節(jié)能低碳是當(dāng)今社會主流發(fā)展趨勢，與傳統(tǒng)換熱器相比，微通道換熱器具有體積小、換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量減輕、成本低廉等優(yōu)點，從而可以達(dá)到節(jié)能低碳的技術(shù)效果，實現(xiàn)空調(diào)、需要冰箱、車輛、航空航天、精密儀器等高換熱效率，且適用于空間緊湊的場合，實用性強，將開創(chuàng)目前換熱器研究發(fā)展的新方向。國內(nèi)外研究人員投入了大量精力研究微通道換熱器，取得了重要進(jìn)展。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2021年12月15日，國內(nèi)外微通道換熱器相關(guān)專利申請約3152件，本文通過分析微通道換熱器國內(nèi)外專利申請情況，可以了解相關(guān)研究人員和企業(yè)對微通道換熱器專利申請的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作為其決策的參考和依據(jù)。

1、微通道熱交換器專利的世界性申請動向

第一個微通道換熱器出現(xiàn)在電子領(lǐng)域，用于解決集成電路的熱故障問題。隨后，由于其優(yōu)異的換熱性能，微通道換熱器被廣泛應(yīng)用于電子、航空航天、制冷空調(diào)、汽車等領(lǐng)域，許多研究人員也對結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制冷劑流動特性、除霜及除冷凝水等方面進(jìn)行了深入研究。

圖1顯示了微通道換熱器技術(shù)在世界范圍內(nèi)的專利申請趨勢，主要包括世界、國內(nèi)、國外三種數(shù)據(jù)，1971年3月20日，德國STEEB DIETER提出了專利號DE2113583的首個微通道換熱器專利。此后，微通道換熱器技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段，第一階段，1971年至1991年的緩慢發(fā)展階段，這一階段的年申請量不足10件，我國第一件微通道換熱器的專利申請也處于這一階段，1990年2月14日無錫縣特種型材廠申請了一項申請?zhí)枮?021160.X的名稱為“多孔換熱鋁扁管”的實用新型專利，該扁管可用于冷凝器和蒸發(fā)器，在第二階段，在1991年至2008年的快速發(fā)展階段，該階段年申請量達(dá)100件左右，呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢我們國內(nèi)在這個階段還處于緩慢發(fā)展階段，年申請量在30件左右。在第三階段、2009年至今的高速發(fā)展階段，這一階段的年申請量快速增長，特別是我們國內(nèi)的微通道換熱技術(shù)引領(lǐng)世界技術(shù)發(fā)展，2016年達(dá)到頂峰，年申請量達(dá)到384件，其中我國專利申請量達(dá)到279件，占總申請量的72.7%此后幾年也呈穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢。

圖1  微通道換熱器的專利申請趨勢圖

2、微通道熱交換器專利的國別分布

截至2021年12月15日的微通道熱交換器專利申請的國別分布參照圖2。如圖所示，在微通道換熱器專利的世界專利申請中，我國申請量已遙遙領(lǐng)先，達(dá)1907件，約占申請總數(shù)的68%。此外，預(yù)計未來我國申請量比例將進(jìn)一步增加，而境外申請僅占其他32%。在外國申請中，以日本、美國、韓國的申請為主，三國共申請755件，占27%。其他國家的申請僅占剩下的5%，其中，德國和法國的申請分別為110和21個，相對較多。

圖2  微通道換熱器專利不同國別申請量

從申請數(shù)量上看，我國微通道換熱器技術(shù)起步較晚，但經(jīng)過30年的發(fā)展，申請量已占主導(dǎo)地位，這與我國制造業(yè)的發(fā)展軌跡基本相同，說明我國制造業(yè)在轉(zhuǎn)型升級過程中顯示了對微通道換熱器這種相對高端換熱器的旺盛需求。

3、微通道換熱器專利的申請人分析

對樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，在1907件專利申請中，企業(yè)申請件數(shù)為1657件，占86.9%，大專院校申請件數(shù)為172件，科研機構(gòu)30件，個人申請48件，具體如圖3所示。如圖所示，與制冷空調(diào)產(chǎn)品申請人類似，企業(yè)是微通道換熱器專利申請的絕對主體，究其原因，微通道換熱器屬于工程實用性強的產(chǎn)品，企業(yè)對微通道換熱器產(chǎn)品的研發(fā)、是生產(chǎn)的直接參與者和主要推動力，大專院校和科研機構(gòu)等也推動了微通道換熱器技術(shù)的發(fā)展，主要申請人包括西安交通大學(xué)和北京建筑大學(xué)等。根據(jù)圖4的微通道換熱器專利的全球重點申請人分析，世界前10位的申請人都是企業(yè)，這也與圖3的申請人類型完全一致，但申請人中前4位都是國內(nèi)企業(yè)完全可以反映我國在微通道換熱器領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，這四位申請人中包括兩個制冷空調(diào)行業(yè)的重要主機企業(yè)和兩個制冷空調(diào)行業(yè)的重要零部件企業(yè)，而后面的六位重要申請人都是國外公司也可以看出，外國申請者在微通道換熱器領(lǐng)域也有重要的技術(shù)沉淀。從圖4也可以看到微通道換熱器的主要應(yīng)用領(lǐng)域，主要以制冷空調(diào)領(lǐng)域為主，如格力高、美的、凱利、大金、三菱、樂金等是國內(nèi)外知名的制冷空調(diào)企業(yè)此外，還包括法國法里奧和德國貝爾兩家汽車企業(yè)。這可以看出，汽車換熱系統(tǒng)也是微通道換熱器的重要應(yīng)用場景。

圖3  微通道換熱器專利國內(nèi)申請人類型

圖4  微通道換熱器專利全球重點申請人申請量

圖5是微通道換熱器專利的申請結(jié)構(gòu)分析，可以看出專利的申請結(jié)構(gòu)包括專利申請的申請類型，主要分為發(fā)明專利和實用新型注冊，以及專利授權(quán)情況，該圖可以直接反映各申請人的專利申請質(zhì)量。從圖5可以看出，我國四家企業(yè)在微通道換熱器的專利申請數(shù)量上處于領(lǐng)先地位，但都存在一定比例的實用新型專利，部分申請人的實用新型專利申請超過50%。此外，國內(nèi)申請人的專利申請授權(quán)率對海外申請人也普遍偏低，在這四個主要創(chuàng)新主體中，三花在專利比例、授權(quán)率等方面相對較高，這也從側(cè)面可以看出三花在微通道換熱器技術(shù)上具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。在海外的6個創(chuàng)新主體中，由于發(fā)達(dá)國家中只有日本擁有實用新型專利，因此也是只有三菱和大金以極少比例存在的實用新型專利，但其他4家公司的專利申請只不過是發(fā)明專利，專利的授權(quán)率也比國內(nèi)創(chuàng)新主體高特別是三菱和法里奧兩家公司的授權(quán)率相對較高。國外創(chuàng)新主體在微通道換熱器領(lǐng)域具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

圖5  微通道換熱器專利全球重點申請人專利結(jié)構(gòu)