KR101546196B1 - 고효율 회전 증발 농축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농축대상물이 주입튜브를 관류하면서 사전 예열된 후 테두리부의 상부에 유입됨에 따라 끓는점까지 가열되기까지 비교적 적은 시간과 열량이 소요되어 열효율이 증대될 수 있으며 테두리부를 가열하기 위한 스팀에 응축수가 혼합되어 농축대상물이 타지 않는 온도로 테두리부가 가열됨에 따라 농축대상물의 성분이나 영양소의 피괴없이 농축대상물이 농축될 수 있도록 한 고효율 회전 증발 농축장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고효율 회전 증발 농축장치는, 내부에는 빈 공간이 형성되고 상부에는 농축대상물이 유입되는 유입구와 농축액이 유출되는 유출구와 상기 농축대상물의 가열증발에 의한 수증기가 배출되는 증기배출구가 형성되는 외부챔버; 상기 외부챔버의 내부에 회전가능하게 설치되고 내부에는 빈 공간이 형성되며 상단은 개방되고 하단에는 상기 외부챔버 외부의 스팀공급부로부터 스팀이 내부로 공급되도록 스팀공급관이 관통연결되며 내부의 응축수를 외부로 배출시키는 응축수배출관이 상기 스팀공급관을 관통하여 설치되는 내부챔버; 상기 내부챔버의 내주연 상단과 연결되어 하부 방향으로 다층으로 적층되고 상기 내부챔버를 향해 개방되는 개방부를 통해 내부의 중공부로 상기 스팀이 유입되어 자체 가열되며 중앙으로 갈수로 상부를 향해 경사진 형상을 가지는 링형의 테두리부; 일측은 상기 외부챔버의 상기 유입구에 연결되고, 타측은 상기 테두리부 사이마다 분기형성되며 상기 테두리 상으로 농축대상물을 주입시켜 수분증발에 의해 농축되도록 하는 주입튜브; 및 상기 테두리부로 주입된 상기 농축대상물의 수분증발에 의해 농축된 농축액이 상기 외부챔버의 상기 유출구로 유출되도록 각각의 상기 테두리부의 내측으로부터 상기 유출구로 연결되는 농축액유출관을 포함하는 회전 증발 농축장치에 있어서: 상기 주입튜브는 상기 외부챔버의 내부 상측을 나선형으로 선회한 후 상기 테두리부의 중앙부로 유입되며, 상기 스팀과 상기 응축수가 혼합된 상태로 상기 내부챔버 내로 공급되도록 상기 스팀공급관 상에는 라인믹서가 설치되고 상기 응축수배출관의 단부는 상기 라인믹서에 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 회전 증발 농축장치{HIGH EFFICIENCY CONCENTRATION APPARATUS}

본 발명은 스팀을 이용한 회전 증발 농축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농축대상물이 수초 내에 끓는점까지 가열되어 증발되도록 함으로써 농축대상물의 성분이나 영양소의 파괴없이 농축될 수 있도록 한 회전 증발 농축장치에 관한 것이다.

일반적으로 회전농축장치는 회전에 의한 원심력을 이용하여 농축대상물로부터 증기를 제거하여 농축대상물을 농축하는 것으로, 장치 자체의 회전력을 이용하여 용매의 빠른 증발을 통해 비압축성 가스를 배출할 수 있다도록 설계된다.

이러한 종래의 회전농축장치의 일 예로, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0326765호(2003.09.19. 공고)에는, 내부에 처리액이 담기는 밀폐된 챔버를 갖는 탱크의 외주연에 가열된 스팀이 회유되는 스팀공급관을 내부에 갖는 가열로가 둘레를 따라 설치되고, 상기 탱크의 상측과 저면에는 처리액이 챔버로 유입되도록 하는 유입구와 처리액이 챔버 내에서 외부로 배출되도록 하는 배출구가 각각 형성되며, 상기 탱크의 상측에는 챔버에 담긴 처리액이 가열되면서 발생되는 습증기가 외부로 배출되도록 증기배출구가 챔버와 연통되도록 형성되고, 상기 가열로의 하부에는 스팀공급관을 지나는 스팀이 탱크를 가열하여 열교환 하면서 발생된 응축수가 외부로 배출되도록 하는 응축수배출구가 형성된 가열탱크와; 상기 탱크의 내부에 수직으로 회전 가능하게 배치되는 교반축의 외주연에 스크류가 길이방향을 따라 나선형으로 배열 결합된 교반스크류과; 상기 탱크의 챔버 내에 회전 가능하게 결합된 교반스크류을 회전시키는 구동수단으로 이루어진 것에 있어서: 상기 교반스크류에 가열된 스팀이 회유되어 지나는 스팀공급수단이 구비되어 상기 탱크의 챔버로 유입된 처리액을 교반스크류가 가열할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 농축기가 개시되어 있다.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 스팀 가열 교반 농축기의 경우에는 농축대상물이 챔버 내에 오래 머무르게 됨과 동시에 챔버로 가해지는 열량에 의해 내부의 온도가 고온으로 유지됨에 따라, 농축대상물의 성분과 영양소가 파괴되어 농축액의 약효나 영양소의 함량이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안 중 하나로, 본 출원인의 특허출원공개 제10-2013-0057862호(2013.06.03)에는 내부가 빈 공간이 형성되며, 상부에 농축대상물이 유입되는 유입구 및 농축대상물이 유출되는 유출구가 형성되고, 스팀공급부로부터 스팀이 내부로 공급되도록 하부에 스팀공급구가 형성되는 외부챔버와, 내부가 빈 공간이 형성되고 상부가 개방되며, 상기 외부챔버의 내부에 회전되도록 위치되는 내부챔버와, 상기 내부챔버의 내주연 상단과 연결되며 하단 방향으로 다층으로 적층되는 링형의 테두리부와, 일측은 상기 외부챔버의 상기 유입구에 연결되고, 타측은 상기 테두리부의 외측에 위치되어 상기 테두리부의 상면으로 농축대상물을 주입시키는 주입튜브와, 상기 주입튜브에 의해 상기 테두리부에 위치된 상기 농축대상물이 상기 외부챔버의 상기 유출구로 유출되도록 각각의 상기 테두리부의 내측에서 상기 유출구로 수직 연장 형성되는 농축액유출관을 포함하고, 상기 테두리부는 내부가 빈 공간이 형성되며 상기 내부챔버 방향으로 개방되는 하나 이상의 개방부가 구비되고, 상기 스팀공급부에서 공급되는 스팀이 상기 테두리부의 상기 개방부를 통하여 상기 테두리부의 내부로 공급 및 상기 테두리를 가열시켜서, 상기 테두리부의 상면에 주입된 농축대상물의 수분이 증발되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 회전 증발 농축장치가 개시되어 있다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 회전 증발 농축장치의 경우에는 농축대상물이 사전 예열없이 수직관 형태의 주입튜브를 통해 테두리부의 상부에 바로 유입됨에 따라 끓는점까지 가열되기까지 비교적 많은 시간과 열량이 소요되어 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 전술한 바와 같은 종래의 회전 증발 농축장치의 경우에는 스팀에 의해서만 테두리부가 매우 고온으로 가열되어 농축대상물이 테두리부 상에서 타서 눌러붙게 됨에 따라 농축대상물의 성분이나 영양소가 피괴되는 문제점이 여전히 있었다.

뿐만 아니라 전술한 바와 같은 종래의 회전 증발 농축장치의 경우에는 다층으로 적층되는 링형의 테두리부가 일체형으로 구성됨에 따라 내부청소가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 농축대상물이 주입튜브를 관류하면서 사전 예열된 후 테두리부의 상부에 유입됨에 따라 끓는점까지 가열되기까지 비교적 적은 시간과 열량이 소요되어 열효율이 증대될 수 있도록 한 고효율 회전 증발 농축장치를 제공하는 과제를 기초로 한다.

또한 본 발명은 테두리부를 가열하기 위한 스팀에 응축수가 혼합되어 농축대상물이 타지 않는 온도로 테두리부가 가열됨에 따라 농축대상물의 성분이나 영양소의 피괴없이 농축대상물이 농축될 수 있도록 한 고효율 회전 증발 농축장치를 제공하는 과제를 기초로 한다.

뿐만 아니라 본 발명은 다층으로 적층되는 링형의 테두리부가 상호 분리가능하게 조립됨에 따라 내부청소가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 고효율 회전 증발 농축장치를 제공하는 과제를 기초로 한다.

전술한 본 발명의 과제는, 내부에는 빈 공간이 형성되고 상부에는 농축대상물이 유입되는 유입구와 농축액이 유출되는 유출구와 상기 농축대상물의 가열증발에 의한 수증기가 배출되는 증기배출구가 형성되는 외부챔버; 상기 외부챔버의 내부에 회전가능하게 설치되고 내부에는 빈 공간이 형성되며 상단은 개방되고 하단에는 상기 외부챔버 외부의 스팀공급부로부터 스팀이 내부로 공급되도록 스팀공급관이 관통연결되며 내부의 응축수를 외부로 배출시키는 응축수배출관이 상기 스팀공급관을 관통하여 설치되는 내부챔버; 상기 내부챔버의 내주연 상단과 연결되어 하부 방향으로 다층으로 적층되고 상기 내부챔버를 향해 개방되는 개방부를 통해 내부의 중공부로 상기 스팀이 유입되어 자체 가열되며 중앙으로 갈수로 상부를 향해 경사진 형상을 가지는 링형의 테두리부; 일측은 상기 외부챔버의 상기 유입구에 연결되고, 타측은 상기 테두리부 사이마다 분기형성되며 상기 테두리 상으로 농축대상물을 주입시켜 수분증발에 의해 농축되도록 하는 주입튜브; 및 상기 테두리부로 주입된 상기 농축대상물의 수분증발에 의해 농축된 농축액이 상기 외부챔버의 상기 유출구로 유출되도록 각각의 상기 테두리부의 내측으로부터 상기 유출구로 연결되는 농축액유출관을 포함하는 회전 증발 농축장치에 있어서: 상기 주입튜브는 상기 외부챔버의 내부 상측을 나선형으로 선회한 후 상기 테두리부의 중앙부로 유입되며, 상기 스팀과 상기 응축수가 혼합된 상태로 상기 내부챔버 내로 공급되도록 상기 스팀공급관 상에는 라인믹서가 설치되고 상기 응축수배출관의 단부는 상기 라인믹서에 연결되는 것을 특징으로 하는 고효율 회전 증발 농축장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 테두리부는 내부 청소가 용이하도록 상호 분리가능하게 조립된다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 외부챔버의 유출구는 농축액배출펌프가 구비된 농축액배출관을 통해 농축액저장탱크에 연결되고, 상기 유출구와 상기 농축액배출펌프 사이에는 농축액의 농축정도를 알려주는 농축센서가 설치되며, 상기 농축액배출펌프와 상기 농축액저장탱크 사이에는 농축액을 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키는 냉각기가 설치된다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 증기배출구에는 증기를 냉각시키는 응축기가 연결되고, 상기 응축기에는 상기 응측기에서 냉각된 증기를 물과 응축액으로 원심분리시키는 원심분리기가 연결된다.

본 발명에 따른 고효율 회전 증발 농축장치에 의하면, 주입튜브가 외부챔버의 내부상측을 선회하여 유입됨에 따라 농축대상물이 사전 예열된 후 테두리부의 상부에 유입됨에 따라 끓는점까지 가열되기까지 비교적 적은 시간과 열량이 소요되어 열효율이 증대될 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 고효율 회전 증발 농축장치에 의하면, 테두리부를 가열하기 위해 공급되는 스팀에 응축수가 혼합되어 농축대상물이 타지 않고 증발될 수 있는 온도로 테두리부가 가열됨에 따라 농축대상물의 성분이나 영양소의 피괴없이 농축대상물이 농축될 수 있는 탁월한 효과가 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 고효율 회전 증발 농축장치에 의하면, 다층으로 적층되는 링형의 테두리부가 분리가능하게 조립됨에 따라 내부청소가 용이하게 이루어질 수 있는 탁월한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치의 테두리부의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치의 개략적인 전체 구성도.

이하에는, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치는 도 1 내지 도 4에 도시되는 바와 같이 크게 외부챔버(10), 내부챔버(20), 테두리부(30), 주입튜브(40) 및 농축액유출관(50)을 포함한다.

여기서, 외부챔버(10)는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치의 외부케이싱을 형성하는 구성요소이다.

외부챔버(10)의 내부에는 내부챔버(20)의 수용을 위한 빈 공간이 형성되고, 외부챔버(10)의 상부에는 농축을 위한 농축대상물이 유입되도록 입구 역할을 하는 유입구(12)와, 농축대상물이 수분 증발에 의해 농축된 농축액이 유출되도록 출구 역할을 하는 유출구(14)가 형성된다. 또한 외부챔버(10)의 하부에는 후술하는 스팀공급부(5: 도 4 도시)에서 발생되는 스팀이 공급되는 스팀공급관(24)이 결합되는 스팀공급구(16)가 형성된다. 또한 외부챔버(10)의 상부에는 농축대상물의 가열증발에 의한 수증기가 배출되는 증기배출구(18)가 형성된다.

전술한 외부챔버(0)의 내부에는 내부챔버(20)가 회전가능하게 설치되는데, 이 내부챔버(20)는 외부챔버(10)의 내부에서 테두리부(30)와 함께 회전됨에 따라 테두리부(30) 상으로 농축대상물이 고르게 주입될 수 있도록 함과 동시에 테두리부(30)의 설치프레임을 형성하고 테두리부(30)의 가열을 위한 스팀이 내부로 유입되는 구성요소이다.

내부챔버(20)의 내부에는 테두리부(30)의 설치와 스팀의 공급을 위한 빈 공간이 형성돠며 내부챔버(20)의 상단는 개방되도록 형성된다. 그리고 외부챔버(10)의 스팀공급구(16)를 관통하여 결합되는 스팀공급관(24)의 단부가 내부챔버(20)의 내부로 유입되도록 내부챔버(20)의 저면에는 스팀공급구(16)와 대응되는 위치에 공급홀(22)이 형성된다. 따라서 외부의 스팀공급부(5)에 연결되는 스팀공급관(24)이 외부챔버(10)의 스팀공급구(16) 및 내부챔버(20)의 공급홀(22)을 관통하여 결합될 수 있다. 한편, 내부챔버(20)의 내부로 공급된 스팀이 응축되어 발생되는 응축수를 다시 외부로 배수하기 위하여 일측은 내부챔버(20)의 내부에 위치되고 타측은 스팀공급관(24)을 관통하여 외부로 배출되는 응축수배출관(26)이 구비된다.

한편, 외부챔버(10)의 내부에서 회전구동되는 내부챔버(20)는 드럼 세탁기 등에 사용되는 DD(Direct Drive) 모터, 일반 DC 모터 등의 회전구동수단(도시되지 않음)에 의해 회전구동될 수 있다. 내부챔버(20)를 회전시키는 회전구동수단의 일예로, 예를 들면, 외부챔버(10)와 내부챔버(20) 사이에 DD 모터(미도시)가 구비되거나, 내부챔버(20)의 하단에 일반 DC 모터(미도시)가 구비되어, 내부챔버(20)를 회전시키도록 구성될 수 있다.

그리고 내부챔버(20)의 회전을 위해 스팀공급관(24)이 회전축 역할을 할 수 있으며, 이 경우 스팀공급관(24)은 회전연결구(미도시)에 의해 스팀공급부(5)에 연결되고 이 회전연결구에 회전구동을 위한 전동기어 또는 전동스프로킷이 설치될 수 있다.

전술한 내부챔버(20)의 회전을 위한 구성은 당업자에게 있어 자명할 정도로 공지되어 았은 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전술한 내부챔버(10)의 내주연 상단에는 테두리부(30)가 연결되어 하부 방향으로 다층으로 적층되는데, 이 테두리부(30)는 내부챔버(20) 내로 유입된 스팀에 의해 자체가열됨에 따라 농축대상물이 타고 흘러내릴 때 농축대상물이 가열됨과 동시에 농축대상물에 포함된 수분이 증발되도록 하여 농축대상물이 농축될 수 있도록 하는 구성부재이다.

테두리부(30)는 도 2 및 3에 도시되는 바와 같이 내부챔버(20)의 내주연에 인접하는 가장자리 측은 내부챔버(20)의 저면과 수평되게 링형으로 돌출 형성되고 그 내측은 중앙으로 갈수록 상부를 향해 경사지게 연장되는 형태의 링 형상으로 형성됨에 따라 상호 적층시에 내부챔버(20)가 회전하더라도 후술하는 주입튜브(40)에 의해 테두리부(30) 상으로 주입되는 농축대상물이 외부로 이탈되지 않도록 구성된다. 이러한 테두리부(30)는 다수 개가 내부챔버(20)의 내주연에 걸쳐 상하방향으로 여러 층을 이루도록 형성 및 배열된다. 다층으로 적층되는 상기 테두리부(30) 중 최상단에 위치된 테두리부(30)는 내부챔버(20)의 상단과 연결되고, 최하단에 위치된 테두리부(30)는 내부챔버(20)의 하단과 이격되게 지지된다. 내부챔버(20)와 테두리부(30) 사이에는 스팀공급을 위한 공간이 형성되도록 테두리부(30)의 가장자리측은 내부챔버(20)의 내주연으로부터 이격되게 위치된다.

또한 테두리부(30)의 내부에는 중공부(34)가 형성되고 테두리부(30)의 가장자리 측에는 내부챔버(20)를 향해 개방되는 하나 이상의 개방부(32)가 중공부(34)에 연통되게 구비된다. 따라서 스팀공급부(5)에서 발생된 스팀은 외부챔버(10) 및 내부챔버(20)를 관통하는 스팀공급관(24)을 통해 내부챔버(20)의 내부로 공급된 후, 내부챔버(20)와 테두리부(30) 사이에 형성되는 공간으로 이동된 다음, 테두리부(30)의 개방부(32)를 통해 테두리부(30)의 중공부(34)로 공급되면서, 테두리부(30)의 외표면 온도를 상승시키게 된다.

특히 다층으로 적층되는 링형의 테두리부(30)는 일체로 형성되는 것이 아니라 각각의 층이 볼트 및 너트와 같은 체결부재에 의해 상호 분리가능하게 조립될 수 있도록 구성되는 것이 바람직한데, 이러한 테두리부(30)의 분리가능한 조립구성은 내부청소가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

전술한 외부챔버(10)의 주입구(12)에는 주입튜브(40)가 연결되어 외부챔버(10) 내로 유입되는데, 이 주입튜브(40)는 농축대상물저장탱크(2)로부터 외부챔버(10)의 유입구(12)로 유입되는 농축대상물을 각각의 테두리부(30) 상으로 유입시키는 튜브로서, 일측은 외부챔버(10)의 유입구(12)에 연결되고, 타측은 테두리부(30)의 중앙으로 연장되면서 테두리부(30) 사이마다 분기형성된다. 주입튜브(40)의 타측에서 각각의 테두리부(30)의 상면과 대응되는 위치에는 주입노줄(42)이 형성된다.

따라서 외부챔버(10)의 유입구(12)로 유입되는 농축대상물은 주입튜브(40) 및 주입노즐(42)로 차례로 유입되면서 테두리부(30)의 상부면으로 유입되도록 구성된다. 테두리부(30)의 상부면으로 유입된 농축대상물은 고속으로 회전되는 내부챔버(20)의 원심력에 의하여 얇은 막 형상으로 테두리부(30)의 상면에 퍼지게 되는데, 이 때, 테두리부(30)의 상부면은 중공부(34) 내로 유입된 스팀에 의해 가열된 상태이므로, 테두리부(30)의 상부면에 퍼진 농축대상물은 수초 내에 끓는점까지 가열되면서 농축대상물에 포함된 수분이 수증기 형태로 증발되고, 이로 인해 농축액(80)으로 농축되어 수집된다.

특히 주입튜브(40)는 외부챔버(10)의 내부 상측을 나선형으로 선회한 후 테두리부(30)의 중앙부로 유입되는 것이 바람직한데, 이러한 주입튜브(40)의 나선형 선화로 인해 농축대상물이 주입튜브(40)를 오랜 시간 관류하면서 외부챔버(10) 내의 고온 조건에 의해 사전에 충분히 예열된 상태에서 테두리부(10)의 중앙부 내로 유입됨에 따라 농축대상물이 끓는점까지 가열되기까지 비교적 적은 시간과 열량이 소요되어 열효율이 증대될 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치는 농축대상물이 스팀에 의해 가열된 테두리부(30)의 상부면에서 수초 내에 끓는점까지 가열되므로, 농축대상물의 성분이나 영양소의 파괴없이 농축될 수 있다.

전술한 테두리부(30) 각각의 내측으로부터 농축액유출관(50)이 유출구(14)로 연결되는데, 이 농축액유출관(50)은 테두리부(30)로 주입된 농축대상물의 수분증발에 의해 농축된 농축액(80)이 외부챔버(10)의 유출구(14)를 통해 외부로 유출되어 수집될 수 있도록 하는 연결관에 해당한다.

따라서 내측챔버(20)의 회전에 의한 테두리부(30)의 원심력으로 인해 테두리부(30)의 상부면을 타고 흘러내리면서 형성되는 농축액(80)이 테두리부(60)의 가장자리 측으로 이동되면, 각각의 테두리부(60)의 내측에 구비되는 농축액유출관(50)을 타고 농축액(80)이 외부챔버(10)의 외부로 유출되도록 구성된다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치의 개략적인 전체 구성도가 도시된다.

도 4에 도시되는 바와 같이 외부챔버(10)의 유입구(12)에는 농축대상물저장탱크(2)가 연결되고, 외부챔버(10) 및 내부챔버(20)를 관통하는 스팀공급관(24)에는 고온고압의 스팀을 발생시키는 스팀공급부(5)가 연결되며, 외부챔버(10)의 유출관(14)에는 농축액배출펌프(60) 및 냉각기(70)가 연결된다.

농축대상물저장탱크(2)는 농축시켜야 할 농축대상물이 저장되는 저장소로, 연결관(8)에 의해 외부챔버(10)의 유입구(12)로부터 멀리 떠어진 상태로 외부챔버(10)의 유입구(12)에 연결된다.

또한 농축대상물저장탱크(2)와 외부챔버(10)의 유입구(12) 사이에는 농축대상물공급펌프(3)에 의해 농축대상물저장탱크(2)에 저장된 농축대상물이 펌핑되어 외부챔버(10)의 유입구(12)로 이동되며, 농축대상물공급펌프(3)와 외부챔버(10)의 유입구(12) 사이에는 농축대상물의 공급량을 조절하는 컨트롤밸브(4)가 설치될 수 있다.

이처럼 농축대상물저장탱크(2)에 저장된 농축대상물이 외부챔버(10)의 유입구(12)로 이동되면, 주입튜브(40) 및 주입노즐(42)을 통하여 테두리부(30)의 상부면으로 유입되고, 이 때, 테두리부(30)의 상부면으로 유입된 농축대상물은 내부챔버(20)의 회전에 의하여 고속으로 회전되는 테두리부(30)의 원심력에 의하여 얇은 막으로 퍼지게 된다. 이렇게 얇은 막으로 퍼지게 된 농축대상물은 테두리부(30)의 표면 열에 의하여 수초 내에 가열되어 농축대상물에 포함된 수증기가 증발 및 농축액(80)이 형성된다.

스팀공급부(5)는 고온고압의 스팀을 발생시키는 것으로서, 여기에서 발생되는 고온의 스팀으로 인하여 테두리부(30)의 표면이 고온으로 유지된다. 이러한 스팀공급부(5)는 스팀공급관(24)과 연결됨에 따라 내부챔버(20)의 내부 및 테두리부(30)의 내부로 스팀이 공급될 수 있게 된다. 한편, 스팀공급부(5)에서 공급되는 스팀의 양이 조절되도록 스팀공급부(5)와 공급관(24) 사이에는 스팀제어밸브(6)가 구비될 수 있다.

스팀에 의해서만 테두리부(30)가 가열될 경우에는 테두리부(30)의 상부면이 과도하게 고온으로 가열되어 농축대상물이 테두리부(30) 상에서 타서 눌러붙게 될 수도 있는데, 이 경우에는 농축대상물의 성분이나 영양소가 파괴될 우려가 있다, 이러한 문제점을 해소하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 회전 증발 농축장치에서는 스팀공급관(24) 상에 라인믹서(7)를 설치하고 응축수배출관(26)의 단부를 이 라인믹서(7)에 연결함으로써 스팀과 응축수가 혼합된 상태로 내부챔버 내로 공급되도록 함에 따라 농축대상물이 타지 않고 증발될 수 있는 온도로 테두리부(30)의 상부면이 가열될 수 있어 농축대상물의 성분이나 영양소의 피괴없이 농축대상물이 농축될 수 있게 된다.

농축액배출펌프(60)는 이렇게 형성된 농축액(80)이 농축액유출관(50)을 통하여 유출되도록 외부챔버(10)의 유출구(14)에 연결되며, 외부챔버(10)의 유출구(14)와 농축액배출펌프(60) 사이에는 농축액유출관(50)으로부터 유출되는 농축액(80)의 농축정도를 검출하는 농도센서(65)가 구비된다.

또한 농축센서(65)에서 감지되는 농축액(80)의 농축정도를 임의로 조정하고자 할 때에는 주입노즐(42)로부터 테두리부(30)의 상부면으로 유입되는 농축대상물이 테두리부(30)의 상부면에 머무르는 시간을 조정하여 농축액(80)의 농축정도를 조정할 수 있다.

냉각기(70)는 외부챔버(10)의 유출관(14)을 통해 유출되는 농축액(80)을 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키는 것으로, 통상의 수냉식 열교환기로 형성된다. 냉각기(70)의 내부를 관류하는 농축액(80)은 냉각수와의 열교환에 의해 온도가 하강하게 되고, 냉각기(70)을 통과하면서 냉각된 농축액(80)은 농축액저장탱크(75)에 저장된다.

한편, 농축대상물이 테두리부(30)의 상부면에서 가열될 때, 농축대상물에 포함된 수분 등은 증발에 의해 수증기가 되어, 외부챔버(10)의 증기배출구(18)를 통해 외부로 배출되는데, 이 수증기에는 물 뿐만 아니라 농축액(80)으로 사용하여야되는 성분들도 일부 포함되어 있다. 따라서 이러한 성분들을 따로 포집하기 위하여 외부챔버(10)의 증기배출구(18)에는 응축기(90) 및 원심분리기(92)가 연결된다.

응축기(90)는 외부챔버(10)의 증기배출구(18)를 통해 외부로 배출되는 수증기를 외부로부터 공급되는 냉각수의 냉기로 응축시켜 액체로 만드는 것으로, 통상의 수냉식 열교환기로 형성된다. 원심분리기(92)는 응축기(90)에서 응축된 액체를 원심분리시켜 물과 농축액(80)으로 분리시키키는 장치이다. 원심분리기(92)에 의해 분리된 농축액(80)은 이송펌프(96)에 의해 이송되어 별도 수집되고 원심분리기(92)에 의해 분리된 물은 진공펌프(94)에 의해 외부로 방출된다.

위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서 상술 된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시에는 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다.

2: 농축대상물저장탱크 3: 농축대상물공급펌프
4: 컨트롤밸브 5: 스팀공급부
6: 스팀공급밸브 7: 라인믹서
10: 외부챔버 12: 유입구
14: 유출구 16: 스팀공급구
18: 증기배출구 20: 내부챔버
22: 공급홀 24: 스팀공급관
26: 응축수배출관 30: 테두리부
32: 개방부 34: 중공부
40: 주입튜브 42: 주입노즐
50: 농축액배출관 60: 농축액배출펌프
65: 농도센서 70: 냉각기
75: 농축액저장탱크 80: 농축액
90: 응축기 92: 원심분리기
94: 진공펌프 96: 이송펌프

Claims (4)

1. 내부에는 빈 공간이 형성되고 상부에는 농축대상물이 유입되는 유입구와 농축액이 유출되는 유출구와 상기 농축대상물의 가열증발에 의한 수증기가 배출되는 증기배출구가 형성되는 외부챔버;
   상기 외부챔버의 내부에 회전가능하게 설치되고 내부에는 빈 공간이 형성되며 상단은 개방되고 하단에는 상기 외부챔버 외부의 스팀공급부로부터 스팀이 내부로 공급되도록 스팀공급관이 관통연결되며 내부의 응축수를 외부로 배출시키는 응축수배출관이 상기 스팀공급관을 관통하여 설치되는 내부챔버;
   상기 내부챔버의 내주연 상단과 연결되어 하부 방향으로 다층으로 적층되고 상기 내부챔버를 향해 개방되는 개방부를 통해 내부의 중공부로 상기 스팀이 유입되어 자체 가열되며 중앙으로 갈수로 상부를 향해 경사진 형상을 가지는 링형의 테두리부;
   일측은 상기 외부챔버의 상기 유입구에 연결되고, 타측은 상기 테두리부 사이마다 분기형성되며 상기 테두리 상으로 농축대상물을 주입시켜 수분증발에 의해 농축되도록 하는 주입튜브; 및
   상기 테두리부로 주입된 상기 농축대상물의 수분증발에 의해 농축된 농축액이 상기 외부챔버의 상기 유출구로 유출되도록 각각의 상기 테두리부의 내측으로부터 상기 유출구로 연결되는 농축액유출관을 포함하는 회전 증발 농축장치에 있어서:
   상기 주입튜브는 상기 외부챔버의 내부 상측을 나선형으로 선회한 후 상기 테두리부의 중앙부로 유입되며,
   상기 스팀과 상기 응축수가 혼합된 상태로 상기 내부챔버 내로 공급되도록 상기 스팀공급관 상에는 라인믹서가 설치되고 상기 응축수배출관의 단부는 상기 라인믹서에 연결되고,
   다층으로 적층되는 상기 테두리부는 내부 청소가 용이하도록 각각의 층이 체결부재에 의해 상호 분리가능하게 조립되며,
   상기 외부챔버의 유출구는 농축액배출펌프가 구비된 농축액배출관을 통해 농축액저장탱크에 연결되고, 상기 유출구와 상기 농축액배출펌프 사이에는 농축액의 농축정도를 검출하는 농도센서가 설치되며, 상기 농축액배출펌프와 상기 농축액저장탱크 사이에는 농축액을 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키는 냉각기가 설치되고,
   상기 증기배출구에는 증기를 냉각시키는 응축기가 연결되고, 상기 응축기에는 상기 응측기에서 냉각된 증기를 물과 응축액으로 원심분리시키는 원심분리기가 연결되는 것을 특징으로 하는 고효율 회전 증발 농축장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images