JP3882408B2 - 真空コンデンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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容量可変形の真空コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の真空コンデンサの断面図である。セラミック等の絶縁円筒１の両端側に銅製の円筒管２ａ，２ｂを接合して円筒部を形成し、この円筒部を固定側端板を兼ねた固定電極取付導体３と可動側端板４とで閉塞して、コンデンサ部を収容する真空容器５を形成している。
【０００３】
固定電極取付導体３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６を形成しており、また、この固定電極６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…Ｍnを可動電極取付導体７に設けて可動電極８を形成している。
【０００４】
固定電極取付導体３には、そ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９が設けられる。可動電極取付導体８には、円筒状電極板Ｍ1〜Ｍnの同心部に、ガイドピン９を挿入するガイド部１０ａをもつ可動リード部１０が設けられる。
【０００５】
可動リード部１０と可動側端板４の間にはベローズ１１がロー付けされ、電極側に真空空間を形成しながら可動リード部１０の上下動が可能にされる。
【０００６】
ねじ受部１２は可動側端４の内側に立設され、内端部に鍔部１２ａが設けてある。１３は外周にねじが螺設された可動リードボルトで、一端は可動リード部１０の先端部に固定され、他端側は軸線に沿って鍔部１２ａ内の空隙を遊貫してねじ受部１２内に突設されている。１４は容量調整ナットで、可動リードボルト１３が螺合するねじ孔を有し、その一端側はねじ受部１２内に突出した可動リードボルト１３の端部に螺合し、ベアリング等の軸受１５を介して鍔部１２ａの内底に回転自在に取付けられている。１６は最大容量を調節するネジである。
【０００７】
なお、真空容器５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が電気的に絶縁されればよい。
【０００８】
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、調整ナット１４を回動させることにより、可動リード部１０を軸線方向に移動させて固定電極６の電極板と可動電極８の電極板との対向面積を変え、両電極６と８間に生ずる静電容量の値を連続的に変化させる。
【０００９】
なお、固定電極６と可動電極８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９と可動リード部１０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９および可動リード部１０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９をセラミック、特にアルミナによるセラミックで形成し、可動リード部１０をリン青銅で形成することを好適とし、また、ガイドピン９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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空コンデンサでは、固定電極６の電極板と可動電極８の電極板との空隙を精度よく保持して可動電極８を移動させるため、ガイドピン９が設けられているが、このガイドピン９は固定側端板３の中心にロー付け接合で固定されている。ここで、ガイドピン９がセラミック製の場合、ロー付け接合するためには固定側端板３はメタライズ処理される。
【００１１】
このような構造において、真空コンデンサの容量を多数回変化させると、ガイドピン９と可動リード部１０のガイド部１０ａの間に横方向の応力が発生し、この応力のためガイドピン９（セラミック製）にその端面でクラックが発生し、固定電極６との接合部が破損することがある。
【００１２】
本発明の目的は、ガイドピン９のクラック発生を防止し、しかも軸寸法を最小にしながらガイドピン部分での閃絡を防止した真空コンデンサを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、固定側端板にはガイドピンを摺動自在に支持できるガイド部を設けることで固定側端板と該ガイド部の間を機械強度を高めて固定し、このガイド部にガイドピンを摺動自在に挿入することで端板のメタライズ処理及びガイドピンのロー付けを不要にしながらガイド機能を確保し、さらにガイドピンの材質をアルミナセラミックとすること、さらにはアルミナセラミックのアルミナ成分を９２％以上とすることにより軸寸法を最小にしながらガイドピン部分での閃絡を防止できるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
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、
前記固定側端板に複数の円筒状電極板を同心状に取り付けて形成した固定電極と、
前記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複数の円筒状電極板を同心状に取り付けて形成した可動電極と、
前記可動電極の取付導体と前記可動側端板との間に設けられ、真空状態を保持した状態で前記可動電極の移動を可能とするベローズと、
前記固定側端板の中心部に一体的に設けられるガイド部と、このガイド部に対向して前記可動電極の取付導体の中心部に設けられる可動リード部と、前記ガイド部と可動リード部とにそれぞれ摺動自在に挿入されるガイドピンとを有して前記可動電極を前記固定電極側に摺動自在にガイドするガイド手段とを備え、
前記ガイドピンは、アルミナセラミック製とすることを特徴とする。
【００１５】
また、前記ガイドピンは、アルミナ含有率を９２％以上とすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の構成図で、縦断正面図を示している。同図が図２と異なる部分は、固定側端板３にはガイドピン９の取り付け位置に円筒状のガイド部１７を設けた点にある。
【００１７】
ガイド部１７は、固定側端板３と同じ部材または同等の部材で作成され、固定側端板３にロー付けされる。ガイドピン９は、固定側端板３にロー付けされることなく、摺動自在でガイド部１７に挿入される。また、ガイドピン９は、可動リード部１０に対しても固定されることなく、摺動自在にされる。
【００１８】
ガイド部１７の長さ寸法Ｌ1及び可動リード部１０の長さ寸法Ｌ2は、可動電極８の最大移動長さＬ0よりも大きくされ、可動電極８が最小容量位置にされた場合にもガイドピン９がガイド部１７及び可動リード部１０から外れないようにする。
【００１９】
したがって、上記の構成によれば、ガイドピン９は、固定側端板３にロー付けされることなく、ガイド部１７に挿入される構造にし、ガイド部１７を固定側端板３にロー付けするため、ガイド部１７と固定側端板３との間のロー付けはこれらが同一部材又は同等部材にされて強固な構造を得ることができる。この構造により、ガイドピン９がセラミック製にされる場合で、多数回の容量変更操作がなされたときにもガイドピン９にクラックが発生するのを防止できる。また、固定側端板３にはメタライズ処理が不要になる。
【００２０】
本実施形態は、上記の構成に加えて、ガイドピン９の材質をアルミナセラミックとし、さらにはアルミナセラミックのアルミナ成分を９２％以上とする。この理由を以下に詳細に説明する。
【００２１】
真空コンデンサは、主に数百ＫＨZの高周波で使用されるが、固定電極側のガイド及び可動電極側のガイドの先端間で高い電圧が印加される。この高い電圧に対して両ガイド間に設けるガイドピンの材質により、閃絡電圧が変化する。
【００２２】
下記の表は、図１の構造の真空コンデンサで、ガイド部１７の先端と可動リード部１０の先端との距離Ｌ3を１ｍｍ、印加電圧の周波数を５００ＭＨZとし、セラミック製とするガイドピン９の材質をアルミナ、ジルコニア、マグネシアとした場合のそれぞれの閃絡電圧の測定結果を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
この表からも明らかなように、ガイドピン９としてアルミナセラミックを使用した場合が閃絡電圧が最も高くなる。換言すれば、ガイドピン９としてアルミナセラミックを使用することで、同じ閃絡電圧を得るのに他の材質のものに比べて距離Ｌ3を短くすることができ、真空コンデンサの軸寸法を最小にしながら、可動電極の確実なガイドが可能になる。
【００２５】
図２は、ガイドピン９をアルミナセラミックとする場合で、そのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）含有率を横軸とした閃絡電圧特性を示す。なお、計測条件は、周波数を５００ＭＨZ、距離Ｌ3を１ｍｍとした場合である。同図から明らかなように、アルミナの含有率を９２％以上とすることで高い閃絡電圧を得ることができる。
【００２６】
したがって、本実施形態では、図１の構造において、ガイドピン９をアルミナセラミックとし、さらにはアルミナ含有率を９２％以上とする。これにより、ガイドピン部分で閃絡を起こすことなく最小距離にすることにより、真空コンデンサの軸寸法を最小にしながら、可動電極の確実なガイドが可能になる。
【００２７】
以上までの実施形態において、ガイド部１７は、固定側端板３と一体構造のものにした切り出し構造とすることができる。この場合、ガイド部１７と固定側端板３とのロー付けも不要になる。
【００２８】
また、図１の実施形態はベローズ１１を可動リード部１０に取付けた場合であるが、可動電極取付導体７に取付けてもよく、また、可動リード部１０を可動電極取付導体と一体又は別個に設けた構造など、適宜設計変更できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明はガイドピンを固定側端板に摺動自在に支持するガイド部を設けたため、固定側端板とガイド部とを機械的強度を高めて固定又は一体構造のものにでき、固定側端板をメタライズ処理すること及び固定側端板にガイドピンを直接にロー付けする必要性がなくなるし、ガイドピンのクラック発生を防止できる。
【００３０】
これに加えて、ガイドピンの材質をアルミナセラミックとすること、さらにはアルミナセラミックのアルミナ成分を９２％以上とすることにより軸寸法を最小にしながらガイドピン部分での閃絡を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成図。
【図２】ガイドピンのアルミナ含有率と閃絡電圧特性図。
【図３】従来の真空コンデンサの構成図。
【符号の説明】
１…絶縁円筒
２ａ，２ｂ…円筒
３…固定側端板
４…可動側端板
５…真空容器
６…固定電極
７…可動電極取付導体
８…可動電極
９…ガイドピン
１０…可動リード部
１１…ベローズ
１３…ねじ軸
１４…調整ナット
１７…ガイド部
Ｆ1〜Ｆn，Ｍ1〜Ｍn…円筒状電極板
【発明の属する技術分野】
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容量可変形の真空コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の真空コンデンサの断面図である。セラミック等の絶縁円筒１の両端側に銅製の円筒管２ａ，２ｂを接合して円筒部を形成し、この円筒部を固定側端板を兼ねた固定電極取付導体３と可動側端板４とで閉塞して、コンデンサ部を収容する真空容器５を形成している。
【０００３】
固定電極取付導体３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６を形成しており、また、この固定電極６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…Ｍnを可動電極取付導体７に設けて可動電極８を形成している。
【０００４】
固定電極取付導体３には、そ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９が設けられる。可動電極取付導体８には、円筒状電極板Ｍ1〜Ｍnの同心部に、ガイドピン９を挿入するガイド部１０ａをもつ可動リード部１０が設けられる。
【０００５】
可動リード部１０と可動側端板４の間にはベローズ１１がロー付けされ、電極側に真空空間を形成しながら可動リード部１０の上下動が可能にされる。
【０００６】
ねじ受部１２は可動側端４の内側に立設され、内端部に鍔部１２ａが設けてある。１３は外周にねじが螺設された可動リードボルトで、一端は可動リード部１０の先端部に固定され、他端側は軸線に沿って鍔部１２ａ内の空隙を遊貫してねじ受部１２内に突設されている。１４は容量調整ナットで、可動リードボルト１３が螺合するねじ孔を有し、その一端側はねじ受部１２内に突出した可動リードボルト１３の端部に螺合し、ベアリング等の軸受１５を介して鍔部１２ａの内底に回転自在に取付けられている。１６は最大容量を調節するネジである。
【０００７】
なお、真空容器５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が電気的に絶縁されればよい。
【０００８】
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、調整ナット１４を回動させることにより、可動リード部１０を軸線方向に移動させて固定電極６の電極板と可動電極８の電極板との対向面積を変え、両電極６と８間に生ずる静電容量の値を連続的に変化させる。
【０００９】
なお、固定電極６と可動電極８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９と可動リード部１０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９および可動リード部１０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９をセラミック、特にアルミナによるセラミックで形成し、可動リード部１０をリン青銅で形成することを好適とし、また、ガイドピン９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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空コンデンサでは、固定電極６の電極板と可動電極８の電極板との空隙を精度よく保持して可動電極８を移動させるため、ガイドピン９が設けられているが、このガイドピン９は固定側端板３の中心にロー付け接合で固定されている。ここで、ガイドピン９がセラミック製の場合、ロー付け接合するためには固定側端板３はメタライズ処理される。
【００１１】
このような構造において、真空コンデンサの容量を多数回変化させると、ガイドピン９と可動リード部１０のガイド部１０ａの間に横方向の応力が発生し、この応力のためガイドピン９（セラミック製）にその端面でクラックが発生し、固定電極６との接合部が破損することがある。
【００１２】
本発明の目的は、ガイドピン９のクラック発生を防止し、しかも軸寸法を最小にしながらガイドピン部分での閃絡を防止した真空コンデンサを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、固定側端板にはガイドピンを摺動自在に支持できるガイド部を設けることで固定側端板と該ガイド部の間を機械強度を高めて固定し、このガイド部にガイドピンを摺動自在に挿入することで端板のメタライズ処理及びガイドピンのロー付けを不要にしながらガイド機能を確保し、さらにガイドピンの材質をアルミナセラミックとすること、さらにはアルミナセラミックのアルミナ成分を９２％以上とすることにより軸寸法を最小にしながらガイドピン部分での閃絡を防止できるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
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、
前記固定側端板に複数の円筒状電極板を同心状に取り付けて形成した固定電極と、
前記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複数の円筒状電極板を同心状に取り付けて形成した可動電極と、
前記可動電極の取付導体と前記可動側端板との間に設けられ、真空状態を保持した状態で前記可動電極の移動を可能とするベローズと、
前記固定側端板の中心部に一体的に設けられるガイド部と、このガイド部に対向して前記可動電極の取付導体の中心部に設けられる可動リード部と、前記ガイド部と可動リード部とにそれぞれ摺動自在に挿入されるガイドピンとを有して前記可動電極を前記固定電極側に摺動自在にガイドするガイド手段とを備え、
前記ガイドピンは、アルミナセラミック製とすることを特徴とする。
【００１５】
また、前記ガイドピンは、アルミナ含有率を９２％以上とすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の構成図で、縦断正面図を示している。同図が図２と異なる部分は、固定側端板３にはガイドピン９の取り付け位置に円筒状のガイド部１７を設けた点にある。
【００１７】
ガイド部１７は、固定側端板３と同じ部材または同等の部材で作成され、固定側端板３にロー付けされる。ガイドピン９は、固定側端板３にロー付けされることなく、摺動自在でガイド部１７に挿入される。また、ガイドピン９は、可動リード部１０に対しても固定されることなく、摺動自在にされる。
【００１８】
ガイド部１７の長さ寸法Ｌ1及び可動リード部１０の長さ寸法Ｌ2は、可動電極８の最大移動長さＬ0よりも大きくされ、可動電極８が最小容量位置にされた場合にもガイドピン９がガイド部１７及び可動リード部１０から外れないようにする。
【００１９】
したがって、上記の構成によれば、ガイドピン９は、固定側端板３にロー付けされることなく、ガイド部１７に挿入される構造にし、ガイド部１７を固定側端板３にロー付けするため、ガイド部１７と固定側端板３との間のロー付けはこれらが同一部材又は同等部材にされて強固な構造を得ることができる。この構造により、ガイドピン９がセラミック製にされる場合で、多数回の容量変更操作がなされたときにもガイドピン９にクラックが発生するのを防止できる。また、固定側端板３にはメタライズ処理が不要になる。
【００２０】
本実施形態は、上記の構成に加えて、ガイドピン９の材質をアルミナセラミックとし、さらにはアルミナセラミックのアルミナ成分を９２％以上とする。この理由を以下に詳細に説明する。
【００２１】
真空コンデンサは、主に数百ＫＨZの高周波で使用されるが、固定電極側のガイド及び可動電極側のガイドの先端間で高い電圧が印加される。この高い電圧に対して両ガイド間に設けるガイドピンの材質により、閃絡電圧が変化する。
【００２２】
下記の表は、図１の構造の真空コンデンサで、ガイド部１７の先端と可動リード部１０の先端との距離Ｌ3を１ｍｍ、印加電圧の周波数を５００ＭＨZとし、セラミック製とするガイドピン９の材質をアルミナ、ジルコニア、マグネシアとした場合のそれぞれの閃絡電圧の測定結果を示す。
【００２３】
【表１】
この表からも明らかなように、ガイドピン９としてアルミナセラミックを使用した場合が閃絡電圧が最も高くなる。換言すれば、ガイドピン９としてアルミナセラミックを使用することで、同じ閃絡電圧を得るのに他の材質のものに比べて距離Ｌ3を短くすることができ、真空コンデンサの軸寸法を最小にしながら、可動電極の確実なガイドが可能になる。
【００２５】
図２は、ガイドピン９をアルミナセラミックとする場合で、そのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）含有率を横軸とした閃絡電圧特性を示す。なお、計測条件は、周波数を５００ＭＨZ、距離Ｌ3を１ｍｍとした場合である。同図から明らかなように、アルミナの含有率を９２％以上とすることで高い閃絡電圧を得ることができる。
【００２６】
したがって、本実施形態では、図１の構造において、ガイドピン９をアルミナセラミックとし、さらにはアルミナ含有率を９２％以上とする。これにより、ガイドピン部分で閃絡を起こすことなく最小距離にすることにより、真空コンデンサの軸寸法を最小にしながら、可動電極の確実なガイドが可能になる。
【００２７】
以上までの実施形態において、ガイド部１７は、固定側端板３と一体構造のものにした切り出し構造とすることができる。この場合、ガイド部１７と固定側端板３とのロー付けも不要になる。
【００２８】
また、図１の実施形態はベローズ１１を可動リード部１０に取付けた場合であるが、可動電極取付導体７に取付けてもよく、また、可動リード部１０を可動電極取付導体と一体又は別個に設けた構造など、適宜設計変更できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明はガイドピンを固定側端板に摺動自在に支持するガイド部を設けたため、固定側端板とガイド部とを機械的強度を高めて固定又は一体構造のものにでき、固定側端板をメタライズ処理すること及び固定側端板にガイドピンを直接にロー付けする必要性がなくなるし、ガイドピンのクラック発生を防止できる。
【００３０】
これに加えて、ガイドピンの材質をアルミナセラミックとすること、さらにはアルミナセラミックのアルミナ成分を９２％以上とすることにより軸寸法を最小にしながらガイドピン部分での閃絡を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成図。
【図２】ガイドピンのアルミナ含有率と閃絡電圧特性図。
【図３】従来の真空コンデンサの構成図。
【符号の説明】
１…絶縁円筒
２ａ，２ｂ…円筒
３…固定側端板
４…可動側端板
５…真空容器
６…固定電極
７…可動電極取付導体
８…可動電極
９…ガイドピン
１０…可動リード部
１１…ベローズ
１３…ねじ軸
１４…調整ナット
１７…ガイド部
Ｆ1〜Ｆn，Ｍ1〜Ｍn…円筒状電極板
Claims (2)
- 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、
前記固定側端板に複数の円筒状電極板を同心状に取り付けて形成した固定電極と、
前記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複数の円筒状電極板を同心状に取り付けて形成した可動電極と、
前記可動電極の取付導体と前記可動側端板との間に設けられ、真空状態を保持した状態で前記可動電極の移動を可能とするベローズと、
前記固定側端板の中心部に一体的に設けられるガイド部と、このガイド部に対向して前記可動電極の取付導体の中心部に設けられる可動リード部と、前記ガイド部と可動リード部とにそれぞれ摺動自在に挿入されるガイドピンとを有して前記可動電極を前記固定電極側に摺動自在にガイドするガイド手段とを備え、
前記ガイドピンは、アルミナセラミック製とすることを特徴とする真空コンデンサ。 - 前記ガイドピンは、アルミナ含有率を９２％以上とすることを特徴とする請求項１に記載の真空コンデンサ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP20109199A JP3882408B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | 真空コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20109199A JP3882408B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | 真空コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001028321A JP2001028321A (ja) | 2001-01-30 |
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ID=16435256
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP20109199A Expired - Lifetime JP3882408B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | 真空コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
1999
- 1999-07-15 JP JP20109199A patent/JP3882408B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JP2001028321A (ja) | 2001-01-30 |
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