WO2016167439A1 - 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치 - Google Patents

유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치 Download PDF

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cooling tube
conductor
induction heating
insertion groove
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정희태
성병기
이상현
성환진
성환호
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PS TECH Co Ltd
Posco Co Ltd
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    • H05B6/46—Dielectric heating
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Definitions

  • the present invention relates to a coil assembly for an induction heating apparatus and an induction heating apparatus comprising the same.
  • An induction heating device is a device for heating a member to be heated by forming a strong alternating magnetic field to cause an induced current in the member to be heated by electromagnetic induction.
  • An induction heating apparatus for heating a conductive plate such as a steel sheet is generally divided into two types, a terminal heating coil (LF) method and a transverse heating coil (TF) method.
  • the terminal heating coil method the heating coil surrounds the conductive plate and the induced current flowing in the heating coil generates magnetic flux in the longitudinal direction of the member to be heated. It is a system of heating by generating an induced current in the plane of the conductive plate so as to traverse.
  • the termination heating coil method requires a high frequency when heating thin materials, so it is not easy to heat, but the transverse heating coil method is more efficient at lower frequencies than the termination heating coil method.
  • the gap between the heating coil and the conductive plate must be narrow and the longitudinal area of the heating coil must be designed wide.
  • the heating coil is regarded as a general transformer
  • the voltage across the coil is proportional to the number of turns of the coil due to the characteristics of the transformer.
  • the applied voltage also rises, and thus high voltages cause problems such as breakdown of the insulation between the windings, which can be referred to as the coil body. Since voltage and current are inversely related at the same power, it is desirable to transfer energy to the conductive plate while protecting the coil by decreasing the coil voltage by increasing the number of turns of the coil and increasing the current.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a heating coil according to the prior art.
  • the heating coil according to the related art is a simple concentric type in which a coil and a cooling tube are integrally formed, and a large amount of heat is generated and a coil has a small longitudinal area, and a coolant draw-out line is additionally formed in the middle of the coil.
  • the arrangement requires welding operations to branch off the intermediate cooling water. Therefore, leakage accidents are frequent, current flows to the welded area, which is affected by surface resistance, and causes frequent arc burnout.
  • An object of the present invention is to provide a coil assembly for an induction heating apparatus capable of improving the longitudinal area of a coil and preventing leakage of cooling water, and an induction heating apparatus including the same.
  • Coil assembly for induction heating apparatus is coupled to the first coil portion having a first cooling tube insertion groove inserted inward on one surface, a portion of the outer surface to the first cooling tube insertion groove.
  • the first cooling tube to be inserted, the second cooling tube is inserted so as to face one surface of the first coil portion provided with the first cooling tube insertion groove, the first cooling tube inserted inward on one surface facing the one surface of the first coil portion It may include a second coil portion having a groove and a second cooling tube coupled to expose a portion of an outer surface to the second cooling tube insertion groove.
  • the first coil part and the second coil part are connected to each other and to one end of the plurality of heating conductors arranged in parallel with each other. It may include.
  • the heating conductor and the connecting conductor of the first coil unit may be provided to face the heating conductor and the connecting conductor of the second coil unit.
  • the first cooling tube and the second cooling tube may be continuously provided in the heating conductor and the connecting conductor.
  • Coupling for coupling the first coil part and the second coil part to the other end of the heating conductor of the first coil part and the second coil part in the coil assembly for an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • An additional may be provided.
  • the heating conductor of the first coil unit includes a first heating conductor and a second heating conductor, and the heating conductor of the second coil unit is the first heating conductor. And a third heating conductor and a fourth heating conductor respectively opposed to the second heating conductor, wherein the coupling portion is the other end of the first heating conductor and the other end of the fourth heating conductor or the other of the second heating conductor. It may be provided at the end and the other end of the third heating conductor.
  • the coupling part provided in the first coil part and the second coil part may be screwed.
  • an insulating part may be provided between the coupling part provided in the first coil part and the coupling part provided in the second coil part.
  • the first cooling tube and the second cooling tube may be disposed inside the coupling part.
  • the first cooling tube insertion groove and the second cooling tube insertion groove are shaped to correspond to the outer surfaces of the first cooling tube and the second cooling tube, respectively. It may be provided.
  • the first cooling tube and the second cooling tube may be press-fitted to the first cooling tube insertion groove and the second cooling tube insertion groove, respectively.
  • Induction heating apparatus is a coil assembly for an induction heating apparatus according to embodiments of the present invention
  • the power supply unit for supplying AC power wall coupled to the first coil portion and the second coil portion and the first It may include a cooling pump coupled to the first and second cooling pipes to supply the cooling water.
  • the coil assembly for the induction heating apparatus is provided with a pair spaced apart from each other, the conductive plate may pass between the pair of coil assembly for the induction heating apparatus.
  • the coil assembly for the induction heating apparatus may be arranged to cross the longitudinal direction of the conductive plate.
  • Coil assembly and induction heating device for an induction heating apparatus can reduce the welding portion of the coil can improve the heating efficiency and prevent leakage.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a heating coil according to the prior art.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a coil assembly for an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic side view of the induction heating apparatus with the core separated from the coil assembly for the induction heating apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic enlarged view of a portion B of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line CC ′ in FIG. 5.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2
  • FIG. 4 is an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention. Is a schematic side view of an induction heating apparatus with the core separated in.
  • an induction heating apparatus 10 is a separate application of applying AC power to the coil assembly 500 for the induction heating apparatus and the coil assembly 500 for the induction heating apparatus. It may include a cooling pump coupled to the power supply and the induction heating coil assembly 500 for supplying the cooling water.
  • the coil assembly 500 for the induction heating apparatus may include a first coil part 100 and a second coil part 200, and the first coil part 100 and the second coil part 200 may include an AC power source. Separate power supply (not shown) for supplying is connected.
  • the first coil unit 100 may be provided in a 'U' shape as a whole, it is preferable to use a highly conductive metal material as a material.
  • the first coil part 100 may use a tarp pitch angle copper wide plate material that is 99% pure copper.
  • One surface of the first coil unit 100 may be provided with a first cooling tube insertion groove 110 drawn inward. At least one of the first cooling tube insertion grooves 110 may be continuously disposed along one surface of the first coil part 100, and may be manufactured by cutting one surface of the first coil part 100, or the first nose. It may be produced at the same time during the production of a portion (100).
  • the first cooling tube 120 may be coupled to the first cooling tube insertion groove 110.
  • the first cooling tube insertion groove 110 may be provided in a shape corresponding to an outer surface of the first cooling tube 120, and the first cooling tube 120 is press-fitted into the first cooling tube insertion groove 110. Can be combined.
  • the method of coupling the first cooling tube to the first cooling tube insertion groove 110 is not limited to the press fit coupling, and various methods commonly used in the art to which the present invention pertains, such as welding, may be adopted.
  • the first coil unit 100 may include a plurality of heating conductors 101 provided alternately with a direction in which the conductive plate P is supplied, and a connection portion 102 connecting one end of the heating conductor 101 to each other.
  • the direction in which the conductive plate material P is supplied is indicated by an arrow and an English letter 'D' in FIG. 2.
  • the plurality of heating conductors 101 may be arranged in parallel with each other, and may include, for example, a first heating conductor 101a and a second heating conductor 101b.
  • heating conductor 101 may be provided with a connecting conductor 102 connecting the two heating conductors 101.
  • the heating conductor 101 and the connecting conductor 102 may be manufactured as separate members and combined by welding or the like, or may be simultaneously formed and integrally formed at the time of manufacture.
  • One surface of the first coil unit 100 specifically, one surface of the heating conductor 101 and the connection conductor 102 conductor may be provided with a first cooling pipe insertion groove 110 drawn inward.
  • the first cooling tube insertion groove 110 may be continuously provided along one surface of the first coil part 100. That is, the first cooling tube insertion groove 110 may be continuously provided on one surface of the first heating conductor 101a, the connecting conductor 102, and the second heating conductor 101b.
  • the method of manufacturing the first cooling tube insertion groove 110 as described above may be used a cutting method.
  • the first cooling pipe insertion groove 110 for coupling the first cooling pipe 120 to the one surface of the first coil part 100 is cut, and the first cooling pipe 120 is press-fitted,
  • the first cooling tube 120 may be tightly coupled to the first coil part 100 at the time of press-fitting, and only some additional soldering and brazing operations are required.
  • the welding work area can be minimized and the heating efficiency can be improved without being affected by the surface resistance which is increased slightly by the welding materials.
  • At least one first cooling tube 120 may be coupled to the first cooling tube insertion groove 110.
  • the first cooling tube 120 may expose a portion of an outer surface of the first cooling tube 120 to the outside. It may be coupled to the insertion groove (110). That is, the first cooling tube 120 may be partially exposed to one surface of the first cooling tube insertion groove 110.
  • the first cooling pipe 120 may be continuously provided on one surface of the first coil part 100 along the first cooling pipe insertion groove 110, and may be provided in a 'U' shape as a whole.
  • first cooling pipe 120 may be connected to a separate cooling pump (not shown), the cooling pump may supply the cooling water to the first cooling pipe (120).
  • the first cooling pipe 120 may cool the heated first coil unit 100.
  • the other end of the first coil unit 100 that is, the end portion that is not provided with the connection conductor 102 may be provided with a coupling portion 130 for coupling with the second coil portion 200 to be described later.
  • the coupling unit 130 may be combined with the coupling unit 230 provided in the second coil unit 200 which will be described later. A detailed description thereof will be described later.
  • the second coil unit 200 may be disposed to face one surface of the first coil unit 100 provided with the first cooling tube insertion groove 110, and may face one surface of the first coil unit 100. It may be provided with a second cooling tube insertion groove 210 drawn inward.
  • a second cooling tube 220 may be coupled to the second cooling tube insertion groove 210.
  • a part of the outer surface of the second cooling tube 220 may be exposed to one surface of the second coil unit 200. Therefore, the exposed outer surface of the first cooling tube 120 and the exposed outer surface of the second cooling tube 220 may be provided to face each other.
  • the second coil unit 200 may include a third heating conductor 201a and a fourth heating conductor respectively opposed to the first heating conductor 101a and the second heating conductor 101b of the first coil unit 100. 201b, wherein the third heating conductor 201a and the fourth heating conductor 201b are connected by the connection conductor 202.
  • the connection conductor 202 may be provided to face the connection conductor 202 of the first coil unit 100.
  • the second coil unit 200 may be provided in the same shape as the first coil unit 100 described above. That is, referring to FIG. 4, the second coil part 200 may be provided symmetrically with the first coil part 200 based on the conductive plate P.
  • the coupling parts 130 and 230 may be coupled to the first coil part 100 and the second coil part 200, respectively, and the first coil part 100 may be coupled by screwing the coupling parts 130 and 230.
  • the second coil unit 200 may be combined.
  • a coupling relationship between the first coil unit 100 and the second coil unit 200 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 2, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 5.
  • coupling portions 130 and 230 may be provided at the other ends of the first coil part 100 and the second coil part 200 in which the connecting conductors 102 and 202 are not provided. have.
  • the coupling parts 130 and 230 are provided on the first heating conductor 101a of the first coil part 100 and the fourth heating conductor 201b of the second coil part 200, or the first coil part.
  • the second heating conductor 101b of the 100 and the third heating conductor 201a of the second coil unit 200 may be provided.
  • the coupling parts 130 and 230 may be provided to protrude toward counterpart heating conductors provided as a pair in any one heating conductor, and a plurality of screw holes 130a may be provided inside.
  • the screw hole 130a is provided with a male screw 131 and a female screw 132 to screw the first coil part 100 and the second coil part 200.
  • the insulating part 140 may be provided between the coupling part 130 of the first coil part 100 and the coupling part 230 of the second coil part 200.
  • the insulating part 140 may be provided as an insulator to prevent the first coil part 100 and the second coil part 200 from being electrically shorted.
  • At least one screw through hole 140a may be provided in the insulating part 140.
  • first and second cooling pipes 120 and 220 may be disposed inside the coupling parts 130 and 230. That is, the cooling tube passing through the heating conductors 101 and 201 may pass through the inside of the coupling parts 130 and 230.
  • the coupling parts 130 and 230 are coupled to the first and second cooling pipes 120 and 220 such that some of the outer surfaces of the first and second cooling pipes 120 and 220 are exposed. It is also possible to combine).
  • the first coil part 100 and the second coil part 200 may be simply without a brazing process of a high welding expert.
  • Some 200 may be combined, and there is an advantage in that replacement and repair are easy.
  • the core 600 may be coupled to the coil assembly 500 for an induction heating apparatus so as to expose the other surface of the second coil unit 200 that does not face the first coil unit 100 to the outside.
  • the body 610 of the core 600 may be provided with a receiving groove 620 that is inserted inward to accommodate the coil unit.
  • the receiving groove 620 may be provided in a 'U' shape as a whole to accommodate the first and second coil parts 100 and 200, and expose the other surface of the second coil part 200 to the outside. .
  • the conductive plate (P) may pass through the other side of the lower side of the second coil unit 200, the coil assembly 500 for induction heating device may be arranged to cross the direction in which the conductive plate is supplied.
  • the coil assembly 500 for the induction heating apparatus may be provided in pairs. That is, two coil assemblies 500 for induction heating devices may be provided to be spaced apart from each other in a pair, and the conductive plate P may pass between the coil assemblies for induction heating devices.
  • the heating efficiency of the conductive plate P is improved.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리는 일면에 내측으로 인입된 제1 냉각관 삽입홈이 구비된 제1 코일부, 상기 제1 냉각관 삽입홈에 외면 중 일부가 노출되도록 결합되는 제1 냉각관, 상기 제1 냉각관 삽입홈이 구비된 상기 제1 코일부의 일면에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 코일부의 일면과 대향하는 일면에 내측으로 인입된 제2 냉각관 삽입홈이 구비된 제2 코일부 및 상기 제2 냉각관 삽입홈에 외면 중 일부가 노출되도록 결합되는 제2 냉각관을 포함할 수 있다.

Description

유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치
본 발명은 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치에 관한 것이다.
유도가열 장치란 강력한 교류자기장을 형성하여 전자기 유도로 피가열부재 내에 유도전류를 야기하여 피가열부재를 가열하는 장치이다.
강판 등의 도전성 판재를 가열하기 위한 유도가열 장치는 일반적으로 종단 가열 코일(LF) 방식과 횡단 가열 코일(TF) 방식의 2 가지로 나누어진다. 종단 가열 코일 방식은 가열 코일이 도전성 판재 주위를 둘러싸고 가열 코일에 흐르는 유도 전류가 피가열부재의 길이 방향으로 자속을 발생시키는 방식이며, 횡단 가열 코일 방식은 양쪽의 가열 코일에 흐르는 자속을 도전성 판재가 횡단하도록 하여서 도전성 판재의 평면에 유도 전류를 발생시켜서 가열하는 방식이다.
종단 가열 코일 방식은 얇은 소재를 가열할 때 높은 주파수를 필요로 하므로 가열하기가 쉽지 않으나, 횡단 가열 코일 방식은 종단 가열 코일 방식에 비하여 더 낮은 주파수에서도 가열 효율이 높다.
횡단 가열 코일 방식에서 가열 효율을 높이기 위해서는 가열 코일과 도전성 판재 사이의 간극이 좁아야 하고, 가열 코일의 종단면적을 넓게 설계해야 한다.
가열 코일을 일반적인 변압기로 본다면 변압기 특성상 코일 양단의 전압은 코일의 턴 수와 비례한다. 코일의 턴 수가 많아질 수록 인가 전압도 상승하며, 따라서 높은 전압으로 인하여 코일 몸통이라 할 수 있는 권선 간의 절연체 파괴와 같은 문제가 발생한다. 동일 전력에서 전압과 전류는 반비례 관계에 있으므로, 코일의 턴 수를 낮춰서 코일 전압을 감소시키고 전류를 증가시키는 방법으로 코일을 보호하면서 도전성 판재에 에너지를 전달하는 것이 바람직하다.
한편, 코일의 제작 시 초대용량 장비의 경우에 동파이프만을 이용하여 코일을 제작하면 높은 발열량을 해결하기 위하여 코일의 중간부분 마다 다시 냉각수가 인출입되는 라인을 추가로 배치하여야 하므로 많은 용접 작업이 요구된다. 용접부위가 늘어나면 누수 사고가 빈번하여지고, 대전류가 흐르는 장비의 특성상 매우 큰 아크 소손으로 이어질 수도 있어서 심각한 정도의 복구 비용의 문제점이 발생할 수도 있다.
도 1은 종래기술에 의한 가열코일을 나타내는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 가열코일은 코일과 냉각관이 일체로 되어있는 단순 공심형으로서 발열량이 많고 코일의 종단면적이 작을 수 밖에 없으며, 코일의 중간에 냉각수 인출입 라인이 추가로 배치되므로 중간 냉각수를 분기하기 위한 용접 작업을 필요로 한다. 따라서 누수 사고가 빈번하고, 전류가 용접부위로 흐르게 되어 표면저항의 영향을 받게 되며 잦은 아크 소손의 원인이 된다.
본 발명은 코일의 종단면적이 향상되고, 냉각수의 누수를 방지할 수 있는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리는 일면에 내측으로 인입된 제1 냉각관 삽입홈이 구비된 제1 코일부, 상기 제1 냉각관 삽입홈에 외면 중 일부가 노출되도록 결합되는 제1 냉각관, 상기 제1 냉각관 삽입홈이 구비된 상기 제1 코일부의 일면에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 코일부의 일면과 대향하는 일면에 내측으로 인입된 제2 냉각관 삽입홈이 구비된 제2 코일부 및 상기 제2 냉각관 삽입홈에 외면 중 일부가 노출되도록 결합되는 제2 냉각관을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부는 서로 나란하게 배치되는 복수개의 가열도체및 상기 복수개로 구비되는 가열도체의 일단부를 연결하는 연결도체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 코일부의 가열도체 및 연결도체는 상기 제2 코일부의 가열도체 및 연결도체에 대향하게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관은 가열도체 및 연결도체에 연속적으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부의 상기 가열도체의 타단부에는 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부의 결합을 위한 결합부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 코일부의 가열도체는 제1 가열도체와 제2 가열도체를 포함하고 상기 제2 코일부의 가열도체는 상기 제1 가열도체 및 상기 제2 가열도체에 각각 대향하는 제3 가열도체 및 제4 가열도체를 포함하며, 상기 결합부는 상기 제1 가열도체의 타단부와 상기 제4 가열도체의 타단부 또는 제2 가열도체의 타단부와 상기 제3 가열도체의 타단부에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부에 구비되는 결합부는 나사결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 코일부에 구비되는 결합부와 상기 제2 코일부에 구비되는 결합부 사이에는 절연부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관은 상기 결합부의 내측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 냉각관 삽입홈 및 상기 제2 냉각관 삽입홈은 각각 상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관의 외면에 대응하는 형상으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관은 각각 상기 제1 냉각관 삽입홈 및 상기 제2 냉각관 삽입홈에 압입 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치는 본 발명의 실시예들에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리, 상기 제1 코일부 및 제2 코일부에 결합되어 교류전원월 공급하는 전원장치 및 상기 제1 및 제2 냉각관에 결합되어 냉각수를 공급하는 냉각펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치에서 상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리는 한 쌍이 서로 이격되게 구비되고, 도전성 판재는 상기 한 쌍의 유도 가열장치용 코일 어셈블리 사이를 통과할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치에서 상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리는 상기 도전성 판재의 길이방향과 엇갈리도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 유도 가열 장치는 코일의 용접부위가 감소되어 가열 효율이 향상되고 누수를 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 가열 코일을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리의 개략 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'에 따른 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치용 코일 어셈블리에서 코어가 분리된 상태의 유도 가열 장치의 개략 측면도이다.
도 5는 도 2의 B부분의 개략 확대도이다.
도 6은 도 5의 C-C'에 따른 개략 단면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 개략 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A'에 따른 개략 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에서 코어가 분리된 상태의 유도 가열 장치의 개략 측면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)와 상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)에 교류전원을 인가하는 별도의 전원 장치 및 상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)에 결합되어 냉각수를 공급하는 냉각펌프를 포함할 수 있다.
유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)는 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 코일부(100) 및 제2 코일부(200)에는 교류전원을 공급하는 별도의 전원장치(미도시)가 연결된다.
제1 코일부(100)는 전체적으로 'U'자 형상으로 구비될 수 있으며 재질로는 도전성이 높은 금속물질을 사용하는 것이 바람직하다. 일예로서 상기 제1 코일부(100)는 순도 99%의 전기동인 타프피치 각동 광폭판 재질을 사용할 수 있다.
상기 제1 코일부(100)의 일면에는 내측으로 인입된 제1 냉각관 삽입홈(110)이 구비될 수 있다. 상기 제1 냉각관 삽입홈(110)은 제1 코일부(100)이의 일면을 따라 적어도 하나가 연속적으로 배치될 수 있으며, 제1 코일부(100)의 일면을 절삭하여 제작되거나, 제1 코일부(100)의 제작 시 동시에 제작될 수도 있다.
제1 냉각관 삽입홈(110)에는 제1 냉각관(120)이 결합될 수 있다. 여기서 상기 제1 냉각관 삽입홈(110)은 제1 냉각관(120)의 외면에 대응하는 형상으로 구비될 수 있으며, 제1 냉각관(120)은 제1 냉각관 삽입홈(110)에 압입 결합될 수 있다. 다만, 제1 냉각관을 제1 냉각관 삽입홈(110)에 결합하는 방법은 압입 결합으로 제한되는 것은 아니며, 용접 등 본 발명이 속하는 기술분야에서 통용되는 다양한 방법이 채택될 수 있다.
제1 코일부(100)는 일예로서, 도전성 판재(P)가 공급되는 방향과 엇갈리게 구비되는 복수개의 가열도체(101) 및 상기 가열도체(101)의 일단부를 연결하는 연결부(102)를 포함할 수 있다. 여기서, 도전성 판재(P)가 공급되는 방향을 도 2에 화살표 및 영문자 'D'로 표시하였다.
가열도체(101)는 복수개가 서로 나란하게 배치될 수 있으며 일예로서 제1 가열도체(101a)와 제2 가열도체(101b)를 포함할 수 있다.
가열도체(101)의 일단부에는 두 개의 가열도체(101)를 연결하는 연결도체(102)가 구비될 수 있다. 여기서 상기 가열도체(101) 및 연결도체(102)는 별개의 부재로 제작되어 용접 등의 방법으로 결합되거나, 제조 시 동시에 성형되어 일체로 구비될 수도 있다.
제1 코일부(100)의 일면, 구체적으로 가열도체(101)와 연결도체(102)도체의 일면에는 내측으로 인입된 제1 냉각관 삽입홈(110)이 구비될 수 있다. 상기 제1 냉각관 삽입홈(110)은 제1 코일부(100)의 일면을 따라 연속적으로 구비될 수 있다. 즉, 제1 냉각관 삽입홈(110)은 제1 가열도체(101a), 연결도체(102) 및 제2 가열도체(101b)의 일면에 연속적으로 구비될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 제1 냉각관 삽입홈(110)을 제작하는 방법은 절삭가공법이 사용될 수 있다. 이와 같이 제1 코일부(100)의 일면에 미리 제1 냉각관(120) 결합을 위한 제1 냉각관 삽입홈(110)을 절삭가공하고, 제1 냉각관(120)을 압입결합하는 경우, 압입 시에 제1 냉각관(120)을 제1 코일부(100)에 빈틈없이 결합할 수 있고, 약간의 추가적인 솔더링 및 브레이징 작업만을 필요로한다.
따라서, 용접 작업부위가 최소화되고, 용접 재료들로 인해 미소 증가하게되는 표면저항의 영향을 받지 않아서 가열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전류가 냉각관의 용접부로 흐르는 정도가 최소화되므로 내부 누수에 따른 위험이 감소하게 되며, 철강 공정라인과 같은 열악한 확경에서 코일부의 사용 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 냉각관 삽입홈(110)에는 적어도 하나의 제1 냉각관(120)이 결합될 수 있으며, 이때, 제1 냉각관(120)은 외면 중 일부가 외부로 노출되도록 상기 제1 냉각관 삽입홈(110)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 제1 냉각관(120)은 제1 냉각관 삽입홈(110)의 일면으로 외면 중 일부가 노출될 수 있다. 이때, 제1 냉각관(120)은 제1 냉각관 삽입홈(110)을 따라 제1 코일부(100)의 일면에 연속적으로 구비될 수 있으며, 전체적으로 'U'자 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 제1 냉각관(120)은 별도의 냉각펌프(미도시)에 연결될 수 있으며, 냉각펌프는 제1 냉각관(120)으로 냉각수를 공급할 수 있다.
따라서, 제1 코일부(100)가 가열된 경우 제1 냉각관(120)은 가열된 제1 코일부(100)를 냉각시킬 수 있다.
한편, 제1 코일부(100)의 타단, 즉, 연결도체(102)가 구비되지 않은 단부에는 후술할 제2 코일부(200)와의 결합을 위한 결합부(130)가 구비될 수 있다.
상기 결합부(130)는 후술할 제2 코일부(200)에 구비되는 결합부(230)와 결합될 수 있는데 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
제2 코일부(200)는 제1 냉각관 삽입홈(110)이 구비된 제1 코일부(100)의 일면에 대향되도록 배치될 수 있으며, 제1 코일부(100)의 일면에 대향하는 일면에는 내측으로 인입된 제2 냉각관 삽입홈(210)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 냉각관 삽입홈(210)에는 제2 냉각관(220)이 결합될 수 있다. 이때, 제2 냉각관(220)의 외면 중 일부가 제2 코일부(200)의 일면으로 노출될 수 있다. 따라서, 제1 냉각관(120)의 노출된 외면과 제2 냉각관(220)의 노출된 외면은 서로 대향되게 구비될 수 있다.
제2 코일부(200)는 일예로서, 제1 코일부(100)의 제1 가열도체(101a)와 제2 가열도체(101b)에 각각 대향하는 제3 가열도체(201a)와 제4 가열도체(201b)를 포함할 수 있으며, 상기 제3 가열도체(201a)와 제4 가열도체(201b)는 연결도체(202)에 의해 연결된다. 물론 상기 연결도체(202)는 제1 코일부(100)의 연결도체(202)에 대향하게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제2 코일부(200)는 전술한 제1 코일부(100)와 동일한 형상으로 구비될 수 있다. 즉, 도 4를 참조하면, 상기 제2 코일부(200)는 도전성 판재(P)를 기준으로 제1 코일부(200)와 대칭으로 구비될 수 있다.
따라서, 제2 코일부(200)의 상세 구성에 대한 설명은 생략하고, 전술한 제1 코일부(100)의 상세 구성에 대한 설명으로 갈음한다.
한편, 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)는 각각 결합부(130, 230)가 결합될 수 있으며, 상기 결합부(130, 230)가 나사결합됨으로써 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)는 결합될 수 있다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)의 결합관계에 대해 설명한다.
도 5는 도 2의 B부분 확대도이고, 도 6은 도 5의 C-C'에 따른 개략 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 코일부(100) 및 제2 코일부(200)의 연결도체(102, 202)가 구비되지 않은 타단부에는 결합부(130, 230)가 구비될 수 있다.
이때, 상기 결합부(130, 230)는 제1 코일부(100)의 제1 가열도체(101a)와 제2 코일부(200)의 제4 가열도체(201b)에 구비되거나, 제1 코일부(100)의 제2 가열도체(101b) 및 제2 코일부(200)의 제3 가열도체(201a)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 결합부(130, 230)는 어느 한 가열도체에서 쌍으로 구비되는 상대방 가열도체를 향해 돌출 구비될 수 있으며, 내측에는 복수개의 나사홀(130a)이 구비될 수 있다.
상기 나사홀(130a)에는 수나사(131) 및 암나사(132)가 구비되어 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)를 나사결합시킨다.
여기서, 상기 제1 코일부(100)의 결합부(130)와 제2 코일부(200)의 결합부(230) 사이에는 절연부(140)가 구비될 수 있다. 상기 절연부(140)는 절연체로 구비되어 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)가 전기적으로 단락되는 현상을 방지할 수 있다. 상기 절연부(140)에는 적어도 하나의 나사 통과홀(140a)가 구비될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 냉각관(120, 220)은 결합부(130, 230)의 내측에 배치될 수 있다. 즉, 가열도체(101, 201)를 통과한 냉각관은 결합부(130, 230)의 내측을 통과할 수 있다.
다만, 가열도체(101, 201)와 마찬가지로 제1 및 제2 냉각관(120, 220)의 외면 중 일부가 노출되도록, 제1 및 제2 냉각관(120, 220)을 결합부(130, 230)에 결합시키는 것도 가능하다.
상기와 같이 결합부(130)를 통해 제1 코일부(100) 및 제2 코일부(200)를 나사 결합시킴으로써 고도의 용접 숙련자의 브레이징 공정없이 간단하게 제1 코일부(100)와 제2 코일부(200)를 결합시킬 수 있으며, 교체 및 수리가 용이하다는 장점이 있다.
한편, 코어(600)는 제2 코일부(200)의 제1 코일부(100)와 대향하지 않는 타면을 외부로 노출하도록 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)에 결합될 수 있다.
일예로서, 상기 코어(600)의 바디부(610)에는 내측으로 인입되어 상기 코일부를 수용하는 수용홈(620)이 구비될 수 있다. 여기서 상기 수용홈(620)은 전체적으로 'U'자 형상으로 구비되어 제1 및 제2 코일부(100, 200)를 수용할 수 있으며, 상기 제2 코일부(200)의 타면을 외부로 노출시킨다.
여기서, 도전성 판재(P)는 제2 코일부(200)의 타면 하측을 통과할 수 있으며, 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)는 도전성 판재가 공급되는 방향과 엇갈리도록 배치될 수 있다.
뿐만아니라, 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 즉, 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)는 두 개가 한 쌍으로 서로 이격되게 구비될 수 있으며, 도전성 판재(P)는 상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 사이를 통과할 수 있다.
이와 같이 도전성 판재(P)의 양면에 유도 가열 장치용 코일 어셈블리(500)를 배치하는 경우 도전성 판재(P)의 가열효율은 향상된다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

Claims (14)

  1. 일면에 내측으로 인입된 제1 냉각관 삽입홈이 구비된 제1 코일부;
    상기 제1 냉각관 삽입홈에 외면 중 일부가 노출되도록 결합되는 제1 냉각관;
    상기 제1 냉각관 삽입홈이 구비된 상기 제1 코일부의 일면에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 코일부의 일면과 대향하는 일면에 내측으로 인입된 제2 냉각관 삽입홈이 구비된 제2 코일부; 및
    상기 제2 냉각관 삽입홈에 외면 중 일부가 노출되도록 결합되는 제2 냉각관;을 포함하는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부는 서로 나란하게 배치되는 복수개의 가열도체및 상기 복수개로 구비되는 가열도체의 일단부를 연결하는 연결도체를 포함하는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 코일부의 가열도체 및 연결도체는 상기 제2 코일부의 가열도체 및 연결도체에 대향하게 구비되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관은 가열도체 및 연결도체에 연속적으로 구비되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부의 상기 가열도체의 타단부에는 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부의 결합을 위한 결합부가 구비되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 코일부의 가열도체는 제1 가열도체와 제2 가열도체를 포함하고 상기 제2 코일부의 가열도체는 상기 제1 가열도체 및 상기 제2 가열도체에 각각 대향하는 제3 가열도체 및 제4 가열도체를 포함하며, 상기 결합부는 상기 제1 가열도체의 타단부와 상기 제4 가열도체의 타단부 또는 제2 가열도체의 타단부와 상기 제3 가열도체의 타단부에 구비되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부에 구비되는 결합부는 나사결합되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 코일부에 구비되는 결합부와 상기 제2 코일부에 구비되는 결합부 사이에는 절연부가 구비되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관은 상기 결합부의 내측에 배치되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각관 삽입홈 및 상기 제2 냉각관 삽입홈은 각각 상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관의 외면에 대응하는 형상으로 구비되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 냉각관 및 상기 제2 냉각관은 각각 상기 제1 냉각관 삽입홈 및 상기 제2 냉각관 삽입홈에 압입 결합되는 유도 가열 장치용 코일 어셈블리.
  12. 제1 항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 유도 가열 장치용 코일 어셈블리;
    상기 제1 코일부 및 제2 코일부에 결합되어 교류전원을 공급하는 전원장치; 및 상기 제1 및 제2 냉각관에 결합되어 냉각수를 공급하는 냉각펌프;를 포함하는 유도 가열 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리는 한 쌍이 서로 이격되게 구비되고, 도전성 판재는 상기 한 쌍의 유도 가열장치용 코일 어셈블리 사이를 통과하는 유도 가열 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 유도 가열 장치용 코일 어셈블리는 상기 도전성 판재가 공급되는 방향과 엇갈리도록 배치되는 유도 가열 장치.
PCT/KR2015/013268 2015-04-16 2015-12-04 유도 가열 장치용 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치 Ceased WO2016167439A1 (ko)

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