太陽能烘焙機的製作方法
2023-06-10 17:22:36 2
專利名稱：太陽能烘焙機的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於一種太陽能烘焙機，特別是關於一種可自動防止烘焙溫度過高的太陽能烘培機。
本裝置可應用於烘焙多種物品，如水果等食品或類似的以烘焙乾燥為目的的物品，其中尤以需要溫控的烘焙茶葉為佳。
烘焙茶葉之目的在於將烘焙溫度控制在一適當範圍內，以降低茶葉含水量及去除茶腥味。在烘焙過程中，適當的火候控制，還可使茶葉產生特別的焙火香氣，增添茶葉的風味。而利用太陽能烘焙茶葉，其溫度的控制更顯得相當重要，穩定的溫度將可增進茶葉品質的穩定性。
傳統茶葉烘焙器主要可分為電焙或炭焙器，依據各設備的不同特性及制茶師傅的手法不同，可精製出不同香味品質的高級茶。雖然此二法各有特色及優點，唯兩者均耗能或耗時。
有鑑於此，本實用新型發明人利用太陽能真空集熱管來研製太陽能烘焙裝置，並於1996年9月申請獲得中華民國新型專利第111930號。
該太陽能烘焙機主要包括太陽能集熱管、光電板、直流減速馬達及傳動機件等構件。本實用新型是將茶葉直接置於集熱管內管中，利用其內層玻璃外表所塗布的選擇性吸收膜吸收太陽輻射熱能，以烘焙管內茶葉。
該烘焙機由光電板所驅動的減速馬達將帶動集熱管轉動，使管內茶葉受熱更為均勻，保持烘焙品質穩定。真空集熱管的真空絕熱層能有效阻絕熱量散失，使整個烘焙過程更為快速。值得一提的是，由於集熱管的內管表面上塗布的選擇性吸收膜會釋放紅外線，使烘焙的茶葉具有傳統炭焙風味，可提高茶葉經濟價值。
但是該烘焙機的集熱管內的溫度，會隨日照強度變化，無法控制烘焙過程中所需之烘焙溫度；再者，其烘焙時間亦無法控制，致使烘焙品質不穩定。
根據臺灣茶業改良場的試驗顯示，若以100℃烘焙4～6小時或120℃烘焙2～4小時，可使茶葉產生香氣，有效改善中下級茶葉的品質。而且茶葉烘焙以不超過120℃為宜，若超過150℃烘焙，茶葉極易碳化、焦化，茶水色轉趨暗紅，滋味淡薄並略帶酸味。由此更可看出烘焙過程中，溫度及時間參數的控制對烘焙品質有重要影響。
本實用新型之主要目的在於提供一種具有反射太陽光或遮陽的反射板，使具有太陽能集熱效應，或防止烘焙溫度過高的太陽能烘焙機。
本實用新型之進一目的在於提供一種可控制烘焙溫度和時間的自動控制太陽能烘焙機。
為實現上述目的，本實用新型提出一種太陽能烘焙機，包括一烘焙容器，供置放被烘焙之物品；一反射板，裝設於該烘焙容器邊與之對應，用以反射太陽光並使聚熱於該烘焙容器；以及一驅動裝置，用以驅動上述反射板移動至上述烘焙容器上方。
本實用新型提供一種具有反射或遮陽用反射板的太陽能烘焙機，當烘焙容器內溫度達到預設值或到達烘焙時限時，會輸送一訊號至控制裝置，藉以控制驅動裝置驅動反射板自動翻轉至真空集熱管上方覆蓋，以遮斷太陽光之照射，以減緩管內溫度持續上升至超過烘焙最高溫度。較佳地，該烘焙容器為一太陽能集熱管，尤其是太陽能真空集熱管。基本上，本實用新型亦可以手動操作反射板轉動至烘焙容器上方。
本實用新型在每一根太陽能真空集熱管外加裝反射板，且經由溫度感知控制器及定時器的控制，當反射板位於集熱管下方時，真空集熱管內藉由反射板的反射聚焦作用，可提高集熱效率。當管內的烘焙溫度到達預設值時，經由溫度感測控制器的感測驅使馬達驅動反射板反轉，以覆蓋阻絕太陽光繼續暴曬集熱管，可防止管內溫度持續上升而烤焦茶葉等物品。
而當管內溫度再降回預設值以下時，溫度感知控制器會同樣地再次驅使馬達驅動反射板，轉回反射暴曬位置進行升溫。又當烘焙時間到達原先預定烘焙時限時，定時器將驅使馬達驅動反射板反轉遮蓋集熱管，至此即完成該批次烘焙流程；且除非重新設定，否則反射板將停留在覆蓋遮陽位置；因此反射板可以進一步地保護集熱管不會被意外撞擊而破裂。
反射板及集熱管分由兩個不同的馬達帶動，而驅動集熱管的馬達只受總開關控制供給電源，在烘焙完成、將茶葉等物品傾出後，總開關才關閉。如此可防止在整個烘焙過程中，因集熱管中途停止運轉，造成管內茶葉燙傷或烤焦。上述反射板與集熱管亦可利用行星齒輪組由一馬達驅動，或行星齒輪組與惰輪受馬達驅動而互動。
本實用新型以太陽能光電板供給馬達所需之電源外，可另加裝蓄電池，以確保供電品質及提高電源的儲存利用效率，並可避免控制系統受太陽光強弱影響，而產生斷續不穩定現象。
除此之外，本實用新型可搭配一般市電(交流電)的切換作用裝置，讓使用者可依需要及方便性，選擇太陽光電能或一般交流電。
以下結合
本實用新型的構造及功效圖1是本實用新型太陽能烘焙機裝置實施例的立體圖；圖2是本實用新型自動控制實施例的流程圖；圖3是本實用新型集熱管與反射板作動的局部立體示意圖；圖4是本實用新型集熱管與反射板互動的示意圖5類似圖4，但顯示反射太陽光並使聚光於集熱管上的狀態；圖6是本實用新型反射板實施例的局部立體示意圖；圖7類似圖6，但顯示另一實施例。
請同時參閱圖1、圖3至圖5所示，本實用新型太陽能烘焙機包括一烘焙容器6，供置放被烘焙之物品；一反射板5，裝設於該烘焙容器6邊與之對應，較佳為位於該烘焙容器6之下方，用以反射太陽光並使聚熱於該烘焙容器6中；以及一驅動裝置2，用以驅動上述反射板5移動至上述烘焙容器上方。其中該烘焙容器6可由一支撐架1支撐，且能供該烘焙容器6在其上旋轉或轉動。較佳地，該烘焙容器6為太陽能集熱管，尤其是太陽能真空集熱管。本實用新型較佳實施例是烘焙茶葉，當然亦可烘焙密餞等食品、或乾燥物品。為能烘焙大量的茶葉，本實用新型可同時裝設多組該烘焙容器6與該反射板5的組合，同時運轉。
該太陽能集熱管6較佳地是由雙層同心管組成，其中外層管62是透明管，以利太陽光透射，而內層管61較佳地是一金屬圓管，其外緣表面有一選擇性吸收膜63，該選擇性吸收膜63除了會吸收經外層管62透射進來的太陽輻射能並將其轉換成熱能外，亦會釋放紅外線，使茶葉產生炭焙風味。該選擇性吸收膜63較佳地是利用鉻黑、或三氧化二鋁、或硫酸銅、或氧化矽與銅之複合物等的組成物。該兩層圓管間為一真空絕熱層64，以減緩該內層管61在吸收太陽輻射熱能之後將熱量散失於外界環境；又如圖3所示，該太陽能集熱管6具有一開口端65，供茶葉或其他任何需要烘焙之食品或物品充填或傾倒，且該開口端65設有一蓋子66封閉。
該驅動裝置2包括一第一驅動裝置21與一第二驅動裝置22，其中該第一驅動裝置21用以驅動該太陽能集熱管6可持續地旋轉，而該第二驅動裝置22則驅動該反射板5從該太陽能集熱管6下方移動至該太陽能集熱管6上方，以遮蔽太陽光繼續曝曬集熱管6。較佳地，該第一、第二驅動裝置21、22為一直流減速馬達。本實用新型亦可利用行星齒輪組由一馬達驅動，或行星齒輪組與惰輪受馬達驅動而互動。
請再參閱圖3，該第一驅動裝置21用以驅動該太陽能集熱管6持續旋轉，是以一第一傳動組件包括一齒輪67與一皮帶68傳動(或直接以齒輪組傳動)，而該第二驅動裝置22用以驅動該反射板5轉動，則是以一第二傳動組件傳動，該第二傳動組件為一齒輪組31。由於該太陽能集熱管6是由該第一驅動裝置21與該第一傳動組件驅動旋轉，因此該反射板5則利用一軸承32使該第二傳動組件與該第一傳動組件的動力能分開作動。
圖1顯示本實用新型的太陽能烘焙機，此較佳實施例主要是朝輕而小的方向進行設計，其具有10根長120公分、外徑45公分的太陽能真空集熱管6，使整體布置面積小於1.5平方公尺，重量亦以兩位成人能輕易搬動為原則，且其支撐架1可摺疊，使具有結構簡單、能減少維修且易於搬動組裝的特點。
本實用新型太陽能烘焙機進一步可利用一控制裝置8自動控制而作動，如圖3所示，該控制裝置8包括一CPU裝置87，其具有可編程控制單元，供控制該第一驅動裝置21與該第二驅動裝置22分別驅動該太陽能集熱管6與該反射板5；一電源供應器81，供給該CPU裝置87、該第一與第二驅動裝置21、22作動所需之電源。該控制裝置8可設在該支撐架1上。
該控制裝置8尚包括一溫度感測器83，是設於該蓋子66上，以量測內層管61內之溫度並輸出訊號至該CPU裝置87；一控制器84，用以將操作溫度及時間設定至該CPU裝置87，以驅動該驅動裝置作動。更佳地，尚包括一蜂鳴器86，當時間啟動或到達，發出蜂鳴聲告知操作員，或當溫度過高或過低時，可發出蜂鳴聲警告操作員。該蜂鳴器86亦可設於該控制器84上。其中該控制84上具有一顯示器，可隨時顯示目前操作狀況。
該溫度感測器83是布置於真空集熱器內層管61內，以量測內層管61內烘焙之溫度，並隨時輸出訊號至該CPU裝置87。該CPU裝置87接收到該溫度感測器83所輸出之溫度訊號，與設定在該CPU裝置87中之設定溫度值比較，當溫度高於設定溫度值則輸出訊號驅動該反射板5旋轉移動至該太陽能集熱管6上方。
該控制器84並具有定時設定功能，可將設定的時間值輸入該CPU裝置87中，作為烘焙作業時間之計算與控制。當到達初始時間設定值以進行烘焙作業時，該CPU裝置87會輸出訊號以觸發該驅動裝置2作動，且該蜂鳴器86鳴叫，告知操作員烘焙機開始作動。當到達最終時間設定值以結束烘焙作業時，該CPU裝置87會輸出訊號以觸發該驅動裝置2停止，且該蜂鳴器86鳴叫，告知操作員烘焙機停止烘焙操作。
該真空集熱管6由驅動裝置2不停地驅動作等速運轉，只有當總電源切斷或到達定時器設定的時間時，方會停止運轉，如此可確保茶葉能不斷地在管內翻轉，防止烘焙時間過長所導致茶葉燙傷或烤焦的情形，而影響茶葉烘焙品質。
本實用新型基本操作如圖4所示，當集熱管6內部溫度大於設定值時，該反射板5將被該第二驅動裝置22驅動而旋轉移動至該集熱管6上方，以防止太陽光繼續曝曬集熱管6。又當集熱管6內之烘焙溫度小於溫度設定值時，如圖5所示，該反射板5則被該第二驅動裝置22驅動旋轉移動至該集熱管6下方，以反射太陽光並使聚熱光於該集熱管6上。
本實用新型的電源供應器81較佳地是利用太陽能光電板，以供給馬達21、22電源。除此之外，可另加裝一穩定電源供應器，譬如是一蓄電池82，以確保供電品質及提高電源的儲存利用效率，並可避免整個控制系統受太陽光強弱影響，而產生斷續不穩定現象。亦即可先行將太陽能轉換為電能儲存在該蓄電池82中，然後再釋放電能以驅動馬達作動。再者，本實用新型之電源供應器81亦可為連接一般市電(交流電)之切換裝置，讓使用者可依據使用習慣及方便性，選擇太陽光電能或一般交流電，以保持供電穩定。
另外，在反射板5的設計上，如圖3至圖7所示，其形狀可比照一般槽線型反射聚焦集熱器，且反射板5之內面(即反射面)貼附或塗布形成一反射聚焦佳之薄膜材料51。反射板5較佳地如圖6所示，是半圓柱形構造，或是拋物面形構造，較佳地是如圖7所示之複合拋物面形構造，或是其他具良好聚焦形狀之構造等。
請參閱圖2是本實用新型利用前述裝置進行烘焙的控制流程圖，亦即該CPU裝置中的可編程控制程序，首先步驟一71是在開始烘焙時，烘茶人員依據自己的經驗及需求，將一定量的茶葉放入集熱管6內。步驟二72、73是在該控制器84上輸入烘焙溫度值及時間值至該CPU裝置87中。步驟三74則是啟動集熱管6轉動，此時該反射板5在該集熱管6下方。自此開始，在整個烘焙過程中，集熱管6將不停地轉動，一直到完成烘焙程序後才停止轉動。步驟四75是當所量測到的集熱管6溫度小於該CPU裝置87中之溫度設定值時，顯示管內所吸收太陽熱能不足，該反射板5不動，持續反射太陽能聚熱，提升管內溫度。步驟五76是當所量測到的集熱管6溫度等於或大於該CPU裝置87中之溫度設定值時，該CPU裝置87輸出一訊號至該第二驅動裝置22，以驅動該反射板5旋轉移動至該集熱器6上方，藉以遮敝太陽光繼續照射集熱管，減緩管內溫度上升，控制管內溫度在烘焙溫度範圍內。如此可依據太陽光強弱，反覆控制本實用新型烘焙機之反射板5旋轉移動其位置，作反射或遮陽功能。步驟六77是當烘焙時間小於該CPU裝置87中之烘焙時間設定值時，繼續作烘焙作業；當烘焙時間等於或大於該CPU裝置87中之烘焙時間設定值時，顯示該批次茶葉烘焙作業已完成，真空集熱管6停止轉動，該蜂鳴器86鳴叫。為使下次烘焙方便，可驅動反射板5回到集熱管6下方。步驟七78是將茶葉倒出，並準備進行下一批次茶葉之烘焙作業，至此已完成一批次太陽能烘焙作業。
在上述圖示中，雖然舉出較佳之實施例以陳明本實用型之可行性，但如眾所知，不宜以該實施例限制本實用新型權利要求範圍，亦即，任何熟悉此項技藝者若應用本實用新型主要之特徵，進行若干細節的變化，皆仍應屬於本實用新型權利要求範圍。
權利要求1．一種太陽能烘焙機，包括一烘焙容器，供置放被烘焙之物品，其特徵在於，還包括一反射板，裝設於該烘焙容器邊與之對應，用以反射太陽光並使聚熱於該烘焙容器；以及一驅動裝置，用以驅動上述反射板移動至上述烘焙容器上方。
2．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該烘焙容器是太陽能集熱管。
3．根據權利要求2所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該集熱管是太陽能真空集熱管。
4．根據權利要求2或3所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該太陽能集熱管是由同心的一外層管與一內層管組成，其中外層管是透明管；又該外層管與內層管間為一真空絕熱層。
5．根據權利要求4所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該內、外管是為同心管。
6．根據權利要求4所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該內層管為一金屬圓管。
7．根據權利要求6所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該內層管之表面塗布有一選擇性吸收膜，該選擇性吸收膜亦能釋放紅外線。
8．根據權利要求7所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該選擇性吸收膜為鉻黑。
9．根據權利要求7所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該選擇性吸收膜為三氧化二鋁。
10．根據權利要求7所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該選擇性吸收膜為硫酸銅。
11．根據權利要求7所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該選擇性吸收膜為氧化矽與銅之複合物。
12．根據權利要求3所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該太陽能集熱管具有一開口端，且該開口端設有一蓋子封閉。
13．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該驅動裝置包括一第一驅動裝置與一第二驅動裝置，其中該第一驅動裝置用以驅動該太陽能集熱管持續地旋轉，而該第二驅動裝置則驅動該反射板從該太陽能集熱管下方移動至該太陽能集熱管上方，以遮蔽太陽光繼續曝曬集熱管。
14．根據權利要求13所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該第一、第二驅動裝置為一直流減速馬達。
15．根據權利要求13所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該第一驅動裝置尚包括一第一傳動組件將動力傳輸至該集熱管，而該第二驅動裝置尚包括一第二傳動組件將動力傳輸至該反射板。
16．根據權利要求15所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該第一傳動組件包括一齒輪與一皮帶傳輸動力，而該第二傳動組件為一齒輪組傳輸動力，且該第二傳輸組件之齒輪與該集熱管間設有一軸承。
17．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該太陽能烘焙機由一支撐架支撐。
18．根據權利要求17所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該支撐架上裝置有一控制裝置，藉以控制太陽能烘焙機作動。
19．根據權利要求18所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該控制裝置包括一CPU裝置，其具有可編程控制單元，供控制該太陽能烘焙機；及一電源供應器，供給該控制裝置電源。
20．根據權利要求19所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該電源供應器為太陽能光電板。
21．根據權利要求19所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該電源供應器為蓄電池。
22．根據權利要求19所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該控制裝置尚包括一溫度感測器，是設於該蓋子上，以量測內層管內之溫度並輸出訊號至該CPU裝置；及一控制器，用以將操作溫度及時間設定至該CPU裝置，以驅動該驅動裝置作動。
23．根據權利要求22所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該控制裝置尚包括一蜂鳴器。
24．根據權利要求23所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該蜂鳴器設於該控制器上。
25．根據權利要求22所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該控制器尚包括一顯示器。
26．根據權利要求22所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該控制器設有一定時器。
27．根據權利要求19所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該電源供應器連接一市電切換裝置。
28．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該反射板為槽線型構造。
29．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該反射板為複合拋物面形構造。
30．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該反射板為半圓柱形構造。
31．根據權利要求1所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該反射板為拋物面形構造。
32．根據權利要求28、29、30或31所述之太陽能烘焙機，其特徵在於，該反射板之內表面塗布有一反射聚焦之薄膜材料。
33．根據權利要求1所述之烘焙機，其特徵在於，該反射板位於該烘焙容器下方。
34．根據權利要求33所述之烘焙機，其特徵在於，該反射板與該太陽能集熱管呈同心圓。
35．一種太陽能烘焙機，其特徵在於，它包括多個烘焙容器，供置放被烘焙之物品；多個反射板，裝設於這些烘焙容器邊與之對應，用以反射太陽光並使聚集於該烘焙容器；以及一驅動裝置，用以驅動上述各反射板移動至上述烘焙容器上方。
專利摘要一種太陽能烘焙機,包括:一個或多個烘焙容器,供置放被烘焙之物品;一反射板與各烘焙容器對應,用以反射太陽光並使聚熱於烘焙容器;以及一驅動裝置,用以驅動反射板移動至烘焙容器上方。本裝置可設定烘焙溫度及作業時間,經由控制裝置控制兩組驅動裝置,以分別轉動烘焙容器,及使反射板位於烘焙容器下方以反射聚集太陽能,或位於烘焙容器上方以遮蔽太陽光繼續曝曬集熱管,以控制烘焙溫度及時間。
文檔編號F24J2/16GK2344729SQ98206310
公開日1999年10月20日 申請日期1998年6月24日 優先權日1998年6月24日
發明者吳威毅, 胡洋溢, 李天源, 唐震宸, 李定安 申請人:財團法人工業技術研究院