(57)【要約】【課題】過熱蒸気と高周波誘導加熱を合わせて使用する事により、窒素等の不活性ガスレスのコンパクトな加熱装置を提供する。【解決手段】加熱室、過熱蒸気シールド、高周波誘導加熱器、ヒータ制御装置、過熱蒸気発生器、排気装置、温度計測器、加熱制御装置を備え、加熱対象物の酸化を防止するために、窒素などの不活性ガスの変わりに過熱蒸気発生器からの過熱蒸気を供給することで低酸素状態を作り出し、高周波誘導加熱器にて、加熱対象物を直接誘導加熱することでコンパクトな加熱装置を提供することができる。【選択図】図１
2015118893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象物を収納する加熱室と、
前記加熱室の下部に設けられた供給口から過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生器と、
前記加熱室の上面に設けられた排気口から排気を行う排気装置と、
前記加熱室の内部に設けられ、前記加熱対象物を保持するワーク保持台と、
前記ワーク保持台を囲うように配置されるコイルと、
前記コイルの外側に配設される過熱蒸気シールドと、
前記加熱室の壁面に配置されるヒータと、を備える加熱装置において、
前記コイルに高周波電流を流して高周波誘導加熱を制御する高周波誘導加熱器と、
前記ヒータの温度制御を行うヒータ制御装置と、
前記加熱室の温度並びに加熱対象物の温度を監視する温度計測器と、
前記温度計測器のデータから前記過熱蒸気発生器と高周波誘導加熱器を制御する温度制御装置と、を更に備えること、
を特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記過熱蒸気シールドは、セラミックス、フェライトの何れかの材料で構成される、請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記過熱蒸気シールドの形状は、コの字を９０度右回転させた形状、若しくは、そのコの字を９０度右回転させた形状の底辺部をＶ字型にした形状である、請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記過熱蒸気シールドの側面は、格子状の抜き穴、若しくは、ルーバー構造である、請求項１〜３の何れか一項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を組み合わせたその部材間をロウ付けにより接合するために、部材を加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロウ付けの加熱装置の一例として、特許文献１に示される装置がある。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載の従来の加熱装置を示すものである。同図において、ロウ付けを行う加熱装置１０は、加熱装置１０の内部に不活性ガス供給源５４より不活性ガスを充填させる。不活性ガスによって構造体２２の表面を酸化皮膜が形成されるのを防ぎながら、連続炉と呼ばれるように非常に長い炉構造で燃焼装置５０にて時間かけて、構造体２２の加熱を行い、ロウ付け接合を行っている。
【０００４】
また、従来の加熱装置として、特許文献２に示される装置がある。図７は、特許文献２に記載の従来の加熱装置を示すものである。
【０００５】
同図において、この加熱装置は、加熱対象物をルツボ６に入れて電気抵抗式ヒータ７にて加熱を行い、完全に溶融させる装置であるが、溶融させた対象物が酸化するのを防ぐために、装置のルツボ６に窒素、アルゴンガス、過熱蒸気を１０パスカル以上の圧力で封入させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−００９１３３号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例のうち、特許文献１については、ヒータ等の輻射熱にて、加熱対象物を加熱するため、急速に加熱することができない。そのため、連続炉という大型の装置となる。また、大型の装置の内部を低酸素状態に維持する必要があるため、窒素等の不活性ガスを充填し続ける必要がある。
【０００８】
また、特許文献２についても、電気抵抗式ヒータの発熱による伝熱加熱を行うため、急速に加熱することができない。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、加熱対象物を直接、急速加熱することを可能とし、コンパクトな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】
【００１０】
上記目的を達成するための第１の発明に係る加熱装置は、加熱対象物を収納する加熱室と、加熱室の下部に設けられた供給口から過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生器と、加熱室の上面に設けられた排気口から排気を行う排気装置と、加熱室の内部に設けられ、加熱対象物を保持するワーク保持台と、ワーク保持台を囲うように配置されるコイルと、コイルの外側に配設される過熱蒸気シールドと、加熱室の壁面に配置されるヒータと、を備える。
【００１１】
この加熱装置において、コイルに高周波電流を流して高周波誘導加熱を制御する高周波誘導加熱器と、ヒータの温度制御を行うヒータ制御装置と、加熱室の温度並びに加熱対象物の温度を監視する温度計測器と、温度計測器のデータから過熱蒸気発生器と高周波誘導加熱器を制御する温度制御装置と、を更に備えることに特徴を有する。
【００１２】
上記目的を達成するための第２の発明に係る加熱装置は、前記加熱制御装置にて、前記過熱蒸気発生器、前記高周波誘導加熱器、前記ヒータ制御装置、前記排気装置の各動作パラメータ設定及び動作指令を行う事が可能であり、前記温度測定器からの温度入力の保存及び温度入力データから記高周波誘導加熱器、前記ヒータ制御装置、前記排気装置へのフィードバック制御を行う機能を有する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための第３の発明に係る加熱装置は、前記加熱室内を、前記過熱蒸気発生器からの過熱蒸気を供給する前に前記ヒータ制御装置にて予め加熱しておくことにより冷えた前記加熱内に前記過熱蒸気が当たることにより結露することを防ぐことが可能であることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するための第４の発明に係る加熱装置は、前記高周波誘導加熱器の冷却水が流れている前記コイルと前記加熱室外から搬入されて、冷えている加熱対象物に直接前記過熱蒸気発生器からの前記過熱蒸気が直接当たることにより結露することを防ぐために過熱蒸気シールドを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するための第５の発明に係る加熱装置は、前記加熱室内を前記過熱蒸気器からの過熱蒸気により低酸素状態にすることで、窒素等の不活性ガスを供給することなく加熱対象物の酸化を防ぐことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するための第６の発明に係る加熱装置は、加熱対象物を前記高周波誘導器の前記コイルにより直接急速加熱することで連続炉のような構造を不要とすることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するための第７の発明に係る加熱装置は、前記過熱蒸気シールドは、前記高周波加熱による磁界の影響を受けない材質、セラミックス、フェライト等で作られていることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するための第８の発明に係る加熱装置は、前記加熱室の下部に前記過熱蒸気発生器からの前記過熱蒸気の供給口を備え、前記加熱室の上部に前記排気装置の排気口を備える構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の加熱装置によれば、従来の２０ｍを越えるような長大な連続炉を必要とせず、不活性ガス供給源を不要として付帯設備の軽減と窒素漏れを抑制することが可能で、かつ、コンパクトな加熱装置を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の加熱装置の模式図
【図２】本発明の実施の加熱装置の過熱蒸気シールドの形態１の形態図
【図３】本発明の実施の加熱装置の過熱蒸気シールドの形態２の形態図
【図４】本発明の実施の加熱装置の過熱蒸気シールドの形態３の形態図
【図５】本発明の実施の加熱装置の過熱蒸気シールドの形態４の形態図
【図６】特許文献１に記載された従来の加熱装置を示す図
【図７】特許文献２に記載された従来の加熱装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１は、本発明の実施の加熱装置の構成図である。はじめに、本発明に係る加熱装置の構成について説明する。
【００２３】
本発明に係る加熱装置は、加熱室１００と、加熱室１００の中に加熱対象物１０１を保持するワーク保持台１０３と、加熱対象物１０１とワーク保持台１０３を囲うように配置される高周波誘導加熱のコイル１０５と、コイル１０５の外側に配設される過熱蒸気シールド１０２と、加熱室１００の壁面に配置されるヒータ１１０と、から構成される。
【００２４】
このとき、加熱室１００の下部には過熱蒸気供給口１１２が設けられ、加熱室１００の上部には排気口１１３が配置されている。その他、本発明に係る加熱装置は、ワーク保持台１０３上には加熱対象物１０１近傍の温度を測定する温度測定子１０４と、コイル１０５と電気的に接続される高周波誘導加熱器１０６と、ヒータ１１０を制御するヒータ制御装置１０９と、過熱蒸気発生器１０７と、排気装置１０８と、加熱室１００の室内温度を測定している温度測定子１１４と、温度計測器１２０と、加熱制御装置１１１が設けられる。
【００２５】
図１において、加熱室１００の中に、加熱対象物１０１はワーク保持台１０３上に配置できるようになっており、ワーク保持台１０３上には温度測定子１０４が配置されている。そして、加熱対象物１０１とワーク保持台１０３を囲うように高周波誘導加熱のコイル１０５が配置されており、その外側に過熱蒸気シールド１０２が配置されている。コイル１０５の先には高周波誘導加熱器１０６が接続されており、コイル１０５には高周波誘導電流とコイル１０５の内部には冷却用の冷却水が流れている。加熱室１００の壁面にはヒータ１１０が配置され、ヒータ制御装置１０９により温度制御される。
【００２６】
また、加熱室１００の下部には過熱蒸気供給口１１２が配置され過熱蒸気発生器１０７が接続されており、加熱室１００の上部には排気口１１３が配置され、排気装置１０８が接続されている。ワーク保持台１０３上に配置されている温度測定子１０４、加熱室１００の室内温度を測定している温度測定子１１４は温度計測器１２０に接続されおり、温度計測器１２０が温度情報を入力している。
【００２７】
高周波誘導加熱器１０６、過熱蒸気発生器１０７、排気装置１０８、ヒータ制御装置１０９、温度計測器１２０は加熱制御装置１１１に接続され、これらの機器の各動作パラメータ設定及び動作指令を行う事が可能であり、温度測定器１２０からの温度入力データから高周波誘導加熱器１０６、過熱蒸気発生器１０７、排気装置１０８、ヒータ制御装置１０９へのフィードバック制御を行うことができる。
【００２８】
次に本発明に係る加熱装置での加熱の手順及び動作内容にについて、図１を参照しながら説明する。
【００２９】
まず、加熱制御装置１１１にて、加熱室１００のヒータ１１０での加熱温度、過熱蒸気発生器１０７の過熱蒸気温度と過熱蒸気供給量及び供給タイミング、高周波誘導加熱器１０６の誘導加熱タイミングと加熱時間及び電流出力設定、排気装置１０８の排気タイミングと排気時間の設定を行う。
【００３０】
この時、ヒータの設定温度及び過熱蒸気の設定温度はアルミニウムのろう材の融点である６０５℃±１０℃に設定を行う。
【００３１】
その後、加熱対象物１０１をコイル１０５からの誘導加熱による磁界の影響を受けない材質、例えば、セラミックス、フェライト等で作られているワーク保持台１０３の上に設置して、加熱スタートの指示を加熱制御装置１１１から行う。すると、加熱制御装置１１１から過熱蒸気発生器１０７からの過熱蒸気と加熱室１００の炉壁との温度差で結露して酸化条件を作り出さないために、まず、ヒータ制御装置１０９に指令を行い、加熱室１００の室内温度が設定温度となるまで加熱を行い、設定温度での温度維持を行う。
【００３２】
ヒータ１１０で加熱室を加熱後、加熱制御装置１１１から過熱蒸気発生器１０７と排気装置１０８へ指令を行い、過熱蒸気発生器１０７は過熱蒸気供給口１１２より加熱室１００へ過熱蒸気の供給と排気口１１３からの排気を行い、加熱室１００の室内の酸素濃度を低下させる。この時、アルミニウムのろう付けを行うには酸素濃度を３０ｐｐｍ以下にする必要がある。この過熱蒸気を供給する際に高周波誘導加熱のコイル１０５に直接当たると、コイル１０５にはコイル冷却用の冷却水が流れており、コイルに結露が発生し酸化条件を作り出してしまうので、これを過熱蒸気シールド１０２にてコイル１０５に過熱蒸気が当たることを防ぐ。
【００３３】
この過熱蒸気シールド１０２はコイル１０５からの誘導加熱による磁界の影響を受けない材質、セラミックス、フェライト等で作られている。十分に過熱蒸気にて加熱室１００の室内の酸素濃度を下げ、合わせて加熱室１００の室内の温度を高めた後、加熱制御装置１１１から高周波誘導加熱器１０６に指令を行い、コイル１０５からの誘導加熱により、加熱対象物へ直接加熱を行う。
【００３４】
以上のように、本発明に係る加熱装置によれば、コンパクトで窒素等の不活性ガスを不要とした加熱装置を提供することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態において、加熱室の加熱にヒータ制御装置１０９及びヒータ１１０と設けたが、代わりに高周波誘導加熱器を配置して、コイルにより加熱室を加熱して良い。
【００３６】
（過熱蒸気シールドの形態１）
図２は、本発明の係る加熱装置の実施の形態１の過熱蒸気シールドの形状模式図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３７】
図２において、過熱蒸気シールド１０２の側面はＡ矢指図のように格子状もしくはパンチングメタル２０１となっており、側面から過熱蒸気を取り込めるような構造をしている。
【００３８】
（過熱蒸気シールドの形態２）
図３は、本発明の係る加熱装置の実施の形態２の過熱蒸気シールドの形状模式図である。図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３９】
図３において、過熱蒸気シールド１０２の側面はＡ矢指図のようにルーバー３０１となっており、側面から過熱蒸気を取り込めるような構造をしている。
【００４０】
なお、過熱蒸気シールドの形態２は過熱蒸気シールドの形態１よりも、積極的に過熱蒸気の熱で加熱対象物１０１を加熱する場合には優れている。
【００４１】
（過熱蒸気シールドの形態３）
図４は、本発明の係る加熱装置の実施の形態２の過熱蒸気シールドの形状模式図である。図４において、図１及び図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４２】
図４において、過熱蒸気シールド１０２の底面は逆四角錐のような形状をしており、過熱蒸気供給口１１２からの過熱蒸気を排気口１１３に向けて流れやすい構造としており、過熱蒸気シールド１０２の側面はＡ矢指図のように格子状もしくはパンチングメタル２０１のような構造となっており、側面から過熱蒸気を取り込めるような構造をしている。
【００４３】
なお、過熱蒸気シールドの形態３は過熱蒸気シールドの形態１、形態２よりも、過熱蒸気供給口１１２から排気口１１３へ過熱蒸気を効率よく流す場合には優れている。
【００４４】
（過熱蒸気シールドの形態４）
図５は、本発明の係る加熱装置の実施の形態２の過熱蒸気シールドの形状模式図である。図５において、図１及び図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４５】
図５において、過熱蒸気シールド１０２の底面は逆四角錐のような形状をしており、過熱蒸気供給口１１２からの過熱蒸気を排気口１１３に向けて流れやすい構造としており、過熱蒸気シールド１０２の側面はＡ矢指図のようにルーバー３０１のような構造となっており、側面から過熱蒸気を取り込めるような構造をしている。
【００４６】
なお、過熱蒸気シールドの形態４は過熱蒸気シールドの形態１、形態２よりも、過熱蒸気供給口１１２から排気口１１３へ過熱蒸気を効率よく流す場合には優れており、過熱蒸気シールドの形態１よりも、積極的に過熱蒸気の熱で加熱対象物１０１を加熱する場合には優れている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の加熱装置は、コンパクトで窒素等の不活性ガスを不要とした加熱機能を有し、自動車用ラジエターやエアコン用コンデンサといったアルミニウム製の熱交換器等の製造の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１００  加熱室
１０１  加熱対象物
１０２  過熱蒸気シールド
１０３  ワーク保持台
１０４  温度測定子
１０５  コイル
１０６  高周波誘導加熱器
１０７  過熱蒸気発生器
１０８  排気装置
１０９  ヒータ制御装置
１１０  ヒータ
１１１  加熱制御装置
１１２  過熱蒸気供給口
１１３  排気口
１１４  温度測定子
２０１  格子状もしくはパンチングメタル
３０１  ルーバー
【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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