摘要：随着科技不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对食物的储藏提出了更高的要求，冰箱被广泛应用于对食物的冷藏、冷冻。然而，蒸发器结霜问题是冰箱运行过程不可避免的，结霜会导致流通阻力增大，同时也导致换热热阻增加，降低了蒸发器的传热性能，进而影响整个冰箱的制冷性能。为了维持机组继续稳定运行，必须进行除霜。本文从专利的角度出发，分析了风冷冰箱专利的申请的申请人、国家/地区、年代分布情况以及技术演进历史，有助该技术的推广应用及技术的改进。
关键词：冰箱;除霜;专利
1引言
随着科技技术的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对食物品质提出了更高的要求，冰箱成为人们对食物进行冷藏、冷冻不可或缺的家用电器。虽然冰箱避免了生活中“一日而色变，二日而香变，三日而味变”的尴尬局面，但冰箱仍存在有待解决的问题，例如蒸发器结霜[1]。风冷冰箱是通过蒸发器冷却冰箱空间内的空气，冷空气进一步为食物进行降温，降低食物的生物活性，同时抑制细菌生长，以实现食物较长时间的保鲜。而在这个过程中，当蒸发器表面温度低于空气露点温度且低于0℃时，湿空气中的水分被冷凝下来，并依附在蒸发器表面形成结霜现象。同时随着运行时间的增长，霜层越来越厚，结霜的危害越发突显。因此，为了维持机组继续稳定运行，必须进行除霜[2]。
本文以采用冰箱蒸发器除霜的专利申请作为研究对象，重点分析全球及中国范围内关于风冷冰箱除霜技术的申请量、技术来源、技术发展状况等信息。
2风冷冰箱除霜专利技术的发展状况
2.1专利技术发展演进
如图1所示，涉及冰箱蒸发器除霜技术20世纪70年代开始发展。早期结霜检测方法较为多样，例如采用蒸发器表面温度、蒸发器上下游风压差、超声波、电容感测、红外脉冲等进行定性判断。随着检测技术的发展，逐步出现采用压力称重、窄波电磁辐射、光纤等测量霜厚。2000年后为了准确判断霜厚，出现采用压缩机转速积分等形式间接计算霜厚;而2010年后出现采用图像分析等直观手段测量霜厚。
由于除霜影响冰箱正常工作，因此出现对于如何预防、延缓结霜以降低除霜频率的研究。早期主要采用盘管淹没在冰水溶液、对不同储藏室温度在蒸发器上设置不同的流道来缓解结霜。随着热管技术的出现，中国也开始利用热管将冷凝热、冷藏室内等较高空气热输送到蒸发器实现无霜。同时也出现对回风除湿来缓解结霜。材料表面处理技术的发展也促使疏水材料、抑制冰晶形成的改性材料等的应用，其改变换热器的表面属性减少表面挂液、结霜现象。同时，也出现采用吹风等物理手段防霜。
上述方式能够在一定程度上减缓结霜，但通常难以避免结霜。因此，如何除霜一直都是该领域最关键的技术问题。众所周知，加热除霜一直都是最常见的除霜方式。20世纪七八十年代，大多采用单一的电加热除霜方式。为了满足冰箱持续制冷或节能需求，多蒸发器电加热交替除霜、热管利用环境热等的技术于20世纪90年代开始出现，而后也出了红外辐射除霜技术。同时为了提高除霜速度，利用压缩热、冷凝热进行除霜慢慢出现。20世纪七八十年代属于冰箱除霜研究的早期阶段，在此期间也出现了流体冲霜、对流除霜以及其他除霜形式。随着除霜技术的发展，也逐渐出现了防冻液冲霜并回收、热管利用冷凝热热水冲霜、喷射燃烧加热水除霜、压缩热加热霜融水冲霜等技术手段。而对流除霜依据对流空气来源分为环境空气除霜、冷藏室空气除霜、机械室热气除霜等。而其他方式主要分为制冷剂除霜、机械除霜。其中，制冷剂除霜包括停机高温制冷剂除霜、热气旁通除霜、逆循环除霜，而机械除霜主要有毛刷除霜、机械振动除霜等。
2.2全球申请量年度分布
根据图2所示，在全球范围内，冰箱除霜专利最早于20世纪70年代开始申请，之后专利申请量总体呈上升趋势。
由于中国专利保护起步较晚，中国相关申请最早在20世纪90年代出现。在1992—2008年，中国冰箱除霜的专利年申请量处于稳步上升阶段，而全球年申请量处于相对平稳阶段，这是因为技术的创新难度进一步增大。2009年以后，随着中国科技和经济建设的发展，国内需求增加促进国内冰箱企业不断壮大，中国冰箱除霜专利年申请量已经占据全球年申请量一半以上并呈快速增长态势，而该时期也属于冰箱除霜领域的不断发展壮大阶段。由此可以看出，虽然中国在冰箱除霜领域的专利申请起步较晚，但后期随着中国市场经济的蓬勃发展、人们对美好生活的不断追求、国内外各大企业对中国市场的积极参与以及中国科技实力的提升，都极大地促进了中国相关专利的不断快速增长。中国相关专利年申请量总体呈稳步上升的态势，这也说明了中国市场越来越被国内外各个企业、科研院所以及个人所看重。
2.3申请来源国家/地区分布
全球相关的冰箱除霜专利申请国家/地区分布中，中国、日本、韩国占有总量的约81%，其中中国占有量为34.92%，日本、韩国分别占有28.12%、18.43%。日本、韩国在冰箱领域一直处于相对领先地位，例如日本有松下、东芝、东部大宇等企业，韩国有LG、三星等企业。虽然中国在该领域的研发起步相对较晚，但其发展速度，截至目前，中国的申请量已大幅领先，这主要得益于国家市场经济的不断壮大，国家积极鼓励专利申请，大力宣传知识产权的重要性，企业、科研院校及个人对知识产权保护意识的不断提升。
3结语
本文对风冷冰箱除霜的技术的相关专利进行了分析、统计，着重阐述了该领域的技术发展演进、全球申请量年度分布等相关专利技术信息。可以看出该技术首先在美国兴起，然后主要由日本、韩国进一步发展，中国虽然起步较晚，但自2009以后，国内企业、高校加大了对该领域相关技术的研究发展，风冷冰箱除霜技术也逐渐成熟，同时在国际相关技术方面具有一定的影响力。
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