KR100324037B1 - 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열 방법으로 시편을 가열할 때 전류를 코일을 통해 공급하면서 이와 동시에 외부에서, 구체적으로는 전술한 유도가열 코일의 상/하 또는 외주연 전체를 따라 공기를 강제적으로 공급 및 순환시키면서 시편의 내/외부를 균일하게 또는 외부 온도를 내부 온도보다 더 낮게 가열하는 유도가열 방법을 제안한다.

Description

표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법{INDUCTION HEATING WITH SURFACE CONTROL}

본 발명은 유도가열 방법에 관한 것으로서, 특히 시편의 외부와 내부의 온도를 균일하게 또는 외부온도를 내부온도보다 더 낮게 가열할 수 있는 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 유도가열이란 고주파 전류가 흐르는 코일 속의 도전체가, 구체적으로는 알루미늄과 같은 경량 소재가 전자유도 작용에 유기된 와전류(induced eddy current)에 의해 급속히 가열되는 현상을 말한다.

한편 이러한 유도가열 방법은 종래의 중유로, 가스로에 의한 가열방식 대신 오늘날 널리 이용될 뿐만 아니라 신기술 개발에 적극 이용되고 있는 방법이며, 이러한 유도가열 방법 및 장치는 이미 널리 공지된 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 부가적으로 상기와 같은 기술은 대한민국 등록특허공보 공개번호 제 97-78745 호(유도가열 라인) 및 공개실용신안공보 공개번호 제 98-48157 호(반용융 가압성형에 의한 경량 알루미늄 휠의 제조장치)에 상세히 기술되어 있다.

그러나, 상기와 같은 유도가열 방법은 후술하는 바와 같이 많은 문제점을 가지고 있다. 즉, 종래의 유도가열 방법으로 시편을 가열하게 되면, 도 3의 그래프에 도시한 바와 같이 시편의 내/외부의 온도차가 크게 나타나며, 이는 시편을 고온으로 가열할 때 내부가 가열되기 이전에 외면이 녹아 내리고 상기 시편이 균열되는 현상을 초래하였다. 특히 시편을 고상과 액상이 공존하는 반용융 상태로 가열하면 외부의 액상이 시편의 아래 부분으로 흘러내려 기존의 시편 형상을 유지할 수 없을 뿐만 아니라 원하는 시편의 온도 분포를 얻을 수 없다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 시편의 내/외부 온도차를 균일하게 유지시킬 수 있는 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 시편의 외부 온도를 내부 온도보다 더 낮게 가열할 수 있는 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유도가열 코일의 내부에 시편을 설치한 다음, 상기 유도가열 코일을 통해 전류를 공급하고, 이어서 상기 유도가열 코일의 수직 혹은 수평 방향으로 공기를 강제로 공급하여 상기 시편의 외부 표면을 냉각시켜 내/외부의 온도를 균일하게 혹은 외부 온도를 내부 온도보다 더 낮게 가열하는 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법을 제안한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 바람직한 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법에 의해 가열된 시편의 내/외부의 온도분포 상태를 도시한 그래프.

도 3은 종래 기술에 따른 유도가열 방법에 의해 가열된 시편의 내/외부의 온도분포 상태를 도시한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 유도가열 코일 20: 전류

50: 시편 100: 공기

이하 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 최상의 실시 예를 토대로 설명될 것이다. 그리고 하기의 설명에서는 본 발명의 유도가열 방법을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

우선, 본 발명에서 제안하고자 하는 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법의 개념을 살펴보면, 유도가열 코일로 시편을 가열할 때 전류를 코일을 통해 공급하면서 이와 동시에 외부에서, 구체적으로는 전술한 유도가열 코일의 상/하 또는 외주연 전체를 따라 공기를 강제적으로 공급하여 시편의 내/외부를 균일하게 혹은 외부 온도를 내부 온도보다 더 낮게 가열하는 유도가열 방법을 제안하고자 하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따라 앞에서 제안한 유도가열 방법은 도 1에서 나타내고 있는 바와 같다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명에서 구현하고자 하는 방법은 경량소재의 시편을, 구체적으로는 시편(50)을 가열하기 위하여 코일 스프링 타입의유도가열 코일(10)을 준비한다. 이때 전술한 유도가열 코일(10)은 통상적으로 사용되는 코일이며, 유도가열 코일(10)은 'A' 간격의 갭(gap)이 형성되고, 상기 갭 'A'를 통해 공기 또는 불활성 기체가 강제로 공급된다.

한편, 본 발명에서는 유도가열 코일(10)에 의해 전술한 시편(50)이 가열될때, 상기 유도가열 코일(10)의 사방으로, 바람직하게는 상/하 또는 둘레면 전체를 따라 공기(1OO)가 공급되어 시편 표면을 냉각한다. 즉, 전술한 공기(100)는 갭 'A' 또는 상/하부를 통해 강제적으로 공급되어 시편 표면을 냉각한다. 이때 전술한 공기(100)는 다양한 방법으로 공급될 수 있으며, 예를 들어 대형 선풍기 또는 콤프레셔로부터 공급될 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 공기(100) 대신에 질소 혹은 아르곤 가스 등의 불활성 기체가 공급될 수 있으며, 이는 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 자명할 것이다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 유도가열 방법으로 시편(50)을 가열하게 되면, 도 2의 그래프에 도시한 바와 같이 시편(50)의 내/외부 온도차가 거의 발생하지 않음을 알 수 있고, 또한 내부의 온도가 외부의 온도보다 높다는 것을 알 수 있다. 이는 전술한 시편(50)의 내/외면이 균일하게 가열되고 있다는 것을 입증하고 있는 사실이다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명의 유도가열 방법은 시편의 내/외부의 온도차 없이 균일하게 또는 외부 온도를 내부 온도보다 더 낮게 가열할 수 있으며,이는 시편의 외부가 내부보다 먼저 녹아서 흘러내리는 것을 방지할 수 있고, 사용 기체로서 불활성 기체를 사용하면 상기의 효과와 동시에 시편 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있는 상승된 효과가 있다.

Claims (2)

1. 유도가열 방법에 있어서,

   유도가열 코일(10)의 내부에 시편(50)을 설치한 다음, 상기 유도가열 코일(10)을 통해 전류(20)를 공급하며;

   상기 유도가열 코일(10)의 수평 혹은 수직 방향으로 공기를 강제로 공급하여 상기 시편(50)을 가열함을 특징으로 하는 표면 냉각 제어에 의해 유도가열 방법.
2. 유도가열 방법에 있어서,

   유도가열 코일(10)의 내부에 시편(50)을 설치한 다음, 상기 유도가열 코일(10)을 통해 전류(20)를 공급하며;

   상기 유도가열 코일(10)의 수평 혹은 수직 방향으로 불활성 기체를 강제로 공급하여 상기 시편(50)을 가열함을 특징으로 하는 표면 냉각 제어에 의한 유도가열 방법.