制冷系統(tǒng)中的膨脹閥研究現(xiàn)狀及發(fā)展展望

苗芳　宋帥　王舒妍

摘 要：近年來(lái)膨脹閥一直是制冷系統(tǒng)中的研究熱點(diǎn)，該文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)制冷系統(tǒng)中膨脹閥專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)涉及該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外主要申請(qǐng)人及其相關(guān)專利研究展開(kāi)分析，研究了國(guó)內(nèi)制冷系統(tǒng)中膨脹閥的發(fā)展現(xiàn)狀，梳理了制冷系統(tǒng)中膨脹閥的技術(shù)發(fā)展路線，希望對(duì)該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：制冷 膨脹閥 專利

中圖分類號(hào)：TB657 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0106-02

作為制冷循環(huán)的四大部件之一，節(jié)流裝置在系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，通過(guò)選擇合適的節(jié)流機(jī)構(gòu)與制冷系統(tǒng)匹配是整個(gè)制冷設(shè)備降低能耗的重要環(huán)節(jié)。膨脹閥是制冷系統(tǒng)中的重要部件，中溫高壓的液體制冷劑通過(guò)其節(jié)流成為低溫低壓的濕蒸汽，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收熱量達(dá)到制冷效果，節(jié)流機(jī)構(gòu)與制冷系統(tǒng)的匹配度決定著制冷系統(tǒng)中的節(jié)能環(huán)保效果，膨脹閥作為主要的節(jié)流機(jī)構(gòu)，研究其在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)于節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有廣泛和深遠(yuǎn)的影響[1-2]。

1 膨脹閥專利申請(qǐng)現(xiàn)狀

圖1中，國(guó)外申請(qǐng)人率先進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，很大程度上壟斷了該行業(yè)，但自2002年后，國(guó)內(nèi)膨脹閥逐漸發(fā)展起來(lái)，突破了技術(shù)瓶頸，2005—2007年，國(guó)內(nèi)研究進(jìn)入白熾化。隨著技術(shù)逐步成熟，該領(lǐng)域逐漸開(kāi)始回落，但每隔4年會(huì)有一個(gè)小的峰值，也就意味著該項(xiàng)技術(shù)又有了新的發(fā)展方向；而國(guó)外申請(qǐng)人在華申請(qǐng)總體上呈現(xiàn)出緩慢增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)研究成熟之后，開(kāi)始逐漸退出中國(guó)市場(chǎng)。

在制冷系統(tǒng)膨脹閥的技術(shù)發(fā)展中，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)占據(jù)申請(qǐng)總量的75%，日本在華申請(qǐng)量達(dá)到20%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先歐美等國(guó)家；日本是國(guó)內(nèi)制冷行業(yè)的強(qiáng)勁對(duì)手，其中，日本的株式會(huì)社不二工機(jī)制作所占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，其在蘇州設(shè)有在華獨(dú)資企業(yè)，主要涉及空調(diào)和膨脹閥的研究。

分析國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)地域分布情況，浙江省在制冷技術(shù)領(lǐng)域中膨脹閥的技術(shù)投入遠(yuǎn)超過(guò)其他省份，大部分沿海省份在該制冷系統(tǒng)中的整體發(fā)展趨勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先內(nèi)陸省份，內(nèi)陸省份中僅僅北京的發(fā)展相對(duì)較突出。主要原因是沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，科技進(jìn)步快，加之政府已經(jīng)開(kāi)始重視節(jié)能減排問(wèn)題，無(wú)論是國(guó)家出臺(tái)的節(jié)能減排政策最先在沿海發(fā)達(dá)城市實(shí)施，還是政府對(duì)節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)的扶持，都促進(jìn)了當(dāng)?shù)刂评浼夹g(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了該技術(shù)領(lǐng)域中膨脹閥的發(fā)展。

2 膨脹閥在制冷領(lǐng)域中的技術(shù)發(fā)展

膨脹閥在制冷系統(tǒng)中應(yīng)用發(fā)展的20多年里，主要有兩大分支：熱力膨脹閥和電子膨脹閥，兩者具有各自的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展相對(duì)比較均衡。由圖2可知，熱力膨脹閥和電子膨脹閥在發(fā)展初期，起步都差不多，但發(fā)展的進(jìn)程不太一致；相比，熱力膨脹閥的研究熱度集中在2004—2010年，人們逐漸將研究的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向電子膨脹閥。

兩大分支的研究熱度相對(duì)均衡，其中熱力膨脹閥中的外平衡式膨脹閥結(jié)構(gòu)具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這與熱力膨脹閥可隨時(shí)調(diào)節(jié)、靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)相關(guān)；相比，內(nèi)平衡式膨脹閥申請(qǐng)量略顯單薄，分析可能與內(nèi)平衡式膨脹閥只能在空調(diào)系統(tǒng)安裝之前進(jìn)行這一制約因素有關(guān)。

2010年后電子膨脹閥研究火熱，分析可能原因，其由原來(lái)的機(jī)械式控制向電腦式控制發(fā)展，在家用空調(diào)領(lǐng)域，電子膨脹閥和變頻壓縮機(jī)組成的系統(tǒng)逐漸取得好的效果，帶動(dòng)了該技術(shù)的蓬勃發(fā)展。由步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)閥針實(shí)現(xiàn)流量控制的電動(dòng)式膨脹閥中，直動(dòng)式電磁膨脹閥最傳統(tǒng)，應(yīng)用也最廣，其申請(qǐng)量占據(jù)25%左右；相比之下，減速式則是在閥體內(nèi)增加了減速裝置，使得流量調(diào)節(jié)更加精確，但同時(shí)增加了成本。電磁式膨脹閥則是在電動(dòng)式膨脹閥發(fā)展的基礎(chǔ)上，由電磁線圈直接替代電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)信號(hào)變化動(dòng)作響應(yīng)快，其申請(qǐng)量占據(jù)18%左右。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)制冷系統(tǒng)中的膨脹閥得到了快速發(fā)展，取得了一些成果，但是，國(guó)外申請(qǐng)人尤其是日本對(duì)中國(guó)制冷系統(tǒng)的市場(chǎng)發(fā)展具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。為了更好地發(fā)展國(guó)內(nèi)制冷系統(tǒng)，政府應(yīng)鼓勵(lì)行業(yè)發(fā)展，加大對(duì)制冷行業(yè)支柱企業(yè)的投入和要求；企業(yè)內(nèi)部需統(tǒng)籌規(guī)劃本企業(yè)在膨脹閥方面的發(fā)展和專利布局，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率的同時(shí)，逐漸進(jìn)入海外市場(chǎng)，逐步形成參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] Dr.F. BILLIARD.制冷與可持續(xù)發(fā)展[J].制冷學(xué)報(bào)， 2003，24（2）：22-26.

[2] 田懷璋，朱瑞琪，劉星.電子膨脹閥技術(shù)綜述[J].流體工程，1992（7）：55-60.