KR100601350B1

KR100601350B1 - 진공 증발기

Info

Publication number: KR100601350B1
Application number: KR1020040052222A
Authority: KR
Inventors: 김상범
Original assignee: 김상범
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-07-24
Also published as: KR20060004711A

Abstract

본 발명은 진공 증발기에 관한 것으로서, 증발챔버(112)를 내부에 구획형성하고 있는 재킷 열매 탱크(111); 상기 증발챔버(112)에 제 1라인(114)을 경유하여 접속된 응축기(115)로서, 하부에 구획형성된 응축수회수탱크부(117)를 일체로 구비하고 그리고 냉매용 관(115a)이 내장된 응축기(115); 제 2라인(116)을 경유하여 접속되어 응축액을 받아 들이는 감압수단(120)으로서, 냉매용 관(120a)이 내장되어 있는 순환액 탱크(121), 고압펌프(122), 이젝터(123)를 순환라인(124)의 도중에 개재시켜 가지고 있는 상기 감압수단(120); 그리고 상기 응축기(115) 및 상기 감압수단(120) 각각에 구비된 냉매용 관(115a, 120a)에 접속되어 냉매를 상기 응축기(115)의 냉매용 관(115a), 상기 감압수단(120)의 냉매용 관(120a) 순으로 냉매를 공급하고 이 공급된 냉매를 다시 회수하는 냉동기(130)를 포함하고, 여기에서, 상기 순환액은 상기 증발챔버(112)에서 증발처리될 피처리액의 증발성분과 동일한 액이며, 상기 이젝터(123)는 일단이 응축기(115)에 접속되어 있는 상기 제 2라인(116)의 타단에 접속되어 있는 것으로 되어 있다.

감압수단, 순환액 탱크, 고압펌프, 이젝터

Description

진공 증발기{vacuum evaporator}

도 1은 종래의 진공 증발기에 대한 개념도, 및

도 2는 본 발명에 따른 진공 증발기에 대한 개념도.

본 발명은 진공 증발기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공펌프 대신에 액순환펌프를 이용하여 증발용기의 내부를 진공화시킬 수 있는 구조를 가진 진공 증발기에 관한 것이다.

진공 증발기는 대기압보다 낮은 압력에서 증발에 필요한 에너지를 공급하여 물질을 증발시키는 장치이다.

이 진공 증발기는, 주로 내용물의 수분을 증발시켜 농축된 엑기스를 얻는 진공농축에 이용되고, 기타 물질을 증발시켜 응축, 액화하여 회수된 용액을 얻는 진공증류에 이용되기도 하고, 습윤상태의 재료 중에서 수분을 증발 제거하는 진공건조에 이용되기도 한다.

이와 같이 다용도로 이용될 수 있는 종래의 진공 증발기는 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 가지고 있다.

즉, 도 1에 도시된 종래의 진공 증발기는 내장된 전기히터(1a)에 의해 가열되게 증발챔버(2)를 내부에 구획형성하고 있는 재킷 열매 탱크(1), 상기 증발챔버(2)에 제 1라인(4)을 경유하여 접속되어 상기 증발챔버(2)에서 증발된 증기를 응축하는 수냉식 응축기(5), 상기 응축기(5)에 제 2라인(6)을 경유하여 접속되어 상기 응축기(5)에서 응축된 응축액을 회수하여 회수된 응축액을 배출구(7a)를 통하여 배출시키는 응축수회수탱크(7) 및 상기 응축수회수탱크(7)에 접속되어 상기 응축수회수탱크(7), 상기 응축기(5) 및 상기 증발챔버(2) 순으로 그들의 내부공간을 진공화시키는 진공펌프(8)를 포함하고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 진공 증발기에서는, 증발챔버(2)에 피처리액을 투입하고, 진공펌프(8)에 의해 응축수회수탱크(7), 응축기(5) 및 증발챔버(2)를 순차적으로 진공상태로 만든 다음, 전기히터(1a)에 의해 증발기가 가열되면, 증발챔버에 투입된 피처리액이 가열되어, 피처리액에 함유된 수분이 증발되어서 부피팽창하여 제 1라인을 경우하여 응축기에 유입되고, 응축기에 유입된 증발된 수분은 열교환처리에 의해 응축액이 되어서 응축수회수탱크(7)에 유입되어 배출구(7a)를 통하여 선택적으로 배출되고, 증발챔버에서 수분이 증발된 피처리액은 고농축액으로서 수동으로 또는 자동으로 도시되지 않은 배출수단에 의해 배출되게 된다.

이와 같은 종래의 진공 증발기에 채용된 응축기는 현재까지의 기술로는 유입된 피처리액의 증기를 원하는 온도로 응축시키는 것이 곤란한 실정이다. 이러한 실정으로 인하여, 응축기에서 원하는 온도 보다 높은 온드의 응축액을 만드는 경우가 자주 발생하게 된다. 원하는 온도 보다 높은 온도의 응축액을 응축기에서 만든다는 것은 응축기에 배출된 응축액을 저장하는 응축수회수탱크(7)에 접속된 진공펌프(8)에는 치명적이다. 그 이유는 진공도와 온도가 반비례인 관계로, 응축액의 온도가 높아지면 이에 따라 진공도가 낮아지게 되어, 이를 원하는 진공도를 맞추기 위해 진공펌프가 과도하게 작동되게 되어, 진공펌프에 부하가 걸려, 마침내 진공펌프가 손상되거나 증발챔버의 진공도를 원하는 진공도로 맞출수 없는 경우가 빈번하게 발생하게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 액과 공기가 혼재하고 있는 조건에서 공기만을 흡입하게 되는 진공펌프는 이상적이지만, 그러한 이상적인 진공펌프는 존재하지 않아 통상적인 진공펌프에는 공기 뿐만 아니라 액이 흡입되기도 한다. 진공펌프에 액이 흡입된다는 것은 진공펌프에는 치명적이며, 이를 관리하는 데 상당한 비용이 소요되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 진공 증발기가 어떠한 조건에서도 사용가능하게 하기 위해, 응축기와 응축수회수탱크를 일체화함과 동시에 진공펌프 대신에 이젝터형 진공수단을 진공 증발기가 구비하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 내장된 전기히터에 의해 가열되게 증발챔버를 내부에 구획형성하고 있는 재킷 열매 탱크; 상기 증발챔버에 제 1라인을 경유하여 접속되어 상기 증발챔버에서 증발된 증기를 응축하는 응축기로서, 응축액을 저장하도록 하부에 구획형성된 응축수회수탱크부를 일체로 구비하고 있고 그리 고 냉매용 관이 내장되어 있는 응축기; 상기 응축기에 제 2라인을 경유하여 접속되어 응축액을 받아 들이는 감압수단으로서, 냉매용 관이 내장되어 있는 순환액 탱크, 고압펌프, 이젝터를 순환라인의 도중에 개재시켜 가지고 있는 상기 감압수단; 그리고 상기 응축기 및 상기 감압수단 각각에 구비된 냉매용 관에 접속되어 냉매를 상기 응축기의 냉매용 관, 상기 감압수단의 냉매용 관 순으로 냉매를 공급하고 이 공급된 냉매를 다시 회수하는 냉동기를 포함하고 있고, 여기에서,상기 순환라인은 상기 순환액 탱크에 있는 순환액이 순환액 탱크, 고압펌프, 이젝터, 순환액 탱크 순으로 순환되게 배관되어 있고, 상기 순환액은 상기 증발챔버에서 증발처리될 피처리액의 증발성분과 동일한 액이며, 상기 이젝터는 노즐부분을 구비하고 있는 공지된 이젝터로서, 상기 이젝터의 노즐부분은, 응축기에서 생성된 응축액을 유입하기 위해, 일단이 응축기에 접속되어 있는 상기 제 2라인의 타단에 접속되어 있는 것으로 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 진공 증발기가 도 2를 참조하여 설명될 것이다.

본 실시예의 진공 증발기는 100으로서 지시되어 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 진공 증발기는 내장된 전기히터(111a)에 의해 가열되게 증발챔버(112)를 내부에 구획형성하고 있는 재킷 열매 탱크(111), 상기 증발챔버(112)에 제 1라인(114)을 경유하여 접속되어 상기 증발챔버(112)에서 증발된 증기를 응축하는 응축기(115)로서, 응축액을 저장하도록 하부에 구획형성된 응축수회수탱크부(117)를 일체로 구비하고 있고 그리고 냉매용 관(115a)이 내장되어 있는 응축기(115), 상기 응축기(115)에 제 2라인(116)을 경유하여 접속되어 응축액을 받아 들이는 감압수단(120)으로서, 냉매용 관(120a)이 내장되어 있는 순환액 탱크(121), 고압펌프(122), 이젝터(123)를 순환라인(124)의 도중에 개재시켜 가지고 있는 상기 감압수단(120), 상기 응축기(115) 및 상기 감압수단(120) 각각에 구비된 냉매용 관(115a, 120a)에 접속되어 냉매를 상기 응축기(115)의 냉매용 관(115a), 상기 감압수단(120)의 냉매용 관(120a) 순으로 냉매를 공급하고 이 공급된 냉매를 다시 회수하는 냉동기(130)를 포함하고 있다.

여기에서,상기 순환라인(124)은 상기 순환액 탱크(121)에 있는 순환액이 순환액 탱크(121), 고압펌프(122), 이젝터(123), 순환액 탱크(121) 순으로 순환되게 배관되어 있다.

또한, 상기 순환액은 상기 증발챔버(112)에서 증발처리될 피처리액의 증발성분과 동일한 액이다.

또한, 상기 이젝터(123)는 노즐부분을 구비하고 있는 공지된 이젝터로서, 상기 이젝터(123)의 노즐부분은, 응축기(115)에서 생성된 응축액을 유입하기 위해, 일단이 응축기(115)에 접속되어 있는 상기 제 2라인(116)의 타단에 접속되어 있다.

또한, 상기 응축기(115)의 바닥에는 도중에 개폐밸브(V1)가 개재된 응축액 드레인 관(118)이 접속되어 있고, 상기 순환액 탱크(121)에는 응축액을 배출시키는 응축액 배출관(121a)이 접속되어 있다.

또한, 상기 응축기(115)는 진공조절용 관(119)의 일단이 접속되어 있고, 상기 진공조절용 관(119)의 도중에는 진공조절밸브(V2)가 개재되어 있다.

상기와 같이 구성된 진공 증발기는 다음과 같이 작동될 수 있다.

먼저, 증발처리시킬 피처리액을 재킷 열매 탱크(111)의 증발챔버(112)에 넣고, 그리고 상기 피처리액의 증발성분과 동일한 성분의 액을 순환액으로서 상기 순환액 탱크(121)에 넣는다.

그 다음, 고압펌프(122)를 가동시켜, 상기 순환액 탱크(121)의 순환액을 흡입하여 이젝터(123)의 노즐부분을 경유하여 상기 순환액 탱크(121) 내로 토출시키면, 상기 노즐부분에서 속도수두가 발생하게 되어 베르누이 정리에 의해 압력수두가 낮아지게 되어서, 상기 제 2라인(116)을 경유하여 상기 응축기(121)의 내부가 진공화되고, 이어서, 상기 제 1라인(114)을 경유하여 상기 응축기(121)와 접속된 재킷 열매 탱크(111)의 증발챔버(112) 내부도 진공화된다. 이 때 상기 순환액 탱크(121)에 있는 순환액이 연속적으로 고압펌프(122) 및 이젝터(123)를 통하여 순환되어서 순환액의 온도가 고압펌프(122)의 계속적인 가동에 의해 올라 가지만, 순환액 탱크(121)에 구비된 냉매용 관(120a)에 의해 승온된 순환액이 열교환되어 소정의 온도로 유지되게 된다. 따라서, 이제터(123)의 노즐부분에 유입되는 순환액은 일정한 온도로 유지되게 되어 일정한 진공도가 응축기(115) 및 재킷 열매 탱크(111)의 증발챔버(112)에서 유지될 수 있게 한다.

그 다음, 상기 증발챔버(112)와 상기 응축기(115)의 내부가 원하는 진공도로 맞추어 지면, 전기히터(111a)를 이용하여 상기 증발챔버(112)에 있는 피처리액을 가열하고, 가열된 피처리액이 진공증발처리되고, 이어서 증발처리에 의해 기액으로 분리된 피처리액의 증기는 상기 제 1라인(114)을 경유하여 응축기(115)에 유입되고, 이 응축기(115)에서 증기는 냉매용 관(115a)에 의해 열교환되어 응축액이 되어 상기 응축기(115)의 응축수회수탱크(117)에 저장된다.

상기 증발챔버(112)에 투입된 소정량의 피처리액이 소정 시간 증발처리되면, 상기 고압펌프(122)의 가동을 중지시키고, 상기 진공조절밸브(V2)를 개방하여 응축기(115)의 내부를 대기와 유통시켜서, 개폐밸브(V1)를 개방하여 응축액 드레인 관(118)을 통하여 응축액이 밖으로 배출될 수 있다. 그리고, 증발챔버(112)에서 진공증발 처리된 농축액은 증발챔버(112)를 개방하여 수동으로 배출될 수 있다.

또한, 상기 진공 증발기는 변경실시예로서, 일단이 재킷 열매 탱크(111)의 재킷 내부와 유통하는 출구(151)에 유통가능하게 접속되어 있고, 타단이 상기 제 2라인(116)의 도중에 접속되어 있는 제 3라인(152)을 포함하고 있다. 또한, 상기 제 3라인(152)의 도중에는 진공유지밸브(V3)가 구비되어 있다.

상기 재킷 열매 탱크(111)의 재킷 내부가 상기 진공수단(120)에 의해 제 2라인(116) 및 제 3라인(152)을 통하여 진공화된 상태에서, 상기 재킷 내부에 있는 열매가 전기히터(111a)에 의해 가열될 수 있어, 전기히터(111a)가 종래 보다 낮은 열원을 열매에 제공하여도 열매가 원하는 온도로 상승될 수 있다는 점에서 바람직한 것은 물론이다. 여기에서, 상기 진공유지밸브는 상기 재킷 열매 탱크(111)의 상기 재킷 내부가 소정된 진공도에 있으면, 폐쇄위치에 있게 되어 상기 재킷 열매 탱크(111)의 상기 재킷 내부가 항상 소정된 진공도로 유지되게 한다.

본 발명에 따라 상기와 같이 구성된 진공 증발기는 뱃치 타입에서 연속 타입으로 또는 연속 타입에서 뱃치 타입으로 용이하게 전환가능하게 될 수 있고, 고가이고 유지보수가 어려운 진공펌프없이도 어떠한 조건에서도 안정적으로 피처리액을 진공증발시킬 수 있다.

Claims

내장된 전기히터(111a)에 의해 가열되게 증발챔버(112)를 내부에 구획형성하고 있는 재킷 열매 탱크(111);

상기 증발챔버(112)에 제 1라인(114)을 경유하여 접속되어 상기 증발챔버(112)에서 증발된 증기를 응축하는 응축기(115)로서, 응축액을 저장하도록 하부에 구획형성된 응축수회수탱크부(117)를 일체로 구비하고 있고 그리고 냉매용 관(115a)이 내장되어 있는 응축기(115);

상기 응축기(115)에 제 2라인(116)을 경유하여 접속되어 응축액을 받아 들이는 감압수단(120)으로서, 냉매용 관(120a)이 내장되어 있는 순환액 탱크(121), 고압펌프(122), 이젝터(123)를 순환라인(124)의 도중에 개재시켜 가지고 있는 상기 감압수단(120); 그리고

상기 응축기(115) 및 상기 감압수단(120) 각각에 구비된 냉매용 관(115a, 120a)에 접속되어 냉매를 상기 응축기(115)의 냉매용 관(115a), 상기 감압수단(120)의 냉매용 관(120a) 순으로 냉매를 공급하고 이 공급된 냉매를 다시 회수하는 냉동기(130)를 포함하고 있고,

여기에서,상기 순환라인(124)은 상기 순환액 탱크(121)에 있는 순환액이 순환액 탱크(121), 고압펌프(122), 이젝터(123), 순환액 탱크(121) 순으로 순환되게 배관되어 있고,

상기 순환액은 상기 증발챔버(112)에서 증발처리될 피처리액의 증발성분과 동일한 액이며,

상기 이젝터(123)는 노즐부분을 구비하고 있는 공지된 이젝터로서, 상기 이젝터(123)의 노즐부분은, 응축기(115)에서 생성된 응축액을 유입하기 위해, 일단이 응축기(115)에 접속되어 있는 상기 제 2라인(116)의 타단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증발기.
제 1항에 있어서, 상기 응축기(115)의 바닥에는 도중에 개폐밸브(V1)가 개재된 응축액 드레인 관(118)이 접속되어 있고, 상기 순환액 탱크(121)에는 응축액을 배출시키는 응축액 배출관(121a)이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 진공증발기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 응축기(115)는 진공조절용 관(119)의 일단이 접속되어 있고, 상기 진공조절용 관(117)의 도중에는 진공조절밸브(V2)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증발기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

일단이 재킷 열매 탱크(111)의 재킷 내부와 유통하는 출구(151)에 유통가능하게 접속되어 있고, 타단이 상기 제 2라인(116)의 도중에 접속되어 있는 제 3라인(152)을 더 포함하고 있고,

상기 제 3라인(152)의 도중에는 진공유지밸브(V3)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증발기.