真空コンデンサ
【課題】静電容量を微調整するとともに、小型化し、かつ静電容量のバラツキ範囲を小さくする。
【解決手段】絶縁筒２５の一端に固定側フランジ２６を取り付けるとともに、絶縁筒２５の他端に封着金具２７を介して可動側フランジ２８を取り付け、固定側フランジ２６の内面側に固定電極支持板３０を取り付けるとともに、可動側フランジ２８の内面側に可動電極支持板３２を静電容量調整ねじ３１により固定電極支持板３０に対して移動可能に取り付け、かつ可動電極支持板３２と可動側フランジ２８との間を断面波形状のダイヤフラム３３により密封する。
【解決手段】絶縁筒２５の一端に固定側フランジ２６を取り付けるとともに、絶縁筒２５の他端に封着金具２７を介して可動側フランジ２８を取り付け、固定側フランジ２６の内面側に固定電極支持板３０を取り付けるとともに、可動側フランジ２８の内面側に可動電極支持板３２を静電容量調整ねじ３１により固定電極支持板３０に対して移動可能に取り付け、かつ可動電極支持板３２と可動側フランジ２８との間を断面波形状のダイヤフラム３３により密封する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大電力発振器の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等に用いられる真空コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空コンデンサの構造を大別すると、静電容量値が固定されている真空固定コンデンサと静電容量値が可変の真空可変コンデンサとがある。図６は従来の真空可変コンデンサの縦断正面図を示し、１はセラミックス等からなる絶縁筒であり、その一端には固定側フランジ２を取り付けるとともに、他端には封着金具３を介して可動側フランジ４を取り付け、真空容器５を形成する。２ａ，４ａはフランジ２，４に外部接続導体を取り付けるための雌ねじ部である。固定側フランジ２の内面上には径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設し、固定電極６を形成する。又、固定側フランジ２の内面の中心には固定ガイド７を介して絶縁材からなるセンターピン８を立設し、センターピン８に筒状の可動リード９を摺動自在に嵌合する。可動リード９には可動電極支持板１０を取り付け、可動電極支持板１０には固定電極６を形成する各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設し、可動電極１１を形成する。又、可動リード９の下端には可動リードボルト部９ａを一体的に取り付ける。
【０００３】
一方、可動側フランジ４の中央には孔４ｂが設けられ、孔４ｂの周辺部の内面には筒状のヒートパイプ１２が立設され、ヒートパイプ１２の内周にはナット受け部１３が取り付けられ、ナット受け部１３には軸受１４を介して調整ナット１５が回転自在に取り付けられる。調整ナット１５は、内周に可動リードボルト部９ａの雄ねじ部９ｂと螺合する雌ねじ部１５ａを有するとともに、雌ねじ部１５ａから段部１５ｂを介して径大孔部１５ｃを有する。可動リードボルト部９ａの下端には軸方向の雌ねじ部９ｃが設けられ、雌ねじ部９ｃには調整ねじ１６が螺合され、調整ねじ１６の頭部１６ａは調整ナット１５の段部１５ｂと係合する。１７は伸縮自在の導電体からなり、真空側と大気側を区分するベローズであり、その一端は可動電極支持板１０に取り付けられ、他端は可動側フランジ４に取り付けられる。
【０００４】
上記構成において、真空コンデンサの最大静電容量値を調整する場合は、まず調整ナット１５を若干右に回してセンターピン８の先端と可動リードボルト部９ａの上端とが突き当たる最大静電容量の位置より可動リード９を下方に移動させ、定義した最大静電容量値に調節する。次に、調整ねじ１６の頭部１６ａが段部１５ｂに当接するまで調整ねじ１６を雌ねじ部９ｃに螺入し、調整ねじ１６を可動リードボルト部９ａの雌ねじ部９ｃに接着剤等により固定する。この結果、最大静電容量値の位置より調整ナット１５を左に回そうとしても調整ねじ１６の頭部１６ａが段部１５ｂに当たり、左に回らない。
【０００５】
真空コンデンサの静電容量の調整は、調整ナット１５を右に回せば可動リードボルト部９ａが下方に移動し、左に回せば上方に移動し、これによって可動電極１１が上下動し、固定電極６との対向総面積が可変して静電容量が調整される。
【０００６】
可動リード９には、真空との差圧により上方に押し上げられる力が作用し、調整ナット１５も同様の力を受け、ナット受け部１３には面圧が生じ、調整ナット１５を回転するには大きな回転トルクを必要とするが、ナット受け部１３と調整ナット１５との間に軸受１４を設けたので、調整ナット１５の回転は容易である。又、ヒートパイプ１２を設けたので、通電によるベローズ１７の発熱がヒートパイプ１２、可動側フランジ４及び外部接続導体を介して吸収放熱され、ベローズ１７やその他の部材の寿命を長くすることができる。
【０００７】
図７は従来の真空固定コンデンサの縦断正面図を示し、１８はセラミックス等からなる絶縁筒、１９，２０は銅製のフランジであり、フランジ１９の外周には絶縁筒１８の一端に取り付けられた環状縁部１９ａが形成され、フランジ２０の外周には絶縁筒１８の他端に取り付けられた環状縁部２０ａが形成され、絶縁筒１８とフランジ１９，２０により真空容器２４が形成される。フランジ１９，２０の内面側中心には凸部１９ｂ，２０ｂが形成され、凸部１９ｂ，２０ｂの先端には位置決めピン係合穴１９ｃ，２０ｃが形成され、フランジ１９，２０の外面側中心には外部接続導体を取り付けるための雌ねじ部１９ｄ，２０ｄが形成される。係合穴１９ｃ，２０ｃ間にはセラミックス製の位置決めピン２１が設けられる。又、フランジ１９の内面上には径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設し、固定電極２２を形成する。また、フランジ２０の内面上には固定電極２２を形成する各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板が立設され、固定電極２３が形成される。このように、位置決めピン２１を設けたことにより、固定電極２２，２３の径方向、軸方向の間隔を均一にすることができる。
【０００８】
図６及び図７に示した真空コンデンサにおいては、固定電極６，２２，２３及び可動電極１１は複数の薄肉同軸の円筒状電極板からなり、各対向する円筒状電極板が形成する静電容量の和が真空コンデンサとしての静電容量となる。ここで、無限同軸円筒電極の単位長さＬ当たりの静電容量Ｃは（１）式で示されるが、この式は対向する有限同軸円筒電極にも概略適用できる。
【０００９】
Ｃ＝２πε0Ｌ／ｌｏｇ（ｂ／ａ） （１）
ここで、ａは内側円筒状電極板の半径、ｂは外側円筒状電極板の半径、ε0は真空誘電率、Ｌは平行する円筒状電極板の長さである。電極６，１１，２２，２３が複数の円筒状電極板から構成される場合には、（１）式の総和で真空コンデンサの静電容量が計算され、このときの耐電圧特性は内側円筒状電極板の半径ａと外側円筒状電極板の半径ｂの間隔により決定される。
【００１０】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては、次のものがある。
【特許文献１】特開平６−２０４０８２号公報
【特許文献２】特開平７−２１１５８８号公報
【特許文献３】特開平８−９７０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように、真空コンデンサの静電容量の値は、内側円筒状電極板の半径ａ、外側円筒状電極板の半径ｂ、及び平行する円筒状電極板の長さＬにより決定される。ただし、円筒状電極板の真円度が悪かったり、あるいは製造組立精度が悪ければ、静電容量のバラツキΔＣは式（２）に示すように大きくなる。
【００１２】
ΔＣ＝２πε0Ｌ（１＋ΔＬ）／ｌｏｇ（ｂ（１＋Δｂ）／ａ（1＋Δａ））（２）
ただし、Δｂは外側円筒状電極板の半径のバラツキ、Δａは内側円筒状電極板の半径のバラツキ、ΔＬは平行する円筒状電極板の長さＬのバラツキである。
【００１３】
真空コンデンサの静電容量のバラツキ精度を良くするためには、半径ａ、半径ｂ及び平行する円筒状電極板の長さＬの公差を厳しく決め、円筒状電極板の真円度を高め、部品寸法の精度及び制作組立精度を良くしなければならない。真空コンデンサの静電容量にはバラツキがあるものと認知されており、例えば真空固定コンデンサでは、一般的に５０ｐＦ以下のものでは±１０％、５０ｐＦを超えるものでは±５％のバラツキがあるとされている。しかし、近年、この静電容量のバラツキが許容されなくなっており、±１０％から±５％、さらには±０％とバラツキを少なくすることが求められている。静電容量のバラツキをなくすためには、平行する円筒状電極板の長さＬで調整するか、あるいは円筒状電極板の間隔を個別に変えて調整することが必要になる。しかし、真空固定コンデンサでは、静電容量を機械的に変化させる機構がないため、静電容量のバラツキ精度を小さくすることができない。即ち、真空固定コンデンサに静電容量を調整する機構がないため、作り込みでの精度が要求される。又は、バラツキ範囲で選別するしかない。あるいは、真空可変コンデンサの静電容量を調整することにより、真空固定コンデンサの静電容量のバラツキを無しととして利用することもできるが、真空封じきり可動部品であるベローズが全長方向に長いために、小型化できなかった。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、小型で静電容量のバラツキのない真空固定コンデンサ及び真空可変コンデンサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の請求項１に係る真空コンデンサは、絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したものである。
【００１６】
請求項２に係る真空コンデンサは、絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、固定電極支持板上に径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設して固定電極を形成するとともに、可動電極支持板上に固定電極の各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設して可動電極を形成し、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したものである。
【００１７】
請求項３に係る真空コンデンサは、構成部材の真空ロー付けに際して、可動電極支持板が固定電極支持板又は固定電極と接触しないように可動電極支持板を支持する治具を設けたものである。
【００１８】
請求項4に係る真空コンデンサは、断面波形状のダイヤフラムの波の数を一つとしたものである。
【００１９】
請求項５に係る真空コンデンサは、ダイヤフラムを通電可能な材料により形成したものである。
【００２０】
請求項６に係る真空コンデンサは、ダイヤフラムを複数枚設けたものである。
【００２１】
請求項７に係る真空コンデンサは、真空部分に電子を吸着するゲッタを設けたものである。
【００２２】
請求項８に係る真空コンデンサは、各フランジ、各電極支持板、各電極及びダイヤフラムの何れかをＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％の銅系合金により形成したものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、静電容量調整ねじの回転により真空コンデンサの静電容量を微調整することができ、また軸方向に長いベローズに代って径方向に長いダイヤフラムを用いているので、真空コンデンサを小型化することができ、固定電極及び可動電極を設けないので、これによっても小型化することができ、静電容量のバラツキ範囲を小さくすることができる。又、ダイヤフラムはベローズと比べて通電経路が短くなるので、抵抗が小さくなって発熱が小さくなり、導電性の良い材料を使用すれば、さらに発熱を小さくすることができる。
【００２４】
請求項２によれば、静電容量調整ねじの回転により静電容量の微調整が可能であり、また軸方向に長いベローズに代って径方向に長いダイヤフラムを用いているので、真空コンデンサを小型化することができる。又、ダイヤフロムは通電経路が短いので、発熱も抑制することができる。
【００２５】
請求項３によれば、構成部材の真空ロー付けに際して、可動電極支持板を治具により支持して、固定電極支持板又は固定電極と接触しないようにしており、これらの部材の凝着を防止することができる。
【００２６】
請求項４によれば、断面波形状のダイヤフラムの波数を一つにしており、ダイヤフラムの長さが短くなって、発熱量を抑制し、安価にすることができる。
【００２７】
請求項５によれば、ダイヤフラムを通電可能な材料で形成しており、強度を保ちながら発熱を下げることができる。
【００２８】
請求項６によれば、ダイヤフラムを複数枚設けており、ダイヤフラムの通電能力を高めることができる。
【００２９】
請求項７によれば、真空部分に電子を吸着するゲッタを設けており、真空度が保たれ、静電容量及び耐電圧特性が安定する。
【００３０】
請求項８によれば、各フランジ、各電極支持板、各電極及びダイヤフラムの何れかをＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％の銅系合金により形成しており、導電率が高くなり、通電能力が向上し、また機械的強度も高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１は
この発明の実施最良形態１による真空コンデンサの縦断正面図であり、絶縁筒２５の一端に固定側フランジ２６を取り付けるとともに、絶縁筒２５の他端に封着金具２７を介して可動側フランジ２８を取り付け、真空容器２９を形成する。固定側フランジジ２６の内面側には平板状の固定電極支持板３０を取り付け、固定側フランジ２６の外面側中心には外部接続導体を取り付けるための雌ねじ部２６ａが設けられる。可動側フランジ２８の中心に設けた挿通孔２８ａには静電容量調整ねじ３１を挿通し、可動側端板２８の内面側に固定電極支持板３０と対向して配置した可動電極支持板３２の中央に設けた雌ねじ部３２ａに静電容量調整ねじ３１を螺合する。また、可動電極支持板３２の下部には真空ロー付けの際に治具を取り付けるための治具取付部３２ｂを設ける。又、可動側フランジ２８の挿通孔２８ａの周囲には複数の通気孔２８ｂを設け、可動側フランジ２８と可動電極支持板３２との間はダイヤフラム３３により密封し、ダイヤフラム３３の内面側を真空とし、ダイヤフラム３３の外面側を大気側とする。又、固定側フランジ２６の内面にポケット部２６ｂが設けられ、ポケット部２６ｂに電子を吸着するゲッタ３４を収納する。
【００３２】
図２（ａ），（ｂ）はダイヤフラム３３の正面図及び縦断側面図を示し、ダイヤフラム３３は上下方向に交互に突出した断面波形状となっている。又、ダイヤフラム３３の材質は通電の必要があるため、導電性を有することが必要であり、リン青銅、ベリリウム銅、ステンレス系に銅コーティングを施したもの、ステンレス系に銀コーティングを施したもの、その他の通電可能な材料が用いられる。
【００３３】
上記構成において、ダイヤフラム３３は可撓性を有するので、可動電極支持板３２は上下に移動可能であり、静電容量調整ねじ３１の回転により可動電極支持板３２が上下に動き、可動電極支持板３２と固定電極支持板３０との距離が変化し、静電容量も変化する。従って、静電容量を固定とすることもでき、可変とすることもでき、また静電容量を微調整することもできる。
【００３４】
各構成部材の真空ロー付けに際しては、図３に示すように、可動側フランジ２８の通気孔２８ｂから真空容器２９内に治具３５，３６を挿入し、治具３５は可動電極支持板３２に設けた治具取付部３２ｂに係合し、真空ロー付けの際に可動電極支持板３２が固定電極支持板３０に接触して凝着するのを防止する。又、治具３６は可動電極支持板３２及びダイヤフラム３３を下方から支持し、可動電極支持板３２が可動側フランジ２８と凝着しないようにする。
【００３５】
実施最良形態１においては、真空コンデンサの静電容量を微調整することができ、しかもダイヤフラム３３は軸方向に長いベローズと違って径方向に長いので、真空コンデンサを全体として小型化することができる。又、固定電極及び可動電極を持たないので、これによっても小型化が可能であるとともに、静電容量のバラツキ範囲を小さくすることができる。また、真空ロー付けに際しては、治具３５，３６により可動電極支持板３２が固定電極支持板３０又は可動側フランジ２８と接触しないようにして、これらの間の凝着を防止しているので、真空ロー付けを１回で行なうことができ、製造コストを安価にすることができる。又、ダイヤフラム３３はベローズと比べて通電経路が短くなることから、抵抗が小さくなり、発熱を小さくすることができ、導電性の良い材料を使用することによって、強度を保ちながらさらに発熱を小さくすることができる。さらに、固定側フランジ２６の内面のポケット部２６ｂに電子を吸着するゲッタ３４を設けたので、真空コンデンサ内部の真空度を保つことができ、静電容量のバラツキを小さくすることができ、耐電圧特性も安定する。
【００３６】
なお、ダイヤフラム３３の大きさ、厚み、波の形状、波数等は任意であり、例えば波数を１つにして長さを短くしたものであってもよく、この場合には発熱量を抑制し、かつ安価にすることができる。
【００３７】
実施最良形態２
図４は実施最良形態２による真空コンデンサの縦断正面図であり、可動電極支持板３２の形状を角部に丸みを付けたことと、ダイヤフラム３３を複数枚重ねて配置したことが実施最良形態１と異なり、前者により耐電圧特性を向上し、後者により通電能力を高めることができる。
【００３８】
実施最良形態３
図５は実施最良形態３による真空コンデンサの縦断正面図であり、固定電極支持板３０上には径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設して固定電極３７を形成し、また可動電極支持板３２上には固定電極３７の各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設して可動電極３８を形成する。その他の構成は、実施最良形態１と同様である。
【００３９】
上記構成において、ダイヤフラム３３は可撓性を有するので、可動電極支持板３２は上下動可能であり、静電容量調整ねじ３１の回転により可動電極支持板３２を上下に動かすことにより、固定電極３７と可動電極３８の対向面積が変化し、静電容量が変化する。各構成部材の真空ロー付けに際しては、やはり治具３５，３６により可動電極支持板３２を支持することにより、可動電極支持板３２と固定電極３７及び可動側フランジ２８との接触を防止してその凝着を防止する。
【００４０】
実施最良形態３においては、やはり静電容量の微調整が可能であり、ダイヤフラム３３を用いることにより、小型化が可能となる。又、真空ロー付けに際しては、可動電極支持板３２の固定電極３７等との凝着を防止するので、製造コストを安価にすることができる。また、ダイヤフラム３３は通電経路が短く、発熱が小さくなる。さらに、ゲッタ３４を設けたので、真空度が保たれ、静電容量及び耐電圧特性が安定する。
【００４１】
なお、上記各実施最良形態において、絶縁筒２５以外の構成材料、例えば、各フランジ２６，２８、各電極支持板３０，３２、各電極３７，３８、及びダイヤフラム３３に銅系合金である三菱伸銅株式会社製「ＴＡＭＡＣ１９４」を用いてもよい。「ＴＡＭＡＣ１９４」の導電率は６８％ＩＡＣＳ程度であり、通電能力が向上する。「ＴＡＭＡＣ１９４」の化学成分代表数値はＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％である。又、｛ＴＡＭＡＣ１９４」の機械的性質としては、引張強さが高く、縦弾性係数も高いことから、高温ロー付けにも耐え、長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施最良形態１による真空コンデンサの縦断正面図である。
【図２】実施最良形態１によるダイヤフラムの正面図及び縦断側面図である。
【図３】実施最良形態１による真空コンデンサの真空ロー付け時の縦断正面図である。
【図４】実施最良形態２による真空コンデンサの縦断正面図である。
【図５】実施最良形態３による真空コンデンサの縦断正面図である。
【図６】従来の真空可変コンデンサの縦断正面図である。
【図７】従来の真空固定コンデンサの縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２５…絶縁筒
２６…固定側フランジ
２７…封着金具
２８…可動側フランジ
２８ａ…挿通孔
２８ｂ…通気孔
２９…真空容器
３０…固定電極支持板
３１…静電容量調整ねじ
３２…可動電極支持板
３２ｂ…治具取付部
３３…ダイヤフラム
３４…ゲッタ
３５，３６…治具
３７…固定電極
３８…可動電極
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大電力発振器の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等に用いられる真空コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空コンデンサの構造を大別すると、静電容量値が固定されている真空固定コンデンサと静電容量値が可変の真空可変コンデンサとがある。図６は従来の真空可変コンデンサの縦断正面図を示し、１はセラミックス等からなる絶縁筒であり、その一端には固定側フランジ２を取り付けるとともに、他端には封着金具３を介して可動側フランジ４を取り付け、真空容器５を形成する。２ａ，４ａはフランジ２，４に外部接続導体を取り付けるための雌ねじ部である。固定側フランジ２の内面上には径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設し、固定電極６を形成する。又、固定側フランジ２の内面の中心には固定ガイド７を介して絶縁材からなるセンターピン８を立設し、センターピン８に筒状の可動リード９を摺動自在に嵌合する。可動リード９には可動電極支持板１０を取り付け、可動電極支持板１０には固定電極６を形成する各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設し、可動電極１１を形成する。又、可動リード９の下端には可動リードボルト部９ａを一体的に取り付ける。
【０００３】
一方、可動側フランジ４の中央には孔４ｂが設けられ、孔４ｂの周辺部の内面には筒状のヒートパイプ１２が立設され、ヒートパイプ１２の内周にはナット受け部１３が取り付けられ、ナット受け部１３には軸受１４を介して調整ナット１５が回転自在に取り付けられる。調整ナット１５は、内周に可動リードボルト部９ａの雄ねじ部９ｂと螺合する雌ねじ部１５ａを有するとともに、雌ねじ部１５ａから段部１５ｂを介して径大孔部１５ｃを有する。可動リードボルト部９ａの下端には軸方向の雌ねじ部９ｃが設けられ、雌ねじ部９ｃには調整ねじ１６が螺合され、調整ねじ１６の頭部１６ａは調整ナット１５の段部１５ｂと係合する。１７は伸縮自在の導電体からなり、真空側と大気側を区分するベローズであり、その一端は可動電極支持板１０に取り付けられ、他端は可動側フランジ４に取り付けられる。
【０００４】
上記構成において、真空コンデンサの最大静電容量値を調整する場合は、まず調整ナット１５を若干右に回してセンターピン８の先端と可動リードボルト部９ａの上端とが突き当たる最大静電容量の位置より可動リード９を下方に移動させ、定義した最大静電容量値に調節する。次に、調整ねじ１６の頭部１６ａが段部１５ｂに当接するまで調整ねじ１６を雌ねじ部９ｃに螺入し、調整ねじ１６を可動リードボルト部９ａの雌ねじ部９ｃに接着剤等により固定する。この結果、最大静電容量値の位置より調整ナット１５を左に回そうとしても調整ねじ１６の頭部１６ａが段部１５ｂに当たり、左に回らない。
【０００５】
真空コンデンサの静電容量の調整は、調整ナット１５を右に回せば可動リードボルト部９ａが下方に移動し、左に回せば上方に移動し、これによって可動電極１１が上下動し、固定電極６との対向総面積が可変して静電容量が調整される。
【０００６】
可動リード９には、真空との差圧により上方に押し上げられる力が作用し、調整ナット１５も同様の力を受け、ナット受け部１３には面圧が生じ、調整ナット１５を回転するには大きな回転トルクを必要とするが、ナット受け部１３と調整ナット１５との間に軸受１４を設けたので、調整ナット１５の回転は容易である。又、ヒートパイプ１２を設けたので、通電によるベローズ１７の発熱がヒートパイプ１２、可動側フランジ４及び外部接続導体を介して吸収放熱され、ベローズ１７やその他の部材の寿命を長くすることができる。
【０００７】
図７は従来の真空固定コンデンサの縦断正面図を示し、１８はセラミックス等からなる絶縁筒、１９，２０は銅製のフランジであり、フランジ１９の外周には絶縁筒１８の一端に取り付けられた環状縁部１９ａが形成され、フランジ２０の外周には絶縁筒１８の他端に取り付けられた環状縁部２０ａが形成され、絶縁筒１８とフランジ１９，２０により真空容器２４が形成される。フランジ１９，２０の内面側中心には凸部１９ｂ，２０ｂが形成され、凸部１９ｂ，２０ｂの先端には位置決めピン係合穴１９ｃ，２０ｃが形成され、フランジ１９，２０の外面側中心には外部接続導体を取り付けるための雌ねじ部１９ｄ，２０ｄが形成される。係合穴１９ｃ，２０ｃ間にはセラミックス製の位置決めピン２１が設けられる。又、フランジ１９の内面上には径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設し、固定電極２２を形成する。また、フランジ２０の内面上には固定電極２２を形成する各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板が立設され、固定電極２３が形成される。このように、位置決めピン２１を設けたことにより、固定電極２２，２３の径方向、軸方向の間隔を均一にすることができる。
【０００８】
図６及び図７に示した真空コンデンサにおいては、固定電極６，２２，２３及び可動電極１１は複数の薄肉同軸の円筒状電極板からなり、各対向する円筒状電極板が形成する静電容量の和が真空コンデンサとしての静電容量となる。ここで、無限同軸円筒電極の単位長さＬ当たりの静電容量Ｃは（１）式で示されるが、この式は対向する有限同軸円筒電極にも概略適用できる。
【０００９】
Ｃ＝２πε0Ｌ／ｌｏｇ（ｂ／ａ） （１）
ここで、ａは内側円筒状電極板の半径、ｂは外側円筒状電極板の半径、ε0は真空誘電率、Ｌは平行する円筒状電極板の長さである。電極６，１１，２２，２３が複数の円筒状電極板から構成される場合には、（１）式の総和で真空コンデンサの静電容量が計算され、このときの耐電圧特性は内側円筒状電極板の半径ａと外側円筒状電極板の半径ｂの間隔により決定される。
【００１０】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては、次のものがある。
【特許文献１】特開平６−２０４０８２号公報
【特許文献２】特開平７−２１１５８８号公報
【特許文献３】特開平８−９７０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように、真空コンデンサの静電容量の値は、内側円筒状電極板の半径ａ、外側円筒状電極板の半径ｂ、及び平行する円筒状電極板の長さＬにより決定される。ただし、円筒状電極板の真円度が悪かったり、あるいは製造組立精度が悪ければ、静電容量のバラツキΔＣは式（２）に示すように大きくなる。
【００１２】
ΔＣ＝２πε0Ｌ（１＋ΔＬ）／ｌｏｇ（ｂ（１＋Δｂ）／ａ（1＋Δａ））（２）
ただし、Δｂは外側円筒状電極板の半径のバラツキ、Δａは内側円筒状電極板の半径のバラツキ、ΔＬは平行する円筒状電極板の長さＬのバラツキである。
【００１３】
真空コンデンサの静電容量のバラツキ精度を良くするためには、半径ａ、半径ｂ及び平行する円筒状電極板の長さＬの公差を厳しく決め、円筒状電極板の真円度を高め、部品寸法の精度及び制作組立精度を良くしなければならない。真空コンデンサの静電容量にはバラツキがあるものと認知されており、例えば真空固定コンデンサでは、一般的に５０ｐＦ以下のものでは±１０％、５０ｐＦを超えるものでは±５％のバラツキがあるとされている。しかし、近年、この静電容量のバラツキが許容されなくなっており、±１０％から±５％、さらには±０％とバラツキを少なくすることが求められている。静電容量のバラツキをなくすためには、平行する円筒状電極板の長さＬで調整するか、あるいは円筒状電極板の間隔を個別に変えて調整することが必要になる。しかし、真空固定コンデンサでは、静電容量を機械的に変化させる機構がないため、静電容量のバラツキ精度を小さくすることができない。即ち、真空固定コンデンサに静電容量を調整する機構がないため、作り込みでの精度が要求される。又は、バラツキ範囲で選別するしかない。あるいは、真空可変コンデンサの静電容量を調整することにより、真空固定コンデンサの静電容量のバラツキを無しととして利用することもできるが、真空封じきり可動部品であるベローズが全長方向に長いために、小型化できなかった。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、小型で静電容量のバラツキのない真空固定コンデンサ及び真空可変コンデンサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の請求項１に係る真空コンデンサは、絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したものである。
【００１６】
請求項２に係る真空コンデンサは、絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、固定電極支持板上に径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設して固定電極を形成するとともに、可動電極支持板上に固定電極の各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設して可動電極を形成し、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したものである。
【００１７】
請求項３に係る真空コンデンサは、構成部材の真空ロー付けに際して、可動電極支持板が固定電極支持板又は固定電極と接触しないように可動電極支持板を支持する治具を設けたものである。
【００１８】
請求項4に係る真空コンデンサは、断面波形状のダイヤフラムの波の数を一つとしたものである。
【００１９】
請求項５に係る真空コンデンサは、ダイヤフラムを通電可能な材料により形成したものである。
【００２０】
請求項６に係る真空コンデンサは、ダイヤフラムを複数枚設けたものである。
【００２１】
請求項７に係る真空コンデンサは、真空部分に電子を吸着するゲッタを設けたものである。
【００２２】
請求項８に係る真空コンデンサは、各フランジ、各電極支持板、各電極及びダイヤフラムの何れかをＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％の銅系合金により形成したものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、静電容量調整ねじの回転により真空コンデンサの静電容量を微調整することができ、また軸方向に長いベローズに代って径方向に長いダイヤフラムを用いているので、真空コンデンサを小型化することができ、固定電極及び可動電極を設けないので、これによっても小型化することができ、静電容量のバラツキ範囲を小さくすることができる。又、ダイヤフラムはベローズと比べて通電経路が短くなるので、抵抗が小さくなって発熱が小さくなり、導電性の良い材料を使用すれば、さらに発熱を小さくすることができる。
【００２４】
請求項２によれば、静電容量調整ねじの回転により静電容量の微調整が可能であり、また軸方向に長いベローズに代って径方向に長いダイヤフラムを用いているので、真空コンデンサを小型化することができる。又、ダイヤフロムは通電経路が短いので、発熱も抑制することができる。
【００２５】
請求項３によれば、構成部材の真空ロー付けに際して、可動電極支持板を治具により支持して、固定電極支持板又は固定電極と接触しないようにしており、これらの部材の凝着を防止することができる。
【００２６】
請求項４によれば、断面波形状のダイヤフラムの波数を一つにしており、ダイヤフラムの長さが短くなって、発熱量を抑制し、安価にすることができる。
【００２７】
請求項５によれば、ダイヤフラムを通電可能な材料で形成しており、強度を保ちながら発熱を下げることができる。
【００２８】
請求項６によれば、ダイヤフラムを複数枚設けており、ダイヤフラムの通電能力を高めることができる。
【００２９】
請求項７によれば、真空部分に電子を吸着するゲッタを設けており、真空度が保たれ、静電容量及び耐電圧特性が安定する。
【００３０】
請求項８によれば、各フランジ、各電極支持板、各電極及びダイヤフラムの何れかをＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％の銅系合金により形成しており、導電率が高くなり、通電能力が向上し、また機械的強度も高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１は
この発明の実施最良形態１による真空コンデンサの縦断正面図であり、絶縁筒２５の一端に固定側フランジ２６を取り付けるとともに、絶縁筒２５の他端に封着金具２７を介して可動側フランジ２８を取り付け、真空容器２９を形成する。固定側フランジジ２６の内面側には平板状の固定電極支持板３０を取り付け、固定側フランジ２６の外面側中心には外部接続導体を取り付けるための雌ねじ部２６ａが設けられる。可動側フランジ２８の中心に設けた挿通孔２８ａには静電容量調整ねじ３１を挿通し、可動側端板２８の内面側に固定電極支持板３０と対向して配置した可動電極支持板３２の中央に設けた雌ねじ部３２ａに静電容量調整ねじ３１を螺合する。また、可動電極支持板３２の下部には真空ロー付けの際に治具を取り付けるための治具取付部３２ｂを設ける。又、可動側フランジ２８の挿通孔２８ａの周囲には複数の通気孔２８ｂを設け、可動側フランジ２８と可動電極支持板３２との間はダイヤフラム３３により密封し、ダイヤフラム３３の内面側を真空とし、ダイヤフラム３３の外面側を大気側とする。又、固定側フランジ２６の内面にポケット部２６ｂが設けられ、ポケット部２６ｂに電子を吸着するゲッタ３４を収納する。
【００３２】
図２（ａ），（ｂ）はダイヤフラム３３の正面図及び縦断側面図を示し、ダイヤフラム３３は上下方向に交互に突出した断面波形状となっている。又、ダイヤフラム３３の材質は通電の必要があるため、導電性を有することが必要であり、リン青銅、ベリリウム銅、ステンレス系に銅コーティングを施したもの、ステンレス系に銀コーティングを施したもの、その他の通電可能な材料が用いられる。
【００３３】
上記構成において、ダイヤフラム３３は可撓性を有するので、可動電極支持板３２は上下に移動可能であり、静電容量調整ねじ３１の回転により可動電極支持板３２が上下に動き、可動電極支持板３２と固定電極支持板３０との距離が変化し、静電容量も変化する。従って、静電容量を固定とすることもでき、可変とすることもでき、また静電容量を微調整することもできる。
【００３４】
各構成部材の真空ロー付けに際しては、図３に示すように、可動側フランジ２８の通気孔２８ｂから真空容器２９内に治具３５，３６を挿入し、治具３５は可動電極支持板３２に設けた治具取付部３２ｂに係合し、真空ロー付けの際に可動電極支持板３２が固定電極支持板３０に接触して凝着するのを防止する。又、治具３６は可動電極支持板３２及びダイヤフラム３３を下方から支持し、可動電極支持板３２が可動側フランジ２８と凝着しないようにする。
【００３５】
実施最良形態１においては、真空コンデンサの静電容量を微調整することができ、しかもダイヤフラム３３は軸方向に長いベローズと違って径方向に長いので、真空コンデンサを全体として小型化することができる。又、固定電極及び可動電極を持たないので、これによっても小型化が可能であるとともに、静電容量のバラツキ範囲を小さくすることができる。また、真空ロー付けに際しては、治具３５，３６により可動電極支持板３２が固定電極支持板３０又は可動側フランジ２８と接触しないようにして、これらの間の凝着を防止しているので、真空ロー付けを１回で行なうことができ、製造コストを安価にすることができる。又、ダイヤフラム３３はベローズと比べて通電経路が短くなることから、抵抗が小さくなり、発熱を小さくすることができ、導電性の良い材料を使用することによって、強度を保ちながらさらに発熱を小さくすることができる。さらに、固定側フランジ２６の内面のポケット部２６ｂに電子を吸着するゲッタ３４を設けたので、真空コンデンサ内部の真空度を保つことができ、静電容量のバラツキを小さくすることができ、耐電圧特性も安定する。
【００３６】
なお、ダイヤフラム３３の大きさ、厚み、波の形状、波数等は任意であり、例えば波数を１つにして長さを短くしたものであってもよく、この場合には発熱量を抑制し、かつ安価にすることができる。
【００３７】
実施最良形態２
図４は実施最良形態２による真空コンデンサの縦断正面図であり、可動電極支持板３２の形状を角部に丸みを付けたことと、ダイヤフラム３３を複数枚重ねて配置したことが実施最良形態１と異なり、前者により耐電圧特性を向上し、後者により通電能力を高めることができる。
【００３８】
実施最良形態３
図５は実施最良形態３による真空コンデンサの縦断正面図であり、固定電極支持板３０上には径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設して固定電極３７を形成し、また可動電極支持板３２上には固定電極３７の各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設して可動電極３８を形成する。その他の構成は、実施最良形態１と同様である。
【００３９】
上記構成において、ダイヤフラム３３は可撓性を有するので、可動電極支持板３２は上下動可能であり、静電容量調整ねじ３１の回転により可動電極支持板３２を上下に動かすことにより、固定電極３７と可動電極３８の対向面積が変化し、静電容量が変化する。各構成部材の真空ロー付けに際しては、やはり治具３５，３６により可動電極支持板３２を支持することにより、可動電極支持板３２と固定電極３７及び可動側フランジ２８との接触を防止してその凝着を防止する。
【００４０】
実施最良形態３においては、やはり静電容量の微調整が可能であり、ダイヤフラム３３を用いることにより、小型化が可能となる。又、真空ロー付けに際しては、可動電極支持板３２の固定電極３７等との凝着を防止するので、製造コストを安価にすることができる。また、ダイヤフラム３３は通電経路が短く、発熱が小さくなる。さらに、ゲッタ３４を設けたので、真空度が保たれ、静電容量及び耐電圧特性が安定する。
【００４１】
なお、上記各実施最良形態において、絶縁筒２５以外の構成材料、例えば、各フランジ２６，２８、各電極支持板３０，３２、各電極３７，３８、及びダイヤフラム３３に銅系合金である三菱伸銅株式会社製「ＴＡＭＡＣ１９４」を用いてもよい。「ＴＡＭＡＣ１９４」の導電率は６８％ＩＡＣＳ程度であり、通電能力が向上する。「ＴＡＭＡＣ１９４」の化学成分代表数値はＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％である。又、｛ＴＡＭＡＣ１９４」の機械的性質としては、引張強さが高く、縦弾性係数も高いことから、高温ロー付けにも耐え、長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施最良形態１による真空コンデンサの縦断正面図である。
【図２】実施最良形態１によるダイヤフラムの正面図及び縦断側面図である。
【図３】実施最良形態１による真空コンデンサの真空ロー付け時の縦断正面図である。
【図４】実施最良形態２による真空コンデンサの縦断正面図である。
【図５】実施最良形態３による真空コンデンサの縦断正面図である。
【図６】従来の真空可変コンデンサの縦断正面図である。
【図７】従来の真空固定コンデンサの縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２５…絶縁筒
２６…固定側フランジ
２７…封着金具
２８…可動側フランジ
２８ａ…挿通孔
２８ｂ…通気孔
２９…真空容器
３０…固定電極支持板
３１…静電容量調整ねじ
３２…可動電極支持板
３２ｂ…治具取付部
３３…ダイヤフラム
３４…ゲッタ
３５，３６…治具
３７…固定電極
３８…可動電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項２】
絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、固定電極支持板上に径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設して固定電極を形成するとともに、可動電極支持板上に固定電極の各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設して可動電極を形成し、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項３】
構成部材の真空ロー付けに際して、可動電極支持板が固定電極支持板又は固定電極と接触しないように可動電極支持板を支持する治具を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の真空コンデンサ。
【請求項４】
断面波形状のダイヤフラムの波の数を一つにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項５】
ダイヤフラムを通電可能な材料により形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項６】
ダイヤフラムを複数枚設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項７】
真空部分に電子を吸着するゲッタを設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項８】
各フランジ、各電極支持板、各電極及びダイヤフラムの何れかをＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％の銅系合金により形成したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項１】
絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項２】
絶縁筒の両端に固定側フランジ及び可動側フランジを取り付け、固定側フランジの内面側に固定電極支持板を取り付けるとともに、可動側フランジの内面側に可動電極支持板を静電容量調整ねじにより固定電極支持板に対して移動可能に取り付け、固定電極支持板上に径が異なる複数の円筒状電極板を同心状に一定間隔をもって立設して固定電極を形成するとともに、可動電極支持板上に固定電極の各円筒状電極板間に非接触で挿出入される径が異なる複数の円筒状電極板を立設して可動電極を形成し、かつ可動側フランジと可動電極支持板との間を真空側と大気側を区分する断面波形状のダイヤフラムにより密封したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項３】
構成部材の真空ロー付けに際して、可動電極支持板が固定電極支持板又は固定電極と接触しないように可動電極支持板を支持する治具を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の真空コンデンサ。
【請求項４】
断面波形状のダイヤフラムの波の数を一つにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項５】
ダイヤフラムを通電可能な材料により形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項６】
ダイヤフラムを複数枚設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項７】
真空部分に電子を吸着するゲッタを設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項８】
各フランジ、各電極支持板、各電極及びダイヤフラムの何れかをＣｕ９７．６ｗｔ％、Ｆｅ２．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１２ｗｔ％、Ｐ０．０３ｗｔ％の銅系合金により形成したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の真空コンデンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３３２４８５（Ｐ２００６−３３２４８５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５６６５０（Ｐ２００５−１５６６５０）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
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