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技術 携帯式小型発電方法とその小型発電機

出願人 田辺蓉子
発明者 田辺正之
出願日 1999年12月24日 (21年0ヶ月経過) 出願番号 1999-365939
公開日 2001年7月6日 (19年5ヶ月経過) 公開番号 2001-186750
状態 未査定
技術分野 超音波モータ、圧電モータ、静電モータ 特殊な電動機、発電機
主要キーワード 軸受管 原理機構 原動機構 専用バッテリー 核融合発電 電子孔 表面電子 地下熱
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2001年7月6日)のものです。
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図面 (11)

課題

従来の水力火力原子力等の発電機構を小型化かつ携帯式に改良する。

解決手段

真空容器ガラス管内電流が流れている球から電圧加圧した環状陽極放出孔穴に電子を放出させる電子放出装置と、クーロン力を利用して回転体を回転させるフライホイルと、該フライホイル側軸の表面に絶縁物付設されている軸受と、前記電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御する制御部と、本装置の作動を操作するスイッチ及びランプが付設されている操作部と、交流直流交換(AC/DC)する変換器と、密閉式バッテリー(12V用)の鉛電池と、3個のAC100Vコンセントの出力と、から構成されることを特徴とする携帯式小型発電方法とその小型発電機の提供。

概要

背景

今日の発電方法としては、水力発電火力発電原子力発電核融合発電地熱発電太陽熱発電風力発電波力発電などがある。
水力発電
水力発電は、水の流れでタービンを回して発電する方法であり、水が高い所から低い所へ落ち位置エネルギーを利用した発電方法である。日本では山間の渓谷に数多くのダムがあるが、このダムは水源として水をためておくだけでなく少しずつ水を流して水力発電に利用する役目も持っている。日本は気候的に湿潤で水に恵まれていることから、かつては水力発電が電力供給の中心的役割を担っていたが、今日では火力発電や原子力発電による役割が大きくなり水力発電は全体の10%程度にとどまっている。
火力発電
火力発電は、燃料を燃やしたときに出る熱エネルギーを利用して発電する方法であり、その発電に使われる燃料は石油天然ガス石炭などである。火力発電所の中では、これらの燃料をボイラーで燃やしその熱で水を高温高圧水蒸気に変えてタービンを回し水蒸気の勢いで高速回転させてその動力が発電機に伝えられて電気になる。
原子力発電
原子力発電は、原子原子核分裂するときに生じるエネルギーを使って発電する方式であり、その発電で使われる材料はウランである。このウラン235中性子ぶつけると膨大な熱エネルギーを発しながら原子核が2つに分裂することを核分裂という。核分裂によるエネルギーがどのくらい膨大かというとウラン1gを核分裂させたときに発生するエネルギーは、石油に換算して約2,00L、ドラム缶でおよそ9本分にも相当しこのエネルギーで水蒸気を発生させタービンを回して電気を作る。
核融合発電
核融合は原子と原子が融合して別の原子になることであり、核分裂は原子核に中性子がぶつかって分裂するというものですが核融合では原子核どうしがぶつかって1つの原子核になる。この核融合反応が起ると核分裂と同じように膨大なエネルギーが発生しそのエネルギーは核分裂の数倍という大きなものである。そして、このエネルギーを利用して電気を作ろうというのが核融合発電なのである。
地熱発電
地下熱を利用して発電するのが地熱発電であり、この地熱発電は風力波力に比べて自然に変動を受けにくく安定した発電が行えることが特長である。また、燃料も不要のため廃棄物を出さないことでも魅力的な発電方法といえる。
太陽熱発電
太陽熱発電は、地上に降り注ぐ太陽の熱を集めこの熱で水を水蒸気に変えてタービンを回す発電方法であり、この太陽熱発電は熱を集めて発電に利用するのである。太陽熱発電の問題点は、天候に左右されやすく安定した発電ができないことや大きな熱エネルギーを集めるにはたくさん反射鏡凹面鏡を並べる必要があり、それにはかなり広い土地が必要になる。
風力発電
風力発電は、風の力を利用して風車を回しその動力を発電機に伝えて発電するものであり、原理がとても簡単で必要なのは風だけなのでコストもかからない。しかし、風の吹きかたは一定ではないためどうしても発電量が不安定になる。
波力発電
波力発電は波の力で電気を作るものであり、波力発電は波が上下する力で空気の流れを作りこの空気の流れでタービンを回すというものである。

このように従来から一般に有する発電方法とその発電機は、その大規模の装置や複雑な構造になっているので、これらの発電機は一般家庭の発電機にすることは不向きとされておりその実現化が図られていないのが現状である。

概要

従来の水力火力原子力等の発電機構を小型化かつ携帯式に改良する。

真空容器ガラス管内電流が流れている球から電圧加圧した環状陽極放出孔穴に電子を放出させる電子放出装置と、クーロン力を利用して回転体を回転させるフライホイルと、該フライホイル側軸の表面に絶縁物付設されている軸受と、前記電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御する制御部と、本装置の作動を操作するスイッチ及びランプが付設されている操作部と、交流直流交換(AC/DC)する変換器と、密閉式バッテリー(12V用)の鉛電池と、3個のAC100Vコンセントの出力と、から構成されることを特徴とする携帯式小型発電方法とその小型発電機の提供。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

従来の水力火力原子力等から発電する代替発電方法であって、ク−ロン力を利用した回転体フライホイル)設置荷電球体と固定台設置荷電球体とからなる電気反発力により回転する原動機構から構成され、該原動機構原理により非燃料方式でかつ無公害な発電システムで発電させることを特徴とする携帯式小型発電方法。

請求項2

前項の発電方法において、発電力1.5kw/h〜3.0kw/h(AC100V/30A)としかつクーロン力を利用して真空状態にした回転体(フライホイル)を回転させて電力を得る請求項1記載の携帯式小型発電方法。

請求項3

真空容器ガラス管内電流が流れている球から電圧加圧した環状陽極放出孔穴に電子を放出させる電子放出装置と、クーロン力を利用して回転体を回転させるフライホイルと、該フライホイル側軸の表面に絶縁物付設されている軸受と、前記電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御する制御部と、本装置の作動を操作するスケッチ及びランプが付設されている操作部と、交流直流交換(AC/DC)する変換器と、密閉式バッテリー(12V用)の鉛電池と、3個のAC100Vコンセントの出力と、から構成されることを特徴とする携帯式小型発電機

請求項4

前項の電子放出装置が、真空容器の横長ガラス管と2個の銅球(AとB)と、該球A・Bに電圧を加圧する電線と、前記ガラス管に配設される環状の陽極と、前記球面の電子を対電する放出孔穴と、前記球面に当り流れる導線と、前記ガラス管にコイル巻装されているソレノイドと、から構成される請求項3記載の携帯式小型発電機。

請求項5

前項の電子放出装置において、球Aに電通させて環状陽極間で放電させかつ電子孔通電させて球Bに貯留し、更に導線を流してその先端に有する球Bに電荷を貯留させる放電管を配設してなる請求項3と4記載の携帯式小型発電機。

技術分野

この出力には、AC用コンセント3コ〔AC100V 15A〕のNFB付きのものが使用されている。

背景技術

0001

本発明は発電機に関するが、詳しくは従来の水力火力原子力等による発電機のうち特に携帯式小型発電方法とその小型発電機に関するものである。

0002

今日の発電方法としては、水力発電火力発電原子力発電核融合発電地熱発電太陽熱発電風力発電波力発電などがある。
水力発電
水力発電は、水の流れでタービンを回して発電する方法であり、水が高い所から低い所へ落ち位置エネルギーを利用した発電方法である。日本では山間の渓谷に数多くのダムがあるが、このダムは水源として水をためておくだけでなく少しずつ水を流して水力発電に利用する役目も持っている。日本は気候的に湿潤で水に恵まれていることから、かつては水力発電が電力供給の中心的役割を担っていたが、今日では火力発電や原子力発電による役割が大きくなり水力発電は全体の10%程度にとどまっている。
火力発電
火力発電は、燃料を燃やしたときに出る熱エネルギーを利用して発電する方法であり、その発電に使われる燃料は石油天然ガス石炭などである。火力発電所の中では、これらの燃料をボイラーで燃やしその熱で水を高温高圧水蒸気に変えてタービンを回し水蒸気の勢いで高速回転させてその動力が発電機に伝えられて電気になる。
原子力発電
原子力発電は、原子原子核分裂するときに生じるエネルギーを使って発電する方式であり、その発電で使われる材料はウランである。このウラン235中性子ぶつけると膨大な熱エネルギーを発しながら原子核が2つに分裂することを核分裂という。核分裂によるエネルギーがどのくらい膨大かというとウラン1gを核分裂させたときに発生するエネルギーは、石油に換算して約2,00L、ドラム缶でおよそ9本分にも相当しこのエネルギーで水蒸気を発生させタービンを回して電気を作る。
核融合発電
核融合は原子と原子が融合して別の原子になることであり、核分裂は原子核に中性子がぶつかって分裂するというものですが核融合では原子核どうしがぶつかって1つの原子核になる。この核融合反応が起ると核分裂と同じように膨大なエネルギーが発生しそのエネルギーは核分裂の数倍という大きなものである。そして、このエネルギーを利用して電気を作ろうというのが核融合発電なのである。
地熱発電
地下熱を利用して発電するのが地熱発電であり、この地熱発電は風力波力に比べて自然に変動を受けにくく安定した発電が行えることが特長である。また、燃料も不要のため廃棄物を出さないことでも魅力的な発電方法といえる。
太陽熱発電
太陽熱発電は、地上に降り注ぐ太陽の熱を集めこの熱で水を水蒸気に変えてタービンを回す発電方法であり、この太陽熱発電は熱を集めて発電に利用するのである。太陽熱発電の問題点は、天候に左右されやすく安定した発電ができないことや大きな熱エネルギーを集めるにはたくさん反射鏡凹面鏡を並べる必要があり、それにはかなり広い土地が必要になる。
風力発電
風力発電は、風の力を利用して風車を回しその動力を発電機に伝えて発電するものであり、原理がとても簡単で必要なのは風だけなのでコストもかからない。しかし、風の吹きかたは一定ではないためどうしても発電量が不安定になる。
波力発電
波力発電は波の力で電気を作るものであり、波力発電は波が上下する力で空気の流れを作りこの空気の流れでタービンを回すというものである。

発明が解決しようとする課題

0003

このように従来から一般に有する発電方法とその発電機は、その大規模の装置や複雑な構造になっているので、これらの発電機は一般家庭の発電機にすることは不向きとされておりその実現化が図られていないのが現状である。

課題を解決するための手段

0004

かかる従来の大型式の発電機を小型に代えて、一般家庭でも発電をすることができる携帯式小型発電機を提供しよとするところに本発明が解決しようとする課題を有する。

0005

本発明は上記の如き課題を解決するために開発したものであり、従来の水力・火力・原子力等から発電する代替発電方法であって、ク−ロン力を利用した回転体フライホイル)設置荷電球体と固定台設置荷電球体とからなる電気反発力により回転する原動機構から構成され該原動機構原理により非燃料方式でかつ無公害な発電システムで発電させることを特徴とする携帯式小型発電方法の提供にあり、また前記の発電方法において発電力1.5kw/h〜3.0kw/h(AC100V/30A)としかつクーロン力を利用して真空状態にした回転体(フライホイル)を回転させて電力を得る携帯式小型発電方法の提供にある。

発明を実施するための最良の形態

0006

また本発明は、真空容器ガラス管内電流が流れている球から電圧加圧した環状陽極放出孔穴に電子を放出させる電子放出装置と、クーロン力を利用して回転体を回転させるフライホイルと該フライホイル側軸の表面に絶縁物付設されている軸受と前記電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御する制御部と本装置の作動を操作するスケッチ及びランプが付設されている操作部と交流直流交換(AC/DC)する変換器と、密閉式バッテリー(12V用)の鉛電池と3個のAC100Vコンセントの出力とから構成されることを特徴とする携帯式小型発電機の提供にあり、また前記の電子放出装置が真空容器の横長ガラス管と2個の銅球(AとB)と該球A・Bに電圧を加圧する電線と前記ガラス管に配設される環状の陽極と前記球面の電子を対電する放出孔穴と前記球面に当り流れる導線と前記ガラス管にコイル巻装されているソレノイドとから構成される携帯式の小型発電機の提供にあり、また前記の電子放出装置において球Aに通電させて環状陽極間で放電させかつ電子孔を通電させて球Bに貯留し更に導線を流してその先端に有する球Bに電荷を貯留させる放電管を配設してなる携帯式小型発電機の提供にある。

0007

本発明の実施形態は、従来の水力・火力・原子力等から発電する代替発電方法であってクーロン力を利用した回転体(フライホイル)設置荷電球体と固定台設置荷電球体とからなる電気反発力により回転する原動機構から構成され該原動機構原理により非燃料方式でかつ無公害な発電システムで発電させる携帯式の小型発電方法であり、また前記の発電方法において、発電力1.5kw/h〜3.0kw/h(AC100V/30A)としかつクーロン力を利用して真空状態にした回転体(フライホイル)を回転させて電力を得る携帯式小型発電方法であるから、従来の発電方法では困難・不可能とされていた一般家庭などでも利用することができる小型発電方法を提供することができる。

0008

また本発明の実施形態は、真空容器のガラス管内で電流が流れている球から電圧を加圧した環状陽極の放出孔穴に電子を放出させる電子放出装置とクーロン力を利用して回転体を回転させるフライホイルと該フライホイル側軸の表面に絶縁物が付設されている軸受と前記電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御する制御部と本装置の作動を操作するスイッチ及びランプが付設されている操作部と交流を直流に交換(AC/DC)する変換器と密閉式バッテリー(12V用)の鉛電池と3個のAC100Vコンセントの出力とから構成されることを特徴とする携帯式小型発電機であり、また前記の電子放出装置が真空容器の横長ガラス管と2個の裸銅球(AとB)と該球A・Bに電圧を加圧する電線と前記ガラス管に配設される環状の陽極と前記球面の電子を対電する放出孔穴と前記球面に当り流れる導線と前記ガラス管にコイルが巻装されているソレノイドとから構成されるとともに、前記の電子放出装置において球Aに通電させて環状陽極間で放電させかつ電子孔を通電させて球Bに貯留し更に導線を流してその先端に有する球Bに電荷を貯留させる放電管を配設してなる携帯式小型発電機であるから、従来発電機では困難・不可能とされていた小型化されしかも携帯式の発電機を提供することができる。

0009

以下、図面に従って本発明の実施例について説明する。図1は、本発明からなる携帯式の小型発電機構を示したものである。この発電機構は、従来の水力・火力・原子力等から発電する代替発電方法であって、クーロン力を利用した回転体(フライホイル)設置荷電球体と固定台設置荷電球体とからなる電気反発力により回転する原動機構から構成され、該原動機構原理により非燃料方式でかつ無公害な発電システムで発電させる発電方法であり、また前記の発電方法において発電力1.5kw/h〜3.0kw/h(AC100V/30A)としかつクーロン力を利用して真空状態にした回転体(フライホイル)を回転させて電力を得る発電方法である。

0010

ところで、本発明は真空容器の中に電子放出装置、フライホイルなどを収納されることが絶対条件であり、この真空容器の中でもってクーロン力を利用する原動機構にするとろこに特徴を有する。それには、次のような前提条件が必要となる。
真空容器は丸箱型として一般家庭の中型冷蔵庫位とすること、
球体Aに電荷(−)をのせておくこと、
球体Bには電子放出装置よりパルスで電荷(−)を発生させること、
球体Aと球体Bは(−)と(−)の電荷がのっているためクーロン力により反発してフライホイルが回転すること、
フライホイルの軸に発電機を取り付けておくと電力が生み出され発電機の出力は(1.5kw/h)となること、
電力の一部を自動的に電池に蓄えて起動用電源に使用すること、
このように構成することによって、静電気による家庭用発電システムでもって3kw/h(100V.30A)に制御すれば、従来の水力発電・火力発電・原子力発電などの代替発電機となる。特に、石油・石炭・天然ガスなどの燃焼型と異なり非燃焼方式で無公害であり、しかも風力・火力・ソーラーリニアモータなどの発電システムよりも高効率で低コストでかつ高性能であるから発電能力無限大となる。

0011

図2図3は、本発明の携帯式小型発電機の機構を示したものであり、図2はその機構概要図で図3はそのブロック図である。本発明の携帯式小型発電機構は、真空容器のガラス管内で電流が流れている球から電圧を加圧した環状陽極の放出孔穴に電子を放出させる電子放出装置とクーロン力を利用して回転体を回転させるフライホイルと該フライホイル側軸の表面に絶縁物が付設されている軸受と前記電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御する制御部と本装置の作動を操作するスイッチ及びランプが付設されている操作部と交流を直流に交換(AC/DC)する変換器と、自動専用バッテリー(12V用)の鉛電池と3個のAC100Vコンセントの出力とから構成される携帯式小型発電機であり、また前記の電子放出装置が真空容器の横長ガラス管と2個の裸銅球(AとB)と該球A・Bに電圧を加圧する電線と前記ガラス管に配設される環状の陽極と前記球面の電子を対電する放出孔穴と、前記球面に当り流れる導線と前記ガラス管にコイルが巻装されているソレノイドと、から構成されるとともに、前記の電子放出装置において球Aに電通させて環状陽極間で放電させかつ電子孔を通電させて球Bに貯留し、更に導線を流してその先端に有する球Bに電荷を貯留させる放電管を配設してなる携帯式小型発電機である。

0012

図4乃至図6は、前記電子放出装置の機構原理を示したものである。まず、本発明の電子からなる電子放出装置は図4に示すように横長のガラス管1からなり中央に環状の陽極5が配設されている。この陽極5の左右に裸銅球2(AとB)が配設されており、球Aには電線3が接続され(+)と(−)の電圧がかけられている。また電流が(+)から(−)へ流れ、その電流は球Aの表面に流れるように構成されている。また陽極5の前後に配設されている裸銅球2の球Aと球Bとが対向されており、この球Bの右側に導線7を接続してガラス管1の外に放出されるよに構成されている。このように構成されていることによって、前記球Aに(+)〜(−)に電圧を加圧すれば前記球Aに電流が流れて電子は下から上へと流れ、一方陽圧の電圧(+)を加圧すれば球Aの表面電子は陽極に引かれて放電が放出孔穴6を通電し球Bに当って導線7に流れることになる。なお放出孔穴6を通しやすくするためにガラス管1にコイルを巻いてソレノイドされている。

0013

また、図5に示すように導線7が巻き付けられているソレノイドのガラス管1の裸銅球2のうち球Aには通電して陽極との間で放電させて電子孔を通して球Bに貯えられ、一方導線7を流れてその先端に有する球Bに電荷が貯えられるように構成されている。更に、図5に示すようにコイルに電圧加圧して電流をを流すと電子がピンチ効果を受けて右方向になって放電管の中心部に集束することになる。

0014

更に、図7により本発明からなるフライホイルについて説明すれば、このフライホイルは裸銅球2の球Aと球Bとは(−)と(−)で構成されて球Aはフライホイルに取り付けられている。また、前記球Bは固定台に取り付けられているので動かないが、球Aはクーロン力によって球Bと反発してフライホイルの外周を順次回転する。すなわち、クーロン力によってフライホイルが回転されているように構成されている。そして、そのクーロン力の力は次式表1のとおりである。

0015

0016

そこで、r=3mmとすると次式表2のとおりになる

0017

0018

そこで、クーロン力を使って4×103 (J)を入力すると次式表3のとおりになり、効率が75%で3kw/hの電力を出力することができる。

0019

0020

また、電子の電荷は1,6022×10-19 (J)で1個の電子のもつ基本的なエネルギーは電子の総電荷には2×10-6(C)が必要となる。従って、球体の表面にのる電荷の数は次式表4のとおりである。

0021

0022

このように球Aと球Bとは対向されて、球A・Bの対面上には2×10-16 (C)となり1.25×1013(個)の電子が必要となる。つまり、球Aと球Bに電気量としては2×10-6(C)の電荷がのっている場合には4×103 (N)の力が生ずることになる。次に図8乃至図10により本発明の軸受について説明すれば、まず図8のように軸の先端(軸受の内部側)表面とフライホイル側には絶線物が取り付けられている。そして、軸の円柱表面に(−)の電荷をのせて軸受管内面に(−)の電荷をのせると、軸と軸受は(−)と(−)とで反発するために軸が浮上れて管面に触れないことになる。

0023

そこで、図9図10に示すように軸受には50kgの重力が加わるので、これをクーロン力で反発させる電荷を求める式は次式表5のとおりである。

0024

0025

またrを3mmとすると次式表6のとおりになる。

0026

0027

その際の電荷は、7×10-7(C)で表される。なお、Nはニュートン(電荷に働く力)、Cはクーロン(電荷の単位)であり、力(N)は質量(kg)×加速度(m/sec)である。すなわち、加速度は9.8(m/sec)であるから質量1kgの物体の重さは9.8(N)の力と同じであり、1ニュートンの力は0.102kgの重さに相当する。また電荷(C)は電流(A)×時間(sec)であり、1(アンペア)の電流が1秒間流れたときに蓄えられている電荷量は1クーロンとなる。

0028

更に、本発明で構成されている制御部、操作部、電源部、変換器、発電機、鉛電地、出力等は、次のとおりである。
制御部
この制御部は、電子放出装置の動作及びフライホイルの回転を制御するものであり、次のように構成されている。
電子放出管に電圧を供給する。

0029

裸銅球B:(6V12V)
陽極:(100〜150V)
コイル:(10〜10V)
裸銅球Bに帯電した電荷を導線(銅線)を通して、固定台に取り付てある裸体球Bにパルスで電荷をのせる。なお、パルス制御は、光センサーを利用してフライホイルの回転及び位置をAパルスで同期をとりスイッチを動作して球Bに電荷をのせる。
球Aに外部より電荷をのせる。
フライホイルセンサー磁石等)を取り付けて始動位置静止させてスタート位置になるようにする。すなわち、フライホイルの始動位置を制御する。
電子放出管の電荷を制御することにより、フライホイルの回転数が変化できれば出力電圧が変化する。つまり、入力電圧を変化することにより出力電力を調整することができる。
操作部
この操作部は、本装置を操作するために必要なスイッチ及びランプが取り付ている。

0030

電源スイッチ:装置の始動及び停止
電子放出装置に供給する制御部(基板):電圧調整用VR
電源ランプ(青)
計器類電圧計電流計電力計真空メータ
電源部
この電源部は、操作部及び制御部に供給する電源(AVR)である。

図面の簡単な説明

0031

直流電源:鉛電池(バッテリー)より
交流電源:発電機より
変換器
この変換器は、AC/DC変換で交流を直流に変換する。なお、充電器にはバッテリー用のものが使用されている。
発電機
この発電機は、1.5kw/h相当の市販発電機を使用し、効率・規格・価格等は最適なものが選択されている。
鉛電池
この鉛電池には、市販の自動車用バッテリー(12V用)が使用されている。
出力

--

0032

図1本発明の携帯式小型発電方法の原理機構図。
図2本発明の携帯式小型発電機を示した説明概要図。
図3図1に示した小型発電機のブロック図。
図4本発明の要部である電子放出装置を示した説明概要図。
図5図3に示した放電管の原理機構説明概要図。
図6図3に示した放電管の原理機構説明概要図。
図7本発明の要部であるフライホイルの原理機構説明図。
図8本発明の軸受を示した説明概要図。
図9本発明の軸受を示した説明概要図。
図10本発明の軸受を示した説明概要図。

0033

1ガラス管2裸銅球(球A・B)
3電線4支持管
5陽極6放出孔穴
7 導線

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