多联式空调（热泵）机组中国专利申请概况
多联机空调（热泵）机组（以下简称“多联机”）早在20世纪80年代就由日本大金工业株式会社开发，并于20世纪90年代引入我国。 多联机空调（VRV）是传统意义上的一对一多氟系统空调机组。 它是在传统房间分体空调的基础上发展起来的一种室外机与室内机相连的一对一空调。 一种空调系统，其中一台室外机与多台室内机连接。 随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，以及压缩机变频技术的不断发展，多联机逐渐进入人们的视野，受到重视，并得到了充分的开发和推广。 与传统中央空调相比，多联机空调直接利用制冷剂输送冷量，并能根据室内机负荷的变化自动调节输出负荷。 因此，多联机空调调节更加灵活，能耗更低，系统能效更高。
多联机空调（热泵）机组（以下简称“多联机”）早在20世纪80年代就由日本大金工业株式会社开发，并于20世纪90年代引入我国。 多联机空调（VRV）是传统意义上的一对一多氟系统空调机组。 它是在传统房间分体空调的基础上发展起来的一种室外机与室内机相连的一对一空调。 一种空调系统，其中一台室外机与多台室内机连接。 随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，以及压缩机变频技术的不断发展，多弹簧逐渐进入人们的视野，受到重视，并得到了充分的开发和推广。 与传统中央空调相比，多联机空调直接利用制冷剂输送冷量，并能根据室内机负荷的变化自动调节输出负荷。 因此，多联机空调调节更加灵活，能耗更低，系统能效更高。
多联式制冷循环系统由一台压缩机、一台冷凝器、多个蒸发器和相应数量的膨胀阀组成（图1）。 系统中的制冷剂流经冷凝器后也会进入支管进行分配。 由于各蒸发器所处的物理位置不同，环境负荷不同，不同蒸发器之间在运行过程中存在耦合和干扰。 因此，多联机空调系统的系统控制与独立空调系统有很大不同。
图1 多连接工作原理
随着人们对知识产权保护认识的不断加深，VRF的专利申请数量逐渐增加。 各研究机构或空调生产企业纷纷就研发成果申请专利，实施专利布局，有效占领VRF市场。
本文选用中国专利文摘CNABS数据库和全文CNTXT数据库，使用IPC（国际通用专利文献分类检索工具）分类号和关键词（多联机、变频/变容量压缩机、电子膨胀阀、回油/油平衡等）进行检索统计（检索时间为2019年9月11-17日），从专利申请量的年度变化、具体申请人及其类型、核心技术内容等方面分析其发展概况。 通过对近年来多线机的中国专利申请文献进行统计，分析了该领域的发展趋势和核心技术，并对多线机技术的发展方向进行了展望。
1 多行中国专利申请时间分布
如图2所示，从1992年到2018年的27年间，多连接器的专利申请量整体稳步增长。 截至2018年，专利申请量为331件。从图2可以看出，我国多弹簧技术起步晚于国外。 1992年至2001年间，每年的专利申请数量很少，发明改进主要集中在多弹簧的基本结构和简单的控制方法上； 2002年至2011年多分割专利申请数量小幅波动，但每年基本维持在数十件。 在此期间，多弹簧专利申请数量有所增加，以改进特定部件和一些制冷剂流量控制，例如压缩。 变频、多台压缩机油平衡、气液分离器、油气分离器等具体分支，这说明多分体技术在我国这一时期已进入中期发展； 2012年到2018年申请数量呈几何级数增长，增长迅速，从每年100多篇增长到每年300多篇。 发明涉及节能、环保、降噪等方面，实践者已经认识到多线机的技术优势和研究的意义，开始大力研发。 从技术上讲，我们已经进入了关键阶段。
图2 多行中国专利申请时间分布
2 多连接全国分布
多功能连接器起源于日本。 经过几十年的研究开发，国外的技术水平已经达到了一定的高度。 然而，检索发现，1992年至2018年期间，87%的中国专利申请来自国内申请人。 来自外国申请人的申请数量仅占13%（图3）。 据分析，近年来，多联机在国内市场的比重不断增加，使用也越来越普遍。 尤其是在户式中央空调方面，优势更加明显。 与此同时，我国制冷空调设备产量已跻身世界前列，制冷空调行业的整体繁荣也带动了多分体领域的发展。 此外，从业者的知识产权保护意识也在不断提高，专利申请量不断增加。
图3 中国多行专利申请国别分布
3 申请人分布
图4列出了1992年至2018年近30年间我国多发专利申请量排名前27位的申请人。从国家分布来看，国内申请人较多，主要是国内主要制冷空调制造商，国外申请人较多。申请者相对较少，主要来自日本和韩国。 进一步从申请人类型分析，国内申请人仅有清华大学一所。 另外，由于多弹簧系统的应用领域相对集中，以住宅集中式为主，因此企业申请人的类型基本集中在住宅空调上。 的企业。 可见多连接技术的发展受到了企业的重视，并取得了一定的成果。 但高校仍需提高对多连接技术和专利的理解，加快研究速度，并申请专利。
图4 多线中国专利申请前27名申请人
由于部分关联公司之间存在申请重叠的情况，为了便于分析，笔者将关联公司或属于同一集团的公司算作同一研究对象。 例如，图中排名第一的应用包括广东美的暖通设备有限公司、美的集团有限公司、广东美的电器有限公司、广东美的制冷设备有限公司、广东美智制冷设备有限公司，笔者将其统称为“美的集团有限公司及其全资或合资公司”、青岛海尔空调电子有限公司、海尔集团公司，以及宁波奥克斯电器有限公司、宁波奥克斯电器有限公司、奥克斯空调有限公司（以下简称“宁波奥克斯电器有限公司/有限公司”） ”）也进行了同样的治疗并进行了研究。 。 但经检索发现，南京天加环保科技有限公司与南京天加空调设备有限公司、LG电子（天津）电气有限公司之间的多分体申请不存在重叠。有限公司和LG电子有限公司，因此对两家公司分别进行了分析。
美的集团股份有限公司及其全资或合资公司在多连接领域已提交专利申请492件。 珠海格力电器股份有限公司以394件申请位居第二。 青岛海尔空调电子有限公司/海尔集团公司和宁波奥克斯电器有限公司/有限公司分别申请专利申请148件和138件。 青岛海信日立空调系统有限公司也申请了近百项专利申请。 随后，广东志高暖通设备有限公司也提交了78项专利申请。 这说明国内空调厂商近年来在多联机研究上取得了一定成果，并开展了专利申请，保护知识产权。 关于外国申请人，LG电子（天津）电机有限公司、三菱电机有限公司、LG电子有限公司、三星电子有限公司、三洋电机有限公司、大金实业有限公司均提交了几十至十几份申请。 在专利申请方面，国外申请人虽然在申请数量上不占优势，但在发明内容的创新性和申请质量上占据领先地位。
4 多连接专利申请核心技术
多联机是由一台室外机和多台室内机组成的系统。 多个蒸发器在制冷剂流量、制冷剂温度、压力等方面相互作用和耦合，导致更复杂的多弹簧技术。 在系统控制设计方面，优化尤为重要。 如果设计或控制出现偏差，多联机空调的优势就无法充分发挥，甚至会比传统空调消耗更多的能源。 笔者对多弹簧专利申请的核心技术进行了分析，结果如图5所示：制冷剂分流或电子膨胀阀控制方面的创新占整个核心发明点的57%； 在系统控制或优化方法方面的应用占总数的57%。 申请量的20%。 从前两种应用的比例来看，人们对系统控制和电子膨胀阀控制的研究较多； 15%的申请是关于压缩机改进或控制的，表明对压缩机的研究也一直保持着强劲的势头； 此外，压缩机回油或油平衡的专利申请占比5%； 多弹簧机安装或施工的专利申请数量占3%，这表明多弹簧机的安装或施工由于其系统复杂而困难。 施工也有一定的技术含量。 下面分别分析各个核心技术方面的具体内容。
图5 多连接发明点分布
4.1 制冷剂分流或电子膨胀阀控制
由于多联机系统中各室内机的环境负荷不同，用户设定的温度也不同，因此需要对电子膨胀阀和进入各蒸发器的制冷剂流量进行控制。 考虑到节能环保要求的不断提高，制冷剂分流或电子膨胀阀控制是重点研究方向。 由于该领域专利申请数量较多，涉及的创新方法也多种多样，笔者对主要技术方法进行了归纳，归纳为以下几类：
1）通过采集读取空调系统的各种物理参数来修正电子膨胀阀的开度。
A。 利用空调系统的参数确定制冷剂充注量并修正电子膨胀阀的开度。
b. 检测室内机的开机状态来控制电子膨胀阀的开度。
C。 通过过冷度或过热度来判断冷凝器或蒸发器的工作状态，然后调节电子膨胀阀。
d. 根据阀前压力值、各室内机的送风温度、回风温度调整膨胀阀的开度。
2）制冷剂分流控制。 例如，在两台室内机的蒸发器之间设置一根带有电磁阀的支管，以充分利用室内机，避免资源浪费。
3）系统中设置单独的制冷剂量调节装置。 例如，电磁阀、气液分离器等部件用于调节系统中制冷剂的过量或量，以满足制冷或加热系统对制冷剂的需求。
4）改进支管或分液结构，减少分液控制误差，减少局部阻力损失。
5）改进电子膨胀阀结构，减少调节偏差，避免制冷剂回流压缩机，保证系统精确控制和稳定运行。
4.2 系统控制或优化方法
为了实现多联机的节能和优化运行，兼顾舒适性和经济性，除了制冷剂分流和电子膨胀阀的改进外，制冷系统的整体控制和优化也非常重要，进一步需要进行研究和开发工作。 对系统进行控制或优化的技术手段主要有以下几种：
1）控制室外机和室内机的风扇转速，以满足不同工况和负载的需要。
2）构建物理模型并进行仿真，提高系统性能，降低优化成本。
3）与新风系统结合，提高室内空气质量和能源效率。
4）回收系统多余热量，如设置热水箱或热交换器，冬季与地暖系统集成等。
5）系统恒温除湿或除霜的改进。
6）减少安装零件，降低成本。 例如，系统中只有一个压力传感器，通过检测和计算确定运行参数。
7) 降低系统噪音方面的改进。
8）改进系统低温启动方式，提高设备使用寿命。
4.3 压缩机
压缩机是制冷系统的心脏。 压缩机的工作能力直接决定制冷系统的制冷能力。 由于室内环境负荷变化范围较大，多联机组一般采用变频压缩机。 对于压缩机的改进，一直是行业内的热点之一。 经检索专利文献，压缩机改进主要分为以下几类：
1）改进电机本身，如采用直流电机或全直流变频压缩机，可以提高压缩机效率，降低噪音。 与优化算法的控制有机结合，可以减少室温波动，提高空调性能。
2）多台压缩机并联，采用优化算法控制启动次数。
3）单缸和双缸压缩机之间的切换控制，在控制室温的同时提高了系统性能参数。
4）室外低温工况下，采用喷射增焓压缩机，提高制热能力。
5）对压缩机出口温度进行日常控制，如过热保护等。
4.4 回油或油平衡
由于多联机在部分负荷下压缩机转速不高，制冷剂流量较低，导致回油困难。 另外，多联机的环境负荷较大，因此常采用多台压缩机并联的方式来增加制冷量。 关于压缩机回油和并联机之间的油平衡也有一定数量的专利申请文件。 关于回油或油平衡的发明和改进主要分为以下几类：
1）改进多台压缩机之间安装的回油管和油平衡管的尺寸，以提高回油控制的精度。
2）设置回油电磁阀和/或油平衡电子膨胀阀，精确控制每台压缩机的回油量。
3）设置多台带有油平衡管的油分离器，并在多台压缩机之间或制冷剂空气入口处设置旁通支路，以调节油平衡。
4）设置油位检测装置，与控制模块形成反馈机制，利用直接安装在多台压缩机上的小油泵来调节油平衡。
4.5 施工
多联机空调通常称为“一对多”系统。 施工安装时，制冷剂管道的长度以及室内机与室外机的高度差都会影响多联机空调系统的性能。 另外，对弯头、支管的安装也有一定的要求，多台室内机必须与室内装修有机协调。 因此，多线单元的安装是复杂的并且涉及大量繁琐的工作。 专利申请中记载的围绕多线施工的技术手段如下：
1）在多分流管道或支管上安装支架或吊杆等结构，以减少制冷剂流路压力损失，降低系统噪声。
2）支管设有保温装置，减少冷（热）能损失。
3）根据房间的热负荷、支管与室内（室内）、室外机的距离进行科学合理的计算，优化管道布置，减少阻力损失，减少耗材。
5 发展趋势及前景
随着多连接系统的研究力度不断加大，其创新成果不断涌现，市场份额逐渐增大。 但以下几个方面仍需思考或创新：
1）室内机之间的耦合和干扰机制需要进一步建模和研究，以便有针对性地提高优化控制，提高能源利用率，减少能源损失。
2）多联机由于热（冷）负载调节更加灵活，显着提高了系统性能。 但由于各室内机热交换过程的相互耦合和干扰以及较长的管道，节能仍需提高。 准确的定量分析。
3）系统内部容积较大，管道较长，导致制冷剂充注量较大，泄漏风险增大。 因此，管道的布局和焊接工艺需要进一步优化，而且出于环境原因，现有制冷剂替代工质的研究也迫在眉睫。
六，结论
本文详细介绍了多线机的中国专利申请概况。 随着时间的推移，申请数量逐渐增加，尤其是近年来，呈指数级增长； 申请人主要为国内企业，基本都是以家用空调为主的生产企业； 就核心技术而言，其中制冷剂分流或电子膨胀阀控制方面应用数量最多，其次是系统优化或控制方法以及压缩机改进。 围绕回油或油平衡及施工的专利申请也占一定数量，并对各项核心技术的技术手段进行了总结。 本文还分析了多连接目前面临的技术问题并展望了发展趋势。 因此，只有加快创新步伐，积极把知识产权保护作为重要手段，才能在经济全球化浪潮中创造新的发展机遇。
本文节选自《制冷与空调》2019年11月号第88-92页