JP3539935B2 - はんだドロスの分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだ付け用の噴流はんだ槽で発生するドロスから、はんだと酸化物を分離する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板のはんだ付けは、フラクサー、プレヒーター、噴流はんだ槽、冷却機等が設置された自動はんだ付け装置で行なう。自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽では、プリント基板がノズルから噴流する溶融はんだに接触することにより、はんだ付け部にはんだが付着するものである。
【０００３】
噴流はんだ槽にはノズルが設置されており、該ノズルの下部は端部にポンプが取り付けられたダクトと接続されている。噴流はんだ槽での溶融はんだの動きは、先ずダクト端部のポンプで溶融はんだがダクト内に吸い込まれ、ダクト内を流動してノズルから上方に噴流されるようになっている。
【０００４】
噴流はんだ槽の中の溶融はんだは、常時、液面が空気に触れているため酸化が進んでおり、表面はこの酸化物で覆われているが、酸化物の下の溶融はんだは清浄な状態となっている。噴流はんだ槽の液面下では清浄な溶融はんだがポンプでダクト内に吸い込まれ、それがノズルから噴流されるときに、ここで空気に触れることにより酸化して新たな酸化物が発生する。そして噴流後の溶融はんだがノズルから落下するときに、溶融はんだの液面を乱し、液面の酸化物をどかして清浄な溶融を露出させ、この露出した清浄な溶融はんだが空気に触れて、ここでも酸化が起こっている。従って、噴流はんだ槽では、噴流した溶融はんだの酸化に加え、噴流後の溶融はんだの落下で液面が撹拌されることによる酸化であらゆる場所で酸化が進行している。
【０００５】
ところで一般に噴流はんだ槽で発生するものを単に酸化物と称しているが、ここでの酸化物とは、完全な酸化物だけが浮遊しているのではなく、酸化物と溶融はんだが混じりあった所謂シャーベット状のドロスとなって浮遊している。このドロスが時間の経過とともに大量に発生し、噴流はんだ槽全域を覆うようになると、ついには噴流はんだ槽から溢れてこぼれるようになる。前述のようにドロスは溶融はんだと酸化物が混じりあったものであるため、噴流はんだ槽からこぼれ落ちるとドロス中の溶融はんだが作業者の足にかかって火傷を負わしたり、また床面を焦がしたりする等、問題のあるものであった。
【０００６】
そこで、はんだ付けの現場では、作業者が常に噴流はんだ槽を監視し、噴流はんだ槽にドロスが溜まりはじめると、柄杓でドロスを掬い取り、一斗缶のような空き缶容器に廃棄していた。このようにして廃棄されたドロスは、精錬業者が安価な値段で買い取り、精錬工場に持ち帰ってドロスからはんだを回収していた。つまり、はんだ付けの現場では、高価な溶融はんだが含まれたドロスを安価で精錬業者に買い取らせていたものである。
【０００７】
このようにドロスには未だ使用できるはんだが大量に含まれているものであるが、はんだ付けの現場ではドロスからはんだだけを分離することができなかったため、高価なはんだも酸化物と一緒に廃棄されていたのが現状である。この経済的な損失に鑑み、はんだ付けの現場でドロスから酸化物を除去してはんだを取り出すという分離剤、方法、容器が発明され、提案されている（参照：特許第２８９９５８４号：以下、５８４特許という）。この５８４特許は、分離剤としてドロスに米糠、ふすま、麦糠、豆類、ゴマ、ヒマワリ、ヤシ、菜種、植物油、木粉等の糖類等を用い、分離方法としては網やパンチングメタルのカゴの中のドロスに該分離剤をふりかけてから噴流はんだ槽内で容器を引き上げたり浸漬したりするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
５８４特許における分離剤は、高温となった溶融はんだにふりかけても環境問題を引き起こすような化学物質が発生するようなことがなく、しかもドロスから酸化物の分離がきわめて効果的に行なえるという優れた特性を有している。しかしながら、５８４特許における方法や容器では、優れた分離効果のある分離剤の効果を充分に発揮させることができないものであった。つまり、５８４特許の分離方法では、溶融はんだが入れられた噴流はんだ槽の空きスペースにカゴを沈め、該カゴに入れたドロスに分離剤をふりかけてから、カゴを噴流はんだ槽から引き上げたり浸漬したりしてドロスから酸化物を分離するものであるが、この方法で分離した後の廃棄された酸化物の中には、まだ使用可能なはんだ成分がかなり残っているものであった。
【０００９】
また５８４特許では、噴流はんだ槽の空きスペースにカゴを沈めて分離を行なうため空きスペースが狭い場合には、はんだ槽内でカゴを浸漬したり引き上げたりする作業が困難になるばかりでなく、分離剤から発生する煙を作業者が直接吸い込んだり、溶融はんだがはねて作業者にかかったりするという問題があった。さらにまた本発明では分離剤の散布を匙で散布しているが、柄の短い匙をドロスに近づけて分離剤を散布することは、作業者の手が高温となったドロスや溶融はんだに触る危険性があった。本発明は、分離剤の分離効果を充分に発揮できるとともに、作業者が煙を吸い込んだり溶融はんだがはねたりせず、しかも作業者の手がドロスや溶融はんだに触れることなく分離剤を散布できるという分離装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、溶融はんだ上に浮遊しているドロスは、撹拌するだけでも或る程度酸化物とはんだを分離できること、また分離剤をドロス上にかけてからドロスを撹拌すると分離剤がドロスに対して効果的に作用して分離の能率を上げることができることに着目して本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は、はんだを溶融保持できる容器にヒーターが設置されており、該容器上には、下面に撹拌片を回転可能に取り付けた蓋部材が着脱可能に載置されているとともに、蓋部材には容器内にドロス分離剤を散布することができる開口が穿設されていることを特徴とするはんだドロスの分離装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
蓋部材の下面に取り付ける撹拌片は、容器内で溶融状態となったはんだとはんだ上に浮遊しているドロスを撹拌するものであるため、溶融はんだに装入できる長さでなければならず、また撹拌片が円滑に回転できるように容器に接触しないようなものでなければならない。本発明の分離装置に使用する撹拌片は、溶融はんだ上に浮遊しているドロスを撹拌して分離剤の作用を促進できるものであれば、棒、ヘラ、螺旋帯、プロペラ等、如何なる形状のものでも採用できる。棒やヘラのような撹拌片は、溶融はんだとドロスの撹拌時に撹拌の効率を良好にするため複数設置しておくとよい。
【００１３】
蓋部材に穿設した開口は、ここから分離剤を容器内に散布するためのものである。従って、容器内部に分離剤を散布できるような充分な大きさを有していなければならない。分離剤を高温となったドロス上に散布したとき、分離剤が焦げて煙を出したり、悪臭を放ったりすることがあるため、開口には開閉蓋を設置しておくとよい。また開口に分離剤の散布装置を設置しておくと、分離剤の適量散布ができるばかりでなく、該散布装置が容器内から発生する煙や臭気を外方に出すのを防止することもできる。
【００１４】
本発明の分離装置を用いてドロスから酸化物とはんだを分離する場合、分離状態を目視により判断する。このとき開閉蓋をあけて容器内の状態を観察することもできるが、内部が暗くて見にくい場合は、蓋部材全体、或いは蓋部材の一部を耐熱性の透明材料で形成しておくと、内部が明るくなり、そのまま透明材料からドロスの状態を判断できるようになる。
【００１５】
蓋部材に設置する分離剤の散布装置としては、安息角を利用したものが適している。安息角を利用した散布装置とは、円筒状の本体の中心に軸を挿通させ、該軸の下端に本体下部との間に適宜な間隙をあけて本体の内径よりも大径の円盤を固定したものである。このように円筒体の下部に適宜な間隙をあけて円筒体の内径よりも大径の円盤を設置すると、円筒体内部の粉状物は円盤からこぼれ落ちない現象を利用したものである。この現象とは、粉状物の安息角による静止現象である。つまり図５に示すように、或る量の粉状物Ｈを上方から流下させると円錐状となる。この円錐状となった粉状物の底面は、それ以上広がらない。この状態における底面と円錐斜面の角度を安息角（α）といい、底面を回転させると安息角は小さくなり粉状物の底面が広がる。本発明のドロスの散布装置は、円筒状本体の下部に適宜な間隙をあけて円筒状本体の内径よりも大径の円盤を取り付けてあるため、円筒状本体の内部に充填した粉状のドロス分離剤は円盤上で安息角となったときに円盤から外方に落ちこぼれないようになる。そしてドロス分離剤の散布が必要となったときに、円盤をゆっくりと回転すると、安息角が小さくなり、円錐の底面が広くなるため、円盤上のドロス分離剤が円盤からこぼれ落ちて必要箇所に散布される。必要量の分離剤を散布した後、円盤の回転を止めると、分離剤が再度安息角になったところで円錐形を形成し、分離剤の散布が中止される。
【００１６】
本発明の分離装置では、はんだを溶融させた容器内に高温状態のドロスを入れて蓋部材で蓋をした後、蓋部材に穿設した開口から分離剤を適量散布し、撹拌片で一定時間攪拌する。するとドロスは分離剤の分離作用と撹拌片の撹拌作用により、はんだと酸化物に分離され、分離剤は炭化する。そして蓋部材をあけてから柄杓、或いは穴あき柄杓、カゴ柄杓のようなものでドロスから分離された酸化物と炭化した分離剤を取り出すようにする。しかしながら本発明では容器内に酸化物と炭化した分離剤を掻き取るスキーマを設置しておけば酸化物の収集・廃棄を容易にすることもできる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。図１は開口に開閉蓋を設置した本発明の分離装置の分解斜視図、図２は同正面断面図、図３は開口に安息角を利用した分離剤の散布装置を設置した本発明の分離装置の分解斜視図、図４は同正面断面図、図５は安息角を説明する図である。
【００１８】
先ず、蓋部材の開口に開閉蓋を設置した分離装置について説明をする。はんだを溶融状態に保持する容器１は高さの低い有底筒状であり、上部にフランジ２が形成され、下部にヒーター３が設置されている。
【００１９】
蓋部材４は、略中央に軸穴５が穿設されており、軸穴５には回転軸６が挿通されている。また軸穴５から少し離れたところに開口７が穿設されている。蓋部材４の下側に突出した回転軸６には、十文字状の取付杆８が固定されており、該取付杆には複数の棒状の撹拌片９…が下向きに取り付けられている。撹拌片９を容器１内に挿入したときに、撹拌片９…は溶融はんだに充分浸漬するが、容器の底面やヒーターに接触しないような長さでなければならない。
【００２０】
蓋部材４の上側には、回転軸６を回転自在に保持する軸受１０が設置され、この軸受けの上方に突出した回転軸６はベルト１１を介して撹拌モーター１２と連動している。また蓋部材４の上側には、開口７を開閉することができる開閉蓋１３（閉時は一点鎖線、開時は実線）が設置されている。
【００２１】
次に上記構成からなる本発明の分離装置の作動状況について説明する。先ず、容器１内には図示しない噴流はんだ槽に入れてあるはんだと同一成分のはんだＳを入れて溶融させておく。そして噴流はんだ槽で発生したドロスを柄杓で汲み出し、ドロスが熱いうちに容器１に投入する。すると容器１内では溶融はんだＳ上にドロスＤが浮いた状態となる。次に撹拌片９…が回転中に容器１に接触しないようにして蓋部材４を容器１のフランジ２上に載置する。そして撹拌モーター１２を駆動させると、ベルト１１で連動された回転軸６が回転し、該回転軸に固定された取付杆８が回転する。ここで開閉蓋１３をあけて、ここから匙Ｐに盛った分離剤ＢをドロスＤ上に散布する。その後、開閉蓋１３で開口７を閉じ、しばらくの間、ドロスの攪拌を続ける。ときたま開閉蓋１３をあけてドロスからの酸化物の分離状態を確かめて、ドロスがなくなり酸化物と分離剤の炭化物だけになったならば、撹拌モーターを停止し、蓋部材４を容器１上から取り去る。そして容器内の溶融はんだ上に浮遊している酸化物と炭化物を柄杓で掬い取り、廃棄用の容器に捨てる。
【００２２】
ここで安息角を利用した散布装置を図３、４で説明する。安息角を利用した散布装置１４は、本体１５、散布軸１６、散布用モーター１７、散布板１８、等から構成されている。本体１５は円筒状であり、上部と下部に散布軸１６を回転自在に保持する軸受杆１９、１９が架設されている。これらの軸受杆１９、１９で散布軸１６が回転自在に保持されている。散布軸１６は本体１５の上下部に突出しており、散布軸の上端は散布用モーター１７に連動され、下端には散布板１８が固定されている。散布板１８は、円筒状の本体１５の内径よりも大径となっており、本体１５の下部からは適宜な間隙をもって散布軸１６に固定されている。
【００２３】
図３、４に示す散布装置での分離剤の散布を説明する。分離剤Ｂは散布板１８上に乗っているが、安息角となったところで、それ以上広がらず静止状態となっており、散布板１８からはこぼれ落ちない。そして撹拌用モーター１２と散布用モーター１７を回転させる。散布用モーター１７を回転させると、散布板１８上の分離剤Ｂは安息角が小さくなる（図４の点線）ため、分離剤Ｂの円錐形の底面が広がり、散布板１８から容器１内に散布される。その後、少しの時間経過してから散布用モーター１７の回転を止めると、分離剤の散布が停止される。分離剤が散布された容器内では、分離剤の分離作用と撹拌片の撹拌作用の相乗効果により、ドロスが酸化物とはんだの分離が促進される。
【００２４】
開口に開閉蓋を用いた本発明分離装置におけるドロスからはんだを分離する実際の結果について説明する。２０００ｃｃの容器に約１０００ｃｃのＰｂ−６３Ｓｎはんだを入れてヒーターで溶融し、２５０℃の温度に保持した。この容器に噴流はんだ槽で発生したドロス１Ｋｇを投入した後、蓋部材を容器上に載置して撹拌片を溶融はんだ中に挿入する。そして撹拌モーターを駆動させて撹拌片でドロスを撹拌すると同時に殻を取り除いたゴマを大匙１杯分ドロス上に散布した。その後、撹拌用モーターを３分後に停止してから、容器内に残っていた酸化物とゴマの炭化物を柄杓で掬い取り、これらの重量を測定したところ、２００ｇであった。従って、本発明の分離装置では、ドロス１Ｋｇから酸化物が約２００ｇ除去され、８００ｇがはんだとして回収されたことになる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分離装置は、分離剤自体の分離効果に撹拌による分離効果が加わるため、分離剤だけを使用したときの酸化物の分離よりも、さらに大量のはんだを分離できる。従来、分離剤だけで分離されていた酸化物には未だ使用可能なはんだも酸化物として捨てられていたものであるが、本発明の分離装置を使用することにより、多くのはんだが回収されるようになり、経済的に効果は一段と優れたものとなる。また本発明の分離装置は、使用時に分離剤を散布する開口を密閉することができるため、分離剤が焦げて放つ異臭を外に出さなくて済むものであり、しかも開口に散布装置を設置しておけば、異臭の防止とともに分離剤の適量散布もできるという合理的なものにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開口に開閉蓋を設置した本発明の分離装置の分解斜視図、図２は同正面断面図
【図２】図１の正面断面図
【図３】開口に安息角を利用した分離剤の散布装置を設置したを設置した本発明の分離装置の分解斜視図
【図４】図３の同正面断面図
【図５】安息角を説明する図
【符号の説明】
１ 容器
４ 蓋部材
６ 回転軸
７ 開口
９ 撹拌片
１２ 撹拌モーター
１３ 開閉蓋

Claims (5)

1. はんだを溶融保持できる容器にヒーターが設置されており、該容器上には、容器に垂直に立てられた回転軸に接続された回転可能である撹拌片が蓋部材の下部に取り付けられ、該蓋部材は着脱可能に載置されているとともに、蓋部材には容器内にドロス分離剤を散布することができる開口が穿設されていることを特徴とするはんだドロスの分離装置。
2. 前記蓋部材は、全部または一部が耐熱性の透明材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のはんだドロスの分離装置。
3. 前記開口には、開閉蓋が設置されていることを特徴とする請求項１記載のはんだドロスの分離装置。
4. 前記開口には、散布装置が設置されていることを特徴とする請求項１記載のはんだドロスの分離装置。
5. 散布装置は、円筒状本体の中心に該円筒状本体の上下部より突出した軸が回転自在に設置されており、軸の上端はモーターと連動されていて、しかも軸の下端には本体下部と適宜な間隔をあけた位置に円筒状本体の内径よりも大径の円盤が固定されており、該間隔は円盤が静止状態のときに円盤上に置かれた粉状の分離剤が安息角でこぼれ落ちない間隔になっていることを特徴とする請求項４記載のはんだドロスの分離装置。

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