KR20020005252A - 고주파 자기 유도 가열 다리미 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 유도 가열 다리미에 관한 것으로서, 도전성이 있는 도전 체를 변화하는 자계의 자계판 위에 근접시키므로 도전 체와 자계판 사이에서 와전류가 발생되어 이 와전류에 의한 주울열에 의해 열이 발생된다. 재료 내를 흐르는 와전류(EDDY CURRENT)에 의해 발열되고 다리미 형상부를 선택하여 다리미 손잡이와 착, 탈 할 수 있는 다리미 부와; 고주파 전류로 자계를 형성하며 고주파 트랜스가 내장된 다리미의 받침 역할을 하는 본체 부와; 모재의 두께에 따라 와전류 값이 변동하는 것을 감지하여 입력 전류 값을 변화시켜 다리미의 온도를 제어 할 수 있는 제어부로 구성되며 유도 가열 특징은 직접 가열로 에너지 밀도와 열 효율이 아주 높으며 국부 가열이 가능하고 매우 안정적인 온도 제어를 가능하게 하므로 뛰어난 효과를 지닌 발명이라 할 수 있다.

Description

고주파 자기 유도 가열 다리미{INDUCTION HEATING ＆ iron system}

본 발명은 자기 유도 가열 다리미에 관한 것으로서 도3의 원리를 이용한 것이다.

종래에 사용되는 다리미는 열선을 이용 금속 체를 가열 시켜 전도 방식으로사용하므로 예열 시간이 길고, 열효율도 53% 정도이며 뜨겁게 예열된 상태에서 다림질이 이루어지므로 화상의 위험이나 화제의 위험이 있었다.

그리고, 열선을 사용하므로 고열시 절연 저항의 변화로 열선의 수명이 짧다는 것이 단점이다.

또 다른 문제점은 사용 후 가열부가 식은 다음 정리함에 넣어야 하는 번거로움이 있다. 이러한 문제를 개선한 방법으로 자기 유도 가열 방식을 연구 개발하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 이루어 진 것으로서, 본 발명의 목적은 자기 유도 가열에 의한 순간 가열 다리미의 기능과 장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 유도 가열 다리미는 재료 내를 흐르는 와전류(EDDY CURRENT)에 의해 발열되고 와전류 크기는 자계의 변화의 빠르기에 비례하므로 교류 전원에 고주파가 사용된다. 본체부의 가열 코일을 1차 코일로 하고 다리미 부를 2차 코일로 본다면 변압기와 같은 것이 된다.

다리미 형상 부를 선택하여 다리미의 손잡이와 착, 탈 할 수 있는 다리미 부와; 고주파 전류로 자계를 형성하며 세라믹으로 만든 톱, 플래이트(Top plate)가 입혀지고 고주파 트랜스가 내장된 다리미의 받침 역할을 하는 본체 부와; 모재의 두께에 따라 와전류 값이 변동하는 것을 감지하여 입력 전류 값을 변화시켜 다리미의 온도를 제어할 수 있는 제어부로 구성되며 자기 유도 가열의 특징은 다리미 부에 입력 전원 선이 없고 직접 가열로 에너지 밀도와 열 효율이 아주 높으며 국부 가열이 가능하고 열효율이 가스렌지40%, 전열기 53%에 비해 80% 정도 되고 매우 안정적인 온도 제어를 가능하게 하므로 뛰어난 효과를 지닌 발명이라 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 유도 가열 다리미를 도시한 사시도

도 2 는 본 발명의 유도 가열 다리미의 단면도

도 3 은 본 발명의 유도 가열 원리도

도 4 는 본 발명의 다리미 부 상세도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100:본체부 101:고주파 트랜스 102:훼라이트코어

103:코일 104:접이식 다리 105:방열구

106:전원선 200:다리미 부 201:스위치

202:톱, 플래이트 203:손잡이 204:하부자성판

205:연결구

도 1내지 도3의 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도1 은 본 발명의 자기 유도 가열 다리미를 도시한 사시도 이고,

도2 는 본 발명의 실시 예의 자기 유도 가열 다리미의 단면도이고,

도3 은 본 발명의 유도 가열 원리도 이고

도4 는 본 발명의 다리미 상세도 이다.

도1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유도 가열 다리미는 자성을 갖는 물체에 열을 받으면 원적외선을 방출시키는 세라믹으로 만든 톱, 플래이트(Top plate)를 표면에 코팅시킨 본체부(100)는 고주파 전류로 자계를 형성하며 고주파 트랜스(101)는 자계를 형성하는 자성 밀도가 높은 훼라이트코어(102)에 권선 시킨 코일(103)로 구성하여 높은 자계를 형성하게 하고 특히, 스위치(201)로 전원이 투입되고 다리미 부(200)가 톱, 플래이트(202)에 근접하는 순간 자력선이 형성되어 톱, 플래이트(202)와 다리미 부(200) 사이에서 주울열이 발생되므로 예열이 필요 없어 화상의 위험을 줄인 것이며 본체부(100)를 지지하는 접이식 다리(104)로 구성된다.

다리미 부(200)는 본체부(100)와 같이 열을 받으면 원적외선을 방출하는 세라믹을 코팅을 하였고 하부자성판(204)을 모재의 종류, 크기에 따라 선별하여 사용할 수 있는 구조로 구성되었다.

본체부(100)의 내부에는 와 전류를 형성할 수 있는 고주파 트랜스(101)와 이 고주파의 외부 방출을 막을 수 있는 금속 박막 고주파 차단 재료로 내면 처리하여 차폐시키고 고주파 트랜스(101)의 동작 시 발생되는 열을 방출할 수 있는 방열구(105)와 전원 선(106)으로 구성된다.

도 3은 본 발명의 유도 가열 원리 도로 고주파 유도 가열 원리를 설명하면 금속 가열에 이용되는 고주파 가열(高周波加熱)은 정확하게는 고주파 유도 가열이라 칭하는 것으로 전자 유도(電磁誘導) 작용에 의한 것으로 교류(고주파)전류가 흐르는 코일 속에 위치하는 금속 등의 도 전체는 와 전류 손실과 히스테리시스(Hystersis) 손실(磁性體의 경우)의 저항(抵抗)에 의하여 열(熱)이 발생한다. 이와 같이 발생하는 열에너지를 이용하여 피 가열(금속 또는 도 전체) 물질을 가열하는 것을 유도 가열이라 하며 특히, 고주파 전류를 이용한 것을 高周波 誘導 加熱이라 한다. 도3의 1a와 같이 코일에 교류(고주파) 전류를 통하면 코일 주변의 교류 전류에 의한 교번자속(交番磁束)이 발생하고 이 자계속에 놓인 도전 체에는 유도전류가 발생하게 된다. 이 전류를 와 전류(도 전체에 발생하는 자력선의 변화를 저지하는 전기적인 힘)라 하고 피 가열 체의 고유 저항과 와 전류에 의한 Joule 열이 발생하며 이를 와 전류 손실이라 하고 유도 가열 시의 발열 원(發熱原)이 된다. 이와 같은 유도 가열이 될 수 있는 것은 전기의 도체(導體)에 한정되어지고 그 외 비 도체의 경우 응용 기술을 이용하여야 하며 도체 중에는자성체(磁性體/철)에서는 와 전류 손실이 생겨서 비철금속에 비해 가열이 쉬우며 가열 효율도 양호하다.

도3의 1(b)에서 근접 효과는 코일의 저류il와 유도전류 i2의 방향은 서로 반대가 되고 Coil과 피 가열 물체의 인접한 부위의 전류 밀도가 높아지는 현상으로 피 가열 체의 표면의 전류 밀도가 높인다. 원리에서 설명한 와 전류는 도체의 표면에 따라 흐르고 있어 도체의 전류에 수직인 단면을 생각하는 경우, 그 단면의 단위 면적을 통과하는 량, 즉, 전류 밀도는 도체의 단면에 대해서 똑같지 않으며 표면에 가까운 곳일수록 전류 밀도는 크고 표면에서 중심부로 갈수록 전류 밀도는 감소를 하는 현상을 표피 효과(表皮效果/Skin effect)라고 한다. 표피 효과는 주파수에 관계되어 지고 주파수가 높을수록 표피 효과가 크게 된다.

도3의 1c는 세로 측에 표면의 전류 밀도를 1로 나타내고 가로 측은 x/로 표면으로부터 깊이 길이를 나타낸 것이며, 여기서는 전류 침투(電流浸透)깊이(Penetration Depth)로서 표면의 전류 값의 1/e≒0.37(e는 자연대수의 저수(底數) 2.718)로 표면의 전류 값의 37%까지 전류가 감소하는 깊이인 것이다. 임계 주파수는 동일한 피 가열 물에 주파수를 바꾸어 가열하면 발열량은 주파수가 낮을 때는 주파수의 2제곱에 비례하여 증가하나 일정 주파수 이상이 되면 평방 근에 비례하여 증가하게 된다.

이 양 특성의 경계가 되는 주파수를 유도 가열의 임계 주파수라고 하며 피 가열 물질의 반경이 침투 깊이의 2.25배가되는 주파수이다. 통상 효율을 높이기 위하여 임계 주파수 이상의 주파수를 사용한다.

도4의 하부자성판(204)은 2차 코일 역할이라 할 수 있고 손잡이(203)와 하부자성판(204)이 분리, 결합 시킬 수 있는 구조의 하부자성판(204) 연결구(205)로 구성된다.

예컨대, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구 범위에서 청구한 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 갖은자라면 다양한 변형 실시가 가능한 것임은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상기 실시 예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 자기 유도 가열 다리미는 다리미 부에 전원 선이 없어 다림질이 용이하고 직접 가열로 에너지 밀도와 열 효율이 다른 전열 기구보다 아주 높으며 국부가열이 가능하고 매우 안정적인 온도 제어가 가능한 효과가 있으므로 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 발열시 원적외선을 방출시키는 세라믹 으로 만든 톱, 플래이트 구성의 본체 부(100)에 전원 투입시 온, 오프 온도 조절 스위치(201)와 이를 지지하는 접이식 다리(104)와 고주파 트랜스의 열을 외부로 방출시킬 수 있는 방열구(105)의 구조와; 고주파 트랜스(101)의 고주파를 차단하기 위한 금속 박막의 구조와; 하부자성판(204)과 착, 탈이 가능한 구조의 다리미 손잡이(203)와 일체화된 연결구(205)와 모재의 종류와 크기에 따라 하부 자성 판을 선별 착, 탈 사용 가능하고 다리미 부에 입력 전원 선이 없이 구성된 것을 특징으로 하는 자기 유도 가열 다리미,