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技術 積雪感知装置

出願人 雪国科学株式会社
発明者 町屋敦司田村美里
出願日 2003年2月4日 (17年10ヶ月経過) 出願番号 2003-027657
公開日 2004年8月26日 (16年4ヶ月経過) 公開番号 2004-239695
状態 拒絶査定
技術分野 街路・軌道・海岸の清掃 道路の舗装構造 交通制御システム 気象学 交通制御システム
主要キーワード 直線空間 吹き溜まり レベルオーバー 投光センサ トランジスタ端子 センサトランジスタ 稼動制御 バーコード形態
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(2004年8月26日)のものです。
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図面 (7)

課題

構造が極めて簡素な構造であって、しかも正確なON、OFFの信号を融雪装置に送信することが出来、装置作動コストを低減させ、省エネルギーで効率的な融雪を行う事が出来る積雪感知装置を提供する。

解決手段

融雪面に特定の記号、絵、文字数字等で構成され、かつ1次元から3次元までの多様な構造体により形成される表示手段2を配置させ、この表示手段2の表示部を読み込み可能な読み取り手段3とにより、表示部を読み取れるか否かにより融雪システム1の稼動制御の判断が可能である。更に、表示手段2及び読み取り手段3の光信号の検知を行う制御手段4によって、積雪状態を把握し動作信号によって融雪装置の作動を制御する。

概要

背景

近年、積雪時に用いる消・融雪設備稼動させるために、降雪量や状況などを感知する様々な積雪センサーが用いられている。例えば、融雪面の上部に超音波発生器を備え、この発生器により送信される超音波によって積雪面反射してきたものを捕らえる装置を有し、積雪面との距離による時間差を捉える事により積雪量を感知して、消・融雪設備の稼動を行うものなどがあった。

概要

構造が極めて簡素な構造であって、しかも正確なON、OFFの信号を融雪装置に送信することが出来、装置作動コストを低減させ、省エネルギーで効率的な融雪を行う事が出来る積雪感知装置を提供する。融雪面に特定の記号、絵、文字数字等で構成され、かつ1次元から3次元までの多様な構造体により形成される表示手段2を配置させ、この表示手段2の表示部を読み込み可能な読み取り手段3とにより、表示部を読み取れるか否かにより融雪システム1の稼動制御の判断が可能である。更に、表示手段2及び読み取り手段3の光信号の検知を行う制御手段4によって、積雪状態を把握し動作信号によって融雪装置の作動を制御する。

目的

そこで、本発明は、積雪地における様々な融雪装置の稼動時において、融雪装置の誤動作などの無駄な稼動を抑制するための装置であり、構造が極めて簡素な構造であって、しかも正確なON、OFFの送受信信号を融雪装置に送信することが出来、装置作動コストを低減させ、省エネルギーで効率的な融雪を行う事が出来る積雪感知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

融雪システムにおける稼動制御の判断を行うための積雪感知装置において、融雪面又はその近傍に配置される記号、絵、文字数字等の表示手段と、前記表示手段の近傍に、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段と、前記表示手段の表示部を読み取り手段が読み取れるか否かで、融雪システムの稼動制御の判断を行う制御手段とを備えたことを特徴とする積雪感知装置。

請求項2

前記表示手段は、直線構造平面構造またはユークリッド構造からなる記号、絵、文字、数字等によって構築された表示部からなることを特徴とする請求項1記載の積雪感知装置。

請求項3

融雪面又はその近傍に配置された記号、絵、文字、数字等の表示手段は異型突起部からなることを特徴とする請求項1または2記載の積雪感知装置。

請求項4

前記表示手段は、融雪面に配置される位置の高さ調整が自在な取り付け手段と、微弱発熱機能を有した保温手段とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の積雪感知装置。

請求項5

前記表示手段と、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段は、互いに配置された位置の入れ替えが自在であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の積雪感知装置。

請求項6

前記表示手段と、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段は、外部からの遠隔制御手段により、複合的な融雪システムの稼動制御が可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の積雪感知装置。

技術分野

0001

本発明は、本発明は積雪量の状況を自動測定するための積雪感知装置に関する。

0002

近年、積雪時に用いる消・融雪設備稼動させるために、降雪量や状況などを感知する様々な積雪センサーが用いられている。例えば、融雪面の上部に超音波発生器を備え、この発生器により送信される超音波によって積雪面反射してきたものを捕らえる装置を有し、積雪面との距離による時間差を捉える事により積雪量を感知して、消・融雪設備の稼動を行うものなどがあった。

0003

しかし、このような従来の積雪センサーや降雪感知センサーでは、積雪表面は気温や温度、風などの状況によって大きく変化し、また、性質、特には密度などにより超音波の反射率も大きく変化し、結果として誤動作が多く、積雪が残っていても装置の稼動を停止してしまったり、降雪が始まり、雪が積もり始めても稼動しないことがあり、実用性確実性欠ける難点があった。

0004

また、一般に市販されている降雪感知センサーなども、上述したような共通した問題点があり、例えば集中的かつ短時間に大量の降雪が発生したような場合、降雪が止んだ後でも、融雪能力が追いつかずに、多量の積雪を残した状態で消・融雪設備の稼動を停止してしまい、残存した雪が氷結し、融雪が困難になってしまい、各地でトラブルが頻発した事例があり、未だ解決されていないという大きな問題が発生していた。つまり、時間当たりの降雪量の大きな変化に消・融雪装置融雪機能が対応仕切れていないため、降雪のみの感知では様々な問題点を残しており、未完成のものとなっている。

0005

そこで、特開2000‐258554号公報の積雪の有無を検知するセンサー装置には、隔離された二つの室内を近接させ、その上部に透明ガラスの蓋をして積雪等の外部の状況により両小室内にそれぞれ光量の差を発生させるような手段を講じることによって、装置自体平坦な路面に埋め込むことができ、積雪等の検知を確実に成し得るようなセンサー装置が開示されている。
しかし、上記の積雪の有無を検知するセンサー装置は、自動車のタイヤ等によって破損しないように、路面内部に埋め込むこんで使用するものであり、上述したような、集中的かつ短時間に大量の降雪が発生したような場合、或いは路面が凍結したような場合には、光量センサーと融雪装置との信号の送受信が誤動作する虞があり、実用性、確実性に欠けるものであった。

背景技術

0006

【特許文献1】
特開2000‐258554号公報

発明が解決しようとする課題

0007

そこで、本発明は、積雪地における様々な融雪装置の稼動時において、融雪装置の誤動作などの無駄な稼動を抑制するための装置であり、構造が極めて簡素な構造であって、しかも正確なON、OFF送受信信号を融雪装置に送信することが出来、装置作動コストを低減させ、省エネルギーで効率的な融雪を行う事が出来る積雪感知装置を提供することを目的とする。

0008

請求項1の発明は、融雪システムにおける稼動制御の判断を行うための積雪感知装置において、融雪面又はその近傍に配置される記号、絵、文字数字等の表示手段と、前記表示手段の近傍に、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段と、前記表示手段の表示部を読み取り手段が読み取れるか否かで、融雪システムの稼動制御の判断を行う制御手段とを備えたものである。

0009

この請求項1の構成によれば、降雪による積雪状況に応じた融雪システムの稼動制御の判断を行うことができるものであり、融雪面に適宜配置された表示手段の表示部を読み取り手段が、積雪の無い時には、読み込み可能なOFF信号、また、積雪が有る時には、読み込み不可能なON信号からなるON、OFF信号としてそれぞれ読み込むことで、融雪システムの誤動作を無くし、消・融雪装置の稼動を確実に制御することができるものである。

0010

請求項2の発明は、前記表示手段は、直線構造平面構造またはユークリッド構造からなる記号、絵、文字、数字等によって構築された表示部からなるものである。

0011

この請求項2の構成によれば、融雪面に配置される表示部は、直線空間からなる1次元構造体、または平面空間からなる2次元構造体、通常のユークリッド空間からなる3次元構造体による様々な記号、絵、文字、数字等を用いることができる。

0012

請求項3の発明は、融雪面又はその近傍に配置された記号、絵、文字、数字等の表示手段は異型突起部からなるものである。

0013

この請求項3の発明によれば、記号、絵、文字、数字、又は柱状の突起、端子状などからなる異型の突起部の記号や表示などの表示手段の表示部を、読み取り手段によって読み取ることで、融雪装置をON、OFFして稼動制御することができるものである。

0014

請求項4の発明は、前記表示手段は、融雪面に配置される位置の高さ調整が自在な取り付け手段と、微弱発熱機能を有した保温手段とを有するものである。

0015

この請求項4の発明によれば、屋根面や平坦な路面などの様々な設置環境においても、制御機能を損なうことなく、設備配置することができるとともに、微弱なヒーターなどからなる保温手段によって積雪量が微量であっても余熱による融雪を行うことができるものである。

0016

請求項5の発明は、前記表示手段と、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段は、互いに配置された位置の入れ替えが自在であるものである。
この請求項5の発明によれば、表示手段及び読み取り手段を融雪面に配置する際に、これら互いの装置を上部及び下部、或いは斜め上部及び下部などの逆転した配置を行うことができるものである。

0017

請求項6の発明は、前記表示手段と、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段は、外部からの遠隔制御手段により、複合的な融雪システムの稼動制御が可能なものである。
この請求項6の構成によれば、例えば、気象予報装置等の外部の遠隔装置連動することにより、融雪制御を複合的に行う機能を有するものである。

0018

【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態を示す構成図、図2は本発明の一実施形態を示す制御ブロック図であり、図3は本発明の一実施形態を示す融雪装置の斜視図、図4は本発明の一実施形態を示すセンサーユニット本体を示す図であり、図4(A)は平面の断面図、図4(B)は正面の断面図、図4(C)は底面図であり、図5は本発明の一実施形態の融雪センサの作動を示した概略図であり、図5(A)は無雪時の概略図、図5(B)は積雪時の概略図である。また、図6は本発明の取付状態の一実施形態を示した斜視図である。

0019

図1に基づいて説明すると、融雪システム1は、積雪システム設置箇所に、記号や、絵柄、文字、凹凸、形状及び色彩などの表示部を備えた表示手段2と、前記表示手段2を読み込み可能な読み取り手段3と、読み込まれた信号を受信し融雪システムの稼動制御の判断を行う制御手段4とによって構成されるものである。また、前述した表示手段2の表示部を前記読み取り手段3によって読み込み可能か否かを制御手段4によって判断することで、消・融雪装置5をON、OFFして稼動制御を行うものである。つまり、降雪によって表示手段2の表示部を読み取り不能な場合には、作動開始信号を消・融雪装置5に送信(ON)し、積雪の無い場合には、常に読み取りが可能であるから、動作信号は停止(OFF)となることにより、例えば多量の積雪等によって、信号が妨害されて消・融雪装置5の誤動作を防ぐことができるのである。尚、この表示手段2及び読み取り手段3に用いられる制御システムとして、誤動作等を招く虞の少ない、超音波信号、または波状電波信号などを用いる。更に詳細には、ロングレンジCCDやレーザースキャンニングなどの常時投光バーコードリーダーが望ましいが、設置場所の状況や積雪量の多い地域などでは、その他の信号手段を用いることも十分可能である。また、表示手段2には、微弱なヒーター(図示しない)等を施した保温手段7が備えてあるので、表示手段2を余熱による融雪によって、融雪面の積雪よりやや早く稼動をOFFさせる時間差信号の送受信が可能となり、融雪システム1全体の省エネルギー化を図ることができる。
更に、気象予報などの外部情報入手可能な遠隔制御手段6によって、融雪制御を複合的に行うことができるため、例えば、積雪から数日後の気象予報が晴れ予報したような場合、融雪システム1の無駄な稼動を抑止することができるので、省エネルギーに貢献するばかりでなく、自然エネルギーによる融雪効果最大限活用することができる。

0020

以上のように、本発明の積雪感知装置は、様々な物体や色彩などからなる表示部を備えた表示手段2と、該表示手段2を読み込み可能な読み取り手段3によって、積雪環境における状況をON、OFF信号によって切り替えることで、これらの積雪センサーを制御し消・融雪装置5の作動を行う制御手段4とからなる融雪システム1によるものである。

0021

図2は、センサーユニット10からなる読み取り手段と、前記センサーユニット10から投光される光信号を反射させる反射板20からなる表示手段とにより構成される本発明の一実施形態を示す反射式赤外線センサーの制御ブロック図である。図中に基づいて説明するとセンサーユニット10は、内蔵されたCPU11により各種の電子信号演算制御を行い、無雪時及び積雪時に拘らず常時作動されるものであり、投光側周期した成分のみを計測し、太陽光による影響を除去する光変換回路15から投光Dドライブ回路16を通電し、投光センサフォトダイオード18によって外部への信号を投光するものである。更にこの投光された信号は、前記光信号を反射させ積雪状況を把握するために積雪面に配置された反射板20によって検知される。前述した反射板20の表面は1〜8chからなるドットパターンによって構成されるものである。更に前記反射板20によって反射された光信号は受光センサフォトトランジスタ19によって読み取られ、受光した反射光量を判別できるレベルにするセンサアンプ回路17によって光変換回路に出力され計測される。さらに、反射光量変換回路14によってアナログ反射量デジタル出力に変換され、判定回路13によって積雪時と無雪時の積雪量レベルを判定するようになっている。これにより、反射光量が無雪時と積雪時によって変化する割合から積雪検知を行えるように出力回路12を介してリレー或いはトランジスタ出力が行われ、CPU11に出力され各種の電子信号の演算制御を行う事ができる。

0022

次に本実施形態の反射式赤外線センサーを用いた融雪装置は、図3に示すように、積雪面に反射板20を取り付ける。前記反射板20は、直線空間からなる1次元構造体、または平面空間からなる2次元構造体、通常のユークリッド空間からなる3次元構造体による様々な記号、絵、文字、数字等が用いられる。本実施例では、平面空間における表示部、即ち2次元構造により構成される2次元バーコード方式を採用している。該反射板20の表示部は、黒色面20a及び白色面20bを打ち違えに並べたバーコード形態によって敷設している。この表示部は任意の平方形状によりなる異色板材を打ち違えに碁盤に並べる様式にすることで、センサーユニット10からの投光信号誤認作動を抑制し積雪状況を的確に読み取ることができ、更に前記センサーユニット10の受光部へ反射させることが可能となるのである。更に、前述したとおり、反射板20である表示板は、1次元及び3次元バーコード方式などからなる構造体でもよく、設置環境や積雪状況に応じた表示手段として各種の表示方式を採用するとよい。また、反射板20の表面は、太陽光直射時の反射レベルを考慮し、特に黒色面20aは無雪時に光を吸収し易くするように粗面処理するとよい。また、白色面20bにおいては、白面のレベルオーバーは計測しないため光沢状でもよい。また、図中に示すようにセンサーユニット10と、反射板20との取付位置は投光センサーの光信号の直進性を配慮し、反射光の誤認を避けるため出来るだけ直面対抗する位置に配置することが望まれる。また、取付に関しては設置される位置の高さ調整などが自在に行える取付け手段30によって取り付けられる。また、取付手段30の上方部に設置された気温計測用温度センサー31を、センサーユニット10の近傍に位置させることにより、設置環境の気温を把握し、より正確な融雪作業を行うことができる。

0023

次に、図4に示したセンサーユニット内各部の機能を説明すると、(A)はセンサーユニット平面部の断面であり、8chのトランジスタ端子を備え、それぞれ投光センサ10a及び受光センサ10bを有するものである。また、センサーユニット側面部の断面を示す(B)に示すとおり、ユニット内部の上部にはトランジスタ端子(8ch)のセンサー基板40、また下部には凍結防止ヒータ等の検知を行うテンプセンサー41、ヒーター44がそれぞれ内蔵されてる。更に、センサーフード42が取付けられていることから外乱光を防止することができる。また、前記ヒーター44によって、センサーユニット底面部を示した(C)における投光センサ10a、受光センサ10の各センサー部の積雪時における凍結を防止している。

0024

また、図5に基づく無雪時(A)と積雪時(B)における融雪センサーの作動形態において、投光センサ10aは、1〜8chまでが1ch単位で順次点灯する。この投光された信号は、反射板20の各ドットパターン毎によって反射し、各受光センサ10bによって検知される。
また、無雪時(A)の場合には、反射板20の黒色面20aからはOFF信号、白色面20bからはON信号をそれぞれ受信する。つまり投光センサー10bと周期した成分のみを計測することで積雪の有無を把握することができるのである。逆に、積雪時(B)には投光信号はONとなるので、センサーユニット10は融雪装置へ稼動信号を発信するのである。尚、投光センサ10aは、同時投光式でもよいが、相互干渉消費電力の低減を考慮し1ch単位で点灯させている。また、センサーユニット10に内蔵された各センサ及び、反射板20のドットパターンの配列数はおよそ2〜8chが最も適当である。

0025

図6は本発明の取付状態を示した一実施形態である。本実施形態では建造物の屋根面36にシート融雪ヒータ37を敷設し計測可能な適当な箇所に反射板20を取り付ける。また、センサユニット10は壁面、或いは屋根面の裏側などに確実に固定し、センサトランジスタ35を反射板20に対抗する位置に配置させる。これにより、積雪時にはセンサートランジスタ35からの受光がON信号に検知されたときに、センサーユニット10はシート状融雪ヒータ37を稼動させることができる。更にセンサトランジスタ35に外気温センサや、水分感知センサ等の各種の検知素子具備することで、降雪による積雪を確実に捉えることも可能である。尚、センサトランジスタ35による反射板20の状況を読み取る為の投光信号は、消費電力の節約の為、常時行う必要はなく、5分間隔などの一定の間隔を空け、繰り返し読み取り動作を行う事もできる。

0026

また、本実施形態では、例えば多量の降雪による積雪状態において、屋根面36に雪の層が出来、センサトランジスタ35による反射板20の読み取りが困難になる。このようにして、読み取り不能となった場合に、既設のシート状融雪ヒータ37或いは別設した融雪装置(図示しない)に対し、システムの稼動ONの動作信号を発信させることで融雪作業を行うものである。さらに、融雪システムによる融雪が進むにつれ、屋根面36に施された反射板20が露出し、再び読み取りが可能となった時に、融雪システムの稼動をOFFするための動作信号を制御装置に発信するので、不必要な稼動を防止することが出来、人間の黙視による手間もかからず確実な融雪システムの稼動が可能となるものである。

0027

更に、本実施形態に用いられる屋根面36に敷設されたシート状融雪ヒータ37は、例えば、表面をフッ素コートなどを施したシート状にすることにより、例えば屋根面のごみ汚れなどを付着し難くすることができる。これによって、従来の積雪センサのように雪の密度や、風などによる積雪表面の凹凸や、吹き溜まりなどの多様な雪の変化に左右されることなく、常に確実な融雪システムの稼動を制御することが可能となる。更に、本実施例に示した、反射板20及びセンサトランジスタ35は必要に応じ、配置された位置の入れ替えを自在に行うこともできる。つまり、相互に逆転した配置を行うことができるので、設置場所や積雪量の多大な地域等の環境や変化に応じた融雪装置の設置を可能とするものである。

課題を解決するための手段

0028

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。例えば、表示手段2となる反射板20は2次元構造である平面状のものを例に挙げたが、例えば、細い柱状の端子や、突起部を設けることによって、その突起部だけが露出すると感知するようにできる3次元構造体によって設営することも可能である。また、この場合、この融雪面に装着される突起や、端子に、各種の送信機能を備えたシステムでも本発明の融雪システムの構築は可能である。

0029

請求項1の発明は、融雪システムにおける稼動制御の判断を行うための積雪感知装置において、融雪面又はその近傍に配置される記号、絵、文字、数字等の表示手段と、前記表示手段の近傍に、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段と、前記表示手段の表示部を読み取り手段が読み取れるか否かで、融雪システムの稼動制御の判断を行う制御手段とを備えたので、融雪面に配置された表示手段を、読み込むことができる読み込み手段が、積雪の無い時には、読み込み可能なOFF信号によって読み込み、積雪が有る時には、読み込み不可能なON信号とした信号を制御手段に送信することで、積雪を確実に把握し、簡素な構造と正確な信号によって、効率的かつ省エネルギーで融雪を行うことができる。

0030

請求項2の発明は、請求項1記載の積雪感知装置において、前記表示手段は、直線構造、平面構造またはユークリッド構造からなる記号、絵、文字、数字等によって構築された表示部からなるものであり、路面や建造物の屋根面などの様々な融雪環境、又は状況に応じて、1次元から3次元の構造体からなる表示部を配置することが可能なものである。

0031

請求項3の発明は、請求項1または2記載の積雪感知装置において、融雪面又はその近傍に配置された記号、絵、文字、数字等の表示手段は異型の突起部からなるので、読み取り可能な表示部の形状を多様化することで、積雪荷重を軽減し、道路上における危険を回避する最小限の融雪時などの、路面等の積雪を完全に融雪しなくてもよい場合に、一定の積雪を残しながら、任意に融雪装置の稼動を停止させることができる。

0032

請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積雪感知装置において、前記表示手段は、融雪面に配置される位置の高さ調整が自在な取り付け手段と、微弱な発熱機能を有した保温手段とを有するので、融雪面の状況を正確に捉えることができるとともに、融雪面の積雪よりやや少し早く稼動をOFFすることで、融雪面の余熱による融雪が行え、より一層融雪装置全体の省エネルギー化を図ることができる。

発明の効果

0033

請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の積雪感知装置において、前記表示手段と、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段は、互いに配置された位置の入れ替えが自在であるので、表示手段及び読み取り手段からなる融雪センサーの逆転した配置を行うことができるので、設置場所や積雪量の多大な地域等の環境や変化に応じた融雪装置の設置を可能とするものである。請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積雪感知装置において、前記表示手段と、該表示手段の表示部を読み込み可能な読み取り手段は、外部からの遠隔制御手段により、複合的な融雪システムの稼動制御が可能であるので、気象予報装置等の外部の遠隔装置に連動することにより、融雪制御を複合的に行う機能を得ることが出来るので、安全な積雪荷重となる積雪量にまで融雪し、残存した雪は、その後の太陽の自然光や、暖かい外気温による自然融雪に委ねる事も可能である。更には、適切な信号手段による稼動制御と確実な融雪効果によって、積雪荷重を軽減させ、安全な状態を維持する状態に融雪が可能であるので不必要な雪下ろし等の必要を無くすことができるのである。

図面の簡単な説明

0034

つまり、人工的な融雪装置による融雪だけでなく、自然エネルギーによる融雪効果も最大限に活用することができる省エネルギーで、優れた融雪装置の稼動が可能となるものである。

図1
本発明の本発明の概要を表した構成図である。
図2
本発明の一実施形態を示す制御ブロック図である。
図3
本発明の一実施形態を示す融雪装置の斜視図である。
図4
本発明の一実施形態を示すセンサーユニット本体を示す図であり、図4(A)は平面の断面図、図4(B)は正面の断面図、図4(C)は底面図である。
図5
本発明の一実施形態の融雪センサの作動を示した概略図であり、図5(A)は無雪時の概略図、図5(B)は積雪時の概略図である。
図6
本発明の取付状態の一実施形態を示した斜視図である。
【符号の説明】
1融雪システム
2 表示手段
3読み取り手段
4 制御手段
6遠隔制御手段
7保温手段
30取付け手段

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