JP2019209337A - 加熱炉及び加熱炉内におけるワーク温度取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炉内において加熱されたワークの温度を正確に取得することのできる加熱炉及び加熱炉内におけるワーク温度取得方法を提供する。【解決手段】熱交換器Ｗに設けられ、所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部８０と、変形部８０の形状を検出するカメラ７１と、を備え、コントローラが、カメラ７１によって検出された変形部８０の形状に基づいて熱交換器Ｗの温度を取得している。これにより、変形部８０の形状の変化を監視することで熱交換器Ｗの温度を取得することができるので、炉内における加熱不足に起因する熱交換器Ｗの金属部品同士の接合不良を抑制することが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、アルミニウム等からなる複数の金属部品を互いにろう付けで接合する際に用いられる加熱炉及び加熱炉内におけるワーク温度取得方法に関するものである。

従来、この種の加熱炉では、炉内を加熱するためのヒータと、炉内の温度を検出するための温度センサと、を備え、温度センサの検出温度に基づいてヒータの出力を制御することで、炉内の温度を設定温度とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０４−３１３４６２号公報

前記加熱炉では、ヒータによって炉内に位置するワークを加熱する際に、炉内の温度を設定温度まで加熱したとしても、炉内に位置するワークの温度が目的の温度に加熱されているか否かを判定することができない。このため、前記加熱炉では、ワークの温度が目的の温度に加熱できていない可能性がある。ワークが目的の温度まで加熱されない場合には、ろう付けによって複数の金属部品を互いに接続する場合に、接合不良が生じ得る。

本発明の目的とするところは、炉内において加熱されたワークの温度を正確に取得することのできる加熱炉及び加熱炉内におけるワーク温度取得方法を提供することにある。

本発明の加熱炉は、前記目的を達成するために、炉内に位置するワークを加熱するヒータを備えた加熱炉であって、炉内におけるワークの近傍またはワークに設けられ、所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部と、変形部の形状を検出する形状検出手段と、形状検出手段によって検出された変形部の形状に基づいてワークの温度を取得するワーク温度取得手段と、を備えている。

また、本発明の加熱炉内におけるワーク温度取得方法は、前記目的を達成するために、ヒータによって加熱されたワークの温度を取得する加熱炉内におけるワーク温度取得方法であって、所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部を炉内におけるワークの近傍またはワークに設け、変形部の形状を検出し、検出した変形部の形状に基づいてワークの温度を取得する。

これにより、変形部の形状の変化を監視することでワークの温度が取得される。

本発明によれば、変形部の形状の変化を監視することでワークの温度を取得することができるので、炉内におけるヒータの出力不足もしくは出力過多に起因するワークの金属部品同士の接合不良を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態を示すろう付け装置の概略構成図である。 ろう付け装置の要部概略構成図である。 制御系を示すブロック図である。 変形部が設けられる熱交換器の図である。

図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の加熱炉及び加熱炉内におけるワーク温度取得方法が適用されるろう付け装置１は、車両用空気調和装置のエバポレータとして使用されるワークとしての熱交換器Ｗをろう付けするためのものである。熱交換器Ｗは、アルミニウム合金製の複数の部品を互いにろう付け接合することによって形成される。

このろう付け装置１は、図１に示すように、熱交換器Ｗを搬送するための搬送装置１０と、搬送装置１０の搬送方向における上流側から下流側に向かって順に、乾燥炉２０と、前室３０と、加熱炉４０と、冷却室５０と、後室６０と、を有している。

搬送装置１０は、例えば電動モータによって駆動する駆動ローラ１１と、回転自在に設けられた従動ローラ１２と、駆動ローラ１１及び従動ローラ１２に巻き掛けられたメッシュベルト１３と、を有している。搬送装置１０は、駆動ローラ１１を駆動させて、駆動ローラ１１及び従動ローラ１２に巻き掛けられたメッシュベルト１３を搬送方向に送ることで、メッシュベルト１３上に載置された熱交換器Ｗを搬送方向に移動させる。

乾燥炉２０は、炉内に電熱ヒータ２１を有し、電熱ヒータ２１によって炉内に位置する熱交換器Ｗを加熱することにより、熱交換器Ｗに塗布された加工油を蒸発させる。

前室３０は、室内に窒素ガスが供給されており、室内の熱交換器Ｗが窒素ガス雰囲気中に位置している。

加熱炉４０は、炉内に窒素ガスが供給されている。また、加熱炉４０は、炉内に複数の電熱ヒータ４１を有し、電熱ヒータ４１によって炉内に位置する熱交換器Ｗを加熱してろう付けを行う。加熱炉４０は、熱交換器Ｗの搬送方向に複数のゾーン１，２，…，ｎ（以降、１〜ｎと記載する）に分割されており、搬送方向の上流側から下流側に向かって、例えば＋４００℃〜＋６００℃の範囲内で徐々に炉内の温度が高くなるように、それぞれのゾーン１〜ｎにおける電熱ヒータ４１−１，４１−２，…，４１−ｎ（以降、４１−１〜ｎと記載する）の出力が調整される。また、加熱炉４０のそれぞれのゾーン１〜ｎの出口側には、図２に示すように、加熱炉４０のゾーンとゾーンとを連結する連結部４０ａが形成されている。連結部４０ａの上面には、炉内において搬送装置１０によって搬送される熱交換器Ｗに設けられた後述する変形部の形状を炉外から検出するための窓４０ｂが設けられている。

冷却室５０は、炉内に窒素ガスが供給されており、室内に充満した窒素ガス雰囲気中においてろう付けされた熱交換器Ｗを冷却する。

後室６０には、冷却室５０において冷却され、ろう付けが完了した熱交換器Ｗが搬送される。

また、ろう付け装置１は、図３に示すように、電熱ヒータ４１の出力を制御するためのコントローラ７０を備えている。

コントローラ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭを有している。コントローラ７０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

コントローラ７０の入力側には、加熱炉４０において搬送装置１０によって搬送される熱交換器Ｗの後述する変形部を窓４０ｂを介して炉外から撮影するための形状検出手段としての複数のカメラ７１−１，７１−２，…，７１−ｎ（以降、７１−１〜ｎと記載する）が接続されている。また、コントローラ７０の出力側には、複数の電熱ヒータ４１−１〜ｎが接続されている。

複数のカメラ７１−１〜ｎは、レーザ光を使用することにより、暗所においても撮影可能なレーザカメラが用いられる。複数のカメラ７１−１〜ｎは、図２に示すように、窓４０ｂの炉外側に取り付けられ、搬送装置１０によって搬送される熱交換器Ｗの後述する変形部を上方から撮影する。

熱交換器Ｗは、冷媒と熱交換する空気の流通方向に並ぶ一対の熱交換ユニット１００を有している。熱交換ユニット１００は、図４に示すように、互いに間隔をおいて配置された一対のヘッダ１０１と、一対のヘッダ１０１の間を連結する複数の扁平チューブ１０２と、隣り合う扁平チューブ１０２の間に設けられたフィン１０３と、を有している。

一方の熱交換ユニット１００の一方のヘッダ１０１には、熱交換器Ｗにおいて空気と熱交換する冷媒を流入させるための冷媒流入管１０１ａが接続されている。また、他方の熱交換ユニット１００の一方のヘッダ１０１には、熱交換器Ｗにおいて空気と熱交換した冷媒を流出させるための冷媒流出管１０１ｂが接続されている。

冷媒流入管１０１ａには、加熱されることで形状が変化する変形部８０が設けられている。

変形部８０は、それぞれ、冷媒流入管１０１ａの周方向に延びるとともに互いに軸方向に間隔をおいて配置され、冷媒流入管１０１ａの外周面から突出する複数の突出片８０−１，８０−２，…，８０−ｎ（以降、８０−１〜ｎと記載する）を有している。

複数の突出片８０−１〜ｎは、それぞれ加熱することによって融解するろう材からなる。複数の突出片８０−１〜ｎは、それぞれシリコンの含有量が異ならせることで、融解温度を異ならせている。複数の突出片８０−１〜ｎは、それぞれ設定された温度まで加熱されると融解して形状が変化する。

以上のように構成されたろう付け装置１において、搬送装置１０によって搬送される熱交換器Ｗは、乾燥炉２０、前室３０、加熱炉４０、冷却室５０、後室６０、を順に通過することでろう付けが行われ、複数の構成部品が互いに接合されて一体に形成される。

ろう付け装置１によって熱交換器Ｗをろう付けする際に、コントローラ７０は、複数のカメラ７１−１〜ｎによって撮影した画像に基づいて各ゾーン１〜ｎにおける熱交換器Ｗの温度をワーク温度取得手段として取得し、取得した熱交換器Ｗの温度に基づいて電熱ヒータ４１−１〜ｎの出力を調整する。

具体的に説明すると、コントローラ７０は、各ゾーン１〜ｎを通過後の変形部８０をカメラ７１−１〜ｎによって撮影し、変形部８０の各突出片８０−１〜ｎのそれぞれが融解したか否かを判定し、判定結果に基づいて電熱ヒータ４１−１〜ｎの出力を調整する。

例えば、ゾーン１の出口側の連結部４０ａにおいて、変形部８０は、ゾーン１に対応する突出片８０−１が融解し、ゾーン２〜ｎに対応する突出片８０−２〜ｎが融解することなく形状を保持している状態を検出すると、ゾーン１における熱交換器Ｗが目標温度に加熱されたと判定する。

また、ゾーン１に対応する突出片８０−１を含む全ての突出片８０−１〜ｎが融解することなく形状を保持している状態を検出すると、ゾーン１における熱交換器Ｗが目標温度まで加熱されていないと判定する。

更に、ゾーン１に対応する突出片８０−１が融解するとともに、ゾーン２〜ｎに対応する突出片８０−２〜ｎが融解している状態を検出すると、ゾーン１における熱交換器Ｗが目標温度以上に加熱されていると判定する。

上記のように、複数の突出片８０−１〜ｎのそれぞれが融解しているか否かを判定することによって、各ゾーンにおける熱交換器Ｗの加熱温度を取得し、各ゾーンにおける熱交換器Ｗが目標の加熱温度となるように、電熱ヒータ４１−１〜ｎの出力を調整する。

このように、本実施形態の加熱炉によれば、熱交換器Ｗに設けられ、所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部８０と、変形部８０の形状を検出するカメラ７１と、を備え、コントローラ７０が、カメラ７１によって検出された変形部８０の形状に基づいて熱交換器Ｗの温度を取得している。

また、本実施形態のワーク温度取得方法によれば、所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部８０を熱交換器Ｗに設け、変形部８０の形状を検出し、検出した変形部８０の形状に基づいて熱交換器Ｗの温度を取得している。

これにより、変形部８０の形状の変化を監視することで熱交換器Ｗの温度を取得することができるので、炉内における電熱ヒータ４１の出力不足に起因する熱交換器Ｗの金属部品同士の接合不良を抑制することが可能となる。

また、変形部８０は、所定温度以上に加熱すると融解する部材である。

これにより、加熱によって変形部８０が融解することから、ろう付け後の熱交換器Ｗに変形部８０が残らないため、製品としての見栄えに影響を与えることがない。

また、カメラ７１は、レーザ光を使用して撮影するレーザカメラである。

これにより、炉内に照明設備を設置することなく、変形部８０の形状を検出することができるので、既存の加熱炉４０に本発明を適用する場合におけるコストの上昇を抑制することが可能となる。

尚、前記実施形態では、加熱対象物であるワークとしての熱交換器Ｗをろう付けするための加熱炉４０に本発明を適用したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、熱交換器Ｗ以外のろう付けを行う加熱対象物を加熱する加熱炉においても本発明を適用することが可能である。

また、前記実施形態では、ろう付けを行う加熱炉に本発明を適用したものを示したが、ろう付け工程以外の加熱対象物を加熱する工程で用いられる加熱炉に本発明を適用してもよい。

また、前記実施形態では、変形部８０の形状の変化を検出する形状検出手段としてレーザカメラからなるカメラ７１を示したが、これに限られるものではない。変形部８０の形状の変化を検出することが可能なものであれば、例えば、可視光カメラでもよいし、検出信号を二次元画像として出力可能な放射温度計でもよい。

また、前記実施形態では、加熱対象物としての熱交換器Ｗの冷媒流入管１０１ａに変形部８０を設けたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、熱交換器Ｗの冷媒流入管１０１ａ以外の部分に変形部を設けてもよいし、熱交換器Ｗと別体として熱交換器Ｗの近傍に、熱交換器Ｗとともに搬送装置１０によって搬送される変形部を設けてもよい。

また、前記実施形態では、変形部８０を、それぞれ冷媒流入管１０１ａの周方向に延びるとともに互いに軸方向に間隔をおいて配置され、それぞれ冷媒流入管１０１ａの外周面から突出する複数の突出片８０−１〜ｎとしたものを示したが、これに限られるものではない。変形部としては、加熱された結果として視覚的に形状が変化するものであればよく、例えば、加熱された結果として他の平面と面一となる凸部でもよいし、加熱された結果として他の平面と面一となる凹部でもよい。

また、前記実施形態では、変形部８０を、加熱によって融解して形状が変化するろう材から形成したものを示したが、これに限られるものではない。変形部としては、例えば、熱交換器Ｗのろう付けの際に外面に塗布され、加熱することによって状態が変化するフラックスを変形部として用いてもよい。また、変形部としては、温度の変化によって状態が変化して視覚的に形状が変化するものであればよく、固体状のものが昇華するものや、液体状のものが凝固したり蒸発したりするもの、気体状のものが凝縮したり凝固したりするものであってもよい。

４０…加熱炉、４１…電熱ヒータ、７０…コントローラ、７１−１〜ｎ…カメラ、８０…変形部、８０−１〜ｎ…突出片、Ｗ…熱交換器。

Claims (4)

1. 炉内に位置するワークを加熱するヒータを備えた加熱炉であって、
   炉内におけるワークの近傍またはワークに設けられ、所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部と、
   変形部の形状を検出する形状検出手段と、
   形状検出手段によって検出された変形部の形状に基づいてワークの温度を取得するワーク温度取得手段と、を備えた
   加熱炉。
2. 変形部は、所定温度以上に加熱すると融解する部材である
   請求項１に記載の加熱炉。
3. 形状検出手段は、レーザ光を使用して撮影するカメラである
   請求項１または２に記載の加熱炉。
4. ヒータによって加熱されたワークの温度を取得する加熱炉内におけるワーク温度取得方法であって、
   所定温度以上に加熱されると形状が変化する変形部を炉内におけるワークの近傍またはワークに設け、
   変形部の形状を検出し、
   検出した変形部の形状に基づいてワークの温度を取得する
   加熱炉内におけるワーク温度取得方法。

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