JP3256672B2 - 電力用抵抗体 - Google Patents
電力用抵抗体Info
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単位体積当たりの
熱容量が大きく、抵抗率が適当な値であり、広い温度範
囲で抵抗温度変化率が負にならない、電力機器等のサー
ジの吸収に好適な電力用抵抗体に関する。
熱容量が大きく、抵抗率が適当な値であり、広い温度範
囲で抵抗温度変化率が負にならない、電力機器等のサー
ジの吸収に好適な電力用抵抗体に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、遮断器などの電流制御用、電動機
の始動、または送電系統の電圧異常発生時の接地用とし
て、種々のセラミック抵抗体が使用されている。
の始動、または送電系統の電圧異常発生時の接地用とし
て、種々のセラミック抵抗体が使用されている。
【０００３】一方、近年の遮断器への小型化要求に伴
い、開閉サージ吸収用投入抵抗器に対しても小型化が望
まれている。投入抵抗器の小型化を図るには、搭載され
る抵抗体の体積を小さくする必要があるが、それに伴い
抵抗体の体積当たりの熱債務が増大し、そのために熱容
量を増大させることが不可欠である。従来のセラミック
抵抗体は２Ｊ／（ｃｍ3・Ｋ）という熱容量であった
が、投入抵抗体の小型化への要求には不十分である。そ
のため、焼結密度が高く、熱容量の大きい抵抗体が必要
である。
い、開閉サージ吸収用投入抵抗器に対しても小型化が望
まれている。投入抵抗器の小型化を図るには、搭載され
る抵抗体の体積を小さくする必要があるが、それに伴い
抵抗体の体積当たりの熱債務が増大し、そのために熱容
量を増大させることが不可欠である。従来のセラミック
抵抗体は２Ｊ／（ｃｍ3・Ｋ）という熱容量であった
が、投入抵抗体の小型化への要求には不十分である。そ
のため、焼結密度が高く、熱容量の大きい抵抗体が必要
である。
【０００４】抵抗体がサージ吸収により発熱したとき、
抵抗体の抵抗値が低下すると、抵抗体を流れるサージ電
流がさらに増加して抵抗体の発熱量が増加し、熱暴走に
至り、抵抗体が破壊する危険が生じる。このため抵抗体
の温度上昇による抵抗率変化は高温域まで小さい、また
は正であることが望ましい。
抵抗体の抵抗値が低下すると、抵抗体を流れるサージ電
流がさらに増加して抵抗体の発熱量が増加し、熱暴走に
至り、抵抗体が破壊する危険が生じる。このため抵抗体
の温度上昇による抵抗率変化は高温域まで小さい、また
は正であることが望ましい。
【０００５】抵抗体１個当たりの抵抗値は、大きい方が
抵抗体の使用枚数を減少でき、投入抵抗器の小型化に大
きく寄与する。このためには抵抗体の抵抗率（本発明者
らは１００〜１００００Ωｃｍのものを目指した。）や
温度変化率を適正に制御し、熱的安定性を向上すること
が必要である。
抵抗体の使用枚数を減少でき、投入抵抗器の小型化に大
きく寄与する。このためには抵抗体の抵抗率（本発明者
らは１００〜１００００Ωｃｍのものを目指した。）や
温度変化率を適正に制御し、熱的安定性を向上すること
が必要である。
【０００６】従来、電力用抵抗器として使用されている
炭素分散型セラミック抵抗体は、絶縁体である酸化アル
ミニウム粉末中に導電性のカーボン粉末を少量分散さ
せ、さらに焼結助剤としての粘土を混合し焼結したもの
である。この抵抗体の抵抗率はカーボン添加量を調節す
ることによって制御できる利点はあるが、熱容量が２Ｊ
／（ｃｍ3・Ｋ）程度と小さく、また抵抗の温度係数が
温度上昇に対して負（抵抗が減少する傾向）である。そ
のため、温度係数が負の従来の抵抗体は、開閉サージを
吸収して抵抗体の温度が上昇すると抵抗率が小さくな
り、ますます電流が流れ、その結果、熱暴走を生じ、破
壊にいたる危険がある。
炭素分散型セラミック抵抗体は、絶縁体である酸化アル
ミニウム粉末中に導電性のカーボン粉末を少量分散さ
せ、さらに焼結助剤としての粘土を混合し焼結したもの
である。この抵抗体の抵抗率はカーボン添加量を調節す
ることによって制御できる利点はあるが、熱容量が２Ｊ
／（ｃｍ3・Ｋ）程度と小さく、また抵抗の温度係数が
温度上昇に対して負（抵抗が減少する傾向）である。そ
のため、温度係数が負の従来の抵抗体は、開閉サージを
吸収して抵抗体の温度が上昇すると抵抗率が小さくな
り、ますます電流が流れ、その結果、熱暴走を生じ、破
壊にいたる危険がある。
【０００７】抵抗体の熱容量を大きくし、抵抗の温度係
数が正を示す抵抗体として、たとえば特開平５−２５８
９１０公報に、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化コバルトか
ら構成されたものが示されている。この系では抵抗率が
１０2 〜１０5 Ω・ｃｍ、抵抗温度係数の絶対値が常温
から１００℃まで上昇したときに０．５％／℃以下、比
熱が２．８Ｊ／（ｃｍ3・Ｋ）より大きいと記載されて
いる。本発明者等は、遮断器の小型化に伴い、サージ吸
収による抵抗体の温度上昇が従来より高くなると予想
し、抵抗体のサージ吸収時の温度上昇を、他の部品への
熱影響を考慮して２００℃まで許容することとした。こ
のためには、上記公報記載より広い温度範囲で抵抗の温
度変化が正であることが必要である。抵抗体素子の熱的
安定性は、遮断器などが発生する開閉サージを抑制する
効果を安定的に確保するためにも必要である。本発明者
らは、抵抗率１０2〜１０4Ωｃｍ、抵抗変化率が２００
℃上昇に対しても正特性で、かつ比熱が２．７５Ｊ／
（ｃｍ3・Ｋ）以下である抵抗体の開発を目指した。
数が正を示す抵抗体として、たとえば特開平５−２５８
９１０公報に、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化コバルトか
ら構成されたものが示されている。この系では抵抗率が
１０2 〜１０5 Ω・ｃｍ、抵抗温度係数の絶対値が常温
から１００℃まで上昇したときに０．５％／℃以下、比
熱が２．８Ｊ／（ｃｍ3・Ｋ）より大きいと記載されて
いる。本発明者等は、遮断器の小型化に伴い、サージ吸
収による抵抗体の温度上昇が従来より高くなると予想
し、抵抗体のサージ吸収時の温度上昇を、他の部品への
熱影響を考慮して２００℃まで許容することとした。こ
のためには、上記公報記載より広い温度範囲で抵抗の温
度変化が正であることが必要である。抵抗体素子の熱的
安定性は、遮断器などが発生する開閉サージを抑制する
効果を安定的に確保するためにも必要である。本発明者
らは、抵抗率１０2〜１０4Ωｃｍ、抵抗変化率が２００
℃上昇に対しても正特性で、かつ比熱が２．７５Ｊ／
（ｃｍ3・Ｋ）以下である抵抗体の開発を目指した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、単位
体積当たりの熱容量が大きく、抵抗率が適当な値であ
り、広い温度範囲で抵抗温度変化率が負にならないセラ
ミック抵抗体を提供しようとするものである。
体積当たりの熱容量が大きく、抵抗率が適当な値であ
り、広い温度範囲で抵抗温度変化率が負にならないセラ
ミック抵抗体を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成分としてチタン
を酸化チタン（ＴｉＯ 2 ）に換算して０．５〜２０モル
％、クロムを酸化クロム（Ｃｒ 2 Ｏ 3 ）に換算して０．５
〜１０モル％含む焼結体を具備し、前記焼結体の密度が
５．３０〜５．４５（ｇ／ｃｍ 3 ）であることを特徴と
する電力用抵抗体である。
酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成分としてチタン
を酸化チタン（ＴｉＯ 2 ）に換算して０．５〜２０モル
％、クロムを酸化クロム（Ｃｒ 2 Ｏ 3 ）に換算して０．５
〜１０モル％含む焼結体を具備し、前記焼結体の密度が
５．３０〜５．４５（ｇ／ｃｍ 3 ）であることを特徴と
する電力用抵抗体である。
【００１０】本発明者らは、本発明による組成からなる
焼結体において、図１に示すように比熱と焼結密度の相
関を実験的に求め、上記許容温度を満足する大きい比熱
（２．７５Ｊ／（ｃｍ3・Ｋ）以上）を与えるには焼結
体の密度が５．３０（ｇ／ｃｍ3）以上がよいことを見
いだした。
焼結体において、図１に示すように比熱と焼結密度の相
関を実験的に求め、上記許容温度を満足する大きい比熱
（２．７５Ｊ／（ｃｍ3・Ｋ）以上）を与えるには焼結
体の密度が５．３０（ｇ／ｃｍ3）以上がよいことを見
いだした。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係わる焼結体は、一般の
窯業的方法により製造できる。すなわち、酸化亜鉛粉末
に所定量の副成分を加え、さらに水およびバインダーを
加え、ボールミル中で十分に混合する。得られた混合物
を乾燥後、造粒し、金型により成形する。このときの成
形圧力は、焼結体の密度を高めるため４００ｋｇ／ｃｍ
2 以上であることが望ましい。前記圧力未満で成形する
と焼結体の密度が上がらず、単位体積当たりの熱容量が
低下する恐れがある。次に、成形体を電気炉等により１
１００℃以上〜１４００℃未満で焼成する。１１００℃
未満では十分焼結せず、１４００℃以上では成分が蒸発
し、抵抗体素子特性の不均一性をもたらす。得られた焼
結体の端面を研磨し、電極を形成することにより目的の
抵抗体が得られる。
窯業的方法により製造できる。すなわち、酸化亜鉛粉末
に所定量の副成分を加え、さらに水およびバインダーを
加え、ボールミル中で十分に混合する。得られた混合物
を乾燥後、造粒し、金型により成形する。このときの成
形圧力は、焼結体の密度を高めるため４００ｋｇ／ｃｍ
2 以上であることが望ましい。前記圧力未満で成形する
と焼結体の密度が上がらず、単位体積当たりの熱容量が
低下する恐れがある。次に、成形体を電気炉等により１
１００℃以上〜１４００℃未満で焼成する。１１００℃
未満では十分焼結せず、１４００℃以上では成分が蒸発
し、抵抗体素子特性の不均一性をもたらす。得られた焼
結体の端面を研磨し、電極を形成することにより目的の
抵抗体が得られる。
【００１２】出発原料として前記酸化物の代わりに、例
えば炭酸塩、硝酸塩などを用いてもよい。
えば炭酸塩、硝酸塩などを用いてもよい。
【００１３】また、前記抵抗体の構造は、ディスク状で
も、中空円筒の形状でもよく、遮断器の抵抗体スペース
に好適な形状とすればよい。
も、中空円筒の形状でもよく、遮断器の抵抗体スペース
に好適な形状とすればよい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに説明する。出発原料として酸化亜鉛（純度９９．９
９％）、酸化チタン（純度９９．９９％）、酸化クロム
（純度９９．９９％）の各粉末を酸化物に換算して表１
に示す割合となるように試料番号１〜１４を配合した。
次に純水溶媒中でボールミルとジルコニア製粉砕媒体を
使用して２４時間湿式混合した。続いて、前記各スラリ
ーを乾燥した後、バインダとしてポリビニルアルコール
水溶液をそれぞれ所定量添加混合し、スプレドライヤに
て造粒した。これら造粒粉を５００ｋｇ／ｃｍ2の圧力
にて金型成形することにより、外径４０ｍｍ、厚さ１２
ｍｍに成形した。これら成形体を空気中１２００℃で５
時間焼成を行った。
らに説明する。出発原料として酸化亜鉛（純度９９．９
９％）、酸化チタン（純度９９．９９％）、酸化クロム
（純度９９．９９％）の各粉末を酸化物に換算して表１
に示す割合となるように試料番号１〜１４を配合した。
次に純水溶媒中でボールミルとジルコニア製粉砕媒体を
使用して２４時間湿式混合した。続いて、前記各スラリ
ーを乾燥した後、バインダとしてポリビニルアルコール
水溶液をそれぞれ所定量添加混合し、スプレドライヤに
て造粒した。これら造粒粉を５００ｋｇ／ｃｍ2の圧力
にて金型成形することにより、外径４０ｍｍ、厚さ１２
ｍｍに成形した。これら成形体を空気中１２００℃で５
時間焼成を行った。
【００１５】次に前記各焼結体の両端面を研削加工し、
洗浄した後、両端面にアルミニウム電極を溶射により形
成することにより図２および３に示すような抵抗体を製
作した。図２は、本発明に係る抵抗体の一例を示す斜視
図であり、図３は図２のII−II線に沿う断面図である。
図２および３において、１は抵抗体、２は電極、３は絶
縁層を示す。
洗浄した後、両端面にアルミニウム電極を溶射により形
成することにより図２および３に示すような抵抗体を製
作した。図２は、本発明に係る抵抗体の一例を示す斜視
図であり、図３は図２のII−II線に沿う断面図である。
図２および３において、１は抵抗体、２は電極、３は絶
縁層を示す。
【００１６】試料番号１〜１４に対する常温における抵
抗率、抵抗の温度変化率、密度を調べた。その結果を表
１に示す。なお、常温における抵抗率は、３ｍＡ通電時
の値、抵抗温度変化率は、２２０℃における抵抗率の常
温におけるそれに対する比（％）で示した。
抗率、抵抗の温度変化率、密度を調べた。その結果を表
１に示す。なお、常温における抵抗率は、３ｍＡ通電時
の値、抵抗温度変化率は、２２０℃における抵抗率の常
温におけるそれに対する比（％）で示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、ＴｉＯ2が０．
５モル％より小さい場合には、密度が５．３０ｇ／ｃｍ
3よりも小さい。また、ＴｉＯ2が２０モル％より大きい
場合も、密度が５．３０ｇ／ｃｍ3より小さく望ましく
ない。
５モル％より小さい場合には、密度が５．３０ｇ／ｃｍ
3よりも小さい。また、ＴｉＯ2が２０モル％より大きい
場合も、密度が５．３０ｇ／ｃｍ3より小さく望ましく
ない。
【００１９】ＴｉＯ2が０．５〜２０モル％に対して、
Ｃｒ2Ｏ3が ０．５〜１０モル％のとき抵抗温度変化率
は正で望ましく、Ｃｒ2Ｏ3が１０モル％を越えると温度
特性は負となり望ましくない。ＴｉＯ2が０．５モル％
でＣｒ2Ｏ3が０．１モル％のときは抵抗率が０．９０Ω
ｃｍと小さすぎる。
Ｃｒ2Ｏ3が ０．５〜１０モル％のとき抵抗温度変化率
は正で望ましく、Ｃｒ2Ｏ3が１０モル％を越えると温度
特性は負となり望ましくない。ＴｉＯ2が０．５モル％
でＣｒ2Ｏ3が０．１モル％のときは抵抗率が０．９０Ω
ｃｍと小さすぎる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明の請求項１に係
る発明は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成分と
してチタンを酸化チタン（ＴｉＯ2）に換算して０．５
〜２０モル％、クロムを酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）に換算
して０．５〜１０モル％含む焼結体を具備し、前記焼結
体の密度が５．３０〜５．４５（ｇ／ｃｍ 3 ）であるこ
とを特徴とする電力用抵抗体であるので、単位体積当た
りの熱容量が大きく、抵抗率が適当な値であり、抵抗温
度変化率が正で十分なサージ耐量を有する電力用抵抗体
を提供できる。これにより前記抵抗体を組み込んだ遮断
器の縮小化に顕著な効果を奏する。
る発明は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成分と
してチタンを酸化チタン（ＴｉＯ2）に換算して０．５
〜２０モル％、クロムを酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）に換算
して０．５〜１０モル％含む焼結体を具備し、前記焼結
体の密度が５．３０〜５．４５（ｇ／ｃｍ 3 ）であるこ
とを特徴とする電力用抵抗体であるので、単位体積当た
りの熱容量が大きく、抵抗率が適当な値であり、抵抗温
度変化率が正で十分なサージ耐量を有する電力用抵抗体
を提供できる。これにより前記抵抗体を組み込んだ遮断
器の縮小化に顕著な効果を奏する。
【００２１】
【図１】 本発明の組成における密度と比熱との関係を
示す図である。
示す図である。
【図２】 本発明に係わる抵抗体の一例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】 図２のII−II線に沿う断面図である。
１ 焼結体、２ 電極、３ 絶縁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川又 進 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 河又 巌 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 中條 博史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−78203（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−258911（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01C 7/00 - 7/22 C04B 35/453
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成
分としてチタンを酸化チタン（ＴｉＯ2）に換算して
０．５〜２０モル％、クロムを酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）
に換算して０．５〜１０モル％含む焼結体を具備し、前
記焼結体の密度が５．３０〜５．４５（ｇ／ｃｍ 3 ）で
あることを特徴とする電力用抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23987097A JP3256672B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 電力用抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23987097A JP3256672B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 電力用抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187103A JPH1187103A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3256672B2 true JP3256672B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=17051113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23987097A Expired - Fee Related JP3256672B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 電力用抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256672B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2619288C1 (ru) * | 2016-02-01 | 2017-05-15 | Константин Сергеевич Бойко | Модернизированный мусоропровод многоэтажного здания |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP23987097A patent/JP3256672B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1187103A (ja) | 1999-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |