KR20110100354A

KR20110100354A - High efficiency induction heating device

Info

Publication number: KR20110100354A
Application number: KR1020100019269A
Authority: KR
Inventors: 노순창
Original assignee: 노순창
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-14

Abstract

본 발명은 고효율 유도 발열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 새로운 방식의 자기장 배열을 통하여 열전도율이 높은 구리나, 알루미늄 금속에 고온을 발생시켜 열변환 효율을 향상시킬 수 있는 자기장을 이용한 고효율 유도 발열장치에 관한 것이다.
본 발명인 고효율 유도 발열장치는,
전원공급부에 의해 공급되는 전기를 이용하여 제1자석부와 제2자석부를 회전시키는 전동기;
상기 전동기에 설치 구성되는 회전축;
상기 회전축에 형성되되, N극 및 S극이 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제1자석부;
상기 제1자석부와 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1자석부에 형성된 극성과 반대 극성을 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제2자석부;
상기 제1자석부 및 제2자석부가 내부 공간에 형성되되, 상기 제1자석부 및 제2자석부와 일정 간격 이격되어 저항이 낮은 금속인 구리 혹은 알루미늄 중 어느 하나로 형성되는 발열체금속;을 포함하여 구성되어 자석의 회전에 의해 발열체금속을 발열시켜 열변환 효율을 향상시킬 수 있는 고효율 유도 발열장치를 제공함으로써, 고효율의 히터를 제공할 수 있게 된다.The present invention relates to a high efficiency induction heating device, and more particularly, to a high efficiency induction heating device using a magnetic field capable of generating high temperature in copper or aluminum metal having high thermal conductivity through a new type of magnetic field arrangement to improve thermal conversion efficiency. It is about.
The high efficiency induction heating device of the present invention,
An electric motor rotating the first magnet part and the second magnet part by using electricity supplied by the power supply part;
A rotating shaft installed in the electric motor;
A first magnet part formed on the rotation shaft and having at least one pair of N poles and S poles alternately arranged;
A second magnet part coupled to the first magnet part and formed on a rotation shaft, the second magnet part being formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part;
The first magnet portion and the second magnet portion is formed in the inner space, the heating element metal formed of any one of copper or aluminum which is a metal of low resistance spaced apart from the first magnet portion and the second magnet portion at a predetermined interval; including It is possible to provide a high efficiency heater by providing a high efficiency induction heating device which is configured to heat the heating element metal by the rotation of the magnet to improve the heat conversion efficiency.

Description

High-utility heating device using induction heating.

본 발명은 고효율 유도 발열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 새로운 방식의 자기장 배열을 통하여 열전도율이 높은 구리나, 알루미늄 금속에 고온을 발생시켜 열변환 효율을 향상시킬 수 있는 자기장을 이용한 고효율 유도 발열장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a high efficiency induction heating device, and more particularly, to a high efficiency induction heating device using a magnetic field capable of generating high temperature in copper or aluminum metal having high thermal conductivity through a new type of magnetic field arrangement to improve thermal conversion efficiency. It is about.

도체에 자기장이 접근하면 도체에는 히스테리시스 손실과 와전류(맴돌이전류) 손실이 발생하여 주울열이 발생하게 된다.When the magnetic field approaches the conductor, the conductor generates hysteresis loss and eddy current loss, causing Joule heat.

특히, 자석에 잘 붙는 강자성체일수록 저항이 높아 주울열은 커지는데 발전기, 전동기, 변압기 등에서 발생하는 철손이 자기장에 의한 유도 발열의 대표적인 사례이다.In particular, ferromagnetic materials that adhere well to magnets have higher resistance and Joule heat increases. Iron loss generated from generators, motors, and transformers is a representative example of induction heating by magnetic fields.

상기 철손은 발전기, 전동기, 변압기 등의 열효율을 저하시키는 주된 원인이기 때문에 철손을 줄이기 위하여 성층 철심을 사용하거나 와전류가 거의 없는 아몰퍼스 재질의 철심을 사용하고 있으나, 철손 감소는 아직까지도 커다란 과제로 남아 있다.Since the iron loss is the main cause of lowering the thermal efficiency of generators, motors, transformers, etc., the use of a stratified iron core or an amorphous iron core with little eddy current is used to reduce the iron loss, but iron loss reduction remains a major problem. .

도 8은 종래 철손이 발생하는 발전기와 전동기의 기본 자석 배열에 관한 것으로 자극(20)이 교대로 도체(10)를 통과하는 구조이다. FIG. 8 relates to a basic magnet arrangement of a generator and a motor in which iron loss occurs in the related art, and the magnetic poles 20 alternately pass through the conductor 10.

상기 구조에서의 철손은 주울열을 기본으로 하기 때문에 저항이 높은 금속 즉, 철강이나, 니켈, 니크롬선 등의 금속에서 발열량이 크며, 저항이 낮은 금속, 즉, 구리나, 알루미늄 등의 금속에서는 발열량이 낮다. 일반적으로 철손은 주파수의 제곱과 자석밀도의 제곱에 비례한다. Since iron loss in the above structure is based on Joule heat, the calorific value is high in metals having high resistance, that is, steel, nickel, and nichrome wire, and the calorific value is low in metals having low resistance, that is, copper or aluminum. Is low. In general, iron loss is proportional to the square of the frequency and the square of the magnet density.

한편, 이 철손을 이용하여 순간적으로 고온을 얻기 위한 것이 종래의 고주파 유도 발열 장치인데, 고주파 유도 발열 장치는 자석 대신에 20khz의 고주파가 발생하는 유도 코일을 이용하여 근접한 도체에 주울열을 발생시키는 장치로서 높은 주울열을 얻기 위하여 일반적으로 저항이 큰 금속 재료 즉, 철강, 니켈, 니크롬선 등에 사용되고 있다. 저항이 작은 구리나 알루미늄 금속에 주울열을 발생시키기 위해서는 60khz 이상의 고주파를 사용하여야 한다. On the other hand, it is a conventional high frequency induction heating device to obtain a high temperature instantaneously using the iron loss, a high frequency induction heating device is a device for generating Joule heat to the adjacent conductor by using an induction coil that generates a high frequency of 20khz instead of a magnet In order to obtain high Joule heat, it is generally used for metal materials with high resistance, that is, steel, nickel, nichrome wire, and the like. In order to generate Joule heat in copper or aluminum metal with low resistance, high frequency of 60kHz or higher should be used.

현재 고주파 유도 발열 장치는 전기 보일러나 인덕션 등에 주로 이용되고 있으며, 금속의 표피 가열이나 부분 가열 등 여러 산업분야에 널리 이용되고 있으나 그 열변환 효율이 50% 정도로 열변환 효율 95 % 이상인 히터 방식보다 현저하게 낮은 것으로 알려져 있어 열변환 효율이 높은 유도 발열 장치를 제공하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
At present, high frequency induction heating devices are mainly used in electric boilers or induction, and are widely used in various industries such as metal heating and partial heating, but the heat conversion efficiency is 50%, which is more significant than the heater method having 95% or more heat conversion efficiency. Since it is known to be low, there is a need for a technology for providing an induction heating device with high heat conversion efficiency.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 자기장에 의한 유도 발열의 원리를 적용하기는 하되 자기장의 저주파수 영역에서 저항이 낮은 알루미늄이나 구리 금속을 가열시켜 열변환 효율을 향상시킬 수 있는 고효율 유도 발열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to apply the principle of induction heating by a magnetic field, but by heating aluminum or copper metal having low resistance in the low frequency region of the magnetic field. An object of the present invention is to provide a high efficiency induction heating device that can improve the thermal conversion efficiency.

본 발명의 다른 목적은 발열체 금속에 액체 통로를 형성시키며, 액체통로를 상호연결관으로 상호 연결하여 액체 통로를 지나는 액체를 발열시킬 수 있는 온수용 열교환기 혹은 보일러용 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
Another object of the present invention is to provide a heat exchanger for a hot water or a boiler for forming a liquid passage in the heating element metal and interconnecting the liquid passage with the interconnection tube to generate heat through the liquid passage. .

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치는 전원공급부에 의해 공급되는 전기를 이용하여 제1자석부와 제2자석부를 회전시키는 전동기; 상기 전동기에 설치 구성되는 회전축; 상기 회전축에 형성되되, N극 및 S극이 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제1자석부; 상기 제1자석부와 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1자석부에 형성된 극성과 반대 극성을 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제2자석부; 상기 제1자석부 및 제2자석부가 내부 공간에 형성되되, 상기 제1자석부 및 제2자석부와 일정 간격 이격되어 상자성체로 형성되는 발열체금속;을 포함하여 구성되어 자석의 회전에 의해 발열체금속을 발열시켜 열변환 효율을 향상시킬 수 있는 고효율 유도 발열장치를 제공하게 된다.In order to achieve the problem to be solved by the present invention, a high-efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention comprises an electric motor for rotating the first magnet portion and the second magnet portion using electricity supplied by the power supply; A rotating shaft installed in the electric motor; A first magnet part formed on the rotation shaft and having at least one pair of N poles and S poles alternately arranged; A second magnet part coupled to the first magnet part and formed on a rotation shaft, the second magnet part being formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part; The first magnet part and the second magnet part is formed in the inner space, the heating element metal formed of a paramagnetic body spaced apart from the first magnet part and the second magnet part at a predetermined interval; comprising a heating element metal by rotating the magnet It provides a high efficiency induction heating device that can improve the heat conversion efficiency by generating heat.

본 발명에 따른 고효율 유도 발열장치는 종래의 철손이 발생하는 원리와는 확연히 구별이 된다. 종래의 자석 배열에서의 철손은 저항이 큰 금속일수록 발열량이 높고, 저항이 작은 금속일수록 발열량이 낮게 나타나는데, 본 발명에 따른 고효율 유도 발열 장치는 저항이 높은 금속, 즉 철강이나, 니켈, 니크롬선 등에서는 발열이 전혀 없고, 저항이 낮은 금속 즉, 구리나 알루미늄에는 자기장의 사용주파수 영역에서도 단시간내에 고온의 열이 발생한다. 도체에서의 발열이 철손에 의한 것이라면 본 발명에 의한 자기장 배열은 도체의 저항에 상관없이 철손을 줄이거나 늘리는 것이 가능하다는 것을 보여주는 직접적인 사례가 될 것이다. The high efficiency induction heating apparatus according to the present invention is clearly distinguished from the principle of the conventional iron loss. The iron loss in the conventional magnet arrangement is higher in the heat resistance of the metal with a higher resistance, and lower in the heat resistance of the metal with a lower resistance. Does not generate heat at all, and high-temperature heat is generated in a low resistance metal, that is, copper or aluminum, within a short time even in the frequency range of use of the magnetic field. If the heating in the conductor is due to iron loss, the magnetic field arrangement according to the present invention will be a direct example showing that it is possible to reduce or increase the iron loss regardless of the resistance of the conductor.

본 발명에 의한 고효율 유도 발열 장치는 열 전도율이 높은 구리나 알루미늄에 고온이 발생하기 때문에 직접적인 열교환기로서의 역할이 가능하다. 따라서 고효율의 열교환기를 제공할 수 있게 된다.The high efficiency induction heating apparatus according to the present invention can serve as a direct heat exchanger because high temperature is generated in copper or aluminum having high thermal conductivity. Therefore, a high efficiency heat exchanger can be provided.

즉, 발열체금속에 액체통로를 형성시키고 상호연결관으로 연결하면 액체가 지나가면서 열을 흡수할 수 있어 액체를 발열시킬 수 있는 고효율의 온수용 열교환기 혹은 보일러용 열교환기를 제공할 수 있게 된다.
In other words, by forming a liquid passage in the heating element metal and connecting the interconnection tube, the liquid can absorb heat as it passes, thereby providing a high-efficiency hot water heat exchanger or a heat exchanger for a boiler that can generate heat.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 회전축에 형성되는 제1자석부 및 제2자석부를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 회전축에 형성되는 다수의 제1자석부 및 제2자석부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치에 상호연결관이 설치 구성된 외관 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 외관 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 단면도이다.
도 8은 종래의 자기장 유도 가열 방식을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a first magnet part and a second magnet part formed on a rotating shaft of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a plurality of first magnet parts and a second magnet part formed on a rotating shaft of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an external perspective view of the interconnection tube installed in the high efficiency induction heating apparatus according to the embodiment of the present invention.
6 is an external perspective view of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a high efficiency induction heating apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a conventional magnetic field induction heating method.

이하 본 발명에 대하여 도면 및 구체적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and specific examples.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 회전축에 형성되는 제1자석부 및 제2자석부를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a first magnet part and a second magnet part formed on a rotating shaft of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 회전축에 형성되는 다수의 제1자석부 및 제2자석부를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a plurality of first magnet parts and a second magnet part formed on a rotating shaft of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 사시도이다.4 is a perspective view of a high efficiency induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명인 고효율 유도 발열장치는,As shown in Figure 3 and 4, the high efficiency induction heating apparatus of the present invention,

전원공급부(미도시)에 의해 공급되는 전기를 이용하여 제1자석부와 제2자석부를 회전시키는 전동기(600);An electric motor 600 for rotating the first magnet part and the second magnet part by using electricity supplied by a power supply unit (not shown);

상기 전동기에 설치 구성되는 회전축(400);A rotating shaft 400 installed on the electric motor;

상기 회전축에 형성되되, N극 및 S극이 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제1자석부(100);A first magnet part 100 formed on the rotation shaft and having at least one pair of N poles and S poles alternately arranged;

상기 제1자석부와 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1자석부에 형성된 극성과 반대 극성을 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제2자석부(100a);A second magnet part 100a coupled to the first magnet part and formed on a rotation shaft, the second magnet part 100a being formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part;

상기 제1자석부 및 제2자석부가 내부 공간에 형성되되, 상기 제1자석부 및 제2자석부와 일정 간격 이격되어 저항이 낮은 금속인 구리 혹은 알루미늄 중 어느 하나로 형성되는 발열체금속(200);을 포함하여 구성된다.A heating element metal (200) formed in the inner space of the first magnet part and the second magnet part and formed of any one of copper or aluminum, which is a metal having low resistance and is spaced apart from the first magnet part and the second magnet part at a predetermined interval; It is configured to include.

종래의 고주파 유도 발열 장치는 열변환 효율이 50% 내외로서 전기 1kwh로 약 430kcal의 열량을 생성할 수 있었다.The conventional high frequency induction heating apparatus has a heat conversion efficiency of about 50%, and generates about 430 kcal of heat with 1 kwh of electricity.

그러나, 전기 저항을 이용하는 일반적인 히터 발열 장치의 열변환 효율은 약 95%로 알려져 있는데 이는 종래의 고주파 유도 발열 장치의 약 2배 수준에 달하고 있었다.However, the heat conversion efficiency of a general heater heating device using electric resistance is known to be about 95%, which is about twice the level of the conventional high frequency induction heating device.

그렇지만, 본 발명의 경우에는 상기와 같은 구성을 통해 일반적인 히터 발열 장치의 열변환 효율과 동등하거나 그 이상의 열변환 효율을 제공할 수 있게 된다.However, in the case of the present invention through the above configuration it is possible to provide a heat conversion efficiency equal to or higher than the heat conversion efficiency of the general heater heating device.

본 발명은 크게 전동기, 자석이 배열된 회전축, 발열체금속을 포함하여 구성되어진다.The present invention largely comprises an electric motor, a rotating shaft in which magnets are arranged, and a heating element metal.

구체적으로 하기와 같이 설명하도록 하겠다.Specifically, it will be described as follows.

본 발명은 회전축에 구성된 자석과 상기 자석을 감싸도록 외형을 형성하는 발열체금속을 이용하여 유도 발열하는 장치로 전원공급부(미도시)에 의해 공급되는 전기는 자석을 포함하여 구성되는 회전축을 회전시키는 전동기에만 사용하게 된다.The present invention is a device for induction heating by using a magnet configured on a rotating shaft and a heating element metal forming an outer shape to surround the magnet, the electricity supplied by the power supply unit (not shown) is an electric motor for rotating a rotating shaft including a magnet Will only be used.

즉, 전기로 동작되는 전동기에 연결된 회전축에 제1자석부와 제2자석부를 도면과 같이 배열하고 회전축 주위로 일정 간격 이격시켜 발열체금속을 설치 구성하게 되면 상기 발열체금속에 고온의 열이 발생하는 것이다.That is, when the first magnet part and the second magnet part are arranged on the rotating shaft connected to the electric motor as shown in the drawing, and the heating element metal is installed with a predetermined interval spaced around the rotating shaft, high temperature heat is generated in the heating element metal. .

상기 회전축(400)은 전동기와 연결되어 회전하게 되는 것이며, 회전축에는 제1자석부와 제2자석부가 설치 구성되어진다.The rotary shaft 400 is connected to the electric motor to rotate, the first shaft portion and the second magnet portion is installed on the rotary shaft.

한편, 상기 회전축이 원활하게 회전할 수 있도록 회전축의 외주면에 베어링(500)을 형성시킬 수도 있다.On the other hand, the bearing 500 may be formed on the outer circumferential surface of the rotating shaft so that the rotating shaft can rotate smoothly.

상기 발열체금속(200)은 제1자석부 및 제2자석부를 감싸도록 내부 공간을 형성하고 있으며, 제1자석부 및 제2자석부와 일정 간격 이격되어 알루미늄 금속 혹은 구리 금속 중 어느 하나로 형성하게 된다.The heating element metal 200 forms an inner space to surround the first magnet part and the second magnet part, and is spaced apart from the first magnet part and the second magnet part by a predetermined interval to form one of aluminum metal or copper metal. .

이때, 도 3 혹은 도 1에 도시한 바와 같이 상기 제1자석부(100)는 상기 회전축에 형성되되, N극 및 S극이 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되며, 상기 제2자석부(100a)는 제1자석부와 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1자석부에 형성된 극성과 반대 극성을 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되도록 구성하게 된다. In this case, as shown in FIG. 3 or FIG. 1, the first magnet part 100 is formed on the rotating shaft, and the N pole and the S pole are alternately formed with at least one pair, and the second magnet part ( 100a) is coupled to the first magnet portion and is formed on the rotation shaft, and is configured to be formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet portion.

즉, 상기 제1자석부의 극성과 제2자석부의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하고 있는데, 도 1과 같이 제1자석부의 N극에 제2자석부의 S극이 배치되고, 제1자석부의 S극에 제2자석부의 N극이 배치되도록 형성하게 된다.That is, the polarity of the first magnet portion and the polarity of the second magnet portion is arranged opposite to each other, as shown in FIG. 1, the S pole of the second magnetic portion is disposed on the N pole of the first magnetic portion, the first magnetic portion The N pole of the second magnet portion is disposed on the S pole.

도 1에 도시한 N극 및 S극을 하나의 조로 정의하였으며, 도 2에 도시한 바와 같이 적어도 한 조 이상은 N극 및 S극을 하나의 조로 복수 구성하는 것을 의미하고 있다.The N pole and the S pole shown in FIG. 1 are defined as one pair, and as shown in FIG. 2, at least one pair means that the N pole and the S pole are configured in one pair.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이 회전축에는 N극(혹은 S극) 및 S극(혹은 N극)이 교대로 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제1자석부(100)와; 상기 제1자석부에 형성된 극성과 반대 극성을 적어도 한 조 이상 배열되어 형성되는 제2자석부(100a);를 한 그룹으로 하여 회전축에 적어도 한 그룹 이상을 형성시키게 된다.On the other hand, as shown in Figure 2, the rotating shaft has an N-pole (or S pole) and S pole (or N pole) first magnet portion 100 is formed by alternately arranged at least one pair; At least one group on the rotating shaft is formed as a group; a second magnet part 100a formed by arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part.

예를 들어, 도 2에서는 제1자석부(100), 제2자석부(100a), 제3자석부(100'), 제4자석부(100a')와 같이 4개 그룹을 회전축에 형성시키게 되며, 6개 그룹, 8개 그룹.... 등과 같이 복수의 짝수 그룹을 형성시킬 수도 있다.For example, in FIG. 2, four groups such as the first magnet part 100, the second magnet part 100a, the third magnet part 100 ′, and the fourth magnet part 100a ′ are formed on the rotating shaft. It is also possible to form a plurality of even groups, such as six groups, eight groups.

결론적으로 회전축에 배열되는 자석은 횡과 종으로 자석수를 짝수로 상황에 맞게 늘릴 수 있다.In conclusion, the magnets arranged on the axis of rotation can increase the number of magnets evenly and horizontally to suit the situation.

상기와 같이 회전축에 형성되는 제1자석부와 제2자석부를 회전시키게 되면 상기 발열체금속의 어느 한면에 N극 및 S극이 동시에 통과하게 되는 것이다.As described above, when the first magnet part and the second magnet part formed on the rotating shaft are rotated, the N pole and the S pole may simultaneously pass through any one surface of the heating element metal.

한편, 상기 제1자석부와 제2자석부 대신에 제1계자코일부와 제2계자코일부로 대체하여 설치 구성할 수도 있으며, 유도 코일부를 사용할 수도 있다.On the other hand, in place of the first magnet portion and the second magnet portion may be installed by replacing the first field coil portion and the second field coil portion, it may be used induction coil portion.

즉, 자기장을 형성시키기 위하여 영구자석 혹은 계자 코일 혹은 유도 코일을 사용하는 것이다.In other words, permanent magnets or field coils or induction coils are used to form magnetic fields.

한편, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치는,On the other hand, high efficiency induction heating apparatus according to another embodiment of the present invention,

제1계자코일부와 제2계자코일부로 이루어진 자기장 유도 코일부(미도시);A magnetic field induction coil part (not shown) including a first field coil part and a second field coil part;

상기 자기장 유도 코일부에 각각의 전자석 자극이 교대로 발생할 수 있도록 전기를 공급하는 전원 공급 장치(미도시);A power supply device (not shown) for supplying electricity to the magnetic field induction coil unit so that each electromagnet stimulation may alternately occur;

상기 자기장 유도 코일부가 내부 공간에 형성되되, 자기장 유도 코일부와 일정 간격 이격되어 저항이 낮은 금속인 구리 혹은 알루미늄 중 어느 하나로 형성되는 발열체금속;을 포함하여 구성할 수도 있다.The magnetic field induction coil unit may be formed in an inner space, and a heating element metal formed of any one of copper or aluminum, which is a metal having low resistance, is spaced apart from the magnetic field induction coil unit at a predetermined interval.

상기와 같은 구성은 전류의 방향을 조절하여 전자석의 극을 교대로 바꿔주는 방식이다.The configuration as described above is to change the pole of the electromagnet alternately by adjusting the direction of the current.

그리고, 상기 발열체금속은 바람직하게는 알루미늄 혹은 구리 중 적어도 어느 하나로 형성시키는 것을 특징으로 한다.The heating element is preferably formed of at least one of aluminum or copper.

유도 가열방식에서 일반적으로 저항이 높은 철강 등의 금속을 가열할 때는 20Khz의 고주파수를 인가하여야 하며, 반대로 저항이 낮은 구리나 알루미늄 등의 금속 가열할 때는 그 3배인 60Khz의 고주파수를 인가하여 사용해야 한다.In induction heating method, in general, high frequency of 20Khz should be applied when heating metal such as high resistance steel, and conversely, high frequency of 60Khz, which is three times higher, should be used when heating metal such as low resistance copper or aluminum.

그러나, 본 발명의 경우에는 상기와 같이 회전축에 배치되는 자석 배열과 함께 저항이 낮은 금속을 이용하여야 하고 이때, 발열 금속에 인가되는 주파수는 상용 주파수 영역에서도 가능하나 주파수가 높으면 높을수록 발열량은 증가한다.However, in the case of the present invention, a metal having a low resistance should be used together with the magnet arrangement disposed on the rotating shaft as described above. At this time, the frequency applied to the heating metal can be used even in a commercial frequency range, but the higher the frequency, the higher the heating value. .

또한 영구 자석으로 구성된 회전축을 이용할 경우에 전기 에너지는 전동기만을 돌려주는 역할을 하고 발열의 주체는 영구자석이기 때문에 전기 에너지의 열변환 효율이 전자석을 사용할 때 보다 높다.In addition, in the case of using a rotating shaft composed of permanent magnets, the electric energy plays a role of turning only the electric motor, and the main body of heat generation is a permanent magnet, so the thermal conversion efficiency of the electric energy is higher than that of using an electromagnet.

또한, 발열체금속으로 구리, 알루미늄 등의 재질을 사용하여 발열체금속을 구성할 경우에 영구자석과 알루미늄 재질 사이의 인력이 거의 존재하지 않아 전동기에 발생되는 부하 손실이 거의 없게 되며, 종래와 같이 고주파수가 아닌 저주파 영역 즉, 60hz 이상에서 발열되어 고온을 획득할 수 있게 된다.In addition, when the heating element metal is composed of copper, aluminum, or the like as the heating element metal, there is little attraction force between the permanent magnet and the aluminum material, so that there is almost no load loss generated in the motor. It is possible to obtain a high temperature by heating in the low frequency region, that is, 60hz or more.

간략하게 요약하자면 상용 주파수 영역인 60hz 이상의 저주파수와, 상기와 같은 자석 배열을 통해 자기장을 형성시키며, 형성된 자기장에 의하여 발열체금속에 주울열을 발생시키는 것이다.In summary, a low frequency of 60 Hz or more, which is a commercial frequency range, and a magnetic field are formed through the magnet array as described above, and Joule heat is generated in the heating element metal by the formed magnetic field.

한편, 본 발명에서의 발열체금속은 원통형상 이외에도 사각형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같은 다양한 모양을 가질 수 있으며 자석을 감싸도록 형성되는 형상이라면 어느 형상이라도 가능할 것이며 이러한 형상의 변형은 당업자들이라면 누구나 쉽게 실행할 수 있을 것이다.On the other hand, the heating element metal in the present invention may have a variety of shapes, such as rectangular, triangular, pentagonal shape, etc. in addition to the cylindrical shape, any shape may be any shape that is formed to surround the magnet and modifications of the shape are readily available to those skilled in the art. You can run it.

또한, 본 발명의 유도 발열 장치는 자속 밀도와 주파수에 비례하기 때문에 자속 밀도가 높은 영구자석을 사용하거나 극수를 높이거나 RPM을 증가시킬 경우에 발열량이 커지게 된다.In addition, since the induction heating apparatus of the present invention is proportional to the magnetic flux density and the frequency, the calorific value is increased when the permanent magnet having a high magnetic flux density is used or when the pole number is increased or the RPM is increased.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치에 상호연결관이 설치 구성된 외관 사시도이다.5 is an external perspective view of the interconnection tube installed in the high efficiency induction heating apparatus according to the embodiment of the present invention.

한편, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1자석부와 제2자석부를 보호하기 위하여 외형을 이루는 발열체금속 내부에 회전축과 평행하게 형성되는 액체통로(300);을 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상을 형성시킬 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 4 to 6, in order to protect the first magnet and the second magnet portion, the liquid passage 300 formed in parallel with the rotation axis in the heating element metal forming an outer shape; At least one can be formed.

상기와 같이 다수의 액체통로를 구성하여 상기 다수의 액체통로에 상호연결관(700)을 상호 연결시켜 액체통로 내부로 액체를 공급하여 액체를 발열시킬 수 있으며 이를 통해 고효율의 온수용 열교환기를 제공할 수 있게 된다.By constructing a plurality of liquid passages as described above, the interconnection pipes 700 may be interconnected to the plurality of liquid passages to supply liquid into the liquid passages to heat the liquid, thereby providing a high-efficiency hot water heat exchanger. It becomes possible.

즉, 상기 액체통로들을 상호연결관으로 상호 연결하여 액체가 통과하도록 구성함으로써, 상기 회전축에 형성된 제1자석부 및 제2자석부를 회전시켜 발열체금속이 발열되면 액체통로에 공급되는 액체가 가열되는 것이다.That is, the liquid passages are interconnected by interconnection pipes so that the liquid passes therethrough, so that the liquid supplied to the liquid passages is heated when the heating element metal generates heat by rotating the first and second magnets formed on the rotating shaft. .

도 5는 액체통로가 상호 연결되어 있는 예를 나타낸 것이며, 도 6은 고효율 유도 발열장치의 외관을 나타낸 사시도이다.Figure 5 shows an example in which the liquid passages are interconnected, Figure 6 is a perspective view showing the appearance of a high efficiency induction heating device.

상기 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 상호연결관(700)은 도면에 도시한 대로 지그재그로 연속하여 액체통로에 연결되어 유입되는 액체가 유출될 때까지 가열되므로 순식간에 가열이 가능한 현저한 효과를 제공할 수 있다.As shown in Figures 4 to 6, the interconnection pipe 700 is connected to the liquid passage in a zigzag continuous as shown in the drawing is heated until the incoming liquid flows out, so that it can be heated immediately Can provide an effect.

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고효율 유도 발열장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a high efficiency induction heating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 다른 일실시예에 따른 고효율 유도 발열 장치는 일실시예와 동일하게 전동기, 회전축, 제1자석부, 제2자석부, 발열체금속을 포함하여 구성함으로써, 고효율의 히터를 제공할 수 있게 된다.As shown in FIG. 7, the high-efficiency induction heating apparatus according to another embodiment includes an electric motor, a rotating shaft, a first magnet part, a second magnet part, and a heating element metal in the same manner as in one embodiment, thereby providing a highly efficient heater. Can be provided.

이때, 상기 회전축이 원활하게 회전할 수 있도록 회전축의 외주면에 베어링이 설치 구성될 수도 있다.At this time, the bearing may be installed on the outer circumferential surface of the rotating shaft so that the rotating shaft can rotate smoothly.

상기와 같은 구성 및 동작을 통해 적은 전기에너지로 높은 열량을 발생시킬 수 있기 때문에 종래의 효율이 떨어지는 히터 방식이나 고주파 유도 발열 방식을 대체할 수 있다.Through the configuration and operation as described above, it is possible to generate a high amount of heat with little electrical energy, so it is possible to replace the conventional inefficient heating method or high frequency induction heating method.

즉, 회전축에 구성되는 자석들을 복수개로 구성하고 발열체금속을 알루미늄 금속 혹은 구리 금속 중 어느 하나로 구성하면서 종래의 히터 형태로 구성하게 되면 고효율의 히터로 사용이 가능하며 종래의 고주파 유도 발열 방식이 아닌 저주파 유도 발열 장치를 제조할 수 있게 된다.In other words, if a plurality of magnets are formed on the rotating shaft and the heating element metal is composed of any one of aluminum metal or copper metal and configured in the form of a conventional heater, it can be used as a high-efficiency heater. Induction heating device can be manufactured.

또한, 상기 발열체금속에 다수의 액체통로 및 다수의 액체통로를 연결하는 상호연결관으로 구성하게 되면 고효율의 온수용 열교환기 혹은 전기 보일러를 제조할 수 있게 되는 것이다.In addition, the configuration of the interconnection pipe connecting the plurality of liquid passages and the plurality of liquid passages to the heating element metal will be able to manufacture a high efficiency hot water heat exchanger or electric boiler.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 발명의 상세한 설명, 사용예 및 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.
The present invention described above is not limited to the detailed description, use examples, and drawings of the above-described invention, and those skilled in the art may vary within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. Of course, modifications and variations are also included within the scope of the present invention.

100 : 제1자석부
100a : 제2자석부
200 : 발열체금속
300 : 액체통로
400 : 회전축
500 : 베어링
600 : 전동기
700 : 상호연결관100: first magnet part
100a: second magnet part
200: heating element metal
300: liquid passage
400: rotation axis
500: Bearing
600: electric motor
700: interconnect

Claims

An electric motor rotating the first magnet part and the second magnet part by using electricity supplied by the power supply part;
A rotating shaft installed in the electric motor;
A first magnet part formed on the rotation shaft and having at least one pair of N poles and S poles alternately arranged;
A second magnet part coupled to the first magnet part and formed on a rotation shaft, the second magnet part being formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part;
The first magnet portion and the second magnet portion is formed in the inner space, the heating element metal formed of any one of copper or aluminum which is a metal of low resistance spaced apart from the first magnet portion and the second magnet portion at a predetermined interval; including High efficiency induction heating device, characterized in that configured.

An electric motor rotating the first magnet part and the second magnet part by using electricity supplied by the power supply part;
A rotating shaft installed in the electric motor;
A first magnet part formed on the rotation shaft and having at least one pair of N poles and S poles alternately arranged;
A second magnet part coupled to the first magnet part and formed on a rotation shaft, the second magnet part being formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part;
A heating element metal formed in the first magnet part and the second magnet part in an inner space and formed of any one of copper or aluminum, which is a metal having a low resistance, spaced apart from the first magnet part and the second magnet part at a predetermined interval;
At least one liquid passage formed at regular intervals in parallel with a rotation axis in a heating element metal forming an outer shape to protect the first magnet part and the second magnet part;
And an interconnection tube interconnecting the at least one liquid passages formed thereon.

3. The method according to claim 1 or 2,
The first magnetic part and the second magnetic part,
High efficiency induction heating device characterized in that the installation is replaced by the first field coil portion and the second field coil portion.

3. The method according to claim 1 or 2,
A high efficiency induction heating device characterized in that to form at least one group on the rotating shaft by the first magnet portion and the second magnetic portion formed on the rotating shaft as a group.

In the inner space of the heating element metal having an inner space, a rotating shaft which is rotated by an electric motor is formed, wherein the N pole (or S pole) and the S pole (or N pole) are alternately arranged at least one pair A first magnet part formed; And a second magnet part which is formed by alternately arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed on the first magnet part. 2.

In the inner space of the heating element metal having an inner space, a rotating shaft which is rotated by an electric motor is formed, wherein the N pole (or S pole) and the S pole (or N pole) are alternately arranged at least one pair A first magnet part formed; And a second magnet part formed by arranging at least one pair of polarities opposite to the polarity formed in the first magnet part. The high efficiency induction heating apparatus forming at least one group on the rotating shaft as a group.

The method according to claim 5 or 6,
The heating element metal,
A high efficiency induction heating device, characterized in that formed of at least one of low resistance, high conductivity aluminum or copper.

The method according to claim 5 or 6,
The heating element metal,
High efficiency induction heating device characterized in that to form at least one or more liquid passages in parallel with the rotation axis in a predetermined interval.

The method of claim 8,
High efficiency induction heating device characterized in that it further comprises an interconnecting tube for interconnecting the liquid passages.

The method according to claim 5 or 6,
High efficiency induction heating device characterized in that the bearing is installed on the outer circumferential surface of the rotating shaft so that the rotating shaft can rotate smoothly.

3. The method according to claim 1 or 2,
High efficiency induction heating device characterized in that the induction heating to the heating element metal by forming an induction coil instead of the magnetic field arrangement.

A magnetic field induction coil part including a first field coil part and a second field coil part;
A power supply unit configured to supply electricity to the magnetic field induction coil unit so that each electromagnet stimulation may alternately occur;
The magnetic field induction coil unit is formed in the internal space, the heating element metal is formed of any one of copper or aluminum, which is a metal of low resistance is spaced apart from the magnetic field induction coil unit; high efficiency induction heating device comprising a.