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技術 給湯装置

出願人 株式会社パロマ
発明者 高橋明人
出願日 2006年3月14日 (14年3ヶ月経過) 出願番号 2006-069684
公開日 2007年9月27日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2007-247933
状態 特許登録済
技術分野 風呂の制御 貯湯式加熱器の制御
主要キーワード バイパス制御バルブ 自動給湯機 ガスインプット 切替電磁弁 ガス比例制御弁 風呂湯量 分岐ガス管 暖房ファン
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(2007年9月27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 (5)

課題

燃焼室保有残熱を有効利用して、高い熱効率を得る。

解決手段

S1で給湯リモコン又は風呂リモコン自動スイッチが押されると、S2で風呂給湯電磁弁開弁して器具内に通水され、給湯バーナ燃焼する。よって、給湯熱交換器で加熱された湯が浴槽給湯される。S3の判別で、検出した湯量累計設定湯量に達すると、S4で、ガス元電磁弁閉弁させて先に給湯バーナの燃焼が停止し、その後S5で風呂給湯電磁弁が閉弁して器具内の通水が停止する。この給湯バーナの燃焼停止から通水停止までの間に燃焼室の保有残熱を取り出すことができる。

概要

背景

給湯装置は、燃焼室内に、給水管及び出湯管が接続された熱交換器と、熱交換器を加熱するバーナとを備え、出湯管に接続された給湯栓開栓されて装置内に通水すると、制御手段となるコントローラがバーナを燃焼動作させて熱交換器を通過する水を加熱し、出湯管から出湯させる。
このような給湯装置においては、出湯管から分岐した分岐管浴槽に接続させると共に、分岐管に電磁弁開閉弁)を設けて、コントローラが浴槽への湯張りや足し湯を自動的に行うようにしたものがある。この自動給湯機能は、風呂リモコン等に設けられた自動スイッチを押すと、コントローラが電磁弁を開弁させてバーナの燃焼を開始させ、分岐管から浴槽に湯を供給させて、分岐管に設けた流量センサで検出した湯量累計が所定量に到達すると、コントローラが電磁弁を閉弁させて給湯自動停止するものである(例えば特許文献1参照)。

特開平11−316047号公報

概要

燃焼室の保有残熱を有効利用して、高い熱効率を得る。S1で給湯リモコン又は風呂リモコンの自動スイッチが押されると、S2で風呂給湯電磁弁が開弁して器具内に通水され、給湯バーナが燃焼する。よって、給湯熱交換器で加熱された湯が浴槽へ給湯される。S3の判別で、検出した湯量累計が設定湯量に達すると、S4で、ガス元電磁弁を閉弁させて先に給湯バーナの燃焼が停止し、その後S5で風呂給湯電磁弁が閉弁して器具内の通水が停止する。この給湯バーナの燃焼停止から通水停止までの間に燃焼室の保有残熱を取り出すことができる。

目的

そこで、本発明は、燃焼室の保有残熱を有効利用でき、高い熱効率が得られる給湯装置を提供することを目的としたものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

燃焼室内に設けられ、通水する水をバーナによって加熱可能な熱交換器と、その熱交換器と出湯管を介して接続されて湯が供給される貯湯槽と、前記出湯管に設けられる開閉弁と、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記開閉弁の開閉制御とバーナの燃焼制御とによって前記貯湯槽へ所定量又は所定水位自動給湯を可能とした給湯装置であって、前記制御手段は、前記所定量又は所定水位の到達により自動給湯を終了する際には、前記バーナの燃焼停止を行った後に前記開閉弁を閉弁させるようにしたことを特徴とする給湯装置。

請求項2

燃焼室内に設けられ、通水する水をバーナによって加熱可能な熱交換器と、その熱交換器で加熱された湯が供給される出湯管と、前記出湯管から分岐し、開閉弁を有して貯湯槽に接続される分岐管と、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記開閉弁の開閉制御とバーナの燃焼制御とによって前記貯湯槽へ所定量又は所定水位の自動給湯を可能とした給湯装置であって、前記制御手段は、前記所定量又は所定水位の到達により自動給湯を終了する際には、前記出湯管側への給湯の有無を確認し、前記出湯管側への給湯が行われていない場合には、前記バーナの燃焼停止を行った後に前記開閉弁を閉弁させるようにする一方、前記出湯管側への給湯が行われている場合には、前記バーナを燃焼停止させずに前記開閉弁のみ閉弁させるようにすることを特徴とする給湯装置。

請求項3

装置への通水量を制御する通水制御手段を設けて、バーナの燃焼停止後に開閉弁を閉弁させる際には、前記バーナの燃焼停止後、前記開閉弁の閉弁までの間に前記通水制御手段によって出湯量を徐々に減少させるようにした請求項1又は2に記載の給湯装置。

技術分野

0001

本発明は、自動給湯機能を備えた給湯装置に関する。

背景技術

0002

給湯装置は、燃焼室内に、給水管及び出湯管が接続された熱交換器と、熱交換器を加熱するバーナとを備え、出湯管に接続された給湯栓開栓されて装置内に通水すると、制御手段となるコントローラがバーナを燃焼動作させて熱交換器を通過する水を加熱し、出湯管から出湯させる。
このような給湯装置においては、出湯管から分岐した分岐管浴槽に接続させると共に、分岐管に電磁弁開閉弁)を設けて、コントローラが浴槽への湯張りや足し湯を自動的に行うようにしたものがある。この自動給湯機能は、風呂リモコン等に設けられた自動スイッチを押すと、コントローラが電磁弁を開弁させてバーナの燃焼を開始させ、分岐管から浴槽に湯を供給させて、分岐管に設けた流量センサで検出した湯量累計が所定量に到達すると、コントローラが電磁弁を閉弁させて給湯自動停止するものである(例えば特許文献1参照)。

0003

特開平11−316047号公報

発明が解決しようとする課題

0004

この自動給湯機能においては、所定量に達した際の電磁弁の閉弁とバーナの消火とが略同時、或いは電磁弁閉弁後にバーナの消火がやや遅れるタイミングで行われているため、自動給湯停止後に燃焼室内に保有残熱が生じてしまう。この保有残熱はそのまま熱交換されることなく大気中へ放熱されるため、エネルギーロスに繋がっている。

0005

そこで、本発明は、燃焼室の保有残熱を有効利用でき、高い熱効率が得られる給湯装置を提供することを目的としたものである。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、制御手段は、貯湯槽への所定量又は所定水位の到達により自動給湯を終了する際には、バーナの燃焼停止を行った後に開閉弁を閉弁させるようにしたことを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、出湯管から分岐した分岐管が貯湯槽に接続されるものにおいて、制御手段は、貯湯槽への所定量又は所定水位の到達により自動給湯を終了する際には、出湯管側への給湯の有無を確認し、出湯管側への給湯が行われていない場合には、バーナの燃焼停止を行った後に開閉弁を閉弁させるようにする一方、出湯管側への給湯が行われている場合には、バーナを燃焼停止させずに開閉弁のみ閉弁させるようにすることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の目的に加えて、貯湯槽側での使用者使い勝手を損なわず、且つより熱効率の向上を可能とするために、装置内の通水量を制御する通水制御手段を設けて、バーナの燃焼停止後に開閉弁を閉弁させる際には、バーナの燃焼停止後、開閉弁の閉弁までの間に通水制御手段によって出湯量を徐々に減少させるようにしたものである。
なお、本発明でいう貯湯槽とは、風呂付きの給湯装置での浴槽や貯湯式給湯器での貯湯タンク等、加熱された湯を所定量又は所定水位で貯めることができる容器全般を指す。

発明の効果

0007

請求項1及び2に記載の発明によれば、先にバーナの燃焼を停止させることで、従来は大気中へ放出されていた燃焼室の保有残熱を有効利用でき、熱効率を向上させることができる。特に請求項2に記載の発明によれば、出湯管側で給湯が行われている場合にはバーナの燃焼を停止させないので、自動給湯が終了しても影響なく出湯管側で給湯を続けることができ、使い勝手を損なうことがない。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2の効果に加えて、通水制御手段の採用により、閉栓までの出湯温度の低下を抑えて、先にバーナの燃焼を停止させても貯湯槽側に温度ムラを生じさせることがなく、使用者に不快感を生じさせない。また、保有熱を熱交換器の伝熱管へ十分に伝達させることができ、より熱効率の向上が期待できる。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の給湯装置を備えた給湯暖房機の一例を示す概略図で、給湯暖房機1は、本発明のバーナ及び熱交換器となる給湯バーナ3,3・・と給湯熱交換器7とを備えて水道水を加熱し出湯させる給湯回路2と、暖房バーナ5,5と暖房熱交換器26及び風呂熱交換器40とを備えて床暖房や風呂の追い炊き等に利用される風呂・暖房回路4とからなる。
まず給湯回路2において、6は水道管からの水を給湯熱交換器7へ供給する給水管、8は給湯熱交換器7で加熱された湯を出湯する出湯管、9は給湯バーナ3へのガスの供給を行うガス管で、給水管6には、給湯水量センサ10が、出湯管8には、給湯サーミスタ11が夫々設けられ、ガス管9には、上流側からガス元電磁弁12、給湯ガス比例制御弁13、各給湯バーナ3への分岐管ごとに給湯切替電磁弁14,14・・が夫々設けられている。

0009

また、給湯バーナ3,3・・を収容する給湯燃焼室15の下方には、給湯ファン16が設けられて、燃焼用空気を各給湯バーナ3へ供給可能となっている。この給湯燃焼室15の上方には、給湯バーナ3の燃焼により生じた燃焼ガス排気口18へ導く排気路17が連設されている。
さらに、出湯管8には、貯湯槽となる浴槽39への戻り配管38に接続される分岐管としての落とし込み管19が分岐接続され、落とし込み管19に設けた開閉弁としての風呂給湯電磁弁20,20を開弁させることで、給湯熱交換器7で加熱された湯を浴槽39へ供給可能となっている。

0010

21は制御手段としてのコントローラ、22は給湯リモコン、23は風呂リモコンで、通常の給湯は以下の如くなされる。まず出湯管8に設けられた給湯栓24の開栓による器具内の通水を給湯水量センサ10で検知すると、コントローラ21は、まず給湯ファン16と、後述する風呂・暖房回路4の暖房ファン31とを共に所定時間回転させて、給湯燃焼室15及び暖房燃焼室30内に貯留している燃焼ガスを排出させる(プリパージ)。その後、ガス管9のガス元電磁弁12、各給湯切替電磁弁14を開弁させ、給湯ガス比例制御弁13を所定開度で開弁させて、各給湯バーナ3へガスを供給すると共に、イグナイタ25を連続放電させ、給湯バーナ3,3・・に点火する。次に、コントローラ21は、出湯管8に設けられた給湯サーミスタ11によって出湯温度を監視し、出湯温度が給湯リモコン22又は風呂リモコン23によって指示された設定温度となるように、給湯切替電磁弁14の開閉制御と、給湯ガス比例制御弁13の開度調整とを行うと共に、給湯ファン16の回転数制御によって空気量を連続的に変化させる。

0011

一方、風呂・暖房回路4において、暖房熱交換器26の暖房バーナ5へは、給湯回路2のガス管9から分岐した分岐ガス管27が接続されており、この分岐ガス管27に、暖房ガス比例制御弁28、各暖房バーナ5への分岐管ごとに暖房切替電磁弁29,29が夫々設けられている。また、暖房バーナ5を収容する暖房燃焼室30の下方にも、暖房バーナ5へ燃焼用空気を供給する暖房ファン31が設けられている。暖房燃焼室30の上方には、暖房バーナ5の燃焼により生じた燃焼ガスを給湯燃焼室15側の排気路17と合流させて同じ排気口18から排出させる排気路32が連設されている。

0012

また、暖房熱交換器26は、膨張タンク33と、床暖房用低温放熱器34及び高温放熱器35と共に暖房水循環路を形成しており、循環路には、暖房循環ポンプ36が設けられている。この循環路の一部の配管は、往き配管37と戻り配管38とによって浴槽39と接続された風呂熱交換器40を通過しており、暖房熱交換器26で加熱されて循環路を循環する暖房水により、風呂熱交換器40を通過する風呂循環水加熱可能となっている。41は風呂熱交換器40へ暖房水を送る風呂熱動弁、42は浴槽39と風呂熱交換器40との間で風呂循環水を循環させる風呂循環ポンプ、43は暖房熱交換器26の出湯温度を検出する暖房高温サーミスタ、44は膨張タンク33での暖房水の温度を検出する暖房低温サーミスタである。

0013

風呂・暖房回路4での風呂の追い炊きは以下の如くなされる。戻り配管38には、風呂の湯温を検出する風呂戻りサーミスタ45が設けられており、ここで検出した風呂戻り温度が設定温度以下となると、風呂熱動弁41が開弁して暖房循環ポンプ36が回転し、暖房バーナ5が点火されると共に、風呂循環ポンプ42も回転する。よって、風呂熱交換器40と浴槽39との間を循環する風呂循環水は、暖房熱交換器26で加熱された暖房水と風呂熱交換器40において熱交換され、設定温度まで加熱される。設定温度に達すると、暖房バーナ5の燃焼を停止させ、暖房循環ポンプ36,風呂循環ポンプ42を停止させて風呂熱動弁41を閉弁させる。

0014

一方、暖房運転は以下の如くなされる。コントローラ21が床暖房スイッチのON信号を得ると、暖房循環ポンプ36を回転させる。ここで、暖房高温サーミスタ43又は暖房低温サーミスタ44から得られる暖房水の温度が規定値以下であると、コントローラ21は、暖房ファン31、給湯ファン16をプリパージ回転させた後、暖房切替電磁弁29を開弁させ、暖房ガス比例制御弁28を所定開度で開弁させて、暖房バーナ5へガスを供給すると共に、イグナイタを連続放電させて暖房バーナ5に点火する。暖房循環ポンプ36によって加圧された暖房水は、低温放熱器34側と暖房熱交換器26側へ分岐し、循環路を循環することで暖房運転が行われる。コントローラ21は、暖房高温サーミスタ43又は暖房低温サーミスタ44からの温度を監視し、暖房ガス比例制御弁28の開度調整によって設定温度を維持する。

0015

そして、コントローラ21は、給湯リモコン22又は風呂リモコン23において自動スイッチが押されるか、水位センサによって浴槽39の水位設定値以下であることを検知するかすると、自動給湯制御を実行して湯張り又は足し湯を行う。図2は湯張りの場合の自動給湯制御のフローチャートで、まずS1で給湯リモコン22又は風呂リモコン23の自動スイッチが押されると、S2で落とし込み管19の風呂給湯電磁弁20,20が開弁すると共に風呂循環ポンプ42が動作して器具内を通水させるため、給湯バーナ3が燃焼する。よって、給湯熱交換器7で加熱された湯が落とし込み管19及び戻り配管38を介して浴槽39へ給湯される。S3の判別で、落とし込み管19に設けた風呂湯量センサ46で検出した湯量累計が所定量に達すると、コントローラ21は、S4で、ガス元電磁弁12を閉弁させて先に給湯バーナ3の燃焼を停止させた後、S5で風呂給湯電磁弁20,20を閉弁させて風呂循環ポンプ42を停止させ、器具内の通水を停止させる。

0016

この給湯バーナ3の消火のタイミングは、例えば、器具のガスインプット最大量で設定温度が設定可能な最高温度(例えば60℃)の場合の消火時間(給湯バーナ3の消火から風呂給湯電磁弁20の閉弁までの時間)をT1秒、ガスインプットの最小量で設定温度が設定可能な最低温度(例えば38℃)の場合の消火時間をT2秒として夫々予め設定しておき(T1>T2)、実際の自動給湯の際には、そのときのガスインプットと設定温度に応じて時間T1,T2の差を等分配比例計算して消火時間を得るようにすればよい。
この制御によれば、図3(A)に示すように、点線で示す出湯量は閉栓時点まで変わらないのに対し、実線で示す出湯温度が消火時点から徐々に低下する。よって、この消火時点から閉栓時点までの消火時間Tの間で給湯燃焼室15内の保有残熱が取り出せることになる。よって、自動給湯を終了した際には、給湯燃焼室15内に保有残熱がないため、給湯ファン16によるポストパージは不要となる。
なお、足し湯の場合の自動給湯制御は、S1で浴槽39の水位が設定値以下になったか否かを判別することを除いて図2と同じ処理となる。

0017

このように上記形態の給湯暖房機によれば、コントローラ21は、所定量の到達により自動給湯を終了する際には、給湯バーナ3の燃焼停止を行った後に器具内の通水を停止させるようにしたことで、従来は大気中へ放出されていた給湯燃焼室15の保有残熱を有効利用でき、熱効率を向上させることができる。

0018

なお、上記形態では、S3の判別で湯量累計が所定量に到達すると、給湯バーナ3の燃焼停止と器具内の通水停止とを順に処理しているが、図4に示すように、S3の判別で湯量累計が所定量に到達すると、次のS4で、出湯管11側への給湯がなされているか否かを判別する。ここで同時給湯が確認されなければ、図2と同様に、S5でガス元電磁弁12を閉弁させて先に給湯バーナ3の燃焼を停止させた後、S6で風呂給湯電磁弁20,20及び風呂循環ポンプ42をOFFさせ、器具内の通水を停止させる。この出湯管11側への給湯の有無は、風呂湯量センサ46で検出される湯量の変化(同時給湯の場合は湯量が小さい)で確認できるが、出湯管11の下流側に流量センサを設ける等してもよい。
一方、S4で出湯管11側への給湯が確認されれば、S7で風呂給湯電磁弁20,20及び風呂循環ポンプ42をOFFさせて落とし込み管19側への通水のみを停止させ、給湯バーナ3の燃焼すなわち出湯管11側への給湯は継続させる。S8で給湯栓24が閉栓されて出湯管11側の給湯が停止されると、S9で給湯バーナ3の燃焼が停止されることになる。

0019

この変更例によれば、コントローラ21は、所定量の到達により自動給湯を終了する際には、出湯管11側への給湯の有無を確認し、出湯管11側への給湯が行われていない場合には、給湯バーナ3の燃焼停止を行った後に風呂給湯電磁弁20を閉弁させるようにする一方、出湯管11側への給湯が行われている場合には、給湯バーナ3を燃焼停止させずに落とし込み管19側への通水のみを停止させるようにすることで、出湯管11側で給湯が行われている場合には給湯バーナ3の燃焼が停止されないので、自動給湯が終了しても他の給湯箇所で影響なく給湯を続けることができ、使い勝手を損なうことがない。

0020

そして、上記形態では消火時間Tをガスインプットと温度との関係から求めるようにしているが、常に一定の時間に設定することもできるし、バーナの燃焼停止後、風呂戻りサーミスタ45等の分岐管側の温度検出手段で得られる出湯温度が所定温度に到達したことを確認してから開閉弁を閉弁させるようにすることもできる。この場合、消火時間の演算が不要となって構成が簡略化する。
また、上記形態では、給湯燃焼室15の保有残熱のみを取り出すようにしているが、落とし込み時の風呂循環ポンプ42の動作によって風呂側の配管にも保有残熱が生じていることから、予め風呂循環ポンプ42の消費電力が最大と最小との場合の時間を夫々設定しておき、実際の風呂循環ポンプ42の消費電力に対して比例計算して得た時間も加えて消火時間を求めるようにしてもよい。

0021

また、消火時間が長いと、閉栓までに出湯温度が大きく低下し、浴槽の温度にムラが生じてしまうおそれがある。よって、給湯バーナ3の燃焼を停止させた後は、給水管6に設けたバイパス制御バルブ47を動作させる水量制御モータ48(通水制御手段)の動作制御により、水量を徐々に絞るようにしてもよい。この場合は、図3(B)に示すように、実線で示す出湯温度が消火時点から徐々に低下するのと共に、点線で示す出湯量も徐々に低下して、閉栓時点で0となる。このように水量を絞ると、閉栓までの出湯温度の低下を抑え、先のバーナの燃焼を停止させても浴槽側に温度ムラを生じさせることがなく、使用者に不快感を生じさせない。また、保有熱を給湯熱交換器7の伝熱管へ十分に伝達させることができ、より熱効率の向上が期待できる。

0022

その他、上記形態では浴槽への自動給湯の終了を所定量の到達としているが、貯湯槽側に設けた水位センサによって水位を監視し、所定水位に到達したら自動給湯を終了させるようにしてもよい。
また、給湯装置としては風呂・暖房回路の併設は必須ではなく、風呂側と暖房側との何れか一方がない場合や、両方がなく、出湯管を直接浴槽に接続した給湯回路のみの場合でも本発明は適用可能である。よって、風呂・暖房回路がない場合は、上記形態の自動給湯制御に風呂循環ポンプのON/OFFは含まれない。
一方、本発明は、たとえば貯湯槽としての貯湯タンクに熱交換器で加熱された湯を所定量又は所定水位で自動給湯して所定温度に保温し、必要時に給湯する貯湯式給湯器等の給湯装置であっても、貯湯タンクへの自動給湯時に同様の制御で採用可能である。

図面の簡単な説明

0023

給湯暖房機の概略図である。
自動給湯制御のフローチャートである。
自動給湯終了時の出湯温度及び出湯量と時間との関係を示すグラフで、(A)が出湯量を徐々に減少させない場合、(B)が徐々に減少させる場合を夫々示す。
自動給湯制御の変更例のフローチャートである。

符号の説明

0024

1・・給湯暖房機、2・・給湯回路、3・・給湯バーナ、4・・風呂・暖房回路、5・・暖房バーナ、6・・給水管、7・・給湯熱交換器、8・・出湯管、15・・給湯燃焼室、19・・落とし込み管、20・・風呂給湯電磁弁、21・・コントローラ、22・・給湯リモコン、23・・風呂リモコン、37・・往き配管、38・・戻り配管、39・・浴槽、40・・風呂熱交換器、42・・風呂循環ポンプ、46・・風呂湯量センサ、47・・バイパス制御バルブ、48・・水量制御モータ。

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