发明创造名称：一种废水蒸发器
外观设计名称：
决定号：189107
决定日：2019-09-05
委内编号：1F264085
优先权日：
申请（专利）号：201510912340.6
申请日：2015-12-11
复审请求人：浙江华立涂装设备有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李波
合议组组长：刘长青
参审员：王华
国际分类号：C02F1/04
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：评价一项权利要求的创造性时，如果该权利要求与最接近的现有技术之间存在的区别技术特征是本领域的常用技术手段，则该权利要求相对于最接近的现有技术与上述常用技术手段的结合不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510912340.6，名称为“一种废水蒸发器”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为浙江华立涂装设备有限公司，申请日为2015年12月11日，公开日为2016年3月9日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年7月20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（CN203683302U，公告日为2014年7月2日）和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。驳回决定中引用了公知常识证据1（《换热设备防除垢技术》，张少峰等编，化学工业出版社，第1版，2003年8月，第163-166页，第5章蒸发设备防除垢），驳回决定所依据的文本为2015年12月11日提交的说明书摘要、说明书第1-15段、摘要附图、说明书附图图1；2018年3月6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. 一种废水蒸发器，其特征在于：包括用于压缩空气得到高温高压水蒸汽的真空压缩泵、利用所述高温高压水蒸汽对废水进行加热的换热装置、用于分离气体和液体的分离器；所述换热装置包括预热换热器和蒸发换热器；所述真空压缩泵输出的高温高压水蒸汽依次在所述蒸发换热器、所述预热换热器以及所述真空压缩泵之间循环；所述废水先后依次经过所述预热换热器、所述蒸发换热器、所述分离器；所述分离器分离得到的低浓度废水排出所述废水蒸发器；所述蒸发换热器得到的废水结晶排出所述废水蒸发器；所述预热换热器为螺旋板式换热器；所述蒸发换热器为管式换热器；所述管式换热器包括至少两条并联连接的换热管；所述换热管内设置陶瓷球；所述陶瓷球的直径等于所述换热管内径；所述换热管可拆卸的安装在所述管式换热器中。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月29日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。复审请求人认为：①本申请的废水不循环处理，对比文件1的废水采用循环的方式进行处理，废水不循环处理，就不会使得浓缩的废水中废物含量越来越高；②本申请的换热水独立于废水，且在相对封闭的系统内循环处理，对比文件1的换热水来自于废水的蒸馏水。
经形式审查合格，国家知识产权局于依法受理了该复审请求，于2018年11月5日发出复审请求受理通知书，并将案卷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5月23日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1相对于对比文件1和本领域惯用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。复审通知书中引用公知常识证据1以证明在换热管内设置陶瓷球是本领域的惯用技术手段。复审通知书还认为：①蒸发处理废水时是否需要循环处理废水，是本领域技术人员根据实际处理废水的水质以及出水要求决定的，本领域技术人员可以根据废水需要浓缩的程度选择是否进行循环处理，当无需使废水获得较高浓缩时，本领域技术人员有动机选择不循环的方式进行处理，虽然对比文件1公开了废水循环处理，浓缩器底槽因沉积的盐分可能需要定期处理，但其得到的效果是对废水处理得更为彻底，得到较好的出水水质，因此，本领域技术人员可综合考虑水质、实际处理效果、出水要求以及成本等来确定是否需要循环处理废水，以上是本领域技术人员容易作出的选择，由此能够避免浓缩的废水含盐量高从而需要停机清理也是本领域技术人员能够预期的技术效果。②首先，对于蒸发过程的加热介质和加热方式，本领域技术人员既可以选择外部新热源对废水进行加热，也可以选择回收废蒸汽并补充热量后对废水进行加热（即对比文件1公开的加热方式），上述两种加热方式均为本领域技术人员能常规选择的加热方式，且满足条件下可以相互替代；而采用真空压缩泵压缩空气产生高温高压水蒸气是本领域技术人员常用的制备加热热源的方式，选择其代替对比文件1的废蒸汽作为加热热源不需要本领域技术人员付出创造性的劳动。其次，对比文件1公开了压缩机产生的高温高压蒸汽先经过蒸发器，冷凝后蒸馏水在经过预热器预热废水，基于该热量的梯级利用方式，本领域技术人员选择外部热源作为加热介质时，也容易想到将其梯级利用，即先经过蒸发器再经过预热器；第三，对于外部热源来说，为了提高能量利用效率，通常将外部热源加热介质进行回收利用，因此对于从预热器排出的低温蒸汽，本领域技术人员有动机将其回收并经真空压缩泵压缩后用于制备高温高压蒸汽，即建立加热介质的闭路循环是本领域的常用技术手段，不需要本领域技术人员付出创造性的劳动。
复审请求人于2019年6月26日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：对比文件1无法实现仅对废水进行一次蒸汽加热就分离的操作，这是因为直接分离的话，压缩机就得不到蒸汽来源，导致其无法工作，因此，本申请作出上述技术方案的改进需要克服这一技术壁垒，并非显而易见，需要付出创造性的劳动。
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
1、审查文本
复审请求人在提出复审请求和答复复审通知书时均没有修改申请文件，故本复审请求审查决定所针对的文本为2015年12月11日提交的说明书摘要、说明书第1-15段、摘要附图、说明书附图图1；2018年3月6日提交的权利要求第1项。
2、专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定的创造性，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。
评价一项权利要求的创造性时，如果该权利要求与最接近的现有技术之间存在的区别技术特征是本领域的常用技术手段，则该权利要求相对于最接近的现有技术与上述常用技术手段的结合不具备创造性。
权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种废水蒸发器，对比文件1公开了一种高含盐废水蒸发处理装置，具体公开了（参见说明书第[0014]-[0016]段，图1）：如附图1所示，本实用新型包括有预热器1（相当于预热换热器），所述预热器1的废水出口连接蒸发器2底部的浓缩器底槽3，浓缩器底槽3的废水出口通过再循环泵4与浓缩器底槽3上方的换热器顶部管箱5（即蒸发换热器，相当于公开了换热装置包括预热换热器和蒸发换热器）相连。浓缩器底槽3上设有低温蒸汽管6，该低温蒸汽管6与压缩机7的进口连接。压缩机7的出口通过高温蒸汽管8连接至所述换热器顶部管箱5（即蒸发换热器为管式换热器）。浓缩器底槽3上还设有蒸馏水出口，该蒸馏水出口与所述预热器1相连，其排出的蒸馏水与经过预热器1中的废水进行热交换。预热器1的废水出口连接除氧器9后再与蒸发器2底部的浓缩器底槽3相连，含盐废水在加热后经过除氧器9，脱除氧气和二氧化碳，以及不凝气体等，以减少对蒸发器系统的腐蚀结垢等危害。所述压缩机7采用碳钢镀镍铬材质，过流部件采用超级不锈钢材质，设备抗腐能力强，在相同腐蚀环境中寿命高。本实用新型的具体工艺流程为：(1)待处理含盐废水经加酸调整pH值之后，进入预热器1与回收的蒸馏水进行热交换。工业废水经预热器1加热浓缩处理，加热提升到蒸发器2所需的温度，浓缩度则由监控器控制。同时提升到温度差20度。(2)加热后的含盐废水经过除氧器9，脱除氧气和二氧化碳，以及不凝气体等，以减少对蒸发器系统的腐蚀结垢等危害。(3)经除氧器9处理后，含盐废水进入浓缩器底槽3，和浓缩器内部循环的浓盐水混合，然后被再循环泵4送至换热器顶部管箱5。(4)含盐废水从换热器顶部管箱5下方的分布器流入管内壁，均匀地分布在管内壁上，呈薄膜状向下流至浓缩器底槽3。浓盐水沿管壁流下时，吸收蒸汽释放的潜热产生部分的蒸发，产生的饱和蒸汽和未蒸发的浓盐水一起下降至浓缩器底槽3。(5)浓缩器底槽3内的饱和蒸汽经过除雾器（相当于用于分离气体和液体的分离器，废水先后依次经过预热换热器、除氧器、蒸发换热器、分离器）再被牵引入压缩机7，经压缩机7压缩的蒸汽再从高温蒸汽管8进入蒸发器2的高温蒸汽管，该高温蒸汽管位于换热器顶部管箱5下方的分布器中。(6)压缩蒸汽与分布器中的浓盐水进行潜热的交换，浓盐水被加热且部分蒸发，而压缩蒸汽释放潜热后，冷凝成蒸馏水从蒸发器2排出。排出的蒸馏水被泵送至预热器1与新进入的浓盐水换热，将显热释放给浓盐水后，进入储存罐待用。(7)当蒸发器2处理的饱和浓缩液满足一定的条件时阀门10自动打开，蒸发器2蒸发产生的浓缩液经再循环泵4出口连续排出，浓缩液流入恒温结晶器内，饱和浓缩液经恒温结晶器处理，析出固体，实现固体和液体分离（即公开了蒸发换热器得到的废水结晶排出废水蒸发器），排出的液体量由蒸发器内浓盐水的离子浓度及悬浮固体含量决定。
权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征为：采用压缩空气得到高温高压水蒸气的真空压缩泵，使得真空压缩泵输出的高温高压水蒸汽依次在所述蒸发换热器、所述预热换热器以及所述真空压缩泵之间循环；预热换热器和蒸发换热器之间未设置除氧器；分离器分离得到的低浓度废水排出废水蒸发器；预热换热器为螺旋板式换热器；管式换热器包括至少两条并联连接的换热管；换热管内设置陶瓷球，陶瓷球的直径等于所述换热管内径，换热管可拆卸的安装在所述管式换热器中。基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题为：提高热量回收效率。
对于上述区别技术特征，首先，利用真空泵压缩空气得到高温高压水蒸汽是本领域技术人员获得蒸发热源的常规技术手段，对于蒸发过程的加热热源，本领域技术人员既可以从能量回收的角度采用回收蒸发过程产生的废蒸汽进行加热（即采用对比文件1的压缩机对废蒸汽进行压缩后用于加热废水），也可以选择其它热源对废水进行直接加热，上述加热介质和加热方式在蒸发领域均为常规的，即本领域技术人员能够想到用真空泵压缩空气获得的高温高压水蒸气作为热源代替对比文件1利用压缩机压缩废蒸汽获得的高温高压水蒸气对废水进行加热；对于加热蒸汽的循环路径，由于对比文件1还公开了其压缩蒸汽在蒸发器中释放潜热后，冷凝成蒸馏水被泵送至预热器1与新进入的浓盐水换热，即对比文件1中高温高压蒸汽的流通路径同样是先经过蒸发换热器再经过预热器1后排出，因此当选择其它热源（如通过压缩空气得到高温高压水蒸气）对废水直接进行加热时，本领域技术人员也容易想到使真空压缩泵输出的高温高压水蒸汽先在蒸发换热器内换热、再经预热换热器换热，而为了进一步回收潜热，提高能源利用率，经预热换热器排出的低温水蒸气再经真空压缩泵压缩重新利用也是本领域技术人员的常用技术手段；至于除氧器的设置，本领域技术人员可以根据需要与否进行増减，在省略除氧器后，其脱除氧气和二氧化碳以及不凝气体的功能也相应消失，即并未取得预料不到的技术效果。将除雾器分离得到的废水排出废水蒸发器也是容易想到的。此外，螺旋板式换热器也是本领域常见的换热器类型，本领域技术人员能够根据实际需要进行选择；换热管的数量是本领域技术人员能够根据换热面积、待处理废水量等因素通过常规实验手段确定的，因此，本领域技术人员可根据需要使管式换热器包括至少两条并联连接的换热管。
其次，对于换热管内设置陶瓷球，本领域技术人员知晓换热或蒸发过程中，沸腾液体不可能是纯净的，因而换热壁面上必然会一定程度地结垢。固体颗粒对换热面结垢的影响成为研究重点，许多学者将惰性固体颗粒引入传热过程，研究对传热壁面除垢的影响。不同的固体颗粒物性不同，其对垢层的破坏作用和强化传热的效果也不同，因此，选择固体颗粒时，应综合考虑固体颗粒的种类、形状、密度、导热率等因素，颗粒既要有较高的机械强度和良好的韧性，在流动中不被撞坏，磨损量要足够小，以防流体流动不稳定和能耗过大，又要有良好的强化传热和防垢性能。选择颗粒时，同时要考虑颗粒在特定的工况下，是否能够且容易被流化，流化的程度如何，在管内能否均匀分布；颗粒密度要适当，对管壁的碰撞力要足够大，但对壁面的磨损量要小。常用的固体颗粒包括刚玉球、玻璃球、陶瓷球、钢球、钛粒、聚四氟乙烯。即为了防止换热壁面结垢，加入陶瓷球属于本领域的常规技术手段（具体参见公知常识证据1第163-166页），因此，为了防止换热器内部结垢，本领域技术人员容易想到在换热管内设置陶瓷球。而结合上文，为了使陶瓷球对冷却管壁面的垢层产生足够大的碰撞力，达到较好的摩擦除垢效果，陶瓷球的直径等于换热管的内径是本领域技术人员的常规选择。
最后，将换热管可拆卸地安装在管式换热器中也是本领域的惯用技术手段。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域的惯用技术手段，得出权利要求1的技术方案，对本领域技术人员而言是显而易见的，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，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人陈述的意见
对于复审请求人陈述的理由，合议组经审查后认为：
蒸发处理废水时是否需要循环处理废水，是本领域技术人员可以根据实际处理废水的水质以及出水要求而进行调整的，而且单程式（非循环）的蒸发方式也是本领域常用的蒸发浓缩方式，本领域技术人员可以根据废水需要浓缩的程度选择采用循环处理还是单程处理，本领域技术人员能够想到用不循环的单程式蒸发设备代替对比文件1的循环式蒸发器实现废水的蒸发浓缩处理，而单程式蒸发同样可以产生蒸发蒸汽，并不会存在如复审请求人所述的不能产生二次蒸汽的问题，因此，本领域技术人员可综合考虑水质、实际处理效果、出水要求以及成本等来确定是否需要循环处理废水，选择单程式的蒸发浓缩方式也是本领域技术人员容易作出的选择和替换，由此通过一次蒸汽加热即可实现分离是本领域技术人员能够预期的技术效果。
基于上述理由，合议组对复审请求人的意见不予支持。
根据上述事实和理由，合议组依法作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年7月20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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