发明创造名称：一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法
外观设计名称：
决定号：188444
决定日：2019-08-15
委内编号：1F290060
优先权日：
申请（专利）号：201610021095.4
申请日：2016-01-13
复审请求人：中国矿业大学(北京)
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：孙金凤
合议组组长：裴志红
参审员：黄继嗣
国际分类号：F02B63/04(2006.01);F02B69/02(2006.01);F01N5/02(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术相比，存在区别技术特征，但其他现有技术给出了将该区别技术特征的一部分应用于最接近的现有技术以解决相应技术问题的技术启示，而另一部分区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610021095.4，名称为“一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中国矿业大学（北京），申请日为2016年01月13日，公开日为2016年06月08日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年04月26日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2016年01月13日提交的说明书附图图1-2（第1页）、说明书摘要、摘要附图，2018年04月04日提交的权利要求第1-5项，说明书第1-16段（第1-2页）。
驳回决定中引用的对比文件为：
对比文件1：CN202468042U，公告日为2012年10月03日；
对比文件2：CN102367767A，公开日为2012年03月07日；
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，包括瓦斯输送及干燥系统、液体雾化系统、配气系统、阻火器、气缸、冷却系统、余热利用系统、热机系统、发电系统、数控调节系统、浓度传感器、减压阀、切断阀、瓦斯压力表、电磁阀等组成。可燃液体经雾化形成小液滴，随之喷入气缸中与极低浓度瓦斯混合。可燃气体通过电磁阀控制流量，通入气缸中与极低浓度瓦斯混合。可燃气体、液体的量由瓦斯的浓度确定，根据理论计算及实验验证后的最佳浓度配比，选用的可燃液体或者气体，其价格相对便宜，易于储存和运输，且具有较低的爆炸下限，与极低浓度瓦斯混合后可以点燃爆炸。形成的可燃气体、液体与极低浓度瓦斯的混合气体，其混合物的最小点火能应在火花塞的能力范围之内，保证每个周期都能成功点火。通过上述技术方法可以完成极低浓度瓦斯和可燃气体、液体从混合、爆炸做功、发电、余热利用的整个过程。
2. 根据权利要求1所述的一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，其特征在于，气缸发生剧烈的爆炸反应，为了实现持续有效工作配有冷却系统，通过节温阀，采用冷却水调节气缸温度。
3. 根据权利要求1所述的一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，其特征在于，气缸端口都设有阻火器，保障系统安全。
4. 根据权利要求1所述的余热利用系统，其特征在于，反应废气通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途。
5. 根据权利要求1所述的余热利用系统，其特征在于，系统所使用的阻火器、流量计、传感器、电磁阀等部件都需是防爆认证装置。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1的区别技术特征部分被对比文件2公开，部分为本领域的公知常识或本领域技术人员能够做出的常规设置，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性；从属权利要求3的附加特征被对比文件1公开，权利要求2，4-5的附加特征是本领域的公知常识或本领域的常规设置；因此，从属权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年06月21日向国家知识产权局提出了复审请求，同时对权利要求书进行了修改，其中将驳回决定针对的从属权利要求4的附加技术特征“反应废气通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途”和说明书中的技术特征“含有压力、浓度的瓦斯空气混合气体由瓦斯输送及干燥系统通入，将含有浓度的可燃液体雾化或可燃气体喷入气缸中点火使混合物爆炸推动气缸做功，通过发电系统从而使机械能转化成电能”增加至独立权利要求1中构成新的权利要求1，并删除了从属权利要求4，相应修改权利要求序号。复审请求人认为：（1）本申请中瓦斯气体先通过干燥系统进行脱水，然后再经过阻火器，这样的顺序设置可以防止阻火器出现堵塞和腐蚀现象。而对比文件1公开的瓦斯发电机组控制系统，干式阻火器容易出现堵塞或腐蚀现象时，瓦斯气体进入内燃机的含量会降低或可能造成没有瓦斯气体进入内燃机内，无法实现瓦斯气体与柴油燃料的混合，也会影响利用低浓度瓦斯发电；（2）本申请隐含公开了对瓦斯与空气混合后再进行增压技术，而对比文件1和对比文件2中均未公开本申请“对瓦斯与空气混合后再进行增压技术”的结构；（3）对比文件2中未具体公开将余热回收会如何进行利用，而本申请不仅公开了对余热进行回收，还将反应废气通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途，显然，本申请热交换器的设置并不是本领域的常规设置。
复审请求人于2018年06月21日提复审请求时新修改的权利要求书如下：
1. 一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，包括瓦斯输送及干燥系统、液体雾化系统、配气系统、阻火器、气缸、冷却系统、余热利用系统、热机系统、发电系统、数控调节系统、浓度传感器、减压阀、切断阀、瓦斯压力表、电磁阀等组成。可燃液体经雾化形成小液滴，随之喷入气缸中与极低浓度瓦斯混合。可燃气体通过电磁阀控制流量，通入气缸中与极低浓度瓦斯混合。可燃气体、液体的量由瓦斯的浓度确定，根据理论计算及实验验证后的最佳浓度配比，选用的可燃液体或者气体，其价格相对便宜，易于储存和运输，且具有较低的爆炸下限，与极低浓度瓦斯混合后可以点燃爆炸。形成的可燃气体、液体与极低浓度瓦斯的混合气体，其混合物的最小点火能应在火花塞的能力范围之内，保证每个周期都能成功点火。含有压力、浓度的瓦斯空气混合气体由瓦斯输送及干燥系统通入，将含有浓度的可燃液体雾化或可燃气体喷入气缸中点火使混合物爆炸推动气缸做功，通过发电系统从而使机械能转化成电能，通过上述技术方法可以完成极低浓度瓦斯和可燃气体、液体从混合、爆炸做功、发电、余热利用的整个过程，反应废气通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途。
2. 根据权利要求1所述的一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，其特征在于，气缸发生剧烈的爆炸反应，为了实现持续有效工作配有冷却系统，通过节温阀，采用冷却水调节气缸温度。
3. 根据权利要求1所述的一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，其特征在于，气缸端口都设有阻火器，保障系统安全。
4. 根据权利要求1所述的余热利用系统，其特征在于，系统所使用的阻火器、流量计、传感器、电磁阀等部件都需是防爆认证装置。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年07月04日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：（1）本申请的权利要求1和说明书中并没有对干燥系统、浓度传感器、电磁阀和阻火器的安装位置和安装顺序进行记载，仅从说明书附图中可以得出相应地顺序；其次，对比文件1公开了浓度传感器、电磁阀和阻火器，且设置干燥系统对瓦斯进行脱水也是本领域的公知常识（参见“井下瓦斯抽采实用技术”，王茂林主编，第326页，2015年1月）。浓度传感器是对瓦斯浓度的一种监测手段，将其紧随在输送及干燥系统之后并且设置在电磁阀或阻火器之前，从而对过滤及干燥后的瓦斯浓度进行及时地监测是本领域技术人员很容易想到的；电磁阀起到切断和开通输气管路的作用，阻火器起到防止回火的作用，两者设置顺序的不同并没有带来意料不到的技术效果。因此，即使申请人依据说明书附图，将这四者的安装位置和安装顺序体现在权利要求1中，也不能构成权利要求1具备创造性的理由；（2）本申请并未隐含公开“对瓦斯与空气混合后再进行增压技术”，也就是说并不能通过“含有压力、浓度的瓦斯空气混合气体”得出“对瓦斯与空气混合后再进行增压”。在对比文件1和对比文件2的基础上，将含有压力、浓度的瓦斯空气混合气体由瓦斯输送及干燥系统通入，将含有浓度的可燃液体雾化或可燃气体喷入气缸中点火使混合物爆炸推动气缸做功，通过发电系统从而使机械能转化成电能是本领域的常规技术手段；（3）对比文件2公开了余热利用系统，而锅炉中被加热介质为水，这是本领域的公知常识；至于锅炉中被加热的水用作供暖、淋浴系统或其他用途是本领域技术人员可以做出的常规选择。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019 年01 月11 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1的区别技术特征部分被对比文件2公开，部分为本领域的常规技术手段，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性；从属权利要求2、3的附加特征部分被对比文件1公开，部分为本领域的常规技术手段或常规设置，权利要求4的附加特征是本领域的公知常识；因此，从属权利要求2-4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见，合议组认为：（1）首先，本申请权利要求中仅限定具有干燥系统及阻火器，并未对两者的前后位置进行限定，而且，在瓦斯输送过程中使用干燥系统以及将干燥系统设置在阻火器之前是本领域公知的技术常识，且在阻火器之前设置过滤器也是本领域公知的技术常识；（2）由于气体本身具有一定压力，因此，对比文件1中的瓦斯及对比文件2中的瓦斯空气混合气均是具有一定压力和浓度的，而瓦斯混合气体含有压力并不能确定该瓦斯和空气混合物是经过增压的，请求人所陈述的瓦斯与空气先混合后增压的相关技术特征既未在原始申请文件中明确记载，也不能根据原始申请文件直接地、毫无疑义地确定；（3）虽然对比文件2中的排气是进入余热锅炉进行余热回收，但在对比文件2已经给出了可以对排气余热进行再利用的启示的情况下，本领域技术人员显然很容易想到多种利用余热的方式，而将排气余热通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途都是本领域常规的余热利用方式，对本领域技术人员来说是很容易想到的，其效果也是可以预期的。
由于复审请求人未在复审通知书指定的期限内答复，合议组于2019年05月09日发出复审案件结案通知书，指出该复审请求视为撤回，本案的审理结束。
复审请求人于2019年06月20日提交了复审程序恢复权利请求书，请求恢复权利，同时提交了意见陈述书，但未修改申请文件；2019年07月09日国家知识产权局发出恢复权利请求审批通知书，同意恢复权利。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时对权利要求书进行了修改，经审查，所做修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定，故本复审请求审查决定所针对的文本为：申请日2016年01月13日提交的说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图；2018年04月04日提交的说明书第1-2页以及2018年06月21日提交的权利要求第1-4项。
关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
2.1权利要求1要求保护一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的技术及方法，对比文件1（参见对比文件1的说明书第0014-0020段，附图1-2）公开了一种瓦斯发电机组控制系统，其实质上也公开了一种利用极低浓度瓦斯爆炸发电的方法，内燃机1（即本申请中的热机系统）上设置有瓦斯气体进口和柴油进口，可同时利用瓦斯气体和柴油作为燃料进行工作；内燃机1通过传动机构驱使发电机2（即本申请中的发电系统）进行发电。瓦斯管道3的输入端与瓦斯供给管路相连接（相当于本申请中的瓦斯输送系统），首先经过湿式阻火器4和干式阻火器5，经干式阻火器5处理后再经过瓦斯电磁阀6和微步瓦斯控制器7后接于内燃机1的瓦斯气体进口，瓦斯电磁阀6可对瓦斯管道3的通断状态进行控制，在内燃机1停止运行或发生故障时，及时切断瓦斯管道（即该电磁阀也相当于本申请中的切断阀）；微步瓦斯控制器可对瓦斯管道3的开合状态进行控制，以便调节进入到内燃机1中的瓦斯流量。柴油供给管8经过柴油电磁阀9和微步柴油控制器10后接于内燃机1的柴油进口上，柴油电磁阀9用于控制柴油供给管8的通断状态，微步柴油控制器10对柴油供给管8的开合程度进行控制，还包括微控制器H（即本申请中的数控调节系统）、 甲烷浓度传感器12（即本申请中的浓度传感器）；甲烷浓度传感器12用于检测瓦斯管道3中的甲烷浓度，如果微控制器H检测到内燃机1的输出功率降低，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会降低，就通过微步柴油控制器10增加柴油的供给量；如果微控制器H检测到内燃机1的输出功率升高，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会增加，就通过微步柴油控制器10减小柴油的供给量（相当于本申请中的可燃液体的量由瓦斯的浓度确定，根据理论计算及实验验证后的最佳浓度配比），微控制器的输入端还连接有气缸温度传感器；通过气缸温度传感器可以实时检测气缸的温度，并控制降温系统（相当于本申请中的冷却系统）进行合理散热；由此可见，对比文件1中选用的可燃液体为柴油，而柴油也具有价格相对便宜，易于储存和运输，且具有较低的爆炸下限，与极低浓度瓦斯混合后可以点燃爆炸；由于对比文件1公开了将瓦斯与柴油通入内燃机中，内燃机再驱使发电机发电，因此，对比文件1实质已经公开了瓦斯气体由瓦斯输送系统通入，将含有浓度的可燃液体喷入气缸中点火使混合物爆炸推动气缸做功，通过发电系统从而使机械能转化成电能，通过上述技术方法可以完成极低浓度瓦斯和可燃液体从混合、爆炸做功、发电的整个过程。
因此，该权利要求与对比文件1的区别技术特征为：（1）还包括干燥系统，液体雾化系统，减压阀，瓦斯压力表，含有压力浓度的瓦斯空气混合气体通入干燥系统，可燃液体经雾化形成小液滴，通入气缸中与极低浓度瓦斯混合，形成的可燃液体与极低浓度瓦斯的混合气体，其混合物的最小点火能应在火花塞的能力范围之内，保证每个周期都能成功点火，（2）还包括配气系统，余热利用系统及余热利用过程，可燃气体通过电磁阀控制流量，形成可燃气体与极低浓度瓦斯的混合气体，反应废气通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途；
基于上述区别技术特征可以确定，本申请实际要解决的技术问题为：对瓦斯进行干燥处理以及对内燃机产生的废热进行再利用。
对该区别技术特征（1），在瓦斯输送过程中使用干燥系统是本领域公知的技术常识（参见《井下瓦斯抽采实用技术》，王茂林，第325页最后一段至326页第1段，327页第1段，煤炭工业出版社，2015年01月第1版）；而设置减压阀及瓦斯压力表，采用液体雾化系统对可燃液体雾化形成小液滴再通入气缸中，以及混合物的最小点火能应在火花塞的能力范围之内，保证每个周期都能成功点火是本领域的常规技术手段；
对于区别技术特征（2），对比文件2公开了一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法（参见说明书第0013-0016段，附图1），包括瓦斯输送管线1、空气滤清器2、燃气调节器3、燃气内燃机进气腔4和燃气内燃机气缸5，低浓度瓦斯或煤矿通风瓦斯通过与空气滤清器2相连的瓦斯输送管线1直接进入燃气内燃机进气腔4，并与从燃气调节器3进入的可燃气体混合后，进入到燃气内燃机气缸5内，低浓度瓦斯和可燃气体所形成的混合气体在气缸内压缩、燃烧膨胀，做功，推动燃气内燃机活塞往复运动，带动曲轴旋转，曲轴带动发电机发电，之后温度为500-600℃的烟气从排气道排出或进入余热锅炉进行余热回收； 由此可见，采用瓦斯空气的混合气体以及采用可燃气体通入内燃机中参与燃烧已在对比文件2中公开，且对比文件2公开了可燃气体通过燃气调节器3进入内燃机气缸，因此，其也公开了可燃气体的配气系统，且对比文件2公开了温度为500-600℃的烟气从排气道排出或进入余热锅炉进行余热回收，因此，其也公开了余热利用系统，且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，都是采用可燃气体及瓦斯空气的混合气参与燃烧以及对内燃机的余热进行利用，也就是说对比文件2给出了将上述技术特征用于对比文件1以解决其技术问题的启示；虽然对比文件2中的排气是进入余热锅炉进行余热回收，但在对比文件2已经给出了可以对排气余热进行再利用的启示的情况下，本领域技术人员显然很容易想到多种利用余热的方式，而将排气余热通过热交换器把热传递给循环流动工质水，加热后的水可用作供暖、淋浴系统或其他用途对本领域技术人员来说是很容易想到的，无需付出创造性劳动，而可燃气体通过电磁阀控制流量也属于本领域的常规技术手段，由此可知，在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域的常规技术知识以得出该权利要求所要求保护的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2权利要求2对权利要求1作了进一步限定，其限定部分的附加技术特征为“气缸发生剧烈的爆炸反应，为了实现持续有效工作配有冷却系统，通过节温阀，采用冷却水调节气缸温度”，其中对比文件1公开了“通过气缸温度传感器可以实时检测气缸的温度，并控制降温系统进行合理散热”（参见说明书第0016段），因此，对比文件1已经公开了冷却系统且需对冷却系统进行控制以调节气缸温度，则在此基础上，通过节温阀采用冷却水调节气缸温度对本领域技术人员来说是一种常规技术，采用这种技术无需付出创造性劳动，其技术效果也是可以预料的，因此，在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下，该从属权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3权利要求3的附加技术特征为“气缸端口都设有阻火器，保障系统安全”，其中，对比文件1已经公开了在瓦斯输送至气缸的管道中设置有阻火器（参见对比文件1的说明书0015段），则为了安全将阻火器设置在气缸端口对本领域技术人员来说是一种常规设置，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4权利要求4的附加技术特征为“系统所使用的阻火器、流量计、传感器、电磁阀等部件都需是防爆认证装置”，为了保证系统运行安全，采用具有防爆认证的装置是本领域的公知常识，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
复审请求人于2019年06月20日提交的意见陈述书中陈述了本申请具备创造性的理由：本申请瓦斯气体首先通过干燥系统进行脱水，然后再依次经过浓度传感器和电磁阀，通入的可燃气体、液体的量由瓦斯的浓度确定，这样的顺序设置可以防止阻火器出现堵塞和腐蚀现象，还可以及时对进行爆炸的瓦斯浓度提前进行调整和控制，保证浓度低于50k爆炸下限的瓦斯得到充分利用，对比文件1公开的瓦斯发电机组控制系统瓦斯气体通过瓦斯通道后首先依次经过的是湿式阻火器和干式阻火器，依次经过湿式阻火器和干式阻火器的瓦斯气体量便会降低，使得瓦斯出现浪费，而且当在管道中出现火焰时，微步瓦斯控制器和瓦斯电磁阀均会受到严重损坏，这样会影响整个发电系统的工作。本领域技术人员在没有任何引用基础的情况下，是无法想到将对比文件1中公开的微步瓦斯控制器、瓦斯电磁阀和阻火器进行位置的更换的。
对此，合议组认为：首先，本申请权利要求中仅限定具有干燥系统、浓度传感器、电磁阀及阻火器，并未对各部件的设置顺序进行限定，因此，请求人所陈述的上述理由不予考虑，而且，在瓦斯输送过程中使用干燥系统是本领域公知的技术常识，且在瓦斯输送管道的不同位置设置多个阻火器也是本领域的技术常识（参见《井下瓦斯抽采实用技术》，王茂林，第325页最后一段至326页第1段，327页第1段，煤炭工业出版社，2015年01月第1版），因此，本领域技术人员可以依据上述技术常识根据系统运行需要选择合适的阻火器设置位置，而位置不同所带来的效果也是可以预期的；且对比文件1公开了甲烷浓度传感器12用于检测瓦斯管道3中的甲烷浓度，如果微控制器H检测到内燃机1的输出功率降低，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会降低，就通过微步柴油控制器10增加柴油的供给量；如果微控制器H检测到内燃机1的输出功率升高，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会增加，就通过微步柴油控制器10减小柴油的供给量，即对比文件1中的可燃液体的量也由瓦斯的浓度确定，从而也可以实现瓦斯的充分利用。
因此，复审请求人所陈述的本申请具备创造性的理由不具有说服力，合议组不予支持。
综上所述，合议组依法做出如下复审请求决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018 年04 月26 日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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