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制冷剂专利态势及发展趋势分析(摘要)

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制冷剂专利态势及发展趋势分析(摘要)

一、制冷剂现状 制冷行业是家电产品门类中的“大户”,白色家电中的主要产品冰箱、空调、冷柜都属于制冷 行业。众所周知,压缩制冷剂,尤其是用于制冷业的制冷剂是所述设备制冷效果的关键所在。传统 上最为常用的制冷剂是氟利昂即含氟氯烃。氟里昂化学性质稳定,不易燃烧,易储存,价格低廉, 安全无毒,而且在制冷效果,稳定性等方面均特别优异,曾经被制冷行业视作最理想的制冷介质, 在空调、冰箱等制冷行业一统天下。但是*年来的研究发现,氟里昂虽然具有极其重要的作用,但 其对臭氧层有破坏作用。臭氧层存在于地球上方 11~48 公里的大气*流层中,*流层中的气体 90% 由臭氧(O ? 3)组成, 它可以有效地吸收对生物有害的太阳紫外线, 如果没有臭氧层这把地球的 “保 护伞”,强烈的紫外线辐射不仅会使人死亡,而且会消灭地球上绝大多数物种。因此,臭氧层是人 类及地表生态系统的一道不可或缺的天然屏障,而氟里昂却是这道天然屏障的“杀手”。为保护臭 氧层,使人类免受太阳紫外线的辐射及维护地球生态系统的*衡,联合国 1985 年制定了《保护臭氧 层维也纳公约》,1987 年又制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,对破坏臭氧层的物 质提出了禁止使用的时限和要求。作为全球较大的氟里昂生产和消费大国,我国已加入了上述两个 公约。发达国家已于 1996 年 1 月 1 日,全部停止氟里昂的生产和使用,发展中国家的期限可以延迟 到 2005 年。根据我国承担的国际义务,氟里昂(氟氯烃类物质)物质替代势在必行,1999 年 7 月 7 日,我国开始冻结氟里昂的生产和消费。因此。寻找能够替代上述制冷剂的替代品已成为目前研究 的主流。 二、制冷剂专利态势分析 为提供本报告的数据分析, 我们对 1985 年以来国内外申请人在中国专利局提出的有关制冷剂方 面的发明专利申请进行了全面检索。以下,本报告将分别从专利申请年度分布、国家分布、申请人 分布和技术类别分布这四个角度对这些数据予以分析和说明。? 1.年度分布。?

从专利申请年度分布来看,自 1997 年以来。专利申请量维持在每年 30 件左右,2001 年已经公 开的申请量虽然只有 26 件,但由于发明专利申请后需 18 个月才公开,应该还有相当数据量的申请 尚未公开,因此,2001 年的申请量数字偏小。而我国的申请量自 1997 年以来,一直维持在每年 15 件左右, 占总申请量的一半左右, 2001 年已经公开的申请量已经有 18 件, 已经占总申请量的 69.23%, 说明我国在制冷剂方面的专利申请一直占半壁江山,并有增长趋势。顺德在制冷剂方面的专利申请 只有 1 件,说明顺德没有涉足制冷剂的自主开发,没有制冷剂方面自己的知识产权。? 2.国家分布。? 表 7-2 国家分布表?

目前在我国申请制冷剂的国家有不少,申请量相差较大,从一两件到几十件不等,据我们统计, 全部 309 件专利只涉及表 7-2 中的 13 个国家,而且除前面 3 个国家外,其余 10 个国家的申请量一 共只有 34 件,占总申请量的 11%,由此可见制冷剂技术比较集中地掌握在少数几个国家中,包括传 统的专利强国美国、日本,它们的技术优势明显,而中国以 164 件申请 (包括台湾 2 件,香港 1 件) 位列第一,申请量占总申请量的 53.07%,说明我国与其他强国相比,在制冷剂专利申请方面具有绝 对优势。? 3.公司分布。?

表 7-3 申请量 5 件以上的外国公司专利申请分布表

? 专利申请量在 5 件以上的外国申请人涉及到表 7-3 中所列的 4 家公司,这 4 家公司的申请量之 和占国外在华总申请量的 33.1%,占全部申请总量的 15.53%。说明了制冷剂技术相当集中,核心技 术被少数企业所掌握。? 国外的申请主要集中在美国和日本,而美国又集中在纳幕尔杜邦公司,它申请了 31 件专利,占 美国在华申请量的 44.93%,说明该公司是制冷剂行业的“龙头”。国外的申请具有几个特点,一是 集中在美国、日本这些专利强国,而它们的申请人基本上是公司;二是其他一些申请量比较小的国 家,其申请人比较分散,包括一些公司和个人。? 国内申请量虽然很大,但非常分散,其中申请量最大的是顾雏军,他一人申请了 16 件制冷剂方 面的专利,占我国申请量的 9.75%,总申请量的 5.18%; 而顾雏军最终靠卖制冷剂发了财,成立了 格林柯尔制冷剂有限公司, 并成功收购科龙, 成为科龙董事局主席; 清华大学以 12 件申请居第二位, 这 12 件专利中有 7 件是与北京井上青华制冷技术有限公司联合申请的; 广州化学所申请了 7 件, 排 第三位,其他的大学如华南理工大学、广东工业大学等都申请了两三件专利。还有不少的公司或个 人都是只申请了 1 件专利。由这些数据我们可以看出,我国与国外最大的区别在于,我国的申请以 个人居多,专利权人主要是个人,其次是个别在制冷剂领域研究很深的高等院校和科研院所,真正 拥有知识产权,在市场上表现良好的大型企业凤毛麟角,只有清华大学和北京井上青华制冷技术有 限公司做到了将科研院所的科研成果与企业结合在一起,共同拥有核心技术的知识产权。? 4.技术类别分布。? 经分析目前在中国专利局申请并公开的有关制冷剂方面的专利申请,所研究的方向主要有以下

几个方面:? (1)提供一种新型的制冷剂以替代上述制冷剂。所述替代品有:混合制冷剂,即多种组分组成的制 冷剂,例如:由丙烷、丁烷等有机烷烃,以及二氧化碳、氨、氮等无机物组成的混合制冷剂,这些 可在 CN1172841A,发明名称是含二氟甲烷的三元*共沸混合制冷剂,申请人是上海凯力博电器仪表 成套有限公司和 CN1210130A, 发明名称是一种适合于 70~120 开温区用的低温混合工质节流制冷剂, 申请人是中国科学院低温技术实验中心这些专利文献中找到。另外,还提出了部分替代含氟氯烃制 冷剂的方案,以便在基本保持其制冷性能和效果的情况下,改善对环境的影响,其有益之处在于能 够适应现有的润滑体系而无需提供新的润滑油,这样可大大降低成本,其具体的例子可在 CN1075739A,发明名称是致冷剂及其润滑油体系,申请人是中国科学院上海有机化学研究所、 CN1070214A, 发明名称是不含氯的碳氟化合物冷冻剂, 申请人是美国的纳幕尔杜邦公司; CNl090875A, 发明名称是非共沸混合制冷剂,申请人是轻工业部北京市家用电器研究所,以及 CN1162616A,发明 名称是一种新的绿色制冷剂,申请人是清华大学及北京井上青华制冷技术有限公司这些专利文献中 找到。然而,由于某些替代的不含氯的制冷剂是可燃性物质,因此,提出了另一研究方向。? (2)提供一种新型的、不燃性的制冷剂。其具体做法是向制冷剂中添加阻燃剂,以便抑制其可 燃性。具体的例子有 CN1172841A,发明名称是含二氟甲烷的三元*共沸混合制冷剂,申请人是上海 凯力博电器仪表成套有限公司。? (3)另外,由于替代的不含氯的制冷剂,如目前常用的 1,1,1,2-四氟乙烷等与现有润滑油 存在着相容性的问题,因此,提出了与之相容并可提高制冷效果的润滑油。目前,通常使用的润滑 油主要有聚醚类或聚酯类润滑油,它们与不含氯的制冷剂特别是上述制冷剂具有很好的相容性,并 能提供很好的润滑及制冷效果,具体例子有:CN1314419A,发明名称是聚乙烯醚化合物,申请人是 日本的出光兴产株式会社;CN1205029,发明名称是冷冻机油、冷冻机工作流体和冷冻系统的润滑方 法,申请人是株式会社日本能源以及 CN1080296A,发明名称是聚乙烯醚化合物和润滑油,申请人是 日本的出光兴产株式会社。但聚醚类或聚酯类润滑油自身存在易吸潮、易水解从而导致机械腐蚀以 及水分在制冷循环中结冰影响制冷剂循环及制冷效果这样的缺陷,因此,对于这些润滑油需要解决 其吸潮和水解的问题。? (4)目前的做法有:向制冷循环中添加干燥剂,从而降低其中的水分含量,达到不对制冷剂产

生分解的目的,如可参见 CNl111669A, 请人是东芝株式会社。?

发明名称是氢氟碳系列冷冻循环组合物及冷冻装置,申

另据科技文献报道,目前西方发达国家的制冷业主要实施以异丁烷 (R600a)作制冷剂、环戊作 发泡剂和以 R134 作制冷剂、R141 作发泡剂两种方案。经检索中国专利文献,发现关于以含异丁烷 的组合物作制冷剂的具体例子有:CNl125958A,发明名称是用于制冷机械的工质,申请人是俄罗斯 的伊聂鲁泰克; CNl178547A, 发明名称是二氟甲烷/烃类化合物制冷剂及使用该制冷剂的制冷循环系 统;CNl218821A,发明名称是冷冻循环装置用工作介质及使用了该介质的冷冻循环装置;以及 CNl235184A, 发明名称是用于制冷剂压缩式制冷循环装置的工作介质和使用该介质的制冷循环装置, 后三件专利的都是日本松下电器产业株式会社申请的。而 R134 即 CF ? 3CH ? 2F 或 l,1,1,2-四 氟乙烷,但是 R134 不含氯,含氟量大,与常规的矿物润滑油相溶性差,会造成制冷系统故障,要用 新的相适应的非矿物润滑剂,对含水量含尘量要求更高,直接注入制冷系统后制冷系统降低,耗电 量增加。 需要解决与之相适应的非矿物润滑油并提高制冷效果。 有关以含 R134 的组合物作制冷剂的 例子:CNl243145A,发明名称是工作流体。申请人是株式会社三爱;CNl280166A,发明名称是一种 制冷剂,申请人是清华大学和北京井上青华制冷技术有限公司;以及 CNl205734A,发明名称是制冷 剂组合物。申请人是英国的帝国化学工业公同。 三、综述 综上所述,目前用于冰箱和空调的制冷剂。首先在制冷剂本身进行了改变。即将原有的含氯氟 烃变成不含氯的氟代烃, 或者以其混合物的形式组成的混合制冷剂, 另外的方案是利用无机物如氨、 氮等和有机烷烃如甲烷、乙烷等组成混合制冷剂;其次是针对制冷剂的改变相应地在润滑油上进行 了各种有益的尝试,主要的润滑油有聚醚类和聚酯类这两大类润滑油;再者,还在可燃性、机械腐 蚀等方面进行了各种改进,例如添加干燥剂、阻燃剂等,以便改善所述性能;总之目的只有一个, 就是在不影响环境的情况下,提高制冷效果,也就是说,降低成本、提高效率、高效节能、禁止使 用臭氧耗损物是目前制冷剂发展的技术趋势。?



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