KR20180134052A - 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고착되어 해체나 분해 작업이 어려운 비교적 작은 크기의 금속물체를 돌출된 유도코일에 의해 단시간에 가열하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열 장치에 관한 것이다.
본 발명은 사용자가 스위치(SW) 조작시에 엘이디 소자의 밝기를 서서히 변화시켜 발진회로의 시정수가 변화되도록 회로 구성되어 발진회로의 고주파 출력 주파수를 미리 정해진 주파수 범위 내에서 가변시킴으로써 금속물체를 가열하는 워크코일의 고주파 출력을 상승시켜 상기 워크코일의 고주파 출력의 주파수를 공진 주파수에 이르게 한 후 발진회로의 발진 주파수를 고정하여 신속히 금속 부하물체 가열을 행하도록 구성된다. 아울러 고주파 가열 중에는 피드백 추출 회로를 통해 얻은 피드백 신호로 피가열 부하물체의 발열로 인한 리액턴스 변화나, 회로 소자의 특성 변화 등에 기인한 전류 폭주 등의 과전류 흐름 등에 대해 실시간 대응하여 능동적으로 작동하도록 회로 구성되되, 부하물체의 가열이나 피접 거리 변화 등 워크코일 출력단에서의 리액턴스 변화시에도 최대 공진 주파수를 유지하도록 주파수 가변하며, 아울러 과전류 발생시에 상기 발진주파수가 고정된 상태로부터 엘이디 소자의 광도 조정에 의한 발진 주파수의 시정수 조정 방법으로 상기 고정된 고주파 발진주파수를 가변시키되, 발진주파수를 워크코일 측 출력단 회로의 공진 주파수로부터 멀어지게 이격시켜 고주파 전류를 줄이거나 공진 주파수에 가까워지게 접근시켜 고주파 전류를 상승시키도록 회로 동작을 제어하는 구성으로 이루어진다.

Description

아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치{A analog type auto control radio frequency resonance hitting device}

본 발명은 고착된 금속 부위를 가열하는데 적합한 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치에 관한 것으로서,

좀더 상세하게는 피가열 부하물체의 조건(크기,재질 등)에 맞게 신속히 최적의 가열상태를 유지하며 증폭 소자 등 회로 보호를 위해 피드백 신호에 의해 발진 주파수를 워크코일 출력단 측 공진 주파수로부터 이격시키거나 가까워지도록 조정하여 고주파 출력을 자동 제어하는 아날로그 자동제어식 고주파 공진 유도가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 물체간의 결합부위는 열, 습기, 염분, 먼지 등의 이물질과 같이 산화,부식되기 쉬운 열악한 환경에서의 노출 뿐 아니라 대기 중이라도 장시간 노출되어 경과시에는 고착되어 전문공구를 사용하더라도 결합부위의 분해 및 해체가 쉽지 않은 경우가 대단히 많다.

특히, 자동차를 예를 들면 엔진이나 프레임, 서스펜션 등의 금속물체 간의 결합에 있어서 볼트,너트 등 나사식 결합수단을 사용하여 체결되는 구조가 많은데 이러한 금속 체결 부분이 산화, 부식, 또는 이물질, 열 변화 등으로 인해 고착되고 풀리지 않게 되는 경우 이를 해체 분리하는 작업자의 노고가 매우 크게 된다.

이러한 경우에 종래에는 볼트 고착부위를 산소 용접 등의 방법으로 고착된 볼트 머리를 열 절단하여 제거한 후 새로운 나사홀을 형성하기 위해 드릴링하여 고착 잔여부위를 제거한 다음 나사탭을 새로 형성하고 그 나사탭의 맞게 더 직경 큰 볼트를 사용하는 등 야기치 않은 어려운 작업이 필요하기도 하다.

이 때문에 체결대상인 본래 제품 몸체에 손상이 야기되는 사례도 많고, 특히 작업자의 노고가 대단히 클 뿐만 아니라 난이도 높은 많은 작업 공정들이 필요하게 된다.

이는 비단 자동차 뿐만 아니라 선박, 각종 설비, 교량, 건축물 등 사후관리가 필요한 각종 철 구조물을 사용하는 대다수의 분야에서 흔히 발생되는 일이다.

종래에 나사식 부품이나 볼트 등 체결 해체가 힘든 금속 간 고착된 결합을 해체하기 위해 작업 난이도가 높고 부위 손상률이 큰 용접작업 대신에, 고착부위의 해체 작업이 많은 공장의 현장에서는 부품을 가열할 수 있는 고가의 디지털식 고주파 가열장치를 도입하여 사용하기도 하였는데, 이러한 종래의 디지털식 고주파 가열장치는 마이크로프로세서를 사용하는 디지털 컨트롤 방식을 적용하는 설비여서 사용자가 부하대상물(크기, 재질 등)에 따라 일일이 고주파 출력의 공진점을 고려하여 부하물체, 가열조건 등의 상황에 따라 일일이 디지털 입력 세팅해줘야 하는 등 그 사용방법이 복잡하여 일반적인 사용자가 손쉽게 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

또한 특히 피가열물체의 재질, 크기는 물론이고 피가열 물체의 가열온도 변화로 인한 전자기력에 대한 고유 자속특성 변화, 피접거리, 가열조건 등의 다양한 변수 조건에 대해 이를 고려한 알고리즘 프로그래밍된 마이크로프로세서 논리 처리 방식이므로 장비 가격도 고가의 것이 대부분이며 특히 과전류 등으로 인한 고장이 발생한 경우에 그 고장수리가 매우 어렵거나 고가의 경비가 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 제반 문제점들을 해결하기 위해 안출된 본 발명은,

고착된 금속체 간의 결합을 해체하기 위해 간단한 스위치 조작만으로 금속물체의 소정 부위를 필요 온도로 신속히 고주파 가열할 수 있도록 출력 주파수를 스캔하여 공진 주파수로 고정시키도록 자동 작동하는 동시에 가열 중 부하물체 가열에 기인한 LC 공진의 리액턴스 변화에 대응하여 주파수를 공진 주파수로 유지하면서 고주파 가열하고 전류 변화로 과전류에 대처하여 자동 제어하는 회로를 아날로그 방식의 회로로 구현함으로써 사용방법이 매우 간편하고 수월한 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열 장치를 제공하려는데 목적을 두고 있다.

아울러, 본 발명은 마이크로 프로세서를 구비하는 디지털 장비에서와 같이 별도의 프로그래밍 작업이 필요하지 않아 저비용으로 제조할 수 있을 뿐 아니라 부품 별로 유지보수가 가능하고 보수작업이 수월한 아날로그 회로로 구성하는 동시에, 사용자의 간단히 스위치를 조작에 의해 공진점 주파수를 자동으로 찾아 정지하고 가열 중 주파수 보정하는 작동을 자동적으로 행하도록 구성함으로써 피가열물체의 크기나 재질, 물체와의 접근거리, 가열온도 등과 같은 작업상의 변수에 대응하여 아날로그 비례 제어 방식으로 자동으로 보정하면서 고주파 가열하고, 과전류에 대해서도 스스로 감시하여 안정적으로 회로 보호하도록 작동하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열 장치를 제공하려는데 목적을 두고 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

발광에 의한 저항값 변화로 주파수를 가변하는 시정수용 엘이디 소자 및 CDS 소자의 조합, 사용자 간편 조작을 위한 상폐형 조작 스위치, 스위치 조작시 발진 주파수의 가변 스캔을 위한 시정수 제공용 캐패시터, 피드백 신호에 의한 상기 엘이디 소자 제어용 회로로서 제너다이오드 및 포토커플러로 구성되는 아날로그 회로로 구성하며, 이러한 회로 구성에 의해 간단한 스위치 조작으로 자동으로 고주파 가변하여 공진 주파수를 스캔하여 고정함으로써 워크코일로 접근한 부하물체를 신속히 가열하고, 또한 피드백 신호를 제한된 크기 이상에서 상기 포토커플러에서 인가받아 아날로그식 비례제어 광량으로 상기 엘이디소자를 발광시킴으로써 CDS를 이용한 발진 고주파를 주파수를 가변하여 제어된 공진 주파수에 의해 부하물체의 가열상태에 따라 워크코일로 출력하는 고주파 전력을 자동 보정하여 과전류 등을 염려하지 않고 안전하게 부하물체를 가열 작업할 수 있게 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치를 제공한다.

좀더 구체적으로 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

시정수에 의한 주파수를 발진하여 발진된 고주파 신호를 출력하는 발진회로와, 상기 발진회로에서 출력된 고주파 신호를 일단 또는 다단으로 증폭하는 증폭회로와, 피가열물인 부하물체를 가열하도록 외부노출된 워크코일과 연결되어 상기 증폭회로에서 증폭되어 출력된 고주파 전류를 상기 워크코일로 방사 출력하는 출력단자와, 상기 워크코일와 병렬접속되어 LC 공진소자로서 조합되도록 상기 출력단자에 연결되는 캐패시터를 구비하여, 상기 출력단자에 워크코일을 연결한 상태에서 상기 캐패시터와 상기 워크코일의 LC 공진에 의해 공진 증폭된 고주파 파워를 상기 부하물체에 가하여 상기 부하물체를 가열하도록 구성되는 고주파공진 유도가열장치에 있어서;

상기 증폭회로와 상기 출력단자의 사이에 설치되어 고주파 전류의 크기에 따른 전압레벨로 추출하여 피드백 신호를 얻는 피드백 추출부, 상기 피드백 추출부에서 얻은 피드백 신호의 전압이 일정레벨 이상을 초과하면 제너다이오드를 통해 1차측으로 인가받아 2차측을 턴온하는 포토커플러, 상기 포토커플러의 2차측이 턴온됨에 따라 구동전류를 공급받아 발광하는 엘이디소자; 상기 엘이디소자의 발광량 레벨에 따라 저항값이 가변되며 상기 발진회로의 입력단에 접속되어 가변되는 저항값에 의해 상기 발진회로의 시정수를 변경시켜 상기 발진회로의 발진주파수를 가변하는 CDS 소자, 상기 포토커플러가 턴오프된 상태에서 사용자조작에 따라 온/오프되어 상기 엘이디소자를 소등/점등시키도록 구비되는 스위치, 및 상기 엘이디소자의 점등상태에서 상기 스위치 조작시에 미리 설정된 충전시간으로 상기 엘이디소자의 발광 레벨을 서서히 소등되기까지 낮춰서 상기 발진회로의 시정수를 가변시키는 주파수가변용 콘덴서를 포함하여 구성하되;

상기 발진회로에서 가변 출력되는 주파수는, 상기 콘덴서의 충전 완료 상태에서의 발진회로 출력 주파수를 상기 워크코일과 캐패시터의 LC 공진 주파수에 맞춰 설정하는 동시에, 상기 콘덴서의 충전 시작 상태에서의 발진회로 출력 주파수를 상기 워크코일과 캐패시터의 LC 공진 주파수에서 이격된 주파수로 되도록 미리 발진회로의 시정수를 설정하여, 상기 스위치 조작시에 공진 주파수로부터 이격된 주파수로부터 공진 주파수에 이르는 주파수로 상기 콘덴서의 충전시간에 따라 서서히 주파수 가변되게 하고;

상기 피드백추출부의 피드백 신호를 상기 포토커플러의 1차측으로 인가하도록 구성하되 턴온된 포토커플러의 2차측에서 상기 1차측 인가된 피드백신호에 비례하여 흘리는 전류에 따라 상기 엘이디소자의 발광량 레벨을 가변시키도록 회로 구성하여 상기 발진회로의 발진 주파수를 상기 워크코일측 LC 공진 주파수에 접근 또는 이격되게 아날로그 방식으로 가변시켜 자동 제어하는 회로로 구성됨을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치를 제공한다.

상술한 회로 구성의 본 발명은 상기 증폭회로로서 1개의 하프브리지 회로를 사용하는 1단 증폭 회로의 경우에 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 있어서,

상기 발진회로는 상,하 2채널 출력으로 서로 교번하여 반파 주기로 고주파 발진 신호를 출력하도록 회로 구성하고,

상기 증폭회로는 상기 발진회로의 출력을 입력받고, 상기 출력단자로 고주파를 증폭하여 출력하는 하프브리지 회로로 구성하되,

상기 하프브리지 회로는 상기 발진회로의 출력에 따라 상,하 2채널 스위칭소자에 의해 접속된 상,하 채널 LC 공진 소자에 의해 상,하 교번적으로 LC 공진 증폭하여 출력하도록 회로 구성하되, 상기 LC 소자 중 인덕터로서 유도코일의 1차측 코일을 사용하고, 상기 유도코일의 1차측 코일로 흐르는 고주파 전류에 따라 유도된 고주파 전류를 상기 출력단자를 통해 상기 워크코일에 흐르도록 하는 코일 또는 도선으로 된 2차측을 포함하여 구성되는 장치로서 실시될 수 있다. 이때, 상기 피드백 추출부는 상기 유도코일의 2차측 코일의 후단에 설치되어 상기 유도코일의 2차측 코일 후단의 고주파 신호를 유도받아 피드백하는 코일제품으로 구성함이 바람직하다.

상술한 본 발명은 상기 증폭회로를 2개 혹은 그 이상의 하프브리지 회로로 된 다단 증폭 회로로서 구성할 수 있는데, 이때에는 하프브리지 회로 및 유도코일을 제1,제2의 별도 구성요소로서 다음과 같이 특정될 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명하면, 상기 발진회로는 상,하 2채널 출력으로 서로 교번하여 반파 주기로 고주파 발진 신호를 출력하도록 회로 구성하고,

상기 증폭회로는 상기 발진회로의 고주파 출력을 입력받아 증폭하는 제1 하프브리지 회로와. 상기 제1하프브리지 회로로부터 1차 증폭되어 인가되는 고주파를 2차 증폭하여 출력하는 제2 하프브리지 회로로 된 다단 증폭 회로로 구성하되,

상기 제1 하프브리지 회로는 상기 발진회로의 출력 신호를 인가받는 상,하 2채널 스위칭소자 Q1,Q2의 출력단에 접속된 LC 소자 L1-C3, L1-C4에 의해 상기 발진회로에서 출력된 고주파 발진 신호를 1차 LC 공진 증폭하여 유도코일의 1차측 코일로 출력하되 상기 1차 LC 공진의 인덕터로서 상기 유도코일의 1차측 코일을 사용하도록 회로 구성되고,

상기 제2 하프브리지 회로는 상기 유도코일 1차측 코일로 인가된 고주파 전류를 2차측 코일 L2,L3을 통해 입력받는 상,하 2채널 스위칭 소자 Q3,Q4에서 LC 공진 증폭하도록 상기 상하 2채널 스위칭 소자에 접속된 LC 소자(L5-C5),(L5-C6)에 의해 2차 LC 공진 증폭하여 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)로 출력하되 상기 2차 LC 공진의 인덕터로서 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)을 사용하도록 회로 구성되며,

상기 제2 하프브리지 회로에서 공진 증폭된 고주파 신호를 상기 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)로부터 유도받는 2차측 코일을 구비하되 상기 2차측 코일은 상기 워크코일과 탈착 접속되는 출력단자를 통해 상기 워크코일에 흐르게 하도록 상기 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)과 전자기 유도 가능하게 구비되는 코일형태 또는 도선형태의 것으로서 구성할 수 있다.

이때, 상기 피드백추출부는 상기 제1 유도코일의 2차측 코일의 상,하 채널 중 어느 하나(L2 또는 L3 중 어느 하나)의 후단에 설치되어 상기 제1 유도코일의 2차측 코일의 후단으로 흐르는 신호를 전자기 유도받아 피드백신호를 생성하는 코일제품(L4)으로 구성함이 바람직하다.

위와 같은 구성들에 부가하여 본 발명을 이루는 회로 구성에서 상기 제너다이오드는 그 역전압 규격값이 상기 워크코일과 캐패시터의 공진 주파수에 근접한 상태에서 상기 피드백 추출부를 통해 피드백 되는 전압과 근접한 전압으로 된 것을 사용하여 상기 피드백 신호가 상기 제너다이오드의 역전압 규격을 초과하면 상기 포토커플러를 가동시키도록 구성한다.

상술한 본 발명의 구성에 있어서, 상기 워크코일(L7)과 상기 캐패시터(C7)는 원하는 수십 내지 수백 KHz의 주파수로서 공진 주파수를 정하여 1/2π√LC 을 충족하도록 그 LC 값에 대한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 미리 설정하여서 구성하고;

상기 발진회로의 발진 주파수를 정하는 시정수 회로 및 상기 하프브리지 회로부의 LC 공진 주파수는, 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C7)의 LC 값에 맞추어 그 주파수 값을 미리 설정하여서 구성한다.

한편, 상술한 바와 같이 회로 구성되는 본 발명은 외형적 배치 구성으로서 다음과 같이 실시될 수 있다.

좀더 구체적으로, 사용자가 부하물체에 접근시켜 스위칭 조작하도록 사용자가 파지하는 워크코일 몸체부(200)와, 고정 설치되는 컨트롤 몸체부(100)가 배선(44)으로 연결되어 구성되는 것으로서;

상기 워크코일 몸체부(200)에는, 워크코일이 접속되는 상기 출력단자 및 사용자가 조작하는 상기 스위치(SW)가 외부 노출되게 설치되며고, 상기 캐패시터(C7) 및 상기 캐패시터(C7)가 연결되는 상기 2차측 코일 및 이 2차측 코일(L6)에 전자기 유도하는 1차측 코일(L5)로 된 유도코일이 내부로 설치되며, 상기 출력단자(220a,220b)는 상기 워크코일(L7)을 외향으로 노출되게 결합 및 탈거하는 전극으로 사용되어 워크코일 접속단을 삽입하는 접속구(210a,210b)가 외부 노출되게 설치되는 구조이고;

상기 컨트롤 몸체부(100)에는 몸체 내부로 상기 워크코일 몸체부(200) 내에 설치되는 구성 부분 이외의 대부분 구성들이 설치되는 구조로 됨이 바람직하다.

상술한 본 발명에 있어서, 상기 워크코일로 고주파 전류를 연결 공급하는 출력단자(220a,220b)의 양단은, 그 양단 중 일단이 상기 하프브리지회로에서 증폭된 신호를 인가받는 유도코일의 1차측 코일(L5)이 권취된 코어(230) 내에 이격 배치된 제1도선으로, 그리고 그 타단이 코어 외부로 이격 배치되어 유도코일의 1차측 코일(L5)로 흐르는 고주파를 유도받는 제2도선으로 사용된다.

또, 상기 제1,2 도선에 접속되는 캐패시터는 LC 병렬 공진의 캐패시턴스 값에 맞도록 설정되어지되 직렬 및 병렬 접속된 다수의 캐패시터 소자들의 조합에 의해 내전압 분배 및 용량 취합이 되도록 구성된다.

상기 캐패시터들의 직,병렬 접속에 있어서, 상기 제1,2 도선 외에 상기 캐패시터의 내전압 분배를 위해 캐패시터 간 직렬 접속을 위한 제3 도선이 사용된다.

상기 제1,2,3 도선은 그 도선 몸체의 적어도 일부가 전기전도성과 열전도성이 높은 동재질의 파이프로 구성되며, 상기 제1,2 도선은 서로 절연된 두 방열판에 부착됨으로써 대전력 출력시의 고전류 흐름에 따른 고온 발열을 방열할 수 있도록 하는 구조로 됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명은 스위치 조작에 의해 아날로그 방식의 미리 설정된 주기로 워크코일 측에서 출력하는 고주파를 공진 주파수에 이르도록 가변함으로써 고주파 출력을 높이면서 공진 주파수에 이르면 발진회로의 발진 주파수를 고정하되, 이와 같이 발진 주파수를 공진 주파수에 가까워지도록 가변하는 과정에서 리플이나 쇼크노이즈와 같이 안정되지 않은 상태로 되면 그 상태를 감지하는 피드백 신호에 의해 회로에서 안정된 고주파 출력을 증폭하도록 가동하는 범위 내에서 과도하지 않은 안정된 수준의 고주파 출력이 되도록 발진 주파수를 공진 주파수에 접근되게 하거나 이격되게 하는 방법으로 보정하게 되므로, 사용자의 간단한 스위치 누름조작에 의해 공진 주파수로 증폭된 고주파를 출력하도록 안정되게 작동하여 부하물체를 신속히 가열할 수 있게 된다.

숙련되지 않은 사용자도 쉽게 간편하게 사용할 수 있으면서 작업대상물체를 단시간에 신속히 고온 가열 작업할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 장치 회로에서 스스로 과도 전류 상승 등의 안전 우려나 워크코일 측 환경 변화를 피드백 신호로서 감시하여 시정수를 가변하는 아날로그 입력 회로 측에 비례제어식으로 피드백시킴으로써 발진 주파수를 실시간 가변 제어하여 워크코일 측의 LC 공진의 주파수에서 이격시켰다가 다시 실시간 접근시키는 실시간 비례 제어 보정을 아날로그 방식의 비례 제어로 행하는 것이므로, 크기나 재질이나 열적 특성이 다른 제각각의 작업대상 부하물체에 무관하게 사용자의 간단한 스위치 누름조작만으로 자동으로 공진주파수를 스캔하고 자동 보정하면서 신속히 필요한 가열 작업을 행할 수 있어서 쉽고 안전하게 가열 작업할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 종래의 디지털 장비와 같이 별도의 프로그래밍 작업이 필요치 않은 아날로그 회로로 간단히 구성함으로써 저비용으로 제조할 수 있을 뿐 아니라, 회로구성 소자 별로 고장진단 및 수리가 가능하므로 디지털 장비와 대비하여 저비용으로 쉽게 유지보수 할 수 있는 효과가 있다.

또한 작업자의 필요에 따라 다른 규격의 워크코일을 쉽게 탈부착 교체할 수 있으면서 규격이 다른 워크코일에 대해서도 공진 주파수를 자동 스캔하여 주파수를 고정하고 실시간 피드백에 의해 주파수를 실시간 가변하는 자동 보정을 행하면서 작동하게 되므로 부하물체의 재질이나 크기가 다른 경우에 대해서도 그 별도 사용법이 필요 없어 사용자가 쉽게 장비를 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체 회로 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 장치 전체의 배치된 구성을 보인 외형 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예의 구성 중 워크코일 몸체부 내에 배치되어 설치되는 구조를 각각 상부 및 하부에서 보인 사시도, 및
도 5 는 도 1 및 도 3,도 4에서 보인 워크코일과 공진하는 캐패시터(C7)를 조합 구성하기 위한 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 회로구성은,

고주파를 발진하여 출력하는 발진회로로서 발진칩(lC1)을 구비하고,

상기 발진회로의 고주파 발진 출력에 따라 상,하 2채널 스위칭소자의 출력단에 연결된 LC소자(C3,L1)(C4,L1)에 의해 LC공진 증폭된 신호를 출력하는 하프브리지 회로를 1개 또는 순차적으로 2개 이상 구비하며, 상기 하프브리지 회로의 LC 공진 소자의 인덕터로서 유도코일의 1차측 코일(L5)을 사용하여 상기 1차측 코일(L5)로 흐르는 고주파 전류로부터 2차측 코일(L6)로 유도된 고주파 전류가 최종출력단 캐패시터(C7)와 병렬 LC 공진 회로 접속된 워크코일(30)로 흐르게 하여 상기 워크코일(30)이 근접한 금속재 부하물체를 가열하도록 회로 구성된다.

이러한 회로 구성에 있어서, 상기 하프브리지 회로의 회로배선에서 흐르는 고주파 전류를 추출하기 위한 위치에 설치되어 피드백 신호를 추출하는 피드백 추출부(L4)와; 상기 추출부(L4)의 추출 전압이 일정레벨 이상이 되면 제너다이오드(ZD2)를 통해 1차측으로 인가받아 2차측을 스위칭하는 포토커플러(PC1)와; 상기 포토커플러(PC1) 2차측의 턴온에 따라 구동전류를 공급받아 발광하는 엘이디소자(LED1)와; 상기 엘이디소자(LED1)의 발광된 밝기 정도에 따라 자체 저항값이 변동되며 상기 발진회로부(IC1)에 연결되어 발진주파수의 시정수 저항값을 생성하는 CDS소자(CDS1)와; 상기 포토커플러(PC1)의 2차측에 병렬접속되는 상폐형 스위치(SW)와; 상기 포토커플러(PC1)의 2차측이 오프된 상태에 상기 스위치(SW)의 조작에 의해 턴오프시에 충전되어 LED1의 밝기를 어두어지게 하여 상기 발진회로부(IC1)의 발진주파수를 자동 가변시키는 캐패시터(C1)를 포함하여 구성된다.

또, 상기 스위치(SW) 조작시에 상기 발진회로부(IC1)의 출력주파수가 가변되어 상기 최종출력단 캐패시터(C7)와 상기 워크코일(L7)의 LC 공진 주파수에 이르는 과정에서 상기 추출부(L4)의 전압이 상기 제너다이오드(ZP2)의 제한전압을 넘어서면 상기 포토커플러(PC1)가 가동되어 상기 엘이디소자(LED1)의 밝기가 고정되어 발진 주파수의 가변이 중지되고 주파수 스캔이 고정되면서 상기 워크코일(L7)에서 공진된 최대의 고주파 전력을 출력하여 상기 부하물체를 가열할 수 있도록 회로 구성된다.

도 1에서, 콘덴서 C1은 스위치(SW)의 조작(오프)시에 충전하여 LED 밝기를 낮추는 캐패시터로서, 앞에서 설명한 바와같이 스위치 조작 초기에 발진주파수를 공진 주파수로 가변시키고 충전을 마치면 주파수를 고정하도록 하는 구성요소이다. 저항 R3는 상기 콘덴서 C1의 충전시간 시정수를 구성하여 LED 밝기 소멸을 설정하는 시정수용 저항이다. 콘덴서 C8은 상기 CDS 소자와 시정수를 구성하여 발진칩 IC1의 발진 주파수를 설정하는 발진 주파수 시정수 설정용 콘덴서이다.

또, 상기 제너다이오드(ZD2)의 역전압 규격값은 상기 추출부 코일 L4에서 유도되는 전압 레벨, 및 포토커플러(PC1) 및 엘이디소자(LED1)의 온,오프되는 전압 레벨의 수준에 맞추어 설정하여야 할 것이며, 아울러 상기 제너다이오드의 역전압 규격값이 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C7)의 공진 주파수에 근접한 상태에서 상기 피드백 추출부를 통해 피드백 되는 전압과 근접한 전압의 규격인 것을 사용하여 상기 피드백 신호가 상기 제너다이오드(ZD2)의 역전압 규격을 초과하면 상기 포토커플러를 가동시키도록 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명에서, 아날로그방식으로 주파수를 자동제어하는 원리를 단계적으로 설명하면 다음과 같다.A) ; 장비가 가동 하지 않을 때,

- 실시예인 도 1의 회로에서 보인 바와 같이 상폐형인 스위치(SW)를 조작하지 않으면 상기 스위치는 온(ON)되어 엘이디소자(LED1)를 최대 레벨의 전압을 공급하여 풀 레벨로 발광시키고 있는 상태가 되고, 그러면 엘이디소자의 발광에 따라 저항값이 변동되는 CDS 소자(CD1)은 저항값이 '0'오옴에 가깝게 되고 이에 따라 발진회로의 발진칩 IC1는 발진하지 않게 된다. 즉 장비는 고주파를 출력하지 않도록 작동하지 않는 상태에 있다.

B) ; 가열 가동시,

- 작동 스위치(SW)를 누르면 스위치는 오프(OFF)되어 단선상태가 되므로 콘덴서(C1)에 충전을 시작한다. 충전 되는 동안 엘이디소자(LED1)의 빛의 밝기는 어두워지고 동시에 CDS 소자(CD1)의 저항값은 높게 증가하면서 발진칩 IC1을 발진시켜 미리 정한 주파수, 예를 들면 약 300Khz에서 60Khz까지 발진 주파수를 자동 가변시킨다. (이러한 발진 주파수라면 본 발명에서는 상기 발진칩 IC1이 회로 연결된 CDS 소자 CD1의 저항값이 높아지면 출력 발진주파수가 낮아지는 것이면 60KHz에 가까운 주파수를 공진 주파수로 정하고, 그 저항값이 높아지면 출력 발진주파수가 높아지는 것이라면 300KHz에 가까운 주파수를 공진주파수로 설정한다. 공진주파수의 설정은 본 발명 회로에 적용되는 LC공진회로에서의 이론 공지된 LC 값으로 정하면 된다.)

C) ; 원하는 공진 주파수 얻는 동작.

- 상기 B)에서 발진 주파수가 가변되는 동안 캐패시터 C7과 인덕터 L7의 공진 주파수에 다다르면 피드백 추출부로 사용되는 코일 L4에 제너다이오드 ZP2의 제한전압을 넘어서는 전압이 발생하게 되고 이에 따라 포토커플러 PC1이 가동되어 엘이디소자 LED1의 밝기가 고정되면서(발진 주파수가 고정됨) 워크코일 L7에 의한 피가열물인 부하물체의 가열을 시작한다.

이때. 워크코일 L7의 권선코일 원주의 직경 크기, 워크코일 L7에 근접하여 권선코일 원주 내에 삽입되는 철의 크기(부하물체 크기), 부하물체가 가열되면서 고유 자속밀도가 달라지는 등의 변화에 따라 변화하는 리액턴스 변화 등에 따라 상기 공진 주파수는 조금씩 다르게 되지만 본 발명을 회로구성은 과전류가 감지되지 않는 피드백 상황에서 원하는 최대의 전력(원하는 최대 공진 주파수)을 자동으로 제어하게 된다.

D) 가열을 종료할 경우.

가열을 종료하고자 할 경우에 사용자가 스위치 누름조작을 해제하면 스위치 온(ON) 되어 엘이디소자를 회로구성 내 정해진 최대(Full) 광량으로 점등되고 이에 따라 CDS 소자(CDS1)의 저항값이 'O'오옴으로 낮아져 위 A)단락 의 작동 설명과 같이 발진회로의 발진출력이 제한되어 고주파 출력을 하지 않게 된다.

E) 가열 중에 과전류나 피크전류 발생 등의 피드백 신호시에.

과전류가 흐르거나 가열온도 상승으로 인해 리액턴스가 커지게 되어(인덕턴스가 작아지게 되어) 증폭회로 측 동작이 불안정하게 되면 쇼크노이즈와 같은 피크전압이 발생하게 되고, 이에 따라 포토커플러(PC1)의 입력측(1차측) 전압이 커져 이에 비례하여 출력측(2차측) 전압도 높아지게 되므로, 엘이디 소자(LED1)의 밝기가 높아지면서 CDS 소자(CDS1)의 저항값이 낮아지게 되고, 이에 따라 발진회로의 발진칩(IC1) 입력측 시정수가 변화되면서 발진회로에서 출력하여 증폭회로인 하프브리지 회로로 인가하는 출력 주파수를 워크코일 측 공진 주파수에서 이격되게 주파수를 가변시켜(높여) 출력을 줄이다가, 피드백 신호가 안정되면 다시 공진 주파수 측으로 주파수를 출력을 조금 상승시키고 불안정하면 출력을 다시 높이는 방식으로 아날로그 방식으로 제어하여 최적&최대의 증폭도로 공진 증폭한 고주파 전력을 보정 출력할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 작동되는 본 발명의 구성과 아울러, 다음의 실시예와 같이 각부 구성에서 다양하게 적용 및 부가적으로 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 회로 구성은, 도 1의 워크코일부(200)를 별도로 도 2의 몸체 내에 배치 구성하고, 이외의 전체 콘트로러 회로부(100)를 도 2의 콘트롤러 본체(200)측으로 배치 구성하고, 도 2와 같이 배선(44)을 통해 연결함으로써 작업자가 비교적 소형으로 구성 가능한 워크코일부 몸체(200)만을 파지한 상태로 자유롭게 사용할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 발진칩 IC1는 듀티비 50% 이내의 2채널 출력신호를 교번 출력하는 것으로서 시정수에 따라 출력하는 발진주파수가 달라지는 소자를 사용함이 바람직하며, 실시예의 회로 상에서는 알려진 IR2153D 집적소자를 사용하여 그 주변회로를 구성함이 적합하다.

상기 발진칩 IC1에서 출력된 2채널 신호를 입력으로 하여 두 개의 스위칭소자(Q1,Q2)를 통해 증폭된 전압으로 출력되어지되 상기 두 개의 스위칭소자(Q1,Q2)의 출력단자는 각각 콘덴서(C3,C4)와 제1 유도코일(트랜스포머)의 1차 코일(L1)측을 통해 접지된다.

회로 구성상 IR2153D를 적용하는 발진회로를 이루는 발진칩(IC1)은 부트스트랩 다이오드가 내장되어 있는 발진 칩이다. 상기 발진칩 IC1에서 6번 단자는 접지측이며 스위칭소자 Q1,Q2 및 그 주변회로로 구성된 제1 하프브리지 회로의 출력(Q1,Q2의 출력)에 따라 제1 유도코일의 1차측 코일(L1)에 신호 전류를 교번적으로 흐르게 함으로써 제1 하프브리지 회로의 출력신호를 제1 유도코일의 2차측 코일(L2,L3)를 통해 제2 하프브리지 회로 측으로 입력되게 한다.

참고로, 발진칩 IC1에서 출력되는 고주파 파형을 살펴보면, 상기 발진칩에서 발진된 구형파로 출력하고, 이 구형파는 상기 제1 하프브리지회로부를 구성하는 스위칭 소자인 Q1과 Q2를 거치면서 콘덴서(C1,C2)와 코일(L1)에 의해 약간 일그러진 즉, 구형파의 모서리가 사인파처럼 라운드지게 깍여진 파형으로 변화되어 나타난다.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 상기 발진회로의 발진칩(IC1)은 상,하 2채널 출력단으로 서로 교번하여 반파 주기로 고주파 발진 신호를 출력하도록 회로 구성되고, 상기 2개 이상의 하프브리지 회로부는 제1 하프브리지 회로부와 제2 하프브리지 회로부로 이루어진 2단 증폭 회로로 구성할 수 있는데, 이와 같이 2단 증폭 회로로 구성할 경우,

상기 제1 하프브리지 회로는 상기 발진 출력에 따라 상,하 2채널 스위칭소자에 의해 1차 LC 공진 증폭하여 출력하되 제1 유도코일부의 1차측을 상기 1차 LC 공진의 인덕터(L1)로 사용하여 상기 인덕터(L1)에 상기 1차 LC 공진 증폭된 고주파 전류를 흐르게 하고,

상기 제2 하프브리지 회로는 상기 제1 유도코일부의 2차측 코일로부터 2채널 유도된 신호 전류에 따라 상,하 2채널 스위칭소자에 의해 2차 LC 공진 증폭하여 출력하되 LC 공진용 인덕터(L5)로 2차 LC 공진 증폭된 고주파 전류를 흐르게 하도록 회로 구성된다.

이때, 상기 제2 하프브리지 회로의 LC공진의 인덕터(LC 중 L)로서 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)을 사용하여 상기 인덕터(L5)에 흐르는 고주파 전류를 유도받아 전압은 낮추고 전류값을 높인 고주파 전류를 2차측 코일(L1)으로 얻는 제2 유도코일(L6)측을 도 2 내지 도 4의 도시와 같이 사용자가 파지하는 워크코일 몸체부(200) 내부로 배치되게 구성하고, 상기 워크코일 몸체(200)에 상기 스위치(SW)를 노출되게 설치하여 구성하면, 사용자가 상기 스위치(SW)를 조작하면서 상기 워크코일(L7)을 부하물체에 접근시킬 수 있다.

고주파 출력을 출력하는 제2 유도코일의 2차측 코일(L6) 측을 포함하는 출력단자(220a,220b)의 양단에는 도 3 내지 도 5와 같이 상기 최종출력단 캐패시터(C7)를 직,병렬 접속함으로써 이 캐패시터(C7) 양단에서 상기 워크코일(L7)을 인덕턴스로서 사용하는 병렬 LC 공진된 고주파 전력을 방사 출력하여 상기 워크코일(L7)이 접근된 부하물체를 고주파 가열할 수 있다. 본 발명의 실시예로서 상기 고주파 전류는 수십 내지 수백 KHz에 해당하여 높은 마이크로 웨이브 주파수 대역과는 달리 워크코일(L7)로부터 원거리까지 방사되지 않고 근접한 거리의 물체에 주로 고주파 출력이 영향하므로, 워크코일(L7)에 근접한 물체가 전자기 유도되는 재질인 경우에 고주파 파워의 에너지로 근접 물체를 가열하게 되는 것이다.

여기에서, 도 3를 참조하면, 상기 워크코일 몸체(200)에는 전면부에 상기 워크코일(L7)을 탈부착하기 위하여 전극인 출력단자(220a,220b)에 워크코일(L7)의 양 끝단이 삽입되는 접속구(210a,210b)가 형성되고, 또한 상기 워크코일 몸체부(200)의 내부에는 상기 최종출력단 캐패시터(C7), 상기 제2 유도코일의 코어(230) 및 상기 코어(230)에 감겨진 제2 유도코일의 1차측 코일(L6)이 설치된다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명은 상기 발진회로부(IC1)의 출력 주파수를 설정함에 있어서, 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C7)의 병렬 LC 공진의 최대 공진을 위한 LC 값 설정은 물론이고, 상기 제1 내지 제2 하프브리지 회로의 LC 공진 회로에서도 원하는 수십 내지 수백 KHz 주파수의 공진 주파수에 맞게 1/2π√LC 을 충족하도록 그 LC 값을 미리 설정 설계함이 바람직하다.

이에 따라, 상기 워크코일(L7)로 최종의 공진 증폭된 전류를 공급하는 최종단의 하프브리지 회로(2단 증폭인 경우 제2 하프브리지 회로)의 출력단인 1차측 코일(L5)로부터 전류를 유도받는 동시에 후단으로 상기 워크코일(L7)에 연결되는 2차측(L6) 양단은, 도 3의 도시와 같이 상기 2차측 양단 중 일단이 상기 1차측 코일(L5)이 권취된 코어(230) 내에 이격 설치되어 도 3 내지 도 4에서 서로 연결된 도전재 금속판과 파이프로 이어진 제1도선(220b-240b)으로, 그 타측이 코어(230) 외부에 이격 배치되며 금속판과 파이프로 이어진 제2도선(220a-240a)으로 구성된다.

상기 제1,2 도선(220a-240a,220b-240b)에는 직,병렬 접속된 다수의 캐패시터 소자들의 조합에 의해 LC 공진의 캐패시턴스 값을 상정하는 한편, 부하물체에 접근하는 워크코일(L7)에 의해 LC 공진의 인덕턴스 값을 상정하게 된다.

본 발명에서 공진 주파수에서 가변하다가 주파수를 공진 주파수에서 이격시키도록 가변하는 피드백 신호의 하나의 요소로서, 워크코일의 움직임에 의한 부하물체와의 거리 변화 뿐 아니라, 상기 워크코일을 접근시켜 가열 작업하는 부하물체의 가열에 의해 부하물체 고유의 전자기 특성이 변화되면 그에 따라 변화되는 유도성 리액턴스 값도 포함된다 할 것이다. 이와같은 때에 본 발명은 발진 주파수를 공진 주파수에 이격 시키다가 안정된 피드백 신호가 되면 다시 피드백 신호를 올리는 방식으로, 피드백 신호가 안정하게 궤환하는 최대한의 공진 주파수 접근의 주파수를 가변하여 고주파 주파수를 보정하여 안정된 최대의 공진 증폭을 행하도록 실시간 보정하게 된다.

한편, 상기 최종출력단 캐패시터(C7)의 구성시에 다수개의 캐패시터를 직,병렬 접속으로 조합 구성함에 있어서, 솔더링 접속할 상기 제1,2 도선(240a,240b) 외에 캐패시터의 고유 내전압 분배를 위한 다수개 캐패시터들 간의 직렬 접속을 위한 제3 도선(240C)을 개재하여 구성한다. 여기에서, 상기 제1,2,3 도선 중 일부(240a,240b,250c)는 그 도선 몸체의 적어도 일부가 전기전도성과 열전도성이 높은 동 재질의 파이프로 구성하고, 상기 제1,2 도선은 서로 절연된 방열판(250a,250b)에 부착됨으로써 고전류 흐름에 의한 고온발열을 방열할 수 있는 구조를 도모함도 바람직하다.

도 2 내지 도 4에서, 미설명부호 260은 상기 방열판(250a,250b)의 이격상태를 유지하고 상기 코어(230)를 고정시키기 위한 절연재 구조물이며, 272는 코어를 상기 절연재 구조물에 고정하는 체결 바인더이고, 222 및 262는 체결나사들이다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명은 그 실시예로 특정된 것에서 당업계의 통상적인 지식에 의해 자명하게 생략되거나 치환될 수 있는 구성에 대해서는 본 발명의 전반적으로 명시한 기술에 대해 예시한 실시예의 기재보다 더욱 포괄적으로 해석할 수 있다.

예를 들어, 증폭회로로서 하프브리지 회로를 1개 또는 2개로 하는 것과 유도코일 파트를 1개 또는 2개로 한 것으로 주로 설명되었으나, 명세서의 상세한 설명 및 청구항들의 기술사상에 의해 3개의 하프브리지 회로 및 유도코일을 사용한 경우에도 권리 내에 포함되는 것이라 할 것이다. 또한, 본 발명에서 피드백 추출부는 코일제품을 사용하여 출력전류 변화를 감지하는 위치로 설치하여 피드백 신호를 추출하도록 하였는데, 만약 설치위치가 다소 상이하고 피드백 신호 추출방법이 전자기 유도 방법이 아닌 높은 임피던스를 갖는 부품을 통하거나 직접 전기적으로 연결하는 등 다소 상이한 회로 구성으로 된 것일지라도 이와 동일유사한 작용효과를 행하는 피드백 신호 추출수단으로 치환하는 경우라면 본 발명 청구항의 권리범위에 귀속된다 할 것이다.

100 - 콘트롤러 몸체부 200 - 워크코일 몸체부
210a,210b - 워크코일 접속구 220a,220b- 출력단자
42 - 전원플러그 44 - 배선
SW - 스위치(상폐형 스위치) L7 - 워크코일
C7 - 최총출력단 캐패시터 IC1 - 발진회로부
CD1 - CDS 소자 PC1 - 포토커플러
ZD2 - 제너다이오드 LED1 - 엘이디소자
L4 - 코일제품(고주파 신호를 유도받아 피드백 신호를 생성하는 코일)
C1 - 캐패시터(스위치(SW)의 조작(턴오프)시에 충전하는 캐패시터)
R3 - 저항(C1의 충전시간 시정수를 제공하여 LED 발광 소멸을 설정하는 시정수용 저항)
C8 - CDS 소자와 IC1의 발진주파수의 시정수를 구성하는 캐패시터
Q1,Q2,Q3,Q4 - 스위칭소자

Claims (9)

1. 시정수에 의한 주파수를 발진하여 발진된 고주파 신호를 출력하는 발진회로와, 상기 발진회로에서 출력된 고주파 신호를 일단 또는 다단으로 증폭하는 증폭회로와, 피가열대상 부하물체를 가열하도록 외부노출된 워크코일(L7)과 연결되어 상기 증폭회로에서 증폭되어 출력된 고주파 전력을 상기 워크코일(L7)로 방사 출력하는 출력단자(220a,220b)와, 상기 워크코일(L7)과 병렬 접속되며 상기 출력단자(220a,220b)에 연결되는 캐패시터(C7)를 구비하여, 상기 출력단자(220a,220b)에 워크코일(C7)이 연결된 상태에서 상기 캐패시터(C7)와 상기 워크코일(L7)의 LC 공진에 의해 공진된 고주파 파워로 상기 부하물체를 가열하는 고주파공진 유도가열장치에 있어서;
   상기 증폭회로와 상기 출력단자(220a,220b)의 사이에 설치되어 고주파 전류의 크기에 따른 전압레벨로 피드백 신호를 얻는 피드백 추출부, 상기 피드백 추출부에서 얻은 피드백 신호의 전압이 일정레벨 이상 초과하면 제너다이오드(ZD2)를 통해 1차측에 인가받아 2차측을 턴온하는 포토커플러(PC1), 상기 포토커플러(PC1) 2차측의 턴온에 따라 구동전류를 공급받아 발광하는 엘이디소자(LED1), 상기 엘이디소자(LED1)의 발광량에 따라 저항값이 가변되며 이 가변되는 저항값에 의해 상기 발진회로의 시정수를 변경시켜 발진 주파수를 가변하는 CDS 소자(CD1), 상기 포토커플러(PC1)가 턴오프된 상태에서 사용자조작에 따라 온/오프되어 상기 엘이디소자(LED1)를 소등/점등시키도록 구비되는 스위치(SW), 상기 엘이디소자(LED1)의 점등상태에서 상기 발진회로의 시정수를 가변시키도록 상기 스위치(SW)의 조작시에 충전 시간동안 상기 엘이디소자(LED1)를 점등 상태에서 서서히 소등 상태로 밝기를 변화시키는 콘덴서(C1)을 포함하여 구성하되;
   상기 발진회로에서 가변 출력되는 주파수는, 상기 콘덴서(C1)의 충전 완료시의 상기 발진회로 출력 주파수를 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C7)의 LC 공진 주파수에서 맞춰 설정하는 동시에, 상기 콘덴서(C1)의 충전 시작 상태에서의 발진회로 출력 주파수를 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C7)의 LC 공진 주파수에서 이격된 주파수가 되도록 미리 발진회로의 시정수를 설정하여, 상기 스위치(SW) 조작시에 상기 LC 공진 주파수로부터 멀리 이격된 주파수에서 상기 LC 공진 주파수에 접근하는 주파수로서 상기 콘덴서(C1) 충전시간에 따라 서서히 주파수 가변되게 하고;
   상기 피드백 추출부의 피드백 신호를 상기 포토커플러(PC1)의 1차측으로 인가하되 상기 1차측으로 인가된 피드백 신호에 비례하여 흐르는 포토커플러의 2차측 전류량에 따라 상기 엘이디소자(LED1)의 발광 레벨이 가변되게 하여 상기 발진회로의 발진 주파수를 상기 워크코일 측 LC 공진 주파수에 접근 또는 이격되게 가변시키도록 회로구성함으로써 실시간 피드백 신호에 따라 고주파 출력이 비례 제어되도록 구성한 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
2. (하프브리지가 1개로 된 1단 증폭 회로인 경우를 고려하여 증폭회로는 하프브리지,유도코일을 숫자 특정하지 않음)
   제 1항에 있어서,
   상기 발진회로는 상,하 2채널 출력으로 서로 교번하여 반파 주기로 고주파 발진 신호를 출력하도록 회로 구성하고;
   상기 증폭회로는 상기 발진회로의 출력을 입력받고 상기 출력단자(220a,220b)로 고주파를 증폭하여 출력하는 하프브리지 회로로서, 상기 하프브리지 회로는 상기 발진회로의 출력에 따라 상,하 2채널 스위칭 소자(Q1,Q2)에 접속된 LC 공진 소자(L1,C3)(L1,C4)에 의해 상,하 교번적으로 LC 공진 증폭 출력하도록 회로 구성하되, 상기 LC 공진 소자(L1,C3)(L1,C4) 중 인덕터로서 유도코일의 1차측 코일(L5)을 사용하고, 상기 유도코일의 1차측 코일(L5)으로부터 유도된 고주파 전류를 상기 출력단자(220a,220b)를 통해 상기 워크코일(L7)로 흐르게 하도록 코일 또는 로드 도선으로 된 2차측 코일(L6)을 상기 1차측 코일(L5)과 전자기적으로 정합하여 구성한 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
3. (증폭회로로서 하프브리지가 두 개인 다단 증폭을 고려하여 제1,제2로 언급하여 특정함)
   제 1항에 있어서,
   상기 발진회로는 상,하 2채널 출력으로 서로 교번하여 반파 주기로 고주파 발진 신호를 출력하도록 회로 구성하고,
   상기 증폭회로는 상기 발진회로의 출력을 입력받아 증폭하는 제1 하프브리지 회로와, 상기 제1 하프브리지 회로로부터 1차 증폭되어 인가된 고주파를 2차 증폭하여 출력하는 제2 하프브리지 회로를 포함하는 다단 증폭 회로로 구성하되,
   상기 제1 하프브리지 회로는 상기 발진회로의 출력 신호를 인가받는 상,하 2채널 스위칭소자 Q1,Q2의 출력단에 접속된 LC 소자 L1-C3, L1-C4에 의해 상기 발진회로에서 출력된 고주파 발진 신호를 1차 LC 공진 증폭하여 제1 유도코일의 1차측 코일(L1)로 출력하되 상기 제1 유도코일의 1차측 코일(L1)을 상기 1차 LC 공진 증폭의 인덕터로서 사용하여 회로 구성하고,
   상기 제2 하프브리지 회로는 상기 제1 유도코일의 2차측 코일(L2,L3)을 통해 상기 제1 하프브리지 회로에서 1차 증폭된 고주파 신호를 입력받아 상,하 2채널 스위칭소자(Q3,Q4)에 의해 LC 공진 증폭하도록 상기 상,하 2채널 스위칭 소자(Q3,Q4)에 접속된 LC 소자(L5-C5)(L5-C6)에 의해 2차 LC 공진 증폭하여 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)로 출력하되 상기 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)을 2차 LC 공진의 인덕터로서 사용하여 회로 구성하며,
   상기 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)에 인가된 증폭된 고주파 전류를 유도받아 상기 출력단자(220a,220b)를 통해 상기 워크코일(L7)로 흐르게 하도록 상기 제2 유도코일의 1차측 코일(L5)과 전자기 유도 가능하게 정합되는 코일 또는 로드 도선으로 된 2차측 코일(L6)을 포함하여서 구성된 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
4. 제2 항에 있어서, 상기 피드백 추출부(L4)는 상기 유도코일의 2차측 코일의 후단에 설치되어 상기 유도코일의 2차측 코일에서 후단의 고주파 신호를 유도받아 피드백하는 코일 제품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
5. 제3 항에 있어서,
   상기 피드백추출부(L4)는 상기 제1 유도코일의 2차측 코일의 상,하 채널 중 어느 하나(L2 또는 L3 중 하나)의 후단에 설치되어 상기 제1 유도코일의 2차측 후단으로 흐르는 신호를 전자기 유도받아 피드백 신호를 생성하는 코일제품(L4)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   사용자가 부하물체에 접근시켜 스위칭 조작하도록 사용자가 파지하는 워크코일 몸체부(200)와, 고정 설치되는 컨트롤 몸체부(100)가 배선(44)으로 연결되어 구성되는 것으로서;
   상기 워크코일 몸체부(200)에는 상기 출력단자(220a,220b) 및 상기 스위치(SW)가 외부 노출되게 설치되고, 상기 출력단자(220a, 220b)와 연결되는 캐패시터(C7), 및 상기 캐패시터(C7)로 접속되는 2차측 코일(L6) 및 이 2차측 코일(L6)에 전자기 유도하는 1차측 코일(L5)로 된 유도코일이 내부 설치되며, 상기 출력단자(220a,220b)는 상기 워크코일(L7)을 외향으로 노출되게 결합 및 탈거하는 전극으로서 접속구(210a,210b)가 외부 노출되게 설치되어 구성되고;
   상기 컨트롤 몸체부(100)에는 상기 워크코일 몸체부(200) 내에 설치되는 구성 부분 이외의 제 2항 또는 제3 항 기재의 구성 회로들이 내부 설치되어서 구성됨을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 워크코일(L7)과 상기 캐패시터(C7)는 원하는 수십 내지 수백 KHz의 주파수로서 공진 주파수를 정하여 1/2π√LC 을 충족하도록 그 LC 값에 대한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 미리 설정하여서 된 것이고;
   상기 발진회로의 발진 주파수를 정하는 시정수 회로 및 상기 하프브리지 회로부의 LC 공진 주파수는, 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C7)의 LC 값에 맞추어 그 주파수 값을 미리 설정하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열장치.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 워크코일(L7)로 전류를 공급하는 출력단자(220a,220b)의 양단은, 양단 중 어느 일단이 상기 하프브리지회로에서 증폭된 신호를 인가받는 유도코일의 1차측 코일(L5)이 권취된 코어(230) 내에 이격 배치된 제1도선으로, 그리고 그 타단이 코어 외부로 이격 배치되어 유도코일의 1차측 코일(L5)로 흐르는 고주파를 유도받는 제2도선으로 사용되고;
   상기 제1,2 도선에 접속되는 캐패시터는 LC 공진의 캐패시턴스 값에 맞도록 설정되어지되 직렬 및 병렬 접속된 다수의 캐패시터 소자들의 조합에 의해 내전압 분배 및 용량 취합이 되도록 구성되며;
   상기 제너다이오드(ZD2)는 그 역전압 규격값에 있어서 상기 워크코일(L7)과 캐패시터(C)의 공진되는 시점에서 흐르는 미리 설정된 전류 값을 초과하는 전류일 경우 상기 피드백되는 전압이 상기 제너다이오드의 역전압을 초과하여 상기 포토커플러를 가동시키도록 규격값 설정되는 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열 장치.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 캐패시터(C7)를 구성하는 다수개 캐패시터들의 직,병렬 접속에 있어서 상기 제1,2 도선 사이에 상기 캐패시터(C7)의 내전압 분배를 위해 캐패시터의 직렬 접속 간에 개재되는 제3 도선을 더 포함시켜서 구성하고;
   상기 제1,2,3 도선은 그 도선 몸체의 적어도 일부를 전기전도성과 열전도성이 높은 동 재질의 파이프로 구성하는 동시에 상기 제1,2 도선은 서로 절연되게 배치된 방열판(250a,250b)에 부착되어 고전류 흐름에 의한 고온 발열을 상기 방열판으로 열전도하여 방열하는 구조로 된 것을 특징으로 하는 아날로그 자동제어식 고주파공진 유도가열 장치.

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