包含膨润土材料和聚合物的可再生干燥剂构件的制作方法
优先权要求
本申请要求2017年7月6日提交的美国临时申请第62/529,199号和2017年8月11日提交的美国临时申请62/544,407的优先权，其全部内容和公开内容通过引用结合于此。
通常，本公开涉及一种耐污染且可再生的干燥剂构件。更具体地，本公开涉及干燥剂构件，其包含能从含有硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸收水分的膨润土。
背景技术：
许多物品容易因水分过多而损坏。如本文所用，术语“水分”旨在包括从周围气氛扩散或冷凝的水，无论是液体形式还是蒸气形式。例如，由于过多的水分，电气和电子产品可能会被破坏或更改。类似地，经历热循环的封闭组件，例如容纳在外壳中的那些组件容易受到与水分有关的问题的影响。易受不希望的水分影响的封闭件的例子包括，例如，汽车前灯单元，太阳能逆变器，封闭外壳中包含的电子设备，以及其他系统，其中封闭件内的热源的开/关循环导致水分积聚。
去除水分的一种方法是提供更大的气流穿过或穿过封闭件。但是，当组件位于封闭的外壳中时，可能难以提供足够的气流，而采用更传统的减少水分的方法(例如增加通风孔的尺寸)会加剧诸如封闭件污染的问题。
控制封闭件中水分的另一种方法是将干燥试剂或干燥剂放入封闭件中。硅胶在商业上用作干燥剂，并且可以将其掺入多孔聚合物基质中，如us4830643中所述。然而，硅胶吸收水分的能力有限，并且需要“再生”或去除吸收的水分以继续用作从封闭件的气氛中去除水分的手段。
控制封闭件中的水分的另一种方法是通过水分泵，其中在吸附周期中空气从封闭的空间转移到加热室中的硅胶干燥剂，并且在解吸周期中水分蒸发到外部环境中。
us20160363331公开了包括用于从内部环境向外部环境去除水分的水分泵的系统。水分泵包括限定加热室和冷凝室的外壳。外壳中容纳有干燥剂，加热器和散热器，散热器用于在加热器关闭时选择性地吸收加热室中的水蒸气并且在加热器打开时将水蒸气解吸到加热室中。外壳中还容纳有阀组件，可在吸附位置和解吸位置之间转换。吸附位置允许水蒸气从内部环境选择性地传输到加热室中。解吸位置允许水蒸气相应地从加热室传输到冷凝室中，以传输到外部环境中。任选地在加热室周围使用绝热材料，以提高干燥剂的解吸效率。
wo1997027042公开了一种多孔聚合物材料，其与干燥试剂混合构成干燥剂，该干燥剂可以在热源或热循环装置(例如汽车灯)附近使用。由热源产生的热量使多孔聚合物材料中的干燥试剂再生。干燥剂材料可以形成为各种形状，以易于将该材料放置或固定在热源附近。
us2007/0197711公开了具有改善的颜色稳定性的聚合物/有机粘土组合物。该组合物包括卤化的聚合物基质。它还包括由层状硅酸盐粘土和一种或多种季铵化合物组成的有机粘土组合物。季铵化合物包括三[聚]氧亚烷基季铵化合物和四[聚]氧亚烷基季铵化合物，其醚和酯衍生物。层状硅酸盐粘土包括蒙脱石粘土，聚合物包括聚氯乙烯。该聚合物/有机粘土组合物包括选自以下的季铵化合物：三[2-羟乙基]牛脂烷基铵离子，三[2-羟乙基]氢化牛脂烷基铵离子和三[2-羟乙基]硬脂基烷基铵离子。
ep1818609公开了一种装置，该装置具有干燥介质，该干燥介质用于从装置中存在的内部空气中吸收空气水分并将所吸收的空气水分释放至外部空气。电调节元件在吸附位置和解吸位置之间移动。一部分干燥介质在吸附位置暂时与内部空气接触以吸附水分，而在解吸位置暂时与外部空气接触以释放空气水分。
us6290758公开了通过提供一种水分泵来减少设备外壳中的湿度，该水分泵从封闭的外壳中抽取水分并将其排放到外部气氛中。一根管子穿过外壳的壁，并向内部和外部气氛开放。该管包含吸湿再生干燥剂的第一部分，以吸收外壳中的水分。芯吸材料将水分转移到再生干燥剂的第二部分。加热器从第二部分驱除水分，形成“水分梯度”，由此水分从外壳内部连续排出。
us6235219公开了用作干燥剂的组合物。可以通过如下方式来制备该组合物：在溶剂中混合包含吸湿材料和有机聚合物的组分以形成溶液，然后干燥溶液以去除溶剂，提供分散在有机聚合物中的缺水分吸湿材料。或者，可通过将包含吸湿材料和熔融有机聚合物的组分混合以形成流体混合物，然后将流体混合物冷却至非流体状态来制备组合物。us6235219的组合物可包含：(1)分散在聚乙烯醇中的吸湿材料；(2)分散在有机聚合物中的潮解材料；或(3)均溶解在溶剂中的吸湿材料和聚合物材料。
这种封闭件中的污染来自封闭件的内部和外部。例如，在计算机硬盘驱动器中，损坏可能是由于外部污染以及内部来源产生的颗粒和蒸汽造成的。
us7306659公开了一种用于通过改善过滤器性能并可能将多种过滤功能结合到一体式过滤器中而从密闭环境(例如易受污染的电子或光学设备(例如计算机磁盘驱动器))过滤污染物(例如微粒和气相污染物)的设备。过滤器包括改善过滤器性能的流动层。过滤功能包括被动式吸附组件，并且可以包括入口过滤器或通气过滤器和吸附过滤器的组合。此外，可以根据封闭件内所需的功能将再循环过滤器、扩散管和外部安装功能添加到过滤器中。
us5593482公开了一种用于从封闭件中去除气态污染物的吸附组件，其具有粘合剂层、吸附剂层和过滤层。还提供了一种外部安装的组件，该组件具有包含金属或金属化材料的外层，该外层为封闭件提供电磁屏蔽。
us5500038公开了用于选择性地吸附污染物的紧凑型吸附过滤器，并且公开了一种利用过滤器从封闭件去除污染物的方法。该过滤器包括其中包含污染物吸附材料的吸附芯，包裹在内部吸附芯周围的外部保护罩，以完全包容吸附芯，芯的暴露端被封盖以将吸附芯封装在过滤器中，同时不限制过滤器中包含的材料量。将吸附过滤器放置在封闭件内以去除其中的气态污染物。该过滤器特别适合用于计算机磁盘驱动器或类似的封闭件，在这些封闭件中，排气污染可能成为麻烦。
仍然需要在潮湿的环境(例如相对湿度为30％至80％)中以可再生的方式保持工作水分容量多年。
技术实现要素：
大体来说，本发明从含有硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中除去水分。在一个实施方式中，提供了一种包含聚合物材料和膨润土材料的干燥剂构件，其中该干燥剂构件能够以可再生的方式保持工作水分容量，同时能够从包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸收水分。在另一个实施方式中，提供了一种干燥剂构件，其包括填充有膨润土材料的多孔膨胀聚四氟乙烯基质，其中该干燥剂构件能够以可再生的方式保持工作水分容量，同时能够从包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸收水分。
在另一个实施方式中，提供一种封闭组件，该封闭组件包括：壳体，其包括具有加热器的第一腔室，通向该第一腔室的至少一个吸附端口，和靠近该至少一个吸附端口设置的膨润土材料；以及位于壳体中的阀组件，并且该阀组件能够在吸附位置和解吸位置之间转换。封闭组件可以被称为加热水分泵。在一个实施方式中，提供了一种包含膨润土材料的干燥剂构件。膨润土材料被再生以控制内部气氛中的水分。内部气氛包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机物或其混合物，该内部气氛暴露于膨润土材料，该膨润土材料能够保持工作水分容量。
在另一个实施方式中，提供了一种封闭组件，其包括：配置为容纳热循环的电子设备的外壳；外壳中的入口；和插入到外壳入口中的保护性通气件，其中该保护性装置包括刚性体并且该刚性体中具有允许气流从中流过的端口，以及与所述端口相邻的膨润土材料。该电子设备可以是太阳能逆变器。
对于被动防潮，提供了一种保护性通气件，该保护性通气件包括其中具有允许空气流通过的端口的刚性体和与该端口相邻的膨润土材料。
尽管公开了多个实施方式，但是根据以下详细说明，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员将变得显而易见，该详细说明示出并描述了本发明的说明性实施方式。因此，附图和详细描述本质上应被认为是说明性的而不是限制性的。
附图简要说明
图1是根据一个实施方式的包含聚合物基质和膨润土材料的干燥剂构件的截面图。
图2是根据一个实施方式的包含与膨润土材料相邻的聚合物材料膜的干燥剂构件的截面图。
图3是根据一个实施方式的包含与膨润土材料相邻的聚合物材料袋的干燥剂构件的截面图。
图4是根据一个实施方式的干燥剂构件的截面图，该干燥剂构件包括聚合物材料膜，该聚合物材料膜上粘附有离散的膨润土材料珠。
图5是根据一个实施方式的用于电子部件的壳体中的保护性通气件的透视图。
图6是根据一个实施方式的处于解吸构造的水分泵的透视图。
图7是根据一个实施方式的处于吸附构造的水分泵的透视图。
图8是根据一个实施方式的具有处于解吸构造的差动阀的水分泵的透视图。
图9是根据一个实施方式的具有处于吸附构造的差动阀的水分泵的透视图。
图10和11是实施例1的测试图。
图12和13是比较例1的测试图。
图14和15是实施例2的测试图。
图16和17是实施例1和2与比较例1在536个循环时的比较图。
图18和19是实施例3的测试图。
图20和21是比较例2的测试图。
图22和23是实施例3与比较例2在536个循环时的比较图。
图24和25是实施例4的测试图。
图26和27是实施例5的测试图。
图28和29是实施例6的测试图。
图30和31是比较例3的测试图。
图32和33是实施例4-6与比较例3在536个循环时的比较图。
发明详述
大体来说，本发明提供了一种包含膨润土材料的干燥剂构件。在一个实施方式中，干燥剂构件包含聚合物材料和膨润土材料。本文所述的干燥剂构件能够从包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸附水分。这使得干燥剂构件可用于苛刻的环境，在这种环境中，内部源和外部源都会造成污染。内部组件的排气可能会在内部气氛中累积，从而导致污染物与水分一起被干燥剂构件吸附。来自外部源(例如相邻的电子设备)的污染物或来自污染的污染物也可能集中在干燥剂构件从其中除去水分的气氛中。本发明人已经发现这些污染物对某些干燥剂材料，特别是硅胶具有不利影响。苛刻的环境通常需要干燥剂再生，但是当再生暴露于这些污染物的硅胶时，硅胶的工作水分容量会大大降低，从而导致使用寿命降低到必须更换硅胶的水平。为了减少维护并提高在苛刻环境中的使用寿命，本文所述的干燥剂构件使用膨润土材料，该材料能够以可再生的方式保持工作水分容量，同时能够从含有硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的环境中吸收水分。
尽管本文所述的干燥剂构件可以从大多数气氛中除去水分，但是包含膨润土的干燥剂构件特别适合于从包含污染物的气氛中除去水分。在一个实施方式中，污染物包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物。气氛中含有的污染物的量足以被干燥剂构件吸附。气氛中硅氧烷的浓度可以为至少1ppm或更高，例如至少5ppm或更高。同样，气氛中有机化合物的总浓度可以为至少1ppm或更高，例如至少5ppm或更高。气氛中可以存在各种硅氧烷，包括但不限于六甲基环三硅氧烷，八甲基环四硅氧烷，十甲基环五硅氧烷，十二甲基环六硅氧烷，十四甲基环七硅氧烷，六甲基二硅氧烷，八甲基三硅氧烷，十甲基四硅氧烷，十二甲基五硅氧烷或它们的组合。沸点高于60℃的有机化合物可包含芳族或脂族醇。芳族醇的实例包括苯甲醇或2,4-二叔丁基苯酚。脂族醇的实例包括2-乙基己醇或十二烷醇。除醇外，还可以存在几种其他有机化合物，例如甲苯，二甲苯，苯，异丙苯，三甲苯，四甲苯，萘，己内酰胺，1-羟基环己基苯基酮，苯乙酮，苯甲醛，庚醛，己醛，八氢-4,7-亚甲基-1h-茚或十四烷。应该理解，在气氛中可以存在沸点高于60℃的其他有机物。
当硅胶暴露于该气氛时，发现这些组分中的几种以大于1ppm的显著量被吸附到硅胶中。特别地，发现八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、甲苯、2-乙基己醇、苯甲醇和己内酰胺的总浓度非常高。还发现其他有机物被吸附到硅胶中。这些化合物在硅胶中的存在表明，要进行湿度控制的气氛中积聚了不希望的污染物。由于可能很难从气氛中除去污染物，因此硅胶的性能较差，必须经常更换。如本文所述，与硅胶不同，膨润土材料出乎意料且令人惊讶地被发现对这些污染物具有抗性并且可以以可再生的方式保持工作水分容量。
膨润土是天然存在的层状硅酸盐粘土，且包含蒙脱石族的矿物。膨润土可作为钠基膨润土、钙基膨润土或它们的混合物商购获得。膨润土材料包括一种或多种层状硅酸盐，包括但不限于蒙脱石，皂石，贝得石和/或水辉石。层状硅酸盐的量随膨润土的来源而变化。除层状硅酸盐外，膨润土还包含石英(晶体二氧化硅)，玻璃颗粒和可溶性盐。在一个示例性实施方式中，膨润土材料包含70-99％的蒙脱石，例如75-97％的蒙脱石，75-95％的蒙脱石或75-90％的蒙脱石。
为了避免与硅胶有关的问题，本文所用的膨润土材料基本上不含硅胶，并且优选地不包含有效量的硅胶用于吸附水分。在将膨润土与未暴露于水分的新鲜硅胶进行比较时，在没有污染的清洁环境中，在相同的重量基础上，未暴露的硅胶具有的水分容量大于未暴露的膨润土。由于未暴露的水分容量的这种差异，硅胶已成为主要的商业干燥剂。硅胶依靠表面积来保持水分，并且在解吸/吸附循环后遭受表面积损失。与硅胶不同，膨润土通过溶胀来吸附水分。尽管膨润土表现出相当的表面积损失，但是本发明人惊奇地且出乎意料地发现，即使在存在污染的情况下，膨润土也保持比硅胶更高的工作水分容量。这为本发明的实施方式提供了抗污染的干燥剂构件。
本发明人出乎意料且令人惊讶地发现，在受污染的气氛中的干燥剂构件中的膨润土材料对工作水分容量的长期影响非常小。这为本发明的干燥剂构件提供了比硅胶更大的工作水分容量，特别是当暴露于含有硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中时尤为如此。工作水分容量是指在连续再生循环后获得的平衡，其中每个循环之间的变化很小或为零。保持工作水分容量允许本文所述的干燥剂构件在苛刻的环境中使用更长的时间，例如1、5、10、15、20或甚至25年。这在相对湿度为30％或更高，35％或更高，40％或更高，50％或更高，55％或更高且80％或更低，75％或更低，70％或更低，65％或更低，或60％或更低，例如30至80％的情况下是特别有利的。硅胶的工作水分容量损失可能高达初始水分容量的90％。这需要更多的维护并增加硅胶的更换费用。
本文所述的各种实施方式保持了工作水分容量，并且这证明了相对于其他材料的改进。特别地，膨润土材料在再生后基本上保持了水分容量。长循环时间内保持工作水分容量以提供耐用的干燥剂构件。在一个示例性实施方式中，在短时间内，在25℃(50％相对湿度)、11.5g/m3水蒸气浓度下且67次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的25％。在另一个实施方式中，在25℃、11.5g/m3水蒸气浓度下且67次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的50％。在另一个实施方式中，在25℃、11.5g/m3水蒸气浓度下且67次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的70％。
在更长的再生时间之后，在示例性实施方式中，在25℃(50％相对湿度)、11.5g/m3水蒸气浓度下且536次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的10％,例如，在25℃、11.5g/m3水蒸气浓度下且536次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的15％；在25℃、11.5g/m3水蒸气浓度下且536次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的20％；在25℃、11.5g/m3水蒸气浓度下且536次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的25％；或者在25℃、11.5g/m3水蒸气浓度下且536次再生循环下，工作水分容量可以大于初始水分容量的40％。在大多数应用中，536次循环约为一年的工作时间。
在一个实施方式中，在536次再生循环下，在30％到80％的相对湿度范围内，工作水分容量可以保持在高于初始水分容量的20％。硅胶不能保持该工作水分容量，特别是在存在污染物的情况下，如图17、23和33所示，并且如下面通过实例进一步描述的。需要更大体积的硅胶来提高其工作水分容量，但是这些体积太大，以至于可能不适用于大多数应用，特别是对于较小的封闭组件。
就绝对值而言，除了改善的工作水分容量之外，膨润土材料在再生多个循环之后还表现出改善的水分容量保持性。循环周期可能会因电子设备和服务的不同而有所不同，但是更长时间地保持水分容量的能力使干燥剂可以在苛刻的环境中使用，并降低了维护成本。在一个实施方式中，膨润土材料在再生后基本上保持了水分容量。大体来说，膨润土材料具有减小的水分容量变化。在一个示例性实施方式中，在25℃且50％相对湿度(11.5g/m3水蒸气浓度)下，包含膨润土的干燥剂构件在67次循环下的水分容量变化不超过75％，例如在67次循环下的水分容量变化不超过60％，在67次循环下的水分容量变化不超过50％，在67次循环下的水分容量变化不超过40％，在67次循环下的水分容量变化不超过35％，或在67次循环下的水分容量变化不超过30％。对于短期使用，例如67次循环，如果水分容量变化大于75％，则干燥剂遭受的初始损失太大，无法在苛刻的环境中使用。对于长期使用，在一个示例性实施方式中，在25℃且50％相对湿度(11.5g/m3水蒸气浓度)下，包含膨润土的干燥剂构件在536次循环下的水分容量变化不超过90％，例如在536次循环下的水分容量变化不超过80％，在536次循环下的水分容量变化不超过70％，在536次循环下的水分容量变化不超过60％，在536次循环下的水分容量变化不超过55％，或在536次循环下的水分容量变化不超过50％。
在一个实施方式中，干燥剂构件包含聚合物材料。基于干燥剂构件的总重量，膨润土材料在多孔聚合物基质中的加载量范围为50至99％，例如50至80％，或50至75％。小于50％的加载量通常造成膨润土的用量不足以控制水分，因此需要增加构件的厚度。
干燥剂构件的厚度可以为0.1至15mm。在另一个实施方式中，干燥剂构件的厚度可以为0.1至3mm。在一些实施方式中，干燥剂构件包含膨润土材料和聚合物材料，并且可具有0.8至2.5mm的厚度。在一些实施方式中，包含膨润土和聚合物材料的干燥剂构件可具有0.85至2.15mm的厚度。较小的厚度使得干燥剂构件可用于排气口较小的几种应用中。但是在一些实施方式中，可以增加厚度以为膨润土材料的低加载量提供更大的容量。干燥剂构件的厚度在干燥剂构件的整个区域上的厚度可以基本均匀。在某些实施方式中，干燥剂构件的厚度变化可以小于0.5mm，或者在某些情况下小于0.25mm。
本文所述的干燥剂构件可以是柔性的，这提供了多个优点。柔性的干燥剂构件允许与散热器或加热器以及本文所述的排气口或其他相关部件相适应。当使干燥构件再生时，增加的顺应性可以增强热传递。柔性干燥剂构件的形式可以承受挠曲，使得干燥剂构件可以被制造为平坦的表面，并且可以通过弯曲干燥剂构件以安置在外壳或端口内而被安装。在某些实施方式中，柔性干燥剂构件可以能够适应半径小于三毫米，例如小于一毫米或小于0.5毫米的曲率，而不会产生微粒。挠曲耐久性可以通过简单的芯棒辊测试来测量，其中将柔性构件形式沿x和y方向以较小的半径卷绕到芯棒上，而不会出现可见的表面裂纹或颗粒生成。
干燥剂构件可以构造成各种三维形状，包括纤维，片，管，带，粒料或珠。
干燥剂构件10的结构可以根据应用进行调整。干燥剂构件10具有允许膨润土材料可再生的结构。干燥剂构件10的各种截面图在图1-4中示出。在一个实施方式中，如图1所示，可以将膨润土材料12结合到聚合物材料的基质13中以形成干燥剂构件10。聚合物材料可以形成基质13，该基质13是具有空隙的互连网络。在一实施方式中，互连网络可包括通过一个或多个原纤维16连接的多个节点14。在另一些实施方式中，互连网络可包括被接合以产生空隙的原纤维。基质13具有由膨润土材料12完全或部分填充或浸渍的空隙区域。在一个实施方式中，膨润土材料12可形成互连网络，其中来自一个空隙区域的膨润土材料12与同空隙区域相邻的膨润土材料接触。对基质13嵌入或浸渍减少了膨润土粉尘或碎屑从基质中逸出。在一个实施方式中，基质13是片、管或带形式的多孔聚合物基质，并且该多孔聚合物基质包含ptfe。在另一个实施方式中，如图2和3所示，聚合物材料可以是与膨润土材料12相邻的膜20，以形成干燥剂构件10。该膜20可以如图2所示是与膨润土材料12的至少一个表面相邻的层，或者膜20可以如图3所示是围绕膨润土材料12的袋30。应当理解，在一些实施方式中，膜20可以与膨润土材料12的多个表面相邻。袋30可以具有沿边缘34密封或结合的聚合物材料膜片32，以为膨润土材料12提供外壳。膨润土材料可以是单个的松散颗粒，或者可以压缩成片剂。密封袋30还可用于容纳由膨润土材料12引起的任何粉尘。在另一个实施方式中，如图4所示，可以有一个或多个膨润土材料12的珠40，其粘附到诸如膜或基质的聚合物材料42上。珠40可以是离散的，并且可以熔合到聚合物材料42上或者可以与粘合剂层44粘合。本领域技术人员应该理解，可以使用一种或多种技术将膨润土材料结合到干燥剂构件中。
可以使用各种聚合物材料，包括多孔和无孔聚合物。为了允许从膨润土材料解吸，聚合物材料可以是水蒸气可渗透的，但是可以是液体不可渗透的。这使得干燥剂构件可以用于使用通风来调节内部压力的环境中。优选热稳定的聚合物材料，并且该聚合物材料的熔点应高于膨润土的再生温度。当该熔点低于再生温度时，聚合物材料可能在再生过程中变形或失去其形状，这可能导致水分容量的损失或膨润土材料的粉尘化。合适的聚合物材料可包括聚烯烃，聚氨酯或含氟聚合物。含氟聚合物可以包括聚氯丁二烯，聚氯乙烯(pvc)，聚偏二氯乙烯(pvdc)，偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物，氯乙烯共聚物，偏二氟乙烯聚合物，聚偏二氟乙烯(pvdf)或聚四氟乙烯(ptfe)。膨胀聚合物，例如膨胀ptfe(eptfe)，膨胀聚乙烯或膨胀聚丙烯(双轴取向聚丙烯)，可用于产生多孔聚合物基质。
尽管在一个实施方式中使用聚合物材料，但在另一些实施方式中，膨润土材料可以使用金属网筛网来保留，使用织造、非织造或针织的纺织材料来保留，或者使用合适的粘合剂(例如硅藻土(diatomicclay))来保留。因此，在一个实施方式中，提供了一种干燥剂构件，其包括至少一种金属丝网、金属网、织物或硅藻土以及膨润土材料，其中该干燥剂构件能够从包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸附水分。
在一个实施方式中，干燥剂构件包括填充有膨润土材料的eptfe基质。该干燥剂构件能够从包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸附水分。另外，eptfe在膨润土材料的再生温度下是热稳定的。
本文所述的干燥剂构件可用于需要水分控制的几种不同应用中，包括被动和主动系统。大体来说，可以存在一种保护性通气件，该保护性通气件包括其中具有允许空气流通过的端口的刚性体和与该端口相邻的膨润土材料。保护性通气件有助于防止液体和微粒进入封闭件，同时允许空气通过。允许空气通过可以减少封闭件的密封件上的应力，并平衡壳体或封闭件内的压力。将膨润土材料掺入保护性通气件可进一步改善水分管理，尤其是在内部气氛包含污染物(例如硅氧烷和有机物)的情况下。
在一个实施方式中，提供了壳体，其配置为容纳热循环的电子设备，壳体中的入口，插入到壳体入口中的保护性通气件，其中该保护性通气件包括刚性体并且该刚性体中具有允许气流从中流过的端口，并且包含与所述端口相邻的膨润土材料。诸如基质或膜的聚合物材料也可以用于约束膨润土材料。保护性通气件可以拧入或卡入壳体的入口。
图5是包括壳体102的封闭组件100的透视图，壳体102限定封闭件并将外部环境104与内部气氛106隔开。在一个实施方式中，壳体形成气密、防潮和防水密封中的至少一种，使得外部环境104与内部气氛106之间的唯一空气通道是通过入口108。如本文所用，“外部”和“内部”是用于描述相对于壳体102的空间的术语，它们例如位于壳体的相对侧。如图5所示，保护性通气件120被插入入口108中。气流可以通过保护性通气件120，并且这可以使壳体102内的压力平衡。保护性通气件120可以具有刚性体和端口。在一个实施方式中，保护性通气件120包含膨润土材料，并且在另一实施方式中，包括具有聚合物材料和膨润土材料的干燥剂构件。尽管未在图5中示出，壳体可以包括热循环的电子设备，例如太阳能逆变器。对于汽车应用，这可以包括前照灯的灯泡。热循环导致水分110在内部气氛106中积聚。水分110的存在会缩短加热源或其他组件，特别是壳体内的电气或电子组件的使用寿命。另外，由于排气或外部污染，内部气氛106还可包含硅氧烷112或沸点高于60℃的有机物114。如本文所述，出乎意料且令人惊讶的是，在暴露于这样的气氛时，包含膨润土材料的保护性通气件能够维持工作水分容量，可用于水分管理。
一种保护性通气件是加热的水分泵。如进一步详细描述的，膨润土材料特别适用于加热的水分泵。
在加热的水分泵的一个实施方式中，提供了一种封闭组件，该封闭组件包括外壳和位于该外壳内的可在吸附位置和解吸位置之间转换的阀组件。外壳还包括具有加热器的第一腔室，通向第一腔室中的至少一个吸附端口以及布置在至少一个吸附端口附近的膨润土材料。在一个实施方式中，膨润土材料可以在本文所述的干燥剂构件中。外壳还包括冷凝室和从冷凝室出来的排气端口。在吸附位置时，加热室和冷凝室之间的解吸端口密封，并且吸附端口打开连通到加热室中，以将水蒸气传输到加热室中。在解吸位置时，吸附端口密封，并且加热室和冷凝室之间的解吸端口打开，以将水蒸气传输到加热室外。该设备可以称为热泵或水分泵。下面将在以下实施方式中描述加热的水分泵的各种细节。
在一个实施方式中，如图6和图7所示，示出了水分泵200的剖切透视图，该水分泵200具有泵壳210(局部剖切示出)，膨润土材料212(局部剖切示出)，加热器214，用作散热装置的散热器216(局部剖切示出)，以及阀组件218(局部剖切示出)，阀组件218可转换以选择性地允许水蒸气进出由泵壳210限定的一个或多个腔室220、222、224。在一个实施方式中，提供了一种包含膨润土材料212的干燥剂构件。水分泵200通常用于从进入水分泵200的内部气氛206中除去水分，并通过离开水分泵200将水分返回到外部环境204中。膨润土材料212被构造成通常在不加热时从空气中吸附水蒸气。如图6所示，水分泵200处于吸附位置。图7示出了处于解吸位置的水分泵。如图所示，水分泵200具有带有圆柱形部分的旋转对称形状，但是可以考虑多种形状。
加热器214的非限制性实例是正热系数(ptc)加热器，并且其可以是自调节的。加热器214可以由ac或dc电流供电。在许多应用中，dc电流很容易用作加热器214的电源。可以选择加热器214以利用应用中的可用电压。选择可以在可用电压下工作的加热器可以降低整个系统的成本。在某些实施方式中，对于包括但不限于汽车、计算机系统、照明和电子封闭件的广泛应用，dc电压可以是从2v到80v，例如从2v到24v或从10v到16v。
当插入壳体的入口中时，泵壳210与壳体形成气密、防潮和防水密封中的至少一种。泵壳210可以由单件刚性材料形成，但是也可以设想是分离的，连接的部件。水分泵200将水分从内部气氛206引导到泵壳210内的一个或多个腔室中，并且将水分从一个或多个腔室引导到外部环境204中。以这种方式，水分泵200有利于从内部气氛206中去除水分以延长壳体内的电子部件的使用寿命。
泵壳210限定加热室220，邻近加热室220的冷凝室222。在另一些实施方式中，泵壳210还可限定邻近加热室220的碎片室224。在操作中，水蒸气被选择性地从内部气氛206传输到加热室220中(例如，通过碎片室224)，进而从加热室220进入冷凝室222，以排入外部环境204中。
如图所示，泵壳210包括壁230，该壁230至少形成加热室220、冷凝室222和碎片室224的侧向边界。在冷凝室222处，壁230的内表面限定了冷凝表面，该冷凝表面任选地用作水蒸气收集或沉淀为液体的地方，这减少了冷凝室222的空气中的水分。
图6和图7还显示，泵壳210还具有吸附端口240，解吸端口242和排气端口244。吸附端口240提供了用于将水蒸气传输到加热室220中的区域，而解吸端口242提供了用于将水蒸气从加热室220传输到冷凝室222中的区域。如图所示，解吸端口242位于加热室220和冷凝室222之间，通常对应于泵壳210的直径缩小的区域，但是也可以设想各种配置。如将更详细地描述的，腔室220、222、224通常由阀和/或过滤器(例如，膜)结构选择性地或连续地分离。
加热器214将热量引导至散热器216，以加热干燥剂212。在操作中，加热器214被选择性地供电以产生热量。尽管一部分热量可以通过空气(例如，通过对流)或其他组件散发出去，但通常产生的大部分热量会吸收到散热器216中。散热器216中的至少一部分热量是被吸收(例如，通过传导)到膨润土材料212中。例如，吸附在膨润土材料212中的水蒸气在加热室220中加热并从膨润土材料212释放到空气中。当加热器214没有被供电并且膨润土材料212被充分冷却时，膨润土材料212从空气中吸附水蒸气。
阀组件218包括致动器260，该致动器260构造成使阀组件218相对于外壳210在第一位置和第二位置之间转换。在一个实施方式中，当加热器214将热量传递到加热室220时，致动器260和膨润土材料212通过散热器216被加热。作为响应，致动器260膨胀，膨润土材料212将水分解吸到加热室220中。当加热器214不向加热室220传递热量时，致动器260和膨润土材料212冷却。作为响应，致动器260收缩，膨润土材料212从加热室220的空气中吸附水蒸气。在另一些实施方式中，致动器可以是响应温度的热机械致动器，例如相变材料。相变材料的非限制性实例包括蜡(例如，石蜡)，双金属元件和镍钛诺(nitinol)。
水分泵200的各种实施方式包括一个或多个膜。覆盖排气端口250的膜252防止固体碎屑进入或离开水分泵200，例如防止从膨润土材料212释放或扬尘的颗粒离开泵壳210并进入外部环境204。膜252也防止颗粒(例如，粉尘)从外部环境204进入。任选的膜254可用于覆盖进入端口，以防止从膨润土材料212释放或扬尘的颗粒离开泵壳210并进入内部气氛206。
一个或多个膜252、254的另一目的是允许空气和水蒸气通过其传输。一个或多个膜252、254的又一目的是防止液态水通过其传输。一个或多个膜的另一个目的是阻止油在膜上积聚。在一些实施方式中，响应于选择的一个或多个目的，一个或多个膜是固体碎屑不可渗透的，空气可渗透的，蒸气可渗透的(例如水蒸气可渗透的)，水不可渗透的和疏油的。如图所示，膜252覆盖排气端口250。此外，如图所示，任选的膜254覆盖进入端口256，并且位于泵壳210和内部气氛206之间，以防止从膨润土材料212释放的颗粒进入内部环境206。在一些实施方式中，膜250粘附到泵壳210上。合适的膜材料的例子包括eptfe膜，例如美国专利第6,210,014、6,709,493和8,968,063号中所述的那些，其内容出于所有目的通过引用并入本文。
在图7所示的解吸位置，致动器260膨胀或处于延伸位置。在转换到解吸位置时，阀组件218密封吸附端口240并打开解吸端口242。特别地，包括垫片246的吸附端口盖244接触泵壳210以密封吸附端口240。在加热循环期间和/或在加热循环后的期望时间段内，阀组件218处于解吸位置，并且热量被传递到加热室220，特别是传递到致动器260和膨润土材料212。响应于加热器214所传递的热量，致动器260膨胀，膨润土材料212开始释放水分到空气中。如图所示，在解吸位置或吸附位置中，加热器214相对于泵壳210保持在泵壳210的冷凝室222外的固定位置处。
水蒸气例如通过扩散自由地从加热室220传输到冷凝室210中。然而，根据图6和图7所示的操作，当水分泵200处于解吸位置时，由于吸附端口盖244的密封，水蒸气通常不能被传送到碎片室224或内部气氛206中。因此，来自加热室220的水蒸气通常也不能从任选的膜254中传输出去。在冷凝室222中的加热的水蒸气通过膜252排出或开始在冷凝室222中的一个或多个表面上冷凝。
在一个实施方式中，具有冷凝室222的水分泵200增加了从膨润土材料212解吸的水分。这可以允许膨润土材料212去除更多的水分。
本公开的各种实施方式促进了阀组件位置与膨润土材料212的加热之间的适当时机的选择以排出水分。以替代方式或组合方式呈现的，有助于适当时机选择的配置的非限制性实例包括：将致动器260的蜡熔温度设定为低于膨润土材料212的解吸温度；将加热器214定位成更靠近致动器260，并与散热器216上的膨润土材料212相对来说更远；设置散热器216的横截面面积，以使致动器260的瞬态热通量大于膨润土212的瞬态热通量；以及选择散热器212的材料特性以有利于在膨润土材料212之前向致动器260的高传热速率。另外，在一些实施方式中，微控制器任选地被用来直接控制加热器的温度和持续时间和/或电子装置(例如螺线管)的操作而不是用来控制相变致动器(未显示)。
在一些情况下，在选定的时间量之后，不再将热量传递到加热室220，并且阀组件218密封解吸端口240以开始蒸发循环。冷凝室222中的液态水自由地继续蒸发，并且残留在冷凝室222中的水蒸气在水分泵200保持在吸附位置的一段时间内自由地继续传输出冷凝室。由于解吸端口242被解吸端口盖248密封，这种水分通常不能从冷凝室222重新进入加热室220。在吸附位置时，解吸端口盖248还具有用于密封解吸端口242的垫片材料249。尽管未示出，吸附端口盖244和解吸端口盖248可以通过一个或多个连接器连接，所以所述盖随着致动器260的移动而移动。膨润土材料212自由地开始吸附通过吸附端口240进入加热室220的水分。鉴于特定的应用和水分泵的特性，本领域的技术人员能够选择用于加热、解吸和吸附的适当时间，这也是本公开的益处。
如图6和图7所示，吸附端口和解吸端口的阀面积大致相等。在一个实施方式中，使用加热的水分泵可能是有利的，其中吸收端口的阀面积大于解吸端口的阀面积，从而产生阀面积差。该差异可以有利地增加用于捕获水分的速率，而无需寻求尺寸的增大。在一个实施方式中，吸附端口和解吸端口各自分别限定了吸附面积和解吸面积，并且吸附面积大于解吸面积以提供差动阀面积。吸附端口包括泵壳中以平行组布置的多个开口，每个开口垂直于阀组件的行进方向布置。因此，吸附端口包括在泵壳中的多个开口以限定吸附区域。每个开口在阀组件的行进方向上的宽度大约等于解吸端口的宽度。该阀组件包括其中具有多个开口的阀组件，当阀组件处于吸附位置时，该多个开口布置成与吸附端口开口对齐，而当阀组件处于解吸位置时，在设置在这些开口之间的多个阻挡区域布置成与吸附端口开口对齐并封锁吸附端口开口。解吸端口的宽度大约等于多个吸附开口的每个开口的宽度。多个吸附开口中的每个开口的宽度优选地小于或等于阀组件的对应阻挡区域的相应宽度。
吸附端口可包括在壳体的壁中的至少一个开口，该开口接近于膨润土材料或干燥剂构件并基本平行于膨润土材料或干燥剂构件。例如，壳体可以在其中包含空隙，开口可以平行于膨润土材料或干燥剂构件的表面定位，并且跨越膨润土材料或干燥剂构件的空隙。在壳体是圆柱形桶的情况下，干燥剂也可以是大致圆柱形的，并且位于壳体内部并且通过空隙与壳体分开。在一些实施方式中，壳体的壁至少部分地围绕膨润土材料或干燥剂构件，并且隔开一定距离，即，允许壳体的壁与膨润土材料或干燥剂构件之间存在气流的距离。在一些实施方式中，阀组件包括位于壳体内部并滑动安装在壳体内的阀组件，该阀组件可操作以在处于吸附位置时覆盖解吸端口，并且可操作以在处于解吸位置时覆盖至少一个吸附端口。
对于具有差动阀面积的实施方式，还可以有第二腔室，被称为冷凝室，其被限定在解吸端口和排气端口之间。排气端口可以具有覆盖排气端口的膜。该膜可以是水蒸气可渗透的且液体水不可渗透的。阀组件可在吸附位置和解吸位置之间转换，在吸附位置中，阀组件用解吸端口盖密封加热室和冷凝室之间的解吸端口，并打开吸附端口连通到加热室中，以使水蒸气传输到加热室中，在解吸位置中，阀组件用吸附端口盖密封吸附端口，并打开加热室和冷凝室之间的解吸端口，以使水蒸气从加热室中排出。
图8是处于解吸构造中的具有差动阀面积的水分泵300的侧视剖视图。图9示出了处于吸收构造的水分泵300。水分泵300包括含有阀组件318的壳体310。阀组件318包括与壳体310相邻布置的阻挡构件，以及用于将阻挡构件机械地连接至致动器360的任何合适的连接件。壳体310的内部是腔室320，腔室320包含与散热器316相邻的膨润土材料312，散热器316与加热器314热连接。这使散热器316与加热器314和膨润土材料312两者接触。加热器314、散热器316、膨润土材料312和阀组件318的组件被致动器360偏压靠在壳体310的第一端334的内表面332上，并且被弹簧362偏压靠在壳体的第二端336。致动器360可操作以使阀组件318在壳体310内移动。如图所示，致动器360使加热器314、散热器316、膨润土材料312和阀组件318的整个组件在其被致动时移动；但是，实际上，致动器可以与水分泵300的一部分内部组件机械耦合，例如仅与阀组件318耦合。
壳体310限定一个或多个用于容纳或传输水分的腔室。如图8和图9所示，壳体310限定了腔室320。在操作中，水蒸气通过吸附端口340被选择性地传输到腔室320中，并且继而通过解吸端口342从腔室320中传出，如图8中打开和图9中关闭所示。在某些实施方式中，腔室320是圆柱形的，膨润土材料312被布置在散热器316的外表面上，其向外面向腔室320并朝向壳体310的内壁。腔室320形成围绕膨润土材料312的空隙，并提供水分在膨润土材料312和腔室330中的空气之间的传递。通过解吸端口342从腔室330传输出的蒸气通常通过解吸开口350不受阻碍地传递到外部环境304。在某些实施方式中，小百分比的蒸气可在开口350内部的表面上冷凝，该冷凝物悬于解吸端口342上以防止或减少异物和外部水分的侵入。通常，“解吸端口”是指阀组件318转换以阻挡腔室320与外部环境304之间的气流的区域。解吸端口342可以通过额外的空气体积(例如开口350)与外部环境304隔开；或者可以直接连接到外部环境。在任选的实施方式中，膜可以覆盖开口350。
壳体310大体形成为具有一个或多个直径的圆柱形状。壳体310任选地包括一个或多个用于容纳电导体(未示出)的开口(未示出)。电导体允许将电能输送到壳体310的内部，例如输送到加热器314。在某些实施方式中，阀组件318和壳体318都可以是圆柱体的形式，阀组件嵌套在壳体中。
如上所述，加热器314将热量引导至散热器316，以加热膨润土材料312。加热器314任选地通过可操作地耦合到其上的电导体供电，该电导体通过壳体310的一个或多个开口定位。加热器314的非限制性实例是正热系数(ptc)加热器。
在操作中，水分泵300可在吸附构造和解吸构造之间转换。图8和9示出了解吸构造，其中阀组件318被定位在解吸位置，使得吸附端口340被阀组件318封锁，并且解吸端口342在壳体310的第一端332和阀组件318之间敞开。此解吸位置阻止内部气氛306和腔室320之间的气流，同时允许腔室320和外部304之间的气流。当加热器314主动加热散热器316和膨润土材料312时，水分泵300通常处于解吸构造，从而使膨润土材料312中包含的水分蒸发并使其通过解吸端口342离开水分泵300。
水分泵300可以通过致动器360保持在解吸构造中，该致动器360压靠在壳体310的第一端334的内表面332上。在各种实施方式中，致动器360是响应于温度的热机械致动器。在一些实施方式中，致动器360包括相变材料，例如相变驱动器。如本文中所使用的，相变材料响应于温度而膨胀或收缩，使得例如相变材料响应于被加热而膨胀并且响应于冷却而收缩。相变材料的非限制性实例包括蜡(例如，石蜡)，双金属元件和镍钛诺(nitinol)。致动器360与阀组件318机械地连接，使得当致动器膨胀和收缩时，阀组件可以在吸附位置和解吸位置之间移动。
水分泵300可以在解吸构造中保持预定的时间段，即，足以从干燥剂中除去水分的解吸或再生时间段。解吸或再生时间段是一个相对较快的过程。主动加热膨润土材料312从膨润土材料中除去水分，使膨润土材料再生，并且腔室320的加热引起强对流气流，这有助于将水分相对较快地从水分泵300输送出。由于热驱动对流，解吸端口342可具有相对小的面积，而不会损害水分泵300排出水分的能力。在某些实施方式中，可通过将干燥剂加热至高于或等于95℃的解吸温度来实现解吸或再生。在一个实施方式中，干燥剂构件在高于气氛中硅氧烷和/或有机物的沸点的温度下发生水分解吸。解吸温度的范围可以是95℃至150℃，例如105℃至150℃，或110℃至135℃。
一旦膨润土材料充分再生，通常在10-30分钟后，任何其他时间的加热都会浪费功率和热量。此外，由于阀组件318被布置成当处于解吸构造时防止在受保护壳体302的内部气氛306与腔室320之间的进入，因此在解吸(再生)期间没有减少水分的功能。因此，与吸附时间段相比，期望在相对短的时间内加热腔室320。
图9从侧面透视图(外部图)示出了处于解吸构造的水分泵300。如图所示，阀组件318降低到解吸位置，打开解吸端口342，该端口可通过解吸开口350看到。吸附端口340被阀组件318关闭。
在一个实施方式中，吸附端口340与解吸端口342相比可具有差动阀面积。吸附端口和解吸端口的面积的不对称性可在水分泵300处于吸附构造的吸附期间提供更快的水分吸附。在解吸期间解吸端口在排出水分方面的有效性不受较小面积的影响。如图8-9所示，吸附端口340包括围绕壳体310周向布置的多个开口。因此，吸附面积可以由构成吸附端口340的所有开口的总开口面积限定。例如，吸附面积可以根据构成吸附端口340的每个开口的高度，周长(可以根据壳体310的半径370来限定)以及构成吸附端口的开口的排数，并减去壳体的任何阻碍开口的支撑结构来定义。相反，根据解吸端口342来限定解吸面积，在这种情况下，可以根据解吸端口的高度和壳体310的周长来限定解吸面积。通常，吸附端口340的每个开口的高度大约等于或略小于解吸端口342的高度。因此，通常，水分泵的吸附面积将超过解吸面积的倍数大约等于或略小于构成吸附端口340的开口的平行排的数量。在某些实施方式中，构成吸附端口340的开口的平行排垂直于阀组件318的行进方向延伸，并且在阀组件318的行进方向上彼此偏离。在一个实施方式中，吸附面积可以在800至1000mm2之间，在700至1000mm2之间，在600至1000mm2之间，在500至1000mm2之间，或在500至1200mm2之间。
在另一个实施方式中，阀组件318可具有可变的尺寸(例如，在吸附端口处的阶梯式尺寸，其小于或大于在解吸端口处的阀组件的尺寸)。例如，在一些实施方式中，水分泵300可在吸附端口340处具有大体上圆柱形的壳体310，并且在解吸端口342处具有大体上圆柱形的壳体，但是壳体的阶梯式半径在吸附端口和解吸端口之间是不同的。在这种构造下，阀组件318也可以具有阶梯式半径，并且构造成嵌套在壳体310内。
在图8-9所示的构造以及在类似的构造中，可以通过增加包括吸附端口340的开口的排数来增加吸附面积。因此，吸附端口340的每排开口的高度和周长不限制吸附面积，因为可以提供更多排的开口。相反，采用单个吸附端口的水分泵必须提供足够的吸附阀行程，以提供足够的吸附面积；或必须提供更大半径的吸附阀。因此，图8-9中所示的构造可以在与传统水分泵相比更小行程的情况下提供足够的吸附面积，并且在装置中的占用面积更小。举例来说，在一些实施方式中，可以在半径为20mm或更小，例如25mm或更小，或30mm或更小的水分泵中提供足够的吸附效率。在某些实施方式中，可在吸附端口340中提供三排或更多排开口，每排开口可具有3mm或更小，例如3.5mm或更小，或4.0mm或更小的单独的高度。在某些实施方式中，吸附端口340的高度可以逐排变化，并且在其他实施方式中，每排中的吸附端口340具有相同的高度。解吸端口342的高度可以是3mm或更小，例如3.5mm或更小，4.0mm或更小，或者5.0mm或更小。由于排的数量，吸附端口340的总高度提供了与解吸端口342的面积相比的差动阀面积。吸附端口的总高度大于解吸端口的高度，例如，至少两倍大或至少三倍大。在一些实施方式中，取决于应用以及允许水分泵300深入到壳体302内部的深度，可以在吸附端口340中设置多于三排的开口。例如，在需要低吸附速率的应用中，吸附端口340可包括两排或三排开口。在需要更高吸附速率的应用中，吸附端口340可包括三排或更多排开口。在某些实施方式中，解吸端口342的高度可以等于允许阀组件318行进的距离(即，阀行程)。构成吸附端口340的各个窗口的高度也可以等于或小于阀行程。在一些实施方式中，吸附端口的窗口可以比阀行进的距离略窄，以确保当吸附端口关闭时，空气不能在吸附端口处在阀组件周围通过。
吸附端口340的构造还可以通过提供缩短的路径来使气流和/或水分从内部气氛306扩散以遇到膨润土材料312，从而影响吸附过程的效率。在一些实施方式中，如图8-9所示，吸附端口340包括多排开口，这些开口在腔室320的区域中围绕并包围至少一部分膨润土材料312定位。在这种和类似的布置中，来自内部气氛306的空气可以容易地在围绕壳体310周界的许多点处通过吸附端口340，并在不必经过腔室320的情况下很容易遇到膨润土材料31。这种布置与在一侧或一端具有单个吸附端口的水分泵形成对比，在这种情况下，进入水分泵的空气将首先仅遇到干燥剂的一小部分。
膨润土材料312、加热器314和散热器316被示出定位在腔室320中或保持在腔室320中。膨润土材料31暴露于腔室320的空气中的水分中。在另一些实施方式(未示出)中，膨润土材料312、加热器314和散热器316可部分地位于腔室320中。在另一些实施方式(未示出)中，加热器314可位于腔室320外部，并且散热器316位于腔室320中或部分地位于腔室320中。上面描述的实施方式主要是指基本为圆柱形的水分泵300，但是，应当理解，本文描述的原理可以参考阀组件318可以在壳体310内滑动定位的任何其他合适的形状来应用。在各种替代实施方式中，壳体310和相关的阀组件318可具有椭圆形横截面，矩形横截面或任何其他合适的横截面。如上所述，各种替代实施例也可以采用阶梯状的横截面积。
图8-9中所示的实施方式可在没有第二腔室例如冷凝腔室的情况下进行操作，并且当水分泵300处于解吸构造时，空气可从腔室320直接流入外部环境306。在另一些实施方式中，可以包括冷凝室。如上所述，当使用冷凝室时，可以有排气端口和覆盖该排气端口的膜。排气端口提供了一个开口，用于将水蒸气传输出冷凝室，并传输至例如外部环境。排气端口可操作以防止某些物质进入水分泵，例如碎屑，液态水，油和/或其他物质。在解吸期间，水蒸气积聚在冷凝室中，并从排气端口离开到冷凝室外。在某些实施方式中，至少一部分水蒸气在被传送出冷凝室之前在冷凝室内沉降。例如，冷凝的液态水可以在解吸端口关闭(即，处于吸附构造)时随时间蒸发到冷凝室的空气中，随后通过排气端口或流出排水部分(未示出)。在某些实施方式中，构成排气端口的一个或多个膜可以是水蒸气可渗透的，但是对于碎屑和液态水是不可渗透的，从而防止碎屑或液态水从外部环境侵入水分泵。还可以存在覆盖吸附端口的一个或多个膜(未示出)，例如，以防止从干燥剂中释放出来的颗粒进入内部环境。
包含膨润土的干燥剂构件可以是柔性的，以允许膨润土材料通过弯曲干燥剂层而与具有各种内部尺寸的加热室组装在一起。柔性干燥剂层也可以布置成提供一种表面积与体积的比率，该比率可以增强水蒸气的吸附，这可以通过将干燥剂在加热室中缠绕来实现。
包含膨润土材料的柔性干燥剂构件可以足够坚固以防止颗粒释放。这防止了膨润土材料的损失，从而增加了构件的寿命。另外，较少颗粒的释放减少了对碎片室或其他用于从壳体内去除颗粒的装置的需要。柔性干燥剂构件还可通过提供更高浓度的膨润土材料来提高腔室内膨润土材料的填充效率。如本文所用，填充效率旨在表示每个装置或柔性干燥剂构件中的膨润土材料的量(加载量)。柔性干燥剂构件中的高加载量允许柔性干燥剂构件的层更小(即更薄)，以实现用于干燥封闭件的有效的总干燥剂加载量。例如，在一些实施方式中，柔性干燥剂构件的填充效率可以大于50质量％(即，与50％或更少的柔性基材或基质相比，干燥的干燥剂构件的质量可以是50％或更多的干燥剂)。在某些情况下，干燥剂构件中膨润土材料的填充效率可以大于90质量％。在至少一个实施方式中，水分泵可以使用3-4克的膨润土材料用于受水分泵保护的保护体积为6l至14l封闭件体积的封闭件。可以将3-4克膨润土材料提供在干燥剂构件中，该干燥剂构件具有约2mm的厚度和约3414mm2的外表面表面积。在一些实施方式中，干燥剂构件中可包含超过4克的膨润土材料。
在某些实施方式中，该干燥剂构件可以是耐高温(ht)的，并且能够承受超过95℃，例如超过105℃或超过150℃的温度。通常，承受高温意味着干燥剂构件可以在高温下保持其干燥剂性质和结构性质(即在其自身重量下保持结构稳固或稳定)。柔性干燥剂构件也可以是耐ht的。通常，干燥剂构件在反复加热时可以再生其吸附蒸气的能力。热量将水分驱逐出膨润土材料，从而在较短的时间内恢复了其吸附能力。当在约5分钟或更短的时间内加热到95℃时，某些干燥剂构件可解吸其22℃/50％rh平衡水分含量的至少15％；或在约5分钟或更短时间内加热至101℃时，可解吸其22℃/50％平衡水分含量的至少25％。将理解的是，使干燥剂构件再生的特定时间可以取决于干燥剂的厚度，特定温度，环境湿度，加热效率以及其他因素。在一些实施方式中，干燥剂构件可以在95℃的解吸温度下在20分钟内解吸在22℃/50％rh平衡水分含量下捕获的水分的至少40％。在另一些实施方式中，干燥剂构件可以在95℃的解吸温度下在20分钟内解吸在22℃/50％rh平衡水分含量下捕获的水分的至少60％。为了快速解吸，可以将干燥剂构件加热到105℃或更高的温度。对于在105℃和更高温度范围内的温度，干燥剂构件应在长时间(例如长达3小时)的这种高温下能够抗熔化和变形。可在高于105℃的温度下操作的特定干燥剂和结构材料包括浸渍有膨润土材料的柔性ptfe。在一些实施方式中，干燥剂构件通过环氧粘合剂层固定至散热器，该环氧粘合剂层可以承受高达约150℃的温度。在一些实施方式中，加热的水分泵可以被配置为在高于150℃的温度下操作。在这种情况下，干燥剂(包括含膨润土浸渍的eptfe的干燥剂)可能会承受超过175℃或200℃的温度。干燥剂构件可以通过耐受超过150℃的温度的附接手段与散热器附接，所述附接手段包括但不限于耐高温粘合剂和机械手段。例如，在一些实施方式中，干燥剂构件可以通过围绕干燥剂构件和散热器的耐高温网，网状物或笼与散热器附接，而不会阻碍通向膨润土材料的气流。这样的网、网状物或笼可以由高温聚合物、金属或其他合适的材料形成。
另外的实施方式
进一步描述了其他非限制性实施方式。
e1.一种包含聚合物材料和膨润土材料的干燥剂构件，其中该干燥剂构件能够以可再生的方式保持工作水分容量，同时从包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机化合物或其混合物的气氛中吸收水分。
e2.如实例e1所述的干燥剂构件，其中，气氛中的硅氧烷浓度为至少1ppm或更高。
e3.如实例e1或e2中任一项所述的干燥剂构件，其中，气氛中的有机化合物浓度为至少1ppm或更高。
e4.如实例e1至e3中任一项所述的干燥剂构件，其中，沸点高于60℃的有机化合物包括芳族醇或脂族醇。
e5.如实例e1至e4中任一项所述的干燥剂构件，其填充效率为50质量％至90质量％。
e6.如实例e1至e5中任一项所述的干燥剂构件，其中，该干燥剂构件是柔性的。
e7.如实例e1至e6中任一项所述的干燥剂构件，其中，所述膨润土材料包括钠基膨润土，钙基膨润土或其混合物。
e8.如实例e1至e7中任一项所述的干燥剂构件，其中，所述膨润土材料包括一种或多种层状硅酸盐，优选蒙脱石、皂石、贝得石和/或水辉石。
e9.如实例e1至e8中任一项所述的干燥剂构件，其中，所述膨润土材料包括来自粘土材料的蒙脱石类的矿物。
e10.如实例e1至e9中任一项所述的干燥剂构件，其中，所述膨润土材料包括蒙脱石。
e11.如实例e1至e10中任一项所述的干燥剂构件，其基本上不含硅胶。
e12.如实例e1至e11中任一项所述的干燥剂构件，其中，聚合物材料的熔点高于膨润土材料的再生温度。
e13.如实例e1至e12中任一项所述的干燥剂构件，其中，聚合物材料包括聚烯烃，聚氨酯或含氟聚合物。
e14.如实例e1至e13中任一项所述的干燥剂构件，其中，该聚合物材料包括膨胀含氟聚合物，膨胀聚乙烯或膨胀聚丙烯。
e15.如实例e1至e14中任一项所述的干燥剂构件，其中，聚合物材料包括膨胀聚四氟乙烯。
e16.如实例e1至e15中任一项所述的干燥剂构件，其中，该干燥剂构件被构造为三维形状，包括纤维、片、管、带、粒料或珠。
e17.如实例e1至e16中任一项所述的干燥剂构件，其中，膨润土材料在再生后基本上保持了水分容量。
e18.如实例e1至e17中任一项所述的干燥剂构件，其中，膨润土材料的水分容量变化减小。
e19.如实例e1至e17中任一项所述的干燥剂构件，其中，膨润土材料在11.5g/m3的水蒸气浓度和67次再生循环下，其水分容量变化不超过75％。
e20.如实例e1至e17中任一项所述的干燥剂构件，其中，膨润土材料在11.5g/m3的水蒸气浓度和536次再生循环下，其水分容量变化不超过90％。
e21.如实例e1至e20中任一项所述的干燥剂构件，其中，保持了工作水分容量。
e22.如实例e1至e20中任一项所述的干燥剂构件，其中，在11.5g/m3的水蒸气浓度和67次再生循环下，工作水分容量大于初始水分容量的25％。
e23.如实例e1至e20中任一项所述的干燥剂构件，其中，在11.5g/m3的水蒸气浓度和536次再生循环下，工作水分容量大于初始水分容量的10％，优选在11.5g/m3的水蒸气浓度和536次再生循环下，工作水分容量大于初始水分容量的15％。
e24.如实例e1至e23中任一项所述的干燥剂构件，其中，该构件的厚度为0.1至15mm。
e25.如实例e1至e24中任一项所述的干燥剂构件，其中，该构件在高于气氛中有机物的沸点的温度下发生水分解吸。
e26.如实例e1至e25中任一项所述的干燥剂构件，其中，聚合物材料是多孔聚合物基质。
e27.如实例e26所述的干燥剂构件，其中，膨润土材料位于多孔聚合物基质中。
e28.如实例e26所述的干燥剂构件，其中，多孔聚合物基质是片、管或带，并且该多孔聚合物基质包含ptfe。
e29.如实例e26所述的干燥剂构件，其中，多孔聚合物基质包括具有空隙的互连网络。
e30.如实例e26所述的干燥剂构件，其中，基于干燥剂构件的总重量，膨润土材料在多孔聚合物基质中的加载量为50％至99％。
e31.如实例e1至e24中任一项所述的干燥剂构件，其中，聚合物材料是与膨润土材料相邻的层。
e32.如实例e31所述的干燥剂构件，其中，多孔聚合物基质包封膨润土材料以形成袋。
e33.如实例e31所述的干燥剂构件，其中，基于干燥剂构件的总重量，膨润土材料为50％至99％。
e34.如实例e1至e24中任一项所述的干燥剂构件，其还包含一个或多个膨润土材料珠粘附至聚合物材料的表面。
e35.一种封闭组件，其包括：壳体，其包括具有加热器的第一腔室，通向该第一腔室的至少一个吸附端口，和靠近该至少一个吸附端口设置的膨润土材料；以及位于壳体中的阀组件，并且该阀组件能够在吸附位置和解吸位置之间转换。
e36.如实例e35所述的封闭组件，其中，壳体还包括从第一腔室出来的排气端口。
e37.如实例e35或e36中任一项所述的封闭组件，其中，吸附位置密封第一腔室和排气端口之间的解吸端口，并且将吸附端口打开到第一腔室中以将水蒸气传输到第一腔室中。
e38.如实例e35至e37中任一项所述的封闭组件，其中，吸附端口的阀面积大于解吸端口的阀面积。
e39.如实例e35至e38中任一项所述的封闭组件，其中，解吸位置密封吸附端口并打开第一腔室和排气端口腔室之间的解吸端口，以将水蒸气传输出第一腔室。
e40.如实例e35至e39中任一项所述的封闭组件，其中，壳体还包括冷凝室和从冷凝室出来的排气端口。
e41.如实例e40所述的封闭组件，其中，吸附位置密封第一腔室和冷凝室之间的解吸端口，并且将吸附端口打开到第一腔室中以将水蒸气传输到第一腔室中。
e42.如实例e40所述的封闭组件，其中，解吸位置密封吸附端口并打开第一腔室和冷凝室之间的解吸端口，以将水蒸气传输出第一腔室。
e43.如实例e35至e42中任一项所述的封闭组件，其中，所述气氛包含硅氧烷、沸点高于60℃的有机物或其混合物，该气氛暴露于膨润土材料。
e44.如实例e43所述的封闭组件，其中，气氛中的硅氧烷浓度为至少1ppm或更高。
e45.如实例e43或e44中任一项所述的封闭组件，其中，气氛中的有机化合物浓度为至少1ppm或更高。
e46.如实例e43至e45中任一项所述的封闭组件，其中，沸点高于60℃的有机化合物包括芳族醇或脂族醇。
e47.如实例e35至e46中任一项所述的封闭组件，其中，所述膨润土材料是钠基膨润土或钙基膨润土。
e48.如实例e35至e47中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料包括一种或多种层状硅酸盐，优选蒙脱石、皂石、贝得石和/或水辉石。
e49.如实例e35至e48中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料包括来自粘土材料的蒙脱石类的矿物。
e50.如实例e35至e49中任一项所述的封闭组件，其中，所述膨润土材料包括蒙脱石。
e51.如实例e35至e50中任一项所述的封闭组件，其基本上不含硅胶。
e52.如实例e35至e51中任一项所述的封闭组件，其还包括含有膨润土材料的干燥剂构件。
e53.如实例e52所述的封闭组件，其中，干燥剂构件是柔性的。
e54.如实例e52至e53中任一项所述的封闭组件，其填充效率为50质量％至90质量％。
e55.如实例e52至e54中任一项所述的封闭组件，其中，该干燥剂构件被构造为三维形状，包括纤维、片、管、带、粒料或珠。
e56.如实例e52至e55中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料在再生后基本上保持了水分容量。
e57.如实例e52至e56中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料的水分容量变化减小。
e58.如实例e52至e56中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料在11.5g/m3的水蒸气浓度和67次再生循环下，其水分容量变化不超过70％。
e59.如实例e52至e56中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料在11.5g/m3的水蒸气浓度和536次再生循环下，其水分容量变化不超过90％。
e60.如实例e52至e56中任一项所述的封闭组件，其中，保持了工作水分容量。
e61.如实例e52至e56中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料在11.5g/m3的水蒸气浓度和67次再生循环下，其工作水分容量大于初始水分容量的25％。
e62.如实例e52至e56中任一项所述的封闭组件，其中，膨润土材料在11.5g/m3的水蒸气浓度和536次再生循环下，其工作水分容量大于初始水分容量的10％，优选在11.5g/m3的水蒸气浓度和536次再生循环下，工作水分容量大于初始水分容量的15％。
e63.如实例e52至e62中任一项所述的封闭组件，其中，该构件的厚度为0.1至15mm。
e64.如实例e52至e63中任一项所述的封闭组件，其中，该构件在高于气氛中有机物的沸点的温度下发生水分解吸。
e65.如实例e52至e64中任一项所述的封闭组件，其中，干燥剂构件还包括金属丝网，纺织材料或粘合剂。
e66.如实例e52至e65中任一项所述的封闭组件，其中，干燥剂构件还包含包括聚烯烃、聚氨酯或含氟聚合物的聚合物材料。
e67.如实例e66所述的封闭组件，其中，聚合物材料的熔点高于膨润土材料的再生温度。
e68.如实例e66所述的封闭组件，其中，聚合物材料是多孔聚合物基质。
e69.如实例e68所述的封闭组件，其中，膨润土材料位于多孔聚合物基质中。
e70.如实例e68所述的封闭组件，其中，多孔聚合物基质包括具有空隙的互连网络。
e71.如实例e68所述的封闭组件，其中，基于干燥剂构件的总重量，膨润土材料在多孔聚合物基质中的加载量为50％至99％。
e72.如实例e66所述的封闭组件，其中，聚合物材料是与膨润土材料相邻的层。
e73.如实例e72所述的封闭组件，其中，多孔聚合物基质包封膨润土材料以形成袋。
e74.如实例e72所述的封闭组件，其中，基于干燥剂构件的总重量，膨润土材料为50％至99％。
e75.如实例e66所述的封闭组件，其还包含一个或多个膨润土材料珠粘附至聚合物材料的表面。
e76.一种封闭组件，其包括：配置为容纳热循环的电子设备的外壳；外壳中的入口；和插入到外壳入口中的保护性通气件，其中该保护性装置包括刚性体并且该刚性体中具有允许气流从中流过的端口，以及与所述端口相邻的膨润土材料。
e77.如实例e76所述的封闭组件，其中，电子设备是太阳能逆变器。
e78.一种保护性通气件，其包括其中具有允许空气流通过的端口的刚性体和与该端口相邻的膨润土材料。
实施例
根据以下非限制性实施例，将更好地理解本发明。
串式逆变器实例
实施例1和2证明了在具有权利要求1中所述的污染物的环境下膨润土化合物的吸水能力得以保持。比较例1证明了在具有权利要求1中所述的污染物的环境下硅胶的吸水能力明显下降。实施例3证明了在具有权利要求1中所述的污染物的环境下膨润土-ptfe带的吸水能力得以保持。比较例2证明了在具有权利要求1中所述的污染物的环境下硅胶-ptfe带的吸水能力明显下降。对于这些实施例，所有吸附剂材料在sun2000-30ktl-us串式逆变器中进行热循环。在规定的热循环周期后，将材料样品从逆变器中取出并进行水蒸气吸附容量的表征。然后将经过循环的材料的容量与其初始容量进行比较。
实施例1
在该带实施例中使用的吸附剂材料是cas号为1302-78-9的膨润土粉末(部件编号a15795，购自阿尔法·埃萨尔公司(alfaaesar))。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征膨润土的水蒸气吸附容量。
设计了一种测试设备，以允许吸附剂材料在华为sun2000-30ktl-us串式逆变器(科林达太阳能公司(colindasolar))中进行热循环。该设备有六个位置来测试吸附剂材料。每个位置都使用定制的立体平版印刷件来限制铜加热盘。用somosperform树脂在3dsystemsvipersla系统上制造立体平版印刷件。从多用途110铜片(部件号8963k36，麦克马斯特-卡尔公司(mcmaster-carr))上切下铜盘，并测量为1.25英寸乘1.625英寸的尺寸。通过正温度系数热敏电阻(部件号sop5173-11，无限热敏电阻公司(thermistorsunlimited，inc))向每个盘加热。用导热和导电的环氧树脂(部件号aa-duct902，原子粘合剂公司(atomadhesives))将热敏电阻安装到盘的下侧。热敏电阻的最高温度达到155℃。该设备安装在新的sun2000-30ktl-us串式逆变器内部。将逆变器放置在保持在35℃和70％环境相对湿度的环境室内。在整个实验过程中，逆变器每天以7.2kw的功率工作12小时。
将1.5g阿尔法·埃萨尔公司的膨润土分配在逆变器内的加热盘上。吸附剂材料按以下方式进行热循环：定制的电气控制系统将12vdc施加到热敏电阻60分钟，以从吸附剂材料中发生水分解吸。热敏电阻在155℃下使吸附剂材料再生。在60分钟的加热步骤之后，关闭热敏电阻，并使吸附剂吸附环境水分90分钟。在吸附步骤中，将三轴向叶片式风扇(部件号259-1550-nd，迪吉基公司(digikey))开启90分钟的时间，以混合吸附剂上方的空气，并增加向吸附剂的物质传递。该热循环是连续的，等于每周67次热循环。
经过一段时间的热循环后，从逆变器中取出20至30mg的吸附剂样品。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征材料的水蒸气吸附容量。在吸附容量表征中，该材料再生至125℃。
图10是显示以重量变化％计的从30％到80％相对湿度的吸附等温线的图。如图10所示，在该湿度范围内，从67到804次循环的重量变化％都是稳定的(robust)。图11表明实施例1具有高的水分容量保持率。
比较例1
在该带实施例中使用的吸附剂材料是硅胶粉末(a类，购自美国瑞司医药公司(transo-pharmusa))。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征硅胶的水蒸气吸附容量。
使用与实施例1相同的循环设备。该设备安装在新的sun2000-30ktl-us串式逆变器内部。将逆变器放置在保持在35℃和70％环境相对湿度的环境室内。在整个实验过程中，逆变器每天以7.2kw的功率工作12小时。
将1.5g瑞司医药公司的硅胶分配在逆变器内的加热盘上。以与实施例1相同的方式使吸附剂材料进行热循环。
经过一段时间的热循环后，从逆变器中取出20至30mg的吸附剂样品。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征材料的水蒸气吸附容量。在吸附容量表征中，该材料再生至125℃。图12是显示以重量变化％计的从30％到80％相对湿度的吸附等温线的图，比较例2显示重量变化％的明显下降。图13表明比较例1具有低的水分容量保持率。这使得比较例1不适合在苛刻环境中的长期应用。
实施例2
在该带实施例中使用的吸附剂材料是密封在
使用与实施例1相同的循环设备。该设备安装在新的sun2000-30ktl-us串式逆变器内部。将逆变器放置在保持在35℃和70％环境相对湿度的环境室内。在整个实验过程中，逆变器每天以7.2kw的功率工作12小时。
将1.5g曼亭松公司的膨润土分配在逆变器内的加热盘上。以与实施例1相同的方式使吸附剂材料进行热循环。
经过一段时间的热循环后，从逆变器中取出20至30mg的吸附剂样品。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征材料的水蒸气吸附容量。在吸附容量表征中，该材料再生至125℃。
图14是显示以重量变化％计的从30％到80％相对湿度的吸附等温线的图。如图14所示，在该湿度范围内，从67到804次循环的重量变化％是稳定的。图15表明实施例1具有高的水分容量保持率。
在代表应用中使用一年的536次循环下，实施例1和2相比于比较例1在重量变化％表示的吸附等温线(如图16所示)和水分容量保持率(如图17所示)方面都有明显改善。
实施例3
在实施例1的串式逆变器中测试了填充带。吸附剂材料使用了填充了吸附剂的ptfe带，其中吸附剂颗粒被包埋在规则的ptfe结构内，如美国专利第4,985,296号所述，其通过引用并入。在该带实施例中使用的吸附剂材料是膨润土粉末(bentonite34，购自查尔斯b·克里斯特尔公司(charlesb.crystalco.))。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征填充带的水蒸气吸附容量。基于干燥剂构件的总重量，膨润土材料在多孔ptfe结构中的加载量为约80％。
设计了一种测试设备，以允许吸附剂带在实施例1的华为sun2000-30ktl-us串式逆变器中进行热循环。将一块1.25英寸x1.63英寸x0.08英寸的查尔斯b.膨润土-ptfe带压在逆变器内的加热盘上。如实施例1所述将吸附剂材料进行热循环。
经过一段时间的热循环后，从逆变器中取出20至30mg的吸附剂带样品。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征材料的水蒸气吸附容量。在吸附容量表征中，该材料再生至125℃。图18是显示以重量变化％计的从30％到80％相对湿度的吸附等温线的图。如图18所示，在该湿度范围内，从67到804次循环的重量变化％是稳定的。图19表明实施例3具有高的水分容量保持率。
比较例2
使用比较例1的硅胶粉末(a类，购自美国瑞司医药公司)测试填充的ptfe带。基于干燥剂构件的总重量，硅胶粉末的加载量为约80％。测试在与实施例1相同的条件下进行，结果在下表中进行比较。图20是显示以重量变化％计的从30％到80％相对湿度的吸附等温线的图，比较例2显示重量变化％的明显下降。图21表明比较例2具有低的水分容量保持率。这使得比较例2不适合在苛刻环境中的长期应用。
在代表应用中使用一年的536次循环下，实施例3相比于比较例2在重量变化％表示的吸附等温线(如图22所示)和水分容量保持率(如图23所示)方面都有明显改善。
表1显示了各种水蒸气浓度下吸附剂材料的水分容量与逆变器内热循环的关系。表2显示了吸附剂材料进行热循环后保留的水分吸附容量的百分比。在以下相对湿度下测试了水分：10％(2.3@25℃(g/m3))，30％(6.9@25℃(g/m3))，40％(9.2@25℃(g/m3))，50％(11.5@25℃(g/m3))，60％(13.8@25℃(g/m3))，70％(16.1@25℃(g/m3))，80％(18.4@25℃(g/m3))，和90％(20.7@25℃(g/m3))。尽管比较例在初始循环中具有较高的水分容量，但是随着时间变化不能保持吸附容量，这使得硅胶对于在串式逆变器中的长期应用而言不太理想。据信这是由于在串式逆变器中的硅氧烷和芳醇造成的。相反，本发明实施例随时间保持了吸附容量，证明了其对长期吸附容量的适用性。
聚碳酸酯封闭件实施例
实施例4-6在包含八甲基环四硅氧烷和苯甲醇的聚碳酸酯封闭件内测试了填充的ptfe吸附剂材料。该测试被认为是模拟串式逆变器内条件的更苛刻的环境。该区别在于，聚碳酸酯封闭件的连续热循环相当于每周96次热循环。与使用串式逆变器的实施例类似，在规定的热循环周期后，从封闭件中取出材料样品并进行水蒸气吸附容量的表征。然后将经过循环的材料的容量与其初始容量进行比较。
实施例4
吸附剂材料使用了填充了吸附剂的ptfe带，其中吸附剂颗粒被包埋在规则的ptfe结构内，如美国专利第4,985,296号中所教导的。在该带实施例中使用的吸附剂材料是cas号为1302-78-9的膨润土粉末(部件编号a15795，购自阿尔法·埃萨尔公司)。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征填充带的水蒸气吸附容量。
设计了一种测试设备，以允许吸附剂带在聚碳酸酯盒(条目ar12106chsslt，来自solutionsdirectonline)内进行热循环。该设备有八个位置来测试吸附剂带。每个位置都使用定制的立体平版印刷件来限制铜加热盘。用somosperform树脂在3dsystemsvipersla系统上制造立体平版印刷件。从多用途110铜片(部件号8963k36，来自麦克马斯特-卡尔公司)上切下铜盘，其具有测量为1.25英寸乘1.625英寸的尺寸。通过正温度系数热敏电阻(部件号sop5173-11，来自无限热敏电阻公司)向每个盘加热。用导热和导电的环氧树脂(部件号aa-duct902，来自原子粘合剂公司)将热敏电阻安装到盘的下侧。热敏电阻的最高温度达到155℃。该设备安装在聚碳酸酯封闭件内。将封闭件放置在保持在35℃的烘箱中。
封闭件还包含两个装有化学药品的开口罐。一个罐子最初装有15毫升八甲基环四硅氧烷。另一个罐子最初装有15毫升苯甲醇。在实验过程中，向每个罐子中各补充15毫升的相应化学品。
将一块1.25英寸x1.63英寸x0.08英寸的阿尔法·埃萨尔膨润土-ptfe带压在封闭件内的加热盘上。吸附剂材料按以下方式进行热循环：定制的电子控制系统将24vdc施加到热敏电阻15分钟，以从吸附剂材料中发生水分解吸。热敏电阻在155℃下使吸附剂材料再生。在15分钟的加热步骤之后，关闭热敏电阻，并使吸附剂吸附环境水分90分钟。在吸附步骤中，将两轴向叶片式风扇(部件号9ga0624g702-nd，来迪吉基公司)开启90分钟的时间，以混合吸附剂上方的空气，并增加向吸附剂的物质传递。该热循环是连续的，等于每周96次热循环。
经过一段时间的热循环后，从封闭件中取出20至30mg的吸附剂带样品。在vtisga-100吸附系统上，在25℃下，表征材料的水蒸气吸附容量。在吸附容量表征中，该材料再生至125℃。表3显示了各种水蒸气浓度下阿尔法·埃萨尔膨润土ptfe带的容量与聚碳酸酯封闭件内热循环的关系。
如图24所示，在30-80％的湿度范围内，从96到768次循环的重量变化％是稳定的。图25表明实施例4具有高的水分容量保持率。
实施例5
用不同的吸附剂材料重复实施例4。用于该实施例的填充的ptfe带使用cas号为1302-78-9的膨润土粉末(bulknatrasorbm，dsr6212，来自曼亭松技术公司)。如实施例4所述将吸附剂材料进行热循环。
如图26所示，在30-80％的湿度范围内，从96到768次循环的重量变化％是稳定的。图27表明实施例5具有良好的水分容量保持率。
实施例6
用不同的吸附剂材料重复实施例4。用于该实施例的填充的ptfe带使用cas号为1318-93-0的膨润土粉末(钠蒙脱石粘土(sodiummontmorilloniteclay)，638mcp8cm25，来自吸附剂系统公司(sorbentsystems))。如实施例4所述将吸附剂材料进行热循环。
如图28所示，在该湿度范围内，从96到768次循环的重量变化％是稳定的。图29表明实施例6具有良好的水分容量保持率。
比较例3
使用比较例2的硅胶粉末(a类，购自美国瑞司医药公司)测试填充的ptfe带。基于干燥剂构件的总重量，硅胶粉末的加载量为约80％。测试在与实施例4相同的条件下进行，结果在下表中进行比较。
图30是显示以重量变化％计的从30％到80％相对湿度的吸附等温线的图，比较例3显示重量变化％的明显下降。图31表明比较例2具有低的水分容量保持率。这使得比较例3不适合在苛刻环境中的长期应用。
在约一年测试的536次循环下，实施例4-6相比于比较例3在重量变化％表示的吸附等温线(如图32所示)和水分容量保持率(如图33所示)方面都有明显改善。
表3显示了阿尔法·埃萨尔膨润土填充的ptfe带、曼亭松膨润土填充的ptfe带、吸附剂系统公司膨润土填充的ptfe带和瑞司医药硅胶填充的ptfe带在各种水蒸气浓度下的水蒸气吸附容量与包含八甲基环四硅氧烷和苯甲醇的聚碳酸酯封闭件中的热循环的关系。
表4显示了阿尔法·埃萨尔膨润土填充的ptfe带、曼亭松膨润土填充的ptfe带、吸附剂系统公司膨润土填充的ptfe带和瑞司医药硅胶填充的ptfe带在各种水蒸气浓度下保留的水蒸气吸附容量百分比与包含八甲基环四硅氧烷和苯甲醇的聚碳酸酯封闭件中的热循环的关系。实施例4证明了在不同的相对湿度下以及短循环周期和长循环周期中的稳定性能。实施例5和6证明在30-80％的相对湿度下具有改进的性能，并且在该测试中在较低或较高湿度条件下与硅胶相当。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施方式进行各种修改和增加。尽管上述实施方式涉及特定特征，但是本发明的范围还包括具有特征的不同组合的实施方式和不包括所有上述特征的实施方式。
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