洗衣机波轮专利技术分析

陈秋 段见 闫淑敏

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州 450002）

洗衣机波轮专利技术分析

陈秋 段见 闫淑敏

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州 450002）

本文通过检索、统计、分析洗衣机波轮技术的全球专利申请、中国专利申请，从中获得了洗衣机波轮技术的申请量趋势、主要技术分布和重要申请人分布，并对洗衣机波轮的技术发展路线进行了分析。同时梳理了各种关键技术的重点专利申请，期望对我国洗衣机相关企业的技术研发以及专利布局提供参考。

洗衣机；波轮；专利技术

洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器，机械力、洗涤清洁剂（例如洗衣液、洗衣粉等）和洗涤液（例如水）是洗衣机洗涤过程中三大要素。行业中对洗衣机的改进中，也主要集中在这三个要素上。

1858年，美国人汉米尔顿·史密斯在匹茨堡研制出世界上第一台洗衣机，该洗衣机是一个圆桶内装有一根带有桨状叶子的直轴，通过摇动曲柄带动轴转动以实现洗衣功能。1910年，美国的费希尔在芝加哥研制出了世界上第一台电动洗衣机，从此洗衣机进入自动化阶段。1955年，日本研制出别具一格并流行至今的波轮洗衣机[1]。

波轮洗衣机的洗涤原理：利用波轮搅动水流，水流翻动衣物，从而完成洗涤过程。波轮式洗衣机虽然存在一些缺陷，但是其技术已经非常成熟，更为重要的是：波轮式洗衣机高速旋转脱水的控制，比滚筒式洗衣机相对简单很多，所以本领域技术人员更愿意在波轮式洗衣机的基础上进行改进或者创新[2]。

1 洗衣机波轮技术专利申请现状

本文以外文专利数据库DWPI和中文专利文摘数据库CNABS以及Patentics为数据来源。通过检索、统计分析了洗衣机波轮技术的专利申请态势、申请人、技术分支以及区域分布等状况。

1.1 洗衣机波轮技术全球专利申请趋势及分析

1.1.1 申请量的年代分布

截至2016年8月，全球关于洗衣机波轮的专利申请量合计4 700件，1995至2015年期间，全球申请量共计3 216件，占1976年至2015年申请总量（3 912件）的82.21%。可以看出，近20年来，全球范围内无论是行业的发展水平还是专利意识都显著提高。

从图1可以得出，洗衣机波轮技术全球专利申请量的发展大致可分为三个阶段：

在1976—1994年期间专利申请量曲折增长，平均年申请量小于100件，主要申请人为个人申请，其中惠而浦、松下、日立、东芝、大宇等公司也开始针对洗衣机波轮技术进行专利申请，而国内的洗衣机企业在此期间几乎没有专利申请，这也造成了中国洗衣机企业在洗衣机波轮技术领域的基础专利以及核心专利方面不占据优势。

从1995—2000年这段时间，洗衣机波轮技术的专利申请量迅猛的增长，国外公司韩国大宇、三星、LG以及日本公司松下、东芝、日立，美国公司惠而浦等的专利申请量明显增加，而中国企业例如海尔也开始进行少量的专利申请。

2000 —2015年期间专利申请量整体上呈上升趋势。中国洗衣机企业开始大量申请专利，以海尔、美的为代表的国内洗衣机企业与国外洗衣机企业松下、三星、LG等基本上形成了抗衡的局面，在洗衣机波轮技术专利申请量上已经超越了国外公司，但是由于中国专利起步较晚，在波轮的基础专利以及核心专利方面优势不明显，只有通过申请更多的外围专利以实现交叉许可，从而在市场竞争中占据有利位置。

1.1.2 申请量的国家/地区分布

从图2可以看出，中国国籍的申请人的申请量占最大比例，为30%，是位居第二的日本国籍申请人的申请量（22%）的1.41倍。韩国申请量占19%。中日韩三国申请量占总申请量的72%，可见亚洲国家在洗衣机波轮领域具有较强的研发能力。

其他主要的申请国家有德国、法国、美国和英国国籍的申请人的申请量共占12%，占有比例较少，这与波轮的早期发展主要在日韩国家以及波轮洗衣机在亚洲国家的普及密不可分。

1.1.3 主要申请人

对截至2016年8月提交的申请进行统计分析，在全球范围内，申请量位居前10位的申请人的申请量如图3所示。在排名前10位的企业中，日本企业为4家，韩资企业为3家，中国企业2家，美国企业1家。

统计数据显示，海尔公司的申请量位居第一，占全球总申请量的的6.4%。此外，出现在前10位中的申请人中，中国企业海尔、美的公司的申请量占全球总申请量的9.10%，日本企业松下、日立、夏普、东芝公司的申请量占全球总申请量的10.98%，韩资企业大宇、三星、LG公司的申请量共计占全球总申请量的16.00%，美国公司惠而浦申请占3.36%。

图1 洗衣机波轮技术全球专利申请量按年代分布情况图

图2 洗衣机波轮技术全球专利申请的国家分布图

图3 洗衣机波轮技术全球专利主要申请人

由图2可见，在洗衣机波轮技术领域基本上形成了中、日、韩三足鼎立的局势，且在世界范围内申请量前10位的申请人均为企业，这是由于在洗衣机领域，企业是研发的主要力量，相对于个人和高校，企业在资金和人力投入上占有显著优势，目标性较强。此外，为了在市场竞争中占领有利地位，企业申请专利的积极性较高，并且将专利技术转化为实际生产力的动力较大。

1.2洗衣机波轮技术中国专利申请趋势及分析

1.2.1 申请量的年代分布

从图4中可以得出，洗衣机波轮技术中国专利申请量的发展大致可分为三个阶段：

1987 —2000年，这段时间洗衣机波轮技术的专利申请量基本上维持在每年10件左右。其中特别是1994年之前，该领域的专利申请主要以个人申请为主，而日本公司三菱、三洋也开始针对洗衣机波轮技术在中国进行专利申请。从1994—2000年这段时间，国外公司韩国大宇、三星以及日本三洋等公司在中国的专利申请明显增加，此时的中国洗衣机企业海尔、小天鹅也开始进行专利布局。

2001 —2009年，洗衣机波轮技术的专利申请量开始明显增长。在中国加入WTO以后的2002年，国外公司如LG、松下、三星、惠而浦以及日立等公司开始抢占中国市场，进行大量专利布局，特别是LG公司在这一期间先后申请了44件专利。海尔公司仅在2002年就了进行了20件专利申请，在其后的几年中海尔公司针对洗衣机波轮技术又申请了45件专利。其他国内洗衣机企业如无锡小天鹅股份有限公司、合肥荣事达洗衣设备制造有限公司以及金羚电器有限公司也进行了相应的专利布局。

2010 —2015年，随着新材料技术以及电子控制技术的发展，洗衣机波轮技术的专利申请量也迎来的井喷式的增长。在这一期间以海尔、美的（小天鹅被美的收购）为代表的国内洗衣机企业与国外洗衣机企业松下、三星以及LG基本上形成了抗衡的局面，在洗衣机波轮技术专利申请量上已经超越了国外公司。

1.2.2 申请量的国家/地区分布

由图5看出，该领域的中国申请主要来自中国、韩国和日本。由于波轮洗衣机最初由日本研制，且在亚洲国家较为常用，这就不难理解洗衣机波轮技术中国专利申请主要来源中国、韩国和日本。其中中国占据了83%左右，而且多数集中在2000年之后，这说明中国洗衣机企业在洗衣机波轮技术领域的基础专利以及核心专利方面不占据优势，只有通过申请更多的外围专利以实现交叉许可，从而在市场竞争中占据有利位置。

图4 洗衣机波轮技术中国专利申请量按年代分布情况图

图5 洗衣机波轮技术中国专利申请的国家分布图

图6 洗衣机波轮技术中国专利主要申请人

1.2.3 主要申请人

由图6可知主要申请人包括海尔、美的、松下、LG、三星等中、日、韩企业。其中海尔公司很重视技术研发以及创新，相继研发了双动力波轮洗衣机、悬立式波轮洗衣机以及三动力波轮洗衣机。而美的集团进行了一系列并购，并继承了并购企业的专利申请，使美的集团在洗衣机波轮技术领域瞬间成为专利大户。而以日韩为代表的国外企业在洗衣机波轮技术领域进行专利布局较早，掌握着大量基础专利和核心专利。

2 波轮洗衣机专利技术热点及发展趋势

2.1 波轮洗衣机行业的专利技术分支

波轮洗衣机的研发和改进点主要分为结构和效果两方面，在结构上的改进主要集中在：波轮数目的改进，波轮表面附着有其他物，波轮结构的改进，悬立式波轮，悬浮/浮动式波轮，多动力波轮以及波轮的传动结构等方面；在技术效果方面的改进，主要集中在：洗净、减少缠绕、减少磨损、改变水流以及节水节电等方面。

2.2 波轮洗衣机的关键技术

2.2.1 波轮洗衣机结构的专利技术热点

波轮数目的改进主要是分为单波轮和多波轮，其中单波轮洗衣机仍然占居主要地位，而设计多波轮洗衣机的申请量不到10%。多个波轮的设置有主波轮通过传动轴或齿轮等连有副波轮（例如CN2402702Y、CN101153436A）；波轮旁设置一个或多个与之旋转方向相反的从波轮（例如CN2503095Y、CN2799621Y）；也有在洗涤桶中设置小洗涤桶，进而设置大波轮和从动小波轮（例如CN1414165A、CN101372803A）；有将多个波轮设置在洗涤桶侧壁上以产生侧向水流（例如CN1453416A、CN1461839A）；有在中心波轮上设置环形波轮（例如CN1804188A、CN2871592Y）等。通过对波轮数目的改进以改变波轮转动方向从而改变洗涤桶内水流方向，减少衣物的缠绕。

波轮表面附着有其他物主要包括：在波轮上设有隔网等结构以减少衣物缠绕（例如CN201071459Y）；波轮上设有防漏币挡圈或凸块以防止硬币滑入波轮底部（例如CN201842976U）；波轮上设置毛刷以增大摩擦清洗效果（例如CN201634896U）；波轮上设置有扬水翼等结构以增大水流变化（例如CN101338507A）；波轮中心处设置小波轮以增大衣物与波轮的接触面积（例如CN101555656A）；波轮内设有装有各种物质的夹层或内盒等以激活水分子或改善洗涤水（例如CN201746700U）；波轮本体上设置过滤器装置以滤除洗涤水中的杂质（例如CN202786797U）等。

对波轮结构的改进主要包括：波轮上设置凸肋以增大摩擦并引导水流（例如JP2013236782A、CN102912584A）；改变波轮大小，例如立柱高度可调或叶片大小可变以适应不同衣物的洗涤（例如CN203782419U）；波轮的成型技术：与内桶一体成型以增加波轮强度（CN104250906A）；对波轮叶片的改进（CN105408540A、WO2016026198A1）；在波轮上设置有孔以形成喷射水流（例如KR99066635A、US6070439A）。

悬立式波轮主要是利用是两个或两个以上的波轮相互成一定夹角，而带动衣物翻转以改善洗涤效果，主要是：将一对波轮呈一定夹角相对设置以解决洗衣过程中的夹衣问题（例如CN1966802A、CN101016685A）；在内桶两侧设置多个悬立的波轮，带动衣物翻转以提高洗涤过程的翻转效果（例如CN1940165A、CN102296442）；两个斜置波轮形成翻转面（例如CN101906704A、CN101906705A）。

常见的波轮一般是固定在内桶底部，由于位置设置的原因，其对不同水位处衣物的作用力不同，出现了悬浮/浮动式波轮，即波轮可以在内桶中根据需要上下浮动，波轮的悬浮/浮动主要利用了浮动元件例如浮盘结构（例如CN103911797A、US2013199248A1）、浮动式离合器（例如CN104342881A）、升降结构例如螺纹轴（例如CN205387625U）等带动波轮在洗涤内桶中上下浮动。

单一动力的波轮洗衣机，仅依靠波轮搅拌旋转产生水流，洗涤形式单一，且产生的水流强度较弱容易发生衣物缠绕。一些研究人员设计出了多动力波轮洗衣机以产生多动力洗涤效果，主要有利用内筒和波轮按照相反方向转动（例如CN1414165A、CN1520479A）；设置双向驱动的传动机构以输出两个相反方向的动力（例如US2005039496A1、CN104294524A）；设置两个或多个转动方向相反或速度不同的波轮（例如CN1844538A、KR20110133789A）。波轮传动结构的改进主要包括：减速离合器（CN104452169A、KR20150027928A）、行星齿轮（CN103526502A）、转子或定子（CN105755734A）以及传动轴或皮带（CN204530217U、CN104195785A）等方面。

2.2.2 波轮洗衣机效果的专利技术热点

洗净一直以来是洗衣机行业要达到的最基本的目标，行业中对波轮洗衣机进行了各种改进：在波轮上设置搓洗板（例如CN2073432U）、毛刷（例如CN2076566U）、凸肋（例如KR20000007926A、CN103789960A）等结构以对衣物较脏部位进行重点摩擦清洗；设置多个波轮或利用多动力（例如CN102720027A、CN102720026A），等等，以提高波轮洗衣机的洗净效果。

衣物缠绕是波轮洗衣机普遍存在的问题，这是由于波轮洗衣机在洗涤过程是利用波轮周期性的正反旋转产生相应的旋转水流，进而对衣物进行洗涤，单一的动力导致衣物在波轮带动下发生缠绕。为了克服这一缺陷，相关企业和从业人员作出了很多改进，例如在大波轮中心位置设置小波轮（例如CN102505411A）或设置多个转动方向不同的波轮（例如CN1453416A）以提供多动力减少衣物缠绕；在波轮上设置延伸翅片使衣物张开从而避免缠结（例如US6227013B1）；改变波轮形状或弧线等以改善对水流的引导从而减少衣物缠绕（例如CN202323442U）。

随着人们生活品质的提高，消费者除了关注是否洗净之外，更在意对衣物的呵护，各大企业和行业技术人员也紧随市场需求，在减少衣物磨损方面做出很多改进，包括通过水流喷射减少叶片对衣物的磨损（例如CN101381935A）；在波轮上设置隔离装置以减少衣物与叶片接触（例如CN201148541Y）；改变叶片形状（例如JP2010017366A、CN102587072A）或叶片夹角（例如CN102899846A）以减少叶片对衣物的磨损；控制波轮的转停（CN102587071A）以降低磨损。

在提高洗净率，减少缠绕，降低磨损的过程中，往往通过改变或引导洗涤水流来实现，比如通过改变拨水叶结构和分布以引导水流方向、避免衣物缠绕（例如CN103572546A、CN103628272A）；设置多波轮结构拨动水流、改变水流方向从而提高洗净比、减小磨损（例如CN102912584A）等。

环保节能是已经成为一个重要的时代课题，多年来，行业从业人员一直致力于波轮洗衣机的节水节电改良，主要包括，改进波轮传动装置（例如CN103526502A、CN105297328A）以缩短洗涤时间；改善波轮结构提高洗涤效率（例如CN105350212A、KR20110133789A）；设置可浮动波轮节约用水（CN101191290A、US2006162094A1）等。

2.3 波轮洗衣机技术发展趋势

今后，高洗净率、低缠绕、低磨损以及节水节电这些热点技术的研究在波轮洗衣机领域仍然会继续深入。传统的波轮洗衣机在洗净方面已经做到一定水平，在此基础上，减少衣物缠绕并降低磨损是消费者更深一层的要求，也是相关企业和从业技术人员研究的重点之一。

3 结论及建议

3.1 创新制胜，技术发展方向

一直以来，尽管波轮洗衣机被公认为在洗净力方面具有高效率的优势，且凭着这种优势占领了大部分亚洲市场，但是在欧美等国家滚筒洗衣机仍然是市场份额的领头羊。波轮洗衣机要想有更大的市场，还应该在节水节电、提高衣物品质以及洗涤容量上做出改进，这也是各大企业和科研人员研究的重要方向。减少衣物缠绕，降低衣物磨损是波轮洗衣机长久以来需要解决的问题，也是未来波轮洗衣机研究的重要方向。将波轮洗衣机洗净比高、洗涤周期短与滚筒洗衣机磨损少且洗涤容量大的优点结合起来，是一种改进的新的洗涤模式，也是未来洗衣机发展的重头戏。

3.2 对我国波轮洗衣机行业发展的建议

从前文的分析可以得出，洗衣机波轮技术专利申请多以企业申请为主，但洗衣机波轮技术专利申请分散在各大洗衣机企业，没有哪一家企业能占据绝对优势。我国虽然是洗衣机制造大国，但是在洗衣机波轮技术专利申请上只有海尔公司能够与外企匹敌，其不仅专利申请量大，而且专利布局很好，技术研发具有连续性。国外公司如松下、LG以及三星虽然在我国洗衣机市场占有率不高，但是其洗衣机波轮技术专利布局做的很好，进可攻退可守，这值得我国洗衣机企业借鉴。由于波轮洗衣机技术专利申请大多是现有技术的改进和完善，暂时未出现大规模创新性的应用。所以建议国内企业在洗衣机波轮技术创新性研究上尽早着手，开拓研发思路，积极进行基础性专利和核心专利的国内外布局，以在市场竞争中拥有更多话语权、形成自己的专利“护城河”。

［1］封均祥.早期专利文献在技术创新中的应用[J].专利文献研究，2010（5）:51-58.

［2］许妍，刘静.洗衣机行业专利技术现状及其发展趋势报告[J].家电科技，2012（2）:42-45.

Patent Technology Analysis of The Impeller Washing Machine

Chen qiu Duan jian Yan Shumin
(Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office,SIPO,Zhengzhou Henan 450002)

Based on thesearching,accountingand analyzingof thepatent concerning the impeller of the washing ma⁃chine both globally and nationally,we obtained the tendency of the applying quantity,the distribution of technology and main applicants.In the mean time,we analyzed the technical development of impeller of the washing machine,key technology of the patents was alsostudied.We hope that,our research has reference value for the progress of Chinese patent.

washing machine;impeller;patent technology

TM925.33

A

1003-5168（2016）10-0069-05

2016-9-29

陈秋（1989-），女，硕士，研究实习员，研究方向：洗衣机领域专利审查；段见（1989-）男，硕士，研究实习员，研究方向：洗衣机领域专利审查（等同于第一作者）。