機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器設(shè)備濾網(wǎng)技術(shù)專利分析

王如想　吳永麗　張　祎（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作河南中心，河南　鄭州　450002）

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機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器設(shè)備濾網(wǎng)技術(shù)專利分析

王如想?yún)怯利悘埖t
（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作河南中心，河南鄭州450002）

摘要：本文選擇中國專利文摘數(shù)據(jù)庫中的機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器相關(guān)專利為研究對象，分別從專利申請量、專利申請地分布、技術(shù)構(gòu)成、技術(shù)需求與技術(shù)功效等幾個方面，分析了機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器設(shè)備濾網(wǎng)技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢，希望能為我國相關(guān)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)提供一些參考信息。

關(guān)鍵詞:空氣凈化器濾網(wǎng)專利分析

1　引言

工業(yè)革命以后，全球工業(yè)化進(jìn)程快速推進(jìn)，導(dǎo)致空氣質(zhì)量直線下降，對人類的健康造成嚴(yán)重威脅［1］。由于嚴(yán)重超標(biāo)的PM2.5，除了出臺長期的空氣治理政策外，空氣凈化器成為了應(yīng)對霧霾的最好辦法［2］。而空氣凈化器的原理就是將污染的空氣吸進(jìn)來，通過過濾網(wǎng)一層層將污染物濾掉，最后釋放清新的空氣。發(fā)達(dá)國家在空氣凈化器領(lǐng)域起步早，研發(fā)投入大，已經(jīng)擁有了很成熟的技術(shù)，而且申請了大量的技術(shù)專利。相對而言，我國起步較晚，雖說近幾年來也取得了很多研究成果，但還是有諸多需要學(xué)習(xí)和改進(jìn)的地方。本文針對機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器濾網(wǎng)技術(shù)專利進(jìn)行分析，以了解國內(nèi)外的研究方向及熱點(diǎn)，希望能為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)提供幫助。

2　機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化設(shè)備的主要組成模塊及工作原理

從空氣凈化器的工作原理來看，主要分為三種：被動式（濾網(wǎng)凈化）、主動式、主被動混合式［3］。機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器是目前市場上使用最為廣泛的一種，如圖1所示，其主要構(gòu)成包括：機(jī)箱外殼、過濾網(wǎng)、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、電機(jī)、電源、顯示屏、控制面板等。主要原理是：用風(fēng)機(jī)將空氣抽入機(jī)器，通過內(nèi)置的濾網(wǎng)過濾空氣，主要能夠起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細(xì)菌的作用。濾網(wǎng)又分：集塵濾網(wǎng)、去甲醛濾網(wǎng)、除臭濾網(wǎng)、HEPA濾網(wǎng)等。其中成本比較高的就是HEPA濾網(wǎng)，它能起到分解有毒氣體和殺菌作用，特別是抑制二次污染。

濾網(wǎng)是空氣凈化器的核心部件，其發(fā)揮著極為重要的作用，“凈化”的基礎(chǔ)功能即由其來實(shí)現(xiàn)，因而在本領(lǐng)域中涉及濾網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)明也很多，單純涉及濾網(wǎng)的專利就占到了空氣凈化器相關(guān)專利申請總量的29%。在本文中，我們將從濾網(wǎng)技術(shù)專利的角度進(jìn)行細(xì)致的分析。

3　濾網(wǎng)技術(shù)專利分析

3.1濾網(wǎng)技術(shù)國內(nèi)外專利申請量及主要申請國分

圖1　機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器的主要構(gòu)成

圖2是對1965年到2013年間全球空氣凈化器濾網(wǎng)專利申請量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由于未申請?zhí)崆肮_的專利申請到公開需要很長時(shí)間，2014年以后專利申請量與實(shí)際存在偏差，不作為參考依據(jù)。

圖2　空氣凈化器濾網(wǎng)專利申請總量發(fā)展態(tài)勢

1991年以前，空氣凈化設(shè)備多用于專業(yè)場所，例如精密儀器制造，很少涉及到民用行業(yè)，這從濾網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的申請量上也可以看出。隨著人們生活水平的提升，人們開始追求高品質(zhì)的生活，另外工業(yè)發(fā)展所帶來的環(huán)境變化壓力也逐步加劇，對人們的日常生活的影響逐步顯現(xiàn)。從1991年開始申請量逐年增加，可以看出在2009-2011年間出現(xiàn)了指數(shù)型增長的態(tài)勢，在2011-2013年申請量達(dá)到了頂峰，這3年也是霧霾等環(huán)境問題開始變得極為突出的3年。

圖3所示是涉及濾網(wǎng)方面申請的主要國家申請量曲線圖，從圖中可以看出，國內(nèi)專利申請量一枝獨(dú)秀，其增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他主要申請國，顯然申請量的分布受環(huán)境因素影響很大。在國內(nèi)環(huán)境問題日益突出的背景下，國內(nèi)廠商對于關(guān)于濾網(wǎng)技術(shù)的改進(jìn)突飛猛進(jìn)，而美、日、韓雖有增長但相對平穩(wěn)。

圖3　涉及濾網(wǎng)方面申請的主要國家申請量曲線圖

3.2技術(shù)構(gòu)成分析

我們將濾網(wǎng)技術(shù)的改進(jìn)分為三類：涉及結(jié)構(gòu)的、涉及可清潔的和涉及材質(zhì)的。前述三類在總申請量中所占比例參見圖4。從圖4中可以看出，出于凈化效果目的的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)方面的改進(jìn)占到了絕大多數(shù)，也就是說人們重點(diǎn)關(guān)注的還是凈化的效果，以易用性為目的的可清潔方面的改進(jìn)排在其次。

圖4　濾網(wǎng)二級分類構(gòu)成

接下來對三個分類分別進(jìn)行分析。首先看涉及結(jié)構(gòu)方面改進(jìn)，我們按照濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將其分為平板式、折褶式、筒式、卷繞式、蜂窩式、袋式以及無法歸入前述類別的其他式樣。各種結(jié)構(gòu)的濾網(wǎng)實(shí)際上有不同的作用，例如平板式體積小、結(jié)構(gòu)簡單，折褶式接觸面積大，筒式能夠360度吸附等等。平板式濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)是最常見的一種，從圖5可以看出，平板式相關(guān)的申請占到了總數(shù)的51%，其他結(jié)構(gòu)形式的所占比例多在10%以下。值得注意的是筒式的濾網(wǎng)所占比例達(dá)到了15%，這與目前人們希望的360度方向吸氣凈化的的需求相對應(yīng)。綜上可知，技術(shù)改進(jìn)的主要方向還是放在已有結(jié)構(gòu)的性能提升上。

圖5　濾網(wǎng)二級分類構(gòu)成-結(jié)構(gòu)

圖6示出了另一分類--涉及可清潔的方面的濾網(wǎng)改進(jìn)技術(shù)構(gòu)成。隨著使用時(shí)間的增加，濾網(wǎng)上附著的有害物質(zhì)增加，如果不及時(shí)更換或清理，那么濾網(wǎng)本身將變成一個二次污染源。從圖6中可以看出，目前這一方面的技術(shù)大多還是集中在濾網(wǎng)的可更換上，可清洗的類別所占比例稍小。從使用上來說，更換比清洗更簡單，并且更換能夠保證濾網(wǎng)功能的100%發(fā)揮，并且這對生產(chǎn)商或服務(wù)商來說是樂于見到的，因?yàn)榭筛鼡Q的部件所提供的增值服務(wù)顯然能帶來更多的益處，但對使用者來說勢必會增加投入。可清洗的優(yōu)勢在于對于使用者來說濾網(wǎng)的使用時(shí)間將延長，不需額外的后續(xù)服務(wù)，或者僅需要較少次數(shù)的后續(xù)服務(wù)，但缺點(diǎn)是這樣的清洗顯然不能使濾網(wǎng)達(dá)到100%的功能恢復(fù)。兩種方式各有優(yōu)點(diǎn)，因此從申請量分布上來說相差不大，可更換類型稍占優(yōu)勢，達(dá)到58%，可清洗類型為42%。

圖6　濾網(wǎng)二級分類-清潔

空氣凈化所用濾網(wǎng)中最為常見的是我們研究的重點(diǎn)“機(jī)械濾網(wǎng)”，其他的還包括涉及靜電、觸媒、紫外、水洗、生物、納米、HEPA等技術(shù)的濾網(wǎng)，各種濾網(wǎng)對空氣凈化的實(shí)現(xiàn)方式也不同。由于目前人們對于空氣凈化的需求已經(jīng)不再是單純的濾除塵埃，因此機(jī)械凈化結(jié)合其他方式所形成的多重凈化方式變得很普遍，從圖7中各種技術(shù)的分布可以看出，這種多重凈化方式的濾網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)占到了總申請量的43%。排在其后的是人造纖維/樹脂纖維形式的濾網(wǎng)，這一類濾網(wǎng)技術(shù)上比較成熟，成本相對比較低，凈化效果優(yōu)越，具有較大的市場需求。排在第三的是活性炭/碳纖維ACF，這類濾網(wǎng)主要針對的是有害氣體過濾，在家居、車載、實(shí)驗(yàn)室等場所有一定的需求。其他的類別所占比例較少，主要針對不同的特殊需求而設(shè)計(jì)。

圖7　濾網(wǎng)二級分類-材質(zhì)

3.3技術(shù)需求分析

這里所稱“技術(shù)需求”是指某項(xiàng)技術(shù)所要解決的技術(shù)問題或者所要達(dá)到的技術(shù)效果，也就是技術(shù)功效。對應(yīng)于某技術(shù)功效而提出的專利申請的多少體現(xiàn)了人們對該需求的技術(shù)改進(jìn)力度。

從圖8可以看出，濾除空氣中塵埃和高效凈化方面的需求很高。而隨著人們生活條件的改善，這兩方面的改進(jìn)面對日常生活的多樣化已經(jīng)不再能夠滿足人們的要求，除臭、減少有害氣體、滅菌等技術(shù)需求開始被重視起來。從圖上顯示數(shù)據(jù)來看，減少或消除臭味及有害氣體、雙重滅菌也占了相當(dāng)?shù)谋戎兀鲇谏锵?、除臭等目的的材質(zhì)方面改進(jìn)所占的比例已經(jīng)變得可觀。其他的例如釋放負(fù)離子、消除二手煙、防止二次污染、超低靜音、提高使用壽命等基于特定場合的特定凈化需求的考慮也各有一席之地。

圖8　濾網(wǎng)技術(shù)需求分布

4　結(jié)論和建議

綜上所述，涉及機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器濾網(wǎng)技術(shù)的專利申請量與申請人數(shù)量總體上均呈現(xiàn)增長趨勢，表明機(jī)械過濾式空氣凈化器處于技術(shù)發(fā)展的上升期。機(jī)械濾網(wǎng)式空氣凈化器濾網(wǎng)的改進(jìn)一直是空氣凈化器技術(shù)發(fā)展的核心，是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見的是，對于濾網(wǎng)的要求，根據(jù)凈化需求的多樣化、特定化，各種技術(shù)的改進(jìn)、組合也將更多，比例也將會進(jìn)一步提高。由于濾網(wǎng)單元通常為可拆卸的，因此我們認(rèn)為將滿足各種需求的濾網(wǎng)單元進(jìn)行模塊化以實(shí)現(xiàn)定制化服務(wù)，將會是一個可以考慮的技術(shù)發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

［1］Zhao J，Yang X D.Photocatalytic Oxidation for Indoor air Purification：a Literature Review［J］，Building and Environment，2003，38（5）：645-654.

［2］佟偉鋼等.室內(nèi)空氣凈化技術(shù)及其發(fā)展趨勢［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，（17）：125-126.

［3］邱麥平.空氣凈化器的分類［J］.現(xiàn)代家電，2014，（14）：22-23.

中圖分類號：TP24

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：王如想（1985-），女，審查員，研究方向：吸塵器等清潔領(lǐng)域。本文指導(dǎo)老師為李保安。析

Patent Analysis of the Filtrate technology of Filter-type Air Purifier

Wang RuxiangWu YongliZhang Yi
（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002）

Abstract:In this paper，we select patent about Filter-type Air Purifier from CNABS as the research object；The basic trend of filtrate technology in filter-type air purifier here and abroad is analyzed in this paper through the patent ap?plications，the patent applications place distribution，the technical configuration，the technology needs and the tech?nology efficiency.we hope to provide some reference information for the relevant research institutions and enterprises.

Keywords:air purifier；Filtrate；patent analysis