(57)【要約】【課題】熱損失を低減でき、触媒装置内で触媒通過後の窒素ガス温度を低下させることができる触媒装置を提供する。【解決手段】触媒装置２００は、ケース２０５内に設けられた筒状の触媒収納体２０４と、触媒収納体２０４の周囲を取り囲むように設けられた筒状の隔壁２０３とを有する。隔壁２０３の内周面は、触媒収納体２０４の外周面に対向するように設けられている。隔壁２０３の外周面は、ケース２０５の内周面に対向するように設けられている。触媒収納体２０４の外周面と隔壁２０３の内周面との間に形成された空間は、第１のガス流通路２０７となる。隔壁２０３の外周面とケース２０５の内周面との間に形成された空間は、第２のガス流通路２０８となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を含む窒素ガスに対して可燃性ガスが混合された混合ガスを、触媒で燃焼させ酸素を除去する触媒装置であって、
上記触媒を収納する触媒収納体と、
上記触媒収納体の外周面に対向する内周面を有する第１の隔壁と、
上記第１の隔壁の外周面と対向する内周面を有し、その外周面が外気と接する第２の隔壁と、
上記触媒収納体内の上記触媒に通すガスを加熱するヒータとを備え、
上記触媒収納体の外周面と上記第１の隔壁の内周面とにより第１の空間が形成され
上記第１の隔壁の外周面と上記第２の隔壁の内周面とにより第２の空間が形成され、
外部から導入された上記混合ガスが、上記第１の空間を流通し、上記ヒータにより加熱後、上記触媒収納体に流入し、
上記触媒収納体に流入したガスが、上記触媒を流通した後、上記第２の空間に流入し、
上記第２の空間に流入したガスが、上記第２の空間を流通した後、外部に流出する触媒装置。
【請求項２】
上記ヒータの温度を制御する温度制御部を備える請求項１記載の触媒装置。
【請求項３】
上記酸素を含む窒素ガスは、窒素分離膜を通して得られたものである請求項１記載の触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高純度窒素ガスを供給する窒素ガス発生装置に用いる触媒装置に関する、
【背景技術】
【０００２】
はんだ付け方法として、浸漬はんだ付け法、リフローはんだ付け法が知られている。何れの方法の場合でも、不活性の窒素ガス（Ｎ2ガス）の雰囲気中ではんだ付けを行うことによって、酸化が抑制され、はんだ不良を減少させることができ、はんだ付けの品質を向上することができる等の効果がある。例えばリフロー装置の炉体内に窒素ガスを供給する装置が下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８３７０５号公報
【０００４】
図１は、リフロー装置の一例の概略的構成を示す。プリント配線基板の両面に表面実装用電子部品が搭載された被加熱物が搬送コンベヤの上に置かれ、搬入口７１からリフロー装置の炉体内に搬入される。搬送コンベヤが所定速度で矢印方向（図１に向かって左から右方向）へ被加熱物を搬送し、被加熱物が搬出口７２から取り出される。
【０００５】
搬入口７１から搬出口７２に至る搬送経路に沿って、リフロー炉が例えば９個のゾーンＺ１からＺ９に順次分割され、これらのゾーンＺ１〜Ｚ９がインライン状に配列されている。入り口側から７個のゾーンＺ１〜Ｚ７が加熱ゾーンであり、出口側の２個のゾーンＺ８およびＺ９が冷却ゾーンである。冷却ゾーンＺ８およびＺ９に関連して強制冷却ユニット７３が設けられている。各加熱ゾーンには、加熱のために上部炉体７４および下部炉体７５が対向して設けられ、対向間隙を被加熱物が搬送される。上部炉体７４および下部炉体７５は、被加熱物に対して熱風（熱せられた雰囲気ガス）を噴出して被加熱物を加熱する。複数のゾーンＺ１〜Ｚ９がリフロー時の温度プロファイルにしたがって被加熱物の温度を制御する。
【０００６】
上部炉体７４は、例えばターボファンの構成の送風機と、ヒータと、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）とを有し、パネルの小孔を通過した熱風が被加熱物に対して上側から吹きつけられる。下部炉体７５も上部炉体７４と同様の構成を有し、パネルの小孔を通過した熱風が被加熱物に対して下側から吹きつけられる。
【０００７】
窒素ガス発生装置７６が設けられ、窒素ガスが配管７７を通じてリフロー装置の例えば出口側に配置された噴射管７８からリフロー装置内に噴射される。噴射管７８の位置は、出口側以外の場所に設けても良い。リフロー装置内に噴射された窒素ガスが炉体内を通って入り口側および出口側の通路を通じて炉外に流出される。
【０００８】
特許文献１の窒素ガス発生装置７６では、窒素をリフロー装置に供給するにあたって、膜分離窒素発生装置で分離した比較的低純度の窒素ガスの酸素濃度を低下させるために、窒素ガスに水素を除く常温で気体または液体の可燃性物質を添加した後、触媒装置に通して、低純度の窒素ガスが含有する酸素を除去する。
【０００９】
触媒装置は、円筒状容器内に触媒が収納され、窒素ガスと可燃性ガスの混合気体が触媒を通過する。触媒装置は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属を使用したものである。予め、外部の予熱器によって加熱された窒素ガスが、ヒータによって加熱されて触媒を通過することによって、可燃性物質と窒素ガスに含まれている酸素とが触媒燃焼し、触媒装置から取り出される窒素ガスの酸素濃度がより低いものとされる。触媒通過後の窒素ガスは、その反応熱によって高温になっているので、外部に設けられた熱交換器で原料窒素ガスとの熱交換により冷却された後、水分除去装置で水分が除去され、リフロー装置にガスが供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
可燃性ガスを触媒で燃焼させるには、触媒温度を１５０℃以上にしなければ反応率が低くなるため、触媒通過後の窒素ガスは１５０℃以上の高温状態である。しかしながら、高温状態の窒素ガスをそのまま排出すると、下流に位置する空圧機器、配管材料の耐熱温度を越えてしまう問題があった。
【００１１】
特許文献１に記載された触媒装置では、触媒装置通過前のガスの予熱を外部に設けた予熱器で行っているので、ガスが予熱器から触媒装置に流入する前に冷却され、熱が損失してしまう。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、熱損失を低減でき、触媒装置内で触媒通過後の窒素ガス温度を低下させることができる触媒装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、この発明は、
酸素を含む窒素ガスに対して可燃性ガスが混合された混合ガスを、触媒で燃焼させ酸素を除去する触媒装置であって、
触媒を収納する触媒収納体と、
触媒収納体の外周面に対向する内周面を有する第１の隔壁と、
第１の隔壁の外周面と対向する内周面を有し、その外周面が外気と接する第２の隔壁と、
触媒収納体内の触媒に通すガスを加熱するヒータとを備え、
触媒収納体の外周面と第１の隔壁の内周面とにより第１の空間が形成され
第１の隔壁の外周面と第２の隔壁の内周面とにより第２の空間が形成され、
混合ガスが、第１の空間を流通した後、触媒収納体に流入し、
触媒収納体に流入したガスが、触媒を流通した後、第２の空間に流入し、
第２の空間に流入したガスが、第２の空間を流通した後、外部に流出する触媒装置である。
【００１４】
この発明では、熱交換により、熱損失を低減でき、触媒通過後のガスの温度を触媒装置内で低下させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、熱損失を低減でき、触媒通過後のガスの温度を触媒装置内で低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、この発明の一実施の形態による触媒装置の構成について説明する。図２は、この発明の一実施の形態による触媒装置の構成を示す断面図である。
【００１７】
図２に示す触媒装置２００は、膜分離窒素発生装置で分離した比較的低純度の窒素ガスの酸素濃度を低下させるために、酸素を含む窒素ガスに可燃性ガスを混合させたものを、触媒で燃焼させるものである。
【００１８】
触媒装置２００は、ケース２０５内に設けられた筒状の触媒収納体２０４と、触媒収納体２０４の周囲を取り囲むように設けられた筒状の隔壁２０３とを有する。
【００１９】
触媒収納体２０４には、触媒２０２が担持されている。触媒２０２は、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属を使用したものである。触媒２０２を通過することによって、可燃性物質と窒素ガスに含まれている酸素とが触媒燃焼し、触媒装置２００から取り出される窒素ガスの酸素濃度が、より低いものとされる。
【００２０】
隔壁２０３の内周面は、触媒収納体２０４の外周面に対向するように設けられている。隔壁２０３の外周面は、ケース２０５の内周面に対向するように設けられている。触媒収納体２０４の外周面と隔壁２０３の内周面との間に形成された空間は、第１のガス流通路２０７となる。隔壁２０３の外周面とケース２０５の内周面との間に形成された空間は、第２のガス流通路２０８となる。
【００２１】
触媒装置２００において、ガス導入口２０１から導入されたガスは、図２中の矢印Ａ〜Ｆの示す順のように、ガス導入口２０１→第１のガス流通路２０７→ヒータ２０６→触媒収納体２０４→第２のガス流通路２０８→ガス導出口２０９の経路で流通する。
【００２２】
第１のガス流通路２０７を流通するガスは、触媒２０２と触媒収納体２０４を介して熱交換を行い、温度が上昇する。同時に、第１のガス流通路２０７を流通するガスは、第２のガス流通路２０８を流通する触媒通過後の高温のガスとも隔壁２０３を介して熱交換を行い、第２のガス流通路２０８を流通するガスの温度を低下させる。
【００２３】
ヒータ２０６によって、ガスが所定の温度に加熱された後、触媒収納体２０４を通過することによって、可燃性ガスと窒素ガスに含まれる酸素とが触媒燃焼される。触媒収納体２０４通過後のガスは、例えば１５０℃以上の高温となっており、第２のガス流通路２０８に流入する。ガスの温度制御のために、温度検出用の例えば熱電対などの温度センサ２１２と温度センサ２１２の検出信号が供給され、ヒータ２０６の供給電力を制御する温度制御部１１６とが設けられている。
【００２４】
第２のガス流通路２０８を流通するガスは、ケース２０５の外部とケース２０５の外壁を介しての熱交換および第１のガス流通路２０７を流通するガスと隔壁２０３を介しての熱交換により、温度が例えば８０℃以下ぐらいまで低下する。第２のガス流通路２０８を通過後、温度低下したガスが、ガス導出口２０９から導出される。
【００２５】
すなわち、触媒装置２００のガス経路において、ガス温度は、以下のように変化する。ガス導入口２０１→第１のガス流通路２０７（温度上昇（予熱））→ヒータ２０６（温度上昇）→触媒収納体２０４→第２のガス流通路２０８（温度低下）→ガス導出口２０９。
【００２６】
この発明の一実施形態による触媒装置２００では、触媒装置２００内で、触媒通過後の高温のガスの温度を、熱交換により低下させることができる。これにより、触媒通過後のガス温度を、下流に位置する空圧機器、配管材料の耐熱温度より、低くすることができる。また、ケース２０５内のガス流通経路を層状に構成することによって、熱交換によってガス温度を上昇（予熱）または低下させることができ、これにより、熱損失の少ない触媒装置を実現できる。
【００２７】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばこの発明は、はんだ付け装置以外の装置に対して窒素ガスを供給する場合に対して適用することができる。また、触媒収納体の形状や隔壁の形状は、上述した例に限定されるものではない。さらに例えば、複数の隔壁を設けて、ガス流通路を３層以上にしてもよい。さらに、例えば、ケースに放熱フィンを設けるような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明を適用できるリフロー装置の概略を示す略線図である。
【図２】この発明の一実施形態による触媒装置の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１６・・・温度制御部
２００・・・触媒装置
２０１・・・ガス導入口
２０２・・・触媒
２０３・・・隔壁
２０４・・・触媒収納体
２０５・・・ケース
２０６・・・ヒータ
２０７・・・ガス流通路
２０８・・・ガス流通路
２０９・・・ガス導出口
２１２・・・温度センサ
【図１】
2009242123.tif 000003
【図２】
2009242123.tif 000004