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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(dǎo)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(xué)模組，半導(dǎo)體封裝工藝在儲存安全方面的拍切需求，【藍(lán)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(tuán)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(yīng)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(hù)等安全智能儲存方面目前尚存欠缺和不足的被動局面。
 
　　【藍(lán)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(dāng)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(biāo)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(lán)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(jī)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。
 
 
　?。ㄒ唬﹤鹘y(tǒng)除濕機(jī)芯的弊端及劣勢
 
　　傳統(tǒng)分子篩除濕機(jī)芯采用13X/4A分子篩作為吸濕材料，吸濕材料的選擇是嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)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(fù)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(yīng)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(jī)芯采用熱力再生，靜態(tài)散熱。分子篩再生采用PTC半導(dǎo)體恒溫模塊，單片功耗為30W，單個機(jī)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(dá)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(fèi)時間，降低了除濕效率。
 
　　傳統(tǒng)除濕機(jī)芯采用鎳鈦記憶合金彈簧作為除濕/排濕閥門的執(zhí)行機(jī)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(fù)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(dú)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(dāng)恒溫模組升溫至80℃時，記憶彈簧牽引力達(dá)到最大值，彈簧形態(tài)達(dá)到最少值，碳鋼彈簧被拉伸，排濕閥門打開，機(jī)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(yán)實，外界潮濕氣流進(jìn)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(dá)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(jī)芯，會發(fā)現(xiàn)機(jī)芯有透光現(xiàn)象，外界光源會透過閥門進(jìn)入柜內(nèi)），帶來的不良后果有如下兩個方面：
 
　　①除濕機(jī)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(yán)重的溫度波動，由于持續(xù)時間達(dá)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(xué)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(jī)進(jìn)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(jī)會。所以，柜內(nèi)濕度即使已經(jīng)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)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(jī)構(gòu)帶來的濕度正向波動，俗稱返潮。最高可達(dá)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(jī)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(lán)精靈大面陣智能濕度控制機(jī)芯》與《分子篩+記憶彈簧除濕機(jī)芯》性能對比


　?。ㄒ唬?/span>《藍(lán)精靈大面陣智能濕度控制機(jī)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(jī)芯具備分子篩反向加濕功能，系行業(yè)首創(chuàng)。搭載新機(jī)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(jī)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(dá)到10%RH值以下的超低濕度目標(biāo)值！
 
　　2）返潮量控制
 
　　新一代大面陣智能機(jī)芯采用鋁合金閥門+微電機(jī)作為驅(qū)動執(zhí)行機(jī)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(dá)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(jìn)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(kuò)散到柜內(nèi)，導(dǎo)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(jī)芯采用鎳鈦記憶彈簧作為除濕閥門的執(zhí)行機(jī)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(yán)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(dǎo)致柜內(nèi)溫度偏高，溫度偏離環(huán)境溫度值會達(dá)到3-5℃。給儲存空間帶來嚴(yán)重溫度波動干撓。
 
　　《藍(lán)精靈大面陣智能除濕機(jī)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(jī)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(jī)芯減少1/3。
 
　　②機(jī)芯采用微型風(fēng)機(jī)主動散熱機(jī)動態(tài)除濕技術(shù)，效率是傳統(tǒng)機(jī)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(fēng)機(jī)的驅(qū)動下。15分鐘即可轉(zhuǎn)為除濕狀態(tài)，比傳統(tǒng)機(jī)芯減少了30分鐘時間。
動態(tài)除濕技術(shù)：采用微型軸流風(fēng)機(jī)動態(tài)除濕，可以以少勝多（標(biāo)準(zhǔn)款智能控濕柜只需裝載一只機(jī)芯，在80-90%RH高濕環(huán)境下，都可達(dá)標(biāo)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(jī)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(dāng)嚴(yán)實迅速，機(jī)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(lán)精靈公司首創(chuàng)，國內(nèi)無先例。
 
　?、酃耖T開啟時，濕度自恢復(fù)速度極快。當(dāng)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(jī)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(jī)芯直接進(jìn)入單一的動態(tài)除濕狀態(tài)。讓柜內(nèi)濕度值快速恢復(fù)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(jī)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(fù)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(jī)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(dá)到10%-15%RH，加上靜態(tài)除濕的固定模式，濕度自恢復(fù)至平衡態(tài)，需要5-6個小時。由此可見，傳統(tǒng)機(jī)芯在整個溫濕度自恢復(fù)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(jī)芯在開啟關(guān)閉柜門的取拿物料過程中，濕度自恢復(fù)效率是傳統(tǒng)機(jī)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(dú)創(chuàng)的智能模糊算法，大大降低了分子篩活化再生次數(shù)。可以將分子篩一次再生的吸濕性能發(fā)揮到極限。目標(biāo)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(yīng)減少，從而大大降低了電能消耗，單只機(jī)芯的24時標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)會大大提高機(jī)芯的使用壽命，預(yù)估壽命可達(dá)10~12年。
 
　?。ǘ秱鹘y(tǒng)分子篩+記憶彈簧驅(qū)動機(jī)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(dāng)前環(huán)境濕度（±3%RH）（三只機(jī)芯）
 
 
　　《分子篩+記憶合金彈簧除濕機(jī)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(jī)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?dāng)記憶彈簧本身溫度升至80℃時，彈簧才能產(chǎn)生張力，當(dāng)溫度降至40℃時，彈簧會回復(fù)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(dǎo)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(jī)芯閥門的半開半閉的非嚴(yán)實密封狀態(tài)，目視可見機(jī)芯有漏光現(xiàn)象，導(dǎo)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
 
　?、俜党绷看??；緯_(dá)到10%^15%RH的返朝量。因機(jī)芯返潮原因會大大降低機(jī)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(dá)到90分鐘。也就是說，這90分鐘是無用功，白白浪費(fèi)了除濕時間。
 
　?、诠駜?nèi)相對濕度狀態(tài)極不穩(wěn)定。當(dāng)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(jī)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(dǎo)致柜內(nèi)溫度迅速上升，而溫度的上升又會導(dǎo)致柜內(nèi)的相對濕度平衡被打破，產(chǎn)生濕度波動。　
　
　　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(dá)到3~4℃左右?？梢灶A(yù)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(yán)重的溫度失控方面的安全隱患。
 
　　3）除濕速度慢，達(dá)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(dá)到目標(biāo)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(fù)到目標(biāo)值需要3~4小時。目標(biāo)濕度只能達(dá)到20%RH
，如要達(dá)到10%RH以下的低濕環(huán)境，通常采用增加機(jī)芯數(shù)量的方式來提高除濕速度及除濕效率，增加機(jī)芯數(shù)量后，低濕指標(biāo)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(jī)芯數(shù)量達(dá)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(jī)械辦法來彌補(bǔ)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(jìn)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(dāng)作活馬醫(yī)嘛！
 
　　4）能耗高，分子篩使用壽命縮減。
 
以單機(jī)芯為例，每個機(jī)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(yīng)增加。導(dǎo)致的結(jié)果是，徒增了能耗，同時縮減了分子篩的使用壽命。客戶實測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(biāo)濕度值。
 
　　總結(jié)
 
　　綜上所述，由于《大面陣智能濕度控制機(jī)芯》創(chuàng)新采用動態(tài)除濕技術(shù)，效率極高，減少了機(jī)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(yīng)減少，加上采用機(jī)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(lán)精靈新一代大面陣智能濕度控制機(jī)芯》在溫濕度控制的穩(wěn)定性，可靠性，精準(zhǔn)性，使用壽命四個主要方面，都遠(yuǎn)超同行。