(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素焼結体からなる抵抗体を備えた接地抵抗器であって、
前記炭化珪素焼結体は、４Ｈ型の結晶相を有しかつアルミニウムを０．０４重量％以上含有する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上含有し、
前記炭化珪素焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの変化率は５０％以下であることを特徴とする接地抵抗器。
【請求項２】
前記炭化珪素焼結体の２５℃〜２５０℃の温度域における比抵抗は０．１Ω・ｃｍ〜１Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１記載の接地抵抗器。
【請求項３】
前記抵抗体の両端部それぞれに、電極板及びリード線端子板が締結されて一体構造とされていることを特徴とする請求項１または２記載の接地抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接地抵抗器に関し、特に、高速鉄道用車両の車体に発生するサージ電圧等の異常電圧を低減する際に用いて好適な接地抵抗器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、新幹線用車両等の高速鉄道用車両では、交流高電圧電力を架線からパンタグラフを介して車両内に取り込み、大容量の電動機を駆動させて高速化を達成している。上記のパンタグラフに接続される交流高電圧電力送電用ケーブルは、遮断器を介して主変圧器に接続され、このケーブル側、すなわち主変圧器の一次側は、車体が電位を持たないように接地抵抗器を介して引き通し線により車体を構成する鋼体に接続されている。
【０００３】
この高速鉄道用車両に交流高電圧電力を供給する場合、まず、パンタグラフを上昇させて架線と接触させるが、架線に接触した瞬間に送電用ケーブルの芯線とシールドとの間にコンデンサと同じような充電電流が流れるために、サージ電圧が発生する要因となる。このサージ電圧は、車体と台車間の絶縁性が向上した最近の車両では、車体に発生することになるために、車載機器の誤動作や故障を引き起こすという問題が顕在化してきている。
【０００４】
このようなサージ電圧を低減させて誤動作や故障等のトラブルの発生を防止するためには、接地抵抗器のインダクタンスを小さくすることが効果的である。
そこで、従来から広く使用されている接地抵抗器では、抵抗体にインダクタンスの小さい材料、例えば、金属系の材料、カーボン、カーボンと酸化アルミニウムの複合材料等が用いられている。
【０００５】
一方、電力制御機器においては、モジュール化、小型化に対応することができ、しかも通電耐量が高く大電流の制御に適用可能な抵抗器として、炭化珪素抵抗体を用いたスナバ抵抗器が提案されている（特開２００１−７６９０２号公報）。
また、周期律第３属元素を含む化合物を０．５〜５重量％含有する炭化珪素抵抗体を用いたスナバ抵抗器も提案されている（特開２００１−２４４１０３号公報）。
これらの炭化珪素抵抗体を用いたスナバ抵抗器にあっては、熱ストレスによる破損、熔損、局所的な発熱のおそれがなく、しかも、比抵抗の温度依存性が低いために、抵抗器の温度上昇に伴う比抵抗の増加により電流が流れ難くなることがないという利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の金属系の抵抗体を用いた接地抵抗器では、適切な抵抗値と大きな熱容量を実現させるために、その形状をリボン状とする必要があり、インダクタンスを小さくすることが困難であるという問題点があった。
また、カーボンあるいはカーボンと酸化アルミニウムの複合材料等を用いた接地抵抗器では、カーボン自体が吸湿性を有するために、水分の影響によって抵抗値が変動するおそれがあり、安定性に乏しいという問題点があった。その上、機械的強度も低く、鉄道車両等の振動が発生する場所で使用した場合、割れや欠けなどの損傷が生じるおそれがあるという問題点があった。
【０００７】
また、炭化珪素抵抗体を用いたスナバ抵抗器では、大きなサージ電圧に対する耐性は十分とは言えず、高電圧の負荷による溶断や異常発熱が発生するおそれがあるという問題点があった。
また、周波数が高い領域で使用した場合、抵抗体自体のインピーダンスが不安定になるために、車体に発生するサージ電圧を効率よく低減することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、熱ストレスや大きなサージ電圧による破損、熔損、局所的な発熱のおそれがなく、抵抗体自体のインピーダンスを広い周波数帯域で安定化させることにより、このインピーダンスを小さくすることができ、しかも、高い機械的強度を有することにより、鉄道車両等のような振動が発生する場所で使用した場合においても破損等の不具合が発生するおそれがない接地抵抗器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の技術が有する問題点を解決すべく種々な検討を行った結果、炭化珪素焼結体の組成、特に結晶相を制御すれば、上述した従来の技術における問題点を解決し得ることを知見し、本発明の接地抵抗器を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の接地抵抗器は、炭化珪素焼結体からなる抵抗体を備えた接地抵抗器であって、前記炭化珪素焼結体は、４Ｈ型の結晶相を有しかつアルミニウムを０．０４重量％以上含有する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上含有し、前記炭化珪素焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの変化率は５０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
この接地抵抗器では、前記炭化珪素焼結体が、４Ｈ型の結晶相を有しかつアルミニウムを０．０４重量％以上含有する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上含有したことにより、熱ストレスや大きなサージ電圧による破損、熔損、局所的な発熱のおそれがなくなる。
また、機械的強度が高まることにより、鉄道車両等のような振動が発生する場所で使用した場合においても、破損等の不具合が発生するおそれがない。
【００１２】
また、この炭化珪素焼結体では、４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上、より好ましくは１５重量％以上含有することにより、インピーダンスの周波数依存性がより一層小さなものとなり、その結果、高周波数帯域におけるインダクタンスがより小さなものとなり、車体に発生するサージ電圧が効率よく低減される。
【００１３】
この炭化珪素焼結体では、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの変化率を５０％以下としたことにより、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域において、実質的にインピーダンスの周波数依存性がないものとなり、したがって、高周波数帯域においてもインダクタンスが小さなものとなる。その結果、車体に発生するサージ電圧が効率よく低減される。
ここで、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの最大値をＺｍａｘ、最小値をＺｍｉｎとすると、インピーダンスの変化率ΔＺは下記の式（１）で表すことができる。
ΔＺ＝（Ｚｍａｘ−Ｚｍｉｎ）／Ｚｍｉｎ×１００  ……（１）
【００１４】
この接地抵抗器は、前記抵抗体の両端部それぞれに、電極板及びリード線端子板が締結されて一体構造とされていることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の接地抵抗器の一実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態の接地抵抗器を示す平面図、図２は同側面図であり、図において、符号１は炭化珪素焼結体からなる抵抗体、２は銅もしくは銅合金からなる電極板、３は銅もしくは銅合金からなるリード線端子板である。
これら抵抗体１、電極板２及びリード線端子板３は、ボルト４及びナット５により締結されて一体構造とされている。
【００２３】
この抵抗体１は、０．０４重量％以上、好ましくは０．０４重量％〜０．７重量％のアルミニウム（Ａｌ）が固溶した炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上、好ましくは１５重量％以上含有する炭化珪素焼結体により構成されている。
この炭化珪素焼結体は、４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上、好ましくは１５重量％以上含有している。そして、この炭化珪素焼結体は、周波数が１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの変化率が５０％以下となっている。
【００２４】
また、この炭化珪素焼結体は、室温（２５℃）〜２５０℃の温度域における比抵抗が０．１Ω・ｃｍ〜１Ω・ｃｍであり、また、この温度係数も１×１０-4〜２×１０-4Ω・ｃｍ／℃と極めて小さく、比抵抗の温度依存性も極めて小さいものとなっている。
また、粒子径が２〜３μｍと小さく、均一な結晶組織を有している。また、室温（２５℃）における熱伝導性が６０Ｗ／ｍＫ以上と優れており、通電された際に部分的に発熱し、熱ストレスによる破損、溶断等が生じるおそれがない。
さらに、曲げ強度が３００ＭＰａ以上であるから、振動などによる破損のおそれもない。
【００２５】
したがって、本実施形態に係る接地抵抗器は、以下の特性を有する。
▲１▼  耐熱性や熱放散性に優れているので、サージ電圧のような極めて短い（μ秒程度）波形の高電圧が瞬時的に印加されても、破損するおそれがない。
▲２▼  電流印加時の抵抗体の温度上昇の際の熱ストレスにより、熔損するおそれがない。
▲３▼  抵抗体のインピーダンスが１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域において安定であるから、インダクタンスを小さくすることができる。
【００２６】
▲４▼  抵抗体を構成する炭化珪素焼結体は、緻密質で耐酸化性、化学的耐食性に優れているので、吸湿、経時的腐食等に起因する比抵抗の変動が小さい。
▲５▼  抵抗体の比抵抗の温度依存性が極めて小さいので、抵抗体の温度上昇に伴って比抵抗が増加することがなく、電流が流れ難くなることはない。
▲６▼  抵抗体の機械的強度が高いので、振動等の応力がかかる場所で使用しても、破損等のおそれがない。
▲７▼  抵抗体は、適度な比抵抗を有し、比重も小さいことから、リボン状などの複雑形状にする必要がなく、小型化や軽量化が容易である。
【００２７】
次に、本実施形態の接地抵抗器の製造方法について説明する。
ここでは、接地抵抗器の抵抗体１を構成する炭化珪素焼結体の製造方法について説明する。
まず、β型炭化珪素粉末１００重量部に対する、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物（アルミニウム元素を含む化合物）の粉末の配合量が金属アルミニウム換算で０．２〜３重量部となるように、それぞれの成分を秤量する。
【００２８】
上記のβ型炭化珪素粉末は、特に制限されるものではなく、一般に利用されるものを使用することができる。例えば、以下に述べる方法によって製造されたものを用いることができる。これらの方法により得られたβ型炭化珪素粉末の平均粒子径は、通常、０．０１〜１０μｍである。
（Ａ）カーボンと珪素を１１５０℃以上で反応させる方法。
（Ｂ）カーボンと二酸化珪素を１４７５℃以上で反応させる方法。
（Ｃ）珪素と炭素を含む有機化合物を反応、熱分解させる方法。
（Ｄ）珪素と炭素を含む気体原料を気相反応させる方法。
【００２９】
このβ型炭化珪素粉末の平均粒子径の好ましい範囲は０．０１〜１μｍである。
その理由は、平均粒子径が１μｍを超えると、表面エネルギーが小さくなり、焼結を促進する駆動力が減少するために高密度の焼結体が得られ難くなるからであり、一方、平均粒子径が０．０１μｍより小さくなると、粉末のハンドリングが困難となり、成形性が低下して欠けや割れが発生し易くなるとともに、成形密度の高い成型品を得るのが難しくなり、その結果、焼結密度の高い炭化珪素焼結体を得ることが難しくなるからである。
【００３０】
また、上記のβ型炭化珪素粉末としては、上述した（Ｄ）の方法、例えば、モノシランとエチレンとを原料としてプラズマＣＶＤ法により気相合成された微細な炭化珪素粉末が焼結性に優れるため好適に使用することができる。
この気相合成された微細な炭化珪素粉末は、単味で使用することもでき、通常のβ型炭化珪素粉末の一部を置き換えて使用することもできる。
【００３１】
また、上記のアルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末としては、特に制限されるものではなく、例えば、平均粒子径が０，１〜１０μｍ程度の市販のものを使用することができる。
アルミニウム粉末としては、例えば、金属アルミニウム粉末が好適に用いられる。また、アルミニウム化合物の粉末としては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、珪化アルミニウム、硼化アルミニウム、サイアロン、チタン酸アルミニウム、塩化アルミニウム、フッ化アルミニウム等の粉末を例示することができる。
【００３２】
特に、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、珪化アルミニウム、硼化アルミニウム、サイアロンは、炭化珪素の焼結性を損ねることがなく、インピーダンスの変化率を効果的に低く抑えることができ、このインピーダンスの温度依存性も緩和可能であるから好適である。
また、これらのアルミニウム化合物は、１種類のみを用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
なお、市販の炭化珪素粉末には、通常、焼結性を向上させるために予め少量のアルミニウム化合物が添加されているので、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末を秤量するに際しては、この予め添加されたアルミニウム化合物の添加量を勘案する必要がある。
【００３４】
ここで、β型炭化珪素粉末１００重量部に対して、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末の配合量を金属アルミニウム換算で０．２〜３重量部とした理由は、アルミニウム粉末またはアルミニウム元素を含む化合物の粉末の配合量が金属アルミニウム換算で０．２重量部を下回ると、焼成により得られる炭化珪素焼結体中に、アルミニウムを０．０４重量％固溶した炭化珪素結晶粒子、なかでも、焼成中にβ型から相転移することにより生成する４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子の生成量が不足し、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域内でのインピーダンスが大きく変動し、インピーダンスの変化率が５０％を超えるからであり、また、アルミニウム粉末またはアルミニウム元素を含む化合物の粉末の配合量が金属アルミニウム換算で３重量部を上回ると、焼成時の緻密化が阻害されて高密度の焼結体を得ることができないからである。
【００３５】
次いで、β型炭化珪素粉末と、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末とを混合する。
混合に際しては、超高圧粉砕分散法を採用することが好ましい。このとき、分散剤などの少量の不純物が混入することは許容されるが、焼結性に悪影響を及ぼすような金属不純物が混入することのないように注意する必要がある。
ここで、超高圧粉砕分散法とは、高圧で加速された粒子同士を衝突させて粉砕分散する方法であり、この超高圧粉砕分散法を採用することにより、少量の分散剤を添加するだけで均一分散が容易になり、粗大粒子の生成もなく、しかも不純物、例えば分散剤に起因した炭素や各種金属不純物の混入を低減させることができる。
【００３６】
次いで、この混合粉末を、公知の成形方法により、所望の抵抗値（例えば０．４Ω〜０．６Ω）、所望の形状が得られるよう成型し、所定の形状の成形体を作製する。なお、成型の際には、水、アルコール、成形用バインダーなどを適量添加してもよい。次いで、得られた成形体を大気雰囲気中で脱脂する。
【００３７】
次いで、この成形体を焼成し、炭化珪素焼結体とする。
焼成条件は、得られる炭化珪素焼結体の焼結密度が２．８０ｇ／ｃｍ3以上となるように設定するのが好ましく、例えば、焼成温度は１９００〜２１００℃、焼結時間は０．５時間以上とするのが好ましい。
ここで、焼結密度を基に焼成条件を設定するのは、得られた炭化珪素焼結体の焼結密度が２．８０ｇ／ｃｍ3未満の場合、熱伝導性や機械的強度が低下するおそれがあり、好ましくないからである。
【００３８】
焼成方法としては、常圧焼成法、雰囲気加圧焼成法、ホットプレス法、あるいは熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ：hot isostatic pressing）等の、従来の方法で行うことが可能であるが、より高密度で熱伝導性や機械的強度に優れ、適切な電気比抵抗を有する炭化珪素焼結体を得るためには、ホットプレス法、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ）等の加圧焼成法を使用することが望ましい。
また、焼成雰囲気としては、真空雰囲気、不活性雰囲気もしくは還元性雰囲気とするのが好ましい。
【００３９】
なお、焼成条件を設定する際、最適の焼成温度、焼成時間は、用いる原料粉末の種類や粒径により相違するので、得られる炭化珪素焼結体中における４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子の生成量が最大となるよう、予め予備実験的に求めておくのがよい。
【００４０】
このようにして得られた炭化珪素焼結体中には、アルミニウムを０．０４重量％以上固溶した炭化珪素結晶粒子、なかでも、４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子が少なくとも１０重量％生成している。
また、この炭化珪素焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域内でのインピーダンスの変化率が５０％以下であり、また、インピーダンスの温度依存性も極めて小さいものとなっている。
また、この炭化珪素焼結体の粒径は２〜３μｍと小さく、均一な微細組織を有している。さらに、四点曲げ強度は３００ＭＰａ以上であり、機械的強度も高くなっている。
【００４１】
最後に、この炭化珪素焼結体の主たる両面の、電極板２及びリード線端子板３との接触面をメタライズ処理し、このメタライズ処理された面を電極板２及びリード線端子板３で把持し、本実施形態に係る接地抵抗器とする。
このメタライズ処理に用いる金属材料としては、例えば、導電性、炭化珪素焼結体との密着性等に優れた銀−銅−チタン（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ）系ペースト等が好適である。
このＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ペーストを印刷し、焼成することで、メタライズ処理が成される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の接地抵抗器によれば、炭化珪素焼結体が、アルミニウムを０．０４重量％以上固溶する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上含有したので、熱ストレスや大きなサージ電圧による破損、熔損、局所的な発熱等のおそれがない。
【００４３】
また、この炭化珪素焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域内でのインピーダンスの変化率が５０％以下であり、その温度依存性も極めて小さいので、抵抗体のインピーダンスを広い周波数帯域で安定化させることができ、インダクタンスも小さくすることができる。したがって、車体等に発生するサージ電圧を効率よく低減することができる。
また、四点曲げ強度が３００ＭＰａ以上であるから、機械的強度が高まり、鉄道車両等のような振動が発生する場所で使用した場合においても、破損等の不具合が発生するおそれがない。
【００４４】
また、本実施形態の接地抵抗器の製造方法によれば、β型炭化珪素粉末１００重量部に、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末を金属アルミニウム換算で０．２〜３重量部添加し、その後焼成し、アルミニウム含有炭化珪素焼結体とするので、市販のセラミックス原材料を用いて、しかも、従来のセラミックス焼結体を製造する製造装置に何らの変更を加えることなく製造することができる。したがって、本実施形態の接地抵抗器を歩留まり良く製造することができ、生産効率を向上させることができる。
【００４５】
本実施形態の接地抵抗器の他の製造方法について説明する。
この製造方法は、上述した製造方法を変更したものであり、上記の製造方法におけるβ型炭化珪素粉末１００重量部を、α型炭化珪素粉末を９０重量％以下含み残部をβ型炭化珪素粉末とした混合粉末１００重量部に変えたものである。
【００４６】
次に、この製造方法について、上述した製造方法と異なる点を説明する。
ここでは、９０重量％以下のα型炭化珪素粉末と残部がβ型炭化珪素粉末からなる混合粉末１００重量部に対する、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末の配合量が金属アルミニウム換算で０，２〜３重量部となるよう、α型炭化珪素粉末と、β型炭化珪素粉末と、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末とを秤量し、混合する。
【００４７】
上記のα型炭化珪素粉末は、特に制限されるものではなく、例えば、以下に述べる方法によって製造されたものを使用することができる。
（Ａ）カーボンと二酸化珪素を２０００℃以上で反応させる方法。
（Ｂ）珪砂、コークス、のこくず等を電気炉中にて２２００〜２５００℃で反応させる方法。
【００４８】
このようにして製造されたα型炭化珪素粉末の平均粒子径は、通常０．１〜１０μｍ程度であるが、上述したβ型炭化珪素粉末と同じ理由により、平均粒子径の好ましい範囲は０．１〜１μｍである。
このα型炭化珪素粉末は、β型炭化珪素粉末と混合することにより、β型炭化珪素粉末の４Ｈ型の結晶相への相転移を促進する効果を期待することができる。
また、このα型炭化珪素粉末は、β型炭化珪素粉末と比較して安価であるから、β型炭化珪素粉末と混合することにより原料コストを低減することができ、したがって、接地抵抗器の製品コストを低減することができる。
【００４９】
ここで、９０重量％以下のα型炭化珪素粉末と残部がβ型炭化珪素粉末からなる混合粉末１００重量部に対して、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末の配合量を金属アルミニウム換算で０．２〜３重量部とした理由について説明する。
β型炭化珪素の配合量が１０重量部未満になると、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末を金属アルミニウム換算で３重量部以上添加しても、焼成して得られる炭化珪素焼結体中に、アルミニウムを０．０４重量％以上固溶した炭化珪素結晶粒子、なかでも、炭化珪素焼結体中に、β型から相転移して新たに生成した４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子が不足し、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域内でのインピーダンスが大きく変動し、インピーダンスの変化率が５０％以上となるから、不適である。
【００５０】
また、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末の配合量が金属アルミニウム換算で０．２重量部を下回っても、焼成して得られる炭化珪素焼結体中に、アルミニウムを０．０４重量％以上固溶した炭化珪素結晶粒子、なかでも、炭化珪素焼結体中に、β型から相転移して新たに生成した４Ｈ型の結晶相を有する炭化珪素結晶粒子が不足し、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域内でのインピーダンスが大きく変動し、インピーダンスの変化率が５０％以上となるから、不適である。
また、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末の配合量が金属アルミニウム換算で３重量部を超えると、焼成時の緻密化が阻害されて高密度の炭化珪素焼結体を得ることができないから、不適である。
【００５１】
なお、市販のα型炭化珪素粉末やβ型炭化珪素粉末には、通常、焼結性を向上させるために予め少量のアルミニウム化合物が添加されているので、アルミニウム粉末またはアルミニウム化合物の粉末を秤量するに際しては、この予め添加されたアルミニウム化合物の添加量を勘案する必要がある。
【００５２】
この製造方法においても、上述した製造方法と同様の効果を奏することができる。
しかも、α型炭化珪素粉末が存在するので、β型炭化珪素粉末の４Ｈ型の炭化珪素結晶相への相転移を促進することができ、炭化珪素焼結体中の４Ｈ型の炭化珪素結晶相の割合を増加させることができる。したがって、インピーダンスの周波数依存性を小さくすることができ、高周波数帯域におけるインダクタンスの小さい接地抵抗器を容易に作製することができる。
さらに、α型炭化珪素粉末は、β型炭化珪素粉末より安価であるので、α型炭化珪素粉末とβ型炭化珪素粉末を併用することにより原料コストを削減することができ、その結果、製造コストを低減することができる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。
「実施例１」
平均粒子径０．３μｍのβ型炭化珪素粉末（イビデン（株）製）（以下、炭化珪素粉末Ａと称する）と、モノシランとエチレンとを原料としてプラズマＣＶＤ法により気相合成した平均粒子径０．０３μｍのβ型炭化珪素微粉末（以下、炭化珪素粉末Ｂと称する）と、平均粒子径０．２μｍの酸化アルミニウム粉末（大明化学（株）製）とを混合し、混合組成物を得た。
【００５４】
この混合組成物中における炭化珪素粉末Ａと炭化珪素粉末Ｂとの配合比は、重量比で９６：４であった。また、全炭化珪素粉末１００重量部に対する、酸化アルミニウム粉末の配合量は、金属アルミニウム換算で０．５３重量部であった。
次いで、この混合組成物を、純水中にて分散せしめ、さらにボールミルで１２時間混合し、その後、乾燥、造粒し、顆粒状の成型用粉体とした。
次いで、この成型用粉体を金型を用いて円板形状に予備成形した後、ホットプレス（加圧力：３５ＭＰａ）により，アルゴン雰囲気下、２０００℃の温度にて１時間焼成し、炭化珪素焼結体を得た。
【００５５】
次いで、この焼結体の両面及び側面を研削し、長さ１２０ｍｍ、幅６５ｍｍ、厚さ５ｍｍの平板状に加工し、抵抗体１とした。その後、この抵抗体１の両端、上下面に、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ペーストを用いて、スクリーン印刷法によりメタライズ層を形成し、１対のＮｉメッキした銅製の電極板２とＮｉメッキした銅製のリード線端子板３とを上記の抵抗体１の両端にボルト４及びナット５で締結し実施例１の接地抵抗器とした。
【００５６】
上記の炭化珪素焼結体中の炭化珪素結晶粒子の結晶相をＸ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて調べたところ、８０重量％以上のβ型炭化珪素が４Ｈ型の結晶相に相転移していることがわかった。また、この焼結体に含まれる結晶粒子中のアルミニウム固溶量を二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometer）を用いて測定したところ、０．１５重量％であった。
【００５７】
また、この焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、３．０５ｇ／ｃｍ3であることが確認された。また、この焼結体から３×４×３８ｍｍの大きさの試験片を切り出して四点曲げ強度を測定したところ、４５０ＭＰａであった。また、インピーダンスアナライザを用いて、この焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスを測定したところ、この周波数帯域におけるインピーダンスの変化率は２２．９％であり、各周波数におけるインピーダンス値は図３に示すとおりであった。図３では、本実施例の測定データをＥ１で示している。
【００５８】
また、この炭化珪素焼結体の比抵抗、熱伝導率、平均粒径を常法に従って測定したところ、比抵抗は室温（２５℃）〜２５０℃の温度範囲で０．１６〜０．１３Ω・ｃｍ、熱伝導率は室温で７５Ｗ／ｍＫ、平均粒径は２．５μｍであった。
【００５９】
「実施例２」
上記の炭化珪素粉末Ａと、平均粒子径が０．５５μｍのα型炭化珪素粉末（屋久島電工（株）製）（以下、炭化珪素粉末Ｃという）と、上記の酸化アルミニウム粉末とを混合し、混合組成物を得た。この混合組成物中におけるα型炭化珪素粉末とβ型炭化珪素粉末との配合比は、重量比で１５．５：８４．５であった。
また、α型炭化珪素粉末とβ型炭化珪素粉末とを混合した混合炭化珪素粉末１００重量部に対する酸化アルミニウム粉末の配合量は、金属アルミニウム換算で１．６４重量部であった。
【００６０】
次いで、この混合組成物を、純水中にて分散せしめ、さらにボールミルで１２時間混合し、その後、乾燥、造粒し、顆粒状の成型用粉体とした。
その後、実施例１に準じて、この成型用粉体を用いて炭化珪素焼結体を作製した。
さらに、実施例１に準じて、この炭化珪素焼結体を用いて実施例２の接地抵抗器を作製した。
【００６１】
上記の炭化珪素焼結体中の炭化珪素結晶粒子の結晶相を実施例１に準じて確認したところ、１５重量％が４Ｈ型の結晶相で、残りは６Ｈ型と１５Ｒ型の結晶相であった。また、結晶粒子中のアルミニウム固溶量は０．２９重量％の範囲にあり、焼結体の密度は３．１０ｇ／ｃｍ3であり、四点曲げ強度は３８０ＭＰａであった。この焼結体のインピーダンスを実施例１に準じて測定したところ、インピーダンスの変化率は２８．６％であり、各周波数におけるインピーダンス値は図３に示すとおりであった。図３では、本実施例の測定データをＥ２で示している。
【００６２】
また、この炭化珪素焼結体の比抵抗、熱伝導率、平均粒径を常法に従って測定したところ、比抵抗は室温（２５℃）〜２５０℃の温度範囲で０．３２〜０．２１Ω・ｃｍ、熱伝導率は室温で６０Ｗ／ｍＫ、平均粒径は２．３μｍであった。
【００６３】
「実施例３」
上記の酸化アルミニウム粉末を平均粒子径１．８μｍの窒化アルミニウム粉末（（株）トクヤマ製）に、また混合溶媒を純水からメタノールに変更した他は、実施例１に準じて焼結体を得た。なお、この窒化アルミニウム粉末の配合量は実施例１と同様、金属アルミニウム換算で０．５３重量部とした。
その後、実施例１に準じて、この炭化珪素焼結体を用いて実施例３の接地抵抗器を作製した。
【００６４】
得られた焼結体の炭化珪素結晶粒子の結晶相を実施例１に準じて調べたところ、７５重量％以上が４Ｈ型の結晶相であった。また、結晶粒子中のアルミニウム固溶量は０，０８重量％であり、焼結体の密度は３．０８ｇ／ｃｍ3であり、四点曲げ強度は４２０ＭＰａであった。この焼結体のインピーダンスを実施例１に準じて測定したところ、インピーダンスの変化率は２６．１％であり、各周波数におけるインピーダンス値は図３に示すとおりであった。図３では、本実施例の測定データをＥ３で示している。
【００６５】
また、この炭化珪素焼結体の比抵抗、熱伝導率、平均粒径を常法に従って測定したところ、比抵抗は室温（２５℃）〜２５０℃の温度範囲で０．４５〜０．２８Ω・ｃｍ、熱伝道率は室温で１０１Ｗ／ｍＫ、平均粒径は２．８５μｍであった。
【００６６】
「比較例１」
上記の炭化珪素粉末Ａと、炭化珪素粉末Ｃとを混合し、混合組成物を得た。この混合組成物中におけるα型炭化珪素粉末とβ型炭化珪素粉末との配合比は、重量比で９０：１０である。なお、この混合組成物には、焼結性を改善するために、ごく少量（金属アルミニウム換算で０．０２重量％）のアルミニウム化合物が添加されている。
次いで、この混合組成物を用い、実施例２に準じて炭化珪素焼結体を得た。
その後、実施例１に準じて、この炭化珪素焼結体を用いて比較例１の接地抵抗器を作製した。
【００６７】
この焼結体の炭化珪素結晶粒子の結晶相を実施例１に準じて調べたところ、４Ｈ型の結晶相は２重量％以下で、ほとんどが６Ｈ型と１５Ｒ型の結晶相であった。また、結晶粒子中のアルミニウム固溶量は０．０２重量％以下であり、焼結体の密度は２．１１ｇ／ｃｍ3、四点曲げ強度は１５０ＭＰａであった。なお、４Ｈ型の結晶相の生成、およびアルミニウムの固溶は、上記の炭化珪素粉末Ａ及び炭化珪素粉末Ｃに焼結性の改善のために添加されているアルミニウム化合物に起因するものである。
【００６８】
また、この焼結体のインピーダンスを実施例１に準じて測定したところ、インピーダンスの変化率は５５０％であり、各周波数におけるインピーダンス値は図３に示すとおりであった。図３では、本比較例１の測定データをＲ１で示している。
さらに、この炭化珪素焼結体の比抵抗、熱伝導率、平均粒径を常法に従って測定したところ、比抵抗は室温（２５℃）〜２５０℃の温度範囲で１６．１〜０．１２Ω・ｃｍ、熱伝導率は室温で３５Ｗ／ｍＫ、平均粒径は１５．８μｍであった。
【００６９】
「比較例２」
現在使用されている接地抵抗器に備えられた鉄・クロム・アルミニウム合金製の抵抗体のインピーダンスを実施例１に準じて測定したところ、インピーダンスの変化率は２７００％であり、各周波数におけるインピーダンス値は図３に示すとおりであった。図３では、本比較例２の測定データをＲ２で示している。
【００７０】
上述のとおり、実施例１〜３の接地抵抗器に備えられた抵抗体を構成する炭化珪素焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの変化率は、いずれも２２〜２９％の範囲内であった。これに対して、比較例１、２のインピーダンスの変化率は５５０〜２７００％であった。
したがって、実施例１〜３の接地抵抗器は、比較例１、２の接地抵抗器と比較して、抵抗体のインピーダンスが広い周波数帯域で大幅に安定化するので、周波数依存性を小さくすることができ、その結果、インダクタンスを小さくすることができ、サージ電圧を効率よく低減することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の接地抵抗器によれば、炭化珪素焼結体が、４Ｈ型の結晶相を有しかつアルミニウムを０．０４重量％以上含有する炭化珪素結晶粒子を１０重量％以上含有したので、熱ストレスや大きなサージ電圧による破損、熔損、局所的な発熱のおそれがない。
また、炭化珪素焼結体の１０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域におけるインピーダンスの変化率を５０％以下としたので、抵抗体のインピーダンスが広い周波数帯域で安定化するとともに、周波数依存性を小さくすることができ、その結果、インダクタンスを小さくすることができ、車体等に発生するサージ電圧を効率よく低減することができる。
【００７２】
また、抵抗体の温度上昇に伴ってインピーダンスが増加し、電流が流れ難くなる等の不具合が生じるおそれもない。
さらに、高い機械的強度を有するので、鉄道車両等のような振動が発生する場所で使用した場合においても、破損等の不具合が発生するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の接地抵抗器を示す平面図である。
【図２】  本発明の一実施形態の接地抵抗器を示す側面図である。
【図３】  実施例１〜３及び比較例１、２におけるインピーダンスの周波数依存性を示す図である。
【符号の説明】
１  抵抗体
２  電極板
３  リード線端子板
４  ボルト
５  ナット
【図１】
0004108341.tif 000002
【図２】
0004108341.tif 000003
【図３】
0004108341.tif 000004