JPH0114682B2 - - Google Patents
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- JPH0114682B2 JPH0114682B2 JP57043316A JP4331682A JPH0114682B2 JP H0114682 B2 JPH0114682 B2 JP H0114682B2 JP 57043316 A JP57043316 A JP 57043316A JP 4331682 A JP4331682 A JP 4331682A JP H0114682 B2 JPH0114682 B2 JP H0114682B2
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Description
この発明は、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直
線抵抗体の改良に関するものである。 電圧非直線抵抗体はサージ吸収素子、電圧安定
化素子、避雷器等に広く用いられているが、近年
酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体からなる電
圧非直線抵抗体が開発された。この電圧非直線抵
抗体は酸化亜鉛と微量添加物である酸化ビスマ
ス、酸化コバルト、酸化クロム、酸化アンチモン
などとを混合、加圧成形した後、通例1100〜1300
℃で焼結したものに電極を取付けて得られる。 配合組成、製法などの詳細は、例えばジヤパニ
ーズ・ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジツ
クス誌〔M.Matsuoka、“Nonohmic Properties
of Zinc Oxide Ceramics”、Jap.J.Appl.Phys.、
10（1971）736〕に述べられている。 この酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体
は酸化亜鉛粒子の周囲を酸化ビスマスを多く含有
した境界層（粒界層）が取り囲んだような構造を
持つており、電圧を印加すると、この粒界層と酸
化亜鉛粒子との間で形成される電気的障壁によ
り、優れた電圧非直線性が現われると考えられて
いる。 一般に電圧非直線抵抗体の電圧−電流特性は近
似的に次式で示される。 Ｉ＝KV〓 ……(1) (1)式中Ｉは電流、Ｋは定数、Ｖは電圧、αは非
直線係数である。 上記の酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗
体はαの値が５〜60というように従来の炭化ケイ
素からなる非直線抵抗体のαの値３〜４よりも相
当大きく、また非直線領域において酸化亜鉛一粒
子にかかる電圧がほぼ一定であるため単に電圧非
直線抵抗体の厚みを変えるだけでV1nA（１ｍＡの
電流を流すのに要する電圧）を自由に変えられる
という特徴を有しており、その用途はますます拡
大されようとしている。 しかしながら、このような利点を有する電圧非
直線抵抗体にも直流あるいは交流−定電圧を印加
すると一般には素子に流れるもれ電流は時間とと
もに増大していき、もれ電流の増大に伴なう素子
の発熱のために熱暴走現象を示し、ついには素子
破壊に至るなどといつた寿命上での限界があつ
た。特にギヤツプレス酸化亜鉛型避雷器の場合、
もれ電流の増大による素子破壊が極めて重要な問
題であるだけに、上記のような課電による素子の
劣化はできるだけ抑制し、もれ電流の経時変化が
少ない素子、すなわちもれ電流の増大ができるだ
け小さい長寿命化素子を得ることが望ましい。 このため、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線
抵抗体に各種のガラス添加物、例えばホウケイ酸
亜鉛ガラスを更に加えたり（特開昭54−90597）、
あるいは焼成プロセスに改良を加えるなどして寿
命特性の改善が試みられているが、その効果は寿
命特性には有効であつても電圧非直線特性あるい
は制限電圧比（大電流域での非直線性を示したも
ので、例えばV10KA／V1nA〔10KA流すのに要する
電圧と１ｍＡ流すのに要する電圧との比〕）値が
大きくなつたり非直線指数の低下などといつた欠
点を伴なうことが多く、電力用避雷器に要請され
る全ての特性を十分に満足するものではなかつ
た。 本発明は上記のような従来の酸化亜鉛を主成分
とする電圧非直線抵抗体が持つていた欠点を除去
するためになされたもので、酸化亜鉛を主成分と
する配合物に、酸化ランタンまたは酸化イツトリ
ウムの少なくともいずれか一種を含むホウケイ酸
亜鉛ガラスを含有せしめて焼結することにより、
寿命特性の優れた電圧非直線抵抗体を得ることを
目的とするものである。 ところで、上記従来物の劣化原因については、
現在のところはまだ明らかでないが、長時間の課
電により粒界層および酸化亜鉛粒子表面層が変化
して電気的障壁の低下を引きおこし局部的電流集
中や局部劣化をまねくためだと思われている。こ
れに対し、本願発明に係る上記のホウケイ酸亜鉛
ガラスを用いることにより、高温度で焼成した際
に焼結体全体にわたり酸化ビスマスなどの粒界物
質と均一な混合状態をつくり、粒界層を均一に安
定化させるとともに酸化亜鉛粒子と粒界層とのぬ
れを改善し、酸化亜鉛粒子の焼結過程に好影響を
与え、酸化亜鉛粒子を均一にかつち密にしかも表
面での欠陥を少なくする、なんらかの効果が生じ
ると考えられ、局部的電流集中などによる課電劣
化を低減することにより、電圧非直線抵抗体の特
性が安定化されるものと考えられる。 一方、上記本記本願発明に係るホウケイ酸亜鉛
ガラスを添加しないと組成が不均一になりやす
く、粒界層の特性が不均一になるとともに焼結時
における熱的なひずみの影響を受けて、それによ
る欠陥が発生しやすくなるために電圧非直線抵抗
体使用時に局部的電流集中や局部劣化を誘発しや
すくなり、電圧非直線抵抗体の長期間にわたる素
子の安定性が期待できなくなる。 また、添加物をガラス化する理由は、素子の長
寿命化に有効な添加成分をガラス中に均一に希釈
することが可能で、ガラスとして添加することに
より焼結時に焼結体中に均一に分配されることに
より、粒界層を均一に安定化し得るからである。
一方、長寿命化に有効な成分でもガラス化しない
で添加した場合は、焼結体中に均一に分配するこ
とが困難で長寿命化に寄与する効果は半減され
る。 本発明によるホウケイ酸亜鉛ガラスは上記のよ
うな効果によりその主成分である酸化亜鉛、酸化
ホウ素、二酸化ケイ素が寿命特性の改善に寄与
し、酸化ランタンまたは酸化イツトリウムは寿命
特性の改善には直接的な寄与は小さいが、電圧非
直線特性、制限電圧比特性を向上させる働きがあ
り、両者の効果が相まつて長寿命でしかも電圧非
直線特性、制限電圧比特性の優れた素子の形成が
可能となる。 以下、この発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 実施例 １ 本発明の酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵
抗体素子を得る出発原料として、純度99％以上の
酸化亜鉛（ZnO）、酸化ビスマス（Bi2O3）、酸化
コバルト（CO2O3）、炭酸マンガン（MnCO3）、
酸化クロム（Cr2O3）、酸化アンチモン（Sb2O3）
の各粉末と、酸化亜鉛、酸化ホウ素（B2O3）、二
酸化ケイ素（SiO2）からなるホウケイ酸亜鉛を
主成分とし、酸化タンタル（Ta2O5）、酸化ラン
タン（La2O3）、酸化イツトリウム（Y2O3）のい
ずれか一種を含有したホウケイ酸亜鉛ガラスの微
粉末を用いた。第１表に上記の各ホウケイ酸亜鉛
ガラス（記号Ａ、Ｂ、Ｃ）および比較のために用
いたホウケイ酸亜鉛のみを成分とするガラス（記
号Ｄ）の配合組成を示す。これらの粉末を所定量
だけ秤量し、混合、造粒、加圧成形後空気中1200
℃で約２時間焼成し、次いで500〜550℃で熱処理
を施した。しかるのち常法により電極を付けて素
子を形成した。ここで、ホウケイ酸亜鉛ガラス
Ａ、Ｂ、Ｃおよびホウケイ酸亜鉛のみを成分とす
るガラスＤの添加量は全て0.01重量％とした。ま
た、素子の形状は直径25mm厚み10mmである。な
お、酸化タンタルを含有するホウケイ酸亜鉛ガラ
スを添加混合した焼結体については、例えば特開
昭52−153196号公報により既に公知となつている
が、本明細書においては参考のために、酸化タン
タルを含有する場合についても以下に説明してお
くこととする。 次に、上記のようにして得られた酸化亜鉛を主
成分とする電圧非直線抵抗体素子に対して直流課
電を実施し、その際に素子に流れるもれ電流の経
時変化を調べた結果を第１図に示す。課電条件は
課電率（＝印加電圧／素子１ｍＡ流れる時の電
圧）0.8、周囲温度100℃とする。図中、Ｅは上記
のホウケイ酸亜鉛ガラスおよびホウケイ酸亜鉛の
みを成分とするガラスを全く添加しない素子、
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ酸化タンタル、酸化ランタ
ン、酸化イツトリウムを含むホウケイ酸亜鉛ガラ
スを添加した素子、Ｄはホウケイ酸亜鉛のみを成
分とするガラスを添加した素子の場合である。 第１図より、素子Ｅはもれ電流の経時変化が大
きく、短時間で熱暴走現象を示すのに対し、素子
Ａ、Ｂ、Ｃはもれ電流の経時変化がかなり小さく
なり、寿命特性が大幅に改善されることがわか
る。しかし、素子Ｄの場合は、電圧非直線特性が
悪くなり（第２表参照）、また、課電初期のもれ
電流が素子Ａ、Ｂ、Ｃの３〜４倍に増大する結果
となつている。 第２図は上記の電圧非直線抵抗体素子の課電率
が0.8の場合におけるもれ電流の温度特性を調べ
た結果を示すものである。この図より、素子Ｅ、
Ｄが高温領域でもれ電流の増大が急峻であるのに
対し、素子Ｃについてはゆるやかになつているこ
とがわかる。したがつて、より厳しい条件下だ
と、素子Ｄは、課電初期のもれ電流が大きいため
に短時間で熱暴走に至ることも考えられ、電力用
避雷器の電圧非直線抵抗体素子としての使用範囲
が制限されることになる。これに対し、素子Ｃ
は、第２表に示すように、素子Ａ、Ｂと同様に、
電圧非直線特性および制限電圧比特性が素子Ｄと
比較して優れており、しかも上述したように長寿
命であるため、電力用避雷器として非常に好まし
い特性となつている。 実施例 ２ 酸化イツトリウムを含むホウケイ酸亜鉛ガラス
の添加量を０重量％から1.0重量％まで変えて作
成した電圧非直線抵抗体に対して直流課電を実施
した際の素子に流れるもれ電流の経時変化を第３
図に示す。図中、No.１、２、３、４、７、８、10
は上記のホウケイ酸亜鉛ガラスの添加量をそれぞ
れ、０、0.003、0.005、0.01、0.1、0.5、1.0重量
％としたものである。 第３図から上記ホウケイ酸亜鉛ガラスを0.005
〜0.5重量％添加した素子はいずれも、もれ電流
の経時変化が小さくなり寿命特性が改善されるこ
とがわかる。 なお、上記のホウケイ酸亜鉛ガラス添加量を
0.005重量％より少なくすると、上記ホウケイ酸
亜鉛ガラスを添加しない場合と同様なもれ電流の
経時変化を示し、寿命特性の改善が見られず、ま
た0.5重量％より多くすると第３表に示すように
電圧非直線特性および制限電圧比特性が悪くなる
という欠点を有し、電力用素子としては不適当に
なる。 したがつて、最適なホウケイ酸亜鉛ガラス添加
量は0.005重量％〜0.5重量％の範囲である。 酸化タンタルもしくは酸化ランタンあるいはこ
れらの２種以上を含有したホウケイ酸亜鉛ガラス
の場合も上記と同様な結果が得られた。 実施例 ３ 酸化ランタンを含むホウケイ酸亜鉛ガラスにお
いて、酸化ランタンの含有量を0.5〜10モル％ま
で変えて作成したものを0.01重量％添加した電圧
非直線抵抗体に対して直流課電を実施した際の素
子に流れるも減電流の経時変化を第４図に示す。
なお、本実施例の場合のみ、含有量を重量％でな
くモル％により表わしているが、これは便宜上の
理由によるもので格別の意味があるわけではな
い。 第４図中、No.11はホウケイ酸亜鉛ガラスに酸化
ランタンを全く含ませなかつた場合の素子を示
し、No.13、14、16、18、19は、ホウケイ酸亜鉛ガ
ラス中の酸化ランタンの含有量をそれぞれ0.5、
１、５、10、15モル％（酸化ランタンの含有量が
15モル％の場合は一部に結晶相を含むことがあ
る）とした場合の素子である。この第４図から、
酸化ランタンの含有量が１〜10モル％であるホウ
ケイ酸亜鉛ガラスを添加した素子はいずれも、も
れ電流の経時変化が小さくなり長寿命になつてい
ることがわかる。しかも、第４表に示すように電
圧非直線特性および制限電圧比特性も優れたもの
となつている。一方、酸化ランタンの含有量が１
モル％より少なくなると電圧非直線特性が悪くな
り、逆に10モル％より多くなると均一なガラスを
形成することができなくなり、ガラス添加効果が
現われなくなる。したがつて、もれ電流の経時変
化が大きくなり、電力用素子として不適当ものと
なる。 上記の結果より、ホウケイ酸亜鉛ガラス中の酸
化ランタンの最適の含有量は１〜10モル％の範囲
であることが判明した。 また、酸化タンタルあるいは酸化イツトリウム
を含有したホウケイ酸亜鉛ガラスについても同様
な結果が得られ、酸化タンタル、酸化イツトリウ
ムの最適の含有量はそれぞれ１〜10モル％、１〜
８モル％の範囲であることもわかつた。 そして、以上述べてきたホウケイ酸亜鉛ガラス
を添加して作成した電圧非直線抵抗体に対して交
流課電を実施した際の素子に流れるもれ電流の経
時変化も直流課電時の場合とほぼ同様な特性を示
し、上記のホウケイ酸亜鉛ガラス添加の効果が認
められることがわかつた。 なお、上記の実施例におけるホウケイ酸亜鉛ガ
ラスは全て1200〜1300℃の温度範囲で約２時間加
熱、溶融後急冷して作成したもので、粉砕後400
メツシユのフルイを通し、粒径のそろつた微粉末
のみを用いている。 ところで、上記の各実施例におけるホウケイ酸
亜鉛ガラスは、ホウケイ酸亜鉛のみを成分とする
ガラスの組成変形例として考えることができるも
のである。例えば、第１表においては、ホウケイ
酸亜鉛のみを成分とするガラスＤの組成は、酸化
亜鉛（ZnO）が64.08重量％、酸化ホウ素（B2O3）
が31.98重量％、二酸化ケイ素（SiO2）が3.94重
量％となつており、これがＡ、Ｂ、Ｃの各ホウケ
イ酸ガラスに示されるように、酸化タンタル、酸
化ランタン、酸化イツトリウムを添加することに
よつて組成の割合が変化するわけである。 なお、このホウケイ酸亜鉛のみを成分とするガ
ラスＤの組成は、第１表に示された数値のみに限
定されるわけではなく、有効な組成範囲はZnOが
60.5〜70.5重量％、B2O3が34.5〜18.5重量％、
SiO2が3.5〜16.5重量％である。この組成領域の
範囲外になるとガラス化が容易にできなくなると
ともに、ガラス化しても一部結晶相が生じるなど
のためにホウケイ酸亜鉛ガラスの添加の効果が半
減し、電圧非直線特性、制限電圧比および寿命特
性が悪くなり電力用素子として不適当になる。 更に、上記実施例では酸化タンタル、酸化ラン
タン、酸化イツトリウムをそれぞれ単独で用いた
場合について説明したが、これらは任意の２種以
上のものを併用しても同様の効果が得られる。
線抵抗体の改良に関するものである。 電圧非直線抵抗体はサージ吸収素子、電圧安定
化素子、避雷器等に広く用いられているが、近年
酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体からなる電
圧非直線抵抗体が開発された。この電圧非直線抵
抗体は酸化亜鉛と微量添加物である酸化ビスマ
ス、酸化コバルト、酸化クロム、酸化アンチモン
などとを混合、加圧成形した後、通例1100〜1300
℃で焼結したものに電極を取付けて得られる。 配合組成、製法などの詳細は、例えばジヤパニ
ーズ・ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジツ
クス誌〔M.Matsuoka、“Nonohmic Properties
of Zinc Oxide Ceramics”、Jap.J.Appl.Phys.、
10（1971）736〕に述べられている。 この酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体
は酸化亜鉛粒子の周囲を酸化ビスマスを多く含有
した境界層（粒界層）が取り囲んだような構造を
持つており、電圧を印加すると、この粒界層と酸
化亜鉛粒子との間で形成される電気的障壁によ
り、優れた電圧非直線性が現われると考えられて
いる。 一般に電圧非直線抵抗体の電圧−電流特性は近
似的に次式で示される。 Ｉ＝KV〓 ……(1) (1)式中Ｉは電流、Ｋは定数、Ｖは電圧、αは非
直線係数である。 上記の酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗
体はαの値が５〜60というように従来の炭化ケイ
素からなる非直線抵抗体のαの値３〜４よりも相
当大きく、また非直線領域において酸化亜鉛一粒
子にかかる電圧がほぼ一定であるため単に電圧非
直線抵抗体の厚みを変えるだけでV1nA（１ｍＡの
電流を流すのに要する電圧）を自由に変えられる
という特徴を有しており、その用途はますます拡
大されようとしている。 しかしながら、このような利点を有する電圧非
直線抵抗体にも直流あるいは交流−定電圧を印加
すると一般には素子に流れるもれ電流は時間とと
もに増大していき、もれ電流の増大に伴なう素子
の発熱のために熱暴走現象を示し、ついには素子
破壊に至るなどといつた寿命上での限界があつ
た。特にギヤツプレス酸化亜鉛型避雷器の場合、
もれ電流の増大による素子破壊が極めて重要な問
題であるだけに、上記のような課電による素子の
劣化はできるだけ抑制し、もれ電流の経時変化が
少ない素子、すなわちもれ電流の増大ができるだ
け小さい長寿命化素子を得ることが望ましい。 このため、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線
抵抗体に各種のガラス添加物、例えばホウケイ酸
亜鉛ガラスを更に加えたり（特開昭54−90597）、
あるいは焼成プロセスに改良を加えるなどして寿
命特性の改善が試みられているが、その効果は寿
命特性には有効であつても電圧非直線特性あるい
は制限電圧比（大電流域での非直線性を示したも
ので、例えばV10KA／V1nA〔10KA流すのに要する
電圧と１ｍＡ流すのに要する電圧との比〕）値が
大きくなつたり非直線指数の低下などといつた欠
点を伴なうことが多く、電力用避雷器に要請され
る全ての特性を十分に満足するものではなかつ
た。 本発明は上記のような従来の酸化亜鉛を主成分
とする電圧非直線抵抗体が持つていた欠点を除去
するためになされたもので、酸化亜鉛を主成分と
する配合物に、酸化ランタンまたは酸化イツトリ
ウムの少なくともいずれか一種を含むホウケイ酸
亜鉛ガラスを含有せしめて焼結することにより、
寿命特性の優れた電圧非直線抵抗体を得ることを
目的とするものである。 ところで、上記従来物の劣化原因については、
現在のところはまだ明らかでないが、長時間の課
電により粒界層および酸化亜鉛粒子表面層が変化
して電気的障壁の低下を引きおこし局部的電流集
中や局部劣化をまねくためだと思われている。こ
れに対し、本願発明に係る上記のホウケイ酸亜鉛
ガラスを用いることにより、高温度で焼成した際
に焼結体全体にわたり酸化ビスマスなどの粒界物
質と均一な混合状態をつくり、粒界層を均一に安
定化させるとともに酸化亜鉛粒子と粒界層とのぬ
れを改善し、酸化亜鉛粒子の焼結過程に好影響を
与え、酸化亜鉛粒子を均一にかつち密にしかも表
面での欠陥を少なくする、なんらかの効果が生じ
ると考えられ、局部的電流集中などによる課電劣
化を低減することにより、電圧非直線抵抗体の特
性が安定化されるものと考えられる。 一方、上記本記本願発明に係るホウケイ酸亜鉛
ガラスを添加しないと組成が不均一になりやす
く、粒界層の特性が不均一になるとともに焼結時
における熱的なひずみの影響を受けて、それによ
る欠陥が発生しやすくなるために電圧非直線抵抗
体使用時に局部的電流集中や局部劣化を誘発しや
すくなり、電圧非直線抵抗体の長期間にわたる素
子の安定性が期待できなくなる。 また、添加物をガラス化する理由は、素子の長
寿命化に有効な添加成分をガラス中に均一に希釈
することが可能で、ガラスとして添加することに
より焼結時に焼結体中に均一に分配されることに
より、粒界層を均一に安定化し得るからである。
一方、長寿命化に有効な成分でもガラス化しない
で添加した場合は、焼結体中に均一に分配するこ
とが困難で長寿命化に寄与する効果は半減され
る。 本発明によるホウケイ酸亜鉛ガラスは上記のよ
うな効果によりその主成分である酸化亜鉛、酸化
ホウ素、二酸化ケイ素が寿命特性の改善に寄与
し、酸化ランタンまたは酸化イツトリウムは寿命
特性の改善には直接的な寄与は小さいが、電圧非
直線特性、制限電圧比特性を向上させる働きがあ
り、両者の効果が相まつて長寿命でしかも電圧非
直線特性、制限電圧比特性の優れた素子の形成が
可能となる。 以下、この発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 実施例 １ 本発明の酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵
抗体素子を得る出発原料として、純度99％以上の
酸化亜鉛（ZnO）、酸化ビスマス（Bi2O3）、酸化
コバルト（CO2O3）、炭酸マンガン（MnCO3）、
酸化クロム（Cr2O3）、酸化アンチモン（Sb2O3）
の各粉末と、酸化亜鉛、酸化ホウ素（B2O3）、二
酸化ケイ素（SiO2）からなるホウケイ酸亜鉛を
主成分とし、酸化タンタル（Ta2O5）、酸化ラン
タン（La2O3）、酸化イツトリウム（Y2O3）のい
ずれか一種を含有したホウケイ酸亜鉛ガラスの微
粉末を用いた。第１表に上記の各ホウケイ酸亜鉛
ガラス（記号Ａ、Ｂ、Ｃ）および比較のために用
いたホウケイ酸亜鉛のみを成分とするガラス（記
号Ｄ）の配合組成を示す。これらの粉末を所定量
だけ秤量し、混合、造粒、加圧成形後空気中1200
℃で約２時間焼成し、次いで500〜550℃で熱処理
を施した。しかるのち常法により電極を付けて素
子を形成した。ここで、ホウケイ酸亜鉛ガラス
Ａ、Ｂ、Ｃおよびホウケイ酸亜鉛のみを成分とす
るガラスＤの添加量は全て0.01重量％とした。ま
た、素子の形状は直径25mm厚み10mmである。な
お、酸化タンタルを含有するホウケイ酸亜鉛ガラ
スを添加混合した焼結体については、例えば特開
昭52−153196号公報により既に公知となつている
が、本明細書においては参考のために、酸化タン
タルを含有する場合についても以下に説明してお
くこととする。 次に、上記のようにして得られた酸化亜鉛を主
成分とする電圧非直線抵抗体素子に対して直流課
電を実施し、その際に素子に流れるもれ電流の経
時変化を調べた結果を第１図に示す。課電条件は
課電率（＝印加電圧／素子１ｍＡ流れる時の電
圧）0.8、周囲温度100℃とする。図中、Ｅは上記
のホウケイ酸亜鉛ガラスおよびホウケイ酸亜鉛の
みを成分とするガラスを全く添加しない素子、
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ酸化タンタル、酸化ランタ
ン、酸化イツトリウムを含むホウケイ酸亜鉛ガラ
スを添加した素子、Ｄはホウケイ酸亜鉛のみを成
分とするガラスを添加した素子の場合である。 第１図より、素子Ｅはもれ電流の経時変化が大
きく、短時間で熱暴走現象を示すのに対し、素子
Ａ、Ｂ、Ｃはもれ電流の経時変化がかなり小さく
なり、寿命特性が大幅に改善されることがわか
る。しかし、素子Ｄの場合は、電圧非直線特性が
悪くなり（第２表参照）、また、課電初期のもれ
電流が素子Ａ、Ｂ、Ｃの３〜４倍に増大する結果
となつている。 第２図は上記の電圧非直線抵抗体素子の課電率
が0.8の場合におけるもれ電流の温度特性を調べ
た結果を示すものである。この図より、素子Ｅ、
Ｄが高温領域でもれ電流の増大が急峻であるのに
対し、素子Ｃについてはゆるやかになつているこ
とがわかる。したがつて、より厳しい条件下だ
と、素子Ｄは、課電初期のもれ電流が大きいため
に短時間で熱暴走に至ることも考えられ、電力用
避雷器の電圧非直線抵抗体素子としての使用範囲
が制限されることになる。これに対し、素子Ｃ
は、第２表に示すように、素子Ａ、Ｂと同様に、
電圧非直線特性および制限電圧比特性が素子Ｄと
比較して優れており、しかも上述したように長寿
命であるため、電力用避雷器として非常に好まし
い特性となつている。 実施例 ２ 酸化イツトリウムを含むホウケイ酸亜鉛ガラス
の添加量を０重量％から1.0重量％まで変えて作
成した電圧非直線抵抗体に対して直流課電を実施
した際の素子に流れるもれ電流の経時変化を第３
図に示す。図中、No.１、２、３、４、７、８、10
は上記のホウケイ酸亜鉛ガラスの添加量をそれぞ
れ、０、0.003、0.005、0.01、0.1、0.5、1.0重量
％としたものである。 第３図から上記ホウケイ酸亜鉛ガラスを0.005
〜0.5重量％添加した素子はいずれも、もれ電流
の経時変化が小さくなり寿命特性が改善されるこ
とがわかる。 なお、上記のホウケイ酸亜鉛ガラス添加量を
0.005重量％より少なくすると、上記ホウケイ酸
亜鉛ガラスを添加しない場合と同様なもれ電流の
経時変化を示し、寿命特性の改善が見られず、ま
た0.5重量％より多くすると第３表に示すように
電圧非直線特性および制限電圧比特性が悪くなる
という欠点を有し、電力用素子としては不適当に
なる。 したがつて、最適なホウケイ酸亜鉛ガラス添加
量は0.005重量％〜0.5重量％の範囲である。 酸化タンタルもしくは酸化ランタンあるいはこ
れらの２種以上を含有したホウケイ酸亜鉛ガラス
の場合も上記と同様な結果が得られた。 実施例 ３ 酸化ランタンを含むホウケイ酸亜鉛ガラスにお
いて、酸化ランタンの含有量を0.5〜10モル％ま
で変えて作成したものを0.01重量％添加した電圧
非直線抵抗体に対して直流課電を実施した際の素
子に流れるも減電流の経時変化を第４図に示す。
なお、本実施例の場合のみ、含有量を重量％でな
くモル％により表わしているが、これは便宜上の
理由によるもので格別の意味があるわけではな
い。 第４図中、No.11はホウケイ酸亜鉛ガラスに酸化
ランタンを全く含ませなかつた場合の素子を示
し、No.13、14、16、18、19は、ホウケイ酸亜鉛ガ
ラス中の酸化ランタンの含有量をそれぞれ0.5、
１、５、10、15モル％（酸化ランタンの含有量が
15モル％の場合は一部に結晶相を含むことがあ
る）とした場合の素子である。この第４図から、
酸化ランタンの含有量が１〜10モル％であるホウ
ケイ酸亜鉛ガラスを添加した素子はいずれも、も
れ電流の経時変化が小さくなり長寿命になつてい
ることがわかる。しかも、第４表に示すように電
圧非直線特性および制限電圧比特性も優れたもの
となつている。一方、酸化ランタンの含有量が１
モル％より少なくなると電圧非直線特性が悪くな
り、逆に10モル％より多くなると均一なガラスを
形成することができなくなり、ガラス添加効果が
現われなくなる。したがつて、もれ電流の経時変
化が大きくなり、電力用素子として不適当ものと
なる。 上記の結果より、ホウケイ酸亜鉛ガラス中の酸
化ランタンの最適の含有量は１〜10モル％の範囲
であることが判明した。 また、酸化タンタルあるいは酸化イツトリウム
を含有したホウケイ酸亜鉛ガラスについても同様
な結果が得られ、酸化タンタル、酸化イツトリウ
ムの最適の含有量はそれぞれ１〜10モル％、１〜
８モル％の範囲であることもわかつた。 そして、以上述べてきたホウケイ酸亜鉛ガラス
を添加して作成した電圧非直線抵抗体に対して交
流課電を実施した際の素子に流れるもれ電流の経
時変化も直流課電時の場合とほぼ同様な特性を示
し、上記のホウケイ酸亜鉛ガラス添加の効果が認
められることがわかつた。 なお、上記の実施例におけるホウケイ酸亜鉛ガ
ラスは全て1200〜1300℃の温度範囲で約２時間加
熱、溶融後急冷して作成したもので、粉砕後400
メツシユのフルイを通し、粒径のそろつた微粉末
のみを用いている。 ところで、上記の各実施例におけるホウケイ酸
亜鉛ガラスは、ホウケイ酸亜鉛のみを成分とする
ガラスの組成変形例として考えることができるも
のである。例えば、第１表においては、ホウケイ
酸亜鉛のみを成分とするガラスＤの組成は、酸化
亜鉛（ZnO）が64.08重量％、酸化ホウ素（B2O3）
が31.98重量％、二酸化ケイ素（SiO2）が3.94重
量％となつており、これがＡ、Ｂ、Ｃの各ホウケ
イ酸ガラスに示されるように、酸化タンタル、酸
化ランタン、酸化イツトリウムを添加することに
よつて組成の割合が変化するわけである。 なお、このホウケイ酸亜鉛のみを成分とするガ
ラスＤの組成は、第１表に示された数値のみに限
定されるわけではなく、有効な組成範囲はZnOが
60.5〜70.5重量％、B2O3が34.5〜18.5重量％、
SiO2が3.5〜16.5重量％である。この組成領域の
範囲外になるとガラス化が容易にできなくなると
ともに、ガラス化しても一部結晶相が生じるなど
のためにホウケイ酸亜鉛ガラスの添加の効果が半
減し、電圧非直線特性、制限電圧比および寿命特
性が悪くなり電力用素子として不適当になる。 更に、上記実施例では酸化タンタル、酸化ラン
タン、酸化イツトリウムをそれぞれ単独で用いた
場合について説明したが、これらは任意の２種以
上のものを併用しても同様の効果が得られる。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
以上のように、この発明によれば酸化亜鉛を主
成分とする電圧非直線抵抗体に酸化ランタン、酸
化イツトリウムの少なくともいずれか一種を含有
したホウケイ酸亜鉛を添加することにより、直流
あるいは交流課電時における素子の寿命特性を電
圧非直線特性、制限電圧比特性を低下させること
なく著しく改善できるという効果がある。
成分とする電圧非直線抵抗体に酸化ランタン、酸
化イツトリウムの少なくともいずれか一種を含有
したホウケイ酸亜鉛を添加することにより、直流
あるいは交流課電時における素子の寿命特性を電
圧非直線特性、制限電圧比特性を低下させること
なく著しく改善できるという効果がある。
第１図はガラスの組成と直流課電時におけるも
れ電流の経時変化との関係を示す特性図、第２図
は直流課電時におけるもれ電流の温度特性（課電
率0.8）を示す特性図、第３図は酸化イツトリウ
ムを含むホウケイ酸亜鉛ガラス（ガラスＣ）の添
加量と直流課電時におけるもれ電流の経時変化と
の関係を示す特性図、第４図は酸化ランタンを含
むホウケイ酸亜鉛ガラス中の酸化ランタンの含有
量と直流課電時におけるもれ電流の経時変化との
関係を示す特性図である。
れ電流の経時変化との関係を示す特性図、第２図
は直流課電時におけるもれ電流の温度特性（課電
率0.8）を示す特性図、第３図は酸化イツトリウ
ムを含むホウケイ酸亜鉛ガラス（ガラスＣ）の添
加量と直流課電時におけるもれ電流の経時変化と
の関係を示す特性図、第４図は酸化ランタンを含
むホウケイ酸亜鉛ガラス中の酸化ランタンの含有
量と直流課電時におけるもれ電流の経時変化との
関係を示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化ランタンまたは酸化イツトリウムの少く
ともいずれか一種を含有したホウケイ酸亜鉛ガラ
スを含み、かつ酸化亜鉛を含む配合物を焼結して
成る電圧非直線抵抗体。 ２ 上記配合物に対する上記ホウケイ酸亜鉛ガラ
スの含有量は0.005〜0.5重量％である特許請求の
範囲第１項記載の電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57043316A JPS58159302A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57043316A JPS58159302A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58159302A JPS58159302A (ja) | 1983-09-21 |
| JPH0114682B2 true JPH0114682B2 (ja) | 1989-03-14 |
Family
ID=12660396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57043316A Granted JPS58159302A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58159302A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002338333A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Tdk Corp | 焼結助剤 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2573580B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1997-01-22 | 三菱電機株式会社 | 電圧非直線抵抗体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52153196A (en) * | 1976-06-15 | 1977-12-20 | Nec Corp | Voltage non-linear resistor |
-
1982
- 1982-03-17 JP JP57043316A patent/JPS58159302A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52153196A (en) * | 1976-06-15 | 1977-12-20 | Nec Corp | Voltage non-linear resistor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002338333A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Tdk Corp | 焼結助剤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58159302A (ja) | 1983-09-21 |
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