JP3597878B2 - 雰囲気炉の排ガス吸引装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リフロー装置，フローディップ装置等の各種熱処理炉ならびに雰囲気炉における被処理物からの発生ガスないし排ガスの吸引装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子部品をプリント基板にリフロー半田付けするリフロー装置について説明する。
【０００３】
最初にリフローによる半田付けについて述べる。リフロー半田付け工法とは粉末状の半田金属粒子を松脂および高級アルコール等を主成分としたフラックスと混ぜ合わせることによってクリーム半田と呼ばれるペースト状にし、このクリーム半田を電子回路のプリント基板に形成されている電極部に印刷・塗布し、その上に部品のリード端子が電極部と一致するように電子部品を載せる。以上の工程を経た電子部品を装着した基板を、最後にリフロー装置の炉に投入し半田を溶融される。リフロー炉内は、搬送方向に従って複数の加熱ゾーンに分けられ、各ゾーンは半田付け品質，電子部品の信頼性の観点から適正な温度加熱を基板に対して行うよう個別に温度設定がなされている。１５０℃程度で６０〜１８０秒の予熱工程，２１０〜２４０℃程度のリフロー工程を経てプリント基板上のクリーム半田は熱で溶融される。このとき、フラックス成分は、予熱工程では主に高級アルコール等の溶剤成分、リフロー加熱工程では松脂などの樹脂固形分がそれぞれ分解，蒸発気化されるが、これがフラックス・ヒュームとなる。
【０００４】
炉中で発生したフラックス・ヒュームは、そのまま放置すると炉内に充満し、（１）雰囲気より低い温度の炉壁部分にて凝縮・付着し、リフロー加熱中のプリント基板に垂れるなどのトラブルを生じる。または（２）リフロー炉の入口，出口の開口部から室内へ漏出し、悪臭源となるなどの問題を生ずる。
【０００５】
従来のリフロー装置の場合を図８を用いて説明する。リフロー炉内２７の雰囲気は大気のままで、炉内と外部との間に空気の移動があっても支障ない。したがって、図８に示すように炉中の任意の場所に１箇所から３箇所、煙突排気口１０を設け、室内空調ダクト１５を通じ、フラックス・ヒュームを含んだ排ガス２５を外部へ排気する。
【０００６】
また近年、盛んに導入されている窒素雰囲気のリフロー装置では、炉体内部を窒素で満たし、低酸素濃度の雰囲気を実現している。リフロー炉内に窒素ガスを供給流入するため、リフロー炉の入口および出口より、炉外にフラックス・ヒュームを含んだ排ガス２５が流出する。しかも従来の大気雰囲気のリフロー装置における煙突排気口１０からの排気はリフロー炉の入口および出口からの外気の巻き込みを生ずるため、あまり使用できない。したがって、リフロー炉の入口および出口には排気ダクトフード１，１２を設け、排気ブロワー９にて強制的にリフロー炉の入口および出口の空気を排気する手段がとられていた。
【０００７】
いずれにおいても、従来では雰囲気炉の入口および出口に排気用のダクトないしホースが、装置排気ファンあるいは室内排気ダクトから直接伸び、吸気面には、図７に示すように内側が中空であるフード１１のみ上面に設置されていた。また搬送方向のダクト開口寸法も５０ｍｍ程度であった。また、排気ダクトは排気ブロワー，室内排気ダクトに直結され、フィルター等は設置されていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように吸気面へ内側が中空であるフードを用いると、図７に示すように（１）排気ダクト接続部から搬送面上の吸引面の各場所までの距離が同一ではないために、吸引面での吸引風速１６は不均一となり、排気ダクト接続部より離れたところでは、吸引力が弱いので炉内から排出される排ガスを吸引できずに漏出してしまう。このため、作業者の悪臭による被害およびリフロー炉の入口および出口では、装置下部や周辺機器への大量のフラックスの凝縮・付着により電気制御部のトラブルを起こしていた。
【０００９】
また、（２）排気ガスを漏れなく回収するために、吸引面において排気ガスを捕捉するのに必要な風速を得るためには、多大な排風量が必要となり、そのために容量の大きな排気ブロワーが必要となっていた。ところが、それに反して風量を多くすると、炉内から必要以上の雰囲気ガスを吸引し、そのため炉内へ外気が入り込み窒素リフローの場合、炉の中の酸素濃度を悪化させるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、窒素リフロー装置をはじめとする各種電気炉において、すべてのフラックス・ヒュームを完全に吸引し、清浄な作業環境とするとともに、基板へのフラックス・ヒュームの液垂れもなく、最小限の排気風量で、しかも炉内の雰囲気状態を悪化させることなく、安定な雰囲気状態を作り出すことができる排ガス吸引装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の手段は、雰囲気炉において被処理対象物を搬送する搬送レールの上方に、該搬送レールに対向するように吸引開口面が設置され、かつ排気ブロワーに排気ホースを介して接続された吸引フードにより、雰囲気炉における排気ガスを吸引して外部に排出する排ガス吸引装置であって、前記吸引フードの気流通路内に、吸い込み風を案内する複数の整流板を、前記搬送レールの設置領域外から前記被処理対象物の搬送方向に対して略直交する方向から前記搬送レールの上方に延出するように積層状に設け、さらに各整流板の間隔寸法が異なるように調整して、前記吸引フードにおける前記被処理対象物の搬送方向に対して略直交する方向の吸引風量を均一化するものである。区分された各吸引口からは、設定により同一流量または最適な各々の流量にて、被処理対象物の搬送幅方向にまんべんなく、炉から排出されるガスを吸引させることができる。
また、前記複数の整流板における吸引開口部となる間隔を被処理対象物の搬送方向と平行に延在するように配設してもよい。
【００１２】
本発明の第２の手段は、吸引開口部に、該開口部を絞って吸い込み風速を増加させるスリット板を設けたものである。また排ガス吸引ダクトの開口幅を従来の４倍の200mmとすることで、吹き出すフラックス・ヒュームの漏れをなくす。これによって、少ないブロワ風量を活かし、雰囲気炉のフラックス・ヒューム吹き出し面での吸引風速を飛躍的にアップすることができる。
【００１３】
本発明の第３の手段は、フード吸引開口部の下端面を水平から傾斜させており、フード外枠また内部の構造物には、液滴が伝う樋が設けられている構成とする。これにより、排ガス中に含まれるフラックス・ヒューム等のオイルミスト成分が、フード外枠に触れて冷却凝縮し、液滴は傾斜した下端面を伝ってさらに樋溝により１箇所に収集される。
【００１４】
本発明の第４の手段は、被処理対象物の搬送幅に応じ、吸引ダクトの吸引開口部幅を調整する可変シャッターを設けたものである。不必要な空間からの吸引をなくすため、雰囲気炉の開口幅に合わせて吸引開口サイズを変更することができる。
【００１５】
本発明の第５の手段は、雰囲気炉本体の搬入口と搬出口における被処理対象物の上面および下面に、それぞれ排ガス吸引ダクトを設けたものである。
【００１６】
被対象物の上面に沿って炉から吹き出る排ガスは、上面ダクトにより捕捉・吸引し、また一方、被処理対象物の下面に沿って炉から吹き出る排ガスは、下面ダクトにより捕捉・吸引を行う。
【００１７】
本発明のさらに第６の手段は、排ガス吸引ダクトの通路中に、目の粗さが１種類以上の複数のフィルターと、そのフィルターを収納する空間部、およびその空間を構成する筐体の一面が、フィルターを目視できるような透明面にて構成されたフィルターユニットを設けたことを特徴としている。
【００１８】
そして、メンテナンス性向上の観点より、フィルターユニットおよび排ガス吸引ダクトにおいて、凝縮・捕捉された排気に含まれる液体物の滴下を受ける取り外し可能な上面開放の排気物容器を備えた構成とする。
【００１９】
【作用】
・漏れのない排気吸引
本発明の排ガス吸引装置によると、（１）均等吸い込みフィンが被処理対象物の搬送方向に平行に吸引開口部および吸引ダクト内を複数区分しているため、区分された各吸引口は、最適な各々の流量にて被処理対象物の搬送幅方向にむらなく、炉から排出されるガスを吸引する。
【００２０】
また、（２）吸引開口部面において、開口部を絞る風速調整スリット板を設けることにより、少ないブロワ風量を活かし、雰囲気炉のフラックス・ヒューム吹き出し面での吸引風速を飛躍的にアップさせる。
【００２１】
さらには、排ガス吹き出し方向の吸引ダクトの長さを大きくすることにより、吹き出すフラックス・ヒュームの漏れを完全になくしている。
【００２２】
（３）可変ジャバラシャッターにより、被処理対象物の搬送幅に応じ、吸引ダクトの吸引開口部幅を調整する。不必要な空間からの吸引をなくし、雰囲気炉の開口幅に合わせ、吸引開口サイズが変更される。
【００２３】
また、（４）雰囲気炉本体の搬入口と搬出口に、被処理対象物の上下両面とも吸引ダクトを設けているため、被処理対象物の上面に沿って炉から吹き出る排ガスを上面ダクトにより捕捉・吸引し、また一方、被処理対象物の下面に沿って吹き出る排ガスは、下面ダクトにより捕捉・吸引する。
【００２４】
以上により、雰囲気炉から放出される排ガスは、すべて漏れなく吸引排気されることとなる。
【００２５】
・排ガス中に含まれるオイルミスト成分の一括回収
吸引ダクトにおいて、排ガス中に含まれるオイルミスト成分は、フード外枠に触れて冷却凝縮し、液滴は傾斜した下端面を伝わり、さらに樋溝により１箇所に収集される。
【００２６】
排ガス吸引ダクトの通路中のフィルターユニットにおいては、室温においてもなお排気に含まれる液体物が凝縮・捕捉される。吸引ダクトおよびフィルターユニットにおける滴下物は、取り外し可能な上面開放の排気物容器により一括して回収・排気を行うことができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１から図８に基づいて説明する。図１，図６，図８において、１８は雰囲気炉である窒素リフロー装置を示す。図８に示すように炉体２０の内部には、窒素ガス供給パイプ２９を通して窒素ガス２８が供給され、低酸素濃度の窒素雰囲気となっている。また、炉体内部はヒータ３８が設けられており、搬送チェーン１９により順次搬入されてくる電子部品２４を上面に載せたプリント基板２３を加熱する。炉体２０の内部においてはクリーム半田が融け、電子部品２４はプリント基板２３の導体配線と接合される。このとき、クリーム半田に含まれるフラックスは、分解・蒸発し、オイルミストやヒュームとなって順次供給される窒素ガスに押し出される形で、炉内の入口開口部２１もしくは出口開口部３１より炉外へ放出される。
【００２８】
本発明における排ガス吸引装置の全体構成を図６に示す。窒素リフロー装置１８の基板搬送入口部の上面および下面にそれぞれ入口上面吸引フード１，入口下面吸引フード１３を設置している。また基板搬送出口部にも上面および下面にそれぞれ出口上面吸引フード１２，出口下面吸引フード１４を設置している。これらの吸引フードからは排気ホース３が伸びており、炉体上部に設置された排気ブロワー９と接続されている。排気ブロワー９の吸入口側には、フィルターユニット７が設けられている。
【００２９】
次に、個々のユニットについて詳しく構成を述べる。図１は入口上面吸引フードの外観を示したものである。炉体２０入口開口面２１の搬送方向手前側で搬送レール２２上面に、入口上面吸引フード１を設置している。吸引開口面は下向きで搬送面に相対している。排気ホース３が装置後部につながっており、ここからフード内の排気ガス２５を吸引する。この排気ホース３の前には、排気ガスのヒューム・ミスト分を除去するために金網ダクトフィルター５を配置している。
【００３０】
上面吸引フード１の内部構造を図２（ａ），図２（ｂ）、および図３（ａ），図３（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は均等吸い込み整流板２の形状を示し、図２（ｂ）は排ガス吸引ダクトの搬送幅方向の垂直断面を示している。また図３（ａ）は吸い込み風速増加スリット板４の形状を示し、図３（ｂ）は排ガス吸引ダクトの搬送方向の垂直断面を示している。入口上面吸引フード１は、搬送幅方向に５枚の均等吸い込み整流板２にて吸引面が６つに均等分割されている。
【００３１】
また、フード後部の金網ダクトフィルター５の手前にあるネジ付きボルト３５とナットにて、それぞれの均等吸い込み整流板２の間隔を任意に調整できるようになっている。
【００３２】
また図３（ａ），（ｂ）に示すように、下向きにコの字形をした吸い込み風速増加スリット板４が２本、吸引面に設置されている。吸い込み風速増加スリット板４は中央部にこもった排ガスを吸い取るため、吸引口３６を備えている。
【００３３】
次に、図４の入口排ガス吸引ダクト１３に示すように、奥側の可動搬送レール２２の後面には、被処理対象物の搬送幅に応じて吸引ダクトの吸引開口部幅を調整する蛇腹形の可変シャッター８が設けられている。また、排気吸い込み口３７の下方にはフラックス回収ボックス６が設置されている。
【００３４】
最後に、集めた排気を炉外に放出する部分を図６に示す。炉体上部に排気ブロワー９およびその吸い込み口にフィルターユニット７を設け、その前には各炉体開口部から伸びた排気ホース３が接続されている。排気ホース３には、図５に示したように風量調整ダンパ３１が付いている。フィルターユニット７は、前面が透明なポリカーボネイトの透明プレート３２になったケースと、そのケースの上部から出し入れ自在の、ブロワー側よりメッシュの目の粗さの細かいものから順に４枚の金網フィルターを並べたフィルター本体３３からなっている。
【００３５】
以上の構成において、雰囲気炉から排ガスの流出と、これに対する排ガス吸引装置による吸引動作、およびメンテナンスの内容について述べる。
図８に示すように、炉体２０の内部に窒素ガス供給パイプ２９を通して窒素ガス２８が供給され、低酸素濃度の窒素雰囲気となっている。搬送チェーン１９により順次搬入されてくる電子部品２４を上面に載せたプリント基板２３をヒータ３８により加熱する。すると、炉体内部でクリーム半田が融け、電子部品２４はプリント基板２３の導体配線と接合させる。このとき、クリーム半田に含まれるフラックスは、分解・蒸発し、オイルミストやヒュームとなり、順次供給される窒素ガスに押し出される形で、入口開口部２１もしくは出口開口部３１より炉外へ排ガス２５と共に放出される。
【００３６】
雰囲気炉１８の開口部２１に設けられた入口上面排ガス吸引ダクト１においては、被処理対象物の搬送方向に平行に吸引開口部を複数区分し、フード内の気流通路後部にて排ガスが流れる各均等吸い込み整流板２の間隔相対寸法を調整する。すると、図２（ｂ）に示すように、区分けされた吸引開口部別の排ガス吸引風速および吸引風量は同一に調節（ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４，ｖ５，ｖ６）、または開口部からの排ガス吹き出し速度分布に応じた吸引速度分布１７となる。フード後部の金網ダクトフィルターの手前にあるネジ付きボルト３５とナットにて、それぞれの均等吸い込み整流板２の間隔は任意に調整される。
【００３７】
区分された各吸引口からは、設定により、同一流量または最適な各々の流量にて、被処理対象物２３，２４の搬送幅方向にまんべんなく、炉から排出されるガス２５を吸引する。
【００３８】
図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、同じ吸引ブロワ風量であっても吸引風速増加スリット板４により絞られたフード開口部では、フード内よりも風速は大きくなる。図３（ｃ）に示すように、スリット開口部では排ガスの必要吸引風速（捕捉風速）を上回り、炉から勢いよく排出されるガス２５を吸引する。最初の炉側の吸引部が吸引しきれなかった排ガスは、コの字形のスリット板中に入り、頂上にある吸引口３６より吸い出される。絞られた吸引開口部はスリット内に３つあり、漏れた排ガスを吸引していく。
【００３９】
図４の炉体入口下面の排ガス吸引ダクトにおける開口幅調整シャッター機構に示すように、各吸引ダクトの吸引開口部幅はジャバラ式可変シャッター８により被処理対象物の搬送幅に応じ、調整する。不必要な空間からの吸引をなくし、吸引風量を節約、必要な吸引風速にて開口部での排気吸引を行う。
【００４０】
以上は、プリント基板２３の上面に沿って流出してくるフラックスヒュームの吸引について述べた。さらに図６に示すように、雰囲気炉本体の搬入口と搬出口にて、被処理対象物２３，２４の上面および下面にも前記排ガス吸引ダクトを設けてある。被処理対象物２３，２４の上面に沿って炉から吹き出る排ガスは、上面ダクトにより捕捉・吸引し、一方、被処理対象物の下面に沿って炉から吹き出る排ガスは下面ダクトにより捕捉・吸引する。
【００４１】
また、炉内雰囲気への影響という観点からみると、図５に示すように、排気ブロワー直前のフィルターユニット７に取り付けられた排気ホース３中のダンパ３１により、各場所（入口・出口，上面・下面）の排ガス吸引量のバランスを調整する。このことによって、窒素リフロー炉ならびに雰囲気炉の炉内から出る排気ガス２５の安定化・適正化が図られる。
【００４２】
フラックスの回収，メンテナンスという観点より述べる。面吸引ダクトにおいて、排ガス中に含まれるフラックスヒューム等のオイルミスト成分は、フード外枠や上記均等吸い込み整流板２および吸い込み風速増加スリット板４、さらに金網ダクトフィルター５に触れて冷却凝縮し、液滴は傾斜した下端面を伝わって、周囲フード外枠面の下端に設けられている樋溝３４（図３（ｂ））に集まる。そして、フード吸引開口部の下端面を水平から傾斜させてあるため、フード外枠の樋溝に沿って液滴が手前に伝わる。伝わったフラックス液滴２６は、フラックス回収ボックス６に収集される。
【００４３】
また排ガス吸引ダクトにて回収をのがれたフラックスヒュームは、排気ブロワー９の吸い込み口に設けたフィルターユニット７に納められた目の粗さが１種類以上の複数のフィルター体により冷却凝縮し、液滴となってフィルターユニット７の筐体底面に溜る。筐体内およびフィルターを透明プレート越しに目視し、フラックス回収ボックス６に収集されたフラックス液滴２６は定期的に捨てられる。
【００４４】
以上のようにフード部およびブロワ前に凝縮・捕捉された排気に含まれる液体物の滴下を、取外し可能な上面開放の排気物容器を備えたことを特徴とし、排ガス中に含まれるフラックスヒューム等の廃棄を行う。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理対象物の搬送幅方向に対し、吸引風速の均一化を図る整流板および吸引面上にて必要な風速が得られるスリット板を設けることにより、最小限の排気ブロワー容量において、排気ガスの漏れがなく、かつ排気ガス内の固形・液状物を回収し、メンテナンスしやすい排気ガス吸引装置を得ることができる。
【００４６】
また窒素リフロー、その他雰囲気炉では、炉外出入口部において安定した気流を作り出し、炉内部の雰囲気濃度・成分を乱すことのない処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の排ガス吸引装置の吸引フードの外観を示す斜視図である。
【図２】同実施例の（ａ）均等吸い込み整流板の形状図、（ｂ）排ガス吸引ダクトにおける基板搬送幅方向の垂直断面図、および（ｃ）吸い込み風速特性図である。
【図３】同実施例の（ａ）吸い込み風速増加スリット板の形状図、（ｂ）排ガス吸引ダクトにおける基板搬送方向の垂直断面図、および（ｃ）吸い込み風速分布特性図である。
【図４】炉体入口および出口の排ガス吸引ダクトにおける開口幅調整シャッター機構図である。
【図５】炉体上部における排気ブロワーおよび排気経路中の着脱自在フィルターユニットの斜視図である。
【図６】雰囲気炉に設置した排ガス吸引装置の全体斜視図および各部吸引フードを示す図である。
【図７】従来の吸引ダクトの風速分布図である。
【図８】雰囲気炉と従来の排気装置全体図である。
【符号の説明】
１，１２，１３，１４…吸引フード、 ２…整流板、 ３…排気ホース、 ４…スリット板、 ５…金網ダクトフィルター、 ６…フラックス回収ボックス、 ７…フィルターユニット、 ８…ジャバラ式可変シャッター、 ９…排気ブロワー、 ２３…プリント基板、 ２５…排気ガス、 ３２…透明プレート、 ３３…フィルター本体、３４…樋溝。

Claims (8)

1. 雰囲気炉において被処理対象物を搬送する搬送レールの上方に、該搬送レールに対向するように吸引開口面が設置され、かつ排気ブロワーに排気ホースを介して接続された吸引フードにより、雰囲気炉における排気ガスを吸引して外部に排出する排ガス吸引装置であって、
   前記吸引フードの気流通路内に、吸い込み風を案内する複数の整流板を、前記搬送レールの設置領域外から前記被処理対象物の搬送方向に対して略直交する方向から前記搬送レールの上方に延出するように積層状に設け、さらに各整流板の間隔寸法が異なるように調整して、前記吸引フードにおける前記被処理対象物の搬送方向に対して略直交する方向の吸引風量を均一化することを特徴とする雰囲気炉の排ガス吸引装置。
2. 複数の整流板における吸引開口部となる間隔を被処理対象物の搬送方向と平行に延在するように配設したことを特徴とする請求項１記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。
3. 吸引開口部に、該開口部を絞って吸い込み風速を増加させるスリット板を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。
4. 吸引開口部の下端面を水平から傾斜させており、吸引フード外枠または内部の構造物には、液滴が伝う樋が設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。
5. 雰囲気炉本体の搬入口と搬出口における被処理対象物の上面および下面に、それぞれ排ガス吸引ダクトを設けたことを特徴とする請求項１記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。
6. 被処理対象物の搬送幅に応じ、排ガス吸引ダクトの吸引開口部幅を調整する可変シャッターを設けたことを特徴とする請求項５記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。
7. 排ガス吸引ダクトの通路中に、目の粗さが１種類以上の複数のフィルターと、そのフィルターを収納する空間部、およびその空間を構成する筐体の一面が、フィルターを目視できるような透明面にて構成されたフィルターユニットを備えたことを特徴とする請求項５または６記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。
8. フィルターにて凝縮ないし捕捉された排気物の滴下を受ける取り外し可能な上面開放の排気物容器を備えたことを特徴とする請求項７記載の雰囲気炉の排ガス吸引装置。

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