(57)【要約】【課題】  被加熱物の連続的な処理においても熱転移液の蒸気層の変動を少なくすると共に、加熱処理後の急速な冷却を可能とすることで、生産性を向上させることができる気相式加熱装置を提供する。【解決手段】  ２種類の異なる沸点の熱転移液の蒸気により段階的に加熱するにあたり、第１の加熱槽１０３と第２の加熱槽１０４に対し、個別に第１の加熱源１０５と第２の加熱源１０６を備える。さらに、熱転移液の混合を防止する為、第２の加熱槽の第２の加熱空間１０８内の搬送方向Ｈの上流側の加熱空間接続面１１４の下方に配置され、第１の熱転移液が凝縮して重力方向の上部より滴下する液体を保持し、重力方向の下部から上昇する第２の熱転移液の蒸気を通過させ第１の熱転移液を気化させる再気化装置１１５を有する。再気化装置は、加熱空間接続面の形状を、再気化装置へ重力方向に投影した際に、投影形状が全て再気化装置上にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の熱転移液をそれぞれ加熱して第１及び第２の蒸気層をそれぞれ形成し、これらの第１及び第２の蒸気層の中に被加熱物を順に浸漬して加熱する気相式加熱装置であって、
前記第１の熱転移液を保持する第１の加熱槽と、
前記第１の加熱槽と開口を介して連通しかつ前記第１の熱転移液より沸点が高い前記第２の熱転移液を配置する第２の加熱槽と、
前記第１の加熱槽に保持されて前記第１の熱転移液を加熱して蒸気で前記第１の蒸気層を前記第１の加熱槽と前記開口を介して前記第２の加熱槽の一部とに形成する第１の加熱源と、
前記第２の加熱槽に配置されて前記第２の熱転移液を加熱して蒸気で前記第２の蒸気層を前記第２の加熱槽に形成する第２の加熱源と、
前記第１の加熱槽の搬送装置入口から、前記第１の加熱槽を通り、前記開口を貫通し、前記第２の加熱槽を経て前記第２の加熱槽の搬送装置出口まで配置されて、前記第１の加熱槽から前記第２の加熱槽に向けて搬送方向沿いに前記被加熱物を搬送する搬送装置と、
前記開口から前記第２の加熱槽の一部に入り込んだ前記第１の蒸気層の前記搬送方向の下流側の下面の一部と、前記第２の蒸気層の前記搬送方向の上流側の上面の一部とが接する加熱空間接続面に配置され、前記第１の熱転移液の沸点より高く前記第２の熱転移液の沸点より低い温度の第１流体を通過させる高温冷却配管と、
前記第１の加熱槽の前記搬送装置入口の下側と、前記搬送装置出口の下側に配置され、前記第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させる低温冷却配管と、
前記第２の加熱空間内の前記搬送方向の上流側の前記加熱空間接続面の下方に配置され、前記第１の熱転移液が凝縮して重力方向の上部より滴下する液体を保持し、前記重力方向の下部から上昇する前記第２の熱転移液の蒸気を通過させ前記第１の熱転移液を気化させる再気化装置とを有し、
前記再気化装置は、前記加熱空間接続面の形状を、前記再気化装置へ前記重力方向に投影した際に、投影形状が全て前記再気化装置上にあるように構成される、気相式加熱装置。
【請求項２】
前記再気化装置が、１つの構造体であり、前記搬送装置より下側に配置されている、請求項１に記載の気相式加熱装置。
【請求項３】
前記再気化装置が、２つに分割され、前記搬送方向における上流側では前記搬送装置より下側に配置され、前記搬送方向における下流側では前記搬送装置より上側に配置されている、請求項１に記載の気相式加熱装置。
【請求項４】
前記再気化装置が、金属板に複数の穴を配置し、前記穴の鉛直上方に前記穴を隙間を保持しつつ覆う蓋部材を配置する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の気相式加熱装置。
【請求項５】
前記再気化装置は、複数の穴を配置した複数の金属板を鉛直方向に層状に配置して構成され、前記金属板に配置した前記穴は１つ上の層もしくは１つ下の層の前記金属板の前記穴と位置が異なる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の気相式加熱装置。
【請求項６】
前記第２の加熱槽から前記第１の加熱槽の前記第１の熱転移液中を通り、前記高温冷却配管と接続する高温冷却接続配管と、
前記第２の加熱槽に配置された前記第２の熱転移液を、前記高温冷却接続配管を通して前記高温冷却配管へ送液して、前記高温冷却配管を流れる前記第１流体として前記第２の熱転移液を使用するポンプとをさらに有する、請求項１〜５のいずれか１つ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、前記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電子部品を配置しただけ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。昇温の遅い部分を所望の時間保持するためには、昇温の早い部分は必要以上の熱にさらされることになり、その場合、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。
【０００４】
しかしながら、例えば、前記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、及び、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。
【０００５】
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方法が知られている。
【０００６】
この方法の生産性を高めるために、連続搬送にて加熱処理を行い、予熱における加熱能力向上と温度の安定性とを考慮し、沸点が異なる２種類の熱転移液を使用して段階的に加熱する装置として、例えば特許文献１の装置が知られている。
【０００７】
図８は、特許文献１の従来の連続搬送による気相式はんだ付け装置を示している。気相式はんだ付け装置８０１は、被加熱物８０２を加熱し、はんだ付けする装置である。加熱槽８０３に２種類の熱転移液を有し、加熱源８０４により加熱することで、熱転移液の蒸気を発生させる。第１の加熱空間８０５に低沸点の熱転移液の蒸気を配置するとともに、第２の加熱空間８０６に高沸点の熱転移液の蒸気を配置する為に、高温冷却配管８０８に
２種類の熱転移液の沸点の間の温度に制御された液体を流すことにより、高沸点の熱転移液を凝縮させることで、高温冷却配管８０８より上部へ高沸点の熱転移液を上昇させず、また入口側低温冷却配管８０９と出口側低温冷却配管８１０に低沸点の熱転移液の沸点より低い温度の液体を流すことで、低沸点物質を凝縮させ上部への流出を防止する。
【０００８】
はんだ付けは、形成された蒸気層へ搬送装置８０７により被加熱物８０２を搬送することで行う。被加熱物８０２は第１の加熱空間８０５で低沸点の熱転移液により予熱された後、第２の加熱空間８０６にて高沸点の熱転移液により本加熱し、再度、第１の加熱空間８０５を通過した後に搬出される。これにより、予熱と本加熱とを連続的に行うはんだ付けが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−３１２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、１つの加熱槽８０３で２種類の熱転移液が混合された状態となる為、高沸点の熱転移液の蒸気を生成するには、混合液体中の低沸点の熱転移液が無くなるまで加熱する必要がある。更に、低温冷却配管にて低沸点の熱転移液の蒸気は冷却され液化して加熱槽８０３へ戻ることも加わり、高沸点の熱転移液の蒸気層が減少した際に、再度、蒸気層が元に戻るには時間を要する。その為、被加熱物８０２を連続的に高速で加熱処理することが困難である。また、前記従来の構成では、被加熱物８０２は高沸点の熱転移液の蒸気層を通過した後、再度、低沸点の熱転移液の蒸気層を通る為、本加熱後に急速な冷却ができないという課題を有している。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被加熱物の連続的な処理においても熱転移液の蒸気層の変動を少なくすると共に、加熱処理後の急速な冷却を可能とすることで、生産性を向上させることができ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】
【００１２】
上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、第１及び第２の熱転移液をそれぞれ加熱して第１及び第２の蒸気層をそれぞれ形成し、これらの第１及び第２の蒸気層の中に被加熱物を順に浸漬して加熱する気相式加熱装置であって、
前記第１の熱転移液を保持する第１の加熱槽と、
前記第１の加熱槽と開口を介して連通しかつ前記第１の熱転移液より沸点が高い前記第２の熱転移液を配置する第２の加熱槽と、
前記第１の加熱槽に保持されて前記第１の熱転移液を加熱して蒸気で前記第１の蒸気層を前記第１の加熱槽と前記開口を介して前記第２の加熱槽の一部とに形成する第１の加熱源と、
前記第２の加熱槽に配置されて前記第２の熱転移液を加熱して蒸気で前記第２の蒸気層を前記第２の加熱槽に形成する第２の加熱源と、
前記第１の加熱槽の搬送装置入口から、前記第１の加熱槽を通り、前記開口を貫通し、前記第２の加熱槽を経て前記第２の加熱槽の搬送装置出口まで配置されて、前記第１の加熱槽から前記第２の加熱槽に向けて搬送方向沿いに前記被加熱物を搬送する搬送装置と、
前記開口から前記第２の加熱槽の一部に入り込んだ前記第１の蒸気層の前記搬送方向の下流側の下面の一部と、前記第２の蒸気層の前記搬送方向の上流側の上面の一部とが接する加熱空間接続面に配置され、前記第１の熱転移液の沸点より高く前記第２の熱転移液の沸点より低い温度の第１流体を通過させる高温冷却配管と、
前記第１の加熱槽の前記搬送装置入口の下側と、前記搬送装置出口の下側に配置され、前記第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させる低温冷却配管と、
前記第２の加熱空間内の前記搬送方向の上流側の前記加熱空間接続面の下方に配置され、前記第１の熱転移液が凝縮して重力方向の上部より滴下する液体を保持し、前記重力方向の下部から上昇する前記第２の熱転移液の蒸気を通過させ前記第１の熱転移液を気化させる再気化装置とを有し、
前記再気化装置は、前記加熱空間接続面の形状を、前記再気化装置へ前記重力方向に投影した際に、投影形状が全て前記再気化装置上にあるように構成される。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の前記態様にかかる気相式加熱装置によれば、２種類の沸点を持つ熱転移液を混合することなく、被加熱物の連続的な処理においても熱転移液の蒸気層の変動を少なくすると共に、加熱処理後の急速な冷却を可能とすることで、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における気相式加熱装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における図１のＩＩ−ＩＩ線部分断面図
【図３】本発明の実施の形態１における再気化装置の概略断面図
【図４】本発明の実施の形態１における再気化装置の概略断面図
【図５】本発明の実施の形態１における被加熱物の温度推移図
【図６】本発明の実施の形態２における気相式加熱装置の概略図
【図７】本発明の実施の形態２における図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線部分断面図
【図８】特許文献１に記載された従来の気相式はんだ付け装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
＜構造＞
本発明の実施の形態１の構造について図１、図２、図３、図４を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態１における気相式加熱装置の概略図である。
【００１８】
図１において、気相式加熱装置１０１は、第１の加熱槽１０３と、第２の加熱槽１０４と、第１の加熱源１０５と、第２の加熱源１０６と、搬送装置１１０と、高温冷却配管１１１と、低温冷却配管１１２、１１３と、再気化装置１１５とを有している。
【００１９】
第１の加熱槽１０３は、第１の熱転移液を内部下部に保持する。第１の熱転移液の一例としては、熱的、化学的安定性を有するパーフルオロポリエーテルフッ素系流体が挙げられる。
【００２０】
第２の加熱槽１０４は、第１の加熱槽１０３と開口１０３ａ、１０４ａを介して連通し、かつ第１の熱転移液より沸点が高い第２の熱転移液を内部下部に保持する。第２の熱転移液の一例としては、パーフルオロポリエーテルフッ素系流体で第１の熱転移液よりも分子量が大きい物質が挙げられる。
【００２１】
第１の加熱源１０５は、第１の加熱槽１０３に内部下部に配置されて第１の熱転移液を加熱して蒸気で第１の蒸気層Ｖ１を第１の加熱槽１０３と開口１０３ａ、１０４ａを介して第２の加熱槽１０４の一部とに形成する。
【００２２】
第２の加熱源１０６は、第２の加熱槽１０４に内部下部に配置されて第２の熱転移液を加熱して蒸気で第２の蒸気層Ｖ２を第２の加熱槽１０４に形成する。
【００２３】
搬送装置１１０は、第１の加熱槽１０３の搬送装置入口１０３ｅから、第１の加熱槽１０３を通り、開口１０３ａ，１０４ａを貫通し、第２の加熱槽１０４を経て第２の加熱槽１０４の搬送装置出口１０４ｅまで配置されて、第１の加熱槽１０３から第２の加熱槽１０４に向けて搬送方向Ｈ沿いに、例えば、被加熱物１０２の両端部を支持しながら被加熱物１０２を搬送する。搬送装置１１０は、第２の加熱槽１０４では、開口１０４ａを貫通したのち、第１の加熱空間１０７から第２の加熱空間１０８に入り、中間の側壁１０４ｄと第２の加熱槽１０４の底面との隙間の第２の加熱空間１０８に入る。その後、第２の加熱槽１０４の底面に沿って第２の加熱空間１０８を移動したのち、搬送装置出口１０４ｅに向けて搬送方向Ｈの下流側に向けて斜めに上昇して、第２の加熱空間１０８から蒸気不在空間１０９を通って、搬送装置出口１０４ｅから搬出される。
【００２４】
高温冷却配管１１１は、開口１０３ａ，１０４ａから第２の加熱槽１０４の一部に入り込んだ第１の蒸気層Ｖ１の搬送方向Ｈの下流側の下面の一部１０７ａと、第２の蒸気層Ｖ２の搬送方向Ｈの上流側の上面の一部１０８ａとが接する加熱空間接続面１１４に配置され、第１の熱転移液の沸点より高く第２の熱転移液の沸点より低い温度の第１流体を通過させる。第１流体の例としては、加圧水、又は、高温酸化安定性と熱安定性とを有する鉱油系熱媒体油などが挙げられる。
【００２５】
低温冷却配管１１２、１１３は、第１の加熱槽１０３の搬送装置入口１０３ｅの下側と、搬送装置出口１０４ｅの下側にそれぞれ配置され、第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させる。第２流体の例としては、水、又は、熱媒体油などが挙げられる。
【００２６】
再気化装置１１５は、第２の加熱空間１０８内の搬送方向Ｈの上流側の加熱空間接続面１１４の下方に配置され、第１の熱転移液が凝縮し重力方向の上部より滴下する液体を保持し、重力方向の下部から上昇する第２の熱転移液の蒸気を通過させて第１の熱転移液を気化させる。再気化装置１１５は、加熱空間接続面１１４の形状を、再気化装置１１５へ重力方向に投影した際に、投影形状が全て再気化装置１１５上にあるように構成される。
【００２７】
このように、気相式加熱装置１０１は、搬送装置１１０により、被加熱物１０２を２種類の沸点の異なる熱転移液の蒸気層Ｖ１、Ｖ２内を連続して順に通過させることで、被加熱物１０２を加熱する装置である。
【００２８】
以下、気相式加熱装置１０１について詳細に説明する。
【００２９】
第１の加熱槽１０３は、第２の加熱槽１０４の搬送方向（例えば図１の右方向）Ｈの上流側の端部に連結されて配置されている。詳しくは、矩形箱体状の第１の加熱槽１０３は、搬送方向Ｈの下流側の端部側壁１０３ｂの中央部に、第１開口１０３ａがある。第１の加熱槽１０３よりも搬送方向Ｈに長い矩形箱体状の第２の加熱槽１０４の搬送方向Ｈの上流側の端部側壁１０４ｂの上部には、第２開口１０４ａがある。第１開口１０３ａと第２開口１０４ａとは一致させるように、下流側の端部側壁１０３ｂと上流側の端部側壁１０４ｂとが重ね合わされて第１の加熱槽１０３が第２の加熱槽１０４に連結されている。なお、下流側の端部側壁１０３ｂと上流側の端部側壁１０４ｂとは、一体的に一枚の側壁でも構成することができる。
【００３０】
第１の加熱槽１０３の第１開口１０３ａの下端縁の付近まで、第１の熱転移液が第１の加熱槽１０３の下部に配置され、第１開口１０３ａの下端縁の付近から上方は、第１の加熱空間１０７となっているとともに、第１の加熱空間１０７は、第１開口１０３ａ介して第２加熱槽１０４内にも入り込んでいる。
【００３１】
搬送チェーンとその駆動装置などで構成される搬送装置１１０は、第１の加熱槽１０３の第１開口１０３ａが形成された側壁１０３ｂに対向する側壁１０３ｃの上部の搬送装置入口１０３ｅから、第１の加熱槽１０３を横切り、第１開口１０３ａを貫通するように、下流に向かうに従い斜め下向きとなるように第１の加熱槽１０３から第２の加熱槽１０４の搬送方向Ｈの上流側に配置されている。
【００３２】
搬送装置１１０の搬送装置入口１０３ｅの下方の、第１の加熱槽１０３の上流側の端部側壁１０３ｃには、入口側低温冷却配管１１２が、搬送方向Ｈ及び鉛直方向と交差（例えば直交）する方向に延在して、第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させる。
【００３３】
第１の加熱槽１０３の側壁１０３ｂの第２の加熱槽１０４側である第２の加熱槽１０４の側壁１０４ｂの開口１０４ａの下端付近には、高温冷却配管１１１が搬送方向Ｈ及び鉛直方向と交差（例えば直交）する方向に延在している。
【００３４】
また、側壁１０４ｂから搬送方向Ｈの下流側に所定距離離れた位置に、側壁１０４ｂに対向して中間の仕切り用の側壁１０４ｄが、第２の加熱槽１０４の上面から開口１０４ａの下端縁よりも下方まで例えば鉛直方向沿いに延びて垂れ下がっている。この中間の側壁１０４ｄにより、第２の加熱槽１０４の上部の空間が、搬送方向Ｈの上流側と下流側とに仕切られている。この中間の側壁１０４ｄにより、第１の加熱槽１０３の上部から開口１０４ａを介して第２の加熱槽１０４の上部内に入り込んだ第１の蒸気層Ｖ１を保持可能としている。中間の側壁１０４ｄの下端付近には、高温冷却配管１１１が搬送方向Ｈ及び鉛直方向と交差（例えば直交）する方向に延在している。
【００３５】
よって、側壁１０４ｂの下端付近の高温冷却配管１１１と中間の側壁１０４ｄの下端付近の高温冷却配管１１１とは、鉛直方向において同じ高さとする配置となっている。
【００３６】
この結果、第１の加熱空間１０７は、第１の熱転移液の液面から入口側低温冷却配管１１２の配置位置までの間の空間と、開口１０４ａを介して第２の加熱槽１０４の上部内で中間の側壁１０４ｄで仕切られ、かつ、側壁１０４ｂの下端付近の高温冷却配管１１１と中間の側壁１０４ｄの下端付近の高温冷却配管１１１とで仕切られた第２の加熱槽の上部空間の一部の空間とで構成されている。側壁１０４ｂの下端付近の高温冷却配管１１１と中間の側壁１０４ｄの下端付近の高温冷却配管１１１とで仕切られた第２の加熱槽の上部空間の一部の下面１０７ａ，１０８ａは、第１の加熱空間１０７と第２の加熱空間１０８とが接触する加熱空間接続面１１４として定義する。
【００３７】
また、第２の加熱槽１０４の搬送方向Ｈの下流側端部の側壁１０４ｃには、出口側低温冷却配管１１３が、高温冷却配管１１１と鉛直方向において同じ高さとする配置となっており、第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を出口側低温冷却配管１１３に通過させる。
【００３８】
よって、第２の加熱空間１０８は、第２の熱転移液の液面から、２本の高温冷却配管１１１と出口側低温冷却配管１１３とで形成される平面までの空間で、搬送方向Ｈの上流側から下流側までの中間部に構成されている。よって、２本の高温冷却配管１１１には、第１の熱転移液の蒸気の沸点より高く、第２の熱転移液の蒸気の沸点より低い温度の第１流体を通過させるとともに、出口側低温冷却配管１１３には、第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させることで、２本の高温冷却配管１１１と出口側低温冷却配管１１３とのそれぞれの近傍で第２の熱転移液を凝縮させ、第２の熱転移液が第１の加熱空間１０７又は蒸気不在空間１０９へ侵入しない構造としている。
【００３９】
蒸気不在空間１０９とは、蒸気が不在となる空間であり、出口側低温冷却配管１１３と２つの高温冷却配管１１１とを同じ高さに配置することで、第２の加熱空間１０８の内、中間の側壁１０４ｄで仕切られ、かつ加熱空間接続面１１４に含まれない上面に形成され、いずれの熱転移液の蒸気も不在となる空間である。
【００４０】
第１の加熱槽１０３の下部には、低沸点の第１の熱転移液を配置し、第１の加熱源１０５により第１の熱転移液を加熱することで、第１の加熱空間１０７に第１の熱転移液の蒸気を発生させて第１の蒸気層Ｖ１を形成する。第１の加熱空間１０７は、第１の加熱槽１０３の上部及び開口１０３ａ、１０４ａを介して入り込んだ第２の加熱槽１０４の搬送方向Ｈの上流側の上部の一部で構成されている。
【００４１】
また、第２の加熱槽１０４の下部には、高沸点の第２の熱転移液を配置し、第２の加熱源１０６により第２の熱転移液を加熱することで、第２の加熱槽１０４の第２の加熱空間１０８に第２の熱転移液の蒸気を発生させて第２の蒸気層Ｖ２を形成する。第２の加熱空間１０８は、第２の加熱槽１０４の搬送方向Ｈの上流側から下流側の中間部に形成されている。
【００４２】
第１の加熱空間１０７に、第１の熱転移液の第１の蒸気層Ｖ１を形成するとともに、第２の加熱空間１０８に、第２の熱転移液の第２の蒸気層Ｖ２を形成する。それらの位置関係は、第２の加熱槽１０４内に入り込んだ第１の加熱空間１０７の搬送装置１１０の下流側の下面の一部１０７ａと、第２の加熱空間１０８の搬送装置１１０の上流側の上面の一部１０８ａとが接する構成とする。その接する面を加熱空間接続面１１４とし、一例として矩形の面とする。
【００４３】
ここで、第１の加熱空間１０７を第２の加熱空間１０８との境界面となる加熱空間接続面１１４の一例として、搬送方向Ｈの上流側端部と下流側端部とに、高温冷却配管１１１を配置している。各高温冷却配管１１１には、第１の熱転移液の蒸気の沸点より高く、第２の熱転移液の蒸気の沸点より低い温度の第１流体を通過させることで、各高温冷却配管１１１の近傍で第２の熱転移液を凝縮させ、第２の熱転移液が第１の加熱空間１０７へ侵入しない構造としている。
【００４４】
ここで、高温冷却配管１１１の配置の仕方として、少なくとも１本の高温冷却配管１１１を加熱空間接続面１１４の搬送方向Ｈの上流側端部へ配置する。好ましくは、図２のように、高温冷却配管１１１を、加熱空間接続面１１４の搬送方向Ｈの上流側端部及び下流側端部にそれぞれ配置する。さらに、より好ましくは、これらの２本の両端をそれぞれ結ぶように矩形に４本の高温冷却配管１１１を加熱空間接続面１１４に配置する構成、すなわち、四角形の加熱空間接続面１１４の外周部に四角枠状に高温冷却配管１１１を配置する構成とする。
【００４５】
一方、第１の加熱槽１０３の搬送装置入口１０３ｅの下側に低温冷却配管１１２が搬送方向Ｈと鉛直方向に交差（例えば直交）するように配置される。第２の加熱槽１０４の搬送装置出口１０４ｅの下側に低温冷却配管１１３が搬送方向Ｈと鉛直方向に交差（例えば直交）するように配置される。低温冷却配管１１２、１１３には、それぞれ、第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させる。すなわち、第１の熱転移液の蒸気層Ｖ１と第２の熱転移液の蒸気層Ｖ２とをそれぞれ第１の加熱空間１０７と第２の加熱空間１０８とへ充たす為に、第１の熱転移液の蒸気の沸点より低い温度の第２流体を通過させる入口側低温冷却配管１１２と出口側低温冷却配管１１３とにより、全ての熱転移液を凝縮させて、入口側低温冷却配管１１２と出口側低温冷却配管１１３とよりも上部への全ての熱転移液の流出を防止することができる。
【００４６】
加熱空間接続面１１４の下方の第２の加熱空間１０８内に、再気化装置１１５を配置する。被加熱物１０２を予熱する際に凝縮した第１の熱転移液が加熱空間接続面１１４の下の第２の加熱空間１０８へ滴下し、第２の熱転移液への混入を防止する為に、滴下した第１の熱転移液を再気化装置１１５で保持し、重力方向下部から上昇する第２の熱転移液の蒸気を再気化装置１１５で通過させる。
【００４７】
再気化装置１１５の配置について、図２を用いて詳しく説明する。図２では、側壁１０４ｄ以外に断面箇所は無いが、部材同士及び液体の配置位置を区別するために、ハッチングで部材と液体との領域を区別している。
【００４８】
図２は、図１における加熱空間接続面１１４付近のＩＩ−ＩＩ線部分で切断したときの重力方向の上方側から見た断面を図示したものである。ただし、第１の熱転移液の蒸気及び第２の熱転移液の蒸気については図示していない。
【００４９】
図２で、左端の横方向の平行線でハッチングして符号１０３で示した領域に、第１の加熱槽１０３に存在する第１の熱転移液が存在する。右端の横方向のより狭い平行線でハッチングして符号１０４で示した領域に、第２の加熱槽１０４に存在する第２の熱転移液が存在する。さらに、その間の加熱空間接続面１１４の領域において、被加熱物１０２、搬送装置１１０、及び高温冷却配管１１１の下方に再気化装置１１５が配置されて、加熱空間接続面１１４の外形形状を全て包含している。言い換えれば、加熱空間接続面１１４の形状を、再気化装置１１５へ重力方向に投影した際に、投影形状が全て再気化装置１１５上にあるように構成されている。このため、再気化装置１１５の搬送方向Ｈの下流側の端縁の上方には、加熱空間接続面１１４の搬送方向Ｈの下流側の端縁の側壁１０４ｄと高温冷却配管１１１とが配置されている。再気化装置１１５の搬送方向Ｈの上流側の端縁の上方には、加熱空間接続面１１４の搬送方向Ｈの上流側の端縁の側壁１０４ｂに固定された高温冷却配管１１１が配置されている。再気化装置１１５の搬送方向Ｈの両側の端縁の上方には、加熱空間接続面１１４の搬送方向Ｈの両側の端縁が配置されている。
【００５０】
再気化装置１１５の構造について、図３を用いて説明する。図３は再気化装置１１５を鉛直方向に切断した概略断面図である。金属板３０１には複数の穴３０２が形成され、穴３０２には上方への折り返し構造が配置され、穴３０２の上方を覆う形で傘構造３０３が支持体（図示せず）により支持され、穴３０２を塞ぐことなく配置されている。傘構造３０３は、穴３０２の上方を、密閉ではなく、隙間を確保しつつ覆う、横断面Ｃ字状の蓋状部材である。このような再気化装置１１５の構造により、第１の熱転移液が凝縮して重力方向の上部より滴下した際に、金属板３０１にて液体を保持することができる。また、第２の加熱槽１０４において、第２の加熱源１０６の加熱により気化した第２の熱転移液の蒸気が金属板３０１の下方より上昇し、穴３０２を通り、金属板３０１の上方へ通過することができる。第２の熱転移液が金属板３０１と接触して金属板３０１の温度が上昇することで、保持された第１の熱転移液は、加熱されて気化し、加熱空間接続面１１４を通って、第１の加熱空間１０７へ移動することができる。
【００５１】
ここで、本発明の実施の形態１において、再気化装置１１５としては、図３に示した構造を用いているが、再気化装置１１５の構造は、上方からの滴下液体を保持し、下方からの上昇気体を通過可能な構造であれば、図３の構造に限定されない。
【００５２】
ここで、再気化装置１１５の別構造について、図４を用いて説明する。図４は、再気化装置１１５を鉛直方向に切断した概略断面図である。複数の金属板４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃにはそれぞれ複数の穴４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが配置されている。金属板４０１ｂの穴４０２ｂは上下の金属板４０１ａ、４０１ｃの穴４０２ａ、４０２ｃとは重ならないように配置されている。これにより、第１及び第２の熱転移液が凝縮し重力方向の上部より滴下した際に、金属板４０１ａもしくは４０１ｂにて液体を一時的に保持することができる。また、第２の加熱槽１０４において、第２の加熱源１０６の加熱により気化した第２の熱転移液が金属板の下方より上昇し、穴４０２ｃ、４０２ｂ、４０２ａを通り、金属板上方へ通過することができる。金属板の枚数については、第１の熱転移液が１番下の金属板の穴から第２の加熱槽１０４へ滴下する前に、第２の熱転移液の蒸気による加熱により気化される範囲で調整可能である。
【００５３】
＜プロセス＞
本発明の実施の形態１の気相式加熱装置１０１における気相式加熱プロセスについて図１及び図５を用いて説明する。
【００５４】
本発明の実施の形態１では、図５に示すように、被加熱物１０２を２段階で加熱している。一例として、第１段階の温度Ａ℃は１８０℃とし、第２段階の温度Ｂ℃は２４０℃とし、第１の熱転移液としては、沸点が１８０℃となり、熱的、化学的安定性を有するパーフルオロポリエーテルフッ素系の物質を選択している。第２の熱転移液としては、沸点が２４０℃となり、高分子の分子量により沸点が調整された物質を選択している。
【００５５】
図１に示す気相式加熱装置１０１の装置立ち上げにおいて、第１の加熱槽１０３に第１の熱転移液を投入した後に、第１の加熱源１０５で第１の熱転移液を加熱し、第２の加熱槽１０４に第２の熱転移液を投入した後に第２の加熱源１０６により第２の熱転移液を加熱する。このようにする。このようにすることで、それぞれ、第１の熱転移液の蒸気及び第２の熱転移液の蒸気を発生させる。その際に、入口側低温冷却配管１１２及び出口側低温冷却配管１１３に、第１の熱転移液の沸点より低い温度の第２流体を通過させ、高温冷却配管１１１に第１の熱転移液の沸点より高く、第２の熱転移液の沸点より低い温度の第１流体を通過させる。このようにすることで、第１の加熱槽１０３から開口１０３ａ，１０４ａを介して第２の加熱槽１０４内に入り込んで形成された第１の加熱空間１０７に、第１の熱転移液の蒸気層Ｖ１が形成される。同時的に、第２の加熱槽１０４内の第２の加熱空間１０８に、第２の熱転移液の蒸気層Ｖ２が形成される。よって、第１の熱転移液の蒸気層Ｖ１と第２の熱転移液の蒸気層Ｖ２とが、加熱空間接続面１１４によって区切られて形成され、また、第２の加熱空間１０８には蒸気不在空間１０９が形成される。
【００５６】
装置立ち上げ完了後、被加熱物１０２を、搬送装置入口１０３ｅから搬送装置１１０に投入して加熱処理を行う。被加熱物１０２は、搬送装置１１０により、第１の加熱空間１０７、開口１０３ａ，１０４ａ、第２の加熱空間１０８、蒸気不在空間１０９を通って、搬送装置出口１０４ｅから搬出される。その際の被加熱物１０２の温度変化について、図５に示す。被加熱物１０２の温度は、第１の加熱空間１０７において第１の熱転移液の沸点であるＡ℃（本発明の実施の形態１では１８０℃）まで予熱として被加熱物１０２が加熱される。
【００５７】
次に、第２の加熱空間１０８において、第２の熱転移液の沸点であるＢ℃（本発明の実施の形態１では２４０℃）まで、本加熱として被加熱物１０２が加熱される。
【００５８】
次に、蒸気不在空間１０９において、存在する空気により被加熱物１０２が冷却される。
【００５９】
本発明の実施の形態１により、２種類の異なる沸点の熱転移液の混合を、再気化装置１１５を配置することで、防止することができ、それにより、各加熱空間１０７，１０８における熱転移液の凝縮温度を一定とすることができる。また、第２加熱空間１０８における本加熱の後、熱転移液の蒸気が存在しない蒸気不在空間１０９へ、被加熱物１０２が直接搬送されるが、蒸気不在空間１０９の空気温度は６０℃程度と低い為、被加熱物１０２を急速に冷却することができ、それにより、被加熱物１０２の搬送速度増大が可能となる。また、２種類の熱転移液を個別に加熱して蒸気を生成させる為、加熱処理を行っている間に熱転移液の蒸気量の変動が発生した際には、応答性良く、制御が可能となると共に、加熱源１０５，１０６における消費エネルギー削減が可能となる。
【００６０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、本発明の実施の形態１との差異について、図６、図７を用いて説明する。図６に示す実施の形態２における気相式加熱装置６０１は、実施の形態１の気相式加熱装置１０１において、再気化装置１１５に代わり、第１の分割再気化装置６０２と第２の分割再気化装置６０３との２つに分割配置したこと、及び、高温冷却配管１１１に第１の加熱槽１０３を通り、第２の加熱槽１０４と接続される高温冷却接続配管６０４と、第２の加熱槽から高温冷却接続配管６０４を通じて高温冷却配管１１１へ第２の熱転移液を送液するポンプ６０５とを配置した構成以外の構成は、同じである。
【００６１】
高温冷却配管１１１に接続される高温冷却接続配管６０４は、第１の加熱槽１０３内に配置されているため、第２の加熱槽１０４に配置された第２の熱転移液を高温冷却接続配管６０４に通すことにより、第１の加熱槽１０３内の第１の熱転移液と熱交換させることができて、高温冷却接続配管６０４から高温冷却配管１１１へ送液された際に、送液された第１の熱転移液の温度が第１の熱転移液の沸点より高く、第２の熱転移液の沸点より低い温度となる。このため、第１流体として、温度制御された冷媒を使用することなく、第１流体として第２の熱転移液を使用して、高温冷却配管１１１にて第２の熱転移液の蒸気を凝縮させることができる。よって、温度制御された冷媒が不要となる分だけ簡易な機構で、加熱空間接続面１１４を形成することが可能となる。
【００６２】
第１の分割再気化装置６０２と第２の分割再気化装置６０３とは、それぞれ、本発明の実施の形態１における再気化装置１１５と同様の構造を有し、第１の熱転移液が被加熱物１０２を加熱時に凝縮し、加熱空間接続面１１４から第２の加熱空間１０８を落下した際に、第２の熱転移液との混合を防止する為に、第１の熱転移液を保持し、重量方向の下部から上昇する第２の熱転移液の蒸気を通過させる。また、第１の分割再気化装置６０２を搬送方向Ｈの上流側かつ搬送装置１１０の下部に配置し、第２の分割再気化装置６０３を搬送方向Ｈの下流側かつ搬送装置１１０の上部に配置する。
【００６３】
第１の分割再気化装置６０２と第２の分割再気化装置６０３との配置について、図７を用いて説明する。図７は、図６における加熱空間接続面付近のＶＩＩ−ＶＩＩ線部分について重力方向の上方側から見た断面を図示したものである。図７でも図２と同様に、側壁１０４ｄ以外に断面箇所は無いが、部材同士及び液体の配置位置を区別するために、ハッチングで部材と液体との領域を区別している。ただし、第１の熱転移液の蒸気及び第２の熱転移液の蒸気については図示していない。
【００６４】
図７で左端の横方向の平行線でハッチングして符号１０３で示した領域に、第１の加熱槽１０３に存在する第１の熱転移液が存在する。右端の横方向のより狭い平行線でハッチングして符号１０４で示した領域に、第２の加熱槽１０４に存在する第２の熱転移液が存在する。さらに、その間の加熱空間接続面１１４の領域において、被加熱物１０２、搬送装置１１０、及び高温冷却配管１１１の下方に第１の分割再気化装置６０２が配置され、搬送装置１１０の上方かつ高温冷却配管１１１の下方に第２の分割再気化装置６０３が配置されて、第１の分割再気化装置６０２と第２の分割再気化装置６０３により、加熱空間接続面１１４の外形形状を全て包含している。
【００６５】
これにより、第１の分割再気化装置６０２と第２の分割再気化装置６０３との高さ方向の寸法を大きくすることが可能となり、第２の加熱空間１０８の中かつ搬送装置１１０の下部に、実施の形態１の再気化装置１１５を配置できない場合にも、本発明の実施の形態１と同様の効果を、実施の形態２では得ることができる。
【００６６】
本発明の実施の形態２により、２種類の異なる沸点の混合を、第１の分割再気化装置６０２と第２の分割再気化装置６０３とを配置することで、防止することができ、それにより、各加熱空間１０７，１０８における熱転移液の凝縮温度を一定とすることができる。また、第２加熱空間１０８における本加熱の後、熱転移液の蒸気が存在しない蒸気不在空間１０９へ被加熱物１０２が直接搬送されるが、蒸気不在空間１０９の空気温度は６０℃程度と低い為、被加熱物１０２を急速に冷却することができ、それにより、被加熱物１０２の搬送速度増大が可能となる。また、２種類の熱転移液を個別に加熱して気化させる為、加熱処理を行っている間に熱転移液の蒸気量の変動が発生した際には、応答性良く、制御が可能となると共に、加熱源１０５，１０６における消費エネルギー削減が可能となる。また、高温冷却配管１１１へ送達させる第１流体に相当する液体を温度制御不要で送達可能となる。
【００６７】
前記実施形態によれば、２種類の沸点を持つ熱転移液を混合することが再気化装置１１５で防止できる。また、２種類の熱転移液を個別に加熱して気化させる為、加熱処理を行っている間に熱転移液の蒸気量の変動が発生した際には、応答性良く、制御が可能となるため、被加熱物１０２の連続的な処理においても熱転移液の蒸気層Ｖ１，Ｖ２の変動を少なくすることができる。さらに、第２加熱空間１０８における本加熱の後、熱転移液の蒸気が存在しない蒸気不在空間１０９へ、被加熱物１０２が直接搬送されて、蒸気不在空間１０９の空気により被加熱物１０２を急速に冷却することができ、生産性を向上させることができる。
【００６８】
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】
【００６９】
本発明の前記態様にかかる気相式加熱装置は、被加熱物の予熱温度精度と連続搬送による加熱処理の生産性とを向上させることが可能となる。このため、本発明の前記態様は、立体的な被加熱物を均一に加熱する加熱装置として、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又はキュア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】
【００７０】
１０１    気相式加熱装置
１０２                被加熱物
１０３    第１の加熱槽
１０３ａ  第１開口
１０３ｂ  下流側の端部側壁
１０３ｃ  上流側の端部側壁
１０３ｅ  搬送装置入口
１０４    第２の加熱槽
１０４ａ  第２開口
１０４ｂ  上流側の端部側壁
１０４ｃ  下流側端部の側壁
１０４ｄ  中間の仕切り用の側壁
１０４ｅ  搬送装置入口
１０５    第１の加熱源
１０６    第２の加熱源
１０７    第１の加熱空間
１０７ａ  第１の加熱空間の搬送装置の下流側の下面の一部
１０８ａ  第２の加熱空間の搬送装置の上流側の上面の一部
１０８    第２の加熱空間
１０９    蒸気不在空間
１１０    搬送装置
１１１    高温冷却配管
１１２    入口側低温冷却配管
１１３    出口側低温冷却配管
１１４    加熱空間接続面
１１５    再気化装置
３０１    金属板
３０２    穴
３０３    傘構造
４０１ａ  金属板
４０１ｂ  金属板
４０１ｃ  金属板
４０２ａ  穴
４０２ｂ  穴
４０２ｃ  穴
６０１    気相式加熱装置
６０２    第１の分割再気化装置
６０３    第２の分割再気化装置
６０４    高温冷却接続配管
６０５    ポンプ
８０１    気相式はんだ付け装置
８０２    被加熱物
８０３    加熱槽
８０４    加熱源
８０５    第１の加熱空間
８０６    第２の加熱空間
８０７    搬送装置
８０８    高温冷却配管
８０９    入口側低温冷却配管
８１０    出口側低温冷却配管
【図１】
2020189320.tif 000003
【図２】
2020189320.tif 000004
【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】
2020189320.tif 000009
【図８】
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