JPH03297101A - 電力用抵抗体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］

【産業上の利用分野】

この発明は、遮断器等の開閉サージの吸収に好適な抵抗
体に係り、特に、変圧器、遮断器など電力機器の抵抗器
の抵抗体に好適な電力用抵抗体及びその製造方法に関す
る。 ［０００２］ ２− 特開平３−２９７１０１（３）

【従来の技術】

現在、遮断器等の電流制御用、電動機始動・回生に伴う
各種制御用、また、送電系統の異常発生時における接地
用として、種々の電力用抵抗器が用いられている。これ
ら抵抗器は、金属抵抗体、セラミック抵抗体、種々の複
合体により構成されている。 ［０００３］ 例えば、高電圧用遮断器には、開閉時に発生する開閉サ
ージを吸収したり遮断容量を増加させるために遮断接点
と並列に投入抵抗器を接続している。これらの目的に用
いられる抵抗器の従来の抵抗体には、例えば特開昭５８
−１３９４０１号公報に記載されているような、炭素粒
子分散型セラミック抵抗体が用いられている。この抵抗
体は、絶縁性成分たる酸化アルミニウム結晶中に、導電
性成分であるカーボン粉末を分散させ粘土で焼き固めた
ものであって、１００〜２５００Ω・ｃｍの抵抗率を持
つ。 ［０００４］ この炭素粒子分散型セラミック抵抗体は、カーボン粉末
分散量を調整することで抵抗率を変化させることができ
る利点があるが、気孔率が１０〜３０％と高く緻密性に
劣るため、以下の問題がある。すなわち、第１に、体積
当りの熱容量が２Ｊ／ｃｍ３・Ｋ程度と小さいために、
放電耐量が小さい。その結果、サージの吸収による発熱
にともなう温度上昇が著しい。第２に、開閉サージ吸収
時にカーボン粉末間で放電を起こして、貫通放電してし
まう。以上より、高電圧用遮断器の抵抗体として、特開
昭５８−１３９４０１号公報に記載された従来の抵抗体
は問題が多い。 ［０００５］ さらに、近年の技術開発による遮断器の小型化に伴い、
開閉サージ吸収用投入抵抗器の小型化が求められている
。投入抵抗器を小型化するためには、使用される抵抗体
の単位体積当りの熱容量が大きいことが必要である。従
来の抵抗体の２Ｊ　７ｃｍ３．　Ｋという熱容量では、
これ以上投入抵抗器を小型化することは困難である。 ３− 特開平３−２９７１０１　（４） ［０００６］ この様な問題に対しては、例えば、フェライトのように
単位体積当りの熱容量が３．０〜４．ＯＪ　／ｃｍ３　
・Ｋと大きなセラミック抵抗体を用いれば解決される。 ［０００７］ 一般的に、フェライトは化学式ＭｅｘＦｅ３−ｘＯ４で
表される、スピネル型酸化物の一つである。Ｍｅはニッ
ケル、コバルト、亜鉛、銅などの金属元素であるが、単
一種の元素とは限らずに複数種の元素であってもよい。 通常のフェライトは、上式においてＸ＝１であるが、Ｘ
は、フェライトによってはＯ＜Ｘ＜３の範囲をとること
ができ、抵抗率を制御することができる。例えば、コバ
ルトフェラΩ’ｃｍまで変化することが知られている。 （例えば、Ｊ、　Ｐｈｙｓ、Ｃｈｅｍ、　５ｏｌｉｄｓ
　９゜１６５（１６５９）　）。 ［０００８］ しかしながら、フェライトは、焼結温度や仕込組成に依
存して元素が一部蒸発し、仕込組成が変化する場合があ
る。その結果、大きな形状の焼結体、例えば直径が１０
ｃｍ以上の大きな円板状の焼結体は、以下に記述したよ
うな問題のために得られない。すなわち、第１に、蒸発
のため緻密な焼結体が得られない。第２に、複数個の焼
結体を製造した場合、焼結体相互で抵抗率のばらつきが
生じる。第３に、蒸発の発生が焼結体内で不均一なため
に、焼結体内部に抵抗率の大きな部分と小さな部分とが
生じて、抵抗率の分布が出来てしまう。以上の結果、抵
抗器の抵抗体としてフェライトを使用し開閉サージを吸
収させた場合、抵抗体内部の高抵抗率部分で発熱し、こ
の発熱に起因する熱応力のために抵抗体が破壊される虞
がある。 ［０００９］ しかも、フェライトのような酸化物半導体は一般に、温
度が高くなると抵抗率が変化し減少する性質を有する。 この抵抗率の温度変化を表わす指標として、抵抗温度係
数を、サージ吸収用投入抵抗器の使用条件に鑑み以下の
ように定義する４− 特開平３−２９７１０１（５） ［００１０］ ［００１１］ ここで、ρ　　は１２０℃での抵抗率、ρ２ｏは２０℃
での抵抗率である。例えば２０ 空気中で焼成したコバルトフェライト焼結体の抵抗温度
係数は、おおよそ−０，７０〜−０，９９％／ｄｅｇの
範囲内にある。すなわち、２０℃から１２０℃へ抵抗体
の温度が１００℃上昇すれば、１２０℃での抵抗率は２
０℃での抵抗率から７０〜９９％減少し３０％〜１％に
なってしまう。その結果、投入抵抗器用抵抗体として使
用した場合、開閉サージ吸収によって抵抗体の温度上昇
が起こると、抵抗体の抵抗率が小さくなって熱暴走し、
開閉サージを吸収しきれない問題がある。投入抵抗器用
抵抗体の抵抗温度係数は、作動したときの熱暴走を防ぐ
ため、少なくとも−０，３０％／ｄｅｇ以上、好ましく
は−０，２０％／ｄｅｇ以上あることが望ましし）。 ［００１２］ このような状況から、フェライトについては、抵抗率の
ような電気的な特性、及び熱容量の様な熱的性質が知ら
れていたものの、サージ吸収用の抵抗体としては、未だ
用いられていない。 ［００１３］

【発明が解決しようとする課題】

上述したように、従来の炭素粒子分散型セラミック抵抗
体は耐電圧が低く、単位体積当たりの熱容量が小さいた
め、小型化することができない。また、従来のフェライ
トセラミックスは、体積当たりの熱容量は大きいことが
知られているが緻密な焼結体が得られず、しかも、抵抗
値にばらつきがあり、さらに、抵抗温度係数が小さいた
め、抵抗体の温度が上昇すると抵抗率が減少する問題が
ある。 従って、電力用抵抗体としては使用することができない
。 ［００１４］ この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、単位体積あたりの熱容量が大きく、抵
抗率が十分に高く、抵抗温度係数が大きい電力５− 用抵抗体を提供することにある。 ［００１５］

【課題を解決するための手段および作用】この発明に係
る電力用抵抗体は、化学式ＭｅｘＦｅ３−ｘＯ４　（Ｍ
ｅは金属元素Ｘは０＜Ｘ＜３）で表わされるスピネル型
構造のフェライトセラミックスを含有する焼結体と、こ
の焼結体に形成することを特徴する電力用抵抗体であっ
て前記焼結体は、Ｂｉ２Ｏ３に換算して０．０５〜２０
重量％のビスマス酸化物、ＳｉＯ及びＡ　ｌ　２０３に
換算して夫々０．０１〜３．０重量％及び０．００５〜
２．０重量％のケイ素酸化物及びアルミニウム酸化物、
並びにＳｉｏ２及びＣａＯに換算して夫々０．０１〜３
．５重量％及び０．００１〜１．６重量％のケイ素酸化
物及びカルシウム酸化物から．０５〜１０体積％の絶縁
物相を有していることを特徴とする。 ［００１６］ ここで、焼結体の主成分であるフェライトセラミックス
は、化学式ＭｅｘＦｅ３−ｘＯ４で表されるスピネル型
酸化物の一つである。Ｍｅはニッケルコバルト、亜鉛、
銅などの金属元素であるが、単一種の元素とは限らずに
複数種の元素であってもよい。通常のフェライトは、上
式においてＸ＝１であるが、フェライトの種類によって
は０＜Ｘ＜３の範囲をとることができ、このＸを変化さ
せることにより抵抗率を制御することができる。なお、
フェライトセラミックスはそれ自体の熱容量が大きいた
め、フェライトセラミックスを主体とする焼結体を抵抗
体に用いることにより、抵抗体の単位体積あたりの熱容
量を大きな値にすることができる。 ［００１７］ フェライトセラミックスに含有されるビスマス酸化物、
ケイ素酸化物及びアルミニウム酸化物、又はケイ素酸化
物及びカルシウム酸化物は、フェライトセラミックスの
結晶粒界に低融点の絶縁物相を形成するためのものであ
る。すなわち、ビスマス酸化物を含有させる場合には、
ビスマス酸化物が結晶三重点等の粒界に低融点であり絶
縁性のＢ　１２０３又は共晶化合物の形で存在する。ま
た、ケイ素酸化物及びアルミニウム酸化物を含有させる
場合には、−酸化鉄（Ｆｅｄ）−特開平３−２９７１０
１（７） 絶縁物が粒界に形成される。また、ケイ素酸化物及びカ
ルシウム酸化物を含有させる場合には、−酸化鉄（Ｆｅ
ｄ）−酸化ケイ素（Ｓ　ｉ０２　）−酸化カルシウム（
ＣａＯ）３成分系の低融点の絶縁物が粒界に形成される
。 ［００１８］ これらを含有させることにより、以下のメカニズムによ
り抵抗体の特性が改善される。 ［００１９］ 酸化ビスマスを含有させる場合には、本発明のフェライ
トの焼結温度（９００℃〜１３００℃）では、融点が８
２０℃の三二酸化ビスマスは融液状態で存在しさらに、
融点７００℃程度のフェライトと三二酸化ビスマスとの
共晶酸化物の融液も生成する。従って、焼結は液相焼結
で進み、焼結性が増して緻密な焼結体となる。また、焼
結温度が一般のフェライトより低くできるため元素の蒸
発が抑えられる。その結果、焼結体内部の抵抗率の不均
一が抑えられて抵抗率がほぼ均一となる。 ［００２０］ ケイ素酸化物及びアルミニウム酸化物を含有させる場合
には、上述のように一酸化鉄（Ｆｅｄ）−酸化ケイ素（
Ｓｉｎ）−酸化アルミニウム（ＡＩ。０３）３成分系の
物質を生成させることができる。この３成分混合系では
、組成範囲によって融点１２００℃以下の低融点共晶酸
化物が生成することが知られている（例えば、Ａｍ、　
Ｊ、　Ｓｃｉ、　（５ｔｈ　５ｅｒｅｓ）　、　２４．
１７７−２１３　（１９３２）　）。そして、酸化ケイ
素と酸化アルミニウムのモル比がＳｉＯ：Ａ１２０３＝
９３ニア〜７０：３０（重量比ケイ素酸化物及びアルミ
ニウム酸化物を含有させることにより、本発明のフェラ
イトの焼結温度では、融液状態で存在する低融点共晶酸
化物が生成する。従ってビスマス酸化物を含有させる場
合と同様に、緻密な焼結体が形成され、かつ元素の蒸発
が抑えられるので、焼結体内部の抵抗率の不均一が抑え
られて抵抗率がほぼ均一となる。 ［００２１３ ７− 特開平３−２９７１０１（８） 酸化鉄（Ｆｅｄ）−酸化ケイ素（ＳｉＯ３）−酸化カル
シウム（ＣａＯ）３成分系の物質を生成させることがで
きる。この３成分混合系でも、組成範囲によって融点１
２００℃以下の低融点共晶酸化物が生成される。そして
、酸化ケイ素と酸化力）’ｖ　シウム（７）　−Ｅ　７
１／比がＳｉＯ２：Ｃａ０＝９３ニア〜５１：４９　（
重量比でＳｉＯ２：Ｃａ　０＝９４：６〜５３：４７　
）の組成範囲になるようにケイ素酸化物及びアルミニウ
ム酸化物を含有させることにより、本発明のフェライト
の焼結温度では、融液状態で存在する低融点共晶酸化物
が生成する。従って、この場合にも、緻密な焼結体が形
成され、かつ元素の蒸発が抑えられるので、焼結体内部
の抵抗率の不均一が抑えられて抵抗率がほぼ均一となる
。 ［００２２］ これらの物質は、焼結体中で結晶の粒界に絶縁物として
存在する。従って、フェライト焼結体の結晶粒界にはこ
れらの物質を主体とする絶縁物相が形成されることとな
る。このように粒界に絶縁物相が形成されることにより
、焼結体の抵抗率を調節することができ、その値を絶縁
物相がない場合よりも高めることができる。さらに、粒
界絶縁物相を介して電気伝導がおこるため、トンネル効
果による電気抵抗が生成する。このトンネル抵抗は、一
般に温度依存性が小さい。そのため、粒界絶縁物相がな
い焼結体に比べて抵抗温度係数を増加させることができ
、焼成雰囲気によってはその値を−０，３０％／ｄｅｇ
以上にすることができる。すなわち、抵抗率の温度変化
を小さくすることができる。 ［００２３］ 本発明で、形成される粒界絶縁物相は、０．０５〜１０
体積％であることが望ましい。ここで、体積％とは、焼
結体中の粒界絶縁物相の体積をＶＢ、焼結体の体積をＶ
　とすると、ｖＢ／ＶＦ×１００と表わされる値である
。０．０５体積％より少なくなると、抵抗率を増加させ
ることができなくなり含有効果が無くなる。従来の抵抗
体と比較して３０％以上抵抗体の体積を小さくするため
に、０．１０体積％以上であることが望ましい。また１
０体積％を越えると抵抗率が大きくなりすぎる。かつ粒
界絶縁物相は単位体積当りの熱容量がフェライトよりも
小さいため、焼結体の熱容量が低下してしまう。 ８− 特開平３−２９７１０１（９） ［００２４］ 絶縁物相の量をこの範囲にするために、ビスマス酸化物
を含有させる場合にはＢｉ２Ｏ３に換算して０．００５
〜２０重量％、好ましくは０．０８〜２０重量％、さら
に好ましくは０．１６〜２０重量％、ケイ素酸化物及び
アルミニウム酸化物を含有させる場合には、ＳｉＯ及び
Ａ１゜０３に換算して夫々０．０１〜３．０重量％及び
０．００５〜２．０重量％、好ましくは夫々０．０２〜
３．０重量％及び０．０１〜１．７重量％、ケイ素酸化
物及びカルシウム酸化物を含有させる場合には、ＳｉＯ
２及びＣａＯに換算して夫々０．０１〜３．５重量％及
び０．００１〜１．６重量％、好ましくは夫々０．０２
〜３．５重量％及び０．００３〜１．５重量％の範囲で
含有させることが望ましい。なお、ビスマス酸化物、ケ
イ素酸化物、アルミニウム酸化物を含有させるためには
、添加物として夫々Ｂ　ｉＯ、Ｓ　１０　　、Ａ　１２
０３を用いることが好ましく、カルシ２　３　　　　　
２ ラム酸化物を含有させるためには炭酸カルシウムを用い
ることが好ましい。しかし、添加剤の形態は適宜決定で
き、上述のものに限らず、また酸化物に限らず用いるこ
とができる。なお、Ｂｉ　Ｏ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は
焼成によりその３ 量が実質的に変化しないから添加量と含有量とは実質的
に一致する。炭酸カルシウムは焼成により分解し、ＣＯ
２が蒸発するので、その添加量は０．００３〜２．７重
量％、好ましくは０．００５〜２．７重量％である。 ［００２５］ この発明に係る抵抗体の好ましい態様においては、フェ
ライトセラミックスからなる焼結体の両端面に形成され
た一対の電極を有する。この電極としては、アルミニウ
ムまたはニッケルを用いることが望ましい。この電極は
、焼結体の両端面に溶射またはスパッタリングなどによ
り形成される。また、この抵抗体は側面での沿面放電を
防止するために、絶縁性のガラスやガラスセラミックか
らなる絶縁層を有することが好ましい。 ［００２６］ 焼結体は、各成分が所定の割合になるように配合された
粉末を成形し、この成形体を焼成することにより得られ
る。この焼成は窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行う
ことが好ましい。不活性ガス雰囲気中で焼結すると、空
気中で焼成した焼結体に比べて、抵抗温度係数を−０，
４〜−０，５％／ｄｅｇにまで増加させること９− 特開平３−２９７１０１　（１０） ができる。この理由は以下のように考えられる。フェラ
イト焼結体の鉄成分は空気中で焼成すると通常３価であ
るが、窒素中で焼成すると、焼結体が焼成中に還元され
酸素成分が一部消失するため、電気的中性を保つために
、焼結体中に一部２価の鉄が生成する。その結果、ｎ型
導電キャリアーが生成して活性化エネルギーが減少する
ため、抵抗率の温度変化が小さくなる。また、一部のフ
ェライトでは、フェライトが還元雰囲気で分解され、活
性化エネルギーの小さな一酸化鉄系固溶体（例えば、コ
バルトフェライトならＣｏ０−ＦｅＯ系固溶固溶体ッケ
ルフェライトならＮ１Ｏ−ＦｅＯ系固溶固溶体生成し、
焼結体の抵抗温度係数が増加する。しかしこの場合には
、絶縁物相が存在しないフェライトセラミックスでは窒
素中焼成の焼結体の抵抗率は１０−２〜１０１Ωｃｍと
低い値である。これに対し上述のような絶縁物相を形成
することにより、抵抗率が１０２〜１０４Ωｃｍ程度と
、サージ吸収用抵抗体として望ましい範囲となる。すな
わち、焼結体として上述の絶縁物相が存在するフェライ
トセラミックスを用い、窒素ガス雰囲気で焼成する場合
には、図２のＡに示すように、抵抗率が高くしかも抵抗
温度係数が高い（すなわち温度上昇に伴う抵抗率の低下
が小さい）が、絶縁物相が存在しない場合には、Ｄに示
すように、抵抗温度係数が高いものの抵抗率自体が極め
て低い値となる。なお、図２中Ｂは従来用いられている
炭素粒子分散型セラミック抵抗体を示すものであるカミ
温度を問わすＡよりも抵抗率が小さくなっていることが
わかる。また、Ｃは焼結体として上述の絶縁物相が存在
しないフェライトセラミックスを用い、空気中で焼成し
た場合であるが、この場合には抵抗温度係数が低く、高
温において抵抗率が低くなる。この図２において、焼結
体を構成するフェライトセラミックスとしてコバルトフ
ェライトを用いている。 ［００２７］ なお、成形体を得るときの成形圧は、焼結体の密度を高
めるなめに２５０ｋｇ／Ｃｍ２以上であることが望まし
い。この成形体を焼結するときの不活性雰囲気を形成す
るガスとしては、窒素ガスの他、ヘリウムガス、ネオン
、アルゴンガスなどを用いることができる。また、焼結
体を得るための焼成温度は、ビスマス酸化物を含有させ
る場合には９００〜１３００℃が好ましい。また、ケイ
素酸化物及びアルミニウム酸化物、並びにケイ素酸化物
及びカルシウム酸化物を含有させる場１０− 特開平３−２９７１０１（１１） 合には１０５０〜１３００℃が好ましい。この範囲を下
回ると液相が生成し難く、粒界に絶縁物相が形成され難
い。また、１３００℃以上ではフェライト成分元素の蒸
発が生じ、かつ粒成長が進み粒界の絶縁物相の効果が阻
害される。 ［００２８］ なお、この発明の一態様に係る遮断器用抵抗体を図１に
示す。抵抗体１は、フェライトを主体しその粒界に絶縁
物相を有する中空円筒状の焼結体２と、その両端面に形
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、焼結体２の側面には絶縁層５が形成されている
。 ［００２９］

【実施例】

以下、本発明の実施例について説明する。 ［００３０］ （実施例１） この実施例においては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素
、酸化鉄からなる複合酸化物を含有するコバルトフェラ
イトからなり、中空の円筒状の焼結体の両端面にアルミ
ニウム電極を設け、さらに、この焼結体の側面にホウケ
イ酸ガラスからなる絶縁層を設けた抵抗体を製造した。 ［００３１］ このような抵抗体を以下のような方法によって製造した
。先ず、コバルト成分と鉄成分の組成比カミ１．００：
２．ｏｏになるように、平均粒径１μｍの一酸化コパル
）（ＣａＯ）と、平気粒径０．５μｍの酸化鉄（α−Ｆ
ｅ２０３）秤量、エタノール溶媒中、ボールミルで４時
間源式混合した。次いで、溶媒を除去し、ふるいを通し
た後、粉末をアルミナ坩堝に入れ、空気中、１１００℃
で８時間仮焼し、コバルトフェライト単一相の仮焼粉を
生成した。アルミナポット、アルミナボールを用い、仮
焼粉をエタノール溶媒中で２４時間粉砕した。溶媒を除
去させた後、平均粒径０．５μｍの酸化アルミニウムを
０．１２重量％、平均粒径０．２μｍの酸化ケイ素を０
．２４重量％添加し、エタノール溶媒中、ボールミルで
４時間源式混合した。溶媒を除去し、５％ＰＶＡ水溶液
を３重量％添加し、ふるいを通して造粒粉と１１− 特開平３−２９７１０１（１２） 状となるように成形圧５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金型
成形して成形体とした。この成形体を窒素気流中、１１
５０℃、１２時間焼成した。その結果、焼結体中には粒
界絶縁相が１．０体積％形成された。分析の結果、焼結
体中のケイ素成分は０．１１１重量％、アルミニウム成
分は０．０６４重量％であり、最初の添加量が維持され
ていることが確認された。この焼結体の側面に、ホウケ
イ酸ガラス粉末を塗布した後、焼き付けて、絶縁相を形
成した。その後、この焼結体の両端面を研削加工して、
外径１２７ｍｍ、内径４１ｍｍφ、高さ２５．４ｍｍの
寸法とな。これを洗浄した後、その両端面にアルミ電極
を溶射により形成し、抵抗体を得た。 ［００３２］ この抵抗体は、相対密度９９．５％、室温での抵抗率８
４０ΩＣｍ±２０Ωｃｍ、抵抗値１９．２±０．５Ω、
抵抗温度係数−〇、１６％／ｄｅｇ、熱容量３．３８±
０．２Ｊ／ＣＣ−ｄｅｇサージ耐量８１５　Ｊ　７ｃｍ
３であった。 ［００３３］ この抵抗体を遮断器の投入抵抗として使用する場合を考
えると、脱調投入することにより４０３０ｋＪのエネル
ギーが注入された投入抵抗器の上昇温度を８０℃以内に
抑えるために必要な体積は、１４９９００ｍ３となる。 この必要体積を得るためには、この実施例の抵抗体の場
合、５２枚を直列に組み合わせればよい。このときの抵
抗器全体の大きさは１２７ｍｍφＸ１３２１ｍｍとなり
、十分小型なものとすることができる。 ［００３４］ （比較例１） 従来の遮断器に用いられていた炭素粒子分散型セラミッ
ク抵抗体（室温での抵抗率５００Ωｃｍ、抵抗値１１．
４Ω、熱容量２．０１７０ｍ３・ｄｅｇ）を実施例１で
記載したのと同じ条件で使用した場合、必要な体積は２
５４０００ｍ３である。したがって、この従来の抵抗体
が実施例１と同じ寸法を有する中空の円筒状とすると、
この体積はこの抵抗体８８枚直列に組み合わせたものと
なる。しかも、この抵抗体を用いた抵抗器の大きさは、
１２７ｍｍφｘ２２３５ｍｍとなり、実施例１に比べて
、体積にして１．７倍と大きくなる。従って、この抵抗
器を用いた遮断器は、実施例１を用いた場合よりも大き
くなり、体積にして１．３倍、据え付は面積にして１２
− 特開平３−２９７１０１　（１３） １．１倍、重量にして１．２倍に達する。 ［００３５］ （実施例２） この実施例では、図１に示す構造の抵抗体を以下のよう
な方法によって製造した。ニッケル成分と鉄成分の組成
比が、１．００：２．ｏｏになるように、平均粒径０．
３μｍの一酸化ニッケル（Ｎｉｐ）と、平気粒径０．５
μｍの酸化鉄（α−Ｆｅ２０３）を秤量し、溶媒として
エタノールを用いてボールミルで４時間湿式混合した。 次いで、溶媒を除去し、ふるいを通した後、アルミナ坩
堝に入れ、空気中、１１００℃で８時間仮焼し、ニッケ
ルフェライト単一相の仮焼粉を生成した。アルミナポッ
ト、アルミナボールを用い仮焼粉をエタノール溶媒中で
２４時間粉砕した。溶媒を除去した後、平均粒径０．５
μｍの酸化アルミニウムを０．１２重量％、平均粒径０
．２μｍの酸化ケイ素を０．２３重量％添加し、エタノ
ール溶媒中、ボールミルで４時間湿式混合した。溶媒を
除去し、５％ＰＶＡ水溶液を３重量％添加し、ふるいを
通して造粒粉とした。この造粒粉を、外径１４８ｍｍφ
、内径４８ｍｍφ、高さ３２ｍｍの中空の円筒状となる
ように成形圧５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金型成形して
成形体とした。この成形体を窒素気流中、１１５０℃、
１２時間焼成した。その結果、焼結体中には粒界絶縁物
相が１．０体積％形成された。 分析の結果、焼結体中のケイ素成分は０．１０９重量％
、アルミニウム成分は０．０６３重量％であり、最初の
添加量がほぼ維持されていることが確認された。この焼
結体の側面に、ホウケイ酸ガラス粉末を塗布した後、焼
き付けて、絶縁層を形成した。その後、この焼結体の両
側面を研削加工して、外径１２７ｍｍ≠、内径４１ｍｍ
φ、高さ２５．４ｍｍの寸法とした。これを洗浄した後
、その両端面にアルミ電極を溶射により形成し、抵抗体
を得た。 ［００３６］ この抵抗体は、相対密度９９．０％、室温での抵抗率８
７５Ωｃｍ±２０Ωｃｍ、抵抗値１９．６±０．５Ω、
抵抗温度係数−０，１７％／ｄｅｇ、熱容量３．４６±
０．２　Ｊ　／ｃｃ−ｄｅｇサージ附量８４０　Ｊ　／
ｃｍ３であった。 ［００３７］ 実施例１と同様に、この抵抗体を遮断器の投入抵抗とし
て使用する場合を考え１３− 特開平３−２９７１０１（１４） ると、税調投入することにより４０３０ｋＪのエネルギ
ーが注入された投入抵抗器の上昇温度を８０℃以内に抑
えるために必要な体積は、１４７０００ｍ３となる。 この必要体積を得るためには、この実施例の抵抗体の場
合、５１枚を直列に組み合わせればよい。このときの抵
抗器全体の大きさは１２７ｍｍφＸ１２９５ｍｍとなり
、十分小型なものとすることができる。この実施例の抵
抗体を用いた抵抗器は比較例１に比較して、その大きさ
を体積にして４２％も小型化することができた。その結
果、遮断器とした場合は、体積にして２５％、据え付は
面積にして１０％、重量にして１５％も小型化できる。 ［００３８］ （実施例３〜１７） 実施例１または実施例２と同様な方法で表１に示した抵
抗体を作成し、その温特性を測定した。焼成は実施例１
．２と同様に窒素雰囲気で行った。その結果を表１に示
した。この表に示すように、各実施例とも実施例１．２
と同様の良好な結果が得られた。 ［００３９］ （実施例１８） この実施例では、図１に示す構造の抵抗体を以下のよう
な方法によって製造した。先ず、コバルト成分と鉄成分
の組成比が、１．００：２．ｏｏになるように、平均粒
径１μｍの一酸化コパル）　（Ｃｏｄ）と、平気粒径０
．５μｍの酸化鉄（α−Ｆｅ２０３）を秤量、エタノー
ル溶媒中、ボールミルで４時間湿式混合した。溶媒を除
去し、ふるいを通した後、アルミナ坩堝に入れ、空気中
、１１００℃で８時間仮焼させ、ニッケルフェライト単
一相の仮焼粉にした。仮焼粉をアルミナポット、アルミ
ナボールを用いエタノール溶媒中で２４時間粉砕を行っ
た。溶媒を除去させた後、平均粒径０．１μｍの炭酸カ
ルシウムを０．３３重量％（酸化カルシウムで０．１９
重量％）　平均粒径０．２μｍの酸化ケイ素を０．４８
重量％添加し、エタノール溶媒中、ボールミルで４時間
湿式混合した。溶媒を除去し、５％ＰＶＡ水溶液を３重
量％添加し、ふるいを通して造粒粉とした。この造粒粉
を、外径１４８ｍｍφ、内径４８ｍｍφ、高さ３２ｍｍ
の中空の円筒状となるように成形圧５００ｋｇ／１４− 特開平３−２９７１０１（１５） １２時間焼成した。その結果、焼結体中には粒界絶縁物
相が２．０体積％形成された。分析の結果、焼結体中の
ケイ素成分は０．２２３重量％、カルシウム成分は０、
１３３重量％であり、最初の添加量がほぼ維持されてい
ることが確認された。 この焼結体の側面に、ホウケイ酸ガラス粉末を塗布した
後、焼き付けて、絶縁相を形成した。その後、この焼結
体の両端面を研削加工して、外径１２７ｍｍφ、内径４
１ｍｍφ、高さ２５．４ｍｍの寸法とな。これを洗浄後
、端面にアルミ電極を溶射により形成し、抵抗体を得た
。 ［００４０］ この抵抗体は、相対密度９９．０％、室温での抵抗率８
４０Ｑｃｍ±２０Ωｃｍ、抵抗値１８．９±０．５Ω、
抵抗温度係数−０，１８％／ｄｅｇ、熱容量３．３４±
０．２Ｊ／ＣＣ−ｄｅｇサージ耐量８０５Ｊ／Ｃｍ３で
あった。 ［００４１］ 実施例１と同様に、この抵抗体を遮断器の投入抵抗とし
て使用する場合を考えると、税調投入することにより４
０３０ｋＪのエネルギーが注入された投入抵抗器の上昇
温度を８０℃以内に抑えるために必要な体積は、１５２
８００ｍ３となる。 この必要体積は、この実施例の抵抗体の場合、５３枚を
直列に組み合わせればよいことになる。この時の抵抗器
全体の大きさは１２７ｍｍφＸ１３４６ｍｍとなり、十
分小型なものとすることができる。この実施例の抵抗体
を用いた抵抗器は、比較例１に比較して、その大きさを
体積にして４０％も小型化することができた。 その結果、遮断器とした場合、体積にして２５％、据え
付は面積にして１０％、重量にして１５％も小型化でき
る。 ［００４２］ （実施例１９〜３４） 実施例１８と同様な方法で表２に示した抵抗体を作成し
、その緒特性を測定した。焼成は実施例１８と同様に窒
素雰囲気で行った。その結果を第２表に示した。この表
に示すように、各実施例とも実施例１８と同様の良好な
結果が得られた［００４３］ （実施例３５） １５− この実施例では、図１に示す構造の抵抗体を以下のよう
な方法によって製造した。先ず、コバルト成分と鉄成分
の組成比が、１．００：２．ｏｏになるように、平均粒
径１μｍの一酸化コパル）（ＣａＯ）と、平気粒径０．
５μｍの酸化鉄（α−Ｆｅ２０３）を秤量、エタノール
溶媒中、ボールミルで４時間湿式混合した。溶媒を除去
し、ふるいを通した後、アルミナ坩堝に入れ、空気中、
１１００℃で８時間仮焼させ、ニッケルフェライト単一
相の仮焼粉にした。仮焼粉をアルミナポット、アルミナ
ボールを用いエタノール溶媒中で２４時間粉砕を行った
。 溶媒を除去させた後、平均粒径２μｍの三二酸化ビスマ
スを７．１重量％添加し、エタノール溶媒中、ボールミ
ルで４時間湿式混合した。溶媒を除去し、５％ＰＶＡ水
溶液を３重量％添加し、ふるいを通して造粒粉とした。 この造粒粉を、外径１４８ｍｍφ、内径４８ｍｍφ、高
さ３２ｍｍの中空の円筒状となるように５００ｋｇ／Ｃ
ｍ２の成形圧で金型成形して成形体とした。この成形体
を窒素気流中、１２００℃、１２時間焼成した。その結
果、焼結体中には粒界絶縁物相が４．１体積％形成され
た。分析の結果、焼結体中のビスマス成分は６．２重量
％であり、最初の添加量がほぼ維持されていることが確
認された。この焼結体の側面に、ホウケイ酸ガラス粉末
を塗布した後、焼き付けて、絶縁相を形成した。その後
、この焼結体の両端面を研削加工して、外径１２７ｍｍ
φ、内径４１ｍｍφ、高さ２５．４ｍｍの寸法とした。 これを洗浄後、端面にアルミ電極を溶射により形成し、
抵抗体を得た。 ［００４４］ この抵抗体は、相対密度９９．０％、室温での抵抗率８
３０Ωｃｍ±２０Ωｃｍ、抵抗値１８．５±０．５Ω、
抵抗温度係数−０，２０％／ｄｅｇ、熱容量３．３２±
０．２Ｊ／ＣＣ−ｄｅｇサージ耐量８０５Ｊ／Ｃｍ３で
あった。 ［００４５］ 実施例１と同様に、この抵抗体を遮断器の投入抵抗とし
て使用する場合を考えると、脱調投入することにより４
０３０ｋＪのエネルギーが注入された投入抵抗器の上昇
温度を８０℃以内に抑えるために必要な体積は、１５２
８００ｍ３となる。 この必要体積は、この実施例の抵抗体の場合、５３枚を
直列に組み合わせればよいことになる。この時の抵抗器
全体の大きさは１２７ｍｍφＸ１３４６ｍｍとなり、十
分小型なものとすることができる。この実施例の抵抗体
を用いた抵抗器は、比特開平３−２９７１０１　（１７
） 較例１に比較して、その大きさを体積にして４０％も小
型化することができた。 その結果、遮断器とした場合、体積にして２５％、据え
付は面積にして１０％、重量にして１５％も小型化でき
る。 ［００４６］ （実施例３６〜４１） 実施例３５と同様な方法で第３表に示した抵抗体を作成
し、その温特性を測定した。焼成は実施例３５と同様に
窒素雰囲気で行った。その結果を表３に示した。この表
に示すように、各実施例とも実施例３５と同様の良好な
結果が得られた［００４７］ （実施例４２） この実施例では、図１に示す構造の抵抗体を以下のよう
な方法によって製造した。硫酸鉄（ＩＩ）　　（ＦｅＳ
Ｏ・７ＨＯ）の１ｍｏ１％水溶液と硫酸コバルト（２ 工■）（ＣｏＳ０　・７Ｈ２０）の１ｍｏ１％水溶液を
容積比２．０１　：　０．９９になるように混合し、Ｎ
ａＯＨの１ｍｏ１％水溶液を加えてｐＨ＝　１０となる
様に調整した。この水溶液を１００℃に加熱した後、Ｆ
ｅＳＯ４・７Ｈ２０に対して１５０ｍｏ１％のＮ　ａ　
Ｎ　Ｏ３を加えて加熱酸化した。傾瀉法により生じた沈
澱を洗浄濾過し、１２０℃で乾燥して粉末試料を得た。 この試料をアルミナ坩堝に入れ、空気中で１０００℃に
加熱して１０時間仮焼して、仮焼粉を得た。この仮焼粉
に平均粒径２ｍｍの三二酸化ビスマスを８．５重量％添
加し、ブタノール溶媒を用し）だボールミルで湿式粉砕
混合してスラリーを得た。このスラリーを乾燥した後、
５％ＰＶＡ水溶液を３重量％加えて造粒し、この造粒粉
を外径１４８ｍｍφ、内径４８ｍｍφ、高さ３２ｍｍの
中空の円筒状となるように５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で
金型成形して、成形体とした。この成形体を窒素気流中
１２００℃で１０時間焼成した。その結果焼結体中には
粒界絶縁物相が５．０体積％形成された。分析の結果、
焼結体中のビスマス成分は７．６重量％であり、最初の
添加量がほぼ維持されていることが確認された。この焼
結体の側面に、ホウケイ酸ガラス粉末を塗布した後、焼
き付けて、絶縁層を形成した。その後、この焼結体の両
端面を研削加工して、外径１２７ｍｍφ、内径４１ｍｍ
φ、高さ２５．４ｍｍの寸法とした。これを洗浄後、端
面にアル１７− 主電極を溶射により形成し、抵抗体を得た。 ［００４８］ この抵抗体の焼結体は、ＣＯｏ、　９９　Ｆ　ｅ　２．
。１０４の組成を有し、相対密度的９９数−０，２０％
／ｄｅｇ、熱容量３．２９±０．３Ｊ／ａｍ　　　サー
ジ耐量８２０Ｊ／Ｃｍ３テあった。 ［００４９］ 実施例１と同様に、この抵抗体を遮断器の投入抵抗とし
て使用する場合を考えの上昇温度を８０℃以内に抑える
ために必要な体積は、１５２８００ｍ３となる。 この必要体積は、この実施例の抵抗体の場合、５３枚を
直列に組み合わせればよいことになる。この時の抵抗器
全体の大きさは１２７ｍｍφＸ１３４６ｍｍとなり、十
分小型なものとすることができる。この実施例の抵抗体
を用いた抵抗器は、比較例１に比較して、その大きさを
体積にして４０％も小型化することができた。 その結果、遮断器とした場合、体積にして２５％、据え
付は面積にして１０％、重量にして１５％も小型化でき
る。 ［００５０］ （比較例２） 上記実施例４２と同様に得た仮焼粉に三二酸化ビスマス
を添加せずに得た造粒粉を用いて、１４００℃、２４時
間で焼成して抵抗体を作製した。この抵抗体の抗値２５
±１０Ω、熱容量２，０１±０．８Ｊ／ｃｍ３・Ｋ、サ
ージ耐量５００Ｊ／ｃｍ３であった。焼結体の内部部分
と外部部分との抵抗率の差は約１０５倍と大きく、内部
部分で１０９Ω・ｃｍ、外部部分で１０Ω・ｃｍであっ
た。 ［００５１］ （実施例４３〜４９） 実施例４２と同様な方法で表３に示した抵抗体を作成し
、その温特性を測定しな。焼成は実施例４２と同様に窒
素雰囲気で行った。その結果を表３に示した。 特開平３−２９７１０１（１９） ［００５２］ （参考例） ここでは絶縁物層を形成しないフェライトについて、窒
素中で焼成した場合と空気中で焼成した場合を比較した
。その結果を表４に示す。表４中参考例１．３が窒素中
で焼成したもの、参考例２．４が空気中で焼成したもの
である。この表から、窒素中で焼成したものは抵抗温度
係数が高いが、抵抗率が低く、逆に空気中で焼成したも
のは抵抗率が高いが、抵抗温度係数が低いことが確認さ
れた。 ［００５３］

【発明の効果】

この発明によれば、単位体積当りの熱容量が大きく、抵
抗率の温度変化が小さな電力用抵抗体及びその製造方法
を提供することができる。このため、この発明は遮断器
等の電力用抵抗器の小型化に有効である。 ［００５４］ １９− −２１− 特開平３−２９７１０１　（２１） 特開平３−２９７１０１　（２３） 【表４、

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例に係る電力用抵抗体を示す斜視図。 ２３− 特開平３−２９７１０１（２４）

【図２】 種々の抵抗体の抵抗率の温度との関係を示す図。

【図３】 フェライトセラミックスのＣｏ置換量に対する抵抗率の
変化を示す図。

【符号の説明】

１・・・抵抗体、 ２・・・焼結体、 ３・・・電極、 ５・・・絶縁層 ２４− 特開平３−２９７１０１（２５）

【書類芯】

図面

【図２】 加 ０ ０ ０ ００ ２０ 」し度 （’ｃ） ２５−

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学式Ｍｅ＿ｘＦｅ＿３＿−＿ｘＯ＿４（
   Ｍｅは金属元素、Ｘは０＜Ｘ＜３）で表わされるスピネ
   ル型構造のフェライトセラミックスを含有する焼結体と
   、この焼結体に形成された電極とを備えた電力用抵抗体
   であって、前記焼結体は、Ｂｉ＿２Ｏ＿３に換算して０
   ．０５〜２０重量％のビスマス酸化物、ＳｉＯ＿２及び
   Ａｌ＿２Ｏ＿３に換算して夫々０．０１〜３．０重量％
   及び０．００５〜２．０重量％のケイ素酸化物及びアル
   ミニウム酸化物、並びにＳｉＯ＿２及びＣａＯに換算し
   て夫々０．０１〜３．５重量％及び０．００１〜１．６
   重量％のケイ素酸化物及びカルシウム酸化物から選択さ
   れる少なくとも１種を含有することを特徴とする電力用
   抵抗体。
2. 【請求項２】化学式Ｍｅ＿ｘＦｅ＿３＿−＿ｘＯ＿４（
   Ｍｅは金属元素、Ｘは０＜Ｘ＜３）で表わされるスピネ
   ル型製造のフェライトセラミックスを含有する焼結体と
   、この焼結体に形成された電極とを備えた電力用抵抗体
   であって、前記焼結体は、フェライトセラミックスの結
   晶粒界に０．０５〜１０体積％の絶縁物相を有している
   ことを特徴とする電力用抵抗体。
3. 【請求項３】化学式Ｍｅ＿ｘＦｅ＿３＿−＿ｘＯ＿４（
   Ｍｅは金属元素、Ｘは０＜Ｘ＜３）で表わされるスピネ
   ル型製造のフェライトセラミックスを含有する焼結体と
   、この焼結体に形成された電極とを備えた電力用抵抗体
   を製造するにあたり、前記焼結体の前駆体を不活性雰囲
   気中で焼成して前記焼結体の結晶粒界に０．０５〜１０
   体積％の絶縁物相を形成することを特徴する電力用抵抗
   体の製造方法。