KR200365889Y1 - 성분추출기의 열교환수단 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각수에 의해 증기를 냉각하는 성분추출기의 열교환수단에 관한 것으로, 냉각수에 의해 증기를 냉각하여 응축시킴으로써 다시 증기를 액상화 시키는 수냉방식으로 증기가 냉각수에 충분히 접촉하면서 잔존되어 있던 잔여물과 증기가 응축되어 점성을 지니며 발생된 응축수가 상기 냉각관 내부에 끼여 막히는 것을 방지하는 데 목적이 있다.

이를 위해 냉각수가 공급되는 냉각수공급관(24)이 냉각본체의 상단 일측에 연결되고, 냉각수가 상기 냉각본체로부터 배출되는 냉각수배출관(25)이 상기 냉각본체의 하단 타측에 연결되며, 성분추출기로부터 상승하는 증기가 공급되는 증기공급관(22)이 상기 냉각본체 상단 일측을 관통하여 증기부(110) 상단 일측에 연결되고, 상기 증기부(110) 하단에는 냉각수의 접촉에 의해 증기를 냉각시키면서 잔여물이 걸리지 않는 직관형상의 다수 냉각관(120)이 연결되며, 상기 다수의 냉각관(120) 하부에는 증기가 냉각관(120)을 따라 응축되면서 하강하여 모이는 응축수부(130)가 연결되고, 상기 응축수부(130) 하단에는 응축수배출관(23)이 연결되면서 냉각본체의 하부 일측에 관통되어 외통(60) 하부로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

성분추출기의 열교환수단 {Heat Exchanger Apparatus of Ingredient Abstractor}

본 고안은 냉각수에 의해 증기를 냉각하는 성분추출기의 열교환수단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수에 의해 증기를 냉각하여 응축시킴으로써 다시 증기를 액상화 시키는 수냉방식으로 증기가 냉각수에 충분히 접촉하면서 잔존되어 있던 잔여물과 증기가 응축되어 점성을 지니며 발생된 응축수가 상기 냉각관 내부에 끼여 막히는 것을 방지할 수 있도록 한 성분추출기의 열교환수단에 관한 것이다.

종래의 성분추출기, 특히 재래식 탕기로 한약을 달여 내는 과정을 살펴보면 내부의 온도가 100℃가 되면 수분의 증발이 이루어지며 증발되는 수증기가 탕기의 덮개(한지)를 통해 일부는 냄새와 함께 수증기로 빠져나가고 (무압력) 일부는 한지 밑에 조그마한 증류수 방울로 있다가 커지면 탕기내로 재투입(순환식)된다.

이러한 현상이 반복되면서 약재의 원액이 추출되는 것이다. 바로 이 전탕법이 5,000여년에 걸쳐 우리 선조의 건강을 지켜왔고 또 지금도 우리의 건강을 지켜주는 향수 짙은 하나의 의료기기로 존재하고 있다.

종래의 현대식 수냉방식의 성분추출기는 도 1에서 도시된 바와 같은 구성으로서, 베이스부(1)의 상측부에 탕기솥본체(2)를 설치하고 이의 내측에는 내통(3)을 삽입 장착하되 이 내통(3)은 측면 전반에 걸쳐 다수의 구멍(4)이 형성된다.

또한 상하측은 개방 형태로 형성되며 하측에는 다수의 배출공(5)이 형성된압착판(6)이 걸려 장착되는 지지판(7)을 내측으로 만곡되게 형성하며 또한 지지판 (7)의 밑에는 지지대(8)로써 탕기솥본체(3)의 밑면과 소정의 높이만큼 떨어지도록 지지 설치한다.

그리고 탕기솥본체(2)의 후방 상측에는 장착대(12)를 지지봉(13)으로 설치하고, 상기 장착대(12)위에는 콘트롤박스(14)와 케이스(15)를 설치 구성한다. 상기 케이스(15)내에 열교환수단(A)을 내장 설치하되, 열교환수단(A)은 투명체의 유리로 된 봄베관(16)을 구성하고 이의 내측에는 상하로 수회 권회되고 냉각수가 흐르는 열교환용 나사관(17)을 수직으로 장착 구성한다.

또한 봄베관(16)의 하측 측면과 탕기솥본체(2)의 상단 간에 가열된 수증기가 이송되는 제1 연결관(22)을 연결하고, 또 상기 봄베관(16)의 하측 밑면과 탕기솥본체(2)의 하단 간에 액화된 엑기스가 하강하여 재투입되게 하는 제2 연결관(23)을 연결 설치한다.

그리고 봄베관(16)의 상측에는 독성이 섞인 독한 냄새가 외부로 배출되도록 하는 배출관(20)을 연결하며, 상기 베이스(1)의 내측부에는 상기 열교환용 나사관(17)에 냉각수를 공급하기위한 물탱크(W)를 구성한다.

또한 물탱크(W)의 일측에는 펌프(P)를 구성하되, 펌프(P)와 상기 열교환용 나사관(17)의 상측단(18) 간에 상기 물탱크(W)의 냉각수를 공급하는 공급관(24)을 연결하고, 상기 열교환용 나사관(17)의 하측단(30)과 물탱크(W) 간에는 회수관(31)을 연결하고, 상기 물탱크(W)에는 냉각장치로서 냉동기(도면도시 생략)를 구성한다.

그러나 종래의 수냉식 열교환수단은 도 1에서 보는 바와 같이 나선형으로 형성된 나사관(17)으로 되어 냉각수와 증기의 접촉시간을 높이는 데는 효율적일지 몰라도 나사관이 굴곡이 심하여 응축된 증기나 증기와 함께 상승하였다가 하강하는 잔여물이 심하게 굴곡된 나사관에 끼이거나 걸려 나사관 벽에 점점 달라붙어 결국에는 나사관 내부가 막히게 되는 단점이 있고, 또 청소를 하기도 불편한 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 이러한 사정을 감안하여 개발된 것으로, 굴곡이 심하게 나선형으로 형성된 종래의 열교환수단과는 달리 응축된 증기나 증기와 함께 상승하였다가 하강하는 잔여물이 심하게 굴곡된 나사관에 끼이거나 걸려 나사관 벽에 점점 달라붙어 결국에는 나사관 내부가 막히는 것을 방지하면서 수냉방식으로서 냉각수에 의한 냉각효과 또한 떨어뜨리지 않는 성분추출기의 열교환수단을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 열교환수단이 포함된 성분추출장치의 전체 구성상태도.

도 2는 본 고안에 따른 열교환수단이 포함된 성분추출장치의 전체 구성상태도.

도 3은 본 고안에 따른 성분추출기에 연결된 열교환수단의 구성상태도.

도 4는 본 고안에 따른 성분추출기의 열교환수단 중 증기부가 분리되면서 냉각관의 하부가 응축수부 상측 중앙부로 경사지게 형성된 구성상태도.

도 5는 본 고안에 따른 열교환수단이 포함된 성분추출장치의 냉각수 냉각장치의 구성상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

22 : 증기공급관 23 : 응축수배출관

24 : 냉각수공급관 25 : 냉각수배출관

26 : 증기배출관 100 : 열교환수단

110 : 증기부 120 : 냉각관

130 : 응축수부 140 : 냉각핀

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 성분추출기의 열교환수단은, 냉각수에 의해 증기를 냉각하는 성분추출기의 열교환수단에 있어서, 냉각수가 공급되는 냉각수공급관(24)이 냉각본체의 상단 일측에 연결되고, 냉각수가 상기 냉각본체로부터 배출되는 냉각수배출관(25)이 상기 냉각본체의 하단 타측에 연결되며, 성분추출기로부터 상승하는 증기가 공급되는 증기공급관(22)이 상기 냉각본체 상단 일측을 관통하여 증기부(110) 상단 일측에 연결되고, 상기 증기부(110) 하단에는 냉각수의 접촉에 의해 증기를 냉각시키면서 잔여물이 걸리지 않는 직관형상의 다수 냉각관(120)이 연결되며, 상기 다수의 냉각관(120) 하부에는 증기가 냉각관(120)을 따라 응축되면서 하강하여 모이는 응축수부(130)가 연결되고, 상기 응축수부(130) 하단에는 응축수배출관(23)이 연결되면서 냉각본체의 하부 일측에 관통되어 외통(60) 하부로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 냉각관(120)의 외주연에는 냉각수의 접촉을 향상시켜 냉각관(120)에서 증기가 효율적으로 냉각되도록 하는 냉각핀(140)이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단을 제공한다.

그리고 증기부(110)는 냉각관(120)의 내부 청소가 용이하도록 착탈 가능하게 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단을 제공한다.

또한 냉각관(120)은 응축수의 하강 이동이 용이하도록 증기부(110) 하측에서 응축수부(130)의 상측 중앙부로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단을 제공한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따른 성분추출기의 열교환수단은 냉각수에 의해 증기를 냉각하여 응축시킴으로써 다시 증기를 액상화 시키는 수냉방식으로, 냉각관(120)이 냉각수와의 접촉시간을 장기화 하기위해 나선형 또는 굴곡형으로 구성되었던 종래의 열교환수단과는 달리 증기가 냉각수에 충분히 접촉하면서 잔존되어 있던 잔여물과 증기가 응축되어 점성을 지니며 발생된 응축수가 상기 냉각관(120) 내부에 끼여 막히는 것을 방지할 수 있도록 이루어진다. 도 2는 본 고안에 따른 열교환수단이 포함된 성분추출장치의 전체 구성을 나타내고, 도 3은 본 고안에 따른 성분추출기에 연결된 열교환수단의 구성상태도를 나타낸다.

따라서 본 고안에 따른 성분추출기의 열교환수단은 냉각수가 상부로 충진되면서 하부로 배출될 수 있는 냉각본체가 구비되어 냉각수가 공급되도록 냉각수공급관(24)이 상기 냉각본체(150)의 상단 일측에 연결되고, 냉각수가 상기 냉각본체(150)로부터 배출되도록 냉각수배출관(25)이 상기 냉각본체의 하단 타측에 연결된다.

또한 냉각본체의 내부에는 상하부에 증기부(110)와 응축수부(130)가 구비되면서 상기 증기부(110)와 응축수부(130) 사이에 냉각핀(140)이 외주연에 형성된 다수의 냉각관(120)이 형성되는데, 다시 설명하면 성분추출기로부터 성분추출 중 상승하는 증기가 공급되도록 증기공급관(22)이 상기 냉각본체 상단 일측을 관통하여 상기 증기부(110) 상단 일측에 연결된다.

여기서 성분추출기는 한약 등의 성분을 추출할 수 있는 성분추출기라면 어떤 장치라도 적용 가능함은 물론이며, 그 일예로써 도 2에서 보는 바와 같이 성분추출기는 약탕용기(50)와 외통(60)이 대개 원통형으로 형성된다.

또한 약탕용기의 상부는 개방되고, 상기 약탕용기의 배출구 하단에는 일측면에 회동 개폐가 가능하도록 장착된 다수의 타공이 형성된 채반(52)이 형성되며, 외통(60)은 상기 약탕용기의 약재를 가열하기 위한 히터(61)가 구비되어 있어 외통에 저장된 약탕용액을 전탕하게 된다.

그리고 약재를 다린 후에는 약재의 엑기스를 강제로 이송하기 위한 펌프(63)가 설치된 파이프(64)의 일단이 외통과 관통 연결되고, 약탕뚜껑(40)은 상기 약탕용기를 분리하거나 약탕을 전탕하기 위해 물을 투입할 때 사용하거나 혹은 외통내부를 세척할 때 사용하게 되는 것이다.

한편, 증기부(110) 하단에는 냉각수의 접촉에 의해 증기를 냉각시키면서 잔여물이 걸리지 않는 직관형상의 다수 냉각관(120)이 연결되고, 상기 다수의 냉각관(120) 하부에는 증기가 냉각관(120)을 따라 응축되면서 하강하여 모이는 응축수부(130)가 연결된다.

이때 냉각관(120)은 증기가 냉각수에 충분히 접촉하면서 잔존되어 있던 잔여물과 증기가 응축되어 점성을 지니며 발생된 응축수가 상기 냉각관(120) 내부에 끼여 막히는 것을 방지할 수 있고, 막힌 부분을 청소하기 위한 수고를 덜 수 있도록 하기 위해서 직관형상으로 형성된다.

아울러 냉각관(120)의 외주연에는 냉각수의 접촉을 향상시켜 냉각관(120)에서 증기가 효율적으로 냉각되도록 하는 냉각핀(140)이 돌출 형성되고, 응축수부(130) 하단에는 응축수배출관(23)이 연결되면서 냉각본체의 하부 일측에 관통되어 약탕용기(50) 하부의 외통(60)으로 연결된다.

또한 도 4에서 보는 바와 같이 증기부(110)는 냉각관(120)의 내부 청소가 용이하도록 끼움형식으로 착탈 가능하게 증기상하부(111)(112)가 분리 형성되고, 증기상부(111)의 상측에는 유연한 재질의 증기공급관(22)이 상기 증기하부(112)와 분리시 유동가능하게 연결 형성된다.

그리고 증기하부(112)의 하측에는 냉각관(120)이 다수 연결되고, 냉각관(120)은 응축수의 하강 이동이 용이하도록 증기부(110) 하측에서 응축수부(130)의 상측 중앙부로 경사지게 모아지도록 형성된다. 도 4는 본 고안에 따른 성분추출기의 열교환수단 중 증기부가 분리되면서 냉각관의 하부가 응축수부 상측 중앙부로 경사지게 형성된 구성상태를 나타낸다.

한편, 도 5에서 보는 바와 같이 본 고안의 열교환수단에 냉각수를 공급하는 냉각장치는 냉각수를 냉각할 수 있는 냉각장치라면 어떤 냉각장치라도 무방함은 물론이고, 일반적으로 라디에이터방식과 냉매를 이용한 증발기 및 응축기의 구성방식이 이용되는데, 라디에이터 방식은 더워진 냉각수를 팬을 이용하여 공기 냉각시키고 냉각된 냉각수를 다시 순환시키는 방식이며 냉매를 이용한 방식은 냉각수를 좀 더 차갑게 냉각시킬 수 있는 반면 냉매순환장치 및 압축기가 별도로 추가되어야한다. 본 고안에서는 냉각수의 냉각장치에 어떠한 한정을 두는 것은 아니며 단지 실시예로서 냉매를 이용한 냉각장치를 설명하고자 한다.

베이스부(1)의 물탱크(W)의 내측에는 냉동 사이클의 원리에 의해 작동되는 냉동기(F)의 구성요소 중 증발기의 냉매관(50)이 설치되고, 상기 냉매관(50)의 냉매 출구측에는 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 변환시키는 압축기(500)가 연결된다. 냉각수 회수관(31)은 물탱크내로 연결되며 상기 물탱크내의 냉각수 회수관에 형성된 다수의 물분사구(29)로부터 하방에 형성된 상기 냉매관(50)을 향해 분사된다. 물이 분사되며 코일로 형성된 냉매관을 지나며 열교환된다. 하방으로 낙하되면서 냉매관을 통과한 물은 차갑게 냉각되어 물탱크내에 저장된다. 또한 물탱크내에는 도시되지는 않았지만 온도계가 설치되어 냉각수의 온도가 기준점이하로 떨어지면 냉매의 순환이 중지시키고 다시 냉각수가 기준점이상의 될 때에는 냉매를 재순환시켜 냉각수의 온도를 떨어뜨린다.

또한 압축기(500)는 변환된 고온고압의 기체냉매를 상온고압의 액체냉매로 변환시키는 응축기(200)와 연결되고, 상기 응축기(200)에는 상온고압의 액체냉매를 제습하기 위한 드라이어(300)가 연결되며, 상기 드라이어(300)는 제습된 상온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 모세관(400)과 연결된다.

그리고 모세관(400)은 변화된 저온저압의 액체냉매를 기체냉매로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(50)의 타단에 연결되어 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 연속 반복적인 냉동 사이클을 취하게 되고, 응축기(200)의 측방에는 팬(201)이 설치되며, 물탱크(W)의 일측에는 냉각수를 강제로 배출하기 위한 펌프(P)가 설치된다. 도 5는 본 고안에 따른 열교환수단이 포함된 성분추출장치의 냉각수 냉각장치의 구성상태를 나타낸다.

상기와 같이 이루어진 본 고안에 따른 성분추출기의 열교환수단의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

냉각수에 의해 증기를 냉각하여 응축시킴으로써 다시 증기를 액상화 시키는수냉방식으로, 직관형상의 냉각관(120)을 거쳐 잔여물과 응축된 증기가 상기 냉각관(120)의 내부에 끼이거나 걸리지 않고 냉각 응축되어 다시 성분추출기 하부로 이동하게 된다.

따라서 물탱크(W)의 냉각수는 냉동기(F)의 증발기(50)에 의해 냉각이 이루어지는데, 압축기(500)로부터 압축 펌핑되어진 고온고압의 기체냉매가 응축기(200)에 의하여 응축되어 상온고압의 액체상태로 변화된 후, 드라이어(300)를 통과하여 모세관(400)을 통과하는 과정에서 응축된 냉매가 확산됨에 따라 저온저압의 액체상태가 되는 것이며, 이러한 저온저압의 액체냉매는 증발기(50)로 인입되어 기체상태로 변화시키면서 주변의 공기와 열교환(열흡수)을 한 후, 흡입파이프를 통해 압축기(500)로 환원된다.

아울러 펌프(P)에 의해 강제 배출되는 물탱크(W)의 냉각수는 냉각수공급관(24)을 통해 유입되어 냉각본체에 냉각수를 공급하게 되면서 냉각수가 상기 냉각본체의 용량을 초과하는 경우 냉각수배출관(25)을 통해 초과되는 냉각수가 배출되고, 배출된 냉각수는 냉각장치로 다시 유입되어 냉각과정을 거쳐 다시 냉각수공급관(24)으로 이동하게 된다.

그리고 외통(60)으로부터 상승되어 이동하는 증기가 증기부(110)의 하측에 위치한 직관의 냉각관(120)을 따라 하부로 이동하면서 상기 냉각관(120)의 외부에 접촉되는 냉각수에 의해 냉각되어 응축된다.

이때 냉각관(120)이 직관형상으로 형성되어 있기 때문에 증기가 냉각수에 충분히 접촉하면서 잔존되어 있던 잔여물과 증기가 응축되어 점성을 지니며 발생된응축수가 상기 냉각관(120) 내부에 끼여 막히는 것을 방지할 수 있고, 상기 냉각관이 응축수관의 상측 중앙부에 경사지게 형성되어 응축되는 응축수는 보다 용이하게 하강 이동하게 된다.

또한 냉각관(120) 외주연의 냉각핀(140)에 의해 냉각관(120)이 냉각수와 열교환이 더욱 원활해지도록 하고, 상기 다수의 냉각관(120)과 냉각핀(140)에 의해 응축된 증기는 하부의 응축수부(130)에 모여 응축수배출관(23)을 통해 외통(60)의 하부로 이동하여 상기 외통의 추출된 엑기스와 합류하게 된다.

아울러 냉각수는 냉각본체(150)에 정체되어 냉각관에 열교환을 시킨 다음 냉각수배출관(25)을 통해 배출되어 회수관(31)을 통해 물탱크(W)로 유입되고, 증기상부(111)를 증기하부(112)로부터 분리하여 냉각관(120)의 내부를 솔 등의 도구를 이용하여 용이하게 청소할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안의 성분추출기의 열교환수단은 종래의 나선형의 냉각관을 수직형의 직관형식으로 형성시킴으로써, 응축된 증기나 증기와 함께 상승하였다가 하강하는 잔여물이 심하게 굴곡된 나사관에 끼이거나 걸려 나사관 벽에 점점 달라붙어 결국에는 나사관 내부가 막히는 것을 방지할 수 있고, 냉각관의 외주연에 다수의 냉각핀을 수평으로 형성시킴으로써, 수냉방식으로서 냉각수에 의한 냉각효과 또한 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한 증기가 공급되는 증기부를 분리 가능하게 하고 냉각관의 하부를 응축수부의 상측 중앙부로 경사지게 형성시킴으로써, 냉각관 내부를 용이하게 청소할 수 있으면서 응축되는 응축수가 보다 용이하게 하강 이동할 수 있다.

Claims (4)

1. 냉각수에 의해 증기를 냉각하는 성분추출기의 열교환수단에 있어서,

   냉각수가 공급되는 냉각수공급관(24)이 냉각본체의 상단 일측에 연결되고, 냉각수가 상기 냉각본체로부터 배출되는 냉각수배출관(25)이 상기 냉각본체의 하단 타측에 연결되며, 성분추출기로부터 상승하는 증기가 공급되는 증기공급관(22)이 상기 냉각본체 상단 일측을 관통하여 증기부(110) 상단 일측에 연결되고, 상기 증기부(110) 하단에는 냉각수의 접촉에 의해 증기를 냉각시키면서 잔여물이 걸리지 않는 직관형상의 다수 냉각관(120)이 연결되며, 상기 다수의 냉각관(120) 하부에는 증기가 냉각관(120)을 따라 응축되면서 하강하여 모이는 응축수부(130)가 연결되고, 상기 응축수부(130) 하단에는 응축수배출관(23)이 연결되면서 냉각본체의 하부 일측에 관통되어 외통(60) 하부로 연결되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 냉각관(120)의 외주연에는 냉각수의 접촉을 향상시켜 냉각관(120)에서 증기가 효율적으로 냉각되도록 하는 냉각핀(140)이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 증기부(110)는 냉각관(120)의 내부 청소가 용이하도록 착탈 가능하게 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 냉각관(120)은 응축수의 하강 이동이 용이하도록 증기부(110) 하측에서 응축수부(130)의 상측 중앙부로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 성분추출기의 열교환수단.