JP2019529102A - 差異バルブ面積を有する加熱湿分ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2016年10月7日に出願された「差異バルブ面積を有する加熱湿分ポンプ」という発明の名称の米国仮特許出願第62/405,475号による優先権を主張し、その開示の全体を参照により本明細書中に取り込む。
一般に、本開示はエンクロージャ内の湿分低下に関する。より詳細には、本開示は、エンクロージャ内の湿分を低下させるためのヒータを有する湿分ポンプに関する。
多くの物品は過度の湿分によって引き起こされる損傷を受けやすい。本明細書で使用されるときに、用語「湿分」は、液体形態であろうと蒸気形態であろうと、周囲雰囲気から拡散又は凝縮される水を指すことが意図される。例えば、電気及び電子物品は、過度の湿分のために破壊され又は変化されることがある。同様に、熱サイクルを受ける密閉された構成要素、例えばハウジング内に収容された構成要素は湿分関連の問題を受けやすい。望ましくない湿分を受けやすいエンクロージャの例としては、例えば、自動車ヘッドランプユニット、密閉ハウジング内に収容された電子機器、及び、エンクロージャ内の熱源のオン/オフサイクルによって湿分が蓄積する他のシステムが挙げられる。
幾つかの態様は、環境から湿分を除去するためのシステム、方法及びデバイスに関する。例えば、幾つかの実施形態は、非対称の吸着ポート及び脱着ポートのための差異バルブ面積を有する湿分ポンプ、ならびに、関連する使用方法及び製造方法に関する。
図1は、エンクロージャを画定し、内部環境16から外部環境14を分離するエンクロージャハウジング12を含むシステム10の斜視図である。本明細書中で使用するときに、「外部」及び「内部」は、エンクロージャハウジング12に対する空間を記載するために使用される用語である。それらは、例えばエンクロージャハウジングの両側にある。図1に示すように、システム10はまた、エンクロージャハウジング12によって維持されそして、外部環境及び内部環境14,16と連通する湿分ポンプ20を含む。
本発明は、以下の非限定的な実施例を考慮してよりよく理解されるであろう。
図9は、実施形態による、非対称比の吸着ポート面積/脱着ポート面積を有する湿分ポンプの、類似の寸法を有するが非対称性を欠く湿分ポンプと比較した試験データを示すグラフ表示である。湿分ポンプを環境チャンバ内に配置し、それぞれモデルエンクロージャ(約13Lの体積を有するランプ器具)に固定した。外部環境の湿度を、環境露点(DP)について測定しそして記録し、モデルエンクロージャの湿度を、各エンクロージャの露点について測定した。本発明の(非対称)及び比較用(対称)の湿分ポンプを、6時間間隔で30分間の繰り返しの脱着サイクルにかけ、残りの時間、該脱着サイクルは吸着サイクルによって分離された。非対称湿分ポンプが対称湿分ポンプよりも有意に低い露点を達成したことから示されるように、非対称湿分ポンプは対称湿分ポンプと比較して、それぞれのエンクロージャから湿分を急速に吸収した。実際に、非対称湿分ポンプは約8〜10サイクル以内に約−2.0℃という低い露点値を達成したが、一方、対称湿分ポンプは約35サイクル後にその動作限界近くで同様の結果を達成した。非対称湿分ポンプは、対称湿分ポンプで達成可能なものよりも有意に低い露点、例えば、約35サイクル後に−8.0℃未満の露点で動作限界を達成するようである。
(態様)
(態様1)
a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記少なくとも1つの吸着ポートは吸着面積を画定し、そして前記脱着ポートは脱着面積を画定し、そして前記吸着面積は前記脱着面積よりも大きい、装置。
(態様2)
前記少なくとも1つの吸着ポートは吸着面積を画定するためにハウジング内に複数の開口部を含む、態様1記載の装置。
(態様3)
前記デシカントは微粒子を生成することなく、3ミリメートル未満の半径を有する曲率に適合することができる可撓性材料を含む、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様4)
前記第一のチャンバ内に配置され、前記ヒータ及び前記デシカントと接触しているヒートスプレッダをさらに含む、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様5)
前記ヒートスプレッダは、前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングの内壁から離間し、前記デシカントは前記ヒートスプレッダの外面に適合し、前記ハウジングの内壁から離間している、態様4記載の装置。
(態様6)
前記デシカントは、実質的に均一な厚さを有する材料を含む、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様7)
前記デシカントは0.5mm未満の厚さ変動を有する、態様6記載の装置。
(態様8)
前記デシカントは0.25mm未満の厚さ変動を有する、態様6記載の装置。
(態様9)
前記第一のチャンバの内壁は筒形であり、前記デシカントは空隙を横切って前記第一のチャンバの内壁に向けて配置されている、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様10)
前記デシカントの外面は、前記デシカントと前記第一のチャンバの前記内壁との間の空隙と接触しており、前記デシカントの内面は、ヒータと熱的に結合されたヒートスプレッダと接触している、態様9記載の装置。
(態様11)
前記少なくとも1つの吸着ポートは、平行な開口部セットで配列されたハウジング内の複数の開口部を含み、各開口部は、前記バルブアセンブリが吸着位置と脱着位置との間を循環するときに、前記吸着ポートの各開口部が前記バルブアセンブリによってブロックされ又はアンブロックされるように、前記バルブアセンブリの移動方向に対して垂直に配列されており、前記複数の開口部の各開口部は、前記脱着位置においてブロックされておりおよび前記吸着位置においてアンプロックされている、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様12)
前記ハウジングは筒形であり、前記少なくとも1つの吸着ポートでの外側半径が25mm以下であり、そして、
前記吸着面積は少なくとも850mm 2 である、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様13)
前記吸着面積は前記脱着面積の少なくとも2倍である、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様14)
前記バルブアセンブリは、ハウジング内の複数の吸着開口部に対応する複数のブロッキング部材吸着開口部と、前記バルブアセンブリの吸着開口部間に配置された複数のブロッキング領域とを有するブロッキング部材を含み、そして
前記複数の吸着開口部の各吸着開口部の第一の幅は、対応するブロッキング領域の第二の幅以下であり、それにより、前記バルブアセンブリが脱着位置にあるときに、前記吸着開口部の各開口部は前記ブロッキング部材の対応するブロッキング領域によりブロッキングされる、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様15)
前記平行なセットは前記バルブアセンブリの移動方向においてずれている少なくとも2つの平行吸着開口部を含む、態様14に記載の装置。
(態様16)
前記平行なセットは前記バルブアセンブリの移動方向においてずれている少なくとも3つの平行吸着開口部を含む、態様14記載の装置。
(態様17)
前記デシカント層は50質量%〜90質量%の充填効率を有する、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様18)
前記デシカント層はフルオロポリマー及び金属酸化物又はそのゲルを含む、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様19)
前記デシカント層はシリカゲル充填ポリテトラフルオロエチレンである、態様1〜17のいずれか1項記載の装置。
(態様20)
前記デシカントは、スクリム上に接着したビーズ、固体錠剤、クロス、織布、不織布又は可撓性ポリテトラフルオロエチレン層を含む、態様1〜17のいずれか1項記載の装置。
(態様21)
前記デシカント層はその自重下で変形することなく少なくとも95℃の温度に耐える、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様22)
前記デシカント層はその自重下で変形することなく少なくとも105℃の温度に耐える、態様21記載の装置。
(態様23)
前記デシカント層はその自重下で変形することなく少なくとも150℃の温度に耐える、態様21記載の装置。
(態様24)
前記ヒータは前記デシカントを95℃以上の脱着温度に加熱するように構成されている、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様25)
前記脱着温度は105℃〜150℃である、態様24記載の装置。
(態様26)
前記脱着温度は110℃〜135℃である、態様24記載の装置。
(態様27)
前記デシカント層は、マンドレルロール試験で測定されるときに曲げ耐久性を有し、前記デシカントは1.5倍〜2倍の倍率で光学顕微鏡下で観察可能な粒子の発生なしに、目に見える表面のひび割れなしに、X及びY方向の両方向に0.16インチ/秒の速度にて0.125インチ半径以下でマンドレル上にロールされることができる、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様28)
前記脱着ポートと外部環境との間にありそして前記第一のチャンバの外側にあるベントポートによって画定される凝縮チャンバをさらに含み、前記ベントポートは蒸気透過膜を含む、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様29)
前記膜はフルオロポリマー膜である、態様28記載の装置。
(態様30)
前記膜は少なくとも0.5psiの水侵入圧を有する、態様28記載の装置。
(態様31)
前記デシカントは、95℃の脱着温度で20分以内に、50%の外部相対湿度及び22℃の外部温度での捕捉湿分の少なくとも40%を脱着する、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様32)
前記デシカントは、95℃の脱着温度で20分以内に、50%の外部相対湿度及び22℃の外部温度での捕捉湿分の少なくとも60%を脱着する、態様31記載の装置。
(態様33)
前記ヒータは交流電源に接続されている、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様34)
前記バルブアセンブリは前記ハウジングに対して前記バルブアセンブリを動かすように構成されたアクチュエータを含み、前記アクチュエータは前記ヒータが熱を供給しているときに、前記アクチュエータが前記バルブアセンブリを脱着位置まで動かすように熱活性化される、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様35)
a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記少なくとも1つの吸着ポートは前記ハウジングの壁に少なくとも1つの開口部を含み、前記壁はデシカントに近接しかつ実質的に平行である、装置。
(態様36)
前記少なくとも1つの開口部は、前記ハウジングの内部の空隙を横切って前記デシカントと平行でありかつそれに向けられている、態様35記載の装置。
(態様37)
前記ハウジングは前記デシカントを包囲するように配置された筒形バレルを含む、先行の態様のいずれか1項記載の装置。
(態様38)
前記少なくとも1つの脱着ポートはハウジング内に第一の複数の開口部を含み、そして
前記バルブアセンブリは、ハウジングの内部に隣接して配置されているブロッキング部材を含み、前記ブロッキング部材は該ブロッキング部材に第二の複数の開口部を有し、ここで、前記第二及び第一の複数の開口部は、前記バルブアセンブリが吸着位置にあるときに整列しているが、前記バルブアセンブリが脱着位置にあるときに整列しないように構成されている、態様37記載の装置。
(態様39)
a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記ハウジングの壁は少なくとも部分的に前記デシカントを包囲し、前記デシカントから離れており、そして
前記少なくとも1つの吸着ポートは、デシカントに向けられている前記ハウジングの壁に複数の開口部を含む、装置。
(態様40)
a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記バルブアセンブリは、前記ハウジングの内部にあり、前記ハウジング内で摺動可能に取り付けられたブロッキング部材を含み、該ブロッキング部材は吸着位置で脱着ポートを覆うように動作可能であり、そして脱着位置で少なくとも1つの吸着ポートを覆うように動作可能である、装置。
Claims (40)
- a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記少なくとも1つの吸着ポートは吸着面積を画定し、そして前記脱着ポートは脱着面積を画定し、そして前記吸着面積は前記脱着面積よりも大きい、装置。 - 前記少なくとも1つの吸着ポートは吸着面積を画定するためにハウジング内に複数の開口部を含む、請求項1記載の装置。
- 前記デシカントは微粒子を生成することなく、3ミリメートル未満の半径を有する曲率に適合することができる可撓性材料を含む、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記第一のチャンバ内に配置され、前記ヒータ及び前記デシカントと接触しているヒートスプレッダをさらに含む、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記ヒートスプレッダは、前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングの内壁から離間し、前記デシカントは前記ヒートスプレッダの外面に適合し、前記ハウジングの内壁から離間している、請求項4記載の装置。
- 前記デシカントは、実質的に均一な厚さを有する材料を含む、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカントは0.5mm未満の厚さ変動を有する、請求項6記載の装置。
- 前記デシカントは0.25mm未満の厚さ変動を有する、請求項6記載の装置。
- 前記第一のチャンバの内壁は筒形であり、前記デシカントは空隙を横切って前記第一のチャンバの内壁に向けて配置されている、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカントの外面は、前記デシカントと前記第一のチャンバの前記内壁との間の空隙と接触しており、前記デシカントの内面は、ヒータと熱的に結合されたヒートスプレッダと接触している、請求項9記載の装置。
- 前記少なくとも1つの吸着ポートは、平行な開口部セットで配列されたハウジング内の複数の開口部を含み、各開口部は、前記バルブアセンブリが吸着位置と脱着位置との間を循環するときに、前記吸着ポートの各開口部が前記バルブアセンブリによってブロックされ又はアンブロックされるように、前記バルブアセンブリの移動方向に対して垂直に配列されており、前記複数の開口部の各開口部は、前記脱着位置においてブロックされておりおよび前記吸着位置においてアンプロックされている、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記ハウジングは筒形であり、前記少なくとも1つの吸着ポートでの外側半径が25mm以下であり、そして、
前記吸着面積は少なくとも850mm2である、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。 - 前記吸着面積は前記脱着面積の少なくとも2倍である、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記バルブアセンブリは、ハウジング内の複数の吸着開口部に対応する複数のブロッキング部材吸着開口部と、前記バルブアセンブリの吸着開口部間に配置された複数のブロッキング領域とを有するブロッキング部材を含み、そして
前記複数の吸着開口部の各吸着開口部の第一の幅は、対応するブロッキング領域の第二の幅以下であり、それにより、前記バルブアセンブリが脱着位置にあるときに、前記吸着開口部の各開口部は前記ブロッキング部材の対応するブロッキング領域によりブロッキングされる、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。 - 前記平行なセットは前記バルブアセンブリの移動方向においてずれている少なくとも2つの平行吸着開口部を含む、請求項14に記載の装置。
- 前記平行なセットは前記バルブアセンブリの移動方向においてずれている少なくとも3つの平行吸着開口部を含む、請求項14記載の装置。
- 前記デシカント層は50質量%〜90質量%の充填効率を有する、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカント層はフルオロポリマー及び金属酸化物又はそのゲルを含む、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカント層はシリカゲル充填ポリテトラフルオロエチレンである、請求項1〜17のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカントは、スクリム上に接着したビーズ、固体錠剤、クロス、織布、不織布又は可撓性ポリテトラフルオロエチレン層を含む、請求項1〜17のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカント層はその自重下で変形することなく少なくとも95℃の温度に耐える、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカント層はその自重下で変形することなく少なくとも105℃の温度に耐える、請求項21記載の装置。
- 前記デシカント層はその自重下で変形することなく少なくとも150℃の温度に耐える、請求項21記載の装置。
- 前記ヒータは前記デシカントを95℃以上の脱着温度に加熱するように構成されている、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記脱着温度は105℃〜150℃である、請求項24記載の装置。
- 前記脱着温度は110℃〜135℃である、請求項24記載の装置。
- 前記デシカント層は、マンドレルロール試験で測定されるときに曲げ耐久性を有し、前記デシカントは1.5倍〜2倍の倍率で光学顕微鏡下で観察可能な粒子の発生なしに、目に見える表面のひび割れなしに、X及びY方向の両方向に0.16インチ/秒の速度にて0.125インチ半径以下でマンドレル上にロールされることができる、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記脱着ポートと外部環境との間にありそして前記第一のチャンバの外側にあるベントポートによって画定される凝縮チャンバをさらに含み、前記ベントポートは蒸気透過膜を含む、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記膜はフルオロポリマー膜である、請求項28記載の装置。
- 前記膜は少なくとも0.5psiの水侵入圧を有する、請求項28記載の装置。
- 前記デシカントは、95℃の脱着温度で20分以内に、50%の外部相対湿度及び22℃の外部温度での捕捉湿分の少なくとも40%を脱着する、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記デシカントは、95℃の脱着温度で20分以内に、50%の外部相対湿度及び22℃の外部温度での捕捉湿分の少なくとも60%を脱着する、請求項31記載の装置。
- 前記ヒータは交流電源に接続されている、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記バルブアセンブリは前記ハウジングに対して前記バルブアセンブリを動かすように構成されたアクチュエータを含み、前記アクチュエータは前記ヒータが熱を供給しているときに、前記アクチュエータが前記バルブアセンブリを脱着位置まで動かすように熱活性化される、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記少なくとも1つの吸着ポートは前記ハウジングの壁に少なくとも1つの開口部を含み、前記壁はデシカントに近接しかつ実質的に平行である、装置。 - 前記少なくとも1つの開口部は、前記ハウジングの内部の空隙を横切って前記デシカントと平行でありかつそれに向けられている、請求項35記載の装置。
- 前記ハウジングは前記デシカントを包囲するように配置された筒形バレルを含む、先行の請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも1つの脱着ポートはハウジング内に第一の複数の開口部を含み、そして
前記バルブアセンブリは、ハウジングの内部に隣接して配置されているブロッキング部材を含み、前記ブロッキング部材は該ブロッキング部材に第二の複数の開口部を有し、ここで、前記第二及び第一の複数の開口部は、前記バルブアセンブリが吸着位置にあるときに整列しているが、前記バルブアセンブリが脱着位置にあるときに整列しないように構成されている、請求項37記載の装置。 - a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記ハウジングの壁は少なくとも部分的に前記デシカントを包囲し、前記デシカントから離れており、そして
前記少なくとも1つの吸着ポートは、デシカントに向けられている前記ハウジングの壁に複数の開口部を含む、装置。 - a)i)ヒータを有する第一のチャンバと、
ii)前記第一のチャンバへの少なくとも1つの吸着ポートと、
iii)前記少なくとも1つの吸着ポートに近接して配置されたデシカントと、
を含む、ハウジングと、
b)前記ハウジング内に配置され、吸着位置と脱着位置との間で移行可能であるバルブアセンブリであって、前記吸着位置において、前記少なくとも1つの吸着ポートは開いており、前記脱着位置の際に、前記バルブアセンブリと前記ハウジングとの間に脱着ポートが形成される、バルブアセンブリと、
を含み、
前記バルブアセンブリは、前記ハウジングの内部にあり、前記ハウジング内で摺動可能に取り付けられたブロッキング部材を含み、該ブロッキング部材は吸着位置で脱着ポートを覆うように動作可能であり、そして脱着位置で少なくとも1つの吸着ポートを覆うように動作可能である、装置。
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