发明创造名称：一种微通道金属泡沫碟状激光器晶体冷却装置
外观设计名称：
决定号：194669
决定日：2019-11-12
委内编号：1F279095
优先权日：
申请（专利）号：201510860793.9
申请日：2015-11-30
复审请求人：中国科学院大连化学物理研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：任志伟
合议组组长：代云丽
参审员：肖远
国际分类号：H01S3/042
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：当权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征时，如果该区别技术特征未被现有技术公开，也没有证据和\/或充分理由证明是本领域的公知常识，且该权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求具有创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510860793.9，名称为“一种微通道金属泡沫碟状激光器晶体冷却装置”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国科学院大连化学物理研究所。本申请的申请日为2015年11月30日，公开日为2017年06月09日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月31日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-8不具有专利法第22条第3款规定的创造性。在驳回决定中引用如下一篇对比文件：
对比文件1：CN104051952A，公开日为2014年09月17日。
驳回决定所依据的文本为申请人于申请日2015年11月30日提交的说明书第1-24段、说明书附图图1、说明书摘要、摘要附图、权利要求第1-8项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种微通道金属泡沫碟状激光器晶体冷却装置，其特征在于：包括金属泡沫，微通道板水循环系统，铜钨制壳体；
铜钨壳体(3)为上端开口下端封闭的中空圆筒，铜钨壳体圆筒的密闭端面底部和碟片状激光器增益晶体焊接形成一体结构，在圆筒内密闭端放置有泡沫金属，泡沫金属与管壁内侧焊接成为一体结构，在圆筒内圆筒内泡沫金属的上方沿径向放置有微通道板，微通道板与泡沫金属之间沿轴向预留0.3-0.5mm的空气间隙(4)，在圆筒内微通道板的上方沿轴设置有长方形档板，档板下端与微通道板密闭连接，档板左右二端与圆筒内壁面密闭连接，档板将圆筒的开口端和微通道板间的区域分隔成二个腔室，其中一个腔室的开口端作为入水口2)，另一个腔室的开口端作为出水口(1)。
2. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：
空气间隙(4)用于防止微通道板入水口(2)和出水口(1)被泡沫边缘卡死，影响出回水。
3. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：
微通道板上的孔隙为矩形，圆形微通道板的四周边缘与筒内壁面焊接固定，其与铜钨壳体(3)筒内侧焊接形成一体结构。
4. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：
铜钨壳体(3)的下方密闭端与圆形碟片状激光器增益晶体(6)采用低温真空共晶焊接与一体结构；碟片状增益晶体为圆形薄片，铜钨壳体圆筒(3)圆筒与圆形碟片状激光器增益晶体(6)同轴设置，且铜钨壳体(3)圆筒的直径大于圆形碟片状激光器增益晶体(6)的直径。
5. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：
铜钨壳体(3)中空圆筒筒壁为铜钨材质，金属泡沫(5)材质为铜钨材质；
金属泡沫(5)为圆筒形状与铜钨壳体筒内壁采用低温真空共晶焊焊接与一体结构；圆形碟片状增益晶体为Yb：YAG材质的薄片热沉与铜钨壳体(3)的下端。
6. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：
在微通道板与金属泡沫(5)之间预留0.5mm空气间隙。
7. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：铜钨壳体(3)的筒体内壁面与金属泡沫(5)、微通道板相焊接与一体结构；微通道板孔道形状为矩形形状，通过切割成为筒状结构焊接在铜钨圆筒(3)内侧。
8. 根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：其中金属泡沫孔隙直径为0.5mm。”
驳回决定认为：权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征在于：本申请中冷却装置是用于碟状激光器的；本申请中泡沫结构为金属材质，泡沫金属与管壁内侧焊接成为一体结构；铜钨壳体(3)为上端开口下端封闭的中空圆筒，铜钨壳体圆筒的密闭端面底部和碟片状激光器增益晶体焊接形成一体结构，且本申请中两个腔室是通过一个长方形挡板进行隔离的；微通道板设置在泡沫金属上方，且与泡沫金属之间沿轴向预留0.3-0.5mm的空气间隙(4)。然而，上述区别技术特征都属于本领域的公知常识，因此权利要求1不具有创造性。权利要求2-8的附加技术特征均是本领域的常用技术手段，因此，权利要求2-8也不具有创造性。
申请人中国科学院大连化学物理研究所（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年04月12日向国家知识产权局提出了复审请求，未提交修改文件。复审请求人认为：1）权利要求1的技术方案中，冷却装置整体为圆筒状，进水与出水均垂直于碟状激光器；而对比文件1中的冷却装置为三层结构，进水和出水孔与冷却水水流方向不一致。2）本发明所设置的金属泡沫和审查员所提到的对比文件1中在进水通道4或出水通道9内设置扰流单元18，虽然二者作用相同但构造完全不同。金属泡沫结构是一种常见的材料，但其主要作为过滤杂质之用，用在碟状激光器晶体冷却装置中用来冷却装置和提高热交换的效率并不是其常规使用，不是本领域技术人员的常规选择。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月23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中认为：1）对比文件1公开的内微通道冷却热沉是应用于半导体激光器及列阵器件的，其中激光Bar设置于上盖层的前端，即与进水通道和出水通道位置垂直，与本申请中微通道与晶体的相互位置关系相同，即二者结构均是将冷却水垂直冲击被冷却物；2）对比文件1公开的扰流单元18产生湍流导致热交换时间增加，提高热交换效率，相当于本申请的泡沫结构，与本申请泡沫结构的目的和作用均相同，因此坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1. 审查文本的认定
在复审程序中，复审请求人未提交修改文件。因此，本决定以驳回决定所针对的文本，即申请日2015年11月30日提交的说明书第1-24段、说明书附图图1、说明书摘要、摘要附图、权利要求第1-8项为基础作出。
2. 关于专利法第22条第3款
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。
当权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征时，如果该区别技术特征未被现有技术公开，也没有证据和/或充分理由证明是本领域的公知常识，且该权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求具有创造性。
具体到本案：
权利要求1请求保护一种微通道泡沫金属碟状激光器晶体冷却装置，对比文件1公开了一种用于半导体激光器的内微通道冷却热沉，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第1-36段，图1-10）：其包括由上至下依次设置的出水层、分水层和进水层。进水层上设置有进水孔1，进水孔1连接有进水通道4，分水层上设置有反水孔6，出水层上设置有出水孔2，出水孔2连接有出水通道9，所述进水通道4与出水通道9通过反水孔6连接。所述进水通道4的口径沿进水孔1到反水孔6方向减小，所述出水通道9的口径沿反水孔6到出水孔2方向减小。进水通道4、出水通道9中至少任一个的通道内设置有扰流单元18，其可为设置在进水通道4或出水通道9内的若干个柱状结构（参见说明书第27段，图1-4）。该热沉可以提高换热效率、降低热阻、减小压降（参见说明书第9段）。
此类热沉的通道属于微通道级别，尺寸范围是0.1mm~1mm，文中提到的窄通道是指在原来整个热沉分为4个如图5中所示宽通道中增加通道之间的脊进一步将宽通道分成如图1中所示的数量增多的窄通道，考虑到成形工艺的加工极限，尺寸由原来的2mm左右变为0.3mm~0.4mm。理论上通道越小越细化越有助于增加流体与通道壁的热交换面积，散热流体的利用率越高，散热效率也就越高，另外增加通道之间的脊来细化通道有助于整个热沉的分散热量分布，使温度均匀避免局部散热不好造成温度过高而使发热芯片烧坏（参见说明书第20段）。
在实施例1中，本实例结构的制造方法为增材制造技术一体成型的窄通道热沉，冷却水从进水孔1通过进水通道孔3依次进入通道壁5之间的进水通道4，然后进入热沉芯片贴合前端通过反水孔6进入出水通道9中，经过汇流通道10汇总后，再经出水通道孔8进入出水孔2，由此完成一次循环制冷（参见说明书第28段）。
其中，对比文件1中的内微通道冷却热沉对应于本申请中的微通道冷却装置；对比文件1中进水通道4和出水通道9上的通道壁5对应本申请中的微通道板，形成微通道板水循环系统。
因此，权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：（1）该冷却装置用于冷却碟状激光器晶体；还包括铜钨制壳体，其为上端开口下端封闭的中空圆筒，铜钨壳体圆筒的密闭端面底部和碟片状激光器增益晶体焊接形成一体结构；在圆筒内微通道板的上方沿轴设置有长方形档板，档板下端与微通道板密闭连接，档板左右二端与圆筒内壁面密闭连接，档板将圆筒的开口端和微通道板间的区域分隔成二个腔室，其中一个腔室的开口端作为入水口，另一个腔室的开口端作为出水口；（2）还包括泡沫金属，在圆筒内密闭端放置有泡沫金属，泡沫金属与管壁内侧焊接成为一体结构；微通道板沿径向放置于圆筒内泡沫金属的上方，微通道板与泡沫金属之间沿轴向预留0.3-0.5mm的空气间隙。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是：（1）提高碟状激光器的散热性能；（2）增加热交换时间，提高导热效率。
对于上述区别技术特征（1），对比文件1中公开的冷却热沉的形状是长方体，用于冷却半导体激光器，该半导体激光器或其晶体并非碟片状，因此本领域的技术人员在对比文件1的基础上，难以想到将其冷却热沉用于冷却碟片状激光器，也难以想到将长方体形水冷容器设置为上端开口下端封闭的中空圆筒。而且，在对比文件1中，待冷却的激光器应置于进水通道或出水通道外侧的热沉表面，其对应于本申请中壳体圆筒的侧面，不同于本申请中将碟片状激光器增益晶体设置于壳体圆筒的密闭端面底部，而壳体圆筒的侧面由于具有弧面而不适合设置碟片状激光器增益晶体，且由于对比文件1的反水孔外侧的狭窄表面的散热性能较差，本领域的技术人员也难以想到在此处设置待冷却的激光器。至于长方形档板的技术特征，其也是适应于中空圆筒形的水冷容器的结构，用于将已经吸收热量的冷却水和尚未吸热的冷却水尽量隔开，而对比文件1中的进水孔1与出水孔2之间已经有板状物隔开，不再需要挡板隔开，上述板状物也无法对应将圆筒开口端和微通道板之间区域分隔成二个腔室的档板。相对于对比文件1，本申请采用上端开口下端封闭的中空圆筒作为水冷容器，并将壳体圆筒的密闭端面底部作为散热表面和碟片状激光器增益晶体焊接，用于提高碟状激光器晶体的散热性能, 还能通过部分水汽化带走更多热量。
对于上述区别技术特征（2），虽然对比文件1中进水通道和出水通道上的柱状扰流单元18也起到了增加冷却水与热沉热交换面积、增加涡流比例最终提高散热能力的作用，但柱状扰流单元与泡沫金属是两种不同的冷却水通道模式。本领域的技术人员知晓：柱状扰流单元设置于冷却水通道，可以由于阻挡水流而产生更多涡流，从而提高散热效果。而泡沫金属是含有泡沫气孔的金属材料，其孔隙度高，孔隙直径可以为毫米量级，以这种材料作为冷却水的通过路径，可以增加散热面积和水流通过时间，最终提高散热效果。进一步地，在对比文件1公开了在微通道板内设置柱状扰流单元的基础上，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的情况下难以想到可以换用泡沫金属作为冷却水通道并将其与管壁内侧焊接为一体、独立设置于微通道板以外并与微通道板之间保持一定的空气间隙。而且，目前也没有证据证明该区别技术特征（2）是本领域的公知常识。相对于对比文件1，本申请通过采用泡沫金属作为冷却水通道的方式增加了热交换时间，提高了导热效率。
因此，对本领域技术人员来说，由于上述区别技术特征的存在，即使将对比文件1和本领域公知常识结合尚不足以认定权利要求1不具备创造性，即，对本领域技术人员来说权利要求1相对于对比文件1不是显而易见的，权利要求1要求保护的技术方案具备突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款关于创造性的规定，其从属权利要求2-8也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
对于“对比文件1中微通道与晶体的相互位置关系与本申请相同，两者均是将冷却水垂直冲击被冷却物”的观点，合议组认为：在本申请中，冷却水垂直冲击被冷却物；但在对比文件1中，待冷却的激光器应置于进水通道或出水通道外侧的热沉表面，也就是说冷却水流动的方向平行于被冷却物，因此，两者在微通道与晶体的相互位置关系是不同的。
对于“对比文件1公开的扰流单元18产生湍流导致热交换时间增加，提高热交换效率，相当于本申请的泡沫结构，与本申请泡沫结构的目的和作用均相同”的观点，合议组认为：本申请所采用的泡沫金属由于具有孔隙而增加了热交换面积和水流通过时间，从而提高了散热效果；而对比文件1是由于设置柱状扰流单元而产生湍流从而提高散热效果。两技术手段的最终目的相同，但采用的方式不同，并不能简单地将两者对应起来，且在对比文件1公开了柱状扰流单元的基础上，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的情况下难以想到可以采用泡沫金属作为冷却水通道。
综上所述，权利要求1-8具备专利法第22条第3款规定的创造性。
根据上述事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月31日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本决定所针对的文本的基础上对本发明专利申请继续进行审查。
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,请求人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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