(57)【要約】  【課題】調整ねじと調節ナットのねじ溝同志が螺合した状態で調節ナットが回転し、ねじ溝同志が摺動中に微小突起に衝突すると、微小突起から亀裂が生じ、コーティング層が破損し、真空コンデンサの歩留まりが悪くなる。  【解決手段】ノズル４５から第１高硬度コーティング層４１の硬度より硬い硬度を有する微粒子４６を矢印方向にある可動側ねじ溝３２ｘを被覆した第１高硬度コーティング層４１に吹付け、突起部３２ｙが除去されて第１高硬度コーティング層４１の表面が平滑面４７に形成され、ねじ溝同志が平滑面にて摺動するので、第１高硬度コーティング層４１を破損しなくなり、真空コンデンサの歩留まりを向上することができる。
2007069686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
この真空容器内に、同心円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、
この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径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体に同心状に取り付けて形成した可動電極と、
この可動電極を前記真空容器の可動側端板の外部から円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、
この可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けられ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能とするベローズと、
前記固定電極取付導体と可動電極取付導体の相対向する面の中心部に夫々設けられたガイドピン、このガイドピンを電気的に絶縁して摺動自在に挿入するガイド部とで形成した案内部を備えて真空コンデンサを構成し、
前記ベローズ内において可動リードの先端部に可動リードボルトを軸線方向に取付け、且つ前記可動側端板には、その内側でベローズ内に突出したねじ受部を設けてその端部に軸受を設け、
前記可動リードボルトを軸受に支持された調節ナットに螺合して、この調節ナットの回転操作によりコンデンサの静電容量を調整するようにするとともに、前記可動リードボルトと調節ナットの螺合部に調節ナットを操作して定義した最大静電容量値に調整した後、この調整位置で可動リードボルトのガイドピン側ヘの移動を規制する最大静電容量調節手段を設け、
この最大静電容量調節手段は、可動リードボルトの先端にねじ穴を設け、且つ調節ナットには可動リードボルトが螺入されるねじ穴より大径の大径部を設けて、この大径部から調整ねじを挿入して前記可動リードボルトの先端のねじ穴に螺入するようにした真空コンデンサにおいて、
前記調整ねじと調節ナットの一方には、第１高硬度コーティング層を、他方には、第２高硬度コーティング層を施したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項２】
前記第１高硬度コーティング層には、窒化チタンコーティング又は滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを、第２高硬度コーティング層には、滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティング又は窒化チタンコーティングを施したことを特徴とする請求項1に記載の真空コンデンサ。
【請求項３】
前記第１、第２高硬度コーティング層のどちらか一方のみだけ、滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載の真空コンデンサ。
【請求項４】
絶縁筒の両端部に固定側端板及び可動側端板を取付けてなる容器と、前記容器内の固定側端板に設けられた固定電極と、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、一端に可動電極を他端に可動側ねじ溝を設けた可動側導体と、前記可動側導体と可動側端板との間に電極側を真空状態になすように取付けられたベローズと、前記ベーロズの外側の可動側ねじ溝と螺合するねじ溝を有する調節ナットと、前記調節ナットを回転自在に挿入すると共に、可動側端板に取付けられた軸受部とを備え、前記調節ナットを回転すると前記可動側ねじ溝を介して可動側導体が静電容量を増減する方向に移動する真空コンデンサにおいて、
前記可動側導体と調節ナットとのいずれか一方側のねじ溝側を窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項５】
前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度の微粒子をコーティング層に吹付け、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とする請求項４に記載の真空コンデンサ。
【請求項６】
前記平滑面は可動側導体を回転時に微小突起から破損を生じない程度の平滑面であることを特徴とする請求項４に記載の真空コンデンサ。
【請求項７】
前記可動側導体が軸受部と摺動しながら移動する可動側導体の摺動面を、窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とする請求項４に記載の真空コンデンサ。
【請求項８】
真空容器内に一対の電極を収納し、一方側電極より真空容器の軸受部より外部に可動側導体を伸ばし、可動側導体を移動して一方側電極を他方側電極と開閉する真空バルブにおいて、
前記可動側導体が軸受部と摺動する際に、可動側導体を窒化チタンのコーティング層を被覆した摺動面を平滑面にすることを特徴とする真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動電極を取付けた可動側導体のねじ溝を軸受に回転自在に挿入した調節ナットのねじ溝に装着し、調節ナットを回転するのに応じて、可動側導体が軸方向に移動する摺動面を改良した真空コンデンサ及び真空バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空コンデンサの構造は大別すると、静電容量値が固定されている静電容量固定形真空コンデンサと、静電容量値が可変できる静電容量可変形真空コンデンサの２つがある。後者の真空コンデンサを図３及び図４により説明する。【０００３】
図３において、セラミック部材からなる絶縁筒１２の両端側に銅製の円筒管１１ａ，１１ｂを接合し、この円筒管１１ａ，１１ｂの両端に固定側端板１３と可動側端板１４と取付け、容器１０を形成している。【０００４】
固定側端板１３の内側には、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付けて固定電極１５を形成している。また、この固定電極１５の各電極板間の間隙内に、非接触状態で出入できるように、内径の異なる複数の円筒状電極板Ｍ1，Ｍ2，…Ｍnを、取付導体１８に設けて可動電極１６を形成している。固定電極１５及び可動電極１６によりコンデンサ部を構成している。【０００５】
取付導体１８には、可動リード２が設けられ、この可動リード２にベローズ１９の一端がロー付けされ、ベローズ１９の他端は可動側端板１４にロー付けされている。ベローズ１９により可動リード２を上下方向に移動できるようにしている。ベローズ１９に包囲された固定電極１５側及び可動電極１６側は、真空状態つまり真空室を形成している。この可動リード２が円滑に軸方向に移動できるように、固定側端板１３の固定側電極軸心部には、容器１０の内方に向かって伸びるガイドピン１が設けられている。ガイドピン１は絶縁部材により形成されている。ガイドピン１は可動リード２に設けられたガイド部５に挿入され、このガイド部５を案内として可動リードボルト３２を軸方向に案内する。可動リードボルト３２の電極と反対側端は軸受部３４に挿入されている。【０００６】
軸受部３４は次のように構成されている。ねじ受部３１の一端は可動側端板１４の内側に取付けられ、ねじ受部３１の他端は電極側に突出した端部を可動リードボルト３２側に折り曲げ鍔部３１ａを形成している。鍔部３１ａの中心部には図番号を付していないが貫通孔を形成している。鍔部３１ａの外側にはスラストベアリングの軸受部３４を介して調節ナット３３を配置している。軸受部３４の中心部は前述の貫通孔と連通する貫通孔を形成している。【０００７】
調節ナット３３と反対側である可動リードボルト３２の接続部３７の終端部３２ｂには、ガイドピン１と空間部を介した可動リード２の端面２ａに固定支持されている。可動リードボルト３２の他端側外周部に形成されたねじ溝３２ｘは軸受部３４及び調節ナット３３の貫通孔を貫通し、調節ナット３３の内面に形成されたねじ孔３３ｃ（図４に示す）に螺合している。ねじ溝３２ｘ側の可動リードボルト３２先端には、ねじ孔３２ａを形成している。ねじ孔３２ａには、調整ねじ３６を挿入する。【０００８】
図４は最大静電容量調整部３５の詳細を示す拡大図で、この最大静電容量調整部３５は、可動リードボルト３２の先端にねじ孔３２ａと、このねじ孔３２ａに螺入する調整ねじ３６と、調節ナット３３と可動リードボルト３２との螺合部分の調節ナット３３内に可動リードボルト３２が螺合するねじ孔３３ｃより大径で調整ねじ３６が挿入されるように穿設された大径部３３ａと、この大径部３３ａとねじ孔３３ｃとの境の段部３３ｂとから形成される。【０００９】
上記のように構成された真空コンデンサにおいて、その最大静電容量調整値を調整する場合は、まず調整ねじ３６を螺入して固定する前に、調節ナット３３を若干右に回し（右ねじの場合）、ガイドピン１の先端部１ａと可動リードボルト３２の接続部３７の終端面３２ｂが突き当たる最大静電容量の位置より若干可動リード２を下側に移動させ、最大静電容量調整値に調整する。この若干の調整量は真空コンデンサの静電容量のばらつきの程度で決まる。【００１０】
次に、この状態で調整ねじ３６をその頭部の当接面が段部３３ｂに当接するまで調整ねじ３６をねじ孔３２ａに螺入し、当接したところで調整ねじ３６を可動リードボルト３２に接着剤で固定し、可動リードボルト３２の上昇位置を規制する（調節ナット３３とは接着しない）。【００１１】
このように可動リードボルト３２の上昇位置を規制することにより、製作された真空コンデンサの最大静電容量調整値にばらつきがあっても、各真空コンデンサごとに最大静電容量調整値が調整でき、最大静電容量調整値に合致した品質の真空コンデンサが得られる。【００１２】
調整ねじ３６は、その最大静電容量調整値の位置よりも調節ナット３３を左に回そうとしても調整ねじ３６が段部３３ｂに当たり、それ以上左に回らないので、調節ナット３３が可動リードボルト３２から抜けるのを防止するストッパの機能を併せ持つ。【００１３】
真空コンデンサの静電容量の調整は、調節ナット３３を回転することにより、例えば右回転では可動リードボルト３２が下方に移動し、左回転では上方に移動し、可動電極１６を上下に移動させ、固定電極１５との対向総面積を可変して静電容量値を任意に調整する。この静電容量調整手段は、例えば、図示しない電動手段等にて行われる。【００１４】
上記のように構成された静電容量可変形真空コンデンサに要求される特性としては、静電容量調整用の調節ナット３３や調整ねじ３６の長寿命化が要望されている。真空コンデンサでは、調節ナットや調整ねじの材質と形状が、上記長寿命化に大きな影響力を与える。特に半導体製造装置用の高周波電源回路に使用される真空コンデンサの場合には、静電容量値を頻繁に可変するために、調節ナットを高速かつ総回転数も多いことから調節ナット、調整ねじの損傷も激しく、それらの耐久性の低下を招いている。この種の技術として下記特許文献１及び特許文献２の公報を挙げることができる。【００１５】
【特許文献１】特許第３２６３９９２号
【特許文献２】特許第３３６５０８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
真空コンデンサの静電容量を可変させるには、容器内の真空圧力に打ち勝って可動電極を移動させるため、調節ナットを回転させて行っている。このため、調節ナットの回転に応じて、一方のねじ部に沿って他方のねじ溝が移動する際、調整のねじ部には、摩擦抵抗力、面圧が働いて、使用しているうちにねじ部が摩耗、変形してしまう恐れがあった。【００１７】
また、ねじ部が摩耗、変形すると、ねじ部の摩擦抵抗力がさらに高まり、回転トルクが上昇してしまう恐れもあり、更に、ねじ部が摩耗、変形すると、回転位置に対する可動電極の位置がねじ部の摩耗、変形分だけ変位するため、静電容量に変化が生じてしまう恐れがある。特に対向電極間の面積が減少する真空圧力と反対方向にモータが回転する場合には、真空容器内の真空圧力に逆らって取付導体１８を移動させるので、大きな面圧が働く恐れがあった。【００１８】
また、高周波電源回路では、インピーダンス調整を迅速に行う必要があるため、時間当たりの静電容量移動時間を短くするために、高速、高加速度で回転されるため、より大きな負担がねじ部に働く恐れがあった。特に半導体製造装置用の高周波電源回路用では、今までは、６００ｒｐｍ程度のステッピングモータにて調節ナット３３を制御する手段を講じていたが、近年ではサーボモータにて調節ナットを制御する手段を採用している。このため、上述した調節ナット３３、調整ねじ３６では、高速化、高加速度化には対応できず短期間でそれらは摩耗して使用できなくなってしまう問題がある。【００１９】
また、従来では、上記電源回路の運転間隔は、停止時間が比較的長く、回転する間隔も比較的長かったが、近年では常に回転、微動ハンチングしている動作が使われてきている。このため、上述したような調節ナットや調整ねじでは、同じ箇所を微動ハンチングすることには対応できず、短期間でそれらが摩耗して真空コンデンサの使用ができなくなってしまう問題もある。【００２０】
更に、真空コンデンサを製造する際には、容器を７５０℃〜８５０℃ぐらいの高温真空ロー付けを行うため、調節ナットや調整ねじがロー付けによる焼きなましで硬度低下を起こしてしまう問題もあり、また、上記とは別に、各素材には高周波通電によっても発熱が発生しにくい、非磁性かつ高硬度化するために熱処理や脱磁処理を施して素材を高硬度化しても、高周波通電による熱で素材の硬度低下を起こしてしまう問題もある。【００２１】
この他、高硬度な調節ナットや調整ねじ素材、コーティングしたものを使用して上記と同様に高温真空ロー付けを行うと、ロー付け中にそれら素材やコーディングからガスが放出され、真空コンデンサとしての機能がなくなってしまう問題もある。【００２２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、回転による調節ナット、調整ねじの変形、摩耗を極力低減するとともに、ロー付け中に生じる不具合を解決して、耐久性を向上させた真空コンデンサ及び真空バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、第１発明の真空コンデンサは、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、この真空容器内に、同心円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、この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径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体に同心状に取り付けて形成した可動電極と、この可動電極を前記真空容器の可動側端板の外部から円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、この可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けられ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能とするベローズと、前記固定電極取付導体と可動電極取付導体の相対向する面の中心部に夫々設けられたガイドピン、このガイドピンを電気的に絶縁して摺動自在に挿入するガイド部とで形成した案内部を備えて真空コンデンサを構成し、
前記ベローズ内において可動リードの先端部に可動リードボルトを軸線方向に取付け、且つ前記可動側端板には、その内側でベローズ内に突出したねじ受部を設けてその端部に軸受を設け、前記可動リードボルトを軸受に支持された調節ナットに螺合して、この調節ナットの回転操作によりコンデンサの静電容量を調整するようにするとともに、前記可動リードボルトと調節ナットの螺合部に調節ナットを操作して定義した最大静電容量値に調整した後、この調整位置で可動リードボルトのガイドピン側ヘの移動を規制する最大静電容量調節手段を設け、この最大静電容量調節手段は、可動リードボルトの先端にねじ穴を設け、且つ調節ナットには可動リードボルトが螺入されるねじ穴より大径の大径部を設けて、この大径部から調整ねじを挿入して前記可動リードボルトの先端のねじ穴に螺入するようにした真空コンデンサにおいて、
前記調整ねじと調節ナットの一方には、第１高硬度コーティング層を、他方には、第２高硬度コーティング層を施したことを特徴とするものである。【００２４】
第２発明の真空コンデンサは、前記第１高硬度コーティング層には、窒化チタンコーティング又は滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを、第２高硬度コーティング層には、滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティング又は窒化チタンコーティングを施したことを特徴とするものである。【００２５】
第３発明の真空コンデンサは、前記第１、第２高硬度コーティング層のどちらか一方のみだけ、滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを施したことを特徴とするものである。【００２６】
第４発明の真空コンデンサは、絶縁筒の両端部に固定側端板及び可動側端板を取付けてなる容器と、前記容器内の固定側端板に設けられた固定電極と、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、一端に可動電極を他端に可動側ねじ溝を設けた可動側導体と、前記可動側導体と可動側端板との間に電極側を真空状態になすように取付けられたベローズと、前記ベーロズの外側の可動側ねじ溝と螺合するねじ溝を有する調節ナットと、前記調節ナットを回転自在に挿入すると共に、可動側端板に取付けられた軸受部とを備え、前記調節ナットを回転すると前記可動側ねじ溝を介して可動側導体が静電容量を増減する方向に移動する真空コンデンサにおいて、
前記可動側導体と調節ナットとのいずれか一方側のねじ溝側を窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とするものである。【００２７】
第５発明の真空コンデンサは、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度の微粒子をコーティング層に吹付け、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とするものである。【００２８】
第６発明の真空コンデンサは、前記平滑面は可動側導体を回転時に微小突起から破損を生じない程度の平滑面であることを特徴とするものである。【００２９】
第７発明の真空コンデンサは、前記可動側導体が軸受部と摺動しながら移動する可動側導体の摺動面を、窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とするものである。【００３０】
第８発明の真空バルブは、真空容器内に一対の電極を収納し、一方側電極より真空容器の軸受部より外部に可動側導体を伸ばし、可動側導体を移動して一方側電極を他方側電極と開閉する真空バルブにおいて、前記可動側導体が軸受部と摺動する際に、可動側導体を窒化チタンのコーティング層を被覆した摺動面を平滑面にすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
以上述べたように、本発明によれば、調整ねじと調節ナットの一方には、第１高硬度コーティング層を、他方には、第２高硬度コーティング層を施し、また、調整ねじ、調節ナットのどちらか一方に窒化チタンコーティングを、他方に滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを施して高硬度コーティングのねじ、ナットを構成したので、これら、ねじ、ナットによる回転により、真空圧力に打ち勝って可動電極を低摩擦力で移動させることができるため、ねじ、ナットの摩耗、変形を防止することが可能となり、回転トルクの上昇を抑制し、回転部の長寿命化を図ることができるようになる。【００３２】
また、本発明によれば、高硬度コーティング層の調整ねじ、調節ナットを使用することにより、低摩擦力で回転をしているため、従来のねじ回転よりも高速、高加速に回転しても摩耗、変形が少ないため、静電容量の可変制御がより高速化することができる。【００３３】
さらに、上記高硬度コーティング層は、弱磁性体であるので、高周波通電による真空ロー付けにおいてもヒステリシス損が少なく、高周波環境下でも発熱が発生せず、真空容器内部の温度上昇を抑制でき、また、高硬度コーティング層の耐熱性が高いことから、７５０℃〜８５０℃の高温真空ロー付けにおいても高硬度を維持することができ、しかも高温真空ロー付け中に不要なガスを放出することもないので、真空度低下を発生させることも無くすることができる利点がある。【００３４】
本発明は上記の利点の他に、調整ねじを高硬度コーティングするだけなので、真空コンデンサ内部の配置を変更することなく同じ形状で長寿命化ができ、しかも、そのねじの素材を選ばないので、加工性に制約なくねじを製造することができ、また、調節ナット内径側のコーティング処理が可能なため、そのナットも高硬度化することにより、摩耗、変形を抑制することができる。【００３５】
さらにまた、本発明によれば、可動側導体と調節ナットとのいずれか一方側のねじ溝側を、窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にしたので、ねじ溝が平滑面にて摺動し、コーティング層を破損しなくなり、可動側導体及び真空コンデンサの歩留まりが向上した。【００３６】
また、本発明によれば、可動側導体が軸受部と摺動する際に、可動側導体を窒化チタンのコーティング層を被覆した摺動面を、平滑面にしたので、可動側導体及び真空バルブの歩留まりが向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明の第１実施形態及び第２実施形態と第３実施形態を図面に基づいて説明する。【００３８】
［第１実施形態］
図１は実施形態を示す拡大断面図で、図１（ａ）は調整ねじ３６、図１（ｂ）は調節ナット３３である。調整ねじ３６には、母材としてＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ３０４で形成された調整ねじ３６の可動リードボルト３２の外周側に形成された可動側ねじ溝３２ｘに第１高硬度コーティング層４１を被覆した。この第１高硬度コーティング層４１には、窒化チタン（ＴｉＮ）［硬度：２２００ＨＶ］を、厚み３μｍにコーティングした。【００３９】
また、図１（ｂ）の調節ナット３３には、母材として上記と同様のＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ３０４で形成された調節ナット３３のねじ孔３３ｃは、内面にネジ溝３３ｘを形成し、ネジ溝３３ｘに第２高硬度コーティング層４２を被覆した。この第２高硬度コーティング層４２には、滑り性及び硬度を保持させるため無電解ニッケルメッキ皮膜中にＰＴＦＥの微粒子を均一に分散・共析させたメッキ、例えば、Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ（ＰＴＦＥ含有量５％）、［硬度：７５０〜９００ＨＶ］を有し、厚み１０μｍにコーティングする。このときの摩擦係数は０．１０〜０．１２である。【００４０】
［第２実施形態］
第１実施形態と同様に、調整ねじ３６には、母材としてＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ３０４で形成された調整ねじ３６には可動リードボルト３２の外周側に可動側ねじ溝３２ｘを形成している。可動側ねじ溝３２ｘには第１高硬度コーティング層４１を被覆している。この第１高硬度コーティング層４１には、窒化チタン（ＴｉＮ）［硬度：２２００ＨＶ］を、厚み３μｍにコーティングする。【００４１】
また、調節ナット３３には、母材として上記と同様のＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ３０４で形成された調節ナット３３には、第２高硬度コーティング層４２であるＮｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ（ＰＴＦＥ含有量２０％タイプ）、［硬度：４００〜６００ＨＶ］を、厚み１０μｍにコーティングする。このときの摩擦係数は０．０８〜０．１０である。【００４２】
なお、上記第１、第２実施形態に示す第１、第２高硬度コーティング層４１，４２は、調節ナット３３に第１高硬度コーティング層４１を、調整ねじ３６に第２高硬度コーティング層４２をそれぞれ被覆しても良い。【００４３】
上記第１、第２実施形態に示す調節ナット３３、調整ねじ３６に第１、第２高硬度コーティング層４２を被覆し、最大回転速度１２００ｒｐｍ，最大加速度／減速度１００ｒｐｍ／ｍｓ（１ｍｓ毎に１００ｒｐｍ変化）の場合で、回転トルクが規定値を超えたときに寿命と定義した時の寿命特性を調べた結果を図２に示した。【００４４】
この図２から、ＳＵＳ３０４だけでは、２０万サイクルであったが、調節ナット３３に無電解メッキ（Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ）を被覆した第１、第２実施形態の場合には、８０万サイクルまでも寿命が延びたことになる。【００４５】
図２に示す寿命特性の結果から、第１、第２実施形態に示すように高硬度化されたコーティングの調節ナット３３、調整ねじ３６を真空コンデンサに適用することにより、機械的性質として引っ張り強さが高く、耐熱性が高いことから高温ロー付けにも耐えることができるようになる。【００４６】
また、高硬度化されたコーティングを被覆したことにより、摩耗・変形を緩和することができ、しかもそのコーティングにより摺動摩擦を低減することができるようになり、摩耗を緩和することが可能になる。【００４７】
更に、調節ナット３３、調整ねじ３６のどちらか一方だけのみに、無電解メッキ（Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ）を、他方には、異なる材質のコーティング層を被覆しても良く、或いはどちらか一方だけのみに無電解メッキ（Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ）を被覆しても同様な効果が得られる。【００４８】
なお、上記第１、第２実施形態において、コーティングの厚み、多数コーティング、コーティングの製法や厚み方向は任意に使用しても良い。また、１条ねじ、多状ねじ、台形ねじ、角ねじ等のねじ形状は何れのものでも使用可能であり、ねじ母材もステンレス鋼、銅合金、鉄鋼等が使用できる。更に、真空コンデンサのガイドピンの有無、静電容量調節手段のボルト、ナットの雄・雌等の構成は何れでも良く、ねじ部へのグリース、潤滑油の種類や量も任意に使用できることは勿論である。【００４９】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を図５から図７により説明する。図５は可動側導体である可動リードボルト３２の可動側ねじ溝３２ｘと調節ナット３３側のネジ溝３３ｘとが螺合状態で装着された拡大図であり、顕微鏡で見た図を模写した図である。【００５０】
調節ナット３３のねじ孔３３ｃの内面には、ネジ溝３３ｘを形成し、ネジ溝３３ｘにコーティング層である第２高硬度コーティング層４２を被覆した。この第２高硬度コーティング層４２には、滑り性及び硬度を保持させるため無電解ニッケルメッキ皮膜中にＰＴＦＥの微粒子を均一に分散・共析させたメッキ、例えば、Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ（ＰＴＦＥ含有量５％）、［硬度：７５０〜９００ＨＶ］を有し、厚み１０μｍにコーティングする。このときの摩擦係数は０．１０〜０．１２である。【００５１】
調整ねじ３６の可動リードボルト３２の外周側に可動側ねじ溝３２ｘを形成し、この可動側ねじ溝３２ｘには窒化チタン（ＴｉＮ）を溶射して硬度の硬いコーティング層である第１高硬度コーティング層４１を形成している。第１高硬度コーティング層４１を顕微鏡で観察すると、第１高硬度コーティング層４１には無数の突起部３２ｙを形成している。この突起部３２ｙは特に可動側ねじ溝３２ｘの底に多く存在し、突起部３２ｙはドロップレットとも称される。【００５２】
次に、突起部３２ｙを除去する場合を図６により説明する。調整ねじ３６及び可動リードボルト３２を作業台（図示せず）に載せ、調整ねじ３６の真上に吹付け装置のノズル４５を配置する。ノズル４５は矢印方向Ｘに移動する。ノズル４５から第１高硬度コーティング層４１の硬度より硬い硬度を有する微粒子４６、例えば、ダイヤモンド砥粒を矢印方向にある可動側ねじ溝３２ｘを被覆した第１高硬度コーティング層４１に吹き付ける。これにより図７のように突起部３２ｙが除去されて第１高硬度コーティング層４１の表面が平滑面に形成される。【００５３】
この平滑面４７を有する可動側ねじ溝３２ｘと調節ナット３３側のネジ溝３３ｘとを螺合した状態で、調節ナット３３を回転すると、ネジ溝３３ｘが可動側ねじ溝３２ｘの平滑面４７をスムーズに摺動回転する。この際、突起部３２ｙが無いので、摩擦抵抗は突起部３２ｙが無い分だけ小さくなり、第１高硬度コーティング層４１が破損するのを防止し、真空コンデンサの歩留まり及び寿命を向上させることが出来るようになった。【００５４】
また、突起部３２ｙを有する可動側ねじ溝３２ｘと調節ナット３３側のネジ溝３３ｘとを螺合した状態で、調節ナット３３を回転すると、突起部３２ｙがネジ溝３３ｘを押圧しながら、調節ナット３３が回転するので、突起部３２ｙがある分だけ負荷が増加し、モータは大きな電力消費量を必要とするが、本発明では平滑面４７にした分だけ、負荷が減少し、モータの電力消費量を少なく出来る。つまり、省エネ化を図ることが出来る。【００５５】
更に、突起部３２ｙを除去するには、この実施例の吹付け以外にダイヤモンド砥粒を付着した布で突起部３２ｙを擦っても良いが、吹付けの場合は可動側ねじ溝３２ｘの底まで吹付け力が及ぶので、可動側ねじ溝３２ｘ全体を均一な平滑面に仕上げることが出来る利点がある。【００５６】
また、平滑面４７の平滑度は、ネジ溝３３ｘが可動側ねじ溝３２ｘを摺動回転する際に第１高硬度コーティング層４１を破損しない程度の平滑面であれば良い。【００５７】
なお、可動側ねじ溝３２ｘ側に第２高硬度コーティング層４２を、ネジ溝３３ｘ側に第１高硬度コーティング層４１を被覆しても良いが、第３実施形態のように可動側ねじ溝３２ｘ側に第１高硬度コーティング層４１を、ネジ溝３３ｘ側に第２高硬度コーティング層４２を被覆した方が良い。それは第１高硬度コーティング層４１側の周方向への伸縮が第２高硬度コーティング層４２側のそれより小さく、第１高硬度コーティング層４１が破損し難いからである。【００５８】
また、可動リードボルト３２は、一端に可動電極を取付け、他端に軸受部に挿入する可動側ねじ溝を有する可動側導体を使用しても良い。【００５９】
更に、前記可動側導体が軸受部と摺動しながら移動をする可動側導体の摺動面を、窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に吹付け、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることにも適用できる。【００６０】
例えば、真空容器内に一対の電極を収納し、一方側電極より真空容器の軸受部より外部に可動側導体を伸ばし、可動側導体を移動して一方側電極を他方側電極と開閉する真空バルブにおいて、前記可動側導体が軸受部と摺動する際に、可動側導体を窒化チタンのコーティング層で被覆した摺動面を平滑面にする。【００６１】
以上のように、本発明によれば、コーティング層を被覆した摺動面を平滑面にすることにより、コーティング層が破損するのを防止し、真空コンデンサ及び真空バルブの歩留まり及び寿命を向上させることが出来ようになった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態の調節ナット及び調整ねじを示す拡大断面図。
【図２】図１に使用した調節ナット及び調整ねじを使用した時の寿命特性図。
【図３】真空コンデンサの断面図。
【図４】最大静電容量調節部の拡大図。
【図５】本発明の第３実施形態を示す調節ナットと調整ねじとを組合わせた時の拡大断面図。
【図６】本発明の第３実施形態を示す調整ねじ側の第１高硬度コーティング層を平滑面にする作業を説明する断面図。
【図７】図６により第１高硬度コーティング層を平滑面にした断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…ガイドピン
２…可動リード
３２…可動リードボルト
３２ａ…ねじ孔
３２ｘ…可動側ねじ溝
３２ｙ…突起部
３３…調節ナット
３３ａ…大径部
３３ｂ…段部
３３ｃ…ねじ孔
３３ｘ…ネジ溝
３４…軸受部
３５…最大静電容量調節部
３６…調整ねじ
４１…第１高硬度コーティング層
４２…第２高硬度コーティング層
４６…微粒子
４７…平滑面
【図１】
2007069686.tif 000003
【図２】
2007069686.tif 000004
【図３】
2007069686.tif 000005
【図４】
2007069686.tif 000006
【図５】
2007069686.tif 000007
【図６】
2007069686.tif 000008
【図７】
2007069686.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月15日(2007.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
この真空容器内に、同心円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、
この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径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体に同心状に取り付けて形成した可動電極と、
この可動電極を前記真空容器の可動側端板の外部から円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、
この可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けられ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能とするベローズと、
前記固定電極取付導体と可動電極取付導体の相対向する面の中心部に夫々設けられたガイドピン、このガイドピンを電気的に絶縁して摺動自在に挿入するガイド部とで形成した案内部を備えて真空コンデンサを構成し、
前記ベローズ内において可動リードの先端部に可動リードボルトを軸線方向に取付け、且つ前記可動側端板には、その内側でベローズ内に突出したねじ受部を設けてその端部に軸受を設け、
前記可動リードボルトを軸受に支持された調節ナットに螺合して、この調節ナットの回転操作によりコンデンサの静電容量を調整するようにするとともに、前記可動リードボルトと調節ナットの螺合部に調節ナットを操作して定義した最大静電容量値に調整した後、この調整位置で可動リードボルトのガイドピン側への移動を規制する最大静電容量調節手段を設け、
この最大静電容量調節手段は、可動リードボルトの先端にねじ穴を設け、且つ調節ナットには可動リードボルトが螺入されるねじ穴より大径の大径部を設けて、この大径部から調整ねじを挿入して前記可動リードボルトの先端のねじ穴に螺入するようにした真空コンデンサにおいて、
前記調整ねじと調節ナットの一方には、第１高硬度コーティング層を、他方には、第２高硬度コーティング層を施したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項２】
前記第１高硬度コーティング層には、窒化チタンコーティング又は滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを、第２高硬度コーティング層には、滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティング又は窒化チタンコーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載の真空コンデンサ。
【請求項３】
前記第１、第２高硬度コーティング層のどちらか一方のみだけ、滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載の真空コンデンサ。
【請求項４】
絶縁筒の両端部に固定側端板及び可動側端板を取付けてなる容器と、前記容器内の固定側端板に設けられた固定電極と、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、一端に可動電極を他端に可動側ねじ溝を設けた可動側導体と、前記可動側導体と可動側端板との間に電極側を真空状態になすように取付けられたベローズと、前記ベーロズの外側の可動側ねじ溝と螺合するねじ溝を有する調節ナットと、前記調節ナットを回転自在に挿入すると共に、可動側端板に取付けられた軸受部とを備え、前記調節ナットを回転すると前記可動側ねじ溝を介して可動側導体が静電容量を増減する方向に移動する真空コンデンサにおいて、
前記可動側導体と調節ナットとのいずれか一方側のねじ溝側を窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項５】
前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度の微粒子をコーティング層に吹付け、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とする請求項４に記載の真空コンデンサ。
【請求項６】
前記平滑面は可動側導体を回転時に微小突起から破損を生じない程度の平滑面であることを特徴とする請求項４に記載の真空コンデンサ。
【請求項７】
前記可動側導体が軸受部と摺動しながら移動する可動側導体の摺動面を、窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることを特徴とする請求項４に記載の真空コンデンサ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、可動電極を取付けた可動側導体のねじ溝を軸受に回転自在に挿入した調節ナットのねじ溝に装着し、調節ナットを回転するのに応じて、可動側導体が軸方向に移動する摺動面を改良した真空コンデンサに関するものである。
背景技術
［０００２］
従来の真空コンデンサの構造は大別すると、静電容量値が固定されている静電容量固定形真空コンデンサと、静電容量値が可変できる静電容量可変形真空コンデンサの２つがある。後者の真空コンデンサを図３及び図４により説明する。
［０００３］
図３において、セラミック部材からなる絶縁筒１２の両端側に銅製の円筒管１１ａ，１１ｂを接合し、この円筒管１１ａ，１１ｂの両端に固定側端板１３と可動側端板１４と取付け、容器１０を形成している。
［０００４］
固定側端板１３の内側には、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付けて固定電極１５を形成している。また、この固定電極１５の各電極板間の間隙内に、非接触状態で出入できるように、内径の異なる複数の円筒状電極板Ｍ１，Ｍ２，…Ｍｎを、取付導体１８に設けて可動電極１６を形成している。固定電極１５及び可動電極１６によりコンデンサ部を構成している。
［０００５］
取付導体１８には、可動リード２が設けられ、この可動リード２にベローズ１９の一端がロー付けされ、ベローズ１９の他端は可動側端板１４にロー付けされている。ベローズ１９により可動リード２を上下方向に移動できるようにしている。ベローズ１９に包囲された固定電極１５側及び可動電極１６側は、真空状態つまり真空室を形成している。この可動リード２が円滑に軸方向に移動できるように、固定側端板１３の固定側電極軸心部には、容器１０の内方に向かって伸びるガイドピン１が設けられている。ガイドピン１は絶縁部材により形成されている。ガイドピン１は可動リード２に設けられたガイド部５に挿入され、このガイド部５を案内として可動リードボルト３２を軸方向に案内す
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００２２］
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、回転による調節ナット、調整ねじの変形、摩耗を極力低減するとともに、ロー付け中に生じる不具合を解決して、耐久性を向上させた真空コンデンサを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００２３］
上記課題を解決するために、第１発明の真空コンデンサは、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、この真空容器内に、同心円状で径の異なる複数の円筒状電極板を固定電極取付導体に同心状に取り付けて形成した固定電極と、この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径の異なる複数の円筒状電極板を可動電極取付導体に同心状に取り付けて形成した可動電極と、この可動電極を前記真空容器の可動側端板の外部から円筒状電極板の軸線方向に移動させる可動リードと、この可動リードの外周側で前記可動側端板の内側に設けられ、真空状態を保持した状態で可動リードの移動を可能とするベローズと、前記固定電極取付導体と可動電極取付導体の相対向する面の中心部に夫々設けられたガイドピン、このガイドピンを電気的に絶縁して摺動自在に挿入するガイド部とで形成した案内部を備えて真空コンデンサを構成し、
前記ベローズ内において可動リードの先端部に可動リードボルトを軸線方向に取付け、且つ前記可動側端板には、その内側でベローズ内に突出したねじ受部を設けてその端部に軸受を設け、前記可動リードボルトを軸受に支持された調節ナットに螺合して、この調節ナットの回転操作によりコンデンサの静電容量を調整するようにするとともに、前記可動リードボルトと調節ナットの螺合部に調節ナットを操作して定義した最大静電容量値に調整した後、この調整位置で可動リードボルトのガイドピン側への移動を規制する最大静電容量調節手段を設け、この最大静電容量調節手段は、可動リードボルトの先端にねじ穴を設け、且つ調節ナットには可動リードボルトが螺入されるねじ穴より大径の大径部を設けて、この大径部から調整ねじを挿入して前記可動リードボルトの先端のねじ穴に螺入するようにした真空コンデンサにおいて、
前記調整ねじと調節ナットの一方には、第１高硬度コーティング層を、他方には、第２高硬度コーティング層を施したことを特徴とするものである。
［００２４］
第２発明の真空コンデンサは、前記第１高硬度コーティング層には、窒化チタンコ
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
特徴とするものである。
［００３０］
発明の効果
［００３１］
以上述べたように、本発明によれば、調整ねじと調節ナットの一方には、第１高硬度コーティング層を、他方には、第２高硬度コーティング層を施し、また、調整ねじ、調節ナットのどちらか一方に窒化チタンコーティングを、他方に滑り性及び硬度を保持する無電解メッキコーティングを施して高硬度コーティングのねじ、ナットを構成したので、これら、ねじ、ナットによる回転により、真空圧力に打ち勝って可動電極を低摩擦力で移動させることができるため、ねじ、ナットの摩耗、変形を防止することが可能となり、回転トルクの上昇を抑制し、回転部の長寿命化を図ることができるようになる。
［００３２］
また、本発明によれば、高硬度コーティング層の調整ねじ、調節ナットを使用することにより、低摩擦力で回転をしているため、従来のねじ回転よりも高速、高加速に回転しても摩耗、変形が少ないため、静電容量の可変制御がより高速化することができる。
［００３３］
さらに、上記高硬度コーティング層は、弱磁性体であるので、高周波通電による真空ロー付けにおいてもヒステリシス損が少なく、高周波環境下でも発熱が発生せず、真空容器内部の温度上昇を抑制でき、また、高硬度コーティング層の耐熱性が高いことから、７５０℃〜８５０℃の高温真空ロー付けにおいても高硬度を維持することができ、しかも高温真空ロー付け中に不要なガスを放出することもないので、真空度低下を発生させることも無くすることができる利点がある。
［００３４］
本発明は上記の利点の他に、調整ねじを高硬度コーティングするだけなので、真空コンデンサ内部の配置を変更することなく同じ形状で長寿命化ができ、しかも、そのねじの素材を選ばないので、加工性に制約なくねじを製造することができ、また、調節ナット内径側のコーティング処理が可能なため、そのナットも高硬度化することに
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
より、摩耗、変形を抑制することができる。
［００３５］
さらにまた、本発明によれば、可動側導体と調節ナットとのいずれか一方側のねじ溝側を、窒化チタンでコーティングした微小突起を有するコーティング層に形成し、前記コーティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に接触し、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にしたので、ねじ溝が平滑面にて摺動し、コーティング層を破損しなくなり、可動側導体及び真空コンデンサの歩留まりが向上した。
［００３６］
また、本発明によれば、可動側導体が軸受部と摺動する際に、可動側導体を窒化チタンのコーティング層を被覆した摺動面を、平滑面にしたので、可動側導体の歩留まりが向上した。
発明を実施するための最良の形態
［００３７］
以下本発明の第１実施形態及び第２実施形態と第３実施形態を図面に基づいて説明する。
［００３８］
［第１実施形態］
図１は実施形態を示す拡大断面図で、図１（ａ）は調整ねじ３６、図１（ｂ）は調節ナット３３である。調整ねじ３６には、母材としてＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ３０４で形成された調整ねじ３６の可動リードボルト３２の外周側に形成された可動側ねじ溝３２ｘに第１高硬度コーティング層４１を被覆した。この第１高硬度コーティング層４１には、窒化チタン（ＴｉＮ）［硬度：２２００ＨＶ］を、厚み３μｍにコーティングした。
［００３９］
また、図１（ｂ）の調節ナット３３には、母材として上記と同様のＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ３０４で形成された調節ナット３３のねじ孔３３ｃは、内面にネジ溝３３ｘを形成し、ネジ溝３３ｘに第２高硬度コーティング層４２を被覆した。この第２高硬度コーティング層４２には、滑り性及び硬度を保持させるため無電解ニッケルメッキ皮膜中にＰＴＦＥの微粒子を均一に分散・共析させたメッキ、例えば、Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ（ＰＴＦＥ含有量５％）、［硬度：７５０〜９００ＨＶ］を有し、厚み１０μｍにコーティングする。このときの摩擦係数は０．１０〜０．１２である。
［００４０］
［第２実施形態］
第１実施形態と同様に、調整ねじ３６には、母材としてＳＵＳ３０４を使用し、このＳＵＳ
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
ティング層を窒化チタンの硬度より硬い硬度を有する部材にてコーティング層に吹付け、微小突起を除去してコーティング層を平滑面にすることにも適用できる。
［００６０］
［００６１］
以上のように、本発明によれば、コーティング層を被覆した摺動面を平滑面にすることにより、コーティング層が破損するのを防止し、真空コンデンサの歩留まり及び寿命を向上させることが出来ようになった。
図面の簡単な説明
［００６２］
［図１］第１実施形態の調節ナット及び調整ねじを示す拡大断面図。
［図２］図１に使用した調節ナット及び調整ねじを使用した時の寿命特性図。
［図３］真空コンデンサの断面図。
［図４］最大静電容量調節部の拡大図。
［図５］本発明の第３実施形態を示す調節ナットと調整ねじとを組合わせた時の拡大断面図。
［図６］本発明の第３実施形態を示す調整ねじ側の第１高硬度コーティング層を平滑面にする作業を説明する断面図。
［図７］図６により第１高硬度コーティング層を平滑面にした断面図。
符号の説明
［００６３］
１…ガイドピン
２…可動リード
３２…可動リードボルト
３２ａ…ねじ孔
３２ｘ…可動側ねじ溝
３２ｙ…突起部
３３…調節ナット
３３ａ…大径部
【国際調査報告】
2007069686.tif 000010
2007069686.tif 000011
2007069686.tif 000012
2007069686.tif 000013
2007069686.tif 000014
2007069686.tif 000015
2007069686.tif 000016