非显而易见性评估仅供参考,不构成法律建议。
| 编号 | 名称 |
|---|---|
| 0 | 2018-08-03_CN108361219A_发明公开_CN108361219A 一种离心式压缩机喘振控制方法和装置_+++A_B_K_M_N_O_Q_S_T_V_Y_w+++.docx |
| 0 | 2013-10-29_US8567207B_发明授权_US08567207B2 Compressor control system using a variable geometry diffuser_+++A_B_C_D_E_P_T_f_o_s+++.docx |
| 0 | 2014-09-18_US2014260388A_发明申请_US20140260388A1 REFRIGERATING APPARATUS AND CONTROL DEVICE FOR REFRIGERATING MACHINE_+++B_C_D_E_H_O_P_S_T+++.docx |
| 0 | 2016-04-22_KR1020160044003A_发明公开_KR1020160044003A 증기터빈 구동식 원심형 히트펌프_+++A_B_C_D_E_H_O_P_S_T+++.docx |
| 0 | 2016-05-11_CN105571181A_发明公开_CN105571181A 一种变频离心式冷水机组及其控制调节方法_+++A_B_C_E_H_K_M_N_O_P_Q_S_T_V_Y_d+++.docx |
| 0 | 2017-01-12_US2017009775A_发明申请_US20170009775A1 CAPACITY CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR MULTI-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR_+++A_B_C_D_E_H_O_P_S_T_k_n_q_v_y+++.docx |
| 0 | 2017-07-13_US2017198707A_发明申请_US20170198707A1 CENTRIFUGAL COMPRESSOR WITH HOT GAS INJECTION_+++A_B_C_D_E_H_K_N_O_P_Q_S_T_V_Y+++.docx |
| 0 | 2017-10-19_KR1020170116369A_发明公开_KR1020170116369A 나노 결정 합성 및 분석 장치_+++a_k_n_q_v_y+++.docx |
| 0 | 2017-11-28_CN105571181B_发明授权_CN105571181B 一种变频离心式冷水机组及其控制调节方法_+++A_B_C_E_H_O_P_S_T_d+++.docx |
| 0 | 2013-01-10_JP2013500920A_发明专利_JP2013500920A Polycrystalline diamond composite molding.docx |
| 0 | 2019-01-24_None_发明专利_JPWO2017212629A1 車両用空調装置及び列車通信システム_+++E+++.docx |
| 0 | 2019-04-19_CN109654762A_发明公开_CN109654762A 离心式制冷机_+++A_B_C_D_E_H_K_N_O_Q_S_V_Y+++.docx |
| 0 | Espacenet下载日志_2026-06-20T08-10-12_+++B_f_g_m+++.docx |
| 0 | JPH03199700A_Description_20260620_1610_+++B_C_D_E_H_O_P_S_T+++.docx |
| 0 | WO2017212629A1_Description_20260620_1609_+++A_B_C_D_E_f+++.docx |
| 0 | WO2019017168A1_Description_20260620_1608_+++A_B_C_D_E+++.docx |
| 0 | WO2019199662A1_Description_20260620_1607_+++A_B_C_D_E_H+++.docx |
| 0 | 1981-09-22_US4290486A_发明授权_US4290486A Methods and apparatus for severing conduits.docx |
| 0 | 2012-09-20_JP2012522182A_发明专利_JP2012522182A Surge control system and method for a compressor_+++A_B_O_P_S_T_k_n_q_v_y+++.docx |
| 0 | 2011-11-21_KR101084477B_发明授权_KR101084477B1 칠러 장치, 칠러 장치를 갖는 냉동 시스템 및 공기 조화 장치_+++B_C_D_E+++.docx |
| 0 | 2011-11-02_JP4804952B_发明专利_JP4804952B2 Rehabilitation method of burying the attachment tube.docx |
| 0 | 2011-02-14_KR101014463B_发明授权_KR101014463B1 조리기기 및 조리기기의 조립방법_+++A+++.docx |
| 0 | 2009-09-30_KR1020090102709A_发明公开_KR1020090102709A 칠러 장치, 칠러 장치를 갖는 냉동 시스템 및 공기 조화 장치_+++A_B_C_D_E_K_N_Q_V_Y+++.docx |
| 0 | 2007-03-08_JP2007055226A_发明专利_JP2007055226A Regenerating method of buried lateral pipe.docx |
| 0 | 2005-03-10_JP2005061352A_发明专利_JP2005061352A Centrifugal compressor of turbo-refrigerator, turbo-refrigerator, and its control method_+++A_B_C_D_E_G_H_M_O_P_S_T_W+++.docx |
| 0 | 2004-11-24_JP3592624B_发明专利_JP3592624B2 Magnetic water treatment equipment_+++K_N_Q_V_Y_a+++.docx |
| 0 | 2002-05-08_JP2002126751A_发明专利_JP2002126751A Magnetic water treatment device_+++a+++.docx |
| 0 | 2000-11-30_JP2000329418A_发明专利_JP2000329418A Turbo-cooling system driven by bas-turbine engine_+++A_B_C_D_E_G_H_M_O_P_S_T+++.docx |
| 0 | 1999-10-26_US5971712A_发明授权_US5971712A Method for detecting the occurrence of surge in a centrifugal compressor_+++O_S_T_a_b_h_k_n_p_q_v_y+++.docx |
| 0 | 1999-02-23_US5873257A_发明授权_US5873257A System and method of preventing a surge condition in a vane-type compressor_+++A_B_C_D_E_O_P_S_T_k_n_q_v_y+++.docx |
| 0 | 1996-07-23_US5537830A_发明授权_US5537830A Control method and appartus for a centrifugal chiller using a variable speed impeller motor drive_+++A_B_C_D_E_H_O_P_S_T+++.docx |
| 0 | 1995-12-31_IL104679A_发明专利_IL104679A Control system for an air conditioning_refrigeration system_+++A_B_C_D_E_F_H_O_P_S_T_g_k_n_q_v_y+++.docx |
| 0 | 1987-08-18_US4686834A_发明授权_US4686834A Centrifugal compressor controller for minimizing power consumption while avoiding surge_+++A_B_C_D_E_F_H_O_P_S_T+++.docx |
一种冷却装置系统,其中,包括,;压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂;冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂;膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂;蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂;传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器;以及控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测;还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀;当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%;在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。
作为一名经验丰富的专利代理师,我将紧密结合目标专利(CN114383228B)的说明书对权利要求1进行深度解析,并逐一比对四份对比文件(D1至D4)的原文引文与出处,为您提供全面的创造性与无效可行性分析。
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### 一、 目标专利权利要求1的法律与技术技术特征拆解及说明书释义
根据目标专利说明书的整体构思,权利要求1的核心发明点在于**“双重进入条件(稳定态波动率判定或强制超时进入)+ 基于出水温度偏差的定向双轨制喘振避免控制逻辑”**。
结合说明书具体实施方式,各技术特征的技术含义及对应说明书的释义如下:
* **技术特征A~E(前序部分及基础循环构型):** 属于传统的蒸气压缩制冷循环基础架构。对应说明书`[0084]`、`[0086]`,明确了由压缩机110、冷凝器120、膨胀器130及蒸发器140构成的典型循环。
* **技术特征F(传感器部):** 规定了特定组合的传感器。对应说明书`[0103]`和`[0105]`,强调必须同时包含“复数个温度传感器”、“转速传感器”以及“电流传感器”。
* **技术特征G(控制部判定进入逻辑):** 这是该专利的第一核心防线。说明书`[0115]`~`[0118]`以及图8阐明:为了提高机器学习检测的准确度,系统不能在负荷剧烈动荡时盲目执行喘振逻辑。控制部首先监视转速、电流、冷水出口温度和冷却水入口温度的**“波动率/变化率”**。只有当这些数据的波动率在设定参考范围以内(例如温度变化 $\le \pm0.3$ 度,转速/电流变化 $\le \pm2\%$,即系统处于**电气/循环稳定状态**),或者直到规定时间经过(例如强制20分钟超时),控制部才启动喘振检测逻辑。
* **技术特征H(入口调节阀):** 对应说明书`[0108]`及图17、图18,该阀门可以是入口引导叶片(IGV),也可以是吐出气体再循环装置(DGR阀)或电子膨胀阀(EEV),用于调节流入压缩机的制冷剂质量流量。
* **技术特征I、J(出水温度双轨制喘振避免控制):** 这是该专利的核心控制发明点。说明书`[0139]`~`[0142]`给出了清晰的“双轨制”控制逻辑。当检测到喘振时,系统不进行传统的盲目旁通,而是根据负荷(出水温度偏差)进行精准避险:
* **情况一(负荷需求大,目标温度 > 当前温度):** 将入口调节阀开至100%(全开),通过瞬间增加制冷剂流量,使运转点右移,脱离低流量喘振区。
* **情况二(负荷需求小,目标温度 < 当前温度):** 此时若开大阀门会导致电流超载。因此控制部采取“固定入口调节阀”的策略,转而“提高压缩机转速”,通过主动提高转速来调整压缩比,迫使运转点向下逃离喘振区。
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### 二、 对比文件技术特征比对与原文出处分析
我们对四份对比文件进行逐一检索比对:
#### 1. D1: US4686834A
* **公开号及基本案情:** US4686834A (Centrifugal compressor controller...)。
* **特征A~E:** **完全公开。** 原文第3栏第37-43行公开了“temperature conditioning system 13... includes water cooled condenser 14, expansion valve 16, and evaporator 18”,压缩机为“centrifugal compressor 12”。
* **特征F:** **完全公开。** 原文第3栏第59行至第4栏第17行公开了:“(2) first temperature sensor 34... (3) speed sensor 36... (4) second temperature sensor 38... (5) current transformer 40”。完全覆盖了复数个温度、转速、电流传感器。
* **特征H:** **完全公开。** 原文第3栏第43-44行公开了:“variable inlet guide vanes 20... positioned by inlet guide vane positioning means 26”。
* **特征G:** **未实质公开。** D1虽然也监控电流波动的幅度和频率来*判定喘振的发生*(第4栏第31-50行,"At the onset of a surge the motor current will start to fluctuate... counts at least five of these fluctuations during a one-minute interval"),但它**并没有**基于各传感器检测到数据的“波动率”来作为是否*进入/启动喘振检测逻辑的前置闸门*。D1是常时或根据负荷直接检测,缺乏目标专利为了适配机器学习而设计的“稳定态前置过滤/超时强制进入”机制。
* **特征I、J:** **未公开。** D1在检测到喘振(Section IV)时的控制动作非常单一:直接增加压缩机转速(第4栏第51-56行,"This section increases the speed of compressor 12 by a predetermined increment and maintains this higher speed...")。它完全没有针对“冷水出口目标温度与当前温度的大小关系”进行分类讨论,更没有在目标温度大于当前温度时将入口调节阀调整为100%的架构。
#### 2. D2: IL104679A
* **公开号及基本案情:** IL104679A (Control system for an air conditioning...)。
* **特征A~E:** **完全公开。** 原文第12页倒数第2行至第13页公开了制冷循环基本元件(evaporator 66, variable speed compressor 12, condenser 40, expansion valve 62)。
* **特征F:** **完全公开。** 原文第14页第5-15行公开了:“temperature and pressure sensors... measure inlet temperature T1 and inlet pressure P1... measure rotational speed Nl and acceleration DN1/DT... Voltage V and current A...”。
* **特征G:** **部分公开/实质等同。** D2的核心思想正是利用“变化率”(波动率)进行控制。原文第12页第15-20行指出:“monitor rate of change of compressor speed... and the rate of change of refrigerant temperature and/or pressure rise... By measurement of the rate of change... alteration automatically”。但其波动的计算是直接用于参与控制律的计算,而不是像目标专利那样作为“判别检测逻辑进入与否”的开关闸门。
* **特征H:** **完全公开。** 原文第15页第1行公开了:“variable check/flow control valve 26”。
* **特征I、J:** **未公开。** D2的喘振避免是通过直接降低或调整压缩机轴的“加速度(控制输入功率)”以及调整膨胀阀和风机来完成的(参见其逻辑框图Fig.3及第18-19页叙述),完全没有目标专利中I和J所述的基于冷水目标/当前温度对比的双轨制阀门/转速协同控制逻辑。
#### 3. D3: US5537830A
* **公开号及基本案情:** US5537830A (Control method and apparatus for a centrifugal chiller...)。
* **特征A~E、H:** **完全公开。** 原文第12栏第55行至第13栏第10行(Fig.1说明)公开了压缩机12、冷凝器14、孔板16、蒸发器18及入口引导叶片(inlet guide vanes 29)。
* **特征F:** **部分公开。** 公开了电机电流监测(第14栏第47-52行)和出水温度监测,但D3在其“SUMMARY OF THE INVENTION”中明确声明其优势在于“does not require measurements of actual compressor motor speed(不需要测量实际转速)”,故其缺乏物理的速度传感器。
* **特征G:** **未实质公开。** D3是基于三维/二维无量纲图(压力系数PC vs 导叶位置)来常时映射运转点(Operating Point 36),并根据运转点是否越过动态喘振边界线(Surge boundary control curve 38)来判断喘振(第14栏第10-40行)。其不包含基于各传感器数据波动率处于稳定参考范围内才允许进入喘振检测的逻辑。
* **特征I、J:** **未公开。** D3在检测到喘振时的动作是:固定增加转速2 HZ,同时导叶(IGV)的位置完全由标准的LWT(离心出水温度)控制器的误差决定(第14栏第54-58行,“The detection of a surge event... increases the impeller speed by 2 HZ... The inlet guide vanes 29 will be adjusted to a new position determined by the LWT error”)。它并不会在目标温度大于当前温度时盲目将阀门调整到100%,也没有在相反情况下采取“固定阀门+提高转速”的定向配合。
#### 4. D4: US5873257A
* **公开号及基本案情:** US5873257A (System and method of preventing a surge condition...)。
* **特征A~E:** **完全公开。** 参见其Fig.2及第6栏第15-35行。
* **特征H:** **明确否定(未公开)。** 该专利的重大技术特点在于其发明名称和摘要中所述的“in a vane-type compressor with **fixed vanes**(固定叶片压缩机)”。其在“SUMMARY OF THE INVENTION”中明确声称其发明目的就是“without mechanically variable vanes(不使用机械可变导叶)”。因此,D4完全没有特征H(入口调节阀),进而根本无法实现特征I、J的控制。
* **特征F、G、I、J:** 属于常时无量纲查表控制(SLnorm与SLmax),不涉及波动率判定进入条件,亦无双轨制出水温度动作。
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### 三、 技术特征比对表(Feature Matrix)
| 权利要求1的技术特征 | 目标专利释义/说明书出处 | D1 (US4686834A) | D2 (IL104679A) | D3 (US5537830A) | D4 (US5873257A) |
| A:冷却装置系统 | [0084] 离心冷水机组网络 | + (第3栏37行) | + (第12页) | + (Fig.1) | + (第6栏) |
| B:压缩机(旋转) | [0087] 具有叶轮、转轴的离心式 | + (第3栏38行) | + (第13页) | + (Fig.1) | + (第6栏) |
| C:冷凝器 | [0088] 冷却水热交换冷凝 | + (第3栏41行) | + (第13页) | + (Fig.1) | + (第6栏) |
| D:膨胀器 | [0089] 减压节流阀/节流孔 | + (第3栏41行) | + (第13页) | + (Fig.1) | + (第6栏) |
| E:蒸发器 | [0090] 蒸发产生冷水 | + (第3栏42行) | + (第13页) | + (Fig.1) | + (第6栏) |
| F:传感器部(温度+转速+电流) | [0103] 同时感测并计算波动率 | + (第3栏59行) | + (第14页) | - (无转速传感器) | - (无电流传感器) |
| G:基于波动率判别喘振检测逻辑进入 | [0115]-[0118] 判定循环与电气稳定 | - (直接进行波动检测) | - (直接参与控制计算) | - (查表无前置判定) | - (实时查表比较) |
| H:入口调节阀 | [0108] IGV/DGR阀等流量调节件 | + (第3栏43行) | + (第15页) | + (Fig.1) | - (明确采用固定叶片) |
| I:喘振时目标温>当前温,阀调至100% | [0139]-[0140] 大负荷右移逃离区 | - | - | - | - |
| J:喘振时目标温<当前温,固阀升速 | [0141] 小负荷调整压缩比逃离 | - | - | - | - |
*注:“+”表示毫无异议公开或实质公开;“-”表示未公开。*
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### 四、 最接近对比文件(Closest Prior Art)的选择与创造性整体分析
在创造性评述中,判断哪个对比文件适合作为“最接近的对比文件”,必须从**整体解决的技术问题、基本构型以及技术效果**的贴合度来考量。本案中,**D1(US4686834A)** 和 **D3(US5537830A)** 均适合作为最接近的对比文件(本案存在双出发点):
#### 出发点一:以D1(US4686834A)作为最接近对比文件
* **技术问题与效果的共性:** D1与目标专利完全属于相同的技术领域(具有可变进口导叶的离心冷水机组控制),其整体解决的技术问题同样是在“满足建筑冷负荷需求的同时,尽可能降低压缩机能耗并避免发生喘振”(参见D1第2栏第50-55行,“minimize power consumption while avoiding a surge condition”)。其硬件架构完全一致,且拥有最齐备的传感器配置(全公开了特征A~F,H)。
* **未被公开的特征:** 特征G、I、J。
* **其他对比文件是否公开:**
* **关于特征G(基于波动率作为进入逻辑门):** D2(IL104679A)虽然提及了利用温度和压力的变化率(rate of change)来动态调整控制律,但其技术方案是将变化率实时注入其反馈控制回路中直接调整加速度,并没有提供一种“在波动率进入参考范围以内时才允许激活/进入喘振检测”的**阈值过滤/超时进入**的逻辑机制。因此,特征G在其余对比文件中均未被实质公开。
* **关于特征I、J(基于出水温度目标与当前对比的双轨制避免控制):** 遍查D2、D3、D4,当发生喘振时,其手段要么是单纯的查表变更频率(D4),要么是固定提速2HZ且导叶全权交给通用LWT回路(D3),要么是降低加速度(D2)。没有任何一篇文献公开了**“当目标温>当前温时导叶直接强拉到100%”以及“当目标温<当前温时固定导叶纯靠提速”**的精准双轨负荷避险策略。
#### 出发点二:以D3(US5537830A)作为最接近对比文件
* **技术问题与效果的共性:** D3也是可变速度驱动(VSD)离心冷水机组控制的标杆文献。其核心效果在于“自适应、动态地修正喘振线以贴合特定机组随时间老化的独特运行环境”(目标专利说明书`[0158]-[0159]`部分的更新机组特性图的构思与D3极度相似)。
* **未被公开的特征:** 特征F(缺少速度传感器)、G、I、J。
* **其他对比文件是否公开:** 特征F中的速度传感器可以被D1或D2公开并合乎逻辑地组合,但关键的特征G、I、J如前所述,在其他文献中均处于空白状态。
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### 五、 请求方最薄弱的技术特征(即专利权人最坚固的防线)
如果针对目标专利提出无效宣告请求,对于请求方(无效发起人)而言,**最薄弱、最难攻克的硬骨头是技术特征I和J的协同(即双轨制喘振避免控制逻辑),以及特征G的检测逻辑进入条件。**
1. **特征I和J的不可攻克性:** 现有的离心机机组喘振避免技术,如D1-D4所代表的经典流派,在发生喘振时无外乎几种套路:打开热气旁通阀(HGBP)、无条件调大导叶、或者直接全频提速。目标专利的I和J打破了这种常规,它敏锐地识别出低负荷和高负荷下喘振避免的物理困境:大负荷下,压缩机电流有富余,直接将入口调节阀拉到100%能够最快速度补足流量;而在小负荷下(目标温度已满足且有余),盲目开大阀门会导致制冷量更过剩、电流暴增导致过载跳闸,因此“固定阀门+仅升速”是最优的调整压缩比策略。**这种基于出水温度偏差正负号而采取截然相反的机械构件动作指令的“双轨制”,在现有技术D1-D4中完全没有技术启示,具有极高的创造性高度。**
2. **特征G的非显而易见性:** 特征G将数据的“波动率小于参考范围”作为“进入检测的允许门”。现有技术多是在系统不稳时直接采用复杂的滤波算法继续强行计算,或者常时监控。目标专利为了将机器学习(如SVM)应用到噪声极大的冷水机组中,创造性地设计了“只有在机组相对平稳(波动率在参考范围内)时才触发高精度检测,若持续不平稳则超时强制进入”的控制哲学。这也是现有技术不具备的。
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### 六、 进一步的检索策略建议
鉴于特征I、J及G在现有的暖通空调(HVAC)国际大厂基础大案(约在1980-2000年间)中未被攻克,请求方若想成功无效该权利要求,必须调整检索轴线,实施以下针对性检索策略:
1. **改变检索时间窗口与厂家线索:**
* 将检索时间重点锁定在 **2010年 — 2021年**(目标专利申请日前)。
* 重点追踪离心式冷水机组VSD(变频)控制的领头羊企业,尤其是:**约克/江森自控(York/Johnson Controls)、开利(Carrier)、特灵(Trane)、麦克维尔(McQuay/Daikin)** 以及国内的 **格力、美的** 在该时段内公开的关于“变频离心机喘振控制”或“防喘振阀与转速协同控制”的专利。
2. **细化控制逻辑关键词与算式检索:**
* **控制动作检索式:** `(离心式 OR 涡轮式) AND 压缩机 AND (喘振 OR 喘震) AND (防喘振 OR 避免 OR 消除) AND (导叶 OR IGV OR 调节阀 OR 再循环 OR DGR) AND (转速 OR 频率 OR 变频 OR VFD OR VSD)`。
* **核心动作映射:** 专门寻找含有 `(目标温度 AND 当前温度 AND 比较) OR (出水温度偏差 AND 正负) OR (全开 OR 100%) OR (固定 OR 锁定 OR 保持)` 的技术方案。这种控制逻辑常常体现在流程图(Flow Chart)的判断框中,需加强对附图说明的表格化OCR检索。
3. **针对特征G(人工智能与波动率前置过滤)的交叉检索:**
* 由于目标专利在说明书中大量提及了“机器学习(Machine learning)”和“支持向量机(SVM)”。机器学习在冷水机组的故障诊断(FDD)中自2015年后成为大热方向。
* 检索策略应转为:`(冷水机组 OR 离心式压缩机) AND (故障诊断 OR 喘振预测 OR 机器学习 OR 支持向量机 OR SVM) AND (前置条件 OR 进入条件 OR 稳定状态 OR 波动率 OR 变化率 OR 过滤)`。由于机器学习模型需要高质量的稳定数据,极有可能存在某篇2015年后的学术论文或专利,公开了“在应用SVM进行喘振分类前,先通过检测机组运行参数的波动率来确认循环是否稳定,若稳定则进入模型检测”的特征。此文若能找到,将是击毁特征G的致命武器。
作为一名经验丰富的专利代理师,我将为您对目标专利(CN114383228B)的权利要求1进行深入的法律与技术分析。
在创造性(无效/审查)评估中,我们首先需要将权利要求拆解为独立的技术特征,并在对比文件中寻找对应的技术公开。以下为针对您提供的权利要求1及4份对比文件的详细特征比对、创造性分析、最薄弱特征识别以及后续检索策略。
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### 一、 权利要求1技术特征拆解与对比文件特征比对
为了便于表述,各对比文件采用如下简称指代:
* **D1**:US5971712A(发明授权,关于离心压缩机喘振检测的方法)
* **D2**:JP2000329418A(发明专利,关于燃气轮机驱动的涡轮冷却装置系统)
* **D3**:JP2002126751A(发明专利,关于磁性水处理装置)
* **D4**:JP3592624B2(发明专利,关于磁性水处理设备)
#### 1. 特征比对表格
根据对比文件原文,技术特征比对结果如下表所示:
| 权利要求1的技术特征拆解 | D1 (US5971712A) | D2 (JP2000329418A) | D3/D4 | 比对结论与详细出处 |
| 技术特征A:一种冷却装置系统,其中,包括,; | 未公开(公开的是气体压缩系统) | 毫无疑问公开 | 未公开 | D2涉及“ガスタービンエンジン駆動ターボ冷却装置(燃气轮机驱动涡轮冷却装置系统)”,参见D2说明书【0001】。 |
| 技术特征B:压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂; | 实质公开(压缩空气) | 毫无疑问公开 | 未公开 | D2公开了“コンプレッサ21により冷媒を加圧し(通过压缩机21加压制冷剂)”,参见D2【0028】。D1为离心压缩机压缩气体(空气)。 |
| 技术特征C:冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂; | 未公开(D1为中冷器/后冷器) | 毫无疑问公开 | 未公开 | D2公开了“コンプレッサ21により加圧された冷媒21'は凝縮・蒸発器23に供給される(加压后的制冷剂供给至凝缩/蒸发器23)”,具有冷凝功能。参见D2【0029】。 |
| 技术特征D:膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂; | 未公开 | 毫无疑问公开 | 未公开 | D2公开了“凝縮・蒸発器23は...冷媒21'を膨張せしめ(凝缩·蒸发器23使制冷剂膨胀)”,参见D2【0029】。 |
| 技术特征E:蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂; | 未公开 | 毫无疑问公开 | 未公开 | D2中“凝縮・蒸発器23”集成了蒸发冷水分支,用于冷却空调冷水。参见D2【0029】。 |
| 技术特征F:传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器; | 实质公开(公开了压力、温度、电流传感器,未提及速度传感器) | 实质公开(公开了转速、温度传感器,未明确提及电流传感器) | 未公开 | D1公开了压力传感器56、温度传感器58和电流传感器60(参见D1图1及【2】Detailed Description)。<br>D2公开了转速传感器(出力軸回転数N3)和温度传感器(Tin, Tout, T6),参见D2【0028】-【0029】。两文均未在同一系统内完全集齐此四类传感器。 |
| 技术特征G:控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测; | 实质公开(基于变化率计算,但未明确区分“逻辑进入”阶段) | 实质公开(明确基于稳定状态判定是否进入喘振检测逻辑) | 未公开 | D2明确公开:在GG转速基本恒定且系统物理/电气参数达到稳定(即波动率在设定范围内)时,才判定进入喘振检测逻辑。参见D2【0009】、【0031】-【0034】及图2、图4。<br>D1公开了通过计算排气压力和电流的时间变化率(Rate of change)来判断喘振,参见D1【2】(Summary)。 |
| 技术特征H:还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀; | 实质公开(入口阀22调节空气流量) | 毫无疑问公开(入口导叶/阀) | 未公开 | D2公开了“ベーンダンパ22(叶片阻尼器/入口调节装置)”用于调节流入压缩机的制冷剂流量,参见D2【0029】。 |
| 技术特征I:当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%; | 未公开 | 实质公开(低负荷喘振时调大开度) | 未公开 | D2公开了:“低負荷区域...ベーンダンパの開度を、...大きくなるように変更される(低负荷区域发生喘振时,调大入口调节阀开度,甚至至最大)”,参见D2【0029】、【0037】。但未显式限定将该动作诉诸于“目标温度与当前温度的比较”。 |
| 技术特征J:在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。 | 未公开 | 未公开 | 未公开 | D2和D1均未公开在目标温度小于当前温度时“固定入口阀+提高转速”的组合调控逻辑。 |
*注:D3 (JP2002126751A) 和 D4 (JP3592624B2) 均属于磁性水处理装置领域,与制冷循环及压缩机喘振控制完全不在同一技术领域,未公开本专利的任何核心技术特征。在创造性分析中属于无关联的对比文件。*
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### 二、 最接近对比文件的选择与分析
在创造性分析中,**D2 (JP2000329418A)** 最适合作为本申请的**最接近的对比文件**(第一对比文件/最接近的现有技术)。
**理由如下:**
1. **技术领域完全相同**:D2属于“燃气轮机驱动涡轮冷却装置系统(Chiller system)”,与目标专利同属于大型空调/冷水机组冷却装置领域。而D1属于通用的“离心式空气压缩机”领域,D3/D4属于“水处理”领域。
2. **解决的技术问题相同**:D2旨在解决“如何准确判断冷却装置压缩机是否发生喘振,并采取有效的喘振避免作动”的技术问题(参见D2【0003】-【0004】),这与目标专利说明书【0008】-【0011】所述的“防止冷却装置系统中产生喘振现象而引起压缩机受损”完全一致。
3. **技术方案高度重合**:如比对表所示,D2不仅毫无疑问地公开了制冷循环的标准四大件(压缩机、冷冷器、膨胀器、蒸发器)以及入口调节阀(技术特征A、B、C、D、E、H),更重要的是,**D2实质公开了技术特征G的核心控制思想**——即通过监测系统参数是否稳定(波动率在参考范围内)来决定是否进入喘振检测逻辑,以防误判。
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### 三、 未被最接近对比文件公开的特征及其他对比文件披露情况
以 **D2** 为最接近的对比文件,目标专利权利要求1与其相比,存在的区别技术特征主要为:
1. **区别特征1(传感器配置)**:传感器部同时集成“复数个温度传感器、转速传感器、电流传感器”(特征F)。
* *其他对比文件披露情况*:**D1** 披露了在压缩机系统中同时配置“排气压力传感器56、排气温度传感器58、电机电流传感器60”并计算变化率的思想(参见D1图1)。因此,在压缩机控制中引入电流传感器和温度传感器属于本领域的常规技术手段,D1给出了技术启示。
2. **区别特征2(精细化喘振避免控制逻辑)**:根据“冷水出口目标温度”与“当前冷水出口温度”的相对大小,分类执行:
* 情况①(目标>当前):入口调节阀调整为100%(特征I)。
* 情况②(目标<当前):固定入口调节阀,并提高压缩机转速(特征J)。
* *其他对比文件披露情况*:**D1和D2均未公开这一具体的变工况分类条件控制逻辑**。D2仅泛泛提及在低负荷喘振时“增大入口阀开度”(对应特征I的动作,但未结合温度差值判断),对于“目标温度<当前温度”时“固定阀门+提升转速”的规避动作(特征J),没有任何对比文件给出提示。
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### 四、 无效请求方最薄弱的技术特征分析(专利所有人的核心护城河)
若您代表**无效请求方**尝试无效本专利,或者作为**专利代理师**评估本专利的稳定性,**最薄弱的技术特征(即对请求方而言最难攻克、本专利创造性最强的防线)是:技术特征J,以及特征I与特征J基于冷水出口温差进行分工况双轨控制的逻辑。**
**原因分析:**
1. **现有技术缺乏启示**:常规的喘振避免动作(如D1、D2所述)通常是单向的、应急型的——即“一旦发生喘振,立即全开旁通阀或全开入口阀”以增加流量逃离喘振区。
2. **技术效果的非显而易见性**:目标专利将喘振避免动作与冷水机组特有的工艺指标(冷水出口目标温度)进行深度联动。在“目标温度 < 当前温度”(意味着系统仍需要进一步降冷,负荷需求高或需要压缩机提供更高压比)时,如果盲目全开入口阀可能会破坏当前的温度调节趋势;本专利选择“固定入口调节阀(锁定流量趋势),通过提高转速来提升压比和流量”来逃离喘振区。这种在喘振发生时**兼顾“喘振规避”与“冷水机组控温任务”的双轨精细化控制逻辑**,具有显著的技术效果,现有技术很难被认定为“显而易见”的常规选择。
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### 五、 针对最薄弱特征的下一步检索策略
为了成功攻克上述“最薄弱特征”(特征I、J的温差联动控制),建议请求方调整检索方向,采取以下进阶检索策略:
1. **变换检索主题词与技术领域**:
* 不要仅局限于“喘振检测(Surge detection)”或“人工智能/机器学习”这类通用算法词。
* 应锁定**“冷水机组(Chiller)”+“容量调节/负荷调节”+“变频驱动(VFD/VSD)”+“入口导叶(IGV)/调节阀联合控制”**。因为特征I、J的本质是在冷水机组变工况下,变频器(控制转速)与变风量/变流道(控制入口阀)的解耦或协同控制。
2. **重点检索国际空调巨头的专利库**:
* 离心式冷水机组(Turbo Chiller)的喘振与精细化温控技术长期被国际巨头垄断。应重点检索 **约克(York/Johnson Controls)、开利(Carrier)、特灵(Trane)、麦克维尔(McQuay)** 以及日本 **三菱重工、大金(Daikin)** 在2010–2021年期间申请的关于“离心式冷水机组控制/变频冷水机组喘振预防”的专利。
3. **检索具体的控制逻辑组合词**:
* 构造如下检索式(以中文基准为例,可转化为英文/日文):`(冷水出口温度 或 出水温度) AND (设定值 或 目标值) AND (变频 或 转速 或 频率) AND (入口阀 或 导叶 或 IGV) AND (喘振避免 或 喘振消除 或 卸载)`。
* 重点寻找是否存在在一篇文献中提到:“为了在维持/逼近冷水设定温度的同时消除喘振,若当前温度已低于设定值则通过升频(提高转速)来消除喘振”的论述。若能检索到此类冷水机组多变量控制的在先公开,本权利要求1方可被彻底攻破。
作为一名经验丰富的专利代理师,我将为您对该冷却装置系统的权利要求1进行深度法律与技术分析。
本案的目标专利为 **CN114383228B**,其核心发明构思在于:改变传统的仅依靠单一电流阈值判断喘振的方法,转而**利用传感器部(温度、转速、电流)检测到数据的“波动率”来准确判别系统电气与循环的稳定性,进而决定是否进入喘振检测逻辑**;同时,在进入喘振检测并判定发生喘振后,**结合“冷水出口目标温度”与“当前冷水出口温度”的相对大小(即负荷与水温偏差),精细化地分流路采取不同的避免措施(控制入口调节阀开度或固定阀门并提高转速)**,以在低负荷和突发负荷变化区域实现高效防喘振,延长部件寿命。
以下是针对权利要求1的技术特征拆解、对比文件特征比对、最接近对比文件筛选以及无效宣告请求风险评估与检索策略。
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### 一、 权利要求1的技术特征比对表格
为了清晰展现各对比文件(D1~D4)对目标专利权利要求1(包含特征A~J)的公开情况,特制备以下特征比对表。
*注:对比文件代号及公开号对照:*
* **D1**: JP2005061352A
* **D2**: KR1020090102709A
* **D3**: KR101014463B1
* **D4**: KR101084477B1
| 权利要求1的技术特征拆解 | D1 (JP2005061352A) 公开情况及出处 | D2/D4 (KR20090102709A / KR101084477B1) 公开情况及出处 | D3 (KR101014463B1) 公开情况及出处 |
| 特征A:一种冷却装置系统,其中,包括, | 实质公开:[段落0005] ターボ冷凍機(涡轮制冷机/chiller装置系统)。 | 毫无异议公开:[段落0001] 칠러 장치(chiller装置系统)。 | 未公开:属于烹饪器具领域。 |
| 特征B:压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂; | 毫无异议公开:[段落0010]「冷媒を圧縮する圧縮機3」及[段落0011]「遠心圧縮機」(通过旋转运转的离心压缩机)。 | 实质公开:[段落0038]「압축기(16)」(压缩机驱动循环)。 | 未公开:仅公开高压变压器、磁控管等烹饪组件。 |
| 特征C:冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂; | 毫无异议公开:[段落0010]「ガス冷媒を凝縮させる凝縮器5」。 | 实质公开:[段落0038]「실외 열교환기(19)」(在制冷/冷水生成时作冷凝器用)。 | 未公开:无对应结构。 |
| 特征D:膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂; | 毫无异议公开:[段落0010]「液冷媒を膨창시키는 팽창밸브7」。 | 实质公开:[段落0038]「실외 팽창밸브(24)」。 | 未公开:无对应结构。 |
| 特征E:蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂; | 毫无异议公开:[段落0010]「液冷媒를 증발시키는 증발기9」。 | 实质公开:[段落0044]「플레이트식 열교환기(62a, 62b)」(作蒸发器冷却水)。 | 未公开:无对应结构。 |
| 特征F:传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器; | 实质公开:[段落0011]「入口ベーンの下流側に、測温抵抗体(温度センサ)25」、[段落0014]「電動機11の駆動電流を検出する電流計13」;未公开:未明确公开“速度传感器”,仅公开通过逆变器间接控制和判断转速超过([段落0013])。 | 实质公开:[段落0028] 公开了冷媒温度传感器、水温传感器、外暖温度传感器等;未公开:未公开用于感测压缩机转速的速度传感器及专门的压缩机电流传感器。 | 未公开:无相关制冷传感器部。 |
| 特征G:控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测; | 实质公开:[段落0011] 根据吸入温度Tsuc在直近30秒内的采样平均值,判断是否高出3~5℃以上(即基于温度波动率判定喘振);[段落0015] 根据10秒内电流振幅及平均值差(电流波动率)来判断电流波动。未公开:未公开同时结合转速、电流和复数个温度传感器的“波动率”作为检测逻辑进入的准入开关条件。 | 未公开:D2/D4仅通过温度达到设定值直接进行 Thermo-off(开关机控制)来防止结冰,完全未涉及基于多维数据“波动率”进入喘振检测逻辑。 | 未公开:不涉及。 |
| 特征H:还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀; | 毫无异议公开:[段落0011]「流入する冷媒の流量を調節する入口ベーン24」(入口导叶/调节阀)。 | 实质公开:[段落0046]「전동밸브(60)」(控制流入各热交换器的冷媒流量)。 | 未公开:不涉及。 |
| 特征I:当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%; | 未公开:D1在检测到喘振且指示频率超限时,是将热气旁通阀(而不是入口调节阀)打开40%~100%([段落0017-0019])。未公开依据冷水出口目标温度与当前温度的比较来操作入口阀门至100%。 | 未公开:完全未公开喘振避免逻辑及冷水目标温度与当前温度的对比控制逻辑。 | 未公开:不涉及。 |
| 特征J:在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。 | 未公开:D1在未超频前仅是单纯增加控制频率1%([段落0017]),未公开在特定冷水温度对比条件下“固定入口调节阀+提高转速”的组合拳。 | 未公开:未公开。 | 未公开:不涉及。 |
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### 二、 最接近对比文件(D1)的法律与技术分析
在创造性评判过程中,**对比文件D1(JP2005061352A)最适合作为本案的最接近对比文件**。
#### 1. 整体解决的技术问题与技术效果角度分析
* **目标专利解决的问题与效果**:针对大容量冷却装置在运行(尤其是低负荷或突发负荷变化)中压缩机空转、制冷剂逆流引起的“喘振(Surge)”现象,提出如何更准确地预测/检测喘振进入时机,并在发生喘振时如何避免压缩机受损,提高系统可靠性与构件寿命。
* **D1解决的问题与效果**:D1同样聚焦于“ターボ冷凍機(涡轮制冷机)”在低风量、高扬程区域发生的“旋回失速”和“サージング(喘振)”现象。其发明目的在于克服传统通过大容积两端差压检测喘振造成的严重滞后性,改用在压缩机羽根车上流侧直接设置温度传感器(测温抵抗体),通过捕获因逆流引起的高温气体导致的温度急剧上升来高精度、直接地检测喘振,并通过控制热气旁通阀和变频器转速来避免构件损坏。
* **D2/D4解决的问题**:D2/D4主要解决的是多联式chiller系统与直膨式室内机并联时,因负荷急剧变动导致的水路“结冰、冻结(동결)”及水泵损坏问题。其采用的是直接Thermo-off(停机/断流)控制,并未触及离心/涡轮压缩机特有的“喘振”流体力学流态控制。
* **D3解决的问题**:D3为烹饪器具(微波炉)的旋钮开关防偏心组装结构,属于完全不同的技术领域。
**结论**:D1与目标专利属于相同的技术领域(涡轮/离心式冷却装置防喘振),面临完全相同的技术缺陷(如何高精度、快速检测喘振并有效避免),且D1已经披露了利用温度波动(直近30秒采样平均对比)和电流波动(10秒内振幅及平均值差)来捕获喘振的技术构思。因此,D1是本领域技术人员借以出发的最适合的单一现有技术(最接近对比文件)。
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### 三、 未被最接近对比文件(D1)公开的特征及其他对比文件的公开状态
经过特征比对,**特征F中的“速度传感器”、特征G中的“基于多维数据波动率判别喘振检测逻辑进入与否”的开关条件、以及特征I、特征J的“根据冷水目标温度与当前温度的相对大小,分别实施‘入口阀调至100%’或‘固定入口阀+提高转速’的精细化防喘避免逻辑”**,未能被D1完整公开。
那么,这些区别特征是否被其他对比文件(D2、D3、D4)公开了呢?
* **特征F中的速度传感器**:D1公开了使用逆变器指示频率控制转速,D2/D4公开了各种热交换器温度传感器。但**没有任何一篇对比文件明确提到了在压缩机上设置速度传感器用于实时感测转速波动率**。
* **特征G(多维数据波动率作为逻辑准入条件)**:D1虽然在[段落0011]和[段落0015]分别计算了温度提升幅度和驱动电流的变化率,但其逻辑是:一旦电流产生波动,就立刻启动温度上升判断,若温度也上升则直接“判定发生了喘振”。也就是说,D1是**直接用这些指标来“诊断喘振结果”**。而目标专利特征G则是控制部将这些波动率限制在特定安全参考范围内(例如说明书所述冷水出口温、冷却水入口温在±0.3度内,转速、电流在±2%内),**作为系统进入正常稳定运转、从而“有资格开启喘振检测程序”的准入开关(进入条件)**。这种“先判定循环稳定性,再开启检测”的控制前置逻辑,在D2、D3、D4中完全没有被披露。
* **特征I与特征J(基于冷水出口目标温度与当前温度对比的阀门/转速协同喘振避免逻辑)**:D1在发生喘振后的控制逻辑是:如果指示频率没达到103%,就继续提高频率1%;若超过103%限制,则通过打开**热气旁通阀(HGBP)**40%~100%来增加流量。D2/D4在面对温度过低时仅公开了Thermo-off(停机)。**没有任何一篇对比文件公开了“目标温度>当前温度时,将入口调节阀强开至100%”以及“目标温度<当前温度时,固定入口调节阀+提高转速”的精准避喘动作。**
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### 四、 无效宣告请求方最薄弱的技术特征
作为无效宣告请求方,如果您企图通过本案现有的对比文件组合(D1+D2+D3+D4)来打掉权利要求1的创造性,您将面临极大的法律壁垒。其中,对请求方而言**最薄弱、最难攻克的硬骨头(技术特征)**是:
#### **特征I与特征J的协同避喘控制逻辑**
> *“当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%;在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。”*
#### **为什么这是最薄弱点?**
1. **完全的文本空白(无技术启示)**:现有的四篇对比文件中,D1作为最接近的防喘技术,其避喘完全依赖于**“热气旁通阀(HGBP)”的阶梯式开启**,利用已压缩气体的回流来强行凑容积流量,这会极大地牺牲制冷效率(能效比变差系数高,如目标专利说明书[段落0106]所述)。而本案特征I和J巧妙地利用系统原有的**入口调节阀(如IGV或DGR阀)与压缩机转速(VFD频率)进行联动**,不需要或者仅在最绝望时补充热气旁通。目前没有任何一份文件给出了“利用冷水出口目标温度与当前温度的偏差正负号,来分流向选择是‘强开入口阀’还是‘固定阀门+提速’”的控制启示。
2. **显著的进步与协同技术效果**:该特征带来了预料不到的技术效果——在低负荷区域,系统由于负荷小本身电流高,传统的盲目开大入口阀会导致过流跳闸;本案在小于当前温度(负荷仍有富余或处于特定低负荷调整期)时,**选择“固定入口调节阀”以锁死制冷剂瞬时大流量输入,单纯通过“提高转速”来调整压缩比**,既逃离了喘振区,又避免了压缩机过载烧毁或频繁强制跳闸跳机。这种针对制冷循环精细化的控制规则具有极强的技术贡献,极难被扣上“本领域常规技术手段”或“简单拼凑”的帽子。
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### 五、 针对薄弱特征的进一步检索策略
由于现有的D1~D4无法对特征I、J以及特征G的前置稳定准入逻辑形成有效组合,为了成功无效该专利,建议请求方调整检索方向,采取以下进阶检索策略:
1. **调整检索主题词与逻辑组合**:
* **核心控制元器件组合**:限制检索式必须同时包含入口调节阀类词汇(`IGV`、`入口导叶`、`吸气调节阀`、`入口调节阀`、`DGR`)和变频/转速类词汇(`变频`、`转速`、`VFD`、`周波数`、`频率`)。
* **控制逻辑特征词**:加入偏差对比及极限开度控制词(`目标温度`、`设定温度`、`当前温度`、`偏差`、`100%`、`全开`、`固定`、`保持不变`、`协同控制`、`防喘振`、`避喘`)。
2. **锁定特定的领头企业与技术分支**:
* 离心式/涡轮式大型冷水机组(Chiller)的精细化机组控制算法通常掌握在几大国际中央空调巨头手中。建议锁定:**江森自控约克(Johnson Controls York)、麦克维尔(McQuay)、特灵(Trane)、开利(Carrier)以及韩国LG电子、日本大金(Dakin)、三菱重工**。
* 重点检索上述巨头在 **2010年~2021年(本案申请日前)** 期间关于“离心式冷水机组微电脑控制中心(Control Center)升级、变频离心机低负荷防喘振软件控制算法”的专利。
3. **扩大检索资源至非专利文献(NPL)**:
* 特征I、J这种高度细节化的控制逻辑,往往最早作为**技术白皮书、工业控制说明书、或者核心期刊论文**发表。
* 检索IEEE、中国知网、ScienceDirect中关于**“变频离心式制冷压缩机多变量解耦控制”**、**“基于IGV与转速联动的离心机防喘振控制系统设计”**等自动化控制领域的学术论文。
4. **重点寻找特征G的“准入条件”证据**:
* 检索关于冷水机组“正常运转状态判定准则”的现有技术。寻找是否有文献记载:`在冷水出口温度变动±0.3度、转速波动±2%以内时,判定系统进入稳定状态,方激活/允许运行异常检测诊断逻辑`。若能找到该稳定过滤器(EWMA filter或致动器目标值达标判定)在冷水机组上的应用,可首先削弱特征G的创造性高度。
作为一名经验丰富的专利代理师,我将针对目标专利权利要求1,紧密结合其说明书公开实质,并对照四份对比文件(D1至D4)进行深度技术特征比对、最接近对比文件(CPA)筛选及无效请求的薄弱点分析。
以下为正式的专利法律与技术分析报告:
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## 一、 紧密结合说明书对权利要求1的法律与技术原意解释
权利要求1的核心发明点在于一种**在冷却装置系统中,通过双重参数(入口调节阀与压缩机转速)协同控制来应对和消除低负荷及突变负荷下喘振(Surge)的控制逻辑**。结合目标专利说明书,其技术原意应当理清如下:
1. **传感器部与控制部的进入逻辑(特征F、G)**:
说明书第`[0019]`、`[0051]`、`[0082]-[0086]`段指出,系统的稳定性对于喘振预测至关重要。系统在进入真正的喘振检测逻辑前,控制部先监视转速、电流及温度数据的**波动率**(如40秒内冷水出口和冷却水入口温度变化在$\pm0.3$度内,转速和电流波动率在$\pm2\%$内)。只有满足这些稳定条件,才允许进入检测,以防误判;若经过规定时间(如20分钟)仍未稳定,则为了防止烧损而**强制进入**。
2. **基于出水温度偏差的出水负荷协同喘振避免逻辑(特征I、J)**:
说明书第`[0023]`、`[0139]-[0141]`段明确解释了其避免逻辑的物理原意。喘振发生在压缩比相对流量过高的区域。当检测到喘振时,控制部以出水温度偏差为基准:
* **当目标温度 > 当前温度(特征I)**:意味着系统目前制冷过头或目标需求制冷量变小(低负荷区域),为了快速逃离喘振区,直接将入口调节阀(如说明书提及的DGR阀或IGV)调整至**100%全开**,通过最大化注入循环流量来降低压缩比,从而消除喘振。
* **当目标温度 < 当前温度(特征J)**:意味着系统制冷不足,需要加大压缩比。此时若继续开大阀门可能导致电流过载,因此控制部选择**固定入口调节阀开度**,并通过**提高压缩机转速(VFD)**来直接调整压缩比,迫使运转点逃离喘振区域。
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## 二、 对比文件技术特征实质公开及详细出处分析
### 1. D1:JP2012522182A (Surge control system and method for a compressor)
* **实质公开内容**:公开了由电动机驱动的压缩机、低压输入吸込管(对应蒸发器侧)、高压吐出管(对应冷凝器侧)、可变速度驱动器(ASD,对应速度变频控制)以及旁通阀。其利用2维定速曲线和功率/转速确定的控制线来控制旁通阀开闭以防止喘振。
* **详细出处**:【技术领域】、图5、图6;【详细说明】第[2]页中关于“可变速度ドライブ(ASD)200により制御される”、“ASD200は、その出力電圧および電流を継続的に監視し”、“ライン225に沿ってサージ制御信号が発せられ、…バイパスバルブ55を直接作动させる”的记载。
* **未公开特征**:未公开利用冷水出口目标温度与当前温度的相对大小,去决定入口调节阀全开(100%)或固定调节阀并提高转速的具体协同控制特征。
### 2. D2:US8567207B (Compressor control system using a variable geometry diffuser)
* **实质公开内容**:公开了包含压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器的空调/热泵循环系统。其具有控制面板(140)、变频驱动器(VSD 120),并采用离开冷水温度(LCLT)和系统压差作为输入变量,通过分段顺序调节热气旁通阀(HGV)、可变几何形状扩压器(VGD)以及压缩机转速来实现抗喘振和抗斯托尔。
* **详细出处**:【SUMMARY】第[0010]-[0012]段;【DETAILED DESCRIPTION】第[0023]-[0024]段、第[0033]-[0034]段,图1、图3、图6A、图6B。
* **未公开特征**:虽然引入了离开冷水温度(LCLT),但其应对喘振的手段是根据负荷区间顺序激活HGV、VGD开度和转速,并未公开在检测到喘振时,根据目标温度与当前温度的特定大小关系,做出“将入口调节阀调整为100%”或“固定入口阀并提升转速”的专属并列控制分支。
### 3. D3:US20140260388A1 (REFRIGERATING APPARATUS AND CONTROL DEVICE)
* **实质公开内容**:公开了包含两级压缩机、冷凝器、膨胀阀(第一和第二)、蒸发器及经济器的制冷循环。公开了变频面板(VFD)、入口导向叶片(IGV,对应入口调节阀)。控制部通过监测吸入温度、压力并引入过滤器(如EWMA指数加权移动平均滤波器或目标执行器接近度判断)来确保仅在循环处于稳定状态(即监控波动率)时接收运转数据进行喘振计算,并根据头压与喘振曲线的时序积分来判定喘振和停机。
* **详细出处**:【SUMMARY】第[0010]段;【DETAILED DESCRIPTION】第[0034]-[0035]段(公开两级压缩机、IGV、DDC);第[0054]-[0056]段、图3(公开利用波动率/滤波器判别稳定状态,计算伪冷水温差PE_DT);第[0078]段、图4、图10(公开基于时序积分判别喘振逻辑进入与停机)。
* **未公开特征**:未公开检测到喘振后,针对冷水出口目标温度与当前温度的两个对比方向,分别联动执行入口阀100%或固定入口阀并提升转速的防喘振控制规则。
### 4. D4:KR1020160044003A (증기터빈 구동식 원심형 히트펌프)
* **实质公开内容**:公开了由两端蒸气驱动涡轮同时驱动的并联双压缩机热泵/冷却系统,包含冷凝器、蒸发器、膨胀装置(22)、控制面板(90)以及高温气体旁通阀(HGV 84)、入口引导叶片(PRV 80)。利用抗喘振图及速度控制程序进行容量调节。
* **详细出处**:【발명의 분야】第[0004]段、第[0008]段,图7、图22、图25、图26。
* **未公开特征**:未公开权利要求1中根据冷水出口温度正负偏差分流控制调节阀与转速的防喘振机制。
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## 三、 技术特征比对表格
为了清晰、 scannable 地展现各对比文件的公开情况,现建立如下技术特征比对表:
| 权利要求1的技术特征拆解 | D1 (JP'182A) | D2 (US'207B) | D3 (US'388A) | D4 (KR'003A) | 评述与原文出处佐证 |
| 特征A:一种冷却装置系统,其中,包括, | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | 均为常规制冷/冷却系统,全员公开。 |
| 特征B:压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | D1图5(10); D2图1(108); D3图1A(22); D4图7(12)。 |
| 特征C:冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | D1图5(25/30侧); D2图1(112); D3图1A(24); D4图7(16)。 |
| 特征D:膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | D1图5(55旁通/节流); D2图1(22); D3图1A(26); D4图7(22)。 |
| 特征E:蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | D1图5(15/20侧); D2图1(126); D3图1A(28); D4图7(18)。 |
| 特征F:传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器 | ✓ | ✗ | ✓ | ✗ | D1公开速度与电流/功率监控(图6);D3公开了温度传感器、吸入温度测量、以及VFD转速监控(第[0035]、[0081]段)。 |
| 特征G:控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测 | ✗ | ✗ | ✓ | ✗ | D3实质公开:其第[0054]段显式公开了“稳定状态数据过滤器(包含指数加权移动平均滤波器EWMA),用以判断运转数据的稳定状态,以便仅接收制冷循环处于稳定状态的运转数据”,这与基于波动率判别进入检测逻辑的技术实质相同。 |
| 特征H:还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀 | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | D2公开PRV(变叶片); D3公开IGV(43)(第[0027]段); D4公开PRV(80)。 |
| 特征I:当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100% | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | 全员未公开。各文献虽有低负荷下开大调节阀或HGV的宽泛叙述,但均未精确公开此处的正向温差条件判定及调节阀精准定向至100%的技术特征。 |
| 特征J:在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。 | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | 全员未公开。D2/D3等提及变频提升转速避喘振,但没有“固定入口调节阀”作为协同前置动作的组合公开。 |
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## 四、 最接近对比文件(CPA)的选择与创造性整体分析
在创造性评述过程中,**D3(US20140260388A1)最适合作为本案最接近的对比文件**(同时,D2可作为次要的最接近对比文件联合使用)。
### 原因分析(技术问题与技术效果维度):
* **整体解决的技术问题最契合**:
目标专利旨在解决“如何有效预测并准确检测喘振发生,并在高/低负荷等复杂负荷变化时稳定消除喘振”的问题。D3的核心就在于解决“在正常时间内维持高效运行,并在紧急/局部负荷时使高精度的喘振检测与规避功能共存”(见D3【问题】第[0009]段)。两者的构思完全在同一技术轨道。
* **技术效果与控制架构最接近**:
D3同样意识到由于负荷波动导致传统传感器阈值判断不准的缺陷,因此在控制架构上引入了“稳定状态检测滤波器”(对应特征G中的波动率进入判别),利用微处理器高度整合了VFD转速、IGV入口调节阀以及温度/压力的复合计算(对应特征F、G、H)。从技术手段的质和量来看,D3公开了目标专利权利要求1中绝大部分的架构基础,是最佳的创造性起步点。
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## 五、 无效请求方最薄弱的技术特征与进一步检索策略
### 1. 攻方最薄弱的技术特征(即专利所有人的防线)
对于无效请求方而言,**特征I和特征J的组合架构是目前最薄弱、最难攻克的点**。
> **薄弱原因**:
> 尽管审查员通常喜欢用“根据具体负荷改变控制策略是本领域的常规技术手段”或者“在低负荷下开大阀门增加流量、在高负荷下提升转速是公知常识”来进行常规创造性说理,但是特征I、J在这里给出的是一种**非常具体且具有突变性质的离散控制算法规则**(目标温度 > 当前温度 $\rightarrow$ 阀门一步到位至100%;目标温度 < 当前温度 $\rightarrow$ 固定阀门开度 + 仅提升转速)。
> 四份对比文件均未能给出在“触发喘振”这同一个时间点下,根据冷水出口温度偏离方向进行**“开度全开(100%)” vs “开度锁死(固定)+ 仅变频”**的这种分流协同动作暗示。这种独特的协同控制能够带来在短时间内抑制因过度调节导致的马达过载或循环二次紊乱的良好技术效果。
### 2. 针对薄弱特征的进一步检索策略
为了成功打掉特征I和J,建议调整检索方向,采取如下进阶策略:
* **关键词重组与控制算法专项检索**:
放弃单纯从“离心式/涡轮冷却装置”等大系统结构入手,转为针对**自动控制领域及压缩机群规避控制算法**进行专项检索。
* **检索式构筑方向**:`((Surge avoidance) OR (anti-surge)) AND (("Inlet guide vane" OR IGV OR "regulation valve") 3W (fix* OR lock* OR "100%")) AND ("compressor speed" OR VFD OR "inverter")`
* **重点关注对象**:关注江森自控(York)、麦克维尔(McQuay)、特灵(Trane)、开利(Carrier)等制冷巨头在2015-2022年间的**冷水机组变频控制软件优化、PLC控制逻辑类的专利或公开说明书**。
* **跨技术领域借用检索(机械/流体控制)**:
特征I、J本质上是工业流体机械(大功率离心风机、天然气管道离心压缩机)防喘振控制的一种策略。可以前往**天然气管网输送或大型工业鼓风机控制领域**(如GE、西门子、陕鼓动力等公司的专利库)检索是否有类似的“负荷信号正负偏差 $\rightarrow$ 一侧执行机构全开/另一侧执行机构固定且变频”的常规算法披露,从而以“技术领域转用的显而易见性”来增强创造性说理的逻辑闭环。
作为一名经验丰富的专利代理师,我针对目标专利(授权公告号:CN114383228B)的权利要求1,结合目标专利说明书及提供的四份对比文件(D1: CN105571181A, D2: US20170009775A1, D3: US20170198707A1, D4: KR1020170116369A)进行全面的权利要求解释、对比文件技术特征比对及创造性评述。
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## 一、 结合目标专利说明书的权利要求解释
权利要求1保护一种**冷却装置系统**,核心在于提出了一种**基于多元传感器数据波动率自动判别进入/执行喘振检测,并在检测到喘振时,根据“冷水出口目标温度与当前温度的相对大小(即负荷/温差需求方向)”采取不同路径(调整阀门开度至100% vs 固定阀门并升速)的喘振避免控制逻辑**。
结合说明书具体释义如下:
1. **技术特征G(基于波动率进入及检测):** 说明书\[0116\]-\[0118\]指出,现有技术单纯使用绝对阈值(如电流或振动绝对值)容易产生误判。本发明在进入检测前,先通过检测压缩机转速、电流及复数个温度值的波动率是否在“设定的参考范围以内”来确认“电气/循环稳定性”。只有系统处于该稳定状态(或超时未稳定)才进入喘振检测,利用机器学习(如SVM)提高低负荷下的检测准确度。
2. **技术特征I、J(区别化喘振避免逻辑的分支控制):**
* **特征I(目标温 > 当前温):** 说明书\[0139\]-\[0140\]解释,此时意味着冷水需求端的实际温度已经比目标温度还要低(冷过头了,处于低负荷工况)。在低负荷下极易发生喘振,为了消除喘振,控制部将入口调节阀调整为100%(全开),通过**迅速增加制冷剂流量**来强制使运转点脱离喘振区。
* **特征J(目标温 < 当前温):** 说明书\[0139\]、\[0141\]解释,此时意味着实际出水温度高于目标温度(需要加大制冷量)。若发生喘振,系统不再通过开大阀门改变流量,而是**固定入口调节阀的开度,直接提高压缩机的转速(VFD频率)**,通过提高转速来调整压缩比、增大压头,从而实现喘振避免。
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## 二、 对比文件技术特征比对表格
为了清晰展现各对比文件是否公开了权利要求1的技术特征,以下给出详细的特征比对表。
| 权利要求1的技术特征 | D1 (CN105571181A) 公开情况及出处 | D2 (US20170009775A1) 公开情况及出处 | D3 (US20170198707A1) 公开情况及出处 | D4 (KR1020170116369A) |
| A: 一种冷却装置系统,其中,包括, | 实质公开。 “一种变频离心式冷水机组”(说明书\[0001\]) | 实质公开。 “vapor compression system 100”(FIG.1, \[0019\]) | 实质公开。 “chiller system 10”(FIG.1, \[0031\]) | 未公开(纳米结晶合成装置) |
| B: 压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂; | 实质公开。 “变频离心压缩机1”(\[0039\]) | 实质公开。 “centrifugal compressor 108”(\[0019\]) | 实质公开。 “centrifugal compressor 22”(\[0033\]-\[0034\]) | 未公开 |
| C: 冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂; | 实质公开。 “冷凝器3”(\[0039\]) | 实质公开。 “condenser 112”(\[0019\]) | 实质公开。 “condenser 24”(\[0033\]) | 未公开 |
| D: 膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂; | 毫无异议公开。 冷水机组制冷循环中必然包含节流膨胀部件(本领域公知常识)。 | 实质公开。 “expansion device”(\[0020\]) | 实质公开. “expansion valve 26”(\[0033\]) | 未公开 |
| E: 蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂; | 实质公开。 “蒸发器2”(\[0039\]) | 实质公开。 “evaporator 126”(\[0019\]) | 实质公开。 “evaporator 28”(\[0033\]) | 未公开 |
| F: 传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器; | 部分公开。 公开了检测“运行频率F1”、“压比P1”(\[0050\])及流量计(\[0040\]),未全盘明确提及电流传感器及多个温度传感器。 | 部分公开。 提及检测饱和压力并计算饱和温度(\[0036\]),马达由变频驱动器(VSD)供电(可获取转速/电流)(\[0022\]),但未作为明确的“传感器部”整体限定。 | 部分公开。 包含各种传统的压力、温度传感器“sensors S and T”(\[0033\], \[0081\])及磁轴承非接触位置传感器,未特别限定基于波动率的“电流传感器”。 | 未公开 |
| G: 控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测; | 未公开。 其基于排气量Q与计算出的喘振最小流量值Q1的大小进行比较来判断(\[0044\]),非基于多传感器数据的“波动率”判别进入条件。 | 未公开。 其基于运行点是否在运行限制内、或基于前述公式计算最小Mach数来操作(\[0025\], \[0036\]),非基于波动率判别进入检测逻辑。 | 未公开。 其基于水温、磁轴承轨道范围等绝对阈值控制(\[0069\], \[0076\]),未公开基于“波动率”判别进入检测逻辑。 | 未公开 |
| H: 还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀; | 未公开。 D1主要依赖压缩机排气口的“旁通管路4”和“旁通阀装置5”(热气旁通)调节流量(\[0039\])。 | 实质公开。 “pre-rotation vanes (PRV) at compressor inlet”(\[0004\]),属于典型的入口调节阀。 | 实质公开。 “inlet guide vane 32... controls the flow rate of refrigerant gas”(\[0034\]),即入口调节阀。 | 未公开 |
| I: 当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%; | 未公开。 | 未公开。 仅概括提及在低负荷、FRD部分关闭时,其控制旨在靠近喘振线并保持安全裕度(\[0046\]),未公开此分支控制。 | 未公开。 仅公开当EOWT小于目标且导叶小于最小位置时,打开热气旁通阀并将导叶保持在当前位置(\[0071\])。 | 未公开 |
| J: 在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。 | 未公开。 其优先采用加快转速提升压力防止喘振,能力有限时靠热气旁通(\[0003\]),非针对本特征的特定组合分支逻辑。 | 部分公开。 提及“operate the compressor at a faster speed when a surge is detected...”(\[0006\])以避喘振,但未与特征I、J的特定温差条件和“固定阀门”动作相组合。 | 未公开。 | 未公开 |
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## 三、 最接近对比文件(CPA)的筛选与分析
在创造性分析中,**D1、D2、D3均具备作为最接近对比文件的资格,但从整体解决的技术问题和技术效果来看,D2和D3更适合作为主要的最接近对比文件(CPA)。**
1. **D3 (US20170198707A1) 作为 CPA 的理由:**
* **技术领域与架构高度重合:** 同样是解决离心压缩机冷水机组系统的喘振控制问题。D3结构中不仅包含了制冷四大件(B、C、D、E),更同样配备了**入口调节阀(Inlet Guide Vane 32)**以及热气旁通阀。
* **技术问题与效果:** 同样旨在扩大压缩机在低负荷/部分负荷下的动作范围,并降低因气流扰动引起的轴承振动与部件损坏。
2. **D2 (US20170009775A1) 作为 CPA 的理由:**
* **控制机理的关联性:** D2明确针对带变频驱动(VSD)和入口流量调节装置(PRV/VGD)的离心压缩机组。它同样试图在避免喘振的同时优化运行效率,并提及了“在检测到喘振时提升压缩机转速(Speed)”的动作(Para \[0004\], \[0006\]),这与目标专利特征J的控制手段方向一致。
*注:D1虽然也是变频离心冷水机组防喘振,但其防喘振的核心手段是在排气口端设置流量计,并仅通过“旁通管路”和“旁通阀”的PID调节来实现,缺乏目标专利“入口调节阀”这一关键控制致动器,故相比之下D3和D2在系统拓扑上更接近。D4属于纳米晶体合成及分析领域,与本案属于完全不同的技术领域,不具备可比性。*
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## 四、 核心特征的实质公开分析与薄弱特征判定
### 1. CPA未公开的特征是否被其他对比文件公开?
主要关注核心控制特征 **G、I、J**:
* **特征G(基于波动率判别进入逻辑):** **全盘未被任何对比文件公开。** D1、D2、D3虽然有各自的防喘振控制,但触发或计算都是基于实时绝对值(Q与Q1比对、饱和压力换算、或磁轴承位移轨道)。目标专利提出的“计算多传感器在一特定周期内的波动率,处于设定参考范围内才进入检测”的**双重稳定过滤机制**,在对比文件中处于空白。
* **特征I、J(基于温差方向的阀门/转速协同分支控制):** **未被完全公开。**
* 尽管D2提及了“检测到喘振时提高速度”,D3提及了“水头/温差不足时保持导叶位置并开启旁通”,但这都是零散的控制手段。
* 目标专利将“冷水出口目标温度与当前温度的相对大小”作为判别条件,并在大误差方向(特征I)直接将入口调节阀**调整为100%**,在小误差/反向方向(特征J)**固定阀门并提高转速**。这种**针对特定温差条件将阀门致动器与速度致动器进行解耦与互补的分支组合逻辑**,没有任何一份对比文件给出过启示。
### 2. 针对无效请求方来说最薄弱的技术特征(即专利所有人的最强防御盾牌)
对请求方(即试图无效该专利的一方)而言,**最薄弱的突破口/目标专利最稳固的特征是:技术特征I和技术特征J的联合控制逻辑,以及特征G中“基于波动率判别喘振检测逻辑进入与否”的限定。**
* **薄弱原因:** 请求方极难在现有技术中找到能够拼凑出“目标温>当前温 $\rightarrow$ 阀门开至100%”以及“目标温<当前温 $\rightarrow$ 固定阀门并升速”的协同证据。现有技术的冷水机组逻辑通常是连续的PID调节(如D1),或者单一变量优先调节(如D2、D3)。目标专利这种非线性的、基于工况温差方向强行切换致动器状态(100%或固定不动)的分支控制,具有极高的独创性,且带来了“在低负荷区域精准避免经典喘振/轻度喘振,同时不反复震荡”的显著技术效果(说明书\[0118\], \[0166\])。
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## 五、 进一步的检索策略建议
鉴于目前提供的对比文件未能对特征G、I、J形成有效全覆盖,若要成功提起无效宣告请求,建议请求方调整检索方向,采取以下补充检索策略:
1. **关键词及控制逻辑精细化检索:**
* **核心控制词组合:** `(离心式冷水机组 OR 变频冷水机组 OR Chiller) AND (喘振避免 OR 防喘 OR Surge avoidance) AND (入口导叶 OR 入口调节阀 OR IGV OR PRV) AND (固定 OR 锁定 OR Lock OR Freeze) AND (转速 OR 频率 OR VFD OR Speed up)`。
* **寻找关键动作:** 重点检索那些在防喘振控制中包含“固定导叶/阀门开度”同时“通过变频器提升调速”的控制专利。
2. **转向知名冷水机组制造厂商的控制方案及说明书检索:**
* 离心机组的控制逻辑往往大量存在于大厂(如江森自控约克 Johnson Controls/York、麦克维尔 McQuay、开利 Carrier、特灵 Trane、格力、美的等)的**控制系统专用专利**或**机组技术/维护手册**中。
* 特别建议检索York机组关于“OptiView”控制中心或防喘振自适应控制(Adaptive Capacity Control)的早期基础专利(例如目标专利提及的涉及自适应容量控制的引文或其家族演进)。
3. **扩大对“逻辑进入条件”的控制领域检索:**
* 特征G的“基于波动率判断系统稳定后才启动某项高级检测(如故障诊断或喘振检测)”属于一种控制工程信号处理方法。可尝试将检索范围扩大至普遍的`压缩机状态监视`或`工业控制稳定性判定`领域,寻找将“指数加权移动平均(EWMA)”或“一段时间内变化率在±2%以内”作为检测逻辑触发门槛(进入条件)的通用技术启示。
作为一名资深专利代理师,我将为您对该目标专利的权利要求1进行深度法律与技术分析。
### 一、 权利要求1的技术特征拆解与技术实质
根据目标专利说明书的记载,本申请属于**冷却装置(Chiller)系统**领域,其核心发明目的在于解决大容量冷却装置在突然负荷变化或低负荷区域时容易发生**喘振(Surge)**导致压缩机损坏的技术问题(说明书[0008]、[0013])。
其技术实质在于:控制部并非简单地使用固定的电流或振动阈值,而是通过监视传感器部检测到的**数据的波动率**来作为判断是否进入喘振检测逻辑的准入条件(说明书[0018]、[0051]、[0052])。在触发喘振后,再根据**“冷水出口目标温度与当前冷水出口温度的偏差”**分类施治——大于0时100%全开入口调节阀增加流量;小于0时固定全开度并提高压缩机转速调整压缩比(说明书[0023]、[0139])。
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### 二、 对比文件原文出处及特征比对表格
以下将目标专利权利要求1(包含特征A至J)与三份对比文件进行深度比对:
* **D1:** CN105571181B(一种变频离心式冷水机组及其控制调节方法)
* **D2:** CN108361219A(一种离心式压缩机喘振控制方法和装置)
* **D3:** JPWO2017212629A1(车辆用空调装置及列车通信系统)
#### 权利要求1特征比对表
| 目标专利权利要求1特征分拆 | D1 (CN105571181B) 认定及原文出处 | D2 (CN108361219A) 认定及原文出处 | D3 (JPWO2017212629A1) 认定及原文出处 |
| 特征A: 一种冷却装置系统,其中,包括: | 实质公开。 变频离心式冷水机组([0005])。 | 实质公开。 离心式压缩机喘振控制装置([0005]、[0021])。 | 实质公开。 车両用空調装置([0007])。 |
| 特征B: 压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂; | 毫无疑问公开。 变频离心压缩机1,排气口12([0039])。 | 毫无疑问公开。 离心式压缩机,具有压头([0001]、[0007])。 | 毫无疑问公开。 圧縮機3a、3b([0013])。 |
| 特征C: 冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂; | 毫无疑问公开。 冷凝器3,与排气口12相连([0039])。 | 实质公开。 冷箱([0019]、[0063])。 | 毫无疑问公开。 凝縮器(第一熱交換器5a、5b)([0007]、[0013])。 |
| 特征D: 膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂; | 实质公开。 旁通阀装置5为电子膨胀阀([0042])。 | 实质公开。 放空阀([0007])。 | 毫无疑问公开。 減圧装置(膨脹弁6a、6b)([0007]、[0013])。 |
| 特征E: 蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂; | 毫无疑问公开。 蒸发器2,与吸气口11相连([0039])。 | 实质公开。 冷箱([0019]、[0063])。 | 毫无疑问公开。 蒸発器(第二熱交換器7a、7b)([0007]、[0013])。 |
| 特征F: 传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器; | 部分公开。 仅公开了流量计和频率、压比计算([0039]、[0049])。 | 部分公开。 公开了入口温度值T1、入口流量过程值PV、入口总压强P1、出口总压强P2([0063]),未公开速度和电流传感器。 | 部分公开。 公开了吸込温度センサ13、吐出圧力センサ14a、14b、温度センサ15a、15b([0017]、[0018]),未公开速度和电流传感器。 |
| 特征G: 控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测; | 未公开。 其基于实时排气量Q与计算出的喘振最小流量Q1的绝对值大小进行比较来判断([0044]),非波动率准入。 | 实质公开。 基于前一个工况点PV>AP且当前工况点PV=AP的次数j来防误判([0015]),可等同于数据的阶跃或波动频率。 | 实质公开。 监测故障诊断用传感器检测值的变动幅(波动率)是否小于所定值来判定冷冻循环稳定并进入诊断([0052])。 |
| 特征H: 还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀; | 实质公开。 旁通阀装置5(电子膨胀阀)或吸气口的流量调节([0039]、[0042])。 | 实质公开。 放空阀([0007])。 | 实质公开。 膨脹弁6a、6b([0013])。 |
| 特征I: 当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%; | 未公开。 D1在Q<Q1时,根据PID算法调节旁通阀开度,当Q≥Q1时保持当前开度不变([0047]、[0048])。 | 部分公开。 当PV≤KP时生成放空阀开度75%指令([0013]);当冷箱关闭时放空阀最小保护开度为75%([0019])。 | 未公开。 未公开基于冷水出口目标温度与当前温度的联合比对来执行100%开度。 |
| 特征J: 在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。 | 部分公开。 提到优先通过加快转速提升气体压力防止喘振,但没公开在此特定温度差下固定阀门而只调速([0003])。 | 未公开。 未公开在冷水出口目标温度小于当前温度时固定放空阀并提速的操作。 | 未公开。 未公开在特定高负荷或温度偏差下固定阀门且提高压缩机转速的联合控制。 |
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### 三、 最接近对比文件(最接近现有技术)的筛选与分析
在创造性分析中,**D1 (CN105571181B)** 最适合作为本申请权利要求1的最接近对比文件。
* **领域和解决的技术问题最接近:** D1同样属于大容量变频离心式冷水机组领域(本申请属于大容量Chiller系统),解决的同样是如何既防止机组发生喘振、扩展运行范围,又最大程度地维持其原有能效值的技术问题(参见D1说明书[0001]、[0004]、[0005])。本申请说明书[0011]-[0015]部分所述的技术问题与D1高度重合。
* **技术方案最为贴近:** D1公开了冷却装置的完整五大件(变频压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、旁通回路),并且其防喘振手段也是通过控制“热气旁通阀/电子膨胀阀”的开度和“变频离心压缩机运行频率(转速)”(参见D1说明书[0047]、[0070]),这与本申请权利要求1中通过入口调节阀和压缩机转速双协同的控制构思契合度最高。
* *(注:D2虽然公开了防误判的次数j,但其针对的是工业气体离心式压缩机的“放空阀”控制,不属于冷水机组制冷循环控制;D3属于铁路车辆空调,虽然提到了波动率稳定准入,但没有公开具体的阀门开度与目标水温/环境温度的喘振避免协同逻辑,故D1最适合作第一对比文件)*。
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### 四、 未被最接近对比文件公开的特征及其他对比文件的披露情况
最接近对比文件D1未完全公开的技术特征为:**特征F(特定传感器组合)、特征G(基于波动率判别喘振逻辑进入)以及特征I、J(根据冷水出口目标温度与当前温度的偏差执行100%开阀或固定阀门提速逻辑)**。
1. **特征F中的传感器缺项:** D1、D2和D3均未在冷水机组中完整、显性地组合公开“复数个温度传感器 + 速度传感器 + 电流传感器”。但D3公开了温度传感器及压力传感器([0017]、[0018]),D2公开了温度、流量、压力([0063]),在冷却系统或压缩机中加装速度和电流传感器属于本领域的常规技术手段。
2. **特征G(基于波动率判定逻辑进入):** **被D3实质公开。** D3说明书[0005]、[0052]明确指出,在冷冻循环由于负荷变动而导致传感器检测值波动时,无法精确诊断,因此必须“狙って(瞄准)”冷冻循环稳定的タイミング(时机),即**“故障诊断用传感器的检测值的变动幅(波动率)变得比所定值小、冷冻循环稳定”**时,才进入诊断逻辑。
3. **特征I、J(基于冷水出口目标温度与当前温度的正负偏差实施阀门控制与转速控制的组合):** **D1、D2、D3均未公开。**
* D1仅公开了当Q<Q1时通过PID算法由偏差计算动作步数([0047]),以及Q≥Q1时保持当前开度([0048])。
* D2仅公开了根据工况点测量值大于或小于安全定值直接给阀门75%或10%开度,或者在次数j超限时执行连锁停车([0013]、[0015])。
* D3完全未涉及喘振发生时调节阀开度与压缩机变频转速在冷水温度正负偏差下的协同动作。
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### 五、 无效宣告请求方最薄弱的技术特征(专利权人的坚固防线)
如果发起无效宣告请求,对于请求方(即无效发起方)而言,**最薄弱、最难攻克的特征是特征I和特征J的结合**(即:**当检测到喘振时,冷水出口目标温度>当前温度,则阀门调至100%;冷水出口目标温度<当前温度,则固定阀门,提高压缩机转速**)。
**理由如下:**
1. **现有技术无重合教导:** 无论是专门针对冷水机组旁通阀调节的D1,还是针对离心压缩机放空的D2,抑或是车辆空调D3,没有任何一份对比文件给出了**“利用冷水出口目标温度与当前温度的‘差值正负’来作为切换‘入口调节阀动作策略(100%全开/固定开度)’和‘压缩机转速策略(调速/不调速)’的判据”**。
2. **具备显著的进步和意料不到的技术效果:** 目标专利说明书[0139]-[0141]以及[0163]清楚地解释了该设计的巧妙之处:当目标温度大时,说明负荷需求高,通过100%全开阀门迅速增加流量逃离喘振区;当目标温度小时,说明处于低负荷区,此时若一味开阀可能导致低负荷喘振恶化或能效严重下降,因此选择固定阀门、通过提高转速来强制拉高并调整压缩比。这种在不同温差工况下精准实施“控阀”与“控速”的解耦/耦合控制,具有极高且精细的循环控制针对性,很难被审查员认定为“本领域技术人员的公知常识或显而易见的设计变更”。
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### 六、 进一步的检索策略建议
为了能够成功攻克特征I和J,打破专利权人的防线,无效请求方应调整检索策略,具体如下:
1. **变更检索主题词与分类号协同(精确打击控制算法):**
* **关键词拓展:** 不要仅局限于“冷水机组”或“冷却装置”,应将检索面扩大到所有使用涡轮/离心压缩机的流体循环控制系统。检索词采用:`(喘振 avoid* 或 避免 或 控制) AND (目标温度 或 设定温度 或 偏差 或 差值) AND (阀 100% 或 全开) AND (转速 或 频率 或 变频)`。
* **IPC/CPC分类号精细化:** 重点检索 **F25B49/02**(制冷剂循环的控制或安全负责装置)、**F04D27/02**(离心轴流泵、压缩机防喘振控制)。
2. **锁定行业巨头的“控制逻辑说明书”或“商用机组维护手册”:**
* 各大中央空调/大型工业冷水机组巨头(如约克YORK、麦克维尔McQuay、特灵Trane、格力、美的)在变频离心式冷水机组的控制微机中,对于低压、低负荷防喘振有极深的算法积累。这些算法经常会以**“控制逻辑”**、**“高级控制策略”**的形式撰写在早期专利或企业保密期满的技术标准中。
3. **针对“柔性启动/多区间更新”特征进行补充检索:**
* 虽然权利要求1未直接包含,但说明书里大量提到了基于转速区间N划分对压缩机Map特性线图进行分段自学习更新([0154]、[0155])。若能检索到“基于实时喘振点分段修正/更新压缩机Map线图”的更早文献(如冷冻学报、压缩机技术相关论文),可以作为辅助证据,从整体上削弱本专利在控制部算法层面的高度。
作为一名经验丰富的专利代理师,我将为您对该目标专利的权利要求1进行深度解析,并结合对比文件D1、D2、D3的原文内容、出处进行逐项特征比对、最接近对比文件筛选以及无效可行性分析。
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### 一、 目标专利权利要求1的法律与技术物理解析
权利要求1保护的是一种“冷却装置系统”,其核心发明点在于**“双重控制维度的喘振智能预判与精细化避免机制”**。
1. **技术特征A~E(基础循环架构):** 属于典型的制冷空调/冷水机组(Chiller)四要素架构,形成了基础的物理闭环。
2. **技术特征F、G(喘振检测进入逻辑):**
* 说明书明确指出,常规的喘振检测仅依赖单一变量的绝对阈值(如电流或振动绝对值),极易在低负荷波动时产生误判。
* 本专利的技术方案引入了“传感器部(复数个温度、转速、电流传感器)”的多维物理/电气要素,且核心判定依据不是绝对值,而是**“数据的波动率”**。通过监测变化趋势来确立系统是否处于可进行喘振检测的“循环稳定状态”(如说明书提及的冷水出口温度、冷却水入口温度、转速和电流波动率分别在设定参考范围内)。这构成了一道高准确度的预判门槛。
3. **技术特征H、I、J(根据负荷方向的非对称喘振避免逻辑):**
* 这是本发明最具创造性的控制策略。当发生喘振时,系统并非盲目地全面打开旁通或一味降频,而是**将“喘振消除”与“冷水温控负荷需求”进行了深度耦合**。
* **特征I(目标温度 > 当前温度):** 说明当前实际水温偏低(冷量过剩),此时将入口调节阀调整为100%(全开),目的是迅速增加通过压缩机的制冷剂循环流量,使运转点强制右移脱离低流量的喘振高危区,同时利用大流量满足系统。
* **特征J(目标温度 < 当前温度):** 说明当前实际水温偏高(仍需加大冷量输出),如果此时关小或开大调节阀都可能恶化温控或喘振。因此,控制部采取“固定入口调节阀”以维持当前流量基准,同时“提高压缩机转速(加频)”以提升压缩比和顺向推力,利用旋转体产生的顺向高压克服系统逆流阻力,从而在不牺牲冷量输出的前提下强行冲出喘振区。这种非对称的分类控制达到了技术效果最大化。
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### 二、 技术特征比对表格
以下用 **D1(CN109654762A)**、**D2(JPH03199700A)**、**D3(WO2017212629A1)** 与目标专利权利要求1进行精细化特征比对。
| 目标专利权利要求1的技术特征 | 对比文件1(D1: CN109654762A)公开情况及原文出处 | 对比文件2(D2: JPH03199700A)公开情况及原文出处 | 对比文件3(D3: WO2017212629A1)公开情况及原文出处 | 比对结论 |
| 技术特征A: 一种冷却装置系统,其中,包括, | 实质公开:[0002] 离心式制冷机由封入有制冷剂的封闭系统构成,并由制冷剂配管连结…… | 实质公开:[0001] 本发明涉及一种涡轮压缩机中的涌浪(喘振)检测装置。 | 实质公开:[0004] 具备压缩机、第一热交换器、减压装置及第二热交换器……的车辆用空调装置。 | 属于公知常识/基础架构,各篇均公开。 |
| 技术特征B: 压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂; | 实质公开:[0007]、[0026] 压缩机1具有叶轮11、12以及使该叶轮旋转的电动机13。 | 实质公开:[0001] 以能够驱动旋转的方式支撑具有轮毂(3a)的叶轮(3)…… | 实质公开:[0004] 具备压缩机……的车辆用空调装置。 | 均公开。 |
| 技术特征C: 冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂; | 实质公开:[0007]、[0025] 冷凝器2利用作为冷却流体的冷却水对高压的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝。 | 未公开:仅聚焦于压缩机本身的喷嘴及扩压器结构,未明确描述冷凝器。 | 实质公开:[0004] 具备压缩机、第一热交换器(冷凝器)…… | D1、D3公开。 |
| 技术特征D: 膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂; | 实质公开:[0025] 冷凝后的制冷剂通过膨胀阀5,从而减压并膨胀。 | 未公开:未涉及系统级膨胀部件。 | 实质公开:[0004] 具备压缩机……减压装置(膨胀阀)。 | D1、D3公开。 |
| 技术特征E: 蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂; | 实质公开:[0025] 蒸发器3从作为被冷却流体的冷水夺取热量,使制冷剂蒸发。 | 未公开:未涉及系统级蒸发部件。 | 实质公开:[0004] 具备压缩机……及第二热交换器(蒸发器)。 | D1、D3公开。 |
| 技术特征F: 传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器; | 部分公开:[0029] 公开了电流检测器22、冷水入口温度检测器25以及冷水出口温度检测器26。其电动机13由变频器15变频驱动,控制旋转速度,但未明确公开直接配置独立的转速传感器。 | 部分公开:[0001] 公开了检测差压的差压检测器(13),[0001] 传统技术中提及测定电动机输入电力(电流)的测定器(F)。未公开复数个温度传感器和转速传感器。 | 部分公开:[0004] 提到了压力传感器及温度传感器(吸込温度センサ13、温度センサ15a等)。压缩机为一定速或变频,未同时公开完整的电流和速度传感器部。 | 各对比文件均仅公开了该特征的部分传感器组合,未完整公开“转速传感器+电流传感器+复数个温度传感器”的集约化配置。 |
| 技术特征G: 控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测; | 实质公开/等同公开:[0030]~[0033] 控制装置20基于马达电流的变化检测第一暂时喘振,基于冷水温度差的变化检测第二暂时喘振。[0048] 明确提及通过监测允许幅度(±0.3℃内)和负荷率波动变动来判定离心式制冷机是否“稳定地进行运转”,从而选择阈值避开控制上的误检测。这属于基于数据变动率/波动率判别检测逻辑行为。 | 未公开:D2直接通过差压检测器(13)测得的实测差压达到设定差压时,由输出部(14)直接输出喘振信号,不涉及前置的“基于波动率判定逻辑进入”的平稳性校验。 | 部分公开:[0004] 指出“在冷冻循环的运行变动期间,传感器检测值也会发生变动,因此难以进行精确的故障诊断。因此,要求瞄准冷冻循环稳定的时机进行故障诊断。”D3通过运行模式和固定时间(如连续运行3分钟以上,时定数的6倍)来寻找稳定时机,但非直接基于传感器数据的“波动率(数学变动率)”算法来动态进入检测。 | D1在系统平稳性校验及变动率判定上最为接近。D3提出了寻找稳定时机的概念,但手段不同。 |
| 技术特征H: 还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀; | 实质公开:[0028] 在第一级叶轮11的吸入侧设置有导流叶片16,用于调整制冷剂气体朝向叶轮的吸入流量。 | 实质公开:[0001] 在所述叶片(3)的入口(3b)侧设有利用电动机(6)可调节风量的导流叶片(5)。 | 未公开:D3的系统为车辆空调,未明确提及大机组特有的入口调节阀/导流叶片(IGV)。 | D1、D2毫无异议公开(导流叶片即为入口调节流量的阀/叶片)。 |
| 技术特征I: 当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%; | 未公开:D1未公开此种温控差值方向与入口阀100%全开放大的控制联动。 | 部分公开:[0001] 提及“输出涌浪信号时,可将所述叶片(5)的开度向开方向控制”,但未公开根据冷水出口目标温度与当前温度的比较关系来强制调整为100%。 | 未公开:未涉及入口阀调节逻辑。 | 未公开。 |
| 技术特征J: 在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。 | 部分公开:[0003] 提及在发生喘振的情况下“采取修正旋转速度等必要的保护措施”。但未公开在目标温度小于当前温度时“固定入口阀+提高转速”的组合拳策略。 | 未公开:D2在检测到喘振时采用电磁阀(23)开启旁通或开大导流叶片,不涉及固定调节阀并提升转速的组合。 | 未公开:未涉及该特征。 | 未公开。 |
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### 三、 最接近的对比文件(D1)之深度裁决
在创造性评判过程中,**对比文件1(D1: CN109654762A)最适合作为最接近的对比文件(第一独立出发点)**。原因如下:
1. **技术领域完全相同**:D1与目标专利均属于大型工业/商业用“冷水机组/离心式(涡轮式)制冷冷却系统”,采用水循环制冷并提供冷水出口。而D2仅聚焦于压缩机本身的机械部件结构改进;D3则属于车辆(轨道交通)小功率空调系统,其物理尺度和控制机理与大型冷水系统有显著差异。
2. **解决的技术问题高度一致**:目标专利与D1均旨在解决**“制冷机在低负荷波动运转或工况变化时,传统单阈值检测容易导致系统稳定性的判断失误、产生误检测或喘振误报”**的技术问题。两者均试图通过引入多维参数联动校验,来提升喘振确诊的准确度。
3. **技术手段最为贴近**:D1已经公开了通过“马达电流变化”联合“冷水入口与出口温度差的变化(变动率/振幅)”的双重指标来判定喘振和系统稳定性的方法,并配备了变频电动机以及调节流量的入口导流叶片。这为权利要求1构筑了最充分的上位技术背景。
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### 四、 剩余技术特征的公开性校验
最接近的对比文件D1未能公开的技术特征包括:
1. **特征F中的“转速传感器”**:D1虽提及由变频器控制旋转速度,但未明确设立直接反馈给控制部的转速传感器硬件。
2. **特征G中的“基于波动率判别检测逻辑进入”**:D1是通过判定冷水出口温度是否在温控允许幅度内来选择第一或第二阈值,而目标专利是**直接计算传感器数据的波动率**,当所有波动率收敛在设定参考范围内时方进入检测逻辑。
3. **特征I和特征J的非对称喘振避免控制策略**。
**横向校验(D2、D3是否公开上述剩余特征):**
* 对于**转速传感器及基于波动率进入检测**:D3虽然在[0004]中提出了“利用定时器(如连续运行3分钟以上)等到冷冻循环稳定后再行故障诊断”的构想,但其本质是依靠**盲等时间**或者常规的过冷度范围,并没有公开目标专利中“基于复数个温度、转速、电流数据的物理波动率算法”来动态、弹性判定进入逻辑的技术手段。
* 对于**特征I、J(目标温度与当前温度对比,分别执行“入口阀100%”或“固定入口阀+压缩机提速”)**:**D2和D3均完全未公开**。D2仅极为泛泛地提到“通过旁通电磁阀或将导流叶片向开方向控制”来消除喘振,这是传统的、不区分负荷温控方向的普适化消喘手段。
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### 五、 无效宣告请求方最薄弱的技术特征(即本专利的最强护城河)
若针对该专利提出无效宣告请求,对于请求方而言,**最薄弱(即最难攻破、本专利创造性最强)的技术特征在于:技术特征I与技术特征J的控制逻辑组合,以及其与特征G的协同工作。**
**理由如下:**
1. **传统的喘振消除与温控负荷是割裂的**:传统技术(如D2)一旦发现喘振或涌浪倾向,首选动作是无差别地打开旁通阀(热气旁通)或者无差别地开大/关小导流叶片。这种做法虽然消除了喘振,但往往会导致冷水系统的供冷能力剧烈动荡(要么冷量骤降,要么能耗飙升)。
2. **非对称的耦合创造性**:本专利巧妙地将“冷水出口目标温度与当前温度的相对大小(即系统此时是需要加大冷量还是减少冷量)”作为消喘动作的分支条件。
* 当冷量过剩(目标温度 > 当前温度),索性全开入口阀(100%),用大流量冲刷喘振。
* 当仍需供冷(目标温度 < 当前温度),此时若开大阀门可能导致过载,若关小阀门则冷量不足。专利采取**“锁定流量阀(静止控制变量)+ 提高转速(提高顺向动能)”**的劈裂式控制。
3. **显著的进步和意料不到的技术效果**:这种在消喘的同时完美兼顾大系统温控负荷的精细化算法,在对比文件D1、D2、D3中完全找不到任何技术启示,亦不属于本领域的公知常识。请求方极难通过现有的D1~D3进行“拼凑”或论证“技术启示”来否定其创造性。
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### 六、 请求方的进一步检索策略建议
鉴于目前的D1~D3在外围架构上结合度较好,但在核心控制策略(特征I、J)上存在检索断层,建议请求方调整检索方向,实施以下精准检索策略:
1. **精准修饰词与核心关键词扩展**:
* 鉴于特征I、J属于控制算法与机电联动的结合,应将检索重点从“制冷机组结构”转向**“工业冷水机组控制算法/冷水机组防喘振逻辑/变频离心机防涌浪策略”**。
* 关键词组合:`(离心式制冷 OR 涡轮压缩机 OR 冷水机组 OR Chiller) AND (喘振避免 OR 防涌浪 OR Surge avoidance OR Anti-surge control) AND (入口导叶 OR 导流叶片 OR 入口调节阀 OR IGV OR DGR) AND (变频 OR 转速 OR 加频 OR VFD OR Speed increase)`。
2. **聚焦头部企业的专项控制专利库**:
* 重点检索全球大型商用中央空调/离心式冷水机组的传统巨头在2010~2023年间申请的控制逻辑专利。这些巨头在离心机的变频控制和防喘振算法上有极深的专利布局,特征I、J高度可能隐藏在他们的某个机组软硬件控制说明书中。
* 重点申请人(企业):**江森自控约克(Johnson Controls / York)、开利(Carrier)、特灵(Trane)、麦克维尔(McQuay)、大金(Daikin)、格力(Gree)、美的(Midea)**。
3. **IPC/CPC分类号精细化锁定**:
* 强烈建议进入以下涉及“离心压缩机防喘振控制”及“制冷系统控制”的专门分类号进行族群检索:
* **F04D 27/02**:非容积式压缩机、泵或吹风机的调节(专门针对喘振/涌浪控制)。
* **F25B 49/02**:制冷机、制冷系统或热泵的布置或控制部件(针对压缩机运转的控制)。
4. **非专利文献(NPL)与技术手册检索**:
* 特征I、J这种高度实用的工程控制策略,有时会率先作为离心机组的“控制白皮书”、“变频机组调试及维护手册”或“微电脑控制器操作说明”对外发布。建议检索上述巨头离心机机组(如约克YK/机组、开利19XR机组等)的**官方技术操作手册(Service Manual)中的“Surge Protection Control Logic”章节**。
作为一名经验丰富的专利代理师,我将严格依据中国专利审查指南以及侵权/无效分析实务,结合目标专利说明书的公开内容,针对权利要求1及两份关键对比文件(D1: WO2019017168A1、D2: WO2019199662A1)进行深度的法律与技术解析。
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## 一、 目标专利权利要求1的合理解释与拆解
根据目标专利说明书 [2023-08-01_CN114383228B_发明授权_CN114383228B 冷却装置系统.docx],权利要求1保护的是一种通过控制算法预测、检测和消除喘振(Surge)现象的冷却装置系统。现将其技术特征严格拆解如下:
* **技术特征A**:一种冷却装置系统,其中,包括,;
* **技术特征B**:压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂;
* **技术特征C**:冷凝器,用于冷凝所述压缩机中被压缩的制冷剂;
* **技术特征D**:膨胀器,用于膨胀被冷凝的所述制冷剂;
* **技术特征E**:蒸发器,用于蒸发被膨胀的所述制冷剂;
* **技术特征F**:传感器部,包括复数个温度传感器、用于感测所述压缩机的转速的速度传感器以及用于感测所述压缩机的电流的电流传感器;
* **技术特征G**:控制部,基于所述传感器部检测到的数据的波动率来判别喘振检测逻辑进入与否,并执行喘振检测;
* **技术特征H**:还包括调节流入所述压缩机的制冷剂的流量的入口调节阀;
* **技术特征I**:当检测到所述喘振时,在冷水出口目标温度大于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部将所述入口调节阀调整为100%;
* **技术特征J**:在所述冷水出口目标温度小于当前冷水出口温度的情况下,所述控制部固定所述入口调节阀,并提高所述压缩机的转速。
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## 二、 对比文件技术特征比对表格
为了清晰展现对比文件是否公开了上述技术特征,建立以下特征比对表。
| 目标专利权利要求1的技术特征 | D1 (WO2019017168A1) 是否公开及出处 | D2 (WO2019199662A1) 是否公开及出处 |
| 技术特征A:一种冷却装置系统 | 是(实质公开)<br>段落\[0014\]: “エジェクタ式冷凍サイクル” (喷射器式制冷循环) | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0031\]: “heat exchanger system 10” (热交换器系统) |
| 技术特征B:压缩机,旋转运转以能够压缩制冷剂 | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0014\]: “圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する” | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0031\]-\[0032\]: “compressor 11... centrifugal compressor that operates by compressing fluids as a result of a rotation” |
| 技术特征C:冷凝器,用于冷凝制冷剂 | 是(实质公开)<br>段落\[0014\]: “放熱器は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる” | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0031\]: “condenser 13... causes the superheated vapor received from the compressor 11 to condense” |
| 技术特征D:膨胀器,用于膨胀制冷剂 | 是(实质公开)<br>段落\[0014\]: “吸引側減圧部は…冷媒を減圧させる”或段落\[0034\]“温度式膨張弁13” | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0031\]: “expansion valve 12 abruptly reduced a pressure of the saturated liquid” |
| 技术特征E:蒸发器,用于蒸发制冷剂 | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0014\]: “風上側蒸発器…および風下側蒸発器” | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0031\]: “evaporator 14... liquid of this cold mixture is then evaporated in the evaporator 14” |
| 技术特征F:传感器部(复数温度、速度、电流传感器) | 否<br>仅公开温度差控制(段落\[0014\]),未明确公开速度及电流传感器。 | 是(实质公开)<br>段落\[0039\]: “VFD alarm”, “motor winding temperatures... oil pressures”, 段落\[0041\]公开转速调节至0 RPM,实质具有转速及电气参数感测。但未完整公开该特定传感器组合。 |
| 技术特征G:控制部,基于数据波动率判别喘振检测逻辑进入与否 | 否<br>D1根据设定的温差是否大于基准温差来调节面积,非基于波动率判定进入。 | 否<br>D2依据“VFD fault”或“operating point relative to surge prevention line”来执行停机防反转控制(段落\[0040\]),非基于传感器数据波动率。 |
| 技术特征H:还包括调节流入压缩机流量的入口调节阀 | 是(实质公开)<br>段落\[0014\]: “ノズル部および吸引側減圧部の少なくとも一方は、冷媒通路面積を変更可能” | 是(毫无异议公开)<br>段落\[0031\]: “inlet guide vanes (IGVs) 110 of the compressor 11... provided at an inlet of the compressor 11” |
| 技术特征I:检测到喘振时,冷水出口目标温度 > 当前温度,入口调节阀调整为100% | 否<br>未公开此特定温度条件下的阀门100%开度喘振避免策略。 | 否<br>D2为关机防反转算法,当触发喘振线或关机时是最大速率关闭(fully closed)或保持IGV(段落\[0040\]-\[0041\])。 |
| 技术特征J:冷水出口目标温度 < 当前温度,固定入口调节阀,并提高压缩机转速 | 否<br>未公开此种逻辑。 | 否<br>D2在特定条件下保持(hold)IGV并调低转速(ramping speed down)(段落\[0041\]),方向与本特征相反。 |
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## 三、 对比文件毫无异议公开或实质公开的技术特征分析
1. **D1 (WO2019017168A1) 的公开情况**
* **毫无异议公开**:特征B、E。明确指出了压缩机(圧縮機)和双级蒸发器(蒸発器)的架构。
* **实质公开**:特征A、C、D、H。D1公开的是一个车辆制冷循环系统,其“放热器(放熱器)”实质上在亚临界循环中即发挥冷凝器的功能;其“吸引侧减圧部”或“温度式膨胀弁”发挥膨胀减压功能;其能够改变冷媒通路面积的ノズル部(喷嘴)或减压部,在功能上等同于调节流入压缩机流量的阀门装置(实质上对应特征H的入口调节阀)。
2. **D2 (WO2019199662A1) 的公开情况**
* **毫无异议公开**:特征A、B、C、D、E、H。D2是一篇标准的冷水机组(water-cooled chiller)专利,明确配置了离心式压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。同时,其明确公开了在压缩机入口处设置有用于调节流量的**入口导向叶片(IGVs 110)**,这与目标专利的“入口调节阀”属于同义替换,属于毫无异议公开。
* **实质公开**:特征F的部分元件。D2提到了变频器故障(VFD fault)、电机绕组温度等,暗示了系统带有电流和转速的电信号监视,但并未作为其控制输入进行波动率计算。
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## 四、 最接近对比文件的选择与创造性评述
### 1. 最接近对比文件的选择
在本案的创造性分析中,**D2 (WO2019199662A1) 适合作为最接近的对比文件(D1不适合)**。
* **技术领域相同**:目标专利属于大型冷水机组(Chiller)控制领域(说明书\[0004\]-\[0005\]提到“Chiller... 大容量设备,设置在大型建筑物中”)。D2同样明确限定其技术背景为“water-cooled chiller”(说明书\[0002\]),而D1则是“车辆用空调装置”(車両用空調装置,段落\[0027\]),属于小型移动式制冷。
* **整体解决的技术问题相同**:目标专利解决的是“在旋转运动的压缩机中发生喘振(Surge)现象,导致制冷剂逆流、压缩机受损”的技术问题(说明书\[0008\]-\[0009\])。D2同样是为了解决离心式压缩机在停机或异常时,高压气体从冷凝器逆流通过压缩机导致其损坏/反转的技术问题(D2说明书\[0003\]: “high pressure gas from the condenser flows through the compressor... compressor goes into reverse rotation... can be an issue”)。
* **技术效果最接近**:二者均通过协同控制压缩机入口处的导向装置(入口调节阀/IGV)和压缩机转速(VFD/Motor Speed),来达到消除或避免逆流、保护压缩机的技术效果。
### 2. 区别技术特征与创造性评述
以D2作为最接近的对比文件,权利要求1与D2的区别特征在于:
1. **特征F & G(控制切入逻辑)**:目标专利基于“传感器部检测到的数据的**波动率**(如转速、电流、温度的波动率在参考范围内)”来判别喘振检测逻辑的进入与否;而D2是通过直接读取VFD Fault或运转点与Surge线的绝对位置来触发控制。
2. **特征I & J(喘振消除的精细化控制逻辑)**:目标专利根据“冷水出口目标温度与当前冷水出口温度的**正负偏差大小关系**”,分类执行“阀门开至100%”或“固定阀门+提高转速”的差异化恢复控制;而D2在接收到命令后,是为了防反转而采取的“最大速率关闭IGV”或“保持IGV+调低转速至0”的停机保护程序。
**非最接近对比文件(D1)是否公开了上述区别特征?**
经分析,**D1并未公开上述区别特征**。D1的控制基础是使风下侧蒸发器的流出侧蒸发温度与吸引侧蒸发温度的“温差固定在基准温差以下”(D1段落\[0014\]),并不涉及根据冷水出口温度的正负偏差去分流或分类调整入口调节阀与压缩机转速的变频消除喘振逻辑。因此,权利要求1具备明显的创造性(突出性技术特征和显著的进步)。
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## 五、 无效请求方最薄弱的技术特征分析(请求方的“软肋”)
如果站在无效请求方的立场,试图攻破此专利,**最薄弱(即最难被无效掉、专利权人最稳固)的技术特征是:特征I和特征J的协同分类控制逻辑。**
* **薄弱原因分析**:特征I和特征J构成了一个有机的、动态的反馈控制闭环。
* 当 $\text{目标温度} > \text{当前温度}$ 时(说明系统需要减小制冷量或处于某种低负荷喘振倾向),控制部将入口调节阀**调整为100%**以通过“增加流量”直接冲刷掉逆流高压,迅速逃离喘振区(对应目标专利说明书\[0008\]、“喘振由压缩比相较于流量更高时发生”)。
* 当 $\text{目标温度} < \text{当前温度}$ 时(说明系统仍需要保持或加大制冷输出),此时不能盲目开大或关小阀门,所以选择**固定入口调节阀**,并通过**提高压缩机转速**来提升转体产生的正向压力,克服系统阻力以消除喘振。
* 这种“既看喘振状态、又看冷水目标温差正负号”的双重条件判别,在传统Chiller控制中属于非常精细的、针对具体热负荷需求而设计的变频避免喘振(Surge Avoidance)策略。对比文件D2仅仅给出了通用的、大方向相反的“停机/减速(ramping down)”保护,D1则完全是在调配双级蒸发器的面积效率。请求方在公知常识或现有文献中极难寻找到将“温差正负号”与“阀门100%/固定阀门+升速”精准匹配的启示。
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## 六、 进一步的检索策略建议
为了帮助无效请求方突破上述“特征I+J”的稳固壁垒,建议调整检索方向,采取以下进阶检索策略:
1. **针对“Chiller Surge Avoidance Algorithm”(冷水机组喘振避免算法)进行专项检索**
* **改变检索主题词**:不能仅检索普通的“Surge Detection”(喘振检测),而应锁定“Surge Avoidance Control”(喘振避免控制)、“Surge Clearing”(喘振消除)、“Variable Speed Drive Chiller Surge”(变频冷水机组喘振)。
* **精准组合输入**:`(Chiller OR "Centrifugal Compressor") AND (Surge NEAR/3 (Avoidance OR Control OR Countermeasure)) AND ("Inlet Guide Vane" OR IGV OR "Inlet Valve") AND (Speed OR VFD OR RPM)`。
2. **挖掘行业巨头的早期专利与技术手册(关键突破口)**
* 大型离心式冷水机组的技术长期垄断在少数行业巨头手中:**江森自控约克(York/Johnson Controls)、开利(Carrier)、特灵(Trane)、麦克维尔(McQuay/Daikin)**。
* 这些巨头在2010年-2020年之间,针对变频离心机(VSD Chiller)开发了大量的微电脑控制中心(如约克OptiView控制中心、特灵Tracer系统)。其控制说明书或专有算法专利中,往往隐藏着如何根据“ Leaving Chilled Water Temperature (LCHWT) 偏差”来调节IGV和VFD频率以防止低负荷喘振的技术方案。建议重点追踪这四家公司的专利。
3. **密切关注相关学术论文与行业标准**
* 检索IEEE、中国知网(CNKI)、Elsevier中关于“离心式制冷压缩机防喘振控制”的硕士/博士学位论文。这类论文通常会详细推导负荷变动时反馈调节阀门和转速的数学模型,可能会出现特征I、J所述的边界条件控制启示。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;当所述压缩机的转速、所述压缩机的电流以及复数个所述温度传感器感测到的一个以上的温度值的波动率分别在设定的参考范围以内时;所述控制部进入所述喘振检测逻辑。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;当发生所述喘振时;所述控制部执行改变流入所述压缩机的制冷剂的流量或改变所述压缩机的转速的喘振避免逻辑。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;所述控制部利用基于机器学习预先学习的人工智能来预测和检测喘振发生;当预测或检测到喘振发生时;所述控制部执行喘振避免逻辑;所述控制部基于所述压缩机的压力比波动率和电流波动率来确定所述喘振避免逻辑的结束与否。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;所述控制部包括:;喘振检测进入条件设定部,选择所述喘振检测逻辑进入条件所需的因素;喘振检测处理部,提取适合于预测和检测喘振的模型的因素,并且包括利用提取的因素进行学习的人工智能;喘振避免控制部,当检测到喘振时,执行喘振避免控制;正常状态进入部,在喘振恢复后判别喘振避免控制结束与否;以及错误消息输出部,控制为输出与喘振发生对应的错误消息。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;当在预定时间内未能完成喘振避免时;所述控制部固定所述入口调节阀并停止所述压缩机。
根据权利要求6所述的冷却装置系统,其特征在于,;还包括将从所述压缩机吐出的高温高压的制冷剂旁通到所述压缩机的吸入侧的热气旁通阀;当检测到所述喘振时;所述控制部使所述热气旁通阀动作。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;还包括将从所述压缩机吐出的制冷剂中的一部分和从所述蒸发器吐出的制冷剂中的一部分混合并吐出的喷射器;所述喷射器包括:;第一流入部,从所述压缩机吐出的制冷剂中的一部分流入所述第一流入部;以及第二流入部,从所述蒸发器吐出的制冷剂中的一部分流入所述第二流入部;所述入口调节阀配置在与所述第一流入部连接的配管,调节流入所述第一流入部的制冷剂的流量。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;在所述压缩机的压力比波动率和电流波动率在规定范围以内的情况下;所述控制部进入使所述压缩机的旋转逐渐增加的柔性启动;在所述压缩机的压力比波动率和电流波动率不在所述规定范围以内的情况下;所述控制部固定所述入口调节阀并停止所述压缩机。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;当直到规定时间经过为止;所述压缩机的转速、所述压缩机的电流以及复数个所述温度传感器感测到的一个以上的温度值的波动率分别未达到设定的参考范围以内时;所述控制部进入所述喘振检测逻辑。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;还包括存储包括用于区分发生喘振的喘振区域和正常区域的喘振线的压缩机特性线图的存储部;当发生所述喘振时;所述控制部在所述压缩机的转速和压力比的二维坐标系中计算与发生的喘振对应的运转点;并执行喘振避免逻辑以使计算出的所述运转点逃离所述喘振区域。
根据权利要求1所述的冷却装置系统,其特征在于,;还包括存储包括用于区分发生喘振的喘振区域和正常区域的喘振线的压缩机特性线图的存储部;当发生所述喘振时;所述控制部在所述压缩机的转速和压力比的二维坐标系中计算与发生的喘振对应的运转点;并基于计算出的所述运转点来更新所述压缩机特性线图。
根据权利要求12所述的冷却装置系统,其特征在于,;所述控制部以所述压缩机的转速为基准将所述喘振线划分为复数个区间;当发生所述喘振时;所述控制部在所述压缩机的转速和压力比的二维坐标系中计算与发生的喘振对应的运转点;并更新复数个所述区间中包括所述运转点的区间。
根据权利要求13所述的冷却装置系统,其特征在于,;所述控制部将发生所述喘振的压力比与发生所述喘振的转速区间中设定的校正值相加来计算要更新的压力比。