DE102020132804A1

DE102020132804A1 - Abgasreinigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102020132804A1
Application number: DE102020132804.4A
Authority: DE
Inventors: Yuwei WANG; Yuexin Chen
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112973289A; US20210178307A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung offenbart eine Abgasreinigungseinrichtung, die zum Reinigen von Abgas aus dem Ofenherd eines Reflow-Ofens dient. Sie umfasst: eine Filtereinheit, ein Filterelement, das innerhalb der Filtereinheit angeordnet ist, einen steuerbaren Gaskanal, der das Innere der Filtereinheit steuerbar mit der äußeren Umgebung, die Sauerstoff enthält, verbindet und dazu eingerichtet ist, Sauerstoff enthaltendes Gas auf steuerbare Weise in die Filtereinheit einzuleiten, und ein Heizelement, das innerhalb der Filtereinheit angeordnet ist, wobei das Heizelement derart eingerichtet ist, dass es Gas innerhalb der Filtereinheit bis auf eine Oxidationstemperatur erwärmen kann, bei welcher Oxidationstemperatur Kohlenstoff in an dem Filterelement anhaftenden Substanzen eine chemische Veränderung erfahren kann und somit Gas erzeugt. Die Abgasreinigungseinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung weist ein langes Wartungsintervall auf, womit die Wartungskosten erheblich reduziert werden können.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Abgasbehandlungssystem eines Reflow-Ofens, insbesondere eine Abgasreinigungseinrichtung, die Abgas in dem Ofenherd eines Reflow-Ofens reinigen kann.
Stand der Technik
Bei der Herstellung einer Leiterplatte erfolgt in der Regel ein als „Reflow-Löten“ bezeichneter Prozess, um elektronische Bauteile an eine Leiterplatte anzubringen. In einem typischen Reflow-Lötprozess wird eine Lötpaste (beispielsweise eine Zinnpaste) auf einen gewählten Bereich an einer Leiterplatte abgeschieden und ein Leiter eines oder mehrerer elektronischer Bauteile in die abgeschiedene Lötpaste eingeführt. Danach durchläuft die Leiterplatte einen Reflow-Ofen, in dem die Lötpaste in einem Heizbereich zurückfließt (nämlich Erwärmen bis auf eine Schmelz- oder Reflow-Temperatur) und dann in einem Abkühlbereich abgekühlt wird, um Leiter elektronischer Bauteile elektrisch und mechanisch an die Leiterplatte anzuschließen. Der hierbei verwendete Begriff „Leiterplatte“ umfasst Substratbaugruppen elektronischer Bauteile jeglicher Arten, beispielsweise ein Wafersubstrat. In einem Reflow-Ofen wird in der Regel die Luft oder ein grundsätzlich inertes Gas (beispielsweise Stickstoffgas) als Arbeitsgas verwendet, wobei für Leiterplatten mit verschiedenen Prozessanforderungen unterschiedliche Arbeitsgase verwendet werden. Der Ofenherd des Reflow-Ofens wird mit einem Arbeitsgas gefüllt und die Leiterplatte wird in dem Arbeitsgas gelötet, wenn sie beim Befördern mit einem Fördergerät den Ofenherd durchläuft.
In dem Reflow-Ofen umfasst die Lötpaste nicht nur Lot, sondern auch Flussmittel, das das Befeuchten des Lots bewirkt und eine gute Lötstelle bereitstellt. Andere Additive wie Lösungsmittel und Katalysator können auch umfasst sein. Nach Abscheiden der Lötpaste auf die Leiterplatte wird die Leiterplatte mittels eines Fördergeräts befördert, um mehrere Heizbereiche des Reflow-Ofens zu durchlaufen. Die Wärme in dem Heizbereich führt zum Schmelzen der Lötpaste und durch Verdampfen der flüchtigen organischen Verbindungen (auch bezeichnet als „VOC“), die vor allem Flussmittel umfassen, werden Dämpfe gebildet, womit „Schadstoffe“ erzeugt werden. Bei der Ansammlung solcher Schadstoffe in dem Reflow-Ofen werden dann Probleme verursacht. Wenn beispielsweise die Schadstoffe einen Abkühlbereich erreichen, werden sie an der Leiterplatte kondensiert, wodurch die Leiterplatte verunreinigt und somit ein folgender Reinigungsschritt notwendig gemacht wird. Die Schadstoffe könnten auch an der Oberfläche des Kühlers des Reflow-Ofens kondensiert werden, womit Luftlöcher verstopft werden. Des Weiteren könnten Kondensate auch auf nachfolgende Leiterplatten aufgetropft werden, wodurch Bauelemente an der Leiterplatte beschädigt werden könnten oder ein folgender Reinigungsschritt für die verunreinigte Leiterplatte notwendig gemacht wird.
Daher muss Abgas, das Schadstoffe enthält, in dem Ofenherd des Reflow-Ofens aus dem Ofenherd heraus abgeführt werden, um die Sauberkeit der Arbeitsatmosphäre in dem Ofenherd des Reflow-Ofens beizubehalten und somit das Eindringen der Schadstoffe in den Abkühlbereich des Reflow-Ofens und das somit verursachte Problem, das oben erläutert wurde, in dem Reflow-Ofen zu verhindern.
In der Regel muss Abgas, das Schadstoffe enthält, zunächst durch eine Abgasreinigungseinrichtung gereinigt werden, um die darin enthaltenen Schadstoffe zu beseitigen, wonach das Abführen in die äußere Atmosphäre oder das Rückfördern in den Ofenherd des Reflow-Ofens erfolgen kann. Solche Schadstoffe bleiben jedoch in der Abgasreinigungseinrichtung zurück, wodurch die Reinigungseffizienz der Abgasreinigungseinrichtung beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund muss die Abgasreinigungseinrichtung regelmäßig gewartet und gereinigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Zum Lösen mindestens eines der vorstehenden Probleme liegt der vorliegenden Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungseinrichtung bereitzustellen, die zum Reinigen von Abgas aus einem Ofenherd bzw. einem Ofen eines Reflow-Ofens dient, wobei die Abgasreinigungseinrichtung eine Wartung und eine Reinigung erleichtern und zudem das Wartungsintervall verlängern kann.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Anmeldung wird die Aufgabe gelöst durch eine Abgasreinigungseinrichtung, die zum Reinigen von Abgas aus dem Ofenherd eines Reflow-Ofens dient und umfasst: eine Filtereinheit, ein Filterelement, das innerhalb der Filtereinheit angeordnet ist, einen steuerbaren Gaskanal, der das Innere der Filtereinheit steuerbar mit der äußeren Umgebung, die Sauerstoff enthält, verbindet und dazu eingerichtet ist, Sauerstoff enthaltendes Gas auf steuerbare Weise in die Filtereinheit einzuleiten, und ein Heizelement, das innerhalb der Filtereinheit angeordnet ist, wobei das Heizelement derart eingerichtet ist, dass es Gas innerhalb der Filtereinheit bis auf eine Oxidationstemperatur erwärmen kann, bei welcher Oxidationstemperatur Kohlenstoff in an dem Filterelement anhaftenden Substanzen eine chemische Veränderung erfahren kann und somit Gas erzeugt.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Abgasreinigungseinrichtung einen Abgaseintritt und einen Reingasaustritt aufweist, wobei die stromabwärtige Seite des Filterelements mit dem Abgaseintritt in Fluidverbindung steht und die stromaufwärtige Seite des Filterelements mit dem Reingasaustritt verbunden ist, wobei das Heizelement stromabwärts des Filterelements angeordnet ist.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass das Heizelement ferner derart eingerichtet ist, dass es Gas innerhalb der Filtereinheit bis auf eine Selbstreinigungstemperatur erwärmen kann, bei welcher Selbstreinigungstemperatur Flussmittel in an dem Filterelement anhaftenden Substanzen eine physikalische Veränderung erfahren kann und somit in Flüssigkeit oder Gas umgewandelt wird. Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Abgasreinigungseinrichtung einen Selbstreinigungsmodus und einen Wartungsmodus aufweist, wobei in dem Selbstreinigungsmodus der steuerbare Gaskanal geschlossen wird und das Heizelement Gas innerhalb der Filtereinheit bis auf die Selbstreinigungstemperatur erwärmt, sodass Flussmittel in an dem Filterelement anhaftenden Substanzen eine physikalische Veränderung erfährt und somit in Flüssigkeit oder Gas umgewandelt wird und in den anhaftenden Substanzen Kohlenstoff erzeugt wird, und wobei in dem Wartungsmodus der steuerbare Gaskanal geöffnet wird und das Heizelement Gas innerhalb der Filtereinheit bis auf die Oxidationstemperatur erwärmt, sodass Kohlenstoff in an dem Filterelement anhaftenden Substanzen eine chemische Veränderung erfährt und somit Gas erzeugt. Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Abgasreinigungseinrichtung ferner einen Abgasreinigungsmodus aufweist, wobei in dem Abgasreinigungsmodus der steuerbare Gaskanal geschlossen und Abgas aus dem Ofenherd des Reflow-Ofens durch das Filterelement gefiltert wird, wobei während der Filterung anhaftende Substanzen, die Flussmittel enthalten, an dem Filterelement zurückbleiben.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass der steuerbare Gaskanal derart eingerichtet ist, dass der Ausgang des steuerbaren Gaskanals in der Nähe des Filterelements angeordnet ist.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass nach der chemischen Veränderung des Kohlenstoffs in den anhaftenden Substanzen an dem Filterelement und der Erzeugung von Gas die Abgasreinigungseinrichtung durch eine mechanische Anlage gewaschen wird.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Abgasreinigungseinrichtung ferner Folgendes umfasst: eine Steuereinrichtung, die die Erwärmungstemperatur des Heizelements steuern kann, sodass das Heizelement Gas innerhalb der Filtereinheit bis auf die Oxidationstemperatur oder die Selbstreinigungstemperatur erwärmen kann.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Oxidationstemperatur höher als die Selbstreinigungstemperatur ist.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Oxidationstemperatur zwischen 400°C und 450°C liegt.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass die Selbstreinigungstemperatur zwischen 150°C und 170°C liegt.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt ist vorgesehen, dass bei der Oxidationstemperatur ein Teil der organischen Stoffe in den anhaftenden Substanzen an dem Filterelement ebenfalls eine chemische Veränderung erfahren kann und somit Gas erzeugt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf die Grundidee, die konkrete Struktur und die erzielte technische Auswirkung der vorliegenden Anmeldung näher eingegangen, um ein eingehendes Verständnis der Aufgabe, der Merkmale und der Auswirkung der Anmeldung zu ermöglichen.
Figurenliste

1A zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Abgasreinigungseinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung,
1B zeigt ein Blockdiagramm des Gasströmungsweges bei in einem Abgasreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung gemäß 1A,
1C zeigt ein Blockdiagramm des Gasströmungsweges bei in einem Selbstreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung gemäß 1A,
1D zeigt ein Blockdiagramm des Gasströmungsweges bei in einem Wartungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung gemäß 1A,
2 zeigt eine strukturelle Darstellung einer Steuereinrichtung der Abgasreinigungseinrichtung gemäß 1A.

Konkrete Ausführungsformen
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung bilden, auf verschiedene konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung näher eingegangen. Es versteht sich, dass trotz der Verwendung der Begriffe wie z. B. „vorne“, „hinten“, „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „oberste“, „unterste“ und „seitlich“, die auf die jeweiligen Richtungen hinweisen, in der vorliegenden Anmeldung zum Beschreiben verschiedener beispielhafter Strukturen und Elemente der Anmeldung solche Begriffe lediglich zum Erleichtern der Beschreibung verwendet und anhand der beispielhaften Orientierung, die in den jeweiligen Zeichnungen dargestellt ist, definiert werden. Da eine Anordnung gemäß unterschiedlichen Orientierungen für die offenbarten Ausführungsbeispiele der Anmeldung möglich ist, dienen solche Begriffe, die auf die jeweiligen Richtungen hinweisen, lediglich zur Erläuterung und sollen keineswegs als Einschränkung betrachtet werden.
Für Fachleute auf diesem Gebiet ist darauf hinzuweisen, dass sich Abgas oder Gas, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben wird, auf eine Zusammensetzung bezieht, die zum großen Teil in der Gasphase vorliegt und auch einen Teil nebligen oder körnigen Bestandteils enthalten könnte.
1A zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Abgasreinigungseinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung, um die Verbindungsbeziehung zwischen einzelnen Bestandteilen der Abgasreinigungseinrichtung 100 darzustellen. Wie aus 1A zu entnehmen ist, ist die Abgasreinigungseinrichtung 100 außerhalb des Ofenherds 118 eines Reflow-Ofens angeordnet und an den Ofenherd 118 des Reflow-Ofens angeschlossen. Wenn der Reflow-Ofen ein grundsätzlich inertes Gas (beispielsweise Stickstoffgas) als Arbeitsgas verwendet, nimmt die Abgasreinigungseinrichtung 100 aus dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens abgeführtes Abgas auf und fördert gereinigtes Gas in den Ofenherd 118 zurück. Wenn der Reflow-Ofen Luft als Arbeitsgas verwendet, nimmt die Abgasreinigungseinrichtung 100 aus dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens abgeführtes Abgas auf und gereinigtes Gas kann in den Ofenherd 118 zurückgefördert werden oder alternativ dazu aus dem Ofenherd 118 heraus abgeführt werden, anstatt in den Ofenherd 118 zurückgefördert zu werden. In 1A fördert die Abgasreinigungseinrichtung 100 gereinigtes Gas in den Ofenherd 118 zurück.
Wie sich aus 1A ergibt, umfasst die Abgasreinigungseinrichtung 100 eine erststufige Kühleinheit 110, eine zweitstufige Kühleinheit 120 und eine Filtereinheit 130, die hintereinander geschaltet und mit dem Ofenherd 118 verbunden sind. Die erststufige Kühleinheit 110 und die zweitstufige Kühleinheit 120 dienen zum Abkühlen des darin befindlichen Gases bis auf eine bestimmte Temperatur. Die Filtereinheit dient zum Filtern von Gas, sodass ein Teil davon in dem Filterelement anhaftet. Sie sind über eine Leitung miteinander verbunden. Durch Steuern des Gasströmungsweges in der Abgasreinigungseinrichtung kann die Abgasreinigungseinrichtung in einem Abgasreinigungsmodus und einem Selbstreinigungsmodus arbeiten und zudem in einem Wartungsmodus gewartet und instandgehalten werden. Dabei steuert eine Steuereinrichtung (siehe 2) eine Umschaltung der Abgasreinigungseinrichtung 100 zwischen dem Abgasreinigungsmodus, dem Selbstreinigungsmodus und dem Wartungsmodus. In dem Abgasreinigungsmodus kann die Abgasreinigungseinrichtung 100 aus dem Ofenherd 118 abgeführtes Abgas reinigen und gereinigtes Gas in den Ofenherd 118 zurückfördern. In dem Selbstreinigungsmodus kann die Abgasreinigungseinrichtung 100 eine Selbstreinigung der erststufigen Kühleinheit 110, der zweitstufigen Kühleinheit 120 und der Filtereinheit 130 sowie der Verbindungskanäle dazwischen durchführen. In dem Wartungsmodus kann die Abgasreinigungseinrichtung 100 Kohlenstoff und einige organische Stoffe, die in der Filtereinheit 130 abgelagert werden, entfernen, um eine folgende vollständige Demontage der Abgasreinigungseinrichtung 100 zur weiteren Reinigung zu erleichtern.
Konkret weist die erststufige Kühleinheit 110 einen Abgaseintritt 111.1, einen Selbstreinigungsgaseintritt 114, einen Gasaustritt 111.2 und einen ersten Abfallflüssigkeitsaustritt 141.1 auf. Die zweitstufige Kühleinheit 120 weist einen Gaseintritt 121.1, einen Gasaustritt 121.2 und einen Abfallflüssigkeitsaustritt 141.2 auf. Dabei sind der Abgaseintritt 111.1 und der Selbstreinigungsgaseintritt 114 an eine Eingangsseite 184 der erststufigen Kühleinheit 110 angeschlossen und der Gasaustritt 121.2 ist an eine Ausgangsseite 185 der zweitstufigen Kühleinheit 120 angeschlossen. Die Filtereinheit 130 weist einen Gaseintritt 131.1, einen Selbstreinigungsgaseintritt 134, einen Reingasaustritt 131.2 und einen Abfallflüssigkeitsaustritt 141.3 auf.
Der Abgaseintritt 111.1 der erststufigen Kühleinheit 110 steht über ein Ventilelement 117.1 steuerbar in Fluidverbindung mit einem Hochtemperaturbereich des Ofenherds 118. Der Gasaustritt 111.2 der erststufigen Kühleinheit 110 steht über einen Verbindungskanal 125.1 in Fluidverbindung mit dem Gaseintritt 121.1 der zweitstufigen Kühleinheit 120. Der Gasaustritt 121.2 der zweitstufigen Kühleinheit 120 ist über einen Verbindungskanal 125.2 mit dem Gaseintritt 131.1 der Filtereinheit 130 verbunden. Der Reingasaustritt 131.2 der Filtereinheit 130 steht über ein Ventilelement 117.2 steuerbar in Fluidverbindung mit einem Niedertemperaturbereich des Ofenherds 118. Somit kann das aus dem Ofenherd 118 abgeführte Abgas der Reihe nach durch die erststufige Kühleinheit 110, die zweitstufige Kühleinheit 120 und die Filtereinheit 130 gereinigt und danach in den Ofenherd 118 rückgefördert werden.
Des Weiteren ist der Selbstreinigungsgasaustritt 134 der Filtereinheit 130 über einen Verbindungskanal 135 mit dem Gaseintritt 114 der erststufigen Kühleinheit 110 verbunden und an dem Verbindungskanal 135 ist ein Kanalschaltelement 117.5 vorgesehen, um eine steuerbare Fluidverbindung des Selbstreinigungsgasaustritts 134 der Filtereinheit 130 mit dem Gaseintritt 114 der erststufigen Kühleinheit 110 herzustellen. Somit kann das aus dem Selbstreinigungsgasaustritt 134 der Filtereinheit 130 abgeführte Gas in die erststufige Kühleinheit 110 eintreten und nach Durchströmen der erststufigen Kühleinheit 110 und der zweitstufigen Kühleinheit 120 der Reihe nach dann in die Filtereinheit 130 zurückströmen, um einen Selbstreinigungskreislauf innerhalb der Abgasreinigungseinrichtung 100 herzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung kann alternativ dazu an der erststufigen Kühleinheit 110 der separat von dem Abgaseintritt 111.1 vorgesehene Selbstreinigungsgaseintritt 114 entfallen und stattdessen wird ein und derselbe Eintritt als Abgaseintritt und Selbstreinigungsgaseintritt verwendet. Analog dazu kann an der Filtereinheit 130 der separat von dem Reingasaustritt 131.2 vorgesehene Selbstreinigungsgasaustritt 134 ebenfalls entfallen und stattdessen wird ein und derselbe Austritt als Reingasaustritt 134 und Selbstreinigungsgasaustritt 131.2 verwendet.
Die Abgasreinigungseinrichtung 100 umfasst ferner eine an der erststufigen Kühleinheit 110 vorgesehene Gasnachfüllöffnung 112, eine an der Filtereinheit 130 vorgesehene Gasablauföffnung 132 und ein Gaskonzentration-Erfassungselement zur Erfassung der Gaskonzentration in der Filtereinheit 130. In einem Beispiel handelt es sich bei dem Gaskonzentration-Erfassungselement um ein Sauerstoffkonzentration-Erfassungselement 155 und durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration wird die Konzentration des Arbeitsgases erhalten. Dabei ist das Sauerstoffkonzentration-Erfassungselement 155 in der Nähe der Gasablauföffnung 132 angeordnet. Die Gasnachfüllöffnung 112 wird durch ein Ventilelement 117.3 steuerbar geöffnet bzw. geschlossen, während die Gasablauföffnung 132 durch ein Ventilelement 117.4 steuerbar geöffnet bzw. geschlossen wird. Wenn der Reflow-Ofen ein grundsätzlich inertes Gas (z. B. Stickstoffgas) als Arbeitsgas verwendet, kann über die Gasnachfüllöffnung 112 Arbeitsgas (nämlich ein grundsätzlich inertes Gas (Stickstoffgas)) in die Abgasreinigungseinrichtung 100 nachgefüllt werden und die Gasablauföffnung 132 dient zum Zusammenwirken mit der Gasnachfüllöffnung 112, wenn die Gasnachfüllöffnung 112 arbeitet. Durch Vorsehen der Gasnachfüllöffnung 112 und der Gasablauföffnung 132 kann die Konzentration des Arbeitsgases in der Abgasreinigungseinrichtung 100 in Abstimmung auf die Konzentration des Arbeitsgases in dem Ofenherd 118 angepasst werden. Die Gasnachfüllöffnung 112 kann über das Ventilelement 117.3 steuerbar in Fluidverbindung mit einer Arbeitsgasquelle (nämlich ein grundsätzlich inertes Gas (Stickstoffgas)) stehen. Die Gasablauföffnung 132 steht über das Ventilelement 117.4 steuerbar in Fluidverbindung mit der Atmosphäre.
In der Filtereinheit 130 ist ein Filterelement 136 vorgesehen. Dabei ist der Gaseintritt 131.1 der Filtereinheit 130 stromaufwärts des Filterelements 136 angeordnet, während der Selbstreinigungsgasaustritt 134 und der Reingasaustritt 131.2 stromabwärts des Filterelements 136 angeordnet sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass hierbei „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ in Bezug auf die Gasströmungsrichtung in der Abgasreinigungseinrichtung 100 definiert werden. Bei dem Filterelement 136 kann es sich u. a. um ein Stahlkügelchen-Filtersieb oder ein Papier-Filtersieb handeln.
In der Filtereinheit 130 ist ferner ein Heizelement 133 vorgesehen, wobei sich das Heizelement 133 unterhalb des Filterelements 136 befindet und zum Erwärmen des Filterelements 136 dient. Dabei erfolgt in dem Abgasreinigungsmodus keine Erwärmung durch das Heizelement 133. In dem Selbstreinigungsmodus kann das Heizelement 133 Gas in der Filtereinheit 130 bis auf die Selbstreinigungstemperatur erwärmen, sodass an dem Filterelement 136 anhaftende Schadstoffe einschließlich der Flussmittel eine physikalische Veränderung erfahren und somit in Flüssigkeit oder Gas umgewandelt werden. In dem Wartungsmodus kann das Heizelement 133 Gas in der Filtereinheit 130 bis auf die Oxidationstemperatur erwärmen, sodass der an dem Filterelement 136 anhaftende Kohlenstoff chemisch reagiert (beispielsweise eine Oxidationsreaktion) und somit Gas erzeugt. Bei dieser Temperatur reagieren andere an dem Filterelement 136 anhaftende organische Stoffe ebenfalls chemisch und erzeugen somit Gase. Durch Steuern der Erwärmungstemperatur des Heizelements 133 kann durch das Heizelement 133 Gas in der Filtereinheit 130 bis auf die Selbstreinigungstemperatur oder die Oxidationstemperatur erwärmt werden. In einem konkreten Beispiel kann die Selbstreinigungstemperatur zwischen ungefähr 150°C und 170°C und die Oxidationstemperatur zwischen ungefähr 400°C und 450°C liegen. Bei einer Erwärmungstemperatur des Heizelements 133 von ungefähr 400°C kann Gas in der Filtereinheit 130 bis auf die Selbstreinigungstemperatur erwärmt werden. Bei einer Erwärmungstemperatur des Heizelements 133 von ungefähr 700°C kann Gas in der Filtereinheit 130 bis auf die Oxidationstemperatur erwärmt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Selbstreinigungstemperatur und die Oxidationstemperatur auch auf andere konkrete Temperaturen eingestellt werden können, soweit die vorstehende Funktion erzielt werden kann. Es versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass je nach dem konkreten Aufbau der Filtereinheit 130, beispielsweise der Abmessung der Filtereinheit 130, und dem Abstand zwischen dem Filterelement 136 und dem Heizelement 133, für das Heizelement 133 eine andere Erwärmungstemperatur eingestellt werden kann, um Gas in der Filtereinheit bis auf die Selbstreinigungstemperatur und die Oxidationstemperatur zu erwärmen. Die Abgasreinigungseinrichtung 100 umfasst ferner einen steuerbaren Gaskanal 181, wobei der steuerbare Gaskanal 181 über ein Ventilelement 182 an das Innere der Filtereinheit 130 angeschlossen ist. Dabei wird das Ventilelement 182 nur bei in dem Wartungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 geöffnet, um Sauerstoff enthaltendes Gas auf steuerbare Weise in die Filtereinheit 130 einzuleiten. In einem Beispiel ist der Ausgang des Gaskanals 181 in der Nähe des Filterelements 136 angeordnet. Der Eingang des steuerbaren Gaskanals 181 ist hingegen unmittelbar an die Atmosphäre angeschlossen oder mit einer Gasquelle, die Sauerstoff bereitstellen kann, beispielsweise einer Sauerstoffflasche, verbunden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass hierbei unter „Nähe“ verstanden wird, dass der Ausgang des steuerbaren Gaskanals 181 nicht weit von dem Filterelement 136 angeordnet ist oder der Ausgang des steuerbaren Gaskanals 181 unmittelbar in Fluidverbindung mit dem Filterelement 136 steht. Somit kann eine chemische Reaktion zwischen dem aus dem Ausgang des steuerbaren Gaskanals 181 in die Filtereinheit 130 eingeleiteten Sauerstoff sowie Kohlenstoff und einigen organischen Stoffen, die an dem Filterelement 136 abgelagert werden, erleichtert werden.
Die Abgasreinigungseinrichtung 100 umfasst ferner ein Gebläse 124, um Gas in der Abgasreinigungseinrichtung 100 zum Fließen anzutreiben. In dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gebläse 124 in der Filtereinheit 130 angeordnet. Konkret ist das Gebläse 124 stromaufwärts des Filterelements 136 angeordnet. Die Lufteingangsseite des Gebläses 124 steht in Fluidverbindung mit dem Aufnahmeraum innerhalb der Filtereinheit 130, während die Luftausgangsseite des Gebläses 124 in Fluidverbindung mit dem Reingasaustritt 131.2, dem Selbstreinigungsgasaustritt 134 und der Gasablauföffnung 132 der Filtereinheit 130 steht. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Gebläse 124 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A durch einen anderen Fluidantrieb (z. B. ein Ventilator, eine Pumpe usw.) ersetzt werden, soweit Gas innerhalb der Abgasreinigungseinrichtung 100 zum Fließen gemäß dem erwünschten Weg angetrieben werden kann.
Die Abgasreinigungseinrichtung 100 umfasst ferner eine Sammeleinheit 140, wobei der Abfallflüssigkeitsaustritt 141.1 der erststufigen Kühleinheit 110, der Abfallflüssigkeitsaustritt 141.2 der zweitstufigen Kühleinheit 120 und der Abfallflüssigkeitsaustritt 141.3 der Filtereinheit 130 jeweils mit der Sammeleinheit 140 verbunden sind, sodass die aus der erststufigen Kühleinheit 110, der zweitstufigen Kühleinheit 120 und der Filtereinheit 130 abgeführte Flüssigkeit in die Sammeleinheit 140 einströmen kann. An dem Eingang der Sammeleinheit 140 ist ein Ventilelement 117.6 vorgesehen. Zum Auswechseln der Sammeleinheit 140 oder zum Abführen der Flüssigkeit aus der Sammeleinheit 140 kann durch Schließen des Ventilelements 117.6 die Sammeleinheit 140 von der erststufigen Kühleinheit 110, der zweitstufigen Kühleinheit 120 und der Filtereinheit 130 getrennt werden.
Die Abgasreinigungseinrichtung 100 umfasst ferner Temperaturerfassungselemente 151, 152, die jeweils zum Erfassen der Gastemperatur in der erststufigen Kühleinheit 110 bzw. der zweitstufigen Kühleinheit 120 eingerichtet sind, und ein Temperaturerfassungselement 161, das zum Erfassen der Gastemperatur in der Filtereinheit 130 dient.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel die Abgasreinigungseinrichtung 100 zweistufige Kühleinheiten umfasst, die über den Verbindungskanal 125.1 in Fluidverbindung miteinander stehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Abgasreinigungssystem auch nur eine einzige Kühleinheit umfassen, deren Eingangsseite in Fluidverbindung mit der stromaufwärtigen Seite der Filtereinheit steht und deren Ausgangsseite in Fluidverbindung mit der stromabwärtigen Seite der Filtereinheit steht.
Wie oben aufgeführt, weist die Abgasreinigungseinrichtung 100 einen Abgasreinigungsmodus, einen Selbstreinigungsmodus und einen Wartungsmodus auf. In dem Abgasreinigungsmodus reinigt die Abgasreinigungseinrichtung 100 aus dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens abgeführtes Gas. In dem Selbstreinigungsmodus führt die Abgasreinigungseinrichtung 100 eine Selbstreinigung der einzelnen Einheiten innerhalb der Abgasreinigungseinrichtung 100 und der Verbindungskanäle durch. In dem Wartungsmodus nimmt die Abgasreinigungseinrichtung 100 kein aus dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens abgeführtes Gas mehr auf und bewirkt stattdessen, dass Kohlenstoff und einige organische Stoffe in den anhaftenden Substanzen des Filterelements 136 eine Oxidationsreaktion eingehen, um eine nachfolgende Demontage der Abgasreinigungseinrichtung 100 zur weiteren Reinigung mittels einer mechanischen Anlage zu erleichtern. Durch Steuern des Öffnens bzw. Schließens der einzelnen Ventilelemente 117.1, 117.2, 117.3, 117.4, 117.5, 117.6, 182 kann die Abgasreinigungseinrichtung 100 zwischen den drei Modi, nämlich dem Abgasreinigungsmodus, dem Selbstreinigungsmodus und dem Wartungsmodus, umgeschaltet werden. Nachfolgend wird am Beispiel eines Reflow-Ofens, der ein grundsätzlich inertes Gas (beispielsweise Stickstoffgas) als Arbeitsgas verwendet, auf die Strömungswege von Gas in den drei Betriebsmodi der Abgasreinigungseinrichtung 100 nach der vorliegenden Anmeldung näher eingegangen.
1B zeigt den Gasströmungsweg bei in dem Abgasreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 gemäß 1A. Wie sich aus 1B ergibt, sind bei in dem Abgasreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 die Ventilelemente 117.1, 117.2, 117.6 geöffnet und das Ventilelement 117.3 und das Ventilelement 117.4 geschlossen, wobei das Kanalschaltelement 117.5 geschlossen oder mindestens teilweise geöffnet werden kann, und wobei das Ventilelement 182 geschlossen ist, um den Gaskanal 181 zu schließen. Schadstoffe enthaltendes Abgas (mit einer Temperatur von ungefähr 170°) in dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens wird nach Abführen aus dem Hochtemperaturbereich des Ofenherds 118 zunächst durch die erststufige Kühleinheit 110 bis auf eine erste Temperatur von beispielsweise 110°C bis 130°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur gehen Kolophonium und andere organische Flussmittel in Abgasen aus der erststufigen Kühleinheit 110 von der Gasphase durch Kondensation in die Flüssigphase über und können aus dem Abfallflüssigkeitsaustritt 141.1 der erststufigen Kühleinheit 110 in die Sammeleinheit 140 abgeführt werden, während der verbleibende Teil von Abgasen dann der zweitstufigen Kühleinheit 120 zur weiteren Abkühlung zugeführt wird. Gas, das in die zweitstufige Kühleinheit 120 eintritt, wird in der zweitstufigen Kühleinheit 120 bis auf eine zweite Temperatur von beispielsweise 60°C bis 80°C abgekühlt, sodass andere organische Schadstoffe (beispielsweise organische Stoffe wie Säure oder Ester oder Ether mit einem niedrigen Kondensationspunkt) in dem Abgas von der Gasphase durch Kondensation in die Flüssigphase übergehen und über den Abfallflüssigkeitsaustritt 141.2 der zweitstufigen Kühleinheit 120 in die Sammeleinheit 140 abgeführt werden, während der verbleibende Teil von Abgas der Filtereinheit 130 zur Filterung und Reinigung zugeführt wird. Abgas, das in die Filtereinheit 130 eintritt, wird gefiltert, womit sauberes Reingas erhalten wird, wobei darin enthaltene körnige und neblige organische Stoffe an dem Filterelement 136 anhaften. Schließlich wird das Reingas in den Niedertemperaturbereich des Ofenherds 118 des Reflow-Ofens rückgefördert, womit das Reinigen von Abgas abgeschlossen wird.
Bei in dem Abgasreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 kann das durch die Filtereinheit 130 gefilterte Reingas nicht über den Verbindungskanal 135 in die erststufige Kühleinheit 110 zurückströmen, wenn das Ventilelement 117.5 geschlossen ist. Bei geöffnetem oder teilweise geöffnetem Kanalschaltelement 117.5 kann ein Teil des durch die Filtereinheit 130 gefilterten Reingases über den Verbindungskanal 135 in die erststufige Kühleinheit 110 zurückströmen, womit mittels des Reingases mit einer niedrigeren Temperatur aus der Filtereinheit 130 Gas in der erststufigen Kühleinheit 110 abgekühlt werden kann, um Kühlmedium zum Wärmeaustausch in der erststufigen Kühleinheit 110 zu sparen. 1C zeigt den Gasströmungsweg bei in dem Selbstreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100. Wie aus 1C zu entnehmen ist, sind bei in dem Selbstreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 die Ventilelemente 117.3, 117.4 geschlossen und das Ventilelement 117.6 und das Kanalschaltelement 117.5 geöffnet, wobei das Ventilelement 182 geschlossen ist, um den Gaskanal 181 zu schließen, und wobei die Ventilelemente 117.1, 117.2 sowohl geöffnet als auch geschlossen sein können. In der Zeichnung sind die Ventilelemente 117.1, 117.2 in geöffnetem Zustand dargestellt. Nun steuert die Steuereinrichtung (siehe 2) die Erwärmungstemperatur des Heizelements 133 in der Filtereinheit 130 und erhöht diese beispielsweise auf ungefähr 400°C, um Gas in der Filtereinheit 130 zu erwärmen. Somit wird die Temperatur des Gases in der Filtereinheit 130 auf beispielsweise ungefähr 150°C bis 170°C erhöht. Bei dieser Temperatur erfährt ein Teil der an dem Filterelement 136 anhaftenden festen Schadstoffe (beispielsweise Flussmittel) eine physikalische Veränderung und geht somit in die Flüssigphase über, während ein Teil in die Gasphase übergeht. Dabei kann die Flüssigkeit über den Abfallflüssigkeitsaustritt 141.3 der Filtereinheit 130 abgeführt werden, während das Gas mit einer höheren Temperatur über den Verbindungskanal 135 der erststufigen Kühleinheit 110 und der zweitstufigen Kühleinheit 120 zugeführt wird. Wie bei dem vorstehenden Abgasreinigungsvorgang strömt Gas aus der erststufigen Kühleinheit 110 und der zweitstufigen Kühleinheit 110 über die Verbindungskanäle 125.1, 125.2 in die Filtereinheit 130 zurück, sodass feste, organische Schadstoffe, die an einzelnen Elementen innerhalb der erststufigen Kühleinheit 110 und der zweitstufigen Kühleinheit 120 und an der Innenwand des Verbindungskanals 125.1 und des Kühlkanals 125.2 anhaften, wieder durch Erwärmen in die Flüssigphase oder die Gasphase übergehen und die Flüssigkeit über den Abfallflüssigkeitsaustritt 141.1 der erststufigen Kühleinheit 110 und den Abfallflüssigkeitsaustritt 141.2 der zweitstufigen Kühleinheit 120 abgeführt wird, während das Gas in die Filtereinheit 130 rückgefördert wird, womit ein selbstreinigender Gaskreislauf hergestellt wird. Des Weiteren weist bei einem derartigen selbstreinigenden Gaskreislauf das Filterelement 136 an einer in der Nähe des Heizelements 133 befindlichen Stelle eine höhere lokale Temperatur auf, sodass ein Teil der anhaftenden Substanzen an dem Filterelement 136 eine Karbonisierungsreaktion eingeht und somit karbonisierte Produkte, die Kohlenstoff und einige niedermolekulare organische Stoffe enthalten, erhalten werden.
In dem in 1C dargestellten selbstreinigenden Gaskreislauf kann das Abgas aus dem Ofenherd des Reflow-Ofens bei geschlossenen Ventilelementen 117.1 und 117.2 nicht in die Abgasreinigungseinrichtung 100 eintreten und daraus austreten, in welchem Fall die Abgasreinigungseinrichtung 100 in einem unabhängigen Innenkreislauf eine innere Selbstreinigung durchführen kann. Bei geöffneten Ventilelementen 117.1 und 117.2 kann das Abgas aus dem Ofenherd des Reflow-Ofens hingegen immer noch in die Abgasreinigungseinrichtung 100 eintreten und daraus austreten, sodass die Abgasreinigungseinrichtung 100 während einer inneren Selbstreinigung gleichzeitig eine wie in 1B dargestellte Abgasreinigung des Abgases aus dem Ofenherd des Reflow-Ofens durchführen kann. Daher wird der Betrieb des Reflow-Ofens nicht durch das Schließen oder Öffnen der Ventilelemente 117.1 und 117.2 beeinflusst. Mit anderen Worten kann auch beim Betrieb des Reflow-Ofens die Abgasreinigungseinrichtung 100 in dem Selbstreinigungsmodus arbeiten, um eine Selbstreinigung ihres Inneren durchzuführen. In Abhängigkeit von der Anforderung der praktischen Produktion kann der Selbstreinigungsmodus der Abgasreinigungseinrichtung 100 in einem bestimmten Intervall aktiviert werden, um die Abgasreinigungseinrichtung 100 in gewissem Maße zu reinigen, ohne dabei den Betrieb des Reflow-Ofens zu beeinträchtigen.
1D zeigt den Gasströmungsweg bei in dem Wartungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100. Wie sich aus 1D ergibt, sind bei in dem Wartungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 die Ventilelemente 117.1, 117.2, 117.3, 117.4, 117.6 geschlossen und das Ventilelement 117.5 ist geschlossen, wobei das Ventilelement 182 geöffnet ist, um den Gaskanal 181 zu öffnen. Nun kann das Heizelement 133 in der Filtereinheit 130 beispielsweise bis auf ungefähr 700°C erwärmt werden, um Gas in der Filtereinheit 130 zu erwärmen. Somit wird die Temperatur des Gases in der Filtereinheit 130 auf beispielsweise ungefähr 400°C bis 450°C erhöht. Bei dieser Temperatur kann Kohlenstoff, in den an dem Filterelement 136 abgelagerten karbonisierten Produkten mit dem in den Gaskanal 181 eingeleiteten Sauerstoff eine Oxidationsreaktion eingehen, womit Kohlenstoff in Gas umgewandelt wird. Zudem können bei dieser Temperatur niedermolekulare organische Stoffe und einige Flussmittelschadstoffe in den an dem Filterelement 136 abgelagerten karbonisierten Produkten ebenfalls mit Sauerstoff eine Oxidationsreaktion eingehen und somit Gase erzeugen, womit die Menge der an dem Filterelement 136 anhaftenden organischen Stoffe verringert wird. Solche Gase werden nach Durchströmen des Verbindungskanals 135 der erststufigen Kühleinheit 110 und der zweitstufigen Kühleinheit 120 zugeführt. Wie bei dem vorstehenden selbstreinigenden Gaskreislauf strömt Gas aus der erststufigen Kühleinheit 110 und der zweitstufigen Kühleinheit 110 nach Durchströmen der Verbindungskanäle 125.1, 125.2 in die Filtereinheit 130 zurück. Die Steuereinrichtung (siehe 2) steuert das Heizelement 133 derart, dass nach kontinuierlicher Erwärmung für einige Zeit das Erwärmen gestoppt wird. Nach Abkühlen des Gases in der Abgasreinigungseinrichtung 100 bis auf die Raumtemperatur kann die Abgasreinigungseinrichtung 100 demontiert werden und u. a. durch Ultraschallreinigung wird die Abgasreinigungseinrichtung 100 mittels einer mechanischen Anlage völlig gereinigt. Dabei hängt die kontinuierliche Erwärmungszeit des Heizelements 133 von der Abmessung der Abgasreinigungseinrichtung 100 und der Menge des an dem Filterelements 136 abgelagerten Kohlenstoffs ab und kann von Fachleuten auf diesem Gebiet nach Bedarf im Voraus eingestellt werden.
Durch Beobachtung und Analyse stellte der Erfinder fest, dass bei dem selbstreinigenden Gaskreislauf das Heizelement 133 Gas in der Filtereinheit 130 bis auf die Selbstreinigungstemperatur erwärmen soll, sodass Flussmittel und andere Schadstoffe in den an dem Filterelement 136 anhaftenden Substanzen eine physikalische Veränderung erfahren. Dabei erfolgt jedoch an dem Filterelement 136 immer noch eine lokale Karbonisierungsreaktion und somit werden in den anhaftenden Substanzen karbonisierte Produkte einschließlich des Kohlenstoffs erzeugt. Der angesammelte Kohlenstoff und andere an dem Filterelement 136 zurückbleibende anhaftende Substanzen einschließlich der Flussmittel könnten zum Verstopfen des Filterelements 136 führen, wodurch einerseits der Gaskreislauf innerhalb der Abgasreinigungseinrichtung 100 beeinträchtigt und andererseits das Erreichen der erwünschten Temperatur der Gase in der Kühleinheit der Abgasreinigungseinrichtung 100 erschwert wird. Somit werden das Abgasreinigungs- und Selbstreinigungsergebnis der Abgasreinigungseinrichtung 100 und zudem auch das Lötergebnis des Reflow-Ofens beeinträchtigt.
Darüber hinaus stellte der Erfinder durch Beobachtung und Analyse fest, dass nach der Verwendung für einen bestimmten Zeitraum mit der ständigen Ansammlung der Schadstoffe in der Abgasreinigungseinrichtung 100 die ganze Abgasreinigungseinrichtung 100 gereinigt werden muss. Zum Erzielen einer mechanischen Bedienung erfolgt die Reinigung in der Regel mithilfe eines Geräts. Dabei werden beispielsweise unter Verwendung eines vibrierenden Geräts einzelne Teile der Abgasreinigungseinrichtung 100 in einem Lösungsmittel gewaschen. Wenn jedoch an dem Filterelement 136 Kohlenstoff anhaftet, ist das Erfüllen der Reinigungsanforderung durch Reinigen mittels eines Geräts infolge der geringen Löslichkeit des Kohlenstoffs schwer zu erwarten und eine zusätzliche manuelle Reinigung könnte notwendig sein.
Bei der Abgasreinigungseinrichtung 100 nach der vorliegenden Anmeldung wird nach Abschluss des Selbstreinigungsmodus zunächst Sauerstoff in die Filtereinheit 130 eingeleitet und der an dem Filterelement 136 abgelagerte Kohlenstoff mittels des Heizelements 133 erwärmt, sodass Kohlenstoff mit dem eingeleiteten Sauerstoff chemisch reagiert, um Kohlenstoff aus den anhaftenden Substanzen an dem Filterelement 136 zu beseitigen. Dabei geht ein Teil anderer an dem Filterelement 136 anhaftender organischer Stoffe (einschließlich der Flussmittel und einiger niedermolekularer organischer Stoffe) ebenfalls eine Oxidationsreaktion ein und erzeugt somit Gase. Danach kann der Bediener die Abgasreinigungseinrichtung 100 weiter auf mechanische Weise reinigen, beispielsweise indem mittels eines Ultraschallgeräts eine nachfolgende Entfernung der verbleibenden organischen Stoffe aus der Abgasreinigungseinrichtung durchgeführt wird, womit die Reinigung erleichtert wird und die Menge des während der Reinigung verwendeten Lösungsmittels bis zu einem gewissen Grad verringert werden kann.
Somit kann durch Steuern des Heizelements 133 zum Erwärmen bis auf verschiedene Temperaturen erzielt werden, dass mit dem Heizelement 133 sowohl in dem Selbstreinigungsmodus Gas innerhalb der Filtereinheit 130 bis auf die Selbstreinigungstemperatur erwärmt wird, um eine physikalische Veränderung der Schadstoffe einschließlich der Flussmittel in den an dem Filterelement 136 anhaftenden Substanzen zu bewirken, als auch in dem Wartungsmodus Gas innerhalb der Filtereinheit 130 zum Bewirken einer chemischen Reaktion des an dem Filterelement 136 abgelagerten Kohlenstoffs bis auf die Oxidationstemperatur erwärmt werden kann.
Bei der vorliegenden Anmeldung wird durch Steuern des steuerbaren Gaskanals 181, der einzelnen Ventilelemente und Schaltelemente mittels verschiedener Erwärmungstemperaturen ein und desselben Heizelements 133 Gas in der Filtereinheit 130 bis auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt, womit drei Betriebsmodi ein und derselben Abgasreinigungseinrichtung 100 verwirklicht werden. Da zum Betreiben der Abgasreinigungseinrichtung 100 nach der vorliegenden Anmeldung in dem Selbstreinigungsmodus der Reflow-Ofen nicht außer Betrieb gesetzt werden muss, kann durch Kombination des Selbstreinigungsmodus und des Wartungsmodus das Intervall, in dem der Reflow-Ofen außer Betrieb gesetzt und gewartet werden soll, verlängert werden.
Als eine beispielhafte technische Auswirkung wird erzielt, dass die Abgasreinigungseinrichtung 100 nach der vorliegenden Anmeldung ein Intervall von ungefähr einer Woche für den Selbstreinigungsmodus und ein Intervall von ungefähr einem Monat für den Wartungsmodus aufweisen kann. Wie oben aufgeführt, weist die Abgasreinigungseinrichtung 100 nach der vorliegenden Anmeldung ein langes Wartungsintervall auf, womit die Wartungskosten erheblich reduziert werden können.
Das Arbeitsgas in dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens, der ein grundsätzlich inertes Gas (beispielsweise Stickstoffgas) verwendet, muss in einem bestimmten Konzentrationsbereich beibehalten werden, um die Prozessanforderung zu erfüllen. Der Reflow-Ofen ist in der Regel mit einer Einheit (beispielsweise eine Einheit zum Nachfüllen von Arbeitsgas) zur Anpassung der Konzentration des Arbeitsgases in dem Ofenherd 118 versehen. Bei in dem Abgasreinigungsmodus befindlicher Abgasreinigungseinrichtung 100 wird Gas aus dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens kontinuierlich durch die Abgasreinigungseinrichtung 100 gereinigt und in den Ofenherd 118 des Reflow-Ofens rückgefördert, sodass die Konzentration des Arbeitsgases in der Abgasreinigungseinrichtung 100 beim Betrieb in dem Abgasreinigungsmodus nahe der Konzentration des Arbeitsgases in dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens liegt. Nach der Demontage und der Reinigung der Abgasreinigungseinrichtung 100 in dem Wartungsmodus ist die Konzentration des Arbeitsgases in der Abgasreinigungseinrichtung 100 geringer als die Konzentration des Arbeitsgases in dem Ofenherd 118. Daher kann nach Abschluss des Wartungsmodus und der Reinigung der Abgasreinigungseinrichtung 100 bei der vorliegenden Anmeldung eine bestimmte Menge von Arbeitsgas vor Verbinden der Abgasreinigungseinrichtung 100 wieder mit dem Ofenherd 118 des Reflow-Ofens in die Abgasreinigungseinrichtung 100 nachgefüllt werden, sodass das Arbeitsgas in der Abgasreinigungseinrichtung 100 eine Konzentration erreicht, die der des Arbeitsgases in dem Reflow-Ofen gleicht oder nahe daran liegt. Dazu wird über die Gasnachfüllöffnung 112 Arbeitsgas in die Abgasreinigungseinrichtung 100 nachgefüllt und gleichzeitig über die Gasablauföffnung 132 Gas aus der Abgasreinigungseinrichtung 100 abgeführt, bis durch das Sauerstoffkonzentration-Erfassungselement 155 festgestellt wird, dass die Konzentration des Schutzgases in der Abgasreinigungseinrichtung 100 die Konzentration des Schutzgases in dem Reflow-Ofen erreicht.
Wenn die Abgasreinigungseinrichtung 100 bei einem Reflow-Ofen, der Luft als Arbeitsgas verwendet, eingesetzt wird, kann das durch die Abgasreinigungseinrichtung 100 gereinigte Gas in den Ofenherd 118 rückgefördert werden oder alternativ dazu unmittelbar in die Atmosphäre abgeführt werden, anstatt in den Ofenherd 118 rückgefördert zu werden. Wenn das durch die Abgasreinigungseinrichtung 100 gereinigte Gas unmittelbar in die Atmosphäre abgeführt wird, dann steht der Reingasaustritt 131.2 der in 1B dargestellten Filtereinheit 130 über das Ventilelement 117.2 steuerbar in Fluidverbindung mit der Atmosphäre, anstatt an den Ofenherd 118 angeschlossen zu werden.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung kann als die erststufige Kühleinheit 110 und die zweitstufige Kühleinheit 120 in der Abgasreinigungseinrichtung 100 ein allgemein bekannter Wärmetauscher irgendeiner Art verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung können die erststufige Kühleinheit 110, die zweitstufige Kühleinheit 120 und die Filtereinheit 130 der Abgasreinigungseinrichtung 100 zu einem Ganzen integriert werden, sodass die ganze Abgasreinigungseinrichtung 100 eine kastenartige Abgasreinigungseinrichtung bildet, um die Verwendung in Abstimmung auf einen Reflow-Ofen zu erleichtern.
2 zeigt eine strukturelle Darstellung einer Steuereinrichtung 260 der Abgasreinigungseinrichtung 100. Die Steuereinrichtung 260 umfasst einen Bus 262, einen Prozessor 264, eine Eingangsschnittstelle 266, eine Ausgangsschnittstelle 268 und einen Speicher 274 mit einem Steuerprogramm 276. Der Prozessor 264, die Eingangsschnittstelle 266, die Ausgangsschnittstelle 268 und der Speicher 274 stehen über den Bus 262 in Kommunikationsverbindung miteinander, sodass der Prozessor 264 den Betrieb der Eingangsschnittstelle 266, der Ausgangsschnittstelle 268 und des Speichers 274 steuern kann. Der Speicher 274 dient zum Speichern von Programmen, Befehlen und Daten. Der Prozessor 264 liest Programme, Befehle und Daten aus dem Speicher 274 und kann Daten in den Speicher 274 schreiben.
Die Eingangsschnittstelle 266 empfängt Signale und Daten, z. B. ein durch die Temperaturerfassungselemente 151, 152, 161 erfasstes Temperatursignal, ein durch das Sauerstoffkonzentration-Erfassungselement 155 erfasstes Sauerstoffkonzentrationssignal sowie verschiedene Parameter und Steuerbefehle, die manuell eingegeben werden, über eine Verbindung 278. Über eine Verbindung 272 sendet die Ausgangsschnittstelle 268 Signale und Daten, z. B. Steuersignale zum Steuern des Öffnens bzw. Schließens der einzelnen Ventilelemente 117.1, 117.2, 117.3, 117.4, 182 und des Kanalschaltelements 117.5 sowie Steuersignale zum Steuern der Erwärmungstemperatur des Heizelements 133. In dem Speicher 274 sind u. a. Steuerprogramme und Daten gespeichert. Bei der Produktion und der Herstellung können verschiedene Parameter im Voraus eingestellt werden. Alternativ dazu können verschiedene Parameter durch manuelle Eingabe oder Datenimport eingestellt werden. Der Prozessor 264 erfasst verschiedene Signale, Daten, Programme und Befehle über die Eingangsschnittstelle 266 und den Speicher 274, verarbeitet diese dementsprechend und liefert eine Ausgabe über die Ausgangsschnittstelle 268.
Trotz der bisherigen Beschreibung der vorliegenden Anmeldung anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten konkreten Ausführungsformen versteht es sich, dass ohne Verlassen von der Grundidee, dem Umfang und dem Hintergrund der Anmeldung verschiedene Abänderungen für die Abgasreinigungseinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung möglich sind. Für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet versteht es sich ferner, dass sich die Anordnung in den offenbarten Ausführungsbeispielen der Anmeldung auf unterschiedliche Weise ändern lässt, was ebenfalls von den Grundideen und dem Umfang der Anmeldung und der Ansprüche umfasst sein soll.

Claims

Abgasreinigungseinrichtung (100), die zum Reinigen von Abgas aus einem Ofenherd eines Reflow-Ofens dient, umfassend, eine Filtereinheit (130), ein Filterelement (136), wobei das Filterelement (136) innerhalb der Filtereinheit (130) angeordnet ist, einen steuerbaren Gaskanal (181), wobei der steuerbare Gaskanal (181) das Innere der Filtereinheit (130) steuerbar mit der äußeren Umgebung, die Sauerstoff enthält, verbindet und der steuerbare Gaskanal (181) dazu eingerichtet ist, Sauerstoff enthaltendes Gas auf steuerbare Weise in die Filtereinheit (130) einzuleiten, ein Heizelement (133), wobei das Heizelement (133) innerhalb der Filtereinheit (130) angeordnet ist, wobei das Heizelement (133) derart eingerichtet ist, dass es Gas innerhalb der Filtereinheit (130) bis auf eine Oxidationstemperatur erwärmen kann, bei welcher Oxidationstemperatur Kohlenstoff in an dem Filterelement (136) anhaftenden Substanzen eine chemische Veränderung erfahren kann und somit Gas erzeugt.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (100) einen Abgaseintritt (111.1) und einen Reingasaustritt (131.2) aufweist, wobei die stromabwärtige Seite des Filterelements (136) mit dem Abgaseintritt (111.1) in Fluidverbindung steht und die stromaufwärtige Seite des Filterelements (136) mit dem Reingasaustritt (131.2) verbunden ist, wobei das Heizelement (133) stromabwärts des Filterelements (136) angeordnet ist.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (133) ferner derart eingerichtet ist, dass es Gas innerhalb der Filtereinheit (130) bis auf eine Selbstreinigungstemperatur erwärmen kann, bei welcher Selbstreinigungstemperatur Flussmittel in an dem Filterelement (136) anhaftenden Substanzen eine physikalische Veränderung erfahren kann und somit in Flüssigkeit oder Gas umgewandelt wird.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (100) einen Selbstreinigungsmodus und einen Wartungsmodus aufweist, wobei in dem Selbstreinigungsmodus der steuerbare Gaskanal (181) geschlossen wird und das Heizelement (133) Gas innerhalb der Filtereinheit (130) bis auf die Selbstreinigungstemperatur erwärmt, sodass Flussmittel in an dem Filterelement (136) anhaftenden Substanzen eine physikalische Veränderung erfährt und somit in Flüssigkeit oder Gas umgewandelt wird und in den anhaftenden Substanzen Kohlenstoff erzeugt wird, und wobei in dem Wartungsmodus der steuerbare Gaskanal (181) geöffnet wird und das Heizelement (133) Gas innerhalb der Filtereinheit (130) bis auf die Oxidationstemperatur erwärmt, sodass Kohlenstoff in an dem Filterelement (136) anhaftenden Substanzen eine chemische Veränderung erfährt und somit Gas erzeugt.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (100) ferner einen Abgasreinigungsmodus aufweist, wobei in dem Abgasreinigungsmodus der steuerbare Gaskanal (181) geschlossen und Abgas aus dem Ofenherd des Reflow-Ofens durch das Filterelement (136) gefiltert wird, wobei während der Filterung anhaftende Substanzen, die Flussmittel enthalten, an dem Filterelement (136) zurückbleiben.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Gaskanal (181) derart eingerichtet ist, dass der Ausgang des steuerbaren Gaskanals (181) in der Nähe des Filterelements (136) angeordnet ist.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der chemischen Veränderung des Kohlenstoffs in den anhaftenden Substanzen an dem Filterelement (136) und der Erzeugung von Gas die Abgasreinigungseinrichtung (100) durch eine mechanische Anlage gewaschen wird.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Folgendes umfasst: eine Steuereinrichtung (260), wobei die Steuereinrichtung (260) eine Erwärmungstemperatur des Heizelements (133) steuern kann, sodass das Heizelement (133) Gas innerhalb der Filtereinheit (130) bis auf die Oxidationstemperatur oder die Selbstreinigungstemperatur erwärmen kann.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationstemperatur höher als die Selbstreinigungstemperatur ist, und/oder wobei die Oxidationstemperatur zwischen 400°C und 450°C liegt und/oder wobei die Selbstreinigungstemperatur zwischen 150°C und 170°C liegt.
Abgasreinigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Oxidationstemperatur ein Teil der organischen Stoffe in den anhaftenden Substanzen an dem Filterelement (136) ebenfalls eine chemische Veränderung erfahren kann und somit Gas erzeugt.