JPH06323755A - 窒素ガス雰囲気加熱装置 - Google Patents

窒素ガス雰囲気加熱装置

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JPH06323755A
JPH06323755A JP5132398A JP13239893A JPH06323755A JP H06323755 A JPH06323755 A JP H06323755A JP 5132398 A JP5132398 A JP 5132398A JP 13239893 A JP13239893 A JP 13239893A JP H06323755 A JPH06323755 A JP H06323755A
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JP
Japan
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nitrogen gas
gas
hydrogen gas
nitrogen
heating furnace
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Pending
Application number
JP5132398A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadao Ogino
忠夫 荻野
Eiji Tsukagoshi
英治 塚越
Tadashi Hirano
正 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 空気から窒素ガスを分離する膜分離型窒素ガ
ス発生器39で窒素ガスを作る。窒素ガスに水素ガスを混
合し、燃焼反応させて窒素ガスの純度を高めて加熱炉31
に供給する。水素ガスの流通経路を箱61に収納し、箱61
の上部から排出されるガスを膜分離型窒素ガス発生器39
から排出される窒素ガス除去後のガスに混合して放出す
る。 【効果】 膜分離型窒素ガス発生器を用いて酸素濃度の
低い窒素ガスを加熱炉に供給できる。水素ガスの漏れが
発生した場合には、水素ガスの滞留がなく、かつ放出ガ
スの水素ガス濃度を極めて低く抑制できるので、安全で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉内に窒素ガスを
流通させて非酸化雰囲気で物品の加熱を行う窒素ガス雰
囲気加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えばプリント配線板に電子部品を実装
する場合には、プリント配線板のパッド上にクリーム半
田を塗布し、その上に電子部品を搭載したものを、加熱
炉内に通し、炉内の熱でクリーム半田を溶融させてパッ
ドと部品リードを半田付けしている。このとき、加熱炉
内には窒素ガスを充満させて、プリント配線板や電子部
品の酸化を防止する必要がある。
【0003】加熱炉内に窒素ガスを充満させるには従
来、シャッターで炉内外を遮断する方式が一般的であっ
たが、この方式はトラブルが発生しやすいため、最近、
図2に示すような非接触シール方式の加熱炉が提案され
ている。この加熱炉は、内部に面状ヒーター11、棒状ヒ
ーター13およびファン15などが設置された加熱室17と、
入口通路19と、出口通路21とを備えており、その中を電
子部品を搭載したプリント配線板23が両側縁をチェーン
コンベア25により支持された状態で走行するようになっ
ている。
【0004】加熱室17内には電子部品を搭載したプリン
ト配線板23の酸化防止のため窒素ガスを充満させてあ
る。窒素ガスは窒素ガス噴出管27から供給される。窒素
ガスの供給量は、外部から炉内に空気が侵入するのを防
止するため、入口通路19および出口通路21から常時窒素
ガスが炉外に流出するように調節される。窒素ガスが外
部に流出する量をできるだけ少なくするため、入口通路
19および出口通路21内には、コンベア25の走行方向に所
定の間隔をおいて多数のシール板29が設置されている。
これにより入口通路19、出口通路21を通って流れ出す窒
素ガスに抵抗を与え、窒素ガスの使用量を少なくしてい
る。
【0005】なお図2の例では、窒素ガス噴出管27を出
口通路21内に設置したが、窒素ガス噴出管27は加熱室17
内に設置される場合もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】加熱炉へ窒素ガスを供
給するには従来、液体窒素タンク、窒素ガスPSA(Pre
ssure Swing Adsorption) 装置などが用いられていた
が、これらの供給手段は不便であるとか大型である等の
難点があるため、最近、空気から窒素ガスを分離する分
離膜を用いた膜分離型窒素ガス発生器で窒素ガスを発生
させ、それを加熱炉に供給することが検討されている。
【0007】ところで、加熱炉内を窒素ガス雰囲気に保
つのは被加熱物品の酸化防止が目的であるから加熱炉内
は酸素濃度をできるだけ低く抑える必要がある。しかし
膜分離型窒素ガス発生器で発生した窒素ガス中には僅か
ながら酸素が残り、加熱炉内の酸素濃度を十分低く抑え
ることが困難である。
【0008】そこで、分離膜による窒素ガス発生器で発
生した窒素ガスに水素ガスを混合し、その混合ガスを触
媒により燃焼反応させて脱酸素を行い、窒素ガスの純度
を高めることを検討した。しかしこの方式は、水素ガス
流通経路でガス漏れがあって、漏れた水素ガスが装置内
に滞留するようなことがあると、危険である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決した窒素ガス雰囲気加熱装置を提供するもの
で、その構成は、窒素ガス供給装置から加熱炉に窒素ガ
スを供給して加熱炉内を窒素ガス雰囲気に保つ窒素ガス
雰囲気加熱装置において、前記窒素ガス供給装置は、空
気から窒素ガスを分離する分離膜を用いた膜分離型窒素
ガス発生器と、水素ガス供給源と、膜分離型窒素ガス発
生器で発生した窒素ガスに水素ガス供給源から供給され
た水素ガスを混合する混合器と、混合したガスを触媒に
より燃焼反応させて窒素ガス中の酸素濃度を低下させる
精製器と、水素ガスが流通する機器および配管を収納す
る箱と、その箱の上部から排出されるガスを膜分離型窒
素ガス発生器から排出される窒素ガス除去後のガスに混
合して放出するガス放出配管とを備えていることを特徴
とするものである。
【0010】
【作用】膜分離型窒素ガス発生器で発生した窒素ガスに
は微量の酸素が含まれている。この酸素の濃度を低下さ
せるには、窒素ガスに水素ガスを混合して、Pdまたは
Pt等の貴金属を触媒として酸素と水素を反応させ、酸
素を除去することが有効である。窒素ガスの供給量をほ
ぼ一定とすれば、窒素ガス中の酸素濃度を低下させるた
めには水素ガスの供給量を増加させればよい。水素ガス
の供給量は、窒素ガスの純度により異なるが、例えば膜
分離型窒素ガス発生器で10m3 /hr、純度99.9%の窒素
ガスを発生させた場合、その純度を99.999%にするに
は、水素ガスを約20リットル/hr供給すればよい。
【0011】この装置は水素ガスを使用するが、もし何
らかの原因で水素ガスの流通経路でガス漏れが発生した
場合には、漏れた水素ガスは箱の上部から出て、膜分離
型窒素ガス発生器から排出される窒素ガス除去後のガス
に混合されて放出されるため、水素ガスが滞留すること
がなく、かつ漏れた水素ガスが放出されるときの濃度を
きわめて低く抑制でき、安全である。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図1は本発明の一実施例を示す。この窒素
ガス雰囲気加熱装置は、加熱炉31に窒素ガス供給装置33
から窒素ガスを供給し、加熱炉31内を窒素ガス雰囲気に
保つものである。加熱炉31の構造は図2に示した従来の
加熱炉と同様であるので、同一部分には同一符号を付し
て説明を省略する。
【0013】窒素ガス供給装置33は、空気を取り入れて
圧縮するコンプレッサー等からなる圧縮空気供給源35
と、供給される圧縮空気を加熱する空気加熱器37と、加
熱された圧縮空気から分離膜により窒素ガスを分離する
膜分離型窒素ガス発生器39と、分離された窒素ガスに、
水素ガス供給源41からしゃ断弁43、リザーブタンク45お
よび流量制御弁47を通して供給される水素ガスを混合す
る混合器49と、混合したガスを触媒により燃焼反応させ
て窒素ガス中の酸素濃度を低下させる精製器51とを備え
ている。なお混合器49としては例えば配管のT形(また
はY形)接続部で2種類のガスを合流させるタイプのも
のを使用することができる。
【0014】精製器51で精製された高純度の窒素ガス
は、供給配管53、定流量弁55を経て窒素ガス噴出管27に
送られ、加熱炉31内に供給される。水素ガスの供給量を
調整する流量制御弁47の開度は、加熱炉31内の酸素濃度
を酸素濃度検出器57で検出し、その出力に応じて制御器
59により制御される。
【0015】窒素ガス発生器39からはほぼ一定流量の窒
素ガスを供給する。窒素ガスの供給量を一定とすれば、
膜分離型窒素ガス発生器39で発生する窒素ガス中の酸素
濃度もほぼ一定となり、また加熱炉31の空気の吸い込み
量もほぼ一定となり、加熱炉31内の酸素濃度は何らかの
外乱がないかぎり一定に保たれる。
【0016】酸素濃度検出器57は常時、加熱炉31内の酸
素濃度を検出し、検出信号を制御器59に送る。制御器59
は検出した酸素濃度に応じて流量制御弁47の開度を制御
する。すなわち酸素濃度が高いときは、その程度に応じ
て流量制御弁47の開度を大きくし、水素ガスの供給量を
多くする。すると窒素ガス中の酸素がより多く除去さ
れ、精製器51からは酸素濃度の低い窒素ガスが加熱炉31
に供給されるため、加熱炉31内の酸素濃度を低下させる
ことができる。また加熱炉31内の酸素濃度が低いときは
上記と逆の制御が行われる。
【0017】例えば窒素ガス発生器39から酸素濃度1000
ppm の窒素ガスを9m3 /hrの流量で供給する場合、水
素ガスを約20リットル/hrの流量で供給すれば、加熱炉
31内の酸素濃度を100ppmに保つことができる。精製器51
はPdまたはPt系の触媒を用いると、SV(空筒速
度)=30,000までは窒素ガス中の酸素と注入した水素ガ
スが十分反応する。
【0018】またこの窒素ガス供給装置33は、水素ガス
が流通する機器および配管を収納する箱61を備えてい
る。この箱61は、上部に箱内のガスの排出口63を有して
おり、その排出口63には排気ファン65が設置されてい
る。また排出口63は膜分離型窒素ガス発生器39から排出
される窒素ガス除去後の廃ガスを外部に放出するガス放
出配管67に接続されている。さらに箱61内の排出口63の
近くには水素ガス検知器69が設置されており、この水素
ガス検知器69が水素ガスを検知すると、その信号で水素
ガスの供給を停止するしゃ断弁43が作動するようになっ
ている。
【0019】上記のような構成にしておくと、何らかの
原因で水素ガスの流通経路でガス漏れが発生した場合に
は、漏れた水素ガスは箱61で自由放散を制限され、結
局、排出口63を通って、膜分離型窒素ガス発生器39から
排出される窒素ガス除去後の廃ガスに混合されて外部に
放出される。したがって漏れた水素ガスが滞留すること
がなく、かつ外部に放出される水素ガスの濃度を極めて
低く抑制できるので、安全である。また水素ガスの漏れ
が発生すると、それを水素ガス検知器69が検知し、しゃ
断弁43が作動して、水素ガスの供給を停止するので、さ
らに安全性が高まる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、窒
素ガス雰囲気加熱装置の窒素ガス供給源として膜分離型
窒素ガス発生器を使用する場合に、膜分離型窒素ガス発
生器で発生した窒素ガスに水素ガスを混合し、その混合
ガスを触媒により燃焼反応させて脱酸素を行うようにし
たので、窒素ガスの純度を高めることができ、加熱炉内
の酸素濃度を十分低く抑えることが可能となる。
【0021】また窒素ガスの脱酸素に用いる水素ガス
が、流通経路で漏れる事故が発生した場合には、箱によ
って水素ガスの外部への放散が制限され、漏れた水素ガ
スは箱上部の排出口を通り、膜分離型窒素ガス発生器か
ら排出される窒素ガス除去後のガスに混合されて外部に
放出される。このため漏れた水素ガスが滞留することが
なく、かつ外部に放出される水素ガスの濃度を極めて低
く抑制できるので、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る窒素ガス雰囲気加熱
装置の説明図。
【図2】 従来の窒素ガス雰囲気加熱炉を示す断面図。
【符号の説明】
31:加熱炉 33:窒素ガス
供給装置 35:圧縮空気供給源 37:空気加熱
器 39:膜分離型窒素ガス発生器 41:水素ガス
源 47:流量制御弁 49:混合器 51:精製器 57:酸素濃度
検出器 59:制御器 61:箱 63:排出口 63:排気ファ
ン 67:ガス放出配管 69:水素ガス
検知器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/34 507 J 9154−4E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素ガス供給装置から加熱炉に窒素ガスを
    供給して加熱炉内を窒素ガス雰囲気に保つ窒素ガス雰囲
    気加熱装置において、前記窒素ガス供給装置は、空気か
    ら窒素ガスを分離する分離膜を用いた膜分離型窒素ガス
    発生器と、水素ガス供給源と、膜分離型窒素ガス発生器
    で発生した窒素ガスに水素ガス供給源から供給された水
    素ガスを混合する混合器と、混合したガスを触媒により
    燃焼反応させて窒素ガス中の酸素濃度を低下させる精製
    器と、水素ガスが流通する機器および配管を収納する箱
    と、その箱の上部から排出されるガスを膜分離型窒素ガ
    ス発生器から排出される窒素ガス除去後のガスに混合し
    て放出するガス放出配管とを備えていることを特徴とす
    る窒素ガス雰囲気加熱装置。
JP5132398A 1993-05-12 1993-05-12 窒素ガス雰囲気加熱装置 Pending JPH06323755A (ja)

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