TW201417654A - 預熱模組、使用此預熱模組之預熱區及預熱段 - Google Patents

Abstract

本發明提供一預熱模組，包括加熱室、風機及工作台。加熱室具加熱裝置及第一進風口，加熱裝置用於加熱空氣，第一進風口將空氣傳導進加熱室。風機具第二進風口及第一出風口，第二進風口與加熱室相通，用於抽吸加熱室內熱風，第一出風口用於傳輸風機內熱風。工作台具第三進風口和第二出風口，第三進風口與第一出風口相通，第二出風口允許第三進風口傳導來的熱風輸出預熱模組，第一進風口與第二出風口設置在同一平面。預熱區包含多個預熱模組，預熱段包含多個預熱區。本發明重複利用熱風，降低能耗，預熱區可選擇性開啟預熱模組，而節約電能。

Description

預熱模組、使用此預熱模組之預熱區及預熱段

本發明係關於電子產品之生產設備的技術領域，特別是有關於一種節能的加熱爐之預熱模組、使用此預熱模組之預熱區及預熱段。

波峰焊錫爐是電子工廠重要的生產設備之一，且屬於高耗能的設備，其中預熱段為能耗較高的區段。傳統的波峰焊接專用錫爐之預熱段一般為使用2~3個預熱區，預熱段的每一區寬約60~80公分，一般於生產時根據所設定的溫度由電控系統來控制加熱器的加熱功率，以確保印刷電路板經過預熱段後可以達到最佳焊錫效果的板溫，一般預熱段消耗的電能約占整體錫爐總能耗的60~70%，其消耗功率約為30~45千瓦(kW)。

因印刷電路板的尺寸大小不一，而預熱段的加熱管受限於設計結構，無論印刷電路板大或小仍須全開，此將會造成在生產較小的印刷電路板時，加熱管沒有使用的部分浪費電能。

第1圖為習知技術中波峰焊錫爐之預熱段的結構示意圖。如第1圖所示，波峰焊錫爐的預熱段10包括三個預熱區101、102、103，該三個預熱區101、102、103在同一平面依序平行放置。在預熱區的上方設置有導軌106，該印刷電路板104沿著導軌106依序從預熱區101傳輸至預熱區102和預熱區103(如圖中箭頭方向所示)。該預熱區101、102、103均包括多個加熱管105，該等加熱管105平行放置，且加熱管105的軸向與印刷電路板104的傳輸方向垂直。

如第1圖所示，一般預熱區101、102、103的長為700公厘(mm)、寬為600 mm，加熱管105的軸向與印刷電路板104的傳輸方向垂直，即與預熱區101、102、103的寬度方向一致，而且加熱管105的長度基本等於預熱區101、102、103的寬度。 當印刷電路板104尺寸較小時，例如印刷電路板104的長為200 mm、寬為150 mm，將印刷電路板104依序經過預熱區101、102、103，印刷電路板104沿與加熱管105軸向垂直的方向傳輸，其僅經過每個加熱管105的150 mm之長度，而加熱管105剩餘的長度則沒有被印刷電路板104經過。由於每個加熱管105均為一個整體的加熱管，因此，當對印刷電路板104進行預熱時，加熱管105需要整根開啟工作。如此，於加熱管105長度方向上沒有被印刷電路板104佔據的位置，如第1圖中虛線框標示的區域，雖然開啟加熱但是並沒有對加熱印刷電路板104做出貢獻，從而導致電能的浪費。

根據預熱區的長和寬尺寸為700 mm×600 mm，每個預熱區設置有6根加熱管105，每根加熱管105的長度為600 mm，每根加熱管105的功率為2 kW，故每個預熱裝置加熱總功率為12 kW，預熱段三個預熱區的總功率為36 kW。由於加熱管105是全部開啟的，所以預熱裝置消耗的能量不受印刷電路板104尺寸的影響，即不管印刷電路板104的尺寸是多少，預熱裝置的加熱總功率依然為36 kW。

因此，為了降低能源浪費，必須重新設計預熱區的加熱結構，以達到節能之目的。

有鑑於此，本發明所要解決的技術問題是提供一種節能的預熱模組、使用此預熱模組之預熱區及預熱段。

為了解決上述問題，本發明提供一種預熱模組，其包括加熱室、風機及工作台，該加熱室具有一加熱裝置及一第一進風口，該加熱裝置用於加熱加熱室內的空氣，該第一進風口將空氣傳導進加熱室；該風機具有第二進風口和第一出風口，該第二進風口與該加熱室相通，用於抽吸加熱室內的熱風，該第一出風口用於將風機內的熱風傳輸出去；該工作台具有第三進風口和第二出風口，該第三進風口與該第一出風口相通，用於將 該風機傳導出來的熱風引進工作台，該第二出風口允許第三進風口傳導來的熱風傳輸出預熱模組加熱樣品；以及該第一進風口與該第二出風口設置在同一平面，該第一進風口允許該第二出風口傳輸出來的熱風進入。

在本發明的一實施例中，沿與第二出風口所在平面垂直的方向依序設置工作台、加熱室及風機；在第二出風口所在的平面內，設置有兩個第一進風口，且該兩個第一進風口的長度方向與該第二出風口長度方向平行，該第二出風口位於兩個第一進風口之間；該第二出風口具有與第一進風口不相鄰的兩邊，該第三進風口設置在該兩邊所在的與第二出風口所在平面垂直的平面上。

在本發明的一實施例中，該工作台的第二出風口包括一分流隔板，該分流隔板上分佈有多個孔洞，該孔洞允許風機傳導來的熱風通過。

在本發明的一實施例中，該加熱裝置為一個或多個沿預熱模組軸向放置的加熱管。

再者，本發明提供一種預熱區，包括多個上述的預熱模組，該等預熱模組軸向平行排列，進一步包括一控制裝置，該控制裝置與每個預熱模組電性連接，獨立控制每個預熱模組的開啟和關閉。

在本發明的一實施例中，該工作台的第二出風口進一步包括一分流隔板，該分流隔板上分佈有多個孔洞，該孔洞允許風機傳導來的熱風通過。

在本發明的一實施例中，該加熱裝置為一個或多個沿預熱模組軸向放置的加熱管。

在本發明的一實施例中，進一步包括一組導軌，該導軌設置在該工作台上方，並與工作台之間具有一距離，該導軌與該預熱模組軸向平行，用於傳輸待加熱樣品。

在本發明的一實施例中，待加熱樣品放置在一框架上，該導軌傳輸該框架。

再者，本發明另提供一種加熱爐的預熱段，包含上述的一個或多個預熱區，該預熱區在同一平面內沿著待加熱樣品的傳輸方向依序平行放置。

在本發明的一實施例中，進一步包括一組導軌，該導軌設置在該等預熱區的上方，並與預熱區之間具有一距離，該導軌與該預熱區軸向平行，用於傳輸待加熱樣品。

在本發明的一實施例中，該加熱爐為波峰焊錫爐，該待加熱樣品為印刷電路板。

本發明的優點在於，該預熱模組採用熱風循環的設計，重複利用熱風，從而降低能耗；該預熱區採用多組預熱模組，當對待加熱樣品進行預熱時，在控制裝置的控制下只開啟待加熱樣品經過的預熱模組即可，剩餘的預熱模組不開啟加熱功能，從而節約電能，達到節能的經濟效益和環保的要求。

以下結合附圖對本發明提供的預熱模組、使用此預熱模組之預熱區及預熱段的具體實施方式做詳細說明。附圖中所示並非裝置的實際結構，僅是示意性地標示各個裝置的相對位置關係。本發明的預熱模組、使用此預熱模組之預熱區及預熱段可以用於各種設備中，在下述具體實施方式中，以波峰焊錫爐為例，進行說明。前述待加熱樣品以印刷電路板為例進行說明。

第2A圖為本發明預熱模組的剖面結構示意圖。如第2A圖所示，預熱模組20包括加熱室201、風機202及工作台203。該加熱室201包括加熱裝置2011和第一進風口2012，該風機202包括第二進風口2021和第一出風口2022，該工作台203包括第三進風口2033和第二出風口2034。沿與第二出風口2034所在平面垂直的方向依序設置工作台203、加熱室201及風機202，即加熱室201位於工作台203下方，風機202位於加熱室201下方。預熱模組20的這種結構設計可以大幅節省預熱模組20橫向的空間。

第2C圖為加熱室的結構分解示意圖，綜合參閱第2A圖及第2C圖，該加熱室201包括一加熱裝置2011，該加熱裝置2011用於為預熱模組20提供熱量。在本實施方式中，該加熱裝置2011為沿預熱模組20軸向放置的加熱管，在本發明其它實施方式中，該加熱裝置2011也可以為其它本領域技術人員熟知的加熱裝置，例如加熱塊、電阻絲等。

該加熱室201具有一第一進風口2012，該第一進風口2012與預熱模組20外部相通，並將加熱模組20外部的空氣傳導進入加熱室201，該加熱裝置2011對該空氣進行加熱。在本實施方式中，該加熱室201軸向的兩端及上下面均為密閉結構，兩側為開口結構，該兩側的開口即為第一進風口2012。當然，在本發明其它實施方式中，該第一進風口2012也可以設置在加熱室201的其它位置，例如加熱室201的兩側密閉，軸向的兩端為開口結構，這樣軸向的兩端即為第一進風口2012，因此，不論第一進風口2012設置在任何位置，都要保證將預熱模組20外部的空氣引導進入加熱室201，為加熱室提供空氣。

第2D圖為風機與加熱室組合結構示意圖，綜合參閱第2A圖及第2D圖，該風機202具有第二進風口2021和第一出風口2022。該第二進風口2021與加熱室201相通，啟動風機202，其將對加熱室作用於加熱室201，使加熱室201內部呈現負壓狀態，從而將該加熱室201內已經加熱的熱風從風機202的第一進風口2012抽吸進風機202。由於此時加熱室201呈現負壓狀態，外界的空氣也可以通過第一進風口2012進入加熱室201內。該第一出風口2022與工作台203的第三進風口2033相通，將風機從加熱室201抽吸出的熱風傳導向工作台203的第三進風口2033。在本實施方式中，該風機202為風扇，在本發明的其它實施方式中也可以使用其它的風機裝置替換。

請參閱第2A圖，該工作台203包括一第三進風口2033和第二出風口2034，該第三進風口2033與該第一出風口2022 相通，用於將該風機202傳輸來的熱風引導進入工作台203，該第二出風口2034允許第三進風口2033傳輸來的熱風傳輸出預熱模組20對樣品進行加熱。

該第一進風口2012與該第二出風口2034設置在同一平面上，這樣設計可以使得從第二出風口2034傳輸出的熱風除作用於待加熱樣品外，部分熱風可以經過第一進風口2012重新進入加熱室進行加熱，使得熱風能夠循環利用，從而達到節約能源的目的。更進一步，在第二出風口2034所在的平面內，設置有兩個第一進風口2012，且該兩個第一進風口2012的長度方向與該第二出風口2034長度方向平行，該第二出風口2034位於兩個第一進風口2012之間；該第二出風口2034具有與第一進風口2012不相鄰的兩邊，該第三進風口2033設置在該兩邊所在的與第二出風口2034所在平面垂直的平面上。這樣的設計可以避免第一進風口2012進來的沒有經過加熱的空氣進入工作台203，而影響工作台203的溫度。

進一步，請參閱第2B圖及第2A圖，該工作台203的第二出風口2034處包括一分流隔板2031，該分流隔板2031上分佈有複數個孔洞2032，該等孔洞2032允許熱風穿過第二出風口2034，並對待加熱樣品進行加熱。在本發明其它實施方式中，該工作台203的第二出風口2034處設置的分流隔板2031上可以不分佈孔洞，而是分佈複數個縫隙，只要熱風可以通過即可，更進一步，工作台203的第二出風口2034處上也可以不設置分流隔板2031，直接使用風機202傳導來的熱風對待加熱樣品進行加熱。

第2E圖為本發明熱風循環的示意圖。結合第2A圖及第2E圖中箭頭所示，空氣通過與第二出風口2034在同一平面內的第一進風口2012進入加熱室201內部，該空氣包括從第二出風口2034傳輸出來的熱風。進入加熱室201內的空氣被加熱室201內的加熱裝置2011加熱成為熱風，風機202工作，加熱室內的熱風通過風機202的第二進風口2021抽吸進入風 機202，由於風機202的抽吸作用，此時加熱室201內為負壓狀態，因此空氣可以通過第一進風口2012進入加熱室201內部。進入風機202的熱風，通過風機202的第一出風口2022傳導向工作台203的第三進風口2033，工作台203的第三進風口2033將空氣引導進工作台203，進入工作台203內的熱風通過工作台203的第二出風口2034傳輸出預熱模組20，並對待加熱樣品進行加熱。當工作台203的第二出風口2034處設置有分流隔板2031時，熱風通過分流隔板2031上的孔洞2032傳輸出預熱模組20，使得對待加熱元件的加熱更加均勻。

本發明的預熱模組，從預熱模組20傳導出的用於加熱待加熱樣品的熱風，除作用於待加熱樣品外，部分熱風經過第一進風口2012可以再次進入加熱管加熱，再經風機202將熱風均勻傳導向工作台203，由於加熱裝置再次加熱的空氣具有一定的溫度，因此，加熱到同樣的溫度，與加熱冷空氣相比，加熱裝置消耗的能量降低。本發明預熱模組實現重複利用熱風循環的目的，從而能夠降低能耗，節約電能。

第3A圖為本發明預熱區的結構示意圖。如第3A圖所示，預熱區30包括多個預熱模組20，為了簡單描述，圖中僅示意性地表示出四個預熱模組20，該預熱模組20彼此軸向平行放置，且與待加熱樣品302的傳輸方向(如圖中箭頭方向)平行。在鄰近預熱區30的表面設置有導軌301，該導軌301設置在該預熱區30的上方，並與預熱區30之間具有一距離，該導軌301與該預熱模組20軸向平行，用於傳輸待加熱樣品302。當待加熱樣品302通過預熱區30表面時，該預熱模組20對待加熱樣品302進行加熱。當然，在本發明的其它實施方式中，也可以不使用導軌傳輸待加熱樣品，而採用人工移動或其它機械拾取的方式移動待加熱樣品。

該導軌301可以根據待加熱樣品302的尺寸調節導軌寬度，使其能夠支撐並傳輸待加熱樣品302。更進一步，如第3B圖所示，該導軌301寬度固定不變，其寬度囊括所有預熱模組 20，將待加熱樣品302固定在框架303上，框架303置於導軌301上，該框架303的寬度與導軌301的寬度一致，如此，導軌301支撐並傳輸框架303，這樣設計的優點是在對不同尺寸樣品進行加熱時，避免調節導軌301的寬度，如果導軌301的寬度調節不好，則可能導致待加熱樣品302不能被牢固地固定，而從導軌301上滑落。

該預熱區30還包括一控制裝置(圖中未標示)，該控制裝置與每個預熱模組20電性連接，獨立控制每個預熱模組20的開啟和關閉。由於不同的待加熱樣品302的尺寸可能不同，如此，當不同尺寸的待加熱樣品302經過預熱區30時，根據待加熱樣品302的位置及尺寸的大小，藉由控制裝置控制預熱模組20的開與關，只要待加熱樣品302所在位置對應區域的預熱模組20開啟即可，其它的預熱模組20(如圖中虛線框所示)不必開啟，因此，可以達到節約電能的目的。

在實際應用中，可以多個預熱區聯合組成加熱爐的預熱段，以使得待加熱樣品302達到最佳的溫度。第4圖為本發明預熱段的結構示意圖。如第4圖所示，預熱段包括預熱區30、31、32，該預熱區30、31、32沿著待加熱樣品302的傳輸方向依序平行放置，待加熱樣品302在導軌301的傳輸下依序經過預熱區30、31、32，從而實現預熱之目的。

本發明的預熱區包含多個具有熱風循環設計的預熱模組，根據待加熱樣品的尺寸大小使用控制裝置調整預熱模組的開啟與關閉，待加熱樣品沒有經過的位置，預熱模組將被關閉；待加熱樣品有經過的位置，預熱模組保持開啟的狀態。如此，可降低預熱段的能耗達67%以上，即預熱段能耗由原來的24~36 kW降低至8~12 kW，大幅度降低電力需求，達到節約電能的經濟效益及環保的需求。

以下列舉兩個實施例來說明本發明的節能效益。

[實施例1]

請參閱第5A圖，其為本發明第一實施例的示意圖。本發 明預熱段包括預熱區40、41、42，每個預熱區的尺寸為長700 mm、寬600 mm，每個預熱區設置有四個彼此軸向平行的預熱模組20，每個預熱模組內設置有一個加熱管，每支加熱管的功率為2 kW。待加熱樣品402的長度為200 mm、寬度為150 mm，根據本發明加熱區的結構設計，控制裝置僅需控制開啟兩個預熱模組20對待加熱樣品402進行加熱即可。剩餘的兩個預熱模組20不需要開啟。根據上述描述，當預熱段工作時，每一個預熱區加熱總功率為4 kW，整個預熱段總消耗功率為12 kW，相較於第1圖習知技術中加熱爐之預熱裝置的結構設計，整個預熱段消耗功率為36 kW，因此，本發明加熱爐的加熱區節能66.7%。

[實施例2]

請參閱第5B圖，其為本發明第二實施例的示意圖。本發明預熱段包括預熱區40、41、42，每個預熱區的尺寸為長700 mm、寬600 mm，每個預熱區設置有四個彼此軸向平行的預熱模組20，每個預熱模組內設置有一個加熱管，每支加熱管的功率為2 kW。待加熱樣品402的長度為200 mm、寬度為80 mm，根據本發明加熱區的結構設計，控制裝置僅需控制開啟一個預熱模組20對待加熱樣品402進行加熱即可。剩餘的三個預熱模組20不需要開啟。根據上述描述，當預熱段工作時，每一個預熱區加熱總功率為2 kW，整個預熱段總消耗功率為6 kW，相較於第1圖習知技術中加熱爐之預熱裝置的結構設計，整個預熱段消耗功率為36 kW，因此，本發明加熱爐的加熱區節能83.3%。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧預熱段

20‧‧‧預熱模組

30、31、32‧‧‧預熱區

40、41、42‧‧‧預熱區

101、102、103‧‧‧預熱區

104‧‧‧印刷電路板

105‧‧‧加熱管

106‧‧‧導軌

201‧‧‧加熱室

202‧‧‧風機

203‧‧‧工作台

301‧‧‧導軌

302‧‧‧待加熱樣品

303‧‧‧框架

402‧‧‧待加熱樣品

2011‧‧‧加熱裝置

2012‧‧‧第一進風口

2021‧‧‧第二進風口

2022‧‧‧第一出風口

2031‧‧‧分流隔板

2032‧‧‧孔洞

2033‧‧‧第三進風口

2034‧‧‧第二出風口

第1圖為習知技術中波峰焊錫爐之預熱段的結構示意圖。

第2A圖為本發明預熱模組的剖面結構示意圖。

第2B圖為本發明預熱模組的剖面結構示意圖。

第2C圖為加熱室的結構分解示意圖。

第2D圖為風機與加熱室的組合結構示意圖。

第2E圖為本發明熱風循環的示意圖。

第3A圖為本發明預熱區的結構示意圖。

第3B圖為待加熱樣品放置於框架上傳輸的結構示意圖。

第4圖為本發明預熱段的結構示意圖。

第5A圖為本發明第一實施例的示意圖。

第5B圖為本發明第二實施例的示意圖。

201‧‧‧加熱室

202‧‧‧風機

203‧‧‧工作台

2011‧‧‧加熱裝置

2012‧‧‧第一進風口

2021‧‧‧第二進風口

2022‧‧‧第一出風口

2033‧‧‧第三進風口

2034‧‧‧第二出風口

Claims (12)

1. 一種預熱模組，包括加熱室、風機及工作台，其中：該加熱室具有一加熱裝置及一第一進風口，該加熱裝置用於加熱加熱室內的空氣，該第一進風口將空氣傳導進加熱室；該風機具有第二進風口和第一出風口，該第二進風口與該加熱室相通，用於抽吸加熱室內的熱風，該第一出風口用於將風機內的熱風傳輸出去；該工作台具有第三進風口和第二出風口，該第三進風口與該第一出風口相通，用於將該風機傳導出來的熱風引進工作台，該第二出風口允許第三進風口傳導來的熱風傳輸出預熱模組加熱樣品；以及該第一進風口與該第二出風口設置在同一平面，該第一進風口允許該第二出風口傳輸出來的熱風進入。
2. 如申請專利範圍第1項所述之預熱模組，其中沿與第二出風口所在平面垂直的方向依序設置工作台、加熱室及風機；在第二出風口所在的平面內，設置有兩個第一進風口，且該兩個第一進風口的長度方向與該第二出風口長度方向平行，該第二出風口位於兩個第一進風口之間；該第二出風口具有與第一進風口不相鄰的兩邊，該第三進風口設置在該兩邊所在的與第二出風口所在平面垂直的平面上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之預熱模組，其中該工作台的第二出風口進一步包括一分流隔板，該分流隔板上分佈有多個孔洞，該孔洞允許風機傳導來的熱風通過。
4. 如申請專利範圍第1項所述之預熱模組，其中該加熱裝置為一個或多個沿預熱模組軸向放置的加熱管。
5. 一種預熱區，包括多個如申請專利範圍第1項所述之預熱模組，該等預熱模組軸向平行排列，進一步包括一控制裝置，該控制裝置與每個預熱模組電性連接，獨立控制每個預熱模組的開啟和關閉。
6. 如申請專利範圍第5項所述之預熱區，其中該工作台的第二 出風口進一步包括一分流隔板，該分流隔板上分佈有多個孔洞，該孔洞允許風機傳導來的熱風通過。
7. 如申請專利範圍第5項所述之預熱區，其中該加熱裝置為一個或多個沿預熱模組軸向放置的加熱管。
8. 如申請專利範圍第5項所述之預熱區，其中進一步包括一組導軌，該導軌設置在該工作台上方，並與工作台之間具有一距離，該導軌與該預熱模組軸向平行，用於傳輸待加熱樣品。
9. 如申請專利範圍第8項所述之預熱區，其中待加熱樣品放置在一框架上，該導軌傳輸該框架。
10. 一種加熱爐的預熱段，包含如申請專利範圍第5項所述之一個或多個預熱區，該預熱區在同一平面內沿著待加熱樣品的傳輸方向依序平行放置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之加熱爐的預熱段，其中進一步包括一組導軌，該導軌設置在該等預熱區的上方，並與預熱區之間具有一距離，該導軌與該預熱區軸向平行，用於傳輸待加熱樣品。
12. 如申請專利範圍第11項所述之加熱爐的預熱段，其中該加熱爐為波峰焊錫爐，該待加熱樣品為印刷電路板。