CZ306935B6

CZ306935B6 - Zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkového produktu

Info

Publication number: CZ306935B6
Application number: CZ2013-406A
Authority: CZ
Inventors: Yuta Kondo
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2017-09-27
Also published as: CZ2013406A3; JP2013248597A; US9642193B2; US20130320001A1

Description

Zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkového produktu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, které je využíváno například pro pájení hliníkového produktu nebo podobně.

Dosavadní stav techniky

U pájecího zařízení pro pájení hliníkových výrobků a podobně je nezbytná atmosféra s nízkou koncentrací kyslíku při ohřívání zpracovávaného předmětu.

Pro zajištění takové atmosféry s nízkou koncentrací kyslíku bylo navrženo udržovat nízkou koncentraci kyslíku v atmosféře dusíku v kontinuální peci pro pájení hliníkových výrobků, a to prostřednictvím kontaktu vnitřní stěny předehřívací pece, vytvořené z uhlíkatého materiálu, s kyslíkem, a prostřednictvím reakce kyslíku pro jeho přeměnu na CO, přičemž při předehřívání hliníkových výrobků až na zhruba 500 °C v předehřívací peci byla účinnost ohřívání zlepšena pomocí cirkulace atmosféry dusíku v předehřívací peci prostřednictvím konvekce s využitím ventilátoru, přičemž kyslík byl přiváděn do předehřívací pece a byl rozptylován do atmosféry dusíku pomocí ventilátoru (viz japonský patentový spis JP 2004-050 223).

Bylo rovněž navrženo zlepšit kvalitu prostřednictvím snížení koncentrace kyslíku s využitím uhlíkaté mufle, tj. využíváním ohřívací zóny kontinuální pece pro pájení, která má uhlíkatou mufli ve stěně pece, přičemž má ohřívací komoru, ve které je uspořádána plynná atmosféra pece.

Jinými slovy lze říci, že bylo navrženo zajistit funkci snížení oxidace přiváděných hliníkových výrobků prostřednictvím uspořádání grafitové vnější mufle jako uhlíkaté mufle (tj. mufle ve tvaru tunelu, vytvořené z uhlíkatého materiálu), která má obdélníkovitý průřez, a vytvářejí CO + CO₂v peci prostřednictvím grafitové vnější mufle (viz japonský patentový spis JP 2008-105 044).

Kromě toho jako způsob snižování koncentrace kyslíku v peci bylo navrženo zvýšení tlaku v peci prostřednictvím přivádění neoxidační nebo redukční plynné atmosféry do pece, sestávající z množiny zón, a atmosférické oddělení každé zóny a vnitřku a vnějšku pece (viz japonský patentový spis JP 2 238 289).

Pokud je teplota v peci vyšší, než je předem stanovená teplota, tak dochází rychle k redukční reakci kyslíku, avšak pokud je teplota v peci nižší, než je předem stanovená teplota, tak k redukční reakci kyslíku snadno nedochází.

Pokud kromě toho vnitřek pece není ohříván, tak k vlastní redukční reakci téměř vůbec nedochází.

Proto při zahájení provozu pece, i když v peci není žádný zpracovávaný předmět, je nezbytné při ohřívání zajistit proudění plynu, jako je N₂ nebo Ar, do pece, jakož i odvádět kyslík z pece, až je koncentrace kyslíku atmosféry v peci snížena na požadovanou koncentraci.

Pájecí pec například vyžaduje půl dne nebo více na zahájení provozu, to znamená, že to vyžaduje dlouhou dobu a značné množství energie.

Kromě toho u způsobu zvyšování vnitřního tlaku v peci, rozdělené na množinu zón, prostřednictvím naplnění pece neoxidační nebo redukční plynnou atmosférou dochází k nízké produktivitě, přičemž náklady jsou vysoké, jelikož zpracovávaný předmět je nepřerušovaně přiváděn do pece.

- 1 CZ 306935 B6

V případě dávkovači pece za účelem snížení koncentrace kyslíku v atmosféře v peci je nutné snížit tlak uvnitř pece na vakuum, a poté nahradit atmosféru v peci plynem, jako je N₂ nebo Ar.

Proto musí být tlak uvnitř pece snížen na vakuum pro každou dávku, takže pracovní výkonnost je v tomto případě rovněž slabá.

Kromě toho koncentrace kyslíku po snížení tlaku závisí na využívaném vybavení nebo na koncentraci kyslíku v používaném plynu, takže i v případě, kdy je nutná velmi nízká koncentrace kyslíku, musí být využíván vysoce čistý plyn, jako je Ar nebo N₂.

V důsledku toho dochází k nárůstu provozních nákladů.

Na základě problémů, známých z dosavadního stavu techniky, je úkolem tohoto vynálezu vyvinout vynikající zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, ve kterém lze dosáhnout atmosféry s nízkou koncentrací kyslíku bez zvyšování teploty pece na předem stanovenou teplotu pomocí ohřívacích prostředků.

Dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout vynikající zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, které nebude záležet na konstrukci pece, jako je dávková pec nebo kontinuální pec, výkon čerpadla během snižování tlaku uvnitř pece na vakuum, a čistota plynu, jako je N₂ nebo Ar pro inertní atmosféru.

Podstata vynálezu

Shora uvedené úkoly byly splněny tím, že podle tohoto vynálezu bylo vyvinuto zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkového produktu (dále nazývané rovněž jako jen zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku), které je charakterizováno tím, že obsahuje komoru, ve které je uložen zpracovávaný předmět, prostředky pro vytváření mikrovln, a vlnovody, jejichž prostřednictvím je mikrovlnné záření, generované prostředky pro vytváření mikrovln, přenášeno do komory, a dále obsahující materiály pro redukci kyslíku v komoře a/nebo vlnovodech za účelem snížení koncentrace kyslíku v atmosféře v komoře prostřednictvím vytváření tepla s využitím mikrovln pro urychlení redukční reakce kyslíku, a absorbéry mikrovln pro absorbování mikrovln, umístěné v blízkosti materiálů pro redukci kyslíku v komoře, a/nebo ve vlnovodech.

Afinita materiálů pro redukci kyslíku vůči kyslíku a afinita absorbérů mikrovln vůči kyslíku jsou s výhodou silnější, než afinita zpracovávaného předmětu vůči kyslíku.

Materiály pro redukci kyslíku a absorbéry mikrovln jsou s výhodou práškové nebo vláknité.

Prášek nebo vlákna, představující materiály pro redukci kyslíku, a prášek nebo vlákna, představující absorbéry mikrovln jsou s výhodou uspořádány tak, že jsou promíseny nebojsou ve vzájemném kontaktu.

Schopnost zpracovávaného předmětu snadno absorbovat mikrovlny je s výhodou nižší, než v případě materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln.

-2CZ 306935 B6

Materiály pro redukci kyslíku rovněž s výhodou působí jako absorbéry mikrovln pro pohlcování mikrovln.

Afinita materiálů pro redukci kyslíku vůči kyslíku je s výhodou silnější, než afinita zpracovávaného předmětu vůči kyslíku.

Materiály pro redukci kyslíku jsou s výhodou práškové nebo vláknité.

Schopnost zpracovávaného předmětu snadno absorbovat mikrovlny je s výhodou nižší, než v případě materiálů pro redukci kyslíku.

Zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkového produktu podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje detekční prostředky pro zjišťování koncentrace kyslíku v komoře, přičemž prostředky pro vytváření mikrovln obsahují řídicí prostředky pro regulování výstupu mikrovln, které jsou uspořádány pro řízení výstupu mikrovln prostřednictvím přivádění hodnoty koncentrace kyslíku, zjištěné pomocí detekčních prostředků, zpět do řídicích prostředků pro regulování výstupu mikrovln.

U předmětného zařízení jsou materiály pro redukci kyslíku uspořádány v komoře a/nebo ve vlnovodech, přičemž materiály pro redukci kyslíku jsou vystaveny působení mikrovlnného záření pro umožnění, aby materiály pro redukci kyslíku vytvářely teplo pro urychlování redukční reakce kyslíku (O₂) na CO, CO₂ nebo podobně, a například pro dosahování atmosféry s nízkým obsahem kyslíku v zařízení, takže koncentrace kyslíku v atmosféře zařízení činí 10 dílů najeden milion (dále též ppm) nebo méně.

Jako takové materiály pro redukci kyslíku jsou využívány materiály, mající mikrovlnnou susceptibilitu.

Specifické příklady takových materiálů pro redukci kyslíku zahrnují C, Mg, Ca a podobně. Z těchto materiálů je preferováno C.

Intenzita mikrovlnného záření, působícího na materiály pro redukci kyslíku, může být vhodně zvolena.

U zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkového produktu je možno dosahovat atmosféry s nízkým obsahem kyslíku v peci prostřednictvím využívání mikrovln.

Pokud je zařízení využíváno pro ohřívací pec nebo podobně, a to bez nutnosti zvyšování teploty ohřívací pece na předem stanovenou teplotu pomocí jiných ohřívacích prostředků za účelem zajišťování redukční reakce materiálu pro redukci kyslíku, tak materiál pro redukci kyslíku vytváří teplo prostřednictvím mikrovln pro zajištění redukční reakce kyslíku, a tím pro snížení koncentrace kyslíku.

Atmosféra s nízkým obsahem kyslíku v zařízení tak může být zajištěna prostřednictvím využívání mikrovln, a to nezávisle na tom, zda ohřívací pec nebo podobně je v provozu nebo není v provozu.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále podrobněji objasněn na příkladech jeho provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů.

Obr. 1 znázorňuje schematické vyobrazení provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu.

-3 CZ 306935 B6

Obr. 2-1 a obr. 2-2 znázorňují schematické vyobrazení jiného provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu.

Obr. 3 znázorňuje graf, zobrazující změny v závislosti na čase a koncentraci kyslíku u provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, znázorněného na obr. 21 a na obr. 2-2.

Obr. 4-1 a obr. 4-2 znázorňují schematické vyobrazení provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, které obsahuje komoru 1, prostředky 2 a 2' pro vytváření mikrovln a vlnovody 3 a 3', přičemž dále obsahuje v komoře směsi 4, 5 a 4', 5' práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln, je schematicky znázorněno na obr. 1.

Provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, které obsahuje komoru 11, prostředky 12 a 12' pro vytváření mikrovln, vlnovody 13 a 13' a směsi 14, 15 a J_4', 15' práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln, umístěné v částech, kde se vlnovody 13 a 13' a potrubí 16 a 16' příslušně křižují, je schematicky znázorněno na obr. 2-1 a na obr. 2-2, přičemž obr. 2-2 představuje ve zvětšeném měřítku vyobrazení směsi 14 a 15 podle obr. 2-1.

U provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, znázorněného na obr. 2-1 a na obr. 2-2, změny v závislosti na čase v případě teploty směsí 14 a 15 práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln, umístěných v části, kde se vlnovody 13 a potrubí 16 křižují, a koncentraci kyslíku v plynu v potrubí 16, který prošel přes směs 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln, přičemž teplota směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln je změněna prostřednictvím předehřátí atmosféry v komoře 11 s využitím vnějších ohřívacích prostředků, jsou schematicky znázorněny prostřednictvím grafu na obr. 3.

Provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, kdy směs 24 a 25 práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln je umístěna mezi vlnovody 23, je schematicky znázorněno na obr. 4-1 a na obr. 4-2, které příslušně zobrazují boční pohled a pohled v řezu, vedený v rovině kolmé na osu vlnovodu 23 v oblasti, kde je směs 24 a 25.

Příklady výhodného provedení podle prvního aspektu tohoto vynálezu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, které dále obsahuje absorbéry 5 a 5' pro absorbování nebo pohlcování mikrovln v blízkosti materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku v komoře 1 a/nebo ve vlnovodech 3 a 3'.

Jako absorbéry 5 a 5' mikrovln jsou výhodné materiály, u kterých každá pomyslná část komplexní dielektrické konstanty a komplexní magnetické permeability, představující susceptibilitu mikrovln, je velká.

Každá pomyslná část komplexní dielektrické konstanty a komplexní magnetické permeability proto může být vhodně zvolena.

Specifické příklady takových absorbérů 5 a 5' mikrovln zahrnují C, SiC, Fe₃O₄, Si a podobně, přičemž C je preferováno.

-4CZ 306935 B6

Materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku mohou být takové materiály, které mají malou susceptibilitu mikrovln.

Každá pomyslná část komplexní díelektrické konstanty a komplexní magnetické permeability proto může být vhodně zvolena.

Specifické příklady takových materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku zahrnují Al, Mg, Ca, Li a podobně, přičemž Čaje preferováno.

Za takových okolností, kdy je zařízení využíváno pro ohřívací pec nebo podobně bez nutnosti zvyšování teploty ohřívací pece na předem stanovenou teplotu pomocí jiných ohřívacích prostředků pro redukční reakci kyslíku pro vytváření materiálu se sníženým obsahem kyslíku, materiál pro redukci kyslíku vytváří teplo pomocí mikrovln pro zajištění redukční reakce kyslíku, a tím nižší koncentrace kyslíku v atmosféře.

V komoře 1 podle tohoto aspektu jsou výhodná místa, kde mikrovlny, přenášené prostřednictvím vlnovodů 3 a 3', účinně působí na materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku, a to například v blízkosti otevřených konců vlnovodů 3 a 3' na stěně komory 1 jsou obzvláště výhodná místa.

Ve vlnovodech 3 a 3' místa uvnitř vlnovodů 3 a 3', kde je intenzita elektrického pole velká, když materiál s velkou pomyslnou částí komplexní díelektrické konstanty je využíván jako absorbér mikrovln, a kde je intenzita magnetického pole malá, když materiál s velkou komplexní dielektrickou konstantou je využíván jako absorbér mikrovln, a místa, kde atmosféra v komoře 1 může být ovlivněna, jsou výhodná.

Kromě toho například místa, kde se potrubí a vlnovody 3 a 3' křižují, která jsou na stěně komory 1 a jsou uspořádána tak, že atmosféra v komoře 1 zde může procházet, jsou obzvláště výhodná.

Jako stav, ve kterém jsou materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku v blízkosti absorbéru 5 a 5' mikrovln, je výhodný stav, ve kterém jsou materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku v kontaktu s absorbéry 5 a 5' mikrovln, takže teplo, vytvářené prostřednictvím absorbování mikrovln na absorbérech 5 a 5' mikrovln, se snadno přenáší na materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku.

Specifické příklady takového stavu, ve kterém jsou materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku v blízkosti absorbérů 5 a 5' mikrovln, zahrnují stav, ve kterém množina členů, které vytvářejí materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku, a množina členů, které vytvářejí absorbéry 5 a 5' mikrovln, jsou promíseny, přičemž oba členy jsou alespoň částečně ve vzájemném kontaktu, a stav, ve kterém každý z materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku a absorbérů 5 a 5' mikrovln je laminámí, přičemž jsou střídavě laminovány a jejich laminace je uspořádána tak, že absorbéry 5 a 5' mikrovln jsou na straně, na které působí mikrovlny.

Příklady jednoho výhodného provedení prvního aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž afinita materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíků vůči kyslíku a afinita absorbérů 5 a 5' mikrovln vůči kyslíku jsou silnější, než afinita zpracovávaného předmětu vůči kyslíku.

U takového provedení se kyslík, přítomný v atmosféře v komoře 1, často nedostane ke zpracovávanému předmětu, takže dochází ke snížení koncentrace kyslíku v atmosféře.

Příklady dalšího výhodného provedení prvního aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku a absorbéry 5 a 5' mikrovln jsou práškové nebo vláknité.

-5CZ 306935 B6

U takového provedení práškové nebo vláknité absorbéry 5 a 5' mikrovln absorbují mikrovlny pro snadné vytváření tepla, přičemž práškové nebo vláknité materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku snadno zajišťují redukční reakci kyslíku v atmosféře.

Jako velikosti práškových nebo vláknitých materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku a absorbérů 5 a 5' mikrovln mohou být vhodně zvoleny průměrné velikosti částic prášku, pokud jde o práškový materiál, nebo průměr vláken, pokud jde o vláknitý materiál.

Příklady takového provedení zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, u kterého uhlíkaté práškové nebo vláknité absorbéry 5 a 5' mikrovln mají vhodně zvolenou specifickou povrchovou plochu.

U takového provedení větší specifická povrchová plocha materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku a absorbérů 5 a 5' mikrovln zajišťuje, že absorbéry 5 a 5' mikrovln snadno vytvářejí teplo, přičemž rovněž zajišťuje, že materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku snadno zajišťují redukční reakci kyslíku v atmosféře.

Příklady dalšího výhodného provedení prvního aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž prášek nebo vlákna, které vytvářejí materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku, a prášek nebo vlákna, které vytvářejí absorbéry 5 a 5' mikrovln, jsou uspořádány tak, že jsou promíseny nebojsou ve vzájemném kontaktu.

U takového provedení práškové nebo vláknité absorbéry 5 a 5' mikrovln absorbují mikrovlny pro snadné vytváření tepla, přičemž vytvářené teplo se snadno přenáší na práškové nebo vláknité materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku, přičemž redukční reakce kyslíku je snadno prováděna v případě práškových nebo vláknitých materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku.

Příklady dalšího výhodného provedení prvního aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž mikrovlnná susceptibilita zpracovávaného předmětu je nižší, než u materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku a absorbérů 5 a 5' mikrovln.

U takového provedení je zpracovávaný předmět méně pravděpodobně nepříznivě ovlivňován, například obtížně vytváří teplo, takže zpracovávaný předmět se s výhodou snadno nezahřívá.

Příklady výhodného druhého aspektu tohoto vynálezu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku rovněž působí jako absorbéry mikrovln, které absorbují mikrovlny.

U zařízení jsou jako materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku využívány takové materiály, které mají vysokou mikrovlnnou susceptibilitu, tj. větší pomyslnou část komplexní dielektrické konstanty nebo větší pomyslnou část komplexní magnetické permeability, a jsou rovněž schopny působit jako absorbéry mikrovln, které absorbují mikrovlny.

Jako takový materiál 4 a 4' pro redukci kyslíku je výhodný materiál, který snadno absorbuje mikrovlny a u kterého pomyslná část jak komplexní dielektrické konstanty, tak komplexní magnetické permeability, je velká. Kromě toho mohou být tyto hodnoty vhodně zvoleny.

Specifické příklady takových materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku zahrnují materiál SNE6G (mající specifickou povrchovou plochu 28 m²/g), a materiál SNO-5 (mající specifickou povrchovou plochu 21 m²/g), vyráběné firmou SEC CARBON, LIMITED, a materiál GR-15 (mající specifickou povrchovou plochu 11 m²/g) a materiál SP-270 (mající specifickou povrchovou plochu 25 m²/g), vyráběné firmou Nippon Carbon Co., Ltd., a podobně.

-6CZ 306935 B6

Z těchto materiálů jsou obzvláště výhodné materiál SNE6G (mající specifickou povrchovou plochu 28 m²/g), vyráběný firmou SEC CARBON, LIMITED, a materiál GR—15 (mající specifickou povrchovou plochu 11 m²/g), vyráběný firmou Nippon Carbon Co., Ltd.

U tohoto aspektu pokud je zařízení využíváno pro ohřívací pec nebo podobně bez nutnosti zvyšování teploty ohřívací pece na předem stanovenou teplotu pomocí dalších ohřívacích prostředků za účelem zajištění redukční reakce kyslíku na materiálu pro redukci kyslíku. Potom materiál pro redukci kyslíku vytváří teplo pomocí mikrovln pro zajištění redukční reakce kyslíku, přičemž koncentrace kyslíku v atmosféře je snížena, přičemž struktura materiálu 4 a 4' pro redukci kyslíku u zařízení je jednoduchá.

Příklady jednoho výhodného provedení druhého aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž afinita materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku vůči kyslíku je silnější, než afinita zpracovávaného předmětu vůči kyslíku.

U takového provedení kyslík, přítomný v atmosféře v komoře 1, často nedosáhne ke zpracovávanému předmětu, čímž dochází ke snížení koncentrace kyslíku v atmosféře.

Příklady dalšího výhodného provedení druhého aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku jsou práškové nebo vláknité.

U takového provedení práškové nebo vláknité absorbéry 5 a 5' mikrovln absorbují mikrovlny pro snadné vytváření tepla, přičemž práškové nebo vláknité materiály 4 a 4' pro redukci kyslíku snadno zajišťuji redukční reakci kyslíku v atmosféře.

Příklady dalšího výhodného provedení druhého aspektu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, přičemž mikrovlnná susceptibilita zpracovávaného předmětu je nižší, než u materiálů 4 a 4' pro redukci kyslíku.

Příklady výhodného třetího aspektu tohoto vynálezu zahrnují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku, které dále obsahuje prostředky pro zjišťování koncentrace kyslíku v komoře 1, přičemž prostředky 2 a 2' pro vytváření mikrovln obsahují prostředky pro regulaci výstupu mikrovln, které jsou uspořádány pro řízení a regulaci výstupu mikrovln prostřednictvím přivádění koncentrace kyslíku, zjištěné detekčními prostředky, zpět do regulačních prostředků výstupu mikrovln.

Podle tohoto aspektu ve stavu, ve kterém je výstup mikrovln u prostředků 2 a 2' pro vytváření mikrovln optimálně regulován, a prostředky pro vytváření mikrovln jsou optimálně provozovány, tak materiál pro redukci kyslíku vytváří teplo pomocí mikrovln, přičemž redukční reakce kyslíku proto snižuje koncentraci kyslíku.

Zpracovávaný předmět (neznázoměno) u tohoto vynálezu není omezen, pokud je zpracováván v atmosféře s nízkým obsahem kyslíku, přičemž jeho příklady zahrnují hliníkové produkty pro pájení, produkty zpracovávané v peci se zpětným tokem, vypalovací peci, sušicí peci pro adheziva nebo podobně, tepelný výměník a elektronický substrát a podobně.

Mezi těmito příklady je výhodný tepelný výměník, u kterého je využíváno pájení.

Komora 1, ve které je uložen zpracovávaný předmět podle tohoto vynálezu, není omezena, přičemž její příklady zahrnují nerezovou ocel, hliník, křemen a podobně.

Mezi těmito příklady je výhodná nerezová ocel.

-7 CZ 306935 B6

Prostředky 2 a 2' pro vytváření mikrovln u tohoto vynálezu nejsou omezeny, přičemž jejich příklady zahrnují magnetron, klystron, gyrotron, polovodičový oscilátor a podobně.

Mezí těmito příklady je výhodný nenákladný magnetron.

Vlnovody 3 a 3' u tohoto vynálezu nejsou omezeny, přičemž jejich příklady zahrnují měď, hliník, nerezovou ocel a podobně.

Mezi těmito příklady je výhodná nerezová ocel (viz obr. 4-1 a obr. 4-2).

Jak je znázorněno na obr. 4-1 a obr. 4-2, tak vlnovody 23, umístěné tak, že sendvičovitě obklopují směs 24 a 25 práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln, jsou vytvořeny prostřednictvím spojení trubky, vytvořené z hliníku nebo mědi, a trubky, vytvořené z nerezové oceli nebo mědi, prostřednictvím přírubové jednotky.

Atmosféra v komoře 1 u tohoto vynálezu není omezena, přičemž příklady atmosféry před zajištěním nízké koncentrace kyslíku zahrnují inertní atmosféru, jako je dusík (N₂), mající poměrně vysokou koncentraci kyslíku (O₂).

Kromě toho prostředky (neznázorněno) pro zjišťování koncentrace kyslíku, podle shora uvedeného třetího aspektu tohoto vynálezu nejsou omezeny, přičemž jejich příklady zahrnují čtyřpólový hmotnostní spektrometr, měřič koncentrace kyslíku zirkonového typu, oximetr typu palivového článku a podobně.

Mezi těmito příklady je výhodný oximetr typu palivového článku.

Koncentrace kyslíku je měřena pomocí oximetru typu palivového článku, afinita vůči kyslíku je vypočtena pomocí standardní volné energie vytváření každého oxidu, specifická povrchová plocha je měřena pomocí metody BET, každá pomyslná část komplexní dielektrické konstanty a komplexní permeability, představující mikrovlnnou susceptibilitu, je měřena pomocí metody vlnovodů, metody volného prostoru, rezonanční metody nebo podobně.

Kromě toho intenzita mikrovln je měřena pomocí měřiče výkonu, velikost částic prášku je měřena pomocí laserové difraktometrie, a teplota směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln je měřena pomocí termočlánku nebo radiačního teploměru.

Příklady uskutečnění vynálezu

Provedení, která ztělesňují zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, budou dále popsána s odkazem na výkresy.

Vztahové značky, uváděné ve shora uvedených závorkách, představují jeden příklad vzájemného vztahu mezi popisem a výkresy a mezi dále uvedeným konkrétním popisem příslušných provedení.

Příklad 1

Obr. 1 znázorňuje jedno provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, kterým je zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkových produktů.

Jinými slovy lze říci, že obr. 1 schematicky znázorňuje zařízení, které obsahuje:

-8CZ 306935 B6 komoru 1, ve které je uložen zpracovávaný předmět (neznázoměno), tj. tepelný výměník pro pájení, prostředky 2 a 2' pro vytváření mikrovln, kterými jsou mikrovlnné vysílače, vlnovody 3 a 3' pro vysílání mikrovln, které jsou uspořádány tak, že komora 1 a prostředky 2 a 2' pro vytváření mikrovln jsou spojeny, přičemž dále obsahuje v komoře 1 umístěné směsi 4, 5 a 4', 5' materiálů pro redukci kyslíku, majících průměrnou velikost částic 5 pm a specifickou povrchovou plochu 28 m²/g, přičemž jde o práškový materiál SNE6G, a absorbéry mikrovln, mající průměrnou velikost částic 5 pm, přičemž jde o SiC.

Kromě toho obr. 1 znázorňuje v kombinaci ve zvětšeném měřítku pohled na směs 4 a 5 materiálů pro redukci kyslíku a práškové absorbéry mikrovln, a to ve stavu, ve kterém jsou tyto práškové materiály 4 pro redukci kyslíku a práškové absorbéry mikrovln promíseny a jsou ve vzájemném kontaktu.

U zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle obr. 1 byl dusík (N₂) s koncentrací O₂o velikosti 500 ppm uzavřen v komoře 1, ve které je uložen tepelný výměník pro pájení, a poté byly směsi 4, 5 a 4', 5' materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln ozařovány při udržování pokojové teploty (25 °C) pomocí mikrovln, majících předem stanovenou intenzitu, z prostředků 2 a 2’ pro vytváření mikrovln, tj. z vysílače mikrovln, prostřednictvím vlnovodů 3 a 3' po předem stanovenou dobu pro umožnění, aby směsi 4, 5 a 4', 5' absorbovaly mikrovlny a vytvářely teplo pro zvýšení teploty směsi na 600 °C, stejně jako pro urychlení redukční reakce kyslíku, v důsledku čehož dochází ke snížení koncentrace kyslíku v atmosféře v komoře 1 na 5 ppm.

Příklad 2

Obr. 2-1 a obr. 2-2 znázorňují další provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, kterým je zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkových produktů nebo podobně.

Jinými slovy lze říci, že obr. 2-1 a obr. 2-2 schematicky znázorňují zařízení, které obsahuje:

komoru H, ve které je uložen zpracovávaný předmět (neznázoměno), tj. tepelný výměník pro pájení, prostředky 12 a 12' pro vytváření mikrovln, kterými jsou mikrovlnné vysílače, vlnovody 13 a 13' pro vysílání mikrovln, které jsou uspořádány tak, že komora 11 a prostředky 12 a 12' pro vytváření mikrovln jsou spojeny, potrubí 16 pro cirkulaci atmosféry v komoře 11, a potrubí 16' pro přivádění plynného dusíku do komory jj_, přičemž dále obsahuje

-9CZ 306935 B6 v části, kde se vlnovod 13 a potrubí 16 křižují, směsi 14, 15 a 14', 15' materiálů pro redukci kyslíku, přičemž jde o práškový materiál SNE-6G (C), mající průměrnou velikost částic 5 pm a specifickou plochu 28 m²/g, a absorbéry mikrovln, přičemž jde o práškové materiály SNE-6G (C), mající průměrnou velikost částic 5 pm a specifickou plochu 28 m²/g (přičemž zejména materiály 14 a 14' pro redukci kyslíku rovněž působí jako absorbéry 15 a 15' mikrovln).

Kromě toho je potrubí 16 opatřeno čerpadlovými prostředky (neznázoměno) pro zajištění cirkulace atmosféry v komoře 11.

Obr. 2-1 a obr. 2-2 rovněž znázorňují ve zvětšeném měřítku pohled na směs 14 a 15 práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln ve stavu, ve kterém byly tyto práškové materiály 14 pro redukci kyslíku a práškové absorbéry 15 mikrovln promíseny a jsou ve vzájemném kontaktu, a ve kterém je část, která je vložena a upevněna ve skleněné trubici 17 jako součást potrubí 16, umístěna ve vlnovodu 13,.

U zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle obr. 2-1 a obr. 2-2 při přivádění dusíku (N₂) s koncentrací O₂ o velikosti 500 ppm z potrubí 16 do komory f, ve které je uložen tepelný výměník pro pájení, a při cirkulaci plynného dusíku v potrubí 16 pomocí oběhového čerpadla (neznázoměno) při udržování pokojové teploty (25 °C), byly směsi 14, 15 a 14', 15' materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln, které byly umístěny v části, kde se vlnovod 13 a potrubí 16 křižují, ozařovány pomocí mikrovln o předem stanovené intenzitě z prostředků 12 a 12' pro vytváření mikrovln, kterými byly mikrovlnné vysílače, prostřednictvím vlnovodů 13 a 13' po předem stanovenou dobu pro umožnění, aby směsi 4, 5 a 4', 5' absorbovaly mikrovlnné záření a vytvářely teplo pro zvýšení teploty na 750 °C, stejně jako pro urychlování redukční reakce kyslíku, což vede ke snížení koncentrace kyslíku v atmosféře v komoře 11 na hodnotu 1 ppm.

Ve směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln byla koncentrace kyslíku v cirkulující atmosféře snížena, přičemž ve směsi 14' a 15' materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln byla koncentrace kyslíku v přiváděném plynném dusíku snížena.

Kromě toho nadbytečná plynná atmosféra v komoře 11 byla vhodně odváděna z výstupní trubky (neznázoměno). Obr. 3 znázorňuje změny z hlediska průběhu času a teploty směsi 14 a 15 práškových materiálů pro redukci kyslíku a práškových absorbérů mikrovln, umístěných v části, kde se vlnovody 13 a potrubí 16 křižují, a koncentrace kyslíku v plynu v potrubí 16, který prošel přes směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln, když je teplota směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln změněna prostřednictvím předehřívání atmosféry v komoře 11 pomocí využívání vnějších ohřívacích prostředků, a to u provedení zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku podle tohoto vynálezu, které je znázorněno na obr. 2-1 a obr. 2-2.

Jak je znázorněno na obr. 3, tak čím vyšší je teplota směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln, tím nižší je koncentrace kyslíku v plynu, který zde prošel.

Kromě toho, i když teplota směsi 14 a 15 materiálů pro redukci kyslíku a absorbérů mikrovln byla 550 °C, tak koncentrace kyslíku v plynu, který zde prošel, byla menší, než 4 ppm, takže účinek snížení koncentrace kyslíku byl dostatečně prokázán.

Claims

1. Zařízení s atmosférou s nízkým obsahem kyslíku pro pájení hliníkového produktu, vyznačující se tím, že obsahuje komoru (1), ve které je uložen zpracovávaný předmět, prostředky (2, 2') pro vytváření mikrovln, a vlnovody (3, 3'), jejichž prostřednictvím je mikrovlnné záření, generované prostředky (2, 2') pro vytváření mikrovln, přenášeno do komory, a dále obsahující materiály (4, 4') pro redukci kyslíku v komoře (1) a/nebo vlnovodech (3, 3') za účelem snížení koncentrace kyslíku v atmosféře v komoře (1) prostřednictvím vytváření tepla s využitím mikrovln pro urychlení redukční reakce kyslíku, a absorbéry (5, 5') mikrovln pro absorbování mikrovln, umístěné v blízkosti materiálů (4, 4') pro redukci kyslíku v komoře (1), a/nebo ve vlnovodech (3, 3').

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že afinita materiálů (4, 4') pro redukci kyslíku vůči kyslíku a afinita absorbérů (5, 5') mikrovln vůči kyslíku jsou silnější, než afinita zpracovávaného předmětu vůči kyslíku.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že materiály (4, 4') pro redukci kyslíku a absorbéry (5, 5') mikrovln jsou práškové nebo vláknité.

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že prášek nebo vlákna, představující materiály (4, 4') pro redukci kyslíku, a prášek nebo vlákna, představující absorbéry (5, 5') mikrovln jsou uspořádány tak, že jsou promíseny nebojsou ve vzájemném kontaktu.

5. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že schopnost zpracovávaného předmětu snadno absorbovat mikrovlny je nižší, než v případě materiálů (4, 4') pro redukci kyslíku a absorbérů (5, 5’) mikrovln.

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiály (4, 4') pro redukci kyslíku rovněž působí jako absorbéry mikrovln pro pohlcování mikrovln.

7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že afinita materiálů (4, 4') pro redukci kyslíku vůči kyslíku je silnější, než afinita zpracovávaného předmětu vůči kyslíku.

8. Zařízení podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že materiály (4, 4') pro redukci kyslíku jsou práškové nebo vláknité.

9. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že schopnost zpracovávaného předmětu snadno absorbovat mikrovlny je nižší, než v případě materiálů (4, 4’) pro redukci kyslíku.

10. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že dále obsahuje detekční prostředky pro zjišťování koncentrace kyslíku v komoře (1), přičemž prostředky (2, 2') pro vytváření mikrovln obsahují řídicí prostředky pro regulování výstupu mikrovln, které jsou uspořádány pro řízení výstupu mikrovln prostřednictvím přivádění hodnoty koncentrace kyslíku, zjištěné pomocí detekčních prostředků, zpět do řídicích prostředků pro regulování výstupu mikrovln.