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标题: 湿度敏感电子元件恢复车间寿命用干燥箱选型问题之二 [打印本页]

作者: carteman 时间: 2005-10-29 22:04 标题: 湿度敏感电子元件恢复车间寿命用干燥箱选型问题之二

2，常温自动干燥箱的结构和种类

目前，称为“电子干燥柜”、“电子干燥箱”“防潮箱”等名称的常温自动干燥箱，其除湿原理有制冷式和水分物理分解排除式两大类。其中，制冷式干燥箱采用半导体制冷片通过将空气中的水分冷凝结露后排除。国内产品有珠海生产的“惠通”和重庆生产的“活士”牌。由于制冷式干燥箱不能将湿度降到IPC/JEDEC
J-STD-033标准所规定的RH10%以下，因此不在本文讨论之例。
水分物理分解排除式干燥箱，在中国最早始见于卡特曼（成都）电子有限公司的专利产品，几年后有厂家开始效仿，而随着IPC/JEDEC J-STD-033标准的实施，常温自动干燥箱近年开始在电子行业使用并日渐扩展，效仿者也逐渐增加。
水分物理分解排除式干燥箱机电一体化产品，根据其机械动作产生的动力源，分为记忆合金驱动和微电机驱动两大类。其动力的用途是驱动干燥箱除湿排潮门的开闭，以实现将箱内湿气排到箱外的目的。而排潮门能否长期可靠实现开闭功能，是涉及干燥箱产品寿命和可靠性及存放物品的安全性的最重要的关键因素。
所谓记忆合金，就是在金属材料中添加一些镍钛合金成分，再拉丝制成螺旋状成为弹簧。将记忆合金弹簧放进带加热器件的铝管内，再与复位拉簧和拉杆组成连杆运动机构.加热器通电加热，于是记忆合金弹簧受热缩短，逐渐产生拉力，在数分钟到十余分钟左右将除湿器的排潮门拉开排潮。在经排潮后计时完毕后，加热器断电降温，记忆合金弹簧降温冷却并被复位簧拉长复原，使除湿器的排潮门关闭，除湿器对箱内空气进行干燥。如此来回反复，达到除湿目的。
记忆合金材料问世虽已有一、二十年, 但目前科学界对其研究和认识仍还远远不足。虽已知温度变化可致使金属晶相在马氏体与奥氏体相互转变过程中会产生某种记忆效应,
但对其原理机制仍未搞清, 很多环节还不能用科学的方法让其重复性再现, 至今仍有很多未解的密。因此记忆合金材料目前还只处以初步实验性应用阶段, 世界各国至今都还没有关记忆合金的国家或国际标准。以现在的技术水平, 记忆合金材料还存在很多问题。主要是其特性受时间和环境因素影响极大。往往不明原因就出现丧失记忆功能，发生不能收缩的情况。作为驱动除湿器排潮门的动力源,
可靠性不太高。最易产生的故障就是使用一段时间后，干燥箱除湿器排潮门就可能突然不能打开，导致防潮箱不除湿。或行程不足半开半闭, 使箱内外空气相通，导致箱内湿度上升。特别对开门取放物品频率高的用户，记忆合金弹簧频繁缩短伸长，大大加快了疲劳老化进程。这个问题，目前尚无法克服，这也是一些产品寿命短和可靠性低的根本原因。采用记忆合金驱动的产品还存在一个问题，就是记忆合金弹簧受温度控制产生缩短或伸长过程是缓慢进行的。冬季开门慢，夏季关门慢，动作行程完成的时间根据环境气温，大约在数分钟到十余分钟之间。也就是排潮门的开闭运动过程的时间要长达数分钟到十余分钟，而在这么长时间的半开半闭状态下，箱外的高湿度空气就会侵入箱内向箱内加湿。因此加重了除湿工作量和记忆合金弹簧的负担，也降低了除湿速度。

采用微电机驱动的产品是为解决记忆合金弹簧在寿命和可靠性上的缺陷而设计。按除湿器永不停机的极限工作量，每天开闭排潮门6次来回12个行程计算，每个行程电机转动约5秒钟，一天转动时间合一分钟，一年合计转动一小时，10年10小时。而电机的寿命低的以千小时论，高的以万小时论，因此采用微电机驱动的干燥箱使用十年以上无故障就很正常。因而寿命长，可靠性极高。由于开关门的动作在几秒钟内就完成，因此不存在箱外的高湿度空气侵入箱内问题，与记忆合金相比，除湿更快。
卡特曼早期的产品采用记忆合金作为动力源，后来发现记忆合金的问题后又改为微电机作为动力源，但最近一年以来由于市场低价竞争的需要，卡特曼在某些产品上又开始采用复记忆合金作为动力源。而其它各效仿厂家的产品一直仍采用记忆合金作为动力源。因此，目前市售常温自动干燥箱,
是采用记忆合金的产品和采用微电机驱动的产品并存，用户须仔细分辨。
水分物理分解排除式干燥箱除湿的过程是，当湿度传感器检测到箱内湿度高于用户控制设定的要求时，通过控制执行机构启动除湿工作，首先，向除湿器干燥盒内的电热元件供电加热，并同时驱动开放排潮门，
使干燥盒已有的水分蒸发为气态，通过排潮门逸出排到箱外。经数十分钟排潮后，定时计数完毕，停止供电，进入降温阶段。降温时间根据除湿器大小，各厂机型不同和冬夏气温不同而有差异。约在数十分钟至一个小时左右。在加热和降温时间段除湿器是不除湿的。这两个阶段合并又称为“预运行”阶段，时间约在一个半到两个小时左右。当降温完毕，排潮门自动对外关闭，使干燥盒对箱内开放，即进入干燥时间短。随着干燥时间过程的进行，箱内空气水分不断转移到干燥盒内，箱内湿度就不断降低。当干燥过程进行到一定的时间，除湿器排潮门又自动对内关闭，对外开放，加热器加热，水分排除。。。。。。如此周而复始，直到箱内湿度达到用户控制的设定值，则干燥箱进入停机待命状态。一旦因开门或自然渗透等因素使箱内湿度上升超过用户控制设定值，则又从头开始循环。干燥时间过程，根据各厂机型不同，除湿器大小不同，湿度要求不同而有差异，大致在1-3个小时左右。用“预运行”时间和除湿时间进行比较，约有1/3到1/2左右的时间不能除湿。因此，此类干燥方式的机型属间隙式除湿机型。根据不同厂家的产品，空箱测试，从RH70%左右的室内湿度降到RH10%以下，快的要6-12小时以上，慢的3-5天，甚至达10天半月之久的也有。总而言之，此类产品除湿速度较慢。
此外，卡特曼新近还投产有一种连续除湿机型。这种机型工作时没有不除湿的“预运行”过程，随时都处于除湿状态。除湿速度快，是卡特曼的独家生产的产品。
市售的常温自动干燥箱，除了卡特曼公司的“卡特曼（CARTEMAN）ULD系列”产品属于连续除湿机型外,其余均属间隙除湿式的机型。

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