2022-006962

本願は、２０２０年（令和２年）１１月１８日を国際出願日とする出願であって、その手続の経緯は以下のとおりである。

同年１２月 １日付け：拒絶理由通知書

同年 ２月１４日付け：拒絶査定

同年 ５月１０日 ：拒絶査定不服審判の請求、手続補正書の提出

同年 ５月１７日付け：拒絶理由（最後の拒絶理由）通知書

同年 ７月１８日 ：意見書、手続補正書の提出

（以下、それぞれ「引用文献１」などという。）

（ア）引用文献１について

ａ 引用文献１の記載事項

令和５年５月１７日付け拒絶理由通知書で引用された引用文献１には、図面とともに次の記載がある（なお、下線は当審で付した。以下同じ。）。

（ａ）「本発明は、金属ストリップの連続熱処理工程における保有顕熱を回収する方法およびその装置に関する。

冷却および過時効処理を含む冷延鋼ストリップ（以下金属ストリップと記す）の連続焼鈍における冷却は、従来、水中浸漬、ガスジェット、ロール内に水を通した水ロール、フォッグ等によって行なわれてきた。これらのいずれの方式においても、金属ストリップの保有熱は、無駄に外界に放散され、回収することができなかった。

これは、冷却帯において金属ストリップを単に冷却するだけでは必要とする材質を得ることができず、鋼種によって決まる所定の冷却速度を確保しつつ冷却しなければならないことによるものである。

本発明は、所定の冷却速度を確保しながら金属ストリップを冷却すると同時に、従来回収することが不可能であった金属ストリップの顕熱を回収する方法とその装置を提供することを目的とするものである。

続きを表示（全11行）

本発明方法は、金属ストリップの連続熱処理装置に該ストリップと接触する複数本の冷却ロールを用い、この冷却ロールの内部に熱媒体を噴射して蒸発させ、蒸発した熱媒体を該ロールから取出して貯溜し、この熱媒体を作業流体として直接用いるか、または他の作業流体を介して、該貯溜熱媒体の保有熱量を回収利用し、熱放出により液化した前記熱媒体を再び前記冷却ロール内部に循環することを特徴とする金属ストリップの顕熱回収方法に係るものである。

本発明方法は、金属ストリップの連続熱処理工程における顕熱を回収するために冷却ロールを用い、冷却ロールの内部空間を密閉空間とすることによって熱媒体を大気中に放散させずに熱回収するものである。一方、冷却ロール内に噴射する熱媒体量を調節することによって金属ストリップの冷却速度を所定の冷却速度に制御する。かくして、金属ストリップの材質に対する要求を満足させる。

熱媒体としては通常水を使用する。

金属ストリップの冷却速度と、熱回収して熱利用する利用速度との調整のために含熱熱媒体を貯溜する。

貯溜された熱媒体はそれ自身を直接作業流体として熱利用設備の熱源として用いるか、または他の作業流体、例えば、フロン、アンモニア、ブタン、プロパン等の低沸点物質と熱交換させ、それらの低沸点物質な作業流体とする発電システム等によって回収熱を利用する。

この熱利用の結果、前記熱媒体は液化するので、これを再び冷却ロールに循環すれば連続熱回収ができる。

次に本発明の装置は、上記本発明方法の実施に直接使用する装置であって、連続熱処理する金属ストリップと外周において当接しつつ回転し内部に熱媒体噴射ノズルを内蔵した複数本の密閉型冷却ロールと、該ロールの熱を吸収した熱媒体を貯溜する熱媒体タンクと、この熱媒体自体若しくはこの熱媒体と熱交換した低沸点物質を作業流体とする発電装置または熱消費設備と、前記熱媒体を前記冷却ロールに還流する圧送ポンプと、この還流量な制御する制御装置とを備えたことを特徴とする金属ストリップの顕熱回収装置である。」（１ページ右下欄６行～２ページ左下欄７行）

（ｂ）「以下、図面によって本発明を説明する。

第１図は本発明の実施例のフローシートである。図において、２は冷却ロール、３は熱媒体流量調節弁、４は熱媒体供給管、５は熱媒体噴出管、６はノズル、８は熱媒体排出管、９はロータリージヨイント、１０はロール軸受、１２は高温側熱媒体タンク、１３は低温側熱媒体タンク、１４．１５はポンプ、１６は熱回収システムで例えば発電装置または熱消費設備、１７．１８は伝熱管である。

第２図は熱回収用の冷却ロール２の縦断面を示し、第３図はそのＡ－Ａ矢視図である。

冷却ロール２はシエル７の外周において金属ストリップと当接しながら軸受１０に支承されて回転し、内部に熱媒体噴射ノズル６を備えた熱媒体噴出管５を内蔵し、金属ストリップを冷却する。冷却ロールの回転する部分と両端の回転しない部分とは、ロータリージヨイント９によって連結されている。

ノズル６から噴射された熱媒体はロールシェル７の内面においてシエル７より受熱してシエルを冷却する。ノズル６から噴射されるスプレー１１（第３図）の形状は、冷却ロール２の冷却能力に応じて定めることができる。

冷却ロール２内で蒸発した熱媒体は、熱媒体タンク１２に送られて貯蔵される。熱媒体タンク１２は、冷却ロール側の冷却量と熱利用側の熱利用量との間の緩衝装置の作用と、熱交換伝熱管１７の伝熱効率向上の作用とをなすものである。

熱回収システム１６は、例えば低沸点物質を作業流体として構成される発電システムである。フロン、アンモニア、ブタン、またはプロパン等の低沸点物質は低温側の熱媒体タンク１３内で伝熱管１８によって予熱され、高温側の熱媒体タンク１２内の伝熱管１７内を通って気化し、発電システム１６でタービン発電機により発電し、復液後、伝熱管１８へ入る。

伝熱管１８によって低沸点物質に熱を奪われた熱媒体は液化し、還流ポンプ１５により、冷却ロール２へ還流される。この還流量は熱媒体流量調節弁３によって、冷却ロールの所要冷却能力に適合するよう制御される。

熱回収システム１６として、例えば酸洗ラインの温水槽またはクリーニングラインの温水槽などの高温水使用設備を利用する場合には、熱媒体タンク１２，１３内の伝熱管１７，１８内に水を通水し高温水として熱回収する。この場合、第５図に例示するように冷水２１を導入してオープンサイクルで熱回収することももちろんできる。」（２ページ左下欄８行～３ページ左上欄下から６行）

（ｃ）「実施例１

第２図に示す冷却ロールを、ロール径１５００mm、シエル厚３０mm、材質ＳＳ４１で製作した。この冷却ロール８本表使用し、金属ストリップを巻付角１８０度で巻付け、冷却した。

冷却熱媒体として水を使用し、１．０mm厚、１０００mm幅の金属ストリップを４００ｍ／分の速度で通過させ、その温度を６５０℃から４００℃まで降下させるよう冷却速度を調整した。

冷却熱媒体と熱交換させたＲ－１１を作業流体とするフロン発電システムにより、軸流タービン誘導発電機を用いて発電を行ない８３６ＫＷの電力を得た。この発電システムの正味サイクル効率は９％であった。」（３ページ右上欄９行～左下欄２行）

（ｄ）第１図「

［図：0001404127000001.jpg］

」

（ｅ）第２図「

［図：0001404127000002.jpg］

」

（ｆ）第３図「

［図：0001404127000003.jpg］

」

ｂ 引用文献１に記載された技術的事項

上記ａの記載事項から、引用文献１に記載された金属ストリップの顕熱回収装置に関して、次の技術的事項が記載されているといえる。

（ａ）シエル７は、外周に金属ストリップを当接させて冷却するためのものであること（上記ａ（ｂ））。

（ｂ）熱媒体供給管４は、シエル７の内部に熱媒体を噴射するために、シエル７の一端側（上記ａ（ｅ）に示す第２図における右側）から内部に延びるように設けられていること（上記ａ（ｂ）、（ｄ）、（ｅ））。

（ｃ）熱媒体排出管８は、シエル７の内部に熱媒体が噴射され、シエル７の内面においてシエル７より受熱することにより蒸発した熱媒体を排出すること（上記ａ（ｂ）、（ｄ）～（ｆ））。

（ｄ）冷却ロール２は、シエル７、熱媒体供給管４及び熱媒体排出管８を有していること（上記ａ（ｂ）、（ｄ）、（ｅ））。

（ｅ）熱媒体タンク１３及び熱媒体タンク１２は、熱媒体排出管８から蒸発した熱媒体を受け入れ、低沸点物質との熱交換を行い、熱媒体を液化させてシエル７へ還流する循環（以下「循環Ａ」という。）の中に配置されていること（上記ａ（ｂ）、（ｄ））。

（ｆ）熱媒体は、水であること（上記ａ（ａ）、（ｃ））。

（ｇ）熱回収システム１６を含む循環（以下「循環Ｂ」という。）は、熱媒体タンク１３及び熱媒体タンク１２により気化された低沸点物質を作業流体とするタービン発電機、及びこのタービン発電機からの排気を復液して熱媒体タンク１３及び熱媒体タンク１２に戻すこと（上記ａ（ｂ）、（ｄ））。

（ｈ）低沸点物質は、熱媒体タンク１３内で予熱され、熱媒体タンク１２内で気化されること（上記ａ（ｂ）、（ｄ））。

（ｉ）金属ストリップの顕熱回収装置は、冷却ロール２、熱媒体タンク１３、熱媒体タンク１２、熱回収システム１６を含む循環Ｂ及びタービン発電機を備えていること（上記ａ（ｂ）、（ｄ））。

ｃ 引用文献１から理解できる事項

（ａ）熱媒体は水であるから、蒸発した熱媒体は水蒸気であること（上記ｂ（ｃ）、（ｆ））。

（ｂ）タービン発電機は、タービンを回して発電をする機械であるから、タービンに発電機が接続されていること（上記ｂ（ｇ）、（ｉ））。

ｄ 引用発明１

上記ａ～ｃから、引用文献１には、次の発明（以下「引用発明１」という。）が記載されていると認められる。

「外周に金属ストリップを当接させて冷却するためのシエル７、このシエル７の内部に水を噴射するために、このシエル７の一端側から内部に延びるように設けられた熱媒体供給管４、および前記シエル７の内部に前記水が噴射され、シエル７の内面においてシエル７より受熱することにより蒸発した水蒸気を排出するための熱媒体排出管８を有する冷却ロール２と、

前記熱媒体排出管８からの水蒸気を受け入れ、低沸点物質との熱交換を行い、前記水蒸気を液化させてシエル７へ還流する循環Ａの中に配置される低沸点物質を予熱させる熱媒体タンク１３及び低沸点物質を気化させる熱媒体タンク１２と、

前記熱媒体タンク１３及び前記熱媒体タンク１２により気化された前記低沸点物質を作業流体とするタービン発電機のタービン、及びこのタービンからの排気を復液して前記熱媒体タンク１３及び前記熱媒体タンク１２に戻す循環Ｂと、

前記タービンに接続された発電機とを備えた金属ストリップの顕熱回収装置。」

（イ）引用文献３について

ａ 引用文献３の記載事項

令和５年５月１７日付け拒絶理由通知書で引用された引用文献３には、図面とともに次の記載がある。

（ａ）「本発明は、ファーネス・ローラのように、外部から加熱を受ける金属製ロール等の冷却方法及び装置に関するものである。」（１ページ右下欄１２～１４行）

（ｂ）「このために、本発明は、冷却されるべきロールを中空とし、内面に冷媒あるいは吸収剤の希溶液を供給し、これをロール内面に沿って薄膜状に流すことによって冷媒の気化あるいは希溶液からの冷媒としての水の蒸発に必要とされる熱をロール内面から奪い、これによってロールの効果的な冷却を行ない、また、この際に気化した冷媒あるいは濃縮された吸収剤溶液はロール外に導いて冷却によって凝縮・液化あるいは蒸気を吸収させて再び循環使用するようにすることを特徴とするものである。

以下、本発明をその装置の実施例を示す添附図面に基づいて詳細に説明する。

まず、第１図は冷媒の気化を応用した本発明装置の１実施例の全体の配置の概要を示すもので、水平に直列に配置された複数個のファーネス・ローラの各ロール１を中空に形成し、その内面に高置タンク２から冷媒供給配管３、それから並列して分岐する分岐配管４並びに各流量調節弁５を経てタンク２内の冷媒６を流下させ、冷媒６の気化によって各ロール１の内面を冷却し、この場合に気化した冷媒を各排出分岐管７を経て集合管８に集めた後、導管９、１０を介して冷却塔１１に導く。冷媒は冷却塔１１の内部において、外部から矢印のように供給される冷却水１２によって冷却され、再び液化して高置タンク２にもどり、再びロール１の冷却に使用される。なお、これら流体の系路内は、使用する冷媒の種類に応じた減圧状態に保つために、すべて気密構造とする。このために、冷媒の循環前に、系路内の不純ガスを取除く必要があるが、この目的のために真空ポンプ１３を導管９、１０に接続し、これによってあらかじめ系内からの排気を行なうことができるようにしてある。なお、第１図において、１４は圧力計、１５は弁、１６は調圧弁を示すものである。

次ぎに、第２図はロール１の部分の詳細図であって、第１図に示す冷媒供給配管３から分岐した冷媒供給分岐配管４が、ロール１の一方の首部の中心からロール１の回転軸２０に沿ってロール１の中空胴内に導入され、回転軸２０の近くにおいて開口している。また、ロール１の他方の首部には気化した冷媒の排出分岐管７がロール１の中空胴内に開口して取付けられている。これらの冷媒供給分岐配管４と排出分岐管７とは、適当な真空シール２１（例えば、Ｏリングシール、ウイルソンシール、ガコー・シール等）によって、ロール１の首部との間において気密状態に回転可能に保持されている。」（２ページ左上欄１２行～左下欄末行）

（ｃ）「更に、ロール１の回転が速い場合には、第６図に示すように、ロール１の胴部２２の内面が冷媒の供給側から排出側に向かって広がるテーパ２６を持たせることによって、供給された冷媒を遠心力によって内面に沿って薄膜状に流すこともできる。

なお、第２～６図において、２７は軸受を示すものである。」（２ページ右下欄１５行～３ページ左上欄２行）

（ｄ）「なお、本発明は以上に説明したようなファーネス・ローラ，テーブル・ローラ等のロールに適用されるだけではなく、連続鋳造装置のピンチ・ローラにも応用することができ、更に、ゴムや塗料の練り用ロールの冷却にも利用することができる等その応用分野も極めて広いものである。」（３ページ左下欄末行～右下欄６行）

（ｅ）第１図「

［図：0001404127000004.jpg］

」

（ｆ）第２図「

［図：0001404127000005.jpg］

」

（ｇ）第６図「

［図：0001404127000006.jpg］

」

ｂ 引用文献３から理解できる事項

上記ａの記載事項から、次の事項を理解できる。

（ａ）金属製ロール等の冷却装置は、中空のロール１内に冷媒６を液体の状態で供給するために、このロール１の一端部から中空胴内に延びる分岐配管４、及び前記ロール１内で気化した冷媒６を排出するための排出分岐管７を有する前記ロール１を備えていること（上記ａ（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｆ））。

（ｂ）ロール１の中空胴内に延びる分岐配管４は、冷媒６を単一の開口端から噴き出すように設けられていること（上記ａ（ｆ））。

（ｃ）分岐配管４は、冷媒６をロール１の内面に沿って薄膜状に流しているから、ロール１の中空胴内に冷媒６がたまるように設けられていること（上記ａ（ｂ））。また、中空のロール１が回転することで、冷媒には遠心力が作用すること（上記ａ（ｃ））。さらに、第２図の実施形態では、第６図の実施形態とは異なり、ロール１の内面にテーパが形成されていないことから、技術常識を踏まえれば、当該遠心力は、冷媒がほぼ同じ軸方向位置において回転方向に移動するように作用すること（上記ａ（ｆ）、（ｇ））。

（ｄ）中空のロール１は、連続鋳造装置のピンチ・ローラに応用できること（上記ａ（ｃ））。

ｃ 引用文献３に記載された技術的事項

上記ｂの事項を整理すると、引用文献３には、第２図の実施形態として、次の技術的事項（以下「引用文献３に記載された技術的事項」という。）が記載されているということができる。

「連続鋳造装置の金属製ロール等の冷却装置において、

中空のロール１内に冷媒６を液体の状態で供給するために、このロール１の一端部から中空胴内に延びる単一の開口端から噴き出し、前記ロール１の中空胴内に冷媒６がたまるように設けられた分岐配管４、及び前記ロール１内で気化した冷媒６を排出するための排出分岐管７を有し、前記ロール１の回転によって冷媒６はほぼ同じ軸方向位置において回転方向に移動するようになっている前記ロール１を備えること。」

ａ 引用文献１について

引用文献１には、上記ア（ア）のほか、図面とともに次の記載がある。

（ａ）「第４図は、冷却ロール２から排出される気化した熱媒体をアキュムレータ１９に貯溜し発電システム１６に供給し、復水器２０にて熱媒体を冷却させ、熱媒体タンク１２に貯溜しポンプ１５にて冷却ロール２へ熱媒体を循環供給する。」（３ページ左上欄下から５行～末行）

（ｂ）第４図「

［図：0001404127000007.jpg］

」

ｂ 引用文献２について

令和５年５月１７日付け拒絶理由通知書で引用された引用文献２には、図面とともに次の記載がある。

（ａ）「２４は、タービン２１の蒸気出側に配管２５を介して接続した凝縮器」（２ページ右下欄１～３行）

（ｂ）「回転ドラム１内の通路を通過する過程で加熱された冷媒は、冷媒出口回転軸４’から配管１７を通って熱交換器１６に送られ、ここで、熱交換され、温度低下した冷媒は、熱交換器１６から冷媒循環ポンプ１８により再び配管１７を通って冷媒入口回転軸４に送られ通路３内を循環する。

熱交換器１６からの蒸気は、配管２０を通り気水ドラム１９に送られ、ここで水分が除去された後、配管２２を通ってタービン２１に送られる。そしてタービン２１によって発電機２３が駆動される。タービン２１を出た蒸気は、配管２５を通って凝縮器２４に送られ、ここで、蒸気は水になり、循環水ポンプ２８により再び熱交換器１６に戻される。」（３ページ左上欄２～１５行）

（ｃ）「以上説明したように、この発明によれば、型銃を効率良く製造できることは勿論、溶銃の保有する熱量を効率良く回収でき、」（３ページ左上欄２０行～右上欄２行）

（ｄ）第１図「

［図：0001404127000008.jpg］

」

請求人は、令和５年７月１８日提出の意見書において、「引用文献３に記載された発明では、その第３図および第２頁左上欄第１２行～第１８行に記載されているように、冷却されるべきロールを中空とし、内面に冷媒を供給し、これをロール内面に沿って薄膜状に流すことによって冷媒の気化に必要とされる熱をロール内面から奪い、これによってロールの効果的な冷却を行うことを特徴とする。具体的には、第３図および第２頁右下欄第１行～第４行に記載されているように、ロールの胴部２２の内部にら旋状の案内羽根２３を設ける。第４図および第２頁右下欄第６行～第９行に記載されているように、ロール１の内面の冷媒供給側に円周に沿ったみぞ２４を設け、更に、冷媒を軸方向に導くために数条の突条２５をロール１の内面に斜めに設ける。第５図および第２頁右下欄第１１行～第１４行に記載されているように、みぞ２４を省略するか、あるいは突条２５の代わりに浅いみぞを用いる。第６図および第２頁右下欄第１５行～第２０行に記載されているように、ロール１の胴部２２の内面が冷媒の供給側から排出側に向かって広がるテーパ２６を持たせることによって、供給された冷媒を遠心力によって内面に沿って薄層状に流す。このように引用文献３に記載された発明では、ロールの回転によって供給側から排出側に向かって中空表面上に冷媒を薄膜状に流すようにしている。

すなわち、引用文献３に記載された発明は、供給側から排出側に向かってロール内面に冷媒を薄膜状に流すための上記のような特別な構造をロール内に備えるものであり、このような構造を備えることは本願明細書の００３２段落～００３３段落において説明しているように、冷却ロールの製造コスト増となる。」と主張している。

しかし、引用文献３に記載された技術的事項は、第２図の実施態様を認定したものである。すなわち、上記（２）イ（イ）ａ（ｆ）に示した第２図には、上記第３～６図に示される特別な構造を、その内面に有していないロール１が示されており、このようなロール１においては、製造コストが増えることはないし、上記（２）オ（イ）で説示したとおり、ロール１の中空胴内の回転によって遠心力が作用することで冷媒６はほぼ同じ軸方向位置において回転方向に移動することは明らかである。また、引用文献３の第２図に示されたロール１において分岐配管４から供給された冷媒６が、ロール１の内面で軸方向に広がるような移動をするものであるとしても、軸方向への移動が優位になるか回転方向への移動が優位となるかは、ロール１の回転速度、冷媒６の供給流量等により異なるものであって、ロール１の回転速度が速く、冷媒６の供給流量が少なければ、遠心力の作用により回転方向への移動が優位となり、他方、冷媒６の供給流量が多く、冷媒の液層の厚さ差が大きくなれば、軸方向への移動が優位となると思量されるところ、引用文献３に記載された技術的事項においては、冷媒６は薄膜状に流すことを意図しているものであるから、遠心力の作用の方が大きいことは明らかである。してみると、本件補正発明においてもロール胴部がある程度の軸方向寸法を有している以上、単一の開口端から噴き出した水または湯がロール胴部内で軸方向に広がるような移動をする点で、引用文献３に記載された事項と大差がないことは明らかである。してみると、引用文献３の第２図に示されたロール１においても本件補正発明と同様に「ほぼ同じ軸方向位置」において回転方向に移動するものであるといえる。

したがって、請求人の上記主張は採用できない。