WO2024070401A1 - 真空コンデンサ - Google Patents

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祐市 錦織
琢也 下川
良行 谷水
徹 谷水
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H01G5/01—Details
    • H01G5/014—Housing; Encapsulation
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    • H01G5/04—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of effective area of electrode
    • H01G5/14—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of effective area of electrode due to longitudinal movement of electrodes
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    • H01G5/38—Multiple capacitors, e.g. ganged

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum capacitor that is used for impedance adjustment in high-frequency devices such as high-frequency power sources for semiconductor equipment and high-power transmission circuits.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a typical vacuum capacitor.
  • the vacuum vessel 1 is made cylindrical with an insulating ceramic tube 2 at one end and a flange tube 3 at the other end, and is sealed at both ends by a fixed metallic conductor 5 and a movable metallic conductor 6.
  • the fixed electrode 7 is made up of multiple thin cylindrical electrode members of different diameters arranged coaxially at regular intervals and is provided inside the vacuum vessel 1 of the fixed conductor 5.
  • the movable electrode 8 is made up of multiple thin cylindrical electrode members of different diameters, similar to the fixed electrode 7, arranged coaxially at regular intervals.
  • the individual electrode members of the movable electrode 8 secure a minute gap to obtain electrostatic capacitance with the fixed electrode 7 and are inserted and removed in a mutually intersecting state.
  • This movable electrode 8 is provided on a movable support part 9 made of copper material that can adjust the degree of insertion and removal relative to the fixed electrode 7 in the axial direction Y of the vacuum vessel 1.
  • the hollow movable rod 10 extends from the rear side of the movable electrode 8 of the movable support 9 in the axial direction Y of the vacuum vessel 1 so that the movable conductor 6 protrudes.
  • a gap is provided between the outer circumferential surface of the movable rod 10 and the bearing member 11 via the bearing member 11 fixed to the movable conductor 6, and the movable rod 10 is guided and supported so as to slide freely in the axial direction Y of the vacuum vessel 1.
  • the male screw portion 12b at one end of the operating rod 12 screws into the female screw portion 10a on the inner wall at one end of the movable rod 10, and the operating rod head 12a at the other end is connected to a driving source such as a motor for a vacuum capacitor.
  • the operating rod 12 is supported rotatably while receiving the main retraction force F1 by an operating rod support 13 consisting of a screw receiving portion 13a and a thrust bearing 13b that protrude from the movable conductor 6 provided in the vacuum vessel 1 and are provided to cover the bearing member 11.
  • the operating rod 12 moves while being guided by the movable rod 10 in the axial direction Y of the vacuum vessel 1 by the bearing member 11, and obtains the capacitance of the vacuum capacitor from the opposing area between the fixed electrode 7 and the movable electrode 8.
  • the main bellows 14 is bellows-shaped and made of thin, sinterable metal.
  • the main bellows 14 keeps the vacuum chamber 15 enclosed by the fixed electrode 7, movable electrode 8, and main bellows 14 inside the vacuum vessel 1 airtight, and allows the movable electrode 8, movable support 9, and movable rod 10 to move in the axial direction Y, with one end joined to the inner wall side of the movable conductor 6 and the other end joined to the movable support 9.
  • An atmospheric chamber 16 at atmospheric pressure is formed on the movable rod 10 side of the main bellows 14 inside the vacuum vessel 1.
  • the main bellows 14 has a vacuum pressure F1v that is constantly drawn inward toward the vacuum vessel, which is determined by the diameter of the main bellows 14. Furthermore, based on the allowable stress during expansion and contraction, within an operating range of 37% expansion and 63% contraction, totaling 100%, based on the initial manufacturing length, it has a lifespan of many expansions and contractions, and has an expansion and contraction force F1b according to the spring constant associated with expansion and contraction.
  • the main retraction force F1 is the sum of the vacuum pressure F1v of the main bellows 14, the expansion and contraction force F1b, and sliding friction.
  • the vacuum pressure F1v is constant and large. Furthermore, the expansion and contraction force F1b changes depending on the operating position (capacitance value). Because the main retraction force F1 is large and fluctuates, high-speed control and fine adjustment of the capacitance becomes difficult.
  • the objective of the present invention is to reduce the operating force of the electrodes that secure the capacitance, thereby enabling high-speed control and fine adjustment of the capacitance.
  • one aspect of the present invention is a vacuum capacitor comprising a vacuum container housing a pair of electrodes capable of securing capacitance, and a vacuum expansion container connected in series to the vacuum container, the vacuum container comprising a movable support part supporting one of the pair of electrodes, one conductor supporting the movable support part so as to be capable of reciprocating in the axial direction of the vacuum container, the other conductor supporting the other of the pair of electrodes, and a main bellows interposed between the movable support part and the one conductor, the vacuum expansion container comprising a movable part coaxial with the movable support part, and an adjustment bellows interposed between the movable part and the inner surface of the end of the vacuum expansion container, the movable support part and the movable part being connected by an insulated connecting rod coaxial with the pair of electrodes.
  • the vacuum capacitor is provided with an operating rod on the atmospheric side for operating the movable support part or the movable part.
  • the adjusting bellows has a vacuum pressure equal to or lower than that of the main bellows.
  • the main bellows and the adjustment bellows have the same spring constant and expansion rate.
  • the main bellows and the adjustment bellows have an operating range of 50% extension and 50% contraction relative to the initial manufacturing length.
  • the other conductor in the vacuum capacitor, is formed with a through hole through which the insulating connection rod is inserted, and the vacuum container and the vacuum expansion container are in communication with each other via the through hole.
  • the operating force of the electrodes that secure the capacitance can be reduced, allowing high-speed control and fine adjustment of the capacitance.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum capacitor according to a first embodiment of the present invention. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional vacuum capacitor.
  • the vacuum capacitor of embodiment 1, which is one aspect of the present invention shown in FIG. 1, comprises a vacuum container 1a that houses a pair of electrodes capable of securing capacitance, a fixed electrode 7 (the other electrode) and a movable electrode 8 (one electrode), and a vacuum expansion container 52 that is connected in series to the vacuum container 1a.
  • the vacuum vessel 1a is sealed by a ceramic tube 2, flange tubes 3 and 4, a fixed conductor 51, and a movable conductor 6.
  • the ceramic tube 2 is arranged coaxially with the fixed electrode 7 and the movable electrode 8 inside the vacuum vessel 1a.
  • the flange tube 3 is coaxially interposed between one end of the ceramic tube 2 and the fixed conductor 51 (the other conductor).
  • the flange tube 4 is coaxially interposed between the other end of the ceramic tube 2 and the movable conductor 6 (one of the conductors).
  • the fixed electrode 7 is provided inside the vacuum vessel 1a of the fixed conductor 51, and is made up of multiple thin, roughly cylindrical electrode members of different diameters arranged coaxially at regular intervals.
  • the movable electrode 8 is provided on a movable support part 91 that can move back and forth in the axial direction Y of the vacuum vessel 1a, and is made up of thin, roughly cylindrical electrode members of different diameters arranged coaxially at regular intervals so that any desired capacitance can be secured between the fixed electrode 7.
  • a movable rod 10 is provided in the center of the back surface of the movable support part 91 opposite the movable electrode 8, and is reciprocated in the axial direction Y by an operating rod 12.
  • the movable rod 10 is surrounded by a main bellows 50 interposed between the movable conductor 6 and the movable support part 91, and is supported coaxially with the flange tube 4 by a bearing member 11 in the movable conductor 6.
  • the operating rod 12 has a male screw portion 12b at one end that screws into the female screw portion 10a of the movable rod 10, and an operating rod head portion 12a at the other end that connects to a driving source such as a motor for a vacuum capacitor, and is supported by an operating rod support 13 at the movable conductor 6 so that it can rotate freely.
  • a driving source such as a motor for a vacuum capacitor
  • the operating rod support 13 is composed of a screw receiving portion 13a that is provided on the movable conductor 6 and covers the bearing member 11 on the atmospheric side of the movable conductor 6, and a thrust bearing 13b that reduces the rotational torque of the operating rod 12 at this screw receiving portion 13a.
  • the movable rod 10 is guided by the bearing member 11 and can move in the axial direction Y when the operating rod 12 is rotated by a drive source such as a motor. This makes it possible to change the opposing area between the movable electrode 8 and the fixed electrode 7, and obtain any desired capacitance.
  • the main bellows 50 is bellows-shaped and made of a copper alloy or copper-plated flexible thin metal, and is flexible in the axial direction Y of the vacuum vessel 1.
  • One end of the main bellows 50 is joined to the inner wall side of the movable conductor 6, while the other end is joined to the movable support part 91, surrounding the movable rod 10 and arranged coaxially with the flange tube 4, and the fixed electrode 7 and movable electrode 8 keep the vacuum chamber 15 airtight.
  • an atmospheric chamber 16 at atmospheric pressure is formed on the movable rod 10 side of the main bellows 50 inside the vacuum vessel 1.
  • a through hole 51a is formed in the center of the fixed conductor 51, through which an insulating connection rod 55 connected to the movable support part 91 is inserted.
  • One end of the insulating connection rod 55 is fixed to a fixed seat 91a in the center of the movable support part 91 on the movable electrode 8 side, while the other end is fixed to a fixed seat 54a of the movable part 54 via the through hole 51a of the fixed conductor 51.
  • the vacuum expansion vessel 52 has a movable part 54 connected to an insulated connection rod 55 introduced through a through hole 51a of the fixed conductor 51, and an adjustment bellows 53 interposed between the movable part 54 and the inner bottom surface of the vacuum expansion vessel 52.
  • the adjustment bellows 53 is interposed between the movable part 54 and the inner end surface of the vacuum expansion vessel 52.
  • the adjustment bellows 53 has the same spring constant as the main bellows 50 and a vacuum pressure equal to or lower than that of the main bellows 50.
  • the vacuum chamber 15a consisting of the fixed conductor 51, the movable part 54, and the adjustment bellows 53 is kept airtight, and the movable part 54 and the insulating connection rod 55 are provided in the vacuum expansion vessel 52 so as to be movable in the axial direction Y.
  • an atmospheric chamber 16a at atmospheric pressure is formed by the intake and exhaust holes 52a at the bottom of the vacuum expansion vessel 52.
  • the adjustment retraction force F3 by the adjustment bellows 53 is the sum of the vacuum pressure F3v of the adjustment bellows 53 and the expansion and contraction force F3b.
  • the main bellows 50, insulating connection rod 55, and adjustment bellows 53 are arranged in series in the axial direction Y, and an operating rod (not shown) is further provided on the atmospheric side of the main bellows 50 or the adjustment bellows 53.
  • the movable rod 10 and the movable support part 91 move in the axial direction Y when the operating rod 12 is rotated by a driving source such as a motor in the atmosphere, expanding and contracting the main bellows 50, and the opposing area between the fixed electrode 7 and the movable electrode 8 becomes variable.
  • a driving source such as a motor in the atmosphere
  • expanding and contracting the main bellows 50 expanding and contracting the main bellows 50
  • the opposing area between the fixed electrode 7 and the movable electrode 8 becomes variable.
  • the insulated connection rod 55 expands and contracts the adjustment bellows 53 by the movable part 54 in the vacuum chamber 15a via the through hole 51a of the fixed conductor 51, and the main retraction force F2 and the adjustment retraction force F3 become forces in opposite directions and are cancelled out, so that the total retraction force F4 is only due to sliding friction.
  • the total retraction force F4 is reduced by the cancellation of the main retraction force F2 of the main bellows 50 and the adjustment retraction force F3 of the adjustment bellows 53.
  • the insulating connection rod 55 arranged between the main bellows 50 of the vacuum chamber 15 and the adjustment bellows 53 of the vacuum chamber 15a is insulated in the vacuum, the creepage distance is reduced, and it can be used for compressive forces with high allowable stress, and the cross section and diameter can be reduced.
  • a driving source such as a motor connected to the operating rod 12 can be provided in the atmosphere, facilitating maintenance and inspection.
  • the vacuum pressure F3v of the adjustment bellows 53 is equal to the vacuum pressure F2v of the main bellows 50, the vacuum pressure F3v and the vacuum pressure F2v are offset, and if the vacuum pressure F3v is equal to or lower than the vacuum pressure F2v, the total retraction force becomes F4 according to the vacuum pressure reduction force based on the conditions of the driving source such as the motor.
  • the expansion and contraction force F2b of the main bellows 50 and the expansion and contraction force F3b of the adjustment bellows 53 have the same spring constant and expansion rate, and the expansion and contraction force F2b of the main bellows 50 and the expansion and contraction force F3b of the adjustment bellows 53 are forces in the opposite directions. Therefore, by connecting the main bellows 50 and the adjustment bellows 53 via the insulating connection rod 55, the expansion and contraction forces F2b and F3b are offset, and the total retraction force F4 can be reduced.
  • the expansion and contraction force F3b of the adjustment bellows 53 is the same as the expansion and contraction force F2b of the main bellows 50 and is a force in the opposite direction to each other. Therefore, the expansion and contraction forces F2b and F3b are offset by the above-mentioned joint, and the total retraction force F4 can be reduced.
  • the vacuum vessel 15 of the vacuum vessel 1a and the vacuum chamber 15a of the vacuum expansion vessel 52 are connected. This combines the vacuum brazing work and vacuum maintenance into one, eliminating the need to manufacture and assemble multiple sealed vessels.
  • the insulating connection rod 55 is thin enough to withstand pressure, and is introduced into the vacuum expansion vessel 52 coaxially with the fixed electrode 7 and the movable electrode 8. This allows it to be joined to the adjustment bellows 53 inside the vacuum expansion vessel 52 without affecting the opposing area (capacitance) of the fixed electrode 7 and the movable electrode 8.
  • the through hole 51a through which the insulating connection rod 55 is inserted prevents the insulating connection rod 55 from sliding, and the moving mechanism of the vacuum capacitor can be realized using only the bearing member 11, so there is no misalignment when using a multi-point sliding guide structure, and no need for centering adjustment.
  • a driving source such as a motor can be provided in the atmosphere to enable high-speed control, resulting in a stable total retraction force F4 that is easy to fine-tune.
  • the operating rod 12 is provided on the atmospheric chamber 16 side of the main bellows 50, but it may also be provided on the atmospheric chamber 16a side of the adjustment bellows 53.

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Abstract

真空コンデンサは、静電容量を確保可能な固定電極７及び可動電極８を格納する真空容器１ａと、この真空容器１ａと直列に連通する真空拡張容器５２と、を備える。真空容器１ａは、可動電極８を支持する可動支持部９１と、この可動支持部９１を真空容器１ａの軸方向に往復動可能に支持する可動導体６と、固定電極７を支持する固定導体５１と、可動支持部９１ と可動導体６との間に介在する主ベローズ５０と、を備える。真空拡張容器５２は、可動支持部９１と同軸の可動部５４と、この可動部５４と真空拡張容器５２の端部内面との間に介在する調整ベローズ５３と、を備える。可動支持部９１と可動部５４は、固定電極７及び可動電極８と同軸の絶縁接続ロッド５５により連結される。

Description

真空コンデンサ
　本発明は、真空コンデンサであって、例えば、半導体設備の高周波電源、大電力発信回路等の高周波機器におけるインビーダンス調整に使用される真空コンデンサに関する。
　従来から、一般的な半導体設備の高周波電源や大電力発信回路等の高周波機器において、インピーダンス調整のために種々の真空コンデンサが用いられる。近年、高周波機器に係る機器は高速操作化し、真空コンデンサも高速操作への対応として操作力の低減の要求が高まっている。
　図２は一般的な真空コンデンサの一例を示す概略断面図である。真空容器１は、絶縁製のセラミック管２の一端にフランジ管３、他端にフランジ管４により円筒状とし、その両端に金属性の一方を固定導体５、他方を可動導体６により密閉して成る。
　固定電極７は、径が異なる複数の薄板円筒状の電極部材を同軸に一定間隔を隔てて配して成り、固定導体５の真空容器１内側に設けられる。可動電極８は、固定電極７と同様に径が異なる複数の薄板円筒状の電極部材を同軸に一定間隔を隔てて配して成る。可動電極８の個々の電極部材は、固定電極７に静電容を得る微小なギャップを確保し、互いに交叉する状態で挿出入する。この可動電極８は、真空容器１の軸方向Ｙに固定電極７に対する挿出入の程度を調整できる銅材の可動支持部９に設ける。
　中空形状の可動ロッド１０は、可動支持部９の可動電極８の背面側から真空容器１の軸方向Ｙに、可動導体６を突出するように延設される。可動導体６に固設された軸受部材１１を介して、可動ロッド１０の外周面と軸受部材１１との間に空隙を持たせ、真空容器１の軸方向Ｙに摺動自在に案内支持する。
　操作ロッド１２の一端の雄螺子部１２ｂは可動ロッド１０の一端側内壁の雌螺子部１０ａと螺合し、他端側の操作ロッド頭部１２ａは真空コンデンサのモータ等駆動源と接合する。また、操作ロッド１２は、真空容器１に設けられた可動導体６から突出して軸受部材１１を覆うように設けられた螺子受け部１３ａとスラストベアリング１３ｂとから成る操作ロッド支持体１３により、主引込力Ｆ１を受けながら回動自在に支持される。
　操作ロッド１２は、可動ロッド１０を軸受部材１１により真空容器１の軸方向Ｙに案内されて移動して、固定電極７と可動電極８の対向面積により真空コンデンサの静電容量を得る。
　主ベローズ１４は、可燒性の薄い金属で構成する蛇腹状である。主ベローズ１４は、真空容器１内の固定電極７，可動電極８，主ベローズ１４で囲まれた真空室１５を気密に保持して可動電極８，可動支持部９，可動ロッド１０が軸方向Ｙに移動可能に構成され、一端が可動導体６の内壁側に接合され、他端が可動支持部９に接合される。真空容器１内の主ベローズ１４の可動ロッド１０側には、大気圧状態の大気室１６が形成される。
　主ベローズ１４は、主ベローズ１４の径により定まる常時真空容器内方向に引込む真空圧Ｆ１ｖがある。さらに、伸縮時の許容応力から製作初期長さを基準に伸び３７％、縮み６３％、合計１００％の動作範囲において、多数回伸縮動作寿命を得て、伸縮に伴うバネ定数に従った伸縮力Ｆ１ｂがある。主引込力Ｆ１は主ベローズ１４の真空圧Ｆ１ｖと伸縮力Ｆ１ｂ，および、摺動摩擦を合計した力となる。
　以上の真空コンデンサにおいて、モータ等の駆動源が操作ロッド１２を回動することで、可動ロッド１０が真空容器１の軸方向Ｙに移動し、固定電極７と可動電極８の交叉面積の変化により、静電容量が加減されてインピーダンス調整が行われる。
特開２００７－１１６０２５号公報 ＵＳ９８０５８７３Ｂ２
　可動ロッド１０に対して主ベローズ１４の主引込力Ｆ１の中で、真空圧Ｆ１ｖの力は一定で大きい。さらに、伸縮力Ｆ１ｂは動作位置（静電容量値）により力が変化する。主引込力Ｆ１は大きく、更に変動するために、静電容量の高速制御及び微調整が困難となる。
　本発明は、以上の事情を鑑み、静電容量を確保する電極の操作力を低減させて静電容量の高速制御及び微調整を行えることを課題とする。
　そこで、本発明の一態様は、静電容量を確保可能な一対の電極を格納する真空容器と、この真空容器と直列に連通する真空拡張容器と、を備え、前記真空容器は、前記一対の電極のうち一方の電極を支持する可動支持部と、この可動支持部を前記真空容器の軸方向に往復動可能に支持する一方の導体と、前記一対の電極のうち他方の電極を支持する他方の導体と、前記可動支持部と前記一方の導体との間に介在する主ベローズと、を備え、前記真空拡張容器は、前記可動支持部と同軸の可動部と、この可動部と当該真空拡張容器の端部内面との間に介在する調整ベローズと、を備え、前記可動支持部と前記可動部は、前記一対の電極と同軸の絶縁接続ロッドにより連結される真空コンデンサである。
　本発明の一態様は、前記真空コンデンサにおいて、前記可動支持部若しくは前記可動部を操作する操作ロッドを大気側に備える。
　本発明の一態様は、前記真空コンデンサにおいて、前記調整ベローズは前記主ベローズと同等以下の真空圧である。
　本発明の一態様は、前記真空コンデンサにおいて、前記主ベローズ及び前記調整ベローズは同一のバネ定数及び伸縮率である。
　本発明の一態様は、前記真空コンデンサにおいて、前記主ベローズ及び前記調整ベローズは、製作初期長さに対して伸び５０％及び縮み５０％の動作範囲である。
　本発明の一態様は、前記真空コンデンサにおいて、前記他方の導体には、前記絶縁接続ロッドが挿通される貫通孔が形成され、前記真空容器と前記真空拡張容器は前記貫通孔を介して連通する。
　以上の本発明によれば、静電容量を確保する電極の操作力を低減させて静電容量の高速制御及び微調整を行える。
本発明の実施形態１の真空コンデンサの概略断面図。 従来の真空コンデンサの概略断面図。
　以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図１に示された本発明の一態様である実施形態１の真空コンデンサは、静電容量を確保可能な一対の電極である固定電極７（他方の電極）及び可動電極８（一方の電極）を格納する真空容器１ａと、この真空容器１ａと直列に連通する真空拡張容器５２と、を備える。
　真空容器１ａは、セラミック管２、フランジ管３，４、固定導体５１及び可動導体６により密閉して成る。
　セラミック管２は、真空容器１ａ内の固定電極７及び可動電極８と同軸に配置される。
　フランジ管３は、前記同軸にセラミック管２の一端と固定導体５１（他方の導体）との間に介在する。
　フランジ管４は、前記同軸にセラミック管２の他端と可動導体６（一方の導体）との間に介在する。
　固定電極７は、固定導体５１の真空容器１ａ内に設けられ、径が異なる複数の薄板略円筒状の電極部材が一定間隔に同軸配置されて成る。
　可動電極８は、真空容器１ａの軸方向Ｙに往復動可能な可動支持部９１に設けられ、固定電極７との間で任意の静電容量が確保可能に、径が異なる薄板略円筒状の電極部材が一定間隔に同軸配置されて成る。
　可動電極８と反対する可動支持部９１の背面中央部には、操作ロッド１２により軸方向Ｙに往復動する可動ロッド１０が設けられる。可動ロッド１０は、可動導体６と可動支持部９１とに介在する主ベローズ５０に囲繞されて、可動導体６における軸受部材１１によりフランジ管４と同軸に支持される。
　操作ロッド１２は、一端に可動ロッド１０の雌螺子部１０ａと螺合する雄螺子部１２ｂを有し、他端に真空コンデンサのモータ等駆動源と連結する操作ロッド頭部１２ａを有し、可動導体６において操作ロッド支持体１３により回動自在に支持される。
　操作ロッド支持体１３は、可動導体６の大気側にて軸受部材１１を覆って可動導体６に設けられる螺子受け部１３ａと、この螺子受け部１３ａにて操作ロッド１２の回転トルクを低減するスラストベアリング１３ｂとから成る。操作ロッド支持体１３によれば、モータ等駆動源による操作ロッド１２の回転により、可動ロッド１０が軸受部材１１により案内されて軸方向Ｙに移動可能となる。これにより、可動電極８と固定電極７の対向面積が可変となり、任意の静電容量が得られる。
　主ベローズ５０は、蛇腹状を成し、銅合金または銅鍍金した可撓性の薄い金属からなり、真空容器１の軸方向Ｙに伸縮自在である。そして、この主ベローズ５０は、その一端は可動導体６の内壁側と接合する一方で、他端が可動支持部９１に接合して可動ロッド１０を囲繞してフランジ管４と同軸に配されて、固定電極７と可動電極８とで真空室１５を気密に保持する。また、真空容器１内の主ベローズ５０の可動ロッド１０側には、大気圧状態の大気室１６が形成される。
　固定導体５１の中央部には、可動支持部９１に接続された絶縁接続ロッド５５が挿通する貫通孔５１ａが形成される。絶縁接続ロッド５５は、一端が可動支持部９１の可動電極８側中央部の固定座９１ａに固着される一方で、他端が固定導体５１の貫通孔５１ａを介して可動部５４の固定座５４ａに固着される。
　固定導体５１の大気側には、セラミック管２、フランジ管３，４よりも小径の底付円筒状の真空拡張容器５２が配置される。
　真空拡張容器５２は、固定導体５１の貫通孔５１ａから導入された絶縁接続ロッド５５に接続される可動部５４と、この可動部５４と真空拡張容器５２の内底面との間に介在させる調整ベローズ５３を備える。
　調整ベローズ５３は、可動部５４と真空拡張容器５２の端部内面との間に介在配置される。特に、調整ベローズ５３は、主ベローズ５０と同等以下の真空圧と同一のバネ定数とし、固定導体５１と可動部５４と調整ベローズ５３とから成る真空室１５ａが気密に保持されて可動部５４及び絶縁接続ロッド５５が軸方向Ｙに移動可能に真空拡張容器５２内に備えられる。調整ベローズ５３内は真空拡張容器５２の底部の吸排気孔５２ａにより大気圧状態の大気室１６ａが形成される。調整ベローズ５３による調整引込力Ｆ３は、調整ベローズ５３の真空圧Ｆ３ｖと伸縮力Ｆ３ｂとの合計の力となる。
　以上のように主ベローズ５０，絶縁接続ロッド５５及び調整ベローズ５３が軸方向Ｙに直列に配置され、主ベローズ５０または調整ベローズ５３の大気側に図示省略の操作ロッドがさらに設けられる。
　本実施形態の真空コンデンサによれば、大気中のモータ等の駆動源による操作ロッド１２の回動により、可動ロッド１０及び可動支持部９１が軸方向Ｙに移動して、主ベローズ５０が伸縮し、固定電極７と可動電極８との対向面積が可変となる。これにより、固定電極７と可動電極８とによる静電容量の加減が可能となり、インピーダンスが任意に調整される。これに連動して絶縁接続ロッド５５は固定導体５１の貫通孔５１ａを介して真空室１５ａ内の可動部５４により調整ベローズ５３を伸縮させ、主引込力Ｆ２と調整引込力Ｆ３は互いに反対方向の力となり相殺されるので、合計引込力Ｆ４は摺動摩擦のみとなる。
　上述のように主ベローズ５０の主引込力Ｆ２と調整ベローズ５３の調整引込力Ｆ３の相殺により、合計引込力Ｆ４が低減する。真空室１５の主ベローズ５０と真空室１５ａの調整ベローズ５３との間に配置された絶縁接続ロッド５５は、真空中絶縁となり、沿面距籬が縮小して許容応力が高い圧縮力用として適用でき、断面及び径を縮小できる。
　また、主ベローズ５０，絶縁接続ロッド５５及び調整ベローズ５３と同軸に主ベローズ５０の大気室１６側に操作ロッド１２が配置されたことで、操作ロッド１２に接続されるモータ等の駆動源を大気中に設けることができ、保守点検が容易になる。
　さらに、調整ベローズ５３の真空圧Ｆ３ｖが主ベローズ５０の真空圧Ｆ２ｖと同等であると真空圧Ｆ３ｖと真空圧Ｆ２ｖは相殺され、真空圧Ｆ３ｖが真空圧Ｆ２ｖ以下であるとモータ等の駆動源の条件に基づく真空圧の低減力に応じた合計引込力Ｆ４となる。
　そして、主ベローズ５０の伸縮力Ｆ２ｂと調整ベローズ５３の伸縮力Ｆ３ｂは、同一のバネ定数及び伸縮率となり、主ベローズ５０の伸縮力Ｆ２ｂに対し、調整ベローズ５３の伸縮力Ｆ３ｂは互いに反対方向の力になる。したがって、主ベローズ５０と調整ベローズ５３が絶縁接続ロッド５５を介して連接することで、伸縮力Ｆ２ｂ，Ｆ３ｂが相殺されるので、合計引込力Ｆ４を低減できる。
　また、主ベローズ５０及び調整ベローズ５３は、製作初期長さに対する伸び５０％、縮み５０％、合計１００％の動作範囲と同一とすることで、主ベローズ５０の伸縮力Ｆ２ｂに対し、調整ベローズ５３の伸縮力Ｆ３ｂは同じで互いに反対方向の力となる。したがって、前記接合により、伸縮力Ｆ２ｂ，Ｆ３ｂが相殺され、合計引込力Ｆ４を低減できる。
　さらに、絶縁接続ロッド５５が挿通される貫通孔５１ａが形成された固定導体５１を介した真空容器１ａと真空拡張容器５２の連接により、真空容器１ａの真空室１５と真空拡張容器５２の真空室１５ａが連通する。これにより、真空ろう付作業と真空維持が一つに纏まり、複数の密閉容器の製作組立が不要となる。
　そして、絶縁接続ロッド５５は、耐圧力用に細く構成され、固定電極７及び可動電極８と同軸に真空拡張容器５２に導入される。これにより、固定電極７と可動電極８の対向面積（静電容量）に影響を及ぼすことなく真空拡張容器５２内の調整ベローズ５３と接合できる。
　また、絶縁接続ロッド５５が挿通される貫通孔５１ａにより、絶縁接続ロッド５５が無摺動となり、真空コンデンサの可動機構は軸受部材１１のみで実現できるので、多点摺動ガイド構造時の芯ずれが生じなくなり、芯調整が不要となる。
　以上のように本実施形態によれば、大気中にモータ等の駆動源を設けて高速制御できるように、微調整しやすい安定した合計引込力Ｆ４とすることができる。
　図１の実施形態１は、操作ロッド１２を主ベローズ５０の大気室１６側に設けたが、調整ベローズ５３の大気室１６ａ側に設けてもよい。

Claims (6)

  1. 　静電容量を確保可能な一対の電極を格納する真空容器と、
    　この真空容器と直列に連通する真空拡張容器と
    を備え、
    　前記真空容器は、
    前記一対の電極のうち一方の電極を支持する可動支持部と、
    この可動支持部を前記真空容器の軸方向に往復動可能に支持する一方の導体と、
    前記一対の電極のうち他方の電極を支持する他方の導体と、
    前記可動支持部と前記一方の導体との間に介在する主ベローズと、
    を備え、
    　前記真空拡張容器は、
    前記可動支持部と同軸の可動部と、
    この可動部と当該真空拡張容器の端部内面との間に介在する調整ベローズと、
    を備え、
    　前記可動支持部と前記可動部は、前記一対の電極と同軸の絶縁接続ロッドにより連結されることを特徴とする真空コンデンサ。
  2. 　前記可動支持部若しくは前記可動部を操作する操作ロッドを大気側に備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空コンデンサ。
  3. 　前記調整ベローズは前記主ベローズと同等以下の真空圧であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空コンデンサ。
  4. 　前記主ベローズ及び前記調整ベローズは同一のバネ定数及び伸縮率であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空コンデンサ。
  5. 　前記主ベローズ及び前記調整ベローズは、製作初期長さに対して伸び５０％及び縮み５０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空コンデンサ。
  6. 　前記他方の導体には、前記絶縁接続ロッドが挿通される貫通孔が形成され、
    　前記貫通孔を介して前記真空容器と前記真空拡張容器が連通することを特徴とする請求項１または２に記載の真空コンデンサ。
     
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