CN107735159A - 用于外壳的湿气泵 - Google Patents

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Abstract

包括用于将湿气从内部环境(16)中去除到外部环境(14)的湿气泵(20)的系统。湿气泵包括限定加热腔室和凝结腔室的壳体(25)。干燥剂(26)、加热器(27)和散热器(28)由壳体维持，该散热器(28)用于当加热器关闭时选择性地吸附加热腔室中的水蒸气，并且当加热器打开时将水蒸气去吸附到加热腔室中。阀组件(29)也由壳体维持可在吸附位置和去吸附位置之间转变。吸附位置允许水蒸气选择性地从内部环境传输到加热腔室中。去吸附位置允许水蒸气从加热腔室传输到凝结腔室中，用于分别传输到外部环境。加热腔室周围任选地使用隔绝体，以增加干燥剂去吸附效率。

Description

用于外壳的湿气泵
优先权要求
本专利申请书要求2015年6月9日提交的U.S.临时申请No.62/173,073，以及2016年6月8日提交的标题为“用于外壳的湿气泵(Moisture Pump for Enclosure)”的U.S.申请No.15/176,266的优先权，上述申请的公开内容以引用方式整体并入本文。
技术领域
总的来说，本公开涉及减少外壳中的湿气。更具体地，本公开涉及用于减少外壳中湿气的、具有加热器的湿气泵。
背景技术
过度湿气会损害许多物品。如本文所使用的，术语“湿气”旨在指从外界大气中扩散或凝结的、呈液体形式或蒸汽形式水。比如，电气产品和电子产品可由于过度的湿气而损坏或改变。类似地，经受热循环的封闭部件(例如容纳在壳体中的那些部件)容易受到湿气相关问题的影响。容易受到不期望的湿气影响的外壳的示例包括例如汽车前照灯单元、容纳在封闭壳体中的电子器件以及外壳内的加热源的开启/关闭循环导致湿气积聚的其它系统。从此类外壳去除湿气的一种方法是提供更大的气流穿过或通过外壳。然而，当部件位于封闭外壳中时，难以提供足够的气流，而诸如增加通气开口尺寸的更传统的减少湿气的方法可以加剧诸如外壳污染的问题。
管理外壳中的湿气的另一种措施是在外壳内放置除湿剂或干燥剂。当术语“干燥剂”或“除湿剂”在本文使用时，它们旨在指从空气中吸附水蒸气并从而能够减少封闭容器内空气湿气的任何材料。然而，干燥剂吸附湿气的能力有限，并需要“再生”或去除吸附的湿气以继续用作去除外壳内空气湿气的装置。
发明内容
一些方面涉及用于从环境去除湿气的系统、方法和设备。例如，一些实施例涉及具有凝结腔室的湿气泵以及相关的使用和制造方法。
一些实施例涉及装置，该装置包括限定加热腔室和凝结腔室的壳体；位于加热腔室中的干燥剂；被维持在加热腔室中并且被配置成加热加热腔室的加热器；以及由壳体维持的阀组件。壳体具有进入加热腔室的吸附口、在加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口以及离开凝结腔室的通气口。阀组件可在以下位置之间转变：吸附位置，其中阀组件密封加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口并且打开进入加热腔室的吸附口，用于水蒸气传输到加热腔室中，以及去吸附位置，其中阀组件密封吸附口并且打开加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口，用于水蒸气传输出加热腔室。在一个实施例中，加热器可位于凝结腔室外部。加热器可位于加热腔室中。该装置还可包括覆盖通气口的膜片，该膜片是水蒸气可渗透的并且不透水基液体的。
其它实施例涉及装置，该装置包括限定加热腔室和凝结腔室的壳体；覆盖通气口的膜片；位于加热腔室中的干燥剂；被维持在加热腔室中并且被配置成加热加热腔室的加热器；以及由壳体维持的阀组件，该阀组件包括吸附口盖和去吸附口盖。壳体具有进入加热腔室的吸附口、在加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口、离开凝结腔室的通气口。该膜片是水蒸气可渗透并且不透水基液体的。去吸附口盖位于凝结腔室中。阀组件可在吸附位置和去吸附位置之间转变，在该吸附位置中，阀组件用去吸附口盖密封加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口并且打开进入加热腔室的吸附口，用于水蒸气传输到加热腔室中，在该去吸附位置中，阀组件用吸附口盖密封吸附口并且打开加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口，用于水蒸气传输出加热腔室。
其它实施例涉及装置，该装置包括限定加热腔室和凝结腔室的壳体；覆盖通气口的膜片；位于加热腔室中的干燥剂；被维持在加热腔室中并且被配置成加热加热腔室的加热器；以及由壳体维持的阀组件，该阀组件包括位于加热腔室中的口覆盖框架。壳体具有进入加热腔室的吸附口、在加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口、离开凝结腔室的通气口。该膜片是水蒸气可渗透并且不透液体水的。该阀组件可在吸附位置和去吸附位置之间转变，在吸附位置中，阀组件用口覆盖框架密封加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口并且打开进入加热腔室的吸附口，用于水蒸气传输到加热腔室中，在去吸附位置中，阀组件用口覆盖框架密封吸附口并且打开加热腔室和凝结腔室之间的去吸附口，用于水蒸气传输出加热腔室。
虽然公开了多个实施例，但是从以下示出和描述本发明的说明性实施例的详细描述，本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言将变得显而易见。因此，附图和详细描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。
附图简述
图1是根据一些实施例的、包括湿气泵的系统的局部正视图。
图1A是根据一些实施例的、图1的湿气泵的剖切立体图。
图2是根据一些实施例的图1的湿气泵的壳体的剖切正视图。
图3是根据一些实施例的图1的湿气泵的干燥剂、加热器和散热器的剖面立体图。
图4是根据一些实施例的图1的湿气泵的阀组件的透视图。
图5是根据一些实施例的图1的组装的湿气泵的剖切立体图。
图6和图7是根据一些实施例的图1的组装的湿气泵的剖切立体图，分别示出吸附位置和去吸附位置。
图8是根据一些实施例的另一个组装的湿气泵的剖切立体图。
图9是根据一些实施例的图8的组装的湿气泵的另一个剖切立体图。
图10是根据一些实施例的图8的组装的湿气泵的又一个剖切立体图。
图11是根据一些实施例的又一个湿气泵的立体图。
图12是根据一些实施例的图11的湿气泵的壳体的剖切立体图。
图13是根据一些实施例的图11的湿气泵的干燥剂、加热器和散热器的剖切立体图。
图14是根据一些实施例的图11的湿气泵的阀组件的剖切立体图。
图15是根据一些实施例的图11的组装的湿气泵的剖切立体图。
图16和图17是根据一些实施例的图11的组装的湿气泵的剖切立体图，分别示出吸附位置和去吸附位置。
图18是根据一些实施例的具有凝结腔室的湿气泵对没有凝结腔室的湿气泵的测试数据示意图。
图19是根据一些实施例的仅模拟隔绝加热腔室的湿气泵原型对模拟完全隔绝的湿气泵原型的测试数据示意图。
具体实施方式
图1是包括外壳壳体12的系统10的局部正视图，外壳壳体12限定外壳并且将外部环境14与内部环境16隔开。如本文所使用的，“外部”和“内部”是用于描述相对于外壳壳体12的空间，例如在外壳壳体的相对侧上。如图1所示，系统10还包括由外壳壳体12维持并且与外部环境14和内部环境16连通的湿气泵20。
在一些实施例中，诸如灯泡的加热源(未示出)位于内部环境16中。系统10用于诸如前照灯的汽车应用，其中加热源循环根据汽车应用的要求开启和关闭。用于湿气泵20的其它潜在应用包括各种电子外壳。在一个示例中，电子外壳具有用作循环的加热源的电子部件。无论是前照灯还是其它加热源，加热源的循环都会导致湿气18(例如，空气或水蒸气中的湿气)积聚在系统10的内部环境16中。湿气的存在可以减少加热源或其它部件的有用生命周期，特别是暴露于系统10的内部环境16的电气部件或电子部件。
如图所示，湿气泵20邻近外壳壳体12定位并且暴露于外部环境14和内部环境16。湿气泵20引导湿气18离开内部环境16到外部环境14。如图所示，尽管可以考虑各种形状，但是湿气泵20具有大致圆柱形的形状。
图1A是根据一些实施例的湿气泵20的剖切立体图，该湿气泵20具有泵壳体25(以局部剖切图示出)、干燥剂26(以局部剖切图示出)、加热器27、散热器28(以局部剖切图示出)以及阀组件29(以局部剖切图示出)，该阀组件29是可转变的，以选择性地允许水蒸气传输进入或离开由泵壳体25限定的一个或多个腔室。
泵壳体25任选地与外壳壳体12形成气密密封、防潮密封和防水密封中的至少一个。在一些实施例中，湿气泵20将湿气18从内部环境16引导进入泵壳体25内部的一个或多个腔室，并且将湿气18从一个或多个腔室引导到外部环境14。以这种方式，湿气泵20便于从内部环境16去除湿气18，以延长暴露于系统10的内部环境16的加热源或其它部件的有用生命周期。
图2是根据一些实施例的湿气泵10的泵壳体25的剖切正视图。如所示出的，尽管考虑了分开的连接部件，泵壳体25由单件材料形成。一般而言，泵壳体25限定用于容纳或传输湿气的一个或多个腔室。如图2所示，泵壳体25限定加热腔室30、邻近加热腔室30的凝结腔室35以及邻近加热腔室30的碎屑腔室36。在操作中，水蒸气被选择性地传输到加热器中(例如，通过碎屑腔室36)，并且继而从加热腔室30传输到凝结腔室35。
如图所示，泵壳体25包括壁39，壁39至少形成加热腔室30、凝结腔室35和碎屑腔室36的侧向边界。在凝结腔室35处，壁39的内表面限定凝结表面，其任选地用作水蒸气作为液体收集或沉淀的位置，这减少凝结腔室35的空气中的湿气。
如图所示，泵壳体25还具有吸附口40、去吸附口45和通气口50，其中吸附口40提供用于将水蒸气传输到加热腔室30中的区域，并且去吸附口45提供用于使水蒸气离开加热腔室30传输到凝结腔室35中的区域。如图所示，去吸附口45位于加热腔室30和凝结腔室35之间，并且通常对应于泵壳体25直径缩小的区域，尽管还可以考虑各种配置。如将更详细描述的，腔室30、35、36通常通过阀和/或过滤器(例如，膜片)结构选择性地或连续地隔开。
在一些实施例中，通气口50提供用于将水蒸气传输离开凝结腔室35并且传输到例如系统10(图1)的外部环境14的开口。在一些情况下，一些或全部水蒸气进入凝结腔室35并且从通气口50排出凝结腔室35。在其它情况下，水蒸气中的一些或全部进入凝结腔室35并且在被传输离开凝结腔室35之前沉淀到凝结表面37上。例如，根据一些实施例，凝结物，液态水随着时间而蒸发到凝结腔室35的空气中并且通过通气口50传输或者被允许从排出部分(未示出)离开。
如图所示，碎屑腔室36包括进气口60。进气口60与系统10(图1)的内部环境16连通。进气口60通常提供用于将水蒸气传输进入碎屑腔室36中的区域。如图所示，碎屑腔室36邻近加热腔室30定位。特别地，吸附口40位于加热腔室30和碎屑腔室36之间。碎屑腔室36也位于从凝结腔室35与加热腔室30相对的位置。在没有碎屑腔室36存在的一些情况下，吸附口40直接与系统10(图1)的内部环境16连通。
如图所示，泵壳体25通常形成为具有一个或多个直径的圆柱体的形状。泵壳体25的腔室沿纵向轴线依次并排定位。泵壳体25任选地包括用于容纳电导体(未示出)的一个或多个开口55。电导体允许将电力输送到泵壳体25的内部，诸如输送到加热腔室30。
如图3所示，根据一些实施例的湿气泵20包括干燥剂26(以局部剖切图示出)、加热器27和散热器28(以局部剖切图示出)。湿气泵20通常操作以从进入湿气泵20的空气中去除湿气，并且将湿气返还给离开湿气泵20的空气。干燥剂26被配置成通常在不加热时从空气中吸附水蒸气。干燥剂形式的非限制性示例包括但不限于：粘结到稀松布上的珠、固体片剂(例如，具有吸附剂加粘合剂)、布(例如针织、机织或无纺布)和干燥剂材料加聚四氟乙烯(PTFE)(例如硅胶填充的PTFE)。如图所示，干燥剂26包括外表面67和内表面69。虽然不限于任何特定的形状，但是干燥剂26被示出为形成为圆柱形状。
在所示的实施例中，加热器27将热量引导到散热器28，用于加热干燥剂26。加热器27任选地通过与其可操作地耦接的电导体供电，该电导体通过泵壳体25的一个或多个开口定位。加热器27的非限制性示例是正热系数(PTC)加热器。在一些实施例中，PTC加热器是自我调整的。如图所示，散热器28邻近加热器27定位以接收由加热器产生的热量。如图所示，散热器28与加热器27导电接触以与其热耦接，尽管其它热传输模式(例如辐射)是可接受的。加热器27也可固定到散热器28。在一些实施例中，散热器28包括两个部分，即大致圆柱形部分76和内部部分77。如图所示，加热器27位于散热器28的大致圆柱形部分76和内部部分77之间。在一些实施例中，散热器28也邻近干燥剂26定位。例如，如图所示，散热器28的大致圆柱形部分与干燥剂26导电接触。特别地，干燥剂26的外表面67与散热器28的大致圆柱形部分接触。例如，干燥剂26也可通过粘合剂或胶水固定到散热器28。
在操作中，加热器27被选择性地供电以产生热量。尽管可通过空气(例如经由对流)或其它部件散发热量的一部分，但是通常所产生的热量的绝大部分被吸收到散热器28中。散热器28中热量的至少一部分被吸收(例如经由传导)到干燥剂26中。例如，吸附在干燥剂26中的水蒸气被加热并且从干燥剂26释放到加热腔室30中的空气中。当加热器27不被供电并且干燥剂26充分冷却时，干燥剂26吸附空气中的水蒸气。
图4示出根据一些实施例的湿气泵20的附加特征，湿气泵20包括湿气泵20的阀组件29。阀组件29可转变，以选择性地允许水蒸气传输进入或离开由泵壳体25限定的一个或多个腔室。如图所示，阀组件29具有提升阀类型的形状。
阀组件29包括致动器85，致动器85被配置成使阀组件29相对于壳体在第一位置和第二位置之间转变。致动器85包括活塞90和用于在第一位置和第二位置之间平移活塞的驱动器95。
在各种实施例中，致动器85是响应于温度的热机械致动器。在一些实施例中，致动器85的驱动器95包括相变材料，使得驱动器95是相变驱动器。如本文所使用的，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响应于冷却而收缩。相变材料的非限制性示例包括蜡(例如石蜡)、双金属元件和镍钛诺。致动器85在至少一个方向上驱动活塞90，例如，在相变材料膨胀时在第一方向上将活塞90推动到第二位置，然后在相变材料在冷却的情况下收缩时允许活塞90返回到第一位置。
还如图所示，阀组件29包括弹簧100。在一些实施例中，弹簧100偏置阀组件29(例如，在与驱动器95推动活塞90的第一方向相反的第二方向上)。如图所示，弹簧100与活塞90和驱动器95接触并作用在其上。弹簧100与致动器85配合以定位阀组件29。在各种实施例中，弹簧100与致动器85配合以响应于由加热器导致的致动器的特定加热或冷却来致动阀组件29。例如，弹簧100偏置致动器85，以比弹簧100不存在时更低的温度收缩，反之亦然。
还示出阀组件29包括口覆盖框架102。口覆盖框架102耦接到致动器85以响应于致动器85的移动而转变。口覆盖框架102包括吸附口盖105、去吸附口盖110、紧固件112、连杆115和垫圈120。如图所示，去吸附口盖110通过紧固件112耦接到致动器85的活塞90。去吸附口盖110耦接到连杆115。如图所示，连杆115包括四个支柱。吸附口盖105耦接到连杆115，使得去吸附口盖可操作地耦接到活塞90。
如图所示，吸附口盖105和去吸附口盖110二者均包括垫圈120或其它装置，以便于抵靠壳体密封。垫圈120由弹性弹性体或任何其它合适的材料制成，用于用盖密封口。在一些实施例中，垫圈120被包括在口盖105、110中的至少一个上。
阀组件29的一些实施例还包括桥接件125。桥接件125维持致动器85，特别是驱动器95相对于壳体的位置。桥接件125可被固定到致动器85的驱动器95。
图5是根据一些实施例的组装的湿气泵20的剖切立体图。干燥剂26、加热器27、散热器28和阀组件29直接或间接地由泵壳体25维持。阀组件29转变成选择性地一次一个地覆盖吸附口40或去吸附口45。分别覆盖和密封口40、45阻止水蒸气传输进入和离开湿气泵20。如图所示，阀组件29的多个部分位于加热腔室30、凝结腔室35和碎屑腔室36中。特别地，吸附口盖105位于碎屑腔室36中，并且去吸附口盖110位于凝结腔室35中。
桥接件125耦接到泵壳体25、干燥剂26和散热器28中的至少一个，以将致动器85的驱动器95固定到泵壳体25。干燥剂26和散热器28被示出为包括一个或多个狭槽以适应桥接件125存在的情况下的安装。
示出干燥剂26、加热器27和散热器28位于或被维持在加热腔室30中。加热器27位于凝结腔室35的外部。干燥剂26暴露于加热腔室30空气中的湿气。散热器28的大致圆柱形部分也任选地固定到泵壳体25，以防止干燥剂26、加热器27和散热器28相对于泵壳体25移动。在其它实施例中(未示出)，干燥剂26、加热器27和散热器28中的一个或多个部分地位于加热腔室30中。在其它实施例中(未示出)，加热器27位于加热腔室30的外部，并且散热器28位于或部分地位于加热腔室30中。
致动器85的驱动器95位于加热腔室30中。驱动器95的部分也位于散热器28的内部部分中，并且任选地固定在其中。
在操作期间，并且根据一些实施例，当加热器27将热量输送到加热腔室30时，致动器85和干燥剂26通过散热器28被加热。作为响应，致动器85膨胀，并且干燥剂26将湿气去吸附到加热腔室30中。当加热器27不将热量输送到加热腔室30时，致动器85和干燥剂26冷却。作为响应，致动器85收缩，并且干燥剂26吸附加热腔室30的空气中的水蒸气。
在所示的实施例中，连杆115部分地位于在邻近加热腔室30的泵壳体25中形成的一个或多个管腔中。一个或多个管腔帮助阀组件29相对于泵壳体25转变。
湿气泵20的各种实施例包括为一个或多个目的而配置的一个或多个膜片。一个或多个膜片的一个目的是防止固体碎屑进入或离开湿气泵20，诸如防止从干燥剂26中逸出或掉落的干燥剂颗粒离开湿气泵20的泵壳体25并且进入内部环境16(图1)或防止颗粒(例如灰尘)从外部环境14或内部环境16(图1)进入湿气泵。一个或多个膜片的另一个目的是允许空气和水蒸气通过其传输。一个或多个膜片的又一个目的是防止液态水通过其传输。一个或多个膜片的还一个目的是阻止油在膜片上积聚。在一些实施例中，响应于所选择的一个或多个目的，一个或多个膜片可为不透固体碎屑的、透气的、透蒸气的(例如透水蒸气的)、不透水的和疏油的。如图所示，膜片130覆盖通气口50。另外，如图所示，膜片135覆盖进气口60并且位于泵壳体25和内部环境16(图1)之间，以防止从干燥剂26逸出的颗粒进入内部环境。在一些实施例中，膜片130粘合到泵壳体25上。合适的膜片材料的示例包括ePTFE膜片，诸如在U.S.专利No.6,210,014、No.6,709,493和No.8,968,063中描述的那些，上述申请的内容出于所有目的以参考方式并入本文。
图6和图7是根据一些实施例的分别处于吸附位置和去吸附位置的组装的湿气泵20的剖切立体图。根据一些实施例，在任一位置，包括水蒸气的空气自由地通过膜片135被传输到碎屑腔室36中。
如图6所示，在吸附位置140中，致动器85和弹簧100收缩或处于缩回位置，使得水蒸气可以被输送到干燥剂26。在一些实施例中，致动器85在干燥剂26已经干燥或再生之后，在加热器27的加热循环之后，被置于缩回位置(例如，在关掉加热器27之后的冷却之后)，使得干燥剂26被准备好吸附水蒸气。在转换到吸附位置140时，阀组件29打开吸附口40并且密封去吸附口45。具体地说，包括垫圈120的去吸附口盖110接触泵壳体25以密封去吸附口45。根据一些实施例中，在吸附循环期间，阀组件29处于吸附位置140，并且没有热量通过加热器27输送到加热腔室30以到致动器85或干燥剂26。
在吸附位置(图6)中，水蒸气自由地从碎屑腔室36传输到加热腔室30中以供干燥剂26吸附。然而，由于去吸附口盖110如图所示密封，水蒸气通常不可以在加热腔室30和凝结腔室35之间传输。
在去吸附位置(图7)中，致动器85和弹簧100膨胀或处于膨胀位置。在转变到去吸附位置时，阀组件29密封吸附口40并且打开去吸附口45。具体地说，包括垫圈120的吸附口盖105接触泵壳体25以密封吸附口40。在加热循环期间和/或在加热循环之后的期望时间段内，阀组件29处于去吸附位置145，并且热量被输送到加热腔室30，特别是输送到致动器85和干燥剂26。响应于由加热器27输送的热量，致动器85膨胀并且干燥剂26开始将湿气释放到空气中。如图所示，在去吸附位置或吸附位置中，加热器27相对于泵壳体25的凝结腔室35外部的泵壳体25保持在固定位置。
水蒸气例如通过扩散自由地从加热腔室30传输到凝结腔室35中。然而，根据图6和图7所示的操作，当湿气泵20处于去吸附位置时，由于吸附口盖110的密封，水蒸气通常不可以被传输到碎屑腔室36中。因此，来自加热腔室30的水蒸气通常也不可以被传输离开膜片135。凝结腔室35中的已加热水蒸气通过膜片130排出或开始凝结在凝结腔室的一个或多个表面上。
在一个实施例中，具有凝结腔室35的湿气泵20在22摄氏度和50％相对湿度下在300分钟内将来自干燥剂26的湿气去吸附增加大于约10％，例如大于约20％或大于约30％。在一些实施例中，具有凝结腔室35的湿气泵20在22摄氏度和50％相对湿度下在300分钟内将来自干燥剂26的湿气去吸附增加约60％。这可允许干燥剂26从外壳去除更多的湿气。
本公开的各种实施例有助于在阀组件位置140、145之间的适当定时和有助于加热干燥剂26以从干燥剂逐出湿气。以替代方式或组合方式呈现的有助于适当定时的配置的非限制性示例包括：将致动器85的蜡熔化温度设定为低于干燥剂26的去吸附温度；将加热器定位成更靠近致动器85，并且离散热器上的干燥剂26相对更远；将散热器的横截面积设定为赋予致动器85的瞬态热通量比赋予干燥剂26的更多；以及选择散热器的材料性质以在干燥剂26之前赋予致动器85高传热率。另外，在一些实施例中，任选地利用微控制器直接控制加热器温度和持续时间和/或电子器件(例如螺线管)的操作而不是相变致动器(未示出)的操作。
在一些情况下，在选择的时间量之后，热量不再输送到加热腔室30，并且阀组件29密封去吸附口45以开始蒸发循环。凝结腔室35中的液态水自由地继续蒸发，并且在湿气泵20保持在吸附位置140中的同时，凝结腔室中剩余的水蒸气在一段时间内自由地继续传输离开凝结腔室。由于去吸附口45的密封，该湿气通常不可以重新进入加热腔室30。干燥剂26自由地开始吸附通过吸附口40进入加热腔室30的湿气。具有本领域的技术和了解本公开的益处的人员将能够鉴于具体应用和湿气泵特性选择适当的加热、去吸附和吸附时间。
图8至10是根据本公开的一些实施例的另一个组装的湿气泵200的剖切立体图。图9沿类似于图8的横截面(例如，沿X-Z平面)但是旋转90度(例如，沿Y-Z平面)示出湿气泵200。图10沿垂直于图8至9所示的横截面的横截面(例如沿X-Y平面)示出湿气泵200。湿气泵200任选地类似于湿气泵20并且任选地包括类似于湿气泵20的各种部件，这些部件从讨论中保留以避免不必要的重复。本文关于图8至10讨论湿气泵200的各种附加或替代特征。在一些实施例中，湿气泵200以与湿气泵20类似的方式在操作中使用，包括能够在吸附位置和去吸附位置之间转变。
如图8所示，湿气泵200包括泵壳体225，泵壳体225是模块化的并且包括加热主体231和凝结主体232。根据一些实施例，凝结主体232包括凝结帽部分233。如图所示的泵壳体225不限定碎屑腔室，尽管可以考虑使用与泵20类似的此特征。如图所示，示例性凝结主体232耦接到加热主体231。泵壳体225的加热主体231通常限定加热腔室230。泵壳体225的凝结主体232通常限定凝结腔室235。当不存在时，在组装期间，凝结主体232任选地提供用于部件被插入到泵壳体225中的开口。
同样，泵壳体225的壁239包括位于泵壳体225的壁239中的通气口250。如图所示，通气口250包括形成在泵壳体225的壁239中的一个或多个开口。通气口250被膜片330覆盖。在一些实施例中，膜片330类似于膜片130。
在一些实施例中，凝结腔室235还包括凝结表面237。例如，凝结表面237任选地由暴露于凝结腔室的泵壳体225限定，其可包括凝结主体232的内表面。如图所示，凝结表面237由泵壳体225的壁239限定并且也由凝结主体232的凝结帽部分233的内部限定。
同样，如图所示，加热器227包括与散热器228接触的两个加热元件。加热器227的加热元件中的每个位于凝结腔室235的外部。散热器228包括大致圆柱形部分276和延伸穿过大致圆柱形部分的内径的内部部分277。如图所示，湿气泵200不包括桥接件，尽管可以考虑使用此特征。散热器228可固定到泵壳体225。
如图9所示，阀组件229包括连杆315，连杆315耦接到活塞290并且耦接到吸附口盖305。例如，去吸附口盖310通过紧固件(未示出)耦接到活塞290。与连杆115相反，连杆315不位于形成在泵壳体225中的一个或多个管腔中，而是连杆315部分地位于加热腔室230中。在其它实施例中，例如，连杆315位于加热腔室230中，类似于连杆115。如图所示，去吸附口盖310位于凝结腔室235中。
如图10所示，湿气泵200包括隔绝体355以使加热腔室230隔绝。隔绝体355被配置成减少热量被传递出加热腔室230。在一些实施例中，隔绝体355由隔绝材料(例如隔绝泡沫)，或被配置作为例如有边界的气隙。
如图所示，隔绝体355位于邻近加热腔室230的泵壳体225中。隔绝体355位于泵壳体225和散热器228之间。在一些实施例中，隔绝体355不向凝结腔室235提供显著的隔绝。换句话说，泵200被配置成保持加热腔室230中的热量，同时允许凝结腔室235保持比加热腔室230相对较冷的温度，以促使水蒸气的冷却并因此凝结。
在各种实施例中(未示出)，隔绝体也位于凝结腔室235和加热腔室230之间，以帮助防止或减少从加热器和加热腔室230进入凝结腔室235的热传递。例如，类似于隔绝体355的隔绝体另外或替代地位于去吸附口盖310中。在另一个示例中，可选地在加热腔室和与去吸附口流体连通的凝结腔室之间形成通道。邻近通道，加热腔室230和凝结腔室235之间的任选空间被限定用于将隔绝体355定位在其中。
图11是根据一些实施例的又一个湿气泵400的立体图。类似于其它实施例，在使用中，湿气泵400帮助从内部环境去除湿气并且将湿气传输到外部环境。湿气泵400任选地与湿气泵20或湿气泵200类似，并且任选地包括类似于湿气泵20或湿气泵200的各种部件，这些部件从讨论中保留以避免不必要的重复。本文关于图11至17讨论湿气泵400的各种附加或替代特征。在一些实施例中，湿气泵400以与湿气泵20或湿气泵200类似的方式在操作中使用，包括能够在吸附位置和去吸附位置之间转变。
除了其它湿气泵20、200的大致圆柱形形状之外，湿气泵400具有大致矩形的立方体形状或火柴盒形状，尽管可以考虑其它形状。湿气泵400包括限定一个或多个腔室的泵壳体425。
图12是根据一些实施例的湿气泵400的泵壳体425的剖切立体图。如图所示，泵壳体425是模块化的并且包括加热主体431、凝结主体432和加热端部帽433。泵壳体425限定加热腔室430和凝结腔室435。如图所示，加热端部帽433与泵壳体425中的开口相对设置，特别是加热主体431，用于接收加热器。通过作为单独的部件，加热端部帽433帮助在组装期间为部件提供插入到泵壳体425中的开口。
在一些实施例中，凝结腔室435包括暴露于凝结腔室的凝结表面437。例如，凝结表面437任选地由暴露于凝结腔室的泵壳体425限定，泵壳体425可包括壳体的壁439。如图所示，凝结表面437包括凝结主体432的内表面、暴露于凝结腔室435的加热主体431的外表面438以及壳体的壁439的内表面。
在各种实施例中，泵壳体425还包括吸附口440、去吸附口445和通气口450。如图所示，吸附口440包括形成在泵壳体425中的一个或多个开口，诸如壳体的加热主体431。如图所示，去吸附口445包括形成在泵壳体425中的一个或多个开口，诸如壳体的加热主体431。同样如图所示，通气口450包括形成在泵壳体425中的一个或多个开口，诸如壳体的凝结主体432。
在所示实施例中，吸附口440邻近去吸附口445的相对侧上的加热腔室430，该相对侧也邻近加热腔室。还如图所示，通气口450邻近去吸附口445的相对侧上的凝结腔室435，该相对侧也邻近凝结腔室435。
图13是根据本公开的一些实施例的湿气泵400的干燥剂426、加热器427和散热器428的剖切立体图。所示出的干燥剂426包括一个或多个表面，诸如外表面467和内表面469。如图所示，散热器428耦接到内表面469并且与内表面469接触以将热量从散热器传递到干燥剂。加热器427耦接到散热器428并且与散热器428接触，以将热量从加热器传递到散热器，并最终传递到干燥剂426。加热器427位于凝结腔室的外部。
图14是根据本公开的一些实施例的湿气泵400的阀组件429的剖切立体图。如图所示，阀组件429包括致动器485。致动器485包括活塞490和用于在至少两个位置之间平移活塞的驱动器495。如图所示的阀组件429还包括用于偏置阀组件的弹簧500，其可类似于弹簧100，并且具有收缩位置和延伸位置。
在一些实施例中，阀组件429还包括口覆盖框架502。如图所示，口覆盖框架502通过紧固件(未示出)耦接到致动器485，特别是活塞490，以响应于致动器485的移动来平移。
在一些实施例中，口覆盖框架502通常为矩形立方体的形状，并且具体地两侧敞开，尽管可以考虑其它配置。如图所示的口覆盖框架502包括吸附口盖505、吸附口盖中的一个或多个开口507、去吸附口盖510、去吸附口盖中的一个或多个开口512以及耦接到口盖505、510和活塞490的连杆515。
在所示的实施例中，形成矩形立方体的一侧的吸附口盖505、形成矩形立方体的相对侧的去吸附口盖510，以及在口盖505、510之间延伸并且形成矩形立方体的至少另一侧的连杆515。如图所示，连杆515的两侧被示出并且连杆515的第三侧被切除。口盖505、510的开口允许水蒸气通过口覆盖框架502的选择性传输。所示的连杆515还包括一个或多个开口，以允许在组装时水蒸气贯穿加热腔室传输。
图15是根据本公开的一些实施例的组装的湿气泵400的剖切立体图。干燥剂426、加热器427、散热器428和阀组件429由泵壳体425直接或间接维持。在一些实施例中，加热器427位于或维持在加热腔室430中。阀组件429选择性地转变以一次覆盖吸附口440和去吸附口445中的一个。覆盖阻止水蒸气的传播。如图所示，整个阀组件429位于加热腔室430中。阀组件429滑动以将一个或多个开口与一个或多个口对准。
所示的加热器427至少部分地设置在泵壳体425的开口中。干燥剂426位于加热腔室429中并且暴露于加热腔室429以吸附加热腔室中的湿气。
湿气泵400还包括定位成覆盖通气口450的膜片530。在一些实施例中，膜片530类似于膜片130。在一些实施例中(未示出)，膜片被定位成覆盖在泵壳体425和内部环境(例如，图1的内部环境16)之间的吸附口440(图12)以防止从干燥剂426逸出的颗粒进入例如内部环境，其可类似于膜片135(图5)。
图16和图17是根据本公开的一些实施例的组装的湿气泵400的剖切立体图，分别示出吸附位置540和去吸附位置545。在吸附循环期间，阀组件429转变到吸附位置540，使得阀组件429的一个或多个开口507与吸附口440对准以打开吸附口，并且去吸附口510由阀组件的口覆盖框架密封。响应于扩散，例如，水蒸气通过吸附口440被传输到加热腔室430中，同时被阻止传输出加热腔室并进入凝结腔室435。干燥剂吸附水蒸气。
在示例性加热循环期间，阀组件429转变到去吸附位置545中，使得阀组件429的一个或多个开口512与去吸附口445对准以打开去吸附口，并且吸附口505由阀组件的口覆盖框架密封。响应于加热器开启，由干燥剂吸附的湿气作为水蒸气进入加热腔室430的空气。水蒸气通过去吸附口445被传输到凝结腔室435中，同时被阻止通过吸附口440传输。凝结腔室435允许水蒸气通过通气口上的膜片530离开并且促使水蒸气的冷却和凝结。
在一些实施例中，在蒸发循环期间，当湿气泵400转变到吸附位置540时，凝结腔室435中的液态湿气将随时间蒸发并且通过膜片530离开凝结腔室。干燥剂426能够继续吸附加热腔室430中的水蒸气。
示例
鉴于以下非限制性示例，将更好地理解本发明。
示例1
图18是根据本公开的一些实施例的具有凝结腔室的湿气泵对没有凝结腔室的湿气泵的测试数据的图表600。本公开的实施例中的凝结腔室的存在有助于水蒸气的凝结，从而将水蒸气从加热腔室和凝结腔室之间的空气中抽出，并且提供当加热器关闭时，水蒸发并且离开湿气泵的延长的持续时间。
具有凝结腔室的湿气泵(类似于湿气泵20、200或400中的任一个)和不具有凝结腔室的湿气泵经受以下测试方法。将每个湿气泵放置在设定在25摄氏度和80％相对湿度(RH)下的没有膜片的环境腔室中至少24小时，以用湿气饱和干燥剂。吸附口例如被不透水蒸气的粘合剂堵塞。
饱和后，将膜片粘合到每个设备，并且在22摄氏度和50％RH下在称重天平上在环境腔室外记录初始重量。每个加热器在135摄氏度的温度下被激活20分钟的加热循环。
在加热循环之后，在加热器关闭的蒸发循环中，每隔5分钟记录每个湿气泵的随后重量测量约10小时。
图表600是示出蒸发循环期间每个湿气泵(具有和不具有凝结腔室)中的重量损失(毫克)的重量损失图。失去的重量表示曾经存储在干燥剂中的湿气从湿气泵中排出。
散点图605表示具有凝结腔室的湿气泵的重量损失。如图所示，在测量610处，该湿气泵在加热循环结束时和蒸发循环开始时损失约480毫克。然后，在约300分钟时，在测量615处共损失约580毫克的重量。蒸发循环促使多达约100毫克的湿气(约20.8％的湿气)离开具有凝结腔室的湿气泵。
散点图620表示没有凝结腔室的湿气泵的重量损失。如图所示，在测量625处，该湿气泵在加热循环结束时和蒸发循环开始时损失约300毫克。然后，在约300分钟时，在测量630处共损失约360毫克的重量。蒸发循环促使多达约60毫克的湿气(约20％多的湿气)离开没有凝结腔室的湿气泵，但是仅约60毫克。
相比之下，假设几乎每个湿气泵中的湿气的全部在加热循环之前都被相应的干燥剂吸附，在相同的条件下和约300分钟之后，具有凝结腔室的湿气泵比不具有凝结腔室的湿气泵示出大于约10％的水损失的重量。特别地，具有凝结腔室的湿气泵在加热循环之后示出约60％的水损失重量，并且在相同条件下在约300分钟时示出约61％的整体水损失重量。因此，实验数据示出，诸如根据本文所述的实施例的凝结腔室的存在改善根据本公开的湿气泵的干燥剂的湿气去吸附效率。湿气去吸附效率被定义为从干燥剂中去吸附的水的重量对吸附到干燥剂中的水的重量。另外，数据示出凝结腔室的存在促使加热循环之后更多的湿气重量蒸发湿气。此外，凝结腔室的存在允许湿气泵同时从凝结腔室蒸发湿气，同时从外壳的内部环境吸附加热腔室中的湿气。
示例2
图19是根据本公开的一些实施例的仅模拟隔绝加热腔室的湿气泵原型(诸如湿气泵200)对模拟完全隔绝的湿气泵原型的测试数据的图表700。加热腔室的隔绝体的存在促使热量停留在邻近干燥剂的加热腔室中。如实验数据所示，加热腔室周围的隔绝体改善腔室之间的温度差，允许加热腔室加热时凝结腔室保持较冷，从而促使凝结腔室中的水蒸气凝结，同时使用热量去吸附干燥剂。如前所述，隔绝体可应用于本公开所考虑的实施例中的任一个。
模拟部分隔绝的湿气泵原型(加热腔室周围，诸如湿气泵200)和模拟完全隔绝的湿气泵原型(加热腔室和凝结腔室周围)经受如下测试方法。原型各自包括具有加热器的加热腔室、散热器、位于散热器中的粘结到散热器的由硅胶A型珠制成的干燥剂和体积约1立方厘米(cm3)的加热腔室。腔室由直径约30毫米(mm)，长度约5毫米的通道分开。测试隔绝体包括棉花和空气。
将每个原型的加热腔室放置在设定在25摄氏度和80％相对湿度(RH)的环境腔室中约72小时，以用湿气饱和干燥剂。
饱和后，在22摄氏度和50％RH下在环境腔室外部在称重天平上记录每个原型的初始重量。
然后，将相应的凝结腔室附接到每个原型。每个加热器在135摄氏度的温度下被激活10分钟的加热循环。
在加热循环结束时，将相应的凝结腔室从加热腔室分离，并记录每个加热腔室的最终重量。模拟部分隔绝(仅在加热腔室周围隔绝)的原型示出比另一个原型重量损失多约15％(284毫克重量损失对246毫克重量损失)。凝结腔室的存在改善干燥剂的湿气去吸附效率。
图表700是示出在加热循环期间在每个原型的凝结腔室和加热腔室中测量的摄氏温度的温度图。散点图705、710分别表示部分隔绝原型中凝结腔室和加热腔室的温度。散点图715、720分别表示完全隔绝原型中凝结腔室和加热腔室的温度。
可以看出，在约10分钟时，部分隔绝原型中的腔室之间的温度差725是约35摄氏度(约55摄氏度至90摄氏度)。相比之下，完全隔绝原型中的腔室之间的温度差在约10分钟时最多为5摄氏度，如果不小于这个温度的话。如实验数据所示，加热腔室周围的隔绝的存在帮助改善干燥剂的湿气去吸附效率。
可以在不偏离本发明的范围的情况下对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。尽管上述实施例涉及具体特征，但是本发明的范围还包括具有不同特征的组合的实施例以及不包括上述特征的全部的实施例。例如，关于每个湿气泵20、200、400描述的修改也可应用于本文所述的湿气泵实施例中的任一个。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
限定加热腔室和凝结腔室的壳体，所述壳体具有进入所述加热腔室的吸附口、在所述加热腔室和所述凝结腔室之间的去吸附口，以及离开所述凝结腔室的通气口；
位于所述加热腔室中的干燥剂；
被维持在所述加热腔室中并且被配置成加热所述加热腔室的加热器；以及
阀组件，所述阀组件由所述壳体维持，并且可在以下位置之间转变：
吸附位置，其中所述阀组件密封所述加热腔室和所述凝结腔室之间的所述去吸附口，并且打开进入所述加热腔室的所述吸附口，用于水蒸气传输到所述加热腔室中，以及
去吸附位置，其中所述阀组件密封所述吸附口并且打开所述加热腔室和所述凝结腔室之间的所述去吸附口，用于水蒸气传输离开所述加热腔室。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述加热器位于所述凝结腔室的外侧。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述加热器位于所述加热腔室中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，包括与所述加热器和所述干燥剂导电接触的散热器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述散热器与所述干燥剂的内表面或外表面中的一个导电接触。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述阀组件包括被配置成相对于所述壳体转变所述阀组件的致动器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述阀组件还包括被配置成在所述去吸附位置密封所述吸附口的吸附口盖，以及被配置成在所述吸附位置密封所述去吸附口的去吸附口盖。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，还包括暴露于所述凝结腔室的凝结表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，还包括被构造成使所述加热腔室隔绝的隔绝体，并且其中所述隔绝体位于所述壳体中且邻近所述加热腔室。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，还包括位于所述壳体和内部环境之间的膜片，所述膜片被配置成防止从所述干燥剂中逸出的颗粒进入所述内部环境。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述阀组件包括吸附口盖和去吸附口盖，所述去吸附口盖位于所述凝结腔室中，并且其中所述吸附口盖和所述去吸附口盖中的至少一个包括垫圈。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述阀组件包括耦接在所述去吸附口盖和所述吸附口盖之间的至少一个连杆。
13.根据权利要求11或权利要求12中任一项所述的装置，其中所述阀组件包括耦接在所述致动器和所述吸附口盖之间的连杆。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述阀组件包括位于所述加热腔室中的口覆盖框架。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述阀组件包括一个或多个开口，并且被配置成通过滑动所述一个或多个开口转变成与所述吸附口和所述去吸附口中的一个对准。
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