JP2005175027A

JP2005175027A - 真空コンデンサ

Info

Publication number: JP2005175027A
Application number: JP2003409763A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Takahashi; 栄一高橋
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】円筒状電極板の寸法を変更せず、耐電圧特性等に悪影響を与えることなく静電容量を調整し、静電容量のバラツキ精度を向上する。
【解決手段】絶縁筒１の両端に第１及び第２の端部電極２，３を封着して真空容器４を形成し、各端部電極２，３の内面側にそれぞれ複数の径が異なる円筒状電極板６ａ，７ａを同心状にかつ相手側の円筒状電極板６ａ，７ａ間に挿入されるように立設して第１及び第２の円筒電極６，７を構成し、第１及び第２の円筒電極６，７の対向する円筒状電極板６ａ，７ａにそれぞれ静電容量調整用の調整孔６ｂ，７ｂを対向面積可変に設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、大電力送信機の発振回路、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。真空固定コンデンサとしては、特許文献１及び特許文献２に示されたものがあるが、同様のものを図2に示す。図2において、１はセラミックスあるいはガラスからなる絶縁筒、２，３は銅製の第１及び第２の端部電極であり、端部電極２，３の内面側中心には凸部２ａ，３ａ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２ｂ，３ｂが設けられ、各フランジ部２ｂ，３ｂの先端が絶縁筒１の両端に封着され、真空容器４が形成される。又、端部電極２，３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２ｃ，３ｃが設けられ、凸部２ａ，３ａの先端には係合穴２ｄ、３ｄが設けられ、係合穴２ｄ、３ｄ間にはセラミックス製の位置決めピン５が係合される。端部電極２の内面側には、径が異なる複数の銅製の円筒状薄肉電極板６ａを同心状の一定間隔で立設し、第１の円筒電極６を形成する。又、端部電極３の内面側にも、径が異なる複数の銅製の円筒状薄肉電極板７ａを円筒電極６の各円筒状電極板６ａ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の円筒電極７を形成する。位置決めピン５は各円筒電極６，７の径方向の位置決めのた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。

上記構成の真空固定コンデンサの製造方法について説明すると、まず第１の工程においては、第１及び第２の端部電極２，３の内面上にロー材を介して第１及び第２の円筒電極６，７を構成する各円筒状電極板６ａ，７ａを同心状に配置し、真空中あるいは不活性ガスガス中あるいは水素ガス中の非酸化性雰囲気中で加熱ロー付けする。次に、第２の工程においては、第２の円筒電極７を有する第２の端部電極３のフランジ部３ｂ上にロー材を介して絶縁筒１の一端側を載置し、絶縁筒１の他端側にもロー材を介して第１の円筒電極６を有する第１の端部電極２のフランジ部２ｂを載置し、かつ各係合穴２ｄ，３ｄ間に位置決めピン５を係合して仮組立する。この仮組立した各部材を真空加熱炉内に入れ、真空中で加熱ロー付けする。

上記したような真空固定コンデンサにおいては、各対向する円筒状薄肉電極板６ａ，７ａが形成する静電容量の和が真空固定コンデンサとしての静電容量となる。対向する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、（１）式は複数の対向する有限同軸円筒電極を有する真空固定コンデンサにも概略適用可能である。

Ｃ＝２πε₀Ｌ／ｌｏｇ（ｂ／ａ）（１）
ここで、図３に示すように、ａは内側の円筒状薄肉電極板（例えば７ａ）の半径、ｂは外側の円筒状薄肉電極板（例えば６ａ）の半径、ε₀は真空中の誘電率、Ｌは対向する円筒状薄肉電極板６ａ，７ａの平行する長さである。もちろん、円筒状電極板７ａが外側で円筒状電極板６ａが内側のこともある。従って、図２に示すように円筒状電極板６ａ，７ａがそれぞれ複数枚で構成されている場合は、（１）式の総和で真空固定コンデンサとしての静電容量が示され、また真空固定コンデンサの耐電圧特性は内側の円筒状電極板６ａ，７ａの半径ａと外側の円筒状電極板６ａ，７ａの半径ｂとの間隔により決定される。
特開２０００−５８３８４号公報特開２０００−５８３８５号公報

上記したように、真空固定コンデンサの静電容量の値は、内側の円筒状電極板６ａ，７ａの半径ａ、外側の円筒状電極板６ａ、７ａの半径ｂ、内外の円筒状電極板６ａ，７ａの平行長さＬにより決まるので、真空固定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、上記した半径ａ，ｂ、平行長さＬ等の寸法精度を良くし、さらには円筒状電極板６ａ，７ａの真円度等の製造組立精度を良くしなければならない。しかしながら、円筒電極６，７はそれぞれ複数枚の円筒状電極板６ａ，７ａにより構成されているので、静電容量のバラツキ精度を良くすることはなかなか困難であり、平行長さＬを変更したり、円筒状電極板６ａ，７ａの間隔を変更したりして、静電容量の値を調整することが行われた。しかし、円筒状電極板６ａ，７ａの寸法を変更することは耐電圧特性に影響を与え、製造上も好ましくなかった。

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、円筒状電極板の寸法を変更せず、製造上及び耐電圧特性上悪影響を与えることなく、静電容量を調整することができ、静電容量のバラツキ精度を良くす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、絶縁筒とその両端にそれぞれ封着された第１及び第２の端部電極からなる真空容器と、真空容器内で各端部電極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第１及び第２の円筒電極とを備えた真空コンデンサにおいて、第１及び第２の円筒電極の対向する円筒状電極板にそれぞれ静電容量調整用の調整孔を対向面積可変に設けたものである。

この発明の請求項２に係る真空コンデンサは、絶縁筒とその両端にそれぞれ封着した第１及び第２の端部電極からなる真空容器と、真空容器内で各端部電極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第１及び第２の円筒電極とを備えた真空コンデンサにおいて、第１及び第２の円筒電極の対向する円筒状電極板にそれぞれ静電容量調整用の絶縁材を対向面積可変に貼り付けたものである。

以上のように、この発明の請求項１によれば、各円筒電極の対向する円筒状電極板に静電容量調整用の調整孔を設け、この調整孔の対向面積を可変とすることにより静電容量を調整しており、各円筒状電極板の寸法を変えることなく、従って製造や耐電圧特性に悪影響を与えることなく、静電容量を調整することができ、静電容量のバラツキ精度を改善することができる。

又、請求項２によれば、各円筒電極の対向する円筒状電極板に静電容量調整用の絶縁材を貼り付け、この絶縁材の対向面積を可変とすることにより静電容量を調整しており、請求項１と同様な効果を奏する。

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はこの発明の実施最良形態による真空コンデンサの要部斜視図を示し、第１及び第２の円筒電極６，７において対向する円筒状電極板６ａ，７ａにそれぞれ静電容量調整用の調整孔６ｂ、７ｂを同一高さ位置に設ける。調整孔６ｂ、７ｂは複数組の対向する円筒状電極板６ａ，７ａの同一高さ位置に設けても良く、また対向する同一の円筒状電極板６ａ，７ａに複数の調整孔６ｂ、７ｂを設けても良い。

真空固定コンデンサの製造においては、第１の工程では従来同様にまず第１及び第２の端部電極２，３の内面上にロー材を介して第１及び第２の円筒電極６，７を構成する各円筒状電極板６ａ，７ａを同心状に配置し、真空中あるいは不活性ガスガス中あるいは水素ガス中の非酸化性雰囲気中で加熱ロー付けする。次に、第２の工程においては、第２の円筒電極７を有する第２の端部電極３のフランジ部３ｂ上にロー材を介して絶縁筒１の一端側を載置し、絶縁筒１の他端側にもロー材を介して第１の円筒電極６を有する第１の端部電極２のフランジ部２ｂを載置し、かつ各係合穴２ｄ，３ｄ間に位置決めピン５を係合して仮組立する。この仮組立した各部材を真空加熱炉内に入れ、真空中で加熱ロー付けするが、この真空中の加熱ロー付けの際に第１の端部電極２又は第２の端部電極３を回転させ、各調整孔６ｂ，７ｂの対向面積を可変させ、静電容量を調整する。

ここで、円筒電極ではなく、平行平板電極に調整孔を設けたと仮定して、静電容量を計算すると、平行平板電極の面積をＳ、平行長さをＬとすると、調整孔を考慮しない場合には、静電容量Ｃ＝ε₀Ｓ／Ｌである。調整孔を考慮して、調整孔の面積をｄ、各調整孔の対向面積をＤとすると、静電容量Ｃは（２）式で計算される。
Ｃ＝ε₀（Ｓ−（２ｄ−Ｄ））／Ｌ＝ε₀Ｓ／Ｌ−ε₀２ｄ／Ｌ＋ε₀Ｄ／Ｌ（２）
従って、調整孔の対向面積Ｄ＝０のとき、Ｃ＝ε₀Ｓ／Ｌ−ε₀２ｄ／Ｌとなって、静電容量Ｃは最小値となり、調整孔の対向面積Ｄ＝ｄのとき、即ち調整孔が全面的に対向したとき、Ｃ＝ε₀Ｓ／Ｌ−ε₀２ｄ／Ｌ＋ε₀ｄ／Ｌ＝ε₀Ｓ／Ｌ−ε₀ｄ／Ｌとなって、静電容量Ｃは最大値となる。

円筒電極６，７の場合も同様に考えられ、調整孔６ｂ，７ｂの対向面積Ｄ＝０のとき静電容量Ｃは最小値となり、対向面積Ｄが調整孔６ｂ，７ｂの面積ｄに等しいとき、即ち調整孔６ｂ，７ｂが全面的に対向しているとき、静電容量Ｃは最大値となり、調整孔６ｂ，７ｂの対向面積Ｄの変化に応じて静電容量Ｃは最小値と最大値の間で変化する。

ロー付けの際に端部電極２又は端部電極３を回転させて、調整孔６ｂ，７ｂの対向面積Ｄを変化させることにより静電容量を目標値に調整した後、ロー付けを行う。

上記した実施最良形態においては、第１及び第２の円筒電極６，７の対向する円筒状電極板６ａ，７ａに調整孔６ｂ，７ｂを設け、この各調整孔６ｂ，７ｂの対向面積を可変とすることにより静電容量を調整しており、各円筒状電極板６ａ，７ａの寸法を変えることなく、従って製造や耐電圧特性に悪影響を与えることなく、静電容量を調整することができ、静電容量のバラツキ精度を改善することができる。

なお、上記実施最良形態においては、対向する各円筒状電極板６ａ，７ａに静電容量調整用の調整孔６ｂ，７ｂを設けたが、調整孔６ｂ，７ｂに変えて、絶縁材を貼り付けてもよい。この場合も第２の工程において真空中での加熱ロー付けの際に第1の端部電極２又は第２の端部電極３を回転させ、各絶縁材の対向面積を可変させ、静電容量を調整し、その後にロー付けを行う。効果は、調整孔６ｂ，７ｂを設けた場合と同様である。又、調整孔６ｂ，７ｂや絶縁材の大きさ、形状、各円筒状電極板６ａ，７ａに設ける数、調整孔６ｂ，７ｂや絶縁材を設ける円筒状電極板６ｂ，７ｂの数は任意であり、真空固定コンデンサばかりでなく、真空可動コンデンサにも適用することができる。

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斜視図である。従来の真空固定コンデンサの縦断面図である。従来の真空固定コンデンサの要部斜視図である。

符号の説明

１…絶縁筒
２，３…端部電極
４…真空容器
６，７…円筒電極
６ａ，７ａ…円筒状電極板
６ｂ，７ｂ…調整孔

Claims

絶縁筒とその両端にそれぞれ封着された第１及び第２の端部電極からなる真空容器と、真空容器内で各端部電極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第１及び第２の円筒電極とを備えた真空コンデンサにおいて、第１及び第２の円筒電極の対向する円筒状電極板にそれぞれ静電容量調整用の調整孔を対向面積可変に設けたことを特徴とする真空コンデンサ。
絶縁筒とその両端にそれぞれ封着された第１及び第２の端部電極からなる真空容器と、真空容器内で各端部電極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第１及び第２の円筒電極とを備えた真空コンデンサにおいて、第１及び第２の円筒電極の対向する円筒状電極板にそれぞれ静電容量調整用の絶縁材を対向面積可変に貼り付けたことを特徴とする真空コンデンサ。