KR20190026127A - Vacuum freeze drying device and method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a vacuum freeze drying device and a method thereof. In the present invention, a heat plate and a cold trap are arranged in a drying chamber in conjunction with a vacuum pump. In addition, a heat exchanger is interposed between a heat pump, the heat plate, and the cold trap. Moreover, the heat exchanger is interposed between the heat plate and the cold trap in order to connect two brine tanks. Therefore, the heat pump selectively cools or heats the heat plate and the cold trap, and selectively cools one brine tank.

Description

진공동결건조장치{VACUUM FREEZE DRYING DEVICE AND METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vacuum freeze-

본 발명은 진공동결건조장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum freeze drying apparatus and method.

진공동력건조는 동결공정, 건조공정, 진공배기공정, 가열공정 및 융빙공정으로 이루어 진다.Vacuum power drying consists of a freeze process, a drying process, a vacuum evacuation process, a heating process, and a melting process.

상기 동결공정은 건조물을 -40℃ 정도에서 동결을 수행하는 예비동결 과정으로서 동결건조의 승패를 죄우하는 주요한 전처리공정으로서 동결건조기술의 핵심이다.The above-described freezing process is a preliminary freezing process for freezing the dried material at about -40 ° C, and is a key pre-processing step for preventing freeze drying.

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 water from the frozen product, and the moisture to be removed becomes water vapor directly from the ice (solid). However, since the volume of the gas is very large in a vacuum state, Cold trap is needed because it should be made 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 vacuum evacuation process is the purpose of vacuum evacuation to create conditions in which water (ice) is easily sublimated in the frozen dried material. When the inside of the drying chamber is decompressed and the vacuum chamber is operated by operating the vacuum pump, the boiling point is lowered and the moisture of the freeze dried material is sublimated and discharged as steam, and moisture (water vapor) is transferred to the cold trap.

상기 가열공정은 가열이라고 하여도 높은 열을 주는 것이 아니라, 승화를 활발하게 촉진시키기 위한 열공급을 행한다. 1kg이 승화하여 수증기로 되기 위해서는 약 675kcal의 승화열이 필요하다. 얼음의 승화 중에는 항상 승화열로 인해 주위 온도를 빼앗아 온도가 저하하게 된다. 연속적으로 활발하게 수분을 승화시키기 위해서는 이 열량을 지속적으로 공급할 필요가 있다. 따라서, 채반을 가열하여 이 승화열을 지속적으로 공급하면 건조물이 녹지 않을 정도의 열을 가열이라는 형태로서 공급하는 것이 이 공정의 목적이다.  The heating process does not give high heat even when it is heated, but performs heat supply to actively promote sublimation. The sublimation heat of about 675 kcal is necessary for 1 kg to sublimate into steam. During the sublimation of ice, the ambient temperature is always taken away by the heat of sublimation and the temperature is lowered. In order to actively sublimate water continuously, it is necessary to continuously supply this heat quantity. Therefore, it is the purpose of this process to supply the heat to the degree that the dried material does not dissolve when the tray is heated and the sublimation heat is continuously supplied.

상기 융빙공정은 콜드트랩부에 건조물에서 증발한 수분이 얼음상태로 되어 있으므로 다음의 운전을 준비하기 위해 얼음을 녹이는 공정이다.The ice melting process is a process of melting ice to prepare the next operation since the moisture evaporated from the dried material in the cold trap portion is in an ice state.

이러한 공정을 수행하는 소형의 진공동결건조장치는 2원 냉동기를 이용하고 있으며, 가열공정에서 냉매를 전기를 이용하여 가열하는 방식이 적용되고 있어서, 에너지의 과대 소비 및 제품원가가 상승되기 때문에, 개인 농어민에게 현재 보급되기가 어려운 실정에 있다.A vacuum freeze-drying apparatus for carrying out such a process uses a two-way freezer, and a method of heating a refrigerant by using electricity in a heating process is applied, so that excessive consumption of energy and product cost are increased, It is difficult to be distributed to farmers and fishermen now.

이러한 문제점을 극복하기 위한 진공동결건조장치가 한국 특허등록 제6999257호에 개시되어 있다.A vacuum freeze-drying device for overcoming such a problem is disclosed in Korean Patent Registration No. 6999257.

상기 개시된 진공동결건조장치는 압축기, 응축기, 콜드트랩, 증발기 열판을 포함하고 있다. The above-described vacuum freeze-drying apparatus includes a compressor, a condenser, a cold trap, and an evaporator heating plate.

예비동결시에는 냉매가 압축기로부터 응축기, 증발기 열판, 및 팽창밸브를 거쳐 다시 압축기로 돌아오는 배관이 이용되고 있다. During preliminary freezing, piping is used in which the refrigerant is returned from the compressor to the compressor through the condenser, the evaporator heater, and the expansion valve.

증발기 열판에서의 온도 조절은, 증발기 열판에 올려져 있는 대상물(식품, 약품 등)의 동결건조를 위한 배관을 이용하게 되고, 이러한 동결건조에서는 대상물에서 증발된 수분을 응결시키기 위한 콜드트랩도 동시에 수행될 필요가 있다.The temperature control in the hot plate of the evaporator uses piping for freeze drying of the object (food, medicine, etc.) placed on the hot plate of the evaporator. In this lyophilization, a cold trap for condensing moisture evaporated from the object is also performed Need to be.

이를 위해 배관은, 냉매가 압축기, 증발기 열판, 응축기, 팽창밸브 및 콜드트랩을 거쳐 압축기 돌아오게 되어 있다.For this purpose, the refrigerant is returned to the piping through the compressor, the evaporator heat plate, the condenser, the expansion valve, and the cold trap.

콜드트랩시에는 압축기에서 나온 냉매가 응축기, 팽창밸브, 및 콜드트랩을 겨쳐 압축기(10)로 돌아오는 배관이 이용되고 있다.In the cold trap, piping is used in which refrigerant from the compressor returns to the compressor (10) through a condenser, an expansion valve, and a cold trap.

해동작용시에는 압축기에서 나온 냉매가 응축기, 콜드트랩, 팽창밸브 및 증발기 열판을 거쳐 압축기로 돌아오는 배관이 이용되고 있다.During defrosting, the refrigerant from the compressor passes through a condenser, a cold trap, an expansion valve, and a hot plate to return to the compressor.

하지만, 상기 개시된 동결건조장치는, 피처리물과 열교환될 증발기의 열판을 선택적으로 냉각시키거나 가열시키기 위해 증발기 내부에 팽창밸브를 통과한 냉매가 유입되거나 팽창밸브를 통과하지 않은 냉매가 유입되게 되어, 증발기의 열판에 배치된 피처리물에 대한 동결도 하였다가 가열을 하게 되어 피처리물의 동결건조를 원하는 대로 구현될 수 없다고 하는 문제점을 가진다.However, in the above-described freeze-drying apparatus, the refrigerant passing through the expansion valve flows into the evaporator or the refrigerant that has not passed through the expansion valve flows into the evaporator in order to selectively cool or heat the hot plate of the evaporator to be heat- , The object to be processed placed on the hot plate of the evaporator is frozen and then heated. Thus, the object to be freeze-dried can not be realized as desired.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.The present invention has a problem in solving the above-mentioned problems.

본 발명은 진공펌프에 접속된 건조챔버에 열판과 콜드드랩을 마련하고, 히트펌프와 상기 열판 및 상기 콜드트랩 사이에 열교환기를 개재시키고, 상기 열판 및 상기 콜드트랩에 상기 열교환기를 개재하여 2개의 브라인탱크를 접속시키고, 히트펌프로 하여금, 상기 열판과 상기 콜드트랩을 선택적으로 냉각하거나 가열시키고 그리고 하나의 브라인탱크를 선택적으로 냉각시키게 하는 진공동결건조장치 및 방법을 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.The present invention is characterized in that a drying chamber connected to a vacuum pump is provided with a heating plate and a cold drain, a heat exchanger is interposed between the heat pump and the heat plate and the cold trap, and two brines A vacuum freeze drying apparatus and method for connecting a tank and selectively allowing a heat pump to cool or heat the heat plate and the cold trap and to selectively cool one brine tank can solve the above problems.

본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 동결 모드 시에는 제1브라인탱크에 담겨진 브라인액을 열교환기에 의해 냉각하여 피처리물이 적재된 건조챔버 내의 열판을 냉각하여 피처리물을 동결시키고, 준비 모드 시에는 히트펌프에 의해 제1브라인탱크에 담겨진 브라인액을 가열하는 상태에서 제2브라인탱크에 담겨진 브라인액을 열교환기에 의해 냉각하여 콜트트랩을 거쳐 다시 제2브라인탱크로 복귀하는 사이클을 반복하게 하여 제2브라인탱크에 담겨진 브라인액을 냉각시키고, 건조모드시에는 가열된 제1브라인탱크에 담겨진 브라인액을 열판에 공급하여 피가공물을 건조하고, 냉각된 제2브라인탱크에 담겨진 브라인액을 열교환기에 의해 더 냉각시켜 콜드트랩에서 건조시에 발생하는 수분을 냉각시키고, 콜드트랩에 공급하여 콜트트랩를 제상시키는 것으로 되어 있어서, 피처리물의 건조를 위한 가열원을 전기히터를 이용하지 않고서도, 그리고 증발기에 팽창밸브를 통과한 냉매만 유입되게 하여, 저렴한 비용으로 피처리물의 동결건조를 원하는 대로 구현시킬 수 있다.According to the present invention, in the freezing mode of the present invention, the brine solution contained in the first brine tank is cooled by a heat exchanger, the hot plate in the drying chamber on which the object to be treated is placed is cooled, In the preparation mode, the brine solution contained in the second brine tank is cooled by the heat exchanger in the state of heating the brine solution contained in the first brine tank by the heat pump, and returned to the second brine tank via the colt trap The brine solution contained in the second brine tank is cooled. In the drying mode, the brine solution contained in the heated first brine tank is supplied to the hot plate to dry the workpiece, and the brine solution Is further cooled by a heat exchanger to cool the moisture generated during drying in the cold trap and supplied to the cold trap to remove the colt trap So that the heating source for drying the object to be treated is allowed to flow only into the evaporator without using the electric heater and only the refrigerant having passed through the expansion valve is introduced into the evaporator, have.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공동결건조장치를 동결모드에서 도시한 개념도,
도 2는 도 1의 진공동결건조장치를 준비모드에서 도시한 개념도,
도 3은 도 1의 진공동결건조장치를 건조모드에서 도시한 개념도, 및
도 4는 도 1의 진공동결건조장치를 제상모드에서 도시한 개념도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing a freeze-drying device for freeze-drying according to an embodiment of the present invention in a freezing mode;
Fig. 2 is a conceptual view showing the vacuum freeze-drying device of Fig. 1 in the preparation mode,
3 is a conceptual view showing the vacuum freeze-drying device of Fig. 1 in a drying mode, and Fig.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the vacuum freeze-drying device of FIG. 1 in a defrost mode. FIG.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 진공동결건조장치가 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a vacuum freeze-drying apparatus of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to Figs. 1 to 4. Fig.

도 1에는 본 실시예의 진공동결건조장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.In Fig. 1, the vacuum freeze-drying apparatus of this embodiment is indicated by reference numeral 100. Fig.

상기 진공동결건조장치(100)는 히트펌프(10), 진공펌프(50)에 접속된 건조챔버(20) 및 제1 및 제2브라인탱크(30, 40)를 포함하고 있다.The vacuum freeze-drying apparatus 100 includes a heat pump 10, a drying chamber 20 connected to a vacuum pump 50, and first and second brine tanks 30 and 40.

상기 히트펌프(10)는 냉매를 압축하는 압축기(1), 상기 압축기(1)에 접속되어 압축된 냉매를 응축하는 응축기(2), 상기 응축기(2)에 접속되어 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3) 및 상기 팽창밸브(3)에 접속되어 팽창된 냉매를 증발시켜서 상기 응축기(2)에 이송시키는 증발기(4)를 구비하고 있다.The heat pump (10) comprises a compressor (1) for compressing a refrigerant, a condenser (2) connected to the compressor (1) for condensing the compressed refrigerant, a condenser (2) connected to the condenser And an evaporator (4) connected to the valve (3) and the expansion valve (3) to evaporate the expanded refrigerant and transfer it to the condenser (2).

상기 제1브라인탱크(30) 내에는 코일관(41)이 내장되어 있고, 상기 코일관(41)의 입구는 상기 압축기(1)와 상기 응축기(2) 사이에 개재되어 압축된 냉매를 응축기(2)에 공급하는 라인(L1)의 도중에 개재된 3방밸브(2a)에 접속되어 있고, 그리고 상기 코일관(41)의 출구는 상기 응축기(2)와 상기 팽창밸브(3) 사이에 개재되어 응축된 냉매를 팽창밸브(3)에 공급하는 라인(L2)의 도중에 접속되어 있다.A coin pipe 41 is installed in the first brine tank 30 and an inlet of the coin pipe 41 is interposed between the compressor 1 and the condenser 2 to supply the compressed refrigerant to a condenser And the outlet of the coin pipe 41 is interposed between the condenser 2 and the expansion valve 3 so as to be connected to the three- And is connected in the middle of the line (L2) for supplying the condensed refrigerant to the expansion valve (3).

상기 증발기(4)는, 냉매가 통과하게 되는 냉매유로(4a)과 브라인액이 통과하게 되는 브라인유로(4b)를 구비하고서 냉매와 브라인액을 서로 열교환시키는 작용을 한다.The evaporator (4) has a refrigerant passage (4a) through which refrigerant passes and a brine passage (4b) through which a brine solution passes, thereby performing heat exchange between the refrigerant and the brine solution.

상기 건조챔버(20) 내에는 열판(21)과 콜드트랩(22)이 내장되어 있다.Inside the drying chamber 20, a heat plate 21 and a cold trap 22 are embedded.

상기 열판(21), 상기 콜드트랩(22) 및 제1 및 제2 브라인탱크(30, 40)에는 상기 열판(21)과 상기 콜드트랩(22)을 선택적으로 냉각하거나 가열시키기 위해 그리고 제2브라인탱크(40)를 선택적으로 냉각시키기 위해 이하에서 설명되는 배관수단이 접속되어 있다. In order to selectively cool or heat the heat plate 21 and the cold trap 22 and to heat the first and second brine tanks 30 and 40 in the heat plate 21, the cold trap 22 and the first and second brine tanks 30 and 40, The piping means described below is connected to selectively cool the tank 40. [

상기 배관수단을 설명하면 다음과 같다. The piping means will be described as follows.

상기 열판(21)의 입구과 상기 브라인유로(4b)의 출구 사이에는 가열된 브라인액을 공급하는 브라인액공급라인(L3)이 도중에 밸브(V2, V8)를 개재한 상태에서 접속되어 있고, 그리고 상기 콜드트랩(22)의 입구에는 일단이 상기 밸브(V2)의 입구 측에 위치된 상기 브라인액공급라인(L3)의 부위에 접속되어 있고 도중에 밸브(V4)가 개재된 콜드트랩입구관(L4)의 타단이 접속되어 있다.A brine solution supply line L3 for supplying heated brine solution is connected between the inlet of the heat plate 21 and the outlet of the brine flow path 4b via the valves V2 and V8 in the middle, A cold trap inlet pipe L4 having one end connected to a portion of the brine solution supply line L3 located at the inlet side of the valve V2 and a valve V4 interposed therebetween is provided at the inlet of the cold trap 22, And the other end thereof is connected.

상기 제1브라인탱크(30)에는, 일단이 상기 밸브(V2)와 상기 밸브(V8) 사이의 상기 브라인액공급라인(L3)의 부위에 접속되어 있고 도중에 펌프(P1)와 밸브(V3)가 개재된 제1브라인액배출라인(L5)의 타단이 접속되어 있다. One end of the first brine tank 30 is connected to a portion of the brine solution supply line L3 between the valve V2 and the valve V8 and the pump P1 and the valve V3 And the other end of the intervening first brine solution discharge line L5 is connected.

상기 제2브라인탱크(40)에는, 일단이 상기 브라인유로(4b)의 입구에 접속되어 있고 도중에 펌프(P2)와 밸브(V5)가 개재된 제2브라인액배출라인(L6)의 타단이 접속되어 있다. One end of the second brine tank 40 is connected to the inlet of the brine passage 4b and the other end of the second brine solution discharge line L6 in which the pump P2 and the valve V5 are interposed is connected .

또한, 펌프(P1)와 밸브(V3) 사이의 상기 제1브라인액배출라인(L5)의 부위와 밸브(V5)와 상기 브라인유로(4b) 사이의 제2브라인액배출라인(L6)의 부위에는 도중에 밸브(V1)가 개재된 연결라인(L7)의 양단이 접속되어 있다.The portion of the first brine solution discharge line L5 between the pump P1 and the valve V3 and the portion of the second brine solution discharge line L6 between the valve V5 and the brine passage 4b Both ends of the connection line L7 in which the valve V1 is interposed are connected.

상기 열판(21)의 출구와 상기 제1브라인탱크(30) 사이에는 제1브라인액복귀라인(L8)의 양단이 접속되어 있고, 그리고 상기 콜드트랩(22)의 출구와 상기 제2브라인탱크(40) 사이에는 도중에 밸브(V6)가 개재된 제2브라인액복귀라인(L9)의 양단이 접속되어 있다.Both ends of the first brine solution return line L8 are connected between the outlet of the hot plate 21 and the first brine tank 30 and the outlet of the cold trap 22 and the second brine tank 40 are connected to both ends of a second brine solution return line L9 having a valve V6 interposed therebetween.

상기 제1브라인탱크(30)에는 일단이 밸브(V6)와 상기 콜트트랩(22) 사이의 제2브라인액복귀라인(L9)의 부위에 접속되고 도중에 밸브(V7)가 개재된 바이패스라인(L10)의 타단이 접속되어 있다. One end of the first brine tank 30 is connected to a portion of the second brine solution return line L9 between the valve V6 and the colt trap 22 and a bypass line L10 are connected to each other.

상기와 같이 구성된 진공동결건조장치(100)는 다음과 같은 작동모드에서 작동될 수 있다.The vacuum freeze-drying apparatus 100 constructed as described above can be operated in the following operation modes.

1. 동결모드(도 1참조)1. Freeze mode (see Figure 1)

냉매가 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하지 못하게 하면서 응축기(2)에 통과하게 3방밸브(2a)를 개방하고, 압축기(1)와 상기 펌프(P1)를 가동한 상태에서, 밸브(V1, V2, V8)를 열고, 밸브(V3, V4, V5, V6, V7)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 상기 증발기(4)의 브라인유로(4b)에 들어가 상기 냉매유로(4a)에 유입된 냉매와 열교환하여 냉각되어 열판(21)으로 들어가서 열판(21)에 있는 피처리물을 급속으로 동결시킨 다음, 제1브라인탱크(30)로 복귀하게 된다.The three-way valve 2a is opened to allow the refrigerant to pass through the condenser 2 while preventing the refrigerant from passing through the coin pipe 41 of the first brine tank 30 and the compressor 1 and the pump P1 are operated The brine fluid of the first brine tank 30 flows into the brine flow path 4b of the evaporator 4 when the valves V1, V2 and V8 are opened and the valves V3, V4, V5, V6 and V7 are closed, Enters the heat plate 21 to cool the object in the heat plate 21 rapidly, and then returns to the first brine tank 30 (step < RTI ID = 0.0 > do.

2. 준비모드(도 2참조)2. Ready mode (see FIG. 2)

압축기(1)와 상기 펌프(P2)를 가동하고 그리고 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방한 상태에서, 밸브(V4, V5, V6)를 열고, 밸브(V1, V2, V3, V7, V8)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관(41)에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되게 되고, 동시에 제2브라인탱크(40)의 브라인액이 상기 증발기(4)의 브라인유로(4b)에 들어가 상기 냉매유로(4a)에 유입된 냉매와 열교환하여 냉각되어 콜드트랩(22)을 거쳐서 제2브라인탱크(40)로 복귀되게 하여서 냉각되게 한다.The three-way valve 2a is opened so as to pass through the coin pipe 41 of the first brine tank 30 while the compressor 1 and the pump P2 are operated and the refrigerant can not pass through the condenser 2 The brine liquid of the first brine tank 30 flows into the refrigerant flowing into the coin pipe 41 by opening the valves V4, V5 and V6 and closing the valves V1, V2, V3, V7 and V8 The brine liquid in the second brine tank 40 enters the brine flow path 4b of the evaporator 4 and is heat-exchanged with the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 4a, And is returned to the second brine tank 40 through the cold trap 22 to be cooled.

3. 건조모드(도 3참조)3. Drying mode (see FIG. 3)

진공펌프(50)를 가동하고, 압축기(1)와 상기 펌프(P1, P2)를 가동한 상태에서 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방하고, 밸브(V1, V2, V7)를 닫고, 밸브(V3, V4, V5, V6, V8)을 개방하면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관(41)에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되는 상태에서 열판(21)으로 들어가 열판을 가열하여 피처리물을 건조시킨 다음 제1브라인탱크(30)로 복귀하게 되고, 동시에 제2브라인탱크(40)의 브라인액이 상기 증발기(4)의 브라인유로(4b)에 들어가 상기 냉매유로(4a)에 유입된 냉매와 열교환하여 냉각되어 콜드트랩(22)에 들어가 건조되고 있는 피처리물의 증발수분을 얼음으로 만들어 트랩시킨 다음 제2브라인탱크(40)로 복귀되게 하여서 냉각되게 한다.The vacuum pump 50 is operated so that the refrigerant does not pass through the condenser 2 while the compressor 1 and the pumps P1 and P2 are operated and the coin pipe 41 of the first brine tank 30, The valves V1, V2 and V7 are closed and the valves V3, V4, V5, V6 and V8 are opened so that the three-way valve 2a passes through the first brine tank 30, Enters the heat plate 21 in a state of being heat-exchanged by the refrigerant flowing into the coin pipe 41 and heated to a predetermined temperature, heats the heat plate to dry the object to be processed, and then returns to the first brine tank 30 And at the same time the brine liquid of the second brine tank 40 enters the brine flow path 4b of the evaporator 4 and is cooled by the heat exchange with the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 4a and enters the cold trap 22 to be dried The evaporated water of the object to be treated is made into ice and trapped, and then returned to the second brine tank 40 to be cooled.

4. 제상모드(도 4참조)4. Defrost mode (see FIG. 4)

압축기(1)와 상기 펌프(P1)를 가동하고 그리고 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방한 상태에서, 밸브(V2, V3, V4, V7)를 열고, 밸브(V1, V5, V6, V8)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관(41)에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되어서, 콜드트랩(22)에 들어가 콜드트랩(22)을 제상시킨 다음, 제1브라인탱크(30)로 복귀되게 한다.The three-way valve 2a is opened so as to pass through the coin pipe 41 of the first brine tank 30 while the compressor 1 and the pump P1 are operated and the refrigerant can not pass through the condenser 2 The brine solution of the first brine tank 30 flows into the refrigerant flowing into the coin pipe 41 by opening the valves V2, V3, V4 and V7 and closing the valves V1, V5, V6 and V8 And is then heated to a predetermined temperature to enter the cold trap 22 to defrost the cold trap 22 and then return to the first brine tank 30. [

상기와 같이 구성되고 작동되는 진공동결건조장치(100)는, 피처리물의 건조를 위한 가열원을 전기히터를 이용하지 않고서도, 그리고 증발기에 팽창밸브를 통과한 냉매만 유입되게 하여, 저렴한 비용으로 피처리물의 동결건조를 원하는 대로 구현시킬 수 있다.The vacuum freeze-drying device 100 constructed and operated as described above allows the heating source for drying the object to be processed to flow only into the evaporator without using an electric heater and only the refrigerant having passed through the expansion valve, Freeze-drying of the material to be treated can be realized as desired.

1: 압축기, 2: 응축기, 3: 팽창밸브, 4: 증발기, 10: 히트펌프, 20: 건조챔버, 30: 제1브라인탱크, 40: 제2브라인탱크, 50: 진공챔버1: compressor 1: condenser 3: expansion valve 4: evaporator 10: heat pump 20: drying chamber 30: first brine tank 40: second brine tank 50:

Claims (3)

히트펌프(10), 진공펌프(50)에 접속된 건조챔버(20) 및 제1 및 제2브라인탱크(30, 40)를 포함하고 있는 진공동결건조장치(100)로서,
상기 히트펌프(10)는
냉매를 압축하는 압축기(1),
상기 압축기(1)에 접속되어 압축된 냉매를 응축하는 응축기(2),
상기 응축기(2)에 접속되어 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3) 및
상기 팽창밸브(3)에 접속되어 팽창된 냉매를 증발시켜서 상기 응축기(2)에 이송시키는 증발기(4)를 구비하고 있고,
상기 제1브라인탱크(30) 내에는 코일관(41)이 내장되어 있고, 상기 코일관(41)의 입구는 상기 압축기(1)와 상기 응축기(2) 사이에 개재되어 압축된 냉매를 응축기(2)에 공급하는 라인(L1)의 도중에 개재된 3방밸브(2a)에 접속되어 있고, 그리고 상기 코일관(41)의 출구는 상기 응축기(2)와 상기 팽창밸브(3) 사이에 개재되어 응축된 냉매를 팽창밸브(3)에 공급하는 라인(L2)의 도중에 접속되어 있으며,
상기 증발기(4)는, 냉매가 통과하게 되는 냉매유로(4a)과 브라인액이 통과하게 되는 브라인유로(4b)를 구비하며,
상기 건조챔버(20) 내에는 열판(21)과 콜드트랩(22)이 내장되어 있고,
상기 열판(21), 상기 콜드트랩(22) 및 제1 및 제2 브라인탱크(30, 40)에는 상기 열판(21)과 상기 콜드트랩(22)을 선택적으로 냉각하거나 가열시키기 위해 그리고 제2브라인탱크(40)를 선택적으로 냉각시키기 위해 이하에서 설명되는 배관수단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 진공동결건조장치.A vacuum freeze-drying device (100) comprising a heat pump (10), a drying chamber (20) connected to a vacuum pump (50) and first and second brine tanks (30, 40)
The heat pump (10)
A compressor (1) for compressing refrigerant,
A condenser (2) connected to the compressor (1) for condensing the compressed refrigerant,
An expansion valve (3) connected to the condenser (2) for expanding the condensed refrigerant, and
And an evaporator (4) connected to the expansion valve (3) to evaporate the expanded refrigerant and transfer it to the condenser (2)
A coin pipe 41 is installed in the first brine tank 30 and an inlet of the coin pipe 41 is interposed between the compressor 1 and the condenser 2 to supply the compressed refrigerant to a condenser And the outlet of the coin pipe 41 is interposed between the condenser 2 and the expansion valve 3 so as to be connected to the three- And is connected in the middle of a line (L2) for supplying the condensed refrigerant to the expansion valve (3)
The evaporator (4) has a refrigerant passage (4a) through which the refrigerant passes and a brine passage (4b) through which the brine solution passes,
A heat plate 21 and a cold trap 22 are built in the drying chamber 20,
In order to selectively cool or heat the heat plate 21 and the cold trap 22 and to heat the first and second brine tanks 30 and 40 in the heat plate 21, the cold trap 22 and the first and second brine tanks 30 and 40, And a piping means described below is connected to selectively cool the tank (40). 제 1항에 있어서,
상기 배관수단으로서,
상기 열판(21)의 입구과 상기 브라인유로(4b)의 출구 사이에는 가열된 브라인액을 공급하는 브라인액공급라인(L3)이 도중에 밸브(V2, V8)를 개재한 상태에서 접속되어 있고, 그리고 상기 콜드트랩(22)의 입구에는 일단이 상기 밸브(V2)의 입구 측에 위치된 상기 브라인액공급라인(L3)의 부위에 접속되어 있고 도중에 밸브(V4)가 개재된 콜드트랩입구관(L4)의 타단이 접속되어 있고,
상기 제1브라인탱크(30)에는, 일단이 상기 밸브(V2)와 상기 밸브(V8) 사이의 상기 브라인액공급라인(L3)의 부위에 접속되어 있고 도중에 펌프(P1)와 밸브(V3)가 개재된 제1브라인액배출라인(L5)의 타단이 접속되어 있고,
상기 제2브라인탱크(40)에는, 일단이 상기 브라인유로(4b)의 입구에 접속되어 있고 도중에 펌프(P2)와 밸브(V5)가 개재된 제2브라인액배출라인(L6)의 타단이 접속되어 있고,
펌프(P1)와 밸브(V3) 사이의 상기 제1브라인액배출라인(L5)의 부위와 밸브(V5)와 상기 브라인유로(4b) 사이의 제2브라인액배출라인(L6)의 부위에는 도중에 밸브(V1)가 개재된 연결라인(L7)의 양단이 접속되어 있으며,
상기 열판(21)의 출구와 상기 제1브라인탱크(30) 사이에는 제1브라인액복귀라인(L8)의 양단이 접속되어 있고, 그리고 상기 콜드트랩(22)의 출구와 상기 제2브라인탱크(40) 사이에는 도중에 밸브(V6)가 개재된 제2브라인액복귀라인(L9)의 양단이 접속되어 있으며,
상기 제1브라인탱크(30)에는 일단이 밸브(V6)와 상기 콜트트랩(22) 사이의 제2브라인액복귀라인(L9)의 부위에 접속되고 도중에 밸브(V7)가 개재된 바이패스라인(L10)의 타단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 진공동결건조장치.The method according to claim 1,
As the piping means,
A brine solution supply line L3 for supplying heated brine solution is connected between the inlet of the heat plate 21 and the outlet of the brine flow path 4b via the valves V2 and V8 in the middle, A cold trap inlet pipe L4 having one end connected to a portion of the brine solution supply line L3 located at the inlet side of the valve V2 and a valve V4 interposed therebetween is provided at the inlet of the cold trap 22, And the other end thereof is connected,
One end of the first brine tank 30 is connected to a portion of the brine solution supply line L3 between the valve V2 and the valve V8 and the pump P1 and the valve V3 The other end of the first brine solution discharge line L5 is connected,
One end of the second brine tank 40 is connected to the inlet of the brine passage 4b and the other end of the second brine solution discharge line L6 in which the pump P2 and the valve V5 are interposed is connected And,
A portion of the first brine solution discharge line L5 between the pump P1 and the valve V3 and a portion of the second brine solution discharge line L6 between the valve V5 and the brine passage 4b Both ends of the connection line L7 in which the valve V1 is interposed are connected,
Both ends of the first brine solution return line L8 are connected between the outlet of the hot plate 21 and the first brine tank 30 and the outlet of the cold trap 22 and the second brine tank 40 are connected to both ends of a second brine solution return line L9 having a valve V6 interposed therebetween,
One end of the first brine tank 30 is connected to a portion of the second brine solution return line L9 between the valve V6 and the colt trap 22 and a bypass line L10) is connected to the other end of the vacuum freeze-drying apparatus. 제 2항에 따른 진공동결건조장치에 의해
냉매가 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하지 못하게 하면서 응축기(2)에 통과하게 3방밸브(2a)를 개방하고, 압축기(1)와 상기 펌프(P1)를 가동한 상태에서, 밸브(V1, V2, V8)를 열고, 밸브(V3, V4, V5, V6, V7)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 상기 증발기(4)의 브라인유로(4b)에 들어가 상기 냉매유로(4a)에 유입된 냉매와 열교환하여 냉각되어 열판(21)으로 들어가서 열판(21)에 있는 피처리물을 급속으로 동결시킨 다음, 제1브라인탱크(30)로 복귀하게 되는 동결모드단계,
압축기(1)와 상기 펌프(P2)를 가동하고 그리고 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방한 상태에서, 밸브(V4, V5, V6)를 열고, 밸브(V1, V2, V3, V7, V8)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관(41)에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되게 되고, 동시에 제2브라인탱크(40)의 브라인액이 상기 증발기(4)의 브라인유로(4b)에 들어가 상기 냉매유로(4a)에 유입된 냉매와 열교환하여 냉각되어 콜드트랩(22)을 거쳐서 제2브라인탱크(40)로 복귀되게 하여서 냉각되게 하는 준비모드단계,
진공펌프(50)를 가동하고, 압축기(1)와 상기 펌프(P1, P2)를 가동한 상태에서 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방하고, 밸브(V1, V2, V7)를 닫고, 밸브(V3, V4, V5, V6, V8)을 개방하면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관(41)에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되는 상태에서 열판(21)으로 들어가 열판을 가열하여 피처리물을 건조시킨 다음 제1브라인탱크(30)로 복귀하게 되고, 동시에 제2브라인탱크(40)의 브라인액이 상기 증발기(4)의 브라인유로(4b)에 들어가 상기 냉매유로(4a)에 유입된 냉매와 열교환하여 냉각되어 콜드트랩(22)에 들어가 건조되고 있는 피처리물의 증발수분을 얼음으로 만들어 트랩시킨 다음 제2브라인탱크(40)로 복귀되게 하여서 냉각되게 하는 건조모드단계, 및
압축기(1)와 상기 펌프(P1)를 가동하고 그리고 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관(41)을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방한 상태에서, 밸브(V2, V3, V4, V7)를 열고, 밸브(V1, V5, V6, V8)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관(41)에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되어서, 콜드트랩(22)에 들어가 콜드트랩(22)을 제상시킨 다음, 제1브라인탱크(30)로 복귀되게 하는 제상모드단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공동결건조방법.A vacuum freeze-drying apparatus according to claim 2
The three-way valve 2a is opened to allow the refrigerant to pass through the condenser 2 while preventing the refrigerant from passing through the coin pipe 41 of the first brine tank 30 and the compressor 1 and the pump P1 are operated The brine fluid of the first brine tank 30 flows into the brine flow path 4b of the evaporator 4 when the valves V1, V2 and V8 are opened and the valves V3, V4, V5, V6 and V7 are closed, Enters the heat plate 21 to cool the object in the heat plate 21 rapidly, and then returns to the first brine tank 30 (step < RTI ID = 0.0 > The freeze mode step,
The three-way valve 2a is opened so as to pass through the coin pipe 41 of the first brine tank 30 while the compressor 1 and the pump P2 are operated and the refrigerant can not pass through the condenser 2 The brine liquid of the first brine tank 30 flows into the refrigerant flowing into the coin pipe 41 by opening the valves V4, V5 and V6 and closing the valves V1, V2, V3, V7 and V8 The brine liquid in the second brine tank 40 enters the brine flow path 4b of the evaporator 4 and is heat-exchanged with the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 4a, To return to the second brine tank (40) through the cold trap (22) and to cool the second brine tank (40)
The vacuum pump 50 is operated so that the refrigerant does not pass through the condenser 2 while the compressor 1 and the pumps P1 and P2 are operated and the coin pipe 41 of the first brine tank 30, The valves V1, V2 and V7 are closed and the valves V3, V4, V5, V6 and V8 are opened so that the three-way valve 2a passes through the first brine tank 30, Enters the heat plate 21 in a state of being heat-exchanged by the refrigerant flowing into the coin pipe 41 and heated to a predetermined temperature, heats the heat plate to dry the object to be processed, and then returns to the first brine tank 30 And at the same time the brine liquid of the second brine tank 40 enters the brine flow path 4b of the evaporator 4 and is cooled by the heat exchange with the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 4a and enters the cold trap 22 to be dried And the second brine tank 40 is cooled by allowing the evaporated water of the object to be treated to be trapped by ice and then returned to the second brine tank 40, And
The three-way valve 2a is opened so as to pass through the coin pipe 41 of the first brine tank 30 while the compressor 1 and the pump P1 are operated and the refrigerant can not pass through the condenser 2 The brine solution of the first brine tank 30 flows into the refrigerant flowing into the coin pipe 41 by opening the valves V2, V3, V4 and V7 and closing the valves V1, V5, V6 and V8 And a defrosting mode step of heating the cold trap 22 to a predetermined temperature and defrosting the cold trap 22 and then returning to the first brine tank 30. [ Drying method.
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