KR101773500B1 - 용접예열히터 - Google Patents

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KR101773500B1
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Abstract

본 발명에 따른 용접예열히터는, 상하로 배치되는 상부 및 하부내열천과, 상기 상부 및 하부내열천의 사이에 개재되는 도선 및 상기 도선과 연결되어 전원을 인가하는 전원접속장치를 포함하는 용접예열히터에 있어서, 상기 도선은 열을 방출하는 발열부; 및 양단이 각각 상기 발열부 및 전원접속장치와 연결되어, 상기 발열부와 상기 전원접속장치 사이의 열전도를 제한하는 열차단부를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 용접예열히터는 발열부와 상기 전원접속장치 사이의 열전도를 제한함으로써 상기 전원접속장치의 과열로 인한 손상 및 발화를 방지할 수 있으며, 탄소열선과 니켈선 간의 접촉 면적을 넓히므로써 접촉 저항(Contact resistance)을 최소화 할 수 있어, 접촉 저항이 높아짐에 따라 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 더불어 부착수단을 구비하여, 다양한 위치 및 형태의 모재에 간편하게 부착될 수 있다.

Description

용접예열히터{Pre-heater for welding}
본 발명은 용접예열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모재를 용접하기에 앞서, 상기 모재의 용접부위를 예열하기 위한 용접예열히터에 관한 것이다.
일반적으로, 용접이란 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 방법을 말한다.
이와 같은 용접작업은 각종 산업현장에서 필수적으로 이루어지는 공정으로, 산업이 정밀화되어 갈수록 고도의 용접기술력을 요구한다.
현재 산업현장에서는, 보다 고도화된 용접작업을 위하여, 모재를 용접하기 이전에 예열하는 방법을 채택하고 있다. 이처럼 용접 전 모재를 예열할 경우, 모재의 열영향부의 경도를 낮추고 인성을 증가시킴과 동시에 수소의 방출을 용이하게 하여, 저온균열을 방지 할 수 있다.
위와 같은 용접물의 예열장치에 관한 기술로는 대한민국 등록실용신안 제20-0446068호가 개시되어 있다. 여기에서는 전원이 인가되면 원적외선을 방출하는 탄소섬유재질의 열선과 이 열선의 상면 및 하면에 위치한 실리카천과 이 열선과 실리카천의 사이에 위치하여 열선의 온도를 측정하는 열전대 및 이 열전대와 연결되며 열선에 선택적으로 전원을 인가하여 열선의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 원적외선 포직 히터가 제공되고 있다.
종래와 같은 원적외선 포직 히터는, 상기 열선으로부터 방출되는 과열을 방지하기 위하여, 상기 열선의 온도를 감지하여, 그 온도를 제어하는 방법을 채택하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은, 열전대 및 제어부와 같은 구성을 구비해야하므로, 구성이 복잡해지게 되어 제작비용이 높아지는 문제점이 있다.
또한 상기 원적외선 포직히터는 별도의 부착수단 없이, 모재에 말아서 사용하도록 되어있어, 부피가 큰 모재에는 사용이 불가하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출 된 것으로, 향상된 발열성능을 가지며, 과열방지기능을 구비하되 단순 구조로 설계되어 제작이 용이할 뿐만 아니라, 모재의 형태 및 위치의 제약 없이 간편하게 설치할 수 있는 용접예열히터를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접예열히터는, 상하로 배치되는 상부 및 하부 내열천과, 상기 상부 및 하부 내열천의 사이에 개재되는 도선 및 상기 도선과 연결되어 전원을 인가하는 전원접속장치를 포함하는 용접예열히터에 있어서, 상기 도선은 열을 방출하는 발열부; 및 양단이 각각 상기 발열부 및 전원접속장치와 연결되어, 상기 발열부와 상기 전원접속장치 사이의 열전도를 제한하는 열차단부를 포함한다.
여기서 상기 발열부는 전원을 인가받아 원적외선을 방출하는 탄소열선과, 상기 탄소열선의 외주를 복수회 권회하는 내열실을 포함할 수 있다.
또한 상기 열차단부는 니켈선을 포함할 수 있다.
또한 상기 탄소열선은 상기 니켈선과 접속되는 일단부가 복수 겹으로 절첩되는 것이 바람직하다.
또한 상기 용접예열히터는 상기 탄소열선과 니켈선의 접속지점을 외측으로 둘러싸는 금속터미널을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 금속터미널은 상기 탄소열선과 니켈선이 관통된 상태로, 그 상부가 압착되는 것이 바람직하다.
또한 상기 용접예열히터는 상기 도선에 개재되는 바이메탈을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 용접예열히터는 상기 상부 및 하부내열천의 사이에 형성되는 에폭시층을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 용접예열히터는 상기 상부 및 하부내열천의 사이에 개재되는 단열재를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 상부 내열천과 하부 내열천 중 선택된 어느 하나의 외면에 부착되는 금속 주름판을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 용접예열히터는 내부에 수용공간을 갖고 가장자리가 모재에 탈부착되는 부착수단를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 부착수단은, 이격 배치되는 마그네트부와, 상기 마그네트부를 연결하는 연결부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 용접예열히터에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 탄소열선의 직경을 늘리고, 그 외주면으로 더욱 촘촘하게 내열실이 권회되도록 구성하여, 발열부의 섬유열선의 파단으로 인한 수명단축을 피할 수 있다.
둘째, 발열부와 상기 전원접속장치 사이의 저항을 제한함으로써, 상기 전원접속장치의 과열로 인한 손상 및 발화를 방지할 수 있다.
셋째, 금속 슬리브에 의한 탄소열선과 니켈선 간의 접촉 면적을 넓히므로써 접촉 저항(Contact resistance)을 최소화 할 수 있어, 접촉 저항이 높아짐에 따라 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 과열 방지 기능을 구현하되, 그 구조를 단순화하여 제작비용을 절감할 수 있다.
다섯째, 부착수단을 구비하여, 용접 예열히터가 다양한 위치 및 형태의 모재에 간편하게 부착될 수 있다.
여섯째, 상기 부착수단이 용접 예열히터에 분리 및 분해 가능하여, 해체 시 보관 및 이동이 편리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접예열히터의 분해 사시도,
도 2는 도 1에서 나타낸 용접예열히터의 하부 내열천, 도선, 전원접속장치, 금속 터미널 및 바이메탈을 개략적으로 도시한 평면도,
도 3a은 도 2에서 나타낸 금속 터미널 및 도선의 결합 구조를 도시한 사시도,
도 3b는 도 3a에서 알루미늄터미널의 상부를 압착한 상태를 도시한 사시도,
도 4는 도 1에서 나타낸 용접예열히터를 모재에 설치한 상태를 도시한 사시도,
도 5는 용접예열히터의 다른 실시예에 따른 부착수단을 이용하여 용접예열히터를 모재에 설치한 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 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 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접예열히터(10)의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에서 나타낸 용접예열히터(10)의 하부 내열천(100b), 도선(200), 전원접속장치(300), 금속터미널(400) 및 바이메탈(500)을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3a은 도 2에서 나타낸 금속 터미널(400) 및 도선(200)의 결합 구조를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a에서 금속 터미널(400)의 상부를 압착한 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 1에서 나타낸 용접 예열히터(10)를 모재(B)에 설치한 상태를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용접예열히터(10) 모재(B)를 용접하기에 앞서, 상기 모재의 용접부위를 예열하기 위한 것으로, 상부 및 하부내열천(100a,100b), 도선(200), 전원접속장치(300), 금속터미널(400), 바이메탈(500), 에폭시층(600), 단열재(700), 금속 주름판(800) 및 부착수단(900)을 구비한다.
먼저 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b)은 상하로 배치되어 후술(後術)할 도선(200)을 지지하는 동시에 상기 도선(200)을 외부로부터 차단하여 절연성을 유지하는 역할을 한다. 이때 상부 및 하부 내열천(100a,100b)은 그 테두리와 재봉선(L)이 내열실로 재봉되어 접착된다. 보다 상세하게는, 도 1과 같이, 하부 내열천(100b)의 상면에 후술(後術)할 도선(200), 금속 터미널(400), 바이메탈(500)이 배치되고 그 상측에 상부 내열천(100a)이 배치된 상태에서 재봉되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b)은 배치 상의 차이만 있을 뿐, 구분지어지지 않는다.
상기 도선(200)은 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b)의 사이에 개재되며, 열을 방출하는 발열부(210)와, 열차단부(220)를 포함한다.
먼저, 상기 발열부(210)는, 전원을 인가받아 원적외선을 방출하는 탄소열선(211)과, 상기 탄소열선의 외주를 복수회 권회하는 내열실(212)로 구성될 수 있다. 또한 상기 탄소열선(211)은 탄소섬유 재질로 형성되어 전원을 인가하면 원적외선(Far-infrared ray)을 방출되는 것이 바람직하다. 또한 상기 내열실(212)은 상기 탄소열선(211)의 외주에 권회되어, 탄소열선(211)의 단점인 입자 저항을 방지할 수 있다. 또한 상기 탄소열선(221)은, 도 2와 같이, 지그재그 방식으로 절곡되어 배치되는 것이 바람직하다. 한편 상기 열차단부(220)는 양단이 각각 상기 발열부(210) 및 전원 접속장치(300)와 연결되어, 상기 발열부(210)와 상기 전원접속장치(300) 사이의 열전도를 제한한다. 여기서 상기 열차단부(220)는 니켈선(221)을 포함하는 것이 바람직하다. 니켈(Nickel)은 공기 중에서 변하지 않고 산화반응을 일이키지 않을 뿐만 아니라, 열차단 효과를 가지므로, 이와 같이 발열체와 연결되어 열전도를 제한하는데 효과적이다. 또한, 도 3a 및 3b에서 도시한 바와 같이, 상기 탄소열선(211)은 상기 니켈선(221)과 접속되는 일단부가 복수 겹으로 절첩되도록 접지된다. 이처럼 상기 탄소열선(211)과 니켈선(221)간의 접촉 면적을 넓히므로써, 그 접촉 저항(Contact resistance)을 최소화 할 수 있다. 일반적으로, 두 도체나 반도체의 접촉 부분은 다른 부분보다 큰 저항이 존재하고, 그 때문에 열이 발생할 수 있으므로, 이와 같이 접촉 저항을 줄이므로써, 상기 접촉 부분의 발열을 방지 할 수 있다.
상기 전원접속장치(300)는 상기 도선(200)과 연결되어 전원을 인가하는 것으로, 상술한 바와 같이 상기 도선(200)의 열차단부(220)와 연결된다. 도 1과 같이, 상기 전원접속장치(300)는 접속기구와, 상기 접속기구에 연결된 배선으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 금속 터미널(400)은 금속 소재로 이루어진 관으로, 상술한 상기 탄소열선(211)와 니켈선(221)이 접속되는 부분을 외측으로 둘러싸도록 설치된다. 먼저, 도 3a와 같이, 마련된 상기 금속 터미널(400)의 내부로 상기 탄소열선(211)와 니켈선(221)이 삽입된다. 그리고, 도 3a와 같이, 상기 금속 터미널(400)의 상부를 압착하여, 상기 탄소열선(211)와 니켈선(221)의 움직임을 고정시킨다.
상기 바이메탈(500)은 상기 도선(200)에 개재되어, 상기 도선(200)에 과열이 발생할 경우, 전류의 흐름을 차단한다. 여기서 상기 바이메탈(500)은, 상기 도선(200)과 일측이 연결된 스위치단자와, 일단이 상기 도선과 연결되며, 타단이 상기 도선(200)의 온도에 따라 선택적으로 상기 스위치단자와 접속하는 접속막대을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 접속막대는 열팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속판을 포개어 붙여 만들어, 열을 가했을 때 일방향으로 휘도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 에폭시(600)는 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b)의 사이에 형성될 수 있다.
상기 그라스울(700)은 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b)의 사이에 개재될 수 있다.
상기 금속 주름판(800)은 상기 상부 내열천과 하부 내열천(100a,100b) 중 선택된 어느 하나의 외면에 부착된다. 이때 상기 금속 주름판(800)은 원적외선을 일방향으로 반사하여 유도함으로써, 상기 원적외선 전달률을 향상시키는 역할을 한다. 이때 상기 금속 주름판(800)은 신축성을 갖도록 구성하여, 구부리거나 접을 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 부착수단(900)은, 내부에 수용공간을 갖고 테두리가 모재(B)에 탈부착되록 구비된다. 여기서 상기 부착수단(900)은, 이격 배치되는 마그네트부(910)와, 상기 마그네트부(910)를 연결하는 연결부재(920)를 포함할 수 있다. 이때 상기 마그네트부(910)는 전자석일 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 연결부재(920)는 마그네트부(910)가 부착되는 테두리와, 상기 테두리에 호형(弧形)의 복수개의 바(Bar)가 나란하게 부착될 수 있다. 이와 같이 형성된 상기 연결부재(920)는 내부에 수용공간을 형성하며, 상기 수용공간 내로 상
기 도선(200), 금속 터미널(400) 및 바이메탈(500)이 내장되어 봉합된 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b)과, 그 일측에 부착된 상기 금속주름판(800)이 수용된다. 이때 상기 상부 및 하부 내열천(100a,100b) 중 상기 금속 주름판(800)이 부착되지 않은 하나의 일면이, 상기 모재(B)와 면접되도록 설치된다.
이하에서는, 상기 용접예열히터(10)의 부착수단(900)의 다른 실시예를 도 5 를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 용접예열히터의 다른 실시예에 따른 부착수단을 이용하여 상기 용접예열히터를 모재(B)에 설치한 상태를 도시한 사시도이다. 여기서 도 1 내지 도 5에 나타낸 참조번호 동일한 참조번호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일부재이므로, 반복적인 설명을 생략하도록 한다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 부착수단(900)은 호형(弧形)의 바(Bar)로 구성된 연결부재(920)와, 그 양단에 설치된 마그네트부(910)로 형성될 수 있다. 이와 같은 부착 수단(900)은 복수개로 구비되어, 필요에 따라 적절한 개수의 상기 부착수단(910)을 조작하여 사용할 수 있다. 또한 해체 시 차지하는 부피를 최소화로 할 수 있어, 보관 및 이동이 용의하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 폐열회수장치(10)에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 발열부(210)와 전원접속장치(300) 사이의 열전도를 제한함으로써, 상기 전원접속장치(300)의 과열로 인한 손상 및 발화를 방지할 수 있다.
둘째, 탄소열선(211)과 니켈선(221) 간의 접촉 면적을 넓히므로써 접촉 저항(Contact resistance)을 최소화 할 수 있어, 접촉 저항이 높아짐에 따라 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 과열 방지 기능을 구현하되, 그 구조를 간단히 하여, 제작비용을 절감할 수 있다.
넷째, 부착수단(900)을 구비하여, 용접예열히터(10)가 다양한 위치 및 형태의 모재(B)에 간편하게 부착될 수 있다.
다섯째, 상기 부착수단(900)이 용접예열히터(10)에 분리 및 분해 가능하여, 해체 시 보관 및 이동이 편리하다.
B : 모재 100a : 상부내열천
100b: 하부내열천 200 : 도선
210 : 발열부 300 : 전원접속장치
211 : 탄소열선 212 : 내열실
220 : 열차단부 221 : 니켈선
400 : 금속터미널 500 : 바이메탈
600 : 에폭시층 700 : 단열재
800 ; 금속 주름판 900 : 부착수단
910 : 마그네트부 920 : 연결부재

Claims (13)

  1. 상하로 배치되는 상부 및 하부내열천과, 상기 상부 및 하부내열천의 사이에 개재되는 도선 및 상기 도선과 연결되어 전원을 인가하는 전원접속장치를 포함하는 용접예열히터에 있어서,
    상기 도선은 ,
    전원을 인가받아 원적외선을 방출하는 탄소열선과, 상기 탄소열선의 외주를 복수회 권회하는 내열실을 포함하는 발열부;
    양단이 각각 상기 발열부 및 전원접속장치와 연결되어, 상기 발열부와 상기 전원접속장치 사이의 열전도를 제한하는 열차단부; 및
    상기 상부내열천과 하부내열천 중 선택된 어느 하나의 외면에 부착되는 금속주름판을 포함하는 용접예열히터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열차단부는 니켈선을 포함하는 용접예열히터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄소열선은 상기 니켈선과 접속되는 일단부가 복수 겹으로 절첩되는 용접예열히터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 탄소열선과 니켈선의 접속지점을 외측으로 둘러싸는 금속 터미널을 더 포함하는 용접예열히터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속터미널은 상기 탄소열선과 니켈선이 관통된 상태로, 그 상부가 압착되는 것을 특징으로 하는 용접예열히터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 도선에 개재되는 바이메탈을 더 포함하는 용접예열히터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 및 하부내열천의 사이에 형성되는 에폭시층을 더 포함하는 용접예열히터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 및 하부내열천의 사이에 개재되는 단열재를 더 포함하는 용접예열히터.
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    내부에 수용공간을 갖고 가장자리가 모재(B)에 탈부착되는 부착수단(900)를 더 포함하는 용접예열히터.
  12. 청구항 11 있어서,
    상기 부착수단은,
    이격 배치되는 마그네트부와,
    상기 마그네트부를 연결하는 연결부재를 포함하는 용접예열히터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 마그네트부는 전자석을 포함하는 용접예열히터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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