JP6932540B2 - 加熱装置及び加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅配管のロー付け、アルミ部材のロー付け、ペーストの乾燥加熱、局部加熱による亀裂損傷試験等、製造、品管作業等のツールとして用いられる加熱装置及び加熱方法に関する。

業務用熱交換器を用いてロー付けをする場合に、建屋の天井裏に冷却用の銅配管を接合施工する。現状では、天井裏にアセチレンガスを引き込んでバーナー加熱による直火ロー付け接合が行われている。その様な作業環境での直火の使用や、アセチレンガスの引き込みが不要となり、安全に作業ができる加熱炉が求められている。
また、銅配管のロー付けでは、職人技量と目視判断でロー付けでの接合状態を確認しながら作業が行われている。

しかしながら、上述した従来の手法では、安全性のさらなる向上が求められている。また、作業時の加熱温度の調整が難しく、経験が十分ではないとうまくロー付けされない場合があるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱作業を、高安全性かつ高精度に、経験に依存せずに行うことが可能な加熱装置を提供することにある。

上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の加熱装置は、被加熱対象を挟み込むように位置する第１及び第２のアームと、前記第１のアームと前記第２のアームとの距離を調整する距離調整機構と、前記第１のアームと前記第２のアームとの間に前記被加熱対象を位置させた状態で、前記被加熱対象の温度を測定し、前記第１のアームと前記第２のアームの間に位置している温度センサと、前記第１及び前記第２のアームの各々に、当該アームの長手方向に延在して設けられ、前記被加熱対象を加熱する加熱手段と、前記温度センサからの温度検出結果を基に、前記加熱手段を制御する制御手段と、前記第１のアームと前記第２のアームとの間の被加熱位置にある前記被加熱対象に前記温度センサを弾性力に抗して押し付けた状態で加熱する押圧手段とを有し、前記第１及び第２のアームは、前記被加熱対象と距離を隔てて位置し、前記距離調整機構により距離が調整される方向と、前記押圧手段の前記弾性力が生じる方向とが略直交している。

好適には、前記第１のアームと前記第２のアームとの間に前記被加熱対象が位置していない状態で、前記温度センサの前記被加熱対象と接触する部分が、加熱時に前記被加熱対象を被加熱位置にある。

好適には、前記加熱手段は、赤外線加熱炉である。

好適には、前記第１のアームと前記第２のアームの各々には、前記加熱手段に対して前記被加熱対象の位置と反対側の位置に前記加熱手段からの赤外線を前記被加熱対象に向けて反射する反射部が設けられている。

本発明の加熱方法は、被加熱対象を挟み込むように位置する第１及び第２のアームと、前記第１のアームと前記第２のアームとの距離を調整する距離調整機構と、前記第１のアームと前記第２のアームとの間に前記被加熱対象を位置させた状態で、前記被加熱対象の温度を測定し、前記第１のアームと前記第２のアームの間に位置している温度センサと、前記第１及び前記第２のアームの各々に、当該アームの長手方向に延在して設けられ、前記被加熱対象を加熱する加熱手段と、前記温度センサからの温度検出結果を基に、前記加熱手段を制御する制御手段と、前記第１のアームと前記第２のアームとの間の被加熱位置にある前記被加熱対象に前記温度センサを弾性力に抗して押し付けた状態で加熱する押圧手段とを有し、前記第１及び第２のアームは、前記被加熱対象と距離を隔てて位置し、前記距離調整機構により距離が調整される方向と、前記押圧手段の前記弾性力が生じる方向とが略直交している加熱装置を用いて、２つの被接合対象の接合材を加熱して前記２つの被接合対象を接合する加熱方法であって、前記第１のアームと第２のアームとの間の所定の位置、前記接合材による接合箇所を位置させる第１の工程と、前記接合箇所の径に応じて前記距離調整機構により、前記第１のアームと前記第２のアームとの間の距離を調整する第２の工程と、前記接合材が固定された位置を、前記第１のアームと前記第２のアームとの間に移動させる第３の工程と、前記押圧手段によって被加熱位置にある前記被加熱対象に前記温度センサを弾性力に抗して押し付ける第４の工程と、前記第４の工程で押し付けた状態で前記加熱手段による加熱を開始する第５の工程と、前記温度センサが検出した温度と設定温度とを基に、前記加熱手段を制御する第６の工程とを有する。

本発明によれば、加熱作業を、高安全性かつ高精度に、経験に依存せずに行うことが可能な加熱装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態のハンディ型加熱装置の平面側の外観斜視図である。 図２は、図１に示すハンディ型加熱装置の背面側の外観斜視図である。 図３は、図１に示すハンディ型加熱装置の機能ブロック図である。 図４は、図１に示すハンディ型加熱装置を用いて、２本の銅配管を、ロー（接合材）を加熱して接合する場合を説明するための図である。 図５は、図１に示すハンディ型加熱装置を用いて、２本の銅配管を、ローを加熱して接合する場合を説明するためのフローチャートである。 図６は、本発明の第２実施形態のハンディ型加熱装置の平面側の外観斜視図である。 図７は、図６に示すハンディ型加熱装置の背面側の側面斜視図である。 図８は、図６に示すハンディ型加熱装置を用いて、２本の銅配管を、ロー（接合材）を加熱して接合する場合を説明するための図である。

本実施形態のハンディ型加熱装置は、ハロゲンランプを熱源にし、軽量、コンパクト、省電力でロー付け加熱・焼き付け加熱、乾燥加熱等の赤外線の輻射加熱を行う。
当該ハンディ型加熱装置では、赤外線加熱炉に温度センサー（熱電対・放射温度計）と温度制御器を組み合わせ、ロー付けを行うと実際のロー付け温度を制御しながらロー付け接合を管理することができる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態のハンディ型加熱装置１の平面側の外観斜視図、図２は図１に示すハンディ型加熱装置１の背面側の外観斜視図である。図３は、図１に示すハンディ型加熱装置１の機能ブロック図である。図４は、図１に示すハンディ型加熱装置１を用いて、２本の銅配管を、ロー（接合材）を加熱して接合する場合を説明するための図である。

図１及び図２に示すように、ハンディ型加熱装置１は、例えば、本体部１５、第１のアーム２１、第２のアーム２２、第１の赤外線加熱炉３１、第２の赤外線加熱炉３２、第１の反射部４１、第２の反射部４２、距離調整機構２５、温度センサ２７、温度センサ支持部２９、弾性部材３５、温度調整部４３及び制御部４５を有する。

第１のアーム２１及び第２のアーム２２は、本体部１５の端部に設けられ、互いに平行して位置しており、相互に対向する位置に、それぞれ第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２を設けている。
第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２は、例えば、５００Ｗのハロゲンランプである。

また、第１のアーム２１及び第２のアーム２２におけるそれぞれ第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２が設けられている位置に対して、加熱対象位置との反対側には、それぞれ第１の反射部４１及び第２の反射部４２が設けられている。
第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２から出射された赤外線のうち、それぞれ第１の反射部４１及び第２の反射部４２に向けて出射された赤外線を、加熱対象位置に向けて反射する。
第１の反射部４１及び第２の反射部４２は、例えば、それぞれ第１のアーム２１及び第２のアーム２２の内壁に、ＳＵＳによる反射面である。

加熱作業時において、第１のアーム２１と第２のアーム２２との間に被加熱対象５１を位置させる。

距離調整機構２５は、第１のアーム２１と第２のアーム２２との間の距離を調整する。具体的には、例えば、加熱対象位置に加熱対象を位置させる前に第１のアーム２１と第２のアーム２２との距離（ピッチ）を最長の第１の距離にし、被加熱対象５１を被加熱対象位置に置いた状態で、第１のアーム２１及び第２のアーム２２と日加熱対象との間の距離が予め決められた距離になるように、第１のアーム２１と第２のアーム２２との距離を狭める。
距離調整機構２５は、被加熱対象５１が銅配管の場合に、多様な外径の銅配管を加熱するために、例えば、第１の赤外線加熱炉３１と第２の赤外線加熱炉３２との間の距離を１５〜４０ｍｍの範囲で調整可能な機構である。

温度センサ２７は、被加熱対象の温度を検出する。温度センサ２７は、温度センサ支持部２９の一端に固定されている。温度センサ支持部２９は、弾性部材３５で付勢されるように本体部１５に設けられている。
温度センサ２７は、被加熱対象５１が被加熱位置にある状態において、弾性部材３５の付勢力によって当該被加熱対象５１に接触する。一方、被加熱対象が被加熱位置にない状態において、温度センサ２７は第１のアーム２１と第２のアーム２２との間の被加熱位置にある。

なお、温度センサ２７は、被加熱対象５１を非接触で測定するものを用いてもよい。なお、非接触とは、被加熱対象５１に接触する部材を介して伝達される温度を検出する場合、並びに、被加熱対象５１と温度センサ２７との間に空間を形成する場合、いずれでもよい。

距離調整機構２５により距離が調整される方向と、弾性部材３５弾性力が生じる方向とが略直交している。

本体部１５内には、温度調整部４３及び制御部４５が設けられている。
温度調整部４３は、温度センサ２７が検出した被加熱対象５１の温度と、目標（設定）温度（プログラム温度）とを基に、比較演算等を行い、被加熱対象５１の温度を目標温度にするように第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２を制御（調整）する制御信号を生成する。

制御部４５は、温度調整部４３からの制御信号を基に、第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２を制御する。制御部４５は、ＳＣＲ制御を行う出力回路である。温度調整部４３、温度調整部４３及び制御部４５により、第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２がＰＩＤ制御によりフィードバック制御される。

以下、ハンディ型加熱装置１の動作例を説明する。
当該動作例では、２本の銅配管を、ロー（接合材）６１を加熱して接合する場合を説明する。
図５は、ハンディ型加熱装置１の動作例を説明するためのフローチャートである。
以下、図５の各ステップを説明する。

ステップＳＴ１：
２つの銅配管７１，７２を、当該銅配管の端部（接合箇所）を位置合わせし、その周囲に固形のロー６１を取り付ける。

ステップＳＴ２：
距離調整機構２５により第１のアーム２１と第２のアーム２２との間のピッチを最長の第１の距離にし、第１のアーム２１と第２のアーム２２との間に銅配管７１，７２のローが取り付けられた接合箇所７５を位置させる。

ステップＳＴ３：
接合箇所７５の外径等を基に、第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２と接合箇所７５との距離が所定の距離になるように、距離調整機構２５により第１のアーム２１と第２のアーム２２との間のピッチを調整する。

ステップＳＴ４：
接合箇所７５が第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２で挟まれる被加熱位置に、接合箇所７５あるいはハンディ型加熱装置１を移動する。
この過程で、接合箇所７５が温度センサ２７に接触し、温度センサ２７を弾性部材３５の弾性力に抗して所定の位置まで移動させる。

ステップＳＴ５：
スイッチ６７を指でオンにして第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２が加熱動作を行い、接合箇所７５のローが溶ける。

ステップＳＴ６：
温度センサ２７によって接合箇所７５周辺の温度が測定される。
温度調整部４３は、温度センサ２７が測定した被加熱対象５１の温度と、目標（設定）温度（プログラム温度）とを基に、比較演算等を行い、被加熱対象５１の温度を目標温度にするように第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２を制御（調整）する制御信号を生成する。
これにより、接合箇所７５が、所定の加熱温度なるように自動的に制御される。

ハンディ型加熱装置１によれば、被加熱対象５１を両側から第１のアーム２１及び第２のアーム２２で挟み込むという簡単な構成で被加熱対象５１を加熱できるので、小型化（ハンディ型）が可能となる。

ハンディ型加熱装置１によれば、被加熱対象５１の温度を温度センサ２７で測定し、それを基に温度調整部４３及び制御部４５において第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２を制御することから、被加熱対象５１の温度調整を経験に存しないで安全かつ高精度に行うことができる。

ハンディ型加熱装置１では、第１のアーム２１と第２のアーム２２との間に位置する被加熱対象５１に温度センサ２７を弾性部材３５の弾性力により押し付ける。そのため、加熱時において、被加熱対象５１と温度センサ２７との位置関係を簡単且つ高精度に決定でき、被加熱対象５１の温度を高精度に測定できる。そのため、当該測定した温度を基に、加熱作業を高精度に行うことができる。

このように、ハンディ型加熱装置１によれば、例えば、２つの被接合対象５１を接合する加熱する加熱作業を、高安全性かつ高精度に、経験に依存せずに行うことができる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態のハンディ型加熱装置の平面側の外観斜視図である。図７は、図６に示すハンディ型加熱装置の背面側の側面斜視図である。図８は、図６に示すハンディ型加熱装置を用いて、２本の銅配管を、ロー（接合材）を加熱して接合する場合を説明するための図である。

図６〜図８に示すように、第１のアーム１２１及び第２のアーム１２２の第１のカバー１８１及び第２のカーバ１８２内に、それぞれ第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２が設けられている。

第１のカバー１８１及び第２のカーバ１８２内の第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２の外側には、それぞれ第１の反射部１４１及び第２の反射部１４２が設けられている。
第１のカバー１８１及び第２のカーバ１８２は、ＳＵＳで形成されている。

第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２から出射された赤外線のうち、それぞれ第１の反射部１４１及び第２の反射部１４２に向けて出射された赤外線を、加熱対象位置に向けて反射する。
第１の反射部１４１及び第２の反射部１４２は、例えば、それぞれ第１のアーム２１及び第２のアーム２２の内壁に、石英ガラスに耐熱塗料又は金コーティングした形成した反射面である。これにより、加熱効率のアップとＳＵＳ反射面温度の低減下を計りました。
第１の反射部１４１及び第２の反射部１４２は、半月板形状をしている。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

例えば、上述した実施形態では、第１のアーム２１及び第２のアーム２２の２つのアームに設けられた２つの第１の赤外線加熱炉３１及び第２の赤外線加熱炉３２を加熱手段として用いたが、3つ以上の加熱手段を用いてもよい。

また、上述した実施形態で、温度センサ２７を被加熱対象５１に接触させる場合を例示したが、非接触の温度センサを用いてもよい。
また、第１の反射部４１及び第２の反射部４２の有無及び形状は任意である。
また、弾性部材３５の有無及び構成は任意である。

上述した実施形態では、ハンディ型の加熱装置を例示したが、ハンディ型以外でもよい。

本発明は、加熱装置に関する。

１…ハ５４ィ型加熱装置
１５…本体部
２１，１２１…第１のアーム
２２，１２２…第２のアーム
２５…距離調整機構
２７…温度センサ
２９…温度センサ支持部
３１…第１の赤外線加熱炉
３２…第２の赤外線加熱炉
３５…弾性部材
４１，１４１…第１の反射部
４２，１４２…第２の反射部
４３…温度調整部
４５…弾性部材
６１…ロー
７１，７２…銅配管
１８１…第１のカバー
１８２…第２のカバー

Claims (6)

1. 被加熱対象を挟み込むように位置する第１及び第２のアームと、
   前記第１のアームと前記第２のアームとの距離を調整する距離調整機構と、
   前記第１のアームと前記第２のアームとの間に前記被加熱対象を位置させた状態で、前記被加熱対象の温度を測定し、前記第１のアームと前記第２のアームの間に位置している温度センサと、
   前記第１及び前記第２のアームの各々に、当該アームの長手方向に延在して設けられ、前記被加熱対象を加熱する加熱手段と、
   前記温度センサからの温度検出結果を基に、前記加熱手段を制御する制御手段と、
   前記第１のアームと前記第２のアームとの間の被加熱位置にある前記被加熱対象に前記温度センサを弾性力に抗して押し付けた状態で加熱する押圧手段と
   を有し、
   前記第１及び第２のアームは、前記被加熱対象と距離を隔てて位置し、
   前記距離調整機構により距離が調整される方向と、前記押圧手段の前記弾性力が生じる方向とが略直交している
   加熱装置。
2. 前記第１のアームと前記第２のアームとの間に前記被加熱対象が位置していない状態で、前記温度センサの前記被加熱対象と接触する部分が、加熱時に前記被加熱対象を被加熱位置にある
   請求項１に記載の加熱装置。
3. ハンディ型である請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記加熱手段は、赤外線加熱炉である
   請求項１に記載の加熱装置。
5. 前記第１のアームと前記第２のアームの各々には、前記加熱手段に対して前記被加熱対象の位置と反対側の位置に前記加熱手段からの赤外線を前記被加熱対象に向けて反射する反射部が設けられている
   請求項１〜４のいずれかに記載の加熱装置。
6. 被加熱対象を挟み込むように位置する第１及び第２のアームと、
   前記第１のアームと前記第２のアームとの距離を調整する距離調整機構と、
   前記第１のアームと前記第２のアームとの間に前記被加熱対象を位置させた状態で、前記被加熱対象の温度を測定し、前記第１のアームと前記第２のアームの間に位置している温度センサと、
   前記第１及び前記第２のアームの各々に、当該アームの長手方向に延在して設けられ、前記被加熱対象を加熱する加熱手段と、
   前記温度センサからの温度検出結果を基に、前記加熱手段を制御する制御手段と、
   前記第１のアームと前記第２のアームとの間の被加熱位置にある前記被加熱対象に前記温度センサを弾性力に抗して押し付けた状態で加熱する押圧手段と
   を有し、
   前記第１及び第２のアームは、前記被加熱対象と距離を隔てて位置し、
   前記距離調整機構により距離が調整される方向と、前記押圧手段の前記弾性力が生じる方向とが略直交している
   加熱装置
   を用いて、２つの被接合対象の接合材を加熱して前記２つの被接合対象を接合する加熱方法であって、
   前記第１のアームと第２のアームとの間の所定の位置、前記接合材による接合箇所を位置させる第１の工程と、
   前記接合箇所の径に応じて前記距離調整機構により、前記第１のアームと前記第２のアームとの間の距離を調整する第２の工程と、
   前記接合材が固定された位置を、前記第１のアームと前記第２のアームとの間に移動させる第３の工程と、
   前記押圧手段によって被加熱位置にある前記被加熱対象に前記温度センサを弾性力に抗して押し付ける第４の工程と、
   前記第４の工程で押し付けた状態で前記加熱手段による加熱を開始する第５の工程と、
   前記温度センサが検出した温度と設定温度とを基に、前記加熱手段を制御する第６の工程と
   を有する加熱方法。
   

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