JP3135568B2 - フェライト性物体を用いた自己制御可能ヒータ - Google Patents
フェライト性物体を用いた自己制御可能ヒータInfo
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- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling, insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/04—Heating, cooling, insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
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- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
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- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
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- H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
- H05B2206/02—Induction heating
- H05B2206/023—Induction heating using the curie point of the material in which heating current is being generated to control the heating temperature
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ほぼ一定の温度制御特性、高効率及び高ワ
ット密度を有する自己制御可能ヒータに関する。
ット密度を有する自己制御可能ヒータに関する。
発明の背景 本発明は、交流磁界において熱を生成するフェライト
性物質を使用した装置及び方法に関する。強磁性体及び
フェライトは、熱発生目的や非熱発生目的の種々のシス
テムや装置に使用されてきた。フェライト粉末は、交流
電源から電力供給された誘導コイルによって与えられる
電磁界内に配置された時に、ヒステリシス損失及び／ま
たは皮層（表層）効果渦電流損失によって熱を発生する
ために使用されてきた。強磁性体は、交流電流により駆
動される時に皮層効果損失から熱を生成するために層状
に使用されてきた。
性物質を使用した装置及び方法に関する。強磁性体及び
フェライトは、熱発生目的や非熱発生目的の種々のシス
テムや装置に使用されてきた。フェライト粉末は、交流
電源から電力供給された誘導コイルによって与えられる
電磁界内に配置された時に、ヒステリシス損失及び／ま
たは皮層（表層）効果渦電流損失によって熱を発生する
ために使用されてきた。強磁性体は、交流電流により駆
動される時に皮層効果損失から熱を生成するために層状
に使用されてきた。
誘導加熱により熱を生成するためのフェライトおよび
強磁性体材料の使用は、White等に付与された米国特許
3,391,846号に記載されている。この特許では、フェラ
イト粉末のような反強磁性体粒子が、化学反応を引き起
こす、材料を溶融する、溶媒を気化する、気体を生成す
る、および、その他の目的に望ましい場所で熱を発生す
るために使用される。White特許において、非導電性の
反強磁性体粒子を含有する材料は、誘導コイル中または
近傍を通過させられ、100MHz以上の高周波交流磁界に曝
される。これによって、粒子はそのネール温度まで加熱
される。
強磁性体材料の使用は、White等に付与された米国特許
3,391,846号に記載されている。この特許では、フェラ
イト粉末のような反強磁性体粒子が、化学反応を引き起
こす、材料を溶融する、溶媒を気化する、気体を生成す
る、および、その他の目的に望ましい場所で熱を発生す
るために使用される。White特許において、非導電性の
反強磁性体粒子を含有する材料は、誘導コイル中または
近傍を通過させられ、100MHz以上の高周波交流磁界に曝
される。これによって、粒子はそのネール温度まで加熱
される。
特公昭41−2677号（特願昭39−21967号）において
は、フェライト材料が誘導コイル内に配置され、高周波
交流電流により加熱される。ファイバのような対象物
は、対象物の熱伝導によりフェライト材料のキュリー温
度で熱処理を受けるために、フェライト材料の開口部を
通過させられる。
は、フェライト材料が誘導コイル内に配置され、高周波
交流電流により加熱される。ファイバのような対象物
は、対象物の熱伝導によりフェライト材料のキュリー温
度で熱処理を受けるために、フェライト材料の開口部を
通過させられる。
関連米国出願番号07/404,621号（1989年９月８日出
願）、07/465,933号（1990年１月16日出願）、及び07/5
11,746号（1990年４月20日）出願の全ては、本願に参考
文献として盛り込まれていて、特定の応用に改良された
生産および効果的な加熱のために、誘導コイルの磁場内
においてフェライト粉末および同種の強磁性またはフェ
リ磁性材料を利用する様々な装置および方法が開示され
ている。米国特許出願番号第07/404,621号は、自己制
御、自己発熱復元可能な物品を開示する。この物品は、
誘導コイルの交流磁界に曝されると、加熱された復元可
能な物品がその原型状に復元させるのに充分な熱を生成
するために、誘導加熱により粒子のキュリー温度まで発
熱する。米国特許出願番号第07/465,933号は、高透磁率
を有し発熱粒子ではない非損失粒子を発熱磁気粒子に組
み合わせた損失材料を使用して、誘導コイルの交流磁界
中の物品または対象物に熱を供給するシステムを開示す
る。非損失粒子は、磁気回路結合の維持、並びに、損失
発熱粒子が配置された領域を通過する望まれる磁界の集
中および強度を維持するのに寄与する。米国特許出願番
号第07/511,746号は、損失発熱磁性粒子を運ぶ基材であ
り、誘導コイルにより生成される交流磁界中で使用され
る取り外し可能な発熱物品を開示する。この物品は、基
板へ取り付けられ、誘導コイルにより生成される磁界に
曝されて発熱が完了した後、そこから除去可能である。
願）、07/465,933号（1990年１月16日出願）、及び07/5
11,746号（1990年４月20日）出願の全ては、本願に参考
文献として盛り込まれていて、特定の応用に改良された
生産および効果的な加熱のために、誘導コイルの磁場内
においてフェライト粉末および同種の強磁性またはフェ
リ磁性材料を利用する様々な装置および方法が開示され
ている。米国特許出願番号第07/404,621号は、自己制
御、自己発熱復元可能な物品を開示する。この物品は、
誘導コイルの交流磁界に曝されると、加熱された復元可
能な物品がその原型状に復元させるのに充分な熱を生成
するために、誘導加熱により粒子のキュリー温度まで発
熱する。米国特許出願番号第07/465,933号は、高透磁率
を有し発熱粒子ではない非損失粒子を発熱磁気粒子に組
み合わせた損失材料を使用して、誘導コイルの交流磁界
中の物品または対象物に熱を供給するシステムを開示す
る。非損失粒子は、磁気回路結合の維持、並びに、損失
発熱粒子が配置された領域を通過する望まれる磁界の集
中および強度を維持するのに寄与する。米国特許出願番
号第07/511,746号は、損失発熱磁性粒子を運ぶ基材であ
り、誘導コイルにより生成される交流磁界中で使用され
る取り外し可能な発熱物品を開示する。この物品は、基
板へ取り付けられ、誘導コイルにより生成される磁界に
曝されて発熱が完了した後、そこから除去可能である。
強磁性体は、また自己制御加熱装置を提供するために
皮層効果加熱現象を用いる加熱装置にも使用されてき
た。たとえば、共にCarter及びKrummeに付与された米国
特許第4,256,945号及び4,701,587号双方は、はんだごて
チップのような自己制御ヒータを開示している。この自
己制御ヒータは、内部強磁性シェルまたは層と良好な熱
的及び電気的接触する外部非磁性シェルからなる。内部
導電性、非磁気ステムは、内部及び外部シェルにより形
成されたアセンブリ内へ軸方向へ伸長し、内部シェルへ
結合することができる。電源はステム及び外部シェルに
接続されている。自己制御半田ごては、半田の溶融点よ
り高いキュリー温度をもつ強磁性材料の選択によって得
られる。高周波定電流電力がステムと外部シェルとの間
に供給されると、電流は主に強磁性材料内を流れ、表皮
効果抵抗損失により熱を発生する。装置がキュリー温度
に近づくと、強磁性材料は非磁性になり、電流は主に銅
の外部シェル内を流れる。電流は一定で、銅は強磁性材
料よりも充分に低い電気抵抗をもつから、発熱は著しく
低減されると同時に、強磁性層はそのキュリー温度また
はそれ以上になる。この結果、装置の温度は、選択され
た強磁性材料のキュリー温度近傍に制御される。
皮層効果加熱現象を用いる加熱装置にも使用されてき
た。たとえば、共にCarter及びKrummeに付与された米国
特許第4,256,945号及び4,701,587号双方は、はんだごて
チップのような自己制御ヒータを開示している。この自
己制御ヒータは、内部強磁性シェルまたは層と良好な熱
的及び電気的接触する外部非磁性シェルからなる。内部
導電性、非磁気ステムは、内部及び外部シェルにより形
成されたアセンブリ内へ軸方向へ伸長し、内部シェルへ
結合することができる。電源はステム及び外部シェルに
接続されている。自己制御半田ごては、半田の溶融点よ
り高いキュリー温度をもつ強磁性材料の選択によって得
られる。高周波定電流電力がステムと外部シェルとの間
に供給されると、電流は主に強磁性材料内を流れ、表皮
効果抵抗損失により熱を発生する。装置がキュリー温度
に近づくと、強磁性材料は非磁性になり、電流は主に銅
の外部シェル内を流れる。電流は一定で、銅は強磁性材
料よりも充分に低い電気抵抗をもつから、発熱は著しく
低減されると同時に、強磁性層はそのキュリー温度また
はそれ以上になる。この結果、装置の温度は、選択され
た強磁性材料のキュリー温度近傍に制御される。
Derbyshireに付与された米国特許第4,914,267号もま
た、皮層効果型ヒータを開示している。このヒータは導
電性層中で所望のキュリー温度を有する強磁性材料を用
い、強磁性材料の導電層へ交流電流を供給することで強
磁性材料のキュリー温度までの発熱を自動制御させる。
強磁性材料へ供給される電力は、連続した強磁性層に皮
層効果電流による発熱を生じさせる交流電流の形態であ
る。強磁性層がそのキュリー温度に達すると、強磁性層
の透磁率が低下し、皮層効果の深さが増加するから、至
る所がキュリー温度に達し、かつ、所望の発熱が達成さ
れるまで、電流は強磁性層のより広い領域に分散され
る。交流電流は、強磁性材料の導電層内の電極を介して
電源から直接強磁性体層へ供給されるか、あるいは交流
電流で直接励起される近傍の絶縁導電層から誘導的に供
給される。他の型式の自己制御可能皮層効果型ヒータ
は、また、Derbyshireに付与された米国特許第４、65
9、912号に、強磁性体層を含むフレキシブルストラップ
ヒータの形態で開示されている。
た、皮層効果型ヒータを開示している。このヒータは導
電性層中で所望のキュリー温度を有する強磁性材料を用
い、強磁性材料の導電層へ交流電流を供給することで強
磁性材料のキュリー温度までの発熱を自動制御させる。
強磁性材料へ供給される電力は、連続した強磁性層に皮
層効果電流による発熱を生じさせる交流電流の形態であ
る。強磁性層がそのキュリー温度に達すると、強磁性層
の透磁率が低下し、皮層効果の深さが増加するから、至
る所がキュリー温度に達し、かつ、所望の発熱が達成さ
れるまで、電流は強磁性層のより広い領域に分散され
る。交流電流は、強磁性材料の導電層内の電極を介して
電源から直接強磁性体層へ供給されるか、あるいは交流
電流で直接励起される近傍の絶縁導電層から誘導的に供
給される。他の型式の自己制御可能皮層効果型ヒータ
は、また、Derbyshireに付与された米国特許第４、65
9、912号に、強磁性体層を含むフレキシブルストラップ
ヒータの形態で開示されている。
Carterに付与された米国特許第4,745,264号には、は
んだごてチップの後方伸長部を形成する銅ロッドを包囲
し接触する強磁性層へ定電流を加えるために使用される
誘導結合を用いた自己制御ヒータが開示されている。磁
気材料へ電流を結合するために使用される誘導コイル
は、導電性強磁性材料の層を囲んでいる。
んだごてチップの後方伸長部を形成する銅ロッドを包囲
し接触する強磁性層へ定電流を加えるために使用される
誘導結合を用いた自己制御ヒータが開示されている。磁
気材料へ電流を結合するために使用される誘導コイル
は、導電性強磁性材料の層を囲んでいる。
Cowellに付与された米国特許第4,839,501号には、交
換可能なチップを有する自己制御カートリッジはんだご
てのような他の例が示されている。カートリッジは、高
透磁率の強磁性材料の層を有するチップ伸長ロッドの周
囲に巻回されたヘリカル誘導コイルを含む。
換可能なチップを有する自己制御カートリッジはんだご
てのような他の例が示されている。カートリッジは、高
透磁率の強磁性材料の層を有するチップ伸長ロッドの周
囲に巻回されたヘリカル誘導コイルを含む。
Cowell他に付与された米国特許第4,877,944号では、
コアは、ヒータの強磁性体層内の磁束を収束するように
形成されている。コアの断面は「Ｉ」または「Ｅ」字状
であり、その狭部分の回りに巻回されたコイルを有す
る。また、外部磁性層がコイル外部に配置され、これが
磁気シールドとして作用すると共に磁束への拡散を制限
する。
コアは、ヒータの強磁性体層内の磁束を収束するように
形成されている。コアの断面は「Ｉ」または「Ｅ」字状
であり、その狭部分の回りに巻回されたコイルを有す
る。また、外部磁性層がコイル外部に配置され、これが
磁気シールドとして作用すると共に磁束への拡散を制限
する。
加熱装置とは無関係の技術分野では、強磁性体及び特
にビード、ブロック、リング等の形態の特定フェライト
は導電体上に従来同様に配置され、RF/EMIシールデイン
グ、信号分離、ノイズ抑制、過渡フィルタリング、振動
減衰、高周波フィルタリングまたは減衰等の種々の機能
を果たしている。しかしながら、フェライト体のこれら
の従来の使用では、フェライト体内に十分な熱を発生し
ない。フェライト体により供給されるフィルタリングま
たは減衰機能は偶発的にろ過信号または周波数を微量の
熱に変換するが、生成された熱量は装置内またはフェラ
イト体が所望のフィルタリングまたは減衰効果を発生す
る環境内では微々たる取るに足らない程度のものにとど
まる。事実、この技術分野では、かなりの熱特に過剰な
熱であってもそのようなシステムでは回避すべきもので
ある。理由は、そうした熱は近傍の電気部品を不当に加
熱し、また回路または装置の機能に干渉するからであ
る。
にビード、ブロック、リング等の形態の特定フェライト
は導電体上に従来同様に配置され、RF/EMIシールデイン
グ、信号分離、ノイズ抑制、過渡フィルタリング、振動
減衰、高周波フィルタリングまたは減衰等の種々の機能
を果たしている。しかしながら、フェライト体のこれら
の従来の使用では、フェライト体内に十分な熱を発生し
ない。フェライト体により供給されるフィルタリングま
たは減衰機能は偶発的にろ過信号または周波数を微量の
熱に変換するが、生成された熱量は装置内またはフェラ
イト体が所望のフィルタリングまたは減衰効果を発生す
る環境内では微々たる取るに足らない程度のものにとど
まる。事実、この技術分野では、かなりの熱特に過剰な
熱であってもそのようなシステムでは回避すべきもので
ある。理由は、そうした熱は近傍の電気部品を不当に加
熱し、また回路または装置の機能に干渉するからであ
る。
上述した加熱装置は、他の装置に比して幾つかの応用
面で有用であり利点ももつが、反面特に他の応用に関し
ては欠点もいくつかある。誘導コイルを含む装置は、多
くのヒータまたは半田ごてチップ装置で必要となるヒー
タ装置の小型化を達成するために小ゲージワイヤとの高
温ワイヤ絶縁が要求される。ワイヤの小型ゲージによ
り、電流キャパシテイが制限され、これが装置の出力パ
ワーとなる。また、所要の磁界を供給するための誘導コ
イルの提供は、製造可能な加熱装置の形状を制限する。
面で有用であり利点ももつが、反面特に他の応用に関し
ては欠点もいくつかある。誘導コイルを含む装置は、多
くのヒータまたは半田ごてチップ装置で必要となるヒー
タ装置の小型化を達成するために小ゲージワイヤとの高
温ワイヤ絶縁が要求される。ワイヤの小型ゲージによ
り、電流キャパシテイが制限され、これが装置の出力パ
ワーとなる。また、所要の磁界を供給するための誘導コ
イルの提供は、製造可能な加熱装置の形状を制限する。
皮層効果、渦電流、層状ヒータ装置は同様に非常に有
効で多くの装置である程度の利得を持つものであるが、
ある種の他の装置では欠点もある。例えば、パワーまた
は電流容量、及び熱発生容量は、装置内の層のキャパシ
テイによって制限される場合がある。更に、これらのオ
ーム接続装置は通常インピーダンスが低いために、かさ
ばり、不効率で高電流キャパシテイのインピーダンス整
合ネットワークが必要となる。
効で多くの装置である程度の利得を持つものであるが、
ある種の他の装置では欠点もある。例えば、パワーまた
は電流容量、及び熱発生容量は、装置内の層のキャパシ
テイによって制限される場合がある。更に、これらのオ
ーム接続装置は通常インピーダンスが低いために、かさ
ばり、不効率で高電流キャパシテイのインピーダンス整
合ネットワークが必要となる。
また、ヒータに関係のない更に他の技術分野におい
て、ビードなどのフェライト体は、様々な電気回路にお
けるセンサ、スイッチ、ヒューズおよび制御にも使用さ
れてきた。これらの使用は、主に、フェライト体のキュ
リー温度効果を使用したものである。例えば、フェライ
トビードは特定電気回路内の導電体上に配置され、ビー
ドの存在によって所定のインピーダンス及び／または抵
抗が発生する。環境及び周囲温度によってフェライト体
の温度がキュリー温度を超えて上昇すると、フェライト
体の磁気透過性が急激に損失してしまう。このビードに
よる磁気透過性の損失によって回路特性が変化し、この
ために特定環境温度または包囲環境となったことを回路
の他の部分で表示している。
て、ビードなどのフェライト体は、様々な電気回路にお
けるセンサ、スイッチ、ヒューズおよび制御にも使用さ
れてきた。これらの使用は、主に、フェライト体のキュ
リー温度効果を使用したものである。例えば、フェライ
トビードは特定電気回路内の導電体上に配置され、ビー
ドの存在によって所定のインピーダンス及び／または抵
抗が発生する。環境及び周囲温度によってフェライト体
の温度がキュリー温度を超えて上昇すると、フェライト
体の磁気透過性が急激に損失してしまう。このビードに
よる磁気透過性の損失によって回路特性が変化し、この
ために特定環境温度または包囲環境となったことを回路
の他の部分で表示している。
ヒータ装置技術では、フェライト体はセンサ／制御素
子として使用されてきた。このようなヒータ装置内にお
けるフェライト体のセンサ／制御使用の例は、Whitney
他に付与された米国特許第4,849,611号に記載されてい
る。この特許は、自己制御可能ヒータに関するものであ
る。図12c及び19aに開示された実施例は、導電ワイヤ
（引例中では反応部品とも呼ばれている）上に挿通され
た多数のフェライトビーズを含む。導電性ワイヤは、抵
抗ヒータ部材または素子と平行に接続されている。電流
が供給されると、抵抗加熱素子は熱を発生し、この熱が
導電、対流及び／または放射によってフェライトビーズ
を加熱する。フェライトビーズがこうして抵抗ヒータ素
子によって発生した熱によりそのキュリー温度にまで加
熱されると、その磁気透過性は急激に低下する。従っ
て、フェライトビーズを含む回路の反応部品は、回路の
温度反応性センサ部である。フェライトビーズの磁気透
過性がそのキュリー温度で低下すると、これによって反
応性部品は平行回路バランスを変化させ、この結果抵抗
加熱素子を介した電流は減少する。装置が冷却して、フ
ェライトビーズがそのキュリー温度より低く冷却される
と、その磁気透過性が増大し、これによって抵抗ヒータ
素子を介した電流が増大するとともに、抵抗ヒータ素子
内に再び増大加熱が発生する。この平行回路構成によっ
て、近傍フェライトビーズのキュリー温度で抵抗ヒータ
素子の温度調節が可能となる。この回路中のフェライト
ビーズ素子は、従って、その従来の方法同様に、温度セ
ンサ／回路制御体として機能する。この装置において
は、フェライトビーズはそれ自体が有効な熱は発生せ
ず、このことは平行回路構成及び使用される低周波数電
源により照明されている。
子として使用されてきた。このようなヒータ装置内にお
けるフェライト体のセンサ／制御使用の例は、Whitney
他に付与された米国特許第4,849,611号に記載されてい
る。この特許は、自己制御可能ヒータに関するものであ
る。図12c及び19aに開示された実施例は、導電ワイヤ
（引例中では反応部品とも呼ばれている）上に挿通され
た多数のフェライトビーズを含む。導電性ワイヤは、抵
抗ヒータ部材または素子と平行に接続されている。電流
が供給されると、抵抗加熱素子は熱を発生し、この熱が
導電、対流及び／または放射によってフェライトビーズ
を加熱する。フェライトビーズがこうして抵抗ヒータ素
子によって発生した熱によりそのキュリー温度にまで加
熱されると、その磁気透過性は急激に低下する。従っ
て、フェライトビーズを含む回路の反応部品は、回路の
温度反応性センサ部である。フェライトビーズの磁気透
過性がそのキュリー温度で低下すると、これによって反
応性部品は平行回路バランスを変化させ、この結果抵抗
加熱素子を介した電流は減少する。装置が冷却して、フ
ェライトビーズがそのキュリー温度より低く冷却される
と、その磁気透過性が増大し、これによって抵抗ヒータ
素子を介した電流が増大するとともに、抵抗ヒータ素子
内に再び増大加熱が発生する。この平行回路構成によっ
て、近傍フェライトビーズのキュリー温度で抵抗ヒータ
素子の温度調節が可能となる。この回路中のフェライト
ビーズ素子は、従って、その従来の方法同様に、温度セ
ンサ／回路制御体として機能する。この装置において
は、フェライトビーズはそれ自体が有効な熱は発生せ
ず、このことは平行回路構成及び使用される低周波数電
源により照明されている。
抵抗加熱素子／反応性制御素子型のヒータ装置は、抵
抗加熱素子及び反応制御素子が熱的接触または近接関係
にあるという事実に伴い、加熱装置全体のサイズが制限
されるので、多くの装置にとっては不適切になってしま
うという欠点をもつ。また、反応制御部品の温度は発熱
部品の温度に遅れる結果、一定温度の所望する自己制御
が得られる代わりに、望まない温度変動が生じる。さら
に、抵抗ヒータとフェライトセンサ素子との間の熱抵抗
が高いので、熱負荷変動への熱応答が悪い。
抗加熱素子及び反応制御素子が熱的接触または近接関係
にあるという事実に伴い、加熱装置全体のサイズが制限
されるので、多くの装置にとっては不適切になってしま
うという欠点をもつ。また、反応制御部品の温度は発熱
部品の温度に遅れる結果、一定温度の所望する自己制御
が得られる代わりに、望まない温度変動が生じる。さら
に、抵抗ヒータとフェライトセンサ素子との間の熱抵抗
が高いので、熱負荷変動への熱応答が悪い。
以上より、改善された自己制御可能ヒータに対する要
望が存在することは明らかである。本発明は、種々の利
点をもち上述したような不都合を解消した自己制御ヒー
タ及び該ヒータの製造及び使用方法を提供するために開
発された。
望が存在することは明らかである。本発明は、種々の利
点をもち上述したような不都合を解消した自己制御ヒー
タ及び該ヒータの製造及び使用方法を提供するために開
発された。
従って、本発明の目的は、層または皮層効果、渦電流
加熱を用いることなく、効率的な発熱を生じさせる自己
制御ヒータを提供することにある。
加熱を用いることなく、効率的な発熱を生じさせる自己
制御ヒータを提供することにある。
本発明の他の目的は、多巻ワイヤコイルまたは誘導コ
イル及びこれに伴うコイルワイヤのための高温電気絶縁
を必要としない自己制御ヒータを提供することにある。
イル及びこれに伴うコイルワイヤのための高温電気絶縁
を必要としない自己制御ヒータを提供することにある。
本発明の他の目的は、高ワット密度及び高パワー性能
をもつ小型化可能な自己制御ヒータ装置を提供すること
にある。
をもつ小型化可能な自己制御ヒータ装置を提供すること
にある。
本発明の更に他の目的は、加熱及び自己制御を行うた
めの検知／制御に対する個別素子や部品を必要としない
自己制御ヒータを提供することにある。
めの検知／制御に対する個別素子や部品を必要としない
自己制御ヒータを提供することにある。
本発明の他の目的は、安価、製造容易、そして熱を所
望の物体または物質へ供給または分配させるために所望
の形態で製造可能な自己制御可能ヒータを提供すること
にある。
望の物体または物質へ供給または分配させるために所望
の形態で製造可能な自己制御可能ヒータを提供すること
にある。
本発明の他の目的は、高周波交流電流源と容易にイン
ピーダンス整合するための固有高インピーダンスを有す
る自己制御ヒータを提供することにある。
ピーダンス整合するための固有高インピーダンスを有す
る自己制御ヒータを提供することにある。
本発明の他の目的は、高スイッチング比及び高速応答
性の自己制御ヒータを提供することにある。
性の自己制御ヒータを提供することにある。
上記及び他の目的は、次の発明の概要及び説明から当
業者であれば認識されるように本発明によって達成され
る。
業者であれば認識されるように本発明によって達成され
る。
発明の要旨 本発明は、原理的に、自己制御可能加熱装置を提供す
るための自己制御可能発熱素子としてフェライト性物体
を使用したという考えに基づけば、もっともよく理解で
きる。これは、本発明においては、キュリー温度Tcを有
するフェライト性物体を導電体上または周囲に配置し、
十分な高周波で交流電源からの十分な電力を導電体へ供
給し、これによって導電体周囲の磁界内に存在するフェ
ライト性物体が内部損失によってそのキュリー温度Tcに
まで加熱することによって可能となる。このヒータは、
フェライト性物体のキュリー温度に自己制御する。内部
損失は、ヒステリシス損失または渦電流損失、あるいは
その双方である。一般的かつ好適な電源は、多くの装置
では少なくとも約10MHzである好適な周波数を有する定
電流電源である。
るための自己制御可能発熱素子としてフェライト性物体
を使用したという考えに基づけば、もっともよく理解で
きる。これは、本発明においては、キュリー温度Tcを有
するフェライト性物体を導電体上または周囲に配置し、
十分な高周波で交流電源からの十分な電力を導電体へ供
給し、これによって導電体周囲の磁界内に存在するフェ
ライト性物体が内部損失によってそのキュリー温度Tcに
まで加熱することによって可能となる。このヒータは、
フェライト性物体のキュリー温度に自己制御する。内部
損失は、ヒステリシス損失または渦電流損失、あるいは
その双方である。一般的かつ好適な電源は、多くの装置
では少なくとも約10MHzである好適な周波数を有する定
電流電源である。
以上本発明の基本的な概要を述べたが、更に次のよう
に要約される。
に要約される。
一の形態では、本発明は、 高周波交流電流を搬送するとともにその外部に磁界を
生成する中心導電体手段と、 高周波交流電流を導電体手段へ供給するために中心導
電体手段へ接続された電源と、そして キュリー温度Tcを有し、中心導電体手段の磁界内に配
置され、前期磁界内の内部損失によって十分な熱を発生
可能なように十分に高い損失を発生し、これによって自
身の温度がTcにまで上昇するフェライト性物体と、 を含み、加熱装置は、前記電源によって、十分な高周波
で駆動された時にTcで自己制御し、これによってフェラ
イト性物体がTcにまで内部損失によって加熱することを
特徴とする自己制御可能各熱装置を含む。
生成する中心導電体手段と、 高周波交流電流を導電体手段へ供給するために中心導
電体手段へ接続された電源と、そして キュリー温度Tcを有し、中心導電体手段の磁界内に配
置され、前期磁界内の内部損失によって十分な熱を発生
可能なように十分に高い損失を発生し、これによって自
身の温度がTcにまで上昇するフェライト性物体と、 を含み、加熱装置は、前記電源によって、十分な高周波
で駆動された時にTcで自己制御し、これによってフェラ
イト性物体がTcにまで内部損失によって加熱することを
特徴とする自己制御可能各熱装置を含む。
他の形態では、本発明は、 高周波交流電流を搬送し、それ自体の外部周囲に磁界
を生成する中心導電体手段と、 キュリー温度Tcを有し、中心導電体手段の磁界内に配
置され、前記磁界内の内部損失によって十分な熱を生成
可能であるように十分に損失が高く、これによってフェ
ライト性物体の温度をTcにまで上昇させるフェライト性
物体と、 フェライト性物体を加熱させることが可能な高周波交
流電源へ前記中心導電体手段へ電気接続するように取付
られたコネクタ手段と、 を含み、ヒータ装置は前記電源によって十分な高周波で
駆動された時にTcにまで加熱してTcで自己制御し、これ
によってフェライト性物体は内部損失によってTcにまで
加熱することを特徴とする自己制御可能ヒータ装置であ
る。
を生成する中心導電体手段と、 キュリー温度Tcを有し、中心導電体手段の磁界内に配
置され、前記磁界内の内部損失によって十分な熱を生成
可能であるように十分に損失が高く、これによってフェ
ライト性物体の温度をTcにまで上昇させるフェライト性
物体と、 フェライト性物体を加熱させることが可能な高周波交
流電源へ前記中心導電体手段へ電気接続するように取付
られたコネクタ手段と、 を含み、ヒータ装置は前記電源によって十分な高周波で
駆動された時にTcにまで加熱してTcで自己制御し、これ
によってフェライト性物体は内部損失によってTcにまで
加熱することを特徴とする自己制御可能ヒータ装置であ
る。
他の形態では、本発明は、 ヒータ装置を加熱される基板または物質に対して熱的
近傍に配置するステップであって、ヒータ装置は、自身
の内部に配置された中心導電体手段を有するフェライト
性物体を含み、該フェライト性物体はキュリー温度Tcを
有するとともに、交流磁界内で内部損失によって発熱可
能でありこれによってフェライト性物体の温度がTcにま
で上昇するステップと、 高周波交流電流を前記中心導電体手段へ供給して中心
導電体周囲に交流磁界を生成するステップであって、周
波数は、フェライト性物体を中心導体手段の磁界内でTc
にまで加熱させるに十分に高いステップと、 を含むことを特徴とする基板または物質の自己制御可能
加熱方法である。
近傍に配置するステップであって、ヒータ装置は、自身
の内部に配置された中心導電体手段を有するフェライト
性物体を含み、該フェライト性物体はキュリー温度Tcを
有するとともに、交流磁界内で内部損失によって発熱可
能でありこれによってフェライト性物体の温度がTcにま
で上昇するステップと、 高周波交流電流を前記中心導電体手段へ供給して中心
導電体周囲に交流磁界を生成するステップであって、周
波数は、フェライト性物体を中心導体手段の磁界内でTc
にまで加熱させるに十分に高いステップと、 を含むことを特徴とする基板または物質の自己制御可能
加熱方法である。
他の形態では、本発明は、基板または物質を自己制御
可能加熱させる方法であって、 ヒータ装置を加熱される基板または物質の熱的近傍へ
配置するステップであって、装置はキュリー点Tcを有す
るフェライト性物体内に配置された中心導電体手段を有
するフェライト性物体を含み、フェライト性物体は、交
流磁界内の内部損失によって熱を生成可能であり、これ
によってフェライト性物体の温度をTcへ上昇させるステ
ップと、 高周波交流電流を前記中心導電体手段へ供給して中心
導電体の周囲に交流磁界を発生するステップであって、
周波数は、中心導電体手段の磁界内でフェライト性物体
をTcにまで加熱させるに十分に高いステップと、 を含むことを特徴とする。
可能加熱させる方法であって、 ヒータ装置を加熱される基板または物質の熱的近傍へ
配置するステップであって、装置はキュリー点Tcを有す
るフェライト性物体内に配置された中心導電体手段を有
するフェライト性物体を含み、フェライト性物体は、交
流磁界内の内部損失によって熱を生成可能であり、これ
によってフェライト性物体の温度をTcへ上昇させるステ
ップと、 高周波交流電流を前記中心導電体手段へ供給して中心
導電体の周囲に交流磁界を発生するステップであって、
周波数は、中心導電体手段の磁界内でフェライト性物体
をTcにまで加熱させるに十分に高いステップと、 を含むことを特徴とする。
他の形態では、本発明は、半田を溶融するための半田
ごてチップであり、該半田ごてチップは、 十分に高い周波数の磁界へさらされた時に十分に大き
い損失を生じ、これによって内部損失によって物体を発
熱させるとともに、半田の溶融点よりも高い所定のキュ
リー温度を有するフェライト性物体から形成された少な
くとも一の加熱部材と、 前記高周波電流を前記中心導電体を介して供給し、前
記磁界を中心導電体周囲に生成し、そして前記フェライ
ト性物体をそのキュリー温度にまで加熱するための、フ
ェライト性物体内に配置され電源に接続されるように取
り付けられた中心導電体と、を含むことを特徴とする。
ごてチップであり、該半田ごてチップは、 十分に高い周波数の磁界へさらされた時に十分に大き
い損失を生じ、これによって内部損失によって物体を発
熱させるとともに、半田の溶融点よりも高い所定のキュ
リー温度を有するフェライト性物体から形成された少な
くとも一の加熱部材と、 前記高周波電流を前記中心導電体を介して供給し、前
記磁界を中心導電体周囲に生成し、そして前記フェライ
ト性物体をそのキュリー温度にまで加熱するための、フ
ェライト性物体内に配置され電源に接続されるように取
り付けられた中心導電体と、を含むことを特徴とする。
他の態様において、本発明は、細長自己制御可能ヒー
タ装置であり、 ヒータ装置の長さを延長し、高周波交流電流を搬送す
るとともにその外部に磁界を生成する細長中心導電体手
段と、 キュリー温度Tcを有し、中心導体手段の磁界内に配置
され、前記磁界内での内部損失によって、フェライト性
物体の温度をTcにまで上昇させるに十分な熱を生成可能
なように高損失であるフェライト性物体と、 フェライト性物体の外側に配置され、熱をそこから加
熱される物質または基板へ伝導する細長面手段と、 内部損失によってフェライト性物体をTcにまで加熱さ
せることが可能な高周波交流電流電源へ前記中心導電体
を接続するために取り付けられた導電体手段と、 を含み、 フェライト性物体を内部損失によってTcにまで加熱す
るために十分な高周波で前記電源により駆動された時
に、ヒータ装置はTcにまで加熱するとともにTcで自己制
御することを特徴とする。
タ装置であり、 ヒータ装置の長さを延長し、高周波交流電流を搬送す
るとともにその外部に磁界を生成する細長中心導電体手
段と、 キュリー温度Tcを有し、中心導体手段の磁界内に配置
され、前記磁界内での内部損失によって、フェライト性
物体の温度をTcにまで上昇させるに十分な熱を生成可能
なように高損失であるフェライト性物体と、 フェライト性物体の外側に配置され、熱をそこから加
熱される物質または基板へ伝導する細長面手段と、 内部損失によってフェライト性物体をTcにまで加熱さ
せることが可能な高周波交流電流電源へ前記中心導電体
を接続するために取り付けられた導電体手段と、 を含み、 フェライト性物体を内部損失によってTcにまで加熱す
るために十分な高周波で前記電源により駆動された時
に、ヒータ装置はTcにまで加熱するとともにTcで自己制
御することを特徴とする。
他の態様では、本発明は自己制御可能ヒータ装置であ
って、 高周波交流電流を搬送すると共にその外部に磁界を生
成する中心導電体手段と、 中心導電体手段周囲の磁界内に配置され、キュリー温
度Tcを有し、フェライト性物体の温度をTcにまで上昇さ
せるために前記磁界内の内部損失によって十分な熱を生
成することができるように十分損失が高いフェライト性
物体と、 内部損失によってフェライト性物体をTcにまで加熱さ
せることができる高周波交流電源の前記中心導電体を電
気的に接続するために配設された接続手段と、を含み、 ヒータ装置は、内部損失によってTcにまでフェライト
性物体を加熱するために十分な高周波で前記電源によっ
て駆動された時に、前記ヒータ装置はTcにまで加熱する
と共にTcで自己制御し、 中心導電体手段は、加熱される物体を受容するように
取り付けられた中空管を含むことを特徴とする。
って、 高周波交流電流を搬送すると共にその外部に磁界を生
成する中心導電体手段と、 中心導電体手段周囲の磁界内に配置され、キュリー温
度Tcを有し、フェライト性物体の温度をTcにまで上昇さ
せるために前記磁界内の内部損失によって十分な熱を生
成することができるように十分損失が高いフェライト性
物体と、 内部損失によってフェライト性物体をTcにまで加熱さ
せることができる高周波交流電源の前記中心導電体を電
気的に接続するために配設された接続手段と、を含み、 ヒータ装置は、内部損失によってTcにまでフェライト
性物体を加熱するために十分な高周波で前記電源によっ
て駆動された時に、前記ヒータ装置はTcにまで加熱する
と共にTcで自己制御し、 中心導電体手段は、加熱される物体を受容するように
取り付けられた中空管を含むことを特徴とする。
図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る半田ごての好適な実施例の拡大
図である。
図である。
図２は、II−II線で切断された図１のチップの組立状
態における断面図である。
態における断面図である。
図３は、本発明にかかるフェライトビーズヒータ素子
の好適な実施例の断面図であり、ワイヤはフェライトビ
ーズに２重になっている図である。
の好適な実施例の断面図であり、ワイヤはフェライトビ
ーズに２重になっている図である。
図4A及び4Bは、図３のビーズヒータのIV−IV断面で、
磁気ワイヤを特性の方法でフェライト内に配置すること
によって生成された磁界の差を示す。
磁気ワイヤを特性の方法でフェライト内に配置すること
によって生成された磁界の差を示す。
図5Aは、本発明の他の実施例をイップキャリア面搭載
半田ごての形態を示した斜視図である。
半田ごての形態を示した斜視図である。
図5Bは、図5AのＶ−Ｖ線で切断した面搭載半田ごての
断面図である。
断面図である。
図６は、本発明の他の実施例に係る面搭載半田ごての
平面図である。
平面図である。
図７は、図６のVII−VII線で切断した面搭載半田ごて
チップの断面図である。
チップの断面図である。
図８は、図６に示した面搭載チップ上に装着されたキ
ャップの斜視図である。
ャップの斜視図である。
図９は、図８のキャップをIX−IX線で切断した断面図
である。
である。
図10は、本発明の他の実施例に係る半田ごてチップの
平面図である。
平面図である。
図11は、図10に示した半田ごてチップのインピーダン
スマッチング構造の実施例を示す図である。
スマッチング構造の実施例を示す図である。
図12及び13は、本発明の実施例に係る半田ウィック部
材を有する面搭載半田ごてチップを示す図である。
材を有する面搭載半田ごてチップを示す図である。
図14、15及び16は、本発明の他の実施例に係る半田ご
てチップを示す図である。
てチップを示す図である。
図17は、本発明に係る細長ヒータの実施例の斜視図で
ある。
ある。
図18A及び18Bは、本発明のヒータ素子の他の実施例の
断面図である。
断面図である。
図19は、本発明に係る細長フェライトビーズヒータの
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
図20A及び20Bは、本発明に係る細長フェライトヒータ
の実施例、及び交流電流波長による細長ヒータ内におけ
る冷点を除去するための長さと電流分布との関係を示す
図である。
の実施例、及び交流電流波長による細長ヒータ内におけ
る冷点を除去するための長さと電流分布との関係を示す
図である。
図21は、フェライト粉末を用いた本発明に係る細長フ
ェライトヒータの実施例を示す図である。
ェライトヒータの実施例を示す図である。
図22は、本発明の別の性能に係る細長ヒータの他の実
施例を示す図である。図23は、制御手段を含む本発明の
実施例を示す図である。
施例を示す図である。図23は、制御手段を含む本発明の
実施例を示す図である。
図24及び25は、本発明の平行回路の実施例を示す図で
ある。
ある。
発明の説明 本発明は、部分的には、超高ワット密度の自己制御加
熱装置は、３個の要素だけで簡単かつコンパクトに構成
可能であるという認識に基づく。第１の要素は、高周波
交流電流を搬送するための中心導電体である。第２の要
素は、所望するまたは選択されたキュリー温度を有する
高透磁率、高損失性フェライト型物体である。該フェラ
イト型物体は、中心導電体周囲または近傍、及び中心導
電体周囲に存在する交流磁界内に配置されている。第３
の要素は、十分な高周波で導電体を介して中心導電体内
に十分な電流を生成するための高周波交流電源であり、
中心導電体周囲に生成された磁界は、損失性フェライト
型物体をヒステリシス損失によってそのキュリー点まで
発熱させる。フェライト型物体がそのキュリー点に到達
すると、その磁気透過性が急激に低下し、これによって
フェライト型物体内のヒステリシス損失によって生成さ
れる熱量が減少する。結果として、フェライト型物体の
キュリー点で自己制御する加熱装置となる。当業者によ
って明らかであるように、本発明装置の実施例及び構成
は、幅広い範囲にわたって変更可能である。一の好適な
形態においては、フェライト型物体は非導電性であり、
他の好適な形態では電源は定電流源である。同様に、本
発明装置の種々の実施例に対する幅広い使用及び応用が
存在することは明白である。
熱装置は、３個の要素だけで簡単かつコンパクトに構成
可能であるという認識に基づく。第１の要素は、高周波
交流電流を搬送するための中心導電体である。第２の要
素は、所望するまたは選択されたキュリー温度を有する
高透磁率、高損失性フェライト型物体である。該フェラ
イト型物体は、中心導電体周囲または近傍、及び中心導
電体周囲に存在する交流磁界内に配置されている。第３
の要素は、十分な高周波で導電体を介して中心導電体内
に十分な電流を生成するための高周波交流電源であり、
中心導電体周囲に生成された磁界は、損失性フェライト
型物体をヒステリシス損失によってそのキュリー点まで
発熱させる。フェライト型物体がそのキュリー点に到達
すると、その磁気透過性が急激に低下し、これによって
フェライト型物体内のヒステリシス損失によって生成さ
れる熱量が減少する。結果として、フェライト型物体の
キュリー点で自己制御する加熱装置となる。当業者によ
って明らかであるように、本発明装置の実施例及び構成
は、幅広い範囲にわたって変更可能である。一の好適な
形態においては、フェライト型物体は非導電性であり、
他の好適な形態では電源は定電流源である。同様に、本
発明装置の種々の実施例に対する幅広い使用及び応用が
存在することは明白である。
本発明装置の簡素性及び効果から、数多くの利点がす
ぐに実現される。フェライト型物体は、市販されている
従来のフェライトビーズ、ブロック、リングなどから選
択可能である。本発明に使用するための適切なフェライ
ト型物体を選択する際の要件は、高周波磁界と結合する
ための十分な磁気透過性を有していること、高損失性す
なわちヒステリシス損失によって所望温度まで自身が加
熱可能となるよう十分に損失が高いこと、及び装置が自
己制御する温度となる所望のキュリー点を有しているこ
と、のみである。
ぐに実現される。フェライト型物体は、市販されている
従来のフェライトビーズ、ブロック、リングなどから選
択可能である。本発明に使用するための適切なフェライ
ト型物体を選択する際の要件は、高周波磁界と結合する
ための十分な磁気透過性を有していること、高損失性す
なわちヒステリシス損失によって所望温度まで自身が加
熱可能となるよう十分に損失が高いこと、及び装置が自
己制御する温度となる所望のキュリー点を有しているこ
と、のみである。
本発明の装置は、従来装置で達成できるよりも遥かに
高いヒータ内のワット密度を生成できるので、特に有利
である。フェライトビードのようなフェライト型物体内
での高い熱生成性能及び単一の導電体のみが本発明の装
置に必要とされることにより、これらの装置に要求され
る体積はきわめて小さくなる。これに対して、従来装置
では、誘導コイルまたは他の素子が必要であったので、
生成可能な所定の熱量に対する装置のサイズが増大して
いた。
高いヒータ内のワット密度を生成できるので、特に有利
である。フェライトビードのようなフェライト型物体内
での高い熱生成性能及び単一の導電体のみが本発明の装
置に必要とされることにより、これらの装置に要求され
る体積はきわめて小さくなる。これに対して、従来装置
では、誘導コイルまたは他の素子が必要であったので、
生成可能な所定の熱量に対する装置のサイズが増大して
いた。
ここで使用する用語「フェライト型物体」とは、本発
明の装置において、ヒステリシス損失によってフェライ
ト型物体に熱を生成可能とさせる磁気透過性、損失度お
よびキュリー温度の必要基準を満たす任意の強磁性また
はフェリ磁性材料、製品または物品を包括的に指す。も
し、導電性の強磁性体が本発明で使用されるなら、中心
導電体と強磁性体との間および／または強磁性体と任意
の近傍要素との間に適切な電気絶縁を施す必要があるだ
ろう。しかし、一般には、非導電性のフェリ磁性体を使
用することが好ましく、この場合には、通常、中心導電
体とフェライト型物体の間、または、フェライト型物体
と任意の近接部材との間に電気絶縁材を用いる必要はな
い。
明の装置において、ヒステリシス損失によってフェライ
ト型物体に熱を生成可能とさせる磁気透過性、損失度お
よびキュリー温度の必要基準を満たす任意の強磁性また
はフェリ磁性材料、製品または物品を包括的に指す。も
し、導電性の強磁性体が本発明で使用されるなら、中心
導電体と強磁性体との間および／または強磁性体と任意
の近傍要素との間に適切な電気絶縁を施す必要があるだ
ろう。しかし、一般には、非導電性のフェリ磁性体を使
用することが好ましく、この場合には、通常、中心導電
体とフェライト型物体の間、または、フェライト型物体
と任意の近接部材との間に電気絶縁材を用いる必要はな
い。
本発明で使用される中心導電体は、フェライト型物体
を貫通して配置された単一ワイヤか、フェライト型物体
の多数の開口を貫通して多数の多数のパスを形成する単
一導体にすることができる。１ワイヤまたは２ワイヤの
中心導電体が、本発明にかかるフェライト型物体を発熱
させるために必要な磁界を発生するのに充分であること
が、度々、認識されるだろう。また、中心導電体は、ワ
イヤ、チュービング等所望の形態とすることができ、か
つヒータ装置内で使用される他の要素の導電性に応じて
電気的に絶縁性とすることも非絶縁性とすることも可能
であることが認識されるだろう。
を貫通して配置された単一ワイヤか、フェライト型物体
の多数の開口を貫通して多数の多数のパスを形成する単
一導体にすることができる。１ワイヤまたは２ワイヤの
中心導電体が、本発明にかかるフェライト型物体を発熱
させるために必要な磁界を発生するのに充分であること
が、度々、認識されるだろう。また、中心導電体は、ワ
イヤ、チュービング等所望の形態とすることができ、か
つヒータ装置内で使用される他の要素の導電性に応じて
電気的に絶縁性とすることも非絶縁性とすることも可能
であることが認識されるだろう。
また、認識されるであろうように、本発明の種々の利
点のうちの一つは、単一中心導電性ループを、フェライ
トビーズのようなフェライト型物体を単一導電体に沿っ
て任意の間隔で配置可能なところに使用可能であること
である。単一導電ループが適切な高周波交流電源に接続
され該電源が電力供給を受けると、各フェライト型物体
及び中心導電体に沿って配置されたその各部は、中心導
電体に沿って存在する他のフェライト型物体から独立し
た独立的自己制御可能加熱装置として増分的に機能す
る。システムの最適な作用及び自己制御は、電源が定着
流源に接続された時に達成される。十分な電力供給によ
り、各フェライト型物体は、そのキュリー温度にまで加
熱すると共に、そのキュリー温度にて他の各フェライト
型物体から独立して自己制御する。
点のうちの一つは、単一中心導電性ループを、フェライ
トビーズのようなフェライト型物体を単一導電体に沿っ
て任意の間隔で配置可能なところに使用可能であること
である。単一導電ループが適切な高周波交流電源に接続
され該電源が電力供給を受けると、各フェライト型物体
及び中心導電体に沿って配置されたその各部は、中心導
電体に沿って存在する他のフェライト型物体から独立し
た独立的自己制御可能加熱装置として増分的に機能す
る。システムの最適な作用及び自己制御は、電源が定着
流源に接続された時に達成される。十分な電力供給によ
り、各フェライト型物体は、そのキュリー温度にまで加
熱すると共に、そのキュリー温度にて他の各フェライト
型物体から独立して自己制御する。
明らかに、本発明のフェライト型物体を用いて、実際
上はいかなる形態の自己制御可能加熱装置も構成可能で
ある。これらの形態の範囲は、半田づけチップ等の単一
加熱素子装置から、異なる場所で異なる温度要件をもつ
トレースヒータ等の複雑なヒータにまでわたる。このよ
うなトレースヒータは、それぞれが同一または異なるキ
ュリー温度特性を有するフェライト型物体のストリング
により与えられるが、それらすべては単一の定電流源に
よって電力供給を受ける単一導電性ループ上に位置決め
され該ループに作用を受ける。このようにして、本発明
を用いてトレース型加熱装置に沿った特定位置における
温度は、その位置で所望キュリー温度を得るようにフェ
ライト型物体を選択することによって所望温度へ正確に
制御可能となる。トレース型ヒータに沿った各増分位置
へ搬送可能な熱量は、特定位置における特定フェライト
型物体の質量、表面積、形状及び他の特性、そして勿論
所望の電力を各位置及び回路全体に搬送可能な電源の使
用に依存する。当業者であれば理解できるように、精密
な温度制御が望まれる特定使用のための構成への本発明
の適用性は極めて高い。
上はいかなる形態の自己制御可能加熱装置も構成可能で
ある。これらの形態の範囲は、半田づけチップ等の単一
加熱素子装置から、異なる場所で異なる温度要件をもつ
トレースヒータ等の複雑なヒータにまでわたる。このよ
うなトレースヒータは、それぞれが同一または異なるキ
ュリー温度特性を有するフェライト型物体のストリング
により与えられるが、それらすべては単一の定電流源に
よって電力供給を受ける単一導電性ループ上に位置決め
され該ループに作用を受ける。このようにして、本発明
を用いてトレース型加熱装置に沿った特定位置における
温度は、その位置で所望キュリー温度を得るようにフェ
ライト型物体を選択することによって所望温度へ正確に
制御可能となる。トレース型ヒータに沿った各増分位置
へ搬送可能な熱量は、特定位置における特定フェライト
型物体の質量、表面積、形状及び他の特性、そして勿論
所望の電力を各位置及び回路全体に搬送可能な電源の使
用に依存する。当業者であれば理解できるように、精密
な温度制御が望まれる特定使用のための構成への本発明
の適用性は極めて高い。
本発明の各装置は、幅広い使用性を備えている。ここ
で示す半田ごて及びストリップヒータに加えて、本発明
に係る装置は、種々の用途例えばカートリッジヒータ、
ホットメルト接着アプリケータ、或いはまた本願の開示
により当業者にとって自明な他の用途に対するホットナ
イフとすることができる。本発明の加熱装置は、使用及
びサービス要件に応じた大きさ及びまた電力供給とする
ことができる。例えば、フェライトビーズヒータは、半
田ごてチップ用途として構成可能であり、40ワット電源
で駆動された時には、約180秒でキュリー温度にまで加
熱可能である。しかしながら、このような種類のヒータ
は、同じ大きさであるが高電力負荷に耐えるように構成
可能であり、600ワット電源で駆動された時には、約３
秒でキュリー温度まで加熱可能である。このようにし
て、目的とする使用によって採用する電源及び装置設計
が影響を受ける。装置によっては、40ワットヒータが適
合する場合があり、またロボットアセンブリライン用途
等の別の装置では、600ワットヒータが高速オンオフ作
用のために必要となる。本発明の装置に使用される中心
導電体手段が中空管である場合には、流体などの物質が
加熱のために中空管を通過する。この管は、長いヒータ
を小スペース内にパッケージするために円筒状に巻回さ
れている。この種の装置は、熱交換コイルに類似してい
る。
で示す半田ごて及びストリップヒータに加えて、本発明
に係る装置は、種々の用途例えばカートリッジヒータ、
ホットメルト接着アプリケータ、或いはまた本願の開示
により当業者にとって自明な他の用途に対するホットナ
イフとすることができる。本発明の加熱装置は、使用及
びサービス要件に応じた大きさ及びまた電力供給とする
ことができる。例えば、フェライトビーズヒータは、半
田ごてチップ用途として構成可能であり、40ワット電源
で駆動された時には、約180秒でキュリー温度にまで加
熱可能である。しかしながら、このような種類のヒータ
は、同じ大きさであるが高電力負荷に耐えるように構成
可能であり、600ワット電源で駆動された時には、約３
秒でキュリー温度まで加熱可能である。このようにし
て、目的とする使用によって採用する電源及び装置設計
が影響を受ける。装置によっては、40ワットヒータが適
合する場合があり、またロボットアセンブリライン用途
等の別の装置では、600ワットヒータが高速オンオフ作
用のために必要となる。本発明の装置に使用される中心
導電体手段が中空管である場合には、流体などの物質が
加熱のために中空管を通過する。この管は、長いヒータ
を小スペース内にパッケージするために円筒状に巻回さ
れている。この種の装置は、熱交換コイルに類似してい
る。
他の態様では、本発明は部分的に次のような事実に基
づくものである。すなわち、フェライトを加熱するため
の誘導コイルを使用するという従来技術のプラクテイス
に対して、フェライトの誘導加熱のために必要な磁界を
生成する誘導コイルの使用を除去できるということであ
る。本発明は、本願に開示の内容に従って、中心導電体
手段、フェライト型物体及び適切な電源の正しい組み合
わせが使用されることのみを要件とする。これらの正し
い組み合わせを使用することによって、高周波交流電源
好ましくは定電流電源に接続された中心導電体の周囲に
配置されたフェライト型物体に単一の中心導電体を使用
した極めて効果的な自己制御加熱装置を生産することが
可能となる。この組み合わせ及び構成により、単一導電
体の外側周囲に存在する磁界は，適切な電源が使用され
た時に、フェライト型物体をヒステリシス損失によって
そのキュリー点にまで発熱させ、そしてその温度で自己
制御させるのに十分であることが見いだされた。驚くべ
きことに、単一導電体周囲に発生した周辺磁界は、フェ
ライト型物体をキュリー温度にまで発熱させるのに十分
な強さを有することが見いだされた。この驚異的な結果
は、一部には、フェライト型物体内で十分なヒステリシ
ス損失を生成するための十分な高周波数を有する適切な
電源を使用していることによって、高周波電流を中心導
電体手段へ通過させることによってフェライト型物体を
そのキュリー温度にまで発熱可能であることによる。
づくものである。すなわち、フェライトを加熱するため
の誘導コイルを使用するという従来技術のプラクテイス
に対して、フェライトの誘導加熱のために必要な磁界を
生成する誘導コイルの使用を除去できるということであ
る。本発明は、本願に開示の内容に従って、中心導電体
手段、フェライト型物体及び適切な電源の正しい組み合
わせが使用されることのみを要件とする。これらの正し
い組み合わせを使用することによって、高周波交流電源
好ましくは定電流電源に接続された中心導電体の周囲に
配置されたフェライト型物体に単一の中心導電体を使用
した極めて効果的な自己制御加熱装置を生産することが
可能となる。この組み合わせ及び構成により、単一導電
体の外側周囲に存在する磁界は，適切な電源が使用され
た時に、フェライト型物体をヒステリシス損失によって
そのキュリー点にまで発熱させ、そしてその温度で自己
制御させるのに十分であることが見いだされた。驚くべ
きことに、単一導電体周囲に発生した周辺磁界は、フェ
ライト型物体をキュリー温度にまで発熱させるのに十分
な強さを有することが見いだされた。この驚異的な結果
は、一部には、フェライト型物体内で十分なヒステリシ
ス損失を生成するための十分な高周波数を有する適切な
電源を使用していることによって、高周波電流を中心導
電体手段へ通過させることによってフェライト型物体を
そのキュリー温度にまで発熱可能であることによる。
フェライト型材料または物体内にヒステリシス損失加
熱を起こすことによって有用な熱量を発生するには、フ
ェライト型材料または物体を多巻誘導コイル内すなわち
誘導コイルによって生成された強磁界内へ配置すること
が必要であることが以前から認知されていた。本発明
は、中心導電体をフェライト型物体内または該本体の内
部を会して配置するという逆のアプローチをとり、これ
によってフェライト型物体の内部から高周波磁界を生成
するという驚くべき結果を生みだした。このようにし
て、フェライト型物体内部の中心導電体周囲に発生した
周辺高周波磁界を用いることにより、フェライト型物体
を発熱させる渦電流またはヒステリシス損失から構成さ
れる内部損失が生成されることとなる。本発明の上記作
用原理が理解され、自己制御加熱装置が適切な電源から
の適切な高周波電流を用いることによって容易に構成で
きると、当業者であれば、種々の形態の高ワット密度加
熱装置が、所望の磁界をその内部から生成するためのフ
ェライト型物体内での内部導電体の組み合わせによって
生成可能であることが理解される。これは、中心導電体
をフェライトガタ舞台へ一回、二回または任意の所望回
数貫通させることにより達成される。中心導電体をフェ
ライト型物体へ一回または二回貫通させることにより、
導電体をフェライト型物体へ多数回貫通させた場合と同
様の所望のインピーダンスおよび同様の素早さおよび効
率で発熱が生成されるような場合、中心導電体をフェラ
イト型物体へ多数回貫通させることは不要かつ不都合で
ある。言い換えれば、電源インピーダンスに合う所望の
負荷インピーダンスを生成する以上に、導電体をフェラ
イト型物体に貫通させる回数ことは不要である。しかし
ながら、発熱効率を向上させる、または、フェライト型
物体の発熱素子と電源とのインピーダンス整合に寄与さ
せるために、フェライト型物体の内側、近傍または周囲
に中心導電体を通過させることはできる。
熱を起こすことによって有用な熱量を発生するには、フ
ェライト型材料または物体を多巻誘導コイル内すなわち
誘導コイルによって生成された強磁界内へ配置すること
が必要であることが以前から認知されていた。本発明
は、中心導電体をフェライト型物体内または該本体の内
部を会して配置するという逆のアプローチをとり、これ
によってフェライト型物体の内部から高周波磁界を生成
するという驚くべき結果を生みだした。このようにし
て、フェライト型物体内部の中心導電体周囲に発生した
周辺高周波磁界を用いることにより、フェライト型物体
を発熱させる渦電流またはヒステリシス損失から構成さ
れる内部損失が生成されることとなる。本発明の上記作
用原理が理解され、自己制御加熱装置が適切な電源から
の適切な高周波電流を用いることによって容易に構成で
きると、当業者であれば、種々の形態の高ワット密度加
熱装置が、所望の磁界をその内部から生成するためのフ
ェライト型物体内での内部導電体の組み合わせによって
生成可能であることが理解される。これは、中心導電体
をフェライトガタ舞台へ一回、二回または任意の所望回
数貫通させることにより達成される。中心導電体をフェ
ライト型物体へ一回または二回貫通させることにより、
導電体をフェライト型物体へ多数回貫通させた場合と同
様の所望のインピーダンスおよび同様の素早さおよび効
率で発熱が生成されるような場合、中心導電体をフェラ
イト型物体へ多数回貫通させることは不要かつ不都合で
ある。言い換えれば、電源インピーダンスに合う所望の
負荷インピーダンスを生成する以上に、導電体をフェラ
イト型物体に貫通させる回数ことは不要である。しかし
ながら、発熱効率を向上させる、または、フェライト型
物体の発熱素子と電源とのインピーダンス整合に寄与さ
せるために、フェライト型物体の内側、近傍または周囲
に中心導電体を通過させることはできる。
従って、本発明は、中心導電体が各フェライト型物体
内または周囲を一回通過するか或いは複数回通過するか
によって、中心導電体に沿ってフェライト型物体を配置
することによって任意の長さ及び連続構成のヒータの構
成が可能となる。インピーダンス整合がとられ好適には
定電流である適切な高周波電源を使用したとき、中心導
電体に沿った各増分フェライト型物体は、それぞれ独立
的に熱を生成し、各々がそれ自体のキュリー温度に自己
制御する。以前は、導電体の磁界を生成するために電流
を供給する導体の抵抗は温度の上昇とともに増加し、導
電体の過大な抵抗性発熱が引き起こされ、フェライトの
温度上昇とともに透磁率が減少してフェライトのヒステ
リシス発熱が減少するから、導電体を著しく発熱させて
はならないと教えられていた。導電体の抵抗は増加を示
し、発熱は増加されるが、フェライトの磁気透過性の減
少および結果として生じるヒステリシス発熱の減少が、
フェライト型物体による導体の加熱に帰すべき抵抗およ
び中心導電体により生成される発熱の増加よりも大きい
限り、本発明のシステムの作用を悪化させないことが見
い出された。
内または周囲を一回通過するか或いは複数回通過するか
によって、中心導電体に沿ってフェライト型物体を配置
することによって任意の長さ及び連続構成のヒータの構
成が可能となる。インピーダンス整合がとられ好適には
定電流である適切な高周波電源を使用したとき、中心導
電体に沿った各増分フェライト型物体は、それぞれ独立
的に熱を生成し、各々がそれ自体のキュリー温度に自己
制御する。以前は、導電体の磁界を生成するために電流
を供給する導体の抵抗は温度の上昇とともに増加し、導
電体の過大な抵抗性発熱が引き起こされ、フェライトの
温度上昇とともに透磁率が減少してフェライトのヒステ
リシス発熱が減少するから、導電体を著しく発熱させて
はならないと教えられていた。導電体の抵抗は増加を示
し、発熱は増加されるが、フェライトの磁気透過性の減
少および結果として生じるヒステリシス発熱の減少が、
フェライト型物体による導体の加熱に帰すべき抵抗およ
び中心導電体により生成される発熱の増加よりも大きい
限り、本発明のシステムの作用を悪化させないことが見
い出された。
本発明の上記すべての利点及び能力は、特に、フェラ
イト型物体を加熱するために外部に磁界を生成するため
の誘導コイル等の別個の装置を備える必要性なく得るこ
とが可能である。フェライト型物体の内側かつ物体外か
らの磁界の内部生成は、本発明の独自な特徴の一つであ
る。フェライト型物体は磁界を生成する誘電体を包囲し
ているので、磁界の包囲物体への100％磁気結合が確保
される。
イト型物体を加熱するために外部に磁界を生成するため
の誘導コイル等の別個の装置を備える必要性なく得るこ
とが可能である。フェライト型物体の内側かつ物体外か
らの磁界の内部生成は、本発明の独自な特徴の一つであ
る。フェライト型物体は磁界を生成する誘電体を包囲し
ているので、磁界の包囲物体への100％磁気結合が確保
される。
前述のように、ここで使用する用語「フェライト型物
体」には、強磁性及びフェリ磁性体双方を含む。しかし
ながら、フェリ磁性体と強磁性体とに関する用語は若干
矛盾して使用されてきた。例えば、White他に付与され
た米国特許第3,391,864号と、Magnetism,an Introduct
ory Survey（著者Lee、ニューヨーク州Dover Publica
tions、1970年、図44、p203）とを比較されたい。好適
な標準名称はLeeの方であると考えられ、ここでも主に
その方を使用する。また、Brailsford,Magnetic Mater
ials、Methuen ＆ Co.Ltd.,London,1960も参照された
い。White他によって反強磁性体物質に対して参照され
ているネール温度は、科学的なものではないが、実際上
の問題として、一般的な強磁性体及びフェリ磁性体に対
するキュリー温度と同じものと考えられる。
体」には、強磁性及びフェリ磁性体双方を含む。しかし
ながら、フェリ磁性体と強磁性体とに関する用語は若干
矛盾して使用されてきた。例えば、White他に付与され
た米国特許第3,391,864号と、Magnetism,an Introduct
ory Survey（著者Lee、ニューヨーク州Dover Publica
tions、1970年、図44、p203）とを比較されたい。好適
な標準名称はLeeの方であると考えられ、ここでも主に
その方を使用する。また、Brailsford,Magnetic Mater
ials、Methuen ＆ Co.Ltd.,London,1960も参照された
い。White他によって反強磁性体物質に対して参照され
ているネール温度は、科学的なものではないが、実際上
の問題として、一般的な強磁性体及びフェリ磁性体に対
するキュリー温度と同じものと考えられる。
「強磁性」という用語は、その特性に関わらず、包括
的に磁性体を指すものとして用いられてきた。このよう
にして、フェライトは、「強磁性」をもつものとして、
あるいは「強磁性」体の一般群に含まれるものとして参
照されることが多かった。しかしながら、本発明の目的
においては、上記Leeの図44に示された用語を使用する
ことが望ましい。この図44では、磁性体は強磁性体とフ
ェリ磁性体の二つの群に分類されている。強磁性体は、
種々の磁気特性を有する導電性物質であると考えられる
ことが多い。フェリ磁性体は、同様に種々の磁気特性を
有する非導電性物質であると考えられることが多い。フ
ェライトは、非導電性物質であると考えられることが多
く、従ってフェリ磁性体の類に属する。強磁性体及びフ
ェリ磁性体双方は、低損失性または非損失性の物質であ
り、これは電位または磁界にさらされた時に十分なエネ
ルギー損失または熱を発生しないことを意味する。これ
らの非損失性磁性体は、磁界を含み且つこれを強化する
ことが望まれるがエネルギー損失／熱発生は望まれな
い、例えば変圧器用フェライトコアなどの種々の電気機
器部品に使用される種類のものである。しかしながら、
強磁性体及びフェリ磁性体双方は、電位または磁界にさ
れされた時に、ヒステリシス損失などによってかなりの
エネルギー損失及び熱発生を生じることを意味する、高
損失または損失性の物質とすることも可能である。
的に磁性体を指すものとして用いられてきた。このよう
にして、フェライトは、「強磁性」をもつものとして、
あるいは「強磁性」体の一般群に含まれるものとして参
照されることが多かった。しかしながら、本発明の目的
においては、上記Leeの図44に示された用語を使用する
ことが望ましい。この図44では、磁性体は強磁性体とフ
ェリ磁性体の二つの群に分類されている。強磁性体は、
種々の磁気特性を有する導電性物質であると考えられる
ことが多い。フェリ磁性体は、同様に種々の磁気特性を
有する非導電性物質であると考えられることが多い。フ
ェライトは、非導電性物質であると考えられることが多
く、従ってフェリ磁性体の類に属する。強磁性体及びフ
ェリ磁性体双方は、低損失性または非損失性の物質であ
り、これは電位または磁界にさらされた時に十分なエネ
ルギー損失または熱を発生しないことを意味する。これ
らの非損失性磁性体は、磁界を含み且つこれを強化する
ことが望まれるがエネルギー損失／熱発生は望まれな
い、例えば変圧器用フェライトコアなどの種々の電気機
器部品に使用される種類のものである。しかしながら、
強磁性体及びフェリ磁性体双方は、電位または磁界にさ
れされた時に、ヒステリシス損失などによってかなりの
エネルギー損失及び熱発生を生じることを意味する、高
損失または損失性の物質とすることも可能である。
上述のように、本発明における使用に際しては、導電
性強磁性体または非導電性フェリ磁性体のいずれでも使
用可能であり、ここではこれらを本発明の「フェライト
型物体」と呼ぶこととする。本発明に従って設計された
装置内において、導電性強磁性体を適切に絶縁する際に
は、十分慎重に行う必要がある。このことが、非導電性
フェリ磁性体及び特にフェライトが本発明に好適である
理由である。すなわち、フェライトの少なくともキュリ
ー温度にさらされる中心導電体は、そのような温度に耐
えることが要求される絶縁性物質により電気的に絶縁す
る必要はないからである。
性強磁性体または非導電性フェリ磁性体のいずれでも使
用可能であり、ここではこれらを本発明の「フェライト
型物体」と呼ぶこととする。本発明に従って設計された
装置内において、導電性強磁性体を適切に絶縁する際に
は、十分慎重に行う必要がある。このことが、非導電性
フェリ磁性体及び特にフェライトが本発明に好適である
理由である。すなわち、フェライトの少なくともキュリ
ー温度にさらされる中心導電体は、そのような温度に耐
えることが要求される絶縁性物質により電気的に絶縁す
る必要はないからである。
本発明に使用されるものとして選択されたフェライト
型物体が強磁性体またはフェリ磁性体のいずれであると
しても、それらは本発明におけるそれらの作用に必須で
ある３種の特性を備えていなければならない。第１に
は、それらは中心導電体により生成された磁界と接続す
るに十分な初透磁率を有していなければならない。第２
に、それらは、中心導電体により生成された磁界にさら
された時にヒステリシス損失によって所望の発熱を生成
するに十分な損失性を有していなければならない。そし
て第３に、本発明にかかる装置が、所望する応用におけ
る所望の温度に自己制御するために、その所望の温度範
囲または所望の温度にキュリー温度を有していなければ
ならない。本願の記載より明らかなように、フェライト
型物体は、任意の所望手段により所望形状に保持される
粉末を含む所望の物質、任意の強磁性体またはフェリ磁
性体から生成可能である。
型物体が強磁性体またはフェリ磁性体のいずれであると
しても、それらは本発明におけるそれらの作用に必須で
ある３種の特性を備えていなければならない。第１に
は、それらは中心導電体により生成された磁界と接続す
るに十分な初透磁率を有していなければならない。第２
に、それらは、中心導電体により生成された磁界にさら
された時にヒステリシス損失によって所望の発熱を生成
するに十分な損失性を有していなければならない。そし
て第３に、本発明にかかる装置が、所望する応用におけ
る所望の温度に自己制御するために、その所望の温度範
囲または所望の温度にキュリー温度を有していなければ
ならない。本願の記載より明らかなように、フェライト
型物体は、任意の所望手段により所望形状に保持される
粉末を含む所望の物質、任意の強磁性体またはフェリ磁
性体から生成可能である。
当業者であれば理解できるであろうごとく、本発明に
おいて有用な高損失性フェライト型物質は、高損失性フ
ェライト型物体を介した磁界の結合維持作用を向上させ
るか該作用を補助し、インピーダンス整合または他の目
的を向上させる高透磁率且つ低損失性または非損失性の
強磁性またはフェリ磁性物質とを組み合わせて使用可能
である。このプラクテイスは、本願に盛り込まれた1990
年１月16日出願の関連出願第07/465,933号に開示のもの
と同様である。この技術は、本発明における高損水性発
熱フェライト型物体の性能向上のために使用可能であ
る。ただ、非損失性フェライト型物質が発熱素子中に付
加されたならば、ワット密度に関してトレードオフが生
じるが、これは熱の生成には寄与しない。このようにし
て、本発明における損失性及び非損失性フェライト型物
質の組み合わせ使用は、本願開示内容に従って当業者に
より選択可能なオプションである。
おいて有用な高損失性フェライト型物質は、高損失性フ
ェライト型物体を介した磁界の結合維持作用を向上させ
るか該作用を補助し、インピーダンス整合または他の目
的を向上させる高透磁率且つ低損失性または非損失性の
強磁性またはフェリ磁性物質とを組み合わせて使用可能
である。このプラクテイスは、本願に盛り込まれた1990
年１月16日出願の関連出願第07/465,933号に開示のもの
と同様である。この技術は、本発明における高損水性発
熱フェライト型物体の性能向上のために使用可能であ
る。ただ、非損失性フェライト型物質が発熱素子中に付
加されたならば、ワット密度に関してトレードオフが生
じるが、これは熱の生成には寄与しない。このようにし
て、本発明における損失性及び非損失性フェライト型物
質の組み合わせ使用は、本願開示内容に従って当業者に
より選択可能なオプションである。
当業者にとっては明らかであるが、上記の特性を有し
上記基準を満たす限り、本発明の使用のために種々の物
質から種々のフェライト型物体が生成可能である。例え
ば、ニッケル−鉄粉末は、窒化ホウ素のような絶縁結合
材と混合させて組み合わせることができ、結合材を硬化
させることにより所望の形状に形づくることができる。
これにより、はんだごてなどの装置に対して有用な350
℃のような比較的高いキュリー温度を有する非導電性の
フェライト型物体が生成可能となる。
上記基準を満たす限り、本発明の使用のために種々の物
質から種々のフェライト型物体が生成可能である。例え
ば、ニッケル−鉄粉末は、窒化ホウ素のような絶縁結合
材と混合させて組み合わせることができ、結合材を硬化
させることにより所望の形状に形づくることができる。
これにより、はんだごてなどの装置に対して有用な350
℃のような比較的高いキュリー温度を有する非導電性の
フェライト型物体が生成可能となる。
従来有用であった種々の形状のフェライトビーズ及び
フェライト物体は、本発明に係る自己制御半田ごて及び
他の各熱装置における使用に特によく適合する。周知の
ように、フェライトビーズは、次の２通の刊行物に開示
されているように、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケ
ル、リチウム、鉄または銅の酸化物らを混合することに
よって極めて広い範囲内で所望の特定キュリー温度を備
えることが可能である：“The Characteristics of
Ferrite Cores with Low Curie Temperature and
Their Application"（Murakami、IEEE Transaction
s on Magnetics、June 1965,page96他）；及び“Fer
rites"（Smit and Wijn、John Wiley ＆ Son、195
9、page156他）。本発明の目的のためには、約10MHzま
たはそれを超える交流磁界内において高損失性である任
意のフェライト物質が好適であり、最も適切であると考
えられる。フェライト物質は、有効磁界内でそれ自体が
キュリー温度にまで発熱するに十分な熱をヒステリシス
損失によって生成する場合に、高損失性であると考えら
れる。これはまた、物質が有用磁界と結合するに十分な
磁気透過性を有すること及び有用及び所望レベルでキュ
リー温度を有することを必要とする。更に、本発明の加
熱装置に対して適切なキュリー温度を有するフェライト
物質を容易に選択可能である。例えば、もし装置が半田
ごてであるならば、キュリー温度は加熱及び再溶融され
るべき特定半田物質の溶融点よりも若干高なければなら
ない。もし装置が凍結防止用のトレースヒータであるな
らば、キュリー温度は０度Ｃよりもわずかに高いことが
適切である。
フェライト物体は、本発明に係る自己制御半田ごて及び
他の各熱装置における使用に特によく適合する。周知の
ように、フェライトビーズは、次の２通の刊行物に開示
されているように、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケ
ル、リチウム、鉄または銅の酸化物らを混合することに
よって極めて広い範囲内で所望の特定キュリー温度を備
えることが可能である：“The Characteristics of
Ferrite Cores with Low Curie Temperature and
Their Application"（Murakami、IEEE Transaction
s on Magnetics、June 1965,page96他）；及び“Fer
rites"（Smit and Wijn、John Wiley ＆ Son、195
9、page156他）。本発明の目的のためには、約10MHzま
たはそれを超える交流磁界内において高損失性である任
意のフェライト物質が好適であり、最も適切であると考
えられる。フェライト物質は、有効磁界内でそれ自体が
キュリー温度にまで発熱するに十分な熱をヒステリシス
損失によって生成する場合に、高損失性であると考えら
れる。これはまた、物質が有用磁界と結合するに十分な
磁気透過性を有すること及び有用及び所望レベルでキュ
リー温度を有することを必要とする。更に、本発明の加
熱装置に対して適切なキュリー温度を有するフェライト
物質を容易に選択可能である。例えば、もし装置が半田
ごてであるならば、キュリー温度は加熱及び再溶融され
るべき特定半田物質の溶融点よりも若干高なければなら
ない。もし装置が凍結防止用のトレースヒータであるな
らば、キュリー温度は０度Ｃよりもわずかに高いことが
適切である。
高インピーダンスのェライト型物体を使用することが
好適である。これによってフェライト型物体と高インピ
ーダンス電源とがインピーダンス整合され、最小サイズ
で最大効率を上げることが可能となる。ある種の市販フ
ェライトビーズは、本発明の装置にまず使用された後に
インピーダンス特性が変化していることが見いだされ
る。従って、幾つかの例では、その初期使用後に、本発
明装置の所望インピーダンスを確認することが必要とな
る。
好適である。これによってフェライト型物体と高インピ
ーダンス電源とがインピーダンス整合され、最小サイズ
で最大効率を上げることが可能となる。ある種の市販フ
ェライトビーズは、本発明の装置にまず使用された後に
インピーダンス特性が変化していることが見いだされ
る。従って、幾つかの例では、その初期使用後に、本発
明装置の所望インピーダンスを確認することが必要とな
る。
フィルタ、雑音抑圧器、シールデイング等に使用され
る市販のフェライトビーズ、ブロック、リング及び他の
形状は、その有用性及び温度安定性により、本発明の加
熱素子としての使用に特に適している。このような種々
の形態のフェライト物体は、ニューヨーク州所在のFerr
onics Incorporated of Fairport及びニューヨーク
州12589ウオールキル所在のFair−Rite Products Cor
p.等の供給元から市販されており、両社は、透磁率、損
失ファクタ、キュリー温度等を含む種々のフェライト物
体の電気及び磁気特性をも発表している。通常、フェラ
イトビーズは、フェライト粉末を所望の形状にプレス
し、その結果として得られた形状を超高温で焼結するこ
とにより、キュリー温度、磁気透過性等の所望特性を有
するフェライト物体を得ることによって製造されてい
る。これらのフェライト物体は既に通常はフェライト物
体のキュリー温度を遥かに越える超高温で焼結されてい
るので、これらのフェライト物体を本発明においてその
キュリー温度にまで繰り返しサイクルするのに用い、ヒ
ステリシス損失によって内部発熱される結果として、装
置は良好な安定性を備えることとなる。
る市販のフェライトビーズ、ブロック、リング及び他の
形状は、その有用性及び温度安定性により、本発明の加
熱素子としての使用に特に適している。このような種々
の形態のフェライト物体は、ニューヨーク州所在のFerr
onics Incorporated of Fairport及びニューヨーク
州12589ウオールキル所在のFair−Rite Products Cor
p.等の供給元から市販されており、両社は、透磁率、損
失ファクタ、キュリー温度等を含む種々のフェライト物
体の電気及び磁気特性をも発表している。通常、フェラ
イトビーズは、フェライト粉末を所望の形状にプレス
し、その結果として得られた形状を超高温で焼結するこ
とにより、キュリー温度、磁気透過性等の所望特性を有
するフェライト物体を得ることによって製造されてい
る。これらのフェライト物体は既に通常はフェライト物
体のキュリー温度を遥かに越える超高温で焼結されてい
るので、これらのフェライト物体を本発明においてその
キュリー温度にまで繰り返しサイクルするのに用い、ヒ
ステリシス損失によって内部発熱される結果として、装
置は良好な安定性を備えることとなる。
本発明におけるそのようなフェライトビーズの性能
は、通常の作用条件下で著しく劣化することはない。極
端な熱ショックは、本発明におけえるフェライトビーズ
を破壊または亀裂させることがわかる。しかしながら、
このような破壊や亀裂は、本発明の中心導電体周囲の磁
界ないにおける物理的統合状態及びフェライトビーズ塊
全体の位置が保持されるかぎり、本発明装置の硬化には
通常影響を及ぼすことはない。
は、通常の作用条件下で著しく劣化することはない。極
端な熱ショックは、本発明におけえるフェライトビーズ
を破壊または亀裂させることがわかる。しかしながら、
このような破壊や亀裂は、本発明の中心導電体周囲の磁
界ないにおける物理的統合状態及びフェライトビーズ塊
全体の位置が保持されるかぎり、本発明装置の硬化には
通常影響を及ぼすことはない。
本発明において有用な電極は、中心導体周囲に配置さ
れたフェライト型物体の高直透過性と結合する磁界を中
心導体周囲に充分な強さで生成可能な高周波交流電源で
ある。電源は、内部損失によってフェライト型物体をそ
のキュリー温度まで上昇可能とするに十分な高周波及び
パワーレベルでなければならない。ほとんどのフェリ磁
性体では、ヒステリシス損失加熱には、少なくとも約10
MHzの周波数及び好適には約13MHzまたはこれを超える周
波数が必要となる。強磁性体のなかには、10MHz未満の
周波数で大きな渦電流損失を生成可能なものがある。
れたフェライト型物体の高直透過性と結合する磁界を中
心導体周囲に充分な強さで生成可能な高周波交流電源で
ある。電源は、内部損失によってフェライト型物体をそ
のキュリー温度まで上昇可能とするに十分な高周波及び
パワーレベルでなければならない。ほとんどのフェリ磁
性体では、ヒステリシス損失加熱には、少なくとも約10
MHzの周波数及び好適には約13MHzまたはこれを超える周
波数が必要となる。強磁性体のなかには、10MHz未満の
周波数で大きな渦電流損失を生成可能なものがある。
また、本発明における電源は、前記米国特許第4,256,
945号、第4,988,944号及び9,414,267号に開示されたよ
うな定電流電源であることが好適である。カリフォルニ
ア州94025メンロパーク所在のMetcal,Inc.から市販され
ている特に有用且つ好適な電源は、13.56MHzの周波数で
作動する定電流電源である。本発明装置内に他の種類の
高周波交流電源を使用することが可能であるが、適切な
インピーダンス整合性を有する定電流電源が、所望の許
容範囲内で本発明装置が自己制御するための最適且つ最
効率な方法であることが見いだされた。
945号、第4,988,944号及び9,414,267号に開示されたよ
うな定電流電源であることが好適である。カリフォルニ
ア州94025メンロパーク所在のMetcal,Inc.から市販され
ている特に有用且つ好適な電源は、13.56MHzの周波数で
作動する定電流電源である。本発明装置内に他の種類の
高周波交流電源を使用することが可能であるが、適切な
インピーダンス整合性を有する定電流電源が、所望の許
容範囲内で本発明装置が自己制御するための最適且つ最
効率な方法であることが見いだされた。
上述のように、一般にフェライトビーズなどの損失性
フェリ磁性体はたいてい非導電性であり、適切な交流磁
界にさらされた時にヒステリシス損失によって熱を生成
する。好適な実施例では、超高ワット密度を有し自己制
御可能をもつ高インピーダンス半田ごてチップを構成す
るために、種々の形状のフェライト等のフェリ磁性体を
使用している。
フェリ磁性体はたいてい非導電性であり、適切な交流磁
界にさらされた時にヒステリシス損失によって熱を生成
する。好適な実施例では、超高ワット密度を有し自己制
御可能をもつ高インピーダンス半田ごてチップを構成す
るために、種々の形状のフェライト等のフェリ磁性体を
使用している。
本発明の種々の実施例は、次に参照する各図面に記載
されている。
されている。
図１は、本発明の原理に従って構成された半田ごてチ
ップ10を示す。半田ごてチップ10は、高周波で、好適に
は定電流電源（不図示）に接続されるコネクタ12を含
む。この半田ごてチップは、米国特許第4,839,501号等
に開示されているように、カートリッジ内等で便利に使
用できるように構成可能である。自己制御半田ごてが最
適作用を行うのに必要となる電源の周波数範囲は、約10
MHzより大きな任意の周波数である。好適な周波数は、
カリフォルニア州940025、メンロパーク所在のMetcal,I
nc.より市販されている定電流電源RFG30によって生成さ
れる13.56MHzである。裸銅線である中心導電体14はコネ
クタ12に接続され、フェライトビード16を通過する。中
心導電体14が通過するフェライトビードは、金属キャッ
プ18へ押圧装着される。この接続を図２により明確に示
す。図２はフェライトビード16および中心導電体14がキ
ャップ18内へ挿入された、組み立てられたチップの断面
図である。キャップ18には、ビード16から伸びる中心導
体14が挿入される凹部20が形成されている。
ップ10を示す。半田ごてチップ10は、高周波で、好適に
は定電流電源（不図示）に接続されるコネクタ12を含
む。この半田ごてチップは、米国特許第4,839,501号等
に開示されているように、カートリッジ内等で便利に使
用できるように構成可能である。自己制御半田ごてが最
適作用を行うのに必要となる電源の周波数範囲は、約10
MHzより大きな任意の周波数である。好適な周波数は、
カリフォルニア州940025、メンロパーク所在のMetcal,I
nc.より市販されている定電流電源RFG30によって生成さ
れる13.56MHzである。裸銅線である中心導電体14はコネ
クタ12に接続され、フェライトビード16を通過する。中
心導電体14が通過するフェライトビードは、金属キャッ
プ18へ押圧装着される。この接続を図２により明確に示
す。図２はフェライトビード16および中心導電体14がキ
ャップ18内へ挿入された、組み立てられたチップの断面
図である。キャップ18には、ビード16から伸びる中心導
体14が挿入される凹部20が形成されている。
中心導電体14は、任意の導電性物質、好適には銅から
構成することができる。この実施例では、ワイヤの径は
0.050インチ［1.27mm］である。キャップ18は、任意の
熱伝導性物質から形成される。この実施例では、キャッ
プ18は銅から形成されている。理由は、熱伝導性が良好
であること、半田ごてチップに従来使用されている物質
であること、および、溶融はんだが適切に濡れるための
鉄めっきが容易であることである。
構成することができる。この実施例では、ワイヤの径は
0.050インチ［1.27mm］である。キャップ18は、任意の
熱伝導性物質から形成される。この実施例では、キャッ
プ18は銅から形成されている。理由は、熱伝導性が良好
であること、半田ごてチップに従来使用されている物質
であること、および、溶融はんだが適切に濡れるための
鉄めっきが容易であることである。
図１に示した実施例では、フェライトビード16は、ニ
ューヨーク州ウオールキル所在のRair−Rite Products
Corp.から出ているRair−Rite PartNo.286100182で
ある。このビーズは、径が0.25インチ［6.35mm］、長さ
が0.25インチ［6.35mm.］、であり、そして互いに0.1イ
ンチ［2.54mm］の間隔を介した0.050インチ［1.27mm.］
ホールを有し、キュリー温度は350度Ｃである。初期イ
ンピーダンスは、直列共振された場合に０度Ｃで12オー
ムであった。インピーダンスは、適合したアセンブリが
RFG30から40ワットを導出し、350度Ｃで自己制御した。
あるいは、このアセンブリは、コロラド州フォートコリ
ンズ所在のAdvanced Energy Corp.から市販されてい
るRFX−600電源へ接続される。電源は、水中に沈められ
た負荷へ350ワットを搬送するように調整され、これに
よって目的を試験するためにチップを熱的に装荷する手
段が得られる。なお電力供給された状態で、チップは引
き抜かれる。テストは、繰り返し数回行われ、毎回同じ
結果であった。チップは、半田を適切に溶融するために
使用された。試験で使用された半田は、SN63であった。
使用され得る他のフェライトビーズの形状は、望まれる
加熱装置の形状及び大きさによって、ニューヨーク州ウ
オールキル所在のFair−Rite Product Corp.から入手
できるFair Rite Bead、Balum及びBroad Band kit
のうちから選択可能である。半田使用のために十分に高
いキュリー温度をもち高パワー出力使用のための高イン
ピーダンスを有するフェライトビーズ、特にFerronics
parts no.21−031−Ｋ等の“K"型フェライト等もま
たニューヨー州フェアポート所在のFerronics Incorpo
ratedから入手可能である。
ューヨーク州ウオールキル所在のRair−Rite Products
Corp.から出ているRair−Rite PartNo.286100182で
ある。このビーズは、径が0.25インチ［6.35mm］、長さ
が0.25インチ［6.35mm.］、であり、そして互いに0.1イ
ンチ［2.54mm］の間隔を介した0.050インチ［1.27mm.］
ホールを有し、キュリー温度は350度Ｃである。初期イ
ンピーダンスは、直列共振された場合に０度Ｃで12オー
ムであった。インピーダンスは、適合したアセンブリが
RFG30から40ワットを導出し、350度Ｃで自己制御した。
あるいは、このアセンブリは、コロラド州フォートコリ
ンズ所在のAdvanced Energy Corp.から市販されてい
るRFX−600電源へ接続される。電源は、水中に沈められ
た負荷へ350ワットを搬送するように調整され、これに
よって目的を試験するためにチップを熱的に装荷する手
段が得られる。なお電力供給された状態で、チップは引
き抜かれる。テストは、繰り返し数回行われ、毎回同じ
結果であった。チップは、半田を適切に溶融するために
使用された。試験で使用された半田は、SN63であった。
使用され得る他のフェライトビーズの形状は、望まれる
加熱装置の形状及び大きさによって、ニューヨーク州ウ
オールキル所在のFair−Rite Product Corp.から入手
できるFair Rite Bead、Balum及びBroad Band kit
のうちから選択可能である。半田使用のために十分に高
いキュリー温度をもち高パワー出力使用のための高イン
ピーダンスを有するフェライトビーズ、特にFerronics
parts no.21−031−Ｋ等の“K"型フェライト等もま
たニューヨー州フェアポート所在のFerronics Incorpo
ratedから入手可能である。
上述のように、本発明における使用のために選択され
たフェライトビーズは、約10MHzより高い周波数で作動
した時に高損失性となり、図示した回路内でそのキュリ
ー温度にまで加熱される。
たフェライトビーズは、約10MHzより高い周波数で作動
した時に高損失性となり、図示した回路内でそのキュリ
ー温度にまで加熱される。
当業者であれば理解できるように、中心導電体14をイ
ンピーダンス整合回路へ接続し、電源とフェライトビー
ズ／ワイヤ回路との間に整合されたインピーダンスを生
成することが必要となる。そのようなインピーダンス整
合回路が必要であるかどうかは、本発明の特定実施例中
で使用されているフェライトビーズ、導電体及び電源の
特定形態及び特性による。たとえば、回路は、適切なコ
ンデンサ値の単一コンデンサを中心導電体14と直列また
は並列に配置することによってインピーダンス整合をと
ることができる。
ンピーダンス整合回路へ接続し、電源とフェライトビー
ズ／ワイヤ回路との間に整合されたインピーダンスを生
成することが必要となる。そのようなインピーダンス整
合回路が必要であるかどうかは、本発明の特定実施例中
で使用されているフェライトビーズ、導電体及び電源の
特定形態及び特性による。たとえば、回路は、適切なコ
ンデンサ値の単一コンデンサを中心導電体14と直列また
は並列に配置することによってインピーダンス整合をと
ることができる。
また図２からわかるように、中心導電体14は、フェラ
イト型物体16がキャップ18内へ挿入された時にキャップ
18と電気接触するように配置されている。このキャップ
18は、半田ごてが作動するときに図16に示されたような
接地電位に保持される。これは動作には必要ではない
が、精密な電子回路にダメージを与えないために望まし
い。
イト型物体16がキャップ18内へ挿入された時にキャップ
18と電気接触するように配置されている。このキャップ
18は、半田ごてが作動するときに図16に示されたような
接地電位に保持される。これは動作には必要ではない
が、精密な電子回路にダメージを与えないために望まし
い。
図３は、本発明に使用される中心導電体及びフェライ
ト物体の他の構成を示す。この構成でも、大きなインピ
ーダンス値が得られる。図３に示すように、ワイヤとし
て示された２重中心導電体14aは、フェライト物体16aを
２回通過する。フェライト物体は、導電体周囲に生成さ
れる磁界強度に依存して与えられたインピーダンス値を
有する。図４に示すように、中心導電体14aを特定の方
法にてフェライト型物体内を通過させると、生成された
磁界の各方向に基づいて特定のインピーダンス値が得ら
れる。図4A及び4Bにおいて、記号「＋」は時計方向の磁
界を生成する、この頁内方へ向かう電流を示し、「・」
は頁を抜け出す方向の電流および標準的な右手の法則に
従う反時計方向の磁界を示す。ワイヤを図4Bに示すよう
に配置することで、各磁界は図4Aの場合と異なり互いに
対向し、フェライト物体のインピーダンスを顕著に増大
させるのに寄与する。これはまた、電源のインピーダン
スと回路の残部とのインピーダンス整合にも有用であ
る。本願の各部に記載されているように、もし中心導電
体14aがワイヤの代わりに中空銅管であるならば、装置
は銅管を通過する流体を加熱するために使用可能であ
る。
ト物体の他の構成を示す。この構成でも、大きなインピ
ーダンス値が得られる。図３に示すように、ワイヤとし
て示された２重中心導電体14aは、フェライト物体16aを
２回通過する。フェライト物体は、導電体周囲に生成さ
れる磁界強度に依存して与えられたインピーダンス値を
有する。図４に示すように、中心導電体14aを特定の方
法にてフェライト型物体内を通過させると、生成された
磁界の各方向に基づいて特定のインピーダンス値が得ら
れる。図4A及び4Bにおいて、記号「＋」は時計方向の磁
界を生成する、この頁内方へ向かう電流を示し、「・」
は頁を抜け出す方向の電流および標準的な右手の法則に
従う反時計方向の磁界を示す。ワイヤを図4Bに示すよう
に配置することで、各磁界は図4Aの場合と異なり互いに
対向し、フェライト物体のインピーダンスを顕著に増大
させるのに寄与する。これはまた、電源のインピーダン
スと回路の残部とのインピーダンス整合にも有用であ
る。本願の各部に記載されているように、もし中心導電
体14aがワイヤの代わりに中空銅管であるならば、装置
は銅管を通過する流体を加熱するために使用可能であ
る。
図5Aは本発明の他の実施例を示し、図5Bは図5Aの実施
例の一部の断面図である。本実施例は、方形集積回路チ
ップキャリア用のはんだ付け装置22の形態である。一部
破断斜視図である図5A及び断面図である図5Bより明らか
なように、装置は、そこから伸長したフィン24を有する
管状部材から成る。この実施例は、方形デバイスのザイ
ズおよび形状にされ、チップキャリアをはんだ付けし、
または、はんだ除去するために適合された面実装デバイ
スほかとして示されるが、管状部材をとくに要求される
加熱応用に適合させた形に作ること可能なこと、およ
び、管状部材を、懸案の加熱応用に適したオープンチャ
ネル、フラットストリップ、方形管、その他の任意のタ
イプの部材にすることができることは明白である。しか
しながら、閉塞構成によってシールド装置が得られる。
すなわち、放射される電磁界を生成しない装置である。
フィン24は装置22の下方で伸長し、装置22の作動中に伝
導によって加熱し、そして半田づけされまたははんだ除
去されるべき接点または溶融されるはんだ材料と接触さ
れる。中心導電体ワイヤ14bは好ましくは銅であり、複
数のフェライトビーズ16bを貫通する、この種の装置
は、単一の導電性ワイヤ及びそれぞれにホールが形成さ
れたフェライトビーズによって容易に構成される。各フ
ェライトビードは、ワイヤに挿通され、所望の間隔で導
電性ワイヤに沿って隔離され、導電性ワイヤまたは他の
手段内の位置に接着剤またはひだによって保持される。
フェライトビーズのこのストリングは、その後、銅など
の金属性の装置22の管内へ挿入される。導電体14b上に
フェライトビーズのストリングを含む管は、所望の形状
及び寸法に成形可能であり、これによって本発明の加熱
装置が得られる。結果として得られる装置は、フェライ
トビーズのキュリー温度で全体的または部分的に自己制
御される。導電性ワイヤ14bの終端は、装置22の管の端
部22aに電気接続されている。この接続は、その内部に
クリンプされたワイヤ14bで閉止された装置22の管の端
部をクリンプして電気接続を行うことによって行われ
る。装置22の管の他端22bは、装置を移動及び使用する
ためのハンドルを形成する。導電性ワイヤ14bは、図示
されたように電源17bへ接続され該電源17bによって電力
供給を受ける。図５に示した実施例では、８個のフェラ
イトビーズが使用されているが、この数は装置の大きさ
及びインピーダンス、フェライトビーズの大きさ及びキ
ュリー温度、そして望まれる熱分布などによって可変で
きる。容易にわかるように、この種の装置は手持ち工具
として有用であり、あるいは自動化機械における使用に
も容易に適用可能である。熱抵抗を最小限に抑制して熱
伝導及び熱応答性を最大限にするために管内にビーズを
しっかりと装着するには注意が必要である。本発明の他
の実施例を図６に部分平面図でそして図７に断面図で示
す。ここでは、加熱装置26は表面実装使用のための半田
ごてである。この装置は、銅線である中心導電体14c上
に４個のフェライトビーズ16cのストリングを受け入れ
るためのチャンネル40を有する方形ベース50を含む。こ
の装置では、熱は、表面実装加熱装置26の中央部ではな
く、ベース50の４個のサイドエッジでフェライトビーズ
によって発生する。図６に示した実施例では、導電体14
cの端部は、ベース50の非加熱中央部のエッジ領域から
垂直ハンドル38を介して電源17cへ配置されている。
例の一部の断面図である。本実施例は、方形集積回路チ
ップキャリア用のはんだ付け装置22の形態である。一部
破断斜視図である図5A及び断面図である図5Bより明らか
なように、装置は、そこから伸長したフィン24を有する
管状部材から成る。この実施例は、方形デバイスのザイ
ズおよび形状にされ、チップキャリアをはんだ付けし、
または、はんだ除去するために適合された面実装デバイ
スほかとして示されるが、管状部材をとくに要求される
加熱応用に適合させた形に作ること可能なこと、およ
び、管状部材を、懸案の加熱応用に適したオープンチャ
ネル、フラットストリップ、方形管、その他の任意のタ
イプの部材にすることができることは明白である。しか
しながら、閉塞構成によってシールド装置が得られる。
すなわち、放射される電磁界を生成しない装置である。
フィン24は装置22の下方で伸長し、装置22の作動中に伝
導によって加熱し、そして半田づけされまたははんだ除
去されるべき接点または溶融されるはんだ材料と接触さ
れる。中心導電体ワイヤ14bは好ましくは銅であり、複
数のフェライトビーズ16bを貫通する、この種の装置
は、単一の導電性ワイヤ及びそれぞれにホールが形成さ
れたフェライトビーズによって容易に構成される。各フ
ェライトビードは、ワイヤに挿通され、所望の間隔で導
電性ワイヤに沿って隔離され、導電性ワイヤまたは他の
手段内の位置に接着剤またはひだによって保持される。
フェライトビーズのこのストリングは、その後、銅など
の金属性の装置22の管内へ挿入される。導電体14b上に
フェライトビーズのストリングを含む管は、所望の形状
及び寸法に成形可能であり、これによって本発明の加熱
装置が得られる。結果として得られる装置は、フェライ
トビーズのキュリー温度で全体的または部分的に自己制
御される。導電性ワイヤ14bの終端は、装置22の管の端
部22aに電気接続されている。この接続は、その内部に
クリンプされたワイヤ14bで閉止された装置22の管の端
部をクリンプして電気接続を行うことによって行われ
る。装置22の管の他端22bは、装置を移動及び使用する
ためのハンドルを形成する。導電性ワイヤ14bは、図示
されたように電源17bへ接続され該電源17bによって電力
供給を受ける。図５に示した実施例では、８個のフェラ
イトビーズが使用されているが、この数は装置の大きさ
及びインピーダンス、フェライトビーズの大きさ及びキ
ュリー温度、そして望まれる熱分布などによって可変で
きる。容易にわかるように、この種の装置は手持ち工具
として有用であり、あるいは自動化機械における使用に
も容易に適用可能である。熱抵抗を最小限に抑制して熱
伝導及び熱応答性を最大限にするために管内にビーズを
しっかりと装着するには注意が必要である。本発明の他
の実施例を図６に部分平面図でそして図７に断面図で示
す。ここでは、加熱装置26は表面実装使用のための半田
ごてである。この装置は、銅線である中心導電体14c上
に４個のフェライトビーズ16cのストリングを受け入れ
るためのチャンネル40を有する方形ベース50を含む。こ
の装置では、熱は、表面実装加熱装置26の中央部ではな
く、ベース50の４個のサイドエッジでフェライトビーズ
によって発生する。図６に示した実施例では、導電体14
cの端部は、ベース50の非加熱中央部のエッジ領域から
垂直ハンドル38を介して電源17cへ配置されている。
図６に示した実施例は、４個のフェライトビーズを用
いて構成された1.25″ Ｘ 1.25″［31.75mm ｘ 31.
75mm］の表面実装半田装置である。各ビーズは、Fair−
Rite Part No.2664225111であった。0.045インチ［1.
14mm］径の銅線の部品上に配置され、そして熱伝導性エ
ポキシ（テキサス州ダラス所在のThermalloy,Inc.から
入手できるThermalbond 4951）により、表面実装集積
回路パッケージの周囲に装着されるように適合された銅
のプレートにポッテイングされる。インピーダンスは、
整合コンデンサなしに０度位相で125オームであった。
装置は、RFG30電源から40ワットを引き、ビーズはほぼ
すぐにそのキュリー温度に自己制御した。赤外ガン温度
読み取りでは、ビーズは160度Ｃ、そして表面実装プレ
ートの外周は130度Ｃであった。プレートの四側にウェ
ットスポンジを装着することによって、各側の自己制御
が確保された。SN63半田を溶融するには130度Ｃでは熱
が不十分であるので、SN63の溶融点を超えたより高いキ
ュリー点を有するビーズが使用される。例えば、少なく
とも213度Ｃのキュリー温度を有するフェライトビーズ
を使用し、30度Ｃの温度降下を可能とすることによっ
て、SN63半田の溶融点が得られる。
いて構成された1.25″ Ｘ 1.25″［31.75mm ｘ 31.
75mm］の表面実装半田装置である。各ビーズは、Fair−
Rite Part No.2664225111であった。0.045インチ［1.
14mm］径の銅線の部品上に配置され、そして熱伝導性エ
ポキシ（テキサス州ダラス所在のThermalloy,Inc.から
入手できるThermalbond 4951）により、表面実装集積
回路パッケージの周囲に装着されるように適合された銅
のプレートにポッテイングされる。インピーダンスは、
整合コンデンサなしに０度位相で125オームであった。
装置は、RFG30電源から40ワットを引き、ビーズはほぼ
すぐにそのキュリー温度に自己制御した。赤外ガン温度
読み取りでは、ビーズは160度Ｃ、そして表面実装プレ
ートの外周は130度Ｃであった。プレートの四側にウェ
ットスポンジを装着することによって、各側の自己制御
が確保された。SN63半田を溶融するには130度Ｃでは熱
が不十分であるので、SN63の溶融点を超えたより高いキ
ュリー点を有するビーズが使用される。例えば、少なく
とも213度Ｃのキュリー温度を有するフェライトビーズ
を使用し、30度Ｃの温度降下を可能とすることによっ
て、SN63半田の溶融点が得られる。
図８は、図６の表面実装半田ごて上に装着されるキャ
ップ42の斜視図である。キャップ42は、ハンドル38を受
け入れるホール44を含む。リム46は、キャップ42の下方
へ伸長して溝40に嵌合する。図９の断面図は、キャップ
42がベース50に装着された時に、フェライトビーズ16c
がその内部へ適合する溝48を含むリム46を示す。このよ
うにして、フェライトビーズ16cは、適切な位置に確保
される。オプションとして、キャップ42または少なくと
もリム46を高熱伝導性物質から形成可能であり、これに
よってフェライトビーズにより生成された熱はベース50
内へ向かい、装置26のはんだ付け性能が向上する。
ップ42の斜視図である。キャップ42は、ハンドル38を受
け入れるホール44を含む。リム46は、キャップ42の下方
へ伸長して溝40に嵌合する。図９の断面図は、キャップ
42がベース50に装着された時に、フェライトビーズ16c
がその内部へ適合する溝48を含むリム46を示す。このよ
うにして、フェライトビーズ16cは、適切な位置に確保
される。オプションとして、キャップ42または少なくと
もリム46を高熱伝導性物質から形成可能であり、これに
よってフェライトビーズにより生成された熱はベース50
内へ向かい、装置26のはんだ付け性能が向上する。
図10は、導電体14dが６個のフェライトビーズ16d,16
d′を通過する本発明の他の表面実装装置の実施例を示
す。各ビーズ16dのうちの４個は、ベース36の周囲上に
配置され、機械的クリップまたは高温接着剤等の所望手
段によってそれに固定されている。各フェライトビーズ
16d′のうちの２個は、図11に示された等温位置52に配
置され、インピーダンス整合ビーズとして機能する。等
温線52に沿ったインピーダンス整合ビーズの位置は、表
面実装装置の熱特性のビーズ16d′を干渉させることな
く、所望インピーダンスの達成を可能にする。インピー
ダンス整合ビーズ16d′は、等温線52に沿った作動温度
と同様のキュリー温度を有するように選択され、これに
よってそれらは表面実装装置の中央部に過剰な熱を発生
しないが、装置36全体を通して所望の自己制御温度傾き
を保持することに寄与できる。もちろん、表面実装装置
36のインピーダンスは、フェライトビーズの数、ビーズ
の大きさ、縦横比、密度及び他の特性によって変わる。
d′を通過する本発明の他の表面実装装置の実施例を示
す。各ビーズ16dのうちの４個は、ベース36の周囲上に
配置され、機械的クリップまたは高温接着剤等の所望手
段によってそれに固定されている。各フェライトビーズ
16d′のうちの２個は、図11に示された等温位置52に配
置され、インピーダンス整合ビーズとして機能する。等
温線52に沿ったインピーダンス整合ビーズの位置は、表
面実装装置の熱特性のビーズ16d′を干渉させることな
く、所望インピーダンスの達成を可能にする。インピー
ダンス整合ビーズ16d′は、等温線52に沿った作動温度
と同様のキュリー温度を有するように選択され、これに
よってそれらは表面実装装置の中央部に過剰な熱を発生
しないが、装置36全体を通して所望の自己制御温度傾き
を保持することに寄与できる。もちろん、表面実装装置
36のインピーダンスは、フェライトビーズの数、ビーズ
の大きさ、縦横比、密度及び他の特性によって変わる。
一般的には、外径と内径との縦横比は、低いことが望
ましい。これは、、ビード内に熱応力を誘起し構造亀裂
につながる、ビードの内部がビードの外部よりも過度に
速く加熱されるという不都合を防止するためである。ま
た、低縦横比により、ビードの壁厚全体にわたって均一
な温度が得られ、熱応答性が改善される。
ましい。これは、、ビード内に熱応力を誘起し構造亀裂
につながる、ビードの内部がビードの外部よりも過度に
速く加熱されるという不都合を防止するためである。ま
た、低縦横比により、ビードの壁厚全体にわたって均一
な温度が得られ、熱応答性が改善される。
図12及び13は、上記いずれの表面実装半田け装置でも
実行可能な特徴を断面図で示す。特に、インデント54は
プレート60の下面に形成可能であり、これによってチッ
プキャリアのエッジと整合及び接触するとともに、チッ
プキャリアのエッジに沿って接触する。図12において、
「Solder Wick（はんだウィック）」用の小部品、つま
り、管状の編み込まれた金属部材56を形成する細い編み
込みまれた銅ワイヤの部品は、インデント54の内面へ挿
入またはスポット溶接可能である。図13において、半田
ウィック（不図示）は、溝548内へスポット溶接可能で
ある。図12及び13の半田ウィックは、溶融した半田を保
持すると共に、加熱された表面と接点及び／またはチッ
プキャリアに迎合し接触するための手段を与え、これに
よって半田づけ作用が改善される。図より明かなよう
に、図10の装置への固定プレート60は、半田ウィックが
配置されるプレート60の周囲エッジにおいて自己制御発
熱を行う。また、集積構造も使用可能である。
実行可能な特徴を断面図で示す。特に、インデント54は
プレート60の下面に形成可能であり、これによってチッ
プキャリアのエッジと整合及び接触するとともに、チッ
プキャリアのエッジに沿って接触する。図12において、
「Solder Wick（はんだウィック）」用の小部品、つま
り、管状の編み込まれた金属部材56を形成する細い編み
込みまれた銅ワイヤの部品は、インデント54の内面へ挿
入またはスポット溶接可能である。図13において、半田
ウィック（不図示）は、溝548内へスポット溶接可能で
ある。図12及び13の半田ウィックは、溶融した半田を保
持すると共に、加熱された表面と接点及び／またはチッ
プキャリアに迎合し接触するための手段を与え、これに
よって半田づけ作用が改善される。図より明かなよう
に、図10の装置への固定プレート60は、半田ウィックが
配置されるプレート60の周囲エッジにおいて自己制御発
熱を行う。また、集積構造も使用可能である。
図14は、本発明の他の実施例を示す。この実施例で
は、自己制御発熱素子62は、図示のように組み立てられ
中心導電体14eを交互に包囲するフェライトデイスク64
及び銅デイスク66の組立体を含む。この組立体は、金属
ハウジング18内に配置され、導電体14eの端部14e′は金
属カバーまたはハジング18と電気接触する。銅デイスク
66は、導電体14eから電気的に絶縁されている。これ
は、銅デイスク66の内径を導電体14eの径よりも若干大
きくすることによって達成できる。この組立体は、中心
導電体14e及び金属ハウジング18へ接続される高周波交
流電源17eにより電力供給される自己制御半田ごてを形
成する。この実施例は、本発明の自己制御加熱装置に使
用されるフェライト物体加熱素子は任意の形状または構
成とすることができることを示している。この特定実施
例では、フェライトデイスク64は、その磁気特性及びキ
ュリー温度に従って選択されており、これによって装置
全体においてその所望加熱特性を得ることができる。銅
デイスク66は、加熱素子62の内部から金属カバー18への
熱伝導を向上させるために使用され、これによって効率
及び応答性の優れた加熱装置が得られる。
は、自己制御発熱素子62は、図示のように組み立てられ
中心導電体14eを交互に包囲するフェライトデイスク64
及び銅デイスク66の組立体を含む。この組立体は、金属
ハウジング18内に配置され、導電体14eの端部14e′は金
属カバーまたはハジング18と電気接触する。銅デイスク
66は、導電体14eから電気的に絶縁されている。これ
は、銅デイスク66の内径を導電体14eの径よりも若干大
きくすることによって達成できる。この組立体は、中心
導電体14e及び金属ハウジング18へ接続される高周波交
流電源17eにより電力供給される自己制御半田ごてを形
成する。この実施例は、本発明の自己制御加熱装置に使
用されるフェライト物体加熱素子は任意の形状または構
成とすることができることを示している。この特定実施
例では、フェライトデイスク64は、その磁気特性及びキ
ュリー温度に従って選択されており、これによって装置
全体においてその所望加熱特性を得ることができる。銅
デイスク66は、加熱素子62の内部から金属カバー18への
熱伝導を向上させるために使用され、これによって効率
及び応答性の優れた加熱装置が得られる。
図15及び16は、同様に半田ごて装置の形態での本発明
の更に他の実施例を示す。この実施例では、フェライト
物体72及び82は、それぞれ電源17f及び17gへ接続された
中心導電体14f及び14gと組み立てられる。これらの実施
例において、フェライト物体72及び82の表面は、半田ご
て装置の金属外面を構成する金属コーテイング78及び88
で金属化されている。これらの構成において、フェライ
ト物体72及び82から表面金属78及び88への熱伝導は、金
属化表面がフェライト物体の表面上に不可欠なユニット
として形成されている場合にとくに効果的である。溶融
金属のスプレ、蒸着、めっきまたは他の周知手段を用い
て生成されるフェライトビードの金属化外面は、フェラ
イトビード自体を半田ごてチップとして使用可能にす
る。このようなフェライトビーズの金属化はまた、ビー
ドが組立体内に圧入されるならば、ビードの熱抵抗を低
減するためにも使用可能で、金属化は柔軟な高熱伝導性
インタフェイスとして作用する。本発明は、とくに自動
制御はんだ付け装置に関する上記実施例によって記載さ
れ例示される。しかしながら、本発明のフェライト型物
体ヒータは種々の他の自己制御ヒータの構成および用途
に実施可能であることが理解されるべきであり、また当
業者であれば認識できよう。例えば、本発明はボンドラ
イン内またはボンドライン上において接着剤を硬化する
ために使用されるヒータに適用可能である。導電ワイヤ
は多数のフェライトビーズを通過し、ワイヤ上のフェラ
イトビーズのこのストリングは、その後所望のボンドラ
イン上に配置された接着剤上または接着剤内に配置され
る。このワイヤは、その後本願に開示のように電力供給
され、ビーズは接着剤を硬化させるに十分な温度となる
まで発熱される。本発明はまた、フェライトビーズを通
過する中心導電体が中空、例えば小型銅管等である半田
除去工具にも適用可能である。中空導電体の後端部に真
空が適用され、半田が溶融するに従ってチップから溶融
半田が引き抜かれる。更に、本発明は、種々の化学的処
理及び他の用途に使用される増分的自己制御ブランケッ
トヒータを構成するためにも使用可能である。
の更に他の実施例を示す。この実施例では、フェライト
物体72及び82は、それぞれ電源17f及び17gへ接続された
中心導電体14f及び14gと組み立てられる。これらの実施
例において、フェライト物体72及び82の表面は、半田ご
て装置の金属外面を構成する金属コーテイング78及び88
で金属化されている。これらの構成において、フェライ
ト物体72及び82から表面金属78及び88への熱伝導は、金
属化表面がフェライト物体の表面上に不可欠なユニット
として形成されている場合にとくに効果的である。溶融
金属のスプレ、蒸着、めっきまたは他の周知手段を用い
て生成されるフェライトビードの金属化外面は、フェラ
イトビード自体を半田ごてチップとして使用可能にす
る。このようなフェライトビーズの金属化はまた、ビー
ドが組立体内に圧入されるならば、ビードの熱抵抗を低
減するためにも使用可能で、金属化は柔軟な高熱伝導性
インタフェイスとして作用する。本発明は、とくに自動
制御はんだ付け装置に関する上記実施例によって記載さ
れ例示される。しかしながら、本発明のフェライト型物
体ヒータは種々の他の自己制御ヒータの構成および用途
に実施可能であることが理解されるべきであり、また当
業者であれば認識できよう。例えば、本発明はボンドラ
イン内またはボンドライン上において接着剤を硬化する
ために使用されるヒータに適用可能である。導電ワイヤ
は多数のフェライトビーズを通過し、ワイヤ上のフェラ
イトビーズのこのストリングは、その後所望のボンドラ
イン上に配置された接着剤上または接着剤内に配置され
る。このワイヤは、その後本願に開示のように電力供給
され、ビーズは接着剤を硬化させるに十分な温度となる
まで発熱される。本発明はまた、フェライトビーズを通
過する中心導電体が中空、例えば小型銅管等である半田
除去工具にも適用可能である。中空導電体の後端部に真
空が適用され、半田が溶融するに従ってチップから溶融
半田が引き抜かれる。更に、本発明は、種々の化学的処
理及び他の用途に使用される増分的自己制御ブランケッ
トヒータを構成するためにも使用可能である。
本発明の他の応用は、パイプが低温で凍結するのを防
止するために使用可能な熱トレーシングとしてである。
このような熱トレーシング装置の実施例では、多数のフ
ェライトビーズが挿通された導電性ワイヤ等の中心導電
体をパイプに沿ってまたはパイプの周囲に配置可能であ
り、そして本願に記載のように電力供給可能であり、こ
れによってフェライトビーズはそのキュリー温度にまで
加熱される。例えば、凍結保護ヒータは、０度Ｃ−５度
Ｃの間のキュリー温度をもつフェライトビーズを用い、
このようなフェライトビーズのストリングを導電体に挿
通し、パイプに沿ってまたはパイプの周囲に配置可能な
細長ヒータを形成することによって製造できる。導電体
は、ここで記載しているような適切な高周波電源へ接続
される。環境温度が約５度Ｃより高い限り、フェライト
ビーズの磁気透過性は低く保持され、そしてフェライト
ビーズによって熱が生じることはない。環境温度が０度
Ｃ未満となると、フェライトビーズの磁気透過性が増大
し、これによって導電体内の電流がビーズの発熱を引き
起こす。フェライトビーズはそのキュリー温度で自己制
御し、環境温度が零下となった時にパイプまたは他の部
材の温度が零下となることを阻止する。
止するために使用可能な熱トレーシングとしてである。
このような熱トレーシング装置の実施例では、多数のフ
ェライトビーズが挿通された導電性ワイヤ等の中心導電
体をパイプに沿ってまたはパイプの周囲に配置可能であ
り、そして本願に記載のように電力供給可能であり、こ
れによってフェライトビーズはそのキュリー温度にまで
加熱される。例えば、凍結保護ヒータは、０度Ｃ−５度
Ｃの間のキュリー温度をもつフェライトビーズを用い、
このようなフェライトビーズのストリングを導電体に挿
通し、パイプに沿ってまたはパイプの周囲に配置可能な
細長ヒータを形成することによって製造できる。導電体
は、ここで記載しているような適切な高周波電源へ接続
される。環境温度が約５度Ｃより高い限り、フェライト
ビーズの磁気透過性は低く保持され、そしてフェライト
ビーズによって熱が生じることはない。環境温度が０度
Ｃ未満となると、フェライトビーズの磁気透過性が増大
し、これによって導電体内の電流がビーズの発熱を引き
起こす。フェライトビーズはそのキュリー温度で自己制
御し、環境温度が零下となった時にパイプまたは他の部
材の温度が零下となることを阻止する。
当業者であれば認識されるように、本発明で使用され
るフェライト型物体は、上記各図に示すような単一体で
ある必要はない。フェライト物体は、実際には中心導電
体周囲に配置された複数の小片または要素から構成可能
である。例えば、図18aに示すように、フェライト物体
は、中心導電体14h周囲に配置された２個の半シェル16h
を含む。好適には、ヒータはフェライト物体16hにより
生成された熱をヒータから加熱されている基板物質へ誘
導または伝導するために適切な金属または他の表面18h
を有する。熱伝導面18hは、フェライト物体16h自体の表
面とすることも、あるいは効率よく熱伝導を行う別個の
部材または素子とすることも可能である。このようにし
て、当業者であれば、中心導電体14h周囲に配置された
フェライト物体が、フェライト物体の小片が中心導電体
14hの磁界内に適切に位置して磁界と結合し、所望のイ
ンピーダンスを発生し、そしてフェライト物体全体をそ
のキュリー温度にまで加熱するためにフェライト物体の
小片または要素内に所望のヒステリシス損失を生成する
限り、所望の形態内で任意の小片数及び形状とすること
が可能であることが認識されよう。図より明かなよう
に、これによって、ヒータの一方では高い温度を提供
し、他方では低い温度を提供するために使用される、本
発明に係るヒータを構成することができる。例えば、も
し図18aにおけるフェライト物体の二つの小片16hが異な
るキュリー温度をもつならば、図18aにおけるヒータ構
成の二つの側はそれぞれそのキュリー温度で自己制御
し、一方の半分が他方の半分よりも高温になる。
るフェライト型物体は、上記各図に示すような単一体で
ある必要はない。フェライト物体は、実際には中心導電
体周囲に配置された複数の小片または要素から構成可能
である。例えば、図18aに示すように、フェライト物体
は、中心導電体14h周囲に配置された２個の半シェル16h
を含む。好適には、ヒータはフェライト物体16hにより
生成された熱をヒータから加熱されている基板物質へ誘
導または伝導するために適切な金属または他の表面18h
を有する。熱伝導面18hは、フェライト物体16h自体の表
面とすることも、あるいは効率よく熱伝導を行う別個の
部材または素子とすることも可能である。このようにし
て、当業者であれば、中心導電体14h周囲に配置された
フェライト物体が、フェライト物体の小片が中心導電体
14hの磁界内に適切に位置して磁界と結合し、所望のイ
ンピーダンスを発生し、そしてフェライト物体全体をそ
のキュリー温度にまで加熱するためにフェライト物体の
小片または要素内に所望のヒステリシス損失を生成する
限り、所望の形態内で任意の小片数及び形状とすること
が可能であることが認識されよう。図より明かなよう
に、これによって、ヒータの一方では高い温度を提供
し、他方では低い温度を提供するために使用される、本
発明に係るヒータを構成することができる。例えば、も
し図18aにおけるフェライト物体の二つの小片16hが異な
るキュリー温度をもつならば、図18aにおけるヒータ構
成の二つの側はそれぞれそのキュリー温度で自己制御
し、一方の半分が他方の半分よりも高温になる。
図18bは、本発明の自己制御ヒータの更に他の実施例
を示す。この実施例では、中心導電体14jは、フラット
導電体または任意の他の所望形態とすることができ、必
ずしも一般的な丸型ワイヤである必要はない。例えば、
この実施例では、符号14jは銅リボンであり、フェライ
ト物体は、導電体14jの周囲に生成される磁界と結合す
るために、導電体14jの各側に配置されたフェライト物
体16jの二枚のフラットシーとからなる。好適には、ヒ
ータは、フェライト物体16jをクランプし保持するのに
適し、この構成のヒータによって加熱される基板または
物質に沿った熱の伝導を容易化するためのカバーまたは
ケース18jを有する。あるいは、フェライト物体は16j自
体が、加熱される基板または物質へ熱を伝導するための
適切な面をもつようにしてもよい。本実施例において評
価されるように、定電流源が適切な高周波電流を導電体
14jへ供給すると、ヒステリシス損失によって熱がフェ
ライト物体16j内に生成される。中心導電体14jの周囲で
該導電体14jによって生成された磁界は、フェライト物
体16jをそのキュリー温度まで発熱させ、この温度をフ
ェライト物体は自己制御する。明らかに、図18b中のフ
ェライト物体は、側面が閉じられた単一の矩形フェライ
ト物体であり、フラット銅リボンのセンタ導電体を受け
入れるための四角形の開口を中央に備えている。
を示す。この実施例では、中心導電体14jは、フラット
導電体または任意の他の所望形態とすることができ、必
ずしも一般的な丸型ワイヤである必要はない。例えば、
この実施例では、符号14jは銅リボンであり、フェライ
ト物体は、導電体14jの周囲に生成される磁界と結合す
るために、導電体14jの各側に配置されたフェライト物
体16jの二枚のフラットシーとからなる。好適には、ヒ
ータは、フェライト物体16jをクランプし保持するのに
適し、この構成のヒータによって加熱される基板または
物質に沿った熱の伝導を容易化するためのカバーまたは
ケース18jを有する。あるいは、フェライト物体は16j自
体が、加熱される基板または物質へ熱を伝導するための
適切な面をもつようにしてもよい。本実施例において評
価されるように、定電流源が適切な高周波電流を導電体
14jへ供給すると、ヒステリシス損失によって熱がフェ
ライト物体16j内に生成される。中心導電体14jの周囲で
該導電体14jによって生成された磁界は、フェライト物
体16jをそのキュリー温度まで発熱させ、この温度をフ
ェライト物体は自己制御する。明らかに、図18b中のフ
ェライト物体は、側面が閉じられた単一の矩形フェライ
ト物体であり、フラット銅リボンのセンタ導電体を受け
入れるための四角形の開口を中央に備えている。
また、図18a及び18bに示した実施例より、フェライト
物体は、熱応力または他の原因によって亀裂または破壊
し得ること、そしてフェライト物体の各小片が例えばカ
バー18hまたは18j等によって適切な位置に保持されてい
る限り、本発明に係るヒータ装置は、フェライト物体が
亀裂または破壊する前の元の機能と本質的に変わりなく
機能し続けることが理解される。
物体は、熱応力または他の原因によって亀裂または破壊
し得ること、そしてフェライト物体の各小片が例えばカ
バー18hまたは18j等によって適切な位置に保持されてい
る限り、本発明に係るヒータ装置は、フェライト物体が
亀裂または破壊する前の元の機能と本質的に変わりなく
機能し続けることが理解される。
本発明の全実施例において、フェライト物体は組立時
または加熱時のいずれの時にも高機械的応力を受けない
ことが必須である。もしフェライト型物体が高応力を受
けるならば、透磁率の減少をもたらし、ヒータ性能を劣
化させてしまう。また、当業者であれば、フェライト性
物体を発熱させるための磁界を生成する中心導電体は必
ずしもヒータ装置の中心になくてもよいことが理解され
よう。例えば、図18a及び18bにおいては、ヒータ装置
は、本発明においては、図18a及び18bの各々に示された
各フェライト物体のうちの一のみを用いて構成可能であ
る。これによって、中心導電体は、フェライト物体の表
面上または近傍に配置される。本発明に係る適切な条件
が満たされる限り、具体的にはフェライト型物体が適切
に導電体の磁界と磁気結合する限り、インピーダンス整
合は満足できるものとなり、電源の導電体への周波数及
び電流は、フェライト物体をそのキュリー温度にまで発
熱させるのに適切であり、本発明に係るヒータは例え導
電体がヒータ装置の中心または中央部になくても自己制
御する。また、加熱は装置の一側または一部のみである
ことが望ましい。これを達成するためのひとつの方法
は、装置18の各半分を、それぞれ２種の異なる物質から
構成することである。熱発生側は、損失性物質から構成
でき、非熱発生側は高透過性非損失性物質から構成で
き、高透過性側は磁気結合を維持するように機能する。
または加熱時のいずれの時にも高機械的応力を受けない
ことが必須である。もしフェライト型物体が高応力を受
けるならば、透磁率の減少をもたらし、ヒータ性能を劣
化させてしまう。また、当業者であれば、フェライト性
物体を発熱させるための磁界を生成する中心導電体は必
ずしもヒータ装置の中心になくてもよいことが理解され
よう。例えば、図18a及び18bにおいては、ヒータ装置
は、本発明においては、図18a及び18bの各々に示された
各フェライト物体のうちの一のみを用いて構成可能であ
る。これによって、中心導電体は、フェライト物体の表
面上または近傍に配置される。本発明に係る適切な条件
が満たされる限り、具体的にはフェライト型物体が適切
に導電体の磁界と磁気結合する限り、インピーダンス整
合は満足できるものとなり、電源の導電体への周波数及
び電流は、フェライト物体をそのキュリー温度にまで発
熱させるのに適切であり、本発明に係るヒータは例え導
電体がヒータ装置の中心または中央部になくても自己制
御する。また、加熱は装置の一側または一部のみである
ことが望ましい。これを達成するためのひとつの方法
は、装置18の各半分を、それぞれ２種の異なる物質から
構成することである。熱発生側は、損失性物質から構成
でき、非熱発生側は高透過性非損失性物質から構成で
き、高透過性側は磁気結合を維持するように機能する。
本発明の他の実施例では、本発明の装置において有用
なフェライト型物体は、硬質、剛性及び焼結性物体であ
る一般的なフェライトビーズ型物体である必要はない。
本発明において有用なフェライト型物体は、所望のキュ
リー温度及び磁気透過性を有するフェライト粉末から構
成可能である。この粉末は、中心導電体周囲の所望形状
に成形可能であり、これによって本発明に係る自己制御
ヒータが形成される。本発明のこの実施例に係る装置を
図17aに示す。この実施例では、一般的な空気誘電性同
軸ケーブルが使用され、このケーブルは同軸ケーブルの
中心で、従来の銅管から成る銅外部導電体またはシール
ド118を有するケーブル内部に配置されたプラスチック
スペーサ115によって保持された銅中心導電体114を含
む。この種の従来の同軸ケーブルは、通常空気が充填さ
れるプラスチックスペーサ間のボイドスペース111を含
む。一般的な同軸ケーブルを本発明に係る自己制御ヒー
タへ変換するため、所望長さのケーブルがもうけられて
おり、中心導電体114はその長さの一端において接続手
段119によって外部銅シールド管118へ電気接続されてい
る。ケーブルの長さの他端部において、中心導電体114
及び外部銅シールド管118は、ここで開示したような適
切な電源117へ接続されている。ボイドスペース111は、
ヒータに対して所望のキュリー点をもつ選択されたフェ
ライト粉末で充填され、ケーブルの端部はスペース111
内のフェライト粉末をその位置に保持するために閉止ま
たは封止されている。本発明のこの実施例は、Precisio
n Tube Companyより入手できる空気誘電性SA 50250
同軸ケーブルの12−インチ［305mm］片を用いて構成さ
れた。同軸ケーブルは、0.375インチ［9.53mm］の外径
を有し、そして外径が0.125インチ［3.18mm］の銅中心
導電体を有する。フェライト粉末は、マサチューセッツ
州アダムスタウン所在のTrans Tech,Inc.から入手でき
るTT1−1500であった。RFX−600電源から定電流電力が
供給されると、ヒータは速やかにその全長にわたって18
0度Ｃ、すなわちスペース111内に配置されたフェライト
粉末のキュリー温度まで発熱され、この温度で自己制御
を行う。
なフェライト型物体は、硬質、剛性及び焼結性物体であ
る一般的なフェライトビーズ型物体である必要はない。
本発明において有用なフェライト型物体は、所望のキュ
リー温度及び磁気透過性を有するフェライト粉末から構
成可能である。この粉末は、中心導電体周囲の所望形状
に成形可能であり、これによって本発明に係る自己制御
ヒータが形成される。本発明のこの実施例に係る装置を
図17aに示す。この実施例では、一般的な空気誘電性同
軸ケーブルが使用され、このケーブルは同軸ケーブルの
中心で、従来の銅管から成る銅外部導電体またはシール
ド118を有するケーブル内部に配置されたプラスチック
スペーサ115によって保持された銅中心導電体114を含
む。この種の従来の同軸ケーブルは、通常空気が充填さ
れるプラスチックスペーサ間のボイドスペース111を含
む。一般的な同軸ケーブルを本発明に係る自己制御ヒー
タへ変換するため、所望長さのケーブルがもうけられて
おり、中心導電体114はその長さの一端において接続手
段119によって外部銅シールド管118へ電気接続されてい
る。ケーブルの長さの他端部において、中心導電体114
及び外部銅シールド管118は、ここで開示したような適
切な電源117へ接続されている。ボイドスペース111は、
ヒータに対して所望のキュリー点をもつ選択されたフェ
ライト粉末で充填され、ケーブルの端部はスペース111
内のフェライト粉末をその位置に保持するために閉止ま
たは封止されている。本発明のこの実施例は、Precisio
n Tube Companyより入手できる空気誘電性SA 50250
同軸ケーブルの12−インチ［305mm］片を用いて構成さ
れた。同軸ケーブルは、0.375インチ［9.53mm］の外径
を有し、そして外径が0.125インチ［3.18mm］の銅中心
導電体を有する。フェライト粉末は、マサチューセッツ
州アダムスタウン所在のTrans Tech,Inc.から入手でき
るTT1−1500であった。RFX−600電源から定電流電力が
供給されると、ヒータは速やかにその全長にわたって18
0度Ｃ、すなわちスペース111内に配置されたフェライト
粉末のキュリー温度まで発熱され、この温度で自己制御
を行う。
本発明の上記実施例においては、フェライト型物体を
形成するために使用されたフェライト粉末は、所望の磁
気透過性及びキュリー温度を有するフェライト粉末とす
ることができることが見いだされた。フェライト粉末は
また、銅粉末、窒化ボロン粉末またはフェライト粉末の
熱伝導性を向上させる他の物質と装荷または混合可能で
ある。これによって、フェライト粉末内により均一な作
用温度を得ることが促進される。フェライト粉末に体積
で25％の銅粉末を加えることによってフェライト粉末の
磁界との結合効果を抑制したりフェライト粉末中におけ
るヒステリシス損失を抑制したりすることはなく、むし
ろ銅粉末の存在によってフェライト粉末の熱伝導性が向
上して熱効率及び装置の応答性が改善されることが試験
によって明らかとなった。しかしながら、オハイオ州ク
レベランド所在のUnion Carbideから入手できる窒化ほ
う素などの非導電性の高熱伝導性物質を使用することが
好適である場合もある。また認識されるように、フェラ
イト粉末は他の充填剤、結合剤などを含む種々の成分と
も混合可能である。例えば、フェライトは液体樹脂内に
分散可能であり、または硬化可能物質と混合可能であ
り、そして同軸ケーブルのボイドスペース111内へ注入
可能であり、結合剤または樹脂は所望位置でフェライト
粉末を保持するように硬化され、これによって粉末をス
ペース111内に保持するために同軸ケーブルの端部を封
止または閉止する必要性がなくなる。
形成するために使用されたフェライト粉末は、所望の磁
気透過性及びキュリー温度を有するフェライト粉末とす
ることができることが見いだされた。フェライト粉末は
また、銅粉末、窒化ボロン粉末またはフェライト粉末の
熱伝導性を向上させる他の物質と装荷または混合可能で
ある。これによって、フェライト粉末内により均一な作
用温度を得ることが促進される。フェライト粉末に体積
で25％の銅粉末を加えることによってフェライト粉末の
磁界との結合効果を抑制したりフェライト粉末中におけ
るヒステリシス損失を抑制したりすることはなく、むし
ろ銅粉末の存在によってフェライト粉末の熱伝導性が向
上して熱効率及び装置の応答性が改善されることが試験
によって明らかとなった。しかしながら、オハイオ州ク
レベランド所在のUnion Carbideから入手できる窒化ほ
う素などの非導電性の高熱伝導性物質を使用することが
好適である場合もある。また認識されるように、フェラ
イト粉末は他の充填剤、結合剤などを含む種々の成分と
も混合可能である。例えば、フェライトは液体樹脂内に
分散可能であり、または硬化可能物質と混合可能であ
り、そして同軸ケーブルのボイドスペース111内へ注入
可能であり、結合剤または樹脂は所望位置でフェライト
粉末を保持するように硬化され、これによって粉末をス
ペース111内に保持するために同軸ケーブルの端部を封
止または閉止する必要性がなくなる。
この点に関する関連実施例を図17bに示す。この例で
は、フェライト型物体116bの中心を介して伸長した中心
導電体114bは、本願の開示に従った適切な高周波定電流
源に接続された銅管である。フェライト型物体116bは、
所望の磁気特性及びキュリー温度特性をもつ所望フェラ
イト型物体から成り、これは図17aに示したようなもの
とすることができる。この実施例では、中心導電体手段
が中空銅管であり、装置は電源117bを中心導電体114b及
び導電外部シェル118bへ接続することによって電力供給
される。導電外部シェル118bにおいて、コネクタ119bは
中心導電体114bとシェル118bとを接続する。もし外部シ
ェル118bが導電性でなければ、コネクタ119bを電源117b
へ直接接続可能である。この構成では、中空管状中心導
電体114bは開放され非閉塞状態のままであり、これによ
って気体、液体、ファイバ等の物質は加熱のために管11
4bを通過可能である。明らかに、この実施例の装置は、
コイル、ベッセルジャケットまたは熱交換器等の所望形
態へ成形可能である。例えば、もし装置が、中心導電管
114bを通過する流体が最低温度で保持される環境に配置
されたならば、フェライト型物体は、包囲温度がそのキ
ュリー温度より大きい限り不活性であるが、もし包囲温
度がキュリー温度未満に降下したならば、フェライト型
物体116bは中心導電体管114bを通過する液体を、装置の
自己制御されたキュリー温度に等しい最低温度に保持す
る熱を生成する。また、これが磁界を生成するための外
部誘導コイルの存在なしに達成されることが明らかであ
る。図17bに示された加熱装置は、銅管中心導電体114b
が最大磁界及び中心導電体114bの壁近傍のフェライト型
物体116b内に最大ヒステリシス損失加熱を生成するの
で、特に効果的である。このようにして、管114b内及び
管114を通過する液体内への熱伝導は、最も効率的な方
法で最大化される。更に、フェライト型物体116はその
他にも所望の基板または物質へ熱を供給するために使用
可能であり、あるいはヒータに対して所望のシールデイ
ング特性及び熱伝導特性を与えるために金属性または適
切なコーテイングで被覆することも可能である。このコ
ーテイングまたは被覆は、また図17aに示したように、
装置に電流供給するための帰還路としても使用可能であ
る。
は、フェライト型物体116bの中心を介して伸長した中心
導電体114bは、本願の開示に従った適切な高周波定電流
源に接続された銅管である。フェライト型物体116bは、
所望の磁気特性及びキュリー温度特性をもつ所望フェラ
イト型物体から成り、これは図17aに示したようなもの
とすることができる。この実施例では、中心導電体手段
が中空銅管であり、装置は電源117bを中心導電体114b及
び導電外部シェル118bへ接続することによって電力供給
される。導電外部シェル118bにおいて、コネクタ119bは
中心導電体114bとシェル118bとを接続する。もし外部シ
ェル118bが導電性でなければ、コネクタ119bを電源117b
へ直接接続可能である。この構成では、中空管状中心導
電体114bは開放され非閉塞状態のままであり、これによ
って気体、液体、ファイバ等の物質は加熱のために管11
4bを通過可能である。明らかに、この実施例の装置は、
コイル、ベッセルジャケットまたは熱交換器等の所望形
態へ成形可能である。例えば、もし装置が、中心導電管
114bを通過する流体が最低温度で保持される環境に配置
されたならば、フェライト型物体は、包囲温度がそのキ
ュリー温度より大きい限り不活性であるが、もし包囲温
度がキュリー温度未満に降下したならば、フェライト型
物体116bは中心導電体管114bを通過する液体を、装置の
自己制御されたキュリー温度に等しい最低温度に保持す
る熱を生成する。また、これが磁界を生成するための外
部誘導コイルの存在なしに達成されることが明らかであ
る。図17bに示された加熱装置は、銅管中心導電体114b
が最大磁界及び中心導電体114bの壁近傍のフェライト型
物体116b内に最大ヒステリシス損失加熱を生成するの
で、特に効果的である。このようにして、管114b内及び
管114を通過する液体内への熱伝導は、最も効率的な方
法で最大化される。更に、フェライト型物体116はその
他にも所望の基板または物質へ熱を供給するために使用
可能であり、あるいはヒータに対して所望のシールデイ
ング特性及び熱伝導特性を与えるために金属性または適
切なコーテイングで被覆することも可能である。このコ
ーテイングまたは被覆は、また図17aに示したように、
装置に電流供給するための帰還路としても使用可能であ
る。
図19は、本発明にかかる自己制御細長フレキシブルヒ
ータを示す。この実施例では、中心導電体214は、ヒー
タの長さにわたって伸長し、ヒータ214aの対向端で、ヒ
ータの電流帰還路及び外表を形成するフレキシブル導電
性金属ワイヤブレード218と接続されている。フレキシ
ブルブレードは、導電性で良好な熱伝導特性をもつ一般
的な銅ブレードを使用できる。もしフレキシブル構造が
必要とされないのであれば、ブレード部は銅配管等の剛
性銅管と交換される。本願開示に係る電源217は、中心
導電体214及び導電性外部ブレード218へ接続されてい
る。フェライトビーズ216は、所望の間隔で中心導電体
に沿って隔離されており、これによって所望の発熱また
はワット密度が生成される。フェライトブレード216
は、スペーサ219等の所望の手段によってその位置に保
持可能である。スペーサ219は電気的に絶縁されるが、
フェライトビーズ216の位置でのみ熱が必要とされる場
合には熱的に絶縁され、あるいはヒータの長さに沿って
より均一な加熱を有することが望まれる場合には、熱的
に導電性を持たせることも可能である。この種の装置
は、フレキシブルに構成でき、従って装置により加熱さ
れる表面または基板と合致させることができる。このよ
うな装置は、前述の熱トレーシングアプリケータにおい
て有用である。
ータを示す。この実施例では、中心導電体214は、ヒー
タの長さにわたって伸長し、ヒータ214aの対向端で、ヒ
ータの電流帰還路及び外表を形成するフレキシブル導電
性金属ワイヤブレード218と接続されている。フレキシ
ブルブレードは、導電性で良好な熱伝導特性をもつ一般
的な銅ブレードを使用できる。もしフレキシブル構造が
必要とされないのであれば、ブレード部は銅配管等の剛
性銅管と交換される。本願開示に係る電源217は、中心
導電体214及び導電性外部ブレード218へ接続されてい
る。フェライトビーズ216は、所望の間隔で中心導電体
に沿って隔離されており、これによって所望の発熱また
はワット密度が生成される。フェライトブレード216
は、スペーサ219等の所望の手段によってその位置に保
持可能である。スペーサ219は電気的に絶縁されるが、
フェライトビーズ216の位置でのみ熱が必要とされる場
合には熱的に絶縁され、あるいはヒータの長さに沿って
より均一な加熱を有することが望まれる場合には、熱的
に導電性を持たせることも可能である。この種の装置
は、フレキシブルに構成でき、従って装置により加熱さ
れる表面または基板と合致させることができる。このよ
うな装置は、前述の熱トレーシングアプリケータにおい
て有用である。
本発明に従う細長ヒータが、電源により生成される交
流周波数の波長の意味ある位置を表すようなかなりの長
さの場合、特別な点において交流電流はゼロ電位をもつ
からヒータに沿う半波長距離ごとにナル点があるだろ
う。これらの点は、本発明のヒータが、フェライト型物
体または複数のフェライト型物体を貫通する単一の中心
導電体を使用する場合に観察されるだろう。しかし、電
源により生成される交流電流の定在波が、事実上、ヒー
タの長さに沿って何らナル点（null points）または冷
たい場所（cold spots）をもたないように構成および配
置された中心導電体をもつ本発明の実施例を図20aおよ
び20bに示す。この実施例では、中心導電体314は、Ｕ字
状またはループ状のフェライト型物体（ビーズ）316を
通過し、本願に記載したような電源317へ接続される。
この特定の実施例では、図示したヒータは、フレキシブ
ル銅ブレード等の適切な熱伝導性カバーとして使用で
き、あるいは該カバーで被覆することができる。もちろ
ん、これは中心導電体ループ214が銅ブレードカバーか
ら適切に絶縁されていることが条件である。
流周波数の波長の意味ある位置を表すようなかなりの長
さの場合、特別な点において交流電流はゼロ電位をもつ
からヒータに沿う半波長距離ごとにナル点があるだろ
う。これらの点は、本発明のヒータが、フェライト型物
体または複数のフェライト型物体を貫通する単一の中心
導電体を使用する場合に観察されるだろう。しかし、電
源により生成される交流電流の定在波が、事実上、ヒー
タの長さに沿って何らナル点（null points）または冷
たい場所（cold spots）をもたないように構成および配
置された中心導電体をもつ本発明の実施例を図20aおよ
び20bに示す。この実施例では、中心導電体314は、Ｕ字
状またはループ状のフェライト型物体（ビーズ）316を
通過し、本願に記載したような電源317へ接続される。
この特定の実施例では、図示したヒータは、フレキシブ
ル銅ブレード等の適切な熱伝導性カバーとして使用で
き、あるいは該カバーで被覆することができる。もちろ
ん、これは中心導電体ループ214が銅ブレードカバーか
ら適切に絶縁されていることが条件である。
図20bには電源から導電体314の波長が模式的に描かれ
（必ずしも寸法どおりではない）ていて、特定フェライ
トビード316がそのキュリー温度まで発熱するのに充分
な電力を受け取れないだろう点「Ａ」で生じるヒータの
ナル点および冷たい場所を示す。しかし、導電体314の
ループ構成により、往路および復路ループ上の定在波の
波長が互いにオフセットされる。このような構成は、ヒ
ータの長さに沿った適切な位置に導電体314のループ314
aの端部をもつことで達成される。導電体314の二つのパ
スの交流電流の定在波の位相差が90度になるように、本
質的にヒータを折り返す。従って、図20bからわかるよ
うに、「Ａ」点において導電体ループの往路ではナル点
または冷たい場所が通常生じ、往路ループのナル点また
は冷たい場所は電流の位相で90度オフセットされる。事
実上、ヒータにおける正味の電流のナル点または冷たい
場所は生じないだろう。
（必ずしも寸法どおりではない）ていて、特定フェライ
トビード316がそのキュリー温度まで発熱するのに充分
な電力を受け取れないだろう点「Ａ」で生じるヒータの
ナル点および冷たい場所を示す。しかし、導電体314の
ループ構成により、往路および復路ループ上の定在波の
波長が互いにオフセットされる。このような構成は、ヒ
ータの長さに沿った適切な位置に導電体314のループ314
aの端部をもつことで達成される。導電体314の二つのパ
スの交流電流の定在波の位相差が90度になるように、本
質的にヒータを折り返す。従って、図20bからわかるよ
うに、「Ａ」点において導電体ループの往路ではナル点
または冷たい場所が通常生じ、往路ループのナル点また
は冷たい場所は電流の位相で90度オフセットされる。事
実上、ヒータにおける正味の電流のナル点または冷たい
場所は生じないだろう。
図21は本発明にかかる細長ヒータ装置の他の種類の実
施例を示す。中心導電体414は、スリーブ416内へ挿入さ
れ、本願に開示したような電源417へ接続された銅線で
ある。スリーブ416は、ポリマー中にフェライト粒子が
装荷されたポリマー管である。この種のフェライト粒子
を含有したポリマースリーブは、本願の関連出願である
米国特許出願第07/404,621号に記載されており、その好
適な２個の粒子システムが、同じく関連出願である米国
特許出願第07/465,933号に開示されている。チュービン
グまたはスリーブ416は、熱回復性或いは非拡張性スリ
ーブとすることができる。もし回復性であるならば、中
心導電体414への最初の電力供給によってスリーブ内の
フェライト粒子が発熱され、スリーブは導電体414上へ
収縮する。その後、電力が供給された時はいつでも、ス
リーブはフェライト粒子のキュリー温度まで発熱され、
この温度で自己制御する。この実施例は、局部的に自己
制御でありトレースヒータ等に有用な細長ヒータを提供
するものである。これのその他の形態や実施例も明らか
である。例えば、導電体はスリーブ内における絶縁され
たワイヤのループとすることができ、これによって電源
417は装置の両端へ接続可能である。或いは、中心導電
体は管内における単一ワイヤとすることができる。この
ワイヤはＵ字状に湾曲され、これによって側方に配置さ
れた２個の管のヒータが形成され、図20に関して上述し
た冷たい場所を回避することが可能となる。また、米国
特許出願番号第07/404,621号に開示のように、フェライ
ト粒子をポリマー中に混入させる代わりに、スリーブ上
における層またはコーテイングとして存在させることも
可能である。
施例を示す。中心導電体414は、スリーブ416内へ挿入さ
れ、本願に開示したような電源417へ接続された銅線で
ある。スリーブ416は、ポリマー中にフェライト粒子が
装荷されたポリマー管である。この種のフェライト粒子
を含有したポリマースリーブは、本願の関連出願である
米国特許出願第07/404,621号に記載されており、その好
適な２個の粒子システムが、同じく関連出願である米国
特許出願第07/465,933号に開示されている。チュービン
グまたはスリーブ416は、熱回復性或いは非拡張性スリ
ーブとすることができる。もし回復性であるならば、中
心導電体414への最初の電力供給によってスリーブ内の
フェライト粒子が発熱され、スリーブは導電体414上へ
収縮する。その後、電力が供給された時はいつでも、ス
リーブはフェライト粒子のキュリー温度まで発熱され、
この温度で自己制御する。この実施例は、局部的に自己
制御でありトレースヒータ等に有用な細長ヒータを提供
するものである。これのその他の形態や実施例も明らか
である。例えば、導電体はスリーブ内における絶縁され
たワイヤのループとすることができ、これによって電源
417は装置の両端へ接続可能である。或いは、中心導電
体は管内における単一ワイヤとすることができる。この
ワイヤはＵ字状に湾曲され、これによって側方に配置さ
れた２個の管のヒータが形成され、図20に関して上述し
た冷たい場所を回避することが可能となる。また、米国
特許出願番号第07/404,621号に開示のように、フェライ
ト粒子をポリマー中に混入させる代わりに、スリーブ上
における層またはコーテイングとして存在させることも
可能である。
図22は、ロッド型のヒータを示す。このヒータでは、
金属管518がその一端で封止され、他端にはその上面に
フェライトビーズを有する中心導電体ループ514が挿入
されている。導電体514は、電源517へ接続されている。
この実施例では、銅管などの金属管は、フェライトビー
ズ516のキュリー温度で自己制御するロッドヒータであ
る。この構成では、ロッドヒータのワット密度は、フェ
ライトビーズの間隔及び大きさによって変化し得る。高
熱伝導性をもつ銅、アルミニウムなどの金属管を使用し
た場合には、各フェライトビーズが同一のキュリー温度
をもつならば、ロッドヒータはその長さにそって均一な
温度を保持する。この種の構成では、金属管518は電気
的に電源517から絶縁されている。
金属管518がその一端で封止され、他端にはその上面に
フェライトビーズを有する中心導電体ループ514が挿入
されている。導電体514は、電源517へ接続されている。
この実施例では、銅管などの金属管は、フェライトビー
ズ516のキュリー温度で自己制御するロッドヒータであ
る。この構成では、ロッドヒータのワット密度は、フェ
ライトビーズの間隔及び大きさによって変化し得る。高
熱伝導性をもつ銅、アルミニウムなどの金属管を使用し
た場合には、各フェライトビーズが同一のキュリー温度
をもつならば、ロッドヒータはその長さにそって均一な
温度を保持する。この種の構成では、金属管518は電気
的に電源517から絶縁されている。
図23は、本発明に係るヒータ装置がどのようにして印
加されたDC電流バイアスの使用によって制御が可能とな
るのかを示す回路模式図である。このシステムでは、導
電体ループ614はフェライトビーズ610及び616を通過し
て高周波交流電源617へ接続され、これによって本発明
に係るヒータが形成される。各フェライトビーズまたは
ビーズ群は、ターンオフさせて発熱しないようにするこ
とができ、この間残りのビーズが電源からの電流によっ
て発熱され続ける。例えば、エンドビーズ616は、DC電
源612からのDC電流を導電体613及び614を介して印加す
ることによってターンオフさせることができる。DC電流
は、コンデンサ611によって残存フェライトビーズ610か
ら分離される。DC電流は、ビーズ616に作用する磁界を
バイアスし、フェライトビーズ616内に発生するヒステ
リシス損失を低減させ、これによって末端フェライトビ
ーズ616内に熱を発生させなくする。同時に、高周波電
流は、導電体ループ614を介して残存フェライトビーズ6
10を発熱させ続ける。このようにして、本実施例では、
末端フェライトビーズ616は、ビーズを通過する導電体
上にDC電流を印加することによってスイッチオフされ、
この時回路中または装置内の他のフェライトビーズの高
周波電源617による発熱は中断されない。この効果は、D
Cバイアス源612及び分離コンデンサ611を適切に配置す
ることによって任意位置の任意ビーズに対して与えるこ
とができる。この点は、メンテナンス作業或いはその他
の理由によって、特定領域における発熱を一時的に遮断
する必要がある場合に有効である。或いは、この点は、
高周波電源をオンオフすることなく実際のヒータに対す
るオンオフ制御を行うために使用することも可能であ
る。DC電流の代わりに、高周波電源をオフすることなく
オフすべきヒータ装置のフェライトビーズまたは領域近
傍に永久磁石を配置することによっても、同じ効果が得
られる。永久磁石は、フェライト型物体のヒステリシス
ループ特性を平らにするDCバイア重畳と同じ作用をも
ち、これにより高周波ヒステリシス発熱により発生する
熱が低減されるが、装置の残存部は熱を生成し続ける。
ヒータの全体または一部を停止させるために永久磁石を
使用することはじゃまではなく、包囲するヒータカバー
外部から達成可能である。
加されたDC電流バイアスの使用によって制御が可能とな
るのかを示す回路模式図である。このシステムでは、導
電体ループ614はフェライトビーズ610及び616を通過し
て高周波交流電源617へ接続され、これによって本発明
に係るヒータが形成される。各フェライトビーズまたは
ビーズ群は、ターンオフさせて発熱しないようにするこ
とができ、この間残りのビーズが電源からの電流によっ
て発熱され続ける。例えば、エンドビーズ616は、DC電
源612からのDC電流を導電体613及び614を介して印加す
ることによってターンオフさせることができる。DC電流
は、コンデンサ611によって残存フェライトビーズ610か
ら分離される。DC電流は、ビーズ616に作用する磁界を
バイアスし、フェライトビーズ616内に発生するヒステ
リシス損失を低減させ、これによって末端フェライトビ
ーズ616内に熱を発生させなくする。同時に、高周波電
流は、導電体ループ614を介して残存フェライトビーズ6
10を発熱させ続ける。このようにして、本実施例では、
末端フェライトビーズ616は、ビーズを通過する導電体
上にDC電流を印加することによってスイッチオフされ、
この時回路中または装置内の他のフェライトビーズの高
周波電源617による発熱は中断されない。この効果は、D
Cバイアス源612及び分離コンデンサ611を適切に配置す
ることによって任意位置の任意ビーズに対して与えるこ
とができる。この点は、メンテナンス作業或いはその他
の理由によって、特定領域における発熱を一時的に遮断
する必要がある場合に有効である。或いは、この点は、
高周波電源をオンオフすることなく実際のヒータに対す
るオンオフ制御を行うために使用することも可能であ
る。DC電流の代わりに、高周波電源をオフすることなく
オフすべきヒータ装置のフェライトビーズまたは領域近
傍に永久磁石を配置することによっても、同じ効果が得
られる。永久磁石は、フェライト型物体のヒステリシス
ループ特性を平らにするDCバイア重畳と同じ作用をも
ち、これにより高周波ヒステリシス発熱により発生する
熱が低減されるが、装置の残存部は熱を生成し続ける。
ヒータの全体または一部を停止させるために永久磁石を
使用することはじゃまではなく、包囲するヒータカバー
外部から達成可能である。
上記実施例より認識されるように、当業者であれば、
特定の装置に要求されるだろうインピーダンス整合およ
び他の回路特性を提供するために、任意形状のフェライ
ト物体と、要求されるまたは使用可能で熱伝導性または
熱伝導の制御性の何れかを高める他の磁気的または非磁
気的材料とを組み合わせることで、本発明にかかる加熱
装置を構成することができる。当業者であれば、本発明
の教示内容から、任意の従来形状のフェライト物体を用
い、そして本発明で使用されるために具体的に設計され
た他の形状のものを用いて、自己制御加熱装置を構成可
能である。例えば、従来のフェライト物体は、ネジ型コ
ア、シールドビーズ、Balum及び広帯域コア、丸型、平
坦型または方形型などの固体または中空ロッド、固体ま
たは中空スラッグ、スリーブ、デイスク、ポットコア、
トロイド、ボビン、Ｕ字コアなどの形態で、種々の大き
さや特性及びキュリー温度をもつものが使用可能であ
る。上述したように、適切なフェライト物体は、そのキ
ュリー温度、初透磁率、電源の所望高周波におけるヒス
テリシス損失に起因する損失性、装置の回路内における
インピーダンス特性及び本発明に係る装置設計に関する
当業者にとって明かな他の特性に基づき、本発明に係る
加熱装置を構成するように選択可能である。
特定の装置に要求されるだろうインピーダンス整合およ
び他の回路特性を提供するために、任意形状のフェライ
ト物体と、要求されるまたは使用可能で熱伝導性または
熱伝導の制御性の何れかを高める他の磁気的または非磁
気的材料とを組み合わせることで、本発明にかかる加熱
装置を構成することができる。当業者であれば、本発明
の教示内容から、任意の従来形状のフェライト物体を用
い、そして本発明で使用されるために具体的に設計され
た他の形状のものを用いて、自己制御加熱装置を構成可
能である。例えば、従来のフェライト物体は、ネジ型コ
ア、シールドビーズ、Balum及び広帯域コア、丸型、平
坦型または方形型などの固体または中空ロッド、固体ま
たは中空スラッグ、スリーブ、デイスク、ポットコア、
トロイド、ボビン、Ｕ字コアなどの形態で、種々の大き
さや特性及びキュリー温度をもつものが使用可能であ
る。上述したように、適切なフェライト物体は、そのキ
ュリー温度、初透磁率、電源の所望高周波におけるヒス
テリシス損失に起因する損失性、装置の回路内における
インピーダンス特性及び本発明に係る装置設計に関する
当業者にとって明かな他の特性に基づき、本発明に係る
加熱装置を構成するように選択可能である。
上記本発明の開示及び記載において記したように、所
望磁気透過性、損失性、キュリー温度及び他の特性を有
するフェライト型物体を備え、また適切な高周波及び好
適には定電流出力をもつ電源を備えることに加えて、電
源と中心導電体及びフェライト型物体を含むヒータ回路
との間のインピーダンスマッチングをとることも重要と
なる。当業者にとって明らかであるように、インピーダ
ンスマッチングは、種々の異なる方法で得ることができ
る。幾つかの例では、本発明に係る細長トレース型ヒー
タは、中心導電体上または周囲に配置された十分な質量
／体積のフェライト型物体を有し、これによってそれら
自体に十分に高いインピーダンスが得られ、変圧器また
はマッチングネットワークで得られるインピーダンスブ
ーステイングは必要としない。ヒータ回路自体のインピ
ーダンスが電源のインピーダンスとは整合しないこれら
の例では、インピーダンス整合は、所望のインピーダン
ス整合をとれるように適切な回路内に直列または並列に
配置されたコンデンサ等の種々の装置や技術を用いて達
成される。一般には、本発明のヒータの効率良い動作の
ためには、高インピーダンスすなわち50オームまたはそ
れより大きな回路であることが望まれ、また好適であ
る。
望磁気透過性、損失性、キュリー温度及び他の特性を有
するフェライト型物体を備え、また適切な高周波及び好
適には定電流出力をもつ電源を備えることに加えて、電
源と中心導電体及びフェライト型物体を含むヒータ回路
との間のインピーダンスマッチングをとることも重要と
なる。当業者にとって明らかであるように、インピーダ
ンスマッチングは、種々の異なる方法で得ることができ
る。幾つかの例では、本発明に係る細長トレース型ヒー
タは、中心導電体上または周囲に配置された十分な質量
／体積のフェライト型物体を有し、これによってそれら
自体に十分に高いインピーダンスが得られ、変圧器また
はマッチングネットワークで得られるインピーダンスブ
ーステイングは必要としない。ヒータ回路自体のインピ
ーダンスが電源のインピーダンスとは整合しないこれら
の例では、インピーダンス整合は、所望のインピーダン
ス整合をとれるように適切な回路内に直列または並列に
配置されたコンデンサ等の種々の装置や技術を用いて達
成される。一般には、本発明のヒータの効率良い動作の
ためには、高インピーダンスすなわち50オームまたはそ
れより大きな回路であることが望まれ、また好適であ
る。
本発明は、効率のよい、高ワット密度の自己制御ヒー
タを提供するものであり、誘導加熱用の強磁界を生成す
るために多巻コイルを用いる必要性を排除したものであ
る。さらに、本発明装置のヒータ素子は、通常は直列形
態で使用される。もし図24に示すように平行回路形態内
に配置されたならば、並列回路内に存在するフェライト
物体716はそれらが直列回路内にある場合のごとき適切
な電流を固有に受け、これによって並列回路構成が回路
の並列側714a及び714b内で電流が平衡された状態にとど
まることを確保する十分なセーフガードを含まない限
り、並列回路の他の部分に関してそのキュリー温度への
自己制御が自動的に確保される。しかしながら、図25に
示すように、フェライトビーズ対816a、816b、816c及び
816dが電源817に接続された直列回路全体において並列
である場合には、並列構成を使用したほうが便利であ
る。もし、フェライトビーズの各対において２個のビー
ズが物理的に近接していて一つのヒータ素子として機能
するならば、回路は２個のビーズを介して十分に平衡し
た状態にとどまる。これは、２個のビーズが常に同じ温
度条件にさらされる結果であり、あるいは図示したビー
ズ816a及び816byより明らかなように、２個のビーズを
通過する２個の中心導電体が各磁界が重畳するのに十分
なほど近接している結果である。或いはまた、これは、
図示したビーズ816c及び816dの場合のように、単一ビー
ズを並列導電体が通過する結果である。通常の直列構成
及び好適な定電流電源を用いることで、本発明のヒータ
は、本質的に、常時定電流を受けることに基づく可変電
力キャパシテイが自動的に与えられる。このようにし
て、直列ヒータ回路内に存在する任意のフェライト物体
内に発生するパワーは、その温度のみに依存するキュリ
ー温度へ自己制御する。換言すれば、すべてのフェライ
ト性物体は同じ電流を受けるので、それらのパワー発生
はそれらのインピーダンス状態のみに基づく。すなわ
ち、もしそれらがキュリー温度より低い温度であれば、
そのインピーダンスは高く発生するパワーも大きくな
る。理由は、電力は電流の自乗と抵抗との積であるか
ら、この場合の抵抗はインピーダンスに比例するからで
ある。
タを提供するものであり、誘導加熱用の強磁界を生成す
るために多巻コイルを用いる必要性を排除したものであ
る。さらに、本発明装置のヒータ素子は、通常は直列形
態で使用される。もし図24に示すように平行回路形態内
に配置されたならば、並列回路内に存在するフェライト
物体716はそれらが直列回路内にある場合のごとき適切
な電流を固有に受け、これによって並列回路構成が回路
の並列側714a及び714b内で電流が平衡された状態にとど
まることを確保する十分なセーフガードを含まない限
り、並列回路の他の部分に関してそのキュリー温度への
自己制御が自動的に確保される。しかしながら、図25に
示すように、フェライトビーズ対816a、816b、816c及び
816dが電源817に接続された直列回路全体において並列
である場合には、並列構成を使用したほうが便利であ
る。もし、フェライトビーズの各対において２個のビー
ズが物理的に近接していて一つのヒータ素子として機能
するならば、回路は２個のビーズを介して十分に平衡し
た状態にとどまる。これは、２個のビーズが常に同じ温
度条件にさらされる結果であり、あるいは図示したビー
ズ816a及び816byより明らかなように、２個のビーズを
通過する２個の中心導電体が各磁界が重畳するのに十分
なほど近接している結果である。或いはまた、これは、
図示したビーズ816c及び816dの場合のように、単一ビー
ズを並列導電体が通過する結果である。通常の直列構成
及び好適な定電流電源を用いることで、本発明のヒータ
は、本質的に、常時定電流を受けることに基づく可変電
力キャパシテイが自動的に与えられる。このようにし
て、直列ヒータ回路内に存在する任意のフェライト物体
内に発生するパワーは、その温度のみに依存するキュリ
ー温度へ自己制御する。換言すれば、すべてのフェライ
ト性物体は同じ電流を受けるので、それらのパワー発生
はそれらのインピーダンス状態のみに基づく。すなわ
ち、もしそれらがキュリー温度より低い温度であれば、
そのインピーダンスは高く発生するパワーも大きくな
る。理由は、電力は電流の自乗と抵抗との積であるか
ら、この場合の抵抗はインピーダンスに比例するからで
ある。
上述した具体的実施例の一般記載及び記述によって本
発明の全体的特質が完全に開示されており、従って当業
者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、現在
の知識を適用して容易に改良や変更を施して種々の応用
が可能である。従って、そのような変形、応用及び改良
は、開示した各実施例の等価の意味及び範囲内にあると
理解されるものである。この本願において使用した用語
の記述は、例示的な目的のために用いたものであって、
これに制限されるのではない。本発明の範囲は、以下の
請求項に記載の通りである。
発明の全体的特質が完全に開示されており、従って当業
者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、現在
の知識を適用して容易に改良や変更を施して種々の応用
が可能である。従って、そのような変形、応用及び改良
は、開示した各実施例の等価の意味及び範囲内にあると
理解されるものである。この本願において使用した用語
の記述は、例示的な目的のために用いたものであって、
これに制限されるのではない。本発明の範囲は、以下の
請求項に記載の通りである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−48669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−276788（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−18559（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭41−2676（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 3/02 H05B 6/10 H05B 6/14 H05B 6/36
Claims (38)
- 【請求項１】自己制御加熱デバイスであって、 高周波交流電流を搬送し、その周囲に磁界を生成する中
央導電手段と、 前記高周波交流電流を供給するために前記中央導電手段
へ接続される電源と、 キュリー温度Tcを有し、前記中央導電手段の磁界内に配
置され、前記磁界内において、その温度をTcまで上昇さ
せるために、内部損失により充分な発熱を生成すること
が可能な充分な損失性をもつフェライト型物体とを備
え、 前記フェライト型物体は、内部損失によりTcまで発熱さ
せるのに充分な高周波で前記電源から駆動されると、Tc
に自己制御し、 前記中央導電手段は、前記フェライト型物体の内部を貫
通して配置されていることを特徴とする加熱デバイス。 - 【請求項２】前記フェライト型物体は、渦電流皮層効果
損失を含む内部損失により発熱する強磁性体材料を含む
ことを特徴とする請求項１に記載された加熱デバイス。 - 【請求項３】前記フェライト型物体は、ヒステリシス損
失を含む内部損失により発熱する強磁性体材料を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載された加熱デバイス。 - 【請求項４】さらに、前記フェライト型物体との熱結合
に、および、前記フェライト型物体により生成される熱
を加熱すべき対象物または材料へ伝えるために適合され
た熱伝導面手段を有することを特徴とする請求項１に記
載された加熱デバイス。 - 【請求項５】前記熱伝導面手段は、導電性であり、前記
中央導電手段へ接続されることによって、前記電源へ接
続される回路の一部を構成することを特徴とする請求項
４に記載された加熱デバイス。 - 【請求項６】前記中央導電手段は、単一の金属導電体か
ら構成されることを特徴とする請求項１に記載された加
熱デバイス。 - 【請求項７】前記中央導電手段は、前記フェライト型物
体の内部を二度、三度または四度貫通することを特徴と
する請求項１に記載された加熱デバイス。 - 【請求項８】前記電源の周波数は約10MHz以上であるこ
とを特徴とする請求項１に記載された加熱デバイス。 - 【請求項９】前記電源は、前記中央導電手段へ定電流交
流を供給するのに適合されていることを特徴とする請求
項１に記載された加熱デバイス。 - 【請求項１０】前記フェライト型物体はフェライトビー
ドであることを特徴とする請求項１に記載された加熱デ
バイス。 - 【請求項１１】前記フェライト物体はフェライト粒子を
含むことを特徴とする請求項１に記載された加熱デバイ
ス。 - 【請求項１２】前記フェライト粒子は、さらに熱伝導向
上材料、バインダまたはフィラーを含むことを特徴とす
る請求項11に記載された加熱デバイス。 - 【請求項１３】前記フェライト粒子は、損失性フェライ
ト粒子および非損失性フェライト粒子の組み合わせであ
ることを特徴とする請求項11または請求項12に記載され
た加熱デバイス。 - 【請求項１４】前記フェライト型物体は前記中央導電手
段の周囲に配置されることを特徴とする請求項１に記載
された加熱デバイス。 - 【請求項１５】前記フェライト型物体は、複数のフェラ
イトディスク、および、前記フェライトディスクの間に
挟まれる複数の伝熱ディスクから構成され、前記複数の
フェライトディスクで発生された熱を前記加熱デバイス
により加熱されるべき基板または材料へ伝える熱伝導
は、前記複数の伝熱ディスクにより向上されることを特
徴とする請求項１に記載された加熱デバイス。 - 【請求項１６】自己制御ヒータデバイスであって、 高周波交流電流を搬送し、その周囲に磁界を生成する中
央導電手段と、 キュリー温度Tcを有し、前記中央導電手段の磁界内に配
置され、前記磁界内において、その温度をTcまで上昇さ
せるために、内部損失により充分な発熱を生成すること
が可能な充分な損失性をもつフェライト型物体と、 前記フェライト型物体を内部損失によりTcまで発熱させ
ることが可能な高周波交流電流電源へ前記中央導電手段
を接続するのに適合された接続手段とを備え、 前記フェライト型物体は内部損失によりTcまで発熱させ
るのに充分な高周波で前記電源から駆動されると、Tcま
で発熱し、Tcに自己制御し、 前記中央導電手段は、前記フェライト型物体の内部を貫
通して配置されていることを特徴とするヒータデバイ
ス。 - 【請求項１７】さらに、前記フェライト型物体との熱結
合に、および、前記フェライト型物体により生成される
熱を加熱すべき対象物または材料へ伝えるために適合さ
れた熱伝導面手段を有することを特徴とする請求項16に
記載されたヒータデバイス。 - 【請求項１８】基板または材料を加熱する自己制御加熱
方法であって、 その内部を貫通して中央導電手段が配置され、交番磁界
内において、その温度をキュリー温度Tcまで上昇させる
内部損失により熱を生成することが可能なフェライト型
物体を備えるヒータデバイスを、加熱されるべき基板ま
たは材料に熱的に近接させて配置し、 前記中央導電手段の周囲に交番磁界を発生させるため
に、前記中央導電手段の磁界内で前記フェライト型物体
をTcまで発熱させるのに充分高い周波数の高周波交流電
流を前記中央導電手段に供給することを特徴とする加熱
方法。 - 【請求項１９】周波数約10MHz以上の定電流電力として
電流を供給することを特徴とする請求項18に記載された
加熱方法。 - 【請求項２０】はんだを溶融するのに適合されたはんだ
ごてチップであって、 内部損失により発熱させるための充分に高い周波数の磁
界に曝されると充分な損失を発生し、前記はんだの溶融
点より高い所定のキュリー温度を有するフェライト型物
体で形成される少なくとも一つの発熱部材と、 前記フェライト型物体の内部を貫通して配置され、それ
を流れる前記高周波電流を供給する接続されるべき電力
源に適合され、その周囲に前記磁界を生成し、前記フェ
ライト型物体をそのキュリー温度まで発熱させる中央導
電手段とを有することを特徴とするはんだごてチップ。 - 【請求項２１】前記フェライト型物体の外面に前記はん
だと接触する金属部材を備え、前記中央導電手段は前記
金属部材に接続される、さらに、前記中央導電手段およ
び金属部材に接続され、並びに、前記高周波電力源への
接続に適合された接続手段を有することを特徴とする請
求項20に記載されたはんだごてチップ。 - 【請求項２２】前記金属部材は金属コーティングである
ことを特徴とする請求項21に記載されたはんだごてチッ
プ。 - 【請求項２３】前記中央導電手段は、Ｕ字状であり、前
記フェライト型物体を二度貫通することを特徴とする請
求項20に記載されたはんだごてチップ。 - 【請求項２４】前記はんだごてチップは、集積回路チッ
プキャリアのはんだづけ用ツール、および、前記チップ
キャリアの周囲ではんだを溶融するために前記ツールの
周囲に配置されるフェライト型物体を有することを特徴
とする請求項20に記載されたはんだごてチップ。 - 【請求項２５】前記ツールの周囲部分は、溶融はんだを
保持する編み込まれた金属ワイヤを有することを特徴と
する請求項24に記載されたはんだごてチップ。 - 【請求項２６】前記中央導電手段は、溶融はんだの除去
に適合された中空管を有することを特徴とする請求項20
に記載されたはんだごてチップ。 - 【請求項２７】前記フェライト型物体は、複数のフェラ
イトディスク、および、前記フェライトディスクの間に
挟まれる複数の伝熱ディスクから構成され、前記複数の
フェライトディスクで発生された熱を前記はんだごてチ
ップにより溶融されるべきはんだへ伝える熱伝導は、前
記複数の伝熱ディスクにより向上させることを特徴とす
る請求項20に記載されたはんだごてチップ。 - 【請求項２８】細長の自己制御ヒータデバイスであっ
て、 高周波交流電流を搬送し、その周囲に磁界を生成するた
めに、前記ヒータデバイスの長さに及ぶ細長い中央導電
手段と、 キュリー温度Tcを有し、前記中央導電手段の磁界内に配
置され、前記磁界内において、その温度をTcまで上昇さ
せるために、内部損失により充分な発熱を生成ることが
可能な充分な損失性をもつフェライト型物体と、 前記フェライト型物体から加熱されるべき材料または基
板へ熱を伝導するために、前記フェライト型物体の外側
に配置される細長い面手段と、 前記フェライト型物体を内部損失によりTcまで発熱させ
ることが可能な高周波交流電流電源へ前記中央導電手段
へ電気的に接続するのに適合された接続手段とを備え、 前記フェライト型物体は内部損失によりTcまで発熱させ
るのに充分な高周波で前記電源から駆動されると、Tcま
で発熱し、Tcに自己制御し、 前記中央導電手段は、前記フェライト型物体の内部を貫
通して配置されていることを特徴とするヒータデバイ
ス。 - 【請求項２９】前記細長い中央導電手段は、Ｕ字状であ
り、前記フェライト型物体を二度貫通することを特徴と
する請求項28に記載されたヒータデバイス。 - 【請求項３０】前記細長い面手段は金属ブレードを有す
ることを特徴とする請求項28に記載されたヒータデバイ
ス。 - 【請求項３１】前記細長い面手段は金属管を有すること
を特徴とする請求項28に記載されたヒータデバイス。 - 【請求項３２】前記細長い面手段は導電性であり、およ
び、前記細長い中央導電手段はその先端で前記細長い面
手段に接続されることを特徴とする請求項28に記載され
たヒータデバイス。 - 【請求項３３】前記フェライト型物体は、前記細長い中
央導電手段の周囲に配置され、フェライト型材料を含む
細長いポリマ管を備え、前記ポリマ管の表面が前記細長
い面手段を形成することを特徴とする請求項28に記載さ
れたヒータデバイス。 - 【請求項３４】前記細長い中央導電手段は中空管である
ことを特徴とする請求項28に記載されたヒータデバイ
ス。 - 【請求項３５】前記フェライト型物体の一部における発
熱を減少または除去するために、前記フェライト型物体
の少なくとも一部に直流電流バイアス磁界を与える手段
を有することを特徴とする請求項28に記載されたヒータ
デバイス。 - 【請求項３６】前記ヒータデバイスは空気誘電体同軸ケ
ーブルの形態であり、少なくともその一部の空気誘電体
空間がフェライト型材料により充填されていることを特
徴とする請求項28に記載されたヒータデバイス。 - 【請求項３７】自己制御ヒータデバイスであって、 高周波交流電流を搬送し、その周囲に磁界を生成する中
央導電手段と、 キュリー温度Tcを有し、前記中央導電手段の磁界内に配
置され、前記磁界内において、その温度をTcまで上昇さ
せるために、内部損失により充分な発熱を生成すること
が可能な充分な損失性をもつフェライト型物体と、 前記フェライト型物体を内部損失によりTcまで発熱させ
ることが可能な高周波交流電流電源へ前記中央導電手段
を接続するのに適合された接続手段とを備え、 前記フェライト型物体を内部損失によりTcまで発熱させ
るのに充分な高周波で前記電源から駆動されると、Tcま
で発熱し、Tcに自己制御し、 前記中央導電手段は、前記フェライト型物体の内部を貫
通して配置されており、加熱されるべき材料を受け入れ
るのに適合された中空管を有することを特徴とするヒー
タデバイス。 - 【請求項３８】前記フェライト型物体の一部における発
熱を減少または除去するために、前記フェライト型物体
の少なくとも一部に直流電流バイアス磁界を与える手段
を有することを特徴とする請求項20に記載されたはんだ
ごてチップ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US586,865 | 1990-09-20 | ||
| US07/586,865 US5182427A (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Self-regulating heater utilizing ferrite-type body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06500663A JPH06500663A (ja) | 1994-01-20 |
| JP3135568B2 true JP3135568B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=24347411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03515366A Expired - Fee Related JP3135568B2 (ja) | 1990-09-20 | 1991-09-12 | フェライト性物体を用いた自己制御可能ヒータ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5182427A (ja) |
| EP (1) | EP0549654B1 (ja) |
| JP (1) | JP3135568B2 (ja) |
| KR (1) | KR930702871A (ja) |
| CA (1) | CA2051757C (ja) |
| DE (1) | DE69127089T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992005676A1 (ja) |
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