带有水分过滤器的装置制造方法及图纸

外壳内部的腔室通过气体交换通道连通于外壳外部，其中具有疏水毫微孔材料的过滤器元件设置在气体交换通道内。该腔室例如用于容放电子电路，或者用做相对压力传感器的基准压力腔。本发明专利技术的用于相对于基准压力获取测量压力的相对压力传感器包括一个基准压力路径（２３），它在可以受到基准压力的表面和基准压力腔（２２）中的开口之间延伸；一个过滤器元件（３０），它设置在基准压力路径中，该过滤器元件包括疏水毫微孔材料。由于过滤器元件可以渗透Ｎ↓［２］和Ｏ↓［２］，因此该过滤器元件允许压力补偿，同时阻挡水分子。毫微孔材料优选地包括无机材料，特别是Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＴｉＯ↓［２］或ＳｉＯ↓［２］。毫微孔材料优选地疏水和／或可以和优选地为硅烷的疏水层浸渍，以便最优化疏水性能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及带有水分敏感部件的机柜或装置，例如带有水分敏感电路的机柜或者带有水分敏感传感器的检测装置。这些装置尤其包括相对压力传感器。相对压力传感器可以用来测量诸如液体、气体或蒸气的介质的相对于当前气压或环境压力的压力，因此这种气压或环境压力作为基准压力。就此而言，已经证明基准空气的湿气是一个问题，因为湿气可以经由基准压力管线渗透到传感器中并且可以在露点以下的温度冷凝。因此，已经做出了大量的努力来防止水分渗透到传感器内。举例来说，日本专利申请07110363公开了一种电容型相对压力传感器，具有一个基体和一个沿其边缘区域以密闭方式连接于基体的膜片，从而形成一个基准压力腔。基准空气通过基准压力管线和孔进入基准压力腔。在基准压力管线中具有一个用于干燥基准空气的水分吸收体。当吸收体中的水分含量富集时这种方案不能令人满意。当吸收体饱和时，或者当温度升高并且一些结合水可以再次解除吸附时，水分进入传感器。公开号为974 825 A2的欧洲专利申请提出一种不同的方法。相对压力传感器的结构总体上如上所述，但是取代吸收体而使用了疏水过滤器元件，该元件的温度保持为使得传感器的内部温度永远不会下降到该温度之下，并且优选地该温度比传感器的内部温度显著地低。这样，当过滤器温度下降到较热环境空气的露点之下时水分冷凝在过滤器元件上。因此，进入传感器内部的空气仅仅具有对应于过滤器温度下的100％的相对大气湿度的水分含量。但是，由于传感器的内部温度永远不会下降到过滤器温度之下并且通常实际上高于过滤器温度，因而由于不能达到露点，水分不可能冷凝在传感器内部。例如在用于食品业的传感器中通过使过滤器元件和冷处理介质经传感器外壳热接触保持来获得过滤器元件的所需的冷却。由于不会发生类似吸收体中的饱和问题，因此所述装置是有优点的。另一方面，控制过滤器温度的需要必然带来大量的设计限制，这对于某些应用来说是不可接收的。而且，使用者受到压力检测装置的操作和维护的限制。例如，如果在清洁操作期间要将过滤器元件加热到超过传感器内部的正常操作温度的温度，具有较高湿度的空气有可能渗透到传感器内，并且该水分会在正常操作温度下冷凝。由于类似的原因，上述过滤器元件或吸收体不适用于带有易潮部件的其他装置，这种易潮部件需要和外界进行气体交换，以便冷却或压力调节。如果必须要求外界温度随着相对湿度的相关变化而变化，则这种气体交换尤为适用。这种易潮部件例如可以是电子电路。因此本专利技术基于提供一种克服上述问题的带有过滤器元件的装置的目的。根据本专利技术，本专利技术的目的由独立权利要求1所述的相对压力传感器以及独立权利要求8所述的装置得以实现。本专利技术的其他优点和方面在从属权利要求、说明书以及附图中给出。该装置包括一个外壳，在其内部限定一个腔室，该外壳包括至少一个透孔，经由该透孔腔室通过气体交换通道流体连通于外壳的外界；以及一个过滤器元件，它设置在气体交换通道内，所述过滤器元件包括疏水的毫微孔(nanoporous)材料。在一个尤其优选的实施例中，腔室包括一个入口孔和一个出口孔，经由它们腔室通过对应的气体交换通道流体连通于腔室的外界，其中在这两个气体交换通道内设置有相应的过滤器元件，所述过滤器元件包括疏水的毫微孔材料。该装置尤其适于作为电子电路的外壳。可选地，可以利用现有的通风机引导气流通过腔室，从而可以有效进行热交换。本专利技术的用于相对于基准压力获取测量压力的相对压力传感器包括传感器元件，具有一个基体，和一个测量膜片，沿其边缘区域以密闭方式连接于基体，从而形成一个基准压力腔，该测量膜片具有第一膜片表面和第二膜片表面，第一膜片表面远离基准压力腔并可以受到测量压力，第二膜片表面面对基准压力腔；基准压力路径，在可以受到基准压力的表面和基准压力腔中的开口之间延伸，从而第二膜片表面可以受到基准压力；以及过滤器元件，设置在基准压力路径中；其中过滤器元件包括疏水的毫微孔材料。毫微孔材料优选地设置为多孔支撑材料上的一层或者嵌入在多孔支撑材料矩阵中，支撑材料特别用于保证必须的机械稳定性。毫微孔材料优选地包括无机材料，特别是陶瓷材料，优选为Al2O3或TiO2。原则上也可以使用ZrO2、SiO2、铝硅酸盐、铝硅酸铍、磷灰石、堇青石、富铝红柱石、沸石、SiC和Si3N4、碳、高硼硅酸盐耐热耐蚀玻璃以及它们的混合物。在本文中，术语“毫微孔”指一种孔径分布，它的最大值在频率分布内为孔径小于4nm，优选地小于2.5nm，更优选地在0.4和2nm之间，再优选地在0.5和1.5nm之间，并且特别优选地在0.7和1nm之间。在一个特别优选的示意实施例中，孔径分布最大值为大约0.9nm。可以使用采用溶胶凝胶处理的优选生产方法来获得足够窄小的孔径分布，这确保均匀的过滤作用。最大孔径应当优选地不大于10nm，更优选地不大于5nm，最优选地不大于2nm。在过滤技术中还通常使用术语微孔(microporous)和中孔(mesoporous)来描述具有纳米数量级的孔径的层。根据该技术，所谓的中孔层具有2nm和50nm之间的孔径，而所谓的微孔层具有小于2nm的孔径。因此根据上述定义，本专利技术所用的毫微孔材料分类在微孔范围或者中孔范围的下限。在下文中，依然使用术语“毫微孔”来表示本专利技术所用的材料。在各种情况下毫微孔材料的层厚应当适应于所需要的过滤作用，这种过滤作用依赖于孔径分布和疏水性能。层必须足够厚，以使得材料中没有可能会危及过滤作用的缺陷。另一方面，建议毫微孔材料尽可能薄，以便使得将要流经的气体例如N2或O2的流动阻力最小。最后，过滤器元件的表面要设计为，利用由于所需要的过滤作用而采用的单位面积的流动阻力，可以在压力脉冲情况下通过过滤器元件实现充分快速的压力补偿。在带有毫微孔层的过滤器元件的情况下通常的气体介质传导率为大约20到800mm3/(cm2s bar)，优选地为20到200mm3/(cm2s bar)。毫微孔材料的层厚优选地至少20nm，更优选地至少40nm，特别优选地为至少80nm。毫微孔材料的层厚优选地不超过4μm，更优选地不超过2μm，再优选地不超过1μm，特别优选地不超过0.5μm。特别地在存在显著温度波动的应用的情况下，毫微孔层的支撑材料应当优选地具有和过滤器材料相同的热膨胀性能，以便最小化过滤器材料上的机械应力。但是，当毫微孔材料的层厚降低时这种要求的重要性也降低。具有2、3或更多个化学上和/或形态上不同的层的层系统也适用于实施本专利技术。本文中，优先选择具有渐进孔径的层相互叠放的层系统，这种层系统具有至少一层毫微孔材料。在一个优选的过滤器元件组中，这些元件具有一种层结构，带有一个TiO2毫微孔层，其平均孔径大约为0.7到1.2nm，优选地大约0.9nm，毫微孔层的平均厚度在30到100nm之间，优选地在40到70nm之间，特别优选地在45到55nm之间。所述毫微孔层贴附到陶瓷中间层，优选地TiO2，其平均孔径在3到10nm之间，优选地在4到7nm之间，特别优选地在5到6nm之间，并且其平均厚度在300到1000nm之间，优选地在400到800nm之间，特别优选地在450到550nm之间。中间层转而贴附到一组具有增大的孔径和增大的厚度的支撑层，这些层优选地含有Al2O3。上面成型有具有较细孔的支撑层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于相对于基准压力获取测量压力的相对压力传感器，包括：传感器元件，具有一个基体，和一个测量膜片，沿其边缘区域以密闭方式连接于基体，从而形成一个基准压力腔，该测量膜片具有第一膜片表面和第二膜片表面，第一膜片 表面远离基准压力腔并可以受到测量压力，第二膜片表面面对基准压力腔；基准压力路径，在可以受到基准压力的表面和基准压力腔中的开口之间延伸，从而第二膜片表面可以受到基准压力；以及过滤器元件，设置在基准压力路径中；其中　 　过滤器元件包括疏水的毫微孔材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克黑格纳，安德烈亚斯罗斯贝格，埃尔克施密特，乌尔费特德勒韦斯，伯恩哈德瓦尔特，米夏埃尔基斯特，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]