机械滤网式空气净化器设备滤网技术专利分析

王如想　吴永丽　张　祎（国家知识产权局专利局审查协作河南中心，河南　郑州　450002）



机械滤网式空气净化器设备滤网技术专利分析

王如想吴永丽张祎
（国家知识产权局专利局审查协作河南中心，河南郑州450002）

摘要：本文选择中国专利文摘数据库中的机械滤网式空气净化器相关专利为研究对象，分别从专利申请量、专利申请地分布、技术构成、技术需求与技术功效等几个方面，分析了机械滤网式空气净化器设备滤网技术在国内外发展态势，希望能为我国相关领域的研究机构和企业提供一些参考信息。

关键词:空气净化器滤网专利分析

1　引言

工业革命以后，全球工业化进程快速推进，导致空气质量直线下降，对人类的健康造成严重威胁［1］。由于严重超标的PM2.5，除了出台长期的空气治理政策外，空气净化器成为了应对雾霾的最好办法［2］。而空气净化器的原理就是将污染的空气吸进来，通过过滤网一层层将污染物滤掉，最后释放清新的空气。发达国家在空气净化器领域起步早，研发投入大，已经拥有了很成熟的技术，而且申请了大量的技术专利。相对而言，我国起步较晚，虽说近几年来也取得了很多研究成果，但还是有诸多需要学习和改进的地方。本文针对机械滤网式空气净化器滤网技术专利进行分析，以了解国内外的研究方向及热点，希望能为相关技术领域的科研机构和企业提供帮助。

2　机械滤网式空气净化设备的主要组成模块及工作原理

从空气净化器的工作原理来看，主要分为三种：被动式（滤网净化）、主动式、主被动混合式［3］。机械滤网式空气净化器是目前市场上使用最为广泛的一种，如图1所示，其主要构成包括：机箱外壳、过滤网、进风口、出风口、电机、电源、显示屏、控制面板等。主要原理是：用风机将空气抽入机器，通过内置的滤网过滤空气，主要能够起到过滤粉尘、异味、有毒气体和杀灭部分细菌的作用。滤网又分：集尘滤网、去甲醛滤网、除臭滤网、HEPA滤网等。其中成本比较高的就是HEPA滤网，它能起到分解有毒气体和杀菌作用，特别是抑制二次污染。

滤网是空气净化器的核心部件，其发挥着极为重要的作用，“净化”的基础功能即由其来实现，因而在本领域中涉及滤网的技术创新和发明也很多，单纯涉及滤网的专利就占到了空气净化器相关专利申请总量的29%。在本文中，我们将从滤网技术专利的角度进行细致的分析。

3　滤网技术专利分析

3.1滤网技术国内外专利申请量及主要申请国分

图1　机械滤网式空气净化器的主要构成

图2是对1965年到2013年间全球空气净化器滤网专利申请量进行统计，由于未申请提前公开的专利申请到公开需要很长时间，2014年以后专利申请量与实际存在偏差，不作为参考依据。

图2　空气净化器滤网专利申请总量发展态势

1991年以前，空气净化设备多用于专业场所，例如精密仪器制造，很少涉及到民用行业，这从滤网相关技术的申请量上也可以看出。随着人们生活水平的提升，人们开始追求高品质的生活，另外工业发展所带来的环境变化压力也逐步加剧，对人们的日常生活的影响逐步显现。从1991年开始申请量逐年增加，可以看出在2009-2011年间出现了指数型增长的态势，在2011-2013年申请量达到了顶峰，这3年也是雾霾等环境问题开始变得极为突出的3年。

图3所示是涉及滤网方面申请的主要国家申请量曲线图，从图中可以看出，国内专利申请量一枝独秀，其增长速度远远高于其他主要申请国，显然申请量的分布受环境因素影响很大。在国内环境问题日益突出的背景下，国内厂商对于关于滤网技术的改进突飞猛进，而美、日、韩虽有增长但相对平稳。

图3　涉及滤网方面申请的主要国家申请量曲线图

3.2技术构成分析

我们将滤网技术的改进分为三类：涉及结构的、涉及可清洁的和涉及材质的。前述三类在总申请量中所占比例参见图4。从图4中可以看出，出于净化效果目的的结构和材质方面的改进占到了绝大多数，也就是说人们重点关注的还是净化的效果，以易用性为目的的可清洁方面的改进排在其次。

图4　滤网二级分类构成

接下来对三个分类分别进行分析。首先看涉及结构方面改进，我们按照滤网的结构将其分为平板式、折褶式、筒式、卷绕式、蜂窝式、袋式以及无法归入前述类别的其他式样。各种结构的滤网实际上有不同的作用，例如平板式体积小、结构简单，折褶式接触面积大，筒式能够360度吸附等等。平板式滤网结构是最常见的一种，从图5可以看出，平板式相关的申请占到了总数的51%，其他结构形式的所占比例多在10%以下。值得注意的是筒式的滤网所占比例达到了15%，这与目前人们希望的360度方向吸气净化的的需求相对应。综上可知，技术改进的主要方向还是放在已有结构的性能提升上。

图5　滤网二级分类构成-结构

图6示出了另一分类--涉及可清洁的方面的滤网改进技术构成。随着使用时间的增加，滤网上附着的有害物质增加，如果不及时更换或清理，那么滤网本身将变成一个二次污染源。从图6中可以看出，目前这一方面的技术大多还是集中在滤网的可更换上，可清洗的类别所占比例稍小。从使用上来说，更换比清洗更简单，并且更换能够保证滤网功能的100%发挥，并且这对生产商或服务商来说是乐于见到的，因为可更换的部件所提供的增值服务显然能带来更多的益处，但对使用者来说势必会增加投入。可清洗的优势在于对于使用者来说滤网的使用时间将延长，不需额外的后续服务，或者仅需要较少次数的后续服务，但缺点是这样的清洗显然不能使滤网达到100%的功能恢复。两种方式各有优点，因此从申请量分布上来说相差不大，可更换类型稍占优势，达到58%，可清洗类型为42%。

图6　滤网二级分类-清洁

空气净化所用滤网中最为常见的是我们研究的重点“机械滤网”，其他的还包括涉及静电、触媒、紫外、水洗、生物、纳米、HEPA等技术的滤网，各种滤网对空气净化的实现方式也不同。由于目前人们对于空气净化的需求已经不再是单纯的滤除尘埃，因此机械净化结合其他方式所形成的多重净化方式变得很普遍，从图7中各种技术的分布可以看出，这种多重净化方式的滤网技术改进占到了总申请量的43%。排在其后的是人造纤维/树脂纤维形式的滤网，这一类滤网技术上比较成熟，成本相对比较低，净化效果优越，具有较大的市场需求。排在第三的是活性炭/碳纤维ACF，这类滤网主要针对的是有害气体过滤，在家居、车载、实验室等场所有一定的需求。其他的类别所占比例较少，主要针对不同的特殊需求而设计。

图7　滤网二级分类-材质

3.3技术需求分析

这里所称“技术需求”是指某项技术所要解决的技术问题或者所要达到的技术效果，也就是技术功效。对应于某技术功效而提出的专利申请的多少体现了人们对该需求的技术改进力度。

从图8可以看出，滤除空气中尘埃和高效净化方面的需求很高。而随着人们生活条件的改善，这两方面的改进面对日常生活的多样化已经不再能够满足人们的要求，除臭、减少有害气体、灭菌等技术需求开始被重视起来。从图上显示数据来看，减少或消除臭味及有害气体、双重灭菌也占了相当的比重，出于生物消毒、除臭等目的的材质方面改进所占的比例已经变得可观。其他的例如释放负离子、消除二手烟、防止二次污染、超低静音、提高使用寿命等基于特定场合的特定净化需求的考虑也各有一席之地。

图8　滤网技术需求分布

4　结论和建议

综上所述，涉及机械滤网式空气净化器滤网技术的专利申请量与申请人数量总体上均呈现增长趋势，表明机械过滤式空气净化器处于技术发展的上升期。机械滤网式空气净化器滤网的改进一直是空气净化器技术发展的核心，是国内外研究的热点。随着科学技术的发展，可以预见的是，对于滤网的要求，根据净化需求的多样化、特定化，各种技术的改进、组合也将更多，比例也将会进一步提高。由于滤网单元通常为可拆卸的，因此我们认为将满足各种需求的滤网单元进行模块化以实现定制化服务，将会是一个可以考虑的技术发展方向。

参考文献：

［1］Zhao J，Yang X D.Photocatalytic Oxidation for Indoor air Purification：a Literature Review［J］，Building and Environment，2003，38（5）：645-654.

［2］佟伟钢等.室内空气净化技术及其发展趋势［J］.科技创新导报，2013，（17）：125-126.

［3］邱麦平.空气净化器的分类［J］.现代家电，2014，（14）：22-23.

中图分类号：TP24

文献标识码：A

收稿日期：2015-12-25

作者简介：王如想（1985-），女，审查员，研究方向：吸尘器等清洁领域。本文指导老师为李保安。析

Patent Analysis of the Filtrate technology of Filter-type Air Purifier

Wang RuxiangWu YongliZhang Yi
（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002）

Abstract:In this paper，we select patent about Filter-type Air Purifier from CNABS as the research object；The basic trend of filtrate technology in filter-type air purifier here and abroad is analyzed in this paper through the patent ap⁃plications，the patent applications place distribution，the technical configuration，the technology needs and the tech⁃nology efficiency.we hope to provide some reference information for the relevant research institutions and enterprises.

Keywords:air purifier；Filtrate；patent analysis