发明创造名称：伯努利智能水表
外观设计名称：
决定号：199937
决定日：2019-12-17
委内编号：1F278571
优先权日：
申请（专利）号：201610002239.1
申请日：2016-01-06
复审请求人：朱小菊
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李涵
合议组组长：杜鹃
参审员：付强
国际分类号：G01F1/34
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第4款
决定要点：如果一项权利要求的技术方案符合自然规律，并具有可再现性，且能够产生积极效果，则该项权利要求具备实用性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610002239.1，名称为“伯努利智能水表”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请日为2016年01月06日，公开日为2016年06月01日。申请人为朱小菊。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月18日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1不符合专利法第22条第4款有关实用性的规定。驳回决定中引用如下证据（以下称为证据1）：
证据1：《工程流体力学》，周乃君主编，第56-60页，机械工业出版社，2014年09月30日。
驳回决定所依据的文本为原始申请文件，即申请日2016年01月06日提交的权利要求第1-5项、说明书第1-20段、说明书附图图1-2、说明书摘要及摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种伯努利智能水表，包括管体（1）及电气模块（2）；其特征在于：所述管体（1）内包块一个电子压强计（3），该电子压强计（3）耦合至设于所述管体外的电气模块（2）；所述电气模块（2）包括运算模块、存储模块及显示输出模块；所述运算模块按如下方式进行运算：所述电子压强计（3）产生一个压强下降沿时，根据P0 ρv02/2 ρgh=P ρv2/2 ρgh，得出每一瞬时v=[2（P0-P）/ρ]1/2，其中，P0为所述管体内的静水压强，ρ为水密度，v0为静水流速，即为0m/s；将各瞬时水流速度v=[2（P0-P）/ρ]1/2与管体（1）内流通截面积S相乘后，对时间积分，即，将vS对时间积分，直至管体（1）内水体压强恢复至P0，得到用水增量ΔM，将该用水增量ΔM与所述存储模块中的历史用水量累加得出最新用水量M，并经由所述显示输出模块输出。
2. 根据权利要求1所述的伯努利智能水表，其特征在于：所述电子压强计（3）呈环形，嵌置于所述管体（1）的内表面。
3. 根据权利要求1所述的伯努利智能水表，其特征在于：所述电气模块还包括通信模块，并配置有sim卡；所述电子压强计（3）在监测到管体内水压下降时，由通信模块向税务中心服务号码发送一个询问信息，询问是否供水端水压有异常变动，如得到异常回复，则所述运算器不工作，如得到无异常回复，则所述运算器工作。
4. 根据权利要求1所述的伯努利智能水表，其特征在于：所述水表的架设高度高于用户的最高用水设备，且所述水表的管体（1）上游串接一个电磁阀（4），所述电磁阀（4）耦合于所述电气模块（2）；且所述电磁阀（4）在所述电子压强计（3）产生一个压强下降沿时开启，并在电子压强计（3）测得的水压恢复至所述净水水压时关闭。
5. 根据权利要求1所述的伯努利智能水表，其特征在于：所述电气模块（2）还包括一个紧贴于所述管体（1）表面的拾音器，所述运算器仅在所述电子压强计（3）产生一个压强下降沿，且所述拾音器拾取水流特征音时，开始工作，否则不工作。”
驳回决定中认为：（1）伯努利方程使用的条件为：定常流动；但是权利要求1限定的流体特征为从静止变化为流动，此情况属于非定常流动。（2）同时，当存在外界有能量输入或者输出的情况时，必须将流体系统与外界的能量交换加以考虑，并包括到总流伯努利方程中。然而，对于本申请的平直管道，没有势能的重力或者其他外界做功的情况下，流体不会从静止变为流动，当流体从静止变为流动时，无论是重力做功或是其他外界做功，则存在外界做功N，使得等式成立，因此对于流体从静止变为流动的状态时，权利要求1与说明书记载的“”是不成立的。综上，定常流下的伯努利方程不适用于非定常流下与存在外界做功的流体的情形，因此本申请权利要求1违背了自然规律，不具备专利法第22条第4款所规定的实用性。
申请人朱小菊（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年04月08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：一、粗管连接一段细管，在粗管0的直径极大时，，即可根据伯努利方程得到，虽然是近似结果，但是精度可以无限逼近真实过程，即V0趋于零时，得到的方程与管道中的实际状况就是无限接近的；二、对于理想流体的问题，众所周知，在涉及普通水体的在管道中的压强、流速等问题计算时，普遍将其视为理想流体，其所得的分析结果与真实结果之差异完全可以忽略不计。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月16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认为，（1）伯努利方程适用的环境为定常流动，不可压缩的理想流体，伯努利方程中的两边所代表的v1与v2是定常流动管道中不同的两个位置，这两个位置此时是处于同一稳定流动状态中，但是本申请中等式两边所代表的含义为同一位置，且同一位置处于不同流动状态中，左边为静止状态，右边为流动状态，这与伯努利方程适用的环境是不同的，流动状态和静止状态一定不是同一稳定流动状态，所以本申请不适用于定常流动下的伯努利方程，而违背了自然规律；（2）本申请中由静止状态向流动状态变化，必然有外界能量进行交换，因此要考虑外界能量并包括到总流伯努利方程中；（3）申请人提到的粗管和细管的技术方案，与权利要求1的方案已经完全不同，并且粗管中的水静止，细管中水流动，也不符合伯努利方程对流体的要求，同时说明书记载中没有提到近似的过程，记载的是直接通过伯努利方程得到准确的等式。因而坚持原驳回决定。
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，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
在复审程序中，复审请求人未对申请文件进行修改。因此，本决定以申请日2016年01月06日提交的权利要求第1-5项、说明书第1-20段、说明书附图图1-2、说明书摘要及摘要附图为基础作出。
（二）关于专利法第22条第4款的问题
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。
如果一项权利要求的技术方案符合自然规律，并具有可再现性，且能够产生积极效果，则该项权利要求具备实用性。
具体到本案：
本申请权利要求1的技术方案为：设置一个压强计，在电子压强计监测到管体内水压下降时，根据伯努利方程，得出每一瞬时，其中为管体内的静水压强，为水密度，为静水流速，即为0m/s，取决于水体位置，由于等式两边的状态一致，故而可在等式两边消去，从而得到水流速度，进而根据流通截面和时间得到用水增量。
本申请在不供水时，在管体中会有一个较大静压，虽然本申请中没有示出，但根据本领域公知常识，如果没有外界设备施压时，该静压应是一个高位水箱产生的（复审请求人在意见陈述书中指出的极粗且流速为0的粗管，也是类似高位水箱），例如参见上述证据1的图4-12（第58页），如下所示：
在管口阀门关闭时，对于细管中的静压，就是细管上到达容器水面上的深度为h的水产生的，因此，在管口阀门关闭时测得的静压，实际上反应了细管上的深度h。
由于证据1中指出从旁管出流开始过渡到定常流动的过程是极为短暂的，因此在极为短暂的时间后上述图4-12所示系统已经基本是定常流动，在过渡到定常流动后，由于过渡时间极为短暂，可认为h不变，当在细管上设有压力表时，且阀门打开后压力表读数为P，可以取上图中0-0截面（该截面相对压力为0，速度很小可忽略）和压力表位置所在截面列出伯努利方程，如下所示：
，由于h还等于，为阀门关闭时的静水压强，因此得到，与本申请的结果一致。
因此，在本申请所示的管道1接入一个大水箱时，或者很粗的大管道时，可以根据公式得到近似流速值，没有供水时，静水压强反应的是势能大小，在供水时，势能转换成动能，符合能量守恒定律。具体还可参照如下两篇证据：
证据2： 《流体力学 学习辅导与习题解答》，邹正龙等主编，第101-102页，中国矿业大学出版社，2007年11月30日。
例题4-19（第101-102页），当阀门关闭时，压力表读数为p1=2.8atm。而当阀门开启后，压力表读数降为p2=0.06MPa，如果管径d=12mm，试求水的流量。（阻力损失不计）
具体地解法为（参见第101-102页），与本申请得到的流速计算公式一样。
证据3： 《化工原理 习题解》，钟秦等主编，第7-8页，国防工业出版社，2008年06月30日。
例题1-13（第7-8页），水管直径为?57mm×3.5mm，当阀门全闭时，压力表读数为3.04×104Pa。当阀门开启后，压力表读数降至2.03×104Pa，设总压头损失为0.5m。求水的流量。
具体地解法为：当阀门全闭时，压力表读数显示了水槽内液面流体的势能，当阀门开启后，势能部分转化为动能，部分消耗于阻力损失，列机械能衡算式
，当不考虑阻力损失时，与本申请得到的流速计算公式也一致。
由此可见，本申请的计算方式，为本领域中利用伯努利方程来计算开阀后水管流量的一种常规计算方式，当阀门关闭时，压力表读数显示的是流体的势能，例如管道连接水塔或者水箱，势能转换为动能，符合自然规律；而且由于只是开阀时瞬间是非定常流状态，在开阀后极短时间后就基本恢复到定常流状态，因此在本领域中求解此类问题时也都可以不予考虑，可以直接采用伯努利方程来进行求解。
驳回决定中认为：
（1）伯努利方程使用的条件为：定常流动；但是权利要求1限定的流体特征为从静止变化为流动，此情况属于非定常流动。（2）当流体从静止变为流动时，无论是重力做功或是其他外界做功，则存在外界做功N。
除了上述意见，前置意见中进一步认为：
（3）本申请两边所代表的含义为同一位置，且同一位置处于不同流动状态中，左边为静止状态，右边为流动状态，这与伯努利方程适用的环境是不同的。（4）说明书记载中没有提到近似过程，记载的是直接通过伯努利方程得到准确的等式。
对此，合议组认为：
（1）在驳回决定中引用证据1，用以证明在开阀时，流体的流动是非定常流，但是在证据1中也已经指出旁管出流从开始过渡到定常流动的过程是极为短暂的，在开阀瞬间后已经基本是定常流动，这时就可以应用伯努利方程了，并且由于非定常流动过程极为短暂，则可认为过渡到定常流动后水塔或水箱中高度不变，即利用水箱中最高水位处截面和压力表位置所在截面列出伯努利方程，。虽然忽略了在非定常流动时流出的水，即假设水箱中高度不变，会存在一些误差，但误差是很小的，并不会严重影响最后的流速计算结果的准确性。此外，上述证据2和证据3中的示例，也证明在本领域中，解决该类问题，也是忽略开阀瞬间的非定常流动的过程。
（2）驳回决定中认为流体从静止变为流动，必然存在外界做功，而且重力做功也属于外界做功。但是实际上，流体从静止变为流动，并不一定需要外界有能量输入，打开龙头流体可以流出，是因为管道中有压力，压力可以从水箱或水塔而来，利用水位差的关系产生位能（势能），而且重力做功也并不属于外界做功，属于位能（势能）和动能的转化。至于流体从静止到流动的过程，如前所述是非常短暂的，在计算时，可忽略这一瞬间的能量转化，参见上述第（1）点意见。
（3）在关闭阀门时，管道中的静压，其实质上是反应了位能（势能）的大小，也就是管道上的液体的高度，所以，本申请列出的伯努利方程，实质上是在阀门打开后，取水箱液面最顶端截面和压强计所在截面之间的能量守恒方程。
（4）本申请在计算时，没有考虑短暂的非定常流动过程，并假设水箱或极粗管道中的流速为0，而且也不考虑损失，的确为一种近似的过程，但是根据证据2和证据3的计算方式可知，本领域在处理此类问题时，也都是采用近似的计算方式，通过伯努利方程来得到近似的解。
综上可知，本申请权利要求1的算式，可看作是在供水后瞬间近似为定常流动下列出的伯努利方程，符合伯努利方程的适用条件，符合自然规律。虽然本申请这种计算方式忽略了极短的非定常过程，是一种近似解法，但是根据证据2和证据3给出的流量求解方式可知，本领域在此类问题上也都是忽略这一极短非定常过程，这属于本领域的常规计算方式，本申请权利要求1可以计算有水箱供水类似情况下的水管流出量计算，具有再现性，并能够产生近似计算水流量的积极效果。因此本申请的技术方案具备实用性，符合专利法第22条第4款的规定。
基于上述事实和理由，合议组作出如下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月18日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原专利实质审查部门在本复审请求审查决定所依据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。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
