特許 5761467 フラックス回収装置及びはんだ付け装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5761467

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】フラックス回収装置及びはんだ付け装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 3/08 20060101AFI20150723BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20150723BHJP

   B23K 101/42 20060101ALN20150723BHJP

【ＦＩ】

   B23K3/08

   H05K3/34 507J

   B23K101:42

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-543716(P2014-543716)

(86)(22)【出願日】2014年6月13日

(86)【国際出願番号】JP2014065797

【審査請求日】2014年9月11日

(31)【優先権主張番号】特願2013-226663(P2013-226663)

(32)【優先日】2013年10月31日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000199197

【氏名又は名称】千住金属工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001209

【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】桧山 勉

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 雄太

【審査官】 山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭４８−０８４０７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−０５３１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１１２０４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２６７９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６８２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０００７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１８１３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３０２７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２６７９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０９５５２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 英国特許出願公開第０２１０１４９７（ＧＢ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１２７７６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１６７７４０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３／０８

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｂ２３Ｋ １０１／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

はんだ付けに用いられるフラックスから気化したフラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を回収するフラックス回収装置であって、
前記混合気体に水を散水する第１の散水部と、
前記混合気体を導入して、前記混合気体からフラックス成分を分離する分離部と、
前記分離部の内側全周囲に降水流を形成する第２の散水部と、
前記分離部内で発生する水蒸気を除去する結露手段と
を備え、
前記分離部は、
上側部に前記混合気体を導入する導入部と、上部に開口部を有し、下部に円錐部を有したフラックス成分分離用の筒状体と、
前記筒状体の開口部に係合された蓋部とを備え、
前記蓋部は円盤状の本体部を有し、
所定の長さを有した排気用の円筒部が前記本体部を貫く形態で設けられ、
前記円錐部は排水口を有し、
前記第２の散水部は、前記筒状体の内壁及び前記円筒部の外壁からなる前記分離部の内側全周囲に降水流を形成し、
前記筒状体の接線方向から前記導入部へ前記混合気体が取り込まれると、
前記混合気体は、水と混合された状態で旋回流となり、この旋回流からフラックス成分を含んだ水が分離されて前記排水口から排水されるとともに、
前記円筒部は一端から前記混合気体から分離された気体を取り込んで他端から吸出することにより、前記分離部の導入部に導入される前記混合気体からフラックス成分を分離するようにしたフラックス回収装置。

【請求項2】

前記第１の散水部は、
前記水を扇状又は円錐状に散水するノズルを有するとともに、
前記第２の散水部は、複数の吹き出し口を有して前記水を放射状に散水する環状管を有する請求項１に記載のフラックス回収装置。

【請求項3】

前記分離部から回収される水を浄化する水浄化装置を備えた請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のフラックス回収装置。

【請求項4】

前記水浄化装置は、オゾン処理部及び活性炭フィルターからなることを特徴とする請求項３に記載のフラックス回収装置。

【請求項5】

前記第１の散水部及び前記第２の散水部に水を供給する給水部と、
前記給水部の水を冷却する冷却部と
を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフラックス回収装置。

【請求項6】

前記結露手段は前記水浄化装置に接続され、結露手段によって回収された水を前記水浄化装置に供給するようにした請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のフラックス回収装置。

【請求項7】

はんだ処理部と、
前記はんだ処理部で発生するフラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を回収する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のフラックス回収装置を備えるはんだ付け装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フラックス成分を含む混合気体から、フラックス成分を含まない気体を分離して、フラックス成分を回収するフラックス回収装置及びはんだ付け装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、回路基板の所定の面に電子部品をはんだ付け処理する場合に、リフロー炉や、噴流はんだ付け装置等が使用されている。例えば、このリフロー炉で、はんだ付け処理する場合、ソルダペーストを用いて行われる。ソルダペーストは、フラックスとはんだ粉末とを混合してペースト状にしたもので、印刷またはディスペンサー等により回路基板のはんだ付け部に塗布し、その上に電子部品を搭載させてからリフロー炉で加熱溶融させることにより、回路基板と電子部品を電気的に接続する。なお、はんだ付け処理を行う雰囲気は、不活性ガスを充填させた雰囲気、または、大気（空気）雰囲気となっているのが一般的である。

【0003】

フラックスは、はんだ付けされる金属表面の酸化膜を除去し、また、はんだ付け工程における加熱処理時に金属表面が再酸化するのを防止する。フラックスは、はんだ粉末の表面張力を小さくして濡れを良くする作用がある。フラックスは、松脂、チキソ剤及び活性剤等の固形成分を溶剤で溶解させてある。

【0004】

回路基板に塗布されたソルダペーストは、予備加熱ゾーンでは、フラックス成分中、特に溶剤が揮散（気化）してフラックスヒュームとなり、また予備加熱ゾーンで溶融したフラックス成分中、特にロジン等の固形成分は本加熱ゾーンで高温に曝されると、やはり気化してヒュームとなって炉内を浮遊する。これら溶剤や固形成分由来のヒュームは、炉内で比較的温度の低い部分、例えば回路基板を炉内に搬送するコンベア、炉を構成するフレーム（例えば、ノズルプレート、冷却プレート、ラビリンス等）、炉の出入口に設置されたラビリンス等に接すると冷やされて結露し、さらに温度が下がると粘着性のある固形物となる。これらヒュームが固形物となったもの、いわゆるヒューム固形物がリフロー炉を構成する各構成部に大量に付着すると問題が生じる。

【0005】

例えば、ヒューム固形物がコンベアに大量に付着すると、回路基板がコンベアに粘着して搬出時に回路基板がコンベアから離れずコンベアのスプロケットに巻き込まれて回路基板が破損する。フレームに大量に付着すると、堆積したヒューム固形物が搬送中の回路基板上に落下して回路基板を汚すことになる。

【0006】

そこで、これらヒューム固形物の付着による問題に鑑み、従来より炉内のフラックス成分を除去する方法や装置が多数提案されている。すなわち、はんだ処理時に発生するフラックス成分と、はんだ処理部内の上記雰囲気（不活性雰囲気、大気雰囲気）由来の気体とが混合された混合気体から、フラックス成分を分離し、クリーンな気体をはんだ付け処理部に循環させるフラックス回収装置を有するはんだ付け装置が種々提案されている。

【0007】

特許文献１にはリフロー炉に適用可能なフラックス回収装置が開示されている。このフラックス回収装置によれば、サイクロン機構を有する遠心分離器を備え、略円筒状のサイクロン外周部と、このサイクロン外周部に収容された略円筒状のサイクロン内周部とで二重管状に形成されている。サイクロン外周部の外壁面には冷却プレートが設けられ、遠心分離器内に導入されたフラックス成分を含む混合ガスを冷却するようになされる。

【0008】

混合ガスは、遠心分離器内に流入し、冷却プレートによって冷却されながらサイクロン外周部の内壁とサイクロン内周部の外壁との間で螺旋状の下向き気流を形成する。この間に冷却されて液化したフラックス成分が遠心分離されてサイクロン外周部の内壁に付着する。サイクロン外周部の内壁に付着したフラックス成分は、サイクロン外周部の内壁に沿って自重落下し、フラックス収容部に回収される。これにより、清浄化された空気をリフロー炉に導出できるというものである。

【0009】

上述のフラックス回収装置に関連して、特許文献２〜５にはクリーンルームに適用可能な室内清浄化装置が開示されている。室内清浄化装置によれば、水噴霧装置及び除滴サイクロンを備え、水噴霧装置はクリーンルームに接続され、当該クリーンルームから排気される空気に超微細の水滴を付与する。クリーンルームから排気される空気には塵埃が含まれている。超微細の水滴は水噴霧装置内に充満されている。水噴霧装置には除滴サイクロンが接続され、水滴が付与された空気をサイクロン流を利用して、空気と塵埃等とを分離する。これにより、清浄化された空気をクリーンルームに給気するようになされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１２−０３３５７７号公報

【特許文献2】特開昭 ６２−１４９３１８号公報

【特許文献3】特公平 ０３−０７６９９３号公報

【特許文献4】特公平 ０３−０７６９９４号公報

【特許文献5】特公平 ０５−０５８７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、従来例に係るフラックス回収装置及びはんだ付け装置によれば、次のような問題がある。
ｉ．特許文献１に見られるようなリフロー炉によれば、フラックス回収装置のサイクロン機構に冷却プレートが設けられ、混合ガスが冷却プレートによって冷却されながらサイクロン外周部の内壁とサイクロン内周部の外壁との間で螺旋状の下向き気流を形成する。この間に冷却されて液化したフラックス成分が遠心分離されてサイクロン外周部の内壁に付着する方法が採られる。

【0012】

このため、混合ガスが十分に冷却されていない状態では、遠心分離が進まず、サイクロン外周部の内壁とサイクロン内周部の外壁との間で螺旋状に旋回する状態となる。これにより、特許文献２に見られるような水滴が付与された空気をサイクロン流を利用して、空気と塵埃等とを分離する方法に比べて、冷却プレートを設けた構造にしてはサイクロン流による分離効率が悪いという問題がある。

【0013】

ii．特許文献２〜５に見られるような水噴霧装置と除滴サイクロンとを分離し、配管によって接続した構造をそのままフラックス回収装置に適用した場合、超微細の水滴が付与された混合ガス（フラックスヒュームガス）が水噴霧装置から除滴サイクロンへ至る間に、そのフラックス成分が冷却されて液状化及び固化する。このことで、液化及び固化したフラックス成分が除滴サイクロンの導入管や導入口等を塞いだり、フラックス成分が詰まったりして、除滴サイクロン（サイクロン発生部）への混合ガスの流入を妨げるという問題が懸念される。

【0014】

また、分離の過程で発生した水蒸気が、はんだ処理部に流れこむと、はんだ処理部内の低温部で水蒸気が結露し水滴となる。この水滴が炉内に付着すると、錆が発生する原因となる。また、水滴が回路基板に付着すると、回路基板が吸湿する。吸湿した回路基板は、はんだ処理時の加熱によって吸湿した水分が蒸発する。この水分の蒸発に伴ってはんだ付け部位のはんだが飛散する現象が生じる場合がある。はんだ飛散が生じると、飛散したはんだにより端子間が電気的なショート状態を引き起こす、いわゆるはんだブリッジというはんだ付け不良の原因となる。さらに、吸湿した回路基板が経年変化によりはんだ付け部位の劣化や、マイグレーションを引き起こす要因ともなる。このように炉内に侵入した水蒸気によって回路基板の信頼性に係わる不具合が生じる場合がある。さらに、再利用できる水が減少してしまう。

【0015】

そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、分離部の構造を工夫して、フラックス成分を含む混合気体からフラックス成分と気体とを効率良く分離できるようにするとともに、当該分離部内で発生する水蒸気を結露させて回収しはんだ処理部内へ水蒸気が流れ込まないようにすること、及び、回収した水蒸気を再利用できるようにしたフラックス回収装置及びはんだ付け装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上述の課題を解決するために、請求項１に記載のフラックス回収装置は、はんだ付けに用いられるフラックスから気化したフラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を回収するフラックス回収装置であって、前記混合気体に水を散水する第１の散水部と、混合気体を導入して、前記混合気体からフラックス成分を分離する分離部と、前記分離部の内側全周囲に降水流を形成する第２の散水部と、前記分離部内で発生する水蒸気を除去する結露手段とを備え、前記分離部は、上側部に前記混合気体を導入する導入部と、上部に開口部を有し、下部に円錐部を有したフラックス成分分離用の筒状体と、前記筒状体の開口部に係合された蓋部とを備え、前記蓋部は円盤状の本体部を有し、所定の長さを有した排気用の円筒部が前記本体部を貫く形態で設けられ、前記円錐部は排水口を有し、前記第２の散水部は、前記筒状体の内壁及び前記円筒部の外壁からなる前記分離部の内側全周囲に降水流を形成し、前記筒状体の接線方向から前記導入部へ前記混合気体が取り込まれると、前記混合気体は、水と混合された状態で旋回流となり、この旋回流からフラックス成分を含んだ水が分離されて前記排水口から排水されるとともに、前記円筒部は一端から前記混合気体から分離された気体を取り込んで他端から吸出することにより、前記分離部の導入部に導入される前記混合気体からフラックス成分を分離するようにしたものである。

【0018】

請求項２に記載のフラックス回収装置は請求項１において、前記第１の散水部は、前記水を扇状又は円錐状に散水するノズルを有し、前記第２の散水部は、複数の吹き出し口を有して前記水を放射状に散水する環状管を有するものである。

【0019】

請求項３に記載のフラックス回収装置は請求項１または請求項２のいずれか１項において、前記分離部から回収される水を浄化する水浄化装置を備えたものである。

【0020】

請求項４に記載のフラックス回収装置は請求項３において、前記水浄化装置は、オゾン処理部及び活性炭フィルターからなるものである。

【0021】

請求項５に記載のフラックス回収装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項において、前記第１の散水部及び前記第２散水部に水を供給する給水部と、前記給水部の水を冷却する冷却部とを備えたものである。

【0022】

請求項６に記載のフラックス回収装置は、請求項３から請求項５のいずれか１項において、前記結露手段は前記水浄化装置に接続され、結露手段によって回収された水を前記水浄化装置に供給するようにしたものである。

【0023】

請求項７に記載のはんだ付け装置は、はんだ処理部と、前記はんだ処理部で発生するフラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を回収する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のフラックス回収装置を備えるものである。

【発明の効果】

【0024】

本発明のフラックス回収装置によれば、分離部内に導入されたフラックス成分を含む混合気体は、第１の散水部によって形成される旋回流（渦流）によって水気を帯びて分離部内を旋回する。この旋回流によって水気を帯びた混合気体は、フラックス成分を含んだ水と気体とに分離され、気体よりも重いフラックス成分を含んだ水は、排水口から外部へ排水される。また、前記分離部内で発生した水蒸気は、結露手段により冷やされて水滴となって回収される。

【0025】

これにより、フラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を効率良く回収できるようになる。また、水蒸気のはんだ処理部への浸入を防ぐことができるため、炉内の錆の発生や、回路基板が吸湿することに伴って生じる不具合を未然に防ぐことができる。また、水の再利用率を向上させることができる。さらに、分離部内の旋回流及び降水流が、フラックス成分が分離部内壁に付着することを防止するため、分離部内壁のメンテナンスが不要となる。

【0026】

本発明に係るフラックス回収装置が備えられたはんだ付け装置によれば、フラックス成分が回収可能であり、また、効率的に水を再利用できるリフロー炉や噴流はんだ付け装置等を提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】はんだ付け装置１の構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明に係る実施形態としてのフラックス回収装置１００の構成例を示す斜視図である。

【図3】分離部１０の寸法例を示す斜視図である。

【図4】分離部１０の組立例（その１）を示す分解斜視図である。

【図5】分離部１０の組立例（その２）を示す分解斜視図である。

【図6】分離部１０の組立例（その３）を示す分解斜視図である。

【図7】フラックス回収装置１００の動作例（その１）を示す側面視一部破砕の断面図である。

【図8】フラックス回収装置１００の動作例（その２）を示す上面視断面図である。

【図9】変形例としてのフラックス回収装置１００’の構成及び動作例を示す上面視断面図である。

【図10】水冷コイル型の結露手段の斜視図である。

【図11】空冷多管型の結露手段の斜視図である。

【図12】水浄化装置５０のシステムフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態として、フラックス回収装置及びはんだ付け装置について説明する。本発明のフラックス回収装置１００は、はんだ処理時に発生するフラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を回収する装置である。ここに、フラックス成分を含む混合気体とは、はんだ処理時に発生する気体状となったフラックス成分と、はんだ処理部内の雰囲気（不活性雰囲気、大気雰囲気）由来の気体とが混在した気体をいう。

【0029】

図１を参照して、本発明を適用できるはんだ付け装置１の構成例について説明する。このはんだ付け装置１は、本例においては、大気雰囲気中で処理されるはんだ処理部４０を有し、はんだ処理部４０内で発生した混合気体からフラックス成分を回収した上で、処理雰囲気（空気）のみをはんだ処理部４０に戻すフラックス回収装置１００を有する。なお、はんだ処理部内の雰囲気が不活性雰囲気である場合においても適用できる。

【0030】

実際には、はんだ処理部４０の排気口４０３から混合気体２を回収し、フラックス回収後の処理雰囲気（空気）は送風機３０を介してはんだ処理部４０の吸気口４０２側に戻されて再利用される。

【0031】

本発明に係るフラックス回収装置１００は、混合気体２よりフラックス成分を回収・分離する筒状の分離器１５を有する。分離器１５は、外筒とそれよりも短かな内筒（円筒部）１４とで構成され、分離器１５は、頂部側が開放端となされたもので、その頂部側から混合気体が供給される。

【0032】

フラックス成分の分離及び回収は、混合気体の他に水が利用され、分離器１５内に供給された水と混合気体を分離器１５内で旋回させながら流下させて行われる。そのため、分離器１５の頂部は蓋部１１によって覆われると共に、分離器１５の頂部側外周面の一部を利用して、水や混合気体の導入部（導入口）１３が設けられる。

【0033】

外部より供給される水３は、第１と第２の散水系に分離された上で供給されるもので、まず頂部側に設けられた導入口３０３を介して頂部側よりその内周面側に沿って流下しながら散水する構成が採用されている（以下この散水系に供する水３を導水３Ｂとして表す）。この他に、分離器１５の入り口側に設けられた第１の散水部２０Ａで混合気体２に水３が吹き付けられ、その状態で、混合気体が分離器１５内に導かれる。この散水系に使用される水３を以下では導水３Ａとして表現する。

【0034】

導水３Ａは分離器１５の内壁面側に衝突するような流速となされており、その結果として導水３Ａ及び頂部より散水された導水３Ｂの一部は螺旋状に旋回しながら流下する（点線で示す旋回流ａ）。導水３Ｂの一部は分離器１５の内壁を流れ落ちる（点線で示す降水流ｃ）ため、混合気体に含まれるフラックス成分は内壁面に触れることなく外筒底部側まで導かれることになり、フラックス成分が付着して分離器１５の内壁面が汚れるようなことがなくなる。

【0035】

分離器１５にはさらに以下のような構成が施される。蓋部１１の中央部から分離器１５内部に向かって連結用の筒体１２が設けられ、この連結用筒体（円筒部）１２が内筒１４の上端部と連結される。連結用の筒体１２を省き、内筒１４を蓋部１１の外部まで露出する構成としてもよい。

【0036】

分離器１５内を混合気体は外筒底部側まで流下するが、その過程で分離器１５内に供給された水３によって混合気体のうちフラックス成分は冷却されて、フラックス成分の殆どが液化、固形化が始まるとともに、フラックス成分は、散水された水分で被覆されるようになる。一方、混合気体のうち気体成分（殆ど水蒸気を含んだ空気）は内筒１４の開口部側に吸い込まれ、吸い込まれた気体成分は内筒１４内を上昇して気体の吸出口２０４側まで到達する。

【0037】

吸出口２０４まで導かれた気体成分は結露手段１７に導かれる。結露手段１７によって気体成分が冷やされるため、気体成分中の水蒸気成分が結露する。この結露手段１７を設けることによって、結露手段１７を通過した気体は水蒸気を含まない、乾いた空気のみとなる。その後この空気は送風機３０を介して上述したはんだ処理部４０に供給される（第１循環経路）。したがって、はんだ処理部４０には乾いた空気を送り込むことができる。なお、結露によって生じた水滴は後述する水浄化装置５０に供給される

【0038】

一方、水分で被覆されたフラックス成分と水は、分離器１５の底部側に設けられた排水口４０１より排水される。排水口４０１は水浄化装置５０の入口５０１に連結されている。水浄化装置５０の詳細は後述するとして、この水浄化装置５０によって水とフラックス成分とが分離され、フラックス６が回収される。浄化された水３は排水口５０２より排水されて再び分離器１５における処理水として再利用される（第２循環経路）。必要に応じて新たに水を補給しても良い。

【0039】

続いて、図２及び図３を参照して、上述したフラックス回収装置１００を詳細に説明する。分離部１０は蓋部１１及びフラックス分離用の筒状体（以下分離器１５という）を有している。分離器１５は、上部にフランジ状の開口部３０１を有し、上側部には導入部１３が設けられ、下部には円錐部３０４を有している。分離器１５の上側部は、矩形窓状に切り抜かれ（開口され）、付け根部３０２とされている。分離器１５は、一例として、所定の厚みを有したステンレス板から形成されている。

【0040】

導入部１３は分離器１５の円形部位から接線方向に延在する形態で形成されている。導入部１３は断面が矩形でダクト状を成しており、その一端が上述の付け根部３０２で分離器１５と連通されている。導入部１３の他端には矩形状又は円形状の導入口３０３が設けられている。導入部１３は分離部１０の懐部位にスリット３０５（開口部）を有している。ここに懐部位とは、付け根部３０２における導入部１３と分離器１５との間の接合箇所の内側をいい、以下、懐側という。

【0041】

導入部１３は分離器１５と同様なステンレス板から成形される。導入口３０３ははんだ付け装置１の排気口等に連結される。前記排気口には、はんだ処理時に発生したフラックス成分を含む混合気体が排気されるようになる。

【0042】

この例では、分離部１０の直前に第１の散水部２０Ａが設けられる。第１の散水部２０Ａは、例えば、導入部１３の接線方向ｘの内側であって、導入部１３の懐側に設けられる。第１の散水部２０Ａはノズル２５を有し、ノズル２５によって水を扇状（又は円錐状）に散水する（一次降水）。ノズル２５は、例えば、導入口３０３の全域に水膜を形成して当該水膜に混合気体を通過させる。ノズル２５から散布される水によって、混合気体は冷却されるので、混合気体中のフラックス成分の液化、固形化が始まるとともに、フラックス成分は、散水された水分で被覆されるようになる。

【0043】

なお、第１の散水部２０Ａから霧状（ミスト状）になるように散水すると、効率良く混合気体中のフラックス成分に水がまとわり着くよう（被覆されるよう）になる。また、上述のように第１の散水部２０Ａは導入部１３の接線方向ｘの内側であって、導入部１３の懐側に設けられており、送風機３０によって、散水された水は分離器１５内に引き込まれるため、分離器１５の内周囲（内壁）に沿って旋回しながら下降する旋回流となる。

【0044】

分離器１５の上部には蓋部１１が取り付けられている。蓋部１１は円盤状の本体部１０１を有し、分離器１５のフランジ状の開口部３０１を塞ぐ形態でネジ止めされている。蓋部１１は例えば、厚手のステンレス板を鍔状に切り抜き加工して形成されている。蓋部１１には、排気用の円筒部１２が旋回流の中心位置（軸）に沿って、本体部１０１を貫く形態で設けられる。円筒部１２は所定の長さを有している。円筒部１２の下方には、更に同軸大径の円筒部１４が接合されている。円筒部１４も所定の長さを有している。

【0045】

また、蓋部１１の裏側であって、分離器１５の内側上部（円筒部１２の周囲）には第２の散水部２０Ｂが設けられる。第２の散水部２０Ｂは環状管を有し、当該環状管の表面に複数の吹き出し口が設けられている。第２の散水部２０Ｂは、分離器１５の内周囲（内壁）や、円筒部１２，１４の外周囲（外壁）に水を放射状に散布する（二次降水）。これにより、分離器１５の内壁や円筒部１２，１４の外壁に降水流を形成して、水気を帯びたフラックス成分が分離器１５の内壁や円筒部１２，１４の外壁に付着することを防止できる。従って、分離器１５の内壁や円筒部１２，１４の外壁を清掃することが不要となり、結果としてメンテナンスが不要となる。

【0046】

円筒部１２の一端には気体の吸出口２０４が設けられ、他端には円筒部１４が接合されている。円筒部１４の他端には吸気口２０１が設けられている。吸出口２０４は、結露手段１７に接続される。さらに結露手段１７の他端は送風機等に接続される。これにより、はんだ処理時に発生するフラックス成分を含んだ混合気体からフラックス成分が分離された気体５は、吸気口２０１から取り込まれて、吸出口２０４から結露手段１７を経由して送風機３０へ送られる。気体５は水蒸気を含むが、結露手段１７は、気体５に含まれる水蒸気を冷却し、水滴にして除去する。水滴が取り除かれた気体７は、送風機３０に送られる。水滴は水浄化装置５０に送られる。送風機３０は、はんだ処理部４０にフラックス及び水蒸気回収後のクリーンな気体７を送風するようになされる。

【0047】

一方、上述の円錐部３０４には、排水口４０１が設けられ、クリーンな気体が分離された後、フラックス成分を含む水を排水するようになされる。水は、各散水部から散水されたものである。はんだ処理時に発生するフラックス成分を含んだ混合気体は、分離器１５の接線方向から導入口３０３へ取り込まれるときに、第１の散水部２０Ａによって一次降水が施され、水気を帯びるようになる。分離器１５の内側で第２の散水部２０Ｂによって二次降水が施される（図７、８参照）。

【0048】

なお、図中、ｘは第１の散水部２０Ａにおける散水方向でもあり、ｙは導入口３０３における混合気体の導入方向でもあり、ｚは、分離器１５内におけるフラックス成分を含んだ水の旋回（渦）流の降下方向でもある。

【0049】

続いて、図３を参照して、分離部１０の寸法例について説明する。この図に示すＬ１は円筒部１２の蓋部１１内の長さであり、Ｌ２は円筒部１４の長さである。円筒部１２は円筒部１４の長さに比べて短い長さを有しており、蓋部１１の内側へ埋め込まれる形態で設けられている。

【0050】

この例では、蓋部１１を基準にして長さＬ１＋Ｌ２の位置に吸気口２０１が設けられている。ある程度の長さＬ１＋Ｌ２を確保するようにしたのは、フラックス成分を含んだ水が吸気口２０１へ帰還されるのを阻止するためである。Ｈは分離器１５の高さである。Ｄ１は蓋部１１や、分離器１５等の外径であり、Ｄ２は円錐部３０４の排水口４０１の口径である。

【0051】

また、ｂは導入口３０３の開口幅であり、ｈは導入口３０３の高さである。ｄは吸出口２０４の口径である。導入部１３の側面にはスリット３０５が形成されている。スリット３０５は所定の長さＬ0及び幅Ｗを有している。スリット３０５には図２に示した第１の散水部２０Ａが取り付けられる。

【0052】

なお、第１の散水部２０Ａから導入口３０３の全域に水膜を形成することで、圧力損失が増加することが予想される。この例でスリット３０５の長さＬ0は７０〜８０ｍｍ程度であり、その幅Ｗは５〜１０ｍｍ程度に設定される。これらにより、分離部１０を構成する。

【0053】

図４〜図６を参照して、分離部１０の組立例（その１〜３）について説明する。図４において、まず、第１の散水部２０Ａを分離器１５に取り付ける。これに先立って、導入部１３、スリット３０５及び孔部３０６を設けた分離器１５を準備する。孔部３０６は第２の散水部２０Ｂを取り付ける部分である。

【0054】

例えば、分離器１５については、「９」字状に切り抜いた天板に、帯板を切り曲げ円筒加工した部分に、更に、矩形状の導入部１３となる部分を接合して形成する。導入部１３の所定の位置には、長さＬ0×幅Ｗのスリット３０５（開口部）を形成する。また、孔部３０６は帯板を円筒加工する前に展開状態で所定の位置に孔開け加工しておくとよい。

【0055】

もちろん、天板の中央には開口部３０１を形成する。当該開口部３０１は、蓋部１１を係合するために、開放面側はフランジ形状となされ、例えば、８箇所のボルト係合用の雌ねじがフランジ面に形成されたものを準備する。

【0056】

次に第１の散水部２０Ａとして、枠部材２１、パッキン部材２２、Ｉ型の取付け部材２３、パッキン部材２４、ノズル２５及びノズル継続部２６を準備する。枠部材２１にはスリット３０５とほぼ同じ大きさの長孔角形状の開口部２２１を有したものを準備する。枠部材２１には蓋部１１や導入部１３等と同等の材質のものを使用するとよい。枠部材２１の四隅にはネジ２１ａが施される。パッキン部材２２には、中央部に長孔角形状の開口部２２２及び、四隅にボルト貫通用の開口部２２ａを形成したゴム板を準備する。

【0057】

Ｉ型の取付け部材２３には、扁平扇状の水膜を誘導可能なスペース（扁平ダクト）を有したものを準備する。例えば、扁平ダクトの一方の側が枠部材２１に面接合可能なフランジ部位となるように形成し、他方の側がノズル継続部２６に面接合可能なフランジ部位となるように形成する。

【0058】

一方のフランジ部位は枠部材２１の開口部２２１と同じ長孔角形状の開口部（図示せず）を有しており、その四隅には、ボルト貫通用の開口部２３ａを形成したものを準備する。他方のフランジ部位はノズル２５の口径とほぼ等しい円形状の開口部２３１を開口し、その四隅には、ボルト貫通用の開口部２３ｂを形成したものを準備する。パッキン部材２４には、中央部に円形状の開口部２４１及び、四隅にボルト貫通用の開口部２４ａを形成したゴム板を準備する。

【0059】

ノズル継続部２６にはノズル２５、給水管２５１及びノズル板２５２を有したものを準備する。もちろん、ノズル継続部２６はノズル２５と給水管２５１とを接続可能な構造であればよい。ノズル２５はノズル板２５２に設けられている。ノズル板２５２の四隅には、ボルト貫通用の開口部２５ａを形成したものを準備する。ノズル２５には扁平扇状に水を散水可能な先端形状を有したものを準備する。

【0060】

これらの部材が準備できたら、図４に示したパッキン部材２２を取付け部材２３と枠部材２１との間に挟んで、当該取付け部材２３を枠部材２１に取り付ける。このとき、開口部２２１及び開口部２２２を位置合わせする。その後、図示しない４本のボルトを使用して、取付け部材２３のフランジ部位の四隅を枠部材２１に固定する。

【0061】

次に、ノズル継続部２６を取付け部材２３に取り付ける。この例では、ノズル２５の先端部をパッキン部材２４の開口部２４１に挿通する。パッキン部材２４を取付け部材２３とノズル継続部２６との間に挟んで、当該取付け部材２３にノズル継続部２６を取り付ける。図示しない４本のボルトを使用して、ノズル継続部２６を取付け部材２３のフランジ部位の四隅に固定する。この固定によって、散水部付きの分離器１５が得られる。

【0062】

散水部付きの分離器１５が準備できたら、図５に示す蓋部１１を組み立てる。蓋部１１には本体部１０１に円筒部１２を接合したものを準備する。例えば、本体部１０１には所定の厚みを有した金属板を円盤状に切り出し、その周囲に係合用の８個の孔部１１ａを形成し、かつ、その中央部位に円筒接合用の開口部（図示せず）を形成したものを準備する。

【0063】

円筒部１２には、所定の外径を有したパイプ素材を所定の長さに切断し、当該パイプ素材を本体部１０１の円筒接合用の開口部に挿通した後、そのパイプ素材の上・下部をフランジ状に加工する。パイプ素材は挿通した状態の所定の位置で本体部１０１の図示しない開口部に接合する。円筒部１２は、他端が開口部２０３を成している。これにより、こま状の蓋部材が得られる。

【0064】

この例では、円筒部１２の下方に円筒部１４を接合する。例えば、円筒部１４には、円筒部１２の外径よりも一回り大きな外径を有したパイプ素材を所定の長さに切断し、当該パイプ素材に円筒接合用の開口部２０２を形成する。当該パイプ素材の上部はフランジ状に加工する。例えば、パイプ素材の上部に環状平板（鍔状板）を接合する。これにより、上部フランジ部位を有した円筒部１４が得られる。

【0065】

これらの部材が準備できたら、こま状の蓋部材と円筒部１４とを接合する。例えば、円筒部１２の開口部２０３と円筒部１４の開口部２０２とを位置合わせした状態で、円筒部１２のフランジ部位と円筒部１４の上部フランジ部位とを溶接する。これにより、円筒部１４を接合した蓋部１１が得られる。

【0066】

これらの部材が準備できたら、図６に示す円筒部付きの蓋部１１を分離器１５に取り付ける。これに先立って、分離器１５の内側に第２の散水部２０Ｂを取り付ける。第２の散水部２０Ｂには、例えば、環状のパイプの表面に複数の吹き出し口を設けたものを準備する。吹き出し口は、例えば、管軸と直交する方向において、１つ置きに、外側及び内側に向けて開口するとよい。外側に向けて開口した吹き出し口によって、分離器１５の内周囲（内壁）に水を放射状に散布できるようになる。また、内側に向けて開口した吹き出し口によって、円筒部１２，１４の外周囲（外壁）に水を放射状に散布できるようになる。

【0067】

第２の散水部２０Ｂの取り付けが終わったら、図６に示すパッキン部材１６を介在させて、当該蓋部１１を分離器１５に取り付ける。パッキン部材１６には、その中央部に円形状の開口部１６１を有したＯ型のゴム板を準備する。パッキン部材１６の周囲には、例えば、角度４５°置きにボルト貫通用の開口部１６ａが設けられている。

【0068】

このとき、蓋部１１の円筒部１４をパッキン部材１６の開口部１６１に挿通し、その後、円筒部１４の先端を分離器１５の中へ挿通すると共に第２の散水部２０Ｂに挿通する。そして、パッキン部材１６を分離器１５と蓋部１１との間に挟んだ状態で、分離器１５のフランジ部位に蓋部１１を重ね合わせて、当該分離器１５を蓋部１１で閉蓋する形態で取り付ける。そのとき、図示しない８本のボルトを使用して、その周囲を固定する。これにより、図２に示した分離部１０が完成する。

【0069】

図７及び図８を参照して、フラックス回収装置１００の動作例（その１，２）について説明をする。なお、図８は図７に示したフラックス回収装置１００のＸ１−Ｘ１矢視断面図である。この例では、混合気体２が分離器１５の接線方向から導入口３０３を介して取り込まれる。

【0070】

図７において、第１の散水部２０Ａを側面から見たとき、ノズル２５から導入口３０３へ向けて導水３Ａが扁平扇状に散水される（一次降水）。扇状の水膜の大きさは、当該導入口３０３に接続されるパイプの口径よりも広いことが好ましい。水膜の広さをパイプの口径よりも大きくすることで、漏れなく当該水膜に混合気体２を通過させることができる。これにより、導入口３０３の全域に渡って水膜（水のカーテン）で通路を遮断する形態を採ることができる。

【0071】

図７に示した第１の散水部２０Ａによって、混合気体２は水気を帯びて、図８に示す付け根部３０２で分離器１５内に進入する。送風機３０で気体を巡回させているので、分離器１５では旋回流ａが発生する。旋回流ａは白抜き矢印で示す時計方向（右巻き）に回転する。このとき、第２の散水部２０Ｂは、放射状に導水３Ｂを散水する。

【0072】

この例で、第２の散水部２０Ｂは分離器１５の内壁に降水流ｃ（図７参照）を形成すると共に、円筒部１２，１４の外壁に降水流ｃを形成する（二次降水）。この降水流ｃに向かって、図中、白抜き矢印に示す水気を帯びた混合気体２が進入する。水気を帯びた混合気体２は旋回しながら、排水口４０１の側に降下する。

【0073】

混合気体２は、旋回流ａに乗って分離器１５内を旋回しながら、円筒部１２，１４の外周と分離器１５の内周の間を降下する。この旋回中に、フラックス６を含んだ水４と、気体５とが遠心分離され、気体５よりも重いフラックス６を含んだ水４は、排水口４０１へ導かれる。このように、混合気体２への一次降水を施した後に、二次降水しているので、フラックス６の回収性を向上できるようになるとともに、フラックス６が分離器１５の内壁や円筒部１２，１４の外壁に付着することを防止することができる。

【0074】

なお、円筒部１２の吸出口２０４（排気口）に導かれたフラックス回収後の気体５は、結露手段１７によって、水蒸気成分が取り除かれ（除湿され）る。除湿された気体７は、送風機３０の送風力を利用してはんだ処理部４０に戻される。分離器１５の排水口４０１からは、外部（紙面の下方）へフラックス６を含んだ水４が排水される。当該水４は、水蒸気を含む混合気体２から分離されたものである。これにより、混合気体２から効率良くフラックス６を分離でき、気体５を清浄化できると共にフラックス６を回収できるようになる。

【0075】

＜変形例＞
図９を参照して、変形例としてのフラックス回収装置１００’の構成及び動作例について説明する。フラックス回収装置１００’は、フラックス回収装置１００の第２の散水部２０Ｂと異なる構造の第２の散水部２０Ｂ’を備えている。第２の散水部２０Ｂ’は、第２の散水部２０Ｂと同様にして、環状のパイプの表面に複数の吹き出し口を設けているが、その開口方向が管軸（線）と直交する方向ではなく、その外側は管軸の接線方向に沿う方向に穿設されている。

【0076】

反対側（内側）は、管軸線対称の方向に穿設されている。これらの方向は旋回流ａと同調する方向である。管軸の接線方向に開口した吹き出し口によって、分離器１５の内周囲（内壁）に水を旋回放射状に散布できるようになる。また、内側に管軸線対称の方向に開口した吹き出し口によって、円筒部１２，１４の外周囲（外壁）に水を旋回放射状に散布できるようになる。これにより、分離器１５の内壁に旋回状の降水流ｃを形成すると共に、円筒部１２，１４の外壁に旋回状の降水流ｃを形成する（二次降水）。この旋回状の降水流ｃに向かって、図中、白抜き矢印に示す水気を帯びた混合気体２が進入する。水気を帯びた混合気体２は旋回を助長されながら、排水口４０１の側に降下できるようになる。

【0077】

図１０、１１を参照して、結露手段の例を説明する。結露手段は以下に限らない。まず図１０を参照して結露手段１７の水冷コイル型結露手段の例を説明する。結露手段１７は、箱体であり（図１０では内部を開示している）、パイプ７２，７３，７４が接続され、熱伝導性が良好なコイル状のパイプ７１が内部に備わっている。前記パイプ７１の入口と出口は外部の給水装置等に接続されていて、入り口から出口へ水が循環する仕組みになっている。結露の手順を説明すると、まず前記パイプ７１内に水などの液体を流して、当該パイプの表面を冷却する。分離器１５から送られてきた水蒸気を含む気体５が、パイプ７２から結露手段１７内に入り、パイプ７１により冷やされて結露する。結露により発生した水は、パイプ７４から外部に流出、回収され、再利用される。水が除去された気体７がパイプ７３から排気されて送風機３０に送られる。

【0078】

さらに、図１１を参照して、結露手段の変形例としての結露手段１７’を説明する。結露手段１７’は、空冷多管型の結露手段である。結露手段１７’は、箱体であり（図１１では内部を開示している）、外部に接続されているパイプ８１〜８５と、内部に１つ以上のパイプからなるパイプ群８６が備わっている。詳細は省略するも、パイプ８３とパイプ群８６の各パイプ及びパイプ８４は、それぞれパイプ内部が連通しており、パイプ８３の入口は冷風機など（図示しない）に接続されている。結露の手順を説明すると、まず前記パイプ８３内を冷たい空気が流れてパイプ群８６の周り表面を冷却した後、パイプ８４から排出される。分離器１５から吸出された水蒸気を含む気体５が、パイプ８１から結露手段１７’内に入り、前記パイプ群８６の周り表面で冷やされて結露する。結露により発生した水は、パイプ８５から外部に流出、回収され、再利用される。水が除去された気体７がパイプ８２から吸出されて送風機３０に送られる。

【0079】

図１、１２を参照して、水浄化装置５０の構成例について説明する。水浄化装置５０は、例えばオゾン処理部９０と活性炭吸着部９１（活性炭フィルター）の組み合わせからなる。オゾン処理部９０は、オゾン処理槽９２と滞留槽９３及び発泡管９４からなる。フラックス６を含んだ水４は、入口５０１からオゾン処理部９０に入り、オゾン処理槽９２を通って滞留槽９３へ移動し、排水口５０３から活性炭吸着部９１の入口５０４へ排水される。

【0080】

発泡管９４は、外部のオゾン発生器９５に接続されていて、オゾン発生器９５で発生したオゾンを泡状にしてオゾン処理槽内へ供給している。水４がオゾン処理槽９２のオゾン雰囲気中を通過すると、水４中の有機物（フラックス６）が、オゾンの酸化力により分解される。さらに滞留槽９３は、水４を滞留させてオゾンによる分解反応を促進させる。次に活性炭吸着部９１のフィルターを通過することによって分解物が活性炭に吸着されるので、水の浄化を行うことが可能となる。また、フィルターは複数種類のメッシュを備え、これらを単独で又は組み合わせて使用されるようにしても良い。

【0081】

活性炭吸着部９１の排水口５０２から流出した水３”は、給水部５１に送られる。給水部５１では、前記水３”と外部から送られる清浄な水３’が混合されて水を冷却する手段としてのチラー５２に送られる。チラー５２では給水部５１から送られた水３が水冷され、散水部２０Ａに送られる導水３Ａと散水部２０Ｂに送られる導水３Ｂに分かれる。本発明では、水を再利用しているために、循環に伴い水の温度が徐々に暖められる。このことを回避するために冷却手段としてチラーが用いられる。本例においては、図１に示すように給水部５１に対して直列にチラー５２を配した例を示している。この配置に限定することなく、例えば、給水部５１に対して並列にチラー５２を配して、給水部５１の水をチラー５２で冷却した後、再度、給水部５１に戻すような配置であっても良い。なお、外部から送られる清浄な水３’は、水の循環において不足した分を必要に応じて補充（補給）するためのものである。

【0082】

このようにフラックス回収装置１００によれば、装置内で発生した水蒸気を結露手段により回収し、再利用することができるようになる。しかも、フラックス成分を含んだ混合気体２への一次降水を施した後に、二次降水しているので、分離器１５の中でフラックス６を効率良く分離できるようになる。

【0083】

また、はんだ付け装置１によれば、本発明に係るフラックス回収装置１００やフラックス回収装置１００’が備えられるので、旋回流ａ及び降水流ｃを利用してフラックス６が回収可能な凝縮方式の高性能のフラックス回収機能を有した熱風リフロー炉や噴流はんだ付け装置等を提供できるようになる。

【0084】

なお、本発明はフラックス塗布装置におけるフラックス回収装置としても適用できる。フラックス塗布装置は図示せずも、フラックス塗布部と、本発明に係るフラックス回収装置を備え、フラックス塗布部で発生するフラックス成分を含む混合気体からフラックス成分を回収する。フラックス塗布装置によれば、回路基板に塗布されない浮遊する余剰フラックスが塗布装置内に付着し堆積し、回路基板上に落下することにより回路基板を汚す等、同様の問題がある。このため、本発明を適用することによって、余剰フラックスを含んだ混合気体から、余剰フラックスを分離し、クリーンな気体を塗布装置内に循環できるようになる。

【0085】

従って、本発明のフラックス回収装置１００，１００’は、リフロー炉等に適用して、はんだ処理部４０で加熱されて発生するフラックス成分を含む混合気体２からクリーンな気体を分離することができる。また、フラックス塗布装置等に適用して、はんだ処理部としてのフラックス塗布部で発生する余剰フラックスを含む混合気体からクリーンな気体を分離することができる。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本発明は、リフロー処理や、溶融はんだ付け処理や、フラックス塗布処理時に回収されるフラックス成分を含む混合気体から、旋回流及び降水流を利用してフラックス成分を回収すると共に水蒸気を除去するフラックス回収機能を備えたリフロー炉、溶融はんだ付け装置及びフラックス塗布装置等に適用して極めて好適である。

【符号の説明】

【0087】

１ はんだ付け装置
１０ 分離部
１１ 蓋部
１２，１４ 円筒部
１３ 導入部
１５ 分離器
１６ パッキング部材
１７ 結露手段
２０Ａ 第１の散水部
２０Ｂ 第２の散水部
３０ 送風機
４０ はんだ処理部
５０ 水浄化装置
１００，１００’ フラックス回収装置

【要約】

フラックス成分を含む混合気体から、フラックス成分を含まない気体を分離して、フラックス成分を回収できるようにする。分離部内で発生する水蒸気を、結露手段により冷やして水滴として回収し、再利用する。
フラックス成分を含む混合気体に水を散水する第１の散水部（２０Ａ）と、第１の散水部（２０Ａ）から散水された状態で混合気体を導入する導入口を有して旋回流により混合気体からフラックス成分を分離する分離部（１０）と、分離部（１０）の内側に降水流を形成する第２の散水部（２０Ｂ）と、分離部（１０）内で発生する水蒸気を冷やして水滴にし、除去する結露手段（１７）とを備えるものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】