KR101312817B1 - 고주파 건 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 건에 관한 것으로, 내부에 다수의 수냉챔버와, 고주파 발진을 위한 유도부재와, 고주파 발생에 필요한 변환기를 내장한 몸체; 상기 몸체의 하면 일측에 고정되고, 상기 변환기를 온/오프시키는 작동스위치를 갖는 손잡이; 상기 몸체의 일측단면에서 상기 유도부재와 탈착가능하게 접속되는 가열부재; 상기 가열부재의 양단에 연통되게 접속되고, 코일 형상으로 절곡되되 수평방향으로 넣고 뺄 수 있는 홈을 가지며, 자속이 집중되도록 페라이트코어로 형성된 워크코일;을 포함하되, 상기 몸체의 타측단면에는 상기 수냉챔버를 냉각시키는 냉각수의 통로인 수냉관 및 상기 유도부재와 가열부재와 워크코일을 냉각시키는 냉각수가 흐르면서 전원공급원과 연결되어 전원을 인가하는 케이블도 갖춘 이중관 형태의 수냉케이블이 접속되는 것을 특징으로 하는 고주파 건을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고주파 유도가열 방식으로 대상물을 가열 접합할 수 있는 유닛이 건 형태이므로 휴대가 편리하고, 사용이 간편 용이할 뿐만 아니라 단시간에 국부적인 가열을 통한 열처리가 손쉬어 특히, 조립라인에서 사용상 유용성이 극대화되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

고주파 건{HIGH FREQUENCY GUN}

본 발명은 고주파 건에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대의 용이성, 이동의 편의성을 갖추어 냉장고, 에어컨 등의 조립라인에서 브레이징된 동관을 더욱 안정적으로 씰링하는 밀봉 작업에 유용하게 활용될 수 있도록 개선된 고주파 건에 관한 것이다.

일반적으로, 금속을 결합시킬 때는 용접이나 납땜에 의한 결합을 이루는 것이 대부분이다.

이 중에서도, 동(Cu)과 같은 경금속의 접합에는 납땜이 많이 활용되며, 납땜 중에서도 특히, 브레이징(Brazing)이 주로 활용된다.

즉, 브레이징은 납땜의 한 종류로서, 접합하려는 모재보다도 녹는점이 낮은 비철금속 또는 그 합금(납재)을 용가재로 사용하여 모재를 거의 용융시키지 않고 납재만을 용융시켜 접합하는 접합 방법을 말한다.

이러한 브레이징은 특히, 냉장고나 에어컨 등의 냉매파이프를 접합하는데 많이 사용해 왔다.

그런데, 브레이징 접합부가 균질성을 갖지 못하여 균열, 홈 등이 발생하는 등의 단점이 있다. 이는 안정된 열처리에 의하여 형성된 접합면이 아니기 때문이며, 따라서 접합강도면에서도 일정 수준 이상의 접합강도를 갖기 어렵다.

이와 같은 이유 때문에 냉장고 혹은 에어컨 조립라인에서는 브레이징된 접합부를 토치로 열을 가해 안정적인 열처리 공정을 거치고 있으며, 이를 통해 접합면에서의 접합강도를 향상시키고 있다.

하지만, 토치를 사용할 경우 숙련공에 따라 처리품질이 달라져 품질 편차가 크고, 토치 사용시 가열해야 할 부분 주변의 합성수지를 녹여 버려 제품 불량을 유발하며, 또 작업시마다 토치를 들고 라인스피드에 맞춰 일정구간 왕복이동을 반복해야 하므로 작업이 어렵고 힘들 뿐만 아니라, 안전사고의 위험도 높았다.

이에, 이를 개선하기 위한 일환으로 고주파 유도가열방식의 열처리가 가능한 기술이 개시되었는데, 이와 관련된 것으로 예컨대, 공개특허 제2012-0010429호를 들 수 있다.

상기 공개특허에 도시된 도 1 및 도 6을 참조하면, 고주파 유도가열형 지그를 이용하여 와전류 손실과 히스테리손실을 주울열로 바꾸는 작용을 하는 고주파 유도가열방식으로 단시간에 대상물을 가열하여 원하는 열처리를 할 수 있는 매우 유용한 기술이라 할 수 있다.

그러나, 개시된 특허 기술을 비롯하여, 지금까지 알려진 고주파 유도가열 기술은 주로 유닛(고주파 유도가열 지그)이 하우징에 고정된 타입이기 때문에 이동성, 휴대성에 있어 매우 제한적이었다.

뿐만 아니라, 공개특허에 개시된 형태에서도 알 수 있듯이, 부재와 부재가 단품 형태일 때만 가능할 뿐 이미 조립라인에서 조립된 상태에 있는 부재들을 가열처리하는 것은 사실상 불가능하였으므로, 이를 냉장고 또는 에어컨 조립라인에서 사용할 수는 없었다.

이는, 조립된 상태에 있는 부재들은 상기 공개특허에 개시된 지그에 끼울 수 없기 때문에 사실상 작업이 불가능하고, 또한 대부분 유닛이 고정형 하우징에 설치되어 있기 때문에 유닛 자체를 작업라인의 공정속도에 맞춰 이동시킬 수 없는 이유이기도 하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계점과 문제점을 모두 고려하여 이를 한번에 해결할 수 있도록 창출된 것으로, 고주파 유도가열 기능을 갖출 수 있도록 유닛을 건(Gun) 형태로 만들고, 조립라인에서도 사용할 수 있도록 가열부인 워크코일의 일부를 홈 형태로 절곡 가공하여 조립된 부품일지라도 그 상태에서 단순히 끼워 사용할 수 있으므로 휴대의 용이성, 사용상 편의성을 모두 만족시킬 수 있는 고주파 건을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 내부에 다수의 수냉챔버와, 고주파 발진을 위한 유도부재와, 고주파 발생에 필요한 변환기를 내장한 몸체; 상기 몸체의 하면 일측에 고정되고, 상기 변환기를 온/오프시키는 작동스위치를 갖는 손잡이; 상기 몸체의 일측단면에서 상기 유도부재와 탈착가능하게 접속되는 가열부재; 상기 가열부재의 양단에 연통되게 접속되고, 코일 형상으로 절곡되되 수평방향으로 넣고 뺄 수 있는 홈을 가지며, 자속이 집중되도록 페라이트코어로 형성된 워크코일;을 포함하되, 상기 몸체의 타측단면에는 상기 수냉챔버를 냉각시키는 냉각수의 통로인 수냉관 및 상기 유도부재와 가열부재와 워크코일을 냉각시키는 냉각수가 흐르면서 전원공급원과 연결되어 전원을 인가하는 케이블도 갖춘 이중관 형태의 수냉케이블이 접속되는 것을 특징으로 하는 고주파 건을 제공한다.

이때, 상기 가열부재의 장탈착 구조는, 몸체의 일측면에 고정되고 유도부재와 연결된 접속너트, 상기 가열부재의 일단에 순차로 끼워진 접속볼트 및 씰링볼을 포함하되, 상기 접속볼트 및 씰링볼이 끼워진 상태에서 가열부재의 단부 내경은 확관되고, 확관된 단부가 접속너트 속으로 끼워지며, 상기 접속볼트가 상기 접속너트에 볼트 고정되면서 접속너트 속에서 가열부재에 끼워진 씰링볼이 접속볼트로 가압고정되어 가열부재의 단부를 씰링하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 워크코일의 홈이 형성된 부분에는 절연체로 된 센터링가이드가 더 설치되되, 상기 센터링가이드는 내부에 중공을 갖고 일부가 절결된 원형상의 토션스프링 타입으로 탄성을 갖는 부재인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 고주파 유도가열 방식으로 대상물을 가열 접합할 수 있는 유닛이 건 형태이므로 휴대가 편리하고, 사용이 간편 용이할 뿐만 아니라 단시간에 국부적인 가열을 통한 열처리가 손쉬어 특히, 조립라인에서 사용상 유용성이 극대화되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고주파 건의 예시적인 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 건의 예시적인 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고주파 건의 예시적인 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고주파 건의 내부구조 및 일측면을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고주판 건의 가열부재 구조를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 건은 몸체(100)와 손잡이(110)를 포함한 건(Gun) 형태로 이루어진다.

이때, 상기 몸체(100)의 일측, 정확하게는 선단면에는 워크코일(210)을 갖는 가열부재(210)가 탈착가능하게 접속되고, 상기 손잡이(110)에는 작동스위치(112)가 구비된다.

또한, 상기 워크코일(210)에는 센터링가이드(220)가 구비되어 있어 피가열물이 정확하게 센터링되도록 안내하므로 가열효율이 더욱 더 증진된다.

뿐만 아니라, 상기 워크코일(210)은 단시간에 고열을 발생시킬 수 있도록 자속 집중을 유도하기 위해 페라이트코어로 구성됨이 바람직하다.

따라서, 작업자는 손잡이(110)를 파지한 상태에서 가열부재(210)에 구비된 워크코일(210)의 요입된 부분은 피가열물에 삽입한 다음 작동스위치(112)를 누르면 상기 워크코일(210)에서 고주파 유도가열이 일어나면서 피가열물을 국부적으로 단시간에 고열로 가열하게 되어 아주 짧은 시간에 아주 편리한 방식으로 열처리가 가능해진다.

여기에서, 고주파 유도가열이란 전자유도작용을 이용하여 워크코일(210)에 고주파 전류를 흘려 고주파 자기장이 발생하게 함으로써 이 고주파 자기장 내에 있는 가열물에 유도전류가 흐르도록 하고, 이 유도전류는 물체 내에서 전류가 소용돌이치며 흐르는 와전류에 의해 생기는 손실과, 히스테리시스 손실에 의한 주울열을 아주 짧은 시간에 발생하게 하여 발열되게 하는 가열방식을 말한다.

이러한 고주파 유도 가열 방식에 따르면 주파수가 높은 고주파 전류를 사용하기 때문에 전류의 표피작용 및 근접효과에 의해서 피가열물의 표면층에 자속 및 와전류가 집중하며 이때 발생하는 열손실(와전류 손실, 히스테리시스 손실)이 피가열물의 표면층을 가열하게 되는 것이다.

한편, 고주파 유도가열시 가열부재(200)를 비롯한 워크코일(210), 그리고 발진을 안내하는 몸체(100) 내부에서는 고열이 발생하므로 이를 냉각시킬 수 있는 냉각수단이 요구된다.

이에, 본 발명에서는 수냉방식으로 냉각하도록 구성되며, 대부분의 고주파 유도가열 방식의 유닛들이 이 방식을 채택하고 있다.

때문에, 도 4에서와 같이, 몸체(100)의 내부에는 서로 연통된 다수의 수냉챔버(120)와, 고주파 발진을 위한 유도부재(130)가 내장되고, 이들에는 각각 챔버인렛(122)과 챔버아웃렛(124), 유도부재인렛(132)과 유도부재아웃렛(134)이 구비되는데, 이들은 몸체(100)의 일측에 구비되며, 발진기 및 전원공급원이 마련된 별도의 유닛(미도시)으로부터 인출된 수냉관과 수냉케이블이 각각 접속된다.

이때, 상기 수냉관은 냉각수가 흐르는 단순한 관이고, 수냉케이블은 몸체(100) 내부에 설치된 변환기와 접속을 위한 이중관 형태로서 코어에는 통전가능한 케이블이 구비되고 그 외측으로 냉각수가 흐를 수 있도록 된 수밀구조를 갖는 관상체이다.

본 발명에서 가장 특징적인 사항은 외형이 휴대 가능한 건 형태라는 점과, 냉각구조를 갖추고 있음에도 불구하고 워크코일(210)을 갖춘 가열부재(200)를 장탈착할 수 있도록 구성된 점, 그리고 후술하겠지만 워크코일(210)을 피가열물이 관통한 상태에서 처리되는 구조가 아니라 워크코일(210)을 홈(212) 형태로 절곡 가공하여 절곡되면서 요입된 부분, 즉 상기 홈(212)으로 피가열물이 끼워질 수 있도록 구성(관통하는 것이 아님)한 점에 있다.

이 중, 가열부재(200)를 장탈착하기 위해서는 긴밀한 씰링성을 갖춘 구조가 요구되는데, 이를 위해 본 발명에서는 도 1의 예서와 같이 가열부재(200)의 일단, 즉 워크코일(210) 반대단에 접속볼트(138)와 씰링볼(140)을 순차로 끼운 다음 단부 내경을 약간 확관시키면 상기 접속볼트(138)와 씰링볼(140)이 이탈되지 않게 된다.

그 상태에서, 가열부재(200)의 일단을 몸체(100)의 유도부재(130)와 연통된 접속너트(136)에 끼운 후 상기 접속볼트(138)를 상기 접속너트(136)에 나사 체결하게 되면 상기 씰링볼(140)이 접속너트(136)와 접속볼트(138) 속으로 들어가면서 압착되어 가열부재(200)를 완벽하게 씰링하게 된다.

또한, 상기 워크코일(210)은 도 5에 도시된 바와 같이, 개방된 양단이 각각 가열부재(200)와 접속되어 일체를 이루고, 나머지 부분은 서로 연결되어 있어 내부로 냉각수가 흐를 수 있도록 구성되며, 그 중 일부가 도시와 같이 수직절곡되어 일측에 개방면을 갖는 홈(212)을 형성하도록 구성된다.

따라서, 조립된 상태의 피가열물이라고 할지라도 상기 홈(212)의 개방면을 통해 끼워질 수 있어 단품이 아닌 조립상태의 것도 쉽게 가열시킬 수 있다.

아울러, 전자기유도를 유발하기 위해서는 피가열물이 워크코일(210)과 접촉하지 않은 상태로 유지되어야 하고, 또한 센터링이 된다면 효율이 더욱 상승할 것이므로 이를 안내하기 위해 상기 홈(212)이 형성된 부분에는 절연체로 된 센터링가이드(220)가 더 설치되는데, 상기 센터링가이드(220)는 내부에 중공을 갖고 일부가 절결된 원형상의 토션스프링 타입으로 구성함으로써 탄성을 부여하여 센터링시 피가열물과의 충격도 완화시킬 수 있도록 구성되면 더욱 좋다.

이와 같이, 본 발명에 따른 고주파 건은 소형화가 가능하고, 휴대하기 편리하며, 작업하기 용이하여 특히, 냉장고나 혹은 에어컨 조립라인에서 냉매파이프와 같은 동관 열처리시 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

100 : 몸체 110 : 손잡이
120 : 수냉챔버 130 : 유도부재
140 : 씰링볼 200 : 가열부재
210 : 워크코일 220 : 센터링가이드

Claims (3)

1. 내부에 다수의 수냉챔버와, 고주파 발진을 위한 유도부재와, 고주파 발생에 필요한 변환기를 내장한 몸체;
   상기 몸체의 하면 일측에 고정되고, 상기 변환기를 온/오프시키는 작동스위치를 갖는 손잡이;
   상기 몸체의 일측단면에서 상기 유도부재와 탈착가능하게 접속되는 가열부재;
   상기 가열부재의 양단에 연통되게 접속되고, 코일 형상으로 절곡되되 수평방향으로 넣고 뺄 수 있는 홈을 가지며, 자속이 집중되도록 페라이트코어로 형성된 워크코일;을 포함하되,
   상기 몸체의 타측단면에는 상기 수냉챔버를 냉각시키는 냉각수의 통로인 수냉관 및 상기 유도부재와 가열부재와 워크코일을 냉각시키는 냉각수가 흐르면서 전원공급원과 연결되어 전원을 인가하는 케이블도 갖춘 이중관 형태의 수냉케이블이 접속되는 것을 특징으로 하는 고주파 건.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 가열부재의 장탈착 구조는, 몸체의 일측면에 고정되고 유도부재와 연결된 접속너트, 상기 가열부재의 일단에 순차로 끼워진 접속볼트 및 씰링볼을 포함하되, 상기 접속볼트 및 씰링볼이 끼워진 상태에서 가열부재의 단부 내경은 확관되고, 확관된 단부가 접속너트 속으로 끼워지며, 상기 접속볼트가 상기 접속너트에 볼트 고정되면서 접속너트 속에서 가열부재에 끼워진 씰링볼이 접속볼트로 가압고정되어 가열부재의 단부를 씰링하는 것을 특징으로 하는 고주파 건.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 워크코일의 홈이 형성된 부분에는 절연체로 된 센터링가이드가 더 설치되되, 상기 센터링가이드는 내부에 중공을 갖고 일부가 절결된 원형상의 토션스프링 타입으로 탄성을 갖는 부재인 것을 특징으로 하는 고주파 건.

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