JPS60201611A - 可変容量コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、可変容量コンデンサに係シ、特に高周波用に
適した可変容量コンデンサに関する。

〔発明の背景〕

高周波用可変容量コンデンサは、高周波加熱装置等にお
いてインピーダンス整合用共振回路や出力波形整形用バ
ンドパスフィルタとして用いられる。高周波用可変容量
コンデンサは、エネルギー貯蔵タンクとして働くため、
高耐電在特性を持ち、広い周波数帯域において高周波エ
ネルギー損失が小さく（許容電流直が高く）、可変容量
域が広く、使用可能周波数帯域が広い（内部共振周波数
が高い）ことが望ましい。

ここで、第１図に高周波用可変容量コンデンサが用いら
れる高周波加熱装置の概要を示す。第１図に示すように
高周波加熱装置は、被加熱体１３をイオンサイクロトロ
ン共鳴加熱するための装置でアシ、源発振器１、パルス
ジェネレータ２、人力共振回路３、高周波増幅部４．出
力共振回路５、同＋１１１切換器６、インピーダンス整
合器８、伝送路１０、アンテナ１１、ダミーロード７で
構成される。源発振器１は、被加熱体１３を共鳴加熱す
るための高周波を発振するための装置である。ノ（ルス
ジエネレータ２は、被加熱体１３を加熱する時間及びタ
イミングを決定し、源発振器１より発振された高周波を
加熱時間及びタイミングによシ加工して入力共振回路３
と高周波増幅部４と出力共振回路５で構成される高周波
増幅器へ伝達するための装置である。入力共振器３と高
周波増幅部４と出力共振器５で構成される高周波増幅器
は、被加熱体１０を充分共鳴加熱するために源発振器１
から出された高周波エネルギーを増幅するための装置で
ある。ここで人力共振器３は、パルスジェネレータ２の
出力インピーダンスと高周波増幅部４の人力インピーダ
ンスの整合を取るための装置である。また、出力共振器
５は、高周波増幅部４の出力インピーダンスと伝送路１
０の特性インピーダンスの整合及び高周波増幅部４で発
生する高調波歪を軽減するための装置である。インピー
ダンス整合器８は、高周波増幅器の出力を有効にアンテ
ナ１１及び伝送路１０を含めた装置へ伝達するための装
置である。伝送器１０は、高周波増幅器の出力を効率良
く、アンテナ１１に伝達するための機器である。ダミー
ロード７は、高周波増幅器の出力を確認するための装置
である。同軸切換器６は、高周波増幅器の出力をダミー
ロード７又は伝送路１０へ切換るための出力切換器であ
る。

加熱容器８は、被加熱体１３を保持するための機器であ
る。ＤＣカット伝送路９は、伝送路１０に有シ、加熱容
器８の電位が高周波増幅器のアース電位に比べ直流的に
上がった場合に高周波増幅器へ直流電流が流れ込むのを
さけるための保護装置である。これらの高周波加熱装置
において、高周波用可変容量コンデンサ１４は、人力共
振回路３、出力共振回路５、インピーダンス整合器８に
使用されている。

次に、高周波可変容量コンデンサについて説明する。一
般に、高周波用可変容量コンデンサにおいては、耐電圧
を向上する目的で、コンデンサの内部を真空にし、真空
ギャップを設けることによシ耐電圧特性を得ている。ま
た、静電容量の可変域を広くするため、内芯円状に電極
を多層に設けて大容量の静電容量を得られる様にしてい
る。

ここで、第２図に高周波用可変容量コンデンサの断面図
を示す。第２図において固定電極側取合フランジ２４は
、高電位側へ取付けるフランジである。低電位側へは、
可動電極取合フランジ２５を取付ける。可変コンデンサ
部は、固定電極１８と可動電極２０及び絶縁物２６で構
成され、固定電極１８と可動電極２０は、同志円筒コン
デンサを形成するように配置されている。固定電極短絡
板１９は、固定電極１８同士を短絡し、固定電体側取合
フランジ２４と固定電極１８を短絡している。可動電極
短絡板２１は可動電極２０同士を短絡している。ベロー
２２は、可動電極短絡板２１と、可動電極取合フランジ
２５を短絡し、可動電極２０の位置出しを行なっている
。絶縁物２６を封じるため固定電極短絡板１９、固定電
極短絡板サポート１５、絶縁物１６、可動電極取合フラ
ンジサポート１７、可動電極取合フランジ２５、ベロー
ズ２２、可動電極短絡板２１でマニホールドを構成して
いる。シャフト２３は、回転させて送シねじ２９を介し
て可動電極をスライドさせ、コンデンサの容量を変化さ
せるものである。絶縁物１６は、固定電極１８と可動電
極２０の耐電圧特性を有している。

このように、従来の高周波用可変容量コンデンサは、第
２図に示す様に、等測的に電極面積を大きくする（コン
デンサ容量を上げる）ため、固定電極１８と、可動電極
２０で構成される同志円筒コンデンサを多層に構成する
か、あるいは長手方向に延ばすようにしている。また、
耐電圧特性を上げるため、絶縁物２６表して超高真空を
用い、固定電極１８と可動電極２０の距離を保つことで
所要の特性を得る様にしている。かかるコンデンサを一
般に真空可変コンデンサと呼んでいる。

しかしながら上記従来の構造では、コンデンサ容量を上
げる目的で、同志円筒コンデンサを多層に形成している
ため外形寸法が大きくなるという欠点が有った。また、
絶縁物として超高真空を用いているため電極からの放出
ガスによシ、耐電圧特性が劣化するという欠点があった
。また、固定電極１８と可動電極２０との間のギャップ
はベロー等の取付時に生じる溶接菱形に影響されるため
、容量のバラツキが各製品間において生じるという不具
合があった。加えて、ベロー２２は、所要強度を確保し
つつ可動性を向上させるためにステンレス等の非常に薄
い金属板を用いておシ、コンデンサに流れる高周波電流
はすべてとのベロー２２を流れることになるからジュー
ル熱によシ高温となシ、その結果通電電流が制限される
という欠点があった。また、ペロー２２は上述のように
薄い金属膜であるから比較的寿命が短かく、疲労によシ
さけめが生じた場合には最早コンデンサの役目を果たさ
なくなるという致命的な欠点があった。

さらに、最外周に位置する固定電極１８や可動電極２０
によって当該コンデンサの機械的固有振動数及び電気的
共振周波数が決定されるが、容量の増大と共に′−極の
寸法が増大し、しかもその固定構造は片もちばシの如き
支持構造となっているから振動しやすくなって固有振動
数や共振周波数が低下し、周波数特性が悪化するという
欠点もあった。

〔発明の目的〕

本発明は、外形を小形化すると共に大容量化が可能であ
シ、かつ良好な特性を有する可変容量コンデンサを提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明による可変容量コン
デンサは、それぞれ電気的に短絡された複数の筒状導体
を断面ハニカム状となるように集合させて外側電極を形
成し、それらの各筒状導体内に固形の誘電体を介在させ
てそれぞれ電気的に短絡された複数の導体を嵌合する内
側電極を設け、前記いずれか一方の電極をその軸方向に
可動とした点に特徴を有する。

〔発明の実施例〕

次に、本発明による可変容量コンデンサの一実施例を図
面に基づいて説明する。

第３図に本発明の可変容量コンデンサの断面図を示し、
第４図にそのコンデンサ部の構造例を破断斜視図にて示
す。なお、第２図と同一でよい部分には同一の符号を附
してその詳細な説明は省略する。

第３図において、固定電極取合フランジ２４によって電
気的に短絡された複数の筒状導体３０が各々同一方向に
集合して断面ハニカム状（第４図）を有して固定電極取
合フランジ２４から延在され、外側電極となる固定電極
３１が形成されている。

各筒状導体３０はセラミックス等の固形の絶縁体（誘電
体）３５によってその表面が覆われており、各節の内部
には後述する可動電極（内側電極）３２の導体３３が嵌
合可能な四部３４がそれぞれ形成されている。一方、可
動電極３２も同様に前記絶縁体３５の各凹部３４にそれ
ぞれ１：１で対応して嵌合可能に可動電極短絡板２１を
基部とした導体３３が延在されて形成されている。この
可動電極２０はシャフト２３の回動によシその先端の送
シねじ２９が電流導入ガイドに螺合しているので軸方向
にその位置を変化することができるようになっている。

電流導入ガイド２８は可動電極３２からの電流を可変取
合７２ンジ２５に伝えると共に可動電極３２を支える支
持部材としての機能も有する。

なお、筒状導体３０の断面形状は、第４図においては六
角ハニカム状としているが、円形、ア墨いは方形等の種
々の形状を用いることができる。

スブリ／グ２７はスプリングワッシャの役目を果たすも
ので、電流導入ガイド２９を引き抜く方向に反力として
働くように付勢されている。

固定電極３１の筒状導体３０は予め筒状に形成したもの
をそれに対応する溝が形成されたセラミック等の絶縁体
を用意し、その溝に導体３０をはめ込むことによシ一体
化するか、あるいはその他の方法として蒸着法等を用い
ればよい。可動電極３２の導体３３も残置さえ確保でき
れば中空としてもよい。

次に、動作を簡単に説明する。まず、シャフト２３を回
動させることによシミ波導入ガイド２８を介して可動電
極２１が進退し、従って導体３３の固定電極３１の筒状
導体３０の凹部内での侵入深さが変化し、その結果、導
体３０と３３の対向面積が変化するので静電容量を変化
させることができる。可動電極２１の進退動作の際、導
体３０と３３の間には一定厚さの絶縁体２６が介在され
るため、導体３０と３３の対向°間隔は常に一定に保持
されることとなって製品のばらつきが生じることを抑制
できる。

以上のような構成によれば、次のような利点がある。第
一に、固定電極３１を断面ハニカム状の複数の筒状導体
３０で形成し、これに絶縁体（真空ではなく固形状態の
絶縁体）を介して内側に可動電極３２の各導体３３を挿
入可能としたことにより、電極相互の対向間隔を小さく
することができるので静電容量を大きくとることができ
、従って外形を小さくすることができる。第二に、間に
絶縁体２６を介在しているので可動電極３２のぐらつき
を防止することができ、その結果安定した品質の製品を
作ることが可能となると共に機械的強度を向上させるこ
とが可能となる。第三に各導体３０の単位当シの形状を
小型化することによシ機械的固有振動数及び電気的共振
周波数の低下を抑制することができ、逆にいえば共振点
を上昇させることができ、周波特性を向上しうる。また
、従来のようにベローズ２２（第２図）を設けて超高真
空にする必要がないので、ベローズ２２による電流制限
は生ずることがなく、またベローズ２２の破損により気
密性を消失してコンデンサ全体が使用不可能になるとい
った不具合を生じることもなく、従って信頼性を高くす
ることが可能となる。

〔発明の効果〕 以上の如く、本発明によれば、外形を小形化し、静電容
量を大容量化することができ、かつ良好な特性を得る可
変容量コンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波加熱装置の概要を示すブロック図、第２
図は従来の高周波用可変容量コンデンサの構造を示す断
面図、第３図は本発明における可変容量コンデンサの構
造を示す断面図、第４図は本発明における要部構造を示
す部分破断斜視図である。 １４・・・高周波用可変コンデンサ、１５・・・固定電
極取合フランジサポート、１６・・・絶縁物、２４・・
・固定電極取合フランジ、２５・・・可動電極取合フラ
ンジ、２８・・・電流導入ガイド、２９・・・送シねじ
、３０・・・筒状導体、３１・・・固定電極（外側電極
）、３２・・・可動電極、３３・・・導体、３５・・・
絶縁物。 代理人　弁理士　鵜沼辰之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、それぞれ電気的に短絡された複数の筒状導体がそれ
   ぞれ同一方向に集合して断面ハニカム状に形成された外
   側電極と、前記各筒状導体内にその内周面との間に固形
   の誘電体を介在して個々に嵌合され、それぞれ電気的に
   短絡された複数の導体からなる内側電極とを備え、前記
   いずれかの電極の一方がその軸方向に可動とされたこと
   を特徴とする可変容量コンデンサ。