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技術 電力管理システム

出願人 未来工業株式会社
発明者 小枝浩文
出願日 2016年8月7日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-155121
公開日 2016年11月17日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2016-195541
状態 特許登録済
技術分野 給配電網の遠方監視・制御 交流の給配電
主要キーワード 三色表示 集合箱 最大使用電力量 切替開閉器 自家消費 稼働停止 パワコン 買取システム
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(2016年11月17日)のものです。
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図面 (5)

課題

電力監視装置により計測された電力会社供給の使用電力量設定値を超えたとき、または前記電力量監視装置により使用電力量が設定値を超えると予測されたときで、かつ、機器、装置の稼働停止等の節電措置のみでは設定値以下に抑えることが困難なときにおいても、電力会社供給の使用電力量を設定値以下に抑えることができる電力管理システムを提供する。

解決手段

使用電力量を計測して監視するデマンド監視装置11と、太陽光発電装置22により発生した電力を全量売電する全量売電システム21とを備え、デマンド監視装置11により計測され設定値を超えた使用電力量または設定値を超えると予測される使用電力量に対応して、太陽光発電装置22により発生して売電用電力から使用電力切替えられる電力量が可変する構成とした。

概要

背景

工場ビルスーパーマーケット店舗等で企業が使用する電気料金は、基本料金利用料金とで設定され、このうち基本料金は、電力会社との間で定められた契約電力量によって決定される。具体的には、通年にわたり毎日0時〜24時の間、常時30分間の使用電力量が自動的に計測され、この間の最大使用電力量を2倍して1時間の使用量に換算して契約電力量としている。このため、企業が任意の30分間に集中して電力を使用すると、契約電力量は増大することとなり、30分間の使用電力量が一時的ではあっても契約電力量を超えると、その使用した電力量が新たな基本料金として設定されることになり、基本料金は上昇する。即ち、年間の使用電力量は同じであっても或いは平均して電力量を下げたとしても、任意の30分間に集中して電力を使用してしまうと基本料金は上がり、その分電気料金は高くなる。そのため、企業としては、常時使用電力量を監視して契約電力量を超えないよう監視し注意払う必要がある。

そこで、常時使用電力量を計測し、計測した電力値を処理、演算して使用電力量を予測し監視するデマンド監視装置を設置することが行なわれるようになっている。デマンド監視装置は、電力量監視装置一種であり、使用電力設定値を超えると予測されたとき、警報を発し、注意を喚起する。デマンド監視装置により警報が発せられたときは、機器、装置の稼働一時停止空調機器設定温度を変更し或いは電源を落としたり、照明を落とすなどの節電措置が行なわれ、使用電力量が設定値を超えないようにしている。このデマンド監視に関しては、例えば特許文献1に記載の制御装置が開示されている。

概要

電力量監視装置により計測された電力会社供給の使用電力量が設定値を超えたとき、または前記電力量監視装置により使用電力量が設定値を超えると予測されたときで、かつ、機器、装置の稼働停止等の節電措置のみでは設定値以下に抑えることが困難なときにおいても、電力会社供給の使用電力量を設定値以下に抑えることができる電力管理システムを提供する。使用電力量を計測して監視するデマンド監視装置11と、太陽光発電装置22により発生した電力を全量売電する全量売電システム21とを備え、デマンド監視装置11により計測され設定値を超えた使用電力量または設定値を超えると予測される使用電力量に対応して、太陽光発電装置22により発生して売電用電力から使用電力に切替えられる電力量が可変する構成とした。

目的

本発明は、電力量監視装置により計測された電力会社供給の使用電力量が設定値を超えたとき、または前記電力量監視装置により使用電力量が設定値を超えると予測されたときで、かつ、機器、装置の稼働停止等の節電措置のみでは設定値以下に抑えることが困難なときにおいても、電力会社供給の使用電力量を設定値以下に抑えることができる電力管理システムの提供を課題とする

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

使用電力量計測して監視する電力監視装置と、自家発電装置により常時発生する電力を全量売電する全量売電システムとを備え、前記電力量監視装置により計測され設定値を超えた使用電力量または前記設定値を超えると予測される使用電力量に対応して、前記自家発電装置により発生して売電用電力から使用電力切替えられる電力量が可変することを特徴とする電力管理システム

請求項2

前記電力量監視装置は、使用電力量が電力会社との契約電力量を超えないように監視するデマンド監視装置であって、前記デマンド監視装置により使用電力量が契約電力量を超えると予測されたとき、前記自家発電装置により発生した電力の一部または全部を売電用電力から使用電力に切替えることを特徴とする請求項1に記載の電力管理システム。

請求項3

前記売電用電力から使用電力に切替えた後、前記デマンド監視装置により使用電力量が前記契約電力量を超えないと予測されたとき、前記自家発電装置により発生した電力の一部または全部を使用電力から売電用電力に切替えることを特徴とする請求項2に記載の電力管理システム。

請求項4

前記自家発電装置は、太陽光発電装置であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電力管理システム。

請求項5

前記太陽光発電装置は、複数の太陽電池アレイを備えており、前記売電用電力から使用電力に切替えられる電力量は、前記太陽電池アレイ単位で可変することを特徴とする請求項4に記載の電力管理システム。

技術分野

0001

本発明は、使用電力量計測して監視する電力監視装置を備えるとともに、自家発電装置により発生した電力を売電する売電システムを備えて、電力を管理する電力管理システムに関するものである。

背景技術

0002

工場ビルスーパーマーケット店舗等で企業が使用する電気料金は、基本料金利用料金とで設定され、このうち基本料金は、電力会社との間で定められた契約電力量によって決定される。具体的には、通年にわたり毎日0時〜24時の間、常時30分間の使用電力量が自動的に計測され、この間の最大使用電力量を2倍して1時間の使用量に換算して契約電力量としている。このため、企業が任意の30分間に集中して電力を使用すると、契約電力量は増大することとなり、30分間の使用電力量が一時的ではあっても契約電力量を超えると、その使用した電力量が新たな基本料金として設定されることになり、基本料金は上昇する。即ち、年間の使用電力量は同じであっても或いは平均して電力量を下げたとしても、任意の30分間に集中して電力を使用してしまうと基本料金は上がり、その分電気料金は高くなる。そのため、企業としては、常時使用電力量を監視して契約電力量を超えないよう監視し注意払う必要がある。

0003

そこで、常時使用電力量を計測し、計測した電力値を処理、演算して使用電力量を予測し監視するデマンド監視装置を設置することが行なわれるようになっている。デマンド監視装置は、電力量監視装置の一種であり、使用電力設定値を超えると予測されたとき、警報を発し、注意を喚起する。デマンド監視装置により警報が発せられたときは、機器、装置の稼働一時停止空調機器設定温度を変更し或いは電源を落としたり、照明を落とすなどの節電措置が行なわれ、使用電力量が設定値を超えないようにしている。このデマンド監視に関しては、例えば特許文献1に記載の制御装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2011−010497号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、従来、デマンド監視装置によって警報が発せられたときに行なわれる使用電力の制御は、機器、装置の稼働停止や空調機器の設定温度の変更などの節電措置により行なわれているが、諸事情によりそれらの節電措置が従業員過度の負担を強いることになったり、それらの節電措置のみでは、十分な節電効果を得ることができず、使用電力量を設定値以下に抑えることが困難なことも多かった。

0006

なお、上記不具合は、デマンド監視装置により電力会社との間で定められた契約電力量を超えないようにする場合に限られず、任意に使用電力量の設定値を設定し、これを電力量監視装置で計測し監視して超えないようにする場合にも生ずる。

0007

そこで、本発明は、電力量監視装置により計測された電力会社供給の使用電力量が設定値を超えたとき、または前記電力量監視装置により使用電力量が設定値を超えると予測されたときで、かつ、機器、装置の稼働停止等の節電措置のみでは設定値以下に抑えることが困難なときにおいても、電力会社供給の使用電力量を設定値以下に抑えることができる電力管理システムの提供を課題とするものである。

課題を解決するための手段

0008

請求項1の電力管理システムは、使用電力量を計測して監視する電力量監視装置と、自家発電装置により常時発生する電力を全量売電する全量売電システムとを備え、前記電力量監視装置により計測され設定値を超えた使用電力量または前記設定値を超えると予測される使用電力量に対応して、前記自家発電装置により発生して売電用電力から使用電力に切替えられる電力量が可変するものである。

0009

請求項2の電力管理システムは、電力量監視装置が、使用電力量が電力会社との契約電力量を超えないように監視するデマンド監視装置であって、前記デマンド監視装置により使用電力量が契約電力量を超えると予測されたとき、前記自家発電装置により発生した電力の一部または全部を売電用電力から使用電力に切替えるものである。
請求項3の電力管理システムは、売電用電力から使用電力に切替えた後、前記デマンド監視装置により使用電力量が前記契約電力量を超えないと予測されたとき、前記自家発電装置により発生した電力の一部または全部を使用電力から売電用電力に切替えるものである。

0010

請求項4の電力管理システムは、自家発電装置が、太陽光発電装置である。
請求項5の電力管理システムは、太陽光発電装置が、複数の太陽電池アレイを備えており、前記売電用電力から使用電力に切替えられる電力量は、前記太陽電池アレイ単位で可変するものである。

発明の効果

0011

請求項1の発明は、電力量監視装置により計測され設定値を超えた使用電力量または前記設定値を超えると予測される使用電力量に対応して、前記自家発電装置により発生して売電用電力から使用電力に切替えられるので、電力会社から受電している電力量を削減してもその削減分を自家発電装置で発生した電力で補うことができる。したがって、機器、装置の稼働停止等による節電措置等によっては或いは節電措置を採ることが困難であることによって設定値を超過してしまうときでも、使用電力量を設定値以下に抑えることが可能となる。
そして、設定値を超えた使用電力量または前記設定値を超えると予測される使用電力量に対応して、自家発電装置により発生して売電用電力から使用電力に切替えられる電力量が可変するから、きめ細かく最適な電力管理を行なうことができる。
請求項2の発明は、電力量監視装置が、使用電力量が電力会社との契約電力量を超えないように監視するデマンド監視装置であり、請求項1の、使用電力量が設定値を超えたときや超えると予測されたときの効果を得ることができる。

0012

請求項3の発明は、売電用電力から使用電力に切替えた後、使用電力量が契約電力量を超えないと予測されたとき、再度自家発電装置により発生した電力を使用電力から売電用電力に切替えることができ、売電による利益を得ることができる。

0013

請求項4及び請求項5の発明は、自家発電装置が、太陽光発電装置であるから、再生可能エネルギーを利用できるとともに、買取制度を利用することができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施形態の電力管理システムのブロック図である。
図1の電力管理システムの回路図である。
図1の電力管理システムの回路図である。
図1の電力管理システムの電力量の関係を示す図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施形態の電力管理システムを図に基づいて説明する。
電力管理システム1は、常時使用電力量を計測し、計測した電力値を処理、演算して使用電力量を予測し監視するデマンド監視装置11と、自家発電装置としての太陽光発電装置22により発生した電力を全量売電する全量売電システム21とを備え、デマンド監視装置11により使用電力が契約電力量を超えると予測されたとき、自家発電装置により発生した電力の一部または全部を売電用電力から使用電力に切替えるものである。以下、各構成部について説明する。

0016

デマンド監視装置11は、電力量監視装置の一種であり、工場、スーパーマーケット等で企業が使用する電気料金のうちの基本料金が任意の30分間に集中して電力を使用することにより、契約電力量を超えるのを防止して電気料金が上昇しないよう監視する。デマンド監視装置11は、具体的には、各事業所受電点電力計取付けられており、事業所毎に毎分の使用電力量を計測し、その計測値は、事業所内LAN、ルーターを介してインターネット回線を通じて有線または無線によりデータセンターに送信される。そこで、データセンターでは送信された計測値に基づいてデータ処理、演算、解析を行ない、30分経過後の使用電力量を予測する。また、データセンターではこれらのデータを記録し、棒グラフ化するなどのデータ処理も併せて行なう。そして、これらのデータは、インターネット回線を通じて事業所内LAN、ルーターを介して有線または無線により各事業所のデマンド監視装置11に送信される。これにより、各事業所において使用電力量の推移リアルタイムに確認することもできる。

0017

デマンド監視装置11は、使用電力が設定値を超えると予測されたときには、図1に示すように、工場、店舗等に警報を発し、注意を喚起するようになっている。警報は、例えば赤、黄、青の三色表示灯を工場内の各箇所や店舗内に設置し、表示される色によって緊急度を知らせることができる。或いは、サイレンによって警告することもできる。警報が発せられると、これを確認した従業員、店員等によって、機器、装置の稼働の一時停止や空調機器の設定温度の変更或いは運転停止などの処置が行なわれ、照明を落とすなどの節電措置が行なわれる。

0018

また、デマンド監視装置11は、単に、計測して監視し警報を発するのみでなく、更に、自動的に機器、装置の稼働の一時停止や空調機器の設定温度の変更或いは運転停止などのデマンドコントロール負荷制御も行なう。

0019

加えて、デマンド監視装置11は、図1乃至図3に示すように、太陽光発電装置22の後述する切替開閉器25に切替指令を発するようになっている。

0020

次に、自家発電装置としての太陽光発電装置22は、太陽光エネルギーを直接的に電力に変換する発電装置である。太陽光発電装置22は、図2及び図3に示すように、太陽電池パネルの複数の10kWの太陽電池アレイ23と、接続箱24と、切替開閉器25と、パワーコンディショナー26、交流集合箱27、保安ブレーカー28、売電用電力量計29とを備えている。太陽光発電装置22は、太陽電池パネルで発生した電気が接続箱24に集められ、パワーコンディショナー26に供給される。パワーコンディショナー26は、入力される電圧を一定にして安定した出力に調整するものであり、発電された電気を工場、店舗等の環境で使用できるように変換する。図2及び図3に示す回路において、太陽電池パネルの太陽電池アレイ23で発生した電気は直流であり、パワーコンディショナー26で交流に変換される。そして、パワーコンディショナー26から出力された電気は、全量買取制度による売電として売電用電力量計29を介して外部に送られるようになっている。なお、図2及び図3において、パワーコンディショナーは「パワコン」と表示する。

0021

更に、太陽光発電装置22の回路において、デマンド監視装置11から切替信号が送信され、切替開閉器25がそれを受信すると、図3に示すように、3個の太陽電池アレイ23のうちの1個の第1太陽電池アレイ23aで生じた電力は切替開閉器25で切り替えられて第4パワコン26dに供給され、一般負荷として事業所で消費される。

0022

ここで、太陽光発電装置22によって発電された電力を売電する制度について説明する。
売電制度には、余剰買取制度と全量買取制度とがある。余剰買取制度は、主に一般家庭などで、太陽光発電容量が10kW未満の発電システムに適用される買取制度で、発電された電力をまず自家消費し、余った電力を電力会社が買い取る制度である。この買取制度は、発電容量が10kWを超えても適用されるが、産業用として新しく2012年7月1日より施行された後述する全量買取制度の方が経済的に有利であるため、発電容量が10kWを超える企業の殆どは全量買取制度を適用することが予想される。

0023

全量買取制度は、太陽光発電装置22によって発電された電力を全て電力会社に売ることができる一方、電力会社の電力を安価に利用することができる制度である。自家発電して電力会社に売電する価格は余剰買取制度適用の場合より少し高額である。したがって、余剰買取制度と比較して、太陽光発電装置22の投資費用回収短期に行なうことができる。買取期間は20年であり、余剰電力制度の場合の2倍である。これらのことから、企業にとって、全量買取制度は余剰買取制度より大変有利な制度となっている。

0024

なお、全量買取制度とは、自家消費後の電力の余剰分とは関係なく自家発電した電力を売ることができ、その売られた電力は全量買い取るという制度であり、自家発電した電力量は全て売電しなければならないというものではない。

0025

次に、このように構成された本発明の実施形態の電力管理システム1における電力の使用について説明する。
デマンド監視装置11による使用電力の監視において、電力会社から供給された電力の使用量が契約電力量である設定値を超えないことが予測されている間は、図2に示すように、太陽光発電装置22の第1〜3太陽電池アレイで発電した電力は、それぞれ接続箱24に集められた後、第1〜3パワコンに供給され、交流集合箱27に集められた後、売電用電力量計29から電力会社に売電される。

0026

一方、デマンド監視装置11による使用電力の監視において、電力の使用量が設定値を超えることが予測された場合は、図3に示すように、太陽光発電装置22の第2太陽電池アレイ23b及び第3太陽電池アレイ23cで発電した電力については、それぞれ接続箱24に集められた後、第2パワコン26b、第3パワコン26cに供給され、交流集合箱27に集められた後、売電用電力量計29から電力会社に売電される。

0027

これに対して、太陽光発電装置22の第1太陽電池アレイ23aの切替開閉器25には、デマンド監視装置11から切替信号が送信される。そこで、切替信号を受信した切替開閉器25は、第1太陽電池アレイ23aで発電した電力を第4パワコン26dに供給する。更に、第4パワコン26dに供給された電力は、電力会社の電力供給優先して太陽光発電装置22からの電力供給に切り替えられ、事業所の一般負荷への消費電力として使用される。また、このときには、デマンド監視装置11によるデマンドコントロール、負荷制御が自動的に行なわれ、空調設備等の出力制御またはON/OFF制御消灯などの節電措置が自動的に行なわれる。但し、デマンド監視装置11が契約電力量を超えると予測し警報を発したときに、作業員、店員等がこれを確認して手動で空調設備等の出力制御や消灯などの節電措置を行なうようにしてもよい。

0028

その後のデマンド監視装置11による使用電力の監視において、一旦電力の使用量が契約電力量を超えることが予測されたものの、節電措置の結果、使用電力量が契約電力量を超えないと予測されたときには、太陽光発電装置22の第1太陽電池アレイ23aの切替開閉器25には、復帰信号が送信される。そこで、復帰信号を受信した切替開閉器25は、第1太陽電池アレイ23aで発電した電力を第4パワコン26dから元の第1パワコン26aに供給する。これにより、第1〜3太陽電池アレイで発電した電力は、元のように、再度、それぞれの接続箱24に集められた後、第1〜3パワコンに供給され、第1〜3太陽電池アレイで発電した全ての電力が交流集合箱27に集められた後、売電用電力量計29から電力会社に売電される。

0029

なお、太陽光発電装置22による自家発電を優先して使用することにより、空調設備等の出力制御またはON/OFF制御や消灯などの節電措置をできる限り少なくしたり、更には、これらに使用する電力量を全て自家発電により賄うことができれば、空調設備等の調整を不要とすることもできる。

0030

ここで、デマンド監視装置11による使用電力の監視において、電力の使用量が設定値を超えることが予測された場合の使用電力量、買取電力量の関係を説明する。
図4に示すように、事業所における「使用電力量W1」=「電力会社供給の使用電力量W2」+「自家使用電力量W6」である。このとき、「電力会社供給の使用電力量W2」<「契約電力量W3」であり、使用電力量W2は契約電力量W3以下に維持される。他方、「自家発電装置による発電量W4」=「全量買取制度による売電量W5」+「自家使用電力量W6」である。

0031

次に、本発明の実施形態の電力管理システム1の作用を説明する。
デマンド監視装置11により使用電力が設定値を超えると予測されたとき、太陽光発電装置22により発生した電力の一部または全部が売電用電力から使用電力に切替えられるので、電力会社から受電している電力量を削減してもその削減分を太陽光発電装置22で発生した電力で補うことができる。したがって、機器、装置の出力制御、稼働停止等による節電措置のみでは所要の節電効果が得られず、或いは従業員等に無理を強いることとなって節電措置を採ることが困難であることなどにより、契約電力量を超過してしまう虞がある場合でも、全量買取システム21の太陽光発電装置22による電力の補充によってこれを一般負荷として使用することができるため、電力会社から供給される電力の使用電力量は契約電力量以下に抑えることができる。

0032

ここで、電気料金面について検討する。デマンド監視装置11の監視により太陽光発電装置22で発電した電力の一部または全部が売電用電力から使用電力に切替えられると、太陽光発電装置22により発電した電力を全量売電することによって得られる売電額は、使用電力に切り替えられた電力分だけ減少することとなる。しかし、太陽光発電装置22により発生した電力を使用電力に切り替える必要があるのは、夏期及び期の僅かな期間である。その一方、電気料金の基本料金は、使用電力量が契約電力の設定値を超えることにより一旦高い金額設定変更されると、1年間はその金額が維持される。そこで、太陽光発電装置22で発電した電力の一部または全部を売電用電力から使用電力に切替える場合と切替えない場合とを比較したとき、売電用電力から使用電力に切り替えて基本料金が上昇するのを抑えた方が全体的に電気料金は安価となり、コスト低減に繋がる。

0033

ところで、上記実施形態において、デマンド監視装置11により使用電力が設定値を超えると予測されたとき、図3に示すように、切替信号は第1太陽電池アレイ23aの切替開閉器25に送信され、第1太陽電池アレイ23aで発電した電力のみが第4パワコン26dに供給され、一般負荷として事業所で使用されるが、これに限られるものではなく、デマンド監視装置11により使用電力が設定値を大きく超えると予測されたときには、切替信号が第1太陽電池アレイ23aに加え、第2太陽電池アレイ23b更には第3太陽電池アレイ23cの切替開閉器25にも送信されるものとし、第2太陽電池アレイ23b更には第3太陽電池アレイ23cの発電量も一般負荷の使用電力として供給されるものとしてもよい。この場合は、第2太陽電池アレイ23b或いは更に第3太陽電池アレイ23cの発電量も自家使用電力に供給され、補充されるため、その分、電力会社から供給される電力量を削減できる。したがって、使用電力が設定値を大きく超えると予測されたときでも、無理な節電措置を行なうことなく、第2太陽電池アレイ23b或いは更に第3太陽電池アレイ23cの電力の補充によって、契約電力の設定値以下に維持することができる。

0034

即ち、デマンド監視装置11により使用電力量が契約電力量を超えると予測された電力値に対応して太陽光発電装置22により発生して売電用電力から使用電力に切替えられる電力値を可変できるものとすることもできる。

0035

なお、デマンド監視装置11により使用電力量が設定値の契約電力量を超えると予測されたときへの切替えは、デマンド監視装置11により使用電力量が契約電力量を超えると予測されたとき、自動的にデマンド監視装置11から切替信号が送信されて切替開閉器25で第4パワコン26d側に切り替えられるようになっているが、これに限られず、デマンド監視装置11が警報を発したときに作業員、店員等が手動で第4パワコン26d側に切替えるものとすることもできる。

0036

また、売電用電力から使用電力への切替えは、通常、デマンド監視装置11のデマンドコントロールによる警報発令機器制御等による節電措置と同時に行なわれるが、異なる時期に行なわれるものであってもよい。例えば、契約電力量を超えると予測して設定したやや低めの最初の設定値を超えたときに自家発電装置の使用電力への切替えが行なわれ、その後それでも不十分のためにやや高めの最後の設定値を超えたときに、デマンド監視装置11によるデマンドコントロールの作動が開始するものであってもよい。ここにおける設定値は任意に設定することができる。

0037

更に、上記実施形態において、第4パワコン26dは、太陽電池アレイ23で発電した直流を100Vに変換することもあり得るし、三相の200Vに変換することもあるので、第1〜3パワコンと同じ仕様であってもよいし、別仕様であってもよい。

0038

なお、上記実施形態の設定値は、契約電力量や契約電力量を超えると予測して設定した前記設定値の他、省エネ等の別の観点から任意に設定することもできる。

0039

加えて、上記実施形態においては、売電として、全量買取制度により太陽光発電装置22で自家発電した電力を売る場合に適用しているが、全量でなく一部買取りの買取制度により売電するものにも同様に適用することができる。

0040

更に、上記実施形態においては、自家発電装置として太陽光発電装置22を備えているが、これに限定されるものではなく、図2及び図3に示すように、回路中にリチウムイオン電池等の蓄電池30を付帯させてもよい。この場合は、タイミングにより、太陽光発電装置22及び蓄電池30の双方から或いは蓄電池30のみから電気を供給させることもできる。

0041

1電力管理システム
11デマンド監視装置
21 全量売電システム
22太陽光発電装置
23太陽電池アレイ
25 切替開閉器

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