离心式流体机械扩压器的专利分析

廖雪丽

摘  要：文章基于专利分析，从国内外专利申请量年度分布、技术分支、重要申请人等方面分析了离心式流体机械扩压器专利技术的发展情况，以期为该领域的研发提供技术参考。

关键词：离心式流体机械;扩压器;专利

中图分类号：TK05         文献标志码：A         文章编号：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

离心式流体机械通过叶轮的旋转将机械能转变为流体的能量，用于对流体进行增速或增压，离心式流体机械主要包括流体流入通道、叶轮、扩压器以及流体出口蜗壳等。扩压器用于使从离心式流体机械叶轮出来的具有较大动能的流体减速，使动能有效地转化为压力能，转化过程存在能量损失、振动噪声和流动分离等情况[1-2]，因此需要研究对于扩压器的优化设计。本文以离心式流体机械扩压器的专利申请作为分析对象，以期对于离心式流体机械扩压器的专利现状进行分析和梳理。

1 数据样本

本文选用的数据库包括中文库CPRSABS和英文库DWPI，分类号主要包括IPC[第八版]分类号：F04D17/+，F04D27/+，F04D29/+，检索过程中采用的中文关键词包括：扩压、增压，扩散，导流，导气，引导，离心，涡轮，透平，出口，英文关键词包括：diffuser？，guide，centrifugal，turbo+，outlet。采用关键词加分类号的检索策略得到专利文件，去噪后得到数据样本。

2 数据分析

2.1 申请量年度分布

基于CPRSABS和DWPI数据库的检索结果统计离心式流体机械扩压器专利技术的国内申请量和全球申请量的情况（如图1所示），检索对象为公开日或公告日在2016年12月前的发明和实用新型专利。由图1可以看出，有关扩压器的专利申请始于20世纪70年代，随着离心式流体机械整体技术的发展，自20世纪90年代中期开始，全球相关专利申请量开始稳步上升，并于2005年后开始大幅增长。我国的扩压器专利申请起步较晚，专利申请最早始于1992年，但1992-2007年间申请量一直很少，直到2007年开始才逐年上升。

通过对于申请国的统计可知，扩压器领域的专利申请国前三位为日本、中国、美国。结合申请时间可知，20世纪90年代之前，扩压器领域的主要申请国为美国、俄罗斯，20世纪90年代之后日本申请量开始逐年攀升并成为扩压器领域的第一大申请国，而俄罗斯申请量急剧减少，中国自2007年开始申请量逐年增多，这也反映了世界经济形势的发展变化。

2.2 技术分支

对扩压器所涉及的技术进行分解[3]，得到表1。

根据表1给出的专利技术分解表，对各技术分支下的专利文献数量进行统计，得到离心式流体机械扩压器各技术分支的专利分布情况。如图2所示，有叶扩压器因其高效率和制造安装简单的特点，获得广泛应用，专利申请量最多，占申请总量的66%，涉及叶型、弦长、叶高、安装角度、叶片位置和密度等结构方面的优化设计和叶片角度调节和叶高调节等控制方面的优化设计，从提高离心式流体机械的性能、降噪、防喘振、抑制流动分离、扩稳等方面进行了改进;无叶扩压器申请量占总申请量的15%，主要包括扩压器通道形状和通道控制，通过通道形状改进、通道端壁抽吸和通道宽度调节等方式以扩大机组运行范围并提高运行性能;管式扩压器占申请总量的8%，主要用于高压比离心式压气机中，由于制造工艺复杂，应用范围较小，因此申请量较少;此外，组合扩压器包括同级间有叶、无叶扩压器的组合和多组有叶扩压器的组合，以及多级流体机械中不同级间扩压器的组合，申请量占比均较少。

2.3 主要申请人分布

根据离心式流体机械扩压器专利文件中申请人和申请量的统计结果，得到该领域全球范围内重要申请人申请量排名情况，如图3所示，排名前6位的申请人依次为日本IHI株式会社（IHI）、日本三菱重工业株式会社（三菱重工）、丰田自动车株式会社（丰田）、株式会社日立制作所（日立）、美国开利公司（开利）、珠海格力电器有限公司（格力）。可见，排名前6位申请人中，日本占据4席位置，美国和中国各占1席位置，上述申请人均是制冷空调设备、车辆、交通、航空航天等领域实力雄厚的大型企业，图3给出了上述6位申请人关于离心式流体机械扩压器的专利申请量排名。此外，国内申请人江苏大学、中国科学院工程热物理研究所、清华大学等科研院所在专利和非专利期刊中也拥有较多相关文献。

3 结束语

本文对离心式流体机械扩压器的专利技术进行了分析和整理，从技术分支的分解入手，根据扩压器的类型，将扩压器分为有叶、无叶、管式、组合式四类，并进一步细化各类型下的技术分支，通过对专利文件进行去噪和标注，获得各技术分支下的技术布局情况，同时对全球范圍内重点申请人进行了统计分析，有助于本领域技术人员从整体上把握行业发展脉络，为进一步的技术研发提供支持。

参考文献：

[1]BQ里斯.离心压缩机械[M].北京：机械工业出版社，1986.

[2]柳阳威，刘宝杰.离心叶轮和扩压器相互作用[J].航空动力学报，2009（12）：2695-2702.

[3]王永生.离心压气机气动设计程序开发及应用[D].中国科学院大学，2014.