防火閥專利技術綜述

徐正輝

摘要：防火閥能夠起到防止火災蔓延、減小火災損失的作用，其對密封、耐高溫、材料、閥門控制等方面的性能提出了極高的要求。本文從專利分析的視角，對防火閥的申請趨勢、國內外專利研究現狀、重點研究技術進行了全面的分析，闡明了各類防火閥的優缺點和改進的重點方向，為防火閥技術的研究提供參考。

關鍵詞：防火閥;火災;專利分析

1 防火閥研究現狀

防火閥歷經上百年的發展，目前可大致分為五種結構形式，包括折疊簾式、單葉片式、多葉片式、錐形閥式、膨脹式。早期的防火閥性能較差，隨著密封、耐高溫、材料、閥門控制等領域科技的進步，防火閥在性能上也逐漸得到完善，目前對防火閥性能方面的要求主要體現在五個方面：常溫下漏風、耐火性能（完整性、隔熱性、漏煙量、和閥門動作時間）、耐腐蝕性、可靠性、空氣動力性能（閥葉漏風量、閥體漏風量、閥門流速/壓力阻力特性、驅動轉矩、熱傳導）。

2 防火閥全球專利分析

本文通過專利檢索分析系統對1967年-2017年的國內外防火閥專利進行了統計分析，研究的專利數量為1840篇，涉及的技術領域包括閥門、消防、空氣調節、通風、管道、建筑等領域。

2.1 專利申請趨勢分析

國外防火閥相關的專利申請，在1962年前，專利申請量較少，總共才15件，主要申請在英國和美國;1967-1976年間，專利申請量大幅上升，主要在歐美發達國家，是1910-1962年間總量的三倍多，防火閥相關技術得到了較大的發展，防火閥也得到了大規模的應用;1977-2017年間，防火閥技術日趨成熟，申請量持續保持在較高的水平，年申請量最多可達60件。

國內防火閥相關的專利申請量總體呈上升趨勢，在2002年前，專利申請量較少，總共才14件;2002-2009年間，專利申請量穩步上升，年申請量保持在10件左右的水平，比國外同期年申請量低; 2010-2017年間，專利申請量呈現大幅度上升趨勢，并逐漸穩定在每年60-90件申請量，遠高于國外同期10-40件的水平。

國外在防火閥的研究上要早于國內，在2010年以前，國外申請量也多于國內申請量，在2010年以后，國外防火閥技術趨于成熟，申請量呈下降趨勢，而國內進入快速發展期，專利申請量呈現大幅度上升趨勢。

2.2專利申請人分析

（1）全球專利申請人分析

在統計結果中，中國在專利申請量占比最大，達到23%，德國以16%的申請量占據第二位，美國以11%位列第三，歐局、英國、法國、日本分別占據5%-7%之間，相關專利申請區域分布具有一定的差距，中國的防火閥相關技術發展時間遠小于其他國家，但是專利申請量卻躍居第一，并呈現不斷拉開差距的趨勢，這說明國內申請人正在加大對防火閥領域的研究力度。

全球范圍內，申請量較多的申請人主要是國外申請人，但是申請量最大的申請人，其專利申請量也只占據全球專利總量的2%左右，即使排名前12名申請人的專利申請總量也只達到全球專利總量的12%，這表明，防火閥技術研究和專利申請呈現百花齊放、百家爭鳴的景象，申請人分布較為分散。

（2）國內專利申請人分析

在防火閥的中國專利申請中，企業申請占比最大，為57%，個人申請占比39%，而科研院校占比為4%，由此可以看出，在防火閥這一技術領域，企業是申請的主體，由于防火閥在工程上應用廣泛，有著廣大的市場需求，因此，企業對防火閥領域的研究十分重視。

在防火閥領域，申請人主要集中在江浙一帶，占據全國申請總量的44%，以企業申請人居多，這些申請人涉及的領域主要包括空調、水暖、環保、通風、消防、建筑等領域，這些領域均是防火閥應用較多的領域，表明了國內相關企業對知識產權的重視。

國內在防火閥領域申請量最多的申請人寧波東靈水暖空調配件有限公司，其申請量占據全國申請量的6%，這與全球申請量的分布具有相同的特征，申請人分布較為分散。

3 重點技術分析

防火閥至少要滿足兩個條件：（1）在發生火災后，防火閥能夠及時關閉，控制機構或觸發元件必須及時反應，即防火閥的關閉動作必須可靠;（2）在防火閥關閉后，其處于火災高溫環境下，防火閥的密封必須可靠，其閥元件或密封元件能夠承受高溫，有效的防止火災蔓延。

3.1防火閥密封性

早期的防火閥由于硬密封技術不太成熟，采用軟密封的防火閥較多，而常規的軟密封在高溫下容易損毀，后來，隨著防火閥相關技術的發展和對防火閥性能要求的提高，硬密封形式逐漸成為主流。

百葉窗是目前最常見的防火閥密封結構，其可通過操作機構同步操控多個金屬葉片相互抵接進行密封，正常情況下，各個葉片處于打開狀態，當發生火災時，溫度升高，操作結構被激發，帶動各個葉片同步轉動，葉片端部通常設置為曲折形狀，相鄰葉片的邊緣之間相互配合抵接，從而關閉閥門，這種密封方式舍棄了軟密封結構，采用了硬密封結構，但是葉片通常具有一定的硬度以抵抗高溫變形或熱浪沖擊，其端部硬度和厚度偏大，在進行密封時，葉片端部之間不能夠很好的相互貼合，導致密封性能較差。

最新的百葉窗防火閥，在密封性能上做了進一步改進，在葉片端部設置了不銹鋼密封片，當發生火災時，閥門受熱關閉，葉片端部相互抵接，端部的不銹鋼密封片在高溫下發生膨脹，能夠起到較好的高溫密封效果。

3.2 控制機構

防火閥一般不需人工操控，在發生火災時要能夠及時關閉，否則容易造成火災蔓延，這就對防火閥操作機構的靈敏性和可靠性提出了很高的要求，目前的控制機構主要分為機械式的控制機構和電子式控制機構。

（1）機械式控制機構

機械式控制機構主要是利用高溫可熔性材料來感應溫度的變化，該可熔性材料將閥門保持在開啟狀態，當發生火災時，該可熔性材料失效，使得閥門從開啟狀態變為關閉狀態，機械控制具有穩定性好，對溫度變化敏感，無需人工干預，可靠性高的優點，但是復位操作麻煩。

（2）電子式控制機構

隨著現代電子設備的發展和進步，其在防火閥控制上的應用也逐漸增多，主要原理為采用電子探測設備來感知溫度的變化，當發生火災時，電子探測器感測到溫度的變化，將信號傳導到控制器，控制器接收到信號，控制驅動裝置工作，將閥門關閉，在需要打開閥門的時候，也可以通過向控制器發送信號，使閥門打開，電子式的控制方式具有操作方便，便于開閉，但是存在控制器失效的風險，可靠性稍差。

（3）混合控制機構

機械式或電子式控制機構均有其局限性，機械式的更加可靠，但是操作麻煩;電子式的操作方便，但是在斷電情況下將無法工作;因而，機械式和電子式的混合控制機構能夠起到更好的效果，使用更加方便，具有機械室與電子式的雙重優點。

4 小結

防火閥在消防、建筑、空調、水暖、環保、通風等領域有廣泛的應用，目前主流的防火閥，仍然是機械式防火閥，其具有成本低、溫度敏感性高、可靠性高的優點，其在結構、控制、密封方面的研究已經比較成熟;防火閥從最初的軟密封結構發展到硬密封，從機械控制發展到電子式最后到混合式控制，在防火性能和可靠性上有了顯著的提升，但是，防火安全問題仍然時時存在，需要對防火閥相關技術開展進一步研究，尤其是在密封和控制機構的可靠性方面，提升防火閥的安全保障功能。