基于專(zhuān)利分析的國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱泵干燥技術(shù)應(yīng)用

摘 要：文章從專(zhuān)利分析的角度出發(fā)，統(tǒng)計(jì)了太陽(yáng)能熱泵干燥技術(shù)在國(guó)內(nèi)的專(zhuān)利申請(qǐng)情況，進(jìn)而分析太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，以期為相關(guān)科研人員對(duì)太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)進(jìn)行深入研究時(shí)提供有益參考。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；熱泵；干燥；專(zhuān)利

1 分析樣本

文章數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專(zhuān)利檢索與服務(wù)系統(tǒng)（Patent Search and Service System，簡(jiǎn)稱(chēng)“S系統(tǒng)”）中的中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（China Patent Abstract Database，簡(jiǎn)稱(chēng)“CNABS”），以“太陽(yáng)能”、“熱泵”和“干燥”作為關(guān)鍵詞、以BI（聯(lián)合索引，復(fù)合索引了所有的AB、TI、KW和CLMS字段）作為檢索入口進(jìn)行檢索，檢索日期為2016年2月1日，通過(guò)人工剔除噪音數(shù)據(jù)后，共獲得116項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利，其中包括發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利。

2 我國(guó)太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)的專(zhuān)利情況

2.1 專(zhuān)利年份分布

由表1可知，1988年我國(guó)開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)進(jìn)行研究并申請(qǐng)了1項(xiàng)專(zhuān)利。該項(xiàng)專(zhuān)利為實(shí)用新型專(zhuān)利“多能源聯(lián)合干燥裝置”（專(zhuān)利號(hào)：ZL88201739.X），其利用太陽(yáng)能、電能和熱泵多能源的聯(lián)合進(jìn)行干燥，無(wú)論晴陰雨夜，都能連續(xù)的工作，實(shí)現(xiàn)常年連續(xù)對(duì)物料進(jìn)行低溫除濕干燥[1]。然而，1989～2006年太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)在我國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量為零，這反映了當(dāng)時(shí)我國(guó)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重視程度不夠，直到2007年才開(kāi)始又有專(zhuān)利申請(qǐng)，并且在2008年國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略實(shí)施以來(lái)，專(zhuān)利申請(qǐng)量逐年增加，2012年達(dá)到最高值20項(xiàng)，實(shí)際上，由于專(zhuān)利申請(qǐng)延遲公開(kāi)的特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)庫(kù)收錄時(shí)間略有滯后，2014～2015年的數(shù)據(jù)不全。2014年我國(guó)首次提出了“努力建設(shè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)強(qiáng)國(guó)”新目標(biāo)，2014～2015年這兩年的平均項(xiàng)數(shù)有可能超過(guò)20項(xiàng)。

2.2 IPC分類(lèi)號(hào)分析

太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)的研究主要集中在IPC分類(lèi)號(hào)F26B（從固體材料或制品中消除液體的干燥，占比為64.7%）、C02F（水、廢水、污水或污泥的處理，占比為24.1%）和其他小類(lèi)（共占11.2%），對(duì)以上小類(lèi)分別細(xì)分，可以發(fā)現(xiàn)在F26B中，F(xiàn)26B9（靜態(tài)下或只是局部搖動(dòng)干燥固體材料或制品的機(jī)器或設(shè)備）占比為28.4%，F(xiàn)26B23（加熱裝置）占比為13.8%，F(xiàn)26B21（干燥固體材料或制品用的空氣或氣體的供應(yīng)或控制）占比為12.9%；在C02F中，C02F11/12（污泥處理的脫水法、干燥法）占比為21.6%；其他小類(lèi)細(xì)分主要如下：A23N12/08（用于干燥或烘焙水果或蔬菜）占比3.4%、A23B9/08（谷類(lèi)的干燥）、A24B3/10 （烤制煙草）和F24J2（太陽(yáng)熱的利用）各占比1.7%，A23B4/03（肉、香腸、魚(yú)或魚(yú)制品的干燥）和F25B30/06（以低勢(shì)熱源為特征的熱泵）各占比0.86%。

我們可以發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，包括木材、陶瓷坯料、食品、果蔬、菌類(lèi)、中藥材、谷物、秸稈類(lèi)、污泥、餐廚垃圾、煙草、臘味、煤、造紙、制藥、制漿、茶葉等等的干燥，其中應(yīng)用于污泥干化最多，且一般將其分入C02F11/12中，例如發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“太陽(yáng)能熱泵聯(lián)合污泥干化系統(tǒng)及干化方法”（申請(qǐng)公布號(hào)：CN103482838A），主分類(lèi)號(hào)為C02F11/12，其包括太陽(yáng)能供熱子系統(tǒng)、熱泵子系統(tǒng)和干燥裝置子系統(tǒng)，能夠充分利用太陽(yáng)能的熱量，并回收濕空氣中水蒸氣的潛熱，同時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能供熱子系統(tǒng)和中水源熱泵子系統(tǒng)來(lái)保證夜間或太陽(yáng)能不足情況下的污泥干化所需能量[2]。

應(yīng)用于谷物類(lèi)的首選分入A23B9/08，煙草首選分入A24B3/10、肉制品例如臘味首選分入A23B4/03、果蔬首選分入A23N12/08。而對(duì)于沒(méi)有具體分類(lèi)號(hào)對(duì)應(yīng)的干燥對(duì)象，一般會(huì)被集中分入到F26B（干燥）中，其中主要為F26B9、F26B23和F26B21。

2.3 太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)的研究方向分析

太陽(yáng)能-熱泵干燥系統(tǒng)一般包括干燥子系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、太陽(yáng)能系統(tǒng)以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，通常采用太陽(yáng)能加熱為主，熱泵系統(tǒng)加熱為輔的干燥方式，例如發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“一種太陽(yáng)能熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)及干燥方法”（申請(qǐng)公布號(hào)：CN105258488A），其包括太陽(yáng)能集熱裝置、熱泵系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)主水箱內(nèi)的水溫高于55度時(shí)，則選擇太陽(yáng)能單獨(dú)供熱模式或太陽(yáng)能和熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱模式；當(dāng)主水箱內(nèi)的水溫低于55度時(shí)，則選擇熱泵系統(tǒng)供熱模式[3]。

對(duì)于太陽(yáng)能-熱泵干燥系統(tǒng)的發(fā)明改進(jìn)途徑，包括從工作原理、熱泵類(lèi)型、太陽(yáng)能熱泵與其他熱源耦合應(yīng)用等方面入手。

太陽(yáng)能熱泵從其工作原理可主要分為直接膨脹式和非直接膨脹式。實(shí)用新型專(zhuān)利“直膨式太陽(yáng)能熱泵與太陽(yáng)能組合的干燥裝置”（專(zhuān)利號(hào)：ZL201120346773.7），采用直膨式太陽(yáng)能熱泵與太陽(yáng)能空氣集熱相組合的方式加熱空氣[4]，白天可以對(duì)物料進(jìn)行干燥，但是在夜間或陰雨天，該系統(tǒng)干燥效果不佳。而常規(guī)的非直接膨脹式太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連續(xù)性差，導(dǎo)致能源利用率低。

熱泵的類(lèi)型很多，例如空氣源熱泵、水源熱泵、地?zé)嵩礋岜谩０l(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“一種污水源熱泵與太陽(yáng)能結(jié)合污泥干化系統(tǒng)”（申請(qǐng)公布號(hào)：CN103359904A），提供了一種以污水源熱泵為主要熱源、太陽(yáng)能為輔助熱源的污泥干化系統(tǒng)。這一系統(tǒng)利用污水源熱泵回收污水處理廠二級(jí)生化后出水中的熱能作為污泥干化的主要能量來(lái)源，采用太陽(yáng)能作為補(bǔ)充能源，克服了太陽(yáng)能本身所具有的稀薄性和間歇性[5]。

將多種熱源聯(lián)合使用，以圖發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)一直是科研中慣用的方式。實(shí)用新型專(zhuān)利“一種微波強(qiáng)化太陽(yáng)能中水高溫雙源熱泵干化污泥系統(tǒng)”（專(zhuān)利號(hào)：ZL201320168357.1）將太陽(yáng)能、中水、熱泵和微波干化加熱方式聯(lián)合組成了一種新型干化方式，較好地解決了現(xiàn)有的污泥干化存在的缺點(diǎn)[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)專(zhuān)利文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析，可以看出隨著國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略的實(shí)施，人們的專(zhuān)利保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng)；同時(shí)，從工作原理、熱泵類(lèi)型、太陽(yáng)能熱泵與其他熱源耦合應(yīng)用等方面對(duì)太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)提出改進(jìn)之處，促進(jìn)了太陽(yáng)能-熱泵干燥技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]商桂電，龐曉培.多能源聯(lián)合干燥裝置[P].中國(guó)專(zhuān)利，88201739.X， 1989-1-4.

[2]中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所.太陽(yáng)能熱泵聯(lián)合污泥干化系統(tǒng)及干化方法[P].中國(guó)專(zhuān)利，201210194963.0，2014-1-1.

[3]廣東石油化工學(xué)院.一種太陽(yáng)能熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)及干燥方法[P].中國(guó)專(zhuān)利，201510851566.X，2016-01-20.