熱交換器加工制造專利技術分析

王崢

摘 ?要：熱交換器在工業生產中的應用極為普遍，熱交換器技術的進步直接關系到國民經濟的發展和人民生活水平的提高，文章在專利檢索、數據分析的基礎上，對全球范圍內熱交換器加工制造領域相關專利申請狀況進行總結梳理，同時對重點創新主體相關專利進行解讀，從專利角度揭示熱交換器加工制造相關技術的發展歷程。

關鍵詞：熱交換器;專利;數據分析

中圖分類號：T-18 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）31-0020-02

Abstract： The application of heat exchanger in industrial production is very common， and the progress of heat exchanger technology is directly related to the development of national economy and the improvement of people's living standards. On the basis of patent retrieval and data analysis， this paper summarizes the status of relevant patent applications in the field of heat exchanger processing and manufacturing around the world， and interprets the relevant patents of key innovative subjects. The development process of heat exchanger processing and manufacturing technology is revealed from the perspective of patent.

Keywords： heat exchanger; patent; data analysis

引言

在工程中，將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳遞給他種流體的設備，稱為熱交換器，在這種設備內，至少有兩種溫度不同的流體參與傳熱。一種流體溫度較高，放出熱量;另一種流體溫度較低，吸收熱量。熱交換器的應用可以說無處不有，它不但是一種廣泛應用的通用設備，同時也是許多工業產品的關鍵部件。隨著生產規模的擴大和生產技術的現代化，熱交換器技術的研究必須滿足各種情況特殊而又條件苛刻的要求，因而各國在組織大規模工業生產的同時，都很重視熱交換器的研究，并組織了較強的專業研究中心。隨著科學技術和生產技術的發展，各種工業部門要求熱交換器的類型和結構要與之相適應，流體的種類、流體的運動、設備的壓力和溫度等也都必須滿足生產過程的要求。近代尖端科學技術的發展（如高溫高壓、高速、低溫、超低溫等），又促使了高強度、高效率的緊湊型熱交換器層出不窮[1]。專利作為技術創新的重要載體，蘊含著技術的演進革新，從專利視角對熱交換器加工制造進行分析，有利于技術人員掌握該領域的技術脈絡和發展方向。

1 專利申請量分析

從圖1中可以看出，近20年來，熱交換器加工制造領域的專利申請量整體上呈現逐年增長的趨勢，特別是在2012年出現了一次顯著變化，申請量出現了近一倍的增加，并在隨后的3年內一直維持200件左右的申請量，這與2010年以來工業智能化的發展以及全球氣候的變化等因素不無關系。

2 全球地域排名分析

從圖2中可以看出，熱交換器加工制造領域的美國專利申請量遙遙領先，這說明美國在該領域的市場需求強烈，其也是該領域創新主體最為重視的地區。與此同時，中國、德國、日本等也是該領域申請較為活躍的地區。

3 主要申請人相關重點專利分析

哈米爾頓森德斯特蘭德公司（HAMILTON SUNDSTRAND CORPORATION）于2014年5月28日申請了發明名稱為板式換熱器的發明專利（CN201410231845），板式換熱器包括多個主板，主板具有脊和槽以引導第一和第二流體流穿過主板來在流體之間進行熱交換，同時保持第一和第二流體流彼此分開。換熱器也包括第一端板，第一端板包括第一和第二進口以提供第一和第二流到多個主板，第一和第二出口以從多個主板輸出第一和第二流。第一端板包括基本平坦的內表面和至少一個第一狹槽，基本平坦的內表面被配置以接觸多個主板中第一主板的脊，且至少一個狹槽在基本平坦的表面中形成以在進口與第一端板和第一主板形成的空腔之間提供第一流體流的流體連通。能夠有效保證流體密閉性和加工精度。

摩丁制造公司（MODINE MFG CO）于2015年10月9日申請了發明名稱為釬焊的熱交換器及其制造方法的發明專利（CN201580054414），其中涉及一種制造釬焊的熱交換器的方法，其包括：提供多個板;提供多個第一插入件;提供多個第二插入件;將具有第一組分的第一釬焊合金施加到第一插入件的表面，將具有不同于第一組分的第二組分的第二釬焊合金施加到第二插入件的表面;將多個板、多個第一插入件和多個第二插入件布置成堆疊，其中第一插入件和第二插入件交替排列并且通過板彼此分離;在釬焊爐中將堆疊加熱到超過第一釬焊合金和第二釬焊合金的熔融溫度的溫度，以在板和第一插入件之間以及在板和第二插入件之間形成釬焊接頭。由于分配給一種介質的管道的釬焊材料不同于分配給不同介質的其他管道的釬焊材料，使得熱交換器從功能及成本方面得到改進。

馬勒國際公司（MAHLE INTERNATIONAL GMBH）于2013年5月23日申請了發明名稱為用于利用第二流體對第一流體進行控溫的換熱器的實用新型專利（CN201390000508），其中涉及一種用于制造一種用于利用第二流體對第一流體進行控溫的換熱器的方法，具有以下步驟：提供換熱器，具有用于將第一流體與第二流體隔開的至少一個底板，底板具有密封區域，以及換熱器具有用于將第一流體與第二流體隔開的隔板，至少一個隔板已經在前面的連接步驟中流體密封地與底板連接，至少一個隔板形成用于第一流體的流體通道;提供用于包圍換熱器的殼體，該殼體具有用于容納密封區域的接口;將密封區域設置在接口中，換熱器被設置在殼體中;將殼體壓緊到底板上，以便使底板在密封區域中流體密封地與殼體連接。通過管束的分開制造使得已釬焊的管子組件的后續操作變得更加容易，易于對釬焊質量進行檢查，能夠使制造成本更低。

開利公司（CARRIER CORP）于2018年5月11日申請了發明名稱為內部地增強的熱交換器管的發明專利（WO2018US32337），其中涉及一種形成用于熱交換器的熱傳遞管的方法，包括：形成熱傳遞管，熱傳遞管具有從熱傳遞管的內表面延伸的多個第一翅片，多個第一翅片限定了在相鄰的第一翅片之間的多個第一槽;并且形成多個第二翅片，多個第二翅片從第一翅片延伸，限定了在相鄰的第二翅片之間的多個第二槽，并且限定了在第二翅片下方的第一槽處的多個凹入腔。制得的熱傳遞管使得熱傳遞效果在管內部中被增強，以提高熱傳遞管的熱傳遞能力。

馬勒貝洱兩合公司（BEHR GMBH CO KG）于2015年1月13日申請了發明名稱為熱交換器的發明專利（CN201510015088），熱交換器具有管道/翅片-模塊和至少一個收集管，管道/翅片-模塊帶有管道，冷卻劑能夠通過管道流動，從管道流出的冷卻劑流入收集管中，至少一個收集管具有收集管上方部件和收集管下方部件，其中在收集管上方部件和收集管下方部件上設置有朝外突出的隆起，隆起構成卷邊幾何形狀以便容納管道/翅片-模塊的管道。具有該構型的熱交換器能夠簡單且穩固地組裝，可在具有足夠的機械穩定性的組件中實現粘合物質的硬化。

4 結束語

熱交換器加工精度、成本控制，以及提高熱傳導效果等方面屬于領域內各創新主體持續關注的研究熱點和創新方向。由于熱交換器加工制造具有產業應用的廣泛性，熱交換器的應用與能源的開發和節約緊密相連，并且，熱交換器和傳熱學研究之間也形成了互相促進的關系，針對當下全球能源及氣候狀況，熱交換器相關技術的研究仍將具有重要意義。

參考文獻：

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[2]趙蘭萍，王仁杰，劉桂蘭，等.平行流蒸發器制冷劑流量分配特性[J].同濟大學學報（自然科學版），2019，47（02）：261-268+274.

[3]錢以明，李為.全熱交換器全年運行工況及其節能效果研究[J].制冷學報，1992（04）：13-19.

[4]何曙安.固體制冷用的熱交換器的設計與計算[J].激光與紅外，1981（10）：30-33+7.