空气净化技术专利情报分析

空气净化

情摇报摇杂摇志第33卷摇第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇Vol.33摇No.22014年2月Feb.摇2014JOURNALOFINTELLIGENCE

空气净化技术专利情报分析

田摇军摇王晓鹏

(天津市科学技术信息研究所摇天津摇300074)*

摘摇要摇利用专利情报分析工具ThomosonInnovation,分别通过每年专利申请量、区域分布、专利权人分析了空气净化领域的国际专利基本态势。通过分析得知,空气净化领域的专利申请量从1999年开始出现了迅速的增加,主要分布于美国、日本和中国,主要的专利权人为日本松下(Panasonic)、韩国乐金(LG)、美国唐纳森(Donaldson)公司。通过IPC分类分析了空气净化领域的技术构成,研究发现,空气净化涉及的主要技术领域包括颗粒物的过滤和静电分离、空气的消毒杀菌和空气的调节系统等。同时通过专利主题地形图分析了主要专利权人的技术特点,日本松下和韩国乐金主要集中于室内空气的净化,而美国唐纳森(Donaldson)的技术布局主要涉及工业空气净化。通过专利主题地形图的分析也得知各研究机构及公司在中国的专利布局覆盖了空气净化几乎所有技术领域,而中国的研究机构和公司所拥有的专利相对较少。

关键词摇专利分析摇空气净化摇ThomosonInnovation摇专利主题地形图

中图分类号摇G353摇TU834摇摇摇摇摇文献标识码摇A摇摇摇摇摇摇摇文章编号摇1002-1965(2014)02-0048-05DOI摇10.3969/j.issn.1002-1965.2014.02.010

PatentInformationAnalysisonAirPurification

TianJun摇WangXiaopeng

(TianjinInstituteofScientific&TechnicalInformation,Tianjin摇300074)

Abstract摇Inthisarticle,thebasictrendofpatentaboutairpurificationwasanalysedbyyearamountofpatentapplication,arealdistribu鄄tionandpatentassigneeusingThomosonInnovation.Theanalysisshowedthatapplicationquantityofpatentaboutairpurificationin鄄creasedrapidlyfrom1999,andthemainapplicantcountrieswereAmerica,JapanandChina.TheprimarypatentassigneeswerePanason鄄ic,LGelectronicsandDonaldson.TechnicalconstitutionofairpurificationwasanalysedthroughInternationalPatentClassification(IPC).Theresearchfoundthatmajortechnologiesinairpurificationwerethefilterandelectrostaticseparationofparticulatematter,disin鄄fectionandsterilizationofair,andair-conditioningsystem.Thekeytechnologyofmainpatentassigneewasalsoanalysedbypatentthe鄄mescape.PanasonicandLGfocusedonindoorairpurification,butDonaldsoninvolvedindustryairpurification.Thepatentthemescapeal鄄soshowedthatpatentlayoutofmanyresearchinstitutionsandcompanieshadrelatedtoalmostallofthetechnologyofairpurification,butChineseresearchinstitutionsandcompanieshadlittlepatents.

Keywords摇patentanalysis摇airpurification摇ThomosonInnovation摇patentthemescape

摇摇工业革命后,世界上很多地区大力发展重工业,导致空气质量直线下降,对人类健康造成严重威胁,其中

就包括20世纪40年代初期发生在美国洛杉矶的著名

光化学烟雾事件。日趋恶化的空气污染问题引起了众

多国家以及地区的极大关注。一方面世界卫生组织、

欧洲共同体以及一些发达国家相继建立了一系列的空

促进人与自然协调和谐可持续发展;另一方面,发达国

收稿日期:2013-08-26摇摇摇摇摇修回日期:2013-09-29家加大对空气净化技术的研发投入,申请了一系列的发明专利,掌握了这一领域的大量核心专利。近年来,我国空气污染愈发严重,人们对空气污染的关注度也越来越高,特别是近期出现的连续大范围雾霾天气更加促进了老百姓对空气质量的担忧。而室内空气充斥着颗粒物、甲醛、总挥发性有机物(TVOC)、细菌、病毒、过敏源、异味气体、放射源等各种污染物,被列入对公众健康影响最大的五个环境因气质量标准[1-3],旨在保护人体健康和生态环境安全,

基金项目:天津市科技支撑计划项目“科技型中小企业服务网关键技术研究与开发冶(编号:11ZXPTJH00200)。

作者简介:田摇军(1968-),男,高级工程师,研究方向:专业情报研究;王晓鹏(1983-),女,博士研究生,研究方向:专业情报研究。

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第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇田摇军,等:空气净化技术专利情报分析·49·

素之一[4]。目前,在市场上涌现了大批以空气净化技术为核心的各种空气净化产品[5-6]。我国在空气净化技术方面的研究起步较晚,而许多发达国家的研究机构和公司已经申请了很多和核心技术相关的专利[7-8],所以目前很有必要对空气净化技术相关的专给我国的相关研究机构和企业提供一定的技术性竞争情报,为企业的创新创业做出贡献。

利进行分析,以了解这一技术的发展历程和研究热点,

初期;第二阶段从1999年开始至今,每年专利申请量开始出现大幅增长,这表明空气净化领域已经进入技术蓬勃发展期,2010年专利申请量达到了年度最大申请量。因为专利公开自专利申请有最长为18个月的滞后期(中国专利法第34条规定,国务院专利行政部门收到发明专利申请后,经初步审查认为符合专利法要求的,自申请日起满18个月,即行公布,国务院专利行政部门可以根据申请人的请求早日公布其申请),所以2012年和2013年的实际申请量应高于图中所示数量。第二阶段专利申请量大幅增加的主要原因是由1摇数据获取

空气净化技术专利分析的专利数据来源于Thom鄄sonInnovation专利数据系统,其收录范围包括美、法、德、英、加、日、韩等90多个国家和地区。通过多次检索实践,检索词确定为airNEAR5(purgeORpurifi*ORclean*),同时通过国际专利分类号IPC(BA0161DL004600000900ORORBB0101DD004900004700ORORBB0101DD005300003900ORORB03C000300ORB07B000700ORC04B003500ORC04B003800ORC09K000300ORD06B002300ORF24F000300ORF25J000300ORG03G002100ORG01F001500ORG01K000700ORG01N000900ORG01R000100ORH01T002300ORF02M003500ORB01J003500ORB01D005000ORF24F000100ORF24F001300ORH01T001900ORF24F000700ORB60H000300ORB01J001900ORA47L000900ORB01J000200ORB01D004500ORF24F000600ORF24F001100ORB01J003700ORB01J002000)进行限定,检索时间为2013年7月。检索结果共获得与空气净化有关的专利文献25366件,其中10948件为In鄄padoc同族专利。国内专利3076件,国外专利22290件。分别进行了申请趋势、地区分布、专利权人分布等态势分析,同时利用IPC分类分析了技术构成。通过专利被引频次和同族专利的数量对核心专利进行了分析。建立了专利主题地形图,对主要专利权人的技术布局做了详细的分析,同时也对中国的专利布局进行了总体分析和评价。

2摇摇2.空气净化技术专利情报分析

1摇1970-20132.1态势分析

.1摇该图反映了空气净化领域的技术研发趋势年世界专利每年申请量绘制如图技术总体发展趋势摇根据空气净化领域

。由图1所示1中。可以看出,空气净化领域的专利申请趋势可明显分为两个阶段:1970-1998年为第一阶段,专利申请量呈逐年缓慢增加趋势,每年的专利申请量都在500件以下,这表明这一阶段空气净化领域的技术研发还处于研究

于很多国家和地区在这一时期都修订了空气质量标准。世界卫生组织(WHO)在1997年发布了适用全球的《空气质量准则》。同年美国环境保护署(EPA)重新编制了空气质量标准,这次编制对SOPM2、PM10、2.5、NO2、CO、O3和Pb等污染物都给出了控制限值。日本也在1997年增加了空气中苯、三氯乙烯、四氯乙烯的标准。澳大利亚在1998年调整了与健康有关的CO、NO2、O3、SO2、Pb和PM10的空气质量标准。欧盟在1999年颁布了指令,制定了SO和Pb在环境空气中的限值。这些空气质量标准的制2、NO2、NOx、颗粒物定在一定程度上推动了空气净化领域相关的技术研发工作和研究成果的发表

。

图1摇国际空气净化领域年度专利申请量分析

国以及不同地区和组织的专利申请量及其所占的比2.1.2摇区域分布摇表1列举了空气净化领域各

例。从表1中可以看出,位于申请量前十位的国家、地区和组织总共申请专利23079件,占总数的91%。其中位于前三位的分别为日本、美国和中国,共申请专利

14化领298域件的,主占总数的要专利56申%请,国表明这三个国家是空气净。通过专利合作条约(PCT,PatentCooperationTreaty)和欧洲专利局(EP)提交的专利申请分别为1414和1677件,占总数的

12%。

净化领域专利申请量排在前十位的专利权人2.1.3摇专利权人分布摇如图2所示为国际空气。按照申请量由高到低排列依次为日本松下(Panasonic)、韩国乐金(LG)、美国唐纳森(Donaldson)、日本夏普(Sharp)、韩国三星(Samsung)、日本本田(Honda)、日

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本大金(Daikin)、日本三菱(Mitsubishi)、日本富士通国外的公司在该领域内研发能力较强,特别是日本和我国的企业可以考虑和这些拥有先进技术的公司进行合作或技术引进。

(Fujitsu)和韩国云雅万都(Winiamando)。由此可见,韩国的公司,而我国在空气净化领域的研发能力较弱,

可见国际空气净化领域的专利申请主要集中于以上三个领域,也就是说空气净化领域的核心技术主要涉及细颗粒物的分离、空气的杀菌和增湿等过程。另外从前十位的IPC小类中也可以看出,在空气净化的技术领域还涉及到物理或化学的方法、磁或静电分离等。

表2摇空气净化领域专利的主要IPC小类技术领域

表1摇国际空气净化领域专利地区分布状况

国家或地区专利申请量/件

比例(%)日本(JP)799731.4美国(US)320912.6中国(CN)309212.1韩国(KR)306712.1欧洲专利组织(EP)16776.5世界专利组织(WO)

14145.5德国(DE)13085.1澳大利亚(AU)6052.4加拿大(CA)4921.9台湾(TW)3541.4其他

2287

9.

图2摇国际空气净化器领域主要专利权人申请量

摇主要涉及的2.2摇技术布局IPC(国际专利分类法摇分析国际空气净化领域相关专利)小类,根据各小类下申请专利件数绘制图3,将各个IPC小类及其对应的技术领域列于表2中。通过对IPC小类的分析可以了解国际空气净化领域的技术构成

。

图3摇国际空气净化领域技术构成分析(IPC小类)

如图3所示,空气净化领域的专利申请主要集中在图中所示的十个分类,这十个分类所含专利件数占总量的71%。其中属于小类B01D(分离)、F24F(空气调节;空气增湿;通风;空气流作为屏蔽的应用)和A61L(材料或消毒的一般方法或装置;空气的灭菌、消毒或除臭;绷带、敷料、吸收垫或外科用品的化学方面;绷带、敷料、吸收垫或外科用品的材料)的专利件数明显多于其他分类下专利件数,占总专利件数的54%,

IPC小类技术领域

B01D分离

F24F空气调节;空气增湿;通风;空气流作为屏蔽的应用

材料或消毒的一般方法或装置;空气的灭菌、消毒或除臭;绷A61L

带、敷料、吸收垫或外科用品的化学方面;绷带、敷料、吸收垫或外科用品的材料

B01J化学或物理方法,例如,催化作用、胶体化学;其有关设备B03C从固体物料或流体中分离固体物料的磁或静电分离;高压电场分离

F02M一般燃烧发动机可燃混合物的供给或其组成部分

B60H车辆客室或货室专用加热、冷却、通风或其他空气处理设备的布置或装置

H01T火花隙;应用火花隙的过压避雷器;火花塞;电晕装置;产生被引入非密闭气体的离子A47L家庭的洗涤或清扫

C02F

水、废水、污水或污泥的处理

摇排名前十位的摇进一步通过IPCIPC小组名称小组来对技术分布进行分析、所涉及的专利件数和技,将术领域列于表3。从表3中可以看出,空气净化涉及的主要技术领域包括颗粒物的过滤和静电分离、空气

的消毒杀菌和空气的调节系统等,其中还涉及到过滤材料和催化材料。

表3摇国际空气净化领域专利IPC小组分类号的技术分布

IPC小组专利数量(件)技术领域

B01D00463510专门用于把弥散粒子从气体或蒸气中分离出来的经过改进的过滤器和过滤方法A61L00092637空气的消毒、灭菌或除臭F24F00072365通风

气体或蒸气的分离;从气体中回收挥发性溶剂的蒸B01D0053

2034

气;废气例如发动机废气、烟气、烟雾、烟道气或气溶胶的化学或生物净化

F24F00011350房间空调装置,例如分体式或一体式装置,或接收来自集中式空调站一次空气的装置

F24F00131259空气调节、空气增湿、通风或空气流作为屏蔽的通用部件

B03C0003

972

用静电效应从气体或蒸气(如空气)中分离弥散颗粒从一个或多个集中式空调站向可以得到二次处理的

F24F0003935房间或场所内的分配装置供给经过处理的一次空气的空气调节系统;专门为这种系统设计的设备B01J0035769一般以其形态或物理性质为特征的催化剂B01D0039

722

用于液态或气态流体的过滤材料

摇造某个技术领域的某种产品必须使用的技术所对应的2.3摇核心专利分析摇一般来讲,核心专利指的是制专利,而很难通过一些规避设计手段绕开。判断核心专利的方法有很多种,我们可以通过专利的施引次数、

空气净化

第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇田摇军,等:空气净化技术专利情报分析·51·

同族专利数量以及阅读专利的内容来判断核心专利。

重要,被引证的次数就越多。在某领域内被引证次数最多的专利文献,很可能涉及的就是该领域内的核心技术。表4列举了国际空气净化领域被引证次数达到了95次以上的9篇专利,可以认为这些专利为了空气净化领域的核心专利。从表4中可以看出,美国唐纳森(Donaldson)公司于1999年申请的专利US6348084B1的被引证次数最高,该专利发明了一种用于过滤流体的过滤装置,该过滤装置包括过滤元件、与过滤元件固定的框架结构以及与过滤元件固定的操作构件,可以应用在空气净化器和发动机上。该过滤元件与之前常用的直通流动过滤元件相比不但减少了维修的麻烦同时也降低了对过滤器的损坏。被引频次居第二位的是WeinbergStanley在1998年申请的专利

公开号US6348084B1US6042637AUS5626820AUS6003196AEP633064A1US5814135AUS4253852AUS3804942AJP2002203657A

专利名称

Filterelement,aircleaner,andmethods

2.3.1摇专利施引次数分析摇通常情况下,专利越

US6042637A。该专利发明了一种微型的电晕放电装置,可以杀灭空气中微生物,并且分解有毒化学物质。该装置利用一个9伏的碱性电池就可以工作约50-60个小时。由于该装置使用的是一个单一的变压器,从而降低了设备的尺寸、重量和成本。该专利的法律状态显示该专利由于未缴费专利到期终止,也就是说这篇引用率较高的专利已经不受法律保护了,专利中的技术可以公开使用,这就给我国的企业及研究机构带来了机遇。被引频次居第三位的是由KinkeadDevonA.、RezukeRobertW.和HigleyJohnK.三人在1993年申请的专利US5626820A,该专利发明了一种无尘室室内空气过滤装置,特别是制造半导体器件的室内,可以将这一空气过滤装置直接安装到高效微粒空气过滤器上方,该空气过滤装置具有体积小、颗粒物去除效率高和低成本的优点。

申请年199919981993199819941997197919722000

专利权人/申请人

DonaldsonCompanyInc.WeinbergStanley

KinkeadDevonA.,RezukeRobertW.,Hig鄄leyJohnK.

RoyalApplianceMfg.Co.IshiharaSangyoKaishaLtd.WeinbergStanleyTAUSystems

ShimizuKensetsuKabushikiKaisha,ToyoKukiChowaKabushikiKaishaTokyoDaikinInd.Ltd.

被引证数999898979796959595

表4摇空气净化领域专利被引证次数排名前14位

CoronadischargedevicefordestructionofairbornemicrobesandchemicaltoxinsCleanroomairfiltering

Uprightvacuumcleanerwithcyclonicairflow

PhotocatalystcompositeandprocessforproducingthesamePortablepersonalcoronadischargedevicefordestructionofair鄄bornemicrobesandchemicaltoxinsAirpurifierandionizerAirpurifierIongenerator

25366篇专利,进行Inpadoc同族归类,可获得12091

摇摇2.3.2摇同族专利分析摇对空气净化器有关的个同族专利,对这些同族专利进行筛选,挑选出同族专利数位于前十位的专利家族列于表5中,前十位专利家族中的专利权人分散于各个研究机构及公司,这表明在空气净化领域还没有哪个机构或者公司掌握了几乎所有核心的专利。

美国康纳森公司的专利US8366797B2所含有的专利家族最多,包含181件同族专利,所有专利的专利权人都是美国康纳森公司,这一系列专利的主要技术要点为发明了一种用于空气净化器的过滤装置以及过滤方法。这种过滤器中主要涉及一个Z形的过滤介质,这一介质由基底和至少一个微米或纳米纤维复合而成。可用于除尘、空气压缩机、发动机、发电机和燃气轮机系统。这一过滤装置具有高的过滤效率和低的流量等优点。这181件专利分布在14个国家或者专利组织中,这表明申请该家族专利的美国康纳森公司有意在世界范围内布局,抢占这一过滤装置在全球市

场中的先机,美国作为先进技术开发的核心地区,优先布局了55件专利,其他的专利布局包括欧洲专利组织的20件专利、中国的20件专利和世界专利组织的15件,其他的专利布局还有澳大利亚、日本和加拿大等。摇2.4摇专利主题地形图

2.4.1摇技术总体布局摇通过分析国际空气净化

领域专利主题地形图中位于山峰的专利信息可以得出

空气净化领域涉及的技术特点主要有以下几个方面:光催化、过滤、空气的除臭、空气的加湿、空调和风扇的设计、引擎和内燃机的空气净化、除尘、电极、离子方法等。

IPC分类和专利主题地形图对空气净化领域的技术分布的分析结果和目前空气净化领域的技术现状和市场上空气净化器的技术指标基本一致。目前市场上空气净化器涉及到的主要技术为:a.合成纤维组成的前置过滤网,主要用于过滤5滋m以上的尘埃颗粒,除尘效率在90%以上;b.使用高效空气过滤器(HEPA)、静电除尘技术的高效过滤技术,主要去除空气中微小

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颗粒物及病菌;c.活性炭吸附技术,主要利用活性炭的吸附性、催化性能吸附和分解异味气体和有机物;d.光触媒技术,主要用于氧化分解有机物和杀菌;e.低温等离子体技术,利用低温等离子体中存在的大量活性粒

子高效去除有害气体分子、细菌和病毒;f.负离子技术,这种方法是利用负离子将空气中的尘埃、病菌荷电而沉降。在专利主题地形图中过滤技术、光触媒技术和离子技术这三个方面的专利件数较多。

专利权人/申请人

DonaldsonCompanyInc.GEO2TechnologiesIncSharperImageCorpG.B.D.Corp

SamsungKwangjuElectronicsCo.EnvironmentalManConfederationIncRoyalApplianceMfg.Co.DonaldsonCompanyInc.G.B.D.CorpBerzMax

Inpadoc同族数181131127116918077746862

表5摇空气净化领域前10位专利家族

公开号US8366797B2US7572311B2JP2009039719A

Finefibermedialayer

Highlyporousmulliteparticulatefiltersubstrate

Electrodeself-cleaningmechanismwithanti-arcguardfore鄄lectro-kieticairtransporter-conditionerdevice

专利名称

申请年2011200520082012200420091999198120071965

US20130104335A1VacuumcleanerwithwheeledbaseCA2469533A1HK1126711A1EP2351504A3US4395269B1US7811345B2DE1519958B2

Cycloneseparatingapparatusandvacuumcleanerhavingthesame

ConductivebeadforactivefieldpolarizedmediaaircleanerUprightvacuumcleanerwithcyclonicairflowCompactdustfilterassembly

Vacuumcleanerwitharemovablecyclonearray

Improvedprocessandapparatusfortheseparationofsolidpar鄄ticlesfromfluids

摇摇2.4.2摇主要专利权人的技术布局摇通过专利权人分析可以得出,专利申请量位于前三位的专利权人分别为日本松下(Panasonic)、韩国乐金(LG)和美国唐纳森(Donaldson)。通过DWPI专利权人四位代码检索可以得到这三个专利权人在专利主题地形图中的技术布局。

通过分析这三位专利权人的专利主题地形图可以得出,日本松下(Panasonic)的技术布局主要涉及:光催化、监测传感器、空调、过滤和电极等方面。韩国乐金(LG)的技术布局主要涉及:空调、过滤和电极。这两个公司主要集中于室内空气的净化,其产品主要的技术核心都是通过放电产生非平衡低温等离子体,这种状态下空气的电离率较低,离子温度也较低,而电子处于高能状态。在低温等离子体中存在大量的活性粒子(O·、HO·等),这些粒子比通常由化学反应产生的粒子活性更强,高效去除有害气体分子、细菌和病毒。而美国唐纳森(Donaldson)的技术布局主要涉及工业空气净化,集中于引擎空气入口流的空气过滤方面。

2.4.3摇中国专利布局摇通过分析中国专利的专

国的研究机构和企业在空气净化领域拥有的专利较少,面对这样的专利布局,那些没有自主知识产权的中国研究机构和公司的发展可以通过新技术的研发形成自己的核心技术和自主的知识产权,或者可以借鉴日本和韩国的“外围专利申请战略方法冶,围绕核心技术开发一系列的专利,使得这些改进专利覆盖将该核心技术投入商业应用时可能采用的最佳产品结构,以此来获得核心技术的使用权。

表6摇中国专利的主要专利权人

编号12345678109

专利权人

LGElectronicsIncPanasonicCorp

SamsungElectronicsCoLtdDonaldsonCoIncDaikinIndLtdSharpCorpCarrierCorpHondaMotorCoLtd

国别韩国日本韩国美国日本日本日本美国美国中国

申请专利件数

252151111104816160272625

YamahaMotorCoLtdHaierGroupCoLtd

3摇结摇论

空气净化技术领域专利申请的变化趋势与空气质量标准的制定和环保要求的提高密切相关,即专利申请受政策的影响程度很大。空气净化技术领域的专利主要分布在日本、美国和中国;主要的专利权人主要集中在日本、美国和韩国。

我国目前非常重视空气污染的治理,在大力发展工业的情况下,对环境造成的影响也不容忽视,经济发

(下转第22页)

利主题地形图可以看到,各研究机构及公司在中国的专利布局基本覆盖了空气净化几乎所有技术领域,甚至是一些主要专利权利人都涉足较少的领域,可见各大研究机构及公司对中国市场非常重视。表6列出了中国专利前十位主要专利权人。空气净化领域在中国898件,占了总数的29%,但是在这前十位专利权人中仅有1位来自中国,共申请专利25件。由此可见,中的专利申请共3076件,这十位专利权人共申请专利