KR101996301B1 - 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블 - Google Patents

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KR101996301B1 KR1020180158012A KR20180158012A KR101996301B1 KR 101996301 B1 KR101996301 B1 KR 101996301B1 KR 1020180158012 A KR1020180158012 A KR 1020180158012A KR 20180158012 A KR20180158012 A KR 20180158012A KR 101996301 B1 KR101996301 B1 KR 101996301B1
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Abstract

유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 제공한다.
제1내부통로와 연통되어 냉각수를 출수시키는 복수개의 제1관통공을 외부면에 형성한 제1내부관체 ; 상기 제1내부관체의 외부면에 일단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스를 매개로 상기 제1내부관체와 조립되고, 외부면에 외부절연호스의 일단이 삽입고정되는 제1외부관체 ; 상기 제1외부관체에 형성된 제1외부통로와 상기 제1연결통로가 연통연결되도록 상기 제1외부관체에 고정설치되는 제1연결체 ; 제2내부통로와 연통되어 상기 제1관통공을 통하여 출수된 냉각수가 입수되는 복수개의 제2관통공을 외부면에 형성한 제2내부관체 ; 상기 제2내부관체의 외부면에 타단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스를 매개로 상기 제2내부관체와 조립되고, 상기 외부절연호스의 타단이 외부면에 삽입고정되는 제2외부관체 ; 상기 제2외부관체에 형성된 제2외부통로와 상기 제2연결통로가 연통연결되도록 상기 제2외부관체에 고정설치되는 제2연결체 ; 상기 제1내부관체와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2내부관체와 타단이 전기적으로 연결되는 음극와이어 ; 상기 제1연결체와 결합된 제1외부관체와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2외부관체와 타단이 전기적으로 연결되는 양극와이어 ; 를 포함한다.

Description

유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블{WATER COOLING TYPE FLEXIBLE COAXIAL CABLE FOR INDUCTION HEATING SYSTEM}
본 발명은 유도가열 시스템에 구비되는 수냉식 후렉시블 동축케이블에 관한 것으로, 전원인가시 대전류를 발생시키는 유도가열 시스템에서 피가열물과 접하여 유도가열방식으로 가열하는 유도가열부와 간편하게 전기적으로 연결하면서 유도가열부를 수냉식으로 냉각할 수 있는 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블에 관한 것이다.
일반적으로 유도가열장치는 모재를 가공(변형 및 성형)하여 각종 기계장치를 제작 및 생산하기 위하여 용접 등을 실시할 때에 사용되는 것으로, 이와 같이 모재를 가공함에 있어서 유도가열장치에 인가되는 고전압 또는 고주파에 의해 유도가열장치의 각 구성부품들은 영향을 받아 가열되고, 각 구성부품들이 열을 받게 되면 열팽창으로 인해 적정수준의 가공 상태를 실시하지 못하고 가공 오차 및 오동작을 유발하게 되며, 이에 따라 제작되는 제품의 불량을 초래하게 된다.
따라서 상기와 같은 유도가열장치의 각 구성부품(부위)을 일정한 온도상태로 유지시키기 위한 냉각 시스템이 필연적으로 요구된다.
종래 유도가열 시스템에 구비되는 유도가열용 대전력을 발생하는 인버터를 포함하여 교류 전원을 입력받아 유도 가열에 적합한 주파수를 발생한다.
즉, 1차 변압을 통해 대전력 고주파 전력이 생성되고, 전류변환기는 2차 변압을 통해 가열기 본체와 피가열물과 접하는 유도가열부간의 전기적인 연결을 유연하게 하고 효율을 높이게 된다.
그리고, 상기 유도가열부로 2차 변압된 전류를 공급함으로써 피가열물을 고온으로 유도 가열하는 공정이 이루어지는 것이다.
한편, 종래 유도가열시스템에서는 입력전원을 1차 변압시키는 트랜스부를 갖는 가열기본체와 피가열부에 접하여 유도가열하는 유도가열부와의 거리가 대략 10M 이상 원거리로 떨어진 경우, 상기 가열기본체에서 1차 변압된 대전류를 통상적인 케이블을 통하여 전달하게 되면 전력손실이 발생하기 때문에 상기 가열기본체와 유도가열부와의 사이에 손실되는 전력을 보상하기 위해서 이들사이에서 상기 유도가열부측으로 공급되는 대전류를 2차 변압하여 승압하는 전류변압기를 설치해야만 하였다.
이에 따라, 유도가열하고자 하는 피가열물의 위치에 따라 가열기본체, 유도가열부 및 이들사이에 구비되는 전류변환기를 운반해야만 하기 때문에 작업생산성을 저하시키고, 작업자의 작업부하를 가중시키고, 장치 크기가 전체적으로 커지는 한편, 가열기본체와 전류변환기와의 사이를 연결하는 케이블의 구성 또한 소형화되기 어려운 문제가 있었다.
(특허문헌 1) KR10-0996606 B
특허문헌 1에는 고주파 변압기 및 공진용 고주파 콘덴서를 통해 한 번의 전류전력 변환 및 공진후 생성되는 대전력 고주파 전류를 유도가열부인 가열코일로 제공하는 고주파 케이블을 개시하고 있다.
그러나, 특허문헌 1에는 전류변환기의 내부로 냉각수를 유입하는 냉각수 유입관과 사용된 냉각수를 유출시키는 냉각수 유출관과 더불어 고주파 변압기 및/또는 공진용 고주파 콘덴서와 접하는 냉각판의 냉각구를 통하여 냉각수를 순환공급하는 외부의 냉각수순환공급장치를 필요로 하기 때문에 전체적인 구조가 복잡해지고, 냉각수관을 서로 연결하는 작업이 매우 번거로운 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 전원인가시 대전류를 발생시키는 유도가열 시스템에서 피가열물과 접하여 유도가열방식으로 가열하는 유도가열부와 간편하게 전기적으로 연결하면서 유도가열부를 수냉식으로 냉각할 수 있는 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명의 실시예는,전원인가시 유도가열용 대전류를 발생시키는 가열기본체와, 피가열물을 유도 가열하는 유도가열부와의 사이를 전기적으로 연결함과 동시에 상기 유도가열부를 냉각하는 냉각수가 유동되는 냉각수유로를 형성하는 수냉식 동축 케이블에 있어서, 상기 냉각수가 공급되는 냉각수급수라인과 연통연결되는 제1내부통로를 길이방향으로 형성하고, 상기 제1내부통로와 연통되어 냉각수를 출수시키는 복수개의 제1관통공을 외부면에 형성한 제1내부관체 ; 상기 제1내부관체의 외부면에 일단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스를 매개로 상기 제1내부관체와 조립되고, 외부면에 외부절연호스의 일단이 삽입고정되는 제1외부관체 ; 상기 유도가열부와 열교환된 냉각수가 배출되도록 냉각수배출라인과 연통연결되는 제1연결통로를 형성하고, 상기 제1외부관체에 형성된 제1외부통로와 상기 제1연결통로가 연통연결되도록 상기 제1외부관체에 고정설치되는 제1연결체 ; 상기 유도가열부의 입수단과 연통연결되어 냉각수가 공급되는 제2내부통로를 길이방향으로 형성하고, 상기 제2내부통로와 연통되어 상기 제1관통공을 통하여 출수된 냉각수가 입수되는 복수개의 제2관통공을 외부면에 형성한 제2내부관체 ; 상기 제2내부관체의 외부면에 타단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스를 매개로 상기 제2내부관체와 조립되고, 상기 외부절연호스의 타단이 외부면에 삽입고정되는 제2외부관체 ; 상기 유도가열부의 출수단과 연통연결되어 열교환된 냉각수가 유입되는 제2연결통로를 형성하고, 상기 제2외부관체에 형성된 제2외부통로와 상기 제2연결통로가 연통연결되도록 상기 제2외부관체에 고정설치되는 제2연결체 ; 상기 가열기본체에서 발생된 대전류의 음극과 전기적으로 연결되는 제1내부관체와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2내부관체와 타단이 전기적으로 연결되어 상기 내부절연호스의 내부에 배치되는 음극와이어 ; 상기 가열기본체에서 발생된 대전류의 양극과 전기적으로 연결되는 제1연결체와 결합된 제1외부관체와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2외부관체와 타단이 전기적으로 연결되어 상기 내부절연호스와 외부절연호스사이에 개재되는 양극와이어 ; 를 포함하고, 상기 제1외부통로 또는 제2외부통로는 상기 제1연결체 또는 제2연결체에 형성되는 제1연결통로 또는 제2연결통로와 대응하도록 외부면에 관통형성된 연결공과 연통연결되는 연결홈을 내부면에 환고리형으로 함몰형성하고, 상기 연결홈과 일단이 연결되고 상기 음극와이어와 대응하는 제1외부관체 또는 제2외부관체의 단부에 노출되어 개구되도록 길이방향으로 복수개 관통형성되는 직선형 연결라인공을 포함하고, 상기 제1내부관체와 제1외부관체 그리고 상기 제2내부관체와 제2외부관체는 상기 제1내부관체 또는 제2내부관체의 일단 외부면에 돌출형성된 환고리형 돌출턱에 걸림배치되는 절연와셔를 매개로 하여 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 일단 외부면에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부를 갖는 위치고정너트에 의해서 착탈가능하게 결합하고, 상기 환고리형 돌출턱과 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 각 단부와의 사이에는 오링부재와 밀착되는 환고리형 밀착판을 구비하며, 상기 제1연결체 또는 제2연결체는 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 외부면에 형성된 평면부와 접해지는 절개부를 갖추어 상기 제1외부통로 또는 제2외부통로와 연통연결되는 제1연결통로 또는 제2연결통로를 형성하는 상부몸체와, 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 외부면과 접해지는 안착홈을 형성하여 상기 상부몸체와 결합되는 하부몸체를 포함하고, 상기 가열기본체는 상기 외부절연호스의 일단을 지지하는 케이블지지체를 포함하고, 상기 케이블지지체는 상기 냉각수가 공급되는 냉각수공급라인과 상기 제1내부관체를 연통연결하고, 상기 유도가열부와 열교환된 냉각수가 배출되는 냉각수배출라인과 상기 제1연결체를 연통연결하도록 상기 외부절연호스의 일단을 지지하는 제1수직판과, 상기 외부절연호스의 외면과 접하도록 반원단면상의 상부요홈을 절개형성한 상부판과 상기 외부절연호스의 나머지 외면과 접하도록 반원단면상의 하부요홈을 절개형성한 하부판이 상하조립되는 제2수직판 및 상기 제1,2수직판과 양단이 결합되어 상기 가열기본체의 바닥면에 고정설치되는 연결판을 포함하는, 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 제공한다.
바람직하게, 상기 제1관통공 또는 제2관통공을 관통형성하는 제1내부관체 또는 제2내부관체의 각 단부 외부면에는 상기 제1관통공에서 출수되는 냉각수가 상기 제2관통공으로 유입되는 제1냉각수유로를 형성하도록 상기 제1내부관체 또는 제2내부관체의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 소경부를 형성할 수 있다.
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더욱 바람직하게, 상기 케이블지지체는 상기 가열기본체의 일측벽에 개구형성된 개구부를 통하여 외부노출되고, 상기 개구부를 선택적으로 개방하여 상기 케이블지지체를 외부노출시키는 도어를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
전원인가시 대전류를 발생시키는 유도가열 시스템에서 피가열물을 유도가열하는 유도가열부와 대전류를 발생시키는 가열기본체와의 사이를 전기적으로 연결함과 동시에 유도가열부의 내부로 냉각수를 공급하고 배출하는 냉각수유로를 형성함으로써, 가열기본체와 원거리에 떨어진 피가열물을 유도가열하는 유도가열부간의 전기적인 연결과 동시에 냉각수 순환공급을 냉각수통로를 간편하게 연결할 수 있기 때문에 길이중간에 전력손실을 방지하기 위한 전류변환기를 설치할 필요가 없어 전체적인 구성을 단순화하고, 원거리에 떨어진 피가열물을 유도가열하기 위한 위치이동이 용이해져 작업생산성을 높일 수 있고, 감전의 위험성을 현저히 낮추어 전기적인 안정성이 높일 수 있는 한편, 전자파 방해를 최소화할 수 있는 효과가 얻어진다.
가열기본체에서 발생된 대전류를 유도가열부에 공급하는 음극와이어 및 양극와이어가 제1내,외부관체 및 제2내,외부관체사이에 형성되는 제1,2냉각수유로에 위치되어 냉각되기 때문에 음극 및 양극와이어의 단위면적당 발생되는 발열량을 줄여 동축케이블의 내열성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 도시한 전체 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블에서 제1,2연결체의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 도시한 단면 사시도이다.
도 4a 는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블에서 제1내부관체, 제1외부관체 및 제1연결체간의 결합상태를 도시한 단면 상세도이다.
도 4b 는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블에서 제2내부관체, 제2외부관체 및 제2연결체간의 결합상태를 도시한 단면 상세도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 도시한 분해사시도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 도시한 단면도이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블에서 냉각수 흐름을 도시한 부분 단면 사시도도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블에서 가열기본체와 유도가열부간의 사용상태도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 지지하는 케이블지지체가 설치되는 가열기본체의 외관도이다.
도 10은 발명의 실시예에 따른 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블을 지지하는 케이블지지체를 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유도가열 시스템용 수낵식 후렉시블 동축케이블(1)은 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 외부전원을 입력받아 정류하는 정류부와, 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전압을 스위칭하여 교류 전압을 발생시키는 인버터부, 교류전압을 승압시키는 트랜스부 및 상기 트랜스부의 2차측에 유기된 전압을 배전압시키는 콘덴서부를 내장하여 전원인가시 유도가열용 대전류를 발생시키는 가열기본체(10)와, 피가열물을 유도가열하는 유도가열부(30)와의 사이를 전기적으로 연결함과 동시에 중공체로 이루어져 입수단(31)과 출수단(32)을 갖는 유도가열부(30)를 냉각하는 냉각수가 공급 및 배출되는 냉각수유로를 형성하도록 제1,2내부관체(110,210), 제1,2외부관체(120,220), 제1,2연결체(130,230), 내부,외부절연호스(310,320) 및 음극,양극 와이어(301,302)를 포함할 수 있다.
상기 제1내부관체(110)는 유도가열시 과열을 방지하도록 상기 유도가열부(30)를 냉각하는 냉각수가 공급되는 냉각수공급라인(11)과 연통연결되는 제1내부통로(115)를 몸체 내부에 길이방향으로 관통형성한 일정길이의 중공파이프재로 이루어질 수 있다.
이러한 제1내부관체(110)의 일단인 도면상 좌측단에는 상기 냉각수공급라인과 착탈가능하게 연통연결되도록 체결부를 형성하고, 타단인 도면상 우측단 외부면에는 상기 제1내부통로(115)와 연통되어 내부공급된 냉각수를 출수시키는 복수개의 제1관통공(114)을 관통형성한다.
이때, 상기 제1관통공(114)을 관통형성하는 제1내부관체(110)의 단부 외부면에 상기 제1내부관체의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 소경부(116)를 형성함으로써 상기 내부절연호스(310)의 내부면과 상기 소경부(116)와의 사이에 형성되는 간격에 위치하는 제1관통공(114)을 통해 배출되는 냉각수가 상기 제2내부관체(210)의 제2관통공(214)으로 유입되도록 일방향, 도면상 좌측에서 우측으로 흐르는 제1냉각수유로(S1)를 상기 음극와이어(301)와 내부절연호스(310)와의 사이에 형성하는 것이다.
그리고, 상기 제1내부통로(115)를 몸체 중앙에 형성하는 제1내부관체(110)의 개방된 타단은 전기적으로 연결되는 음극와이어(301)의 단부와의 밀착 결합에 의해서 밀봉처리되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 실링캡을 이용하여 밀봉처리하거나, 내부면에 일체로 형성되는 차단벽을 이용하여 밀봉처리할 수 있다.
이때, 상기 음극와이어(301)의 단부는 상기 제1내부관체의 타단에 압착되어직접적으로 용접연결되어 상기 제1내부관체와 전기적으로 연결되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 밀봉기능과 전기적인 연결기능을 수행하는 전도성 어댑터를 매개로 하여 접속연결될 수 있다.
상기 제1내부관체(110)의 일단은 상기 가열기본체(10)에서 발생된 대전류의 음극과 전기적으로 연결되도록 음극전원선(101)과 전기적으로 연결되는 전기전도성이 우수한 구리소재의 금속체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1외부관체(120)는 상기 제1내부관체(110)의 외부면에 일단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스(310)를 매개로 하여 상기 제1내부관체(110)와 조립되는 일정길이의 중공파이프재로 이루어지고, 상기 양극와이어(302)의 일단과 전기적으로 연결되도록 전기전도성이 우수한 구리소재의 금속체로 이루어질 수 있다.
이러한 제1외부관체(120)의 외부면에는 일정길이를 갖는 외부절연호스(320)의 일단이 삽입고정됨에 따라 상기 제1내부관체의 외부면과 상기 제1외부관체(120)의 내부면사이에는 절연소재로 이루어지는 내부절연호스(310)가 개재되어 절연되고, 상기 제1외부관체(120)의 외부면에는 상기 제1연결체와의 연결부위를 외부노출시키면서 상기 양극와이어(302)를 외부환경으로부터 보호하도록 상기 외부절연호스(320)의 일단이 삽입되는 것이다.
이때, 상기 외부절연호스(320)의 일단은 제1고압밴드(321)에 의해서 상기 제1외부관체와의 분리이탈이 곤란하도록 결속처리되는 것이 바람직하다.
상기 제1외부관체(120)에는 상기 유도가열부(30)와 열교환되어 승온된 냉각수를 미도시된 냉각장치의 냉각수배출라인(12)으로 배출하는 일련의 유로를 형성하는 제1외부통로(125)를 구비하는바, 이러한 제1외부통로(125)는 상기 제1연결체(130)에 형성되는 제1연결통로(135)와 대응하도록 외부면에 관통형성된 연결공(125a)과 연통연결되는 연결홈(125b)을 내부면에 환고리형으로 함몰형성하고, 상기 연결홈(125b)과 일단이 연결되고 상기 음극와이어(301)와 대응하는 제1외부관체의 단부에 노출되어 개구되도록 길이방향으로 복수개 관통형성되는 직선형 연결라인공(125c)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1외부관체(120)의 제1외부통로(125)를 형성하는 연결공, 연결홈 및 직선형 연결라인공은 열교환된 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수배출라인(12)과 상기 제1연결체의 제1연결통로를 매개로 연통연결됨으로써 상기 유도가열부의 출수단으로부터 배출되어 상기 제2외부관체(220)의 제2외부통로를 통하여 출수되는 냉각수가 상기 제1외부통로를 통하여 출수되도록 상기 제1냉각수유로(S1)의 반대방향인, 도면상 우측에서 좌측으로 흐르는 제2냉각수유로(S2)를 내부절연호스(310)와 외부절연호스(320)와의 사이에 형성하는 것이다.
한편, 상기 제1내부관체(110)와 제1외부관체(120)는 상기 제1내부관체(110)의 일단 외부면에 돌출형성된 환고리형 돌출턱(111)에 걸림배치되는 절연와셔(113)를 매개로 하여 상기 제1외부관체(120)의 일단 외부면에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부를 갖는 위치고정너트(112)에 의해서 착탈가능하게 결합될 수 있다.
상기 환고리형 돌출턱(111)과 상기 제1외부관체의 단부와의 사이에는 오링부재(117a)와 밀착되는 환고리형 밀착판(117)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1연결체(130)는 상기 유도가열부(30)와 열교환된 냉각수가 배출되도록 냉각수배출라인(12)과 연통연결되면서 상기 제1외부통로와 연통연결되도록 대략 90도 방향전환되는 제1연결통로(135)를 몸체내부에 형성하고, 상기 제1내부관체 및 제1외부관체와 마찬가지로 전기전도성이 우수한 구리소재와 같은 금속체로 이루어질 수 있다.
이러한 제1연결체(130)는 상기 제1외부관체(120)에 형성된 제1외부통로(125)와 상기 제1연결통로(135)가 서로 연통연결되도록 상기 제1외부관체(120)의 외부면에 착탈가능하게 고정설치된다.
상기 제1연결체(130)는 상기 제1외부관체(120)의 외부면에 형성된 평면부(124)와 접해지는 절개부(131a)를 갖추어 상기 제1외부통로와 연통연결되는 제1연결통로를 형성하는 상부몸체(131)를 포함하고, 상기 제1외부관체의 외부면과 접해지는 안착홈(132a)을 형성하여 상기 상부몸체와 복수개의 체결부재에 의해서 결합되는 하부몸체(132)를 포함할 수 있다.
상기 평면부(124)는 상기 제1외부통로(125)를 구성하는 연결공(125a)이 외부노출됨으로써 상기 상,하부몸체(131,132)의 결합시 상기 제1연결통로와 제1외부통로가 일련의 냉각수배출통로를 형성하도록 연통연결되는 것이다.
상기 제1연결체(130)의 일단은 상기 가열기본체(10)에서 발생된 대전류의 양극과 전기적으로 연결되도록 전기전도성이 우수한 구리소재와 같은 금속체로 이루어져 양극전원선(102)과 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 제1내부관체(110)와 제1연결체(130)는 대전류를 발생시키는 가열기본체(10)로부터 연장되는 음극 및 양극전원선(101,102)과 각각 전기적으로 연결됨과 동시에 냉각수가 공급되고 열교환되어 승온된 냉각수가 배출되는 냉각수공급 및 배출라인(11,12)과 각각 연통연결되는 것이다.
한편, 상기 제2내부관체(210), 제2외부관체(220) 및 제2연결체(230)는 상기 음극, 양극와이어 및 내,외부 절연호스를 기준으로 하여 상기 제1내부관체(110), 제1외부관체(120)및 제1연결체(130)와 좌우대칭구조로 조립되며, 피가열물을 유도가열하는 유도가열부(30)와 전기적으로 연결되면서 상기 유도가열부(30)를 냉각하는 냉각수를 입수하고 열교환된 냉각수를 출수하도록 상기 유도가열부의 입수, 출수단(31,32)과 각각 연통연결되는 것이다.
상기 제2내부관체(210)는 상기 유도가열부의 유도가열시 과열을 방지하도록 공급되는 냉각수가 입수되는 유도가열부의 입수단(31)과 연통연결되는 제2내부통로(215)를 몸체 내부에 길이방향으로 관통형성한 일정길이의 중공파이프재로 이루어질 수 있다.
이러한 제2내부관체(210)의 일단인 도면상 우측단에는 상기 냉각수공급라인과 착탈가능하게 연통연결되도록 체결부를 형성하고, 타단인 도면상 좌측단 외부면에는 상기 제2내부통로(215)와 연통되어 제1내부관체의 제1관통공을 통해 출수된 냉각수를 입수시키는 복수개의 제2관통공(214)을 관통형성한다.
이때, 상기 제2관통공(214)을 관통형성하는 제2내부관체(210)의 단부 외부면에 상기 제1내부관체와 마찬가지로 제2내부관체(210)의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 소경부(216)를 형성함으로써 상기 내부절연호스(310)의 내부면과 상기 소경부(216)와의 사이에 형성되는 간격에 위치하는 제1관통공(114)을 통해 배출되는 냉각수가 상기 제2내부관체(210)의 제2관통공(214)으로 유입되도록 일방향, 도면상 좌측에서 우측으로 흐르는 제1냉각수유로(S1)를 상기 음극와이어(301)와 내부절연호스(310)와의 사이에 형성하는 것이다.
그리고, 상기 제2내부통로(215)를 몸체 중앙에 형성하는 제2내부관체(210)의 개방된 타단은 상기 제1내부관체와 마찬가지로 상기 음극와이어(301)의 단부와의 밀착 결합에 의해서 밀봉처리되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 실링캡을 이용하여 밀봉처리하거나, 내부면에 일체로 형성되는 차단벽을 이용하여 밀봉처리할 수 있다.
이때, 상기 음극와이어(301)의 단부는 상기 제2내부관체의 타단에 압착되어직접적으로 용접연결되어 상기 제2내부관체와 전기적으로 연결되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 전도성 어댑터를 매개로 하여 접속연결될 수 있다.
상기 제2내부관체(210)는 상기 제1내부관체(110)와 마찬가지로 상기 음극와이어(301)와 전기적으로 연결되도록 전기전도성이 우수한 구리소재와 같은 금속체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2외부관체(220)는 상기 제2내부관체(210)의 외부면에 타단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스(310)를 매개로 하여 상기 제2내부관체(210)와 조립되는 일정길이의 중공파이프재로 이루어지고, 상기 양극와이어(302)의 타단과 전기적으로 연결되도록 전기전도성이 우수한 구리소재의 금속체로 이루어질 수 있다.
이러한 제2외부관체(220)의 외부면에는 상기 제1외부관체에 일단이 삽입되는 외부절연호스(320)의 타단이 삽입고정됨에 따라 상기 제2내부관체(210)의 외부면과 상기 제2외부관체(220)의 내부면사이에는 절연소재로 이루어지는 내부절연호스(310)가 개재되어 절연되고, 상기 제2외부관체(220)의 외부면에는 상기 제2연결체와의 연결부위를 외부노출시키면서 상기 양극와이어(302)를 외부환경으로부터 보호하도록 상기 외부절연호스(320)의 일단이 삽입되는 것이다.
이때, 상기 제2외부관체와 결합되는 외부절연호스(320)의 타단은 제2고압밴드(322)에 의해서 상기 제2외부관체와의 분리이탈이 곤란하도록 결속처리되는 것이 바람직하다.
상기 제2외부관체(220)에는 상기 유도가열부(30)와 열교환된 냉각수를 미도시된 냉각장치의 냉각수배출라인(12)으로 출수시키는 일련의 유로를 형성하는 제2외부통로(225)를 구비하는바, 이러한 제2외부통로(225)는 상기 제1외부통로와 마찬가지로 제2연결체(230)에 형성되는 제2연결통로(235)와 대응하도록 외부면에 관통형성된 연결공(225a)과 연통연결되는 연결홈(225b)을 내부면에 환고리형으로 함몰형성하고, 상기 연결홈(225b)과 일단이 연결되고 상기 음극와이어(301)와 대응하는 제2외부관체의 단부에 노출되어 개구되도록 길이방향으로 복수개 관통형성되는 직선형 연결라인공(225c)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2외부관체(220)의 제2외부통로(225)를 형성하는 연결공, 연결홈 및 직선형 연결라인공은 열교환된 냉각수를 외부로 출수하는 유도가열부의 출수단과 제2연결체의 제2연결통로를 매개로 연통연결됨으로써 상기 제2외부관체(220)의 제2외부통로를 통하여 출수되는 냉각수가 상기 제1외부통로를 통하여 출수되도록 상기 제1냉각수유로(S1)의 반대방향인, 도면상 우측에서 좌측으로 흐르는 제2냉각수유로(S2)를 내부절연호스(310)와 외부절연호스(320)와의 사이에 형성하는 것이다.
한편, 상기 제2내부관체(210)와 제2외부관체(220)는 상기 제1내부관체 및 제1외부관체와의 결합과 마찬가지로 상기 제2내부관체(210)의 일단 외부면에 돌출형성된 환고리형 돌출턱(211)에 걸림배치되는 절연와셔(213)를 매개로 하여 상기 제2외부관체(220)의 일단 외부면에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부를 갖는 위치고정너트(212)에 의해서 착탈가능하게 결합될 수 있다.
상기 환고리형 돌출턱(211)과 상기 제2외부관체의 단부와의 사이에는 오링부재(217a)와 밀착되는 환고리형 밀착판(217)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제2연결체(230)는 상기 유도가열부(30)와 열교환된 냉각수가 출수되는 출수단(32)과 연통연결되면서 상기 제2외부통로와 연통연결되도록 대략 90도 방향전환되는 제2연결통로(235)를 몸체내부에 형성하고, 상기 제2내부관체 및 제2외부관체와 마찬가지로 전기전도성이 우수한 구리소재와 같은 금속체로 이루어질 수 있다.
상기 제2연결체(230)는 제1연결체와 동일하게 상기 제2외부관체의 외부면에 형성된 평면부(223)와 접해지는 절개부(231a)를 갖추어 상기 제2외부통로와 연통연결되는 제2연결통로를 형성하는 상부몸체(231)를 포함하고, 상기 제2외부관체의 외부면과 접해지는 안착홈(232a)을 형성하여 상기 상부몸체와 복수개의 체결부재에 의해서 결합되는 하부몸체(232)를 포함할 수 있다.
상기 제2외부관체의 평면부(224)는 상기 제2외부통로(225)를 구성하는 연결공(225a)이 외부노출됨으로써 상기 상,하부몸체(231.232)의 결합시 상기 제2연결통로와 제2외부통로가 일련의 냉각수배출통로를 형성하도록 서로 연통연결되는 것이다.
이러한 제2연결체(230)와 제2내부관체(210)의 각 일단은 피가열물을 유도가열하는 유도가열부(30)의 입수단(31) 및 출수단(32)과 각각 결합되는 것이다.
한편, 상기 음극와이어(301)는 상기 가열기본체(10)에서 발생된 대전류의 음극을 공급받을 수 있도록 음극전원선(101)과 전기적으로 연결되는 제1내부관체(110)와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 유도가열부의 입수단과 결합되는 제2내부관체(210)와 타단이 전기적으로 연결되는 일정길이의 와이어부재로 이루어질 수 있다.
이러한 음극와이어(301)는 상기 제1,2내부관체에 양단이 삽입되어 고정되는 내부절연호스(310)의 내부에 상기 양극와이어(302)와 절연되도록 배치되는 것이다.
이때, 상기 음극와이어(301)의 외부면과 내부절연호스사이에는 상기 제1,2내부관체의 각 단부에 형성된 소경부에 의해서 환고리형 통로를 형성함으로써 제1내부관체의 제1관통공을 통해 출수되는 냉각수가 제2내부관체의 제2관통공으로 입수되어 유도가열부측으로 냉각수를 공급하는 제1냉각수유로(S1)를 형성한다.
이와 동시에, 상기 음극와이어(301)는 제1냉각수유로를 따라 일방향으로 흐르는 냉각수에 의해서 냉각됨으로써 유도가열을 위한 전원공급시 발열되는 음극와이어에서의 단위면적당 발열량을 줄이면서 내열성을 높일 수 있다.
상기 양극와이어(302)는 상기 가열기본체(10)에서 발생된 대전류의 양극을 공급받을 수 있도록 양극전원선(102)과 전기적으로 연결되는 제1연결체(130)와 결합된 제1외부관체(120)에 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2외부관체(220)와 타단이 전기적으로 연결되는 일정길이의 와이어부재로 이루어질 수 있다.
이러한 양극와이어(302)는 상기 제1,2내부관체에 양단이 삽입되는 내부절연호스(310)와, 상기 제1,2외부관체에 양단이 삽입되는 외부절연호스(320)와의 사이에 형성되는 공간에 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개 배치된다.
이때, 상기 양극와이어(302)가 배치되는 내,외부절연호스사이의 공간에는 상기 제2외부관체의 제2외부통로를 통하여 출수된 냉각수가 상기 제1외부관체의 제1외부통로를 통하여 배출되는 일련의 제2냉각수유로를 형성함으로써 유도가열을 위한 전원공급시 발열되는 양극와이어를 제2냉각수유로의 냉각수에 의해서 냉각하여 단위면적당 발열량을 줄이면서 내열성을 높일 수 있다.
상기 양극와이어(302)의 양단은 서로 마주하는 제1,2외부관체(120,220)의 단부에 함몰형성되는 삽입공에 각각 압착되어 전기적으로 연결되도록 용접고정될 수 있으며, 상기 삽입공은 상기 제1,2외부통로를 형성하는 직선형 연결라인공들사이에 위치도록 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 음극와이어와 양극와이어는 개개의 절연된 마그네틱 와이어를 일정한 형태로 꼬거나 권선하여 순수한 도체에 전류가 흐를 때 발생하는 표피효과 (skin effect)에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있는 고주파용 리츠와이어(Litz wire)로 구비되는 것이 바람직하다.
이러한 음극 및 양극와이어(301,302)는 복수의 고주파용 리츠와이어가 다발로 합체되고 절연피복재로 피복되어 냉각수와의 절연상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 상기 피가열부를 유도가열하는 유도가열부(30)의 입수단(31)은 상기 제1내부관체, 음금와이어 및 제2내부관체를 매개로 하여 대전류의 음극전원선(101)과 전기적으로 연결됨과 동시에 상기 제1내부관체의 제1내부통로 및 제2내부관체의 제2내부통로와 연통연결되어 냉각수공급라인을 통해 공급되는 냉각수가 입수되고, 상기 유도가열부(30)의 출수단(32)은 상기 제1연결체, 제1외부관체, 양극와이어, 제2외부관체 및 제2연결체를 매개로 하여 양극전원선(102)과 전기적으로 연결됨과 동시에 상기 제1외부관체의 제1외부통로 및 제2외부관체의 제2외부통로와 연통연결되어 열교환된 냉각수를 냉각수배출라인측으로 출수하는 것이다.
또한, 상기 유도가열부(30)는 도 8 에 도시한 바와 같이, 볼트와 같은 봉상의 피가열부를 감아 유도가열하도록 코일형태로 이루어질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 피가열부의 형태 및 크기에 따라 상기 유도가열부(30a,30b)는 1회 권선된 고리형으로 이루어지거나 일자형으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 가열기본체(10)는 도 9과 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 유도가열부와 전기적으로 연결되면서 냉각장치의 냉각수공급라인(11) 및 냉각수배출라인(12)과 연통연결되어 냉각수가 공급되면서 열교환된 냉각수가 배출되는 냉각수유로를 내부형성하는 동축케이블(1)의 일단인 외부절연호스를 지지하는 케이블지지체(20)를 포함한다.
상기 케이블지지체(20)는 상기 외부절연호스(320)일단을 지지하는 제1수직판(21)을 포함하고, 상기 외부절연호스(320)의 외면과 접하도록 반원단면상의 상부요홈(23a)을 절개형성한 상부판(23)과 상기 외부절연호스의 나머지 외면과 접하도록 반원단면상의 하부요홈(24a)을 절개형성한 하부판(24)이 복수개의 체결부재에 의해서 착탈가능하게 상하조립되는 제2수직판(25)을 포함하고, 상기 제1수직판(21)의 하부단과 일단이 나사결합되고 상기 제2수직판(25)의 하부단과 타단이 나사결합되어 상기 가열기본체의 바닥면에 고정설치되는 연결판(26)을 포함할 수 있다.
이러한 케이블지지체(20)는 상기 가열기본체의 일측벽에 개구형성된 개구부(17)를 통하여 외부노출되도록 상기 가열기본체의 내부에 배치되고, 상기 개구부를 선택적으로 개방하어 상기 케이블지지체(20)를 외부노출시키는 도어(17a)를 포함한다.
상기 도어의 개방시 외부노출되는 케이블지지체(20)에 상기 유도가열부와 타단이 연결된 동축케이블(1)의 일단을 음극 및 양극 전원선과 전기적으로 연결하면서 상기 냉각수공급 및 배출라인(11,12)을 연통연결하는 작업을 수행할 수 있으며, 상기 동축케이블의 일단을 케이블지지체(20)에 의해서 안정적으로 지지될 수 있는 것이다
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10 : 가열기본체
20 : 케이블지지체
30,30a,30b : 유도가열부
31,32 : 입수, 출수단
101 : 음극전원선
102 : 양극전원선
110,210 : 제1,2내부관체
115,215 : 제1,2내부통로
120,220 : 제1,2외부관체
125,225 : 제1,2외부통로
130,230 : 제1,2연결체
135,235 : 제1,2연결통로
301 : 음극와이어
302 : 양극와이어
310 : 내부절연호스
320 : 외부절연호스
S1 : 제1냉각수유로
S2 : 제2냉각수유로

Claims (7)

  1. 전원인가시 유도가열용 대전류를 발생시키는 가열기본체와, 피가열물을 유도 가열하는 유도가열부와의 사이를 전기적으로 연결함과 동시에 상기 유도가열부를 냉각하는 냉각수가 유동되는 냉각수유로를 형성하는 수냉식 동축 케이블에 있어서,
    상기 냉각수가 공급되는 냉각수급수라인과 연통연결되는 제1내부통로를 길이방향으로 형성하고, 상기 제1내부통로와 연통되어 냉각수를 출수시키는 복수개의 제1관통공을 외부면에 형성한 제1내부관체 ;
    상기 제1내부관체의 외부면에 일단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스를 매개로 상기 제1내부관체와 조립되고, 외부면에 외부절연호스의 일단이 삽입고정되는 제1외부관체 ;
    상기 유도가열부와 열교환된 냉각수가 배출되도록 냉각수배출라인과 연통연결되는 제1연결통로를 형성하고, 상기 제1외부관체에 형성된 제1외부통로와 상기 제1연결통로가 연통연결되도록 상기 제1외부관체에 고정설치되는 제1연결체 ;
    상기 유도가열부의 입수단과 연통연결되어 냉각수가 공급되는 제2내부통로를 길이방향으로 형성하고, 상기 제2내부통로와 연통되어 상기 제1관통공을 통하여 출수된 냉각수가 입수되는 복수개의 제2관통공을 외부면에 형성한 제2내부관체 ;
    상기 제2내부관체의 외부면에 타단이 삽입고정되는 일정길이의 내부절연호스를 매개로 상기 제2내부관체와 조립되고, 상기 외부절연호스의 타단이 외부면에 삽입고정되는 제2외부관체 ;
    상기 유도가열부의 출수단과 연통연결되어 열교환된 냉각수가 유입되는 제2연결통로를 형성하고, 상기 제2외부관체에 형성된 제2외부통로와 상기 제2연결통로가 연통연결되도록 상기 제2외부관체에 고정설치되는 제2연결체 ;
    상기 가열기본체에서 발생된 대전류의 음극과 전기적으로 연결되는 제1내부관체와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2내부관체와 타단이 전기적으로 연결되어 상기 내부절연호스의 내부에 배치되는 음극와이어 ;
    상기 가열기본체에서 발생된 대전류의 양극과 전기적으로 연결되는 제1연결체와 결합된 제1외부관체와 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2외부관체와 타단이 전기적으로 연결되어 상기 내부절연호스와 외부절연호스사이에 개재되는 양극와이어 ; 를 포함하고,
    상기 제1외부통로 또는 제2외부통로는 상기 제1연결체 또는 제2연결체에 형성되는 제1연결통로 또는 제2연결통로와 대응하도록 외부면에 관통형성된 연결공과 연통연결되는 연결홈을 내부면에 환고리형으로 함몰형성하고, 상기 연결홈과 일단이 연결되고 상기 음극와이어와 대응하는 제1외부관체 또는 제2외부관체의 단부에 노출되어 개구되도록 길이방향으로 복수개 관통형성되는 직선형 연결라인공을 포함하고,
    상기 제1내부관체와 제1외부관체 그리고 상기 제2내부관체와 제2외부관체는 상기 제1내부관체 또는 제2내부관체의 일단 외부면에 돌출형성된 환고리형 돌출턱에 걸림배치되는 절연와셔를 매개로 하여 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 일단 외부면에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부를 갖는 위치고정너트에 의해서 착탈가능하게 결합하고, 상기 환고리형 돌출턱과 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 각 단부와의 사이에는 오링부재와 밀착되는 환고리형 밀착판을 구비하며,
    상기 제1연결체 또는 제2연결체는 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 외부면에 형성된 평면부와 접해지는 절개부를 갖추어 상기 제1외부통로 또는 제2외부통로와 연통연결되는 제1연결통로 또는 제2연결통로를 형성하는 상부몸체와, 상기 제1외부관체 또는 제2외부관체의 외부면과 접해지는 안착홈을 형성하여 상기 상부몸체와 결합되는 하부몸체를 포함하고,
    상기 가열기본체는 상기 외부절연호스의 일단을 지지하는 케이블지지체를 포함하고, 상기 케이블지지체는 상기 냉각수가 공급되는 냉각수공급라인과 상기 제1내부관체를 연통연결하고, 상기 유도가열부와 열교환된 냉각수가 배출되는 냉각수배출라인과 상기 제1연결체를 연통연결하도록 상기 외부절연호스의 일단을 지지하는 제1수직판과, 상기 외부절연호스의 외면과 접하도록 반원단면상의 상부요홈을 절개형성한 상부판과 상기 외부절연호스의 나머지 외면과 접하도록 반원단면상의 하부요홈을 절개형성한 하부판이 상하조립되는 제2수직판 및 상기 제1,2수직판과 양단이 결합되어 상기 가열기본체의 바닥면에 고정설치되는 연결판을 포함하는, 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1관통공 또는 제2관통공을 관통형성하는 제1내부관체 또는 제2내부관체의 각 단부 외부면에는 상기 제1관통공에서 출수되는 냉각수가 상기 제2관통공으로 유입되는 제1냉각수유로를 형성하도록 상기 제1내부관체 또는 제2내부관체의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 소경부를 형성하는, 가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블. .
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 케이블지지체는 상기 가열기본체의 일측벽에 개구형성된 개구부를 통하여 외부노출되고, 상기 개구부를 선택적으로 개방하어 상기 케이블지지체를 외부노출시키는 도어를 포함하는, 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블.
KR1020180158012A 2018-12-10 2018-12-10 유도가열 시스템용 수냉식 후렉시블 동축케이블 KR101996301B1 (ko)

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