KR101961402B1 - 히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외함본체; 상기 외함 본체 내부에 배치되어 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 변환하는 전력 변환부; 상기 전력 변환부로부터 전력을 공급받아 히팅볼트를 가열하는 유도가열 히터; 상기 전력 변환부에서 상기 유도가열 히터를 탈부착시키는 전력 트랜스; 상기 전력 변환부와 전력 트랜스 사이에서, 히팅볼트의 재질 또는/및 길이에 따른 변수에 대응하도록 상기 전력 변환부를 설정하는 설정값과, 상기 유도가열 히터의 출력값을 상대적으로 제어하는 제어유닛; 및 상기 외함 본체 내부에 배치되어 상기 외함 본체 또는 유도가열 히터를 냉각시키는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치 및 제어방법을 제공한다.

Description

히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법{Induction Heating Device for Heating-bolt and Control Method Thereof}

본 발명은 히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 고주파의 전자기장을 이용한 유전가열 또는 유도가열을 통하여 히팅볼트를 가열 및 냉각하는 히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

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

이러한 히팅볼트는 중공 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 히팅볼트용 유도가열 장치는 가열수단과 냉각수단이 별도의 구성으로 이루어져 있어, 보관이나 이동이 불편한 문제점이 지적되고 있다. 또한 가열수단이 가지는 출력값과, 이를 적정 출력으로 제어하는 제어수단의 설정값이 대응하지 않는 경우에 가열수단의 파손으로 인한 안전사고가 발생할 우려가 제기되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 보다 상세하게는 전력 변환부와 냉각부를 하나의 외함 본체 내부에 구비함으로써 보관이나 이동이 용이해질 수 있고, 전력 변환부의 설정값과, 유도가열 히터의 출력값이 서로 대응하도록 제어하여 안전사고 또는 산업재해가 발생하는 것을 방지할 수 있는 히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외함본체; 상기 외함 본체 내부에 배치되어 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 변환하는 전력 변환부; 상기 전력 변환부로부터 전력을 공급받아 히팅볼트를 가열하는 유도가열 히터; 상기 전력 변환부에서 상기 유도가열 히터를 탈부착시키는 전력 트랜스; 상기 전력 변환부와 전력 트랜스 사이에서, 히팅볼트의 재질 또는/및 길이에 따른 변수에 대응하도록 상기 전력 변환부를 설정하는 설정값과, 상기 유도가열 히터의 출력값을 상대적으로 제어하는 제어유닛; 및 상기 외함 본체 내부에 배치되어 상기 외함 본체 또는 유도가열 히터를 냉각시키는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치를 제공한다.

상기 외함 본체 내부에서 상기 전력 변환부와 상기 냉각부는 서로 분리된 공간에 나란히 배치될 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 히팅볼트의 재질 또는/및 길이의 변수에 대응하도록 상기 전력 변환부로부터 공급될 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개가 설정되는 설정값과, 상기 유도가열 히터의 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 이상의 설정된 출력값을 제어할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 전력 변환부의 설정값에 따라서 상기 유도가열 히터의 출력값을 선택적으로 수동 제어하는 스위치부를 포함할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 전력 변환부의 설정값 또는 상기 유도가열 히터의 출력값을 저장하는 데이터 베이스부를 포함할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 전력 트랜스와 유도가열 히터가 결합되면서 상기 데이터 베이스부에 저장된 상기 유도가열 히터의 출력값을 감지하는 히터 인식부를 포함하고, 상기 히터 인식부는 상기 유도가열 히터의 출력값을 상기 제어유닛으로 전송하여 상기 제어유닛이 상기 전력 변환부의 설정값을 자동으로 설정 제어할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 유도가열 히터가 전력 트랜스에 결합되면, 상기 히터 인식부가 감지한 상기 유도가열 히터의 출력값을 상기 제어유닛으로 유선 또는 무선으로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 전력 변환부의 설정값 중 적어도 하나 또는 복수개가 입력되는 경우, 상기 유도가열 히터의 출력값을 자동으로 설정 제어할 수 있다.

또한 본 발명은 외부로부터 공급된 전력을 전력 변환부에서 설정 범위로 변환하여 유도가열 히터와 연결될 전력 트랜스에 공급하는 전력 변환단계; 상기 전력 변환부로부터 공급될 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 설정값으로 제어유닛에 구비된 데이터 베이스부에 저장하는 설정값 저장단계 및 상기 전력 트랜스에 연결될 상기 유도가열 히터의 출력값에 대응하도록 상기 제어유닛이 상기 전력 변환부의 설정값을 조절하는 제1자동제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법을 제공한다.

상기 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법은 상기 유도가열 히터의 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개의 출력값을 상기 데이터 베이스부에 저장하는 출력값 저장단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1자동제어단계는 상기 전력 트랜스와 유도가열 히터가 결합되는 과정에서 상기 유도가열 히터가 가지는 상기 출력값을 감지하는 히터 인식단계를 포함할 수 있다.

상기 제1자동제어단계는 상기 히터 인식단계에서 판단된 상기 유도가열 히터의 출력값을 유선 또는 무선으로 상기 제어유닛으로 전송하는 출력값 전송단계를 포함할 수 있다.

상기 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법은 상기 제어유닛이 상기 전력 변환부의 설정값에 따라서 상기 전력 트랜스에 연결될 상기 유도가열 히터의 출력값을 조절하는 제2자동제어단계를 더 포함하여, 상기 제어유닛은 상기 제1자동제어단계 또는 제2자동제어단계를 선택적으로 제어할 수 있다.

상기 제2자동제어단계는 상기 전력 변환부의 설정값이 상기 유도가열 히터의 출력값에 대응하는지 판단하는 비교단계를 포함할 수 있다.

상기 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법은 상기 유도가열 히터 또는 외함 본체의 온도가 설정 온도범위를 벗어나는 경우, 이를 냉각시키는 냉각단계를 더 포함 할 수 있다.

본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법은,

첫째, 외함 본체 내부에 전력 변환부와 냉각부가 동시에 수납되기 때문에 종래 전력 변환부와 냉각부가 서로 나뉘어진 구성에 비하여 보관이나 이동이 용이하고,

둘째, 제어유닛이 전력 변환부의 설정값과 유도가열 히터의 출력값을 저장 및 비교 판단하기 때문에 사용자 실수로 서로 다른 설정값에 따른 출력값이 나올 수 없어 안전사고 또는 산업재해가 발생하는 것을 방지할 수 있으며,

셋째, 유도가열 히터와 전력 트랜스가 결합되는 순간 유도가열 히터의 출력값에 따른 전력 변환부의 설정값이 조절되기 때문에 작업 편의성이 현저히 증대되는 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치를 개략적으로 도시하는 참고도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 히팅볼트용 유도가열 장치의 측면을 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 유도가열 히터가 히팅볼트 내부에 삽입된 상태를 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 외함 본체에 구비되는 스위치부를 도시하는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법을 도시하는 블럭도이다.

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 히팅볼트용 유도가열 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치를 개략적으로 도시하는 참고도이며, 도 3은 도 2에 나타낸 히팅볼트용 유도가열 장치의 측면을 도시하는 측면도이고, 도 4는 도 2에 나타낸 유도가열 히터가 히팅볼트 내부에 삽입된 상태를 도시하는 부분 단면도이며, 도 5는 도 2에 나타낸 외함 본체에 구비되는 스위치부를 도시하는 정면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치(100)는 외함 본체(110)와, 전력 변환부(120)와, 전력 트랜스(130)와, 유도가열 히터(140)와, 제어유닛(150)과, 냉각부(160)를 포함한다.

유도가열 장치는 외함 본체(110) 내부에 전력 변환부(120)와 제어유닛(150)과 냉각부(160)를 일체로 구비하며, 도면에 도시하지는 않았지만, 제어유닛(150)은 외함 본체(110)의 외부에 배치될 수도 있고, 별도로 구비되는 통신수단(휴대용 단말기 포함)에 의해 유선 또는 무선으로 제어될 수 있다.

전력 변환부(120)와 냉각부(160)는 외함 본체(110) 내부에 나란히 배치된다. 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(120) 아래에 냉각부(160)가 배치되고, 냉각부(160)는 전력 변환부(120)로부터 밀폐되거나 서로 분리된 공간에 배치될 수 있다. 또한 냉각부(160)는 외함 본체(110)의 냉각을 위한 수단이 구비될 수 있다.

이와 같이, 전력 변환부(120)와 냉각부(160)가 외함 본체(110) 내부에 수납됨으로써 종래 전력 변환부(120)와 냉각부(160)가 서로 나뉘어진 구성에 비하여 보관이나 이동이 용이해지는 효과가 있다.

전력 변환부(120)는 외부로부터 설정된 전압과 전류로 전원을 공급 받고, 다시 유도가열 히터(140)의 전원에 대응하도록 변환하는 기능을 제공한다.

전력 변환부(120) 내부에는 도면에 도시하지 않았지만, 외부에서 공급되는 전원과 연결되는 파워 서플라이 유닛(power supply unit)과, 공급된 전원을 적절하게 유도가열 히터(140)에 공급할 수 있도록 제어하는 제어유닛(150)을 포함한다.

파워 서플라이 유닛은 유도가열에 적합한 전류와 전압을 공급하고 또한 적정 주파수를 생성하는 기능을 제공한다.

냉각부(160)는 외함 본체(110) 내부의 온도를 낮춰준다. 또한 전력 변환부(120)에서 전력 트랜스(130)로 연결되는 전원 케이블과, 유도가열 히터(140)에 냉각수를 공급 및 회수하여 이들의 방열을 돕는다. 도면에 도시하지는 않았지만, 냉각부(160)는 수냉방식 외에도 공냉방식으로도 적용할 수 있으며, 둘의 조합으로도 구현할 수 있다. 수냉방식의 경우, 비상 상황에서 냉각수를 공급할 수 있도록 소화전에 연결하여 사용할 수 있다.

히팅볼트는 중공의 원형 파이프 형상으로, 양 단부 외주면에 각각 나사산이 형성되어 서로 대향하도록 마련된 결속부를 체결시키고, 길이방향을 따라서 내부 중심에 설치홀(141)이 형성된다. 이때 유도가열 히터(140)는 히팅볼트의 길이방향을 따라서 설치홀(141) 내부에 삽입되고, 유도가열을 통하여 상기 히팅볼트를 선택적으로 가열하며, 온도 변화에 따라 인장 또는 압축하도록 상기 히팅볼트의 신장률을 변화시킨다. 이때 유도가열 히터(140) 주변에는 유도가열 히터(140)에 의해 가열되는 영역의 설정된 구간별 온도를 감지하는 온도센서(미도시)가 구비될 수 있다.

유도가열 히터(140)는 일 단부에 부스바(131)가 결합되어 상기 인버터 본체(110) 또는 냉각유닛(120)에 결합된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 가열부(130)의 내부에는 상기 냉각유닛(120)으로부터 공급된 냉각유체가 순환되는 유로가 형성되고, 또한 상기 인버터 본체(110)에서 공급된 고주파 전류를 전달받아 상기 히팅볼트(150) 내부에서 유도가열을 하는 히팅코일이 구비된다. 여기서 가열부(130)는 인버터 본체(110)로부터 제공되는 전류(교류전류)를 통해 금속 도체 등으로 이뤄지는 히팅볼트(150)를 유도 가열하게 된다. 예컨대, 유도가열 히터(140)는 공급된 전류를 통해 히팅코일 주위에 고주파 자기장을 형성할 수 있으며, 금속 도체 등으로 이뤄진 히팅코일은 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.

그리고 제어유닛(150)은 전력 변환부(120)와 전력 트랜스(130) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 제어유닛(150)은 히팅볼트의 재질이나 크기(길이)에 따른 변수에 대응하여 전력 변환부(120)를 설정하는 설정값과, 유도가열 히터(140)의 출력값을 제어할 수 있다. 예를 들어 자동 모드에서 설정값에 따른 출력값을 자동 제어하거나, 반대로 출력값에 따른 설정값을 제어할 수 있고, 수동 모드에서 설정값과 출력값을 각각 수동으로 제어할 수도 있다.

제어유닛(150)은 데이터 베이스부(151)와, 스위치부(152)와, 히터 인식부(153) 및 통신부(154)를 포함한다.

데이터 베이스부(151)는 전력 변환부(120)의 설정값과 유도가열 히터(140)의 출력값을 각각 저장한다. 전력 변환부(120)의 설정값과 출력값에는 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개의 값을 설정값으로 저장하고, 또한 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개의 값을 출력값으로 제어하도록 저장된다. 물론, 이에 더하여 설정값과 출력값의 조건에는 온도, 유효전력, 무효전력, 인장강도, 항복강도, 연신율 등을 포함할 수도 있다.

스위치부(152)는 전력 변환부(120)의 설정값에 따라서 유도가열 히터(140)의 출력값을 선택적으로 수동 모드로 제어할 수 있다. 또한 자동 모드에서는 설정값이나 출력값 중 어느 하나를 고정하고, 다른 하나가 자동으로 설정되도록 할 수도 있다.

도 5에서는 스위치부(152)의 일 예를 도시한다. 먼저 좌측 스위치(Tr S/W)는 전류 또는 전압을 3가지 단계의 설정된 범위로 조절할 수 있으며 본 발명의 실시예에서는 전압을 스위칭한다. 또한 우측 스위치(Cap S/W)는 캐패시터를 3가지 단계의 설정된 범위로 조절할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 스위치부(152)의 각 단계와 설정 범위는 보다 정밀한 제어를 위해서 보다 더 세분화 된 단계와 설정 범위로 변경될 수 있음은 물론이다. 이렇게 좌측 스위치(Tr S/W)와 우측 스위치(Cap S/W)의 각 단계에 따른 여러 조합으로 스위칭하면, 전력 트랜스(130)로 출력될 출력값을 조절할 수 있다.

히터 인식부(153)는 전력 트랜스(130)와 유도가열 히터(140)가 결합되면서 데이터 베이스부(151)에 저장된 유도가열 히터(140)의 출력값을 감지한다. 예컨대, 히팅볼트의 재질이나 크기에 맞추어 유도가열 히터(140)를 전력 트랜스(130)에 결합하면, 유도가열 히터(140)의 출력값을 인식하고, 이에 대한 설정값이 자동 설정되어야 하는데, 이때 히터 인식부(153)는 유도가열 히터(140)의 출력값을 유도가열 히터(140)의 결합시점에서 인식하고 제어유닛(150)으로 전송하여 제어유닛(150)이 전력 변환부(120)의 설정값을 자동으로 설정 제어하게 된다. 또한 제어유닛(150)은 통신부(154)를 구비하여 히터 인식부(153)가 감지한 유도가열 히터(140)의 출력값을 제어유닛(150)으로 유선 또는 무선으로 전송할 수 있다. 여기서 히팅볼트의 재질과 크기에 따른 스위치부(152)의 설정값 테이블을 살펴보면 아래 표 1과 같다.

HEATING BOLT	Tr S/W	Cap S/W
Steel 7 inch	A	1
Steel 6 inch	A	2
Steel 5 inch	A	3
Steel 4 inch	B	1
Steel 3 inch	B	2
Steel 2 inch	B	3
Inconel 7 inch	C	1
Inconel 5 inch	C	2
Inconel 2 inch	C	3

표 1에서와 같이, 히팅볼트는 두 가지 재질과 6가지 크기 조합에 따라서 스위치부(152)의 변수를 설정하게 된다. 그러면 제어유닛(150)은 히팅볼트의 재질과 크기에 대응하도록 설정값 또는 출력값을 조절하게 된다. 상기 표 1에서는 히팅볼트의 재질과 크기를 일 예로 설명하였으며, 히팅볼트의 다양한 재질과 크기의 조합에 따라서 더욱 다양한 설정값 또는 출력값의 변수 테이블이 구현될 수 있다.이러한 히터 인식부(153)는 유도가열 히터(140)와 전력 트랜스(130) 사이에 접촉방식 또는 비접촉 방식으로 인식이 이루어질 수 있다. 예컨대, 접촉 방식은 유도가열 히터(140) 또는 전력 트랜스(130) 중 어느 하나에 고유의 키 패턴, 돌출패턴, 자력패턴 등의 표식을 구비하고, 다른 하나에 이러한 표식과 대응하여 결합되면서 패턴을 인식하는 구조로 적용될 수 있다. 또한 비접촉 방식은 유도가열 히터(140) 또는 전력 트랜스(130) 중 어느 하나에 RFID 칩, 블루투스 모듈 등의 무선 모듈을 구비하고, 다른 하나에 이러한 모듈을 인식할 수 있는 또 다른 모듈을 구비하여 유도가열 히터(140)와 전력 트랜스(130)가 인접하는 순간 또는 결합되는 과정에서 유도가열 히터(140)의 출력값을 인식하도록 설계할 수 있다. 물론, 본 발명의 히터(140) 인식 구조는 이에 한정되지 않는다.

제어유닛(150)은 전력 변환부의 설정값 중 어느 하나 또는 복수개가 입력되는 경우에도 유도가열 히터(140)의 출력값을 자동으로 설정 제어할 수 있다. 예를 들어, 설정값 중 공급될 전류와 캐패시터를 입력하면, 자동으로 출력값이 설정되고, 전력 트랜스(130)에 연결할 유도가열 히터(140)의 종류를 사용자에게 알려줄 수 있다.

이는 앞서 설명한 유도가열 히터(140)를 전력 트랜스(130)에 결합하면 자동으로 이에 대응하는 설정값이 설정되는 자동 모드와는 서로 반대되는 개념이다.

따라서 제어유닛(150)은 기 설정된 설정값에 따라서 출력값을 제어하거나, 기 설정된 출력값에 따라서 설정값을 제어함으로써 사용자 부주의에 의해서 안전 허용범위를 초과하는 출력이 제공되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 히팅볼트용 유도 가열장치의 제어방법에 관하여 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법을 도시하는 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 히팅볼트용 유도 가열장치의 제어방법(S100)은 전력 변환단계(S110)와, 데이터 베이스부에 설정값을 저장하는 설정값 저장단계(S120)와, 출력값 저장단계(S130)와, 제1자동제어단계(S140)와 제2자동제어단계(S150) 및 냉각단계(S160)를 포함한다.

먼저, 전력 변환단계(S110)는 외부로부터 공급된 전력을 전력 변환부에서 설정된 범위로 변환한다. 변환된 전력은 전력 트랜스에 공급되어 유도가열 히터에서 적정 전력이 공급 및 유지되도록 한다.

설정값 저장단계(S120)는 제어유닛에 구비된 데이터 베이스부에 전력 변환부로부터 공급될 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 설정값으로 저장한다.

또한 출력값 저장단계(S130)는 제어유닛에 구비된 데이터 베이스부에 유도가열 히터의 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 출력값으로 저장한다.

물론 제어유닛은 히팅볼트의 재질이나 크기에 대응하여 유도가열 히터가 필요로 하는 설정값과 출력값 또한 저장되어 있기 때문에 제어유닛은 히팅볼트의 재질과 크기 정보만 입력하면, 전력 변환부의 설정값이나 유도가열 히터의 출력값이 자동 설정될 수 있다.

여기서 제1자동제어단계(S140)는 전력 트랜스에 연결될 유도가열 히터의 출력값에 대응하도록 제어유닛이 전력 변환부의 설정값을 조절한다. 예컨대, 사용자의 수 많은 경험 또는 노하우를 바탕으로 히팅볼트에 적용되는 유도가열 히터를 선택하고, 이를 전력 트랜스에 연결하면 전력 변환부의 설정값이 자동으로 설정된다.

이때 제1자동제어단계(S140)에서 유도가열 히터를 연결함과 동시에 제어유닛이 유도가열 히터를 감지할 수 있도록 제1자동제어단계는 히터 인식단계를 포함한다. 히터 인식구조는 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.

이렇게 히터 인식단계(S141)에서 유도가열 히터가 인식되면, 제1자동제어단계(S140)는 유도가열 히터의 출력값을 제어유닛으로 전송하는 출력값 전송단계(S142)를 포함하여 이루어진다.

출력값 전송단계(S142)는 유선 또는 무선으로 전송될 수 있고, 도면에 도시하지 않았지만, 사용자의 유대 단말기로 동시에 전송될 수도 있다.

또한 제1자동제어단계(S140)와는 상반되는 개념으로 제2자동제어단계(S150)가 적용될 수 있다.

제2자동제어단계(S150)는 제어유닛이 전력 변환부의 설정값에 따라서 전력 트랜스에 연결될 유도가열 히터의 출력값을 조절하도록 제어한다. 이대 제어유닛은 제1자동제어단계와 제2자동제어단계(S150)를 선택적으로 제어하는 것이 바람직하다.

그리고 제2자동제어단계(S150)는 전력 변환부의 설정값이 유도가열 히터의 출력값에 대응하는지를 판단하는 비교단계(S151)를 포함한다.

비교단계(S151)는 전력 변환부의 설정값이 유도가열 히터의 출력값에 대응하는 경우 적정 출력값을 제공하게 되고, 대응하지 않는 경우 대응할 때까지 논리를 반복하거나, 그래도 대응하지 않는 경우에는 출력을 제한하도록 제어될 수 있다.

이는 설정값이 아무리 적정 범위에 들어 있다고 하더라도, 유도가열 히터의 선택이 실수로 다른 출력값을 가지는 유도가열 히터가 선택되고 결합된다면, 출력을 제한하여 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

마지막으로 냉각단계(S160)는 일반적인 운전 중에도 냉각이 이루어지지만, 외함 본체(110) 또는 전력 트랜스나 유도가열 히터에서 설정된 온도 범위를 초과하는 경우에 설정된 온도 범위 안으로 온도가 떨어질 때까지 냉각수의 회전이 더 빠르게 이루어질 수 있다. 물론, 설정된 온도 범위를 초과한 상황에서 냉각단계가 지속적으로 진행되더라도 온도가 정상화 되지 않는다면, 이 또한 출력을 제한하도록 제어유닛이 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치 및 이의 제어방법은 외함 본체 내부에 전력 변환부와 냉각부가 동시에 수납되기 때문에 종래 전력 변환부와 냉각부가 서로 나뉘어진 구성에 비하여 보관이나 이동이 용이하고, 제어유닛이 전력 변환부의 설정값과 유도가열 히터의 출력값을 저장 및 비교 판단하기 때문에 사용자 실수로 서로 다른 설정값에 따른 출력값이 나올 수 없어 안전사고 또는 산업재해가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 유도가열 히터와 전력 트랜스가 결합되는 순간 유도가열 히터의 출력값에 따른 전력 변환부의 설정값이 조절되기 때문에 작업 편의성이 현저히 증대되는 효과가 기대된다.

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 : 히팅볼트용 유도 가열장치
110 : 외함 본체
120 : 전력 변환부
130 : 전력 트랜스
140 : 유도가열 히터
150 : 제어유닛
160 : 냉각부

Claims (15)

1. 외함 본체;
   상기 외함 본체 내부에 배치되어 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 변환하는 전력 변환부;
   상기 전력 변환부로부터 전력을 공급받아 히팅볼트를 가열하는 유도가열 히터;
   상기 전력 변환부에서 상기 유도가열 히터를 탈부착시키는 전력 트랜스;
   상기 전력 변환부와 전력 트랜스 사이에서, 히팅볼트의 재질 또는/및 길이에 따른 변수에 대응하도록 상기 전력 변환부를 설정하는 설정값과, 상기 유도가열 히터의 출력값을 상대적으로 제어하는 제어유닛; 및
   상기 외함 본체 내부에 배치되어 상기 외함 본체 또는 유도가열 히터를 냉각시키는 냉각부;를 포함하고,
   상기 제어유닛은 상기 히팅볼트의 재질 또는/및 길이의 변수에 대응하도록 상기 전력 변환부로부터 공급될 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개가 설정되는 설정값과, 상기 유도가열 히터의 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 이상의 설정된 출력값을 제어하며,
   상기 제어유닛은 상기 전력 변환부의 설정값 또는 상기 유도가열 히터의 출력값을 저장하는 데이터 베이스부와, 상기 전력 트랜스와 유도가열 히터가 결합되면서 상기 데이터 베이스부에 저장된 상기 유도가열 히터의 출력값을 감지하는 히터 인식부를 포함하고,
   상기 히터 인식부는 상기 유도가열 히터의 출력값을 상기 제어유닛으로 전송하여 상기 제어유닛이 상기 전력 변환부의 설정값을 자동으로 설정 제어하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 외함 본체 내부에서 상기 전력 변환부와 상기 냉각부는 서로 분리된 공간에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛은,
   상기 전력 변환부의 설정값에 따라서 상기 유도가열 히터의 출력값을 선택적으로 수동 제어하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛은,
   상기 유도가열 히터가 전력 트랜스에 결합되면, 상기 히터 인식부가 감지한 상기 유도가열 히터의 출력값을 상기 제어유닛으로 유선 또는 무선으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛은,
   상기 전력 변환부의 설정값 중 적어도 하나 또는 복수개가 입력되는 경우, 상기 유도가열 히터의 출력값을 자동으로 설정 제어하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
9. 외부로부터 공급된 전력을 전력 변환부에서 설정 범위로 변환하여 유도가열 히터와 연결될 전력 트랜스에 공급하는 전력 변환단계;
   상기 전력 변환부로부터 공급될 전류, 전압, 캐패시터, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개를 설정값으로 제어유닛에 구비된 데이터 베이스부에 저장하는 설정값 저장단계;
   상기 전력 트랜스에 연결될 상기 유도가열 히터의 출력값에 대응하도록 상기 제어유닛이 상기 전력 변환부의 설정값을 조절하는 제1자동제어단계 및
   상기 유도가열 히터의 전류, 전압, 주파수(스위칭, 출력, 공진) 및 가열시간 중 적어도 하나 또는 복수개의 출력값을 상기 데이터 베이스부에 저장하는 출력값 저장단계; 를 포함하고,
   상기 제1자동제어단계는 상기 전력 트랜스와 유도가열 히터가 결합되는 과정에서 상기 유도가열 히터가 가지는 상기 출력값을 감지하는 히터 인식단계와, 상기 히터 인식단계에서 판단된 상기 유도가열 히터의 출력값을 유선 또는 무선으로 상기 제어유닛으로 전송하는 출력값 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어유닛이 상기 전력 변환부의 설정값에 따라서 상기 전력 트랜스에 연결될 상기 유도가열 히터의 출력값을 조절하는 제2자동제어단계를 더 포함하여,
    상기 제어유닛은 상기 제1자동제어단계 또는 제2자동제어단계를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2자동제어단계는,
    상기 전력 변환부의 설정값이 상기 유도가열 히터의 출력값에 대응하는지 판단하는 비교단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법.
15. 청구항 9에 있어서,
    상기 유도가열 히터 또는 외함 본체의 온도가 설정 온도범위를 벗어나는 경우, 이를 냉각시키는 냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치의 제어방법.

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