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技術 金型装置及びガラス物品の製造方法

出願人 日本電気硝子株式会社
発明者 広橋研一大石幸博金子裕次
出願日 2019年3月26日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-058954
公開日 2020年10月1日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-158338
状態 未査定
技術分野 ガラスの成形
主要キーワード 冷媒循環機構 気体排出路 調理機器用 気体流通路 梨地模様 軸状部材 中実構造 リフレクター用
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図面 (5)

課題

外面に凸部を有するガラス物品外観品位を容易に高めることのできる金型装置、及びガラス物品の製造方法を提供する。

解決手段

ガラスプレス成形に用いられる金型装置11は、第1プレス面P1を有する下型12を備える。金型装置11の下型12の第1プレス面P1は、凹部14を含む。下型12は、凹部14内の気体を排出する気体排出路15を有する。下型12の気体排出路15は、凹部14内に開口し、凹部14内の気体を流入する流入口15aを有する。金型装置11は、軸状部材16をさらに備える。金型装置11の軸状部材16は、気体排出路15内に配置される先端部16aを有する。軸状部材16の先端部16aは、気体排出路15の流入口15a側の端部において気体排出路15の内壁面から離間させて配置される。

概要

背景

従来、ガラス物品の製造方法としては、例えば、特許文献1に開示されているように、金型を用いて溶融ガラスの塊(ガラスゴブ)をプレス成形する方法が知られている。特許文献1に開示される金型は、凹部を含むプレス面を有し、この金型を用いることで、底面に凸部を有するガラス物品を製造することができる。このような金型を用いてガラス物品を製造する際に、プレス面の凹部内に空気が封じ込まれることを防止するために、凹部内に空気抜き孔が形成されている。

概要

外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることのできる金型装置、及びガラス物品の製造方法を提供する。ガラスのプレス成形に用いられる金型装置11は、第1プレス面P1を有する下型12を備える。金型装置11の下型12の第1プレス面P1は、凹部14を含む。下型12は、凹部14内の気体を排出する気体排出路15を有する。下型12の気体排出路15は、凹部14内に開口し、凹部14内の気体を流入する流入口15aを有する。金型装置11は、軸状部材16をさらに備える。金型装置11の軸状部材16は、気体排出路15内に配置される先端部16aを有する。軸状部材16の先端部16aは、気体排出路15の流入口15a側の端部において気体排出路15の内壁面から離間させて配置される。

目的

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることのできる金型装置、及びガラス物品の製造方法を提供する

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

凹部を含むプレス面を有する金型を備え、ガラスプレス成形に用いられる金型装置であって、前記金型は、前記凹部内の気体を排出する気体排出路を有し、前記気体排出路は、前記凹部内に開口し、前記凹部内の気体を流入する流入口を有し、前記金型装置は、前記気体排出路内に配置される先端部を有する軸状部材をさらに備え、前記軸状部材の前記先端部は、前記気体排出路の前記流入口側の端部において前記気体排出路の内壁面から離間させて配置される、金型装置。

請求項2

前記気体排出路は、前記金型の外面に開口する排出口を有し、前記軸状部材は、前記排出口から突出する突出部を備える、請求項1に記載の金型装置。

請求項3

前記軸状部材の前記突出部を冷却する冷却機構をさらに備える、請求項2に記載の金型装置。

請求項4

前記気体排出路を通じて前記凹部内の気体を強制的に排出する吸引機構をさらに備える、請求項3に記載の金型装置。

請求項5

前記軸状部材は、前記気体排出路内に取り付けられる取付部を有し、前記取付部は、前記気体排出路内の気体を前記金型の外部に排出させる方向に導く気体流通路を有する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の金型装置。

請求項6

請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の金型装置を用いてガラスをプレス成形することにより、前記金型の前記凹部に対応して形成される凸部を有するガラス物品を得る、ガラス物品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、金型装置及びガラス物品の製造方法に関する。

背景技術

0002

従来、ガラス物品の製造方法としては、例えば、特許文献1に開示されているように、金型を用いて溶融ガラスの塊(ガラスゴブ)をプレス成形する方法が知られている。特許文献1に開示される金型は、凹部を含むプレス面を有し、この金型を用いることで、底面に凸部を有するガラス物品を製造することができる。このような金型を用いてガラス物品を製造する際に、プレス面の凹部内に空気が封じ込まれることを防止するために、凹部内に空気抜き孔が形成されている。

先行技術

0003

特開平09−328321号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記従来の金型におけるプレス面の凹部のように、空気等の気体を排出する気体排出路を有する場合、凹部内の気体排出路にガラスが流入することで、ガラス物品には、気体排出路の形状に沿って比較的大きな突起が形成される場合がある。このような比較的大きな突起や突起が欠け痕跡は、ガラス物品の外観品位を低下させる一因となり得る。

0005

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることのできる金型装置、及びガラス物品の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決する金型装置は、凹部を含むプレス面を有する金型を備え、ガラスのプレス成形に用いられる金型装置であって、前記金型は、前記凹部内の気体を排出する気体排出路を有し、前記気体排出路は、前記凹部内に開口し、前記凹部内の気体を流入する流入口を有し、前記金型装置は、前記気体排出路内に配置される先端部を有する軸状部材をさらに備え、前記軸状部材の前記先端部は、前記気体排出路の前記流入口側の端部において前記気体排出路の内壁面から離間させて配置される。

0007

この構成によれば、金型装置の軸状部材における先端部を、気体排出路の流入口側の端部において気体排出路の内壁面から離間させて配置することで、軸状部材の先端部の外周面と、気体排出路の内壁面との間に比較的狭い流路を形成することができる。これにより、金型のプレス面の凹部に充填されたガラスが気体排出路内に入り込むことを抑えることができる。このため、ガラス物品の凸部の表面に金型の気体排出路を要因とする不要な突起が形成され難くなる。なお、気体排出路自体の径を小さくすることにより狭い流路を形成することも可能であるが、上記の構成と比較して相対的に流路の総面積が小さくならざるを得ず、気体の排出を行い難くなる。上記の構成によれば、比較的狭い流路としながら、凹部内の気体を効率的に気体排出路に流入させることができるだけの流路の総断面積を確保し易く、かつガラス物品に不要な突起が形成され難い。また、軸状部材の先端部が気体排出路から離間されていることにより、軸状部材の先端部の熱を、気体排出路を介して外部に放出できるため、軸状部材の先端部は、金型装置の他の部分よりも温度が低くなり、ガラスを冷却する効果を高めることができる。

0008

なお、軸状部材の先端部における気体排出路の内壁面からの離間は、軸状部材の先端部において、その外周面が全周にわたって気体排出路の内壁面から離間している場合に限らず、軸状部材の先端部の外周面の一部が気体排出路の内壁面に当接し、他の部分が離間している場合も含むものとする。

0009

上記金型装置において、前記気体排出路は、前記金型の外面に開口する排出口を有し、前記軸状部材は、前記排出口から突出する突出部を備えることが好ましい。
この構成によれば、金型装置の軸状部材の突出部を、例えば外気等で冷却することで、軸状部材の温度をより低くすることができる。これにより、軸状部材の先端面に接触したガラスを冷却する効果を高めることができる。すなわち、軸状部材の先端面にガラスが接触することで、ガラスの流動性が低下するため、ガラスが気体排出路内に入り込むことをさらに抑えることができる。

0010

上記金型装置において、前記軸状部材の前記突出部を冷却する冷却機構をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、金型装置における軸状部材の突出部は、金型装置の冷却機構によって強制的に冷却されるため、軸状部材の先端面に接触したガラスを冷却する効果をさらに高めることができる。

0011

上記金型装置において、前記気体排出路を通じて前記凹部内の気体を強制的に排出する吸引機構をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、金型の凹部内にガラスを速やかに充填することができる。なお、軸状部材が冷却機構により強制的に冷却される場合、金型の凹部内にガラスを速やかに充填することができるとともに、ガラスの流動性が低下するため、凹部内に確実にガラスを充填でき、かつガラス物品の凸部の表面に金型の気体排出路を要因とする不要な突起が形成され難くなる。

0012

上記金型装置において、前記軸状部材は、前記気体排出路内に取り付けられる取付部を有し、前記取付部は、前記気体排出路内の気体を前記金型の外部に排出させる方向に導く気体流通路を有することが好ましい。

0013

この構成によれば、例えば、金型装置における軸状部材の取付部を利用して軸状部材を金型から脱着することで、金型のメンテナンスを行うことができる。
上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、上記金型装置を用いてガラスをプレス成形することにより、前記金型の前記凹部に対応して形成される凸部を有するガラス物品を得る。

発明の効果

0014

本発明によれば、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることができる。

図面の簡単な説明

0015

実施形態の金型装置を示す模式断面図である。
金型装置の要部を示す断面図である。
(a)は、金型装置の要部を示す平面図であり、(b)は、変更例の金型装置の要部を示す平面図である。
(a)及び(b)は、変更例の金型装置の要部を示す平面図である。

実施例

0016

以下、金型装置及びガラス物品の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

0017

図1に示すように、金型装置11は、ガラスGのプレス成形に用いられるものであり、下型12と上型13とを備えている。金型装置11の下型12は、第1プレス面P1を有し、金型装置11の上型13は、第2プレス面P2を有している。金型装置11のキャビティは、第1プレス面P1と第2プレス面P2とにより形成されている。

0018

下型12の第1プレス面P1は、凹部14を含んでいる。この第1プレス面P1の凹部14にガラスGが充填されることで、外面に凸部を有するガラス物品を得ることができる。

0019

図2に示すように、金型装置11の下型12は、気体排出路15を有している。下型12の気体排出路15は、下型12の凹部14内の気体が流入する流入口15aと、下型12の底面に開口する排出口15bとを有している。また、本実施形態の気体排出路15において、流入口15a側の内径は、排出口15b側の内径よりも小さく形成されているが、これに限定されず、気体排出路15の内径は一定であってもよいし、例えば排出口15b側の内径が流入口15a側の内径よりも小さく形成されていてもよい。

0020

本実施形態の金型装置11の上型13は、第1上型13a、第2上型13b、及び第3上型13cからなる3分割の構造を有している。なお、上型13の分割構造は、成形するガラス製品の形状等に応じて適宜変更することができる。

0021

図2及び図3(a)に示すように、金型装置11は、下型12の気体排出路15に対応して設けられる軸状部材16をさらに備えている。軸状部材16は、下型12の気体排出路15内に配置される先端部16aを有している。なお、図3では、軸状部材16の先端部16a(先端面)を梨地模様で示している。

0022

軸状部材16の先端部16aは、気体排出路15の流入口15a側の端部において気体排出路15の内壁面から離間させて配置されている。これにより、図2に矢印で示すように、下型12の凹部14内の気体は、気体排出路15の内壁面と軸状部材16の先端部16aとの間に流入することが可能である。

0023

本実施形態の軸状部材16の先端部16aは、中実構造を有している。軸状部材16の先端面の面積は、気体排出路15の流入口15aの開口面積の10%以上、90%以下の範囲内とされることが好ましく、より好ましくは、30%以上、70%以下の範囲内である。軸状部材16の先端部16aにおける先端面は、気体排出路15における流入口15aを取り囲む第1プレス面P1と面一になるように形成されていることが好ましい。

0024

金型装置11の軸状部材16は、下型12の気体排出路15の開口部から突出する突出部16bと、気体排出路15内に取り付けられる取付部16cとを有している。軸状部材16の取付部16cは、先端部16aと突出部16bとの間に設けられている。本実施形態の取付部16cは、雄ねじ部から構成され、下型12の気体排出路15に形成された雌ねじ部に螺合されることで、気体排出路15に取り付けられる。

0025

軸状部材16は、下型12の気体排出路15内の気体の下型12の外部に排出させる方向に導く気体流通路17を有している。軸状部材16の気体流通路17は、下型12の気体排出路15内の気体が流入される溝部18と、溝部18から気体が流入される貫通孔19とを有している。気体流通路17の貫通孔19は、軸状部材16の突出部16bに開口する流出口19aを有している。

0026

軸状部材16は、金型の金属材料と同種又は異種の金属材料から形成することができる。
図2に示すように、金型装置11は、軸状部材16の突出部16bを冷却する冷却機構20をさらに備えている。冷却機構20としては、例えば、送風ファン冷媒循環機構等を用いることができる。金型装置11は、下型12の気体排出路15を通じて下型12の凹部14内の気体を強制的に排出する吸引機構21をさらに備えている。吸引機構21としては、例えば、電動ポンプを用いることができる。

0027

ガラス物品としては、トレイ容器調理機器用ターンテーブル、リフレクター用等の薄膜積層用の基板窓材等が挙げられる。
これらの用途のガラス物品に用いるガラスGは、耐熱性を有するものが好ましい。耐熱ガラスとしては、例えば、30〜750℃における平均線熱膨張係数が−10〜+30×10−7/℃程度の極めて低膨張結晶化ガラスガラスセラミックス)が挙げられる。耐熱ガラスの組成は、質量%で、SiO2:55〜75%、Al2O3:20.5〜27%、Li2O:2%以上、TiO2:1.5〜3%、TiO2+ZrO2:3.8〜5%、SnO2:0.1〜0.5%を含むことが好ましい。

0028

ガラス物品に用いる耐熱ガラスは、例えば、硼珪酸ガラスであってもよい。硼珪酸ガラスのガラス組成は、質量%で、SiO2:70〜85%、Al2O3:0〜5%、B2O3:10〜20%、Na2O:2〜10%、K2O:0〜5%を含有することが好ましい。

0029

次に、ガラス物品の製造方法について上記金型装置11の主な作用とともに説明する。
ガラス物品の製造方法は、金型装置11を用いてガラスGをプレス成形することにより、下型12の凹部14に対応して形成される凸部を有するガラス物品を得る方法である。ガラス物品の製造方法では、まず下型12の第1プレス面P1上にガラス物品に必要な量のガラスゴブを載置し、上型13を降下させることで下型12の第1プレス面P1と上型13の第2プレス面P2との間でガラスゴブをプレスする。

0030

図2二点鎖線で示すように、ガラスGが下型12の第1プレス面P1の凹部14に入り込む際に凹部14内の気体は、気体排出路15を通じて排出される。このように凹部14内の気体が排出されながら凹部14内にガラスGが充填される。このとき、本実施形態の金型装置11は、吸引機構21を備えているため、凹部14内の気体を強制的に排出することができる。

0031

ここで、金型装置11の軸状部材16の先端部16aは、気体排出路15の流入口15a側の端部において気体排出路15の内壁面から離間させて配置されている。この構成によれば、軸状部材16の先端部16aの外周面と、気体排出路15の内壁面との間に比較的狭い気体の流路を形成することができる。このため、第1プレス面P1の凹部14に充填されたガラスGが気体排出路15内に入り込むことを抑えることができる。

0032

また、本実施形態の金型装置11の軸状部材16は、気体排出路15の排出口15bから突出する突出部16bを有している。この軸状部材16の突出部16bを例えば外気等で冷却することで、軸状部材16の温度をより低くすることができる。これにより、軸状部材16の先端面に接触したガラスGを冷却する効果を高めることができる。すなわち、軸状部材16の先端面にガラスGが接触することで、ガラスGの流動性が低下するため、ガラスGが気体排出路15内に入り込むことをさらに抑えることができる。本実施形態では、金型装置11の冷却機構20によって軸状部材16を強制的に冷却しているため、軸状部材16の先端面に接触したガラスGを冷却する効果をさらに高めることができる。

0033

ガラスG物品の製造方法では、ガラスGのプレス成形が完了した後、上型13を上昇させて下型12からガラス物品を取り出す。このようにしてガラス物品を製造することで、気体排出路15を要因として形成される突起を極めて小さくすることができる。

0034

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)金型装置11は、凹部14を含む第1プレス面P1を有する金型である下型12を備え、ガラスGのプレス成形に用いられる。金型装置11の下型12は、第1プレス面P1の凹部14内の気体を排出する気体排出路15を有している。下型12の気体排出路15は、第1プレス面P1の凹部14内に開口し、この凹部14内の気体を流入する流入口15aを有している。金型装置11は、気体排出路15内に配置される先端部16aを有する軸状部材16をさらに備えている。金型装置11における軸状部材16の先端部16aは、気体排出路15の流入口15a側の端部において気体排出路15の内壁面から離間させて配置されている。

0035

この構成によれば、金型装置11の軸状部材16における先端部16aを、気体排出路15の流入口15a側の端部において気体排出路15の内壁面から離間させて配置することで、軸状部材16の先端部16aの外周面と、気体排出路15の内壁面との間に比較的狭い流路を形成することができる。これにより、下型12の第1プレス面P1の凹部14に充填されたガラスGが気体排出路15内に入り込むことを抑えることができる。このため、ガラス物品の凸部の表面に下型12の気体排出路15を要因とする不要な突起が形成され難くなる。従って、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることができる。

0036

本実施形態のように、軸状部材16の先端部16aを気体排出路15の内壁面から離間させて配置することで、気体排出路15の流入口15aの内周囲全体より気体の排出を行うことができる。すなわち、金型装置11における軸状部材16の先端部16aの配置を利用して、流路幅の狭い部分を気体排出路15の流入口15aに形成することで、気体排出路15内にガラスGが入り込むことを抑えることができ、かつ気体の流量も確保することが容易となる。

0037

さらに、軸状部材16の先端部16aが気体排出路15から離間されることにより、軸状部材16の熱を、気体排出路15を介して外部に効率的に放出できるため、軸状部材16の先端部16aは、金型装置11の他の部分よりも温度が低くなり、ガラスGを冷却する効果を高めることができる。

0038

特に、本実施形態のように、軸状部材16の先端部16aにおいて、その外周面が全周にわたって気体排出路15の内壁面から離間している場合には、軸状部材16の先端部16aの外周面の一部が気体排出路15の内壁面に当接している場合に比べて、冷却作用が得られ易い。

0039

(2)金型装置11において、下型12の気体排出路15は、下型12の外面に開口する排出口15bを有し、軸状部材16は、気体排出路15の排出口15bから突出する突出部16bを備えている。この場合、軸状部材16の突出部16bを例えば外気等で冷却することで、軸状部材16の温度をより低くすることができる。これにより、軸状部材16の先端面に接触したガラスGを冷却する効果を高めることができる。すなわち、軸状部材16の先端面にガラスGが接触することで、ガラスGの流動性が低下するため、ガラスGが気体排出路15内に入り込むことをさらに抑えることができる。従って、ガラス物品の外観品位をさらに高めることが容易となる。

0040

(3)金型装置11は、軸状部材16の突出部16bを冷却する冷却機構20をさらに備えている。この場合、金型装置11における軸状部材16の突出部16bは、金型装置11の冷却機構20によって強制的に冷却されるため、軸状部材16の先端面に接触したガラスGを冷却する効果をさらに高めることができる。

0041

(4)金型装置11は、下型12の気体排出路15を通じて下型12の凹部14内の気体を強制的に排出する吸引機構21をさらに備えている。この場合、下型12の凹部14内にガラスGを速やかに充填することができる。従って、例えば、ガラス物品の生産性を高めることができる。また、このように生産性を高めたとしても、下型12の気体排出路15内にガラスGが入り込むことを金型装置11の軸状部材16によって抑えることができるため、ガラス物品の外観品位を維持することが可能となる。

0042

(5)金型装置11の軸状部材16は、気体排出路15内に取り付けられる取付部16cを有している。軸状部材16の取付部16cは、気体排出路15内の気体を下型12の外部に排出させる方向に導く気体流通路17を有している。この場合、例えば、軸状部材16の取付部16cを利用して軸状部材16を下型12から脱着することで、下型12のメンテナンスを行うことができる。

0043

(変更例)
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

0044

・金型装置11の軸状部材16を下型12に取り付ける取付部16cの構造は、上述した螺合させる構造に限定されず、例えば、軸状部材16を下型12の気体排出路15内に係止させる構造や、軸状部材16を下型12の気体排出路15内に嵌合させる構造等であってもよい。また、金型装置11の軸状部材16は、例えば、下型12と溶接等で接合することで取り付けることも可能である。

0045

・金型装置11の軸状部材16における突出部16bを省略し、軸状部材16の全体を気体排出路15内に配置してもよい。
・金型装置11の軸状部材16における突出部16bを省略し、軸状部材16の全体を気体排出路15内に配置するとともに、軸状部材16を冷却機構20により冷却してもよい。

0046

図3(b)に示すように、金型装置11において、軸状部材16の先端部16aの構造は、中実構造に限定されず、筒状に形成されることで、中空部16dを有する中空構造であってもよい。

0047

図4(a)及び図4(b)に示すように、軸状部材16の先端部16aは、複数に分割されていてもよい。また、軸状部材16の先端面の形状は、円形状に限定されず、例えば、多角形状等であってもよい。

0048

図4(b)に示すように、気体排出路15の断面形状についても、円形状に限定されず、多角形状等であってもよい。
・金型装置11の吸引機構21を省略し、ガラスGを凹部14内に向けて押圧する上型13のプレス圧によって下型12の凹部14内の気体を押し出すこともできる。

0049

・金型装置11の冷却機構20を省略することもできる。
・凹部14及び気体排出路15を有する金型は、下型12に限定されず、上型13であってもよい。この場合、上型13の気体排出路15内に軸状部材16の先端部16aを配置すればよい。

0050

11…金型装置、12…下型、13…上型、14…凹部、15…気体排出路、15a…流入口、15b…排出口、16…軸状部材、16a…先端部、16b…突出部、16c…取付部、17…気体流通路、20…冷却機構、21…吸引機構、G…ガラス、P1…第1プレス面。

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