JPH05141870A - 連続炉内残存酸素量の低濃度保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉内の酸素濃度値を自動的に低減させ、運転
条件に応じて連続炉が安定して良好な加熱処理を行える
方法を提供することを目的とする。 【構成】 トンネル形状の連続炉１１において、炉１０
０内の酸素濃度を検知する炉内酸素濃度計３１と、炉１
００内にイナートガスを吹き込む吹込手段３１０と、炉
内酸素濃度計３１からの信号を入力すると共に吹込手段
３１０に指示信号を出力するコントロールユニット３４
と、炉１００内で被処理材を熱処理する加熱処理手段３
３０とを備え、コントロールユニット３４は、予め設定
された上限酸素濃度定数値であることを判断する酸素濃
度判定手段３５１と、予め設定された運転時間定数及び
ガス流量定数を基に吹込手段３１０を作動させ、炉１０
０内へのイナートガス供給量を制御するガス供給制御手
段３５２とを有し、炉内を設定された上限酸素濃度値以
下に保持する連続炉内残存酸素量の低濃度保持装置とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱処理手段を有する連
続炉に係り、特に炉内の酸素濃度値を自動的に制御する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子部品等の加熱処理工程を行う
手段として、加熱処理手段を有するトンネル形状の加熱
室内に、ベルトコンベヤ等の搬送装置を備え、加熱室の
一端部側から他端部側へ被処理材を順次搬送し、熱処理
を行う連続炉が知られている。

【０００３】また、このような連続炉の入口部と出口部
にシャッターを形成し、電子部品等の被処理材を、連続
炉内に搬入するときと連続炉１１外へ搬出するときにの
み前記シャッターを開放し、外気中の酸素が炉内に漏入
しないようにする連続炉が考えられる。さらに、連続炉
の入口部と出口部にガスカーテンを形成し、酸素を炉内
に漏入させない連続炉が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の連続炉では、被処理材の炉内への入口である一端部
と、出口である他端部が常時開口された構造となってい
るため、この開口された両端部から外気が漏入すること
により炉内の酸素濃度が上昇するため、連続炉の運転管
理が非常に困難なものとなってしまう。

【０００５】また、入口部と出口部にシャッターを形成
した連続炉では、被処理材の搬入及び搬出時にはシャッ
ターを開放するため、このシャッターの開放時に連続路
内に外気が流入してしまう。

【０００６】さらに、入口部と出口部にガスカーテンを
形成した連続炉では、完全に炉内への外気の漏入を防止
することができるものではなく、被処理材に不良品が発
生する虞れがある。

【０００７】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、炉内の酸素濃度値を自動的に低減させ、安定して良
好な加熱処理を行える連続炉装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の連続炉内残存酸素量の低濃度保持装置は、
トンネル形状に形成され、トンネルに沿って搬送コンベ
ヤ３８を敷設した連続炉１１において、炉１００内の酸
素濃度を検知する炉内酸素濃度計３１と、炉１００内に
イナートガスを吹き込む吹込手段３１０と、前記炉内酸
素濃度計３１からの信号を入力すると共に前記吹込手段
３１０に指示信号を出力するコントロールユニット３４
と、炉１００内で被処理材を熱処理する加熱処理手段３
３０とを備えた構造とした。

【０００９】ここで、前記コントロールユニット３４
は、前記炉内酸素濃度計３１からの信号を受け、その信
号から炉内酸素濃度が予め設定された上限酸素濃度定数
値であることを判断する酸素濃度判定手段３５１と、予
め設定された運転時間定数及びガス流量定数を基に前記
吹込手段３１０を作動させ炉１００内へのイナートガス
供給量を制御するガス供給制御手段３５２とを有する。

【００１０】そして、前記酸素濃度判定手段３５１によ
り、炉内酸素濃度が前記上限酸素濃度に達したと判断し
たとき、前記ガス供給制御手段３５２により、イナート
ガスの供給量を制御し、好ましくは、供給すべきガス流
量を段階的に増量し、炉１００内のイナートガス値を上
昇させ、炉１００内を設定された上限酸素濃度値以下に
保持する。

【００１１】本発明においては、前記炉１００内の複数
箇所から炉内雰囲気を採取する採取管１３１が複数設け
られ、各採取管１３１は切換弁３６を介して選択的に前
記炉内酸素濃度計３１に接続する手段を採用したり、ま
た、炉１００内を複数のゾーンに分割した連続炉内残存
酸素量の低濃度保持装置としてもよい。

【００１２】また、コントロールユニット３４に設定さ
れる上限酸素濃度定数と吹込手段３１０の運転時間定数
は、何れの定数も被処理材の種類や加熱処理工程の態様
等による連続炉１１の運転条件に応じて変更され、この
ような種々の運転条件に対して、それぞれ適切なイナー
トガスの供給が行える連続炉内残存酸素量の低濃度保持
装置としてもよい。

【００１３】

【作用】炉１００内の酸素濃度を検知する炉内酸素濃度
計３１は、コントロールユニット３４からの指示により
作動される切換弁３６を介して、炉１００内の複数箇所
から採取管１３１を経て採取した雰囲気の酸素濃度を測
定し、この酸素濃度情報をコントロールユニット３４に
出力する。そして、コントロールユニット３４は、酸素
濃度判定手段３５１により炉１００内が予め設定された
上限酸素濃度値となっていることを判断すると、コント
ロールユニット３４内に予め設定されたガス運転時間定
数とガス流量定数を読みだし、ガス供給制御手段３５２
は、これらの定数に基づき、炉１００内にイナートガス
を供給する吹込手段３１０を作動させる。

【００１４】この制御により、例えば、通常運転である
一定量のイナートガスを炉１００内に供給する運転か
ら、一定時間毎にイナートガスの供給量を段階的に増量
する運転に移行し、炉１００内のイナートガス値を上昇
させる。そして、イナートガスの増量運転が終了した後
は、再び前記通常運転に復帰する。

【００１５】そして、コントロールユニット３４に予め
記憶させる上限酸素濃度定数と吹込手段の運転時間定数
は何れもパラメーター可変としてあるため、被処理材で
ある電子部品等の種類や加熱処理工程の態様を基に決定
される連続炉１１の運転条件に応じて、吹込手段３１０
の開始条件や運転時間等の作動条件を変更させ、炉１０
０内のイナートガスを適正に増量させる。

【００１６】また、連続炉１１の運転中、複数のゾーン
に分割されている炉１００内は、加熱源である複数のヒ
ータを適宜制御することにより、最適な炉内温度分布を
得る。

【００１７】このように最適な温度分布に保持される炉
１００内を、搬送コンベヤ３８に載置された被処理材
は、徐々に入口部２２側から出口部２３側へ搬送されな
がら熱処理される。

【００１８】以上のように、コントロールユニット３４
が吹込手段３１０を作動させ、炉１００内のイナートガ
スを増量させることにより、炉内雰囲気の酸素濃度値を
自動的に低減させ、被処理材を良好な状態で熱処理させ
る。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図３に基づいて
説明する。図１は本発明の一実施例を示す炉内残存酸素
濃度の自動低減装置を用いた連続炉１１の構成図であ
る。

【００２０】本実施例の連続炉１１は、トンネル形状を
した炉１００と、炉１００内を加熱する加熱処理手段３
３０と、被処理材を処理工程に沿って移動させる搬送コ
ンベヤ３８と、炉１００内の酸素濃度を検出する検出手
段３４１と、炉１００内にイナートガスである窒素ガス
を供給する吹込手段３１０と、この吹込手段３１０を作
動させるコントロールユニット３４とを備えている。

【００２１】炉１００内には流気ファンが備えられ、炉
１００の各ゾーンの温度分布の均一化を図っている。そ
して、炉１００の一端部側には炉１００外と連通して被
処理材を連続炉１１内に搬入する入口部２２が形成さ
れ、他端部側には同様に炉１００外と連通して被処理材
を連続炉１１外に搬出する出口部２３が形成されてい
る。

【００２２】加熱処理手段３３０は、熱発生源であるヒ
ータとこのヒータを制御する調節装置とを備えている。
被処理材を処理工程に沿って移動させる搬送コンベヤ３
８は、連続炉１１の前記入口部２２から前記出口部２３
に亘って据え付けられている。

【００２３】そして、図２は被処理材が搬送手段３８に
よって炉１００内を入口部２２側から出口部２３側へ移
動する時間ｔ_n 毎の、被処理材が位置するゾーンにおけ
る炉内温度を示す図である。すなわち、炉１００の両端
部側は、その他の中央部に比して低温に保持された状態
となっている。

【００２４】酸素濃度を検出する検出手段３４１は、図
１に示すように、炉１００内の複数箇所から炉内雰囲気
を採取し、この複数箇所の雰囲気を複数の採取管１３１
を経てマニホールドアクチュエータ３６において集合さ
せる。このマニホールドアクチュエータ３６は、採取管
１３１を開閉する常閉の切換弁を、採取管１３１と同数
備えている。

【００２５】そして、コントロールユニット３４からの
指令により、マニホールドアクチュエー３６の各切換弁
は適宜作動し、前記炉１００内の複数箇所から採取した
雰囲気を採取管１３２を介して炉内酸素濃度計３１へ送
り込み、この炉内酸素濃度計３１は炉１００内の酸素濃
度値を検出し、コントロールユニット３４に信号を出力
するようになっている。

【００２６】炉１００内に窒素ガスを供給する吹込手段
３１０は、窒素ガスを供給するための管路と、この管路
に介在し窒素ガスの流量を調節する弁装置とを備えてい
る。窒素ガスを供給する管路は、２系統に分かれて炉１
００と接続されている。

【００２７】すなわち、第１の系統は連続炉１１の通常
運転時に窒素ガスを炉内に供給するためのランニング系
であり、第２の系統は連続炉１１内の窒素ガスを増量す
るためのパージ系である。

【００２８】また、コントロールユニット３４は、メモ
リを備えたコンピューターを有しており、炉１００内の
酸素濃度を検出する前記検出手段３４１からの情報によ
り、炉内の酸素濃度が予め設定された上限酸素濃度であ
ることを判断する酸素濃度判定手段３５１と、炉１００
内に窒素ガスを供給する前記吹込手段３１０を作動させ
て、炉内にイナートガスを供給するガス供給制御手段３
５２とを備えている。

【００２９】本実施例の動作について説明する。まず、
連続炉１１の運転開始時の動作を説明する。連続炉１１
の運転開始時、初期段階においては、炉１００内の酸素
濃度が高いため、前記ガス管路の第２の系統であるパー
ジ系の制御弁を各々作動させ、炉１００内の窒素ガスの
急速な増量運転を行う（例えば、１時間あたり１２ｍ³
のガス供給量とする）。

【００３０】次に、連続炉１１の通常運転の動作を説明
する。通常運転時、炉１００内の酸素濃度を上昇させな
いために、前記ガス管路の第１の系統であるランニング
系の制御弁を各々作動させ、炉１００内に一定量の窒素
ガスを吹き込む運転をする（例えば１時間あたり３ｍ³
のガス供給量とする）。

【００３１】次に、通常運転中に炉１００内の酸素濃度
が予め設定した上限酸素濃度値に達した場合の動作を説
明する。通常運転中、炉内酸素濃度計３１が炉１００内
の上限酸素濃度値を検出すると、コントロールユニット
３４に出力された情報により、コントロールユニット３
４の酸素濃度判定手段３５１は予め設定された上限酸素
濃度値であることを判断し、ガス供給制御手段３５２は
前記ガス管路の第２の系統（パージ系）の制御弁を各々
シーケンス制御により作動させ、各段階に応じた吹込手
段３１０の運転時間定数とガス流量定数に基づき、炉１
００内への窒素ガス供給量を段階的に増量させる。

【００３２】すなわち、一定時間パージ系の窒素ガス吹
込手段３１０を一定のガス流量で作動させた後、さらに
一定時間パージ系の窒素ガス吹込手段３１０をさらに多
量のガス流量で作動させる。例えば、通常運転中はラン
ニング系のガス吹込手段３１０により１時間あたり３ｍ
³ であった窒素ガスの供給量を、上限酸素濃度値を検出
した場合は、パージ系のガス吹込手段３１０により、第
１段階として１時間あたり６ｍ³ のガス供給量とし、第
２段階として１時間あたり９ｍ³ のガス供給量とする。

【００３３】また、コントロールユニット３４のシーケ
ンス制御によるガス供給は、上限酸素濃度定数及びパー
ジ系ガス吹込手段３１０の運転時間定数を、各々連続炉
１１の運転条件に応じて変更させるパラメータ可変と
し、被処理材の種類等による連続炉１１の運転条件に応
じた適正な窒素ガスの供給が行えるように作動する。

【００３４】そして、これらの連続炉１１の通常及びガ
ス増量運転中、電子部品等の被処理材は搬送コンベヤ３
８により炉１００内の入口部２２側から出口部２３側へ
徐々に搬送され、被処理材は炉１００内の各ゾーンの温
度分布に基づき熱処理される。

【００３５】次に、図３に基づきコントロール３４にお
ける処理フローを説明する。連続炉１１の通常運転時、
マニホールドアクチュエータ３６の切換弁を作動させ、
炉１００内の複数箇所からの雰囲気を炉内酸素濃度計３
１に取入れ、炉内酸素濃度計３１から酸素濃度情報が入
力され、炉１００内の酸素濃度値ｑを算出する（２０
１，２０２）。そして、予め記憶された上限酸素濃度定
数Ｑ₁を読みだし、実際の炉内酸素濃度値ｑが上限酸素
濃度定数Ｑ₁ 以上であるか否かを酸素濃度判定手段３５
１が判断する（２０３）。炉内酸素濃度値ｑが上限酸素
濃度定数Ｑ₁ より低い値の場合は通常運転を続行し、酸
素濃度値ｑが上限酸素濃度定数Ｑ ₁ 以上の値の場合は炉
１００内の窒素ガスを増量させるガス増量運転の第１段
階の指示信号を出力する（２０４）。ここで、パージ系
の各制御弁はガス供給制御手段３５２からの指示によ
り、ガス増量運転第１段階のガス流量（例えば１時間あ
たり６ｍ³ ）となるようにガスの供給を制御する。

【００３６】そして、ガス増量運転の第１段階を開始し
てから経過した時間ｔ₁ が、ガス増量運転の第１段階に
おける時間定数Ｔ₁ に達したか否かを判断する（２０
５）。時間ｔ₁ が時間定数Ｔ₁に達していない場合は、
ガス増量運転の第１段階を継続し（２０４）、時間ｔ₁
が時間定数Ｔ₁ と等しくなったときは、ガス増量運転の
第２段階の指示信号を出力する。ここで、パージ系の各
制御弁はガス供給制御手段３５２からの指示により、ガ
ス増量運転第２段階のガス流量（例えば１時間あたり９
ｍ³ ）となるようにガスの供給を制御する。

【００３７】次に、ガス増量運転の第２段階を開始して
から経過した時間ｔ₂ が、ガス増量運転の第２段階にお
ける時間定数Ｔ₂ に達したか否かを判断する（２０
７）。時間ｔ₂ が時間定数Ｔ₂ に達していない場合は、
ガス増量運転の第２段階を継続し（２０６）、時間ｔ₂
が時間定数Ｔ₂ と等しくなったときは、通常運転の指示
信号を出力し、ガス吹込手段３１０は通常運転に復帰す
る（２０８）。

【００３８】前記炉内酸素濃度値ｑは、炉内酸素濃度計
３１で演算し、コントロールユニット３４に出力して得
てもよい。以上のように本実施例の連続炉内残存酸素量
の低濃度保持装置では、炉１００内が設定された上限酸
素濃度となると、コントロールユニット３４が吹込手段
３１０の各制御弁にシーケンス制御による指示信号を出
力し、炉１００内への窒素ガス供給量を段階的に増量さ
せ、炉１００内の酸素濃度値を自動的に低減させられ
る。

【００３９】また、上限酸素濃度定数と吹込手段３１０
の運転時間定数がパラメーター可変としてあるため、被
処理材の種類や加熱処理工程の条件に応じて、上限酸素
濃度定数と運転時間定数が適宜変更され適切な窒素ガス
の供給が行え、炉１００内を良好な酸素濃度とすること
ができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の連続炉残存酸素量の低濃度保持
装置は、炉内の雰囲気が上限酸素濃度となった場合、連
続炉の運転条件に応じて自動的に炉内の酸素濃度を低減
させられ、連続炉が安定して良好な加熱処理を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である連続炉残存酸素量の低
濃度保持方法を施した連続炉の構成図。

【図２】実施例の炉内温度分布を示す図

【図３】実施例のコントロールユニットにおける処理フ
ローを示す図。

【符号の説明】

１１・・連続炉 ２２・・入口部 ２３・・出口部 ３１・・炉内酸素濃度計 ３４・・コントロールユニット ３６・・マニホールドアクチュエータ ３８・・搬送コンベヤ １００・・炉 １３１・・採取管 １３２・・採取管 ３１０・・吹込手段 ３３０・・加熱処理手段 ３４１・・検出手段 ３５１・・酸素濃度判定手段 ３５２・・ガス供給制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル形状に形成され、トンネルに沿
   って搬送コンベヤを敷設した連続炉において、 炉内の酸素濃度を検知する炉内酸素濃度計と、炉内にイ
   ナートガスを吹き込む吹込手段と、前記炉内酸素濃度計
   からの信号を入力すると共に前記吹込手段に指示信号を
   出力するコントロールユニットと、炉内で被処理材を熱
   処理する加熱処理手段とを備え、 前記コントロールユニットは、前記炉内酸素濃度計から
   の信号を受け、その信号から炉内酸素濃度が予め設定さ
   れた上限酸素濃度定数値であることを判断する酸素濃度
   判定手段と、 予め設定された運転時間定数及びガス流量定数を基に前
   記吹込手段を作動させ、炉内へのイナートガス供給量を
   制御するガス供給制御手段とを有し、 前記酸素濃度判定手段により、炉内酸素濃度が前記上限
   酸素濃度に達したと判断したとき、前記ガス供給制御手
   段により、炉内にイナートガスを供給し、炉内を設定さ
   れた上限酸素濃度値以下に保持することを特徴とする連
   続炉内残存酸素量の低濃度保持装置。
2. 【請求項２】 炉内の複数箇所から炉内雰囲気を採取す
   る採取管が複数設けられ、各採取管は切換弁を介して選
   択的に前記炉内酸素濃度計に接続されていることを特徴
   とする前記請求項１記載の連続炉内残存酸素量の低濃度
   保持装置。
3. 【請求項３】 コントロールユニットに設定される上限
   酸素濃度定数と吹込手段の運転時間定数は、何れの定数
   も連続炉の運転条件に応じて変更されることを特徴とす
   る前記請求項１及び請求項２記載の連続炉内残存酸素量
   の低濃度保持装置。