JPH0376773B2 - - 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。
上記各種用途の電源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
率系で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うを得ない。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0.5％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37％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510〜820、誘電体損失0.02％以下、静電容
量の電圧依存率1KV／mm誘電体厚さの電界当り
0.5％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37％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20〜35モ
ル％とチタン酸ランタン５モル％とチタン酸バリ
ウム60〜75モル％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510〜820、誘電体損失0.02％
以下、静電容量の電圧依存率1KV／mm誘電体厚
さの電界当り0.5％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37％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小さくても、高周波
誘電体損失も小さいため、使用中の温度上昇を極
端に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表に示すモル比でチタン酸ストロンチウ
ム、チタン酸ランタン、チタン酸バリウム及び必
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、チタン酸ランタ
ン、チタン酸バリウム系セラミツクスを用い、比
誘電率510〜820、誘電体損失0.02％以下、静電容
量の電圧依存率1KV／mm誘電体厚さの電界当り
0.5％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37％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20〜35モル％とチタ
   ン酸ランタン５モル％とチタン酸バリウム60〜75
   モル％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510〜820、誘電体損失0.02％以下、静電容
   量の電圧依存率1KV／mm誘電体厚さの電界当り
   0.5％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37％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。