壁挂式空调过滤网自动清洁专利技术综述

1 引言

对空调需求的增大使得对能源的消耗也越大，空调节能技术在全社会愈发受到重视。同时，由于人们对生存环境，特别是室内居住环境健康程度的追求越来越高，对空调的健康使用越来越重视。

家用空调在日常使用过程中无法避免地会在过滤网上积累大量灰尘，当过滤网上积聚大量灰尘、污垢时，会滋生大量霉菌、尘螨等有害微生物，这些有害物质随着空调的运转在室内循环，污染空气，传播疾病，严重危害人体健康。为了解决这一问题，人们不得不定期或不定期对过滤网进行清洁，这样不仅带来了很大的不便，而且在清洁的时候可能会出现扬尘的情况，从而影响房间内空气的质量［1］。另外，过滤网积尘之后会增加风阻，减小空调的进出风量，进而降低空调的制冷制热性能，增加了能耗。壁挂式空调是生活中常用的空调类型，因此，对壁挂式空调过滤装置自动清洁技术的研究，对于提高空调室内机的性能、降低空调能耗和消除健康隐患具有非常重大意义。

2 专利技术的发展状况

2.1 专利申请情况

图1 申请量年度分布图

如图1所示，在全球范围内，关于壁挂式空调过滤网自动清洁的专利申请，最早于20世纪90年代前后开始出现，申请量总体呈上升趋势。中国相关申请出现相对较晚，于90年代中后期才开始出现少量申请。到2000年开始，该项技术的专利申请开始出现大幅增长，且大体保持上涨趋势，并于2005年前后达到第一个峰值，于2015年前后达到第二个峰值。其原因可能在于，对于小型空调机的研究早期更注重如何满足用户对于温、湿度的需求而忽略了对室内空气质量的关注；同时，对于提高空调使用的经济性，前期主要着眼于空调系统的关键部件以及系统的参数调节，而忽略了过滤网的因素。直到2000年左右，随着空调技术的发展日益成熟和用户对于空调健康使用的需求增强以及对降低空调能耗的更高要求，企业和科研机构开始逐步加大对壁挂式空调过滤网自动清洁技术的研发。而2010年之后，家电智能化控制的相关技术快速发展，壁挂式空调过滤网自动清洁技术相关的申请也迎来了第二个快速增加阶段。

图2 专利申请原创国分布

由图2可以看出，壁挂式空调过滤网自动清洁技术的主要申请来源国为中国、日本以及韩国，其中，中国专利申请量占比最多，约为总量的52%，日本次之，占比35%。该项技术的国外申请人主要为日本的富士通将军、松下电器、大金、日立、夏普、东芝、三洋电机等以及韩国的LG、三星。在空调领域，日本一直以来处于领先地位，具有大量空调领域的核心企业，且其专利申请起步时期早，拥有该领域高频次引用的核心专利。虽然中国在该领域的研发起步较晚，但在后期发展迅速国内申请人同样主要为空调相关生产企业，其中以美的、格力为主导空调品牌，具有大幅的空调市场占有率，且相互竞争激烈，并重视通过知识产权的途径保护前沿技术，因此，美的、格力的申请量处于明显领先地位。此外，其他空调相关品牌，如海尔、海信、TCL、奥克斯等，也具有较多的专利申请量。

2.2 专利技术路线演进分析

如图3所示，涉及壁挂式空调过滤网自动清洁在1990年以前于研究初期阶段，这一时期对于过滤网脏堵方式的检测判断方式和清洁方式都较为单一，判断时检测的参数较为简单、直接，例如利用过滤网使用时间、风扇叶片转速、进出口温差等参数进行简单的定性判断。90年代开始，随着检测技术的发展和传感器的多样化，逐步出现了通过检测压力、电机电压、电流、气流流速、透光强度、灰尘累积量等参数对脏堵情况进行相对较为准确的判断。从2000开始，为了进一步准确判断脏堵程度从而准确判断执行自动清洁开始时刻，逐步出现了通过多个参数进行脏堵程度计算的方式，以及在已有检测参数的基础上进行修正、优化和改进的技术方案。2010年之后，各企业以及研究机构更多关注自动清洁过程的精确控制和智能化。对于壁挂式空调过滤网的自动清洁的方式，在1990年前后，主要研究如何设置清洁装置以实现自动清洁，初期主要分成了以清洁刷清扫式、气流抽吸、湿式清洁、震动除尘几个方向。清扫式的技术分支较为主流，这一时期的研究重点是如何实现清洁装置和过滤网的相对运动，初期过滤网为平面或卷轴设置，过滤网平面设置则采用移动清洁刷或抽吸装置，过滤网卷轴设置可进行旋转运动经过除尘刷或湿式清洁槽。2000年之后，随着壁挂式空调技术的日益成熟和小型化，换热器发展为折叠式，因而过滤网的形状也随之更为复杂，这一时期清扫式自动清洁技术分支的关注重点发展为清扫装置的小型化以及对于运动机构的优化，同时也更关注清扫下来的灰尘会空调内部清洁度的影响，因而对灰尘收集方式也做了进一步改进，主要采用抽吸和静电吸附的方式。后续随着清洁方式和移动机构的技术日益完善，对于过滤网材料的改进和清洁装置的洁净度成为了新的发展思路，空调企业逐渐关注清洁装置的使用寿命和清洁效率。利用气流和水的抽吸式、反吹式、湿式清洁从90年开始逐步发展，抽吸式除尘技术出现后逐步发展作为清扫式除尘的技术补充，湿式清洁的发展路线主要为清洗水的来源改进和清洗装置的改进两个方面，但由于壁挂式空调机的小型化，湿式清洁的发展受到了空调内部空间的限制。同样，其他除尘方式例如静电除尘、震动除尘等也受到壁挂式空调的空间限制，2000年之后的发展主要作为清扫式清洁方式的补充，主要应用于收集灰尘的过程中。

图3 壁挂式空调过滤网自动清洁技术路线演进图

由上述分析可知，壁挂式空调过滤网自动清洁技术的清洁方式发展已趋近于成熟，后续的发展方向可能主要在于自动清洁过程的智能化和精确化控制以及清洁机构运动稳定性、清洁效率和使用寿命的进一步优化。

3 结语

本文对壁挂式空调过滤网自动清洁技术的发展进行了分析、统计，整理了该领域的专利申请情况并着重阐述了技术发展演进。自动清洁过程的智能化和精确化控制以及清洁机构运动稳定性、清洁效率和使用寿命的进一步优化可能是后续的发展方向。