微波干燥装置的制作方法

本发明涉及一种微波干燥装置，更特别地涉及一种包含导波管的微波干燥装置。

背景技术：

目前，于光电产业玻璃基板干燥制程中，常见干燥装置包括风刀与热风机。其中，多组风刀分别面对玻璃基板上、下表面设置，热风机则将加热后的干燥空气或氮气吹向基板，将基板残留水分吹干。此方法除容易产生水痕外，风刀位置调校耗时，空气的扰动也不利于基板上落尘的控制。

或者，由烘箱加热方式，将基板表面水分烘干。此方法需要较长的生产线安装烘箱和后段的冷却机构，且耗电量较高。

微波是频率大约介于300mhz至300ghz之间的电磁波。由微波对于水分子的加热选择性，可加热并干燥工作件上的水分。然而，传统的微波加热装置大多仅能以批量(batch)的方式来干燥工作件，无法实现连续式的生产线，造成工作效率不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种微波干燥装置，以改善传统的干燥装置工作效率不佳的问题。

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种微波干燥装置，包含：

微波发射单元；

微波照射单元，其与该微波发射单元连接，包括：

导波管，

其中，该导波管具有管壁且具有由该管壁所围绕的照射空间，且该导波管的管壁上具有两个狭缝；

隔离单元，其设置于该微波发射单元及该微波照射单元之间；以及

排气单元，其与该导波管连接。

于本发明的一实施例中，所述狭缝的宽度是1～5mm(最大不超过5mm)。

于本发明的一实施例中，所述波管具有矩形的横截面。

于本发明的一实施例中，该微波干燥装置进一步包含：

微波监测单元，其设置于该照射空间中或设置于该微波发射单元与该隔离单元之间。

于本发明的一实施例中，该微波干燥装置进一步包含：

微波吸收单元，其与该微波照射单元连接；以及

热能回收单元，其与该微波吸收单元连接。

于本发明的一实施例中，该微波照射单元包括：

多个导波管，其由至少一连接件彼此串联，

其中，所述导波管分别具有管壁且分别具有由该管壁所围绕的照射空间，以及

所述导波管的管壁上分别具有两个狭缝。

于本发明一实施例中，该多个导波管与该至少一连接件一体成形。

于本发明一实施例中，该微波照射单元包括：

多个导波管，其由分配件彼此并联，该分配件具有至少一分支部分，于每一分支部分设置一功率分配单元，

其中，所述导波管分别具有管壁且分别具有由该管壁所围绕的照射空间，以及

所述导波管的管壁上分别具有两个狭缝。

于本发明一实施例中，该多个导波管与该分配件一体成形。

由此，本发明提供了一种微波干燥装置，其可以连续的方式，利用微波对微波吸收体(例如：玻璃基板上的水)进行加热，由此干燥工作件，以符合制造者的需求。

此外，工作件上的水分因微波快速加热而蒸发，不需经过工作件本身来传导热能，生产线长度可被尽可能地缩短，减少系统所占的空间与制造成本。

此外，本发明所提供的微波干燥装置可回收制程产生的热能，有效地提升能源的利用。

附图说明

图1是本发明实施例1的微波干燥装置的示意图。

图2是本发明实施例1的微波干燥装置的工作状态的侧视图。

图3是本发明实施例2的微波干燥装置的示意图。

图4是本发明实施例3的微波干燥装置的工作状态的上视图。

图5是本发明实施例3的微波干燥装置的工作状态的侧视图。

图6是本发明实施例4的微波干燥装置的工作状态的上视图。

图7是本发明实施例4的微波干燥装置的工作状态的侧视图。

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹由下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做详细说明，说明如后：

实施例1

图1是本发明实施例1的微波干燥装置的示意图。如图1所示，实施例1的微波干燥装置10，包含：微波发射单元11，用于发射微波；微波照射单元12，其与该微波发射单元11连接，包括：导波管121，用于引导该微波发射单元11所发射的微波，其中，该导波管121具有管壁122且具有由该管壁122所围绕的照射空间123，且该导波管的管壁上具有两个狭缝124；隔离单元13，其设置于该微波发射单元11及该微波照射单元12之间；以及排气单元15，其与该导波管121连接。

请进一步参照图2，其为本发明实施例1的微波干燥装置的工作状态的侧视图。如图2所示，于工作状态中，工作件50通过该导波管121的管壁122上的两个狭缝124进出该照射空间123，以于该照射空间123中由微波干燥该工作件50。

参照图2，本实施例中由多个滚轮51来引导该工作件50进出该照射空间123。但本发明并不限于此，也可使用任何现有的传输机构来引导该工作件，例如：也可由穿越狭缝的输送带来引导该工作件进出该照射空间。

实施例1中，该导波管121的横截面为矩形。但本发明并不限于此，也可为圆形、多边形或其他形状。

实施例1中，该导波管121邻近该微波发射单元11的一端开放，以接收由该微波发射单元11所发射的微波；而远离该微波发射单元11的另一端封闭，以避免微波自末端泄漏。微波照射空间内形成以驻波形式为主的工作状态。

实施例1的微波干燥装置中，该隔离单元的设置可防止该微波发射单元受到反射的微波的损害，由此延长该微波发射单元的使用寿命。

实施例1的微波干燥装置中，该排气单元可用于排除该导波管内部的水蒸气，由此可避免干燥该工作件时所产生的水蒸气在导波管内部过度累积，可进一步提升该微波干燥装置的干燥效率。

由图1及图2可见，本发明的微波干燥装置10直接于导波管121中的照射空间123干燥工作件50，可有效地减少该微波干燥装置10所占的空间。此外，两个狭缝124的设置，可使工作件50顺利进出该照射空间123，同时，也可有效地避免微波泄漏至该导波管121之外。由此，本发明的微波干燥装置，可应用于连续式的生产线(例如：卷对卷(rolltoroll)制程)中，可有效地提升生产线的工作效率。

举例来说，可将本发明的微波干燥装置应用于显示面板产业、触控面板产业及太阳能模块产业的连续式的生产线中，由该微波干燥装置干燥该生产线中待干燥的玻璃基材。

在本发明的一实施方式中，该微波发射单元可包含：电源供应器；微波源；以及微波传输所需元件。

在本发明的一实施方式中，该隔离单元可包含：隔离器。

在本发明的一实施方式中，该隔离单元可包含：环形器；以及终端负载。

本发明的微波干燥装置中，该微波发射单元所发射的微波的频率及波长并未特别限制，本发明所属技术领域中的本领域技术人员可根据该导波管及狭缝的尺寸进行适当的调整。

考量下列因素，优选地，当导波管的横截面为矩形时，该导波管的尺寸与该微波发射单元所发射的微波的频率及波长之间可具有下列关系：

优选地，该导波管的尺寸，其必须大于某个最小横截面，相对应的微波信号的波长才能发挥正常作用。相较于导波管的截面积，若该信号的波长太长(频率太低)，则电磁场将无法有效地传播。优选地，导波管工作的最低频率范围为其横截面尺寸足以纳入微波信号的一个最大波长。

当导波管的横截面为矩形，且该导波管的长度、宽度及高度分别为x、a及b时，特定模式的较低截止频率(或较大截止波长)可由以下公式确定(长度x对截止频率没有影响)：

其中，

a＝导波管的宽度(公尺)

b＝导波管的高度(公尺)

m＝a方向半波长的变化数

n＝b方向半波长的变化数

μ＝真空中的电容率(8.854187817×10^-12法拉/公尺)

ε＝真空中的磁导率(4π×10^-7n·a^-2)

常用的标准型矩形导波管的内部横截面在大多数情况下具有2：1的宽高比(市售的导波管wr-90不完全如此，还有其他许多例外)，或者说非常接近。矩形导波管横截面尺寸决定此导波管传导e-m波的频率，导波管的尺寸越大，其工作频率越低。

标准型矩形导波管以wr为起始代码。以传导模式te1,0为例(即m＝1,n＝0)，wr284导波管的横截面的尺寸为(7.214cm×3.404cm)，计算后其较低截止频率为2.078ghz。一般矩形导波管的工作范围在较低截止频率的125％～190％之间；以wr284为例，其工作范围即在2.60至3.95ghz之间。

原则上微波范围内的所有频率，即300兆赫(mhz)到大约100千兆赫(ghz)，皆可应用于本发明的微波干燥装置。微波频率在选择上的主要依据是物理尺寸的限制、介质吸收的效率及相关元件的成本。据上，915mhz及2.45ghz(对水分子的蒸发效率比较好)等两个频率，其不干扰通信，且为已被大量生产、应用(如：于家电中)的频段。对应该两个频率的微波发射元件的成本较低、质量稳定，因此，在本发明的微波干燥装置中使用这两个频率的微波是优选、较经济的选择。

实施例2

图3是本发明实施例2的微波干燥装置的示意图。如图3所示，实施例2的微波干燥装置20，包含：微波发射单元21，用于发射微波；微波照射单元22，其与该微波发射单元21连接，包括：导波管221，用于引导该微波发射单元21所发射的微波，其中，该导波管221具有管壁222且具有由该管壁222所围绕的照射空间223，且该导波管的管壁上具有两个狭缝224；隔离单元23，其设置于该微波发射单元21及该微波照射单元22之间；以及排气单元25，其与该导波管221连接。

实施例2的微波干燥装置20的上述元件与实施例1相同，在此不再赘述。相较于实施例1，实施例2的微波干燥装置20进一步包含：微波监测单元24，其设置于该照射空间223中。

于本发明的一实施方式中，该微波监测单元可设置于该微波发射单元与该隔离单元之间及/或设置于该照射空间中远离该微波发射单元一端靠近该微波吸收单元的位置。

实施例2的微波干燥装置中，该微波监测单元可用于监测微波强度，使用者可根据该微波监测单元的测量值来调整该微波发射单元的频率及功率。或者，可通过控制单元电性连接该微波监测单元及微波发射单元，该控制单元可根据该微波监测单元所提供的监测信号，提供控制信号来控制该微波发射单元的频率及功率，由此实现自动化控制。优选地，可于该导波管的两端分别设置两个微波监测单元，同时监测该导波管的两端的微波强度，由此提供更为详尽的监测信息作为调整该微波发射单元的频率及功率的依据。

此外，相较于实施例1，实施例2的微波干燥装置20也进一步包含：一微波吸收单元26，其与该微波照射单元22连接；以及热能回收单元27，其与该微波吸收单元26连接。微波照射空间以行波为主要工作状态。

与实施例1不同的是，实施例2中，该导波管221远离该微波发射单元21的一端开放，以将剩余的微波能量传导至该微波吸收单元26。

综合实施例1及实施例2可了解，本发明的微波干燥装置中，若未进一步设置微波吸收单元，则导波管远离该微波发射单元的一端封闭，以避免微波自末端泄漏；相对而言，若进一步设置微波吸收单元，则导波管远离该微波发射单元的一端开放，以将剩余的微波能量传导至该微波吸收单元。也就是，本发明的微波干燥装置中，导波管远离该微波发射单元的一端是封闭或开放，需视是否进一步设置微波吸收单元而定。

也就是，导波管远离该微波发射单元的一端是封闭或开放可视设计需要而定。

实施例2的微波干燥装置中，该微波吸收单元可用于吸收剩余的微波能量，由此进一步避免微波的泄漏。该微波吸收单元内部包含具有良好的微波吸收能力的介质(例如：水)。

实施例2的微波干燥装置中，该热能回收单元可用于将该微波吸收单元所吸收的能量以热能的形式回收利用。举例来说，当该微波吸收单元内部由水来吸收剩余的微波能量时，该微波吸收单元内部的水可被剩余的微波能量加热，此时，该热能回收单元可将受加热的水传输至该生产线的其他程序(例如：电镀、蚀刻程序)的装置中加以应用，由此提升该生产线整体的能量应用效率。

本发明的微波干燥装置中，该微波发射单元所发射的微波的功率并未特别限制，本发明所属技术领域中的本领域技术人员可根据该工作件的材质及工作件所欲干燥的程度进行适当的调整。举下例说明：

计算蒸发水所需能量的公式是先由水的比热来计算；每公升的水加热上升一个摄氏度，需要4.184千焦耳(kj)的能量。以这个能量将水加热到沸腾致100℃时，则另需要大约2600千焦耳的能量将一公升液态水转变成蒸汽。所以，所需要的能量的计算可用一平方公尺面积，0.5mm厚度水分为例计算如下：

水的总体积＝100cm×100cm×0.05cm＝500cm³＝0.5公升

假设初始水温为20℃，蒸发所需的总能量＝4.184(kj)×0.5×(100-20)+2600(kj)×0.5＝1467.36(kj)

若需在1分钟内完成干燥，所需功率约为1467.36/60＝24.456kj/sec＝24.456kw；考虑装置的其他损耗，所需微波发射源功率约为30kw。

本发明的微波干燥装置中，两个狭缝的宽度并未特别限制，只要能使具有特定厚度的工作件顺利进出该照射空间，同时，也可有效地避免具有特定频率的微波泄漏至该导波管之外即可。优选地，狭缝的宽度是1～5mm(最大不超过5mm)。

实施例3

图4是本发明实施例3的微波干燥装置的工作状态的上视图；以及图5是本发明实施例3的微波干燥装置的工作状态的侧视图。如图4及图5所示，实施例3的微波干燥装置30，包含：微波发射单元31，用于发射微波；微波照射单元32，其与该微波发射单元31连接，包括：多个导波管321，其由至少一连接件325彼此串联，用于引导该微波发射单元31所发射的微波，其中，导波管321分别具有管壁322且分别具有由该管壁322所围绕的照射空间323，以及导波管321的管壁322上分别具有两个狭缝324，用于使工作件50通过狭缝324依序进出导波管322的照射空间323，以于照射空间323中由微波干燥该工作件50。

实施例3的微波干燥装置30的微波发射单元31与实施例1相同，在此不再赘述。如图4及图5所示，相较于实施例1，实施例3的微波干燥装置30具有多个彼此串联的导波管321，导波管321由至少一连接件325彼此连通，由此，可将该微波发射单元31所发射的微波依序由多个彼此串联的导波管321传导，以进一步提升该微波干燥装置30的干燥效率。

实施例3中，串联的导波管的数量并不特别限定，只要具有两个以上的导波管即可进一步提升该微波干燥装置的干燥效率。

在实施例3的一优选实施方式中，多个导波管与至少一连接件一体成形，由此，可简化该微波干燥装置的机构，且避免微波自连接处泄漏。

在实施例3的一优选实施方式中，该具有串联的导波管的微波干燥装置进一步包含：如实施例2所述的隔离单元、微波监测单元以及排气单元。

在实施例3的一优选实施方式中，该具有串联的导波管的微波干燥装置进一步包含：微波吸收单元以及热能回收单元，其中该微波吸收单元与该微波照射单元中最末端(即，最远离该微波发射单元)的导波管连接。

实施例4

图6是本发明实施例4的微波干燥装置的工作状态的上视图；以及图7是本发明实施例4的微波干燥装置的工作状态的侧视图。如图6及图7所示，实施例4的微波干燥装置40，包含：微波发射单元41，用于发射微波；微波照射单元42，其与该微波发射单元41连接，包括：多个导波管421，其由一分配件425彼此并联，用于引导该微波发射单元41所发射微波，该分配件425具有至少一分支部分426，于每一分支部分426设置一功率分配单元427，由此将该微波发射单元41所发射的微波均匀分配至导波管421。其中，导波管421分别具有管壁422且分别具有由该管壁422所围绕的照射空间423，以及导波管421的管壁422上分别具有两个狭缝424，用于使工作件50通过狭缝424依序进出导波管422的照射空间423，以于照射空间423中由微波干燥该工作件50。

实施例4的微波干燥装置40的微波发射单元41与实施例1相同，在此不再赘述。如图6及图7所示，相较于实施例1，实施例4的微波干燥装置40具有多个彼此并联的导波管421，导波管421由分配件425彼此连通，由此，可将该微波发射单元41所发射的微波分配至多个彼此并联的导波管421，以进一步提升该微波干燥装置40的干燥效率。

实施例4中，并联的导波管的数量并不特别限定，只要具有两个以上的导波管即可进一步提升该微波干燥装置的干燥效率。

在实施例4的一优选实施方式中，多个导波管与分配件一体成形，由此，可简化该微波干燥装置的机构，且避免微波自连接处泄漏。

在实施例4的一优选实施方式中，该具有并联的导波管的微波干燥装置进一步包含：如实施例2所述的隔离单元、微波监测单元以及排气单元。

在实施例4的一优选实施方式中，该具有并联的导波管的微波干燥装置进一步包含：多个微波吸收单元以及热能回收单元，其中微波吸收单元分别连接至各个导波管远离该微波发射单元的一端。

本发明在上文中已以优选实施例公开，然而本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范围内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。