发明创造名称:一种智能温控高效保温杯
外观设计名称:
决定号:181098
决定日:2019-06-13
委内编号:1F254628
优先权日:
申请(专利)号:201410767411.3
申请日:2014-12-15
复审请求人:航天特种材料及工艺技术研究所
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:冯志华
合议组组长:杨莉莎
参审员:戴瑞烜
国际分类号:A47G19/22
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件公开的技术方案相比存在区别技术特征,但所述区别技术特征或被其他对比文件公开,或属于本领域的常规技术手段,且在该作为最接近的现有技术的对比文件公开的技术方案基础上,本领域技术人员无需付出创造性劳动,就能结合上述其他对比文件和本领域常规技术手段而得到该权利要求请求保护的技术方案,则该项权利要求请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,不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201410767411.3、名称为“一种智能温控高效保温杯”的发明专利申请(下称本申请),申请人为航天特种材料及工艺技术研究所。本申请的申请日为2014年12月15日,公开日为2015年03月11日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年03月09日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1、3、5-23不具备专利法第22条第3款规定的创造性。此外,在驳回决定的其他理由部分指出权利要求2的修改不符合专利法第33条的规定,即使为了克服上述缺陷进行修改,权利要求2及其从属权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定中引用了如下3篇对比文件:
对比文件1:CN201005406Y,公告日为2008年01月16日。
对比文件2:CN103892650A,公开日为2014年07月02日。
对比文件4:“多孔石墨基相变储能材料的制备及热性能研究”,程丽媛,《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》,2011年第S2期,公开日期为2011年12月15日。
驳回决定所依据的文本为申请日提交的说明书摘要、申请日提交的经初审审查员依职权修改的说明书第1-71段、摘要附图、说明书附图1及2017年10月26日提交的权利要求第1-23项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种智能温控高效保温杯,所述保温杯具有杯体,其特征在于,所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁,所述导热相变层和所述气凝胶隔热层之间没有设置阻挡层;所述导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成;
其中:
所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组;
所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组;
所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为70%至95%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5%至30%;
所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m·K;
所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m·K;
所述相变材料的熔融相变温度为30至85℃;
所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg。
2. 如权利要求1所述的保温杯,其特征在于,所述杯体还包括位于所述导热相变层与所述气凝胶隔热层之间的中间筒壁层。
3. 如权利要求1所述的保温杯,其特征在于,所述保温杯还包括杯盖。
4. 如权利要求2所述的保温杯,其特征在于,所述保温杯还包括杯盖。
5. 如权利要求3或4所述的保温杯,其特征在于,所述杯盖与所述杯体螺纹连接。
6. 如权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述保温杯还包括与所述内筒壁的外侧空间连通的开口和用于封闭所述开口的密封件。
7. 如权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为1至10mm。
8. 根据权利要求7所述的保温杯,其中,所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为1至5mm。
9. 根据权利要求8所述的保温杯,其中,所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为2至3mm。
10. 根据权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述相变材料选自由由碳原子数为18至50的高级脂肪烃和熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡组成的组。
11. 根据权利要求10所述的保温杯,其特征在于,所述相变材料是熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡。
12. 根据权利要求1至4中任一项所述的保温杯,所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为80%至90%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为10%至20%。
13. 根据权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组。
14. 根据权利要求13所述的保温杯,其特征在于,所述导热填料选自由石墨烯和膨胀石墨组成的组。
15. 如权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于:
所述气凝胶隔热层为由纤维与气凝胶材料复合组成的纤维复合气凝胶隔热层。
16. 如权利要求15所述的保温杯,其特征在于,所述纤维为选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组。
17. 如权利要求16所述的保温杯,其特征在于所述纤维选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维组成的组。
18. 如权利要求17所述的保温杯,其特征在于,所述纤维选自由玻璃纤维和高硅氧纤维组成的组。
19. 根据权利要求15所述的保温杯,其特征在于,所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组。
20. 根据权利要求19所述的保温杯,其特征在于,所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶组成的组。
21. 根据权利要求20所述的保温杯,其特征在于,所述气凝胶材料为 二氧化硅气凝胶。
22. 如权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述杯体中的内筒壁、外筒壁和/或中间筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、陶瓷组成的组。
23. 如权利要求22所述的保温杯,其特征在于,所述内筒壁的材质的热导率高于所述外筒壁的材质的热导率。”
驳回理由主要认为:独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于:本申请的气凝胶隔热层, 导热相变层和气凝胶隔热层之间没有设置阻挡层;导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成;所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组;所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组;所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为70%至95%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5%至30%;所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m.K;所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m.K;所述相变材料的熔融相变温度为30至85℃;所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg。而对于上述区别技术特征,对比文件2公开了一种新型隔热纸杯,包括内部杯体和外部隔热层,所述隔热层由气凝胶隔热材料制作而成;对比文件4公开了形状稳定相变材料(定形相变材料)是由工作物质和载体基质组成的复合相变材料,工作物质发生相变时其外形保持固体形状不变,工作物质一般为固液相变材料,如石蜡、脂肪酸、水合盐和无机盐等,载体基质是一类相变温度较高、在工作物质的相变温度范围内保持固体形状、物化性能稳定、有一定机械强度的物质,可以是具有丰富孔道结构的多孔材料;该对比文件4还提出了一种多孔石墨基相变储能材料,由于多孔石墨基体的结构的吸附作用,分子合金在固-液相变时,未有液体物质流出,从而克服了分子合金在储热技术中应用时的液态流动问题,而且,由于多孔石墨基体具有较高的导热系数,从而提高了相变材料的导热性能,在制冷低温等领域有广泛的应用,以及载体基质可以为多孔石墨基EG(膨胀石墨)、多孔无机基体、多孔金属基体、青铜等金属。而其余的区别技术特征是本领域的公知常识。因此,权利要求1相对于对比文件1、对比文件2、对比文件4和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求3、5-23的附加技术特征或已经被对比文件1、对比文件4公开,或为本领域的公知常识,因此,当其引用不具备创造性的权利要求1时,权利要求3、5-23也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人航天特种材料及工艺技术研究所(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年06月25向国家知识产权局提出了复审请求,并提交了权利要求书的全文修改替换页。在驳回决定针对的权利要求书的基础上删除了权利要求2和4,并相应地修改了其他权利要求编号以及引用关系。修改后的权利要求书如下:
“1. 一种智能温控高效保温杯,所述保温杯具有杯体,其特征在于,所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁,所述导热相变层和所述气凝胶隔热层之间没有设置阻挡层;所述导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成;
其中:
所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组;
所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组;
所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为70%至95%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5%至30%;
所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m·K;
所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m·K;
所述相变材料的熔融相变温度为30至85℃;
所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg。
2. 如权利要求1所述的保温杯,其特征在于,所述保温杯还包括杯盖。
3. 如权利要求2所述的保温杯,其特征在于,所述杯盖与所述杯体螺纹连接。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述保温杯还包括与所述内筒壁的外侧空间连通的开口和用于封闭所述开口的密封件。
5. 如权利要求1至3中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为1至10mm。
6. 根据权利要求5所述的保温杯,其中,所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为1至5mm。
7. 根据权利要求6所述的保温杯,其中,所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为2至3mm。
8. 根据权利要求1至4中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述相 变材料选自由由碳原子数为18至50的高级脂肪烃和熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡组成的组。
9. 根据权利要求8所述的保温杯,其特征在于,所述相变材料是熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡。
10. 根据权利要求1至3中任一项所述的保温杯,所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为80%至90%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为10%至20%。
11. 根据权利要求1至3中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组。
12. 根据权利要求11所述的保温杯,其特征在于,所述导热填料选自由石墨烯和膨胀石墨组成的组。
13. 如权利要求1至3中任一项所述的保温杯,其特征在于:
所述气凝胶隔热层为由纤维与气凝胶材料复合组成的纤维复合气凝胶隔热层。
14. 如权利要求13所述的保温杯,其特征在于,所述纤维为选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组。
15. 如权利要求14所述的保温杯,其特征在于所述纤维选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维组成的组。
16. 如权利要求15所述的保温杯,其特征在于,所述纤维选自由玻璃纤维和高硅氧纤维组成的组。
17. 根据权利要求13所述的保温杯,其特征在于,所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组。
18. 根据权利要求17所述的保温杯,其特征在于,所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶组成的组。
19. 根据权利要求18所述的保温杯,其特征在于,所述气凝胶材料为二氧化硅气凝胶。
20. 如权利要求1至3中任一项所述的保温杯,其特征在于,所述杯体中的内筒壁、外筒壁和/或中间筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、陶 瓷组成的组。
21. 如权利要求20所述的保温杯,其特征在于,所述内筒壁的材质的热导率高于所述外筒壁的材质的热导率。”
复审请求人认为:(1)权利要求1要解决的技术问题包括现有保温杯无法将相变材料和气凝胶材料结合用于保温杯以实现高效传热和高效隔热的问题,及制造难度大的问题。(2)本申请权利要求1以由相变材料和导热填料混合形成的导热相变材料作为导热相变层,并使用气凝胶材料作为隔热层,即,将相变材料、导热填料、气凝胶材料这三种材料联合用于保温杯。然而,对比文件1仅提及利用相变材料的保温杯以实现高温热水的迅速降温和适饮温水的保温,对比文件2仅提交利用气凝胶材料用于纸杯以防烫手,且目前还没有将气凝胶材料和相变材料结合应用于制造速冷保温杯。而对比文件4仅出于相变材料的储存和运输考虑,没有提及将相变材料应用于保温杯,更没有意识到相变材料在应用于保温杯时所存在的问题,尤其是在同时使用气凝胶材料和相变材料的情况下相变材料相变可能对气凝胶材料造成的不利影响。因此,本领域技术人员根据对比文件1、2和4所公开的内容,并没有得到将相变材料、导热填料和气凝胶材料联合用于保温杯的技术启示。(3)本申请具体限定了相变材料、导热填料的组成物质及导热相变层中相变材料和导热填料的质量百分比含量。而对比文件1对相变材料仅仅提及中温相变物质,对相变材料的组成以及比例更没有提及,也没有提及导热填料及其比例。对比文件2仅仅提及气凝胶材料,没有提及相变材料和导热填料以及它们的比例。对比文件4的相变材料和导热材料与本申请不同,且对比文件4还教导要弃用本申请权利要求1可以选用的石蜡类相变材料,认为石蜡的制备工艺繁琐,且容易含有杂质,相变过程中会出现固一固和固一液相变等缺点,对获得本申请权利要求1的技术方案形成了障碍。(4)无论是对比文件1、对比文件2还是对比文件4,均没有公开或提示导热相变层的热导率、气凝胶隔热层的热导率、相变材料的熔融相变温度和相变材料的相变潜热。(5)本领域技术人员根据对比文件4所公开的内容,得到的教导是其中形成的定形相变材料的有机脂肪酸具有很多优点,烷烃类发挥其独有的作为有机脂肪酸的作用,并且合金分组二元组分是一种特殊组合并按照特定的比例配制,多孔石墨基体是特殊的导热材料,所述分子合金和所述导热材料的组合是一种特定的组合。且对比文件4给出的4种分子合金相变材料相变温度较低,该4种分子合金属于有机酸类物质,由该相变材料制备成的水杯, 由于与水杯金属内壁长期接触,容易出现较严重的腐蚀现象,且该4种分子合金相变材料相变焓值较低,吸热能力有限,导致降温效果不显著。因此,本领域技术人员没有动机去替换具有如此多优点的定型材料,更无法确定这样的替换是否带来相似的效果。(6)本申请请求保护的速冷保温杯在商业上已经获得了巨大的成功。因此,本申请具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年07月03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。
合议组于2018年12月04日向复审请求人发出复审通知书,指出:
权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的技术内容相比,其区别技术特征在于:(1)所述杯体的保温层为气凝胶隔热层;所述导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成,所述导热相变层和所述气凝胶隔热层之间没有设置阻挡层;(2)所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组;所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组;所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为70%至95%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5%至30%;所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m·K;所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m·K;所述相变材料的熔融相变温度为30至85℃;所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg。对于区别技术特征(1),对比文件2公开了一种新型隔热纸杯,包括内部杯体和外部隔热层,所述隔热层由气凝胶隔热材料制作而成,给出了使用气凝胶材料作为对比文件1中保温层填充的保温物的技术启示;对比文件4公开了高导热石墨基体对脂肪酸和烷烃类相变材料进行封装制备定型材料,由于导热填料与相变材料复合后形成的高导热相变层可转化为形式上的“固-固”相变,可避免常规的固-液相变过程中流出的液态相变材料对气凝胶材料破坏,也给出了通过导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成,从而解决相变材料的热导率低、热膨胀率大、循环稳定性差、具有毒性或腐蚀性的技术启示,而其余区别技术特征是本领域的公知常识。对于区别技术特征(2),对比文件4已经公开了相变材料主要有石蜡、脂肪酸、水合盐和无机盐等,载体基质是多孔金属基体,如铜、镍、钛、钢等,及膨胀石墨、高岭土、膨胀珍珠岩、粉煤灰、有机高岭土、二氧化硅、石膏板等具有多孔结构的物质,而其余区别技术特征也是本领域的公知常识。因此,权利要求1相对于对比文件1、对比文件2、对比文件4和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-21的附加技术特征或已经被对比文件1、对比文件4公开,或为本领域的公知常识,因此,当其引用的权利要求1不具备创造性时,权利要求2-21也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人针对复审通知书于2019年03月21日提交了意见陈述书,并未提交修改文件。
复审请求人认为:(1)因为一般认为相变材料在相变成液体或者气体流体材料时会进入到气凝胶的微观中,从而导致气凝胶材料的隔热性能劣化,速冷保温杯的速冷保温性能无法长时间保持,因此少有将气凝胶材料和相变材料组合应用于保温容器。在本申请的申请日之前,从未有人在没有设置阻挡层的情况下将相变材料和气凝胶材料结合用于保温杯来实现高效传热和高效保温的技术效果。而本发明首次实现将相变材料和气凝胶材料结合用于保温杯来实现高效传热和高效保温的技术效果。且对比文件1没有提及采用气凝胶材料作为保温材料以进一步提高保温性能,没有意识到相变物质处在液体状态时在没有中间阻挡层的情况下可能造成的与气凝胶材料共存的问题,没有提及相变材料的传热速度问题,以及选择合适的相变材料的问题。对比文件2仅仅提及使用气凝胶材料作为隔热材料,仅用于防烫和增加强度,而且纸杯是敞口的,根本无法实现高效保温,并没有公开或者提示使用导热填料来提高相变材料的传热速度的同时使相变材料变成固-固相变材料,从而可以在不需要阻挡层的情况下将相变材料和气凝胶结合用于实现保温杯来实现高效传热和高效隔热。对比文件4虽然提到了为了解决相变材料热导性低和运输、储存的问题,但是从未提及气凝胶材料,也没有意识到将相变材料和气凝胶材料结合用于保温杯可以实现保温杯的高效传热和高效隔热。也就是说,对比文件2和4都没有教导或者提示将区别技术特征(1)应用于对比文件1的技术方案来解决上述技术问题。审查意见认为容易想到,是因为看了本申请公开的内容之后的后见之明,认为本发明的技术方案容易想到只是事后诸葛亮。(2)对比文件2和4均没有教导或者提示将区别技术特征(2)应用于对比文件1的技术方案以解决如下技术问题:(b)现有保温杯所用的相变材料的热导率低、循环稳定性差的问题;(c)所采用的相变材料的相变潜热有限、热膨胀率大、具有毒性或腐蚀性;制造难度大。(3)对比文件1的填充有中温相变材料的内夹层根本无法和本申请的导热相变层“相当”的,前者没有添加导热填料以实现高效传热并将通常为固-液相变材料转变为固-固相变材料,因此根本无法在没有阻挡层的情况下和气凝胶材料结合用于保温杯以同时实现高效传热和高效保温。因此,本申请具备创造性。
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
(一)审查文本的认定
在2018年06月25日提交复审请求时,复审请求人提交了权利要求书的全文修改替换页。经审查,其中所作的修改符合专利法第33条及专利法实施细则第60条第1款的规定。因此,本决定依据的文本为:申请日提交的说明书摘要、申请日提交的经初审审查员依职权修改的说明书第1-71段、摘要附图、说明书附图1及2018年06月25日提交的权利要求第1-21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,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件公开的技术方案相比存在区别技术特征,但所述区别技术特征或被其他对比文件公开,或属于本领域的常规技术手段,且在该作为最接近的现有技术的对比文件公开的技术方案基础上,本领域技术人员无需付出创造性劳动,就能结合上述其他对比文件和本领域常规技术手段而得到该权利要求请求保护的技术方案,则该项权利要求请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,不具备创造性。
具体到本案:
1、权利要求1请求保护一种智能温控高效保温杯,对比文件1公开了一种自控恒温保温杯,并具体公开了以下的技术特征 (参见说明书第1页第5段、第2页第5段及附图1):该保温杯的杯体有两个夹层,为三层结构,外夹层为保温层,填充保温物,内夹层放置相变物质;从附图1中可以看出该保温杯体从内向外依次包括内杯壁、内夹层、外夹层和外杯壁。
将对比文件1与权利要求1的方案相比较可知,对比文件1中的放置相变物质的内夹层,相当于权利要求1中的导热相变层;对比文件1中的保温杯体从内向外依次包括内杯壁、内夹层、和外杯壁,相当于权利要求1中的所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层和外筒壁。
权利要求1请求保护的技术方案相对于对比文件1公开的技术方案,区别技术特征为:(1)所述杯体的保温层为气凝胶隔热层;所述导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成,所述导热相变层和所述气凝胶隔热层之间没有设置阻挡层;(2)所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组;所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组;所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为70%至95%,并且所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5%至30%;所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m·K;所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m·K;所述相变材料的熔融相变温度为30至85℃;所述相变材料的相变潜热为160至27okJ/kg。
基于所述区别技术特征,可以确定权利要求1要求保护的技术方案实际解决的技术问题为:克服现有技术中的保温杯所用的相变材料的热导率低、循环稳定性差、相变潜热有限、热膨胀率大、具有毒性或腐蚀性的问题,实现保温杯高效传热和高效隔热。
对于区别技术特征(1),首先,对比文件2公开了一种新型隔热纸杯,包括内部杯体和外部隔热层,所述隔热层由气凝胶隔热材料制作而成(参见说明书第12段),且该特征在对比文件2中所起的作用与其在权利要求1中作用相同,都是用于良好的隔热。而良好的隔热材料也同样具有良好的保温性能,这属于本领域公知常识。本领域技术人员在对比文件1的基础上,考虑选择具体的保温性能良好的隔热材料时容易想到借鉴对比文件2中使用的气凝胶隔热材料,也就是说对比文件2给出了使用气凝胶材料作为对比文件1中隔热材料的技术启示。
其次,众所周知,保温杯中相变材料的相变温度较低,同时考虑到材料的毒性及腐蚀性,本领域技术人员通常容易想到使用的相变材料为有机相变材料,然而有机相变材料通常导热性较差。而对比文件4公开了多孔石墨基相变储能材料的制备及热性能研究,具体为(参见第1章1.2.2节、第1.5节):脂肪酸和烷烃类相变材料普遍存在的低导热性能制约了相变材料的应用,在发生相变时具有的流动性同样限制了有机相变材料的使用。而根据相变机理可以将定型相变储能材料分为固-固相变材料和形状稳定相变材料,其中形状稳定相变材料是由工作物质和载体基质组成的复合材料,工作物质发生相变时其外形保持固体形状不变,工作物质主要有石蜡、脂肪酸、水合盐和无机盐等,载体基质是一类相变温度较高、在工作物质的相变温度范围内保持固定形状、物化性能稳定、有一定机械强度的物质,载体基质常用多孔金属基体,如铜、镍、钛、钢等;而膨胀石墨、高岭土、膨胀珍珠岩、粉煤灰、有机高岭土、二氧化硅、石膏板等也是一类具有多孔结构的物质,通过对液态相变材料的吸附作用可制备定型相变材料。因此,高导热石墨基体对脂肪酸和烷烃类相变材料进行封装制备定型材料不仅有效提高了相变材料的导热性能,同时解决了相变材料的运输和储存的问题。即,对比文件4给出了通过导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成,从而解决相变材料的热导率低、热膨胀率大、循环稳定性差、具有毒性或腐蚀性的技术启示,本领域技术人员容易将上述技术应用到对比文件1的保温杯中对其相变物质进行改进。
最后,由于对比文件1已经公开了在放置相变物质的内夹层外侧设置保温层,虽然内夹层和保温层之间设有隔层,然而基于对比文件4公开的高导热石墨基体对脂肪酸和烷烃类相变材料进行封装制备定型材料,由于导热填料与相变材料复合后形成的高导热相变层可转化为形式上的“固-固”相变,可避免常规的固-液相变过程中流出的液态相变材料对气凝胶材料破坏,因此本领域技术人员也容易想到在导热相变层和气凝胶隔热层之间不用设置阻挡层。
对于区别技术特征(2),基于保温杯的保温范围,本领域技术人员容易确定相变材料的熔融相变温度,即选择相变材料的熔融相变温度为30至85℃,是本领域技术人员根据不同的保温水的温度能够调整选择的。同理,为了实现保温杯的不同降温速度、导热效率,隔热效率,本领域技术人员也容易确定相变材料的相变潜热、导热相变层的热导率、气凝胶隔热层的热导率。
而对于具体相变材料和导热填料的选择,对比文件4已经公开了(参见第1章1.2.2节、第1.5节):相变材料主要有石蜡、脂肪酸、水合盐和无机盐等,载体基质是多孔金属基体,如铜、镍、钛、钢等,及膨胀石墨、高岭土、膨胀珍珠岩、粉煤灰、有机高岭土、二氧化硅、石膏板等具有多孔结构的物质。而作为相变材料领域的公知常识(参见《高性能防护纺织品》,霍瑞亭等主编,中国纺织出版社,ISBN 978-7-5064-4926-7,2008年6月,第126-127页),通常使用的有机相变材料主要包括石蜡类、高级脂肪烃类、醇类、脂肪酸类及其酯等小分子相变材料,有机聚合物相变材料包括聚合多元醇、聚酯、聚环氧乙烷、聚酰胺、聚烯烃等。其中,石蜡主要由直链烷烃混合而成,其特点是相变潜热高、几乎没有过冷现象、化学稳定性好、没有相分离和腐蚀问题,主要缺点是导热系数低,而为了提高导热性能,通常采用添加高导热系数的添加剂强化传热,如在相变材料中加入铝、铁、铜合金或加入石墨;由表3-10可见,部分直链烷烃的熔点为:C19H40为 32.6度、 C27H56为58.8度,且直链烷烃的熔点随碳原子的增加而增加;对于聚合物相变材料聚乙二醇,不同相对分子质量相变温度不同,如表3-11可见,相对分子质量为1500时相变温度为44-48度、相对分子质量为6000时相变温度为56-63度。可见,将所述相变材料设置为选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组,及导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组是本领域技术人员容易选择的,是本领域的常规技术选择。此外,由于导热相变层是由相变材料和导热填料组成的,导热相变层中相变材料是实现降温(吸热)保温(放热)的主要物质,导热填料是热导率提高的主要物质,对于含量各自具体设置为多少,也是本领域技术人员根据实际降温的要求通过有限的试验可以得到的,也是本领域的常规技术选择。
对于复审请求人在意见陈述书中的意见,合议组认为:
(1)对比文件1已经公开了在放置相变物质的内夹层外侧设置保温层,保温层可填充保温物,而为了进一步实现保温杯高效传热和高效隔热,本领域技术人员容易想到对相变物质和隔热物质分别进行改进。对于隔热物质的改进,对比文件2已经公开了气凝胶材料用于隔热,即利用其为热的不良导体的特性,因此将气凝胶材料应用于杯壁方向上必然能起到保温的技术效果,且气凝胶材料作为一种轻质保温隔热材料已经在航空航天、化工、冶金、节能建筑等领域广泛应用,本领域技术人员在考虑选择具体的保温性能良好的隔热材料时,容易想到借鉴对比文件2中使用的气凝胶隔热材料。对于相变物质的改进,众所周知,保温杯中相变材料的相变温度较低,同时考虑到材料的毒性及腐蚀性,本领域技术人员通常容易想到使用的相变材料为有机相变材料,然而有机相变材料通常导热性较差,本领域技术人员容易想到寻找解决手段。而对比文件4公开的高导热石墨基体对脂肪酸和烷烃类相变材料有效提高了相变材料的导热性能,该高导热石墨基体对脂肪酸和烷烃类相变材料进行封装制备定型材料,克服了有机相变材料发生相变时具有的流动性限制有其使用的技术问题,给出了在导热相变层中使用有机相变材料,如脂肪酸和烷烃类相变材料的技术启示。当本领域技术人员得到上述启示将对比文件4中的相变材料应用于对比文件1的保温杯中时,由于导热填料与相变材料复合后形成的高导热相变层可转化为形式上的“固-固”相变,可避免常规的固-液相变过程中流出的液态相变材料对气凝胶材料破坏,因此本领域技术人员也容易想到,将对比文件1中的在内夹层和保温层之间设置的隔层取消,即在导热相变层和气凝胶隔热层之间不用设置阻挡层,同样实现将相变材料和气凝胶材料结合用于保温杯来实现高效传热和高效保温的技术效果。
(2)对比文件1公开了保温层或者是抽真空、或者是不抽真空保持中空或者填充保温物,其中当不抽真空保持中空或者填充保温物时并不存在制造难度大的问题。而本领域技术人员都知道,保温杯中相变材料的相变温度较低,同时考虑到材料的毒性及腐蚀性,本领域技术人员通常容易想到使用有机相变材料。而对于具体相变材料和导热填料的选择,对比文件4已经公开了,相变材料主要有石蜡,载体基质是膨胀石墨,将该相变材料应用于对比文件1的保温杯时,即可克服现有保温杯所用的相变材料的热导率低、循环稳定性差、相变潜热有限、热膨胀率大、具有毒性或腐蚀性的问题,上述技术效果对本领域技术人员而言是显而易见的。
(3)对比文件1中的放置相变物质的内夹层,其作用同样是通过相变物质的相变温度,根据需要提供不同的保温温度,相当于权利要求1中的导热相变层,该导热相变层与本申请的区别在于导热相变层具体由相变材料与导热填料混合或复合而成,而该区别已经被对比文件4公开了,具体参见上述区别技术特征(1)的评述。因此,复审请求人关于本申请具备创造性的理由不能接受。
由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件4和本领域的公知常识,得出权利要求1的技术方案,对本技术领域的技术人员来说是显而易见的,权利要求1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点,因而不具备创造性。
2、权利要求2进一步限定的“保温杯还包括杯盖”已经被对比文件1公开(参见说明书附图1)。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上,权利要求2也不具备创造性。
3、权利要求3进一步限定了“所述杯盖与所述杯体螺纹连接”,而上述选择是本领域的常规技术手段,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求2不具备创造性的基础上,权利要求3也不具备创造性。
4、权利要求4进一步限定了“所述保温杯还包括与所述内筒壁的外侧空间连通的开口和用于封闭所述开口的密封件”。而为了方便更换、增加或减少杯体内的相变材料,在杯体的内筒壁上设置一个连通外侧空间的开口和封闭所述开口的密封件,是本领域技术人员根据相变材料便于更换的需要的常规技术选择,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求1-3不具备创造性的基础上,权利要求4也不具备创造性。
5、权利要求5-7分别进一步限定了导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度,而导热相变层和气凝胶隔热层的厚度选择,是本领域技术人员根据选择材料的性质及保温的要求能够容易确定的,上述选择是本领域的常规技术手段,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求5-7也不具备创造性。
6、权利要求8-9分别进一步限定了具体的相变材料,而如权利要求1的评述可知,选择相变材料为熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡,还是由碳原子数为18至50的高级脂肪烃和熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡组成的组,也是本领域技术人员根据保温的要求能够容易确定的,上述选择是本领域的常规技术手段,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求8-9也不具备创造性。
7、权利要求10进一步限定了导热相变层中相变材料和导热填料的组成,而如权利要求1的评述可知,对于含量各自具体设置为多少,也是本领域技术人员根据实际降温的要求通过有限的试验可以得到的,也是本领域的常规技术选择,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求10也不具备创造性。
8、权利要求11-12分别限定了具体的导热填料,而对比文件4已经公开了(参见第1章1.2.2节、第1.5节):载体基质可以为膨胀石墨。而导热碳纤维、石墨烯也是常用的导热多孔结构材料,本领域技术人员容易想到所述导热填料为导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨中的一种或者多种,上述选择也是本领域的常规技术选择,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求11-12也不具备创造性。
9、权利要求13-19分别进一步限定了气凝胶隔热层的组成及该气凝胶隔热层组成的具体纤维与气凝胶材料,而作为隔热材料领域的公知常识(参见《现代功能材料导论》,温树林编著,科学出版社,1983年6月,第263-269页),Min-K隔热材料包括二氧化硅气溶胶、石棉纤维,而典型的隔热材料还包括硅酸铝纤维、硼硅玻璃纤维、石英纤维、二氧化硅长纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、钛酸钾纤维等。而二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶也是常见的气凝胶材料。可见,本领域技术人员容易在隔热材料领域中选择适当的纤维材料和气凝胶材料,是本领域的常规技术选择,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求13-19也不具备创造性。
10、权利要求20进一步限定了保温杯内筒壁、外筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、陶瓷组成的组,而对比文件1还公开了(参见说明书第2页第19-20行):其内层采用不锈钢材料制作,外层用不锈钢或用塑料、尼龙等其它材料制作。而铝合金、陶瓷材料也是内筒壁、外筒壁的常用加工材质,选择这些材料制备保温杯的内筒壁和外筒壁属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求20也不具备创造性。
11、权利要求21进一步限定了“所述内筒壁的材质的热导率高于所述外筒壁的材质的热导率”,而本领域技术人员都知道,基于保温杯筒壁中由内向外存在导热相变层及隔热层,为了充分发挥导热相变层的作用,所述内筒壁的材质的热导率必然需要高以便于导热,而外筒壁同样需要起到隔热保温的作用,其热导率必然需要较低,即所述内筒壁的材质的热导率高于所述外筒壁的材质的热导率也是本领域的常规技术选择,属于公知常识。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求21也不具备创造性。
综上所述,权利要求1-21不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年03月09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,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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