空調壓縮機領域的技術綜述及專利審查中檢索效率的提高

李文龍 國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心實用新型審查部 100081馬富東 國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心機械發明審查部加工機械室 300304

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空調壓縮機領域的技術綜述及專利審查中檢索效率的提高

李文龍 國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心實用新型審查部 100081
馬富東 國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心機械發明審查部加工機械室 300304

【文章摘要】

本文以深入了解空調壓縮機技術領域、發展特點以及提高該領域審查和檢索效率為出發點，首先介紹了空調壓縮機的技術發展歷程，然后重點分析了空調領域渦旋式壓縮機的檢索策略，最后由實用新型的實際審查案例入手，對本文分析和例舉的領域技術特點及常用檢索策略進行了實踐和探索，證明了相應的檢索策略對于縮小檢索范圍，提高檢索效率方面能夠起到一定作用。

【關鍵詞】

空調；壓縮機；渦旋；型線；潤滑；變頻

0 前言

空調技術是專利審查中專業性較強的技術領域。隨著空調壓縮機技術的不斷發展，產品的更新換代也越來越快，從大家所熟知的第一代產品往復式壓縮機到第二代的回轉式壓縮機以及目前在技術上領先世界的第三代產品渦輪式壓縮機，空調壓縮機技術已經成為空調領域業界重點探索和研究的前沿熱點。近些年來有關空調壓縮機技術的專利申請和審批數量與日俱增，由于空調壓縮機的種類繁多，技術內容復雜，給審查員在檢索過程中帶來了一定的難度。特別是實用新型的審查中，往往要求審查員快速掌握申請的技術領域，技術特點及發明關鍵技術點所在，壓縮機技術的復雜性更為新型審查中的新穎性檢索和審查帶來了困難。為了提高審查質量和效率，避免花費長時間沒有針對性的檢索，在技術綜述的基礎上，本文在第二部分以空調壓縮機的第三代產品渦輪式壓縮機為例，重點分析并列舉了此項技術內容的一些重要的發明創新點，找出其中的關鍵詞以及相應的分類號，形成一種“穩、準、快”的快速有效的特定領域的檢索策略。

1 空調技術領域的發展概述及技術分類

1.1一代產品

第一代壓縮機的代表產品往復壓縮機，往復壓縮機主要由3大部分組成:運動機構(包括曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯軸器等),工作機構(包括氣缸、活塞、氣閥等),壓縮機還配有3個輔助系統:潤滑系統、冷卻系統以及調節系統。往復式制冷壓縮機在我國具有相當悠久的發展歷史,也是行業最早進行自主研發的產品之一,相對于其他類別的產品,我國往復式制冷壓縮機的技術也相對較為成熟[5],[6]。

但是往復式壓縮機存在諸多缺點，例如，其運動部件多,結構復雜,檢修工作量大,維修費用高,對廠房的要求高,活塞環的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動方式使效率下降很快等等。正是基于上述缺點,往復壓縮機正逐步被其它產品所替代。現在市場上往復式壓縮機主要生產商有：KK、大金、華意、黃石東貝、美芝等。

1.2二代產品

第二代壓縮機的代表產品回轉壓縮機，螺桿式壓縮機就是典型的回轉式壓縮機，20世紀60年代前,螺桿式制冷壓縮機由于設計和制造水平的限制,發展異常緩慢。60年代后,隨著科技的不斷進步,螺桿噴油技術、非對稱轉子型線等的出現,螺桿式制冷壓縮機的效率有了很大提高,也促進了該產品的發展。我國對螺桿式制冷壓縮機的試制起于20世紀60年代末,由于受當時的技術與加工工藝的限制,試制的機組未能達到實際應用要求而停止了研制工作[4]。20世紀70年代末期,我國自行開發生產了螺桿式制冷壓縮機,但產品整體水平與國外先進水平相比差距很大,如軸壽命短、軸封泄漏嚴重、能量調節不到位等問題影響了國內螺桿式制冷壓縮機的發展。據協會統計,1988—2007年螺桿式制冷壓縮機的專利申請總量約為268件,1988—2000年的13年間,該產品的專利申請累計40件, 從2001年起,螺桿式制冷壓縮機在我國開始迅速發展,2007年的專利申請量為65件,是2000年的近10倍。增長趨勢顯示出,國內螺桿式制冷壓縮機的發展盡管起步相對較晚,但其發展勢態良好，但螺桿式壓縮機也存在諸多缺點，如噪聲較大，機器有形狀不規則的、長度較大的密封邊緣，一般只能靠較高的制造精度來保證密封，因而所能達到的壓力受密封效果的限制,多級串聯回轉壓縮機排氣壓力不超過4.2兆帕[6]。

1.3三代產品

第三代產品渦旋式壓縮機，渦輪壓縮機最早誕生于1905年，由法國工程師 Leon Creux 發明的，70年代開始，由于能源危機的加劇和高精度數控銑床的出現，為渦旋機械的發展帶來了機遇。1973年美國A.D.L公司首次提出了渦旋氮氣壓縮機的研究報告，并證明了渦旋壓縮機所具有其他壓縮機無法比擬的優點，從而渦旋壓縮機的大規模的工程開發和研制走上了迅速發展的道路。1982年，日本三電公司拉開了汽車空調渦旋式壓縮機批量生產的序幕，其后日立公司、三菱電氣、大金、松下、美國的特靈公司也開始了渦旋壓縮機的批量生產，而美國的科普蘭公司于1987年開始建立第一條渦旋壓縮機生產線，到1994年累計生產渦旋壓縮機300萬臺。作為第三代壓縮機的代表產品，相對于其他類型的制冷壓縮機,渦旋式制冷壓縮機在我國起步較晚。從1994年起，國外的3家日資品牌及1家美資品牌相繼進駐我國,經過幾年的發展及市場超前培育,至2000年國內產品的產量已達200萬臺,目前國內的市場容量在230萬臺左右，基本被外資品牌所控制。渦旋式制冷壓縮機的技術水平相對較高,國外（尤其是美國）該類型壓縮機在技術上占據較大的優勢，專利申請的各種數據也顯示國內在渦旋式制冷壓縮機技術方面還與國外有著較大差距。渦旋壓縮機作為第三代壓縮機的代表產品,是因為它有諸多優點: 采用氣體支撐機構，允許帶液壓縮，一旦壓力過高，動盤與靜盤端面脫離，壓力立即釋放；無往復運動機構,結構簡單,可靠性高,振動小,平衡性高,噪聲低,效率高等，因此,倍受國內外科研機構的重視,被稱為全新一代壓縮機。

此外,值得一提的是,渦旋式制冷壓縮機總體申請量在幾種類型壓縮機中是最大的，總體申請量達到1500多件[1],[2]，這說明壓縮機的高端技術是目前專利申請的重點；因此值得被作為提高檢索效率的重點領域來研究；要想獲得較為準確的檢索要素，需要對于渦旋壓縮機的技術特點進行了解[6]。

渦旋壓縮機主要零件包括固定渦盤、旋轉渦盤、支架、偏心軸及防自轉機構。渦旋壓縮機主要由兩個渦旋盤相錯180°對置而成，其中一個是固定渦旋盤，而另一個是旋轉渦旋盤，他們在幾條直線（在橫截面上則是幾個點）上接觸并形成一系列月牙形容積。其壓縮過程主要是通過容積的變化來實現的，而容積的大小則取決于動、靜盤的型線，所以型線設計一直是渦旋壓縮機設計的一個最基本、也是較為重要的問題。渦旋壓縮機的不少改進，都圍繞著型線進行[3]。

2 渦旋壓縮機領域檢索要素的分析與提取

如前所述，作為最新一代技術，渦旋壓縮機具有一系列特點，因此，它受到了國內外科技界的廣泛重視，也越來越成為研究的重點，專利申請量也逐年遞增，以下將渦旋空調壓縮機作為審查與檢索時的分析重點。

2.1渦旋壓縮機的關鍵詞提取與分析

在空調壓縮機的研發中，降低渦旋壓縮機的加工成本,主要是渦旋盤的加工。即尋找具有良好性能的型線,渦旋壓縮機的設計研究建立在提高渦旋壓縮機整機特性基礎上對表征渦旋型線本質特征的渦旋型線的形函數本身-通用渦旋型線進行多學科協同優化設計研究。

克什米爾藍寶石被譽為藍寶石中的極品。克什米爾藍寶石的顏色通常稱為矢車菊藍，是指一種不含其它色調的中等深度的鮮艷的純藍色。此外，克什米爾藍寶石還由于含有微小的塵狀的內含物對光線散射形成象絨布般的光澤（也稱為天鵝絨效應）。

基于渦旋壓縮機的工作原理，其能夠正常工作的條件就是動渦盤與靜渦盤在壓縮腔內能夠正確嚙合。而基于渦旋體直壁等高的形狀特性，在幾何計算時完全可以僅討論其投影的渦線，即把空間嚙合問題轉化為平面嚙合問題，其有關轉換的研究主要表現為型線的申請，專利申請狀況也主要集中于有關單一渦旋型線研究和通用渦旋型線的研究，但是最近幾年來型線研究趨向于通用渦旋型線方向發展，且專利申請量也呈逐年遞增的趨勢。因此綜合考慮空調的基本領域以及上述特點，可以確定最為常用的一組檢索關鍵詞：“空調 and 壓縮機 and 渦旋 and 型線”。

進一步地，渦旋型線的改進，是渦旋壓縮機經常改進的領域。目前，單一渦旋型線設計理論的研究，常見的渦旋型線有基圓漸開線、正多邊形漸開線、線段漸開線、半圓漸開線、阿基米德螺旋線、代數螺旋線、變徑基圓漸開線、包絡型線、以及通用型線等。由于圓的漸開線容易加工，并且該型線的壓縮機有良好的工作性能，所以，目前應用的渦旋型線主要以圓漸開線為主,而對于渦旋型線的優化研究也集中于單一的特定型線參數優化，確定基圓半徑、起始角、渦線圈數、渦線壁厚、渦線節距、渦盤半徑等設計參數及其優化方法。目前組合型線是在同一渦圈上采用多段不同類型的型線連接為光滑型線,以發揮不同型線的優勢,這種型線不但可兼顧吸氣、壓縮、排氣全過程,而且還具有一些突出特點,它是修正型線的拓展。據此，可以得到另一組關于渦旋型線改進的檢索關鍵詞：“空調 and 壓縮機and 渦旋 and 型線 and （漸開線 nor螺旋線）”。

第三，由于變頻渦旋壓縮機是在定速渦旋壓縮機的基礎上開發而成的，所以其具有與結構相對應的渦旋壓縮機所固有的優點以及變頻調速的優點。其具有降低了對電網的沖擊、降低渦旋壓縮機的能耗, ,提高了工作效率和壽命等特點，由此，也可確定與變頻有關的關鍵詞：“空調 and 壓縮機 and 渦旋 and 變頻”。

針對第一部分的技術特點，以及上述關鍵詞提取的分析過程，我們還能夠確定出相應檢索和審查時較有針對性的IPC分類號體系：

以下，把Excel表里有用的數據融合到一個表里，并且考慮如何結合關鍵詞和分類號選取合適的檢索策略。

表1　檢索信息表

3 實際案例分析

申請號：2013204642130

名稱：渦旋式壓縮機

技術方案：一種渦旋式壓縮機，其特征在于：包括動渦旋盤和靜渦旋盤，所述動渦旋盤包括從所述動渦旋盤盤面垂直隆起的動渦旋線齒，所述靜渦旋盤包括從所述靜渦旋盤盤面垂直隆起的靜渦旋線齒，所述動渦旋盤和所述靜渦旋盤通過所述動渦旋線齒和所述靜渦旋線齒以180°至185°的相位差相互嚙合裝配。根據技術方案，審查員以一般關鍵詞進行檢索時，檢到中文文獻1953篇；不利于閱讀。

通過以本文為工具，可以定位本申請的發明關鍵屬于第三代壓縮機技術，首先選用出關鍵詞為：空調 AND 渦旋 AND 壓縮機，再根據技術方案的發明點可以判定，本申請的發明點在于渦旋盤的設計，由本文第二部分可以得知，此為漸開線的技術類別，故加入關鍵詞“漸開線”，依據表1可以得到，本申請的分類號可以歸入F04C18/02，利用上述條件綜合檢索(F04C18/02 AND 空調 AND 渦旋AND 壓縮機)，得到相關文件為49篇，并找到申請號為200910190229的發明專利申請影響本申請的新穎性。

案例二：

申請號：2011200756256

名稱：渦旋式壓縮機

技術方案：1. 一種渦旋式壓縮機，包括渦旋靜盤（1）和渦旋動盤（2），其特征在于：所述渦旋動盤（2）的漸開線端面上設有潤滑層（6）。

2. 根據權利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于：所述渦旋動盤（2）的漸開線端面上設有凹槽（2.1），所述潤滑層（6）的底部嵌入在凹槽（2.1）內。

根據技術方案，審查員正常檢索時，輸入關鍵詞“渦旋 AND 壓縮機 AND 潤滑”檢到中文文獻533篇；不利于閱讀。通過以本文為工具，可以定位本申請的發明關鍵屬于第三代壓縮機技術，首先選用出關鍵詞為： 渦旋 AND 壓縮機，在根據技術方案的發明點可以判定，本申請的發明點在于壓縮機的潤滑技術的改進，由本文權利要求書可以得知，其是在漸開線端面上設有潤滑層，故加入關鍵詞“漸開線”，對比上表可以得到，本申請的分類號可以歸入F04C29/02，利用上述條件綜合檢索F04C29/02 AND 渦旋 AND 壓縮機AND 潤滑 AND 漸開線，得到相關文件為9篇，并找到申請號為200510013798的專利申請，其公開了與本申請相同的技術方案。

【參考文獻】

[1]劉曉紅等，國內外制冷空調行業市場分析[J], 《制冷與空調》，2009,9（3）：1-7.

[2]劉曉紅，中國制冷空調行業二十年發展情況分析[J], 《制冷與空調》，2010,10（1）：4-9.

[3]李連生，渦旋壓縮機[M],北京：機械工業出版社，1998.

[4]劉利芝，汽車空調壓縮機現狀及展望[J],《制冷》，2003,22（1）：31-34.

[5]周子成.我國空調壓縮機制造業的現狀和發展方向[J],《制冷與空調》，2004,4 （4）：1-7.

[6]張賢明等，空調制冷壓縮機技術發展研究及其展望[J],《壓縮機技術》，2009,218：58-60.

備注：本文第二作者貢獻等同于第一作者。