JP2001047223A - 少なくとも一つの熱伝達液によるワークピースの熱処理方法及びその方法を実現するための凝縮炉 - Google Patents

少なくとも一つの熱伝達液によるワークピースの熱処理方法及びその方法を実現するための凝縮炉

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 熱伝達の均一性と熱伝達液を消費することな
く、その方法を実現する凝縮炉を提供すること。 【解決手段】 ワークピース２に熱を伝達する凝縮炉は
一つの扉を介してアクセス可能な密閉空間７を形成する
内部構成体を備えたケース４と、前記オーブン１の前記
内部構成体を、前記熱伝達液のごく小量の蒸気が前記ワ
ークピース２上で液化可能な温度まで加熱する加熱手段
１６と、前記ワークピース２上でごく少量の前記蒸気が
液化するように、前記オーブンの前記密閉空間７内を、
前記蒸気で満たすシステム１７と、前記オーブン１内の
前記密閉空間７に充満した前記蒸気を抽出する抽出装置
２１と、を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝達液による一
般的な処理であって、いかなるワークピースに対しても
行ない得るものの技術分野に関し、その方法は、望まし
くはサポートの上に成形されるワークピースの取扱いに
関するものである。サポートとは、その上に、例えば、
電子部品、電気部品、電子機械部品、或いは、機械部品
が、部品取付けタブに合わせて部分的に付着させた溶加
材によって、取りつけられるものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明を特に効果的に適用できるのは、
溶加材がポリマーで組成される場合には、重合による部
品組み立てに関する処理技術、或いは、溶加材が合金で
組成される場合には、溶融しリフローする技術である。
【０００３】本発明のより好適な技術的分野において、
溶加材を溶解することにより部品をサポートに固定す
る、様々なタイプの機械が知られている。例えば、サポ
ートと部品の温度を、溶加材の融点より少し高い温度ま
で、速くかつ均一に上昇させ、溶加材をはんだ付け（so
ldering）、或いは、重合して部品を固定させるため
に、ソルダリングマシーンを用いることが知られてい
る。
【０００４】このような技術分野において、オプション
として空調手段を備えた、熱対流オーブン、赤外線オー
ブン、或いは強制対流オーブンといった種類の機械が第
１のカテゴリーを形成することが知られている。オーブ
ンを使う主な利点は、生産ラインへの導入しやすさにあ
る。同様に、オーブンはワークピースを連続的に処理す
ることができる。しかしながら、オーブンには、基本的
に、比較的長い処理時間、ワークピースへの熱伝達の悪
さ、高いコスト、そして、調節された雰囲気のもとで動
作するオーブンに対する不活性ガスの使用、という大き
な欠点があることも理解しなければならない。
【０００５】この技術分野において、熱伝達液の蒸気を
使って処理する機械が第２のカテゴリーを形成すること
が知られている。このような、蒸気を用いた機械は、一
般に、加熱手段により沸点に上昇するように作られた過
フッ化炭化水素タイプの液体を含む容器を具備してお
り、これによって、溶加材の融点より少しだけ高い温度
であって、組み立て、及び接着ゾーンにおいて飽和状態
かつ不活性の一次蒸気が発生する。実際は、組み立て及
び接着ゾーンは、液表面と一次蒸気を液化するための熱
変換コイルとの間にある。オプションとして、この組み
立て及び接着ゾーンの上を予熱ゾーンもしくは、二次蒸
気に満たされた冷却ゾーンとしてもよい。
【０００６】それに加えて、その容器には蓋で閉められ
る空間があり、組み立て前の部品を設けられたサポート
が容器の中に入るようにデザインされている。予熱ゾー
ン、組み立てゾーン、冷却ゾーンに対し、連続的にサポ
ートを移動していき、それぞれのゾーンでそのサポート
を固定する装置があり、その装置によってサポートは運
ばれる。このように、サポートは、所定時間、予熱ゾー
ンに置かれた後で、サポート及びそれに取付ける部品に
蒸気の液化潜熱を伝達するため、サポートは一次蒸気と
接触させられる。このような熱の供給によって、一次蒸
気の温度まで、サポートと部品の温度を急速かつ、均一
に上昇させ、それによって、溶加材を溶解し、その結
果、はんだ付けによって、または重合によって、部品を
サポートと結合させることができる。
【０００７】上記のような種類の機械は、熱伝達の質と
均一性に関して、明らかな利点が有り、オーブンに必要
とされる投資より、低い投資でよい。しかしながら、上
記のような種類の機械は、熱伝達液の消費及び生産ライ
ンに機械を導入し、結果、連続的な処理を行なうことの
困難さという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術を
鑑みると、現在のところ、完全な満足がえられる熱伝達
機械は存在しないという見解が導かれる。
【０００９】本発明の目的は、二つの従来技術が抱える
欠点を回避し、その利点を結合するような、ワークピー
スへの熱伝達方法を提供することによって上記の問題を
解決することにある。
【００１０】本発明の目的は、熱伝達液によるワークピ
ースへの熱伝達方法を提供することである。これによれ
ば、その作業工程を一つの生産ラインに集約することが
でき、それによって、連続的に処理をすることができ、
均一な、良質の熱伝達を提供することもできる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
本発明に係る熱伝達方法は、所定の沸点を有する少なく
とも一の熱伝達液によって、ワークピースに熱を伝達す
る熱伝達方法であって、少なくとも一つの扉を介してア
クセス可能な密閉空間を形成する内部構成体を備えたオ
ーブンの内部に、処理すべきワークピースを配置する工
程と、前記オーブンの前記内部構成体を、前記熱伝達液
のごく小量の蒸気が前記ワークピース上で液化可能な温
度にする工程と、前記ワークピース上でごく少量の前記
蒸気が液化するように、前記オーブンの前記密閉空間
を、前記蒸気で満たす工程と、前記オーブン内の前記密
閉空間に残った蒸気を抽出する工程と、前記ワークピー
スを前記オーブンから取り出す工程と、を有することを
特徴とする。
【００１２】また、本発明に係る凝縮炉は、ワークピー
スに熱を伝達する凝縮炉であって、少なくとも一つの扉
を介してアクセス可能な密閉空間を形成する内部構成体
を備えたケースと、前記オーブンの前記内部構成体を、
前記熱伝達液のごく小量の蒸気が前記ワークピース上で
液化可能な温度まで加熱する加熱手段と、前記ワークピ
ース上でごく少量の前記蒸気が液化するように、前記オ
ーブンの前記密閉空間内を、前記蒸気で満たすシステム
と、前記オーブン内の前記密閉空間に充満した前記蒸気
を抽出する抽出装置と、を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１と２はワークピース２に一般
的な意味の熱処理を加えるする本発明の実施の形態とし
てのオーブン１を表している。以下により好適な実施形
態を述べるが、ワークピース２は、例えば、電子部品、
電気部品、機械部品、或いは電子機械部品といったあら
ゆるタイプの部品が組み合わせて設けられたサポート、
或いは、そうでなければ意図された特有の機能を実現す
るべく、適当な方法で組織されて設けられたサポートに
よって構成されている。この例においては、オーブン１
は、部品取付けタブに合わせて部分的に付着させた溶加
材を溶解することにより、部品をサポートに取付けるよ
うに設計されている。従来の方法では、溶加材はポリマ
ーまたは合金で構成される。例えば、サポートは、様々
な部品が取りつけられてカードまたはワークピース２と
なるようなプリント回路によって構成される。
【００１４】本発明のオーブン１は、"熱い"内部構造体
５から構成され、望ましくは、断熱材６が備えつけられ
たケース４を備える。内部構造体５の内側は、少なくと
も一つのドア、好ましくは、本実施形態に示されるよう
に、内壁と外壁をなす二つのドア８及び９を介してアク
セス可能な密閉空間７を形成する。
【００１５】本実施の形態において、内部構造体５は底
板１１を有する。その底板からは２つの垂直な側壁１２
が伸び、天井１３につながっている。内部構造体５は、
また、従来から存在する自動開閉手段（不図示）が取り
付けられた内側のドア８と外側のドア９をそれぞれ有す
る前後の壁１４と１５を備える。底板１１及び、両壁１
２、天井１３、前後の壁１４と１５で構成される内部構
造体５は、これら二つのドアが閉じているとき、その内
部に、密封、密閉空間７を形成する。内部構造体５を構
成している様々な要素は、熱を伝導し、伝達するのに適
した性質を持つ物質からできている。ここでは例とし
て、底板１１、両壁１２、天井１３、及び前後の壁１
４、１５は金属製プレートの形態をとる。
【００１６】オーブン１には、ある所定の温度まで内部
構造体５を加熱するための加熱手段１６が設けられてい
る。例えば、加熱手段１６は内部構造体５を構成する要
素のうちの少なくともいくつかの外面に、望ましくは、
部品全部の外面に取り付けられている電気抵抗から成
る。もちろん、加熱手段１６は他の手段によっても実現
され得る。例えば、熱伝達流体が循環する循環路を用い
る方法などである。内部構造体５には放熱を抑えるため
に、その外側に断熱材６が備えつけられていることが望
ましい。断熱材６は、内部構造体５を構成する様々な部
品を覆う適当な方法であって、当業者が周知の方法で構
成されていればよい。
【００１７】本発明によると、オーブン１はシステム１
７を備えている。システム１７とは、沸点あるいは所定
の温度を持つ熱伝達液を気化させた蒸気で、空間7の内
部を満たすことができる。本発明の、部品をはんだ付け
するという見地から鑑みると、熱伝達液の沸点は溶加材
の融点より高い。本発明の好適な適用例によると、空間
の内部を蒸気で満たすためのシステム１７は、タンク１
９に熱伝達液を供給する給送路１８を備えている。液給
送路１８はオーブンの底板１１の上まで導かれそこに開
放しているほうがよい。底板の内側の表面は、そこに拡
散される液を受けとめることができるように作られてい
る。オーブンの底板１１は液を気化させるために液の沸
点よりも高い温度に上げられる。また、たとえ液がプレ
ートの表面に給送されようとも、オーブンのプレート１
１は伝達液の沸点よりも高い温度を保つように設計され
ている。このため、底板１１はその内表面に接触した液
を気化させるのに十分な熱を集めることができるように
作られている。
【００１８】空間７の内部を蒸気で満たすためのこのシ
ステム１７は、蒸気を空間の内部に給送する種類のシス
テムとして提供され得るということがいえるかもしれな
い。蒸気は熱伝達液を気化させることのできる何か適当
な手段によってその空間の外側で得ればよい。本発明に
おいて重要なことは、空間の内部に蒸気があり、少なく
ともそのいくらかがワークピース２の上で液化され得る
ことであると理解できるはずである。
【００１９】本発明のオーブン１は、密閉された閉空間
７の内部を満たしている蒸気を抽出する装置２１を有す
るというもう一つの特徴を有する。好適な特徴におい
て、抽出装置２１は、空間７の底の部分に開放する吸引
路２２を備え、吸引路２２は、オーブンの外部にある、
吸引された蒸気を液化させる凝縮ユニット２３につなが
っている。凝縮ユニット２３は密閉空間7に開かれてい
るリターンパイプ２４を有する。リターンパイプ２４
は、前述のように蒸気と共に吸出されて排出された空気
を、空間７に運ぶためのものである。このように、抽出
装置２１は、密閉空間7内の蒸気を液化する、閉じた循
環路から構成されている。凝縮ユニット２３には、伝達
液をタンク１９に戻す循環路２４ａが取り付けられてい
ることが好ましい。
【００２０】もちろん他の形態をした抽出装置２１を備
えることも可能である。例えば、密閉空間の内部で蒸気
を液化させるために、オーブンの空間の内部に置かれた
コンデンサーから構成される装置であってもよい。その
ような実施形態において、空間を空にするために、熱伝
達液を抽出する手段が、空間に備えつけられる。
【００２１】本発明のオーブン１には、これから述べる
ような一連の処理のを行なうにあたり、オーブンを構成
する様々な要素の動作を管理するために、制御ユニット
（不図示）も取り付けられている。
【００２２】以上の説明から、本発明の凝縮炉は次のよ
うに実行される。
【００２３】オーブン１は、ワークピース２に直接処理
を行うように作られている。ワークピース２は、周知の
コンベヤ手段２５によってオーブン１の内部に運ばれ
る。オーブン１の内部にはにはワークピース２を運ぶよ
うに作られた従来のコンベヤ手段２６が備えつけられて
いる。ドア８及び９は空間７を密閉するために閉じられ
ている。加熱手段１６はオーブンの内部構造体５を、熱
伝達液を気化して得られる蒸気のほんの一部がワークピ
ースの上に液化する温度に保つ。オーブンの内部構造体
５は伝達液の沸点より高い温度に置かれることが好まし
い。したがって、約２１５度の沸点を持つ液を例にとる
と、内部構造体を約２４０℃に保てばよいと考えられ
る。熱伝達液は、底板１１に接触するように、パイプ１
８によって給送され、それによって密閉空間のなかでほ
とんど瞬間的に気化することができる。空間の内部で気
化が生じ、それによって、その蒸気の容量が、空間の内
部が飽和状態になるまで次第に増えていく。好適な実施
形態によると、内部構造体５の全ての要素は、蒸気が内
部構造体上で液化しないように、熱伝達液の沸点より高
い温度にされている。具体的に定義すると、内部構造体
５は、また、ケース４を構成し空間７を形成する装置又
は要素だけではなく、オーブンの内部に置かれる全ての
装置及び要素を含むものであると考えなければならな
い。したがって、内部構造体５には、特に、液給送パイ
プ１８、吸引装置２２及び、コンベヤ装置２６を含むも
のであると考えられる。空間７を満たしている蒸気は液
化することによって、その熱エネルギーをワークピース
に伝える。状態を変化させると同時に、蒸気は気化潜熱
を伝達液の沸点より低い温度のワークピース２に伝え
る。例として、部品はんだ付けへ適用する場合、飽和状
態かつ不活性の蒸気は、部品取付けタブに合せて予め付
着させた溶加材の融点より少しだけ高い温度を持ってい
ることが考えられる。このようにして、部品は組み立て
られ、ワークピースのサポートとなる。
【００２４】このように組み立てられた後、抽出装置２
１は密閉空間７のなかに残っている蒸気を吸出する。抽
出装置２１はパイプ２４から、蒸気が取り出された空気
を密閉空間７に戻す。密閉空間７に蒸気がなくなると、
ドア９が開けられ、ワークピース２をオーブンから引き
出し、コンベヤー２７で運んでいく。そして、オーブン
１は他のワークピースに熱を伝達するために再度使用さ
れるのである。
【００２５】本発明のオーブン１は、熱伝達液の沸点よ
り高い温度の蒸気によって、不活性ガスの中で、ワーク
ピースを処理することができる。実際、蒸気は、熱伝達
液の沸点より高い温度まで加熱され、密閉空間７を満た
す。そのケースの内部構造体５もまた、熱伝達液の沸点
より高い温度まで加熱されている。
【００２６】次に、相対的に制限された限定量の伝達液
を、同量の蒸気を得るために空間に注入する事を述べ
る。例えば、空間１リットルにつき１５グラムの伝達液
を注入すれば十分であると仮定してもよい。本発明のオ
ーブン１にはこのように、ある一定量の伝達液を使って
処理を行うことができ、その伝達液は、一連の処理に際
し、再利用されるという利点がある。伝達液は不連続的
に蒸気に変化すると考えられる。つまり、伝達液は処理
時間内だけ連続的に変化するのである。この点に関し
て、おのおののワークピースの処理を管理する制御ユニ
ットはまず、システム１７に対し、空間の内部に蒸気を
生じさせ、次に装置２１に対し蒸気を連続的に抽出させ
る。
【００２７】以上のようなオーブンの処理の説明におい
て、空間の内部の蒸気はワークピースが蒸気で完全に浸
されるぐらいの量が必要であると仮定する。空間の内部
に存在する蒸気量は底板１１に注入される伝達液の量と
同量であればよい。さらに、システムの温度を調節する
ために、様々な沸点をもつ複数種の熱伝達液の中から一
つの液を選択することが可能である。この点に関して、
パイプ１８は、異なった伝達液によってそれぞれ満たさ
れている多くのタンクにバルブでつながれていてもよ
い。本発明のもう一つの利点はワークピースを連続して
処理することができるような生産ラインに凝縮炉を組み
込むことができる点にある。これに関連して、処理の
間、ワークピースはオーブンの上流と下流にあるコンベ
ヤーの表面に接した一つの表面に残されるということも
また述べられるはずである。
【００２８】本発明のオーブンは、同時に一つ以上のワ
ークピース２を処理するのに適している。加えて、どの
ようにオーブンの処理が進行しているのかを観察するた
めの丸窓をオーブンに取り付けることも好適である。
【００２９】この点に関して、組み立て作業を化学的に
シールするため、オーブンの天井に設けられたガラスプ
レートといった種類のものからなる丸窓が、赤外線を通
すことも好適である。本発明のオーブンには、オーブン
内部の熱を変化させることができる短波長もしくは中波
長の赤外線放射手段を設けてもよい。本発明において
は、各々の加熱方法（伝達、放射及び液化による）を、
単独であるいは組み合わせて用いてもよく、そのため、
このように処理上、追加的に放射線の一種を用いれば、
本発明のオーブンをより使いやすくすることができる。
【００３０】本発明は以上説明してきた例に限定される
ことはなく、そのため、その範囲を超えることなく、様
々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態におけるオーブンの
概略縦断面図である。
【図２】図２は図１を実質的に、II-IIの線で切った断
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 1/008 Ｂ２３Ｋ 1/008 Ｅ (71)出願人 599107038 32， Ａｌｌｅｅ Ｊｅａｎ Ｂｅｒｔｉ ｎ， Ｔｅｃｈｎｏｐａｒｃ ｄｅｓ Ｈ ａｕｔｅｓ Ｆａｖｅｎｔｉｎｅｓ， 26000 ＶＡＬＥＮＣＥ， ＦＲＡＮＣＥ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定の沸点を有する少なくとも一つの熱伝
    達液によって、ワークピースに熱を伝達する熱伝達方法
    であって、 少なくとも一つの扉を介してアクセス可能な密閉空間を
    形成する内部構成体を備えたオーブンの内部に、処理す
    べきワークピースを配置する工程と、 前記オーブンの前記内部構成体を、前記熱伝達液のごく
    小量の蒸気が前記ワークピース上で液化可能な温度にす
    る工程と、 前記ワークピース上でごく少量の前記蒸気が液化するよ
    うに、前記オーブンの前記密閉空間を、前記蒸気で満た
    す工程と、 前記オーブン内の前記密閉空間に残った蒸気を抽出する
    工程と、 前記ワークピースを前記オーブンから取り出す工程と、 を有することを特徴とする熱伝達方法。
  2. 【請求項２】前記オーブンの前記内部構成体を、前記熱
    伝達液の沸点よりも高い温度にする工程を有することを
    特徴とする請求項１に記載の熱伝達方法。
  3. 【請求項３】前記オーブンの前記内部構成体の全てを前
    記熱伝達液の沸点よりも高い温度にする工程を有するこ
    とを特徴とする請求項２に記載の熱伝達方法。
  4. 【請求項４】前記オーブンの前記密閉空間に前記蒸気を
    充満させるため、前記オーブンの前記底板上に所定量の
    前記熱伝達液を注入し、前記熱伝達液を気化させる工程
    を有することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達方
    法。
  5. 【請求項５】前記オーブンの前記密閉空間に前記蒸気を
    充満させるために、所定量の前記蒸気を前記オーブンに
    注入することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達方
    法。
  6. 【請求項６】前記オーブンの前記密閉空間から前記蒸気
    を抽出するために、前記蒸気を液化する目的で前記蒸気
    を前記オーブンの外側に取り出す工程を有することを特
    徴とする請求項１に記載の熱伝達方法
  7. 【請求項７】前記オーブンの前記密閉空間から前記蒸気
    を抽出するために、 前記蒸気を前記密閉空間内部で液化する工程と、 前記密封空間から、前記熱伝達液を抽出する工程と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達方
    法。
  8. 【請求項８】ワークピースに熱を伝達する凝縮炉であっ
    て、 少なくとも一つの扉を介してアクセス可能な密閉空間を
    形成する内部構成体を備えたケースと、 前記オーブンの前記内部構成体を、前記熱伝達液のごく
    小量の蒸気が前記ワークピース上で液化可能な温度まで
    加熱する加熱手段と、 前記ワークピース上でごく少量の前記蒸気が液化するよ
    うに、前記オーブンの前記密閉空間内を、前記蒸気で満
    たすシステムと、 前記オーブン内の前記密閉空間に充満した前記蒸気を抽
    出する抽出装置と、 を有することを特徴とする凝縮炉。
  9. 【請求項９】前記オーブンの前記密閉空間内を前記蒸気
    で充満させる前記システムは、前記熱伝達液を気化する
    ために前記オーブンの底板上に開放する液流入路を備え
    ることを特徴とする請求項８に記載の凝縮炉。
  10. 【請求項１０】前記抽出装置は、外部で前記密封空間と
    接続されているコンデンサーを備えた蒸気吸入路を有す
    ることを特徴とする請求項９に記載の凝縮炉。
  11. 【請求項１１】前記コンデンセイションユニットは、前
    記熱伝達液をリカバーするタンクを備え、 該タンクは、前記密閉空間内に前記熱伝達液を流入する
    ための流入路に接続されることを特徴とする請求項１０
    に記載の凝縮炉。
  12. 【請求項１２】前記抽出装置は、前記オーブンの密閉空
    間内に配置されたコンデンサーと、 前記密閉空間内から前記熱伝達液を抽出する抽出手段
    と、 を有することを特徴とする請求項８に記載の凝縮炉。
  13. 【請求項１３】前記密閉空間内を前記蒸気で充満させる
    システムは、異なる沸点を有する熱伝達液でそれぞれ満
    たされたタンク群を備えることを特徴とする請求項８に
    記載の凝縮炉。
  14. 【請求項１４】前記ケースは、赤外線ソースによって作
    られた、短波長或いは中波長の赤外線を透過するのぞき
    窓を備えることを特徴とする請求項８に記載の凝縮炉。
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