(57)【要約】  【課題】  大電力発振機の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等に使用される真空コンデンサにおいて、その動作時の電気的発熱や使用される環境を考慮して、耐熱性および耐腐食性を高めた真空コンデンサを提供する。  【解決手段】  絶縁筒１の両端をそれぞれ導電性部材１ａ，１ｂにより閉塞して成る真空容器５を備えた真空コンデンサにおいて、前記真空容器５の導電性部材１ａ、１ｂに対し、高温雰囲気下や腐食性環境下（Ｈ2Ｓガス等存在下）でも酸化や腐食することがない無電解ニッケル‐燐メッキを施す。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の絶縁性部材の両端をそれぞれ導電性部材により閉塞して形成した真空容器を備え、その真空容器内の両導電性部材間に静電容量が形成された真空コンデンサであって、
前記導電性部材に無電解ニッケル‐燐メッキを施したことを特徴とする真空コンデンサ。
【請求項２】
前記無電解ニッケル‐燐メッキは、前記導電性部材の外壁に施し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】
前記導電性部材は銅から成ることを特徴とする請求項１または２記載の真空コンデンサ。
【請求項４】
前記の真空容器内の一方の導電性部材側に固定電極を配置し、
前記の真空容器内の他方の導電性部材側で固定電極との間に静電容量を形成するように可動電極を配置し、
前記の可動電極を移動し固定電極に対する可動電極の位置を変化させることにより、前記の静電容量を変化させることが可能なことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の真空コンデンサ。
【請求項５】
前記の真空容器内の一方の導電性部材側に電極を配置し、
前記の真空容器内の他方の導電性部材側に前記電極との間に静電容量を形成するように電極を配置したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに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、大電力発振機の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等に用いられる真空コンデンサであって、特に耐環境性を考慮した真空コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空コンデンサは、筒状の絶縁性部材（例えば、アルミナ等の絶縁性材料から成る部材；以下絶縁筒と称する）の両端をそれぞれ導電性部材（例えば、銅等の金属から成る部材）により閉塞して成る真空容器（例えば、真空蝋付け製法等によって組み立てられた真空容器）を備えたものが用いられており、近年においては種々の高周波機器や大電力機器等に適用されている。例えば真空可変コンデンサにおいては大電力発振機の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路，あるいは誘導加熱装置のタンク回路等におけるインピーダンス調整に適用される。
【０００３】
一般的な真空コンデンサ（真空可変コンデンサ）の一例を説明すると、前記のような真空容器内における一方の導電性部材（以下、固定側導電性部材と称する）側には、径の異なる円筒状の電極部材を複数個同心円状に一定間隔を隔てて構成された固定電極が取付けられる。また、他方の導電性部材（以下、可動側導電性部材と称する）側には、前記の固定電極の各電極部材の間隙内に非接触状態で挿出入（例えば、真空容器の軸方向に挿出入）できるように、径の異なる円筒状の電極部材を複数個同心円状に一定間隔を隔てて構成された可動電極（固定電極に対して挿出入するように可動する電極）が取付けられる。この可動電極の取付けは、例えば真空容器の軸方向に可動自在な支持部材（以下、可動電極支持導体と称する）を介して行われる。また、前記可動電極支持導体と可動側導電性部材との間にはベローズが取付けられ、そのベローズ，固定電極，可動電極により囲まれた空間によって真空室が形成される。
【０００４】
前記可動電極支持導体においては、例えば柱状の部材が用いられ、その一端側には前記のように可動電極が取付けられ、他端側は可動側導電性部材に設けられた軸受部によって可動自在に支持される。この可動電極支持導体における支持構造の一例としては、前記の軸受部によって回動自在に支持された部材に対し、可動電極支持導体の他端側を螺合させる構成が挙げられる。また具体例としては、軸受部によって回動自在に支持されたナット部材（可動電極の位置を調節するための部材；以下、調節ナットと称する）の雌ネジ部に対して、可動電極支持導体の他端側に形成された雄ネジ部を螺合させる構成が挙げられる。
【０００５】
上記のように構成された真空コンデンサにおいて、前記の可動電極支持導体を軸方向に移動（前記具体例の場合、モータ等の駆動手段にて調節ナットを回動し移動）させ固定電極に対して可動電極を挿出入（互いの各電極部材が交叉するように挿出入）することにより、固定電極と可動電極との交叉面積（対向電極間の面積）が変化する。これにより、固定電極，可動電極にそれぞれ異なる極性の電圧が印加された際には、該交叉面積の変化に応じて、固定電極，可動電極間に生じる静電容量の値が連続的に加減されるため、インピーダンス調整が行われるものとされている。
【０００６】
このような真空コンデンサに要求される特性の一つとしては、導電性部材の耐熱性および導電性を向上させることが挙げられる。しかし、導電性部材として一般的に使用されている銅の耐熱性は８０℃程度と低く、酸化しやすい。この対策として、銅から成る導電性部材を用いる場合、該導電性部材が高温にならないような形状（例えば、表面積の大きい形状）にすることも考えられていたが、一般的には導電性部材の表面（外壁表面）に銀メッキ（鍍金）（厚さ平均０．３μｍ程度）を施す手法が採られていた。このようにメッキにより導電性部材表面に形成される膜（以下、メッキ膜と称する）は、耐熱性が１２５℃程度であり、導電性が良好であることで知られている。
【特許文献１】特許第３２６３９９２号公報（段落［００１２］〜［００１５］、図１）
【特許文献２】特開平１１−０６７５９０号公報（段落［０００２］〜［００１４］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、真空コンデンサは、真空容器の導電性部材に電流が印加された時に発生する熱によって、導電性部材の表面（例えば、メッキ膜）が１２５℃以上の高温雰囲気下に曝される可能性がある。これにより、該表面は酸化して劣化し、その劣化により酸化粉が発生（剥離）し真空コンデンサから飛散して、外部（環境）に悪影響を及ぼす可能性がある。また、硫黄等による腐食性環境下（例えば、Ｈ2Ｓガス存在下）に曝されると表面が硫化して劣化し、その劣化により硫化粉が発生（剥離）し真空コンデンサから飛散して、前記酸化紛同様に外部（環境）に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
以上示したようなことから、大電力発振機の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等に使用される真空コンデンサにおいて、その動作時の電気的発熱や使用される環境を考慮して、耐熱性および耐腐食性を高めることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、請求項１記載の発明は、筒状の絶縁性部材の両端をそれぞれ導電性部材により閉塞して形成した真空容器を備え、その真空容器内の両導電性部材間に静電容量が形成された真空コンデンサであって、前記導電性部材に無電解ニッケル‐燐メッキを施したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記無電解ニッケル‐燐メッキは、前記導電性部材の外壁に施したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記導電性部材は銅から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３記載の発明において、前記の真空容器内の一方の導電性部材側に固定電極を配置し、前記の真空容器内の他方の導電性部材側で固定電極との間に静電容量を形成するように可動電極を配置し、前記の可動電極を移動し固定電極に対する可動電極の位置を変化させることにより、前記の静電容量を変化させることが可能なことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３記載の発明において、前記の真空容器内の一方の導電性部材側に電極を配置し、前記の真空容器内の他方の導電性部材側に前記電極との間に静電容量を形成するように電極を配置したことを特徴とする。
【００１４】
請求項１乃至５記載の発明のような構成によれば、真空容器における無電解ニッケル‐燐メッキを施した導電性部材は、例えば銀メッキを施した導電性部材と比較すると、高温雰囲気下での酸化や、腐食性環境下（Ｈ2Ｓガス存在下）での腐食（硫化）が起こりにくい。
【発明の効果】
【００１５】
以上の説明で明らかなように、請求項１乃至５記載の発明によれば、真空コンデンサが適用される大電力発振機の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等の動作時における発生熱に対する耐熱性や、真空コンデンサが使用される可能性がある腐食性環境（例えば、Ｈ2Ｓガス）に対する耐腐食性を高めることができる。これにより、真空コンデンサの耐久性を向上できると共に、酸化粉や硫化粉の飛散を防止して外部（環境）への悪影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態における真空コンデンサを実施例１，２等に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態は、絶縁筒の両端をそれぞれ導電性部材により閉塞して成る真空容器を備えた真空コンデンサであって、前記の導電性部材（例えば、銅等の金属から成る部材）に無電解ニッケル‐燐メッキを施したものである。
【００１８】
［実施例１］
図１（全体断面図）は、本実施例１に係る真空可変コンデンサの概略説明図である。
【００１９】
図１においては、絶縁筒（絶縁性部材；アルミナ材料等の絶縁材料から成る筒状の部材）１の一端側と他端側とに固定側導電性部材１ａ，可動側導電性部材１ｂ（例えば、銅等の金属から成る部材）を設けて成る真空容器５を主な構成としている。固定側導電性部材１ａ，可動側導電性部材１ｂにおいては、それぞれ絶縁筒１の一端側と他端側とに設けられた円筒管２ａ，２ｂと、前記絶縁筒１および前記金属筒２ａ，２ｂを閉塞するように設けられ外部端子を兼ねた固定側端板３，可動側端板４と、によって構成されている。
【００２０】
真空容器５内においては、内径の異なる複数の円筒状電極部材Ｆ（Ｆ1，Ｆ2，…，ＦN）を同心円状に一定間隔を隔てて構成された固定電極６が固定側端板３の内側（真空容器５の内側）取り付けられる。また、この固定電極６の各電極部材Ｆの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の電極部材Ｍ（Ｍ1，Ｍ2，…，ＭN）を同心円状に一定間隔を隔てて構成（図中では円盤状部材７を介して構成）された可動電極８が、可動電極支持導体２０を介して設けられている。これら固定電極６および可動電極８により、絶縁性真空機器のコンデンサ部が構成されている。尚、前記の可動電極８においては、固定電極６との間で静電容量を形成し可変できる構成であれば良い。
【００２１】
前記の可動電極８を固定電極６に対して非接触状態で挿出入する構成としては、例えば図示するように、円盤状部材７の中央部を貫通して該円盤状部材７に固設された環状部材９と、その環状部材９における可動側端板４側の端部９ｂから軸方向に延設するように固定支持（図中では、可動ロッド１２の接続部１２ａ側の終端部１２ｂが環状部材９の一端部９ｂ内側に挿嵌されて固定支持）された可動ロッド１２と、から成る可動電極支持導体２０を適用すると共に、固定側端板３の中央部に立設された柱状ガイド部材１１を前記環状部材９のガイド部（他端部）９ａ内側に挿嵌させた構成が挙げられる。
【００２２】
前記環状部材９には、ベローズ１０の一端が溶接（蝋付け）され、ベローズ１０の他端は可動側端板４に溶接されている。ベローズ１０により、環状部材９を図示上下方向に移動できるようにしていると共に、ベローズ１０と固定電極６および可動電極８との間に真空室を形成している。
【００２３】
前記の可動電極支持導体２０（可動ロッド１２）において、可動電極８とは反対側の端部外周面にはネジ部（雄ネジ部；以下、可動側ネジ部と称する（図示省略））が形成（螺刻等）され、可動側端板４に形成された軸受部１３によって回動自在および真空容器５の軸方向に対して可動自在に支持されている。
【００２４】
前記の軸受部１３においては、可動側端板４中央部から真空容器５内方向に立設し可動電極支持導体２０用の遊嵌孔１４ｃを有する筒状のネジ受部１４ａと、そのネジ受部１４ａの一端側に固設（図中ではネジ受部１４ａの一端側から軸方向に折曲するように形成された支持部（フランジ）１４ｂに固設）されたスラストベアリング１７と、この支持部１４ｂの外側（真空容器５の外側）に対してスラストベアリング１７を介して設けられた調節ナット１６と、を構成している。前記調節ナット１６の一端側の内壁部には、前記可動電極支持導体２０のネジ部と螺合するネジ部（雌ネジ部；図示省略、図中では、調節ナット１６の他端側よりも小さい内径であって前述の支持部１４ｂの遊嵌孔１４ｃと連通する螺合孔）が形成されている。符号１８は、頭部座面の外径がネジ部内径よりも大きい調節ネジを示し、前記可動電極支持導体２０の先端（調節ナット１６の螺合孔に螺入した先端）に螺合されるものである。
【００２５】
上記のように構成された真空コンデンサにおいて静電容量を調整するには、調節ナット１６を回転することにより、可動電極８を図示上下方向に移動させることができる（例えば右回転では可動ロッド１２が図示下方に移動し、左回転では図示上方に移動）。この可動電極８の上下動を調整することにより、固定電極６との対向面積を可変して静電容量値を任意に設定することができる。なお、前記の静電容量を調節するための手段として、例えば調節ナット１６を回転させる電動手段等（図示省略）を適用できる。
【００２６】
本実施例１では、前記のように構成された真空（可変）コンデンサにおいて、真空容器５の導電性部材（例えば、銅部材）の外壁面に対し、無電解ニッケル‐燐メッキを施す。無電解ニッケル‐燐メッキは、次亜燐酸還元による自己触媒型ニッケル‐燐メッキであり、例えば、ニッケルイオン含有の溶液中に被メッキ物を浸漬させ還元剤（例えば、次亜リン酸ナトリウム、水素化ホウ素、ヒドラジン等）を投入することにより、被メッキ物上（例えば、導電性部材表面）にニッケルとして析出させる方法である。その析出物（メッキ膜）は主成分としてニッケルを含み、燐を２〜１５％程度含む。
【００２７】
このような無電解ニッケル‐燐メッキにより形成されるメッキ膜は、電気メッキによるものと比較すると、均一析出性、耐食性等に優れている。すなわち、無電解ニッケル‐燐メッキが施されメッキ膜により被覆された導電性部材は、高温環境下や腐食性環境化（Ｈ2Ｓガス存在下）に曝されても、酸化や腐食（硫化等）が起こり難いものと言える。
【００２８】
ここで、図２に示すような形状（高さ１４０ｍｍ×径６２ｍｍ，略円筒状）の真空コンデンサ（明電舎製ＳＣＶ−５１０Ｍ）を用い、真空容器５の導電性部材（本実施例１では銅から成る部材）１ａ，１ｂの外壁面に対して無電解ニッケル‐燐メッキを施して試料Ｓ１〜Ｓ３（メッキ膜厚さ平均９．４μｍ）を作成した。また、比較例として、従来の真空コンデンサに用いられていた銀（Ａｇ）メッキ（メッキ厚さ平均０．３μｍ）を施した試料Ｐ１〜Ｐ３を作成した。
【００２９】
そして、前記の各試料Ｓ１〜Ｓ３，Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれ用い、ガス曝露試験機（島津製作所社製のＥＤＸ−８００ＨＳ）によりＨ2Ｓガス雰囲気下（Ｈ2Ｓガス濃度１．０ｐｐｍ，温度２５℃，湿度６０％）に所定期間（１日間，７日間）曝した後、各試料Ｓ１〜Ｓ３，Ｐ１〜Ｐ３における導電性部材表面の硫化物生成量（硫黄（Ｓ）付着量；μｇ／ｃｍ2）を蛍光Ｘ線分析装置（ＹＡＭＡＳＡＫＩ社製のＧＨ−１８０）により測定（硫化状況を観測）すると共に、各導電性部材表面の変色状況を目視により観察し、それら結果を下記表１に示した。なお、表１中の記号「×」は導電性部材表面において明らかな変色が観察された場合、記号「△」は変色が少なからず観察された場合、記号「○」は変色が観察されなかった場合を示すものとする。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示す結果から、銀メッキを施した試料Ｐ１〜Ｐ３においては、それぞれガス曝露期間経過と共に導電性部材表面の硫化物生成量が増加して明らかな変色が観られ、硫化が進行し易いことを読み取れる。一方、無電解ニッケル‐燐メッキを施した試料Ｓ１〜Ｓ３においては、たとえガス曝露期間７日経過後であっても、導電性部材表面の硫化物生成や変色は殆ど観られず、硫化が進行し難いことを読み取れる。
【００３２】
また、前記の各試料Ｓ１〜Ｓ３，Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれ３００℃の温度雰囲気下に所定期間曝したところ、試料Ｐ１〜Ｐ３の導電性部材では表面が酸化により粗くなって、更に剥離が生じて酸化粉の飛散が観られたものの、試料Ｓ１〜Ｓ３の導電性部材においては表面に酸化が確認されることはなく、殆ど変化は観られなかった。
【００３３】
すなわち、本実施例１の真空コンデンサは、たとえ、大電力発振機発振回路、半導体製造装置用の高周波電源回路、あるいは誘導加熱装置のタンク回路等に適用して過酷な高温雰囲気下（例えば３００℃程度），腐食性環境下（Ｈ2Ｓガス）等に曝されても、メッキ膜の劣化が抑制されるため、酸化粉や硫化粉の飛散が起こり難くなる。更に、無電解ニッケル‐燐メッキは弱磁性体でありヒステリシス損が少ないため、たとえ高周波電流が流れた場合であっても、該メッキ膜自体は発熱し難く、発熱による温度上昇を抑制する効果も得ることができる。
【００３４】
したがって、本実施例１によれば、例えば真空コンデンサの形状を変更（該導電性部材が高温にならないような形状等に設計変更等）することなく、簡易に真空コンデンサの耐久性を向上できると共に、酸化粉や硫化粉の飛散を防止して外部（環境）への悪影響を抑制できる。また、本実施例１は、導電性部材表面をメッキするだけであるため、そのメッキ工程を追加するのみで、既存の真空コンデンサ組立て工程（真空蝋付けなどの他の工程等）が阻害されることはない。
【００３５】
［実施例２］
図３（全体断面図），図４（製品形状例を示す概観図），は、本実施例２に係る真空固定コンデンサの概略説明図である。図３，４においては、実施例１同様に、絶縁筒（絶縁性部材；アルミナ材料等の絶縁材料から成る筒状の部材）１の一端側と他端側とに導電性部材（例えば、銅等の金属から成る部材）１ａ，１ｂを設けて成る真空容器５を主な構成とし、それら導電性部材１ａ，１ｂの内側（真空容器５の内側）にそれぞれ固定電極６ａ，６ｂ（それぞれ陽極または陰極）が設けられている。これら固定電極６ａ，６ｂは、それぞれ内径が異なる複数の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たものであり、互いに非接触状態で交叉し静電容量を形成するように対向配置されている。なお、符号１５は、例えば固定電極６ａ，６ｂを位置決めするためのセンターピン（セラミックセンターピン等）であるが、該センターピン１５を省いた構造でも十分実施できる。
【００３６】
本実施例２のような真空固定コンデンサにおいても、導電性部材１ａ，１ｂに対して実施例１と同様の無電解ニッケル‐燐メッキ（メッキ膜厚さ平均９．４μｍ）を施す。
【００３７】
ここで、図４に示すような形状（略円筒状）の真空固定コンデンサを用い、前述の実施例１同様に、導電性部材１ａ，１ｂに対して無電解ニッケル‐燐メッキ（メッキ膜厚さ平均９．４μｍ）を施し（本実施例２では、導電性部材１ａ，１ｂの外壁に対して施し）、ガス曝露試験、高温雰囲気下での試験を実施したところ、実施例１同様の作用効果を奏することを確認できた。
【００３８】
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特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００３９】
すなわち、真空容器の導電性部材に無電解ニッケル‐燐メッキを施した構成を有する真空コンデンサであれば、例えば固定電極，可動電極，可動電極支持導体，ベローズ（ベローズの取付位置等）等の各種構成部材の形状変更や有無に係らず、実施例１，２と同様の作用効果が得られることは明らかである。
【００４０】
なお、無電解ニッケル‐燐メッキであれば、使用する雰囲気等に応じてメッキ膜の厚み，メッキ等級，メッキ製法治具の種類等、種々のものを適宜に採用することで、実施例１，２同様の作用効果が得られることは明らかである。例えばメッキ膜の厚みに関しては、上記各実施例より若干厚いメッキ膜（平均１３．３μｍ）を形成してガス曝露試験、高温雰囲気下での試験を各々実施した結果としても、作用効果は実施例１，２と同様であった。実際の製品には、種々の環境で使用されることを考慮して、例えば、各実施例の試験よりメッキ膜が厚く、防食，耐磨耗等の用途に適したＪＩＳ  Ｈ８６４５  ３〜４級（メッキの最小厚さ１０〜１５μｍ）やＭＩＬ―Ｃ２６０７４ＥＣｌａｓｓ１（メッキ厚さ１２．７μｍ）に準拠したメッキを採用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態における真空（可変）コンデンサの一例を示す概略説明図。
【図２】実施例１における真空（可変）コンデンサの外観図。
【図３】実施例２における真空（固定）コンデンサの一例を示す概略説明図。
【図４】実施例２における真空（固定）コンデンサの外観図。
【符号の説明】
【００４２】
１…絶縁筒
１ａ…固定側導電性部材
１ｂ…可動側導電性部材
５…真空容器
６…固定電極
８…可動電極
１０…ベローズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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