翟麗娜，董憲君，龍筱燁，楊岳

（國家知識產(chǎn)權局專利局審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州215000）

滾動轉子式壓縮機油氣分離技術的專利現(xiàn)狀分析

翟麗娜，董憲君，龍筱燁，楊岳

（國家知識產(chǎn)權局專利局審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州215000）

從專利角度研究該領域的發(fā)展現(xiàn)狀，分析不同國家或企業(yè)在該領域的申請狀況和技術特點，為滾動轉子式壓縮機油氣分離領域的進一步的發(fā)展提供專利信息。

滾動轉子式壓縮機；油氣分離；專利

1　引言

“節(jié)能、環(huán)?！币恢笔菈嚎s機研究的兩大主題，壓縮機的發(fā)展既要保護臭氧層不被破壞，又要防止全球氣候變暖，雖然傳統(tǒng)使用的氟利昂制冷劑在壓縮機運行時能夠在壓縮機的運動部件表面形成自潤滑膜，能夠很好的提高潤滑性能，從而提高壓縮機的效率，但是傳統(tǒng)使用的氟利昂制冷劑嚴重破壞了環(huán)境的發(fā)展，所以其被限制使用，因此導致了壓縮機的磨損嚴重，這就需要在提高壓縮機效率的同時，進一步提高潤滑性能。

但是，壓縮機在壓縮制冷劑的同時，會不可避免的使制冷劑氣體中夾帶一定的潤滑油，夾帶的潤滑油會隨著制冷劑氣體一起排出，造成潤滑油的浪費，需要不斷補充潤滑油，從而也降低了制冷效率。為了提高制冷效率，并有效降低能耗，將制冷劑氣體與夾帶的潤滑油進行油氣分離，對潤滑油進行回收利用是一種勢在必行的節(jié)能方式。

由于旋轉壓縮機比往復壓縮機結構簡單、體積小、零部件少、效率較高，在小容量范圍（0.3～5 kW）有取代往復式壓縮機的趨勢。旋轉式壓縮機中主要分為兩大類：渦旋式壓縮機和滾動轉子式壓縮機。渦旋式壓縮機利用渦旋轉子與渦旋定子的嚙合，形成多個壓縮室，隨著渦旋轉子的平動回轉，使各壓縮室的容積不斷變化來壓縮氣體，其需要潤滑的運動部件相對較少，排出的潤滑油較少；而滾動轉子式壓縮機利用偏心圓筒形轉子在氣缸內轉動來改變壓縮室的容積以實現(xiàn)氣體的壓縮，主要由氣缸、轉子、滑片、彈簧、排氣閥及偏心軸等組成，其相對運動的部位必須保證充分的潤滑性，在該壓縮機內部具有充足的潤滑油，這樣一來混合在制冷劑氣體中的潤滑油含量也較高，為了對混合在制冷劑氣體中的潤滑油進行回收利用，必須對其進行油氣分離。因此，本文僅對滾動轉子式壓縮機的油氣分離進行專利分析。

2　分析樣本

本文選取中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CNABS）和外文數(shù)據(jù)庫（VEN）作為檢索庫。滾動轉子式壓縮機的油氣分離的分類主要集中在F04C29/02（潤滑劑的分離），進一步擴展到F04C29/06（消聲）、F04C29/ 00（零部件）、F04C18/356（帶有相對外部元件往復運動的葉片）。經(jīng)過檢索，選取時間區(qū)域（申請日）起始于1980年1月1日，截止于2013年12月31日的滾動轉子式壓縮機油氣分離領域的專利文獻共228件作為分析樣本。

由于發(fā)明專利申請通常自申請日起滿18個月才能公開（提前公開的除外），PCT申請自申請日起30個月甚至更長時間之后才能進入國家階段，因此在分析樣本中，2013年的申請數(shù)據(jù)并沒有完全包括2013年的全部申請。

3　滾動轉子式壓縮機油氣分離專利申請分析

3.1歷年申請量發(fā)展趨勢

圖1　歷年申請量發(fā)展趨勢

圖1示出了滾動轉子式壓縮機油氣分離領域的技術發(fā)展趨勢，大致可以分為以下3個時期：

（1）萌芽期（1985年以前）：這一時期每年全球專利申請量只有1～2件。此時該領域處于技術摸索階段，其專利申請主要采用分離板進行油氣分離。

（2）平穩(wěn)增長期（1985～2000年）：這一時期的專利申請量平穩(wěn)增長，發(fā)達國家加快了該領域的專利申請。此時該領域的專利申請仍然集中在采用分離板進行油氣分離，同時也出現(xiàn)了采用增大面積（如設置流通通道）的手段進行油氣分離。由于能源緊缺已日益緊迫，發(fā)達國家推出空調效能等級標準等各種節(jié)能政策，回收利用核心耗能的滾動轉子式壓縮機的潤滑油是一種有效的節(jié)能方式，因此日本、韓國紛紛加大了對滾動轉子式壓縮機油氣分離領域的研究力度。

（3）快速增長期（2001～至今）：從2001年起，該領域的專利申請出現(xiàn)了快速增長，雖然這一時期的經(jīng)濟危機對該領域的專利申請造成了一定的影響，但是申請量并沒有明顯下降，申請量遠遠高于前2個時期。這一時期汽車、空調、冰箱等行業(yè)的迅速發(fā)展，使得該領域的申請量也隨之快速增長。同時，中國逐漸重視專利保護工作，中國企業(yè)的專利保護意識逐漸增強，紛紛開始申請專利。

3.2專利申請國家分布

圖2　專利申請國家分布

從圖2可以看出，日本在該領域的申請量占據(jù)領先地位，占據(jù)專利申請總量的約73.78%。這與日本擁有許多技術先進的壓縮機制造公司以及日本重視該領域的專利布局有關。其次是中國，占據(jù)專利申請總量的約19.9%，中國自2004年以來在該領域發(fā)展迅猛。但是中國的專利申請中幾乎有一半是實用新型，這表明中國企業(yè)在該領域的實力不夠強大，技術含量不高，傾向于申請授權快的實用新型，但是實用新型的專利權相對不穩(wěn)定，這就提醒中國企業(yè)增強企業(yè)的核心競爭力，提高專利權的穩(wěn)定性，并加快該方面的研究發(fā)展。

3.3主要申請人分布

從圖3總體來看，日本在該領域非?；钴S，三洋和松下在該領域占據(jù)主要位置，其申請量都在40件以上，三菱和日立次之，其申請量分別為28件和17件。其余7個申請人的申請量差距不大，都在10件左右及其以下。位居前10名的申請人中只有美芝和樂金是中國企業(yè)，而樂金是一家中韓合資公司，其中樂金在該領域的專利申請有1/3以上是韓國發(fā)明人。中國雖然是壓縮機使用大國，但主要依靠進口，其研發(fā)力量十分薄弱，這就提醒中國企業(yè)加大對該領域的研發(fā)力度，加緊專利布局。

圖3　主要申請人分布

3.4技術分布

圖4　技術分布

該領域主要技術的一級分支如下：分離板、增大空間、分離器3個方面（見圖4）。其中，分離板約占59.31%，增大空間約占33.76%。采用分離板的專利申請主要是在排出空間設置分離板，按照采用分離板的不同作用，又可以分為3個二級分支：過濾、重力和離心力。過濾的技術分支是在分離板上設置過濾材料，通過過濾作用將夾帶的潤滑油從制冷劑氣體中分離出來。重力的技術分支是將分離板設置在電機與排出管之間的排出空間內，夾帶的潤滑油的制冷劑氣體碰撞分離板而改變流動方向，利用潤滑油的密度比制冷劑氣體的密度大的重力的作用達到油氣分離的目的。離心力的技術分支是將分離板設置在轉子上下端或上下軸承的軸頸外周面，并隨著轉軸一起旋轉，當壓縮機工作時，夾帶潤滑油的制冷劑氣體在分離板的作用下成為旋轉氣流，該旋轉氣流中夾帶的潤滑油在離心力的作用下以一定角度射出并被甩向分離板外側。其中，利用分離板離心力作用的專利申請約占申請總量的35.94%。

按照增大空間的技術手段不同分為2個二級分支：消聲器和流通通道。其中，消聲器的技術分支是在壓縮室的上部或下部設置一個擴大的空間（上消聲器或下消聲器）。流通通道的技術分支是利用迷宮式的流通通道增加夾帶潤滑油的制冷劑氣體的流動接觸面積，降低流動速度。設置流通通道來進行油氣分離能夠充分利用壓縮機各個部件之間的間隙，結構簡單，設置合理，有24.24%的專利申請是關于該技術分支的改進。

3.5主要申請人的技術分布

圖5　排名前4位的申請人的技術分布

從圖5看出，這4位申請人對該領域的研究主要集中在離心力和流通通道分支，其次是重力和消聲器分支。由于利用離心力的分離板和流通通道結構簡單，形式多樣，達到的油氣分離效果良好，是申請人研究滾動轉子式壓縮機油氣分離領域關注的焦點；而分離器一般位于壓縮機外部，占用空間比較大，結構比較復雜，但是達到的油氣分離效果較好，三洋在分離器分支的發(fā)展良好，松下和三菱在分離器分支的研究力量薄弱，日立在該分支出現(xiàn)了研究空白；雖然過濾分支的結構簡單，但是其達到的油氣分離效果較差，松下注重在過濾分支的研究及發(fā)展，其余3位申請人在過濾分支的研究較少。

4　結語

目前，制冷設備市場的繁榮勢必帶動壓縮機行業(yè)的研究與發(fā)展。該領域隨著壓縮機行業(yè)的發(fā)展正呈現(xiàn)出快速增長的狀態(tài)，發(fā)展勢頭良好。在“節(jié)能”日益緊迫的新形勢下，提高油氣分離效果就成為該領域必須面對的首要技術問題，從專利申請的技術分布來看，利用離心力的分離板和流通通道，由于其結構簡單，形式多樣，且達到的油氣分離效果良好，成為申請人關注的焦點；此外，利用重力的分離板和設置消音器也對該領域做出了一定的貢獻。

雖然我國壓縮機的需求量在世界名列前茅，但是該領域一些技術先進的壓縮機制造公司主要集中在一些發(fā)達國家。近年來，國內企業(yè)不斷提高專利保護意識，逐步加大該領域的研發(fā)力度，但是國內申請幾乎一半是實用新型，國內企業(yè)在該領域的實力還不夠強大，這就需要國內企業(yè)增強企業(yè)的核心競爭力，加緊專利的整體布局。

面對激烈的競爭，國內企業(yè)應逐漸用專利戰(zhàn)略引導國內市場的技術發(fā)展，并根據(jù)國內市場的需求提升專利技術水平，同時，積極進行海外專利布局。只有不斷進行技術創(chuàng)新，增強企業(yè)的核心競爭力，利用專利保護市場，利用市場促進專利，才能達到雙贏的局面。

［1］李文華，谷波.滾動轉子式、渦旋式壓縮機在制冷空調領域的應用現(xiàn)狀及展望［J］.流體機械，1999，（12）.

［2］嚴天宏，梁嘉麟，李青.壓縮機的現(xiàn)狀、發(fā)展及新型技術展望［J］.壓縮機技術，2011，（1）.

［3］王慶華.從專利角度分析中國制冷壓縮機現(xiàn)狀［J］.壓縮機技術，2012，（3）.

［4］周為，周志高，馮全科.我國壓縮機專利現(xiàn)狀及趨勢分析［J］.通用機械，2003，（4）.

Analysis of Patent Current Situation of Separating Oil from Gas Technique for Rolling Rotor Compressor

ZHAI Li-na，DONG Xian-jun，LONG Xiao-ye，YANG Yue
（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office，Suzhou 215000，China）

The paper studies the developing status of the field of separating oil from gas from the aspect of patent，analyzes the application status and technical features in different countries or enterprises，which provides patent information for further development of the field of separating oil from gas for rolling rotor compressor.

rolling rotor compressor；separating oil from gas；patent

TH455

B

1006-2971（2015）04-0058-04

翟麗娜（1987-），女，國家知識產(chǎn)權局專利局審查協(xié)作江蘇中心機械發(fā)明審查部審查員。E-mail：524670337@qq.com

2015-01-21