干燥装置及干燥方法

申请号 CN201510958260.4 申请日 2015-12-18 公开(公告)号 CN106855345B 公开(公告)日 2019-07-19
申请人 财团法人工业技术研究院; 发明人 戴清智; 李宜珊; 王允欣; 徐政富;
摘要 本 发明 公开一种干燥装置及干燥方法。该干燥装置包括流道、第一中空 纤维 模 块 、第二中空纤维模块、至少一气流 驱动器 及控制单元。流道用以容纳物件并具有第一端及第二端。第一中空纤维模块设置于第一端,以 吸附 水 分或通电以脱附水分。第二中空纤维模块设置于第二端,以吸附水分或通电以脱附水分。至少一气流驱动器设置于流道的气流路径上,以驱动气体经由第一中空纤维模块流入并经由第二中空纤维模块流出流道,或经由第二中空纤维模块流入并经由第一中空纤维模块流出流道。控制单元供电至第一中空纤维模块、供电至第二中空纤维模块及控制至少一气流驱动器。
权利要求

1.一种干燥装置,其特征在于,包括:
流道,用以容纳物件,并具有第一端及第二端;
第一中空纤维,设置于该第一端,以吸附分或通电以脱附水分;
第二中空纤维模块,设置于该第二端,以吸附水分或通电以脱附水分;
至少一气流驱动器,设置于该流道的气流路径上,以驱动气体经由该第一中空纤维模块流入并经由该第二中空纤维模块流出该流道,或经由该第二中空纤维模块流入并经由该第一中空纤维模块流出该流道;以及
控制单元,电耦接至该第一中空纤维模块、该第二中空纤维模块及该至少一气流驱动器,以供电至该第一中空纤维模块、供电至该第二中空纤维模块及控制该至少一气流驱动器。
2.如权利要求1所述的干燥装置,其中该至少一气流驱动器设置邻近于该第一中空纤维模块或该第二中空纤维模块。
3.如权利要求1所述的干燥装置,其中该至少一气流驱动器还包括:
第一气流驱动器,设置邻近于该第一中空纤维模块,并电耦接至该控制单元,以驱动气体经由该第一中空纤维模块流入或流出该流道;以及
第二气流驱动器,设置邻近于该第二中空纤维模块,并电耦接至该控制单元,以驱动气体经由该第二中空纤维模块流入或流出该流道。
4.如权利要求1所述的干燥装置,还包括:
温度感测器,设置于该流道内,并电耦接至该控制单元。
5.如权利要求1所述的干燥装置,还包括:
湿度感测器,设置于该流道内,并电耦接至该控制单元。
6.如权利要求1所述的干燥装置,其中该第一中空纤维模块或该第二中空纤维模块由至少一中空纤维所构成,该至少一中空纤维具有至少一中空通道,且该至少一中空纤维包括至少一吸附材料及至少一导电材料。
7.如权利要求1所述的干燥装置,其中该流道为I字形、U字形、S字形或W字形。
8.一种干燥方法,适于移除容纳在流道内的物件所含的水分,第一中空纤维模块设置该流道的第一端,第二中空纤维模块设置于该流道的第二端,至少一气流驱动器设置于该流道的气流路径上,该第一中空纤维模块、该第二中空纤维模块及该至少一气流驱动器电耦接至一控制单元,其特征在于,该干燥方法包括:
经由该控制单元控制该至少一气流驱动器驱动气体经由该第一中空纤维模块流入该流道,以经由该第一中空纤维模块吸附流入该流道的气体所含的水分;以及在经由该控制单元控制该至少一气流驱动器驱动气体之后,经由该控制单元控制该至少一气流驱动器驱动气体经由该第二中空纤维模块流入该流道,以经由该第二中空纤维模块吸附流入该流道的气体所含的水分。
9.如权利要求8所述的干燥方法,还包括:
在经由该控制单元控制该至少一气流驱动器驱动气体经由该第二中空纤维模块流入该流道的过程中,经由该控制单元供电至该第一中空纤维模块,以脱附该第一中空纤维模块所含的水分。
10.如权利要求9所述的干燥方法,其中该控制单元供电至该第一中空纤维模块的一脱附时间短于该至少一气流驱动器驱动气体经由该第二中空纤维模块流入该流道的一吸附时间。
11.如权利要求8所述的干燥方法,还包括:
经由该控制单元判断是否达到预设值,当未达到该预设值时,交替执行经由该第一中空纤维模块及该第二中空纤维模块吸附水分的步骤,当已达到该预设值时,停止交替执行经由该第一中空纤维模块及该第二中空纤维模块吸附水分的步骤。
12.如权利要求11所述的干燥方法,其中该预设值是交替执行经由该第一中空纤维模块及该第二中空纤维模块吸附水分的步骤的预设循环次数、预设的湿度值或预设的干燥时间。
13.一种干燥方法,适于移除容纳在流道内的物件所含的水分,第一中空纤维模块设置该流道的第一端,第二中空纤维模块设置于该流道的第二端,至少一气流驱动器设置于该流道的气流路径上,该第一中空纤维模块、该第二中空纤维模块及该至少一气流驱动器电耦接至控制单元,其特征在于,该干燥方法包括:
经由该控制单元控制该至少一气流驱动器驱动气体经由该第一中空纤维模块流入该流道,以经由该第一中空纤维模块吸附流入该流道的气体所含的水分;以及在经由该控制单元控制该至少一气流驱动器驱动气体经由该第一中空纤维模块流入该流道的过程中,经由该控制单元供电至该第二中空纤维模块,以脱附该第二中空纤维模块所含的水分。

说明书全文

干燥装置及干燥方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种干燥装置,且特别是涉及一种应用于移除物件所含分的干燥装置及干燥方法。

背景技术

[0002] 由于经过干燥后的食物可延长保存期限或提升食物的味,所以食物干燥技术成为食品加工的重要项目。食物干燥技术有很多类型,例如烘烤干燥、冷冻干燥、低温干燥等。除了食物干燥领域以外,干燥技术也可应用于衣物及医疗材料等。当干燥技术应用于衣物时,可降低衣物的湿度以保持衣物的干爽,并避免衣物发霉或发臭。当干燥技术应用于医疗材料时,可降低医疗材料的湿度,以降低细菌的滋生。

发明内容

[0003] 本发明的一种干燥装置,包括流道、第一中空纤维、第二中空纤维模块、至少一气流驱动器及控制单元。流道用以容纳物件并具有第一端及第二端。第一中空纤维模块设置于第一端,以吸附水分或通电以脱附水分。第二中空纤维模块设置于第二端,以吸附水分或通电以脱附水分。至少一气流驱动器设置于流道的气流路径上,以驱动气体经由第一中空纤维模块流入并经由第二中空纤维模块流出流道,或经由第二中空纤维模块流入并经由第一中空纤维模块流出流道。控制单元电耦接至第一中空纤维模块、第二中空纤维模块及至少一气流驱动器,以供电至第一中空纤维模块、供电至第二中空纤维模块及控制至少一气流驱动器。
[0004] 本发明的一种干燥方法,适于移除容纳在流道内的物件所含的水分,第一中空纤维模块设置流道的第一端,第二中空纤维模块设置于流道的第二端,至少一气流驱动器设置邻近于第一中空纤维模块,至少一气流驱动器设置于流道的气流路径上,第一中空纤维模块、第二中空纤维模块及至少一气流驱动器电耦接至控制单元。干燥方法包括下列步骤。经由控制单元控制至少一气流驱动器驱动气体经由第一中空纤维模块流入流道,以经由第一中空纤维模块吸附流入流道的气体所含的水分。在经由控制单元控制至少一气流驱动器驱动气体之后,经由控制单元控制至少一气流驱动器驱动气体经由第二中空纤维模块流入流道,以经由第二中空纤维模块吸附流入流道的气体所含的水分。
[0005] 本发明的一种干燥方法,适于移除容纳在流道内的物件所含的水分,第一中空纤维模块设置流道的第一端,第二中空纤维模块设置于流道的第二端,至少一气流驱动器设置于流道的气流路径上,第一中空纤维模块、第二中空纤维模块及至少一气流驱动器电耦接至控制单元。干燥方法包括下列步骤。经由控制单元控制至少一气流驱动器驱动气体经由第一中空纤维模块流入流道,以经由第一中空纤维模块吸附流入流道的气体所含的水分。在经由控制单元控制至少一气流驱动器驱动气体经由第一中空纤维模块流入流道的过程中,经由控制单元供电至第二中空纤维模块,以脱附第二中空纤维模块所含的水分。
[0006] 基于上述,本发明中,经由气流驱动器驱动气体经过中空纤维模块以吸附气体所含的水分,因而提供至流道内的是干燥的气体。因此,可通过供应干燥气体的方式来移除物件的水分。在本发明中,提供两个或两个以上中空纤维模块,当其中一个中空纤维模块进行吸附时,另外一个中空纤维模块可通电加热以脱附中空纤维模块本身的水分。因此,当中空纤维模块切换运作时,可以恢复中空纤维模块原有的吸附能
[0007] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

[0008] 图1为本发明的一实施例的一种干燥装置的示意图;
[0009] 图2为本发明的一实施例的一种干燥方法的流程图
[0010] 图3为本发明的另一实施例的一种干燥装置的示意图;
[0011] 图4为本发明的再一实施例的一种干燥装置的示意图。
[0012] 100:干燥装置
[0013] 110:流道
[0014] 112:开口
[0015] 110a:第一端
[0016] 110b:第二端
[0017] 121:第一中空纤维模块
[0018] 122:第二中空纤维模块
[0019] 131:第一气流驱动器
[0020] 132:第二气流驱动器
[0021] 140:控制单元
[0022] 150:温度感测器
[0023] 160:湿度感测器
[0024] S201~S205:步骤

具体实施方式

[0025] 请参考图1,在本实施例中,干燥装置100适用于移除物件所含的水分。物件例如是食物、衣物及医疗器材等。干燥装置100包括流道110、第一中空纤维模块121、第二中空纤维模块122、第一气流驱动器131(例如风扇)、第二气流驱动器132(例如风扇)及控制单元140。流道110用以容纳物件。可经由盛盘支撑、网子支撑或挂勾吊挂等方式将物件容纳于流道
110内,但不会阻隔流道110内气流的流动。
[0026] 第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122具有导电及吸附的功能。具体而言,第一中空纤维模块121是由至少一中空纤维所构成,而第二中空纤维模块122是由至少一中空纤维所构成。中空纤维具有至少一中空通道,以让气体通过。中空纤维包括至少一吸附材料及至少一导电材料。吸附材料可吸附气体所含的水分,甚至可吸附气体所含的挥发性有机化合物(以下简称VOCs)。经由供电给导电材料,以加热吸附材料来脱附所含的水分,甚至可脱附气体所含的挥发性有机化合物(以下简称VOC)。当导电材料采用时,也可提供杀菌的功能。
[0027] 值得注意的是,上述具有导电及吸附功能的中空纤维的成分及制法可参考两件美国专利公开号US20100035751A1及US20140166571A1。因此,在本实施例中,仅说明第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122的设置位置及运作方式,而不赘述第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122的构造及制法。
[0028] 请参考图1,流道110具有第一端110a及第二端110b,以作为气体通过的闸口(gate)或端口(port)。第一中空纤维模块121设置于流道110的第一端110a,以吸附水分或通电以脱附水分。第二中空纤维模块122设置于流道110的第二端110b,以吸附水分或通电以脱附水分。第一气流驱动器131设置于流道110的气流路径上,以驱动气体经由第一中空纤维模块121流入并经由第二中空纤维模块122流出流道110。第二气流驱动器132也设置于流道110的气流路径上,以驱动气体经由第二中空纤维模块122流入并经由第一中空纤维模块121流出流道110。控制单元140电耦接至第一中空纤维模块121、第二中空纤维模块122、第一气流驱动器131及第二气流驱动器132,以供电至第一中空纤维模块121、供电至第二中空纤维模块122及控制第一气流驱动器131和第二气流驱动器132。控制单元140可包括主机板和所需的人机界面,例如电源开关或控制面板。
[0029] 因此,可经由控制单元140供电至第一中空纤维模块121或第二中空纤维模块122,以加热第一中空纤维模块121或第二中空纤维模块122来脱附所含的水分。此外,可经由控制单元140控制第一气流驱动器131从第一端110a朝向第二端110b来驱动气体,或控制第二气流驱动器132从第二端110b朝向第一端110a来驱动气体。因此,当第一中空纤维模块121执行吸附功能时,第一气流驱动器131可从第一端110a朝向第二端110b来驱动气体。当第二中空纤维模块122执行吸附功能时,第二气流驱动器132可从第二端110b朝向第一端110a来驱动气体。此外,当第一中空纤维模块121执行吸附功能时,第二中空纤维模块122可通电执行脱附功能。当第二中空纤维模块122执行吸附功能时,第一中空纤维模块121可通电加热,以执行脱附功能。值得注意的是,在第一中空纤维模块121或第二中空纤维模块122通电加热以执行脱附功能完成之后,第一中空纤维模块121或第二中空纤维模块122的余热也可被气流带回至流道110内,以提供辅助水分蒸散速率,因而节省干燥时间。
[0030] 请参考图1,为了让气体驱动更有效率,在本实施例中,第一气流驱动器131设置邻近于第一中空纤维模块121,以驱动气体经由第一中空纤维模块121流入或流出流道110。此外,第二气流驱动器132设置邻近于第二中空纤维模块122,以驱动气体经由第二中空纤维模块122流入或流出流道110。在一般情况下,第一气流驱动器131及第二气流驱动器132可同时或择一从第一端110a朝向第二端110b来驱动气体,或从第二端110b朝向第一端110a来驱动气体。因此,气流驱动器的数量没有限制而可为一个或多个,意即至少一个气流驱动器,而在本实施例中是以两个气流驱动器作为示意,即第一气流驱动器131及第二气流驱动器132。此外,在特殊情况下,这些气流驱动器(包含第一气流驱动器131及第二气流驱动器132)也可同时驱动气体分别经由多个中空纤维模块(包含第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122)流入流道110,使得气体经由另一设在流道110上的单向(未绘示)流出。
[0031] 请参考图1,除了利用低蒸汽压方式来移除物件所含的水分以外,在本实施例中,也可额外提供烘烤的方式来移除物件所含的水分,也就是经由控制单元140控制第一气流驱动器131及第二气流驱动器132驱动气体分别经过第一中空纤维模块121和第二中空纤维模块122,同时控制单元140供电至第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122,以加热通过第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122的气体进入流道110内,因而经由被加热的气流加热物件,以移除物件所含的水分。
[0032] 请参考图1,为了依照流道110内的温度和湿度来控制第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122是否通电脱附和第一气流驱动器131及第二气流驱动器132是否运转及运转方向,干燥装置100还包括温度感测器150及湿度感测器160。温度感测器150设置于流道110内,并电耦接至控制单元140,用以感测流道110内的温度。湿度感测器160设置于流道110内,并电耦接至控制单元140,用以感测流道110内的湿度。因此,可经由控制单元140依照所感测的温度及湿度来决定是否供电至第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122,决定是否驱动第一气流驱动器131及第二气流驱动器132,并决定第一气流驱动器131及第二气流驱动器132的运转方向。
[0033] 请参考图1,在本实施例中,干燥装置100的流道110可相对于重力方向垂直设置,但也可相对于重力方向水平设置。
[0034] 请参考图1及图2,其中图2是依照本发明的一实施例的一种干燥方法的流程图,用以呈现出如何经由控制图1的干燥装置100来对移除物件所含的水分。在本实施例中,如步骤S201所示,经由控制单元140控制气流驱动器(例如第一气流驱动器131、第二气流驱动器132或两者同时)驱动气体经由第一中空纤维模块121流入流道110且持续一吸附时间,以经由第一中空纤维模块121吸附流入流道110的气体所含的水分。
[0035] 在执行步骤S201的过程中,也就是在经由控制单元140控制气流驱动器(例如第一气流驱动器131、第二气流驱动器132或两者同时)驱动气体的过程中,也可同时执行步骤S202,即经由控制单元140供电至第二中空纤维模块122并持续一脱附时间,以脱附第二中空纤维模块122所含的水分。在本实施例中,第一中空纤维模块121的吸附时间例如是三十分钟,而第二中空纤维模块122的脱附时间例如十五分钟,所以第二中空纤维模块122的脱附时间小于第一中空纤维模块121的吸附时间。然而,本发明不以此为限。
[0036] 接着,如步骤S203所示,经由控制单元140控制气流驱动器(例如第一气流驱动器131、第二气流驱动器132或两者同时)驱动气体经由第二中空纤维模块122流入流道110且持续一吸附时间,以经由第二中空纤维模块122吸附流入流道110的气体所含的水分。
[0037] 在执行步骤S203的过程中,也就是在经由控制单元140控制气流驱动器(例如第一气流驱动器131、第二气流驱动器132或两者同时)驱动气体的过程中,也可同时执行步骤S204,即经由控制单元140供电至第一中空纤维模块121并持续一脱附时间,以脱附第一中空纤维模块121所含的水分。在本实施例中,第二中空纤维模块122的吸附时间例如是三十分钟,而第一中空纤维模块121的脱附时间例如十五分钟,所以第一中空纤维模块121的脱附时间小于第二中空纤维模块122的吸附时间。然而,本发明不以此为限。
[0038] 接着,如步骤S205所示,经由控制单元140判断是否达到预设值,其可以是执行步骤S201及S203的预设循环次数,也可以是预设的湿度值或预设的干燥时间。当未达到预设值时,则再交替执行经由第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122吸附水分的步骤S201及S203,直到达到预设值为止。当已达到预设值时,则停止干燥作业,即停止交替执行经由第一中空纤维模块121及第二中空纤维模块122吸附水分的步骤S201及S203。
[0039] 请参考图3,相较于图1的实施例的干燥装置100采用了I字形的流道110,为了增加流道110的长度或节省干燥装置100所占的面积,图3的实施例的干燥装置100采用了弯曲的流道110,例如U字形的流道110,但本发明不限于此。S字形或W字形的流道110也可被采用。
[0040] 请参考图4,相较于图1的实施例的干燥装置100,图4的实施例的干燥装置100仅在流道110的第一端110a采用了第一中空纤维模块121及第一气流驱动器131,而第一中空纤维模块121仅有加热功能。因此,可经由控制单元140供电至第一中空纤维模块121进行加热,并经由控制单元140控制第一气流驱动器131驱动气体经过第一中空纤维模块121,以被第一中空纤维模块121加热后流入流道110内。热气流经过物件之后,可经由流道110的第二端110b的开口112流出。
[0041] 综上所述,本发明中,经由气流驱动器驱动气体经过中空纤维模块以吸附气体所含的水分,因而提供至流道内的是干燥气体。因此,可通过供应干燥气体的方式来移除物件的水分。在本发明中,提供两个或两个以上中空纤维模块,当其中一个中空纤维模块进行吸附时,另外一个中空纤维模块可通电加热以脱附中空纤维模块本身的水分。因此,当中空纤维模块切换运作时,可以恢复中空纤维模块原有的吸附能力。通过两个或两个以上吸附及脱附交替运作的中空纤维模块可提高物件干燥的速度。中空纤维模块也可单独利用其加热功能配合气流驱动器来产生热气流至流道内,以执行烘烤的功能。
[0042] 虽然结合以上实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
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