KR101688073B1 - 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공의 원형 파이프 형상으로 양 단부 외주면에 각각 나사산이 형성되어 서로 대향하는 제1결속부와 제2결속부를 체결시키고, 길이방향을 따라서 내부 중심에 설치홀이 형성된 히팅볼트; 상기 히팅볼트의 길이방향을 따라서 설치홀 내부에 삽입되고, 본체로부터 공급된 전원을 통하여 유도 가열하여 상기 히팅볼트를 가열하며, 온도 변화에 따라 인장 또는 압축하도록 상기 히팅볼트의 신장률을 변화시키는 가열부 및 상기 가열부와 결합되어 상기 히팅볼트 내부에 삽입되며, 상기 히팅볼트의 내주면에 선택적으로 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템을 제공한다.

Description

온도 센서를 구비한 유도 가열시스템{Induction Heating system for Heating-bolt}

본 발명은 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템에 관한 것으로, 고주파의 전자기장을 이용한 유전가열 또는 유도가열을 통하여 히팅볼트를 가열하는 고주파 유도 가열장치용 히터 체결장치에 관한 것이다.

발전소나 각종 산업 플랜트 등에 사용되는 대형 터빈, 고압 밸브, 내연기관 등에는 히팅볼트를 이용하여 체결이 이루어지고 있다.

이러한 히팅볼트는 중공을 구비한 형태의 볼트부재로서 고온 또는 고압으로 운용되는 대형 터빈 등에 있어서 충분한 결합력을 유지할 수 있도록 그 체결 또는 탈거 시, 유도 가열기 등을 통해 가열 신장이 이루어지게 된다.

히팅볼트의 가열 신장량은 히팅볼트가 적절한 결합력을 유지하는데 매우 중요한 요소이며, 히팅볼트가 지나치게 가열 신장되거나 또는 너무 적게 신장되는 경우, 히팅볼트의 파손이나 케이싱의 변형, 너트의 풀림이나 조임력 저하로 인한 결합성능 저하 등의 문제를 일으킬 수 있다.

이때 히팅볼트의 신장을 위해 사용되는 유도 가열기는 강한 고주파의 전자기장에 물체를 놓고 가열하는 방식으로 라디오 히터(radio heater)라고도 한다.

그리고 고주파 가열방식에는 유전가열(誘電加熱)과 유도가열(誘導加熱) 방식이 있다.

여기서 유전가열은 고주파 전기장 속에 절연물(絶緣物)을 놓으면 절연물의 유전체 손실 때문에 피가열체 자체가 발열하는 원리이고, 유도가열은 고주파 자기장 속에 전기적 양도체(良導體)를 놓으면 양도체에 생기는 맴돌이전류의 손실이나 히스테리시스(hysteresis) 손실 때문에 스스로 발열하는 원리에 의한다.

이러한 유전가열 방식은 목재의 건조나 접착(接着), 고무의 가황(加黃), 합성수지의 성형, 가공, 비닐막의 접착(고주파 접착), 섬유류의 건조, 농어산물의 가공, 살충, 살균, 식품의 조리(전자 레인지) 등에 응용되고 있다. 대체로 고주파로 되면 될수록 발열량이 증가하지만, 피가열체가 커지면 골고루 가열되지 않으므로, 사용 주파수는 피가열체에 따라 수 KHz에서 수 GHz까지를 사용한다. 고주파를 가하는 전극에는 평판전극(平板電極), 격자상전극 (格子狀電極), 동축전극(同軸電極)이 있으며, 주파수가 높아지면 공동공진기상 (空胴共振器狀)으로 한 것도 있다. 이 가열방법의 특징은 열전도율이 낮은 절연물이 피가열체일 경우라도 피가열체 자체의 발열로 효율이 좋다는 것과 필요한 곳을 선택해서 가열할 수 있다는 점이다.

또한 유도가열 방식은 금속합금의 용융, 담금질, 풀림, 용접, 경납땜, 단조 등이나, 반도체 공업에서 게르마늄이나 실리콘의 용융정제 단결정 제조 등에 이용된다. 사용 주파수는 주파수가 높아지면 높아질수록 맴돌이전류가 양도체의 표면에만 흐르고 내부로 침입하지 않게 되므로, 용해할 때는 비교적 낮은 주파를 사용하고, 금속의 표면 담금질 등 표면만을 가열할 때는 비교적 높은 주파를 사용한다. 이 가열방법의 특징은 열전도율이 높은 금속을 국부적으로 가열 또는 용해할 수 있다는 것, 진공 속에서 순도가 높은 금속용해가 된다는 점이다.

따라서 유도가열 방식을 이용하여 히팅볼트를 가열하는 경우, 히팅볼트의 가열이 용이하고, 가열시간을 줄일 수 있기 때문에 대형 플랜트에 체결된 히팅볼트의 체결 또는 탈거가 용이해지는 장점이 있다.

그러나 이러한 고주파 유도 가열장치를 통하여 히팅볼트를 가열하면서, 히팅볼트의 설정된 구간별로 정확한 온도를 측정하는데 어려움이 있어 히팅볼트가 가지는 물성에 의한 응력이나 연신율 등이 변화하는 것을 예측하는데 문제점이 지적되고 있다.

따라서 히팅볼트의 신장된 양에 따라서 체결과 탈거가 이루어질 뿐, 가열 과정에서 히팅볼트가 국부적으로 과열되면서 인장강도, 항복강도 등의 물성치가 변형된 것을 측정하기는 어렵기 때문에, 현저히 강도가 떨어진 히팅볼트를 재사용 하여 안전사고가 발생하거나, 또는 플랜트 전반에 막심한 피해가 발생하는 등의 문제점이 발생하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 보다 상세하게는 히팅볼트의 내부 또는 외부에서 가열된 히팅볼트의 온도를 설정된 구간별로 측정함으로써 국부적으로 물성치가 변형되는 것을 방지하고, 일정한 온도로 가열하여 신장율을 균일하게 유지하며, 이로 인해 안전사고 또는 산업재해가 발생하는 것을 방지할 수 있는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중공의 원형 파이프 형상으로 양 단부 외주면에 각각 나사산이 형성되어 서로 대향하는 제1결속부와 제2결속부를 체결시키고, 길이방향을 따라서 내부 중심에 설치홀이 형성된 히팅볼트; 상기 히팅볼트의 길이방향을 따라서 설치홀 내부에 삽입되고, 본체로부터 공급된 전원을 통하여 유도 가열하여 상기 히팅볼트를 가열하며, 온도 변화에 따라 인장 또는 압축하도록 상기 히팅볼트의 신장률을 변화시키는 가열부 및 상기 가열부와 결합되어 상기 히팅볼트 내부에 삽입되며, 상기 히팅볼트의 내주면에 선택적으로 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템을 제공한다.

상기 온도센서부는 상기 설치홀 내부에 일 단부가 삽입되고 온도 감지 시 상기 히팅볼트의 내주면에 접촉하여 온도를 측정하는 접촉부재와, 상기 접촉부재를 감싸도록 구비되어 상기 접촉부재의 이송을 안내하는 안내부재를 구비하고, 상기 가열부와 함께 절연부로 감싸지는 센싱부와, 상기 접촉부재와 안내부재의 타 단부가 연결되어 온도 감지 시 상기 접촉부재를 선택적으로 이송시키는 스위치부를 포함할 수 있다.

상기 스위치부는 사용자가 파지할 수 있도록 형성된 몸체와, 상기 몸체 상에 탄력적으로 결합되어 사용자가 가압하는 압력을 전달하는 전달부재와, 상기 전달부재가 일 측에 결합되고, 타 측에 상기 센싱부가 연결되어 상기 전달부재로부터 제공된 압력을 상기 접촉부재에 탄력적으로 전달하는 스위칭부재를 포함할 수 있다.

상기 온도센서부는 상기 스위치부에 연결되는 복수개의 센싱부를 구비하며, 상기 센싱부는 설정된 길이별로 또는 일정한 길이차를 가질 수 있다.

상기 본체는 외부 급수시설과 연결되어 공급된 냉각수를 저장 또는 분기하여 냉각이 필요한 영역으로 공급하는 냉각수 공급라인을 포함할 수 있다.

상기 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템은 상기 본체와 가열부 사이에 구비되어 상기 본체로부터 가열부로 공급될 전원을 연결하는 전원 케이블과, 상기 가열부의 일 단부에 구비되어 상기 전원 케이블과 연결되는 커넥터를 더 포함할 수 있다.

상기 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템은 상기 냉각수 공급라인으로부터 공급된 냉각수를 통하여 상기 전원 케이블의 외부 또는 내부를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템은,

첫째, 가열에 의해 체결 또는 탈거가 이루어지기 때문에 제1결속구와 제2결속구를 견고하게 결합할 수 있고,

둘째, 견고한 결합력을 통하여 안전사고가 발생하는 것을 방지함과 동시에, 이에 따른 산업재해가 발생하는 것을 방지할 수 있으며,

셋째, 히팅볼트의 내부 온도를 정확하게 파악할 수 있기 때문에 히팅볼트의 물성을 변형시키지 않는 범위에서 균일하고 신속한 가열이 가능하고,

넷째, 히팅볼트의 온도를 확인할 때 선택적으로 온도센서부를 조작할 수 있기 때문에 불필요하게 온도센서부가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 히팅볼트가 제1결속부와 제2결속부를 체결한 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 히팅볼트의 내부 설치홀에 가열부와 센싱부가 절연부로 감싸져서 삽입된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 히팅볼트 내부에 삽입되는 가열부와 온도 센서부를 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 히팅볼트 내부에 삽입되는 가열부와 온도 센서부를 도시하는 정면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 온도센서부의 스위치부를 부분적으로 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템의 제어방법을 도시하는 플로우차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템을 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 히팅볼트가 제1결속부와 제2결속부를 체결한 상태를 도시하는 단면도이며, 도 3은 도 2에 나타낸 히팅볼트의 내부 설치홀에 가열부와 센싱부가 절연부로 감싸져서 삽입된 상태를 도시하는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템(100)은 본체(110)와, 상기 본체(110)와 연결되어 고주파 유도가열을 제공하고 자체 냉각되는 가열부(130)와, 상기 가열부(130)를 통하여 실직적으로 가열이 이루어짐으로써 제1결속부(30)와 제2결속부(40)를 체결하는 히팅볼트(140)와, 상기 가열부(130)와 결합되어 상기 히팅볼트(140) 내부에 삽입되며, 상기 히팅볼트(140)의 내주면에 선택적으로 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서부(150)를 포함한다.

따라서 상기 본체(110)는 적정 전압과 전류를 상기 가열부(130)에 인가하고, 동시에 수냉식 냉각작용이 이루어진다.

또한 상기 본체(110)는 외부 급수시설과 연결되어 공급된 냉각수를 저장 또는 분기하여 냉각이 필요한 영역으로 공급하는 냉각수 공급라인(112)을 포함한다. 상기 냉각수 공급라인(112)은 예컨대 상수도에 직접 연결되어 냉각수를 공급받으며, 도면에 도시하지는 않았지만 일부 공급받은 냉각수를 저장할 수도 있다. 냉각이 필요한 영역은 예컨대 상기 본체(110), 전원 케이블(120), 가열부(130) 등이 될 수 있다. 상기 전원 케이블(120)은 유도 가열의 특성상 높은 전류 또는 전압이 요구되기 때문에 이를 냉각시키는 경우, 상기 전원 케이블(120)의 직경을 줄일 수 있어 제조비용을 절감할 수 있는 효과도 있다. 따라서 상기 전원 케이블(120)의 외부 또는 내부에는 상기 전원 케이블(120)을 냉각시키는 냉각부(121)를 구비한다. 상기 냉각부(121)는 상기 냉각수 공급라인(112)과 연결되어 상기 전원 케이블(120)의 내부 또는 외부를 냉각시키고, 또한 상기 가열부(130)에 냉각수를 전달하는 기능을 수반할 수 있다. 이렇게 공급된 냉각수는 상기 전원 케이블(120)과 가열부(130)를 냉각시킨 후 상기 본체(110)로 회수된 후 외부로 배출된다.

또한 상기 냉각수 공급라인(112)은 비상 시 냉각수를 공급할 수 있도록 소화전에 연결될 수도 있다.

또한 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 본체(110) 내부에는 외부로부터 본체(110)로 공급되는 전원을 제어하는 파워 서플라이 유닛(power supply unit)이 구비된다. 파워 서플라이 유닛은 유도가열에 적합한 전류와 전압을 공급하고 또한 적정 주파수를 생성하는 기능을 제공한다. 그리고 상기 본체(110)는 이러한 전류와 전압을 비롯하여 주파수, 유무효전력 등을 제어하는 제어부(미도시)가 마련된다. 제어부는 이러한 유도가열 시스템(100)의 출력을 조절하여 균일한 온도로 상기 가열부(130)가 운전하도록 제어하고, 또한 과열을 방지하는 기능을 제공한다. 또한 제어부는 상기 가열부(130)가 비정상적으로 과열되거나, 또는 다른 영역에 비하여 온도 변화율이 증감하는 것을 감지하고, 이에 따라 균일하게 상기 히팅볼트(140)가 가열되도록 제어한다. 게다가 제어부는 상기 가열부(130)의 가열온도를 조절하되, 상기 히팅볼트(140)가 설정된 온도 범위를 초과하는 경우 상기 가열부(130)의 전원을 차단하고, 전원이 차단된 상태를 사용자에게 알리도록 제어할 수 있다.

따라서 상기 가열부(130)에 공급된 전원에 의해 상기 히팅볼트(140)는 단시간에 신장될 수 있고, 체결 또는 탈거에 따른 분해조립 또는 정비에 따른 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

상기 본체(110)에는 일 측에 결합구(111)가 형성된다. 상기 결합구(111)는 상기 본체(110)의 일 측면으로부터 내측으로 들어간 형상으로 형성되고, 상기 결합구(111) 내부에는 상기 전원 케이블(120)이 결합된다. 물론 상기 전원 케이블(120)을 결합할 수 있는 단자(미도시)가 외부에 노출되도록 구비될 수도 있다.

그리고 상기 전원 케이블(120)에는 가열부(130)가 결합된다. 이때 상기 전원 케이블(120)과 가열부(130)의 일 단부에는 커넥터(131)가 구비된다. 따라서 상기 전원 케이블(10)과 가열부(130)는 선택적으로 탈착이 가능하도록 결합된다.

도 2에 도시된 제1결속부(30)와 제2결속부(40)는 예컨대 대형 터빈의 본체와 커버(케이싱)에 해당될 수 있다. 따라서 히팅볼트(140)를 이용하여 견고한 결합이 이루어져야만 하는 상기 제1결속부(30)와 제2결속부(40)의 체결이 이루어진다.

이때 상기 히팅볼트(140)는 상기 제1결속부(30)와 제2결속부(40) 사이에서 가열된 상태로 체결되며, 길이방향을 따라서 신장된 상태로 체결되고, 이후 온도가 감소하여 상기 히팅볼트(140)의 길이가 줄어들면서 상기 제1결속부(30)와 제2결속부(40) 사이를 체결하게 된다.

상기 가열부(130)는 상기 본체(110)에서 공급된 고주파 전류를 전달받아 상기 히팅볼트(140) 내부에서 유도가열이 이루어짐과 동시에, 내부에는 상기 냉각수 공급라인(112)으로부터 공급된 냉각수가 순환하여 수냉식 냉각이 이루어진다.

예컨대, 상기 가열부(130)는 공급된 전류를 통해 히팅볼트(140) 주변에 고주파 자기장을 형성할 수 있으며, 이로 인하여 고주파 자기장 내에서 맴돌이전류(eddy current) 손실이나 히스테리시스(hysteresis) 손실에 의해 발열 될 수 있다. 이와 같은 유도 가열의 원리는 당해 분야에서 공지된 것인바, 보다 상세한 설명은 생략한다.

도면에 표기하고 설명하지 않은 참조부호 '152'는 접촉부재로써 상기 히팅볼트(140)의 내부에 선택적으로 접촉하는 구성이며, '153'은 안내부재로써 상기 접촉부재(152)가 상기 히팅볼트(140) 내부에서 출입하도록 감싸는 구성으로 상세한 설명은 후기한다.

도 4는 도 3에 나타낸 히팅볼트 내부에 삽입되는 가열부와 온도 센서부를 도시하는 평면도이고, 도 5는 도 3에 나타낸 히팅볼트 내부에 삽입되는 가열부와 온도 센서부를 도시하는 정면도이며, 도 6은 도 5에 나타낸 온도센서부의 스위치부를 부분적으로 확대하여 도시하는 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 온도센서부(150)는 상기 설치홀(141) 내부에 일 단부가 삽입되고 온도 감지 시 상기 히팅볼트(140)의 내주면에 접촉하여 온도를 측정하는 접촉부재(152)와, 상기 접촉부재(152)를 감싸도록 구비되어 상기 접촉부재(152)의 이송을 안내하는 안내부재(153)를 구비하고, 상기 가열부(130)와 함께 절연부(132)로 감싸지는 센싱부(151)와, 상기 접촉부재(152)와 안내부재(153)의 타 단부가 연결되어 온도 측정 시 상기 접촉부재(152)를 선택적으로 이송시키는 스위치부(155)를 포함한다.

상기 접촉부재(152)는 상기 스위치부(155)의 작동에 의해 상기 안내부재(153) 내부에서 이송되며, 상기 히팅볼트(130)의 내부에 형성된 설치홀(141)의 내주면에 접촉하도록 선택적으로 돌출된다. 여기서 상기 접촉부재(152)가 선택적으로 돌출되는 이유는 상기 히팅볼트(140)의 온도를 감지할 때에만 돌출되어 상기 접촉부재(152)의 마모 또는 간섭을 최대한 억제하고, 또한 상기 센싱부(151)가 히팅볼트(140) 내부로 삽입되는 과정에서 상기 접촉부재(152)의 돌출된 부분이 절곡되거나 파손되는 것을 방지하기 위함이다. 물론 상기 설치홀(141)의 내주면에 접촉하면서 이물질이 묻거나 오염되면서 오작동 또는 온도 감지에 따른 오차가 발생하는 것을 방지할 수도 있다.

그리고 상기 접촉부재(152) 또는 센싱부(151)는 상기 설치홀(141) 내부에서 복수개가 배치되고, 상기 설치홀(141)의 길이방향을 따라서 설정된 길이별로 등 간격으로 배치될 수 있다. 또는 설정된 길이별로 설정된 영역 마다 배치되도록 할 수 있다. 이때 상기 안내부재(153)도 상기 접촉부재(152)의 출입을 안내하기 위해서 이에 대응하는 개수대로 배치될 수 있다.

상기 센싱부(151)는 상기 가열부(130)에 인접하게 배치되는 만큼, 상기 가열부(130)의 유도 가열에 의해 가열되지 않도록 비금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 유도 가열에 영향을 받지 않는 재질이라면 이에 한정되지 않고 어떠한 온도센서의 종류도 적용이 가능하다.

상기 스위치부(155)는 사용자가 파지할 수 있도록 형성된 몸체(156)와, 상기 몸체(156) 상에 탄력적으로 결합되어 사용자가 푸시버튼(155a)에 가압하는 압력을 전달하는 전달부재(157)와, 상기 전달부재(157)가 일 측에 결합되고, 타 측에 상기 센싱부(151)가 연결되어 상기 전달부재(157)로부터 제공된 압력을 상기 접촉부재(152)에 탄력적으로 전달하는 스위칭부재(158)를 포함하여 사용자로 하여금 휴대가 가능하도록 하는 구조를 가지며, 물론 상기 본체(110) 내부에 장착되거나, 상기 본체(110)의 제어부(미도시)에서도 작동하도록 구성할 수도 있다.

상기 스위치부(155)는 푸시버튼 방식이 적용된다. 물론 다른 방식의 로터리, 택, 로커스, 하네스, 마그네틱 스위치 등이 선택적으로 적용될 수 있음은 물론이다.

먼저 상기 전달부재(157)는 상기 몸체(156) 상에서 탄성 복원력이 항시 유지되도록 결합된다. 따라서 사용자가 푸시버튼(155a)을 가압하더라도 원위치로 복원되는 힘이 작용된다. 상기 푸시버튼(155a)은 한 번 누르면 상기 접촉부재가 돌출되고, 다시 한 번 누르면 접촉부재가 원위치하는 얼터니트 타입과 또는 누르는 순간에만 상기 접촉부재가 돌출되는 노멀 오픈타입 모두가 적용 가능하다. 따라서 온도 검출에 따른 센싱 시간에 따라 오래 걸리는 경우 얼터니트 타입을 적용하고, 수 초 만에 완료되는 경우 노멀 오픈타입을 적용하는 것이 바람직하다.

상기 전달부재(157)는 상기 푸시버튼(155a)의 작동에 복원력을 제공하지만, 상기 스위칭부재(158)는 상기 접촉부재(152)의 복원에 작용한다.

상기 스위칭부재(158)는 상기 전달부재(157)에 푸시버튼(155a)으로부터 제공된 가압력이 전달되고, 이때 스위칭부재(158)에 전달된 가압력은 상기 접촉부재(152)로 전달된다. 그리고 상기 스위칭부재(158)는 상기 전달부재(157)에서 공급받은 가압력을 오롯이 전달하지 않고, 탄력적으로 전달한다. 즉 상기 스위칭부재(158)에 전달된 가압력이 상기 접촉부재(152)에 그대로 전달되는 경우 상기 접촉부재(152)와 히팅볼트(140)가 접촉하면서 구부러지거나 파손될 위험이 있기 때문이다. 따라서 스위칭부재(158)에 전달된 가압력은 상기 접촉부재(152)를 밀어내면서 단부를 돌출시키되, 상기 접촉부재(152)와 히팅볼트(140)가 접촉하는 순간 나머지 스위칭부재(158)에 전달되는 힘은 상기 스위칭부재(158)에 탄성 복원력으로 저장된다. 이를 통해서 상기 접촉부재(152)의 단부와 히팅볼트(140)의 내주면 사이의 거리를 별도로 설정하지 않아도 자동으로 상기 접촉부재(152)와 히팅볼트(140)가 접촉하는 순간까지만 상기 접촉부재(152)가 이동하고, 또한 이동에 필요한 힘이 전달된다.

따라서 본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템(100)에 따르면 상기 온도센서부(150)를 통하여 히팅볼트(140)의 실질적인 온도를 정확하게 파악할 수 있어 히팅볼트(140)의 파손을 방지하며, 더불어 히팅볼트(140)를 안전하게 재사용할 수 있는 효과가 있다. 또한 온도 측정과정에서 상기 온도센서부(150)가 파손되거나 오염되는 것을 방지할 수 있기 때문에 측정 오차를 줄일 수 있고, 기대수명을 증대시킬 수 있는 효과가 기대된다.

도 7은 본 발명에 따른 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템의 제어방법을 도시하는 플로우차트이다.

도 7을 참조하면,본 발명의 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템의 제어방법(S100)은 체결될 히팅볼트의 종류에 따른 크기, 재질, 강도, 연신율에 대한 정보를 입력하는 단계(S110)와, 입력된 상기 히팅볼트의 정보를 토대로 가열부를 통하여 히팅볼트를 가열하는 단계(S120)와, 상기 히팅볼트의 내부 설치홀에 길이방향을 따라서 배치된 온도 센서부를 통하여 설정된 구간별로 온도를 측정하는 온도 측정단계(S130) 및 상기 히팅볼트의 온도 변화에 대응하여 제어부를 통해 상기 가열부를 제어하는 단계(S140)를 포함한다.

먼저 상기 정보를 입력하는 단계(S110)는 히팅볼트의 종류에 따라서 길이, 폭, 지름과 같은 크기에 대한 정보를 입력하고, 인장강도, 항복강도, 연실율 등에 관한 정보도 입력한다. 예컨대, 기성품으로 제조되는 상기 히팅볼트의 경우 이러한 정보가 데이터화 되어 별도 입력하지 않고, 상기 제어부에서 히팅볼트의 종류를 설정함으로써 대체할 수도 있다.

이렇게 입력받은 정보를 통하여 상기 제어부는 히팅볼트를 구분하며, 이를 근거로 상한 가열온도를 제한하게 된다.

그리고 상기 가열부를 통해 히팅볼트를 가열하는 단계(S120)가 진행된다.

상기 히팅볼트를 가열하는 단계(S120)는 설정된 시간, 설정된 온도, 설정된 주파수 범위에서 가열이 이루어진다. 그리고 상기 히팅볼트를 가열하는 단계(S120)에서 상기 가열부 내부에는 외부에서 공급된 냉각수가 유입되어 상기 가열부를 냉각한 후 다시 본체로 회수된 후 외부로 배출된다.

상기 온도 측정단계(S130)는 온도 센서부가 히팅볼트의 각 구간별로 온도를 측정하여 이를 상기 제어부로 전달한다. 물론 상기 온도 측정단계(S130)는 상기 온도 센서부들이 실시간으로 측정된 온도를 전달할 수도 있고, 설정된 시간마다 측정된 온도를 전달하도록 제어할 수 있다. 그리고 상기 온도 센서부는 상기 히팅볼트와 접촉식 또는 비접촉식으로 온도를 측정할 수 있다.

이때 상기 온도 측정단계(S130)는 상기 히팅볼트의 내주면과 온도센서부가 접촉하여 온도를 측정할 수 있도록 스위치부 작동단계(S121)를 포함한다.

상기 스위치부 작동단계(S121)는 온도를 측정할 때 사용자가 스위치부를 작동하여 센싱부가 상기 히팅볼트의 내주면과 접촉하도록 하는 단계로, 온도를 측정하는 공정이 완료되면 다시 스위치부를 작동하여 센싱부와 히팅볼트의 접촉이 해제되도록 작동한다. 이로써 센싱부가 불필요한 다른 구성과의 접촉을 방지하여 마모 또는 오염되는 것을 방지할 수 있기 때문에 온도 검출의 오차를 줄일 수 있다.

상기 가열부를 제어하는 단계(S140)는 상기 온도 측정단계(S130)에서 획득된 데이터를 근거로 상기 제어부를 통하여 상기 가열부가 히팅볼트를 가열하는 시간, 온도, 전류, 전압, 주파수를 일 군으로 하여 적어도 하나 이상을 조정하여 상기 히팅볼트의 설정된 가열온도로 조절하는 온도 조절단계(S141)를 포함한다.

상기 온도 조절단계(S141)는 상기 온도 측정단계(S130)에서 온도가 낮은 구간의 온도를 높여주고, 반대로 온도가 높은 구간의 온도를 낮혀주는 과정을 위해서 수반된다. 따라서 히팅볼트가 균일하게 가열되고, 국부적인 부분에서 지나치게 과열되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고 상기 온도 조절단계(S141)는 상기 히팅볼트의 인장강도, 항복강도, 연신율 중 적어도 어느 하나가 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 가열부의 전원을 차단하거나 전원의 출력을 감소시키도록 할 수 있다. 또한 상기 온도 조절단계(S141)는 전원이 차단되는 경우, 작업자가 인지할 수 있도록 이를 알리는 알람단계(S142)를 포함한다.

따라서 히팅볼트의 온도가 균일하게 증가되기 때문에 체결 또는 탈거된 상태의 히팅볼트를 재사용 하더라도 안전에 전혀 문제가 없어 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 가열부의 전원이 차단된 상태를 작업자가 신속하게 파악할 수 있기 때문에 상기 히팅볼트를 재가열하는 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따른 유지보수 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100 : 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템
110 : 본체 120 : 전원 케이블
130 : 가열부 140 : 히팅볼트
150 : 온도 센서부

Claims (6)

1. 외부로부터 공급된 전원이 연결되고, 급수 시설에서 공급된 냉각수를 저장 또는 분기하는 냉각수 공급라인을 구비한 본체;
   중공의 원형 파이프 형상으로 양 단부 외주면에 각각 나사산이 형성되어 서로 대향하는 제1결속부와 제2결속부를 체결시키고, 길이방향을 따라서 내부 중심에 설치홀이 형성된 히팅볼트;
   상기 히팅볼트의 길이방향을 따라서 설치홀 내부에 삽입되고, 상기 본체로부터 공급된 전원을 통하여 유도 가열하여 상기 히팅볼트를 가열하며, 온도 변화에 따라 인장 또는 압축하도록 상기 히팅볼트의 신장률을 변화시키는 가열부 및
   상기 가열부와 결합되어 상기 히팅볼트 내부에 삽입되며, 상기 히팅볼트의 내주면에 선택적으로 접촉하여 온도를 측정하는 온도센서부를 포함하고,
   상기 온도센서부는 상기 설치홀 내부에 일 단부가 삽입되고 온도 감지 시 상기 히팅볼트의 내주면에 접촉하여 온도를 측정하는 접촉부재와 상기 접촉부재를 감싸도록 구비되어 상기 접촉부재의 이송을 안내하는 안내부재를 구비하고 상기 가열부와 함께 절연부로 감싸지는 센싱부와, 상기 접촉부재와 안내부재의 타 단부가 연결되어 온도 감지 시 상기 접촉부재를 선택적으로 이송시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위치부는,
   사용자가 파지할 수 있도록 형성된 몸체와,
   상기 몸체 상에 탄력적으로 결합되어 사용자가 가압하는 압력을 전달하는 전달부재와,
   상기 전달부재가 일 측에 결합되고, 타 측에 상기 센싱부가 연결되어 상기 전달부재로부터 제공된 압력을 상기 접촉부재에 탄력적으로 전달하는 스위칭부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 온도센서부는,
   상기 스위치부에 연결되는 복수개의 센싱부를 구비하며, 상기 센싱부는 설정된 길이별로 또는 일정한 길이차를 가지는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템.
5. 청구항 1있어서,
   상기 본체와 가열부 사이에 구비되어 상기 본체로부터 가열부로 공급될 전원을 연결하는 전원 케이블과,
   상기 가열부의 일 단부에 구비되어 상기 전원 케이블과 연결되는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 냉각수 공급라인으로부터 공급된 냉각수를 통하여 상기 전원 케이블의 외부 또는 내부를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서를 구비한 유도 가열시스템.

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