TW202137861A - 溫控裝置及溫控方法 - Google Patents

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陳安順
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群翊工業股份有限公司
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Abstract

一種溫控裝置，包含一加熱件、一送風板及多個調整板。該送風板設置於該加熱件，該送風板貫穿形成多個送風孔。該等調整板，可活動地設置於該送風板，該等調整板可遮擋該等送風孔的部分面積。

Description

溫控裝置及溫控方法
本發明是有關於一種溫控裝置，特別是指一種能均勻地加熱及冷卻的溫控裝置及溫控方法。
現有的一種用於烤箱的溫控裝置，包括一加熱件及一送風板，該送風板具有多個送風孔。烤箱內的送風裝置能對該溫控裝置吹送氣流，該加熱件能夠使通過該加熱件的氣流升溫並經由該送風板流入烤箱的一內部空間，藉此對該內部空間加熱升溫。然而，現有的溫控裝置因為經過該送風板的中央區域流入內部空間的氣流溫度是略大於經過外圍區域流入內部空間的氣流溫度，因此對烤箱內部的加熱效果會有不均勻的情形，尚有改善的空間。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種能均勻地升溫及降溫的溫控模組。
本發明之另一目的，即在提供一種能均勻地升溫及降溫的溫控方法。
於是，本發明溫控模組包含一加熱件；一送風板，設置於該加熱件，該送風板貫穿形成多個送風孔；及多個調整板，可活動地設置於該送風板，該等調整板可遮擋該等送風孔的部分面積。
在一些實施態樣中，還包含一設置於該加熱件遠離該送風板的一側的過濾件。
在一些實施態樣中，還包含一設置於該過濾件相反於該加熱件的冷卻件。
在一些實施態樣中，該加熱件包括一供該送風板設置的固定座及多個設置於該固定座內彼此間隔排列的電熱管。
本發明溫控方法，包含以下步驟：以多個溫度感測件量測一送風板的多個分層區域處的溫度，產生多個溫度訊號；一控制器接收該等溫度訊號後，計算該等溫度訊號的差異值；該控制器傳遞一調整訊號至一加熱件的多個電熱管中位於對應的至少其中一分層區域的多者，以調整位於該至少其中一分層區域的該等電熱管的功率；及重複前述步驟，直到該等溫度訊號的差異值小於一設定值。
本發明至少具有以下功效：藉由該等調整板能相對於該送風板上下移動以遮擋該等送風孔的部分面積，當氣流通過時能夠調整各個送風孔的出風量，使靠近中央區域的該等出風孔的出風量大致等同於靠近外圍區域的該等出風孔的出風量，讓加熱效果較為均勻。
參閱圖1至圖3，本發明烤箱100之一實施例，適用於烘烤多個基板1，該等基板1是放置於一載具2上，進行烘烤時是先將該載具2放置於烤箱100內，再將該等基板1一一送進烤箱100內。烤箱100包含一箱體3、一升降機構4、一溫控單元、一液壓幫浦6及一量測機台7。
參閱圖4至圖7，箱體3包括一內壁單元31及一外壁單元32。該內壁單元31設置於該外壁單元32內，並具有一沿著一左右方向D1延伸的內頂壁311、兩個分別連接該頂壁322沿著一上下方向D3延伸且彼此間隔的第一內側壁312、兩個分別連接該頂壁322及該等第一內側壁312沿著上下方向D3延伸且在一前後方向D2上排列的第二內側壁313、一連接該等第一內側壁312及該等第二內側壁313下緣沿著左右方向D1延伸的內底壁314、一自該等第一內側壁312及該等第二內側壁313向內凸伸呈方框形的凸緣315、兩個分別連接該等第一內側壁312呈L型的上外側壁316、一兩端分別連接該等上外側壁316且與該內頂壁311相間隔的外頂壁317、兩個分別連接該等第一內側壁312呈L型的下外側壁318及一兩端分別連接該等下外側壁318且與該內底壁314相間隔的外底壁319。該內頂壁311、該等第一內側壁312、該等第二內側壁313及該凸緣315界定出一加熱室C1，該內底壁314、該等第一內側壁312、該等第二內側壁313及該凸緣315界定出一冷卻室C2。其中一第二內側壁313具有一連通該冷卻室C2的內開口313a。該等上外側壁316及該等下外側壁318彼此間隔。其中，該等第二側壁324在本實施例中是分成對應該加熱室C1及該冷卻室C2的兩個部分，但並不以此為限，在其他實施例中也可以是單一個完整的壁。
參閱圖1、圖2、圖8及圖9，該外壁單元32具有一底壁321、一與該底壁321間隔的頂壁322、兩個沿著上下方向D3延伸分別連接該底壁321及該頂壁322且在左右方向D1上間隔排列的第一側壁323、兩個沿著上下方向D3延伸分別連接該底壁321、該頂壁322及該第一側壁323且在前後方向D2上間隔排列的第二側壁324、一可活動地設置於其中一第二側壁324的進出閥門325、兩個設置於另一第二側壁324的維修門326、一設置於其中一第一側壁323的機櫃327及兩個分別設置於該等維修門326的感測件328。設置於有該進出閥門325的該第二側壁324具有一位置對應於該內開口313a並與該內開口313a連通的進出口324a。該進出閥門325可沿著該上下方向D3活動地封閉該進出口324a，並包括一對設置於該進出口324a兩側沿著上下方向D3延伸的滑軌325a、一可活動地設置該等滑軌325a的連接臂325b及一固接該連接臂325b可封閉該進出口324a的門板325c，該進出閥門325向下移動便能開啟該進出口324a，此時便能將該等基板1送入烤箱100或是將該等基板1自烤箱100內取出，如圖10所示。該等維修門326的位置分別對應該加熱室C1及該冷卻室C2，當烤箱100需要維護時能開啟該等維修門326便於維護作業。機櫃327為烤箱100的配電箱，設置有電路線(圖未示)及各個負責烤箱100整體運作的控制單元(圖未示)。該等感測件328是配合位於該液壓幫浦6上方的該量測機台7以用於偵測該加熱室C1及該冷卻室C2內的含氧濃度，由於本發明烤箱100是在約300度的高溫條件進行烘烤，若該加熱室C1及該冷卻室C2內含氧濃度過高將容易使基板1在烘烤過程中氧化，而造成基板1損壞。
參閱圖6、圖9及圖11，該升降機構4包括一可上下移動的升降台41及一驅動該升降台41的頂推件42。該升降台41具有一頂壁322、一與該頂壁322相間隔的底壁321及多個分別連接該頂壁322及該底壁321的支撐柱413，該升降台41可在一下降位置及一上升位置間移動，在該下降位置時，該頂壁322抵靠該凸緣315的上表面，該加熱室C1及該冷卻室C2被該頂壁322間隔開，如圖6所示。在該上升位置時，該底壁321抵靠該凸緣315的下表面，該加熱室C1及該冷卻室C2被該頂壁322間隔開，如圖11所示。該頂推件42可例如為一油壓缸但不以此為限，該頂推件42能夠推動該升降台41在下降位置及上升位置間移動。
參閱圖4至圖6及圖12，該溫控模組5設置於該內壁單元31，用以調控該加熱室C1及該冷卻室C2的溫度。該溫控模組5包括兩個分別設置於該等第一內側壁312及該等上外側壁316之間的溫控裝置51、兩個分別連通該等溫控裝置51的上送風裝置52、兩個分別設置於該等第一內側壁312及該等下外側壁318之間的降溫裝置53、兩個分別連通該等降溫裝置53的下送風裝置54、一對分別鄰近設置於該等送風板511且位於該加熱室C1內的上溫度感側件55、一對分別鄰近設置於該等導風板531且位於該加熱室C1內的下溫度感側件56、多個設置於該內頂壁311及該外頂壁317之間的發熱件57及一電連接該溫控裝置51的控制器58。
參閱圖13至圖16，各該溫控裝置51具有一穿設於對應的該第一側壁323的送風板511、多個可上下活動地設置該送風板511的調整板512、一設置於對應的該第一側壁323鄰近該送風板511的加熱件513、一設置於該加熱件513遠離該第一側壁323的一側的上過濾件514及一設置於該上過濾件514遠離該第一側壁323的一側的上冷卻件515。該送風板511貫穿形成多個送風孔511a，並具有三個分層區域，該等分層區域分別為一上層區域511A、一中層區域511B及一下層區域511C。每一調整板512貫穿形成多個調整孔512a，每一分層區域對應設置有三個調整板512。該加熱件513具有一設置於該第一側壁323的固定座及多個電熱管513b，運作時能夠使通過該加熱件513的氣流升溫，上過濾件514具有一方型框體及位於內部的多個濾網(圖未示)，上冷卻件515可例如為設置有多個鰭片的冷卻盤管，運作時能夠使通過該上冷卻件515的氣流降溫，該上冷卻件515是與多個冷卻水管路(圖未示)連通，該等冷卻水管路的動力源及為液壓幫浦6。該等調整板512可遮擋該等送風孔511a的部分面積，且藉由該等調整板512能相對於該送風板511上下移動，藉此能夠調整各個送風孔511a的出風量，如圖15所示。而圖14所呈現的情況為該等調整孔512a與該等送風孔511a皆為重合狀態，即每一個送風孔511a皆未被遮擋，但實際操作上，經過位於中央高度處的該等送風孔511a吹送出的氣流量會略高於經過位於上方高度及位於下方高度的該等送風孔511a吹送出的氣流量，因此使用者將會移動位於中央高度處的調整板512以遮擋位於中央高度處的該等送風孔511a的部分面積，使其出風量降低。在本實施例中，該等分層區域分別為上層區域511A、中層區域511B及下層區域511C共三個區域，但並不以此為限制。
再參閱圖4、圖5及圖8，該等上送風裝置52用以將氣流經過該等溫控裝置51吹送至該加熱室C1內，各該上送風裝置52包括一設置於該內頂壁311及、該上外側壁316及該外頂壁317之間的風輪521及一驅動該風輪521轉動的馬達522，風輪521具有一連通該溫控裝置51的殼體及位於殼體內部的扇葉。各該上溫度感側件55具有三個上下間隔的分支部551，用於感測由該送風板511吹送出來的氣流在上層、中層、下層三個相對高度位置的溫度，以確認加熱過程中溫度隨時間變化的升溫曲線是否一致，若出現不一致的情況，便執行一溫控方法，以使升溫曲線趨近一致。該等發熱件57可例如為U形電熱管513b，用以在進行烘烤流程時對該內頂壁311及該外頂壁317之間的空間加熱，使該等上送風裝置52吹送至溫控裝置51的溫度提高，能夠縮短加熱所耗費的時間。
參閱圖17，以下介紹前述的溫控方法，其包含步驟S1~S4。
步驟S1：首先以該等上溫度感測件55分別量測該送風板511的上層區域511A、中層區域511B及下層區域511C處的溫度，以產生三個溫度訊號。
步驟S2：控制器58收該等溫度訊號後，計算該等溫度訊號的差異值，如此便能得知上層區域511A、中層區域511B及下層區域511C處何者溫度較高或較低。
步驟S3：該控制器58傳遞一調整訊號至加熱件511的該等電熱管511b中位於對應的至少其中一分層區域的多者，以調整位於該至少其中一分層區域的該等電熱管511b的功率。例如若對應於上層區域511A的溫度訊號相較於其他兩者較低，該調整訊號便會傳遞至位置對應於上層區域511A的該等加熱管511b，以提升該等加熱管511b的功率。再例如若對應於中層區域511B的溫度訊號相較於其他兩者較高，該調整訊號便會傳遞至位置對應於中層區域511B的該等加熱管511b，降低該等加熱管的功率。需要說明的是，該調整訊號也可以傳遞至位置對應於上層區域511A及下層區域511C的該等加熱管511b，以提升該等加熱管511b的功率，同樣能夠降低該等溫度訊號的差異值。
步驟S4，判斷該等溫度訊號的差異值小於一預設值，該預設值可例如為1°C，但不以此為限制，該預設值能夠視使用者需求而調整。若符合條件則完成溫控方法的步驟，若該等溫度訊號的差異值大於1°C，則回到步驟S1以重複上述步驟直到該等溫度訊號的差異值小於1°C，如此便完成溫控方法的步驟。溫控方法能使上層區域511A、中層區域511B及下層區域511C處的溫度趨於一致，以使該加熱室C1內各處的升溫曲線趨近一致，使加熱效果更為均勻。
再搭配參閱圖4、圖6及圖9，各該降溫裝置53具有一穿設於對應的該第一側壁323的導風板531、一間隔地設置該導風板531遠離該第一側壁323的一側的下過濾件532及一設置於該下過濾件532遠離該第一側壁323的一側的下冷卻件533。該導風板531具有多個水平延伸呈長條狀的出風口531a及多對自該出風口531a上下兩側分別向上及向下延伸呈漏斗狀的導引條531b，該等出風口531a的高度位置大致與該等基板1相同，使得經由該等出風口531a吹送出來的冷卻氣流能直接對著該等基板1吹送進行降溫。該下過濾件532及該下冷卻件533與前述的該上過濾件514及該上冷卻件515結構相同，在此不再贅述。該等下送風裝置54用以將氣流經過該等降溫裝置53吹送至該冷卻室C2內，各該下送風裝置54包括一設置於該內底壁314及、該下外側壁318及該外底壁319之間的風輪541及一驅動該風輪541轉動的馬達542，風輪541具有一連通該降溫裝置53的殼體及位於殼體內部的扇葉。各該下溫度感側件56與各該上溫度感側件55為相同的元件，其具有三個上下間隔的分支部561，用於感測由該導風板531吹送出來的氣流在上層、中層、下層三個相對高度位置的溫度，以確認冷卻過程中溫度隨時間變化的降溫曲線是否一致。
本發明烤箱100的作動流程如下：先參閱圖7及圖11，該進出閥門325先向下移動以開啟該進出口324a，該等基板1便透過例如一取料機構(圖未示)經由該進出口324a及該內開口313a一一送入冷卻室C2內的載具2上，待該等基板1皆輸送至載具2後，該進出閥門325便向上移動以封閉該進出口324a，接下來外接氮氣管路(圖未示)的該等下送風裝置54便對該冷卻室C2注入氮氣，因為本發明烤箱100的烘烤溫度是在約300°C的高溫條件下進行，若含氧量過高將容易使該等基板1在烘烤過程中氧化而造成損壞，因此透過注入氮氣的方式來降低含氧量。待該冷卻室C2內的含氧量低於標準值後，該升降機構4的頂推件42便驅動該升降台41自該下降位置向上移動至該上升位置，使該等基板1進入該加熱室C1進行烘烤。再搭配參閱圖5，需要說明的是，在該等基板1進入該加熱室C1之前，該加熱室C1已預先透過外接氮氣管路(圖未示)的該等上送風裝置52注入氮氣使含氧量低於標準值並且已預先加熱至約100°C，這樣烘烤時便不需要從常溫開始加熱，能夠節省加熱的時間提高升溫效率，該等上送風裝置52便對該等溫控裝置51吹送氣流，該等加熱件513開始運作始通過的氣流升溫，經由該等送風板511的送風孔511a進入該加熱室C1以對該加熱室C1及該等基板1加熱至300°C。烘烤結束後，加熱件513便停止作動，而上冷卻件515開始作動以對該加熱室C1及該等基板1降溫至100°C，冷卻完成後該升降機構4的頂推件42便驅動該升降台41自該上升位置向下移動至該下降位置，接著該等下送風裝置54便對該冷卻室C2注入常溫冷空氣對該等基板1進行冷卻降溫，待該等基板1降溫至常溫後，該進出閥門325便向下移動以開啟該進出口324a，該等基板1則透過例如該取料機構(圖未示)經由該進出口324a及該內開口313a一一將基板1自冷卻室C2內的載具2上取出，如此便完成本發明烤箱100的烘烤流程。需要說明的是，因為該升降台41不論是在該下降位置還是該上升位置，該加熱室C1及該冷卻室C2皆被該升降台41的頂板或底板間隔開，所以烘烤加熱及冷卻的動作可分別在該加熱室C1及該冷卻室C2進行而不會相互影響，注入氮氣動作亦同，因此能夠節省各個步驟所需的時間，能有效提升整體的工作效率。
綜上所述，本發明溫控裝置藉由該等調整板512能相對於該送風板511上下或左右移動以遮擋該等送風孔511a的部分面積，當氣流通過時能夠調整各個送風孔511a的出風量，使靠近中央區域氣流溫度較高的該等出風孔511a的出風量低於靠近外圍區域氣流溫度較低的該等出風孔511a的出風量，讓加熱效果較為均勻，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100:烤箱 1:基板 2:載具 3:箱體 31:內壁單元 311:內頂壁 312:第一內側壁 313:第二內側壁 313a:內開口 314:內底壁 315:凸緣 316:上外側壁 317:外頂壁 318:下外側壁 319:外底壁 32:外壁單元 321:底壁 322:頂壁 323:第一側壁 324:第二側壁 324a:進出口 325:進出閥門 325a:滑軌 325b:連接臂 325c:門板 326:維修門 327:機櫃 328:感測件 4:升降機構 41:升降台 411:頂壁 412:底壁 413:支撐柱 42:頂推件 5:溫控模組 51:溫控裝置 511:送風板 511a:送風孔 511A:上層區域 511B:中層區域 511C:下層區域 512:調整板 512a:調整孔 513:加熱件 513a:接合座 513b:電熱管 514:上過濾件 515:上冷卻件 52:上送風裝置 521:風輪 522:馬達 53:降溫裝置 531:導風板 531a:出風口 531b:導引條 532:下過濾件 533:下冷卻件 54:下送風裝置 541:風輪 542:馬達 55:上溫度感側件 551:分支部 56:下溫度感側件 561:分支部 57:發熱件 58:控制器 6:液壓幫浦 7:量測機台 C1:加熱室 C2:冷卻室 D1:左右方向 D2:前後方向 D3:上下方向
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明烤箱的一實施例的一立體圖； 圖2是該實施例另一視角的一立體圖； 圖3是一載具及多個基板的一立體圖； 圖4是由圖1的剖線IV-IV得出之一部分側視圖，其中一箱體的一外壁單元的一機櫃被省略，說明一升降機構的一升降台在一下降位置； 圖5是圖4的一不完整的局部放大圖； 圖6是圖4的一不完整的局部放大圖； 圖7是由圖1的剖線VII-VII得出之一部分側視圖，其中該機櫃被省略； 圖8是圖7的一不完整的局部放大圖； 圖9是圖7的一不完整的局部放大圖； 圖10是該實施例的一立體圖，說明該外壁單元一進出閥門在一開啟狀態； 圖11是類似於圖4的一部分側視圖，說明該升降台在一上升位置； 圖12是該實施例的一溫控模組的一方塊圖； 圖13是該實施例的該溫控模組的一溫控裝置的一立體圖； 圖14是該溫控裝置的一立體分解圖； 圖15是一平面圖，說明多個調整板與一送風板的關係；及 圖16是一平面圖，說明該等調整板可相對於該送風板朝不同方向移動；及 圖17是本發明溫控方法的一實施例的一流程圖。
51:溫控裝置
511:送風板
511a:送風孔
512:調整板
512a:調整孔
513:加熱件
513a:接合座
513b:電熱管
514:上過濾件
515:上冷卻件

Claims (5)

  1. 一種溫控裝置，包含： 一加熱件； 一送風板，設置於該加熱件，該送風板貫穿形成多個送風孔；及 多個調整板，可活動地設置於該送風板，該等調整板可遮擋該等送風孔的部分面積。
  2. 如請求項1所述的溫控裝置，其中，還包含一設置於該加熱件遠離該送風板的一側的過濾件。
  3. 如請求項2所述的溫控裝置，其中，還包含一設置於該過濾件相反於該加熱件的冷卻件。
  4. 如請求項1所述的溫控裝置，其中，該加熱件包括一供該送風板設置的固定座及多個設置於該固定座內彼此間隔排列的電熱管。
  5. 一種溫控方法，包含以下步驟： 以多個溫度感測件量測一送風板的多個分層區域處的溫度，產生多個溫度訊號； 一控制器接收該等溫度訊號後，計算該等溫度訊號的差異值； 該控制器傳遞一調整訊號至一加熱件的多個電熱管中位於對應的至少其中一分層區域的多者，以調整位於該至少其中一分層區域的該等電熱管的功率；及 重複前述步驟，直到該等溫度訊號的差異值小於一設定值。
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