KR100859200B1 - 초음파 병용 고온 추출장치 - Google Patents

초음파 병용 고온 추출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 병용 고온 추출장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 가열에 의한 물의 증기압을 이용하는 추출 공정에 초음파 발생부를 교반기 내부에 구비함으로써 열처리, 교반 및 초음파 처리를 신속하게 할 수 있기 때문에 원료물질로부터의 유가물질 추출속도 및 생산성을 향상시킬 수 있는 초음파 발생부를 구비한 초음파 병용 고온 추출장치에 관한 것이다.
본 발명의 초음파 병용 고온 추출장치는 원료물질로부터 유가물질을 추출해 내기 위해 시료가 주입되는 반응기; 상기 반응기를 둘러 쌓아 보호하고 열 공급을 위한 히터를 내장한 하우징; 상기 반응기를 개폐하기 위한 반응기 덮개; 상기 반응기 덮개에 구비되어 상기 시료를 교반하기 위한 교반기; 및 상기 반응기 덮개에 구비되어 상기 시료에 초음파를 가하기 위한 초음파 발생부를 포함함에 기술적 특징이 있다.
초음파 병용, 고온 추출기

Description

초음파 병용 고온 추출장치{High-temperature extracting apparatus with ultrasonic waves}
본 발명은 초음파 병용 고온 추출장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 가열에 의한 물의 증기압을 이용하는 추출 공정에 초음파 발생부를 교반기 내부에 구비함으로써 열처리, 교반 및 초음파 처리를 신속하게 할 수 있기 때문에 원료물질로부터의 유가물질 추출속도 및 생산성을 향상시킬 수 있는 초음파 발생부를 구비한 초음파 병용 고온 추출장치에 관한 것이다.
알루미나(Al2O3)는 보오크사이트(Bauxite) 광물을 원료로 하여 Bayer 공정을 통하여 제조되어 높은 내열성과 내화학성, 내식성, 고강도 등에 기인하여 내마모재, 스파크 플러그, 절연애자, 연마재, 내화물, 세라믹 타일, 유리, 절삭공구, 생체재료, 촉매담체, 필터, 열교환기 부품, 내화물, 수지의 필러(Resin Filler) 및 섬유 등 광범위하게 사용되고 있다.
알루미나 제조를 위해 사용되는 Bayer 공정에서는 고온, 고압을 사용하여 에 너지 소비형 공정임은 물론, 고농도의 가성소다 용액에서 이루어지므로 제조된 알루미나는 항상 상당량의 나트륨(Na)을 불순물로 포함하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 알루미늄 캔이나, 알루미늄 드로스와 같은 중저 품위의 알루미늄 소스로부터 알루미나 전구체를 제조할 수 있는 에너지 절약형 추출장치 및 공정이 필요하다.
도 1은 종래기술에 따른 추출장치를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 추출장치(100)는 반응기(110), 하우징(120), 교반기(130) 및 프로펠러(140) 등으로 구성된다.
추출장치(100)는 반응기(110) 내부에 시료를 넣고 원료물질로부터 유가물질을 추출해 내기 위해 원료물질을 모터에 연결된 프로펠러(140)를 통해 교반시킨다. 즉, 교반기(130) 내부의 프로펠러(140)가 회전함으로써 원료물질을 잘 섞이게 하고 그 이후 공정들을 통해 유가물질을 추출해 내는 것이다.
그러나 상기와 같은 종래의 추출장치는 반응시간이 오랫동안 지속될 뿐만 아니라 상기 원료물질로부터 유가물질을 추출해 내기 위한 공정이 상압의 조건에서 이루어지고, 초음파 장치를 연결하기 위해 교반기를 열어 초음파를 발생시키거나 반응기 내부에 들어있는 시료를 옮겨야 하는 단점이 있었다.
또한, 종래의 추출장치는 배출구가 따로 없어 반응 후의 결과물들을 수작업으로 떠내야하고 열교반 후 냉각코일을 구비하지 않아 냉각공정을 진행함에 오랜시간이 소요되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 초음파 발생부를 교반기 내부에 구비함으로써 열교반 공정 후 교반기를 분리하지 않고 초음파 공정을 수행할 수 있는 초음파 병용 고온 추출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 교반기에 냉각코일을 구비하여 열 교반 공정 후 냉각 공정시 빠른 시간에 시료를 냉각할 수 있는 초음파 병용 고온 추출장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반응기 하단부에 배출구를 구비함으로써 반응이 완료된 물질들을 쉽게 배출할 수 있는 초음파 병용 고온 추출장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 교반기를 포함하는 지지대 고정축은 고정되어 있고, 반응기를 포함하는 지지대 이동축은 상하 좌우로 이동이 가능함으로써 원료물질로부터 유가물질을 추출해 내기 위한 시료 교체가 용이한 초음파 병용 고온 추출장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 원료물질로부터 유가물질을 추출해 내기 위해 시료가 주입되는 반응기; 상기 반응기를 둘러 쌓아 보호하고 열 공급을 위한 히터를 내장 한 하우징; 상기 반응기를 개폐하기 위한 반응기 덮개; 상기 반응기 덮개에 구비되어 상기 시료를 교반하기 위한 교반기; 및 상기 반응기 덮개에 구비되어 상기 시료에 초음파를 가하기 위한 초음파 발생부를 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치에 의해 달성된다.
또한, 본 발명은 상기 반응기가 위치한 지지대 이동축과 상기 반응기 덮개를 고정한 지지대 고정축이 구비되어 상기 지지대 이동축이 상하 좌우로 움직이는 지지대를 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 시료를 배출하기 위한 배출구를 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 반응기의 증발된 용매를 냉각시키고 상기 시료의 농도 또는 부피를 일정하게 유지하기 위한 냉각탑을 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 냉각탑으로부터 냉각수를 공급받아 상기 하우징의 히터에 의해 발생한 열을 냉각하기 위한 냉각코일을 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 반응기 덮개는 시료를 주입하기 위한 시료주입관을 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 초음파 발생부는 교반기의 냉각 공정 후 상기 반응기와 반응기 덮개의 분리없이 초음파 공정을 함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 하우징은 자켓식으로 오픈됨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 지지대는 지지대 실린더로 상하 이동을 하고, 샤프트 축으로 좌우 이동함이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 초음파 병용 고온 추출장치는 초음파 발생부를 교반기 내부에 구비함으로써 열교반 공정과 함께 교반기를 분리하지 않고 초음파 공정을 수행하여 추출속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있고, 교반기에 냉각코일을 구비하여 열 교반 공정 후 냉각 공정시 빠른 시간에 시료를 냉각할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 초음파 병용 고온 추출장치는 반응기 하단부에 배출구를 구비함으로써 반응이 완료된 물질을 쉽게 배출할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 초음파 병용 고온 추출장치는 교반기를 포함하는 지지대 고정축은 고정되어 있고, 반응기를 포함하는 지지대 이동축은 상하 좌우로 이동이 가능함으로써 시료의 교체가 용이한 현저하고도 유리한 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치의 교반기가 반응기와 분리된 모습을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치의 교반기가 반응기와 결합된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 추출장치(200)는 반응기(210), 프로펠러(215), 하우징(220), 교반기(230), 초음파 발생부(240), 펌프(245), 배출구(250), 배출밸브(255), 지지대(260), 지지대 고정축(262), 지지대 이동축(264), 지지대 실린더(266), 모터(270), 냉각탑(280) 및 반응기 덮개(290) 등을 포함한다.
반응기(210)는 하우징(220)으로 둘러 쌓여 있어 외부의 충격으로부터 상기 반응기(210)를 보호하며 원료물질로부터의 유가물질을 추출하기 위해 장치로 시료가 유입되는 공간이다. 여기서 상기 하우징(220)은 열 공급을 위한 히터를 포함한다.
교반기(230)는 투입한 시료를 교반하기 위한 프로펠러(215)와 하우징(220)에 구빈된 히터에 의해 발생한 열을 냉각하기 위한 냉각코일(235)을 포함하고 있다.
상기 프로펠러(215)는 모터(270)로부터 전달된 힘을 받아 회전운동을 하고, 상기 냉각코일(235)은 지지대 고정축(262)의 하단에 형성되어 반응기(210)와 교반기(230)가 결합하면 상기 반응기(210) 내부로 들어가서 추출 후, 고온의 반응기(210) 및 반응물을 냉각시키는 역할을 한다.
냉각탑(280)은 외부의 주도관과 연결된 필터를 거쳐 들어온 순수를 받아 냉각코일(235)에 공급하며, 반응기(210) 내부에서 추출반응시 증발된 용매를 냉각시킨 후, 다시 반응기(210)로 보내어 시료의 농도 또는 부피를 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 상기 모터(270)는 교반기에 구비된 프로펠러(215)의 축을 회전시켜 원활한 혼합에 따른 추출조작을 할 수 있다.
초음파 발생부(240)는 지지대 고정축(262)의 상단에 형성되고 그 끝단이 반응기(210) 내부로 유입되어 있어 상기 반응기(210)의 시료의 열교반 공정 후 상기 교반기(230)를 분리하지 않고 초음파를 가하여 추출물이 뭉치는 것을 방지한다.
배출구(250)는 추출이 완료된 물질을 용이하게 수득할 수 있게 하는 것으로 배출밸브(255)를 통해 배출이 이루어진다.
지지대(260)는 추출장치(200)를 지지하기 위한 장치로 반응기(210)와 연결된 지지대 이동축(264)을 상하 좌우로 이동할 수 있게 하는데, 반응기(210)가 위치한 지지대 이동축(264)과 반응기 덮개(290)를 고정하고 있는 지지대 고정축(262)으로 구성된다.
상기 지지대 고정축(262)은 교반기(230), 냉각코일(235), 초음파 발생부(240), 펌프(245), 모터(270) 및 냉각탑(280) 등을 포함한다. 그리고 반응기(210)의 온도와 진공도를 표시하기 위한 압력게이지(미도시)가 구비되어 있다. 상기 지지대 이동축(264)은 반응기(210) 및 배출구(250) 등을 포함한다.
본 발명에 따르면, 반응기 덮개(290)에 시료주입을 위한 시료주입관(292)과 주입밸브(294)가 형성되어 있어 반응기(210)를 분해할 필요없이 지속적인 추출공정을 통하여 원료물질로부터의 유가물질을 추출할 수 있다. 상기 반응기 덮개(290)는 반응기(210)를 개폐하기 위한 역할을 한다.
상기 지지대 이동축(264)은 지지대 실린더(266)을 통해 상하 이동이 가능할 뿐만 아니라 샤프트 축(미도시)에 의해 좌우 이동이 가능하기 때문에 다른 종류의 시료 교체 및 반응기(210)의 청소가 용이하다.
본 발명의 초음파 병용 고온 추출장치를 이용한 공정을 살펴보면, 반응기(210) 내부에 시료를 넣는다. 이후 지지대 실린더(266)를 이용하여 지지대 이동축(264)을 지지대 고정축(262)과 결합한다. 교반기(230)에 연결된 프로펠러(215)가 모터(270)의 힘을 받아 회전하면서, 반응기에 구비된 히터에서 열이 공급되면 시료가 열교반되는 것이다.
이후, 열교반을 이용한 추출 공정 후, 고온의 시료를 상온으로 냉각시키기 위하여 냉각탑(280)에서 냉각수를 냉각코일(235)에 공급한다. 그리고 초음파 발생기(240)를 이용하여 초음파 공정을 수행한다.
상기 공정은 열교반 공정부터 초음파 공정까지 반응기의 내부 시료의 교체나 배출없이 한번의 공정으로 처리할 수 있는 특징이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치의 지지대 이동축이 이동하는 모습을 나타내는 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추출장치(200)는 지지대 이동축(264)에 의하 상하 좌우로 이동할 수 있는 구조이다.
반응기(210)를 상하로 이동시킬 경우에는 반응기(210)를 윗쪽으로 올려 교반기(230)가 위치한 반응기 덮개(290)와 결합시키며, 반응기(210)를 좌우로 이동시킬 경우에는 지지대 이동축(264)을 도 4와 같이 'a'에서 'b'로 이동시킨다.
상기 반응기(210)와 반응기 덮개(290)는 고리형태의 구리 가스켓(미도시)을 삽입한 후, 다수의 구멍에 나사체결을 이용함으로써 결합할 수 있다. 상기 체결바의 안쪽에는 프로펠러(215)와 냉각코일(235)이 있는데, 상기 프로펠러(215)와 냉각코일(235)은 상기 다수의 홈과 다수의 체결구가 결합하면 반응기(210) 내부로 유입된다.
또한, 상기 반응기(210)는 지지대 이동축(264)에 의해 'a'에서 'b', 'b'에서 'a'로 좌우 이동이 가능하다. 이는 반응기(210)에서 열교반 공정, 냉각 공정 및 초음파 공정을 끝내고 배출구(250)를 통해 추출이 완료된 물질을 배출하게 되면, 나사를 풀어 반응기(210)를 하향으로 이동시켜 분리한다. 그리고 지지대 이동축(264)을 좌우로 움직여 상기 반응기(210)의 내부를 청소한 후, 새로운 시료를 넣게 되는 것이다.
반응기(210)는 하우징(220)으로 보호되어 있는데, 상기 하우징(220)은 자켓(Jacket)식으로 오픈될 수 있도록 구성되어 있다. 여기서 오픈이라 함은 하우징이 양쪽으로 열리는 것으로 하우징 내의 히터의 열을 식힐 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치가 다른 장치들과 연결된 모습을 나타내는 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추출장치(200)는 온도 조절기(300), 초음파 발생기(310) 및 제어 장치(320) 등과 연결된다.
즉, 온도 조절기(300)는 추출장치에 열을 가하는 장치이고, 초음파 발생기(310)는 초음파 발생부에 초음파를 가하는 장치이며, 제어 장치(320)는 추출장치(200)와 온도 조절기(300), 초음파 발생기(310) 등을 제어하기 위한 장치이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 추출장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치의 교반기가 반응기와 분리된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치의 교반기가 반응기와 결합된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치의 지지대 이동축이 이동하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 초음파 병용 고온 추출장치가 다른 장치들과 연결된 모습을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 추출장치 210 : 반응기
215 : 프로펠러 220 : 하우징
230 : 교반기 240 : 초음파 발생부
245 : 펌프 250 : 배출구
255 : 배출밸브 260 : 지지대
262 : 지지대 고정축 264 : 지지대 이동축
266 : 지지대 실린더 270 : 모터
280 : 냉각탑 300 : 온도 조절기
310: 초음파 발생기 320 : 반응물 용출기

Claims (9)

  1. 원료물질로부터 유가물질을 추출해 내기 위해 시료가 주입되는 반응기;
    상기 반응기를 둘러 쌓아 보호하고 열 공급을 위한 히터를 내장한 하우징;
    상기 반응기를 개폐하기 위한 반응기 덮개;
    상기 반응기 덮개에 구비되어 상기 시료를 교반하기 위한 교반기; 및
    상기 반응기 덮개에 구비되어 상기 시료에 초음파를 가하기 위한 초음파 발생부
    를 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기가 위치한 지지대 이동축과 상기 반응기 덮개를 고정한 지지대 고정축이 구비되어 상기 지지대 이동축이 상하 좌우로 움직이는 지지대를 더 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시료를 배출하기 위한 배출구를 더 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기의 증발된 용매를 냉각시키고 상기 시료의 농도 또는 부피를 일정하게 유지하기 위한 냉각탑을 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉각탑으로부터 냉각수를 공급받아 상기 하우징의 히터에 의해 발생한 열을 냉각하기 위한 냉각코일을 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기 덮개는 시료를 주입하기 위한 시료주입관을 포함하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 교반기의 냉각 공정 후 상기 반응기와 반응기 덮개의 분리없이 초음파 공정을 하는 초음파 병용 고온 추출장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 자켓식으로 오픈되는 초음파 병용 고온 추출장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 지지대는 지지대 실린더로 상하 이동을 하고, 샤프트 축으로 좌우 이동을 하는 초음파 병용 고온 추출장치.
KR1020080036973A 2008-04-22 2008-04-22 초음파 병용 고온 추출장치 KR100859200B1 (ko)

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