TWI608201B - 除濕輪 - Google Patents

Description

除濕輪

本揭露係關於一種除濕輪，更詳而言之，係一種可將空氣除濕乾燥與脫附再生之除濕輪。

隨著工業製程逐漸自動化與精密化，其生產製造空間與製程設備的空氣品質要求也隨之提升，希望確保製程之妥善率，其中，壓縮空氣的濕度對於多種製程相當重要，因而濕度控制即為各廠商致力研究的其中一個重要項目。

傳統吸附式壓縮空氣乾燥裝置，通常包括兩個吸附塔，用以吸附壓縮空氣中的水份，一般來說，吸附塔內填充有可吸附除濕與脫附再生之吸附劑，如矽膠顆粒、沸石分子篩或活性碳等，當含水份較高之壓縮空氣，通過管路進入到其中一個吸附塔內後，將進行水氣吸附除濕處理，而處理完成之乾燥壓縮空氣會被導引至儲氣桶中儲存備用，此時，已經吸附水氣飽和後之吸附塔，其內部的吸附劑可使用熱能方式將吸附劑內水份脫附排出，通常會通過加熱器來執行，亦即利用加熱器加熱以提供吸附塔內之吸附劑的脫附再生，在脫附再生過程中，熱能透過輻射、對流與固態熱質傳等方式，將脫附用再生空氣加熱至吸附劑 可脫附水分的溫度後，再引導至吸附塔內，進行吸附劑之脫附再生處理，而處理完成之高溫高濕壓縮空氣，會被引導而排出吸附塔外，即可完成吸附劑之再生脫附程序，此狀態下的吸附劑可作為下一次吸附除濕使用。

由上可知，脫附再生使用的熱空氣在輸送過程中，會與傳送管路的管壁發生熱質傳，將造成能量損失。再者，脫附再生時，熱能是以熱空氣對流方式傳送給吸附劑，因此，吸附床易有溫度分佈不均之問題，特別是於熱空氣入口端最熱，出口端最冷，因此，再生時間勢必拉長，另外，於加熱過程中，多餘的低溫廢熱空氣也必需先排出，因而導致傳統吸附式壓縮空氣乾燥裝置非常耗能。

因此，有鑑於前述各種熱能脫附再生方法的能量損耗或直熱脫附再生法的氣體通道再生溫度不均與耗能等缺陷，使得現行壓縮空氣之除濕乾燥技術和設備仍有改進的空間，特別是因能量耗損導致再生效能不佳的問題，此實為本技術領域之人亟欲解決的技術課題。

本揭露之除濕輪結構包括中心輪軸，其可由工程塑膠材質製成，其材質可耐熱變形溫度為140℃以上，中心輪軸中心為中空狀，並可方便進行覆捲製程時覆捲軸的安裝及節省材料。中心輪軸上有一定位溝槽，進行覆捲製程時先將吸附基材一端之金屬基材置入溝槽內，再將內電極置入溝槽內，透過固定螺絲穿過內電極之固定孔將金屬基材與內電極固定於中心輪軸上。於除濕輪中的吸附基材覆捲 時，先將間隔片置於吸附基材上方，並使用膠布黏附於中心輪軸之表面上，該間隔片為波浪狀、齒狀、圓弧狀或方形狀其中一種的金屬材質，然後吸附基材與間隔片同時以覆捲的方式，可將吸附基材與間隔片捲成一輪狀體，使得相鄰兩層的吸附基材之間包覆有間隔片，並於吸附基材間產生一通道空間，該通道空間之寬度為1.5-3.0mm，可降低除濕輪作業時空氣流動的壓損。同時波浪狀的間隔片亦可提供吸附基材在進行熱脫附再生時，因熱膨脹產生的變形緩衝功能，使除濕輪得以保持最佳的幾何形狀，不至影響除濕輪的空氣流動功能。

本揭露之除濕輪還包括上輪框和下輪框，上輪框和下輪框可透過螺絲鎖固於中心輪軸上，上輪框和下輪框分別由加強肋板分隔成複數作用區域，加強肋板上具有通氣溝槽，以使其下方的吸附基材得以讓氣流通過，不致使再生熱量累積於加強肋板處而導致吸附基材損壞。外電極設置於上輪框和下輪框之間，上輪框和下輪框可為金屬材質製品，以加強其結構強度，且上輪框和下輪框與除濕輪的接觸面之間可設有絕緣板，作為絕緣功能，以避免金屬基材通電後與上輪框、下輪框造成短路。上輪框和下輪框亦可使用塑膠材質製品，因該塑膠材質製品已有絕緣功能，可不須在上輪框、下輪框與除濕輪的接觸面之間再使用絕緣板。

1‧‧‧吸附基材

11‧‧‧金屬基材

12‧‧‧上膠膜層

13‧‧‧下膠膜層

14‧‧‧上吸附材

15‧‧‧下吸附材

2‧‧‧中心輪軸

21‧‧‧中空部

22‧‧‧定位溝槽

23‧‧‧螺孔

24‧‧‧內電極

25‧‧‧固定孔

27‧‧‧固定螺絲

3‧‧‧間隔片

41‧‧‧通道空間

51‧‧‧上輪框

52‧‧‧下輪框

53‧‧‧絕緣板

531‧‧‧溝槽

54‧‧‧加強肋板

55‧‧‧通氣溝槽

56‧‧‧外電極

57‧‧‧螺絲

6‧‧‧絕緣片

71‧‧‧絕緣泡棉

72‧‧‧第一電源線

73‧‧‧第二電源線

80‧‧‧螺栓

81‧‧‧螺孔

82‧‧‧螺孔

第1圖為本揭露之吸附基材的結構圖； 第2圖為本揭露之除濕輪之覆捲吸附基材的示意圖；第3圖為本揭露之除濕輪之覆捲間隔片的示意圖；第4圖為本揭露之除濕輪於覆捲吸附基材和間隔片的示意圖；第5圖為本揭露之除濕輪之上、下輪框的示意圖；第6圖為本揭露之除濕輪之外電極的示意圖；第7圖為本揭露之除濕輪以絕緣泡棉包覆的示意圖；第8A和8B圖為本揭露之除濕輪整體的分解圖；第9圖為採用直熱式加熱再生的脫附曲線圖；第10圖為採用熱風式加熱再生的脫附曲線圖；第11圖為本揭露所述之通電直熱式再生的溫度變化圖；以及第12圖為為傳統熱風再生的溫度變化圖。

以下係藉由特定的實施例說明本揭露之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本揭露之其他特點與功效。本揭露亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。

本揭露目的是要創造一種除濕輪，其中，所應用的吸附基材1如第1圖所示，係表示本揭露之吸附基材的結構圖。如圖所示，吸附基材1包括：金屬基材11、上膠膜層12、下膠膜層13、上吸附材14以及下吸附材15，其中，吸附基材1的厚度可為1.5-2.5mm。金屬基材11在通以適當的電源後，可使金屬基材11發熱，熱能以直接固態熱傳 導方式，傳導至上吸附材14及下吸附材15，使其內部的水分脫附，達到除濕輪再生的效果。本揭露之除濕輪之金屬基材11、上膠膜層12、下膠膜層13、上吸附材14以及下吸附材15的材質已同時申請中華民國發明專專利及新型專利，其申請號分別為104123197,10421155，故不再說明。接著，將說明本揭露之除濕輪的各細部結構。

如第2圖所示，係說明本揭露之除濕輪之覆捲吸附基材1的示意圖。本揭露所述之除濕輪包括中心輪軸2，其可由工程塑膠材質製成，其材質可耐熱變形溫度為140℃以上，中心輪軸2為中空狀柱體，其中心具有中空部21，可供進行覆捲製程時覆捲軸的安裝，亦即覆捲製程時覆捲軸可插入中空部21進行結合，且採用中空狀柱體可節省材料。中心輪軸2上有一定位溝槽22，進行覆捲製程時先將吸附基材1一端之金屬基材11(如第1圖所示)置入定位溝槽22內，再將內電極24置入定位溝槽22內，透過固定螺絲27穿過內電極24之固定孔25，以將金屬基材11與內電極24固定於中心輪軸2上。並使用膠布黏附於中心輪軸2之表面上，使得吸附基材1與中心輪軸2緊密黏結。另外，中心輪軸2側邊具有複數個螺孔23，該複數個螺孔23可供除濕輪之其他組件鎖合，以強化除濕輪整體結構。

如第3圖所示，係說明本揭露之除濕輪之覆捲間隔片的示意圖。於除濕輪中的吸附基材1覆捲時，先將間隔片3置於吸附基材1上方，該間隔片3可為波浪狀、齒狀、圓弧狀或方形狀之其中一者，且該間隔片3可為金屬材 質，並使用膠布黏附於吸附基材1之表面上，然後吸附基材1與間隔片3同時以中心輪軸2為中心繞其覆捲，可將吸附基材1與間隔片3緊密黏結捲成一輪狀體，如此使覆捲後兩吸附基材1之間(即覆捲後相鄰兩圈的吸附基材1之間)具有間隔片3，並於吸附基材1之間產生一通道空間41，例如形成一圓行通道，該通道空間41之寬度可為1.5-3.0mm。

如第4圖所示，係說明本揭露之除濕輪於覆捲吸附基材1和間隔片3的示意圖。如圖4所示，吸附基材1之間具有間隔片3形成一圓形的通道空間41，可降低除濕輪作業時空氣流動的壓損，同時此波浪狀的間隔片3亦可提供吸附基材1在進行熱脫附再生時，因熱膨脹產生的變形緩衝功能，使得除濕輪得以保持最佳的幾何形狀，不致影響除濕輪的空氣流動功能。須說明者，第4圖僅是示例吸附基材1與間隔片3結構關係，具體來說，通道空間41寬度與吸附基材1厚度兩者應約略相同，但為了清楚繪示結構間關係，故圖式中兩者比例與實際有所差異。

如第5圖所示，係說明本揭露之除濕輪之上、下輪框的示意圖。如圖所示，本揭露之除濕輪還具有上輪框51以及下輪框52，上輪框51及下輪框52可透過螺絲57鎖固於中心輪軸2上(即鎖固於第3圖之螺孔23)，上輪框51及下輪框52分別由加強肋板54分隔成複數作用區域，加強肋板54上具有通氣溝槽55，以使其下方的吸附基材1得以讓氣流通過，不致使再生熱量累積於加強肋板54處而 導致吸附基材1損壞。

上輪框51及下輪框52可為金屬材質製品，以加強其結構強度，且上輪框51及下輪框52與除濕輪的接觸面之間可設有絕緣板53，作為絕緣功能，以避免金屬基材11通電後與上輪框51及下輪框52造成短路。上輪框51及下輪框52亦可使用塑膠材質製品，因該塑膠材質製品已有絕緣功能，可不須在上輪框51及下輪框52與除濕輪的接觸面之間再設置絕緣板53。

如第6圖所示，係說明本揭露之除濕輪之外電極的示意圖。如前所述，本揭露之除濕輪之吸附基材1一端固定於中心輪軸2處，而吸附基材1另一端則配置有外電極56，並將除濕輪之吸附基材1一端之金屬基材11固定於外電極56上，藉此由外部取得加熱用電源。其中，外電極56與吸附基材1之間可設置一絕緣片6，其目的為增加外電極56與吸附基材1之間的絕緣功能，組裝完成的外電極56可再結合一電源線，藉此與外部電源連接，舉例來說，外電極56最終位置可位於上輪框51及下輪框52之加強肋板54的位置，加強肋板54處則可設置上述電源線進行與外部電源的連接。後面將有進一步說明。

如第7圖所示，係說明本揭露之除濕輪以絕緣泡棉包覆的示意圖。如圖所示，由外部觀看本揭露之除濕輪整體時，為了強化除濕輪熱絕緣效果，於除濕輪外部可以耐溫絕緣泡棉71包覆，藉以增加除濕輪絕緣效果，並防止內部再生時的熱能散出，以達到保溫節能效果。另外，亦可於 絕緣泡棉71再包覆金屬外框(圖未示)，可更增加除濕輪之剛性及美觀。

另外，關於內、外電極與外部電源的連接設置，內電極一側可設置一螺孔以連接第一電源線72，而外電極一側亦設置一螺孔以連接第二電源線73，第一電源線72和第二電源線73可由外部得到電能以進行加熱。此於後續分解圖部分會再說明。

如第8A和8B圖所示，係說明本揭露之除濕輪整體的分解圖。請一併參考第2至4圖，如第8A圖所示，除濕輪主要包括吸附基材1、中心輪軸2、間隔片3(如第4圖所示)、內電極24、外電極56、上輪框51及下輪框52，其中，內電極24和外電極56可為一含有銅成分之金屬板，且其中，外電極56可由兩片含有銅成分之金屬板組成，中心輪軸具有定位溝槽22，其中，間隔片3設置在相鄰之吸附基材1之間，使相鄰之兩吸附基材1之間形成一通道空間41，例如為平行通道。

吸附基材1設置方式如下，因角度呈現問題，請一併參考將吸附基材1轉換角度後的第8B圖以及第1圖所示內容，吸附基材1包括：撥除吸附基材1兩端處之上吸附材14及下吸附材15後，將吸附基材1一端之金屬基材11由內電極24固定於中心輪軸2之定位溝槽22內，吸附基材1另一端之金屬基材11固定於外電極56上，本揭露係將金屬基材11固定於外電極之兩片金屬板之間，舉例來說，使用螺栓80穿過兩片金屬板上之圓孔，藉此將金屬基 材11固定於外電極56之兩片金屬板之間。

內電極24和外電極56通上電源後，即可讓吸附基材1產熱並做再生脫附。另外，除濕輪的上下兩端之上輪框51和下輪框52係使用螺絲57固定於中心輪軸2之兩端面上，此有利於定位吸附基材1，並且可使外電極56設置於上輪框51和下輪框52之間，外電極56與吸附基材1之間可設置一絕緣片6，以增加外電極56與吸附基材1之間的絕緣功能，組裝完成的外電極56，可再於外電極56上端之螺孔81處與一第一電源線72結合，另外，於內電極24上端之螺孔82處與一第二電源線73結合，以與外部電源連接。

另外，上輪框51和下輪框52可以金屬材質或塑膠材質製成，於上輪框51和下輪框52上可設置多個加強肋板54以增加輪框的結構強度，因為加強肋板54十分接近或甚至接觸到吸附基材1之表面，因而可於加強肋板54之中間部位設置通氣溝槽55，以避免熱量集中於加強肋板與吸附基材1兩者之間處，進而導致吸附基材1燒焦。

假如上輪框51和下輪框52為金屬材質，則將於加強肋板54及吸附基材1接觸面之間可設置絕緣板53，該絕緣板53讓兩者不會直接接觸而產生短路的現象，同樣地，可於絕緣板53中間設置一溝槽531，該絕緣板53為工程塑膠材質製成，其材質可耐熱變形溫度為140℃以上。另外，假如上輪框51和下輪框52為塑膠材質，則於加強肋板54及吸附基材1接觸面之間不須有絕緣板53，該上輪 框51和下輪框52可為工程塑膠材質製成，其材質可耐熱變形溫度為140℃以上。

本揭露經實驗直熱再生脫附能力測試結果，如第9圖和第10圖所示，係說明本揭露採用直熱式加熱再生脫復能力測試和傳統熱風式加熱再生的脫附能力測試曲線圖。本揭露之直熱式加熱再生脫附僅需40分鐘，亦即完成除濕的時間僅需40分鐘，而較傳統熱風式則需約240分鐘，本揭露之直熱式加熱快了83%。如第11和12圖所示，本揭露之直熱式加熱再生能力測試結果，其加熱溫度至140℃僅需6分鐘，較傳統熱風式加熱溫度至140℃需40分鐘，直熱式加熱快了85%。由上可知，經實驗結果可證明本揭露具有優於傳統熱風式再生脫附的效果。

綜上所述，本發明提出之除濕輪，透過間隔片使兩吸附基材間保有空氣流通的通道，此有助於降低除濕輪作業時空氣流動的壓損，同時進行熱脫附再生時，間隔片因熱膨脹產生的變形緩衝功能，使得除濕輪得以保持最佳的幾何形狀，不至影響除濕輪的空氣流動功能；透過吸附基材兩端的內、外電極與外部電源連接，透過直熱方式進行脫附再生程序，將有利於提升再生脫附之效果。另外，本揭露所述之除濕輪完成後，可將其直接置於除濕系統之吸附塔內，將內、外電極連接外部電源，即可執行再生程序，此也使除濕系統整體架構更簡易。

上述實施例僅例示性說明本揭露之原理及其功效，而非用於限制本揭露。任何熟習此項技藝之人士均可在不違 背本揭露之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本揭露之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧吸附基材

3‧‧‧間隔片

41‧‧‧通道空間

Claims (19)

1. 一種除濕輪，包含：中心輪軸，具有一定位溝槽；吸附基材，覆捲於該中心輪軸上；內電極，用以將該吸附基材一端之金屬基材固定於該定位溝槽內；間隔片，設置於已覆捲之該吸附基材的內外層之間，以形成一通道空間，且該間隔片與該吸附基材為緊密黏結捲成輪狀體；上、下輪框，分別位於該中心輪軸的兩側，用以定位該吸附基材；以及外電極，固定該吸附基材另一端之金屬基材，並設置於上、下輪框之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該內電極係透過螺絲固定該吸附基材之金屬基材於該定位溝槽內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之除濕輪，其中，該內電極上端設置一螺孔以固定第一電源線。
4. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該外電極包括兩個外電極板，係透過螺栓以將該吸附基材另一端之金屬基材固定於該兩個外電極板之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之除濕輪，其中，該外電極上端設置一螺孔以固定第二電源線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該間隔片為呈現波浪狀、齒狀、圓弧狀或方形狀之其中一者的金屬材質。
7. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該上、下輪框分別包括複數個加強肋板。
8. 如申請專利範圍第7項所述之除濕輪，其中，該複數個加強肋板分別具有溝槽。
9. 如申請專利範圍第7項所述之除濕輪，其中，該複數個加強肋板與該吸附基材之間分別包含一絕緣板。
10. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該上、下輪框分別以螺絲固定於該中心輪軸之兩側。
11. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該上、下輪框之材質為金屬材料。
12. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該上、下輪框為絕緣材質製成。
13. 如申請專利範圍第12項所述之除濕輪，其中，該絕緣材質為工程塑膠。
14. 如申請專利範圍第12項所述之除濕輪，其中，該絕緣材質可耐熱變形溫度為140℃以上。
15. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該除濕輪的外環表面以絕緣泡棉包覆。
16. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該除濕輪的外環表面以絕緣泡棉包覆後，再以金屬框包覆。
17. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該外電 極與該吸附基材之間設置一絕緣片。
18. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該吸附基材的厚度為1.5-2.5mm。
19. 如申請專利範圍第1項所述之除濕輪，其中，該通道空間之寬度為1.5-3.0mm。