(57)【要約】【課題】  被加熱物の加熱による蒸気の減少に伴う蒸気加熱炉内の圧力減少を利用して、即時に蒸気を蒸気加熱炉内に供給する気相式加熱装置を提供する。【解決手段】  蒸気加熱炉１０１の側部に蒸気を蓄える空間を設け、被加熱物１０２の加熱によって蒸気量が減少した際に、蒸気量の減少に伴う炉内の圧力変化を一定に保持するように、蒸気を蓄える空間の容積を変化させる機構を設け、蒸気加熱炉の側部に設置した蒸気を蓄える空間から被加熱物近傍に蒸気を即時に供給する。【選択図】図２
2020169737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱転移液の蒸気の凝縮潜熱を利用して被加熱物を加熱する気相式加熱装置であって、
外部空間から内部空間が遮断される蒸気加熱炉と、
前記蒸気加熱炉に前記蒸気を供給する蒸気供給部と、
前記蒸気加熱炉で加熱位置と搬送位置との間で前記被加熱物を搬送する搬送部と、
前記蒸気加熱炉で、前記加熱位置の前記被加熱物の上端より上方に設けられた冷却部と、
前記蒸気加熱炉の側部に設けられて前記蒸気加熱炉と接続口を介して連通可能に前記蒸気を蓄える蒸気保持部とを有し、
前記蒸気保持部は、
前記蒸気加熱炉に連通する第１の空間と、
内部空間の容積が変化することにより前記第１の空間の容積を変化させる第２の空間と、
前記第１の空間と前記第２の空間とを仕切る仕切り部とを有し、
前記蒸気保持部と前記蒸気加熱炉とを接続する前記接続口の下端の高さは、前記被加熱物の前記加熱位置の前記被加熱物の下端より上方に配置され、前記接続口の上端の高さは、前記冷却部より下方で、且つ前記被加熱物の前記加熱位置の前記被加熱物の上端より上方に配置され、
前記蒸気加熱炉内の前記冷却部より下方の空間が前記蒸気で満たされているときは、前記仕切り部の移動により前記第２の空間の容積が減少し、前記第１の空間に前記蒸気が取り込まれ、前記蒸気加熱炉内の前記蒸気が減少したときは、前記第１の空間と前記第２の空間との間の圧力差に基づく前記仕切り部の移動により、前記第２の空間の容積が増加し、前記第１の空間に取り込まれた前記蒸気を前記蒸気加熱炉内に供給する、気相式加熱装置。
【請求項２】
前記蒸気保持部を２つ以上備える、請求項１に記載の気相式加熱装置。
【請求項３】
前記蒸気加熱炉と連通可能に配置し、内部の圧力を前記蒸気加熱炉内の圧力と前記蒸気加熱炉外の圧力との間で調節できる加熱準備室をさらに備えて、前記蒸気加熱炉外の圧力での前記加熱準備室を介して、前記被加熱物を前記蒸気加熱炉外と前記加熱準備室との間で移動可能とし、前記蒸気加熱炉内の圧力での前記加熱準備室を介して、前記被加熱物を前記蒸気加熱炉内と前記加熱準備室との間で移動可能とする、請求項１又は２に記載の気相式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱転移液の蒸気の凝縮潜熱を利用して、被加熱物を加熱する気相式加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な工業製品もしくは家電の組み立て製造工程、又はそれらの製品の構成部品となる各種電子部品、各種の電池、もしくは、電子部品が実装された基板などのデバイス製造工程において、各種熱処理装置で処理される被加熱物の形状が複雑化している。例えば、電子部品が実装された基板においても、平面基板だけでなく、立体的な基板の水平面以外の部分に、はんだペーストを塗布してはんだペーストの上に電子部品を配置しただけの電子部品の保持力が弱い状態で、はんだペーストを溶融して接合するための加熱処理が行われている。また、立体となることで、被加熱物の熱容量そのものも、増加する傾向にある。ここで、各種熱処理装置とは、例えば乾燥炉、キュア炉、もしくは電子部品の実装工程などではんだ付けに使用されるリフロー炉などである。
【０００３】
これらの被加熱物の加熱工程では、不均一な加熱能力による被加熱物の各箇所における温度上昇のばらつきがある場合は、加熱工程の所望の所要時間を得るために、全ての部分が、所望の温度に昇温した状態から、さらに所望の時間を保持する必要がある。また、昇温の遅い部分を所望の時間だけ保持するためには、昇温の早い部分は、必要以上の熱にさらされることになる。また、被加熱物において特に熱影響の大きい場合は、品質への影響が懸念される。また、熱風の衝突による熱伝達を利用した加熱工程の場合、被加熱物の熱容量が大きい場合は、所望の昇温速度を得るために、熱風の被加熱物への衝突速度を速めることで、熱伝達率を高くすることが出来る。しかしながら、例えば、立体的な基板の水平面以外の部分に、はんだペーストを塗布して電子部品を配置しただけの保持力が弱い状態で加熱処理をする必要がある場合、はんだの溶融、その後の冷却によるはんだの凝固が完了する以前に、熱風を高速で衝突させることで、部品が基板から剥離してしまう可能性が大きくなる。
【０００４】
そこで、熱容量の大きい基板についても熱風の衝突による部品の剥離などを回避し、高い熱伝達率を利用して被加熱物を効率良く加熱する方法として、熱転移液の蒸気が有する凝縮潜熱を利用して加熱する気相式加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７は特許文献１の概略構成図である。特許文献１で開示されている構成は、以下のような構成である。加熱装置１０は、搬入口８と、搬出口９と、コンベア３と、ヒータ４、温度センサ６、電力調節器１１を備えた蒸気槽１とで構成されている。搬入口８から投入された被加熱物２は、コンベア３によって蒸気槽１まで搬送され、蒸気槽１内で加熱された後、コンベア３によって搬出口９まで搬送され、加熱装置１０外へ搬出される。蒸気槽１内の底部には、対空気比重の大きい熱転移液５が保持されており、蒸気槽１内の底部に設置されたヒータ４で熱転移液５を加熱し、蒸気７を発生させている。蒸気槽１の上部には温度センサ６が設置されており、蒸気槽１の底部で発生した蒸気７が押し上げられ、蒸気７と空気との境界面である蒸気面が温度センサ６の先端６ａの高さに到達すると、温度センサ６の先端６ａが蒸気７の温度を検知するため、電力調節器１１によってヒータ４の出力を制御することで、蒸気面を温度センサ６の先端６ａの高さに維持するように調節することができる。温度センサ６の先端６ａは、高さ方向に上下移動できるようになっており、被加熱物２がコンベア３上に無い場合は、温度センサ６の先端６ａの高さを低く設定し、蒸気７の発生量を抑制する。そして、被加熱物２がコンベア３上にある場合は、温度センサ６の先端６ａの高さを高く設定し、蒸気槽１内の蒸気量を増やし、その蒸気７の凝縮潜熱によって被加熱物２を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５-１１１７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の構成では、被加熱物の加熱により蒸気槽内の蒸気量が減少したときに、温度センサで蒸気面の低下を検知してからヒータの出力を上げ、熱転移液を加熱するように構成している。このため、被加熱物近傍への蒸気の供給には、蒸気槽の底部から被加熱物が位置する高さまで熱転移液の蒸気が上昇するまでの時間を要し、被加熱物の加熱による蒸気の減少と被加熱物近傍への蒸気の供給に時間差が生じるため、プロセス時間が長くなるという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような点を鑑み、被加熱物の加熱によって蒸気量が減少した際に、被加熱物近傍に蒸気を即時に供給する、気相式加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる気相式加熱装置は、
熱転移液の蒸気の凝縮潜熱を利用して被加熱物を加熱する気相式加熱装置であって、
外部空間から内部空間が遮断される蒸気加熱炉と、
前記蒸気加熱炉に前記蒸気を供給する蒸気供給部と、
前記蒸気加熱炉で加熱位置と搬送位置との間で前記被加熱物を搬送する搬送部と、
前記蒸気加熱炉で、前記加熱位置の前記被加熱物の上端より上方に設けられた冷却部と、
前記蒸気加熱炉の側部に設けられて前記蒸気加熱炉と接続口を介して連通可能に前記蒸気を蓄える蒸気保持部とを有し、
前記蒸気保持部は、
前記蒸気加熱炉に連通する第１の空間と、
内部空間の容積が変化することにより前記第１の空間の容積を変化させる第２の空間と、
前記第１の空間と前記第２の空間とを仕切る仕切り部とを有し、
前記蒸気保持部と前記蒸気加熱炉とを接続する前記接続口の下端の高さは、前記被加熱物の前記加熱位置の前記被加熱物の下端より上方に配置され、前記接続口の上端の高さは、前記冷却部より下方で、且つ前記被加熱物の前記加熱位置の前記被加熱物の上端より上方に配置され、
前記蒸気加熱炉内の前記冷却部より下方の空間が前記蒸気で満たされているときは、前記仕切り部の移動により前記第２の空間の容積が減少し、前記第１の空間に前記蒸気が取り込まれ、前記蒸気加熱炉内の前記蒸気が減少したときは、前記第１の空間と前記第２の空間との間の圧力差に基づく前記仕切り部の移動により、前記第２の空間の容積が増加し、前記第１の空間に取り込まれた前記蒸気を前記蒸気加熱炉内に供給する。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の前記態様の気相式加熱装置によれば、被加熱物の加熱により蒸気加熱炉内の蒸気量が減少した際に、蒸気を被加熱物近傍に即時に供給することができ、プロセス時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における気相式加熱装置の側面から見た概略構成図
【図２】本発明の実施形態における気相式加熱装置の正面から見た概略構成図
【図３】本発明の実施形態における気相式加熱装置の正面から見た概略構成図
【図４】本発明の実施形態における気相式加熱装置の説明図
【図５】本発明の実施形態における気相式加熱装置の説明図
【図６】本発明の実施形態における気相式加熱装置の説明図
【図７】従来の気相式加熱装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態における気相式加熱装置１００の側面から見た概略構成図である。
【００１４】
気相式加熱装置１００は、熱転移液１０６の蒸気の凝縮潜熱を利用して被加熱物１０２を加熱する装置であり、少なくとも、蒸気加熱炉１０１と、蒸気供給部１０７と、搬送部１０３Ｂと、冷却部１１０と、蒸気保持部１１１とを有している。
【００１５】
蒸気加熱炉１０１は、外部空間９０から内部空間１０１ａが遮断されて、底部に熱転移液１０６が保持されているとともに、加熱処理時には、被加熱物１０２を内部で加熱する。
【００１６】
蒸気供給部１０７は、蒸気加熱炉１０１の底部に配置されて、熱転移液１０６を加熱して、蒸気加熱炉１０１内に熱転移液１０６の蒸気１０８を供給する。
【００１７】
搬送部１０３Ｂは、蒸気加熱炉１０１内で被加熱物１０２を搬送位置と加熱位置との間で搬送する。
【００１８】
冷却部１１０は、蒸気加熱炉１０１で、加熱時言い換えれば加熱位置の被加熱物１０２の上端より上方に設けられている。
【００１９】
蒸気保持部１１１は、蒸気加熱炉１０１の側部に設けられて、蒸気加熱炉１０１と接続口９２を介して連通可能に、熱転移液１０６の蒸気を蓄えている。
【００２０】
気相式加熱装置１００は、より具体的には、加熱準備室１０４と蒸気加熱炉１０１の上部とが連結している。開閉可能な第１シャッタ１０５Ａによって、外部空間９０と加熱準備室１０４とが仕切られている。また、開閉可能な第２シャッタ１０５Ｂによって、加熱準備室１０４と蒸気加熱炉１０１が仕切られている。
【００２１】
被加熱物１０２を気相式加熱装置１００内に投入するとき以外は、第１、第２シャッタ１０５Ａ、１０５Ｂを閉じた状態になっている。加熱準備室１０４には、ポンプと開放弁と等で構成された圧力調節部１１７が接続されており、加熱準備室１０４内の圧力を任意の値に圧力調節部１１７で調節できるようになっている。
【００２２】
加熱準備室１０４と蒸気加熱炉１０１とには、それぞれ圧力計１１９Ａ、１１９Ｂが設置されて、加熱準備室１０４内の圧力と蒸気加熱炉１０１内の圧力とをそれぞれ計測している。計測されたそれら二つの圧力計１１９Ａ、１１９Ｂの値を基に、圧力調節部１１７を制御する圧力制御部１１８が設置されている。
【００２３】
被加熱物１０２を蒸気加熱炉１０１内に投入する際には、まず、第１シャッタ１０５Ａを開け、加熱準備室１０４内の第１搬送ステージ１０３Ａ上に被加熱物１０２を搬入する。次いで、第１シャッタ１０５Ａを閉じた後、圧力調節部１１７によって加熱準備室１０４内の圧力を蒸気加熱炉１０１内と同等の圧力に調節する。その後、第２シャッタ１０５Ｂを開け、被加熱物１０２を蒸気加熱炉１０１内の搬送位置の第２搬送ステージ１０３Ｂ上に搬送し、第２シャッタ１０５Ｂを閉じる。第２搬送ステージ１０３Ｂは搬送部の一例として機能する。第２搬送ステージ１０３Ｂは、被加熱物１０２を載置した状態で、上側の搬送位置と下側の加熱位置との間で蒸気加熱炉１０１内で昇降可能としている。すなわち、第２搬送ステージ１０３Ｂは、被加熱物１０２を載置した状態で、搬送位置から、後述するように蒸気加熱炉１０１内の冷却部１１０より下方でかつ蒸気１０８で満たされている空間内の加熱位置まで、被加熱物１０２を下降可能とする。
【００２４】
一方、被加熱物１０２を蒸気加熱炉１０１から取り出す際は、加熱準備室１０４内の圧力を蒸気加熱炉１０１内と同等の圧力に圧力調節部１１７で調節した後、第２シャッタ１０５Ｂを開け、被加熱物１０２を、搬送位置の第２搬送ステージ１０３Ｂから第１搬送ステージ１０３Ａに搬送し、第２シャッタ１０５Ｂを閉じる。その後、圧力調節部１１７で加熱準備室１０４内の圧力を外部空間９０の大気圧と同等の圧力に調節し、第１シャッタ１０５Ａを開け、被加熱物１０２を気相式加熱装置外の外部空間９０に取り出す。
【００２５】
また、蒸気加熱炉１０１は、詳しくは後述するが、ヒータ１０７と冷却コイル１１０とを備えており、ヒータ１０７で熱転移液１０６を加熱し、蒸気１０８を発生させている。冷却コイル１１０は冷却部の一例として機能する。ヒータ１０７は蒸気供給部の一例として機能する。
【００２６】
図２及び図３は、本発明の第１実施形態における気相式加熱装置１００の正面から見た概略構成図である。図２のように、気相式加熱装置１００の蒸気加熱炉１０１の底部には、所定量の熱転移液１０６が保持されており、その熱転移液１０６を加熱し、蒸気１０８にするヒータ１０７が備わっている。蒸気加熱炉１０１の上方の壁面には、配管内に冷却水を循環させる冷却コイル１１０が備わっている。蒸気加熱炉１０１の底部で蒸発し、蒸気加熱炉１０１の内部空間１０１ａ内を上昇する蒸気１０８が冷却コイル１１０の高さに達すると、蒸気１０８が冷却コイル１１０で冷やされて凝縮し、熱転移液１０６に戻り、蒸気加熱炉１０１内の壁面を伝って、底部の熱転移液１０６に再び供給される。この冷却コイル１１０により、内部空間１０１ａ内で熱転移液１０６の蒸気１０８と空気との境界面である蒸気面１０９の高さが、冷却コイル１１０の高さに設定される。
【００２７】
また、蒸気加熱炉１０１の側部には、冷却コイル１１０の高さよりも低い位置で内部空間１０１ａと接続口９２を介して連通する蒸気保持部１１１が設置されている。蒸気保持部１１１は、内部の空間を上下に２分割するように、蒸気保持部１１１内を摺動可能な仕切り部１１２によって仕切られて、第１の空間（例えば図２では上側の空間）１１３と第２の空間（例えば図２では下側の空間）１１４とが形成されている。仕切り部１１２によって仕切られた蒸気保持部１１１内の第１の空間１１３は、蒸気加熱炉１０１の内部空間１０１ａに連通するように接続されている。一方、仕切り部１１２によって仕切られた蒸気保持部１１１内の第２の空間１１４は、外部空間９０から遮断された密閉構造になっており、第２の空間１１４内の圧力を調節できるように圧力調節接続部１１６を有している。圧力調節接続部１１６は、弁を有しており、第２の空間１１４の圧力を調節するときは、弁を開放して第２の空間１１４と外部空間９０とを連通させ、ポンプなどの圧力調節器を圧力調節接続部１１６に接続し、第２の空間１１４を所望の圧力に調節する。それ以外のときは、圧力調節接続部１１６の弁を閉じて第２の空間１１４を外部空間９０から遮断するようにしている。仕切り部１１２は、第１の空間１１３と第２の空間１１４との圧力差に応じて自在に上下に移動可能となっている。よって、第２の空間１１４の内部空間の容積が変化することにより、第１の空間１１３の容積を変化させるようになっている。また、蒸気保持部１１１内には、仕切り部１１２がある一定の高さ以上にならないように保持する固定部１１５を有している。
【００２８】
気相式加熱装置１００の運転開始前の初期状態においては、第２の空間１１４内の圧力は、仕切り部１１２に掛かる重力による下方向の力を少し上回り、仕切り部１１２が固定部１１５の高さまで押し上げられ、固定部１１５に接触した状態になる程度に、大気圧に対して正圧に設定されている。
【００２９】
気相式加熱装置１００の運転が開始されると、まず、蒸気加熱炉１０１内でヒータ１０７により熱転移液１０６が加熱され、熱転移液１０６は、蒸発して蒸気１０８になり、蒸気加熱炉１０１内の冷却コイル１１０より下方の空間を満たしていく。一定時間が経過すると、蒸気加熱炉１０１内の冷却コイル１１０より下方の空間は、熱転移液１０６の沸点の温度の蒸気１０８で満たされるようになり、前述したように、蒸気面１０９は、冷却コイル１１０の高さに維持される。
【００３０】
それと同時に、蒸気１０８は、接続口９２を介して、蒸気保持部１１１内の第１の空間１１３内にも拡散するため、第１の空間１１３内も蒸気１０８で満たされた状態になる。その状態になると、蒸気加熱炉１０１と第１の空間１１３内との圧力は、熱転移液１０６の沸点の蒸気圧分だけ上昇するため、蒸気保持部１１１内の仕切り部１１２は、第１の空間１１３の圧力に押されて、下方向に移動する。仕切り部１１２の下方向への移動により、第２の空間１１４の容積が減少するため、その容積の減少に反比例して、第２の空間１１４の圧力が上昇する。図３のように、第２の空間１１４内の圧力が蒸気加熱炉１０１内の圧力と釣り合ったところで、仕切り部１１２が停止し、第１の空間１１３は、第２の空間１１４の容積が減少した分だけ容積が増加し、その容積分の蒸気１０８が第１の空間１１３内に蓄えられる。
【００３１】
次いで、図４及び図５は、蒸気加熱炉１０１内に導入した被加熱物１０２を蒸気１０８によって加熱するときの説明図である。被加熱物１０２を載せた第２搬送ステージ１０３Ｂを、蒸気加熱炉１０１内でかつ冷却コイル１１０より下方の蒸気１０８で満たされている空間まで下降させると、被加熱物１０２の周辺の蒸気１０８が被加熱物１０２の表面で凝縮し、凝縮潜熱によって被加熱物１０２が加熱される。さらに、蒸気１０８の凝縮による蒸気量の減少に伴い、被加熱物１０２の周辺の圧力が減少するため、蒸気加熱炉１０１内に圧力分布が生じる。すると、その圧力差によって、被加熱物１０２の上方に存在する蒸気１０８が、被加熱物１０２に接近する方向に引き寄せられ、蒸気面１０９の高さが下降する。また、蒸気加熱炉１０１内の蒸気１０８の凝縮が進むと、蒸気加熱炉１０１内全体の圧力が減少するため、蒸気保持部１１１内の仕切り部１１２が第２の空間１１４の圧力によって押され、仕切り部１１２が上方向へ移動する。
【００３２】
仕切り部１１２の上方向への移動により、第１の空間１１３を満たしていた蒸気１０８が、接続口９２を介して蒸気加熱炉１０１内に供給される。仕切り部１１２の移動は、被加熱物１０２の温度が蒸気１０８の温度に到達し、蒸気１０８の凝縮が終わり、蒸気加熱炉１０１内の圧力が一定になるか、仕切り部１１２が固定部１１５に到達するまで、継続する。そして、仕切り部１１２が上向きに移動している間は、第１の空間１１３から蒸気加熱炉１０１内への蒸気１０８の供給は、継続する。
【００３３】
このように、被加熱物１０２の加熱の際の蒸気１０８の凝縮による蒸気加熱炉１０１内の圧力減少を利用し、余分な時間を要することなく、第１の空間１１３内に蓄えられていた蒸気１０８を、蒸気１０８が減少した分だけ蒸気加熱炉１０１内へ供給することができる。
【００３４】
被加熱物１０２の加熱が完了した後は、被加熱物１０２を載せた第２搬送ステージ１０３Ｂを、搬送位置の高さまで上昇させ、前述したように加熱準備室１０４を経由して、気相式加熱装置外へ被加熱物１０２が搬出される。
【００３５】
蒸気保持部１１１と蒸気加熱炉１０１との接続口９２の下端は、被加熱物１０２の加熱時の加熱位置の被加熱物１０２の下端より上方に、例えば、加熱時の被加熱物１０２の下端の高さと同等以上の高さに配置される。また、接続口９２の上端は、冷却コイル１１０より下方で、例えば、冷却コイル１１０の高さ以下の高さで、且つ被加熱物１０２の加熱時の加熱位置の被加熱物１０２の上端より上方に配置される。
【００３６】
このような構成により、蒸気加熱炉１０１内の冷却コイル１１０より下方の空間が蒸気１０８で満たされているときは、第１の空間１１３と第２の空間１１４との圧力差に基づく仕切り部１１２の移動により、第２の空間１１４の容積が減少し、第１の空間１１３に蒸気が取り込まれる。一方、蒸気加熱炉１０１内の蒸気が減少したときは、第１の空間１１３と第２の空間１１４との間の圧力差に基づく仕切り部１１２の移動により、第２の空間１１４の容積が増加し、第１の空間１１３に取り込まれて保持されていた蒸気を、蒸気加熱炉１０１内に供給することができる。
【００３７】
被加熱物１０２に対する所望の加熱を実施するために、第２の空間１１４の初期の容積は、熱転移液１０６の種類と、被加熱物１０２の加熱に必要な蒸気量と、蒸気加熱炉１０１内の容積とから設定される。
【００３８】
一例として、蒸発潜熱６２．７Ｊ/ｇ、沸点２７０℃であるフッ素系熱転移液を使用し、熱容量３０Ｊ/Ｋの被加熱物１０２を２０℃から２７０℃まで加熱する場合について、以下、説明する。前記の加熱に必要な熱量は、７５００Ｊとなるので、必要な蒸気量は、１２０ｇとなる。フッ素系熱転移液の２７０℃における蒸気密度は２２ｋｇ／ｍ３とすると、被加熱物１０２を２７０℃まで加熱するのに必要な蒸気１０８の容積は、５．５Ｌである。ここで、所望の加熱に必要な蒸気１０８の容積の６割の３．３Ｌ分は、蒸気加熱炉１０１内の加熱位置の被加熱物１０２の上端の高さより上方にある初期の蒸気１０８で賄うとして、残りの４割の２．２Ｌ分を、第１の空間１１３内に蓄えるものとする。すなわち、仕切り部１１２が固定部１１５の高さに位置しているときの第２の空間１１４の容積と、蒸気１０８を第１の空間１１３内に所望の加熱に必要な蒸気量を蓄えたときの第２の空間１１４の容積との差を、２．２Ｌとする。第２の空間１１４の初期の体積をＶ０、圧力をＰ０、所望の加熱に必要な蒸気１０８を第１の空間１１３内に蓄えたときの第２の空間１１４の体積をＶ１、圧力をＰ１とすると蒸気を満たすために、Ｐ０×（Ｖ０／Ｖ１）＝Ｐ１、Ｖ０−Ｖ１＝２．２Ｌ  が成り立つ。第２の空間１１４の初期の圧力Ｐ０は、前述のように大気圧に対して数Ｐａ程度正圧に設定されており、仮に１０Ｐａ正圧に設定されているとし、標準状態の大気圧を１．０１３×１０＾５Ｐａとして計算すると、第２の空間１１４の初期の圧力Ｐ０は、１．０１４×１０＾５Ｐａである。また、所望の加熱に必要な蒸気１０８を第１の空間１１３内に蓄えたときの第２の空間１１４の圧力Ｐ１は、そのときの蒸気加熱炉１０１内の圧力と平衡状態にあり、蒸気加熱炉１０１内の圧力は、蒸気加熱炉１０１内の温度が熱転移液１０６の沸点温度に達しており、沸点における蒸気圧分上昇していることから、２．０２６×１０＾５Ｐａ程度になっている。
【００３９】
以上から、第２の空間１１４の初期の体積Ｖ０、所望の加熱に必要な蒸気１０８を第１の空間１１３内に蓄えたときの第２の空間１１４の体積Ｖ１を計算すると、Ｖ０＝４．４Ｌ、Ｖ１＝２．２Ｌ程度に設定すればよい。
【００４０】
前記実施形態によれば、蒸気加熱炉１０１の側部に蒸気を蓄える空間として蒸気保持部１１１を設け、被加熱物１０２の加熱によって蒸気量が減少した際に、蒸気量の減少に伴う炉内の圧力変化を一定に保持するように、蒸気を蓄える空間である蒸気保持部１１１の容積を変化させる機構として蒸気保持部１１１を設けている。このため、被加熱物１０２の加熱により蒸気加熱炉１０１内の蒸気量が減少した際に、蒸気加熱炉１０１の側部に設置した、蒸気を蓄える空間である蒸気保持部１１１から、蒸気１０８を被加熱物近傍に即時に供給することができ、プロセス時間を短縮することが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、図６のように蒸気保持部１１１を二つ以上設置することで、蒸気保持部１１１一つ当たりの容積を、蒸気保持部１１１の数だけ分割し、小さくしてもよい。
【００４２】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の前記態様にかかる気相式加熱装置は、熱転移液の蒸気の減少による被加熱物近傍の圧力減少を駆動力として、蒸気保持部内の蒸気を即時に被加熱物近傍に供給できるため、被加熱物を短時間で所望の温度に昇温できる。そのため、本発明の前記態様は、高効率な加熱装置として、工業製品又は家電製品の製造工程又は各種電子部品の製造工程における乾燥炉、焼成炉、キュア炉、又はリフロー炉などの各種熱処理を行う熱処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    蒸気槽
２    被加熱物
３    コンベア
４    ヒータ
５    熱転移液
６    温度センサ
６ａ    温度センサの先端
７    蒸気
８    搬入口
９    搬出口
１０    加熱装置
１１    電力調節器
９０    外部空間
９２    接続口
１００    気相式加熱装置
１０１    蒸気加熱炉
１０１ａ    内部空間
１０２    被加熱物
１０３Ａ    第１搬送ステージ
１０３Ｂ    第２搬送ステージ
１０４    加熱準備室
１０５Ａ    第１シャッタ
１０５Ｂ    第２シャッタ
１０６    熱転移液
１０７    ヒータ
１０８    蒸気
１０９    蒸気面
１１０    冷却コイル
１１１    蒸気保持部
１１２    仕切り部
１１３    第１の空間
１１４    第２の空間
１１５    固定部
１１６    圧力調節接続部
１１７    圧力調節部
１１８    圧力制御部
１１９Ａ    圧力計
１１９Ｂ    圧力計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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