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技術 河川観測装置

出願人 国土交通省北陸地方整備局長コイト電工株式会社
発明者 西山幸治本郷國男中西厚清水俊美大井哲哉淀川巳之助台之尊和人
出願日 2000年12月8日 (20年7ヶ月経過) 出願番号 2000-374053
公開日 2002年6月21日 (19年0ヶ月経過) 公開番号 2002-174516
状態 特許登録済
技術分野 水工一般、港湾設備 液位または流動性固体のレベルの測定 プロフィルの追跡;写真測量;開水面での測量 流体の速度、物体の対流体相対速度の測定 体積流量の測定(II);質量流量の測定 測量一般 気象学
主要キーワード ウエイトアーム 円弧端 視中心 駆動ハンドル 軸心ズレ 筒状ブラケット 流路位置 自動調心軸受
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図面 (8)

課題

実際に水が流れる流路の位置が変化した場合でも、観測ポイントを適切な位置へ容易に変更できる河川観測装置を提供する。

解決手段

アーム軸13の上下に上側軸受け21および下側軸受け22を設けて回動自在に支持するとともに、ユニバーサルジョイント25を介してアーム軸13の一端にギヤボックス(駆動手段)23を接続し、これら上側軸受け21および下側軸受け22として、アーム軸13の軸心ズレ自動調整する自動調心軸受けを用いる。

概要

背景

大雨による土石流河川氾濫などの災害を回避するため、河川の上流砂防ダム建設して土砂の流出をせき止め、急激な河川の増水や土石流の発生を抑制してきた。しかし、このような砂防ダムでせき止められる土砂の量も限界があるため、砂防ダムの代わりに土砂の流れる勢いを緩和する暗渠砂防堰堤の建設が検討されている。暗渠砂防堰堤とは、河川を横断して設けられた土手断面台形)状の砂防堰数個の暗渠を設け、上流側で発生した土石流の勢いを砂防堰で緩和するとともに、その土石流を各暗渠を介して下流側へ射流することにより、砂防堰での土砂の堆積を抑制して長期にわたり機能が維持されるようにしたものである。

このような暗渠砂防堰堤は、発生した土石流を完全にせき止めるものではないことから、土石流発生兆候を早期に捉えるため、水流の変化、例えば水位流速の変化を精度良く観測し、必要に応じて下流の地域へ警報する必要がある。従来、このように河川の水位や流速を観測する場合、川岸からアームを延ばし、その先端に超音波水位計や超音波流速計などの計測機器を設置して、予め設定した固定的な観測ポイントで水位や流速を観測していた。

概要

実際に水が流れる流路の位置が変化した場合でも、観測ポイントを適切な位置へ容易に変更できる河川観測装置を提供する。

アーム軸13の上下に上側軸受け21および下側軸受け22を設けて回動自在に支持するとともに、ユニバーサルジョイント25を介してアーム軸13の一端にギヤボックス(駆動手段)23を接続し、これら上側軸受け21および下側軸受け22として、アーム軸13の軸心ズレ自動調整する自動調心軸受けを用いる。

目的

このような暗渠砂防堰提は、土石流や急激な増水の発生が予想される地点に建設されるため、その付近では、河川幅範囲に対して実際に流れる水の流路(澪筋)の位置が大きく変化する。しかしながら、このような従来の河川観測装置では、固定的な観測ポイントで水位や流速を観測しているため、土石流や増水などによる河床地形変化や流れる水の流量に起因して実際に水が流れている流路位置が変化した場合には、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業が必要となり、水路位置に応じて容易に観測ポイントを変更することができないという問題点があった。本発明はこのような課題を解決するためのものであり、実際に水が流れる流路の位置が変化した場合でも、観測ポイントを適切な位置へ容易に変更できる河川観測装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

アームの先端に取り付けられた計測手段を用いて河川水流観測する河川観測装置において、前記アームの後端に設けられ前記アームを水平面に沿って回動させるためのアーム軸と、このアーム軸の上部位置に設けられアーム軸を回動自在に支持する上側軸受けと、前記アーム軸の下部位置に設けられ前記上側軸受けと共同してアーム軸を回動自在に支持する下側軸受けと、ユニバーサルジョイントを介して前記アーム軸のいずれか一端に接続され、アーム軸を回動駆動する駆動手段とを備え、前記上側軸受けおよび下側軸受けは、アーム軸の軸心ズレ自動調整する自動調心軸受けからなることを特徴とする河川観測装置。

請求項2

請求項1記載の河川観測装置において、前記アームの上方位置に水平面と平行して固定され、前記アームの回動方向に沿った円弧端を有する略扇板状のホルダプレートと、一端が前記アームの上側面に固定され、他端が前記ホルダプレートの下面に沿って突出するストッパーと、前記ホルダプレートの円弧端と前記ストッパーの他端とを締結することにより、所望の角度方向に回動された前記アームを固定するとともに前記アームを上方へ補助的に支持するクランプとをさらに備えることを特徴とする河川観測装置。

請求項3

請求項1記載の河川観測装置において、前記駆動手段は、遠隔制御に応じて動作するモータからなることを特徴とする河川観測装置。

請求項4

アーム先端に取り付けた計測手段を用いて河川の水流を観測する河川観測装置において、前記アームを水平面に沿って支持する円筒状の本体と、この本体の下端を回動自在に支持する円筒状の基台とを備え、前記基台は、その外周部にフランジを有し、基台上部が前記本体の下端からその内側に挿入された状態で本体の軸線方向が鉛直方向となるように、スラストベアリングを介して本体下端を前記フランジで回動自在に支持することを特徴とする河川観測装置。

請求項5

請求項4記載の河川観測装置において、前記本体により前記アームと反対方向に支持されたウエイトアームと、このウエイトアームの先端に取り外し自在に装着されるウエイトとをさらに備えることを特徴とする河川観測装置。

請求項6

請求項1または4記載の河川観測装置において、前記アームに沿って回転自在に取り付けられたシャフトと、前記アームの先端に設けられ前記シャフトの回転に応じて前記計測手段の向きを鉛直方向を軸線として回動させる計測方向調整手段と、前記シャフトの後端に設けられシャフトを回転させるための回転ハンドルとをさらに備えることを特徴とする河川観測装置。

技術分野

0001

本発明は、河川観測装置に関し、特に大雨による土石流や河川の氾濫などの災害に備えて、河川の水流観測する河川観測装置に関するものである。

背景技術

0002

大雨による土石流や河川の氾濫などの災害を回避するため、河川の上流砂防ダム建設して土砂の流出をせき止め、急激な河川の増水や土石流の発生を抑制してきた。しかし、このような砂防ダムでせき止められる土砂の量も限界があるため、砂防ダムの代わりに土砂の流れる勢いを緩和する暗渠砂防堰堤の建設が検討されている。暗渠砂防堰堤とは、河川を横断して設けられた土手断面台形)状の砂防堰数個の暗渠を設け、上流側で発生した土石流の勢いを砂防堰で緩和するとともに、その土石流を各暗渠を介して下流側へ射流することにより、砂防堰での土砂の堆積を抑制して長期にわたり機能が維持されるようにしたものである。

0003

このような暗渠砂防堰堤は、発生した土石流を完全にせき止めるものではないことから、土石流発生兆候を早期に捉えるため、水流の変化、例えば水位流速の変化を精度良く観測し、必要に応じて下流の地域へ警報する必要がある。従来、このように河川の水位や流速を観測する場合、川岸からアームを延ばし、その先端に超音波水位計や超音波流速計などの計測機器を設置して、予め設定した固定的な観測ポイントで水位や流速を観測していた。

発明が解決しようとする課題

0004

このような暗渠砂防堰提は、土石流や急激な増水の発生が予想される地点に建設されるため、その付近では、河川幅範囲に対して実際に流れる水の流路澪筋)の位置が大きく変化する。しかしながら、このような従来の河川観測装置では、固定的な観測ポイントで水位や流速を観測しているため、土石流や増水などによる河床地形変化や流れる水の流量に起因して実際に水が流れている流路位置が変化した場合には、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業が必要となり、水路位置に応じて容易に観測ポイントを変更することができないという問題点があった。本発明はこのような課題を解決するためのものであり、実際に水が流れる流路の位置が変化した場合でも、観測ポイントを適切な位置へ容易に変更できる河川観測装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0005

このような目的を達成するために、本発明にかかる第1の河川観測装置は、アームの後端に設けられアームを水平面に沿って回動させるためのアーム軸と、このアーム軸の上部位置に設けられアーム軸を回動自在に支持する上側軸受けと、アーム軸の下部位置に設けられ上側軸受けと共同してアーム軸を回動自在に支持する下側軸受けと、ユニバーサルジョイントを介してアーム軸のいずれか一端に接続され、アーム軸を回動駆動する駆動手段とを設け、上側軸受けおよび下側軸受けとして、アーム軸の軸心ズレ自動調整する自動調心軸受けを用いたものである。

0006

アームの回動方向を固定する手段としては、アームの上方位置に水平面と平行して固定され、アームの回動方向に沿った円弧端を有する略扇板状のホルダプレートと、一端がアームの上側面に固定され、他端がホルダプレートの下面に沿って突出するストッパーとを設け、ホルダプレートの円弧端とストッパーの他端とをクランプ締結することにより、所望の角度方向に回動されたアームを固定するとともにアームを上方へ補助的に支持するようにしてもよい。また、駆動手段として、遠隔制御に応じて動作するモータを用いてもよい。

0007

本発明にかかる第2の河川観測装置は、アームを水平面に沿って支持する円筒状の本体と、この本体の下端を回動自在に支持する円筒状の基台とを設け、基台により、その外周部にフランジを有し、基台上部が本体の下端からその内側に挿入された状態で本体の軸線方向が鉛直方向となるように、スラストベアリングを介して本体下端をフランジで回動自在に支持するようにしたものである。また、アーム重量とバランスをとるためのウエイトについては、本体によりアームと反対方向に支持されたウエイトアームを設け、このウエイトアームの先端にウエイトを取り外し自在に装着するようにしてもよい。さらに、計測手段の向きを調整する手段として、アームに沿って回転自在に取り付けられたシャフトと、アームの先端に設けられシャフトの回転に応じて計測手段の向きを鉛直方向を軸線として回動させる計測方向調整手段と、シャフトの後端に設けられシャフトを回転させるための回転ハンドルとを設けてもよい。

発明を実施するための最良の形態

0008

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1図2は本発明の第1の実施の形態にかかる河川観測装置を示す構成図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は側面図、図2は正面図を示している。本実施の形態では、河川堤防や前述した暗渠砂防堰堤のうち河川に面した斜面91に設置する河川観測装置を例として説明する。

0009

本実施の形態にかかる河川観測装置は、アーム1の後端に設けられアーム1を水平面に沿って回動させるためのアーム軸13と、このアーム軸13の上部位置に設けられアーム軸13を回動自在に支持する上側軸受け21と、アーム軸13の下部位置に設けられ上側軸受け21と共同してアーム軸13を回動自在に支持する下側軸受け22と、ユニバーサルジョイント25を介してアーム軸13のいずれか一端に接続され、駆動ハンドル26の回転に応じてアーム軸13を回動駆動するギヤボックス23とから構成されており、上側軸受け21および下側軸受け22として、アーム軸13の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けが用いられている。

0010

以下、本実施の形態にかかる河川観測装置について詳細に説明する。円筒状のアーム1の先端には支持部10が鉛直下方へ向けて設けられており、その下端には計測手段として水位計測器10Aと流速計測器10Bが取り付けられている。水位計測器10Aは真下の水面へ向けて超音波を送信し反射波が受信されるまでの時間に基づき水面との距離すなわち水位を計測する。流速計測器10Bは水平方向から斜め下方(例えば45゜下方)の水面へ向けて超音波を送信しその反射波との周波数変化に基づき水流の速度を計測する。

0011

アーム1の後端部分には、図3に示すように、その上下左右の側面を四方から囲むようにして上板11,下板12と側板14,15とが配置され、互いに溶接されている。このうち上板11と下板12は、アーム1の後端より外側に半円状に突出しており、その突出した部分を貫通して、鉛直方向を軸線とする円柱状のアーム軸13が支持されている。上板11,下板12とアーム1とはピン17により固定されている。また側板14,15とアーム1とはピン16により固定されている。

0012

アーム軸13は、その上部位置に設けられた上側軸受け21と、その下部位置に設けられた下側軸受け22とで、上下から回動自在に支持されている。上側軸受け21はアーム軸13が貫通する切り欠き部(図示せず)が設けられている板状のアッパーブラケット31により支持されている。下側軸受け22はアーム軸13が貫通する切り欠き部(図示せず)が設けられている板状のロアブラケット32により支持されている。これらアッパーブラケット31およびロアブラケット32は、アンカーボルト39により斜面91に設置された支持板30に溶接され、ほぼ水平に支持されている。34,35は補強板である。

0013

上側軸受け21および下側軸受け22としては、アーム軸13の軸心ズレを自動的に調整する自動調心軸受けが用いられている。図4に自動調心軸受けの構成例を示す。同図において、台座41には、平面視中心位置にアーム軸13が上下に貫通する穴41Aが形成されており、この穴41Aの中程にはゴムブッシュ43がはめ込まれる内室41Bが形成されている。またカバー42には、平面視中心位置にアーム軸13が上下に貫通する穴42Aが形成されており、台座41へ螺合して取り付けられる。アーム軸13をゴムブッシュ43へ貫通して固着させることにより、このゴムブッシュ43によりアーム軸13が弾性を持って回動自在に支持される。したがって、アーム1の撓みによりアーム軸13の軸心ズレが生じた場合や、製造時や設置時に上側軸受け21および下側軸受け22に軸心ズレが生じている場合でも、アーム1をスムーズに回動できる。なお、自動調心軸受けの構成については図4に限定されるものではなく、上記と同様の作用が得られる構成であれば本実施の形態に適用できる。

0014

アーム軸13の上端には、ユニバーサルジョイント25を介してギヤボックス23の軸24が接続されており、このユニバーサルジョイント25でも軸心ズレが吸収される。ギヤボックス23は、軸24が下方へ貫通する穴(図示せず)が形成された板状のハンドルブラケット33に支持されている。ハンドルブラケット33は支持板30に溶接され、ほぼ水平に支持されている。ギヤボックス23の駆動ハンドル26の回転に応じてその回転数減速されて軸24が回転し、アーム軸13を介してアーム1が水平方向へ回動される。

0015

このように、アーム軸13の上下に上側軸受け21および下側軸受け22を設けて回動自在に支持するとともに、ユニバーサルジョイント25を介してアーム軸13の一端にギヤボックス(駆動手段)23を接続し、これら上側軸受けおよび下側軸受けとして、アーム軸の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けを用いるようにしたので、従来のように、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業を必要とせず、容易な作業で重量のあるアーム1を任意の角度方向へ回動させることができ、任意の観測ポイントで水位および流速を観測できる。なお、駆動ハンドル26の代わりに遠隔制御に応じて動作するモータを設けてもよく、これによって観測には適しているが作業しにくい斜面91にも設置できる。

0016

アッパーブラケット31には、略扇板状のホルダプレート36がアーム1の上方位置に水平面と平行して固定されている。このホルダプレート36の先端(アーム1の先端方向)には、アーム1の回動方向に沿った円弧端36Aが形成されている。一方、アーム1の上側面には、他端がホルダプレート36の下面に沿って突出するストッパー37が固定されている。このストッパー37の他端にはクランプ(例えば、万力)38の狭持部下端38Aが溶接されている。なお、図2にはクランプ38を便宜上図示していない。このクランプ38で、ホルダプレート36の円弧端36Aとストッパー37の他端とを締結することにより、所望の角度方向に回動されたアームが固定されるとともに、アーム1が上方(ホルダプレート36)側へ補助的に支持される。

0017

図5に本実施の形態にかかる河川観測装置の設置例を示す。ここでは、暗渠砂防堰堤9のうち河川(川上側または川下側)に面した斜面91に設置されている。暗渠砂防堰堤とは、河川を横断して設けられた土手(断面台形)状の砂防堰に数個の暗渠93を設け、上流側で発生した土石流の勢いを砂防堰で緩和するとともに、その土石流を各暗渠を介して下流側へ射流することにより、砂防堰での土砂の堆積を抑制して長期にわたり機能が維持されるようにしたものである。図5では、斜面91のうち各暗渠93の出口(または入口)上部に河川観測装置が設置されている。これにより、河川幅範囲に対して実際に流れる水の流路(澪筋)の位置が大きく変化する場合でも、水位や流速を確実かつ正確に観測できる。

0018

次に、図6を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる河川観測装置について説明する。図6は本発明の第2の実施の形態にかかる河川観測装置を示す構成図(側面図)である。本実施の形態では、河川堤防や前述した暗渠砂防堰堤のうちその上側面92に設置する河川観測装置を例として説明する。本実施の形態にかかる河川観測装置は、アーム71を水平面に沿って支持する円筒状の本体61と、この本体61の下端61Aを回動自在に支持する円筒状の基台51とからなる。

0019

基台51の下端には台座52および補強板53が溶接され、アンカーボルト54により上側面92へ設置されている。台座52の上部外径は、本体61の内径より小さく形成されており、台座52の上部51Aが本体61の下端61Aからその内側に挿入された状態で本体61の軸線方向が鉛直方向となるように支持される。基台51の外周部にフランジ55が形成されている。一方、本体下端61Aの外周には、ドーナツ板状の支持板63が溶接されており、この支持板63の下側面にはスプロケット64がネジ止めされている。フランジ55とスプロケット64との間にスラストベアリング56が設けられており、このスラストベアリング56を介して本体下端61がフランジ55で回動自在に支持されている。

0020

本体61のアーム支持位置外周には、その支持強度を高めるため筒状の補強部62が取り付けられている。この補強部62には筒状ブラケット65が取り付けられており、接続部72を介してアーム71が支持されている。フランジ55より低い位置で基台51の外周部には、ハンドルブラケット57が水平方向に取り付けられており、補強板58で支持されている。このハンドルブラケット57には、チェーン75を介してスプロケット64を回動させるギヤボックス74が取り付けられている。ギヤボックス74の駆動ハンドル76の回転に応じてその回転数が減速されてスプロケット64が回動し、本体61およびアーム71が水平方向へ回動される。これにより、容易な作業で重量のあるアーム71を任意の角度方向へ回動させることができ、任意の観測ポイントで水位および流速を観測できる。特にアームが長くその重量が大きい場合でも、安定してアームを回動させることができる。

0021

本体61の補強部62には、アーム71側(接続部72側)と反対側にウエイトアーム77が支持されている。このウエイトアーム77の先端にはウエイト79を取り外し自在に搭載するためのウエイトボックス78が取り付けられている。そのため、本体61を中心としてアーム71側とウエイトアーム77側とのバランスをとることができ、安定した観測を実現できる。また、アーム71を回動させる際でも、その回動中心本体61に対する偏った無理な加重の発生を回避できる。

0022

アーム71は、接続部73を介して複数段直列に接続されている。基台51から少し離れた位置には手摺り状の固定座59が配置されており、観測時にはアーム71が固定座59にベルトなどにより固定され、その角度方向が固定される。アーム71の先端には、ギヤボックス(計測方向調整手段)83を介して、支持部10が鉛直下方へ向けて支持されており、その下端には水位計測器10Aと流速計測器10Bが取り付けられている。このギヤボックス83には、アーム71に沿ってシャフト82が回転自在に取り付けられている。このシャフト82の後端(本体61側端)に設けられた回転ハンドル81を回転させることにより支持部10が鉛直方向を軸線として回動する。

0023

これにより、比較的長いアーム71を広い範囲にわたって回動させる場合でも、流速計測器10Bの向きを例えば水流方向に沿った方向へ調整することができ、より正確な流速を計測できる。図7に本実施の形態にかかる河川観測装置の設置例を示す。ここでは、暗渠砂防堰堤9の上側面92に設置されている。これにより、暗渠93が複数あり、実際に流れる水の流路(澪筋)の位置が大きく変化する場合でも、1つの河川観測装置で水位や流速を確実かつ正確に観測できる。

発明の効果

0024

以上説明したように、本発明は、アームの後端に設けられアームを水平面に沿って回動させるためのアーム軸と、このアーム軸の上部位置に設けられアーム軸を回動自在に支持する上側軸受けと、アーム軸の下部位置に設けられ上側軸受けと共同してアーム軸を回動自在に支持する下側軸受けと、ユニバーサルジョイントを介してアーム軸のいずれか一端に接続され、アーム軸を回動駆動する駆動手段とを設け、これら上側軸受けおよび下側軸受けとして、アーム軸の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けを用いるようにしたので、従来のように、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業を必要とせず、容易な作業で重量のあるアームを任意の角度方向へ回動させることができ、任意の観測ポイントで水位および流速を観測できる。

0025

また、アームを水平面に沿って支持する円筒状の本体と、この本体の下端を回動自在に支持する円筒状の基台とを備え、基台で、その外周部にフランジを有し、基台上部が本体の下端からその内側に挿入された状態で本体の軸線方向が鉛直方向となるように、スラストベアリングを介して本体下端をフランジで回動自在に支持するようにしたので、上記作用効果に加えて、特にアームが長くその重量が大きい場合でも、安定してアームを回動させることができる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明の第1の実施の形態である河川観測装置の平面図および側面図である。
図2図1の河川観測装置の正面図である。
図3アーム軸取り付け部分を示す説明図である。
図4自動調心軸受けを示す構成例を示す説明図である。
図5図1の河川観測装置の設置例を示す説明図である。
図6本発明の第2の実施の形態である河川観測装置の平面図および側面図である。
図7図6の河川観測装置の設置例を示す説明図である。

--

0027

1…アーム、10…支持部、10A…水位計測器、10B…流速計測器、11…上板、12…下板、13…アーム軸,14,15…側板、21…上側軸受け、22…下側軸受け、23…ギヤボックス、24…軸、25…ユニバーサルジョイント、26…駆動ハンドル、30…支持板、31…アッパーブラケット、32…ロアブラケット、33…ハンドルブラケット、34,35…補強板、39…アンカーボルト、36…ホルダプレート、37…ストッパー、38…クランプ、38A…狭持部下端、41…基台、41A…穴、41B…内室、42…カバー、43…ゴムブッシュ、51…基台、51A…基台上部、52…台座、53…補強板、54…アンカーボルト、55…フランジ、56…スラストベアリング、57…ハンドルブラケット、58…補強板、59…固定座、61…本体、61A…本体下端、62…補強部、63…支持板、64…スプロケット、65…筒状ブラケット、71…アーム、72,73…接続部、74…ギヤボックス、75…チェーン、76…駆動ハンドル、77…ウエイトアーム、78…ウエイトボックス、79…ウエイト、81…回転ハンドル、82…シャフト、83…ギヤボックス。

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