发明创造名称：排气量自动控制的填料式热泵高效蒸发浓缩装置
外观设计名称：
决定号：201584
决定日：2020-01-19
委内编号：1F261499
优先权日：
申请（专利）号：201610620247.2
申请日：2016-08-02
复审请求人：吉首大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：郭彦华
合议组组长：张庆慧
参审员：王东升
国际分类号：B01D1/00,B01D1/14,B01D1/30,F25B30/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，而没有证据表明现有技术中给出了将上述区别技术特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，则不足以认为该权利要求的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201610620247.2、发明名称为“排气量自动控制的填料式热泵高效蒸发浓缩装置”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为吉首大学，申请日为2016年8月2日，公开日为2016年12月21日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门（下称原审查部门）于2018年9月5日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1相对于对比文件1（CN101144666A，公开日为2008年3月19日）与对比文件2（CN103557635A，公开日为2014年2月5日）、对比文件3（CN203435668U，公告日为2014年2月19日）、对比文件4（CN2184868Y，公告日为1994年12月7日）以及本领域常规技术手段的结合不具备专利法第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8月2日提交的说明书摘要、说明书第1-19段、摘要附图、说明书附图图1-3；2018年2月27日提交的权利要求第1项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种排气量自动控制的填料式热泵高效蒸发浓缩装置，包括蒸发塔、加热桶和热泵外机，其特征在于：蒸发塔上部有集气罩，集气罩通过抽气斗对准接通热泵外机背部但留有适当间距，构成气流通道，风门上部活动铰接，风门下部受正弦波热膨胀伸缩器控制，实现对风门开度的热调节，抽气斗右端出口形状及位置与外机优先汽液共存盘管区对应，当外机内风扇抽风时，这样最有利于通过热泵工作区的湿热尾气被最彻底回收，再通过冷凝盘管在加热桶内进行释放，实现排湿与热回收循环；工作时外机内风扇抽风，空气从进气网进入依次穿过填料、驱动气动布水器、穿过毛巾式布帘、驱动气动布水器、筛孔布水盘构成气流通道；循环泵抽取加热桶上层热水通过循环管输入筛孔布水盘，使水逐层分布扩散与气流构成逆流传热、传质进行水分蒸发汽化，使溶液浓缩，未蒸发完液相通过积水盘收集导入加热桶底部；来自热泵外机盘管的制冷剂蒸汽通过管道进入汽液分离器分离液相，再经压缩机压缩通过管道连接盘管，制冷剂在盘管内与加热桶内水进行逆流加热，在此制冷剂冷凝实现压缩气体的液化释放大量热量供液相升温，高压冷凝液化的制冷剂通过回液管再经毛细管节流闪蒸进入下盘管，下盘管尾端通过管道连接分流管；分流管下端连接中间盘管，上端连接上盘管，盘管尾端通过管道进行合并再通过吸气管连接汽液分离器，实现压缩循环；所述正弦波热膨胀伸缩器两端有轴，轴连接两侧端板，两侧端板通过正弦波轮廓外形的筒体连接构成整体，构成整体装置的腔体内充入适当的制冷剂，使制冷剂在一定温度范围内为气液共存气相饱和状态，当装置感知环境温度变化时，由于内部饱和气体的压力与温度存在对应关系，温度变化则内部压力改变，随温度的改变内部压力跟随变化，会使正弦波轮廓外形的筒体产生随温度的热胀冷缩，利用热胀冷缩申缩效应驱动配套装置产生动作。”
驳回决定认为：
权利要求1相对于对比文件1的区别在于（1）、工作时外机内风扇抽风，空气从进气网进入依次穿过填料、驱动气动布水器、穿过毛巾式布帘、驱动气动布水器、穿过筛孔布水盘构成气流通道；未蒸发完液相通过积水盘收集导入加热桶底部，循环泵抽取加热桶上层热水，制冷剂蒸汽通过管道进入汽液分离器分离液相，制冷剂在盘管内与加热桶内水进行逆流加热，高压冷凝液化的制冷剂通过回液管再经毛细管节流闪蒸进入下盘管，下盘管尾端通过管道连接分流管；分流管下端连接中间盘管，上端连接上盘管，盘管尾端通过管道进行合并再通过吸气管连接汽液分离器，实现压缩循环；（2）、蒸发塔上部有集气罩，集气罩通过抽气斗对准接通热泵外机背部，留有适当间距，构成气流通道，风门上部活动铰接，风门下部受正弦波热膨胀伸缩器控制，实现对风门开度的热调节，抽气斗右端出口形状及位置与外机优先汽液共存盘管区对应；（3）、正弦波热膨胀伸缩器的具体结构。基于上述区别，权利要求1实际所要解决的技术问题是如何充分利用系统内热量、提高蒸发效率。然而，对于区别（1），对比文件2公开了一种蒸发器，通过增加填料，延长流体的蒸发时间、增大流体的蒸发面积，提高蒸发效率。因此，为了提高蒸发塔的蒸发效率，在其启示下，本领域技术人员容易想到在对比文件1蒸发塔的螺旋型冷凝盘8（冷凝盘管）上方设置填料。为了提高蒸发效率，本领域技术人员容易想到在填料上方，合理设置气动布水器、毛巾式布帘和筛孔布水盘，形成气流通道，为了防止异物进入蒸发塔，本领域技术人员容易想到在进风口处增设滤网，为了提高换热效率，本领域技术人员在对比文件2的启示下，容易想到将冷凝盘管用于加热蒸发塔下部汇聚的未蒸发完的液相，而非汽液混合物，本领域技术人员容易想到使得制冷剂与未蒸发完的液相逆流热交换，在此基础上，本领域技术人员容易想到通过设置积水盘将液相收集并导入至一容器中，例如圆桶，将冷凝盘管至于容器中，并通过管道使得液相在容器中与冷凝盘管的制冷剂逆流换热，而通过循环泵将最后换热成功的温度最高温度的液相循环回蒸发塔，同样是本领域技术人员容易想到的。热泵外机通常设有气液分离器、节流闪蒸毛细管，而将外机盘管设计为多节盘管为本领域的常规操作，以及通过管道将外机盘管、气液分离器、压缩机、冷凝盘管、毛细管连接，形成制冷剂压缩循环回路，同样为本领域的常规操作。此外，工作时外机内设置的风扇进行抽风，促进盘管中制冷剂吸热，同样是本领域的常规操作。对于区别（2），对比文件3公开了一种烘干机组，排出高温高湿空气可以通过室外管片蒸发器7进行回收利用。在对比文件3的启示下，为了充分利用热能，本领域技术人员容易想到将对比文件1中立式排热风管6排出的蒸汽引导至热泵外机盘管，从而将热量传递至制冷剂，本领域技术人员容易想到将上述蒸汽首先引导至盘管的起始部分，即外机背部的优先汽液共存盘管区。权利要求1中所限定的集气罩、抽气斗、风门等元件，均是常用的导风以及风量控制元件，为了将蒸汽引导至优先汽液共存盘管区，本领域技术人员容易想到设置上述元件，并将蒸发塔上部设置集气罩，将集气罩通过抽气斗对准接通热泵外机背部，留有适当间距，构成气流通道，并将抽气斗右端出口形状及位置与外机汽液共存盘管区相对应；为了自动调节流量，在风门上部活动铰接，以及在风门下部设置一风门自动控制装置，从而实现对风门开度的调节，是本领域技术人员容易想到的。对于风门自动控制装置，对比文件4公开了一种自动封火器，利用密封在波纹管内空气的热胀冷缩，使波纹管的一端产生位移，通过驱动杆、封火板传导并放大这种位移量，控制出火孔和封火板重叠遮盖的程度来实现自动调整封火程度。在对比文件4的启示下，本领域技术人员可以使用热膨胀伸缩器来实现对风门开度的自动热调节。对于伸缩器的具体类型，本领域技术人员可以根据需要进行选择，例如，正弦波热膨胀伸缩器。对于区别（3），对比文件4公开了热膨胀伸缩器两端有轴，轴连接两侧密封件，两侧密封件通过波轮廓外形的筒体连接构成整体，构成整体装置的腔体内充入适当的空气，将密封件设置为端板，为本领域的常规操作。根据实际需要，本领域技术人员可以选择在伸缩器中密封制冷剂，并使制冷剂在一定温度范围内为气液共存气相饱和状态，当装置感知环境温度变化时，由于内部饱和气体的压力与温度存在对应关系，温度变化则内部压力改变，随温度的改变内部压力跟随变化，从而使波轮廓外形的筒体产生随温度的热胀冷缩，利用热胀冷缩伸缩效应驱动配套装置产生动作，实现自动调节风门开度，控制蒸汽排向外机盘管的流量，进而调节蒸发塔整体热量平衡。因此在对比文件1的基础上结合对比文件2-4以及本领域常规技术手段，得出该权利要求的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。
针对申请人的意见陈述，驳回决定中还指出：对比文件4公开了采用波纹管热膨胀伸缩器来根据温度自动调节封火板的开度，因此，在其启示下，本领域技术人员容易想到利用波纹管热膨胀伸缩器根据湿热气体的温度来调节风门的开度，从而调节湿热气体导向外机盘管的量。对于波纹管热膨胀伸缩器，根据其具体材质，为了提高其伸缩性、耐压能力，本领域技术人员可以合理设计其波纹的具体形式，而正弦波管形式是波纹管设计中的优选管形，具有较好的结构特点，结构刚度大，应力幅值低。热膨胀伸缩器中填充的介质影响其热响应能力，根据对其热响应能力的要求，本领域技术人员可以选择适宜的填充介质。本申请并未记载热膨胀伸缩器的正弦波设计，较普通的波纹管热膨胀伸缩器具有何种预料不到的技术效果。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年9月25日向国家知识产权局提出复审请求，未修改申请文件，仅提交了针对创造性的答复意见。复审请求人认为：1、 排气的湿度与温度以及热深度回收循环是影响浓缩水分汽化蒸发能效比的关键要素，温湿度变大通过热胀冷缩关联驱动风门开度加大促进排湿，在所有对比文件中没有公开，也没有技术启示，也没有任何依据能证明这是公知手段；2、汽液共存区有特殊的热力学性质，且随具体设计结构不同定会存在多种因素影响高效换热，本申请设计形状特殊的抽气斗，使高热焓气流排气口正对蒸发汽液共存区，特别有利湿热深度回收、循环大幅提升浓缩能效比，这点在对比文件中均没有技术启示；3、通过温度变化引起充入汽液共存制冷剂的正弦波膨胀器伸缩驱动风门开度自动变化，能够实现自动调节，且具有稳定、可靠、简洁、故障、能耗极低的特点；4、权利要求1的正弦波膨胀伸缩器的设计要点是在正弦波轮廓的腔体充入适压的汽液共存的制冷剂,在膨胀伸缩器伸缩时相当于波长变化,但不会改变正弦波特性,同时能实现自动控制。对比文件4不过涉及波纹管，强调的是空气加入了波纹伸缩器实现所需功能。因而正弦波膨胀伸缩器并非是常规技术的简单运用拓展。
经形式审查合格，国家知识产权局依法受理了该复审请求，于2018年10月8日发出复审请求受理通知书，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：将蒸发塔排出的湿热气体引导至外机盘管处，用盘管吸收其热量，再将热量用于蒸发塔中液体的蒸发浓缩，其中，蒸发塔排出的湿热气体温度、排出的总量，以及将其导向盘管的量、盘管换热效率等因素，均影响热能的传递，进而影响蒸发塔内蒸发浓缩进程，这是本领域技术人员可以合理预期的。因此，为了控制蒸发塔内蒸发浓缩进程，本领域技术人员有动机根据湿热气体的温度来调整其从蒸发塔中排出的量（为了充分利用热量，排出的湿热气体应尽量全部导向外机盘管），调整湿热气体传递到外机盘管中的热量，从而控制蒸发进程。对比文件4公开了采用波纹管热膨胀伸缩器根据温度自动调节封火板的开度，因此，在其启示下，本领域技术人员容想到利用波纹管热膨胀伸缩器根据湿热气体的温度来调节风门的开度，从而调节湿热气体导向外机盘管的量。对于波纹管热膨胀伸缩器，根据其具体材质，为了提高其伸缩性、耐压能力，本领域技术人员可以合理设计其波纹的具体形式，而正弦波管形式是波纹管设计中的优选管形，具有较好的结构特点，结构刚度大，应力幅值低。热膨胀伸缩器中填充的介质影响其热响应能力，根据对其热响应能力的要求，本领域技术人员可以选择适宜的填充介质。此外，本申请并未记载热膨胀伸缩器的正弦波设计，较普通的波纹管热膨胀伸缩器具有何种预料不到的技术效果。由于制冷剂在盘管中是逐步气化吸热的，首先进入盘管的制冷剂温度最低，因此，本领域技术人员容易想到将上述蒸汽首先引导至盘管的起始部分。将外机盘管设计为多节盘管为本领域的常规操作，为了提高换热效率将盘管并联设置，是本领域技术人员容易想到的。为了将蒸汽引导至汽液共存盘管区，本领域技术人员容易想到将集气罩通过抽气斗对准热泵外机背部，并将抽气斗右端出口形状及位置与外机汽液共存盘管区相对应。原始申请文件未记载需要化解液位静压及体积膨胀造成气体流动沿程阻力增加对液相汽化构成的影响的相关内容。因此，坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本申请进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本申请事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
（一）关于审查文本
复审请求人在复审阶段未修改申请文件，因此，本复审请求审查决定所针对的审查文本与驳回决定所依据的文本相同，即：申请日2016年8月2日提交的说明书摘要、说明书第1-19段、摘要附图、说明书附图图1-3；2018年2月27日提交的权利要求第1项。
（二）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。
如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，而没有证据表明现有技术中给出了将上述区别技术特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，则不足以认为该权利要求的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求1请求保护一种排气量自动控制的填料式热泵高效蒸发浓缩装置。
对比文件1公开了一种蒸发式冷凝器，并具体公开了以下内容（参见说明书具体实施方式，附图1）：在集水盘1的侧面装有循环水泵2，循环水泵2与上水管3相联，上水管3通入带有立式排热风管6的密封型汽化室5内，上水管3在汽化室5内的一段上设有喷淋水管出口的布水器，在汽化室5上部装有立式排热风管6，立式排热风管6的上部装有风机7，汽化室5内装有螺旋型冷凝盘8，螺旋型冷凝盘8上端设有制冷剂蒸汽进汽口9，下端设有制冷剂蒸汽出气口10，螺旋型冷凝盘8下部设有高效PVC散热片11。高效PVC散热片11下部四周设计进风口。螺旋型冷凝盘8使制冷剂气体在液化过程中液化为液体，蒸汽出气口10与贮氨器相通。制冷剂的高温热蒸汽从进汽口9进入冷凝盘8的管里面，由于放热而不断液化，液体沿平行管16不断沉积冷凝盘8的底部。水珠沿着冷凝盘8不断向下滴下，不断吸热汽化，热空气上升，水珠下至最低层，经过高效PVC散热片11时，被对流空气冷却，冷却水的水珠滴落在下部的集水盘1内，供循环水泵2再循环使用。在氨制冷系统中使用氨用单级压缩机组。
对比文件2公开了一种以溴化锂为吸收剂的填料式蒸发吸收装置，并具体公开了以下内容（参见说明书第18、23-24段，附图1）：蒸发器12内布置两根喷淋管14，筛板10上放置能增大表面积的填料11，筛板10下面设置换热列管9。从蒸发器12喷嘴19喷出的液体（纯水）经填料11、换热列管9的管程和纯水循环泵18后可返回喷嘴19实现循环。纯水通过纯水循环泵18在蒸发器12中循环喷淋闪蒸，高真空条件下纯水在填料中逐步下流有足够时间和面积让纯水继续强烈蒸发吸热，低温纯水通过蒸发器下部列管式换热器9进行换热，纯水走管程；壳程走冷冻水通过制冷循环泵16输送到房间的制冷风机盘管15，对房间进行制冷降温，实现空气温度调节。
对比文件3公开了一种烘干机组，并具体公开了以下内容（参见说明书第26段，附图1）：排湿口13有一段风管与室内排湿风机11的进口相连。排出高温高湿空气可以通过室外管片蒸发器7进行回收利用。室外管片蒸发器7内部的制冷济温度较低，高温高湿空气在流经室外管片蒸发器时，大部分热量被吸收，达到热能重复利用的目的。
对比文件4公开了一种自动封火器，并具体公开了以下内容（参见说明书第1页第5段-第2页第8段，附图1）：本封火器的基本原理是利用密封在波纹管（3）内空气的热胀冷缩，使波纹管（3）的一端产生位移，通过驱动杆（6）、封火板（8）传导并放大这种位移量，控制出火孔（1）和封火板（8）重叠遮盖的程度来实现本发明的目的。在中间设有出火孔（1）的封火盖（2）上固定有安装波纹管（3）的支架（4）（5），两端密封的波纹管（3）的一端与支架（4）固定连接，支架（5）有孔支撑与波纹管（3）另一端固定连接的驱动杆（6），杆端与以轴（7）和封火盖（2）连接的封火板（8）的尾部活动连接，封火板（8）的头部中间设有出气孔（9）。波纹管（3）一端的密封及与支架（4）的固定连接，以及波纹管（3）另一端的密封是通过管端外侧的箍圈（11）和管端内侧的密封胀圈（12），中间穿以胀压螺栓（13）（13′），由支架（4）和档板（10）外侧的螺母（14）紧固实现的；驱动杆（6）与波纹管（3）另一端的胀压螺栓（13′）的端部固定连接，封火板（8）尾部上设有与其同轴（7）连接在封火盖（2）上的调节片（15），驱动杆（6）端部的拨轴（16）与调节片（15）上的长孔拨差式连接，调节片（15）上的螺钉（17）与封火板（8）尾部的滑槽（18）构成锁紧装置；支架（4）（5）的上端固定有隔火板（19），支架（5）上还设有定位螺栓（20）；封火盖（2）与托片（22）之间填以隔热保温层（23）。图1中定位螺栓（20）和调节片（15）结合起来调整封火板（8）的动作范围，以满足封火程度的需求。本实用新型的显著优点是：自动调整封火程度，使用方便。
权利要求1与对比文件1相比，其区别至少包括：（1）制冷剂蒸汽通过管道进入汽液分离器分离液相，再经压缩机压缩通过管道连接盘管，高压冷凝液化的制冷剂通过回液管再经毛细管节流闪蒸进入下盘管，下盘管尾端通过管道连接分流管；分流管下端连接中间盘管，上端连接上盘管，盘管尾端通过管道进行合并再通过吸气管连接汽液分离器，实现压缩循环；蒸发塔上部有集气罩，集气罩通过抽气斗对准接通热泵外机背部，留有适当间距，构成气流通道，抽气斗右端出口形状及位置与外机优先汽液共存盘管区对应；（2）风门上部活动铰接，风门下部受正弦波热膨胀伸缩器控制，实现对风门开度的热调节，以及正弦波热膨胀伸缩器的具体结构。
基于该区别特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题至少包括如何高效回收蒸发浓缩的尾气热量，以及自动控制排湿气流量。
对此，合议组认为：
（1）对比文件1公开了一种蒸发式冷凝器（蒸发浓缩装置），使用制冷剂蒸汽作为汽化热源，热空气通过立式排热风管以及其上设置的风机排出，未公开对作为尾气的热空气中包含的热量进行有效回收。针对如何高效回收尾气热量这一技术问题，本领域技术人员有动机采用本领域的常规手段（例如热交换盘管等）进行余热回收。尽管对比文件3公开了对烘干机组的高温高湿尾气通过室外管片蒸发器进行回收利用的技术手段，但并未公开本申请权利要求1限定的热泵外机中与抽气斗右端出口形状及位置相对应的外机汽液共存盘管区、节流闪蒸毛细管、下盘管、分流管、中间盘管、上盘管等诸多具体的结构特征，而且现有证据也不足以证明这些具体的结构特征均为热泵领域常规的技术手段。
（2）本申请权利要求1中限定了使用风门，并采用具体结构的正弦波热膨胀伸缩器对风门开度进行自动控制，由此解决自动控制排湿气流量的技术问题。首先，本领域技术人员在以对比文件1作为基础进行改进时，现有证据并不足以证明其需要解决自动控制排湿气流量这一技术问题也没有解决该技术问题的动机。其次，对比文件4仅公开了一种自动封火器，用于控制封火板与出火口的重叠遮盖程度，从而达到延长封火时间，使炉火不易熄灭的技术效果。尽管对比文件4的自动封火器与本申请的正弦波热膨胀伸缩器均涉及热胀冷缩原理的具体应用，但这一科学原理应用的技术领域、解决的技术问题、实现的技术效果均与本申请不同也不相近。即使本领域技术人员意识到需要解决如何自动控制排湿气流量的技术问题，也没有动机到封火器领域寻找解决炉火不易熄灭这一技术问题的技术手段。而且，现有证据也不足以证明本申请中利用气液共存气相保饱和状态的制冷剂的热胀冷缩伸缩效应的正弦波热膨胀伸缩器是本领域用于自动控制气体流量的惯用技术手段。
综上，合议组认为，驳回决定和前置审查意见中关于权利要求1不具备创造性的理由缺乏足够的证据支持。
基于以上事实和理由，合议组依法作出如下复审请求审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年9月5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复审请求审查决定所针对审查文本的基础上对本申请继续进行审查。
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，复审请求人可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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