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技術 蓄熱式バーナーの蓄熱体の清掃方法

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 桂紳二
出願日 2006年5月19日 (14年1ヶ月経過) 出願番号 2006-140170
公開日 2007年11月29日 (12年7ヶ月経過) 公開番号 2007-309597
状態 拒絶査定
技術分野 清浄化一般 空気の供給
主要キーワード 振動付与装置 切替運転 冷却加熱 管状体内 吸排気口 バーナー火炎 付着物除去 排ガスファン
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11月29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 (6)

課題

蓄熱式バーナー蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体清掃方法であって、作業負荷が少なく、作業に要する時間と経費を削減でき、ボール状蓄熱体の付着物を十分に除去することのできる蓄熱体の清掃方法を提供する。

解決手段

ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4に振動を付与することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法である。ボール状蓄熱体4が配置された蓄熱層2に振動付与装置12を埋設させることにより、蓄熱体4に振動を付与することができる。ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置されたまま、蓄熱体4に振動を付与することにより蓄熱体表面に付着した付着物を除去するので、作業負荷が少なく、短時間で安価に清掃を行うことができ、かつ付着物を十分に除去することができる。

概要

背景

鋼板熱間圧延に供する鋼片を加熱する加熱炉において、蓄熱式熱交換器を用いて高効率排熱回収を実現する蓄熱式バーナーが実現されている(例えば特許文献1)。

蓄熱式バーナーは、図5に示すように、蓄熱層2とバーナー9を組み合わせた一対のセットを準備する。蓄熱式バーナー1は、図5(a)に示すように、蓄熱層2の下部に受け金物6とその上に網5が配置され、その上に蓄熱体4が収納される。蓄熱層2の加熱炉20側の炉壁21に吸排気口7、蓄熱層2下部の点検層3に吸排気口8が配置されている。バーナー9は、図5に示す例では吸排気口7の近傍に設けられている。バーナー9と吸排気口7を同軸に配置する例もある。

図5(b)においては、加熱炉20の図面左側に第1の蓄熱式バーナー1a、図面の右側に第2の蓄熱式バーナー1bが配置されている。一方の蓄熱式バーナー(図5(b)では1a)では、蓄熱体4aがすでに高温に加熱されており、低温燃焼空気22cが蓄熱体4aを通過する間に加熱されて高温の燃焼空気22hとなる。バーナー9aからの燃料ガス23と高温の燃焼空気22hを燃焼させて加熱炉内を加熱する。同時に他方の蓄熱式バーナー(図5(b)では1b)で排気し、高温の排気ガス24hから蓄熱層2b中の蓄熱体4bに排気熱回収し、低温の排気ガス22cとなって排出される。

燃焼と排気を短時間で切替運転を行う。それまで排気を行っていた蓄熱式バーナー1bを燃焼に切り替える。蓄熱式バーナー1bの蓄熱層2bに配置された蓄熱体4bは、排気ガス24からの熱で高温に加熱されているので、蓄熱体4bを通過する燃焼空気を高温に加熱することができる。つまり、排気のタイミングで排気ガス24から蓄熱層4に熱交換し、次の燃焼のタイミングでは高温の蓄熱体4に燃焼空気22を通過させることによって蓄熱体4から燃焼空気22に熱交換する。

蓄熱式バーナーでは、蓄熱体4に対して排気と給気が逆方向に通過する非定常熱伝達の特性で極めて効率の高い熱回収が実現する。蓄熱体4としてセラミックハニカムセラミックボール等を使用し、燃焼空気の予熱温度は非常に高温である。

蓄熱体としては、取り扱いが容易なことからボール状蓄熱体が多く使用されている。

蓄熱式バーナーの運転を継続すると、ボール状蓄熱体に多くの異物すす酸化物など)が付着する。ボール状蓄熱体の付着物が増大すると、蓄熱層の通気抵抗が大きくなり、これにより排ガスファンや燃焼空気ファン負荷が大きくなる。また、燃料ガスや燃焼空気(高温予熱空気)を必要量送れなくなり、これにより正常な燃焼が得られなくなる。さらにこの結果、熱損失が多くなり、またバーナーへのダメージも大きくなる。そのため、ボール状蓄熱体の付着物を除去するために定期的に蓄熱体を掃除する必要がある。

従来、蓄熱層中のボール状蓄熱体表面の付着物を除去するに際しては、作業者が蓄熱層内に入り、蓄熱体をスコップ等により土壌袋等に詰め込み、その土壌袋をトラック清掃作業所に搬送していた。清掃作業所では、作業者がコンクリートミキサー等によりボール状蓄熱体を攪拌し、蓄熱体表面の付着物を取り除く。付着物除去が完了した蓄熱体を再び土壌袋に詰め込み、トラックで搬送した後、土壌袋からボール状蓄熱体を取り出し、蓄熱層に充填していた。しかしこの方法は作業者に膨大な負荷がかかり、相当な作業時間が必要であった。

特許文献2においては、バキューム車ホース管状体)によりボール状蓄熱体を蓄熱層から吸引し、管状体内循環させ、管状体から排出して蓄熱層内に再び充填する方法が開示されている。管状体内を循環する過程で、蓄熱体表面の付着物が取り除かれるとしている。

特開2003−129132号公報
特開2005−172399号公報

概要

蓄熱式バーナーの蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体の清掃方法であって、作業負荷が少なく、作業に要する時間と経費を削減でき、ボール状蓄熱体の付着物を十分に除去することのできる蓄熱体の清掃方法を提供する。ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4に振動を付与することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法である。ボール状蓄熱体4が配置された蓄熱層2に振動付与装置12を埋設させることにより、蓄熱体4に振動を付与することができる。ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置されたまま、蓄熱体4に振動を付与することにより蓄熱体表面に付着した付着物を除去するので、作業負荷が少なく、短時間で安価に清掃を行うことができ、かつ付着物を十分に除去することができる。

目的

本発明は、蓄熱式バーナーの蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体の清掃方法であって、作業負荷が少なく、作業に要する時間と経費を削減でき、ボール状蓄熱体の付着物を十分に除去することのできる蓄熱体の清掃方法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
0件
牽制数
3件

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請求項1

蓄熱式バーナー蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体清掃方法であって、前記ボール状蓄熱体が前記蓄熱層に配置された状態で該蓄熱体振動を付与することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法。

請求項2

前記ボール状蓄熱体が配置された蓄熱層に振動付与装置埋設させることにより、蓄熱体に振動を付与することを特徴とする請求項1に記載の蓄熱体の清掃方法。

請求項3

前記ボール状蓄熱体を積載している受け金物を振動させることにより、蓄熱体に振動を付与することを特徴とする請求項1に記載の蓄熱体の清掃方法。

請求項4

蓄熱式バーナーの蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体の清掃方法であって、前記ボール状蓄熱体が前記蓄熱層に配置された状態で該蓄熱体を攪拌することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法。

請求項5

蓄熱式バーナーの蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体の清掃方法であって、前記ボール状蓄熱体が前記蓄熱層に配置された状態で該蓄熱体に振動を付与すると同時に該蓄熱体を攪拌することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法。

技術分野

0001

本発明は、蓄熱式バーナー蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体清掃方法に関するものである。

背景技術

0002

鋼板熱間圧延に供する鋼片を加熱する加熱炉において、蓄熱式熱交換器を用いて高効率排熱回収を実現する蓄熱式バーナーが実現されている(例えば特許文献1)。

0003

蓄熱式バーナーは、図5に示すように、蓄熱層2とバーナー9を組み合わせた一対のセットを準備する。蓄熱式バーナー1は、図5(a)に示すように、蓄熱層2の下部に受け金物6とその上に網5が配置され、その上に蓄熱体4が収納される。蓄熱層2の加熱炉20側の炉壁21に吸排気口7、蓄熱層2下部の点検層3に吸排気口8が配置されている。バーナー9は、図5に示す例では吸排気口7の近傍に設けられている。バーナー9と吸排気口7を同軸に配置する例もある。

0004

図5(b)においては、加熱炉20の図面左側に第1の蓄熱式バーナー1a、図面の右側に第2の蓄熱式バーナー1bが配置されている。一方の蓄熱式バーナー(図5(b)では1a)では、蓄熱体4aがすでに高温に加熱されており、低温燃焼空気22cが蓄熱体4aを通過する間に加熱されて高温の燃焼空気22hとなる。バーナー9aからの燃料ガス23と高温の燃焼空気22hを燃焼させて加熱炉内を加熱する。同時に他方の蓄熱式バーナー(図5(b)では1b)で排気し、高温の排気ガス24hから蓄熱層2b中の蓄熱体4bに排気熱回収し、低温の排気ガス22cとなって排出される。

0005

燃焼と排気を短時間で切替運転を行う。それまで排気を行っていた蓄熱式バーナー1bを燃焼に切り替える。蓄熱式バーナー1bの蓄熱層2bに配置された蓄熱体4bは、排気ガス24からの熱で高温に加熱されているので、蓄熱体4bを通過する燃焼空気を高温に加熱することができる。つまり、排気のタイミングで排気ガス24から蓄熱層4に熱交換し、次の燃焼のタイミングでは高温の蓄熱体4に燃焼空気22を通過させることによって蓄熱体4から燃焼空気22に熱交換する。

0006

蓄熱式バーナーでは、蓄熱体4に対して排気と給気が逆方向に通過する非定常熱伝達の特性で極めて効率の高い熱回収が実現する。蓄熱体4としてセラミックハニカムセラミックボール等を使用し、燃焼空気の予熱温度は非常に高温である。

0007

蓄熱体としては、取り扱いが容易なことからボール状蓄熱体が多く使用されている。

0008

蓄熱式バーナーの運転を継続すると、ボール状蓄熱体に多くの異物すす酸化物など)が付着する。ボール状蓄熱体の付着物が増大すると、蓄熱層の通気抵抗が大きくなり、これにより排ガスファンや燃焼空気ファン負荷が大きくなる。また、燃料ガスや燃焼空気(高温予熱空気)を必要量送れなくなり、これにより正常な燃焼が得られなくなる。さらにこの結果、熱損失が多くなり、またバーナーへのダメージも大きくなる。そのため、ボール状蓄熱体の付着物を除去するために定期的に蓄熱体を掃除する必要がある。

0009

従来、蓄熱層中のボール状蓄熱体表面の付着物を除去するに際しては、作業者が蓄熱層内に入り、蓄熱体をスコップ等により土壌袋等に詰め込み、その土壌袋をトラック清掃作業所に搬送していた。清掃作業所では、作業者がコンクリートミキサー等によりボール状蓄熱体を攪拌し、蓄熱体表面の付着物を取り除く。付着物除去が完了した蓄熱体を再び土壌袋に詰め込み、トラックで搬送した後、土壌袋からボール状蓄熱体を取り出し、蓄熱層に充填していた。しかしこの方法は作業者に膨大な負荷がかかり、相当な作業時間が必要であった。

0010

特許文献2においては、バキューム車ホース管状体)によりボール状蓄熱体を蓄熱層から吸引し、管状体内循環させ、管状体から排出して蓄熱層内に再び充填する方法が開示されている。管状体内を循環する過程で、蓄熱体表面の付着物が取り除かれるとしている。

0011

特開2003−129132号公報
特開2005−172399号公報

発明が解決しようとする課題

0012

作業者が蓄熱層からボール状蓄熱体を搬出して付着物除去し、再び蓄熱層に戻す方法では、大がかりな工事になり、作業者に膨大な負荷がかかり、相当な作業時間が必要であり、時間も経費もかかるという問題がある。また、特許文献2に記載の方法についても、蓄熱層から管状体へボール状蓄熱体を吸引して循環させるのみでは、付着物を十分に除去することが困難であった。人間が蓄熱層に入って作業する必要があり、炉の冷却加熱に長時間を要し、作業環境も望ましくない。また炉の大きさ・タイプによっては人間が入ることができない。更には、人間が出入りするためには大きな開口部が必要であり、そのため蓋のシールが困難である。

0013

本発明は、蓄熱式バーナーの蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体の清掃方法であって、作業負荷が少なく、作業に要する時間と経費を削減でき、ボール状蓄熱体の付着物を十分に除去することのできる蓄熱体の清掃方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)蓄熱式バーナー1の蓄熱層2に配置されたボール状蓄熱体4の清掃方法であって、ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4に振動を付与することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法。
(2)ボール状蓄熱体4が配置された蓄熱層2に振動付与装置12を埋設させることにより、蓄熱体4に振動を付与することを特徴とする上記(1)に記載の蓄熱体の清掃方法。
(3)ボール状蓄熱体4を積載している受け金物を振動させることにより、蓄熱体4に振動を付与することを特徴とする上記(1)に記載の蓄熱体の清掃方法。
(4)蓄熱式バーナー1の蓄熱層2に配置されたボール状蓄熱体4の清掃方法であって、ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4を攪拌することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法。
(5)蓄熱式バーナー1の蓄熱層2に配置されたボール状蓄熱体4の清掃方法であって、ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4に振動を付与すると同時に蓄熱体4を攪拌することにより該蓄熱体表面に付着した付着物を除去することを特徴とする蓄熱体の清掃方法。

発明の効果

0015

本発明は、ボール状蓄熱体が前記蓄熱層に配置されたまま、蓄熱体に振動を付与することにより蓄熱体表面に付着した付着物を除去するので、作業負荷が少なく、短時間で安価に清掃を行うことができ、かつ付着物を十分に除去することができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

蓄熱式バーナー1においては、図1に示すように、蓄熱層2の下部に受け金物であるグレーチング6が敷かれ、グレーチング6の上にステンレス鋼製の網5を置く。網5のメッシュは、ボール状蓄熱体4が通過できない大きさとしている。この網5の上部の蓄熱層2にボール状蓄熱体4が載置される。グレーチング6より下の領域を点検層3と呼ぶ。

0017

図5(b)に示すように、蓄熱層2を排ガス24が通過する際には、高温の排ガス24hがボール状蓄熱体4の上部から下部に向けて流れ、排ガス24からボール状蓄熱体4に熱交換される。次いで蓄熱層4を燃焼空気22が通過する際は、燃焼空気22がボール状蓄熱体4の下部から上部に向けて流れ、ボール状蓄熱体4から燃焼空気22に熱交換される。

0018

蓄熱層2の上部には、通常図5に示すように蓄熱層蓋10が配置されている。この蓄熱層蓋10を開けて蓄熱層開口部11を開口することにより、図1に示すように外部から蓄熱層内に振動付与装置12等を挿入することができる。

0019

本発明の蓄熱式バーナー1の蓄熱層2に配置されたボール状蓄熱体4の清掃方法においては、ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4に振動を付与することにより蓄熱体表面に付着した付着物を除去する。蓄熱層内のボール状蓄熱体4に振動を付与すると、それによって蓄熱体表面に付着した付着物が蓄熱体4から離れてダストとなり、ダストは振動に伴って蓄熱層2の下部に移動し、グレーチング6を通して点検層3に落下する。点検槽3内に堆積したダストを回収することにより、ボール状蓄熱体4に付着した付着物の除去が完了する。

0020

蓄熱体4に振動を付与するに際しては、ボール状蓄熱体4が配置された蓄熱層2に振動付与装置12を埋設させることにより行うことができる。振動付与装置12としては、例えば生コンクリート打ち込んだ後に振動を付与するための市販のバイブレータを用いることができる。バイブレータ先端部の振動子13の長さを調整し、蓄熱層上部の蓄熱層開口部11を通してバイブレータ先端の振動子13をボール状蓄熱体4に挿入する。この状態で蓄熱層中のボール状蓄熱体4に振動を付与すると、振動子13に近い領域のボール状蓄熱体4から付着物が脱落する。図1に示すように、振動付与装置の位置を12から12aに移動することによって振動子13の位置を順次蓄熱層内で移動させることにより、蓄熱層中の全領域においてボール状蓄熱体4の付着物を除去することができる。

0021

蓄熱層中に挿入した振動付与装置12の先端の振動子13をグレーチング6に接触するように埋設すると、グレーチング6も振動付与装置12によって振動するので、ボール状蓄熱体4に対してより効率的に振動を伝えることができ、効率的に清掃を行うことが可能となる。

0022

蓄熱体4に振動を付与するに際しては、ボール状蓄熱体4を積載しているグレーチング6等の受け金物を振動させることにより行うことができる。図2に示す例では、グレーチング6に振動付与装置14を設置し、グレーチング6を振動させる。この振動がボール状蓄熱体4に伝わり、蓄熱体表面の付着物が除去される。

0023

本発明の蓄熱式バーナー1の蓄熱層2に配置されたボール状蓄熱体4の清掃方法においては、ボール状蓄熱体4が蓄熱層2に配置された状態で蓄熱体4を攪拌することにより蓄熱体表面に付着した付着物を除去することもできる。蓄熱層内のボール状蓄熱体4を攪拌すると、攪拌にともなって蓄熱体同士が接触し、表面の付着物が脱落しダストとなる。ダストは蓄熱体の攪拌にともなって下部に移動し、グレーチングを通して点検層に落下する。点検槽内に堆積したダストを回収することにより、ボール状蓄熱体に付着した付着物の除去が完了する。

0024

蓄熱体を攪拌するに際しては、図3(a)に示すように攪拌装置15の攪拌羽根16、あるいは図3(b)に示すように攪拌装置15のスクリュー17を蓄熱層中に埋設して回転させ、これによって蓄熱体4を攪拌することができる。

0025

本発明の蓄熱式バーナーの蓄熱層に配置されたボール状蓄熱体の清掃方法においては、ボール状蓄熱体が蓄熱層に配置された状態で蓄熱体に振動を付与すると同時に蓄熱体を攪拌することにより蓄熱体表面に付着した付着物を除去することもできる。図4に示す例では、攪拌振動付与装置18によって攪拌と振動を同時に付与することができる。攪拌振動付与装置18の先端の攪拌羽根16が回転すると同時に、攪拌羽根16が振動し、攪拌と振動が同時に付与される。振動を付与する振動付与装置と、攪拌する攪拌装置を別々に蓄熱層中に挿入することとしても良い。その場合、振動付与装置、攪拌装置として、上述の装置をそのまま用いることができる。

0026

鋼板の熱間圧延装置において、スラブを加熱するための加熱炉に用いる蓄熱式バーナーのボール状蓄熱体の清掃に本発明の清掃方法を適用した。蓄熱式バーナーの形状は図5に示すとおりである。加熱炉20全体で、蓄熱式バーナー1が合計56基設置されている。それぞれの蓄熱式バーナー1において、蓄熱層2中のボール状蓄熱体4は、幅1400mm、奥行き1000mm、厚さ350mmの容量で保持されている。ボール状蓄熱体4の形状は直径が13mmであり、材質セラミック製である。

0027

ボール状蓄熱体の清掃には、図1に示す振動付与装置12を用いた。具体的には、通常の生コンクリートに用いるバイブレータを適用し、バイブレータの先端に取り付けた振動子13の長さを調整し、振動子13の先端を蓄熱層開口部11から蓄熱層2中のボール状蓄熱体中に埋設し、蓄熱体4に振動を付与した。

0028

バイブレータを作動させて振動付与を開始すると、振動子13が埋設された周辺のボール状蓄熱体4の表面付着物が脱落し、振動に伴って付着物が蓄熱層2中を下降し、グレーチング6から下方の点検層3中へ落下する。振動子13を埋設する位置を順次移動することにより、蓄熱層2中のすべての蓄熱体4の付着物を除去することができた。蓄熱式バーナー1基当たり、約30分で清掃を完了することができた。

0029

その結果、蓄熱層の通気抵抗はほぼ新設時に戻り送風量も所定量、問題なく吹き込むことができた。

図面の簡単な説明

0030

本発明の蓄熱式バーナー蓄熱体の清掃方法を示す断面図である。
本発明の蓄熱式バーナー蓄熱体の清掃方法を示す断面図である。
本発明の蓄熱式バーナー蓄熱体の清掃方法を示す断面図である。
本発明の蓄熱式バーナー蓄熱体の清掃方法を示す断面図である。
蓄熱式バーナーを示す図であり、(a)は蓄熱式バーナーの断面図であり、(b)は1対の蓄熱式バーナーを用いて燃焼空気の加熱と排気ガスの冷却を行う様子を示す概略断面図である。

符号の説明

0031

1蓄熱式バーナー
2蓄熱層
3点検層
4ボール状蓄熱体
5 網
6グレーチング
7吸排気口
8 吸排気口
9バーナー
10 蓄熱層蓋
11 蓄熱層開口部
12振動付与装置
13振動子
14 振動付与装置
15攪拌装置
16攪拌羽根
17スクリュー
18攪拌振動付与装置
20加熱炉
21炉壁
22燃焼空気
22c低温燃焼空気
22h昇温後燃焼空気
23バーナー火炎
24排気ガス
24h高温排気ガス
24c 冷却後排気ガス

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