空調(diào)自動清洗技術(shù)

喻倩萍

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100190）

空調(diào)在使用時隨著時間的累積，其內(nèi)部風(fēng)道中會逐漸沉積灰塵或吸附空氣中的其他雜質(zhì)顆粒，使得吹出的風(fēng)不再潔凈，甚至產(chǎn)生怪味，容易誘發(fā)皮膚、呼吸道疾病，久而久之嚴(yán)重影響用戶的身體健康，同時，風(fēng)道中的積灰也會致使熱交換器的換熱性能大打折扣，降低空調(diào)的制冷制暖性能，增加耗能。為了對空調(diào)的風(fēng)道內(nèi)部進(jìn)行除垢、凈化空調(diào)送風(fēng)，最佳解決方案是拆解外殼對空調(diào)內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行清潔，但因不符合技術(shù)和安全上的要求而不具備可操作性，用戶往往只能頻繁地拆下外部的過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗，不能從根本上解決問題。

隨著科技的發(fā)展和人們健康意識的提高，空調(diào)的自動清洗技術(shù)迅速地發(fā)展起來，此項(xiàng)技術(shù)通常是在空調(diào)中設(shè)置自清潔程序，使空調(diào)自身能夠及時、自動、全面地清理內(nèi)部污垢，去除病菌，從而保證室內(nèi)人體健康，改善熱交換效率，降低能耗[1]。

1 技術(shù)分布概況

空調(diào)自動清洗功能的實(shí)現(xiàn)需要空調(diào)自動判定是否滿足清洗的啟動條件，并借助一定的清洗方式來完成，而啟動條件的判定需要依靠檢測手段來提供數(shù)據(jù)支撐。以下分別從啟動選擇、檢測手段、具體清洗方式幾個方面對空調(diào)自動清洗的技術(shù)分布進(jìn)行簡單梳理和介紹。

1.1 啟動選擇

眾所周知，早期的自清潔空調(diào)通常采用定時啟動的方式，空調(diào)的控制器自動記錄、運(yùn)算空調(diào)運(yùn)行的累積時間，當(dāng)累計運(yùn)行的時間超過預(yù)設(shè)值時即啟動清洗程序，清洗完畢計時清零，以實(shí)現(xiàn)定期清洗。這種清潔方式的優(yōu)點(diǎn)是以時間作為單一變量，控制相對簡單。然而，空調(diào)的使用場合千變?nèi)f化，不同環(huán)境下空調(diào)在相同時間內(nèi)的積灰程度可能各有不同，很容易出現(xiàn)清洗不及時的情況。

為解決這一問題，空調(diào)中常見采用污垢實(shí)時檢測技術(shù)，即在風(fēng)道的重點(diǎn)關(guān)注部位設(shè)置傳感器來實(shí)時檢測風(fēng)道中的臟污程度，當(dāng)用于判斷臟污程度的檢測參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時，及時啟動清洗程序。相對于定期清洗，這種清洗方式雖然成本有所增加，但能夠有效避免空調(diào)長時間在臟堵情況下低效率運(yùn)行，整體上看不失為一種“一勞永逸”的辦法。

1.2 檢測手段

對于污垢實(shí)時檢測技術(shù)中的檢測手段，利用灰塵傳感器或顆粒物傳感器檢測風(fēng)道內(nèi)部的積灰程度，這是最直接的一種檢測方式，當(dāng)傳感器檢測到的灰塵量大于設(shè)定值時，控制啟動清洗程序，能夠直觀地控制風(fēng)道中的積灰程度。類似的，也有空調(diào)采用圖像獲取裝置拍攝風(fēng)道中的積灰圖像，通過圖像處理方法獲知風(fēng)道中的臟污程度，繼而判斷臟污程度是否達(dá)到清洗啟動條件。這兩種方法都是通過檢測裝置獲取風(fēng)道內(nèi)部本體結(jié)構(gòu)的臟污情況，雖然檢測較為直接，卻受到檢測精度的限制。

由于風(fēng)道中的污垢會直接影響空調(diào)吹送的空氣質(zhì)量，因而利用空氣質(zhì)量等級傳感器檢測空調(diào)送風(fēng)的空氣質(zhì)量，當(dāng)空氣質(zhì)量降低到某一等級時判定為需要清洗風(fēng)道，也是一種可行的方式。此種方式通過空氣的參數(shù)間接反映風(fēng)道內(nèi)的臟污程度，以用戶的直接感受和需求為導(dǎo)向，更容易獲得消費(fèi)者的青睞。

當(dāng)風(fēng)道中積聚的污垢變多時，利用由運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇形成的吸力從回風(fēng)口吸入的空氣流經(jīng)熱交換器時的風(fēng)阻顯著增大，從而需要風(fēng)扇加快運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致驅(qū)動風(fēng)扇的電機(jī)的功率、電流、電壓發(fā)生變化，因而通過檢測風(fēng)扇電機(jī)的功率、電流、電壓等參數(shù)并對參數(shù)進(jìn)行分析，也能夠用于確定風(fēng)道中的臟污情況。此種檢測方式以空調(diào)的運(yùn)行性能參數(shù)為出發(fā)點(diǎn)，將啟動自動清潔程序的檢測條件聚焦在風(fēng)扇電機(jī)上，檢測簡單，檢測精度較高，近幾年來在空調(diào)中得到大量使用。

1.3 清洗方式

清洗方式是空調(diào)自動清洗技術(shù)中的核心技術(shù)手段，其直接影響到自動清洗的效果，是解決問題的關(guān)鍵所在。目前空調(diào)風(fēng)道內(nèi)部常見的清洗手段有：刷洗、噴淋洗、紫外消毒洗、靜電除菌洗，以及利用空調(diào)的運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)自清潔等等。

刷洗一般利用電機(jī)驅(qū)動刷子進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，從而對待清洗部件表面進(jìn)行清洗，常見用于清洗空調(diào)的過濾網(wǎng)、熱交換器，刷洗過程可配合清洗液進(jìn)行濕洗，提高刷洗效果。采用刷洗需要額外設(shè)置刷子及其驅(qū)動結(jié)構(gòu)，雖然清洗直接、效果好，但是刷子作為運(yùn)動部件，需要占用一定風(fēng)道空間，可靠性也需要得到保障。

噴淋洗是利用噴頭向待清洗部件表面噴淋滴霧或氣霧狀清洗劑，清洗劑中可添加化學(xué)清洗藥劑，使其更好地溶解表面污垢，該種清洗方式對熱交換器、風(fēng)扇和過濾網(wǎng)的清洗都適用。在噴淋清洗劑過程中，噴頭在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)還可以有效增大受噴淋面積，對待清洗部件可進(jìn)行全范圍清洗。噴淋洗通常需要配合設(shè)置盛水或集水部件，避免清洗劑從空調(diào)中漏出，并且需要及時將清洗劑排空，以及更換、補(bǔ)充清洗劑。該種方式清洗力強(qiáng)，但操作上略顯繁瑣。

紫外消毒洗、靜電除菌洗，屬于傳統(tǒng)的凈化除菌方式。在空調(diào)中設(shè)置紫外消毒裝置、靜電除菌裝置對風(fēng)道氣流進(jìn)行清潔，可使送風(fēng)得到有效凈化，采用靜電除菌還能同時降低灰塵的吸附，一定程度上能夠減輕灰塵或顆粒物的積聚。紫外消毒、靜電除菌雖然不能從根本上去除風(fēng)道內(nèi)部的污垢，實(shí)現(xiàn)徹底清潔，但因其存在對空氣的凈化處理而具備一定的市場前景。

在熱交換器的清洗技術(shù)中，利用空調(diào)自身的制冷模式、制暖模式、送風(fēng)模式這三者的組合來去除表面污垢，是一種行之有效的便捷清洗方式[2]。該清洗方式首先使空調(diào)在制冷模式下以預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速運(yùn)行一定時長，以使室內(nèi)換熱器的表面產(chǎn)生冷凝水。一部分冷凝水流動帶走室內(nèi)換熱器表面的灰塵，對室內(nèi)換熱器表面進(jìn)行第一次清洗，一部分冷凝水停留在室內(nèi)換熱器的表面，然后，降低所述室內(nèi)換熱器的蒸發(fā)溫度或者降低所述室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使停留在室內(nèi)換熱器表面的冷凝水凝結(jié)成霜或者結(jié)成冰。同時，空氣中的水分也會凝結(jié)在室內(nèi)換熱器的表面結(jié)成霜或者結(jié)成冰，隨著制冷模式的運(yùn)行，室內(nèi)換熱器表面凝結(jié)越來越多的冰霜，相當(dāng)于儲存了越來越多的水，當(dāng)其程度達(dá)到預(yù)設(shè)條件時，控制空調(diào)器切換為制熱模式運(yùn)行，使室內(nèi)換熱器表面的冰霜快速融化，而冰霜融化成液態(tài)水的過程中，液態(tài)水覆蓋整個換熱器表面，可以溶解和帶走灰塵，從而對室內(nèi)換熱器進(jìn)行了進(jìn)一步清洗，待化霜完成后，還可開啟送風(fēng)模式將清洗劑和污垢的混合物強(qiáng)制吹落，并吹干熱交換器表面，從而達(dá)到清洗的目的。這種方式由于無需設(shè)置額外的清洗部件，只需調(diào)整空調(diào)的程序設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)，不僅經(jīng)濟(jì)而且有效，成為目前空調(diào)中清洗熱交換器的主流技術(shù)手段。

空調(diào)風(fēng)道中的各個部件，包括過濾網(wǎng)、風(fēng)扇、熱交換器，都是灰塵可能的集聚之地，針對這些部件可以分別設(shè)置不同的清洗方式，或是根據(jù)需要將以上多種清洗方式組合使用，各種方式之間相互補(bǔ)償，共同提升清潔效力。

2 專利申請概況

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)就是保護(hù)創(chuàng)新。當(dāng)前，我國正在從知識產(chǎn)權(quán)引進(jìn)大國向知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造大國轉(zhuǎn)變，知識產(chǎn)權(quán)工作正在從追求數(shù)量向提高質(zhì)量轉(zhuǎn)變。專利作為知識產(chǎn)權(quán)中的重要一項(xiàng)，在各個產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著促進(jìn)作用，以下從專利申請角度對我國的空調(diào)自動清洗技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析和總結(jié)。

作者在中國專利摘要庫中利用IPC分類號F24F（涉及空調(diào)），結(jié)合關(guān)鍵詞“自清潔”“自動”“清潔”“清洗”“除垢”進(jìn)行檢索并獲取專利信息，命中2710余篇相關(guān)專利文獻(xiàn)（不含外觀設(shè)計專利），其中發(fā)明專利申請1644篇，占比約為60%，實(shí)用新型專利申請1066篇，占比約為40%。該檢索結(jié)果基本能夠在總體上反映空調(diào)自動清洗專利技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢，本文以該檢索結(jié)果作為分析的數(shù)據(jù)樣本，檢索截止時間為2021年6月。

2.1 專利申請量分布

為清楚地了解空調(diào)自動清洗技術(shù)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，作者對上述數(shù)據(jù)樣本按申請時間進(jìn)行了統(tǒng)計，結(jié)果顯示該項(xiàng)技術(shù)在2000年以前的專利申請量非常少，僅為零星申請，這一階段的空調(diào)鮮少具備自動清洗功能。自2000年開始，相關(guān)專利的申請量出現(xiàn)明顯增加。圖1顯示了2000年至2020年這一時間段，空調(diào)自動清洗技術(shù)中國專利申請的申請量變化趨勢，從圖1可以看出，空調(diào)自動清洗技術(shù)從2000年開始穩(wěn)步發(fā)展，到2014年申請量突破100件，2014年以后增長趨勢逐年加大，直至2018年申請量達(dá)到峰值，為550件。2018年以后申請量又有所下降，逐年遞減，該項(xiàng)技術(shù)熱度稍有降低?？梢姡照{(diào)自動清洗技術(shù)從2000年發(fā)展至今，已經(jīng)逐漸趨于成熟和飽和。

圖1 空調(diào)自動清洗中國專利申請量的時間分布

2.2 主要申請人分布

統(tǒng)計上述樣本數(shù)據(jù)中專利申請的申請人，得到排名在前的6位主要申請人數(shù)據(jù)，按照其申請專利的數(shù)量排序依次為：海爾440件、格力241件、美的233件、奧克斯82件、海信32件、LG（含“樂金“公司）31件，6位主要申請人在該項(xiàng)技術(shù)的專利申請占有量達(dá)到樣本數(shù)據(jù)總體的40%。圖2顯示了各主要申請人在樣本數(shù)據(jù)中的占比。其中，專利申請量最大的海爾在樣本數(shù)據(jù)中的占比達(dá)到16.2%，緊隨其后的格力、美的的占比分別約為8.9%、8.6%，三者均為國內(nèi)空調(diào)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，這三家企業(yè)在空調(diào)自動清洗技術(shù)專利的總申請量在樣本數(shù)據(jù)總體中占比高達(dá)1/3?？梢姡瑖鴥?nèi)企業(yè)在該項(xiàng)技術(shù)上具有突出的優(yōu)勢，為該項(xiàng)技術(shù)的后續(xù)發(fā)展和改進(jìn)打下了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。日韓企業(yè)雖然在空調(diào)領(lǐng)域具有整體上的先驅(qū)領(lǐng)先地位，但在空調(diào)自動清洗細(xì)分領(lǐng)域中涉及相對略少。

圖2 空調(diào)自動清洗中國專利申請主要申請人分布

3 結(jié)束語

空調(diào)自動清洗技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對空調(diào)的徹底清潔，減少空調(diào)病的發(fā)生，從而提高空調(diào)使用的安全性及用戶體驗(yàn)，為消費(fèi)者提供技術(shù)性保障支撐?？照{(diào)自動清洗技術(shù)發(fā)展至今，技術(shù)思路已經(jīng)基本成熟，各知名空調(diào)企業(yè)亦已基本完成了國內(nèi)的專利布局。隨著空調(diào)產(chǎn)業(yè)的多元化、智能化發(fā)展，消費(fèi)者可能會對空調(diào)自動清洗技術(shù)提出新的要求。從該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)來看，在未來的一段時間內(nèi)，其改進(jìn)可能集中在空調(diào)自動清洗的過程控制方面?？照{(diào)自動清洗的過程可以變化多樣，清洗過程中單一步驟的持續(xù)時間、執(zhí)行次數(shù)，以及不同步驟之間的組合、循環(huán)次數(shù)，均可能對清洗效果帶來可觀的影響，如何控制清洗過程實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的清洗效率，可能會成為空調(diào)自動清洗技術(shù)的突破口。本文從啟動選擇、檢測手段、具體清洗手段幾個方面總結(jié)了空調(diào)自動清洗的技術(shù)分布概況，并對空調(diào)自動清洗技術(shù)的專利申請進(jìn)行了統(tǒng)計和分析，希望能夠給相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)和工作人員提供有價值的參考。