KR102387382B1 - Fish Freeze Drying Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 먹태 제조용 진공 냉동 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 상태의 공간에 수납되는 동결된 먹태의 수분을 승화시켜 먹태를 건조시킬 수 있도록 하는 먹태 제조용 진공 냉동 건조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum freeze-drying apparatus for manufacturing ink, and more particularly, to a vacuum freeze-drying apparatus for manufacturing ink by sublimating moisture of frozen ink to be stored in a vacuum space to dry the ink.
진공동력건조는 동결공정, 건조공정, 진공배기공정, 가열공정 및 융빙공정으로 이루어 진다.Vacuum power drying consists of a freezing process, a drying process, a vacuum evacuation process, a heating process, and an ice melting process.
상기 동결공정은 건조물을 -40℃_ 정도에서 동결을 수행하는 예비동결 과정으로서 동결건조의 승패를 좌우하는 주요한 전처리공정으로서 동결건조기술의 핵심이다.The freezing process is a pre-freezing process in which the dried material is frozen at about -40 ° C.
상기 건조공정(콜드트랩냉각공정)은 동결된 물품으로부터 수분만을 제거하는 것으로서, 제거되는 수분이 얼음(고체)에서 직접 수증기(기체)로 되지만, 진공 상태에서는 이 기체의 체적이 매우 크기 때문에 기체를 다시 한번 얼음의 상태로 만들어야 하므로 콜드트랩이 필요하다.The drying process (cold trap cooling process) removes only moisture from the frozen article, and the moisture removed becomes water vapor (gas) directly from ice (solid). A cold trap is necessary because you have to make it into ice again.
상기 진공배기공정은 동결된 건조물에서 수분(얼음)이 승화하기 쉬운 조건을 만들어 주는 것이 진공배기의 목적이다. 진공펌프를 작동시켜 건조실 내를 감압하여 진공상태로 하면 비점이 내려가 동결되어 있는 건조물의 수분이 승화해 수증기로 되어 배기되며 콜드트랩으로 수분(수증기)이 이동한다.The purpose of the vacuum evacuation process is to create conditions in which moisture (ice) is easy to sublimate in the frozen dry matter. When the vacuum pump is operated to reduce the pressure in the drying chamber to a vacuum state, the boiling point is lowered, and the frozen moisture in the dried product is sublimated to become steam and exhausted, and the moisture (water vapor) moves to the cold trap.
기존의 동결 건조 장치의 경우에는, 시간이 지남에 따라 건조 챔버의 밀폐 성능이 저하되어 건조 성능이 함께 저하된다는 단점이 있었고, 건조 챔버를 개폐하기 위한 덮개의 개폐 구조가 복잡하고 작업자의 많은 노동력이 소요되어 작업 효율성이 떨어진다는 단점 역시 가지고 있었다.In the case of the conventional freeze-drying apparatus, there was a disadvantage that the sealing performance of the drying chamber deteriorated over time and the drying performance also decreased, and the opening and closing structure of the cover for opening and closing the drying chamber was complicated and a lot of labor was required. It also had the disadvantage of lowering work efficiency.
본 발명의 일측면은 진공 상태의 공간에 수납되는 동결된 먹태의 수분을 승화시켜 먹태를 건조시킬 수 있도록 구현한 먹태 건조 장치를 제공한다.One aspect of the present invention provides a food drying apparatus implemented so as to sublimate the moisture of the frozen food ink stored in the vacuum space to dry the ink ink.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치는, 동결 건조 대상체가 놓여지는 트레이를 포함하는 트레이부; 및 상기 트레이부를 수용하는 내부 공간이 형성되는 진공챔버;를 포함한다.A drying apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a tray unit including a tray on which an object to be freeze-dried is placed; and a vacuum chamber in which an internal space for accommodating the tray part is formed.
한편, 상기 진공챔버는, 전방에 개방밀폐 가능하도록 형성되는 도어;를 포함할 수 있다.On the other hand, the vacuum chamber, the front door formed so as to be open and sealed; may include.
또한, 상기 트레이부의 전면에 열매체 주입구가 형성되고, 상기 트레이부는 열매체 주입구가 형성된 전면부보다 후면부가 더 높게 설치되어 경사를 가지도록 형성될 수 있다.In addition, a heating medium injection hole is formed on the front surface of the tray portion, and the tray portion may be formed to have an inclination by installing a rear portion higher than the front portion having the heating medium injection hole formed thereon.
또한, 상기 트레이는, 상기 동결 건조 대상체가 놓여지는 상부플레이트; 상기 상부플레이트에서 하방으로 일정간격 떨어져 위치한 하부플레이트; 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 접하면서 요부와 철부가 반복하여 형성되도록 규칙적으로 주름지게 접혀진 금속호일;을 포함할 수 있다.In addition, the tray may include: an upper plate on which the freeze-dried object is placed; a lower plate positioned at a predetermined interval downward from the upper plate; and a metal foil that is regularly wrinkled so that the concave and convex portions are repeatedly formed while in contact between the upper plate and the lower plate.
또한, 상기 금속호일, 상기 상부플레이트, 상기 하부플레이트는 열매체가 흐르는 채널을 형성할 수 있다.In addition, the metal foil, the upper plate, and the lower plate may form a channel through which a heating medium flows.
또한, 상기 채널은, 상기 트레이부의 상부에서 보았을 때 물결무늬 또는 사인파의 형상을 이루도록 형성될 수 있다.In addition, the channel may be formed to form a wave pattern or a sine wave shape when viewed from the top of the tray part.
또한, 상기 트레이는, 규칙적으로 주름지게 접혀진 금속호일을 다단으로 적층하여 형성될 수 있다.In addition, the tray may be formed by stacking regularly corrugated metal foils in multiple stages.
또한, 상기 트레이는, 상측에 배치된 금속호일의 요부와 하층에 배치된 금속호일의 철부가 맞닿도록 배치되어 형성될 수 있다.In addition, the tray may be formed so as to contact the recessed portion of the metal foil disposed on the upper side and the convex portion of the metal foil disposed on the lower layer.
또한, 상기 트레이부는, 상기 트레이의 하부플레이트 전단부에 설치되어 입력유로의 전단벽을 형성하는 프론트바; 상기 트레이의 하부플레이트 좌측에 설치되어 출력유로의 후단벽의 일부를 형성하는 자 형태의 좌측 사이드바; 상기 트레이의 하부플레이트 우측에 설치되어 출력유로의 후단벽의 일부를 형성하며 또한 회수유로의 우측벽을 형성하는 자 형태의 우측 사이드바; 상기 트레이에 포함되는 금속호일의 우측에 밀착 또는 땜납이 스며들 수 있도록 소정 간격 이격되어 설치되는 이너바;를 포함할 수 있다.In addition, the tray unit, a front bar installed at the front end of the lower plate of the tray to form a front wall of the input flow path; a ruler-shaped left side bar installed on the left side of the lower plate of the tray and forming a part of the rear end wall of the output passage; a right side bar in the shape of a ruler installed on the right side of the lower plate of the tray to form a part of the rear end wall of the output passage and also to form the right wall of the recovery passage; and an inner bar installed at a predetermined distance to the right side of the metal foil included in the tray to be closely adhered or to allow solder to permeate.
또한, 상기 이너바는, 상기 우측 사이드바와 소정 간격 이격되어 상기 회수유로를 형성할 수 있다.Also, the inner bar may be spaced apart from the right side bar by a predetermined distance to form the recovery passage.
또한, 상기 상부 플레이트는, 상기 프론트바, 상기 금속호일, 상기 사이드바, 상기 이너바들의 상면에 맞닿아 덮여질 수 있다.In addition, the upper plate may come in contact with and cover upper surfaces of the front bar, the metal foil, the side bar, and the inner bars.
또한, 상기 트레이에 열매체를 주입하거나 인출하기 위해 어댑터;를 더 포함할 수 있다.In addition, an adapter for injecting or withdrawing a heating medium to the tray; may further include.
또한, 상기 어댑터는, 전면부에 열매체 통로가 되는 튜브가 연결될 수 있는 튜브홀; 하면부는 회수유로로부터 열매체를 받아들이는 단차부; 상기 튜브홀과 상기 단차부를 연결하는 두 개의 회수유로홀; 및 상면은 상기 프론트바, 이너바, 사이드바와 동일한 높이에 형성되고, 상부플레이트의 하부면에 맞닿도록 형성되며, 어댑터 측면에 형성된 측면부날개와 후면에 형성된 후면부날개;를 포함할 수 있다.In addition, the adapter may include: a tube hole through which a tube serving as a heat medium passage can be connected to the front portion; The lower surface portion includes a step portion for receiving the heating medium from the recovery passage; two recovery passage holes connecting the tube hole and the step portion; and the upper surface is formed at the same height as the front bar, the inner bar, and the side bar, is formed to abut against the lower surface of the upper plate, and is formed on the side surface of the adapter and the rear blade formed on the rear surface.
또한, 상기 진공챔버의 내부를 진공배기하는 진공펌프;를 더 포함할 수 있다.In addition, a vacuum pump for evacuating the inside of the vacuum chamber; may further include.
또한, 상기 진공챔버 내부 하단에 위치되고 내부에 냉매가 순환되는 코일로 이루어져 상기 동결 건조 대상체로부터 승화된 수분을 상기 코일 표면에 응결시키는 콜드트랩; 상기 진공챔버의 내부를 트레이부가 위치하는 상부공간과 상기 콜드트랩이 위치하는 하부공간으로 분리하는 판재로 이루어진 격벽;을 더 포함할 수 있다.In addition, the cold trap is located at the bottom inside the vacuum chamber and consists of a coil in which a refrigerant circulates to condense sublimated moisture from the freeze-drying object on the surface of the coil; It may further include a partition wall made of a plate material that separates the inside of the vacuum chamber into an upper space in which the tray unit is located and a lower space in which the cold trap is located.
또한, 상기 격벽은, 상기 동결 건조 대상체로부터 승화된 수분의 유동이 상기 콜드트랩으로 유도될 수 있도록 상기 진공챔버의 도어쪽 전면부에 통공을 형성할 수 있다.In addition, the partition wall may form a through hole in the front portion of the door side of the vacuum chamber so that the flow of sublimated moisture from the freeze-drying object can be guided to the cold trap.
또한, 상기 진공챔버는, 전체가 은이나 동으로 이루어질 수 있다.Also, the vacuum chamber may be entirely made of silver or copper.
또한, 상기 진공챔버는, 금속판의 상측에 은, 이산화티타늄 및 구리 중 어느 하나 이상의 항균물질을 일체로 코팅하여 이루어질 수 있다.In addition, the vacuum chamber may be formed by integrally coating an antibacterial material of any one or more of silver, titanium dioxide, and copper on the upper side of the metal plate.
또한, 상기 진공챔버는, 이온상태의 증착, 도금 및 스프레이 중 어느 하나의 방법을 이용하여 금속판의 상측에 항균물질을 일체로 코팅하여 이루어질 수 있다.In addition, the vacuum chamber may be formed by integrally coating the antibacterial material on the upper side of the metal plate using any one of ion deposition, plating, and spraying.
또한, 상기 진공챔버의 하부에 상기 진공챔버를 지지하도록 형성되는 프레임; 및 상기 프레임에 상기 진공챔버를 설치하되, 상기 진공챔버를 유동시킬 수 있도록 형성되는 설치 모듈;을 더 포함할 수 있다.In addition, the frame is formed to support the vacuum chamber under the vacuum chamber; and an installation module configured to install the vacuum chamber in the frame, and to allow the vacuum chamber to flow.
상술한 본 발명에 따르면 진공 상태의 공간에 수납되는 동결된 먹태의 수분을 한정적으로 승화시켜 먹태를 건조시킴으로써, 먹태의 상품성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 건조 효율성을 향상시켜 제조 공정에 소요되는 비용을 저감하는 효과를 제공할 수 있다.According to the present invention described above, by drying the ink by sublimating the moisture of the frozen ink that is stored in the space in a vacuum state, it is possible not only to improve the commercial properties of the ink, but also to improve the drying efficiency and thus the cost of the manufacturing process. can provide the effect of reducing
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 먹태 건조 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 선반을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 밀폐 덮개를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 먹태 건조 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 체결 고정부를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 체결 고정부의 구동 방법을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5의 슬라이딩 체결부를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 제4 프레임의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.
도 10은 도 9에 도시된 진공챔버를 보다 상세히 나타내었다.
도 11은 건조 장치의 주요 구성을 나타내고 있다.
도 12는 트레이 내부의 유로를 설명하기 위해 트레이의 상부플레이트를 제거한 모습을 나타내고 있다.
도 13은 트레이의 상부플레이트를 제거한 모습을 사시도로 나타내고 있다.
도 14는 트레이 내부의 채널을 형성하는 주름지게 접혀진 주름진 금속호일의 구성을 나타내고 있다.
도 15 및 16은 우측어댑터의 세부 구성을 나타내고 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건조 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 설치 모듈을 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건조 장치를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of an apparatus for drying ink according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the shelf of FIG. 1 ;
FIG. 3 is a view showing the sealing cover of FIG. 1 .
Figure 4 is a view showing a schematic configuration of a drying apparatus in ink according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing the fastening fixing unit of FIG. 4 .
6 is a view illustrating a driving method of the fastening fixing unit of FIG. 5 .
FIG. 7 is a view showing the sliding coupling part of FIG. 5 .
FIG. 8 is a diagram illustrating a connection relationship between the fourth frame of FIG. 7 .
9 is a schematic configuration diagram of a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows the vacuum chamber shown in FIG. 9 in more detail.
11 shows the main configuration of the drying apparatus.
12 shows a state in which the upper plate of the tray is removed to explain the flow path inside the tray.
13 is a perspective view illustrating a state in which the upper plate of the tray is removed.
Fig. 14 shows the construction of a corrugated metal foil that has been folded to form a channel inside the tray.
15 and 16 show the detailed configuration of the right adapter.
17 is a schematic configuration diagram of a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
18 and 19 are views showing an installation module according to an embodiment of the present invention.
20 is a view showing a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the stated elements, steps, and acts do not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps and acts.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(10)는, 진공 동결 건조 챔버(100), 다수 개의 선반(200) 및 밀폐 덮개(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the
진공 동결 건조 챔버(100)는, 전단 개구부가 밀폐 덮개(300)에 의해 개폐되며, -40℃_로 동결된 먹태(P)가 수용되기 위한 내부 공간을 형성하며, 진공 상태에서 내부 공간으로 공급되는 80℃_의 열풍을 이용하여 선반(200)에 안착되어 있는 동결된 먹태(P)의 수분을 승화시켜 먹태(P)를 건조시킨다.The vacuum freeze-
선반(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이 동결된 상태의 먹태(P)를 적어도 하나 이상 올려 놓은 상태로 진공 동결 건조 챔버(100)의 내부 공간에 상하 방향으로 서로 이격되어 안착된다.The
밀폐 덮개(300)는, 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부를 덮어 진공 동결 건조 챔버(100)의 내부 공간을 밀폐시켜 준다.The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(10)는, 진공 상태의 공간에 수납되는 동결된 먹태의 수분을 한정적으로 승화시켜 먹태를 건조시킴으로써, 먹태의 상품성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 건조 효율성을 향상시켜 제조 공정에 소요되는 비용을 저감할 수 있다.The
도 3은 도 1의 밀폐 덮개를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view showing the sealing cover of FIG. 1 .
도 3을 참조하면, 밀폐 덮개(300)는, 덮개부(310), 지지부(320 및 회동 거치부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the sealing
덮개부(310)는, 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부(110)를 밀폐시켜 건조 공정 도중에 외부의 공기가 진공 동결 건조 챔버(100)의 내부 공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부(110)의 형태에 대응하는 반구 형태로 형성되어 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부(110)를 덮어 진공 동결 건조 챔버(100)의 내부 공간을 밀폐시킨다.The
지지부(320)는, 진공 동결 건조 챔버(100)의 상부에 설치되며, 회동 거치부(330)가 회동 가능하도록 연결 설치된다.The
회동 거치부(330)는, 일측이 지지부(320)에 회동 가능하도록 연결 설치되며, 다른 일측에 덮개부(310)의 상부가 체결되어 덮개부(310)를 거치하며, 덮개부(310)를 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부로부터 분리하거나 덮개부(310)를 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부로 이동시킴에 따라 회동되어 덮개부(310)의 이동을 유도한다.The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 밀폐 덮개(300)는, 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부(110)를 개폐하기 위한 덮개부(310)의 이동시킴에 있어 작업자가 큰 힘을 들이지 아니하고도 덮개부(310)를 손쉽게 이동시킬 수 있도록 덮개부(310)의 거치 구조를 구현함으로써, 작업자의 노동 소비량을 감소시켜 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.The sealing
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.4 is a view showing a schematic configuration of a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 장치(20)는, 진공 동결 건조 챔버(100), 다수 개의 선반(200) 및 밀폐 덮개(300)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the drying
여기서, 진공 동결 건조 챔버(100), 다수 개의 선반(200), 밀폐 덮개(300) 및 체결 고정부(400)는, 도 1의 구성요소와 동일하므로 그 설명을 생략한다.Here, the vacuum freeze-
체결 고정부(400)는, 먹태 제조 시설의 벽면(W)에 설치되며, 진공 동결 건조 챔버(100)의 전단 개구부로부터 분리된 덮개부(310)가 움직이지 못하도록 덮개부(310)의 전단 일측에 설치되는 체결 고리(340)를 체결하여 고정시킨다.The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 장치(20)는, 진공 동결 건조 챔버(100)로부터 분리된 밀폐 덮개(300)를 체결 고정부(400)를 이용하여 고정시킴으로써, 진공 동결 건조 챔버(100)로부터 선반(200)을 분리하거나 진공 동결 건조 챔버(100)로 선반(200)을 삽입하는 과정 도중에 작업자가 밀폐 덮개(300)에 의해 작업이 저해되는 것을 방지함으로써, 작업자의 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.The drying
도 5 및 도 6은 도 4의 체결 고정부를 보여주는 도면이다.5 and 6 are views showing the fastening fixing unit of FIG. 4 .
도 5를 참조하면, 체결 고정부(400)는, 박스부(410), 슬라이딩부(420), 노출부(430) 및 슬라이딩 체결부(440)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , the
박스부(410)는, 먹태 제조 시설의 벽면(W)을 따라 함몰 형성되는 공간에 설치되며, 슬라이딩부(420), 노출부(430) 및 슬라이딩 체결부(440)를 설치하기 위한 내부 공간을 형성하는 박스 형태로 형성되어 벽면을 따라 설치된다.The
슬라이딩부(420)는, 슬라이딩 체결부(440)의 후단이 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 박스부(410)의 내측 후면을 따라 상하 방향으로 연장 형성된다.The sliding
노출부(430)는, 박스부(410)의 내부 공간(411)이 외부로 노출되어 슬라이딩 체결부(440)의 전단이 박스부(410)의 외부로 노출될 수 있도록 박스부(410)의 전면을 따라 상하 방향으로 연장 형성된다.The exposed
슬라이딩 체결부(440)는, 박스부(410)의 내부 공간(411)에 안착되며, 후단이 슬라이딩부(420)에 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하며, 체결 고리(340)를 체결할 수 있도록 전단이 노출부(430)를 통과하여 박스부(410)의 외부로 노출된다.The sliding
상술한 바와 같은 구성을 가지는 체결 고정부(400)는, 슬라이딩 체결부(440)가 박스부(410)의 내부 공간(411)의 내부 공간에 수납되어 있다가(도 6의 (a)), 체결 고리(340)의 높이에 대응하여 사용자가 슬라이딩 체결부(440)의 높이를 조절하면(도 6의 (b)), 슬라이딩 체결부(440)를 박스부(410)의 내부 공간(411)으로부터 꺼내어 체결고리(340)를 체결(도 6의 (c))함으로써 사용될 수 있다.The fastening and fixing
도 7 및 도 8은 도 5의 슬라이딩 체결부를 보여주는 도면이다.7 and 8 are views showing the sliding coupling part of FIG. 5 .
도 7을 참조하면, 슬라이딩 체결부(440)는, 제1 프레임(441), 제2 프레임(442), 제3 프레임(443), 제4 프레임(444) 및 지지 탄성체(445)를 보여주는 도면이다.Referring to FIG. 7 , the sliding
제1 프레임(441)은, 상부가 전단 상측 방향으로 경사지도록 박스부(410)의 내부 공간(411)에 안착되며, 후단이 제2 프레임(442)의 전단에 회동 가능하도록 연결 설치된다.The
제2 프레임(442)은, 슬라이딩부(420)에 연결 설치되어 슬라이딩부(420)를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동되며, 제1 프레임(441)의 후단이 전단에 회동 가능하도록 연결 설치된다.The
일 실시예에서, 제2 프레임(442)은, 슬라이딩 바디(4421) 및 적어도 하나 이상의 승하강 기어(4422-1, 4422-2)를 포함한다.In an embodiment, the
슬라이딩 바디(4421)는, 슬라이딩부(420)에 안착되어 슬라이딩부(420)를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 슬라이딩부(420)의 형태에 대응하여 형성되며, 전단에 제1 프레임(441)의 후단이 회동 가능하도록 연결 설치되며, 후단에 적어도 하나 이상의 승하강 기어(4422-1, 4422-2)가 연결 설치된다.The sliding
승하강 기어(4422-1, 4422-2)는, 슬라이딩 바디(4421)의 후단에 적어도 하나 이상 설치되며, 슬라이딩부(420)의 내측면을 따라 상하 방향으로 설치되는 승하강용 렉기어(421)에 맞물려 연결 설치되며, 사용자로부터 입력되는 승강 또는 하강 요청 신호에 대응하여 구동되는 승하강 모터(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)에 의해 회전된다.At least one elevating gear (4422-1, 4422-2) is installed at the rear end of the sliding
즉, 사용자가 벽면에 설치되어 있는 승강 또는 하강 버튼(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)을 눌러 승강 또는 하강을 요청함에 따라 승하강 모터가 승하강 기어(4422-1, 4422-2)를 회전시켜 슬라이딩 바디(4421)를 슬라이딩부(420)에 승강 또는 하강시켜 줄 수 있다.That is, as the user presses the lifting or lowering button (not shown in the drawing for convenience of explanation) installed on the wall to request elevating or lowering, the elevating motor rotates the elevating gears 4422-1 and 4422-2. to raise or lower the sliding
제3 프레임(443)은, 후단에 설치되는 제4 프레임(444)과의 사이 공간(S)에 체결 고리(340)를 체결할 수 있도록 제1 프레임(441)의 상측으로부터 연장 형성되어 노출부(430)를 통과하여 상부가 박스부(410)의 외부로 노출된다.The
일 실시예에서, 제3 프레임(443)은, 사용자의 필요에 따라 체결 위치를 조절할 수 있도록 전단으로부터 연장 형성되는 보조 프레임(446)을 구비할 수 있다.In one embodiment, the
제4 프레임(444)은, 제1 프레임(441)의 상측으로부터 상측 수직 방향으로 절곡되어 연장 형성되며, 제1 프레임(441)의 상부가 전단 방향으로 회동함에 따라 박스부(410)의 내측면에 밀착된다.The
일 실시예에서, 제4 프레임(444)은, 안착 바아(4441), 제1 날개(4442), 제2 날개(4443), 제1 체결돌기(4444) 및 제2 체결돌기(4445)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the
안착 바아(4441)는, 노출부(430)를 통해 이동될 수 있도록 노출부(430)의 형성 폭에 대응하여 좌우 너비가 형성되어 제1 프레임(441)의 상측으로부터 상측 수직 방향으로 절곡되어 연장 형성되며, 일측 후단에 제1 날개(4442)가 형성되고, 다른 일측에 제2 날개(4443)가 형성된다.The
제1 날개(4442)는, 안착 바아(4441)의 후단 일측에 형성되며, 제1 프레임(441)의 상부가 전단 방향으로 회동함에 따라 노출부(430)의 일측(431)에 위치하는 박스부(410)의 내측면에 밀착되어 제1 프레임(441)이 더이상 회동하는 것을 저지한다.The
제2 날개(4443)는, 안착 바아(4441)의 후단 다른 일측에 형성되며, 제1 프레임(441)의 상부가 전단 방향으로 회동함에 따라 노출부(430)의 다른 일측(432)에 위치하는 박스부(410)의 내측면에 밀착되어 제1 프레임(441)이 더이상 회동하는 것을 저지한다.The
제1 체결돌기(4444)는, 제1 날개(4442)의 전면을 따라 상하 방향으로 설치되며, 제1 날개(4442)가 박스부(410)의 내측면에 밀착됨에 따라 박스부(410)의 내측면에 설치되는 제1 제동 렉기어(R1)에 맞물려 제1 날개(4442)가 하강되는 것을 저지한다.The
제2 체결돌기(4445)는, 제2 날개(4443)의 전면을 따라 상하 방향으로 설치되며, 제2 날개(4443)가 박스부(410)의 내측면에 밀착됨에 따라 박스부(410)의 내측면에 설치되는 제2 제동 렉기어(R2)에 맞물려 제2 날개(4443)가 하강되는 것을 저지한다.The
지지 탄성체(445)는, 평상시에는 도 6의 (a) 또는 (b)에 도시된 바와 같이 슬라이딩 체결부(440)가 박스부(410)의 내부 공간(411)에 수납될 수 있도록 제4 프레임(444)과 제2 프레임(442) 사이에 설치되어 탄성력을 이용하여 제4 프레임(444)을 제2 프레임(442) 방향으로 잡아당겨 준다.The support
사용자가 체결 고리(340)를 체결하고자 할 경우에는, 박스부(410)의 외부로 노출되어 있는 제3 프레임(443)의 전단을 잡아당겨 박스부(410)로부터 체결부(440)를 꺼낼 수 있다.When the user wants to fasten the
이 경우 지지 탄성체(445)는, 탄성력에 의해 밀폐 덮개(300)으로부터 전달되는 진동이나 충격이 벽(W)으로 전달되는 것을 방지함으로써, 내진 기능 역시 수행될 수 있다.In this case, the support
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.9 is a schematic configuration diagram of a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
진공챔버(10)는 건조 대상물을 내부에 수용하고 내부를 진공으로 배기하여 냉동된 건조 대상물 내부의 수분이 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 승화할 수 있도록 진공을 유지하기 위한 내압용기 형상의 챔버(chamber)로 형성된다.The
상기 진공챔버(10)는 작동시에는 내부가 진공으로 유지되므로 내부와 외부의 압력차이가 1기압이 발생하므로 외압에 의한 좌굴이 발생되지 않는 강도로 제작되며, 좌굴강도의 개선을 위한 보강 프레임(미도시) 등이 추가로 구비될 수 있다.The
또한, 상기 진공챔버(10)는 통상적인 내압용기 설계기법을 통한 형태는 모두 적용이 가능하나 바람직한 일 실시예로서 ASME 보일러 코드의 좌굴강도 설계기준을 적용하여 설계할 수도 있다.In addition, the
한편, 상기 진공챔버(10)의 개구부에는 도어(110)가 설치되어 있으며 상기 도어(110) 중앙에는 챔버 내부를 관찰할 수 있도록 투명창(107)이 설치된다.Meanwhile, a
이 때, 상기 도어(110)와 접하는 진공챔버(10)의 개구부에는 밀폐를 위한 실링장치가 설치되어 있다. 상기 실링 장치는 오링(O-ring) 등과 같이 통상적으로 진공밀폐를 위하여 사용되는 실링 장치가 모두 적용 가능하다.At this time, a sealing device for sealing is installed in the opening of the
도어(110)는 챔버 본체에 밀착될 수 있도록 도어(110) 외주연을 따라 다수 개의 고정장치(108)가 설치된다.The
한편, 진공챔버(10) 하부에는 프레임(40)이 상기 진공챔버(10)를 지지하고 있으며 프레임 내부에는 향후 설명될 진공펌프, 열매체 냉동 및 가열기 등의 장치들이 배치될 수 있고, 상기 장치들은 필요에 따라 프레임 내부 또는 외부에 선택하여 배치할 수 있다.On the other hand, a
프레임의 하부에는 장치의 이동을 쉽게 하기 위하여 바퀴(41)를 설치한다.A wheel 41 is installed in the lower part of the frame to facilitate movement of the device.
도 10은 도 9에 도시된 진공챔버를 보다 상세히 나타내었다.FIG. 10 shows the vacuum chamber shown in FIG. 9 in more detail.
챔버 전방부의 하단에는 좌우에 한 개씩 포트(120,130)가 설치되어 있다. 이 포트는 챔버 내부에 공급되는 열매체가 공급되고 배출되는 튜브가 관통하여 설치되며 필요에 따라 전선 등도 배치하는 통로이다.At the lower end of the chamber front,
또한, 챔버의 중앙 상부에는 온도, 습도 측정 등과 같은 각종 센서류를 챔버 내부에 설치하고 연결된 신호선을 외부의 계측장치에 연결하는 통로인 센서포트(150)를 설치한다.In addition, in the upper center of the chamber, various sensors such as temperature and humidity measurement are installed inside the chamber, and a
도 11은 건조 장치의 주요 구성을 나타내고 있다.11 shows the main configuration of the drying apparatus.
상기 진공챔버(10) 내부 공간은 격벽(101)에 의하여 전방의 일부분만 개구부가 형성되고 진공챔버(10)를 축방향으로 크게 두 부분으로 나뉜다.In the inner space of the
진공챔버(10) 내부의 상반부는 본 발명에서 제안하는 트레이(200)가 복수 개 적층된 트레이부(20)가 설치되고, 하반부는 피건조물에서 승화되어 나온 수분을 고체인 얼음 알갱이 형태로 변환하여 포집하는 콜드트랩(102)이 배치되어 있다.In the upper half of the
상기 콜드트랩(102)은 다양한 형태로 설치 가능하나, 배관(코일)을 지그재그형태로 설치하여 기류와 접촉할 수 있는 표면적을 넓게 형성시켜 콜드트랩(102)을 지나가는 기체상의 수분을 냉동고의 성에처럼 표면에 얼어붙게 만드는 것이 바람직하다. 상기 콜드트랩(102)에는 영하 40° 이하의 냉매가 콜드트랩(102)의 배관(코일) 내부를 순환하여 낮은 온도를 유지한다.The
도 11을 살펴보면 상기 격벽(101)은 진공챔버(10)의 상부와 하부 공간을 구획하되 도어(110)측 전면부에 통공(103)을 형성하고 있고 이 통공(103)을 통하여 기류가 흘러가게 된다.Referring to FIG. 11 , the
따라서, 상기 격벽(101)은 공간을 구획하는 기능뿐 아니라 피건조물에서 승화되어 나온 수분(기체)이 바로 배기되지 않고 반드시 콜드트랩(102)을 거쳐 배기되도록 하여 수분이 콜드트랩(102)에 얼음알갱이로 포집되도록 안내하는 역할을 병행한다.Therefore, the
한편, 상기 트레이부(20)는 피건조물이 안착되고 상기 피건조물을 건조시키는 트레이(200)를 상기 격벽(101)의 상부에 수직방향으로 일정한 간격을 두고 적층시켜 형성한다.On the other hand, the
트레이(200) 내부에는 향후 자세히 설명할 열매체가 이동하는 채널이 형성되어 있고, 상기 채널을 통하여 열매체가 흘러 피건조물을 가열하게 된다. 트레이(200) 내부에 흐르는 열매체와 피건조물 사이의 열전달에 의하여 피건조물이 건조되므로 트레이(200) 내부에 흐르는 열매체에 기포가 발생하면 열전달 효율이 급격히 나빠지게 된다.A channel through which a heating medium moves, which will be described in detail later, is formed inside the
따라서, 상기 트레이(200)의 내부에 형성된 채널에 열매체를 주입할 경우 기포가 발생되지 않도록 하기 위하여 트레이(200)의 주입구가 형성된 전면부 보다 후면부를 높게 설치하여 트레이(200)가 앞쪽으로 기울여지는 경사를 가지도록 설치한다.Therefore, when the heating medium is injected into the channel formed inside the
이 때, 상기 트레이(200)의 경사는 피건조물이 앞으로 흘러내리지 않도록 설정하는 것이 좋으므로 트레이(200)의 경사는 15°이하가 바람직하다.At this time, since it is preferable to set the inclination of the
또한, 상기 트레이(200)에는 피건조물이 앞으로 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 트레이(200)의 상면에는 수평방향의 흐름방지턱(미도시)을 추가로 설치할 수 있다.In addition, in the
한편, 상기 콜드트랩(102) 및 상기 트레이부(20)는 유지보수를 위해 상기 진공 챔버 전면부로 서랍식으로 꺼낼 수 있도록 상기 진공챔버(10) 내부에 가이드레일(미도시)을 설치한다.On the other hand, a guide rail (not shown) is installed inside the
뿐만 아니라, 유지 보수를 위해 상기 콜드트랩(102) 및 상기 트레이부(20)는 상기 진공챔버(10)로부터 탈착할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다.In addition, for maintenance, it is preferable that the
도 12는 트레이 내부의 유로를 설명하기 위해 트레이의 상부플레이트를 제거한 모습을 나타내고 있다.12 shows a state in which the upper plate of the tray is removed to explain the flow path inside the tray.
상기 트레이(200)의 전방 좌측에는 후술할 좌측어댑터(300)를 통해 열매체가 주입된다. 주입된 열매체는 트레이(200)의 전방에 가로로 형성된 입력유로(220)를 통해 흐르게 되며, 상기 입력유로(220)를 시작으로 상기 트레이(200)의 후방까지 주름지게 형성된 주름진 금속호일(210)의 내부 공간에 형성된 채널(211)을 따라 출력유로(230)로 공급된다. 열매체는 금속호일(210)의 채널(211)을 통과하면서 상부플레이트를 통해 열을 전달하고 전달된 열은 피건조물에 전달되게 된다.A heating medium is injected into the front left side of the
열매체는 출력유로(230)에서 모여지고 다시 트레이(200)의 측벽 일단에 형성된 회수유로(240)를 경유하여 트레이(200)의 전방 우측에 형성된 우측어댑터(310)를 거쳐 트레이(200)를 빠져 나오게 된다.The heating medium is collected in the
이 때, 열매체의 온도는 통상 -40°~ 70°정도의 온도 범위로 제어될 수 있다. 건조 공정 전에 급속 냉동시킨 건조 대상물을 트레이(200)에 적재하고 트레이(200)는 -40°로 유지된다. 건조 대상물은 직접 트레이(200)에 적재되거나 또는 통상적인 쟁반등에 적치되어 트레이(200)에 적재될 수 있다. 진공동결건조 공정이 진행 되면서 시간에 따라 서서히 트레이(200) 온도를 상승시키면서 피건조물 내의 수분을 기체로 승화시켜 콜드트랩(102)에서 고체 얼음 알갱이로 고착시키는 과정을 거친다.At this time, the temperature of the heating medium may be controlled in a temperature range of about -40° to 70°. A drying object rapidly frozen before the drying process is loaded on the
한편, 상부플레이트, 금속호일(210), 하부플레이트, 어댑터는 통상의 기술자가 브레이징(brazing), 퍼니스 브레이징(furnace brazing)등의 기법을 사용하여 접합시킬 수 있음은 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, the upper plate, the
도 13은 트레이의 상부플레이트를 제거한 모습을 사시도로 나타내고 있다.13 is a perspective view illustrating a state in which the upper plate of the tray is removed.
트레이(200)의 하부플레이트 전면부에는 긴 사각기둥 형상의 프론트바(250)를 위치시키고, 자 형상의 사이드바(260)를 2개 이용하여 후면부와 옆면을 형성한다.A
이너바(inner bar, 270)는 트레이(200) 우측의 사이드바(260)와 주름진 금속호일(210) 사이에 위치되되 주름진 금속호일(210)에 밀착되거나 brazing 시 땜납이 스며들 수 있는 1mm 정도의 공간을 두고 배치된다.The
상기 프론트바(250)는 입력유로(220)의 전단벽을 형성하고 상기 프론트바(250)와 소정 거리 이격되어 설치되는 주름진 금속호일(210)과의 사이 공간이 입력유로(220)를 형성하게 된다.The
상기 트레이(200)의 좌측에는 출력유로(230)의 후단벽의 일부를 형성하는 자 형태의 좌측 사이드바(261)가 설치되어 있고 상기 트레이(200)의 우측에는 출력유로(230)의 후단벽의 일부를 형성하며 또한 회수유로(240)의 우측벽을 형성하는 자 형태의 우측 사이드바(262)가 설치되어 있다.A
상기 금속호일(210)의 우측에 밀착 또는 땜납이 스며들 수 있도록 소정 간격 이격되어 설치되는 이너바(270)는 상기 우측 사이드바(262)와 소정 간격 이격되어 상기 회수유로(240)를 형성하고 있다.The
도 13에 생략된 상부플레이트는 상기 프론트바(250), 상기 금속호일(210), 상기 한 쌍의 사이드바(260), 상기 이너바(270)들의 상면에 맞닿아 덮여지도록 결합되어 상기 트레이(200)를 구성한다.The upper plate omitted in FIG. 13 is coupled so as to abut against and cover the upper surfaces of the
한편, 도 14는 트레이 내부의 채널을 형성하는 주름지게 접혀진 주름진 금속호일의 구성을 나타내고 있다.On the other hand, FIG. 14 shows the configuration of the corrugated metal foil folded to form a channel inside the tray.
본 발명에서 사용된 주름진 금속호일(210)은 스테인레스 호일로서 두께 0.1mm, 요철의 높이 3mm, 요철간 간격 1mm로 형성하였으나, 금속호일(210)의 재질, 두께, 요철의 높이 간격 등은 통상의 기술자가 필요에 따라 변경가능하다.The
본 발명의 트레이(200)의 주름진 금속호일(210)과 같이 얇은 호일을 반복적으로 요철을 형성하고 주름진 금속호일(210)에 상판과 하판을 결합하면 주름진 금속호일(210)의 내부에는 유체가 흐를 수 있는 채널(211)이 형성될 뿐만 아니라, 상기 채널(211)은 많은 격벽의 역할을 하게 되어 트레이(200)의 구조 강도를 크게 개선시키게 된다.When a thin foil is repeatedly formed as irregularities as in the
뿐만 아니라, 상기 트레이(200)는 얇은 호일로 제작되므로 열용량(Thermal capacitance)이 획기적으로 줄어들게 되어 열매체를 통한 열전달 효율이 비약적으로 상승하게 된다.In addition, since the
또한, 상기 주름진 금속호일(210)을 상기 트레이(200)의 상부에서 보았을 때 상기 채널(211)이 물결무늬 또는 사인파의 형상을 이루고 반복 배치된 형상으로 형성하여, 열매체가 상기 주름진 금속호일(210) 내부를 경유하는 시간을 증가시켜 열매체와 피건조물 간의 열전달량을 증가시키도록 구성한다.In addition, when the
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 단일 층의 유로를 상하부 플레이트 사이에 위치하였으나, 보다 많은 열매체 유량이 필요할 경우 복수의 호일을 주름지게 형성하고 다수의 층으로 적층하여 실시할 수 있다.On the other hand, in an embodiment of the present invention, a single-layer flow path is located between the upper and lower plates, but if a higher heat medium flow rate is required, a plurality of foils may be corrugated and laminated in a plurality of layers.
예를 들면 상기 주름지게 접혀진 금속호일(210)은 제1 호일을 규칙적으로 주름지게 접은 제1호일, 제1호일의 하단에 맞닿아 부착되어 있는 규칙적으로 주름지게 접은 제2호일로 이루어져 있으며 상기 제1 호일 및 제2 호일은 동일한 형상으로 접혀지거나 서로 다른 형상으로 접혀진 호일도 적층될 수 있다. 또한 상기 제1 호일의 유로의 단면의 요부와, 상기 제2 호일의 유로의 단면의 철부가 맞닿도록 배치되는 것이 바람직하다.For example, the
많은 열매체 유량을 이동시키기 위하여 주름진 금속호일(210)의 높이를 증가시키는 방법도 적용할 수 있으나, 호일은 두께가 얇아 압력하중에 의한 좌굴(buckling) 강도가 약하므로 요철의 높이가 증가될수록 주름진 금속호일(210)의 좌굴강도가 줄어들어 결과적으로 트레이(200) 전체의 강도가 저하되는 문제점이 있어 복수의 호일을 다수의 층으로 적층하는 것이 보다 바람직하다.A method of increasing the height of the
한편, 주름진 금속호일(210)을 사용하여 채널(211)을 형성할 경우 부피당 질량이 현저히 감소하여 열매체가 트레이(200)를 통해 건조 대상물에 효과적으로 열을 전달할 수 있다. 즉 트레이(200) 본체 자체를 가열하는데 소모되는 열이 감소함으로써 열에너지를 건조대상에 많이 전달할 수 있는 것이다. 따라서 공정에 소요되는 에너지가 절감되고 제품생산 단가를 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기존의 진공동결건조장치에서 사용되는 트레이의 채널보다 미세한 유로를 형성하여 열분포를 균일하게 함으로써 건조제품의 품질을 보다 더 균일하게 할 수 있다.On the other hand, when the channel 211 is formed using the
도 15 및 16은 우측어댑터의 세부 구성을 나타내고 있다.15 and 16 show the detailed configuration of the right adapter.
본 발명의 트레이(200)는 두께가 5mm 정도로 열매체를 주입하기 위한 튜브를 연결하는데 곤란함이 있어 어댑터를 사용하여야 한다.In the
좌측어댑터(300)와 우측어댑터(310)는 기본적으로 동일한 형상으로 형성되므로 어댑터는 우측어댑터(310)의 구성으로 설명한다.Since the
우측어댑터(310)는 직사각형 형상으로 우측어댑터(310)의 전면부에는 열매체 통로가 되는 배관, 파이프 등의 튜브가 연결되는 튜브홀(316)이 형성되어 있다. 상기 튜브홀(316)은 우측어댑터(310)의 전면에 개구부를 가지고 일정한 내경으로 후면 방향으로 형성되되 후면까지 관통하지 않고 상기 우측어댑터(310)의 중앙부까지 연장된다.The
우측어댑터(310)의 하면부에는 출력유로(240)로부터 우측어댑터(310)로 열매체가 유입되는 일정 깊이와 폭을 가지는 단차부(318)가 형성된다. 상기 단차부(318)는 상기 사이드바(260)의 높이보다 낮게 형성되어야 하며, 본원 발명의 일 실시예에서는 상기 사이드바(260)의 높이는 3mm, 상기 단차부(318)의 깊이는 2mm로 형성되나, 이에 대한 구체적인 수치는 변경가능하다.A step portion 318 having a predetermined depth and width through which a heating medium flows from the
한편, 상기 단차부(318)는 상기 출력유로(240)와 연결되고, 열매체가 상기 단차부(318)를 경과하여 튜브홀(316)로 빠져나가야 하므로 상기 단차부(318)와 상기 튜브홀(318) 사이에는 회수유로홀(318)이 수직방향으로 형성된다.On the other hand, the step portion 318 is connected to the
이 때, 상기 회수유로홀(318)은 다양한 방식으로 형성될 수 있으나, 본원 발명의 바람직한 일실시예로서 상기 우측어댑터(310)의 하면부에서 수직 상방으로 형성되는 두 개의 회수유로홀(317)을 구비할 수도 있다. 이와 같은 구성하면, 회수유로(240)를 따라 유동된 열매체는 두 개의 회수유로홀(317)홀을 따라 상측으로 이동되고 다시 튜브홀(316)에서 하나로 합류한 후 우측어댑터(310)에 연결된 튜브(미도시)로 유동하게 된다.At this time, the recovery passage hole 318 may be formed in various ways, but as a preferred embodiment of the present invention, two recovery passage holes 317 are formed vertically upward from the lower surface of the
한편, 우측어댑터(310)는 프론트바(250), 사이드바(260) 등과의 브레이징 결합을 위해 어댑터 측면부에 형성된 측면부날개(314)와 후면부에 형성된 후면부날개(315)를 가진다. 측면부날개(314)와 후면부날개(315)는 프론트바(250), 이너바, 사이드바(260)와 동일한 높이로 형성되고, 측면부날개(314)와 후면부날개(315)의 상면은 트레이(200) 상부플레이트의 하부면에 맞닿아 브레이징 등의 방법으로 접합된다.On the other hand, the
본 발명은 고진공 상태에서의 승화를 이용하며, 프로세스 챔버 및 상기 프로세스 챔버와 도관으로 이어지는 콘덴서 챔버를 갖고, 상기 프로세스 챔버에는 열판이 선반 형태로 구비되며, 콘덴서 챔버에는 콜드트랩이 구비되는 통상의 건조 장치에 있어서, 상기 건조 장치의 냉동사이클은 제1압축기, 제1응축기, 제1팽창변, 열판, 다시 제1압축기로 이어지는 자가동결회로와; 제1압축기, 열판, 제1응축기, 제2팽창변, 콜드트랩, 다시 제1압축기로 이어지는 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지회로와; 제1압축기, 제1응축기, 제2팽창변, 콜드트랩, 다시 제1압축기로 이어지는 콜드트랩냉각 및 온도유지회로를 포함하며, 상기 제1압축기의 출구 측에는 냉매 출구 압력이 일정하게 유지되도록 바이패스밸브가 구비되고, 상기 냉동사이클에는 회로의 전환 간에 냉매의 역류 방지를 위한 체크밸브가 포함되는 것이 특징인 히트펌프 방식을 채용한 진공 건조 장치를 제공한다.The present invention uses sublimation in a high vacuum state, has a process chamber and a condenser chamber connected to the process chamber and a conduit, a hot plate is provided in the process chamber in the form of a shelf, and a cold trap is provided in the condenser chamber. In the device, the refrigeration cycle of the drying device comprises: a first compressor, a first condenser, a first expansion valve, a hot plate, and a self-freezing circuit leading to the first compressor; a first compressor, a hot plate, a first condenser, a second expansion valve, a cold trap, and a hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance circuit leading to the first compressor; It includes a first compressor, a first condenser, a second expansion valve, a cold trap, and a cold trap cooling and temperature maintenance circuit that leads back to the first compressor, and a bypass valve on the outlet side of the first compressor to keep the refrigerant outlet pressure constant is provided, and the refrigeration cycle includes a check valve for preventing a reverse flow of refrigerant between circuit switching.
또한 상기 건조 장치는 열판에 배치되는 온도센서와 제어부를 더 구비하고, 상기 제어부는 온도센서의 온도를 입력으로 PID 제어에 의해 열판의 온도를 제어하되, PID 온도제어에 있어 시간에 따른 열판의 온도가 계단식으로 되도록 제어한다.In addition, the drying apparatus further includes a temperature sensor and a controller disposed on the hot plate, wherein the controller controls the temperature of the hot plate by PID control by inputting the temperature of the temperature sensor, but the temperature of the hot plate over time in PID temperature control is controlled to be in a stepwise fashion.
또한 상기 선반의 상부 측면에는 돌기부가 다수 구비되고, 상기 돌기부에 의해 선반과 이격되어 위치되는 피건조물 적치용 트레이가 더 포함된다.In addition, a plurality of protrusions are provided on the upper side of the shelf, and a tray for placing an object to be dried is further included, which is spaced apart from the shelf by the protrusions.
또한, 상기 건조 장치의 냉동사이클의 각 회로 중 제1응축기와 곧바로 이어지는 부위에는 제2응축기가 더 구비되고; 제2압축기, 제3응축기, 제3팽창변, 제3증발기, 다시 제2압축기로 연속하여 이어지는 저온사이클회로가 추가로 구성되며, 상기 제2응축기와 제3증발기는 대향류 형태의 열교환기로서 상호 열교환이 이루어진다.In addition, a second condenser is further provided in a portion directly connected to the first condenser in each circuit of the refrigeration cycle of the drying device; A second compressor, a third condenser, a third expansion valve, a third evaporator, and a low-temperature cycle circuit continuously connected to the second compressor are further configured, and the second condenser and the third evaporator are counterflow heat exchangers and mutually heat exchange takes place.
또한, 상기 건조 장치의 냉동사이클의 각 회로 중 제1압축기 바로 전단에는 제2증발기가 더 구비되고, 상기 제2증발기와 제1응축기는 상호 열교환하여 재생사이클을 구성한다.In addition, a second evaporator is further provided at a front end of the first compressor in each circuit of the refrigeration cycle of the drying device, and the second evaporator and the first condenser exchange heat with each other to constitute a regeneration cycle.
또한, 상기 저온사이클회로의 제3응축기는 냉동사이클의 각 회로의 상기 제2증발기와 상호 열교환하도록 접촉 설치된다.In addition, the third condenser of the low-temperature cycle circuit is installed in contact with the second evaporator of each circuit of the refrigerating cycle to exchange heat with each other.
또한, 상기 건조 장치의 냉동사이클 중 자가동결회로는 구체적으로 제1압축기, p1배관, p2배관, A1전자밸브, p3배관, p4배관, 제1응축기, p5배관, 제2응축기, p6배관, A2전자밸브, 제1팽창변, 열판, p8배관, A3전자밸브, p9배관, p10배관, 제2증발기, p11배관, 다시 제1압축기로 연속하여 이어지는 구성을 갖는다.In addition, the self-freezing circuit during the refrigeration cycle of the drying device is specifically a first compressor, p1 pipe, p2 pipe, A1 solenoid valve, p3 pipe, p4 pipe, first condenser, p5 pipe, second condenser, p6 pipe, A2 The solenoid valve, the first expansion valve, the hot plate, the p8 pipe, the A3 solenoid valve, the p9 pipe, the p10 pipe, the second evaporator, the p11 pipe, and the first compressor are continuously connected.
또한, 상기 건조 장치의 냉동사이클 중 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지회로는 구체적으로 제1압축기, p1배관, p2배관, B1전자밸브, p12배관, 열판, p8배관, B3전자밸브, p13배관, p4배관, 제1응축기, p5배관, 제2응축기, p6배관, B2전자밸브, 제2팽창변, p14배관, 콜드트랩, p15배관, p10배관, 제2증발기, p11배관, 다시 제1압축기로 연속하여 이어지는 구성을 갖는다.In addition, the heating plate temperature rise and cold trap temperature maintenance circuit during the refrigeration cycle of the drying device is specifically a first compressor, p1 pipe, p2 pipe, B1 solenoid valve, p12 pipe, hot plate, p8 pipe, B3 solenoid valve, p13 pipe, p4 piping, 1st condenser, p5 piping, 2nd condenser, p6 piping, B2 solenoid valve, 2nd expansion valve, p14 piping, cold trap, p15 piping, p10 piping, 2nd evaporator, p11 piping, back to the 1st compressor continuously to have the following configuration.
상기에 부가하여, 상기 건조 장치의 냉동사이클 중 콜드트랩냉각 및 온도유지회로는 구체적으로 제1압축기, p1배관, p2배관, A1전자밸브, p3배관, p4배관, 제1응축기, p5배관, 제2응축기, p6배관, B2전자밸브, 제2팽창변, p14배관, 콜드트랩, p15배관, p10배관, 제2증발기, p11배관, 다시 제1압축기로 연속하여 이어지는 구성을 갖는다.In addition to the above, the cold trap cooling and temperature maintenance circuit during the refrigeration cycle of the drying device is specifically the first compressor, p1 pipe, p2 pipe, A1 solenoid valve, p3 pipe, p4 pipe, first condenser, p5 pipe, second 2 condenser, p6 pipe, B2 solenoid valve, 2nd expansion valve, p14 pipe, cold trap, p15 pipe, p10 pipe, second evaporator, p11 pipe, and has a configuration continuously connected to the first compressor.
본원 발명의 또 다른 측면으로서, 건조 장치의 냉동사이클에는 콜드트랩의 제상사이클이 추가로 구비되고, 상기 제상사이클은 제1압축기, C1 밸브, p24배관, p14배관, 콜드트랩(550), p15배관, p10배관, 제2증발기(560), p11배관, 제1압축기로 연속하여 이어지는 것이 특징인 히트펌프 방식을 채용한 진공 건조 장치를 제공한다. As another aspect of the present invention, a defrost cycle of a cold trap is additionally provided in the refrigeration cycle of the drying device, and the defrost cycle is a first compressor, C1 valve, p24 pipe, p14 pipe, cold trap 550, p15 pipe. , p10 pipe, second evaporator 560, p11 pipe, provides a vacuum drying apparatus employing a heat pump method characterized in that it is continuously connected to the first compressor.
이하 본 발명을 실시예를 중심으로 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail focusing on examples.
(제1실시예)(Example 1)
본 발명의 건조 장치(100)는 원통형 바디(110) 내에 피건조물이 적치되는 프로세서 챔버(200)와 승화된 수분을 채집하기 위한 콘덴서 챔버(300)가 격벽(120)을 사이로 인접하여 배치되어 구성되고, 양 챔버 사이에는 도관(130)이 상호 연통되도록 구비된다. In the
프로세스 챔버(200)의 일측에는 제1도어(220)가 형성되어 있어 피건조물의 반입이 가능하며, 상기 제1도어(220)의 중앙부에는 제1관찰창(230)이 구비되어 건조과정을 모니터링할 수 있도록 되어있다. A
콘덴서 챔버(300)의 일측에도 제2도어(320) 및 제2관찰창(330)이 각각 구비된다. 상기 각 도어는 바디(110)에 견고하게 밀착되어 있어 진공펌프(140)의 작동에 의한 고진공도 유지가 가능하다. A
프로세스 챔버(200)내에는 피건조물을 적치하기 위한 선반(210)이 포함되어 있으며, 선반(210)은 추후 설명할 초저온사이클(500)의 열판(540)으로서 동시에 작용한다. A
선반(210)은 통상적으로 피건조물의 층별 적치가 가능하도록 복수로 구비됨이 바람직하다. It is preferable that the
열판(540)으로서의 선반(210) 전후단에는 초저온사이클(500)의 냉매배관이 접속하기 위한 냉매관연결부(250a,b)가 각각 구비된다. Refrigerant pipe connection parts 250a and b for connecting the refrigerant pipe of the cryogenic cycle 500 are respectively provided at front and rear ends of the
프로세스 챔버(200)의 하부 일측에는 제1배수관(240)이 추가로 구비되어 있어 챔버의 청소나 오작동에 의해 프로세스 챔버(200) 내에 발생한 물의 배수로 역할을 한다. A
상기 제1배수관(240) 또한 고도의 밀봉이 가능하도록 구비되어 챔버 내 고진공 유지가 가능하다. The
선반(210)의 일부분에는 선반(210)의 온도 제어를 위한 모니터링 수단으로서 온도센서(570)가 부착되어 있고 온도센서(570)에 의해 측정되는 선반(210)의 온도는 제어부(150, 미도시)로 전달된다.A temperature sensor 570 is attached to a portion of the
콘덴서 챔버(300)는 프로세스 챔버 내의 피건조물 내부에 동결되어 있던 얼음 형태의 수분이 승화하면서 발생한 수증기를 포집하는 역할을 한다. The
이 승화된 수증기는 상기 콘덴서 챔버(300)에 진공을 형성하도록 설치된 진공펌프(140)에 의해 외부로 배출시킬 수 있으나, 일반적인 동결건조 공정의 압력에서 얼음 1㎖는 수증기 1,000,000㎖ 이상으로 되기 때문에 진공펌프(140)로 배출시키는 것은 비경제적이다. This sublimated water vapor can be discharged to the outside by the
또한 배기되는 수분이 진공펌프(140)를 노후시킬 수도 있어, 대부분 콘덴서 챔버(300) 내에 위치하는 초저온사이클(500)의 콜드트랩(550)을 이용하여 수증기를 재 동결시키고, 건조가 완료된 후 제상하여 외부로 배출하는 방법을 이용한다. In addition, the exhausted moisture may age the
콘덴서 챔버(300)의 중앙에는 초저온사이클(500)의 콜드트랩(550)이 배치된다. 콜드트랩(550)의 전후 양단에는 초저온사이클의 냉매배관이 접속되는 냉매관연결부(350a,b)가 구비된다. A cold trap 550 of the cryogenic cycle 500 is disposed in the center of the
콘덴서 챔버(300)의 하부는 콜드트랩(550)에 착상된 얼음덩어리들이 제상되면서 발생하는 물의 저장부로서 작용하고, 상기 제상된 물은 콘덴서 챔버(300)의 하부에 마련된 제2배수관(340)에 의해 외부로 배수된다. The lower portion of the
상기 제2배수관(340) 또한 긴밀하게 폐색될 수 있어 진공펌프(140)에 의한 챔버 내 고진공에 영향은 없다. The
한편, 상기 콘덴서 챔버(300)의 상측에는 진공펌프(140)에 연결되는 배기라인(141)의 배기라인연결부(360)가 포함되어 있다. Meanwhile, an exhaust line connection part 360 of the exhaust line 141 connected to the
진공펌프(140)의 용량은 프로세스 챔버(200) 및 콘덴서 챔버(300)의 목표 압력이 20분 내외로 달성될 수 있도록 설정한다. The capacity of the
상기 콜드트랩(550)에는 필요에 따라 온도센서가 추가로 구비될 수 있고, 측정된 온도값은 제어부(150)로 전달되어 전체적인 건조과정의 모니터링 및 제어에 활용될 수 있다. A temperature sensor may be additionally provided in the cold trap 550 as necessary, and the measured temperature value may be transmitted to the
상기 기재로 명확한 바와 같이 프로세스 챔버(200)와 콘덴서 챔버(300)는 도관(130)으로 자유 연통되도록 연결되어 있어 프로세스 챔버(200) 내의 피건조물에서 승화된 수분이 자유롭게 콘덴서 챔버(300)의 콜드트랩(550)에 착상된다. As is clear from the above description, the
도관(130)은 통상 관 형태로 구비되는 것이나, 착상을 일정하게 하기 위한 구조상의 변경 즉, 나팔관 형태 등으로 바뀌어 질 수 있는 등 그 형상이 제한되는 것은 아니다. The
또한, 상기 도관(130)의 둘레로 히터가 추가로 구비되어 착상된 수분에 의한 도관(130)의 폐색을 방지할 수 있다.In addition, a heater is additionally provided around the
이하 설명되지 않은 부분은 당해 기술분야에서 주지되어 있는 기술들로서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 요지를 해하지 않는 범위 내에서 큰 어려움 없이 조합하여 적용할 수 있는 것에 해당하므로 여기서는 생략하기로 한다.Parts not described below correspond to techniques well-known in the art, and those of ordinary skill in the art can combine and apply them without great difficulty within the scope of not impairing the technical gist of the present invention, so it will be omitted here.
본 발명의 냉동사이클은 통상의 동결용 냉동사이클에 이원냉동 및 히트펌프 방식을 도입한다. The refrigeration cycle of the present invention introduces a binary refrigeration and a heat pump method to a conventional refrigeration cycle for freezing.
이원냉동 방식은 목표 챔버 내의 온도를 -50도 정도의 초저온으로 유지하기 위하여 채용되는 냉동방식의 일종으로 주로 상업용이나 이화학용으로 이용되어 왔다. The binary refrigeration method is a kind of refrigeration method employed to maintain the temperature in the target chamber at a very low temperature of about -50 degrees, and has been mainly used for commercial or physicochemical purposes.
통상 단일의 압축기를 사용하는 경우, 압축기 용량, 냉매의 종류 및 응축 측온도 등에 따라 증발 측의 온도가 결정되는데, 경제적으로 의미가 있는 압축기의 용량에는 한계가 있고, 채용가능한 냉매의 선택에 있어서도 제한적이며, 통상적으로 응축기의 온도가 실온 상태이므로, 최대로 하강 시킬수 있는 목표 온도 또한 제한적이다. In general, when a single compressor is used, the temperature on the evaporation side is determined according to the compressor capacity, the type of refrigerant, and the condensation side temperature, etc. However, there is a limit to the economically meaningful capacity of the compressor, and there is a limit in the selection of an employable refrigerant. In general, since the temperature of the condenser is at room temperature, the target temperature that can be lowered to the maximum is also limited.
이러한 문제를 해결하는 하나의 방법이 단계별로 냉동과정을 작동시키는 즉, 연속적으로 작동하는 두 개 이상의 냉동사이클을 조합하는 이원냉동 사이클을 도입하는 것이다. One way to solve this problem is to introduce a binary refrigeration cycle that operates the refrigeration process step by step, that is, combines two or more refrigeration cycles that operate continuously.
이원냉동사이클은 저온 측 사이클(이하 “초저온사이클(500)”이라 한다)의 응축부와 고온 측 사이클(이하 “저온사이클(400)”이라 한다)의 증발부가 서로 열교환을 하도록 결합되어, 초저온사이클(500)의 증발부 온도가 초저온까지 내려갈 수 있도록 한 것이다. 이원냉동 사이클은 압축기의 일이 줄어드는 반면, 냉동용량은 늘어나 결과적으로 성능계수가 개선되는 효과가 있다. In the binary refrigeration cycle, the condensing part of the low-temperature side cycle (hereinafter referred to as “cryogenic cycle 500”) and the evaporating part of the high-temperature side cycle (hereinafter referred to as “low-
본 발명에서는 저온사이클(400)에 저온 냉매로서 채용하고, 초저온사이클(500)에는 초저온 특성이 우수한 초저온냉매(비등점 -82도)을 사용하여 초저온사이클(500)의 증발부 즉, 프로세스 챔버(200) 내 온도를 -50도 정도까지 냉각할 수 있도록 설계된다.In the present invention, it is employed as a low-temperature refrigerant in the low-
저온사이클(400)은 제2압축기(410), p17배관, 제3응축기(420), p18배관, 제3팽창변(430), 제3증발기(440) 및 p19배관이 순차적으로 연결되어 구성된다. The low-
상기 저온사이클(400)의 각 배관의 경로 중에는 필요에 따라 오일분리기, 액분리기, 제어밸브 등이 배치될 수 있다. An oil separator, a liquid separator, a control valve, etc. may be disposed in the path of each pipe of the low-
제3응축기(420)는 실온 상태에 놓여있어 팬에 의하여 외측 공기와 열교환하도록 되어 있고, 상기 제3증발기(440)는 초저온사이클(500)의 제2응축기(521)와 냉매가 서로 섞이지 않은 상태에서 열교환이 일어나도록 대향류열교환기(600) 형태로 결합되어 배치된다. The
제3응축기(420)의 열교환 용량, 대향류열교환기(600)의 열교환 면적에 대한 설계 또는 저온사이클(400)의 운전제어 방법 등은 당 기술분야에서 널리 알려진 주지 기술들을 이용하여 각별한 어려움 없이 정해질 수 있다. The heat exchange capacity of the
저온사이클(400)의 제3증발기(440)에 전달되는 열은 모두 초저온사이클(500)의 제2응축기(521)에서 전달되도록 대향류열교환기(600)의 단열은 견고하게 유지되어야 한다. The insulation of the counter-flow heat exchanger 600 must be firmly maintained so that all heat transferred to the
상기 이원냉동 방식의 저온사이클(400)은 초저온사이클(500) 각 모드의 운전 중 상시적으로 운용되어 성에너지를 실현한다.The low-
다음으로 초저온사이클(500)에 대하여 설명한다. Next, the cryogenic cycle 500 will be described.
초저온사이클(500)은 자가동결모드(501), 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502) 및 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)를 포함하여 구성된다. The cryogenic cycle 500 is configured to include a self-freezing mode 501 , a hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 , and a cold trap cooling and temperature maintenance mode 503 .
자가동결모드(501)는 프로세스 챔버(200) 내에 피건조물이 적치된 후 피건조물을 목표 온도까지 하강시키는 사이클 형태이다. The self-freezing mode 501 is a cycle type in which the object to be dried is lowered to a target temperature after the object to be dried is placed in the
자가동결모드(501)에서는 콜드트랩(550)에는 냉매가 순환되지 않으며, 프로세스 챔버(200) 내의 열판(540)이 증발기 역할을 하는 것으로, 선반(210)의 표면온도가 적어도 -50도 이하로 떨어져 피건조물을 급속히 동결시킨다. In the self-freezing mode 501 , no refrigerant is circulated in the cold trap 550 , and the hot plate 540 in the
자가동결모드(501)의 사이클 구성은 제1압축기(510), p1배관, 오일분리기(512), p2배관, A1전자밸브, p3배관, p4배관, 제1응축기(520), p5배관, 제2응축기(521), p6배관, A2전자밸브, 제1팽창변(530), 열판(540), p8배관, A3전자밸브, p9배관, p10배관, 제2증발기(560), p11배관으로 연속하여 이어지는 구성이다. The cycle configuration of the self-freezing mode 501 is the first compressor 510, p1 pipe, oil separator 512, p2 pipe, A1 solenoid valve, p3 pipe, p4 pipe, first condenser 520, p5 pipe, second 2 condenser 521, p6 pipe, A2 solenoid valve, first expansion valve 530, hot plate 540, p8 pipe, A3 solenoid valve, p9 pipe, p10 pipe, second evaporator 560, p11 pipe in succession It is the following configuration.
이 때 p2배관으로부터 이어지는 B1전자밸브 및 p8배관으로부터 이어지는 B3전자밸브, p6배관으로부터 이어지는 B2전자밸브는 닫혀 있어야 하며, 각 전자밸브의 개폐는 제어부(150)에 구비되는 중앙처리장치에 탑재된 제어프로그램에 의하여 제어된다.At this time, the B1 solenoid valve connected from the p2 pipe, the B3 solenoid valve connected from the p8 pipe, and the B2 solenoid valve connected from the p6 pipe should be closed, and the opening and closing of each solenoid valve is controlled by the central processing unit provided in the
상기 오일분리기(512)는 제1압축기(510) 배출단에 구비되는 것으로 배출압에 의하여 유출되는 압축기오일을 걸러 p16배관을 통해 되돌리는 역할을 하는 것으로 이하 각 사이클 모드의 설명에서 같다. The oil separator 512 is provided at the discharge end of the first compressor 510, and serves to filter the compressor oil flowing out by the discharge pressure and return it through the p16 pipe, which is the same in the description of each cycle mode below.
제1압축기(510)의 입구단에는 p11배관에 이어져 액분리기(511)가 부착되며 제1압축기(510)로 액냉매가 유입되는 것을 방지한다. A liquid separator 511 is attached to the inlet end of the first compressor 510 connected to the p11 pipe, and the liquid refrigerant is prevented from flowing into the first compressor 510 .
저온저압의 포화증기 냉매는 제1압축기(510)에 의하여 고온 고압의 이상 냉매로 등엔트로피적으로 압축되고, 제1응축기(520) 및 제2응축기(521)를 통과하며 고온 고압의 포화액 상태로 된다. The low-temperature and low-pressure saturated steam refrigerant is isentropically compressed into a high-temperature and high-pressure ideal refrigerant by the first compressor 510, passes through the first condenser 520 and the second condenser 521, and is in a high-temperature and high-pressure saturated liquid state. becomes
포화액 상태의 냉매는 제1팽창변(530)을 통과하며 교축되어 압력이 증발기 압력으로 강하된다. 이어서 낮은 건도의 포화 혼합물 상태로 열판(540)으로 들어간 냉매는 프로세스 챔버(200) 내의 열을 흡수함으로써 증발된다. The refrigerant in the saturated liquid state passes through the first expansion valve 530 and is throttled so that the pressure is lowered to the evaporator pressure. Then, the refrigerant entering the hot plate 540 as a saturated mixture of low dryness is evaporated by absorbing heat in the
이 때 냉매의 증발온도는 대략피건조물의 종류에 따라 -40℃ ~-70℃ 정도로 냉동시키고자 하는 공간의 목표온도보다 낮게 설정된다. At this time, the evaporation temperature of the refrigerant is set lower than the target temperature of the space to be frozen by approximately -40°C to -70°C depending on the type of object to be dried.
단, 콜드트랩온도는 -70℃이하로 설정된다. 완전하게 증발되지 않은 일부 포화 액상의 냉매는 제2증발기(560)를 통과하며 완전하게 증발하여 포화증기 상태로 제1압축기(510)로 돌아감으로써 자가동결모드(501)에 의한 사이클로 완성된다. However, the cold trap temperature is set below -70℃. The partially saturated liquid refrigerant that has not been completely evaporated passes through the second evaporator 560 and is completely evaporated and returned to the first compressor 510 as a saturated vapor state, thereby completing the cycle by the self-freezing mode 501 .
앞서 설명한 바와 같이 이원냉동 방식에 의해 제2응축기(521)는 대향류열교환기(600) 형태로 저온사이클(400)의 제3증발기(440)와 열교환 하므로, 자가동결모드(501)의 응축온도는 통상의 실외 온도 조건보다 충분히 낮고, 이에 의해 초저온사이클의 증발부 온도 즉, 열판(540)의 표면온도는 초저온 유지가 가능하다.As described above, since the second condenser 521 exchanges heat with the
초저온사이클(500)의 재생사이클에 대하여 설명한다. A regeneration cycle of the cryogenic cycle 500 will be described.
자가동결모드(501)의 제1응축기(520)와 제2증발기(560)는 인접하여 배치되어 있어 상호 열교환이 가능하다. 대향류 방식과 같이 상호 열교환이 가능한 구성이면 어떤 구조이든 가능하다. The first condenser 520 and the second evaporator 560 of the self-freezing mode 501 are disposed adjacent to each other, so that mutual heat exchange is possible. Any structure is possible as long as it is a configuration that allows mutual heat exchange, such as a counterflow method.
상기 제1응축기(520)와 제2증발기(560)간의 열교환이 가능해짐으로써 제1응축기(520)에 의하여 버려져야만 했던 폐열이 제2증발기(560)에 의하여 재생되는 효과가 있다. As heat exchange between the first condenser 520 and the second evaporator 560 becomes possible, there is an effect that waste heat that had to be discarded by the first condenser 520 is regenerated by the second evaporator 560 .
재생사이클에 의하여 고압의 기상 냉매는 좀 더 냉각되어 제1팽창변(530)에 유입되는 온도가 낮아지고 결과적으로 제1팽창변(530)의 출구온도도 낮아져, 열판(540) 온도가 좀 더 하강하게 된다. By the regeneration cycle, the high-pressure gaseous refrigerant is cooled a little more, and the temperature introduced into the first expansion valve 530 is lowered. do.
결국 통상의 냉동사이클에 비하여 프로세스 챔버(200) 내 초저온 실현이 가능하다는 장점이 있다. 상기의 재생사이클에 관한 사항은 이하에서 설명하는 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502) 및 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)에서도 같이 적용된다.As a result, there is an advantage in that it is possible to realize an ultra-low temperature in the
자가동결모드(501)에 의해 프로세스 챔버(200) 내의 피건조물이 목표 온도로 하강하여 완전히 동결된 것이 확인되면, 프로세스 챔버(200)를 고진공 상태로 유지한 후 승화에 의한 건조를 진행한다. When it is confirmed that the object to be dried in the
물의 삼중점 이하 압력상태에서 열판(540)에 열에너지를 부가하면 전달된 열은 피건조물 내 수분의 상태변화 잠열로써 사용되며 얼음이 곧바로 수증기로 변하는 승화작용이 일어난다. 증발된 수분은 콘덴서 챔버(300)에 구비되는 콜드트랩(550)에 의하여 착상 포집된다. When heat energy is added to the hot plate 540 in a pressure state below the triple point of water, the transferred heat is used as latent heat of change in the state of the moisture in the object to be dried, and sublimation occurs in which ice is immediately converted to water vapor. The evaporated moisture is captured by the cold trap 550 provided in the
따라서, 열판(540)으로는 열이 공급되는 반면, 콜드트랩(550)의 표면온도는 초저온으로 유지되어야 한다. Therefore, while heat is supplied to the hot plate 540 , the surface temperature of the cold trap 550 should be maintained at an extremely low temperature.
상기 작용이 가능한 히트펌프 방식의 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)가 개시된다. A heat-pump-type hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 capable of the above operation is disclosed.
본원 발명의 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)는 제1압축기(510), p1배관, 오일분리기(512), p2배관, B1전자밸브, p12배관, 열판(540), p8배관, B3전자밸브, p13배관, p4배관, 제1응축기(520), p5배관, 제2응축기(521), p6배관, B2전자밸브, 제2팽창변(531), p14배관, 콜드트랩(550), p15배관, p10배관, 제2증발기(560), p11배관, 제1압축기(510)로 연달아 이어지는 구성을 갖는다. 이 때, A1전자밸브, A3전자밸브, A2전자밸브는 닫힌 상태로 유지되어야 한다. The hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 of the present invention is a first compressor 510, p1 pipe, oil separator 512, p2 pipe, B1 solenoid valve, p12 pipe, hot plate 540, p8 pipe, B3 solenoid valve, p13 piping, p4 piping, 1st condenser 520, p5 piping, 2nd condenser 521, p6 piping, B2 solenoid valve, 2nd expansion valve 531, p14 piping, cold trap (550), It has a configuration continuously connected to the p15 pipe, the p10 pipe, the second evaporator 560 , the p11 pipe, and the first compressor 510 . At this time, the A1 solenoid valve, A3 solenoid valve, and A2 solenoid valve should be kept closed.
자가동결모드(501)에서 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)로 변환되기 위하여 각 전자밸브(A1,A2,A3,B1,B2,B3)의 개폐를 토글(toggle)시키는 것으로 족하다. It is sufficient to toggle the opening and closing of each of the solenoid valves A1, A2, A3, B1, B2, and B3 in order to change from the self-freezing mode 501 to the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 .
열판(540)은 초저온사이클(500)의 증발부로 작용하던 것이 모드 변환에 의해 고온 고압의 증기냉매가 유입되는 응축부로 작용하게 되며, 동결된 피건조물에 승화에 필요한 잠열을 공급하게 된다. The hot plate 540 acts as a condensing part into which high-temperature and high-pressure steam refrigerant flows by mode conversion from acting as an evaporation part of the cryogenic cycle 500, and supplies latent heat necessary for sublimation to the frozen object to be dried.
한편, 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)에서 콜드트랩(550)은 증발부로서 작용하고 표면의 온도가 내려가 프로세스 챔버(200)에서 승화에 의해 유입되는 수분을 착상에 의하여 포집할 수 있게 된다. On the other hand, in the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502, the cold trap 550 acts as an evaporator, and the temperature of the surface decreases and the moisture introduced by sublimation in the
저온사이클(400)에 의한 이원냉동이나 제1응축기(520) 및 제2증발기(560)의 상호 작용에 의한 재생의 효과는 열판온도상승 및 콜드트랩 온도유지모드(502)에서도 동일하다.The effect of binary freezing by the
진공 동결건조기의 승화에 있어 히트펌프 방식의 장점에 대하여 설명한다. The advantages of the heat pump method in sublimation of the vacuum freeze dryer will be described.
앞서 설명한 바와 같이 종래에는 승화에 필요한 에너지의 공급에 있어 보일러 또는 전기히터(31)를 이용하는 브라인의 순환사이클(33)을 이용하였다. As described above, in the related art, in the supply of energy required for sublimation, a brine circulation cycle 33 using a boiler or an electric heater 31 was used.
그러나 엑서지(exergy) 이론에 따르면, 동일한 양의 승화 에너지를 피건조물에 공급하기 위하여 전기히터(31)는 적어도 상기 승화 에너지만큼의 에너지가 필요한 것이나, 히트펌프 방식을 사용하게 되면 히트펌프의 성능계수가 3이라고 가정할 때, 1/3정도의 에너지면 충분하다는 것이 알려져 있다. However, according to the exergy theory, the electric heater 31 needs at least as much energy as the sublimation energy in order to supply the same amount of sublimation energy to the object to be dried. Assuming that the coefficient is 3, it is known that 1/3 of the energy is sufficient.
이는 단순히 외부로부터 유입되는 전기에너지를 열에너지로 변환하여 피건조물에 전달해 주는 종래의 전기히터(31) 방식을 벗어나, 적은에너지로 제1압축기(510)를 돌려 콘덴서 챔버(300) 내의 열을 프로세스 챔버(200) 내로 옮겨 줌으로써 일어나는 작용이다. This is different from the conventional electric heater 31 method that simply converts electric energy flowing in from the outside into thermal energy and transfers it to the object to be dried, and turns the first compressor 510 with a small amount of energy to convert the heat in the
따라서 본 발명의 히트펌프 방식에 의한 승화 과정은 에너지의 공급효율도 우수할 뿐만 아니라 콜드트랩(550)도 동시에 초저온으로 유지할 수 있어 에너지 효율이 우수하다고 할 수 있다.Therefore, in the sublimation process by the heat pump method of the present invention, not only the energy supply efficiency is excellent, but also the cold trap 550 can be maintained at a very low temperature at the same time, so it can be said that the energy efficiency is excellent.
열판(540)의 온도가 지속적으로 상승하는 경우 피건조물의 승화가 원활하게 이루어지지 못하고, 이에 의해 피건조물의 조직이 파괴되어 건조사고가 발생하므로 상기 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)는 연속하여 운전될 수 없다. When the temperature of the hot plate 540 continuously rises, the sublimation of the object to be dried is not performed smoothly, whereby the tissue of the object to be dried is destroyed and a drying accident occurs. cannot be operated continuously.
즉, 열판(540)에 주어지는 열에너지를 지속적으로 단속할 필요가 있다. 물론 이 때에 콜드트랩(550)의 온도는 낮게 지속되어 수분의 포집이 이루어져야 한다. That is, it is necessary to continuously control the thermal energy given to the hot plate 540 . Of course, at this time, the temperature of the cold trap 550 should be kept low to collect moisture.
이런 세부 목적을 달성하기 위하여 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)가 제안된다. In order to achieve this detailed purpose, a cold trap cooling and temperature maintenance mode 503 is proposed.
콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)는 제1압축기(510), p1배관, 오일분리기(512), p2배관, A1전자밸브, p3배관, p4배관, 제1응축기(520), p5배관, 제2응축기(521), p6배관, B2전자밸브, 제2팽창변(531), p14배관, 콜드트랩(550), p15배관, p10배관, 제2증발기(560), p11배관, 제1압축기(510)로 연속하여 이어지도록 구성된다. Cold trap cooling and temperature maintenance mode 503 is a first compressor 510, p1 pipe, oil separator 512, p2 pipe, A1 solenoid valve, p3 pipe, p4 pipe, first condenser 520, p5 pipe, 2nd condenser 521, p6 pipe, B2 solenoid valve, second expansion valve 531, p14 pipe, cold trap 550, p15 pipe, p10 pipe, second evaporator 560, p11 pipe, first compressor ( 510) is configured to be continuously connected.
이 때 B1전자밸브, B3전자밸브, A2전자밸브, A3전자밸브는 닫혀진 상태로 유지되어야 한다. 타 운전모드와 공통으로 대응되는 배관들은 공유되고, 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)와 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)의 변환은 제어부(150)에 의해 필요에 따라 절환된다. At this time, the B1 solenoid valve, B3 solenoid valve, A2 solenoid valve, and A3 solenoid valve should be kept closed. Pipes corresponding in common to other operation modes are shared, and the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 and the cold trap cooling and temperature maintenance mode 503 are switched as needed by the
양 모드의 절환은 A1전자밸브와 B1전자밸브를 교대로 토글(toggle)시키고, B3전자밸브 또한 이에 따라 단속함으로써 간단하게 가능해 진다. Switching between both modes is made possible simply by alternately toggling the A1 solenoid valve and the B1 solenoid valve, and also intermitting the B3 solenoid valve accordingly.
콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)에서는 콜드트랩(550)은 저온으로 유지되어 수분의 포착이 지속적으로 가능한 반면, 열판(540)에는 에너지 전달이 없어 승화가 일부 지연되는 효과가 있다. In the cold trap cooling and temperature maintenance mode 503 , the cold trap 550 is maintained at a low temperature so that moisture can be continuously captured, whereas there is no energy transfer in the hot plate 540 , so sublimation is partially delayed.
저온사이클(400)에 의한 이원냉동이나 제1응축기(520) 및 제2증발기(560)의 상호 작용에 의한 재생의 효과는 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)에서도 동일하다.The effect of dual freezing by the
사용자는 프로세스 챔버(200)의 제1도어(220)를 열어 선반(210)에 피건조물을 적치한다. 적치가 완료되면 제1도어(220) 및 콘덴서 챔버(300)의 제2도어(320)를 닫고, 각 챔버에 구비되는 제1배수관(240), 제2배수관(340) 등의 밸브를 잠가 긴밀성을 유지한다. 다음으로 제어판넬에 구비된 스위치를 눌러 자가동결을 진행한다. The user opens the
제어부(150)의 제어에 의해 진행되는 자가동결모드(501)에 의해 피건조물이 급속하게 동결된다. 최종적으로 동결되는 피건조물의 동결온도는 열판(540)의 온도를 -50도 정도로 유지할 때, 대략 -40도까지 떨어진다. The object to be dried is rapidly frozen by the self-freezing mode 501 under the control of the
피건조물의 급속동결을 돕기 위하여 통상적으로 채용되는 순환팬이 채용될 수 있다. 열판(540)에 구비되는 온도센서(570)를 이용하여 적절한 제어가 가능하고, 피건조물과 열판(540)과의 온도차는 -10도 이내에서 유지되어야 바람직한 열전달이 가능하다. A circulation fan commonly employed may be employed in order to assist in rapid freezing of the object to be dried. Appropriate control is possible by using the temperature sensor 570 provided on the hot plate 540 , and the temperature difference between the object to be dried and the hot plate 540 must be maintained within -10 degrees for desirable heat transfer.
자가동결이 완료된 것으로 판단되면, 콜드트랩이 초저온으로 냉각되고 냉각 완료후 진공 배기가 시작된다. 제어부(150)는 진공펌프(140)를 작동하여 물의 삼중점 이하 압력으로 챔버 내를 진공시킨다. When it is determined that the self-freezing is completed, the cold trap is cooled to a very low temperature, and evacuation is started after cooling is completed. The
이 때 압력은 대략 0.01Torr~0.1Torr 정도가 적당하다. 진공이 완료되면 배기라인(141)에 개방상태에서 진공상태를 유지한다. At this time, the appropriate pressure is about 0.01 Torr ~ 0.1 Torr. When the vacuum is completed, the vacuum state is maintained in an open state in the exhaust line 141 .
필요에 따라 배기라인(141)에 제어부(150)에 의해 전자적으로 제어되는 전자밸브 및 압력계를 추가로 구비하고 PID 제어를 이용하여 고진공을 유지할 수 있다. 고진공 상태에서 제어부(150)는 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)를 진행한다. If necessary, a solenoid valve and a pressure gauge electronically controlled by the
응축부로 작용하는 열판(540)에 열에너지가 전달되어 피건조물에 응결된 얼음의 승화에 이용되고, 승화된 수분은 증발부로 작용하는 저온의 콜드트랩(550)에 착상된다. Thermal energy is transferred to the hot plate 540 acting as a condensing unit and used for sublimation of ice condensed on the object to be dried, and the sublimated moisture is deposited on the low-temperature cold trap 550 acting as an evaporator.
상기 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)는 피건조물의 양에 따라 달라지나 대략 1시간 정도 운전을 거듭하여 열판(540)의 온도가 -30도로 될 때까지 지속된다. The hot plate temperature increase and cold trap temperature maintenance mode 502 varies depending on the amount of the object to be dried, but the operation is repeated for about 1 hour and continues until the temperature of the hot plate 540 reaches -30 degrees.
이 후 대략 1시간 정도의 일정 온도 유지 과정을 갖는다. 상기 일정 온도 유지과정은 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)와 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)를 PID 콘트롤에 의하여 절환시킴으로서 가능하다.After that, it has a constant temperature maintenance process for about 1 hour. The constant temperature maintenance process is possible by switching the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 and the cold trap cooling and temperature maintenance mode 503 by PID control.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 간단하게 전자밸브를 토글시킴으로서 열판(540)에 열에너지를 공급을 단속하는 단계이다. That is, as described above, it is a step of intermittently supplying thermal energy to the hot plate 540 by simply toggling the solenoid valve.
열판(540)에 구비되는 온도센서(570)를 이용하여 열판의 온도를 입력으로 하여 PID 제어를 한다. 일정 온도 유지 과정에 의하여 부분적으로 온도 구배를 갖는 피건조물이 일정한 온도로 평형된다. 이에 따라 승화 과정이 불균형 없이 완만하게 이루어지며, 건조 사고가 방지된다. A temperature sensor 570 provided in the hot plate 540 is used to input the temperature of the hot plate to perform PID control. By the constant temperature maintenance process, the to-be-dried object partially having a temperature gradient is equilibrated to a constant temperature. Accordingly, the sublimation process is performed smoothly without imbalance, and drying accidents are prevented.
다음으로 대략 2시간 정도에 걸친 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)가 진행되어 열판(540)의 온도는 -10도에 이르고, 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)와 콜드트랩냉각 및 온도유지모드(503)의 절환에 의한 일정 온도 유지 과정이 이어진다. 상기와 같은 계단식의 PID 온도 제어가 제어부(150)에 의해 진행되어 결국 대략 72시간 정도 후 피건조물은 60도 정도에 도달하고, 이 때 피건조물 내 잔여 수분은 대략 4~6% w/w까지 떨어져 건조가 완료된다. Next, the hot plate temperature rise and the cold trap temperature maintenance mode 502 progress over about 2 hours, and the temperature of the hot plate 540 reaches -10 degrees, and the hot plate temperature rises and the cold trap temperature maintenance mode 502 and the cold A constant temperature maintenance process is followed by trap cooling and switching of the temperature maintenance mode 503 . The stepwise PID temperature control as described above is performed by the
건조 완료에 따라 사용자는 진공 배기라인(141)에 마련된 밸브를 열어 진공상태를 해제하고, 제1도어(220)를 열어 피건조물을 빼낸다. 콜드트랩(550)에 착상되어 있던 얼음은 자연적으로 녹아서 제거될 수 있으며, 필요에 따라 살수 및 제상사이클을 이용하여 제거한다. 또한 기계식 제거 방법도 바람직하다. 자연적으로 혹은 살수 및 제상사이클에 의하여 녹은 물은 콘덴서 챔버(300)의 하부에 마련된 제2배수관(340)을 통해 외부로 배출된다.Upon completion of drying, the user opens a valve provided in the vacuum exhaust line 141 to release the vacuum state, and opens the
(제2실시예)(Example 2)
제2실시예는 콜드트랩(550)에 착상된 수분의 제거에 관한 것으로 이를 제외하고는 제1실시예와 유사하다. 본 발명에 따른 제2실시예는 콜드트랩(550)에 착상된 수분을 초저온사이클(500)에서 자연적으로 발생하는 고온 고압의 증기 형태 냉매를 이용하여 제거한다. The second embodiment relates to the removal of moisture implanted in the cold trap 550 and is similar to the first embodiment except for this. In the second embodiment according to the present invention, moisture implanted in the cold trap 550 is removed using a high-temperature and high-pressure vapor type refrigerant naturally generated in the cryogenic cycle 500 .
앞서 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)에서 설명한 것과 마찬가지로 콜드트랩(550)의 제상에 있어 히트펌프 방식을 사용하므로 종래의 전기히터를 이용한 것보다 에너지 효율이 높다. As previously described in the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 , since a heat pump method is used for defrosting the cold trap 550 , energy efficiency is higher than that of a conventional electric heater.
제상사이클(504)를 실현하기 위하여 제1실시예에 더하여, p12배관과 열판(540)이 이어지는 접점 부위로부터 p15배관과 콜드트랩(550)이 이어진 접점 부위 사이로 p21배관이 추가로 구비되고, 상기 p21배관에는 A4전자밸브 및 제3팽창변(532)과 같이 구비된다. In addition to the first embodiment in order to realize the defrost cycle 504, a p21 pipe is additionally provided between the contact part where the p12 pipe and the hot plate 540 are connected to the contact part where the p15 pipe and the cold trap 550 are connected, The p21 pipe is provided with the A4 solenoid valve and the third expansion valve 532 .
또한, p14배관과 콜드트랩(550)의 접점과 p6배관 사이에는 C4전자밸브와 p22배관이 더 마련되며, 기존의 p15배관에 B4전자밸브가 추가로 구비된다. In addition, between the contact point of the p14 pipe and the cold trap 550 and the p6 pipe, a C4 solenoid valve and a p22 pipe are further provided, and a B4 solenoid valve is additionally provided in the existing p15 pipe.
제상사이클(504)을 좀 더 자세히 설명하면, 냉동사이클은 제1압축기(510), p1배관, 오일분리기(512), p2배관, A1전자밸브, p3배관, p4배관, 제1응축기(520), p5배관, 제2응축기(521), p6배관, C4전자밸브, p22배관, 콜드트랩(550), p15배관, p21배관, 제3팽창변(532), A4전자밸브, 열판(540), p8배관, A3전자밸브, p9배관, p10배관, 제2증발기(560), p11배관, 제1압축기(510)로 연속하여 이어지는 구성을 갖는다. 상기 제상사이클(504)에서 언급되지 않은 A1전자밸브, B3전자밸브, A2전자밸브, B2전자밸브, B4전자밸브는 닫혀진 상태로 유지되어야 한다. 제상사이클(504)에서도 저온사이클(400)에 의한 이원냉동이나 제1응축기(520) 및 제2증발기(560)의 상호 작용에 의한 재생의 효과는 동일하다. When the defrost cycle 504 is described in more detail, the refrigeration cycle is a first compressor 510, p1 pipe, oil separator 512, p2 pipe, A1 solenoid valve, p3 pipe, p4 pipe, first condenser 520. , p5 piping, 2nd condenser (521), p6 piping, C4 solenoid valve, p22 piping, cold trap (550), p15 piping, p21 piping, 3rd expansion valve (532), A4 solenoid valve, hot plate (540), p8 It has a configuration continuously connected to the pipe, the A3 solenoid valve, the p9 pipe, the p10 pipe, the second evaporator 560 , the p11 pipe, and the first compressor 510 . A1 solenoid valve, B3 solenoid valve, A2 solenoid valve, B2 solenoid valve, and B4 solenoid valve not mentioned in the defrost cycle 504 should be maintained in a closed state. In the defrost cycle 504, the effect of regeneration by the interaction of the binary freezing or the first condenser 520 and the second evaporator 560 by the low-
콜드트랩(550)은 응축부로 작용하고 열판(540)은 냉각부로 작용하고, 히트펌프 방식의 사이클이며, 프로세스 챔버(200)의 열에너지가 히트펌프에 의해 콜드트랩(550)으로 전달되어 제상되는 효과를 준다. The cold trap 550 acts as a condensing unit, and the hot plate 540 acts as a cooling unit. It is a heat pump type cycle, and the thermal energy of the
결과적으로 종래의 전기히터 방식의 제상고정에 비하여 에너지 효율이 급격히 상승한다. 제상된 수분은 콘덴서 챔버(300)의 하부에 마련된 제2배수관(340)을 통해 외부로 배출된다.As a result, the energy efficiency is rapidly increased compared to the conventional electric heater method of defrosting and fixing. The defrosted moisture is discharged to the outside through the
(제3실시예)(Example 3)
제3실시예는 실온 상태에 놓여 있고 팬에 의하여 외측 공기와 열교환하도록 되어 있던 저온사이클(400)의 제3응축기(420) 위치가 변경되었다는 점을 제외하고는 제1실시예와 유사하다. 통상적으로 냉매의 압축기로 액상의 냉매가 유입되는 경우 기상의 냉매만을 다루도록 설계된 압축기의 파손이 문제가 된다. 따라서 당 기술분야에서는 액분리기(511)를 설치하여 해결하고 있으나, 본 발명의 제3실시예에서는 저온사이클(400)의 제3응축기(420)를 초저온사이클(500)의 제2증발기(560)와 열교환이 가능하도록 인접하여 설치함으로서 해결한다. The third embodiment is similar to the first embodiment, except that the position of the
즉, 제2증발기(560)를 지난 액냉매는 저온사이클(400)의 제3응축기(420)로부터의 열전달에 의하여 완전히 기화된 상태로 제1압축기(510)로 유입될 수 있고 이에 의하여 냉매의 과냉 방지 및 압축기의 파손이 방지될 수 있다. 또한 본 발명의 제3실시예에 의하여 재생사이클의 효과도 배가될 수 있다. That is, the liquid refrigerant passing through the second evaporator 560 may be introduced into the first compressor 510 in a completely vaporized state by heat transfer from the
즉, 제3응축기(420)에 의하여 버려져야만 했던 폐열이 제2증발기(560)에 의하여 재생되는 효과를 얻는다.That is, the waste heat that had to be discarded by the
(제4실시예)(Example 4)
제4실시예는 B3 전자밸브의 후단으로 냉매의 역류 방지를 위한 체크밸브(710)가 설치되고, 제1압축기(510)의 출구 측에 연결된 p2배관과 입구 측에 연결된 p11배관과의 사이에 압력 조절용 바이패스밸브(C2) 및 전자밸브(C3)가 구비되도록 p30배관으로 연결되었다는 점을 제외하고는 제1실시예와 유사하다. B3 전자밸브는 동결건조 장치가 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)로 전환되는 경우 단속에 의하여 작동되는데, 자가동결모드(501)와의 전환 과정에서 냉매가 역류하는 문제가 발생할 수 있다. 건조과정에서 상기 양 모드의 전환은 온도변화에 따라 수시로 일어나게 되므로 만약 냉매의 역류가 발생하는 경우, 건조 성능이 급격히 저하될 수 있는 문제가 있다. In the fourth embodiment, a check valve 710 for preventing a reverse flow of refrigerant is installed at the rear end of the B3 solenoid valve, and between the p2 pipe connected to the outlet side of the first compressor 510 and the p11 pipe connected to the inlet side. It is similar to the first embodiment except that the bypass valve (C2) for pressure control and the solenoid valve (C3) are connected to the p30 pipe to be provided. The B3 solenoid valve is operated by intermittent operation when the freeze-drying apparatus is switched to the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 , but a reverse flow of refrigerant may occur during the switching process to the self-freezing mode 501 . In the drying process, the switching of both modes occurs frequently according to temperature changes, so if a reverse flow of the refrigerant occurs, there is a problem that the drying performance may be rapidly deteriorated.
따라서 본 발명의 제4실시예에서는 B3 전자밸브의 후단으로 체크밸브(710)를 두어 해결한다. Therefore, in the fourth embodiment of the present invention, the check valve 710 is placed at the rear end of the solenoid valve B3 to solve the problem.
상기 체크밸브(710)는 당 기술분야에서 공지된 것으로서 B3 전자밸브 방향으로의 역류를 방지하는 반면 그 반대쪽으로는 원활한 흐름이 되도록 설치한다.The check valve 710 is installed to prevent a reverse flow in the direction of the B3 solenoid valve as known in the art, while providing a smooth flow in the opposite direction.
또한, 제4실시예에서는 제1압축기(510)의 출구와 입구 사이로 압력 조절용 바이패스밸브(C2)가 설치된다. 상기 바이패스밸브(C2)는 B1 혹은 A1 전자밸브 측으로 유입되는 냉매의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지한다.In addition, in the fourth embodiment, a bypass valve (C2) for regulating the pressure is installed between the outlet and the inlet of the first compressor (510). The bypass valve C2 prevents the pressure of the refrigerant flowing into the B1 or A1 solenoid valve from excessively increasing.
즉, 설정 압력치 이상의 제1압축기(510)의 출구압이 상승하는 경우 바이패스 작동하여 압력을 일정하게 유지하도록 한다. That is, when the outlet pressure of the first compressor 510 rises above the set pressure value, the bypass operation is performed to maintain the pressure constant.
p2배관과 p11배관을 연결하는 p30배관에는 팽창탱크(700) 및 전자밸브(C3)가 추가로 구비될 수 있다.An expansion tank 700 and a solenoid valve C3 may be additionally provided in the p30 pipe connecting the p2 pipe and the p11 pipe.
(제5실시예)(Example 5)
제5실시예는 원통형 바디(110) 내에 피건조물의 적치를 위해 마련되는 선반(210)에 선반(210)과 이격되도록 트레이(211)가 마련된다는 점을 제외하고는 제1실시예와 유사하다. 본 발명의 건조 장치는 앞서 설명한 바와 같이 원활한 건조를 위하여 열판(540) 즉 선반(210)이 증발기로서 작용하는 자가동결모드(501)와 열판(540) 혹은 선반(210)이 응축기로 작용하는 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502) 사이에서 전환 운전을 수행한다. The fifth embodiment is similar to the first embodiment, except that the tray 211 is provided to be spaced apart from the
선반(210)이 증발기로서 작용하다가 응축기로서 작용하게 되면 선반(210) 표면의 온도는 극적으로 달라지게 된다.When the
즉 초저온사이클(500)의 냉동사이클 상 증발온도와 응축온도 사이에서 급작스러운 변화를 겪는데, 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)에서 냉매 핫가스(hot gas)가 동결에 의하여 복귀하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. That is, the cryogenic cycle 500 undergoes a sudden change between the evaporation temperature and the condensation temperature during the refrigeration cycle. In the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502, the refrigerant hot gas does not return by freezing. Problems may arise that cannot be
이는 건조 장치가 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지모드(502)로 전환되어 선반(210)이 응축온도에 있는 반면, 선반(210)에 적치되어 있던 피건조물은 증발온도와 유사한 온도로 유지되기 때문이다. This is because the drying device is switched to the hot plate temperature rise and cold trap temperature maintenance mode 502 so that the
즉, 피건조물의 낮은 온도로 인하여 선반(210)을 지나는 냉매 핫가스는 동결되고 동결된 냉매는 복귀하지 못하므로서 전체적인 사이클이 흐트러지게 된다. That is, the refrigerant hot gas passing through the
이런 문제점을 제거하기 위하여 본 발명의 제5실시예에서는 선반(210)의 상부 표면에 다수의 돌기부(212)를 형성하고 상기 돌기부(212)에 적치되도록 설계된 트레이(211)를 구비한다. 이에 의해 낮은 온도의 피건조물은 선반(210)에 직접 접촉되지 않고 트레이(211)에 적치되게 되므로 냉매 핫개스가 동결되는 문제점은 발생하지 않는다. 상기 피건조물은 트레이(211)에 일렬 적치되어 열복사에 의하여 동결되고 증발된다.In order to eliminate this problem, in the fifth embodiment of the present invention, a plurality of protrusions 212 are formed on the upper surface of the
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건조 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.17 is a schematic configuration diagram of a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건조 장치는 도 9 내지 도 16에 개시된 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치의 구성에 더하여 설치 모듈(800)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17 , the drying apparatus according to another embodiment of the present invention may further include an installation module 800 in addition to the configuration of the drying apparatus according to the embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 9 to 16 . .
진공챔버(10)는 건조 대상물을 내부에 수용하고 내부를 진공으로 배기하여 냉동된 건조 대상물 내부의 수분이 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 승화할 수 있도록 진공을 유지하기 위한 내압용기 형상의 챔버(chanber)로 형성된다.The
진공챔버(10)는 작동시에는 내부가 진공으로 유지되므로 내부와 외부의 압력차이가 1기압이 발생하므로 외압에 의한 좌굴이 발생되지 않는 강도로 제작되며, 좌굴강도의 개선을 위한 보강 프레임(미도시) 등이 추가로 구비될 수 있다.The
또한, 진공챔버(10)는 통상적인 내압용기 설계기법을 통한 형태는 모두 적용이 가능하나 바람직한 일 실시예로서 ASME 보일러 코드의 좌굴강도 설계기준을 적용하여 설계할 수도 있다.In addition, the
진공챔버(10)의 개구부에는 도어(110)가 설치되어 있으며, 도어(110) 중앙에는 챔버 내부를 관찰할 수 있도록 투명창(107)이 설치된다.A
이때, 도어(110)와 접하는 진공챔버(10)의 개구부에는 밀폐를 위한 실링장치가 설치되어 있다. 실링 장치는 오링(O-ring) 등과 같이 통상적으로 진공밀폐를 위하여 사용되는 실링 장치가 모두 적용 가능하다.At this time, a sealing device for sealing is installed in the opening of the
도어(110)는 챔버 본체에 밀착될 수 있도록 도어(110) 외주연을 따라 다수 개의 고정장치가 설치될 수 있다.The
진공챔버(10)의 하부에는 프레임(40)이 진공챔버(10)를 지지하고 있으며, 프레임(40) 내부에는 상술한 진공펌프, 열매체 냉동 및 가열기 등의 장치들이 배치될 수 있고, 상기 장치들은 필요에 따라 프레임 내부 또는 외부에 선택하여 배치할 수 있다.A
프레임(40)의 하부에는 장치의 이동을 쉽게 하기 위하여 바퀴(41)를 설치한다.A wheel 41 is installed at the lower portion of the
설치 모듈(800)은 프레임(40)에 진공챔버(10)를 설치하되, 진공챔버(10)의 기울기를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.The installation module 800 may be formed to install the
예를 들면, 설치 모듈(800)은 프레임(40)의 상측면에 설치될 수 있으며, 진공챔버(10)의 외주면에 구비되는 설치 하우징(105)을 지지하도록 결합 설치될 수 있다. 이와 관련하여 도 18을 참조하여 구체적으로 설명한다.For example, the installation module 800 may be installed on the upper surface of the
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 설치 모듈을 보여주는 도면이다.18 and 19 are views showing an installation module according to an embodiment of the present invention.
도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 설치 모듈(800)은 설치 바아(820), 설치 블록(840), 설치 플레이트(830), 구동부(810) 및 지지부(850)를 포함할 수 있다.18 and 19 , the installation module 800 according to an embodiment of the present invention includes an
설치 바아(820)는 프레임(40)의 상측면에 진공챔버(10)의 축방향으로 설치될 수 있다.The
설치 바아(820)는 한 쌍의 레일로 적용될 수 있다.The
설치 블록(840)은 설치 바아(820)를 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 설치 바아(820)에 설치될 수 있다.The
설치 플레이트(830)는 설치 블록(840)에 설치될 수 있다.The
구동부(810)는 이러한 설치 플레이트(830)를 요동시킬 수 있도록 프레임(40)의 일측에 마련될 수 있다.The driving
구동부(810)는 구동 모터(811), 구동판(812) 및 구동 로드(813)를 포함할 수 있다.The driving
구동 모터(811)는 프레임(40)의 상측면에 설치 바아(820)와 인접하여 설치될 수 있으며, 회전력을 발생시킬 수 있다.The driving
구동판(812)은 구동 모터(811)의 회전축에 결합되어 구동 모터(811)의 작동에 따라 회전할 수 있다.The driving
구동판(812)은 캠판으로 적용될 수 있다.The driving
구동 로드(813)는 구동판(812)과 설치 플레이트(830)를 상호 연결할 수 있다.The driving
이러한 구동부(810)는 구동 모터(811)가 회전하는 경우, 구동판(812)이 회전하면서 구동 로드(813)에 의해 설치 플레이트(830)를 전후방향으로 이동시킬 수 있다.When the driving
지지부(850)는 설치 플레이트(830)와 진공챔버(10)의 외주면에 구비되는 설치 하우징(105)을 상호 연결할 수 있다.The
지지부(850)는 완충 스프링으로 적용될 수 있다.The
이와 같은 설치 모듈(800)는 진공챔버(10)에서의 건조 공정이 완료된 이후 진공챔버(10)를 유동시킬 수 있도록 구비됨으로써, 진공챔버(10)의 내벽에 붙은 이물질을 쉽게 제거할 수 있도록 한다.Such an installation module 800 is provided to allow the
한편, 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건조 장치를 보여주는 도면이다.Meanwhile, FIG. 20 is a view showing a drying apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건조 장치는 도 17 내지 도 19에 도시된 건조 장치의 구성에 더하여 진동부(900)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 20 , the drying apparatus according to another embodiment of the present invention may further include a vibrating
진공챔버(10)는 건조 대상물을 내부에 수용하고 내부를 진공으로 배기하여 냉동된 건조 대상물 내부의 수분이 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 승화할 수 있도록 진공을 유지하기 위한 내압용기 형상의 챔버(chanber)로 형성된다.The
진공챔버(10)는 작동시에는 내부가 진공으로 유지되므로 내부와 외부의 압력차이가 1기압이 발생하므로 외압에 의한 좌굴이 발생되지 않는 강도로 제작되며, 좌굴강도의 개선을 위한 보강 프레임(미도시) 등이 추가로 구비될 수 있다.The
또한, 진공챔버(10)는 통상적인 내압용기 설계기법을 통한 형태는 모두 적용이 가능하나 바람직한 일 실시예로서 ASME 보일러 코드의 좌굴강도 설계기준을 적용하여 설계할 수도 있다.In addition, the
진공챔버(10)의 개구부에는 도어(110)가 설치되어 있으며, 도어(110) 중앙에는 챔버 내부를 관찰할 수 있도록 투명창(107)이 설치된다.A
이때, 도어(110)와 접하는 진공챔버(10)의 개구부에는 밀폐를 위한 실링장치가 설치되어 있다. 실링 장치는 오링(O-ring) 등과 같이 통상적으로 진공밀폐를 위하여 사용되는 실링 장치가 모두 적용 가능하다.At this time, a sealing device for sealing is installed in the opening of the
도어(110)는 챔버 본체에 밀착될 수 있도록 도어(110) 외주연을 따라 다수 개의 고정장치가 설치될 수 있다.The
진공챔버(10)는 전체가 은이나 동으로 이루어지거나, 금속판의 상측에 은, 이산화티타늄, 구리 중 어느 하나 이상의 항균물질을 일체로 코팅되는 구성으로 이루어질 수 있다.The
더하여, 상기 항균물질은, 이온상태의 증착, 도금, 스프레이 등의 방법을 이용하여 금속판의 상측에 일체로 코팅되어도 좋다.In addition, the antibacterial material may be integrally coated on the upper side of the metal plate using a method such as ion deposition, plating, or spraying.
진공챔버(10)의 하부에는 프레임(40)이 진공챔버(10)를 지지하고 있으며, 프레임(40) 내부에는 상술한 진공펌프, 열매체 냉동 및 가열기 등의 장치들이 배치될 수 있고, 상기 장치들은 필요에 따라 프레임 내부 또는 외부에 선택하여 배치할 수 있다.A
프레임(40)의 하부에는 장치의 이동을 쉽게 하기 위하여 바퀴(41)를 설치한다.A wheel 41 is installed at the lower portion of the
설치 모듈(800)은 프레임(40)에 진공챔버(10)를 설치하되, 진공챔버(10)의 기울기를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.The installation module 800 may be formed to install the
예를 들면, 설치 모듈(800)은 프레임(40)의 상측면에 설치될 수 있으며, 진공챔버(10)의 외주면에 구비되는 설치 하우징(105)을 지지하도록 결합 설치될 수 있다. For example, the installation module 800 may be installed on the upper surface of the
진동부(900)는 진공챔버(10)의 상부에 설치될 수 있다.The
진동부(900)는 바이브레이션 모터로 적용될 수 있으며, 진공챔버(10)로 진동을 가하여 설치 모듈(800)과 함께 진공챔버(10)를 유동시킬 수 있다.The
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100: 진공 동결 건조 챔버
200: 선반
300: 밀폐 덮개
400: 체결 고정부100: vacuum freeze drying chamber
200: shelf
300: sealing cover
400: fastening fixing part
Claims (2)
상기 트레이부를 수용하는 내부 공간이 형성되는 진공챔버;를 포함하고,
상기 진공챔버의 하부에 상기 진공챔버를 지지하도록 형성되는 프레임; 및
상기 프레임에 상기 진공챔버를 설치하되, 상기 진공챔버를 유동시킬 수 있도록 형성되는 설치 모듈;을 포함하고,
상기 설치 모듈은,
상기 프레임의 상측면에 상기 진공챔버의 축방향으로 설치되며, 한 쌍의 레일로 형성되는 설치 바아;
상기 설치 바아를 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 설치 바아에 설치되는 설치 블록;
상기 설치 블록에 설치되는 설치 플레이트; 및
상기 설치 플레이트를 요동시킬 수 있도록 상기 프레임의 일측에 마련되는 구동부;를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 프레임의 상측면에 상기 설치 바아와 인접하여 설치되고, 회전력을 발생시키는 구동 모터;
상기 구동 모터의 회전축에 결합되어 상기 구동 모터의 작동에 따라 회전하고, 캠판으로 형성되는 구동판; 및
상기 구동판 및 상기 설치 플레이트를 상호 연결하는 구동 로드;를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 구동 모터가 회전하는 경우, 상기 구동판이 회전하면서 상기 구동 로드에 의해 상기 설치 플레이트를 전후방향으로 이동시키고,
상기 설치 모듈은,
상기 설치 플레이트와 상기 진공챔버의 외주면에 구비되는 설치 하우징을 상호 연결하고, 완충 스프링으로 형성되는 지지부;를 더 포함하고,
상기 진공챔버 내부 하단에 위치되고 내부에 냉매가 순환되는 코일로 이루어져 상기 동결 건조 대상체로부터 승화된 수분을 상기 코일 표면에 응결시키는 콜드트랩;
상기 진공챔버의 내부를 트레이부가 위치하는 상부공간과 상기 콜드트랩이 위치하는 하부공간으로 분리하는 판재로 이루어진 격벽;을 더 포함하는, 건조 장치.
a tray unit including a tray on which the freeze-dried object is placed; and
Including; a vacuum chamber in which an internal space for accommodating the tray part is formed;
a frame formed under the vacuum chamber to support the vacuum chamber; and
Including, but installing the vacuum chamber to the frame, the installation module is formed so as to allow the vacuum chamber to flow;
The installation module is
an installation bar installed on the upper surface of the frame in the axial direction of the vacuum chamber and formed of a pair of rails;
an installation block installed on the installation bar so as to be slidably movable along the installation bar;
an installation plate installed on the installation block; and
a driving unit provided on one side of the frame so as to swing the installation plate; and
The driving unit,
a driving motor installed adjacent to the installation bar on the upper surface of the frame and generating a rotational force;
a driving plate coupled to the rotation shaft of the driving motor, rotating according to the operation of the driving motor, and formed of a cam plate; and
Including; a driving rod interconnecting the driving plate and the installation plate;
The driving unit,
When the drive motor rotates, the drive plate rotates to move the installation plate in the front-rear direction by the drive rod,
The installation module is
Further comprising; a support portion for interconnecting the installation plate and the installation housing provided on the outer circumferential surface of the vacuum chamber, and formed of a buffer spring,
a cold trap located at the lower inside of the vacuum chamber and comprising a coil in which a refrigerant is circulated to condense sublimated moisture from the freeze-drying object on the surface of the coil;
The drying apparatus further comprising a; partition wall made of a plate material that separates the inside of the vacuum chamber into an upper space in which the tray part is located and a lower space in which the cold trap is located.
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