JP3365078B2 - 真空コンデンサ - Google Patents

真空コンデンサ

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JP3365078B2 JP22854494A JP22854494A JP3365078B2 JP 3365078 B2 JP3365078 B2 JP 3365078B2 JP 22854494 A JP22854494 A JP 22854494A JP 22854494 A JP22854494 A JP 22854494A JP 3365078 B2 JP3365078 B2 JP 3365078B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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、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。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の一般的な可変形真空コンデ
ンサの基本構成の断面図で、例えば、セラミック等の絶
縁円筒12の両端側に銅製の円筒管11a,11bを接
合して円筒部を形成し、この円筒部を固定側端板兼固定
電極取付導体13と可動側端板14とで閉塞して、コン
デンサ部を収容する真空容器10を形成している。
【0003】固定電極取付導体13の内側には、径(半
径)の異なる複数の円筒状電極板F1,F2,…Fnを同
心円状に一定間隔をもって取り付けて固定電極15を形
成しており、また、この固定電極15の各電極板間の間
隙内に、非接触状態で挿出入できるように、内径の異な
る複数の円筒状電極板M1,M2…Mnを可動電極取付導
体18に設けて可動電極16を形成している。
【0004】可動電極取付導体18には、可動リード1
8′が設けられ、この可動リード18′は、可動側端板
14を貫通して設けた軸受17に回動不能で上下動自在
に支承され、可動電極16を真空容器の外部から軸線方
向に移動させる。19はベローズで、一端が可動側端板
14及び軸受17とロー付けされ、他端側は可動リード
18′又は可動導体18にロー付けされ、軸受17と可
動リード18′の摺動部ならびに軸受17の可動側端板
14の貫通部を覆い、真空漏れを防止しながら、可動リ
ードの上下動ができるようにしている。
【0005】なお、真空容器10の円筒部は、全体をセ
ラミック等による絶縁円筒で形成してもよい。要は、固
定電極と可動電極とを電気的に絶縁されればよい。
【0006】このように構成した真空コンデンサで、そ
の静電容量の調整を行う場合は、可動電極と固定電極に
課電し、可動リード18′を静電容量調整手段(図5参
照)により可動リードの軸線方向に移動させて固定電極
15と可動電極16との対向面積を変え、両電極15,
16間に生ずる静電容量の値を連続的に変化させる。
【0007】以上のように静電容量を調整する場合、可
動電極16を可動リードの軸線方向に移動して固定電極
15との対向面積を可変して行うものであるが、固定電
極と可動電極とは、夫々径の異なる複数の円筒状電極板
を互いに非接触状態で、一定間隔を保ったまま可動電極
を移動させなければならない。
【0008】即ち、固定側と可動側の円筒状電極板間の
間隔は狭いため、非接触で、且つ平行状態を保ったまま
可動電極を移動させる必要があり、このため、軸受17
と可動リード18′の寸法公差を厳しくする必要があ
る。公差が緩いと、可動リードと軸受の摺動部が円筒状
電極板と離れた位置(下側)にあるので、可動リードと
軸受とのわずかな間隙でも、可動側の円筒状電極板の傾
きは大きくなり、静電容量および耐電圧特性が不安定な
ものとなる。
【0009】そこで、可動リードと軸受との摺動部の公
差を厳しくすると、この摺動部は大気中にあるため、塵
や埃等の浸入により、摺動性が阻害される、という問題
があり、本願の出願人は、図5に示すように、固定電極
取付導体13の固定電極軸心部にガイドピン1(又はガ
イド部5)および可動電極取付導体18の可動電極軸心
部に、ガイドピンを挿入して案内するガイド部5(又は
ガイドピン1)を設けて上記の課題を解決した。
【0010】即ち、固定電極取付導体13の内側で円筒
状電極板F1〜Fnの同心部に、円筒状電極板の軸線に沿
ってガイドピン1を設けるとともに、可動電極取付導体
18側にこのガイドピン1を挿入するガイドピン挿入孔
を有するガイド部5を設け、該ガイドピン挿入孔に電気
的絶縁を保ってガイドピンを摺動自在に挿入し、前記可
動電極をガイドピンで案内して移動させるようになし、
固定側の円筒状電極板と一定間隔を保ちながら、可動側
の円筒状電極板を移動させ、可動リードの傾きに起因す
る耐電圧、静電容量の不安定さをなくしたものである。
【0011】なお、固定電極15と可動電極16とは電
気的に絶縁されなければならないので、ガイドピン1と
ガイド部5とは電気的に絶縁されなければならないがこ
の絶縁手段は、摺動の円滑性を阻害しないように行う必
要がある。それにはガイドピン1およびガイド部5のい
ずれか一方を絶縁材料で構成する必要がある。摺動性の
円滑を保つためにガイドピン1をセラミック、特にアル
ミナによるセラミックで形成し、ガイド部5をリン青銅
で形成することを好適とし、また、ガイドピン1を金属
性にし、その表面に滑性の優れたナイロン樹脂をコーテ
ィングしても絶縁を保ちながら円滑な摺動を確保するこ
とができる。
【0012】図5は静電容量調整手段20を設けた例の
断面図で、該静電容量調整手段20は、可動リードの自
由端2a側に穿設されたねじ部2cと、このねじ部2c
に螺合するねじ部23aを有する静電容量調整ねじ23
と、一端側が可動側端板14に取り付けられた静電容量
調整用のねじ受部21とにより構成され、このねじ受部
21の他端側にスラストベアリング22を介して回転自
在に静電容量調整ねじ23を取り付ける。23bは調整
ねじ23の操作部で、この操作部23bを手動又はモー
タ等で回転して可動リード2を介して可動電極16を上
下に移動する。
【0013】なお、ガイドピン1とガイド部5の摺動面
には、一方にキー、他方にキー溝を設けて可動リード2
が回動不能で上下方向にのみ移動できるようにしてあ
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図5のように円筒状電
極板M1〜Mnを取り付けた可動電極取付導体18を、真
空容器の中の円筒電極板の中心部に設けた案内ガイドピ
ンで案内して移動させるので、可動電極16は可動リー
ド2の軸線方向に正確に移動し得るとともに、この案内
部は真空容器内にあるため塵や埃等の侵入は無く摺動性
も阻害されることがない等の優れた効果を発揮する。
【0015】この真空コンデンサを使用する場合は、固
定電極導体13と可動側端板14に、固定側の外部接続
導体30および可動側の外部接続導体31を夫々取り付
けてこの外部接続導体30,31を外部回路(図示省
略)に接続し、高周波電圧を印加する。真空コンデンサ
に高周波電圧が印加されると、高周波電流IC1,IC2
矢印のように流れる。この高周波電流により真空コンデ
ンサは発熱し、表面温度は後述する図3のように加熱さ
れる。
【0016】特に、通電路が長く、且つ通電する部分の
断面積が小さいベローズ19の部分の発熱が大きくな
る。このベローズ19の部分が発熱すると、ベローズの
寿命を短くし、且つその熱の輻射hにより、熱は可動リ
ード2に伝わり、それに連結する調整ねじ23が加熱
し、更に外部操作用のモータと連結する絶縁性のカップ
リングを熱的に破壊してしまうという課題が発生した。
【0017】そこで、本発明はこの発熱による影響を低
減しベローズ部分および調整ねじ部分の機械的寿命を長
くした真空コンデンサを提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、円筒部の一端側に固定側
の端板、他端側に可動側端板を有する真空容器と、該真
空容器内に、同心円状で径の異なる複数の円筒状電極板
を固定電極取付導体に同心状に取り付けて形成した固定
電極と、この固定電極の各円筒状電極板間に非接触状態
で挿出入できるように径の異なる複数の円筒状電極板を
可動電極取付導体に同心状に取り付けて形成した可動電
極と、該可動電極を前記真空容器の可動側端板の導出口
から外部に導出して円筒状電極板の軸線方向に移動させ
る可動リードと、該可動リードの外周側で前記可動側端
板の内側に設けられ、真空状態を保持した状態で可動リ
ードの移動を可能とするベローズとを備えた真空コンデ
ンサにおいて、前記可動電極取付導体および固定電極取
付導体の一方の円筒状電極板の中心部にガイドピンを、
他方にガイドピンを挿入するガイドピン挿入孔を有する
ガイド部を設け、該ガイドピン挿入孔に電気的絶縁を保
ってガイドピンを摺動自在に挿入し、前記可動電極を、
ガイドピンで案内して移動させるようにするとともに、
前記ベローズ内に位置する可動リードの外周に水冷パイ
プを配設して水冷パイプ内に冷却水を流し、ベローズか
らの輻射熱を吸収する。
【0019】前記水冷パイプは、可動リードの外周に螺
旋状に配設しその一部を可動側端板の導出口に固着して
可動側端板の熱を吸収させ、全体の温度上昇を抑える。
【0020】また、真空容器の円筒部の外周にあってベ
ローズに対向する部分に水冷パイプを設けて、真空容器
の外周を冷却する。
【0021】更に、可動リードの外周および円筒部の外
周の両方に水冷パイプを配設する、等、真空コンデンサ
の使用環境又は電流の大きさによって適宜選択する。
【0022】
【作用】本発明は以上のように構成されているので、可
動リードを上下動させると、可動側の円筒状電極板を取
り付けた可動電極取付導体は、ガイド部のガイドピン挿
入孔に挿入されたガイドピンに案内されて可動リードの
軸線方向に移動する。
【0023】このとき、可動電極取付導体を案内するガ
イド部およびガイドピンは固定側と可動側の円筒状電極
板の内部の中心位置に設けてあるので、可動リードの移
動時に、可動リードの自由端側が少々傾いても、可動側
の円筒状電極板は傾くことなく軸線に平行に移動する。
【0024】また、高周波電流がベローズを流れてベロ
ーズが発熱しても、その輻射熱は、水冷パイプで吸収さ
れ、真空コンデンサの温度上昇は抑えられる。
【0025】そして、ガイドピンとガイド部で形成する
案内部は、可動および固定電極の中心部に設けてあるの
で、可動側端板で案内する必要がないため、可動側端板
に大きな導出口を設けることができ、この部分に水冷パ
イプを設けることが可能となる。
【0026】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て説明する。図1は本発明の一実施例の真空コンデンサ
の断面図である。なお、図5,図6と同一部分又は相当
部分には、これと同じ符号を付して説明を省略する。
【0027】しかして、P0は水冷パイプで、該水冷パ
イプP0は、ベローズ19の大気側(内側)で、かつ可
動リード2の外周部に螺旋状に配設する。そして、可動
側端板14の導出口14′から外部に出る部分を可動端
板14に密着固定する。
【0028】このように水冷パイプP0を設け、この水
冷パイプ内に冷却水を流通させることにより、ベローズ
19の熱は水冷パイプP0に輻射で伝わり、その熱が水
冷されるので、可動リード2への輻射熱は大幅に低減さ
れ、可動リードの自由端側に有する静電容量調整手段2
0へ伝わる熱は極端に低減される。
【0029】また、水冷パイプP0を可動側端板14に
密着固定することにより、可動側端板14および真空コ
ンデンサの円筒部を形成する円筒管11bの熱もこの水
冷パイプP0により吸収される。
【0030】図2は本発明の他の実施例で、水冷パイプ
0を真空容器の円筒管11bの外周に螺旋状に配設し
たものである。この実施例によれば、真空コンデンサの
表面温度が著しく低減される。
【0031】なお、図1および図2は、図5と同様の静
電容量調整手段20を有するが、これを省略してある。
【0032】図3は、通電電流−表面温度特性図で、横
軸に通電電流I(A),縦軸に表面温度T(℃)を採った
ものである。なお、通電電流の周波数は13.56MH
zによる。
【0033】同図においてA曲線は図5の水冷パイプの
無い真空コンデンサの円筒管11bの表面温度、B曲線
は、ねじ操作部23b部分の温度を示し、CおよびD曲
線は、夫々水冷パイプをベローズ19と可動リード2の
間に配設した場合の円筒管11bの外周、およびねじ操
作部23bの温度を示し、C′,D′曲線は、水冷パイ
プを円筒管11bの外周に配設した場合の円筒管11b
の外周および操作部23bの温度を夫々示している。
【0034】この図3から明らかなように、本発明にお
いては、円筒管11bの表面温度がA曲線からC又は
C′曲線のように低減され、また、ねじ操作部23bの
温度も、B曲線からD又はD′曲線に低減される。ま
た、水冷しないときのA曲線とB曲線の差より、本発明
のC曲線とD曲線との差が少なく、円筒管11bとねじ
操作部23bの温度差も少なくなる。水冷パイプを円筒
管11bの外周に設けた場合は、この温度差は拡大され
るが、円筒管11bの表面温度は最も低くなる。このこ
とから、ベローズ19の内側と円筒管11bの外周の両
方に水冷パイプを設ければ、真空コンデンサ全体の温度
上昇を抑えることが可能となる。従って、使用環境、容
量(発熱の度合)等により、図1又は図2の方法、ある
いは図1と図2を併用する等適宜選択して使用すること
ができる。
【0035】なお、図1および図2の実施例においては
ガイドピン1を固定電極取付導体13側に、ガイド部5
を可動電極取付導体18側に設けた場合であるが、これ
と逆にガイド部5を固定電極取付導体13側に、ガイド
ピン1を可動電極取付導体18側に取り付けても同様の
作用、効果が得られることは勿論である。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明は、ベローズの発熱
による熱の輻射を水冷パイプで吸収するようにしたの
で、 (1)ベローズ部分の著しい加熱が防止され、高温によ
るベローズの機械的寿命の劣化を防止でき、真空コンデ
ンサの信頼性が向上する。
【0037】(2)ベローズ部分からの輻射熱を低減す
ることにより、ねじ操作部の著しい加熱が防止され、従
来のように、外部の操作用モータと連結する絶縁性のカ
ップリングを熱的に破壊することを防止できる。
【0038】(3)許容温度からみて、従来の真空コン
デンサより大電流の通電が可能となる。
【0039】等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図。
【図2】本発明の他の実施例の断面図。
【図3】通電電流−表面温度特性図。
【図4】本発明を説明するための真空コンデンサの断面
図。
【図5】真空コンデンサの基本構成の断面図。
【符号の説明】
1…ガイドピン 2…可動リード 2a…自由端部 5…ガイド部 3…ガイド挿入孔 10…真空容器 11a,11b…円筒管 13…固定電極取付導体 14…可動側端板 14′…導出口 15…固定電極 16…可動電極 18…可動電極取付導体 20…静電容量調整手段 21…ねじ受部 23…調整ねじ 23a…ねじ部 23b…操作部 30,31…外部接続導体 P0…水冷パイプ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒部の一端側に固定側端板、他端側に
    可動側端板を有する真空容器と、該真空容器内に、同心
    円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導
    体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、この固定
    電極の各円筒状電極板間に非接触状態で挿出入できるよ
    うに径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体
    に同心状に取り付けて形成した可動電極と、該可動電極
    を前記真空容器の可動側端板の導出口から外部に導出し
    て円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、
    該可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けら
    れ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能
    とするベローズとを備えた真空コンデンサにおいて、 前記可動電極取付導体および固定電極取付導体のいずれ
    か一方の円筒状電極板の中心部にガイドピンを、他方に
    ガイドピンを挿入するガイドピン挿入孔を有するガイド
    部を設け、該ガイドピン挿入孔に電気的絶縁を保ってガ
    イドピンを摺動自在に挿入し、前記可動電極をガイドピ
    ンで案内して移動させるようにするとともに、前記ベロ
    ーズ内に位置する可動リードの外周に水冷パイプを配設
    したことを特徴とする真空コンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記水冷パイプは、可動リードの外周に
    螺旋状に配設しその一部を可動側端板の導出口に密着固
    着したことを特徴とする請求項1記載の真空コンデン
    サ。
  3. 【請求項3】 円筒部の一端側に固定側端板、他端側に
    可動側端板を有する真空容器と、該真空容器内に、同心
    円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導
    体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、この固定
    電極の各円筒状電極板間に非接触状態で挿出入できるよ
    うに径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体
    に同心状に取り付けて形成した可動電極と、該可動電極
    を前記真空容器の可動側端板の導出口から外部に導出し
    て円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、
    該可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けら
    れ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能
    とするベローズとを備えた真空コンデンサにおいて、 前記可動電極取付導体および固定電極取付導体の一方の
    円筒状電極板の中心部にガイドピンを、他方にガイドピ
    ンを挿入するガイドピン挿入孔を有するガイド部を設
    け、該ガイドピン挿入孔に電気的絶縁を保ってガイドピ
    ンを摺動自在に挿入し、前記可動電極をガイドピンで案
    内して移動させるようにするとともに、前記真空容器の
    円筒部の外周部であってベローズに対向する部分に水冷
    パイプを螺旋状に配設したことを特徴とする真空コンデ
    ンサ。
  4. 【請求項4】 円筒部の一端側に固定側端板、他端側に
    可動側端板を有する真空容器と、該真空容器内に、同心
    円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導
    体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、この固定
    電極の各円筒状電極板間に非接触状態で挿出入できるよ
    うに径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体
    に同心状に取り付けて形成した可動電極と、該可動電極
    を前記真空容器の可動側端板の導出口から外部に導出し
    て円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、
    該可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けら
    れ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能
    とするベローズとを備えた真空コンデンサにおいて、 前記可動電極取付導体および固定電極取付導体の一方の
    円筒状電極板の中心部にガイドピンを、他方にガイドピ
    ンを挿入するガイドピン挿入孔を有するガイド部を設
    け、該ガイドピン挿入孔に電気的絶縁を保ってガイドピ
    ンを摺動自在に挿入し、前記可動電極をガイドピンで案
    内して移動させるようにするとともに、前記ベローズ内
    に位置する可動リードの外周およびベローズの外周に位
    置する真空容器の円筒部の外周に水冷パイプを配設した
    ことを特徴とする真空コンデンサ。
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