非壓力容器隔熱層隔熱領(lǐng)域技術(shù)綜述

鄭云鵬

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510000）

0 引言

本文根據(jù)數(shù)據(jù)庫收集的文獻(xiàn)量及分布特點(diǎn)對中文和外文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行選擇，其中中文數(shù)據(jù)庫選擇中文專利文摘數(shù)據(jù)庫CNABS，外文數(shù)據(jù)庫選擇VEN（Virtual or Logical Database）。CNABS數(shù)據(jù)庫收錄了自1985年至今在中國申請的專利文獻(xiàn)，而VEN數(shù)據(jù)庫收錄了最早為1900年的專利文獻(xiàn)，本次檢索以分類號為主，針對非壓力容器進(jìn)行國內(nèi)外文獻(xiàn)的檢索分析。

1 非壓力容器專利基礎(chǔ)狀況分析

專利申請產(chǎn)出國一般是指一項(xiàng)技術(shù)的原始技術(shù)創(chuàng)造國，一般而言，也就是專利申請中的最早優(yōu)先權(quán)國家，由于專利的最早優(yōu)先權(quán)反映了該專利的首次申請，專利的最早優(yōu)先權(quán)指標(biāo)能直接反映國家或地區(qū)的專利的技術(shù)含量。在VEN數(shù)據(jù)庫中利用申請國別（原始）作為檢索入口進(jìn)行簡單統(tǒng)計，得到在非壓力容器隔熱領(lǐng)域國際專利分類表中F17C3/04分類號下各國的專利申請量。目前，在隔熱層隔熱領(lǐng)域，F(xiàn)17C3/04分類號下的專利申請量以日本居首，其申請量份額為46%，之后是韓國、法國、美國和德國，其份額分別為9%、7%、5%、5%，中國與意大利目前并列第6位，其申請量僅占2%。由此可知，在進(jìn)行隔熱層隔熱方面的專利檢索時，要重點(diǎn)對上述幾個申請大國進(jìn)行關(guān)注。

世界專利申請量能在一定程度上反映出F17C3/04分類號下隔熱層隔熱領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，在VEN中利用申請日作為檢索入口進(jìn)行簡單統(tǒng)計，得到F17C3/04分類號下專利申請量的發(fā)展趨勢。F17C3/04分類號下的專利申請量在1970—1979年間達(dá)到了峰值的1 984件，發(fā)展到了巔峰；隨后呈現(xiàn)下降趨勢，在1990—2009年這20年間達(dá)到谷底，申請量僅有700件，年均35件，而其在峰值的時候年均有190多件；但是近年來申請量又開始緩慢復(fù)蘇。由此可以看到，隨著新的材料、新技術(shù)的應(yīng)用以及對隔熱需求的增長，申請量將穩(wěn)步回升。

在VEN數(shù)據(jù)庫中利用公司代碼作為檢索入口進(jìn)行簡單統(tǒng)計，得到F17C3/04分類號下專利申請量在40件以上的主要申請人。申請人主要集中在日本、韓國，這和申請量國別統(tǒng)計的結(jié)構(gòu)是一致的。其中三星、石川島播磨重工業(yè)株式會社、三菱重工的申請量分別為302件、200件、173件，位列前三；緊隨其后的申請人有現(xiàn)代重工業(yè)有限公司、川崎重工、法國工程集團(tuán)、大宇造船及船用工程公司等。

在CNABS數(shù)據(jù)庫中利用申請日作為檢索入口進(jìn)行簡單統(tǒng)計，得到F17C3/04分類號下本國專利申請量的發(fā)展趨勢。不計2014年之后申請的專利，總體中國專利申請呈上升趨勢。結(jié)合之前的有關(guān)世界范圍內(nèi)各國申請量統(tǒng)計和申請量發(fā)展趨勢的分析可知，世界專利申請?jiān)诮陙淼膹?fù)蘇很大程度上是我國的專利申請?jiān)诖蠓嵘噍^20世紀(jì)八九十年代，提升近兩倍，特別是從90年代開始，發(fā)展極為迅速。其中1985—1990年申請量為27件，1990—1994年申請量為29件，而1995—2000年及2011—2014年的申請量分別為71件和74件。

在CNABS數(shù)據(jù)庫中利用申請人作為檢索入口進(jìn)行簡單統(tǒng)計，得到F17C3/04分類號下專利申請人的分布情況。其中，企業(yè)申請人占絕大多數(shù)，多為日本和韓國重工業(yè)企業(yè)，而中國國內(nèi)申請的比重還較低，但是發(fā)展越來越快。在份額上，企業(yè)申請占比為88%，個人申請占比為7%，大學(xué)或科研院所的占比為5%。

2 非壓力容器隔熱技術(shù)原理及技術(shù)分支

根據(jù)隔熱機(jī)理和隔熱方式的不同，隔熱可以分為阻隔性隔熱、反射隔熱及輻射隔熱三類。阻隔性隔熱是通過對熱傳遞的顯著阻抗性來實(shí)現(xiàn)隔熱，熱傳遞是通過對流、輻射及分子振動熱傳導(dǎo)三種途徑來實(shí)現(xiàn)的。反射隔熱通過反射涂層，反射太陽熱，以達(dá)到隔熱的目的。輻射隔熱通過輻射的形式把物體吸收的日照光線和熱量以一定的波長發(fā)射到空氣中，從而達(dá)到良好的隔熱降溫效果。由于輻射隔熱是通過使抵達(dá)物體表面的輻射轉(zhuǎn)化為熱反射電磁波輻射到大氣中而達(dá)到隔熱的目的，因此，關(guān)鍵技術(shù)是制備具有高熱發(fā)射率的涂料。

根據(jù)隔熱的機(jī)理可以得到非壓力容器隔熱的三個技術(shù)分支，分別是隔熱材料、隔熱涂層和隔熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

隔熱材料又稱絕熱材料，能阻滯熱流的傳遞，分為多孔材料、熱反射材料和真空材料三類。多孔材料利用材料本身所含的孔隙隔熱，因?yàn)榭紫秲?nèi)的空氣或稀有氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低，如泡沫材料、纖維材料等；熱反射材料具有很高的反射系數(shù)，能將熱量反射出去。而真空絕熱材料是利用材料的內(nèi)部真空阻隔對流來隔熱。例如，“申請?zhí)枺?510531；發(fā)明名稱：液化氣儲運(yùn)罐的絕熱方法和系統(tǒng)”的專利中，在儲運(yùn)罐工字梁的內(nèi)部填充絕熱材料，從而實(shí)現(xiàn)隔熱的功能，其采用輕質(zhì)絕熱材料，這種結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)絕熱的同時，能減小儲運(yùn)罐的重量[1]。

隔熱涂料是將太陽紅外線和紫外線進(jìn)行高反射，不讓太陽的熱量在物體表面進(jìn)行累積升溫，能自動進(jìn)行熱量輻射散熱降溫，把物體表面的熱量輻射出去，以降低物體的溫度[2-3]。

在一定的隔熱材料下，不同的隔熱材料機(jī)構(gòu)設(shè)置對隔熱的效果有不同的影響。例如，在“申請?zhí)枺?6195457.4；發(fā)明名稱：夾層結(jié)構(gòu)”的專利中，使用夾層結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)隔熱[4]，而這種結(jié)構(gòu)在法國專利說明書第2038668號和第2325503號，瑞士394566號，歐洲專利說明書第281689號，以及英國專利說明書第2138551號和第2263164號中都有記載。該夾心層由夾心單元和纖維增強(qiáng)塑料制成。

也有內(nèi)膽和外膽分離的情況，并在內(nèi)、外膽之間充填絕熱材料。例如：“申請?zhí)枺?00420003969.6；發(fā)明名稱：高真空絕熱低溫液化氣體儲罐”的專利文獻(xiàn)，其罐體由外殼、內(nèi)膽、外膽構(gòu)成，內(nèi)、外膽之間設(shè)有高真空絕熱層以及支撐結(jié)構(gòu)，在高真空絕熱層中充填高真空粉末[5]。隨著低溫液化氣罐式運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，在限定的尺寸內(nèi)如何有效增大低溫液化氣體的儲存容積以及提高隔熱和抗沖擊能力是要改進(jìn)的方向[6-7]。

3 非壓力容器隔熱技術(shù)展望

當(dāng)今，全球保溫隔熱材料正朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水外護(hù)一體化方向發(fā)展，在發(fā)展新型保溫隔熱材料及復(fù)合結(jié)構(gòu)保溫節(jié)能技術(shù)的同時，更強(qiáng)調(diào)有針對性地使用保溫絕熱材料，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計及施工，努力提高保溫效率及降低成本。我國石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對儲運(yùn)罐的隔熱層隔熱提出了更多的挑戰(zhàn)，如今科技在迅猛發(fā)展，隔熱技術(shù)不斷進(jìn)步，我國在該領(lǐng)域的專利申請數(shù)量大幅提升，將慢慢扭轉(zhuǎn)由國外掌握隔熱核心技術(shù)的局面。