JPS6136902A - 限流抵抗素子 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、−流の導通時に自己発熱して抵抗が増加しも
って過電流の導通を功利する限流抵抗素子に関し、更に
詳しく（ま、′直流の２４通方向ｌこおける温度分布が
均一である限流抵抗素子に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

比抵抗の温度係数７’＋４正である、すなわち、’Ｊ’
、Ａ度上昇に伴って比抵抗が増加する物質いわゆるＰＴ
Ｃ特性を有する物質を例えば円柱形状に加工してこれを
素子本体とし、該素子本体の両爺１に′：江原流端子し
ての電極を添着した構造の限流抵抗コζ子が開発されて
いる。この素子は電力回路に４・５人されて使甲される
。回路に過電流が流れた場合には、整素子本体が自己発
熱して汎１．変上昇し、その結果、素子本体の比抵抗が
増加して導通する匿流飴を制限する。

このようなことから、各１１機器の小型ｒヒ、小容量ｆ
ヒを企るためにその目的に適合する限流抵抗り１子の研
究が進められている。

しかじな“ｈイら、ＰＴＣ特性を有する物質の例えば円
柱体に連取した場合、例えば電流の導通方向でその温１
度分布が不均一になることがある。例えば、円柱体の中
央部の幅１Ｗ上昇が、円柱体の端部付近すなわちｒｄ玉
近傍部の温度上昇よりもはるかに大きくなる。

素子本体ζこ用いる′物質の比（：（抗の温度依イｆ特
”生によっては、上記したように素子本体の電流導通方
向における温度分布が不均一になり、その結果、〕そ子
本体全体の抵抗値が有効に増力口せず限流抵抗素子とし
ての機能の減退ないしは消失を招くことがある。

また、この種の用途に用いる物質ｌこ（コ、低抵抗状押
では低い比抵抗を有すること、電流容量が大きいことな
どの特性が求められる。

このような特性を満たすもの七して、例えば、クハム（
Ｃｒ　）を添加して成る三酸ｆヒバナジウム（ＶｔＯｓ
）　　のＰＴＯ特性を利用したサーミスタが知られてい
る。しかしながら、このものの比抵抗は温度上昇ととも
に増加して低抵抗状態の１００倍程度の値になったのち
、−転して抵抗の温度係数が負に変換する（ＮＴＣ特性
）。したがって、Ｃｒ添加のＶ２Ｏ，から成る素子本体
の場合にＩゴ、温度分布の不均一に基づいて限流抵抗素
子としての機能低下が著しくなり、かつティ使用に姉点
が生ずる。

〔発明の目的〕

本発明（ま、上記した問題点を解消し、過電流の′、Ｊ
ｆ１市時における素子本体の温度分布を均−ｒヒし、も
って全体の抵抗値を有効に増加せしめることが可能な限
流抵抗素子の提供を目的とする。

〔発明の漿要〕

本発明者ら（ま、素子本体の温度上昇はそこに導通した
電流による抵抗発熱に基づくこと、したがって過度に温
度上昇する個所では′ば流密度を小１こらしめれば温度
上昇は抑制されるということに着目した。すなわち、温
度上り−が顕著である個所の断面積を大きくしてその個
所における電流密度を小たらしめれば全体の温度分布を
均一化しろるとの観点に立ち、鋭意研究を重ねた祷果本
発明の素子を開発するに到った。

本発明の限流抵抗素子は次式：　（Ｖ、　−ｘＡ＋ｘ）
、０゜（式中Ｘｆ！（’１（Ｘ（０，０１５、ＡはＣｒ
及び／又はＡＪ）であらオ）される物質にＳｎを０．０
１〜２０止酔チ添加して焼結性並びに電気樗性を向上さ
せた正特性抵抗体、あるいは当該抵抗体に更にＦｅ。

Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏの群から選ばれる少なくとも１種を添
加して更に焼結性を向上させた正特性抵抗体に一対の成
極を添着して成る限流抵抗素子であって、当該正特性抵
抗体の断面形状が電流の導通方向において当該正特性抵
抗体の中央部では太く、かつ当該′嵯トスの近傍部では
細くなっている限流抵抗素子である。この形状は、通常
、素子本体が円柱体の１ｑ合、ぺ流の導通方向において
その中央部が温ＩＷ上昇大であるという男実に基づいて
いる。

又、この組成物は比抵抗ρが低く、かつ抵抗の変［ヒｖ
、＃（大傘いため、特にこの形状効果が大きいのである
。

ここでＸがこの範囲を外れた場合、すなわち存在しない
場合（Ｘ＝Ｏ）又ハ１．５モルチ以上の場合（Ｘ≧Ｏ，
ｎ１５）には、得られた物質ＰＴＣ特性六（付与されな
い。

また添加したＳｎは焼結時においては液相となり焼結性
向上させ高密度焼結体を得るために有効であり、また、
焼結後の焼結体にあってはＶ、　Ｏｓ粒の粒間に存在し
正特性抵抗体の低抵抗大力の抵抗値の低減、電流容量の
拡大に有効であるが、添加量が０．０１７量係以下では
上記効果がなくまた２０重量％を超える場合には抵抗体
のＰＴＣ特性が低下し限流素子として有効ではない。

また、Ｓｎ添加に加えさらにＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃ。

の群から選ばれる少なくとも一種を添加することは、正
特性抵抗体の高密度比に有効であろか、添加量が０．０
１重Ｉチ以下では効果がなく１５重量％を超えるとＰＴ
Ｃ特性が低下する。

本発明の限流抵抗素子は、上記したようなＰＴＣ特性を
有する物質から所定形状の素子本体を加工し、その両端
面に例えば円板状の電極を接合することによって製造す
ることができる。

形状は、前述のごとくであるが、好ましくは中央部と電
極近傍部との比が断面積比で１２：］　＝ｃｉ：１程変
１程度であることが望ましい。

〔発明の実施例〕

（１）素子の製造 第１表に水下組成をＩ−する円柱・焼結体から嬉１図で
示したような形状の素子本体１を製造した。

第１図で中央部突起部の１￥ｆ径は２０　ｍ　ｍｉ；４
さは１０ｍｍ、両端の直径はそれぞれＩＱｍｍ、長さは
１０ｍｍである。

両端の端面に直径］Ｏｍｍ厚み２．５ｍｍ　の銅円板２
を、“・！、極として接合し、実施例１，２とした。比
較のため、同一材料から第２図に示したような形状の限
流抵抗素子を・８“１造し比較例１，２とし１：。

第２図でぶ子本体の直径は１２ｍｍ喝さ３Ｑｍｍである
。

実施例に示した本発明の限流抵抗素子を加熱炉中におい
て除熱したと去の素子抵抗の変１ヒを測定した。その抵
抗の温間依存性を第３図に示す。

以下ｆ、ら ＠１表 ｃ２）回路電流及び素子抵抗の時間変化（１）で製造し
た４個の素子をそれぞれ；ｉ％　４図に示した回路に組
み込んだ。第４図で、３は交流定電圧源、４は通′心電
流ｔｔｔ！Ｉ限用抵抗、５は’４流測ボ記録装置、６は
素子本体間のｉ５圧測定記録装置である。

この回路における回路電流と素子本体間の’＋ｌｔ圧の
経時変ｒヒを測足し、その結果を、第５図（本発明の実
施世１１）、第６１図（実施例２）、第７図（比較例１
）、第８図（比較例２）として示した。

本発明の素子は、第５及び６図から明らかなように、そ
の抵抗値が第２図の抵抗測定から得られた値付近まで増
加して回路電流を制限していることがわかる。これに反
し、比較例の素子では第７゜８図から明らかなように、
素子本体の抵抗は小さく回路電流の制限はほとんどなさ
れていない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の限流抵抗素子は過゛ば流の通電時
に自己発熱のアンバランスによる温複分布の不均一が抑
制され、もって素子全体の抵抗が増加して電流制限を有
効に達成することができその工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明素子の形状の一具体例、第２図は比較例
素子の形状の一例である。第３図は本発明素子の抵抗−
温間特性図、第４図は素子の特性を測定する回路の略図
、第５図、第６図はそれぞれ本発明の実施例１並びに実
施例２における回路電流及び素子本体両端の電圧の経時
変化を示す図、第７図、第８図はそれぞれ比較例１並び
に比較例２における回路電流及ぶ素子本体両端の電圧の
経時変化を示す図である。 第１図 第　　２　　図 第　　３　　図 第４図 第　　５　　図 社Ａ峙開（杉）　　−−−、−一 第　　６　　図 社通時間（抄）− 第７図 令 ζ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）比抵抗の温度係数が正である物質の素子本体と、
   該素子本体の両端に添着される一対の電極とからなる限
   流抵抗素子であつて、 該素子本体が次式：（Ｖ＿１−ｘＡｘ）＿２Ｏ＿３（式
   中ｘは０＜ｘ＜０．０１５を満足する数を表わす、Ａは
   Ｃｒ及び／又はＡｌ）であらわされる物質にＳｎを０．
   ０１〜２０重量％含有している多結晶焼結体であり、電
   流の導通方向において、該素子本体の中央部は太くかつ
   該電極の近傍部は細くなつていることを特徴とする限流
   抵抗素子。
2. （２）該多結晶焼結体が、更に、鉄、銅、ニツケル、コ
   バルトの群から選ばれる少なくとも１種の元素を０．０
   １〜１５重量％含有している多結晶焼結体である特許請
   求の範囲第１項記載の限流抵抗素子。