KR100191343B1 - High frequency induction heating type heating coil - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
고주파 유도가열방식에 의한 선상 가열코일.Linear heating coil by high frequency induction heating method.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
각종의 강판을 선상가열시에 고주파유도가열방식을 채택함으로서 작업의 능률을 향상하고, 소음요인일소, 작업여건 등을 대폭적으로 향상코져 하는 것임.By adopting high frequency induction heating method for heating various steel plates on the shipboard, it improves work efficiency and greatly reduces noise factors and working conditions.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
각종의 강판을 선상가열할 수 있는 고주파 유도 가열장치에 있어서, 고주파 유도 가열용 가열코일(1)과, 상기 가열코일(1)이 권설되는 고투자율 특성을 가진 페라이트코어(3)를 구비하여 고주파를 고투자율로 유도하여 강판소재의 선상가열이 이루어질수 있도록한 것이다.In a high frequency induction heating apparatus capable of linearly heating various steel sheets, a high frequency induction heating heating coil (1) and a ferrite core (3) having a high permeability characteristic in which the heating coil (1) is recommended are provided. Induced by high permeability to enable on-line heating of steel sheet material.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
고주파 유도가열방식에 의한 선상 가열코일.Linear heating coil by high frequency induction heating method.
Description
제1도는 본 발명의 가열방식에 적용되는 고주파 유도가열장치의 회로 구성을 보인 블록다이어그램.1 is a block diagram showing a circuit configuration of a high frequency induction heating apparatus applied to the heating method of the present invention.
제2도는 본 발명의 선상가열장치에 적용되는 가열코일과 고투자율코어의 결합구성을 보인 분해사시도.2 is an exploded perspective view showing a coupling configuration of a heating coil and a high permeability core applied to the linear heating apparatus of the present invention.
제2도(a)는 본 발명에 사용되는 고투자율코어의 발췌단면도.Figure 2 (a) is a cross-sectional view of the high permeability core used in the present invention.
제3도는 본 발명의 사용상태 예시도.3 is an exemplary view showing a state of use of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 가열코일 1a, 1b : 입력단자1: Heating coil 1a, 1b: Input terminal
2 : 권선부 3 : 페라이트코어2: winding part 3: ferrite core
4 : 발열부 4a : 요입부4: heat generating portion 4a: urine portion
5 : 세라믹 6 : 냉각수유입관5: ceramic 6: cooling water inlet pipe
7 : 냉각수유출관 8 : 냉각수순환공7: Coolant outlet pipe 8: Coolant circulation hole
9 :에어공급노즐 10 : 급기관9: Air supply nozzle 10: Air supply pipe
11 : 강판 12 :열차단공간11: steel sheet 12: heat shield space
H : 핸들 S : 스위치H: Handle S: Switch
본 발명은 조선공업 등에 있어서, 강판의 고형 작업시에 사용되는 선상가열장치(線狀可熱裝置)에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the shipboard heating apparatus used at the time of solid work of a steel plate in shipbuilding industry etc.
일반적으로 조선공업 등에 있어서 각종 선박의 선체를 제작하기 위해서는 두꺼운 강판 등을 물리적인 방법으로 곡형하여야 하는바, 선박의 특성상 가공을 요하는 강판은 그 규격이 비교적 크고 두껍기 때문에 이를 기계적인 일관공정으로는 곡형작업을 수행할 수 없어 통산 수공업적인 방법, 즉 토치(torch)에 의한 화염 열처리방법에 의해서 강판의 일면을 융점에 가까운 온도로 선상가열(線狀可熱)하여 금속면의 인장변형이 이루어지게 하여 단계적인 곡형작업이 이행되고 있다.In general, in the shipbuilding industry, in order to manufacture hulls of various ships, thick steel plates or the like must be curved by physical methods. Due to the characteristics of ships, steel sheets requiring processing are relatively large and thick. Since it is not possible to perform the bending work, it is possible to perform tensile deformation of the metal surface by linearly heating one surface of the steel sheet to a temperature close to the melting point by means of a conventional manual method, that is, a flame heat treatment method using a torch. Stepwise curved work is being performed.
그런데 종래의 전기한 공정에 적용되는 강판의 선상가열장치는 주로 기체 연료를 연소시켜서 가열 부위를 화염분방식으로 가열하여 곡형하는 방식을 취하고 있는바, 이는 작업중 소음공해가 심하고 화염에 의한 작업환경 오염 및 각종 안전 사고에 관련되는 재해 및 작업자에게 직업병을 유발하며, 작업의 능률도 비교적 저조한 단점 등이 있었다.However, the linear heating apparatus of the steel plate applied to the conventional electric process mainly takes the gas fuel and burns the heated portion by the flame method, which causes severe noise pollution during operation and pollution of the working environment due to the flame. And causes occupational diseases to workers and disasters associated with various safety accidents, and the work efficiency was also relatively low.
본 발명은 상술한 바와같은 토치에 의한 직접 화염 열처리 방식을 지양하여 고주파 유도 가열방식으로 소음공해나 환경오염 등의 부작용이 없이 강판의 가열영역(Heating area)에 정확하게 매칭되는 선상가열 효과를 가져올 수 있도록 하므로서 각종의 선박 등에 사용되는 강판재의 곡형작업을 보다 능률적이고, 경제적으로 수행할 수 있도록한 것으로서, 이를 부수되는 도면과 함께 상세히 설명하면 하기와 같다.The present invention avoids the direct flame heat treatment method by the torch as described above, and can bring a linear heating effect that is exactly matched to the heating area of the steel sheet without the side effects such as noise pollution or environmental pollution by the high frequency induction heating method. In order to be able to more efficiently and economically perform the bending work of the steel sheet used in various vessels, etc., as described in detail with the accompanying drawings as follows.
본 발명은 기존 원리인 고주파 유도 가열 코일에 의한 가열방식을 채용하되 이의 구성을 합리화한 것이다. 제2도는 본 발명의 고주파 유도가열 장치의 고주파 에너지를 출력시키기 위한 회로구성을 블록다이아글램으로 도시한 것으로서, 입력전원을 3상 위상제어 정류기와 SCR드라이버(SCR DRIVER), SCR콘트롤(SCR Controll), 인버터, LC공진회로, 인버터 콘트롤(Inverter Controll), 시스템보호회로 등의 상호 결합적 구성으로 고주파유도가열장치를 구성하는 바, 이러한 일련의 고주파 유도가열 장치는 일반적인 회로 구성으로서 작업 조건에 따라 적의 변형 실시할 수 있는 것이다.The present invention adopts a heating method by a high frequency induction heating coil, which is a conventional principle, but rationalizes its configuration. 2 is a block diagram showing a circuit configuration for outputting high-frequency energy of the high-frequency induction heating apparatus of the present invention. The input power is a three-phase phase-controlled rectifier, an SCR driver, and an SCR control. The high frequency induction heating device is composed of a combination of inverter, LC resonant circuit, inverter control, and system protection circuit. The series of high frequency induction heating devices is a general circuit configuration. It can be modified.
본 발명은 전기한 고주파 유도 가열장치의 발열부를 구성하는 선상가열코일(線狀可熱Coil)의 합리적인 구조를 제공코져 하는 것이다.The present invention is to provide a reasonable structure of the linear heating coil (Coil heating coil) constituting the heat generating portion of the high-frequency induction heating apparatus.
고주파 유도가열 장치를 이루는 가열코일(1)의 구성은 제2도에 더욱 상세히 도시되어 있다. 즉 수냉용 고압 호스내에 유연성이 좋은 1족의 편조선을 사용해서 고주파 유도자열장치의 출력에너지를 동관체로 구성된 가열코일(1)의 입력단자(1a, 1b)에 급전(給電)시켜서 다중 권선부(2)를 이루도록 권설하며, 권설된 가열코일(1)의 내부에 고투자율을 가진 소재, 즉 페라이트코어(Ferrite Core:3)를 삽입 구성한다.The construction of the heating coil 1 constituting the high frequency induction heating apparatus is shown in more detail in FIG. In other words, by using a flexible group 1 braided wire in the water-cooled high-pressure hose, the output energy of the high frequency induction heating device is fed to the input terminals 1a and 1b of the heating coil 1 composed of a copper tube, and thus multiple winding parts (2) is recommended, and a material having a high permeability, that is, a ferrite core (3), is inserted into the recommended heating coil 1.
상기 페라이트코어(3)는 환봉 또는 각봉형 등 다양한 형상으로 구성되고, 하단부에는 개략 반구형 등으로 요입된 요입부(4a)를 갖는 발열부(4)를 소폭 노출되도록 형성하여 하단부에 내열성이 우수한 세라믹(5) 등을 접착성이 우수한 에폭시접착제로 견고히 결합시킨다.The ferrite core 3 is formed in a variety of shapes, such as round bar or angular bar shape, the lower end portion is formed to expose a heat generating portion 4 having a concave portion 4a recessed in a rough hemispherical shape or the like to have a low heat resistance ceramic (5) and the like are firmly bonded with an epoxy adhesive having excellent adhesion.
본 발명에서 선박용 등에 사용되는 강판의 곡형을 위한 선상가열의 목적을 달성하기 위한 페라이트코어(3)의 규격으로는 상측 환봉부의 직경을 10㎜ 내외로 설정하고, 하측에는 발열부(4)를 형성하여 하단면이 수평면부를 이루도록 하는 것이 바람직하며, 상기 요입부(4a)의 중심 깊이(h)는 약 2~3㎜ 정도가 적당하고, 세라믹(5)의 두께(t)는 1㎜ 내외가 적당하다.In the present invention, the diameter of the upper round bar is set to about 10 mm, and the heat generating part 4 is formed on the lower side as a standard of the ferrite core 3 for achieving the purpose of linear heating for the curved shape of the steel sheet used in ships or the like. It is preferable that the bottom surface forms a horizontal surface portion, and the center depth h of the recessed portion 4a is suitably about 2 to 3 mm, and the thickness t of the ceramic 5 is about 1 mm. Do.
그리고 페라이트코어(3)의 내부에는 냉각수가 순환될 수 있도록 냉각수 유입관(6)과 냉각수 유출관(7)이 각각 연결되고 상기한 요입부(4a)를 순환할 수 있도록 개략 (U)형의 냉각수순환공(8)을 형성한다.In addition, the inside of the ferrite core 3 is connected to the cooling water inlet 6 and the cooling water outlet 7 so that the cooling water can be circulated, and the outline (U) type can circulate the above inlet 4a. The cooling water circulation hole 8 is formed.
상기 발열부(4)의 측방에는 제2,3도에서 보는 바와같이 에어공급노즐(9)을 급기관(10)에 연결되게 접설하여 강판(11)이 가열시 상기 에어공급노즐(9)로부터 에어를 측방으로 분사하므로서 강판(11)이 발열시 복사열이 페라이트코어(3)에 전이되지 않도록 할 수도 있다. 이러한 에어공급노즐(9)은 선택적으로 실시할 수 있다. 한편 가열코일(1) 양단측은 핸들(H)을 부착하여 가열 코일 건(Coil Gun)의 형태를 취하도록 하고 상기 고주파 출력 에너지는 고주파 유도가열장치의 출력단으로부터 수냉식 편조선 급전 케이블을 사용하여 가열코일(1)의 양단에 인가하는 접속장치와 가열동작시에만 작동하는 ON/OFF 스위치(S)를 부착토록 한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the air supply nozzle 9 is connected to the air supply pipe 10 so that the steel plate 11 is heated from the air supply nozzle 9 when the steel plate 11 is heated. By spraying air to the side, the radiant heat may not be transferred to the ferrite core 3 when the steel sheet 11 generates heat. This air supply nozzle 9 can be implemented selectively. On the other hand, both ends of the heating coil (1) are attached to the handle (H) to take the form of a heating coil gun (Coil Gun) and the high-frequency output energy from the output of the high-frequency induction heating apparatus using a water-cooled braided wire feed cable Attach the connecting devices to both ends of (1) and the ON / OFF switch (S) which operates only during the heating operation.
상기와 같이 실시될 수 있는 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 이하에 보다 상세히 설명키로 한다.Operation and effects of the present invention that can be implemented as described above will be described in more detail below.
강판(11)을 선상가열하기 위하여서는 소재가 되는 강판(11)소재에 사전에 직선상의 가열부를 마킹하고 본 발명의 고주파 유도가열장치를 가동하여 출력되는 고주파 에너지를 가열코일(1)에 인가시키고 권선부(2)측에서는 페라이트코어(3) 및 발열부(4)에 의해서 부하인 강판(11)에 자속을 쇄교시킨다. 이에 따라 고주파 출력 에너지는 강판(11)의 국소부(11a)에 1100℃ 내외의 고열을 발생시켜 집중적으로 가열하게 된다.In order to linearly heat the steel sheet 11, the linear heating part is marked on the steel sheet 11 material, which is a raw material, and the high frequency energy is output to the heating coil 1 by operating the high frequency induction heating apparatus of the present invention. On the winding part 2 side, magnetic flux is bridged to the steel plate 11 which is a load by the ferrite core 3 and the heat generating part 4. Accordingly, the high frequency output energy generates intensive heat of about 1100 ° C. in the localized portion 11a of the steel sheet 11 so as to intensively heat it.
따라서 작업자는 가열코일(1)의 페라이트코어(3) 하단측 발열부(4)를 강판(11)의 마킹부에 근접시킨 후 마킹선을 따라 서서히 이동하면 고주파 유도가열 작용으로 선상가열이 이루어지며, 이와 같이 1차 선상 가열이 이루어진 부위에 연속적으로 냉각수를 공급하여 급냉시킴으로서 소기의 강판(11) 곡형작업이 이행되는 것이다.Therefore, when the operator moves the ferrite core 3 of the heating coil 1 lower end side heat generating portion 4 close to the marking portion of the steel sheet 11 and slowly moves along the marking line, linear heating is performed by the high frequency induction heating action. In this way, by supplying cooling water continuously to the site where the primary linear heating has been performed, the desired steel sheet 11 curved work is performed.
이때 발열부(4)는 제3도와 같이 가열침투 형상이 표면측은 직경 10㎜ 정도의 원형이며, 하부로 갈수록 좁아지는 역원뿔형으로 가열되어 소기의 선상가열 목적을 달성할 수 있으며, 발열온도나 발열면적은 가열코일(1)이 권선부(2)에 권설되는 권선수나 페라이트코어(3)의 형태 또는 고주파 유도가열장치의 출력에너지와 주파수를 가변시키는 회로 구성에 의하여 적정의 조정작업이 가능하다.At this time, the heat generating portion 4 is a heat penetrating shape, as shown in Fig. 3, the surface side is a circular shape of about 10 mm in diameter, and is heated in an inverted conical shape that narrows toward the lower side, thereby achieving the desired on-line heating purpose. The area can be appropriately adjusted by the number of windings in which the heating coil 1 is recommended in the winding part 2, the form of the ferrite core 3, or the circuit configuration for varying the output energy and frequency of the high frequency induction heating apparatus.
그리고 상기한 선상 가열 작업 과정에 있어서는 강판(11)의 국소부(11a)로부터 장시간에 걸친 고열 발산작용에 따라 이의 복사열이 페라이트코어(3)에 전도되어 페라이트코어(3)의 고투자율 특성을 저하시키는 문제점이 따른다. 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 페라이트코어(3)의 내부에 냉각수가 순환될 수 있도록 냉각수순환공(8)을 형성하되 발열부(4)의 하단 세라믹(5)부위를 경유할 수 있도록 반구형의 요입부(4a)를 형성함으로서 냉가수유입관(6)을 통하여 냉각수순환공(8)을 경유한 냉각수는 요입부(4a)를 경유하여 재차 냉각수순환공(8)을 따라 냉각수유출관(7)상으로 연속적으로 순환하여 강판(11)이 가열시 발생하는 복사열이 페라이트코어(3)에 전이되어 고투자율 특성을 저하시키는 문제를 미연에 예방할 수 있는 것이며, 상기한 복사열 차단을 위하여는 발열부(4) 측방에 에어공급노즐(9)을 선택적으로 설치함으로서 콤프레셔(미도시)로부터 급기관(10)을 통하여 에어를 고속으로 송급시키면 에어가 강판(11)과 페라이트코어(3)의 발열부(4)사이에 열차단공간(12)을 형성하여 전기한 효과를 보다 효율적으로 달성할 수 있는 것이다.In the above-described linear heating operation, the radiant heat is conducted to the ferrite core 3 due to the high heat dissipation effect from the local portion 11a of the steel sheet 11 for a long time, thereby degrading the high permeability characteristics of the ferrite core 3. There is a problem. In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the cooling water circulation hole 8 is formed so that the cooling water can be circulated inside the ferrite core 3, but through the lower ceramic 5 portion of the heat generating unit 4 so that the cooling water can be circulated. By forming the hemispherical concave inlet portion 4a, the coolant passing through the coolant inlet pipe 6 through the coolant inlet pipe 6 again passes along the coolant circulation hole 8 through the concave inlet port 4a. (7) It is possible to prevent in advance the problem that the radiant heat generated when the steel sheet 11 is heated by being continuously circulated to the ferrite core 3 to lower the high permeability characteristics. By selectively installing the air supply nozzle 9 on the side of the heat generating unit 4, air is supplied at high speed from the compressor (not shown) through the air supply pipe 10 so that the air is discharged from the steel plate 11 and the ferrite core 3. Thermal cutoff space (12) between the heating portion (4) By forming the above effect can be achieved more efficiently.
이상에서 상세히 살펴 본 바와같이 본 발명은 곡형코져 하는 각종의 강판(11) 표면을 선상가열함에 있어서, 종래의 가스 토치 분사방식에 의한 화염가열장치와는 달리 고주파유도가열장치의 가열코일(1)에 의하여 출력되는 고주파에너지로서 고형면을 선상가열하는데 그 특징이 있고, 특히 가열과정에서 발열부(4)에 전달되는 복사열이 페라이트코어(3)에 전달되어 고투자율 특성을 저하시키는 문제점을 페라이트코어(3)에 형성된 냉각수순환공(8) 및 내열재인 세라믹(5) 또는 별도의 에어공급노즐(9)로부터 분사되는 에어로 적절히 차단토록하여 페라이트코어(3)의 성능저하를 미연에 예방할 수 있는 것이다.As described in detail above, in the linear heating of various steel plate 11 surfaces having a curved shape, the heating coil 1 of the high frequency induction heating device, unlike the flame heating device by the conventional gas torch injection method, is used. It is characterized by the high frequency energy output by the linear surface heating of the solid surface, in particular, the radiant heat transmitted to the heat generating unit 4 during the heating process is transmitted to the ferrite core (3) to reduce the high permeability characteristics problem ferrite core The cooling water circulation hole (8) formed in (3) and the ceramic (5), which is a heat-resistant material, or air injected from a separate air supply nozzle (9) can be properly blocked to prevent the performance degradation of the ferrite core (3) in advance. .
그리고 본 발명의 고주파 유도가열방식에 의한 선상 가열장치는 작업의 용이성과 고능률이 보장되고, 소음 등 환경오염을 사전에 예방하여 작업환경을 최적화시킬수 있는 것이며, 또한 고주파 유도 가열에너지 및 주파수의 가변으로서 선상가열면적의 조절 및 작업의 정확성을 보장할 수 있고 페라이트코어의 사용 수명이 연장되는 등 그 산업적 효과가 다대한 발명이다.And the on-line heating apparatus by the high frequency induction heating method of the present invention is to ensure the ease of operation and high efficiency, to prevent the environmental pollution such as noise in advance to optimize the working environment, and also to change the high frequency induction heating energy and frequency As a result, the invention has a great industrial effect, such as adjusting the heating area of the shipboard and ensuring the accuracy of the work and prolonging the service life of the ferrite core.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090128 Year of fee payment: 11 |
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