JP2005174989A

JP2005174989A - 真空コンデンサ

Info

Publication number: JP2005174989A
Application number: JP2003408854A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Takahashi; 栄一高橋; Toshimasa Fukai; 利眞深井
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】静電容量のバラツキ精度及び耐電圧耐量を高める。
【解決手段】各円筒状電極板２３ａ，２４ａをストレート形状とするとともに、端板２５，２６に複数の環状溝２５ｄ，２６ｄを設け、各円筒状電極板２３ａ，２４ａの一端を環状溝２５ｄ，２６ｄに挿入してロー付けする。
【選択図】図１

Description

この発明は、大電力発信機の発振回路、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。

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を可変することができる真空可変コンデンサとがある。真空可変コンデンサの耐電圧・静電容量特性を安定させ、かつ全長の小形化を図ったものとして、特許文献１に示されたものがある。このコンデンサと同種のコンデンサを図５により説明する。図において、１はセラミックス製の絶縁筒であり、絶縁筒１の一端には固定側端板２を接合するとともに、絶縁筒１の他端には接続筒３を介して可動側端板４を接合し、真空容器５を形成する。固定側端板２の内面側には複数の径が異なる円筒状電極板６ａを同心状に取り付けて、固定電極６を形成する。７は固定側端板２の内面側の中心に固定ガイド８を介して立設されたセンターピンであり、真空容器５内に固定側端板２と対向して配置された可動電極支持板９には固定電極６の各円筒状電極板６ａ間に非接触で挿出入できるように径が異なる複数の円筒状電極板１０ａを同心状に取り付け、可動電極１０を構成する。

１１は可動電極支持板９の中心に貫通して一体的に設けられた筒状の可動リードであり、可動リード１１はセンターピン７とは電気的に絶縁される。又、可動側端板４の中心には孔４ａを設け、この孔４ａの周辺部において可動側端板４の内面側に筒状のヒートパイプ１２を立設し、ヒートパイプ１２の内面には内方に突出した鍔部１２ａを設ける。１３は外周に雄ねじ部１３ａが形成された調整ねじであり、その一端は可動リード１１に嵌合固定され、他端はヒートパイプ１２の鍔部１２ａに挿通される。１４は調整ナットであり、その一端側の内周には調整ねじ１３の雄ねじ部１３ａと螺合する雌ねじ部１４ａを有するとともに、この一端側は鍔部１２ａの下側に軸受１５を介して回転自在に支持される。

調整ネジ１３の他端には雌ねじ部１３ｂが設けられ、雌ねじ部１３ｂにはストップねじ１６が螺合される。又、調整ナット１４には雌ねじ部１４ａと連続してより大径の孔１４ｂが形成され、雌ねじ部１４ａと孔１４ｂとの間には段部１４ｃが形成される。可動リード１１及びヒートパイプ１２の外周側には真空側と大気側とを区分する筒状のベローズ１７が設けられ、その一端は可動電極支持板９に取り付けられ、他端は可動側端板４に取り付けられ、真空容器５内が真空に保たれる。

上記構成の真空可変コンデンサにおいて、その最大静電容量値を調整する場合は、まずストップねじ１６を螺入する前に調整ナット１４を若干右に回し（右ねじの場合）、センターピン７の先端と調整ねじ１３の内端が突き当たる最大静電容量の位置より可動リード１１を若干下方に移動させ、定義した最大静電容量値に調整する。この若干の調整量は、真空可変コンデンサの静電容量のバラツキに対応して決まる。

次に、この状態でストップねじ１６をその頭部１６ａが調整ナット１４の段部１４ｃに当接するまで雌ねじ部１３ｂに螺入し、接着剤等で調整ねじ１３に固定する。ストップねじ１６と調整ナット１４とは接着しない。これにより、調整ねじ１３の上昇位置は規制され、この最大静電容量値の位置より調整ナット１４を左に回そうとしてもストップネジ１６の頭部１６ａが段部１４ｃと当接して回らず、調整ねじ１３は上昇しない。静電容量の調整は、例えば調整ナット１４を右に回すと、調整ねじ１３が下方に移動し、左回転では上方へ移動し、これにより可動電極１０を上下動させ、固定電極６との対向総面積を可変することにより行われる。

真空可変コンデンサは、真空容器５内が真空であるので、調整ねじ１３を常に上方へ押し上げる力が作用し、この力は調整ナット１４にも作用し、鍔部１２ａには面圧が生じ、調整ナット１４の回転に大きな回転トルクを必要とするが、軸受１５を設けたので、この回転トルクを小さくすることができる。なお、従来の真空可変コンデンサは、特許文献２及び特許文献３にも示されている。

図６は真空固定コンデンサの縦断面図を示し、１８はセラミックスあるいはガラスからなる絶縁筒、１９，２０は銅製の端板であり、端板１９，２０の内面側中心には凸部１９ａ，２０ａが設けられるとともに、外周には内方に突出したフランジ部１９ｂ，２０ｂが設けられ、各フランジ部１９ｂ，２０ｂの先端が絶縁筒１８の両端に封着され、真空容器２１が形成される。又、端板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１９ｃ，２０ｃが設けられ、凸部１９ａ，２０ａの先端には係合穴１９ｄ，２０ｄが設けられ、係合穴１９ｄ，２０ｄ間にはセラミックス製の位置決めピン２２が係合される。端板１９の内面側には、径が異なる複数の銅製の円筒状電極板２３ａを同心状の一定間隔で立設し、第１の固定電極２３を形成する。又、端板２０の内面側にも、径が異なる複数の銅製の円筒状電極板２４ａを固定電極２３の各円筒状電極板２３ａ間に等間隔で挿入されるように同心状の一定間隔で立設し、第２の固定電極２４を形成する。位置決めピン２２は各固定電極２３，２４の径方向の位置決め及び軸方向の間隔を所定のものにするために設けている。

上記したように、真空コンデンサの各電極６，１０，２３，２４は複数の薄肉同軸の円筒状電極板６ａ．１０ａ，２３ａ，２４ａからなり、各対面する円筒状電極板６ａ．１０ａ，２３ａ，２４ａが形成する静電容量の和が真空コンデンサの静電容量となる。ここで、対面する無限同軸円筒状電極板の単位長さＬ当たりの静電容量は（１）式で示されるが、複数の対面する有限同軸円筒状電極板からなる真空コンデンサにも（１）式は概略適用可能である。

Ｃ＝２πε₀Ｌ／ｌｏｇ（ｂ／ａ）（１）
ここで、ａは内側の円筒状電極板の半径、ｂは外側の円筒状電極板の半径、ε₀は真空中の誘電率、Ｌは平行する円筒状電極板の長さである。円筒状電極板が複数枚で構成される場合は（１）式の総和で静電容量が示され、このときの耐電圧特性は内側の円筒状電極板の半径ａと外側の円筒状電極板の半径ｂとの間隔により決定される。
特開平８−９７０８８号公報特開平６−２０４０８２号公報特開平７−２１１５８８号公報

上記したように、真空コンデンサの静電容量の値は、内側の円筒状電極板の半径ａ、外側の円筒状電極板の半径ｂ及び内外の円筒状電極板の平行長さＬにより決まる。この静電容量のバラツキ精度を良くすることが求められており、電極部品の真円度が悪ければ、また製造組立精度が悪ければ、静電容量のバラツキは大きくなる。このことを式で表すと、（２）式になる。

Ｃ＝２πε₀Ｌ（１+ΔＬ）／ｌｏｇ（ｂ（１+Δｂ）／ａ（１+Δａ））（２）
ここで、Δａは内側の円筒状電極板の半径のバラツキ、Δｂは外側の円筒状電極板の半径のバラツキ、ΔＬは内外の円筒状電極板の平行長さのバラツキである。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，ｂ、平行長さＬの公差を厳しく決め、円筒状電極板６ａ．１０ａ，２３ａ，２４ａの真円度を高め、部品寸法の精度、製作組立精度を良くしなければならない。

ここで、真空固定コンデンサにおける固定電極２３，２４の各種構造を示す。ただし、端板２５，２６は中心の内側に凸部２５ａ，２６ａが設けられるとともに、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２５ｂ，２６ｂが設けられ、凸部２５ａ，２６ａには位置決めピン２２との係合穴２５ｃ，２６ｃが設けられている。図７の場合には各円筒状電極板２３ａ，２４ａの先端がストレートなストレート形であり、図８の場合には各円筒状電極板２３ａ，２４ａの先端がＬ字状であり、図９の場合には各円筒状電極板２３ａ，２４ａの先端がＪ字状である。Ｌ字状、Ｊ字状としたのは各円筒状電極板２３ａ，２４ａの相互の間隔を決めるのが容易であるからである。このような各種の各円筒状電極板２３ａ，２４ａを端板２５，２６に円盤形のロー材を用いて高温ロー付けする。図７のストレート形の円筒状電極板２３ａ，２４ａの場合には曲げ加工がないので、その真円度を高めることができるが、相互の間隔を自力で決めることが困難であり、間隔精度を保つことができない。又、Ｌ字状、Ｊ字状の各円筒状電極板２３ａ，２４ａはＬ字、Ｊ字に曲げる工程があるために、真円度を高めることができない。従って、いずれの場合も静電容量にバラツキが生じ、耐電圧耐量も低下してしまう。このため、静電容量バラツキ及び耐電圧低下を考慮した裕度設計をしなければならず、また各円筒状電極板２３ａ，２４ａの真円度を高め、その間隔を一定にするための電極形状及びロー付け方法を考慮しなければならない。このことは、真空可変コンデンサにおいても同様である。

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、各電極を構成する各円筒状電極板の真円度を高めるとともに、相互の間隔を一定にすることができ、静電容量のバラツキ精度及び耐電圧耐量を高めることができる真空コンデンサを得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係る真空コンデンサは、絶縁筒の両端を端板により閉塞した真空容器と、真空容器内で各端板の内面側にそれぞれ同心状に立設された複数の径が異なる円筒状電極板からなり、この円筒状電極板が相互に相手側の円筒状電極板間に挿入された一対の固定電極とを備えた真空コンデンサにおいて、各円筒状電極板は先端部がストレートなストレート形のものとするとともに、各円筒状電極板の一端を端板に設けた環状溝に挿入してロー付けしたものである。

請求項２に係る真空コンデンサは、絶縁筒の両端を固定側端板及び可動側端板により閉塞した真空容器と、真空容器内に固定側端板と対向して配置された可動電極支持板と、固定側端板及び可動電極支持板にそれぞれ同心状に立設された複数の径が異なる円筒状電極板からなり、この円筒状電極板が相互に相手側の円筒状電極板間に挿入された固定電極及び可動電極と、一端が可動電極支持板に取り付けられるとともに、他端が可動側端板に取り付けられ、真空側と大気側とを区分する筒状のベローズとを備えた真空コンデンサにおいて、各円筒状電極板は先端部がストレートなストレート形のものとするとともに、各円筒状電極板の一端を固定側端板及び可動電極支持板に設けた環状溝に挿入してロー付けしたものである。

請求項３に係る真空コンデンサは、端板又は可動電極支持板上に上記環状溝の他に、環状溝と交差するロー材設置用溝を設け、ロー付けの際にロー材設置用溝にロー材を設置したものである。

請求項４に係る真空コンデンサは、ロー付けの際に、ロー材をパウダー状にしてロー付け部分に振りかけたものである。

請求項５に係る真空コンデンサは、ロー付けの際に、ロー材を各円筒状電極板に巻き付けたものである。

以上のようにこの発明の請求項１，２によれば、各電極を構成する各円筒状電極板は先端がストレートなストレート形であるために、Ｌ字、Ｊ字に曲げ加工をする必要がなく、真円度を高めることができ、また各円筒状電極板の一端を端板又は可動電極支持板に設けた環状溝に挿入してロー付けしているので、各円筒状電極板間の間隔を一定に保つことができ、静電容量のバラツキ精度を向上することができるとともに、耐電圧特性も向上することができる。又、各円筒状電極板は端板等の環状溝に挿入してロー付けするのでロー付けが容易となり、また曲げ加工が不要で製作も容易となり、安価に製作することができる。

請求項３によれば、端板等に環状溝と交差するロー材設置用溝を設け、この溝にロー材を設置したので、ロー材は溶融時にロー材設置用溝から環状溝に流れ、ロー付けが容易となる。

請求項４，５によれば、ロー材をロー付け部分にパウダー状にして振りかけ、あるいは各円筒状電極板に巻き付けたので、ロー材設置用溝が不要となり、製作が容易となる。

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及び図２はこの発明の実施最良形態による真空固定コンデンサの要部縦断面図及び端板２５の平面図を示し、各固定電極２３，２４を構成する各円筒状電極板２３ａ，２４ａは先端がストレートなストレート形とする。又、各円筒状電極板２３ａ，２４ａを取り付ける各端板２５，２６にはそれぞれ間隔が一定な複数の環状溝２５ｄ，２６ｄを設けるとともに、各環状溝２５ｄ，２６ｄと交差する放射状のロー材設置用溝２５ｅ，２６ｅを設け、各円筒状電極板２３ａ，２４ａの一端を環状溝２５ｄ，２６ｄに挿入するとともに、ロー材をロー材設置用溝２５ｅ，２６ｅに設置し、高温ロー付けする。各円筒状電極板２３ａ，２４ａの材料は銅とＳＵＳにニッケルメッキを施したもの、あるいはＳＵＳを用いる。その他の構成は従来と同様である。

上記実施最良形態においては、各固定電極２３，２４を構成する各円筒状電極板２３ａ，２４ａは先端がストレートなストレート形であるために、Ｌ字、Ｊ字に曲げ加工をする必要がなく、真円度を高めることができ、また各円筒状電極板２３ａ，２４ａの一端を端板２５，２６に設けた環状溝２５ｄ，２６ｄに挿入してロー付けしているので、各円筒状電極板２３ａ，２４ａ間の間隔を一定に保つことができ、静電容量のバラツキ精度を向上することができるとともに、耐電圧特性も向上することができる。又、各円筒状電極板２３ａ，２４ａは端板２５，２６の環状溝２５ｄ，２６ｄに挿入してロー付けするのでロー付けが容易となり、また曲げ加工が不要で製作も容易となり、安価に製作することができる。又、端板２５，２６に環状溝２５ｄ，２６ｄと交差するロー材設置用溝２５ｅ，２６ｅを設け、この溝にロー材を設置したので、ロー材は溶融時にロー材設置用溝２５ｅ，２６ｅから環状溝２５ｄ，２６ｄに流れ、ロー付けが容易となる。

図３、図４は端板２５の変形例を示し、図３は環状溝２５ｄと交差するロー材設置用溝２５ｆを円形にしたものであり、図４は環状溝２５ｄと交差するロー材設置用溝２５ｇを幅広の放射状に設けたものであり、効果は上記実施最良形態と同様である。これらの場合、端板２６についても同様に形成される。

なお、上記実施最良形態においては、ロー材設置用溝２５ｅ〜２５ｇを設けたが、該溝を設けずに、ロー材をロー付け部分にパウダー状にして振りかけ、あるいは各円筒状電極板２３ａ，２４ａに巻き付けても良く、ロー材設置用溝２５ｅ〜２５ｇが不要となり、製作が容易となる。又、上記実施最良形態では、真空固定コンデンサについて述べたが、真空可変コンデンサについても適用することができ、この場合には、円筒状電極板６ａ，１０ａをストレート形にし、固定側端板２及び可動電極支持板９に環状溝及びロー材設置用溝を設ければ良く、同様の効果を奏する。

この発明の実施最良形態による真空固定コンデンサの要部縦断面図である。この発明の実施最良形態による真空固定コンデンサの端板の平面図である。この発明の実施最良形態による真空固定コンデンサの変形例の端板の平面図である。この発明の実施最良形態による真空固定コンデンサの他の変形例の端板の平面図である。従来の真空可変コンデンサの縦断面図である。従来の真空固定コンデンサの縦断面図である。従来のストレート形電極を有する真空固定コンデンサの要部縦断面図である。従来のＬ字形電極を有する真空固定コンデンサの要部縦断面図である。従来のＪ字形電極を有する真空固定コンデンサの要部縦断面図である。

符号の説明

１，１８…絶縁筒
２…固定側端版
４…可動側端板
５，２１…真空容器
６，２３，２４…固定電極
６ａ，１０ａ，２３ａ，２４ａ…円筒状電極板
９…可動電極支持板
１０…可動電極
１７…ベローズ
２５，２６…端板
２５ｄ，２６ｄ…環状溝
２５ｅ〜２５ｇ，２６ｅ…ロー材設置用溝

Claims

絶縁筒の両端を端板により閉塞した真空容器と、真空容器内で各端板の内面側にそれぞれ同心状に立設された複数の径が異なる円筒状電極板からなり、この円筒状電極板が相互に相手側の円筒状電極板間に挿入された一対の固定電極とを備えた真空コンデンサにおいて、各円筒状電極板は先端部がストレートなストレート形のものとするとともに、各円筒状電極板の一端を端板に設けた環状溝に挿入してロー付けしたことを特徴とする真空コンデンサ。
絶縁筒の両端を固定側端板及び可動側端板により閉塞した真空容器と、真空容器内に固定側端板と対向して配置された可動電極支持板と、固定側端板及び可動電極支持板にそれぞれ同心状に立設された複数の径が異なる円筒状電極板からなり、この円筒状電極板が相互に相手側の円筒状電極板間に挿入された固定電極及び可動電極と、一端が可動電極支持板に取り付けられるとともに、他端が可動側端板に取り付けられ、真空側と大気側とを区分する筒状のベローズとを備えた真空コンデンサにおいて、各円筒状電極板は先端部がストレートなストレート形のものとするとともに、各円筒状電極板の一端を固定側端板及び可動電極支持板に設けた環状溝に挿入してロー付けしたことを特徴とする真空コンデンサ。
端板又は可動電極支持板上に上記環状溝の他に、環状溝と交差するロー材設置用溝を設け、ロー付けの際にロー材設置用溝にロー材を設置したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空コンデンサ。
ロー付けの際に、ロー材をパウダー状にしてロー付け部分に振りかけたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空コンデンサ。
ロー付けの際に、ロー材を各円筒状電極板に巻き付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空コンデンサ。