(57)【要約】【課題】貯留槽の内部に貯留した溶融金属を流動させるポンプ手段を設けたとしても、上下方向の投影面積を抑制することが可能な溶融金属貯留装置を提供すること。【解決手段】貯留槽である半田槽１０底部１０ａの貫通孔１５の内周面の一部であるプレート部材１４の貫通孔内周面、および、回転軸４０の外周面を、いずれも半田槽１０内の溶融半田９にぬれない材料で形成して、溶融半田９の表面張力により隙間部１６から溶融半田９が漏れることを防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に溶融金属（９）を貯留するとともに、底部（１０ａ）を上下方向に貫通する貫通孔（１５）が形成された貯留槽（１０）と、
前記貫通孔内に回転可能に挿設されて、前記底部を上下方向に貫通するように配置された回転軸（４０）と、
前記貯留槽の下方に配置され、前記回転軸を回転駆動する駆動手段（６０）と、
前記回転軸に結合して前記貯留槽内に配設され、前記回転軸の回転駆動に伴って前記貯留槽内に貯留された前記溶融金属を流動させるポンプ手段（４１）と、を備え、
前記貫通孔の内周面の全部もしくは一部である第１の周面と、前記回転軸の外周面のうち前記第１の周面に対向する第２の周面とは、いずれも、前記溶融金属の接触角が９０度より大きくなる前記溶融金属にぬれない材料により形成されていることを特徴とする溶融金属貯留装置。
【請求項２】
前記溶融金属は、溶融半田（９）であり、
前記ポンプ手段により流動された前記溶融半田を噴出させるノズル部（１１ａ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項３】
上下方向における前記底部と前記駆動手段との間に設けられ、前記回転軸を取り囲むシール部ハウジング（２０）と、
前記シール部ハウジングの内側に配設され、前記回転軸に摺接して、前記回転軸と前記シール部ハウジングとの間をシールするシール部材（２１）と、
前記回転軸と前記シール部材との摺接部位の温度を、前記溶融金属が液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度に調節する半溶融状態温度調節手段（２４、２５）と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項４】
前記貯留槽と前記シール部ハウジングとの間に断熱層（２ａ）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項５】
上下方向における前記摺接部位と前記駆動手段との間に設けられ、前記回転軸を回動可能に支持する軸受部（３１）と、
前記軸受部の温度を、前記溶融金属が固相状態となる温度に調節する固相状態温度調節手段（７０）と、を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項６】
内部に前記軸受部を収容する軸受部ハウジング（３０）を備え、
前記シール部ハウジングと前記軸受部ハウジングとの間に断熱層（２ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項７】
前記底部と前記シール部材との間に不活性ガスが充満していることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１つに記載の溶融金属貯留装置。
【請求項８】
前記不活性ガスを、前記底部と前記シール部材との間から、前記貯留槽内の前記溶融金属の上面（９ａ）へ、前記上面を覆うシールドガスとして供給するシールドガス供給経路（５３）を有することを特徴とする請求項７に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項９】
前記固相状態温度調節手段は、前記軸受部に冷却ガスを流通する冷却ガス流通手段（７０）であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項１０】
前記冷却ガスは不活性ガスであり、
前記軸受部を流通した前記不活性ガスを、前記軸受部から前記底部と前記シール部材との間へ供給して前記底部と前記シール部材との間に充満させる不活性ガス供給経路（５２）を有することを特徴とする請求項９に記載の溶融金属貯留装置。
【請求項１１】
前記不活性ガスを、前記底部と前記シール部材との間から、前記貯留槽内の前記溶融金属の上面（９ａ）へ、前記上面を覆うシールドガスとして供給するシールドガス供給経路（５３）を有することを特徴とする請求項１０に記載の溶融金属貯留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯留槽の内部に貯留した溶融金属を流動させる溶融金属貯留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の貯留槽の内部に貯留した溶融金属を流動させる溶融金属貯留装置の一例として、下記特許文献１に開示された噴流型半田槽がある。この噴流型半田槽は、溶融半田を貯留する槽の内部に入口と出口とを有する半田送り室を備えている。半田送り室の入口は、槽内の半田液面レベルよりも下側に設けられており、半田送り室の出口は、入口の側方部において半田液面レベルよりも上側まで起立したノズルの先端に設けられている。そして、入口に設置したポンプの駆動によって半田送り室内に溶融半田を流通させ、出口から溶融半田を流出させるようになっている。
【０００３】
溶融半田を流動させるポンプは、槽外の駆動手段からの回転駆動力を伝達する回転軸の下方先端に取付けられており、回転軸は槽内の半田液面レベルよりも上方から下方の液中に延びている。このように噴流型半田槽を構成することにより、駆動手段が溶融半田に触れないようにするとともに、ノズル先端の溶融半田の出口において行う半田付け作業スペースと、ポンプが結合する回転軸とが互いに干渉しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の溶融金属貯留装置の一例である噴流型半田槽のように、貯留槽内の溶融金属を用いた作業を行うための作業スペースと、溶融金属を流動するためのポンプ手段が結合する回転軸とを、互いに干渉しないように水平方向に並設すると、装置の上下方向の投影面積が大きくなり、大きな設置面積を必要とするという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、貯留槽の内部に貯留した溶融金属を流動させるポンプ手段を設けたとしても、上下方向の投影面積を抑制することが可能な溶融金属貯留装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内部に溶融金属（９）を貯留するとともに、底部（１０ａ）を上下方向に貫通する貫通孔（１５）が形成された貯留槽（１０）と、
貫通孔内に回転可能に挿設されて、貯留槽の底部を上下方向に貫通するように配置された回転軸（４０）と、
貯留槽の下方に配置され、回転軸を回転駆動する駆動手段（６０）と、
回転軸に結合して貯留槽内に配設され、回転軸の回転駆動に伴って貯留槽内に貯留された溶融金属を流動させるポンプ手段（４１）と、を備え、
貫通孔の内周面の全部もしくは一部である第１の周面と、回転軸の外周面のうち第１の周面に対向する第２の周面とは、いずれも、溶融金属の接触角が９０度より大きくなる溶融金属にぬれない材料により形成されていることを特徴としている。
【０００８】
これによると、貯留槽の底部の貫通孔内に回転軸を回転可能に配置し、貫通孔の内周面の全部もしくは一部である第１の周面、および、回転軸の外周面のうち第１の周面に対向する第２の周面を、いずれも貯留槽内の溶融金属にぬれない材料で形成して、溶融金属の表面張力により、貫通孔の第１の周面と回転軸の第２の周面との間から溶融金属が漏れることを抑止することができる。これにより、回転軸が貯留槽を貫通する部分から溶融金属を漏らさずに、貯留槽の下方に配設した駆動手段で回転軸を介して貯留槽内のポンプ手段を回転駆動させ、貯留槽内の溶融金属を流動させることができる。したがって、貯留槽内の溶融金属を用いた作業を行うための作業スペースと、ポンプ手段を駆動するための駆動手段および回転軸とを、上下方向に並べることができ、水平方向に並設する必要がない。このようにして、貯留槽の内部に貯留した溶融金属を流動させるポンプ手段を設けたとしても、上下方向の投影面積を抑制することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、溶融金属は、溶融半田（９）であり、ポンプ手段により流動された溶融半田を噴出させるノズル部（１１ａ）を備えることを特徴としている。これによると、溶融金属貯留装置は、ノズル部から溶融半田を噴出させる所謂噴流半田付け装置（１）であり、噴流半田付け装置の上下方向の投影面積を抑制することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、
上下方向における貯留槽の底部と駆動手段との間に設けられ、回転軸を取り囲むシール部ハウジング（２０）と、
シール部ハウジングの内側に配設され、回転軸に摺接して、回転軸とシール部ハウジングとの間をシールするシール部材（２１）と、
回転軸とシール部材との摺接部位の温度を、溶融金属が液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度に調節する半溶融状態温度調節手段（２４、２５）と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
これによると、貯留槽と駆動手段との間において回転軸に摺接するシール部材と回転軸との摺接部位の温度を、溶融金属が液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度に調節することができる。したがって、万が一、貯留槽の回転軸が貫通する部分から溶融金属が漏れるようなことがあったとしても、貯留槽の下方で回転軸に摺接するシール部材と回転軸との摺接部位では、溶融金属を半溶融状態として流動性を低下させ、駆動手段の方へ流れることを抑制することができる。また、シール部材と回転軸との摺接部位では、溶融金属を半溶融状態とすることで、溶融金属が完全に固化してシール部材と回転軸とが固着することを防止することができる。このようにして、万が一、貯留槽の回転軸が貫通する部分から溶融金属が漏れるようなことがあったとしても、貯留槽の内部に貯留した溶融金属の流動を継続することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、貯留槽とシール部ハウジングとの間に断熱層（２ａ）が設けられていることを特徴としている。これによると、貯留槽の熱が、シール部ハウジングおよびシール部材を介して、シール部材と回転軸との摺接部位に伝達され難い。したがって、シール部材と回転軸との摺接部位の温度を、半溶融状態温度調節手段により、溶融金属が液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度に調節することが容易である。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明では、上下方向におけるシール部材と回転軸との摺接部位と駆動手段との間に設けられ、回転軸を回動可能に支持する軸受部（３１）と、軸受部の温度を、溶融金属が固相状態となる温度に調節する固相状態温度調節手段（７０）と、を備えることを特徴としている。これによると、シール部材と回転軸との摺接部位と駆動手段との間において回転軸を回動自在に支持する軸受部の温度を、溶融金属が固相状態となる温度に調節することができる。したがって、万が一、貯留槽の回転軸が貫通する部分から溶融金属が漏れ、漏れた溶融金属がシール部材と回転軸との摺接部位を通過してしまうようなことがあったとしても、軸受部では溶融金属を固相状態として流動性をなくし、駆動手段の方へ流れることを防止することができる。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明では、内部に軸受部を収容する軸受部ハウジング（３０）を備え、シール部ハウジングと軸受部ハウジングとの間に断熱層（２ｂ）が設けられていることを特徴としている。これによると、シール部ハウジングの熱が、軸受部ハウジングを介して軸受部に伝達され難い。したがって、軸受部の温度を、固相状態温度調節手段により、溶融金属が固相状態となる温度に調節することが容易である。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明では、貯留槽の底部とシール部材との間に不活性ガスが充満していることを特徴としている。これによると、貯留槽の底部とシール部材との間に充満させた不活性ガスにより、貯留槽の回転軸が貫通する部分で露出している貯留槽内の溶融金属の表面に酸素が触れることを防止し、溶融金属の酸化を防止することができる。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明では、不活性ガスを、貯留槽の底部と前記シール部材との間から、貯留槽内の溶融金属の上面（９ａ）へ、上面を覆うシールドガスとして供給するシールドガス供給経路（５３）を有することを特徴としている。これによると、貯留槽の底部とシール部材との間に充満していた不活性ガスを、シールドガス供給経路を介して貯留槽内の溶融金属の上面を覆うように供給することができる。したがって、貯留槽の底部とシール部材との間で比較的高温となっている不活性ガスを貯留槽内の溶融金属の上面へ供給でき、貯留槽内の溶融金属の温度低下を抑制しつつ、溶融金属の上面をシールドして溶融金属の酸化を防止することができる。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明では、固相状態温度調節手段は、軸受部に冷却ガスを流通する冷却ガス流通手段（７０）であることを特徴としている。これによると、軸受部に冷却ガスを流通する冷却ガス流通手段を固相状態温度調節手段として、軸受部の温度を、溶融金属が固相状態となる温度に容易に調節することができる。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明では、冷却ガスは不活性ガスであり、軸受部を流通した不活性ガスを、軸受部から貯留槽の底部とシール部材との間へ供給して貯留槽の底部とシール部材との間に充満させる不活性ガス供給経路（５２）を有することを特徴としている。これによると、冷却ガスとして不活性ガスを用い、軸受部を冷却して温度調節した不活性ガスを不活性ガス供給経路を介して供給し、貯留槽の底部とシール部材との間に充満させることができる。したがって、軸受部を温度調節する際に加温された不活性ガスにより、貯留槽の回転軸が貫通する部分で露出している貯留槽内の溶融金属の温度低下を抑制しつつ、貯留槽の回転軸が貫通する部分で露出している貯留槽内の溶融金属の表面に酸素が触れることを防止し、溶融金属の酸化を防止することができる。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の溶融金属貯留装置において、不活性ガスを、貯留槽の底部とシール部材との間から、貯留槽内の溶融金属の上面（９ａ）へ、上面を覆うシールドガスとして供給するシールドガス供給経路（５３）を有することを特徴としている。これによると、軸受部を冷却し温度調節した後、貯留槽の底部とシール部材との間に充満していた不活性ガスを、シールドガス供給経路を介して貯留槽内の溶融金属の上面を覆うように供給することができる。したがって、貯留槽の底部とシール部材との間で比較的高温となっている不活性ガスを貯留槽内の溶融金属の上面へ供給でき、貯留槽内の溶融金属の温度低下を抑制しつつ、溶融金属の上面をシールドして溶融金属の酸化を防止することができる。
【００２０】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における溶融金属貯留装置である噴流半田付け装置１の概略構成を示す断面図である。
【図２】噴流半田付け装置１の要部を模式的に示す断面図である。
【図３】鉛フリー半田の状態図である。
【図４】錫−鉛半田の状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における溶融金属貯留装置である噴流半田付け装置１の概略構成を示す断面図であり、図２は、噴流半田付け装置１の要部を模式的に示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように、噴流半田付け装置１は、例えば床面に載置されるスタンド３に取付けられたハウジング２を備えている。本例のスタンド３は、複数の脚部３ａと、複数の脚部３ａ間を水平方向に繋ぐ台部３ｂと、台部３ｂの上面からハウジング２の側面部に沿うように延びてハウジング２を支持する支持部３ｃとからなっている。
【００２５】
ハウジング２は、例えば、ステンレス材（ＳＵＳ３０４材等）やチタン材等からなる金属製であって、上方から順に半田槽１０、シール部ハウジング２０、軸受部ハウジング３０となっている。すなわち、半田槽１０、シール部ハウジング２０および軸受部ハウジング３０が一体的に形成されている。
【００２６】
ハウジング２には、半田槽１０部分とシール部ハウジング２０部分との間に、外表面から凹んだ断熱スリット２ａが形成されており、シール部ハウジング２０部分と軸受部ハウジング３０との間にも、外表面から凹んだ断熱スリット２ｂ（図２参照）が形成されている。断熱スリット２ａ、２ｂは、本実施形態における断熱層に相当する。
【００２７】
半田槽１０は、略有底円筒形状をなしており、内部に溶融金属である溶融半田９を貯留するようになっている。本実施形態で貯留している半田材は、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（錫９６，５重量％、銀３重量％、銅０．５重量％）の所謂鉛フリー半田である。
【００２８】
半田槽１０は、本実施形態における貯留槽に相当する。半田槽１０内には、例えば金属製で略円筒形状をなす内装筒１１が装着されている。内装筒１１は、下方側の部分が半田槽１０の内径よりも若干小径に形成され、上方側の部分が下方側の部分よりも小径に形成され、この上方側の小径部がノズル部１１ａを構成している。なお、内装筒１１の下端近傍には、複数の貫通孔が形成されている。
【００２９】
ノズル部１１ａは、半田槽１０内の溶融半田９が上方に向かって噴出する筒状部である。具体的には、図１からも明らかなように、ノズル部１１ａは、二重管の構造をなしており、内管の上部から噴出した溶融半田９が内管と外管との間を下方に流れるようになっている。なお、ノズル部１１ａは、円筒形状に限定されず、例えば、ノズル部１１ａの内管および外管がいずれも長円筒形状（横断面が長円である筒形状）をなすものであってもよい。
【００３０】
半田槽１０内の上部には、ノズル部１１ａから噴出した後の溶融半田９を一時的に貯留する上部槽１２が形成されている。上部槽１２は、略有底円筒状であって、底面部にはノズル部１１ａが挿設される貫通孔と、上部槽１２内の溶融半田９を下方に流出させるための貫通孔とが形成されている。
【００３１】
上部槽１２の円筒状部の更に上方には、例えば円環状の環状部材１３が配設されている。この環状部材１３には、内部にシールドガスの流通路が形成されており、環状部材１３の内側かつ下方側の角部から内方側下方に向かってシールドガスを流出できるようになっている。
【００３２】
半田槽１０、内装筒１１、上部槽１２および環状部材１３の少なくとも溶融半田が触れる表面には、半田に濡れ難くする表面処理が施されている。例えば、これらの各部材をステンレス材で形成した場合には、表面に窒化処理を施して溶融半田に濡れない様にしている。
【００３３】
半田槽１０内の底部１０ａは、例えばセラミックス製のプレート部材１４を有している。半田槽１０内の底部１０ａは、半田槽１０の側壁部から連続する金属製の底面部と、この底面部の上方に配設されたプレート部材１４とで構成されている。本例では、プレート部材１４を複数（図示例では３枚）積層して配設している。そして、半田槽１０ａの底部１０ａには、その中央部を上下方向に貫通する横断面が円形の貫通孔１５が形成されている。
【００３４】
この貫通孔１５内を挿通するように上下方向に延びる円柱状の回転軸４０が配設されている。回転軸４０は、例えばセラミックス製であり、上端が半田槽１０内に位置しており、上端にはポンプ手段に相当するポンプ４１が取付けられている。ポンプ４１は、半田槽１０内において、軸線方向（上下方向）において前述の内装筒１１の貫通孔の形成位置よりも若干上方に配設されている。ポンプ４１は、回転軸４０の回転に伴って回転した際には、上方へ向かう溶融半田の流れを形成する軸流タイプのインペラを有するポンプ手段である。
【００３５】
回転軸４０の下端は、カップリング６１を介して駆動手段である駆動モータ６０の回転軸６０ａに接続している。駆動モータ６０は、スタンド３の脚部３ａ間に渡された支持プレート部材６２に取付けられている。駆動モータ６０の出力軸である回転軸６０ａは、支持プレート部材６２内を挿通しており、支持プレート部材６２内において、図示を省略した軸受けに回転可能に支持されている。
【００３６】
図２に示すように、半田槽１０の底部１０ａに形成された貫通孔１５内において、回転軸４０が回転可能なように、半田槽１０と回転軸４０とは全周に亘って極僅かに離れており、半田槽１０と回転軸４０との間には隙間部１６が形成されている。隙間部１６の隙間寸法は、例えば、０．０５〜０．５ｍｍである。なお、図２では、ポンプ４１等の図示を省略している。
【００３７】
半田槽１０の隙間部１６に臨む部分には、前述のセラミックス製のプレート部材１４が露出している。また、回転軸４０はセラミックス製である。本例では、プレート部材１４および回転軸４０は、いずれもアルミナ９９．５重量％以上のセラミックス製である。
【００３８】
したがって、半田槽１０の貫通孔１５の内周面の一部であるプレート部材１４の貫通孔内周面（第１の周面に相当）、および、回転軸４０の外周面のうちプレート部材１４の貫通孔内周面に対向する部分（第２の周面に相当）は、いずれも、溶融半田９（前述の鉛フリー半田）にぬれない材料により形成されていることになる。ここで、溶融半田９にぬれない材料とは、溶融半田９の接触角が９０度より大きい材料である。
【００３９】
図１および図２に示すように、半田槽１０の下方に配設されている略円筒状のシール部ハウジング２０の内側には、シール部材２１が配設されている。シール部材２１は、例えばフッ素樹脂製のシールリップ部材である。シール部材２１は、外周端面がシール部ハウジング２０の内面に固定され、内周先端部が回転軸４０に摺接しており、回転軸４０とシール部ハウジング２０との間をシールしている。
【００４０】
シール部ハウジング２０の下方に配設されている略円筒状の軸受部ハウジング３０の内側には、回転軸４０を回動可能に支持する軸受け３１が配設されている。軸受け３１は、本実施形態における軸受部に相当し、本例では、一対のベアリングとベアリング間に配設された金属製の円筒部材とにより構成されている。
【００４１】
軸受部ハウジング３０内の上端部（シール部ハウジング２０の下端部であるともいえる）には、例えば金属製で略ドーナツ形状の隔壁部材２９が配設されている。隔壁部材２９は、シール部ハウジング２０内と軸受部ハウジング３０内とを隔離するものであって、その内周面部は、回転軸４０の外周面に摺接する、もしくは、回転軸４０の外周面に対して僅かに離間している。
【００４２】
図１に示すように、軸受部ハウジング３０には、外部と軸受け３１を収容する内部空間とを連通するように側面部を貫通する導入孔３２および導出孔３３が形成されている。
【００４３】
導入孔３２には、ガス供給源７１から延びる配管５１が接続しており、ガス供給源７１から供給される不活性ガスを軸受部ハウジング３０内へ導入するようになっている。不活性ガスを軸受け３１の一対のベアリング間に導入するために、導入孔３２は、軸受け３１の金属製円筒部材も貫通している。なお、不活性ガスとしては、アルゴンガスや窒素ガス等を用いることができる。
【００４４】
導出孔３３は、軸受け３１の一対のベアリング間から不活性ガスを導出するための孔部であり、軸受け３１の金属製円筒部材も貫通している。なお、図１に示した例では、導出孔３３は、軸受け３１の金属製円筒部材も貫通していたが、図２に示す例のように、導出孔３３を、軸受け３１よりも上方において軸受部ハウジング３０を貫通するように形成してもよい。これによれば、導入孔３２を介して軸受け３１の一対のベアリング間に導入した不活性ガスを、ベアリングの内筒と外筒との間を通過させた後、導出孔３３から導出する。
【００４５】
導出孔３３には、配管５２の一端が接続している。配管５２の他端は、シール部ハウジング２０に形成された導入孔２２に接続しており、軸受け３１を通過した不活性ガスを、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間へ供給して底部１０ａとシール部材２１との間に不活性ガスを充満させるようになっている。配管５２（具体的には配管５２の内部）は、本実施形態における不活性ガス供給経路に相当する。
【００４６】
シール部ハウジング２０に形成された導出孔２３には、配管５３の一端が接続しており、配管５３の他端は環状部材１３に接続している。この配管５３により、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間の空間と、環状部材１３内部のシールドガスの流通路とが連通している。この構成により、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間を通過した不活性ガスを、半田槽１０内に貯留された溶融半田９の半田液面９ａ（溶融半田９の上面）へ供給し、半田液面９ａを覆うようになっている。配管５３（具体的には配管５３の内部）は、本実施形態におけるシールドガス供給経路に相当する。
【００４７】
図２に示すように、半田槽１０の側壁部の内部には、ヒータ１７および温度センサ１８が埋設されている。ヒータ１７は温度センサ１８が検出する温度に基づいて発熱制御され、半田槽１０の内部の半田を液相状態に保持するようになっている。ヒータ１７および温度センサ１８は、本実施形態において半田槽１０内の半田が液相状態となる温度（例えば約２６０℃）に調節する液相状態温度調節手段である。
【００４８】
また、シール部ハウジング２０の内部には、ヒータ２４および温度センサ２５が埋設されている。ヒータ２４は温度センサ２５が検出する温度に基づいて発熱制御され、シール部ハウジング２０内の温度（具体的には、回転軸４０とシール部材２１との摺接部位の温度）が、所定温度範囲となるように温度調節する。この所定温度範囲とは、半田が、液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度範囲である。
【００４９】
本実施形態で採用している鉛フリー半田の場合では、図３に状態図を示すように、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの鉛フリー半田が半溶融状態となる、２１７〜２１９℃の範囲となるように、ヒータ２４を発熱制御する。ヒータ２４および温度センサ２５は、本実施形態において半田が液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度に調節する半溶融状態温度調節手段に相当する。
【００５０】
また、本実施形態では、ガス供給源７１をガスボンベとしている。したがって、ガスボンベの温度を外気温と同等にしておけば、ガス供給源７１から減圧されつつ軸受部ハウジング３０内へ導かれる不活性ガスは外気温と同等以下の温度となり、軸受け３１を確実に冷却することができる。本実施形態では、シール部ハウジング２０や回転軸４０を介する熱伝導等により装置上部からの熱的な影響を受けたとしても、軸受部ハウジング３０内の温度が、半田が確実に固相状態となる温度（例えば１６０℃以下）となるように冷却することができる。
【００５１】
したがって、ガス供給源７１、配管５１および導入孔３２からなる構成を冷却ガス供給部７０とすることができる。冷却ガス供給部７０は、本実施形態において軸受部に冷却ガスを流通する冷却ガス流通手段に相当するとともに、半田が固相状態となる温度に調節する固相状態温度調節手段にも相当する。
【００５２】
なお、半田槽１０内に貯留される半田が鉛フリー半田である場合には、半田材によるエロージョン防止のために、ハウジング２（少なくとも半田槽１０）や内装筒１１、上部槽１２およびポンプ４１等の構成材としては、チタン材、表面に窒化処理等の保護処理を施したステンレス材、セラミックス材等の溶融鉛フリー半田に耐性を有する材料を採用することが好ましい。
【００５３】
次に、上記構成に基づき噴流半田付け装置１の作動について説明する。
【００５４】
ヒータ１７を温度センサ１８が検出する温度に基づいて発熱制御し、ヒータ２４を温度センサ２５が検出する温度に基づいて発熱制御するとともに、冷却ガス供給部７０から不活性ガスの供給を行う。そして、半田槽１０内の半田が溶融したら駆動モータ６０を駆動する。
【００５５】
このように動作すると、半田槽１０内では、図１に矢印で示したように溶融半田が循環する。駆動モータ６０の回転駆動力が回転軸４０を介して伝達されたポンプ４１により、内装筒１１内の溶融半田９は上方へ流動し、ノズル部１１ａの先端から噴出する。ノズル部１１ａの先端側（ノズル部１１ａの上方）が、溶融半田９を用いた半田付け作業を行うための作業スペースである。
【００５６】
ノズル部１１ａの先端から噴出し、半田付けに用いられなかった溶融半田９は、ノズル部１１ａの内管と外管との間を下方に流れ、上部槽１２内へ流入する。上部槽１２内へ流入した溶融半田９は、上部槽１２底面部の貫通孔から半田槽１０と内装筒１１との間を下降し、内装筒１１の貫通孔を通って、内装筒１１内のポンプ４１下方へ還流する。
【００５７】
一方、冷却ガス供給部７０から供給される不活性ガスは、軸受部ハウジング３０内を通過する際に軸受け３１を冷却して、軸受け３１を半田が固相状態となる温度に調節する。軸受部ハウジング３０内を通過した不活性ガスは、配管５２を介してシール部ハウジング２０内の底部１０ａとシール部材２１との間に供給される。軸受け３１の冷却に伴い昇温した不活性ガスは、配管５２内を通過する際にシール部ハウジング２０からも受熱して更に昇温する。したがって、底部１０ａとシール部材２１との間に供給される不活性ガスは、比較的高温となっている。
【００５８】
底部１０ａとシール部材２１との間を通過した不活性ガスは、配管５３および環状部材１３内を介して半田液面９ａ上に供給される。底部１０ａとシール部材２１との間の通過に伴い更に昇温した不活性ガスは、配管５３内を通過する際に半田槽１０からも受熱して一層昇温する。したがって、半田液面９ａ上に供給される不活性ガスは、一層高温となっている。
【００５９】
上述の構成および作動によれば、半田槽１０の貫通孔１５の内周面の一部であるプレート部材１４の貫通孔内周面と、回転軸４０の外周面のうちプレート部材１４の貫通孔内周面に対向する部分を、いずれも、溶融半田９の接触角が９０度より大きい溶融半田９にぬれない材料により形成している。したがって、半田槽１０の底部１０ａの貫通孔１５内において、半田槽１０に対して回転可能なように回転軸４０を配置しても、溶融半田９の表面張力により隙間部１６から溶融半田９が漏れることを防止することができる。これにより、半田槽１０の下方に配設した駆動モータ６０で回転軸４０を介して半田槽１０内のポンプ４１を回転駆動させ、半田槽１０内の溶融半田９を流動させることができる。このようにして、半田槽１０内の溶融半田９を用いた半田付け作業を行うための作業スペースと、ポンプ４１を駆動するための回転軸４０および駆動モータ６０とを、上下方向に並べることができ、噴流半田付け装置１の上下方向の投影面積、すなわち噴流半田付け装置１の設置面積を抑制することができる。
【００６０】
なお、上述した説明では、プレート部材１４および回転軸４０の材料としてアルミナ９９．５重量％以上のセラミックスを用いることで、半田槽１０の貫通孔１５の内周面の一部の周面、および、この周面に対向する回転軸４０の外周面を、溶融半田９にぬれない材料により形成していたが、これに限定されるものではない。また、プレート部材１４を用いることも必須ではない。
【００６１】
例えば、少なくとも、半田槽１０の隙間部１６に臨む部分および回転軸４０の隙間部１６に臨む部分に、互いに対向するようにアルミナ９９．５重量％以上のセラミックスを周状に用いればよい。半田槽１０の貫通孔１５の内周面と回転軸４０の外周面とに、それぞれアルミナ９９．５重量％以上のセラミックスからなる円筒部材を配設してもかまわない。
【００６２】
また、半田槽１０の隙間部１６に臨む部分および回転軸４０の隙間部１６に臨む部分の相互に対向する周面は、溶融半田９にぬれない材料により形成されていれば、他のセラミックスであってもよい。セラミックスではなく、耐熱ガラス等を用いてもかまわない。また、ステンレス材等の金属材の表面に窒化処理等の表面処理を施したものであってもかまわない。
【００６３】
もちろん、半田槽１０の貫通孔１５の内周面の全域、および、貫通孔１５の内周面に対向する回転軸４０の外周面の全域を、溶融半田９にぬれない材料により形成してもよい。
【００６４】
本発明者らは、アルミナ９９．５重量％以上のセラミックスは、溶融半田９の接触角が約１４０°であり、プレート部材１４および回転軸４０の材料としてアルミナ９９．５重量％以上のセラミックスを用いることで、半田槽１０の隙間部１６から溶融半田９が漏れないことを確認している。また、耐熱ガラス（例えば、商品名ネオセラム）や、表面に窒化処理を施したステンレス材も、溶融半田９の接触角が約１４０°であることを確認している。
【００６５】
本発明者らは、比較例として、本実施形態の噴流半田付け装置１に対して、半田槽１０の底部１０ａからプレート部材１４を除外するとともに、ハウジング２および回転軸４０をステンレス材（例えばＳＵＳ３０４材）で構成した噴流半田付け装置を製造し、この装置で本実施形態と同様の溶融鉛フリー半田の噴流運転を行っている。そして、装置の累積運転時間が約１５０時間を経過した時点で、半田槽と回転軸との間の隙間から溶融鉛フリー半田の漏れを観測した。
【００６６】
溶融半田漏れを発生した装置の半田槽の底部を切り出して、その表面における溶融半田９の接触角を測定したところ、その値は、８０〜８３°であった。すなわち、半田槽の底部の表面は、溶融半田９に濡れるようになっていることを確認した。ちなみに、比較例の半田槽の構成材であるＳＵＳ３０４材の初期（溶融半田９に触れていないＳＵＳ３０４材）における溶融半田９の接触角は、約１３８°であることも確認している。
【００６７】
また、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間に不活性ガスを充満させている。したがって、隙間部１６で露出している半田槽１０内の溶融半田９の表面に酸素が触れることを防止し、溶融半田９の酸化を防止することができる。
【００６８】
また、半田槽１０とシール部ハウジング２０との間に断熱スリット２ａを設け、シール部ハウジング２０にヒータ２４および温度センサ２５を設けて、回転軸４０とシール部材２１との摺接部位の温度を、半田が液相と固相とが共存する半溶融状態となる温度に調節している。したがって、万が一、隙間部１６から溶融半田９が漏れるようなことがあったとしても、半田槽１０の下方にある回転軸４０とシール部材２１との摺接部位では、半田を半溶融状態として流動性を低下させ、摺接部位よりも下方へ流れることを抑制することができる。また、回転軸４０とシール部材２１との摺接部位では、半田が完全に固化して回転軸４０とシール部材２１とが固着することを防止することができる。このようにして、万が一、隙間部１６から溶融半田９が漏れるようなことがあったとしても、半田槽１０内の溶融半田９の流動を継続することができる。
【００６９】
また、半田槽１０とシール部ハウジング２０との間に断熱スリット２ａを設けているので、半田槽１０とシール部ハウジング２０との間で熱移動が起こり難い。したがって、回転軸４０とシール部材２１との摺接部位の温度を、半田が半溶融状態となる温度に調節することが容易である。
【００７０】
また、シール部ハウジング２０と軸受部ハウジング３０との間に断熱スリット２ｂを設け、冷却ガス供給部７０により不活性ガスを冷却ガスとして軸受部ハウジング３０内に導入し、軸受け３１の温度を、半田が固相状態となる温度に調節している。したがって、万が一、隙間部１６から溶融半田９が漏れ、漏れた半田がシール部材２１と回転軸４０との摺接部位を通過してしまうようなことがあったとしても、軸受け３１では半田を固相状態として流動性をなくし、下方の駆動モータ６０の方へ流れることを防止することができる。
【００７１】
また、冷却ガスで軸受け３１を比較的低温に維持できるので、軸受け３１の耐久性を向上することができる。
【００７２】
また、シール部ハウジング２０と軸受部ハウジング３０との間に断熱スリット２ｂを設けているので、シール部ハウジング２０と軸受部ハウジング３０との間で熱移動が起こり難い。したがって、軸受け３１の温度を、半田が固相状態となる温度に調節することが容易である。
【００７３】
また、冷却ガス供給部７０により供給される不活性ガスを、まず、軸受部ハウジング３０内に導入して、軸受け３１を冷却し、次に、配管５２を介して半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間に供給して、隙間部１６で露出している溶融半田９の酸化を防止し、最後に、配管５３等を介して半田槽１０内の半田液面９ａを覆うように供給している。
【００７４】
したがって、各部を通過する際に不活性ガスを徐々に昇温させて、最後に半田槽１０内の半田液面９ａ上へ溶融半田９のシールドガスとして供給することができる。このようにして、半田槽１０内の溶融半田９の温度低下を抑制しつつ、溶融半田９の酸化を防止することができる。
【００７５】
また、軸受け３１および配管５２内を流通する際に昇温された不活性ガスを、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間へ供給しているので、隙間部１６で露出している溶融半田９の温度低下を抑制しつつ、溶融半田９の酸化を防止することができる。
【００７６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７７】
上記実施形態では、半田材としてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの鉛フリー半田を用いていたが、これに限定されるものではない。他の鉛フリー半田であってもよいし。鉛を含んだ半田であってもよい。例えば、Ｓｎ−４０Ｐｂ（錫６０重量％、鉛４０重量％）の半田材を用いてもよい。この場合には、回転軸４０とシール部材２１との摺接部位の温度を、図４に状態図を示すように、Ｓｎ−４０Ｐｂの半田が半溶融状態となる、１８３〜１９０℃の範囲となるように制御することが好ましい。
【００７８】
また、上記実施形態では、半田槽１０、シール部ハウジング２０および軸受部ハウジング３０を一体としたハウジング２において、半田槽１０とシール部ハウジング２０との間の断熱層として断熱スリット２ａを設け、シール部ハウジング２０と軸受部ハウジング３０との間の断熱層として断熱スリット２ｂを設けていたが、これに限定されるものではない。例えば、断熱層を、断熱スリット（断熱空気層）ではなく、断熱材で形成した断熱材層としてもよい。また、半田槽１０、シール部ハウジング２０および軸受部ハウジング３０を別体として形成し、それぞれの間に、断熱空気層や断熱材層を設けるものであってもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、不活性ガスを用いて軸受け３１を冷却し、冷却後の不活性ガスを上部に供給して溶融半田９の酸化防止に用いていたが、これに限定されるものではない。軸受部を冷却する冷却専用のガスや他の冷却手段を用いてもかまわない。
【００８０】
また、上記実施形態では、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間に一旦充填した不活性ガスを、半田槽１０内に貯留された溶融半田９の半田液面９ａ上へ供給し、半田液面９ａをシールドしていたが、これに限定されるものではない。例えば、半田槽１０の底部１０ａとシール部材２１との間に充填される不活性ガスと、半田槽１０内の溶融半田９の半田液面９ａを覆う不活性ガスとは、別々に供給されるものであってもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、溶融金属貯留装置は噴流半田付け装置であったが、これに限定されるものではない。貯留した溶融金属を流動させる溶融金属貯留装置であれば、本発明を適用することは極めて有効である。例えば、貯留した溶融半田を半田槽内で流動させる浸漬型の半田付け装置や、ダイカスト加工に用いる溶湯を撹拌流動させつつ保持する溶湯保持炉であってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  噴流半田付け装置（溶融金属貯留装置）
９  溶融半田（溶融金属）
９ａ  半田液面（溶融金属の上面）
１０  半田槽（貯留槽）
１０ａ  底部
１１ａ  ノズル部
１５  貫通孔
１６  隙間部
２０  シール部ハウジング
２１  シール部材
２４  ヒータ（半溶融状態温度調節手段の一部）
２５  温度センサ（半溶融状態温度調節手段の一部）
３０  軸受部ハウジング
３１  軸受け（軸受部）
４０  回転軸
４１  ポンプ（ポンプ手段）
５２  配管（不活性ガス供給経路）
５３  配管（シールドガス供給経路）
６０  駆動モータ
７０  冷却ガス供給部（固相状態温度調節手段、冷却ガス流通手段）
【図１】
2012143776.tif 000003
【図２】
2012143776.tif 000004
【図３】
2012143776.tif 000005
【図４】
2012143776.tif 000006