(57)【要約】【課題】簡単に製造することが出来、しかも高信頼性を得ることが出来ると共に、交換も容易で、シースケーブルに着脱自在に接続できるセンサーヘッドを得る。【解決手段】サーモスタット等のセンサーヘッドは、セラミック製のケース１の中に収納されたセンサーヘッド本体６と、前記ケース１の開口部を閉じるようにその一端に固定されたインシュレータ２と、このインシュレータ２の中に嵌め込まれると共に、前記センサーヘッド本体６のリード線８ａ、８ｂに接続され、インシュレータ２の端部からシースケーブル１２、１２がそれぞれ接続された一対のセラミック端子１０、１０のピン１１、１１が着脱自在に嵌合されるスリーブコンタクト９、９とを有する【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度等の変動により動作するセンサーヘッドであって、セラミック製のケース（１）の中に収納されたセンサーヘッド本体（６）と、前記ケース（１）の開口部を閉じるようにその一端に固定されたインシュレータ（２）と、このインシュレータ（２）の中に嵌め込まれると共に、前記センサーヘッド本体（６）のリード線（８ａ）、（８ｂ）に接続され、インシュレータ（２）の端部からシースケーブル（１２）、（１２）がそれぞれ接続された一対のセラミック端子（１０）、（１０）のピン（１１）、（１１）が着脱自在に嵌合されるスリーブコンタクト（９）、（９）とを有することを特徴とするシースケーブル接続用センサーヘッド。
【請求項２】
インシュレータ（２）がケース（１）の中にセンサーヘッド本体（６）を挿入するための同ケース（１）の開口部を塞ぐように嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のシースケーブル接続用センサーヘッド。
【請求項３】
ケース（１）とインシュレータ（２）との間にセラミック製の接着剤（５）が充填され、硬化されることにより、ケース（１）とインシュレータ（２）とが互いに固定されると共に、スリーブコンタクト（９）、（９）がインシュレータ（２）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシースケーブル接続用センサーヘッド。
【請求項４】
センサーヘッドをサーモスタット、熱電対、磁気検出器のような各種のセンサー類に変えることのできることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシースケーブル接続用センサーヘッド。
【請求項５】
センサー類を加熱体にして加熱できる構造また接続端子を増やしてセンサーと加熱体の両方を持つことを特徴とする請求項４に記載のシースケーブル接続用センサーヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス等の金属シースの中に導電線を収納し、その中にマグネシア等の無機絶縁材粉末を充填して絶縁した構造を有するシースケーブルを着脱自在に接続し得るセンサーヘッドに関する。特に、真空中や放射線環境下において使用するのに適しており、しかも製作の容易性と信頼性の確保を両立した小形のセンサーヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイメタル等を使用したサーモスタット等のセンサーヘッド（感温スイッチ）は、各種の装置において主として温度調整用のスイッチとして使用される。従来におけるこの種のセンサーヘッド自体は、金属のみからなっているものもあるが、それを覆うケースやシール材、接続するケーブル類等には樹脂材料が使用されている。
【０００３】
また他に、ディスク形のセンサーヘッドがあり、高温用として無機材料で構成されたものもある。この電気的な配線のための接続には専用の平形接続端子が必要である。ただ、このタイプのセンサーヘッドは、寿命となる開閉回数が前記のタイプのセンサーヘッドの約１／１００回以下と、極端に短いのが欠点である。
【０００４】
半導体製造装置のような真空装置の真空チャンバ内では、基板や分子線源の熱源等について温度制御が必要である。これまで、真空チャンバ内での温度制御は熱電対のように電気的な温度測定手段と回路による電力の調整手段等が使用されている。しかし、温度制御の目的によっては感熱スイッチとしてセンサーヘッドを使用した温度制御手段を適用した方が都合が良いこともある。
【０００５】
真空チャンバ内では、分子密度が小さくなり、ガス分圧が低下するに従って材料表面からの分子放出が無視できなくなる。そのため、ターボ分子ポンプ等による真空チャンバ内の分子の排出と共に、真空チャンバを高温で加熱し、真空チャンバ内部に存在する固体表面から予め分子を放出させてしまう、いわゆるベーキングが行われる。そのため、真空チャンバ内で使用する材料には、耐熱性が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
前述のように、開閉寿命が長く、制御精度の高い温度制御用のセンサーヘッドは、高温の環境下や放射線に晒される環境下での使用を考慮した材質を使用していない。例えば、耐高温性や耐放射線性のあるシースケーブルを簡単に接続できる構成になっいない。仮に、シースケーブルをセンサーヘッドに溶接等で直接接続すると、センサーヘッドの寿命が切れたときの交換をするときに、専用の工具や設備や特殊な溶接技術が必要である等、容易に交換出来ないという課題がある。
【０００７】
また、核融合装置や加速器等のように、放射線の発生が避けられない真空チャンバ内で、前述した従来のセンサーヘッドを使用すると、樹脂絶縁体の電気的、機械的特性が放射線被曝により急速に劣化し、短期間のうちにセンサーヘッドとしての機能を失ってしまう。その結果、センサーヘッドを頻繁に交換する必要が生じ、保守に手間がかかるという不都合があった。
【０００８】
このような理由から、前述したセンサーヘッドは真空チャンバ内で使用するのには適さなかった。
本発明は、このような従来のセンサーヘッドにおける課題に鑑み、簡単に製造することが出来、しかも高信頼性を得ることが出来ると共に、交換も容易で、シースケーブルに着脱自在に接続できるセンサーヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、センサーヘッド６をセラミック製のケース１の中に収納すると共に、そのセラミック製のケース１の端部を閉じるように設けたやはりセラミック製のインシュレータ２に、前記センサーヘッド６のリード線８ａ、８ｂに接続したスリーブコンタクト９、９を埋め込み、固定し、シースケーブル１２、１２の端部に接続したセラミック端子１０、１０から突設されたピン１１、１１を前記のスリーブコンタクト９、９に着脱自在に接続できるようにしたものである。
【００１０】
すなわち、本発明によるセンサーヘッドは、セラミック製のケース１の中に収納されたセンサーヘッド本体６と、前記ケース１の開口部を閉じるようにその一端に固定されたインシュレータ２と、このインシュレータ２の中に嵌め込まれると共に、前記センサーヘッド本体６のリード線８ａ、８ｂに接続され、インシュレータ２の端部からシースケーブル１２、１２がそれぞれ接続された一対のセラミック端子１０、１０のピン１１、１１が着脱自在に嵌合されるスリーブコンタクト９、９とを有することを特徴とする。
【００１１】
前記のインシュレータ２は、ケース１の中にセンサーヘッド本体６を挿入するための同ケース１の開口部を塞ぐように嵌め込まれている。さらに、ケース１とインシュレータ２との間にセラミック製の接着剤５が充填され、硬化せれることにより、ケース１とインシュレータ２とが互いに固定されると共に、スリーブコンタクト９、９がインシュレータ２、２に固定されている。
【００１２】
このようセンサーヘッドでは、構成部材が全て無機材料で作られるので、耐熱性があり、さらに放射線が照射される環境下にあっても、安定した状態を確保することが出来る。さらに、シースケーブル１２を接続したセラミック端子１０、１０とセンサーヘッド本体６のリード線８ａ、８ｂに接続したスリーブコンタクト９、９との接続がインシュレータ２の中で行われるため、これらセラミック端子１０、１０が他の導体と接触して短絡するようなことない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１と図２は、本発明の一実施形態であるセンサーヘッドを示す断面図であり、それぞれ側面図と平面図である。
【００１４】
ケース１は、アルミナ等の焼結体からなるもので、図示の例では横長の立方体形のものであり、内部に空洞状のセンサーヘッド収納部４を有し、その一端側が開口している。
センサーヘッド本体６は、例えば市販のサーモスタット等が使用されるが、全てが金属板等の無機材料で出来ているものを使用する。
【００１５】
このセンサーヘッド本体６は、ケース１の開口した端部からセンサーヘッド収納部４に挿入され、その一対のリード線８ａ、８ｂは、ケース１の開口部側に引き出されている。そして、この一対のリード線８ａ、８ｂには、中間に段部を有する段付き円筒状の金属製のスリーブコンタクト９、９に接続される。
【００１６】
インシュレータ２は、やはりアルミナ等の焼結体からなるもので、その中に前記スリーブコンタクト９、９を嵌め込むための貫通孔３、３を有する。この貫通孔３、３は、前記のスリーブコンタクト９、９の中間部の段部に対応して中間に段部を有するもので、ケース１の開口部に嵌め込まれるインシュレータ２の先端側でスリーブコンタクト９、９の中間部の段部の径に対応して貫通孔３、３の径がやや大きくなっている。
【００１７】
前記ケース１の開口部からその中のインシュレータ収納部４の中にセラミック製の接着剤５が充填される。この接着材５は、ケース１の開口部からインシュレータ収納部４の中に収納されたセンサーヘッド本体６に達する部分まで充填される。
【００１８】
このケース１の端部の開口部に前記のインシュレータ２の先端が嵌め込まれると共に、そのインシュレータ２の貫通孔３、３の中に前記スリーブコンタクト９、９が嵌め込まれる。インシュレータ２の先端部分は、予め嵌合部にセラミック製の接着剤を塗っておきケース１の開口部にインロー継手の様に嵌め込まれ、その内側に前記のセラミック製の接着剤５が充填されている。また、スリーブコンタクト９、９は、ケース１の端部で前記のセラミック製の接着剤５に当たった状態で、その段部が貫通孔３、３の段部に突き当たるまで貫通孔３、３の中に嵌め込まれている。この状態で、前記のセラミック製の接着剤５が硬化されることにより、インシュレータ２がケース１の端部に固定されると共に、そのインシュレータ２の貫通孔３、３の中でスリーブコンタクト９、９が固定される。尚、予めコンタクト９、９を貫通孔３、３に挿入しておいて接着剤をインシュレータ２の先端部に充填する逆の方法からでも固定される。
【００１９】
さらに、前記のスリーブコンタクト９、９に着脱自在に接続される一対のセラミック端子１０、１０が用意される。このセラミック端子１０、１０にはシースケーブル１２、１２が接続されている。
図４は、このセラミック端子１０の断面図を示している。このセラミック端子１０は、アルミナ等からなる円筒形のセラミックスリーブ３３の両端に、金属製の円筒状のピン１１、３１がそれぞれ嵌め込まれて固定されている。具体的には、セラミックスリーブ３３の両端面をＮｉ等でメタライズし、ここに前記ピン１１、３１のフランジ状の部分を溶接する等の手段で固定している。一方のピン１１の内部に芯となる金属製の棒３４が嵌め込まれ、この棒の先端部３４がピン１１の先端部で揃えられ、このピン１１の先端部を塞ぐようにロウ付けされて固定されている。また、他方のピン３１の中にはシースケーブル１２が挿入され、シースケーブル１２の先端近くの部分が溶接等でピン３１の先端に固定されている。そして、セラミックスリーブ３３の中に挿入されたシースケーブル１２の先端からその中の導電線３２が露出され、これがセラミックスリーブ３３の中で前記の金属製の棒３４に直接または他の導体を介して接続されている。
【００２０】
前記セラミック端子１０は、図３に示すように、その先端のピン１１を、前述のインシュレータ２の貫通孔３、３に嵌め込まれたスリーブコンタクト９、９にそれぞれ差し込むことが出来る。これにより、シースケーブル１２、１２がセラミック端子１０、１０、スリーブコンタクト９、９及びリード線８ａ、８ｂを介してセンサーヘッド本体６に接続される。また、図１と図２に示すように、セラミック端子１０の先端のピン１１を、前述のスリーブコンタクト９、９から抜き取ることにより、その接続が解除される。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によるセンサーヘッドは、構成部材が全て無機材料で作られるので、耐熱性があり、さらに放射線が照射される環境下にあっても、安定した状態を確保することが出来る。さらに、セラミック製のインシュレータ２の中でスリーブコンタクト９、９とセラミック端子１０、１０とが接続されるので、それらスリーブコンタクト９、９とセラミック端子１０、１０の他の導体との接触等よる短絡も確実に防止することが出来る。さらに、シースケーブル１２、１２と着脱自在に接続が出来るので、その交換も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるセンサーヘッドにおいて、セラミック端子をスリーブコンタクトから抜いた状態を示す縦断側面図である。
【図２】同実施形態によるセンサーヘッドにおいて、セラミック端子をスリーブコンタクトから抜いた状態を示す横断平面図である。
【図３】同実施形態によるセンサーヘッドにおいて、セラミック端子をスリーブコンタクトに差し込んで接続した状態を示す横断平面図である。
【図４】同実施形態によるセンサーヘッドにおいて使用されるセラミック端子の例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１　　ケース
２　　インシュレータ
５　　セラミック製の接着剤
６　　センサーヘッド本体
８ａ　センサーヘッド本体のリード線
８ｂ　センサーヘッド本体のリード線
９　　スリーブコンタクト
１０　セラミック端子
１１　セラミック端子のピン
１２　シースケーブル
【図１】
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【図２】
2004045060.tif 000004
【図３】
2004045060.tif 000005
【図４】
2004045060.tif 000006