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Patent Searching and Data


Title:
VACUUM INSULATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/001778
Kind Code:
A1
Abstract:
A perfluoropolyether having heat resistance and containing a fluorine component in a relatively large quantity is applied, as a lubricating agent, on a sliding surface of each of a movable conductor support member and a bearing part. The perfluoropolyether is thermally and chemically stable. Therefore, even when a heat generated in the vacuum insulating device is transferred to the sliding surface to heat the perfluoropolyether to a high temperature, the perfluoropolyether is not decomposed or gasified and the corrosion caused by a chemical reaction with other member can be prevented.

Inventors:
TAKAHASHI EIICHI
NISHIZAWA TOORU
HOUJOU SHUUJI
Application Number:
JP2008/061340
Publication Date:
December 31, 2008
Filing Date:
June 20, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MEIDENSHA ELECTRIC MFG CO LTD (JP)
TAKAHASHI EIICHI
NISHIZAWA TOORU
HOUJOU SHUUJI
International Classes:
H01G5/14; H01G5/013; H01H33/66
Foreign References:
JPH1197293A1999-04-09
JPH03244694A1991-10-31
Attorney, Agent or Firm:
HASHIMOTO, Takeshi et al. (Ekisaikai Bldg. 1-29, Akashi-ch, Chuo-ku Tokyo 44, JP)
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Claims:
 筒状の絶縁性部材の両端をそれぞれ固定側導電性部材と可動側導電性部材とにより閉塞して形成した真空容器と、
 前記真空容器内の固定側導電性部材側に配置した固定電極と、
 前記真空容器内の可動側導電性部材側に配置した可動電極と、
 一端側が前記可動電極を支持し他端側が真空容器外方向に延設する可動電極支持導体と、
 前記真空容器内の通電路の一部であって固定電極および可動電極側の真空室と可動導体側の大気室とを隔離するベローズと、
 前記可動側導電性部材にて可動電極支持導体を軸方向に対し可動自在に支持する軸受部と、を備えて成る絶縁性真空機器であって、
 前記可動電極支持導体と軸受部とのそれぞれの摺動面に対し、パーフルオロポリエーテルから成る潤滑剤を被覆したことを特徴とする絶縁性真空機器。
 前記可動電極支持導体は、前記軸受部に備えられた軸回転自在な部材に対して螺合し、
 前記の軸回転自在な部材を軸回転することにより、前記可動電極支持導体が軸方向に可動することを特徴とする請求項1記載の絶縁性真空機器。
 前記軸回転自在な部材は、調節ナットであることを特徴とする請求項2記載の絶縁性真空機器。
 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、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の何れかに記載の絶縁性真空機器。
 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、前記可動電極と固定電極との間を電気的に開閉できることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の絶縁性真空機器。
Description:
絶縁性真空機器

 本発明は、絶縁性真空機器であって、可 導体と軸受部との間の摺動面に使用する潤 剤を改良した絶縁性真空機器に関する。

 真空コンデンサや真空バルブは、筒状の 縁性部材(例えば、セラミック等の絶縁性材 料から成る部材;以下、絶縁筒と称する)の両 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 備えた絶縁性真空機器が用いられており、 年においては種々の高周波機器や大電力機 等に適用されている。例えば真空コンデン においては半導体設備の高周波電源,大電力 振回路等の高周波機器におけるインピーダ ス調整に適用され、真空バルブにおいては 電力機器の遮断,投入(開閉)に適用されてい (例えば、特許文献1,2)。

 一般的な真空コンデンサの構造の概略を 明すると、前記のような真空容器内におけ 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 材を複数個同心円状に一定間隔を隔てて構 された固定電極が取付けられる。また、他 の導電性部材(以下、可動側導電性部材と称 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 器の軸方向に挿出入)できるように、径の異 る円筒状の電極部材を複数個同心円状に一 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 付けられる。この可動電極の取付けは、例 ば真空容器の軸方向に可動自在な支持部材( 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 まれた空間によって真空室が形成される。

 前記可動電極支持導体においては、例え 柱状の部材が用いられ、その一端側には前 のように可動電極が取付けられ、他端側は 動側導電性部材に設けられた軸受部によっ 可動自在に支持される。この可動電極支持 体における支持構造の一例としては、前記 軸受部によって回動自在に支持された部材 対し、可動電極支持導体の他端側を螺合さ 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 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 て、可動電極支持導体の他端側に形成され 雄ネジ部を螺合させる構成が挙げられる。

 上記のように構成された真空コンデンサ おいて、前記の可動電極支持導体を軸方向 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 に対して可動電極を挿出入(互いの各電極部 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 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 連続的に加減されるため、インピーダンス 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に要求される 性の一つとしては、前記のように静電容量 加減操作の際における各部材間の摺動を滑 かにし長寿命化を図ることが挙げられる。 えば、前記の具体例の場合には、調節ナッ の雌ネジ部と可動電極支持導体の雄ネジ部 が静電容量の加減操作に伴って摺動し、そ ら調節ナット,可動電極支持導体が損傷(例 ば、磨耗)し易いとされている。特に、半導 製造装置等の高周波電源回路に使用される 空コンデンサの場合には、静電容量値を頻 に可変することが多いため、例えば調節ナ ト等が高速に回転し総回転数も多くなるこ から、その調節ナット等(例えば、軸受部の ネジ部、可動電極支持導体のネジ部等)の損 が激しく、それらの耐久性の低下を招いて る。

 真空バルブにおいても、遮断,投入操作に 伴って各部材が摺動することから、真空コン デンサ同様に各部材が損傷し易く、耐久性の 低下を招いている。

 前記のように絶縁性真空機器の操作(静電 容量の加減操作または遮断,投入操作)に伴う 部材の損傷対策として、例えば各部材の摺 部位に対して潤滑剤を適用(例えば、摺動面 に鉱油+石鹸系増調剤のグリース潤滑油を適 )している。

 しかし、絶縁性真空機器の大型化(例えば 、真空コンデンサの大電流化)に伴い、特に 電路(ベローズ等)においては発熱し易くなり 、その発熱によって潤滑剤が変化(固化等)す ことがある。このように潤滑剤が変化する 、該潤滑剤本来の性能(減摩作用等)を発揮 きなくなり、各部材間の摺動が妨げられて まう。

 そこで、近年においては、耐熱性の高い 滑剤として硫黄成分等を含んだフッ素系グ ースが多く適用されている。

 しかしながら、高周波機器に適用される 空コンデンサや大電力機器に適用される真 バルブ等の絶縁性真空機器においては、そ 動作時(静電容量の加減操作または遮断,投 操作の際)の電気的発熱が、各部材(可動電極 支持導体,ベローズ等)を介して例えば摺動面 伝達され、その伝達された発熱により潤滑 が高温になってしまう。前記のように、単 一般的な絶縁性真空機器に適用されている ッ素系グリース等の潤滑剤(減摩作用のみを 考慮した潤滑剤)の場合には、潤滑剤本来の 能を維持できるものの、分解気化により意 しないガス(例えば、硫黄成分等によるガス) 等が発生してしまい、他の各部材(例えば、 テンレス部材のベローズ等)と化学反応を起 す恐れがある。

 例えば、ベローズの場合、前記のように 生したガス等との化学反応を起こすと、変 (黒色等に変化)や侵食(肉厚が薄くなること )が起こってしまう。特に、ベローズは、絶 縁性真空機器の動作に伴って伸縮が繰返され る部材であり、前記のように侵食等が起こる と破損する可能性もあり、寿命が短くなって しまう。

 本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた ので、その目的とするところは、高周波電 回路に使用される真空コンデンサや、大電 の投入,遮断に使用される真空バルブ等の絶 縁性真空機器において、その動作時に伴って 摺動する各部材間の滑性を維持できると共に 、潤滑剤に起因する各部材の損傷等を防止し 耐久性を向上(長寿命化)させた絶縁性真空機 を提供することにある。

国際公開第WO2007/069686号パンフレット。

日本国の公開特許公報である特開平11-972 93号公報。

 本発明の目的は、筒状の絶縁性部材の両 をそれぞれ固定側導電性部材と可動側導電 部材により閉塞して形成した真空容器と、 記真空容器内の固定側導電性部材側に配置 た固定電極と、前記真空容器内の可動側導 性部材側に配置した可動電極と、一端側が 記可動電極を支持し他端側が真空容器外方 に延設する可動電極支持導体と、前記真空 器内の通電路の一部であって固定電極およ 可動電極側の真空室と可動導体側の大気室 を隔離するベローズと、前記可動側導電性 材にて可動電極支持導体を軸方向に対し可 自在に支持する軸受部と、を備えて成る絶 性真空機器であって、前記可動電極支持導 と軸受部とのそれぞれの摺動面に対し、パ フルオロポリエーテルから成る潤滑剤を被 したことを特徴とすることにある。

 本発明の一つの観点によれば、前記可動 極支持導体は、前記軸受部に備えられた軸 転自在な部材に対して螺合し、前記の軸回 自在な部材を軸回転することにより、前記 動電極支持導体が軸方向に可動することを 徴とするものである。

 また、本発明の別の観点によれば、前記 回転自在な部材は、調節ナットであること 特徴とする。

 また、本発明の別の観点によれば、前記 可動電極を移動し固定電極に対する可動電 の位置を変化させることにより、静電容量 変化させることが可能なことを特徴とする

 また、本発明の別の観点によれば、前記 可動電極を移動し固定電極に対する可動電 の位置を変化させることにより、前記可動 極と固定電極との間を電気的に開閉できる とを特徴とする。

 以上のような観点によれば、可動電極支 導体と軸受部とのそれぞれの摺動面に潤滑 として被覆したパーフルオロポリエーテル 、例えば硫黄成分等を含んだフッ素系グリ ス等と比較すると、熱的,化学的に安定して いるので、電気的な発熱によって高温になっ ても分解気化することはなく、例えば硫黄成 分等によるガス等を発生することもない。

本発明の実施例1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。

本発明の実施例1における軸受部の拡大 断面図である。

本発明の実施例1における調節ナットと 可動導体の分解図である。

本発明の実施例1および実施例2に使用 たパーフルオロポリエーテルの構成図であ 。

本発明の実施例2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。

 以下、本発明の実施形態における絶縁性 空機器を実施例1,2等に基づいて詳細に説明 る。

 本実施形態における絶縁性真空機器は、 の動作時に摺動する各部材の摺動面(例えば 、可動電極を支持するための可動電極支持導 体(例えば、可動電極支持導体のネジ部)と、 の可動電極支持導体を回動自在および軸方 に対して可動自在に支持する軸受部(例えば 、軸受部に形成されたネジ部(調節ナットの ジ部等)と、の摺動面)をそれぞれ潤滑剤によ り被覆する。前記の潤滑剤としては、耐熱性 がありフッ素成分を比較的多量に含有(例え 、一般的な絶縁性真空機器に適用されてい フッ素系グリース等と比較して多量に含有) るパーフルオロポリエーテルから成る潤滑 を適用する。

 また、前記可動電極支持導体は、例えば 受部に備えられた軸回転自在な部材(例えば 、後述する調節ナット16)に対して螺合し、前 記の軸回転自在な部材を軸回転することによ り、前記可動電極支持導体が軸方向に可動す る構造が挙げられる。

 [実施例1]
 図1(全体断面図),図2(軸受周辺の拡大断面図) ,図3(調節ナットと可動電極支持導体の説明図 )は、本実施例1に係る絶縁性真空機器による 空コンデンサの概略説明図である。

 図1においては、絶縁筒(絶縁性部材;セラ ック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, 動側導電性部材1b(例えば、銅等の金属から 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 縁筒1および前記金属筒2a,2bを閉塞するよう 設けられ外部端子を兼ねた固定側端板3,可 側端板4と、によって構成されている。

 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(F 1 ,F 2 ,…,F N )を同心円状に一定間隔を隔てて構成された 定電極6が固定側端板3の内側(真空容器5の内 )取り付けられる。また、この固定電極6の 電極部材F間の間隙内に非接触状態で挿出入 きるように、内径の異なる複数の円筒状の 極部材M(M 1 ,M 2 ,…,M N )を同心円状に一定間隔を隔てて構成(図中で 円盤状部材7を介して構成)された可動電極8 、可動電極支持導体20を介して設けられて 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、 定電極6との間で静電容量を形成し可変でき 構成であれば良い。

 前記の可動電極8を固定電極6に対して非 触状態で挿出入する構成としては、例えば 示するように、円盤状部材7の中央部を貫通 て該円盤状部材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9 bから軸方向に延設するように固定支持(図中 は、可動ロッド12の接続部12a側の終端部12b 環状部材9の一端部9b内側に挿嵌されて固定 持)された可動ロッド12と、から成る可動電 支持導体20を適用すると共に、固定側端板3 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 た構成が挙げられる。

 前記環状部材9には、ベローズ10の一端が 接(ろう付け)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 にしていると共に、ベローズ10と固定電極6 よび可動電極8との間に真空室を形成してい 。

 前記の可動電極支持導体20(可動ロッド12) 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 する)12c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 空容器5の軸方向に対して可動自在に支持さ れている。

 前記の軸受部13においては、可動側端板4 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 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 設)されたスラストベアリング17と、この支 部14bの外側(真空容器5の外側)に対してスラ トベアリング17を介して設けられた調節ナ ト16と、を構成している。前記調節ナット16 一端側の内壁部には、前記可動電極支持導 20のネジ部12cと螺合するネジ部(雌ネジ部;図 中では、調節ナット16の他端側よりも小さい 径であって前述の支持部14bの遊嵌孔14cと連 する螺合孔)16cが形成されている。符号18は 頭部座面の外径がネジ部16c内径よりも大き 調節ネジを示し、前記可動電極支持導体20 先端(調節ナット16の螺合孔に螺入した先端) 螺合されるものである。

 上記のように構成された真空コンデンサ おいて静電容量を調整するには、調節ナッ 16を回転することにより、可動電極8を図示 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、 回転では図示上方に移動)。この可動電極8 上下動を調整することにより、固定電極6と 対向面積を可変して静電容量値を任意に設 することができる。なお、前記の静電容量 調節するための手段として、例えば調節ナ ト16を回転させる電動手段等(図示省略)を適 用できる。

 また、最大静電容量を調節する具体例と ては、まず調節ネジ18を螺入して固定する に、調節ナット16を右(若干右)に回し(右ねじ の場合)、柱状ガイド部材11の先端と可動ロッ ド12の終端面12bが当接する最大静電容量の位 より若干可動ロッド12を図示下方に移動さ 、所望の最大静電容量値となるように調節 る。この若干の調節量は真空コンデンサの 電容量のばらつきの程度で決まる。次に、 の状態で調節ネジ18をその頭部の座面が段部 19に当接するまで調節ネジ18をネジ穴12dに螺 し、当接したところで調節ネジ18を可動ロッ ド12に接着剤等で固定し、可動ロッド12の図 上方への上昇位置を規制する(ただし、調節 ット16とは接着しない)。なお、前記のよう 調節ネジ18を固定することにより、例えば 節ナット16を左に回して最大静電容量値を更 に高めようとしても、該調節ネジ18が段部19 当接し調節ナット16の回転が防止されるので (それ以上左に回らないので)、調節ナット16 可動ロッド12から抜けるのを防止するストッ パの機能を併せ持つ。

 このように可動ロッド12の移動(上昇位置) を規制することにより、例えば量産された真 空コンデンサのそれぞれの最大静電容量にば らつきがあっても、各真空コンデンサはそれ ぞれ最大静電容量値が調節できることから、 所望の最大静電容量に合致させた特性を有す る真空コンデンサが得られる。

 本実施例1では、前記のように構成された 真空コンデンサにおいて、可動電極支持導体 20と軸受部13との摺動面等(可動側ネジ部12cと ジ部16cとの間の摺動面等(螺合面等))に対し 例えば塗布等の手法により、耐熱性があり ッ素成分を比較的多量に含有するパーフル ロポリエーテルから成る潤滑剤(パーフルオ ロポリエーテルグリース)を被覆する。この ーフルオロポリエーテルは、図4の化学構造 で示すとおり多量のフッ素が結合し、比較 に高い熱的安定性(耐熱性),化学的安定性等 有する。また、一般的な絶縁性真空機器に 用されているフッ素系グリース等の潤滑剤 は異なり、硫黄成分等を含有しない。

 例えば、真空容器5内における固定電極6 可動電極8との間に電気的発熱が起こり、そ 発熱により可動電極支持導体20等を介して 記の潤滑剤が加温される可能性はあるもの 、該潤滑剤から硫黄成分等によるガスが発 することはない。すなわち、本実施例1の真 コンデンサにおいては、たとえ長期間使用 ても各部材(ベローズ10等)を腐食し得るガス 等は発生しない。したがって、潤滑剤に起因 する各部材の損傷等を防止し、耐久性を向上 (長寿命化)できることが判明した。

 [実施例2]
 図5は本実施例2に係る絶縁性真空機器によ 真空バルブの概略説明図である。なお、実 例1と同様なものについては、適宜同一符号 を用いその詳細な説明を省略する。

 図5において、符号40は真空バルブを示し 実施例1同様に、絶縁筒(絶縁性部材;セラミ ク材料等の絶縁材料から成る筒状の部材)1 一端側と他端側とにそれぞれ固定側導電性 材1a,可動側導電性部材1b(例えば、銅等の金 から成る部材)を設けて成る真空容器5を主な 構成とする。

 本実施例2では、該真空容器5内に一対の 定電極6および可動電極8が配置され、これら の各電極背面から真空容器5外に可動電極支 導体41と固定導体42がそれぞれ延設(図中では 真空容器1の軸方向に延設)され、可動電極支 導体41と前記可動側端板4との間にベローズ1 0を設ける。可動側端板4には、軸受部(例えば 、実施例1に示すような構成の軸受部)13が形 され、可動導体41を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する。

 そして、可動電極支持導体41と軸受部13と の摺動面等(実施例1のように螺合構造を有す 場合には該螺合面等)に対し、実施例1同様 、耐熱性がありフッ素成分を比較的多量に 有するパーフルオロポリエーテルから成る 滑剤(パーフルオロポリエーテルグリース)を 被覆する。

 本実施例2のように構成された真空バルブ においては、例えば、前記可動電極支持導体 41を移動して可動電極8を固定電極6に対して 離し、電力の投入および遮断を行う場合、 時的に固定電極6と可動電極8の接触面積が非 常に小さくなり、微小面積に対して電流が流 れて電気的発熱が起こり、その発熱により可 動電極支持導体41等を介して前記の潤滑剤が 温される可能性はあるものの、該潤滑剤か 硫黄成分等によるガスが発生することはな 。すなわち、本実施例2の真空バルブにおい ては、たとえ長期間使用しても各部材(ベロ ズ10等)を腐食し得るガス等は発生しない。 たがって、潤滑剤に起因する各部材の損傷 を防止し、耐久性を向上(長寿命化)できるこ とが判明した。

 以上のように、本発明の実施形態によれ 、真空コンデンサが適用される高周波機器, 真空バルブが適用される大電力機器の動作時 の発生熱を考慮して、動作時に伴って摺動す る各部材間の滑性を維持できると共に、潤滑 剤に起因する損傷等を防止し耐久性を向上さ せることができる。

 以上、本発明において、記載された具体 に対してのみ詳細に説明したが、本発明の 術思想の範囲で多彩な変形および修正が可 であることは、当業者にとって明白なこと あり、このような変形および修正が特許請 の範囲に属することは当然のことである。

 また、可動電極支持導体と軸受部との間 摺動面に対しパーフルオロポリエーテルか 成る潤滑剤を被覆した構造であれば、固定 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)等の各種部材において それぞれ種々の形状のものを適用したり適 省略しても、実施例1,2同様の作用効果が得 れることは明らかである。