KR101514319B1 - Freeze drier - Google Patents

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KR101514319B1
KR101514319B1 KR1020130027947A KR20130027947A KR101514319B1 KR 101514319 B1 KR101514319 B1 KR 101514319B1 KR 1020130027947 A KR1020130027947 A KR 1020130027947A KR 20130027947 A KR20130027947 A KR 20130027947A KR 101514319 B1 KR101514319 B1 KR 101514319B1
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    • F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series

Abstract

본 발명은 동결건조기에 관한 것으로서, 고온고압으로 압축시키는 압축기(10)와, 상기 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 상기 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 복수의 기액분리기(31,32)와, 상기 기액분리기(31)의 액상냉매가 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 복수의 열교환기(41,42)와, 상기 열교환기(42)를 거쳐 응축된 냉매를 팽창시켜 서로 다른 온도의 냉기를 얻는 제1, 2냉각부(51,52)와, 상기 복수의 냉각부(51,52)를 거친 냉매가 상기 압축기(10)로 회수되도록 하는 냉매회수유로(60)와, 상기 응축기(20)에서 제1기액분리기(31)로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클(70) 및 보조열교환기(80)가 구비되어 있다.
따라서, 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기를 마련함으로써, 운전압력의 급상승을 완화시켜주어 적절한 운전환경을 유지할 수 있도록 하고, 또한, 제1기액분리기와 제2열교환기 사이에 과부하방지수단을 마련함으로써, 상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 하는 등의 효과를 얻는다. The present invention relates to a freeze-drier, which comprises a compressor (10) for compressing at a high temperature and a high pressure, a condenser (20) for condensing the refrigerant at high temperature and high pressure, and a condenser (20) for separating the condensed mixed refrigerant from the gaseous refrigerant and liquid refrigerant Liquid separator 31 and the gas-liquid separator 31 are expanded and injected to be supplied at a low-temperature and low-pressure state, the gaseous refrigerant is heat-exchanged with the liquid-phase refrigerant to be condensed, First and second cooling units 51 and 52 for expanding the refrigerant condensed through the heat exchanger 42 to obtain cool air of different temperatures and a plurality of cooling units 51 , A refrigerant recovery passage (60) for allowing the refrigerant passing through the first gas-liquid separator (31) to be recovered to the compressor (10) The cooling cycle 70 and the auxiliary heat exchanger 80 are provided It can control.
Therefore, by providing the auxiliary cooling cycle and the auxiliary heat exchanger for cooling the refrigerant in the state before being transferred from the condenser to the gas-liquid separator, it is possible to alleviate the surge of the operating pressure to maintain the proper operating environment, By providing an overload preventing means between the separator and the second heat exchanger, it is possible to prevent the second heat exchanger from being overloaded during initial operation or rapid cooling by pre-cooling the second heat exchanger.

Figure R1020130027947
Figure R1020130027947

Description

동결건조기{Freeze drier}Freeze drier

본 발명은 동결건조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기를 마련함으로써, 운전압력의 급상승을 완화시켜주어 적절한 운전환경을 유지할 수 있도록 하고, 또한, 제1기액분리기와 제2열교환기 사이에 과부하방지수단을 마련함으로써, 상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 하는 동결건조기에 관한 것이다.The present invention relates to a freeze dryer, and more particularly, to an auxiliary freezing cycle and an auxiliary heat exchanger for cooling a refrigerant in a state before being transferred from a condenser to a gas-liquid separator, And an overload preventing means is provided between the first gas-liquid separator and the second heat exchanger to pre-cool the second heat exchanger to overload the second heat exchanger in the initial operation or rapid cooling The present invention relates to a freeze-drier.

일반적으로 동결건조기라 함은 냉각 온도가 서로 다른 건조실과 콜트트랩을 마련하여 상기 건조실에서는 시료(에틸알콜=에탄올)를 -115도로 냉각시켜 비산됨이 없이 동결 건조시키고 상기 콜드트랩에서는 상기 시료에서 분리된 증기 상태의 에탄올을 진공펌프로 흡입하여 -120도에서 냉동 포집하기 위한 장치를 말한다.Generally, a freeze-drier is provided with a drying chamber and a colt trap having different cooling temperatures. In the drying chamber, the sample (ethyl alcohol = ethanol) is cooled to -115 degrees and freeze-dried without being scattered. In the cold trap, Is a device for sucking ethanol in a vapor state by a vacuum pump and freezing it at -120 ° C.

이러한 동결건조기에 대한 종래 기술을 개략적으로 살펴보면, 도 1에서 나타낸 것과 같이, 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기(10)와, 상기 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 상기 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 복수의 기액분리기(31,32)와, 상기 기액분리기(31)의 액상냉매가 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 복수의 열교환기(41,42)와, 상기 열교환기(42)를 거쳐 응축된 냉매를 팽창시켜 서로 다른 온도의 냉기를 얻는 제1, 2냉각부(51,52)와, 상기 복수의 냉각부(51,52)를 거친 냉매가 상기 압축기(10)로 회수되도록 하는 냉매회수유로(60)를 포함하는 구성으로 되어 있다.As shown in FIG. 1, the refrigerator includes a compressor 10 for compressing a refrigerant at a high temperature and a high pressure, a condenser 20 for condensing the refrigerant at high temperature and high pressure, Liquid separator (31, 32) for separating the refrigerant into a gaseous refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and a gas-liquid separator (31, 32) for expanding and spraying the liquid- A first and second cooling units 51 and 52 for expanding the refrigerant condensed through the heat exchanger 42 to obtain cool air of different temperatures, And a refrigerant recovery flow passage (60) for allowing the refrigerant passing through the plurality of cooling sections (51, 52) to be recovered by the compressor (10).

이때, 상기 제1, 2열교환기(41,42)를 통해 점차적으로 낮춰지는 냉매 온도를 통해 각각의 제1, 2냉각부(51,52)에서 최종적으로 원하는 냉각온도를 얻을 수 있게 된다.At this time, a desired cooling temperature can finally be obtained in each of the first and second cooling units 51 and 52 through the coolant temperature gradually lowered through the first and second heat exchangers 41 and 42.

그리고, 상기 제1냉각부(51)가 상기 건조실이 되어 시료를 동결 건조시키고, 상기 제2냉각부(52)가 상기 콜드트랩이 되어 증기 상태의 에탄올을 냉동 포집하게 되는 것이다.Then, the first cooling unit 51 becomes the drying chamber to freeze-dry the sample, and the second cooling unit 52 becomes the cold trap to freeze and collect the ethanol in a vapor state.

그러나, 이러한 종래 기술의 동결건조기는 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 선 냉각수단이 전혀 마련되어 있지 않기 때문에 상기 제1, 2냉각부에서 원하는 온도를 극저온 냉기를 얻기가 어렵고, 또한, 상기 제2열교환기에서 발생될 우려가 있는 과부하를 방지하기 위한 수단이 전혀 마련되어 있지 않기 때문에 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다. However, in the conventional freeze dryer, since no pre-cooling means for pre-cooling the refrigerant in a state before being conveyed from the condenser to the gas-liquid separator is provided, And there is no means for preventing an overload which may be generated in the second heat exchanger. Therefore, there is a problem that the second heat exchanger is overloaded during initial operation or rapid cooling.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기를 마련함으로써, 운전압력의 급상승을 완화시켜주어 적절한 운전환경을 유지할 수 있도록 하는 동결건조기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve such problems and it is an object of the present invention to provide an auxiliary cooling cycle and an auxiliary heat exchanger for cooling a refrigerant in a state before being transferred from a condenser to a gas- The present invention provides a freeze-drier which is capable of maintaining a freeze-drying operation.

또한, 제1기액분리기와 제2열교환기 사이에 과부하방지수단을 마련함으로써, 상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 하는 동결건조기를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, by providing an overload preventing means between the first gas-liquid separator and the second heat exchanger, it is possible to prevent the second heat exchanger from overloading during initial operation or rapid cooling by pre-cooling the second heat exchanger, There is another purpose in providing a dryer.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기는 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기; 상기 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 복수의 기액분리기; 상기 기액분리기의 액상냉매가 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 복수의 열교환기; 상기 열교환기를 거쳐 응축된 냉매를 팽창시켜 서로 다른 온도의 냉기를 얻는 제1, 2냉각부; 상기 복수의 냉각부를 거친 냉매가 상기 압축기로 회수되도록 하는 냉매회수유로를 포함하여 구성되는 동결건조기에 있어서, 상기 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기가 더 구비된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a freeze dryer including: a compressor for compressing a refrigerant at a high temperature and a high pressure; A condenser for condensing the high-temperature and high-pressure refrigerant; A plurality of gas-liquid separators for separating the condensed mixed refrigerant into vapor-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant; Liquid refrigerant in the gas-liquid separator is expanded and injected and supplied in a low-temperature and low-pressure state, the gaseous refrigerant is heat-exchanged with the liquid-phase refrigerant to be condensed and then supplied to the next stage; First and second cooling units for expanding the refrigerant condensed through the heat exchanger to obtain cold air of different temperatures; And a refrigerant recovery passage for allowing the refrigerant having passed through the plurality of cooling sections to be recovered by the compressor, the freeze dryer comprising: an auxiliary cooling cycle for preliminarily cooling the refrigerant in a state before being transferred from the condenser to the gas- Is further provided.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 압축기는 저온측 압축기가 되고, 상기 보조냉각사이클은 상기 저온측 압축기에 비해 고온인 고온측 압축기와 응축기 및 팽창밸브를 포함하며, 상기 보조열교환기는 상기 저온측 압축기에서 응축기를 거친 냉매와 상기 고온측 압축기에서 응축기를 거친 냉매 간을 서로 열교환시켜 저온냉매를 얻도록 하는 것일 수 있다.Also, in the freeze dryer according to an embodiment of the present invention, the compressor may be a low temperature side compressor, the auxiliary cooling cycle may include a high temperature side compressor having a higher temperature than the low temperature side compressor, a condenser and an expansion valve, The auxiliary heat exchanger may be configured to obtain a low-temperature refrigerant by exchanging heat between the refrigerant passing through the condenser in the low-temperature side compressor and the refrigerant passing through the condenser in the high-temperature side compressor.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 기액분리기와 열교환기는 각각 2단으로 구성되되, 상기 저온측 응축기에서 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 제1기액분리기; 상기 제1기액분리기의 액상냉매가 팽창밸브를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 제1열교환기; 상기 제1열교환기에서 응축되어 다음 단계로 공급된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 제2기액분리기; 및 상기 제2기액분리기의 액상냉매가 팽창밸브를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 상기 제1, 2냉각부로 공급되도록 하는 제2열교환기를 포함하여 구성된 것일 수 있다.In the freeze-drier according to an embodiment of the present invention, the gas-liquid separator and the heat exchanger each have two stages, and the first gas-liquid separator and the second gas-liquid separator, which separate the gaseous refrigerant condensed in the low- Separator; A first heat exchanger for expanding and spraying the liquid refrigerant in the first gas-liquid separator through an expansion valve and supplying the gas-phase refrigerant at a low-temperature and low-pressure state, heat-exchanging the gaseous refrigerant with the liquid refrigerant to be condensed, A second gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant, which is condensed in the first heat exchanger and supplied to the next step, into gas-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant; And a second heat exchanger for supplying the liquid refrigerant in the second gas-liquid separator expanded and injected through the expansion valve to the low-temperature low-pressure state, the gaseous refrigerant being heat-exchanged with the liquid refrigerant, .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위한 과부하방지수단이 더 구비된 것일 수 있다.The freeze dryer according to an embodiment of the present invention may further include overload preventing means for pre-cooling the second heat exchanger to prevent overload from being applied to the second heat exchanger during initial operation or rapid cooling .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 과부하방지수단은, 상기 제1기액분리기의 액상냉매측 유로와 그 일단부가 연결되고 그 타단부가 상기 제2열교환기 중 상기 제2기액분리기의 액상냉매가 유입되는 유입측 유로와 연결되는 과부하방지유로; 상기 과부하방지유로 상에 배치되어 냉매 흐름을 온/오프 단속하는 개폐밸브; 및 상기 제2열교환기 인접부인 과부하방지유로 상에 배치되는 팽창밸브를 포함하여 구성된 것일 수 있다.In the freeze dryer according to an embodiment of the present invention, the overload preventing means may be connected to the liquid-phase refrigerant-side flow path of the first gas-liquid separator at one end thereof and at the other end thereof to the second heat- An overload preventing flow path connected to an inflow side flow path through which the liquid refrigerant in the gas-liquid separator flows; An on-off valve disposed on the overload preventing flow path for on / off-controlling the flow of the refrigerant; And an expansion valve disposed on the overload preventing flow path which is the adjacent portion of the second heat exchanger.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 냉매회수유로는 상기 제1, 2냉각부에서 압축기로 회수되는 동안 상기 열교환기들을 거친 후 상기 압축기로 회수되도록 하는 것일 수 있다.Further, in the freeze dryer according to an embodiment of the present invention, the refrigerant recovery flow path may be such that the refrigerant is returned to the compressor after passing through the heat exchangers while being recovered by the compressors in the first and second cooling sections.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 냉매회수유로 중 상기 압축기로 유입되기 전인 소정 위치에 냉매의 흡입압력을 조절하기 위한 흡입압력조절밸브가 더 구비된 것일 수 있다.Further, in the freeze-drier according to an embodiment of the present invention, a suction pressure control valve for adjusting the suction pressure of the refrigerant may be further provided at a predetermined position of the refrigerant recovery flow path before being introduced into the compressor.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기에 있어서, 상기 제1기액분리기의 기상냉매가 흐르는 유로 상에 팽창탱크가 더 구비된 것일 수 있다.Also, in the freeze dryer according to an embodiment of the present invention, an expansion tank may be further provided on the flow path through which the gaseous refrigerant of the first gas-liquid separator flows.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 동결건조기는 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기를 마련함으로써, 운전압력의 급상승을 완화시켜 주어 적절한 운전환경을 유지할 수 있도록 하는 효과를 얻는다. As described above, the freeze-drier according to the present invention is provided with the auxiliary cooling cycle and the auxiliary heat exchanger for cooling the refrigerant in the state before being transferred from the condenser to the gas-liquid separator, thereby relieving the surge of the operating pressure, It is possible to obtain an effect that can be maintained.

또한, 제1기액분리기와 제2열교환기 사이에 과부하방지수단을 마련함으로써, 상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 하는 등의 효과를 얻는다. In addition, by providing an overload preventing means between the first gas-liquid separator and the second heat exchanger, it is possible to pre-cool the second heat exchanger to prevent an overload from being applied to the second heat exchanger during initial operation or rapid cooling .

또한, 냉각부에서 극저온의 냉기를 얻을 수 있게 되면서 에탄올의 동결 포집 회수율을 향상시킬 수 있게 되어 그 결과 동결건조 효과를 극대화할 수 있게 됨은 물론 진공펌프 용량을 줄여서 비용절감 등의 효과도 얻을 수 있다. In addition, since it is possible to obtain cold air at a cryogenic temperature in the cooling section, it is possible to improve the recovery recovery rate of ethanol by freezing, as a result, it is possible to maximize the freeze drying effect and reduce the vacuum pump capacity, .

도 1은 종래 기술에 따른 동결건조기를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동결건조기를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동결건조기의 냉각부를 나타낸 요부 상세도이다.1 is a circuit diagram showing a freeze-drier according to the prior art.
2 is a circuit diagram showing a freeze-drier according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed view showing a cooling unit of the freeze-drier according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동결건조기는 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기(10)와, 상기 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 상기 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 복수의 기액분리기(31,32)와, 상기 기액분리기(31)의 액상냉매가 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 복수의 열교환기(41,42)와, 상기 열교환기(42)를 거쳐 응축된 냉매를 팽창시켜 서로 다른 온도의 냉기를 얻는 제1, 2냉각부(51,52)와, 상기 복수의 냉각부(51,52)를 거친 냉매가 상기 압축기(10)로 회수되도록 하는 냉매회수유로(60)를 포함하는 구성으로 되어 있다.2 and 3, the freeze dryer according to the embodiment of the present invention includes a compressor 10 for compressing a refrigerant at a high temperature and a high pressure, a condenser 20 for condensing the refrigerant at high temperature and high pressure, Liquid separator (31, 32) for expanding and spraying the liquid refrigerant in the gas-liquid separator (31) to supply a low-temperature and low-pressure refrigerant to the liquid refrigerant (41, 42) for cooling the refrigerant condensed through the heat exchanger (42) and supplying the cooled refrigerant to the next stage, And a refrigerant recovery flow passage (60) for allowing the refrigerant passing through the plurality of cooling sections (51, 52) to be recovered to the compressor (10).

여기서, 상기 압축기(10)와 응축기(20) 사이인 고압측 압력구간 상에 별도의 압력측정기(15)가 설치되어 있다.Here, a separate pressure gauge 15 is provided on the high pressure side pressure section between the compressor 10 and the condenser 20.

그리고, 상기 응축기(20)에서 제1기액분리기(31)로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클(70) 및 보조열교환기(80)가 구비되어 있다. An auxiliary cooling cycle 70 and an auxiliary heat exchanger 80 for cooling the refrigerant in a state before being transferred from the condenser 20 to the first gas-liquid separator 31 are provided.

여기서, 상기 압축기(10)는 저온측 압축기가 되고, 상기 보조냉각사이클(70)은 상기 저온측 압축기(10)에 비해 고온인 고온측 압축기(71)와 응축기(72) 및 팽창밸브(73)를 포함하며, 상기 보조열교환기(80)는 상기 저온측 압축기(10)에서 응축기(20)를 거친 냉매와 상기 고온측 압축기(71)에서 응축기(72)를 거친 냉매 간을 서로 열교환시켜 저온냉매를 얻도록 되어 있다.The compressor 10 is a low temperature side compressor and the auxiliary cooling cycle 70 is connected to the high temperature side compressor 71 which is higher in temperature than the low temperature side compressor 10 and the condenser 72 and the expansion valve 73, And the auxiliary heat exchanger 80 exchanges heat between the refrigerant passing through the condenser 20 and the refrigerant passing through the condenser 72 from the high temperature side compressor 71 in the low temperature side compressor 10, .

이때, 상기 보조열교환기(80)에서는 대략 -35도의 냉매 온도를 얻을 수 있다.At this time, the refrigerant temperature of about -35 degrees can be obtained in the auxiliary heat exchanger (80).

한편, 상기 기액분리기(31,32)와 열교환기(41,42)는 각각 2단으로 구성되되, 상기 응축기(20)에서 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 제1기액분리기(31)와, 상기 제1기액분리기(31)의 액상냉매가 팽창밸브(31a)를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 제1열교환기(41)와, 상기 제1열교환기(41)에서 응축되어 다음 단계로 공급된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 제2기액분리기(32) 및 상기 제2기액분리기(32)의 액상냉매가 팽창밸브(32a)를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 상기 제1, 2냉각부(51,52)로 공급되도록 하는 제2열교환기(42)를 포함하여 구성된다.The gas-liquid separators 31 and 32 and the heat exchangers 41 and 42 are each composed of two stages. The gas-liquid separators 31 and 32 and the first and second gas-liquid separators 41 and 42, which separate the gaseous refrigerant condensed in the condenser 20 from the gaseous refrigerant and the liquid- Liquid refrigerant of the first gas-liquid separator 31 is expanded and injected through the expansion valve 31a to be supplied at a low-temperature low-pressure state, the gaseous refrigerant is heat-exchanged with the liquid-phase refrigerant and is condensed, A second gas-liquid separator (32) for separating the mixed refrigerant, which has been condensed in the first heat exchanger (41) and supplied to the next stage, into gas-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant, and a second gas-liquid separator Liquid refrigerant in the gas-liquid separator 32 is expanded and injected through the expansion valve 32a to be supplied in a low-temperature and low-pressure state, the gaseous refrigerant is heat-exchanged with the liquid refrigerant and is condensed, and then the first and second cooling units 51, And a second heat exchanger (42) for supplying the heat to the second heat exchanger (42).

이때, 상기 제1열교환기(41)를 통해서는 대략 -58도의 냉매 온도를 얻을 수 있고, 제2열교환기(42)를 통해서는 대략 -90도의 냉매 온도를 얻을 수 있다. At this time, a coolant temperature of approximately -58 degrees can be obtained through the first heat exchanger 41 and a coolant temperature of approximately -90 degrees can be obtained through the second heat exchanger 42. [

미 설명부호 42b는 필터드라이어를 나타낸 것이고, 51a, 52a는 팽창밸브를 나타낸 것이다. Reference numeral 42b denotes a filter dryer, and reference numerals 51a and 52a denote expansion valves.

그리고, 상기 -90도의 냉매는 각각의 제1, 2냉각부(51,52)로 공급되어 최종적으로 제1냉각부(51)에서는 대략 -115도의 냉각온도를 얻을 수 있고, 상기 제2냉각부(52)에서는 대략 -120도의 냉각온도를 얻을 수 있게 된다.The refrigerant of -90 degrees is supplied to the first and second cooling units 51 and 52 so that the cooling temperature of the first cooling unit 51 can be approximately -115 degrees. A cooling temperature of approximately -120 degrees can be obtained in the heat exchanger 52.

이때, 상기 제1냉각부(51)는 상기 팽창밸브(51a)를 통해 상기 제2열교환기(42)를 통과한 기상냉매를 지속적으로 공급받아 -115도의 온도를 얻게 된다.At this time, the first cooling unit 51 continuously receives the gaseous refrigerant passing through the second heat exchanger 42 through the expansion valve 51a to obtain a temperature of -115 degrees.

또한, 상기 제2냉각부(52)는 상기 팽창밸브(52a)를 통해 상기 제2열교환기(42)를 통과한 기상냉매를 지속적으로 공급받아 -120도의 온도를 얻게 된다.The second cooling unit 52 continuously receives the gaseous refrigerant that has passed through the second heat exchanger 42 through the expansion valve 52a to obtain a temperature of -120 degrees.

여기서, 상기 제1냉각부(51)는 시료(에틸알콜=에탄올)를 -115도로 냉각시켜 비산됨이 없이 동결 건조시키기 위한 건조실을 나타낸 것이고, 상기 제2냉각부(52)는 상기 시료에서 분리된 증기 상태의 에탄올을 -120도에서 냉동시켜 포집하기 위한 콜드트랩을 나타낸 것이다.Here, the first cooling unit 51 is a drying chamber for freezing the sample (ethyl alcohol = ethanol) at -115 ° C without being scattered, and the second cooling unit 52 is separated from the sample The cold trap for freezing and collecting ethanol in the vapor state at -120 degrees.

그리고, 상기 제2열교환기(42)를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기(42)에서 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위한 과부하방지수단이 마련되어 있다.An overload preventing means is provided to preheat the second heat exchanger (42) to prevent an overload from being applied to the second heat exchanger (42) during initial operation or rapid cooling.

여기서, 상기 과부하방지수단은, 상기 제1기액분리기(31)의 액상냉매측 유로와 그 일단부가 연결되고 그 타단부가 상기 제2열교환기(42) 중 상기 제2기액분리기(32)의 액상냉매가 유입되는 유입측 유로와 연결되는 과부하방지유로(81)와, 상기 과부하방지유로(81) 상에 배치되어 냉매 흐름을 온/오프 단속하는 개폐밸브(82) 및 상기 제2열교환기(42) 인접부인 과부하방지유로(81) 상에 배치되는 팽창밸브(83)를 포함한다.Here, the overload preventing means is connected to the liquid refrigerant side flow path of the first gas-liquid separator 31 at one end thereof and the other end thereof is connected to the liquid-phase refrigerant-side flow path of the second gas-liquid separator 32 of the second heat- An over-flow preventing passage 81 connected to an inlet-side flow passage for introducing the refrigerant, an opening / closing valve 82 disposed on the overload preventing flow passage 81 for on / off-controlling the flow of refrigerant, ) Expansion valve (83) disposed on the proximal subsidiary overload prevention flow path (81).

미설명부호 42a는 상기 제2열교환기(42)의 온도를 검출하여 설정된 온도보다 높으면 상기 개폐밸브(82)를 개방시켜 냉매를 상기 제2열교환기(42)로 팽창 분사시켜주기 위한 온도검출스위치를 나타낸 것이다. A temperature detection switch 42a for detecting the temperature of the second heat exchanger 42 and opening the on-off valve 82 to expand the refrigerant to the second heat exchanger 42 when the temperature is higher than the set temperature; .

그리고, 상기 냉매회수유로(60)는 상기 제1, 2냉각부(51,52)에서 압축기(10)로 회수되는 동안 상기 열교환기(42,41)들을 역순차적으로 거친 후 상기 압축기(10)로 회수되도록 되어 있다.The refrigerant recovery flow path 60 is formed by reversing the heat exchangers 42 and 41 in reverse order while being recovered by the first and second cooling units 51 and 52 to the compressor 10, Respectively.

그리고, 상기 냉매회수유로(60) 중 상기 압축기(10)로 유입되기 전인 소정 위치에 냉매의 흡입압력을 일정하게 조절하기 위한 흡입압력조절밸브(90)가 마련되어 있다.A suction pressure regulating valve 90 for regulating the suction pressure of the refrigerant to a predetermined position before the refrigerant is introduced into the compressor 10 is provided in the refrigerant returning passage 60.

그리고, 상기 제1기액분리기(31)의 기상냉매가 흐르는 유로 상에 고온측 압력을 저장하는 용도로서 초기 가동시 압력이 높으면 압력 상승을 완충시켜주는 역할을 하는 팽창탱크(95)가 구비되어 있다.As an application for storing the high temperature side pressure on the flow path of the gaseous refrigerant in the first gas-liquid separator 31, there is provided an expansion tank 95 which serves to buffer the pressure rise when the pressure is high during the initial operation .

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 동결건조기의 작동 상태를 살펴보면, 우선 정상 운전시 2대의 압축기(10,71)를 동시에 가동시켜 보조열교환기(80)를 통해 열교환을 거친 혼합냉매는 제1기액분리기(31)로 이송되어 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리된다.First, the operation of the freeze-drier according to one embodiment of the present invention will be described. First, in the normal operation, the two refrigerants (10, 71) are simultaneously operated and the mixed refrigerant, which has undergone the heat exchange through the auxiliary heat exchanger (80) Liquid separator 31, and is separated into gas-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant.

이때, 상기 보조열교환기(80)에서는 대략 -35도의 냉매 온도를 얻을 수 있다. At this time, the refrigerant temperature of about -35 degrees can be obtained in the auxiliary heat exchanger (80).

그런 다음, 상기 제1기액분리기(31)의 액상냉매는 팽창밸브(31a)를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 상기 제1열교환기(41)로 공급되는 동시에 상기 기상냉매도 상기 제1열교환기(41)로 공급되어 상기 액상냉매와 열교환되어서 응축된 후 다음 단계로 공급된다.Then, the liquid refrigerant in the first gas-liquid separator 31 is expanded and injected through the expansion valve 31a to be supplied to the first heat exchanger 41 in a low-temperature and low-pressure state, and the gaseous refrigerant is also supplied to the first heat exchanger (41), heat-exchanged with the liquid refrigerant and condensed, and then supplied to the next stage.

이때, 상기 제1열교환기(41)에서는 팽창된 액상냉매가 기상냉매를 대략 -58도 정도로 냉각시킨 후 냉매회수유로(60)를 통해 압축기(10)로 복귀된다.At this time, in the first heat exchanger (41), the expanded liquid refrigerant is returned to the compressor (10) through the refrigerant recovery passage (60) after cooling the gaseous refrigerant to about -58 degrees.

계속해서, 상기 제1열교환기(41)에서 응축되어 다음 단계로 공급된 혼합냉매는 다시 제2기액분리기(32)에서 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리된 후 상기 제2기액분리기(32)의 액상냉매는 팽창밸브(32a)를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 상기 제2열교환기(42)에 공급되고 이와 동시에 상기 기상냉매도 상기 제2열교환기(42)에 공급되어 상기 액상냉매와 열교환되어서 응축된 후 상기 제1, 2냉각부(51,52)로 공급된다. Subsequently, the mixed refrigerant condensed in the first heat exchanger (41) and supplied to the next stage is again subjected to gas-liquid separation in the second gas-liquid separator (32) into gaseous refrigerant and liquid-phase refrigerant, The liquid refrigerant is expanded and injected through the expansion valve 32a and supplied to the second heat exchanger 42 in a low temperature and low pressure state while the gaseous refrigerant is also supplied to the second heat exchanger 42, And then supplied to the first and second cooling units 51 and 52 after being condensed.

이때, 상기 제2열교환기(42)에서 얻어진 대략 -90도의 냉매는 각각의 제1, 2냉각부(51,52)로 공급되어 최종적으로 제1냉각부(51)에서는 대략 -115도의 냉각온도를 얻을 수 있고 상기 제2냉각부(52)에서는 대략 -120도의 냉각온도를 얻을 수 있게 된다.At this time, the coolant of about -90 degrees obtained by the second heat exchanger 42 is supplied to the first and second cooling units 51 and 52, and finally the cooling temperature of the first cooling unit 51 is about -115 degrees And the second cooling section 52 can obtain a cooling temperature of approximately -120 degrees.

그러면, 상기 제1냉각부(51)인 건조실에서는 시료(에틸알콜=에탄올)를 -115도로 냉각시켜 비산됨이 없이 동결 건조시키고, 상기 제2냉각부(52)인 콜드트랩에서는 상기 시료에서 분리된 증기 상태의 에탄올을 진공펌프(53)로 흡입하여 -120도에서 냉동 포집한다.Then, in the drying chamber as the first cooling unit 51, the sample (ethyl alcohol = ethanol) is cooled to -115 degrees and freeze-dried without being scattered. In the cold trap as the second cooling unit 52, And the ethanol in the vapor state is sucked into the vacuum pump 53 and is frozen and collected at -120 degrees.

그리고, 상기 냉각부(51,52)를 통한 냉매는 냉매회수유로(60)를 통해 각각의 열교환기(42,41)를 역순차적으로 거치면서 상기 열교환기(42,41)의 온도를 더욱 더 낮춘 후 압축기(10)로 회수된다. The refrigerant flowing through the cooling units 51 and 52 passes through the refrigerant returning passages 60 through the respective heat exchangers 42 and 41 in reverse order to further increase the temperature of the heat exchangers 42 and 41 And is recovered by the compressor (10).

이와 같은 냉매 순환 경로를 계속적으로 반복하면서 냉매순환사이클이 이루어져 각 냉각부(51,52)에서 지속적으로 소정의 원하는 냉기 온도를 얻을 수 있게 되는 것이다.The coolant circulation cycle is repeated while the coolant circulation path is continuously repeated, so that a predetermined desired cool air temperature can be continuously obtained at each of the cooling units 51 and 52.

그리고, 냉매사이클의 압력측정기(15)의 압력이 높거나 온도검출스위치(42a)가 작동되면 상기 과부하방지유로(81)를 가동시켜 초기 냉각속도를 빠르게 함으로써 순간압력상승을 완화시켜 상기 압축기(10)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수도 있게 된다. When the pressure of the pressure gauge 15 of the refrigerant cycle is high or the temperature detection switch 42a is operated, the overload prevention flow path 81 is operated to speed up the initial cooling rate, It is also possible to prevent an overload from being applied to the semiconductor device.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예인 동결건조기는 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기를 마련함으로써, 운전압력의 급상승을 완화시켜주어 적절한 운전환경을 유지할 수 있도록 하고, 또한, 제1기액분리기와 제2열교환기 사이에 과부하방지수단을 마련함으로써, 상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.As described above, the freeze-dryer according to one embodiment of the present invention is provided with the auxiliary cooling cycle and the auxiliary heat exchanger for cooling the refrigerant in the state before being transferred from the condenser to the gas-liquid separator, Furthermore, by providing an overload preventing means between the first gas-liquid separator and the second heat exchanger, the second heat exchanger is pre-cooled to prevent an overload from being applied to the second heat exchanger during initial operation or rapid cooling. It will be possible to do.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It should be understood that all of the techniques that can be easily changed and used by those skilled in the art are included in the technical scope of the present invention.

10 : 압축기 15 : 압력측정기
20 : 응축기 31 : 제1기액분리기
31a : 팽창밸브 32 : 제2기액분리기
32a : 팽창밸브 41 : 제1열교환기
42 : 제2열교환기 42a : 온도검출스위치
42b : 필터드라이어 51 : 제1냉각부(건조실)
51a : 팽창밸브 52 : 제2냉각부(콜드트랩)
53 : 진공펌프 60 : 냉매회수유로
70 : 보조냉각사이클 71 : 압축기
72 : 응축기 73 : 팽창밸브
80 : 보조열교환기 81 : 과부하방지유로
82 : 개폐밸브 83 : 팽창밸브
90 : 흡입압력조절밸브 95 : 팽창탱크10: compressor 15: pressure meter
20: condenser 31: first gas-liquid separator
31a: expansion valve 32: second gas-liquid separator
32a: expansion valve 41: first heat exchanger
42: second heat exchanger 42a: temperature detecting switch
42b: filter dryer 51: first cooling section (drying chamber)
51a: expansion valve 52: second cooling section (cold trap)
53: Vacuum pump 60: Refrigerant recovery flow path
70: auxiliary cooling cycle 71: compressor
72: condenser 73: expansion valve
80: auxiliary heat exchanger 81: overload prevention flow path
82: opening / closing valve 83: expansion valve
90: Suction pressure control valve 95: Expansion tank

Claims (8)

냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기;
상기 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기;
상기 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 복수의 기액분리기;
상기 기액분리기의 액상냉매가 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 복수의 열교환기;
상기 열교환기를 거쳐 응축된 냉매를 팽창시켜 서로 다른 온도의 냉기를 얻는 제1, 2냉각부;
상기 복수의 냉각부를 거친 냉매가 상기 압축기로 회수되도록 하는 냉매회수유로;
를 포함하여 구성되는 동결건조기에 있어서,
상기 기액분리기와 열교환기는 각각 2단으로 구성되되,
상기 저온측 응축기에서 응축된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 제1기액분리기;
상기 제1기액분리기의 액상냉매가 팽창밸브를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 다음 단계로 공급되도록 하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기에서 응축되어 다음 단계로 공급된 혼합냉매를 기상냉매와 액상냉매로 기액 분리시키는 제2기액분리기; 및
상기 제2기액분리기의 액상냉매가 팽창밸브를 통해 팽창 분사되어 저온저압 상태로 공급되고 상기 기상냉매는 상기 액상냉매와 열교환되어 응축된 후 상기 제1, 2냉각부로 공급되도록 하는 제2열교환기;를 포함하고,
상기 제2열교환기를 선냉각시켜 초기작동이나 급속 냉각시 상기 제2열교환기에서 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위한 과부하방지수단과 상기 응축기에서 기액분리기로 이송되기 전 상태의 냉매를 미리 냉각시키기 위한 보조냉각사이클 및 보조열교환기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 동결건조기.A compressor for compressing the refrigerant at a high temperature and a high pressure;
A condenser for condensing the high-temperature and high-pressure refrigerant;
A plurality of gas-liquid separators for separating the condensed mixed refrigerant into vapor-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant;
Liquid refrigerant in the gas-liquid separator is expanded and injected and supplied in a low-temperature and low-pressure state, the gaseous refrigerant is heat-exchanged with the liquid-phase refrigerant to be condensed and then supplied to the next stage;
First and second cooling units for expanding the refrigerant condensed through the heat exchanger to obtain cold air of different temperatures;
A refrigerant recovery passage through which the refrigerant having passed through the plurality of cooling sections is collected by the compressor;
A freeze dryer comprising:
The gas-liquid separator and the heat exchanger each have two stages,
A first gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant condensed in the low-temperature side condenser into gas-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant;
A first heat exchanger for expanding and spraying the liquid refrigerant in the first gas-liquid separator through an expansion valve and supplying the gas-phase refrigerant at a low-temperature and low-pressure state, exchanging heat with the liquid-phase refrigerant to be condensed,
A second gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant, which is condensed in the first heat exchanger and supplied to the next step, into gas-phase refrigerant and liquid-phase refrigerant; And
A second heat exchanger for supplying the liquid refrigerant of the second gas-liquid separator expanded and injected through the expansion valve to the low-temperature low-pressure state, the gaseous refrigerant being heat-exchanged with the liquid refrigerant to be condensed and then supplied to the first and second cooling sections; Lt; / RTI >
An overload preventing means for pre-cooling the second heat exchanger to prevent an overload from being applied to the second heat exchanger during an initial operation or rapid cooling, and an auxiliary cooling means for pre-cooling the refrigerant before being transferred to the gas- Cycle and an auxiliary heat exchanger. 제1항에 있어서,
상기 압축기는 저온측 압축기가 되고,
상기 보조냉각사이클은 상기 저온측 압축기에 비해 고온인 고온측 압축기와 응축기 및 팽창밸브를 포함하며,
상기 보조열교환기는 상기 저온측 압축기에서 응축기를 거친 냉매와 상기 고온측 압축기에서 응축기를 거친 냉매 간을 서로 열교환시켜 저온냉매를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 동결건조기.The method according to claim 1,
The compressor becomes a low temperature side compressor,
Wherein the auxiliary cooling cycle includes a high temperature side compressor, a condenser and an expansion valve, which are higher in temperature than the low temperature side compressor,
Wherein the auxiliary heat exchanger exchanges heat between the refrigerant passing through the condenser in the low temperature side compressor and the refrigerant passing through the condenser in the high temperature side compressor to obtain the low temperature refrigerant. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 과부하방지수단은,
상기 제1기액분리기의 액상냉매측 유로와 그 일단부가 연결되고 그 타단부가 상기 제2열교환기 중 상기 제2기액분리기의 액상냉매가 유입되는 유입측 유로와 연결되는 과부하방지유로;
상기 과부하방지유로 상에 배치되어 냉매 흐름을 온/오프 단속하는 개폐밸브; 및
상기 제2열교환기 인접부인 과부하방지유로 상에 배치되는 팽창밸브;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동결건조기.The method according to claim 1,
The overload preventing means includes:
An overload prevention flow path connected to a liquid-phase refrigerant-side flow path of the first gas-liquid separator and one end of the liquid-phase refrigerant-side flow path is connected to an inlet-side flow path through which the liquid refrigerant of the second gas-
An on-off valve disposed on the overload preventing flow path for on / off-controlling the flow of the refrigerant; And
An expansion valve disposed on the overload preventing flow path which is an adjacent portion of the second heat exchanger;
Wherein the freeze-drying machine comprises a freeze dryer. 제1항에 있어서,
상기 냉매회수유로는 상기 제1, 2냉각부에서 압축기로 회수되는 동안 상기 열교환기들을 거친 후 상기 압축기로 회수되도록 하는 것을 특징으로 하는 동결건조기.The method according to claim 1,
Wherein the refrigerant recovery passage is configured to be recovered to the compressor after passing through the heat exchangers while being recovered by the compressors in the first and second cooling sections. 제6항에 있어서,
상기 냉매회수유로 중 상기 압축기로 유입되기 전인 소정 위치에 냉매의 흡입압력을 조절하기 위한 흡입압력조절밸브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 동결건조기.The method according to claim 6,
Further comprising a suction pressure regulating valve for regulating the suction pressure of the refrigerant at a predetermined position of the refrigerant returning passage before being introduced into the compressor. 제1항에 있어서,
상기 제1기액분리기의 기상냉매가 흐르는 유로 상에 팽창탱크가 더 구비된 것을 특징으로 하는 동결건조기.The method according to claim 1,
Wherein an expansion tank is further provided on a flow path of the gaseous refrigerant of the first gas-liquid separator.
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KR100747372B1 (en) * 2006-02-09 2007-08-07 대우조선해양 주식회사 Bog reliquefaction apparatus and method
KR100789215B1 (en) 2007-01-26 2008-01-02 한국생명공학연구원 A vacuum freeze drying device using binary refrigeration and heat pump methods

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