KR100658834B1 - 비접촉식 개방형 코일 - Google Patents

비접촉식 개방형 코일 Download PDF

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KR100658834B1
KR100658834B1 KR1020060032477A KR20060032477A KR100658834B1 KR 100658834 B1 KR100658834 B1 KR 100658834B1 KR 1020060032477 A KR1020060032477 A KR 1020060032477A KR 20060032477 A KR20060032477 A KR 20060032477A KR 100658834 B1 KR100658834 B1 KR 100658834B1
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Abstract

본 발명에 따르면, 대략 ㄷ자 형상을 가지며, 금속판의 상면 및 하면과 소정 간격으로 이격되고, 양단이 금속판의 양단보다 외측에 위치하는 제 1 도체부 및 제 2 도체부; 및 제 1 도체부와 제 2 도체부의 개방된 일단의 일측을 수직으로 연결하는 제 3 도체부를 포함하고, 제 1 도체부와 제 2 도체부의 개방된 일단의 타측으로부터 전원이 인가되어 제 1 도체부 내지 제 3 도체부로 흐르는 전류에 의해 유도전류가 생성되어 금속판이 가열되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 개방형 코일이 개시된다. 개시된 비접촉식 개방형 코일에 의하면, 코일의 일단이 개방되어 금속판의 공급 및 반출이 용이할 뿐만 아니라 코일의 보수 및 점검이 용이한 장점이 있다.
유도 가열, 코일, 솔레노이드 방식

Description

비접촉식 개방형 코일{Opening coil of noncontact type}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 개방형 코일의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 비접촉식 개방형 코일의 정면도,
도 3은 도 1에 도시된 비접촉식 개방형 코일의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...비접촉식 개방형 코일 110...제 1 도체부
120...제 2 도체부 130...제 3 도체부
140...제 4 도체부 150...금속판
160...전류 170...유도전류
본 발명은 비접촉식 개방형 코일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일의 일단이 개방되어 금속판의 공급 및 반출이 용이한 비접촉식 개방형 코일에 관한 것이다.
일반적으로 유도 가열이란 고주파 전원에 접속되는 코일을 피가열물 주위에 배치하고 자장에 의하여 유발되는 전류의 열에너지로 상기 피가열물을 가열하는 방 법으로서 고주파 전원의 고주파 전력이 코일을 이용하여 상기 피가열물에 전달되고 이로 인해 피가열물은 고주파 유도가열에 의해 미리 정해진 온도까지 가열되는 것을 말한다.
상기 유도 가열 방식에는 자장을 피가열물에 수직으로 교차시킨 트랜스포머 베스(Transformer berth)방식과 상기 피가열물에 코일을 원통형으로 감싸도록 배치하고 자장을 피가열물에 평행으로 인가하는 솔레노이드(Solenoid) 방식의 2가지가 있으며, 목적에 따라 자장을 인가하는 방식을 달리하여 사용할 수 있다.
상기 피가열물이 금속판일 경우에는 상기 금속판이 이동되는 방향에 따라 균일하게 가열이 필요한 상기 솔레노이드 방식이 적합하며, 상기 솔레노이드 방식에는 1개의 전원에 대하여 여러 차례 코일을 감는 멀티 턴(Multi turn)방식과 1회만 감는 싱글 턴(Single turn)방식이 있다.
상기와 같은 방법으로 상기 금속판의 주위를 코일로 감고 전원을 인가하게 되면 상기 코일에 흐르는 전류의 반대방향으로 유도전류가 발생되며 상기 유도전류에 의해서 상기 금속판이 가열된다.
그러나, 상기와 같이 금속판 주위에 코일을 감는 방식은 상기 금속판을 공급하거나 반출하는 경우 상기 코일을 자르거나 벌릴 수 있게 설계되는데, 이 부분에 대한 접촉 불량으로 상기 금속판이 가열되는 도중에 전기불꽃이 발생하거나 화재나 전자기기의 오작동을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 복수 개의 싱글 턴 방식은 각각의 코일에 해당하는 전원 장치가 필요하기 때문에 설비비가 많이 들뿐만 아니라 상기 코일의 양단이 폐쇄되어 있기 때문 에 코일의 보수 및 점검이 곤란한 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 금속판을 가열하는 도중에 발생하는 접촉 불량으로 인한 화재나 전자기기의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 코일의 일단이 개방되어 금속판의 공급 및 반출이 용이한 비접촉식 개방형 코일을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비접촉식 개방형 코일은, 대략 ㄷ자 형상을 가지며, 금속판의 상면 및 하면과 소정 간격으로 이격되고, 양단이 상기 금속판의 양단보다 외측에 위치하는 제 1 도체부 및 제 2 도체부; 및 상기 제 1 도체부와 제 2 도체부의 개방된 일단의 일측을 수직으로 연결하는 제 3 도체부를 포함하고, 상기 제 1 도체부와 제 2 도체부의 개방된 일단의 타측으로부터 전원이 인가되어 상기 제 1 도체부 내지 제 3 도체부로 흐르는 전류에 의해 유도전류가 생성되어 상기 금속판이 가열된다.
또한, 상기 제 1 도체부와 제 2 도체부의 타단에 흐르는 전류로부터 유도된 유도전류가 생성되어 흐르도록, 상기 제 1 도체부의 타단과 상기 제 2 도체부의 타단 사이에 형성되고 제 1 도체부 내지 제 3 도체부와 절연된 제 4 도체부를 더 포 함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 4 도체부는, 탈부착 가능한 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 4 도체부는, 길이방향에 대하여 수직으로 절단한 단면이 'ㄷ'자형인 것이 바람직하다.
한편, 대용량을 위하여 다수 개가 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 개방형 코일의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 비접촉식 개방형 코일의 정면도, 도 3은 도 1에 도시된 비접촉식 개방형 코일의 평면도를 나타낸다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따 른 비접촉식 개방형 코일(100)은, 제 1 도체부(110), 제 2 도체부(120) 및 제 3 도체부(130)를 포함한다.
일반적으로 유도 코일이란 고주파 전류 운반 컨덕터(Conductor)를 말하며 변환되는 전기적 에너지에 의해서 피가열물의 온도를 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 유도 코일은 피가열물의 자기장이 흐르는 영역에서 에너지를 일으킬 뿐만 아니라, 이 흐름을 위한 열의 저항 또는 유도 전류 이동의 방해는 순간 가열을 일으키는 원인이 되기도 한다.
이러한 유도 가열을 위한 유도 코일은 작업의 성질에 따라 다양한 크기와 형태로 만들어질 수 있으며, 상기 유도 코일의 형상을 다양화시키는 데에는 발진기의 형태에 따라 제한될 수 있다.
상기 제 1 도체부(110)는, 대략 ㄷ자 형상을 가지며, 금속판(150)의 상면과 소정 간격으로 이격되고, 양단이 상기 금속판(150)의 양단보다 외측에 위치한다. 여기서, 상기 제 1 도체부(110)의 양단이 상기 금속판(150)의 양단보다 외측에 위치하는 것이 바람직하나 상기 제 1 도체부(110)의 타단은 상기 금속판(150)의 타단과 동일한 위치에 있거나 또는 내측에 위치할 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 피가열물이 금속판인 경우로 기술되어 있으나, 상기 비접촉식 개방형 코일(100)은 알루미늄, 구리 등의 모든 종류의 금속판과 대(rod), 파이프와 같이 모든 형태의 피가열물을 유도 가열하는 데 적용할 수 있다.
다음으로 상기 제 2 도체부(120)는, 대략 ㄷ자 형상을 가지며, 상기 금속판(150)의 하면과 소정 간격으로 이격되고, 양단이 상기 금속판(150)의 양단보다 외측에 위치한다. 또한, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 제 2 도체부(120)도 상기 제 1 도체부와 마찬가지로 상기 제 2 도체부(120)의 타단은 상기 금속판(150)의 타단과 동일한 위치에 있거나 또는 내측에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 소정 간격이란 유도 코일 장치의 운영자 등에 의하여 미리 설정되는 기준값을 의미하는 것으로서, 장치의 정밀성, 장치의 복잡성 및 상기 금속판의 두께에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예서는 제 1 도체부(110)와 제 2 도체부(120)가 대략 ㄷ자 형상인 것이 바람직하나 상기 제 1 도체부(110) 및 제 2 도체부(120)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 크기와 형태로 만들어질 수 있다. 또한, 상기 금속판(150)의 길이에 따라 제 1 도체부(110)및 제 2 도체부(120)의 길이를 조절하여 제작할 수 있다.
상기 제 3 도체부(130)는, 상기 제 1 도체부(110)와 제 2 도체부(120)의 개방된 일단의 일측을 수직으로 연결한다. 여기서, 상기 제 3 도체부(130)는 상기 금속판(150)의 두께에 따라 길이를 조절하여 제작할 수 있다.
상기에서 기술한 제 1 도체부(110) 및 제 2 도체부(120)로부터 전원이 인가되어 상기 제 1 도체부(110) 내지 제 3 도체부(130)로 전류가 흐르게 되는 과정을 설명하면, 상기 제 1 도체부(110)와 제 2 도체부(120)의 개방된 일단의 타측으로부터 전원이 인가되고 인가된 전원으로부터 공급되는 전류(160)는 상기 제 2 도체부(120)에서 제 3 도체부(130)를 지나 제 1 도체부(110)를 경유한다. 이때, 전자기 유도에 의하여 유도전류(170)가 생성되어 상기 금속판(150)이 가열된다.
여기서, 상기 전자기 유도란 회로를 관통하는 자기력선이 변화하면 그 회로에 전류를 흐르게 하려는 기전력이 생기는 현상을 말하며, 전자기감응(電磁氣感應)이라고도 한다. 또한, 상기 전자기 유도에 의해 회로 내에 생기는 기전력을 유도기전력이라 하며 그것이 원인이 되어 회로에 흐르는 전류를 유도전류(170)라 한다.
변화하는 자기장 내의 물체가 회로의 형태를 갖추지 못한 도체인 경우에 전자기 유도가 생기는데 이 경우의 유도전류(170)는 자기력선에 수직인 도체의 면을 따라 소용돌이형으로 흐르는 데서 맴돌이 전류라 한다. 맴돌이 전류를 I로, 금속판(150)의 전기저항을 R로 두면 IR인 줄열(Joule)이 발생되어 상기 금속판(150)의 온도가 증가하게 된다. 예를 들면, 변압기나 전동기의 철심에는 맴돌이 전류가 흐르기 쉽고 그 결과 도체 내에 줄열이 발생하여 전자기 에너지의 일부가 열에너지로 소실되어 상기 금속판을 가열하게 된다.
본 발명인 비접촉식 개방형 코일(100)은, 제 4 도체부(140)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 4 도체부(140)는, 상기 제 1 도체부(110)의 타단과 상기 제 2 도체부(120)의 타단 사이에 형성되며 상기 제 1 도체부(110)와 제 2 도체부(120)의 타단에 흐르는 전류(160)로부터 상기 유도전류(170)가 유도되어 흐른다. 여기서, 상기 제 4 도체부(140)는 길이방향에 대하여 수직으로 절단한 단면이 'ㄷ'자형인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 크기와 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 4 도체부(140)는, 상기 제 1 도체부(110) 내지 제 3 도체부(130)와 절연되어 상기 제 4 도체부(140)에는 제 1 도체부(110)와 제 2 도체 부(120)를 흐르는 전류(160)로부터 유도된 유도전류(170)만이 흐르게 된다.
한편, 상기 제 1 도체부(110) 내지 제 3 도체부(130)를 흐르는 전류는 단방향이므로 이에 대한 상기 유도전류(170)도 단방향으로 흐르게 된다. 따라서, 상기 금속판(150)이 균일하게 가열되지 못하는 문제점이 있으나 상기 제 4 도체부(140)를 더 구비함으로써 상기 유도전류(170)가 사방으로 흐르게 되어 상기 금속판(150)이 균일하게 가열될 수 있다.
또한, 상기 제 4 도체부(140)는, 열간 코일의 생산라인 위에서 연속으로 주조되는 금속판을 가열하기 위한 장치인 유도가열장치(미도시)에 설치되어 탈부착 되는 것이 가능하며, 상기 유도가열장치는 미리 정해진 방향으로 일정한 간격을 두고 병렬도 배열된 다수의 이송롤러(미도시)를 구비하여 상기 금속판을 이송시킬 수 있다. 상기와 같이 상기 유도가열장치에 상기 제 4 도체부(140)를 탈부착할 수 있기 때문에 상기 비접촉식 개방형 코일의 일단이 개방되어 상기 금속판(150)을 용이하게 공급하고 반출할 수 있을 뿐만 아니라 보수 및 점검이 용이한 장점이 있다.
한편, 상기 비접촉식 개방형 코일(100)은 대용량을 위하여 다수 개가 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
즉, 제 1 도체부(110) 및 제 2 도체부(120)를 다수 개를 증설하여 병렬로 연결한 후 제 3 도체부(130)를 전원이 인가되지 않는 제 1 도체부(110) 및 제 2 도체부(120)의 일단 일측을 수직으로 연결해 준다.
예를 들면, 상기 제 1 도체부(110) 및 제 2 도체부(120)를 각각 한 개씩 증설하여 병렬로 연결하면 대략 ㄹ자 형상을 가지며, 상기 제 3 도체부(130)를 전원 이 인가되지 않는 제 1 도체부(110) 및 제 2 도체부(120)의 일단 일측을 수직으로 연결함으로써 상기 비접촉식 개방형 코일(100)을 병렬로 연결할 수 있다. 따라서, 필요한 용량에 따라 상기 제 1 도체부(110)와 제 2 도체부(120)를 증설하는 갯수를 달리하여 병렬로 연결할 수 있으며, 상기 제 1 도체부(110) 내지 제 3 도체부(130)가 하나로 연결되어 있기 때문에 상기 코일마다 전원을 따로 인가할 필요가 없게 된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 개방형 코일(100)에 의해 상기 금속판(150)이 유도 가열되는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 연속주조된 상기 금속판(150)이 이송롤러(미도시)에 놓여지고, 상기 비접촉식 개방형 코일(100)의 제 1 도체부(110)의 타단과 제 2 도체부(120)의 타단 사이로 삽입된다.
그러면, 상기 비접촉식 개방형 코일(100)에는 고주파 전원으로부터 고주파 전력이 공급되며, 고주파전력으로 인해 자장이 형성되고, 교대로 나타난 자속이 상기 금속판(150)의 표면상에 흘러 유도전류(170)가 생성된다. 이때, 상기 금속판(150)에는 도 1에서 화살표로 표시된 것처럼 상기 금속판(150)의 상면 및 하면을 폐회로로 하는 유도전류(170)가 흐르고 이로써 상기 금속판(150)의 가열된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 비접촉식 개방형 코일은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 코일의 일단이 개방되어 금속판의 공급 및 반출이 용이할 뿐만 아니라 코일의 보수 및 점검이 용이한 장점이 있다.
둘째, 제 4 도체부를 탈부착하여 금속판을 공급하거나 반출할 수 있기 때문에 종래의 문제점인 접촉 불량으로 인해 전기불꽃이 발생하거나 화재나 전자기기가 오작동 되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 제 1 도체부와 제 2 도체부를 복수 개 증설하여 병렬로 연결하여도 전원장치를 추가할 필요가 없기 때문에 설비비가 감소된다.

Claims (5)

  1. 대략 ㄷ자 형상을 가지며, 금속판의 상면 및 하면과 소정 간격으로 이격되고, 양단이 상기 금속판의 양단보다 외측에 위치하는 제 1 도체부 및 제 2 도체부;
    상기 제 1 도체부와 제 2 도체부의 개방된 일단의 일측을 수직으로 연결하는 제 3 도체부; 및
    상기 제 1 도체부와 제 2 도체부의 타단에 흐르는 전류로부터 유도된 유도전류가 생성되어 흐르도록, 상기 제 1 도체부의 타단과 상기 제 2 도체부의 타단 사이에 형성되고 제 1 도체부 내지 제 3 도체부와 절연된 제 4 도체부를 포함하고,
    상기 제 1 도체부와 제 2 도체부의 개방된 일단의 타측으로부터 전원이 인가되어 상기 제 1 도체부 내지 제 3 도체부로 흐르는 전류에 의해 유도전류가 생성되어 상기 금속판이 가열되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 개방형 코일.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 4 도체부는,
    탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 비접촉식 개방형 코일.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 4 도체부는,
    길이방향에 대하여 수직으로 절단한 단면이 'ㄷ'자형인 것을 특징으로 하는 비접촉식 개방형 코일.
  5. 제 1항, 제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    대용량을 위하여 다수 개가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 개방형 코일.
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