陳秋 段見 閆淑敏
(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心,河南鄭州 450002)
洗衣機(jī)波輪專利技術(shù)分析
陳秋 段見 閆淑敏
(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心,河南鄭州 450002)
本文通過檢索、統(tǒng)計、分析洗衣機(jī)波輪技術(shù)的全球?qū)@暾?、中國專利申請,從中獲得了洗衣機(jī)波輪技術(shù)的申請量趨勢、主要技術(shù)分布和重要申請人分布,并對洗衣機(jī)波輪的技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行了分析。同時梳理了各種關(guān)鍵技術(shù)的重點(diǎn)專利申請,期望對我國洗衣機(jī)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)以及專利布局提供參考。
洗衣機(jī);波輪;專利技術(shù)
洗衣機(jī)是利用電能產(chǎn)生機(jī)械作用來洗滌衣物的清潔電器,機(jī)械力、洗滌清潔劑(例如洗衣液、洗衣粉等)和洗滌液(例如水)是洗衣機(jī)洗滌過程中三大要素。行業(yè)中對洗衣機(jī)的改進(jìn)中,也主要集中在這三個要素上。
1858年,美國人漢米爾頓·史密斯在匹茨堡研制出世界上第一臺洗衣機(jī),該洗衣機(jī)是一個圓桶內(nèi)裝有一根帶有槳狀葉子的直軸,通過搖動曲柄帶動軸轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)洗衣功能。1910年,美國的費(fèi)希爾在芝加哥研制出了世界上第一臺電動洗衣機(jī),從此洗衣機(jī)進(jìn)入自動化階段。1955年,日本研制出別具一格并流行至今的波輪洗衣機(jī)[1]。
波輪洗衣機(jī)的洗滌原理:利用波輪攪動水流,水流翻動衣物,從而完成洗滌過程。波輪式洗衣機(jī)雖然存在一些缺陷,但是其技術(shù)已經(jīng)非常成熟,更為重要的是:波輪式洗衣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)脫水的控制,比滾筒式洗衣機(jī)相對簡單很多,所以本領(lǐng)域技術(shù)人員更愿意在波輪式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)或者創(chuàng)新[2]。
本文以外文專利數(shù)據(jù)庫DWPI和中文專利文摘數(shù)據(jù)庫CNABS以及Patentics為數(shù)據(jù)來源。通過檢索、統(tǒng)計分析了洗衣機(jī)波輪技術(shù)的專利申請態(tài)勢、申請人、技術(shù)分支以及區(qū)域分布等狀況。
1.1 洗衣機(jī)波輪技術(shù)全球?qū)@暾堏厔菁胺治?/p>
1.1.1 申請量的年代分布
截至2016年8月,全球關(guān)于洗衣機(jī)波輪的專利申請量合計4 700件,1995至2015年期間,全球申請量共計3 216件,占1976年至2015年申請總量(3 912件)的82.21%。可以看出,近20年來,全球范圍內(nèi)無論是行業(yè)的發(fā)展水平還是專利意識都顯著提高。
從圖1可以得出,洗衣機(jī)波輪技術(shù)全球?qū)@暾埩康陌l(fā)展大致可分為三個階段:
在1976—1994年期間專利申請量曲折增長,平均年申請量小于100件,主要申請人為個人申請,其中惠而浦、松下、日立、東芝、大宇等公司也開始針對洗衣機(jī)波輪技術(shù)進(jìn)行專利申請,而國內(nèi)的洗衣機(jī)企業(yè)在此期間幾乎沒有專利申請,這也造成了中國洗衣機(jī)企業(yè)在洗衣機(jī)波輪技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)專利以及核心專利方面不占據(jù)優(yōu)勢。
從1995—2000年這段時間,洗衣機(jī)波輪技術(shù)的專利申請量迅猛的增長,國外公司韓國大宇、三星、LG以及日本公司松下、東芝、日立,美國公司惠而浦等的專利申請量明顯增加,而中國企業(yè)例如海爾也開始進(jìn)行少量的專利申請。
2000 —2015年期間專利申請量整體上呈上升趨勢。中國洗衣機(jī)企業(yè)開始大量申請專利,以海爾、美的為代表的國內(nèi)洗衣機(jī)企業(yè)與國外洗衣機(jī)企業(yè)松下、三星、LG等基本上形成了抗衡的局面,在洗衣機(jī)波輪技術(shù)專利申請量上已經(jīng)超越了國外公司,但是由于中國專利起步較晚,在波輪的基礎(chǔ)專利以及核心專利方面優(yōu)勢不明顯,只有通過申請更多的外圍專利以實(shí)現(xiàn)交叉許可,從而在市場競爭中占據(jù)有利位置。
1.1.2 申請量的國家/地區(qū)分布
從圖2可以看出,中國國籍的申請人的申請量占最大比例,為30%,是位居第二的日本國籍申請人的申請量(22%)的1.41倍。韓國申請量占19%。中日韓三國申請量占總申請量的72%,可見亞洲國家在洗衣機(jī)波輪領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研發(fā)能力。
其他主要的申請國家有德國、法國、美國和英國國籍的申請人的申請量共占12%,占有比例較少,這與波輪的早期發(fā)展主要在日韓國家以及波輪洗衣機(jī)在亞洲國家的普及密不可分。
1.1.3 主要申請人
對截至2016年8月提交的申請進(jìn)行統(tǒng)計分析,在全球范圍內(nèi),申請量位居前10位的申請人的申請量如圖3所示。在排名前10位的企業(yè)中,日本企業(yè)為4家,韓資企業(yè)為3家,中國企業(yè)2家,美國企業(yè)1家。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,海爾公司的申請量位居第一,占全球總申請量的的6.4%。此外,出現(xiàn)在前10位中的申請人中,中國企業(yè)海爾、美的公司的申請量占全球總申請量的9.10%,日本企業(yè)松下、日立、夏普、東芝公司的申請量占全球總申請量的10.98%,韓資企業(yè)大宇、三星、LG公司的申請量共計占全球總申請量的16.00%,美國公司惠而浦申請占3.36%。
圖1 洗衣機(jī)波輪技術(shù)全球?qū)@暾埩堪茨甏植记闆r圖
圖2 洗衣機(jī)波輪技術(shù)全球?qū)@暾埖膰曳植紙D
圖3 洗衣機(jī)波輪技術(shù)全球?qū)@饕暾埲?/p>
由圖2可見,在洗衣機(jī)波輪技術(shù)領(lǐng)域基本上形成了中、日、韓三足鼎立的局勢,且在世界范圍內(nèi)申請量前10位的申請人均為企業(yè),這是由于在洗衣機(jī)領(lǐng)域,企業(yè)是研發(fā)的主要力量,相對于個人和高校,企業(yè)在資金和人力投入上占有顯著優(yōu)勢,目標(biāo)性較強(qiáng)。此外,為了在市場競爭中占領(lǐng)有利地位,企業(yè)申請專利的積極性較高,并且將專利技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力的動力較大。
1.2洗衣機(jī)波輪技術(shù)中國專利申請趨勢及分析
1.2.1 申請量的年代分布
從圖4中可以得出,洗衣機(jī)波輪技術(shù)中國專利申請量的發(fā)展大致可分為三個階段:
1987 —2000年,這段時間洗衣機(jī)波輪技術(shù)的專利申請量基本上維持在每年10件左右。其中特別是1994年之前,該領(lǐng)域的專利申請主要以個人申請為主,而日本公司三菱、三洋也開始針對洗衣機(jī)波輪技術(shù)在中國進(jìn)行專利申請。從1994—2000年這段時間,國外公司韓國大宇、三星以及日本三洋等公司在中國的專利申請明顯增加,此時的中國洗衣機(jī)企業(yè)海爾、小天鵝也開始進(jìn)行專利布局。
2001 —2009年,洗衣機(jī)波輪技術(shù)的專利申請量開始明顯增長。在中國加入WTO以后的2002年,國外公司如LG、松下、三星、惠而浦以及日立等公司開始搶占中國市場,進(jìn)行大量專利布局,特別是LG公司在這一期間先后申請了44件專利。海爾公司僅在2002年就了進(jìn)行了20件專利申請,在其后的幾年中海爾公司針對洗衣機(jī)波輪技術(shù)又申請了45件專利。其他國內(nèi)洗衣機(jī)企業(yè)如無錫小天鵝股份有限公司、合肥榮事達(dá)洗衣設(shè)備制造有限公司以及金羚電器有限公司也進(jìn)行了相應(yīng)的專利布局。
2010 —2015年,隨著新材料技術(shù)以及電子控制技術(shù)的發(fā)展,洗衣機(jī)波輪技術(shù)的專利申請量也迎來的井噴式的增長。在這一期間以海爾、美的(小天鵝被美的收購)為代表的國內(nèi)洗衣機(jī)企業(yè)與國外洗衣機(jī)企業(yè)松下、三星以及LG基本上形成了抗衡的局面,在洗衣機(jī)波輪技術(shù)專利申請量上已經(jīng)超越了國外公司。
1.2.2 申請量的國家/地區(qū)分布
由圖5看出,該領(lǐng)域的中國申請主要來自中國、韓國和日本。由于波輪洗衣機(jī)最初由日本研制,且在亞洲國家較為常用,這就不難理解洗衣機(jī)波輪技術(shù)中國專利申請主要來源中國、韓國和日本。其中中國占據(jù)了83%左右,而且多數(shù)集中在2000年之后,這說明中國洗衣機(jī)企業(yè)在洗衣機(jī)波輪技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)專利以及核心專利方面不占據(jù)優(yōu)勢,只有通過申請更多的外圍專利以實(shí)現(xiàn)交叉許可,從而在市場競爭中占據(jù)有利位置。
圖4 洗衣機(jī)波輪技術(shù)中國專利申請量按年代分布情況圖
圖5 洗衣機(jī)波輪技術(shù)中國專利申請的國家分布圖
圖6 洗衣機(jī)波輪技術(shù)中國專利主要申請人
1.2.3 主要申請人
由圖6可知主要申請人包括海爾、美的、松下、LG、三星等中、日、韓企業(yè)。其中海爾公司很重視技術(shù)研發(fā)以及創(chuàng)新,相繼研發(fā)了雙動力波輪洗衣機(jī)、懸立式波輪洗衣機(jī)以及三動力波輪洗衣機(jī)。而美的集團(tuán)進(jìn)行了一系列并購,并繼承了并購企業(yè)的專利申請,使美的集團(tuán)在洗衣機(jī)波輪技術(shù)領(lǐng)域瞬間成為專利大戶。而以日韓為代表的國外企業(yè)在洗衣機(jī)波輪技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利布局較早,掌握著大量基礎(chǔ)專利和核心專利。
2.1 波輪洗衣機(jī)行業(yè)的專利技術(shù)分支
波輪洗衣機(jī)的研發(fā)和改進(jìn)點(diǎn)主要分為結(jié)構(gòu)和效果兩方面,在結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)主要集中在:波輪數(shù)目的改進(jìn),波輪表面附著有其他物,波輪結(jié)構(gòu)的改進(jìn),懸立式波輪,懸浮/浮動式波輪,多動力波輪以及波輪的傳動結(jié)構(gòu)等方面;在技術(shù)效果方面的改進(jìn),主要集中在:洗凈、減少纏繞、減少磨損、改變水流以及節(jié)水節(jié)電等方面。
2.2 波輪洗衣機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)
2.2.1 波輪洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)的專利技術(shù)熱點(diǎn)
波輪數(shù)目的改進(jìn)主要是分為單波輪和多波輪,其中單波輪洗衣機(jī)仍然占居主要地位,而設(shè)計多波輪洗衣機(jī)的申請量不到10%。多個波輪的設(shè)置有主波輪通過傳動軸或齒輪等連有副波輪(例如CN2402702Y、CN101153436A);波輪旁設(shè)置一個或多個與之旋轉(zhuǎn)方向相反的從波輪(例如CN2503095Y、CN2799621Y);也有在洗滌桶中設(shè)置小洗滌桶,進(jìn)而設(shè)置大波輪和從動小波輪(例如CN1414165A、CN101372803A);有將多個波輪設(shè)置在洗滌桶側(cè)壁上以產(chǎn)生側(cè)向水流(例如CN1453416A、CN1461839A);有在中心波輪上設(shè)置環(huán)形波輪(例如CN1804188A、CN2871592Y)等。通過對波輪數(shù)目的改進(jìn)以改變波輪轉(zhuǎn)動方向從而改變洗滌桶內(nèi)水流方向,減少衣物的纏繞。
波輪表面附著有其他物主要包括:在波輪上設(shè)有隔網(wǎng)等結(jié)構(gòu)以減少衣物纏繞(例如CN201071459Y);波輪上設(shè)有防漏幣擋圈或凸塊以防止硬幣滑入波輪底部(例如CN201842976U);波輪上設(shè)置毛刷以增大摩擦清洗效果(例如CN201634896U);波輪上設(shè)置有揚(yáng)水翼等結(jié)構(gòu)以增大水流變化(例如CN101338507A);波輪中心處設(shè)置小波輪以增大衣物與波輪的接觸面積(例如CN101555656A);波輪內(nèi)設(shè)有裝有各種物質(zhì)的夾層或內(nèi)盒等以激活水分子或改善洗滌水(例如CN201746700U);波輪本體上設(shè)置過濾器裝置以濾除洗滌水中的雜質(zhì)(例如CN202786797U)等。
對波輪結(jié)構(gòu)的改進(jìn)主要包括:波輪上設(shè)置凸肋以增大摩擦并引導(dǎo)水流(例如JP2013236782A、CN102912584A);改變波輪大小,例如立柱高度可調(diào)或葉片大小可變以適應(yīng)不同衣物的洗滌(例如CN203782419U);波輪的成型技術(shù):與內(nèi)桶一體成型以增加波輪強(qiáng)度(CN104250906A);對波輪葉片的改進(jìn)(CN105408540A、WO2016026198A1);在波輪上設(shè)置有孔以形成噴射水流(例如KR99066635A、US6070439A)。
懸立式波輪主要是利用是兩個或兩個以上的波輪相互成一定夾角,而帶動衣物翻轉(zhuǎn)以改善洗滌效果,主要是:將一對波輪呈一定夾角相對設(shè)置以解決洗衣過程中的夾衣問題(例如CN1966802A、CN101016685A);在內(nèi)桶兩側(cè)設(shè)置多個懸立的波輪,帶動衣物翻轉(zhuǎn)以提高洗滌過程的翻轉(zhuǎn)效果(例如CN1940165A、CN102296442);兩個斜置波輪形成翻轉(zhuǎn)面(例如CN101906704A、CN101906705A)。
常見的波輪一般是固定在內(nèi)桶底部,由于位置設(shè)置的原因,其對不同水位處衣物的作用力不同,出現(xiàn)了懸浮/浮動式波輪,即波輪可以在內(nèi)桶中根據(jù)需要上下浮動,波輪的懸浮/浮動主要利用了浮動元件例如浮盤結(jié)構(gòu)(例如CN103911797A、US2013199248A1)、浮動式離合器(例如CN104342881A)、升降結(jié)構(gòu)例如螺紋軸(例如CN205387625U)等帶動波輪在洗滌內(nèi)桶中上下浮動。
單一動力的波輪洗衣機(jī),僅依靠波輪攪拌旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生水流,洗滌形式單一,且產(chǎn)生的水流強(qiáng)度較弱容易發(fā)生衣物纏繞。一些研究人員設(shè)計出了多動力波輪洗衣機(jī)以產(chǎn)生多動力洗滌效果,主要有利用內(nèi)筒和波輪按照相反方向轉(zhuǎn)動(例如CN1414165A、CN1520479A);設(shè)置雙向驅(qū)動的傳動機(jī)構(gòu)以輸出兩個相反方向的動力(例如US2005039496A1、CN104294524A);設(shè)置兩個或多個轉(zhuǎn)動方向相反或速度不同的波輪(例如CN1844538A、KR20110133789A)。波輪傳動結(jié)構(gòu)的改進(jìn)主要包括:減速離合器(CN104452169A、KR20150027928A)、行星齒輪(CN103526502A)、轉(zhuǎn)子或定子(CN105755734A)以及傳動軸或皮帶(CN204530217U、CN104195785A)等方面。
2.2.2 波輪洗衣機(jī)效果的專利技術(shù)熱點(diǎn)
洗凈一直以來是洗衣機(jī)行業(yè)要達(dá)到的最基本的目標(biāo),行業(yè)中對波輪洗衣機(jī)進(jìn)行了各種改進(jìn):在波輪上設(shè)置搓洗板(例如CN2073432U)、毛刷(例如CN2076566U)、凸肋(例如KR20000007926A、CN103789960A)等結(jié)構(gòu)以對衣物較臟部位進(jìn)行重點(diǎn)摩擦清洗;設(shè)置多個波輪或利用多動力(例如CN102720027A、CN102720026A),等等,以提高波輪洗衣機(jī)的洗凈效果。
衣物纏繞是波輪洗衣機(jī)普遍存在的問題,這是由于波輪洗衣機(jī)在洗滌過程是利用波輪周期性的正反旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)水流,進(jìn)而對衣物進(jìn)行洗滌,單一的動力導(dǎo)致衣物在波輪帶動下發(fā)生纏繞。為了克服這一缺陷,相關(guān)企業(yè)和從業(yè)人員作出了很多改進(jìn),例如在大波輪中心位置設(shè)置小波輪(例如CN102505411A)或設(shè)置多個轉(zhuǎn)動方向不同的波輪(例如CN1453416A)以提供多動力減少衣物纏繞;在波輪上設(shè)置延伸翅片使衣物張開從而避免纏結(jié)(例如US6227013B1);改變波輪形狀或弧線等以改善對水流的引導(dǎo)從而減少衣物纏繞(例如CN202323442U)。
隨著人們生活品質(zhì)的提高,消費(fèi)者除了關(guān)注是否洗凈之外,更在意對衣物的呵護(hù),各大企業(yè)和行業(yè)技術(shù)人員也緊隨市場需求,在減少衣物磨損方面做出很多改進(jìn),包括通過水流噴射減少葉片對衣物的磨損(例如CN101381935A);在波輪上設(shè)置隔離裝置以減少衣物與葉片接觸(例如CN201148541Y);改變?nèi)~片形狀(例如JP2010017366A、CN102587072A)或葉片夾角(例如CN102899846A)以減少葉片對衣物的磨損;控制波輪的轉(zhuǎn)停(CN102587071A)以降低磨損。
在提高洗凈率,減少纏繞,降低磨損的過程中,往往通過改變或引導(dǎo)洗滌水流來實(shí)現(xiàn),比如通過改變撥水葉結(jié)構(gòu)和分布以引導(dǎo)水流方向、避免衣物纏繞(例如CN103572546A、CN103628272A);設(shè)置多波輪結(jié)構(gòu)撥動水流、改變水流方向從而提高洗凈比、減小磨損(例如CN102912584A)等。
環(huán)保節(jié)能是已經(jīng)成為一個重要的時代課題,多年來,行業(yè)從業(yè)人員一直致力于波輪洗衣機(jī)的節(jié)水節(jié)電改良,主要包括,改進(jìn)波輪傳動裝置(例如CN103526502A、CN105297328A)以縮短洗滌時間;改善波輪結(jié)構(gòu)提高洗滌效率(例如CN105350212A、KR20110133789A);設(shè)置可浮動波輪節(jié)約用水(CN101191290A、US2006162094A1)等。
2.3 波輪洗衣機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢
今后,高洗凈率、低纏繞、低磨損以及節(jié)水節(jié)電這些熱點(diǎn)技術(shù)的研究在波輪洗衣機(jī)領(lǐng)域仍然會繼續(xù)深入。傳統(tǒng)的波輪洗衣機(jī)在洗凈方面已經(jīng)做到一定水平,在此基礎(chǔ)上,減少衣物纏繞并降低磨損是消費(fèi)者更深一層的要求,也是相關(guān)企業(yè)和從業(yè)技術(shù)人員研究的重點(diǎn)之一。
3.1 創(chuàng)新制勝,技術(shù)發(fā)展方向
一直以來,盡管波輪洗衣機(jī)被公認(rèn)為在洗凈力方面具有高效率的優(yōu)勢,且憑著這種優(yōu)勢占領(lǐng)了大部分亞洲市場,但是在歐美等國家滾筒洗衣機(jī)仍然是市場份額的領(lǐng)頭羊。波輪洗衣機(jī)要想有更大的市場,還應(yīng)該在節(jié)水節(jié)電、提高衣物品質(zhì)以及洗滌容量上做出改進(jìn),這也是各大企業(yè)和科研人員研究的重要方向。減少衣物纏繞,降低衣物磨損是波輪洗衣機(jī)長久以來需要解決的問題,也是未來波輪洗衣機(jī)研究的重要方向。將波輪洗衣機(jī)洗凈比高、洗滌周期短與滾筒洗衣機(jī)磨損少且洗滌容量大的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,是一種改進(jìn)的新的洗滌模式,也是未來洗衣機(jī)發(fā)展的重頭戲。
3.2 對我國波輪洗衣機(jī)行業(yè)發(fā)展的建議
從前文的分析可以得出,洗衣機(jī)波輪技術(shù)專利申請多以企業(yè)申請為主,但洗衣機(jī)波輪技術(shù)專利申請分散在各大洗衣機(jī)企業(yè),沒有哪一家企業(yè)能占據(jù)絕對優(yōu)勢。我國雖然是洗衣機(jī)制造大國,但是在洗衣機(jī)波輪技術(shù)專利申請上只有海爾公司能夠與外企匹敵,其不僅專利申請量大,而且專利布局很好,技術(shù)研發(fā)具有連續(xù)性。國外公司如松下、LG以及三星雖然在我國洗衣機(jī)市場占有率不高,但是其洗衣機(jī)波輪技術(shù)專利布局做的很好,進(jìn)可攻退可守,這值得我國洗衣機(jī)企業(yè)借鑒。由于波輪洗衣機(jī)技術(shù)專利申請大多是現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和完善,暫時未出現(xiàn)大規(guī)模創(chuàng)新性的應(yīng)用。所以建議國內(nèi)企業(yè)在洗衣機(jī)波輪技術(shù)創(chuàng)新性研究上盡早著手,開拓研發(fā)思路,積極進(jìn)行基礎(chǔ)性專利和核心專利的國內(nèi)外布局,以在市場競爭中擁有更多話語權(quán)、形成自己的專利“護(hù)城河”。
[1]封均祥.早期專利文獻(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新中的應(yīng)用[J].專利文獻(xiàn)研究,2010(5):51-58.
[2]許妍,劉靜.洗衣機(jī)行業(yè)專利技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢報告[J].家電科技,2012(2):42-45.
Patent Technology Analysis of The Impeller Washing Machine
Chen qiu Duan jian Yan Shumin
(Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office,SIPO,Zhengzhou Henan 450002)
Based on thesearching,accountingand analyzingof thepatent concerning the impeller of the washing ma?chine both globally and nationally,we obtained the tendency of the applying quantity,the distribution of technology and main applicants.In the mean time,we analyzed the technical development of impeller of the washing machine,key technology of the patents was alsostudied.We hope that,our research has reference value for the progress of Chinese patent.
washing machine;impeller;patent technology
TM925.33
A
1003-5168(2016)10-0069-05
2016-9-29
陳秋(1989-),女,碩士,研究實(shí)習(xí)員,研究方向:洗衣機(jī)領(lǐng)域?qū)@麑彶?;段見?989-)男,碩士,研究實(shí)習(xí)員,研究方向:洗衣機(jī)領(lǐng)域?qū)@麑彶椋ǖ韧诘谝蛔髡撸?/p>