胡文強

（萊克電氣股份有限公司，江蘇 蘇州 215163）

1 概述

吸塵器的工作原理一般為：吸塵器內部的電機產生高速旋轉，并通過扇葉使得內部產生負壓，產生的負壓會使周圍的空氣被吸入吸塵器中，包括灰塵、污垢等小顆粒物，吸入的空氣通過過濾器進行過濾，將大顆粒物和灰塵等物質過濾掉，只有干凈的空氣通過，通過過濾器過濾后的空氣被排出吸塵器，灰塵等物質則被收集在集塵袋或集塵桶內，達到清潔地面或其他物體的目的[1]。

按照目前吸塵器采用的過濾手段，可以將吸塵器內的過濾器分為水過濾器和干式過濾器，而根據(jù)所采用的過濾器的材料和結構不同，干式過濾器可以分為袋式過濾器、塵杯式過濾器、塵杯濾材式過濾器和旋風式過濾器四種[2]，其中旋風分離是一種通過渦流分離從氣體流或液體流中去除顆粒的方法，而無需使用傳統(tǒng)篩狀過濾器，空氣以螺旋模式流動，從旋風分離器的頂部（大口徑端）開始，在底部（小口徑端）結束，然后以直線流離開旋風分離器，干凈的空氣穿過旋風分離器的中心并從頂部流出。旋轉流中較大（密度較大）的顆粒有太大的慣性，無法跟隨流的緊密曲線，因此撞擊外壁，然后落到旋風分離器的底部，底部就是集塵器的塵倉。

旋風式過濾器的發(fā)明大大提高了吸塵器的吸塵效果，本文通過專利的角度展現(xiàn)家用吸塵器中的旋風分離技術的發(fā)展。

2 旋風分離器全球專利申請趨勢

專利制度的實質是用對世界公開創(chuàng)新技術，換取在一定時間和地域內法律保護的制度（Aoki 和Spiegel，1999）[3]，專利制度通過保護發(fā)明創(chuàng)造專利權，調整發(fā)明人、專利權人和社會公眾之間的利益關系，調動發(fā)明者的積極性，推動技術進步，維護技術市場、信息市場，以及科技勞動力市場公平、有序的競爭，專利制度巧妙地解決了發(fā)明人占有發(fā)明和社會利用發(fā)明之間的矛盾。基于專利制度的設計特點，目前全球企業(yè)的創(chuàng)新活動基本上都可基于其專利申請情況去做分析，特別是市場競爭充分的行業(yè)，例如家電、醫(yī)藥和通信等行業(yè)。

2.1 家用吸塵器旋風分離裝置專利申請趨勢

前文已論述家用吸塵的塵氣分離裝置的分類和發(fā)展，這其中有技術發(fā)展的推動，也有消費需求變化的促進。最早在1920 年即有關于家用吸塵器旋風分離裝置的專利申請，申請人BENNETT.ASHLEY.C 申請了一種車式的家用吸塵器（US1507271A），該吸塵器具有旋風分離裝置，同時專利申請數(shù)據(jù)（來源智慧芽全球專利數(shù)據(jù)庫）統(tǒng)計，雖然早在100 年前就有關于旋風分離裝置的專利申請，但是真正迎來技術的爆發(fā)是在1996以后，這可能是因為經濟發(fā)展，人們對居家環(huán)境的要求不斷提高，自然促進吸塵器技術的發(fā)展，更好的塵氣的分離設備是主要的技術發(fā)展方向，自然專利申請量逐年遞增，但是2017 年以后申請量快速下降，可能因為洗地機的發(fā)展，導致吸塵器的市場占有率逐步下滑，根據(jù)資料顯示，2020-2022 年中國線上零售統(tǒng)計中，吸塵器在清潔電器細分領域的銷售額占比逐年下滑，銷售額份額從三成多逐漸降至不到兩成，銷量份額從33.9%降至26.4%，下降了接近十個點，而洗地機這三年的銷售額份額從不到一層增長至將近三層，銷量份額分別為1.8%、7.2%、12.9%[4]，正是市場的變化導致眾多廠家將研發(fā)精力側重于洗地機，而洗地機因為涉水通過水汽分離就有很好的塵氣分離效果，對旋風分離裝置的需求并不強烈。

在1996-2021 年期間，中國受理了大部分的專利申請，反映了中國在吸塵器行業(yè)的強研發(fā)地位；在1996-2021 年全球主要申請人的專利申請累計數(shù)據(jù)中，既有國內的主要玩家萊克美的和小狗等，也有戴森、三星、創(chuàng)科和LG等重要的國際巨頭企業(yè)，從數(shù)量看，國外巨頭，特別是戴森等企業(yè)在申請數(shù)量方面占據(jù)優(yōu)勢，這里除了國外巨頭企業(yè)早期的技術和專利積累有顯著優(yōu)勢以外，中國市場也逐漸成為全球主要的單一消費市場，國際巨頭紛紛在中國布局專利，以求鞏固自身的市場地位。

2.2 旋風分離裝置的結構專利布局分布

根據(jù)CPC 分類號區(qū)分不同的結構，大致可以了解旋風分離器的主要結構的專利申請分布，例如關于其核心的旋風器結構形狀的改進的A47L9/1608 分類號占比最多，占據(jù)14.3%，例如著名的戴森公司關于其多錐旋風器布局多篇專利，全面地保護其先進的多錐旋風器，主要的特點是在塵杯內沿著氣流流路布置多層和多個小旋風椎體，構成多級的旋風結構，戴森在旋風分離器的主要專利布局分布和市場主流的分布類似，都是集中于旋風本體的結構的改進，以期獲得更好的塵氣分離效果。

3 中國企業(yè)的專利風險和應對

3.1 全球相關專利訴訟

目前隨著中國等企業(yè)的研發(fā)實力增強，越來越多的中小玩家加入了吸塵器的制造領域，不斷地蠶食國際巨頭企業(yè)的市場份額，許多企業(yè)基于商業(yè)和技術考慮發(fā)起了眾多專利訴訟，目前涉及吸塵器旋風分離器的訴訟的專利總計92 件，其中專利權人大部分是國外企業(yè)，例如吸塵器領域的知名品牌戴森等企業(yè)，其中典型的案例如戴森的專利CN102711574B，其公開了一種具有旋風分離器的真空吸塵器，該旋風分離裝置包括多個旋風器和塵杯，平行地設置多個旋風器，每個旋風器都具有氣流進入進口和氣流流出的出口，旋風分離器具有間隔開的第一平面和第二平面，多個旋風器可分為兩組旋風器，其中一組旋風器的氣流進入進口位于第一平面中，另外一組旋風器的氣流進入進口位于第二平面中。該專利的獨立權利要求1 主要保護的是兩組旋風器的氣流入口位于不同的平面中，其中兩個平面是軸線間隔開的[5]，即主要保護的就是一種雙層的多錐雙層過濾器，戴森用這個專利已經起訴了國內企業(yè)，目前訴訟仍在進行中，同時最近戴森和追覓達成了全球和解，其中多項訴訟中涉及吸塵器等多個產品和多篇專利。當然國際巨頭公司之間也有多起訴訟，shark 在美國對戴森發(fā)起多項專利訴訟，其中涉及多項關于吸塵器的旋風分離器的專利，例如專利US9301666B2，其記載了手持式真空吸塵器設有供具有灰塵和垃圾的臟空氣流入的桿，改桿安裝在手持真空吸塵器上，其具有安裝在表面清潔頭上的遠端入口，手持式真空吸塵器具有旋風分離裝置，桿上的臟流體入口具有帶有通道軸線的通道并且旋風分離器具有縱向軸線，吸塵器電機設置在平行于縱向軸線的方向上的通道上，其獨立權利1 記載的內容為：“1.手持吸塵器包括臟空氣過濾部分和主體，臟空氣過濾部分包括第一旋風分離器、第二旋風分離器和放置在電機氣流入口的過濾器，手持式真空吸塵器包括：

a）從臟空氣入口延伸至清潔空氣出口的流體流動路徑，并且臟流體入口限定沿通道軸線延伸的通道；

b）第一旋風分離器位于流體流動路徑中并且包括具有污物收集區(qū)域的第一旋風器，其中污物收集區(qū)域具有可打開的底部；

c）第二旋風分離器位于第一旋風分離器下游的流體流動路徑中并且包括中心縱向軸線，第二旋風分離器包括圍繞中心部分布置的多個平行旋風器，并且在離開第二級旋風器,空氣進入中心部分的上部，并在空氣進入中心部分的上部下方的位置離開中心部分；

d）電機前過濾器位于第二旋風分離器下游的流體流動路徑中，并包括上游側和下游側，其中中心縱向軸線延伸穿過電機前過濾器占據(jù)的體積；

e）主體包括流體流動馬達殼體，流體流動馬達設置在前置馬達過濾器下游的流體流動路徑中，其中流體流動馬達具有旋轉軸線并且旋轉軸線的投影與所述旋轉軸線相交，中央縱向軸線和流體流動馬達外殼僅固定到空氣處理部分的側壁的一部分，其中：

(i)手持式真空吸塵器的流體流動馬達和手柄位于第二旋風分離器的后方；

(ii)污物收集區(qū)域位于旋風分離器和電機前過濾器下方并垂直對齊；

(iii)當手持吸塵器位于水平表面上時，手柄包括向上延伸部分，向上延伸部分遠離流體流動馬達殼體延伸，臟流體入口的通道軸線與手柄的向上延伸部分相交處理。”[6]

3.2 中國企業(yè)的應對策略

在企業(yè)的新產品研發(fā)過程中，善于合理有效地利用已有專利的技術知識，實施基于專利知識的規(guī)避設計，是競爭處于劣勢企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力的有效手段[7]。成功的規(guī)避設計主要包含兩個要求：一是在專利侵權案中不會被判定為侵權；二是在市場競爭中不會因成本過高而失去競爭力。目前，常用的規(guī)避策略主要是基于元件設計的刪除法、替代法和禁止反悔法。下面將對這幾種常見的規(guī)避設計策略做一個簡單的介紹：（1）刪除法，是指在已有的有效專利上減去一個或多個必要技術特征，將其功能轉移到其它系統(tǒng)組件上，刪除某些組件或輔助功能；（2）替代法，是指采用不同的手段(技術、方式、原理)，使系統(tǒng)具有相同的功能，達到相同的效果；（3）禁止反悔法，即利用專利權人在申請專利過程中或后續(xù)程序過程中放棄的原來權利要求中的部分內容[8]。例如萊克公司針對規(guī)避戴森公司的多錐旋風系統(tǒng)，開發(fā)獨特的旋風罩，在萊克公司的專利CN108125618B 中很詳細地記載了該技術，該專利公開了一種真空吸塵器，該吸塵器的塵杯內設置旋風分離器，為了提高整機性能，將傳統(tǒng)的旋風器的單個旋風套氣流出口改為多個旋風套氣流出口，增大旋風套的氣流出口的排風面積，將本專利設計的改進旋風套應用在直徑較小的塵杯上后，臟空氣的分離處理的效果相較于直徑較大的塵杯效果更好，且通過優(yōu)化設計多個旋風套氣流出口的排風方向，使多個氣流出口的排風方向一致，同意出風方向的多股氣流合理形成風力較強的旋風氣流，多股旋風流體在塵杯一起分離灰塵和垃圾，放大了塵杯內旋風分離作用，同時有效地避免了風力的衰減和塵杯內的氣流亂流的產生。通過這類新穎的設計，在達到很好的塵氣分離的效果的同時，有效地規(guī)避了戴森的專利限制，降低了自身風險，同時很有效地提高了自身的研發(fā)實力。

目前隨著應用場景的豐富和用戶需求的增長，吸塵器的市場份額逐漸被洗地機和掃地機器人侵蝕，而這兩者對物聯(lián)網(wǎng)和智能化的要求普遍高于吸塵器，這些功能是國際巨頭的專利布局盲區(qū)，也是中國家電企業(yè)的擅長領域，且對旋風分離器的要求較低，眾多的中國企業(yè)規(guī)避吸塵器旋風分離器的專利，切入洗地機和掃地機器人的領域，規(guī)避相應的專利風險2017-2022年，家用洗地機的專利申請人已經主要變成了中國企業(yè)，這些中國企業(yè)已具有很好的專利意識，已在洗地機領域布局了大量專利，以形成有效的專利護城河，差異化競爭，強化自身優(yōu)勢，突破品牌、技術和專利的限制，完成后進者的彎道超車。

4 結論

本文通過專利視角分析家用吸塵器的旋風分離裝置的技術發(fā)展演進路線和未來的技術創(chuàng)新趨勢，從專利申請的時間、申請人、申請區(qū)域和技術分部等領域分析了旋風分離裝置的技術發(fā)展脈絡和未來的發(fā)展趨勢，同時通過分析有關的專利訴訟數(shù)據(jù)，列舉戴森和shark 等公司的專利訴訟情況，指出目前吸塵器的旋風分離器領域哪些結構是主要研發(fā)的專利布局方向，為了破除目前中國企業(yè)在該領域的被動挨打局面，中國公司可以通過開發(fā)規(guī)避技術，或是通過技術和市場的發(fā)展，開辟新的洗地機和掃地機器人賽道，以規(guī)避自身在旋風分離器等領域的專利弱勢。