JP3365082B2 - 真空コンデンサ - Google Patents

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３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…Ｆ_n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，Ｎ₂…Ｍ_n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にロー付けられ、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４参照）
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
軸受とのわすかな間隙でも、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
や埃等の侵入により、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４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、固定側電極取付導体１３の内側で円
筒状電極板Ｆ₁〜Ｆ_n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３を有するガイド部５を設けて案内部を形成し、該ガ
イドピン挿入孔３に電気的絶縁を保ってガイドピン１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。上記のガイド部５は、可動リ
ード２と一体に形成されているが、可動電極取付導体１
８に別個に設けてもよい。

【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４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、可動リード２を回動不能で上下動自
在にする手段は、ガイドピン１とガイド部５の互いの摺
動面の一方にキー溝、他方にキーを設ける等の一般的な
手段で実現できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図４のように円筒状電
極板Ｍ₁〜Ｍ_n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ので塵や埃等の浸入は無く、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】しかし、製品化の段階では常にいくつかの
解決しなければならない課題が潜在している。

【００１６】図４に示された真空コンデンサの場合、最
大静電容量は、可動電極１６が固定電極１５の内部に最
も深く進入した位置であり、ガイドピン１の先端１ａが
ガイドピン挿入孔３の穴底部３ａに突き当たった位置で
決まる。

【００１７】また、最小静電容量は、調整ねじ２３を回
転して可動リード２を下方に移動させ、その自由端２ａ
が、ねじ受部２１の底面２１ａに突き当たった位置で決
まる。

【００１８】従って、静電容量の可変（調整）範囲が広
く要求されると、可動リード２の移動距離ｌ′が長くな
り、可動リード２をｌ′だけ移動させるのにねじ部２３
ａの先端部２３ｃと可動リード底部２ｂの距離ｌをｌ≧
ｌ′とする必要があり、真空コンデンサの全長方向に対
して２ｌ′の空間が必要となり、全長が長くなるという
課題が残されていた。

【００１９】また、此の種の真空コンデンサにおいて
は、同軸円筒電極の静電容量ＣはＣ＝（ε₀ｌ）／（ｌ
ｏｇｂ／ａ）で表され、真空コンデンサでは対面する同
軸円筒電極が多数あり、上式を夫々加えた値が静電容量
値となる。

【００２０】なお、上式において、ε₀は真空の誘導
率、ａは内外電極の外径、ｂは外側電極の内径、ｌは交
差する長さを示す。

【００２１】しかし同一仕様により製作した真空コンデ
ンサであっても、円筒電極の真円ずれ、または配置によ
る誤差等で静電容量値が若干違う値となってしまう。

【００２２】また、ガイドピン１の全長誤差によって
も、最大静電容量値がばらついてしまうという課題も生
じた。

【００２３】以上の点に鑑み本発明は、真空コンデンサ
の全長の長さを短縮してコストの低減を図るとともに、
製作された真空コンデンサの最大静電容量値を調整して
均一な品質の真空コンデンサを提供することを目的とす
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明において上記課題
を解決するための手段は、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外部から
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、前記固定電極取付導体と可動電極取
付導体の相対向する面の中心部に夫々設けられたガイド
ピン、このガイドピンを電気的に絶縁して摺動自在に挿
入するガイド部とで形成した案内部を備えて成る真空コ
ンデンサであって、前記ベローズ内において可動リード
の先端部に可動リードボルトを軸線方向に取付け、且つ
前記可動側端板には、その内側でベローズ内に突出した
ねじ受部を設けてその端部に軸受を設け、前記可動リー
ドボルトを軸受に支持された調整ナットに螺合して該調
整ナットの回転操作によりコンデンサの静電容量を調整
するようにするとともに、前記可動リードボルトと調整
ナットの螺合部に、調整ナットを操作して定義した最大
静電容量値に調整した後、この調整位置で可動リードボ
ルトのガイドピン側への異動を規制する最大静電容量調
節手段を設けるものである。

【００２５】また、前記最大静電容量調節手段は、可動
リードボルトの先端にねじ孔を設け、且つ調整ナットに
は可動リードボルトが螺入するねじ孔より大径の大径部
を設けてこの大径部から調節ねじを挿入して前記可動リ
ードボルトの先端のねじ穴に螺入するようにする。

【００２６】

【作用】本発明は以上のように、可動リードにベローズ
内で直接可動リードボルトを接続するようにしたので、
ねじ受部を可動側端板の内側のベローズ内に配置するこ
とが可能となり、可動リードボルトの移動距離ｌはねじ
受部の底の外面３１ａに可動リードボルト３２の接続部
３２ａが突き当たるまでであり、調整部は真空コンデン
サの固定側端板（固定電極取付導体１３）と可動側端板
１４内に配置でき、小形化が実現できる。

【００２７】また、真空コンデンサの最大静電容量値を
調節する場合は、まず、調節ねじ３６を螺入して固定す
る前に、調整ナット３３を若干右に回し、ガイドピン１
の先端１ａと可動リードボルト３２の接続部３７の終端
面３２ｂが突き当たる最大静電容量の位置より若干可動
リード２を下方に移動させ、定義した最大静電容量（設
計値）に調節する。この若干の移動距離は、真空コンデ
ンサ静電容量のばらつきの程度で決まる。

【００２８】次に、この状態で調節ねじ３６を、調整ナ
ット３３の大径部３３ａから挿入し、段部３３ｂを受け
にして、可動リードボルト３２の先端部のねじ穴３２ａ
に螺入し、調節ねじ３６を可動リードボルト３２の先端
部に接着剤等で固定し、各真空コンデンサの最大静電容
量値を、定義した最大静電容量値に固定する。

【００２９】

【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構成図で、縦断正
面図を示している。なお、図４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。

【００３０】図１において、３１はねじ受部で、該ねじ
受部３１は可動側端１４の内側に立設され、内端部に鍔
部３１ａが設けてある。３２は外周にねじが螺設された
可動リードボルトで、一端側は可動リード２を短くした
その先端部の接続部３７に取付けられ、他端側は軸線に
沿って前記鍔部３１ａ内の空隙を遊貫してねじ受部３１
内に突設されている。３３は調整ナットで、可動リード
ボルト３２が螺合するねじ孔３３ｃを有し、その一端側
はねじ受部３１内に突出した可動リードボルト３２の端
部に螺合し、ベアリング等の軸受３４を介して鍔部３１
ａの内底に回転自在に取付けられている。３５は最大静
電容量調節部（手段）で、該最大静電容量調節部３５
は、図２の拡大図に示すように、可動リードボルト３２
の先端にねじ穴３２ａと、該ねじ穴３２ａに螺入する調
節ねじ３６と、調整ナット３３と可動リードボルト３２
との螺合部分の調整ナット３３内に、可動リードボルト
３２が螺合するねじ孔３３ｃより大径で調節ねじ３６が
挿入されるように穿設された大径部３３ａと、この大径
部３３ａとねじ孔３３ｃとの境の段部３３ｂとから形成
されている。

【００３１】真空コンデンサの最大静電容量値を調節す
る場合は、まず調節ねじ３６を螺入して固定する前に調
整ナット３３を若干右に回し（右ねじの場合）、ガイド
ピン１の先端１ａと可動リードボルト３２の接続部３７
の終端面３２ｂが突き当たる最大静電容量の位置より若
干可動リード２を下方に移動させ、定義した最大静電容
量値に調節する。この若干の調節量は真空コンデンサの
静電容量のばらつきの程度で決まる。

【００３２】次に、この状態で調節ねじ３６をその頭部
の当接面が段部３５ｂに当接するまで調節ねじ３６をね
じ穴３２ａに螺入し、当接したところで調節ねじ３６を
可動リードボルト３２に接着剤等で固定し、可動リード
ボルト３２の上昇位置を規制する（調整ナットとは接着
しない）。

【００３３】このように可動リードボルト３２の上昇位
置を規制することにより、製作された真空コンデンサの
最大静電容量値にばらつきがあっても、各真空コンデン
サごとに最大静電容量値が調節でき、定義された最大静
電容量値に合致した品質の真空コンデンサが得られる。

【００３４】また、調節ねじ３６は、その最大静電容量
値の位置よりも調整ナット３３を左に回そうとしても調
節ねじ３６が段部３３ｂに当たり、それ以上左に回らな
いので、調整ナット３３が可動リードボルトから抜ける
のを防止するストッパの機能をも併せ持つ。

【００３５】真空コンデンサの静電容量の調整は、調整
ナット３３を回転することにより、例えば右回転では可
動リードボルト３２が下方に移動し、左回転では上方に
移動し、可動電極１６を上下動させ、固定電極１５との
対向総面積を可変して静電容量を任意に調整する。この
調整手段は、手動又は図４の静電容量調整手段による。

【００３６】真空コンデンサでは、真空との差圧によ
り、常に可動リードボルト３２を上方（固定電極側）に
押し上げる力が作用し、この可動リードボルト３２に螺
合している調整ナット３３もその力を受け、ねじ受部３
１には面圧が生じ、調整ナット３３を回転させるには、
大きな回転トルクを必要とするが、本発明ではベアリン
グ等の軸受３３が調整ナット３３とねじ受部３１との間
に装着しているので、調整ナット３３の回転操作は、小
さい回転トルクで可能となる。

【００３７】また、ねじ受部３１を可動側端板１４に対
して真空コンデンサの内部方向に配置したので、可動リ
ードボルト３２の移動距離ｌは、ねじ受部の鍔部３１の
外面３１ａに可動リードボルト３２の接続部３２ａが突
接するまでとなり、図４のｌ′の距離は不用となる。

【００３８】なお、図１の実施例はベローズ１９を可動
リード２に取付けた場合であるが、可動電極取付導体１
８に取付けてもよく、また、ガイド部５は可動リード２
と一体に形成した場合であるが、可動電極取付導体と一
体又は別個に設けてもよい。またガイドピン１は可動電
極取付導体側にガイド部は固定側端板１３側に取付けて
もよい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明は真空コンデンサの
全長が短縮化でき、それに伴って真空コンデンサを収納
する装置および組み込む装置全体が小形化でき、装置全
体としてのコストの低減が図れる。

【００４０】また、製作された真空コンデンサの最大静
電容量値を簡単に調節して定義する最大静電容量値に合
致することができるので、最大静電容量値のばらつきを
無くして均一な最大静電容量値の真空コンデンサが得ら
れる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成図。

【図２】本発明の一実施例の最大静電容量調節部の拡大
図。

【図３】真空コンデンサの基本構成図。

【図４】本発明の説明のための構成図。

【符号の説明】

１…ガイドピン ２…可動リード ２ａ…自由端部 ３…ガイド挿入孔 ５…ガイド部 １０…真空容器 １３…固定電極取付導体 １４…可動側端板 １５…固定電極 １６…可動電極 １８…可動電極取付導体 １９…ベローズ 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 ３１…ねじ受部 ３２…可動リードボルト ３３…調整ナット ３４…軸受 ３５…最大静電容量調節部 ３６…調節ねじ ３７…接続部

Claims (2)

(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外部から円筒状電極板の
   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、前記固定電極取付導体と可動電極取付導体の相対向
   する面の中心部に夫々設けられたガイドピン、このガイ
   ドピンを電気的に絶縁して摺動自在に挿入するガイド部
   とで形成した案内部を備えて成る真空コンデンサであっ
   て、 前記ベローズ内において可動リードの先端部に可動リー
   ドボルトを軸線方向に取付け、且つ前記可動側端板に
   は、その内側でベローズ内に突出したねじ受部を設けて
   その端部に軸受を設け、前記可動リードボルトを軸受に
   支持された調整ナットに螺合して該調整ナットの回転操
   作によりコンデンサの静電容量を調整するようにすると
   ともに、 前記可動リードボルトと調整ナットの螺合部に、調整ナ
   ットを操作して定義した最大静電容量値に調整した後、
   この調整位置で可動リードボルトのガイドピン側への移
   動を規制する最大静電容量調節手段を設けたことを特徴
   とする真空コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記最大静電容量調節手段は、可動リー
   ドボルトの先端にねじ穴を設け、且つ調整ナットには可
   動リードボルトが螺入するねじ孔より大径の大径部を設
   けてこの大径部から調節ねじを挿入して前記可動リード
   ボルトの先端のねじ穴に螺入するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の真空コンデンサ。