JP2019195056A - 熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】ダクト再設置による操業中断の防止と共に、揮発性有機化合物等の汚染空気の流出を防止し、浄化された空気を室内に供給して、勤労者の健康問題を解決することができるリフローシステムを提供する。【解決手段】リフローシステムは、リフロー炉（10）から排出される汚染空気から高温の熱量を回収する熱交換器（110）、汚染空気をさらに冷却してフラックスを凝縮する凝縮器（120）、汚染空気をリアルタイムで浄化し、リフロー炉（10）の内部に再投入する第１空気浄化装置と、フローコンベア（20）の両側の入口部（30）及び出口部（40）から排出される汚染空気をリアルタイムで浄化し、室内に排出する第２空気浄化装置を含む浄化部とを含む。【選択図】図２
Description
本発明は、リフローシステムに関し、リフローシステムの中に
フラックスを凝縮させる凝縮器を含めて、熱交換器、ロール・ツー・ロール集塵装置及び空気浄化装置など、一体の装置を内蔵し、リフローで発生する高温の熱量を回収してリフロー炉の内部に再投入することにより、リフローのエネルギー消耗量、すなわち、電力消耗量を節減することができるし、大部分の工場のように狭小なスペースで作業動線が邪魔されないようにする熱回収装置と、空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステムに関するものである。
フラックスを凝縮させる凝縮器を含めて、熱交換器、ロール・ツー・ロール集塵装置及び空気浄化装置など、一体の装置を内蔵し、リフローで発生する高温の熱量を回収してリフロー炉の内部に再投入することにより、リフローのエネルギー消耗量、すなわち、電力消耗量を節減することができるし、大部分の工場のように狭小なスペースで作業動線が邪魔されないようにする熱回収装置と、空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステムに関するものである。
一般的に、表面実装技術（表面實裝技術、Surface Mount Technology、SMT）は、プリント回路基板（PCB）の表面に直接実装することができる表面実装部品（Surface Mounted Components、SMC）を電子回路に付着させる方法として、このような表面実装技術は、ソルダリング法で行われ、リフローソルダリング（Reflow Soldering）装備を使用する。リフロー装備でソルダリングの時に使用されるソルダペースト（Solder Paste）は、通常、75〜92 wt.％のソルダ合金粉末を含有しており、残りはバインダーとして樹脂（Rosin）、粘度増加剤及び潤滑剤などで構成されている。
従来のリフロー装備は、250℃程度の高温でリフローソルダリング作業の中に、樹脂から悪臭や揮発性有機化合物（VOCs）と一緒にフラックス（Flux、微細な粒子の液体状態かす）など、汚染物質が発生しており、現在は、これらの汚染物質を別の処理なしにリフロー上段のダクトを介して工場上の空調機（ダクト）で外部排出をさせることが全部である。また、リフロー装備で悪臭と揮発性有機化合物などが、一部漏れて工場内部の空気を汚染させ、勤労者の頭痛を誘発するなど、勤務環境阻害と共に人体健康に深刻な悪影響を及ぼしている。
特に、既存のリフロー装備は、ソルダリングの時に発生するフラックスを外部に排出することができない構造なので、リフロー装備の下段に装着されているヒュームマネージメントトシステム（Fume Management System）によって10％程度だけ除去し、残りは再びリフロー炉（爐）内に循環させる程度である。これにより、フラックスがリフロー炉内部のパネルヒーターに付着・累積されてパネルヒーターの熱伝達効果を減少させるので、電力消耗量（エネルギー消費量）が増加するだけでなく、パネルヒーターに累積されて付着したフラックスがプリント回路基板に落下して、品質不良をもたらすので、パネルヒーターに付着したフラックスを除去するための清掃作業が、最小少なくとも1回/月の程度で頻繁に行われ、これによるリフローの操業中断と人力消耗がかなり発生するという問題もある。
また、リフローの下段に装着されているヒュームマネジメントシステムも年1回程度、掃除をしてくれなければならないのに、清掃費用が300万円程度かかり、また清掃の時に粘性の粘っこいフラックスを除去する作業が非常に難しいだけでなく、有毒なフラックス臭いが多量に放出され、作業者の健康を深刻に害している実情である。
これと共に、リフローから排出される汚染空気は、約190℃前後の高温であるものの、これらの熱回収のための別途の処理なしに、そのまま外部に排出されていて、リーフロー稼働の時にエネルギー損失が深刻な水準に達していることも事実である。
従来技術である特許文献1には、悪臭や揮発性有機化合物のような汚染物質を浄化処理するためのダクトレス空気浄化装置が掲載されている。前記ダクトレス空気浄化装置は、低温プラズマ反応器 - 金属酸化物触媒 - 活性炭の組み合わせで悪臭や揮発性有機化合物を完全に分解/除去した後、室内に排出することができるので、ダクトなど空調施設が必要なくて、ダクトなど空調施設の設置に必要となる労力とコストを節減することができるだけでなく、生産工程変更の時にダクト再設置に伴う操業中断による生産性の下落などを防止することができる。
しかし、リフローソルダリングの時に発生する微細粉塵やフラックス、そして、高分子ポリエチレン樹脂をレーザー工程で加工の時に発生する高濃度の有毒な煙、粉塵、微細なすすとフラックスなどが、前処理フィルターでまともに濾過されることができずに、ダクトレス空気浄化装置の内に、そのまま吸入されるという問題が発生している。
このように前処理フィルターで除去されなかった微細粉塵やフラックスなどの物質が前記ダクトレス空気浄化装置のプラズマ反応器の電極板に付着してプラズマ反応がまともに起きることができなくて、悪臭や揮発性有機化合物など、汚染物質の分解・除去効果が減少する問題が現れている。これにより、空気浄化装置の稼動を中断し、定期的にプラズマ反応器の電極板を掃除してくれなければならない煩わしさが後に従っている。また、金属酸化物触媒や活性炭、そして各種フィルターにも微細粉塵やフラックスなどの物質が一部付着して、これによる性能弱化で交替周期が産業現場の特性によって3〜4ヶ月程度で短縮されるという問題も現れている。
一方、リフローで排出される汚染された空気は、約190℃内外の高温であるものの、高温の汚染された空気の中に含まれた熱量（エネルギー）を回収することができずに、空気のみ浄化して、そのまま室内に排出するので、工場室内の温度を上昇させるだけでなく、リフローの電力消耗量を増加させるという問題も同時に発生している。
また、前記ダクトレス空気浄化装置は、リフロー装備の両端の横に設置されて、大部分の工場のようにスペースが狭小な場合には、作業動線が邪魔されるという短所がある。
一方、従来技術である特許文献2には、リフローソルダリングの時に発生する微細粉塵やフラックスなどを捕集・除去するためのロール・ツー・ロール集塵装置が掲載されている。前記ロール・ツー・ロール集塵装置をダクトレス空気浄化装置の前段に装着すれば、微細粉塵及びフラックスなどをあらかじめ濾過・捕集して除去するので、プラズマ反応器から悪臭や揮発性有機化合物の分解・除去効率を画期的に高めることができるだけでなく、プラズマ反応器の電極板を随時に掃除してくれなければならない煩わしさが解消され、金属酸化物触媒や活性炭、そして各種フィルターの寿命が1年程度の相当期間延長されることがてきる。これにより、ダクトレス空気浄化装置のプラズマ電極板の掃除に伴う操業中断を防止し、各種触媒、活性炭及びフィルターの寿命の延長によるメンテナンスコストを節減するという長所がある。
しかし、ロール・ツー・ロール集塵装置で吸入されるフラックスの温度は80〜90℃程度で大部分が気液（氣液）の状態で存在して、一部フラックスがロール・ツー・ロール集塵装置のフィルターをそのまま通過して金属酸化物触媒に付着する。これにより、白化現象を起こして触媒表面でオゾンの分解効果及び活性酸素の生成が減少する短所が現れており、従って、時間が長時間経過すると、結果的に悪臭や揮発性有機化合物の分解・除去効果が減少するという問題が現れている。
（特許文献0001）特許文献1.大韓民国公開特許公報第2017-0112377号
（特許文献0002）特許文献2.大韓民国特許出願第2017-0087214号
（特許文献0002）特許文献2.大韓民国特許出願第2017-0087214号
本発明は、前記発明の問題点を解決するために、リフローシステムの中にフラックスを凝縮させる凝縮器、ロール・ツー・ロール集塵装置、熱交換器及び空気浄化装置など、一体の装置を内蔵することにより、リフローの上段にダクトなど空調施設が必要なくて作業環境が快適になり、ダクト再設置による操業中断の防止と共に、揮発性有機化合物のような汚染空気の流出を防止し、浄化された空気を室内に供給して、勤労者の健康問題を同時に解決することができる。
また、リフローで発生する高温の熱量を回収してリフロー炉の内部に再投入することにより、リフローのエネルギー消耗量、すなわち、電力消耗量を節減することができるし、大部分の工場のように狭小なスペースで作業動線が邪魔されない熱回収装置と空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステムを提供することをその課題とする。
前記した課題を達成するために、本発明の熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステムは、リフロー炉（爐）から排出される汚染空気から高温の熱量を回収する熱回収装置と、前記熱回収装置を経た汚染空気をリアルタイムで浄化してリフロー炉の内部に再投入する第１の空気浄化装置を含む熱回収部と、そして、リフローコンベア両側の入口部及び出口部から排出される汚染空気をリアルタイムで浄化して室内に排出する第２の空気浄化装置を含む浄化部と、で構成されることを特徴とする。
また、前記熱回収装置は、熱交換器及び凝縮器で構成され、リフロー炉から排出される汚染空気を前記熱交換器を経て、80〜90℃に冷却した後、前記凝縮器を経て60〜70℃に冷却し、汚染空気の中に気液（氣液）状態のフラックスを凝縮した後、前記第１の空気浄化装置に移送することを特徴とする。
また、前記凝縮器は、ファン及びヒートシンク（Heat Sink）を含んで構成されることを特徴とする。
また、前記第１の空気浄化装置は、前記凝縮器を経て、凝縮されたフラックスを除去する第１の不織布フィルター及びロール・ツー・ロール集塵装置、前記ロール・ツー・ロール集塵装置の集塵フィルターを経た空気中の悪臭と揮発性有機化合物を除去する低温プラズマ
反応器及び前記低温プラズマ反応器を経た空気中の悪臭や揮発性有機化合物の分解過程で生成される微細な粉塵を除去するミディアムフィルターが、一つの第１のキット（Kit）チャンバーに順次的に装着され、前記第１のキットチャンバーを引き出すとか、装着することはスライディング方式を適用することを特徴とする。
反応器及び前記低温プラズマ反応器を経た空気中の悪臭や揮発性有機化合物の分解過程で生成される微細な粉塵を除去するミディアムフィルターが、一つの第１のキット（Kit）チャンバーに順次的に装着され、前記第１のキットチャンバーを引き出すとか、装着することはスライディング方式を適用することを特徴とする。
また、前記第１の空気浄化装置は、前記第１のキットチャンバーを経た空気の中に含まれた残余オゾンを除去する金属酸化物触媒、前記金属酸化物触媒を通過した空気中の排オゾンと揮発性有機化合物の分解過程で副産物として生成される一酸化炭素及び二酸化炭素を吸着し除去する吸着フィルターとヘパフィルター及び前記吸着フィルターと前記ヘパフィルターを経た空気をリフロー炉内に移送するブロワーが、一つの第２のキットチャンバーに順次的に装着されることを特徴とする。
また、前記第１のキットチャンバーで、前記第１の不織布フィルター、前記ロール・ツー・ロール集塵装置の前記集塵フィルター及び前記ミディアムフィルターのいずれのひとつ以上を交替の時には、前記凝縮器を通過した汚染空気が前記第１のキットチャンバーを経らないで別途の第２の不織布フィルターにバイパス（by-pass）するようにして凝縮されたフラックスを除去した後に、前記第２のキットチャンバーに移送されることを特徴とする。
また、前記第１の空気浄化装置を経て、65〜70℃に冷却された浄化空気はリフロー炉で排出される190℃の汚染空気を利用して、前記熱交換器を介して110℃に上昇させた後、リフロー炉内部に再投入することを特徴とする。
また、前記熱回収部は、リフローの上段部であるボンネット部分に、前記熱交換器、前記凝縮器、前記金属酸化物触媒、前記吸着フィルター、前記ヘパフィルター及び前記ブロワが位置し、リフローの下段部には、前記第１の不織布フィルター、前記第２の不織布フィルター、前記ロール・ツー・ロール集塵装置、前記低温プラズマ反応器及び前記ミディアムフィルターが位置することを特徴とする。
また、前記第２の空気浄化装置は、リフロー上段のコンベア両端のボンネットの部位にそれぞれ設置され、凝縮器を含み、一つの第３のキットチャンバーにミディアムフィルター、低温プラズマ反応器、またはオゾン発生器、金属酸化物触媒、吸着フィルター、ヘパフィルター及びブロアーが順次的に装着されることを特徴とする。
また、前記金属酸化物触媒は、単一の金属酸化物または金属酸化物の混合物が使用され、金属酸化物触媒の量は空間速度10,000〜20,000hr-1範囲で調節され、金属酸化物触媒の形態は、ハニカム（Honeycomb）、ペレット（Pellet）、コロゲート（Corrugate）タイプのいずれの一つであることを特徴とする。
また、前記熱回収部で吸入風量は、1〜4m3/minの間で調節され、前記浄化部で吸入風量は、1〜8m3/minの間で調節されることを特徴とする。
また、前記第１の空気浄化装置に具備した金属酸化物触媒と吸着フィルターの体積比は1：2であり、前記第２の空気浄化装置に具備する金属酸化物触媒と吸着フィルターの体積比は2：1であることを特徴とする。
従って、本発明の熱回収装置と空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステムは、気液状態のフラックスを凝縮器を利用して凝縮させた後、ロール・ツー・ロール集塵装置で濾過・捕集して完璧に除去するので、リフローのパネルヒーターにフラックスが付着することを防止することにより、パネルヒーターからフラックス落下によるプリント回路基板の製品不良を防止し、パネルヒーターの熱伝達効果を改善して、1次にエネルギー（電力）消耗量を節減することができる。これにより、パネルヒーターのクリーニングサイクルが1回/月から
1回/年で大幅に延長され、掃除によるリフローの操業中断を防止することができて、生産性向上を期待することができる。
1回/年で大幅に延長され、掃除によるリフローの操業中断を防止することができて、生産性向上を期待することができる。
また、本発明の一体型リフローシステムは1年に1回程度、掃除してくれなければならないヒュームマネジメントシステム自体が必要なくて、掃除費用の節減と共に有毒なフラックスから作業者の健康を保障することができるという長所がある。
また、フラックス除去によって、空気浄化装置のプラズマ反応器で悪臭や揮発性有機化合物の分解・除去効率を完璧に高めることができるだけでなく、プラズマ反応器の電極板を随時に掃除してくれなければならない煩わしさが解消され、金属酸化触媒や活性炭、そして各種フィルターの寿命を既存の3〜4ヶ月から1年以上相当期間延長することができる。したがって、プラズマ反応器の電極板掃除による操業中断を防止し、各種触媒、活性炭及びフィルターの寿命延長によるメンテナンスコストを節減するという長所がある。
また、リフローから排出される高温の汚染空気の中に含まれた熱量を回収してリフローの炉の内部に再投入するので、リフローのエネルギー及び電力消耗量を2次に節減する効果を期することができる。これと共にリフローボンネット部位で温度が40℃以上に維持されるので、金属酸化物触媒の性能がさらに向上してオゾンによる揮発性有機化合物など、汚染物質の分解効果がさらに増加する効果がある。
また、一体型リフローに内蔵して空気浄化装置は、リフローコンベア両方の入・出口から漏れ出てくる悪臭及び揮発性有機化合物を完璧に吸入して浄化するので、快適な室内環境造成ができるし、勤労者の健康と頭痛問題を同時に解決して、作業集中度を高めることができるという長所がある。
本明細書及び請求範囲で使用される用語や単語は通常的であるか、辞書的な意味に限定して解釈されてはならなくて、発明者は、その自分の発明を最も最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されるべきである。
したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想を皆代弁することではないので、本出願の時点において、これらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
以下、添付された図面を参照して、本発明の一実施例を詳細に説明する。まず、図面の中に同一の構成要素または部品は、できる限り同一の参照符号で示していることに留意しなければならないし、本発明の説明において、係る公知機能あるいは構成に関する具体的な説明は、本発明の要旨を曖昧ではないようにするために略する。
本発明の熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステムはリフロー炉（10）から排出される汚染空気から高温の熱量を回収する熱回収装置及び熱回収装置を経た汚染空気をリアルタイムで浄化し、リフロー炉（10）の内部に再投入する第１の空気浄化装置で構成された熱回収部（100）と、リフローコンベア（20）両側の入口部（30）及び出口部（40）から排出される汚染空気をリアルタイムで浄化して室内に排出する第２の空気浄化装置を含む浄化部（200）と、で構成され、これら熱回収部（100）と浄化部（200）は、一つのリフローシステム内に一緒に内蔵し具備する。
図1は本発明に係る一体型リフローシステムにおいて、熱回収部の熱回収及びリアルタイム空気浄化処理の概念を示すもので、リフロー炉（10）で排出される190℃程度の汚染空気は、まず熱交換器（110）を経て、80〜90℃程度に冷却され、これをヒートシンク（Heat Sink）タイプのコンデンサー（120）を利用して60〜70℃程度で再度冷却して、汚染空気中に含まれた気液（氣液）の状態のフラックスを凝縮させた後、第１の空気浄化装置のロール・ツー・ロール集塵装置（140）によって微細粉塵と凝縮されたフラックスを完璧に除去する。そして、フラックスが除去された汚染空気の中に悪臭と揮発性有機化合物などは、第１の空気浄化装置によって、リアルタイムで完璧に浄化した後、リフロー炉（10）から排出される高温の汚染空気を利用して熱交換した後、リフロー炉（10）の内部に再投入する。
この時、第１の空気浄化装置で浄化された空気は、おおよそ65〜70℃程度を維持し、熱交換器（110）から190℃程度の高温の汚染空気によって熱交換して110℃程度に上昇させた後、リフロー炉（10）内部に再投入する原理である。
この時、第１の空気浄化装置で浄化された空気は、おおよそ65〜70℃程度を維持し、熱交換器（110）から190℃程度の高温の汚染空気によって熱交換して110℃程度に上昇させた後、リフロー炉（10）内部に再投入する原理である。
既存には、高温の汚染空気を熱回収のための別途の処理なしにそのまま外部に排出するので、リフローのエネルギー及び電力消耗量が深刻に現れた。しかし、本発明のような熱回収装置を利用して、110℃程度に上昇した浄化空気をリフロー炉（10）の内部に再投入することにより、対流現象によってパネルヒーターの温度が均一に維持される効果を得ることができるので、リフローの電力消耗を10％以上大幅に節減することができる。
一体型リフローシステムの熱回収部
図2は、本発明に係る一体型リフローシステムの熱回収部（100）の構成、配置及び工程図を示したものであり、リフロー上段ボンネット部位には熱交換器（110）、凝縮器（120）、金属酸化物触媒（170）、吸着フィルター（180）、ヘパフィルター（182）、及びブロワー（190）が位置し、リフロー下段には第１の不織布フィルター（131）、第２の不織布フィルター（132）、ロール・ツー・ロール集塵装置（140）、低温プラズマ反応器（150）及びミディアムフィルター（160）が位置する。
一体型リフローの炉（10）内から排出される190℃程度の高温の汚染空気は熱交換器（110）を経て浄化された空気と熱交換し、図3に示した凝縮器（120）に移送される。このとき、凝縮器（120）に移送される汚染空気は熱交換過程で80〜90℃に冷却され、ファン（124）を具備するヒートシンク（122）タイプの凝縮器（120）で再び冷却し、気液（氣液）の状態のフラックスを凝縮し、好ましくは60〜70℃程度に冷却することがよい。
凝縮器（120）を通過したフラックスの中で比較的大きな粒子は、第１の不織布フィルター（131）から1次に濾過し、微細粉塵と残りの小さな粒子のフラックスは、図4に示すロール・ツー・ロール集塵装置（140）によって完璧に捕集・除去する。このようにすることで、以後の低温プラズマ反応器（150）や金属酸化物触媒（170）に残余微細粉塵やフラックスなどが付着することを防止して、悪臭や揮発性有機化合物などの分解・除去効果をほぼ完璧に高めることができるだけではなく、低温プラズマ反応器（150）の電極板（151、152）を随時に掃除してくれなければならない煩わしさが解消され、金属酸化物触媒（170）、吸着フィルター（180）及びヘパフィルター（182）を含む各種フィルターの寿命を1年以上相当期間延長することができるという長所がある。
ロール・ツー・ロール集塵装置（140）は、集塵フィルター（142）、駆動部（144）、被駆動部（146）及び捕集部（148）を含んで構成される。集塵フィルター（142）は、一定の幅を持ってロール形状に巻かれており、被駆動部（146）の被駆動軸（未図示）に装着された状態で駆動部（144）によって少しずつ広がって捕集部（148）を経て微細粉塵や煙、粉塵、すす及びフラックスなどが濾過・捕集され、駆動部（144）に進行して回収される。この時、集塵フィルター（142）の進行速度は、2〜10cm/ secの間で調節ができる。
低温プラズマ反応器（150）は、DBD（Dielectric Barrier Discharge）方式でロール・ツー・ロール集塵装置（140）を通過した汚染空気に含まれた悪臭や揮発性有機化合物を、常温でプラズマを発生させ生成したオゾンを利用して分解する。低温プラズマ反応器（150）は、図5に示すように電源部（155）から供給された電力の電圧を昇圧する昇圧装置（154）と、昇圧装置（154）で昇圧された電源がそれぞれ印加される第1電極板（151）及び第2電極板（152）を含んで構成されることが好ましい。第1電極板（151）及び第2電極板（152）は、順次的に交差配列され、電極板の間の空間に空気が流れて通過できるように構成されることが好ましい。この場合に、第1電極板（151）及び第2電極板（152）は、通常的に3段〜10段ほど交差配列されるようにすることが好ましい。一方、昇圧装置（154）は、10〜20KV範囲の高電圧で昇圧させることが好ましい。
次に、低温プラズマ反応器（150）を通過した空気の中には悪臭や揮発性有機化合物の分解過程で生成されることができる微細な粉塵などが含まれることができるのに、これはミディアムフィルター（160）で再び完璧に除去する。
金属酸化物触媒（170）は、低温プラズマ反応器（150）またはオゾン発生器（未図示）を通過した汚染空気の中に含まれた残余オゾンを活性酸素で分解した後、活性酸素を利用して、低温プラズマ反応器（150）で分解されなかった未反応の揮発性有機化合物を分解する。この場合に、オゾンを分解するための触媒としては、白金、Cr酸化物、Al酸化物、Co酸化物、Cu酸化物、Mn酸化物、金属Pd、またはPd化合物などを挙げることができるし、その中で金属酸化物を使用することが好ましい。これらの金属酸化物触媒としては、MnO2、NiO、CoO、Fe2O3、V2O5、AgO2などがある。また、単一の金属酸化物だけではなく、複数の金属酸化物の混合物を使用することもできる。例えばMnO2-CuO、MnO2-AgO2、Mn2O3-TiO2及びNiO-CoO-AgO2などの形態で使用することができる。そして、金属酸化物触媒は、ハニカムタイプ、ペレット（Pellet）タイプまたはコロゲート（Corrugate）タイプのどれを使ってもよい。
したがって、金属酸化物触媒（170）は、以前段階の低温プラズマ反応器（150）でまだ分解されなかった残余揮発性有機化合物を追加で分解して、完璧に近く除去することはもちろん、排オゾンを分解して、最終的に排出される空気中のオゾン濃度を極めて低く減少させる機能を同時に行う。このとき、金属酸化物触媒（170）の体積（金属酸化物触媒の使用量）は、処理風量（流量）に対して空間速度が10,000〜20,000（hr-1）の間になるように定めることが好ましい。この場合に、空間速度は次の式によって定義される。
空間速度（hr-1）=流量（m3/hr）÷触媒体積（m3）
次に、吸着フィルター（180）は、金属酸化物触媒（170）を通過した空気の中の汚染物、すなわち排オゾンまたは前記揮発性有機化合物の分解過程で副産物として生成される一酸化炭素（CO）及び二酸化炭素（CO2）を吸着・除去する。この場合に、吸着フィルター（180）は、ハニカムタイプの活性炭やペレットタイプの活性炭を含んで構成されることができる。
一方、熱回収部（100）は、浄化された空気をリフロー炉（10）内に再投入するので、金属酸化物触媒（170）と吸着フィルター（180）の体積比は1：2とすることが好ましい。
また、吸着フィルター（180）は、ヘパフィルター（182）をさらに含んで構成されることができるし、ヘパフィルター（182）は、0.3μｍ以上の微細な粒子を99.97％以上除去した後、浄化処理された空気をリフロー炉（10）内部に再投入する。このとき、浄化後に空気の温度は、65〜70℃程度であるのに、これをリフロー炉（10）から排出される190℃程度の高温の汚染空気を利用し熱交換して、110℃程度に上昇させた後に、リフロー炉（10）内部に再投入することにより、対流現象によってパネルヒーターの温度が均一に維持される効果を得ることができるので、リフローの電力消耗量を10％以上画期的に節減
することができる。
することができる。
一方、熱回収部（100）でリフロー下段に位置する不織布フィルター（131）、ロール・ツー・ロール集塵装置（140）、低温プラズマ反応器（150）及びミディアムフィルター（160）は、一つの第１のキットチャンバーに装着することができるように制作し、スライディング方式を採択して、キットチャンバーをリフロー外部に容易く取り出すことができるようにする。この場合、第１の不織布フィルター（131）やロール・ツー・ロール集塵装置（140）の集塵フィルター（142）、そしてミディアムフィルター（160）の交替作業がいっそう容易になる。そして、既存リフローの下段にあったヒュームマネジメントシステム（Fume Management System）を除去し、その場に第１のキットチャンバーを位置させる。
また、熱回収部（100）でリフロー上段に位置した金属酸化物触媒（170）、吸着フィルター（180）及びヘパフィルター（182）、そしてブロワー（190）は、一つの第２のキットチャンバーに装着されることができるように制作することにより、触媒やフィルター交換の時には、リフロー上段のボンネットカバーを開いて容易く交替することができる。
一方、リフロー下段に位置した第１の不織布フィルター（131）、ロール・ツー・ロール集塵装置（140）の集塵フィルター（142）、ミディアムフィルター（160）などを交替する場合には、図2に示すように、凝縮器（120）を通過した汚染空気をT配管を使用してバイパス（by-pass）させて、直接第２の不織布フィルター（132）に移送して、凝縮されたフラックスを除去し、再びT配管を使用して直接リフロー上段に位置した第２のキットチャンバーの金属酸化物触媒（170）と吸着フィルター（180）及びヘパフィルター（182）を通過させる。この場合、触媒及び各種フィルターの交替の時にも、リフローの操業を中断しないという長所がある。
熱回収部（100）からブロワー（190）による吸入風量は2m3/min程度であり、好ましくは1〜4m3/min程度が良い。
熱回収部（100）の作動手順は下の通りである。
正常作動：リフロー炉から吸入→熱交換器→凝縮器→第１のキットチャンバー（第１の不織布フィルター - ロール・ツー・ロール集塵装置 - 低温プラズマ反応器 - ミディアムフィルター）→第２のキットチャンバー（金属酸化物触媒 - 吸着フィルター - ヘパフィルター - ブロワー）→熱交換器→リフロー炉内部に投入。
フィルター交替の時：リフロー炉から吸入→熱交換器→凝縮器→バイパス（T配管）→第２の不織布フィルター→第２のキットチャンバー（金属酸化物触媒 - 吸着フィルター - ヘパフィルター - ブルロワー）→熱交換器→リフロー炉内部に投入。
一体型リフローの浄化部
リフローコンベア（20）の両側入・出口部（30、40）から排出される悪臭及び揮発性有機化合物を浄化する第２の空気浄化装置を内蔵した浄化部（200）の各構成の配置、役割及び工程について説明する。
浄化部（200）の第２の空気浄化装置は、図6に示すように、リフロー上段の両端ボンネット部位にそれぞれ設置してコンベア（20）の入・出口部（30、40）から排出される悪臭や揮発性有機化合物などを浄化し処理することが好ましい。この時、第２の空気浄化装置には、凝縮器（210）、ミディアムフィルター（220）、低温プラズマ反応器（230）、またはオゾン発生器（未図示）、金属酸化物触媒（240）、吸着フィルター（250）、ヘパフィルター（252）、ブロワー（260）などを含む。
一体型リフローのコンベア（20）の両方から排出される汚染空気は、温度が80〜90℃程度であり、図3に示すヒートシンクタイプの凝縮器（210）で冷却して気液（氣液）状態のフラックスを凝縮し、好ましくは50〜60℃程度に冷却することが良い。
凝縮器（210）を通過したフラックスは、ミディアムフィルター（220）から完璧に捕集・除去する。この場合、リフローコンベア（20）の両方から排出される汚染空気の中に含有された微細粉塵やフラックスは、リフロー炉（10）から排出される汚染空気より相対的にもっと少ないので、ミディアムフィルター（220）だけでも効果的に除去することができる。
ミディアムフィルター（220）は、前処理フィルターとして、大きさが大きい粉塵などを物理的にまず集塵して、その後の浄化及び分解段階の効率を高めるために使用される。
ミディアムフィルター（220）で微細粉塵やフラックスが除去された汚染空気は、低温
プラズマ反応器（230）から汚染空気に含まれた悪臭や揮発性有機化合物を、常温でプラズマを発生させ生成したオゾンを利用して分解する。
プラズマ反応器（230）から汚染空気に含まれた悪臭や揮発性有機化合物を、常温でプラズマを発生させ生成したオゾンを利用して分解する。
一方、浄化部（200）の低温プラズマ反応器（230）の構成は、熱回収部（100）の低温プラズマ反応器（150）と同一であり、昇圧装置（154）は、10〜20KV範囲の高電圧で昇圧させることが好ましい。
この場合、リフローコンベア（20）の両方から排出される汚染空気の中に含有された悪臭や揮発性有機化合物は、リフロー炉（10）から排出される汚染空気よりは相対的に少ないので、前記第1電極板（151）及び第2電極板（152）は、通常的に3段〜5段程度の交差配列されるようにすることが好ましくて、また、低温プラズマ反応器（230）の代わりにオゾン発生器を使用しても構わない。
金属酸化物触媒（240）は、低温プラズマ反応器（230）を通過した汚染空気の中に含まれた残余オゾンを活性酸素で分解した後、活性酸素を利用して、低温プラズマ反応器（230）で分解されなかった未反応の揮発性有機化合物を分解する。このとき、金属酸化物触媒（240）は、前段階の低温プラズマ反応器（230）からまだ分解されなかった残余揮発性有機化合物を追加で分解して完璧に近く除去することはもちろん、排オゾンを分解して、最終排出される空気中のオゾン濃度を極めて低く減少させる機能を同時に行う。浄化部（200）の金属酸化物触媒（240）の体積及び空間速度、そして金属酸化物の種類及び形態は、熱回収部（100）の金属酸化物触媒（170）と同一である。
吸着フィルター（250）は、金属酸化物触媒（240）を通過した空気中の汚染水、すなわち、排オゾンまたは揮発性有機化合物の分解過程で副産物として生成される一酸化炭素（CO）及び二酸化炭素（CO2）を吸着・除去する。この場合に、吸着フィルター（250）は、ハニカムタイプの活性炭やペレットタイプの活性炭を含んで構成することができる。
浄化部（200）は、浄化された空気を作業場室内に排出することなので、金属酸化物触媒（240）と吸着フィルター（250）の体積比は2：1とすることが好ましい。
吸着フィルター（250）は、ヘパフィルター（252）をさらに含んで構成することができるし、ヘパフィルター（252）は、0.3μｍ以上の微細な粒子を99.97％以上除去した後、浄化処理された空気を室内に排出する。このとき、浄化後に空気の温度は、40〜45℃程度として、夏季にはエアコン稼働と時間当り4回程度行う空調排出によって、作業場の温度が25〜26℃に維持され、また、冬季には40〜45℃の空気が室内に排出されて暖房器を稼働の時に電力消耗量を節減する効果がある。
浄化部（200）でリフロー上段のボンネット部位に位置したミディアムフィルター（220）、低温プラズマ反応器（230）、またはオゾン発生器、金属酸化物触媒（240）、吸着フィルター（250）、ヘパフィルター（252）、ブロワー（260）は、一つの第３のキットチャンバーに装着されるように制作し、触媒やフィルター交替の時には、リフロー上段のボンネットカバーを開いて容易く交替することができる。
浄化部（200）からブロワー（260）による吸入風量は4m3/min程度であり、好ましくは1〜8m3/min程度が良い。
浄化部（200）の正常作動の手順は下の通りである。
正常作動：コンベア両方吸入→凝縮器→第３のキットチャンバー（ミディアムフィルター - 低温プラズマ反応器、またはオゾン発生器 - 金属酸化物触媒 - 吸着フィルター - ヘパフィルター - ブロワー）→室内に排出。
以下では、いくつかの実施例によって本発明を説明する。
<実施例1>（凝縮器による汚染空気の温度減少効果）
１温度減少効果の測定方法
図3に示すように、ヒートシンクタイプで凝縮器を製作して、リフロー炉から排出されて、熱交換器を通過した汚染空気を凝縮器前段と凝縮器を通過した後段で、それぞれの温度を測定して、温度減少効果を比較し検討した。
このとき、リフローが正常操業に到達した時点である稼働2時間後から1時間間隔で温度を測定し、ブロワーによる吸入風量は3m3/minとした。
２汚染空気の温度減少効果の測定結果
リフローが正常操業条件に到達した後、1時間経過した時点で凝縮器前段では、汚染空気の温度が79.3℃程度であり、凝縮器を通過した後段では、58.1℃程度に現れ、凝縮器によって約21℃程度減少した。
8時間稼動した後、凝縮器前段で汚染空気の温度は85.5℃に現われたし、凝縮器後段では63.8℃程度に現われて、約21.7℃程度減少している。
概して、リフロー稼働時間が継続経過しても、凝縮器を通過した後の汚染空気の温度は約63℃を維持し、また、汚染空気の温度減少幅が21℃程度に一定に維持される。これによって、汚染空気中の気液状態のフラックスは非常に効果的に凝縮されることが分かる。
<実施例2>（ロール・ツー・ロール集塵装置によるフラックス除去効果）
１フラックス除去効果の測定方法
図4に示したロール・ツー・ロール集塵装置を使用して、リフローでソルダリングの時に発生する汚染空気の中に含まれたフラックスの除去効果を肉眼測定した。
ソルダペーストが塗られたPCB板をリフローに装入して、250℃程度の炉内でソルダペーストが溶融する時に発生する汚染空気を<実施例1>のように、凝縮器でフラックスを凝縮させた後、ロール・ツー・ロール集塵装置のフィルター1面に捕集した。
フラックス除去効果の測定実験は、PCB板の装入個数を異なるようにし、5次にわたってそれぞれ1面に捕集される程度を測定した。
このとき、吸入風量は、<実施例1>と同一の条件である3m3/minにしてフラックスの除去効果について性能試験を行った。
２フラックス除去効果の測定結果
図7に示すように、ソルダペーストが塗られたPCB板の装入個数が増加すればするほど、ロール・ツー・ロール集塵装置のフィルター1面に捕集されるフラックスがますます多く
付着されている。また、凝縮器によってあらかじめ気液状態のフラックスを凝縮するので、フィルターにフラックスが完璧に捕集されていることが分かる。
付着されている。また、凝縮器によってあらかじめ気液状態のフラックスを凝縮するので、フィルターにフラックスが完璧に捕集されていることが分かる。
5次実験のように、ソルダペーストの量を976gr程度使用してもフラックスが付着されたフィルターによって差圧が発生しないで、空気の流れが良好に現れている。
ロール・ツー・ロール集塵装置のフィルター1面で、ソルダペーストの処理量が最大1,000grまで可能であることを知ることができるし、産業現場では、フィルター1面で最大24時間使用ができる。
このように、ロール・ツー・ロール集塵装置によって、フラックスを除去してリフロー炉内のパネルヒーターにフラックスが付着することを防止することにより、図8のようにPCB板にフラックスが落下して発生する製品不良現象を未然に防止することができる。
<実施例3>（リフローの電力消耗量の節減効果）
１熱回収装置の適用による電力消耗量の測定方法
図1の熱回収装置の概略図で示すように、リフロー炉から排出される190℃程度の高温の汚染空気を利用して、空気浄化装置によってリアルタイムで浄化された空気を、熱交換器によって110℃程度に上昇させた後、リフロー炉の内部に再投入してリフローの電力消耗量を節減した。
このとき、吸入風量は、産業現場と同一の条件である3m3/minで、積算電力計を使用して熱回収装置適用の前後のリフロー電力消耗量を4時間の間、比較測定した。
２リフローの電力消耗量の測定結果
図9を見ると、熱回収装置の適用前にはリフローの電力消耗量が50Kwh程度であるものの、適用後は44.6Kwhに減少し、4時間の間、約5.4Kwの電力が減少しており、概ね約11％程度の電力消耗量の節減効果を示している。
したがって、これを金額に換算すると熱回収装置の適用による効果だけでも、年間約1,774,000ウォン程度の電力費を節減することができる。
電力節減量（日）：1.35Kw x 24hr = 32.4Kwh
32.4Kwh x 150ウォン/ Kwh = 4,860ウォン/日
電力節減量（月）：4,860ウォン/日x 30日= 145,800ウォン/月
年間電力節減のコスト：4,860ウォン/日x 365日= 1,773,900ウォン
<実施例4>（空気浄化装置による揮発性有機化合物の除去効果）
１揮発性有機化合物（VOCs）除去効果の測定方法
揮発性有機化合物の除去効率についての性能試験を、ソウル大学校の室内環境分析センターで行った。
この時、空気浄化装置の低温プラズマ反応器で印加電圧は15KVにし、風量は3m3/min、そして空間速度は17,000hr-1にして、揮発性有機化合物の分解除去性能試験を行った。
２揮発性有機化合物（VOCs）除去効果の測定結果
総揮発性有機化合物（Total VOCs）の除去効率は、次の通りである。つまり、リフロー炉から排出される汚染空気の総揮発性有機化合物の濃度は、77931.3μｇ/ m3程度であるのに対し、空気浄化装置を経た後には、総揮発性有機化合物の濃度が205.6μｇ/ m3程度で相当に減少して、99.7％の高い除去効率を示している。特に、空気浄化後に総揮発性有機化合物の濃度である205.6μｇ/ m3は、屋内基準値（500μｇ/ m3）よりずっと下である半分程度に止めている。
そして、空気浄化装置の処理後に、代表的な5つの揮発性有機化合物の中でベンゼンは全然現れていなくて、トルエンは18.6μｇ/ m3、エチルベンゼンは10.7μｇ/ m3、そして、キシレンは13.3μｇ/ m3、スチレンは0.8μｇ/ m3程度に減少することで現れており、代表的な5つの揮発性有機化合物（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン）も、また効果的に除去されていることを知ることができるし、室内基準値よりずっと少ない数値を示している。
<実施例5>（金属酸化物触媒によるオゾン除去効果）
１オゾン除去効果の測定方法
空気浄化装置の低温プラズマ反応器で生成された初期オゾン濃度と空気浄化装置の金属酸化物触媒を経た後、オゾン（排オゾン）濃度を測定した。
この時、空気浄化装置の低温プラズマ反応器で印加電圧は15KVにし、風量は3m3/min、そして、空間速度は17,000hr-1にして、オゾンの濃度を測定した。
２オゾン除去効果の測定結果
低温プラズマ反応器で生成された初期オゾン濃度は約40ppm程度である反面、金属酸化物触媒で反応した後、揮発性有機化合物を分解処理した後、最種排出される空気中のオゾン濃度は約0.015ppm程度に現れ、99.96％のオゾン除去効率を示している。これは、韓国と米国のオゾン濃度の許容値以内にある。
- 韓国オゾン濃度の許容値：1時間平均0.1ppm、8時間平均0.06ppm
- 米国オゾン濃度の許容値：8時間または週40時間0.1ppm、15分0.3ppm
本発明は、様々な分野に適用することができる。すなわち、ソルダリング工程のような電子及び半導体市場だけではなく、染色、印刷、ペイント及びメッキ工程などから排出される揮発性有機化合物、汚染物質及び悪臭を分解し脱臭する空気浄化装置の需要も急激に増加することと予測される。
生活の質の向上で一般病院または療養施設などでの浄化施設欲求も増加の傾向にあるので、見込みは非常に鼓舞的であり、さらに有毒な化工薬品を使用する大学及び研究所の実験室、そして工場の洗浄室でも適用することができる。
電子部品の製造工程の場合に、インク塗布によって発生するガスによる頭痛問題を解決することにより、生産性を向上させることができる。
豚の畜舎から発生するアンモニアやメタンなどの揮発性ガスなどの浄化処理にも適用することができる。
トンネルなどで自動車の煤煙で発生するすすや燃料の燃焼の時に、発生するフラックスや有毒ガス及び揮発性有機化合物の浄化処理にも非常に効果的である。
政府の強力な禁煙政策によって禁煙施設がますます広がっている現時点で、フラックス除去技術及び空気浄化技術を喫煙ブースに適用する場合、タバコの煙の匂い除去だけではなく、有害なタバコ煙成分の効率的な処理をすることができる。
図面と明細書で最適の実施例を開示した。ここで特定の用語を用いたが、これは単に本発明を説明するための目的で用いたものであり、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために用いたものではない。従って、当該技術分野の通常の知識を有する者であれば、多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解すべきである。また、本発明の真の技術的保護範囲は、添付された特許請求の範囲の技術的思想によって定められる。
100：熱回収部
110：熱交換器
120、210：凝縮器
122：ヒートシンク（Heat Sink）
124：ファン（Fan）
131、132：第１、第２の不織布フィルター
140：ロール・ツー・ロール集塵装置
150、230：低温プラズマ反応器
160、220：ミディアムフィルター
170、240：金属酸化物触媒
180、250：吸着フィルター
182、252：ヘパフィルター
190、260：ブロワー（Blower）
200：浄化部
110：熱交換器
120、210：凝縮器
122：ヒートシンク（Heat Sink）
124：ファン（Fan）
131、132：第１、第２の不織布フィルター
140：ロール・ツー・ロール集塵装置
150、230：低温プラズマ反応器
160、220：ミディアムフィルター
170、240：金属酸化物触媒
180、250：吸着フィルター
182、252：ヘパフィルター
190、260：ブロワー（Blower）
200：浄化部
Claims (12)
- リフローシステムにおいて、
リフロー炉（爐）（10）から排出される汚染空気から高温の熱量を回収する熱回収装置と、前記熱回収装置を経た汚染空気をリアルタイムで浄化してリフロー炉（10）の内部に再投入する第１の空気浄化装置を含む熱回収部（100）と、そして、リフローコンベア（20）両側の入口部（30）及び出口部（40）から排出される汚染空気をリアルタイムで浄化し、室内（50）に排出する第２の空気浄化装置を含む浄化部（200）と、で構成されることを特徴とする熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記熱回収部（100）の前記熱回収装置は、熱交換器（110）及び凝縮器（120）で構成され、
リフロー炉（10）から排出される汚染空気を前記熱交換器（110）を経て、
80〜90℃に冷却した後、前記凝縮器（120）を経て、60〜70℃に冷却し、汚染空気の中に気液（氣液）状態のフラックスを凝縮した後、前記第１の空気浄化装置に移送することを特徴とする請求項１に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記凝縮器（120）は、ヒートシンク（122）及びファン（124）を含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記第１の空気浄化装置は、凝縮器（120）を経て、凝縮されたフラックスを除去する第１の不織布フィルター（131）及びロール・ツー・ロール集塵装置（140）、前記ロール・ツー・ロール集塵装置（140）の集塵フィルター（142）を経た空気中の悪臭と揮発性有機化合物を除去する低温プラズマ反応器（150）及び低温プラズマ反応器（150）を経た空気中の悪臭や揮発性有機化合物の分解過程で生成される微細な粉塵を除去するミディアムフィルター（160）が一つの第１のキット（Kit）チャンバーに順次的に装着され、前記第１のキットチャンバーを引き出すとか、装着することはスライディング方式を適用することを特徴とする請求項１に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記第１の空気浄化装置は、前記第１のキットチャンバーを経た空気の中に含まれている残余オゾーンを除去する金属酸化物触媒（170）、前記金属酸化物触媒（170）を通過した空気中の排オゾン及び揮発性有機化合物の分解過程で、副産物として生成される一酸化炭素と二酸化炭素を吸着除去する吸着フィルター（180）とヘパフィルター（182）及び、前記吸着フィルター（180）と、前記ヘパフィルター（182）を経た空気をリフロー炉（10）に移送するブロワー（190）が一つの第２のキットチャンバーに順次的に装着されることを特徴とする請求項４に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記第１のキットチャンバーで、前記第１の不織布フィルター（131）、前記ロール・ツー・ロール集塵装置（140）の集塵フィルター（142）及び、前記ミディアムフィルター（160）のいずれの一つ以上を交替の時には、前記凝縮器（120）を通過した汚染空気が前記第１のキットチャンバーを経らないで、別途の第２の不織布フィルター（132）にバイパス（by-pass）するようにして、凝縮されたフラックスを除去した後に、前記第２のキットチャンバーに移送されることを特徴とする請求項５に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記第１の空気浄化装置を経て、65〜70℃に冷却された空気を浄化はリフロー炉（10）から排出される190℃の汚染空気を利用して、前記熱交換器（110）を介して110℃に上昇させた後、リフロー炉（10）の内部に再投入することを特徴とする請求項２に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記熱回収部（100）は、リフローの上段部であるボンネット部分に熱交換器（110）、 凝縮器（120）、金属酸化物触媒（170）、吸着フィルター（180）、ヘパフィルター（182）及びブロワー（190）が配置し、
リフローの下段部に第１の不織布フィルター（131）、第２の不織布フィルター（132）、ロール・ツー・ロール集塵装置（140）、低温プラズマ反応器（150）及びミディアムフィルター（160）が位置することを特徴とする請求項１に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記浄化部（200）の前記第２の空気浄化装置は、リフロー上段のコンベア（20）両端のボンネット部位にそれぞれ設置され、凝縮器（210）を含み、一つのキットチャンバー3にミディアムフィルター（220）、低温プラズマ反応器（230）、またはオゾン発生器、金属酸化物触媒（240）、吸着フィルター（250）、ヘパフィルター（252）及びブロワ（260）が順次的に装着されることを特徴とする請求項１に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記金属酸化物触媒は、単一金属酸化物または金属酸化物の混合物が使用され、
前記金属酸化物触媒の量は空間速度10,000〜20,000hr-1範囲で調節され、前記金属酸化物触媒の形態は、
ハニカム、ペレット（Pellet）、コロゲート（Corrugate）タイプのいずれの一つであることを特徴とする請求項５または請求項９に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記熱回収部（100）から吸入風量は、1〜4m3/minの間で調節され、前記浄化部（200）から吸入風量は、1〜8m3/minの間で調節されることを特徴とする請求項１に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
- 前記第１の空気浄化装置に具備する金属酸化物触媒（170）と吸着フィルター（180）の体積比は1：2であり、前記第２の空気浄化装置に具備する金属酸化物触媒（240）と吸着フィルター（250）の体積比は2：1であることを特徴とする請求項１に記載の、熱回収装置及び空気浄化装置を内蔵した一体型リフローシステム。
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