JPS6027357Y2 - 無酸化連続ろう付け炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガス加熱式の無酸化連続ろう付は炉に関する。

鉄系、銅系製品のろう付けを連続的に行う設備として、
加熱ゾーンをトンネル状に連設し、それらにコンベアベ
ルトを循環させてろう付けずべき被処理物を順送するタ
イプのものが知られている。

このようなろう付けを無酸化条件（光輝ろう付け）で行
う場合、従来では加熱ゾーンから冷却ゾーンにかけて炉
芯管を貫通し、炉芯管の外周に電気ヒータを設けて加熱
するか、あるいは加熱ゾーンにラジアントチューブを配
して加熱し、前者にあっては炉芯管に後者にあっては加
熱室にそれぞれ環元性雰囲気ガスを供給する方法がとら
れていた。

しかしこのような方法では、被ろう付は物の加熱が間接
加熱であるため、熱効率が悪く、電力などのの熱源の消
費量が嵩む点に問題があるほか、環元性雰囲気を炉中に
導入するのに特別なガス変成装置を必要とするため設備
が高価になるという問題があった。

このような問題を解決するひとつの方法として、加熱室
に直火バーナーを設け、これにより原料ガスを還元炎燃
焼させて被ろう付は物を直接加熱する方法が考えられる
。

しかし単にこのような方法を採っただけでは、ガス平衡
条件の関係から、炉入口から送入された被処理物が常温
からろう付は温度に到る間および加熱後冷却される間で
表面に酸化を起し、実際上は無酸化のままで加熱および
冷却を行えないという不具合がある。

このようなことから本考案者は、昭和５５手実用新案登
録願第１４５２５３号において、加熱室をバーナーによ
る還元炎燃焼で直加熱させる一方加熱室の入口から所要
長さにわたり芯管を挿設し加熱室に連続して発生する燃
焼排ガスの一部を炉外に取出すと共に、こ、の排ガスを
冷却精製して所定成分の還元雰囲気を作り、これを前記
芯管および加熱室の出口と連接する冷却筒にそれぞれ供
給するようにした連続式ろう付は炉を提案した。

この連続式ろう付は炉によれば、還元炎燃焼ガスを原料
としてこれを精製して予熱ゾーンおよび冷却ゾーンに供
給するので、従来問題となっていた昇温時および冷却時
におけるガス平衡による酸化が防止され、ノーフラック
スで連続的に無酸化ろう付けを行うことが可能になった
。

しかし、この方法で加熱室を無酸化雰囲気とするには、
燃焼用空気の供給量を減らし低空気率にする必要がある
ので、被ろう付けに対する加熱効率がかんばしくなく、
これを改善するため空気率を上げると加熱室雰囲気が酸
性になり、所期の無酸化ろう付けを行えないという問題
があった。

本考案は、上記の問題を解決してで直火加熱の効果を十
分に発揮させ、しかも良好な無酸化雰囲気を連続形成で
きるろう付は炉を提供しようとするもので、その特徴と
するところは、炉体加熱室中を順送される被処理物を直
火バーナーにより直接加熱すると共に、炎道を含む加熱
室の適所から、前記直火バーナーによる燃焼生成ガスに
重炭化水素系のエンリッチガスを添加するようにし、し
かも前記エンリッチガスを加熱室に到るまで分解させず
、加熱室中で効果的に分解させて雰囲気組成の調整を行
うようにしたことにある。

以下本考案の実施例を添付図面に基き具体的に説明する
。

第１図ないし第７図は本考案に係る連続無酸化ろう付は
炉を示すもので、１は炉体であり、耐火材２５に耐熱銅
板２６を外装して作られ、内部にはトンネル状の加熱室
３を備えている。

２は前記加熱室３と直列状に接続された水冷ジャケット
付きの冷却筒であり、端部には出口部８が開設されてい
る。

４は加熱室の中間部に凹入形成した炎道てあり、炎道４
の後部には原料ガスと空気の混合ガスを燃焼して被ろう
付は物を加熱するための直火バーナー５が取付けられて
いる。

６は前記加熱室３の入口側から室内に所要長さ挿設され
た芯管であり、この芯管の炉体から延出する前端には入
口部７が開設され、反対端６１は加熱室軸線方向に開口
している。

９はコンベアベルトであり、両側のプーリに懸回され、
芯管６加熱室３および冷却筒２を順次循環するようにな
っている。

１０は加熱室３の下部適所に連通ずるガス取出し部であ
り、外周に水冷ジャケットが設けられると共に、端部を
もって外部配管１２と接続され、この外部配管１２にガ
ス冷却器１３．１３とガス乾燥器もしくは冷凍器１４お
よび送風機１５が介在接続されることでガス精製回路１
１を構成している。

そしてこのガス精製回路１１の端末は芯管６と冷却筒２
にそれぞれ設けたガス導入部１６゜１７に接続されてい
る。

前記ガス精製回路１１にはろう材の種類に応じてフィル
タ１８を介在し、亜鉛分などの不純物を除去するように
してもよく、またガス乾燥器又は、冷凍器１４の前方位
置に、水素ガスや窒素ガスなどの供給源と接続した成分
調整系を接続することも推奨される。

さらに本考案は、前記炉体１とりわけガス取出部１０と
位置を異にした加熱室部位（第１図および第２図）もし
くは炎道４の孔心と交差する部位（第４図）に、直火バ
ーナー５により連続形成される燃焼炎もしくは燃焼生成
ガスに重炭化水素系の生ガスを添加するエンリッチ用ガ
ス導入部２０を設けている。

第５図と第６図はエンリッチ用ガス導入部２０の詳細を
示しており、炉体１側にはこれを構成する断熱材２５を
貫く窓孔２５１と、この窓孔２５１の内面を被う断熱材
スリーブ２４を設けている。

これに対しガス導入側は、噴出孔２１１を先端に開孔し
た主管（ノズル）２１と、この主管２１を同心に外囲す
る水ジャケット２２と、該水ジャケット２２の外周およ
び先端を囲繞するごとく固着され、外径をもって前記断
熱材スリーブ２４に挿合される筒状断熱材２３を備えて
おり、さらに水２２の後部外周には窓孔２５１のまわり
の耐熱鋼板２６に固定するための取付はフランジ２７が
設けられている。

筒状断熱材２３には噴出孔２１１と軸線の一致する開孔
２３１が穿設され、主管２１にはメタンガスなどの重炭
化水素系ガスの供給源と連絡する導管３０が接続される
と共に、この導管３０に流量計２８及び制御弁２９が設
けられている。

次に前記直火バーナー５への燃料供給系には逆火防止器
３１が取付けられると共に、これよりも後方には燃料混
合流量および燃焼温度をコントロールする自動制御ユニ
ット３２が接続されている。

第７図はこの自動制御ユニット３２の一例を示すもので
、プロパンやブタンなどの原料系には圧力調整器３３と
安全停止バルブ３４および流量計３５が設けられ、空気
系にはフィルタ３６と流量計３７が設けられ、それらの
前方にむいては両系は比例調整器３８を介して主系にま
とめられ、ミキシングブロワ３９および自動制御弁４０
を介して直火バーナー５へと接続されている。

そして、ろう付は温度のコントロールのため、加熱室３
の炉床板４１の下に熱電対４２が挿設されると共に、該
熱電対４２．がコントローラ４３を介して前記自動制御
弁４０と接続され、検出温度に応じてバーナーへの混合
ガス供給量を自動的に加減するようになってる。

なお、図示しないが前記エンリッチ用ガス導入部２０の
制御弁２９も自動制御ユニット３２に連絡され、これら
の信号で流量が自動的にコントロールされるようになっ
ている。

その他図面において、４４は余剰排ガスの排出口、４５
は加熱室３の出口側に近く設けた昇降自在な仕切り板で
あり、被ろう付は物の寸法に応じてガス導入部１７から
供給される精製ガスに抵抗を持たせ、出口部８と加熱室
３に適当な配分で精製ガスを振り分けるためのものであ
る。

４６，４７は入口部７と出口部８にそれぞれ設けた流出
速度調節体である。

なお、本実施例ではひとつの直火バーナー５を用いてい
るが、加熱室３の容積が大きい場合や加熱温度が高い場
合には、炉幅方向あるいは炉長さ方向に複数個配設して
もよい。

直火バーナーを炉長さ方向に配する場合にはバーナーご
とに加熱室を区分し、その境界位置にさきに述べたよう
な仕切り板を取付けると都合がよい。

また、被ろう付は物の加熱形態は、直火バーナー５の火
炎が直接加熱室中に広がる構成であってもよいし、ある
いは第２図のごとく加熱室３と炎道４との境界部に耐火
物製の多孔板４８を設け、炎道４で燃焼を行わしめ、主
として燃焼生成ガスだけを多孔板４８から被ろう付は物
に吹付けるいわゆるガス加熱方式としてもよい。

この場合には炎道の容積を大きくすることが必要である
。

次に本考案の使用状態と作用を説明する。

ろう付けにあたっては燃焼用空気を原料ガスと混合し、
その混合ガスを直火バーナー５に供給して点火する。

これにより炎道４で混合ガスが燃焼し、その発熱反応に
より加熱室３は直加熱され、加熱室３には燃焼生成ガス
が旺盛に発生する。

このとき、加熱室３の雰囲気組成を還元性にするには、
通常では、直火バーナー５による燃焼を空気率を著しく
低くした条件で行う必要がある。

この手法により雰囲気的には無酸化条件を満足させるこ
とが可能であるが、反面不完全燃焼であるため発生熱エ
ネルギーが小さく、従って被ろう付は物の昇温速度が遅
く、生産性が低下する。

しかるに本考案では、加熱室３または炎道４の位置にエ
ンリッチ用ガス導入部２０を挿設しているので、直火バ
ーナー５による燃焼開始と共に前記ガス導入部から加熱
室３又は炎道に重炭化水素系の生ガスを適量あて注入す
れば、この重炭化水素系のガスが熱分解してバーナーに
よる燃焼生成ガスと反応腰加熱室中の雰囲気ガス組成を
還元性の方向つまり分圧比（Ｃｏ／ＣＯ２，Ｈ２／ Ｈ
２Ｏ）の値を大きくする方向に変成される。

そのため、直火バーナー５による燃焼は空気率の高い完
全燃焼に近づけた条件でもよいことになり、これより燃
焼温度が高くなり被処理物を迅速にろう付は温度まで昇
温させることかできる。

なお、前柱重炭化水素系のガスを加熱室３や炎道４に導
入する手段として、単純にガス管を炉体耐入物に挿入す
るだけでは、前記ガスが炉体耐火物を通る間に昇温され
て分解が始まり、これにより遊離炭素が発生して導孔壁
に付着し、急速に導孔詰りか起って前記ガス組成の調整
が実質的に困難になる。

しかるに、本考案ではエンリッチ用ガス導入部２０が主
管２１とこれを外囲する水冷ジャケット２２および該水
冷ジャケット２２を囲繞する筒状断熱材２３により構成
されているので、重炭化水素系ガスは水冷ジャケット２
２による冷却効果で炉体中を通る間の昇温か低く抑えら
れ、低温の状態から直接高温の加熱室３に導入されて熱
分解される。

これにより、遊離炭素の発生する温度域をできるだけ早
く通過させる効果が得られるため主管２１の詰りか生じ
にくく、確実かつ安定した組成コントロールを行うこと
ができる。

しかして、このような直火バーナー５とエンリッチ用ガ
ス導入部２０の動作と併行して送風機１５を駆動すれば
、加熱室３に連続的に生じた燃焼生成ガスとエンリッチ
用のガスの反応ガスは取出し部１０から導出され、外部
配管１２を通してガス冷却器１３に装入され、ここで冷
却水と熱交換されて水分が除去され、次いでガス乾燥器
また。

は冷凍器１４に挿入されることにより露点が下げられ、
送風機１５により昇圧された還元性ガスとなって芯管６
および冷却筒２の各導入部１６．１７に連続供給される
。

上記のようにして芯管６に供給された還元性の精製ガス
は入口部７に流れて空気侵入を防止する一方、炉体側に
流れて挿入部６１から加熱室３に排出される。

また冷却筒２に供給された精製ガスは出口部８に流れて
空気侵入を防止すると共に、加熱室３へと流れ込む。

一方被ろう付は物を作業テーブルの如きにおいてろう材
と共にセットし、順次コンベアベルト９に置けば、被ろ
う付は物は入口部７から芯管６に入り、この芯管６を通
る間に加熱室３に連続生成されている高熱の伝導を受け
て常温から迅速に昇温する。

このとき、単なる還元炎燃焼による加熱では分圧比（Ｃ
Ｏ／ＣＯ２，Ｈ２／Ｈ２０）と温度との関係により酸化
条件となり、被ろう付は物表面が酸化（初期酸化）する
が、本考案では加熱室３を直加熱した燃焼生成ガスとエ
ンリッチ用ガスとの反応ガスを脱水精製して純度の高い
還元性ガスを作り、これを芯管中に流通させているため
、被ろう付は物の昇温中に酸化が生じず、適切な光輝状
態に保たれながら加熱室３に装入される。

この加熱室３においては、直火バーナー５により燃焼と
エンリッチ用ガスの添加が継続されているため、ここを
通る間に被ろう付は物は直接無酸化加熱され、溶融した
ろう材によりろう付けされる。

このろう付けは初期酸化が生じていないため非常に強固
となり、表面性状も良いものとなる。

続いて被ろう付は物は加熱室３から冷却筒２に入り常温
近くまで冷却される。

この冷却時において１、通常がガス加熱式ろう付は方式
ではガス平衡状態により酸化条件が形成されるが本考案
ではさきのように加熱室内の排ガスとエンリッチガスの
反応ガスを抜いて脱水精製した還元性ガスを冷却筒中に
挿入し、この雰囲気流で強制冷却を行うようにしている
ので、冷却中にも被ろう付けの酸化が生じない。

また単なる水冷ジャケットによる間接冷却に較べ冷却速
度を早くすることができる。

以上のようにして被ろう付は物はほぼ完全に無酸化状態
でろう付けが終了し、出口部８から順次取り出される。

なお加熱過程において、芯管６および冷却筒２には燃焼
生成ガスとエンリッチ用ガスが脱水精製ガスに変換され
て再供給されるため、加熱室３のガスボリュームが大に
なるが、その余剰ガスは排出口８から放散され図示しな
い点火バーナーなどにより燃焼されるため、芯管６や冷
却筒２にはほとんど侵入しない。

以上説明した本考案によるときには、直火式バーナーの
特徴を十分に生かして燃焼効率のよい加熱条件でろう付
けを行うことができ、しかも、それでいてろう付は用加
熱室の雰囲気が適切な無酸化条件に保たれ、また昇温な
らびに冷却過程も夫々無酸化条件で行われ、これらによ
り、鉄系、銅系製品をノーフラックスで連続高能率に光
輝ろう付けすることが可能になり、また、燃焼高率が高
いことから加熱室をコンパクトにすることができること
や、被ろう付は物が加熱に使った燃焼生成ガスを脱水し
て還元性ガスを作り、これを予熱ゾーンと冷却ゾーンに
供給するため、特別なガス発生機を必要としないことな
どから全体として安価な装置とすることができるなどの
すぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る無酸化連続ろう付は炉の一実施例
を示す縦断側面図、第２図は第１図ｎ−■線にそう断面
図、第３図は炉体入口側の正面図、第４図は本考案の他
の実施例を示す縦断正面図、第５図は本考案におけるエ
ンリッチ用ガス導入部の詳細を示す横断面図、第６図は
同じくその縦断正面図、第７図は第１図における自動制
御ユニットの一例を示す系統図である。 １・・・・・・炉体、２・・・・・・冷却筒、３・・・
・・・加熱室、４・・・・・・炎道、５・・・・・・直
火バーナー、６・・・・・・芯管、８・・・・・・出口
部、９・・・・・・コンベアベルト、１０・・・・・・
ガス取出し部、１１・・・・・・ガス精製回路、１３・
・・・・・ガス冷却器、１５・・・・・・送風機、２０
・・・・・・エンリッチ用ガス導入部、２１・・・・・
・主管、２２・・・・・・水冷ジャケット、２３・・・
・・・筒状断熱材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炉体１に直火バーナ５で直接加熱されるトンネル状の加
   熱室３を設け、前記加熱室３の出口側に冷却筒２を連接
   する一方、加熱室の入口側から所定の長さにわたり芯管
   ６を挿設し、この芯管６と加熱室３および冷却筒２にコ
   ンベアベルト９を循環させ、さらに前記加熱室もしくは
   直火バーナの炎道に対応する炉体部位に、主管２１の外
   周を水冷ジャケット２２と筒状断熱材２３て囲繞したエ
   ンリッチ用ガス導入部２０を挿設し、加熱室の他所には
   ガス取出し部１０を設け、このガス取出し部１０を、ガ
   ス冷却器１３と送風機１３を備えたガス精製回路１１を
   介して前記芯管６および冷却筒２に接続したことを特徴
   とする無酸化連続ろう付は炉。