CN105492852A - 利用温差的干燥方法、干燥设备和干燥系统 - Google Patents

利用温差的干燥方法、干燥设备和干燥系统 Download PDF

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Abstract

通过取决于待干燥对象的湿度控制用于除湿的气体的温度，干燥时间被减少，干燥操作成本被减少并且干燥效率被改进。本发明提供了一种用于通过允许待干燥对象与具有不同温度的气体接触来干燥待干燥对象的干燥方法，包括：引入待干燥对象的引入过程；加热或冷却待干燥对象以具有第一温度的第一温度加热/冷却过程；输送已加热或已冷却的待干燥对象的输送过程；湿度比较过程，将待干燥对象的待干燥对象湿度与用于除湿的气体的气体湿度进行比较；大气温度调节过程，当待干燥对象的湿度较高时，将用于除湿的气体的温度调节至比第一温度低的第二温度，并且当气体湿度较高时，将用于除湿的气体的温度调节至比第一温度高的第二温度；除湿过程，允许待干燥对象与第二温度的气体接触，从而对待干燥对象进行除湿；以及移除待干燥对象的移除过程。

Description

利用温差的干燥方法、干燥设备和干燥系统
技术领域
本发明涉及用于使用气体进行除湿的干燥方法和设备。特别地，本发明涉及一种用于取决于待干燥对象和用于除湿的气体的湿度提供干燥效率的改进的研究手段。
背景技术
在固体干燥技术中，使用热空气的对流电加热干燥和除湿冷空气干燥技术是已知的。例如，专利公布1公开了通过用冷空气冲击食品来干燥食品的食品干燥方法。根据该公布，食品被放置在被布置穿透包括在其中的封闭的空间的干燥室的输送传送器上，该输送传送器在输送面具有许多通气孔，并且食品被输送到干燥室。然后，除湿冷空气通过设置在输送传送机的上侧和下侧的喷嘴被送出以与食品碰撞。然后，除湿冷空气膜形成在食品的上表面和下表面上，从而在干燥室输送食品时干燥食品。这可以因此提高干燥效果，同时保持食品的味道，从而减少干燥处理时间，且在食品周围总是形成为固定的温度和湿度环境的干燥气氛，这消除了干燥不均。
专利公布2公开了例如用于连续地干燥稻米尤其是湿田稻米的方法和设备。此公布的目的是减少处理时间和谷粒核破碎，其通过对湿田稻米执行预净化之后在涡流层干燥以随后调节或冷却湿田稻米来实现。然后，将稻米在约50-55℃的温度下干燥以包括约13％的湿度。干燥后，将稻米逐渐冷却/调节以使其具有周围温度。
专利公布3公开了一种谷物干燥和储存方法以及谷物干燥和储存设备，通过该设备单个设备即可以提供干燥和储存，同时有利地保持稻米的营养价值和品质。
根据该公布，谷物干燥和储存设备包括热泵单元。这个单元具有通风道，包括通过分支壁形成的上路径和下路径。上路径可通过第一阻尼器被打开或关闭。下路径可通过第二阻尼器被打开或关闭。根据该配置，当执行干燥操作时，第一阻尼器可被关闭且第二阻尼器可被打开，从而将用于除湿的常温风送至粮箱。当执行储存操作时，第一阻尼器可被打开且第二阻尼器可被关闭，从而将用于除湿的冷风送至粮箱。因此，单一的设备可以提供干燥和储存操作二者。
引文列表
专利文献
专利公布1：日本专利No.4961610
专利公布2：日本未审查专利申请公布No.2007-533939
专利公布3：日本未审查专利申请公布No.H05-000023
发明内容
发明要解决的问题
关于固体干燥技术，已提出多种方法，包括使用暖空气的对流电加热干燥和除湿冷空气干燥。然而，尚未提出根据待干燥对象的状态如待干燥对象的温度或干燥空气的温度来提高效率的方法。
本发明的一个目的是通过根据待干燥对象的湿度控制用于除湿的气体的温度来实现更短的干燥时间、降低的干燥操作成本和改进的干燥效率。
解决问题的手段
为了解决上述缺陷，本发明提供了一种干燥方法，如下所示。
特别是，根据权利要求1的发明提供了一种用于通过允许待干燥对象与具有不同温度的气体接触来干燥所述待干燥对象的干燥方法，包括：引入过程，引入所述待干燥对象；第一温度加热/冷却过程，加热或冷却所述待干燥对象以具有第一温度；以及输送过程，输送已加热或已冷却的待干燥对象。
本发明还包括：湿度比较过程，将所述待干燥对象的待干燥对象湿度与用于除湿的气体的气体湿度进行比较；大气温度调节过程，当所述待干燥对象湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度低的第二温度，并且当所述气体湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度高的第二温度；除湿过程，允许所述待干燥对象与所述第二温度的所述气体接触，从而对所述待干燥对象进行除湿；以及移除所述待干燥对象的移除过程。
根据权利要求2的发明的特征在于，所述干燥方法具有在所述除湿过程之后的交换所述用于除湿的气体的通风过程。
根据权利要求3的发明的特征在于，在所述移除过程之前，所述待干燥对象被返回至所述第一温度加热/冷却过程以重复分别的过程。
根据权利要求4的发明的特征在于，输送步骤使用压缩空气来执行输送。
本发明还可以提供一种干燥设备，如下所示。
特别是，根据权利要求5的发明提供了一种用于通过允许待干燥对象与具有不同温度的气体接触来干燥所述待干燥对象的干燥设备，包括：引入装置，用于引入待干燥对象；第一温度加热/冷却装置，加热或冷却所述待干燥对象以具有所述第一温度；以及输送装置，用于输送被所述第一温度加热/冷却装置加热或冷却的所述待干燥对象。
所述干燥设备还包括：湿度比较装置，用于测量在所述输送之后的所述待干燥对象的待干燥对象湿度与用于除湿的气体的气体湿度以执行其间的比较；大气温度调节装置，用于当所述待干燥对象湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度低的第二温度，并且当所述气体湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度高的第二温度；除湿装置，其允许所述待干燥对象与所述第二温度的所述气体接触，从而对所述待干燥对象进行除湿；以及用于移除所述待干燥对象的移除装置。
根据权利要求6的发明的特征在于，所述干燥设备包括用于交换所述用于除湿的气体的通风装置。
根据权利要求7的发明的特征在于，所述输送装置一体形成所述引入装置、所述第一温度加热/冷却装置以及所述移除装置，并且被具有所述大气温度调节装置、所述除湿装置和所述通风装置的空间配置。
根据权利要求8的发明的特征在于，所述输送装置通过压缩空气执行输送。
根据权利要求9的发明的特征在于，所述第一温度加热/冷却装置和所述大气温度调节装置使用热泵。
技术效果
固体干燥理想地在具有比待干燥对象的那些低的湿度和低的温度的环境中实施。固体干燥主要地通过事先通过除湿器或例如除湿膜除湿干燥空气实施。然而，通过控制待干燥对象的温度和用于除湿的气体的温度以及通过对用于除湿的气体通风，可以实现优选的干燥环境。
附图说明
图1是说明本发明的优选的干燥设备的实施方案1的示意性侧视图。
图2是说明本发明的优选的干燥设备的实施方案2的示意性俯视图。
图3是说明本发明的优选的干燥设备的实施方案3的示意性侧视图。
图4是说明本发明的优选的干燥设备的实施方案4的示意性侧视图。
图5是说明本发明的优选的干燥设备的实施方案5的示意性侧视图。
图6是说明本发明的优选的干燥设备的实施方案6的示意性侧视图。
图7示出干燥设备的实验例。
具体实施方式
以下部分将使用附图中所示的实施方案详细描述本发明。然而，不意图本发明的范围被限制为本实施方案所示部件的尺寸、材料、形状、相对布局或类似的，除非具体的描述被具体地描述。
(实施方案1)
以下部分将基于图1描述用于食品颗粒或类似的的干燥的第一实施方案。
第一实施方案的干燥设备100被配置为使得待干燥对象被从作为第一温度加热/冷却装置的温度控制单元10释放到开放空间80，以通过从鼓风机50送出的风对待干燥对象进行除湿。鼓风机50通过进口51接收空气并通过排气喷嘴52送出风。被接收在开放空间80中的风被用于干燥食品颗粒或类似的。
温度控制单元10包括用于将待干燥对象释放到开放空间80的上部输送设备20和用于输送用于接收已在开放空间80中除湿的待干燥对象的料斗31的下输送设备30。还提供将待干燥对象从下输送设备30输送到上输送设备20的升降设备40。
升降设备40包括用于待干燥对象的引入口41和用于待干燥对象的排出口42。通过升降设备40的引入口41从下部输送装置30引入的待干燥对象被向上送至温度控制单元10内同时被加热或冷却到第一温度。
温度控制单元10具有用于控制待干燥对象的温度的空气61的进气口11和空气61的排气孔12，并且被包封以大体上形成被包围的空间。
空气62用来在开放空间80中对从上输送设备20落下至下输送设备30的待干燥对象进行除湿，其具有被包括第一进气口63和第二进气口64的热泵单元60调节的温度。
热泵单元60具有以下功能：切换空气61的两个温度的空气以控制待干燥对象和用于除湿的空气62的温度。热泵单元60具有用于在第一进气口63和进气口11之间的提供连通的第一管道65和用于在第二进气口64和进口51之间提供连通的第二管道66。
以下部分将描述通过该干燥设备100干燥待干燥对象的方法。
将待干燥对象从升降设备40的引入口41引入至用于待干燥对象的温度控制单元10并且将其通过升降设备40输送到上输送设备20同时加热或冷却。将待干燥对象通过上输送设备20释放到释放空间80中并落下，同时使其暴露于被释放空间80冷却或加热的用于除湿的空气62，并将其储存在下输送设备30的料斗31中。
将待干燥对象通过升降设备40再次输送到上输送设备20，并通过重复一系列过程来干燥。将已干燥的对象通过升降设备40的排出口42排出。
食品颗粒或类似的主要通过使用由火力产生的热空气的方法干燥待干燥对象来进行干燥。待干燥对象在被干燥之后包含在其中的相似于大气中的水中的那个的湿气含量。因此，合适的方法是通过暖空气逐渐地干燥待干燥对象以及以冷空气干燥待干燥对象。然而，当空气湿度超过待干燥对象的湿度时，优选冷却待干燥的对象以及以暖空气干燥待干燥对象。取决于待干燥对象的湿度，从热泵单元供给的具有两个温度的空气被切换从而提高效率。
为了实现这一点，本发明提供了根据待干燥对象的湿度控制待干燥对象的温度和用于除湿的空气62的温度的控制设备70。
控制设备70被连接到测量释放自上输送设备20的待干燥对象的湿度的湿度传感器和测量从鼓风机50的排气喷嘴52送出的空气的湿度的湿度传感器，并比较前者和后者的湿度。具体而言，控制设备70用作根据本发明的湿度比较装置。
当湿度比较的结果表明待干燥对象的湿度较高时，将用于除湿的空气62的温度调节到比温度控制单元10中的设定温度(第一温度)低的第二温度。如上文描述的大气温度调节装置通过允许控制设备70控制热泵单元60被实现。
另一方面当空气62具有高湿度时，将用于除湿的气体的温度调节到比温度控制单元10中的设定温度高的第二温度。
如上文描述的，本实施方案的配置可以使用热泵单元控制引入至温度控制单元10的空气61的温度和从鼓风机送出的用于除湿的空气62的温度二者。因此，上述关系也可以通过不但改变第二温度而且改变温度控制单元10的温度来实现。
在本发明中，从鼓风机50送出的风被释放入开放空间80中。因此，用于除湿的空气62始终被排气而不被收集。
根据本发明人的测试，用于除湿的空气62可以被排气以由此进一步改进除湿效果。
(实施方案2)
以下部分将基于图2描述用于干燥衣服或类似的的第二实施方案。第二实施方案的干燥设备200包括：安装有多个悬挂衣服或类似的的衣架的环状传送器210；设置在传送器附近的加热设备220；冷却设备230，被设置以与在传送器的邻近处的加热设备相对，从而传送器夹在冷却设备230和加热设备之间；和可移动的通风扇240。
通过重复加热从被环状传送器210旋转的衣架悬挂的待干燥对象201的步骤和通过冷却设备230冷却待干燥对象201的步骤来干燥待干燥对象201。
当待干燥对象201具有高于空气的湿度的湿度时，邻近冷却设备的空气被通风扇240以强迫的方式排气。当待干燥对象201具有低于空气的湿度的湿度时，邻近加热设备220的空气被通风扇240以强迫的方式排气。
为了实现这一点，如在上述实施方案中的，提供湿度传感器来测量并比较待干燥对象的湿度和空气湿度以通过切换来控制通风扇。
这种配置可用于高效率地干燥衣服或类似的。
(实施方案3)
以下部分将基于图3描述用于干燥缝合物如棉工作手套、袜子等的第三实施方案。第三实施方案的干燥设备300包括：待干燥对象301的储存槽321，待干燥对象被经过其从储存槽321发送的进口331，以及从进口延伸到排出口320的管道330。通过排出口，待干燥对象被释放至用于除湿的空气被在其中冷却和加热和排气的空间320。
同时，提供经由排气孔312将压缩空气从管道的后侧送出的压缩空气产生设备310。在本实施方案中，通过压缩空气311包括在压缩空气产生设备310中产生的压缩热的作用将待干燥对象301从进口331送至管道330并通过管道330输送。然后，将待干燥对象301释放同时从具有降低温度的排出口332释放压缩空气311。然后，待干燥对象301被释放到空间320，并储存在储存槽321。空间320包括用于待干燥对象的储存槽321，并且其用于冷却、加热并且对用于除湿的气体通风。
通过压缩空气311加热和通过释放以在用于冷却和加热以及对用于除湿的气体通风的空间320中具有降低的温度来干燥待干燥对象301。
(实施方案4至6)
图4至6示出了其中根据本发明的干燥方法在使用旋风分离器的系统中使用的实施方案。在各个实施方案中，具有相同参考标号的部件具有相同的功能。
在各个实施方案中，待干燥对象与由鼓风机压缩的除湿冷却温度空气可以一起释放至充当具有高温的开放空间的旋风分离器中，从而高效率地干燥待干燥对象。
在图4至图6的系统中，充当固体-气体分离装置的旋风分离器401被也贡献于旋风分离器401中的通风的集尘旋风器407围绕作为中心。集尘旋风器407还可以包括鼓风机408，其也被用来排出由旋风分离器401完成固体-气体分离的产品。
在干燥过程的中间待干燥对象从旋风分离器401的下侧落至料斗402。料斗402充当储存装置和转移装置。通过设置的螺旋传送器将循环的待干燥对象转移到下管道。
循环管道405在其中部包括两台鼓风机403和404。在鼓风机403和404中提供的压缩空气被用于不但转移待干燥对象以用于循环，而且加热并冷却根据本发明的待干燥对象。
还包括热泵单元406，其把冷空气供应至鼓风机403并且把暖空气供应至旋风分离器401，例如。
本实施方案还可以被配置为使得管道405中的待干燥对象的湿度和除湿空气的湿度被测量并且分隔以分别地控制被供应至旋风分离器401和管道405的空气的温度。
因此，该系统还可以提供本发明的有利的干燥效率。
图5示出的实施方案5具有其中来自热泵单元406的暖空气通过管道414被连接到循环管道415的配置。因此，图5所示的实施方案具有其中循环管道415中除湿空气的温度被调整从而不独立于被供应至旋风分离器401的温度地被控制的配置。
图6的实施方案6具有其中来自热泵单元406的暖空气不仅供给至实施方案4中的旋风分离器401也供给至循环管道405的结构。特别是，暖空气被供给至鼓风机404。在此情况下，对鼓风机404的控制还可用于调节循环管道405中空气的温度(第二温度)。
在实施方案4至6所示的系统中，待干燥对象被在其处输入或排放的位置，例如，不被限制。该设备也可被自由地设计以简化的尺寸的增大和减小。
以下部分将描述根据本发明的控制温度的方法。
本发明人的实验表明优选如下所示的控制。
具体地，
(a)当待干燥对象具有比干燥气体的湿度和温度高的湿度和高的温度时，最优的是，干燥气体具有低的湿度和低的温度，使得对干燥气体的通风提供更高的效率。
(b)当待干燥对象具有比干燥气体的湿度和温度高的湿度和低的温度时，最优的是，干燥气体具有低的湿度和高的温度，使得对干燥气体的通风提供更高的效率。
(c)当待干燥对象具有比干燥气体的湿度低的湿度时，最优的是，干燥气体具有高的温度，使得待干燥对象的饱和蒸气量低于干燥气体的饱和蒸气量，从而对干燥气体的通风提供更高的效率。
也根据本发明，干燥设备中的压力变化也可被用来改进干燥效率。
具体地，固体-气体分离优选通过从高压环境迁移至低压环境来执行。从高压到低压的迁移释放待干燥对象，并且低的温度引起通风，因此提供改进的效率。利用压缩空气输送待干燥对象可以产生高压环境以引起固体-气体分离，从而释放待干燥对象。低的温度的产生导致通风，从而提供改进的效率。
待干燥对象被具有低的湿度和高的温度的压缩干燥气体转移至具有低的湿度的释放环境，同时被加热，并且通过固体-气体分离被释放，并且干燥气体被排放。通过反复地进行该一系列的步骤，提供改进的效率。
热泵的使用也可以通过具有低湿度和高温度的压缩干燥气体将待干燥对象转移至具有低湿度的释放环境，同时加热待干燥对象，并可以通过固体-气体分离释放待干燥对象，并且干燥气体被排放。通过反复地进行该一系列的步骤，也可以提供改进的效率。
以下部分将使用图7描述本发明的一个实验例。
取决于待干燥对象的湿度和温度，控制用于除湿的气体的温度。将待干燥对象从混合器型料斗通过喷射器供给至循环管道，并将其通过也充当来自涡流鼓风机的干燥空气的输送空气输送到旋风分离器，并把待干燥对象通过旋风分离器经受固体-气体分离，并且返回到混合器型料斗。重复该过程以干燥对象。涡流鼓风机用来提供用于曝气的干燥空气。热泵提供用作输送空气的暖空气和用于曝气的冷空气。
在这个实验中，将来自点冷却器的36℃(T3)的暖空气送到涡流鼓风机(输送空气)，并将6℃(T2)的冷空气通过旋转叶片经由涡流鼓风机供给至混合器型料斗。
从涡流鼓风机喷出的压缩空气具有44℃的温度(T5)，喷射器具有15℃的温度(T6)。通过将它们混合，循环管道具有33℃的温度(T7)。循环管道中的温度被逐渐地降低，且其上部具有24℃的温度(T8)。旋风分离器排气孔也具有24℃的温度(T9)
旋风分离器排出口具有19℃的温度(T12)。混合器型料斗的内部具有16℃的温度(T4)
如由上述测量结果所示，在16℃供应的待干燥对象(被供应的样品)经受44℃的压缩空气以使在旋风分离器进口中的待干燥对象的温度增加至24℃。然后，经历旋风分离器排出口的待干燥对象具有降低至19℃的温度，并随后在混合器型料斗具有降低至16℃的温度。如上文描述的，该设备提供基于该三个步骤的除湿干燥。
工业实用性
取决于待干燥对象的湿度控制待干燥对象的温度和用于除湿的气体的温度以由此改进干燥效率的技术可以通过相对地低的成本被实现。因此，这种技术具有较广的应用范围并有望具有高的需求。
附图标记说明
1待干燥对象
10待干燥对象温度控制单元
11进气口
12排气孔
20上输送设备
30下输送设备
40升降设备
41引入口
42排出口
50鼓风机
51进口
52排气喷嘴
60热泵单元
61用于控制待干燥对象的温度的空气
62用于除湿的空气
63第一进气口
64第二进气口
65第一管道
66第二管道
70用于控制待干燥对象的温度和用于除湿的空气的温度的设备
80释放空间
100干燥设备
200干燥设备
201待干燥对象
210环状传送器
220加热设备
230冷却设备
240换气扇
300干燥设备
301待干燥对象
310压缩空气产生设备
311压缩空气
312排气孔
320用于冷却和加热以及用于排气用于除湿的空气的空间
321用于待干燥对象的储存槽
330管道
331用于待干燥对象的进口
332排出口

Claims (9)

1.一种用于通过允许待干燥对象与具有不同温度的气体接触来干燥所述待干燥对象的干燥方法，包括：
引入过程，引入所述待干燥对象；
第一温度加热/冷却过程，加热或冷却所述待干燥对象以具有第一温度；
输送过程，输送已加热或已冷却的待干燥对象；
湿度比较过程，将所述待干燥对象的待干燥对象湿度与用于除湿的气体的气体湿度进行比较；
大气温度调节过程，当所述待干燥对象湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度低的第二温度，并且当所述气体湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度高的第二温度；
除湿过程，允许所述待干燥对象与所述第二温度的所述气体接触，从而对所述待干燥对象进行除湿；以及
移除过程，移除所述待干燥对象。
2.根据权利要求1所述的干燥方法，其中所述干燥方法具有在所述除湿过程之后的交换所述用于除湿的气体的通风过程。
3.根据权利要求1或2所述的干燥方法，其中：
在所述移除过程之前，所述待干燥对象被返回至所述第一温度加热/冷却过程以重复分别的过程。
4.根据权利要求1至3任一项所述的干燥方法，其中：
输送步骤使用压缩空气来执行输送。
5.一种用于通过允许待干燥对象与具有不同温度的气体接触来干燥所述待干燥对象的干燥设备，包括：
引入装置，用于引入待干燥对象；
第一温度加热/冷却装置，加热或冷却所述待干燥对象以具有所述第一温度；
输送装置，用于输送被所述第一温度加热/冷却装置加热或冷却的所述待干燥对象；
湿度比较装置，用于测量在所述输送之后的所述待干燥对象的待干燥对象湿度与用于除湿的气体的气体湿度以执行其间的比较；
大气温度调节装置，用于当所述待干燥对象湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度低的第二温度，并且当所述气体湿度较高时，将所述用于除湿的气体的温度调节至比所述第一温度高的第二温度；
除湿装置，其允许所述待干燥对象与所述第二温度的所述气体接触，从而对所述待干燥对象进行除湿；以及
移除装置，用于移除所述待干燥对象。
6.根据权利要求5所述的干燥设备，其中：
所述干燥设备包括用于交换所述用于除湿的气体的通风装置。
7.根据权利要求6所述的干燥设备，其中：
所述输送装置一体形成所述引入装置、所述第一温度加热/冷却装置以及所述移除装置，并且被具有所述大气温度调节装置、所述除湿装置和所述通风装置的空间配置。
8.根据权利要求5至7任一项所述的干燥设备，其中：
所述输送装置通过压缩空气执行输送。
9.根据权利要求5至8任一项所述的干燥设备，其中：
所述第一温度加热/冷却装置和所述大气温度调节装置使用热泵。
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