KR102081069B1 - 유도가열장치 - Google Patents

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Abstract

유도가열장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 가열대상체를 가열하기 위한 유도가열장치에 있어서, 상판, 및 상판의 일측단으로부터 연장되는 제1측판을 포함하는 코일 고정부재; 및 상판 상에서 제1방향으로 권취되는 제1상판 코일, 제1측판 상에서 제1방향으로 권취되는 제1측판 코일, 및 제1상판 코일의 외주단과 제1측판 코일의 외주단을 연결하는 제1연결선을 포함하는 제1가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치를 제공한다.

Description

유도가열장치 {Induction Heating Apparatus}
본 개시는 유도가열장치에 관한 것이다. 구체적으로는 연속 주조공정에서 생산되는 주편의 엣지부를 가열하기 위한 유도가열장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 연속 주조공정에서 생산되는 주편은 경압하(soft reduction) 과정을 거쳐 40ton 이하의 주편으로 절단되어 재가열로에서 승온된 후, 열간 압연기에 투입하여 열연코일로 생산된다.
여기서, 주편은, 주철 그 자체, 스트립 캐스팅 등으로 얻은 주조(as-cast) 주철편, 및 이들 주철 또는 주철편을 압연하여 얻은 압연 주철편을 포함하는 것으로서, 구체적으로, 블룸(bloom), 빌렛(billet) 및 슬라브(slab) 등을 포함할 수 있다.
연속 주조공정에서 생산되는 주편은 액체상태인 용강이 연속 주조기를 통과하여 수직 냉각실을 거치면서 점차 냉각되기 시작한다. 특히, 최초 압연기 전 수평구간에 도달하기까지 주편의 엣지부는 다른 부분보다 더 빨리 냉각된다.
주편의 엣지부가 냉각됨에 따라, 주편의 상/하 엣지부는 수직에서 수평으로 되는 구간에서 상부는 늘어나고 하부는 압축이 되는 현상이 발생한다. 이러한 상태로 압연기를 통과하게 되면 주편의 엣지부에 균열 등의 불량이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 합금강 같은 강종은 그 정도가 더 심해진다.
또한, 엣지부에 균열이 발생된 주편을 압연기에 투입하여 압연하게 되면, 판의 파단과 같은 조업 사고가 초래되거나 생산된 열연코일에 에지 스캡(Edge Scab)과 같은 결함이 발생하며, 후공정에서의 엣지부 처리(절단)에서 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 결함을 제거하기 위해, 종래의 연속 주조공정에서는, 수직에서 수평이 되는 벤딩(Bending) 구간에 토치(Torch)를 이용하여 주편의 엣지부를 재가열하는 공정을 거치고 있었다.
그러나, 종래와 같이 토치를 이용하여 주편의 엣지부를 가열하는 방법은 주편의 엣지부를 균일하게 가열하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 토치의 불꽃의 크기나 형상 등이 항상 일정한 값을 유지할 수는 없기 때문에, 주편의 엣지부의 모든 부분이 균일하게 가열되지 못하는 문제점이 있다.
연주 공정에서 생산되는 주편이 미세하게 상하 또는 좌우로 움직이게 되는 경우, 주편의 엣지부와 토치 사이 이격 거리가 지속적으로 달라지게 되어, 주편의 엣지부가 균일하게 가열되지 못하는 문제가 발생한다.
또한, 토치는 화염의 제어가 곤란하며, 특히, 연료로 사용되는 가스를 공급하기 위한 배관이 고온의 주편 주위에 설치되기 때문에 가스 폭발의 위험이 매우 높다는 문제점이 있다.
종래의 토치를 이용한 엣지부 가열방식의 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 1(JP 6153393 B2)은 유도코일을 통해 주편의 엣지부를 유도가열하는 방식을 개시하기도 하였다. 도 4 및 도 5는 특허문헌 1의 유도가열장치의 사시도 및 정면도를 각각 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 특허문헌 1에서 개시하는 유도가열 방식은, 하나의 권취 영역을 가지는 유도가열코일(420)이 "ㄱ"자로 굽은 형상을 가지고, 굽은 형상을 가지는 유도가열코일은 주편(S)의 엣지부 부근을 둘러싸도록 배치되어 주편(S)의 엣지부를 유도가열 하는 방식을 채택하고 있다.
그러나, 특허문헌 1의 유도가열 방식은, 유도가열코일을 구성하는 전선의 굵기, 유도가열코일(420)을 "ㄱ"자로 구부리기 위한 공정 등을 원인으로 유도가열코일의 권취 중심에서 전선의 밀도가 낮아지는 문제점이 있었다. 이에 따라, 주편의 엣지부에 흐르는 전류의 양도 함께 적어지는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 1의 유도가열 방식은, 유도가열코일(420)의 권취 중심을 기준으로 "ㄱ"자로 굽은 형상을 가지기 때문에, 주편(S)의 엣지부를 기준으로 유도가열코일의 양측에서 흐르는 전류의 방향이 서로 반대가 되고, 이로 인해, 주편(S)의 엣지부 부근에서 전기장의 상쇄가 발생하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 특허문헌 1의 유도가열 방식은, 상술한 문제점으로 인해, 주편의 엣지부에서 유도가열의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 가열대상체의 엣지부 부근에서 전선의 밀도를 높이면서, 동시에, 가열대상체의 엣지부 부근에서 엣지부를 기준으로 양측의 전선에서 흐르는 전류 방향이 서로 동일해지는 버터플라이(Butterfly) 방식의 유도가열코일을 도입함으로써, 가열대상체의 엣지부를 효과적으로 가열할 수 있는 유도가열장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 가열대상체를 가열하기 위한 유도가열장치에 있어서, 상판, 및 상판의 일측단으로부터 연장되는 제1측판을 포함하는 코일 고정부재; 및 상판 상에서 제1방향으로 권취되는 제1상판 코일, 제1측판 상에서 제1방향으로 권취되는 제1측판 코일, 및 제1상판 코일의 외주단과 제1측판 코일의 외주단을 연결하는 제1연결선을 포함하는 제1가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치를 제공한다.
또한, 제1상판 코일을 이루는 전선은 상판과 평행한 제1평면 상에 위치하고, 제1측판 코일을 이루는 전선은 제1측판과 평행한 제2평면 상에 위치하고, 제1연결선의 적어도 일부는 제1상판 코일과 제1측판 코일 사이에 배치되고, 제1가열부재에 전류가 인가될 때, 제1측판 코일과 인접하는 제1상판 코일의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향, 제1상판 코일과 인접하는 제1측판 코일의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향, 및 제1상판 코일과 제1측판 코일 사이의 제1연결선의 영역에서 흐르는 전류의 방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 유도가열장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 유도가열장치는 버터플라이 방식의 유도가열코일을 도입함으로써, 가열대상체의 엣지부 부근에서 유도가열코일의 전선의 밀도를 높이면서, 이와 동시에, 가열대상체의 엣지부 부근에서 유도가열코일의 전류 방향이 서로 동일해지도록 할 수 있고, 이를 통해, 가열대상체의 엣지부를 효과적으로 가열할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치를 이용한 주편 가열 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 정면도이다.
도 4는 종래의 유도가열장치의 사시도이다.
도 5는 종래의 유도가열장치의 정면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 제1가열부재와 종래의 제1가열부재에서의 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치의 사시도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치의 정면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 위치센서 및 위치 제어부를 포함하는 유도가열장치의 블록도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 온도 센서 및 온도 제어부를 포함하는 유도가열장치의 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 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.
본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치를 이용한 주편 가열 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 유도가열장치를 이용한 주편 가열 시스템은 코일 고정부재(110), 제1가열부재(120), 전원장치(130), 코일 이동부재(140) 및 위치센서(150) 및 온도센서(160)를 포함할 수 있다.
코일 고정부재(110)는 상판(112), 및 상판(112)의 일측단으로부터 연장되는 제1측판(114)을 포함할 수 있다. 또한, 코일 고정부재(110)는 상판(112)의 타측단으로부터 연장되는 제2측판(116)을 포함할 수 있다.
제1가열부재(120)는 전원장치(130)로부터 전류, 구체적으로는, 교류 전류를 인가 받아 교번 자기장을 발생시킬 수 있고, 이를 통해, 가열대상체(S)를 유도가열 할 수 있다. 유도가열은 가열되는 대상이 자성체일 때에만 가능한 가열 방식이므로, 가열대상체(S)는 금속, 합금 등의 자성체일 수 있다.
가열대상체(S)는 도 1에서는 주편으로 한정되어 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 가열대상체(S)는 유도가열이 가능한 주편 이외의 다른 물체일 수 있다.
제1가열부재(120)는 가열대상체(S), 구체적으로는, 가열대상체(S)의 엣지부를 가열할 수 있다. 여기서, 가열대상체(S)의 엣지부란, 가열대상체(S)의 일면과 가열대상체(S)의 다른 면이 접하게 되면서 형성되는 모서리 부근의 영역을 의미한다.
본 개시에 따른 유도가열장치의 제1가열부재(120)는, 가열대상체(S)의 엣지부를 효과적으로 가열할 수 있는 버터플라이(Butterfly) 방식의 코일 구조를 채택하고 있다. 버터플라이 방식의 코일 구조에 대한 상세한 설명은 도 2, 도 3 및 도6과 관련하여 상세히 기술하도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 전원장치(130)는 제1가열부재(120) 및 후술할 제2가열부재(220)에 전류를 인가할 수 있다. 이때, 전원장치(130)로부터 인가되는 전류는 교류(交流, Alternating Current) 전류이다.
코일 이동부재(140)는 코일 고정부재(110)의 위치를 변경할 수 있으며, 이를 통해, 상판(112)과 가열대상체(S) 사이의 이격거리 및 제1측판(114)과 가열대상체(S) 사이의 이격거리 중 하나 이상을 조절할 수 있다.
위치센서(150)는 가열대상체(S)의 높이 및 가열대상체(S)의 너비 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 위치센서(150)에서 측정된 가열대상체(S)의 높이 또는 가열대상체(S)의 너비에 관한 정보는 위치 제어부(910)에 전달될 수 있다.
위치 제어부(910)는 가열대상체(S)의 높이 또는 가열대상체(S)의 너비에 관한 정보에 상응하여 코일 이동부재(140)를 작동시킬 수 있다. 위치센서(150) 및 위치 제어부(910)에 대한 상세한 설명은 도 9와 관련하여 기술하도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 온도센서(160)는 가열대상체(S)의 온도를 측정할 수 있다. 온도센서(160)에서 측정된 가열대상체(S)의 온도 정보는 온도 제어부(1010)에 전달될 수 있다. 온도 제어부(1010)는 전원장치(130)로부터 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)로 인가되는 전류의 양을 조절할 수 있다. 온도센서(160) 및 온도 제어부(1010)에 대한 상세한 설명은 도 10과 관련하여 기술하도록 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 정면도이다.
도 2 및 도3을 참조하면, 유도가열장치는 코일 이동부재(110), 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)를 포함할 수 있다.
제1가열부재(120)는 제1상판 코일(122), 제1측판 코일(124) 및 제1연결선(126)을 포함한다.
제1상판 코일(122)은 상판(112) 상에서 제1방향으로 권취되고, 제1측판 코일(124)은 제1측판(114) 상에서 제1방향으로 권취될 수 있다.
여기서, 제1방향은 코일의 물리적인 권취 방향을 의미하는 것으로서, 전류의 방향을 의미하는 것은 아니다. 제1방향은 시계방향 또는 반시계 방향일 수 있으며, 후술할 제2방향과 동일한 방향 또는 반대 방향일 수 있다.
제1연결선(126)은 제1상판 코일(122)의 외주단과 제1측판 코일(124)의 외주단을 연결할 수 있고, 구체적으로는, 전기적으로 연결할 수 있다.
제1상판 코일(122), 제2측판 코일(124) 및 제1연결선(126)은 개별적으로 제작되어 결합되는 방식일 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 따라서, 제1상판 코일(122), 제1측판 코일(124) 및 제1연결선(126)은, 제1가열부재(120)의 제조상의 편의를 위해, 일체형으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1상판 코일(122)의 내주단 및 제1측판 코일(124)의 내주단은 전원장치(130)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이를 통해, 전원장치(130)는 제1가열부재(120)에 전류를 인가할 수 있다.
여기서, 코일이 단일한 전선의 권취를 통해 형성된다고 가정했을 때, 코일의 권취 내측에 위치하는 전선의 일단을 내주단이라고 정의하고, 코일의 권취 외측에 위치하는 전선의 타단을 외주단이라고 정의한다.
제2가열부재(220)는 제2상판 코일(222), 제2측판 코일(224) 및 제1연결선(226)을 포함할 수 있다.
제2상판 코일(222)은 상판(112) 상에서 제2방향으로 권취되고, 제2측판 코일(224)은 제2측판(214) 상에서 제2방향으로 권취된다.
제2연결선(226)은 제2상판 코일(222)의 외주단과 제2측판 코일(224)의 외주단을 연결하고, 구체적으로는, 전기적으로 연결한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)를 가열대상체(S)의 양 엣지부에 배치함으로써, 가열대상체(S)의 양 엣지부를 동시에 가열할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2상판 코일(222)은 제1상판 코일(122)을 포함하는 가상의 평면 상에 있을 수 있으며, 제1측판 코일(124)을 포함하는 가상의 평면 및 제2측판 코일(224)을 포함하는 가상의 평면과 제1상판 코일(122)을 포함하는 가상의 평면이 이루는 각도는 각각 90도일 수 있다.
이때, 코일 고정부재(110) 또한, 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)의 형상에 따라, 상판(112)과 제1측판(114) 및 상판(112)과 제2측판(116)이 이루는 각도는 각각 90도일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치는, 가열부재(120, 220)에서 상판 코일(122, 222)과 측판 코일(124, 224)을 서로 수직하게 배치함으로써, 가열대상체(S)의 엣지부가 직각이 아닌 둔각 내지 예각의 형상을 가지더라도, 가열대상체(S)의 엣지부를 효과적으로 가열할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 제1가열부재(120)와 종래의 유도가열코일(420)에서의 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
구체적으로, 도 6(a)는 본 개시에 따른 제1가열부재(120)가 전원장치(130)에 의해 전류가 인가될 때, 제1가열부재(120)에 포함된 제1상판 코일(122), 제1측판 코일(124), 및 제1연결선(126)에 흐르는 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
또한, 도 6(b)는 종래의 유도가열코일(420)이 전원장치(450)에 의해 전류가 인가될 때, 유도가열코일(420)에 포함된 상판 코일영역(422) 및 측판 코일영역(424)에 흐르는 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
여기서, 도 6(a) 및 도 6(b)는, 설명의 편의를 위해, 유도가열코일(120, 420)이 엣지부 부근에서의 꺾임 없이 동일한 평면상에 있다고 가정하여 도시하였다.
도 6(a)를 참조하면, 제1가열부재(120)는, 엣지부 부근 영역(E)을 기준으로 하여, 제1상측 코일(122) 및 제1측판 코일(124)이 각각 우측, 좌측에 배치된 형상을 가진다. 이러한 형상을 가지는 코일은, 흡사 중앙의 몸통과 몸통의 좌우에 넓적한 한 쌍의 날개를 가지는 나비의 형상과 유사하여, 버터플라이(Butterfly) 방식을 가지는 코일이라고 일컫는다.
버터플라이 방식을 가지는 제1가열부재(122)는 엣지부 부근 영역(E)에서 높은 전선 밀도를 가진다. 또한, 버터플라이 방식의 제1가열부재(120)에서는, 제1상측 코일(122) 및 제1측판 코일(124)은 제1방향으로서 권취 방향이 동일하므로, 전원장치(130)가 제1가열부재(120)에 전력을 공급할 때, 제1측판 코일(124)과 인접하는 제1상판 코일(122)의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향과 제1상판 코일(122)과 인접하는 제1측판 코일(124)의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향은 서로 동일해진다.
이를 통해, 엣지부 부근 영역(E)에서 전류의 방향이 반대가 됨으로써 발생할 수 있는 전기장 상쇄 문제를 방지할 수 있다.
이와 반대로, 도 6(b)를 참조하면, 종래의 유도가열코일(420)은, 전선의 굵기 및 유도가열코일(420)을 "ㄱ"자로 구부리기 위한 공정 등을 원인으로, 엣지부 부근 영역(E')에서 낮은 전선 밀도를 가진다.
또한, 상판 코일영역(422) 및 측판 코일영역(424)은 하나의 코일을 두 영역으로 나눈 것에 지나지 않으므로, 엣지부 부근 영역(E')에서 상판 코일영역(422) 의 전류의 방향과 측판 코일영역(424)의 전류방향은 서로 반대가 될 수밖에 없다. 이로 인해, 엣지부 부근 영역(E')에서 전기장이 상쇄되어 유도가열 효율이 떨어지게 된다.
따라서, 본 개시에 따른 유도가열장치는, 종래의 유도가열코일(420)과 비교하여, 버터플라이 방식의 코일을 도입함으로써 엣지부 부근 영역(E)에서 높은 전선 밀도를 가질 수 있고, 동시에, 엣지부 부근 영역(E)에서의 전류의 방향을 동일하게 하여 전기장 상쇄 문제를 방지할 수 있으며, 이를 통해, 엣지부 부근 영역(E)에서의 유도가열 효율을 최대로 할 수 있는 장점이 있다.
도 6(a)에서는 제1가열부재(120)만 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 따라서, 상술한 제1가열부재(120)의 구성 및 효과는 제2가열부재(220)에도 그대로 적용될 수 있다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치의 사시도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치의 정면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치는 제3연결선(710)을 포함할 수 있다.
제3연결선(710)은 제1상판 코일(122)의 내주단과 제2상판 코일(222)의 내주단을 연결할 수 있고, 구체적으로는, 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 제1측판 코일(124)의 내주단 및 제2측판 코일(224)의 내주단은 전원장치(130)와 전기적으로 연결되며, 이를 통해, 전원장치(130)는 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)에 전류를 인가할 수 있다.
제1가열부재(120), 제2가열부재(220) 및 제3연결선(710)은 개별적으로 제작되어 결합되는 방식일 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 따라서, 제1가열부재(120), 제2가열부재(220) 및 제3연결선(710)은, 제조상의 편의를 위해, 일체형으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제1가열부재(120)는 제1상판 코일(122), 제1측판 코일(124) 및 제1연결선(126)이 일체형으로 이루어지고, 제2가열부재(220)는 제2상판 코일(222), 제2측판 코일(224) 및 제2연결선(226)이 일체형으로 이루어지되, 제1가열부재(120), 제2가열부재(220) 및 제3연결선(710)은 일체형으로 이루어질 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치는, 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)를 제3연결선(710)을 통해 전기적으로 연결함으로써, 전체로서, 제1측판 코일(124)의 내주단 및 제2측판 코일(224)의 내주단의 두 개의 단자를 이용하여 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)에 동시에 전류를 인가할 수 있는 효과가 있다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1가열부재(120)의 제1방향과 제2가열부재(220)의 제2방향은 동일할 수 있다. 이때, 전원장치(130)가 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)에 전력을 공급할 경우, 제2상판 코일(222)과 인접하는 제1상판 코일(122)의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향과 제1상판 코일(122)과 인접하는 제2상판 코일(222)의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향은 서로 동일할 수 있다.
따라서, 본 개시의 다른 실시예에 따른 유도가열장치는 제1상판 코일(122)과 제2상판 코일(124) 사이의 공간에서 전기장이 상쇄되는 문제를 방지할 수 있으며, 이를 통해, 가열대상체(S)의 엣지부 뿐만 아니라 상판(112)과 인접하는 가열대상체(S)의 상면 또한 효율적으로 가열 할 수 있는 효과가 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 위치센서(150) 및 위치 제어부(910)를 포함하는 유도가열장치의 블록도이다.
도 9를 참조하면, 위치센서(150)는 가열대상체(S)의 높이 및 가열대상체(S)의 너비 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
위치 제어부(910)는 위치센서(150)로부터 전달받은 가열대상체(S)의 높이 및 가열대상체(S)의 너비 중 하나 이상의 정보를 기초로 하여 코일 이동부재(140)를 작동시킬 수 있으며, 이를 통해, 코일 고정부재(110)의 위치를 제어할 수 있다.
바람직하게는, 위치 제어부(910)는 코일 이동부재(140)의 작동을 통해 상판(112)과 가열대상체(S) 사이의 이격거리 및 제1측판(114)과 가열대상체(S) 사이의 이격거리 중 하나 이상을 일정한 값으로 유지할 수 있다.
가열대상체(S)의 높이 또는 가열대상체(S)의 너비는, 가열대상체(S)가 유도가열장치를 지남에 따라, 일정한 값을 가지지 않을 수 있으며, 이 경우, 유도가열장치와 가열대상체(S) 거리가 지속적으로 달라져 효율적인 엣지부 가열이 이루어지지 않을 수 있다.
예를 들면, 가열대상체(S)의 높이가 일반적인 경우보다 낮을 경우, 코일 고정부재(110)의 상판(112)과 가열대상체(S)의 사이의 이격거리가 멀어지게 되어 유도가열이 잘 이루어지지 않을 수 있으며, 반대로 가열대상체(S)의 높이가 일반적인 경우보다 높을 경우, 코일 고정부재(110)의 상판(112)과 가열대상체(S)가 접촉 내지 충돌하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 위치센서(150) 및 위치 제어부(910)를 포함하는 유도가열장치는, 가열대상체(S)의 높이 또는 가열대상체(S)의 너비에 따라 코일 고정부재(110)의 위치를 제어함으로써 코일 고정부재(110)와 가열대상체(S)의 이격거리를 유지할 수 있고, 이를 통해, 가열대상체(S)의 유도가열 효율을 높임과 동시에 코일 고정부재(110)의 마모 내지 손상을 방지하는 효과가 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 온도 센서(160) 및 온도 제어부(1010)를 포함하는 유도가열장치의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 온도센서(160)는 가열대상체(S)의 온도를 측정할 수 있으며, 온도 제어부(1010)는 온도센서(160)로부터 전달받은 가열대상체(S)의 온도정보를 기초로 하여 전원장치(130)로부터 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)로 인가되는 전류의 양을 조절할 수 있다.
가열대상체(S)의 온도는, 가열대상체(S)가 유도가열장치를 지남에 따라, 일정한 값을 가지지 않을 수 있으며, 이 경우, 유도가열장치의 유도가열이 효율적으로 이루어지지 않을 수 있다.
예를 들면, 가열대상체(S)의 온도가 일반적인 경우보다 낮을 경우, 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)에 의한 유도가열이 충분하게 이루어지지 않을 수 있으며, 반대로 가열대상체(S)의 온도가 일반적인 경우보다 높을 경우, 전원장치(130)로부터 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)로 과도한 양의 전류가 인가되어 에너지가 낭비되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 온도센서(160) 및 온도 제어부(1010)를 포함하는 유도가열장치는, 가열대상체(S)의 온도에 따라 전원장치(130)로부터 제1가열부재(120) 및 제2가열부재(220)로 인가되는 전류의 양을 조절함으로써 가열대상체(S)의 유도가열 효율을 높임과 동시에 에너지 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 코일 고정부재 112: 상판 114: 제1측판
116: 제2측판 120: 제1가열부재 122: 제1상판 코일
124: 제1측판 코일 126: 제1연결선 130: 전원장치
140: 코일 이동부재 150: 위치센서 160: 온도센서
220: 제2가열부재 222: 제2상판 코일 224: 제2측판 코일
226: 제2연결선 910: 위치 제어부 1010: 온도 제어부

Claims (14)

  1. 가열대상체를 가열하기 위한 유도가열장치에 있어서,
    상판, 및 상기 상판의 일측단으로부터 연장되는 제1측판을 포함하는 코일 고정부재; 및
    상기 상판 상에서 상기 상판에 수직한 제1법선을 중심으로 제1방향으로 권취되는 제1상판 코일, 상기 제1측판 상에서 상기 제1측판에 수직한 제2법선을 중심으로 상기 제1방향으로 권취되는 제1측판 코일, 및 상기 제1상판 코일의 외주단과 상기 제1측판 코일의 외주단을 연결하는 제1연결선을 포함하는 제1가열부재를 포함하되,
    상기 제1상판 코일을 이루는 전선은 상기 상판과 평행한 제1평면 상에 위치하고,
    상기 제1측판 코일을 이루는 전선은 상기 제1측판과 평행한 제2평면 상에 위치하고,
    상기 제1연결선의 적어도 일부는 상기 제1상판 코일과 상기 제1측판 코일 사이에 배치되고,
    상기 제1가열부재에 전류가 인가될 때, 상기 제1측판 코일과 인접하는 상기 제1상판 코일의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향, 상기 제1상판 코일과 인접하는 상기 제1측판 코일의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향, 및 상기 제1상판 코일과 상기 제1측판 코일 사이의 상기 제1연결선의 영역에서 흐르는 전류의 방향은 서로 동일한 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전원장치를 포함하되,
    상기 제1상판 코일의 내주단 및 상기 제1측판 코일의 내주단은 상기 전원장치와 전기적으로 연결되고, 상기 전원장치는 상기 제1가열부재에 전류를 인가할 수 있는 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1가열부재는 상기 제1상판 코일, 상기 제1측판 코일 및 상기 제1연결선이 일체형으로 이루어져 있는 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일 고정부재는 상기 상판의 타측단으로부터 연장되는 제2측판을 더 포함하고,
    상기 상판 상에서 제2방향으로 권취되는 제2상판 코일 및 상기 제1측판상에서 상기 제2방향으로 권취되는 제2측판 코일, 및 상기 제2상판 코일의 외주단과 상기 제2측판 코일의 외주단을 연결하는 제2연결선을 포함하는 제2가열부재를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  6. 제5항에 있어서,
    전원장치를 포함하되,
    상기 제1상판 코일의 내주단과 상기 제2상판 코일의 내주단을 연결하는 제3연결선을 더 포함하고,
    상기 제1측판 코일의 내주단 및 상기 제2측판 코일의 내주단은 상기 전원장치와 전기적으로 연결되고, 상기 전원장치는 상기 제1가열부재 및 상기 제2가열부재에 전류를 인가할 수 있는 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1가열부재는 상기 제1상판 코일, 상기 제1측판 코일 및 상기 제1연결선이 일체형으로 이루어지고,
    상기 제2가열부재는 상기 제2상판 코일, 상기 제2측판 코일 및 상기 제2연결선이 일체형으로 이루어지되,
    상기 제1가열부재, 상기 제2가열부재 및 상기 제3연결선은 일체형으로 이루어져 있는 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1방향과 상기 제2방향은 동일하고,
    상기 전원장치가 상기 제1가열부재 및 상기 제2가열부재에 전류를 인가할 때,
    상기 제2상판 코일과 인접하는 상기 제1상판 코일의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향과 상기 제1상판 코일과 인접하는 상기 제2상판 코일의 외주영역에서 흐르는 전류의 방향은 서로 동일한 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2상판 코일은 상기 제1상판 코일을 포함하는 가상의 평면 상에 있고,
    상기 제1측판 코일을 포함하는 가상의 평면 및 상기 제2측판 코일을 포함하는 가상의 평면과 상기 제1상판 코일을 포함하는 가상의 평면이 이루는 각도는 각각 90도인 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코일 고정부재의 위치를 변경하여 상기 상판과 상기 가열대상체 사이의 이격거리 및 상기 제1측판과 상기 가열대상체 사이의 이격거리 중 하나 이상을 조절할 수 있는 코일 이동부재
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가열대상체의 높이 및 상기 가열대상체의 너비 중 하나 이상을 측정할 수 있는 위치센서; 및
    상기 위치센서로부터 전달받은 상기 가열대상체의 높이 및 상기 가열대상체의 너비 중 하나 이상의 정보를 기초로 하여 상기 코일 이동부재를 작동시킬 수 있는 위치 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위치 제어부는,
    상기 코일 이동부재의 작동을 통해 상기 상판과 상기 가열대상체 사이의 이격거리 및 상기 제1측판과 상기 가열대상체 사이의 이격거리 중 하나 이상을 일정한 값으로 유지할 수 있는 것
    을 특징으로 하는 유도가열장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 가열대상체의 온도를 측정할 수 있는 온도센서; 및
    상기 온도센서로부터 전달받은 상기 가열대상체의 온도정보를 기초로 하여 상기 전원장치로부터 상기 제1가열부재로 인가되는 전류의 양을 조절할 수 있는 온도 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 가열대상체의 온도를 측정할 수 있는 온도센서; 및
    상기 온도센서로부터 전달받은 상기 가열대상체의 온도정보를 기초로 하여 상기 전원장치로부터 상기 제1가열부재 및 상기 제2가열부재로 인가되는 전류의 양을 조절할 수 있는 온도 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
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