JP4340435B2 - 加熱炉装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉体内の雰囲気中に混入されている冷却時液化物質を分離除去する除去ユニットを有する加熱炉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板を加熱してソルダペーストを溶融させることにより、電子部品を基板にはんだ付けするリフロー装置では、はんだ付けのためのフラックスがガス化して排ガスに混入し、そのまま大気中に放出されると環境上の問題を生じる。
【０００３】
そこで、排ガス中のフラックスを回収できるリフロー装置として、本体ボックスと排気用ダクトとの間にフラックス回収部を設け、フラックス回収部は、外管と、傾斜姿勢で積層して設けられた板体を備え、そして、冷却ファンで冷風を板体に吹当て冷却することで、排ガス中のフラックスが板体に当ったときに液化させ、板体に沿って流下した液化フラックスを受皿に回収するものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０―２８４８３３号公報（第２頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の技術では、板体の傾斜面に付着した液化フラックスの全てが受皿に回収されるものではなく、外管の内壁面に付着した液化フラックスや、板体の傾斜面に付着した液化フラックスのロジン成分は、さらなる温度低下により固化された状態で、外管の内壁面や板体の傾斜面に残留付着する冷却時固化成分であるので、そのまま放置しておくと、フラックス回収機能に支障が生じる。
【０００６】
そこで、従来は、作業者の手作業によって、このフラックス回収部内で固化したフラックスの冷却時固化成分を定期的に掻取るなどの作業を実施しているが、その作業は容易にできない。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、炉体内の雰囲気中に混入されている冷却時固化成分を含む冷却時液化物質を分離除去する除去ユニット内に残留付着した冷却時固化成分を容易に溶解除去できる加熱炉装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、ワークを加熱する炉体と、炉体内の雰囲気中に混入されている冷却時固化成分を含む冷却時液化物質を第１の箇所から吸引して分離除去する除去ユニットと、除去ユニットが第１の箇所の雰囲気を吸引する回路からこの第１の箇所の雰囲気より高温に加熱された炉体内にある第２の箇所の雰囲気を吸引する回路に切換可能の配管系とを具備した加熱炉装置であり、配管系により、除去ユニットが第１の箇所の雰囲気を吸引する回路から、この第１の箇所の雰囲気より高温に加熱された第２の箇所の雰囲気を吸引する回路に切換可能であるので、炉体の熱源を有効利用して、炉体内の冷却時液化物質を分離除去する除去ユニット内に残留付着した冷却時固化成分を容易に溶解除去でき、別途熱源を用意する必要がなく、装置を簡単に構成できる。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の加熱炉装置における配管系が、第１の箇所の雰囲気を吸引する回路と、第２の箇所の雰囲気を吸引する回路とを切換える弁を備えたものであり、弁により、第１の箇所の雰囲気を吸引する回路と、第２の箇所の雰囲気を吸引する回路とを容易に切換えることができる。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の加熱炉装置における配管系が、炉体の加熱運転を停止した直後に、第１の箇所の雰囲気を吸引する回路から第２の箇所の雰囲気を吸引する回路に切換えられるものであり、炉体の加熱運転を停止した直後の余熱を有効利用して、除去ユニット内の冷却時液化物質の冷却時固化成分を溶解除去でき、省エネルギを図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１に示されるように、11は炉体であり、この炉体11を貫通して、部品実装基板などのワークＷを搬送するワーク搬送手段としてのコンベア12が配設されている。炉体11は、内部に窒素ガスなどの不活性ガスの加圧供給を受ける。コンベア12は、平行に配置された左右１対の案内フレーム12aに搬送チェン12bがそれぞれ無端状に組込まれたものである。
【００１３】
炉体11の一端部には、ワークＷを搬入するワーク搬入口部としての入口スロート13が設けられ、また、炉体11の他端部には、ワーク搬出するワーク搬出口部としての中間スロート14が設けられ、この炉体11の中間スロート14には、ワークＷを冷却するワーク冷却部15が接続され、このワーク冷却部15の出口側には、出口スロート16が設けられている。
【００１４】
これらの入口スロート13、中間スロート14および出口スロート16は、コンベア12の案内フレーム12aを挿通するための最小限の開口を有するが、炉体11内の雰囲気またはワーク冷却部15内の雰囲気が、他領域に流出することを防止できるように、ワークＷを搬送できる範囲で可能な限り咽喉状に絞られている。
【００１５】
例えば、入口スロート13は、ワーク搬入側に最小限の開口を有する端板13aが設けられているとともに、反対側にも最小限の開口を有する端板13bが設けられている。
【００１６】
炉体11の内部には、入口スロート13の内端側に、隔壁21により入口側のバッファ室22が形成され、このバッファ室22のワーク進行側に、ワークＷを予加熱するプリヒートゾーン23が形成され、このプリヒートゾーン23のワーク進行側に１対の隔壁24，25により中間のバッファ室26が形成され、このバッファ室26のワーク進行側に、ワークＷをリフロー加熱するリフローゾーン27が形成されている。
【００１７】
ワーク冷却部15の内部には、中間スロート14側に、隔壁28によりバッファ室29が形成されている。このバッファ室29の隔壁28は、ワーク進行側に開放された開口部30を有する。
【００１８】
これらのバッファ室22，26，29は、ワークＷの搬送方向すなわちコンベア12に対し直角に交差する方向に拡大形成されている。
【００１９】
プリヒートゾーン23およびリフローゾーン27には、ヒータ31およびファン32などで構成された熱風による加熱手段がそれぞれ配設され、また、ワーク冷却部15には、冷却ファン33が配設された冷却ゾーン34が設けられている。
【００２０】
そして、各バッファ室22，26，29により、炉体11内のプリヒートゾーン23とリフローゾーン27とワーク冷却部15の冷却ゾーン34とを明確に形成し、各ゾーンにおける雰囲気温度を容易に保つようにする。
【００２１】
特に、炉体11のリフローゾーン27とワーク冷却部15の冷却ゾーン34との間に、中間スロート14およびバッファ室29を介在させることで、リフローゾーン27と冷却ゾーン34との間の熱移動を遮断し、炉体11内の加熱された高温雰囲気と冷却ゾーン34内の冷却された低温雰囲気とが、相互に影響し合うおそれを防止する。
【００２２】
また、炉体11のワーク搬入側には、入口スロート13から炉体11の外部へ流出しようとする炉体11内のガス化された冷却時液化物質としてのフラックスを含有する雰囲気を吸引して、この雰囲気中に混入されているフラックスを回収する回収手段35が設けられている。
【００２３】
同様に、炉体11のワーク搬出側には、中間スロート14からワーク冷却部15の冷却ゾーン34へ流出しようとする炉体11内のガス化されたフラックスを含有する雰囲気を吸引して、この雰囲気中に混入されているフラックスを回収する回収手段36が設けられている。
【００２４】
冷却時液化物質としてのフラックスは、ワークＷに塗布されたソルダペーストが炉体11内のヒータ31による加熱で溶融されたときに、一部がガス化して、炉体11内の不活性雰囲気中に混入されるが、冷却されると先ず液化し、さらに冷却が進むと、フラックス中に含まれる冷却時固化成分としてのロジン成分が、各回収手段35，36の内部に残留付着する性質を有する。
【００２５】
これらの各回収手段35，36は、炉体11の入口スロート13および中間スロート14に対し交差する方向に、前記バッファ室22，29がそれぞれ拡大形成され、これらのバッファ室22，29の一部に、炉体11内のガス化されたフラックスを含有する雰囲気を外部へ吸引する吸引口37，38がそれぞれ開口され、これらの吸引口37，38に、管路41，42を介し、ガス化されたフラックスを含有する雰囲気中からフラックス成分を分離して除去する除去ユニット43，44がそれぞれ接続され、また、これらの除去ユニット43，44によりフラックス成分を除去された雰囲気を管路45，46を経て前記各バッファ室22，29に吹込む吹込口47，48が、これらのバッファ室22，29の一部に、特に前記吸引口37，38と対向する位置にそれぞれ開口されている。
【００２６】
各回収手段35，36の除去ユニット43，44は、箱形のユニット本体51に、前記吸引口37，38に連通された吸込口52と、前記吹込口47，48に連通された吐出口53とを有し、このユニット本体51内に、冷却水管およびフィンなどで構成されたラジエータなどの冷却手段54をそれぞれ有する。
【００２７】
これらの冷却手段54は、炉体11内の高熱でガス化されたフラックスを含有する雰囲気を冷却することで、この雰囲気中のフラックスをユニット本体51の内壁面または冷却手段54の表面で液化させたり、またはミスト化させてこれらを素通りさせる働きがある。
【００２８】
各冷却手段54の下側には、液化されたフラックスを収容するフラックス溜め容器55がそれぞれ配置されている。これらのフラックス溜め容器55は、ユニット本体51内から取出し可能に設けられている。
【００２９】
さらに、各除去ユニット43，44のユニット本体51内には、各冷却手段54の下流側に、ミスト化されたフラックスを捕捉除去するための比較的目の粗い第１フィルタ56がそれぞれ配置され、さらに、これらの第１フィルタ56の下流側に、微粒子状のフラックスを捕捉除去するための比較的目の細かい第２フィルタ57がそれぞれ配置され、さらに、これらの第２フィルタ57の下流側に設けられた室58には、ファン59および温度計60がそれぞれ配置されている。
【００３０】
各ファン59は、各バッファ室22，29から雰囲気を吸引するとともに冷却手段54、第１フィルタ56および第２フィルタ57によりフラックス成分を除去された雰囲気を各バッファ室22，29に吹込むためのものである。
【００３１】
また、炉体11の中間部のバッファ室26には、除去ユニット43，44内で冷却固化されたフラックスを溶解除去するための炉体内高温雰囲気を取出すための取出口61と、このフラックス溶解用の雰囲気を炉体11内に戻すための戻し口62とが、それぞれ設けられている。
【００３２】
次に、このフラックス溶解用の炉体内高温雰囲気を取出すための構成を説明する。
【００３３】
先ず、炉体11のバッファ室22およびワーク冷却部15のバッファ室29を、第１の箇所とし、これらの第１の箇所としてのバッファ室22，29から、各除去ユニット43，44が炉体11内の雰囲気中に混入されているロジン成分を含むフラックスをそれぞれ吸引して、雰囲気中からフラックスを分離除去するようにする。
【００３４】
すなわち、各除去ユニット43，44がこれらの第１の箇所の雰囲気を吸引する回路を、前記管路41，42により形成する。
【００３５】
一方、炉体11のプリヒートゾーン23とリフローゾーン27との間に位置するバッファ室26を、第１の箇所の雰囲気より高温に加熱された第２の箇所とし、この第２の箇所としてのバッファ室26から、各除去ユニット43，44が炉体11内の高温雰囲気を吸引できるようにする。
【００３６】
すなわち、各除去ユニット43，44がこの第２の箇所の雰囲気を吸引する回路を、点線で示されるように、前記取出口61から引出されて各除去ユニット43，44の吸込口52にそれぞれ接続された管路63，64により形成する。
【００３７】
そして、各除去ユニット43，44がバッファ室22，29の雰囲気を吸引する回路から、このバッファ室22，29の雰囲気より高温に加熱されたバッファ室26の雰囲気を吸引する回路に切換可能の配管系65を形成する。
【００３８】
この配管系65は、バッファ室22，29の雰囲気を吸引する回路と、バッファ室26の雰囲気を吸引する回路とを切換える弁66，67，68，69を備えている。
【００３９】
これらの弁66，67，68，69は、弁66，67を開くとともに弁68，69を閉じることにより、各除去ユニット43，44は、各バッファ室22，29の雰囲気を管路41，42により吸引し、また、弁66，67を閉じるとともに弁68，69を開くことにより、各除去ユニット43，44は、バッファ室26の高温雰囲気を管路63，64により吸引する。
【００４０】
さらに、配管系65は、炉体11のリフロー加熱運転中か、または炉体11のリフロー加熱運転を停止した直後の装置立ち下げ時に、各バッファ室22，29の雰囲気を吸引する回路から、バッファ室26の高温雰囲気を吸引する回路に切換えられるものである。
【００４１】
炉体11のリフロー加熱運転中に配管系65を切換える場合に対応して、各除去ユニット43，44の吐出口53に接続された前記管路45，46の途中から管路71，72がそれぞれ分岐され、これらの分岐点を介して、各管路45，46中および各管路71，72中に弁73，74および弁75，76がそれぞれ設けられ、弁75，76を経た管路71，72は、それぞれ炉体11の戻し口62を経て中央のバッファ室26に連通されている。
【００４２】
一方、炉体11のリフロー加熱運転を停止した直後の装置立ち下げ時に配管系65を切換える場合に対応して、前記管路71，72の途中から管路81，82が分岐され、この管路81，82中に弁83，84がそれぞれ設けられ、これらの弁83，84を経た管路81，82は、本装置の外部に引出されている。
【００４３】
次に、この図１に示された実施の形態の作用効果を説明する。
【００４４】
ワークＷは、コンベア12により入口スロート13およびバッファ室22を経てプリヒートゾーン23に搬入され、このプリヒートゾーン23でワークＷが予加熱され、さらに、バッファ室26を経てリフローゾーン27に搬送され、このリフローゾーン27の高温加熱によりワークＷの基板と搭載部品との間のソルダペーストが溶融され、さらに、ワークＷは、中間スロート14を経て炉体11内から搬出されるとともにワーク冷却部15のバッファ室29を経て冷却ゾーン34に搬入され、この冷却ゾーン34内での強制冷却により、はんだ継手部の強度が確保される。
【００４５】
このリフロー加熱運転中に、除去ユニット43，44が炉体11内の高熱によりガス化されたフラックスを含有する雰囲気を強制的に吸引してフラックス成分を回収する場合は、弁66，67，73，74を開くとともに、他の弁68，69，75，76，83，84を閉じて、バッファ室22，29の吸引口37，38を、管路41，42により、除去ユニット43，44の吸込口52に連通させるとともに、除去ユニット43，44の吐出口53を、管路45，46により、バッファ室22，29の吹込口47，48に連通させる。
【００４６】
このような回路により、入口スロート13および中間スロート14の近傍に設けられた各バッファ室22，29に対する各回収手段35，36は、各除去ユニット43，44のファン59の吸込力により、炉体11内の高熱によりガス化されたフラックスを含有する雰囲気を強制的に吸引してフラックス成分を回収する。
【００４７】
すなわち、炉体内雰囲気が、入口スロート13から大気中へ、または中間スロート14からワーク冷却部15の冷却ゾーン34内へ流出する場合は、低温の入口スロート13内または冷却ゾーン34内でフラックスが冷却されて液化しやすいので、液化する前のガス化されたままのフラックスを、各バッファ室22，29から各除去ユニット43，44へ強制的に吸引して回収する。
【００４８】
その際に、各除去ユニット43，44は、冷却手段54により、炉体11内の高熱でガス化されたフラックスを含有する雰囲気を冷却することで、この雰囲気中のフラックスをユニット本体51の内壁面または冷却手段54の表面で液化させたり、またはミスト化させてこれらを素通りさせ、液化されたフラックスは、フラックス溜め容器55で回収し、ミスト化されたフラックスは、第１フィルタ56で捕捉除去し、第１フィルタ56を素通りした微粒子状のフラックスは、より目の細かい第２フィルタ57で捕捉除去する。このようにして、冷却作用およびフィルタリング作用によりフラックス成分を除去された雰囲気は、ファン59の送風作用によりバッファ室22，29に循環される。
【００４９】
このように、回収手段35，36により、炉体11内でガス化されたフラックスが液化しやすい入口スロート13および冷却ゾーン34より前段階で、液化する前のガス化されたフラックスを含有する雰囲気を外部へ強制的に吸引してフラックスを回収するので、リフロー加熱運転中でも、炉体11内でガス化されたフラックスを効率良く吸引して回収できるとともに、入口スロート13および冷却ゾーン34での液化または固化されたフラックスの付着を防止でき、付着フラックスの落下などによるワークＷの品質低下を防止できる。
【００５０】
このようなリフロー加熱運転を継続していると、除去ユニット43，44内に回収されたフラックス中の固化成分がユニット本体51の内壁面などに徐々に残留付着していくので、その固化成分を取除く必要がある。
【００５１】
そこで、リフロー加熱運転中に、除去ユニット43，44内で固化されたフラックス中のロジン成分を溶解除去する場合は、弁68，69，75，76を開くとともに、他の弁66，67，73，74，83，84を閉じて、中央のバッファ室26の取出口61を、管路63，64により、除去ユニット43，44の吸込口52に連通させるとともに、除去ユニット43，44の吐出口53を、管路45，46の一部および管路71，72により、バッファ室26の戻し口62に連通させる。
【００５２】
このように、除去ユニット43，44が第１の箇所であるバッファ室22，29の雰囲気を吸引する回路から、この第１の箇所の雰囲気より高温に加熱された第２の箇所であるバッファ室26の高温雰囲気を吸引する回路に、配管系65が切換わると、炉体11の熱源すなわちヒータ31を有効利用して、フラックス除去分離用の除去ユニット43，44内に残留付着したフラックスの冷却時固化成分すなわちロジン成分を容易に溶解除去でき、別途熱源を用意する必要がなく、装置を簡単に構成できる。
【００５３】
その際、除去ユニット43，44の冷却手段54は、冷却水を止めるなどして冷却運転を停止させることで、ロジン成分の溶解除去効率を向上できる。
【００５４】
また、ユニット本体51の内壁面および冷却手段54の表面で液化されたロジン成分は、フラックス溜め容器55に垂れ落ちるので、容易に回収できる。
【００５５】
さらに、弁66〜69，73〜76，83，84によって、バッファ室22，29の低温雰囲気を吸引する回路と、バッファ室26の高温雰囲気を吸引する回路とを容易に切換えることができる。特に、これらの弁66〜69，73〜76，83，84が電磁弁である場合は、切換スイッチのワンタッチ操作で瞬時に回路切換をすることができる。
【００５６】
一方、炉体11のリフロー加熱運転を停止した直後の装置立ち下げ時の余熱を利用して、除去ユニット43，44内で固化されたフラックス中のロジン成分を溶解除去する場合は、除去ユニット43，44の冷却手段54を運転停止させ、また、弁68，69，75，76，83，84を開くとともに、他の弁66，67，73，74を閉じて、中央のバッファ室26の取出口61を、管路63，64により、除去ユニット43，44の吸込口52に連通させるとともに、除去ユニット43，44の吐出口53を、管路45，46の一部、管路71，72の一部および管路81，82により、本装置の外部へ連通させることで、フラックス除去後の雰囲気をバッファ室26に循環させることを強制しないように、配管系65を切換える。
【００５７】
これにより、リフロー加熱運転を停止した直後の余熱運転中の炉体11が、除去ユニット43，44から戻された低温雰囲気により冷却されることを防止できる。
【００５８】
このようにした場合は、炉体11のリフロー加熱運転を停止した直後の余熱を有効利用して、除去ユニット43，44内に残留付着したフラックスの冷却時固化成分すなわちロジン成分を溶解除去でき、省エネルギを図れる。
【００５９】
以上のように、本加熱炉装置は、装置稼働中または装置立ち下げ時の任意の時間に弁66〜69，73〜76，83，84を切換えることで、除去ユニット43，44内に炉体11内の高温雰囲気を引込み、除去ユニット43，44内で固化しているフラックス固形成分を溶解するクリーニング機能を有するので、液化されたフラックス成分をフラックス溜め容器55などにより容易に回収できるとともに、固化フラックス成分を溶解するための熱源を別途用意する必要がない。
【００６０】
なお、本発明は、はんだ付け用のリフロー装置だけでなく、例えばソルダレジストの印刷炉のような加熱炉装置にも適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、配管系により、除去ユニットが第１の箇所の雰囲気を吸引する回路から、この第１の箇所の雰囲気より高温に加熱された第２の箇所の雰囲気を吸引する回路に切換可能であるので、炉体の熱源を有効利用して、炉体内の冷却時液化物質を分離除去する除去ユニット内に残留付着した冷却時固化成分を容易に溶解除去でき、別途熱源を用意する必要がなく、装置を簡単に構成できる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、弁により、第１の箇所の雰囲気を吸引する回路と、第２の箇所の雰囲気を吸引する回路とを容易に切換えることができる。
【００６３】
請求項３記載の発明によれば、炉体の加熱運転を停止した直後の余熱を有効利用して、除去ユニット内の冷却時液化物質の冷却時固化成分を溶解除去でき、省エネルギを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱炉装置の一実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｗ ワーク
11 炉体
22，29 第１の箇所としてのバッファ室
26 第２の箇所としてのバッファ室
43，44 除去ユニット
65 配管系
66〜69 弁

Claims (3)

1. ワークを加熱する炉体と、
   炉体内の雰囲気中に混入されている冷却時固化成分を含む冷却時液化物質を第１の箇所から吸引して分離除去する除去ユニットと、
   除去ユニットが第１の箇所の雰囲気を吸引する回路からこの第１の箇所の雰囲気より高温に加熱された炉体内にある第２の箇所の雰囲気を吸引する回路に切換可能の配管系と
   を具備したことを特徴とする加熱炉装置。
2. 配管系は、
   第１の箇所の雰囲気を吸引する回路と、第２の箇所の雰囲気を吸引する回路とを切換える弁を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の加熱炉装置。
3. 配管系は、炉体の加熱運転を停止した直後に、第１の箇所の雰囲気を吸引する回路から第２の箇所の雰囲気を吸引する回路に切換えられる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の加熱炉装置。

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