KR102007583B1 - 가변 형상 인덕션 코일 장치 및 이를 포함하는 고주파 유도 가열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피가열체를 균일하게 가열하고 피가열체의 형상과 가열 정도에 따라 변형될 수 있는 가변 형상 인덕션 코일 장치 및 이를 포함하는 고주파 유도 가열기를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치는 권취 형성된 인덕션 코일, 상기 코일의 축 방향으로 이어지되 안내 홀이 형성된 가이드 막대, 및 상기 안내 홀에 삽입되어 상기 안내 홀을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 코일에 고정된 조절부재를 포함한다.

Description

가변 형상 인덕션 코일 장치 및 이를 포함하는 고주파 유도 가열기{DEFORMABLE INDUCTION COIL APPARATUS}

본 발명은 인덕션 코일 장치 및 이를 포함하는 고주파 유도 가열기 에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일의 형상을 변형할 수 있는 인덕션 코일 장치 및 이를 포함하는 고주파 유도 가열기에 관한 것이다.

고주파 열처리 장치는 고주파의 표피효과 때문에 가공부분의 표면만을 급속히 가열하여 중심부를 남기고서 표피부분만 열처리할 수 있다. 또한, 고주파 열처리 장치는 발진기 출력을 일정하게 하고 주파수를 높일 수록 전류가 표피층에 집중되어 급속가열이 이루어질 수 있다.

따라서, 고주파 열처리 장치는 주파수, 전력밀도 및 가열시간을 적절히 조절하여 열처리 깊이를 제어할 수 있다. 통상의 고주파 열처리 장치는 인덕션 코일을 구비하며, 인덕션 코일은 피가공물의 형태, 모양 크기에 따라 매우 다양하게 제작될 수 있다.

그러나 이러한 고주파 열처리 장치는 가열 대상 물체가 바뀌면 이에 따라 코일도 교체해야 하는 문제가 발생한다. 또한, 가열 과정에서 가열 대상 물체가 균일하게 가열되지 못하면 코일을 다시 제작하여야 하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 피가열체를 균일하게 가열하고 피가열체의 형상과 가열 정도에 따라 변형될 수 있는 가변 형상 인덕션 코일 장치 및 이를 포함하는 고주파 유도 가열기를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치는 권취 형성된 인덕션 코일, 상기 코일의 축 방향으로 이어지되 안내 홀이 형성된 가이드 막대, 및 상기 안내 홀에 삽입되어 상기 안내 홀을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 코일에 고정된 조절부재를 포함한다.

여기서, 상기 조절부재는 상기 코일의 반경 방향으로 전진 또는 후진 가능하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 조절부재에는 나사산이 형성되고, 상기 조절부재는 상기 가이드 막대의 일 면에 맞닿는 제1 너트와 상기 가이드 막대의 타면에 맞닿는 제2 너트에 의하여 상기 가이드 막대에 고정될 수 있다.

또한, 상기 인덕션 코일은 제1 내경을 갖는 제1 부분과 상기 제1 내경보다 더 작은 제2 내경을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다.

또한, 상기 인덕션 코일은 탄성적으로 변형 가능하게 형성된 형성될 수 있다.

또한, 상기 조절부재는 상기 안내 홀에 삽입되는 지지관과 상기 지지관을 관통하도록 설치되되 상기 지지관에 나사 결합된 가압 막대를 포함하고, 상기 지지관에는 외측으로 돌출된 파지 돌기가 형성되고, 상기 가압 막대에는 가압 막대의 외측으로 확장된 헤드부가 형성되되, 상기 지지관에는 상기 파지 돌기와 마주하는 너트가 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 고주파 유도 가열기는 고주파 전류를 생성하고 공급하는 고주파 발진기, 및 상기 고주파 발진기와 연결되되 피치 및 내경이 조절 가능하게 형성된 가변 형상 인덕션 코일 장치를 포함하고, 상기 가변 형상 인덕션 코일 장치는, 권취 형성된 인덕션 코일, 상기 코일의 축 방향으로 이어지되 안내 홀이 형성된 가이드 막대, 및 상기 안내 홀에 삽입되어 상기 안내 홀을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 코일에 고정된 조절부재를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가이드 막대와 조절부재를 이용하여 인덕션 코일의 내경 및 피치의 조절이 가능하여, 자속의 조절이 용이하다.

이에 따라 피가공물의 가열 제어가 용이할 뿐만 아니라 다양한 형상의 피가공물에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 유도 가열기를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치를 도시한 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕션 코일과 가이드 막대를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가이드 막대와 조절부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가이드 막대와 조절부재를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조절부재를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 실시예들의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.

각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 바로 위에 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 유도 가열기를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치를 도시한 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 3을참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 고주파 유도 가열기(1000)는 고주파 발진기(200)와 가변 형상 인덕션 코일 장치(100)를 포함한다. 고주파 유도 가열기(1000)는 전기 에너지를 열에너지로 변환시키는 것으로, 금속과 같은 전기적 도체에 고주파 자기장을 더하여 맴돌이 전류나 자기 히스테리시스의 손실로 가열시킨다. 본 제1 실시예에 따른 고주파 유도 가열기(1000)는 템퍼링을 위한 가열 장치로 이루어질 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

고주파 발진기(200)는 고주파 전류를 생성하여 인덕션 코일(20)에 공급하는데, 10kHz를 초과하는 주파수의 전류를 생성하여 인덕션 코일(20)에 공급한다. 고주파 발진기는 연결부재(210)를 매개로 가변 형상 인덕션 코일 장치(100)와 연결되며, 연결부재(210)는 내부 공간을 갖는 파이프 형태로 이루어져서 전류를 공급할 뿐만 아니라 인덕션 코일(20)로 냉매를 공급한다.

가변 형상 인덕션 코일 장치(100)는 하우징(10), 인덕션 코일(20), 가이드 막대(30), 조절부재(40)를 포함할 수 있다. 하우징(10)은 내부 공간을 갖는 직육면체의 상자 형상으로 이루어지며, 하우징(10)에는 인덕션 코일(20)과 가이드 막대(30)가 삽입 설치된다. 하우징(10)의 측면에는 내부를 관찰할 수 있도록 창틀(13)과 창틀(13)에 고정된 윈도우가 설치될 수 있다. 윈도우는 투명한 강화 유리 또는 강화 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 또한 하우징(10)의 상판에 피가열체가 삽입될 수 있도록 개구(15)가 형성된다.

도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕션 코일과 가이드 막대를 도시한 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 인덕션 코일(20)은 권취 형성되며, 내부 공간을 갖는 중공형상으로 이루어진다. 인덕션 코일(20)은 외력에 의하여 변형 가능하도록 탄성 또는 연성을 갖고, 인덕션 코일(20)의 내부에는 냉매가 이동하는 통로가 형성된다. 즉, 인덕션 코일(20)에 외력이 가해지면 탄성 또는 비탄성적으로 변형될 수 있다. 인덕션 코일(20)은 축방향으로 변형되어 피치가 변경될 수 있을 뿐만 아니라 내경이 변경될 수도 있다.

본 실시예에 따른 인덕션 코일(20)은 제1 내경을 갖는 제1 부분(21)과 상기 제1 내경보다 더 작은 제2 내경을 갖는 제2 부분(23)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 부분(21)은 인덕션 코일(20)의 상부하와 하부에 위치하며 제2 부분(23)은 제1 부분들(21) 사이에 위치할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 인덕션 코일(20)은 피가열체의 형상에 따라 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가이드 막대와 조절부재를 도시한 사시도이다.

도 3 및 도 5를 참조하여 설명하면, 가이드 막대(30)는 인덕션 코일(20)의 축 방향으로 이어지며, 두께가 폭보다 더 작은 납작한 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 하우징(10)의 내부에는 복수의 가이드 막대(30)가 설치될 수 있는데, 본 실시예에 따른 하우징(10)에는 3개의 가이드 막대(30)가 설치된다. 가이드 막대(30)는 하우징(10)의 바닥판과 상판에 고정될 수 있다.

가이드 막대(30)에는 가이드 막대(30)의 길이방향으로 이어진 안내 홀(31)이 형성된다. 하나의 안내 홀(31)에는 복수의 조절부재(40)가 설치되며, 조절부재(40)는 안내 홀(31)의 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다.

조절부재(40)는 제1 너트(51)와 제2 너트(52)를 매개로 안내 홀(31)에 고정 설치되며, 조절부재(40)의 길이방향 일측 단부는 인덕션 코일(20)에 용접으로 고정될 수 있다. 제1 너트(51)와 제2 너트(52)는 가이드 막대(30)를 사이에 두고 이격 배치되는데, 제1 너트(51)는 가이드 막대(30)의 일면에 맞닿도록 설치되고, 제2 너트(52)는 가이드 막대(30)에서 일면과 반대방향을 향하는 타면과 맞닿도록 설치된다.

제1 너트(51)와 제2 너트(52)는 가이드 막대(30)의 양면에서 가이드 막대(30)를 가압하도록 설치되어 조절부재(40)가 가이드 막대(30)에 고정될 수 있도록 지지한다. 또한, 제1 너트(51)와 제2 너트(52)가 풀어지면 조절부재(40)가 안내 홀(31)을 따라 이동 가능한 바, 조절부재(40)의 이동에 따라 인덕션 코일(20)의 피치가 조절될 수 있다.

한편, 조절부재(40)는 회전에 따라 인덕션 코일(20)의 반경 방향으로 전진 또는 후진 가능하도록 설치된다. 조절부재(40)가 제1 너트(51) 및 제2 너트(52)에 대하여 회전하면 전진 또는 후진하여 인덕션 코일의 내경을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 피가열체에 국부적으로 지나친 고온이 발생하면 인덕션 코일(20)의 내경을 증가시킬 수 있으며, 피가열체에 국부적으로 낮은 온도가 발생하면 인덕션 코일(20)의 내경을 감소시킬 수 있다.

제2 부분(23)에 고정된 조절부재(40)는 제1 부분(21)에 고정된 조절부재(40)보다 더 길게 형성될 수 있다. 다만, 제2 부분(23)에 연결 설치된 조절부재(40)가 후진하면 제2 부분(23)에서 인덕션 코일(20)의 내경이 더 증가할 수 있다.

인덕션 코일(20)을 이용하여 피가열체를 가열하는 과정에서 일부 부분이 설정된 온도로 가열되지 못하거나 일부 부분이 지나치게 가열되는 문제가 발생할 수 있다. 이 경우 종래에는, 인덕션 코일을 다시 제작하거나 장치를 해체하여 인덕션 코일의 형상을 수정해야 하였다. 그러나 본 제1 실시예에 따르면 가이드 막대(30)와 조절부재(40)를 이용하여 인덕션 코일(20)의 형상을 용이하게 조절할 수 있으며, 인덕션 코일(20)의 형상 변화에 따라 자속이 변하여 원하는 온도로 피가열체를 가열할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가이드 막대와 조절부재를 도시한 부분 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조절부재를 도시한 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치는 조절부재를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가변 형상 인덕션 코일 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

조절부재(140)는 안내 홀(31)에 삽입된 지지관(141)과 지지관(141)을 관통하도록 설치되되 지지관(141)에 나사 결합된 가압 막대(142)를 포함한다. 지지관(141)에는 외측으로 돌출된 파지 돌기(141a)가 형성되고, 지지관(141)의 외주에는 파지 돌기(141a)와 마주하는 너트(150)가 체결된다. 파지 돌기(141a)와 너트(150)는 가이드 막대(30)를 사이에 두고 위치한다. 지지관(141)의 내면에는 가압 막대(142)와 결합되는 나사산이 형성된다.

가압 막대(142)의 외주면에는 지지관에 나사 결합되는 나사산이 형성되고 일측에 육각 기둥 형태의 헤드부(142a)가 형성된 막대로 이루어진다. 헤드부(142a)는 가압 막대의 외측으로 확장된 플랜지 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 가압 막대(142)가 지지관(141)에 대하여 회전하면 지지관(141)에 대하여 전진하거나 후진할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 제2 실시예에 따르면 가압 막대(142)를 회전시킬 때, 파지 돌기(141a)를 잡고 고정한 상태에서 가압 막대(142)를 회전하면 가압 막대(142)를 지지관에 대하여 보다 용이하게 이동시킬 수 있다.

또한, 지지관(141)을 안내 홀(31)을 따라 이동시킨 후에 파지 돌기(141a)를 잡고 고정한 상태에서 너트(150)로 조이면 지지관(141)을 가이드 막대(30)에 보다 쉽게 고정시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 고주파 유도 가열기
100: 가변 형상 인덕션 코일 장치
10: 하우징
13: 창틀
20: 인덕션 코일
21: 제1 부분
23: 제2 부분
30: 가이드 막대
31: 안내 홀
40: 조절부재
51: 제1 너트
52: 제2 너트
140: 조절부재
141: 지지관
141a: 파지 돌기
142: 가압 막대
142a: 헤드부
150: 너트
200: 고주파 발진기
210: 연결부재

Claims (7)

1. 권취 형성된 인덕션 코일;
   상기 코일의 축 방향으로 이어지되 안내 홀이 형성된 가이드 막대; 및
   상기 안내 홀에 삽입되어 상기 안내 홀을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 코일에 고정된 조절부재;
   를 포함하며,
   상기 조절부재는 상기 코일의 반경 방향으로 전진 또는 후진 가능하도록 설치되어 상기 코일의 내경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 가변 형상 인덕션 코일 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 조절부재에는 나사산이 형성되고, 상기 조절부재는 상기 가이드 막대의 일 면에 맞닿는 제1 너트와 상기 가이드 막대의 타면에 맞닿는 제2 너트에 의하여 상기 가이드 막대에 고정된 것을 특징으로 하는 가변 형상 인덕션 코일 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 인덕션 코일은 제1 내경을 갖는 제1 부분과 상기 제1 내경보다 더 작은 제2 내경을 갖는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 인덕션 코일 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 인덕션 코일은 탄성적으로 변형 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 인덕션 코일 장치.
6. 권취 형성된 인덕션 코일;
   상기 코일의 축 방향으로 이어지되 안내 홀이 형성된 가이드 막대; 및
   상기 안내 홀에 삽입되어 상기 안내 홀을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 코일에 고정된 조절부재;
   를 포함하며,
   상기 조절부재는 상기 안내 홀에 삽입되되 내면에 나사산이 형성된 지지관과 상기 지지관을 관통하도록 설치되되 외주면에 나사산이 형성되어 상기 지지관에 나사 결합된 가압 막대를 포함하고,
   상기 지지관에는 외측으로 돌출된 파지 돌기가 형성되고, 상기 가압 막대에는 가압 막대의 외측으로 확장된 헤드부가 형성되되, 상기 지지관의 외주에는 상기 파지 돌기와 마주하는 너트가 체결된 것을 특징으로 하는 가변 형상 인덕션 코일 장치.
7. 고주파 전류를 생성하고 공급하는 고주파 발진기; 및
   상기 고주파 발진기와 연결되되 피치 및 내경이 조절 가능하게 형성된 가변 형상 인덕션 코일 장치를 포함하고,
   상기 가변 형상 인덕션 코일 장치는,
   권취 형성된 인덕션 코일;
   상기 코일의 축 방향으로 이어지되 안내 홀이 형성된 가이드 막대; 및
   상기 안내 홀에 삽입되어 상기 안내 홀을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 코일에 고정된 조절부재;
   를 포함하며,
   상기 조절부재는 상기 코일의 반경 방향으로 전진 또는 후진 가능하도록 설치되어 상기 코일의 내경을 변화시키고,
   상기 조절부재는 회전에 따라 상기 코일의 반경 방향으로 전진 또는 후진 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열기.

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