滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離技術(shù)的專利現(xiàn)狀分析

翟麗娜，董憲君，龍?bào)銦?，楊?/p>

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州215000）

滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離技術(shù)的專利現(xiàn)狀分析

翟麗娜，董憲君，龍?bào)銦?，楊?/p>

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州215000）

從專利角度研究該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，分析不同國家或企業(yè)在該領(lǐng)域的申請狀況和技術(shù)特點(diǎn)，為滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離領(lǐng)域的進(jìn)一步的發(fā)展提供專利信息。

滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)；油氣分離；專利

1　引言

“節(jié)能、環(huán)保”一直是壓縮機(jī)研究的兩大主題，壓縮機(jī)的發(fā)展既要保護(hù)臭氧層不被破壞，又要防止全球氣候變暖，雖然傳統(tǒng)使用的氟利昂制冷劑在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)能夠在壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件表面形成自潤滑膜，能夠很好的提高潤滑性能，從而提高壓縮機(jī)的效率，但是傳統(tǒng)使用的氟利昂制冷劑嚴(yán)重破壞了環(huán)境的發(fā)展，所以其被限制使用，因此導(dǎo)致了壓縮機(jī)的磨損嚴(yán)重，這就需要在提高壓縮機(jī)效率的同時(shí)，進(jìn)一步提高潤滑性能。

但是，壓縮機(jī)在壓縮制冷劑的同時(shí)，會(huì)不可避免的使制冷劑氣體中夾帶一定的潤滑油，夾帶的潤滑油會(huì)隨著制冷劑氣體一起排出，造成潤滑油的浪費(fèi)，需要不斷補(bǔ)充潤滑油，從而也降低了制冷效率。為了提高制冷效率，并有效降低能耗，將制冷劑氣體與夾帶的潤滑油進(jìn)行油氣分離，對(duì)潤滑油進(jìn)行回收利用是一種勢在必行的節(jié)能方式。

由于旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)比往復(fù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、零部件少、效率較高，在小容量范圍（0.3～5 kW）有取代往復(fù)式壓縮機(jī)的趨勢。旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中主要分為兩大類：渦旋式壓縮機(jī)和滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)利用渦旋轉(zhuǎn)子與渦旋定子的嚙合，形成多個(gè)壓縮室，隨著渦旋轉(zhuǎn)子的平動(dòng)回轉(zhuǎn)，使各壓縮室的容積不斷變化來壓縮氣體，其需要潤滑的運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)較少，排出的潤滑油較少；而滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)利用偏心圓筒形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)來改變壓縮室的容積以實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮，主要由氣缸、轉(zhuǎn)子、滑片、彈簧、排氣閥及偏心軸等組成，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位必須保證充分的潤滑性，在該壓縮機(jī)內(nèi)部具有充足的潤滑油，這樣一來混合在制冷劑氣體中的潤滑油含量也較高，為了對(duì)混合在制冷劑氣體中的潤滑油進(jìn)行回收利用，必須對(duì)其進(jìn)行油氣分離。因此，本文僅對(duì)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的油氣分離進(jìn)行專利分析。

2　分析樣本

本文選取中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CNABS）和外文數(shù)據(jù)庫（VEN）作為檢索庫。滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的油氣分離的分類主要集中在F04C29/02（潤滑劑的分離），進(jìn)一步擴(kuò)展到F04C29/06（消聲）、F04C29/ 00（零部件）、F04C18/356（帶有相對(duì)外部元件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的葉片）。經(jīng)過檢索，選取時(shí)間區(qū)域（申請日）起始于1980年1月1日，截止于2013年12月31日的滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)共228件作為分析樣本。

由于發(fā)明專利申請通常自申請日起滿18個(gè)月才能公開（提前公開的除外），PCT申請自申請日起30個(gè)月甚至更長時(shí)間之后才能進(jìn)入國家階段，因此在分析樣本中，2013年的申請數(shù)據(jù)并沒有完全包括2013年的全部申請。

3　滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離專利申請分析

3.1歷年申請量發(fā)展趨勢

圖1　歷年申請量發(fā)展趨勢

圖1示出了滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢，大致可以分為以下3個(gè)時(shí)期：

（1）萌芽期（1985年以前）：這一時(shí)期每年全球?qū)＠暾埩恐挥?～2件。此時(shí)該領(lǐng)域處于技術(shù)摸索階段，其專利申請主要采用分離板進(jìn)行油氣分離。

（2）平穩(wěn)增長期（1985～2000年）：這一時(shí)期的專利申請量平穩(wěn)增長，發(fā)達(dá)國家加快了該領(lǐng)域的專利申請。此時(shí)該領(lǐng)域的專利申請仍然集中在采用分離板進(jìn)行油氣分離，同時(shí)也出現(xiàn)了采用增大面積（如設(shè)置流通通道）的手段進(jìn)行油氣分離。由于能源緊缺已日益緊迫，發(fā)達(dá)國家推出空調(diào)效能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等各種節(jié)能政策，回收利用核心耗能的滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的潤滑油是一種有效的節(jié)能方式，因此日本、韓國紛紛加大了對(duì)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離領(lǐng)域的研究力度。

（3）快速增長期（2001～至今）：從2001年起，該領(lǐng)域的專利申請出現(xiàn)了快速增長，雖然這一時(shí)期的經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)該領(lǐng)域的專利申請?jiān)斐闪艘欢ǖ挠绊?，但是申請量并沒有明顯下降，申請量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前2個(gè)時(shí)期。這一時(shí)期汽車、空調(diào)、冰箱等行業(yè)的迅速發(fā)展，使得該領(lǐng)域的申請量也隨之快速增長。同時(shí)，中國逐漸重視專利保護(hù)工作，中國企業(yè)的專利保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，紛紛開始申請專利。

3.2專利申請國家分布

圖2　專利申請國家分布

從圖2可以看出，日本在該領(lǐng)域的申請量占據(jù)領(lǐng)先地位，占據(jù)專利申請總量的約73.78%。這與日本擁有許多技術(shù)先進(jìn)的壓縮機(jī)制造公司以及日本重視該領(lǐng)域的專利布局有關(guān)。其次是中國，占據(jù)專利申請總量的約19.9%，中國自2004年以來在該領(lǐng)域發(fā)展迅猛。但是中國的專利申請中幾乎有一半是實(shí)用新型，這表明中國企業(yè)在該領(lǐng)域的實(shí)力不夠強(qiáng)大，技術(shù)含量不高，傾向于申請授權(quán)快的實(shí)用新型，但是實(shí)用新型的專利權(quán)相對(duì)不穩(wěn)定，這就提醒中國企業(yè)增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力，提高專利權(quán)的穩(wěn)定性，并加快該方面的研究發(fā)展。

3.3主要申請人分布

從圖3總體來看，日本在該領(lǐng)域非?；钴S，三洋和松下在該領(lǐng)域占據(jù)主要位置，其申請量都在40件以上，三菱和日立次之，其申請量分別為28件和17件。其余7個(gè)申請人的申請量差距不大，都在10件左右及其以下。位居前10名的申請人中只有美芝和樂金是中國企業(yè)，而樂金是一家中韓合資公司，其中樂金在該領(lǐng)域的專利申請有1/3以上是韓國發(fā)明人。中國雖然是壓縮機(jī)使用大國，但主要依靠進(jìn)口，其研發(fā)力量十分薄弱，這就提醒中國企業(yè)加大對(duì)該領(lǐng)域的研發(fā)力度，加緊專利布局。

圖3　主要申請人分布

3.4技術(shù)分布

圖4　技術(shù)分布

該領(lǐng)域主要技術(shù)的一級(jí)分支如下：分離板、增大空間、分離器3個(gè)方面（見圖4）。其中，分離板約占59.31%，增大空間約占33.76%。采用分離板的專利申請主要是在排出空間設(shè)置分離板，按照采用分離板的不同作用，又可以分為3個(gè)二級(jí)分支：過濾、重力和離心力。過濾的技術(shù)分支是在分離板上設(shè)置過濾材料，通過過濾作用將夾帶的潤滑油從制冷劑氣體中分離出來。重力的技術(shù)分支是將分離板設(shè)置在電機(jī)與排出管之間的排出空間內(nèi)，夾帶的潤滑油的制冷劑氣體碰撞分離板而改變流動(dòng)方向，利用潤滑油的密度比制冷劑氣體的密度大的重力的作用達(dá)到油氣分離的目的。離心力的技術(shù)分支是將分離板設(shè)置在轉(zhuǎn)子上下端或上下軸承的軸頸外周面，并隨著轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓縮機(jī)工作時(shí)，夾帶潤滑油的制冷劑氣體在分離板的作用下成為旋轉(zhuǎn)氣流，該旋轉(zhuǎn)氣流中夾帶的潤滑油在離心力的作用下以一定角度射出并被甩向分離板外側(cè)。其中，利用分離板離心力作用的專利申請約占申請總量的35.94%。

按照增大空間的技術(shù)手段不同分為2個(gè)二級(jí)分支：消聲器和流通通道。其中，消聲器的技術(shù)分支是在壓縮室的上部或下部設(shè)置一個(gè)擴(kuò)大的空間（上消聲器或下消聲器）。流通通道的技術(shù)分支是利用迷宮式的流通通道增加夾帶潤滑油的制冷劑氣體的流動(dòng)接觸面積，降低流動(dòng)速度。設(shè)置流通通道來進(jìn)行油氣分離能夠充分利用壓縮機(jī)各個(gè)部件之間的間隙，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置合理，有24.24%的專利申請是關(guān)于該技術(shù)分支的改進(jìn)。

3.5主要申請人的技術(shù)分布

圖5　排名前4位的申請人的技術(shù)分布

從圖5看出，這4位申請人對(duì)該領(lǐng)域的研究主要集中在離心力和流通通道分支，其次是重力和消聲器分支。由于利用離心力的分離板和流通通道結(jié)構(gòu)簡單，形式多樣，達(dá)到的油氣分離效果良好，是申請人研究滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)油氣分離領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)；而分離器一般位于壓縮機(jī)外部，占用空間比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是達(dá)到的油氣分離效果較好，三洋在分離器分支的發(fā)展良好，松下和三菱在分離器分支的研究力量薄弱，日立在該分支出現(xiàn)了研究空白；雖然過濾分支的結(jié)構(gòu)簡單，但是其達(dá)到的油氣分離效果較差，松下注重在過濾分支的研究及發(fā)展，其余3位申請人在過濾分支的研究較少。

4　結(jié)語

目前，制冷設(shè)備市場的繁榮勢必帶動(dòng)壓縮機(jī)行業(yè)的研究與發(fā)展。該領(lǐng)域隨著壓縮機(jī)行業(yè)的發(fā)展正呈現(xiàn)出快速增長的狀態(tài)，發(fā)展勢頭良好。在“節(jié)能”日益緊迫的新形勢下，提高油氣分離效果就成為該領(lǐng)域必須面對(duì)的首要技術(shù)問題，從專利申請的技術(shù)分布來看，利用離心力的分離板和流通通道，由于其結(jié)構(gòu)簡單，形式多樣，且達(dá)到的油氣分離效果良好，成為申請人關(guān)注的焦點(diǎn)；此外，利用重力的分離板和設(shè)置消音器也對(duì)該領(lǐng)域做出了一定的貢獻(xiàn)。

雖然我國壓縮機(jī)的需求量在世界名列前茅，但是該領(lǐng)域一些技術(shù)先進(jìn)的壓縮機(jī)制造公司主要集中在一些發(fā)達(dá)國家。近年來，國內(nèi)企業(yè)不斷提高專利保護(hù)意識(shí)，逐步加大該領(lǐng)域的研發(fā)力度，但是國內(nèi)申請幾乎一半是實(shí)用新型，國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的實(shí)力還不夠強(qiáng)大，這就需要國內(nèi)企業(yè)增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力，加緊專利的整體布局。

面對(duì)激烈的競爭，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)逐漸用專利戰(zhàn)略引導(dǎo)國內(nèi)市場的技術(shù)發(fā)展，并根據(jù)國內(nèi)市場的需求提升專利技術(shù)水平，同時(shí)，積極進(jìn)行海外專利布局。只有不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力，利用專利保護(hù)市場，利用市場促進(jìn)專利，才能達(dá)到雙贏的局面。

［1］李文華，谷波.滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式、渦旋式壓縮機(jī)在制冷空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望［J］.流體機(jī)械，1999，（12）.

［2］嚴(yán)天宏，梁嘉麟，李青.壓縮機(jī)的現(xiàn)狀、發(fā)展及新型技術(shù)展望［J］.壓縮機(jī)技術(shù)，2011，（1）.

［3］王慶華.從專利角度分析中國制冷壓縮機(jī)現(xiàn)狀［J］.壓縮機(jī)技術(shù)，2012，（3）.

［4］周為，周志高，馮全科.我國壓縮機(jī)專利現(xiàn)狀及趨勢分析［J］.通用機(jī)械，2003，（4）.

Analysis of Patent Current Situation of Separating Oil from Gas Technique for Rolling Rotor Compressor

ZHAI Li-na，DONG Xian-jun，LONG Xiao-ye，YANG Yue
（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office，Suzhou 215000，China）

The paper studies the developing status of the field of separating oil from gas from the aspect of patent，analyzes the application status and technical features in different countries or enterprises，which provides patent information for further development of the field of separating oil from gas for rolling rotor compressor.

rolling rotor compressor；separating oil from gas；patent

TH455

B

1006-2971（2015）04-0058-04

翟麗娜（1987-），女，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作江蘇中心機(jī)械發(fā)明審查部審查員。E-mail：524670337@qq.com

2015-01-21