<특허정보>고주파 가열기에 적용되는 수냉식 ‘변류기’

[산업일보]
발명자: 유병선
공개번호: 특2003-0074960
공개일자: 2003년 09월 22일
출원번호: 10-2002-0013984
출원일자: 2002년 03월 15일


작동시간 지속 및 고효율/신뢰성 확충

열처리를 할때 보통 온도에 의해 존재하는 상의 종류나 배합이 변하는 재료를 이용하는 데. 금속이 이에 적합하다. 이와 관련된 대표적인 설비가 유도가열설비이며 이는 현재 국내에서 상당히 많은 부분에 응용되고 있다.

기존 제품에서는 고주파 가열기기 중 정합용 변합기의 효율이 매우 중요하다. 실제로 고주파 가열기를 사용하는 데 있어, 정합용 변압기에서 발생되는 열 손실이 매우 크며 더욱이 이때 발생되는 열이 식을 때까지 기다려야 하는 공정상의 로스가 발생된다. 이는 실제 자동화 되고 있는 산업현장에서 공장 전체의 시간손실을 가져오는 문제점으로 지적받고 있다.

구조 및 작용



다음 내용은 상용교류 전원을 입력받아 주파수 변환 동작을 수행하는 콘버터와, 상기 콘버터에서 주파수 변환되어진 전원을 입력받아 감압을 수행해 전류량을 증가시키는 변류기, 평할콘덴서, 전원을 입력받아 가열작업을 수행하는 고주파 가열기에 관한 것이다.
특히, 냉각수 순환을 위한 펌핑 수단을 구비하고 있는 냉각수 순환장치와 상기 변류기의 권선코일을 동관으로 대치하고, 상기 동관과 컨버터의 출력전원을 연결시키기 위해 유체가 흐를 수 있는 관이 형성돼 있다.
내부 형성관의 일측이 변압기 권선의 일단과 연결되며 도체형 냉각수 순환 연결부 및 상기 도체형 냉각수 순환 연결부, 냉각수 순환관간 연결은 동관이다. 또 상기 냉각수 순환장치의 냉각수 순환관은 부도체로 형성되는 것을 특징으로 하고 고주파 가열기에 적용되는 수냉식 변압기를 구비함으로써 기존 고열이 변류기에서 발열됨에 따라 그 작동시간을 지속시킬 수 없었던 점을 해소한다. 고주파 가열기를 작업자가 원하는 시간만큼 지속시킬 수 있으므로 작업효율과 생산성 향상 및 고주파 가열기의 신뢰성을 확보할 수 있다.

기존 기술에서 발생되는 문제점의 근본 원인은 변류기의 변류 동작 시 자체에서 발생되는 열로 인해 과열되는 현상이다. 이에 따라 변류기의 과열현상을 억제할 수 있는 수단이 절실했다.
또 그간 냉각방식이 공랭식이었기 때문에 변류기에서 발생되는 열을 빠르게 식혀주지 못해, 공랭식의 냉각방식을 수냉식으로 전환했다.


원리와 효과



기존 변류기의 1차 전선 코일을 동관(241)으로 대치하고 , 동관과 컨버터(210)의 출력전원을 연결시키기 위해 임의의 도체이며 내부에 유체가 흐를 수 있는 관을 형성했다. 또 내부 형성관의 일측이 변압기의 1차측 권선의 일단과 연결된다. 아울러 내부 형성관의 일측이 냉각수 순환장치의 냉각수 순환관(243)에 연결되는 도체형 냉각수 순환 연결부가 구비된다. 상기 도체형 냉각수 순환 연결부(242)와 냉각수 순환장치(240)의 냉각수 순환관(243)연결은 역시 동관으로 연결되며 순환장치/관은 부도체로 형성된다.

이 같은 원리는 도파관의 원리로 도체로 형성돼 있는 관의 내부면 혹은 외부면에 흐르는 전류는 외부면 혹은 내부면에 흐르지 않는다는 이론에 기초한 것이다.
또 도체형 냉각수 순환연결부에 인가되는 전류는 실제로 도체형 냉각수 순환 연결부와 냉각수 순환장치의 냉각수 순환관 사이에 연결돼 있는 동관을 따라 흐를 수 있는 경로가 형성되지만 상기 냉각수는 순환장치의 냉각수 순환관이 부도체로 형성됨에 따라 실제적인 전류의 흐름은 발생되지 않는다.

고주파 가열기에 적용되는 수냉식 변압기를 제공하면 고열이 변류기에서 발열됨에 따라 그 작동시간을 지속시틸 수 없었던 고주파 가열기를 작업자가 원하는 시간만큼 지속시킬 수 있다. 작업효율과 생산성 향상은 물론, 고주파 가열기의 신뢰성 역시 확보할 수 있다.



도면 2 단락용 개폐장치의 구성도
도면 5 본 발명에 따른 고주파 가열기에 적용되는 수냉식 변류기의 구성 예시도.


자료제공: 렉스 국제특허법률사무소 TEL : 553-4366~7
정리: 미디어다아라 이루리 기자/roori@daara.co.kr