JPH0376771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、電源装置に関するもの、さらに詳し
くいえば、高周波の発振、共振または結合の電気
回路の部材にチタン酸ストロンチウム系セラミツ
クコンデンサを用いた電源装置に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 木材、樹脂、塗料、食品、衣類などの高周波乾
燥や衣類の高周波ミシンなどの誘電加熱、あるい
は、鉄鋼の高周波焼入れ、金属、ガラスなどの高
周波熔融、または高周波熔融などの誘導加熱の用
途に対しては、その電源の回路に一部セラミツク
コンデンサが使用されている。 セラミツクコンデンサは、熱的、化学的に安定
である、小形化し得る等の他に、コンデンサの構
造が極めて簡単なため、高周波で使い易い。 通常、セラミツクコンデンサとしてはフオルス
テライト系、ステアタイト系、チタン酸マグネシ
ウム系、酸化チタン系、チタン酸カルシウム系な
どのセラミツクスが用いられているが、これらの
セラミツクスは誘電率が小さいためにある程度の
電源出力を確保する上にあつては電源装置が大形
化せざるを得ない。 近年、前記の各種用途の電源に関し、できるだ
け大出力化もしくは小形化が要望されて来てい
る。 この要望に応えるために、高誘電率の例えばチ
タン酸バリウム系のセラミツクスを誘電体とする
セラミツクスコンデンサを、前記各種用途の電源
の回路部材として使用することを検討して来た。
その結果は、従来の高誘電率系のセラミツクスで
は、使用中の温度上昇がはげしく、または課電時
の電源出力が計算通りにとれないなどの問題点が
あり、高周波の小電力の範囲に限定して使用せざ
るを得なかつた。本発明者らは、この原因は、こ
れら従来の高誘電率系のセラミツクスが強誘電性
であることによることを突き止め、これを常誘電
性又は程度の低い強誘電性のものに置き換えるこ
とによつてその問題点を克服しうることを見いだ
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。 〔発明が解決しようとする課題〕 すなわち、本発明は、セラミツクコンデンサと
してチタン酸ストロンチウム系セラミツクスを用
いた、セラミツクコンデンサを前記回路の部材と
する高周波誘電または高周波誘導を用途とする電
源装置を提供するものである。本発明において、
チタン酸ストロンチウム系セラミツクスを用いた
ことにより上述した問題点である、使用中の温度
上昇を小さくするとともに、課電時の電源出力も
計算通りに近くとれ、さらに前記各種の電源の大
出力もしくは小形化を達成することができた。こ
れらについて、次に遂次、説明したい。 セラミツクコンデンサの使用中の温度上昇はセ
ラミツクスの高周波誘電体損失が小さいほど低く
押さえられる。これまでのフオルステライト系、
ステアタイト系、チタン酸マグネシウム系、酸化
チタン系、チタン酸カルシウム系などのセラミツ
クスの高周波誘電体損失は何れも0.1％以下のも
のが上記各種用途の電源の回路部材として実用化
されている。一方、電源の大出力化もしくは小形
化のためにはセラミツクスは誘電率が高いことが
必要であるが、この高誘電率系セラミツクスの中
で高周波誘電損失を0.1％以下のもので上記各種
セラミツクス並みのものを見い出すことはむずか
しく、現状では前述したように従来の高周波誘電
体損失が大きい高誘電率系のセラミツクスを使用
する限定した高周波の小電力の範囲に留まざるを
得ない。一方、本発明者らは、これまでチタン酸
ストロンチウム系セラミツクスを研究して来た
が、このセラミツクスが最近ではその高周波誘電
体損失が0.1％以下であるものが可能であり、こ
のセラミツクスを使用することによつて、はじめ
て上記各種用途の使用中の温度上昇を低く押える
ことに成功した。なお、このセラミツクスは、高
周波誘電体損失は、0.1％以下、また組成を適当
に選択すれば0.03％以下にまで小さくすることが
できる。また、高周波誘電体損失は、そのコンデ
ンサの使用寿命に大きく関係し、できるだけ小さ
いことがのぞましいので、この点でも有利であ
る。 次に、課電時の電源出力について説明したい。
上記各種用途の出力は使用するセラミツクコンデ
ンサに課電される電圧の自乗とその課電時の静電
容量の積に比例する。従つて、電源出力を大きく
するには、課電電圧を大きくすることがまず必要
である。しかるに、従来の高誘電率系セラミツク
スは課電時の静電容量が著しく低下するという欠
点があり、この欠点からも、従来の高誘電率系セ
ラミツクスを使用すると、限定した高周波の小電
力の範囲に留まらざるを得ない。近年、前記の各
種電源に関し、できるだけ電源出力の電圧を高く
することが要望され、回路設計の都合上、コンデ
ンサの能力の最上限まで電圧を印加することが、
しばしば必要とされるようになつたため、上記の
欠点の改善がこの分野の重要な課題となつてきて
いる。本発明者らは、この欠点の原因が、従来の
高誘電率系セラミツクスが強誘電性であることに
よるとみて、この場合も常誘電性または程度の低
い強誘電性のチタン酸ストロンチウム系セラミツ
クスであれば解決できることを見い出した。すな
わち、これまでのフオルステライト系、ステアタ
イト系、チタン酸マグネシウム系、酸化チタン
系、チタン酸カルシウム系などのセラミツクス
は、課電時の静電容量の低下は無視できる程度で
あるが、本発明のチタン酸ストロンチウム系セラ
ミツクスの課電時の静電容量の低下、すなわち、
静電容量の電圧の電圧依存率は1KV／mm誘電体
厚さ当り９％以下に押えられ、遥かに大きい低下
率を示すチタン酸バリウム系などの高誘電率系セ
ラミツクスに比べ非常に優れていることが云え
る。 また、温度特性は、20℃における静電容量に対
する85℃における静電容量の減少率を25％以下に
することができ、さらに、誘電率（または静電容
量）の経時変化が殆どなく優れている。従来の例
えばチタン酸バリウム系などの高誘電率系のセラ
ミツクスはこの経時変化が甚だ大きく、上記各種
用途の回路部材として適していないことが良く分
る。 したがつて、本発明の電源装置においては、比
誘電率1060〜1880、誘電体損失0.1％以下、静電
容量の電圧依存率1KV／mm誘電体厚さの電界当
り９％以下を有し、かつ20℃における静電容量に
対する85℃における静電容量の減少率が25％以下
であるチタン酸ストロンチウム系セラミツクコン
デンサを用いるものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、チタン酸ストロンチウム61.6〜
69.6重量％とチタン酸ビスマス17.5〜25.9重量％
とチタン酸鉛4.7〜15.2重量％とから成り、マン
ガン、ニオブ、クロム、ニツケル、コバルト及び
鉄の中から選ばれた金属の酸化物と粘土質物と希
土類元素酸化物の中から選ばれた少なくとも１種
の添加成分を含有し、比誘電率1060〜1880、誘電
体損失0.1％以下、静電容量の電圧依存率1KV／
mm誘電体厚さの電界当り９％以下を有し、かつ20
℃における静電容量に対する85℃における静電容
量の減少率が25％以下であるチタン酸ストロンチ
ウム系セラミツクコンデンサを用いた誘電または
誘導加熱用の電源装置である。 〔作 用〕 本発明は比較的比誘電率が大きくても、高周波
誘電体損失が小さいため、使用中の温度上昇を少
なくすることができ、また課電時の静電容量の低
下が小さいものである。 〔実施例〕 次に実施例によつて、本発明をさらに詳細に説
明する。 第１表に示す重量比でチタン酸ストロンチウ
ム、チタン酸ビスマス、チタン酸鉛及び必要な添
加成分を混合し、適当量のバインダーを加え、直
径16.5mm、厚さ１mmの円板に加圧成形したのち約
1200℃で２時間焼成してセラミツクスを得た。添
加成分中の希土類元素酸化物は、誘電体損失をさ
らに少なくするために添加されるものであり、例
えば酸化セリウム、酸化ランタンなどが用いられ
る。この添加量は、通常0.01〜10重量％の範囲内
で選ばれる。 また、マンガン、ニオブ、クロム、ニツケル、
コバルト及び鉄の酸化物と粘度質物は、ち密な組
織の焼結体を形成させるために鉱化剤として添加
されるものでありその添加量は、通常0.1〜0.5重
量％の範囲内で選ばれる。 これらのセラミツクスは、例えば第１図、第２
図に示す構造のセラミツクコンデンサとして使用
される。第１図においてセラミツクス１の両面に
はそれぞれ端子２，２′が電極３，３′を介しては
んだ付等の手段で固着され、その周囲全面にわた
つてエポキシ樹脂等の合成樹脂５で被覆されてい
る。４は連結具である。 第１図に示す形状のセラミツクコンデンサに加
工し、その特性を測定し、その結果を第１表に示
す。

〔発明の効果〕

本発明に係る電源装置はセラミツクコンデンサ
としてチタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマ
ス、チタン酸鉛系セラミツクスを用い、比誘電率
1060〜1880、誘電体損失0.1％以下、静電容量の
電圧依存率1KV／mm誘電体厚さの電界当り９％
以下を有し、かつ20℃における静電容量に対する
85℃における静電容量の減少率が25％以下のセラ
ミツクスを用いた電源装置を特徴とする為に、高
周波感応や高周波ミシン等の誘導加熱あるいは高
周波波焼入れ、高周波熔融、高周波熔接等の誘導
加熱用の電源装置として、電源の大出力化及び小
形化が可能となつたもので工業上の利益に多大な
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来及び本発明に使用され
る高周波誘電加熱、誘導加熱用セラミツクコンデ
ンサの断面図で示す。第３図は本発明の実施例で
印加電圧に対する電圧依存率の関係を示す図であ
る、第４図は同じく本発明の実施例で温度に対す
る静電容量変化りつ示す図である。第５図は同じ
く本発明の実施例で静電容量の経時変化を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン酸ストロンチウム61.6〜69.6重量％と
   チタン酸ビスマス17.5〜25.9重量％とチタン酸鉛
   4.7〜15.2重量％とから成り、マンガン、ニオブ、
   クロム、ニツケル、コバルト及び鉄の中から選ば
   れた金属の酸化物と粘土質物と希土類元素酸化物
   の中から選ばれた少なくとも１種の添加成分を含
   有し、比誘電率1060〜1880、誘電体損失0.1％以
   下、静電容量の電圧依存率1KV／mm誘電体厚さ
   の電界当り９％以下を有し、かつ20℃における静
   電容量に対する85℃における静電容量の減少率が
   25％以下であるチタン酸ストロンチウム系セラミ
   ツクコンデンサを用いた誘電または誘導加熱用の
   電源装置。