JPS59101804A - 感温抵抗素子 - 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】 本発明は感温抵抗素子に係り、特に電力用の感温抵抗素
子に関する。

感温抵抗素子（正特性サーミスタ）は、抵抗が所定温度
以上になると急激に増大するセラミック半導体で、チタ
ン酸バリウムを基材とし、これに１価または３価の金属
酸化物をドープしてなり、尿嶋製品の分野においては、
定温度発熱体、無接点スイッチ、足電流装置または電流
制限素子として使用されている。

しかし、上述した感温抵抗“素子は、電力用（犬゛邂流
用）の限流素子として用いる揚台には、常温における比
抵抗が１０Ω・烏程度と大きいために、通常の通電時に
おける消費電力が過大となる問題があるとともに、セラ
ミックからなるために、事故時における短絡電流によｐ
急激に温度上昇して熱破壊する等の問題がある。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、常温における比抵抗を力用の限流素
子として使用し得るようにした感温、抵抗素子の提供に
ある。以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に
説明する。

本発明に係る感温抵抗素子は、たとえば回路中における
しゃ断器の負荷を軽減すべくその篭源側に接続される電
力用限流素子として用いられるもので、チタン酸バリウ
ムの粉末に１〜３０重量％の銀（電解銀）の粉末を混合
した混合拐末の成形体を、真空、還元性または不活性雰
囲気中において１１５０〜１４００°Ｃの温度で焼結し
、この焼結体を酸化性雰囲気中において９００〜１３０
０Ｃの温丸で酸化処理してなる。

ここで、チタン酸バリウムに対り−る銀の割合が３０重
ｆチを超える場合には焼結が困隷となるものであり、ま
た、焼結温には、上述した如く銀の融点（９６０，８″
Ｃ）以上の温度範囲であることが肝要で、チタン酸バリ
ウムの粉末中に介在される銀が熔融した状態で焼結を行
なうことにより、焼結を促進するとともに焼結後のチタ
ン酸バリウムの粉末同士の接合強度、すなわち素子自体
の機械的強度を高めることができ、１３００℃の温度を
超える場合には銀の熔融が過大となって焼結後の組成が
一不均一となり素子の特性が不安定となるものである。

さらに、焼結体を酸化処理するのは、素子の常温におけ
る比抵抗Ｒ６に対する高温時の比ｔ 抵抗Ｒｔの比　／Ｒｏを高めるためである。

上述した感温抵抗素子の製造は、まず、粒度１μｍ以下
が５０〜１ｏｏ％であるチタン酸バリウムの粉末に純水
を加え、これをプラスチック内張り（テフロンコーティ
ング）のボールミルに入れ、８〜１２φのめのう製法状
玉石を用い、毎分７５〜８５回転でボールミルを６〜３
０時間運転して粉砕し、しかる後に１２０　’Ｃの空気
中で２昼夜以上乾燥して３０メツシユの篩を通して一３
０’ッシュのチタン酸バリウムの粉末ヲ得る。

また、電解銀の粉末を３５０メツシユの１ｎｉｌｉを通
して一３５０メツシュの銀の粉末を得る。

ついで、−３０メツシユのチタン酸ノ（リウムの粉末と
１〜３０重量％の一３５０メツシュの尿の粉末とをガラ
スｌＡｙ型回転混合器によりアルコール（試薬特級エタ
ノール）を用いて均一に混合されるように３０〜６０分
間混合し、しか５る後にアルコールを飛散、蒸発により
除去して乾燥した混合粉末とする。

上述した混合粉末を金型に入れるとともに２５０−の圧
力で加圧し、”焼結による収縮を考嵐した所定の直径と
厚さを有する円板状の成形体を作り、この成形体を磁器
製（アルミナ）のサヤに入れ、不活性雰ｌ気（アルゴン
ガス）中において１１５０〜１４００℃（好ましくは１
２５０〜１３５０　Ｃ）の温度で０．５〜１０時間かけ
て焼結する。

なお、加熱、冷却時の昇降温速度は、３００”Ｃ／ｈ以
下で、２００Ｃ／ｈが特性の安定化、生殖性の面から適
当である。また、焼結尽囲気は、不活性雰囲気に限らず
真空または還元性雰囲気（水素ガス）でもよいものであ
る。

最後に、上述した焼結体全壁気中において９００〜１４
００℃の温度で０．５〜１０時間かけて酸化処理すると
所望の感温抵抗素子が児成する。

なお、酸化処理時の昇降温速度は、焼結時の場合と同様
に３００℃／ｈ以下で行なわれるものである。また、酸
化処理の雰囲気は、空気に限らず酸素リッチな空気中ま
た酸素中等の酸化性雰囲気であればよいものである。

以上のＩＲ這方法によって得られた感温抵抗素子（直径
３０　ｍ１ｍ、厚さ１０　ｍ／ｍ　）の両面に、素体の
Ｒ−Ｔ特性に影響を与えるのを避けるべく工。−〇ａの
合金粉末ペーストを刷毛塗シして電極を形成して測定し
たＲ−Ｔ％性の従来のものと比較は第１図に示すように
なった。すなわち、第１図は横軸に温度Ｔ　（℃）、縦
軸に比抵抗Ｒ（Ω・算）を対数スケールでとったもので
、曲線Ａで示すのは、チタン酸バリウムの粉末の成形体
を空気中において１２５０℃の温度で１時間かけて焼結
したもの、曲線Ｂで示すのは、チタン酸バリウムの粉末
の成形体をアルゴンガス中において１２５０Ｃの温度で
１時間かけて焼結したもの、また曲線Ｂ′で示すのは、
チタン酸バリウムの粉末の成形体をアルゴンガス中にお
いて１２５０℃の温度で１時間かけて焼結し、かつこの
焼結体を空気中において１１００℃の温度で１時間かけ
て酸化処理したもの、そして、曲線Ｃで示すのは、チタ
ン酸バウムと銀との混合粉末の成形体をアルゴンガス中
において１２５０℃、の温度で１時間かけて焼結し、か
つこの焼結体を空気中において１１００℃の温度で１時
間かけて酸化処理した本発明に係るもののＲ−Ｔ％性で
ある。

したがって、本発明に係る感温抵抗素子の常温における
比抵抗はｓ’ｆＪ約４Ω・鵞程度となシ、従来のものに
比して約−と小さくなることが判る。

また、本発明に係る感温抵抗素子はチタン酸バリウムに
対する銀の添７ＪＤ（含有２割合（重ｆ％）を変化した
場合（酸化処理：１１００℃、１時間入常温における比
抵抗ＲＯ（Ω・眞）および常温における比抵抗Ｒｏに対
するおる温度（２４０℃）の比抵抗Ｒｔ（Ω・鴛）の比
Ｒｔ／Ｒ，ｌは、それぞれ第２図（ａ）および第２図（
ｂ）に示すようになった。

したがって、チタン酸バリウムに対する銀の含有量は、
１〜３０重量％が良好な結果をもたらすことが判る。

さらに、本発明に係る感温抵抗素子は、チタン酸バリウ
ムに対する銀の厳加量を１０重量％とし、酸化処理の温
度Ｔ（’Ｃ）を変化した場合、常温における比抵抗Ｒ８
（Ω・廖）および常温における比抵抗Ｒ８に対するある
温度（２４０”Ｃ）の比抵抗Ｒｔ（Ω・薗、）の比Ｒ騒
。は、それぞれ第３図（ａ）および第３図（１））に示
すようになった。

したがって、酸化処理温度は、９００〜１３００Ｃの範
囲が良好であることが判る。なお、１３００Ｃを超える
と常温における比抵抗Ｒｏが急激に太きくなるので避け
なければならない。

また、成形体の焼結温度Ｔ（℃）と素子の密度ρ（１−
／Ｃｒｄ　）との関係は、第４図に示すようになった。

したがって、焼結温度は、１２５０〜１３５０′″Ｃの
範囲が好ましく、製品のコンパクト化金図り得ることが
判る。

なお、感温抵抗素子の機械的強度の向上は、前述した如
く銀がチタン酸バリウムの粒子を結合する結合剤の役目
を果すとともに、素子自体の熱伝導度の同上に寄与し放
熱効率が高められることによるものと思われる。

以上の如く本発明′は、１〜３０重量％の銀を含有する
チタン酸バリウムの焼結体ヲ酸化処理してなる感温抵抗
素子であるから、従来のものに比して常温における比抵
抗を大巾に小さくすることができるとともに、機械的強
度を向上することができ、ひいては電力用限流素子とし
て用いることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る感温抵抗素子と従来のものとを比
較したＲ−Ｔ特性図、第２図（ａ）および第２図（ｂ）
はそれぞれチタン酸バリウムに対する銀の含有割合を変
化した場合の常温における比抵抗および常温における比
抵抗に対する所定温度における比抵抗の比ｔａわした特
性図、第３図（ａ）および第３図（１））はそれぞれ酸
化処理温度を変化した場合の常温における比抵抗および
常温における比抵抗に対する所定温度における比抵抗の
比を表わした特性図、第４図は焼結温度と素子の密度と
の関係ｏ　　　　　　　Ｉｏｏ　　　　　２００Ｔ（’
Ｃ） ０　　１０　　２０　３０　４０ Ｗ（ｔＬ量％） ０　　１０　　２０　３０　４０ Ｗ＜’Ｉｔ量１％） ９００　　１１００　　　　＋３００　　１４００Ｔ（
’Ｃ） ９００　　　１ｔｏｏ　　　　１３００　　１４００＋
１００　１２００　１３００　１４００７（’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １〜３０重ｔ％の銀を含有するチタン酸バリウムの焼結
   体を酸化処理してなる感温抵抗素子。