KR20200024289A - 벤토나이트 물질 및 중합체를 포함하는 재생가능한 데시컨트 제품 - Google Patents

벤토나이트 물질 및 중합체를 포함하는 재생가능한 데시컨트 제품 Download PDF

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KR20200024289A
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desiccant
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KR1020207003160A
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다니엘 이. 바샴
존 피. 콜라루소
카일 도세
사무엘 에이. 톰슨
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더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
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Abstract

중합체 물질 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재가 개시되어 있다. 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡수할 수 있다. 데시컨트 부재는 내오염성이며 재생가능할 수 있다. 데시컨트 부재는 요구 환경에 적합한 높은 작동 수분 용량을 가질 수 있다.

Description

벤토나이트 물질 및 중합체를 포함하는 재생가능한 데시컨트 제품
우선권 주장
이 출원은 2017년 7월 6일자로 출원된 미국 가출원 제62/529,199호 및 2017년 8월 11일자로 출원된 미국 가출원 제62/544,407호의 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용 및 개시 내용은 참조로 본원에 포함된다.
기술분야
일반적으로, 본 발명은 내오염성이며 재생가능한 데시컨트 부재(desiccant member)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡착할 수 있는, 벤토나이트를 포함하는 데시컨트 부재에 관한것이다.
많은 제품은 과도한 수분으로 인해 손상되기 쉽다. 본원에서 사용된 바의 용어 "수분(moisture)"은 액체 형태 또는 증기 형태로 주위 대기로부터 확산되거나 응축되는 물을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 전기 및 전자 제품은 과도한 수분으로 인해 손상되거나 변경될 수 있다. 유사하게, 열 사이클링을 진행하는 밀폐된 구성 요소, 예컨대 하우징에 포함된 구성 요소는 수분 관련 문제에 취약하다. 바람직하지 않은 수분에 취약한 인클로저의 예는, 예를 들어, 자동차 헤드램프 유닛, 태양광 인버터, 밀폐된 하우징에 포함된 전자 장치, 및 인클로저 내의 열원의 온/오프 사이클링으로 인해 수분이 축적되는 기타 시스템을 포함한다.
수분을 제거하는 한 가지 수단은 인클로저를 통과하거나 인클로저를 통해 더 많은 공기 흐름을 제공하는 것이다. 그러나, 구성 요소가 밀폐된 하우징에 위치할 경우 충분한 공기흐름을 제공하는 것이 어려울 수 있으며, 통기 개구부 크기 증가와 같은 더 전통적인 수분 감소를 위한 접근 방식은 인클로저 오염과 같은 문제를 악화시킬 수 있다.
인클로저 내의 수분을 관리하는 또 다른 수단은 인클로저 내에 건조제 또는 데시컨트를 배치하는 것이다. 실리카 겔은 데시컨트로서 상업적으로 사용되며 이것은 US4830643에 기술된 바와 같은 다공성 중합체 매트릭스에 포함될 수 있다. 그러나 실리카 겔은 수분을 흡착하는 용량이 제한적이며 인클로저의 대기로부터 수분을 제거하는 수단으로서 기능을 계속하기 위해서는 흡착된 수분의 "재생" 또는 제거를 필요로한다.
인클로저의 수분을 관리하는 또 다른 수단은 공기가 흡착 사이클 동안 밀폐된 공간에서 가열 챔버 내의 실리카 겔 데시컨트로 전달되고, 수분은 탈착 사이클 동안 외부 환경으로 증발되는 수분 펌프의 방식에 의한 것이다.
US20160363331은 내부 환경으로부터 외부 환경으로 수분을 제거하기 위한 수분 펌프를 포함하는 시스템을 개시하고있다. 수분 펌프는 가열 챔버 및 응축 챔버를 규정하는 하우징을 포함한다. 하우징에 의해 유지되는 것은, 데시컨트, 히터 및 선택적으로 히터가 꺼져있을 때 가열 챔버에서 수증기를 흡착하고 히터가 켜져있을 때 가열 챔버로 수증기를 탈착하기 위한 히트싱크이다. 밸브 어셈블리는 또한 흡착 위치와 탈착 위치 사이에서 전환가능한 하우징에 의해 유지된다. 흡착 위치는 수증기가 내부 환경으로부터 가열 챔버로 선택적으로 투과될 수 있게 한다. 탈착 위치는 각기 외부 환경으로의 투과를 위해 수증기가 가열 챔버로부터 응축 챔버로 투과될 수 있게 한다. 데시컨트의 탈착 효율을 증가시키기 위해 단열재가 가열 챔버 주위에 임의로 사용된다.
WO1997027042는 자동차 램프와 같은 열원 또는 열 사이클링 디바이스에 근접하여 사용될 수 있는 데시컨트를 구성하는 건조제와 혼합된 다공성 중합체 물질을 개시하고 있다. 열원에 의해 발생된 열은 다공성 중합체 물질에서 건조제를 재생한다. 데시컨트 물질은 열원에 근접한 물질을 배치 또는 고정하기 쉽게하기 위해 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
US 2007/0197711은 개선된 색 안정성을 갖는 중합체/유기점토 조성물을 개시하고있다. 조성물은 할로겐화 중합체 매트릭스를 포함한다. 이것은 또한 필로실리케이트 점토 및 하나 이상의 4차 암모늄 화합물로 구성된 유기 점토 조성물을 포함한다. 4차 암모늄 화합물은 트리- 및 테트라-[폴리]옥시알킬렌 4차 암모늄 화합물, 이의 에테르 및 에스테르 유도체를 포함한다. 필로실리케이트 점토는 스멕타이트 점토를 포함하고 중합체는 폴리비닐 클로라이드를 포함한다. 중합체/유기점토 조성물은 트리스[2-히드록시에틸]탈로우 알킬 암모늄 이온, 트리스[2-히드록시에틸]수소화 탈로우 알킬 암모늄 이온 및 트리스[2-히드록시에틸]스테아릴 알킬 암모늄 이온으로부터 선택된 4차 암모늄 화합물을 포함한다.
EP1818609는 디바이스 내에 존재하는 내부 공기로부터 공기의 습기를 흡착하고 흡착된 공기의 습기를 외부 공기로 방출하기 위해 사용된 건조 매체를 갖는 디바이스를 개시한다. 전기 조정 엘리먼트는 흡착 위치와 탈착 위치 사이에서 이동된다. 건조 매체의 일부는 습기를 흡착하기 위한 흡착 위치에서 일시적으로 내부 공기와 접촉하고 공기의 습기를 방출하기 위해 탈착 위치에서 일시적으로 외부 공기와 접촉한다.
US6290758은 폐쇄된 하우징으로부터 습기를 추출하여 외부 대기로 통기하는 습기 펌프를 제공함으로써 장비 하우징 내의 습기 감소를 개시하고있다. 튜브는 하우징의 벽을 통과하며 내부 및 외부 대기에 개방되어 있다. 튜브는 하우징 내의 수분을 흡착하는 흡습성 재생 데시컨트의 제1 부분을 함유한다. 위킹 물질은 수분을 재생 데시컨트의 제2 부분으로 전달한다. 히터는 제2 부분으로부터 수분을 제거하여 "수분 구배(moisture gradient)"를 생성하고 이에 의해 하우징 내부로부터 수분이 지속적으로 배출된다.
US6235219는 데시컨트로서 유용한 조성물을 개시하고있다. 조성물은 흡습성 물질을 포함하는 성분과 용매 중의 유기 중합체를 혼합하여 용액을 형성한 후, 용액을 건조시켜 용매를 제거하고 유기 중합체 중에 분산된 수분 결핍 흡습성 물질을 제공함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 조성물은 흡습성 물질을 포함하는 성분과 용융된 유기 중합체를 혼합하여 유체 혼합물을 형성 한 후, 유체 혼합물을 비유체 상태로 냉각시킴으로써 제조될 수 있다. US6235219의 조성물은 하기를 포함할 수 있다: (1) 폴리비닐 알코올에 분산된 흡습성 물질; (2) 유기 중합체에 분산된 조해성 물질; 또는 (3) 둘다 용매에 용해된 흡습성 물질 및 중합체 물질.
이러한 인클로저의 오염은 인클로저 내부와 외부 모두에서 발생한다. 예를 들어, 컴퓨터 하드 드라이브에서, 손상은 내부 원에서 발생하는 입자 및 증기뿐만 아니라 외부 오염으로부터 발생할 수 있다.
US7306659는 필터 성능을 개선하고 가능한 다중 여과 기능을 단일 필터에 포함시킴으로써 오염에 취약한 전자 또는 광학 디바이스(예컨대 컴퓨터 디스크 드라이브)와 같은 한정된 환경으로부터 미립자 및 기상 오염물질과 같은 오염물질을 여과하기 위한 디바이스를 개시하고있다. 필터는 필터 성능을 개선하는 유동층을 포함한다. 여과 기능은 수동 흡착제 어셈블리를 포함하고, 입구, 또는 브리더 필터 및 흡착제 필터의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 인클로저 내의 원하는 기능에 따라 재순환 필터, 확산 튜브 및 외부 탑재 기능을 필터에 추가할 수 있다.
US5593482는 접착제 층, 흡착제 층 및 여과 층을 갖는 인클로저로부터 기체 오염물질을 제거하기 위한 흡착제 어셈블리를 개시한다. 인클로저에 전자기 차폐를 제공하는 금속 또는 금속화된 물질을 함유하는 외부 층을 갖는 외부 탑재 어셈블리가 또한 제공된다.
US5500038은 오염물질을 선택적으로 수착하기 위한 콤팩트 수착제 필터 및 필터를 갖는 인클로저로부터 오염을 제거하는 방법이 개시되어 있다. 필터는 그 안에 오염물질을 흡착하는 물질을 포함하는 수착제 코어(sorbent core), 수착제 코어를 완전히 함유하도록 내측 수착제 코어 주변을 감싸는 외측 보호 커버를 포함하고, 코어의 노출된 단부(들)는 그 안에 함유된 물질의 양을 제한하지 않으면서 필터 내에 존재하는 수착제 코어를 캡슐화하도록 캡핑되어 있다. 수착 필터가 인클로저 내에 배치되어 그 안에서의 가스 오염을 제거한다. 필터는 가스 방출 오염이 문제가 될 수 있는 컴퓨터 디스크 드라이브 또는 유사한 인클로저에 사용하기에 특히 적합하다.
오랜 세월 동안 습한 환경, 예컨대 30 내지 80%의 상대 습도에서 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량(working moisture capacity)을 유지하는 것이 계속 요구되고있다.
개요
일반적으로, 본 발명은 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 제거한다. 일 실시양태에서, 중합체 물질 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재가 제공되며, 여기서 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡수하면서 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량을 유지할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 벤토나이트 물질로 충전된 다공성 발포 폴리테트라플루오로에틸렌 매트릭스를 포함하는 데시컨트 부재가 제공되며, 여기서 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡수하면서 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량을 유지할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 히터를 갖는 제1 챔버, 제1 챔버로의 적어도 하나의 흡착구, 및 적어도 하나의 흡착구에 근접하여 배치된 벤토나이트 물질을 포함하는 하우징, 및 하우징 내에 위치하고 흡착 위치와 탈착 위치 사이에서 전환가능한 밸브 어셈블리를 포함하는 인클로저 어셈블리가 있다. 인클로저 어셈블리는 가열된 수분 펌프로 지칭될 수 있다. 일 실시양태에서, 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재가 제공된다. 벤토나이트 물질은 내부 대기의 수분을 제어하기 위해 재생된다. 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 내부 대기는 벤토나이트 물질에 노출되고, 벤토나이트 물질은 작동 수분 용량을 유지할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 열 사이클하는 전자 디바이스를 유지하도록 구성된 하우징; 하우징의 입구; 및 하우징의 입구에 삽입된 보호 통기부(protective vent)를 포함하는 인클로저 어셈블리가 제공되며, 여기서 보호 디바이스는 그 안에 이를 통해 공기흐름을 허용하는 포트(port) 및 포트에 인접한 벤토나이트 물질을 갖는 강체(rigid body)를 포함한다. 전자 디바이스는 태양광 인버터일 수 있다.
수동적 수분 보호를 위해, 그 안에 이를 통해 공기흐름을 허용하는 포트 및 포트에 인접한 벤토나이트 물질을 갖는 강체를 포함하는 보호 통기부가 제공된다.
다수의 실시양태가 개시되어 있지만, 본 발명의 여전히 다른 실시양태는 본 발명의 예시적인 실시양태를 나타내고 기술하는 하기의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 사실상 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 일 실시양태에 따른 중합체 매트릭스 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재의 단면도이다.
도 2는 일 실시양태에 따른 벤토나이트 물질에 인접한 중합체 물질의 필름을 포함하는 데시컨트 부재의 단면도이다.
도 3은 일 실시양태 따른 벤토나이트 물질에 인접한 중합체 물질의 파우치를 포함하는 데시컨트 부재의 단면도이다.
도 4는 일 실시양태에 따른 벤토나이트 물질의 개별 비드가 부착된 중합체 물질의 필름을 포함하는 데시컨트 부재의 단면도이다.
도 5는 일 실시양태에 따른 전자 부품을 위한 케이싱에서의 보호 통기부의 사시도이다.
도 6은 일 실시양태에 따른 탈착 구성에서의 수분 펌프의 사시도이다.
도 7은 일 실시양태에 따른 흡착 구성에서의 수분 펌프의 사시도이다.
도 8은 일 실시양태에 따른 탈착 구성에서 차동 밸브를 갖는 수분 펌프의 사시도이다.
도 9는 일 실시양태에 따른 흡착 구성에서 차동 밸브를 갖는 수분 펌프의 사시도이다.
도 10 및 도 11은 실시예 1에 대한 테스트의 그래프이다.
도 12 및 도 13은 비교예 1에 대한 테스트의 그래프이다.
도 14 및 도 15는 실시예 2에 대한 테스트의 그래프이다.
도 16 및 도 17은 536회 사이클에서의 실시예 1 과 2, 및 비교예 1의 비교 그래프이다.
도 18 및 도 19는 실시예 3에 대한 테스트의 그래프이다.
도 20 및 도 21은 비교예 2에 대한 테스트의 그래프이다.
도 22 및 도 23은 536회 사이클에서의 실시예 3 및 비교예 2의 비교 그래프이다.
도 24 및 도 25는 실시예 4에 대한 테스트의 그래프이다.
도 26 및 도 27은 실시예 5에 대한 테스트의 그래프이다.
도 28 및 도 29는 실시예 6에 대한 테스트의 그래프이다.
도 30 및 도 31은 비교예 3에 대한 테스트의 그래프이다.
도 32 및 도 33은 536회 사이클에서의 실시예 4-6 및 비교예 3의 비교 그래프이다.
상세한 설명
일반적으로, 본 발명은 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재를 제공한다. 일 실시양태에서, 데시컨트 부재는 중합체 물질 및 벤토나이트 물질을 포함한다. 본원에서 기재된 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡착할 수 있다. 이는 데시컨트 부재가 외부원 뿐만 아니라 내부원에 의해 야기된 오염이 있는 요구 환경에서 사용될 수 있게 한다. 내부 구성 요소로부터의 가스 제거는 수분과 함께 데시컨트 부재에 의해 흡착될 오염물질을 야기하는 내부 대기에 축적될 수 있다. 인접한 전자 장비와 같은 외부원으로부터의 오염 또는 공해로 인한 오염은 데시컨트 부재가 수분을 제거하는 대기에 또한 모일 수 있다. 본 발명자들은 이들 오염물질이 일부 데시컨트 물질, 특히 실리카 겔에 악영향을 미친다는 것을 발견하였다. 요구 환경에서는 데시컨트 부재의 재생이 종종 필요하지만, 이러한 오염물질에 노출된 실리카 겔을 재생하는 경우, 실리카 겔의 작동 수분 용량은 사용가능한 수명이 실리카 겔이 교체되어야만 하는 수준으로 감소되는 정도로 유의하게 저하된다. 요구 환경에서 유지 관리를 줄이고 사용가능한 수명을 개선하기 위해, 본원에서 기재된 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡수하면서 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량을 유지할 수 있는 벤토나이트 물질을 사용한다.
본원에서 기재된 데시컨트 부재는 대부분의 대기로부터 수분을 제거할 수 있지만, 벤토나이트를 포함하는 데시컨트 부재는 오염물질을 포함하는 대기로부터 수분을 제거하는데 특히 적합하다. 일 실시양태에서, 오염물질은 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 대기는 데시컨트 부재에 의해 흡착되기에 충분한 양으로 오염물질을 함유한다. 대기 중의 실록산 농도는 적어도 1 ppm 이상, 예컨대 적어도 5 ppm 이상일 수 있다. 마찬가지로, 대기 중 유기 화합물의 총 농도는 적어도 1 ppm 이상, 예컨대 적어도 5 ppm 이상일 수 있다. 이것으로 제한되는 것은 아니지만 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 테트라데카메틸시클로헵타실록산, 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 데카메틸테트라실록산, 도데카메틸펜타실록산 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 실론산이 대기 중에 존재할 수 있다. 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물은 방향족 또는 지방족 알코올을 포함할 수 있다. 방향족 알코올의 예는 벤질 알코올, 또는 2,4-디-tert-부틸페놀을 포함한다. 지방족 알코올의 예는 2-에틸-헥산올, 또는 도데칸올을 포함한다. 알코올 이외에, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 이소프로필 벤젠, 트리메틸 벤젠, 테트라메틸벤젠, 나프탈렌, 카프로락탐, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 아세토페논, 벤즈알데히드, 헵탄알, 헥산알, 옥타히드로-4,7-메타노-1H-인덴, 또는 테트라데칸과 같은 몇몇 다른 유기 화합물도 존재할 수 있다. 60℃ 초과의 비점을 갖는 다른 유기물이 대기 중에 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
실리카 겔이 이러한 대기에 노출되었을 때, 이들 성분 중 몇몇은 1 ppm 초과의 유의한 품질로 실리카겔에 흡착된 것으로 밝혀졌다. 특히, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 톨루엔, 2-에틸-헥산올, 벤질 알코올, 및 카프로락탐의 총 농도는 유의한 양인 것으로 밝혀졌다. 다른 유기물도 실리카 겔에 흡착되는 것으로 밝혀졌다. 실리카 겔 내의 이들 화합물의 존재는 수분을 위해 관리되는 대기가 바람직하지 않은 오염물질 축적을 갖는 것임을 나타낸다. 대기에서 오염물질을 제거하는 것은 어려울 수 있기 때문에, 실리카 겔은 불량하게 수행되고 자주 교체하여야 한다. 본원에서 기술된 바와 같이, 실리카 겔과는 달리, 벤토나이트 물질은 예상치 못하게 놀랍게도 이들 오염물질에 내성이 있으며 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량을 유지할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
벤토나이트는 자연적으로 발생하는 필로실리케이트 점토이며 스멕타이트 계열의 미네랄을 포함한다. 벤토나이트는 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트 또는 이들의 혼합물로서 상업적으로 구입 가능하다. 벤토나이트 물질은 이것으로 제한되는 것은 아니지만 몬모릴로나이트, 사포나이트, 바이델라이트, 및/또는 헥토라이트를 포함하는 1종 이상의 필로실리케이트를 포함한다. 필로실리케이트의 양은 벤토나이트 원에 따라 다르다. 필로실리케이트 이외에, 벤토나이트는 또한 석영(결정질 실리카), 유리 입자 및 가용성 염을 포함한다. 예시적인 일 실시양태에서, 벤토나이트 물질은 70 내지 99%의 몬모릴로나이트, 예컨대 75 내지 97%의 몬모릴로나이트, 75 내지 95%의 몬모릴로나이트, 또는 75 내지 90%의 몬모릴로나이트를 포함한다.
실리카 겔과 관련된 문제를 피하기 위해, 본원에서 사용된 벤토나이트 물질은 실질적으로 실리카 겔이 없고 바람직하게는 수분을 흡착하기 위한 유효량의 실리카 겔을 함유하지 않는다. 수분에 노출되지 않은 벤토나이트와 신선한 실리카겔을 비교할 때, 노출되지 않은 실리카 겔은 오염이 없는 깨끗한 환경에서 동일한 중량을 기준으로 노출되지 않은 벤토나이트보다 더 큰 수분 용량을 갖는다. 노출되지 않은 수분 용량의 이러한 차이로 인해, 실리카 겔은 주요한 상업적 데시컨트였다. 실리카겔은 표면적에 의존하여 수분을 유지하며 탈착/흡착 사이클 후 표면적 손실을 겪는다. 실리카 겔과는 달리, 벤토나이트는 팽윤에 의해 수분을 흡착한다. 벤토나이트가 필적할만한 표면적 손실을 나타내지만, 본 발명자들은 벤토나이트가 심지어 오염이 존재하는 경우에도 실리카 겔보다 더 높은 작동 수분 용량을 유지한다는 것을 놀랍게도 예상치 않게 발견하였다. 이는 본 발명의 실시양태에서 내오염성 데시컨트 부재를 제공한다.
오염된 대기에서 데시컨트 부재 내의 벤토나이트 물질은 작동 수분 용량에 대한 장기적인 영향이 매우 작은 것으로 나타났음을 본 발명자들에 의해 놀랍게도 예상치 않게 발견하였다. 이는 특히 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기에 노출되었을 때 실리카 겔보다 더 큰 작동 수분 용량을 본 발명의 데시컨트 부재에 제공한다. 작동 수분 용량은 각 사이클 사이의 변화가 작거나 0인 연속 재생 사이클 후에 얻은 평형을 의미한다. 작동 수분 용량을 유지함으로써, 본원에 기재된 바의 데시컨트 부재는 1, 5, 10, 15, 20 또는 심지어 25년과 같은 더 긴 기간 동안 요구 환경에서 사용될 수 있다. 이는 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 55% 이상 및 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 또는 60% 이하의 상대 습도, 예컨대 30 내지 80%의 상대 습도에서 특히 유익하다. 실리카 겔은 초기 수분 용량의 최대 90%의 작동 수분 용량 손실을 경험할 수 있다. 이는 실리카 겔에 대하여 더 많은 유지 관리와 증가된 교체 비용을 요구한다.
본원에서 기재된 다양한 실시양태는 작동 수분 용량을 유지하고, 이것은 다른 물질에 비해 개선을 나타낸다. 특히, 벤토나이트 물질의 수분 용량은 재생 후에 실질적으로 유지된다. 내구성이 있는 데시컨트 부재를 제공하기 위해 작동 수분이 긴 사이클 시간에 걸쳐 유지된다. 예시적인 일 실시양태에서, 짧은 기간 동안 작동 수분 용량은 25℃(50% 상대 습도) 및 67회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 25%보다 클 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 작동 수분 용량은 25℃ 및 67회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 50%보다 클 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 작동 수분 용량은 25℃ 및 67회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 70%보다 클 수 있다.
보다 긴 재생 기간 후, 예시적인 실시양태에서, 작동 수분 용량은 25℃(50% 상대 습도) 및 536회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 10%보다 크며, 예컨대, 25℃ 및 536회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 15%보다 크고, 25℃ 및 536회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 20%보다 크며, 25℃ 및 536회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 25%보다 크고, 또는 25℃ 및 536회 재생 사이클에서의 11.5 g/m3 수증기 농도에서 초기 수분 용량의 40%보다 크다. 대부분의 적용에서, 536회 사이클은 약 1년의 가동 시간이다.
일 실시양태에서, 작동 수분 용량은 536회 재생 사이클에서 30 내지 80%의 상대 습도 범위에 걸쳐 초기 수분 용량의 20% 초과로 유지될 수 있다. 실리카 겔은 실시예와 함께 하기에서 더 기술되는 바와 같이 특히 도 17, 23 및 33에 도시된 바와 같이 오염물질의 존재하에 작동 수분 용량을 유지할 수 없다. 그의 작동 수분 용량을 개선하려면 더 큰 부피의 실리카겔이 필요하지만, 이 부피는 너무 커서 대부분의 적용, 특히 더 작은 인클로저 어셈블리에 적합하지 않을 수 있다.
개선된 작동 수분 용량에 더하여, 절대 값의 관점에서 벤토나이트 물질은 다수의 사이클을 재생한 후 개선된 수분 용량 유지를 나타낸다. 사이클링 주기는 전자 디바이스 및 서비스에 따라 변할 수 있지만, 수분을 더 오래 유지하는 용량으로 인해 데시컨트가 요구 환경에서 사용될 수 있으며 유지 관리 비용이 감소될 수 있다. 일 실시양태에서, 벤토나이트 물질의 수분 용량은 재생된 후에 실질적으로 유지된다. 일반적으로, 벤토나이트 물질은 감소된 수분 용량 변화를 갖는다. 25℃, 50% 상대 습도(11.5 g/m3 수증기 농도)에서, 예시적인 일 실시양태에서, 벤토나이트를 포함하는 데시컨트 부재는 67회 사이클에서 75% 이하, 예컨대, 67회 사이클에서 60% 이하, 67회 사이클에서 50% 이하, 67회 사이클에서 40% 이하, 67회 사이클에서 35% 이하, 또는 67회 사이클에서 30% 이하의 수분 용량 변화를 갖는다. 수분 용량 변화가 75%를 초과할 때 67회 사이클과 같은 단기 사용의 경우, 데시컨트가 겪는 초기 손실이 너무 커서 요구 환경에서 사용하기가 어렵다. 장기 사용의 경우, 25℃, 50% 상대 습도(11.5 g/m3 수증기 농도)에서, 예시적인 일 실시양태에서, 벤토나이트를 포함하는 데시컨트 부재는 536회 사이클에서 90% 이하, 예컨대, 536회 사이클에서 80% 이하, 536회 사이클에서 70% 이하, 536회 사이클에서 60% 이하, 536회 사이클에서 55% 이하 또는 536회 사이클에서 50% 이하의 수분 용량 변화를 갖는다.
일 실시양태에서, 데시컨트 부재는 중합체 물질을 포함한다. 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로, 다공성 중합체 매트릭스 내의 벤토나이트 물질의 로딩은 50 내지 99%, 예를 들어 50 내지 80%, 또는 50 내지 75%의 범위이다. 50% 미만의 로딩은 전형적으로 수분 제어를 위해 충분한 벤토나이트를 사용하지 않으며 부재의 두께를 증가시킬 필요가 있다.
데시컨트 부재는 0.1 내지 15 mm의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 데시컨트 부재는 0.1 내지 3mm의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 데시컨트 부재는 벤토나이트 물질 및 중합체 물질을 포함하고 0.8 내지 2.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 벤토나이트 및 중합체 물질을 포함하는 데시컨트 부재는 0.85 내지 2.15 mm의 두께를 가질 수 있다. 작은 두께는 데시컨트 부재가 작은 통기구(venting port)를 갖는 몇몇 적용에 사용될 수 있게 한다. 일부 실시양태에서, 두께는 벤토나이트 물질의 낮은 로딩을 위해 더 큰 용량을 제공하도록 증가될 수 있다. 데시컨트 부재의 두께는 데시컨트 부재의 면적 전체에 걸쳐 실질적으로 두께가 균일할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 데시컨트 부재는 0.5 mm 미만, 또는 일부 경우 0.25 mm 미만의 두께 변화를 가질 수 있다.
본원에 기재된 데시컨트 부재는 가요성일 수 있으며, 이는 여러 이점을 제공한다. 가요성 데시컨트 부재는 히트 스프레더 또는 열뿐만 아니라 통기구 또는 본원에 기재된 다른 관련 구성 요소에 대한 순응성을 허용한다. 순응성을 증가시키면 데시컨트 부재를 재생할 때 열 전달을 증강시킬 수 있다. 가요성 데시컨트 부재 형태는 굴곡을 견딜 수 있어서, 데시컨트 부재가 평평한 표면으로 제조될 수 있고 데시컨트 부재를 굴곡시켜 하우징 또는 포트 내에 배치함으로써 설치될 수 있다. 특정 실시양태에서, 가요성 데시컨트 부재는 미립자를 생성하지 않고 3 밀리미터 미만, 예컨대 1 밀리미터 미만, 또는 0.5 밀리미터 미만의 반경을 갖는 곡률에 순응할 수 있다. 굴곡 내구성은 가시적인 표면 균열 또는 입자 생성없이 작은 반경으로 가요성 부재 형태가 X 및 Y 방향 모두로 맨드릴 상에 롤링되는 간단한 맨드릴 롤 테스트에서 측정될 수 있다.
데시컨트 부재는 섬유, 시이트, 튜브, 테이프, 펠릿 또는 비드를 포함하여 다양한 3 차원 형상으로 구성될 수 있다.
데시컨트 부재(10)의 구조는 적용에 기초하여 적합하게할 수 있다. 데시컨트 부재(10)는 벤토나이트 물질을 재생가능하게 하는 구조를 갖는다. 데시컨트 부재(10)의 다양한 단면도를 도 1-4에 도시한다. 일 실시양태에서, 도 1에 도시된 바의, 벤토나이트 물질(12)은 데시컨트 부재(10)를 형성하기 위해 중합체 물질의 매트릭스(13) 내에 포함시킬 수 있다. 중합체 물질은 공극을 갖는 상호 연결된 네트워크인 매트릭스(13)를 형성할 수 있다. 일 실시양태에서, 상호연결된 네트워크는 하나 이상의 피브릴(16)에 의해 연결된 복수의 노드(14)를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상호 연결된 네트워크는 공극을 생성하기 위해 결합된 피브릴을 포함할 수 있다. 매트릭스(13)는 벤토나이트 물질(12)에 의해 완전히 또는 부분적으로 충전되거나 함침된 공극 면적을 갖는다. 일 실시양태에서, 벤토나이트 물질(12)은 하나의 공극 면적으로부터의 벤토나이트 물질(12)이 인접한 공극 면적 내의 벤토나이트 물질과 접촉하는 상호 연결된 네트워크를 형성할 수 있다. 매트릭스(13)를 포매 또는 함침하면 매트릭스로부터 벤토나이트 분진 또는 잔사가 배출되는 것을 감소시킨다. 일 실시양태에서, 매트릭스(13)는 시이트, 튜브 또는 테이프 형태의 다공성 중합체 매트릭스이고, 다공성 중합체 매트릭스는 PTFE를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 도 2 및 도 3에 도시된 바의 중합체 물질은 벤토나이트 물질(12)에 인접하여 데시컨트 부재(10)를 형성하는 필름(20)일 수 있다. 필름(20)은 도 2에 도시된 바의 벤토나이트 물질(12)의 적어도 한 표면에 인접한 층일 수 있거나 또는 필름(20)은 벤토나이트 물질(12)을 둘러싸는 도 3에 도시된 파우치(30)일 수 있다. 일부 실시양태에서 필름(20)은 벤토나이트 물질(12)의 다중 표면에 인접할 수 있음을 이해하여야 한다. 파우치(30)는 에지(34)를 따라 밀봉 또는 결합되어 벤토나이트 물질(12)의 인클로저를 제공하는 중합체 물질의 필름 시이트(32)를 가질 수 있다. 벤토나이트 물질은 개별적인 느슨한 입자일 수 있거나 정제로 압축될 수 있다. 밀봉된 파우치(30)는 또한 벤토나이트 물질(12)에 의해 야기된 임의의 분진을 함유하는 데 유용할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 필름 또는 매트릭스와 같은 중합체 물질(42)에 부착된 벤토나이트 물질(12)의 하나 이상의 비드(40)가 존재할 수 있다. 비드(40)는 개별일 수 있고 중합체 물질(42)에 융합될 수 있거나 접착제 층(44)으로 부착될 수 있다. 벤토나이트 물질이 하나 이상의 이들 기술을 사용하여 데시컨트 부재에 포함될 수 있음을 당업자는 이해하여야 한다.
다공성 및 비다공성 중합체를 포함하는 다양한 중합체 물질이 사용될 수 있다. 벤토나이트 물질로부터의 탈착을 허용하기 위해, 중합체 물질은 수증기에 투과성일 수 있지만, 액체 불 투과성일 수 있다. 이는 데시컨트 부재가 내부 압력을 조절하기 위해 통기를 사용하는 환경에서 사용될 수 있게 한다. 열적으로 안정한 중합체 물질이 바람직하고 중합체 물질의 융점은 벤토나이트의 재생 온도보다 높아야 한다. 융점이 재생 온도보다 낮은 경우, 중합체 물질은 재생 동안 그의 형상이 변형되거나 상실할 수 있고, 이는 벤토나이트 물질의 수분 용량 또는 분진의 손실을 야기할 수 있다. 적합한 중합체 물질은 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 플루오로 중합체를 포함할 수 있다. 플루오로중합체는 폴리클로로프렌, 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 비닐리덴 클로라이드-비닐 클로라이드 공중합체, 비닐 클로라이드 공중합체, 비닐리덴 플루오라이드 중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함할 수 있다. 발포 PTFE(ePTFE), 발포 폴리에틸렌 또는 발포 폴리프로필렌(이축 배향 폴리프로필렌)과 같은 발포 중합체를 사용하여 다공성 중합체 매트릭스를 생성할 수 있다.
중합체 물질이 일 실시양태에서 사용되지만, 다른 실시양태에서, 벤토나이트 물질은 메시의 금속 스크린을 사용하여 유지되거나, 직포, 부직포 또는 편직인 직물재를 사용하여 유지되거나, 또는 이원자 점토와 같은 적합한 결합제를 사용하여 유지될 수 있다. 따라서, 일 실시양태에서, 하나 이상의 금속 스크린, 금속 메시, 직물 또는 이원자 점토 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재가 제공되며, 여기서 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡착할 수 있다.
일 실시양태에서, 데시컨트 부재는 벤토나이트 물질로 충전된 ePTFE 매트릭스를 포함한다. 이 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡착할 수 있다. 또한, ePTFE는 벤토나이트 물질의 재생 온도에서 열적으로 안정하다.
본원에 기술된 데시컨트 부재는 수동 및 능동 시스템을 포함하여 수분 제어를 필요로하는 몇몇 상이한 적용에 사용될 수 있다. 일반적으로 그 안에 이를 통해 공기흐름을 허용하는 포트 및 포트에 인접한 벤토나이트 물질을 갖는 강체를 포함하는 보호 통기부가 있을 수 있다. 보호 통기부는 액체와 미립자가 인클로저에 유입하지 않도록 하면서 동시에 공기가 통과하게 하는데 유용하다. 공기를 통과하게 함으로써 인클로저의 밀봉부 상의 응력을 감소시키고 케이싱 또는 인클로저 내의 압력을 균등하게 할 수 있다. 벤토나이트 물질을 보호 통기부에 포함시키는 것은 특히 내부 대기가 실록산 및 유기물과 같은 오염물질을 포함하는 경우 수분 관리를 더욱 개선시킨다.
일 실시양태에서, 열 사이클하는 전자 디바이스를 유지하도록 구성된 케이싱, 케이싱의 입구, 하우징의 입구에 삽입된 보호 통기부가 제공되며, 여기서 보호 통기부는 그 안에 이를 통해 공기흐름을 허용하는 포트를 가지며 포트에 인접한 벤토나이트 물질을 포함하는 강체를 포함한다. 매트릭스 또는 필름과 같은 중합체 물질은 또한 벤토나이트 물질을 유지하기 위해 사용된다. 보호 통기부가 케이싱의 입구에 나사로 고정되거나 스냅될 수 있다.
도 5는 인클로저를 규정하고 내부 대기(106)로부터 외부 환경(104)을 분리하는 케이싱(102)을 포함하는 인클로저 어셈블리(100)의 사시도이다. 일 실시양태에서, 케이싱은 외부 환경(104)과 내부 대기(106) 사이에서 유일한 공기 통로가 입구(108)를 통과하도록 기밀성(air-tight), 습밀성(moisture-tight), 및 수밀성(water-tight) 밀봉부 중 적어도 하나를 형성한다. 본원에서 사용된 바의 "외부(outside)" 및 "내부(inside)"는 케이싱(102)에 대한 공간을 기술하기 위해 사용된 용어이며, 예를 들어 케이싱의 반대측 상에 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 보호 통기부(120)가 입구(108)에 삽입된다. 공기흐름은 보호 통기부(120)를 통과할 수 있으며, 이는 케이싱(102) 내의 압력을 균등화할 수 있다. 보호 통기부(120)는 강체 및 포트를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 보호 통기부(120)는 벤토나이트 물질을 포함하고, 추가의 실시양태에서 중합체 물질 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재를 포함한다. 도 5에 도시하지 않았지만, 케이싱은 열 사이클하는 태양광 인버터와 같은 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 자동차 적용의 경우 헤드램프 용 전구를 포함할 수 있다. 열 사이클링은 내부 대기(106)에 수분(110) 축적을 야기한다. 수분(110)의 존재는 가열 원 또는 다른 구성 요소, 특히 케이싱 내의 전기 또는 전자 구성요소의 유용한 수명을 감소시킬 수 있다. 또한, 기체 방출 또는 외부 오염으로 인해, 내부 대기(106)는 또한 실록산(112) 또는 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기물(114)을 포함할 수 있다. 본원에서 기재된 바와 같이, 벤토나이트 물질을 포함하는 보호 통기부가 이러한 대기에 노출될 때 수분 관리에 유용한 작동 수분 용량을 유지할 수 있다는 것은 예상치 않은 놀라운 일이다.
보호 통기부의 한 유형은 가열된 수분 펌프이다. 보다 상세하게 기술된 바와 같이 벤토나이트 물질은 가열된 수분 펌프에 특히 적합하다.
가열된 수분 펌프의 일 실시양태에서, 하우징 및 하우징 내에 위치되고 흡착 위치와 탈착 위치 사이에서 전환가능한 밸브 어셈블리를 포함하는 인클로저 어셈블리가 제공된다. 하우징은 히터를 갖는 제1 챔버, 제1 챔버로의 적어도 하나의 흡착구, 및 적어도 하나의 흡착구에 근접하여 배치된 벤토나이트 물질을 더 포함한다. 일 실시양태에서, 벤토나이트 물질은 본원에 기재된 바의 데시컨트 부재일 수 있다. 하우징은 응축 챔버, 및 응축 챔버로부터의 통기구를 더 포함한다. 흡착 위치는 가열 챔버와 응축 챔버 사이의 탈착구를 밀봉하고 가열 챔버로의 수증기 투과를 위해 가열 챔버로 흡착구를 개방한다. 탈착 위치는 흡착구를 밀봉하고 가열 챔버로부터의 수증기 투과를 위해 가열 챔버와 응축 챔버 사이에서 탈착구를 개방한다. 이 디바이스는 열 펌프 또는 수분 펌프로서도 지칭될 수 있다. 가열된 수분 펌프의 다양한 상세한 설명은 이제 하기 실시양태에서 기술될 것이다.
일 실시양태에서, 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 펌프 하우징(210)(부분 절단으로 나타냄), 벤토나이트 물질(212)(부분 절단으로 나타냄), 히터(214), 히트 싱크로서 기능할 수 있는 히트 스프레더(216)(부분 절단으로 나타냄), 및 펌프 하우징(210)에 의해 규정된 하나 이상의 챔버(220, 222, 224)를 출입하는 수증기를 선택적으로 투과하도록 전환가능한 밸브 어셈블리(218)(부분 절단으로 나타냄)를 갖는 수분 펌프(200)의 절단 사시도가 있다. 일 실시양태에서, 벤토나이트 물질(212)을 포함하는 데시컨트 부재가 있다. 수분 펌프(200)는 일반적으로 수분 펌프(200)로 유입되는 내부 대기(206)로부터 수분을 제거하고 수분 펌프(200)를 빠져 나가서 외부 환경(204)으로 수분을 복귀시키도록 작동한다. 벤토나이트 물질(212)은 일반적으로 가열되지 않은 경우 공기로부터 수증기를 흡착하도록 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 수분 펌프(200)는 흡착 위치에 있다. 도 7은 탈착 위치에 있는 수분 펌프를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 수분 펌프(200)는 원통형 부품을 갖는 회전 대칭 형상을 갖지만, 다양한 형상이 고려된다.
히터(214)의 비제한적인 예는 양의 열 계수(PTC: positive thermal coefficient) 히터이며, 이는 자기 조절식일 수 있다. 히터(214)는 AC 또는 DC 전류에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 많은 적용에서, DC 전류는 히터(214)의 원으로서 용이하게 이용가능하다. 히터(214)는 적용에 이용 가능한 전압을 이끌어 내도록 선택될 수 있다. 이용 가능한 전압으로 작동하는 히터를 선택하면 전체 시스템의 비용을 감소시킬 수 있다. 특정 실시양태에서, 이것으로 제한되는 것은 아니지만 자동차, 컴퓨터 시스템, 조명 및 전자 인클로저를 포함하는 광범위한 배열 적용의 경우, DC 전압은 2V 내지 80V, 예컨대 2V 내지 24V 또는 10V 내지 16V일 수 있다.
케이싱의 입구에 삽입될 때, 펌프 하우징(210)은 케이싱과 기밀성, 습밀성 및 수밀성 밀봉부 중 적어도 하나를 형성한다. 펌프 하우징(210)은 단일 조각의 강성 물질로 형성될 수 있지만, 별도의 연결된 부품들이 고려된다. 수분 펌프(200)는 내부 대기(206)로부터의 수분을 펌프 하우징(210) 내부의 하나 이상의 챔버로 향하게 하고 하나 이상의 챔버로부터의 수분을 외부 환경(204)으로 향하게 한다. 이러한 방식으로, 수분 펌프(200)는 내부 대기(206)로부터 수분을 제거하여 케이싱 내의 전자 구성요소의 유용한 수명을 연장시킨다.
펌프 하우징(210)은 가열 챔버(220), 가열 챔버(220)에 인접한 응축 챔버(222)를 규정한다. 추가의 실시양태에서, 펌프 하우징(210)은 또한 가열 챔버(220)에 인접한 잔사 챔버(debris chamber)(224)를 규정할 수 있다. 작동시, 수증기는 내부 대기(206)로부터 가열 챔버(220) 내로(예컨대, 잔사 챔버(224)를 통해), 이어서 가열 챔버(220)로부터 응축 챔버(222)로 선택적으로 투과되어 외부 환경(204)으로 배출된다.
도시된 바와 같이, 펌프 하우징(210)은 가열 챔버(220), 응축 챔버(222) 및 잔사 챔버(224)의 적어도 한 측면 경계를 형성하는 벽(230)을 포함한다. 응축 챔버(222)에서, 벽(230)의 내부 표면은 임의로 수증기가 액체로서 수집 또는 침전하기 위한 장소로서 작용하여 응축 챔버(222)의 공기 중의 수분을 감소시키는 응축 표면을 규정한다.
도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 펌프 하우징(210)은 또한 흡착구(240), 탈착구(242), 및 통기구(244)를 포함한다. 흡착구(240)는 가열 챔버(220)로의 수증기 투과 면적을 제공하고 탈착구(242)는 가열 챔버(220)로부터 응축 챔버(222)로의 수증기 투과 면적을 제공한다. 도시된 바와 같이, 탈착구(242)는 다양한 구성이 고려되지만, 가열 챔버(220)와 응축 챔버(222) 사이에 위치하며 일반적으로 펌프 하우징(210) 목부의 직경이 좁아지는 면적에 해당한다. 보다 상세하게 기술될 바와 같이, 챔버(220, 222, 224)는 전형적으로 밸브 및/또는 필터(예를 들어, 막) 구조에 의해 선택적으로 또는 연속적으로 분리된다.
히터(214)는 데시컨트(212)를 가열하기 위해 히트 스프레더(216)로 열을 향하게 한다. 작동 중에, 히터(214)는 선택적으로 전력을 공급받아 열을 발생시킨다. 열의 일부가 공기를 통해(예컨대, 대류를 통해) 또는 다른 구성 요소를 통해 소산될 수 있지만, 일반적으로 발생된 열의 상당 부분이 히트 스프레더(216)에 흡착된다. 히트 스프레더(216) 내의 열의 적어도 일부는 벤토나이트 물질(212)에 (예컨대, 전도를 통해) 흡착된다. 벤토나이트 물질(212)에 흡착된 수증기는 예를 들어 가열 챔버(220)에서 가열되고 벤토나이트 물질(212)로부터 공기로 방출된다. 히터(214)에 전력이 공급되지 않고 벤토나이트 물질(212)이 충분히 냉각되면, 벤토나이트 물질(212)은 공기로부터 수증기를 흡착한다.
밸브 어셈블리(218)는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 하우징(210)에 대해 밸브 어셈블리(218)를 이동시키도록 구성된 액추에이터(260)를 포함한다. 일 실시양태에서, 히터(214)가 가열 챔버(220)로 열을 전달할 때, 액추에이터(260) 및 벤토나이트 물질(212)은 히트 스프레더(216)를 통해 가열된다. 이에 반응하여, 액추에이터(260)는 팽창하고, 벤토나이트 물질(212)은 가열 챔버(220)로 수분을 탈착시킨다. 히터(214)가 가열 챔버(220)로 열을 전달하지 않으면, 액추에이터(260) 및 벤토나이트 물질(212)은 냉각된다. 이에 반응하여, 액추에이터(260)가 수축하고, 벤토나이트 물질(212)은 가열 챔버(220)의 공기로부터 수증기를 흡착한다. 다른 실시양태에서, 액추에이터는 상 변화 물질과 같은 온도에 응답하는 열기계적 액추에이터일 수 있다. 상 변화 물질의 비제한적인 예는 왁스(예컨대, 파라핀 왁스), 바이메탈 엘리먼트 및 니티놀을 포함한다.
수분 펌프(200)의 다양한 실시양태는 하나 이상의 막을 포함한다. 통기구(250)를 덮는 막(252)은 벤토나이트 물질(212)에서 유리된 입자 또는 분진이 붙은 입자가 펌프 하우징(210)에서 나와 외부 환경(204)으로 유입하는 것을 방지하는 것과 같이 고체 잔사가 수분 펌프(200)에 출입하는 것을 방지한다. 막(252)은 또한 입자(예컨대, 분진)가 외부 환경(204)으로부터 유입된는 것을 방지한다. 선택적 막(254)이 입구 포트를 덮기 위해 사용되어 벤토나이트 물질(212)에서 유리된 입자 또는 분진이 붙은 입자가 펌프 하우징(210)에서 나와 내부 대기(206)로 유입하는 것을 방지할 수 있다.
하나 이상의 막(252, 254)의 또 다른 목적은 공기와 수증기가 이를 투과할 수 있도록 허용하는 것이다. 하나 이상의 막(252, 254)의 여전히 또 다른 목적은 액체 수이 이를 투과하는 것을 방지하는 것이다. 하나 이상의 막의 여전히 또 다른 목적은 막에 오일이 축적되는 것을 방지하는 것이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 막은 선택된 하나 이상의 목적에 대응하여 고체 잔사 불투과성, 공기 투과성, 증기 투과성(예컨대, 수증기 투과성), 물 불투과성 및 소유성(oleophobic)이다. 도시된 바와 같이, 막(252)은 통기구(250)를 덮는다. 또한, 도시된 바와 같이, 선택적 막(254)은 흡입구(intake port)(256)를 덮고 펌프 하우징(210)과 내부 대기(206) 사이에 위치하여 벤토나이트 물질(212)로부터 유리된 입자가 내부 환경(206)으로 유입되는 것을 방지한다. 일부 실시양태에서, 막(250)은 펌프 하우징(210)에 부착된다. 적합한 막 물질의 예는 미국 특허 제6,210,014호, 제6,709,493호, 및 제8,968,063호에 기재된 것과 같은 ePTFE 막을 포함하며, 이들 특허의 내용은 본원에서 모든 목적을 위해 참조로 포함된다.
도 7에서 나타낸 탈착 위치에서, 액추에이터(260)는 팽창되거나, 연장된 위치에 있다. 탈착 위치로 이동할 때, 밸브 어셈블리(218)는 흡착구(240)를 밀봉하고 탈착구(242)를 개방한다. 특히, 가스켓(246)을 포함하는 흡착구 커버(244)는 펌프 하우징(210)과 접촉하여 흡착구(240)를 밀봉한다. 가열 사이클 동안 및/또는 가열 사이클 후 원하는 시간 동안, 밸브 어셈블리(218)는 탈착 위치에 있고 열은 가열 챔버(220), 특히 액추에이터(260) 및 벤토나이트 물질(212)로 전달된다. 히터(214)에 의해 전달되는 열에 반응하여, 액추에이터(260)는 팽창하고 벤토나이트 물질(212)은 수분을 공기중에 방출하기 시작한다. 도시된 바와 같이, 탈착 또는 흡착 위치에서, 히터(214)는 펌프 하우징(210)의 응축 챔버(222)로부터의 펌프 하우징(210)에 대해 고정된 위치로 남아 있는다.
수증기는 예를 들어 확산에 의해 가열 챔버(220)로부터 응축 챔버(210)로 자유롭게 투과된다. 그러나, 도 6 및 도 7에 도시된 작동에 따라, 수분 펌프(200)가 탈착 위치에 있을 때 수증기는 일반적으로 흡착구 커버(244)의 밀봉으로 인해 잔사 챔버(224) 또는 내부 대기(206)로 투과될 수 없다. 따라서, 가열 챔버(220)로부터의 수증기는 또한 일반적으로 선택적 막(254)으로부터 투과될 수 없다. 응축 챔버(222) 내의 가열된 수증기는 막(252)을 통해 통기되거나 응축 챔버(222)의 하나 이상의 표면 상에서 응축되기 시작한다.
일 실시양태에서, 응축 챔버(222)를 갖는 수분 펌프(200)는 벤토나이트 물질(212)에서 수분 탈착을 증가시킨다. 이는 벤토나이트 물질(212)이 더 많은 수분을 제거하도록 허용할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시양태는 밸브 어셈블리 위치와 벤토나이트 물질(212)의 가열 사이의 적절한 타이밍을 용이하게하여 수분을 배출한다. 적절한 타이밍을 용이하게 하는 대안적 또는 조합으로 제시된 구성의 비제한적인 예는 하기를 포함한다: 액추에이터(260)의 왁스 용융 온도를 벤토나이트 물질(212)의 탈착 온도보다 더 낮게 설정하고, 히터(214)를 액추에이터(260)에 더 가깝게 위치시키며, 히트 스프레더(216) 상의 벤토나이트 물질(212)로부터 비교적 더 멀리 위치시키고, 벤토나이트 물질(212)보다 액추에이터(260)에 더 많은 일시적인 열 플럭스를 선호하도록 히트 스프레더(216)의 단면적을 설정하고, 벤토나이트 물질(212) 전에 액추에이터(260)로의 높은 열전달 속도를 선호하는 히트 스프레더(212)의 물질 특성을 선택한다. 또한, 일부 실시양태에서 마이크로컨트롤러는 상 변화 액추에이터(도시되지 않음) 보다는 히터 온도 및 지속 시간 및/또는 전자(예컨대, 솔레노이드)의 작동을 직접 제어하기 위해 임의로 이용된다.
일부 예에서, 선택된 양의 시간 후에, 열은 더 이상 가열 챔버(220)로 전달되지 않고, 밸브 어셈블리(218)는 탈착구(240)를 밀봉하여 증발 사이클을 시작한다. 응축 챔버(222) 내의 액체 수는 증발을 계속 자유롭게하고 응축 챔버(222) 내에 남아 있는 수증기는 수분 펌프(200)가 흡착 위치에 남아 있는 동안 일정 시간에 걸쳐 응축 챔버로부터 자유롭게 계속 투과될 수 있다. 탈착구 커버(248)에 의한 탈착구(242)의 밀봉으로 인해, 이러한 수분은 일반적으로 응축 챔버(222)로부터 가열 챔버(220)로 재유입할 수 없다. 탈착구 커버(248)는 또한 흡착 위치에 있을 때 탈착구(242)를 밀봉하기 위한 개스킷 물질(249)를 갖는다. 도시되어 있지 않지만, 흡착구 커버(244) 및 탈착구 커버(248)는 하나 이상의 커넥터에 의해 연결될 수 있어서 커버는 액추에이터(260)의 이동과 함께 이동한다. 벤토나이트 물질(212)은 흡착구(240)를 통해 가열 챔버(220)로 유입되는 수분의 흡착을 자유롭게 시작한다. 당업자는 본 개시의 이점을 고려하여 특정 적용 및 수분 펌프 특징의 관점에서 가열, 탈착 및 흡착을 위해 적절한 시간을 선택할 수 있을 것이다.
도 6 및 도 7에서 도시된 바와 같이 흡착구 및 탈착구의 밸브 면적은 대략적으로 동등하다. 일 실시양태에서, 흡수구의 밸브 면적이 탈착구의 밸브 면적보다 커서 밸브 면적 차이가 발생하는 가열된 수분 펌프를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 차이는 크기 증가에 의존함이 없이 수분을 포착하는 속도를 유리하게 증가시킬 수 있다. 일 실시양태에서, 흡착구 및 탈착구는 각각 흡착 면적 및 탈착 면적을 규정하고, 흡착 면적은 탈착 면적보다 더 커서 차동 밸브 면적을 제공한다. 흡착구(들)은 평행 세트로 배열된 하우징 내의 복수의 개구부를 포함하고, 각각의 개구부는 밸브 어셈블리의 이동 방향에 수직으로 배열된다. 따라서, 흡착구는 하우징 내에 복수의 개구부를 포함하여 흡착 면적을 규정한다. 각각의 개구부는 밸브 어셈블리의 이동 방향으로의 탈착구의 폭과 대략적으로 동일한 폭을 갖는다. 밸브 어셈블리는 밸브 어셈블리가 흡착 위치에 있을 때 흡착구 개구부와 정렬하도록 배열된 복수의 개구부 및 밸브 어셈블리가 탈착 위치에 있을 때 흡착구 개구부와 정렬하도록 배열 및 차단하는 개구부 사이에 배치된 복수의 차단 영역을 갖는 밸브 어셈블리를 포함한다. 탈착구는 복수의 흡착 개구부의 각각의 개구부의 폭과 대략적으로 동일한 폭을 갖는다. 복수의 흡착 개구부의 각각의 개구부의 폭은 바람직하게는 밸브 어셈블리의 각각의 차단 영역의 상응하는 폭 이하이다.
흡착구는 벤토나이트 물질 또는 데시컨트 부재에 근접하고 실질적으로 평행한 하우징의 벽에 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징은 그 안에 공극을 함유할 수 있고, 개구부(들)은 벤토나이트 물질 또는 데시컨트 부재의 표면에 평행하게 위치할 수 있으며 벤토나이트 물질 또는 데시컨트 부재로부터의 공극을 가로질러 위치할 수 있다. 하우징이 원통형 배럴인 경우, 데시컨트는 실질적으로 원통형일 수 있고 또한 하우징 내부에 위치할 수 있으며 공극에 의해 하우징으로부터 분리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징의 벽은 벤토나이트 물질 또는 데시컨트 부재를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 거리, 즉 하우징의 벽과 벤토나이트 물질 또는 데시컨트 부재 사이에서 공기 흐름을 허용하는 거리에 의해 제거된다. 일부 실시양태에서, 밸브 어셈블리는 하우징 내부의 밸브 어셈블리를 포함하고 하우징 내에서 슬라이딩으로 장착되며, 밸브 어셈블리는 흡착 위치에서 탈착구를 덮도록 작동 가능하고 탈착 위치에서 적어도 하나의 흡착구를 덮도록 작동 가능하다.
차동 밸브 면적을 갖는 실시양태의 경우, 탈착구와 통기구 사이에 규정된 응축 챔버로 지칭되는 제2 챔버가 또한 존재할 수 있다. 통기구는 통기구를 덮는 막을 가질 수 있다. 막은 수증기 투과성 및 액체 수 불투과성일 수 있다. 밸브 어셈블리는 밸브 어셈블리가 탈착구 커버로 가열 챔버와 응축 챔버 사이의 탈착구를 밀봉하고 가열 챔버 내로의 수증기 투과를 위해 가열 챔버로 흡착구를 개방하는 흡착 위치와 밸브 어셈블리가 흡착구 커버로 흡착구를 밀봉하고 가열 챔버 밖으로의 수증기 투과를 위해 가열 챔버와 응축 챔버 사이에서 탈착구를 개방하는 탈착 위치 사이에서 전환가능할 수 있다.
도 8은 차동 밸브 면적을 갖는 탈착 구성에서의 수분 펌프(300)의 절단 측면도이다. 도 9는 흡수 구성에서의 수분 펌프(300)를 나타낸다. 수분 펌프(300)는 밸브 어셈블리(318)를 함유하는 하우징(310)을 포함한다. 밸브 어셈블리(318)는 하우징(310)에 인접하여 배열된 차단 부재, 및 차단 부재를 액추에이터(360)에 기계적으로 연결하기 위한 임의의 적절한 연결부를 포함한다. 하우징(310)의 내부에는 히터(314)와 열적으로 연결된 히트 스프레더(316)에 인접한 벤토나이트 물질(312)을 포함하는 챔버(320)가 있다. 이는 히트 스프레더(316)가 히터(314) 및 벤토나이트 물질(312) 양자와 접촉하도록 배치된다. 히터(314), 히트 스프레더(316), 벤토나이트 물질(312) 및 밸브 어셈블리(318)의 어셈블리는 액추에이터(360)에 의해 하우징(310)의 제1 단부(334)의 내부 표면(332)에 대해 바이어스되고; 스프링(362)에 의해 하우징의 제2 단부(336)에 대해 바이어스된다. 액추에이터(360)는 하우징(310) 내부에서 밸브 어셈블리(318)를 이동시키도록 작동가능하다. 도시된 바와 같이, 액추에이터(360)는 가동될 때 히터(314), 히트 스프레더(316), 벤토나이트 물질(312) 및 밸브 어셈블리(318)의 전체 어셈블리를 이동시킨다; 그러나 실제로, 액추에이터는 수분 펌프(300)의 일부 내부 구성 요소, 예컨대, 밸브 어셈블리(318)만으로 기계적으로 결합될 수 있다.
하우징(310)은 수분을 함유 또는 투과시키기 위해 하나 이상의 챔버를 규정한다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(310)은 챔버(320)를 규정한다. 작동시에, 수증기는 흡착구(340)를 통해 챔버(320)로 선택적으로 투과되고, 이어서 챔버(320)로부터 탈착구(342)를 통해 외부로 배출되며, 도 8에서 개방되고 도 9에서 폐쇄된 것이 도시된다. 특정 실시양태에서, 챔버(320)는 원통형이고, 벤토나이트 물질(312)은 챔버(320)를 향해 및 하우징(310)의 내부 벽을 향해 바깥 쪽으로 직면하는 히트 스프레더(316)의 외부 표면에 배열된다. 챔버(320)는 벤토나이트 물질(312)을 둘러싸는 공극을 형성하고, 챔버(330) 내의 벤토나이트 물질(312)과 공기 사이의 수분 전달을 제공한다. 탈착구(342)에서 나와 챔버(330)로부터 투과된 증기는 일반적으로 탈착 개구부(350)를 통해 외부 환경(304)으로 방해받지 않고 통과한다. 특정 실시양태에서, 작은 비율의 증기가 개구부(350) 내부 표면에 응축될 수 있으며, 이는 탈착구(342)에 돌출되어 있어 이 물질 및 외부 수분의 침입을 방지하거나 완화한다. 일반적으로, "탈착구"는 밸브 어셈블리(318)가 챔버(320)와 외부 환경(304) 사이의 공기 흐름을 차단하기 위해 통과하는 영역을 의미한다. 탈착구(342)는 추가 공기량(예컨대, 개구부(350))에 의해 외부 환경(304)으로부터 분리될 수 있거나; 또는 외부 환경에 직접 연결될 수 있다. 선택적 실시양태에서, 막은 개구부(350)를 덮을 수 있다.
하우징(310)은 일반적으로 하나 이상의 직경을 갖는 실린더 형상으로 형성된다. 하우징(310)은 임의로 전기 전도체(도시되지 않음)를 하우징하기 위한 하나 이상의 개구부(도시되지 않음)를 포함한다. 히터(314)와 같은 전기 전도체는 하우징(310)의 내부로 전력을 전달할 수 있게 한다. 특정 실시양태서, 밸브 어셈블리(318) 및 하우징(318) 양자는 밸브 어셈블리가 하우징 내부에 포개져 있는 실린더 형태일 수 있다.
상기에서 기술된 바와 같이, 히터(314)는 벤토나이트 물질(312)을 가열하기 위해 열 스프레드(316)로 열을 지향시킨다. 히터(314)는 하우징(310)의 하나 이상의 개구부를 통해 위치되는, 작동적으로 결합된 전기 전도체를 통해 임의로 전력을 공급받는다. 히터(314)의 비제한적인 예는 양의 열 계수(PTC) 히터이다.
작동시, 수분 펌프(300)는 흡착 구성과 탈착 구성 사이에서 전환가능하다. 도 8 및 도 9는 밸브 어셈블리(318)가 탈착 위치에 위치하고 있어 흡착구(340)가 밸브 어셈블리(318)에 의해 차단되고 탈착구(342)가 하우징(310)의 제1 단부(332) 및 밸브 어셈블리(318) 사이에서 개방되는 탈착 구성을 나타낸다. 이 탈착 위치는 챔버(320)와 외부(304) 사이의 공기 흐름을 허용하면서 내부 대기(306)와 챔버(320) 사이의 공기 흐름을 차단한다. 수분 펌프(300)는 일반적으로 히터(314)가 히트 스프레더(316) 및 벤토나이트 물질(312)을 능동적으로 가열할 때 탈착 구성에 있으며, 그 결과 벤토나이트 물질(312) 내에 함유된 수분이 증발되어 탈착구(342)를 통해 수분 펌프(300)를 빠져 나가도록 한다.
수분 펌프(300)는 하우징(310)의 제1 단부(334)의 내부 표면(332)에 대해 가압하는 액추에이터(360)에 의해 탈착 구성으로 유지될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 액추에이터(360)는 온도에 반응하는 열기계적 액추에이터이다. 일부 실시양태에서, 액추에이터(360)는 상 변화 물질, 예컨대 상 변화 드라이브를 포함한다. 본원에서 사용된 바의, 상 변화 물질은 예를 들어, 상 변화 물질이 가열에 반응하여 팽창하고 냉각에 반응하여 수축하도록 온도에 반응하여 팽창 또는 수축한다. 상 변화 물질의 비제한적인 예는 왁스(예컨대, 파라핀 왁스), 바이메탈 엘리먼트 및 니티놀을 포함한다. 액추에이터(360)는 액추에이터가 팽창 및 수축할 때 밸브 어셈블리가 흡착 및 탈착 위치 사이에서 이동할 수 있도록 밸브 어셈블리(318)와 기계적으로 연결된다.
수분 펌프(300)는 미리 결정된 기간, 즉 데시컨트로부터 수분을 제거하기에 충분한 탈착 또는 재생 기간 동안 탈착 구성으로 유지될 수 있다. 탈착 또는 재생 기간은 비교적 빠른 공정이다. 벤토나이트 물질(312)의 능동 가열은 벤토나이트 물질로부터 수분을 제거하여 벤토나이트 물질을 재생시키고, 챔버(320)의 가열은 강한 대류 기류를 유발하여 수분 펌프(300)로부터 수분을 비교적 신속하게 수송하는 것을 돕는다. 열 구동 대류로 인해, 탈착구(342)는 수분 펌프(300)가 수분을 배출하는 능력을 손상시키지 않으면서 비교적 작은 면적을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 탈착 또는 재생은 데시컨트를 95℃ 이상의 탈착 온도로 가열함으로써 달성될 수 있다. 일 실시양태에서, 데시컨트 부재는 대기 중의 실록산 및/또는 유기물의 비점보다 높은 온도에서 수분을 탈착시킨다. 탈착 온도는 95℃ 내지 150℃ 범위, 예컨대 105℃ 내지 150℃, 또는 110℃ 내지 135℃일 수 있다.
벤토나이트 물질이 전형적으로 10-30분 후에 충분히 재생되면, 더 이상의 시간 가열은 전력과 열을 낭비하는 것이다. 또한, 밸브 어셈블리(318)는 탈착 구성에 있을 때 보호된 케이싱(302)의 내부 대기(306)와 챔버(320) 사이의 접근을 방지하도록 배열되므로, 탈착(재생) 기간 동안 수분 감소 기능은 없다. 따라서, 흡착 기간과 비교하여 비교적 짧은 시간 동안 챔버(320)를 가열하는 것이 바람직하다.
도 9는 탈착 구성에서의 수분 펌프(300)를 측면 사시도(외부)로 도시한다. 도시된 바와 같이, 밸브 어셈블리(318)는 탈착 위치로 낮아져 탈착구(342)를 개방하며, 이는 탈착 개구부(350)를 통해 볼 수 있다. 흡착구(340)는 밸브 어셈블리(318)에 의해 폐쇄된다.
일 실시양태에서, 흡착구(340)는 탈착구(342)와 비교된 차동 밸브 면적을 가질 수 있다. 흡착 및 탈착구 면적의 비대칭은 수분 펌프(300)가 흡착 구성인 흡착 기간 동안 수분의 보다 빠른 흡착을 제공할 수 있다. 탈착 기간 동안 수분을 통기하는 탈착구의 효능은 더 작은 면적을 가짐으로써 영향을 받지 않는다. 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 흡착구(340)는 하우징(310) 주위에 둘레 방향으로 배열된 다수의 개구부를 포함한다. 따라서, 흡착 면적은 흡착구(340)를 구성하는 모든 개구부의 총 개구 면적에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 흡착 면적은 흡착구(340)를 포함하는 각각의 개구부의 높이, 둘레(하우징(310)의 반경(370)에 관점으로 규정될 수 있음), 및 개구부를 막는 하우징의 임의의 지지 구조가 적은 흡착구를 포함하는 개구부의 열 수의 관점에서 정의될 수 있다. 반대로, 탈착 면적은 탈착구(342)의 관점에서 정의되며, 이 경우 탈착 면적은 탈착구의 높이 및 하우징(310)의 둘레의 관점에서 규정될 수 있다. 일반적으로, 흡착구(340)의 각각의 개구부의 높이는 탈착구(342)의 높이와 대략 같거나 약간 더 작을 것이다. 따라서, 일반적으로, 수분 펌프의 흡착 면적은 흡착구(340)를 포함하는 평행한 열의 개구부의 수와 대략적으로 같거나 약간 더 작은 인자 만큼 탈착 면적을 초과할 것이다. 특정 실시양태에서, 흡착구(340)를 포함하는 평행한 열의 개구부는 밸브 어셈블리(318)의 이동 방향에 수직으로 진행하고 밸브 어셈블리의 이동 방향으로 서로 상쇄된다. 일 실시양태에서, 흡착 면적은 800 내지 1000 mm2, 700 내지 1000 mm2, 600 내지 1000 mm2, 500 내지 1000 mm2, 또는 500 내지 1200 mm2일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 밸브 어셈블리(318)는 가변 크기(예컨대, 탈착 부에서의 밸브 어셈블리의 크기보다 작거나 큰 흡착구에서의 계단형 크기)를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 수분 펌프(300)는 흡착구(340)에서 실질적으로 원통형 하우징(310) 및 탈착구(342)에서 실질적으로 원통형 하우징을 가질 수 있지만, 흡착과 탈착구 사이에서 상이한 하우징의 계단형 반경을 가질 수 있다. 이 구성에서, 밸브 어셈블리(318)는 또한 계단형 반경을 가질 수 있고 하우징(310) 내부에 포개지도록 구성될 수 있다.
도 8-9에 도시된 구성에서 및 유사한 구성에서, 흡착구(340)를 포함하는 개구부의 열 수를 증가시킴으로써 흡착 면적이 증가될 수 있다. 따라서, 흡착구(340)의 개구부의 각 열의 높이 및 둘레는 추가 열의 개구부가 제공될 수 있기 때문에 흡착 면적을 제한하지 않는다. 대조적으로, 단일 흡착구를 사용하는 수분 펌프는 충분한 흡착 면적을 제공하기 위해 흡착 밸브의 충분한 이동을 제공하여야 하거나; 또는 흡착 밸브의 더 큰 반경을 제공하여야 한다. 따라서, 도 8-9에 도시된 구성은 기존의 수분 펌프보다 이동량이 적고 설치 공간이 작은 디바이스에 충분한 흡착 면적을 제공할 수 있다. 예로서, 일부 실시양태에서, 반경 20 mm 이하, 예컨대 25 mm 이하, 또는 30 mm 이하의 수분 펌프에 충분한 흡착 효율이 제공될 수 있다. 특정 실시양태에서, 3열 이상의 개구부가 흡착구(340)에 제공될 수 있으며, 이들 각각은 3 mm 이하, 예컨대 3.5 mm 이하, 또는 4.0 mm 이하의 개별 높이를 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 흡착구(340)의 높이는 열마다 변할 수 있고, 다른 실시양태에서, 각 열의 흡착구(340)는 동일한 높이를 갖는다. 탈착구(342)의 높이는 3 mm 이하, 예컨대 3.5 mm 이하, 4.0 mm 이하 또는 5.0 mm 이하일 수 있다. 열의 수로 인해, 흡착구(340)의 총 높이는 탈착구(342)의 면적과 비교된 차동 밸브 면적을 제공한다. 흡착구의 총 높이는 탈착구의 높이보다 크며, 예컨대 적어도 2 배 크거나 적어도 3 배 크다. 일부 실시양태에서, 적용 및 수분 펌프(300)가 케이싱(302)의 내부로 침투하도록 허용되는 깊이에 따라, 흡착구(340)에 3열 초과의 개구부가 제공될 수 있다. 예를 들어, 낮은 흡착 속도를 요구하는 적용에서, 흡착구(340)는 2 열 또는 3 열의 개구부를 포함할 수 있다. 더 큰 흡착 속도를 요구하는 적용에서, 흡착구(340)는 3열 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 탈착구(342)의 높이는 밸브 어셈블리(318)가 이동하도록 허용되는 거리(즉, 밸브 이동)와 동일할 수 있다. 흡착구(340)를 구성하는 개별 윈도우의 높이는 또한 밸브 이동과 같거나 더 작을 수 있다. 일부 실시양태에서, 흡착구의 윈도우는 밸브 이동 거리보다 약간 더 좁을 수 있어서 흡착구가 폐쇄될 때 공기가 흡착구에서 밸브 어셈블리 주위를 통과할 수 없도록 한다.
흡착구(340)의 구성은 또한 벤토나이트 물질(312)을 만나도록 내부 대기(306)로부터의 공기흐름 및/또는 수분 확산을 위한 단축 경로를 제공함으로써 흡착 공정의 효율에 영향을 줄 수 있다. 특정 실시양태에서, 및 도 8-9에 도시된 바와 같이, 흡착구(340)는 챔버(320)의 영영을 가로질러 벤토나이트 물질(312)의 적어도 일부 주위에 위치하고 이를 포함하는 다수 열의 개구부를 포함한다. 이러한 및 유사한 배열에서, 내부 대기(306)로부터의 공기는 하우징(310)의 둘레 주위의 많은 지점에서 흡착구(340)를 용이하게 통과할 수 있고 챔버(320)를 횡단함이 없이 벤토나이트 물질(31)과 용이하게 접할 수 있다. 이러한 배열은 한쪽 또는 말단에 단일 흡착구를 갖는 수분 펌프와 대조되며, 이 경우 수분 펌프로 유입되는 공기는 먼저 데시컨트의 극히 일부와 접하게 될 것이다.
벤토나이트 물질(312), 히터(314) 및 히트 스프레더(316)는 챔버(320) 내에 위치하거나 유지되는 것으로 도시된다. 벤토나이트 물질(31)은 챔버(320)의 공기 중의 수분에 노출된다. 다른 실시양태에서(도시되지 않음), 벤토나이트 물질(312), 히터(314) 및 히트 스프레더(316)는 챔버(320) 내에 부분적으로 위치할 수 있다. 여전히 다른 실시양태에서(도시되지 않음), 히터(314)는 챔버(320)의 외부에 위치할 수 있고 히트 스프레더(316)는 챔버(320) 내에 위치하거나 부분적으로 위치한다. 상기 기술된 실시양태는 주로 실질적으로 원통형 수분 펌프(300)를 의미하는 것이지만, 본원에서 기술된 원리는 밸브 어셈블리(318)가 하우징(310) 내에 슬라이딩식으로 위치될 수 있는 임의의 다른 적합한 형상을 참조하여 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 다양한 대안적인 실시양태에서, 하우징(310) 및 관련 밸브 어셈블리(318)는 타원형 단면, 직사각형 단면 또는 임의의 다른 적합한 단면을 가질 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같이, 다양한 대안적인 실시양태는 또한 계단형 단면적을 이용할 수 있다.
도 8-9에서 도시된 실시양태는 제2 챔버, 예컨대 응축 챔버 없이 작동 가능하고, 수분 펌프(300)가 탈착 구성에 있을 때 공기는 챔버(320)로부터 외부 환경(306)으로 직접 유동할 수 있다. 다른 실시양태에서, 응축 챔버가 포함될 수 있다. 상기 기술된 바와 같이 응축 챔버가 사용될 때, 통기구 및 통기구를 덮는 막이 있을 수 있다. 통기구는 응축 챔버으로부터의 및 예를 들어 외부 환경으로의 수증기 투과를 위한 개구부를 제공한다. 통기구는 일부 물질 예컨대 잔사, 액체 수, 오일, 및/또는 기타 물질이 수분 펌프로 침입하는 것을 방지하도록 작동 가능하다. 탈착 동안 수증기가 응축 챔버에 모이고 응축 챔버로부터의 통기구를 빠져 나간다. 특정 실시양태에서 수증기의 적어도 일부는 응축 챔버로부터 투과되기 전에 응축 챔버 내부에서 침전된다. 예를 들어, 응축된 액체 수는 탈착구가 폐쇄되어 있는 동안(즉, 흡착 구성) 응축 챔버의 공기 중으로 시간이 지남에 따라 증발할 수 있으며 후속하여 통기구를 통과하거나 배수 부(도시되지 않음) 외부로 나올 수 있다. 특정 실시양태에서, 통기구를 구성하는 막 또는 막들은 외부 환경으로부터 수분 펌프로의 침입 또는 잔사 또는 액체 수를 방지하기 위해 수증기 투과성이지만 잔해 및 액체 수에는 불 투과성일 수 있다. 하나 이상의 막은 예컨대 데시컨트에서 유리된 입자가 내부 환경으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 흡착구를 덮는 상태(도시되지 않음)로 존재할 수 있다.
벤토나이트를 포함하는 데시컨트 부재는 벤토나이트 물질이 데시컨트 층을 구부림으로써 다양한 내부 치수를 갖는 가열 챔버와 조립되도록 가요성일 수 있다. 가요성 데시컨트 층은 또한 가열 챔버에서 데시컨트를 와인딩함으로써 수증기의 흡착을 향상시킬 수 있는 부피에 대한 표면적의 비를 제공하도록 배열될 수 있다.
벤토나이트 물질을 포함하는 가요성 데시컨트 부재는 입자가 방출되는 것을 방지하기에 충분하도록 강할 수 있다. 이는 벤토나이트 물질의 손실을 방지하여 부재의 수명을 증가시킨다. 또한, 더 적은 입자의 방출은 잔사 챔버 또는 케이싱 내에서 입자를 제거하기 위한 다른 수단에 대한 필요성을 감소시킨다. 가요성 데시컨트 부재는 또한 더 큰 농도의 벤토나이트 물질을 제공함으로써 챔버 내 벤토나이트 물질의 패킹 효율을 증가시킬 수 있다. 본원에서 사용된 바의 패킹 효율은 디바이스당 또는 가요성 데시컨트 부재 내의 벤토나이트 물질의 양(로딩)을 의미하는 것으로 의도된다. 가요성 데시컨트 부재에서의 높은 로딩은 가요성 데시컨트 부재의 더 작은(즉, 더 얇은) 층을 허용하여 인클로저 건조를 위한 효과적인 총 데시컨트 로딩을 달성한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 가요성 데시컨트 부재의 패킹 효율은 50 질량% 초과일 수 있다(즉, 건조 데시컨트 부재의 질량은 50% 이하의 가요성 기판 또는 매트릭스에 비해 50% 이상의 데시컨트일 수 있다). 일부 경우에, 데시컨트 부재에서 벤토나이트 물질의 패킹 효율은 90 질량% 초과일 수 있다. 적어도 하나의 실시양태에서, 수분 펌프는 수분 펌프에 의해 보호될 인클로저의 보호 부피가 6L 내지 14L 부피를 갖는 인클로저에 대해 3-4 g의 벤토나이트 물질을 사용할 수 있다. 3-4 g의 벤토나이트 물질은 약 2 mm의 두께 및 약 3414 mm2의 외부 면 표면적을 갖는 데시컨트 부재에 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 4 g 초과의 벤토나이트 물질이 데시컨트 부재에 포함될 수 있다.
특정 실시 양태에서, 데시컨트 부재는 고온(HT: high-temperature) 내성일 수 있고, 95℃ 초과의 온도, 예컨대 105℃ 초과 또는 150℃ 초과를 견딜수 있다. 일반적으로, 고온을 견딜 수 있다는 것은 데시컨트 부재가 고온에서 그의 데시컨트 성질 및 구조적 성질을 유지할 수 있음(즉, 구조적으로 견고함을 유지하거나 그의 자체 중량을 견딜 수 있음)을 의미한다. 가요성 데시컨트 부재는 또한 HT 내성일 수 있다. 일반적으로, 데시컨트 부재는 반복적으로 가열될 때 증기를 흡착하는 능력을 재생할 수 있다. 열은 벤토나이트 물질로부터 수분을 제거하여 짧은 기간 내에 그의 흡착 용량을 회복시킨다. 일부 데시컨트 부재는 약 5분 내에 95℃로 가열될 때 이의 22℃/50% RH 평형 수분 함량의 적어도 15%; 또는 약 5분 내에 101℃로 가열될 때 이의 22℃/50% 평형 수분 함량의 적어도 25%를 탈착할 수 있다. 데시컨트 부재를 재생하기 위한 특정 시간은 데시컨트 두께, 특정 온도, 주위 습도, 난방 효율 및 다른 요인에 의존할 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시양태에서, 데시컨트 부재는 95℃의 탈착 온도에서 20분 내에 22℃/50% RH 평형 수분 함량에서 포착된 수분의 적어도 40%를 탈착할 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 데시컨트 부재는 95℃의 탈착 온도에서 20분 내에 22℃/50% RH 평형 수분 함량에서 포착된 수분의 적어도 60%를 탈착할 수 있다. 신속하게 탈착하기 위해, 데시컨트 부재를 105℃ 이상의 온도로 가열할 수 있다. 105℃ 이상의 온도의 경우, 데시컨트 부재는 고온에서, 장시간 동안, 예컨대 최대 3시간 동안 용융 및 변형에 대한 내성이 있어야 한다. 105℃ 초과에서 작동 가능한 특정 데시컨트 및 구조 물질은 벤토나이트 물질과 함침된 가요성 PTFE를 포함한다. 일부 실시양태에서, 데시컨트 부재는 최대 약 150℃의 온도를 견딜 수 있는 에폭시 접착제 층에 의해 히트 스프레더에 고정된다. 일부 실시양태에서, 가열된 수분 펌프는 150℃보다 높은 온도에서 작동하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 벤토나이트 함침된 ePTFE를 포함하는 데시컨트를 포함한 데시컨트는 175℃ 또는 200℃를 초과하는 온도를 견딜 수 있다. 데시컨트 부재는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 고온 내성 접착제 및 기계적 수단을 포함하는 150℃ 초과의 온도에 내성이 있는 부착 수단에 의해 히트 스프레더와 부착될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 데시컨트 부재는 벤토나이트 물질로의 공기 흐름을 방해하지 않으면서 데시컨트 부재 및 히트 스프레더를 둘러싸는 고온 내성 메시, 네트 또는 케이지에 의해 히트 스프레더와 부착될 수 있다. 이러한 메시, 네트 또는 케이지는 고온 중합체, 금속 또는 다른 적합한 물질로 형성될 수 있다.
추가 실시양태
추가의 비제한적인 실시양태가 더 기술된다.
E1. 중합체 물질 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재로서, 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡수하면서 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량을 유지할 수 있다.
E2. 대기 중의 실록산 농도가 적어도 1 ppm 이상인, 예 E1의 데시컨트 부재.
E3. 대기 중의 유기 화합물 농도가 적어도 1 ppm 이상인, 예 E1 또는 E2 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E4. 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물이 방향족 알코올 또는 지방족 알코올을 포함하는, 예 E1 내지 E3 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E5. 50 질량% 내지 90 질량%의 패킹 효율을 갖는, 예 E1 내지 E4 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E6. 데시컨트 부재가 가요성인, 예 E1 내지 E5 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E7. 벤토나이트 물질이 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 예 E1 내지 E6 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E8. 벤토나이트 물질이 1종 이상의 필로실리케이트, 바람직하게는 몬모릴로나이트, 사포나이트, 바이델라이트, 및/또는 헥토라이트를 포함하는, 예 E1 내지 E7 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E9. 벤토나이트 물질이 점토 물질의 스멕타이트 계열로 부터의 미네랄을 포함하는, 예 E1 내지 E8 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E10. 벤토나이트 물질이 몬모릴로나이트를 포함하는, 예 E1 내지 E9 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E11. 실질적으로 실리카겔이 없는, 예 E1 내지 E10 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E12. 중합체 물질이 벤토나이트 물질의 재생 온도 초과의 융점을 갖는, 예 E1 내지 E11 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E13. 중합체 물질이 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 플루오로중합체를 포함하는, 예 E1 내지 E12 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E14. 중합체 물질이 발포 플루오로중합체, 발포 폴리에틸렌, 또는 발포 폴리프로필렌을 포함하는, 예 E1 내지 E13 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E15. 중합체 물질이 발포 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는, 예 E1 내지 E14 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E16. 데시컨트 부재가 섬유, 시이트, 튜브, 테이프, 펠릿, 또는 비드를 포함하는 3차원 형상으로 구성된, 예 E1 내지 E15 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E17. 벤토나이트 물질의 수분 용량이 재생된 후에 실질적으로 유지되는, 예 E1 내지 E16 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E18. 벤토나이트 물질이 감소된 수분 용량 변화를 갖는, 예 E1 내지 E17 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E19. 벤토나이트 물질이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 67회 재생 사이클에서 75% 이하의 수분 용량 변화를 갖는, 예 E1 내지 E17 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E20. 벤토나이트 물질이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 90% 이하의 수분 용량 변화를 갖는, 예 E1 내지 E17 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E21. 작업 수분 용량이 유지되는, 예 E1 내지 E20 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E22. 작동 수분 용량이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 67회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 25%보다 큰, 예 E1 내지 E20 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E23. 작동 수분 용량이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 10% 초과, 바람직하게는 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 15% 초과인, 예 E1 내지 E20 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E24. 부재가 0.1 내지 15 mm의 두께를 갖는, 예 E1 내지 E23 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E25. 부재가 대기 중의 유기물의 비점보다 높은 온도에서 수분을 탈착하는, 예 E1 내지 E24 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E26. 중합체 물질이 다공성 중합체 매트릭스인, 예 E1 내지 E25 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E27. 벤토나이트 물질이 다공성 중합체 매트릭스 내에 위치하는, 예 E26의 데시컨트 부재.
E28. 다공성 중합체 매트릭스가 시이트, 튜브 또는 테이프이고, 다공성 중합체 매트릭스가 PTFE를 포함하는, 예 E26의 데시컨트 부재.
E29. 다공성 중합체 매트릭스가 공극을 갖는 상호 연결된 네트워크를 포함하는, 예 E26의 데시컨트 부재.
E30. 다공성 중합체 매트릭스에 벤토나이트 물질의 로딩이 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 50 내지 99%인, 예 E26의 데시컨트 부재.
E31. 중합체 물질이 벤토나이트 물질에 인접한 층인, 예 E1 내지 E24 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E32. 다공성 중합체 매트릭스가 벤토나이트 물질을 캡슐화하여 파우치를 형성하는, 예 E31의 데시컨트 부재.
E33. 벤토나이트 물질이 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 50 내지 99% 인, 예 E31의 데시컨트 부재.
E34. 중합체 물질의 표면에 부착된 벤토나이트 물질의 하나 이상의 비드를 더 포함하는, 예 E1 내지 E24 중 어느 하나의 데시컨트 부재.
E35. 히터를 갖는 제1 챔버, 제1 챔버로의 적어도 하나의 흡착구, 및 적어도 하나의 흡착구에 근접하여 배치된 벤토나이트 물질을 포함하는 하우징; 및 하우징 내에 위치하고 흡착 위치와 탈착 위치 사이에서 전환가능한 밸브 어셈블리를 포함하는 인클로저 어셈블리.
E36. 하우징이 제1 챔버로부터의 통기구를 더 포함하는, 예 E35의 인클로저 어셈블리.
E37. 흡착 위치가 제1 챔버와 통기구 사이에서 탈착구를 밀봉하고 제 1 챔버 내로 수증기 투과를 위해 흡착구를 제1 챔버 내로 개방하는, 예 E35 또는 E36 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E38. 흡착구의 밸브 면적이 탈착구의 밸브 면적보다 큰, 예 E35 내지 E37 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E39. 탈착 위치가 흡착구를 밀봉하고 제1 챔버로부터의 수증기 투과를 위해 제1 챔버와 통기구 챔버 사이에서 탈착구를 개방하는, 예 E35 내지 E38 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E40. 하우징이 응축 챔버 및 응축 챔버로부터의 통기구를 더 포함하는, 예 E35 내지 E39 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E41. 흡착 위치가 제1 챔버와 응축 챔버 사이에서 탈착구를 밀봉하고 제 1 챔버로의 수증기 투과를 위해 흡착구를 제1 챔버 내로 개방하는, 예 E40의 인클로저 어셈블리.
E42. 탈착 위치가 흡착구를 밀봉하고 제1 챔버로부터의 수증기 투과를 위해 제1 챔버와 응축 챔버 사이에서 탈착구를 개방하는, 예 E40의 인클로저 어셈블리.
E43. 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기가 벤토나이트 물질에 노출되는, 예 E35 내지 E42 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E44. 대기 중의 실록산 농도가 적어도 1 ppm 이상인, 예 E43의 인클로저 어셈블리.
E45. 대기 중의 유기 화합물 농도가 적어도 1 ppm 이상인, 예 E43 또는 E44 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E46. 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물이 방향족 알코올 또는 지방족 알코올을 포함하는, 예 E43 내지 E45 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E47. 벤토나이트 물질이 나트륨 벤토나이트 또는 칼슘 벤토나이트인, 예 E35 내지 E46 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E48. 벤토나이트 물질이 1종 이상의 필로실리케이트, 바람직하게는 몬모릴로나이트, 사포나이트, 바이델라이트, 및/또는 헥토라이트를 포함하는, 예 E35 내지 E47 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E49. 벤토나이트 물질이 점토 물질의 스멕타이트 계열로부터의 미네랄을 포함하는, 예 E35 내지 E48 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E50. 벤토나이트 물질이 몬모릴로나이트를 포함하는, 예 E35 내지 E49 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E51. 실질적으로 실리카 겔이 없는, 예 E35 내지 E50 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E52. 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재를 더 포함하는, 예 E35 내지 E51 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E53. 데시컨트 부재가 가요성인, 예 E52의 인클로저 어셈블리.
E54. 50 질량% 내지 90 질량%의 패킹 효율을 갖는, 예 E52 또는 E53 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E55. 데시컨트 부재가 섬유, 시이트, 튜브, 테이프, 펠릿, 또는 비드를 포함하는 3차원 형상으로 구성된, 예 E52 내지 E54 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E56. 벤토나이트 물질의 수분 용량이 재생된 후에 실질적으로 유지되는, 예 E52 내지 E55 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E57. 벤토나이트 물질이 감소된 수분 용량 변화를 갖는, 예 E52 내지 E56 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E58. 벤토나이트 물질이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 67회 재생 사이클에서 70% 이하의 수분 용량 변화를 갖는, 예 E52에서 E56 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E59. 벤토나이트 물질이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 90% 이하의 수분 용량 변화를 갖는, 예 E52 내지 E56 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E60. 작동 수분 용량이 유지되는, 예 E52 내지 E56 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E61. 벤토나이트 물질이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 67회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 25% 초과인 작동 수분 용량을 갖는, 예 E52 내지 E56 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E62. 벤토나이트 물질이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 10% 초과, 바람직하게는 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 15% 초과인 작동 수분 용량을 갖는, 예 E52 내지 E56 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E63. 부재가 0.1 내지 15 mm의 두께를 갖는, 예 E52 내지 E62 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E64. 부재가 대기 중의 유기물의 비점보다 높은 온도에서 수분을 탈착시키는, 예 E52 내지 E63 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E65. 데시컨트 부재가 금속 스크린, 직물재 또는 결합제를 더 포함하는, 예 E52 내지 E64 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E66. 데시컨트 부재가 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 플루오로중합체를 포함하는 중합체 물질을 더 포함하는, 예 E52 내지 E65 중 어느 하나의 인클로저 어셈블리.
E67. 중합체 물질이 벤토나이트 물질의 재생 온도보다 높은 융점을 갖는, 예 E66의 인클로저 어셈블리.
E68. 중합체 물질이 다공성 중합체 매트릭스인, 예 E66의 인클로저 어셈블리.
E69. 벤토나이트 물질이 다공성 중합체 매트릭스 내에 위치하는, 예 E68의 인클로저 어셈블리.
E70. 다공성 중합체 매트릭스가 공극을 갖는 상호 연결된 네트워크를 포함하는, 예 E68의 인클로저 어셈블리.
E71. 다공성 중합체 매트릭스 내의 벤토나이트 물질의 로딩이 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 50 내지 99%인, 예 E68의 인클로저 어셈블리.
E72. 중합체 물질이 벤토나이트 물질에 인접한 층인, 예 E66의 인클로저 어셈블리.
E73. 다공성 중합체 매트릭스가 벤토나이트 물질을 캡슐화하여 파우치를 형성하는, 예 E72의 인클로저 어셈블리.
E74. 벤토나이트 물질이 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 50 내지 99% 인, 예 E72의 인클로저 어셈블리.
E75. 중합체 물질의 표면에 부착된 벤토나이트 물질의 하나 이상의 비드를 더 포함하는, 예 E66의 인클로저 어셈블리.
E76. 하기를 포함하는 인클로저 어셈블리: 열 사이클하는 전자 디바이스를 유지하도록 구성된 하우징; 하우징의 입구; 및 하우징의 입구에 삽입된 보호 통기부, 여기서 보호 디바이스는 그 안에 이를 통해 공기흐름을 허용하는 포트 및 포트에 인접한 벤토나이트 물질을 갖는 강체를 포함한다
E77. 전자 디바이스가 태양광 인버터인, 예 E76의 인클로저 어셈블리.
E78. 그 안에 이를 통해 공기흐름을 허용하는 포트 및 포트에 인접한 벤토나이트 물질을 갖는 강체를 포함하는 보호 통기부.
실시예
본 발명은 하기의 비제한적인 실시예를 고려하여 더 잘 이해될 것이다.
스트링 인버터 실시예
실시예 1 및 2는 청구항 1에서 인용된 오염물질로 환경에 노출된 벤토나이트 화합물의 수분 수착 용량(moisture sorption capacity)의 유지를 입증한다. 비교예 1은 청구항 1에서 인용된 오염물질로 환경에 노출된 실리카 겔의 수분 수착 용량의 유의한 손실을 입증한다. 실시예 3은 청구항 1에서 인용된 오염물질로 환경에 노출된 벤토나이트-PTFE 테이프의 수분 수착 용량의 유지를 입증한다. 비교예 2는 청구항 1에서 인용된 오염물질로 환경에 노출된 실리카 겔-PTFE 테이프의 수분 수착 용량의 유의한 손실을 입증한다. 모든 수착제 물질은 이들 실시예를 위해 SUN2000-30KTL-US 스트링 인버터 내부에서 열 사이클시켰다. 규정된 열 사이클 기간 후, 물질 샘플을 인버터로부터 제거하고 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 사이클된 물질의 용량은 그 후 그의 초기 용량과 비교하였다.
실시예 1
이 테이프 예에서 사용된 수착제 물질은 CAS 번호 1302-78-9를 갖는 벤토나이트 분말(부품 번호 A15795, 알파 에이사)이다. 벤토나이트는 VTI SGA-100 수착에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다.
테스트 장치는 화웨이(Huawei) SUN2000-30KTL-US 스트링 인버터(Colinda Solar) 내에서 수착제 물질이 열 사이클될 수 있도록 설계되었다. 장치는 수착제 물질을 테스트하기 위한 6 개의 위치가 있었다. 각각의 위치는 맞춤형 스테레오리소그래피 인쇄 조각을 사용하여 구리 가열 팬을 억제하였다. 스테레오리소그래피 인쇄 조각은 Somos PerFORM 수지를 사용하여 3D 시스템즈 바이퍼 에스엘에이(Systems Viper SLA) 시스템에서 제작하였다. 구리 팬을 다목적 110 구리 시이트(부품 번호 8963K36, McMaster-Carr)로부터 절단하고 1.25 인치 x 1.625 인치로 측정하였다. 양의 온도 계수 서미스터(부품 번호 SOP5173-11, Thermistors Unlimited, Inc)를 통해 각각의 팬에 열을 가하였다. 서미스터는 열 및 전기 전도성 에폭시(부품 번호 AA-Duct 902, Atom Adhesives)로 팬의 밑면에 탑재시켰다. 서미스터는 최대 온도 155℃에 도달하였다. 이 장치는 새로운 SUN2000-30KTL-US 스트링 인버터 내부에 탑재시켰다. 인버터를 35℃ 및 70% 주위 상대 습도로 유지되는 환경 챔버에 배치하였다. 실험 전체 동안, 인버터는 매일 12 시간 동안 7.2kW로 전력을 공급받았다.
1.5 g의 알파 에이사 벤토나이트를 인버터 내의 가열 팬에 분배하였다. 수착제 물질은 하기와 같이 열 사이클되었다: 맞춤형 전기 제어 시스템은 12V DC를 서미스터에 60분 동안 인가하여 수착제 물질로부터 수분을 탈착시켰다. 서미스터는 155℃에서 수착제 물질을 재생시켰다. 60분의 가열 단계 후, 서미스터를 차단하고 수착제가 90분 동안 주위 수분을 흡착하도록 허용하였다. 흡착 단계 동안, 3축 블레이드 팬(부품 번호 259-1550-ND, Digikey)을 90분 동안 턴 온하여 수착제 위에서 공기를 혼합하고 수착제로의 질량 수송을 증가시켰다. 이 열 사이클은 연속적이며 주당 67회 열 사이클과 동일하다.
열 사이클링의 기간 후, 20 내지 30 mg의 수착제 샘플을 인버터에서 제거하였다. 물질은 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 수착 용량 특성화에서, 물질은 125℃까지 재생되었다.
도 10은 상대 습도 30%에서 80%의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선을 도시한 그래프이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 중량 변화 %는 이 습도 범위에 걸쳐 67회에서 804회 사이클까지 견고하다. 도 11은 실시예 1이 높은 수분 용량 유지율이 있음을 도시한다.
비교예 1
이 테이프 예에서 사용된 수착제 물질은 실리카 겔 분말(Type A, Transo-Pharm USA)이다. 실리카 겔은 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다.
실시예 1에서의 동일한 사이클링 장치를 이용하였다. 이 장치는 새로운 SUN2000-30KTL-US 스트링 인버터 내부에 탑재시켰다. 인버터는 35℃ 및 70% 주위 상대 습도로 유지되는 환경 챔버에 배치하였다. 실험 전체 동안, 인버터는 매일 12 시간 동안 7.2kW로 전력을 공급받았다.
1.5 g의 트란소팜 실리카 겔을 인버터 내의 가열 팬에 분배하였다. 수착제 물질을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 열 사이클시켰다.
열 사이클링의 기간 후, 20-30mg의 수착제 샘플을 인버터에서 제거하였다. 이 물질은 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 수착 용량 특성화에서, 물질은 125℃까지 재생되었다. 도 12는 상대 습도 30% 에서 80%의 중량 변화 % 측면에서 흡착 등온선을 도시한 그래프이고, 중량 변화 %의 현저한 저하를 비교예 2에서 나타낸다. 도 13은 비교예 1이 수분 용량 유지율이 낮다는 것을 도시한다. 이로 인해 비교예 1은 요구 환경에서 장기간의 적용에 적합하지 않게 된다.
실시예 2
이 테이프 예에서 사용된 수착제 물질은 Tyvek® 백에 밀봉된 과립형 벤토나이트(NatraSorb® M, Multisorb Technologies)이다. 벤토나이트는 공급 업체에 의해 CAS 번호 1302-78-9로 분류되며, 또한 '몬모릴로나이트 점토'라고도 기재된다. 수착제 물질에 접근하기 위해, 백을 절단 개방하였다. 벤토나이트는 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다.
실시예 1에서의 동일한 사이클링 장치를 이용하였다. 이 장치는 새로운 SUN2000-30KTL-US 스트링 인버터 내부에 탑재시켰다. 인버터는 35℃ 및 70% 주위 상대 습도로 유지되는 환경 챔버에 배치하였다. 실험 전체 동안, 인버터는 매일 12 시간 동안 7.2kW로 전력을 공급받았다.
1.5 g의 멀티솔브 벤토나이트를 인버터 내의 가열 팬에 분배하였다. 수착제 물질을 실시예 1과 동일한 방식으로 열 사이클시켰다.
열 사이클링의 기간 후, 20-30 mg의 수착제 샘플을 인버터에서 제거하였다. 물질은 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 수착 용량 특성화에서, 물질은 125℃까지 재생되었다.
도 14는 상대 습도 30%에서 80%의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선을 도시하는 그래프이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 중량 변화 %는 이 습도 범위에 걸쳐 67회에서 804회 사이클까지 견고하다. 도 15는 실시예 1이 높은 수분 용량 유지율이 있음을 도시한다.
적용에서 1 년의 사용을 나타내는 536회 사이클에서, 도 16에 도시된 바와 같이 비교예 1에 비해 실시예 1 및 2에서의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선 및 도 17에서의 수분 용량 유지율의 유의한 개선이 있다.
실시예 3
충전된 테이프를 실시예 1의 스트링 인버터에서 테스트하였다. 수착제 물질은 수착제 충전된 PTFE 테이프를 이용하며, 여기서 수착제 입자는 참조로 포함된 미국 특허 제4,985,296호에서 교시된 바와 같이 규칙적인 PTFE 구조 내에 포획된다. 이 테이프 예에서 사용된 수착제 물질은 벤토나이트 분말(벤토나이트 34, Charles B. Crystal Co.)이다. 충전된 테이프는 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 다공성 PTFE 구조 내에 벤토나이트 물질의 로딩은 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 약 80%이다.
테스트 장치는 실시예 1의 화웨이 SUN2000-30KTL-US 스트링 인버터 내부에서 수착제 테이프가 열 사이클될 수 있도록 설계되었다. 1.25 인치 x 1.63 인치 x 0.08 인치 조각의 찰스 비. 벤토나이트-PTFE 테이프를 인버터 내의 가열 팬 상에서 압축하였다. 수착제 물질은 실시예 1에서 기재된 바와 같이 열 사이클시켰다.
열 사이클링의 기간 후, 20 내지 30 mg의 수착제 테이프 샘플을 인버터에서 제거한다. 물질은 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 수착 용량 특성화에서, 물질은 125℃까지 재생되었다. 도 18은 상대 습도 30%에서 80%의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선을 도시하는 그래프이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 중량 변화 %는 이 습도 범위에 걸쳐 67회에서 804회 사이클까지 견고하다. 도 19는 실시예 3이 높은 수분 용량 유지율이 있음을 도시한다.
비교예 2
충전된 PTFE 테이프를 비교예 1의 실리카 겔 분말(Type A, Transo-Pharm USA)을 사용하여 시험하였다. 실리카겔 분말의 로딩은 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 약 80%였다. 테스트는 실시예 1과 동일한 조건 하에서 수행되었으며 그 결과는 하기 표에서 비교된다. 도 20은 상대 습도 30%에서 80%의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선을 도시하는 그래프이며, 중량 변화%의 현저한 저하가 비교예 2에서 도시된다. 도 21은 비교예 2가 수분 용량 유지율이 낮다는 것을 도시한다. 이로 인해 비교예 2는 요구 환경에서 장기간의 적용에 적합하지 않게 된다.
적용에서 1 년의 사용을 나타내는 536회 사이클에서, 도 22에 도시된 바와 같이 비교예 2에 비해 실시예 3에서의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선 및 도 23에서의 수분 용량 유지율의 유의한 개선이 있다.
표 1은 인버터 내부의 열 사이클의 함수로서 다양한 수증기 농도에서 수착제 물질의 수분 용량을 나타낸다. 표 2는 수착제 물질이 열 사이클링을 수행한 후에 유지된 수분 수착 용량의 퍼센트를 나타낸다. 하기의 상대 습도에서 수분을 테스트하였다: 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)), 및 90%(20.7 @ 25℃(g/m3)). 비교예는 초기 사이클에서 더 높은 수분 용량을 가졌지만, 수착 용량은 시간이 지남에 따라 유지되지 않아서 실리카 겔은 스트링 인버터에서의 장기 적용에 덜 바람직하다. 이는 스트링 인버터 내의 실록산 및 방향족 알코올에 의한 것으로 여겨진다. 대조적으로, 본 발명의 실시예에 의한 수착 용량은 시간이 지남에 따라 유지되어 장기간의 수착 용량에 대한 적합성을 입증하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
폴리카르보네이트 인클로저 실시예
실시예 4-6은 옥타메틸시클로테트라실록산 및 벤질 알코올을 함유하는 폴리 카보네이트 인클로저 내부의 충전된 PTFE 수착제 물질을 테스트하였다. 이 테스트는 스트링 인버터 내부의 조건을 시뮬레이션하는 보다 요구하는 환경으로 간주된다. 이 차이는 폴리카르보네이트 인클로저에 대한 연속적 열 사이클링이 주당 96회 열 사이클과 동일하다는 것이다. 스트링 인버터를 사용하는 예와 유사하게, 규정된 열 사이클 기간 후, 물질 샘플을 인클로저에서 제거하고 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 사이클된 물질의 용량은 그 후 그의 초기 용량과 비교한다.
실시예 4
수착제 물질은 수착제 충전된 PTFE 테이프를 이용하며, 여기서 수착제 입자는 미국 특허 제4,985,296호에서 교시된 바와 같이 규칙적인 PTFE 구조 내에 포획된 것이다. 이 테이프 예에서 사용된 수착제 물질은 CAS 번호 1302-78-9를 갖는 벤토나이트 분말(부품 번호 A15795, 알파 에이사)이다. 충전된 테이프는 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다.
테스트 장치는 폴리카르보네이트 박스(품목 AR12106CHSSLT, Solutions Direct Online) 내부에서 수착제 테이프가 열 사이클될 수 있도록 설계되었다. 장치는 수착제 테이프를 테스트하기 위한 8 개의 위치를 가졌다. 각각의 위치는 맞춤형 스테레오리소그래피 인쇄 조각을 사용하여 구리 가열 팬을 억제하였다. 스테레오리소그래피 인쇄 조각은 Somos PerFORM 수지를 사용하여 3D 시스템즈 바이퍼 에스엘에이 시스템에서 제작하였다. 구리 팬을 다목적 110 구리 시이트(부품 번호 8963K36, McMaster-Carr)로부터 절단하고 1.25 인치 x 1.625 인치로 측정하였다. 양의 온도 계수 서미스터(부품 번호 SOP5173-11, Thermistors Unlimited, Inc)를 통해 각각의 팬에 열을 가하였다. 서미스터는 열 및 전기 전도성 에폭시(부품 번호 AA-Duct 902, Atom Adhesives)로 팬의 밑면에 탑재시킨다. 서미스터는 최대 온도 155℃에 도달한다. 이 장치는 폴리카르보네이트 인클로저 내부에 탑재시켰다. 인클로저를 35℃로 유지된 오븐 내에 배치하였다.
인클로저에는 화학 물질이 로딩된 2개의 개방된 병(jar)이 추가로 포함되어 있다. 한 병은 초기에 15 ml의 옥타메틸시클로테트라실록산을 함유하였다. 다른 병은 초기에 15 ml의 벤질알코올을 함유하였다. 병은 실험 동안 15ml의 각각의 화학 물질로 보충하였다.
1.25 인치 x 1.63 인치 x 0.08 인치 조각의 알파 에이사 벤토나이트-PTFE 테이프를 인클로저 내의 가열 팬 상에서 압축하였다. 수착제 물질은 하기와 같이 열 사이클 시켰다: 맞춤형 전기 제어 시스템은 24V DC를 서미스터에 15분 동안 인가하여 수착제 물질로부터 수분을 탈착시켰다. 서미스터는 155℃에서 수착제 물질을 재생시켰다. 15 분의 가열 단계 후, 서미스터를 차단하고 수착제가 90분 동안 주위 수분을 흡착하도록 허용하였다. 흡착 단계 동안, 2축 블레이드 팬(부품 번호 9GA0624G702-ND, Digikey)을 90분 동안 턴 온하여 수착제 위에서 공기를 혼합하고 수착제로의 질량 수송을 증가시켰다. 이 열 사이클링은 연속적이며 주당 96회 열 사이클과 동일하다.
열 사이클링의 기간 후, 20 내지 30 mg의 수착제 테이프 샘플을 인클로저에서 제거하였다. 물질은 VTI SGA-100 수착 시스템상에서 25℃에서의 수증기 수착 용량을 특징으로 하였다. 수착 용량 특성화에서, 물질은 125℃까지 재생되었다. 표 3은 폴리카보네이트 인클로저 내부의 열 사이클의 함수로서 다양한 수증기 농도에서 알파 에이사 벤토나이트 PTFE 테이프의 용량을 나타낸다.
도 24에 도시된 바와 같이, 중량 변화 %는 30-80% 습도 범위에 걸쳐 96회에서 768회 사이클까지 견고하다. 도 25는 실시예 4가 높은 수분 용량 유지율이 있음을 도시한다.
실시예 5
상이한 수착제 물질을 사용하여 실시예 4를 반복한다. 이 실시예에서 충전된 PTFE 테이프는 CAS 번호 1302-78-9를 갖는 벤토나이트 분말(Bulk NatraSorb M, DSR6212, Multisorb Technologies)을 사용한다. 수착제 물질은 실시예 4에서 기재된 바와 같이 열 사이클시켰다.
도 26에 도시된 바와 같이, 중량 변화 %는 30-80% 습도 범위에 걸쳐 96회에서 768회 사이클까지 견고하다. 도 27은 실시예 5가 양호한 수분 용량 유지율이 있음을 도시한다.
실시예 6
상이한 수착제 물질을 사용하여 실시예 4를 반복한다. 이 실시예에서 충전된 PTFE 테이프는 CAS 번호 1318-93-0을 가지며 95% 초과의 몬모릴로나이트로 표기되는 벤토나이트 분말(Sodium Montmorillonite Clay, 638MCP8CM25, Sorbent Systems)을 사용한다. 수착제 물질은 실시예 4에서 기재된 바와 같이 열 사이클시켰다.
도 28에 도시된 바와 같이, 중량 변화 %는 이 습도 범위에 걸쳐 96회에서 768회 사이클까지 견고하다. 도 29는 실시예 6이 양호한 수분 용량 유지율이 있음을 도시한다.
비교예 3
충전된 PTFE 테이프는 비교예 2의 실리카 겔 분말(Type A, Transo-Pharm USA)을 사용하여 테스트하였다. 실리카겔 분말의 로딩은 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 약 80%였다. 테스트는 실시예 4와 동일한 조건 하에서 수행되었으며 결과는 하기 표에서 비교된다.
도 30은 상대 습도 30%에서 80%의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선을 도시하는 그래프이며, 중량 변화%의 현저한 저하를 비교예 3에서 나타낸다. 도 31은 비교예 2가 수분 용량 유지율이 낮다는 것을 도시한다. 이로 인해 비교예 3은 요구 환경에서 장기간의 적용에 적합하지 않게 된다.
대략 1 년의 테스트인 536회 사이클에서, 도 32에 도시된 바와 같이 비교예 3에 비해 실시예 4-6에서의 중량 변화 %의 측면에서 흡착 등온선 및 도 33에서의 수분 용량 유지율의 유의한 개선이 있다.
표 3은 옥타메틸시클로테트라실록산 및 벤질 알코올을 함유하는 폴리카르보네이트 인클로저 내의 열사이클의 함수로서 다양한 수증기 농도에서의 알파 에이사 벤토나이트 충전 PTFE 테이프, 멀티솔브 벤토나이트 충전 PTFE 테이프, 솔번트 시스템즈 벤토나이트 충전 PTFE 테이프, 및 트란소 팜 실리카 겔 충전 PTFE 테이프의 수증기 수착 용량을 나타낸다.
Figure pct00005
표 4는 옥타메틸시클로테트라실록산 및 벤질 알코올을 함유하는 폴리카르보네이트 인클로저 내의 열사이클의 함수로서 다양한 수증기 농도에서의 알파 에이사 벤토나이트 충전 PTFE 테이프, 멀티솔브 벤토나이트 충전 PTFE 테이프, 솔번트 시스템즈 벤토나이트 충전 PTFE 테이프, 및 트란소팜 실리카 겔 충전 PTFE 테이프의 수증기 수착 용량 유지율을 나타낸다. 실시예 4는 상이한 상대 습도에서 및 단기 및 장기 사이클 기간에 걸쳐 견고한 성능을 입증한다. 실시예 5 및 6은 30 내지 80% 상대 습도에서 개선된 성능을 입증하며, 이 테스트에서 보다 낮거나 높은 습도 조건에서 실리카 겔에 필적한다.
Figure pct00006
Figure pct00007
본 발명의 범위를 벗어남이 없이 논의된 예시적인 실시양태에 다양한 변형 및 추가가 이루어질 수 있다. 상기에서 기술된 실시양태는 특정한 특징을 언급하는 것이지만, 본 발명의 범위는 또한 상기 기술된 특징을 모두 포함하지 않는 실시양태 및 특징의 상이한 조합을 갖는 실시양태를 포함한다.

Claims (16)

  1. 중합체 물질 및 벤토나이트 물질을 포함하는 데시컨트 부재(desiccant member)로서, 데시컨트 부재는 실록산, 60℃ 초과의 비점을 갖는 유기 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기로부터 수분을 흡수하면서, 재생가능한 방식으로 작동 수분 용량(working moisture capacity)을 유지할 수 있으며, 바람직하게는 대기 중의 실록산 농도는 적어도 1 ppm 이상이고, 바람직하게는 대기 중의 유기 화합물 농도는 적어도 1 ppm 이상인 데시컨트 부재.
  2. 제1항에 있어서, 가요성인 데시컨트 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 벤토나이트 물질이 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 1종 이상의 필로실리케이트(phyllosilicate), 바람직하게는 몬모릴로나이트, 사포나이트(saponite), 바이델라이트(beidellite) 및/또는 헥토라이트, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 데시컨트 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 물질이 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 플루오로중합체를 포함하는 데시컨트 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 벤토나이트 물질의 수분 용량이 재생 후에 실질적으로 유지되는 데시컨트 부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 수분 용량이 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 10% 초과이고, 바람직하게는 11.5 g/m3 수증기 농도 및 536회 재생 사이클에서 초기 수분 용량의 15% 초과인 데시컨트 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 부재가 0.1 mm 내지 15 mm의 두께를 갖는 데시컨트 부재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 부재가 대기 중의 유기물의 비점보다 높은 온도에서 수분을 탈착시키는 데시컨트 부재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 물질이 다공성 중합체 매트릭스이고, 벤토나이트 물질이 다공성 중합체 매트릭스 내에 위치하는 데시컨트 부재.
  10. 제9항에 있어서, 다공성 중합체 매트릭스 내의 벤토나이트 물질의 로딩이 데시컨트 부재의 총 중량을 기준으로 50% 내지 99%인 데시컨트 부재.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 물질이 벤토나이트 물질에 인접한 층인 데시컨트 부재.
  12. 제11항에 있어서, 다공성 중합체 매트릭스가 벤토나이트 물질을 캡슐화하여 파우치(pouch)를 형성하는 데시컨트 부재.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 물질의 표면에 부착된 벤토나이트 물질의 하나 이상의 비드를 더 포함하는 데시컨트 부재.
  14. a. i. 히터를 갖는 제1 챔버,
    ii. 제1 챔버로의 적어도 하나의 흡착구, 및
    iii. 적어도 하나의 흡착구에 근접하여 배치된 벤토나이트 물질
    을 포함하는 하우징; 및
    b. 하우징 내에 위치하고 흡착 위치와 탈착 위치 사이에서 전환가능한(transitionable) 밸브 어셈블리
    를 포함하는 인클로저(enclosure) 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서, 하우징이 제1 챔버로부터의 통기구(venting port)를 더 포함하고, 흡착 위치는 제1 챔버와 통기구 사이의 탈착구를 밀봉하며, 제1 챔버로의 수증기 투과를 위해 제1 챔버로 흡착구를 개방하는 인클로저 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 데시컨트 부재를 더 포함하는 인클로저 어셈블리.
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