JPH07211587A - 真空コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空コンデンサのベローズによる真空シール
部を完全にするとともに、寿命が長く通電性に優れ、更
に製造工数を減じた真空コンデンサの提供。 【構成】 ベローズ１９を銅系材質のメッキを施したス
テンレス鋼で構成し、ベローズ１９を接合するロー材に
絶縁円筒部をロー付けするロー材（Ｃｕ，Ａｇ又はＣ
ｕ，Ａｇ，Ｉｎ成分）と同じものを使用してロー付けす
る。ロー材のロー流れは、軸受１７の下部の内周面に設
けたロー材流れ防止用の溝１７ｒ（１７ａ）で阻止し、
可動リード１８′との接合を防止する。

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、増幅回路、あるいは誘導過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し、特に、ベローズ接合
部の真空シールに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の一般的な可変形真空コンデ
ンサの断面構造図であり、例えばその両端に銅製の円筒
管１１ａ，１１ｂが付いたセラミックによる絶縁筒１２
で円筒部材を形成し、この円筒部材を固定側端板１３と
可動側端板１４とで閉塞して、高耐力真空誘電体を充填
するための真空容器１０を形成している。

【０００３】固定側端板１３内側には、内径の異なる複
数の略円筒状電極板を同心円状に一定間隔をもって設け
て固定電極１５を形成しており、また、この固定電極１
５の各電極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を可動導体１８に設け
て可動電極１６を形成している。可動導体１８には可動
リード１８′が設けられ、この可動リード１８′は、後
述するベローズ１９の一端縁を接合する支持導体たる軸
受１７に沿って摺動可能に取り付けられている。なお、
軸受１７と可動リード１８′の材質には、例えばその配
合成分を調整してなるリン青銅が用いられる。

【０００４】また、１９は弾性を有する軟質金属製のベ
ローズであり、真空容器１０内を気密に保持しながら可
動導体１８（可動電極１６）が上下動できるように、可
動側端板１４内壁及び軸受１７にその一端縁をロー付け
するとともに、他端縁を可動導体１８の背面若しくはそ
の支持体たる可動リード１８′の側面にロー付けしてい
る。

【０００５】なお、真空容器１０の円筒部材は、全体を
セラミック絶縁筒で構成してもよい。要は固定側端板１
３と可動側端板１４とを電気的に絶縁されればよい。

【０００６】電圧の誘電は固定電極１３と可動電極１４
に設けられた端子（図示省略）に印加される。

【０００７】このような構造の真空コンデンサでその静
電容量の調整を行う場合は、可動リード１８′を摺動さ
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間に生じる静電容量の値を連続的に変
化させる。

【０００８】ところで、真空コンデンサが高周波帯で使
用される点を考慮すると、上記ベローズ１９の材質には
導電性に優れた軟質金属を選択しなければならない。ま
た、ベローズ１９と可動リード１８′又は可動導体１８
ならびに可動側端板１４内壁との接合は、通常、ロー付
けにより行われるが、ベローズ１９の弾性を確保するた
めには、７５０〜７６０℃前後の低温にてロー付けしな
ければならない。

【０００９】この場合、低温にて使用可能なロー材は限
られており、ロー材と母材たるベローズ１９との溶融現
象を考慮すると、ロー付けは、適当な条件の下にて行う
必要がある。

【００１０】そこで、本出願人は、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｐを主
成分とする合金でベローズ１９を形成するとともに、こ
れと可動リード１８′や可動側端板１４とのロー付け条
件として、Ｃｕ，Ａｇ，Ｓｎ合金からなるロー材を用
い、７３０℃ないし７５０℃の温度で無酸素雰囲気で行
う方法を提案した。（特願平４−５２６３号）。

【００１１】このＣｕ，Ａｇ，Ｓｎ合金からなるロー材
を使用すると、このロー材ではセラミック１２の絶縁筒
と円筒管１１ａ，１１ｂのロー付けができないため、セ
ラミックの絶縁筒部分には別のロー材としてＣｕ，Ａｇ
又はＣｕ，Ａｇ，Ｉｎの合金が使用されている。

【００１２】従って、ベローズ部分のロー付けとは、ロ
ー付け、組立が別作業となり、製造コストが増す、とい
う課題が残されていた。

【００１３】また、真空コンデンサには特性として、損
失が低く通電時の発熱が少ないこと、ならびに長寿命で
あることが要求されるが、この要求を満足するためには
ベローズの材質がその特性に大きな影響を与える。この
ベローズの材質としては、銅系のベローズ（リン青銅、
ベリリウム銅）とステンレス系のベローズがあり、ステ
ンレス系のベローズは銅系ベローズに比べて長寿命であ
るが、通電能力が低いため、寿命的にはステンレス系よ
り劣るが前述のように銅系のベローズ（リン青銅ベロー
ズ）が使用されていた。

【００１４】そこで、本件出願の発明者は通電能力の優
れたステンレス系のベローズの使用を模索し、ベローズ
１９を銅（Ｃｕ）メッキ処理したステンレス鋼で構成し
メッキ膜の厚みを変えて通電能力（通電時の発熱による
制限）および寿命を検証した。

【００１５】実験には、ステンレス鋼に汎用のＳＵＳ３
０４を用い、銅メッキ膜の厚みを５μ（ミクロン）、１
０μ，２０μ，３０μとし、静電容量５００（ＰＦ）、
使用周波数１３．５６（ＭＨｚ）の電圧を印加し、通電
電流を４０〜１２０（Ａ）まで変化して真空コンデンサ
の表面温度を測定したところ、メッキ膜の厚みが１０μ
であれば、従来のリン青銅ベローズとほぼ同等の通電能
力を呈し、２０μ，３０μでは、リン青銅ベローズの通
電能力を上回ることがわかった。

【００１６】また、寿命においてもメッキ膜が厚くなる
ほどベローズの寿命は低下するが、それでも（３０μで
も）リン青銅ベローズの数倍の寿命となることがわかっ
た。また、このメッキ膜は銅のみならず、銅系（リン青
銅，ベリリウム銅等）のものであれば同様の効果が得ら
れることがわかった。

【００１７】更に、ステンレス鋼の外周に銅メッキを施
してあるので、Ｃｕ，Ａｇ，Ｓｎ合金ロー材を使用する
必要がなく、セラミックの絶縁筒をロー付けするのと同
じロ材（Ｃｕ，Ａｇ，又はＣｕ，Ａｇ，Ｉｎ）が使用可
能となった。（特願平４−３４８５０４）

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロー材にＣ
ｕ，Ａｇ又はＣｕ，Ａｇ，Ｉｎ合金を使用して真空コン
デンサをロー付けすると、ベローズ１９の軸受１７側の
ロー付け部において、図３のａ部を拡大した図４の矢印
のように、ベローズ１９−可動側端板１４、リード１
８′、又は、軸受１７−ベローズ１９のロー付けのため
にセットした線ロー材２０及び板ロー材２１が溶けだ
し、これらが軸受１７の表面を介して接合部位の下方に
延在する可動り１８′表面に流れ落ちて軸受１７との隣
接部でロー付けされ、可動リード１８′が摺動しなくな
るという新たな課題が発生した。

【００１９】これは、ロー材に例えばＣｕ，Ａｇ，Ｉｎ
を使用すると、軸受１７の成分のリン青銅の構成成分Ｃ
ｕ，Ｓｎ，Ｐの中のＳｎ，Ｐと、ロー材成分のＩｎが、
ロー付け温度（７２０℃〜７８０℃）範囲で反応し、軸
受１７の表面をロー材が流れることに起因する。

【００２０】また、ベローズ１９の他端側の可動リード
１８′とのロー付け部において、ベローズ１９のＣｕメ
ッキが１０μ以上あると、ロー材がＣｕメッキ膜１９′
に吸収され、図５（図３のｂ部拡大図）に示すように真
空シール部アにロー材２０が充填されず、真空シールが
できないという課題も生じた。

【００２１】これはＣｕメッキ層にロー材が吸収される
のは、Ｃｕメッキ膜がポーラスであることに起因するも
のと思われる。

【００２２】以上の点に鑑み本発明は、寿命が長く、し
かも通電能力に優れた真空コンデンサを提供することを
目的とするものである。

【００２３】

【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、円筒部材の両端部を互い
に電気的に絶縁された固定側端板及び可動側端板とで密
閉して形成した真空容器と、前記固定側端板の内側に同
心円状で内径の異なる円筒状電極板を一定間隔をもって
設けられた固定電極と、該固定電極の各円筒状電極板間
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
の円筒状電極板を可動導体に設けて形成した可動電極
と、前記可動導体に設けられ前記可動側端板を貫通して
設けられた可動リードと、該可動リードを摺動自在に軸
支し可動側端板に気密に取り付けられた軸受と、一端側
が可動側端板の内側と、他端側が可動導体若しくは可動
リードにロー付けされ可動リードと軸受との真空漏れを
防止するベロースとにより構成された真空コンデンサに
おいて、前記ベローズを銅系材質のメッキ膜を施したス
テンレス鋼で形成して可動側端板とをＣｕ，Ａｇ又はＣ
ｕ，Ａｇ，Ｉｎ成分のロー材でロー付けするとともに、
前記軸受の内周を、外端側から内側に所定の深さ可動リ
ードの外周より大として可動リードとの間に任意の間隔
を設け、更にその内周面に所定間隔をもって複数のロー
材流れ防止用の溝を設けてロー材の流れを阻止する。ま
た、ベローズと可動リードとのロー付けは可動リードの
ベローズ接合部に大径部を形成し、且つ、有底円筒状の
ロー付金具を設け、該ロー付金具の底部の背面を前記可
動リードの大径部に当接するようにその中心を可動リー
ドを貫通させ、ベローズの可動リードとのロー付け部
は、その先端部は可動リードに当接してロー付金具の内
面に沿うとともに、ロー付金具の角部に空間を形成して
ロー付金具の外側に導出させ、前記空間部と、ロー付金
具の背面上の可動リードの大径部端縁部とに夫々ロー材
をセットして、ロー付け温度で加熱してロー付金具と可
動リードおよびロー付金具とベローズとを真空シールす
る。

【００２４】

【作用】ロー材にＣｕ，Ａｇ又はＣｕ，Ａｇ，Ｉｎを使
用して、ロー付け可能温度（１２０℃〜７８０℃）に加
熱してもロー材はロー材流れ防止用の溝を設けてあるた
めこの溝によりロー材の流れが止められ、可動リード表
面にまでロー材が流れることがない。従ってロー材と可
動リードの成分が互いに反応して接合するようなことは
生じない。

【００２５】また、ベローズと可動リードとの接合部は
ロー付金具を使用し、ロー付金具の背面側と可動リード
および内面側とベローズの接合部にロー材をセットし、
ロー付け可能温度に加熱すると、ロー付金具と可動リー
ド間およびロー付金具とベローズ間にロー材が充填され
完全に真空シールされる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。

【００２７】なお、本発明は従来の真空コンデンサと基
本構成において同じであるので、図３〜図５に示した構
成部と同一又は相当部分には、これと同じ符号を付して
説明を省略する。

【００２８】図１は本発明の一実施例に係る真空コンデ
ンサの要部（図３のａ部）拡大図で、従来と異なる部分
はベローズ１９は銅系材質のメッキ膜を施したステンレ
ス鋼（ＳＵＳ）を使用している点と、軸受１７の下部の
可動リード１８′との摺動面に若干の間隔を設けて、そ
の内周面にロー材流れ防止用の溝１７ａを設けた点であ
る。

【００２９】即ち、図１（Ａ）に示すように、軸受１７
の内周（半径）を外端側から内側に所定の深さＬだけ可
動リード１８′の外周（半径）よりｔだけ大として可動
リード１８′との間に間隙ｔを設け、そして、その内周
面に所定間隔をもって複数（図の実施例は４）の同心円
状のロー材流れ防止用の溝１７ｒを設ける。この溝は図
１（Ａ）のように半円状、または（Ｂ）のように４角状
（又は３角状）の角状溝１７ａを削設して形成する。

【００３０】このように構成することにより、可動側端
板１４と軸受１７間から流出したロー材は、図１（Ｃ）
に示すように軸受１７の下端部から、ロー材流れ防止用
の溝１７ｒ（１７ａ）の表面を伝わって上昇するか、溝
と溝との間の平面部と溝との境界にエッジ部ｅが形成さ
れているので、ロー材の流れはこのエッジ部ｅで一旦止
められる。

【００３１】実験によると、Ｃｕ−Ａｇ−Ｉｎの合金に
よるロー材を使用し、７８０℃の真空ロー付けを実施し
たところ、溝数が３でロー材の流れが完全に止まり、軸
受１７と可動リード間がロー付けされることはなかっ
た。

【００３２】図２は本発明の一実施例の可動リードとベ
ローズとのロー付け部（図３のｂ部）の説明図で、この
ロー付けにベローズ付金具３０を使用するものである。

【００３３】ベローズ付金具３０（以下ロー付金具と略
称する。）は、無酸素銅又はリン青銅から成り、所定深
さを有する有底円筒形に形成されている。そして、その
底部の中心に可動リード１８′を貫通する孔が設けら
れ、底部を上にしてこの孔に可動リード１８′を貫通さ
せ、可動リード１８′のフランジ部１８_Fとロー付金具
３０の底部の外面とを接合する。銅系材質のメッキ膜を
施したＳＵＳベローズ１９は、端部をロー付金具３０の
底面に沿った平坦面とし、角部に所定空間３１を形成す
るための段部を設けて、ロー付金具に沿ってロー付金具
３０の開口部から外側で通常のベローズ形状となす。
イ、ウ部はベローズ１９とロー付金具３０の真空シール
部、エ部はロー付金具３０と可動リード１８′の真空シ
ール部を示している。

【００３４】ロー付けは可動リード１８′に、ロー付金
具３０をセットし、ロー付金具３０の空隙部３１にロー
材３２が配置されるようにＳＵＳベローズ１９の段部に
環して、ＳＵＳベローズを図のようにセットし、更に、
可動リード１８′のフランジ部１８_Fの外端とロー付金
具３０との接合面にロー材３３をセットし、真空炉中等
でロー付け温度まで加熱し、ロー付けする。このとき、
ロー材３２は、ＳＵＳベローズ１９のメッキ層１９′の
表面を流れ、真空シール部イ，ウに充填される。また、
ロー材３３は、可動リードのフランジ部とロー付金具３
０との間隙に流れ込み真空シール部エに充填される。

【００３５】図２（Ｂ）はロー付金具の他の実施例で、
ロー材をセットする空隙部３１は、図２（Ａ）において
はベローズに段部を設けて形成したが、図２（Ｂ）にお
いては、ロー付金具３０に突状部３０′を設けて、ロー
付金具自身にロー材セット用の空隙部３１を設けたもの
である。

【００３６】

【発明の効果】本発明は上述のように、ベローズを銅系
材質のメッキを施したステンレス鋼で構成したので、長
寿命で通電能の優れた真空コンデンサが得られ、また、
真空シール部をロー付けするロー材をＣｕ，Ａｇ又はＣ
ｕ，Ａｇ，Ｉｎ成分のロー材を使用したので、真空容器
のセラミック絶縁部分のロー材と同じロー材が使用で
き、ロー付け作業が１回で済み、製造コストの低減が可
能となった。

【００３７】更に、ベローズの一端側を接合する可動側
端板の軸受の下部に可動リードとの間に間隙を設けて、
その内周面にロー材流れ防止用の溝を設けたので、ロー
付け温度でロー材が流れても、この溝で流れが止めら
れ、従来のように可動リード表面に流れて可動リードの
リン青銅の構成成分と反応して接合し摺動不能となると
いうことはなくなった。

【００３８】また、可動リードとベローズとの接合部に
おいては、ロー付金具を使用して、ロー付金具と可動リ
ードおよびロー付金具とベローズとをロー付けに必要な
ロー材をセットしてロー付けするようにしたので、ステ
ンレス鋼に銅系材質のメッキが施してあっても、ロー材
がメッキ膜に吸収されることなく真空シール部に充填さ
れ真空シールが完全に行われ、製品の歩留まりが向上
し、コストの低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明図。 （Ａ）一実施例の要部断面図。 （Ｂ）他の実施例の要部断面図。 （Ｃ）ロー材流れの説明図。

【図２】本発明の実施例の説明図。 （Ａ）一実施例の要部断面図。 （Ｂ）ロー付金具の他の実施例の要部断面図。

【図３】真空コンデンサの基本構成図。

【図４】従来の真空コンデンサのベローズと軸受部の接
合部の説明図。

【図５】従来の真空コンデンサのベローズと可動リード
の接合部の説明図。

【符号の説明】

１０…真空容器 １３…固定側端板 １４…可動側端板 １５…固定電極 １６…可動電極 １７…軸受 １７ｒ，１７ａ…ロー材流れ防止用の溝 １８…可動導体 １８′…可動リード １９…ベローズ １９′…銅系材質メッキ膜 ３０…ロー付金具 ３１…ロー材セット用空隙 ３２，３３…ロー材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒部材の両端部を互いに電気的に絶縁
   された固定側端板および可動側端板とで密閉して形成し
   た真空容器と、前記固定側端板の内側に同心円状で内径
   の異なる円筒状電極板を一定間隔をもって設けられた固
   定電極と、該固定電極の各円筒状電極板間内に非接触状
   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
   板を可動導体に設けて形成した可動電極と、前記可動導
   体に設けられ前記可動側端板を貫通して設けられた可動
   リードと、該可動リードを摺動自在に軸支し可動側端板
   に気密に取り付けられた軸受と、一端側が可動側端板の
   内側と、他端側が可動導体若しくは可動リードにロー付
   けされ可動リードと軸受との真空漏れを防止するベロー
   ズとにより構成された真空コンデンサにおいて、 前記ベローズを銅系材質のメッキ膜を施したステンレス
   鋼で形成して可動側端板とをＣｕ，Ａｇ又はＣｕ，Ａ
   ｇ，Ｉｎ成分のロー材でロー付けするとともに、前記軸
   受の内周を、外端側から内側に所定の深さ可動リードの
   外周より大として可動リードとの間に任意の間隔を設
   け、更にその内周面に所定間隔をもって複数のロー材流
   れ防止用の溝を設けたことを特徴とする真空コンデン
   サ。
2. 【請求項２】 ロー材流れ防止用の溝は、同心円状で形
   状が半円状若しくは角状と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】 円筒部材の両端部を互いに電気的に絶縁
   された固定側端板および可動側端板とで密閉して形成し
   た真空容器と、前記固定側端板の内側に同心円状で内径
   の異なる円筒状電極板を一定間隔をもって設けられた固
   定電極と、該固定電極の各円筒状電極板間内に非接触状
   態で挿入できるように内径の異なる複数の円筒状電極板
   を可動導体に設けて形成した可動電極と、前記可動導体
   に設けられ前記可動側端板を貫通して設けられた可動リ
   ードと、該可動リードを摺動自在に軸支し可動側端板に
   気密に取り付けられた軸受と、一端側が可動側端板の内
   側と他端側が可動リードにロー付けされ可動リードと軸
   受の摺動部との真空漏れを防止するベローズとにより構
   成された真空コンデンサであって、 前記ベローズを銅系材質のメッキ膜を施したステンレス
   鋼で形成して可動リードとをＣｕ，Ａｇ又はＣｕ，Ａ
   ｇ，Ｉｎ成分のロー材でロー付けするとともに、前記可
   動リードのベローズ接合部に大径部を形成し、且つ、有
   底円筒状のロー付金具を設け、該ロー付金具の底部の背
   面を前記可動リードの大径部に当接するようにその中心
   に可動リードを貫通させ、ベローズの可動リードとのロ
   ー付けは、その先端部は可動リードに当接してロー付金
   具の内面に沿うとともに、ロー付金具の角部に空間を形
   成してロー付金具の外側に導出させ、前記空間部と、ロ
   ー付金具の背面上の可動リードの大径部端縁部とに夫々
   ロー材をセットして、ロー付温度で加熱してロー付金具
   と可動リードおよびロー付金具とベローズとを真空シー
   ルしたことを特徴とする真空コンデンサ。
4. 【請求項４】ロー付金具内の角部にロー材セット用空隙
   を設けたことを特徴とする請求項３記載の真空コンデン
   サ。