JPS63168994A - 温度調節器および負荷の温度を調節する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はとくに温度調節器に関するものである。

本発明の１つの用途は比較的一定の温度で動作するはん
だごてを得ることである。

（従来の技術およびその問題点） 適切な周波数および適切な大きさの無線周波電流が、高
透磁率を持つ強磁性体片に流されると、その強磁性体片
をその強磁性体の実効キューリ一温度近くの比較的一定
の温度に維持できることが良く知られている。しかし、
そのような装置は、負荷から取出された熱量（ワット）
の非常に限られた範囲内でのみ温度を一定に保つだけで
ある。

一般に、典型的なそのような装置は、負荷により取出さ
れた熱が非常に少い時に実効キューリ一温度（この明細
書で定義する）で動作し、ワット単位で表した熱が負荷
から取出される非常に限られた範囲にわたって実効キュ
ーリ一温度またはそれの近くで動作し、負荷により取出
されるワット単位で表された熱が前記非常に限られた範
囲をこえて増加するとその装置の温度は急激に降下する
。

前記非常に限られた範囲は、米国特許第４．２５６．９
４５号明細書に開示されているように、銅導体を被覆し
ている強磁性体の複合素子を用いることにより拡げるこ
とができる。

後で行われた２つの米国特許出願においては、そのよう
な複合素子には前記米国特許明細書に記載されているよ
うな種類の複合ヒーター中に生ずる電圧定在波比（ＶＳ
ＷＲ）が存在することを本願発明者は観察した。そのよ
うな２つの米国特許出願というのは、本願出願人が１９
８４年３月６日付で出願した米国特許出願番号５８８，
７１５号と、１９８４年１０月３０日付の米国特許出願
番号６６８，３４６号である。それら２つの米国特許出
願の発明の名称はいずれも「ハイ・エフィシェンシー・
オートレギュレーティング・ヒーター（Ｈｌｇｈ　Ｅｆ
ｆ’１ｃｉｅｎｅｙ　Ｈｅａｔｅｒ）　Ｊである。

「コンスタントＱカレント・アールシェフ争ゼネレータ
（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　ＲＰ　Ｇｅｎｅ
ｒａｔｏｒ　）　Ｊという名称の、１９８４年１２月２
１日付の米国特許出願番号８８４．７３０号明細書には
、負荷インピーダンスの変化による■ＳνＲの変化によ
ってひき起される電源の破壊作用について記載されてい
る。

「フェロマグネチック・エレメント・ウィズ・テンベラ
チャー・レギュレーション（Ｆｅｒｒｏｎ＋ａｇｎｅｔ
ｉｃ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅＲｅｇｕｒａｔｉｏｎ）　Ｊという名称の１９８５
年６月２８日付の米国特許出願番号７４９．８８７号明
細書添附図面の第６図には、（１）無線周波負荷電流を
一定に保つ手段と、（２）強磁性体加熱素子の温度調節
器がそれのキューリ一温度またはその近くになった時に
、無線周波電力遮断する手段とが示されている。その電
流維持と電力より遮断は、負荷を流れる電流に比例する
出力電圧を発生する電流センサにより行われる。電流は
、その物質の実効キューリ一温度まで負荷温度を上昇さ
せるために必要な大きさよりも大きい。負荷インピーダ
ンスの低下により負荷温度が実効キューリ一温度の附近
まで上昇するにつれて、負荷の端子間電圧が降下する。

負荷電圧と基準電圧の差に比例する信号が発生される。

その差電圧はパルス発生器を作動させ、作動したパルス
発生器は駆動回路の動作を一定時間ｔ。

たけ停止させて加熱器が冷却できるようにする。

その時間ｔ　が経過すると駆動回路は動作を再開して脈
動する無線周波電流を負荷へ再び流す。

ある米国特許出願においては、前記米国特許出願番号７
４９，８３７号明細書に記載されている脈動無線周波発
生器を用いる技術では、前記米国特許第４．２５８，８
４５号明細書に記載されている強磁性体抵抗加熱器の非
スイッチング定電流モードの場合より電気的効率が非常
に高い。定電流モードにおいては、前記米国特許第４，
２５６，８４５号明細書に記載されている加熱器は、キ
ューリ一温度に近い小さい熱負荷で「アイドリングして
いる」時は、比較的低いインピーダンスを有するから無
線周波発生器に対して大きなインピーダンス不整合を呈
する。

そのために無線周波発生器は比較的低い効率で動作させ
られることになる。手持ちはんだごてのような用途にお
いては、回路は比較的長時間にわたってその比較的低い
効率のモードで動作する。前記米国特許出願番号７４９
，８３７号明細書に記載されている技術は、適切に実施
された時は、負荷に対してインピーダンス不整合が甚し
い状態で動作することが避けられるから、動作効率が高
くなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記米国特許出願番号７４９．Ｈ７号明細書に
記載されている技術の改良を含むものである。

負荷の温度とともに負荷インピーダンスが変化するよう
な加熱器がある。前記米国特許第４．２５６，９４５号
および前記米国特許出願の各明細書に記載されているの
はそのような加熱器である。

別のそのような従来の加熱器は、温度が上昇すると抵抗
値が与えられた温度範囲内で急激に高くなるようなドー
プされたチタン酸バリウムの加熱器である。

本発明によれば、インピーダンスがほぼ温度とともに高
くなるような加熱器の負荷へ無線周波加熱電流が供給さ
れる。負荷インピーダンスが変化すると電力伝送装置と
負荷の間のインピーダンス不整合度が変化して、負荷に
より電力伝送装置へ反射される電圧が変化することにな
る。その反射電圧は検出され、その反射電圧の大きさが
基準電源の電圧と比較される。反射電圧が基準電圧より
大きいと、基準電圧と反射電圧の差を用いて負荷への供
給電力を遮断する。そうすると負荷温度が降下し、選択
された所定の時間が経過した後で負荷へ電力が再び供給
される。負荷への供給電力はその周期的断続を繰返えし
て、負荷温度を比較的一定に維持する脈動電流を生ずる
。

反射電圧を分離するために方向性結合器を使用できる。

分離された反射電圧は基準電圧と比較されて差信号を生
ずる。その差信号の大きさに応じて電力供給が断続され
それにより、前記したように負荷温度を一定に維持する
脈動電流を生ずる。

反射電圧は電源から分離される。

本発明の別の実施例は希望の動作温度において優れたイ
ンピーダンス整合性を有する。調節回路が反射電圧を最
低値に保つことによって温度を一定に保つ。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において、従来の電源は発振器およびバッファ１
０と、ドライバ１１と、Ｃ級増幅器１２とを有する。Ｃ
級増幅器の出力（この出力は１３〜１４ＭＨｚの範囲の
周波数を持つことが好ましい）が方向性結合器１３とイ
ンピーダンス整合回路１４を介して負荷１５へ供給され
る。その負荷１５は高透磁率強磁性体で構成されて、イ
ンダクタンスがＬｈ−抵抗値がＲｈである加熱器を含む
。後で明らかとなるように、Ｃ級増幅器１２から負荷１
５へ供給される電流は脈動状に断続される。電流が「流
される」時はその電流の大きさは電流検出コイル１６と
［検出器、差動増幅器および調節器」１７の組合わせに
より一定に保たれる。負荷に供給される電流が希望の一
定の大きさをこえると、検出コイル中に誘起された電圧
が調節器１７に、電源の終段、すなわち、Ｃ級増幅器１
２のコレクタに印加される電圧を降下させる。この機能
を行わせるために、検出器、差動増幅器および調節器１
７は、検出コイル１６の端子間電圧と比較す名可変基準
電圧を有する。検出コイル１６の端子間電圧が基準電圧
をこえると、両方の電圧が等しくなるまで、検出器、差
動増幅器および調節器１７はＣ級増幅器１２のコレクタ
電圧を降下させる。同様に、検出コイル１６の端子間電
圧が基準電圧より低いと、両方の電圧が等しくなるまで
、検出器、差動増幅器および調節器１７はＣ級増幅器］
２のコレクタ電圧を上昇させる。Ｃ級増幅器が真空管増
幅器の場合には、検出器、差動増幅器および調節器１７
はその真空管増幅器の陽極電圧を制御する。

インピーダンス整合回路の入力端子における反射を検出
するために方向性結合器１３が用いられる。

加熱器の温度が実効キューリ一温度より十分に低い時は
、反射電圧Ｖ　は非常に小さい。この条件、すなわち、
小さい反射電圧Ｖ　がインピーダンス整合回路Ｉ４によ
り得られるという条件については後で詳しく説明する。

強磁性体加熱器１５の実効キューリ一温度に温度が近づ
くにつれてその加熱器１５の抵抗値Ｒとインダクタンス
Ｌｈが小さくなってインピーダンス整合回路１４の入力
端子に反射電圧Ｖ　を生じ、方向性結合器１３の反射型
圧出「 力端子１８に電圧ＫＶ　　を生ずる。ここに、Ｋは方向
性結合器１３の電圧係合係数である。方向性結合器１３
の電圧結合係数である。方向性結合器の反射電圧ＫＶ　
　は検出器１９と、直流増幅器２０と、しきい値検出器
およびパルス発生器２１とを動作させて持続時間がｔ　
で、ドライバー１の動作を停止させるために適当な極性
の長方形状の電圧を発生する。

しきい値検出器２１は選択可能なしきい値電圧２２を有
する。ＫＶ　　の増幅値であるＡＶ　　がしきいｒ 値電圧２２をこえると、パルス発生器は単一パルス■　
を発生する。そのパルスはドライバー１の動作を選択可
能な一定時間ｔ　だけ停止させる。しきい値電圧２２を
選択することにより、パルスがトリガされる温度を制御
でき、したがって別の有用な目的、すなわち、公称一定
制御温度を実効キューリ一温度の附近の範囲にわたって
変化できる。時間ｔ　を適切に選択することにより、公
称一定温度の変化を制御できる。

インピーダンス整合回路の入力端子における反射電圧Ｖ
　は次式により与えられる。

Ｖ−Ｉ負荷（Ｚ負荷−Ｚ。）／２　　　　（１）ここに
、 Ｚ負荷−インピーダンス整合回路の入力端子におけるイ
ンピーダンス、 Ｚ　　一方向性結合器の特性インピーダンス（通常５０
オーム）、 ■負荷−加熱器電流、　　　　　である。

特定の例、たとえば、第２図と第５図に示されているは
んだごての等価回路について考えると有益である。この
例においては加熱器１５は磁性材料製の単純な円筒形で
ある。加熱器２３は中空であって、非磁性体の心２５を
有する先端部２４が加熱器２３により保持される。先端
部２４と心２５は銅で一体に作られる。インピーダンス
整合回路は加熱器１５に誘導結合され、多巻線コイル２
６Ａと直列コンデンサ２７を含む。コンデンサ２７の機
能はコイル２８Ａと加熱器２３で構成されたトランスの
誘導リアクタンスを同調させることである。

温度Ｔ２　（後述）においてインピーダンス整合回路１
４と加熱器１５のインピーダンスが５０オームに整合さ
れるようにこの回路は構成されることがわかるであろう
。

次に動作を説明する。第１図に示されている回路におい
て、実効キューリ一温度より十分に低い温度Ｔ２におい
てＺ負荷が５０オームに非常に近く、したがって反射電
圧Ｖ　が非常に小さい、しきい値検出器２１を動作させ
るほど十分には大きくないように、コイル２６とコンデ
ンサ２７は選択される。

温度が実効キューリ一温度に近づくにつれてインピーダ
ンスＺ負荷は５０オームから離れ、反射電圧Ｖ　の大き
さがしきい値検出器２１がトリガされるレベルまで高く
なる。ここで説明している例においては、加熱器１５の
インダクタンスＬｈと抵抗値Ｒは小さくなってインピー
ダンスｚ負荷を容量り 性にする。このインピーダンスのベクトル図を第３図に
示す。実効キューリ一温度以下ではインピーダンスｌ　
Ｚ　負荷１の大きさがそれの値Ｚ。より大きくなり、そ
れの位相はいまは負である。その結果としてインピーダ
ンス差ベクトルＺ負荷−Ｚ　が生ずる。そのインピーダ
ンスベクトル差は（１）に従って反射電圧ベクトルを発
生する。

第４図は本発明の温度調節器の動増幅器に影響を及ぼす
いくつかの要因を示すもので、周囲温度Ｔ１から実効キ
ューリ一温度Ｔｃまでの範囲にわたる温度の関数として
の反射電圧の大きさを示すグラフである。このグラフに
は、（１）負荷１５の不完全な整合、（２）方向性結合
器１３の不完全な方向性、または（１）と（２）の組合
わせによる低温度における残留成分すなわち漂遊成分を
示している。

この残留反射電圧によりしきい値検出器２１が作動させ
られないように、しきい値検出器を調節せねばならない
ことは明らかである。温度がＴ　。

Ｔ　に近づくにつれて、おそらくＴ８〜Ｔｅの温度範囲
中の任意の温度においてトリガするためにしきい値検出
器２１をセットできる。

約Ｔ３〜Ｔｏの全温度範囲にわたって動作温度を変化さ
せることは理論的には可能であるが、先に本発明の利点
として述べた増幅器の効率および安定度を高く保つため
には、動作温度を実効キューリ一温度Ｔ　より常に十分
に低く保つことがおそらく望ましい。反射電圧■　の大
きい値はＣ級増幅器１２と負荷１４．１５との間の高い
不整合度に対応する。そのために増幅器の出力効率が低
くなる。

したがって、Ｔ８〜Ｔ４の温度範囲（この温度範囲にお
いては増幅器の効率と安定度はまだ高い）における動作
が望ましい。

発振器およびバッファｌＯと、ドライバー１と、Ｃ級増
幅器１２とで構成された無線周波発生器の構造の選択は
、製作コストおよび使用コスト、重量、寸法等を含めた
多くの要因に左右される。効率を高くすると無線周波発
生器は小型、軽量となり、かつコストが低減されること
がしばしばであるから、効率を高くすることは無線周波
発生器においてほとんど常に望ましい。一般に、Ｃ級増
幅器のような高効率電力増幅器は出力段において通常望
ましい。最近の研究により、Ｃ級増幅器で達成できる効
率より高い効率を達成することが可能となった。たとえ
ば、１９８０年にニューヨーク所在のジョン會ワイリー
Φアンド令すンズ（Ｊｏｈｎν１ｌｅｙａｎｄ　５ｏｎ
ｓ）から発行されたクラウス（Ｋｒａｕｓ）、ボスチア
ン（Ｂｏｓｔｉａｎ）およびラーゾ（Ｒａａｂ）著「ソ
リッド・ステート・ラジオ・エンジニャリング（Ｓｏｌ
ｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ）Ｊ第５章１４３２〜４７１ページを参照されたい。

本願発明者は、この文献所載の技術を本発明または本願
出願人の開発した以前の加熱器に応用できるかどうか決
しかねている。

第５図は、円筒形加熱器２３を囲んでいるコイル２６と
、直列コンデンサ２７で構成され、回路を周囲温度にお
いて直列共振させるインピーダンス整合回路を示す。第
５図に示す加熱器を第１図に示されている温度調節器に
用いる場合は、第５図に示すようにコンデンサ２７を第
１図に示されている回路に付加する。この回路は、本願
出願人が出願した米国特許出願節６６８．３４８号明細
書に詳しく開示されており、このはんだごての温度調節
に用いて良く動作することが認められている。

ここで説明している調節回路は、加熱器全体が加熱され
る物体、すなわち、加工物に熱的に密に接触している用
途において有用である。この場合には、加工物と加熱器
の良い熱接触により加熱器全体にわたって同じ温度変化
を生じ、したがって反射電圧Ｖ　を最大に変化させる。

前記米国特許出願第６８６，８４８号明細書に記載され
ているはんだごては、加熱器全体がはんだごての先端部
における動作表面に良く熱接触するから、この種の用途
の良い例である。最適ではない用途の例は、加熱器のあ
る部分が他の部分よりも多くの熱を必要とするような状
況における物理的および熱的に長い加熱器であるこの場
合には、加熱器のうち、熱必要量が最少の部分が高周波
発生器の動作を停止させるために十分に大きい値の反射
電圧Ｖ　を発生することがある。その加熱器のうち、よ
り多くの熱を必要とする他の部分の温度はより低い。こ
の状況は、加熱器のより高温の部分を実効キューリ一温
度に近い温度に維持するのに十分に大きい電流で加熱器
を動作させることにより、部分的に無くすことができる
。

第１図に示されている方向性結合器の構造は周知であっ
て、文献に記載されている。フェライトコアを用いる１
〜１００ＭＨｚの周波数における構造も周知である。た
とえば、アールエフ・デザイン（ＲＦ　Ｄｅｓｉｇｎ）
１９８２年５７８月号、８４〜３８ページ所載のアール
・マクドナルド（Ｒ，Ｍｃｄｏｎａｌｄ）の「ロー・コ
スト・ワイドバンド・ディレクショナル・カップラー（
Ｌｏｗ　Ｃｏ５ｔ　Ｖｌｄｅｂａｎｄ　Ｄｌｒｅｃｔｌ
ｏｎａｌＣｏｕｐｌｅｒ）Ｊを参照されたい。コンデン
サとある長さの伝送線を用いる構造はそれらの周波数お
よびその周波数より高い周波数や、低い周波数において
有用である。その理由は、伝送線と等加の集中回路素子
を使用できるからである。たとえば、マイクロウェーブ
０ジヤーナル（Ｍｌｃｒｏｖａｖｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ）
１９７９年９月号、２８〜３１ページ所載のシー・ワイ
・ホー（Ｃ，Ｙ、　Ｈｏ）の「デザイン・オブ・ランブ
ト・カドラチャー・カプラース（Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ’
　Ｌｕｎ＋ｐｅｄＱｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｕｐｌｅ
ｒｓ）Ｊという論文を参照されたい。Ｉ　ＭＨｚより低
い周波数においてはブリッジが非常に有用である。マイ
クロウエーブス（Ｍｌｃｒｏｖａｖｅｓ）、１９７８年
６月号所載のダンウツディ（Ｄｕｎｖｏｏｄｉｅ）とバ
クスター（Ｂａｘｔｅｒ）の「メージャ一番スモール・
ニスダブリューアールニス・ウィズ・グレート争アキュ
ラシー（Ｍｅａｓｕｒｅ　ＳｍａｌｌＳＷＲ９Ｗｉｔｈ
　Ｇｒａｔｅ　Ａｃｃｕｒａｃｙ）　Ｊという論文参照
。

第１図は電流センサとして誘導ループすなわち巻線１６
を用いる。このセンサコイルの１つの可能な実施例が、
はんだごての場合について第５図に示されている（第５
図には遮へい容器無しで示されている）。この図では、
加熱器結合コイルすなわちインピーダンス整合コイル２
８Ａと電流センサコイル１Ｂが強磁性体加熱器層２３の
周囲に巻がれている。別の可能性が第６図に示されてい
る。第６図において、フェライト製の環３０にセンサピ
ックアップコイル１Ｂが巻かれ、加熱器コイルリード３
１が環の中を通る。この種の環状電流センサは周知であ
り、たとえば、ピアソン・エレクトロニクス社（Ｐｅａ
ｒｓｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ、）からモ
デル４１０として市販されている。

強磁性体素子の温度がほぼ一定に保たれる温度である、
公表されているキューリ一温度より低い温度を指すため
に、この明細書においては「実効キューリー」という用
語を使用した。

２３のような強磁性体素子である負荷１５の代りに、負
荷１５としては、温度が変化した時にインピーダンスが
変化するような任意の導電体、たとえばドープされたチ
タン酸バリウムを使用できる。

負荷１５の温度を調節するために電流を断続する代りに
、単に電流を減少させるようにこの温度調節器を構成で
きる。

ある用途においては、加熱器の外部空間へ電磁界が洩れ
たり、放射されたりすることを阻止するために、高周波
遮へいを必要とする。その要求と、それを行うための手
段が米国特許第４，２５８，９４５号の一部継続出願で
ある１９８１年３月１６日付の米国特許出願番号２４３
，７７７号の明細書に記載されている。

この問題は、１９８２年９月３１日付の米国特許出願番
号４８０．３１７号「オートレギュレーティング・エレ
クトリカリイ・シールデッド・ヒーター（Ａｕｔｏｒｅ
ｇｕｒａｔｅｆｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｓｈ
ｉｅＩｄｅｄＨｅａｔｅｒ）　Ｊにおいても取扱われて
いる。最後に、第５図に示す加熱器に使用するのに適切
である遮へい装置についての説明が、米国特許出願番号
５８６．７１５号の一部継続出願である米国特許出願番
号８８８，１４６号に明細書に記載されている。第７図
は、第５図に示されている加熱器に使用できる遮へい器
の重要な構造の断面図である。この遮へい器は内部遮へ
い層３２と外部遮へい層３８を有する二層管を含む。内
部遮へい層は、常に磁性を有する高透磁早引強磁性導電
体で構成され、この内部遮へい層の厚さは少くとも皮膚
１枚程度の深さでなければならない。この内部遮へい層
は２つの機能を同時に果す。第１の機能は、加熱器コイ
ルを流れる電流により外部遮へい層中に誘導される電流
を十分に減少させることである。こうすることにより、
外部遮へい層が加熱器に対して短絡作用をひき起すこと
が阻止される。第２の機能はもちろん遮へい機能である
。外部遮へい層３３は磁性または非磁性のいずれにする
こともできるが、シリーズ３００ステンレス鋼のような
、熱伝導率が比較的低い非磁性体が好ましい。厚さが約
０．０５１ｍｍ　（１０００分の２インチ）の１０１０
鋼で内部遮へい層を構成し、厚さが約０．１２７關（１
０００分の５インチ）のシリーズ３００ステンレス鋼で
外部遮へい層を構成することにより、ｌＯＭＨｚにおい
て良い遮へいを行える。外部遮へい層３３は部分３４を
ごえて延ばして加熱器コイルと検出器のリードを希望に
応じてできるだけ長く、できればコネクタとの境界まで
囲むことができる。

部分３５において、加熱器２３にワッシャ形延長部を付
加できる。このワッシャ形延長部は加熱に寄与し、それ
が電気的に接触している低抵抗率物質２４中に大きい短
絡電流が流れることを阻止する。

方向性結合器１３の詳細を第８図と第９図に示す。

この方向性結合器は、雑誌［アールエフ・デザイン（Ｒ
Ｐ、　Ｄｅｓｉｇｎ）　Ｊの５〜６月号の８４〜３［１
ページに記載されている装置と同じである。

方向性結合器というのは、１つの向きに流れる高周波電
流と電圧を抽出するが、その向きとは逆の向きに流れる
電流と電圧には感じない装置である。方向性結合器は非
常に古くから用いられている周知の装置であって、どの
ような構造のものでも本発明の構成要素として等しく良
く用いられる。

簡単な二重方向性結合器の概略図を第８図と第９図に示
す。線Ｌ１−Ｌ２とＬ３−Ｌ３に設けられている２個の
安価な環状・トランスＴ１．Ｔ２が誘導結合を行う。こ
の方向性結合器は、必要なマイクロストリップＬｌ、Ｌ
２．Ｌ３．Ｌ４を設けたプリント回路板に組込まれる。

トランスＴ１とＴ２同士は結合しない。負荷１５により
電圧が反射されると、その反射電圧は線１８ａに現われ
て線Ｌ４−Ｌ３に電流が流れ、その電流によりトランス
Ｔ２中に電圧が誘起され、その誘起電圧は線Ｌ２を介し
て出力端子１８へ接続される。また、線１１ａ上の反射
電圧はトランスＴＩのコイルにｆｌＥを流して、回路１
１ｇ、Ｌｌ、Ｌ２．１８に電流を誘導する。このように
して出力端子１８に送られた２つの信号は組合わされて
、部品が正しく設計されていると仮定すると、反射電圧
に比例する電圧を生ずる。

次に、第１図に示されている検出器、差動増幅器および
調節器のブロック１７の付加された詳細について説明す
る。このブロックは３つの機能を果す。第１の機能は、
センサ１６からの信号を検出する無線周波検出器すなわ
ち高周波検出器の機能である。Ｃ級増幅器１２の出力１
２ａが１８．５８ＭＨｚの好適な周波数で動作すると仮
定すると、高周波検出器１７ａもその周波数で動作する
。この高周波検出器の回路図が第１１図のブロック１７
ａの中に示されている。高周波検出器１７ａの出力１７
ｂが差動増幅器１７ｅへ供給される。その差動増幅器は
、高周波検出器１７ａの出力１７ｂと比較する直流基準
電圧を発生する２０００オームのポテンショメータ１７
ｄを有する。差動増幅器１７ｅは出力端子１７ｂにおけ
る電圧を受ける入力端子１７ｆと、基準電圧を受ける入
力端子１７ｇとを有する。差動増幅器１７ｅはフェアチ
ャイルド（Ｐａｉｒｅｈｉｌｄ）モデル７４１、または
ナショナル・セミコンダクタ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅ
ｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）モデルＬＭ７４１で構成でき
る。この差動増幅器１７ｅの出力は、入力電圧１７ｆと
出力電圧１７ｇの差に比例する電圧を有する。それら２
つの電圧が全く等しければ、出力端子１７ｈにおける出
力電圧は零である。しかし、本発明の場合には、Ｃ級増
幅器の出力を制御する電圧調整器を動作させるために有
限の電圧を必要とする。基準電圧１７ｇが急に上昇する
と、差動増幅器の出力は急に増加する。

そうするとＣ級増幅器の出力が増加し、電流センサ１６
の出力と出力端子１７ｂにおける電圧が増大して、入力
端子１７ｆ’と１７ｇにおける電圧の差をある値まで減
少させる。この値においてその差電圧は増幅器により、
出力端子１７ｂにおける出力電圧に正確に等しく増幅さ
れる。増幅器の電圧利得はたとえば５００というように
非常に高くできるから、この差すなわち「誤差」電圧は
非常に小さくできる。したがって、入力端子１７ｇにお
ける基準電圧と、負荷電流に比例する入力端子１７ｆに
おける平衡電圧は非常に等しく、かつ一定である。入力
端子１７ｇにおける基準電圧が低くなると上記に類似す
る一連の事象が起り、それに対応してＣ級増幅器の出力
が減少し、かつ加熱器電流が、入力端子１７ｆにおける
電圧が入力端子１７ｇにおける電圧にほぼ等しくなるレ
ベルまで、対応して減少する。

出力１７ｈは従来の電圧調整器、たとえば前記ナショナ
ル台セミコンダクタのＬＭ３５０　Ｋ、へ供給される。

そうすると、その電圧調整器は、センサｌＢの端子間電
圧を一定に保つのに必要なだけ、Ｃ級増幅器１２のコレ
クタ電圧を上昇または低下させる。いいかえると、加熱
器１５に供給される電流は一定に保たれる。

直流増幅器２０の典型的な例を第１Ｏ図に示す。この直
流増幅器の利得は下記の設計式を用いて選択できる。

ブロック２１の装置は、第１２図に示すように、３個の
部品でほぼ構成される。第１の部品は２．７にの抵抗と
Ｉ　Ｎ４１４８ダイオードで構成される。この回路によ
り、Ｈｅｘシュミットトリガの入力端子へ正電圧のみが
入力されるようにする。第２の回路部品はしきい値検出
器２１ａである。このしきい値検口器は方向性結合器の
出力１８を受ける。その出力１８は検出器１９により検
出され、直流増幅器２０により増幅されてから基準電圧
と比較され、基準電圧より大きい時に出力を生ずる。基
準電圧源２２が第１図と第１２図に示されている。この
比較は市販の装置、たとえば前記ナショナル・セミコン
ダクタ製のＭＭ５４Ｃ１４／ＭＭ７４Ｃ１４Ｈｅｘシュ
ミットトリガにより行うことができる。

出力１８からの反射電圧信号が、回路２２からの基準電
圧をこえる電圧を発生すると、シュミットトリガは出力
信号を発生する。その出力信号は単安定マルチバイブレ
ータ２１ｂを作動する。そうすると、この単安定マルチ
バイブレータは所定の持続時間ｔ　の出力信号Ｖ　を発
生する。その出力信Ｏｅ 号Ｖ　は、エミッタ接地増幅段のベースをバイアスして
ドライバトランジスタをターンオフする。

単安定マルチバイブレータ２１ｂとしては、ナショナル
・セミコンダクタ製のデュアル・単安定マルチバイブレ
ータＭＭ５４Ｃ２２１／ＭＭ７４Ｃ２２１を用いること
ができる。この単安定マルチバイブレータにより出力信
号Ｖ　の持続時間を希望の時間ｔ　に調整できる。出力
信号Ｖ　はドライバー１０　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　Ｃの動作を停止させて冷却
する。加熱器１５に取付けられている冷えつつある負荷
が非常に良く冷える負荷（たとえば、はんだごての先端
部が冷えている鋼物体に接触している場合）とすると、
非常に小さい冷えつつある負荷が加熱器１５に取付けら
れている場合よりも冷ははるかに大きい。その冷えつり
ある負荷が非常に小さいと、出力端子１８における反射
電圧は、加熱器１５の温度が実効キューリーに達した時
に、単安定マルチバイブレータ２１ｂに時間ｔ　の間、
信号をドライバー１へ供給させる。

冷えつつある負荷は小さいから、時間ｔ　に達した時に
加熱器１５は依然として実効キューリーにあり、その場
合にドライバとＣ級増幅器は再びターン・オンされるが
、出力端子１８には依然として反射電圧が存在するから
、マルチバイブレータはほぼ瞬時にターンオンされて、
時間ｔ　の間の新しいオフ期間を開始する。したがって
、加熱器】５へ供給される無線周波電力は断続を繰返え
す。電流の「遮断」時間は電流の「持続」時間よりも比
較的長い。

冷えつつある負荷が大きいと、時間ｔ　の間は加熱器１
５の冷却が大きく、電流の「遮断」時間が電流の「持続
」時間より通常は短いことを除き、前記説明と同じ事象
が起る。

断続時間の正確な関係は冷えつつある負荷と、選択され
た時間ｔ　と、加熱器１５を流れる電流の大きさとに依
存する。

本発明のこの装置により、はんだごて（加熱器１５）に
供給される電流の大きさを、米国特許第２．２５Ｌ９４
５号明細書に記載されている場合よりはるかに大きくで
きる。このことは、最初に給電した時にはんだごてを使
用温度まで速く温度上昇できるから、非常に大きい利点
である。更に、前記米国特許第２，２５８，９４５号の
装置には大きい電力損失が存在する。はとんどの電流が
磁性層を流れる状態から、はとんどの電流が銅を流れる
状態へはんだごてが移行すると負荷インピーダンスが変
化するために、インピーダンス整合の問題が起る。

この問題が起る理由は、負荷インピーダンスが変化し、
両方の状態にインピーダンスを整合させることが容易に
できないからである。本発明によりインピーダンス不整
合は米国特許第４．２５８，９４５号の場合と比較して
はるかに小さいから効率が非常に高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な態様のブロック図、第２図は第
１図のインピーダンス整合回路の回路図、第３図は温度
がキューリ一点を中心とする狭い範囲にある場合の第２
図の回路のインピーダンスベクトル図、第４図は反射電
圧（Ｙ軸）と温度（Ｘ軸）の関係を示すグラフ、第５図
ははんだごてのこて先部の斜視図およびそれに含まれる
電気回路の回路図、第６図は第５図に示す電流センサの
別の例を示す概略斜視図、第７図は第１図に示す加熱器
の代りに使用できる遮へいされたはんだごてのこて先の
断面図、第８図は第１図に示す方向性結合器の回路図、
第９図は第１図に示す方向性結合器のレイアウト図、第
１０図は第１図に示す直流増幅器の回路図、第１１図は
第１図に示す検出器、差動増幅器および調節器の回路図
、第１２図は第１図に示すしきい値検出器および発生器
の詳しい回路である。 ■０・・・発振器およびバッファ、１１・・・ドライバ
、１２・・・Ｃ級増幅器、１３・・・方向性結合器、１
４・・・インピーダンス整合回路、１５・・・加熱器、
１６・・・電流センサ、１７・・・検出器、差動増幅器
および調節器、１９・・・検出器、２０・・・直流増幅
器、２１・・・しきい値検出器およびパルス発生器。 Ｚマν−夕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）装置（１５）の温度が変化した時に変化する電気的
   インピーダンスを有する前記装置（１５）と、この装置
   （１５）を加熱するためにその装置（１５）へ交流電流
   を供給する手段（１０、１１、１２）とを備え、この電
   流供給手段（１０、１１、１２）は、前記装置（１５）
   のインピーダンスの変化する範囲の少くとも一部にわた
   って前記装置（１５）のインピーダンスと不整合である
   ようなインピーダンスを有し、それにより前記装置（１
   ５）の温度が変化した時に前記電流供給手段（１０、１
   １、１２）のインピーダンスの不整合度も変化する温度
   調節器において、前記インピーダンスの不整合度に応答
   して、前記電流供給手段により前記装置へ供給される電
   流を制御して前記装置の温度を調節する制御手段（１６
   、１７、１９、２０、２１）を備えることを特徴とする
   温度調節器。 ２）前記装置（１５）は強磁性体素子であって、それの
   透磁率は温度とともに変化することにより、前記装置の
   温度が変化した時に前記交流電流に対する前記装置のイ
   ンピーダンスを変化することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の温度調節器。 ３）前記装置（１５）はドープされたチタン酸バリウム
   抵抗素子を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の温度調節器。 ４）前記装置（１５）は大きい抵抗温度係数を持つ非磁
   性装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の温度調節器。 ５）前記電流供給手段（１０、１１、１２）は高周波電
   流源を備え、前記電流供給手段（１０、１１、１２）と
   前記装置（１５）の間に、前記電流供給手段に対して前
   記装置（１５）のインピーダンスを少くともほぼ整合さ
   せるためのインピーダンス整合装置（１４）を更に備え
   、それにより、不整合度に依存する大きさを有する反射
   電圧が存在し、前記制御手段（１６、１７、１９、２０
   、２１）は基準電圧（２２）に応答し、不整合の１つの
   量に応答して前記電流供給手段により前記装置（１５）
   へ供給される電流を少くとも減少し、別の量の不整合に
   応答して前記電流は回復され、それにより前記装置（１
   ５）へ供給される電流は変化して前記装置（１５）の温
   度を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の温度調節器。 ６）前記制御手段（１６、１７、１９、２０、２１）は
   前記装置（１５）へ供給される電流を繰返えし断続して
   前記装置（１５）へ供給される電流を脈動させて前記装
   置の温度をほぼ一定に維持することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の温度調節器。 ７）前記制御手段（１６、１７、１９、２０、２１）は
   基準電圧（２２）を含み、 反射電圧（１８）を前記基準電圧（２２）と比較して、
   両者の差として差信号を発生する手段（２１）と、前記
   差信号に応答して前記温度を制御する手段（２１）と、 を更に備えることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の温度調節器。 ８）前記装置（１５）がオン状態にある時は前記装置（
   １５）へ供給される電流を一定に維持する手段を更に備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の温度
   調節器。 ９）負荷装置の温度によって変化するインピーダンスを
   有する電気的成分を前記負荷装置へ与える過程と、負荷
   装置（１５）へ交流電流を供給する過程とを備える負荷
   の温度を調節する方法において、負荷装置（１５）にお
   ける任意のインピーダンス不整合により形成される信号
   を発生する過程と、その信号を検出し、その信号の大き
   さの変化に応答して前記電流の振幅を変化させることに
   より前記負荷装置（１５）の温度を調節する過程とを備
   えることを特徴とする負荷の温度を調節する方法。 １０）前記信号は反射電圧であり、前記反射電圧をほぼ
   一定に保つことにより前記負荷装置（１５）の温度をほ
   ぼ一定に維持するために、負荷装置（１５）へ供給され
   る電流の振幅を変化させることを特徴とする特許請求の
   範囲第９項記載の方法。