KR102059179B1 - 응축성이 향상된 식품 농축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연물을 가열하여 농축시키는 식품 농축장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면 가열부재가 구비된 농축기에서 증발된 증발기체를 응축기에서 응축시켜 응축액을 수득하고, 상기 응축기에서 응축되는 증발기체의 응축성을 향상시키기 위하여 응축기와 냉각수 순환기에서 순환되는 냉각수를 열교환기와 냉각기를 이용하여 냉각시키는 응축성이 향상된 식품 농축장치에 관한 것이다.

Description

응축성이 향상된 식품 농축장치{Concentration-apparatus for food}

본 발명은 자연물을 가열하여 농축시키는 식품 농축장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면 가열부재가 구비된 농축기에서 증발된 증발기체를 응축기에서 응축시켜 응축액을 수득하고, 상기 응축기에서 응축되는 증발기체의 응축성을 향상시키기 위하여 응축기와 냉각수 순환기에서 순환되는 냉각수를 열교환기와 냉각기를 이용하여 냉각시키는 응축성이 향상된 식품 농축장치에 관한 분야이다.

일반적으로 홍삼, 마늘, 각종 과일 등과 같은 식품들은 식품 농축장치를 통해 원료에 물 또는 에탄올 등과 같은 용매를 투입하여 열과 압력을 가함으로써 원료에 함유된 주성분을 추출하고 이렇게 추출된 추출액의 농도를 높이기 위하여 압력이 가해진 상태에서 일정한 온도를 유지함으로써 수분을 증발시켜 고형물 즉 농축액을 생성하게 된다.

이와 같은 식품 농축장치의 일례로, 대한민국 등록특허공보 제10-0746427호(2007.8.3.공고)는 인삼, 한약재 등에 함유하고 있는 유효성분을 추출하여 고점도로 농축하는 장치로서, 전기히터를 부착하여 가온이 가능하며, 압력조절밸브가 부착되는 등의 특징이 있다.

그러나 이와 같은 종래기술은 충분한 농축액의 추출이 어렵고 추출 및 농축에 지나치게 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있어서, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0746427호(2007.08.03.) 대한민국 등록특허공보 제10-1606328호(2016.03.18.)

본 발명은 식품 농축장치의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 식품 농축장치는 농축기에서 증발된 증발기체를 응축시키는 응축기의 냉각성이 미흡하여, 농축기에서 수득한 농축액과 별도로 응축기에서 수득되는 응축액의 수득량이 낮은 문제가 있었고;

농축기에서 증발되는 증발기체를 응축기에서 보다 빠르게 응축시켜야만 농축기에서의 농축액 생성이 더욱 빨라짐에도 불구하고, 응축기의 냉각성이 미흡하여, 농축기의 가동시간이 길어지는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

원료를 수용하는 내부공간이 형성되고, 상기 원료를 가열하는 가열부재가 구비되는 농축기; 상기 농축기와 연결되고, 농축기에서 증발된 증발기체를 공급받아 응축시키는 응축기; 상기 응축기와 연결되고, 응축기에서 응축되어 만들어진 응축액을 저장하는 응축액탱크 및; 상기 응축기에 냉각수를 순환시키며 공급하는 냉각수 순환기;를 포함하여 구성되고, 상기 냉각수는 냉각기에 의하여 냉각된 열교환매체가 유동되는 열교환기에서 냉각된 후 응축기로 공급되도록 구성되는 응축성이 향상된 식품 농축장치를 제시한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 응축성이 향상된 식품 농축장치는 냉각수 순환기에 의하여 응축기와 냉각수 순환기를 순환하며 응축기를 냉각시키는 냉각수를 냉각기에 의하여 냉각된 열교환매체가 유동되는 열교환기에서 냉각시켜 응축기에 공급하기 때문에, 냉각수를 보다 빠르게 냉각시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있고;

또한 상기와 같이 열교환기에 의하여 냉각된 냉각수는 응축기를 빠르게 냉각시켜, 응축기에 수용된 증발기체를 종래의 식품 농축장치보다 빠르게 응축시켜 응축액을 만들 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;

아울러 상기와 같이 증발기체가 빠르게 냉각되어 응축액으로 만들어지면, 응축기의 증기압이 낮아져 농축기에서 생성되는 증발기체가 응축기로 보다 용이하게 유동될 수 있기 때문에, 농축기에서의 농축액 생성이 더욱 빨라질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치를 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치를 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축기를 나타내는 측단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축기를 나타내는 평단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축기에 응축볼이 구비된 경우를 나타내는 측단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축기에 응축볼이 구비된 경우를 나타내는 평단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축볼에 유로가 형성된 경우를 나타내는 측단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 토출관에 딤플이 형성된 경우를 나타내는 측단면도.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축기에 응축볼이 구비된 경우를 나타내는 측단면도.
도 10은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축기에 응축볼이 구비된 경우를 나타내는 평단면도.
도 11은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 토출관에 유로가 형성된 경우를 나타내는 측단면도.
도 12는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축볼에 딤플이 형성된 경우를 나타내는 측단면도.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 식품 농축장치의 응축관에 보조 응축볼이 구비된 경우를 나타내는 측단면도.

본 발명은 자연물을 가열하여 농축시키는 식품 농축장치에 관한 것으로서, 원료를 수용하는 내부공간이 형성되고, 상기 원료를 가열하는 가열부재가 구비되는 농축기(10); 상기 농축기(10)와 연결되고, 농축기(10)에서 증발된 증발기체를 공급받아 응축시키는 응축기(20); 상기 응축기(20)와 연결되고, 응축기(20)에서 응축되어 만들어진 응축액을 저장하는 응축액탱크(30) 및; 상기 응축기(20)에 냉각수를 순환시키며 공급하는 냉각수 순환기(40);를 포함하여 구성되고, 상기 냉각수는 냉각기(50)에 의하여 냉각된 열교환매체가 유동되는 열교환기(60)에서 냉각된 후 응축기(20)로 공급되도록 구성되는 응축성이 향상된 식품 농축장치에 관한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 13을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 의한 식품 농축장치에 의하여 농축되는 원료는 인삼, 홍삼, 마늘, 각종 과일 등과 같은 자연물이 될 수 있고, 상기에서 언급한 자연물 이외의 것이라도 일정의 열을 가하여 자연물의 수분을 증발시킴으로써 해당 자연물에 포함된 기능성 물질을 농축시킬 수 있는 것이면 보다 다양한 종류의 것이 될 수 있다.

본 발명에 의한 식품 농축장치는 거시적으로 농축기(10), 응축기(20), 응축액탱크(30), 냉각수 순환기(40), 열교환기(60) 및 냉각기(50)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 농축기(10)는 원료를 수용하는 내부공간이 형성되고, 상기 원료를 가열하는 가열부재가 구비되는 구성으로서, 내부공간에 수용된 원료에 열을 가하여 원료의 주된 농축물인 농축액과 원료에 포함되 수분이 증발하여 생성된 증발기체를 생성시키는 구성이다.

이때, 상기 농축액은 본 발명에 의한 농축장치의 가동이 완료된 이후에 농축기(10)의 외부로 배출되어 별도의 가공처리 또는 포장처리되고, 상기 증발기체는 하기의 응축기(20)로 공급되어 응축액으로 만들어진다.

즉, 상기 농축기(10)는 내부에 내부공간이 수용되어 원료를 수용시킬 수 있고, 상기 원료에 열을 가할 수 있는 가열부재가 구비되는 구성이면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 본 발명자가 선출원한 대한민국 등록특허공보 제10-1606328호에 기재된 농축기(10) 본체와 동일한 구성을 할 수 있다.

이하, 상기 농축기(10)에 관한 구체적인 설명은 공지의 기술로 대신하겠다.

아울러 상기 응축기(20)는 상기 농축기(10)와 연결되고, 농축기(10)에서 증발된 증발기체를 공급받아 응축시키는 구성으로서, 상기 원료의 기능성 물질을 포함하는 증발기체를 응축시켜 액상의 응축액을 만드는 구성이다.

즉, 상기 응축기(20)는 상기 농축기(10)의 상부와 연결된 배관으로 농축기(10)와 연결되는 구성을 하고, 상기 배관을 통하여 공급받은 증발기체를 응축시켜 액상의 응축액을 만든다.

이때, 상기 응축기(20)는 상기 증발기체를 공급받아 하기의 냉각수를 이용하여 냉각시킴으로써 응축액을 만들 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 상기 증발기체를 유동시키며 냉각시킬 수 있는 증발기체의 유동로(하기의 '응축관(22)')와 하기의 냉각수 순환기(40)에 의하여 응축기(20)로 공급되는 냉각수의 유동로(하기의 '제2내부공간(21-2)')가 분리된 상태로 구성될 수 있다. 이하 응축기(20)에 관한 보다 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.

또한 상기 응축액탱크(30)는 상기 응축기(20)와 연결되고, 응축기(20)에서 응축되어 만들어진 응축액을 저장하는 구성으로서, 응축기(20)에서 냉각수에 의하여 열을 빼앗기 증발기체가 응축되어 만들어진 액상의 응축액을 저장하는 구성이다.

즉, 상기 응축액탱크(30)는 상부 또는 측부에 연결된 배관이 상기 응축기(20)의 일정 부분과 연결되어 응축기(20)에서 만들어진 응축액을 공급받는다. 이때, 상기 응축액탱크(30)의 하부에는 배출구가 형성되어 응축액탱크(30)에 저장된 응축액을 일정 주기 또는 수시로 배출할 수 있도록 구성된다.

더불어 상기 응축액탱크(30)에는 내부에 수용된 응축액의 양을 작업자가 육안을 살펴볼 수 있도록 관시창이 구비되거나 투명한 관시호스가 구비되는 구성을 할 수 있다.

또한 상기 응축액탱크(30)는 응축액을 저장하는 탱크바디와 상기 탱크바디의 상부에 덮여지는 뚜껑을 포함하는 구성을 할 수 있고, 상기 뚜껑에는 상기 응축기(20)와 일단이 연결된 배관의 타단이 연결되는 구성을 할 수 있다.

아울러 상기 냉각수 순환기(40)는 상기 응축기(20)에 냉각수를 순환시키며 공급하는 구성으로서, 상기 응축기(20)에 공급된 증발기체의 응축열을 빼앗기 위한 냉각수를 응축기(20)에 계속적으로 공급하는 구성이다.

즉, 상기 냉각수 순환기(40)는 펌프와 같은 펌핑장치로 구성될 수 있고, 상기 냉각수 순환기(40)는 상기 응축기(20)와 배관으로 연결되어 냉각수를 응축기(20)로 계속적으로 공급할 수 있다.

이때, 냉각수 순환기(40)에 의하여 응축기(20)로 공급된 냉각수는 응축기(20)에서 응축열을 흡수한 후 응축기(20)에서 배출되어 다시 냉각수 순환기(40)로 인입된 후 계속적으로 순환될 수 있다. 또한 상기 냉각수 순환기(40)에는 냉각수 저장탱크(70)가 더 연결되는 구성을 하여, 상기 냉각수 순환기(40)는 상기 냉각수 저장탱크(70)로부터 상기 냉각수를 공급받아 응축기(20)로 공급하고, 상기 응축기(20)에서 배출되는 냉각수는 냉각수 저장탱크(70)로 재유입될 수 있도록 구성될 수 있다.

또한 상기 냉각기(50)는 상기 냉각수를 냉각시키는 열교환매체가 유동되고, 상기 열교환매체를 냉각시키는 구성으로서, 외부의 전원을 공급받아 상기 열교환매체를 냉각시킬 수 있는 구성이면 다양한 형태로 구성될 수 있다.

보다 상세하면, 상기 냉각기(50)는 일반적인 압축식 냉동장치를 이용할 수 있고, 바람직하게는 압축기(51), 응축기(52)(상기 농축기(10)와 연결된 응축기(20)와는 다른 응축기(20)임.), 팽창변(53), 증발기(열교환기(60))를 포함하는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 열교환매체(일반적으로 프레온 냉매)는 증발기에 해당하는 본 발명의 열교환기(60)에서 냉각수의 열을 흡수하여 증발하고 상변이하여 가스화된다. 이때, 증발기에서 가수화된 열교환매체는 압축기(51)에서 압축되어 과포화 상태의 응축온도로 되어 응축기(52)로 보내진다. 또한 응축기(52)는 응축기 팬에 의하여 외부 공기와 과포화 상태의 열교환매체를 열교환시켜 열교환매체를 응축 냉매 액체로 상변이시킨다.

이후 액체상태로 된 열교환매테는 팽창변(53)을 거쳐 감압되고 온도가 내려가면서 증발기로 유입됨으로써 하나의 냉동사이클을 이룬다.

즉, 상기 열교환매체는 증발기(열교환기(60))→압축기(51)→응축기(52)→팽창변(53)→증발기(열교환기(60))의 순서로 유동되고, 상기 증발기 역할을 하는 열교환기(60)에서 냉각수를 냉각시킨다.

또한 상기 냉각수는 도 1과 같이 열교환기(60)에서 냉각되어 응축기(20)로 공급될 수도 있고, 도 2와 같이 응축기(20)에서 배출된 후 열교환기(60)로 냉각되는 구성을 할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 의한 냉각수 순환기(40)가 냉각수 저장탱크(70)와 더 연결되는 경우를 바람직한 실시예로 설명하면, 일실시예로서, 도 1과 같이 상기 냉각수가 유동되는 순환로는 냉각수 순환기(40)→ 냉각수 저장탱크(70)→열교환기(60)→응축기(20)→냉각수 순환기(40) 순서로 연결되고, 상기 냉각수 저장탱크(70)에 수용되어 있던 냉각수는 냉각수 순환기(40)에 의한 펌핑압으로 열교환기(60)로 유동되며, 열교환기(60)에서 냉각된 냉각수는 응축기(20)로 공급되어 증발기체의 응축열을 흡수한 후 냉각수 순환기(40)로 유동되어 다시 냉각수 저장탱크(70)로 인입될 수 있다.

이때, 상기 일실시예에 따른 냉각수 저장탱크(70)는 냉각수가 흡수한 응축열이 냉각수 저장탱크(70)의 외부로 보다 많이 배출될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

아울러 다른 실시예로서, 도 2와 같이 상기 냉각수 유동되는 순환로는 냉각수 저장탱크(70)→응축기(20)→냉각수 순환기(40)→열교환기(60)→냉각수 순환기(40) 순서로 연결되고, 상기 응축기(20)에서 응축열을 흡수한 냉각수는 냉각수 순환기(40)의 흡입압을 받아 냉각수 순환기(40)로 유동된 후 열교환기(60)에서 냉각되고, 열교환기(60)에서 냉각된 냉각수는 냉각수 저장탱크(70)로 공급된 후 다시 응축기(20)로 공급되는 구성을 할 수 있다.

이때, 상기 다른 실시예에 따른 냉각수 저장탱크(70)는 열교환기(60)에서 냉각된 냉각수의 냉기가 냉각수 저장탱크(70)의 외부로 적게 배출될 수 있도록 일정의 보온성을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 구성의 냉각수 순환기(40)는 냉각수를 유동시킬 수 있는 펌핑압(및 흡입압)을 제공하고, 상기 냉각기(50)는 열교환매체를 냉각시켜 냉각수를 냉각시킬 수 있는 냉각된 열교환매체를 제공하며, 상기 열교환기(60)는 상기 냉각수 순환기(40)→ 냉각수 저장탱크(70)→열교환기(60)→응축기(20)→냉각수 순환기(40) 순서(또는 냉각수 저장탱크(70)→응축기(20)→냉각수 순환기(40)→열교환기(60)→냉각수 순환기(40) 순서)로 순환되는 냉각수에 포함된 열을 냉각시키는 구성을 한다.

아울러 본 발명에 의한 식품 농축장치는 상기 농축기(10)에서 응축기(20)로 유동되는 증발기체의 유동성을 증가시키기 위하여 흡입기(80)를 더 포함하는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 흡입기(80)는 흡입압(음압)을 형성시키는 구성으로서, 흡입펌프와 같은 장치로 구성될 수 있고, 상기 응축액탱크(30)와 연결되어 응축액탱크(30) 및 응축기(20)에 흡입압을 형성시키도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 흡입기(80)는 배관을 통하여 상기 응축액탱크(30)와 연결되어 응축액탱크(30) 내부에 대한 흡입압을 생성시키고, 내부에 흡입압이 생성된 응축액탱크(30)는 상기 응축기(20) 및 농축기(10)에 순차적으로 흡입압을 형성시킨다.

이때, 일단이 상기 흡입기(80)에 연결된 배관의 타단은 상기 응축액탱크(30)의 상부에 해당하는 부분에 연결되어 응축액탱크(30)에 수용된 응축액이 흡입기(80) 쪽으로 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

또한 상기 응축액탱크(30)에서 흡입압을 전달받은 응축기(20)는 상기 증발기체와 응축액이 유동되는 일정부분(하기의 응축관(22))에만 상기 흡입압이 전달되고, 응축기(20)와 배관으로 연결된 농축기(10) 역시 가열되는 원료 또는 만들어진 농축액이 배관을 통하여 응축기(20) 쪽으로 유동되지 않도록 농축기(10) 내부공간의 상부에 상기 흡입압이 전달되도록 구성된다.

즉, 상기 흡입기(80)에 의하여 생성된 흡입압은 농축기(10)에서 응축기(20) 쪽으로 유동되는 증발기체가 농축기(10)와 응축기(20)의 내부압력 차이(농축기(10)의 내부공간은 가열되는 상태이므로 응축기(20)의 내부보다 더 높은 압력을 가지는 상태임.)뿐만 아니라, 흡입압에 의하여 더욱 빠르고 용이하게 유동될 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.

아울러 상기 응축기(20)는 상기 증발기체를 공급받아 하기의 냉각수를 이용하여 냉각시킴으로써 응축액을 만들 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 길이방향으로 제1내부공간(21-1), 제2내부공간(21-2) 및 제3내부공간(21-3)이 순차적으로 내부에 형성된 하우징(21); 상기 제2내부공간(21-2)에 내입되고, 일측은 상기 제1내부공간(21-1)과 연통되며, 타측은 상기 제3내부공간(21-3)과 연통되는 하나 이상의 응축관(22);을 포함하여 구성되고, 상기 제1내부공간(21-1)은 상기 농축기(10)에서 증발기체를 공급받고, 상기 제2내부공간(21-2)은 상기 냉각수 순환기(40)에서 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키며, 상기 제3내부공간(21-3)은 상기 응축액탱크(30)와 연결되는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 하우징(21)은 내부에 내부공간이 형성되는 구성으로서, 하우징(21)의 길이방향으로 상기 내부공간은 제1내부공간(21-1), 제2내부공간(21-2) 및 제3내부공간(21-3)이 순차적으로 형성되는 구성을 한다.

이때, 상기 하우징(21)의 내부공간은 상기에서 설명한 응축기(20)의 내부공간에 해당하고, 상기 제1내부공간(21-1)은 상기 농축기(10)에서 증발기체를 공급받고, 상기 제2내부공간(21-2)은 증발기체가 유동되고 냉각되어 응축액을 생성시키는 응축관(22)을 내입시킴과 동시에 상기 응축관(22)과 분리된 공간에는 상기 냉각수 순환기(40)에서 공급받은 냉각수를 유동시키며, 상기 제3내부공간(21-3)은 상기 응축관(22)에서 냉각된 응축액을 응축액탱크(30)로 유동시키는 구성을 한다.

또한 상기 하우징(21)은 수평방향으로 길이가 형성되는 상태로 배치되는 구성을 할 수도 있고, 수직방향으로 길이가 형성되는 상태로 배치되는 구성을 할 수도 있다. 이하 본 발명은 도 3과 같이 상기 하우징(21)이 수직방향으로 길이가 형성되는 경우를 바람직한 실시예로 설명하겠다.

보다 상세하면, 상기 하우징(21)은 상부에서 하부방향으로 제1내부공간(21-1), 제2내부공간(21-2) 및 제3내부공간(21-3)이 순차적으로 형성되는 구성을 하고, 상기 제1내부공간(21-1)과 제2내부공간(21-2)은 상부격판(21-4)에 의하여 분리된 상태를 가지며, 상기 제2내부공간(21-2)과 제3내부공간(21-3)은 하부격판(21-5)에 의하여 분리된 상태를 가진다.

아울러 상기 제2내부공간(21-2)에는 하나 이상의 응축관(22)이 내입되는 구성을 하는데, 이때 상기 응축관(22)의 일측은 상기 제1내부공간(21-1)과 연통되고, 타측은 상기 제3내부공간(21-3)과 연통되도록 하우징(21)의 길이방향으로 길이를 형성하며 하우징(21) 내부에 배치되는 구성을 한다.

또한 상기 응축관(22)의 일측에 해당하는 응축관(22) 상부는 상기 상부격판(21-4)을 관통하며 체결되어 상기 제1내부공간(21-1)과 연통되고, 상기 응축관(22)의 타측에 해당하는 응축관(22)의 하부는 상기 하부격판(21-5)을 관통하며 체결되어 상기 제3내부공간(21-3)과 연통되는 구성을 한다.

이때, 상기 하우징(21)의 상부 또는 상부의 측부에는 상기 제1내부공간(21-1)에 증발기체를 공급하는 증발기체 공급구(21-6)가 형성되는 구성을 하고, 상기 증발기체 공급구(21-6)는 배관을 통하여 상기 농축기(10)와 연결되는 구성을 한다.

더불어 상기 제2내부공간(21-2)을 형성시키는 하우징(21)의 중간부에는 제2내부공간(21-2)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급구(21-8)와 제2내부공간(21-2)에서 유동된 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출구(21-9)가 각각 형성되는 구성을 하고, 바람직하게는 상기 냉각수 공급구(21-8)는 상기 제2내부공간(21-2)의 상부(또는 하부)에 형성되고, 상기 냉각수 배출구(21-9)는 상기 제2내부공간(21-2)의 하부(또는 상부)에 형성되는 구성을 한다.

이때, 상기 냉각수 공급구(21-8)는 배관을 통하여 상기 열교환기(60)(도 1의 경우) 또는 냉각수 저장탱크(70)와 연결되고, 상기 냉각수 배출구(21-9)는 배관을 통하여 상기 냉각수 순환기(40)와 연결되는 구성을 한다.

또한 상기 하우징(21)의 하부 또는 하부의 측부에는 상기 제3내부공간(21-3)에 수용된 응축액을 응축액탱크(30)로 배출시키는 응축액 배출구(21-7)가 형성되는 구성을 하고, 상기 응축액 배출구(21-7)는 배관을 통하여 상기 응축액탱크(30)와 연결되는 구성을 한다.

즉, 상기 구성의 하우징(21)에는 증발기체가 제1내부공간(21-1) 및 제2내부공간(21-2)을 순차적으로 유동되며 냉각되어 제1내부공간(21-1), 응축관(22) 및 제3내부공간(21-3)에서 응축액으로 만들어지는 구성을 하고(주되게는 응축관(22)에서 응축액으로 만들어짐.), 상기 제2내부공간(21-2)의 응축관(22) 이외의 부분으로는 냉각수가 유동되어 상기 제1내부공간(21-1), 응축관(22) 및 제3내부공간(21-3)에서 유동되는 증발기체의 응축열을 흡수하는 구성(주되게는 응축관(22)을 통과하는 증발기체의 응축열을 흡수함.)을 한다.

아울러 본 발명은 상기 증발기체를 응축시키는 응축기(20)가 상기 냉각수에 의하여 보다 빠르게 냉각될 수 있도록 구성하여, 증발기체의 응축을 보다 빠르게 유도할 수 있다. 또한 상기와 같이 증발기체가 보다 빠르게 응축되면, 응축기(20)의 증기압이 농축기(10)의 증기압보다 상대적으로 낮아져 증발기체가 농축기(10)에서 응축기(20) 쪽으로 더욱 빠르게 유동될 수 있도록 하고, 그 결과 농축기(10)에서의 농축액 생성을 더욱 빠르게 유도할 수 있다.

즉, 상기 응축관(22)의 타측 말단에는 응축관(22)의 일측에서 타측 방향으로 더 큰 내경의 중공이 형성된 뿔대 형태의 토출관(23)이 구비되는 구성을 하여, 상기와 같이 증발기체의 응축성을 향상시킬 수 있다.

보다 상세하면, 상기 증발기체는 응축관(22)으로 전달되는 냉각수에 의한 냉기를 통하여 응축열을 방출시킴으로써 응축액으로 만들어지는데, 이때, 상기 증발기체는 흡입기(80)에 의하여 응축관(22)에 형성된 일정의 흡입압을 받는 상태에 놓이게 되고, 상기 상태에서 증발기체는 냉각수에 의하여 온도가 낮아진 응축관(22) 내부의 냉기에 의하여 응축액으로 만들어진다.

또한 상기와 같이 응축관(22)에서 유동되며 응축되는 증발기체는 응축관(22)의 상부에서 하부로 유동되는 동안 증발기체의 포함된 수분 전체가 응축액으로 만들어질 수 있지만, 응축관(22)의 하부에 해당하는 타측 말단을 통과한 이후에도 응축되지 못하고 제3내부공간(21-3)으로 유동된 이후 응축액탱크(30)까지 유동될 우려가 발생할 수 있다.

이에 대하여, 상기 토출관(23)은 응축관(22)의 하부에 해당하는 응축관(22)의 타측 말단에 구비되되, 응축관(22)의 일측(상부)에서 타측(하부) 방향으로 더 큰 내경의 중공이 형성된 뿔대 형태로 구성되어, 상기 응축관(22) 내부 압력과 다른 토출관(23)의 중공 압력을 형성시키고, 응축관(22)의 내부에서 보다 토출관(23)의 중공에서 증발기체에 잔류하는 수분이 더욱 용이하게 응축될 수 있도록 하는 효과를 실현시킨다.

즉, 증발기체에 포함된 수분은 동일한 온도 상태에서 압력이 높아지면 응축성이 더 증가하게 된다. 이에 대하여, 도 3과 같이 상기 토출관(23)의 일측(상부)는 상기 응축관(22)의 타측(하부) 말단의 내경과 동일한 내경을 가지지만, 토출관(23)의 타측(하부)는 상기 응축관(22)의 타측(하부) 말단보다 더 큰 내경을 가지도록 구성되어, 토출관(23)의 중공 일정부분(b)에 형성된 흡입압은 응축관(22)의 내부 일정부분(a)에 형성된 흡입압보다 더 높고(베르누이의 원리), 그 결과 응축관(22)에서는 응축되지 않았지만 토출관(23)의 중공으로 유동된 증발기체는 응축관(22)에서보다 토출관(23)의 중공에서 더 높은 압력을 받아 응축되어 응축액으로 만들어질 수 있다.

또한 상기 토출관(23)은 응축관(22)의 타측 말단의 일부분이 중공이 형성된 뿔대 형태로 구성되어 형성될 수도 있고, 제3내부공간(21-3)의 상부 쪽에 배치된 상태로 구성될 수도 있다.

아울러 상기와 같이 토출관(23)이 응축관(22)의 타측 말단에 구비되는 경우, 상기 토출관(23)의 중앙에는 구형태를 이루는 응축볼(24)이 더 구비되도록 구성되고, 상기 응축볼(24)은 상기 토출관(23)의 내부면(c)과 외부면(e)이 이격된 상태를 가지도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 응축볼(24)은 토출관(23) 중공의 내부에 부분적인 흡입압 차이를 형성시키기 위한 구성으로서, 토출관(23) 중공의 일측에서 타측으로 유동되는 증발기체의 응축성을 향상시키는 구성이다.

이때, 상기 응축볼(24)은 토출관(23) 또는 응축관(22)에 체결되는 지지대에 결합되어 토출관(23) 중공의 중앙에 위치되는 구성을 할 수 있고, 응축볼(24) 전체가 토출관(23) 중앙에 내입되는 구성을 할 수도 있으며, 응축볼(24)의 일부분은 토출관(23)의 중공에 내입되고 다른 일부분은 토출관(23)의 외부에 노출되는 구성을 할 수도 있다.

다만, 상기 구성의 응축볼(24)은 토출관(23)의 내부면(c)의 길이(일측에서 타측 방향으로의 길이)와 토출관(23) 중공에 내입된 응축복의 외부면(e) 길이(일측에서 타측 방향으로의 길이)의 차이에 따라 증발기체의 응축부분이 달라질 수 있다.

보다 상세하면, 베르누이의 원리에 의하여 증발기체가 토출관(23)의 일측(상부)에서 타측(하부)로 유동될 때, 일부 증발기체는 토출관(23)의 내부면(c)을 따라 유동되고, 다른 일부 증발기체는 토출관(23)의 중공에 내입된 응축볼(24)의 외부면(e)을 따라 유동된다. 이때, 상기 증발기체는 같은 시간 내에 토출관(23)의 일측에서 타측으로 유동된 후 제3내부공간(21-3)으로 유동되어야 하는데, 상기 토출관(23)의 일측에 위치되어 있던 증발기체는 상기 토출관(23) 내부면(c)의 길이(도 5와 같이 토출관(23)이 수직방향으로 단면처리되었을 때 상부에서 하부까지의 길이)와 응축볼(24) 외부면(e)의 길이의 차이에 따라 서로 다른 유동속도를 가지고, 그 결과 토출관(23) 내부면(c)에 인접된 부분의 흡입압과 응축볼(24) 외부면(e)에 인접된 부분의 흡입압의 차이가 발생하며, 상기 토출관(23) 내부면(c)의 인접된 부분 또는 응축볼(24) 외부면(e)에 인접된 부분 중 흡입압이 더 강한 부분에서 증발기체의 응축이 더 활성화된다.

즉, 상기 토출관(23)에 응축볼(24)이 내입된 경우, 상기 증발기체는 토출관(23)의 내부면(c)과 응축볼(24) 외부면(e) 중, 일측에서 타측까지의 길이가 더 긴 부분의 유동속도가 더 빠르게 되고, 증발기체의 유동속도가 더 느린 부분(c 또는 e 중 어느 한 부분)으로 유동되는 증발기체는 더 강한 흡입압을 받아 유동속도가 빠른 부분으로 유동되는 증발기체보다 응축성이 더 활성화된다.

이때, 상기 토출관(23) 내부면(c)의 길이와 응축볼(24) 외부면(e)의 길이 간의 길이 차이는 상기 응축볼(24)의 크기를 조절함으로써 조절가능하다.

즉, 도 5와 같이 ⅰ) 토출관(23) 내부면(c)의 길이가 토출관(23)에 내입된 응축볼(24) 외부면(e)의 길이보다 더 길게 구성된 경우, 상기 응축볼(24) 외부면(e)에 인접되어 유동되는 증발기체는 토출관(23) 내부면(c)에 인접되어 유동되는 증발기체보다 더 느리게 유동되고, 그 결과 응축볼(24) 외부면(e)에 인접된 흡입압의 크기가 토출관(23) 내부면(c)에 인접된 흡입압의 크기보다 더 크게 형성된다. 때문에 증발기체에 포함된 수분은 토출관(23) 내부면(c)보다 상기 응축볼(24)의 외부면(e)에서 더 많은 양의 응축액으로 생성되고, 결과적으로는 응축볼(24)이 미구성된 경우보다 토출관(23)의 중공에서의 응축성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 반대로, 도 9와 같이 ⅱ) 토출관(23) 내부면(c)의 길이가 토출관(23)에 내입된 응축볼(24) 외부면(e)의 길이보다 더 짧게 구성된 경우, 상기 토출관(23) 내부면(c)에 인접되어 유동되는 증발기체는 응축볼(24) 외부면(e)에 인접되어 유동되는 증발기체보다 더 느리게 유동되고, 그 결과 토출관(23) 내부면(c)에 인접된 흡입압의 크기가 응축볼(24) 외부면(e)에 인접된 흡입압의 크기보다 더 크게 형성된다. 때문에 증발기체의 수분은 응축볼(24) 외부면(e)보다 상기 토출관(23) 내부면(c)에서 더 많은 양의 응축액으로 생성되고, 결과적으로는 응축볼(24)이 미구성된 경우보다 토출관(23)의 중공에서의 응축성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

아울러 본 발명은 상기와 같이 토출관(23)의 중공에 응축볼(24)이 내입되는 경우, 상기 상기 응축볼(24)의 외부면 또는 토출관(23)의 내부면에는 상기 토출관(23)의 일측에서 타측 방향으로 길이를 가지는 유로(25)가 형성되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 유로(25)는 증발기체가 응축되어 생성된 응축액을 보다 빠르게 제3내부공간(21-3)으로 유동시키기 위한 구성으로서, 응축볼(24)의 외부면 또는 토출관(23)의 내부면의 일부가 일정의 깊이로 파혀져 형성된다.

또한 상기 유로(25)는 응축볼(24)의 외부면 또는 토출관(23)의 내부면에 생성된 응축액 입자들이 상기 유로(25)에 생성될 경우, 유로(25)의 경로(길이방향)를 따라 응축액 입자들이 빠르게 흘러내리고, 유로(25)를 따라 흘러내리는 응축액 입자들이 서로 합쳐져 보다 큰 크기의 응축액 방울로 형성될 수 있도록 하는 구성이다.

이때, 상기 유로(25)는 상기 ⅰ)과 같이 토출관(23) 내부면(c)의 길이가 토출관(23)에 내입된 응축볼(24) 외부면(e)의 길이보다 더 길게 구성된 경우에는, 도 7과 같이 응축볼(24)의 외부면에 형성되는 것이 바람직하고, 상기 ⅱ)와 같이 토출관(23) 내부면(c)의 길이가 토출관(23)에 내입된 응축볼(24) 외부면(e)의 길이보다 더 짧게 구성된 경우에는, 도 11과 같이 토출관(23)의 내부면(c)에 형성되는 것이 바람직하다.

아울러 본 발명은 상기와 같이 토출관(23)의 중공에 응축볼(24)이 내입되는 경우, 상기 응축볼(24)의 외부면 또는 토출관(23)의 내부면에는 복수 개의 딤플(26)이 형성되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 딤플(26)은 상기 응축볼(24)의 외부면 또는 토출관(23)의 내부면에 라운드진 홈 형태로 파여진 구성으로서, 상기 라운드진 홈들의 집합으로 이루어진 딤플(26)은 응축볼(24)의 외부면 또는 토출관(23)의 내부면에 대한 증발기체의 저항을 감소시켜, 증발기체가 보다 빠르게 유동될 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.

이때, 상기 딤플(26)은 상기 ⅰ)과 같이 토출관(23) 내부면(c)의 길이가 토출관(23)에 내입된 응축볼(24) 외부면(e)의 길이보다 더 길게 구성된 경우에는, 도 8과 같이 토출관(23) 내부면(c)에 형성되는 것이 바람직하고, 상기 ⅱ)와 같이 토출관(23) 내부면(c)의 길이가 토출관(23)에 내입된 응축볼(24) 외부면(e)의 길이보다 더 짧게 구성된 경우에는, 도 12와 같이 응축볼(24) 외부면(e)에 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 연관하여, 본 발명은 도 13과 같이 상기 응축관(22)의 내부에는 상기 응축관(22)의 내부면과 외부면이 이격된 상태를 가지고, 구형태를 이루는 하나 이상의 보조 응축볼(27)이 더 구비되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 보조 응축볼(27)은 상기 토출관(23)의 중공에 내입되는 응축볼(24)과 같은 원리에 의하여 응축관(22)의 내부에서도 증발기체의 응축성을 향상시키기 위한 구성으로서, 직관 형태의 응축관(22)의 내부의 일부분 중 상기 보조 응축볼(27)이 내입되는 부분은 보조 응축볼(27)이 미내입된 다른 부분보다 증발기체의 유동속도는 빨라지지만, 상대적으로 보조 응축볼(27)이 위치된 응축관(22)의 내부면 일부분에서는 흡입압이 강해지고, 보조 응축볼(27)의 외부면과 응축과 내부면의 사이에 형성된 공간으로 유동되는 증발기체에 포함된 수분 간의 충돌확률이 증대되어, 수분 간의 충돌로 인한 수분의 크기를 증가시켜 응축액의 생성 효율을 증대시킬 수 있다.

이때, 상기 보조 응축볼(27)의 크기 및 개수는 응축관(22)의 내경 및 길이를 고려하여 적절하게 구성가능하다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10 : 농축기 20 : 응축기
21 : 하우징 21-1 : 제1내부공간
21-2 : 제2내부공간 21-3 : 제3내부공간
21-4 : 상부격판 21-5 : 하부격판
21-6 : 증발기체 공급구 21-7 : 응축액 배출구
21-8 : 냉각수 공급구 21-9 : 냉각수 배출구
22 : 응축관 23 : 토출관
24 : 응축볼 25 : 유로
26 : 딤플 27 : 보조 응축볼
30 : 응축액탱크 40 : 냉각수 순환기
50 : 냉각기 51 : 압축기
52 : 응축기 53 : 팽창변
60 : 열교환기 70 : 냉각수 저장탱크
80 : 흡입기

Claims (9)

1. 원료를 수용하는 내부공간이 형성되고, 상기 원료를 가열하는 가열부재가 구비되는 농축기(10);
   길이방향으로 제1내부공간(21-1), 제2내부공간(21-2) 및 제3내부공간(21-3)이 순차적으로 내부에 형성된 하우징(21)과, 상기 제2내부공간(21-2)에 내입되고 일측은 상기 제1내부공간(21-1)과 연통되며 타측은 상기 제3내부공간(21-3)과 연통되는 하나 이상의 응축관(22)과, 상기 응축관(22)의 타측 말단에 구비되고 상기 응축관(22)의 일측에서 타측 방향으로 더 큰 내경의 중공이 형성된 뿔대 형태의 토출관(23)을 포함하여 구성되고, 상기 제1내부공간(21-1)은 상기 농축기(10)에서 증발기체를 공급받고 상기 제2내부공간(21-2)은 냉각수 순환기(40)에서 냉각수를 공급 및 배출시켜 순환시키며 상기 제3내부공간(21-3)은 응축액탱크(30)와 연결되도록 구성되어 상기 농축기(10)에서 증발된 증발기체를 공급받아 응축시키는 응축기(20);
   상기 응축기(20)와 연결되고, 응축기(20)에서 응축되어 만들어진 응축액을 저장하는 응축액탱크(30);
   상기 응축기(20)에 냉각수를 순환시키며 공급하는 냉각수 순환기(40); 및
   응축액탱크(30)와 연결되어 응축액탱크(30) 및 응축기(20)에 흡입압을 형성시키는 흡입기(80);를 포함하여 구성되고,
   상기 냉각수는 냉각기(50)에 의하여 냉각된 열교환매체가 유동되는 열교환기(60)에서 냉각된 후 응축기(20)로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축성이 향상된 식품 농축장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수 순환기(40)는,
   냉각수 저장탱크(70)와 더 연결되도록 구성되고,
   상기 응축기(20)에서 응축열을 흡수한 냉각수는 상기 냉각수 저장탱크(70)로 유동된 후 열교환기(60)로 유동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축성이 향상된 식품 농축장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수 순환기(40)는,
   냉각수 저장탱크(70)를 포함하여 구성되고,
   상기 응축기(20)에서 응축열을 흡수한 냉각수는 상기 열교환기(60)에서 냉각된 후 냉각수 저장탱크(70)로 유동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축성이 향상된 식품 농축장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 토출관(23)의 중앙에는,
   구형태를 이루는 응축볼(24)이 더 구비되도록 구성되고, 상기 응축볼(24)은 상기 토출관(23)의 내부면과 외부면이 이격된 상태를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축성이 향상된 식품 농축장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 응축볼(24)의 외부면에는,
   상기 토출관(23)의 일측에서 타측 방향으로 길이를 가지는 유로(25)가 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축성이 향상된 식품 농축장치.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 응축볼(24)의 외부면에는,
   복수 개의 딤플(26)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축성이 향상된 식품 농축장치.
   

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