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技術 自転車の点滅尾灯装置

出願人 成田技研株式会社
発明者 成田藤昭
出願日 2009年3月17日 (12年3ヶ月経過) 出願番号 2009-064369
公開日 2010年9月30日 (10年8ヶ月経過) 公開番号 2010-215107
状態 未査定
技術分野 自転車用入れ物、その他の付属品
主要キーワード クリップ金具 マグネット保持板 後部フェンダー マグネット組立体 スポーク間 取付け部品 芯保持部材 尾灯装置
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(2010年9月30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 (9)

課題

後輪側に専用の発電機を設けた尾灯装置において、発電効率を高めたものを提供する。

解決手段

後輪4のスポーク2に取り付けるマグネット保持板1に設けた一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持する。ヨークはその一対の先端面がマグネットよりも広い間隔をもち、マグネット保持板1の一方の表面から突出している。一方、発電コイル組立体50の発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立体のヨークの一対の先端面と同じ間隔となっており、発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立体の移動軌跡上でマグネット組立体のヨークの一対の先端面に対向して磁路を形成するように発電コイル組立体50を車体のフレーム3に取りつける。

概要

背景

夜間に後方に対して自転車の存在を知らせて安全を確保するために、尾灯を取り付けている。尾灯には反射式のものと、内蔵したLED(発光ダイオード)を点滅させるものとがある。

反射式は後方からライト照射されないと存在を確認できない。LEDの点滅を電池駆動で行うものは、電池の取換えが必要であるだけでなく、電池は直流電源であるのでLEDを点滅させるための制御回路オンオフ・スイッチが必要となる。

LEDを内蔵した尾灯で自転車に取り付けた発電機により点滅させることにより駆動用電池を不要にしたものが幾つか提案されている。

その1つは前照灯用の発電機を利用して前照灯と尾灯の両方を駆動するものである。前照灯用の発電機を利用するものの一形態は、発電機から尾灯に電力を直接供給して走行中にのみ点滅させるものである。前照灯用の発電機を利用するものの他の形態は、自転車が停止しているときも尾灯が点灯するようにしたものである(特許文献1参照。)。そこでは、前照灯と尾灯を分離し、発電機の出力を整流してコンデンサ又は2次電池充電して尾灯を点灯させ、またその一部を利用して方向指示機としても利用している。

前照灯用の発電機は、通常、前輪側に設けられているので、車体の前方から後方まで配線しなければならない。そのため、ハンドル動きによって、又は使用時に配線が引っ掛かかる等の事故によって、配線が切断されることがあるので、長年月の使用には不向きである。また、前照灯の発電機からの出力電力は整流されて直流電力になっているので、それを尾灯に利用しようとすれば点滅用の制御回路を設ける必要がある。

後輪側に尾灯専用の発電機を設けたものもある。アーチ状の金具に左右2個の発電コイルを取り付け、後輪のリムクリップ金具を介してマグネットを取り付けて、後輪の回転によりマグネットが2個のコイルの間を通過する際の発電を利用しようとするものである(特許文献2参照。)。

概要

後輪側に専用の発電機を設けた尾灯装置において、発電効率を高めたものを提供する。後輪4のスポーク2に取り付けるマグネット保持板1に設けた一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持する。ヨークはその一対の先端面がマグネットよりも広い間隔をもち、マグネット保持板1の一方の表面から突出している。一方、発電コイル組立体50の発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立体のヨークの一対の先端面と同じ間隔となっており、発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立体の移動軌跡上でマグネット組立体のヨークの一対の先端面に対向して磁路を形成するように発電コイル組立体50を車体のフレーム3に取りつける。

目的

本発明は、本発明は後輪側に専用の発電機を設けた尾灯装置の改良に関し、発電効率を高め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
1件

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請求項1

自転車後輪の隣接する2本のスポークに取りつけられるマグネット保持板と、磁性金属からなる一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持し、前記ヨークはその一対の先端面が前記マグネットよりも広い間隔をもち、かつ前記マグネット保持板の一方の表面から突出するように前記マグネット保持板に取りつけられたマグネット組立て体と、一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面と同じ間隔となっている磁性金属の芯をもつ発電コイルを備え、該発電コイルの芯の前記一対の先端面が前記マグネット組立て体の移動軌跡上で前記マグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面に対向して磁路を形成するように自転車の車体に取りつけられる発電コイル組立て体と、発光ダイオード及び前記発電コイルからの電力発電時の周期のままで前記発光ダイオードに供給する送電回路を含む照明装置と、を備えた自転車の点滅尾灯装置

請求項2

前記マグネット保持板は隣接する2本のスポークを挟んでスポークに固定される板状部分と、隣接する2本のスポーク間に嵌めこまれて位置決めされる台形の中央部分が一体化された構造をもっている請求項1に記載の点滅尾灯装置。

請求項3

前記発電コイル組立て体の芯は1つのU字形状をもち、その2つの直線部分にコイルが巻かれて発電コイルを構成している請求項1又は2に記載の点滅尾灯装置。

請求項4

前記発電コイル組立て体は、前記発電コイルと、自転車の車体に固定される取付け部材と、前記芯のU字形の2つの直線部分の連結部を保持し前記取付け部材に固定される芯保持部材とからなる請求項3に記載の点滅尾灯装置。

請求項5

前記芯保持部材は、前記芯の前記一対の先端面と前記マグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面との距離を調整できるように、前記取付け部材に固定される位置が調整可能になっている請求項4に記載の点滅尾灯装置。

請求項6

前記芯保持部材と取付け部材の間には、芯保持部材が取付け部材に固定された状態でマグネット組立て体の方向に移動するのを阻止する係合機構が設けられている請求項5に記載の点滅尾灯装置。

請求項7

前記照明装置内の送電回路は、発光ダイオードに所定の電圧以上の電圧がかからないように発光ダイオードに並列ツェナーダイオードが接続されている請求項1から6のいずれか一項に記載の点滅尾灯装置。

技術分野

0001

本発明は自転車の本体後部、後部フェンダーの後面などに取り付けられ、自転車の後方向に向けて点滅する尾灯装置に関するものである。

背景技術

0002

夜間に後方に対して自転車の存在を知らせて安全を確保するために、尾灯を取り付けている。尾灯には反射式のものと、内蔵したLED(発光ダイオード)を点滅させるものとがある。

0003

反射式は後方からライト照射されないと存在を確認できない。LEDの点滅を電池駆動で行うものは、電池の取換えが必要であるだけでなく、電池は直流電源であるのでLEDを点滅させるための制御回路オンオフ・スイッチが必要となる。

0004

LEDを内蔵した尾灯で自転車に取り付けた発電機により点滅させることにより駆動用電池を不要にしたものが幾つか提案されている。

0005

その1つは前照灯用の発電機を利用して前照灯と尾灯の両方を駆動するものである。前照灯用の発電機を利用するものの一形態は、発電機から尾灯に電力を直接供給して走行中にのみ点滅させるものである。前照灯用の発電機を利用するものの他の形態は、自転車が停止しているときも尾灯が点灯するようにしたものである(特許文献1参照。)。そこでは、前照灯と尾灯を分離し、発電機の出力を整流してコンデンサ又は2次電池充電して尾灯を点灯させ、またその一部を利用して方向指示機としても利用している。

0006

前照灯用の発電機は、通常、前輪側に設けられているので、車体の前方から後方まで配線しなければならない。そのため、ハンドル動きによって、又は使用時に配線が引っ掛かかる等の事故によって、配線が切断されることがあるので、長年月の使用には不向きである。また、前照灯の発電機からの出力電力は整流されて直流電力になっているので、それを尾灯に利用しようとすれば点滅用の制御回路を設ける必要がある。

0007

後輪側に尾灯専用の発電機を設けたものもある。アーチ状の金具に左右2個の発電コイルを取り付け、後輪のリムクリップ金具を介してマグネットを取り付けて、後輪の回転によりマグネットが2個のコイルの間を通過する際の発電を利用しようとするものである(特許文献2参照。)。

先行技術

0008

特開2000−25668号公報
特開平10−67357号公報

発明が解決しようとする課題

0009

後輪側に尾灯専用の発電機を設け、発電機から尾灯に電力を直接供給してLEDを点滅させるようにすれば、LEDは発電機の発電の周期で点滅するので点滅させるための制御回路は不要になってコスト低下を図ることができる。しかし、特許文献2で提案されているように、2個のコイルの間をマグネットが通過するだけのものはマグネットとコイルの間の磁界閉磁路を構成しないか、又は閉磁路を構成しにくい構造になるため発電効率が悪い。

0010

本発明は、本発明は後輪側に専用の発電機を設けた尾灯装置の改良に関し、発電効率を高めることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0012

マグネット保持板は自転車の後輪の隣接する2本のスポークに取りつけられるものである。マグネット組立て体は、磁性金属からなる一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持し、前記ヨークはその一対の先端面が前記マグネットよりも広い間隔をもち、かつ前記マグネット保持板の一方の表面から突出するように前記マグネット保持板に取りつけられている。

0013

発電コイル組立て体は一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面と同じ間隔となっている磁性金属の芯をもつ発電コイルを備え、該発電コイルの芯の前記一対の先端面が前記マグネット組立て体の移動軌跡上で前記マグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面に対向して磁路を形成するように自転車本体に取りつけられるものである。

0014

照明装置は発光ダイオードと送電回路を含み、送電回路は発電コイルからの電力を発電時の周期のままで発光ダイオードに供給する。

発明の効果

0015

自転車にマグネット組立て体と発電コイル組立て体を1組取り付けておくと、走行中は後輪の1回転に1回の割りで発電して尾灯のLEDを点滅させるので、LEDを点灯させるための電池は不要である。発電機の波形パルスなのでLEDの点灯を点滅させるための制御回路は必要ではなく、コストを低く抑えることができる。

0016

マグネット組立て体が車輪とともに回転して発電コイルの位置にきたとき、発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの一対の先端面に対向して閉磁路を形成するので発電効率がよい。

0017

また、車体のフレームに取り付けた発電コイル組立て体が外力によりフレームの周方向に回転すると発電コイルの芯の一対の先端面とマグネット組立て体のヨークの一対の先端面との間のギャップが変化して閉磁路が形成されにくくなり発電効率が低下するが、本発明では発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの一対の先端面に対向して閉磁路を形成する状態が最も引力の強い状態であるため、ギャップが変化しにくく、発電効率を維持しやすい。

図面の簡単な説明

0018

(A)は自転車の後輪にマグネット保持板によりマグネット組立体を取り付け、自転車本体に発電コイル組立体を取り付けた正面図、(B)の左側はそのマグネット保持板部分を示す正面図、右側はその右側面図である。
マグネット保持板に取り付けられたマグネット組立体を示す図で、(A)は正面図、(B)はそのA−A線位置での断面図、(C)は背面図である。
(A)はマグネット組立体のヨークと発電コイル組立体の芯が対向した状態を示す正面図、(B)はマグネット組立体のヨークと発電コイル組立体の芯の間に形成される閉じた磁路を示す正面図、(C)はヨークの間隔がマグネットの厚さと同じ場合の参考例における磁路を示す正面図である。
発電コイル組立体を示す図であり、(A)は正面図、(B)は側面図、(C)はコイルの芯と芯保持部材を示す正面図、(D)はその側面図である。
発電コイル組立体の他の実施例を示す図であり、(A)は側面図、(B)はそのコイルの芯と芯保持部材を示す側面図である。
発電コイルと照明装置を示す回路図である。
照明装置を示す図であり、(A)は側面図、(B)は内部のLED配置状態の一例を示す断面図である。
マグネット保持板にマグネット組立体を取り付ける取付け方法工程順に示す断面図である。

実施例

0019

図1は一実施例において、マグネット組立体をもつマグネット保持板1を自転車の後輪4の2本のスポーク2,2に取り付け、自転車本体のフレーム3に発電コイル組立体50を取付け部品によって取り付けた状態を示している。照明装置は一例として図7に示されるものである。照明装置30は内部にLED25,26,27を備え、自転車の後ろ側から点滅が分かるように自転車本体、サドルの後面、後側フェンダの後面などに取り付けられる。図1(B)は、マグネット組立体を構成するマグネット保持板1がスポーク2,2に取り付けられている状態を拡大して示したものである。マグネット保持板1に取り付けられているマグネット組立体の図示は状略されている。

0020

マグネット保持板1は樹脂製であり、隣接する2本のスポーク2,2を挟んでスポークに固定される板状部分101,102と、隣接する2本のスポーク2,2間に嵌めこまれて位置決めされる台形の中央部分104が一体化された構造をもっている。スポーク2,2を挟んで固定される板状部分101,102はマグネット組立体が取り付けられている中央部分104の表側と裏側から左右に延びている。表側の板状部分101と裏側の102の隙間がちょうどスポーク2が通る隙間となる。中央部分104は隣接する2本のスポーク2,2の間に支持されるように、2本のスポーク2,2の傾斜角と一致する傾斜角の斜辺をもった台形状をしており、スポーク2,2は中央部分104の側面に当接する。板状部分101と102には固定用ネジを通すための穴が開けられており、その穴にネジ106を通して螺合することによってスポーク2,2を挟んでマグネット保持板1がスポーク2,2に固定される。中央部分104の台形の側面に2本のスポーク2,2が同時に当接する位置で固定され、車輪の中央側には移動することはない。また、ネジ106を通す穴の位置をスポーク2,2に接近する位置に配置して中央部分104とネジ106の隙間がスポーク2の外形に等しくなるようにすれば、マグネット保持板1が車輪の外側方向に移動することも阻止され、マグネット保持板1は車輪上の中心から決まった位置に安定して固定される。

0021

図2はマグネット保持板1に取り付けられたマグネット組立体を詳細に示したものである。(A)は正面図、(B)はそのA−A線位置での断面図、(C)は背面図である。マグネット組立体を構成する一対のヨーク5,6は、それらの間にマグネット9を挟んだ状態でマグネット保持板1の中央部の矩形の穴に嵌め込まれている。ヨーク5,6は磁性金属である鉄製である。ヨーク5,6の一対の一端側がマグネット保持板1の表面側に突出し、それらの一端側の一対の先端間がマグネット9の厚さよりも広い間隔をもつように折り曲げられている。それらの折り曲げられたヨーク5,6の一端側はマグネット保持板1の表面に対して直交する方向に伸ばされ、それらの一対の先端面はマグネット保持板1の表面から同じ高さになっている。ヨーク5,6をマグネット保持板1に固定するために、ヨーク5,6の他端側がマグネット保持板1の背面側に沿うように折り曲げられ、それらの折り曲げられた部分にそれぞれネジ穴が開けられている。ヨーク5,6はそれらのネジ穴を通してネジ7,8によってマグネット保持板1に固定されている。

0022

図3(A)にマグネット組立体のヨーク5,6と、発電コイル組立体50の芯10が対向した状態を示している。発電コイル組立体50の芯10は磁性金属の鉄製であり、U字型に折り曲げられた形状に構成されている。その芯10のU字型の互いに平行な直線部分にはそれぞれボビン11を介してコイル12,13が巻かれている。芯10の一対の先端はヨーク5,6の一対の先端と等しい間隔をもっている。ヨーク5,6と芯10が対向したとき、芯10の一対の先端面とヨーク5,6の一対の先端面が対向して、図3(B)に示されるように閉じた磁路を形成する。

0023

一方、もし図3(C)の参考例のようにヨーク5,6の間隔がマグネット9の厚さと同じものである場合には、ヨークの先端部ではヨーク5,6間で磁路を形成しやすくなり、発電コイルの芯10を通る磁路が弱くなるため、発電効率が悪くなる。

0024

発電コイル組立体50を自転車の車体に取り付けるために、発電コイル組立体50の芯10は図4に示されるように取付け金具である芯保持部材16にねじ19によって固定され、芯保持部材16は取付け部材14にネジ17,18によって固定されている。芯保持部材16は金属板が断面コ字状に折り曲げられたものである。コ字の互いに平行な部分は取付け部材14を挟む間隔をもち、そのコ字の互いに平行な部分には芯10が取り付けられる部分の方向に延びる長穴20が設けられている。取付け部材14には、取付け部材14と当接する側面にネジ穴が開けられている。芯保持部材16は芯保持部材16の長穴20と取付け部材14のネジ穴が合わされて取付けネジ17,18により取付け部材14にネジ止めすることによって固定される。取付け部材14は例えば樹脂製である。取付け部材14は車体のフレームに取り付け、ねじ15を閉めることにより固定する。

0025

ネジ17,18を締める前の状態で芯保持部材16を長穴20に沿って前後方向に移動させて発電コイル組立体50とマグネット組立体の間隔を調整し、所定の間隔の位置でネジ17,18を締めて芯保持部材16を取付け部材14に固定する。マグネット組立体と発電コイル組立体50の距離は近い方が発電効率が高まるが、近すぎると走行中に接触する虞があるので適当な間隔に設定する。車体と車輪のスポークの間隔は車種によりばらつきがあり、同じ車種であっても個体差があるので、発電コイル組立体を取り付ける際にマグネット組立体と発電コイル組立体の間の間隔の調整が必要になる。その間隔は5mm程度が適当である。

0026

発電コイル組立体50が走行中の振動によりマグネット組立体に移動するとマグネット組立体との間隔が変化したりマグネット組立体に接触したりすることがある。そこで、発電コイル組立体50が取付け部材14に対して移動するのを防ぐために、図5に示すように、芯保持部材16のコ字部分の側面に係合部材として凹凸16aを設け、取付け部材14側にもその凹凸16aに噛み合う係合部材として凹凸14aを設けることが好ましい。こうすることにより、いったん発電コイル組立体50を車体に取り付けると振動などによっても移動しなくなる。この場合は発電コイル組立体50を取付け部材14に取り付ける際には、芯保持部材16のコ字型の部分をスライドさせることはできないので、コ字型の部分の間隔を広げた状態で取付け部材14に嵌め込み、取付け部材14側の凹凸14aと芯保持部材16側の凹凸16aを噛み合わせた状態でねじ17,18により芯保持部材16を取付け部材14に固定する。

0027

取付け部材14はその穴51に車体のフレームを通し、ねじ15を閉めることにより車体のフレームに固定する。

0028

発電コイル組立て体50の発電コイル12,13と照明装置30は図6に示されるように接続される。この実施例では照明装置30は3つのLED25,26,27を備えている。LED25,26,27には直列にそれぞれの抵抗22,23,24が接続され、それらのLEDと抵抗からなる直列回路が互いに並列に接続されている。

0029

発電コイル12,13は直列に接続され、その直列回路の出力端子がLED25,26,27と抵抗22,23,24との回路の両端に接続されている。発電コイル12と13の直列回路に並列にツェナーダイオード41とダイオード42の直接回路が接続されている。ツェナーダイオード41はLED25,26,27に過大な電圧がかかった時、ツェナーダイオード41に電流を流すことによりLED25,26,27が破損しないようにするためのものである。ダイオード42は発電コイル12,13に逆起電力が生じた時にツェナーダイオード41に電流が流れないようにするためのものである。

0030

ここで、図2に示したマグネット組立体をマグネット保持板1に取り付ける方法について図8を参照して説明する。

0031

マグネット保持板1には中央部にマグネット組立体を保持するための矩形の穴1aが開けられ、その両側にヨーク5,6をネジ留めして固定するための貫通穴1b,1cが開けられている。矩形の穴1aの寸法はヨーク5,6の厚みとマグネット9の厚みを合計したものとなっている。

0032

まず、マグネット保持板1の矩形の穴1aにヨーク5,6を順に嵌め込んでいく(A〜C)。次に矩形の穴1a内のヨーク5,6の隙間にマグネット9を挿入する(D)。挿入されたマグネット9はヨーク5,6に磁力吸引されるため容易に外れることはないが、矩形の穴1aの寸法をわずかに小さめに設定しておくことにより、樹脂製マグネット保持板1の弾性に抗してマグネット9をヨーク5,6間に圧入できるようにしておくことが好ましい。最後に、マグネット保持板1の貫通穴1b,1cにネジ7,8を通し、ヨーク5,6の他端側のネジ穴に螺合する。

0033

以上の実施例によれば、自転車の走行中は後輪の回転に従ってマグネット組立て体も回転する。マグネット組立て体が車体のフレームに取り付けられた発電コイル組立て体50の発電コイル12,13のところにくるとマグネット組立て体と発電コイル12,13の間に閉磁路ができ発電コイル12,13に電気が発生し、その電気によりLED25,26,27が点灯する。マグネット組立て体が発電コイル12,13の位置を通過すると電気の発生が止まり、LED25,26,27が消灯する。このように、後輪が1回転するとLED25,26,27が1回点滅するので、夜間に走行中の自転車の後方からみると、自転車の尾灯が点滅し、自転車の存在が確認できるので安全性が確保できる。コイルの前をマグネットが通ることによる発電を利用するために電池は不要となる。

0034

実施例ではマグネット組立て体は後輪に1個だけ取付けているが、2個又は3個というように、同じ軌跡上で中心からの角度の異なる位置に複数個を取り付けることもできる。その場合には車輪の1回転にマグネット組立て体の数だけの回数で点滅させることができる。

0035

1マグネット保持板
2スポーク
3 車体のフレーム
5,6マグネット組立体のヨーク
9マグネット
10発電コイル組立体の芯
12,13発電コイル
14取付け部材
14a 取付け部材の係合部材の凹凸
16芯保持部材
16a 芯保持部材側の係合部材の凹凸
25,26,27LED
30照明装置
41ツェナーダイオード
50 発電コイル組立体
101,102 マグネット保持板の板状部分
104 マグネット保持板の中央部分

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