KR101604793B1

KR101604793B1 - 유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치

Info

Publication number: KR101604793B1
Application number: KR1020140130187A
Authority: KR
Inventors: 홍성태; 박기동; 황현태
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-03-18

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 코일은 이동이 가능하도록 복수로 구비되는 동작부 및 전원을 공급받아 대상부재를 가열하도록 각각의 상기 동작부 일측에 연결되는 코일을 포함한다.

Description

유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치{Induction Heating Coil and Induction Heating Apparatus Using the same}

본 발명은 유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 인덕션 코일 간의 간격을 조절하여 곡률이 다른 스프링을 균일하게 가열할 수 있는 유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉간 압연된 스테인리스 선재는 압연에 의해 경화된 조직을 복원시키고 결정립을 미세화시켜 연성을 높이기 위해 열처리장치을 이용하여 소정의 온도로 가열한 다음 서서히 냉각시키는 풀림처리를 한다.

도 1을 참조하면, 종래의 열처리 가열장치(1)는 원통 파이프 형상으로 감겨진 유도가열코일(2)과 유도가열코일(2)을 감싸는 보호파이프(3)를 포함한다.

유도가열코일(2)은 선재(A)가 여유있게 관통하여 지나가도록 코일을 나사모양으로 감아 원통 파이프 형상으로 제작되며, 전원인가시 내부를 지나는 선재(A)를 고주파 유도 가열하도록 구성되어 있다.

그러나, 도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 관통형 가열 장치는 선재나 균일한 곡률을 가지는 스프링을 가열시 균일한 가열이 가능하나, 곡률이 서로 다른 형태의 스프링의 경우 유도가열코일(2)과의 거리차이에 의해서 균일한 가열이 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제2002-0063547호.

본 발명의 실시예는 곡률이 서로 다른 스프링을 균일가열 할 수 있는 유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예인 유도 가열 코일은, 이동이 가능하도록 복수로 구비되는 동작부; 및 전원을 공급받아 대상부재를 가열하도록 각각의 상기 동작부 일측에 연결되는 코일을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 동작부는 상기 코일이 상기 대상부재와 일정간격을 유지하도록 상하좌우 방향으로 각각 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 동작부는 각각 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 코일은 각각 발열량 조절이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 대상부재는 곡률이 서로 다른 스프링인 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 코일은 길이 또는 크기의 조절이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 코일은 상기 동작부의 하부에 연결되어 원형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징; 상기 하우징의 하부에 마련되어 대상부재를 상기 하우징 내부로 이동시키는 이동부; 제1 항 또는 제2 항의 유도 가열 코일을 구비하여 상기 대상부재를 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에 의해서 가열된 상기 대상부재를 냉각하는 냉각부를 포함하는 유도 가열 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 하우징은 단열재로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각부는 상기 하우징의 천장에 구비되며, 냉각 가스를 분사하여 상기 대상부재를 냉각하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각부는 불활성 기체를 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각부는 복수의 노즐로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각부는 가스의 온도를 조절하여 냉각속도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치에 의하면, 곡률이나 간격이 서로 다른 스프링을 균일하게 가열할 수 있는 효과가 있다.

또한, 불활성 기체를 분사하여 스프링의 산화를 방지하며, 가스의 온도를 조절하여 냉각속도를 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 열처리 가열장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 관통형 스프링 코일의 가열을 나타내는 도면이고,
도 3은 곡률이 다른 스프링의 가열 상태를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 가열 코일을 나타내는 도면이고,
도 5는 도 4의 유도 가열 코일의 좌우 동작을 나타내는 도면이고,
도 6은 도 4의 유도 가열 코일의 상하 동작을 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 구성요소인 유도 가열 코일의 일실시예의 형상을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예인 유도 가열 장치의 구조를 나타내는 도면이고,

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 코일을 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 가열 코일을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 가열 코일(10)은 이동이 가능하도록 복수로 구비되는 동작부(12) 및 전원을 공급받아 대상부재(20)를 가열하도록 동작부(12)의 일측에 연결되는 코일(14)을 포함할 수 있다.

동작부(12)는 복수로 구비되며, 대상부재(20)에 따라 상하좌우 방향으로 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. 일실시예로 동작부(12)는 모터등에 연결되어 이동이 가능하며, 일정 레일을 따라 움직이도록 구비될 수 있다.

또한, 동작부(12)에 연결되는 코일(14)을 가열하기 위해 전원을 공급받으며, 가열된 코일(14)은 대상부재(20)를 가열하게 된다.

복수로 구성되는 각각의 동작부(12)는 독립적으로 제어될 수 있으며, 작동자의 지시에 따라 각각 구동할 수 있다. 동작부(12)의 구동은 대상부재(20)의 크기나 형상에 따라 자동적으로 설정되도록 할 수 있으며, 수동으로 설정하여 동작하도록 할 수 있다.

코일(14)은 동작부(12) 일측에 연결되어 대상부재(20)를 가열한다. 코일(14)은 동작부(12)의 움직이는 방향에 따라 동작부(12)의 다양한 위치에 연결될 수 있다.

일실시예로, 코일(14)은 상하로 이동하는 동작부(12)의 하면에 연결될 수 있으며, 동작부(12)의 전류를 받아 가열될 수 있다. 이러한 코일(14)은 전도성을 가지는 금속으로 형성될 수 있다.

코일(14)은 대상부재(20)의 균등가열을 위해 타원의 형상으로 형성될 수 있으며, 대상부재(20)에 따라 길이나 크기의 조절이 가능하다. 이러한 코일(14)의 크기나 형상, 재질에는 제한이 없으며, 다양한 재질이나 형상 또는 크기로 변형실시가 가능하다.

구동부(12)와 코일(14)을 포함하는 유도 가열 코일(10)은 대상부재(20)의 형상에 따라 위치와 크기를 변경할 수 있으며, 이러한 변경에 의해 대상부재(20)를 균등하게 가열할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예인 유도 가열 코일의 좌우 동작을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예인 유도 가열 코일의 상하 동작을 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 유도 가열 코일(10)의 동작부(12)는 대상부재(20)의 삽입위치에 따라 개별적으로 동작이 가능하다.

일실시예로 대상부재(20)가 곡률이 서로 다른 스프링의 경우, 반복되는 스프링의 간격이나 크기가 서로 다르게 형성된다. 종래의 유도 가열 장치(100)에 사용되는 코일(14)은 곡률이 서로 다른 스프링을 균일하게 가열하지 못하는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명의 바람직한 실시예인 유도 가열 코일(10)은 스프링 사이의 간격이 서로 다르더라도 도 5에 나타나는 d3 와 같이, 동작부(12)의 간격 조절을 통하여 복수의 유도 가열 코일(10)을 스프링 사이에 삽입할 수 있으며, 곡률이 다른 스프링을 균일하게 가열하도록 할 수 있다.

또한, 각각의 스프링의 중심부의 높이가 서로 다르더라도 도 6에 나타나는 D1 내지 D5와 같이 유도 가열 코일(10)의 높이를 서로 다르게 삽입할 수 있으며, 이를 통해 곡률이 다른 스프링을 균일하게 가열할 수 있다.

이러한 유도 가열 코일(10)은 스프링에 집중적으로 하중이 가해지는 위치 등을 고려하여 각각의 발열량이 조절될 수 있다.

특정부위에 온도를 높이거나 낮추어 가열을 하여 스프링이 요구하는 특성을 만족시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 구성요소인 유도 가열 코일의 일실시예의 형상을 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 원형의 스프링을 가열하기 위해서 유도 가열 코일(10)은 원형의 형상으로 형성될 수 있다. 일실시예로, 코일(14)은 동작부(12)에 연결되며, 원형의 형상으로 형성될 수 있다. 스프링의 크기에 따라 코일(14)의 직경은 변화될 수 있다.

한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치(100)를 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 유고 가열 코일(14)에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예인 유도 가열 장치(100)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서, 도 4 내지 도 7과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이들 도면을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 또 다른 실시예인 유도 가열 장치(100)는 하우징(110), 하우징(110)의 하부에 마련되어 대상부재(20)를 이동시키는 이동부(140), 상기에서 언급된 유도 가열 코일(10)을 구비하는 가열부(120) 및 상기 대상부재(20)를 냉각하는 냉각부(130)를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 대상부재(20)가 이동하는 공간으로 가열부(120)와 냉각부(130)를 수용한다. 일실시예로 하우징(110)은 내부가 비어있는 상자의 형상으로 형성될 수 있으며, 하우징(110)의 벽은 단열재로 형성될 수 있다. 단열재는 하우징(110)의 내벽 또는 외벽에 부착될 수 있으며, 하우징(110) 자체가 단열재로 형성될 수 있다. 단열재는 사용자의 편의에 따라 다양한 재질로 변형실시가 가능하다.

가열부(120)는 대상부재(20)가 하우징(110)으로 진입시 가열하는 곳으로 동작부(12)와 코일(14)을 포함하는 유도 가열 코일(10)을 구비한다. 상기 언급한 바와 같이 유도 가열 코일(10)은 대상부재(20)의 균등한 가열을 위해 위치를 조절할 수 있으며, 동작부(12)는 상하좌우로 이동이 가능하다. 또한 복수로 구성되는 동작부(12)는 독립적으로 제어되며, 동작부(12) 각각에 구비되는 코일(14)은 크기와 위치가 조절이 가능하다. 동작부(12)에 연결되는 코일(14)은 각각의 발열량을 조절이 가능하며, 곡률이 다른 스프링의 균일가열을 위해 원형상을 가질 수 있다.

냉각부(130)는 가열부(120)에서 가열된 대상부재(20)를 냉각할 수 있다. 냉각부(130)는 가열부(120)에 의해서 가열되는 대상부재(20)의 표면이 산화되거나 탈탄되는 것을 방지하기 위해 대상부재(20)를 냉각시킨다.

이러한 냉각부(130)는 하우징(110)의 일 방향 또는 복수의 방향에 위치할 수 있으며, 복수로 구비되어 냉각효율을 향상시킬 수 있다. 냉각부(130)는 가열된 대상부재를 냉각시키기위해 주변 온도를 낮추거나 가스를 분사하는 등의 다양한 방법이 사용될 수 있다.

일실시예로, 냉각부(130)는 복수의 노즐이 하우징(110)의 천장에 구비될 수 있으며, 냉각부(130)에서는 불활성 기체를 분사하여 대상부재(20)가 산화하는 것을 방지할 수 있다. 냉각부(130)에 사용되는 불활성 가스로는 수소가스나 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 불활성 기체가 분사될 수 있다.

냉각부(130)는 분사가스의 온도를 조절하여 대상부재(20)의 냉각속도를 제어할 수 있으며, 가스분사를 통한 냉각속도를 제어함으로 냉각로의 길이를 줄일 수 있다.

이동부(140)는 하우징(110)의 하부에 구비되어 대상부재(20)를 이동시킨다. 일실시예로, 이동부(140)는 하우징(110)의 하부에서 컨베이어 벨트와 같이 하우징(110)을 통과하도록 구비될 수 있으며, 이동시 가열부(120)와 냉각부(130)를 지나가도록 설치되는 레일 위를 통과할 수 있다.

이동부(140)에 위치하는 대상부재(20)가 하우징(110)내부로 유입된 후, 가열부(120)에 구비되는 구동부(12)가 동작하여 대상부재(20)에 맞추어 위치한 후 대상부재(20)를 가열한다. 냉각부(130)에서는 가열된 대상부재(20)를 향해 냉각가스를 분사하여 대상부재(20)의 냉각속도를 조절하여 대상부재(20)의 산화를 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 코일 및 이를 이용한 유도 가열 장치에 의하면, 곡률이나 간격이 서로 다른 스프링을 균일하게 가열할 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 유도 가열 코일 12 : 동작부
14 : 코일
20 : 대상부재
100 : 유도 가열 장치
110 : 하우징
120 : 가열부
130 : 냉각부
140 : 이동부

Claims

이동이 가능하도록 복수로 구비되는 동작부; 및
전원을 공급받아 대상부재를 가열하도록 각각의 상기 동작부 일측에 연결되는 코일;
을 포함하며,
상기 코일은 길이 또는 크기의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일.
제1 항에 있어서,
상기 동작부는 상기 코일이 상기 대상부재와 일정간격을 유지하도록 상하좌우 방향으로 각각 이동하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 동작부는 각각 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일.
제3 항에 있어서,
상기 코일은 각각 발열량 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일.
제1 항에 있어서,
상기 대상부재는 곡률이 서로 다른 스프링인 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 코일은 상기 동작부의 하부에 연결되어 원형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 코일.
하우징;
상기 하우징의 하부에 마련되어 대상부재를 상기 하우징 내부로 이동시키는 이동부;
제1 항 또는 제2 항의 유도 가열 코일을 구비하여 상기 대상부재를 가열하는 가열부; 및
상기 가열부에 의해서 가열된 상기 대상부재를 냉각하는 냉각부
를 포함하는 유도 가열 장치.
제8 항에 있어서,
상기 하우징은 단열재로 구비되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제8 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 하우징의 천장에 구비되며,
냉각 가스를 분사하여 상기 대상부재를 냉각하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제10 항에 있어서,
상기 냉각부는 불활성 기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제8 항에 있어서,
상기 냉각부는 복수의 노즐로 구비되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제10 항에 있어서,
상기 냉각부는 가스의 온도를 조절하여 냉각속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.