計量泵產業的專利分析

方貴靈 黃志花

摘要：國內外對計量泵技術的專利保護十分重視，尤其國內專利申請量連年增長。計量泵的相關申請人一方面集中在專門設計和生產精密機械儀器的公司，另一方面集中在以計量泵作為輔助生產工具的公司。計量泵在技術分支上，一方面集中在計量泵自身的技術改造上，另一方面集中在與應用領域的協同使用上。本文簡要梳理了計量泵領域的專利數據，淺析計量泵技術的發展路線和發展趨勢。

關鍵詞：計量泵;技術綜述;專利;產業結構

一、技術概述

計量泵是往復泵的一個分支，利用往復泵在一個沖程中流量固定的特點而發展起來的。應工業化需求，1936年，美國米頓羅公司發明了專用于定量添加藥劑的計量泵，至今有80多年的發展史。計量泵可以完成輸送、計量、調節等功能，主要應用在一些精密輸送流體的場合，或將幾種流體按精確的比例配送的領域，例如，在石油、化工、紡絲、食品加工、水處理、造紙、制藥和發電等多種工業領域中得到廣泛應用。

計量泵有以下幾種分類方式：根據過流部分，計量泵可以分為柱塞活塞式、機械隔膜式、液壓隔膜式等;根據驅動方式，可以分為電機驅動、電磁驅動、氣動等;根據工作方式，可以分為往復式、回轉式、齒輪式等[1]。對流量無級調節的要求，使流量調節部分成為一個獨立開發的模塊，現已開發出了手動控制、電動伺服控制、氣動伺服控制和變頻控制等調節方式，以滿足各種配置的需要[2]。

本文基于智慧芽專利數據庫的檢索結果進行分析，在“標題 and 摘要”庫中，以“計量泵”為關鍵詞，檢索中文專利申請情況，共檢索到11.3k條檢索結果。另外，在“標題 and 摘要”庫中，以“Metering pump？ OR dosing pump？ OR proportional pump？”為關鍵詞檢索英文專利申請情況，共檢索到7554條檢索結果。基于檢索結果，對相關的專利技術進行統計和分析，簡要總結了該類技術的發展路線，對計量泵的研發和應用有一定的參考價值。

二、國內計量泵專利申請量趨勢

如圖1所示，國內計量泵領域的專利申請數量整體呈上升趨勢，表明該領域的技術創新趨向活躍。專利申請量從2001-2009年穩步增加，從2009-2018年急劇增加，在2017-2018年達到一個小高峰，最終年申請量穩定在1000件左右。

計量泵專利申請量的增加與市場需求息息相關。2013年全球計量泵市場份額約在17億美元左右，由于下游多個行業的需求穩定，伴隨全球經濟復蘇及對應投資的增加，根據全球知名咨詢公司弗若斯特沙利文估計，到2020年全球計量泵市場都會以月4%的增長率增長[3]。

三、計量泵領域主要專利申請人

根據統計結果可知，中國石化和中國石油在國內的計量泵技術研發領域中，極具競爭力，申請量分別達到了121件和96件。由此可知，在石油開采過程中，計量泵得到廣泛的應用。除此之外，相關領域的主要申請人一部分集中在高校。由此可見，計量泵作為高精尖技術，對申請人的研發能力有一定的要求。

在國際計量泵領域，主要申請人有博世、伊利諾斯工具、可口可樂、多沙特隆、拜耳等，其中博世的申請量遙遙領先，達到104件。從結果可以看出，國際主要申請人除了包括博世、伊利諾斯工具這些專門設計和生產精密機械儀器的公司以外，還包括以計量泵作為輔助生產工具的公司，如可口可樂、拜耳等，后者的共同點是主營產品屬于流體類，計量泵在其產品的加工、分裝等環節必不可少。

四、技術分支解析

《國際專利分類表》對專利文獻的申請領域進行分類，每件專利在審批過程中給定一個或多個分類號，對分類號的研究可以直觀的得出產品的改進領域。參見圖4，對上述統計數據所涉及的分類號進行分析，可以得出，計量泵相關專利的改進分支主要在以下小類中：B01F（混合，例如，溶解、乳化、分散）、F04B（液體變容式機械;泵）、E02F（水利工程中的挖掘;疏浚）、G05D（非電變量的控制或調節系統）等。小類B01F和小類E02F主要涉及計量泵在應用領域的改進，需要考慮與使用環境的協同作用，如應用領域對流量精度的要求、環境的溫度、泵送介質的流體特性等。在一些工業領域，計量泵作為核心部件被重點研究，如石油開采、紡絲等。小類F04B和小類G05D主要涉及計量泵自身的技術改進。計量泵作為往復泵的一種，實質上也是一種通用泵領域的精細化設計。小類F04B和小類G05D下的專利的改進點主要在計量泵的各部件性能的優化、整體性能的協同優化、以及計量泵的手動和自動控制等。在計量泵的部件中，活塞、隔膜、齒輪等作為核心部件以及運動因子，要求有高的使用壽命、抗腐蝕性等。現有的計量泵基本兼具計量和控制流量的技術效果，無級變速技術的提出使得計量泵的靈活度提高。越來越多的專利申請保護帶外部控制功能的計量泵，如通過電信號對計量泵的沖程長度和頻率進行控制，計量泵可以根據控制系統的預設值進行加藥，達到更高的控制精度。

五、計量泵產業發展趨勢

計量泵在多個行業中的需求穩定，使得全球計量泵市場份額逐年增加，創新研究是提高企業核心競爭力的主要途徑。根據不同領域的需要，計量泵的性能往兩個極端不斷擴展，一方面要求微流量、小體積、輕重量，另一方面要求大流量、耐高壓、大功率。隨著國務院知識產權部門提出全面取消實用新型、外觀設計和商標申請注冊環節的資助與獎勵，以及倡導通過提高轉化收益比例等“后補助”方式對發明人或團隊予以獎勵，未來計量泵相關專利的技術標準提高，更注重在實際生產中的應用價值，產研結合將更加緊密。

參考文獻：

[1] 潘鳳芹.計量泵的發展及應用[J].裝備制造技術，2015，（6）：245-247.

[2] 曹勤.計量泵發展和應用[J].石油化工設備，2001，30（5）：44-47.

[3] 全球計量泵市場將會以月4%增長率提升[J].通用機械，2014，（6）：102