KR950014651B1 - 유도가열장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유도가열장치

제1a도와 제1b도는 각각 본 발명을 개략적으로 도시한 구성도,

제2도는 본 발명의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한 구성도.

제3a도와 제3b도는 본 발명의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 구성도,

제3c도는 상기 제 2 실시예의 평면도

제4a도와 제4b도는 본 발명의 제3실시예를 개략적으로 도시한 구성도,

제5도는 종래의 유도가열장치의 일예를 표시한 구성도,

제6도는 종래의 유도가열코일을 도시한 사시도,

제7도는 종래의 유도가열장치를 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고주파전원 70 : 코일급전부

71 : 개구 72 : 에어실린더

73 : 금속지지부재 74 : 보강재

100,200,300 : 유도가열장치 110 : 제1코일부

120 : 제 2 코일부 130 : 제1접속도체

140 : 제 2 접속도체 210, 220 : 가요성도체부

230,330 : 절연체 310,320 : 접동기

본 발명은 유도가열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신뢰성을 향상시키도록 한 유도가열장치에 관한 것이다.

제5도 및 제6도는 도금강판을 유도가열하는 종래의 장치를 도시하고 있다. 제5도에 도시한 바와같이, 도금강판(1)은 가이드부재(2)에 의해 안내되어 유도가열장치(3)에 연속적으로 반입된다. 유도가열장치(3)내에는, 제6도에 도시한 바와같은 솔레노이드형 유도가열코일(4)이 설치되어 있다. 도금강판(1)은, 유도가열코일(4)에 의해 나선형상으로 둘러싸인 상태로 이송된다. 즉, 도금강판(1)이 유도가열코일(4)의 중심부공간을 관통하는 상태로 이송된다. 유도가열코일(4)은 가장 바깥층에 단열절연재를 가지고 있고, 유도가열코일(4)에 충전함으로서, 도금강판(1)을 유도가열할 수 있다.

유도가열코일(4)에 공급하는 전력량은, 피가열물인 도금강판(1)에 요구되는 온도상승의 정도와 생산량(강판반송스피드)에 의해 결정된다.

도금강판(1)은 유도가열코일(4)의 중심부공간을 관통하면서 반입되기 때문에, 도금강판(1)의 선두부분을 유도가열장치(3)에 반입할때에는, 도금강판(1)의 선두부분에 리딩와이어를 접속한 다음에, 상기 리딩와이어를 유도가열코일(4)을 관통해서 우선 반입하고, 계속하여 도금강판(1)을 유도가열코일(4)에 관통하여 반입하도록 하고 있다.

제5도 및 제6도에 도시한 종래의 유도가열장치(3)는 다음과 같은 결점이 있었다.

① 솔레노이드형 유도가열코일(4)을 사용하고 있으므로, 초기 반입시에는 리딩와이어를 사용하지 않으면 안되고, 유도가열장치(3)에 도금강판(1)을 최초로 반입하거나 유도가열장치로부터 최초로 반출하기 위해서는 수고가 필요하다.

② 유도가열코일(4)이 폐쇄구조(나선형상)로 되어 있기 때문에, 코일(4)에 입힌 단열절연재중에서 코일내면(도금강판(1)을 대향하는 면)쪽에 있는 단열절연제를 보수점검하는 것이 불가능하다.

따라서, 상기 ①, ②의 결점을 극복한 유도가열장치가 개발되었다. 이와같은 유도가열장치의 일예에 대하여 제7도를 참조하면서 설명한다. 상기 가열장치(10)에서는, 솔레노이드형 코일(11)을 사용하고 있으나, 코일(11)의 일부를 형성하는 도체(11a)는 나머지의 코일과 분리할 수 있도록 되어 있다. 복수의 도체(11a)는, 도시되지 않은 선회기구에 의해 개폐할 수 있고, 폐쇄시에는 그 양단부가 나이프에지형의 접촉기(12)에 의해 코일(11)의 다른 부분에 접속되어 루프를 형성한다. 루프가 형성되어 있을 때에 전원부(13)로부터 코일(11)에 전력을 공급하는 동시에, 코일(11)의 중심부공간에 피가열물을 통과시킴으로서, 유도가열을 할 수 있다. 또한 접촉기(12)는, 코일(11)에 흐르는 고주파전류의 통전에 지장이 없는 접속기 용량을 가지도록 형성되어 있는 것에 유의하여야 한다.

상기 가열장치(10)에서는, 피가열물을 최초로 통과시킬때에는, 도체(11a)를 점선으로 표시한 위치까지 개방하고, 피가열물을 정지시킨 상태에서 가열장치(10)를 이동시켜서, 개방된 부분으로부터 피가열물을 코일중심부공간에 세트한다. 또한, 도체(11a)를 개방한 상태로 하면, 코일(11)의 내면쪽은 용이하게 점검할 수 있다.

그러나, 제7도에 도시한 가열장치(10)는 다음과 같은 결점을 가지고 있었다.

①접촉기(12)를 통하여 고주파(약 10KHz)의 대전류(1000~2000A)가 흐르기 때문에, 개폐시에 도체표면은 부식되기 쉽다. 또한, 접촉기(12)는 코일(11)의 턴수의 2배가 필요하기 때문에, 복수의 접촉기(12)가 개폐될때에 중심에서 벗어날 염려가 있다. 이 때문에, 장기간 사용하면 신뢰성이 저하한다.

②접촉기(12)나 접촉기(12)를 개폐하기 위한 기구가 필요하기 때문에, 장비의 단가가 높아진다.

본 발명의 목적은, 상기 종래예에 비추어, 전류루프를 차단하거나 접촉기를 사용하는 일 없이, 피가열물을 코일에 간단하게 출입시킬 수 있는 유도가열장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 코일의 1턴마다 1개소에서 절단되어 있는 1턴이상의 제1코일부와, 코일의 1턴마다 1개소에서 절단되어 있는 1턴이상의 제 2 코일부와, 상기 제1코일부의 턴의 한쪽과 상기 제2코일부의 턴의 한쪽을 일체적으로 형성하여 전기적으로 접속하는 제1접속도체와, 상기 제1코일부의 턴의 다른쪽과 상기 제2코일부의 턴의 다른쪽을 일체적으로 형성하여 전기적으로 접속하는 제2접속도체와, 상기 제1코일부의 턴의 전류방향과 상기 제2코일부의 턴의 전류방향이 역방향으로 되고 또한 상기 제1, 제2코일부의 턴과 상기 제1, 제2접속도체에 의해 한개의 연속적인 전류통로를 형성하도록, 상기 코일의 1턴마다 한쪽의 절단부와 다른쪽의 절단부 사이에 설치된 가요성부재로 이루어진 코일과, 상기 제1접속도체의 각각과 상기 제2접속도체의 각각 사이에 형성되는 간격을 가변할 수 있도록, 상기 코일의 제1, 제2코일부의 턴의 일부를 구성하는 상기 가요성부재를 가동지점으로 사용하여 서로 관계되는 코일의 일부의 각각을 회동하고, 상기 코일에 접속된 개폐수단과, 상기 코일에 접속된 고주파전원을 포함한 것을 특징으로 하는 유도가열장치를 제공한다.

본 발명에 의한 유도가열장치에서는 제1a도에 도시한 바와같이 고주파전원(60)으로부터 코일급전부(70)를 통하여 공급한 전류는, [제1코일부(110)의 턴]→[제1접속도체(130)]→[제2코일부(120)의 턴]→[제2접속도체(140)]→제1코일부(110)의 턴]→…의 루프를 통하여 흐르고, 코일급전부(70)를 통과해서 고주파전원(60)으로 복귀한다. 이때에 코일의 중심부공간에 피가열물을 통과시킴으로써 유도가열을 행할 수 있다. 즉, 제1코일부(110)의 각각의 턴은 동일방향으로 자계를 발생하여 피가열물을 가열하고, 제2코일(120)의 각각의 턴은 동일 방향으로 자계를 발생하여 피가열물을 가열한다.

제1접속도체(130)와 제2접속도체(140) 사이에 갭을 형성하거나 간격을 가변시킬 수 있으므로, 피가열물은 갭을 통과해서 코일내에 세트되거나 코일로부터 인출될 수 있다.

유도가열을 하기 위한 통전시에는, 제1접속도체(130)와 제2접속도체(140) 사이의 갭을 작게함으로써, 접속도체부분에서의 임피던스가 작아지고, 이 부분에서의 전압강하는 무시할 수 있을 정도로 작아져서 가열 성능의 저하를 근소하게 할 수 있다.

또, 제1b도에 도시한 바와같이, 제1코일부(110)를 1턴만으로 하고, 제2코일부(120)를 1턴만으로 할 수 있다.

이하에 본 발명의 각종 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 유도가열장치(100)를 표시한다. 동도면에 도시한 바와같이, 제1코일부(110)는 단일의 턴(111), (112), (113)으로 구성된 3턴코일로 형성되어 있으며, 각각의 턴(111), (112), (113)마다 1개소에서 절단되어 있다(제3도, 제4도 참조). 한편, 제2코일부(120)는 단일의 턴(121), (122), (123)으로 구성된 3턴코일로 형성되어 있으며, 각각의 턴(121), (122), (123)마다 1개소에서 절단되어 있다(제 3도, 제4도 참조). 상기 제1코일부의 턴(111), (112), (113)의 한쪽(도면중 앞쪽부분)과 상기 제2코일부의 턴(121), (122), (123)의 한쪽을 제1접속도체(131), (132), (133)에 의해 일체적으로 형성하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상기 제1코일부의 턴(111), (112), (113)의 다른쪽(도면중 뒤쪽부분)과 상기 제2코일부의 턴(121), (122), (123)의 다른쪽을 제2접속도체(141), (142), (143), ((142)는 도면에서는 보이지 않음)에 의해 일체적으로 형성하여 전기적으로 접속되어 있다. 상기 제1, 제2코일부의 턴(111), (112), (113), (121), (122), (123)과 상기 제1, 제2접속도체(131), (132), (133), (141), (142), (143)에 의해 한 개의 연속적인 전류통로를 형성되어 있다. 상기 제1접속도체(131), (132), (133)와 상기 제2접속도체(141), (142), (143)사이에는 일정한 길이의 갭(G)이 각각 형성되어 있다. 갭(G)의 길이는, 피가열물(도금강판) (50)이 통과하기 위해 필요한 최소한의 길이(20~30mm)로 하고 있다.

제1, 제2코일부(110), (120)의 좌단부쪽은, 도시되지 않은 이동장치에 결합되어 있다. 도금강판등의 피가열물(50)을 코일중심부공간에 도입하기 위해서는, 피가열물(50)이 정지된 상태에서 유도가열장치(100)를 오른쪽으로 이동한다. 갭(G)이 피가열물(50)을 통과하여 피가열물(50)까지 코일중심부공간이 나아가게 한다. 제2도에 도시된 상태가 실현되면, 고주파전원(60)으로부터 전력을 공급함으로써 피가열물(50)을 유도가열 할 수 있다. 피가열물(50)을 코일중심공간으로부터 인출하기 위해서는, 유도가열장치(100)를 왼쪽으로 이동하여, 피가열물(50)은 갭(G)을 통과한다. 피가열물(50)을 빼내면, 코일의 보수점검을 용이하게 할 수 있다.

상기 제1실시예(제 2 도)에서는, 시이트가 통과할 수 있는 공간으로 되는 갭(G)을 형성하고 있다. 상기 갭(G) 때문에, 코일의 임피던스가 다소 증가되어 장치의 가열성능이 저하된다. 이러한 요인을 제거하는 일이 요구될때에는, 다음에 설명하는 제2실시예(제3도)나 제3실시예(제4도)를 채용한다. 또한, 갭(G)에 기인한 가열성능저하는, 갭(G)의 길이, 접속도체의 길이, 코일의 1턴에 의해 둘러싸는 면적 등에 의존한다. 또, 제3도와 제4도에 있어서, 제2도와 동일한 기능을 제공하는 구성부품에는 동일부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략한다.

제3a도는 제 2 실시예를 도시한 사시도이고, 제3b도는 제 2 실시예의 평면도이다. 제2실시예에 의한 유도가열장치(200)에서는, 코일의 턴(111), (112), (113)의 각각은 다음의 구리벨트등으로 제조된 가요성도체부(210)로 형성되어 있고, 코일의 턴(121), (122), (123)의 각각은 다음의 구리벨트등으로 제조된 가요성도체부(220)로 형성되어 있다. 상기 가요성도체부(210), (220)는 코일의 일부로 되고, 또한 휘어질 수 있다.

상기 유도가열장치(200)에서는, 가요성도체부(210), (220)를 가동지점으로 사용하여 코일의 개폐할 수 있다. 코일이 폐쇄될때에는, 절연체(230)를 개재하여 제1접속도체(131), (132), (133)와 제2접속도체(141), (142), (143)가 각각 서로 대향하고 있다.

피가열물(50)을 설치할 때에는, 피가열물(50)이 통과할 수 있도록 코일을 개방한다. 이 때문에 개방한 부분을 통해서 피가열물(50)을 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 개방한 상태로 해두면, 코일의 보수점검을 용이하게 할 수 있다. 한편, 가열시에는 코일을 폐쇄하고, 고주파전원(60)으로부터 전력을 공급해서 피가열물(50)을 유도가열할 수 있다. 절연체(230)의 두께는 1~2㎜정도로 극히 얇기 때문에, 가열시에 절연체(230)에 기인하여 갭에서 발생하는 가열성능의 저하는 무시할 수 있을 정도로 작아진다.

또, 제2실시예에 의한 유도가열장치를 프레임에 장착할 수 있는 수단의 실제적인 일예를 제3c도에 표시한다. 제3c도는 코일과 이 코일을 지지하는 프레임을 도시한 평면도이다. 코일의 턴(111), (112), (113), (121), (122), (123)의 한쪽을, 제3c도에 도시한 바와같이(제3c도에서는 최상부의 코일(111)만이 도시되어 있음), 금속지지부재(73)와 보강재(74)를 개재해서 프레임(70)에 장착한다. 상기 코일의 다른쪽은 프레임(70)에 장착된 에어실린더(72)에 결합되어 있고, 또한, 프레임(70)에 있어 접속도체(131), (141), 접속도체(132), (142) 접속도체(133), (143) (제3c도)에서는 최상부코일(111)의 접속도체(131), (141)만이 도시되어 있음)가 위치한 부분에 상하방향의 개구(71)를 형성한다. 에어실린더(72)의 작동에 의해서, 제3b도에 도시한 바와같이, 접속도체(141)는 접속도체(131)에 대해서 개구(71)내에서 임의로 개폐할 수 있고, 개구(71)를 통과하게 함으로써, 피가열물(도금강판)을 코일내에 용이하게 설치할 수 있고 또한 코일로부터 용이하게 인출할 수 있다.

제4a도는 제3실시예를 도시한 사시도이고, 제4b도는 상기 제3실시예의 평면도이다. 제3실시예에 의한 유도가열장치(300)에선, 코일의 턴(111), (112), (113)의 각각은 접동기(310)가 설치되어 있고, 코일의 턴(121), (122), (123)의 각각은 접동기(320)가 설치되어 있으며, 접동기(310), (320)를 가동지점으로 해서, 각각의 턴(111), (112), (113)의 일부(111a), (112a), (113a) 및 접속도체(141), (142), (143)가, 접속도체(131), (132), (133)에 대하여 개폐할 수 있도록 되어 있다. 닫았을 때에는, 1~2mm의 얇은 절연체(330)를 개재해서 접속도체(131), (132), (133)와 접속도체(141), (142), (143)가 대향한다.

상기 제3실시예도, 제2실시예와 마찬가지로, 개방한 상태로 코일을 유지함으로써, 피가열물의 설치 및 보수점검을 용이하게 할 수 있다. 닫은 상태에서는, 가열성능의 저하는 무시할 수 있다.

또한, 상기의 각 실시예에 있어서의 코일을 중공의 직사각형의 재료로 제작하여, 코일의 내부에 냉각수를 순환하여 코일을 냉각하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 상세설명으로부터 명백한 바와같이, 다음과 같은 효과와 이점을 얻을 수 있다.

① 솔레노이드형 코일의 루프차단을 수반한 개폐방식이 아니기 때문에 접촉기가 불필요하게 되고, 본 발명의 유도가열장치는 신뢰성이 높고 저렴한 가격으로 될 수 있다.

② 코일에 갭을 형설하거나 코일이 개폐가능하므로, 피가열체를 상기 코일에 용이하게 반입할 수 있고 또한 피가열도체를 상기 도체로부터 용이하게 반출할 수 있다. 또한, 코일내면의 보수점검이 용이하다.

③ 제1접속도체를 통하여 흐르는 전류의 방향과 제2접속도체를 통하여 흐르는 전류의 방향이 서로 반대이고, 또한 제1, 제2접속도체를 가능한한 작은 갭의 상태로 서로 대향하고 있으므로, 갭이 기인하는 임피던스의 증가에 의해 가열효율이 저하하는 것을 무시할 수 있다.

Claims (3)

1. 코일의 1턴마다 1개소에서 절단되어 있는 1턴이상의 제1코일부(110)와, 코일의 1턴마다 1개소에서 절단되어 있는 1턴이상의 제2코일부(120)와, 상기 제1코일부의 턴의 한쪽과 상기 제2코일부의 턴의 한쪽을 일체적으로 형성하여 전기적으로 접속하는 제 1접속도체(131, 132, 133)와, 상기 제1코일부의 턴의 다른쪽과 상기 제2코일부의 턴의 다른쪽을 일체적으로 형성하여 전기적으로 접속하는 제2접속도체(141, 142, 143)와, 상기 제1코일부의 턴의 전류방향과 상기 제2코일부의 턴의 전류방향이 역방향으로 되고 또한 상기 제1, 제2코일부의 턴과 상기 제1, 제2접속도체에 의해 한개의 연속적인 전류통로를 형성하도록, 상기 코일의 1턴마다 한쪽의 절단부와 다른쪽의 절단부사이에 설치된 가요성부재(210 또는 310)로 이루어진 코일과, 상기 제1접속도체의 각각과 상기 제2접속도체의 각각 사이에 형성되는 간격을 가변할 수 있도록, 상기 코일의 제1, 제 2코일부의 턴의 일부를 구성하는 상기 가요성부재를 가동지점으로 사용하여 서로 관계되는 코일의 일부의 각각을 회동하고, 상기 코일에 접속된 개폐수단과, 상기 코일에 접속된 고주파전원을 포함한 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가요성부재는 가요성도체부(210)인 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가요성부재는 접동기(slider) (310)인 것을 특징으로 하는 유도가열장치.