JP2019211227A

JP2019211227A - 温度計測システム、加熱炉及び加熱炉内におけるワーク温度取得方法

Info

Publication number: JP2019211227A
Application number: JP2018104708A
Authority: JP
Inventors: 正文勝田; Masabumi Katsuta; 吉田　誠; Makoto Yoshida; 吉田　　誠; 早乙女　康典; Yasunori Saotome; 康典早乙女; 神田　輝一; Terukazu Kanda; 輝一神田; 寛之臼井; Hiroyuki Usui; 剛士大澤; Takeshi Osawa; 浩隆門; Hirotaka Kado
Original assignee: Mitsui Photonics Ltd; Waseda University; Kanto Yakin Kogyo Co Ltd; Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Mitsui Photonics Ltd; Waseda University; Kanto Yakin Kogyo Co Ltd; Sanden Automotive Climate Systems Corp
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-12-12

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温度計測システム、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】炉内に位置する熱交換器Ｗの温度を検出する非接触式の温度計７１と、温度計７１によって炉内の熱交換器Ｗの温度を検出する際に、熱放射によって熱交換器Ｗに到達する電磁波を遮蔽する遮蔽壁４０ｃと、を備えている。これにより、電熱ヒータ４１からの熱放射によって放出された電磁波の影響を小さくした状態で熱交換器Ｗの温度を取得することができるので、取得した熱交換器Ｗの温度に基づいて電熱ヒータ４１の出力を制御することによって熱交換器Ｗを確実に目標の温度に加熱することが可能なり、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温度計測システム、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温度計測システム、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。

本発明の温度計測システムは、前記目的を達成するために、ワークに到達する電磁波を吸収または遮蔽するように設けられる遮蔽壁と、該遮蔽壁によって少なくとも部分的に区画形成された領域におけるワークの温度を検出するように設けられる非接触式の温度計と、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、熱放射によってワークに到達する電磁波を遮蔽壁によって吸収または遮蔽し、遮蔽壁によって電磁波の到達が吸収または遮蔽された状態のワークの温度を、非接触式の温度計によって計測する。

これにより、温度計によってワークの温度を取得する際に、ヒータからの熱放射によって放出された電磁波の影響を小さくした状態でワークの温度が取得される。

本発明によれば、ヒータからの熱放射によって放出された電磁波の影響を小さくした状態でワークの温度を取得することができる。

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。低反射部が設けられた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低反射部の温度を炉外から検出するための窓４０ｂが設けられている。

連結部４０ａにおける熱交換器Ｗの搬送方向の両側には、加熱炉４０内における熱放射によって加熱炉４０のゾーン１〜ｎから連結部４０ａに到達する電磁波を遮蔽する遮蔽壁４０ｃが設けられている。遮蔽壁４０ｃは、加熱炉４０のゾーン１〜ｎ側と連結部４０ａ側とを仕切るように設けられ、搬送装置１０によって搬送される熱交換器Ｗが通過可能な開口４０ｃ１を有している。

また、遮蔽壁４０ｃの連結部４０ａ側の面には、後述する温度計によって熱交換器Ｗの温度を検出する際に、遮蔽壁４０ｃからの熱放射の影響を抑制するための壁面冷却部４０ｄが設けられている。壁面冷却部４０ｄは、遮蔽壁４０ｃの壁面に沿って形成された冷却水流路に冷却水を流通させることで遮蔽壁４０ｃの壁面を冷却するものである。

また、壁面冷却部４０ｄの連結部４０ａ側の面には、後述する温度計によって熱交換器Ｗの温度を検出する際に、壁面冷却部４０ｄからの熱反射の影響を抑制するための仮反射部４０ｅが設けられている。仮反射部４０ｅは、例えばドライエッチングによって表面に微細な凹凸が複数形成された反射防止構造を有し、入射光に対する反射光の反射率が所定の反射率以下となる。

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の温度を窓４０ｂを介して炉外から計測するための非接触式の複数の温度計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。

複数の温度計７１−１〜ｎは、互いに異なる二つの測定波長のそれぞれの輝度を比較することによって温度を計測する二色式の放射温度計が用いられる。複数の温度計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の後述する低反射部の温度を上方から計測する。

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の外周面には、電熱ヒータ４１からの熱放射によって放出される電磁波の反射率が所定の反射率以下の低反射部８０が設けられている。

低反射部８０は、例えば、ドライエッチングによって表面に微細の凹凸が複数形成された反射防止構造を有し、入射光に対する反射光の反射率が所定の反射率以下となる。

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、複数の温度計７１−１〜ｎによって計測された熱交換器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。

熱交換器Ｗの温度は、遮蔽壁４０ｃによって囲まれた連結部４０ａにおいて温度計７１−１〜ｎによって計測されるので、加熱炉４０の各ゾーン１〜ｎに設けられた電熱ヒータ４１−１〜ｎからの熱放射の影響を小さくした状態で取得される。

熱交換器Ｗの温度を計測する際には、温度計７１−１〜ｎによって熱交換器Ｗに設けられた低反射部８０の温度を計測する。低反射部８０は、温度計７１−１〜ｎによって取得した画像の画像処理パターン認識によって特定することが可能である。また、低反射部８０の温度を取得するためには、搬送装置１０の駆動ローラ１１の回転数を計測し、温度計７１−１〜ｎによって低反射部８０が計測されるタイミングにおける温度計７１−１〜ｎの検出結果を、低反射部８０の温度として取得してもよい。

また、コントローラ７０は、各ゾーン１〜ｎを通過後の連結部４０ａにおいて、温度計７１−１〜ｎによって熱交換器Ｗの低反射部８０の温度を計測する。

これにより、熱交換器Ｗの温度は、電熱ヒータ４１からの熱放射によって放出された電磁波の反射の影響を小さくした状態で取得される。

このように、本実施形態の温度計測システムによれば、熱交換器Ｗに到達する電磁波を遮蔽するように設けられる遮蔽壁４０ｃと、遮蔽壁４０ｃによって区画形成された連結部４０ａにおける熱交換器Ｗの温度を検出するように設けられる非接触式の温度計７１−１〜ｎと、を備えている。

また、本実施形態の加熱炉によれば、炉内に位置する熱交換器Ｗの温度を検出する非接触式の温度計７１−１〜ｎと、温度計７１−１〜ｎによって炉内の熱交換器Ｗの温度を検出する際に、熱放射によって熱交換器Ｗに到達する電磁波を遮蔽する遮蔽壁４０ｃと、を備えている。

また、本実施形態のワーク温度取得方法によれば、熱放射によって熱交換器Ｗに到達する電磁波を遮蔽壁４０ｃによって遮蔽し、遮蔽壁４０ｃによって電磁波の到達が遮蔽された状態の熱交換器Ｗの温度を、非接触式の温度計７１−１〜ｎによって計測する。

これにより、電熱ヒータ４１からの熱放射によって放出された電磁波の影響を小さくした状態で熱交換器Ｗの温度を取得することができるので、取得した熱交換器Ｗの温度に基づいて電熱ヒータ４１の出力を制御することによって熱交換器Ｗを確実に目標の温度に加熱することが可能なり、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、温度計７１−１〜ｎは、二色式の放射温度計である。

これにより、熱交換器Ｗと放射率が異なる、ろう付けの際に生じるヒュームや、加工油、フラックス等が熱交換器Ｗに付着した状態においても、確実に熱交換器Ｗの温度を計測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物品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４０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、二色式の放射温度計を温度計７１として用いたものを示したが、非接触式の温度計であれば例えば単色式の放射温度計を用いてもよい。

また、前記実施形態では、加熱炉４０のゾーン１〜ｎ側と連結部４０ａ側とを仕切るように設けられ、搬送装置１０によって搬送される熱交換器Ｗが通過可能な開口４０ｃ１を有する遮蔽壁４０ｃを示したが、これに限られるものではない。熱交換器Ｗの温度を計測する際に、加熱炉４０のゾーン１〜ｎ側と連結部４０ａ側とを仕切るものであれば、例えば、開口４０ｃ１を有さない可動式の遮蔽壁によって、熱交換器Ｗの温度の計測の際にのみ加熱炉４０のゾーン１〜ｎ側と連結部４０ａ側とを仕切るようにしてもよい。この場合には、熱交換器Ｗの温度の計測時以外に、遮蔽壁を加熱炉４０外に位置させることが可能となるので、遮蔽壁の連結部４０ａ側の面を冷却する壁面冷却部４０ｄを必要としない。また、この場合には、熱交換器Ｗを通過させるための開口が必要なくなることから、加熱炉４０のゾーン１〜ｎ側と連結部４０ａ側とを完全に仕切ることが可能となる。

４０…加熱炉、４０ｃ…遮蔽壁、４１…電熱ヒータ、７０…コントローラ、７１−１〜ｎ…温度計、Ｗ…熱交換器。

Claims

ワークに到達する電磁波を吸収または遮蔽するように設けられる遮蔽壁と、
該遮蔽壁によって少なくとも部分的に区画形成された領域におけるワークの温度を検出するように設けられる非接触式の温度計と、を備えた
温度計測システム。
温度計は、二色式の放射温度計である
請求項１に記載の温度計測システム。
請求項１または２に記載の温度計測システムを有する
加熱炉。
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、
熱放射によってワークに到達する電磁波を遮蔽壁によって吸収または遮蔽し、
遮蔽壁によって電磁波の到達が吸収または遮蔽された状態のワークの温度を、非接触式の温度計によって計測する
加熱炉内におけるワーク温度取得方法。