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技術 電力分配装置を搭載したラック

出願人 富士通株式会社
発明者 黒崎敬太郎
出願日 2015年8月18日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-160867
公開日 2017年2月23日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-041484
状態 特許登録済
技術分野 架又はフレームの構造
主要キーワード 底面部材 電力分配装置 アレニウス式 受電系統 入力ケーブル ラックマウント型 天井部材 電源タップ
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図面 (16)

課題

電子機器保守作業を妨げることがない複数の電力分配装置を搭載したラックを提供すること。

解決手段

ラック20の側部に設けられた水平方向Xに出し入れ可能なトレイ33と、トレイ33に載せられ、入力ケーブル37と出力ケーブル38とが接続された電力分配装置34と、電力分配装置34よりも高い位置において入力ケーブル38が架けられ、かつトレイ33と共に水平方向Xに移動するプーリ42と、トレイ33の入れ込み動作に連動して互いの間隔が広がるように、電力分配装置34よりも高い位置において水平方向Xに並んで設けられ、かつ出力ケーブル38が通された第1のリング47及び第2のリング48とを備えた電力分配装置を搭載したラックによる。

概要

背景

データセンタで使用されるラックには、サーバ電源ユニット等の様々な電子機器が収容される。それらの電子機器の各々に電力分配するため、ラックにはPDU(Power Distribution Unit)と呼ばれる電力分配装置が設けられる。

電力分配装置は、電源タップ一種であって、データセンタから供給された電力を複数の電子機器に分配する機能を有する。

一つのラックに設けられる電力分配装置の個数は、そのラックに収容されている電子機器の消費電力電源の種類に依存する。例えば、複数の電源ユニットを備えた消費電力の大きい複数の電子機器がラックに収容されていたり、これらの電子機器を増設したり場合には、供給電力を確保するために複数の電力分配装置を設けることがある。

また、電源電圧が100Vの電子機器と電源電圧が200Vの電子機器とが一つのラック内に混在している場合や、停電対策として二つの異なる系統電源設備を備えるデータセンタにおいて複数系統に対応した電子機器を収容する場合にも、受電系統ごとに複数の電力分配装置を設けることがある。

概要

電子機器の保守作業を妨げることがない複数の電力分配装置を搭載したラックを提供すること。ラック20の側部に設けられた水平方向Xに出し入れ可能なトレイ33と、トレイ33に載せられ、入力ケーブル37と出力ケーブル38とが接続された電力分配装置34と、電力分配装置34よりも高い位置において入力ケーブル38が架けられ、かつトレイ33と共に水平方向Xに移動するプーリ42と、トレイ33の入れ込み動作に連動して互いの間隔が広がるように、電力分配装置34よりも高い位置において水平方向Xに並んで設けられ、かつ出力ケーブル38が通された第1のリング47及び第2のリング48とを備えた電力分配装置を搭載したラックによる。

目的

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、電子機器の保守作業を妨げることがない複数の電力分配装置を搭載したラックを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

ラックの側部に設けられた水平方向に出し入れ可能なトレイと、前記トレイに載せられ、入力ケーブル出力ケーブルとが接続された電力分配装置と、前記電力分配装置よりも高い位置において前記入ケーブルが架けられ、かつ前記トレイと共に水平方向に移動するプーリと、前記トレイの入れ込み動作に連動して互いの間隔が広がるように、前記電力分配装置よりも高い位置において水平方向に並んで設けられ、かつ前記出力ケーブルが通された第1のリング及び第2のリングと、を備えたことを特徴とする電力分配装置を搭載したラック。

請求項2

前記側部に設けられ、前記電力分配装置に風を供給するファンを更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の電力分配装置を搭載したラック。

請求項3

前記ラックの側部に固定され、前記第2のリングが設けられた側板と、鉛直方向に延びた前記トレイの延長部と、前記延長部と連結されたことにより前記トレイに連動して水平方向にスライド可能であり、かつ前記第1のリングが設けられたスライド部とを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電力分配装置を搭載したラック。

請求項4

前記第1のリングと水平方向に並ぶ位置における前記延長部に前記出力ケーブルを固定する第1の固定部を更に有することを特徴とする請求項3に記載の電力分配装置を搭載したラック。

請求項5

前記電力分配装置よりも高い位置において前記側部に前記入力ケーブルを固定する第2の固定部を更に有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電力分配装置を搭載したラック。

技術分野

0001

本発明は、電力分配装置を搭載したラックに関する。

背景技術

0002

データセンタで使用されるラックには、サーバ電源ユニット等の様々な電子機器が収容される。それらの電子機器の各々に電力分配するため、ラックにはPDU(Power Distribution Unit)と呼ばれる電力分配装置が設けられる。

0003

電力分配装置は、電源タップ一種であって、データセンタから供給された電力を複数の電子機器に分配する機能を有する。

0004

一つのラックに設けられる電力分配装置の個数は、そのラックに収容されている電子機器の消費電力電源の種類に依存する。例えば、複数の電源ユニットを備えた消費電力の大きい複数の電子機器がラックに収容されていたり、これらの電子機器を増設したり場合には、供給電力を確保するために複数の電力分配装置を設けることがある。

0005

また、電源電圧が100Vの電子機器と電源電圧が200Vの電子機器とが一つのラック内に混在している場合や、停電対策として二つの異なる系統電源設備を備えるデータセンタにおいて複数系統に対応した電子機器を収容する場合にも、受電系統ごとに複数の電力分配装置を設けることがある。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、このように一つのラックに複数の電力分配装置を設けると、作業空間が狭くなり、電力分配装置が邪魔で電子機器の保守作業をし難くなってしまう。

0007

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、電子機器の保守作業を妨げることがない複数の電力分配装置を搭載したラック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

0008

以下の開示の一観点によれば、ラックの側部に設けられた水平方向に出し入れ可能なトレイと、前記トレイに載せられ、入力ケーブル出力ケーブルとが接続された電力分配装置と、前記電力分配装置よりも高い位置において前記入ケーブルが架けられ、かつ前記トレイと共に水平方向に移動するプーリと、前記トレイの入れ込み動作に連動して互いの間隔が広がるように、前記電力分配装置よりも高い位置において水平方向に並んで設けられ、かつ前記出力ケーブルが通された第1のリング及び第2のリングを備えた電力分配装置を搭載したラックが提供される。

発明の効果

0009

以下の開示によれば、電子機器の保守作業を妨げることがない複数の電力分配装置を搭載したラックを提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0010

図1は、検討に使用したラックの斜視図である。
図2は、提案されているラックの斜視図である。
図3は、ラックが複数設置されたデータセンタの上面図である。
図4は、第1実施形態に係るラックの斜視図である。
図5は、リアカバーサイドカバーとを外した本実施形態に係るラックの斜視図である。
図6は、電力分配部の斜視図である。
図7は、トレイとその周囲の側面図である。
図8は、図7のI−I線に沿う断面図である。
図9(a)、(b)は、ラックからトレイを引き出すときの各部の動きについて説明するための側面図(その1)である。
図10(a)、(b)は、ラックからトレイを引き出すときの各部の動きについて説明するための側面図(その2)である。
図11は、ラックからトレイを引き出すときの各部の動きについて説明するための側面図(その3)である。
図12は、保守作業時の電力分配部の斜視図である。
図13は、ラックにトレイを入れるときの斜視図である。
図14は、第2実施形態に係るラックの斜視図である。
図15は、比較例に係るラックの上面図である。

発明を実施するための最良の形態

0011

本実施形態の説明に先立ち本願発明者が行った検討結果について説明する。

0012

図1は、検討に使用したラックの斜視図である。

0013

このラック1にはサーバ等の複数の電子機器3が収容されており、ラック1の背面1a側には開閉可能なリアカバー2が設けられる。そして、そのリアカバー2の近くのラック1内に電力分配装置4が設けられる。

0014

電力分配装置4は、床下から供給された電力を受電し、それを不図示の複数の出力ケーブルを介して各電子機器3に分配する。この例ではリアカバー2と電子機器3との間の僅かなスペースSにバー型の電力分配装置4を立設する。

0015

電子機器3の電源用インレットは背面1a側にあるので、このように背面1a側に電力分配装置4を設けることで、電力分配装置4と各電子機器3とをケーブルで接続するのが容易となる。

0016

但し、スペースSは狭いため、複数の受電系統ごとに複数の電力分配装置4を設けたり、電子機器3として設けられた複数の電源ユニットごとに複数の電力分配装置4を設けるのは困難である。

0017

図2は、このような困難性を解消させるために提案されているラックの斜視図である。

0018

なお、図2において、図1と同じ要素には図1におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

0019

図2の例では、ラック1の背面1a側に底面部材6、側面パネル7、及び天井部材8を設けてラック1を奥行き方向に延ばすことにより、二つの電力分配装置4を立設するスペースを確保している。

0020

この構造によれば、複数の電力分配装置4を設けることは可能であるものの、以下のように電子機器3の保守作業をするのが難しくなる。

0021

図3は、ラック1が複数設置されたデータセンタの上面図である。

0022

図3に示すように、複数のラック1は、それぞれの背面1a同士が対向するように設置されており、対向するラック1の間の空間は作業者が通るホットアイル11として供せられる。

0023

そのホットアイル11の幅W1は、天井部材8によってラック1の奥行きを延ばしたことで、天井部材8を設けない場合の幅W2よりも狭くなってしまい、作業者がホットアイル11で保守をする空間が確保できなくなってしまう。

0024

以下に、本実施形態について説明する。

0025

(第1実施形態)
図4は、第1実施形態に係るラックの斜視図である。

0026

図4に示すように、ラック20は概略直方体であって、データセンタの床Fの上に設置される。

0027

そのラック20には、ラックマウント型の複数の電子機器26が収容される。収容する電子機器26は特に限定されないが、サーバや電源ユニット等を電子機器26としてラック20に収容し得る。

0028

また、ラック20の背面20aは、作業者が保守作業をするホットアイルに向けられており、開閉可能なリアカバー21を有する。更に、ラック20の側部にはサイドカバー22が設けられる。

0029

図5は、リアカバー21とサイドカバー22とを外したラック20の斜視図である。

0030

図5に示すように、ラック20の側部には二本のマウントアングル25が立てられており、各マウントアングル25に複数の電力分配部31が固定される。

0031

電力分配部31は、床下から供給された電力を各電子機器26に分配するものであって、水平方向Xに長いバー状の電力分配装置34を有する。

0032

それぞれの電力分配装置34は、電子機器26として設けられた複数の電源ユニットごとに設けてもよいし、電子機器26の受電系統ごとに設けてもよい。

0033

なお、電力分配部31を設ける位置は、ラック20の側部であれば特に限定されない。例えば、ラック20の側部に不図示のフレームを設け、そのフレームに電力分配部31を固定してもよい。

0034

本実施形態では、このようにラック20の側部のスペースを活用することにより、図2のようにラック20の奥行きを延長することなしに、複数の電力分配装置34をラック20に収納することができる。そのため、ホットアイルで作業者が作業するスペースを確保することができ、電子機器26の保守作業を妨げることがない。

0035

しかも、電力分配装置34を複数設けることで、各電力分配装置34が協働して十分な供給電力を確保したり、複数の受電系統ごとに電力分配装置34を設けたりすることができるようになる。

0036

図6は、一つの電力分配部31の斜視図である。

0037

図6に示すように、電力分配部31は、マウントアングル25に固定された側板32と、その側板32に摺動可能に支持されたトレイ33とを有する。

0038

トレイ33は、水平方向Xに出し入れ可能であると共に、作業者が把持するためのハンドル36を備える。

0039

そのトレイ33には電力分配装置34が載せられる。電力分配装置34は水平方向Xに長いバー状であって、入力ケーブル37と出力ケーブル38とが接続される。

0040

このうち、入力ケーブル37は、床F(図4参照)から引き出された200Vの交流電力を電力分配装置34に入力するものであり、電力分配装置34の端部34eに水平方向Xから接続される。

0041

一方、出力ケーブル38は、入力ケーブル37の電力を各電子機器26に分配するものであり、電力分配装置34の上面34aに設けられた複数のアウトレット34bのいずれかに上から接続される。アウトレット34bの規格は特に限定されない。例えば、IEC60320-C13やIEC60320-C19に準拠したアウトレット34bを使用し得る。

0042

また、トレイ33には、鉛直方向Zに延びた延長部33aが固定される。延長部33aは、トレイ33と共に水平方向Xに移動可能であり、第1のパイプ41とプーリ42とを備える。

0043

この例では、第1のパイプ41とプーリ42はいずれも電力分配装置34よりも高い位置に設けられる。

0044

そして、前述の入力ケーブル37は、電力分配装置34を起点とした円弧に沿って半周程度曲げられ、プーリ42に架けられる。

0045

更に、延長部33aには、出力ケーブル38を固定するための第1の固定部51が設けられる。その第1の固定部51としては、例えば結束バンドを使用し得る。

0046

また、延長部33aにはスライド部45が連結される。スライド部45は、後述のようにトレイ33に連動して水平方向Xにスライド可能であると共に、第1のリング47を備える。この例では、電力分配装置34よりも高い位置であって、前述の第1の固定部51と水平方向Xに並ぶ位置に第1のリング47を設ける。

0047

その第1のリング47の横の側板32には、第1のリング47と水平方向Xに並ぶように第2のリング48が設けられる。

0048

これらのリング47、48には前述の出力ケーブル38が通されており、これにより出力ケーブル38が水平方向Xに沿って直線状に整形される。

0049

更に、側板32には、入力ケーブル37が巻回された第2及び第3のパイプ43、44と、側板32に入力ケーブル37を固定するための三つの第2の固定部52とが設けられる。その第2の固定部52としては、例えば結束バンドを使用し得る。

0050

図7は、トレイ33とその周囲の側面図である。

0051

図7に示すように、スライド部45と側板32の各々には、水平方向Xに延びる第1の長穴45xと第2の長穴32xが設けられる。

0052

図8は、図7のI−I線に沿う断面図である。

0053

なお、図8においては、図が煩雑するのを防ぐために各リング47、48と第1の固定部51とを省いている。

0054

図8に示すように、延長部33aには第1の突起33yが設けられており、その第1の突起33yが第1の長穴45xと嵌合する。同様に、スライド部45には第2の突起45yが設けられており、その第2の突起45yが第2の長穴32xに嵌合する。

0055

このように各突起33y、45yが各長穴45x、32yに嵌合することにより、スライド部45がスライドする方向を水平方向Xにすることができる。

0056

次に、ラック20からトレイ33を引き出すときの各部の動きについて説明する。

0057

図9図11は、ラック20からトレイ33を引き出すときの各部の動きについて説明するための側面図である。

0058

図9(a)は、ラック20にトレイ33を入れ込んだ状態を示す。

0059

この状態では、第1の固定部51と第1のリング47との間隔P1と、第1のリング47と第2のリング48との間隔P2のそれぞれが最も広い。

0060

次に、図9(b)に示すように、作業者がラック20からトレイ33を引き出す。この際、延長部33aの突起33yは、第1の長穴45xに沿って水平方向Xに自由に移動可能である。そのため、スライド部45は、トレイ33に連動せずに元の位置にある。

0061

更にトレイ33を引き出すと、図10(a)に示すように、延長部33aが第1のリング47に当接する。

0062

この状態でトレイ33を更に引き出すと、図10(b)に示すように、延長部33aに連動してスライド部45が水平方向Xにスライドし始める。

0063

その後、図11に示すように、トレイ33に連動してスライド部45が更にスライドし、第2のリング48にスライド部45が当接したところで、トレイ33とスライド部45の動きが停止する。

0064

なお、ラック20にトレイ33を入れ込む場合は、上記とは逆の操作を行えばよい。

0065

次に、このラック20に対する保守作業について説明する。

0066

図12は、保守作業時の電力分配部31の斜視図である。

0067

保守作業における作業内容としては、例えば、現状の電子機器26よりも高機能で消費電力が大きなサーバを電子機器26として増設したり、電子機器26を交換したりする作業がある。

0068

保守作業時には、図12に示すように、作業者がハンドル36を把持してラック20からトレイ33を水平方向Xに引き出す。

0069

このとき、入力ケーブル37と出力ケーブル38は電力分配装置34に接続されたままであるため、電力分配装置34の通電状態を維持したまま保守作業を行うことができる。

0070

また、プーリ42が入力ケーブル37を下から支えているため、入力ケーブル37が自重垂れ下がることがない。そのため、入力ケーブル37の引き回し形状が大きく崩れることがなく、入力ケーブル37にトレイ33が引っ掛かるのを防止できる。

0071

しかも、出力ケーブル38を第1の固定部51により延長部33aに固定したことにより、トレイ33に連動して出力ケーブル38もラック20の外側に引き出されるようになり、出力ケーブル38と入力ケーブル37とが絡まることもない。

0072

更に、入力ケーブル37を第2の固定部52で側板32に固定したため、トレイ33の出し入れにつられてケーブル37が床F(図4参照)から引き抜かれたり、入力ケーブル37が断線したりすることもない。

0073

一方、図13は、ラック20にトレイ33を入れるときの斜視図である。

0074

図13に示すように、ラック20にトレイ33を入れる際には、プーリ42が回転しながら入力ケーブル37を上に持ち上げる。これにより、トレイ33を収容する空間が作られるので、入力ケーブル37にトレイ33が引っ掛かるのが防止される。

0075

特に、第2の固定部52で入力ケーブル37を固定する位置を電力分配装置34よりも高くしたため、第2の固定部52の下では入力ケーブル37の張力や重量が小さくなり、作業者が少ない力でラック20にトレイ33を入れ込むことができる。

0076

また、第1のリング47と第2のリング48の間隔が広がるため、これらのリング47、48によって出力ケーブル38が水平方向Xに沿って直線状に整形される。同様に、第1の固定部51と第1のリング47との間隔も広がるため、第1の固定部51と第1のリング47によっても出力ケーブル38を直線状に整形できる。

0077

これにより、出力ケーブル38が自重で垂れ下がるのを防止できるので、出力ケーブル38にトレイ33が引っ掛かるのを防ぐことができ、トレイ33の出し入れが滑らかとなる。

0078

以上説明した本実施形態によれば、ラック20の側部に設けられた出し入れ可能なトレイ33に電力分配装置34を載せる。これにより、ラック20の背面20aでの保守作業を妨げることなしに、電力分配装置34の通電状態を維持しながら入力ケーブル37と出力ケーブル38の形状をトレイ33の動きで整形できる。

0079

(第2実施形態)
図14は、本実施形態に係るラックの斜視図である。

0080

なお、図14において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

0081

図14に示すように、本実施形態においては、ラック20の側部にファン60を設ける。

0082

ファン60は、外気Aから風Bを生成するものであって、その風Bによって電力分配装置34を冷却することができる。

0083

特に、ラック20の側部には電子機器26の背面から出る排気Dが周り込み難いため、排気Dで電力分配装置34が温まるのを防止しつつ、風Bで効果的に電力分配装置34を冷却することが可能となる。

0084

電力分配装置34は特に限定されないが、インテリジェントPDUを電力分配装置34として使用し得る。インテリジェントPDUは、電圧電流、及び消費電力等をアウトレット単位で測定し、その測定結果を表示する機能を有する。また、その測定結果に基づいて、電力分配装置34が電力を制御したり管理したりする機能を有する場合もある。

0085

これらの機能を実現するためのコンデンサ等の電子部品が電力分配装置34に搭載されることになるが、ファン60で生成された風Bを電力分配装置34に供給することで電子部品を冷却でき、高温環境が原因で電子部品の寿命が短くなるのを抑制できる。

0086

次に、本実施形態の比較例について説明する。

0087

図15は、図1の例に係るラック1の上面図である。

0088

図15に示すように、この例では、電子機器3がその前面から外気Cを取り込み、電子機器3内の不図示の電子部品が外気Cで冷却される。そして、電子機器3で温められた排気Dが、電子機器3の背面から放出される。

0089

このとき、図1の例のように電子機器3の背面側に電力分配装置4を設けると、排気Dに電力分配装置4が曝されることになる。アレニウス式に基づく10℃2倍の原理によれば、環境温度が10℃上昇すると電子部品の耐用年数は1/2になる。

0090

例えば、環境温度が40℃の条件下での耐用年数が5年のインテリジェントPDUを用いた場合を想定する。この場合に環境温度が10℃上昇して50℃になると、10℃2倍の原理によってインテリジェントPDUの耐用年数は3年未満となり、電力分配装置4を長期にわたって使用することができなくなってしまう。

0091

よって、電力分配装置を長期間使用するには、本実施形態のようにラック20の側部に電力分配装置34を設けるのが好ましい。

0092

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

0093

(付記1) ラックの側部に設けられた水平方向に出し入れ可能なトレイと、
前記トレイに載せられ、入力ケーブルと出力ケーブルとが接続された電力分配装置と、
前記電力分配装置よりも高い位置において前記入力ケーブルが架けられ、かつ前記トレイと共に水平方向に移動するプーリと、
前記トレイの入れ込み動作に連動して互いの間隔が広がるように、前記電力分配装置よりも高い位置において水平方向に並んで設けられ、かつ前記出力ケーブルが通された第1のリング及び第2のリングと、
を備えたことを特徴とする電力分配装置を搭載したラック。

0094

(付記2) 前記側部に設けられ、前記電力分配装置に風を供給するファンを更に備えたことを特徴とする付記1に記載の電力分配装置を搭載したラック。

0095

(付記3) 前記ラックの側部に固定され、前記第2のリングが設けられた側板と、
鉛直方向に延びた前記トレイの延長部と、
前記延長部と連結されたことにより前記トレイに連動して水平方向にスライド可能であり、かつ前記第1のリングが設けられたスライド部とを有することを特徴とする付記1又は付記2に記載の電力分配装置を搭載したラック。

0096

(付記4) 前記スライド部に水平方向に延びる長穴を設け、前記長穴に嵌合する突起を前記延長部に設けることにより、前記スライド部がスライドする方向を水平方向にしたことを特徴とする付記3に記載の電力分配装置を搭載したラック。

0097

(付記5) 前記第1のリングと水平方向に並ぶ位置における前記延長部に前記出力ケーブルを固定する第1の固定部を更に有することを特徴とする付記3に記載の電力分配装置を搭載したラック。

0098

(付記6) 前記電力分配装置よりも高い位置において前記側部に前記入力ケーブルを固定する第2の固定部を更に有することを特徴とする付記1乃至付記5のいずれかに記載の電力分配装置を搭載したラック。

0099

(付記7) 前記電力分配装置は、上面に複数のアウトレットを備えた水平方向に延びるバー状であり、
前記電力分配装置の端部に前記入力ケーブルを水平方向から接続し、前記複数のアウトレットのうちの一つに前記出力ケーブルを上から接続したことを特徴とする付記1乃至付記6のいずれかに記載の電力分配装置を搭載したラック。

0100

1…ラック、1a…背面、2…リアカバー、3…電子機器、4…電力分配装置、6…底面部材、7…側面パネル、8…天井部材、20…ラック、20a…背面、21…リアカバー、22…サイドカバー、25…マウントアングル、26…電子機器、31…電力分配部、32…側板、32x…第2の長穴、33…トレイ、33a…延長部、34…電力分配装置、34a…上面、34b…アウトレット、34e…端部、36…ハンドル、37…入力ケーブル、38…出力ケーブル、41…第1のパイプ、42…プーリ、43…第2のパイプ、44…第3のパイプ、45…スライド部、45x…第1の長穴、47…第1のリング、48…第2のリング、51…第1の固定部、52…第2の固定部、60…ファン、F…床。

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