KR102352267B1 - 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치 - Google Patents

유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후판(19)의 상면에 다수 설치되어, 전자기 유도로 인해 생성되는 유도 전류에 의해 가열되는 전도체(12)로 형성된 히팅 패드(11), 상기 히팅 패드(11)를 둘러싸도록 설치되어, 용접열로부터 상기 히팅 패드(11)를 보호하는 단열 커버(13), 상기 히팅 패드(11)의 양단 및 측면에 설치되어, 상기 히팅 패드(11)를 후판(19)의 상면에 고정시키는 고정 지그(14), 상기 히팅 패드(11) 및 상기 히팅 패드(11)와 인접한 히팅 패드(11)의 전도체(12)를 서로 연결하기 위해 사용되는 커넥터(15), 다수의 히팅 패드(11)의 일측으로부터 이격되게 설치되어, 상기 후판(19)의 온도를 측정하는 온도 센서(16), 상기 온도 센서(16)로부터 전송받은 상기 후판(19)의 온도 데이터를 이용하여, 상기 다수의 히팅 패드(11)에 공급되는 전력량을 제어하는 컨트롤러(17) 및 상기 다수의 히팅 패드(11) 및 상기 컨트롤러(17)를 연결하기 위한 입출력 케이블(18)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치{Device for preheating and heating thick steel for ship using induction heating}
본 발명은 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 전자기 유도로 인해 생성된 유도 전류에 의해 열이 발생하는 전도체로 형성된 다수의 히팅 패드를 이용하여 후판을 예열 또는 가열시키는 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치에 관한 것이다.
컨테이너선, LNG선 등 다양한 선박들이 대형화되어 감에 따라, 두께 50mm 이상인 후판에 대한 용접 작업의 필요성이 나날이 증가하고 있다. 이와 같은 용접 작업에 대한 생산성을 향상시키기 위해서는 용접 재료의 용접 작업성 및 입열량을 만족시키는 것이 매우 중요하다. 또한, 용접 품질을 향상시키기 위해서, 후판 간 용접 작업을 수행하기 전에 모재에 대한 예열 작업이 선행되어야 한다.
예열 작업의 주된 목적은 냉간 균열이 발생하기 쉬운 재료에 대해 용접 작업을 수행하기 전에 피용접물의 전체 또는 이음부 부근의 온도를 상승시키는 것이다. 이와 같은 예열 작업을 통해 용접 작업을 수행한 이후에 용접부의 냉각 속도를 감소시킴으로써, 열영향부의 경도를 감소시키고, 인성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용접부의 수소의 방출을 용이하게 하여 용접 재료의 냉간 균열을 방지할 수 있다. 또한, 예열 작업을 통해 용접부의 기계적 성질을 향상시키고, 경화 조직의 석출을 방지하여, 용접부의 변형 및 잔류 응력을 완화시킬 수 있다.
이러한 이유로 후판에 대한 용접 작업을 수행하기 전에 모재를 예열해주는 과정이 필수적이고, 상황에 따라서는 용접 작업이 종료된 이후에도 모재에 가열 작업을 수행해야 한다. 이와 같이 후판에 대한 예열 및 가열 작업을 수행하기 위해 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치를 적용하고자 한다.
KR 101411853 B1 KR 1019910009397 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자기 유도로 인해 생성된 유도 전류에 의해 열이 발생하는 전도체로 형성된 다수의 히팅 패드를 고정 지그를 이용하여 후판에 설치하고, 상기 다수의 히팅 패드를 커넥트로 연결하여, 컨트롤러의 제어에 의해 상기 다수의 히팅 패드를 이용하여 후판을 예열 또는 가열시키는 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치는 후판(19)의 상면에 다수 설치되어, 전자기 유도로 인해 생성되는 유도 전류에 의해 가열되는 전도체(12)로 형성된 히팅 패드(11), 상기 히팅 패드(11)를 둘러싸도록 설치되어, 용접열로부터 상기 히팅 패드(11)를 보호하는 단열 커버(13), 상기 히팅 패드(11)의 양단 및 측면에 설치되어, 상기 히팅 패드(11)를 후판(19)의 상면에 고정시키는 고정 지그(14), 상기 히팅 패드(11) 및 상기 히팅 패드(11)와 인접한 히팅 패드(11)의 전도체(12)를 서로 연결하기 위해 사용되는 커넥터(15), 다수의 히팅 패드(11)의 일측으로부터 이격되게 설치되어, 상기 후판(19)의 온도를 측정하는 온도 센서(16), 상기 온도 센서(16)로부터 전송받은 상기 후판(19)의 온도 데이터를 이용하여, 상기 다수의 히팅 패드(11)에 공급되는 전력량을 제어하는 컨트롤러(17) 및 상기 다수의 히팅 패드(11) 및 상기 컨트롤러(17)를 연결하기 위한 입출력 케이블(18)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도체(12)는 상기 전도체(12)가 상기 전도체(12)의 측면이 서로 겹치지 않도록 여러번 감겨 있어, 양단이 굴곡지고, 서로 대향되는 측면이 평행한 타원의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도체(12)는 내측에 주석이 도금된 구리 도체가 형성되고, 외측에 고내열성 실리콘 절연체가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열 커버(13)는 내약품성 및 절연성을 갖는 실리콘 합성 유지를 코팅한 내열 유리섬유 직물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 센서(16)는 상기 히팅 패드(11)의 측면으로부터 50~150mm 이격되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(17)는 단위시간당 기준 소비전력량 구간이 설정되는 설정부(17a), 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 입력되는 입력부(17b), 상기 입력부(17b)로부터 전송받은 상기 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 상기 단위시간당 기준 소비전력량 구간에 속하지 않는 경우, 이상 신호를 생성하는 이상 신호 생성부(17c) 및 상기 이상 신호 생성부(17c)로부터 생성된 이상 신호를 바탕으로 관리자 단말기로 알람을 전송하는 알람부(17d)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위시간당 기준 소비전력량 구간은 단위시간당 기준 소비전력량 데이터에서 기준 공차 데이터를 차감한 하한치로부터 상기 단위시간당 기준 소비전력량 데이터에서 상기 기준 공차 데이터를 더한 상한치까지의 구간인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치는 전자기 유도로 인해 생성된 유도 전류에 의해 열이 발생하는 전도체로 형성된 다수의 히팅 패드를 고정 지그를 이용하여 후판에 설치하고, 상기 다수의 히팅 패드를 커넥트로 연결하여, 컨트롤러의 제어에 의해 상기 다수의 히팅 패드를 이용하여 후판을 직접 예열 또는 가열시킴으로써, 용접 생산성 및 후판의 용접 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치는 기존의 세라믹 히터에 비해 후판의 가열 시간이 50% 이상 감소함으로 인해 후판 가열에 소비되는 총 전력량이 현저히 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치는 다수의 히팅 패드를 이용하여 후판을 균일하게 가열할 수 있을 뿐만 아니라, 수소에 의한 용접 크랙을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치에서는 화염을 이용하여 후판을 가열할 필요가 없어, 안전하고 쾌적한 용접 작업 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치에서 단열 커버가 제거된 경우의 평면도이다.
도 3은 단열 커버가 제거된 히팅 패드의 평면도이다.
도 4는 단열 커버가 설치된 히팅 패드의 평면도이다.
도 5는 단열 커버 및 고정 지그가 설치된 히팅 패드의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 커버가 제거된 히팅 패드의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 커버가 설치된 히팅 패드의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 커버 및 고정 지그가 설치된 히팅 패드의 평면도이다.
도 9는 컨트롤러 및 입출력 케이블의 정면도이다.
도 10은 컨트롤러의 구성도이다.
도 11은 컨트롤러에 의한 이상 상황 감지 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)에서 단열 커버(13)가 제거된 경우의 평면도이다.
도 3은 단열 커버(13)가 제거된 히팅 패드(11)의 평면도이고, 도 4는 단열 커버(13)가 설치된 히팅 패드(11)의 평면도이고, 도 5는 단열 커버(13) 및 고정 지그(14)가 설치된 히팅 패드(11)의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 커버(13)가 제거된 히팅 패드(11)의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 커버(13)가 설치된 히팅 패드(11)의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열 커버(13) 및 고정 지그(14)가 설치된 히팅 패드(11)의 평면도이다.
도 9는 컨트롤러(17) 및 입출력 케이블(18)의 정면도이다.
도 10은 컨트롤러(17)의 구성도이다.
도 11은 컨트롤러(17)에 의한 이상 상황 감지 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 본 발명의 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치(10)에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)는 히팅 패드(11), 단열 커버(13), 고정 지그(14), 커넥터(15), 온도 센서(16)(미도시), 컨트롤러(17) 및 입출력 케이블(18)을 포함하여 구성된다.
먼저, 히팅 패드(11)는 전자기 유도로 인해 생성되는 유도 전류에 의해 가열되는 전도체(12)로 형성된다. 구체적으로, 히팅 패드(11)의 전도체(12)의 내측에는 주석이 도금된 구리 도체가 형성되고, 전도체(12)의 외측에는 고내열성 실리콘 절연체가 형성된다.
또한, 히팅 패드(11)의 전도체(12)는 할로겐 프리 친환경 소재로 형성되고, -50~200℃의 온도 범위에서 사용할 수 있다. 그리고, 히팅 패드(11)의 전도체(12)의 정격 전압 및 시험 전압은 각각 250~550V 및 2500V이고, 히팅 패드(11)의 전도체(12)의 절연 파괴 전압은 5500V 이상이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 히팅 패드(11)는 후판(19)의 상면에 후판(19)의 길이 및 폭 방향으로 소정의 거리가 이격되게 직사각형의 형상으로 8~12개가 설치된다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 히팅 패드(11)의 전도체(12)는 전도체(12)의 측면이 서로 겹치지 않도록 6~12번 감겨 있어, 전도체(12)가 감긴 형상은 양단이 굴곡지고, 서로 대향되는 측면이 평행한 타원의 형상으로 형성된다. 예를 들어, 히팅 패드(11)의 크기는 1000(L)X160(W)X18(T)로 형성되고, 히팅 패드(11)의 폭은 현장의 상황에 맞게 변경할 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 단열 커버(13)는 히팅 패드(11)의 외측을 둘러싸도록 직사각형의 형상으로 설치되어, 후판(19) 간의 용접으로 인한 용접열로부터 히팅 패드(11)를 보호하는 역할을 한다. 여기서, 단열 커버(13)는 내약품성 및 절연성이 우수한 실리콘 합성 유지를 코팅한 내열 유리섬유 직물로써, 500℃ 이하의 온도 범위에서 사용할 수 있다.
한편, 테프론 코팅 미싱사는 단열 커버(13)를 구성하는 직물을 봉제하기 위한 용도로 사용된다. 여기서, 테프론 코팅 미싱사는 PTFE( Polytetrafluoroethylene, 폴리테트라 플루오로에틸렌) 코팅 유리 섬유실로써, 540℃ 이하의 온도 범위에서 사용할 수 있다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 고정 지그(14)는 히팅 패드(11)의 굴곡진 양단 및 측면에 설치되어, 타원 형상의 히팅 패드(11)를 후판(19)의 상면에 고정시키는 역할을 한다. 여기서, 고정 지그(14)는 길이 방향으로 길게 형성된 평판의 형상으로 일자 또는 ㅗ자의 형태로 히팅 패드(11)를 후판(19)의 상면에 고정시킨다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 커넥터(15)는 히팅 패드(11) 및 상기 히팅 패드(11)와 인접한 히팅 패드(11)의 전도체(12)를 서로 연결하기 위해 사용된다. 구체적으로, 커넥터(15)는 히팅 패드(11) 및 상기 히팅 패드(11)와 인접한 히팅 패드(11)의 전도체(12)를 서로 연결하여, 히팅 패드(11)에 흐르는 전류를 상기 히팅 패드(11)와 인접한 히팅 패드(11)로 전달한다.
그리고, 온도 센서(16)는 다수의 히팅 패드(11)의 일측으로부터 이격되게 설치되어, 후판(19)의 온도를 측정한다. 여기서, 온도 센서(16)는 다수의 히팅 패드(11)의 일측으로부터 50~150mm 이격되게 설치된다.
도 9를 참조하면, 컨트롤러(17)는 온도 센서(16)로부터 전송받은 후판(19)의 온도 데이터를 이용하여, 다수의 히팅 패드(11)에 공급되는 전력량을 제어한다. 여기서, 컨트롤러(17)의 사양은 입력 전압 380~440V, 3상, 50Hz이고, 출력 30~40KW이다.
구체적으로, 용접 작업이 수행되기 전에 후판(19)을 예열하는 경우, 후판(19)의 온도가 목표 온도를 초과하면, 컨트롤러(17)는 다수의 히팅 패드(11)에 대한 전력의 공급을 중단시킨다. 여기서, 후판(19)의 목표 온도는 90~110℃의 온도 범위 내에서 설정된다.
또한, 용접 작업이 완료된 이후에 후판(19)을 가열하는 경우, 후판(19)의 온도가 소정의 시간 내에 세팅 온도를 초과하지 않으면, 컨트롤러(17)는 다수의 히팅 패드(11)에 공급되는 전력량을 증가시킨다. 그리고, 용접 작업이 완료된 이후에 후판(19)을 가열하는 경우, 후판(19)의 온도가 세팅 온도를 초과하면, 컨트롤러(17)는 다수의 히팅 패드(11)에 대한 전력의 공급을 중단시킨다. 여기서, 후판(19)의 세팅 온도는 140~160℃의 온도 범위 내에서 설정된다.
그리고, 입출력 케이블(18)은 다수의 히팅 패드(11)와 컨트롤러(17)를 연결하기 위한 용도로 사용된다. 여기서, 입출력 케이블(18)의 길이는 20m이며, 입출력 케이블(18)의 길이는 현장의 상황에 맞게 변경될 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 본 발명에 의한 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)에서 컨트롤러(17)는 설정부(17a), 입력부(17b) 및 이상 신호 생성부(17c) 및 알람부(17d)를 포함하여 구성된다.
먼저, 설정부(17a)에서는 단위시간당 기준 소비전력량 구간이 사전에 설정된다. 여기서, 단위시간당 기준 소비전력량 구간은 단위시간당 기준 소비전력량 데이터에서 기준 공차 데이터를 차감한 하한치로부터 단위시간당 기준 소비전력량 데이터에서 기준 공차 데이터를 더한 상한치까지의 구간을 의미한다.
그리고, 입력부(17b)에서는 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 입력된다.
그리고, 이상 신호 생성부(17c)는 입력부로부터 전송받은 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 단위시간당 기준 소비전력량 구간에 속하지 않는 경우, 이상 신호를 생성한다.
그리고, 알람부(17c)는 이상 신호 생성부(17c)로부터 생성된 이상 신호를 바탕으로 관리자 단말기로 알람을 전송한다.
도 11을 참조하여, 컨트롤러(17)에 의해 이상 상황이 감지되는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 설정부(17a)에서는 단위시간당 기준 소비전력량 구간이 설정된다.
그 이후, 입력부(17b)에서는 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 입력된다.
그 이후, 이상 신호 생성부(17c)는 입력부(17b)로부터 전송받은 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 단위시간당 기준 소비전력량 구간에 속하지 않는 경우, 이상 신호를 생성한다.
그 이후, 알람부(17c)는 이상 신호 생성부(17c)로부터 생성된 이상 신호를 바탕으로 관리자 단말기로 알람을 전송한다.
이 같은 과정을 통해 관리자는 단위시간당 실제 소비전력량의 이상 유무를 즉각적으로 파악할 수 있고, 실제로 이상 상황이 발생한 경우, 그에 상응하는 조치를 취할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)를 이용한 후판(19) 예열 시험에 대해 설명하기로 한다.
표 1은 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)를 이용한 후판(19) 예열 시험의 조건이다. 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)를 이용한 후판(19) 예열 시험의 조건은 표 1과 같다.
구분 세부 내용
입력 전압 380V
외기 온도 26℃
목표 온도 100℃
후판 두께 38, 50, 90t
온도 측정 위치 다수의 히팅 패드의 일측으로부터
100mm 이격된 지점
히팅 패드 설치 개수 12장
표 1을 참조하면, 다수의 히팅 패드(11)의 일측으로부터 100mm 이격되게 설치된 온도 센서(16)로부터 후판(19)의 온도가 측정되었다. 그리고, 본 시험에서 후판(19)의 목표 온도는 100℃이고, 후판(19)의 상면에 설치되는 히팅 패드(11)의 개수는 총 12개이다.
표 2는 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)를 이용한 후판(19) 예열 시험에서 후판(19) 두께별로 목표 온도 100℃에 도달하는 시간을 비교한 표이다. 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)를 이용한 후판(19) 예열 시험 결과는 표 2와 같다.
후판의 두께 목표 온도 100℃에 도달하는 시간
38t 50분
50t 72분
90t 83분
표 2를 참조하면, 히팅 패드(11)에 설치되는 후판(19)의 두께가 두꺼워지면, 후판(19)의 온도 상승 속도는 감소한다. 그리고, 후판(19)에 설치되는 히팅 패드(11)의 개수가 감소하면, 후판(19)의 온도 상승 속도는 증가한다. 그리고, 컨트롤러(17)에 의한 입력 전압이 상승하면, 후판(19)의 온도 상승 속도는 증가한다. 그리고, 온도 센서(16)에 의한 온도 측정 위치에 따라 히팅 패드(11)의 목표 온도 도달 시간이 달라진다.
다음으로, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10) 및 기존의 세라믹 히터에 의한 후판(19) 예열 시험을 비교 실시하였다.
표 3은 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10) 및 기존의 세라믹 히터에 의한 후판(19) 예열 시험을 비교한 표이다.
항목 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치 기존의 세라믹 히터 비고
소비 전력 5KW / 1m 히터 10KW / 1m 히터 기존 대비 50%
가열 시간 25분(1m, 20℃ → 150℃) 30분(1m, 20℃ → 150℃) 기존 대비 83%
가열시 소비 전력 1.25KWh(1m, 150℃) 5KWh(1m, 150℃) 기존 대비 25%
예열시 소비 전력 30KWh(6m, 1hr) 60KWh(6m, 1hr) 기존 대비 50%
장비 설치 시간 0.25MH(1unit) 3.0MH(1unit) 기존 대비 8.3%
장비 제거 시간 0.25MH(1unit) 1.5MH(1unit) 기존 대비 16.6%
안전 - 후판의 온도 상승 제한적으로 큰 위험 없음 - 히터 자체의 발열로 인해 접촉 시 화상 위험
설치/작동 시
주의 사항		 - 겹침 설치 금지
- 도체와의 밀착 다소 무관
- 보온 불필요		 - 열효율 저하 가능
- 도체에 밀착 설치
- 보온 필수
표 3을 참조하면, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)에서는 기존의 세라믹 히터에 비해 소비 전력, 가열 시간, 가열 시 소비 전력 및 예열 시 소비 전력이 각각 50%, 83%, 25% 및 50%로 감소된 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)에서는 기존의 세라믹 히터에 비해 장비 설치 시간 및 장비 제거 시간이 가각 8.3% 및 16.6%로 감소된 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10) 및 기존의 세라믹 히터를 각각 실선에 적용 시 전기 사용량을 비교하였다.
본 시험은 4,000TEU 컨테이너선에 대한 용접 작업에 대해 진행되었다. 그리고, 본 시험에서 총 용접 길이는 18,000m, 1회당 6m 예열, 총 3,000회 예열 조건을 적용하였다. 그리고, 본 시험에서 산업용 전기요금은 90원/KWh을 적용하였다.
표 4는 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10) 및 기존의 세라믹 히터를 각각 실선에 적용 시 전기 사용량을 비교한 표이다.
항목 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치 기존세라믹히터 비고
총가열시간 1,260시간 1,500시간 기존 대비 50%
예열시간 6,000시간 6,000시간 기존 동일 가정
가열시 총소비전력량 22,500KWh 90,000KWh 기존 대비 25%
예열시 총소비전력량 180,000KWh 360,000KWh 기존 대비 50%
총소비전력량 202,500KWh 450,000KWh 기존 대비 45%
전기요금 18,225,000원 40,500,000원 기존 대비 45%
표 4를 참조하면, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치(10)를 실선에 적용 시 총소비전력량 및 전기요금은 기존의 세라믹 히터에 비해 1척당 각각 247,500KWh 및 2,200만원이 절감될 것으로 기대된다.
본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치는 전자기 유도로 인해 생성된 유도 전류에 의해 열이 발생하는 전도체로 형성된 다수의 히팅 패드를 고정 지그를 이용하여 후판에 설치하고, 상기 다수의 히팅 패드를 커넥트로 연결하여, 컨트롤러의 제어에 의해 상기 다수의 히팅 패드를 이용하여 후판을 직접 예열 또는 가열시킴으로써, 용접 생산성 및 후판의 용접 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치는 기존의 세라믹 히터에 비해 후판의 가열 시간이 50% 이상 감소함으로 인해 후판 가열에 소비되는 총 전력량이 현저히 절감되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치는 다수의 히팅 패드를 이용하여 후판을 균일하게 가열할 수 있을 뿐만 아니라, 수소에 의한 용접 크랙을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치에서는 화염을 이용하여 후판을 가열할 필요가 없어, 안전하고 쾌적한 용접 작업 환경을 조성할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치를 제공하고자 하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시예는 단지 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허 청구범위를 기준으로 하되, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시예에도 미친다 할 것이다.
10: 본 발명의 유도 가열에 의한 후판 예열 및 가열 장치
11: 히팅 패드 12: 전도체
13: 단열 커버 14: 고정 지그
15: 커넥터 16: 온도 센서
17: 컨트롤러 17a: 설정부
17b: 입력부 17c: 이상신호생성부
17d: 알람부 18: 입출력 케이블
19: 후판

Claims (7)

  1. 후판(19)의 상면에 다수 설치되어, 전자기 유도로 인해 생성되는 유도 전류에 의해 가열되는 전도체(12)로 형성된 히팅 패드(11);
    상기 히팅 패드(11)를 둘러싸도록 설치되어, 용접열로부터 상기 히팅 패드(11)를 보호하는 단열 커버(13);
    상기 히팅 패드(11)의 양단 및 측면에 설치되어, 상기 히팅 패드(11)를 후판(19)의 상면에 고정시키는 고정 지그(14);
    상기 히팅 패드(11) 및 상기 히팅 패드(11)와 인접한 히팅 패드(11)의 전도체(12)를 서로 연결하기 위해 사용되는 커넥터(15);
    다수의 히팅 패드(11)의 일측으로부터 이격되게 설치되어, 상기 후판(19)의 온도를 측정하는 온도 센서(16);
    상기 온도 센서(16)로부터 전송받은 상기 후판(19)의 온도 데이터를 이용하여, 상기 다수의 히팅 패드(11)에 공급되는 전력량을 제어하는 컨트롤러(17); 및
    상기 다수의 히팅 패드(11) 및 상기 컨트롤러(17)를 연결하기 위한 입출력 케이블(18);을 포함하고,
    상기 전도체(12)는
    상기 전도체(12)가 상기 전도체(12)의 측면이 서로 겹치지 않도록 여러번 감겨 있어, 양단이 굴곡지고, 서로 대향되는 측면이 평행한 타원의 형상으로 형성되고,
    상기 전도체(12)는
    내측에 주석이 도금된 구리 도체가 형성되고, 외측에 고내열성 실리콘 절연체가 형성되고,
    상기 단열 커버(13)는
    내약품성 및 절연성을 갖는 실리콘 합성 유지를 코팅한 내열 유리섬유 직물이고,
    상기 단열 커버(13)에서는
    상기 단열 커버(13)를 구성하는 직물을 봉제하기 위한 용도로 테프론 코팅 미싱사가 사용되고,
    상기 테프론 코팅 미싱사는
    PTFE( Polytetrafluoroethylene, 폴리테트라 플루오로에틸렌) 코팅 유리 섬유실로써, 540℃ 이하의 온도 범위에서 사용할 수 있고,
    상기 컨트롤러(17)는
    용접 작업이 수행되기 전에 상기 후판(19)을 예열하는 경우, 상기 후판(19)의 온도가 목표 온도를 초과하면, 상기 다수의 히팅 패드(11)에 대한 전력의 공급을 중단시키고,
    상기 목표 온도는
    90~110℃의 온도 범위 내에서 설정되고,
    상기 컨트롤러(17)는
    용접 작업이 완료된 이후에 상기 후판(19)을 가열하는 경우, 상기 후판(19)의 온도가 소정의 시간 내에 세팅 온도를 초과하지 않으면, 상기 다수의 히팅 패드(11)에 공급되는 전력량을 증가시키고,
    용접 작업이 완료된 이후에 상기 후판(19)을 가열하는 경우, 상기 후판(19)의 온도가 세팅 온도를 초과하면, 상기 다수의 히팅 패드(11)에 대한 전력의 공급을 중단시키고,
    상기 세팅 온도는 140~160℃의 온도 범위 내에서 설정되고,
    상기 컨트롤러(17)는
    단위시간당 기준 소비전력량 구간이 설정되는 설정부(17a);
    단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 입력되는 입력부(17b);
    상기 입력부(17b)로부터 전송받은 상기 단위시간당 실제 소비전력량 데이터가 상기 단위시간당 기준 소비전력량 구간에 속하지 않는 경우, 이상 신호를 생성하는 이상 신호 생성부(17c); 및
    상기 이상 신호 생성부(17c)로부터 생성된 이상 신호를 바탕으로 관리자 단말기로 알람을 전송하는 알람부(17d);를 포함하고,
    상기 단위시간당 기준 소비전력량 구간은
    단위시간당 기준 소비전력량 데이터에서 기준 공차 데이터를 차감한 하한치로부터 상기 단위시간당 기준 소비전력량 데이터에서 상기 기준 공차 데이터를 더한 상한치까지의 구간인 것을 특징으로 하는 유도 가열에 의한 선박용 후판 예열 및 가열 장치.
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