JP3488650B2 - 電力用抵抗体、その製造方法及び電力用抵抗器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用抵抗体及び
その製造方法に関し、具体的には、例えば高電圧装置、
大容量コンデンサーの充放電装置、サイリスターの分圧
装置、高調波フィルター等に用いられ、中性点接地抵抗
器、固定抵抗器、可変抵抗器、抵抗器アレーとして最適
な電力用抵抗体、その製造方法、及び電力用抵抗器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力用抵抗体の材料には金属系
抵抗材料、およびセラミック系抵抗材料に大別される。
この中でセラミック系抵抗材料は、金属系抵抗材料に比
べて、電圧電流特性および高電気エネルギーを吸収する
エネルギー耐量が高いという特徴を有する。

【０００３】特開昭５８−１３９４０１号公報および特
開昭５９−２１７６６８号公報には、代表的なセラミッ
ク系抵抗体が開示されている。特開昭５８−１３９４０
１号公報には、絶縁性の酸化アルミニウム結晶中に導電
性を有するカーボン粉末が分散された、炭素粒子分散型
セラミック抵抗体が記載されている。

【０００４】特開昭５９−２１７６６８号公報には、酸
化アルミニウム、ムライト、焼成粘土の絶縁性無機材料
粉末に炭素粉末及び結合材を加え、混合、混練、加熱処
理した原料を主原料として用いた炭素系電力用抵抗体に
ついて記載されており、このときの炭素粉末が０．１μ
ｍ以下の微粉で、１．５〜５重量％の含有量であること
が記載されている。

【０００５】また特開昭５７−５２１０１号公報には、
酸化アルミニウムを主原料とし、他に酸化珪素、酸化マ
グネシウムなどの粘土材、さらに導電材としてのカーボ
ンを３〜１０重量％含有する抵抗部材について記載され
ている。

【０００６】ところで、一般的に、酸化アルミニウム粉
末にカーボン粉末を添加し焼結体を製造しようとする
と、酸化アルミニウムの焼結性が阻害されることが知ら
れている。このため、前述した炭素粒子分散型セラミッ
ク抵抗体は、酸化アルミニウム粉末にカーボン粉末を添
加するが、さらに酸化アルミニウムの焼結性を補う目的
で粘土を添加している。しかし、この粘土は、単に焼結
体中の酸化アルミニウム粒子と酸化アルミニウム粒子、
酸化アルミニウム粒子とカーボン粉末を結合させるだけ
で、焼結性を向上させることはない。そのため焼結体の
気孔率は１０〜３０％と高く、緻密性に劣る。緻密な酸
化アルミニウムセラミックは単位体積当たりの熱容量は
３Ｊ／ｃｍ³ ・ｄｅｇある。ところが従来の炭素粒子分
散型セラミック抵抗体は、緻密性に劣るため単位体積当
たりの熱容量が２Ｊ／ｃｍ³ ・ｄｅｇと小さい。そのた
め、電気エネルギーの吸収に伴って抵抗体の温度上昇が
著しくなる。また通電時にカーボン粉末が気孔内で放電
を起こすため貫通放電が発生する。

【０００７】さらに、電力用抵抗体を空気中で使用する
場合、例えば、車両搭載回生電流吸収抵抗体のようにガ
ス封入タンクに入れず大気中で使用する場合には、エネ
ルギー吸収による抵抗体の温度上昇によって、セラミッ
ク中のカーボン粒子が酸化されてしまう。その結果、抵
抗値が高くなり抵抗器として使用できなくなってしま
う。従来の炭素粒子分散型抵抗体では約３００℃で酸化
し、絶縁化がおこる。これを防ぐためには、フィンなど
の冷却器を装備する必要があり、抵抗器ユニットが大き
くなってしまう問題があった。

【０００８】また従来の電力用抵抗体の製造方法では、
酸化アルミニウム粉末にカーボン粉末を添加するが、さ
らに酸化アルミニウムの焼結性を補う目的で粘土を添加
した後成型し、不活性雰囲気中で焼成し焼結体を得る。
焼成の際、成形体の表面からカーボンが蒸発し、焼結体
表面の導電性が失われる。したがって、焼結体の両端面
を研削する必要があった。一般にセラミック材料は高硬
度であるため機械加工がしにくく、結果として電力用抵
抗体の製造コストを著しく引き上げてしまう。したがっ
て、焼成後研磨することなく電極を形成できる電力用抵
抗体の製造方法が期待されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
電力用抵抗体は緻密性に欠け、抵抗値が高抵抗化してし
まうという問題があった。また従来の電力用抵抗体の製
造方法は、焼成工程後焼結体の表面が高抵抗化するた
め、研削工程を必要とし、製造コストを高くした。本発
明の目的は、上記問題に鑑み、単位体積当たりの熱容量
が大きく、使用しても抵抗値の高抵抗化が起こらない電
力用抵抗体、さらに、電力用抵抗器を提供しようとする
ものである。また、焼成後、焼結体の電極形成面を研磨
する必要のない電力用抵抗体の製造方法を提供しようと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる電力用抵
抗体は、酸化アルミニウムを主成分とする焼結体と、前
記焼結体の対向する二つの面に形成された一対の電極
と、外周面に形成された絶縁層を具備した電力用抵抗体
にあって、前記焼結体の電極隣接部は、酸化アルミニウ
ムおよび炭化チタン及び不可避不純物を含む焼結体から
なり、前記酸化アルミニウムおよび炭化チタン及び不可
避不純物を含む一対の焼結体に挟まれた中間部は、酸化
アルミニウムおよびカーボン及び不可避不純物を含む焼
結体からなることを特徴とするものである。

【００１１】また本発明に係わる電力用抵抗体の製造方
法は、炭化チタン粉末が少ないか、若しくは炭化チタン
粉末を含まない酸化アルミニウム粉末を含有する第一領
域を形成する第一造粒粉末を調整する工程と、炭化チタ
ン粉末と酸化アルミニウム粉末を含み、前記第一領域よ
り炭化チタン粉末量が多い第二領域を形成する第二造粒
粉末を調整する工程と、前記第一造粒粉末及び前記第二
造粒粉末とを混合して第一混合粉末を得る工程と、カー
ボン粉末が少ないか、カーボン粉末を含まない酸化アル
ミニウム粉末を含有する第三領域を形成する第三造粒粉
末を調整する工程と、カーボン粉末と酸化アルミニウム
粉末を含み、前記第三領域よりカーボン粉末量が多い第
四領域を形成する第四造粒粉末を調整する工程と、前記
第三造粒粉末及び前記第四造粒粉末とを混合して第二混
合粉末を得る工程と、金型に前記第一混合粉末を入れ、
次に前記第二混合粉末を入れ、前記第一混合粉末を入れ
た後、成型し成形体を製造する工程と、成形体を焼結す
ることにより焼結体を作成する工程と、前記焼結体の対
向する主面に一対の電極を形成する工程と、外周面に絶
縁層を形成する工程とを具備したことを特徴とするもの
である。

【００１２】本発明に係わる電力用抵抗器は、前述した
電力用抵抗体を複数枚積層した積層抵抗体と、前記積層
抵抗体の間に介在された導電性を有する冷却媒体とを具
備したことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係わる電力用抵抗体を図
１〜２を参照に詳細に説明する。図１は本発明に係わる
電力用抵抗体を示す概観図、図２は、本発明に係わる電
力用抵抗体を示す断面図である。

【００１４】電力用抵抗体１は、酸化アルミニウムを主
成分とする焼結体２と、前記焼結体２の対向する二つの
面に形成された一対の電極３（上面のみ図示）を備えて
いる。さらに抵抗体の側面には絶縁層４が形成されてい
る。

【００１５】前記焼結体２のうち、電極に隣接する部分
は、酸化アルミニウムおよび炭化チタン及び不可避不純
物を含む焼結体２ａからなっており、前記焼結体２ａに
挟まれる中間部分は、酸化アルミニウムおよびカーボン
及び不可避不純物を含む焼結体２ｂからなっている。

【００１６】前記焼結体２ａは、図３に示すように、酸
化アルミニウム粒子５ａ、５ｂと、炭化チタン粒子６、
及び不可避不純物を含む組織を有する。また前記焼結体
２ａは図３に示すように、炭化チタン量が少ないか若し
くは炭化チタンを含まない第一領域７と、この第一領域
７より炭化チタン量の多い第二領域８とからなり、前記
第一領域７は実質的に絶縁性を示し、前記第二領域８は
実質的に導電性を示す。前記焼結体２ａにおいて、前記
第二領域８中の炭化チタン粒子６は三次元的なネットワ
ーク構造で互いに接続されている。また前記第二領域８
は、三次元的なネットワーク構造で互いに接続されてい
ると共に、隣接する前記電極３と、隣接する前記焼結体
２ｂに繋がるように配置されている。

【００１７】この様な構造を有する焼結体は、焼結性を
阻害する炭化チタンが焼結体中に存在しても緻密な焼結
体となる。

【００１８】前記焼結体２ａの抵抗率は、導電物質であ
る前記炭化チタン粒子６の量を変えることでも、導電物
質相である前記第二領域８の量を変えることでも調節で
きる。抵抗率制御範囲は、前記第二領域８中の前記炭化
チタン粒子６量が１０〜７０体積％、前記第二領域８が
前記焼結体２ａに占める割合が１０〜７０体積％で、
０．０１〜１００Ωｃｍである。焼結体にしめる炭化チ
タンの割合をこれ以上減らすことで、理論上１００Ωｃ
ｍ以上の抵抗率を有する焼結体を得ることは可能ではあ
るが、炭化チタン量に対する抵抗率の変化が著しくな
り、安定した抵抗値を持つ抵抗体を作ることは非常に困
難となり実用的ではない。

【００１９】前記焼結体２ｂは、図４に示すように、酸
化アルミニウム粒子９ａ、９ｂと、カーボン粒子１０、
及び不可避不純物を含む組織を有する。また前記焼結体
２ｂは図４に示すように、カーボン量が少ないか若しく
はカーボンを含まない第三領域１１と、この第三領域１
１よりカーボン量の多い第四領域１２とからなり、前記
第三領域１１は実質的に絶縁性を示し、前記第四領域１
２は実質的に導電性を示す。前記焼結体２ｂにおいて、
前記第四領域１２中のカーボン粒子１０は三次元的なネ
ットワーク構造で互いに接続されている。また前記第四
領域１２は、三次元的なネットワーク構造で互いに接続
されていると共に、隣接する一対の前記焼結体２ａ中の
第一領域７中の炭化チタン粒子６に繋がるように配置さ
れている。

【００２０】この様な構造を有する焼結体は、焼結性を
阻害するカーボンが焼結体中に存在しても緻密な焼結体
となる。その結果従来の電力用抵抗体に比べて緻密であ
るため単体積当たりの熱容量が大きくなり、電気エネル
ギー吸収に伴う温度上昇を抑えることができ、大きな電
気エネルギーを吸収することができる。

【００２１】前記焼結体２ｂの抵抗率は導電物質である
前記カーボン粒子１０の量を変えることでも、導電物質
相である前記第四領域１２の量を変えることでも調節で
きる。抵抗率制御範囲は、前記第四領域８中の前記カー
ボン粒子１０の量が０．３〜５ｍａｓｓ％、前記第四領
域１２が前記焼結体２ｂに占める割合が１０〜５０体積
％で、１０〜１００００Ωｃｍである。焼結体にしめる
カーボンの割合をこの範囲以下に減らすことで、理論上
１００００Ωｃｍ以上の抵抗率を有する焼結体を得るこ
とは可能ではあるが、カーボン量に対する抵抗率の変化
が著しくなり、安定した抵抗値を持つ抵抗体を作ること
は非常に困難である。またこの範囲以上にカーボン量を
増やすと、カーボンが焼結体の焼結性を阻害し、緻密な
焼結体を得ることができなくなる。

【００２２】前記焼結体２ｂは、導電物質としてカーボ
ンを使用している。カーボンは約４００℃で酸化され
る。したがって前記焼結体２ｂの対向する一対の面に電
極を形成した抵抗体は、空気中４００℃以上になると焼
結体中のカーボン粒子が酸化消失する。その結果、電力
用抵抗体の抵抗値が高抵抗化してしまう。一方前記焼結
体２ａは導電物質として炭化チタンを使用している。炭
化チタンはカーボンより約２００℃高い６００℃まで酸
化されない。したがって、空気中６００℃まで抵抗値は
変化しない。本発明のように、耐酸化特性に優れる焼結
体２ａで抵抗率の大きな焼結体２ｂを挟むことにより、
焼結体絶縁化をふせぎ、酸化性雰囲気中、高温でも耐酸
化特性に優れ、抵抗率１００Ωｃｍ以上の電力用抵抗体
を得ることができる。

【００２３】焼結体２ａの厚みは、０．１ｍｍ以上ある
ことが好ましい。これ以下では、充分な耐酸化特性を得
ることができない。より好ましくは、０．５ｍｍ以上あ
ることが好ましい。また焼結体全体の厚みに対して焼結
体２ａの一層あたりの厚みは２０％以内であることが好
ましい。焼結体２ｂは焼結体２ａに比較して抵抗率が高
いため、通電すると焼結体２ｂは２ａより高温になり、
熱膨張差によって界面で剥離が発生してしまう。

【００２４】前記焼結体２ａ、２ｂには、熱容量に影響
を与えない程度の量の不純物を含むことを許容する。前
記焼結体２の円形両面に形成された一対の電極３はアル
ミニウム、鉄、真鍮等の金属、または、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｔｉの炭化物あるいは窒化物等、良好な導電性を有
する材料で形成することが好ましい。

【００２５】前記焼結体２の外周面には、前記焼結体２
の沿面での放電を防止するため、酸化アルミニウム、酸
化珪素、ホウ珪酸ガラスの様なセラミック。またはポリ
イミドのような絶縁性耐熱樹脂で、絶縁層を形成する。
耐酸化性に優れた抵抗体にするためには、緻密な材料で
形成することが好ましい。

【００２６】なお、本発明に係わる電力用抵抗体は前述
したように円板状を有する構造に限定されない、例え
ば、図５に示すように環状の焼結体１４と、前記焼結体
１４の対向する環状両面に形成された電極１５と、内周
及び外周面に被覆した絶縁性物質１６から電力用抵抗体
１３を構成してもよい。

【００２７】次に本発明に係わる電力用抵抗体の製造方
法を詳細に説明する。

【００２８】まず、平均粒径１μｍ以下、好ましくは焼
結性が良好な０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉末
と、平均粒径５μｍ以下、好ましくは焼結性を阻害しな
い平均粒径２μｍ以下の炭化チタン粉末とを水または有
機溶剤の存在下でボールミル中で混合する。この工程に
おいて、炭化チタン粉末の量が少ないかもしくは炭化チ
タン粉末を含まない第一粉末と炭化チタン粉末が前記第
一粉末より多い第二粉末を調整する。

【００２９】次いで、前記第一、第二の粉末に必要に応
じてパラフィン、ポリビニルアルコール等の成型用バイ
ンダーをそれぞれ添加し、所定の目開きの篩を通過させ
ることにより第一、第二の造粒粉末を作る。第一、第二
の造粒粉末は、この様な方法の他に、前記第一、第二の
粉末に、それぞれ有機溶剤、成型用バインダーを混合し
てスラリーを調整し、これらスラリーをそれぞれスプレ
ードライヤーなどを用いて前記溶剤を除去することによ
り調整することもできる。

【００３０】次いで、前記第一、第二の造粒粉末を所定
の比率で例えばＶ型混合機などで乾式混合し、第一混合
粉末を得る。

【００３１】次に、平均粒径１μｍ以下、好ましくは焼
結性が良好な０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉末
と、平均粒径０．５μｍ以下、好ましくは焼結性を阻害
しない平均粒径０．１μｍ以下のカーボン粉末とを水ま
たは有機溶剤の存在下でボールミル中で混合する。この
工程において、カーボン粉末の量が少ないか若しくはカ
ーボン粉末を含まない第三粉末とカーボン粉末が前記第
三粉末より多い第四粉末を調整する。

【００３２】次いで、前記第三、第四の粉末に必要に応
じてパラフィン、ポリビニルアルコール等の成型用バイ
ンダーをそれぞれ添加し、所定の目開きの篩を通過させ
ることにより第三、第四の造粒粉末を作る。第三、第四
の造粒粉末は、この様な方法の他に、前記第三、第四の
粉末に、それぞれ有機溶剤、成型用バインダーを混合し
てスラリーを調整し、これらスラリーをそれぞれスプレ
ードライヤーなどを用いて前記溶剤を除去することによ
り調整することもできる。

【００３３】次いで、前記第三、第四の造粒粉末を所定
の比率で例えばＶ型混合機などで乾式混合し、第二混合
粉末を得る。

【００３４】次いで、第一混合粉末を焼結後の厚みが
０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上になる
様に所定量成型用金型に充填する。この上に、第二混合
粉末を所定量充填する。この際全量第二混合粉末を投入
せず、少量金型に投入し。先に投入した第一混合粉末と
界面を混合し組成を連続的にした後残りの第二混合粉末
を投入するようにすると、界面強度が向上し、後の焼結
工程中、及び電力用抵抗体として使用した際、界面での
剥離が防止されやすくなるためより好ましい。

【００３５】最後に、第二混合粉末の上に、第一混合粉
末を所定量投入する。この際も、第一混合粉末を全量投
入せず少量金型に投入し。先に投入した第一混合粉末と
界面を混合し組成を連続的にした後残りの第二混合粉末
を投入するようにすると、より好ましい。

【００３６】焼結体の相対密度を高めるために成型圧力
は少なくとも２０ＭＰａ以上であることが好ましい。こ
れ以下では成形体の充填率が小さく、充分に焼結しな
い。さらに均一な充填率を持つ成形体を得るためには、
金型の内面が充分になめらかな状態、可能であるならば
鏡面仕上げであることが望ましい。金型で成型した後静
水圧加圧することは、成形体の充填率を均一化し、この
後の焼成工程中亀裂発生を防止できるので有効である。

【００３７】得られた成形体は、用いたバインダーに適
した温度で脱バインダーを行う。

【００３８】焼成工程を脱バインダーと異なる炉で実施
する場合には、脱バインダー工程後なるべく速やかに行
うことが好ましい。また、焼成は、１３００〜１８００
℃の範囲で行うことが好ましい。１３００℃以下では、
焼結が進まず焼結体の緻密性に劣る。この結果、単位体
積あたりの熱容量が小さくなる。一方、１８００℃以上
では、焼結体中の炭化チタンと酸化アルミニウム、カー
ボンと酸化アルミニウムとの反応が著しくなり、焼結体
の導電性が失われるため好ましくない。保持温度までの
昇温速度は５００℃／時間以下であることが好ましい。
これ以上早く昇温すると、成形体の収縮の不均一によっ
て、成形体が壊れてしまうことがある。保持時間は１時
間以上であることが好ましい。これより短いと焼結が進
まず、焼結体の緻密性に劣る。

【００３９】均熱をとるために成形体はカーボン、また
は酸化アルミニウム製の匣に入れて焼成することが好ま
しい。雰囲気は、窒素またはアルゴンガス等非酸化性雰
囲気が好ましい。

【００４０】従来の電力用抵抗体に使用する焼結体の製
造方法は、前記第二混合粉末のみを使用して成型、脱バ
インダーし、焼成した。この方法では焼成工程中に導電
物質であるカーボンが成型体表面から蒸発し、焼成して
得られた焼結体の表面は導電性を失ってしまう。これは
著しく焼結体の焼結性を阻害するカーボンの添加量が少
ないため、極少量の蒸発で導電性を失ってしまうことに
よる。本発明のように、導電物質として炭化チタンを含
む層で挟むことにより、焼成工程中にカーボンの蒸発を
防止することができる。前記第一混合粉末からも導電性
物質、すなわち炭化チタンの蒸発は起こるものの、実質
的に導電物質の組成が多く、また炭化チタンはカーボン
より抵抗率が低いため、焼結体表面は充分な導電性を有
する。

【００４１】前記第一混合粉末、第二混合粉末とも焼結
によって収縮する。その度合いは、第一混合粉末は第二
造粒粉末中の炭化チタン量、第一造粒粉末、第二造粒粉
末の混合比で、また第二混合粉末は第四造粒粉末中のカ
ーボン量、第三造粒粉末、第四造粒粉末の混合比で変化
する。本発明の電力用抵抗体の抵抗値は、酸化アルミニ
ウムおよびカーボン及び不可避不純物を含む焼結体の抵
抗値に支配される。したがって、第四造粒粉末中のカー
ボン量、及び第三造粒粉末と第四造粒粉末の混合比で抵
抗値を調整する。第二造粒粉末中の炭化チタン量、第一
造粒粉末と第二造粒粉末の混合比は、第二混合粉末の収
縮率と同じ収縮率になるように調整することが望まし
い。もし第一混合粉末と第二混合粉末の収縮率が著しく
異なると、焼成工程中に界面で亀裂が発生したり、焼結
体に変形が発生して好ましくない。

【００４２】得られた焼結体は研磨することなくスパッ
タリング、溶射、焼き付けなどの手段によりアルミニウ
ム、ニッケルのような金属、またはＨｆ、Ｎｂ、Ｔａ若
しくはＴｉの炭化物或いはＴｉＮなどからなる電極３を
形成する。

【００４３】次に、前記焼結体２の外周面に、絶縁層４
を形成する。絶縁層の材料としては有機系材料、無機系
材料があるが、耐熱性の点からは無機系材料が好まし
い。さらに熱膨張率も焼結体２と同程度のものが好まし
い。両者に大きな差があれば、絶縁層と焼結体との接触
界面に亀裂が発生し、絶縁層が剥離してしまう。また、
充分な遮蔽効果を得るためには、気孔率が１０％以下の
緻密な層にする必要がある。以上の制約から絶縁層に
は、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等のガラス材料、酸化
アルミニウム、およびまたは、酸化ケイ素を主成分とす
る無機系コーティング材料、例えば酸化アルミニウムと
燐酸アルミニウムを主成分とするコーティング材料が最
適である。

【００４４】上記材料は、刷毛により塗布またはスプレ
ーコーティングまたはディップコーティング等の方法で
皮膜を形成した後、材料に適した温度で熱処理して絶縁
層を形成する。絶縁層の厚さは、抵抗体の形状および使
用する電流電圧によるが、電力用抵抗体として使用する
場合には１００μｍ以上あることが望ましい。

【００４５】以上説明したように、本発明に係わる電力
用抵抗体の製造方法は、緻密で、適切かつ安定な電気抵
抗有し、温度変化に対して抵抗値の変化が少なく、酸化
雰囲気中、高温での耐酸化特性に極めて優れ、焼結工程
後電極形成面を研磨する必要のない電力用抵抗体を提供
できるものである。

【００４６】次に、本発明に係わる電力用抵抗器を図６
を参照して説明する。

【００４７】電力用抵抗器２３は、絶縁性指示棒１７と
一対の絶縁性支持板１８ａ、１８ｂと、複数の中空円筒
状の抵抗体１９と、冷却フィン２２と、弾性体２０とか
ら構成されている。

【００４８】前記一対の絶縁性支持板１８ａ、１８ｂ
は、前記に指示棒１７に嵌入されている。複数の中空円
筒状の抵抗体１９は、それぞれの間に例えばステンレ
ス、またはアルミニウムからなる複数の冷却フィン２２
が介在され、前記支持板１８ａ、１８ｂ間に位置する前
記指示棒１７部分に嵌入されている。前記弾性体２０
は、一方の支持板、例えば支持板１８ａと前記冷却フィ
ン２２が介在された前記複数の抵抗体１９の間に配置さ
れると共に、前記支持棒１７に嵌入されている。前記弾
性体２０は、前記複数の抵抗体１９と、これらに介在す
る複数の冷却フィン２２に弾性力を付与してそれらを前
記支持棒１７に積層するために用いられる。ナット２１
ａ、２１ｂは、前記支持棒１７の両端に螺合されてい
る。前記ナット２１ａ、２１ｂは前記支持板１８ａ、１
８ｂ間に配置された前記弾性体２０を押圧するために用
いられる。

【００４９】前期電力用抵抗器２３に組み込まれた抵抗
体（電力用抵抗体）１９は、図５に示すように環状の焼
結体１４と、前記焼結体１４の対向する環状両面に形成
された電極１５と、内周及び外周面に被覆した絶縁性物
質１６から構成される。

【００５０】本発明の電力用抵抗器は、緻密で、適切か
つ安定な電気抵抗を有し、温度変化に対して抵抗値の変
化が少なく、高温での耐酸化特性に極めて優れる複数の
電力用抵抗体に、隣接して冷却フィンを配置することに
より、電気エネルギー吸収に伴う温度上昇を、前記冷却
フィンにより放散でき、前記抵抗体の温度上昇を、抵抗
体の酸化温度以下に抑制できる。このような、抵抗体を
複数備えた電力用抵抗器は、高温で安定して使用できる
ため、電力用抵抗器の小型化および高性能化を図ること
ができる。

【００５１】（実施例）以下、本発明の好ましい実施例
を詳細に説明する。

【００５２】（実施例１）まず、平均粒径０．２μｍの
酸化アルミニウム粉末に、パラフィンエマルジョンを水
に５重量％添加混合した溶液を加え、スラリー化した
後、スプレードライヤーを使用して平均粒径１００μｍ
に造粒、第一の造粒粉末を得た。次に、平均粒径０．２
μｍの酸化アルミニウム粉末と、平均粒径０．５μｍの
炭化チタン粉末とを秤量し、エタノール溶剤の存在下で
ボールミル中で混合した。これを乾燥した後、この乾燥
混合粉末に、パラフィンエマルジョンを水に５重量％添
加混合した溶液を加えスラリー化し、スプレードライヤ
ーを使用して平均粒径１００μｍに造粒、第二の造粒粉
末を得た。第一の造粒粉末と第二の造粒粉末を所定量の
割合でＶ型混合機を使用して混合し、第一の混合粉末を
得た。

【００５３】次に、平均粒径０．２μｍの酸化アルミニ
ウム粉末に、パラフィンエマルジョンを水に５重量％添
加混合した溶液を加え、スラリー化した後、スプレード
ライヤーを使用して平均粒径１００μｍに造粒、第三の
造粒粉末を得た。次に、平均粒径０．２μｍの酸化アル
ミニウム粉末と、平均粒径０．０５μｍのカーボン粉末
とを秤量し、エタノール溶剤の存在下でボールミル中で
混合した。これを乾燥した後、この乾燥混合粉末に、パ
ラフィンエマルジョンを水に５重量％添加混合した溶液
を加えスラリー化し、スプレードライヤーを使用して平
均粒径１００μｍに造粒、第四の造粒粉末を得た。第三
の造粒粉末と第四の造粒粉末を所定量の割合でＶ型混合
機を使用して混合し、第二の混合粉末を得た。

【００５４】直径１２．５ｃｍの鋼鉄製金型に第一の混
合粉末を４５ｇ投入する。第二の混合粉末を２０ｇ投入
し界面を混合する。この後第二の混合粉末を６３６ｇ投
入し、さらに第一の混合粉末を２０ｇ投入し界面を混合
する。最後に、第一の混合粉末を２５ｇ投入し、成型圧
力５００ｋｇ／ｃｍ２で、直径１２．５ｃｍ、厚さ３．
１ｃｍの円板状に成型し成形体を得た。この成型体の上
下円面と外周面の境界線部を１ｍｍ、面取りを行った
後、窒素ガス中６００℃で４時間保持することにより、
脱バインダーを行った。次にこの脱脂体を、アルゴンガ
ス雰囲気中、２００℃／時間で昇温し、１５００℃で１
時間保持することにより、直径１０ｃｍ、厚さ２．５ｃ
ｍの焼結体を得た。

【００５５】この焼結体の上下両端面にアルミニウム電
極を溶射法で形成し、円周外表面に燐酸アルミニウムと
アルミナ微粉、シリカ微粉からなる水溶性ペーストを刷
毛塗装し、１５０℃で１時間乾燥し電極端部を除く外表
面に絶縁層を形成し、電力用抵抗体を得た。

【００５６】得られた電力用抵抗体について、以下の評
価を行った。

【００５７】（１）焼結体内部の抵抗分布 抵抗体の電極を研削除去し、露出した焼結体から円板の
中心を通る垂直方向に幅３ｍｍで切断し、縦２５ｍｍ、
横１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの板状焼結体を切り出す。こ
の板状焼結体の上下中心線をはさんで、縦２５ｍｍ、横
１００ｍｍの長方形面片面に、直径０．５ｍｍの電極を
中心線上に１ｍｍピッチで形成した。反対面には、縦２
５ｍｍ、横１００ｍｍの長方形全面に電極を形成した。
これら点電極と対面の電極との間の抵抗値を測定した。
その結果上下面に高抵抗層は存在していなかった（図７
の２４）。

【００５８】（２）空気中での耐酸化性 抵抗体を温度が制御できる恒温槽、または電気炉に一定
時間入れ、抵抗値を測定し、入れる前との間の抵抗値の
比を求めた。その結果、実施例１の抵抗体は６００℃ま
で抵抗値の変化はなかった（図８の２６）。

【００５９】（比較例１）実施例１の第二の混合粉末７
５０ｇで成形体を作成し、実施例１と同様に脱バインダ
ー焼成して焼結体を得た。電極、絶縁層を形成する前
に、実施例１と同様に焼結体内部の抵抗分布を測定し
た。その結果焼結体の上下面に厚さ約２ｍｍの高抵抗層
が存在していた（図７の２５）。したがって、４００番
砥石で高抵抗層を除去した後、実施例１と同様に電極を
形成し、外表面に絶縁層を形成し、比較例１の電力用抵
抗体を得た。この抵抗体を実施例１と同様な方法で耐酸
化特性を評価した。その結果、約４００℃で高抵抗化し
てしまった（図８の２７）。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
緻密で、適切かつ安定な電気抵抗を有し、温度変化に対
して抵抗値の変化が少なく、高温での耐酸化特性に極め
て優れている電力用抵抗体、並びにこの抵抗体が複数積
層された電力用抵抗器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力用抵抗体を示す斜視図である。

【図２】本発明の電力用抵抗体を示す断面図である。

【図３】図２の抵抗体の焼結体２ａの微構造を模式的に
示す図である。

【図４】図２の抵抗体の焼結体２ｂの微構造を模式的に
示す図である。

【図５】本発明の電力用抵抗体の他の形態を示す図であ
る。

【図６】本発明の電力用抵抗器を示す図である。

【図７】実施例、比較例の焼結体内部の抵抗分布を示す
図である。

【図８】実施例、比較例の耐酸化特性を示す図である。

【符号の説明】

１、１３、１９…電力用抵抗体 ２、１４…焼結体 ３、１５…電極 ４、１６…絶縁層 ５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ…酸化アルミニウム粒子 ６…炭化チタン粒子 １０…カーボン粒子 ７…第一領域 ８…第二領域 １１…第三領域 １２…第四領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−251902（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−194022（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−101413（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−104581（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−147204（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−106802（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114506（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01C 7/00 C04B 35/10 H01C 13/00 H01C 17/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化アルミニウムを主成分とする焼結体
   と、前記焼結体の対向する二つの面に形成された一対の
   電極と、外周面に形成された絶縁層を具備した電力用抵
   抗体にあって、前記焼結体の電極隣接部は、酸化アルミ
   ニウムおよび炭化チタン及び不可避不純物を含む焼結体
   からなり、前記酸化アルミニウムおよび炭化チタン及び
   不可避不純物を含む一対の焼結体に挟まれた中間部は、
   酸化アルミニウムおよびカーボン及び不可避不純物を含
   む焼結体からなることを特徴とする電力用抵抗体。
2. 【請求項２】 前記酸化アルミニウムおよび炭化チタン
   及び不可避不純物を含む焼結体は、炭化チタンが少ない
   か若しくは炭化チタンを含まない第一領域と、この第一
   領域より炭化チタン量が多く、かつ前記電極と、前記酸
   化アルミニウムおよびカーボン及び不可避不純物を含む
   焼結体に繋がるように配置された第二領域とからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の電力用抵抗体。
3. 【請求項３】 前記酸化アルミニウムおよびカーボン及
   び不可避不純物を含む焼結体は、酸化アルミニウム（Ａ
   ｌ２Ｏ３）を主成分とし、副成分としてカーボンを０．
   ３〜５ｍａｓｓ％を含み、カーボンが少ないかもしくは
   カーボンを含まない第三領域と、この第三領域よりカー
   ボン量が多く、かつ前記一対の酸化アルミニウムおよび
   炭化チタン及び不可避不純物を含む焼結体に繋がるよう
   に配置された第四領域とからなることを特徴とする請求
   項１記載の電力用抵抗体。
4. 【請求項４】 炭化チタン粉末が少ないか、若しくは炭
   化チタン粉末を含まない酸化アルミニウム粉末を含有す
   る第一領域を形成する第一造粒粉末を調整する工程と、
   炭化チタン粉末と酸化アルミニウム粉末を含み、前記第
   一領域より炭化チタン粉末量が多い第二領域を形成する
   第二造粒粉末を調整する工程と、前記第一造粒粉末及び
   前記第二造粒粉末とを混合して第一混合粉末を得る工程
   と、カーボン粉末が少ないか、カーボン粉末を含まない
   酸化アルミニウム粉末を含有する第三領域を形成する第
   三造粒粉末を調整する工程と、カーボン粉末と酸化アル
   ミニウム粉末を含み、前記第三領域よりカーボン粉末量
   が多い第四領域を形成する第四造粒粉末を調整する工程
   と、前記第三造粒粉末及び前記第四造粒粉末とを混合し
   て第二混合粉末を得る工程と、金型に前記第一混合粉末
   を入れ、次に前記第二混合粉末を入れ、前記第一混合粉
   末を入れた後、成型し成形体を製造する工程と、成形体
   を焼結することにより焼結体を作成する工程と、前記焼
   結体の対向する主面に一対の電極を形成する工程と、外
   周面に絶縁層を形成する工程とを具備したことを特徴と
   する電力用抵抗体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電力用抵抗体を複数積層
   した積層抵抗体と、前記積層抵抗体の間に介在された導
   電性を有する冷却媒体とを具備したことを特徴とする電
   力用抵抗器。