TWI585353B - 乾燥裝置及乾燥方法 - Google Patents

Description

乾燥裝置及乾燥方法

本發明是有關於一種乾燥裝置，且特別是有關於一種應用於移除物件所含水分的乾燥裝置及乾燥方法。

由於經過乾燥後的食物可延長保存期限或提升食物的風味，所以食物乾燥技術成為食品加工的重要項目。食物乾燥技術有很多類型，例如烘烤乾燥、冷凍乾燥、低溫乾燥等。除了食物乾燥領域以外，乾燥技術也可應用於衣物及醫療材料等。當乾燥技術應用於衣物時，可降低衣物的濕度以保持衣物的乾爽，並避免衣物發霉或發臭。當乾燥技術應用於醫療材料時，可降低醫療材料的濕度，以降低細菌的滋生。

本發明的一種乾燥裝置，包括一流道、一第一中空纖維模組、一第二中空纖維模組、至少一氣流驅動器及一控制單元。流道用以容納物件並具有一第一端及一第二端。第一中空纖維模組設置於第一端，以吸附水分或通電以脫附水分。第二中空纖維模組設置於第二端，以吸附水分或通電以脫附水分。至少一氣流驅動器設置於流道的氣流路徑上，以驅動氣體經由第一中空纖維模組流入並經由第二中空纖維模組流出流道，或經由第二中空纖維模組流入並經由第一中空纖維模組流出流道。控制單元電耦接至第一中空纖維模組、第二中空纖維模組及至少一氣流驅動器，以供電至第一中空纖維模組、供電至第二中空纖維模組及控制至少一氣流驅動器。

本發明的一種乾燥方法，適於移除容納在一流道內的物件所含的水分，一第一中空纖維模組設置流道的一第一端，一第二中空纖維模組設置於流道的一第二端，至少一氣流驅動器設置鄰近於第一中空纖維模組，至少一氣流驅動器設置於流道的氣流路徑上，第一中空纖維模組、第二中空纖維模組及至少一氣流驅動器電耦接至一控制單元。乾燥方法包括下列步驟。經由控制單元控制至少一氣流驅動器驅動氣體經由第一中空纖維模組流入流道，以經由第一中空纖維模組吸附流入流道的氣體所含的水分。在經由控制單元控制至少一氣流驅動器驅動氣體之後，經由控制單元控制至少一氣流驅動器驅動氣體經由第二中空纖維模組流入流道，以經由第二中空纖維模組吸附流入流道的氣體所含的水分。

本發明的一種乾燥方法，適於移除容納在一流道內的物件所含的水分，一第一中空纖維模組設置流道的一第一端，一第二中空纖維模組設置於流道的一第二端，至少一氣流驅動器設置於流道的氣流路徑上，第一中空纖維模組、第二中空纖維模組及至少一氣流驅動器電耦接至一控制單元。乾燥方法包括下列步驟。經由控制單元控制至少一氣流驅動器驅動氣體經由第一中空纖維模組流入流道，以經由第一中空纖維模組吸附流入流道的氣體所含的水分。在經由控制單元控制至少一氣流驅動器驅動氣體經由第一中空纖維模組流入流道的過程中，經由控制單元供電至第二中空纖維模組，以脫附第二中空纖維模組所含的水分。

基於上述，本發明中，經由氣流驅動器驅動氣體經過中空纖維模組以吸附氣體所含的水分，因而提供至流道內的是乾燥的氣體。因此，可藉由供應乾燥氣體的方式來移除物件的水分。在本發明中，提供兩個或兩個以上中空纖維模組，當其中一個中空纖維模組進行吸附時，另外一個中空纖維模組可通電加熱以脫附中空纖維模組本身的水分。因此，當中空纖維模組切換運作時，可以恢復中空纖維模組原有的吸附能力。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參考圖1，在本實施例中，乾燥裝置100適用於移除物件所含的水分。物件例如是食物、衣物及醫療器材等。乾燥裝置100包括一流道110、一第一中空纖維模組121、一第二中空纖維模組122、一第一氣流驅動器131（例如風扇）、一第二氣流驅動器132（例如風扇）及一控制單元140。流道110用以容納物件。可經由盛盤支撐、網子支撐或掛勾吊掛等方式將物件容納於流道110內，但不會阻隔流道110內氣流的流動。

第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122具有導電及吸附的功能。具體而言，第一中空纖維模組121是由至少一中空纖維所構成，而第二中空纖維模組122是由至少一中空纖維所構成。中空纖維具有至少一中空通道，以讓氣體通過。中空纖維包括至少一吸附材料及至少一導電材料。吸附材料可吸附氣體所含的水分，甚至可吸附氣體所含的揮發性有機化合物（以下簡稱VOCs）。經由供電給導電材料，以加熱吸附材料來脫附所含的水分，甚至可脫附氣體所含的揮發性有機化合物（以下簡稱VOC）。當導電材料採用銀時，也可提供殺菌的功能。

值得注意的是，上述具有導電及吸附功能的中空纖維的成分及製法可參考兩件美國專利公開號US20100035751及US20140166571。因此，在本實施例中，僅說明第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122的設置位置及運作方式，而不贅述第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122的構造及製法。

請參考圖1，流道110具有一第一端110a及一第二端110b，以作為氣體通過的閘口（gate）或埠（port）。第一中空纖維模組121設置於流道110的第一端110a，以吸附水分或通電以脫附水分。第二中空纖維模組122設置於流道110的第二端110b，以吸附水分或通電以脫附水分。第一氣流驅動器131設置於流道110的氣流路徑上，以驅動氣體經由第一中空纖維模組121流入並經由第二中空纖維模組122流出流道110。第二氣流驅動器132也設置於流道110的氣流路徑上，以驅動氣體經由第二中空纖維模組122流入並經由第一中空纖維模組121流出流道110。控制單元140電耦接至第一中空纖維模組121、第二中空纖維模組122、第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132，以供電至第一中空纖維模組121、供電至第二中空纖維模組122及控制第一氣流驅動器131和第二氣流驅動器132。控制單元140可包括一主機板和所需的人機界面，例如電源開關或控制面板。

因此，可經由控制單元140供電至第一中空纖維模組121或第二中空纖維模組122，以加熱第一中空纖維模組121或第二中空纖維模組122來脫附所含的水分。此外，可經由控制單元140控制第一氣流驅動器131從第一端110a朝向第二端110b來驅動氣體，或控制第二氣流驅動器132從第二端110b朝向第一端110a來驅動氣體。因此，當第一中空纖維模組121執行吸附功能時，第一氣流驅動器131可從第一端110a朝向第二端110b來驅動氣體。當第二中空纖維模組122執行吸附功能時，第二氣流驅動器132可從第二端110b朝向第一端110a來驅動氣體。此外，當第一中空纖維模組121執行吸附功能時，第二中空纖維模組122可通電執行脫附功能。當第二中空纖維模組122執行吸附功能時，第一中空纖維模組121可通電加熱，以執行脫附功能。值得注意的是，在第一中空纖維模組121或第二中空纖維模組122通電加熱以執行脫附功能完成之後，第一中空纖維模組121或第二中空纖維模組122的餘熱也可被氣流帶回至流道110內，以提供輔助水份蒸散速率，因而節省乾燥時間。

請參考圖1，為了讓氣體驅動更有效率，在本實施例中，第一氣流驅動器131設置鄰近於第一中空纖維模組121，以驅動氣體經由第一中空纖維模組121流入或流出流道110。此外，第二氣流驅動器132設置鄰近於第二中空纖維模組122，以驅動氣體經由第二中空纖維模組122流入或流出流道110。在一般情況下，第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132可同時或擇一從第一端110a朝向第二端110b來驅動氣體，或從第二端110b朝向第一端110a來驅動氣體。因此，氣流驅動器的數量沒有限制而可為一個或多個，意即至少一個氣流驅動器，而在本實施例中是以兩個氣流驅動器作為示意，即第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132。此外，在特殊情況下，這些氣流驅動器（包含第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132）也可同時驅動氣體分別經由多個中空纖維模組（包含第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122）流入流道110，使得氣體經由另一設在流道110上的單向閥（未繪示）流出。

請參考圖1，除了利用低蒸汽壓方式來移除物件所含的水分以外，在本實施例中，也可額外提供烘烤的方式來移除物件所含的水分，也就是經由控制單元140控制第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132驅動氣體分別經過第一中空纖維模組121和第二中空纖維模組122，同時控制單元140供電至第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122，以加熱通過第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122的氣體進入流道110內，因而經由被加熱的氣流加熱物件，以移除物件所含的水分。

請參考圖1，為了依照流道110內的溫度和濕度來控制第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122是否通電脫附和第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132是否運轉及運轉方向，乾燥裝置100更包括一溫度感測器150及一濕度感測器160。溫度感測器150設置於流道110內，並電耦接至控制單元140，用以感測流道110內的溫度。濕度感測器160設置於流道110內，並電耦接至控制單元140，用以感測流道110內的濕度。因此，可經由控制單元140依照所感測的溫度及濕度來決定是否供電至第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122，決定是否驅動第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132，並決定第一氣流驅動器131及第二氣流驅動器132的運轉方向。

請參考圖1，在本實施例中，乾燥裝置100的流道110可相對於重力方向垂直設置，但也可相對於重力方向水平設置。

請參考圖1及圖2，其中圖2是依照本發明的一實施例的一種乾燥方法的流程圖，用以呈現出如何經由控制圖1的乾燥裝置100來對移除物件所含的水分。在本實施例中，如步驟S201所示，經由控制單元140控制氣流驅動器（例如第一氣流驅動器131、第二氣流驅動器132或兩者同時）驅動氣體經由第一中空纖維模組121流入流道110且持續一吸附時間，以經由第一中空纖維模組121吸附流入流道110的氣體所含的水分。

在執行步驟S201的過程中，也就是在經由控制單元140控制氣流驅動器（例如第一氣流驅動器131、第二氣流驅動器132或兩者同時）驅動氣體的過程中，也可同時執行步驟S202，即經由控制單元140供電至第二中空纖維模組122並持續一脫附時間，以脫附第二中空纖維模組122所含的水分。在本實施例中，第一中空纖維模組121的吸附時間例如是三十分鐘，而第二中空纖維模組122的脫附時間例如十五分鐘，所以第二中空纖維模組122的脫附時間小於第一中空纖維模組121的吸附時間。然而，本發明不以此為限。

接著，如步驟S203所示，經由控制單元140控制氣流驅動器（例如第一氣流驅動器131、第二氣流驅動器132或兩者同時）驅動氣體經由第二中空纖維模組122流入流道110且持續一吸附時間，以經由第二中空纖維模組122吸附流入流道110的氣體所含的水分。

在執行步驟S203的過程中，也就是在經由控制單元140控制氣流驅動器（例如第一氣流驅動器131、第二氣流驅動器132或兩者同時）驅動氣體的過程中，也可同時執行步驟S204，即經由控制單元140供電至第一中空纖維模組121並持續一脫附時間，以脫附第一中空纖維模組121所含的水分。在本實施例中，第二中空纖維模組122的吸附時間例如是三十分鐘，而第一中空纖維模組121的脫附時間例如十五分鐘，所以第一中空纖維模組121的脫附時間小於第二中空纖維模組122的吸附時間。然而，本發明不以此為限。

接著，如步驟S205所示，經由控制單元140判斷是否達到一預設值，其可以是執行步驟S201及S203的預設循環次數，也可以是預設的濕度值或預設的乾燥時間。當未達到預設值時，則再交替執行經由第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122吸附水分的步驟S201及S203，直到達到預設值為止。當已達到預設值時，則停止乾燥作業，即停止交替執行經由第一中空纖維模組121及第二中空纖維模組122吸附水分的步驟S201及S203。

請參考圖3，相較於圖1的實施例的乾燥裝置100採用了I字形的流道110，為了增加流道110的長度或節省乾燥裝置100所佔的面積，圖3的實施例的乾燥裝置100採用了彎曲的流道110，例如U字形的流道110，但本發明不限於此。S字形或W字形的流道110也可被採用。

請參考圖4，相較於圖1的實施例的乾燥裝置100，圖4的實施例的乾燥裝置100僅在流道110的第一端110a採用了一第一中空纖維模組121及一第一氣流驅動器131，而第一中空纖維模組121僅有加熱功能。因此，可經由控制單元140供電至第一中空纖維模組121進行加熱，並經由控制單元140控制第一氣流驅動器131驅動氣體經過第一中空纖維模組121，以被第一中空纖維模組121加熱後流入流道110內。熱氣流經過物件之後，可經由流道110的第二端110b的開口112流出。

綜上所述，本發明中，經由氣流驅動器驅動氣體經過中空纖維模組以吸附氣體所含的水分，因而提供至流道內的是乾燥氣體。因此，可藉由供應乾燥氣體的方式來移除物件的水分。在本發明中，提供兩個或兩個以上中空纖維模組，當其中一個中空纖維模組進行吸附時，另外一個中空纖維模組可通電加熱以脫附中空纖維模組本身的水分。因此，當中空纖維模組切換運作時，可以恢復中空纖維模組原有的吸附能力。通過兩個或兩個以上吸附及脫附交替運作的中空纖維模組可提高物件乾燥的速度。中空纖維模組也可單獨利用其加熱功能配合氣流驅動器來產生熱氣流至流道內，以執行烘烤的功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧乾燥裝置
110‧‧‧流道
112‧‧‧開口
110a‧‧‧第一端
110b‧‧‧第二端
121‧‧‧第一中空纖維模組
122‧‧‧第二中空纖維模組
131‧‧‧第一氣流驅動器
132‧‧‧第二氣流驅動器
140‧‧‧控制單元
150‧‧‧溫度感測器
160‧‧‧濕度感測器
S201~S205‧‧‧步驟

圖1是依照本發明的一實施例的一種乾燥裝置的示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種乾燥方法的流程圖。 圖3是依照本發明的另一實施例的一種乾燥裝置的示意圖。 圖4是依照本發明的再一實施例的一種乾燥裝置的示意圖。

100‧‧‧乾燥裝置

110‧‧‧流道

110a‧‧‧第一端

110b‧‧‧第二端

121‧‧‧第一中空纖維模組

122‧‧‧第二中空纖維模組

131‧‧‧第一氣流驅動器

132‧‧‧第二氣流驅動器

140‧‧‧控制單元

150‧‧‧溫度感測器

160‧‧‧濕度感測器

Claims (13)

1. 一種乾燥裝置，包括： 一流道，用以容納物件，並具有一第一端及一第二端； 一第一中空纖維模組，設置於該第一端，以吸附水分或通電以脫附水分； 一第二中空纖維模組，設置於該第二端，以吸附水分或通電以脫附水分； 至少一氣流驅動器，設置於該流道的氣流路徑上，以驅動氣體經由該第一中空纖維模組流入並經由該第二中空纖維模組流出該流道，或經由該第二中空纖維模組流入並經由該第一中空纖維模組流出該流道；以及 一控制單元，電耦接至該第一中空纖維模組、該第二中空纖維模組及該至少一氣流驅動器，以供電至該第一中空纖維模組、供電至該第二中空纖維模組及控制該至少一氣流驅動器。
2. 如申請專利範圍第1項所述的乾燥裝置，其中該至少一氣流驅動器設置鄰近於該第一中空纖維模組或該第二中空纖維模組。
3. 如申請專利範圍第1項所述的乾燥裝置，其中該至少一氣流驅動器更包括： 一第一氣流驅動器，設置鄰近於該第一中空纖維模組，並電耦接至該控制單元，以驅動氣體經由該第一中空纖維模組流入或流出該流道；以及 一第二氣流驅動器，設置鄰近於該第二中空纖維模組，並電耦接至該控制單元，以驅動氣體經由該第二中空纖維模組流入或流出該流道。
4. 如申請專利範圍第1項所述的乾燥裝置，更包括： 一溫度感測器，設置於該流道內，並電耦接至該控制單元。
5. 如申請專利範圍第1項所述的乾燥裝置，更包括： 一濕度感測器，設置於該流道內，並電耦接至該控制單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述的乾燥裝置，其中該第一中空纖維模組或該第二中空纖維模組由至少一中空纖維所構成，該至少一中空纖維具有至少一中空通道，且該至少一中空纖維包括至少一吸附材料及至少一導電材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述的乾燥裝置，其中該流道為I字形、U字形、S字形或W字形。
8. 一種乾燥方法，適於移除容納在一流道內的物件所含的水分，一第一中空纖維模組設置該流道的一第一端，一第二中空纖維模組設置於該流道的一第二端，至少一氣流驅動器設置於該流道的氣流路徑上，該第一中空纖維模組、該第二中空纖維模組及該至少一氣流驅動器電耦接至一控制單元，該乾燥方法包括： 經由該控制單元控制該至少一氣流驅動器驅動氣體經由該第一中空纖維模組流入該流道，以經由該第一中空纖維模組吸附流入該流道的氣體所含的水分；以及 在經由該控制單元控制該至少一氣流驅動器驅動氣體之後，經由該控制單元控制該至少一氣流驅動器驅動氣體經由該第二中空纖維模組流入該流道，以經由該第二中空纖維模組吸附流入該流道的氣體所含的水分。
9. 如申請專利範圍第8項所述的乾燥方法，更包括： 在經由該控制單元控制該至少一氣流驅動器驅動氣體經由該第二中空纖維模組流入該流道的過程中，經由該控制單元供電至該第一中空纖維模組，以脫附該第一中空纖維模組所含的水分。
10. 如申請專利範圍第9項所述的乾燥方法，其中該控制單元供電至該第一中空纖維模組的一脫附時間短於該至少一氣流驅動器驅動氣體經由該第二中空纖維模組流入該流道的一吸附時間。
11. 如申請專利範圍第8項所述的乾燥方法，更包括： 經由該控制單元判斷是否達到一預設值，當未達到該預設值時，交替執行經由該第一中空纖維模組及該第二中空纖維模組吸附水分的步驟，當已達到該預設值時，停止交替執行經由該第一中空纖維模組及該第二中空纖維模組吸附水分的步驟。
12. 如申請專利範圍第11項所述的乾燥方法，其中該預設值是交替執行經由該第一中空纖維模組及該第二中空纖維模組吸附水分的步驟的預設循環次數、預設的濕度值或預設的乾燥時間。
13. 一種乾燥方法，適於移除容納在一流道內的物件所含的水分，一第一中空纖維模組設置該流道的一第一端，一第二中空纖維模組設置於該流道的一第二端，至少一氣流驅動器設置於該流道的氣流路徑上，該第一中空纖維模組、該第二中空纖維模組及該至少一氣流驅動器電耦接至一控制單元，該乾燥方法包括： 經由該控制單元控制該至少一氣流驅動器驅動氣體經由該第一中空纖維模組流入該流道，以經由該第一中空纖維模組吸附流入該流道的氣體所含的水分；以及 在經由該控制單元控制該至少一氣流驅動器驅動氣體經由該第一中空纖維模組流入該流道的過程中，經由該控制單元供電至該第二中空纖維模組，以脫附該第二中空纖維模組所含的水分。