KR20230001427A - Vacuum freeze drying unit - Google Patents

Vacuum freeze drying unit Download PDF

Info

Publication number
KR20230001427A
KR20230001427A KR1020210084251A KR20210084251A KR20230001427A KR 20230001427 A KR20230001427 A KR 20230001427A KR 1020210084251 A KR1020210084251 A KR 1020210084251A KR 20210084251 A KR20210084251 A KR 20210084251A KR 20230001427 A KR20230001427 A KR 20230001427A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
brine
valve
cold trap
refrigerant
hot plate
Prior art date
Application number
KR1020210084251A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유영순
Original Assignee
농업회사법인 주식회사 뉴트리피드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 농업회사법인 주식회사 뉴트리피드 filed Critical 농업회사법인 주식회사 뉴트리피드
Priority to KR1020210084251A priority Critical patent/KR20230001427A/en
Publication of KR20230001427A publication Critical patent/KR20230001427A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum
    • F26B5/06Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum the process involving freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine

Abstract

The present invention relates to a vacuum freeze drying apparatus in which a hot plate and a cold trap are provided in a drying chamber connected to a vacuum pump, a heat exchanger is interposed between the heat pump, the hot plate, and the cold trap, and the heat exchanger is interposed between the hot plate and the cold trap to connect two brine tanks. In addition, the heat pump selectively cools or heats the hot plate and the cold trap, and selectively cools one of the brine tanks. According to the present invention, freeze drying of an object can be implemented at low cost.

Description

진공 냉동 건조 장치{Vacuum freeze drying unit}Vacuum freeze drying unit {Vacuum freeze drying unit}

본 발명은 진공 냉동 건조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum freeze drying apparatus.

진공동력건조는 동결공정, 건조공정, 진공배기공정, 가열공정 및 융빙공정으로 이루어 진다.Vacuum power drying consists of a freezing process, a drying process, a vacuum exhaust process, a heating process, and an ice melting process.

상기 동결공정은 건조물을 -40℃ 정도에서 동결을 수행하는 예비동결 과정으로서 동결건조의 승패를 죄우하는 주요한 전처리공정으로서 동결건조기술의 핵심이다.The freezing process is a preliminary freezing process of freezing the dried product at about -40 ° C. As a major pretreatment process that determines the victory or defeat of freeze drying, it is the core of freeze drying technology.

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 product, and the removed moisture directly turns into water vapor (gas) from the ice (solid). You need a cold trap to make it 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 depressurize the inside of the drying chamber and make it into a vacuum state, the boiling point is lowered, and the moisture of the frozen dry matter is sublimated to become vapor and is exhausted, and the moisture (steam) moves 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.In the heating step, even if it is called heating, high heat is not applied, but heat is supplied to actively promote sublimation. About 675 kcal of sublimation heat is required for 1 kg to sublimate and become water vapor. During the sublimation of ice, the temperature is always lowered by depriving the ambient temperature due to the heat of sublimation. In order to continuously and actively sublimate water, it is necessary to continuously supply this amount of heat. Therefore, the purpose of this process is to supply heat to the extent that the dried material does not melt when the tray is heated and this sublimation heat is continuously supplied in the form of heating.

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 for the next operation since the moisture evaporated from the dry matter in the cold trap part 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.The small vacuum freeze dryer that performs this process uses a binary freezer, and in the heating process, a method of heating the refrigerant using electricity is applied, resulting in excessive energy consumption and increased product cost, so personal Currently, it is difficult to supply to farmers and fishermen.

이러한 문제점을 극복하기 위한 진공동결건조장치가 한국 특허등록 제6999257호에 개시되어 있다.A vacuum freeze drying apparatus for overcoming these problems is disclosed in Korean Patent Registration No. 6999257.

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

예비동결시에는 냉매가 압축기로부터 응축기, 증발기 열판, 및 팽창밸브를 거쳐 다시 압축기로 돌아오는 배관이 이용되고 있다.In the case of pre-freezing, a pipe through which the refrigerant returns from the compressor to the compressor through a condenser, an evaporator hot plate, and an expansion valve is used.

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 on the hot plate of the evaporator uses a pipe for freeze-drying the object (food, medicine, etc.) placed on the hot plate of the evaporator, and in this freeze-drying, a cold trap is also performed to condense the moisture evaporated from the object. need to be

이를 위해 배관은, 냉매가 압축기, 증발기 열판, 응축기, 팽창밸브 및 콜드트랩을 거쳐 압축기 돌아오게 되어 있다.To this end, the piping returns the refrigerant to the compressor via the compressor, the evaporator hot 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 case of a cold trap, a pipe through which the refrigerant from the compressor returns to the compressor 10 through a condenser, an expansion valve, and a cold trap is used.

해동작용시에는 압축기에서 나온 냉매가 응축기, 콜드트랩, 팽창밸브 및 증발기 열판을 거쳐 압축기로 돌아오는 배관이 이용되고 있다.During defrosting, a pipe is used in which the refrigerant from the compressor returns to the compressor via a condenser, a cold trap, an expansion valve, and an evaporator hot plate.

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 freeze-drying apparatus disclosed above, the refrigerant that has passed through the expansion valve is introduced into the evaporator or the refrigerant that has not passed through the expansion valve is introduced into the evaporator to selectively cool or heat the hot plate of the evaporator to be exchanged with the object to be treated. However, since the object to be treated disposed on the hot plate of the evaporator is also frozen and then heated, the freeze-drying of the object to be treated cannot be realized as desired.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.The present invention has an object to solve the above-mentioned problems.

본 발명은 진공펌프에 접속된 건조챔버에 열판과 콜드드랩을 마련하고, 히트펌프와 상기 열판 및 상기 콜드트랩The present invention provides a hot plate and a cold trap in a drying chamber connected to a vacuum pump, and the heat pump, the hot plate and the cold trap

사이에 열교환기를 개재시키고, 상기 열판 및 상기 콜드트랩에 상기 열교환기를 개재하여 2개의 브라인탱크를A heat exchanger is interposed therebetween, and two brine tanks are interposed between the heat plate and the cold trap through the heat exchanger.

접속시키고, 히트펌프로 하여금, 상기 열판과 상기 콜드트랩을 선택적으로 냉각하거나 가열시키고 그리고 하나connected, and the heat pump selectively cools or heats the hot plate and the cold trap, and one

의 브라인탱크를 선택적으로 냉각시키게 하는 진공동결건조장치 및 방법을 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수The above problems can be solved by providing a vacuum freeze drying apparatus and method for selectively cooling the brine tank of

있다.there is.

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 콜드트랩을 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 콜드트랩를 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.The present invention, by the above problem solving means, in the freezing mode, the brine liquid contained in the first brine tank is cooled by a heat exchanger to cool the hot plate in the drying chamber loaded with the object to be treated to freeze the object to be treated, , In the preparation mode, the brine liquid contained in the first brine tank is heated by the heat pump, the brine liquid contained in the second brine tank is cooled by the heat exchanger, and the cycle returns to the second brine tank through the cold trap. By repeating this process, the brine liquid contained in the second brine tank is cooled, and in the drying mode, the brine liquid contained in the heated first brine tank is supplied to the heating plate to dry the workpiece, and the brine liquid contained in the cooled second brine tank is further cooled by a heat exchanger to cool the moisture generated during drying in the cold trap, and to supply it to the cold trap to defrost the cold trap, so that the heating source for drying the object to be treated does not use an electric heater, In addition, by allowing only the refrigerant that has passed through the expansion valve to flow into the evaporator, freeze-drying of the object to be treated can be implemented as desired at low cost.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공동결건조장치를 동결모드에서 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram showing a vacuum freeze drying apparatus according to an embodiment of the present invention in a freezing mode.

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.

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

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 the 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 includes a compressor 1 for compressing refrigerant, a condenser 2 connected to the compressor 1 to condense the compressed refrigerant, and an expansion connected to the condenser 2 to expand the condensed refrigerant. A valve 3 and an evaporator 4 connected to the expansion valve 3 to evaporate the expanded refrigerant and transfer it to the condenser 2 are provided.

상기 제1브라인탱크(30) 내에는 코일관이 내장되어 있고, 상기 코일관의 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 코일관의 출구는 상기 응축기(2)와 상기 팽창밸브(3) 사이에 개재되어 응축된 냉매를 팽창밸브(3)에 공급하는 라인(L2)의 도중에 접속되어 있다.A coil pipe is built into the first brine tank 30, and the inlet of the coil pipe is interposed between the compressor 1 and the condenser 2 to supply compressed refrigerant to the condenser 2. It is connected to the three-way valve (2a) interposed in the middle of (L1), and the outlet of the coil pipe is interposed between the condenser (2) and the expansion valve (3) to transfer the condensed refrigerant to the expansion valve (3). It is connected in the middle of the line L2 supplying to.

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 flow path 4a through which the refrigerant passes and a brine flow path 4b through which the brine liquid passes, and serves to exchange heat between the refrigerant and the brine liquid.

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

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.The hot plate 21, the cold trap 22, and the first and second brine tanks 30 and 40 are used to selectively cool or heat the hot plate 21 and the cold trap 22 and the second brine In order to selectively cool the tank 40, piping means described below are connected.

상기 배관수단을 설명하면 다음과 같다.The piping means is 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 liquid supply line (L3) for supplying heated brine liquid is connected between the inlet of the hot plate 21 and the outlet of the brine flow path 4b with valves V2 and V8 interposed therebetween, and the At the inlet of the cold trap 22, one end is connected to the portion of the brine liquid supply line L3 located on the inlet side of the valve V2 and a cold trap inlet pipe L4 interposed with a valve V4 in the middle The other end of 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.In the first brine tank 30, one end is connected to the portion of the brine liquid supply line L3 between the valve V2 and the valve V8, and the pump P1 and the valve V3 are in the middle. The other end of the interposed first brine liquid 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.To the second brine tank 40, the other end of the second brine liquid discharge line L6, one end of which is connected to the inlet of the brine flow path 4b and which has a pump P2 and a valve V5 interposed therebetween, is connected. has been

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.In addition, a part of the first brine liquid discharge line (L5) between the pump (P1) and the valve (V3) and a part of the second brine liquid discharge line (L6) between the valve (V5) and the brine flow path (4b) Both ends of a connection line L7 with a valve V1 interposed therebetween 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 liquid 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), both ends of the second brine liquid return line L9 with a valve V6 interposed therebetween are connected.

상기 제1브라인탱크(30)에는 일단이 밸브(V6)와 상기 콜드트랩(22) 사이의 제2브라인액복귀라인(L9)의 부위에 접속되고 도중에 밸브(V7)가 개재된 바이패스라인(L10)의 타단이 접속되어 있다.In the first brine tank 30, one end is connected to the part of the second brine liquid return line L9 between the valve V6 and the cold trap 22, and the bypass line interposed with the valve V7 in the middle ( The other end of L10) is connected.

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

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

냉매가 제1브라인탱크(30)의 코일관을 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.While preventing the refrigerant from passing through the coil pipe of the first brine tank 30 and passing through the condenser 2, the three-way valve 2a is opened and the compressor 1 and the pump P1 are operated, When the valves V1, V2, and V8 are opened and the valves V3, V4, V5, V6, and V7 are closed, the brine fluid in the first brine tank 30 enters the brine flow path 4b of the evaporator 4. It is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing into the refrigerant passage 4a, enters the hot plate 21, rapidly freezes the object to be treated in the hot plate 21, and then returns to the first brine tank 30.

2. 준비모드2. Ready mode

압축기(1)와 상기 펌프(P2)를 가동하고 그리고 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방한 상태에서, 밸브(V4, V5, V6)를 열고, 밸브(V1, V2, V3, V7, V8)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관에 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.In a state where the compressor 1 and the pump P2 are operated and the 3-way valve 2a is opened to pass through the coil pipe of the first brine tank 30 while preventing the refrigerant from passing through the condenser 2, When the valves V4, V5, and V6 are opened and the valves V1, V2, V3, V7, and V8 are closed, the brine fluid in the first brine tank 30 is heat-exchanged by the refrigerant flowing into the coil pipe to reach a predetermined temperature. At the same time, the brine liquid in the second brine tank 40 enters the brine flow path 4b of the evaporator 4 and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 4a, thereby forming a cold trap 22 Through it, it is returned to the second brine tank 40 to be cooled.

3. 건조모드3. Dry mode

진공펌프(50)를 가동하고, 압축기(1)와 상기 펌프(P1, P2)를 가동한 상태에서 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방하고, 밸브(V1, V2, V7)를 닫고, 밸브(V3, V4, V5, V6, V8)을 개방하면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관에 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, and the refrigerant passes through the coil pipe of the first brine tank 30 while preventing the refrigerant from passing through the condenser 2 while the compressor 1 and the pumps P1 and P2 are operated. When the three-way valve 2a is opened, the valves V1, V2, and V7 are closed, and the valves V3, V4, V5, V6, and V8 are opened, the brine liquid in the first brine tank 30 flows through the coil pipe. It is heat exchanged by the refrigerant introduced into the hot plate 21 in a state of being heated to a predetermined temperature, heats the hot plate to dry the object to be treated, and then returns to the first brine tank 30, and at the same time returns to the second brine tank The brine liquid of (40) enters the brine flow path (4b) of the evaporator (4), exchanges heat with the refrigerant flowing into the refrigerant flow path (4a), is cooled, and enters the cold trap (22) to evaporate moisture of the object being dried. It is made into ice, trapped, and then returned to the second brine tank 40 to be cooled.

4. 제상모드4. Defrost Mode

압축기(1)와 상기 펌프(P1)를 가동하고 그리고 냉매가 응축기(2)를 통과하지 못하게 하면서 제1브라인탱크(30)의 코일관을 통과하게 3방밸브(2a)를 개방한 상태에서, 밸브(V2, V3, V4, V7)를 열고, 밸브(V1, V5, V6, V8)을 닫으면, 제1브라인탱크(30)의 브라인액이 코일관에 유입된 냉매에 의해 열교환되어 소정된 온도로 가열되어서, 콜드트랩(22)에 들어가 콜드트랩(22)을 제상시킨 다음, 제1브라인탱크(30)로 복귀되게 한다.In a state in which the compressor 1 and the pump P1 are operated and the 3-way valve 2a is opened to pass through the coil pipe of the first brine tank 30 while preventing the refrigerant from passing through the condenser 2, When the valves V2, V3, V4, and V7 are opened and the valves V1, V5, V6, and V8 are closed, the brine fluid in the first brine tank 30 is heat-exchanged by the refrigerant flowing into the coil pipe to reach a predetermined temperature. It is heated to, enters the cold trap 22 to defrost the cold trap 22, and then returns 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 apparatus 100 configured and operated as described above does not use an electric heater as a heating source for drying the object to be treated, and only the refrigerant that has passed through the expansion valve flows into the evaporator, at low cost. Freeze-drying of the material to be treated can be implemented as desired.

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

Claims (1)

히트펌프(10), 진공펌프(50)에 접속된 건조챔버(20) 및 제1 및 제2브라인탱크(30, 40)를 포함하고 있는 진공 냉동 건조장치(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 코일관이 내장되어 있고, 상기 코일관의 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 코일관의 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 가열시키고 그리고 제2브라인탱크(40)를 선택적으로 냉각시켜서, 동결모드, 준비모드, 건조모드 및 제상모드를 순차적으로 수행하기 위한 배관수단이 접속되어 있고,
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 콜드트랩(22) 사이의 제2브라인액복귀라인(L9)의 부위에 접속되고 도중에 밸브(V7)가 개재된 바이패스라인(L10)의 타단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 냉동 건조장치.
A vacuum freezing and drying apparatus 100 including a heat pump 10, a drying chamber 20 connected to a vacuum pump 50, and first and second brine tanks 30 and 40,
The heat pump 10 is
A compressor (1) for compressing the refrigerant,
A condenser 2 connected to the compressor 1 and condensing the compressed refrigerant;
An expansion valve 3 connected to the condenser 2 to expand the condensed refrigerant, and
An evaporator (4) connected to the expansion valve (3) evaporates the expanded refrigerant and transfers it to the condenser (2),
A coil pipe is built into the first brine tank 30, and the inlet of the coil pipe is interposed between the compressor 1 and the condenser 2 to supply compressed refrigerant to the condenser 2. It is connected to the three-way valve (2a) interposed in the middle of (L1), and the outlet of the coil pipe is interposed between the condenser (2) and the expansion valve (3) to transfer the condensed refrigerant to the expansion valve (3). It is connected in the middle of the line (L2) supplied to,
The evaporator 4 has a refrigerant flow path 4a through which the refrigerant passes and a brine flow path 4b through which the brine liquid passes,
A hot plate 21 and a cold trap 22 are built in the drying chamber 20,
In the hot plate 21, the cold trap 22, and the first and second brine tanks 30 and 40, the hot plate 21 and the cold trap 22 are selectively cooled or heated, and the second brine A piping means for selectively cooling the tank 40 and sequentially performing a freezing mode, a preparation mode, a drying mode, and a defrosting mode is connected,
As the piping means,
A brine liquid supply line (L3) for supplying heated brine liquid is connected between the inlet of the hot plate 21 and the outlet of the brine flow path 4b with valves V2 and V8 interposed therebetween, and the At the inlet of the cold trap 22, one end is connected to the portion of the brine liquid supply line L3 located on the inlet side of the valve V2 and a cold trap inlet pipe L4 interposed with a valve V4 in the middle The other end of is connected,
In the first brine tank 30, one end is connected to the portion of the brine liquid supply line L3 between the valve V2 and the valve V8, and the pump P1 and the valve V3 are in the middle. The other end of the intervening first brine liquid discharge line (L5) is connected,
To the second brine tank 40, the other end of the second brine liquid discharge line L6, one end of which is connected to the inlet of the brine flow path 4b and which has a pump P2 and a valve V5 interposed therebetween, is connected. is done,
The part of the first brine liquid discharge line (L5) between the pump (P1) and the valve (V3) and the part of the second brine liquid discharge line (L6) between the valve (V5) and the brine flow path (4b) are on the way. Both ends of the connection line L7 through which the valve V1 is interposed are connected,
Both ends of a first brine liquid return line (L8) are connected between the outlet of the hot plate 21 and the first brine tank 30,
Both ends of a second brine liquid return line L9 having a valve V6 interposed therebetween are connected between the outlet of the cold trap 22 and the second brine tank 40,
In the first brine tank 30, one end is connected to the part of the second brine liquid return line L9 between the valve V6 and the cold trap 22, and the bypass line with the valve V7 interposed therebetween ( A vacuum freeze-drying apparatus characterized in that the other end of L10) is connected.
KR1020210084251A 2021-06-28 2021-06-28 Vacuum freeze drying unit KR20230001427A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210084251A KR20230001427A (en) 2021-06-28 2021-06-28 Vacuum freeze drying unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210084251A KR20230001427A (en) 2021-06-28 2021-06-28 Vacuum freeze drying unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230001427A true KR20230001427A (en) 2023-01-04

Family

ID=84925221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210084251A KR20230001427A (en) 2021-06-28 2021-06-28 Vacuum freeze drying unit

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230001427A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101999270B1 (en) Vacuum freeze drying device and method
KR101613963B1 (en) Clothes treating apparatus with a heat pump system
KR100789215B1 (en) A vacuum freeze drying device using binary refrigeration and heat pump methods
US4949473A (en) Freeze drying apparatus with additional condensation surface and refrigeration source
JP2014505230A (en) Flash (frost) defrost system
CA2282866C (en) Freeze drying with reduced cryogen consumption
JP2010144966A (en) Freeze drying device
KR20030075802A (en) Refrigerator
JPH09152268A (en) Freeze dryer
CN106352664A (en) Low-temperature rapid freezing and freeze-drying system
KR100669257B1 (en) Apparatus and method for freeze-drying using heat pump system
CN104534729A (en) Freeze dryer refrigerating system and control method of refrigerating system
KR102123354B1 (en) Vacuum-freeze drying system using heat storage
KR20230001427A (en) Vacuum freeze drying unit
CN101858688B (en) Liquid-nitrogen freeze drying machine control method
CN108592526A (en) A kind of leaf vegetables vacuum dehydration pre-cooler and forecooling method
CN210921975U (en) Freeze dryer with automatic defrosting system
CN105222422B (en) Double heat exchange cooling cycle system
CN212720507U (en) Freeze-drying system
KR200405742Y1 (en) Apparatus for freeze-drying using heat pump system
KR100840930B1 (en) Plate with spiral-shaped passage for freeze dryer and manufacturing method thereof
CN205561422U (en) Freeze dryer refrigerating system
KR950007830Y1 (en) Vaccum dry heating equipment for meats and fisheries
KR100500449B1 (en) vacuum drier
JPS608303Y2 (en) Freeze drying equipment