唐甜 田小紅

摘要：隨著科技不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對食物的儲藏提出了更高的要求，冰箱被廣泛應(yīng)用于對食物的冷藏、冷凍。然而，蒸發(fā)器結(jié)霜問題是冰箱運行過程不可避免的，結(jié)霜會導致流通阻力增大，同時也導致?lián)Q熱熱阻增加，降低了蒸發(fā)器的傳熱性能，進而影響整個冰箱的制冷性能。為了維持機組繼續(xù)穩(wěn)定運行，必須進行除霜。本文從專利的角度出發(fā)，分析了風冷冰箱專利的申請的申請人、國家/地區(qū)、年代分布情況以及技術(shù)演進歷史，有助該技術(shù)的推廣應(yīng)用及技術(shù)的改進。

關(guān)鍵詞：冰箱;除霜;專利

中圖分類號：TM925.21? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1003-5168（2019）33-0059-03

A Review of Patent about Air-Cooled Refrigerator Defrosting Technology

TAMH Tian? ? TIAN Xiaohong

（Patent Examination Cooperation Sichuan Center of the Patent Office，CNIPA Chengdu Sichuan 610213）

Abstract： With the development of the GDP and the living standard， people are increasingly concerned about the storage of food， refrigerators are widely used to control the storage temperature. However， the surface of the evaporator is inevitable to frost formation when the refrigerator works. As a result， the frost layer leads to decrease in the heat transfer and an increase in wind resistance， which in turn affects the performance of the refrigerator. In this paper， the development， global distribution and the application of the patent about air-cooled refrigerator defrosting technology are reviewed， which facilitates the application and promotion of the technology.

Key words： refrigerator;defrost;patent

1 引言

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對食物品質(zhì)提出了更高的要求，冰箱成為人們對食物進行冷藏、冷凍不可或缺的家用電器。雖然冰箱避免了生活中“一日而色變，二日而香變，三日而味變”的尷尬局面，但冰箱仍存在有待解決的問題，例如蒸發(fā)器結(jié)霜[1]。風冷冰箱是通過蒸發(fā)器冷卻冰箱空間內(nèi)的空氣，冷空氣進一步為食物進行降溫，降低食物的生物活性，同時抑制細菌生長，以實現(xiàn)食物較長時間的保鮮。而在這個過程中，當蒸發(fā)器表面溫度低于空氣露點溫度且低于0℃時，濕空氣中的水分被冷凝下來，并依附在蒸發(fā)器表面形成結(jié)霜現(xiàn)象。同時隨著運行時間的增長，霜層越來越厚，結(jié)霜的危害越發(fā)突顯。因此，為了維持機組繼續(xù)穩(wěn)定運行，必須進行除霜[2]。

本文以采用冰箱蒸發(fā)器除霜的專利申請作為研究對象，重點分析全球及中國范圍內(nèi)關(guān)于風冷冰箱除霜技術(shù)的申請量、技術(shù)來源、技術(shù)發(fā)展狀況等信息。

2 風冷冰箱除霜專利技術(shù)的發(fā)展狀況

2.1 專利技術(shù)發(fā)展演進

如圖1所示，涉及冰箱蒸發(fā)器除霜技術(shù)20世紀70年代開始發(fā)展。早期結(jié)霜檢測方法較為多樣，例如采用蒸發(fā)器表面溫度、蒸發(fā)器上下游風壓差、超聲波、電容感測、紅外脈沖等進行定性判斷。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，逐步出現(xiàn)采用壓力稱重、窄波電磁輻射、光纖等測量霜厚。2000年后為了準確判斷霜厚，出現(xiàn)采用壓縮機轉(zhuǎn)速積分等形式間接計算霜厚;而2010年后出現(xiàn)采用圖像分析等直觀手段測量霜厚。

由于除霜影響冰箱正常工作，因此出現(xiàn)對于如何預防、延緩結(jié)霜以降低除霜頻率的研究。早期主要采用盤管淹沒在冰水溶液、對不同儲藏室溫度在蒸發(fā)器上設(shè)置不同的流道來緩解結(jié)霜。隨著熱管技術(shù)的出現(xiàn)，中國也開始利用熱管將冷凝熱、冷藏室內(nèi)等較高空氣熱輸送到蒸發(fā)器實現(xiàn)無霜。同時也出現(xiàn)對回風除濕來緩解結(jié)霜。材料表面處理技術(shù)的發(fā)展也促使疏水材料、抑制冰晶形成的改性材料等的應(yīng)用，其改變換熱器的表面屬性減少表面掛液、結(jié)霜現(xiàn)象。同時，也出現(xiàn)采用吹風等物理手段防霜。

上述方式能夠在一定程度上減緩結(jié)霜，但通常難以避免結(jié)霜。因此，如何除霜一直都是該領(lǐng)域最關(guān)鍵的技術(shù)問題。眾所周知，加熱除霜一直都是最常見的除霜方式。20世紀七八十年代，大多采用單一的電加熱除霜方式。為了滿足冰箱持續(xù)制冷或節(jié)能需求，多蒸發(fā)器電加熱交替除霜、熱管利用環(huán)境熱等的技術(shù)于20世紀90年代開始出現(xiàn)，而后也出了紅外輻射除霜技術(shù)。同時為了提高除霜速度，利用壓縮熱、冷凝熱進行除霜慢慢出現(xiàn)。20世紀七八十年代屬于冰箱除霜研究的早期階段，在此期間也出現(xiàn)了流體沖霜、對流除霜以及其他除霜形式。隨著除霜技術(shù)的發(fā)展，也逐漸出現(xiàn)了防凍液沖霜并回收、熱管利用冷凝熱熱水沖霜、噴射燃燒加熱水除霜、壓縮熱加熱霜融水沖霜等技術(shù)手段。而對流除霜依據(jù)對流空氣來源分為環(huán)境空氣除霜、冷藏室空氣除霜、機械室熱氣除霜等。而其他方式主要分為制冷劑除霜、機械除霜。其中，制冷劑除霜包括停機高溫制冷劑除霜、熱氣旁通除霜、逆循環(huán)除霜，而機械除霜主要有毛刷除霜、機械振動除霜等。

2.2 全球申請量年度分布

根據(jù)圖2所示，在全球范圍內(nèi)，冰箱除霜專利最早于20世紀70年代開始申請，之后專利申請量總體呈上升趨勢。

由于中國專利保護起步較晚，中國相關(guān)申請最早在20世紀90年代出現(xiàn)。在1992—2008年，中國冰箱除霜的專利年申請量處于穩(wěn)步上升階段，而全球年申請量處于相對平穩(wěn)階段，這是因為技術(shù)的創(chuàng)新難度進一步增大。2009年以后，隨著中國科技和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，國內(nèi)需求增加促進國內(nèi)冰箱企業(yè)不斷壯大，中國冰箱除霜專利年申請量已經(jīng)占據(jù)全球年申請量一半以上并呈快速增長態(tài)勢，而該時期也屬于冰箱除霜領(lǐng)域的不斷發(fā)展壯大階段。由此可以看出，雖然中國在冰箱除霜領(lǐng)域的專利申請起步較晚，但后期隨著中國市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展、人們對美好生活的不斷追求、國內(nèi)外各大企業(yè)對中國市場的積極參與以及中國科技實力的提升，都極大地促進了中國相關(guān)專利的不斷快速增長。中國相關(guān)專利年申請量總體呈穩(wěn)步上升的態(tài)勢，這也說明了中國市場越來越被國內(nèi)外各個企業(yè)、科研院所以及個人所看重。

2.3 申請來源國家/地區(qū)分布

全球相關(guān)的冰箱除霜專利申請國家/地區(qū)分布中，中國、日本、韓國占有總量的約81%，其中中國占有量為34.92%，日本、韓國分別占有28.12%、18.43%。日本、韓國在冰箱領(lǐng)域一直處于相對領(lǐng)先地位，例如日本有松下、東芝、東部大宇等企業(yè)，韓國有LG、三星等企業(yè)。雖然中國在該領(lǐng)域的研發(fā)起步相對較晚，但其發(fā)展速度，截至目前，中國的申請量已大幅領(lǐng)先，這主要得益于國家市場經(jīng)濟的不斷壯大，國家積極鼓勵專利申請，大力宣傳知識產(chǎn)權(quán)的重要性，企業(yè)、科研院校及個人對知識產(chǎn)權(quán)保護意識的不斷提升。

3 結(jié)語

本文對風冷冰箱除霜的技術(shù)的相關(guān)專利進行了分析、統(tǒng)計，著重闡述了該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展演進、全球申請量年度分布等相關(guān)專利技術(shù)信息。可以看出該技術(shù)首先在美國興起，然后主要由日本、韓國進一步發(fā)展，中國雖然起步較晚，但自2009以后，國內(nèi)企業(yè)、高校加大了對該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的研究發(fā)展，風冷冰箱除霜技術(shù)也逐漸成熟，同時在國際相關(guān)技術(shù)方面具有一定的影響力。

參考文獻：

[1] 王永祿，提高風冷電冰箱蒸發(fā)器傳熱效率的有效途徑[J]家用電器科技，2000（3）：55.

[2] 崔樂梅，電冰箱如何化霜好[J].健康，2000（3）：27.