非壓力容器隔熱層隔熱領(lǐng)域技術(shù)綜述

鄭云鵬

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510000）

0 引言

本文根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)收集的文獻(xiàn)量及分布特點(diǎn)對(duì)中文和外文數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行選擇，其中中文數(shù)據(jù)庫(kù)選擇中文專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)CNABS，外文數(shù)據(jù)庫(kù)選擇VEN（Virtual or Logical Database）。CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了自1985年至今在中國(guó)申請(qǐng)的專利文獻(xiàn)，而VEN數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了最早為1900年的專利文獻(xiàn)，本次檢索以分類號(hào)為主，針對(duì)非壓力容器進(jìn)行國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的檢索分析。

1 非壓力容器專利基礎(chǔ)狀況分析

專利申請(qǐng)產(chǎn)出國(guó)一般是指一項(xiàng)技術(shù)的原始技術(shù)創(chuàng)造國(guó)，一般而言，也就是專利申請(qǐng)中的最早優(yōu)先權(quán)國(guó)家，由于專利的最早優(yōu)先權(quán)反映了該專利的首次申請(qǐng)，專利的最早優(yōu)先權(quán)指標(biāo)能直接反映國(guó)家或地區(qū)的專利的技術(shù)含量。在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中利用申請(qǐng)國(guó)別（原始）作為檢索入口進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，得到在非壓力容器隔熱領(lǐng)域國(guó)際專利分類表中F17C3/04分類號(hào)下各國(guó)的專利申請(qǐng)量。目前，在隔熱層隔熱領(lǐng)域，F(xiàn)17C3/04分類號(hào)下的專利申請(qǐng)量以日本居首，其申請(qǐng)量份額為46%，之后是韓國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和德國(guó)，其份額分別為9%、7%、5%、5%，中國(guó)與意大利目前并列第6位，其申請(qǐng)量?jī)H占2%。由此可知，在進(jìn)行隔熱層隔熱方面的專利檢索時(shí)，要重點(diǎn)對(duì)上述幾個(gè)申請(qǐng)大國(guó)進(jìn)行關(guān)注。

世界專利申請(qǐng)量能在一定程度上反映出F17C3/04分類號(hào)下隔熱層隔熱領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，在VEN中利用申請(qǐng)日作為檢索入口進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，得到F17C3/04分類號(hào)下專利申請(qǐng)量的發(fā)展趨勢(shì)。F17C3/04分類號(hào)下的專利申請(qǐng)量在1970—1979年間達(dá)到了峰值的1 984件，發(fā)展到了巔峰；隨后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在1990—2009年這20年間達(dá)到谷底，申請(qǐng)量?jī)H有700件，年均35件，而其在峰值的時(shí)候年均有190多件；但是近年來(lái)申請(qǐng)量又開(kāi)始緩慢復(fù)蘇。由此可以看到，隨著新的材料、新技術(shù)的應(yīng)用以及對(duì)隔熱需求的增長(zhǎng)，申請(qǐng)量將穩(wěn)步回升。

在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中利用公司代碼作為檢索入口進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，得到F17C3/04分類號(hào)下專利申請(qǐng)量在40件以上的主要申請(qǐng)人。申請(qǐng)人主要集中在日本、韓國(guó)，這和申請(qǐng)量國(guó)別統(tǒng)計(jì)的結(jié)構(gòu)是一致的。其中三星、石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社、三菱重工的申請(qǐng)量分別為302件、200件、173件，位列前三；緊隨其后的申請(qǐng)人有現(xiàn)代重工業(yè)有限公司、川崎重工、法國(guó)工程集團(tuán)、大宇造船及船用工程公司等。

在CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)中利用申請(qǐng)日作為檢索入口進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，得到F17C3/04分類號(hào)下本國(guó)專利申請(qǐng)量的發(fā)展趨勢(shì)。不計(jì)2014年之后申請(qǐng)的專利，總體中國(guó)專利申請(qǐng)呈上升趨勢(shì)。結(jié)合之前的有關(guān)世界范圍內(nèi)各國(guó)申請(qǐng)量統(tǒng)計(jì)和申請(qǐng)量發(fā)展趨勢(shì)的分析可知，世界專利申請(qǐng)?jiān)诮陙?lái)的復(fù)蘇很大程度上是我國(guó)的專利申請(qǐng)?jiān)诖蠓嵘噍^20世紀(jì)八九十年代，提升近兩倍，特別是從90年代開(kāi)始，發(fā)展極為迅速。其中1985—1990年申請(qǐng)量為27件，1990—1994年申請(qǐng)量為29件，而1995—2000年及2011—2014年的申請(qǐng)量分別為71件和74件。

在CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)中利用申請(qǐng)人作為檢索入口進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，得到F17C3/04分類號(hào)下專利申請(qǐng)人的分布情況。其中，企業(yè)申請(qǐng)人占絕大多數(shù)，多為日本和韓國(guó)重工業(yè)企業(yè)，而中國(guó)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的比重還較低，但是發(fā)展越來(lái)越快。在份額上，企業(yè)申請(qǐng)占比為88%，個(gè)人申請(qǐng)占比為7%，大學(xué)或科研院所的占比為5%。

2 非壓力容器隔熱技術(shù)原理及技術(shù)分支

根據(jù)隔熱機(jī)理和隔熱方式的不同，隔熱可以分為阻隔性隔熱、反射隔熱及輻射隔熱三類。阻隔性隔熱是通過(guò)對(duì)熱傳遞的顯著阻抗性來(lái)實(shí)現(xiàn)隔熱，熱傳遞是通過(guò)對(duì)流、輻射及分子振動(dòng)熱傳導(dǎo)三種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。反射隔熱通過(guò)反射涂層，反射太陽(yáng)熱，以達(dá)到隔熱的目的。輻射隔熱通過(guò)輻射的形式把物體吸收的日照光線和熱量以一定的波長(zhǎng)發(fā)射到空氣中，從而達(dá)到良好的隔熱降溫效果。由于輻射隔熱是通過(guò)使抵達(dá)物體表面的輻射轉(zhuǎn)化為熱反射電磁波輻射到大氣中而達(dá)到隔熱的目的，因此，關(guān)鍵技術(shù)是制備具有高熱發(fā)射率的涂料。

根據(jù)隔熱的機(jī)理可以得到非壓力容器隔熱的三個(gè)技術(shù)分支，分別是隔熱材料、隔熱涂層和隔熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

隔熱材料又稱絕熱材料，能阻滯熱流的傳遞，分為多孔材料、熱反射材料和真空材料三類。多孔材料利用材料本身所含的孔隙隔熱，因?yàn)榭紫秲?nèi)的空氣或稀有氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低，如泡沫材料、纖維材料等；熱反射材料具有很高的反射系數(shù)，能將熱量反射出去。而真空絕熱材料是利用材料的內(nèi)部真空阻隔對(duì)流來(lái)隔熱。例如，“申請(qǐng)?zhí)枺?510531；發(fā)明名稱：液化氣儲(chǔ)運(yùn)罐的絕熱方法和系統(tǒng)”的專利中，在儲(chǔ)運(yùn)罐工字梁的內(nèi)部填充絕熱材料，從而實(shí)現(xiàn)隔熱的功能，其采用輕質(zhì)絕熱材料，這種結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)絕熱的同時(shí)，能減小儲(chǔ)運(yùn)罐的重量[1]。

隔熱涂料是將太陽(yáng)紅外線和紫外線進(jìn)行高反射，不讓太陽(yáng)的熱量在物體表面進(jìn)行累積升溫，能自動(dòng)進(jìn)行熱量輻射散熱降溫，把物體表面的熱量輻射出去，以降低物體的溫度[2-3]。

在一定的隔熱材料下，不同的隔熱材料機(jī)構(gòu)設(shè)置對(duì)隔熱的效果有不同的影響。例如，在“申請(qǐng)?zhí)枺?6195457.4；發(fā)明名稱：夾層結(jié)構(gòu)”的專利中，使用夾層結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)隔熱[4]，而這種結(jié)構(gòu)在法國(guó)專利說(shuō)明書第2038668號(hào)和第2325503號(hào)，瑞士394566號(hào)，歐洲專利說(shuō)明書第281689號(hào)，以及英國(guó)專利說(shuō)明書第2138551號(hào)和第2263164號(hào)中都有記載。該夾心層由夾心單元和纖維增強(qiáng)塑料制成。

也有內(nèi)膽和外膽分離的情況，并在內(nèi)、外膽之間充填絕熱材料。例如：“申請(qǐng)?zhí)枺?00420003969.6；發(fā)明名稱：高真空絕熱低溫液化氣體儲(chǔ)罐”的專利文獻(xiàn)，其罐體由外殼、內(nèi)膽、外膽構(gòu)成，內(nèi)、外膽之間設(shè)有高真空絕熱層以及支撐結(jié)構(gòu)，在高真空絕熱層中充填高真空粉末[5]。隨著低溫液化氣罐式運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，在限定的尺寸內(nèi)如何有效增大低溫液化氣體的儲(chǔ)存容積以及提高隔熱和抗沖擊能力是要改進(jìn)的方向[6-7]。

3 非壓力容器隔熱技術(shù)展望

當(dāng)今，全球保溫隔熱材料正朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水外護(hù)一體化方向發(fā)展，在發(fā)展新型保溫隔熱材料及復(fù)合結(jié)構(gòu)保溫節(jié)能技術(shù)的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)有針對(duì)性地使用保溫絕熱材料，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)及施工，努力提高保溫效率及降低成本。我國(guó)石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)儲(chǔ)運(yùn)罐的隔熱層隔熱提出了更多的挑戰(zhàn)，如今科技在迅猛發(fā)展，隔熱技術(shù)不斷進(jìn)步，我國(guó)在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量大幅提升，將慢慢扭轉(zhuǎn)由國(guó)外掌握隔熱核心技術(shù)的局面。