KR102703162B1 - 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양면이 가열되어 합지되기 위한 피가열재, 상기 피가열재의 양측면에 각각 마주보도록 한쌍으로 이격 배치되고 상기 피가열재와 마주보는 일면에 근접하도록 돌출되는 코일 부재 및 상기 돌출된 각각의 코일 부재의 일면을 따라 근접하도록 형성되고 각각의 코일의 내측을 관통하여 하우징 커버까지 형성되는 코어 부재를 포함하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일을 제공한다.

Description

높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일{INDUCTION HEATING COIL INCLUDING CORE MEMBERS OF DIFFERENT HEIGHT EACH OTHER FOR UNIFORM HEATING ALONG WIDTH DIRECTION}

본 발명은 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 자속 밀도 및 냉각 효율을 극대화할 수 있는 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일에 관한 것이다.

피가열재의 고주파 전류에 의한 유도 가열은, 담금질을 비롯하여 열처리를 하기 위하여 널리 사용되고 있다. 강판이나 알루미늄 판 등의 철이나 비철의 박판의 제조 과정에서 재질을 제어하는 목적과, 가열 속도를 증가시켜 생산성의 향상이나 생산량을 자유로이 조정하는 목적 등으로, 종래의 가스 가열이나 전기 가열에 의한 간접 가열을 대체하는 가열 방식으로서 사용되고 있다.

피가열재를 유도 가열하는 경우에는, 크게 2가지 방식이 있다. 하나는, 피가열재의 주위를 둘러싼 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 하여, 발생한 자속이 금속판의 폭 방향을 관통하고, 피가열재의 단면 내에 유도 전류를 발생시켜 가열하는 이른바 LF(종단 자속 가열) 방식으로 불리는 유도 가열 방식이고, 다른 하나는, 피가열재를 코일들 사이에 배치하고, 코일에 전류를 인가하여 발생된 자속이 피가열재를 횡단하여 통과함으로써, 금속판의 평면에 유도 전류를 발생시켜 유도 가열하는 TF(횡단 가열) 방식이다.

LF 방식의 유도 가열은 온도 분포의 균일성이 양호하지만, 발생하는 유도 전류는 판 단면 내를 순환하는데, 전류 침투 깊이의 관계로부터, 피가열재의 두께가 얇은 경우에는 전원의 주파수를 높게 하지 않으면 유도 전류가 발생하지 않고, 더욱이, 비자성재 또는 자성재이더라도 퀴리점 온도를 넘은 것은 전류의 침투 깊이가 깊어지기 때문에, 판 두께가 얇은 것은 가열을 할 수 없다고 하는 과제가 있다.

한편, TF 방식의 유도 가열은, 자속이 피가열재의 평면을 관통하므로, 피가열재의 두께나 자성·비자성의 구별 없이 가열할 수 있다는 특징, 또는 자기 저항코일을 이용함으로써 누설 자속을 적게 할 수 있고, 피가열재의 양단에 대향하여 배치된 코일들 사이에 자속을 집중시키는 것이 가능하므로 가열 효율이 높다는 특징이 있다.

그러나 TF 방식의 유도 가열은 온도 분포의 불균일이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 더욱이, TF 방식의 유도 가열을 판재 가열 라인에 적용할 경우, 폭 방향 온도가 불균일하며, 양 끝 엣지가 과열되며 대응이 어렵다는 결점이 있다.

특히, 종래의 TF방식은 자체적으로 발생되는 열에 의하여 효율이 저하되는 문제점이 발생되었다. 코일에 전류가 인가되어 자력이 발생되면 코일 그 자체도 점점 가열되게 되고 그 결과 피가열재를 횡단하는 자력이 점점 감소하게 되는데 이는 시간이 지날수록 발생되는 열이 점점 높아짐으로써 피가열재를　유도가열　시 효율이 저하되는 문제가 있다.

한국공개특허 10-2020-0075662(2020.06.26. 공개) 한국등록특허 10-2031865(2019.10.15. 공고)

본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 폭 방향 온도 불균일을 해소하고 효율을 높이기 위해 자속 밀도 및 냉각 효율을 극대화할 수 있는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일은 양면이 가열되어 합지되기 위한 피가열재, 상기 피가열재의 양측면에 각각 마주보도록 한쌍으로 이격 배치되고 상기 피가열재와 마주보는 일면에 근접하도록 돌출되는 코일 부재 및 상기 돌출된 각각의 코일 부재의 일면을 따라 근접하도록 형성되고 각각의 코일의 내측을 관통하여 하우징 커버까지 형성되는 코어 부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일은 양면이 가열되어 합지되기 위한 피가열재, 상기 피가열재를 사이에 두고 일 방향으로 이격되게 배치되는 한쌍의 코어 부재 및 각각 상기 코어 부재의 양측면을 감싸도록 구비된 한쌍의 코일 부재를 포함하고, 상기 코일 부재는, 상기 코어 부재의 일 방향의 일측면과 타측면을 감싸는 일측과 타측이 상기 한쌍의 코어 부재가 배치되는 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 각각의 코일 부재는 상기 각각의 코어 부재를 중심으로 각각의 내측홈의 내측면과 상기 코어 부재의 외측면을 따라 적어도 1회 이상 권취될 수 있다.

상기 코일 부재의 일부에 형성되는 냉각 유로를 포함할 수 있다.

피가열재 측으로 두꺼운 두께를 갖도록 단턱지게 형성되는 보강부 및 상기 보강부의 두께보다 얇은 두께로 형성되는 지지부를 포함하고, 상기 코일 부재는 일부에 형성되는 은재질 또는 은도금을 포함할 수 있다.

상기 코어 부재는 냉각 공기 유로가 형성되도록 이격되는 간극을 포함할 수 있다.

상기 코일 부재의 돌출된 부분과 인접하는 코어 부재를 감싸도록 형성되는 절연 부재를 포함할 수 있다.

상기 코일 부재의 길이 방향을 따른 일단에 형성되는 전원 공급부 단자 및 냉매 공급부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일은 양면이 가열되어 합지되기 위한 피가열재, 상기 피가열재를 사이에 두고 일 방향으로 이격되게 배치되는 한쌍의 코어 부재 및 각각 상기 코어 부재의 양측면을 감싸도록 구비된 한쌍의 코일 부재;를 포함하고, 상기 코어 부재는, 상기 피가열재와 이격되게 배치되되, 적어도 일부가 상기 피가열재 측으로 돌출되게 형성되어 상기 피가열재에 절연 부재를 매개로 접촉되는 접촉 단부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일에 의하면 피가열재에 인접하는 코일의 접촉 단부가 피가열재의 폭 방향을 따라 일측 모서리로 편심되도록 배치됨과 동시에 단부가 두껍게 형성되므로 가열 부위에 대한 자속 밀도를 극대화함으로써 가열 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 코일 부재의 피가열재와의 접촉 부위에서 발생하는 하중을 효과적으로 분산시켜 내구성을 증대시킬 수 있다.

또한, 코어 부재 및 코일 부재 자체의 발열량을 감소시키고, 가열된 코어 부재 및 코일 부재를 효과적으로 냉각시킴으로써 코어의 소손을 방지하여 내구성이 개선될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일의 어느 일측의 코어 부재와 코일 부재를 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일의 어느 일측의 코일 부재를 나타낸 정면도이다.
도 6은 도 5의 배면도이다.
도 7은 도 5의 내부의 냉각 유로를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 1의 I-I' 선을 따른 단면도이다.
도 9는 도 1의 II-II' 선을 따른 단면도이다.
도 10은 도 1의 III-III' 선을 따른 단면도에 피가열재가 마련된 상태를 나타낸 것이다.
도 11은 도 10의 코일 부재의 접촉 단부가 피가열재에 접촉된 상태를 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일의 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일의 어느 일측의 코어 부재와 코일 부재를 분리하여 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일의 어느 일측의 코일 부재를 나타낸 정면도이고, 도 6은 도 5의 배면도이고, 도 7은 도 5의 내부의 냉각 유로를 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 1의 I-I' 선을 따른 단면도이고, 도 9는 도 1의 II-II' 선을 따른 단면도이고, 도 10은 도 1의 III-III' 선을 따른 단면도에 피가열재가 마련된 상태를 나타낸 것이며, 도 11은 도 10의 코일 부재의 접촉 단부가 피가열재에 접촉된 상태를 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일은 한 쌍의 하우징(100), 장착홈(100a), 코어 부재(200), 내측홈(201), 코일 부재(300) 및 냉각 유로(311, 321, 331)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 코어 부재(200) 및 코일 부재(300)가 내장될 수 있도록 일측면이 개구되어 소정의 공간을 구비하고, 상기 개구되는 일측면은 하우징 커버(101)에 의해 밀폐되도록 한다.

하우징(100)은 상호 마주보도록 이격되는 한 쌍으로 구비될 수 있는데, 각각의 하우징(100)은 다각형 형상의 횡단면으로 소정 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

이하 설명되는 피가열재(M)는 스택-파우치형 배터리를 의미할 수 있고, 이러한 스택-파우치형 배터리의 파우치의 폭방향 양측 모서리가 합지되어 밀폐되도록 실링되는 실링부가 길이 방향을 따라 양측의 폭이 가열되어 밀착되는 것이다.

한 쌍의 하우징(100)은 내측에 배치되는 피가열재(M)를 향하여 내측으로 가압됨으로써 피가열재(M)에 자속을 통과시켜 가열하게 된다. 여기서, 하우징(100)의 마주보는 면이 위치하는 공간을 내측으로 정의하고, 상기 하우징(100)의 내측을 중심으로, 한 쌍의 하우징(100)의 내측의 반대측인 바깥을 외측으로 정의한다.

한 쌍의 하우징(100)은 도시하지 않았지만 한 쌍의 각각의 외측면에 연결되어 내측으로 가압하기 위한 구동 실린더가 배치될 수 있고, 상기 구동 실린더에 의해 한 쌍의 하우징(100)이 피가열재(M)에 근접하는 방향 및 이격되는 방향을 따라 이동될 수 있다.

이하, 설명의 편의를 위해 어느 일측의 하우징(100)의 장착홈(100a)에 코어 부재(200) 및 코일 부재(300)가 안착되는 것으로 설명되나, 타측의 하우징(100)에도 동일한 형상의 코어 부재(200) 및 코일 부재(300)가 안착되는 것으로 이해되어야 한다. 다만, 한 쌍의 하우징(100) 및 그 내부에 배치되는 코어 부재(200) 및 코일 부재(300)는 한 쌍의 하우징(100)의 사이 공간 또는 피가열재(M)를 기준으로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 코어 부재(200)는 한 쌍으로 이루어져 한 쌍의 하우징(100)에 각각 안착된다. 즉, 코어 부재(200)는 피가열재(M)를 사이에 두고 일 방향으로 이격되게 배치된다. 또한, 코일 부재(300)는 한 쌍으로 이루어져 각각이 코어 부재(200)의 양측면을 감싸도록 구비된다. 이러한 코일 부재(300)는 연속적인 소정 길이를 갖는 어느 하나의 부재가 연속적으로 절곡되면서 코어 부재(200)에 적어도 1회 이상 권취되도록 형성될 수 있으나, 코일 부재(300)의 권취된 상태의 위치에 따라 각각 제1 코일(310), 제2 코일(320), 제3 코일(330) 및 제4 코일(340)로 구분하여 설명한다.

즉, 코일 부재(300)는 코어 부재(200)의 길이 방향을 따라 형성되되, 코어 부재(200)의 외측면에 면접촉되는 제1 코일(310), 제1 코일(310)의 길이 방향을 따른 단부에 연결되고, 내측홈(201)에 안착된 상태로 내측홈(201)의 길이 방향을 따라 형성되는 제2 코일(320) 및 제2 코일(320)의 길이 방향을 따른 단부에 연결되고, 제2 코일(320)의 외측면에 근접하게 배치된 상태로 코어 부재(200)의 길이 방향을 따라 형성되는 제3 코일(330)을 포함할 수 있다.
다시 말해서, 코일 부재(300)는 코어 부재(200)의 일 방향의 일측면과 타측면을 감싸는 일측과 타측이 한쌍의 코어 부재(200)가 배치되는 방향을 따라 배치된다. 한쌍의 코어 부재(200)는 상하 방향으로 이격되고 그 사이에 피가열재(M)가 배치된다. 그리고, 코일 부재(300)는 코어 부재(200)의 상측과 하측에 배치된다. 구체적으로, 도 11을 참조하면, 제1 코일(310)이 코어 부재(200)의 하측면의 적어도 일부를 감싸며 제2 코일(320)과 연결될 수 있고, 제2 코일(320)이 코어 부재(200)의 상측면의 적어도 일부를 감싼다. 또한, 제3 코일(330)이 제1 코일(310)의 하측에 배치되며 제4 코일(340)과 연결될 수 있고, 제4 코일(340)의 적어도 일부가 제2 코일(320)의 상측에 배치될 수 있다. 즉, 제4 코일(340), 제2 코일(320), 제1 코일(310) 및 제3 코일(330)은 상하 방향을 따라 배치됩니다.

장착홈(100a)은 하우징(100)의 내측면에 각각의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.

장착홈(100a)은 하우징(100)의 내측면이 파인 홈으로 형성됨으로써 후술하는 바와 같이 코어 부재(200) 및 코일 부재(300)가 안착될 수 있는 공간을 의미할 수 있다.

코어 부재(200)는 장착홈(100a)에 안착되도록 형성될 수 있다. 즉, 코어 부재(200)는 장착홈(100a)의 공간을 채우도록 형성될 수 있으므로 다양한 횡단면 형상을 갖고 하우징(100)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.

코어 부재(200)는 하우징(100)의 내측을 향하여 개방되는 개구부(200a)를 구비할 수 있다. 개구부(200a)는 코어 부재(200)의 길이 방향을 따라 형성되는데, 개구부(200a)의 길이 방향을 따라 절곡부(210)가 형성될 수 있다. 절곡부(210)는 코일 부재(300)의 내측 일부를 감싸도록 돌출 형성될 수 있다. 절곡부(210)는 코일 부재(300)가 견고하게 고정되도록 지지하게 된다.

개구부(200a)의 절곡부(210)를 마주보는 일면에 형성되고, 절곡부(210)에 수직한 면으로 형성되는 평탄부(220)가 구비될 수 있다. 그리고, 평탄부(220)로부터 내측홈(201) 측으로 단턱지게 형성되는 단턱부(221)가 형성되어 내측홈(201) 측의 공간이 확장되도록 한다. 이때, 내측홈(201) 측의 공간은 후술하는 제4 코일(340)이 내측홈(201) 내부에서 차지하는 공간을 의미할 수 있다. 또한, 제4 코일(340)과 평탄부(220) 사이에는 공간이 형성되도록 이격될 수 있다. 제4 코일(340)과 평탄부(220) 사이의 공간은 상호 절연 상태를 유지하기 위하여 최소의 거리만큼 유격을 형성하되, 제4 코일(340)과 평탄부(220)가 이루는 접촉 단부(231)의 면적이 최소화됨으로써 피가열재(M)와의 접촉 면적이 적정폭이 되도록 하는 것이 바람직하다. 접촉 단부(231)는 제4 코일(340)의 피가열재(M)와 접촉되는 면적과 평탄부(220)의 측면인, 피가열재(M)와 접촉되는 면적을 포함할 수 있다.
다시 말해서, 코어 부재(200)는 피가열재(M)와 이격되게 배치되며, 적어도 일부가 피가열재(M) 측으로 돌출되게 형성되어 절연 부재(230)를 매개로 접촉되는 접촉 단부(231)를 구비한다. 즉, 코어 부재(200)는 피가열재(M)와 이격되는 부분과 피가열재(M)와 절연 부재(230)를 매개로 접촉되는 접촉 단부(231)가 형성되어 높낮이가 다른 구성인 것입니다.

특히, 제4 코일(340)의 접촉 단부(341)는 피가열재(M) 측의 단부가 단턱지게 형성되어 보다 두꺼운 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 단부는 제4 코일(340)의 내측홈(201) 측 두께보다 두껍게 형성되는데, 이것은 피가열재(M)와 가까운 접촉 단부(341)의 자속 밀도를 높게 하고, 코어 부재(340)까지 연장하여 접촉된 상태에서 전달되는 가압력에 의한 하중을 지지할 수 있는 충분한 강성을 확보하기 위함이다.

아울러, 접촉 단부(231, 341)가 직접적으로 피가열재(M)와 접촉되어 전기적으로 연결되는 것을 방지하고, 단열과 코일 보호를 위한 완충 역할을 하기 위하여 절연 부재(230)가 포함될 수 있다. 절연 부재(230)는 접촉 단부(231, 341)가 피가열재(M)와 직접적으로 접촉되지 않도록 접촉 단부(231, 341)와 피가열재(M)의 사이에 배치되는 것이 바람직하나, 절연 부재(230)가 접촉 단부(231, 341)에 고정된 상태를 안정적으로 유지하고, 주기적으로 교환 가능하도록 'E'자 또는 'F'자 형상(탈락 방지) 등으로 형성되어 접촉 단부(231, 341)를 포함한 주변을 감싸도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로, 절연 부재(230)의 형상이 'F'자로 도시되어 있지만 접촉 단부(231, 341)가 피가열재(M)와 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있는 다양한 형상이 적용될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.

제4 코일(340)의 접촉 단부(341)는 피가열재(M)의 양측면을 각각 마주보도록 한 쌍으로 이격 배치되고, 피가열재(M)의 폭 방향을 따른 일측 모서리 측으로 편심되며, 피가열재(M)와 마주보는 일면에 근접하도록 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 이것은, 도 10에 나타난 바와 같이 자기장은 A영역을 따라 형성되는 효과를 나타낸다. 즉, 피가열재(M)와 접촉되는 접촉 단부(231, 341)를 중심으로 가열 부위가 집중되도록 함으로써 집중적인 전류 밀도를 기대할 수 있게 된다.

각각의 코어 부재(200)의 마주보는 방향으로 형성되는 내측홈(201)은 각각의 코어 부재(200)의 내측으로 파인 홈을 의미할 수 있다. 내측홈(201)의 내측면에는 코일 부재(300)의 일부분이 접촉되도록 형성되거나, 내측홈(201)의 전길이를 따라 코일 부재(300)가 접촉될 수 있다. 이외에도, 코어 부재(200)의 외측면(202)을 따라 완전히 감싸도록 연속적으로 권취될 수도 있음은 물론이다.

코어 부재(200)는 코일 부재(300)와 함께 유도자기장을 형성하도록 구성된다. 이를 위해 코어 부재(200)는 자성체로 이루어질 수 있다. 코어 부재(200)는 후술하는 바와 같이 코일 부재(300)를 수용할 수 있도록 구성된다.

각각의 코일 부재(300)는 소정 길이로 코어 부재(200)에 권취될 수 있고, 일 예로, 제1 코일(310)의 단부에는 코일 부재(300)에 전류를 공급하기 위한 전원 공급부(110, 120) 및 전류 공급 세기 등을 조절하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 코일 부재(300)는 절연 물질 또는 절연 재질로 피복될 수 있다. 예를 들어, 코일 부재(300)의 표면은 코어 부재(200)와의 전기적 접속이 차단될 수 있도록 절연물질로 코팅될 수 있다.

제1 코일(310)에는 제1 냉각 유로(311)가 형성될 수 있다. 제1 냉각 유로(311)에는 냉매가 인입되어 제1 코일(310)의 내부를 따라 유동할 수 있다. 따라서, 제1 코일(310)에 전류가 인가되어 제1 코일(310) 자체적으로 열이 발생되어도 상기 냉매에 의하여 냉각되도록 한다. 마찬가지로, 제2 코일(320), 제3 코일(330)의 내부에는 제2 냉각 유로(321) 및 제3 냉각 유로(331)가 형성될 수 있다. 제2 냉각 유로(321) 및 제3 냉각 유로(331)는 각각 제1 냉각 유로(311)와 동일한 역할을 수행하게 된다.

또한, 제1 코일(310)의 일단 및 제3 코일(330)의 각각의 일단에는 냉매 공급부(130) 및 냉매 배출부(332)가 형성될 수 있다. 냉매 공급부(130)는 냉매가 외부로부터 냉매 주입구(131)를 따라 코일 부재(300)의 내부로 주입될 수 있도록 주입구 역할을 하게 되고, 냉매 배출부(332)는 제1 코일(310)로부터 제3 코일(330)까지 유동을 마친 냉매가 코일 부재(300)로부터 외부로 배출되는 배출구 역할을 하게 된다.

제2 코일(320)과 제3 코일(330)은 제1 코일(310)을 우회하여 통과하는 연결부(321)를 통하여 연결될 수 있다. 연결부(321)는 제2 코일(320)과 제3 코일(330)의 재질과 동일한 재질로 이루어질 수 있고, 제1 코일(310)을 우회하여 지나가도록 연장될 수 있다. 이때, 연결부(321)의 내부에는 제2 코일(320)의 제2 냉각 유로(321) 및 제3 코일(330)의 제3 냉각 유로(331)와 연통되어 냉매가 유동하는 연결부 냉각 유로(322)가 형성됨으로써, 제2 냉각 유로(321) 및 제3 냉각 유로(331)를 통하여 냉매가 연속적으로 유동할 수 있도록 한다.

즉, 코어 부재(200)에는 자속이 집중되어,　코어 부재(200)의 내부에도 피가열재(M)와 마찬가지로 유도전류가 발생함에 따라　코어 부재(200)에서도 피가열재(M)와 같이 열이 발생하는 바, 제1 코일(310) 및 제3 코일(330)은 코어 부재(200)에서 발생하는 열을　추가적으로 냉각시키게 된다.

아울러, 일면이 평탄부(220)에 면접촉되고, 타면이 제2 코일(320)의 일측면에 마주보도록 배치되는 제4 코일(340)이 포함될 수 있다.

제4 코일(340)은 피가열재(M) 측으로 상대적으로 두꺼운 두께를 갖도록 단턱지게 형성되는 보강부(340a) 및 보강부(340a)로부터 내측홈(201) 측으로 연장되되, 보강부(340a)의 두께보다 상대적으로 얇은 두께로 형성되는 지지부(340b)를 포함할 수 있다.

보강부(340a)는 은도금 및 은재질로 구성되어 전도성을 증가시켜 발열을 억제하고, 전류 분포를 접촉 단부(231, 341) 측으로 가깝게 함으로써 가열효율을 증대하게 된다.

지지부(340b)는 보강부(340a)의 길이보다 길게 내측홈(201) 측으로 연장될 수 있다. 이것은, 보강부(340a)가 피가열재(M) 측으로 가압되는 과정에서 생성되는 집중 응력을 최대한 분산시킴으로써 강성을 증대시키고, 표면적을 증대시켜 냉각 기능을 보조하게 된다.

즉, 전원 공급부(110, 120)에 전원이 인가돠고, 제1 코일(310), 제2 코일(320), 제3 코일(330) 및 제4 코일(340)은 전류가 공급되면 자력이 발생되어 마주보는 하우징에 대응되도록 형성된 복수의 코일 측으로 자력이 발생되는 과정에서 상기 자력은 피가열재(M)를 횡으로 통과하게 된다. 이러한 과정에서, 피가열재(M)가 가열되는 것이다.

또한, 제4 코일(340)의 지지부(340b)의 양측면 중 제2 코일(320)과의 사이에는 공간이 마련될 수도 있으나, 절연 부재(230)가 연장되어 제4 코일(340)과 제2 코일(320) 사이에 밀착되도록 형성될 수 있다. 즉, 지지부(340b)의 일측면은 제2 코일(320)과 마주보는 면 사이에 밀착되는 절연 부재(230)가 위치하고, 지지부(340b)의 타측면은 단턱부(221)와 마주보는 면 사이에 형성되는 간극(c)이 마련될 수 있다. 간극(c)은 제4 코일(340)에 전류가 형성되는 도중에 그 표면에 발생되는 열을 간극(c)을 통해 유동하는 공기와의 열교환을 통하여 냉각 효과를 극대화할 수도 있게 된다.

특히, 배출부(332)를 통하여 배출되는 냉매가 압축 공기인 경우에는 상기 압축 공기가 배출부(332)를 통하여 배출된 후, 간극(c)을 통하여 유동하도록 안내함으로써, 상온의 대기중의 공기뿐만 아니라 상기 저온 냉매를 이용하여 신속한 냉각 기능을 수행할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일에 의하면 피가열재에 인접하는 코일의 접촉 단부가 피가열재의 폭 방향을 따라 일측 모서리로 편심되도록 배치됨과 동시에 단부가 두껍게 형성되므로 가열 부위에 대한 자속 밀도를 극대화함으로써 가열 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 코일 부재의 피가열재와의 접촉 부위에서 발생하는 하중을 효과적으로 분산시켜 내구성을 증대시킬 수 있다.

또한, 코어 부재 및 코일 부재 자체의 발열량을 감소시키고, 가열된 코어 부재 및 코일 부재를 효과적으로 냉각시킴으로써 코어의 소손을 방지하여 내구성이 개선될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.

100: 하우징
100a: 장착홈
101: 하우징커버
110, 120: 전원 공급부
130: 냉매 공급부
131: 냉매 주입구
200: 코어 부재
200a: 개구부
201: 내측홈
210: 절곡부
220: 평탄부
221: 단턱부
230: 절연부재
231: 접촉단부
300: 코일 부재
310: 제1 코일
311: 제1 냉각 유로
320: 제2 코일
321: 제2 냉각 유로
330: 제3 코일
331: 제3 냉각 유로
340: 제4 코일
340a: 보강부
340b: 지지부
341: 접촉 단부
C: 간극

Claims (7)

1. 양면이 가열되어 합지되기 위한 피가열재;
   상기 피가열재를 사이에 두고 일 방향으로 이격되게 배치되는 한쌍의 코어 부재; 및
   각각 상기 코어 부재의 양측면을 감싸도록 구비된 한쌍의 코일 부재;를 포함하고,
   상기 코일 부재는,
   상기 코어 부재의 일 방향의 일측면과 타측면을 감싸는 일측과 타측이 상기 한쌍의 코어 부재가 배치되는 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 코일 부재는 상기 각각의 코어 부재를 중심으로 각각의 내측홈의 내측면과 상기 코어 부재의 외측면을 따라 적어도 1회 이상 권취되는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.
3. 제1항에 있어서,
   상기 코일 부재의 일부에 형성되는 냉각 유로를 포함하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.
4. 제1항에 있어서,
   피가열재 측으로 두꺼운 두께를 갖도록 단턱지게 형성되는 보강부; 및
   상기 보강부의 두께보다 얇은 두께로 형성되는 지지부를 포함하고,
   상기 코일 부재는 일부에 형성되는 은재질 또는 은도금을 포함하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.
5. 제1항에 있어서,
   상기 코어 부재는 냉각 공기 유로가 형성되도록 이격되는 간극을 포함하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.
6. 양면이 가열되어 합지되기 위한 피가열재;
   상기 피가열재를 사이에 두고 일 방향으로 이격되게 배치되는 한쌍의 코어 부재; 및
   각각 상기 코어 부재의 양측면을 감싸도록 구비된 한쌍의 코일 부재;를 포함하고,
   상기 코어 부재는,
   상기 피가열재와 이격되게 배치되되,
   적어도 일부가 상기 피가열재 측으로 돌출되게 형성되어 상기 피가열재에 절연 부재를 매개로 접촉되는 접촉 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.
7. 제1항에 있어서,
   상기 코일 부재의 길이 방향을 따른 일단에 형성되는 전원 공급부 단자 및 냉매 공급부를 포함하는, 높낮이가 다른 코어 부재를 포함하여 폭방향 균일한 가열을 보장하는 유도 가열 코일.

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