(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油が付着したろう付け前のワークを加熱して前記油を蒸発させる加熱炉と、前記加熱炉から導入された前記油を含む含油ガスを燃焼する燃焼器と、前記含油ガスを前記加熱炉から前記燃焼器へ送入するとともに前記燃焼器から燃焼ガスを排出する送風機とを備える加熱脱油装置において、
前記燃焼器から排出された燃焼ガスの一部を前記加熱炉に還流させる還流ダクトと、前記加熱炉内の温度を検出する温度検出手段と、少なくとも前記温度検出手段の出力信号に基づいて前記温度を所定の目標温度へ収束させる方向へ前記燃焼ガスの還流量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする加熱脱油装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記加熱炉内の前記蒸発油成分の濃度が爆発限界濃度以上となると想定される所定の最小流量値を所定余裕流量値だけ超過する流量を超える範囲内にて前記燃焼ガスの還流量を調節することにより前記検出温度を前記目標温度に収束させる請求項１記載の加熱脱油装置。
【請求項３】
前記加熱炉は、内部を加熱するための炉加熱バーナを具備する請求項１又は２記載の加熱脱油装置。
【請求項４】
前記送風手段は、前記燃焼器の下流側に配設される請求項１乃至３のいずれか記載の加熱脱油装置。
【請求項５】
前記加熱炉は前記ワークが通過するワーク授受口により順番に連通可能に複数配列され、前記温度検出手段は前記各加熱炉に個々に設置され、前記還流ダクトは、上流部を構成する共通ダクト部と、個別に副ダンパを有して前記共通ダクト部の出口から前記各加熱炉へそれぞれ分岐する分岐ダクト部とからなり、前記制御手段は、前記各温度検出手段から検出した各検出温度に基づいて前記副ダンパを調節して前記各加熱炉毎に前記還流量を個別に制御するとともに、前記検出温度に関連するパラメータに基づいて前記還流ダクトの前記上流部に配設された主ダンパの開度を調節する請求項１乃至４のいずれか記載の加熱脱油装置。
【請求項６】
前記加熱炉のワーク搬入口及びワーク搬出口に隣接配置されて前記含油ガスが外部に漏洩するのを抑止する一対の予備室と、前記加熱炉及び前記両予備室を順番に接続してなる搬送経路に沿って前記ワークを搬送するワーク搬送手段と、前記予備室から導入されたガスを除去する電気集塵機と、前記予備室内のガスを前記電気集塵機を通じて排出する排気ファンとを備え、前記排気ファンは、予備室内の圧力を大気圧より低く維持する請求項１乃至５のいずれか記載の加熱脱油装置。
【請求項７】
油が付着したろう付け前のワークを加熱して前記油を蒸発させる加熱炉と、前記加熱炉から導入された前記油を含む含油ガスを燃焼する燃焼器と、前記含油ガスを前記加熱炉から前記燃焼器へ送入するとともに前記燃焼器から燃焼ガスを排出する送風機とを備える加熱脱油装置において、
前記加熱炉のワーク搬入口及びワーク搬出口に隣接配置されて前記含油ガスが外部に漏洩するのを抑止する一対の予備室と、前記加熱炉を順番に接続してなる搬送経路に沿って前記ワークを搬送するワーク搬送手段と、前記予備室から導入されたガスを除去する電気集塵機と、前記予備室内のガスを前記電気集塵機を通じて排出する排気ファンとを備え、前記予備室内の気圧を大気圧より低く設定することを特徴とする加熱脱油装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに付着した機械油を除去するための加熱脱油装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における熱交換器（図２参照）２０の製造工程を以下に説明する。
まず、チューブ２１、フィン２２、タンク２０及びヘッダ２４等の構成部品を各々製造する部品製造工程、それらを組み立てるコア組立工程、ろう付け予定部及びその近傍にフラックスを塗布するフラックス塗布工程、組立体の表面に付着した機械油を除去する脱脂工程、組立体をろう付けするろう付け工程を順次実施して、熱交換器２０の製造を行っていた。脱脂工程は、上記部品製造工程やコア組立工程に於いて、組立体の構成部品に油（特に機械油）が付着し、この油がその後のろう付け工程に悪影響を及ぼすのを防止するためになされるものであって、従来は図５に示すような加熱脱油装置により行われていた。
【０００３】
加熱脱油装置の一例を図５を参照して説明する。ワークＷは、図３に示すように、熱交換器２０をトレイ２５に載置し、多数のトレイを積層してキャリア２６に載置して構成されて、コンベヤ２７により搬送される。
２８は、熱交換器２０に付着した油分を加熱して蒸発させるために互いに接して一列に配設された加熱炉であり、両端側の加熱炉２８にはそれらに接して予備室２９が設けられており、コンベヤ２７がこれら予備室２９及び加熱炉２８を順次通過してワークＷの搬入、搬出を行う構成となっている。
【０００４】
加熱炉２８と予備室２９との境界に設けられたワーク出入り口（図示せず）と好ましくは予備室２９と外部との間の出入り口とに、シャッタ（図示せず）が設けられており、これらのシャッタはコンベヤ駆動時のみワーク通過可能に開かれる。
加熱炉２８には、加熱熱源をなす炉加熱バーナ３０と、加熱炉２８内の温度を検出する温度センサ３１が取り付けられ、温度センサ３１が検出した信号はコントローラ１００により入力され、この検出信号に基づいてコントローラ１００は炉加熱バーナ３０の出力熱量を制御している。
【０００５】
３３は、炉加熱バーナ３０の熱により蒸発した油分を排気するための排気ファンであり、排気ダクト３４を通して屋外等に排気される。３５は、排気ダクト３４の途中に設けられた燃焼器であり、排気ファン３３により加熱炉２８内から吸引された含油ガスを燃焼して清浄な燃焼ガスとするものである。
３７は、加熱炉２８内を攪拌するための攪拌ファンであり、各加熱炉２８の天井部に配設されている。
【０００６】
次に、作動を説明する。まず、コンベア２７により入口側の予備室２９内のワークＷを加熱炉２８内に搬送する。搬送後には、図示しない上記シャッタを閉め、加熱炉２８内の温度を温度センサ３１にて検出してコントローラ１００へ出力し、コントローラ１００にて検出した温度に基づいて各炉加熱バーナ３０の発生熱量を制御する。
【０００７】
この結果、各熱交換器２０に付着した油が加熱されて蒸発し、排気ファン３３により排気ダクト３４に吸引され、途中の燃焼器３５により燃焼されて除去される。その後、上記シャッタを開け、コンベア２７を駆動して最右側の加熱炉２８内のワークＷを右側の予備室２９に搬出し、最も左側の加熱炉２８へ左側の予備室２９からワークＷを搬入する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱脱油装置では炉加熱バーナ３０の制御のみにて炉内温度の制御は行うので、上記した加熱炉２８内を好適な温度範囲に維持する点で問題があった。以下、この問題を詳しく説明する。
まず、この油の着火点は例えば３００℃未満であり、安全を考えると炉内温度を２００℃前後とすることが好ましい。
【０００９】
次に、上記した従来の加熱脱油装置では、ろう付け工程前の熱交換器２０は各部品間の緩みやずれを防止するためにワイヤなどで結束してある。温度が２００℃又はそれ以上といった高温となると、ろう付け工程前の熱交換器２０の膨張量よりこのワイヤの線膨張量が大きいので、最初に固く結束しておいても緩みが生じ、その結果として上記各部品間の相対変位が生じ、製品が不良となる可能性が生まれてしまう。このため、上記加熱炉２８内の温度はある程度の余裕をみて２００℃未満とすることが好ましい。
【００１０】
一方、付着油の大気圧での蒸発温度は通常１４０〜１６０℃程度であり、炉内温度がこの温度またはそれより少し高い程度まで低下すると付着油の蒸発速度が著しく低下してしまう。もちろん、ろう付け工程前の熱交換器２０の炉内滞留時間を格段に延長すればこの蒸発速度の低減を補償できるが、装置の生産性維持を考えるとそれは実際には困難である。
【００１１】
結局、ろう付け工程前のワークの付着油の蒸発を行うには、炉内温度を付着油の着火温度未満かつ結束される部品間のずれが生じない温度以下でかつ付着油の蒸発温度以上である狭い温度範囲に保持することが好ましいことがわかる。
ところが、上記した炉加熱バーナ３０は、発熱量が大きいので操業開始時の炉の急速な立ち上げには有効であるが、炉内温度を僅かに変化させるといった場合にはかえってハンチングが生じて炉内温度の変動が大きくなる場合があった。
【００１２】
また、炉加熱バーナ３０は、本質的に局所的に発生した１０００℃以上の高温燃焼ガスを攪拌、混合により拡散するとともにその放射熱で加熱するというものであるので、気流分布の具合や放射熱の受熱具合により生じて炉内各部の温度がばらつく可能性もあった。
更に、上記した従来の加熱脱油装置では、上記シャッタ（図示せず）により加熱炉２８からの含油ガスが、予備室２９を経由して外部に漏出するのを防止しているが、それでもシャッタ気密性の不完全やシャッタ開閉時の漏れなどの原因により予備室２９を通じて含油ガスすなわち油や臭いが外部に漏れることがあった。
【００１３】
この問題を解決するためには、図５に示すように予備室２９内の空気も燃焼器３５に吸引してそれに含まれる油を燃焼させるのが簡単である。しかし、このようにすると、たとえ予備室２９と外部との間にシャッタを設けたとしても、その漏れなどを考えると燃焼器３５に流入するガス流量が増大するので、燃焼器３５の大型化及び燃料消費量の増大を招くという新たな問題が生じてしまう。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、付着油の着火を防止しかつワークを構成する部品の相対変位を抑止しつつ、炉内温度の良好な制御によりろう付け工程前のワークの付着油を良好に除去することができる加熱脱油装置を提供することを、その第１の目的としている。
また、本発明は、燃料消費量の節減及び外部への油漏れを防止しつつ、上記第１の目的を達成することを、その第２の目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の加熱脱油装置によれば、油が付着したろう付け前のワークが加熱炉で加熱されて油が蒸発し、この蒸発油成分を含む含油ガスは燃焼器で燃焼される。生じた燃焼ガスの一部は還流ダクトにより加熱炉に還流され、その還流量は加熱炉の炉内温度により制御される。
【００１６】
このようにすれば、炉内温度の良好な制御によりろう付け工程前のワークに付着した油分をワークを構成する部品の相対変位を抑止しつつ良好に除去することができる。詳しく説明すると、大きな熱出力を有する上記炉加熱バーナ３０により炉内温度を制御する場合に比べて、本装置では、含油ガスを焼却するための燃焼器３５から排出される燃焼ガスを加熱炉に還流させるとともに、この還流量を制御することによって加熱炉の温度調節を行う。燃焼ガスの温度は通常約４００℃前後に安定でかつ炉加熱バーナ３０の燃焼部位よりも格段に低温であるので、、炉内を万遍なく加熱することができ、かつ、その流量制御により精密な熱量制御を行うことができ、この結果、炉内温度の変動を抑え、ハンチングの発生も防止することができる。
【００１７】
なお、ろう付け工程前のワークに付着した油を除去する際に、ワーク温度（炉内温度）を狭小な範囲に制御せねばならない必要性については既に説明済であるので説明を省略する。
加えて、本装置では、燃焼器より燃焼ガスを還流するので、この還流分だけ  加熱炉内を加熱するための熱量を低減でき、その分だけ燃料消費量も減らせるという効果をも奏することができる。加熱炉の加熱は燃焼器から還流する燃焼ガスだけで行うことも可能であるが、加熱炉の立ち上げ時間の短縮などを考慮すると上記した炉加熱バーナを付設することもでき、炉内温度の制御のために還流量の制御と炉加熱バーナの発生熱量の調節とを併用することもできることは当然である。ただし、炉内温度変動の低減という本装置の特徴をいかすには、加熱炉立ち上げ後の炉内温度の調節は燃焼ガス還流量の調節を主として温度制御を行うことが好ましく、上記した炉加熱バーナの放射熱による炉内各部温度のばらつきを考慮すると加熱炉立ち上げ後は燃焼ガス還流により加熱炉に熱を入力することが好ましい。ただし、炉加熱バーナを装着しない場合には、加熱炉の立ち上げ時に燃焼器の発生熱量を含油ガス焼却時の定常熱量より一時的に増大して立ち上げ時間を短縮することが好ましい。
【００１８】
また、燃焼ガス還流量のフィードバック制御については、単純に炉内温度と目標温度とを比較してその温度差を解消するように燃焼ガス還流量を制御する他、公知の種々の制御方式を採用できるのは当然である。たとえば、炉内温度の変化率を調べそれに基づいて燃焼ガス還流量の変化率を制御することができ、また、還流する燃焼ガスの温度やその流速を検出して正確な還流燃焼ガスの熱量を算出し、炉内温度から必要熱量を算出し、それらに基づいてフィードバック制御を行って制御誤差やハンチングを防止することができる。更に、検出した炉内温度と目標温度との温度差が大きい時には均衡燃焼ガス還流量（平均値）よりの燃焼ガス還流量の変化量を大きくし、上記温度差が減少するにつれて上記変化量を低減してハンチングの危険を防止することができる。このような各種のフィードバック制御自体の具体的構成自体はマイクロコンピュータのプログラムを少し修正するだけで行うことができ、本発明の要旨では無いので説明を省略する。
【００１９】
具体的な燃焼ガスの還流はダクト中に設けられたダンパで行うのが最も簡単であるが、還流ダクト中に無段階回転数制御可能なファンを設けることもできる。請求項２記載の装置によれば、請求項１記載の装置において更に、炉内温度制御のための燃焼ガス還流量の低減は加熱炉内の蒸発油成分の濃度が爆発限界濃度とならない範囲で行われる。これにより加熱炉などの爆発を防止することができる。
【００２０】
請求項３記載の装置によれば、請求項１又は２記載の装置において更に、加熱炉は内部を加熱するための炉加熱バーナを具備するので、加熱炉の立ち上げ時間を短縮することができる。なお、この立ち上げによる温度上昇とともに炉加熱バーナの発生熱量を低減していく制御動作を行うことはハンチング防止の点で好ましいことは当然である。
【００２１】
請求項４記載の装置によれば、請求項１乃至３のいずれか記載の装置において更に、送風手段は燃焼器の下流側に配設される。このようにすれば、送風機の汚損を防止することができる。
請求項５記載の装置によれば、請求項１乃至４のいずれか記載の装置において更に、複数の加熱炉を互いに隣接した状態で一列に配設し、各加熱炉への燃焼ガス還流量を各副ダンパにて個別に制御するとともに、それに応じて全体の燃焼ガス還流量を主ダンパにより制御するので、良好な制御を行うことができる。
【００２２】
更に詳しく説明すると、各副ダンパが閉じていく場合、副ダンパ上流側における還流ダクトの圧力が上昇し、その結果、副ダンパの圧力差が増大し、副ダンパを閉じた割りには燃焼ガス還流量を低減できず、制御性が悪化する。一方、一部の副ダンパの開度が大きい場合にはこのようなことは発生せず、他の副ダンパを閉じる際、その圧力差は当然小さい。そこで、本装置では、還流ダクトの上流部の共通ダクト部の圧力の変動を抑止して、この問題を防止する。
【００２３】
なお、主ダンパを制御する制御パラメータとしては、共通ダクト部の圧力、各副ダンパの開度、各加熱炉の検出温度、各加熱炉の検出温度と目標温度との偏差（温度差）などを用いることができる。
請求項６又は７記載の装置によれば、加熱炉の両端に予備室を設け、この予備室から電気集塵機を通じて排気し、電気集塵機により油を回収する。
【００２４】
このようにすれば、油や臭いが外部に漏れるのを防止することができる他、予備室から低温の空気が燃焼器へ流入することによる燃焼器の大型化、燃料消費量の増大といった問題を防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の加熱脱油装置の一実施例を示す模式図である。この加熱脱油装置自体は、図５に示す従来の加熱脱油装置において、還流ダクト３８、主ダンパ５、副ダンパ６、圧力センサ７、電気集塵機９を増設したものである。
【００２６】
詳しく説明すると、ワークＷは図２及び図３で示す形状の熱交換器２０を積み重ねたものであって、既述のため説明は省略する。ただし、各熱交換器２０は、図示しないワイヤによりチューブ２１、フィン２２、タンク２０及びヘッダ２４等の構成部品がずれないように結束されている。また、ろう付けすべき部位には予めフラックスが塗布されている。本加熱脱油工程をこのフラックス塗布後に行うのは、加熱脱油工程をフラックス塗布より前に行うとフラックス塗布のためにワークＷを冷却しなければならず、熱経済性が悪いためである。
【００２７】
２８は、熱交換器２０に付着した油分を加熱して蒸発させるために互いに接して一列に配設された４つの加熱炉であり、両端の加熱炉２８にはそれらに接して予備室２９が設けられており、コンベヤ２７がこれら予備室２９及び加熱炉２８を順次通過してワークＷの搬入、搬出を行う構成となっている。加熱炉２８と予備室２９との境界に設けられたワーク出入り口（図示せず）及び予備室２９の外部に対するワーク出入り口（図示せず）にはそれぞれシャッタ（図示せず）が設けられており、このシャッタはコンベヤ駆動時のみワーク通過可能に開かれる。
【００２８】
３３は、炉加熱バーナ３０の熱により蒸発した油分を排気するため排気ダクト３４に介設された排気ファンであり、排気ダクト３４を通して屋外等に排気される。３５は、排気ダクト３４の途中に設けられた燃焼器であり、排気ファン３３により加熱炉２８内から吸引された含油ガスを燃焼して清浄な燃焼ガスとするものである。３７は、加熱炉２８内を攪拌するための攪拌ファンであり、各加熱炉２８の天井部に配設されている。
【００２９】
排気ファン３３の出口より下流側の排気ダクト３４から分岐する還流ダクト３８が配管されており、還流ダクト３８の上流部をなす共通ダクト部３８ａにはモータ駆動の比例制御ダンパ装置からなる主ダンパ５と、圧力センサ７とが設けられている。一方、排気ダクト３４の下流部は各加熱炉２８に開口する４本の分岐ダクト部３８ｂに分岐し、各分岐ダクト部３８ｂにはモータ駆動の比例制御ダンパ装置からなる副ダンパ８が設けられている。
【００３０】
９は電気集塵機、９０は排気ファンであり、予備室２９の天井からダクト３４、電気集塵機９を通じて吸引された排気は外部に放出される。加熱炉２８には、加熱炉２８内の温度を検出する温度センサ３１が取り付けられ、温度センサ３１が検出した炉内温度信号はマイコン構成のコントローラ１００に送られ、コントローラ１００は炉内温度に基づいて圧力センサ７が出力する圧力信号に基づいて主ダンパ５を制御し、温度センサ３１が検出した炉内温度信号に基づいて副ダンパ８を制御する。
【００３１】
次に、作動を説明する。まず、燃焼器３５、排気ファン３３、９０及び電気集塵機９を運転し、コンベア２７により入口側の予備室２９内のワークＷを加熱炉２８内に搬送する。搬送後には、上記シャッタ（図示せず）を閉め、主ダンパ５及び副ダンパ８を開いて加熱炉２８の加熱を行う。そしてコントローラ１００は温度センサ３１からの炉内温度信号に基づいて副ダンパ８を制御して各加熱炉２８の炉内温度を１８０℃に維持し、更に圧力センサ７からの圧力信号に基づいて主ダンパ５を制御して還流ダクト３８の圧力を一定値に維持する。
【００３２】
加熱炉２８内の温度が１８０℃で安定した後、コンベヤ２７の間欠運転及び上記シャッタの同期開閉によりワークを各予備室２９及び加熱炉２８内にそれぞれ一定時間づつ滞留させ、これによりワークＷに付着した油を蒸発させる。加熱炉２８で蒸発した油を含む含油ガスは排気ファン３３により排気ダクト３４に吸引され、途中の燃焼器３５により燃焼されて除去される。また、予備室２９に漏出した油は予備室２９内の空気とともに電気集塵機９で静電力によりその電極に吸引、集められ、回収される。
【００３３】
コントローラ１００で行う本実施例の炉内温度制御のフローチャート例を図４に示す。
まず、各温度センサ３１から各加熱炉２８の炉内温度ｔ１〜ｔ４を検出し（１００）、検出した炉内温度ｔ１〜ｔ４の内、内蔵のレジスタに記憶する番号ｉに一致する炉内温度ｔｉが好適温度範囲（１６０〜２００℃）内かどうかを判定する（１０２）。なお、番号ｉは１〜４の内のいずれかの整数である。この判定の結果、この炉内温度ｔｉがこの好適温度範囲より低ければｉ番目の副ダンパ８の開度を所定量だけ増加してｉ番目の加熱炉２８の炉内温度を上昇させ（１０４）、この炉内温度ｔｉがこの好適温度範囲より高ければｉ番目の副ダンパ８の開度を所定量だけ減少してｉ番目の加熱炉２８の炉内温度を低下させ（１０６）、ステップ１０７へ進む。この炉内温度ｔｉがこの好適温度範囲内であればステップ１０７へ直接進む。
【００３４】
ステップ１０７では、内蔵のレジスタ（ここでは１、２、３、４、１、２の順に循環するシフトレジスタ）を１つだけシフトしてステップ１０８へ進んで圧力センサ７から還流ダクト３８の圧力Ｐを読み込む。次のステップ１１０では、読み込んだ圧力Ｐが好適圧力範囲（Ｐｓ−ΔＰ〜Ｐｓ＋ΔＰ）の範囲内かどうかを判定する。なお、Ｐｓは１気圧、Ｐｓを基準とした場合の許容偏差である。
【００３５】
この判定の結果、この圧力Ｐがこの好適圧力範囲より低ければ主ダンパ５の開度を所定量だけ増加して還流ダクト３８の圧力を上昇させ（１１２）、この圧力Ｐがこの好適圧力範囲より高ければ主ダンパ５の開度を所定量だけ減少して還流ダクト３８の圧力を低下させ（１１４）、ステップ１１６へ進む。圧力Ｐがこの好適圧力範囲内であればステップ１１６へ直接進む。
【００３６】
ステップ１１６では所定時間待機してステップ１００にリターンする。
上記説明した本実施例の装置によれば、従来のように炉加熱バーナを用いないので、その放射熱によりバーナーの露出するワーク表面などが強く加熱されるワーク表面がこの放射熱を受熱しないワーク表面よりも高温となってしまうという不具合を防止することもできる。
【００３７】
（変形態様）
上記実施例では、ワークＷとしてろう付け工程前の熱交換器２０を用いたが、ろう付け工程前の油付着金属加工品であればなんでもよいことは当然である。  また、上記実施例では４つの加熱炉２８を用いたが、その数は任意に選択できることももちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱脱油装置の一実施例を示す模式説明図である。
【図２】脱油を行う熱交換器２０の斜視図である。
【図３】熱交換器２０を積層してなるワークＷの斜視図である。
【図４】図１のコントローラ１００の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】従来の加熱脱油装置の一例を示す模式説明図である。
【符号の説明】
５は主ダンパ、８は副ダンパ、９は電気集塵機、２８は加熱炉、３５は熱交換器、３３は排気ファン（送風機）、３８は還流ダクト、３１は温度センサ（温度検出手段）、３８ａは還流ダクト３８の共通ダクト部、３８ｂは還流ダクト３８の分岐ダクト部、１００はコントローラ（制御手段）。
【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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