冤案的处罚机关主要涉及以下几个方面：
人民检察院
当事人及其法定代理人、近亲属可以向人民检察院申诉，由作出生效判决、裁定的人民法院的同级人民法院刑事申诉检察部门依法办理。
如果直接向上级人民检察院申诉，上级人民检察院可以交给作出生效判决、裁定的人民法院的同级人民法院刑事申诉检察部门受理。
对于案情重大、疑难、复杂的案件，上级人民检察院可以直接受理。
人民法院
人民法院对已经发生法律效力的判决和裁定，如果发现确有错误，应当依照审判监督程序予以纠正。
司法工作人员
司法工作人员如违反规定，在民事、行政审判活动中故意违背事实和法律作枉法裁判，情节严重的，处五年以下有期徒刑或拘役；情节特别严重的，处五年以上十年以下有期徒刑。
司法工作人员在刑事审判活动中故意违背事实和法律作枉法裁判，处五年以下有期徒刑或拘役。
赔偿义务机关
如果冤假错案涉及国家赔偿，赔偿义务机关在作出赔偿后，可以追究相关责任人员的法律责任。
综上所述，冤案的处罚机关包括人民检察院、人民法院以及相关责任人员。人民检察院负责申诉的受理和审查，人民法院负责审判监督程序的启动和纠正，司法工作人员需承担相应的法律责任，而赔偿义务机关在赔偿后有权追究相关责任。