重力实验发电装置-复审决定


发明创造名称:重力实验发电装置
外观设计名称:
决定号:192567
决定日:2019-10-18
委内编号:1F263775
优先权日:
申请(专利)号:201610373400.6
申请日:2016-05-31
复审请求人:杜桂生
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:吴雨亭
合议组组长:飞竹玲
参审员:张广宇
国际分类号:F03G3/00(2006.01)
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第4款
决定要点
:如果一项技术方案通过将电能转化为重力势能,再将重力势能转化为电能,由于在此过程中存在能量损耗,导致最终转化的电能小于消耗的电能,因此该技术方案明显脱离社会需要,缺乏积极效果,不符合专利法第22条第4款规定的实用性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201610373400.6,名称为“重力实验发电装置”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为杜桂生。本申请的申请日为2016年05月31日,公开日为2016年09月07日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年09月07日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:本申请权利要求1-10不具备专利法第22条第4款规定的实用性。驳回决定所依据的文本为申请日提交的权利要求第1-10项、说明书第1-38段(第1-5页)、说明书附图图1-6(第1-3页)、说明书摘要、摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 重力实验发电装置,其特征在于:包括钢构件厂房(1)、重力球轨道(2)、重力球输送设备、试验用重力球(3)、钢梁(28)和重力发电机构,所述钢构件厂房(1)内安装着由上向下呈之字形往复折叠的重力球轨道(2),所述试验用重力球(3)可沿着重力球轨道(2)自上向下滚动;所述重力球输送设备安装在钢构件厂房(1)内,重力球输送设备用于将试验用重力球(3)输送至重力球轨道(2)最高点道并释放;在重力球轨道(2)旁边设置有与其平行的钢梁(28),在钢梁(28)上沿线均匀布置有若干套重力发电机构,所述重力发电机构用于将试验用重力球(3)的重力势能转化为电能。
2. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力球轨道(2)的横截面为矩形,在重力球轨道(2)底部的两侧设置有两条支撑钢轨(2.1),在重力球轨道(2)顶部的两侧设置有两条卡位钢轨(2.2)。
3. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力球输送设备包括顶端链轮(4)、底端链轮(5)、输送链条(6)、驱动电机和畚斗(7),所述顶端链轮(4)设置在重力球轨道(2)的最高点处,所述底端链轮(5)设置在重力球轨道(2)的最低点处,所述输送链条(6)套装在顶端链轮(4)和链轮上,所述顶端链轮(4)和底端链轮(5)中的某一个配有驱动电机或两个均配有驱动电机,所述输送链条(6)上安装有若干个等间距分布的用于盛放试验用重力球(3)的畚斗(7),在输送链条(6)运转时,所述畚斗(7)可以将重力球轨道(2)最低点处的试验用重力球(3)提升至重力球轨道(2)最高点。
4. 如权利要求3所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述顶端链轮(4)与底端链轮(5)之间设置有至少一个与它们的中心连线在同一直线上的支撑链轮(8),所述支撑链轮(8)也可以配有驱动电机。
5. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力球轨道(2)的坡度为5~15度。
6. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力发电机构包括杠杆(9)、平衡块(10)、穿钉螺丝(11)、弧形棘齿条(12)、扭簧(13)、支架中轴(14)、支架(16)、齿轮(17)、棘轮(18)、单向轴承(19)、齿轮轴(21)、齿轴(21)、第一支撑轴承座(22)、第二支撑轴承座(23)、联轴器(25)、发电机(26)和电机支座(27);所述杠杆(9)中部通过支架中轴(14)铰装在支架(16)上,所述支架(16)安装在钢梁(28)上,杠杆(9)一端伸入到重力球轨道(2)内,用于接受试验用重力球(3)的碾压,杠杆(9)另一端安装有平衡块(10);所述弧形棘齿条(12)上端通过穿钉螺丝(11)铰接在杠杆(9)另一端,所述穿钉螺丝(11)上安装扭簧(13),所述扭簧(13)一端钩挂在杠杆(9)上侧,扭簧(13)另一端钩挂在弧形棘齿条(12)外侧;所述棘轮(18)设置在弧形棘齿条(12)内侧,所述弧形棘齿条(12)在扭簧(13)扭力作用下紧压在棘轮(18)上;所述棘轮(18)和齿轮(17)共同安装在同一根齿轮轴(21)上,棘轮(18)通过一个在顺时针方向上锁死的单向轴承(19)与齿轮轴(21)连接,齿轮(17)通过键或销与齿轮轴(21)固定连接,所述齿轮轴(21)两端分别通过第一支撑轴承座(22)支撑;所述齿轴(21)设置在齿轮(17)旁侧且与齿轮(17)啮合,齿轴(21)两端分别通过第二支撑轴承座(23)支撑;所述齿轴(21)的两端各设有一个发电机(26),所述发电机(26)安装在电机支座(27)上,发电机(26)的输入轴与齿轴(21)通过联轴器(25)连接。
7. 如权利要求6所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述齿轴(21)两端安装有惯性轮(24)。
8. 如权利要求6所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述联轴器(25)包括内六角套管,所述齿轴(21)的两端端头和发电机(26)的输入轴端头均设为外六角结构,齿轴(21)的两端端头和发电机(26)的输入轴端头分别插设在所述内六角套管两端内。
9. 如权利要求6所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述杠杆(9)伸入重力球轨道(2)内的一端与所述支架(16)之间设有弹簧钢(15)。
10. 如权利要求6所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述杠杆(9)伸入重力球轨道(2)内的一端设有向上翘起的弯折部。”
驳回决定指出:本申请实质上是将电能转化为机械能(势能)再转化为电能的过程,也就是从电能最终再产生电能的过程。根据能量守恒定律,由于整个装置在运行的过程中必然存在摩擦、发热等能量损耗,重力球输出的电能必然小于重力球输送装置中驱动电机输入的电能。采用该装置不但不会产生新的能量,反而会消耗能源,且制造该装置同样需要花费成本。由此可见要实现这样的技术方案必然会导致资源的浪费和成本的提高,这样的技术方案明显脱离社会需要,缺乏积极效果,因而权利要求1-10不具备专利法第22条第4款规定的实用性。
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年10月24日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书,其中将原始权利要求6、7补入权利要求1中,修改后的权利要求书如下:
“1. 重力实验发电装置,其特征在于:包括钢构件厂房(1)、重力球轨道(2)、重力球输送设备、试验用重力球(3)、钢梁(28)和重力发电机构,所述钢构件厂房(1)内安装着由上向下呈之字形往复折叠的重力球轨道(2),所述试验用重力球(3)可沿着重力球轨道(2)自上向下滚动;所述重力球输送设备安装在钢构件厂房(1)内,重力球输送设备用于将试验用重力球(3)输送至重力球轨道(2)最高点道并释放;在重力球轨道(2)旁边设置有与其平行的钢梁(28),在钢梁(28)上沿线均匀布置有若干套重力发电机构,所述重力发电机构用于将试验用重力球(3)的重力势能转化为电能;
所述重力发电机构包括杠杆(9)、平衡块(10)、穿钉螺丝(11)、弧形棘齿条(12)、扭簧(13)、支架中轴(14)、支架(16)、齿轮(17)、棘轮(18)、单向轴承(19)、齿轮轴(21)、齿轴(21)、第一支撑轴承座(22)、第二支撑轴承座(23)、联轴器(25)、发电机(26)和电机支座(27);所述杠杆(9)中部通过支架中轴(14)铰装在支架(16)上,所述支架(16)安装在钢梁(28)上,杠杆(9)一端伸入到重力球轨道(2)内,用于接受试验用重力球(3)的碾压,杠杆(9)另一端安装有平衡块(10);所述弧形棘齿条(12)上端通过穿钉螺丝(11)铰接在杠杆(9)另一端,所述穿钉螺丝(11)上安装扭簧(13),所述扭簧(13)一端钩挂在杠杆(9)上侧,扭簧(13)另一端钩挂在弧形棘齿条(12)外侧;所述棘轮(18)设置在弧形棘齿条(12)内侧,所述弧形棘齿条(12)在扭簧(13)扭力作用下紧压在棘轮(18)上;所述棘轮(18)和齿轮(17)共同安装在同一根齿轮轴(21)上,棘轮(18)通过一个在顺时针方向上锁死的单向轴承(19)与齿轮轴(21)连接,齿轮(17)通过键或销与齿轮轴(21)固定连接,所述齿轮轴(21)两端分别通过第一支撑轴承座(22)支撑;所述齿轴(21)设置在齿轮(17)旁侧且与齿轮(17)啮合,齿轴(21)两端分别通过第二支撑轴承座(23)支撑;所述齿轴(21)的两端各设有一个发电机(26),所述发电机(26)安装在电机支座(27)上,发电机(26)的输入轴与齿轴(21)通过联轴器(25)连接,且所述齿轴两端安装有惯性轮。
2. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力球轨道(2)的横截面为矩形,在重力球轨道(2)底部的两侧设置有两条支撑钢轨 (2.1),在重力球轨道(2)顶部的两侧设置有两条卡位钢轨(2.2)。
3. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力球输送设备包括顶端链轮(4)、底端链轮(5)、输送链条(6)、驱动电机和畚斗(7),所述顶端链轮(4)设置在重力球轨道(2)的最高点处,所述底端链轮(5)设置在重力球轨道(2)的最低点处,所述输送链条(6)套装在顶端链轮(4)和链轮上,所述顶端链轮(4)和底端链轮(5)中的某一个配有驱动电机或两个均配有驱动电机,所述输送链条(6)上安装有若干个等间距分布的用于盛放试验用重力球(3)的畚斗(7),在输送链条(6)运转时,所述畚斗(7)可以将重力球轨道(2)最低点处的试验用重力球(3)提升至重力球轨道(2)最高点。
4. 如权利要求3所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述顶端链轮(4)与底端链轮(5)之间设置有至少一个与它们的中心连线在同一直线上的支撑链轮(8),所述支撑链轮(8)也可以配有驱动电机。
5. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述重力球轨道(2)的坡度为5-15度。
6. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述联轴器(25)包括内六角套管,所述齿轴(21)的两端端头和发电机(26)的输入轴端头均设为外六角结构,齿轴(21)的两端端头和发电机(26)的输入轴端头分别插设在所述内六角套管两端内。
7. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述杠杆(9)伸入重力球轨道(2)内的一端与所述支架(16)之间设有弹簧钢(15)。
8. 如权利要求1所述的重力实验发电装置,其特征在于:所述杠杆(9)伸入重力球轨道(2)内的一端设有向上翘起的弯折部。”
复审请求人认为:(1)重力球从高处滚落,高度增加,下落速度成倍增加,重力的能量被放大;(2)重力球与轨道的触点很小,是滚动摩擦,摩擦力微乎其微,不会产生阻力;(3)发电装置利用杠杆原理将重力球的重力能量放大;(4)重力球向下滚落过程中,由于地球引力的作用产生惯性能量,使重力球的重力势能进一步增加;(5)地球引力包含着两种能量:重力势能和惯性动能,在有坡度的轨道上,重力势能和惯性动能相互作用,重力势能得到无限放大;(6)本申请是对一个新的能源领域的探索和实验,能够产出绿色环保、巨量廉价的电力,符合专利法中关于实用性的规定。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年10月30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2019年08月21日向复审请求人发出复审通知书,指出:本申请中的重力实验发电装置是通过驱动电机将重力球输送至一定高度后,使其沿轨道滚下并与发电机构作用从而产生电能,其发电过程的实质是将电能转化为重力球的重力势能,再将重力势能转化为电能。然而,在上述发电过程中必然存在着能量的损耗,根据能量守恒定律,本申请中的重力实验发电装置将输入的电能最终转化成为输出的电能和由于阻力作用产生的内能,由于能量的总量保持不变,因此,输出的电能必然小于输入的电能。也就是说,采用本申请中的重力实验发电装置,不但不会产生更多的电能,反而会消耗一部分电能,而且制造该装置同样需要花费成本。由此可见,要实现本申请所要求保护的技术方案必然会导致资源的浪费和成本的提高,这样的技术方案明显脱离社会需要,缺乏积极效果,因而权利要求1-8不具备专利法第22条第4款规定的实用性。针对复审请求人的意见陈述,复审通知书中还指出,(1)重力球在滚落的过程中,其重力势能转化为动能和由于阻力作用产生的内能,根据能量守恒定律,其动能必然会小于重力球最初的重力势能,重力球的能量不会被放大;(2)重力球与轨道或杠杆之间存在摩擦,即使摩擦力很小,也会损耗能量;而且整个发电装置在运行过程中,其损耗的能量不仅仅来自于重力球与轨道或杠杆之间的摩擦,还包括其它方面的阻力;(3)杠杆原理并不会将重力球的能量放大,本申请中重力球作用在杠杆的一端,另一端输出的电能不会超过重力球对杠杆输入的能量,因为对于杠杆这个系统而言,其同样满足能量守恒定律;(4)惯性不会增加物体的能量;重力球向下滚落过程中,其重力势能是逐渐减小的,并不会进一步增加;(5)重力球在有坡度的轨道上滚落,根据能量守恒定律,重力势能不会得到放大;(6)重力势能不是一种新的能源,本申请所要求保护的技术方案会导致资源的浪费和成本的提高,其明显脱离社会需要,缺乏积极效果,不具备专利法第22条第4款规定的实用性。
复审请求人于2019年09月20日提交了意见陈述书,但未修改申请文件。复审请求人认为:(1)重力球在向下滚动的过程中,其重力势能通过重力发电机构源源不断的转化为电能;(2)重力球在合适的坡度轨道上向下滚动下落,由于地球引力,会产生惯性冲击能量而增速,当这种惯性冲击力大于空气阻力、摩擦阻力、碾压杠杆的阻力时,就会形成高度越高、滚动距离越长、产生的重力能量也越大的物理现象;圆形重力球在有坡度的钢管轨道上向下滚动,触点很小,基本没有阻力;(3)本申请在杠杆的作用下,杠杆一端迅速向下运动,另一端会迅速向上抬起,从而拉动弧形棘齿条就会带动棘轮顺时针转动,棘轮通过单向轴承带动齿轮轴和齿轮同向旋转,从而使与齿轮啮合的齿轴也随之旋转;在物理教科书中,杠杆原理不是力能放大的原理,但是在实际操作中,个体能量的作用是被放大了;本申请通过杠杆的作用,可以使重力球的重力能量被放大;(4)重力球在滚落过程中,产生的惯性能量使重力球的重力势能进一步增加,重力势能和惯性动能相互作用,重力势能得到无限放大;地球引力包含两种能量,即:重力势能和惯性动能,重力发电机构利用重力球从高处向下滚动的重力势能和高速行驶的动能进行发电;(5)本申请是将过山车的原理应用于发电领域,能够产出绿色环保、巨量廉价的电力,符合专利法第22条第4款规定的实用性。
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
1、审查文本的认定
复审请求人在复审阶段对权利要求书进行了修改,经审查,该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定针对的文本为:申请日提交的说明书第1-38段(第1-5页)、说明书附图图1-6(第1-3页)、说明书摘要、摘要附图,以及2018年10月24日提交的权利要求第1-8项。
2、关于实用性
专利法第22条第4款规定:实用性,是指该发明或者实用新型能够制造或者使用,并且能够产生积极效果。
具体到本案,
权利要求1-8要求保护一种重力实验发电装置,其中记载了该重力实验发电装置的总体结构为:包括钢构件厂房、重力球轨道、重力球输送设备、试验用重力球、钢梁和重力发电机构,所述钢构件厂房内安装着由上向下呈之字形往复折叠的重力球轨道,所述试验用重力球可沿着重力球轨道自上向下滚动;所述重力球输送设备安装在钢构件厂房内,重力球输送设备用于将试验用重力球输送至重力球轨道最高点道并释放;在重力球轨道旁边设置有与其平行的钢梁,在钢梁上沿线均匀布置有若干套重力发电机构,所述重力发电机构用于将试验用重力球的重力势能转化为电能;其中,所述重力发电机构包括杠杆、平衡块、穿钉螺丝、弧形棘齿条、扭簧、支架中轴、支架、齿轮、棘轮、单向轴承、齿轮轴、齿轴、第一支撑轴承座、第二支撑轴承座、联轴器、发电机和电机支座,上述部件之间通过连接配合使得所述重力发电机构能够利用杠杆原理进行发电;所述重力球输送设备包括顶端链轮、底端链轮、输送链条、驱动电机和畚斗,所述顶端链轮设置在重力球轨道的最高点处,所述底端链轮设置在重力球轨道的最低点处,所述输送链条套装在顶端链轮和链轮上,所述顶端链轮和底端链轮中的某一个配有驱动电机或两个均配有驱动电机,所述输送链条上安装有若干个等间距分布的用于盛放试验用重力球的畚斗,在输送链条运转时,所述畚斗可以将重力球轨道最低点处的试验用重力球提升至重力球轨道最高点。根据说明书[0036]至[0038]段中的记载,该重力实验发电装置的工作原理及工作过程如下:用重力球输送设备将试验用重力球3提升到重力球轨道2的最高点处,然后投放,试验用重力球3沿着有坡度的重力球轨道2向下滚动滑落,在滚动过程中不断碾压各重力发电机构的杠杆9一端。在重力作用下,杠杆9一端迅速向下运动,另一端会迅速向上抬起,从而拉动弧形棘齿条12向上运动,弧形棘齿条12就会带动棘轮18顺时针旋转,棘轮18通过单向轴承19带动齿轮轴21和齿轮17同向旋转,从而使与齿轮17啮合的齿轮轴21也随之旋转,由于齿轮17的齿数大于棘轮18和齿轮轴21的齿数,这样转速就被放大,与齿轮轴21相连接的发电机26和惯性轮24就会高速运转,发电机26会持续均衡地发出电能。当重力球离开杠杆9后,在平衡块10和弹簧钢15的共同作用下,杠杆9迅速复位到待压状态,弧形棘齿条12在杠杆9复位过程中向下运动,由于单向轴承19在逆时针方向上可以自由转动,当弧形棘齿条12向下运动时,棘轮18不会向齿轮轴21传递扭矩。这样,试验用重力球3在向下滚动的过程中,其重力势能就能通过各重力发电机构源源不断地转化为电能。
根据上述记载可知,本申请中的重力实验发电装置是通过驱动电机将重力球输送至一定高度后,使其沿轨道滚下并与发电机构作用从而产生电能,其发电过程的实质是将电能转化为重力球的重力势能,再将重力势能转化为电能。然而,在上述发电过程中必然存在着能量的损耗,例如:驱动电机和发电机在运转过程中产生的热量,重力球输送设备和重力发电机构在工作过程中零部件摩擦产生的热量,重力球在上升和滚落过程中受到轨道、杠杆和空气的阻力而消耗的能量等,根据能量守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化和转移过程中,其总量保持不变,可见,本申请中的重力实验发电装置将输入的电能最终转化成为输出的电能和由于阻力作用产生的内能,由于能量的总量保持不变,因此,输出的电能必然小于输入的电能。也就是说,采用本申请中的重力实验发电装置,不但不会产生更多的电能,反而会消耗一部分电能,而且制造该装置同样需要花费成本。由此可见,要实现本申请所要求保护的技术方案必然会导致资源的浪费和成本的提高,这样的技术方案明显脱离社会需要,缺乏积极效果,因而权利要求1-8不具备专利法第22条第4款规定的实用性。
3、对复审请求人相关意见的评述
关于复审请求人的意见,合议组认为:
(1)重力球在从高处向下滚动的过程中,能够触动重力发电机构产生电能,但是这个过程是需要付出代价的,那就是需要耗费更多的电能将重力球输送至高处;由于整个重力实验发电装置在运行过程中会消耗很多能量转化为内能,根据能量守恒定律,最终产生的电能是小于将重力球输送至高处所耗费的电能的,也就是说,本申请中产生的电能是“得不偿失”的;(2)复审请求人认为,重力球在坡道上向下滚落的过程中,会受到“空气阻力、摩擦阻力、碾压杠杆的阻力”的作用,同时又认为“重力球在有坡度的钢管轨道上向下滚动,触点很小,基本没有阻力”,这是相互矛盾的,实际上,在整个发电装置运行过程中,其损耗的能量不仅仅来自于重力球与轨道或杠杆之间的摩擦,还包括:驱动电机和发电机在运转过程中产生的热量,重力球输送设备和重力发电机构在工作过程中零部件之间的摩擦产生的热量(例如轴承转动、齿轮啮合等),重力球在上升和滚落过程中受到轨道、杠杆和空气的阻力而消耗的能量(例如重力球在轨道转弯处受到的阻力、重力球在当前杠杆向下一级杠杆运动时受到的阻力等),其中,重力球受到的空气阻力与其速度相关,即,速度越大,空气阻力越大,因此,如果认为重力球的速度会成倍增加,那么其所受到的空气阻力也会成倍增加,由此产生的能量损耗也会成倍增加;(3)杠杆原理体现在,要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩大小必须相等,“给我一个支点,我可以撬动地球”指的是利用杠杆原理可以省力,但是其并不省功,因为撬动的位移会增大,因此撬动过程做的功或者消耗的能量依然很大,即,杠杆原理并不会节省能量,同样也不会放大能量;本申请中通过重力发电机构的杠杆作用进行发电,这个过程是可以实现的,但是这个过程并不能使重力球的能量被放大,当重力球作用在杠杆的一端,另一端输出的电能不会超过重力球对杠杆输入的能量,因为对于杠杆这个系统而言,其同样满足能量守恒定律;(4)重力球在驱动电机的作用下,克服地球引力将电能转化为重力球的重力势能,并且重力球在向下滚落过程中,其重力势能逐渐转化为其自身的动能、作用于重力发电机构而产生的电能和因阻力作用而产生的内能,因此,根据能量守恒定律,在此过程中,重力球的重力势能不仅不会进一步增加,而且是逐渐减小的,更不可能得到无限放大;(5)过山车在运行过程中是需要消耗电能的,即使将过山车从高处向下运行的过程用于发电,那么其产生的电能也必然小于将过山车输送至高处所消耗的电能。根据上述分析,本申请的重力实验发电装置不仅不会产出绿色环保、巨量廉价的电力,反而会消耗一部分电能,由此导致资源的浪费和成本的提高,因此其明显脱离社会需要,缺乏积极效果,不具备专利法第22条第4款规定的实用性。
综上所述,复审请求人的陈述理由不具有说服力,合议组不予接受。

三、决定
维持国家知识产权局于2018年09月07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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