(57)【要約】【課題】真空コンデンサにおける固定電極と可動電極との間の静電容量を任意の値で正確に設定し、所望のインピーダンス調整を行うと共に、その真空コンデンサの小型化を図る。【解決手段】真空コンデンサの可動電極５から延設された可動ロッド６を超音波モータ１０により移動して、固定電極４と可動電極５との間の静電容量を変化させる。前記の超音波モータ１０には、高周波電圧の印加によって電気振動する圧電セラミックス部材１０ｄと、その圧電セラミックス部材１０ｄに積層され該圧電セラミックス部材１０ｄの振動に応じて撓む弾性積層部材１０ｅと、前記弾性積層部材１０ｅに対して圧接され該弾性積層部材１０ｅの撓みによって回動するロータ部材１０ｇと、前記ロータ部材１０ｇと共に回動し可動ロッド６に連結される出力軸１０ａと、を備えたものを適用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が絶縁性を有する筒状体の両端をそれぞれ金属部材により閉塞して形成された真空容器と、
前記の真空容器内の一方の金属部材側に配置された固定電極と、
前記真空容器内の他方の金属部材側で固定電極との間に静電容量を形成するように配置された可動電極と、
前記可動電極の背面側から真空容器外方向に延設された可動ロッドと、
前記可動電極と固定電極との間の静電容量を変化させるように可動ロッドを移動するための駆動源と、を備えた真空コンデンサであって、
前記駆動源は、高周波電圧の印加によって電気振動する圧電セラミックス部材と、
その圧電セラミックス部材に積層され該圧電セラミックス部材の振動に応じて撓む弾性積層部材と、
前記弾性積層部材に対して圧接され該弾性積層部材の撓みによって回動するロータ部材と、
前記ロータ部材と共に回動し可動ロッドに連結される出力軸と、を備えた超音波モータから成ることを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項２】
前記ロータ部材は、前記弾性積層部材に対し真空容器内の引張力により該引張力作用方向に圧接されたことを特徴とする請求項１記載の真空コンデンサ。
【請求項３】
前記ロータ部材は、前記弾性積層部材に対し付勢部材により引張力反作用側に圧接されたことを特徴とする請求項１記載の真空コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ピーダンス調整に使用される真空コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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（例えば、特許文献１）が用いられてきた。
【特許文献１】特開平７―７８７２９号公報  図３は、一般的な真空コンデンサ（可変形真空コンデンサ）の一例を示す概略説明図である。図３において、符号１は高耐力真空誘電体を充填するための真空容器を示すものであり、例えば少なくとも一部が絶縁性を有する筒状体２ａの両端側に対し金属性（例えば、銅製）のフランジ２ｂ，２ｃが設けられた真空容器本体２と、その真空容器本体２の両端側を封止（閉塞）するように設けられ外部端子としての機能を兼ねた金属性の端板３ａ，３ｂ（以下、後述の固定電極側のものを固定導体、他方のものを封止端板と称する）と、から構成される。
【０００３】
符号４は、内径が異なる複数の略円筒状の電極部材を同心円状に一定間隔を隔てて構成され、前記固定導体３ａの真空容器１内側に設けられた固定電極を示すものである。符号５は、前記の固定電極４と同様に内径が異なる複数の略円筒状の電極部材を同心円状に一定間隔を隔てて構成され、それら各電極部材が固定電極４と非接触状態で該固定電極４に挿出入（固定電極４の各電極部材間に挿出入して互いに交叉）できるように真空容器１内側に設けられた可動電極を示すものである。この可動電極５は、前記真空容器１の軸方向に可動（固定電極４に対する挿出入の程度を調整できるように可動）する導体（以下、可動導体と称する）５ａに対して設けられる。
【０００４】
符号６は、前記可動導体５ａの背面側（固定電極４が設けられていない面側）から真空容器１の軸方向に延設（図中では真空容器１の封止端板３ｂ側を突出するように延設）された可動ロッド（図中では中空形状の可動ロッド）を示すものであり、例えば真空容器１に設けられた（図中では封止端板３ｂの略中央部に固設された）軸受部材６ａを介して、摺動自在（可動ロッド６の側面が軸受部材６ａを摺動自在（真空容器１の軸方向に摺動自在））に支持される。
【０００５】
符号７は、前記可動ロッド６を真空容器１の軸方向に移動させ、真空コンデンサにおける静電容量を調整して絶縁操作するためのロッド（以下、絶縁操作ロッドと称する）を示すものであり、その一端側（図中では雄螺子部７ｂが形成された側）は前記可動ロッドの一端側に螺合（図中では可動ロッドの一端側内壁に形成された雌螺子部６ｂに螺合）され、他端側（図中では頭部７ａが形成された側）は真空コンデンサの駆動源（モータ等）が接合される。また、前記の絶縁操作ロッド７は、例えば真空容器１に設けられた（図中では封止端板３ｂを突出する軸受部材６ａを覆うように固設された）支持体（図中では螺子受け部８ａと回転トルクを低減するためのスラストベアリング８ｂとから成る支持体）８により回動自在に支持される。
【０００６】
符号９は軟質金属製のベローズであり、真空容器１内を気密に保持しながら可動電極５，可動導体５ａ，可動ロッド６が真空容器１の軸方向へ移動できるように構成され、その一端側の縁は封止端板３ｂの内壁側および軸受部材６ａに接合され、他端側の縁は可動導体５ａに接合される。なお、前記のベローズ９においては種々の形状のものが知られており、例えばベローズ９の他端側の縁を可動ロッド６の表面に接合する構造や、該ベローズ９自体を二重にした構造（例えば、ステンレス製ベローズと銅製ベローズとを組み合わせた構造）のものもある。
【０００７】
以上示したように構成された真空コンデンサにおいて、モータ等の駆動源により絶縁操作ロッド７を回動することにより、その回動に伴って可動ロッド６が真空容器１の軸方向へ移動し、固定電極４と可動電極５との交叉面積が変化する。これにより、両電極４，５にそれぞれ異なる極性の電圧が印加された際には、該両電極４，５間に生じる静電容量の値が連続的に加減され、インピーダンス調整が行われるものとされている。このような真空コンデンサを用いた場合の高周波機器に対する高周波電流に関しては、固定導体３ａからベローズ９および対向電極間（固定電極４と可動電極５との間）の静電容量を介し、封止端板より流れる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、単に図３に示すような構成の真空コンデンサの場合、可動ロッドにおける真空容器の軸方向への移動を任意の箇所で制止（例えば、モータ等による駆動を停止して可動ロッドを制止する操作）しようとしても、その可動ロッドには真空容器内に存在する真空圧により引張力（該可動ロッドを真空容器内方向（図中では矢印Ｙで示す方向）へ引き込む力）が作用するため、該可動ロッドの移動を速やかに制止（例えば、モータ等の出力軸の回動を瞬時に制止）することが困難であった。
【０００９】
すなわち、前記のように可動ロッドの移動を制止しようとしても、前記の引張力に応じて可動ロッドが移動し続けてしまうことがあり、静電容量を任意の値に設定することができず、意図するものとは異なるインピーダンス調整が行われてしまう恐れがあった。
【００１０】
そこで、前記の可動ロッドの移動を速やかに制止するため、モータ等の駆動源に対し該駆動力を瞬時に制動（例えば、モータ等の出力軸の回動を制止）するための装置（以下、制動装置と称する）を構成（例えば、モータ等の出力軸に構成）する手段が考えられているが、その制動装置により真空コンデンサの形状が大きく（例えば、モータの出力軸方向に対して大きく）なってしまい、その真空コンデンサの大型化を避けることができなかった。また、前記の制動装置の他にギア装置等も設ける（例えば、モータ等の出力軸に構成）必要があり、更に大型化する恐れがあった。
【００１１】
本発明は前記課題に基づいてなされたものであり、固定電極と可動電極との間の静電容量を任意の値で正確に設定し、所望のインピーダンス調整を行うことができると共に、小型化（例えば、従来のように可動ロッドに関する制動装置やギヤ装置等を用いた真空コンデンサよりも小型化）を図ることが可能な真空コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題の解決を図るために、請求項１記載の発明は、少なくとも一部が絶縁性を有する筒状体の両端をそれぞれ金属部材により閉塞して形成された真空容器と、前記の真空容器内の一方の金属部材側に配置された固定電極と、前記真空容器内の他方の金属部材側で固定電極との間に静電容量を形成するように配置された可動電極と、前記可動電極の背面側から真空容器外方向に延設された可動ロッドと、前記可動電極と固定電極との間の静電容量を変化させるように可動ロッドを移動するための駆動源と、を備えた真空コンデンサであって、前記駆動源は、高周波電圧の印加によって電気振動する圧電セラミックス部材と、その圧電セラミックス部材に積層され該圧電セラミックス部材の振動に応じて撓む弾性積層部材と、前記弾性積層部材に対して圧接され該弾性積層部材の撓みによって回動するロータ部材と、前記ロータ部材と共に回動し可動ロッドに連結される出力軸と、を備えた超音波モータから成ることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記ロータ部材は、前記弾性積層部材に対し真空容器内の引張力により該引張力作用方向に圧接されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記ロータ部材は、前記弾性積層部材に対し付勢部材により引張力反作用側に圧接されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明のような真空コンデンサによれば、超音波モータの出力軸と共に回動するロータ部材が弾性積層部材に圧接されているため、超音波モータ自体の駆動力を無くすと、前記弾性積層部材とロータ部材との間の摩擦力により、ロータ部材，出力軸，可動ロッドの移動が制止される。
【発明の効果】
【００１６】
以上示したように本発明によれば、従来の真空コンデンサのように可動ロッドの制動装置やギア装置等を用いなくとも、固定電極と可動電極との間の静電容量を任意の値で正確に設定し、所望のインピーダンス調整を行うことができると共に、その真空コンデンサの小型化を図ることができ、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ピーダンス調整に係る技術分野において貢献することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に実施の形態における真空コンデンサを図面等に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態では、真空容器内に配置された固定電極と、前記固定電極との間に静電容量を形成するように配置された可動電極と、その可動電極の背面より真空容器外に延びる可動ロッドとを備えた真空コンデンサであって、前記可動ロッドを移動させるための駆動源として超音波モータを適用し、可動電極と固定電極との間の静電容量を任意の値で正確に設定することを特徴とする。
【００１９】
前記の超音波モータには、高周波電圧の印加によって電気振動する圧電セラミックス部材と、その圧電セラミックス部材に積層され該圧電セラミックス部材の振動に応じて撓む弾性積層部材と、前記弾性積層部材に対して圧接され該弾性積層部材の撓みによって回動するロータ部材と、前記ロータ部材と共に回動し可動ロッドに連結される出力軸と、から構成されたものを適用する。
【００２０】
［実施例１］
図１は、本実施の形態における真空コンデンサの一例を示す概略説明図である。なお、図３に示したものと同様なものについては、同一符号等を用いて詳細な説明を適宜省略する。
【００２１】
図１の真空コンデンサにおいて、符号１０は超音波モータを示すものであり、例えば真空容器１の一端側に固設された支持部材（図中では封止端板３ｂに固設された支持部材）１１に固定され、該超音波モータ１０の出力軸１０ａは連結手段７ｃを介して絶縁操作ロッド７の一端側に連結（図中では頭部７ａに連結）される。
【００２２】
前記超音波モータ１０は、支持部材１１に固定され出力軸１０ａ用の貫通孔１０ｂを有するステータ部材１０ｃと、前記出力軸１０ａの外周側を覆うリング状で前記ステータ部材１０ｃに設けられる圧電セラミックス部材１０ｄと、前記圧電セラミックス部材１０ｄと同様のリング状で表面（後述のロータ部材が圧接される側の面）に略櫛歯状の溝が形成され該圧電セラミックス部材１０ｄ上（図中では、圧電セラミックス部材１０ｄにおいて、引張力の作用方向とは逆方向側（以下、引張力反作用側と称する））に積層される部材（以下、弾性積層部材と称する）１０ｅと、付勢部材（図中では出力軸１０ａに設けられ、引張力の作用方向と同一方向に付勢する板バネ）１０ｆの付勢力（図中では、引張力と同一方向に作用し、後述する摩擦力が引張力に対抗し得る程度となるような大きさの付勢力）によって前記弾性積層部材１０ｅに圧接され出力軸１０ａと共に回動するロータ部材１０ｇと、から構成されている。
【００２３】
前記支持部材１１は、封止端板３ｂに固設される支持板１１ａと、その支持板１１ａにおいて前記出力軸１０ａの外周側に設けられた（図中では複数個設けられた）支持柱１１ｂと、その支持柱１１ｂを介して前記支持板１１ａに固定（図中では取付板１１ｃの外周側よりボルトを支持柱１１ｂに貫通させて支持板１１ａに螺合）され前記超音波モータ１０を取付けるための取付板１１ｃと、から構成されている。
【００２４】
前記のように構成された超音波モータ１０において、まず圧電セラミックス部材１０ｄに対して高周波電圧を印加すると、その圧電セラミックス部材１０ｄ自体が電歪現象により電気振動する。この際、弾性積層部材１０ｅが前記の電気振動力に応じて出力軸１０ａ方向に撓み、その撓みによる進行波が該弾性積層部材１０ｅの周方向に沿って移動し、その進行波の移動に伴って前記のロータ部材１０ｇおよび出力軸１０ａが回動する。これにより、前記の出力軸１０ａに連結されている絶縁操作ロッド７が回動（出力軸１０ａと共に回動）し、その絶縁操作ロッド７の一端部側に螺合されている可動ロッド６が軸方向へ移動（すなわち、可動電極５が移動）して固定電極４と可動電極５との間の静電容量が変化する。
【００２５】
前記のように静電容量を変化させた後、前記の圧電セラミックス部材１０ｄに対する高周波電圧の印加を止めて超音波モータ１０自体の駆動力を無くすと、前記弾性積層部材１０ｅと該弾性積層部材１０ｅに圧接されているロータ部材１０ｇとの間の摩擦力（付勢部材１０ｆの付勢力に伴う摩擦力）により、ロータ部材１０ｇ，出力軸１０ａ，絶縁操作ロッド７の回動と共に可動ロッド６の移動が制止される。
【００２６】
すなわち、弾性積層部材１０ｅとロータ部材１０ｇとの間には付勢部材１０ｆの付勢力に伴う摩擦力が常に存在しているため、たとえ真空容器１内に引張力が存在していても（および、従来技術のように超音波モータ１０用の制動装置やギア装置等を用いなくとも）、前記のように移動していた可動ロッド６は、圧電セラミックス部材１０ｄに対する高周波電圧の印加を停止した後、速やかに制止される。
【００２７】
したがって、本実施例のように真空コンデンサを構成することにより、従来のように制動装置やギア装置等を用いた真空コンデンサと比較して、小型化を図ることができると共に、静電容量の調整をより正確に行うことが可能となる。
【００２８】
なお、本実施例では、真空容器１内の引張力Ｙの作用方向と付勢部材１０ｆの付勢力Ｙの作用方向とが同一であるため、その付勢部材１０ｆを用いなくとも引張力Ｙによって弾性積層部材１０ｅとロータ部材１０ｇとの間に十分な摩擦力が生じるのであれば、本実施例と同様に静電容量の調整をより正確に行うことが可能となると共に、より小型化（付勢部材１０ｆを省略して小型化）を図ることも可能となる。
【００２９】
［実施例２］
図２は、本実施の形態における真空コンデンサの他の例を示す概略説明図である。なお、図１に示したものと同様なものについては、同一符号等を用いて詳細な説明を適宜省略する。
【００３０】
図２の真空コンデンサにおいては、図１と同様の構成の超音波モータ１０が支持部材１１内に位置し、弾性積層部材１０ｅが圧電セラミックス部材１０ｄよりも引張力Ｙの作用方向側に配置され、付勢部材（図中では出力軸１０ａに設けられた板バネ）１０ｆの付勢力（図中では、引張力反作用側に作用し、その引張力Ｙに対抗し得る程度となる大きさの付勢力）によってロータ部材１０ｇが前記の弾性積層部材１０ｅに対して圧接される。
【００３１】
このように構成された真空コンデンサによれば、実施例１と同様に、まず圧電セラミックス部材１０ｄに対して高周波電圧を印加することにより、その圧電セラミックス部材１０ｄ自体の電歪現象により弾性積層部材１０ｅが撓み、その撓みによりロータ部材１０ｇ，出力軸１０ａ，絶縁操作ロッド７が回動すると共に可動ロッド６が移動して、固定電極４と可動電極５との間の静電容量が変化する。
【００３２】
また、前記のように静電容量を変化させた後においても、実施例１と同様に、前記の圧電セラミックス部材１０ｄに対する高周波電圧の印加を止めて超音波モータ１０自体の駆動力を無くすと、前記弾性積層部材１０ｅとロータ部材１０ｇとの間の摩擦力（付勢部材１０ｆの付勢力に伴う摩擦力）により、ロータ部材１０ｇ，出力軸１０ａ，絶縁操作ロッド７の回動と共に可動ロッド６の移動が制止される。
【００３３】
すなわち、弾性積層部材１０ｅとロータ部材１０ｇとの間には付勢部材１０ｆの付勢力に伴う摩擦力が常に存在しているため、たとえ真空容器１内に引張力Ｙが存在していても（および、従来技術のように超音波モータ１０用の制動装置やギア装置等を用いなくとも）、前記のように移動していた可動ロッド６は、圧電セラミックス部材１０ｄに対する高周波電圧の印加を停止した後、速やかに制止される。
【００３４】
したがって、本実施例のように真空コンデンサを構成することにより、実施例１と同様に真空コンデンサの小型化を図ることができると共に、静電容量の調整をより正確に行うことが可能となる。また、図２に示すように、付勢部材１０ｆの付勢力が引張力反作用側に作用する真空コンデンサの場合には、その引張力Ｙに対抗するために必要な付勢力は図１に示した真空コンデンサの場合よりも小さくできるため、より小型化した容量の超音波モータ１０を適用することが可能となる。さらに、超音波モータ１０自体が支持部材１１内に収納されているため、図１に示した真空コンデンサよりも外的要因（例えば、真空コンデンサ外周側からの衝撃等）による損傷等を抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施例のように支持部材１１内に超音波モータ１０が位置する構造においても、実施例１と同様に圧電セラミックス部材１０ｄに対し該圧電セラミックス部材１０ｄにおける引張力反作用側から弾性積層部材１０ｅ，ロータ部材１０ｇが積層された構成で、付勢部材１０ｆを用いなくとも引張力Ｙによって弾性積層部材１０ｅとロータ部材１０ｇとの間に十分な摩擦力が生じる場合には、本実施例と同様に静電容量の調整をより正確に行うことが可能となると共に、より小型化（付勢部材１０ｆを省略して小型化）を図ることも可能となる。
【００３６】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００３７】
例えば、超音波モータによる可動ロッドの移動に応じて固定電極と可動電極との間の静電容量を変化させることができる構造であれば、固定電極，可動電極，可動ロッド，絶縁操作ロッド，支持部材等はそれぞれ種々の形状のものを適用することができると共に、適宜省略（例えば、支持部材や絶縁操作ロッド等を適宜省略）しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態における真空コンデンサの一例を示す概略説明図。
【図２】本実施の形態における真空コンデンサの他の例を示す概略説明図。
【図３】一般的な真空コンデンサの概略説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１…真空容器
２…真空容器本体
３ａ，３ｂ…端板
４…固定電極
５…可動電極
６…可動ロッド
７…絶縁操作ロッド
８…支持体
９…ベローズ
１０…超音波モータ
１０ａ…出力軸
１０ｂ…貫通孔
１０ｃ…ステータ部材
１０ｄ…セラミックス部材
１０ｅ…弾性積層部材
１０ｆ…付勢部材
１０ｇ…ロータ部材
１１…支持部材
【図１】
2008098329.tif 000003
【図２】
2008098329.tif 000004
【図３】
2008098329.tif 000005