特許 7113576 ヒータセンサ複合体及び鏝先カートリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-28

(45)【発行日】2022-08-05

(54)【発明の名称】ヒータセンサ複合体及び鏝先カートリッジ

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/02 20210101AFI20220729BHJP

【ＦＩ】

G01K7/02 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022064582

(22)【出願日】2022-04-08

【審査請求日】2022-04-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000234339

【氏名又は名称】白光株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 充彦

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１８２４８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１７１４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５２１５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－９６７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－６２９５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ ７／０２

Ｈ０５Ｂ ３／００

Ｂ２３Ｋ ３／００－３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力供給を受けて発熱する加熱線と、
前記加熱線と同じ金属で構成されるとともに前記加熱線の基端に接続され、前記加熱線よりも太い径のリード線と、
前記加熱線を構成する金属とは異なる金属で構成される非加熱線と、
前記加熱線を構成する金属及び前記非加熱線を構成する金属とは異なる金属で構成されるセンサヘッドと、を備え、
前記センサヘッドは、前記非加熱線よりも低い熱伝導率を有し、
前記センサヘッドには、前記加熱線の先端が接続されるとともに前記非加熱線の先端が接続され、
前記加熱線及び前記非加熱線が少なくとも前記センサヘッドを介して導通する、ヒータセンサ複合体。

【請求項2】

前記加熱線には、コイル状に形成されたコイル部が含まれ、
前記センサヘッドに対する前記加熱線の前記先端の接続部である第１接続部と、前記センサヘッドに対する前記非加熱線の前記先端の接続部である第２接続部とは何れも、前記コイル部に対して同じ先端側に位置している、請求項１に記載のヒータセンサ複合体。

【請求項3】

前記センサヘッドに対する前記加熱線の前記先端の接続部である第１接続部、及び前記センサヘッドに対する前記非加熱線の前記先端の接続部である第２接続部の少なくとも一方は、前記センサヘッドの外周面に位置している、請求項１に記載のヒータセンサ複合体。

【請求項4】

前記加熱線には、絶縁管の周囲にコイル状に形成されたコイル部が含まれ、
前記非加熱線は、前記絶縁管の内側に挿通され、
前記センサヘッドは、前記絶縁管よりも幅広である、請求項１に記載のヒータセンサ複合体。

【請求項5】

前記加熱線には、コイル状に形成されたコイル部が含まれ、
前記センサヘッドと前記コイル部との間に間隙が形成されており、
前記加熱線は、前記コイル部の端部から前記加熱線の前記先端まで延びる延出部を有する、請求項１に記載のヒータセンサ複合体。

【請求項6】

前記センサヘッドの外周面には、平坦面によって構成され前記加熱線の前記先端または前記非加熱線の前記先端が接続される接続面が形成されている、請求項１に記載のヒータセンサ複合体。

【請求項7】

前記非加熱線は、ニッケルまたはニッケル合金製であり、
前記センサヘッドは、ステンレススチール製又は耐熱鋼製である、請求項１に記載のヒータセンサ複合体。

【請求項8】

鏝先と、
前記鏝先に組み込まれる請求項１～７の何れか１項に記載のヒータセンサ複合体と、
前記ヒータセンサ複合体を収容するように前記鏝先に連結されるハウジングと、を備えている、鏝先カートリッジ。

【請求項9】

鏝先と、
前記鏝先に組み込まれる請求項２に記載のヒータセンサ複合体と、
前記ヒータセンサ複合体を収容するように前記鏝先に連結されるハウジングと、を備え、
前記鏝先は、内孔を規定する筒状のスリーブ部と、前記スリーブ部の前記内孔の一端を塞ぐように前記スリーブ部の先端に形成された鏝先チップと、を有し、
前記コイル部が前記内孔の中に位置しており、
前記第１接続部及び前記第２接続部が、前記コイル部よりも先端側の位置で、前記コイル部の発熱時に同じ温度帯となる領域に配置されている、鏝先カートリッジ。

【請求項10】

鏝先と、
前記鏝先に装着される請求項６に記載のヒータセンサ複合体と、
前記ヒータセンサ複合体を収容するように前記鏝先に連結されるハウジングと、を備え、
前記鏝先は、内孔を規定する筒状のスリーブ部と、前記スリーブ部の前記内孔の一端を塞ぐように前記スリーブ部の先端に形成された鏝先チップと、を有し、
前記加熱線の前記先端及び前記非加熱線の前記先端の少なくとも一方は、前記平坦面によって構成された前記接続面と前記内孔を規定する前記スリーブ部の内周面との間の隙間に位置している、鏝先カートリッジ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒータセンサ複合体及び鏝先カートリッジに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１に開示されているように、例えば半田鏝の鏝先に用いられるヒータセンサ複合体が知られている。特許文献１に開示されたヒータセンサ複合体は、図１３に示すように、加熱線８３の先端８３ａと、非加熱線８５の先端８５ａとを互いに接合した構成である。加熱線８３の基端には、加熱線８３よりも大径のリード線８２が接続されている。加熱線８３及びリード線８２は鉄クロム合金製であり、非加熱線８５はニッケル製またはニッケルクロム合金製である。加熱線８３にはコイル部８１が設けられており、リード線８２及び非加熱線８５間に電圧が印加されると、加熱線８３が発熱する。このとき加熱線８３の先端８３ａと非加熱線８５の先端８５ａとの接続部が温度の検出端として機能する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２６００８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたヒータセンサ複合体が用いられる半田鏝では、鏝先を一定温度に維持するために、リード線８２及び非加熱線８５間の熱起電力から算出された温度に基づいて調整されたパルス電圧を繰り返しリード線８２及び非加熱線８５間に与えて温度制御を行うことがある。この温度制御の精度を向上させるべく鋭意研究を行っていると、リード線８２及び非加熱線８５間にパルス電圧が印可されたときに、ゼーベック効果によってリード線８２及び非加熱線８５間に生ずる起電力が瞬時的に上昇することが判明した。すなわち、パルス電圧が印加されたときに、加熱線８３の先端８３ａと非加熱線８５の先端８５ａとの接続部の温度が瞬時的に上昇することにより、起電力の瞬時的な上昇を引き起こしていると推測される。このため、パルス電圧制御を行って鏝先を所定温度に調整する場合には、鏝先の温度制御に悪影響を与える虞がある。

【0005】

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒータセンサ複合体において、温度制御の精度を向上することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するため、本発明に係るヒータセンサ複合体は、電力供給を受けて発熱する加熱線と、前記加熱線と同じ金属で構成されるとともに前記加熱線の基端に接続され、前記加熱線よりも太い径のリード線と、前記加熱線を構成する金属とは異なる金属で構成される非加熱線と、前記加熱線を構成する金属及び前記非加熱線を構成する金属とは異なる金属で構成されるセンサヘッドと、を備える。前記センサヘッドは、前記非加熱線よりも低い熱伝導率を有する。前記センサヘッドには、前記加熱線の先端が接続されるとともに前記非加熱線の先端が接続され、前記加熱線及び前記非加熱線が少なくとも前記センサヘッドを介して導通する。

【0007】

本発明に係るヒータセンサ複合体では、リード線及び非加熱線間に電圧が印加された場合に、少なくともセンサヘッドを介して加熱線及び非加熱線間が通電する。このとき、加熱線が発熱するため、ヒータセンサ複合体がヒータとしての機能を果たす。また、加熱線及び非加熱線が互いに異なる金属で構成される。このため、加熱線が昇温したしたときには、加熱線の先端及び非加熱線の先端と、リード線の基端及び非加熱線の基端と、の間の温度差に応じた熱起電力が、リード線の基端と非加熱線の基端との間に発生する。この熱起電力の大きさに基づいて、加熱線の先端及び非加熱線の先端の温度を導出できる。つまり、加熱線の先端及び非加熱線の先端即ちセンサヘッドが温度の検出端として機能する。このとき、加熱線及び非加熱線が少なくともセンサヘッド（非加熱線を構成する金属よりも低い熱伝導率を有する金属で構成される）を介して導通するため、リード線及び非加熱線間にパルス電圧を印加した場合において、パルス電圧の印加に伴う瞬時的な起電力の上昇（瞬時的な温度の上昇）が緩和される。したがって、センサヘッドの瞬時的な温度上昇も緩和されるため、ヒータセンサ複合体の温度制御の精度を向上できる。

【0008】

すなわち、加熱線に非加熱線が直接接続されたヒータセンサ複合体の場合には、パルス電圧の印加に伴って接点（加熱線と非加熱線との接続部）において瞬時的な温度（センサ温度）の上昇が発生する。これにより、リード線の基端及び非加熱線の基端間には、瞬時的に上昇した起電力が生ずる。このため、温度制御に際しては、センサ温度の瞬時的な上昇がヒータセンサ複合体の温度制御に悪影響を与えてしまう虞がある。これに対し、本発明のヒータセンサ複合体では、加熱線及び非加熱線が少なくともセンサヘッドを介して導通するため、パルス電圧の印加に伴うセンサ温度の瞬時的な上昇（瞬時的な起電力の上昇）が緩和される。したがって、温度制御を行う場合には、センサ温度の瞬時的な上昇（瞬時的な起電力の上昇）の影響を緩和しつつ温度制御を行うことができる。したがって、ヒータセンサ複合体の温度制御の精度を向上できる。なお、加熱線及び非加熱線がセンサヘッドを介して導通する状態が確保されているのであれば、加熱線及び非加熱線間を流れる電流の一部が、センサヘッドを介することなく、加熱線及び非加熱線間を直接流れてもよい。

【0009】

前記加熱線には、コイル状に形成されたコイル部が含まれていてもよい。この場合、前記センサヘッドに対する前記加熱線の前記先端の接続部である第１接続部と、前記センサヘッドに対する前記非加熱線の前記先端の接続部である第２接続部とは何れも、前記コイル部に対して同じ先端側に位置していてもよい。

【0010】

この態様では、コイル部が発熱している場合に、第１接続部と第２接続部とが同じ温度帯の領域に配置されることになる。したがって、リード線及び非加熱線間に生ずる熱起電力の値から第１接続部及び第２接続部の温度を正確に得ることができる。

【0011】

前記センサヘッドに対する前記加熱線の前記先端の接続部である第１接続部、及び前記センサヘッドに対する前記非加熱線の前記先端の接続部である第２接続部の少なくとも一方は、前記センサヘッドの外周面に位置していてもよい。

【0012】

この態様では、センサヘッドに対する加熱線または非加熱線の接続構造を作りやすくできる。また、第１接続部と第２接続部が接触しないように距離を確保しやすくできる。

【0013】

前記加熱線には、絶縁管の周囲にコイル状に形成されたコイル部が含まれてもよい。この場合、前記非加熱線は、前記絶縁管の内側に挿通されてもよい。前記センサヘッドは、前記絶縁管よりも幅広であってもよい。

【0014】

この態様では、センサヘッドの熱容量を大きくできる。したがって、センサヘッドによってセンサ温度の瞬時的な上昇を緩和させる機能を有効に発揮させることができる。また、絶縁管によってコイル部が非加熱線に対して隔離されるため、加熱線及び非加熱線間の短絡を防止できる。

【0015】

前記加熱線には、コイル状に形成されたコイル部が含まれてもよい。この場合、前記センサヘッドとコイル部との間に間隙が形成されてもよく、また、前記加熱線は、前記コイル部の端部から前記加熱線の前記先端まで延びる延出部を有してもよい。

【0016】

この態様では、コイル部の発熱の影響をセンサヘッドに与え難くできる一方で、センサヘッドに対する加熱線の接続を確保できる。

【0017】

前記センサヘッドの外周面には、平坦面によって構成され前記加熱線の前記先端または前記非加熱線の前記先端が接続される接続面が形成されていてもよい。

【0018】

この態様では、センサヘッドに対する加熱線の先端または非加熱線の先端の接続を確保できる。

【0019】

前記非加熱線は、ニッケルまたはニッケル合金製であってもよい。前記センサヘッドは、ステンレススチール製又は耐熱鋼製であってもよい。

【0020】

本発明に係る鏝先カートリッジは、鏝先と、前記鏝先に組み込まれる前記ヒータセンサ複合体と、前記ヒータセンサ複合体を収容するように前記鏝先に連結されるハウジングと、を備えている。

【0021】

本発明に係る鏝先カートリッジは、前記鏝先に組み込まれる前記ヒータセンサ複合体と、前記ヒータセンサ複合体を収容するように前記鏝先に連結されるハウジングと、を備える。前記鏝先は、内孔を規定する筒状のスリーブ部と、前記スリーブ部の前記内孔の一端を塞ぐように前記スリーブ部の先端に形成された鏝先チップと、を有する。前記コイル部は前記内孔の中に位置している。前記第１接続部及び前記第２接続部は、前記コイル部よりも先端側の位置で、前記コイル部の発熱時に同じ温度帯となる領域に配置されている。

【0022】

この鏝先カートリッジでは、加熱線のコイル部が鏝先のスリーブ部の内孔に配置され、第１接続部及び第２接続部がそれぞれコイル部よりも先端側に位置しており、さらに、第１接続部及び第２接続部は、コイル部の発熱時に同じ温度帯となる領域に配置されている。したがって、電圧印加時には、第１接続部の温度及び第２接続部の温度が同じ温度帯の温度になるため、温度制御の精度をより向上させることができる。

【0023】

本発明に係る鏝先カートリッジは、鏝先と、前記鏝先に装着される前記ヒータセンサ複合体と、前記ヒータセンサ複合体を収容するように前記鏝先に連結されるハウジングと、を備える。前記鏝先は、内孔を規定する筒状のスリーブ部と、前記スリーブ部の前記内孔の一端を塞ぐように前記スリーブ部の先端に形成された鏝先チップと、を有する。前記加熱線の前記先端及び前記非加熱線の前記先端の少なくとも一方は、前記平坦面によって構成された前記接続面と前記内孔を規定する前記スリーブ部の内周面との間の隙間に位置している。

【0024】

この鏝先カートリッジでは、センサヘッドの大きさを確保しつつ、加熱線の先端または非加熱線の先端が配置されるスペースを確保できる。しかも、スリーブ部が大きくなることを抑制できる。

【発明の効果】

【0025】

以上説明したように、本発明によれば、ヒータセンサ複合体において、温度制御の精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】実施形態に係るヒータセンサ複合体を示す図である。

【図2】実施形態に係るヒータセンサ複合体におけるセンサヘッドと非加熱線との接合関係を示す図である。

【図3】その他の実施形態におけるセンサヘッドと加熱線と非加熱線との接合関係を示す図である

【図4】その他の実施形態におけるセンサヘッドと加熱線と非加熱線との接合関係を示す図である

【図5】実施形態におけるセンサヘッドの構成を説明するための図である。

【図6】（ａ）（ｂ）実施形態に係るヒータセンサ複合体が適用されたスタンダードタイプの鏝先カートリッジの図である。

【図7】センサヘッドとスリーブ部の内周面との間の隙間を説明するための図である。

【図8】（ａ）（ｂ）実施形態に係るヒータセンサ複合体が適用された高容量タイプの鏝先カートリッジの図である。

【図9】比較例におけるセンサ温度の上昇の一例を示す図である。

【図10】実施形態におけるセンサ温度の緩和された上昇の一例を示す図である。

【図11】比較例におけるセンサ温度及び出力パルスの変動の一例を示す図である。

【図12】実施形態におけるセンサ温度及び出力パルスの抑えられた変動の一例を示す図である。

【図13】従来のヒータセンサ複合体を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0028】

図１に示すように、本実施形態に係るヒータセンサ複合体１０は、加熱線１２と、リード線１４と、非加熱線１６と、センサヘッド１８と、絶縁管２０と、を備えている。センサヘッド１８には、加熱線１２の先端と非加熱線１６の先端とが接続されている。加熱線１２を構成する金属と、非加熱線１６を構成する金属と、センサヘッド１８を構成する金属とは、互いに異なる金属である。このため、加熱線１２及び非加熱線１６間には、ゼーベック効果により、加熱線１２の先端の温度及び非加熱線１６の先端の温度（センサヘッド１８の温度）と、リード線１４の基端及び非加熱線１６の基端の温度と、の温度差に応じた起電力が生ずる。つまり、加熱線１２の先端及び非加熱線１６の先端すなわちセンサヘッド１８は、ヒータセンサ複合体１０における温度検知端（センサ部）として機能する。

【0029】

加熱線１２を構成する金属とリード線１４を構成する金属は同じ金属である。加熱線１２及びリード線１４は、鉄－クロム合金製の線材によって構成されている。例えば、加熱線１２は、スウェーデンのサンドビックマテリアルテクノロジから入手可能な「カンタル」ブランドのワイヤによって構成されている。加熱線１２は、好ましくは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の直径を有する。なお、加熱線１２は、鉄－クロム合金以外の他のクロム合金（たとえば、ニッケル－クロム合金）によって構成されていてもよい。

【0030】

非加熱線１６は、好ましくは、０．２ｍｍ～０．８ｍｍの直径、より好ましくは０．７ｍｍの直径を有するニッケル材料から形成されるが、より大きな直径のワイヤを使用することもできる。すなわち、非加熱線１６は加熱線１２よりも太い。非加熱線１６は、ニッケル製又はニッケル合金製の線材によって構成される。

【0031】

センサヘッド１８は、ステンレススチール（ＳＵＳ）製である。すなわち、センサヘッド１８は、加熱線１２を構成する金属及び非加熱線１６を構成する金属とは異なる金属で構成されている。また、センサヘッド１８は、非加熱線１６を構成する金属よりも低い熱伝導率を有する金属で構成されている。センサヘッド１８は、発熱の瞬時的な影響を緩和させるため、銅などの熱伝導率の高い金属よりも熱の伝わりが遅い金属すなわち、低い熱伝導率の金属によって構成されているのがよい。また、センサヘッド１８は、加熱線１２よりも低い電気抵抗率を有する金属で構成され、加えて、センサヘッド１８は、加熱線１２及び非加熱線１６よりも大きな断面積を有するため、加熱線１２が発熱する通電量では発熱しにくい。なお、センサヘッド１８は、耐熱鋼（ＳＵＨ）製であってもよい。

【0032】

非加熱線１６の熱伝導率は、例えば７０～９０Ｗ／ｍ・Ｋが好ましい。これに対し、センサヘッド１８の熱伝導率は、１０～５０Ｗ／ｍ・Ｋが好ましく、１０～２０Ｗ／ｍ・Ｋがより好ましい。すなわち、センサヘッド１８の熱伝導率は、非加熱線１６の熱伝導率よりも低い。

【0033】

加熱線１２は、コイル部２３と、コイル部２３に対して先端側（図１の左側、センサヘッド１８側）に位置する延出部２４と、コイル部２３に対して基端側（図１の右側）に位置する基端側延出部２５と、を一体的に含む。

【0034】

コイル部２３は、加熱線１２において絶縁管２０の周囲にコイル状に巻かれた部分であり、電力が供給されたときに発熱する。コイル部２３の一端（基端）は、絶縁管２０の軸方向において、絶縁管２０の略中央の位置に配置されている。コイル部２３の他端（先端）は、絶縁管２０の軸方向における端部（先端部）の近傍に位置している。

【0035】

延出部２４は、コイル部２３の他端（先端）から絶縁管２０の軸方向に沿う方向に延びている。延出部２４は、絶縁管２０の端部よりも先端側に位置するとともにセンサヘッド１８に接続された部位を含む。この部位は加熱線１２の先端を構成する。すなわち、センサヘッド１８とコイル部２３との間に間隙が形成されるように、センサヘッド１８はコイル部２３から離間している。このため、加熱線１２は、コイル部２３から延出された延出部２４を有しており、この延出部２４を介してセンサヘッド１８に接続されている。

【0036】

加熱線１２の先端は、扁平ブロック状に形成されたセンサヘッド１８の外周面１８ａに溶接されている。すなわち、センサヘッド１８は、絶縁管２０側を向く第１端面１８ｂと、第１端面１８ｂとは反対側を向く第２端面１８ｃと、第１端面１８ｂの周縁と第２端面１８ｃの周縁とを接続する外周面１８ａと、を含み、加熱線１２の先端は、センサヘッド１８の外周面１８ａに接続されている。センサヘッド１８に対する加熱線１２の接続部を以下、第１接続部２７と称する。第１端面１８ｂ及び第２端面１８ｃは、絶縁管２０の幅よりも広い幅を有する。つまり、絶縁管２０の軸方向に直交する方向における第１端面（及び第２端面）の幅は、絶縁管２０の幅よりも大きい。

【0037】

基端側延出部２５は、絶縁管２０の外周面に沿うように配置されるとともに、コイル部２３の一端（基端）から絶縁管２０の軸方向に沿って延びている。基端側延出部２５の基端には、リード線１４が接続されている。

【0038】

リード線１４は加熱線１２の基端に接続されている。リード線１４は、加熱線１２における基端側延出部２５に接続されており、絶縁管２０の外周面に沿って絶縁管２０の軸方向に延びるとともに、絶縁管２０の基端からさらに基端側（図１における右側）に延びている。リード線１４は、好ましくは、０．７ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の直径、又は、加熱線１２の直径の２倍以上４倍以下の直径を有する。つまり、リード線１４は加熱線１２よりも大径である。この構成により、図外の電源から電力が印加された場合に加熱線１２の少なくともコイル部２３が発熱する一方で、リード線１４においては発熱しない。

【0039】

非加熱線１６は、絶縁管２０の内側に挿通されるとともに、絶縁管２０の基端（図１における右端）からさらに基端側（図１の右側）に向けて延び出ている。なお、絶縁管２０の先端（図１における左端）は、センサヘッド１８の第１端面１８ｂに当接していてもよい。

【0040】

図２に示すように、非加熱線１６の先端はセンサヘッド１８の第１端面１８ｂに接続されている。センサヘッド１８に対する非加熱線１６の接続部を以下、第２接続部２８と称する。非加熱線１６の先端は、センサヘッド１８に溶接されることによってセンサヘッド１８に固定されている。

【0041】

つまり、センサヘッド１８に対する加熱線１２の接続部である第１接続部２７と、センサヘッド１８に対する非加熱線１６の接続部である第２接続部２８とは、互いに離間している。したがって、加熱線１２及び非加熱線１６間に電圧が印加された場合には、加熱線１２及び非加熱線１６が少なくともセンサヘッド１８を介して導通する。なお、加熱線１２及び非加熱線１６がセンサヘッド１８を介して導通する状態が確保されているのであれば、加熱線１２及び非加熱線１６が一部直接接触し、流れる電流の一部が、センサヘッド１８を介することなく、加熱線１２及び非加熱線１６間を直接流れてもよい。

【0042】

非加熱線１６は、センサヘッド１８の第１端面１８ｂに固定される構成に限られるものではなく、図３に示すように、非加熱線１６の先端は、加熱線１２の先端が接続される第１接続部２７とは反対側でセンサヘッド１８の外周面１８ａに接続されていてもよい。非加熱線１６がセンサヘッド１８の外周面１８ａに接続される場合、加熱線１２はセンサヘッド１８における外周面１８ａと異なる面に接続されてもよい。また、図４に示すように、センサヘッド１８が、第１端面１８ｂを貫通する貫通孔１８ｄを有し、非加熱線１６が、貫通孔１８ｄに挿入された状態でセンサヘッド１８に接続されてもよい。この貫通孔１８ｄは、センサヘッド１８自体を貫通する構成でもよく、図４に示すように、第１端面１８ｂのみを貫通するが第２端面１８ｃまでは届かない有底の穴によって構成されていてもよい。

【0043】

図５に示すように、センサヘッド１８の外周面１８ａには、平坦面によって構成された接続面１８ｅが形成されており、加熱線１２の先端はこの接続面１８ｅに固定されている。加熱線１２の先端が固着された接続面１８ｅとは反対側にも平坦面によって構成された接続面１８ｅが形成されているため、非加熱線１６の先端がこのもう一方の接続面１８ｅに固定されてもよい。センサヘッド１８の外周面１８ａは、接続面１８ｅ以外の部位が湾曲面によって構成されている。なお、図５では、一対の接続面１８ｅが形成されたセンサヘッド１８が示されているが、一方の接続面１８ｅが省略されてもよい。また平坦面からなる接続面１８ｅ自体が省略され、加熱線１２の先端が、湾曲面からなる外周面１８ａに接続されてもよい。

【0044】

図６（ａ）（ｂ）に示すように、ヒータセンサ複合体１０は、はんだ鏝の鏝先カートリッジ４０に用いられてもよい。鏝先カートリッジ４０は、はんだ鏝のハンドル（図示省略）に装着して使用するものである。ハンドル内には、サーミスタが収納されており、リード線１４及び非加熱線１６間に生ずる熱起電力から得られる温度を、サーミスタによる検知温度で補正する（基準接点補償）ことができる。ハンドルは図外の制御器に電気的に接続され、この制御器によって、鏝先カートリッジ４０に印加するパルス電圧が制御される。

【0045】

鏝先カートリッジ４０は、鏝先４２と、鏝先４２に組み込まれるヒータセンサ複合体１０と、ヒータセンサ複合体１０を収容するように鏝先４２に連結されるハウジング４４と、を備えている。

【0046】

鏝先４２は、銅、鉄又は鉄合金等の高熱伝導率を有する金属材料によって形成されている。鏝先４２は、内孔４２ｂを規定する筒状のスリーブ部４２ａと、スリーブ部４２ａ内の内孔４２ｂの一端を塞ぐようにスリーブ部４２ａの先端に形成され、はんだを溶融させるための部位である鏝先チップ４２ｃと、を有する。

【0047】

スリーブ部４２ａには、コイル部２３がスリーブ部４２ａの内孔４２ｂに収まるようにヒータセンサ複合体１０が収容されている。すなわち、スリーブ部４２ａの内孔４２ｂの中にコイル部２３が位置している。コイル部２３を含む加熱線１２とスリーブ部４２ａの間は絶縁されている。加熱線１２が電力の供給を受けてコイル部２３が発熱すると、スリーブ部４２ａを有する鏝先４２は、加熱されてはんだを溶融可能な温度まで昇温する。

【0048】

センサヘッド１８は、スリーブ部４２ａの内孔４２ｂの中において、コイル部２３よりも奥側（先端側）に位置している。つまり、センサヘッド１８に対する加熱線１２の第１接続部２７及びセンサヘッド１８に対する非加熱線１６の第２接続部２８は、何れもコイル部２３よりも奥側（先端側）に位置している。したがって、コイル部２３の発熱時には、第１接続部２７及び第２接続部２８は同じ温度帯の領域に属する。よって、センサヘッド１８に対する加熱線１２の接続部である第１接続部２７と、センサヘッド１８に対する非加熱線１６の接続部である第２接続部２８とを１つの熱電対として機能させることができる。

【0049】

図７に示すように、内孔４２ｂを規定するスリーブ部４２ａは円環状であり、センサヘッド１８は円板状の部材の一部を切り欠いた形状である。したがって、内孔４２ｂを形成するスリーブ部４２ａの内周面とセンサヘッド１８の接続面１８ｅとの間に隙間５１が形成されている。この隙間５１に加熱線１２の先端（延出部２４の先端）が配置されている。すなわち、センサヘッド１８の外周面１８ａの一部に平坦面からなる接続面１８ｅが形成されることにより、加熱線１２を配置するためのスペースを確保しつつセンサヘッド１８の熱容量を確保できる。また、センサヘッド１８の湾曲面の直径がスリーブ部４２ａの内孔４２ｂの内径よりわずかに小さく、湾曲面がスリーブ部４２ａの内周面に沿う。これにより、センサヘッド１８をスリーブ部４２ａ内にまっすぐ配置できる。また、センサヘッド１８をスリーブ部４２ａの内周面に接触しやすくできる。なお、加熱線１２の先端が隙間５１に配置される構成に代え、非加熱線１６の先端が隙間５１に配置されてもよい。また、加熱線１２の先端が隙間５１に配置されるとともに、非加熱線１６の先端が隙間５１に配置されてもよい。この場合は、加熱線１２の先端と非加熱線１６の先端とは、対向する隙間５１に別々に配置される。

【0050】

ハウジング４４は、好ましくは、ステンレススチールなどの低熱伝導性を有する剛性金属材料によって構成されている。ハウジング４４は、スリーブ部４２ａの基端側部に外嵌されるようにして鏝先４２に結合される。ハウジング４４には、リード線１４に接続された第１端子部４５と、非加熱線１６に接続された第２端子部４６と、を有するコネクタ部４７が設けられている。

【0051】

なお、図６（ａ）（ｂ）は、ヒータセンサ複合体１０がスタンダードタイプの鏝先カートリッジ４０に適用された例を示すが、この構成に限られるものではない。ヒータセンサ複合体１０は、スタンダードタイプの鏝先カートリッジ４０よりも高容量の鏝先カートリッジ４０に適用されてもよい。

【0052】

高容量タイプの鏝先カートリッジ４０は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、鏝先４２のスリーブ部４２ａが、鏝先チップ４２ｃの基端部位と同径の第１部位４２ｄと、第１部位４２ｄの基端に繋がり第１部位４２ｄよりも小径の第２部位４２ｅとを含む。すなわち、鏝先チップ４２ｃは、その基端部位がスタンダードタイプの鏝先カートリッジ４０における鏝先チップ４２ｃの基端部位よりも大径に構成され、また、第１部位４２ｄは、スタンダードタイプの鏝先カートリッジ４０におけるスリーブ部４２ａよりも大径に構成されている。

【0053】

鏝先チップ４２ｃには、スリーブ部４２ａの内孔４２ｂから先端側に凹むように凹部が形成されている。凹部４２ｆは、内孔４２ｂよりも小径であり、この凹部４２ｆ内にセンサヘッド１８が配置されている。絶縁管２０も、その先端が凹部４２ｆ内に入り込んでいる。一方で、加熱線１２のコイル部２３は、凹部４２ｆ内には入り込まない状態で内孔４２ｂ内に収まっている。

【0054】

リード線１４には、リード線１４よりも抵抗率の低いコネクタ線４９が接続されており、このコネクタ線４９に第１端子部４５が接続されている。

【0055】

これ以外の構成は、スタンダードタイプの鏝先カートリッジ４０と同様である。

【0056】

以上説明したように、本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、リード線１４及び非加熱線１６間に電圧が印加された場合に、少なくともセンサヘッド１８を介して加熱線１２及び非加熱線１６間に通電する。このとき、加熱線１２が発熱するため、ヒータセンサ複合体１０がヒータとしての機能を果たす。また、加熱線１２及び非加熱線１６が互いに異なる金属で構成されるため、加熱線１２が昇温したときには、加熱線１２の先端及び非加熱線１６の先端と、リード線１４の基端及び非加熱線１６の基端と、の間の温度差に応じた熱起電力が、リード線１４の基端と非加熱線１６の基端との間に発生する。この熱起電力の大きさから、加熱線１２の先端及び非加熱線１６の先端の温度を導出できる。つまり、加熱線１２の先端及び非加熱線１６の先端すなわちセンサヘッド１８が温度の検出端として機能する。このとき、加熱線１２及び非加熱線１６が少なくともセンサヘッド１８（非加熱線１６を構成する金属よりも低い熱伝導率を有する金属で構成される）を介して導通する。このため、リード線１４及び非加熱線１６間にパルス電圧を印加した場合において、パルス電圧の印加に伴う加熱線１２からの直接熱による瞬時的な起電力の上昇（瞬時的な温度の上昇）が緩和される。したがって、センサヘッド１８の瞬時的な温度上昇も緩和されるため、ヒータセンサ複合体１０の温度制御の精度を向上できる。

【0057】

すなわち、加熱線１２に非加熱線１６が直接接続された比較例としてのヒータセンサ複合体（図示省略）の場合には、パルス電圧の印加に伴って接点（加熱線１２と非加熱線１６との接続部）において加熱線１２からの直接熱による瞬時的な温度の上昇が発生する。これにより、リード線１４の基端及び非加熱線１６の基端間には、瞬時的に上昇した起電力が生ずる。例えば、図９には、加熱線１２に非加熱線１６が直接接続された構成のヒータセンサ複合体がはんだ鏝の鏝先カートリッジに用いられた場合のセンサ温度の上昇及び鏝先チップ４２ｃの温度変化の一例を示している。この温度変化はパルス電圧を約１秒間印加した場合の結果の一例である。センサ温度は、リード線１４の基端と非加熱線１６の基端との間で計測される熱起電力から得られる温度である。図９では、パルス電圧が印加されると、それに伴い、時間Ｔ１において、リード線１４及び非加熱線１６間の瞬時的な起電力の上昇（センサ温度の瞬時的な上昇）が生ずる。この影響により、センサ温度が鏝先温度よりも高くなってしまう。なお、図９において、鏝先温度は、鏝先チップ４２ｃの温度を外部の温度計で測定したときの温度である。図１０においても同様である。

【0058】

これに対し、本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、加熱線１２及び非加熱線１６が少なくともセンサヘッド１８を介して導通するため、パルス電圧の印加に伴う瞬時的な起電力の上昇（センサ温度の瞬時的な上昇）が緩和される。図１０には、本実施形態のヒータセンサ複合体１０の場合におけるパルス電圧の印加時に生ずるセンサ温度の変化の一例を示している。図１０も、ヒータセンサ複合体１０がはんだ鏝の鏝先カートリッジに用いられた場合の結果の一例である。センサ温度は、ヒータセンサ複合体１０による起電力から得られる温度である。本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、図９に示す比較例に比べ、センサ温度の瞬時的な上昇（瞬時的な起電力の上昇）が抑えられており、その後も加熱線１２の発熱量の影響が緩和され、センサ温度が鏝先温度により近い値となっている。したがって、本実施例のヒータセンサ複合体１０にて温度制御を行う場合には、センサ温度の瞬時的な上昇の影響を緩和し、鏝先の温度変化に沿った動きになることで、より高い精度で温度制御を行うことができる。

【0059】

また、センサ温度のフィードバックによって出力パルス数を調整することにより温度制御を行う場合には、比較例としてのヒータセンサ複合体の場合、図１１に示すように、温度安定時のヒータ通電熱の影響によるセンサ温度の変動（図１１中の「Ａ」）が見られ、また、はんだ付け動作時においては、センサ温度の変動が激しいため（図１１中の「Ｃ」）、センサ温度によって決まる出力パルス数の変動も大きく、出力は安定しない（図１１中の「Ｂ」）。これに対し、本実施形態のヒータセンサ複合体１０の場合には、図１２に示すように、温度安定時の熱起電力から算出されるセンサ温度の変動が抑えられており（図１２中の「Ｄ」）、また、はんだ付け動作時においては、センサ温度の変動が抑えられることにより（図１２中の「Ｆ」）、出力パルス数の変動が抑えられ（図１２中の「Ｅ」）、制御が安定する。なお、図１１及び図１２は、ヒータセンサ複合体が用いられた鏝先カートリッジをはんだ鏝のハンドルに取り付け、図１１のＢ，Ｃ、および図１２のＥ、Ｆの時に負荷を与えて温度制御した場合の結果の一例である。

【0060】

本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、第１接続部２７及び第２接続部２８が何れもコイル部２３に対して、同じ先端側に位置している。このため、コイル部２３が発熱している場合に、第１接続部２７と第２接続部２８とが同じ温度帯の領域に配置されることになる。したがって、リード線１４及び非加熱線１６間に生ずる熱起電力の値からセンサヘッド１８の温度を正確に得ることができる。

【0061】

また本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、第１接続部２７及び第２接続部２８の少なくとも一方は、センサヘッド１８の外周面１８ａに位置している。したがって、センサヘッド１８に対する加熱線１２または非加熱線１６の接続構造を作りやすくできる。また、第１接続部２７と第２接続部２８の間の距離を確保しやすくできる。

【0062】

また本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、センサヘッド１８が絶縁管２０よりも幅広であるため、センサヘッド１８の熱容量を大きくできる。したがって、センサヘッド１８としての機能を有効に発揮させることができる。また、絶縁管２０によって加熱線１２が非加熱線１６に対して隔離されるため、加熱線１２及び非加熱線１６間の短絡を防止できる。

【0063】

また本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、センサヘッド１８がコイル部２３から離れており、加熱線１２がコイル部２３からセンサヘッド１８まで延びる延出部２４を有する。このため、コイル部２３の発熱の影響をセンサヘッド１８に与え難くできる一方で、センサヘッド１８に対する加熱線１２の接続を確保できる。

【0064】

また本実施形態のヒータセンサ複合体１０では、センサヘッド１８の外周面１８ａに、平坦面によって構成された接続面１８ｅが形成されているため、センサヘッド１８に対する加熱線１２の先端または非加熱線１６の先端の接続を確保できる。

【0065】

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、センサヘッド１８が絶縁管２０の幅よりも大きな幅を有する大きさに形成されているが、これに限られない。センサヘッド１８の幅は絶縁管２０の幅よりも小さくてもよい。この場合、センサヘッド１８をより厚く（絶縁管２０の軸方向における厚み）することにより、センサヘッド１８の熱容量をより大きくできる。

【符号の説明】

【0066】

１０ ：ヒータセンサ複合体
１２ ：加熱線
１６ ：非加熱線
１８ ：センサヘッド
１８ａ ：外周面
１８ｅ ：接続面
２０ ：絶縁管
２３ ：コイル部
２４ ：延出部
２７ ：第１接続部
２８ ：第２接続部
４０ ：鏝先カートリッジ
４２ ：鏝先
４４ ：ハウジング

【要約】

【課題】ヒータセンサ複合体において、温度制御の精度を向上する。
【解決手段】ヒータセンサ複合体１０は、電力供給を受けて発熱する加熱線１２と、加熱線１２と同じ金属で構成されるとともに加熱線１２の基端に接続され、加熱線１２よりも太い径のリード線１４と、加熱線１２を構成する金属とは異なる金属で構成される非加熱線１６と、加熱線１２を構成する金属及び非加熱線１６を構成する金属とは異なる金属で構成されるセンサヘッド１８と、を備える。センサヘッド１８は、非加熱線１６よりも低い熱伝導率を有する。センサヘッド１８には、加熱線１２の先端が接続されるとともに非加熱線１６の先端が接続される。加熱線１２及び非加熱線１６が少なくともセンサヘッド１８を介して導通する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】