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技術(shù)支持

SUPPORT

　　技術(shù)研發(fā)的背景及意義
 
　　隨著半導體封裝/LED光電子/微電子/生物醫(yī)療/軍工/航天等領(lǐng)域更加注重各種器材，元器件，光學模組，半導體封裝工藝在儲存安全方面的拍切需求，【藍精靈公司】作為在小型密閉空間溫濕度管控行業(yè)深耕15載的專業(yè)技術(shù)公司于2019年初，組織研發(fā)團隊，加大科技攻關(guān)投入，終于研發(fā)出新一代【智能物聯(lián)控濕柜】，并向國家專利部門申請相關(guān)實用新型專利及發(fā)明專利。隨著該項技術(shù)的在行業(yè)應用的全面推開，將極大的改善廣大用戶在溫濕度管控及防氧化防護等安全智能儲存方面目前尚存欠缺和不足的被動局面。
 
　　【藍精靈智能物聯(lián)控濕柜】跟傳統(tǒng)防潮柜相比較，除濕度下行控制的基本功能外，對柜內(nèi)溫濕度環(huán)境管控更加全面，增加了分子篩反向微加濕控制功能。當儲存環(huán)境濕度偏低時，可實施加濕管控，在此基礎(chǔ)上，為提升產(chǎn)品管控的防氧化功能，還增加了氮氧濃度控摸模塊，讓柜內(nèi)的溫度/濕度/氮氧濃度三項儲存安全指標得到全方位監(jiān)控。
 
　　為提高溫濕度及氮氧濃度管控的便捷性，開發(fā)了【藍精靈智能物聯(lián)溫濕度管控平臺】，讓儲存空間的安全監(jiān)控能通過手機APP及電腦WEB端實時雙向傳送，打破時空限制，讓儲存安全不僅智慧全面，而且觸目可及。
 
 
　　（一）傳統(tǒng)除濕機芯的弊端及劣勢
 
　　傳統(tǒng)分子篩除濕機芯采用13X/4A分子篩作為吸濕材料，吸濕材料的選擇是嚴謹科學的。這種材料具備兩大特征：
 
　?、僭偕δ?。在一定的溫度條件或壓力條件下，分子篩可以重新獲得對水分子選擇性吸附能力，因而可以通過加熱或加壓分子篩，迫使其再生，不斷重復使用，不用頻繁更換吸附材料，在確定的使用期內(nèi)，無明顯省耗，擁有良好循環(huán)使用價值。經(jīng)過試驗測試，以24小時為周期，每24小時再生4次，可以持續(xù)使用5年左右。5年后，其對水分子的吸附能力只剩下5%左右，失去了使用價值，需要更換新的吸濕材料。
 
　?、趯λ肿訐碛杏辛己玫奈接H和力。大部分分子篩對水分子都有吸附能力，以13X,4A分子篩尤為明顯。即使在極低濕度環(huán)境下，任然具備吸附水分子的可能性，所以可以用于獲取10%RH，甚至3%RH值以下的極低濕度的極度干燥環(huán)境。所以，在小型密閉空間的超低濕度環(huán)境控制方面，具備天然的不可替代的作為精密低濕除濕應用的超高性價比使用價值。
 
　　劣勢方面
 
　　分子篩再生模式
 
　　傳統(tǒng)除濕機芯采用熱力再生，靜態(tài)散熱。分子篩再生采用PTC半導體恒溫模塊，單片功耗為30W，單個機芯搭載2片，總功耗為60W，恒溫模塊表面溫度為200℃，持續(xù)加熱時間為30分鐘。由于采用靜態(tài)自然散熱方式，分子篩冷卻時長達到35分鐘，也就是說，分子篩啟動再生后，需要65分鐘后才能重新具備吸附水分子的能力。所以這種再生模式非常浪費時間，降低了除濕效率。
 
　　傳統(tǒng)除濕機芯采用鎳鈦記憶合金彈簧作為除濕/排濕閥門的執(zhí)行機構(gòu)，鎳鈦記憶彈簧屬于熱力形變彈簧，熱態(tài)時會產(chǎn)生張力，冷卻后會恢復原來的形狀，在碳鋼彈簧的平衡作用下開啟或關(guān)閉除濕/排濕閥門。由于記憶彈簧需要熱力支持其形變，所以必須為記憶彈簧配裝獨立恒溫模組，記憶彈簧的牽引力隨恒溫模組的溫度變化而變化，當恒溫模組升溫至80℃時，記憶彈簧牽引力達到最大值，彈簧形態(tài)達到最少值，碳鋼彈簧被拉伸，排濕閥門打開，機芯處于水分子往柜外散發(fā)狀態(tài)，完全排干分子篩中的水分子，需要30分鐘時間。在這30分鐘的排濕時間內(nèi)，記憶彈簧張力最大，閥門的關(guān)閉相對來說還是比較嚴實，外界潮濕氣流進入柜內(nèi)的幾率比較少。接下來的35分鐘的記憶彈簧的冷卻閥門關(guān)閉過程，一系列的弊端便顯現(xiàn)出來了。
 
　　由于記憶彈簧自身溫度隨恒溫模組溫度緩慢自然降低，其張力會緩慢衰退，由于碳鋼彈簧的拉力時恒定不變的，所以，閥門的關(guān)閉也是緩慢地漸次關(guān)閉，這個閥門關(guān)閉過程跟記憶彈簧的溫度下行相關(guān)聯(lián)，需要長達35分鐘的關(guān)閉時間，此過程中，閥門基本上是一種半開半閉狀態(tài)，（檢查方法：打開柜門去觀察除濕機芯，會發(fā)現(xiàn)機芯有透光現(xiàn)象，外界光源會透過閥門進入柜內(nèi)），帶來的不良后果有如下兩個方面：
 
　?、俪凉駲C芯內(nèi)部的一部分熱量必然會無可避免地輻射到柜內(nèi)，引發(fā)柜內(nèi)溫度飆升，并帶來嚴重的溫度波動，由于持續(xù)時間達半小時左右，最高可給柜內(nèi)帶來使用環(huán)境溫度3-5℃的正向波動。這種由于柜內(nèi)溫升帶來的溫度方面的忽高忽低劇烈波動，將給儲存在柜內(nèi)材料，器件，精密光學組件等，帶來不可忽視的安全隱患。
 
　?、诠裢獬睗駳饬鳠o可避免地趁機進入柜內(nèi)。潮濕氣流本身水分子含量高，質(zhì)量大，它隨時保持從高濕區(qū)域向低濕干燥區(qū)浸透轉(zhuǎn)移的趨勢，閥門的半開半閉狀態(tài)，正好給它提供了這種入浸的機會。所以，柜內(nèi)濕度即使已經(jīng)達到設(shè)定目標值，只要記憶彈簧開關(guān)閥門驅(qū)動程序開啟，柜內(nèi)濕度上行就無法避免。這種種由于除濕/排濕閥門以記憶彈簧作為執(zhí)行機構(gòu)帶來的濕度正向波動，俗稱返潮。最高可達15%RH。由此可見，在如此大的返潮內(nèi)耗作用下，傳統(tǒng)除濕機芯的除濕效率是非常低下的。柜內(nèi)濕度波動是非常顯著的。很多國內(nèi)國外品牌用這樣的傳統(tǒng)除濕技術(shù)，卻自稱可以實現(xiàn)所謂的精密定點控濕，實在是沒有任何專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)的睜眼說瞎話，信口開河！
 
 

　　《藍精靈大面陣智能濕度控制機芯》與《分子篩+記憶彈簧除濕機芯》性能對比


　?。ㄒ唬?/span>《藍精靈大面陣智能濕度控制機芯》
 
　　技術(shù)參數(shù)
 
　　濕度設(shè)定范圍〉01~99%RH
　　①濕度控制范圍　01~99%RH（±3%RH）
 
　　核心技術(shù)說明〉
 
　　1）新一代大面陣智能濕度控制機芯具備分子篩反向加濕功能，系行業(yè)首創(chuàng)。搭載新機芯的產(chǎn)品不再是傳統(tǒng)意義上的防潮柜。在上述濕度區(qū)間全程可測可控。每一臺搭載新機芯的產(chǎn)品，皆具備分子篩反向加濕功能。所出售的每一臺智能電子控濕柜都可以達到10%RH值以下的超低濕度目標值！
 
　　2）返潮量控制
 
　　新一代大面陣智能機芯采用鋁合金閥門+微電機作為驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，開啟關(guān)閉閥門的時間為3秒以內(nèi)，由于閥門在除濕及吸濕的切換時間達到秒級，隔離了外界潮濕空氣同柜內(nèi)干燥空氣的水分子交換干涉，從根本上解決了濕度漂移及返潮問題。
 
　　3）溫度抑制
 
　　為何要對柜內(nèi)溫度進行抑制？
 
　　由于分子篩在再生過程中有一定的熱量產(chǎn)生，大部分熱量都會隨水分子輻射到柜外空間，但仍有極少部分余熱會擴散到柜內(nèi)，導致柜內(nèi)溫度產(chǎn)生一定幅度的波動。傳統(tǒng)的分子篩除濕機芯采用鎳鈦記憶彈簧作為除濕閥門的執(zhí)行機構(gòu)，記憶彈簧閥門切換時間跟記憶彈簧溫度相關(guān)聯(lián)，需要30~40分鐘時間，閥門才能完全關(guān)閉嚴實，切換過程中閥門存在半開半閉狀態(tài)，熱量容易向柜內(nèi)輻射，導致柜內(nèi)溫度偏高，溫度偏離環(huán)境溫度值會達到3-5℃。給儲存空間帶來嚴重溫度波動干撓。
 
　　《藍精靈大面陣智能除濕機芯》溫度抑制技術(shù)創(chuàng)新舉措如下：
 
　?、俨捎昧诵袠I(yè)領(lǐng)先的無熱智能電動閥門驅(qū)動技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)機芯的熱力記憶彈簧驅(qū)動技術(shù)。刪減了一片PTC加熱模塊，在分子篩再生期間的熱輻射源比傳統(tǒng)機芯減少1/3。
 
　?、跈C芯采用微型風機主動散熱機動態(tài)除濕技術(shù)，效率是傳統(tǒng)機芯的3倍以上。主動散熱技術(shù)：分子篩加熱30分鐘完成去除水分子后，在散熱風機的驅(qū)動下。15分鐘即可轉(zhuǎn)為除濕狀態(tài)，比傳統(tǒng)機芯減少了30分鐘時間。
動態(tài)除濕技術(shù)：采用微型軸流風機動態(tài)除濕，可以以少勝多（標準款智能控濕柜只需裝載一只機芯，在80-90%RH高濕環(huán)境下，都可達標10%RH以下的低濕）。
 
　　一方面可將再生熱源數(shù)量減少到傳統(tǒng)機芯的1/3。由于再生熱源數(shù)量的減少，加上除濕/排濕電控閥門關(guān)閉相當嚴實迅速，機芯內(nèi)部再生熱源無法形成對柜內(nèi)的熱量輻射，對柜內(nèi)溫度抑制起到了良好的輔助作用。實測驗證，柜內(nèi)溫度正向波動小于1℃。經(jīng)查驗，系藍精靈公司首創(chuàng)，國內(nèi)無先例。
 
　?、酃耖T開啟時，濕度自恢復速度極快。當柜門打開時，柜內(nèi)濕度會因外界潮濕氣流的浸入而迅速升高，新機芯此時會由原來的平衡狀態(tài)迅即轉(zhuǎn)為吸濕狀態(tài)，而此時分子篩不用加熱再生，機芯直接進入單一的動態(tài)除濕狀態(tài)。讓柜內(nèi)濕度值快速恢復至設(shè)定值誤差范圍內(nèi)的平衡狀態(tài)，視開門時間長短機設(shè)備無再生狀態(tài)時間長短，通常只需30分鐘~60分鐘時間即可完成濕度自恢復平衡態(tài)。由于分子篩無加熱再生，柜內(nèi)溫度無任何正向波動。
 
　　而傳統(tǒng)的除濕機芯，在柜門開啟后，立即轉(zhuǎn)入分子篩再生狀態(tài)，一個再生流程下來，需要1個小時，再生過程中，又會引發(fā)柜內(nèi)溫度升高3℃-5℃左右，濕度正向波動會達到10%-15%RH，加上靜態(tài)除濕的固定模式，濕度自恢復至平衡態(tài)，需要5-6個小時。由此可見，傳統(tǒng)機芯在整個溫濕度自恢復的過程中，帶來柜內(nèi)非常明顯的溫濕度波動，除濕過程曲折緩慢而且耗時極長。經(jīng)測試，新機芯在開啟關(guān)閉柜門的取拿物料過程中，濕度自恢復效率是傳統(tǒng)機芯的5倍以上，而且無任何溫度正向波動干擾。
 
　　3）能耗
 
　　控制軟件系我司自主研發(fā)，采用獨創(chuàng)的智能模糊算法，大大降低了分子篩活化再生次數(shù)?？梢詫⒎肿雍Y一次再生的吸濕性能發(fā)揮到極限。目標設(shè)定值為3%RH，環(huán)境濕度為90%RH，柜體容積1點5立方，空箱不開啟柜門條件下測試，分子篩再生周期為20小時。較原來傳統(tǒng)的分子篩除濕技術(shù)相比較，分子篩的使用壽命，延長4倍之多。由于分子篩再生次數(shù)減少，PTC加熱模組加熱次數(shù)相應減少，從而大大降低了電能消耗，單只機芯的24時標準能耗為0.24千瓦時，不到1/4度電，為行業(yè)內(nèi)最節(jié)能的產(chǎn)品。
 
　　4）分子篩使用壽命
 
　　由于分子篩再生次數(shù)的減少，相應會大大提高機芯的使用壽命，預估壽命可達10~12年。
 
　?。ǘ秱鹘y(tǒng)分子篩+記憶彈簧驅(qū)動機芯》
　
　　技術(shù)參數(shù)
 
　　濕度設(shè)定范圍〉3%~99%RH
 
　?、贊穸瓤刂品秶?/span>
 
　　5%RH-當前環(huán)境濕度（±3%RH）（三只機芯）
 
 
　　《分子篩+記憶合金彈簧除濕機芯》技術(shù)盲點〉
 
　　采用鎳鈦記憶合金彈簧+PTC發(fā)熱?？熳鳛轵?qū)動執(zhí)行機構(gòu)，開啟關(guān)閉閥門的時間為45分鐘，為何需要45分鐘時間呢？這是記憶彈簧本身的工作特性所決定的！記憶彈簧產(chǎn)生張力需要PTC加熱?？焯峁崃χС郑挥挟斢洃洀椈杀旧頊囟壬?0℃時，彈簧才能產(chǎn)生張力，當溫度降至40℃時，彈簧會回復到初始狀態(tài)，并失去張力。而這個散熱過程需要45分鐘時間，導致開關(guān)閥門的時間無法解藕，由于用來平衡記憶彈簧的鋼質(zhì)彈簧的張力是衡定不變的，記憶彈簧的張力是隨著自身溫度的降低而逐級減少，在45分鐘的閥門切換過程中，就必然會存在機芯閥門的半開半閉的非嚴實密封狀態(tài)，目視可見機芯有漏光現(xiàn)象，導致外界潮濕空氣吸入柜內(nèi)，從而產(chǎn)生返潮現(xiàn)象。
 
　　這種由于記憶彈簧本身的特性帶來的熱力延時關(guān)閉閥門的缺陷是目前分子篩除濕技術(shù)行業(yè)通病，帶來的不利后果有
 
　　①返潮量大。基本會達到10%^15%RH的返朝量。因機芯返潮原因會大大降低機芯的除濕效率。從實測數(shù)據(jù)中驗證得知，由于返潮引起的除濕內(nèi)耗時間達到90分鐘。也就是說，這90分鐘是無用功，白白浪費了除濕時間。
 
　　②柜內(nèi)相對濕度狀態(tài)極不穩(wěn)定。當柜門開啟，取拿物品時，由于外界潮濕空氣浸入柜內(nèi)，PCT加熱模塊會加熱記憶彈簧，以便讓機芯處于排濕狀態(tài)。PTC加熱模塊在加熱過程中的熱輻射會導致柜內(nèi)溫度迅速上升，而溫度的上升又會導致柜內(nèi)的相對濕度平衡被打破，產(chǎn)生濕度波動?！?/span>
　
　　所以，采用這種（分析子篩除濕）+（記憶彈簧執(zhí)行）技術(shù)，不可能實現(xiàn)柜內(nèi)濕度精確控制，濕度波動極大，同時溫度波動幅度會達到3~4℃左右。可以預見，在溫濕度環(huán)境如此大的波動狀態(tài)下，會對被儲存物品/器材等帶來嚴重的溫度失控方面的安全隱患。
 
　　3）除濕速度慢，達不到低濕狀態(tài)。
 
　　由于該項技術(shù)采用了自然吸附式的被動除濕方式，除濕速度非常緩慢。設(shè)定濕度在常濕20%RH，環(huán)境濕度在65%狀態(tài)下，達到目標值需要6小時左右。開啟一次柜門，取拿時間為1分鐘，再一次回復到目標值需要3~4小時。目標濕度只能達到20%RH
，如要達到10%RH以下的低濕環(huán)境，通常采用增加機芯數(shù)量的方式來提高除濕速度及除濕效率，增加機芯數(shù)量后，低濕指標是可以實現(xiàn)了，但由于增加了再生熱源數(shù)量（某臺資品牌搭載機芯數(shù)量達到6只），柜內(nèi)返潮量控制又無法實現(xiàn)，溫升更是大得驚人！所以在低濕控制方面，10%RH低濕狀態(tài)根本就無法長時間得以穩(wěn)定。于是就采取一種機械辦法來彌補這種傳統(tǒng)除濕技術(shù)帶來的缺陷。濕度設(shè)定只能在1-10%RH值之間進行，超過10%RH，就不能設(shè)定了！至于為何要如此這般，就只有其自己清楚了，叫做：沒有辦法的辦法！死馬當作活馬醫(yī)嘛！
 
　　4）能耗高，分子篩使用壽命縮減。
 
以單機芯為例，每個機芯包括3個PTC加熱模塊，其中一只模塊為記憶彈簧提供熱力支持，二只用來再生分子篩，功率為30瓦/只，總功率為90瓦。以4小時/次為周期，每天（24小時）分子篩固定再生次數(shù)為6次，加上因開啟柜門引發(fā)的分子篩觸發(fā)性再生，再生次數(shù)會相應增加。導致的結(jié)果是，徒增了能耗，同時縮減了分子篩的使用壽命?？蛻魧崪y驗證分子篩使用壽命在4~5年。
 
　　5）功能單一
 
　　只能除濕，不能加濕。只能往環(huán)境濕度以下的區(qū)間設(shè)置目標濕度值。
 
　　總結(jié)
 
　　綜上所述，由于《大面陣智能濕度控制機芯》創(chuàng)新采用動態(tài)除濕技術(shù)，效率極高，減少了機芯裝載數(shù)量，熱交換幾率減少，溫度因熱輻射帶來的波動相應減少，加上采用機電一體化的鋁合金智能無熱電動閥門及優(yōu)良的智能模糊算法溫濕度管控軟件。
《藍精靈新一代大面陣智能濕度控制機芯》在溫濕度控制的穩(wěn)定性，可靠性，精準性，使用壽命四個主要方面，都遠超同行。