KR200240531Y1 - 기액분리기 및 냉각액 순환장치가 일체로 구비된 농축장치 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 시료 농축장치에 관한 것으로, 시료가 담기는 시료플라스크(14)가 구비된 농축기(10)와; 상기 시료플라스크(14) 내부를 감압하고 농축중에 발생되는 기체를 외부로 배출되도록 하는 진공펌프(40)와, 상기 농축기(10)와 진공펌프(40) 사이에 위치되어 진공펌프(40)에 의해 빠져나오는 시료플라스크(14)의 기체가 통과되어 기체와 액체로 분리되는 유리재질의 냉각기(50)로 이루어지는 기액분리기(30); 그리고 상기 유리제 냉각기(50) 내부로 저온의 냉각액을 순환시키고, 상기 공급되는 냉각액의 온도조절이 가능한 냉각액 순환장치(60)로 구성되어; 상기 기액분리기(30)와 냉각액 순환장치(60)가 하나의 본체 내에 일체로 구비되는 농축장치를 제공하는 것을 기술적 요지로 한다. 여기서 상기 냉각액 순환장치(60)는 공급되는 냉매량 조절이 이루어져 순화되는 냉각액의 온도조절이 이루어지도록 한다. 따라서 상기 기액분리기(30)와 냉각액 순환장치(60)가 일체로 이루어져 설치가 자유롭고 외부충격등으로 부터 위험이 제거되며, 또한 다양한 온도변화가 가능한 냉각액 순환장치에 의해 실험되는 시료에 따라 적정 기액분리가 이루어지는 잇점이 있다.

Description

기액분리기 및 냉각액 순환장치가 일체로 구비된 농축장치 시스템{compact concentrating system consist of distillation tube and condensing unit}

본 고안은 시료 농축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농축 도중에 발생되는 증기로 부터 유해물질을 효과적으로 제거하고 전체시스템을 보다 편리하게 사용할 수 있도록 기액분리기, 진공기 및 냉각액 순환장치를 일체로 하고 기액분리를 위해 제공되는 냉각액의 다양한 온도변화조절이 가능한 농축장치 시스템에 관한 것이다.

최근 각종 연구소, 학교 및 기업체에서는 여러가지 실험을 위하여 시료 등을 농축하게 되며, 이러한 시료를 고농도로 농축하기 위한 농축장치가 필수적으로 구비되어 있다. 상기 농축장치는, 열전달에 의한 증류의 원리를 이용하여, 시료중에 함유된 증기 및 유해성분, 예를 들어 알코올 알데히드 등의 화학물질을 기체상태로 증발시키고 원하는 시료성분만 농축시키게 된다. 따라서 시료의 고농축시에는 시료내부의 필수 구성성분들의 물성변화가 이루어지지 않은 상태로 작업이 이루어져야 하므로 대개는 감압증류에 의해 이러한 작업을 수행하게 된다.

이하 도시한 도 1의 도면을 참조하여 이러한 감암증류에 의해 시료를 농축하는 과정을 간략하게 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이, 아스피레이트(2)를 사용하여 농축기(1)의 시료플라스크(1a) 내부를 감압하게 된다. 즉, 아스피레이트(2) 상단을 통해 유입되는 수돗물이 하부로 배출되면서 상기 수돗물의 유속에 의한 압력강하로 시료플라스크(1a) 내부에 존재하는 기체가 외부로 빠져나오고, 이에 따라 농축기(1)의 시료플라스크(1a) 내부가 감압되게 된다. 그리고, 시료의 농축도중에 발생되는 증기 및 기체상태의 유해물질이 상기 수돗물의 작용에 의해 외부로 배출되어 시료를 농축하게 된다.

그러나, 상기와 같은 장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

아스피레이트(2)를 통해 계속적으로 수돗물을 공급해주어야 하므로 수돗물의 낭비가 심할 뿐만 아니라 시료플라스크(1a) 내부의 감압이 그리 크지 않아 시료의 손실이 심하다는 문제점이 있다.

그리고, 무엇보다도 시료의 농축도중 발생되는 유해물질이 아무런 여과를 거치지 않고 바로 공급되는 수돗물에 섞여 하수구로 유입되므로 환경오염을 야기시킬 뿐만 아니라 또한, 농축되지 않은 기체상의 유해물질이 그대로 대기중에 노출되어 실험실 내부에 악취를 유발하고 대기오염을 야기시키는 문제점이 있다.

따라서, 최근의 각종 오염물질 배출에 따른 규제가 강화됨에 따라 이러한 유해물질을 그대로 방출할 수 없으므로 유해물질을 회수하기 위한 부수적인 장치가농축장치에 연계되어 사용된다.

이하에서는 이러한 농축장치 시스템을 도시한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 유해물질 분리 장치가 구비된 농축시스템의 개략적 구성을 보인 도면이다. 도시된 바와 같이, 시료를 농축하는 농축기(5)와, 농축시료로 부터 발생되는 증기에서 유해물질을 분리하기 위한 부수적인 장치로 기액분리기(6)와 냉각수 순환장치(미도시)가 별도 설치되어 농축시스템을 이룬다.

상기 시료는 농축기(5)의 시료플라스크(5a)에 담겨 수온조(5b)에 의해 전달되는 간접 열전달에 의해 가열되고, 상기 열에 의해 점차로 농축되게 된다. 그리고, 시료의 효율적인 농축을 위해 시료플라스크(5a) 내부는 진공을 유지하고, 증발되는 증기 및 유해물질을 분리하여야 한다. 따라서 상기 시료플라스크(5a)의 상측을 통해 기액분리기(6)가 연결 설치된다.

상기 기액분리기(6)는, 내부에 설치된 압축펌프(미도시)의 작동에 의해, 시료플라스크(5a) 내부에 존재하는 공기와 농축도중 발생되는 증기 및 유해물질을 강제로 뽑아내게 된다. 상기 시료플라스크(5a) 내부에서 빠져나온 공기와 증기 및 유해물질은 기액분리기(6)의 냉각기(7) 하부에 위치한 수기(7a) 내로 유입된다.

한편, 상기 냉각기(7)는 일측을 통한 호스(7b)에 의해 연결되어 별도로 설치된 냉각수 순환장치(미도시)와 연결된다. 그리고, 상기 냉각기(7)의 내부는 이중의 구조로 이루어져, 시료플라스크(5a)에서 전달되는 기체가 통과하는 기체통로(7c)와 냉각수 순환장치에 의해 전달되는 냉각수가 순환되는 냉각수통로(7d)가 각각 구비되어 있다. 따라서 상기 기체통로(7c)를 따라 중기 및 유해물질이 전달되는 동안 냉각수 순환장치에서 전달되는 냉각수와 열교환되어 유해물질은 냉각되어 액상으로 변한다. 상기 액상으로 변한 유해물질은 냉각기(7) 하부에 위치된 수기(7a)에 수집되고, 액화되지 않은 기체성분은 별도로 포집하게 된다. 따라서 유해물질은 별도의 수기(7a)에 분리되어 별도 처리가 가능하므로 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 유해물질을 분리하는 별도 장치가 구비된 종래의 농축 시스템에는 다음과 같은 문제점이 있다.

농축기(5)와 기액분리기(6) 및 냉각수 순환장치(미도시)가 별도 분리되어 설치되므로 설치공간이 많이 필요로하며, 각 장치를 서로 연결하여 설치하는 작업이 까다롭다. 또한, 상기 각 장치가 그대로 외부로 노출되어 조그마한 충격에도 쉽게 고장 및 파손되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 기액분리기(6)의 냉각기(7)가 외부로 그대로 노출되어 조그만 충격에도 쉽게 파손될 뿐만 아니라 기액분리가 제대로 이루어지지 않아 대기오염을 야기시키는 문제점이 있다. 즉, 냉각기(7)가 외부에 그대로 노출되어 실내의 온도가 높은 경우 냉각수 순환장치(미도시)에 의한 냉각수의 열교환 효율이 저하되므로 정확히 기액분리가 이루어지지 않고, 이에 따라 액화되지 않은 유해물질은 기체상태로 그대로 실험실 대기로 노출된다. 따라서 상기 액화되지 않은 유해물질은 악취를 풍기며, 실내온도가 높을 수록 더욱 더 심하게 되어 실험자의 실험방해 뿐만 아니라 인체에 치명적인 악영향을 미치는 문제점이 있다.

또한, 현재 사용되는 냉각수 순환장치의 구조상 냉각효율의 저하에 따라 소비전력이 낭비가 심할 뿐만 아니라 사용되는 시료의 종류에 따른 냉각수 순환장치의 작동이 광범위하게 이루어지지 않아 원활한 기액분리가 이루어지지 않는 문제점이 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각수 순환장치(8)는, 냉각수가 담긴 수조(8a) 외면에 냉매관(8b)이 형성되고, 상기 냉매관(8b)을 통한 냉매가 냉동기(8c)와 연결되고, 상기 냉동기(8c)의 작동에 의한 순환으로 냉각수가 냉각되는 구조로 이루어져 있다. 따라서 상기 냉매관(8b)과 인접한 수조(8a) 외측 부분은 전달되는 냉매의 온도에 의해 과냉되고, 수조(8a) 중심부분에는 열전달이 제대로 이루어지지 않게 되어 냉각수 순환장치의 냉각효율이 저하되고, 이에 따라 과도한 전력소모가 이루어진다.

따라서, 본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유리제 기액분리기와 냉각액 순환장치를 일체로 구성하여 보다 적은 공간내에 설치 가능하며, 또한 외부의 충격 등에도 손상되지 않고 사용이 간편한 농축장치 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 기액분리기의 냉각효율을 향상시켜 보다 정확한 기액분리가 이루어져 실험실 내부로 증기상의 유해물질 방출이 저지되도록 하고, 냉각액 순환장치의 냉각구조를 변경하여 소비전력의 절감이 이루어지는 농축시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 다양한 온도범위를 가지는 냉각액 순환장치를 제공함에 의해 다양한 시료에 따른 냉각액 온도범위 조절에 따라 농축도중 발생되는 유해물질의 종류에 따라 정확한 기액분리가 이루어지도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.

도 1 - 감압기가 구비된 종래 시료 농축장치의 단면도.

도 2 - 유해물질 분리장치가 구비되어 기액분리가 이루어지는 종래 농축시스템의 개략적인 구성을 보인도.

도 3 - 종래 농축시스템에 사용되는 냉각수 순환장치의 냉각원리를 보인 도.

도 4 - 본 고안에 의한 농축시스템의 외관을 보인 사시도.

도 5 - 본 고안에 의한 농축시스템의 내부구성물의 흐름을 보인 도.

도 6 - 본 고안에 의한 농축시스템의 일부를 이루는 유리제 냉각기의 단면도.

도 7 - 본 고안에 의한 농축시스템의 냉각액 순환장치의 냉각원리를 보인도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:농축기 12:배출구

a:호스 14:시료플라스크

20:본체 20a:작동버튼

20b:진공조절기 30:기액분리기

40:진공펌프 50:유리제냉각기

50a:냉각액입구 50b:냉각액출구

54:가스통로 54a:가스통로입구

54b:가스통로출구 56:수직통로

58:수기 58a:클램프

60:냉각액순환장치 60a:수조출구

60b:수조입구 62:수조

64:냉매관 66:냉동기

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 의한 농축장치 시스템은, 시료가 담기는 시료플라스크가 구비된 농축기와; 상기 시료플라스크 내부를 감압하고 농축 중에 발생되는 기체를 외부로 배출되도록 하는 진공펌프와, 상기 농축기와 진공펌프 사이에 위치되어 진공펌프에 의해 빠져나오는 시료플라스크의 기체가 통과되어 기체와 액체로 분리되는 유리재질의 냉각기로 이루어지는 기액분리기; 그리고 상기 유리제 냉각기 내부로 저온의 냉각액를 순환시키고, 상기 공급되는 냉각액의 온도조절이 가능한 냉각액 순환장치로 구성되어; 상기 기액분리기와 냉각액 순환장치가 하나의 본체 내에 일체로 구비되는 농축장치 시스템을 제공하는데 그 기술적 요지가 있다.

그리고, 상기 기액분리기는, 본체 내부 일측 저면에 위치하는 진공펌프와, 본체 일측 전방 내측에 설치되고 상기 농축기의 시료플라스크에 존재하는 공기와 농축도중 발생되는 증기 및 기체상의 유해물질이 통과되는 내부통로가 구비되고, 상기 내부통로 외부로 냉각액이 지나가는 냉각액 통로로 이루어지는 유리재질의 냉각기로 이루어지도록 한다. 상기 유리제 냉각기는, 상기 농축기와 연결되는 입구와 입구가 연결되고 내부에 나선형으로 이루어지는 나선형통로 및 상기 나선형통로와 연결되고 하단이 개구된 직선통로 및 직선통로 상부일측과 연결되어 진공펌프와 연결되는 출구로 이루어지는 내부통로가 구비되고, 상기 냉각액 순환장치에 의해 공급되는 냉각액이 유입되는 입구와 출구가 구비되고 상기 내부통로 외면으로 순환되는 냉각액 통로가 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉각액 순환장치는, 상기 본체 내부 일측에 위치하고, 저온의 냉각액이 유출되는 출구와 열교환된 순환 냉각액이 유입되는 입구가 형성되는 수조와, 상기 수조 내부에 코일형상으로 형성되는 냉매관과, 상기 냉매관을 통한 냉매 공급을 하는 냉동기로 구성되도록 한다. 상기 냉각액에는 빙점강화제가 첨가되고, 상기 냉각액 순환장치는 공급되는 냉매량 조절이 이루어져 순환되는 냉각액의 온도 조절이 이루어지도록 한다.

따라서 상기 기액분리기와 냉각액 순환장치가 일체로 이루어져 설치가 자유롭고 외부충격등으로 부터 위험이 제거되며, 또한 다양한 온도변화가 가능한 냉각액 순환장치에 의해 실험되는 시료에 따라 적정 기액분리가 이루어지는 잇점이 있다.

다음, 상기와 같은 본 고안에 의한 농축장치 시스템의 구성을 도시한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안에 의한 농축장치 시스템의 사시도이고, 도 5는 본 고안에 의한 농축장치 시스템의 작용과정을 보인 개략도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 농축장치 시스템은, 시료를 농축하기 위한 농축기(10)와, 농축기(10)에서 전달되는 증기 및 유해물질을 기체와 액체로 분리하는 기액분리기(30) 및 상기 기액분리를 위해 냉각액이 공급되는 냉각액 순환장치(60)로 이루어진다.

먼저, 농축기(10)를 설명하기로 한다. 상기 농축기(10)는, 시료를 농축하기 위한 것으로 종래와 동일한 구조를 가지고 있으므로 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 상기 농축기(10)에서 시료의 농축도중 발생되는 증기 및 기체상태의 유해물질이 배출되는 배출구(12)가 호스(a)로 연결되어 후술하는 부수장치의 본체(20) 일측면을 통해 연결된다. 상기 본체(20) 측면의 호스(a)는 내부를 통해 연결되어 후술하는 기액분리기(30)의 유리제 냉각기(50)의 가스통로입구에 연결되므로 농축기(10)의 시료플라스크(14) 내부는 진공상태를 유지하고, 상기 시료플라스크(14) 내부의 진공도는 상기의 진공펌프(40)를 이용하여 조절이 가능하게 구성된다. 상기의 진공펌프(40)의 진공도 조절은 본체(20) 전면에 부착된 진공조절기(20b)를 이용하여 적절히 조절되어 농축도중에 발생되는 증기 및 유해물질의 분리가 이루어질 수 있게 된다.

한편, 본 고안에서는 상기 기액분리기(30)와 냉각액 순환장치(60)가 일체형인 하나의 장치로 이루어지는데 그 특징이 있다. 즉, 본체(20)내에 상기 기액분리기(30)와 냉각액 순환장치(60)가 설치된다. 기액분리기(30)의 일부를 이루는 진공펌프(40)는 본체(20) 내부의 후방에 설치되고, 유리제 냉각기(50)가 본체(20) 전방일측 내부에 위치한다.

상기 유리제 냉각기(50)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 내부에 농축기(10)로 부터 전달되는 기체상태의 증기 및 유해물질이 통과하는 가스통로(54)가 나선형으로 형성된다. 상기 가스통로입구(54a)는 유리제 냉각기(50)의 상단일측을 통해 형성되고, 상기 입구(54a)를 통해 농축기(10)에서 발생되는 가스가 유입된다. 그리고, 유리제 냉각기(50) 내부에서 나선형으로 형성된 후, 나선형통로(54) 단부는 유리제 냉각기(50) 중앙에 하단부가 개방된 수직통로(56)와 연결되고, 상기수직통로(56)의 상단부는 폐쇄된 상태를 이룬다. 그리고 상기 수직통로(56)의 상측을 통해 가스통로출구(54b)가 연통되어 진공펌프(40)와 호스로 연결된다. 따라서 상기 입구(54a)를 통해 유입된 가스는 나선형통로(54)와 수직통로(56)를 거쳐 출구(54b)를 통해 유출되고, 상기 가스가 전달되는 동안 기체와 액체로 분리되고, 액체는 수직통로(56)의 하단부를 통해 유출되며, 기체만이 출구(54b)를 통해 빠져나갈 수 있게 된다.

그리고, 상기 유리제 냉각기(50)의 하부 일측에는 냉각액이 유입되는 냉각액입구(50a)가 형성되고, 상부 일측에는 냉각액출구(50b)가 형성된다. 따라서 상기 냉각액은 입구(50a)로 유입되고 출구(50b)로 빠져나가면서, 가스통로(54,56) 내부를 지나는 가스를 냉각시켜 기체와 액체의 분리가 이루어지게 된다.

한편, 상기 유리제 냉각기(50)의 하측에는 수직통로(56)와 연통되고, 액체상태로 변한 유해물질을 저장하는 수기(58)가 위치한다. 상기 수기(58)는 클램프(58a)에 의해 유리제 냉각기(50)와 분리 결합되도록 구성되어 수직통로(56)의 단부를 통해 수집된 유해물질을 저장한 후, 분리되어 별도로 액체상태로 수집된 유해물질을 처분할 수 있게 된다.

그리고, 상기 유리제 냉각기(50)가 위치한 본체의 정면에는 투명한 덮개가 설치되도록 할 수도 있다. 이는 외부와의 열전달을 차단하고, 또한 사용자의 부주의로 인한 기액분리기의 파손을 방지할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 실험실 내부의 온도가 고온을 유지한 상태에서 유리제 냉각기(50)가 외부로 노출된 경우, 상기 냉각액의 열전달 효율을 감소시켜 충분한 기액분리가 이루어지지 않게 되고, 또한 부주의에 의해 유리로 이루어진 상기 유리제 냉각기(50)가 쉽게 파손된다.

따라서 본 고안에서는 상기 유리제 냉각기(50)를 본체(20) 내부에 위치시킴으로서 외부와의 열교환에 따른 냉각액의 냉각효율 저하 및 파손을 방지할 수 있게 된다. 물론 상기 덮개가 구비되지 않은 상태에서도 상기 유리제 냉각기(50)는 본체(20) 내부에 저장된 상태이므로 외부와의 열전달이 상당히 차단되기는 하나, 덮개가 구비될 경우 더욱 더 이러한 열교환차단 및 파손의 위험을 제거할 수가 있게 된다.

그리고, 본 고안에 의한 냉각액 순환장치(60)는 본체 일측의 내부에 설치된다. 상기 냉각액 순환장치(60)에 의해 냉각된 냉각액은 유리제 냉각기(50)로 전달되어 순환된다. 즉, 냉각액 순환장치(60)에 의해 냉각된 냉각액이 상술한 유리제 냉각기(50)의 하부일측에 형성된 냉각액입구(50a)를 통해 유입되고, 유리제 냉각기(50) 내부에서 열교환된 후, 상부일측에 형성된 냉각액출구(50b)를 통해 다시 냉각액 순환장치(60)로 유입되어 순환되도록 한다.

한편, 본 고안에 의한 냉각액 순환장치(60)는 종래와 다른 내부 구조를 가진다. 이를 도시한 도 7을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이, 냉각액이 담기는 수조(62)가 상부에 설치되고, 하부에 냉동기(66)가 위치된다. 그리고, 상기 냉동기(66)를 통해 냉각된 냉매가 흐르는 냉매관(64)은 수조(62) 내부에 코일형상으로 위치된다. 따라서 상기 코일 형상의 냉매관(64) 내부를 지나면서 수조(62)에 담긴 냉각액와 열교환되어 냉각액의 온도를 저하시키므로 종래와 달리 수조내의 각 부분에 따른 고른 열전달이 이루어질 수 있게 되다. 그리고, 상기수조(62) 하측의 수조출구(60a)을 통해 전달되는 냉각액이 상술한 유리제냉각기(50)의 냉각액입구(50a)로 전달되고, 열교환 후 온도가 상승된 냉각액이 유리제 냉각기(50)의 냉각액출구(50b)를 통해 수조(62) 상측의 수조입구(60b)로 유입되도록 한다.

그리고, 본 고안에 의한 냉각액에는 빙점강화제가 첨가되도록 한다. 이는 다양한 온도변화를 가능하게 하고 혹한기에 동파방지를 위한 효과도 가진다. 즉, 종래에는 단순히 냉각액을 물로만 구성함으로써 물의 빙점온도인 0℃이하로는 냉각액의 온도를 제공하지 못하고, 일정한 냉각액 온도밖에 제공할 수 없었으나, 본 고안에서는 빙점강화제를 첨가하여 냉각액의 빙점온도를 저하시킴으로써 다양한 냉각액의 온도를 유지할 수 있도록 하였다. 따라서 냉동기(66)의 냉동능력에 따라 다양한 온도범위를 가지는 냉각액의 공급이 가능하므로 시료의 종류에 따라 발생되는 가스의 기액분리 및 외부조건에 따른 조정이 가능하여 기액분리에 따른 유해물질의 제거가 보다 정확하게 이루어 질 수 있게 된다.

또한, 본 고안에서는 상기 냉각액이 일정한 컬러 색상을 가지도록 하여 냉각액의 순환모습을 눈으로 확인가능하게 할 뿐만 아니라 탁월한 외관을 가지도록 한다. 즉, 냉각액은 투명하므로 투명한 유리제로 이루어진 유리제 냉각기내에서 적정하게 냉각이 이루어지는지 여부를 확인할 수 없다. 따라서 냉각액이 컬러 색상을 가지도록 하여 냉각액의 순환모습을 눈으로 확인할 수 있도록 하여 냉각액 순환장치(60)의 오동작 여부를 쉽게 판정할 수 있게 된다.

그리고, 상기에서 설명한 기액분리기(30) 및 냉각액 순환장치(60)의 작동을위한 작동버튼(20a)은 본체(20) 전면의 일측에 설치되도록 하여 사용자의 사용을 보다 쉽게 한다.

다음 상기와 같이 구성되는 본 고안에 의한 농축시스템의 구체적인 작동과정 및 효과를 설명하기로 한다.

먼저, 사용자가 농축시키고져 하는 시료를 농축기(10)의 시료플라스크(14) 내부에 넣은 후, 농축시스템을 작동시킨다. 이때 상기 시료플라스크(14)는 수온조에 담겨 간접 열전달을 받게된다. 그리고, 본체(20) 내부에 위치한 진공펌프(40)가 작동됨에 따라 흡인력에 의해 시료플라스크(14) 내부에 위치한 공기가 빠져나온다. 상기 시료플라스크(14) 내부가 감압됨에 따라 시료플라스크(14)에 담겨진 각 물질들의 비등점이 낮아지고, 이에 따라 농축기(10)가 작동되는 동안 증기 및 유해물질들이 기체 상태로 변하고 증발된다. 상기 증발되는 증기 및 유해물질은 진공펌프(40)의 흡인력에 의해 계속적으로 배출되고, 이에따라 시료플라스크(14) 내부에 위치한 시료는 점차 농축된다.

한편, 상기 농축기(10)의 시료플라스크(14)를 빠져나온 증기 및 유해물질은 본체(20) 내부의 호스를 통해 기액분리기(30)의 가스통로입구(54a)를 통해 유리제 냉각기(50)로 유입된다. 그리고, 상기 기액분리기(30)의 작동과 함께 냉각액 순환장치(60)도 작동된다. 따라서 상기 냉각액 순환장치(60)의 작동에 의해 냉각된 냉각액이 유리제 냉각기(50)의 하측에 위치한 냉각액입구(50a)를 통해 유리제 냉각기(50) 내부로 유입된다.

상기 유리제 냉각기(50)의 상부일측에 위치된 가스통로입구(54a)를 통해 유입된 증기 및 유해물질 가스는 나선형으로 이루어진 나선형통로(54)를 따라 유동되고, 냉각액은 유리제 냉각기(50)의 하측에서 상측으로 유동된다. 이때 상기 냉각액에 의한 냉열이 가스통로(54,56)의 내부를 지나는 증기 및 유해물질에 전달되고, 이에 따라 나선형의 가스통로(54)를 지나는 증기 및 유해물질 중 액화점이 높은 물질들 부터 점차 액화되어 액체로 변하게 된다. 상기 나선형 가스통로(54)를 지난 증기 및 유해물질은 직선형통로(56)로 전달되고, 상기 직선형통로(56)에서 액체성분은 하측으로 빠져 나와 수기(58)에 전달된다. 그리고, 액화되지 않은 증기는 직선형 통로(56)의 상측을 통해 출구(54b)로 전달되어 외부로 배출된다.

한편, 상기 유리제 냉각기(50) 내부를 지나면서 열교환된 냉각액은 유리제 냉각기(50)의 상측에 형성된 냉각액출구(50b)를 지나 다시 냉각액 순환장치(60)측으로 전달된다. 상기 냉각액 순환장치(60)로 전달된 냉각액은 다시 저온의 냉각액으로 변하여 유리제 냉각기(50)로 전달되어 순환하게 된다.

그리고, 상기 냉각액은 온도조절이 가능하다. 즉, 본 고안에 의한 냉각액에는 빙점강화제가 첨가되어 다양한 온도범위를 유지할 수 있다. 따라서 실험되는 시료에서 배출되는 유해가스의 양 및 내용물에 따라 본체(20) 전면에 형성된 조작버튼(20a)을 이용하여 냉각액의 온도조절을 하고, 이에따라 적정한 유해물질의 액화가 가능하게 된다.

일예를 들어 비교적 액화점이 저온인 유해물질이 많이 함유된 시료를 농축할 때, 상기 유해물질의 액화를 위해 필요한 냉각액의 적정온도가 영하 5℃를 유지하여야 할 경우 종래에는 단순히 물로만 이루어진 냉각액에서는 이러한 영하의 온도를 유지할 수 없다. 이는 상기 물로 이루어진 냉각액의 빙점이 0℃이므로 더 이상 냉각액의 온도을 저하시킬 수 없다. 그러나, 본 고안에 의한 냉각액은 빙점강화제가 첨가되어 상기 영하의 온도를 유지할 수 있으므로 유해물질의 충분한 액화가 가능하게 된다. 이러한 냉각액의 온도조절은 냉각액 순환장치에 의해 공급되는 냉매에 의해 중분히 조절가능하게 됨은 물론이다.

그리고, 상기와 같은 기액분리기(30)와 냉각액 순환장치(60)의 작동은 본체(20) 내부에서 모두 이루어진다. 따라서 실험실 내부에서 별도의 공간을 차지하지 않으므로 장치의 설치 및 운영이 편리하다. 즉, 종래에는 기액분리기 및 냉각액 순환장치가 별도로 설치되어 차지하는 공간이 많을 뿐만 아니라 각 장치간에 연결되는 호스가 외부에 노츨되어 사용자의 조그마한 부주의에 의해 호스가 빠진다든지 또는 쉽게 손상이 이루어졌으나, 본 고안에서는 이러한 장치가 모두 본체(20)내부에 위치하고, 외부에 노출되는 별도의 호스가 없으므로 안심하고 사용할 수 있게 된다.

또한, 상기 기액분리기(30)의 유리제 냉각기(50)가 본체 내부에 설치되므로 실험실 내의 온도가 높은 경우 외부와의 열교환에 의해 정확하게 기액분리가 이루어지지 않거나 또는 소비전력이 증대되는 문제점도 해결할 수 있게 된다. 즉, 종래에는 상기 유리제 냉각기가 외부에 노출되므로 외부온도가 높을 경우 냉각액의 온도가 상승되어 유리제 냉각기(50) 내부에 위치한 유해물질의 정확한 기액분리가 이루어지지 않고 상기 유해물질이 가스상태로 실험실 내부로 그대로 유출되어 악취를 풍겼다. 또한, 이러한 열교환효율을 향상시키기 위해서는 과다한 소비전력이 소모되었으나, 본 고안에서는 본체(20) 내부에 기액분리기(50)가 위치되어 외부와의 열교환이 차단되므로 이러한 불합리한 점이 모두 해결될 수 있게 된다.

그리고, 진공펌프의 진공도도 조절가능하게 구성되어 농축기(10)의 시료플라스크(14)내부의 감압정도가 본체(10)전면에 부착된 진공조절기(20b)에 의해 적정하게 제어되어, 과도한 진공에 의한 시료플라스크 (14) 내부의 내용물들의 과도한 증발이 적절히 제어된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 기액분리기와 냉각액 순환장치가 일체로 하나의 본체 내부에 설치되므로 크기가 컴팩트해져 설치공간이 비교적 적어 사용이 편리해지고, 별도의 부수장비가 외부로 노출되지 않아 사용이 편리해지는 효과가 있다.

그리고, 상기 유리제 냉각기가 본체 내부에 위치되므로 외부와의 열교환이 차단되어 열효율의 향상 및 소비전력의 절감이 이루어지는 다른 효과도 있다.

한편, 본 고안에서는 상기 냉각액 순환장치에서 공급되는 냉각액의 온도조절이 가능하므로 사용되는 시료의 종류에 따라 다양한 냉각액의 공급으로 보다 정확한 기액분리가 이루어지는 또 다른 효과도 있다.

Claims (5)

1. 시료가 담기는 시료플라스크가 구비된 농축기와;

   상기 시료플라스크 내부를 감압하고 농축 중에 발생되는 기체를 외부로 배출되도록 하는 진공펌프와, 상기 농축기와 진공펌프 사이에 위치되어 진공펌프에 의해 빠져나오는 시료플라스크의 기체가 통과되어 기체와 액체로 분리되는 유리재질의 냉각기로 이루어지는 기액분리기; 그리고

   상기 유리제 냉각기 내부로 저온의 냉각액을 순환시키고, 상기 공급되는 냉각액의 온도조절이 가능한 냉각액 순환장치로 구성되어;

   상기 기액분리기와 냉각액 순환장치가 하나의 본체 내에 일체로 구비됨을 특징으로 하는 농축장치 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기액분리기는,

   본체 내부 일측 저면에 위치하는 진공펌프와,

   본체 일측 전방 내측에 설치되고, 상기 농축기의 시료플라스크에 존재하는 공기와 농축도중 발생되는 증기 및 기체상의 유해물질이 통과되는 내부통로가 구비되고, 상기 내부통로 외부로 냉각액이 지나가는 냉각액통로로 이루어지는 유리재질의 냉각기로 이루어짐을 특징으로 하는 농축장치 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 유리제 냉각기는, 상기 농축기와 연결되는 입구와입구가 연결되고 내부에 나선형으로 이루어지는 나선형통로 및 상기 나선형통로와 연결되고 하단이 개구된 직선통로 및 직선통로 상부일측과 연결되어 진공펌프와 연결되는 출구로 이루어지는 내부통로가 구비되고, 상기 냉각액 순환장치에 의해 공급되는 냉각액이 유입되는 입구와 출구가 구비되고 상기 내부통로 외면으로 순환되는 냉각액통로가 구비됨을 특징으로 하는 농축장치 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각액 순환장치는,

   상기 본체 내부 일측에 위치하고, 저온의 냉각액이 유출되는 출구와 열교환된 순환 냉각액이 유입되는 입구가 형성되는 수조와, 상기 수조 내부에 코일형상으로 형성되는 냉매관과, 상기 냉매관을 통한 냉매공급을 하는 냉동기로 구성됨을 특징으로 하는 농축장치 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각액에는 빙점강화제가 첨가되고, 상기 냉각액 순환장치는 공급되는 냉매량 조절이 이루어져 순화되는 냉각액의 온도조절이 이루어짐을 특징으로 하는 농축장치 시스템.