機械濾網式空氣凈化器設備濾網技術專利分析

王如想　吳永麗　張　祎（國家知識產權局專利局審查協作河南中心，河南　鄭州　450002）

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機械濾網式空氣凈化器設備濾網技術專利分析

王如想吳永麗張祎
（國家知識產權局專利局審查協作河南中心，河南鄭州450002）

摘要：本文選擇中國專利文摘數據庫中的機械濾網式空氣凈化器相關專利為研究對象，分別從專利申請量、專利申請地分布、技術構成、技術需求與技術功效等幾個方面，分析了機械濾網式空氣凈化器設備濾網技術在國內外發展態勢，希望能為我國相關領域的研究機構和企業提供一些參考信息。

關鍵詞:空氣凈化器濾網專利分析

1　引言

工業革命以后，全球工業化進程快速推進，導致空氣質量直線下降，對人類的健康造成嚴重威脅［1］。由于嚴重超標的PM2.5，除了出臺長期的空氣治理政策外，空氣凈化器成為了應對霧霾的最好辦法［2］。而空氣凈化器的原理就是將污染的空氣吸進來，通過過濾網一層層將污染物濾掉，最后釋放清新的空氣。發達國家在空氣凈化器領域起步早，研發投入大，已經擁有了很成熟的技術，而且申請了大量的技術專利。相對而言，我國起步較晚，雖說近幾年來也取得了很多研究成果，但還是有諸多需要學習和改進的地方。本文針對機械濾網式空氣凈化器濾網技術專利進行分析，以了解國內外的研究方向及熱點，希望能為相關技術領域的科研機構和企業提供幫助。

2　機械濾網式空氣凈化設備的主要組成模塊及工作原理

從空氣凈化器的工作原理來看，主要分為三種：被動式（濾網凈化）、主動式、主被動混合式［3］。機械濾網式空氣凈化器是目前市場上使用最為廣泛的一種，如圖1所示，其主要構成包括：機箱外殼、過濾網、進風口、出風口、電機、電源、顯示屏、控制面板等。主要原理是：用風機將空氣抽入機器，通過內置的濾網過濾空氣，主要能夠起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細菌的作用。濾網又分：集塵濾網、去甲醛濾網、除臭濾網、HEPA濾網等。其中成本比較高的就是HEPA濾網，它能起到分解有毒氣體和殺菌作用，特別是抑制二次污染。

濾網是空氣凈化器的核心部件，其發揮著極為重要的作用，“凈化”的基礎功能即由其來實現，因而在本領域中涉及濾網的技術創新和發明也很多，單純涉及濾網的專利就占到了空氣凈化器相關專利申請總量的29%。在本文中，我們將從濾網技術專利的角度進行細致的分析。

3　濾網技術專利分析

3.1濾網技術國內外專利申請量及主要申請國分

圖1　機械濾網式空氣凈化器的主要構成

圖2是對1965年到2013年間全球空氣凈化器濾網專利申請量進行統計，由于未申請提前公開的專利申請到公開需要很長時間，2014年以后專利申請量與實際存在偏差，不作為參考依據。

圖2　空氣凈化器濾網專利申請總量發展態勢

1991年以前，空氣凈化設備多用于專業場所，例如精密儀器制造，很少涉及到民用行業，這從濾網相關技術的申請量上也可以看出。隨著人們生活水平的提升，人們開始追求高品質的生活，另外工業發展所帶來的環境變化壓力也逐步加劇，對人們的日常生活的影響逐步顯現。從1991年開始申請量逐年增加，可以看出在2009-2011年間出現了指數型增長的態勢，在2011-2013年申請量達到了頂峰，這3年也是霧霾等環境問題開始變得極為突出的3年。

圖3所示是涉及濾網方面申請的主要國家申請量曲線圖，從圖中可以看出，國內專利申請量一枝獨秀，其增長速度遠遠高于其他主要申請國，顯然申請量的分布受環境因素影響很大。在國內環境問題日益突出的背景下，國內廠商對于關于濾網技術的改進突飛猛進，而美、日、韓雖有增長但相對平穩。

圖3　涉及濾網方面申請的主要國家申請量曲線圖

3.2技術構成分析

我們將濾網技術的改進分為三類：涉及結構的、涉及可清潔的和涉及材質的。前述三類在總申請量中所占比例參見圖4。從圖4中可以看出，出于凈化效果目的的結構和材質方面的改進占到了絕大多數，也就是說人們重點關注的還是凈化的效果，以易用性為目的的可清潔方面的改進排在其次。

圖4　濾網二級分類構成

接下來對三個分類分別進行分析。首先看涉及結構方面改進，我們按照濾網的結構將其分為平板式、折褶式、筒式、卷繞式、蜂窩式、袋式以及無法歸入前述類別的其他式樣。各種結構的濾網實際上有不同的作用，例如平板式體積小、結構簡單，折褶式接觸面積大，筒式能夠360度吸附等等。平板式濾網結構是最常見的一種，從圖5可以看出，平板式相關的申請占到了總數的51%，其他結構形式的所占比例多在10%以下。值得注意的是筒式的濾網所占比例達到了15%，這與目前人們希望的360度方向吸氣凈化的的需求相對應。綜上可知，技術改進的主要方向還是放在已有結構的性能提升上。

圖5　濾網二級分類構成-結構

圖6示出了另一分類--涉及可清潔的方面的濾網改進技術構成。隨著使用時間的增加，濾網上附著的有害物質增加，如果不及時更換或清理，那么濾網本身將變成一個二次污染源。從圖6中可以看出，目前這一方面的技術大多還是集中在濾網的可更換上，可清洗的類別所占比例稍小。從使用上來說，更換比清洗更簡單，并且更換能夠保證濾網功能的100%發揮，并且這對生產商或服務商來說是樂于見到的，因為可更換的部件所提供的增值服務顯然能帶來更多的益處，但對使用者來說勢必會增加投入。可清洗的優勢在于對于使用者來說濾網的使用時間將延長，不需額外的后續服務，或者僅需要較少次數的后續服務，但缺點是這樣的清洗顯然不能使濾網達到100%的功能恢復。兩種方式各有優點，因此從申請量分布上來說相差不大，可更換類型稍占優勢，達到58%，可清洗類型為42%。

圖6　濾網二級分類-清潔

空氣凈化所用濾網中最為常見的是我們研究的重點“機械濾網”，其他的還包括涉及靜電、觸媒、紫外、水洗、生物、納米、HEPA等技術的濾網，各種濾網對空氣凈化的實現方式也不同。由于目前人們對于空氣凈化的需求已經不再是單純的濾除塵埃，因此機械凈化結合其他方式所形成的多重凈化方式變得很普遍，從圖7中各種技術的分布可以看出，這種多重凈化方式的濾網技術改進占到了總申請量的43%。排在其后的是人造纖維/樹脂纖維形式的濾網，這一類濾網技術上比較成熟，成本相對比較低，凈化效果優越，具有較大的市場需求。排在第三的是活性炭/碳纖維ACF，這類濾網主要針對的是有害氣體過濾，在家居、車載、實驗室等場所有一定的需求。其他的類別所占比例較少，主要針對不同的特殊需求而設計。

圖7　濾網二級分類-材質

3.3技術需求分析

這里所稱“技術需求”是指某項技術所要解決的技術問題或者所要達到的技術效果，也就是技術功效。對應于某技術功效而提出的專利申請的多少體現了人們對該需求的技術改進力度。

從圖8可以看出，濾除空氣中塵埃和高效凈化方面的需求很高。而隨著人們生活條件的改善，這兩方面的改進面對日常生活的多樣化已經不再能夠滿足人們的要求，除臭、減少有害氣體、滅菌等技術需求開始被重視起來。從圖上顯示數據來看，減少或消除臭味及有害氣體、雙重滅菌也占了相當的比重，出于生物消毒、除臭等目的的材質方面改進所占的比例已經變得可觀。其他的例如釋放負離子、消除二手煙、防止二次污染、超低靜音、提高使用壽命等基于特定場合的特定凈化需求的考慮也各有一席之地。

圖8　濾網技術需求分布

4　結論和建議

綜上所述，涉及機械濾網式空氣凈化器濾網技術的專利申請量與申請人數量總體上均呈現增長趨勢，表明機械過濾式空氣凈化器處于技術發展的上升期。機械濾網式空氣凈化器濾網的改進一直是空氣凈化器技術發展的核心，是國內外研究的熱點。隨著科學技術的發展，可以預見的是，對于濾網的要求，根據凈化需求的多樣化、特定化，各種技術的改進、組合也將更多，比例也將會進一步提高。由于濾網單元通常為可拆卸的，因此我們認為將滿足各種需求的濾網單元進行模塊化以實現定制化服務，將會是一個可以考慮的技術發展方向。

參考文獻：

［1］Zhao J，Yang X D.Photocatalytic Oxidation for Indoor air Purification：a Literature Review［J］，Building and Environment，2003，38（5）：645-654.

［2］佟偉鋼等.室內空氣凈化技術及其發展趨勢［J］.科技創新導報，2013，（17）：125-126.

［3］邱麥平.空氣凈化器的分類［J］.現代家電，2014，（14）：22-23.

中圖分類號：TP24

文獻標識碼：A

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：王如想（1985-），女，審查員，研究方向：吸塵器等清潔領域。本文指導老師為李保安。析

Patent Analysis of the Filtrate technology of Filter-type Air Purifier

Wang RuxiangWu YongliZhang Yi
（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002）

Abstract:In this paper，we select patent about Filter-type Air Purifier from CNABS as the research object；The basic trend of filtrate technology in filter-type air purifier here and abroad is analyzed in this paper through the patent ap?plications，the patent applications place distribution，the technical configuration，the technology needs and the tech?nology efficiency.we hope to provide some reference information for the relevant research institutions and enterprises.

Keywords:air purifier；Filtrate；patent analysis