KR102217112B1 - 히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 RLC 회로로 구성된 유도 가열히터의 공진 주파수 근처에서 스위칭 주파수의 출력 변화량을 검출하여 주파수의 변화량에 따라 스위칭 주파수를 조절하여 천천히 전력을 증가 또는 감소시키면서 공급함으로써 유도 가열히터의 안정적인 운영이 가능하도록 한 히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법에 관한 것으로서, 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; 및 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; 상기 외함 본체 내부에 배치되어 상기 외함 본체 또는 유도가열 히터를 냉각시키는 냉각부;를 포함하고, 상기 제어유닛은 유도 가열히터의 출력값과 주파수를 증가했을 때 주파수의 변화량을 검출하고 상기 주파수의 변화량에 따라 주파수를 조절하여 상기 유도가열 히터에 전력을 증가 또는 감소시키면서 가열을 유도하는 것을 특징으로 한다.

Description

히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법{Device and method of Induction Heating for Heating-bolt}

본 발명은 히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 RLC 회로로 구성된 유도 가열히터의 공진 주파수 근처에서 스위칭 주파수의 변화량을 검출하여 주파수의 변화량에 따라 스위칭 주파수를 조절하여 천천히 전력을 증가 또는 감소시키면서 공급함으로써 유도 가열히터의 안정적인 운영이 가능하도록 한 히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화력발전소나, 원자력 발전소 등의 발전 설비에 설치된 증기터빈 정기 점검을 위해 증기터빈의 케이싱을 분해 및 재조립하는 과정이 이루어진다. 이때, 증기터빈의 재조립 시, 상온 상태로 볼트를 단단히 조여도 케이싱이 가열되면 케이싱과 볼트와의 선팽창 계수의 차이에 의하여 볼트의 조임토크가 유지되지 못하게 되어 볼트의 풀림(조임이 느슨해지는) 현상이 발생한다.

이러한 이유로, 현재에는 케이싱의 조립 시, 볼트의 풀림 현상을 방지하기 위해 상온 상태에서 볼트를 소정온도로 가열하기 위한 볼트 가열기가 사용하여 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 가열히터 등을 통해 가열 신장이 이루어지게 된다.

이때 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.

이와 같이 히팅볼트의 신장을 위해 사용되는 유도 가열히터는 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 종래 기술에 의한 히팅볼트용 유도가열 장치는 RLC 회로로 구성된 유도가열기로 일정한 간격을 갖고 전력을 올리게 됨으로써 공진주파수 근처에서 전력이 급격히 올라가게 되어 회로에 너무 부담이 갈 뿐만 아니라, 볼트가 갑자기 팽창하여 부러지는 등 파손으로 인한 안전사고가 발생할 우려가 제기되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 RLC 회로로 구성된 유도 가열히터의 공진 주파수 근처에서 스위칭 주파수의 출력 변화량을 검출하여 주파수의 변화량에 따라 스위칭 주파수를 조절하여 천천히 전력을 증가 또는 감소시키면서 공급함으로써 유도 가열히터의 안정적인 운영이 가능하도록 한 히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 히팅볼트용 유도가열 장치는 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; 및 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; 상기 외함 본체 내부에 배치되어 상기 외함 본체 또는 유도가열 히터를 냉각시키는 냉각부;를 포함하고, 상기 제어유닛은 유도 가열히터의 출력값과 주파수를 증가했을 때 주파수의 변화량을 검출하고 상기 주파수의 변화량에 따라 주파수를 조절하여 상기 유도가열 히터에 전력을 증가 또는 감소시키면서 가열을 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 히팅볼트용 가열방법은 체결될 히팅볼트의 종류에 따른 크기, 재질, 강도, 연신율에 대한 정보를 입력하는 단계; 입력된 상기 히팅볼트의 정보를 토대로 유도 가열히터에 스위칭 주파수를 증가 또는 감소시키면서 인가하여 히팅볼트를 가열하는 단계; 상기 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 측정하는 단계; 상기 측정된 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 전달받아 기준 값과 비교하여 전력이 증가되었는지 또는 감소되었는지를 연산하는 단계; 상기 연산된 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가 또는 감소시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, LRC가 연결되어 있는 유도 가열히터는 L과 C의 주파수에 따라 임피던스가 달라지며 주파수를 조절하여 흐르는 전력을 조절할 수 있도록 공진 주파수로 보내어 전력을 천천히 증가 또는 감소시키고 가열을 유도함으로써 유도 가열히터의 안정적인 운영이 가능하도록 하여 안전사고 또는 산업재해가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치를 개략적으로 도시하는 블록도
도 2는 본 발명에 따른 히팅볼트용 유도가열 장치를 개략적으로 도시하는 참고도
도 3은 도 2에 나타낸 유도가열 히터가 히팅볼트 내부에 삽입된 상태를 도시하는 부분 단면도
도 4는 도 1에 제어유닛에서 주파수 인가에 따른 전력과의 관계를 설명하기 위한 그래프
도 5는 도 1의 제어유닛을 개략적으로 나타낸 구성도
도 6은 본 발명의 히팅볼트용 유도가열방법을 도시하는 블럭도

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 유도가열 히터가 히팅볼트 내부에 삽입된 상태를 도시하는 부분 단면도이며, 도 4는 도 1에 제어유닛에서 주파수 인가에 따른 전력과의 관계를 설명하기 위한 그래프이고, 도 5는 도 1의 제어유닛을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

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.

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

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

이와 같이, 상기 전력 변환부(120)와 냉각부(160)가 상기 외함 본체(110) 내부에 수납됨으로써 보관이나 이동이 용이해지는 효과가 있다.

상기 전력 변환부(120)는 외부로부터 설정된 전압과 전류로 전원을 공급받고, 다시 유도가열 히터(140)의 전원에 대응하도록 변환한다.

상기 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.

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

상기 냉각부(160)는 상기 외함 본체(110) 내부의 온도를 낮춰준다. 또한 상기 전력 변환부(120)에서 상기 전력 트랜스(130)로 연결되는 전원 케이블과, 유도가열 히터(140)에 냉각수를 공급 및 회수하여 이들의 방열을 돕는다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 냉각부(160)는 수냉방식 외에 공냉방식을 적용할 수 있으며, 둘의 조합으로도 구현할 수 있다. 수냉방식의 경우, 비상 상황에서 냉각수를 공급할 수 있도록 소화전에 연결하여 사용할 수 있다.

상기 히팅볼트(10)는 중공의 원형 파이프 형상으로, 양 단부 외주면에 각각 나사산이 형성되어 서로 대향하도록 마련된 결속부를 체결시키고, 길이방향을 따라서 내부 중심에 설치홀(11)이 형성된다.

이때 상기 유도가열 히터(140)는 상기 히팅볼트(10)의 길이방향을 따라서 설치홀(11) 내부에 삽입되고, 유도가열을 통하여 상기 히팅볼트(10)를 선택적으로 가열하며, 온도 변화에 따라 인장 또는 압축하도록 상기 히팅볼트(10)의 신장률을 변화시킨다.

상기 유도가열 히터(140) 주변에는 유도가열 히터(140)에 의해 가열되는 영역의 설정된 구간별 온도를 감지하는 온도센서(미도시)가 구비될 수 있다.

상기 유도가열 히터(140)는 일 단부에 커넥터(141)가 결합되어 상기 외함 본체(110) 또는 냉각유닛(120)에 결합된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 유도 가열히터(140)의 내부에는 상기 냉각유닛(120)으로부터 공급된 냉각유체가 순환되는 유로가 형성되고, 또한 상기 외함 본체(110)에서 공급된 고주파 전류를 전달받아 상기 히팅볼트 내부에서 유도가열을 하는 히팅코일이 구비된다.

여기서 상기 유도 가열히터(140)는 상기 외함 본체(110)로부터 제공되는 전류(교류전류)를 통해 금속 도체 등으로 이뤄지는 히팅볼트(10)를 유도 가열하게 된다.

예컨대, 상기 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 상기 제어유닛(150)은 상기 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.

한편, 상기 제어유닛(150)은 상기 유도 가열히터(140)에 인가되는 주파수를 조절하면서 흐르는 전력을 제어한다.

즉, 상기 제어유닛(150)은 임의의 주파수를 입력받아 상기 주파수를 변화시키면서 출력한다. 이때 도 4에서와 같이, 상기 주파수(f[Hz])가 증가하면 전력(P[W])이 증가하고 반대로 주파수(f[Hz])가 감소하면 전력(P[W])이 감소된다.

한편, 상기 제어유닛(150)은 도 4에서와 같이, 주파수를 증가했을 때 전력 값이 증가함에 따라 상기 전력 값이 가파르게 증가하면 주파수 증가분(△)을 줄인다.

일반적으로 LRC가 연결되어 있는 유도 가열히터는 L과 C의 주파수에 따라 임피던스가 달라지게 되는데, 본 발명에서는 이러한 특성을 이용 즉 주파수를 조절하여 흐르는 전력을 조절하고 있다. 상기 제어유닛(150)을 통해 유도 가열히터의 출력값과 출력 변화량을 검출한 후 이를 연산하여 스위칭 주파수 출력을 제어하여 공진주파수로 주파수를 보내어 전력을 증가 또는 감소시키어 상기 유도 가열히터(140)를 통해 가열을 유도한다.

도 4에서와 같이, 상기 제어유닛(150)은 측정부(151), 연산부(152) 및 스위칭 주파수 출력부(153)로 구성된다.

상기 측정부(151)는 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 측정하고, 상기 연산부(152)는 상기 측정부(151)를 통해 측정된 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 전달받아 기준 값과 비교하여 전력이 증가되었지 또는 감소되었는지를 판단한다.

그리고 상기 스위칭 주파수 출력부(153)는 상기 연산부(152)에서 연산된 결과 즉 전력의 증가 또는 감소에 따라 스위칭 주파수를 증가시키거나 감소시키어 출력한다.

예를 들면, 전력이 증가하면 도 3의 그래프 중 좌측 진행 방향처럼 주파수를 증가하게 되면 전력이 증가하게 되고, 전력이 감소하게 되면 우측 진행 방향처럼 주파수를 감소하게 되면 전력이 감소하게 된다.

따라서 상기 제어유닛(150)은 전력 값에 따라 스위칭 주파수를 조절하여 상기 유도 가열히터(140)에 인가함으로써 LRC가 연결되어 있는 유도 가열히터는 L과 C의 주파수에 따라 임피던스가 달라지며 주파수를 조절하여 흐르는 전력을 조절할 수 있도록 공진 주파수로 보내어 전력을 천천히 증가 또는 감소시키고 가열을 유도하여 유도 가열히터의 안정적인 운영이 가능하도록 하여 안전사고 또는 산업재해가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이와 같이 상기 제어유닛(150)은 전력 증가 비율이 일정 정도(e(k)) 이상으로 커지면, 즉 1.1배 이상 커지면 가파르게 상승하는 구간이라 보고 스위칭 주파수를 낮춘다. 반대로, 일정 이상 증가하지 않으면, 적게 상승하는 구간이라 보고 스위칭 주파수를 증폭시킨다. 이때 e(k)는 가동 시간과 사용자의 설정에 따라 변경할 수 있다.

그리고 이때 상기 제어유닛(150)은 전력이 변화하는 정도를 반영하여 변화량 조절 부분을 변화시켜 주파수의 변화에 따른 전력변화가 유동적일 수 있도록 한다.

그래서 일정 변화량 이하로 수렴하게 되거나 한계전력까지 전력이 증가하면 상기 제어유닛(150)을 통해 출력되는 스위칭 주파수를 멈춘다.

상기 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 상기 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 가열방법에 관하여 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 히팅볼트용 유도가열방법을 설명하기 위한 블럭도이다.

본 발명의 히팅볼트용 유도 가열방법(S100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 주파수로 알고리즘을 시작한다. 예를 들면, 상기 주파수를 100에서 시작하면서 천천히 인가한다.

이어서, 상기 주파수를 변화시키면서 인가한다. 여기서, 상기 주파수를 100에서 1부터 천천히 증가시키면서 인가한다.

이때 상기 주파수를 증가함에 따라 전력이 증가하면 도 4의 그래프에서 왼쪽 진행방향으로 증가 즉, 주파수가 증가할 수록 전력이 증가한다.

반대로 상기 전력이 감소하면 도 4의 그래프에서 오른쪽 진행방향으로 감소 즉, 주파수가 감소하면 전력이 감소한다.

이때 본 발명의 제어유닛(150)의 측정부(151) 및 연산부(152)에서 전력 증가 비율이 일정 정도(e(k)) 이상 증가하면, 즉 1.1배 이상 커지면 가파르게 상승하는 구간이라 보고 주파수변화량(d)을 낮춘다. 여기서, e(k)는 1보다 큰 상수이다.

반대로, 상기 제어유닛(150)의 측정부(151) 및 연산부(152)에서 전력 증가 비율이 일정 정도(1e(k)) 이상 증가하지 않으면, 적게 상승하는 구간이라 보고 주파수변화량을 증폭시킨다.

그리고 이때 전력이 변화하는 정도를 반영하여 변화량 조절 부분(c)을 변화시켜 주파수의 변화에 따른 전력변화가 유동적일 수 있게 제어한다.

이와 같이 반복적으로 주파수를 인가하면서 일정 변화량 이하로 수렴하게 되거나 한계전력까지 전력이 증가하면 알고리즘을 멈춘다.

한편, 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 (7)

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; 및
   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;
   상기 외함 본체 내부에 배치되어 상기 외함 본체 또는 유도가열 히터를 냉각시키는 냉각부;를 포함하고,
   상기 제어유닛은 상기 유도 가열히터의 출력값과 주파수를 증가했을 때 주파수의 변화량을 검출하고 상기 주파수의 변화량에 따라 주파수를 조절하여 상기 유도가열 히터에 전력을 증가 또는 감소시키면서 가열을 유도하고,
   상기 제어유닛은 상기 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 측정하는 측정부와, 상기 측정부를 통해 측정된 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 전달받아 기준 값과 비교하여 전력이 증가되었지 또는 감소되었는지를 판단하는 연산부와, 상기 연산부에서 연산된 결과에 따라 스위칭 주파수를 증가시키거나 감소시키어 출력하는 스위칭 주파수 출력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 유도가열 히터에 인가되는 주파수를 조절하면서 흐르는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어유닛은 임의의 주파수를 입력받아 상기 주파수를 변화시키면서 출력하고, 상기 주파수가 증가하면 전력이 증가하고 반대로 주파수가 감소하면 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 주파수를 증가했을 때 전력 값이 증가함에 따라 상기 전력 값이 가파르게 증가하면 주파수 증가분을 줄이는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도가열 장치.
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6. 체결될 히팅볼트의 종류에 따른 크기, 재질, 강도, 연신율에 대한 정보를 입력하는 단계;
   입력된 상기 히팅볼트의 정보를 토대로 유도 가열히터에 스위칭 주파수를 증가 또는 감소시키면서 인가하여 상기 히팅볼트를 가열하는 단계;
   상기 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 측정하는 단계;
   상기 측정된 유도 가열히터의 출력 값과 출력 변화량을 전달받아 기준 값과 비교하여 전력이 증가되었는지 또는 감소되었는지를 연산하는 단계;
   상기 연산된 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 증가 또는 감소시키도록 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 유도 가열히터에 스위칭 주파수를 반복적으로 인가하면서 전력이 일정 변화량 이하로 떨어지거나 한계전력까지 증가하면 상기 주파수의 변화량에 따라 주파수를 조절하여 상기 스위칭 주파수를 증가 또는 감소시키면서 상기 유도 가열히터에 전력을 증가 또는 감소시키어 상기 히팅볼트의 가열을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅볼트용 유도 가열방법.
7. 삭제

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