JP4464213B2 - はんだ加熱器具およびその先端チップ - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気はんだこてなど、はんだを加熱する熱を発生させるはんだ加熱器具に関するものである。

図２０は、従来のはんだ加熱器具５０の構成を示す断面図である。電気はんだこてなど、はんだを加熱する熱を発生させる従来のはんだ加熱器具５０としては、図２０に示すように、棒状の加熱ヒータ５２と、加熱ヒータ５２の周囲を覆い、かつこの加熱ヒータに抜き差し自由に挿入するスリーブ５３と、このスリーブ５３に一体となった例えばこて先のような加熱部５４とを備えたものが、一般に知られている。

しかしながら、この従来のはんだ加熱器具５０においては、スリーブ５３を加熱ヒータ５２に取り付ける際、スリーブ５３と加熱ヒータ５２との間にステンレス等のインサートパイプ５１を介して着脱可能に固定するので、スリーブ５３と加熱ヒータ５２との間にエアギャップが存在する結果、加熱ヒータ５２から加熱部５４に至る伝熱性が良くなく、熱効率が悪いという問題点があった。

また、エアギャップと高温雰囲気のために、はんだ加熱器具５０を長期間使用していると、スリーブ５３が酸化によりエロージョンが発生し、加熱ヒータ５２から加熱部５４に至る伝熱性を悪化させるという問題点があった。

さらに、はんだによるエロージョンなどにより、はんだ加熱器具５０の加熱部５４が損耗した場合、加熱部５４とスリーブ５３とが一体となった従来のはんだ加熱器具５０では、加熱部５４だけでなくスリーブ５３も取り替えなければならず、不経済であった。

そこで、これらの問題点を改善すべく、種々のはんだ加熱器具が提案されている。例えば、特許文献１には、加熱部が分割可能となったスリーブに棒状の加熱ヒータが挿入され、この加熱ヒータが無機接着剤でスリーブに接着された電気はんだこての技術が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、棒状の加熱ヒータと、加熱ヒータの周囲を覆い、かつこの加熱ヒータに着脱可能に保持されたスリーブ形状のビットホルダとを備え、温度センサ（温度検知部）を含んだ加熱ヒータの端部分がこのビットホルダ内に配置され、はんだ用ビット（加熱部）が、ビットホルダの自由端部に着脱可能に保持されているはんだ加熱器具の技術が開示されている。
実開平２−５３８７１号公報 特表平１１−５０６０５４号公報

しかしながら、上述の特許文献１、特許文献２に開示されたはんだ加熱器具の技術では、いずれも、加熱部の先端が損耗した場合、安価な加熱部のみを取り替えることができるので、経済的であるが、加熱部が、スリーブの自由端部に当接しているだけであるので、スリーブから加熱部に至る伝熱性がそれほど改善されず、はんだ加熱器具としての熱効率が依然として良くなかった。

また、温度検知部および加熱ヒータと、加熱部との間に距離があるために、加熱部の温度測定と加熱とに時間遅れが生じていた。このため、特許文献１、特許文献２に開示された電気はんだこての技術では、温度制御をするのにＰＩＤ制御装置などの高価な制御装置が必要になるという問題があった。

また、加熱部の温度測定と加熱とに時間遅れが生じるために、加熱ヒータの過度な温度上昇が避けられなかったため、握り部の温度が高くなったり、握り部の長さを長くしなければならないなど、作業性が良くないという不具合があった。

本発明は、上記不具合に鑑みてなされたものであり、安価な加熱部のみを取り替えることができる経済的なはんだ加熱器具であるだけでなく、温度検知部および加熱ヒータと加熱部との伝熱性が良好で、加熱部の温度測定と加熱とに時間遅れが無いはんだ加熱器具を提供することを課題としている。

上記課題を解決するための本発明は、はんだを加熱する熱を発生させる発熱部と温度検知部とを一体に有する棒状のセラミックヒーターと、高熱伝導性材料からなり、上記セラミックヒーターの周囲を覆い、且つ、このセラミックヒーターに密着するスリーブと、上記セラミックヒーターの先端に対して交換可能に嵌合する凹部が設けられるとともにスリーブの環状の先端面に設けられた伝熱面に当接することによりスリーブから熱を授受する加熱部とを備え、上記温度検知部は、上記セラミックヒーターの先端付近に設けられるとともに、その温度検知部の一部が上記スリーブの先端面から突出するように設けられ、上記凹部内には上記スリーブの先端面から突出した上記温度検知部が位置していることを特徴とするはんだ加熱器具である。

本発明によれば、加熱部が、セラミックヒーターの先端に対して交換可能に嵌合するので、はんだ加熱器具の先端が損耗した場合でも、スリーブはそのままの状態で安価な加熱部のみを取り替えればよく、無駄が無く経済的である。

また、スリーブが、セラミックヒーターの周囲を覆うようにセラミックヒーターに密着しているので、セラミックヒーターとスリーブとが、熱的に一体化される。また、加熱部がスリーブの先端面に設けられた伝熱面に当接しているだけでなく、凹部がセラミックヒーターの先端に対して嵌合して伝熱面積が大きくなっているので、加熱部とスリーブとセラミックヒーターとが、熱的に一体化される。その結果、セラミックヒーターから加熱部に至る伝熱性が良好で、はんだ加熱器具としての熱効率が良い。

さらに、セラミックヒーターから加熱部に至る伝熱性が良好なので、加熱部の温度に対してセラミックヒーターの温度を過度に高くする必要がない結果、従来のはんだ加熱器具と比較して握り部の温度を低くすることができる。また同じ理由により、握り部の長さを短くすることができる。そしてこれらのことから、はんだ付けの作業性が大幅に改善される。また、温度検知部の一部がスリーブの先端面から突出するとともに加熱部の凹部内に位置しているため、温度検知部と加熱部とがより接近し、これにより、これらの間の熱伝達性を一層高めることができる。

上記セラミックヒーターは、上記発熱部と上記温度検知部の少なくとも一部とが、上記セラミックヒーターに密着する上記スリーブにより周囲を覆われ、上記温度検知部による温度測定値と、加熱部に対する温度設定値との差に基づいて上記発熱部の通電量を変更する温度制御装置により、加熱部の温度が制御されることが好ましい。

この好ましい態様によれば、セラミックヒーターが、発熱部と、温度検知部とを一体に有しており、これらのうち発熱部と温度検知部の少なくとも一部とが、セラミックヒーターに密着するスリーブにより周囲を覆われているので、温度検知部と発熱部との間の熱伝達が良く、温度測定と加熱とに時間遅れが無い。その結果、発熱部の過度な温度上昇を最小に抑えられるなど、加熱部の温度制御を時間遅れの無い、精度の良いものにすることができる。

そして、発熱部の過度な温度上昇が最小に抑えられるので、さらに握り部の過度な温度上昇を防ぐことができる結果、さらにはんだ付けの作業性が改善され、また、セラミックヒーターのより少ない部材で発熱部の絶縁を実現することができる。

また上記スリーブの上記伝熱面と、この伝熱面に当接する上記加熱部の受熱面とには、その何れか一方に突起が設けられ、他方に該突起に嵌合する突起受け部が設けられていることが好ましい。

この場合、スリーブの伝熱面に突起が設けられたときには加熱部の受熱面に突起受け部が設けられ、加熱部の受熱面に突起が設けられたときにはスリーブの伝熱面に突起受け部が設けられることになる。

この好ましい態様によれば、突起と突起受け部との嵌合によって、スリーブと加熱部との伝熱面積を更に増大させることができ、伝熱性を一層高めることができる。

またこの突起や突起受け部を、加熱部やスリーブの軸心から偏心した位置に設けることによって、加熱部の軸回り方向の位置決めを行うことができる。従って加熱部をスリーブに対して特定の軸回り方向位置に設ける必要がある場合、加熱部の交換に際してその軸回り方向の位置決めを容易に行うことができる。

また上記スリーブには、該スリーブの略軸方向に延びるスリットが少なくとも１本設けられているようにすれば好ましい。そして上記スリットのうち少なくとも１本は、上記スリーブの全長に亘って延び、その両端が開放端となっている両端開放スリットであるようにすれば好ましく、また上記スリットのうち少なくとも１本は、上記セラミックヒーターの基端側が開放端であり、他方の上記加熱部側が閉じた端である片端開放スリットであるようにすれば好ましい。

この好ましい態様によれば、例えばスリーブにセラミックヒーターを圧入することによってこれらを密着させる構造としたとき、その圧入力を低減することができるので、生産性を向上させることができる。また、スリーブにめっき等の表面処理を施した場合には、圧入力を低減することによってその表面処理の損傷を抑制することができる。

スリットは、同じスリット間隔であれば両端開放スリットの方が片端開放スリットよりも圧入力をより低減することができる。

またスリットの数を増やすほど圧入力を低減することができるが、一方ではセラミックヒーターとの接触面積が減少するので、２本程度に留めておくことが望ましい。複数のスリットを設ける場合、両端開放スリットを２本（またはそれ以上）とした場合、組み付け前のスリーブは軸方向に分割された状態となる。従って、その各分割片でセラミックヒーターを挟み込むような組み付け工程をとることができ、圧入によらなくてもセラミックヒーターとスリーブとを密着させることができる。このような製造工程により、表面処理（めっき等）の損傷をより確実に防止することができる。

一方、両端開放スリットを１本以下（例えば両端開放スリットと片端開放スリットとを１本ずつ）とした場合、組み付け前のスリーブは分割されず、一体となっている。従って、上記のように分割されたスリーブでセラミックヒーターを挟み込むような工程よりも簡単な圧入工程で製造できるため、生産性を向上させることができる。

また、上記スリーブの外周面を保持し、該スリーブの材質よりも熱膨張率の小さな材質からなる保持管が設けられていると好ましい。

この好ましい態様によれば、スリーブが熱によって膨脹しても、スリーブよりも熱膨張率の小さい保持管によって径方向の膨脹が抑制される。従って高温状態でもセラミックヒーターとスリーブとの密着状態を適正に保持することができる。なおこのとき、上記スリットが設けられていると、そのスリットがスリーブの熱変形を吸収する逃がし部として作用するので一層効果的である。すなわち、径方向の膨脹が抑制されたスリーブは、上記スリットの間隔を縮小するように周方向に膨脹することができる。従って高温によるスリーブの内部応力の増大が抑制され、破損や変形を効果的に防止することができるのである。

また、上記スリーブの主要な材質は、銀もしくは銅又は銅合金であることが好ましい。

この好ましい態様によれば、スリーブの主要な材質が、銀もしくは銅又は銅合金であるので、スリーブの熱伝導率が高い結果、より効率良く発熱部と、温度検知部と、加熱部とを熱的に一体化することができる。

また、上記温度制御装置は、オンオフ制御により、上記セラミックヒーターの通電量を変更して加熱部の温度を制御するものであることが好ましい。

この好ましい態様によれば、オンオフ制御という簡単な制御により、加熱部の温度を制御するので、温度制御装置が安価なものになり、はんだ加熱器具の原価低減に貢献することができる。また、オンオフ制御の場合は、温度の設定値よりも測定値が下がった場合には、すかさずフル通電となるので、速やかに加熱部の温度回復を行うことができる。

また、上記はんだ加熱器具は、はんだごてを構成する加熱器具であって、上記セラミックヒーターおよびスリーブが設けられているはんだごて本体と、上記加熱部としてのこて先とを備えたものであることが好ましい。

この好ましい態様によれば、はんだ加熱器具が、セラミックヒーターおよびスリーブが設けられているはんだごて本体と、加熱部としてのこて先とを備えたはんだごてを構成するので、安価なこて先のみを取り替えることができる経済的なはんだごてであるだけでなく、温度検知部および加熱ヒータからこて先に至る伝熱性が良好で、こて先の温度測定と加熱とに時間遅れが無い。

また請求項１１に係る発明は、はんだ加熱器具用の先端チップであって、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の加熱部を当該先端チップとなし、上記セラミックヒーター及び上記スリーブとを備えたはんだ加熱器具本体に対し交換可能に構成されていることを特徴とする。

この発明によると、加熱部の先端が使用によって損耗しても、その加熱部を当該先端チップと適宜交換するだけで、先端の損耗状態を解消することができるので、当該はんだ加熱器具の上記作用効果を維持しつつ、ランニングコストを大幅に低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、安価な加熱部のみを取り替えることができる経済的なはんだごてであるだけでなく、温度検知部および加熱ヒータと加熱部との伝熱性が良好で、加熱部の温度測定と加熱とに時間遅れが無いという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は本発明の一実施形態であるはんだごて１０の構成を示す外形図であり、図２は本発明の実施の形態に係るはんだごて１０の構成を示す断面図である。また、図３は本発明の実施の形態に係るはんだごて１０の構成を示す分解断面図であり、図４は本発明の実施の形態に係るはんだごて１０のこて先４の構成を示す外形図である。図４（ａ）は、加熱部としてのこて先４を側面側から見た外形図を、図４（ｂ）は、こて先４を先端側から見た外形図を、図４（ｃ）は、こて先４を基端側から見た外形図をそれぞれ示している。

図１〜図４（主に図２、図３）を参照して、図示の本発明の実施の形態に係るはんだごて１０の本体は、ケーシング１の先端に、はんだを加熱する熱を発生させる棒状のセラミックヒーター２を備え、このセラミックヒーター２の先端には、高熱伝導性材料からなるスリーブ３が、セラミックヒーター２の周囲を覆い、かつこのセラミックヒーター２に密着するように設けられている。

また、この本発明の実施の形態に係るはんだごて１０は、スリーブ３の先端面に設けられた環状の伝熱面３ａに当接することによりスリーブ３から熱を授受するとともにセラミックヒーター２の先端に対して交換可能に嵌合するこて先４と、ケーシング１の内部にこて先４の温度を制御する温度制御装置５とを備えている。

上記ケーシング１は、金属製もしくは、硬質、耐熱性の合成樹脂からなる概ね円管状の部材であり、その周囲には、操作者がはんだごて１０を握って取り扱うことができるようにするために、合成ゴムなど、断熱性と弾力性を有した合成樹脂が握り部１ａとして設けられている。

上記セラミックヒーター２は、はんだを加熱する熱を発生させるために設けられたセラミックからなる棒状の部材であり、発熱部２ａと、温度検知部２ｂとを一体に有している。

ここで、図５は本発明の実施の形態に係るはんだこて１０のセラミックヒーター２の構成を示す概念図であり、（ａ）は、セラミックヒーター２の回路構成を示している。また、（ｂ）は、セラミックグリーンシート２ｄをセラミック棒２ｅに巻きつけてセラミックヒーター２が形成されている状態を示している。

このセラミックヒーター２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、タングステンなどの発熱抵抗体のパターンと、温度検知部２ｂに設けられたタングステンなどの感温抵抗体のパターンとをセラミックグリーンシート２ｄに同時にプリントしたものを、ベースとなるアルミナや窒化珪素などの円柱状のセラミック棒２ｅに巻きつけ、焼結一体化することにより作製される。

上記スリーブ３は、セラミックヒーター２の周囲を覆い、かつこのセラミックヒーター２に密着して、セラミックヒーター２の発熱部２ａで発生した熱をこて先４と温度検知部２ｂとに効率良く、時間遅れなく伝達するためのものであり、主要な材質が、銀もしくは銅又は銅合金の高熱伝導性材料で構成されている。

スリーブ３の材質を銅または銅合金とした場合、銅の酸化を防止するためにスリーブ３の表面に適宜表面処理を行うと良い。例えば下地にＮｉめっきを施し、その上にＣｒめっきを施すと、熱による焼き付きを防止することもでき、好適である。

また、このスリーブ３の外周は、ケーシング１から延設された金属製管状の保持管１ｃに挿入されることにより、スリーブ３とセラミックヒーター２とがケーシング１に取り付けられる構成になっている。

保持管１ｃは、スリーブ３よりも熱膨張率の小さい材質（例えばステンレス等）からなる。

上記こて先４は、セラミックヒーター２とスリーブ３とから伝達された熱を、先端４ａに接触する図略のはんだに伝達してこのはんだを加熱融解するためのものであり、このこて先４は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、基端側中央に凹部４ｂと、この凹部４ｂの周りに受熱面４ｃを備えている。また、凹部４ｂに温度検知部２ｂを収容し、受熱面４ｃをスリーブ３の先端面に設けられた環状の伝熱面３ａに当接することができる形状に形成されている。

そして、このこて先４は、主に銅等の高熱伝導材料で構成されており、こて先４の表面は、はんだによるエロージョンを防止するために鉄メッキが施され、また、はんだあがりを防止するためにクローム等のメッキが施されている。なお鉄メッキに代えて、こて先４の先端を鉄または鉄合金からなるキャップで覆うようにしても良い。

また、このこて先４は、図２、図３に示すように、こて先４の基端側の周縁に設けられた係止部４ｄが、セラミックヒーター２の周囲に配置される金属製管状の係止管６の縮径した端部６ａに係止されることにより、スリーブ３の先端面に設けられた環状の伝熱面３ａに当接させるようになっている。

そして、この係止管６の他端６ｂは、拡管され、金属製の締結リング７の内壁に縮径して設けられた規制部７ａにより規制され、こて先４をスリーブ３の先端面から分離しないように構成されている。

なお、この締結リング７は、規制部７ａよりもケーシング１側の内壁に、ねじ部７ｂが設けられており、このねじ部７ｂをケーシング１の先端側に設けられたねじ部１ｂに螺合させて締結リング７をケーシング１側に変位させて、こて先４をセラミックヒーター２に一体に締結するようになっている。

上記温度制御装置５は、温度検知部２ｂによる温度測定値と、こて先４に対する温度設定値との差に基づいて発熱部２ａの通電量を変更してこて先４の温度を制御するものである。

図５（ａ）に示すように、この温度制御装置５は、ケーシング１の中で、温度検知部２ｂと、発熱部２ａとに接続されている。また、電気コード１ｄ（図１、図２）と図略のコンセントを介して電源８とに接続されている。そして、温度検知部２ｂからこて先４の温度測定値に対応した電位差を入力することにより、こて先４の温度を測定し、この温度測定値と、温度設定値との差に基づいて発熱部２ａの通電量をオンオフ制御により変更して、こて先４の温度が温度設定値に等しくなるように制御するように構成されている。

次にスリーブ３及びこて先４周辺について更に詳細に説明する。図６は、セラミックヒーター２の先端部付近の拡大断面図である。この図に示すように、セラミックヒーター２の発熱部２ａの全部と温度検知部２ｂの大部分とがスリーブ３に覆われているが、温度検知部２ｂの先端部が僅かにスリーブ３の先端から突出し、こて先４の凹部４ｂに入り込んでいる。その入り込み量Ｘは、０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。また凹部４ｂの深さは１．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度が良く、より好ましくは３ｍｍ程度が良い。また凹部４ｂの直径は３．８ｍｍ〜４．４ｍｍ程度となっている。

このようにこて先４と温度検知部２ｂとが近接して設けられているので、これらの間の熱伝達性が高められている。

図７はスリーブ３の詳細を示す図であって、（ａ）はスリーブ３の拡大斜視図であり、（ｂ）はスリーブ３をセラミックヒーター２に組付ける工程を説明する図である。

図７（ａ）に示すように、スリーブ３にはその軸方向全長に亘って延び、両端が開放端となっている両端開放スリット３ｃが１本設けられている。当実施形態では、セラミックヒーター２とスリーブ３とを密着させるために、セラミックヒーター２をスリーブ３に圧入する製造工程をとっているが、このような両端開放スリット３ｃを設けることにより、圧入時に比較的容易にスリーブ３の内径が拡張するので、圧入力を低減することができ、生産性を向上させることができる。

またスリーブ３にめっき等の表面処理を施した場合は、圧入力を低減することにより、圧入時の表面処理の損傷を効果的に抑制することができる。

そしてセラミックヒーター２をスリーブ３に圧入した後は、スリーブ３の復元力によりセラミックヒーター２とスリーブ３との良好な密着状態を保つことができる。

図７（ｂ）に示すように、セラミックヒーター２をスリーブ３に圧入する際、スリーブ３は、先端側を下向きにして治具１４の上に設置される。治具１４には、セラミックヒーター２と略同径で、所定深さ（先端２ｃの凹部４ｂへの入り込み量に相当する深さ）の治具凹部１４ａが形成されている。図示の状態から、セラミックヒーター２を、先端２ｃが治具凹部１４ａの底に当たるまで圧入することにより、安定した圧入量で生産することができる。

図８は、スリーブ３とこて先４との接続状態を示す図であり、（ａ）はスリーブ３の先端付近とこて先４との分解正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視II図であり、（ｃ）は（ａ）の矢視III図である。これらの図に示すように、伝熱面３ａには突起３ｂが設けられ、受熱面４ｃにはこの突起３ｂに嵌合する突起受け部４ｅが設けられている。このようにすることにより、スリーブ３とこて先４との伝熱面積を更に増大させることができ、伝熱性を一層高めることができる。

またこの突起３ｂや突起受け部４ｅを、スリーブ３やこて先４の軸心から偏心した位置に設けることによって、こて先４の軸回り方向の位置決めを容易に行うことができる。例えば、セラミックヒーター２と、その周囲の構造（スリーブ３やこて先４を含む）を２本備え、これらをピンセットのようにして電子部品を挟持するタイプのはんだ加熱器具（いわゆるツィザータイプの部品着脱装置など）では、本体に対するこて先４の軸回り位置を所定の位置に固定しておく必要がある。そのような場合、突起３ｂと突起受け部４ｅとで位置決めができるので、こて先４を交換する際、新しいこて先４を、容易に所定の位置に組付けることができる。

次に、更に図９を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０の作用について説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０においてこて先４の先端４ａが損耗した場合、新しいものに交換する要領は以下の通りである。すなわち、図３を参照して、締結リング７をはんだごて１０の中心軸の周りに回転させることにより、締結リング７のねじ部７ｂとケーシング１の先端側に設けられたねじ部１ｂとを緩めて、締結リング７をケーシング１側と反対の方向に変位させ、はんだごて１０本体から取り外す。

また、係止管６をケーシング１と反対の方向に変位させ、係止管６の基端側から抜き取るようにして、こて先４とスリーブ３とを露出させる。そして、損耗したこて先４をセラミックヒーター２の先端２ｃから取り外すとともに、新しいもの（はんだ加熱器具用の先端チップ）をセラミックヒーター２の先端２ｃに嵌合してこて先４を交換する。

次に、図９は、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０の温度制御特性を従来のはんだごての温度制御特性と比較する説明図であり、（ａ）は、従来のはんだごての温度制御曲線を、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０の温度制御曲線をそれぞれ示している。なお、両方のはんだごてにおいて、それぞれの温度制御装置は、オンオフ制御によりセラミックヒーター２の発熱部２ａの通電量を変更するものであり、こて先４の温度は３５０℃に設定されている。

図９（ａ）を参照して、この従来のはんだごてでは、前述の特許文献２に開示されたはんだごてと同型式のはんだごてが用いられている。この従来のはんだごては、こて先４のセラミックヒーター２の先端に対する嵌合が無く、スリーブ３の自由端部に当接しているだけであるので、スリーブ３からこて先４に至る伝熱性が改善されず、はんだごてとしての熱効率が良くなく、通電開始から設定温度で安定するまで約３０秒を要している。

また、温度検知部２ｂおよび発熱部２ａと、こて先４との間に距離があるために、こて先４の温度測定と加熱とに時間遅れが生じ、発熱部２ａとこて先４との過度な温度上昇が避けられず、こて先４において約１０℃のオーバーシュートが発生している。

次に、図９（ｂ）を参照して、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０においては、スリーブ３の先端面に設けられた環状の伝熱面３ａに当接しているだけでなく、セラミックヒーター２の先端２ｃに対して嵌合しているので、温度検知部２ｂとこて先４との伝熱性が良く、熱効率が良い。また、温度検知部２ｂおよび発熱部２ａと、こて先４との間の距離が小さいために、こて先４の温度測定と加熱とに時間遅れが無い。この結果、通電開始から設定温度で安定するまでに、約１５秒しかかかっていない。また、発熱部２ａとこて先４との過度な温度上昇はほとんどなく、こて先４において約１℃のオーバーシュートが発生しただけであった。

ところで、セラミックヒーター２によってスリーブ３が加熱されると、スリーブ３が熱膨張する。しかしスリーブ３の外径側は保持管１ｃによって規制されており、保持管１ｃの熱膨張がスリーブ３の熱膨張よりも小さいので、スリーブ３の径方向の膨張が抑制される。従って高温状態でもセラミックヒーター２とスリーブ３との密着状態を適正に保持することができる。更に、両端開放スリット３ｃがスリーブ３の熱変形を吸収する逃がし部として作用するので一層効果的である。すなわち、径方向の膨脹が抑制されたスリーブ３は、両端開放スリット３ｃのスリット間隔を縮小するように周方向に膨脹することができる。従って高温によるスリーブ３の内部応力の増大が抑制され、破損や変形を効果的に防止することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０によれば、こて先４が、セラミックヒーター２の先端に対して交換可能に嵌合するので、はんだごて１０の先端が損耗した場合でも、スリーブ３はそのままの状態で安価なこて先４のみを取り替えればよく、無駄が無く経済的である。

また、スリーブ３が、セラミックヒーター２の周囲を覆うようにセラミックヒーター２に密着しているので、セラミックヒーター２とスリーブ３とが、熱的に一体化される。また、こて先４がスリーブ３の先端面に設けられた環状の伝熱面３ａに当接しているだけでなく、セラミックヒーター２の先端に対して嵌合して伝熱面積が大きくなっているので、こて先４とスリーブ３とセラミックヒーター２とが、熱的に一体化される。その結果、セラミックヒーター２からこて先４に至る伝熱性が良好で、はんだごてとしての熱効率が良い。

さらに、セラミックヒーター２からこて先４に至る伝熱性が良好なので、こて先４の温度に対してセラミックヒーター２の温度を過度に高くする必要がない結果、従来のはんだごて１０と比較して握り部１ａの温度を低くすることができる。また同じ理由により、握り部１ａの長さを短くすることができる。そしてこれらのことから、はんだ付けの作業性が大幅に改善される。

また、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０によれば、セラミックヒーター２が、発熱部２ａと、温度検知部２ｂとを一体に有しており、これら発熱部２ａと温度検知部２ｂとが、セラミックヒーター２に密着するスリーブ３により周囲を覆われているので、温度検知部２ｂと発熱部２ａとの間の熱伝達が良く、温度測定と加熱とに時間遅れが無い。その結果、発熱部２ａの過度な温度上昇を最小に抑えられるなど、こて先４の温度制御を時間遅れの無い、精度の良いものにすることができる。

そして、発熱部２ａの過度な温度上昇が最小に抑えられるので、さらに握り部１ａの過度な温度上昇を防ぐことができる結果、さらにはんだ付けの作業性が改善され、また、セラミックヒーター２のより少ない部材で発熱部２ａの絶縁を実現することができる。

また、スリーブ３の主要な材質が、銀もしくは銅又は銅合金であるので、スリーブ３の熱伝導率が高い結果、より効率良く発熱部２ａと、温度検知部２ｂと、こて先４とを熱的に一体化することができる。

また、両端開放スリット３ｃによってスリーブ３にセラミックヒーター２を圧入する際の圧入力が低減され、表面処理の損傷が抑制される。また熱膨張してもセラミックヒーター２とスリーブ３との密着状態を維持しつつ、スリーブ３の内部応力の増大を防止することができる。

また、オンオフ制御という簡単な制御により、こて先４の温度を制御するので、温度制御装置５が安価なものになり、はんだごて１０の原価低減に貢献することができる。そして、オンオフ制御の場合は、温度の設定値よりも測定値が下がった場合には、すかさずフル通電となるので、速やかにこて先４の温度回復を行うことができる。

このように、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０によれば、セラミックヒーターおよびスリーブが設けられているはんだごて本体と、加熱部としてのこて先とを備えたものであるので、安価なこて先のみを取り替えることができる経済的なはんだごてであるだけでなく、温度検知部および加熱ヒータからこて先に至る伝熱性が良好で、こて先の温度測定と加熱とに時間遅れが無い。

上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。

例えば、本発明の実施の形態に係るスリーブ３は、図７（ａ）に示すような１本の両端開放スリット３ｃを備えるものに限定されない。例えば図１０（ａ）に示すような、２本の両端開放スリット３ｃを備える構造のスリーブ３’としても良い。スリーブ３’は、略半円環状断面を有する同形のスリーブ分割片３ｅ，３ｆからなる。そしてセラミックヒーター２の外径と略一致する各内側円弧部３ｇでセラミックヒーター２を挟み込むようにして密着させられる。スリーブ分割片３ｅ，３ｆの、伝熱面３ａ’と反対側には面取り部３ｈが形成されている。

図１０（ｂ）、（ｃ）は、図１０（ａ）に示すスリーブ３’をセラミックヒーター２に組付ける製造工程を示す図である。先ず図１０（ｂ）に示すように、セラミックヒーター２が、先端２ｃ側を下向きにして治具１４の上に設置される。治具１４には、セラミックヒーター２と略同径で、所定深さ（先端２ｃの凹部４ｂへの入り込み量に相当する深さ）の治具凹部１４ａが形成されている。そして治具１４の上面にスリーブ３’の伝熱面３ａ’を沿わせるようにして、スリーブ分割片３ｅとスリーブ分割片３ｆとでセラミックヒーター２を挟み込む。その後、図１０（ｃ）に示すように、上方から保持管１ｃを圧入する。面取り部３ｈは、保持管１ｃを円滑に圧入するためのガイドとなる。こうして、セラミックヒーター２がスリーブ３の先端から適正量突出した状態で、かつ２本の両端開放スリット３ｃが形成された状態で組付けられる。

このような組み付け工程を行うと、セラミックヒーター２の表面と３’の内径部とが全く擦れ合うことなく組みつけられる。従って、スリーブ３’の表面処理の損傷を確実に防止することができる。

また図１１に示すように、１本の両端開放スリット３ｃと、１本の片端開放スリット３ｄとを備えたスリーブ３’’としても良い。図１１（ａ）はスリーブ３’’の正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図である。図に示すように、スリーブ３’’の正面側には軸方向に延び、セラミックヒーター２の基端側（図（ａ）の左側）が開放端であり、伝熱面３ａ’’側が閉じた端である片端開放スリット３ｄが設けられている。そしてスリーブ３’’の背面側には１本の両端開放スリット３ｃが設けられている。

このような２本のスリット３ｃ，３ｄを備えたスリーブ３’’によれば、両端開放スリット３ｃを１本のみ備える上記実施形態のスリーブ３に比べ、圧入力をより低減し、表面処理の損傷をより抑制することができる。また、スリーブ３’’が分割されていないので、一体品としたまま、簡単な圧入工程でセラミックヒーター２と一体化させることができる。

図１２〜図１６は、伝熱面３ａの突起３ｂ及び受熱面４ｃの突起受け部４ｅの変形例を示す。図１２（ａ）は、その第１変形例を示す分解正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視IV図であり、（ｃ）は（ａ）の矢視V図である。これらの図に示すように、伝熱面３ａにはＴ字型に配された３個の突起３ｂ’が設けられ、受熱面４ｃにはこの突起３ｂ’に嵌合する３個の突起受け部４ｅ’が設けられている。

図１３（ａ）は、伝熱面３ａの突起３ｂ及び受熱面４ｃの突起受け部４ｅの第２変形例を示す分解正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視VI図であり、（ｃ）は（ａ）の矢視VII図である。これらの図に示すように、伝熱面３ａには伝熱面３ａの外周の一部に沿ったＤ字状の突起３ｂ’’が設けられ、受熱面４ｃにはこの突起３ｂ’’に嵌合する突起受け部４ｅ’’が設けられている。

図１４は、伝熱面３ａの突起３ｂ及び受熱面４ｃの突起受け部４ｅの第３変形例を示す図であり、（ａ）は先端４ａ面を示す図であり、（ｂ）スリーブ３の先端付近を示す正面図である。これらの図に示すように、伝熱面３ａには１個の突起３ｂ’’’が設けられ、設けられ、受熱面４ｃにはこの突起３ｂ’’’に嵌合する突起受け部４ｅ’’’が設けられている。突起３ｂ’’’の一部はセラミックヒーター２に当接しているので、セラミックヒーター２からこて先４への熱伝達性が一層向上されている。

突起３ｂ’’’及び突起受け部４ｅ’’’は、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように２個設けても良く、また図１６（ａ）、（ｂ）に示すように３個設けても良い。

なお、上記変形例では、いずれも伝熱面３ａ側に突起３ｂ’等を設け、受熱面４ｃ側に突起受け部４ｅ’等を設けたものを示したが、逆に伝熱面３ａ側に突起受け部４ｅ’等を設け、受熱面４ｃ側に突起３ｂ’等を設けるようにしても良い。

上記何れの変形例も、上記実施形態の突起３ｂ及び突起受け部４ｅと同様、伝熱面積を増大させて伝熱性を高める効果と、こて先４の位置決めを容易にする効果を得ることができる。

また、セラミックヒーター２を、スリーブ３の先端から突出させないように構成しても良い。図１７は、スリーブ３の先端とセラミックヒーター２の先端とを同一面とし、これらがこて先４’の平坦な受熱面４ｃ’に当接するように構成したものを示す。このようにすると、こて先４’において凹部４ｂの加工省略することができ、生産性を向上させること画できる。またスリーブ３やセラミックヒーター２から受熱面４ｃ’への良好な熱伝達を確保することができる。

更に、本発明の実施の形態に係るはんだごて１０は、必ずしも図示のようなはんだこての形状に限定されない。

図１８は、本発明の実施の形態に係るはんだごての第２実施形態を示す断面図である。同図に示すように、この第２実施形態に係るはんだごて２０においては、こて先２４は、一端を図略の真空吸引装置に接続される吸引パイプ２４ａと、この吸引パイプ２４ａの他端に設けられるノズル２４ｂとを先端に備えている。そして、この第２実施形態に係るはんだごて２０によれば、こて先２４のノズル２４ｂ先端において加熱溶融されたはんだをノズル２４ｂと吸引パイプ２４ａとを介して、真空吸引装置に空気輸送することができるようになる。またセラミックヒーター２からの熱は、スリーブ２３に伝達され、さらに伝熱面２３ａから受熱面２４ｃを経由してこて先２４に伝達される。

また、図１９は本発明の実施の形態に係るはんだごての第３実施形態を示す断面図である。同図に示すように、この第３実施形態に係るはんだごて３０は、吸引パイプ３４ａが、一端を図略の真空吸引装置に接続され、こて先３４のノズル３４ｂ先端において加熱溶融されたはんだをノズル３４ｂと吸引パイプ３４ａとを介して、真空吸引装置に空気輸送することができるように構成されている点は、第２実施形態と同様であるが、この第３実施形態においては、吸引パイプ３４ａは、管状のセラミックヒーター２に挿入された状態で、こて先３４に設けられたノズル３４ｂから加熱溶融されたはんだを受け入れるように構成されている。

このように、本発明の実施の形態に係るはんだごてとしては、はんだを加熱する熱を発生させる棒状のセラミックヒーター２と、高熱伝導性材料からなり、セラミックヒーター２の周囲を覆い、且つ、このセラミックヒーター２に密着するスリーブ３と、セラミックヒーター２の先端に対して交換可能に嵌合するとともにスリーブ３の先端面に設けられた伝熱面３ａに当接することによりスリーブ３から熱を授受するこて先４とを備えたはんだごてであれば、種々の設計変更が可能である。

また、セラミックヒーター２の発熱部２ａは、タングステンなどに限らない。熱を発生させるように構成されるものであれば、その他の材料が採用可能であるなど、種々の設計変更が可能である。

スリーブ３も、必ずしも主要な材質が、銀もしくは銅又は銅合金で構成されている必要はない。セラミックヒーター２の周囲を覆い、且つ、このセラミックヒーター２に密着して、セラミックヒーター２の発熱部２ａで発生した熱をこて先４と温度検知部２ｂとに効率良く、時間遅れなく伝達するものであれば、その他の高熱伝導性材料が採用可能である。

その他、ケーシング１、握り部１ａ、係止管６、締結リング７、電気コード１ｄなどは、本発明を限定するものではなく、必須ではない。あるいは種々の設計変更が可能である。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施の形態に係るはんだごての構成を示す外形図である。 本発明の実施の形態に係るはんだごての構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るはんだごての構成を示す分解断面図である。 本発明の実施の形態に係るはんだごてのこて先の構成を示す外形図であり、（ａ）は、こて先を側面側から見た外形図を、（ｂ）は、こて先を先端側から見た外形図を、（ｃ）は、こて先を基端側から見た外形図を、それぞれ示している。 本発明の実施の形態に係るはんだこてのセラミックヒーターの構成を示す概念図であり、（ａ）は、セラミックヒーターの回路構成を示している。また、（ｂ）は、セラミックグリーンシートをセラミック棒に巻きつけてセラミックヒーターが形成されている状態を示している。 セラミックヒーターの先端部付近の拡大断面図である。 スリーブの詳細を示す図であって、（ａ）はスリーブの拡大斜視図であり、（ｂ）はスリーブをセラミックヒーターに組付ける工程を説明する図である。 スリーブとこて先との接続状態を示す図であり、（ａ）はスリーブの先端付近とこて先との分解正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視II図であり、（ｃ）は（ａ）の矢視III図である。 本発明の実施の形態に係るはんだごての温度制御特性を従来のはんだごての温度制御特性と比較する説明図であり、（ａ）は、従来のはんだごての温度制御曲線を、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るはんだごての温度制御曲線をそれぞれ示している。 ２本の両端開放スリットを備える構造のスリーブを示す図であり、（ａ）はそのスリーブの斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）は、（ａ）に示すスリーブをセラミックヒーターに組付ける製造工程を示す図である。 １本の両端開放スリットと１本の片端開放スリットとを備える構造のスリーブを示す図であり、（ａ）はこのスリーブの正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図である。 （ａ）は、伝熱面の突起及び受熱面の突起受け部の第１変形例を示す分解正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視IV図であり、（ｃ）は（ａ）の矢視V図である。 （ａ）は、伝熱面の突起及び受熱面の突起受け部の第２変形例を示す分解正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視VI図であり、（ｃ）は（ａ）の矢視VII図である。 伝熱面の突起及び受熱面の突起受け部の第３変形例において突起を１個設けたものを示す図であり、（ａ）は先端面を示す図であり、（ｂ）スリーブの先端付近を示す正面図である。 伝熱面の突起及び受熱面の突起受け部の第３変形例において突起を２個設けたものを示す図であり、（ａ）は先端面を示す図であり、（ｂ）スリーブの先端付近を示す正面図である。 伝熱面の突起及び受熱面の突起受け部の第３変形例において突起を３個設けたものを示す図であり、（ａ）は先端面を示す図であり、（ｂ）スリーブの先端付近を示す正面図である。 スリーブの先端とセラミックヒーターの先端とを同一面とし、これらがこて先の平坦な受熱面に当接するように構成した変形例を示す。 本発明の第２実施形態に係るはんだごてを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るはんだごてを示す断面図である。 従来のはんだごての構成を示す断面図である。

符号の説明

１ ケーシング（はんだごて本体、はんだ加熱器具本体）
１ｃ 保持管
２ セラミックヒーター
２ａ 発熱部
２ｂ 温度検知部
３，３’，３’’ スリーブ
３ａ，３ａ’，３ａ’’ 伝熱面
３ｂ，３ｂ’，３ｂ’’，３ｂ’’’ 突起
３ｃ 両端開放スリット
３ｄ 片端開放スリット
４，４’ こて先（加熱部、はんだ加熱器具用先端チップ）
４ｂ 凹部
４ｃ，４ｃ’ 受熱面
４ｅ，４ｅ’４ｅ’’，４ｅ’’’ 突起受け部
５ 温度制御装置
１０ はんだごて（はんだ加熱器具）
２０ はんだ吸取り器（はんだ加熱器具）
２３ スリーブ
２３ａ 伝熱面
２４ こて先（加熱部、はんだ加熱器具用先端チップ）
３０ はんだ吸取り器（はんだ加熱器具）
３４ こて先（加熱部、はんだ加熱器具用先端チップ）

Claims (11)

1. はんだを加熱する熱を発生させる発熱部と温度検知部とを一体に有する棒状のセラミックヒーターと、
   高熱伝導性材料からなり、上記セラミックヒーターの周囲を覆い、且つ、このセラミックヒーターに密着するスリーブと、
   上記セラミックヒーターの先端に対して交換可能に嵌合する凹部が設けられるとともにスリーブの環状の先端面に設けられた伝熱面に当接することによりスリーブから熱を授受する加熱部と
   を備え、
   上記温度検知部は、上記セラミックヒーターの先端付近に設けられるとともに、その温度検知部の一部が上記スリーブの先端面から突出するように設けられ、
   上記凹部内には上記スリーブの先端面から突出した上記温度検知部が位置していることを特徴とするはんだ加熱器具。
2. 上記発熱部と上記温度検知部の少なくとも一部とが、上記セラミックヒーターに密着する上記スリーブにより周囲を覆われ、
   上記温度検知部による温度測定値と、加熱部に対する温度設定値との差に基づいて上記発熱部の通電量を変更する温度制御装置により、加熱部の温度が制御されることを特徴とする請求項１記載のはんだ加熱器具。
3. 上記スリーブの上記伝熱面と、この伝熱面に当接する上記加熱部の受熱面とには、その何れか一方に突起が設けられ、他方に該突起に嵌合する突起受け部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のはんだ加熱器具。
4. 上記スリーブには、該スリーブの略軸方向に延びるスリットが少なくとも１本設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のはんだ加熱器具。
5. 上記スリットのうち少なくとも１本は、上記スリーブの全長に亘って延び、その両端が開放端となっている両端開放スリットであることを特徴とする請求項４記載のはんだ加熱器具。
6. 上記スリットのうち少なくとも１本は、上記セラミックヒーターの基端側が開放端であり、他方の上記加熱部側が閉じた端である片端開放スリットであることを特徴とする請求項４または５記載のはんだ加熱器具。
7. 上記スリーブの外周面を保持し、該スリーブの材質よりも熱膨張率の小さな材質からなる保持管が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のはんだ加熱器具。
8. 上記スリーブの主要な材質は、銀もしくは銅又は銅合金であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のはんだ加熱器具。
9. 上記温度制御装置は、オンオフ制御により、上記セラミックヒーターの通電量を変更して加熱部の温度を制御するものであることを特徴とする請求項２に記載のはんだ加熱器具。
10. はんだごてを構成する加熱器具であって、上記セラミックヒーターおよびスリーブが設けられているはんだごて本体と、上記加熱部としてのこて先とを備えたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のはんだ加熱器具。
11. はんだ加熱器具用の先端チップであって、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の加熱部を当該先端チップとなし、上記セラミックヒーター及び上記スリーブとを備えたはんだ加熱器具本体に対し交換可能に構成されていることを特徴とするはんだ加熱器具用先端チップ。
    

Images