KR101460208B1

KR101460208B1 - 유도가열히터

Info

Publication number: KR101460208B1
Application number: KR1020130082574A
Authority: KR
Inventors: 김낙점; 최광민; 이정우
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2014-11-10

Abstract

유도가열히터가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 피가열체의 중공으로 삽입 설치되어, 피가열체를 유도 가열하는 유도가열히터에 있어서, 일단의 제 1 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되는 제 1 코일; 일단의 제 2 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되어, 제 1 코일과 인접하게 배치되는 제 2 코일; 및 제 1 코일의 타단 및 제 2 코일의 타단을 연결하는 연결부;를 포함하되, 제 1 코일, 제 2 코일 및 연결부는, 상호 연통되어 제 1 단자에서 제 2 단자에 이르는 냉매의 유동 통로를 형성하고, 전기적 도체로 이루어지며, 제 1 코일 및 제 2 코일은, 길이방향의 일부 구간에서 제 1 간격으로 배치되어 비가열구간을 형성하고, 길이방향의 다른 일부 구간에서 제 1 간격보다 큰 제 2 간격으로 배치되어 가열구간을 형성하는 유도가열히터가 제공된다.

Description

유도가열히터 {INDUCTION HEATING TYPE HEATER}

본 발명은 유도가열히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유도 가열 방식으로 피가열체를 가열 신장시키는 유도가열히터에 관한 것이다.

일반적으로, 터빈 케이싱 등의 결합에 사용되는 대형 볼트(이하, 히팅볼트)의 분해 및 재조립시에는 히팅볼트를 가열 신장시키기 위한 히터(heater)가 사용되게 된다. 이러한 히터는 히팅볼트 내 중공으로 삽입 설치되어 히팅볼트를 가열 신장시키게 되는데, 가열 방식에 따라, 가스 가열식, 전기 저항 가열식, 유도 가열식 등으로 분류되고 있다.

가스 가열식은 연소 가스 등을 통해 화염을 발생시키고, 이러한 화염을 통해 가열하는 방식으로, 단시간 내 많은 입열량을 인가할 수 있으나, 취급이 까다롭고 입열량 등의 조절이 어렵다는 단점이 있어, 많은 경우, 전기 저항 가열식이나 유도 가열식의 히터로 대체되고 있다.

전기 저항 가열식의 경우, 니크롬선과 같은 발열체로 히터를 구성하게 되며, 히터를 중공 등에 삽입한 후, 히터에 전류를 인가 및 발열시켜 피가열체인 히팅볼트 등을 가열하게 된다. 그러나 이러한 전기 저항 가열식은, 히터 자체의 열이 히팅볼트와 같은 피가열체로 전달되어 가열되는(즉, 간접 가열) 방식이기 때문에, 설정치의 입열량이나 온도에 이르는데 비교적 많은 시간이 소요되는 단점이 있으며, 히터 자체가 발열되어 고온으로 형성되기 때문에, 작업자가 중공에서 히터를 빼내는 과정 등에 있어서, 고온의 히터로 인한 화상 사고 등이 문제되고 있다.

한편, 유도 가열식의 경우, 히터에 고전류를 인가하면, 그에 의해 형성된 고주파 자기장 내에서 도체인 피가열체가 자체 발열되어, 히팅볼트 등의 피가열체를 가열하는 방식을 사용한다. 이러한 유도 가열식은 히터 자체가 발열되는 것이 아니기 때문에, 전술한 전기 저항 가열식에 비해 작업 안정성이 우수하며, 피가열체 자체를 발열(즉, 직접 가열)시키는 방식으로, 입열량 조절이나 신속한 피가열체의 가열이 가능하다는 이점이 있다.

본 발명의 실시예들은, 필요에 따라 피가열체의 일부 부위만을 선택적으로 가열 및 신장시킬 수 있도록 하는 유도가열히터를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은, 제작 및 취급이 용이하고, 냉각, 단열, 내열성능 등이 우수한 유도가열히터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 피가열체의 중공으로 삽입 설치되어, 상기 피가열체를 유도 가열하는 유도가열히터에 있어서, 일단의 제 1 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되는 제 1 코일; 일단의 제 2 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 코일과 인접하게 배치되는 제 2 코일; 및 상기 제 1 코일의 타단 및 상기 제 2 코일의 타단을 연결하는 연결부;를 포함하되, 상기 제 1 코일, 상기 제 2 코일 및 상기 연결부는, 상호 연통되어 상기 제 1 단자에서 상기 제 2 단자에 이르는 냉매의 유동 통로를 형성하고, 전기적 도체로 이루어지며, 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은, 길이방향의 일부 구간에서 제 1 간격으로 배치되어 비가열구간을 형성하고, 길이방향의 다른 일부 구간에서 상기 제 1 간격보다 큰 제 2 간격으로 배치되어 가열구간을 형성하는 유도가열히터가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 유도가열히터는, 가열구간과 비가열구간을 구비함으로써, 필요한 부위만을 선택적 가열하고, 가열이 불필요한 부위에 대해서는 유도 가열 효과를 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유도가열히터는, 제 1, 2 코일의 간격 조절을 통해 상기와 같은 가열구간 및 비가열구간을 쉽게 제작 및 조절할 수 있으며, 내측으로 순환되는 냉매, 단열 밴드, 단열 튜브 등을 통해 충분한 냉각, 단열, 내열 성능 등을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 유도가열시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터를 보여주는 정면도이다.
도 4는 피가열체의 일 예인 히팅볼트를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터의 작동을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터의 작동을 보여주는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 유도가열시스템의 전체적인 구성도이다.

도 1을 참고하면, 유도가열시스템(S)은, 피가열체를 유도 가열하는 유도가열히터(100), 유도가열히터(100)로 전류를 제공하는 전류공급부(200) 및, 유도가열히터(100)로 냉매를 제공하는 냉각부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

유도가열히터(100)는 바(bar) 형태로 형성될 수 있으며, 중공이 형성된 피가열체로 삽입 설치되게 된다. 유도가열히터(100)를 전류공급부(200)로부터 제공되는 전류(교류전류)를 통해 금속 도체 등으로 이뤄지는 피가열체를 유도 가열하게 된다. 예컨대, 유도가열히터(100)는 공급된 전류를 통해 피가열체 주위에 고주파 자기장을 형성할 수 있으며, 금속 도체 등으로 이뤄진 피가열체는 고주파 자기장 내에서 맴돌이전류(eddy current) 손실이나 히스테리시스(hysteresis) 손실에 의해 발열될 수 있다. 이와 같은 유도 가열의 원리는 당해 분야에서 공지된 것인바, 보다 상세한 설명은 생략하기로 하며, 유도가열히터(100)에 대하여는 후술할 도 2 내지 6을 참조하여 부연 설명키로 한다.

전류공급부(200)는 유도 가열에 필요한 전류를 유도가열히터(100)로 제공한다. 전류공급부(200)는 케이블(C)을 통해 유도가열히터(100)와 연결되어, 유도가열히터(100)로 필요한 전류를 공급하게 된다. 또한, 필요에 따라, 하나의 전류공급부(200)에는 다수의 유도가열히터(100)가 연결 설치될 수 있다. 예컨대, 도 1에 예시된 바와 같이, 전류공급부(200)에는 두 개의 유도가열히터(100)가 연결 설치될 수 있다. 이는 다수의 개소에서 유도가열히터(100)를 통한 작업이 가능하도록 하여, 작업 효율성을 증진시키기 위함이다.

전류공급부(200)는 피가열체의 가열조건 등에 따라 전류 공급량, 주파수, 전압 등을 조절 가능하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 전류공급부(200)에는 사용자로부터 전류 공급량 등을 입력받기 위한 조작패널이 마련되거나, 가열조건에 따른 전류 공급량 등이 데이터베이스화 또는 프로그램화되어 저장될 수 있다. 이와 같은 경우, 전류공급부(200)는 사용자의 입력 또는 자동화된 내부 연산결과에 따라, 유도가열히터(100)로 제공되는 전류의 공급량, 주파수, 전압 등을 조절하게 된다.

또한, 필요에 따라, 도 1에 예시된 바와 같이, 전류공급부(200) 외부에 별도의 변류기(T) 등이 마련될 수도 있다. 이는 사용자가 작업위치에서 전류 공급량 등을 직접 조절 가능하도록 함으로써, 작업 효율을 증대시키기 위한 것이다. 본 실시예의 경우, 유도가열히터(100)가 연결되는 케이블(C) 끝단에 별도의 변류기(T)를 두어, 사용자가 유도가열히터(100)와 함께 변류기(T)를 들고 작업이 가능하도록 하고 있다. 다만, 유도가열히터(100)는 변류기(T) 등을 거치지 않고 직접 전류공급부(200)에 연결되거나, 변류기(T) 외 다른 구성부품을 매개로 전류공급부(200)에 연결될 수도 있으며, 본 실시예에서 예시한 바에 한정되는 것은 아니다.

한편, 냉각부(300)는 유도가열히터(100)로 냉매를 제공하게 된다. 냉매는 냉각수, 냉각오일 등의 액상 냉매, 공기 등의 기상(gas) 냉매를 포함할 수 있다. 냉각부(300)는 유도가열히터(100)로 차가운 냉매를 공급하는 한편, 사용된 냉매를 다시 유도가열히터(100)로부터 회수할 수 있다. 다시 말하면, 냉각부(300)는 유도가열히터(100)로 냉매를 순환시키게 된다. 이를 위해, 냉각부(300)는 냉매의 열교환을 위한 열교환기, 순환펌프 등을 구비할 수 있다.

또한, 냉각부(300)는 케이블(C)을 통해 유도가열히터(100)로 냉매를 제공할 수 있다. 즉, 케이블(C)은 전류공급부(200)로부터 유도가열히터(100)로 전류를 공급하는 한편, 유도가열히터(100)로 공급 또는 회수되는 냉매의 이동경로를 제공하게 된다. 한편, 본 실시예와 같이, 전류공급부(200)와 냉각부(300)가 분리 형성된 경우, 냉각부(300)는 전류공급부(200)를 경유하여 냉매를 순환시킬 수 있다. 즉, 냉각부(300)에서 열교환된 냉매는 전류공급부(200)로 이동되어 케이블(C)을 통해 유도가열히터(100)로 제공되고, 유도가열히터(100)에서 사용된 냉매는 케이블(C) 및 전류공급부(200)를 경유하여 다시 냉각부(300)로 회수될 수 있다. 다만, 필요에 따라, 냉각부(300)와 전류공급부(200)는 하나의 본체에 일체로 형성될 수도 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 유도가열시스템(S)의 전반적인 작동을 설명하면, 사용자는 유도가열히터(100)를 들고 작업 위치로 이동하여 피가열체의 중공으로 유도가열히터(100)를 삽입 설치하게 된다. 또한, 유도가열히터(100)가 설치되면, 전류공급부(200) 및 케이블(C)을 통해 유도가열히터(100)로 전류가 공급되며, 냉각부(300) 및 케이블(C)을 통해 유도가열히터(100)로 냉매가 순환하게 된다. 유도가열히터(100)로 공급된 전류는 금속 도체 등의 피가열체 주위에 고주파 자기장을 형성하며 피가열체를 발열(즉, 유도 가열)시키게 되며, 냉매는 피가열체에서 전달되는 열로부터 유도가열히터(100)를 냉각시키게 된다. 한편, 가열된 피가열체는 길이 방향으로 가열 신장되어 분해 조립 등이 가능한 상태가 되며, 이후 작업자는 상황에 따라 분해, 유지보수, 점검 작업 등을 수행하게 된다.

이하, 상기의 유도가열히터에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터를 보여주는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터를 보여주는 정면도이다.

설명의 편의를 위하여, 도 3에서는 도 2에 도시된 단열 밴드(160) 및 단열 튜브(150)를 생략하고 도시하였음을 알려둔다.

먼저, 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는, 전체적으로 길이방향 연장 형성된 바(bar)의 형태로 형성될 수 있으며, 상부측 일부가 절곡되어 'ㄱ'자 형태를 이룰 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는, 수평 방향으로 연장 형성된 수평부(H)와, 수평부(H)의 단부에서 절곡되어 수직 방향으로 연장 형성된 수직부(V)를 구비할 수 있다.

상기와 같은 'ㄱ'자 형태 또는, 수평부(H) 및 수직부(V)는 유도가열히터(100)의 설치를 용이하게 하는 이점이 있다. 즉, 유도가열히터(100)가 완전히 일자형으로 형성된 경우, 유도가열히터(100)에 연결된 케이블(C)이나 변류기(T) 등의 거치에 불편함이 있으며, 작업중 사용자가 계속하여 케이블(C)이나 변류기(T) 등을 들고 있어야 하는 어려움이 있는데, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는 'ㄱ'자 형태 또는, 수평부(H) 및 수직부(V)가 구비된 형태로 형성됨으로써, 이와 같은 문제를 해결하고 있다. 이에 대하여는 본 실시예의 작동에 대한 설명에서 도 5 및 6을 참조하여 부연키로 한다.

한편, 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는, 제 1 단자(111)로부터 연장된 제 1 코일(110)과, 제 2 단자(121)로부터 연장되어 제 1 코일(110)과 인접하게 배치된 제 2 코일(120) 및, 제 1, 2 코일(110, 120)을 연결하는 연결부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)은 하나의 부재로 일체 형성될 수 있으며, 전체적으로, 제 1 단자(111)에서 연결부(130)를 거쳐 제 2 단자(121)에 이르는 'U'자형 구조로 형성될 수 있다.

또한, 제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)은 파이프(pipe), 관(管) 또는 튜브(tube)의 형태로 형성되어, 제 1 단자(111)에서 제 2 단자(121)에 이르는 냉매의 유동 통로를 형성할 수 있다. 즉, 전술한 냉각부(300)로부터 제공되는 냉매는 제 1 단자(111)로 공급되어, 제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)의 내측으로 유동될 수 있으며, 제 2 단자(121)로 배출되어 다시 냉각부(300)로 회수될 수 있다.

또한, 제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)은 전기적 도체로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)은 구리(copper)를 재질로 하는 동관(銅管)으로 형성될 수 있다. 이와 같은 구리 재질의 사용은 통전(通電)을 위한 충분한 전기 전도성을 확보할 수 있게 하면서도, 구리의 전연성(展延性)에 의해 전술한 'ㄱ'자 형태로의 가공을 용이하게 할 수 있다.

한편, 제 1, 2 단자(111, 121)는 각각 제 1, 2 코일(110, 120)의 개구된 끝단을 지칭하는 것으로, 전류공급부(200)에 전기적 연결되어 유도 가열에 필요한 전류를 공급받는 한편, 냉각부(300)와 연통되어 냉매가 급배출되게 된다. 이와 같은 제 1, 2 단자(111, 121)과 전류공급부(200) 또는 냉각부(300)와의 연결은 케이블(C)을 통해 이뤄질 수 있으며, 제 1, 2 단자(111, 121)가 케이블(C)에 직접 연결되거나, 본 실시예에서 예시된 바와 같이, 변류기(T) 등을 매개로 케이블(C)에 연결될 수 있다.

상기와 같은 제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)은, 제 1, 2 단자(111, 121)를 통해 공급된 전류가 외피를 따라 흘러 유도 가열에 필요한 고주파 자기장을 형성하게 되며, 한편으로는, 내측의 유동 통로를 통해 제 1 단자(111)로 공급되는 냉매가 제 2 단자(121)로 유동하여, 냉매를 통한 냉각이 함께 이뤄지게 된다. 또한, 이러한 냉매는 피가열체(10)로부터 유도가열히터(100)로 전달되는 열을 식혀 유도가열히터(100)의 과열을 방지하게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는, 제 1, 2 코일(110, 120)이 인접하게 배치된 비가열구간(H1)과, 제 1, 2 코일(110, 120)이 이격 배치된 가열구간(H2)을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 유도가열히터(100)는 제 1, 2 코일(110, 120)이 제 1 간격(L1)으로 이격 배치된 비가열구간(H1)을 구비할 수 있다. 이때, 제 1 간격(L1)은 제 1, 2 코일(110, 120)에 흐르는 교류 전류가 상호 간섭을 일으켜 상쇄될 수 있는 간격으로, 예컨대, 1 ~ 2 mm로 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 비가열구간(H1)은 수직부(V)의 상단 구간에 일부 형성될 수 있다.

상기와 같은 비가열구간(H1)에서는 제 1, 2 코일(110, 120)이 제 1 간격(L1)으로 인접 배치되어, 제 1, 2 코일(110, 120)에 흐르는 교류 전류가 서로 상쇄될 수 있다. 따라서 비가열구간(H1)에서는 제 1, 2 코일(110, 120)의 전류에 의한 고주파 자기장의 형성이나, 그로 인한 피가열체의 유도 가열 효과가 억제될 수 있다. 다시 말하면, 비가열구간(H1)에서는 피가열체의 유도 가열이 가열구간(H2)에 비해 적게 일어나거나, 거의 일어나지 않을 수 있다. 이는 유도가열히터(100)의 사용시, 피가열체의 일부 부위만을 가열 신장시키고, 다른 부위에 대하여는 가열이나 변형을 최소화하기 위함이다. 이에 대하여는, 본 실시예의 작동에 대한 설명에서 도 5 및 6을 참조하여 부연키로 한다.

한편, 유도가열히터(100)는 제 1, 2 코일(110, 120)이 제 2 간격(L2)으로 이격 배치된 가열구간(H2)을 구비할 수 있다. 이때, 제 2 간격(L2)은 전술한 제 1 간격(L1)보다 큰 간격을 의미하며, 제 1, 2 코일(110, 120)에 흐르는 전류가 상호 간섭되지 않고 유도 가열을 위한 충분한 고주파 자기장을 형성할 수 있는 간격을 의미한다. 예컨대, 제 2 간격(L2)은 피가열체의 중공 크기를 고려하여 5 ~ 10 mm로 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 가열구간(H2)은 비가열구간(H1)의 하단 구간에 형성될 수 있으며, 피가열체의 신장부에 대응되는 길이로 형성될 수 있다 (도 5 및 6 참고).

상기와 같은 가열구간(H2)에서는 제 1, 2 코일(110, 120)에 흐르는 전류로 인해, 피가열체의 유도 가열이 이뤄지게 된다. 즉, 가열구간(H2)에서는 유도 가열 효과에 의해 피가열체가 설정된 입열량, 온도 등으로 가열되게 되며, 이로 인해, 피가열체는 가열구간(H2)이 배치된 구간에서 길이방향으로 신장 변형되게 된다. 이에 대하여는, 본 실시예의 작동에 대한 설명에서 도 5 및 6을 참조하여 부연키로 한다.

한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, '비가열구간(H1)' 및 '가열구간(H2)'의 명칭을 사용하고 있으나, 비가열구간(H1)이라 함은, 가열구간(H2)에 비해 상대적으로 유도 가열 효과가 적게 발생되는 구간 또는, 가열구간(H2)에 비해 상대적으로 제 1, 2 코일(110, 120) 간 교류 전류 상쇄가 많이 일어나는 구간을 의미하며, 문언상 의미 그대로 '가열 효과가 전혀 일어나지 않는 구간'을 의미하는 것은 아님을 알려 둔다.

한편, 다시 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는, 피가열체에서 전달되는 열로부터 제 1, 2 코일(110, 120) 등을 보호하기 위하여, 단열 튜브(150) 및 단열 밴드(160)를 구비할 수 있다.

단열 튜브(150)는 제 1, 2 코일(110, 120) 및 연결부(130)를 따라 형성되어, 제 1, 2 코일(110, 120) 및 연결부(130)를 감싸는 외피를 형성할 수 있다. 또한, 단열 밴드(160)는 테잎(tape)이나 띠와 같은 형태로 형성되어, 상기와 같은 단열 튜브(150)의 외면에 감겨질 수 있다. 한편, 단열 밴드(160) 또는 단열 튜브(150)는 테프론(Teflon) 재질로 형성될 수 있다. 이와 같은 테프론 재질은 유리 섬유 등에 비해 내열성이 우수하여, 고온에서도 산화되지 않고 안전하게 제 1, 2 코일(110, 120) 등을 보호할 수 있게 한다.

이하, 도면을 참고하여, 본 실시예에 따른 유도가열히터의 작동에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 피가열체의 일 예인 히팅볼트를 보여주는 단면도이다.

본 실시예에 따른 유도가열히터(100) 또는 유도가열시스템(S)은 중공(11)이 형성된 피가열체(10)를 가열 신장시키는데 사용될 수 있다. 도 4에서는 이와 같은 피가열체(10)의 일 예로 히팅볼트(heating bolt, 10)를 예시하고 있으며, 설명의 편의를 위해 이하에서는 이를 중심으로 설명하기로 한다.

도 4를 참고하면, 터빈 케이싱 등의 결합에 사용되는 히팅볼트(10)는 길이방향으로 관통된 중공(11)을 구비할 수 있다. 또한, 히팅볼트(10)의 길이방향 양단부에는 소정구간 나사부(12)가 형성되게 되며, 이러한 나사부(12)에는 너트부재(미도시) 등이 나합되어 각 부재 간의 조립이나 결합이 이뤄지게 된다. 한편, 나사부(12)가 형성되지 않은 히팅볼트(10)의 중단부에는 소정구간 신장부(13)가 형성되게 된다. 이러한 신장부(13)는 각 부재로 삽입 또는 관통 체결되게 되며, 후술할 바와 같이, 분해시에는 유도가열히터(100)에 의해 길이방향으로 가열 신장이 일어나게 된다.

알려진 바와 같이, 상기와 같은 히팅볼트(10)는 증기 등의 누설을 막기 위해 매우 단단히 조여진 상태로 터빈 케이싱 등에 체결되게 되며, 따라서 히팅볼트(10)의 분해(또는, 재조립)시에는 히팅볼트(10)를 가열 신장시키는 작업이 요구된다. 이때, 종래 일반적인 경우, 전기 저항식 또는 유도 가열식 히터를 중공(11)에 삽입하여 히팅볼트(10)를 전체적 가열하게 되는데, 이와 같은 경우, 신장부(13) 뿐만 아니라, 나사부(12)까지도 전체적으로 가열 및 신장되는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 경우, 히터에 의해 나사부(12)까지 가열 신장되어, 나사부(12)에 체결된 너트부재의 결합 해제나 재결합이 어려워진다는 문제점이 발생하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터의 작동을 보여주는 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열히터의 작동을 보여주는 정면도이다.

설명의 편의를 위하여, 도 6에서는 단열튜브(160) 및 단열밴드(150)를 생략하고, 내부의 제 1, 2 코일(110, 120) 및 연결부(130)를 중심으로 도시하였음을 알려둔다.

도 5 및 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는 히팅볼트(10) 내 중공(11)으로 삽입 설치될 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는 비가열구간(H1)이 나사부(12)에 대응되도록 배치되고, 가열구간(H2)이 신장부(13)에 대응되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 가열구간(H2)의 길이가 신장부(13)의 길이에 대응되도록 형성된 경우, 사용자는 유도가열히터(100)가 중공(11)으로 삽입되는 깊이를 조절하여, 신장부(13)가 형성된 구간에 가열구간(H2)을 대응 배치하고, 상단의 나사부(12)에는 비가열구간(H1)이 배치되도록 할 수 있다.

상기와 같이 유도가열히터(100)가 설치되고, 전류가 공급되면, 가열구간(H2)에서는 유도 가열에 의해 히팅볼트(10)의 가열 및 신장이 이뤄지게 되며, 비가열구간(H1)에서는 전류 상쇄에 의해 상대적으로 히팅볼트(10)의 가열이 덜 이뤄지게 된다. 즉, 히팅볼트(10)는 유도가열히터(100)의 가열구간(H2)이 배치된 신장부(13)만이 선택적 가열 및 신장될 수 있으며, 유도가열히터(100)의 비가열구간(H1)이 배치된 상단 나사부(12)는 유도 가열 효과가 최소화되게 된다. 따라서 히팅볼트(10)는 신장부(13)만이 길이방향 신장되고, 너트부재가 결합된(또는, 결합될) 나사부(12)는 가열로 인한 변형이 최소화되어, 너트부재의 결합 해제(또는, 재결합)가 용이하게 이뤄질 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 과정에서, 냉각부(300)로부터 제공되는 냉매는 제 1 코일(110), 연결부(130) 및 제 2 코일(120)로 유동되어 유도가열히터(100)를 냉각시키게 되며, 단열 밴드(160) 및 단열 튜브(150)는 제 1, 2 코일(110, 120) 등을 외부의 열(발열된 히팅볼트(10)로부터 전달되는 열)로부터 보호하게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유도가열히터(100)는 'ㄱ'자 형태로 절곡 형성되어, 케이블(C)이나 변류기(T)의 취급을 용이하게 하는 이점이 있다. 예컨대, 사용자는 유도가열히터(100)를 중공(11) 내에 삽입 설치한 후, 변류기(T) 등을 별도의 지지수단이나 인접한 다른 히팅볼트 등에 쉽게 안치시켜 둘 수 있으며, 작업중 계속하여 변류기(T)나 케이블(C)을 들고 있어야 하는 번거로움을 줄일 수 있게 된다.

이상에서 설명한바, 본 발명의 실시예들에 따른 유도가열히터(100)는 가열구간(H2)과 비가열구간(H1)을 구비함으로써, 필요한 부위만을 선택적 가열하고, 가열이 불필요한 나사부(12) 등에 대해서는 유도 가열 효과를 최소화시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 가열구간(H2) 및 비가열구간(H1)의 형성은 제 1, 2 코일(110, 120) 간의 간격 조절을 통해 이뤄짐으로써, 제작이 용이하고, 가열구간(H2) 또는 비가열구간(H1)의 길이 변경 등이 용이하게 이뤄질 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 유도가열히터(100)는 'ㄱ'자 형태로 절곡 형성되어 사용자의 편의를 도모하는 한편, 내측으로 순환되는 냉매, 외측의 단열 밴드(160) 및 단열 튜브(150)를 통해 충분한 냉각, 내열 성능 또한 확보할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

S: 유도가열시스템 100: 유도가열히터
200: 전류공급부 300: 냉각부
110: 제 1 코일 120: 제 2 코일
130: 연결부 150: 단열튜브
160: 단열밴드

Claims

피가열체의 중공으로 삽입 설치되어, 상기 피가열체를 유도 가열하는 유도가열히터에 있어서,
일단의 제 1 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되는 제 1 코일;
일단의 제 2 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 코일과 인접하게 배치되는 제 2 코일; 및
상기 제 1 코일의 타단 및 상기 제 2 코일의 타단을 연결하는 연결부;를 포함하되,
상기 제 1 코일, 상기 제 2 코일 및 상기 연결부는, 상호 연통되어 상기 제 1 단자에서 상기 제 2 단자에 이르는 냉매의 유동 통로를 형성하고, 전기적 도체로 이루어지며,
상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은, 길이방향의 일부 구간에서 제 1 간격으로 배치되어 비가열구간을 형성하고, 길이방향의 다른 일부 구간에서 상기 제 1 간격보다 큰 제 2 간격으로 배치되어 가열구간을 형성하고,
상기 비가열구간은, 상기 제 1 코일에 흐르는 교류 전류와 상기 제 2 코일에 흐르는 교류 전류가 소정정도 상쇄되어, 상기 가열구간에 비해 상기 피가열체의 유도 가열 효과가 작게 나타나도록 형성된, 유도가열히터.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 피가열체는, 길이방향 양단에 소정구간 형성된 나사부와, 상기 양단의 나사부 사이에 형성된 신장부를 구비하며,
상기 가열구간은, 상기 신장부에 대응되는 길이로 형성된, 유도가열히터.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 코일, 상기 제 2 코일 및 상기 연결부는, 'ㄱ'자 형태로 절곡되어, 적어도 일부가 상기 중공으로 삽입되는 수직부와, 상기 중공 외부에 배치되는 수평부를 구비하는, 유도가열히터.
피가열체의 중공으로 삽입 설치되어, 상기 피가열체를 유도 가열하는 유도가열히터에 있어서,
일단의 제 1 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되는 제 1 코일;
일단의 제 2 단자로부터 길이방향으로 연장 형성되어, 상기 제 1 코일과 인접하게 배치되는 제 2 코일; 및
상기 제 1 코일의 타단 및 상기 제 2 코일의 타단을 연결하는 연결부;를 포함하되,
상기 제 1 코일, 상기 제 2 코일 및 상기 연결부는, 상호 연통되어 상기 제 1 단자에서 상기 제 2 단자에 이르는 냉매의 유동 통로를 형성하고, 전기적 도체로 이루어지며,
상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은, 길이방향의 일부 구간에서 제 1 간격으로 배치되어 비가열구간을 형성하고, 길이방향의 다른 일부 구간에서 상기 제 1 간격보다 큰 제 2 간격으로 배치되어 가열구간을 형성하고,
상기 제 1 코일, 상기 제 2 코일 및 상기 연결부를 내측에 수용하고, 상기 제 1 코일, 상기 제 2 코일 및 상기 연결부를 감싸는 외피를 형성하는 단열튜브; 및
상기 단열튜브의 외면에 감겨지는 단열밴드;를 더 포함하되,
상기 단열튜브 및 상기 단열밴드 중 어느 하나 이상은, 테프론(teflon) 재질로 형성된, 유도가열히터.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자는, 전류 공급부와 전기적 접속되어 상기 전류 공급부로부터 유도 가열에 필요한 전류를 제공받으며, 냉각부와 연통되어 상기 냉각부로부터 상기 냉매를 공급 또는 배출하도록 형성된, 유도가열히터.