WO2015160080A1 - 다점 전극을 이용한 통전가열 장치 - Google Patents

다점 전극을 이용한 통전가열 장치 Download PDF

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WO2015160080A1
WO2015160080A1 PCT/KR2015/001501 KR2015001501W WO2015160080A1 WO 2015160080 A1 WO2015160080 A1 WO 2015160080A1 KR 2015001501 W KR2015001501 W KR 2015001501W WO 2015160080 A1 WO2015160080 A1 WO 2015160080A1
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electrode
point
lower electrode
heating device
electrodes
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PCT/KR2015/001501
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English (en)
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Inventor
홍성태
박규열
정용하
박기동
염경호
소상우
한흥남
김문조
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an energizing heating device using a multi-point electrode. More particularly, the present invention relates to an energizing heating device using a multi-point electrode that generates a plurality of heat sources in a material to selectively heat only a desired portion of the material.
  • the design of the process may be restricted or the consumption of the blank may be increased to secure an area for contacting the electrode.
  • a non-uniform temperature gradient may occur due to a difference in the amount of heat generated between the contact surface and the interface.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2001-0074923 discloses that "a surface having a curved surface by reshaping as it is exothermic by using a plate-shaped intermediate molded product that is press-molded while energizing and heating a high current is heated.
  • a porous structural material molded into a smooth three-dimensional shape and a molding method thereof are disclosed.
  • Korean Patent Registration No. 1252530 discloses a molding apparatus capable of heating a molding portion with a simple configuration while ensuring durability of the molding portion of a mold, and a molding method by the same molding apparatus.
  • an object of the present invention is to provide a current-carrying heating device using a multi-point electrode that generates a plurality of heat sources in the material to selectively heat only a desired portion of the material.
  • the present invention is a lower electrode which is installed in the lower portion as the electrode to conduct electricity under the material; And an electrode that conducts electricity from the upper portion of the material, the upper electrode being disposed on the lower electrode to face the lower electrode.
  • At least one of the lower electrode and the upper electrode includes a concave-convex on the bottom surface for energization in the thickness direction of the material to implement a plurality of point contacts to the material and generates a plurality of heat sources on the material surface through this point contact It provides an energizing heating device using a multi-point electrode, characterized in that selectively heating only the desired portion of the material.
  • the upper surface of the lower electrode is characterized in that the same unevenness is formed to face the unevenness formed on the bottom of the upper electrode.
  • the concave-convex is characterized by minimizing the contact area with the material by forming a structure that narrows toward the end.
  • the uneven end is characterized in that any one selected from spherical, horn-shaped, cylinder, corrugated, sawtooth form.
  • the lower electrode unit which is energized in the lower part of the material, the lower electrode unit consisting of a combination of lower electrodes each of which can be moved individually while being arranged in a row; And an upper electrode unit configured to conduct electricity from the upper portion of the material, the upper electrode unit being formed on the lower electrode unit to face the lower electrode unit and arranged in a row, each of which can be individually moved; It provides an energizing heating device using a multi-point electrode characterized in that it comprises a.
  • the lower electrode and the upper electrode is characterized in that the pillar shape.
  • the lower electrode and the upper electrode is characterized in that the width is narrowed toward the end to minimize the contact area with the material.
  • the ends of the lower electrode and the upper electrode is characterized in that the spherical or horn-shaped.
  • the lower electrodes and the upper electrodes may be insulated from each other by providing a gap between the lower electrodes and the upper electrodes or by applying a case to the individual lower and upper electrodes.
  • the lower electrode unit which is installed on the lower mold side for energizing the lower part of the material, the lower electrode unit consisting of a combination of lower electrodes each of which is arranged in a row and individually movable; And an upper electrode unit installed on the upper mold side to conduct electricity from the upper part of the material, the upper electrode unit being formed on the lower electrode unit to face the lower electrode unit and arranged in a row, the upper electrode unit being a combination of the upper electrodes. It provides an energizing heating device using a multi-point electrode characterized in that it comprises a.
  • one end of the material is characterized in that the heat sink is installed.
  • the energizing heating device using the multi-point electrode according to the present invention by generating a plurality of heat sources on the surface of the material through the point contact to selectively heat only the desired portion of the material to reduce the actual contact area to increase the resistance and thereby the heat generation effect Can be improved.
  • the electrodes can be moved individually can be applied to a variety of curved surfaces without the production of a separate electrode.
  • a plurality of electrodes may be selectively energized as needed to arbitrarily adjust the heating portion of the material without replacing the electrodes.
  • the electrode when the electrode is broken, it can be replaced or repaired individually, which is advantageous for maintenance.
  • FIG. 1 is a perspective view of an energizing heating apparatus using a multi-point electrode according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a side view of the energizing heating device using the multi-point electrode according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view of an energizing heating apparatus using a multi-point electrode according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an energizing heating apparatus using a multi-point electrode according to a third embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are state diagrams of the energization heating apparatus using a multi-point electrode according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of an energizing heating apparatus using a multi-point electrode according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a state diagram used in the energization heating apparatus using a multi-point electrode according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the first embodiment according to the present invention which is applied to the thickness direction energization method of the material 400 is to energize the material 400 from the lower side based on the energized material 400
  • the lower electrode 110 is an electrode that energizes the energizing material 400 at the bottom.
  • the lower electrode 110 has a flat top surface on which the conducting material 400 is placed, and the overall shape is rectangular.
  • the upper electrode 120 is an electrode that energizes the energizing material 400 on the lower electrode 110 to face the lower electrode 110.
  • Concave-convex 121 is formed on the bottom surface of the upper electrode 120.
  • the first embodiment according to the present invention is a multi-point electrode form in which the unevenness 121 is formed on the bottom surface of the upper electrode 120 to reduce the contact area with the actual material 400 to increase the resistance and thereby increase the heating effect.
  • Concave-convex 121 it is preferable to form a structure that narrows toward the end to minimize the contact area with the material 400.
  • End of the convex and convex 121 may be any one selected from spherical, horn-shaped, cylinder, sawtooth form.
  • the configuration of the second embodiment according to the present invention will be described.
  • the same unevenness 111 as the unevenness 121 formed in the upper electrode 120 is formed on the upper surface of the lower electrode 110.
  • the uneven portions 111 and 121 are formed on the lower electrode 110 and the upper electrode 120 at the same time, the actual contact area between the lower electrode 110 and the material 400 is reduced, thereby reducing It is possible to further improve the resistance and the heating effect than in one embodiment.
  • Concave-convex portions of the upper electrode 120 and the lower electrode 110 are arranged upside down or are shifted.
  • the conduction distance is longer than that when the concave and convex portions of the upper electrode 120 and the lower electrode 110 are coincident with each other, thereby increasing resistance and heating efficiency. have.
  • the configuration of the second embodiment according to the present invention is the same as that of the first embodiment except that the unevenness 111 is formed on the lower electrode 110. Therefore, detailed configuration description of the second embodiment according to the present invention will be omitted.
  • the third embodiment according to the present invention includes a lower electrode unit 210 made of a combination of lower electrodes 211 and an upper electrode unit 220 made of a combination of upper electrodes 221. It includes.
  • the lower electrode unit 210 conducts electricity under the material 400.
  • the lower electrode unit 210 is configured as a combination of the lower electrodes 211 which are installed in a row as installed on the lower side of the conducting material 400.
  • the upper electrode unit 220 energizes the upper portion of the material 400 as opposed to the lower electrode unit 210.
  • the upper electrode unit 220 is installed on the lower electrode unit 210 to face the lower electrode unit 210 based on the conducting material 400.
  • the upper electrode unit 220 is composed of a combination of the upper electrodes 221 arranged in a row.
  • the lower electrode 211 and the upper electrode 221 may each move individually.
  • the lower electrode 211 and the upper electrode 221 may have a pillar shape. It is preferable that the lower electrode 211 and the upper electrode 221 have a structure in which the width becomes narrower toward the ends to minimize the contact area with the material 400. Ends of the lower electrode 211 and the upper electrode 221 may be spherical or horn shaped.
  • a gap may be provided between the lower electrodes 211 and the upper electrodes 221, or a case may be coated on the lower electrodes 211 and the upper electrodes 221.
  • the lower electrode 211 and the upper electrode 221 move individually, even when the material 400 is curved or the material 400 is in a complicated shape as shown in FIG. 4, the lower electrode 211 and the lower electrode 211 are not designed.
  • the upper electrode 221 may be rearranged and used.
  • the positions and intervals of the lower electrode 211 and the upper electrode 221 may be adjusted, and thus a heating portion may be arbitrarily selected as needed during the process.
  • a heating portion may be arbitrarily selected as needed during the process.
  • only the broken lower electrode 212 may be partially replaced.
  • the fourth embodiment according to the present invention is provided with the same lower electrode unit 310 and upper electrode unit 320 as the third embodiment in a mold.
  • the lower electrode unit 310 formed by the combination of the lower electrodes 311 is installed on the lower mold side
  • the upper electrode unit 320 formed by the combination of the upper electrodes 321 is installed on the upper mold side.
  • both or one side of the material 400 is provided with heat dissipation means such as the sink heat 330.
  • the temperature gradient and the heat generation range of the material 400 may be adjusted using heat dissipation means such as the position control of the lower electrodes 311 and the upper electrodes 321 and the sink heat 330.
  • heating, forming, and quenching may be performed in a single process.
  • FIG. 8 is a state diagram used in the energization heating apparatus using a multi-point electrode according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in the drawing, when energizing using the electrode of the columnar combination of the lower electrode unit 310 and the upper electrode unit 320, the energization in the surface direction and the thickness direction can be performed in combination without changing the configuration of the electrode.
  • a plurality of point contacts are implemented between the uneven 121 and the material 40 of the upper electrode 120. Accordingly, a plurality of heat sources may be generated on the surface of the material 400 to selectively heat only a desired portion of the material.
  • the unevenness 121 formed on the upper electrode 120 has a multi-point electrode shape, thereby reducing the contact area with the actual material 400 to increase the resistance and thereby increase the heating effect.
  • the contact area with the actual material 400 is formed by the unevenness 111 formed on the upper surface of the lower electrode 110 and the unevenness 121 formed on the bottom surface of the upper electrode 120 as shown in FIG. 3.
  • the material 400 may have a complicated shape or pre-forming. Even if the shape is changed by a process or the like, the lower electrode 211 and the upper electrode 221 may be rearranged and used without designing a new electrode.
  • the lower electrodes 211 and the upper electrodes 221, which are individually movable, are naturally in contact with each other along the curved line of the material 400. Because of this, there is no need to design a separate new electrode to match the curved appearance of the material (400).
  • the position and the spacing of the lower electrodes 211 and the upper electrodes 221 may be adjusted to arbitrarily select a heating portion.
  • the lower electrode 211 and the upper electrode 221 indicated by the dotted line as shown in the right side of FIG. 5 are not energized, and only the lower electrode 211 and the upper electrode 221 indicated by the solid line are selectively energized.
  • the heating part of 400 can be arbitrarily selected.
  • the contact between the upper and lower electrodes 221 and 211 and the material 400 is fine in point contact so that the mold is easily maintained, and the lower electrode 211 and the upper electrode ( Even if 221 is damaged, only the damaged electrode can be partially replaced without replacing the entire electrode, which is very convenient for management.
  • heating, forming, and quenching of the material 400 may be performed in a single process.
  • the temperature gradient and the heating range of the material 400 can be adjusted. Specifically, as shown in FIG. 7, the lower electrode 311 and the upper electrode 321 move individually, and as described in FIG. 5, the position control and the material of the electrode through the selective energization of the lower electrode 311 and the upper electrode 321 ( 400)
  • the temperature gradient and the heating range can be adjusted using the heat sink 330 installed on one side.

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Abstract

본 발명은 다점 전극을 이용한 통전가열 장치에 관한 것이다. 본 발명은 하부에 설치되는 하부 전극 및 저면 표면에 요철을 형성하여 소재에 다수의 점접촉을 구현하는 상부 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 점접촉을 통해 소재 표면에 다수의 열원을 발생시켜 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열하여 실제 접촉 면적을 줄여서 저항을 높이고 이로 인한 발열 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

다점 전극을 이용한 통전가열 장치
본 발명은 다점 전극을 이용한 통전가열 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 소재에 다수의 열원을 발생시켜서 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열할 수 있도록 한 다점 전극을 이용한 통전가열 장치에 관한 것이다.
일반적으로 통전을 이용하여 소재를 가열하면 훨씬 빠른 시간에 원하는 부분만 가열하여 물성치의 국부적 조절이 가능하다.
그러나 표면방향(along-the-surface) 통전 방식은 전극이 접촉하는 면적 때문에 공정의 설계가 제약되거나 전극을 접촉시키기 위한 면적을 확보하기 위하여 블랭크(blank)의 소모량이 늘어날 수 있다. 특히, 표면방향 통전 방식에서는 접촉면과 경계면의 발열량의 차이로 인한 균일하지 못한 온도구배가 발생할 수 있다.
두께방향(through-the-thickness) 통전방식의 경우는 전극접촉면적 확보를 위한 추가적인 소재의 소모를 피할 수 있으나 이 경우에도 전극과 소재의 접촉면이 넓을 경우 접촉 면적이 넓을수록 저항이 감소되므로 접촉면에서의 발열량보다 경계면에서의 발열량이 과다할 수 있는 단점이 있다.
통전가열을 적용한 기술의 일례로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0074923호는 "고전류를 흘려 통전 가열하면서 가압 성형한 평판형상의 중간 성형품을 사용하여 발열상태 그대로 재성형함으로써 곡면을 가지는 표면이 평활한 입체형상으로 성형하는 다공질 구조재와 그 성형법"을 개시한다.
또한, 대한민국 특허등록 제1252730호는 "금형의 성형부의 내구성을 확보하면서 간단한 구성으로 성형부를 가열할 수 있는 성형장치 및 동 성형장치에 의한 성형방법"을 개시한다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 소재에 다수의 열원을 발생시켜서 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열할 수 있도록 한 다점 전극을 이용한 통전가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 이루기 위해, 본 발명은 소재 하부에서 통전하는 전극으로서 하부에 설치되는 하부 전극; 및 소재 상부에서 통전하는 전극으로서, 하부 전극과 대향하여 하부 전극 상부에 설치되는 상부 전극; 을 포함하고, 하부 전극과 상부 전극 중 적어도 하나는 소재의 두께 방향으로 통전을 위해 저면에 요철을 형성하여 소재에 다수의 점접촉을 구현하고 이 점접촉을 통해 소재 표면에 다수의 열원을 발생시켜 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치를 제공한다.
또한, 상기 하부 전극 상면에는 상부 전극의 저면에 형성된 요철에 대향하는 동일한 요철이 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 요철은 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성하여 소재와의 접촉 면적을 최소화함을 특징으로 한다.
또한, 상기 요철 끝단은 구형, 뿔형, 원기둥, 파형, 톱니 형태 중 선택되는 어느 하나임을 특징으로 한다.
또한, 소재 하부에서 통전하는 것으로서, 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 하부 전극들의 조합으로 이루어지는 하부 전극 유닛; 및 소재 상부에서 통전하는 것으로서, 하부 전극 유닛과 대향하여 하부 전극 유닛 상부에 설치되고 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 상부 전극들의 조합으로 이루어지는 상부 전극 유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치를 제공한다.
또한, 상기 하부 전극과 상부 전극은 기둥형태임을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 전극과 상부 전극은 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성하여 소재와의 접촉 면적을 최소화함을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 전극과 상부 전극의 끝단은 구형 또는 뿔형임을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 전극들과 상부 전극들은 하부 전극들과 상부 전극들 간에 간극을 주거나, 또는 개별 하부 전극과 상부 전극에 케이스를 입혀서 절연함을 특징으로 한다.
또한, 소재 하부에서 통전하기 위해 하부 금형 쪽에 설치되는 것으로서, 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 하부 전극들의 조합으로 이루어지는 하부 전극 유닛; 및 소재 상부에서 통전하기 위해 상부 금형 쪽에 설치되는 것으로서, 하부 전극 유닛과 대향하여 하부 전극 유닛 상부에 설치되고 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 상부 전극들의 조합으로 이루어지는 상부 전극 유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치를 제공한다.
또한, 상기 하부 전극 유닛 및 상부 전극 유닛의 기둥형 조합의 전극을 사용한 통전 시에는 전극의 구성 변화 없이도 표면방향과 두께방향의 통전을 복합적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소재 일단에는 히트 싱크가 설치됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치에 따르면, 점접촉을 통해 소재 표면에 다수의 열원을 발생시켜 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열하여 실제 접촉 면적을 줄여서 저항을 높이고 이로 인한 발열 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 전극이 개별적으로 움직일 수 있어서 별도의 전극의 제작 없이도 다양한 형태의 곡면에 적용 가능하다.
또한, 다수의 전극들을 필요에 따라 선택적으로 통전에 사용하여 전극의 교체 없이 소재의 가열부위를 임의로 조절할 수 있다.
또한, 전극의 파손시 개별적으로 교체나 보수가 가능하여 유지 보수에 유리하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 구성도이다.
도 5, 6은 본 발명의 바람직한 제3실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 사용상태도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 사용상태도이다.
*부호의 설명*
110:하부 전극 111:요철 120:상부 전극
121:요철 210:하부 전극 유닛 211: 하부 전극
212:파손 하부 전극 220:상부 전극 유닛 221:상부 전극
310:하부 전극 유닛 311:하부 전극 320:상부 전극 유닛
321:상부 전극 330:히트 싱크 400:소재
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 구성을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 제1실시례의 구성에 대해 설명한다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제1실시례는, 소재(400)의 두께방향 통전방식에 적용하는 것으로서 통전 소재(400)를 기준으로 하부에서 소재(400)에 통전을 하는 하부 전극(110)과, 하부 전극(110)에 대향하여 상부에서 소재(400)에 통전을 하는 상부 전극(120)을 포함한다.
구체적으로 하부 전극(110)은, 하부에서 통전 소재(400)에 통전을 하는 전극이다. 일 실시예에 있어서, 하부 전극(110)은 통전 소재(400)가 놓이는 상면이 평면이며 전체 외형은 사각 형태이다.
상부 전극(120)은, 하부 전극(110)에 대향하여 하부 전극(110) 상부에서 통전 소재(400)에 통전을 하는 전극이다. 상부 전극(120)의 저면 표면에는 요철(121)이 형성된다. 이러한 요철(121)에 의해 하부 전극(110)과 소재(400)간에 다수의 점 접촉 또는 선접촉을 구현하고 소재(400)의 표면에 다수의 열원을 발생시켜서 소재(400)의 원하는 부위만을 선별적으로 가열할 수 있다.
예컨대, 상부 전극(120)의 저면이 평면일 경우 면대면의 두께방향 통전에서 접촉면이 면 접촉으로 넓어 전기특성상 전체의 저항이 작아지고 같은 단위면적당 전류량에서도 발열량이 낮아진다. 그러나 본 발명에 따른 제1실시례는 상부 전극(120) 저면에 요철(121)이 형성된 다점 전극 형태로서 실제 소재(400)와의 접촉 면적을 줄여서 저항을 높이고 이로 인한 발열 효과를 높일 수 있다.
요철(121)은, 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성하여 소재(400)와 접촉 면적을 최소화하는 것이 바람직하다. 요철(121)의 끝단은 구형, 뿔형, 원기둥, 톱니 형태 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 제2실시례의 구성에 대해 설명한다. 도 3과 같이 본 발명에 따른 제2실시례는 상부 전극(120)에 형성된 요철(121)과 동일한 요철(111)이 하부 전극(110) 상면에 형성된다. 본 발명에 따른 제2실시례와 같이 하부 전극(110)과 상부 전극(120)에 동시에 요철(111, 121)이 형성될 경우 하부 전극(110)과 소재(400)간에 실제 접촉 면적이 줄어서 제1실시례 보다 저항과 발열효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상부 전극(120)과 하부 전극(110)의 요철부분이 상하 일치되거나, 또는 어긋나게 배치된다. 상부 전극(120)과 하부 전극(110)의 요철부분을 어긋나게 배치할 경우 상부 전극(120)과 하부 전극(110)의 요철부분이 상하 일치될 경우보다 통전 거리가 길어져 저항과 발열효가를 높일 수 있다.
본 발명에 따른 제2실시례의 구성은 하부 전극(110)에 요철(111)이 형성된 것 외에는 제1실시례와 동일하다. 따라서 본 발명에 따른 제2실시례의 상세한 구성설명은 생략한다.
다음은 본 발명에 따른 제3실시례의 구성에 대해 설명한다. 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제3실시례는 하부 전극(211)들의 조합으로 이루어지는 하부 전극 유닛(210)과, 상부 전극(221)들의 조합으로 이루어지는 상부 전극 유닛(220)을 포함한다.
구체적으로 하부 전극 유닛(210)은 소재(400)의 하부에서 통전을 한다. 하부 전극 유닛(210)은 통전 소재(400)를 기준으로 하부에 설치되는 것으로서 일렬로 배열 설치되는 하부 전극(211)들의 조합으로 구성된다.
상부 전극 유닛(220)은 하부 전극 유닛(210)과 반대로 소재(400)의 상부에서 통전을 한다. 상부 전극 유닛(220)은 통전 소재(400)를 기준으로 하부 전극 유닛(210)에 대향하여 하부 전극 유닛(210)의 상부에 설치된다. 상부 전극 유닛(220)은 일렬로 배열 설치되는 상부 전극(221)들의 조합으로 구성된다.
하부 전극(211)과 상부 전극(221)은 각각이 개별적으로 움직일 수 있다. 하부 전극(211)과 상부 전극(221)은 기둥형태일 수 있다. 하부 전극(211)과 상부 전극(221)은 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성하여 소재(400)와의 접촉 면적을 최소화하는 것이 바람직하다. 하부 전극(211)과 상부 전극(221)의 끝단은 구형 또는 뿔형일 수 있다.
절연을 위해 하부 전극(211)들과 상부 전극(221)들 간에 간극을 주거나, 하부 전극(211)과 상부 전극(221)에 케이스를 입힐 수 있다.
하부 전극(211)과 상부 전극(221) 각각이 개별적으로 움직임에 따라 도 4와 같이 소재(400)가 곡면이거나 소재(400)가 복잡한 형상일 경우에도 새로운 전극의 설계 없이 하부 전극(211)과 상부 전극(221)을 재배치하여 사용할 수 있다.
또한, 도 5와 같이 하부 전극(211)과 상부 전극(221)의 위치와 간격을 조절할 수 있어 공정중 필요에 따라 가열부위를 임의로 선택할 수 있다. 또한, 도 6과 같이 파손 하부 전극(212)만을 부분 교체할 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 제4실시례의 구성에 대해 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제4실시례는, 제3실시례와 동일한 하부 전극 유닛(310)과 상부 전극 유닛(320)을 금형에 설치한 것이다.
즉, 하부 전극(311)들의 조합으로 이루어지는 하부 전극 유닛(310)은 하부 금형 쪽에 설치되고, 상부 전극(321)들의 조합으로 이루어지는 상부 전극 유닛(320)은 상부 금형 쪽에 설치된다. 이때, 소재(400)의 양쪽 또는 일측에는 싱크 히트(330)와 같은 방열수단이 설치된다.
하부 전극(311)들과 상부 전극(321)들의 위치조절과 싱크 히트(330)와 같은 방열수단을 이용하여 소재(400)의 온도구배와 발열범위를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 제4실시예와 같이 하부 전극 유닛(310)과 상부 전극 유닛(320)을 금형에 설치할 경우 가열(Heating), 성형(Forming), 담금질(Quenching)을 단일 공정으로 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4실시례에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 사용상태도이다. 도시된 바와 같이 하부 전극 유닛(310) 및 상부 전극 유닛(320)의 기둥형 조합의 전극을 사용한 통전 시에는 전극의 구성 변화 없이도 표면방향과 두께방향의 통전을 복합적으로 수행할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 다점 전극을 이용한 통전가열 장치의 작용에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 제1실시례는 도 1, 2와 같이 상부 전극(120)의 요철(121)과 소재(40)간에 다수의 점접촉이 구현된다. 이에 소재(400) 표면에 다수의 열원을 발생시켜 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 제1실시예는, 상부 전극(120)에 형성된 요철(121)이 다점 전극 형태여서 실제 소재(400)와의 접촉 면적을 줄여 저항을 높이고 이로 인한 발열효과를 높일 수 있다.
다음 본 발명에 따른 제2실시예는, 도 3과 같이 하부 전극(110) 상면에 형성된 요철(111)과 상부 전극(120) 저면에 형성된 요철(121)에 의해 실제 소재(400)와의 접촉 면적을 더욱 줄여 제1실시예보다 저항을 더욱 높이고 이로 인한 발열효과를 더욱 높일 수 있다.
다음 본 발명에 따른 제3실시례는, 하부 전극(211)들과 상부 전극(221)들이 각각 개별적으로 움직임이 가능하므로 도 4와 같이 소재(400)가 복잡한 형상이거나 프리포밍(Pre-formming)공정 등으로 형상이 변하여도 별도의 새로운 전극을 설계하지 않고 하부 전극(211)과 상부 전극(221)을 재배치하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 소재(400)가 곡면일 경우(도 4 우측 그림 참조) 개별적으로 움직임이 가능한 하부 전극(211)들과 상부 전극(221)들이 소재(400)의 곡면 라인을 따라 자연스럽게 밀착되어 통전이 이루어지므로 소재(400)의 곡면 외형에 부합하는 별도의 새로운 전극을 설계할 필요가 없다.
또한, 본 발명에 따른 제3실시예는, 하부 전극(211)들과 상부 전극(221)들의 위치와 간격을 조절할 수 있어 가열부위를 임의로 선택할 수 있다. 예컨대 도 5의 우측 그림과 같이 점선으로 표시된 하부 전극(211)과 상부 전극(221)에는 통전을 하지 않고, 실선으로 표시된 하부 전극(211)과 상부 전극(221)만 선택적으로 통전하는 등 소재(400)의 가열부위를 임의로 선택할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제3실시예는 상, 하부 전극(221, 211)과 소재(400)와의 접촉이 점접촉으로 미세하여 금형의 유지 보수가 편리하고, 하부 전극(211)과 상부 전극(221)이 파손되더라도 전극 전체를 교체하지 않고 파손된 전극만 부분적으로 교체할 수 있어 관리가 매우 편리하다.
구체적으로 도 6의 우측 그림과 같이 하부 전극(211)들 중 파손 전극이 발생할 경우 도 6에 해칭(hatching)으로 도시된 파손 하부 전극(212)만을 교체하면 되므로 유지, 보수가 매우 편리하다.
다음 본 발명에 따른 제4실시예는 소재(400)의 가열(Heating), 성형(Forming), 담금질(Quenching)을 단일 공정으로 수행할 수 있다. 또한, 소재(400)의 온도구배와 발열범위를 조절할 수 있다. 구체적으로 도 7과 같이 하부 전극(311)과 상부 전극(321)이 개별적으로 움직이고 도 5에 설명한바 있듯이 하부 전극(311)과 상부 전극(321)의 선택적 통전을 통한 전극의 위치조절과 소재(400) 일측에 설치된 히트 싱크(330) 등을 이용하여 온도구배와 발열범위를 조절할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 소재 하부에서 통전하는 전극으로서, 하부에 설치되는 하부 전극; 및
    소재 상부에서 통전하는 전극으로서, 하부 전극과 대향하여 하부 전극 상부에 설치되는 상부 전극; 을 포함하고,
    하부 전극과 상부 전극 중 적어도 하나는 소재의 두께 방향으로 통전을 위해 저면에 요철을 형성하여 소재에 다수의 점접촉을 구현하고 이 점접촉을 통해 소재 표면에 다수의 열원을 발생시켜 소재의 원하는 부위만을 선별적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 전극 상면에는,
    상부 전극의 저면에 형성된 요철에 대향하는 동일한 요철이 형성됨을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 요철은,
    끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성하여 소재와의 접촉 면적을 최소화함을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 요철 끝단은,
    구형, 뿔형, 원기둥, 파형, 톱니 형태 중 선택되는 어느 하나임을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  5. 소재 하부에서 통전하는 것으로서, 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 하부 전극들의 조합으로 이루어지는 하부 전극 유닛; 및
    소재 상부에서 통전하는 것으로서, 하부 전극 유닛과 대향하여 하부 전극 유닛 상부에 설치되고 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 상부 전극들의 조합으로 이루어지는 상부 전극 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부 전극과 상부 전극은,
    기둥형태임을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부 전극과 상부 전극은,
    끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성하여 소재와의 접촉 면적을 최소화함을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하부 전극과 상부 전극의 끝단은,
    구형 또는 뿔형임을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부 전극들과 상부 전극들은,
    하부 전극들과 상부 전극들 간에 간극을 주거나, 또는 개별 하부 전극과 상부 전극에 케이스를 입혀서 절연함을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  10. 소재 하부에서 통전하기 위해 하부 금형 쪽에 설치되는 것으로서, 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 하부 전극들의 조합으로 이루어지는 하부 전극 유닛; 및
    소재 상부에서 통전하기 위해 상부 금형 쪽에 설치되는 것으로서, 하부 전극 유닛과 대향하여 하부 전극 유닛 상부에 설치되고 일렬로 배열 설치되면서 각각이 개별적으로 움직일 수 있는 상부 전극들의 조합으로 이루어지는 상부 전극 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 하부 전극 유닛 및 상부 전극 유닛의 기둥형 조합의 전극을 사용한 통전 시에는 전극의 구성 변화 없이도 표면방향과 두께방향의 통전을 복합적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 소재 일단에는,
    히트 싱크가 설치됨을 특징으로 하는 다점 전극을 이용한 통전가열 장치.
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