特許 7005836 流体ヒーター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-01-24

(54)【発明の名称】流体ヒーター

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/44 20060101AFI20220117BHJP

   H05B 3/40 20060101ALI20220117BHJP

【ＦＩ】

H05B3/44

H05B3/40 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2016203830

(22)【出願日】2016-10-17

(65)【公開番号】P2018067397

(43)【公開日】2018-04-26

【審査請求日】2019-10-15

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ▲１▼ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｉｎｔｅｃｈ．ｃｏ．ｊｐ／ｓａｈ／ＦＣＭ－Ｎ－ｆｒａｍｅ．ｈｔｍ ウェブサイトの掲載日：平成２８年１０月１０日

(73)【特許権者】

【識別番号】515009697

【氏名又は名称】有限会社フィンテック

(74)【代理人】

【識別番号】100143085

【弁理士】

【氏名又は名称】藤飯 章弘

(72)【発明者】

【氏名】浅田 茂

【審査官】沼田 規好

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６４９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１１５６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２９１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－３１５８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２００６７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３／４４

Ｈ０５Ｂ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給された流体を加熱して吹き出す流体ヒーターであって、
流体の供給口及び吹出し口をそれぞれ両端に有する筒状のケーシングと、
前記ケーシング内に配設される絶縁体芯棒と、
前記絶縁体芯棒の周囲に配設される発熱体と、
温度測定用の温度センサーと、を備えており、
前記温度センサーは、温度検出点である第１温度測定点及び第２温度測定点を備えており、
前記第１温度測定点及び前記第２温度測定点は、前記絶縁体芯棒の内部にそれぞれ位置しており、
前記温度センサーの前記第１温度測定点及び前記第２温度測定点は、前記絶縁体芯棒の中心軸線を挟んだ両側の２カ所に位置することを特徴とする流体ヒーター。

【請求項2】

前記温度センサーは、熱電対であり、
前記絶縁体芯棒は、その内部に、前記熱電対を構成する第１金属線、及び、前記熱電対を構成する第２金属線が独立してそれぞれ挿通される第１貫通孔及び第２貫通孔を備えており、
前記熱電対は、前記ケーシングの前記吹出し口側において、前記第１金属線と前記第２金属線とを接続する第３金属線を備えており、
前記第１金属線と前記第３金属線との接続点、及び、前記第２金属線と前記第３金属線との接続点のそれぞれが、前記第１温度測定点、及び、前記第２温度測定点となる請求項１に記載の流体ヒーター。

【請求項3】

前記熱電対における前記第１金属線は、第１の金属材料から形成されており、
前記熱電対における前記第２金属線は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されており、
前記熱電対における前記第３金属線は、前記第１の金属材料及び前記第２の金属材料とは異なる第３の金属材料から形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流体ヒーター。

【請求項4】

前記温度センサーは、前記絶縁体芯棒の先端部と前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内に配置される温度検出点である第３温度測定点を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体ヒーター。

【請求項5】

前記温度センサーは、熱電対であり、
前記絶縁体芯棒は、その内部に、前記熱電対を構成する第１金属線、及び、前記熱電対を構成する第２金属線が独立してそれぞれ挿通される第１貫通孔及び第２貫通孔を備えており、
前記熱電対は、前記ケーシングの前記吹出し口側において、前記第１金属線と前記第２金属線とを接続する第３金属線を備えており、
前記第１金属線と前記第３金属線との接続点、及び、前記第２金属線と前記第３金属線との接続点のそれぞれが、前記第１温度測定点、及び、前記第２温度測定点であり、
前記熱電対における前記第１金属線は、第１の金属材料から形成されており、
前記熱電対における前記第２金属線は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されており、
前記熱電対における前記第３金属線は、
第１線部と第２線部との接続点が、前記第３温度測定点となることを特徴とする請求項４に記載の流体ヒーター。

【請求項6】

前記温度センサーは、前記絶縁体芯棒の先端部と前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内に配置される温度検出点である第３温度測定点及び第４温度測定点を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体ヒーター。

【請求項7】

前記温度センサーは、熱電対であり、
前記絶縁体芯棒は、その内部に、前記熱電対を構成する第１金属線、及び、前記熱電対を構成する第２金属線が独立してそれぞれ挿通される第１貫通孔及び第２貫通孔を備えており、
前記熱電対は、前記ケーシングの前記吹出し口側において、前記第１金属線と前記第２金属線とを接続する第３金属線を備えており、
前記第１金属線と前記第３金属線との接続点、及び、前記第２金属線と前記第３金属線との接続点のそれぞれが、前記第１温度測定点、及び、前記第２温度測定点であり、
前記熱電対における前記第１金属線は、第１の金属材料から形成されており、
前記熱電対における前記第２金属線は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されており、
前記熱電対における前記第３金属線は、前記第１金属線との接続点において接続する前記第２の金属材料からなる第１線部と、前記第２金属線との接続点において接続する前記第１の金属材料からなる第２線部と、前記第１線部及び前記第２線部とを接続する第３線部とを備えており、
前記第３線部は、前記絶縁体芯棒の先端部と、前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内に位置しており、
前記第１線部と前記第３線部との接続点、及び、前記第２線部と前記第３線部との接続点のそれぞれが、前記第３温度測定点、及び、前記第４温度測定点となることを特徴とする請求項６に記載の流体ヒーター。

【請求項8】

前記第１温度測定点及び前記第２温度測定点は、前記絶縁体芯棒の中心軸線に対して線対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の流体ヒーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体ヒーターに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流体ヒーターとして種々の形態のものが知られているが、その一つとして、コイル状電熱線からなる発熱体を通電加熱することにより加熱を行う熱風ヒーターが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような熱風ヒーターは、図１０の概略構成断面図に示すように、コイル状電熱線からなる発熱体１００と、当該発熱体１００の内部空間に挿入される絶縁性材料からなる芯材１０１と、芯材１０１に発熱体をセットすることにより構成される構造物を被覆する管状のガラス管１０２等とを備えている。芯材１０１は中空状に形成されており、発熱体１００の端部に接続する導線を芯材内部に配置できるように構成されている。また、このような構成のヒーターの一方端には、空気供給源が接続されており、供給された空気を加熱してヒーターの吹出し口から熱風を吹き出すことができるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－２００６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の熱風ヒーターにおいては、吹き出される空気温度を一定に保つために、或いは、所望の空気温度に変更する等のために、熱風温度計測用の温度センサーをその内部に備え、当該温度センサーによる検出温度に基づいて、コントローラが、ヒーター内部の発熱体に供給される電力をコントロールし、発熱体の発熱温度が制御されている。熱風ヒーターの内部に配置された温度センサーは、発熱体１００を通過した直後の空気温度を計測するために、図１０に示されるように、芯材１０１の先端部と、熱風吹き出し口との間にある空間に、温度測定点１０３がセッティングされるように構成されている。

【0005】

しかしながら、このような従来構成の熱風ヒーターにおいては、発熱体を通過した熱風の流れが乱れていることに起因して、温度センサーによって測定される温度にバラつきが生じやすく、安定した温度測定が難しいという問題があった。従来構成の熱風ヒーターは、このように測定温度にバラつきが生じやすい温度センサーの検出温度に基づいて、ヒーター内部の発熱体に供給される電力をコントロールし、発熱体の発熱温度を制御するものであることから、熱風ヒーターから吹き出されワークに付与される熱量が大きくバラつき、ワークに対する加熱能力が一定にならないおそれがあった。

【0006】

また、従来構成の熱風ヒーターにおいて、仮に、空気供給源からの空気の供給がストップしたり、極端に供給空気量が減少するような異常事態が発生した場合、発熱体が発した熱を温度センサーの温度測定点に運ぶ熱キャリアが無くなる為、温度センサーは、低い温度しか指示しなくなる。その結果、熱風ヒーターの温度制御を行うコントローラは、熱風温度を上昇させようとして、多くの電力を発熱体に供給してしましい、短時間で熱暴走に発展し、発熱体が過熱焼損するというおそれもあった。

【0007】

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、測定される温度にバラつきが発生することを効果的に抑制することができる流体ヒーターを提供することを目的とする。また、測定される温度にバラつきが発生することを効果的に抑制すると共に、発熱体の過熱焼損を効果的に抑制することができる流体ヒーターを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、供給された流体を加熱して吹き出す流体ヒーターであって、流体の供給口及び吹出し口をそれぞれ両端に有する筒状のケーシングと、前記ケーシング内に配設される絶縁体芯棒と、前記絶縁体芯棒の周囲に配設される発熱体と、温度測定用の温度センサーと、を備えており、前記温度センサーは、温度検出点である第１温度測定点及び第２温度測定点を備えており、前記第１温度測定点及び前記第２温度測定点は、前記絶縁体芯棒の内部にそれぞれ位置しており、前記温度センサーの前記第１温度測定点及び前記第２温度測定点は、前記絶縁体芯棒の中心軸線を挟んだ両側の２カ所に位置することを特徴とする流体ヒーターにより達成される。

【0010】

また、前記温度センサーは、熱電対であり、前記絶縁体芯棒は、その内部に、前記熱電対を構成する第１金属線、及び、前記熱電対を構成する第２金属線が独立してそれぞれ挿通される第１貫通孔及び第２貫通孔を備えており、前記熱電対は、前記ケーシングの前記吹出し口側において、前記第１金属線と前記第２金属線とを接続する第３金属線を備えており、前記第１金属線と前記第３金属線との接続点、及び、前記第２金属線と前記第３金属線との接続点のそれぞれが、前記第１温度測定点、及び、前記第２温度測定点となることが好ましい。

【0011】

また、前記熱電対における前記第１金属線は、第１の金属材料から形成されており、前記熱電対における前記第２金属線は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されており、前記熱電対における前記第３金属線は、前記第１の金属材料及び前記第２の金属材料とは異なる第３の金属材料から形成されていることが好ましい。

【0012】

また、前記温度センサーは、前記絶縁体芯棒の先端部と前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内に配置される温度検出点である第３温度測定点を更に備えていることが好ましい。

【0013】

また、前記温度センサーは、熱電対であり、前記絶縁体芯棒は、その内部に、前記熱電対を構成する第１金属線、及び、前記熱電対を構成する第２金属線が独立してそれぞれ挿通される第１貫通孔及び第２貫通孔を備えており、前記熱電対は、前記ケーシングの前記吹出し口側において、前記第１金属線と前記第２金属線とを接続する第３接続線を備えており、前記第１金属線と前記第３金属線との接続点、及び、前記第２金属線と前記第３金属線との接続点のそれぞれが、前記第１温度測定点、及び、前記第２温度測定点であり、前記熱電対における前記第１金属線は、第１の金属材料から形成されており、前記熱電対における前記第２金属線は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されており、前記熱電対における前記第３金属線は、前記第１金属線との接続点において接続する前記第２の金属材料からなる第１線部と、前記第２金属線との接続点において接続する前記第１の金属材料からなる第２線部とを備えており、前記第１線部及び前記第２線部は、前記絶縁体芯棒の先端部と、前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内において互いに接続されており、前記第１線部と前記第２線部との接続点が、前記第３温度測定点となることが好ましい、

【0014】

また、前記温度センサーは、前記絶縁体芯棒の先端部と前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内に配置される温度検出点である第３温度測定点及び第４温度測定点を更に備えていることが好ましい。

【0015】

また、前記温度センサーは、熱電対であり、前記絶縁体芯棒は、その内部に、前記熱電対を構成する第１金属線、及び、前記熱電対を構成する第２金属線が独立してそれぞれ挿通される第１貫通孔及び第２貫通孔を備えており、前記熱電対は、前記ケーシングの前記吹出し口側において、前記第１金属線と前記第２金属線とを接続する第３接続線を備えており、前記第１金属線と前記第３金属線との接続点、及び、前記第２金属線と前記第３金属線との接続点のそれぞれが、前記第１温度測定点、及び、前記第２温度測定点であり、前記熱電対における前記第１金属線は、第１の金属材料から形成されており、前記熱電対における前記第２金属線は、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されており、前記熱電対における前記第３金属線は、前記第１金属線との接続点において接続する前記第２の金属材料からなる第１線部と、前記第２金属線との接続点において接続する前記第１の金属材料からなる第２線部と、前記第１線部及び前記第２線部とを接続する第３線部とを備えており、前記第３線部は、前記絶縁体芯棒の先端部と、前記ケーシングの前記吹出し口との間に形成される空間内に位置しており、前記第１線部と前記第３線部との接続点、及び、前記２線部と前記第３線部との接続点のそれぞれが、前記第３温度測定点、及び、前記第４温度測定点となることが好ましい。

【0016】

また、前記第１温度測定点及び前記第２温度測定点は、前記絶縁体芯棒の中心軸線に対して線対称位置に配置するように構成することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、測定される温度にバラつきが発生することを効果的に抑制することができる熱風ヒーターを提供することができる。また、測定される温度にバラつきが発生することを効果的に抑制すると共に、発熱体の過熱焼損を効果的に抑制することができる熱風ヒーターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態にかかる流体ヒーターの概略構成図である。

【図2】図２に示す流体ヒーターにおける絶縁体芯棒に設けられる規制部材の正面図である。

【図3】本願に係る流体ヒーター１が備える温度センサーの構成を説明するための説明図である。

【図4】本願に係る流体ヒーター１が備える絶縁体心棒の正面図である。

【図5】本願に係る流体ヒーター１を製造する方法の一部を説明するための説明図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る流体ヒーターが用いられる熱風ヒーターコントロールシステムの概略構成を示すブロック図である。

【図7】本願に係る流体ヒーター１の変形例を示す要部拡大概略構成断面図である。

【図8】本願に係る流体ヒーター１の他の変形例を示す要部拡大概略構成断面図である。

【図9】本願に係る流体ヒーター１の更なる他の変形例を示す要部拡大概略構成断面図である。

【図10】従来の熱風ヒーターの概略構成断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明に係る流体ヒーターは、供給された流体（例えば、気体，液体，粉体）を加熱して吹き出すことによりワークを加熱する加熱手段であり、例えば、はんだ付けやろう付け、その他の加熱処理に供されるものである。以下、本発明の一実施形態に係る流体ヒーターについて、気体を加熱して吹き出す熱風ヒーターを例に採り添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる流体ヒーター１の概略構成図（断面図）である。この流体ヒーター１は、図１に示すように、ケーシング２と、絶縁体芯棒３と、発熱体４と、温度センサー５とを備えている。

【0022】

ケーシング２は、気体の供給口及び吹出し口をそれぞれ両端に有する筒状の形態を有しており、絶縁体芯棒３と、当該絶縁体芯棒３の外周を被覆するように配設された発熱体４とからなる構造物を更に被覆するための部材である。このケーシング２としては、例えば、石英ガラス管や、セラミックス管、金属管、石英ガラス管の外周を金属管で被覆した複合管等、種々の管体を使用することができる。本実施形態においては、ケーシング２として、石英ガラス管２１の外周を金属管２２で被覆した複合管を用いている。このケーシング２の一方端２ａには、固定具５が設置されており、この固定具５によって、絶縁体芯棒３及び発熱体４により構成される構造物が、ケーシング２内において所定の位置に配置固定されている。なお、絶縁体芯棒３は、その長手方向が、筒状のケーシング２の長手方向に沿うようにしてケーシング２内に配置されている。好ましくは、絶縁体芯棒３の中心軸線が、筒状のケーシング２の中心軸線と重なるようにして、ケーシング２内に絶縁体芯棒３を配置する。

【0023】

ここで、絶縁体芯棒３及び発熱体４により構成される構造物をケーシング２内に設置するための固定具５が配設されるケーシング２の一方端２ａには、ケーシング２の内外を連通する連通部が形成されており、固定具５及び連通部を介して、気体供給源から供給される気体が、ケーシング２内を通過して、ケーシング２の他方端２ｂから吹き出されるように構成されている。つまり、連通部が気体の供給口として機能し、ケーシング２の他方の端部２ｂが気体の吹出し口として機能する。そして、気体の供給口から導入された空気は、ケーシング２内部に導かれ、ケーシング２内部に配置される発熱体４によって加熱され、ケーシング２の他方の端部２ｂ（吹出し口）から加熱された状態となって吹き出すこととなる。

【0024】

絶縁体芯棒３は、ケーシング２内に配設される部材であり、その内部に、絶縁体芯棒３の中心軸線に沿う方向に伸びる複数の貫通孔が設けられた管体状に構成されている。この絶縁体芯棒３は、絶縁材料から形成されている。この絶縁体芯棒３を形成する材料としては、例えば、アルミナ(Al2O3) 等のセラミック材料を挙げることができる。また、この絶縁体芯棒３には、コイル状電熱線からなる発熱体４が外周に配置されることになるが、かかる発熱体４の位置決め行う規制部材６を設けることが好ましい。規制部材６は、絶縁体芯棒３の両端部に配置され、各規制部材６の間に発熱体４が配置されるように構成される。規制部材６は、図２に示すように、金属材料から形成したリング状部材６ａの軸部にコイル状部材６ｂの中空軸部を挿通させることにより、コイル状部材６ｂがリング状部材６ａを被覆するように構成されている（リング状部材６ａの軸部の表面をコイル状部材６ｂが被覆するように構成されている）。コイル状部材６ｂで被覆されたリング状部材６ａにより絶縁体芯棒３の外周部を挟み込むことにより、規制部材６を絶縁体芯棒３に設置する。また、コイル状部材６ｂにおける互いに隣接する線材間には、図２に示すように、隙間が形成されるように構成されている。なお、絶縁体芯棒３に配置される規制部材６は、互いに隣接する線材間に隙間が形成されるコイル状部材６ｂの中空軸部にリング状部材６ａを挿入するようにして構成されているため、ケーシング２の内部に導かれた空気が、コイル状部材６ｂを構成する互いに隣接する線材間の隙間を通過して流れるため、空気がケーシング２内部で詰まることなくスムーズに流れることができる。

【0025】

発熱体４は、絶縁体芯棒３の周囲に配設されるコイル状電熱線により構成されており、当該コイル状電熱線としては、例えばニクロム線の表面に、薄い絶縁被膜を形成した線材を利用することができる。この電熱線としては、例えば、その直径が０．１５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲のものを採用することが好ましい。なお、ニクロム線の代わりに、コイル状電熱線からなる発熱体４として従来から使用されている電熱線（例えば、タングステン線、カンタル線等）を利用することができる。また、電熱線表面に形成される絶縁被膜は、例えばアルミナ等のセラミックス材料により形成されている。

【0026】

この発熱体４（コイル状電熱線）の両端部には、外部の電源装置に接続する導線がそれぞれ接続している。当該発熱体４の一方の端部に接続する導線は、上述の絶縁体芯棒３の内部にある貫通孔に通され、発熱体４の他方の端部側に引き廻され、外部の電源装置に接続できるように構成されている。

【0027】

温度センサー５は、ケーシング２の吹出し口から吹き出される熱風温度を一定に保つために、或いは、所望の熱風温度に変更する等のために設けられる熱風温度計測手段である。温度センサー５としては、種々のセンサーを採用することができるが、製造時の効率化、安定的な温度計測の観点から、熱電対を採用することが好ましい。なお、熱電対の種類は特に限定されず、吹き出される熱風温度に対応して適宜選定することができるが、温度と熱起電力との関係が直線的であり、工業用として最も多く使用されているＫ型熱電対を採用することが好ましい。

【0028】

本発明においては、この温度センサー５の温度測定点を、従来のように、絶縁体芯棒３の先端部と熱風吹出し口との間にある空間に単一配置するのではなく、絶縁体芯棒３の中心軸線を挟んだ両側の２カ所に温度センサー５の第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂが位置するように構成している。特に、本実施形態においては、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂは、絶縁体芯棒３の中心軸線に対して線対称の位置となる２カ所に配置されており、更に、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂは、絶縁体芯棒３の内部に配置され、絶縁体芯棒３内の温度を計測できるようにして構成されている。温度センサー５の第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂの設置位置としては、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端部３１近傍に設定することが好ましい。より具体的には、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端縁３１１から、絶縁体芯棒３の長さ寸法の３０％以下の領域に、温度センサー５の第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂをそれぞれ配置することが好ましい。なお、流体ヒーター１における吹出し口から吹き出される熱風温度と、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端部３１近傍における絶縁体芯棒３内の温度とは、相関関係にあり、また、略同一の温度を示すため、本発明のように絶縁体芯棒３内の温度を計測するように構成しても特に問題はない。

【0029】

また、本実施形態においては、温度センサー５は、熱電対を採用しており、図３に示すように、第１金属線５１、第２金属線５２、および、第３金属線５３を備えるように構成されている。熱電対を構成する第１金属線５１、及び、熱電対を構成する第２金属線５２のそれぞれは、絶縁体芯棒３においてそれぞれ独立して形成される第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂに挿通されて配置されている。なお、第１金属線５１及び第２金属線５２の各先端部（ケーシング２の吹出し口側に配置される端部）は、第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂのそれぞれの内部に位置するように配置されている。熱電対を構成する第３金属線５３は、ケーシング２の吹出し口側において、第１金属線５１と第２金属線５２とを互いに接続するように配置されている。より具体的には、第３金属の各端部は、それぞれ、第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂのそれぞれの内部に位置する第１金属線５１の先端部、第２金属線５２の先端部に接続しており、第３金属線５３の中央部分が、絶縁体芯棒３の外部、つまり、絶縁体芯棒３の先端部（ケーシング２の吹出し口側に配置される端部）とケーシング２の吹出し口との間に形成される空間内に配置されるように構成されている。

【0030】

このような構成により、第１金属線５１と第３金属線５３との接続点Ｐ１、及び、第２金属線５２と第３金属線５３との接続点Ｐ２のそれぞれが、温度検出点である第１温度測定点５ａ、及び、第２温度測定点５ｂを形成することになる。ここで、絶縁体芯棒３が有する第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂは、絶縁体芯棒３の中心軸線を挟んだ両側において、該絶縁体芯棒３の中心軸線に平行となるように構成されている。つまり、図４の正面図（ケーシング２の吹出し口側から絶縁体芯棒３の端縁３１１を見た図）に示すように、絶縁体芯棒３の正面視においては、第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂは、絶縁体芯棒３の中心軸線に対して点対称となる位置関係に構成されている（図３の側面断面視においては、第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂは、絶縁体芯棒３の中心軸線に対して線対称となる位置関係に構成されている）。したがって、第１温度測定点５ａ、及び、第２温度測定点５ｂは、絶縁体芯棒３の中心軸線を挟んだ両側の２カ所に配置されることとなる（図４に示すように、絶縁体芯棒３の中心軸線に対して略点対称となる位置関係となる。また、第１温度測定点５ａ、及び、第２温度測定点５ｂの位置関係としては、特に限定されない。例えば、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端縁３１１からの距離が異なる位置となるように両者を配置してもよく、或いは、上記距離が同じ位置となるように両者を配置してもよい。

【0031】

また、熱電対における第１金属線５１は、第１の金属材料から形成されており、熱電対における第２金属線５２は、第１の金属材料とは異なる第２の金属材料から形成されている。また、熱電対における第３金属線５３は、熱電対を構成する第１金属線５１及び第２金属線５２に対してのいわゆる中間金属線であり、第１の金属材料及び第２の金属材料とは異なる第３の金属材料から形成されている。熱電対をＫ型熱電対によって構成する場合には、第１金属線５１は、クロメル（第１の金属材料）から形成され、第２金属線５２は、アルメル（第２の金属材料）から形成される。また、熱電対における第３金属線５３は、中間熱起電力を持つ合金線から形成することが好ましいが、例えば、ニクロム（第３の金属材料）から形成することもできる。

【0032】

また、このような構成の温度センサー５（熱電対）を採用する場合、該温度センサー５にて検出される温度は、第１温度測定点５ａにおける温度（Ｔ１）、及び、第２温度測定点５ｂにおける温度（Ｔ２）の平均値（温度算出式：（Ｔ１＋Ｔ２）／２））として検出される。

【0033】

ここで、絶縁体芯棒３の内部に温度センサー５の第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂを配置して本願に係る流体ヒーター１を製造する方法としては、特に限定されないが、製造の容易化の観点から以下のようにして製造することが好ましい。まず、図５（ａ）の断面図に示すように、内部に、第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂを有する絶縁体芯棒３を準備する。第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔３ｂは、絶縁体芯棒３の一方端から他方端に向けて貫通する孔であり、それぞれが独立した内部空間を有するように構成されている。

【0034】

次に、図５（ｂ）に示すように、第１貫通孔３ａに、熱電対を構成する第１金属線５１を挿通し、同様に、第２貫通孔３ｂに熱電対を構成する第２金属線５２を挿通する。第１金属線５１の一方端は、第１貫通孔３ａを介して、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端縁３１１から突出するように配置し、同様に、第２金属線５２の一方端も、第２貫通孔３ｂを介して、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端縁３１１から突出するように配置する。

【0035】

次いで、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、ケーシング２の吹出し口側における絶縁体芯棒３の端縁３１１からそれぞれ突出している第１金属線５１の一方端と、第２金属線５２の一方端との間に第３金属線５３を配置して溶接することによって、第１金属線５１の一方端と第３金属線５３の一方端とを結合し、第２金属線５２の一方端と第３金属線５３の他方端とを結合する。

【0036】

その後、第１金属線５１の他方端、及び、第２金属線５２の他方端を牽引することにより、図５（ｄ）に示すように、第１金属線５１と第３金属線５３との接続点Ｐ１（第１温度測定点５ａ）を第１貫通孔３ａの内部に配置し、第２金属線５２と第３金属線５３との接続点Ｐ２（第２温度測定点５ｂ）を第２貫通孔３ｂの内部に配置する。

【0037】

このような方法によれば、熱電対における第１金属線５１と第３金属線５３との接続点Ｐ１（第１温度測定点５ａ）、及び、第２金属線５２と第３金属線５３との接続点Ｐ２（第２温度測定点５ｂ）を容易に形成すると共に、両接続点Ｐ１，Ｐ２を絶縁体芯棒３の所望の位置に配設することができ、本発明に係る流体ヒーター１を効率よく製造することが可能となる。

【0038】

上述のように構成された本発明に係る流体ヒーター１は、例えば、図６のブロック図に示すような熱風ヒーターコントロールシステム９の一構成機器として用いることができる。ブロック図中における電力設定器９１は、電源装置と流体ヒーター１との間に配設される機器であり、発熱体４に供給する電力を設定する機器である。この電力設定器９１には、発熱体４に供給する電力量を調節する調節部が設けられており、使用者はこの調節部を適宜操作することにより発熱体４に供給する電力量を所望の値に設定することができ、電力設定器９１は、設定された一定の電力を発熱体４に供給する。なお、電力設定器９１を電源装置内に組み込んで構成することもできる。

【0039】

また、流量調節器９２は、気体供給源から供給される気体の流量を調節して流体ヒーター１の供給口に導く機能を有する機器であり、例えば、電気信号の入力によりバルブ開度を変更することができる弁体を使用することができる。好ましくは、バルブ開度を変更するモータを有するニードルバルブや、バルブ開度が変更可能な電磁弁を使用することができる。なお、流量調節器９２における流量調節は、後述の制御部９４の作動により行われるように構成されている。

【0040】

また、温度設定器９３は、流体ヒーター１の吹出し口から吹き出される気体の温度に関して、例えば、７００℃、８００℃、９００℃といった使用者が所望する温度条件を設定することができる機器である。なお、温度設定器９３において設定された設定温度情報は、後述の制御部９４に出力できるように構成されている。

【0041】

また、制御部９４は、流量調節器９２、温度設定器９３、及び、温度センサー５に電気的に接続しており、温度センサー５の検出温度が温度設定器９３において設定された設定温度となるように、流量調節器９２を制御して、流体ヒーター１の供給口に供給する気体流量を変化させる機能を有する機器である。例えば、流量調節器９２としてバルブ開度を変更するモータを有するニードルバルブを採用する場合には、制御部９４は、モータを駆動させることによってニードルバルブのバルブ開度を変化させることにより、熱風温度センサー５の検出温度が温度設定器９３において設定された設定温度となるように、ニードルバルブが流体ヒーター１の供給口に供給する気体流量を変化させる。また、流量調節器９２としてバルブ開度を変更可能な電磁弁を採用する場合には、制御部９４は、電磁弁のバルブ開度を変化させることにより、温度センサー５の検出温度が温度設定器９３において設定された設定温度となるように、ニードルバルブが流体ヒーター１の供給口に供給する気体流量を変化させる。

【0042】

制御部９４の具体的構成としては、設定温度記憶部と、演算部と、制御信号出力部とを備えるものを好ましく例示することができる。設定温度記憶部は、温度設定器９３において使用者が設定した設定温度を記憶する機能を有しており、演算部は、設定温度記憶部において記憶された設定温度と、熱風温度センサー５が検出した検出温度との温度差を演算する機能を有している。制御信号出力部は、演算部にて算出した温度差が０となるように流量調節器９２におけるバルブ開度を変化させる電気信号を流量調節器９２に出力する機能を有している。このような制御部９４は、例えば、温度センサー５が検出した検出温度が設定温度よりも低い場合には、流量調節器９２のバルブを閉じる方向に作動させる制御信号を流量調節器９２に出力し、流量調節器９２を介してヒータ２に供給される気体流量を減じる作動を行わせる。逆に、温度センサー５が検出した検出温度が設定温度よりも高い場合には、流量調節器９２のバルブを開ける方向に作動させる制御信号を流量調節器９２に出力し、流量調節器９２を介して流体ヒーター１に供給される気体流量を増加させる作動を行わせる。

【0043】

ここで、制御部９４は、図６に示すように独立して構成してもよいが、上述の流量調節器９２内に組み込まれるように構成してもよい。或いは、温度設定器９３内に組み込まれるように構成してもよい。また、制御部９４は、温度センサー５によって、所定時間内に計測された温度の平均値を計測温度として出力できるように構成してもよい。

【0044】

本発明にかかる流体ヒーター１は、上述のように、温度センサー５の温度検出点である第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂを備えているため、温度センサー５は、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂにおけるそれぞれの温度の平均値を検出することとなる。この結果、温度センサー５によって測定される温度にバラつきが生じにくく、安定した温度測定を行うことが可能となり、流体ヒーター１から吹き出されワークに付与される熱量のバラつきが小さくなり、ワークに対する加熱能力が均一化されることとなる。また、上記実施形態においては、温度センサー５が有する第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂが、が、絶縁体芯棒３の内部に配置されるように構成されているため、発熱体４を通過した熱風の流れの乱れの影響を受けることなく、温度計測を行うことが可能となる。また、温度センサー５の温度検出点である第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂは、絶縁体芯棒３の中心軸線を挟んだ両側の２カ所に位置するように構成されているため、温度センサー５が検出する温度は、流体ヒーター１から吹き出される熱風温度の平均温度により近い温度となる。この結果、温度センサー５によって測定される温度にバラつきが生じにくく、安定した温度測定を行うことが可能となる。これにより、流体ヒーター１から吹き出されワークに付与される熱量のバラつきが小さくなり、ワークに対する加熱能力がより一層均一化されることとなる。また、温度センサー５の各温度測定点を絶縁体芯棒３の内部に配置しているため、温度センサー５は、その周りにおける絶縁体芯棒３の平均的な温度を検出することになるため、より一層、バラつきの少ない測定温度を検出することが可能となる。

【0045】

また、仮に、空気供給源からの空気の供給がストップしたり、極端に供給空気量が減少するような異常事態が発生した場合であっても、温度センサー５の第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂが内部に配置される絶縁体芯棒３は、比較的熱伝導率が良いため、温度センサー５は比較的高い温度の検出を維持することになる。その結果、発熱体４への過剰な電力供給が行われず、発熱体４の熱暴走は効果的に抑制され、当該発熱体４が過熱焼損することを防ぐことが可能となる。

【0046】

また、本発明にかかる流体ヒーター１によれば、該流体ヒーター１に一定電力を消費させておいてエアー流量をコントロールして所定の熱風温度を得るというコントロール方法においては、流体ヒーター１の始動直後に大きな温度値が検出される結果、早めに多くのエアーが供給されることになる為、発熱体４温度のオーバーシュートの発生を防止して、安全な流体ヒーター１のコントロールが可能となる。また、温度のオーバーシュートを抑えるためには、従来、最低限の気体（エアー）を常に流体ヒーター１内に流しておくという対策をとってきたが、その必要が無くなることから気体（エアー）の無駄が無くなるという効果を得ることもできる。

【0047】

以上、本発明の一実施形態に係る流体ヒーター１について説明したが、流体ヒーター１の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態においては、絶縁体芯棒３の内部の２カ所に温度検出点である第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂを配置するように構成しているが、図７の要部拡大概略構成断面図に示すように、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂが、絶縁体芯棒３の先端部３１１とケーシング２の吹出し口２ｂとの間に形成される空間内にそれぞれ位置するように構成してもよい。なお、図７においては、絶縁体芯棒３の周囲に配置される発熱体４を書略して記載している。また、第１温度測定点５ａを絶縁体芯棒３の内部に配置し、第２温度測定点５ｂを、絶縁体芯棒３の先端部とケーシング２の吹出し口２ｂとの間に形成される空間内に配置するように構成してもよい。また、第１貫通孔３ａ又は第２貫通孔３ｂのいずれか一方の内部に第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂのそれぞれを配置するように構成してもよい。また、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂを絶縁体芯棒３の外表面上に設置するようにして構成してもよい。このような構成であっても、温度センサー５が検出する温度は、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂにおける平均温度となる結果、温度センサー５によって測定される温度にバラつきが生じにくくなる。

【0048】

また、上記実施形態においては、温度検出点である第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂを絶縁体芯棒３の中心軸線に対して線対称位置となるように構成してもよい。このような構成を採用することにより、流体ヒーター１の吹出し口からの第１温度測定点５ａまでの距離、及び、流体ヒーター１の吹出し口からの第２温度測定点５ｂまでの距離が、同一となり、より一層、温度センサー５は、流体ヒーター１が吹き出す熱風温度の平均値に近い温度を検出することが可能となり、安定した温度測定を行うことが可能となり、流体ヒーター１から吹き出されワークに付与される熱量のバラつきが小さくなり、ワークに対する加熱能力がより一層均一化されることとなる。

【0049】

また、図８の要部拡大概略構成断面図に示すように、温度センサー５が、絶縁体芯棒３の先端部とケーシング２の吹出し口２ｂとの間に形成される空間内に配置される温度検出点である第３温度測定点５ｃを更に備えるように構成してもよい。具体的に説明すると、第１金属線５１と第２金属線５２とを接続する第３金属線５３が、第２金属線５２を形成する材料である第２の金属材料からなる第１線部５３１と、第１金属線５１を形成する材料である第１の金属材料からなる第２線部５３２と、備えるように構成されている。第３金属線５３の第１線部５３１は、第１金属線５１との接続点Ｐ１に接続しており、第３金属線５３の第２線部５３２は、第２金属線５２との接続点Ｐ２に接続している。また、第１線部５３１及び第２線部５３２は、絶縁体芯棒３の先端部３１１と、ケーシング２の吹出し口２ｂとの間に形成される空間内において互いに接続して構成され、この第１線部５３１と第２線部５３２との接続点Ｐ３が、第３温度測定点５ｃを構成している。なお、第１金属線５１と第３金属線５３の第１線部５３１との接続点Ｐ１、及び、第２金属線５２と第３金属線５３の第２線部５３２との接続点Ｐ２のそれぞれが、第１温度測定点５ａ、及び、第２温度測定点５ｂを構成している。なお、図８においては、絶縁体芯棒３の周囲に配置される発熱体４を省略して記載している。

【0050】

このような構成の温度センサー５は、第１温度測定点５ａにおける温度（Ｔ１）、と第２温度測定点５ｂにおける温度（Ｔ２）とを加えた値から、第３温度測定点５ｃにおける温度（Ｔ３）を減じた値（温度算出式：Ｔ１＋Ｔ２－Ｔ３）として検出されることとなる。

【0051】

ここで、流体ヒーター１の設定温度Ｔを８００℃に設定した場合の挙動を例に採ると、通常の状態の場合、第１温度測定点５ａにおける温度（Ｔ１）、第２温度測定点５ｂにおける温度（Ｔ２）、及び、第３温度測定点５ｃにおける温度（Ｔ３）、は略同一の温度となるため（Ｔ１≒Ｔ２≒Ｔ３）、温度センサー５は、熱風温度の平均的な値を検出する。つまり、熱風温度は温度設定器の設定温度Ｔの通りになり、約８００℃の熱風を噴出する。一方、空気供給源からの空気の供給がストップしたような異常状態の場合、通常、絶縁体芯棒３の先端部とケーシング２の吹出し口２ｂとの間に形成される空間内に配置される第３温度測定点５ｃにおける温度は、絶縁体芯棒３の内部に配置される第１温度測定点５ａや第２温度測定点５ｂの温度（Ｔ１，Ｔ２）の約４０％程度まで低下するため、温度センサー５が検出する温度（Ｔ１＋Ｔ２－Ｔ３）は、８００＋８００－８００×０．４＝１２８０℃ となり、設定温度Ｔ（８００℃）を大きく超えた値として温度センサー５は温度を検出する。この結果、ヒーターコントロールシステム９における制御部９４は、流量調節器９２のバルブを開ける方向に作動させる制御信号を流量調節器９２に出力して、流量調節器９２を介して流体ヒーター１に供給される気体流量を増加させる作動を行い、発熱体４の温度を低下させる、或いは、発熱体４への電力供給を停止して発熱体４の温度を低下させることとなる。つまり、図８に示すような構成の流体ヒーター１の場合、空気供給源からの空気の供給がストップしたり、極端に供給空気量が減少するような異常事態が発生した際に、温度センサー５が、実際の温度よりも高い温度を検出温度として検知することが可能となるため、発熱体４が過熱焼損するような事態を効果的に回避することが可能となる。

【0052】

また、図８に示す流体ヒーター１の場合、急速立ち上がりの熱風ヒーターとして使用することができる。具体的に説明すると、例えば、流体ヒーター１の設定温度Ｔを８００℃に設定して通常の温調状態（吹き出される熱風温度が８００℃を維持する作動状態）から、供給される気体を停止する場合、発熱体４の温度は、設定温度（８００℃）の６０％程度の温度に保持されることになる。より具体的には、設定温度Ｔ＝８００℃＝（Ｔ１＋Ｔ２）－０．４×（Ｔ３）において、Ｔ３≒Ｔ１≒Ｔ２より、設定温度Ｔ＝８００℃＝（Ｔ１＋Ｔ２）－０．４×（Ｔ１＋Ｔ２）×０．５となり、（Ｔ１＋Ｔ２）＝１０００℃となる。Ｔ１≒Ｔ２であることから、Ｔ１≒Ｔ２＝５００℃となり、供給される気体を停止する場合、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂの温度（Ｔ１、Ｔ２）が５００℃程度の温度（設定温度Ｔに対して６０％程度の温度）にコントロールされて流体ヒーター１は作動を継続することになる。このため、発熱体４はもちろん、付属する各種電線などの焼損を抑制しつつ、次に気体を流し始めた時の熱風温度立ち上がりを非常に急速なものとすることが可能となる（設定温度である８００℃に昇温するまでの時間を短くすることができる）。

【0053】

また、図９の要部拡大概略構成断面図に示すように、温度センサー５が、絶縁体芯棒３の先端部とケーシング２の吹出し口との間に形成される空間内に配置される温度検出点である第３温度測定点５ｃ及び第４温度測定点５ｄを更に備えるように構成してもよい。具体的に説明すると、第１金属線５１と第２金属線５２とを接続する第３金属線５３が、第２金属線５２を形成する材料である第２の金属材料からなる第１線部５３１と、第１金属線５１を形成する材料である第１の金属材料からなる第２線部５３２と、第１線部５３１及び第２線部５３２との間に配置され第１線部５３１及び第２線部５３２を接続する第３線部５３３とを備えるように構成されている。第３金属線５３の第１線部５３１は、第１金属線５１との接続点Ｐ１に接続しており、第３金属線５３の第２線部５３２は、第２金属線５２との接続点Ｐ２に接続している。また、第３線部５３３は、絶縁体芯棒３の先端部とケーシング２の吹出し口との間に形成される空間内に位置しており、第１線部５３１と第３線部５３３との接続点Ｐ３、及び、第２線部５３２と第３線部５３３との接続点Ｐ４のそれぞれが、第３温度測定点５ｃ、及び、第４温度測定点５ｄを構成している。なお、第１金属線５１と第３金属線５３の第１線部５３１との接続点Ｐ１、及び、第２金属線５２と第３金属線５３の第２線部５３２との接続点Ｐ２のそれぞれが、第１温度測定点５ａ、及び、第２温度測定点５ｂを構成している。なお、図９においては、絶縁体芯棒３の周囲に配置される発熱体４を省略して記載している。ここで、第３線部５３３は、第１金属線５１を形成する材料である第１の金属材料、及び、第２金属線５２を形成する材料である第２の金属材料とは異なる第３の金属材料から形成されている。温度センサー５における第１金属線５１をクロメル（第１の金属材料）から形成し、第２金属線５２をアルメル（第２の金属材料）から形成するような場合、第３金属線５３の第３線部５３３は、例えば、ニクロム（第３の金属材料）から形成することができる。

【0054】

このような構成の温度センサー５は、第１温度測定点５ａにおける温度（Ｔ１）、と第２温度測定点５ｂにおける温度（Ｔ２）とを加えた値から、第３温度測定点５ｃにおける温度（Ｔ３）×０．５、及び、第４温度測定点５ｄにおける温度（Ｔ４）×０．５を減じた値（温度算出式：Ｔ１＋Ｔ２－Ｔ３×０．５－Ｔ４×０．５）として検出されることとなる。

【0055】

この図９に示すような流体ヒーター１の場合も、図８に示す流体ヒーター１と同様に、空気供給源からの空気の供給がストップしたり、極端に供給空気量が減少するような異常事態が発生した際に、温度センサー５が、実際の温度よりも高い温度を検出温度として検知することが可能となるため、発熱体４が過熱焼損するような事態を効果的に回避することが可能となる。また、第３温度測定点５ｃ及び第４温度測定点５ｄを更に備えるように構成することにより、第３温度測定点５ｃのみを更に備える図８に示す流体ヒーター１よりも、絶縁体芯棒３の先端部３１１とケーシング２の吹出し口との間に形成される空間内の温度分布の影響（温度不均一の影響）を受けにくくなり、温度計測上の誤差を低減するができ、より一層、発熱体４が過熱焼損するような事態を効果的に回避することが可能となる。

【0056】

また、上記実施形態においては、熱電対を温度センサー５として用いた場合について説明したが、温度センサー５は、熱電対に特に限定されず、測温抵抗体等種々の温度測定手段を採用することができる。

【0057】

また、上記実施形態において、第１温度測定点５ａ及び第２温度測定点５ｂにおける各温度を個別の熱電対等によってそれぞれ検出し、検出された値を制御部９４にて平均化するように構成してもよい。第３温度測定点５ｃや第４温度測定点５ｄを更に設けるように構成する場合も同様であり、各温度測定点における温度をそれぞれ個別に検出し、制御部９４にて上述の温度算出式に基づく演算を行い、流体ヒーター１から吹き出される流体の温度とするように構成してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 熱風ヒーター
２ ケーシング
２ａ ケーシングの一方端（気体の供給口）
２ｂ ケーシングの他方（気体の吹出し口）
３ 絶縁体芯棒
４ 発熱体
５ 温度センサー
５ａ 第１温度測定点
５ｂ 第２温度測定点
５ｃ 第３温度測定点
５ｄ 第４温度測定点
５１ 第１金属線
５２ 第２金属線
５３ 第３金属線
５３１ 第１線部
５３２ 第２線部
５３３ 第３線部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】