电磁烹饪器具线圈盘专利技术现状.pdf

中国科技信息 2024 年第 6 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024-18-专利分析随着当代生活节奏的加快，人们对家电产品的要求逐年增加，家电产品以高效、安全、快速、节能、环保、清洁等特性受到众多消费者的青睐。电磁炉、电磁电饭煲等是运用感应加热原理发明出来的家电产品，而线圈盘是电磁炉、电磁电饭煲等的重要发热元件，对线圈盘的改进就成了当今国内国际研究的焦点和热点。譬如在日常生活中，人们常常利用电磁炉加热做菜，将需要加热的电磁炉炒锅放在电磁炉灶台面板上，从而通过电磁炉内部的电磁线圈产生的电磁感应涡流对锅体进行加热。然而有些电磁加热线盘在加热时产品品质性能不稳定，加热质量再现性与重复性较差，被加热体温度不够均匀，加热效率低，速度慢。可控性较差，线盘频率感量不稳定，加热时局部温度过热及局部温度过低，加热可控距离较短。故本文针对烹饪器具的线圈盘的改进技术，首先依据相关联的分类号进行研究，并对线圈盘进行技术分解，然后从全球角度对该项技术的演进及重要申请国别、申请人在线圈盘演进中所做的贡献等方面分析了该项技术的专利概况。通过在专利数据库中进行检索，以电磁烹饪器具的线圈盘的相关专利申请作为研究对象，从专利文献的视角对电磁烹饪器具的线圈盘的专利申请文献进行分析，以期为该领域的技术改进提供参考。IH的基本原理电磁感应加热原理是采用电磁感应原理实现加热，利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的导体内部就会产生涡流电流，涡流电流的焦耳效应会使导体温度上升，从而实现加热。涡流就是线盘与含铁质锅具近距离接触，锅具处于高速变化磁场范围内，不断地切割着交变的磁力线，锅具底部产生大量的涡电流，锅具组成成分铁原子在涡电流的作用下高速无规则的剧烈运动，相互碰撞摩擦，锅具底部发热，实现对锅具内部食物的加热。线圈盘技术在 IPC部类的分布为了研究电磁烹饪器具的线圈盘的发展情况，本小节通过 IPC/EC/CPC 分类号与比较准确的关键词相结合，同时采用不同的算符命令确保“检全”和“检准”，通过在专利库及非专利库中进行检索并确定分析样本。分析样本中含有A 部、F 部、H 部，其中 A 部含有 2 个大类，H 部含有 1 个行业曲线开放度创新度生态度检索量持续度可替代度影响力行业关联度电磁烹饪器具线圈盘专利技术现状胡彦玲 王韶华胡彦玲 王韶华（等同第一作者）国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心胡彦玲，女，硕士，助理研究员，研究方向：知识产权。王韶华，女，硕士，助理研究员，研究方向：知识产权。-19-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024中国科技信息 2024 年第 6 期专利分析大类，F 部含有 2 个大类，在此仅对专利数量超过 100 个的大类的分类号进行统计。通过图 1 可以看出，应用于电磁烹饪器具的线圈盘集中在电磁炉、电饭煲、电热水器等领域，这也为电磁加热技术在废弃处理、军事、医疗、航空航天、环境监测等领域的进一步应用开拓了市场。电磁烹饪器具的线圈盘技术分解一般情况下，可按照技术特征、工艺流程、产品及使用用途等进行技术分解。具体到烹饪器具的线圈盘技术领域而言，可以从线圈盘所采用的技术手段进行分类，由于采用不同的技术手段所达到的线圈盘的技术效果是不同的，且有些是采用多重技术手段来实现上述技术效果，技术手段多样化，所采用的结构也复杂多变，因此，需要在纷繁复杂的线圈盘结构中整理出一定的起到均匀加热目的的技术分类。本小节主要从烹饪器具的线圈盘的技术手段出发，可以做出如下技术分解。图2显示了线圈盘的各技术分支及其进一步的细分技术，在实际应用的改进技术中，有时是单独使用，有时是多个技术叠加使用，以期达到更好地均匀、高效的加热效果。如驱动电机的改进，线圈盘通过电动机以及驱动转轴带动电磁线圈转动，使得电磁线圈的加热中心可以因转动而移动，从而增大了放置于线圈盘上的炒锅的加热面积；同时，使炒锅的锅体可以均匀受热，可以有效地避免因锅体局部温度过高而导致在炒菜过程中出现粘锅、煳锅现象。针对该项技术，虽然翻炒效果上很好，但电机与电磁加热会产生相互干扰，容易产生危害。如果内部设置搅拌叶，若对于豆腐、丝状食物等搅拌叶要不就使食物碎掉，要不就缠绕到搅拌叶上，导致其使用可能会受到限制。故在三维结构的改进上成为一项新突破，弧形侧壁可以与被加热的锅具很好的贴合，当锅具倾斜烹饪时，弧形侧壁部分加热量较大，可以较好地烹饪食物，而弧形侧壁对应的锅具，弧形结构可以烹饪较多的食物，提升产品的通用性，电磁加热全方位，上、中、下三维立体均匀加热，提高热效率，增加保温功效。综上，本小节对线圈盘进行了不同平面状和三维立体结构的分解，为后文专利技术的分析打下了基础。中国专利申请各技术分支发展 本小节主要对按用途分类和按结构分类两种分类方式下各技术分支的发展分布进行分析。（一）按结构分类下的各技术分支的发展。图 3 显示了线圈盘在各技术分支的发明量的占比以及图4 显示了各年份的不同技术发展变化，通过图 4 可知，线圈盘在 2009 年是驱动线圈盘进行旋转，因为烹饪锅具的底侧的温度高，周侧的温度低，低侧易发生煳锅、粘锅的问题，而周侧又不难以对被加热物进行加热，故将线圈盘进行旋转以期达到周侧的加热效果，又可防止底部过热。在 2010 年开始，对线圈槽进行改进，将线圈槽设置为三维的结构，通过线圈的缠绕达到底部和侧部同时加热的效果，20112013 年，将三维结构的线圈进行一体化设置，直接安装在形状吻合的线圈槽上，如何可在均匀加热的基础上实现快速安装、便于拆卸的效果。进一步地，2014 年将三维立体结图 4线圈盘各年份的不同技术发展变化图 3线圈盘在各技术分支的发明量图 2图 1线圈盘应用的领域中国科技信息 2024 年第 6 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024-20-专利分析构的线圈盘进行旋转，相对于 2009 年的线圈盘驱动，此时的加热效果更好。20152017 年，三维线圈的结构针对不同火力的分布进行改进，且申请量急剧递增，其与国家鼓励发明创造、市场对三维结构的烹饪产品的需求是密不可分的。2018 年至今，该技术主要在国内持续走高，2020 年之后，国内企业集中研发该 3D 线圈盘技术的应用对象的扩充。线圈盘技术的专利申请状况本小节主要对全球专利申请状况的趋势以及中国专利申请量进行分析，从中得到相关线圈盘技术发展趋势，以及重要申请人的申请状况。全球专利申请量状况图 5 显示了线圈盘技术在全球的申请总量的变化趋势，在具体分析国内的线圈盘的专利申请状况时，需要先了解线圈盘技术在全球专利申请中的整体分布，国外在 3D 线圈盘技术领域起步较早，而国内申请人的专利申请量从 2005 年才有第一件专利申请，并从 2007 年开始逐渐增长，虽然比国外晚发展了 34 年，但是申请量占据了很大一部分，且国内申请在该领域的申请量一直呈上升趋势，其与中国鼓励科技创新紧密相关，虽然落后了国外一段时间，不过还是有一定的发展空间的。以 2005 年为界，2005 年美的提交了该领域的第一件专利申请，此后国内申请人的相关专利呈逐渐上升趋势，其中以国内企业为主，美的、苏泊尔、九阳、信多达、方太等企业，20082015 年期间缓慢增长，在 2015 年开始迅速上升，在 2019 年达到高峰，随后的两年里，又有所下降。同样的，国外的发展区域国内的基本上是保持同步的。其中很重要一个原因在于国内外在这一领域的研究本身呈下降的整体趋势，在国内外该领域已经发展成熟的情况下，除非有新的重大的技术的提出或者国际、国家有新的专利政策或者新的家用电器安全法规规定等，否则以后仍会保持缓慢下降的趋势。另外一个原因在于 20152019 年之间家电需求迫切，自主企业发展迅猛，配套的零部件企业也得到了良好的发展，并且此期间，国家鼓励发明创造，提倡自主创新，并颁布一定的规章制度和奖励政策，使得国内企业热衷于申请图 6申请人的全球申请量图 5全球的申请总量变化趋势发明专利，进一步带动了家电烹饪领域的深入发展。2020年之后，该技术转战于立体结构的改进，进一步提升了线圈盘的加热均匀性。申请人的全球申请量分析 图 6 以万为单位进行计量，从图可知，在来华申请人中，日本的申请量和申请人均是排名第一的，这与日本本土的技术理念以及日本在全球的电子产品的基础是息息相关的，另外，日本的烹饪产品在零配件上具有较先进的技术，如烹饪器具的控制装置、线圈的改进技术等，故其在中国的占比高是有一定的关系的，并在中国设立了多个工厂，与中国本土企业和零部件企业构成了强烈的竞争。其次是欧洲、美国等企业，但相对于日本来说，其申请量相对较弱，这与这些国家的技术核心的研究方向是有关系的。下面我们重点研究一下当下比较火热的日系品牌，其包括东芝、日立、三洋、虎牌、象印、松下和三菱共七家，这七大品牌在 IH 的 3D 线圈设计上具有各自的技术优势。技术开发东芝列第一位，其一直为 IH 技术的领跑着，其技术厉害之处在于：真空令食物吸水均匀充分，加压使得食物更加成熟，虽然这两个功能在物理上是矛盾的，但是东芝成功解决了该问题，包括如三洋、虎牌的新技术也是源于东芝。日立成功沿袭了东芝的 IH 的真空加压技术，并进一步在“密封保鲜”技术上就获得出色的表现。三洋被松下收购了，三洋主要的技术是 IH 的调压技术，且松下对技术的跟进和对消费者口味的及时调整是首屈一指的，这也是松下在香港一带形成了比较多的合资企业的原因之一。三菱的技术核心是结合了IH技术与超声波技术，使得食物不干也不糊，口感较好。结语从国内外的线圈盘的专利技术发展来看，该项技术发展迅速，尤其是近几年，厨房电器的功能越来越强大，给人类的生活带来了极大的便捷性。结合内部电路控制的改进，线圈盘在加热的均匀性上已经不再满足于外形上的改进，其内部的线圈的电力控制、线圈的电源供给、线圈的做功时机以及线圈的电路优化等将是未来研究的大趋势。虽然在线圈盘的外形的申请上，国内优于国外，但是在前述的未来研究趋势上，国外的大型公司对于该些技术的重视也在与日俱增，该领域的国外公司在华申请也在逐渐增多，国内申请人想要在该领域与国外公司抗衡，就必须创新出自己的新亮点和构思。