JP2007078328A - ろう接炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で炉内各部の温度を均一に昇温することができるろう接炉を提供する。
【解決手段】 トンネル状の本体部１１０内に設けられる加熱用通路１２０と、加熱用通路１２０内を移動可能として、ろう接対象物１０を連続的に搬送するコンベア１３０とを有し、加熱用通路１２０の外側に配設される加熱源１４１、１４２によって、加熱用通路１２０内のろう接対象物１０を加熱してろう接するろう接炉において、コンベア１３０は加熱用通路１２０の下壁１２２と接触しつつ移動可能とし、加熱源１４１、１４２は、加熱用通路１２０の上壁１２１を介してろう接対象物１０に輻射によって熱を伝える第１加熱源１４１と、下壁１２２からコンベア１３０に伝導によって熱を伝える第２加熱源１４２として、それぞれをコンベア１３０の搬送方向に複数配設し、複数の第１、第２加熱源１４１、１４２は、それぞれ独立して温度調節可能となるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ろう接対象物をコンベアによって連続的に搬送して、ろう接を行うろう接炉に関するものであり、アルミニウム製の熱交換器をろう接対象物として好適である。

従来のろう付け炉として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、このろう付け炉は、アルミニウム製品がろう付けされる加熱炉と、その直前でアルミニウム製品をそのろう付け温度の近傍まで昇温する予熱炉とを有しており、ろう付け炉の内部には、予熱炉から加熱炉に向かう方向にアルミニウム製品を載せて移動させるメッシュベルト（コンベア）が設けられている。そして、予熱炉の炉内壁、ファンまたはバッフルの少なくとも一部を炭素質としており、かつ予熱炉の雰囲気をなす加熱された中性ガス（窒素ガス）が上記のファンによって予熱炉内を対流するようにしている。

これにより、中性ガス中に酸素が外乱としてもたらされても、上記炭素質と接触、反応してＣＯとなり、炉内雰囲気ガスの酸素濃度は低く、中性に保たれるとしている。
特開２００４−５０２２３号公報

しかしながら、上記ろう付け炉においては、メッシュベルトの熱容量がアルミニウム製品に対して圧倒的に大きいため、メッシュベルトの昇温特性が劣る。即ち、ろう付け温度近傍まで昇温させる際に、予熱炉内の各部に温度差が生ずるため（各部の温度は、雰囲気＞アルミニウム製品＞メッシュベルトの順となる）、各部の温度を均一にして安定したろう付けを行うためには時間を要するという問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、短時間で炉内各部の温度を均一に昇温することができるろう接炉を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、トンネル状に延びる本体部（１１０）に沿うようにその内部に設けられる加熱用通路（１２０）と、加熱用通路（１２０）内を移動可能として、ろう接対象物（１０）を連続的に搬送するコンベア（１３０）とを有し、加熱用通路（１２０）の外側に配設される加熱源（１４１、１４２）によって、加熱用通路（１２０）内のろう接対象物（１０）を加熱してろう接するろう接炉において、コンベア（１３０）は、加熱用通路（１２０）の下壁（１２２）と接触しつつ移動可能となっており、加熱源（１４１、１４２）は、コンベア（１３０）の搬送方向に複数配設されて、加熱用通路（１２０）の上壁（１２１）を介してろう接対象物（１０）に輻射によって熱を伝える第１加熱源（１４１）と、コンベア（１３０）の搬送方向に複数配設されて、下壁（１２２）からコンベア（１３０）に伝導によって熱を伝える第２加熱源（１４２）とから成り、複数の第１、第２加熱源（１４１、１４２）は、それぞれ独立して温度調節可能としたことを特徴としている。

これにより、第１、第２加熱源（１４１、１４２）の輻射および伝導によって、加熱用通路（１２０）内を上下から昇温させることができる。ここでは、第２加熱源（１４２）の設定温度を第１加熱源（１４１）の設定温度よりも高く設定することで、熱容量の大きなコンベア（１３０）を下壁（１２２）から直接的に短時間で昇温させることができる。よって、全体として、加熱用通路（１２０）内の雰囲気、ろう接対象物（１０）、コンベア（１３０）を短時間で均一に昇温することができる。

また、加熱源（１４１、１４２）からの熱を輻射および伝導によって伝えるので、従来技術のような対流熱伝達用のファンを不要として、ろう接炉（１００）を小型にすることができる。

請求項２に記載の発明では、加熱用通路（１２０）の少なくとも第１、第２加熱源（１４１、１４２）の位置に対応する領域は、高熱伝導材から形成されたことを特徴としている。

これにより、加熱源（１４１、１４２）からの熱を効率よく加熱用通路（１２０）内に伝えることができるので、加熱源（１４１、１４２）を小型、あるいは少数にすることができる。

請求項３に記載の発明では、第１加熱源（１４１）および第２加熱源（１４２）の少なくとも一方は、上壁（１２１）あるいは下壁（１２２）内に埋め込まれたことを特徴としている。

これにより、加熱源（１４１、１４２）からの熱を更に効率よく加熱用通路（１２０）内に伝えることができる。

請求項１〜請求項３に記載の発明については、請求項４に記載の発明のように、ろう接対象物（１０）の温度を、常温からろう接する際のろう接温度近傍まで昇温させるための予熱領域を対象とするのが良い。

また、請求項５に記載の発明のように、加熱用通路（１２０）内に不活性ガスが充填されて、低酸素濃度雰囲気でろう接を行うものに適用して好適であり、更には、ろう接対象物（１０）は、請求項６に記載の発明のように、アルミニウム製の熱交換器（１０）として好適である。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本実施形態におけるろう付け炉１００について図１、図２を用いて説明する。本ろう付け炉（本発明におけるろう接炉に対応）１００は、内部に不活性ガスが封入されて低酸素濃度雰囲気中で、アルミニウム製の熱交換器（本発明におけるろう接対象物）１０を対象として、そのろう付け（本発明におけるろう接に対応）を行う雰囲気ろう付け炉に適用したものである。尚、図１はろう付け炉１００を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ部を示す断面図である。

ろう付け炉１００は、水平方向に延びる本体部１１０、本体部１１０の内部に配設されるマッフル１２０、熱交換器１０搬送用のメッシュベルト（本発明におけるコンベアに対応）１３０等を有している。

本体部１１０は、断面が四角形を成すトンネル状のものであって、各壁部内には断熱材が埋め込まれている。この本体部１１０の長手方向の両端部には、その断面が本体部１１０の断面よりも一回り小さく設定されて矩形通路を形成する入口部１１１、出口部１１２が接続されている。

マッフル１２０は、上記本体部１１０と同様に断面が四角形を成すトンネル状の加熱用通路であり、本体部１１０の内部に配設されており、長手方向の両端部側はそれぞれ入口部１１１、出口部１１２と繋がっている。マッフル１２０は、便宜上、その長手方向にほぼ等しく複数の領域となるように分けられている。具体的には、ここでは、入口部１１１側から順に第１ブロック１２０Ａ、第２ブロック１２０Ｂ、第３ブロック１２０Ｃ、第４ブロック１２０Ｄの４つとしている。

そして、マッフル１２０の上壁１２１の上側には上記各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄに対応するように、複数（ここでは各ブロックに３つずつ×４ブロック＝１２個）の第１ヒータ（本発明における第１加熱源に対応）１４１が設けられている。同様に、マッフル１２０の下壁１２２の下側には各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄに対応するように、複数（ここでは各ブロックに３つずつ×４ブロック＝１２個）の第２ヒータ（本発明における第２加熱源に対応）１４２が設けられている。各ヒータ１４１、１４２は、各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄ毎に独立して温度調節が可能となっている。

各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄに対応する部位の上壁１２１、下壁１２２は、高熱伝導性を有し、熱歪みの小さいグラファイト（本発明における高熱伝導材に対応）から形成されている。尚、グラファイトで形成された各壁（パネル）１２１、１２２と、各ヒータ１４１、１４２とによって、ヒータパネルが形成される。そして、上壁１２１、下壁１２２には、各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄ毎に、上部温度センサ１４３及び下部温度センサ１４４がそれぞれ埋め込まれている。

尚、マッフル１２０内には、不活性ガス（例えば窒素ガス）が充填されて、低酸素濃度でろう付けが行われるようになっている。

メッシュベルト１３０は、その上側に載せられる熱交換器１０を連続的に搬送するものであり、入口部１１１、マッフル１２０、出口部１１２を貫通するように配設されている。ここでは、メッシュベルト１３０は、マッフル１２０内において下壁１２２と接触しながら、入口部１１１側から出口側に移動可能となっている。

次に、上記構成に基づくろう付け炉１００の作動およびその作用効果について説明する。

本熱交換器１０は、例えば６００℃近傍（フラックス融点５４０℃、ろう材融点５８５℃）でろう付けされるものであり、ろう付け炉１００の第１ブロック１２０Ａと第２ブロック１２０Ｂにおいて熱交換器１０を昇温加熱し（予熱領域）、第３ブロック１２０Ｃと第４ブロック１２０Ｄで熱交換器１０をろう付けするために（ろう付け領域）、各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄの温度設定を以下のように行う。

即ち、第１ブロック１２０Ａの上壁１２１側を７００℃、下壁１２２側を８００℃、第２ブロック１２０Ｂの上壁１２１側を６００℃、下壁１２２側を７００℃、第３ブロック１２０Ｃ、第４ブロック１２０Ｄの上壁１２１側、下壁１２２側すべてを６００℃とする。この時、各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄにおける上部温度センサ１４３及び下部温度センサ１４４によって、実際の温度が確認され、上記設定温度が維持される。

そして、マッフル１２０内に不活性ガス（窒素ガス）が充填され、マッフル１２０内が所定の酸素濃度以下となるように調整される。

更に、熱交換器１０が組付けされた後に、組付け治具１１で保持されたものが、メッシュベルト１３０の上に順に載せられて、入口部１１１からマッフル１２０内に搬送されるようにする。

マッフル１２０内に搬送される熱交換器１０には、上記温度設定に基づく上壁１２１側の各ヒータ１４１によって、上壁１２１を介して輻射によって熱が伝えられる。また、下壁１２２側の各ヒータ１４２によって、下壁１２２から直接的にメッシュベルト１３０、熱交換器１０に伝導によって熱が伝えられる。熱交換器１０は、メッシュベルト１３０による搬送に伴って、第１ブロック１２０Ａ、第２ブロック１２０Ｂで順次昇温され、第３ブロック１２０Ｃ、第４ブロック１２０Ｄでほぼ６００℃に維持されて、ろう付けされる。

以上のように本実施形態では、予熱領域（第１ブロック１２０Ａ、第２ブロック１２０Ｂ）で、第２ヒータ１４２の設定温度を第１ヒータ１４１の設定温度よりも高く設定することで、熱容量の大きなメッシュベルト１３０を下壁１２２から直接的に短時間で昇温させることができる。よって、全体として、マッフル１２０内の雰囲気、熱交換器１０、メッシュベルト１３０を短時間で均一に昇温することができ、安定したろう付けが可能となる。また、各ヒータ１４１、１４２からの熱を輻射および伝導によって伝えるので、従来技術のような対流熱伝達用のファンを不要として、ろう付け炉１００を小型にすることができる。

また、各ヒータ１４１、１４２が配設される部位の上壁１２１、下壁１２２を高熱伝導材（グラファイト）で形成するようにしているので、各ヒータ１４１、１４２からの熱を効率よくマッフル１２０内に伝えることができ、各ヒータ１４１、１４２を小型、あるいは少数にすることができる。

また、従来技術では入口部１１１、出口部１１２では、マッフル１２０内の熱がメッシュベルト１３０を介して、ろう付け炉１００の外部に放熱されて熱損失を伴っていたが、その分を見越して、特に第１ブロック１２０Ａ、第４ブロック１２０Ｄの各ヒータ１４１、１４２の温度設定をすることで、上記熱損失を補うことができるので、ろう付け炉１００として小型にすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、各ヒータ１４１、１４２の配設位置を変更したものである。即ち、ここでは、各ヒータ１４１、１４２をそれぞれ、上壁１２１、下壁１２２の内部に埋め込むようにしている。

これにより、各ヒータ１４１、１４２からの熱を更に効率よくマッフル１２０内に伝えることができるので、各ヒータ１４１、１４２を小型、あるいは少数にすることができる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、各ヒータ１４１、１４２を各１２個、マッフル１２０の各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄを４つに設定したが、その設定数は、マッフル１２０内の昇温特性に応じて決定すれば良い。

また、各ブロック１２０Ａ〜１２０Ｄにおける上壁１２１、下壁１２２の材質を高熱伝導材として、グラファイトで形成したが、これに限らず、他の材質を用いても良い。

また、ろう付け炉１００として、不活性ガスを用いた雰囲気炉としたがこれに限らず、真空ろう付け炉や大気ろう付け炉等に適用しても良い。

また、ろう付け対象物をアルミニウム製の熱交換器１０としたが、銅材、ステンレス材等を用いた他の製品に適用しても良い。また、ろう付けに限らず、半田付けするものに適用しても良い。

第１実施形態におけるろう付け炉を示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。 第２実施形態におけるろう付け炉を示す断面図である。

符号の説明

１０ 熱交換器（ろう付け対象物）
１００ ろう付け炉（ろう接炉）
１１０ 本体部
１１１ 入口部
１１２ 出口部
１２０ マッフル（加熱用通路）
１２１ 上壁
１２２ 下壁
１３０ メッシュベルト（コンベア）
１４１ 第１ヒータ（第１加熱源）
１４２ 第２ヒータ（第２加熱源）
１４３ 上部温度センサ
１４４ 下部温度センサ

Claims (6)

1. トンネル状に延びる本体部（１１０）に沿うようにその内部に設けられる加熱用通路（１２０）と、
   前記加熱用通路（１２０）内を移動可能として、ろう接対象物（１０）を連続的に搬送するコンベア（１３０）とを有し、
   前記加熱用通路（１２０）の外側に配設される加熱源（１４１、１４２）によって、前記加熱用通路（１２０）内の前記ろう接対象物（１０）を加熱してろう接するろう接炉において、
   前記コンベア（１３０）は、前記加熱用通路（１２０）の下壁（１２２）と接触しつつ移動可能となっており、
   前記加熱源（１４１、１４２）は、前記コンベア（１３０）の搬送方向に複数配設されて、前記加熱用通路（１２０）の上壁（１２１）を介して前記ろう接対象物（１０）に輻射によって熱を伝える第１加熱源（１４１）と、前記コンベア（１３０）の搬送方向に複数配設されて、前記下壁（１２２）から前記コンベア（１３０）に伝導によって熱を伝える第２加熱源（１４２）とから成り、
   複数の前記第１、第２加熱源（１４１、１４２）は、それぞれ独立して温度調節可能としたことを特徴とするろう接炉。
2. 前記加熱用通路（１２０）の少なくとも前記第１、第２加熱源（１４１、１４２）の位置に対応する領域は、高熱伝導材から形成されたことを特徴とする請求項１に記載のろう接炉。
3. 前記第１加熱源（１４１）および前記第２加熱源（１４２）の少なくとも一方は、前記上壁（１２１）あるいは前記下壁（１２２）内に埋め込まれたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう接炉。
4. 前記ろう接対象物（１０）の温度を、ろう接する際のろう接温度近傍まで昇温させるための予熱領域を対象としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のろう接炉。
5. 前記加熱用通路（１２０）内に不活性ガスが充填されて、低酸素濃度雰囲気で前記ろう接を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のろう接炉。
6. 前記ろう接対象物（１０）は、アルミニウム製の熱交換器（１０）であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のろう接炉。

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