(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田こてのこて先温度を計測する温度計測装置であって、熱電対を形成する２つの異種金属材料を離間して配置し、該異種金属材料をこて先によって電気的に接触状態としてこて先温度を検出する半田こて用温度計測装置において、前記各異種金属材料は一定間隔を隔てて垂直面内において交差状に配置された１対の線材であり、該線材が最も近接する交差部位から上方に位置する細線部分から形成される熱電対の出力に基づいてこて先温度を検出することを特徴とする半田こて用温度計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の半田こて用温度計測装置において、各線材はこて先が当接される部位の近傍を除いて耐熱性の絶縁材料で被覆されることを特徴とする半田こて用温度計測装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の半田こて用温度計測装置において、各線材は一体成型のホルダーに付設され、該ホルダーはこて先温度を表示する装置本体に着脱自在に装着されることを特徴とする半田こて用温度計測装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の半田こて用温度計測装置において、各線材は一体成型のホルダーに付設され、該ホルダーは把持部に着脱自在に装着され、該把持部はこて先温度を表示する装置本体に接続されることを特徴とする半田こて用温度計測装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の半田こて用温度計測装置において、ホルダーには各線材に張力を付加する弾性部が設けられることを特徴とする半田こて用温度計測装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の半田こて用温度計測装置において、装置本体は、把持手段あるいは別体として設けられた半田こてを択一的に接続するコネクタ、及び前記半田こての加熱を制御する温度制御手段を備えることを特徴とする半田こて用温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田こて用温度計測装置に係わり、特に熱電対の原理を用いてこて先温度を計測する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１−２８８７４２号公報に、半田こてのこて先温度を計測する熱電対を用いた温度センサが開示されている。この温度センサは、異種金属材料を接合して形成される熱電対の測温接点（異種金属材料の接合部）を熱伝導性の良い金属製スリーブで被覆することにより各金属材料の表面の酸化を押さえて使用回数の増加による温度計測精度の低下を押さえると共に、接合部におけるハンダのぬれ性を向上させることにより、こて先から接合部に伝わる熱の伝導性を向上させてこて先の温度をより正確に計測しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した温度センサは、異種金属材料の接合部である測温接点にこて先に付着しているハンダを積極的に付着させて金属製スリーブと測温接点との間に流し込むことにより、測温接点とこて先との熱伝導性を向上させるものである。しかし、本願発明者等の検討によると、熱電対の測温接点にハンダを付着させた場合、当該熱電対の温度検出精度が著しく低下することが判明した。
【０００４】
表１は、上記温度センサにおいて、測温接点およびその近傍にハンダを付着させた場合とハンダを付着させない場合におけるこて先温度の計測値結果を示す。なお、かっこ内の数値はこて先の設定温度と実際の計測温度との偏差である。
↓
【表１】
0003751092.tif 000002
↑
【０００５】
このように上記温度センサによる計測値は、ハンダの溶融温度である２００゜Ｃ〜４５０゜Ｃに範囲に亘り、ハンダの付着の有無によって大きく異なる。また、ハンダが付着した場合には、設定温度に対する偏差が大きく、計測制度が著しくて以下していることが分かる。したがって、このような従来の温度センサは、電機部品のうちチップ部品等の熱容量の比較的小さな電子部品や小型パッケージに封止されたＬＳＩ（大規模集積回路）等をプリント基板上にハンダ付けする場合に必要とされる正確な温度管理に対応することができない。
【０００６】
また、上記従来の温度センサはこて先温度の計測専用として一体に構成されており、生産ライン等で使用する場合には必要台数をそろえる必要があるためコストがかかる。したがって、生産ライン等における設備コストを低減したいという要求が強い。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的としている。
（１）こて先温度をより正確に計測することが可能な半田こて用温度計測装置を提供する。
（２）ハンダが付着しにくい半田こて用温度計測装置を提供する。
（３）生産ライン等における設備コストを低減することが可能な半田こて用温度計測装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の手段として、半田こてのこて先温度を計測する温度計測装置であって、熱電対を形成する２つの異種金属材料を離間して配置し、該異種金属材料をこて先によって電気的に接触状態としてこて先温度を検出する半田こて用温度計測装置において、前記各異種金属材料は一定間隔を隔てて垂直面内において交差状に配置された１対の線材であり、該線材が最も近接する交差部位から上方に位置する細線部分から形成される熱電対の出力に基づいてこて先温度を検出するという手段が採用される。
【００１１】
第２の手段として、上記第１の手段において、各線材はこて先が当接される部位の近傍を除いて耐熱性の絶縁材料で被覆されるという手段が採用される。
【００１２】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、各線材は一体成型のホルダーに付設され、該ホルダーはこて先温度を表示する装置本体に着脱自在に装着されるという手段が採用される。
【００１３】
第４の手段として、上記第１または第２の手段において、各線材は一体成型のホルダーに付設され、該ホルダーは把持部に着脱自在に装着され、また該把持部はこて先温度を表示する装置本体に接続されるという手段が採用される。
【００１４】
第５の手段として、上記第３または第４の手段において、ホルダーには各線材に張力を付加する弾性部が設けられるという手段が採用される。
【００１５】
第６の手段として、上記第４または第５の手段において、装置本体は、把持手段あるいは別体として設けられた半田こてを択一的に接続するコネクタ、及び前記半田こての加熱を制御する温度制御手段を備えるという手段が採用される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図７を参照して、本発明に係わる半田こて用温度計測装置の一実施形態について説明する。本実施形態は、単に半田こて用温度計測装置として機能するのみではなく、半田こてとしても機能することが可能な半田こて用温度計測装置に関するものである。
【００１９】
まず、図１を参照して、本実施形態の全体構成について説明する。この図において、符号１は測温ヘッド、２は把持部、３は装置本体である。測温ヘッド１は計測対象物である半田こてのこて先に当接されてその温度を検出するものであり、支持カバー４と線材張設ホルダー５（ホルダー）と熱電対を形成する異種金属材料からなる１対の線材６ａ，６ｂとから構成される。支持カバー４は脚部４ａを備え、把持部２に着脱自在に装着される線材張設ホルダー５に同じく着脱自在に装着されるようになっている。
【００２０】
線材張設ホルダー５は、線材６ａ，６ｂを張設するためのものであり、詳細については後述する。線材６ａ，６ｂは熱電対を形成する異種金属の細線であり、例えばクロメル−アルメル熱電対に用いられる合金、つまり線材６ａはニッケル，クロムを主とした合金、線材６ｂはニッケルを主とした合金から形成される。クロメル−アルメル熱電対は起電力が比較的大きく、半田こての動作温度範囲である４５０゜Ｃ以下の温度で安定して温度を計測することが可能であり、また熱電対を形成する他の金属よりも比較的安価である。
【００２１】
把持部２は、上記測温ヘッド１をこて先に当接させる際に作業者等によって把持される棒状部分であり、その先端部には線材張設ホルダー５に挿入・連結される１対の金属製の連結棒２ａが可撓性を有した状態で設けられると共に、その後端部には該１対の連結棒２ａに電気的にそれぞれ接続された接続コード２ｂが設けられる。そして、該接続コード２ｂの他端は上記装置本体３に接続される。
【００２２】
ここで、図２は、測温ヘッド１の正面図である。上記支持カバー４には、把持部２が載置された場合に測温ヘッド１を規定状態に支持するように１対の脚部４ａが一定間隔を隔てて設けられている。線材張設ホルダー５は線材６ａ，６ｂが垂直面内で交差状に張設されるように形成されており、また各線材６ａ，６ｂは交差部位Ｐ0近傍を除いて耐熱性の非導電性材料、例えばセラミックス等がコーティングされている。
【００２３】
装置本体３は、電源スイッチ３ａ、コネクタ３ｂ、操作パネル３ｃ、及び内蔵される各種回路（以下に説明する）とから構成される。コネクタ３ｂは、上記接続コード２ｂつまり線材６ａ，６ｂによって形成される熱電対が接続されると共に、別に設けられた半田こてをも接続できるようになっている。つまり、上記把持部２と半田こてとは、コネクタ３ｂを介して着脱自在に装置本体３に接続されるようになっている。
【００２４】
操作パネル３ｃには、測温ヘッド１によって計測されたこて先温度、及びコネクタ３ｂに半田こてが接続された場合にそのこて先の設定温度をそれぞれ表示する温度表示部３ｄ、半田こてのこて先温度の設定値等を入力するための数値入力スイッチ３ｅ、半田こてを使用する場合にこて先の設定温度を表示する設定温度表示部３ｆ等が設けられる。
【００２５】
続いて、図３及び図４を参照して、上記線材張設ホルダー５の詳細構成について説明する。まず、図３（ａ）は線材張設ホルダー５の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ｘ方向からの側面図、また図４は矢印Ｙ方向からの上面図である。図示すように、線材張設ホルダー５は左右対称に形成され、上方に開口したコの字型のホルダ本体５ａと該ホルダ本体５ａの底面に設けられた１対の弾性部５ｂと引留部５ｃとから形成される。この線材張設ホルダー５は樹脂等によって一体成形されるものである。
【００２６】
ホルダ本体５ａの上部には左右に引留凸部５ｄ，５ｅが設けられ、該引留凸部５ｄ，５ｅの下方には掛合凸部５ｆ，５ｇが設けられる。また、引留部５ｃにも左右に引留凸部５ｈ，５ｉが設けられている。また、ホルダ本体５ａの下部には、上記連結棒２ａが挿入される連結孔５ｊ，５ｋが１対設けられている。
【００２７】
そして、線材６ａは、一端が引留凸部５ｄに引き留められて、掛合凸部５ｇに掛け合わされてから他端が引留凸部５ｉに引き留められる。また、線材６ｂは、一端が引留凸部５ｅに引き留められて、掛合凸部５ｆに掛け合わされてから他端が引留凸部５ｈに引き留められる。このとき、線材６ａは点Ｐ1において連結棒２ａに接触し、線材６ｂは点Ｐ2において連結棒２ａに接触することになり、線材６ａ，６ｂは各連結棒２ａに電気的に接続される。
【００２８】
このように、線材６ａ，６ｂは、ホルダ本体５ａから引留部５ｃに亘って付設されるが、この場合弾性部５ｂの上下方向の弾性力によって一定の張力が付加されることになる。また、引留凸部５ｄと引留凸部５ｅ及び掛合凸部５ｆと掛合凸部５ｇとは、相互に基準面Ｓからの高さが異なるように形成されており、この結果線材６ａ，６ｂは交差部位Ｐ0において一定距離離間するようになっている。すなわち、この状態では線材６ａ，６ｂとは互いに接続されておらず熱電対を形成していないが、半田こてのこて先が交差部位Ｐ0において線材６ａ，６ｂに跨るように当接されることによって熱電対を形成する。
【００２９】
また、図５は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視図である。連結棒２ａは可撓性を持たせるようにクランク状に形成されており、測温ヘッド１を把持部２に装着する場合には、連結棒２ａを連結孔５ｊ，５ｋに挿入することにより爪部５ｍ，５ｎの作用によって挿入状態が保持されるようになっている。また、測温ヘッド１を把持部２から取り外す場合には、連結棒２ａの先端部を互いに接近するように押圧することにより、各連結棒２ａが爪部５ｍ，５ｎから外れて容易に取り外すことができるようになっている。
【００３０】
以上、本実施形態の機構的な構成について説明したが、次に電気的な構成について、図６を参照して説明する。
装置本体３内には各種回路として、トランス３ｇ、電源回路３ｈ、ＣＰＵ（中央処理装置）３ｉ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能メモリ）３ｊ、Ａ／Ｄコンバータ３ｋ、ＡＭＰ（増幅器）３ｍ、ＬＥＤドライバ３ｎ、表示用ＬＥＤ３ｐ、操作キー３ｑ、及び通電制御回路３ｒ（温度制御手段）が実装される。
【００３１】
トランス３ｇは、商用電源を例えば２４Ｖ（ボルト）と１０Ｖ（ボルト）とに変圧し、２４Ｖの交流電圧を通電制御回路３ｒに、また１０Ｖの交流電圧を電源回路３ｈにそれぞれ出力する。電源回路３ｈは１０Ｖの交流電圧を整流し、直流電源電圧としてＣＰＵ（中央処理装置）３ｉ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能メモリ）３ｊ、Ａ／Ｄコンバータ３ｋ、ＡＭＰ（増幅器）３ｍ、及びＬＥＤドライバ３ｎに供給する。通電制御回路３ｒは、コネクタ３ｄに半田こてが接続された場合に、該半田こてのヒーターへの通電をＣＰＵ３ｉの指示に基づいて制御するものである。
【００３２】
上記線材６ａ，６ｂによって形成される熱電対の出力、すなわちこて先の温度を示す信号はコネクタ３ｄを介してＡＭＰ３ｍに入力される。ＡＭＰ３ｍは、熱電対の出力を増幅してＡ／Ｄコンバータ３ｋに出力する。Ａ／Ｄコンバータ３ｋは、ＡＭＰ３ｍからの入力信号すなわちアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ３ｉに出力する。また、操作キー３ｑは上述した操作パネル３ｃに設けられた各種キー（数値入力スイッチ３ｅ等）であり、その操作情報はＣＰＵ３ｉに入力される。
【００３３】
ＣＰＵ３ｉは、演算処理部、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（書き出し専用メモリ）、及び各種インターフェース回路等を包含するワンチップマイコンによって構成されている。ＣＰＵ３ｉは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいてＡ／Ｄコンバータ３ｋから入力されるデジタル信号に一定の処理を施し、インターフェース回路を介してＬＥＤドライバ３ｎに出力する。ＥＥＰＲＯＭ３ｊは、上記操作パネル３ｃから入力されたこて先の温度設定値等を記憶するものである。ＬＥＤドライバ３ｎは、ＣＰＵ３ｉから入力された信号に基づいて上記温度表示部３ｄや設定温度表示部３ｆによって構成される表示用ＬＥＤ３ｐを駆動する回路である。
【００３４】
次に、上記構成の半田こて用温度計測装置を本来の機能であるこて先温度の計測に用いた場合の作動について説明する。この場合、本体のコネクタ３ｄには、測温ヘッド１が装着された把持部２が接続コード２ｂを介して接続される。
【００３５】
そして、温度を計測しようとするこて先が交差部位Ｐ0において線材６ａ，６ｂに跨るように押圧される。この状態において、線材６ａ，６ｂは導電性を有するこて先によって電気的に短絡された状態となって熱電対が形成され、該線材６ａ，６ｂ間に発生した起電力（こて先温度に応じた熱電対の出力）は連結棒２ａ及び接続コード２ｂを介して装置本体３のコネクタ３ｄに入力される。この熱電対の出力は、微少電圧であり、一定の増幅率を有するＡＭＰ３ｍによって増幅され、さらにＡ／Ｄコンバータ３ｋによってデジタル信号に変換される。
【００３６】
このデジタル信号はこて先の温度情報としてＣＰＵ３ｉに入力され、ＬＥＤドライバ３ｎを駆動する温度表示信号に変換される。そして、ＬＥＤドライバ３ｎは、該温度表示信号に基づいて表示用ＬＥＤ３ｐを駆動し、上記熱電対によって検出されたこて先温度を操作パネル３ｃの温度表示部３ｄに表示させる。
【００３７】
このように構成された半田こて用温度計測装置によれば、交差部位Ｐ0において線材６ａ，６ｂは一定距離離間しており、こて先が押圧されることによって熱電対が形成される。すなわち、線材６ａ，６ｂが一定距離を隔てて離間しているため、こて先に付着したハンダが線材６ａ，６ｂに付着しにくくなっている。したがって、線材６ａ，６ｂへのハンダの付着による温度検出精度の低下を押さえることが可能である。
【００３８】
なお、測温ヘッド１が把持部２に装着されるようになっているので、作業者は該把持部２を保持し、載置されている半田こてのこて先に交差部位Ｐ0を押圧することができる。また、測温ヘッド１は把持部２に対して容易に着脱できるように構成されており、線材６ａ，６ｂが酸化等によって劣化した場合に容易に測温ヘッド１を交換して良好な温度計測を行うことが可能である。さらに、線材６ａ，６ｂが樹脂によって一体成形された安価に製造できる線材張設ホルダー５に張設されるようになっているので、交換部品としての測温ヘッド１を安価に供給することができる。
【００３９】
一方、本実施形態の半田こて用温度計測装置を半田こてとして使用する場合、コネクタ３ｄには、把持部材の先端にこて先が設けられ、かつ該こて先を加熱するヒータとこて先の温度を検出する温度センサが備えられた従来型の半田こてが接続される。この場合、上記ヒータは、コネクタ３ｄを介して通電制御回路３ｒに接続され、該通電制御回路３ｒを介してＣＰＵ３ｉによって通電制御される。すなわち、ＣＰＵ３ｉは、数値入力スイッチ３ｅの操作によって設定されたこて先設定温度となるように、温度センサの出力に基づいてヒータへの通電をフィードバック制御する。
【００４０】
次に、図７を参照して、本願発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、上記測温ヘッド１を温度表示機能を有した装置本体１０に直接装着したものである。装置本体１０には、上述した連結棒２ａと同様に測温ヘッド１に挿入される連結棒１０ａと、測温ヘッド１によって計測されたこて先温度を表示する温度表示部１０ｂとが設けられる。
【００４１】
また、装置本体１０内部には、上述した第１実施形態と同様に測温ヘッド１から入力された温度検出信号に基づいて、こて先温度を温度表示部１０ｂに表示させる回路手段とが設けられる。例えば、該回路手段は電池駆動されるようになっている。このように、本実施形態の半田こて用温度計測装置はこて先温度の計測機能のみを備えており、上述した各効果に加えて携帯性に優れている。
【００４２】
なお、本願発明は熱電対を形成する異種金属材料を離間して配置することにより異種金属材料にこて先のハンダが付着することを防止し、よってこて先の温度検出精度を向上させようとするものであり、異種金属材料の配置及び形状は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
（１）例えば、各々針状に形成された異種金属材料を一定間隔を隔てて立設させた測温ヘッドを構成し、該測温ヘッドが装着された把持部を保持して各針の先端部をこて先に当接させてこて先温度を検出する。
（２）各々針状に形成された異種金属材料をＶ字状に配置し、かつその先端部が一定間隔を隔てて対向するように測温ヘッドを構成し、各針の先端部がこて先によって接続されるようにこて先を載置して熱電対を形成し、こて先温度を検出する。
【００４４】
（３）上記実施形態では、各線材６ａ，６ｂについて交差部位Ｐ0の下方に位置する部分を導電性の連結棒に接触させて熱電対の出力を取り出している。しかし、交差部位Ｐ0にこて先を載置した場合に、こて先のハンダは重力の作用によって交差部位Ｐ0及び該交差部位Ｐ0の下側に付着することになる。したがって、ハンダの付着が少ない交差部位Ｐ0の上方に位置する部分の線材６ａ，６ｂから熱電対の出力を取り出すことによってより精度良くこて先温度を検出することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる半田こて用温度計測装置よれば以下のような効果を奏する。
（１）半田こてのこて先温度を計測する温度計測装置であって、熱電対を形成する２つの異種金属材料を離間して配置し、該異種金属材料をこて先によって電気的に接触状態としてこて先温度を検出するので、こて先のハンダが異種金属材料に付着することを防止することができる。したがって、従来に比較して、こて先温度を正確に検出することが可能である。
（２）各異種金属材料は一定間隔を隔てて交差状に配置された１対の線材であり、該線材が最も近接する交差部位をこて先によって接触状態としてこて先温度を検出する、すなわち熱容量の小さな線材がこて先に当接されて温度が検出されるので、こて先温度をさらに正確に検出することが可能である。
（３）線材は垂直面内において交差状に配置され、交差部位から上方に位置する細線部分から形成される熱電対の出力に基づいてこて先温度が検出されるので、ハンダの付着が少ない部分の線材によってこて先温度が検出されることになり、よってさらにこて先温度を正確に検出することが可能である。
（４）各線材はこて先が当接される部位の近傍を除いて耐熱性の絶縁材料で被服されるので、こて先のハンダが異種金属材料に付着することを防止することができる。
（５）各線材は一体成型のホルダーに付設され、該ホルダーはこて先温度を表示する装置本体に着脱自在に装着される、あるいは各線材は一体成型のホルダーに付設され、該ホルダーは把持部に着脱自在に装着され、また該把持部はこて先温度を表示する装置本体に接続されるので、酸化等によって劣化した線材を容易に交換することができる。また、ホルダーが一体に成型されるので、ホルダーと線材とからなる交換部品を安価に供給することが可能である。
（６）装置本体は、把持手段あるいは別体として設けられた半田こてを択一的に接続するコネクタ、及び半田こての加熱を制御する温度制御手段を備えるので、こて先温度の計測機能と半田こてとしての機能を択一的に選択することが可能である。したがって、生産ライン等、多くの半田こてや半田こて用温度計測装置を必要とする場合において、機能を選択することができるので設備コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる半田こて用温度計測装置の一実施形態の外観構成を示す正面図である。
【図２】  本発明に係わる半田こて用温度計測装置の一実施形態において、測温ヘッドの構成を示す正面図である。
【図３】  本発明に係わる半田こて用温度計測装置の一実施形態において、線材張設ホルダーの構成を示す正面図及び側面図である。
【図４】  本発明に係わる半田こて用温度計測装置の一実施形態において、線材の付設状態を示す平面図である。
【図５】  上記図３におけるＡ−Ａ線の矢視図である。
【図６】  本発明に係わる半田こて用温度計測装置の一実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図７】  本発明に係わる半田こて用温度計測装置の他の実施形態の構成を示す正面図及び側面図である。
【符号の説明】
１……測温ヘッド，２……把持部，２ａ，１０ａ……連結棒，２ｂ……接続コード，３，１０……装置本体，３ａ……電源スイッチ，３ｂ……コネクタ，３ｃ……操作パネル，３ｄ，１０ｂ……温度表示部，３ｅ……数値入力スイッチ，３ｆ……設定温度表示部，３ｇ……トランス，３ｈ……電源回路，３ｉ……ＣＰＵ，３ｊ……ＥＥＰＲＯＭ，３ｋ……Ａ／Ｄコンバータ，３ｍ……ＡＭＰ，３ｎ……ＬＥＤドライバ，３ｐ……表示用ＬＥＤ，３ｑ……操作キー，３ｒ……通電制御回路，４……支持カバー，４ａ……脚部，５……線材張設ホルダー，５ａ……ホルダ本体，５ｂ……弾性部，５ｃ……引留部，５ｄ，５ｅ，５ｈ，５ｉ……引留凸部，５ｆ，５ｇ……掛合凸部，５ｊ，５ｋ……連結孔，６ａ，６ｂ……線材
【図１】
0003751092.tif 000003
【図２】
0003751092.tif 000004
【図３】
0003751092.tif 000005
【図４】
0003751092.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003751092.tif 000009