JP2572881B2

JP2572881B2 - ギャップ付避雷器用電圧非直線抵抗体とその製造方法

Info

Publication number: JP2572881B2
Application number: JP2217205A
Authority: JP
Inventors: 今井　　修; 立佐藤; 邦夫大平
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: CA2041625A1; DE69116768D1; US5107242A; CA2041625C; EP0472259A3; EP0472259B1; KR970005080B1; JPH04100201A; EP0472259A2; KR920005185A; DE69116768T2

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体、
特にギャップ付避雷器用電圧非直線抵抗体に関するもの
である。

（従来の技術）従来から酸化亜鉛（ZnO）を主成分としてBi₂O₃,Sb
₂O₃,SiO₂,Co₂O₃,MnO₂等の少量の金属酸化物を副成分と
して含有した抵抗体は、優れた電圧非直線性を示すこと
が広く知られており、その性質を利用して避雷器等に使
用されている。

一方、架空送配電線における電気事故のうち、半数以
上が雷による事故で占れられており、送配電線への落雷
により、鉄塔電位が上昇すると、アークホーンで放電
し、続いて故障電流（続流）が流れるため変電所の遮断
器で遮断し、停電していた。この問題を解決するための
ギャッレス避雷器が用いられるが、ギャップレス避雷器
は応答性が良く、続流遮断性が良好であるが、常時課電
されている為、信頼性に問題があり、故障時に再送電で
きない欠点があった。この為、第１図に模式的に示すよ
うなギャップ付避雷装置が注目されている。これは概念
的には碍子装置２のアークホーン１に避雷機能を持たせ
たもので、限流要素部３と直列ギャップ４とから構成さ
れる。限流要素部３は電圧非直線抵抗特性を優する酸化
亜鉛素子を直列に接続し、絶縁物（碍管）内に収納し、
あるいは絶縁物（エチレン・プロピレンゴム）によりモ
ールドしたものである。これにより、送配電線への落雷
で鉄塔電位が上昇したときに直列ギャップ４で放電さ
せ、短時間のうちに限流要素部の非直線抵抗特性を利用
して続流を遮断し、変電所の遮断器が動作することによ
る停電の防止を狙っている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、こうしたギャップ付避雷装置では、既存の鉄
塔間に新たにギャップ付避雷装置を挿入しなければなら
ないので、避雷装置のコンパクト化が問題となり、従っ
て限流要素部の短縮化が必要となる。また、アークホー
ン１との絶縁協調も問題であり、落雷時に直列ギャップ
４に閃絡させてアークホーン１での閃絡を防止する必要
がある。落雷時に直列ギャップ４に優先的に閃絡させる
ためには、限流要素部３内の電圧非直線抵抗体素子の個
数を減少させ、電流が直列ギャップ４側へ流れ易くする
ことが考えられる。しかし、上記素子の個数を大幅に減
少させると、従来よりも電流が流れ易いことから、続流
遮断性が悪化する。また、直列ギャップの間隔を縮小す
ることも考えられるが、この場合には遮断器の開閉によ
り発生する開閉サージで閃絡する可能性がある。

（課題を解決するための手段）本発明の目的は避雷装置の限流要素部を短縮でき、か
つ、続流遮断性、雷サージ放電耐量、開閉サージ放電耐
量、大電流域における制限電圧及び課電寿命に優れた電
圧非直線抵抗体を提供することである。

本発明の更なる目的はアークホーンとの絶縁協調性に
優れた電圧非直線抵抗体を提供することである。

本発明は、酸化ビスマスをBi₂O₃に換算して0.5〜1.2mole％、酸化コバルトをCo₂O₃に換算して0.3〜1.5mole％、酸化マンガンをMnO₂に換算して0.2〜0.8mole％、酸化アンチモンをSb₂O₃に換算して0.5〜1.5mole
％、酸化クロムをCr₂O₃に換算して0.1〜1.5mole％、酸化ケイ素をSiO₂に換算して0.6〜2.0mole％、酸化ニッケルをNiOに換算して0.8〜2.5mole％、酸化アルミニウムをAl₂O₃に換算して0.004〜0.04mo
le％、酸化ホウ素をB₂O₃に換算して0.0001〜0.05mole％、酸化銀をAg₂Oに換算して0.001〜0.05mole％、及び酸化亜鉛残部を含有し、 0.1A/cm²の電流密度における制限電圧が焼結体単位
厚さに換算して250〜350V/mm、 0.1A/cm²と0.1mA/cm²の電流密度における制限電圧
比Ｖ_0.1A/V_0.1mAが1.2〜1.7、単位面積当り5KA/cm²の雷サージ電流（4/10μｓ波
形）を２回印加した前後の0.1A/cm²の電流密度における
制限電圧低下率が３％以下、の特性を有することを特徴とするギャップ付避雷器用電
圧非直線抵抗体である。

本発明はまた、（ｉ）次の組成酸化ビスマスをBi₂O₃に換算して0.5〜1.2mole％、酸化コバルトをCo₂O₃に換算計して0.3〜1.5mole
％、酸化マンガンをMnO₂に換算して0.2〜0.8mole％、酸化アンチモンをSb₂O₃に換算して0.5〜1.5mole
％、酸化クロムをCr₂O₃に換算して0.1〜1.5mole％、酸化ケイ素をSiO₂に換算して0.6〜2.0mole％、酸化ニッケルをNiOに換算して0.8〜2.5mole％、酸化アルミニウムをAl₂O₃に換算して0.004〜0.04mo
le％、酸化ホウ素をB₂O₃に換算して0.001〜0.05mole％酸化銀をAg₂Oに換算して0.001〜0.05mole％、及び酸化亜鉛残部を含有する電圧非直線抵抗体素子を形成し、 ii）前記素体の形成に当っては、の酸化亜鉛との
酸化アルミニウムに相当する量のアルミニウムを含む溶
液を混合し、噴霧乾燥させ、これを仮焼し、この仮焼物
に他の前述の金属酸化物を混合したものを用い、造粒
し、成形し、 iii） 1130〜1240℃で本焼成し、 iv） 530〜900℃で熱処理することを特徴とするギャップ付避雷器用電圧非直線抵抗体
の製造方法である。

限流要素部の短縮化に対しては２つの方法で対処し
た。まず、第１の方法は定格電圧を印加した時に限流要
素部の素子を流れる最大電流を素子単位面積（cm²）当
たり、0.1mAを0.1Aに増大することである。従来の避雷
器では上記電流を0.1mAとして設計されていたが、この
値を引き上げることにより限流要素部の素子数減少が可
能となる。さらに上記電流を増大させた場合には続流遮
断性が悪化するため、これ以上の引上げは不可である。

然し、このように電流値を増大した場合には雷サージ
印加後の制限電圧低下に充分注意しなければならない。
なぜならばこの制限電圧の低下は続流遮断性及び課電寿
命の悪化をもたらすが、この悪影響は素子の電圧−電流
特性により明らかなように0.1mA/cm²の電流密度におけ
る制限電圧Ｖ_0.1mA/cm²（以下Ｖ_0.1mAと記載）の低下よ
り0.1A/cm²の電流密度における制限電圧Ｖ_0.1A/cm²（以
下Ｖ_0.1Aと記載）の低下の方が大きいからである。従っ
て、従来素子では雷サージ印加による制限電圧低下は約
10％まで許容されていたが、本発明の素子ではこの低下
を３％以下まで抑制しなければ使用に耐えない。

なお、本発明では、制限電圧低下を引きおこす雷サー
ジ電流は電流密度5kA/cm²（4/10μｓ波形）とし、２回
印加して特性低下を評価した。これは一般に避雷器にお
いて雷サージ電流は上記電流２回印加で設計されている
からである。

次に、第２の方法は限流要素部中素子の制限電圧Ｖ
_0.1Aを上げることである。この制限電圧を上げることに
よっても限流要素部素子数の減少が可能となる。然しこ
の制限電圧が350V/mmを越えると素子の雷サージ放電耐
量が低下すると共に課電寿命も悪化する。また、この制
限電圧が250V/mm未満では限流要素部短縮の効果がなく
なる。なお、ギャップ付避雷碍子は限流要素部が常時課
電されないため、課電寿命は一般に考慮されないが、直
列ギャップ４が鳥等の異物により長時間導通状態になる
ことも予想されるため、課電寿命も考慮する必要があ
る。

本発明は上述の目的の実現できる電圧非直線抵抗体及
びその製造方法を提供する。

酸化ビスマスはBi₂O₃に換算して、0.5〜1.2mole％、
好ましくは0.6〜0.9mole％、を用いる。Bi₂O₃はZnO粒子
間に粒界層を形成しているが、バリスタ特性の発現に関
係するショットキー障壁の形成に係わっていると考えら
れる重要な添加物である。

0.5mole％未満では雷サージ放電耐量が低下し、1.2mo
le％を越えると雷サージ印加後の制限電圧（Ｖ_0.1A/c
m²）の低下率（以下ΔＶ_0.1Aと記す）が増大する。

酸化コバルト及び酸化マンガンはCo₂O₃及びMnO₂に換
算し、Co₂O₃0.3〜1.5mole％、好ましくは0.5〜1.2mole
％、MnO₂0.2〜0.8mole％、好ましくは0.3〜0.7mole％、
を用いる。Co₂O₃及びMnO₂はその一部がZnO粒子内に固溶
するとともに、一部は粒界層に析出してショットキー障
壁の高さを高める作用を有する。また、障壁の安定性に
も関係していると考えられる。Co₂O₃が0.3mole％未満で
は雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが増大し、1.5mole％を越
えるとやはり雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが増大し、MnO₂
が0.2mole％未満では課電寿命が悪化し、0.8mole％を越
えるとやはり課電寿命が悪化する。

酸化アンチモン及び酸化クロムはSb₂O₃及びCr₂O₃に換
算して、Sb₂O₃0.5〜1.5mole％、好ましくは0.8〜1.2mol
e％、Cr₂O₃0.1〜1.5mole％、好ましくは0.3〜1.0mole
％、を用いる。Sb₂O₃、Cr₂O₃はZnOと反応してスピネル
相を形成することにより、ZnO粒子の異常粒成長を抑制
して、焼結体の均一性を向上する作用を有する。Sb₂O₃
が0.5mole％未満では雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが悪化
し、雷サージ放電耐量が悪化し、1.5mole％越えるとや
はり雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが悪化し、開閉サージ放
電耐量が悪化し、雷サージ放電耐量が悪化し、Cr₂O₃が
0.1mole％未満では雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが悪化
し、1.5mole％を越えるとやはり雷サージ印加後のΔＶ
_0.1Aが悪化する。

酸化ケイ素はSiO₂に換算して、0.6〜2.0mole％、好ま
しくは0.7〜1.4mole％、を用いる。SiO₂は粒界層に析出
して、ZnO粒子の粒成長を抑制する効果がある。非晶質
シリカを用いると反応性が向上し、特性が向上するため
好ましい。SiO₂が0.6mole％未満では雷サージ放電耐量
が悪化し、2.0mole％を越えると雷サージ放電耐量が悪
化し、雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが悪化する。

酸化ニッケルはNiOに換算して、0.8〜2.5mole％、好
ましくは1.0〜1.5mole％、を用いる、NiOの添加は雷サ
ージ印加後のΔＶ_0.1Aと大電流域における制限電圧比
（Ｖ_5kA/cm²/V_0.1A/cm²、以下V_5kA/V_0.1Aと記す）の改
善に効果がある。NiOが0.8mole％未満では雷サージ印加
後のΔＶ_0.1Aと大電流域における制限電圧比（V_5kA/V
_0.1A）が改善されず、1.5mole％を越えると雷サージ印
加後のΔＶ_0.1A逆に悪化し、開閉サージ放電耐量が悪化
する。

酸化アルミニウムはAl₂O₃に換算して、0.004〜0.04mo
le％、好ましくは0.006〜0.02mole％、を用いる。Al₂O₃
はZnOに固溶してZnO粒子抵抗を下げ、大電流域における
制限電圧比（V_5kA/V_0.1A）を改善する効果がある。ま
た、微小電流域のＶ−Ｉ特性の低下効果（Ｖ_0.1A/V
_0.1mAの値が大きい）と誘電率向上効果もある。然し、
添加量が増すと雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが低下する。
Al₂O₃が0.004mole％未満では制限電圧比（Ｖ_0.1A/V
_0.1mA）が1.2未満になるとともに大電流域における制限
電圧比の改善効果がない。0.04mole％を越えると制限電
圧比（Ｖ_0.1A/V_0.1mA）が1.7を越えるとともに大電流域
における制限電圧比が頭打ちとなり、雷サージ放電耐量
は低下し雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが低下する。

酸化ホウ素と酸化銀はB₂O₃及びAg₂Oに換算して、B₂O₃
0.0001〜0.05mole％、好ましくは0.001〜0.03mole％、A
g₂O0.001〜0.05mole％、好ましくは0.002〜0.03mole
％、を用いる。B₂O₃とAg₂Oはともに粒界層を安定化する
作用がある（Agを含むホウケイ酸ビスマスガラスとして
添加すると課電寿命が向上するため好ましい。なお、ガ
ラス中にはZnO等他の金属酸化物を含んでも良い）。B₂O
₃が0.0001mole％未満では課電寿命向上効果が少なく、
0.05mole％を越えると雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが悪化
する。Ag₂Oが0.001mole％未満ではΔＶ_0.1A改善効果が
少なく、0.05mole％を越えると逆にΔＶ_0.1Aが悪化す
る。

0.1A/cm²の電流密度における制限電圧Ｖ_0.1Aを250〜3
50V/mm（好ましくは260〜310V/mm）とする理由は、上述
したように250V/mm未満では限流要素部の小型化ができ
ず、また雷サージ印加後のΔＶ_0.1Aが悪化し、350V/mm
を越えると雷サージ放電耐量が低下する為である。この
為には、上述した組成で本焼を1130〜1240℃で行なう。

制限電圧低下率ΔＶ_0.1A（4/10μs 5KA/cm²2回印加
後）を３％以下（好ましくは１％以下）とする理由は、
３％を越えると上述したように続流遮断性及び課電寿命
が悪化するため、定格電圧印加時に素子を流れる最大電
流を0.1A/cm²とする避雷器設計（以下Ｖ_0.1A設計と記
す）が不可能となる為である。

制限電圧低下率ΔＶ_0.1Aを３％以下とする為には、上
述した組成で熱処理を530℃〜900℃で好ましくは２時間以上（よ
り好ましくは5hr以上）行ない、Al₂O₃量は0.04mole％以
下とし、 AlとZnOとの仮焼は500〜1000℃、好ましくは600〜9
00℃とする。

制限電圧低下率ΔＶ_0.1A/cm²を１％以下とする為に
は、上述した組成で熱処理を550〜850℃好ましくは２時間以上（より好
ましくは5hr以上）行ない、Al₂O₃量は0.02mole％以下と
し、 AlとZnOとの仮焼は500〜1000℃、好ましくは600〜9
00℃とし、 ZnOとアルミニウムとの仮焼物及び金属酸化物の微
粉砕をアトライターで混合する。アトライタでの混合は
Alを固溶したZnOと金属酸化物の混合分散が均一に行な
われるため素子の均一性が向上し、良好な電気特性が得
られる。特に雷サージ印加後の制限電圧低下が改善され
る。

制限電圧比Ｖ_0.1A/V_0.1mAを1.2〜1.7（好ましくは1.3
〜1.5）とする理由は、1.2未満では微小電流域で電流が
流れ難くなるため、落雷時に確実に直列ギャップ４側で
閃絡させることができず、アークホーンとの絶縁協調特
性が悪くなるためである。また1.7を越えるとアークホ
ーンとの絶縁協調は良好であるが、直列ギャップ４が鳥
等の異物によって長時間導通状態となる場合に過大な電
流が流れ、熱暴走して素子が破壊する為である。

制限電圧比Ｖ_0.1A/V_0.1mAを1.2〜1.7とする為には、
上述した組成で熱処理を530〜900℃で好ましくは２時間以上（より
好ましくは5hr以上）行ない、Al₂O₃量は0.004〜0.04mol
e％以下とし、は上記と同様として処理する。

制限電圧比Ｖ_0.1A/V_0.1mAを1.3〜1.5とする為には、
上述した組成で熱処理を550〜850℃で好ましくは２時間以上（より
好ましくは5hr以上）行ない、Al₂O₃量は0.006〜0.02mol
e％とし、は上記と同様として処理する。

通常、熱処理を550〜700℃で行なうと、開閉サージ耐
量が良好となる為、より好ましい。

また、10A/cm²と0.1A/cm²の電流密度における制限電
圧Ｖ_10A/cm²/V_0.1A/cm²は1.15〜1.35、特に1.2〜1.3が
好ましい。このようにすると続流遮断性がさらに改善さ
れる。また、開閉サージ耐量も良好となる。この為には
上述した組成でB₂O₃量を0.001〜0.01mole％、Ag₂O量を
0.006〜0.02mole％とする。

また、大電流域における制限電圧比（V_5kA/V_0.1A）は
2.3以下、特に2.2以下が好ましい。このようにすると限
流要素部がより短縮されるとともに、雷サージ放電耐量
等も向上する。この為には上述した組成でAl₂O₃量は0.0
05mole％以上、特に0.007mole％以上が好ましい。

本発明に係る電圧非直線抵抗体を得るには、まずAlと
ZnOとの仮焼を行なう。即ち、予め酸化亜鉛と所定量の
アルミニウムを含む溶液を混合し、噴霧乾燥させ、これ
を仮焼し、この仮焼物に金属酸化物を混合することによ
り、制限電圧比Ｖ_0.1A/V_0.1mA及び雷サージ印加後のΔ
Ｖ_0.1Aを制御することができるとともに、雷サージ放電
耐量、大電流域における制限電圧比及び課電寿命が改善
される。

この場合には以下のような作用効果を得ることができ
る。

（１）アルミニウムを溶液で酸化亜鉛と混合しているた
め、原子レベルで酸化亜鉛中へ固溶する。従って、均一
性が良好となるとともに、酸化亜鉛の粒子抵抗が大きく
低下する。ここで、溶液は水溶液、たとえば硝酸塩、塩
化物の水溶液等が好ましい。また混合溶液の固形分濃度
は50〜75wt％が好ましい。

（２）混合物スラリーを噴霧乾燥させて一気に水分を除
去しているため、アルミニウムの濃度分布が均一な乾燥
物が得られる。従って均一性が良好となる。このとき、
混合物をバット等の中でゆっくりと乾燥させると、酸化
亜鉛とアルミニウムが部分的に濃度差を生じ好ましくな
い。なお、噴霧乾燥温度は200〜500℃が好ましい。

（３）乾燥後の粉体を仮焼することにより、酸化亜鉛粒
子の中へ均一に充分にアルミニウムが固溶する。従来の
方法では、アルミニウムの酸化亜鉛への固溶は、酸化亜
鉛及び金属酸化物の混合物を本焼することにより行われ
ているため、アルミニウムは酸化亜鉛に充分固溶されな
いのみならず、粒界層中に残留し、雷サージ印加後の制
限電圧、雷サージ放電耐量及び課電寿命等に悪影響を与
える。

なお、この仮焼温度は500〜1000℃、より好ましくは6
00〜900℃が好ましい。500℃未満ではアルミニウムの固
溶が不充分となり、1000℃を越えると酸化亜鉛の焼結が
急速に進むためである。

より具体的には、まず0.5μｍ程度の粒度に調整した
酸化亜鉛原料とアルミニウムを所定量含む溶液（例えば
硝酸アルミニウム水溶液等）と所定の分散剤等とを混合
し、得られた混合物を例えばスプレードライヤにより噴
霧乾燥させて乾燥した粉体を得る。その後、得られた粉
体を500〜1000℃の温度、好ましくは酸化雰囲気下で仮
焼し、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以
下の所定の粒度の酸化亜鉛原料を得る。ここで得られた
酸化亜鉛原料を粉砕するとより好ましい。そして、この
酸化亜鉛原料を、所定の粒度に調整した酸化ビスマス、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化ク
ロム、酸化ケイ素、酸化ニッケル、酸化銀、酸化ホウ素
等よりなる添加物の所定量を混合する。なお、この場合
酸化銀、酸化ホウ素の代わりに硝酸銀、ホウ酸を用いて
もよい。好ましくは銀を含むホウケイ酸ビスマスガラス
を用いるとよい。これら原料粉末に対して所定量の結合
剤（好ましくはポリビニルアルコール水溶液）及び分散
剤等を加え、ディスパーミル好ましくはアトライタによ
り混合した後、好ましくはスプレードライヤにより造粒
して造粒を得る。造粒後、成形圧力800〜20000kg/cm²の
下で所定の形状に成形する。そして成形体を昇降温度速
度30〜70℃/hrで800〜1000℃、保持時間１〜５時間とい
う条件で仮焼成する。

尚、アトライタでの混合は媒体としてジルコニアボー
ルを用い、アジテータアーム（撹拌棒）も安定化ジルコ
ニアを用い、タンクの内張りは有機性樹脂（好ましくは
ナイロン樹脂）を用いると汚染が極めて少なくなり好ま
しい。また、スラリー温度が40℃を越えないように管理
することによりスラリーのゲル化が防止でき、酸化亜鉛
と金属酸化物が良好に分散・混合し、均一混合及び混合
効率の面で好ましい。ここで混合のための時間は１〜10
時間が好ましく、より好ましくは２〜５時間である。ま
た、媒体としてのジルコニアボールは、酸化マグネシウ
ム（MgO）又は酸化カルシウム（CaO）等で安定化したジ
ルコニアも使用できるが、酸化イットリウム（Y₂O₃）で
安定化したジルコニアを使用すると好ましい。

なお、仮焼成の前に成形体を昇降温速度10〜100℃/hr
で400〜600℃、保持時間１〜10時間で加熱し結合剤を飛
散除去することが好ましい。これを脱脂体という。ここ
で素体とは成形体、脱脂体及び仮焼体を意味する。

次に、仮焼成した仮焼体の側面に側面高抵抗層を形成
する。酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化ケイ素、酸
化亜鉛等の所定量に有機結合剤としてエチルセルロー
ス、ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えた側面
高抵抗層用混合物ペーストを、60〜300μｍの厚さに仮
焼体の側面に塗布する。なお、前記混合物ペーストは成
形体または脱脂体に塗布してもよい。次に、これを昇降
温速度20〜100℃/hr（好ましくは30〜60℃/hr）、1130
〜1240℃、好ましくは保持時間３〜７時間という条件で
本焼成する。

次に空気中で好ましくは昇降温速度200℃/hr以下で、
530〜900℃（好ましくは550〜850℃）で、好ましくは２
時間以上（より好ましくは５時間以上）、熱処理する。

なお、ガラス粉末に有機結合剤としてエチルセルロー
ス、ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラ
スペーストを前記の側面高抵抗層上に100〜300μｍの厚
さに塗布し、空気中で昇降温速度200℃/hr以下、530〜9
00℃、保持時間２時間以上という条件で熱処理すること
によりガラス層の成形を同時に実施することも可能であ
る。

その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端面を、Si
C、Al₂O₃、ダイヤモンド等の＃400〜＃2000相当の研磨
剤により、水または油を使用して研磨する。次に研磨面
を洗浄後、研磨した両端面に例えばアルミニウム等によ
って、電極を例えば溶射により設けて、電圧非直線抵抗
体を得る。

なお、本発明の組成以外に電圧非直線抵抗体の使用目
的に応じて、それらによる効果をあまり損うことのない
物質を加えてもよいことは、言うまでもないことであ
る。

（実施例）以下、本発明を実施及び比較例につきさらに詳細に説
明する。

実施例１〜61及び比較例１〜34 次の第１表に示す組成の素体を、第１表に示す製造方
法で処理して、φ47mm×h22.5mmの実施例１〜61及び比
較例１〜34の電圧非直線抵抗体を製造した。これ等の抵
抗体の特性は第１表に示す通りであった。

ここで電圧非直線抵抗体組成については第１表に示す
通りであるが、シリカは非晶質シリカを用い、B₂O₃及び
Ag₂Oはガラス化して用いた。

また、AlとZnOとの仮焼は硝酸アルミニウム水溶液を
用い、300℃で噴霧乾燥した後、700℃の温度で仮焼し
た。この仮焼物をポットミル等で平均粒子径が１μｍ以
下になるように粉砕した。

ZnOと金属酸化物の混合については主にアトライタを
使用し、酸化イットリウムで安定化したジルコニアボー
ルを用い、３時間混合した。アトライタを使用しないも
のについては、ディスパーミルで３時間混合した。

本焼は第１表に示す温度で保持時間は５時間という条
件で行った。

熱処理は第１表に示す温度で保持時間は５時間という
条件で行った。但し、実施例5,14,24,38は保持時間を２
時間の条件で行った。

電気特性については、制限電圧（Ｖ_0.1Aで表示；単位
V/mm）、制限電圧比（Ｖ_0.1A/V_0.1mAで表示）、5kA/cm²
の雷サージ電流（4/10μｓ波形）を２回印加（５分間
隔）した前後の制限電圧低下率（ΔＶ_0.1Aで表示；単位
％）、雷サージ放電耐量及び課電寿命を評価した。

雷サージ放電耐量は4/10μｓの電流波形の衝撃電流に
対する耐量（各２回印加）であり、エネルギー値（単位
キロジュール（KJ）電流×電圧×印加時間値；クリア
値）で示した。雷サージ放電耐量は電流値で評価した場
合にはＶ_0.1Aの高い素子ほど印加電圧が高くなるため、
放電耐量電流値は低い値を示す。従って正当な評価がで
きない。

課電寿命はアレニウスプロットより換算し、40℃課電
率85％で１年良好なものは○印で示し、40℃課電率85％
で10年以上良好なものは◎で示した。なお、本発明は電
圧非直線体の寸法には影響されず、例えば直径70mmの円
盤に於いても同一結果を示した。

（効果）本発明は上述の組成で酸化亜鉛とアルミニウムの仮焼
を行った上で、電圧非直線抵抗体素子を形成し、上述の
温度で本焼し、高温熱処理することにより、優れた電圧
−電流特性が得られる（第２図参照）。

しかも、雷サージ印加後における制限電圧（Ｖ_0.1A）
の低下率が小さいため、避雷器としてＶ_0.1A設計が可能
となり、また、制限電圧（Ｖ_0.1A）も高いため、避雷器
の限流要素部の短縮が可能となる。好ましくはアルミニ
ウムを固溶した酸化亜鉛と金属酸化物の混合にアトライ
タを用いることにより、上記制限電圧（Ｖ_0.1A）の低下
率をより小さくでき、更に、限流要素部の短縮が可能と
なる。

また、制限電圧比（Ｖ_0.1A/V_0.1mA）を上述の値にす
ることにより、ギャップ放電特性が改善され、アークホ
ーンとの絶縁協調性が向上する。

さらに、続流遮断性、雷サージ放電耐量、開閉サージ
放電耐量、大電流域における制限電圧及び課電寿命も良
好であるため、ギャップ付避雷器用電圧非直線抵抗体と
して極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は送電鉄塔に用いるアークホーンとギャップ付避
雷器との説明図、第２図は従来の電圧非直線抵抗体の電圧−電流特性と本
発明の電圧非直線抵抗体の電圧−電流特性とを示す特性
線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−76504（ＪＰ，Ａ) 特開平１−228105（ＪＰ，Ａ) 特開平４−100201（ＪＰ，Ａ) 特開平４−116901（ＪＰ，Ａ) 特開平４−117901（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−59703（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−164782（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化ビスマスをBi₂O₃に換算して0.5〜
1.2mole％、酸化コバルトをCo₂O₃に換算して0.3〜1.5mole％、酸化マンガンをMnO₂に換算して0.2〜0.8mole％、酸化アンチモンをSb₂O₃に換算して0.5〜1.5mole
％、酸化クロムをCr₂O₃に換算して0.1〜1.5mole％、酸化ケイ素をSiO₂に換算して0.6〜2.0mole％、酸化ニッケルをNiOに換算して0.8〜2.5mole％、酸化アルミニウムをAl₂O₃に換算して0.004〜0.04mo
le％、酸化ホウ素をB₂O₃に換算して0.0001〜0.05mole％、酸化銀をAg₂Oに換算して0.001〜0.05mole％、及び酸化亜鉛残部を含有し、 0.1A/cm²の電流密度における制限電圧が焼結体単位
厚さに換算して250〜350V/mm、 0.1A/cm²と0.1mA/cm²の電流密度における制限電圧
比Ｖ_0.1A/V_0.1mAが1.2〜1.7、単位面積当り5KA/cm²の雷サージ電流（4/10μｓ波
形）を２回印加した前後の0.1A/cm²の電流密度における
制限電圧低下率が３％以下、の特性を有することを特徴とするギャップ付避雷器用電
圧非直線抵抗体。
【請求項２】ｉ）次の組成酸化ビスマスをBi₂O₃に換算して0.5〜1.2mole％、酸化コバルトをCo₂O₃に換算して0.3〜1.5mole％、酸化マンガンをMnO₂に換算して0.2〜0.8mole％、酸化アンチモンをSb₂O₃に換算して0.5〜1.5mole
％、酸化クロムをCr₂O₃に換算して0.1〜1.5mole％、酸化ケイ素をSiO₂に換算して0.6〜2.0mole％、酸化ニッケルをNiOに換算して0.8〜2.5mole％、酸化アルミニウムをAl₂O₃に換算して0.004〜0.04mo
le％、酸化ホウ素をB₂O₃に換算して0.0001〜0.05mole％、酸化銀をAg₂Oに換算して0.001〜0.05mole％、及び酸化亜鉛残部を含有する電圧非直線抵抗体素子を形成し、 ii）前記素体の形成に当っては、の酸化亜鉛との
酸化アルミニウムに相当する量のアルミニウムを含む溶
液を混合し、噴霧乾燥させ、これを仮焼し、この仮焼物
に他の前述の金属酸化物を混合したものを用い、造粒
し、成形し、 iii） 1130〜1240℃で本焼成し、 iv） 530〜900℃で熱処理することを特徴とするギャップ付避雷器用電圧非直線抵抗体
の製造方法。