흡착제를 이용한 동결 건조기 {Freeze dryer using desiccant}

본 발명은 흡착제를 이용한 동결 건조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경제적이며 연속 운전이 가능할 뿐만 아니라 건조시간을 단축시킬 수 있는 흡착제를 이용한 동결 건조기에 관한 것이다.

일반적으로 생물자원에 존재하는 수분을 제거하는 건조 기술은 바이오 제품을 생산하는 공정에 거의 필수적으로 이용되고 있으며, 특히 식품에서의 건조는 제품의 저장 및 안전한 유통을 위해 가장 흔하게 이용되고 있으며, 열풍, 태양열 건조를 비롯하여 진공 동결 건조에 이르기 까지 매우 다양한 건조 방식이 사용되고 있다. 최근에는 건조 제품의 양질화, 고급화가 요구되어 새로운 건조 방법이 계속 개발 되고 있으며, 바이오제품의 특성상 열에 취약한 점을 보완하기 위해 열풍건조 대신 저온건조 방식이 개발되고 있다.

한편, 저온과 진공 하에서 건조가 진행되는 진공 동결 건조는 현재로서는 가장 우수한 건조 품질을 얻을 수 있는 방법으로 생물학적 고유성의 손상 없이 건조가 가능하고, 물의 재공급으로 원상태로 복구할 수 있어서 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등에 널리 사용되고 있으며, 주로 바이알(Vial) 또는 앰플(Ampule) 상태로 건조가 이루어지고 있는 실정이다.

그런데, 종래의 진공 동결 건조 방법은 연속적인 작업이 힘들어 생산 효율이 낮을 뿐만 아니라, 과다한 에너지가 소비됨은 물론 건조 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 연속적인 작업이 가능하여 생산 효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 에너지 소비를 줄일 수 있고 건조시간을 단축시킬 수 있는 흡착제를 이용한 동결 건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 건조챔버 내 수용공간에서 소재를 동결 건조시키는 진공 동결 건조장치; 상기 수용공간과 연통되는 배출라인을 복수개로 분기한 분기라인 상에 병렬로 각각 배치되며, 상기 분기라인과 연통되는 제습챔버와, 상기 제습챔버 내에 배치되어 상기 건조챔버로부터 유입된 상기 수분을 포집하여 배출하며 흡착제가 표면에 형성된 제습용 열교환기를 포함하는 제습모듈과, 상기 분기라인 상에 각각 배치되어 유로를 개폐하는 조절밸브를 포함하는 제습장치; 상기 제습장치와 연결되어, 상기 수용공간과 상기 제습챔버 내부를 저압상태로 만드는 진공펌프; 및 상기 진공 동결 건조장치의 작동에 대응하여 연속 제습이 가능하도록 상기 제습모듈과 상기 조절밸브와 상기 진공펌프를 제어하여, 상기 복수개의 제습모듈들을 선택적으로 운전하는 제어부를 포함하는 흡착제를 이용한 동결 건조기를 제공한다.

본 발명에 따른 흡착제를 이용한 동결 건조기는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 연속 작업이 가능하여 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 건조 단가를 줄여 비용을 줄일 수 있음은 물론, 에너지 소비를 줄일 수 있고 건조시간을 단축시킬 수 있어 경제적이다.

셋째, 바이오 소재를 동결 건조하는 경우 바이오 소재의 품질을 유지하면서 장기 저장이 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흡착제를 이용한 동결 건조기의 제어흐름을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 동결 건조기의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 1의 진공 동결 건조장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3의 진공 동결 건조장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 3의 진공 동결 건조장치의 또 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 제습장치의 작동을 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡착제(Desiccant)를 이용한 동결 건조기(500; 이하 '동결 건조기'라 한다)는, 진공 동결 건조장치(100)와, 제습장치(200)와, 진공펌프(300)와, 제어부(400)를 포함한다.

상기 진공 동결 건조장치(100)는, 건조챔버(110) 내 수용공간(111)에서 소재(1)를 동결 건조시키는 역할을 하는 것으로, 노즐 모듈(120)과, 제1드럼 모듈(130a)과, 분리 모듈(140)과, 건조 모듈(150)을 포함한다.

우선, 상기 건조챔버(110)는, 내부에 수용공간(111)이 형성되어 있으며, 하부로는 배출구(113)와 연통되는 소재 배출라인(170)이 연결되어 동결 건조된 소재(2)가 배출되며, 상측으로는 연통구(112)와 연통된 배출라인(160)이 연결되어 상기 수용공간(111)에서 발생된 수분이 배출된다.

도 3을 참조하여, 상기 진공 동결 건조장치(100)에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다. 상기 노즐 모듈(120)은, 상기 수용공간(111)으로 액상의 상기 소재(1)를 연속적으로 분사하는 역할을 한다. 상기 노즐 모듈(120)은, 외부에서 상기 건조챔버(110)의 수용공간(111)까지 연장 형성되어 외부로부터 액상의 원료 소재(1)를 공급받아 상기 수용공간(111)으로 공급하는 공급라인(121)과, 상기 공급라인(121) 상에 구비되어 상기 액상의 소재(1)를 상기 수용공간(111)으로 분사하는 분사노즐(122)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 분사노즐(122)은, 상기 제1드럼 모듈(130a)의 위치에 대응하도록 배치되어 분사된 액상의 소재(1)가 후술되는 제1드럼(131a)의 표면에 도포되도록 하는 것이 바람직하며, 나아가 상기 제1드럼 모듈(130a)이 도시된 바와 같이 복수개가 병렬로 배치된 경우에는 상기 분사노즐(122)은 상기 제1드럼 모듈(130a)의 개수에 대응하여 상기 제1드럼 모듈(130a)의 최상측 드럼의 상측 또는 일측으로 상기 공급라인(121) 상에 복수개 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1드럼 모듈(130a)은, 상기 수용공간(111)에 배치되며, 회전하는 복수 개의 제1드럼(131a)이 하측으로 직렬로 이격 배열되어 있다. 상기 제1드럼(131a)은 외주 표면이 상기 소재(2)를 동결 건조할 수 있을 정도로 저온 상태로 유지되어 상기 제1드럼(131a)의 표면으로 상기 액상의 소재(1)가 분사 도포되면 상기 소재(2)를 동결 건조시킨다.

여기서, 상기 제1드럼 모듈(130a)은, 경우에 따라 직경이 보다 큰 하나의 제1드럼(131a)을 이용할 수 있지만, 도시된 바와 같이 복수개의 제1드럼(131a)을 하측으로 직렬로 이격 배열하여, 상측의 제1드럼(131a)으로부터 흘러 낙상하는 액상의 소재(1)가 하측의 제1드럼(131a)의 표면에 도포되도록 함으로써, 액상 소재(1)의 손실을 줄이고 건조 효율을 높일 수 있다.

나아가, 상기 진공 동결 건조장치(100)는, 상기 제1드럼 모듈(130a)을 상기 수용공간(111)에 복수 개를 행 방향으로 병렬로 배치하여 보다 많은 액상 소재(1)를 동결 건조할 수 있으며, 상기 건조챔버(110)의 용적 등을 고려하여 그 개수 등을 다양하게 할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 제1드럼 모듈(130a)은 상기 제1드럼(131a)의 표면에 액상의 소재(1)가 도포되면 증발열 또는 승화열을 공급하여 상기 액상의 소재(1)가 동결될 수 있도록 상기 제1드럼(131a)의 표면을 저온 상태로 유지한다. 이를 위해 상기 제1드럼(131a)은, 열전소자를 이용하여 상기 소재(2)를 동결 건조할 수 있으며, 내부에 냉매를 충진하여 상기 소재(2)를 동결 건조할 수 있다. 또한, 상기 제1드럼(131a)의 내부에 설치된 배관(미도시)으로 냉매를 공급하여 상기 소재(2)를 동결 건조시킬 수 있지만, 이는 일 실시예로 상기한 소재(2)의 동결 건조를 위한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

상기 제1드럼 모듈(130a)은, 상기 제어부(400)에 의하여 구동 제어 되고 상기 제1드럼(131a)을 회전시키는 구동부(132)를 포함한다. 이에, 상기 제어부(400)는 상기 액상 소재(1)의 성상 및 건조 조건 등을 고려하여 상기 제1드럼(131a)의 회전수 등을 제어할 수 있다. 한편, 상기 구동부(132)는 공지의 회전축과 모터 등을 포함하여 상기 제1드럼(131a)을 회전시키는 구성으로 이루어지며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 분리 모듈(140)은, 상기 제1드럼(131a)의 외주 표면에서 동결 건조 된 상기 소재(2)를 스크러빙(Scrubbing)하여 분리하는 역할을 한다. 상세하게, 상기 분리 모듈(140)은, 상기 각 제1드럼(131a)의 외주에 이격되게 배치되어, 회전하는 상기 제1드럼(131a)의 외주 표면에 동결 건조된 상기 소재(2)를 긁어서 분리하는 스크레이퍼(Scraper;142)를 적용할 수 있다.

상기 건조 모듈(150)은, 상기 제1드럼 모듈(130a)에 의하여 1차 동결 건조된 후 상기 분리 모듈(140)에 의하여 분리된 상기 소재(2)를 원하는 수준의 건조도로 달성하기 위하여 2차 건조하는 역할을 하며, 상기 소재(2)에서 고체상태의 수분을 기체 상태로 상 변화시킬 수 있는 승화수준까지 가열 건조한다.

상기한 건조 모듈(150)은 상기 수용공간(111)에 배치되어 동결 건조된 상기 소재(2)를 가열 건조하는 복사 가열부(151)를 적용하며, 상기 복사 가열부(151)는 적외선 램프 등을 적용할 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.

상기한 바에 따르면, 상기 진공 동결 건조장치(100)는, 상기 제1드럼 모듈(130a)에서 상기 제1드럼(131a)의 표면으로부터 전도열전달을 통하여 소재(1)를 1차 건조하고, 상기 건조 모듈(150)에서 복사, 전도 열전달을 통하여 동결 건조된 소재(2)의 수증기가 확산 배출되면서 2차 건조되게 한다. 이에 따르면, 상기 진공 동결 건조장치(100)는 바이오소재의 임계 유리전이 온도를 분석하여, 스티킹(Sticking)방지 건조 조건을 설정할 수 있는데, 가령 전도방식의 1차 건조와, 복사 방식의 2차 건조를 실시하여 바이오소재의 최적 건조조건을 설정 및 제어할 수 있다.

도 4는 상기 진공 동결 건조장치(100b)의 제2실시예를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면 상기 진공 동결 건조장치(100b)는, 노즐 모듈(120)과, 제2드럼 모듈(130b)과, 드럼 온도 조절 모듈(190)과, 분리 모듈(140)을 포함한다. 여기서, 상기 진공 동결 건조장치(100b)는 전술한 도 2의 진공 동결 건조장치(100)와 비교하여 건조챔버(110)와, 노즐 모듈(120)과, 분리 모듈(140)과, 제습장치(200)가 유사하므로 이와 대별되는 구성을 중점적으로 살펴보기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 구성을 나타낸다.

상기 제2드럼 모듈(130b)은, 상기 수용공간(111)에 배치되며, 회전하는 하나 또는 복수 개의 제2드럼(131b)이 하측으로 직렬로 배열되고, 상기 제2드럼(131b)의 표면으로 액상의 소재(1)가 도포된다.

상기 드럼 온도 조절 모듈(190;도 1참조)은, 상기 제어부(400)로부터 제어되어 설정 시간 동안 상기 제2드럼(131b)의 표면을 저온 상태로 만들어 상기 도포된 액상의 소재(1)를 동결 건조시키고, 이 후 타이머(10)에 의하여 상기 설정 시간 종료의 정보를 제어부(400)에서 수신하면, 상기 제어부(400)는 상기 노즐 모듈(120)을 통한 상기 액상의 소재(1) 분사를 중지시킨 상태에서 상기 드럼 온도 조절 모듈(190)을 제어하여 상기 제2드럼(131b)의 표면을 고온 상태로 만들어 상기 동결 건조된 상기 소재(2)를 건조시킨다. 이렇게 상기 드럼 온도 조절 모듈(190)은, 상기 제2드럼 모듈(130b)을 통하여 소재(1)의 1차 동결 건조 및 2차 가열 건조를 모두 수행할 수 있도록 한다.

한편, 상기 제2드럼 모듈(130b)은 상기한 바와 같이 동결건조 및 가열건조 모두를 수행하기 위한 구성으로, 열전소자를 이용하거나 또는 상기 제2드럼(131b)의 내부에 열매체를 충진할 수 있다. 또는 상기 제2드럼 모듈(130b)은 상기 제2드럼(131b)의 내부에 설치된 배관(미도시)으로 열매체를 공급하여 상기 제2드럼(131b)을 냉각 또는 가열하거나, 상기 배관으로 히트펌프시스템과 열교환할 수 있는 2차 유체(실리콘 오일 등)를 유동하게 하여 상기 제2드럼(131b)의 냉각 및 가열을 수행할 수 있도록 할 수 있으며, 이 외 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 실시예가 적용될 수 있음은 물론이다.

나아가, 상기 제어부(400)는 타이머(10)로부터 상기 설정시간에 따라 상기 드럼 온도 조절 모듈(190)을 제어하는 경우를 실시예로 나타내었으나, 이는 일 실시예로 상기 제어부(400)의 제어인자를 상기한 설정 시간 외 액상 소재(1)의 분무량 등 경우에 따라 다양한 설정에 따라 제어할 수 있음은 물론이다.

도 5는 제3실시예에 따른 진공 동결 건조장치(100c)를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 진공 동결 건조장치(100c)는, 상기 제2실시예에 따른 진공 동결 건조장치(100b)와 비교하여, 보조 가열부(180)를 더 구비하고 있다.

상기 보조 가열부(180)는, 상기 수용공간(111) 내 상기 제2드럼(131b)의 주위에 배치되어 상기 제2드럼(131b)을 통한 상기 소재(2)의 2차 건조를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 한다.

이에 대하여 살펴보면, 상기 제2드럼 모듈(130b)은 상기 제2드럼(131b)에서 소재(2)의 1차 동결 건조 후 냉각상태에서 2차 건조를 위한 가열상태로 전환되어야 하는데, 이렇게 상기 제2드럼(131b)이 냉각상태에서 설정된 온도까지 가열되기 위해서는 일정 시간을 필요로 하기 때문에 시간적 손실을 감수해야 한다.

이에, 상기 동결 건조기(500)는 상기 제2드럼(131b)이 냉각상태에서 설정 온도로 가열되기 까지 상기 보조 가열부(180)를 작동시켜, 1차 건조에서 2차 건조로의 빠른 전환 및 냉각에서 가열로의 전환에 따른 시간적 손실을 줄여 2차 건조시간을 보다 단축시킬 수 있다.

상기 제습장치(200)는, 상기 진공 동결 건조장치(100)에서 발생되는 수분을 포집하여 배출하는 역할을 하며 상기 수용공간(111)과 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221) 내부를 고진공을 유지할 수 있도록 한다.

상세하게, 상기 제습장치(200)는, 제1 및 제2제습모듈(210,220)과, 조절밸브(231,232,241,242)와, 응축모듈(250)을 포함한다. 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)은, 상기 수용공간(111)과 연통되는 배출라인(160)을 복수개로 분기한 분기라인(161,162) 상에 병렬로 각각 배치되어 상기 수분을 응결시켜 배출하며, 각각은 제1 및 제2제습챔버(211,221)와, 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)를 포함한다.

상기 제1 및 제2제습챔버(211,221)는, 상기 분기라인(161,162)과 연통되어 상기 건조챔버(110)로부터 수분이 유입되며, 상기 진공펌프(300)에 의하여 내부는 저압으로 유지된다.

상기 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)는, 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221) 내에 배치되어 상기 건조챔버(110)로부터 유입된 상기 수분을 포집하여 배출하며, 유입된 상기 수분을 응결 및 응축시켜 배출한다.

이를 위해, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)은, 냉매사이클을 이용한 히트펌프 시스템을 이용하여, 상기 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)가 증발기 및 응축기가 되도록 함으로써, 상기 수분을 응결 시키고 이후 액상의 응축수로 상 변화시켜 배출되게 한다. 여기서, 상기 히트펌프 시스템은 공지의 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하는 구성으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)은 구성이 간단하고 제어가 용이한 상기한 히트펌프 시스템을 적용하였으나, 상기한 목적을 달성할 수 있다면 공지의 콜드 트랩(Cold trap) 등 다양한 구성을 적용할 수 있음은 물론이며, 또한 상기한 건조조건(온도, 압력)에 따라 상기 수분을 흡착(Adsorption) 또는 흡수(Absorption)하는 흡착제를 이용한 직접 접촉 흡수 방식을 적용할 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)은 상기 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)의 표면에 흡착제가 표면에 형성되어 있다. 여기서, 상기 흡착제는 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)의 표면에 코팅, 적층 또는 함침 등의 형태로 형성될 수 있지만, 이 외 상기한 목적을 달성할 수 있는 방법이라면 다양하게 적용 가능하다.

한편, 상기 흡착제는, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)의 제습효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 공기 중의 수분을 직접 흡습하여 제거하기 때문에 저노점의 공기를 얻을 수 있게 해준다. 때문에, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)의 분위기를 기존 -80℃ 정도로 냉각해야 했던 것이라면, -60℃ 내지 -70℃정도로도 냉각해도 되기 때문에, 냉각분위기 조성에 따른 소요동력을 절감할 수 있음은 물론 건조 모듈(150)보다 낮은 온도 유지가 용이하다. 상기 흡착제는 고체 흡착제로 실리카겔, 활성알루미나, 제올라이트 등을 이용할 수 있으며, 액체 흡착제로 염화리튬과 트리에틸렌글리콜(Triethylene glycol) 등을 이용할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 또한, 상기 흡착제는 상기한 바와 같이 수분을 흡착하기도 하지만 가스 등도 흡착할 수 있어 동결 건조 시 승화되는 특정 가스의 포집도 가능하다.

상기 조절밸브(231,232,241,242)는, 상기 분기라인(161,162) 상에 각각 배치되어 유로를 개폐하는 역할을 하며, 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221)의 전방에서 상기 건조챔버(110)로부터 수분이 포함된 공기의 유입은 조절하는 유입밸브(231,232)와, 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221)로부터 응축수를 배출하기 위한 배출밸브(241,242)를 포함한다. 여기서, 상기 조절밸브(231,232,241,242)는, 상기 제어부(400)에 의하여 제어되며 공지의 유량조절밸브로서 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 응축모듈(250)은, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)과 연결되어 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)로부터 유입된 응축수를 배출시키고, 재생용 열교환기(252)를 통하여 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)로부터 발생된 수증기를 응축시켜 상기 동결 건조기(500)의 전체 라인의 진공상태를 유지할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 응축모듈(250)은 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)로부터 유입되는 수분의 성상에 따라 선택적으로 설치될 수 있다. 가령, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)로부터 액상의 응축수가 유입되는 경우에는 상기 응축모듈(250)을 설치하지 않고 상기 응축수를 그대로 배출시키면 된다. 반면, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)로부터 응축수가 아닌 기상의 수분을 포함한 공기가 유입되는 경우에는 상기 응축모듈(250)을 설치하여 상기 재생용 열교환기(252)를 통하여 상기 수분이 포함된 공기를 응축시켜 배출하도록 한다.

한편, 상기 응축모듈(250)은 상기 진공펌프(300)로 인한 상기 건조챔버(110)와 상기 배출라인(160)과 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221)의 분위기를 진공상태를 유지하기 위한 구성으로서, 경우에 따라 상기한 구성의 분위기를 고진공 상태로 유지 하지 않는 경우에는 상기 응축모듈(250)의 생략도 가능하다. 나아가, 상기 응축모듈(250)은 상기 제생용 열교환기(252)의 표면에 흡착제가 함침 또는 코팅될 수 있으며, 이에 대한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.

상기 진공펌프(300)는, 상기 제습장치(200)와 연결되어, 상기 수용공간(111)과 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221) 내부를 저압(진공)상태로 만드는 역할을 한다. 상기 진공펌프(300)는 상기 수용공간(111)과 제1 및 제2제습챔버(211,221) 내부를 흡입하여 상기 수용공간(111)과 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221) 내부가 대기압보다 낮은 저압 또는 진공상태로 만들어 상기 소재(1,2)의 건조 시간을 단축시키는 효과를 제공할 수 있다.

상기 제어부(400)는, 상기 각 제1 및 제2제습모듈(210,220)과 상기 조절밸브(231,232,241,242)와 상기 진공펌프(300)를 제어하며, 연속 제습이 가능하도록 상기 진공 동결 건조장치(100)의 작동에 대응하여 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)들을 선택적으로 교차 운전시킨다. 즉, 상기 제어부(400)는, 상기 각 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)를 증발기와 응축기로 서로 교차 운전 제어하여 연속적인 제습이 이루어지도록 한다.

도 6 및 도 7은 상기 제습장치(200)의 작동과정을 나타낸 도면으로 도면을 참조하여 상기 제습장치(200)의 작동에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 도 6을 참조하면, 상기 제습장치(200)는, 제1제습모듈(210)에서는 상기 제1제습용 열교환기(212)의 온도를 -50℃내지 -60℃까지 냉각시켜 공기 중에 포함된 수분의 응결을 유도하고, 제2제습모듈(220)에서는 응결된 수분을 응축수로 상 변화시키고 있다.

상세하게 살펴보면, 상기 제습장치(200)는, 좌측 분기라인(161)의 유입밸브(231)는 개방하고 우측 분기라인(162)의 유입밸브(,232)는 패쇄하여 제1제습모듈(210)로만 상기 건조챔버(110) 내의 수분이 공급되도록 한다. 이때 제1제습모듈(210)의 수분 응결이 진행 될 동안 좌측 배출밸브(241)는 패쇄하고, 우측 배출밸브(242)는 제2제습모듈(220)에서 생성된 응축수가 상기 응축모듈(250)로 유입되도록 개방한다.

이 상태에서 설정 시간이 경과하거나, 상기 각 제1 및 제2제습모듈(210,220)의 응결 및 응축 상황이 진행되면, 상기 제어부(400)는 도 7에 나타난 바와 같이 상기 각 제습 모듈(210,220)을 제어하여 도 6과는 반대로 제1제습모듈(210)에서는 응결된 수분을 응축수로 상 변화시키고, 제2제습모듈(220)에서는 상기 건조챔버(110) 내의 수분을 포집할 수 있도록 상기 수분을 응결시킨다.

이때, 상기 동결 건조기(500)는, 좌측의 유입밸브(231)는 패쇄 하여 공기공급을 중단한 대신 하측의 배출밸브(241)는 개방하여 응결된 수분이 응축수가 되어 배출되도록 한다. 반면, 상기 제2제습모듈(220)에서는 수분의 응결이 이루어지도록 유입밸브(232)는 개방하여 수분이 공급되도록 하고 하측의 배출밸브(242)는 패쇄하여 제1제습챔버(221) 내 응결 분위기를 유지하도록 한다. 여기서, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)의 수분 응결 및 응축과정은 동일하고 이에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.

상기 응축모듈(250)은, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)과 연통되어 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)로부터 응축수를 유입 및 배출시킴과 동시에 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)의 응축과정에서 발생된 수증기를 응축시켜 상기 제1 및 제2제습챔버(211,221)와, 상기 건조챔버(110)를 비롯한 동결 건조기(500) 전체 라인의 저압상태를 유지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)은 좌측과 우측의 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)를 하나의 냉각사이클로 구성하고, 상기 제어부(400)에서 냉매의 흐름을 제어하여 각각의 제1 및 제2제습용 열교환기(212,222)를 증발기와 응축기를 서로 교차 운전되도록 할 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.

상기한 바와 같이, 상기 제습장치(200)는, 제1제습모듈(210)과 제2제습모듈(220)을 교차 운전함으로써 제습을 연속적으로 할 수 있어, 연속적인 건조가 되도록 할 수 있다. 또한, 도면에서 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)은 한 쌍인 것을 실시예로 나타내었으나, 이는 일 실시예로 제습 용량 등에 따라 그 개수를 달리하여 병렬 배치할 수 있음은 물론이다.

상기한 바에 따르면, 상기 동결 건조기(500)는, 진공의 건조챔버(110) 내에 액상 소재(1)를 제1 및 제2드럼(131a,131b)의 표면에 도포하고, 이를 1차 동결 건조 및 저온의 상태에서 2차 건조함과 동시에, 상기 제1 및 제2제습모듈(210,220)을 교차 운전함으로써 건조시간 단축 및 연속공정이 가능하고 더불어 비용절감을 도모할 수 있으며, 고점도의 액상 바이오소재의 고품질 건조에도 효과적으로 적용할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100,100b,100c... 진공 동결 건조장치 200... 제습장치
210,220... 제1 및 제2제습모듈
212,222... 제1 및 제2제습용 열교환기
231,232... 유입밸브 241,242... 배출밸브
250... 응축모듈 252... 제생용 열교환기
300... 진공펌프 400... 제어부
500... 동결 건조기