものである。

0027

また、この回転盤13は、図2及び図3に示すように、下方ターンテーブル16と回転搬送手段20との重複部分の上方において、その周縁部のテーパー面15を上下のターンテーブル18,16間にこれらの回転軌跡と交差するように設置されるとともに、その上面がノズル11の先端に対して接触しない程度に近接する高さ位置に配設されている。

0028

そして、前記上方ターンテーブル18が回転運動することによりノズル11がこの回転盤13の上面を近接して通過することとなる。この通過の際に、ノズル11先端に残存したゲル状負極は、図1乃至図3中にgで示すように、回転盤13の表面に付着することによって、ノズル11先端から掻き取られる。

0029

このとき、回転盤13の周縁部にはテーパー面15が形成されているため、回転盤13の上面がノズル11先端に対して下方から徐々に接近することになり、ノズル11先端に残留したゲル状負極を下からすくい上げるように掻き取ることができるとともに、上面に付着したゲル状負極が下方へ落下することを防止することができる。また、回転盤13は水平に回転運動しているため、掻き取り除去した後に、回転盤13上面に付着したゲル状負極は、掻き取り位置から順次移動される。

0030

前記排除板14は、回転盤13の上面に付着したゲル状負極11を排除するものであり、回転盤13がゲル状負極をノズル11の先端から掻き取る位置から離れた場所において回転盤13の上面に配設されている。この排除板14は、下部の形状が回転盤13の上面の形状とほぼ等しく形成され、この下部が回転盤13の上面と緩やかに接触されている。そして、回転盤13が回転運動することにより排除板14の側面縁部が回転盤13に対して摺動し、これにより回転盤13の上面に付着したゲル状負極が剥ぎ取られる。

0031

以上のような構成を有する充填装置10で電極缶2内へゲル状負極を充填するには、以下のような動作が行われる。先ず、他の製造工程において成形された電極缶2は他の製造ラインを経て下方ターンテーブル16上へ受け渡される。

0032

この受け渡された電極缶2は、図4(a)に示すように、下方ターンテーブル16の上面に配設された保持孔19に固定されて、ポンプ17のノズル11の下方に位置されつつ、下方ターンテーブル16の周縁に沿って回転搬送される。

0033

次いで、同図(b)に示すように、保持孔19内に設けられた上下機構によって電極缶2を上昇させた後、電極缶2を下降させつつノズル11先端からゲル状負極を吐出する。なお、このように電極缶2を下降させつつ、ゲル状負極を吐出することにより、ノズル11の先端から充填されたゲル状負極までの距離を一定に保つことができゲル状負極が飛散するのを防止することができるとともに、電極缶2内に充填されたゲル状負極がノズル11先端に付着するのを防止することができる。

0034

さらに、電極缶2が下方ターンテーブル16と他の回転搬送手段20との重複部分に差し掛かると、同図(c)に示すように、この重複部分の上方に配設された回転盤13が、ノズル11の先端と電極缶2との間を遮るように、ノズル11の先端に対して相対的に接近する。このとき、ノズル11先端に残留したゲル状負極が回転盤13の上面に付着する。

0035

そして、引き続きノズル11が回転移動することによりノズル11先端に残留したゲル状負極が回転盤13によって掻き取られ除去され、さらにノズル11が回転移動することにより、同図(d)に示すように、回転盤13が相対的にノズル11から離脱する。併せて、電極缶2は、他の回転搬送手段20上を移動し他の工程に移行される。

0036

このような構成のゲル状負極の充填装置によれば、掻き取り手段12でノズル11先端に残留するゲル状負極を掻き取り除去することによって、残留したゲル状負極がノズル11の先端から落下し、電極缶2や製造設備が汚損等するのを防止することができる。

0037

また、本実施形態にかかる充填装置10は、電極缶2からノズル11が離間する箇所に、支持体21により支持された回転盤13設置して構成されるものであるので、既存の充填装置に回転盤13を付加することによって容易に改良することができる。

0038

なお、本実施形態では、掻き取り手段として回転盤13を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ノズル11の先端に対して進退可能に配設されたロッド状部材とすることもできる。

0039

さらに、この掻き取り手段の変形例としては、図5に示すものを採用することができる。すなわち、上記実施形態における回転盤13に換えて、周回運動するベルト体30を、前記下方ターンテーブル16と他の回転搬送手段20との重複部分に配設し、ベルト体30を周回運動させつつノズル11先端と電極缶2との間を遮るようにノズル11の先端に対して相対的に接近し離脱させる。

0040

このベルト体30はノズル11の進行方向に沿って周回運動するように配設され、これにより、ベルト体30の周回運動によって掻き取り除去したゲル状負極を掻き取り位置から移動させることができ、常に清浄な部位でゲル状負極の掻き取り除去を行うことができる。

0041

上記実施形態に示した構成を有する本発明に係るゲル状負極の充填装置と、上記回転盤を備えていない従来の充填装置における電池の製造結果を表1に示す。この表1は、本発明と従来の充填装置とを1時間運転させたときの、製造設備の汚れ、電池の汚れ及び開路電圧の低下の状況を比較したものである。

0042

ID=000003HE=055 WI=098 LX=0560 LY=1400
この表1によれば、従来の充填装置に比べ、本願発明に係るゲル状負極の充填装置の方が、製造設備が汚れる頻度は著しく低いことが判る。また、本願発明に係る充填装置では、開路電圧の低下した電池数は皆無であるのに対し、従来の充填装置では1本発生しており、本願発明の方が従来のものに比べ歩留まりが良いことが判る。

発明の効果

0043

以上発明の実施の形態で説明したように本発明に係るゲル状負極の充填装置によれば、ノズルからゲル状負極を流下させて電極缶内に充填した後、掻き取り手段によってノズル先端に残留するゲル状負極を掻き取り除去することができる。これによって残留したゲル状負極がノズル先端から落下し、電極缶の他の部位に付着するのを防ぐことができ、電極缶の汚損や、開路電圧の低下を防ぐことができ、その結果、電池製造の歩留まりを向上させることができる。

0044

また、上記ゲル状負極の充填装置において、前記掻き取り手段を、前記ノズル先端と前記電極缶との間を遮るように前記先端に対して相対的に接近し離脱する板状体とすれば、板状体をノズル先端に対して接近させ、この板状体の上面にゲル状負極を付着させつつ離脱させることによってノズル先端に残留したゲル状負極を掻き取り除去することができる。

0045

特に、上記ゲル状負極の充填装置では、板状体を水平に回転させることにより、付着したゲル状負極を掻取り位置から順次移動させることができ、常に板状体の清浄な部位によってゲル状負極の掻き取り除去を行うことができる。さらに、かかる板状体の周縁部をテーパー状に傾斜させることにより、板状体の周縁部上面がノズル先端に対して下方から徐々に接近することになり、ノズル先端に残留したゲル状負極を下からすくい上げるように掻き取ることができ、その後に板状体周縁部に付着したゲル状負極が下方へ垂れ落ちるのを防ぐことができる。

0046

さらに、上記ゲル状負極の充填装置では、板状体の上面に付着したゲル状負極を剥ぎ取る排除板を設ることにより、掻き取り除去した後において板状体の上面に付着したゲル状負極を排除板で剥ぎ取ることができ、板状体を清浄に保つことができる。

0047

一方、本発明のゲル状負極の充填装置によれば、電極缶にノズルによってゲル状負極を充填した後ノズルが電極缶から離間する地点において、回転運動する掻き取り板状体で、ノズル先端に残留するゲル状負極を掻き取り除去することによって、ノズル先端に残留したゲル状負極がノズル先端から落下し、電極缶の他の部位に付着するのを防ぐことができる。

0048

また、掻き取られて板状体の上面に付着したゲル状負極は、板状体の回転運動により掻き取り位置から移動されるとともに、排除板により剥ぎ取られるため、板状体を清浄に保つことができる。

図面の簡単な説明

0049

図1本発明に係るゲル状負極の充填装置を示した斜視図である。
図2図1の上面図である。
図3図2におけるA−A断面図である。
図4本発明に係るゲル状負極の充填装置により電極缶内にゲル状負極を充填する状況を示す説明図である。
図5本発明に係るゲル状負極の充填装置の変形実施形態を示す説明図である。
図6本実施形態に用いられるゲル状負極供給用ポンプ動作状態を示す断面図である。

--

0050

2電極缶
10充填装置
11ノズル(ゲル状負極供給ノズル)
12 掻き取り手段
13回転盤(掻き取り板状体)
14 排除板
15テーパー面
16 下方ターンテーブル(回転搬送手段)

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