集中式空调系统除湿技术国内外专利布局分析

王婉 李秀倩

（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）

集中式空调系统除湿技术国内外专利布局分析

王婉 李秀倩

（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）

湿度是集中式空调系统的主要控制参数之一，通常采用冷却除湿、吸收式除湿和吸附式除湿等方法进行空气除湿。本文从专利分析角度出发，研究了集中式空调系统除湿的发展历程、国内外发展动态以及行业的专利分布，为国内集中式空调系统除湿技术的研究和专利布局提供一定的借鉴。

集中式空调系统；冷却除湿；吸收式除湿;专利分析

集中式空调系统——空气集中于机房内进行处理（冷却、去湿、加热、加湿等），而房间内只有空气分配装置。潮湿是目前室内环境存在的主要问题。例如长江以南的许多地区室外空气相当潮湿，这些地区的诸如仓库等不需要温度控制的场所，室内相对湿度常年超高。空气湿度过高，导致金属生锈，电器绝缘性能降低，药品、食品、粮食等物品霉变，因此在上述环境中，空气除湿成为主要的问题。另外，还有一些生产工艺对湿度也有一定的要求。由此可见，建筑湿环境是空调系统的主要控制对象之一。

1 专利检索

本研究使用中文数据CNABS以及英文数据库DWPI为检索数据库。在检索过程中，主要采用IPC、CPC分类号和关键词相结合的方式进行。具体来说，检索时采用IC（F24F3/14）、CPC（F24F3/1405、F24F3/1411、F24F3/ 1417、F24F3/1423、F24F3/1429）和关键词、年份、以及国家等结合起来进行统计。

冷却除湿主要分布在F24F3/1405，吸收式除湿主要分布在F24F3/1411、F24F3/1417、F24F3/1429，吸附式除湿主要分布在F24F3/1423、F24F3/1429。本文涉及的关键词主要有：除湿、减湿、压缩、制冷剂、吸收、吸附、转轮本文利用分类号与关键词相结合的方式在S系统中进行检索，其中，在CNABS中检索到中国专利申请文献1267篇，在DWPI中检索到专利文献3368篇。

2 专利分析与讨论

2.1 全球专利分布情况

在20世纪60年代，集中式空调系统的除湿领域的专利申请最早出现在德国。随着空调行业的发展，有关集中式空调系统的除湿开始出现，专利申请量较小，申请人主要集中在美国、德国、英国、日本这些工业较为发达的国家，如图1所示。整体来看，在该领域，国内起步比国外晚了大概20年，但最近十年，国内的申请量逐渐追上国外水平，甚至在2009年稍稍高于国外的申请量，说明我国在这一领域逐步缩小与国外差异。需要注意的是专利申请量的排名与创新力度的排名并不完全相符，这与申请人对专利保护的重视程度和对科技创新的意识息息相关。

图1 集中式空调系统的除湿领域全球专利分布情况

2.2 集中式空调系统的除湿技术发展历程

国外在集中式空调系统的除湿领域发展得比较早，该领域早期的专利申请号为DE1919290A，申请人为（SCHA-I）SCHANTZ H，申请日为1969.4.16，公开日为1980.6.19，属于制冷剂冷却除湿，采用与主制冷单元并联的附加的用于除湿冷凝单元，可以通过转换阀门在主制冷单元和附加除湿单元之间转换。

中国集中式空调系统的除湿领域专利，最早出现于1985年，比国外晚了约16年，代表专利为CN85204525U（申请人为东北工学院，申请日为1985.11.01，公开日为1987.5.6），属于制冷剂冷却除湿，它设有两个蒸发器，一个安设在地面上、一个安设在地面下，并增设了通、排风管道和风道，又在各管道和风道的不同部位安设了若干个气流换向闸门，从而实现了用一套系统装置，同时或分别完成了地下建筑的供热、除湿、换气。

中国建筑科学研究院空气调节研究所在1989.2.21提出了“一种转轮除湿设备”的专利申请，专利申请号为CN89201805.4，属于固体吸附式除湿，由吸湿转轮、电动机、新风通道和再生空气通道组成，其特征是吸湿转轮由芯管、加强板、扇形体纸芯和外壳组成。扇形体纸芯由玻璃纤维加有机纤维的吸湿纸涂吸温剂压成波纹状组成。没有石棉纸芯的污染，转轮强度提高，可制成除湿量更大的转轮圆柱体，适宜于各种场合的空气除湿。

阿尔斯特罗姆弗列塔根瑞典公司在1989.6.13提出了“空气调节方法及其设备”的专利申请，专利申请号为CN89103997.X，属于液体吸收式除湿，包括吸收由盐类水溶液构成的循环吸收液的水蒸汽。吸收液通过与蒸发器里的加热流体间接热交换，蒸发浓缩而再生。蒸发器产生里的水蒸汽通过与冷却液间接热交换，在冷凝器中冷凝，冷却液主要为待浓缩的吸收液，或已在蒸发器中浓缩的吸收液。冷凝器中的冷却液上方的水蒸汽压力，因使气体流动与冷却液接触而降低。

株式会社荏原制作所在1998.3.4在1997.5.23首先提出一种除湿和再生同时进行的申请，该申请名称为“去湿空调装置”，申请号为：CN97112142.7，包括分别设置在作业空气管道和再生空气管道中的两干燥件，使用一热泵装置的低温和高温热源大大提高冷却效率。在一管道中干燥剂进行去湿而吸收作业空气中的湿气的同时另一管道中的再生空气除去干燥剂的湿气。

袁一军、沃尔特·阿尔伯斯等申请人在2004.12.29首先提出基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，该发明名称为“基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法”，申请号为：CN200410015956.5，它利用溶液除湿处理空气的潜热负荷即湿负荷，利用任何制冷循环处理显热负荷，溶液除湿所需的冷却源由制冷循环提供，溶液浓缩再生所需热量亦由制冷循环提供。对空气进行冷却及除湿处理时，需处理的空气可以通过由至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器间隔排列的空气处理系统，实现冷却和除湿；对空气进行加热加湿处理时，只需将上述溶液除湿器转换为溶液再生器，蒸发器转换为冷凝器即可。该方法使压缩机电耗降低、降湿成本降低、可独立精确的控制空气的温度和湿度。

李贤锡在2012.8.2提出一种“降湿为主，降温为辅”的空气调节方式，该发明名称为“健康舒适节能空调器及对空气的处理方法”，申请号为：CN201210274487.3，属于制冷剂冷却除湿，包括组合蒸发器、除雾腔、水雾阻隔网、排水口、能提供热交换介质的热交换循环装置；除湿导热管贯穿进气通道的下方与回气通道的下方，除湿导热管、出风口导热管各分别接入到热交换循环装置其热交换循环回路中；所述的组合蒸发器其下方设有连通进气出口和回气入口的除雾腔，除雾腔其内部设有防止进气出口与回气入口直接连通的水雾阻隔网，排水口连通除雾腔。该种空调器出风的温度与湿度可独立控制，运用以“除湿为主，降温为辅”的空气调节方式，处理出湿度稍低、温度适中，有益健康和舒适的空气，而且更加环保节能。

2.3 主要申请人的重点专利技术分析和介绍

通过比较中国专利申请和全球专利申请数量增长及排名情况，本文选定专利申请量多，且在集中式空调系统的除湿行业影响较大的企业申请人作为主要申请人。在这里对他们的专利进行简单介绍以明晰他们技术研究的方向。

2.3.1大金工业株式会社的重点专利技术

大金工业株式会社在集中式空调系统的除湿领域的申请较多，有关冷却、吸附、吸收除湿方式的产品也已成熟，其中，吸附式除湿相关的专利相对较多。

2005年，大金提出一种进行吸附剂的再生和冷却的对空气进行湿度调节的调湿装置，解决现有调湿装置吸附剂再生量低、制冷剂再生温度低、需对制冷剂回路进行配管连接、作业不便的问题；提供一种调湿装置，其制暖效果好、压力损失低、冷凝温度低、有效利用压缩机自身的放射热量、可在狭小区域设置、可除去尘埃。

2012年，大金提出一种利用液体吸收剂对空气的湿度进行调节的调湿用模块以及包括该调湿用模块的调湿装置，解决了让液体吸收剂通过透湿膜与空气之间进行水分的吸收和释放的部件无法充分地小型化的难题，也就是在液体吸收剂经透湿膜与空气之间进行水分的吸收和释放的调湿用模块中，通过抑制液体吸收剂的温度变化来实现调湿用模块的小型化。

2.3.2 清华大学的重点专利技术

清华大学的江亿院士在空调除湿方面颇有研究，尤其是溶液除湿和温湿度独立控制这一块。

2002年，清华提出以一种空气除湿冷却装置，该空气除湿冷却装置包括由除湿模块和板式换热器的多级组成的空气除湿器、间接蒸发冷却器和空气-水换热器；由多级空气除湿器除湿后的热的干燥空气，经过与间接蒸发冷却器制备的低于室内回风湿球温度的冷水经过空气-水换热器被冷却；从空气-水换热器出来的水通过管道接入多级除湿器中的除湿出口侧板式换热器中冷却除湿溶液后返回间接蒸发冷却器。室内回风经过间接蒸发冷却器后变成湿热的空气并排出室外，具有易于制造、成本低廉、控制简单和节能的优点。

2011年，清华提出一种温湿度独立控制空调系统的冷热源，该冷热源包括：依次连接的压缩机1、第一冷凝器2和第二冷凝器3，分别与第二冷凝器3相连接的第一膨胀阀4和第二膨胀阀5，分别与压缩机1相连接的第一蒸发器6和第二蒸发器7；所述第一蒸发器6与所述第一膨胀阀4相连接构成第一循环支路；所述第二蒸发器7与所述第二膨胀阀5相连接构成第二循环支路；所述第一循环支路与所述第二循环支路并联在所述第二冷凝器3与所述压缩机1之间。本发明所述的温湿度独立控制空调系统的冷热源的制冷效率高，能够大幅度降低能源消耗，保护大气环境。

3 总结

当前集中式空调系统除湿技术目前发展较为成熟，国外已经过了一个小高峰期，国内起步较晚，目前处在一个相对稳定的较高发展水平。集中式空调系统的除湿技术目前正向着利用太阳能及废余热等低品位热源再生来节能、发展多级/分级再生模式来降低热源温度需求及提高热源利用率、优化运行控制以提高适应性、系统设计紧凑化小型化等方向发展。另外，混合式除湿空调系统也成为集中式空调系统的除湿技术发展的重要方向。

［1］刘东.吸收式除湿供冷技术的特性研究［J］.华东电力，2001，29（2）：17-19.

［2］牛长强，张涛，周游，等.转轮除湿空调系统及吸附剂再生特性研究进展［J］.制冷与空调，2014（9）：36-41.

［3］张燕，金梧凤，陈华.冷却除湿改进技术研究［J］.绿色科技，2012（9）：242-244.

Analysison Domestic and Overseas Patent Layout of The Dehum idification of Air Conditioning System

WangWan LiXiuqian
(PatentExamination Cooperation Henan Centerof SIPO,Zhengzhou Henan 450002)

Air humidity is one of themain control parameters of central air conditioning system in which cooling dehumidification,absorption dehumidification and desiccant dehumidification have been widely adopted.In this paper, the research in the developmenthistory,development trends athome and abroad aswell as industry patent distributing of the dehumidification in central air conditioning system are studied from patent information analysis,which has provided some reference for the study and patent layouton the technology of dehumidification in central air conditioning system.

central air conditioning system;cooling dehumidification,absorption dehumidification;desiccant dehumidification;patentanalysis

G306

A

1003-5168（2017）01-0056-03

2016-12-29

王婉（1989-），女，硕士，实习研究员，研究方向：暖通工程；李秀倩（1989-），女，硕士，实习研究员，研究方向：暖通工程（等同于第一作者）。