JP7463876B2 - Heating device - Google Patents

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Description

本発明は、加熱装置に関する。 The present invention relates to a heating device.

誘導加熱ではコイルによって発生する磁束の中に被加熱物である金属などの導電性材料を配置することにより、電磁誘導による渦電流を発生させて加熱することができ、非接触、高速かつ高効率の加熱が可能である。誘導加熱は、例えばプリント基板のハンダ付け工程における予熱に用いられる(特許文献1参照)。 Induction heating involves placing the object to be heated, such as a conductive material such as a metal, in the magnetic flux generated by a coil, which generates eddy currents through electromagnetic induction, allowing for non-contact, fast, and highly efficient heating. Induction heating is used, for example, for preheating the soldering process of printed circuit boards (see Patent Document 1).

特開2019-47050号公報JP 2019-47050 A

プリント基板は電気回路を形成する銅板などの金属部分と、非金属の絶縁体である樹脂部分とを含んでいる。プリント基板の予熱においては、含浸している水分を排出する目的等により金属部分と樹脂部分の両方をバランスよく加熱することが望ましい。 A printed circuit board contains metal parts such as copper plates that form the electrical circuits, and resin parts that are non-metallic insulators. When preheating a printed circuit board, it is desirable to heat both the metal and resin parts in a balanced manner, for example to expel any moisture that has penetrated them.

しかしながら誘導加熱では渦電流を利用することから金属部分を加熱することは可能であっても、絶縁体を加熱することは困難である。そのためプリント基板における樹脂部分を加熱するためには誘導加熱とは別の加熱手段を設ける必要があり、システムが煩雑となる。 However, while induction heating uses eddy currents and can heat metal parts, it is difficult to heat insulators. Therefore, in order to heat the resin parts of a printed circuit board, a heating means separate from induction heating must be provided, making the system complicated.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で金属部分および非金属部分を加熱することのできる加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a heating device that can heat metal and non-metal parts with a simple configuration.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる加熱装置は、被加熱物を加熱する加熱装置であって、金属パイプで構成されるコイルと、前記コイルに交流電流を印加する電源と、前記金属パイプの一方から流体を供給する流体源と、を備え、前記コイルが発生する磁束により前記被加熱物を加熱するとともに、前記金属パイプの他方である噴出口から噴出する流体により前記被加熱物を加熱することを特徴とする。このような加熱装置では、コイルが金属部分の加熱手段と樹脂部分の加熱手段とを兼ねており、簡易な構成で金属部分および非金属部分を加熱することができる。 In order to solve the above problems and achieve the object, the heating device according to the present invention is a heating device for heating an object to be heated, and is provided with a coil made of a metal pipe, a power source for applying an alternating current to the coil, and a fluid source for supplying a fluid from one side of the metal pipe, and is characterized in that the object to be heated is heated by a magnetic flux generated by the coil, and the object to be heated is heated by a fluid ejected from an ejection port on the other side of the metal pipe. In such a heating device, the coil serves as a heating means for the metal part and a heating means for the resin part, and both the metal part and the non-metal part can be heated with a simple configuration.

前記被加熱物の温度を計測する温度検出手段と、前記温度検出手段から得られる前記被加熱物の温度に基づいて、前記コイルに供給する交流電流を調整する制御部と、を備えてもよい。 The device may also include a temperature detection means for measuring the temperature of the object to be heated, and a control unit for adjusting the AC current supplied to the coil based on the temperature of the object to be heated obtained from the temperature detection means.

前記被加熱物の温度を計測する温度検出手段と、前記温度検出手段から得られる前記被加熱物の温度に基づいて、前記金属パイプに供給する流体の流量を調整する制御部と、を備えてもよい。 The device may also include a temperature detection means for measuring the temperature of the object to be heated, and a control unit for adjusting the flow rate of the fluid supplied to the metal pipe based on the temperature of the object to be heated obtained from the temperature detection means.

前記被加熱物の温度を計測する温度検出手段と、前記温度検出手段から得られる前記被加熱物の温度に基づいて、前記コイルと前記被加熱物との隙間を調整する制御部と、を備えてもよい。 The device may include a temperature detection means for measuring the temperature of the object to be heated, and a control unit for adjusting the gap between the coil and the object to be heated based on the temperature of the object to be heated obtained from the temperature detection means.

前記コイルに供給する交流電流および前記金属パイプに供給する流体の流量を調整する制御部を備え、前記制御部は、前記被加熱物の条件により、前記金属パイプに流体を供給しながら前記コイルに対する交流電流を停止させてもよい。 A control unit is provided to adjust the alternating current supplied to the coil and the flow rate of the fluid supplied to the metal pipe, and the control unit may stop the alternating current to the coil while supplying fluid to the metal pipe depending on the conditions of the heated object.

前記流体は、不活性ガスであってもよい。 The fluid may be an inert gas.

前記金属パイプの一端は前記流体源に対して直接接続され、または可撓性パイプを介して接続され、前記電源と前記コイルとは導線によって電気的に接続されていてもよい。 One end of the metal pipe may be connected directly to the fluid source or via a flexible pipe, and the power source and the coil may be electrically connected by a conductor.

前記被加熱物はプリント基板であり、前記コイルは複数設けられ、前記噴出口は前記プリント基板を指向していてもよい。 The heated object may be a printed circuit board, multiple coils may be provided, and the nozzle may be directed toward the printed circuit board.

前記噴出口は、前記プリント基板の樹脂部分を指向していてもよい。 The nozzle may be directed toward a resin portion of the printed circuit board.

本発明にかかる加熱装置では、コイルが発生する磁束による磁気的作用と、該コイルが噴出する流体の作用との相互作用により被加熱物を加熱することができる。すなわち、コイルが金属部分の加熱手段と樹脂部分の加熱手段とを兼ねており、簡易な構成で金属部分および非金属部分を加熱することができる。 The heating device of the present invention can heat an object to be heated by the interaction between the magnetic action of the magnetic flux generated by the coil and the action of the fluid ejected by the coil. In other words, the coil serves as a heating means for both the metal parts and the resin parts, and can heat both the metal parts and the non-metal parts with a simple configuration.

図1は、本発明の実施形態にかかる加熱装置の模式側面図である。FIG. 1 is a schematic side view of a heating device according to an embodiment of the present invention. 図2は、加熱装置の模式底面図である。FIG. 2 is a schematic bottom view of the heating device. 図3は、加熱装置一部抜粋ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a portion of the heating device. 図4は、加熱装置の設計段階における加熱能力の調整方法を示すグラフであり、(a)はコイルの長さによる加熱能力を示す図であり、(b)はコイルの巻き数による加熱能力を示す図であり、(c)はコイルの材料抵抗率による加熱能力を示す図である。FIG. 4 is a graph showing a method of adjusting the heating capacity at the design stage of a heating device, where (a) is a graph showing the heating capacity depending on the length of the coil, (b) is a graph showing the heating capacity depending on the number of turns of the coil, and (c) is a graph showing the heating capacity depending on the material resistivity of the coil. 図5は、コイルと被加熱物であるプリント基板との距離の変化による加熱装置の加熱能力を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the heating capacity of the heating device depending on the change in the distance between the coil and the printed circuit board, which is the object to be heated. 図6は、流体源から供給されてノズルから噴出される流体の状態による加熱装置の加熱能力を示すグラフであり、(a)は流量の変化による加熱装置の加熱能力を示す図であり、(b)は流体比熱による加熱装置の加熱能力を示す図である。6A and 6B are graphs showing the heating capacity of the heating device depending on the state of the fluid supplied from the fluid source and sprayed from the nozzle, where (a) is a graph showing the heating capacity of the heating device depending on the change in flow rate, and (b) is a graph showing the heating capacity of the heating device depending on the specific heat of the fluid. 図7は、コイルに対する出力電流による加熱装置の加熱能力を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the heating capacity of the heating device depending on the output current to the coil. 図8は、変形例にかかる加熱装置の模式側面図である。FIG. 8 is a schematic side view of a heating device according to a modified example.

以下に、本発明にかかる加熱装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Below, an embodiment of a heating device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本発明の実施形態にかかる加熱装置10の模式側面図である。図2は加熱装置10の模式底面図である。 Figure 1 is a schematic side view of a heating device 10 according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a schematic bottom view of the heating device 10.

図1に示すように、加熱装置10は、被加熱物であるプリント基板12を加熱する装置である。加熱装置10は、例えばプリント基板12をハンダ付けする工程における予熱に用いられる。プリント基板12は電気回路を形成する銅板などの金属部分12a(図3参照)と、非金属の絶縁体である樹脂部分12b(図3参照)とを含んでいる。 As shown in FIG. 1, the heating device 10 is a device that heats a printed circuit board 12, which is an object to be heated. The heating device 10 is used, for example, for preheating the printed circuit board 12 in a process of soldering. The printed circuit board 12 includes a metal part 12a (see FIG. 3), such as a copper plate, that forms an electric circuit, and a resin part 12b (see FIG. 3), which is a non-metallic insulator.

加熱装置10は、金属パイプ14で構成される複数のコイル16と、各コイル16に高周波の交流電流を印加するインバータ(電源)18と、金属パイプ14の一方から流体を供給する流体源20とを備える。金属パイプ14は、例えば銅材やステンレス材で構成される。コイル16はプリント基板12の下方に設けられている。コイル16は金属パイプ14が円筒螺旋形状に巻回されることによって形成されている。コイル16の円筒は、その中心軸がプリント基板12の下面に対してほぼ直交するような向きとなっている。 The heating device 10 comprises a number of coils 16 made of metal pipes 14, an inverter (power source) 18 that applies high-frequency alternating current to each coil 16, and a fluid source 20 that supplies fluid from one side of the metal pipes 14. The metal pipes 14 are made of, for example, copper or stainless steel. The coils 16 are provided below the printed circuit board 12. The coils 16 are formed by winding the metal pipes 14 into a cylindrical spiral shape. The cylinder of the coil 16 is oriented so that its central axis is approximately perpendicular to the underside of the printed circuit board 12.

図1では、各コイル16はインバータ18に対して直列に接続されているが、並列接続または直列部と並列部とが混在する回路としてもよい。また、各コイル16に対する電圧の印加方向は同じに示しているが、一部のコイル16に対して逆方向に印加してもよい。さらに、各コイル16の螺旋方向は同じに示しているが、一部のコイル16については逆向きにしてもよい。プリント基板12は図1における矢印のように、左側から右側に向かって搬送され、加熱装置10における所定位置にセットされて加熱される。プリント基板12は加熱装置10内で搬送されながら加熱されてもよい。図1では、側面から見てコイル16はプリント基板12の長さに応じた個数だけ設けられているがこれに限らず、コイル16の個数は搬送方向に関してさらに多く設けてもよいし、少なく設定してもよい。 1, each coil 16 is connected in series to the inverter 18, but it may be connected in parallel or may be a circuit in which serial and parallel parts are mixed. In addition, the direction of voltage application to each coil 16 is shown to be the same, but it may be applied in the opposite direction to some of the coils 16. Furthermore, the spiral direction of each coil 16 is shown to be the same, but it may be reversed for some of the coils 16. The printed circuit board 12 is transported from left to right as indicated by the arrow in FIG. 1, and is set at a predetermined position in the heating device 10 and heated. The printed circuit board 12 may be heated while being transported in the heating device 10. In FIG. 1, the number of coils 16 is provided according to the length of the printed circuit board 12 when viewed from the side, but this is not limited to this, and the number of coils 16 may be set to be more or less in the transport direction.

コイル16の長さはHとする。コイル16とプリント基板12との隙間はGとする。図示を省略するが、加熱装置10にはコイル16またはプリント基板12を昇降させて隙間Gを調整する昇降機構が設けられている。 The length of the coil 16 is H. The gap between the coil 16 and the printed circuit board 12 is G. Although not shown, the heating device 10 is provided with a lifting mechanism that adjusts the gap G by raising and lowering the coil 16 or the printed circuit board 12.

図2に示すように、コイル16は搬送方向に直行する方向については列ごとに互い違いに設けられている。これにより、プリント基板12に対する加熱ムラを防止することができる。コイル16は、例えば升目状に配置されていてもよい。 As shown in FIG. 2, the coils 16 are arranged in a staggered manner in each row in the direction perpendicular to the conveying direction. This makes it possible to prevent uneven heating of the printed circuit board 12. The coils 16 may be arranged, for example, in a grid pattern.

図3は、加熱装置10一部抜粋ブロック図である。図3では、煩雑とならないように複数のコイル16のうち代表的に1つだけを示している。 Figure 3 is a partial block diagram of the heating device 10. In Figure 3, only one representative coil 16 is shown to avoid clutter.

図3に示すように、加熱装置10は、プリント基板12の温度を計測する温度検出手段22と、温度検出手段22から得られるプリント基板12の温度に基づいて、インバータ18および流体源20を制御する制御部24とを備える。温度検出手段22は、例えば非接触温度計である。制御部24は温度調節計として作用し、インバータ18を制御することによりコイル16に供給する交流電流Iを調整可能であるとともに、金属パイプ14に供給する流体の流量Qを調整可能である。制御部24は、交流電流Iおよび流量Qの少なくとも一方を調整可能な構成であるとよい。これによりプリント基板12の温度制御が簡便かつ高精度に行うことができる。制御部24は上記の昇降機構を制御可能である。制御部24の作用については後述する。 As shown in FIG. 3, the heating device 10 includes a temperature detection means 22 for measuring the temperature of the printed circuit board 12, and a control unit 24 for controlling the inverter 18 and the fluid source 20 based on the temperature of the printed circuit board 12 obtained from the temperature detection means 22. The temperature detection means 22 is, for example, a non-contact thermometer. The control unit 24 acts as a temperature regulator, and is capable of adjusting the AC current I supplied to the coil 16 by controlling the inverter 18, and is also capable of adjusting the flow rate Q of the fluid supplied to the metal pipe 14. The control unit 24 is preferably configured to be capable of adjusting at least one of the AC current I and the flow rate Q. This allows the temperature of the printed circuit board 12 to be controlled easily and with high accuracy. The control unit 24 is capable of controlling the lifting mechanism. The operation of the control unit 24 will be described later.

流体源20はコンプレッサ20aと、減圧弁20bとを備える。コンプレッサ20aは流体を圧縮する。減圧弁20bはコンプレッサ20aで圧縮された流体を制御部24の作用下に減圧する。減圧弁20bは手動調整型であってもよい。 The fluid source 20 includes a compressor 20a and a pressure reducing valve 20b. The compressor 20a compresses the fluid. The pressure reducing valve 20b reduces the pressure of the fluid compressed by the compressor 20a under the action of the control unit 24. The pressure reducing valve 20b may be of a manually adjustable type.

加熱装置10で適用される流体は気体であり、具体的には空気である。ただし、空気以外にも、例えば窒素などの不活性ガスを用いてもよい。不活性ガスによればプリント基板12の金属部分の腐食を防止することができる。また、設計条件によっては、加熱装置10における流体源20から供給される流体は液体としてもよい。この場合コンプレッサ20aに変えてポンプを用いるとよい。 The fluid used in the heating device 10 is a gas, specifically air. However, in addition to air, an inert gas such as nitrogen may be used. The inert gas can prevent corrosion of the metal parts of the printed circuit board 12. Depending on the design conditions, the fluid supplied from the fluid source 20 in the heating device 10 may be a liquid. In this case, it is advisable to use a pump instead of the compressor 20a.

金属パイプ14は、樹脂の可撓性パイプ26とともに管路28を構成している。可撓性パイプ26は一端が減圧弁20bに接続され、他端が接手30を介して金属パイプ14に接続されている。可撓性パイプ26によれば流体源20とコイル16との相対的位置の自由度が得られる。可撓性パイプ26は絶縁体であって、各コイル16間を電気的に絶縁することができ、例えば図1のように電気的な直列接続が可能になる。加熱装置10では、金属パイプ14の一端は流体源20に対して可撓性パイプ26を介して接続されているが、設計条件によっては直接接続してもよい。 The metal pipe 14 and the flexible resin pipe 26 form a pipeline 28. One end of the flexible pipe 26 is connected to the pressure reducing valve 20b, and the other end is connected to the metal pipe 14 via a joint 30. The flexible pipe 26 allows freedom of positioning of the fluid source 20 and the coil 16 relative to each other. The flexible pipe 26 is an insulator and can electrically insulate the coils 16 from each other, allowing electrical series connection as shown in FIG. 1, for example. In the heating device 10, one end of the metal pipe 14 is connected to the fluid source 20 via the flexible pipe 26, but it may be connected directly depending on the design conditions.

金属パイプ14の両端には端子14aが設けられている。金属パイプ14とインバータ18とは一対の導線32によって接続されている。導線32の一旦は端子14aに接続されている。このようにインバータ18とコイル16とは導線32によって電気的に接続されている。導線32は、例えばリッツ線である。 Terminals 14a are provided on both ends of the metal pipe 14. The metal pipe 14 and the inverter 18 are connected by a pair of conductors 32. One end of the conductor 32 is connected to the terminal 14a. In this way, the inverter 18 and the coil 16 are electrically connected by the conductor 32. The conductor 32 is, for example, a Litz wire.

金属パイプ14の他端には上方のプリント基板12を指向するノズル(噴出口)34が設けられている。ノズル34は、向きを調整可能であるとともに異なる種類に交換可能である。条件によってはノズル34を省略してもよい。 A nozzle (spout) 34 is provided at the other end of the metal pipe 14, which is directed toward the printed circuit board 12 above. The direction of the nozzle 34 can be adjusted and it can be replaced with a different type. Depending on the conditions, the nozzle 34 may be omitted.

このように構成される加熱装置10では、まず搬送されてきたプリント基板12を所定位置にセットする。そして、流体源20から管路28に流体を供給する。さらに、インバータ18によりコイル16に対して交流電流Iを供給する。インバータ18から供給する交流電流Iによりコイル16は磁束Φを発生させる。磁束Φは誘導加熱の作用によってプリント基板12の金属部分12aに渦電流を発生させて加熱することができる。 In the heating device 10 configured in this manner, first, the transported printed circuit board 12 is set in a predetermined position. Then, fluid is supplied from the fluid source 20 to the pipeline 28. Furthermore, an AC current I is supplied to the coil 16 by the inverter 18. The AC current I supplied from the inverter 18 causes the coil 16 to generate a magnetic flux Φ. The magnetic flux Φ generates eddy currents in the metal part 12a of the printed circuit board 12 through the action of induction heating, which can heat the metal part 12a.

ところで、コイル16は磁束Φを発生させるとともに自身の抵抗によって銅損を生じて発熱する。加熱装置10では、流体源20から供給される流体がコイル16で発生する銅損による熱を吸収して昇温し、ノズル34から噴出されてプリント基板12に当たることにより樹脂部分12bを加熱することができる。 The coil 16 generates a magnetic flux Φ and generates heat due to copper loss caused by its own resistance. In the heating device 10, the fluid supplied from the fluid source 20 absorbs the heat generated by the copper loss in the coil 16, increases in temperature, and is ejected from the nozzle 34 and hits the printed circuit board 12, thereby heating the resin portion 12b.

さらにまた、制御部24は温度検出手段22によりプリント基板12の温度を計測し、該温度に基づいてインバータ18および減圧弁20bを制御する。プリント基板12が所定温度に達したらプリント基板12が加熱装置10から排出されるまで所定温度を保持し、排出後に加熱を終了する。制御部24は、インバータ18および減圧弁20bをそれぞれ温度偏差に基づく制御(例えば比例制御)をしてもよいし、単純にオンオフ制御してもよい。 Furthermore, the control unit 24 measures the temperature of the printed circuit board 12 using the temperature detection means 22, and controls the inverter 18 and pressure reducing valve 20b based on the measured temperature. When the printed circuit board 12 reaches a predetermined temperature, the predetermined temperature is maintained until the printed circuit board 12 is discharged from the heating device 10, and heating is terminated after the board is discharged. The control unit 24 may control the inverter 18 and pressure reducing valve 20b based on the temperature deviation (e.g., proportional control), or may simply control them on and off.

加熱装置10ではコイル16による磁気的作用と流体的作用の相互作用によりプリント基板12を加熱することができる。また、換言すれば加熱装置10では、コイル16が金属部分12aの加熱手段と樹脂部分12bの加熱手段とを兼ねていることから、構造が簡易である。加熱装置10は廉価な部品により構成可能である。 The heating device 10 can heat the printed circuit board 12 by the interaction between the magnetic action and the fluid action of the coil 16. In other words, the heating device 10 has a simple structure because the coil 16 serves both as a heating means for the metal part 12a and the heating means for the resin part 12b. The heating device 10 can be constructed using inexpensive parts.

コイル16は流体源20から供給される流体によって冷却されることから過剰過熱されることがなく、交流電流Iの許容電流値が大きくなる。コイル16で発生する廃熱は、流体によって回収されてノズル34から適切な方向に噴出することができ、エネルギー効率がよい。ノズル34から噴出する流体は、途中に蓄熱体などがなく直接的にプリント基板12に当たるため、温度制御性がよい。プリント基板12は金属部分12aと樹脂部分12bとがバランスよく加熱されるため、プリント基板に反りや割れが発生するのを抑制することができる。また、バランスよく加熱されることでプリント基板内の水分の排出、フラックス活性化に適した温度に自在に温度調節され、はんだ付けの品質も向上させることができる。 The coil 16 is cooled by the fluid supplied from the fluid source 20, so it is not overheated, and the allowable current value of the AC current I is increased. Waste heat generated in the coil 16 can be recovered by the fluid and ejected from the nozzle 34 in the appropriate direction, resulting in good energy efficiency. The fluid ejected from the nozzle 34 hits the printed circuit board 12 directly without any heat storage medium in between, resulting in good temperature controllability. The metal part 12a and the resin part 12b of the printed circuit board 12 are heated in a balanced manner, so that the occurrence of warping or cracking in the printed circuit board can be suppressed. In addition, the balanced heating allows the temperature to be freely adjusted to a temperature suitable for expelling moisture from the printed circuit board and activating the flux, improving the quality of the soldering.

ところでプリント基板12は、製造工程の条件によっては加熱後に冷却させる場合がある。その場合、加熱装置10では、制御部24が金属パイプ14に流体を供給しながらコイル16に対する交流電流Iを停止させる。そうすると、磁束Φが発生しなくなるとともに銅損による廃熱もなくなるが、流体源20からの流体供給を継続して行うと、該流体はコイル16の通過時に昇温することがなく低温のままプリント基板12に当たり、該プリント基板12を冷却することができる。このように、加熱装置10は冷却装置としても利用可能である。 Depending on the conditions of the manufacturing process, the printed circuit board 12 may be cooled after heating. In this case, in the heating device 10, the control unit 24 stops the AC current I to the coil 16 while supplying fluid to the metal pipe 14. This stops the generation of magnetic flux Φ and eliminates waste heat due to copper loss, but if fluid supply from the fluid source 20 continues, the fluid will not heat up as it passes through the coil 16 and will strike the printed circuit board 12 at a low temperature, allowing the printed circuit board 12 to be cooled. In this way, the heating device 10 can also be used as a cooling device.

加熱装置10では磁気的作用および流体的作用によってプリント基板12を加熱するが、プリント基板12の種類や仕様によっては磁気的作用および流体的作用をそれぞれ調整することができる。以下に加熱装置10によってプリント基板12を加熱する各種調整手段について説明する。 The heating device 10 heats the printed circuit board 12 by magnetic action and fluid action, but the magnetic action and fluid action can be adjusted depending on the type and specifications of the printed circuit board 12. Various adjustment means for heating the printed circuit board 12 by the heating device 10 are described below.

図4は、加熱装置10の設計段階における加熱能力の調整方法を示すグラフであり、(a)はコイル16の長さH(図1参照)による加熱能力を示す図であり、(b)はコイル16の巻き数による加熱能力を示す図であり、(c)はコイル16の材料抵抗率による加熱能力を示す図である。図4~図7において太線のラインL1は、流体的作用による加熱能力を示しており、具体的にはノズル34から噴出する流体の温度を示す。同様に細線のラインL2は磁気的作用による加熱能力を示しており、具体的にはコイル16で発生する磁束Φの強さを示す。 Figure 4 is a graph showing a method of adjusting the heating capacity at the design stage of the heating device 10, where (a) is a diagram showing the heating capacity according to the length H of the coil 16 (see Figure 1), (b) is a diagram showing the heating capacity according to the number of turns of the coil 16, and (c) is a diagram showing the heating capacity according to the material resistivity of the coil 16. In Figures 4 to 7, the thick line L1 indicates the heating capacity due to fluid action, specifically the temperature of the fluid ejected from the nozzle 34. Similarly, the thin line L2 indicates the heating capacity due to magnetic action, specifically the strength of the magnetic flux Φ generated by the coil 16.

図4(a)に示すように、コイル16の長さHが大きくなるに従って、流体的作用によるL1は比例的に増大し、磁気的作用によるL2は比例的に減少する。ここで、コイル16の素線である金属パイプ14の長さおよびその他のパラメータは一定であるものとする。以下のグラフについても、横軸量以外のパラメータは一定であるものとする。 As shown in FIG. 4(a), as the length H of the coil 16 increases, L1 due to the fluid effect increases proportionally, and L2 due to the magnetic effect decreases proportionally. Here, the length of the metal pipe 14, which is the wire of the coil 16, and other parameters are assumed to be constant. In the following graphs, parameters other than the horizontal axis quantity are assumed to be constant.

図4(b)に示すように、コイル16の巻き数が大きくなるに従って、流体的作用によるL1は比例的に増大し、磁気的作用によるL2は二乗に比例して増大する。 As shown in FIG. 4(b), as the number of turns of the coil 16 increases, L1 due to the fluid effect increases proportionally, and L2 due to the magnetic effect increases proportionally to the square of the number of turns.

図4(c)に示すように、コイル16の材料抵抗率が大きくなるに従って、流体的作用によるL1は比例的に増大し、磁気的作用によるL2は一定となる。 As shown in FIG. 4(c), as the material resistivity of the coil 16 increases, L1 due to the fluid effect increases proportionally, while L2 due to the magnetic effect remains constant.

図5は、コイル16と被加熱物であるプリント基板12との距離、すなわち上記の隙間G(図1参照)の変化による加熱装置10の加熱能力を示すグラフである。図5に示すように、隙間Gが大きくなるに従って磁気的作用によるL2は反比例的に減少する。隙間Gが大きくなるに従って流体的作用によるL1は、L2と逆の傾向を示して増大するがその増加率は次第に小さくなる。上記のとおり隙間Gは制御部24が調整機構を制御することによって調整可能である。 Figure 5 is a graph showing the heating capacity of the heating device 10 as a function of changes in the distance between the coil 16 and the printed circuit board 12, which is the object to be heated, i.e., the gap G (see Figure 1). As shown in Figure 5, as the gap G increases, L2 due to magnetic action decreases inversely proportionally. As the gap G increases, L1 due to fluid action increases, showing an opposite trend to L2, but the rate of increase gradually decreases. As described above, the gap G can be adjusted by the control unit 24 controlling the adjustment mechanism.

図6は、流体源20から供給されてノズル34から噴出される流体の状態による加熱装置10の加熱能力を示すグラフであり、(a)は流量Qの変化による加熱装置10の加熱能力を示す図であり、(b)は流体比熱による加熱装置10の加熱能力を示す図である。 Figure 6 is a graph showing the heating capacity of the heating device 10 depending on the state of the fluid supplied from the fluid source 20 and sprayed from the nozzle 34, where (a) is a diagram showing the heating capacity of the heating device 10 depending on the change in flow rate Q, and (b) is a diagram showing the heating capacity of the heating device 10 depending on the specific heat of the fluid.

図6(a)に示すように、流量Qが大きくなるに従って流体的作用によるL1は比例的に減少し、磁気的作用によるL2は一定となる。上記のとおり流量Qは減圧弁20bを制御部24が制御することによって調整可能である。 As shown in FIG. 6(a), as the flow rate Q increases, L1 due to the fluid action decreases proportionally, and L2 due to the magnetic action remains constant. As described above, the flow rate Q can be adjusted by the control unit 24 controlling the pressure reducing valve 20b.

図6(b)に示すように、流体比熱が大きくなるに従って流体的作用によるL1は比例的に減少し、磁気的作用によるL2は一定となる。 As shown in Figure 6(b), as the fluid specific heat increases, L1 due to fluid action decreases proportionally, and L2 due to magnetic action remains constant.

図7は、コイル16に対する出力電流、すなわち上記の交流電流Iによる加熱装置10の加熱能力を示すグラフである。図7に示すように、交流電流Iが大きくなるに従って流体的作用によるL1および磁気的作用によるL2のそれぞれが二乗に比例して増大する。上記のとおり、交流電流Iはインバータ18を制御部24が制御することによって調整可能である。 Figure 7 is a graph showing the output current to the coil 16, i.e., the heating capacity of the heating device 10 due to the AC current I described above. As shown in Figure 7, as the AC current I increases, L1 due to the fluid action and L2 due to the magnetic action each increase in proportion to the square. As described above, the AC current I can be adjusted by the control unit 24 controlling the inverter 18.

このように、加熱装置10では設計段階だけでなく実働時においても流体的作用による加熱能力と磁気的作用による加熱能力とを調整することができる。例えば、プリント基板12において金属部分12aが樹脂部分12bよりも相当に多く含まれている場合や、金属部分12aを重点的に加熱したい場合には、相対的に磁気的作用を強めるとよい。逆に、樹脂部分12bが金属部分12aよりも相当に多く含まれている場合や、樹脂部分12bを重点的に加熱したい場合には、相対的に流体的作用を強めるとよい。上記のグラフにおける横軸パラメータについては独立的に調整するだけでなく、複数のパラメータを協働的に調整してもよいし、温度検出手段22による計測温度と連動させてもよい。 In this way, the heating capacity due to fluid action and the heating capacity due to magnetic action can be adjusted not only in the design stage but also during operation in the heating device 10. For example, if the printed circuit board 12 contains significantly more metal parts 12a than resin parts 12b, or if it is desired to heat the metal parts 12a with a focus, it is advisable to relatively strengthen the magnetic action. Conversely, if the printed circuit board 12 contains significantly more resin parts 12b than metal parts 12a, or if it is desired to heat the resin parts 12b with a focus, it is advisable to relatively strengthen the fluid action. The horizontal axis parameters in the above graphs can be adjusted not only independently, but also in a cooperative manner with multiple parameters, or can be linked to the temperature measured by the temperature detection means 22.

上記の各コイル16は下端部から供給された流体が上端部からノズル34を介して噴出される構成としたが、図8の変形例にかかる加熱装置10Aにおけるコイル16aように、状端部から供給された流体が下端から上方に導かれた後にノズル34を介して噴出されるようにしてもよい。加熱装置10,10Aによって加熱される被加熱物はプリント基板12に限らず、金属部分と非金属部分とを含む被加熱物に対して好適かつ汎用に利用可能である。 The coils 16 described above are configured so that fluid supplied from the lower end is sprayed from the upper end through the nozzle 34, but as with the coil 16a in the heating device 10A according to the modified example of FIG. 8, the fluid supplied from the end may be directed upward from the lower end and then sprayed through the nozzle 34. The object to be heated by the heating devices 10 and 10A is not limited to the printed circuit board 12, and the heating devices 10 and 10A can be used suitably and generally for objects that include metal and non-metal parts.

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course be freely modified without departing from the spirit of the present invention.

10,10A 加熱装置
12 プリント基板(被加熱物)
12a 金属部分
12b 樹脂部分(非金属部分)
14 金属パイプ
16,16a コイル
18 インバータ(電源)
20 流体源
20a コンプレッサ
20b 減圧弁
22 温度検出手段
24 制御部
26 可撓性パイプ
28 管路
32 導線
34 ノズル
10, 10A Heating device 12 Printed circuit board (object to be heated)
12a: Metal part 12b: Resin part (non-metal part)
14 Metal pipe 16, 16a Coil 18 Inverter (power source)
20 Fluid source 20a Compressor 20b Pressure reducing valve 22 Temperature detection means 24 Control unit 26 Flexible pipe 28 Pipe 32 Conductor 34 Nozzle

Claims (9)

被加熱物を加熱する加熱装置であって、
金属パイプで構成されるコイルと、
前記コイルに交流電流を印加する電源と、
前記金属パイプの一方から流体を供給する流体源と、
を備え、
前記コイルが発生する磁束により前記被加熱物を加熱するとともに、前記金属パイプの他方である噴出口から噴出する流体により前記被加熱物を加熱することを特徴とする加熱装置。
A heating device for heating an object to be heated,
A coil made of a metal pipe;
A power source that applies an alternating current to the coil;
a fluid source that supplies a fluid from one side of the metal pipe;
Equipped with
A heating device characterized in that the object is heated by a magnetic flux generated by the coil, and the object is heated by a fluid ejected from a nozzle which is the other end of the metal pipe.
前記被加熱物の温度を計測する温度検出手段と、
前記温度検出手段から得られる前記被加熱物の温度に基づいて、前記コイルに供給する交流電流を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
A temperature detection means for measuring the temperature of the object to be heated;
A control unit that adjusts an AC current supplied to the coil based on the temperature of the object obtained from the temperature detection means;
The heating device according to claim 1 , further comprising:
前記被加熱物の温度を計測する温度検出手段と、
前記温度検出手段から得られる前記被加熱物の温度に基づいて、前記金属パイプに供給する流体の流量を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の加熱装置。
A temperature detection means for measuring the temperature of the object to be heated;
a control unit that adjusts a flow rate of the fluid supplied to the metal pipe based on the temperature of the object obtained from the temperature detection means;
The heating device according to claim 1 or 2, further comprising:
前記被加熱物の温度を計測する温度検出手段と、
前記温度検出手段から得られる前記被加熱物の温度に基づいて、前記コイルと前記被加熱物との隙間を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の加熱装置。
A temperature detection means for measuring the temperature of the object to be heated;
A control unit that adjusts a gap between the coil and the object to be heated based on the temperature of the object to be heated obtained from the temperature detection means;
The heating device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記コイルに供給する交流電流および前記金属パイプに供給する流体の流量を調整する制御部を備え、
前記制御部は、前記被加熱物の条件により、前記金属パイプに流体を供給しながら前記コイルに対する交流電流を停止させることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
a control unit that adjusts the AC current supplied to the coil and the flow rate of the fluid supplied to the metal pipe;
The heating device according to claim 1 , wherein the control unit stops the AC current to the coil while supplying the fluid to the metal pipe according to a condition of the object to be heated.
前記流体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の加熱装置。 The heating device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fluid is an inert gas. 前記金属パイプの一端は前記流体源に対して直接接続され、または可撓性パイプを介して接続され、
前記電源と前記コイルとは導線によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の加熱装置。
One end of the metal pipe is directly connected to the fluid source or is connected to the fluid source via a flexible pipe;
7. The heating device according to claim 1, wherein the power source and the coil are electrically connected by a conductor.
前記被加熱物はプリント基板であり、
前記コイルは複数設けられ、前記噴出口は前記プリント基板を指向していることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の加熱装置。
The object to be heated is a printed circuit board,
8. The heating device according to claim 1, wherein a plurality of the coils are provided, and the nozzle is directed toward the printed circuit board.
前記噴出口は、前記プリント基板の樹脂部分を指向していることを特徴とする請求項8に記載の加熱装置。 The heating device according to claim 8, characterized in that the nozzle is directed toward the resin portion of the printed circuit board.
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