洗衣機波輪專利技術分析

陳秋 段見 閆淑敏

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州 450002）

洗衣機波輪專利技術分析

陳秋 段見 閆淑敏

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州 450002）

本文通過檢索、統計、分析洗衣機波輪技術的全球專利申請、中國專利申請，從中獲得了洗衣機波輪技術的申請量趨勢、主要技術分布和重要申請人分布，并對洗衣機波輪的技術發展路線進行了分析。同時梳理了各種關鍵技術的重點專利申請，期望對我國洗衣機相關企業的技術研發以及專利布局提供參考。

洗衣機；波輪；專利技術

洗衣機是利用電能產生機械作用來洗滌衣物的清潔電器，機械力、洗滌清潔劑（例如洗衣液、洗衣粉等）和洗滌液（例如水）是洗衣機洗滌過程中三大要素。行業中對洗衣機的改進中，也主要集中在這三個要素上。

1858年，美國人漢米爾頓·史密斯在匹茨堡研制出世界上第一臺洗衣機，該洗衣機是一個圓桶內裝有一根帶有槳狀葉子的直軸，通過搖動曲柄帶動軸轉動以實現洗衣功能。1910年，美國的費希爾在芝加哥研制出了世界上第一臺電動洗衣機，從此洗衣機進入自動化階段。1955年，日本研制出別具一格并流行至今的波輪洗衣機[1]。

波輪洗衣機的洗滌原理：利用波輪攪動水流，水流翻動衣物，從而完成洗滌過程。波輪式洗衣機雖然存在一些缺陷，但是其技術已經非常成熟，更為重要的是：波輪式洗衣機高速旋轉脫水的控制，比滾筒式洗衣機相對簡單很多，所以本領域技術人員更愿意在波輪式洗衣機的基礎上進行改進或者創新[2]。

1 洗衣機波輪技術專利申請現狀

本文以外文專利數據庫DWPI和中文專利文摘數據庫CNABS以及Patentics為數據來源。通過檢索、統計分析了洗衣機波輪技術的專利申請態勢、申請人、技術分支以及區域分布等狀況。

1.1 洗衣機波輪技術全球專利申請趨勢及分析

1.1.1 申請量的年代分布

截至2016年8月，全球關于洗衣機波輪的專利申請量合計4 700件，1995至2015年期間，全球申請量共計3 216件，占1976年至2015年申請總量（3 912件）的82.21%。可以看出，近20年來，全球范圍內無論是行業的發展水平還是專利意識都顯著提高。

從圖1可以得出，洗衣機波輪技術全球專利申請量的發展大致可分為三個階段：

在1976—1994年期間專利申請量曲折增長，平均年申請量小于100件，主要申請人為個人申請，其中惠而浦、松下、日立、東芝、大宇等公司也開始針對洗衣機波輪技術進行專利申請，而國內的洗衣機企業在此期間幾乎沒有專利申請，這也造成了中國洗衣機企業在洗衣機波輪技術領域的基礎專利以及核心專利方面不占據優勢。

從1995—2000年這段時間，洗衣機波輪技術的專利申請量迅猛的增長，國外公司韓國大宇、三星、LG以及日本公司松下、東芝、日立，美國公司惠而浦等的專利申請量明顯增加，而中國企業例如海爾也開始進行少量的專利申請。

2000 —2015年期間專利申請量整體上呈上升趨勢。中國洗衣機企業開始大量申請專利，以海爾、美的為代表的國內洗衣機企業與國外洗衣機企業松下、三星、LG等基本上形成了抗衡的局面，在洗衣機波輪技術專利申請量上已經超越了國外公司，但是由于中國專利起步較晚，在波輪的基礎專利以及核心專利方面優勢不明顯，只有通過申請更多的外圍專利以實現交叉許可，從而在市場競爭中占據有利位置。

1.1.2 申請量的國家/地區分布

從圖2可以看出，中國國籍的申請人的申請量占最大比例，為30%，是位居第二的日本國籍申請人的申請量（22%）的1.41倍。韓國申請量占19%。中日韓三國申請量占總申請量的72%，可見亞洲國家在洗衣機波輪領域具有較強的研發能力。

其他主要的申請國家有德國、法國、美國和英國國籍的申請人的申請量共占12%，占有比例較少，這與波輪的早期發展主要在日韓國家以及波輪洗衣機在亞洲國家的普及密不可分。

1.1.3 主要申請人

對截至2016年8月提交的申請進行統計分析，在全球范圍內，申請量位居前10位的申請人的申請量如圖3所示。在排名前10位的企業中，日本企業為4家，韓資企業為3家，中國企業2家，美國企業1家。

統計數據顯示，海爾公司的申請量位居第一，占全球總申請量的的6.4%。此外，出現在前10位中的申請人中，中國企業海爾、美的公司的申請量占全球總申請量的9.10%，日本企業松下、日立、夏普、東芝公司的申請量占全球總申請量的10.98%，韓資企業大宇、三星、LG公司的申請量共計占全球總申請量的16.00%，美國公司惠而浦申請占3.36%。

圖1 洗衣機波輪技術全球專利申請量按年代分布情況圖

圖2 洗衣機波輪技術全球專利申請的國家分布圖

圖3 洗衣機波輪技術全球專利主要申請人

由圖2可見，在洗衣機波輪技術領域基本上形成了中、日、韓三足鼎立的局勢，且在世界范圍內申請量前10位的申請人均為企業，這是由于在洗衣機領域，企業是研發的主要力量，相對于個人和高校，企業在資金和人力投入上占有顯著優勢，目標性較強。此外，為了在市場競爭中占領有利地位，企業申請專利的積極性較高，并且將專利技術轉化為實際生產力的動力較大。

1.2洗衣機波輪技術中國專利申請趨勢及分析

1.2.1 申請量的年代分布

從圖4中可以得出，洗衣機波輪技術中國專利申請量的發展大致可分為三個階段：

1987 —2000年，這段時間洗衣機波輪技術的專利申請量基本上維持在每年10件左右。其中特別是1994年之前，該領域的專利申請主要以個人申請為主，而日本公司三菱、三洋也開始針對洗衣機波輪技術在中國進行專利申請。從1994—2000年這段時間，國外公司韓國大宇、三星以及日本三洋等公司在中國的專利申請明顯增加，此時的中國洗衣機企業海爾、小天鵝也開始進行專利布局。

2001 —2009年，洗衣機波輪技術的專利申請量開始明顯增長。在中國加入WTO以后的2002年，國外公司如LG、松下、三星、惠而浦以及日立等公司開始搶占中國市場，進行大量專利布局，特別是LG公司在這一期間先后申請了44件專利。海爾公司僅在2002年就了進行了20件專利申請，在其后的幾年中海爾公司針對洗衣機波輪技術又申請了45件專利。其他國內洗衣機企業如無錫小天鵝股份有限公司、合肥榮事達洗衣設備制造有限公司以及金羚電器有限公司也進行了相應的專利布局。

2010 —2015年，隨著新材料技術以及電子控制技術的發展，洗衣機波輪技術的專利申請量也迎來的井噴式的增長。在這一期間以海爾、美的（小天鵝被美的收購）為代表的國內洗衣機企業與國外洗衣機企業松下、三星以及LG基本上形成了抗衡的局面，在洗衣機波輪技術專利申請量上已經超越了國外公司。

1.2.2 申請量的國家/地區分布

由圖5看出，該領域的中國申請主要來自中國、韓國和日本。由于波輪洗衣機最初由日本研制，且在亞洲國家較為常用，這就不難理解洗衣機波輪技術中國專利申請主要來源中國、韓國和日本。其中中國占據了83%左右，而且多數集中在2000年之后，這說明中國洗衣機企業在洗衣機波輪技術領域的基礎專利以及核心專利方面不占據優勢，只有通過申請更多的外圍專利以實現交叉許可，從而在市場競爭中占據有利位置。

圖4 洗衣機波輪技術中國專利申請量按年代分布情況圖

圖5 洗衣機波輪技術中國專利申請的國家分布圖

圖6 洗衣機波輪技術中國專利主要申請人

1.2.3 主要申請人

由圖6可知主要申請人包括海爾、美的、松下、LG、三星等中、日、韓企業。其中海爾公司很重視技術研發以及創新，相繼研發了雙動力波輪洗衣機、懸立式波輪洗衣機以及三動力波輪洗衣機。而美的集團進行了一系列并購，并繼承了并購企業的專利申請，使美的集團在洗衣機波輪技術領域瞬間成為專利大戶。而以日韓為代表的國外企業在洗衣機波輪技術領域進行專利布局較早，掌握著大量基礎專利和核心專利。

2 波輪洗衣機專利技術熱點及發展趨勢

2.1 波輪洗衣機行業的專利技術分支

波輪洗衣機的研發和改進點主要分為結構和效果兩方面，在結構上的改進主要集中在：波輪數目的改進，波輪表面附著有其他物，波輪結構的改進，懸立式波輪，懸浮/浮動式波輪，多動力波輪以及波輪的傳動結構等方面；在技術效果方面的改進，主要集中在：洗凈、減少纏繞、減少磨損、改變水流以及節水節電等方面。

2.2 波輪洗衣機的關鍵技術

2.2.1 波輪洗衣機結構的專利技術熱點

波輪數目的改進主要是分為單波輪和多波輪，其中單波輪洗衣機仍然占居主要地位，而設計多波輪洗衣機的申請量不到10%。多個波輪的設置有主波輪通過傳動軸或齒輪等連有副波輪（例如CN2402702Y、CN101153436A）；波輪旁設置一個或多個與之旋轉方向相反的從波輪（例如CN2503095Y、CN2799621Y）；也有在洗滌桶中設置小洗滌桶，進而設置大波輪和從動小波輪（例如CN1414165A、CN101372803A）；有將多個波輪設置在洗滌桶側壁上以產生側向水流（例如CN1453416A、CN1461839A）；有在中心波輪上設置環形波輪（例如CN1804188A、CN2871592Y）等。通過對波輪數目的改進以改變波輪轉動方向從而改變洗滌桶內水流方向，減少衣物的纏繞。

波輪表面附著有其他物主要包括：在波輪上設有隔網等結構以減少衣物纏繞（例如CN201071459Y）；波輪上設有防漏幣擋圈或凸塊以防止硬幣滑入波輪底部（例如CN201842976U）；波輪上設置毛刷以增大摩擦清洗效果（例如CN201634896U）；波輪上設置有揚水翼等結構以增大水流變化（例如CN101338507A）；波輪中心處設置小波輪以增大衣物與波輪的接觸面積（例如CN101555656A）；波輪內設有裝有各種物質的夾層或內盒等以激活水分子或改善洗滌水（例如CN201746700U）；波輪本體上設置過濾器裝置以濾除洗滌水中的雜質（例如CN202786797U）等。

對波輪結構的改進主要包括：波輪上設置凸肋以增大摩擦并引導水流（例如JP2013236782A、CN102912584A）；改變波輪大小，例如立柱高度可調或葉片大小可變以適應不同衣物的洗滌（例如CN203782419U）；波輪的成型技術：與內桶一體成型以增加波輪強度（CN104250906A）；對波輪葉片的改進（CN105408540A、WO2016026198A1）；在波輪上設置有孔以形成噴射水流（例如KR99066635A、US6070439A）。

懸立式波輪主要是利用是兩個或兩個以上的波輪相互成一定夾角，而帶動衣物翻轉以改善洗滌效果，主要是：將一對波輪呈一定夾角相對設置以解決洗衣過程中的夾衣問題（例如CN1966802A、CN101016685A）；在內桶兩側設置多個懸立的波輪，帶動衣物翻轉以提高洗滌過程的翻轉效果（例如CN1940165A、CN102296442）；兩個斜置波輪形成翻轉面（例如CN101906704A、CN101906705A）。

常見的波輪一般是固定在內桶底部，由于位置設置的原因，其對不同水位處衣物的作用力不同，出現了懸浮/浮動式波輪，即波輪可以在內桶中根據需要上下浮動，波輪的懸浮/浮動主要利用了浮動元件例如浮盤結構（例如CN103911797A、US2013199248A1）、浮動式離合器（例如CN104342881A）、升降結構例如螺紋軸（例如CN205387625U）等帶動波輪在洗滌內桶中上下浮動。

單一動力的波輪洗衣機，僅依靠波輪攪拌旋轉產生水流，洗滌形式單一，且產生的水流強度較弱容易發生衣物纏繞。一些研究人員設計出了多動力波輪洗衣機以產生多動力洗滌效果，主要有利用內筒和波輪按照相反方向轉動（例如CN1414165A、CN1520479A）；設置雙向驅動的傳動機構以輸出兩個相反方向的動力（例如US2005039496A1、CN104294524A）；設置兩個或多個轉動方向相反或速度不同的波輪（例如CN1844538A、KR20110133789A）。波輪傳動結構的改進主要包括：減速離合器（CN104452169A、KR20150027928A）、行星齒輪（CN103526502A）、轉子或定子（CN105755734A）以及傳動軸或皮帶（CN204530217U、CN104195785A）等方面。

2.2.2 波輪洗衣機效果的專利技術熱點

洗凈一直以來是洗衣機行業要達到的最基本的目標，行業中對波輪洗衣機進行了各種改進：在波輪上設置搓洗板（例如CN2073432U）、毛刷（例如CN2076566U）、凸肋（例如KR20000007926A、CN103789960A）等結構以對衣物較臟部位進行重點摩擦清洗；設置多個波輪或利用多動力（例如CN102720027A、CN102720026A），等等，以提高波輪洗衣機的洗凈效果。

衣物纏繞是波輪洗衣機普遍存在的問題，這是由于波輪洗衣機在洗滌過程是利用波輪周期性的正反旋轉產生相應的旋轉水流，進而對衣物進行洗滌，單一的動力導致衣物在波輪帶動下發生纏繞。為了克服這一缺陷，相關企業和從業人員作出了很多改進，例如在大波輪中心位置設置小波輪（例如CN102505411A）或設置多個轉動方向不同的波輪（例如CN1453416A）以提供多動力減少衣物纏繞；在波輪上設置延伸翅片使衣物張開從而避免纏結（例如US6227013B1）；改變波輪形狀或弧線等以改善對水流的引導從而減少衣物纏繞（例如CN202323442U）。

隨著人們生活品質的提高，消費者除了關注是否洗凈之外，更在意對衣物的呵護，各大企業和行業技術人員也緊隨市場需求，在減少衣物磨損方面做出很多改進，包括通過水流噴射減少葉片對衣物的磨損（例如CN101381935A）；在波輪上設置隔離裝置以減少衣物與葉片接觸（例如CN201148541Y）；改變葉片形狀（例如JP2010017366A、CN102587072A）或葉片夾角（例如CN102899846A）以減少葉片對衣物的磨損；控制波輪的轉停（CN102587071A）以降低磨損。

在提高洗凈率，減少纏繞，降低磨損的過程中，往往通過改變或引導洗滌水流來實現，比如通過改變撥水葉結構和分布以引導水流方向、避免衣物纏繞（例如CN103572546A、CN103628272A）；設置多波輪結構撥動水流、改變水流方向從而提高洗凈比、減小磨損（例如CN102912584A）等。

環保節能是已經成為一個重要的時代課題，多年來，行業從業人員一直致力于波輪洗衣機的節水節電改良，主要包括，改進波輪傳動裝置（例如CN103526502A、CN105297328A）以縮短洗滌時間；改善波輪結構提高洗滌效率（例如CN105350212A、KR20110133789A）；設置可浮動波輪節約用水（CN101191290A、US2006162094A1）等。

2.3 波輪洗衣機技術發展趨勢

今后，高洗凈率、低纏繞、低磨損以及節水節電這些熱點技術的研究在波輪洗衣機領域仍然會繼續深入。傳統的波輪洗衣機在洗凈方面已經做到一定水平，在此基礎上，減少衣物纏繞并降低磨損是消費者更深一層的要求，也是相關企業和從業技術人員研究的重點之一。

3 結論及建議

3.1 創新制勝，技術發展方向

一直以來，盡管波輪洗衣機被公認為在洗凈力方面具有高效率的優勢，且憑著這種優勢占領了大部分亞洲市場，但是在歐美等國家滾筒洗衣機仍然是市場份額的領頭羊。波輪洗衣機要想有更大的市場，還應該在節水節電、提高衣物品質以及洗滌容量上做出改進，這也是各大企業和科研人員研究的重要方向。減少衣物纏繞，降低衣物磨損是波輪洗衣機長久以來需要解決的問題，也是未來波輪洗衣機研究的重要方向。將波輪洗衣機洗凈比高、洗滌周期短與滾筒洗衣機磨損少且洗滌容量大的優點結合起來，是一種改進的新的洗滌模式，也是未來洗衣機發展的重頭戲。

3.2 對我國波輪洗衣機行業發展的建議

從前文的分析可以得出，洗衣機波輪技術專利申請多以企業申請為主，但洗衣機波輪技術專利申請分散在各大洗衣機企業，沒有哪一家企業能占據絕對優勢。我國雖然是洗衣機制造大國，但是在洗衣機波輪技術專利申請上只有海爾公司能夠與外企匹敵，其不僅專利申請量大，而且專利布局很好，技術研發具有連續性。國外公司如松下、LG以及三星雖然在我國洗衣機市場占有率不高，但是其洗衣機波輪技術專利布局做的很好，進可攻退可守，這值得我國洗衣機企業借鑒。由于波輪洗衣機技術專利申請大多是現有技術的改進和完善，暫時未出現大規模創新性的應用。所以建議國內企業在洗衣機波輪技術創新性研究上盡早著手，開拓研發思路，積極進行基礎性專利和核心專利的國內外布局，以在市場競爭中擁有更多話語權、形成自己的專利“護城河”。

［1］封均祥.早期專利文獻在技術創新中的應用[J].專利文獻研究，2010（5）:51-58.

［2］許妍，劉靜.洗衣機行業專利技術現狀及其發展趨勢報告[J].家電科技，2012（2）:42-45.

Patent Technology Analysis of The Impeller Washing Machine

Chen qiu Duan jian Yan Shumin
(Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office,SIPO,Zhengzhou Henan 450002)

Based on thesearching,accountingand analyzingof thepatent concerning the impeller of the washing ma?chine both globally and nationally,we obtained the tendency of the applying quantity,the distribution of technology and main applicants.In the mean time,we analyzed the technical development of impeller of the washing machine,key technology of the patents was alsostudied.We hope that,our research has reference value for the progress of Chinese patent.

washing machine;impeller;patent technology

TM925.33

A

1003-5168（2016）10-0069-05

2016-9-29

陳秋（1989-），女，碩士，研究實習員，研究方向：洗衣機領域專利審查；段見（1989-）男，碩士，研究實習員，研究方向：洗衣機領域專利審查（等同于第一作者）。