JP2006102768A - はんだごて、その組立て方法及びそのヒータカートリッジの交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に製造でき、精密且つ高速なはんだ付け作業を可能としつつ、コテ先チップの酸化を抑制することができるはんだごてを提供する。
【解決手段】 ヒータカートリッジ２の基端側に設けられ、ガスを当該ヒータカートリッジの内部に導く導入開口１９と、導入開口１９よりも先端側に設けられ、ガスをヒータカートリッジ２の外部に導出する導出開口１８とを備え、はんだごて本体部５の、導入開口１９に対応する位置よりも基端側に設けられ、はんだごて本体部５の内部にガスを導入するガス導入部６と、ガス導入部６と導出開口１８とを連通するガス通路とが形成されるとともに、導出開口１８から導出されたガスがこて先チップ１０の先端付近の周囲から噴出するように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、こて先チップが設けられるとともに、ヒータを内蔵するヒータカートリッジを備え、不活性ガスを噴出しつつはんだ付け作業を行うことのできるはんだごてに関し、特に、高度に小型化された結果、精密なはんだ付け作業を容易に行うことができるように構成されたはんだごてに関する。またその組立て方法およびそのヒータカートリッジの交換方法に関する。

廃棄された電気製品のプリント基板などから溶出する鉛（Ｐｂ）の有害性が大きな社会問題となって以来、Ｐｂを含有しないはんだ（Ｐｂフリーはんだ）の必要性が高まっている。しかし、現在までに開発されたＰｂフリーのはんだは、何れもＰｂを含有する従来のはんだに比べ、融点が３０〜５０℃高いため（２１０〜２３２℃）、こて先温度を３５０℃以上に維持しないと十分なはんだ付け性が得られないという問題がある。そして、こて先温度を３５０℃以上に維持すると、フラックスの劣化などが生じるので、こて先チップの酸化が急速に進行してしまうという弊害があった。

そこで、かかる問題に対処すべく各種の提案がされている。例えば特許文献１および特許文献２に示されるように、こて先チップ付近から窒素ガス等の不活性ガスを噴出させ、こて先チップの酸化を防止するように構成されたものが知られている。特許文献１に記載の装置は、糸はんだを自動的に供給するように構成された、主として個人ユーザ用に適したはんだごてである。また特許文献２に記載の装置は、こて先チップとハンドル部とが一直線上に揃うはんだごてにおいて、ヒータ部の外周やパイプの内周に突起を設けて、ヒータ部とパイプを正確に位置決めできるように構成されている。
実開平６−７０９６２号公報 米国特許６２４７６３１号

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、精密且つ高速が要求される工業的用途において、自動的に供給される糸はんだが、却ってはんだ付け作業の妨げとなる。このため、工業的用途において著しく作業効率を低下させるものであるばかりか、近年プリント基板の集積度が高まりつつあるのに伴い、全く使用できないケースも増えている。

また、この特許文献１は、こて先チップの先端に糸はんだを供給する必要性から、先端を屈曲形成してなるヒータ部と、ヒータ部の本体に直交して設けられ、ヒータ部の屈曲先端に向けて糸はんだを送るハンドル部とが必要となり、その結果、この特許文献１の構成は、こて先チップとハンドル部とが一直線上に揃うはんだごてには適用できない。

更にまた、特許文献１の構成では、不活性ガスの流路を形成するためには、ヒータ部に被せる円筒状のパイプをハンドル部から突出させる必要がある。そのため、このパイプの太さが精密なはんだ付け作業の邪魔になるだけでなく、ハンドル部から突出するパイプを、ヒータ部に対して正確に位置決めすることが困難であり、要するに、不活性ガスの均一な流路を形成できないという問題があった。

一方、特許文献２に記載の発明は、こて先チップとハンドル部とが一直線上に揃うはんだごてにおいて、ヒータ部の外周やパイプの内周に突起を設けて、ヒータ部とパイプを正確に位置決めすることにより、不活性ガスの均一な流路を実現している。

しかしながら、特許文献２の発明のように、ヒータ部の外周やパイプの内周に複数の突起を設けるのは、その分だけ製造効率が悪いので、より簡単に製造できるはんだごてが望まれていた。

その他の要求として、Ｐｂフリーはんだに対処できるだけでなく、はんだ付け作業の作業内容が変った場合にも、特別の道具を用いることなく即座にコテ先を変更できるはんだごてが望まれていた。

本発明は、前記の問題点に着目してなされたものであって、煩雑な作業を伴うことなく製造でき、精密且つ高速なはんだ付け作業を可能としつつ、コテ先温度を高く設定しても、コテ先チップの酸化を抑制することができるはんだごてを提供することを主たる目的とする。また、本発明は、煩雑な作業を伴うことなく製造することができるはんだごての組立て方法および効率良くヒータカートリッジを交換することができる方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、請求項１に係るはんだごては、先端部にこて先チップが設けられるとともに、該こて先チップを加熱するヒータを内蔵する略棒状のヒータカートリッジと、前記ヒータカートリッジの基端側を保持するはんだごて本体部とを備えたはんだごてにおいて、前記ヒータカートリッジの基端側に設けられ、ガスを当該ヒータカートリッジの内部に導く導入開口と、前記ヒータカートリッジの前記導入開口よりも先端側に設けられ、ガスを当該ヒータカートリッジの外部に導出する導出開口とを備え、前記はんだごて本体部の、前記導入開口に対応する位置よりも基端側に設けられ、当該はんだごて本体部の内部にガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部と前記導出開口とを連通するガス通路とが形成されるとともに、前記導出開口から導出されたガスが前記こて先チップの先端付近の周囲から噴出するように構成されていることを特徴とする。

ここで、ガスとしては窒素等の不活性ガスが好適であるが、必ずしもそれに限定するものではない。また、本明細書において、先端側とははんだ付けを直接行うこて先チップの先端側をいい、基端側とは、ヒータカートリッジの軸方向において先端側と反対側をいう。

この構成において、前記ヒータカートリッジには、前記導出開口から導出されたガスを前記こて先チップの先端付近に導くガス導出管と、前記ガス導出管を支持する導出管装着部とが設けられ、前記導出管装着部は、前記入力開口と前記出力開口との間に設けられているようにしても良い（請求項２）。

さらに、前記ガス導出管は、前記ヒータカートリッジよりやや大きい内管と、前記内管の外周に移動可能に嵌合された袋ナットとを含むように構成することも好適である（請求項３）。

またさらに、前記はんだごて本体部が筒状の中間保持体を介して前記ヒータカートリッジを保持するように構成され、前記ヒータカートリッジの外周には、前記中間保持体の内周形状に対応して係合部が設けられ、前記中間保持体が、前記ヒータカートリッジを前記係合部によって軸方向及び径方向に位置決めして保持するように構成しても良い（請求項４）。

さらに、発光体と、前記発光体が発する光を透過するとともに、少なくとも一部が前記はんだごて本体部の表面に露出する表示部とを備え、前記表示部には前記はんだごて本体の軸方向に貫通する貫通穴が設けられるとともに、該表示部が該貫通穴以外の部分で前記はんだごて本体の内部を先端側と基端側とに略隔絶するように構成され、前記貫通穴が前記ガス通路の一部を構成するとともに、該貫通穴には該貫通穴の前後の部材を電気的に接続する導線が挿通されているように構成しても良い（請求項５）。

前記請求項１〜５の構成において、前記ヒータカートリッジの基端側には、前記ヒータを含む電気部品と接続される第１カートリッジ側端子および第２カートリッジ側端子が設けられるとともに、前記電気部品からの漏れ電流をアースするためのアース接続部が設けられ、前記はんだごて本体部には、前記ヒータカートリッジの基端側が挿着される電気接続部が設けられ、前記電気接続部は、前記はんだごて本体の内部に導入された導線と接続される第１本体側端子、第２本体側端子およびアース端子を備えるとともに、前記ヒータカートリッジが挿着されることによって、前記第１カートリッジ側端子と前記第１本体側端子とを、前記第２カートリッジ側端子と第２本体側端子とを、前記アース接続部と前記アース端子とを、それぞれ電気的に接続するように構成することも好適である（請求項６）。

或いは前記請求項１〜５の構成において、前記ヒータカートリッジの基端側には、前記ヒータを含む電気部品からの漏れ電流をアースするためのアース接続部が設けられ、前記はんだごて本体部には、前記ヒータカートリッジの基端側が挿着される電気接続部が設けられ、前記電気接続部の後端付近に、前記はんだごて本体の内部に導入された導線と接続されるアース端子が設けられるとともに、該電気接続部の前端付近には、周方向の一部が切り欠かれた環状に成形された電極である環状導電部材が設けられ、前記アース端子が先端側に延長されて前記環状導電部材に電気的に接続され、前記環状導電部材は、前記ヒータカートリッジの挿着によって押し広げられるとともに、前記アース接続部と電気的に接続されるように構成しても良い（請求項７）。

請求項６及び７の構成において、ヒータ以外の電気部品として、たとえば温度センサを挙げることができるが、これに限定するものではない。

請求項８の発明は、請求項４記載のはんだごての組立て方法であって、前記ヒータカートリッジを前記中間保持体に挿着した後、前記ヒータカートリッジの基端側を前記はんだごて本体に挿入するようにしたはんだごての組立方法である。

請求項９の発明は、請求項４記載のはんだごてにおけるヒータカートリッジの交換方法であって、前記中間保持体を先端側に引っ張ることによって、前記中間保持体と共に前記ヒータカートリッジを引き抜くようにしたはんだごてのヒータカートリッジの交換方法である。

請求項１の発明によると、はんだ付けの際、窒素等の不活性ガスをはんだごて本体部に導入し、ガス通路を通過させてこて先チップの先端付近の周囲から噴出させることができる。つまり無酸素雰囲気中でのはんだ付けを行うことができる。したがって、Ｐｂフリーはんだに対応すべく、こて先温度を高く設定しても、こて先チップの酸化を効果的に抑制することができる。

しかも、はんだごて本体の内部にガス通路を形成し、特に、略棒状のヒータカートリッジの内部をそのガス通路の一部としている。したがって、簡単な構造でガス通路を形成することができる。しかも、ヒータカートリッジに設けられた導入開口付近をガス雰囲気とするだけで容易にヒータカートリッジ内にガスを導入することができ、またこて先チップ付近に導出開口を設けることにより、その付近をガス雰囲気にすることができるので、煩雑な位置決め作業を伴うことなく製造することができる。

また、ガス導入部をはんだごて本体の基端側に設けることにより、接続されるガス導入管がはんだ付け作業の妨げとなり難いように配索することができる。さらに前記のようなガス通路とすることにより、はんだごて全体を高度に小型化することができる。そしてさらに、こて先チップを含むヒータカートリッジ全体を略直線的な棒状に形成することができる（ただし本発明はそれに限定するものではない）。これらの効果により、精密且つ高速なはんだ付け作業を容易に行うことができる。

請求項２の発明によれば、導出開口から導出されたガスを、ガス導出管によって効率良くこて先チップの先端付近に噴出させることができる。このガス導出管を請求項３のように構成することにより、容易に着脱自在とすることができる。つまりガスを噴出させずにはんだ付けを行う際にはガス導出管を取り外して作業を行うことができ、より作業効率を高めることができる。

請求項４の発明によると、ヒータカートリッジと中間保持体とを一体としたサブアッセンブリ状態とすることができる。通常、はんだ付け作業の内容に応じて、異なる形状のこて先チップが必要となる。ヒータカートリッジとを中間保持体とを一体化させたサブアッセンブリを交換部材として複数準備しておき（請求項８および請求項９参照）、適宜その交換部材ごと交換できるようにすると効率的である。

さらにたとえば、この中間保持体が、把持グリップ（はんだ付け作業時の握り部）となるように構成すれば、複数の作業者ではんだごてを共用することができる。通常、把持グリップには作業者の握り癖がつくため、１台のはんだごてを複数の作業者で共用することは、作業時に違和感を生じさせ、繊細なはんだ付けの妨げとなるので好ましくない。また衛生上も好ましくない。しかし前記のように構成すれば、作業者ごとに把持グリップを準備しておき、作業者に応じて把持グリップを交換することにより、作業に支障をきたすことなく、衛生上の問題も最小としつつ１台のはんだごてを複数の作業者で共用することができる。

請求項５の発明によると、表示部に設けられた貫通穴が、導線の通路とガス通路とを兼用するので、はんだごてをより小型化することができる。また、表示部がはんだごて本体の内部を先端側と基端側とに略隔絶するように構成されているので、はんだごて本体の表面の全周にわたって帯状に表示部を露出させることができる。したがって、表示部の視認性を高めることができる。なお表示部は、発光体の発光時にその光をはんだごて本体の表面に透過して点灯することにより、情報を発信することができる。表示内容は特に限定するものではないが、例えばヒータへの通電中に表示部を点灯させるように構成すれば、作業者はヒータへの通電状態を的確に把握することができる。

請求項６の発明によれば、電気部品とはんだごて本体の外部との電力や信号の授受を円滑に行うことができ、また電気部品からの漏れ電流を確実にアースすることができる。

さらに請求項７の発明によれば、ヒータカートリッジを電気接続部に挿着するだけで容易且つ確実に電気部品からの漏れ電流をアースすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るはんだごて１の正面図である。また図２は、図１の分解斜視図である。はんだごて１の主要構成部材は、先端にこて先チップ１０を備えたヒータカートリッジ２と、ヒータカートリッジ２の先端側に固定されるガス導出管３と、ヒータカートリッジ２の中央部に強く固定される把持ハンドル４（中間保持体）と、ヒータカートリッジ２と把持ハンドル４とが一体化された状態で、ヒータカートリッジ２の基端部が挿入されるハンドルベース５（はんだごて本体部）と、ハンドルベース５の基端側に設けられて不活性ガス（窒素等）をハンドルベース５の内部に導入するガス導入部６と、ガス導入部６に接続されるガス導入管６５と、ハンドルベース５から導出されるケーブル７と、ケーブル７の終端部に設けられる電気コネクタ８とを中心に構成されている。

はんだ付けを行う際には、図１に示すような完成状態で作業を行うが、はんだごて１は、作業者が手作業で容易に分割できるように構成されている。図３は、その分割状態を示す部分断面図である。図３に示すように、はんだごて１は、大きく２分割される。すなわち、ヒータカートリッジ２、ガス導出管３および把持ハンドル４からなる交換部材８０と、ハンドルベース５から電気コネクタ８（図１，図２に示す）に至る部分とに手作業で容易に分割することができる。さらに交換部材８０は、ガス導出管３を手作業で容易に着脱できるように構成されている。

以下、各部材について詳細に説明する。図４は、ヒータカートリッジ２の断面正面図である。但し中央の一部を省略して軸方向に短縮して示している。また図２および図３に示す状態に対して軸を中心に９０度回転した状態を示している。

図２〜図４に示すように、ヒータカートリッジ２は、中空円筒状に形成された導電性の中空パイプ９と、中空パイプ９の先端に固着されるこて先チップ１０と、中空パイプ９の外周に固着される導出管装着部１１と、こて先チップ１０の取付穴１０ａに挿入されるヒータ部１２（電気部品）とを中心に構成されている。ヒータ部１２の先端には、温度センサ１３（電気部品）が設けられており、ヒータ部１２と温度センサ１３とは、取付穴１０ａに充填されたセラミックコート材１４によって図４に示す状態に固定されている。ここで、セラミックコート材１４は、例えば、バインダとアルミナとを含んだ水溶液が固化されたものである。

ヒータ部１２から導出される２本の導線１５ａ，１５ｂは、中空パイプ９の中を通って基端側の第１カートリッジ側端子１６ａおよび第２カートリッジ側端子１６ｂに電気的に接続され、中空パイプ９の基端部は樹脂製のキャップ１７ｄによって密封されている。

中空パイプ９は、その前端側の大部分が導電性のパイプ本体部１６ｃからなり、パイプ本体部１６ｃよりも基端側に第１，第２カートリッジ側端子１６ａ，１６ｂが配設されている。パイプ本体部１６ｃは、ヒータ部１２および温度センサ１３からの漏れ電流をアースするために、アース端子４０（図７（ａ）参照）と電気的に接続されるアース接続部としても機能する。

中空パイプ９の、パイプ本体部１６ｃよりも基端側の構成を更に説明すると、環状の第１カートリッジ側端子１６ａと第２カートリッジ側端子１６ｂとの間には絶縁材１７ｂが配設され、電気的に絶縁されている。同様に、第１カートリッジ側端子１６ａとキャップ１７ｄとの間および第２カートリッジ側端子１６ｂとパイプ本体部１６ｃとの間にも、それぞれ絶縁材１７ａ，１７ｃが配設されて電気的に絶縁されている。

第１カートリッジ側端子１６ａと絶縁材１７ａ，１７ｂとの各境界部、および第２カートリッジ側端子１６ｂと絶縁材１７ｂ，１７ｃとの各境界部には、複数のガス導入穴１９（導入開口）が設けられている。ガス導入穴１９は、中空パイプ９の外部と内部とを連通させる穴で、不活性ガスを中空パイプ９の内部に導く導入口となっている。

一方図２及び図４に示すように、中空パイプ９には、導出管装着部１１よりやや先端側に複数のガス導出穴１８（導出開口）が形成されている。ガス導出穴１８は、中空パイプ９の外部と内部とを連通させる穴で、導入された不活性ガスを中空パイプ９の外部に導く導出口となっている。

図２に示すように、パイプ本体部１６ｃには、導出管装着部１１より後端側に２つの突条５０，５１（係合部）が離間して設けられている。突条５０，５１の外径は、ともに把持ハンドル４の内径とほぼ一致しており、突条５０の外周と把持ハンドル４の内周とが係合することにより、把持ハンドル４とヒータカートリッジ２の径方向のブレが防止されるように構成されている。

また、突条５１は、中空パイプ９の後端側から把持ハンドル４を挿入した際に、把持ハンドル４の内周に形成された段差（不図示）と係合して、把持ハンドル４を軸方向に位置決めする役目も果たしている。すなわち、把持ハンドル４は、把持ハンドル４の先端が導出管装着部１１に接触する手前で、突条５１によって、それ以上の挿入が阻止される。

図２および図４に示すように、ガス導出管３は、中空パイプ９よりやや大径の内管２０と、内管２０の先端外周に密着して嵌合される外管２１と、内管２０の外周に移動可能に嵌合される円筒状の袋ナット２２とで構成されている。ここで、外管２１の先端は、こて先チップ１０の形状に合わせて先細に形成されている。一方、内管２０の基端側には、大径のフランジ部２０ａが径方向外向きに環状に形成されている。なお、こて先チップ１０の形状は、はんだ付け作業の作業内容や作業対象に合わせて、複数の種類が存在するので、それに合わせて、外管２１の形状も複数の種類が存在する。

図４に示すように、袋ナット２２は、詳細には、内周径の異なる先端部２２ａと基端部２２ｂとに区分され、基端部２２ｂの内周面には、導出管装着部１１に螺合するネジ溝が形成されている。そして、先端部２２ａの内周径は、内管２０の外径より大きく設定されている。また、先端部２２ａの内周径は、内管２０のフランジ部２０ａの外径や、外管２１の基端側の外径より小さく設定されている。したがって、袋ナット２２は、内管２０の前後いずれの方向からも抜け落ちることがない。

ところで、袋ナット２２の基端部２２ｂの内周径は、フランジ部２０ａの外周径ｒ（図２に示す）とほぼ同一に形成されている。また、フランジ部２０ａの前後面に当接する、袋ナット先端部２２ａと導出管装着部１１の各接触面は、フランジ部２０ａに対応して、中空パイプ９の軸方向に直交して形成されている。

そのため、袋ナット２２を導出管装着部１１にネジ込んでフランジ部２０ａを装着部１１の接触面に押し当てると、それだけで、図４に示すように、内管２０が袋ナット２２に対して正しく位置決めされることになる。そして、袋ナット２２をネジ込んだ状態では、袋ナット２２と導出管装着部１１と中空パイプ９とが一体化されるので、結局、内管２０が中空パイプ９に対して正しく位置決めされることになり、内管２０と中空パイプ９の間には均一な隙間が形成される。この隙間は、ガス導出穴１８から導出された不活性ガスを、外管２１の先端側（つまりこて先チップ１０の先端の周囲）に導くガス通路となっている。なお、このガス通路の基端側は、フランジ部２０ａと、導出管装着部１１の密着によって閉塞されている。図４に、不活性ガスの経路を矢印ｎで示す。

このように、本実施形態の構造は、特許文献２に示されるような従来構造とは異なり、内管２０の内周面や中空パイプ９の外周面に位置決め用の突起を設ける必要がなく、単純な構成でありながら、中空パイプ９の外側に均一なガス通路を形成している。

図２に示すように、把持ハンドル４は、プラスチック製の内側筒体２３と、内側筒体２３を覆う弾性ポリマー製の外側筒体２４とで構成されている。内側筒体２３および外側筒体２４は、いずれも熱伝導性の低い材料からなる。本実施形態では、外側筒体２４の材質として弾性ポリマーのＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）を使用しているが、ゴムを含め、他のエラストマを使用しても良い。外側筒体２４は、適宜な色に着色可能となっている。

内側筒体２３は、中空パイプ９にきつく嵌合されるものであり、また、外側筒体２４の挿入を受け止めるフランジ部２３ａが形成されている。また、内側筒体２３には、軸方向に複数個（例えば４個）の切込み溝２３ｂが形成され、その切込み溝２３ｂを閉じる向きに付勢された２つの弾性体リング２５ａ，２５ｂが装着されている。そのため、内側筒体２３の基端側は、弾性体リング２５ａ，２５ｂによって径方向内側に収縮され、中空パイプ９に外嵌された状態では、把持ハンドル４と中空パイプ９とが一体化される。

把持ハンドル４の外側筒体２４は、内側筒体２３に嵌合するよう構成されており、内側筒体２３の基端側から挿入されることによって、内側筒体２３と一体化される。また、外側筒体２４は適度な弾力性を有すると共に、その外径は、右手又は左手三本（親指十人指し指＋中指）で握るのに適合した大きさに設定されている。中空パイプ９の外径は、プリント基板に搭載されるＩＣなどの集積度に合わせて、ある程度小さく設定する必要があるが、本実施形態では、外側筒体２４の外径を作業者の指に適合させている。外側筒体２４の基端側である外側筒体基端部２４ａは縮径され、後述するようにハンドルベース５への挿入部となっている。

図３に示すように、ハンドルベース５は、軸方向両端が開放された円筒状のハンドルベース胴部３５と、キャップ状に形成されたハンドルベース基端部３６とが、それぞれ表示部６８に螺合されることで一体化されている。ハンドルベース胴部３５の先端側に形成されたハンドルベース先端部３５ａには外側筒体支持部２８が設けられている。

外側筒体支持部２８は、外側筒体２４と同様の弾性ポリマー、或いはゴム等の弾力性のある素材からなる円筒状の部材である。その先端部２８ａの内径は、外側筒体基端部２４ａの外径に対し、僅かに小径となっている。したがって、把持ハンドル４とハンドルベース５とを結合させるときは、外側筒体基端部２４ａを外側筒体支持部２８に圧入するようになっている。但しその圧入力は、手動での圧入が容易な程度の小さな圧入力となるように設定されている。

また、把持ハンドル４をハンドルベース５から引き抜くときの引き抜き力も、手動で容易に行える程度の弱い引き抜き力となるように設定されている。そして、外側筒体２４と外側筒体支持部２８は、ともに弾力性のある素材で構成されているので、把持ハンドル４をハンドルベース５から引き抜いた後は、外側筒体基端部２４ａの外径、および外側筒体支持部２８の先端部２８ａの内径は、それぞれ圧入前の径に復元する。こうして、把持ハンドル４は、ハンドルベース５への着脱が何度でも繰返し行えるように構成されている。

なお、把持ハンドル４をハンドルベース５に挿着したとき、外側筒体基端部２４ａの外径側と外側筒体支持部２８の先端部２８ａの内径側とは、圧入によって僅かに変形し、その復元力によって互いに密着する。これによって、ハンドルベース胴部３５の先端側は気密を保って閉塞されている。

ハンドルベース胴部３５の中には電気コネク夕構造体３７（電気接続部）が収容されている。図５（ａ）は電気コネク夕構造体３７の斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の左側面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のIII−III線断面図である。また図６（ａ）は図５（ｃ）のIV−IV線断面図であり、図６（ｂ）は電気コネク夕構造体に中空パイプが挿着された使用状態における電極接触状態を示す説明図である。そして図７（ａ）は図５（ｃ）のV−V線断面図であり、図７（ｂ）は第１，第２本体側端子４１，４２の正面図、図７（ｃ）は同図（ａ）における端子本体部３９の右側面図である。

電気コネクタ構造体３７は、図５（ａ）に示すように、プラスチック製の端子本体部３９に、アース端子４０と第１本体側端子４１と第２本体側端子４２とが内蔵されて構成されている。なお、図５では省略しているが、アース端子４０、第１本体側端子４１、第２本体側端子４２は、それぞれ、ケーブル７から導出されて表示部６８を通過した三本の導線７０，７１，７２に接続されている（図８参照）。

端子本体部３９は、全体が略円筒形に形成されており、その基端側には、各端子４０，４１，４２に対応して、３つの取付穴４６，４７，４８が形成されている（図７（ｃ）参照）。各取付穴４６，４７，４８は、詳細には、横幅Ｌ１の取付溝４６ａ，４７ａ，４８ａと、横幅Ｌ２の取付開口４６ｂ，４７ｂ，４８ｂとに区分されており、第１，第２本体側端子４１，４２を、基端側の取付穴４７，４８から先端側に向けて挿入して装着するようになっている。

端子本体部３９には、径方向の対称位置において、矩形状の第１矩形窓５１ａ，５１ｂ及び第２矩形窓５２ａ，５２ｂが形成されている（図６（ａ））。また、この第１矩形窓５ｌｂと第２矩形窓５２ｂから９０度離間した位置には、第３矩形窓５３ｂが設けられている（図７（ａ））。ここで、第１矩形窓５１ａ，５ｌｂと第２矩形窓５２ａ，５２ｂは、それぞれ第１，第２本体側端子４１，４２に対応して設けられ、第３矩形窓５３ｂは、アース端子４０に対応して設けられている。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、端子本体部３９の内周径Φ’は、中空パイプ９の外周径Φとほぼ同一で、僅かに大きく形成されている。また、端子本体部３９の軸方向の長さは、２つの環状端子１６ａ，１６ｂを完全に収容すると共に、更にハンドル本体部１６ｃの基端部を収容する長さに形成されている。

図７（ａ）に示すように、アース端子４０は、先端側に向けて延長されて環状導電部材３８と一体化されている。環状導電部材３８は、バネ性を有する材料で形成されており、周方向の一部には、切欠き部３８ａが形成されている（図５（ｂ））。そのため、径方向に若干の伸縮が可能となり、やや収縮させた状態で端子本体部３９に挿入された後、径方向に多少広がることによって、端子本体部３９の内周面に確実に装着される。

また、環状導電部材３８の軸方向中央には、径方向内向きに突出する小径突出部３８ｂが円周方向に形成されている（図６（ａ））。そして、この小径突出部３８ｂの内周径は、中空パイプ９の外径Φより、ごく僅か小さく形成されている。そのため、ハンドルベース５にヒータカートリッジ２を挿入すると、小径突出部３８ｂは、中空パイプ９によって径方向外向き又は軸方向にやや押し広げられることになり中空パイプ９と確実に接触した状態でこれを保持することになる。

また図６（ｂ）に示すように、小径突出部３８ｂは、使用状態においてパイプ本体部１６ｃに接触する位置に形成されているので、アース端子４０は、小径突出部３８ｂを通してパイプ本体部１６ｃに確実に電気的に接続されることになる。なお、アース端子４０は、端子本体部３９の先端側（図７（ａ）の左側）から基端側に向けて挿入され、アース端子４０の切起し片４０ｂが、端子本体部３９の第３矩形窓５３ｂに係合した状態で装着が完了する（図７（ａ）参照）。

図６（ａ）に示すように、第１本体側端子４１は、第２本体側端子４２より短く形成されているが、何れも、バネ性を有する材料で構成されている。また図７（ｂ），（ｃ）に示すように、第１，第２本体側端子４１，４２は、各取付溝４７ａ，４８ａの横幅Ｌ１とほぼ同一幅の本体部と、取付開口４７ｂ，４８ｂの横幅Ｌ２よりやや狭い先端部４１ａ，４２ａと、挿入止め４１ｄ，４２ｄを備えた基端部とで構成されている。また、各本体部には、切起し片４ｌｂ，４２ｂが形成され、基端部には、前記した挿入止め４１ｄ，４２ｄの他に、導線７１、７２とのはんだ付け接続用の開口４１ｃ，４２ｃが形成されている。

したがって、第１本体側端子４１や第２本体側端子４２を取付穴４７，４８から挿入すると、第１，第２本体側端子４１，４２の本体部が、取付溝４７ａ，４８ａに挟持されてスライドした後、挿入止め４１ｄ，４２ｄが端子本体部３９に当接することになり、この当接状態では、各切起し片４ｌｂ，４２ｂが端子本体部３９の矩形窓５ｌｂ，５２ｂに係合して、第１，第２本体側端子４１，４２の抜けが防止されて確実に保持される。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１，第２本体側端子４１，４２の先端部４１ａ，４２ａは径方向内向きに屈曲し、さらにその最先端部が径方向外向きに屈曲して形成されている。自由状態では、先端部４１ａ，４２ａの最内側部が第１、第２矩形窓５１ａ，５１ｂから内径側に張り出している。つまり中空パイプ９の外径より内側に位置している。

そして、中空パイプ９が挿入された使用状態では、その張出し部が外側に押し広げられて中空パイプ９と密着する。このとき、第１，第２本体側端子４１，４２の先端部４１ａ，４２ａがそれぞれ第１，第２カートリッジ側端子１６ａ，１６ｂと接触し、確実に電気的に接続されるように構成されている。

このように、第１，第２本体側端子４１，４２は、本体部が支持された状態で、先端部４１ａ，４２ａが揺動することにより中空パイプ９との接触を行うように構成されているので、中空パイプの挿入によるストレスが殆どない。

また、互いに長さの異なる第１，第２本体側端子４１，４２と、互いに軸方向に離間した第１，第２カートリッジ側端子１６ａ，１６ｂとの接触によって電気的接続を実現しているので、中空パイプ９を電気コネク夕構造体３７に挿入する際（つまり把持ハンドル４をハンドルベース５に挿入する際）に回転方向の位置決めが不要となっている。

中空パイプ９の外径と端子本体部３９の内径とがほぼ一致しているので、中空パイプ９が挿入された状態では、中空パイプ９は、端子本体部３９の軸方向の全長にわたって緩やかに保持される。一方、パイプ本体部１６ｃは、パイプ基端部から適度に離間した位置で、環状導電部材３８によって全周にわたって確実に保持される。したがって、中空パイプ９を電気コネクタ構造体３７に挿入した状態では、中空パイプ９は、電気コネクタ構造体３７によって機械的にしっかり保持されることになる。すなわち、第１本体側端子４１と第２本体側端子４２との長さが異なるので、電気コネクタ構造体３７の基端部から小径突出部３８ｂまでの距離が必然的に長くなり、その分だけ中空パイプ９を確実に保持できるようになっている。

また端子本体部３９は、ガス通路の一部を構成している。すなわち、不活性ガスは、端子本体部３９の基端側の取付穴４６，４７，４８とアース端子４０、第１，第２本体側端子４１，４２との隙間から端子本体部３９の内径側に導かれ、さらに中空パイプ９に設けられたガス導入穴１９から中空パイプ９の内部に導かれるように構成されている。図６（ａ）および図７（ａ）に、不活性ガスの経路を矢印ｎで示す。

前述したように、ハンドルベース５は、ハンドルベース胴部３５とハンドルベース基端部３６とが表示部６８で結合されたような構成となっている。図８は、表示部６８およびハンドルベース基端部３６周辺の断面正面図である。表示部６８は、半透明の素材からなる部材で、先端側がハンドルベース胴部３５と螺合し、後端側がハンドルベース基端部３６と螺合するように構成されている。そして各螺合部の間の部分が、全周にわたりハンドルベース５の表面に露出するように構成されている。

表示部６８の中央部付近には、発光体として発光ダイオード（ＬＥＤ）６９が設けられている。ＬＥＤ６９は、ヒータ部１２への通電時に発光するように構成されている。ＬＥＤ６９が発光すると、半透明の表示部６８を透過して、その帯状の表面露出部が点灯する。すなわち、表示部６８の点灯によって、作業者は現在ヒータ部１２への通電中であることを知ることが出来るように構成されている。

表示部６８には、軸方向に貫通する３本の貫通穴６８ａが設けられている（図８に示す断面ではそのうちの１本が示されている）。３本の貫通穴６８ａには、それぞれ導線７０，７１，７２が通されている。貫通穴６８ａの内径は、各導線７０，７１，７２の外径よりも少し大きく、若干の隙間が設けられている。そしてその隙間を通って不活性ガスが基端側から先端側へ通過できるようになっている。つまり貫通穴６８ａは、導線７０，７１，７２の通路であるとともに、ガス通路の一部を構成している。なお表示部６８は、貫通穴６８ａ以外の部分で、ハンドルベース５の内部を基端側と先端側とに隔絶するとともに気密を保っている。

導線７０，７１，７２は、ケーブル７から導出されており、その先端側は、それぞれアース端子４０、第１本体側端子４１および第２本体側端子４２と電気的に接続されている。ケーブル７からはＬＥＤ６９に電気的に接続される導線７９も導出されている。

また、表示部６８の先端側および後端側には、それぞれ板状の取付板４３ｂ，４３ｃが設けられている。取付板４３ｂは、表示部６８と電気コネク夕構造体３７とを連結し、取付板４３ｃは、ケーブル７の先端部を固定した状態でハンドルベース基端部３６の中に収容されている。

ハンドルベース基端部３６は、ハンドルベース５の後端に設けられ、その基端部はケーブル接続部５９を介してケーブル７に接続されている。ハンドルベース基端部３６の基端部は気密を保って閉塞されている。たとえばケーブル７の外周に封止部材を固着させ、この封止部材をハンドルベース基端部３６の基端部に圧入するように製造することにより気密が保たれている。

ハンドルベース基端部３６の基端側に、ガス導入部６が突設されている。図８に示すように、ガス導入部６には、ハンドルベース基端部３６の内部と連通し、ハンドルベース胴部３５の径方向に延びる穴である導入通路６３と、この導入通路６３と連通し、ハンドルベース胴部３５の軸方向に延びる穴である導入通路６４とが設けられている。そして導入通路６４には、接続端子６１を介してガス導入管６５が接続されている。なお導入通路６３には封止ネジ６２が設けられ、気密が保たれている。ガス導入管６５に供給される不活性ガスは、不図示のバルブ開閉操作によって、その供給と停止とが、切り換え自在となっている。図８に、不活性ガスの経路を矢印ｎで示す。

ガス導入管６５とケーブル７とは、ハンドルベース５の基端側から導出され、複数のクリップ６７で束ねられている（図１および図２に示す）。ケーブル７の後端には電気コネクタ８が設けられ、コントローラ（不図示）に接続される。コントローラは、こて先チップ１０の設定温度と温度センサ１３によって検出された温度との差に基づき、必要に応じてヒータ部１２への通電（電力供給）をＯＮ／ＯＦＦする。すなわち温度センサ１３の検出温度が設定温度に比べて所定値以上低く、こて先チップ１０の温度を上げるべきときにはヒータ部１２へ通電し、それ以外のときには通電を停止する。また、ヒータ部１２に通電中はＬＥＤ６９に発光信号を送るように構成されている。さらにケーブル７を介してアース端子板４０と電気的に接続されるアース回路を備えている。

次に、はんだごて１の作用を説明する。不活性ガス雰囲気中でのはんだ付け作業を行う際には、まず作業者がコントローラの電源をＯＮとするとともに、こて先チップ１０の目標温度を設定する。また不活性ガス用のバルブも開放する。

すると、ケーブル７、第１本体側端子４１、第１カートリッジ側端子１６ａ等を介してコントローラと電気的に接続されているヒータ部１２が発熱し、こて先チップ１０を加熱する。こて先チップ１０の温度は温度センサ１３によって検出され、第２カートリッジ側端子１６ｂ、第２本体側端子４２、ケーブル７等を介してコントローラに伝達される。

コントローラは、温度センサ１３の検出温度が作業者によって設定された目標温度に比べて所定値以上低いときには、ヒータ部１２への通電を行い、それ以外のときには通電を停止する。これによって、こて先チップ１０の温度は、設定温度付近に安定的に維持される。

また、パイプ本体部１６ｃが、環状導電部材３８、アース端子板４０、ケーブル７等を介してコントローラのアース回路に接続されるので、ヒータ部１２および温度センサ１３からの漏れ電流が確実にアースされる。

またヒータ部１２への通電中、コントローラはケーブル７を介して電気的に接続されているＬＥＤ６９に発光信号が送られる。発光信号を受けたＬＥＤ６９は発光し、その光が半透明の表示部６８を透過してハンドルベース胴部３５の基端側で帯状に点灯する。作業者は、表示部６８の点灯／消灯によってヒータ部１２への通電状態を的確に把握することができる。

一方、不活性ガス用のバルブの開放に伴って、ガス導入管６５を介してガス導入部６に不活性ガスが供給される。不活性ガスは、図８の矢印ｎに示すように、ガス導入部６からハンドルベース胴部３５の内部に導かれ、さらに貫通穴６８ａを経由してハンドルベース胴部３５の内部に導かれる。そして電気コネク夕構造体３７を通って（図６（ａ），図７（ａ）参照）、中空パイプ９のガス導入穴１９に導かれる。さらに不活性ガスは、ガス導入穴１９から中空パイプ９の内部に導かれ、図４の矢印ｎに示すように先端側に導かれる。そしてガス導出穴１８から中空パイプ９の外部に導出される。その後、中空パイプ９とガス導出管３の内管２０との間の隙間を通って外管２１の先端からこて先チップ１０の先端に噴出する。

噴出した不活性ガスは、こて先チップ１０の先端付近の空気（酸素を含む）と置換され、無酸素雰囲気を生成する。はんだ付けは、この無酸素雰囲気でなされるので、Ｐｂフリーのはんだを用いたはんだ付けであって設定温度が高く設定されていても、こて先チップ１０の酸化が効果的に抑制される。

作業者は、好適に握り易く構成された把持ハンドル４を握って操作することにより、能率良くはんだ付け作業を行うことができる。また内側筒体２３および外側筒体２４は熱伝導性が低いので、熱くならず、快適なはんだ付けを行うことができる。

また、はんだごて１全体が高度に小型化されている上、こて先チップを含むヒータカートリッジ全体が直線的な棒状となっているので、更にはんだ付け作業が行い易い。またガス導入部６をハンドルベース５の基端側に設けることで、ガス導入管６５がはんだ付け作業の妨げとならない。以上の効果によって、作業者は精密且つ高速なはんだ付け作業を容易に行うことができる。

なお、従来から用いられてきた有鉛のはんだを用いる場合などで、特に無酸素雰囲気中で行う必要のない場合は、不活性ガス用のバルブを閉じて不活性ガスの供給を停止させれば良い。その際、ガス導出管３の袋ナット２２を緩めてガス導出管３を導出管装着部１１から切離せば、こて先チップ１０の視認性が良くなって、作業し易くなる。

また、はんだ付けの対象部品や部位によってはこて先チップ１０を変更する必要が生じる。そのような場合、異なる形状のこて先チップ１０を備えた交換部材８０を用意しておくだけで、作業内容の変更に適切に対応できる。具体的には、まず把持ハンドル４を先端方向に引っ張ることにより、交換部材８０をハンドルベース５から引き抜く（図３参照）。次に、こて先チップ１０の形状や大きさが最適の交換部材８０を選択し、把持ハンドル４またはヒータカートリッジ２を持って、ヒータカートリッジ２が電気コネク夕構造体３７に挿入されるように外側筒体基端部２４ａを外側筒体支持部２８に挿入する。その際、軸回り方向の位置決めが不要であるため、容易に挿入することができる。

ここで、このような交換作業をより円滑化するためには、把持ハンドル４の外側筒体２４について、色彩のみ異なる複数の外側筒体２４を用いるのが好適である。この場合には、色彩の違いによって、用途別や個人別に準備された交換部材８０を、迅速かつ正確に認識することが可能となる。

このように、交換部材８０を用意することにより、作業者が所望する形状、サイズ、色及び材質を用いた把持ハンドル４を提供することができる。また、作業者毎に自己の把持ハンドル４を所有することができるので握り癖によって違和感を生じることや衛生上の問題も最小となり、さらに、把持ハンドル４が消耗した際には、はんだごて全体を取り替える必要がないので費用節減にもなる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、具体的な記載内容は、何ら本発明を限定するものではない。すなわち、当業者にとって、本発明の趣旨を逸脱することなく各種の変更が可能であるが、そのような如何なる変更も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、実施形態では、把持ハンドル４とハンドルベース５とが分離可能なはんだごてについて説明したが、本発明は、把持ハンドル４とハンドルベース５とを一体化させ、これにヒータカートリッジ２を挿入して完成させるはんだごてを排除する趣旨ではなく、このような構成も好ましい。

また、交換部材８０をヒータカートリッジ２、ガス導出管３、把持ハンドル４からなる構成とせず、ヒータカートリッジ２とガス導出管３とからなる構成としても良い。この場合には、それまで使用していた把持ハンドル４の中に、交換すべき交換部材８０のヒータカートリッジ２を挿入して引き続き使用することになる。

本発明の実施形態に係るはんだごての正面図である。 図１の分解斜視図である。 図１の分解途中状態を示す部分断面図である。 ヒータカートリッジの断面正面図である。 （ａ）は電気コネク夕構造体の斜視図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III線断面図である。 （ａ）は図５（ｃ）のIV−IV線断面図、（ｂ）は電気コネク夕構造体に中空パイプが挿着された使用状態における電極接触状態を示す説明図である。 （ａ）は図５（ｃ）のV−V線断面図、（ｂ）は第１，第２本体側端子の正面図、（ｃ）は（ａ）における端子本体部の右側面図である。 表示部およびハンドルベース基端部周辺の断面正面図である。

符号の説明

１ はんだごて
２ ヒータカートリッジ
３ ガス導出管
４ 把持ハンドル（中間保持体）
５ ハンドルベース（はんだごて本体部）
６ ガス導入部
１０ こて先チップ
１１ 導出管装着部
１２ ヒータ部（電気部品）
１３ 温度センサ（電気部品）
１６ａ，１６ｂ 第１，第２カートリッジ側端子
１６ｃ パイプ本体部（アース接続部）
１８ ガス導出穴（導出開口）
１９ ガス導入穴（導入開口）
２０ 内管
２２ 袋ナット
３７ 電気コネク夕構造体（電気接続部）
３８ 環状導電部材
４０ アース端子
４１，４２ 第１，第２本体側端子
５０，５１ 突条（係合部）
６８ 表示部
６８ａ 貫通穴
６９ ＬＥＤ（発光体）
７０，７１，７２ 導線

Claims (9)

1. 先端部にこて先チップが設けられるとともに、該こて先チップを加熱するヒータを内蔵する略棒状のヒータカートリッジと、
   前記ヒータカートリッジの基端側を保持するはんだごて本体部とを備えたはんだごてにおいて、
   前記ヒータカートリッジの基端側に設けられ、ガスを当該ヒータカートリッジの内部に導く導入開口と、
   前記ヒータカートリッジの前記導入開口よりも先端側に設けられ、ガスを当該ヒータカートリッジの外部に導出する導出開口とを備え、
   前記はんだごて本体部の、前記導入開口に対応する位置よりも基端側に設けられ、当該はんだごて本体部の内部にガスを導入するガス導入部と、
   前記ガス導入部と前記導出開口とを連通するガス通路とが形成されるとともに、
   前記導出開口から導出されたガスが前記こて先チップの先端付近の周囲から噴出するように構成されていることを特徴とするはんだごて。
2. 前記ヒータカートリッジには、前記導出開口から導出されたガスを前記こて先チップの先端付近に導くガス導出管と、
   前記ガス導出管を支持する導出管装着部とが設けられ、
   前記導出管装着部は、前記入力開口と前記出力開口との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載のはんだごて。
3. 前記ガス導出管は、前記ヒータカートリッジよりやや大きい内管と、前記内管の外周に移動可能に嵌合された袋ナットとを含むことを特徴とする請求項２記載のはんだごて。
4. 前記はんだごて本体部が筒状の中間保持体を介して前記ヒータカートリッジを保持するように構成され、
   前記ヒータカートリッジの外周には、前記中間保持体の内周形状に対応して係合部が設けられ、
   前記中間保持体が、前記ヒータカートリッジを前記係合部によって軸方向及び径方向に位置決めして保持するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のはんだごて。
5. 発光体と、
   前記発光体が発する光を透過するとともに、少なくとも一部が前記はんだごて本体部の表面に露出する表示部とを備え、
   前記表示部には前記はんだごて本体の軸方向に貫通する貫通穴が設けられるとともに、該表示部が該貫通穴以外の部分で前記はんだごて本体の内部を先端側と基端側とに略隔絶するように構成され、
   前記貫通穴が前記ガス通路の一部を構成するとともに、該貫通穴には該貫通穴の前後の部材を電気的に接続する導線が挿通されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のはんだごて。
6. 前記ヒータカートリッジの基端側には、前記ヒータを含む電気部品と接続される第１カートリッジ側端子および第２カートリッジ側端子が設けられるとともに、前記電気部品からの漏れ電流をアースするためのアース接続部が設けられ、
   前記はんだごて本体部には、前記ヒータカートリッジの基端側が挿着される電気接続部が設けられ、
   前記電気接続部は、前記はんだごて本体の内部に導入された導線と接続される第１本体側端子、第２本体側端子およびアース端子を備えるとともに、前記ヒータカートリッジが挿着されることによって、前記第１カートリッジ側端子と第１本体側端子とを、前記第２カートリッジ側端子と前記第２本体側端子とを、前記アース接続部と前記アース端子とを、それぞれ電気的に接続するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のはんだごて。
7. 前記ヒータカートリッジの基端側には、前記ヒータを含む電気部品からの漏れ電流をアースするためのアース接続部が設けられ、
   前記はんだごて本体部には、前記ヒータカートリッジの基端側が挿着される電気接続部が設けられ、
   前記電気接続部の後端付近に、前記はんだごて本体の内部に導入された導線と接続されるアース端子が設けられるとともに、該電気接続部の前端付近には、周方向の一部が切り欠かれた環状に成形された電極である環状導電部材が設けられ、
   前記アース端子が先端側に延長されて前記環状導電部材に電気的に接続され、
   前記環状導電部材は、前記ヒータカートリッジの挿着によって押し広げられるとともに、前記アース接続部と電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のはんだごて。
8. 請求項４記載のはんだごての組立て方法であって、
   前記ヒータカートリッジを前記中間保持体に挿着した後、前記ヒータカートリッジの基端側を前記はんだごて本体に挿入するようにしたはんだごての組立方法。
9. 請求項４記載のはんだごてにおけるヒータカートリッジの交換方法であって、
   前記中間保持体を先端側に引っ張ることによって、前記中間保持体と共に前記ヒータカートリッジを引き抜くようにしたはんだごてのヒータカートリッジの交換方法。

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