離心式流體機械擴壓器的專利分析

廖雪麗

摘 ?要：文章基于專利分析，從國內外專利申請量年度分布、技術分支、重要申請人等方面分析了離心式流體機械擴壓器專利技術的發展情況，以期為該領域的研發提供技術參考。

關鍵詞：離心式流體機械;擴壓器;專利

中圖分類號：TK05 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）22-0018-02

Abstract： Based on patent analysis， this paper analyzes the development of patent technology of centrifugal fluid mechanical diffuser from the aspects of annual distribution of patent applications， technical branches and important applicants at home and abroad， in order to provide technical reference for research and development in this field.

Keywords： centrifugal fluid machinery; diffuser; patent

引言

離心式流體機械通過葉輪的旋轉將機械能轉變為流體的能量，用于對流體進行增速或增壓，離心式流體機械主要包括流體流入通道、葉輪、擴壓器以及流體出口蝸殼等。擴壓器用于使從離心式流體機械葉輪出來的具有較大動能的流體減速，使動能有效地轉化為壓力能，轉化過程存在能量損失、振動噪聲和流動分離等情況[1-2]，因此需要研究對于擴壓器的優化設計。本文以離心式流體機械擴壓器的專利申請作為分析對象，以期對于離心式流體機械擴壓器的專利現狀進行分析和梳理。

1 數據樣本

本文選用的數據庫包括中文庫CPRSABS和英文庫DWPI，分類號主要包括IPC[第八版]分類號：F04D17/+，F04D27/+，F04D29/+，檢索過程中采用的中文關鍵詞包括：擴壓、增壓，擴散，導流，導氣，引導，離心，渦輪，透平，出口，英文關鍵詞包括：diffuser？，guide，centrifugal，turbo+，outlet。采用關鍵詞加分類號的檢索策略得到專利文件，去噪后得到數據樣本。

2 數據分析

2.1 申請量年度分布

基于CPRSABS和DWPI數據庫的檢索結果統計離心式流體機械擴壓器專利技術的國內申請量和全球申請量的情況（如圖1所示），檢索對象為公開日或公告日在2016年12月前的發明和實用新型專利。由圖1可以看出，有關擴壓器的專利申請始于20世紀70年代，隨著離心式流體機械整體技術的發展，自20世紀90年代中期開始，全球相關專利申請量開始穩步上升，并于2005年后開始大幅增長。我國的擴壓器專利申請起步較晚，專利申請最早始于1992年，但1992-2007年間申請量一直很少，直到2007年開始才逐年上升。

通過對于申請國的統計可知，擴壓器領域的專利申請國前三位為日本、中國、美國。結合申請時間可知，20世紀90年代之前，擴壓器領域的主要申請國為美國、俄羅斯，20世紀90年代之后日本申請量開始逐年攀升并成為擴壓器領域的第一大申請國，而俄羅斯申請量急劇減少，中國自2007年開始申請量逐年增多，這也反映了世界經濟形勢的發展變化。

2.2 技術分支

對擴壓器所涉及的技術進行分解[3]，得到表1。

根據表1給出的專利技術分解表，對各技術分支下的專利文獻數量進行統計，得到離心式流體機械擴壓器各技術分支的專利分布情況。如圖2所示，有葉擴壓器因其高效率和制造安裝簡單的特點，獲得廣泛應用，專利申請量最多，占申請總量的66%，涉及葉型、弦長、葉高、安裝角度、葉片位置和密度等結構方面的優化設計和葉片角度調節和葉高調節等控制方面的優化設計，從提高離心式流體機械的性能、降噪、防喘振、抑制流動分離、擴穩等方面進行了改進;無葉擴壓器申請量占總申請量的15%，主要包括擴壓器通道形狀和通道控制，通過通道形狀改進、通道端壁抽吸和通道寬度調節等方式以擴大機組運行范圍并提高運行性能;管式擴壓器占申請總量的8%，主要用于高壓比離心式壓氣機中，由于制造工藝復雜，應用范圍較小，因此申請量較少;此外，組合擴壓器包括同級間有葉、無葉擴壓器的組合和多組有葉擴壓器的組合，以及多級流體機械中不同級間擴壓器的組合，申請量占比均較少。

2.3 主要申請人分布

根據離心式流體機械擴壓器專利文件中申請人和申請量的統計結果，得到該領域全球范圍內重要申請人申請量排名情況，如圖3所示，排名前6位的申請人依次為日本IHI株式會社（IHI）、日本三菱重工業株式會社（三菱重工）、豐田自動車株式會社（豐田）、株式會社日立制作所（日立）、美國開利公司（開利）、珠海格力電器有限公司（格力）。可見，排名前6位申請人中，日本占據4席位置，美國和中國各占1席位置，上述申請人均是制冷空調設備、車輛、交通、航空航天等領域實力雄厚的大型企業，圖3給出了上述6位申請人關于離心式流體機械擴壓器的專利申請量排名。此外，國內申請人江蘇大學、中國科學院工程熱物理研究所、清華大學等科研院所在專利和非專利期刊中也擁有較多相關文獻。

3 結束語

本文對離心式流體機械擴壓器的專利技術進行了分析和整理，從技術分支的分解入手，根據擴壓器的類型，將擴壓器分為有葉、無葉、管式、組合式四類，并進一步細化各類型下的技術分支，通過對專利文件進行去噪和標注，獲得各技術分支下的技術布局情況，同時對全球范圍內重點申請人進行了統計分析，有助于本領域技術人員從整體上把握行業發展脈絡，為進一步的技術研發提供支持。

參考文獻：

[1]BQ里斯.離心壓縮機械[M].北京：機械工業出版社，1986.

[2]柳陽威，劉寶杰.離心葉輪和擴壓器相互作用[J].航空動力學報，2009（12）：2695-2702.

[3]王永生.離心壓氣機氣動設計程序開發及應用[D].中國科學院大學，2014.