JPH0231845B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸化亜鉛を主成分とし、焼成体自体が
電圧非直線抵抗特性を有する電圧非直線抵抗体の
製造方法に関するものである。

（従来の技術） 電圧非直線抵抗体は一般にはバリスタと呼ば
れ、その優れた非直線電圧−電流特性が利用され
て電圧安定化、あるいはサージ吸収を目的とした
避雷器やサージアブソーバに広く利用されてい
る。代表的なものとして、近年開発された酸化亜
鉛バリスタがある。これは酸化亜鉛を主成分と
し、これに少量のビスマス、アンチモン、コバル
ト、マンガン、クロム等の酸化物を添加し、混合
造粒、成形した後、空気中で高温焼成し、その焼
結体に電極を取り付けて構成されるものである。
その非直線抵抗特性は非常に優れており、焼結体
は酸化亜鉛粒子とその周囲を取りまく添加物より
形成される粒界層からなり、優れた非直線抵抗特
性は酸化亜鉛粒子と粒界層との界面に起因すると
考えられている。

しかしながら、これらの電圧非直線抵抗体を工
業的に量産製造すると非直線抵抗特性の低下やそ
の特性上のバラツキばかりでなく、課電寿命、放
電耐量等の他の性能低下をもが発生するという問
題点がある。

その原因の一つとして製造工程における焼成条
件の影響を挙げる事ができる。

そのため焼成時の加熱方式、温度上昇と下降速
度、最高温度とその保持時間、匣鉢、支持台板、
敷粉の状態、特性等を一定化する事は勿論である
が、炉内ガスの流通状態、即ち焼成雰囲気を安定
化させる事も大切な事である。

実験的レベルでは被焼成物固定の比較的雰囲気
が安定する“マツフル炉”の活用率が高いが、量
産製造においては被焼成物が焼成工程中に移動す
るトンネル式焼成炉の活用率が必然的に高くな
る。このため焼成雰囲気安定化、均一化の問題は
特に重要なポイントとなつている。

ところで、発明者等は既にトンネル式焼成炉に
おいては、焼成炉の入口・出口の開口端間に強制
的に所定速度で、所定風量の炉内風を生じさせた
状態において、焼成を行うと良好な結果を得るこ
とを究明している。

具体的には第１図及び第２図に示すようなトン
ネル式焼成炉を使用して焼成を行なつた。尚、第
１図はトンネル式焼成炉１を開口端から見た正面
図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ断面を上方か
ら見た断面である。

第１図において、匣鉢２は内部に複数の成形体
を収納した直方体の匣鉢本体２ａの上面開口を蓋
２ｂで閉塞するように構成されてい。そして、匣
鉢２はスペーサ５を介して支持台板６上に配置さ
れている。

さらに、これらの匣鉢２は第２図に示す如く、
トンネル式焼成炉１の軸方向に所定間隔で相対向
して配置され、この状態で炉内風が流れる。

そして、このようにして得られた電圧非直線抵
抗体の特性を調べた結果、匣鉢２内に収納した成
形体の配置個所により特性が必ずしも一定してい
ないことがわかつた。

これは、匣鉢２の対向面間隔距離はいずれの部
分でも一定で短く、隣接する匣鉢２の対向面間で
形成される空間３には図中矢印で示す炉内風４が
流通せず停留状態が生じているためと考えられ
る。

（発明が解決しようとする課題） このように発明者等が先行開発したトンネル式
焼成炉内を移動する匣鉢の形状が必ずしも炉内風
の流通を円滑に行なわせるには適切でなかつた。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、トンネ
ル式焼成炉内の焼成条件の安定化・均一化を計
り、安定した非直線抵抗特性を有する電圧非直線
抵抗体の製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明は主成分の
酸化亜鉛に、少くとも１種以上の金属酸化物を添
加混合し、この混合物を成形し、この成形体を複
数の匣鉢内に収納し、この複数の匣鉢をトンネル
式焼成炉内に、このトンネル式焼成炉の軸方向に
所定間隔を有して相対向して配置し、前トンネル
式焼成炉の一側端開口より他側開口に向け移動さ
せるとともに、前記トンネル式焼成炉の前記開口
間に所定速度で所定風量を有する炉内風を強制的
に生じさせた状態で焼成させる電圧非直線抵抗体
の製造方法において、前記匣鉢相互は少くとも隣
接する匣鉢と対向する側面は互いに中央部から端
部端へ向けて対向面間距離が漸次拡大するよう形
成したものである。

（作用） このようにして構成することにより、炉内風を
匣鉢の対向面間で停留することなく匣鉢側面全体
に亘り均一に流通させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。主成分の酸化亜鉛（ZnO）97.5mol％と酸
化ビスマス（Bi₂O₃）、酸化コバルト（Co₂O₃）、
酸化マンガン（MnO）、酸化アンチモン
（Sb₂O₃），酸化クロム（Cr₂O₃）の粉末を各々
0.5mol％づつ秤量する。

次にこれを分散剤、潤滑剤、バインダーと共に
混合−粉砕機に投入し、更に80〜150wt％の水を
注入したスラリー状の状態で１〜３時間混合す
る。

混合、粉砕後のスラリーはスプレードライヤー
で乾燥造粒し、直径40〜130mm，厚さ25mmに圧縮
成形する。

そして、これらの成形体を複数の匣鉢に収納す
る。この匣鉢は先行技術同様第１図に示す様に、
直方体状の匣鉢本体２ａと、この本体の上面開口
を閉塞する蓋２ｂとから構成されている。そし
て、これら複数の匣鉢２をトンネル式焼成炉の軸
方向に所定間隔を有して相対向して配置する。さ
らに、第３図に示す様に、匣鉢２の側面の４隅及
び対向面中央部は曲面形状に形成したものを用い
る。

つまり、隣接する匣鉢２相互は対向する側面が
その中央部７ａから端部７ｂの端に向けて、対向
面間距離が漸次拡大することになる。

一方、トンネル式焼成炉１は内部容積約２m³の
ものを使用する。そして有効容積率を20〜80％に
おいて、このトンネル式焼成炉の一端開口（入
口）から他側端開口（出口）へ向けて移動させ焼
成焼結させる。この焼成時、トンネル式焼成炉の
出口から入口へ向けて、強制的に所定速度で、所
定風量の炉内風を炉内部容積と有効容積率に対応
させて生じさせる。炉内風は、出口側に送風フア
ンを設けるとともに、入口側に吸気フアンを設
け、少なくともその一方を運転させることにより
生じさせる。尚、有効容積率とは、 内部容積−被焼成物容積／内部容積×100（％）である
。空 気の送り込みは炉壁熱を利用した間接的加熱の熱
交換方式を採用し、温度制御への影響を極力小さ
くした。

次に焼成したものは高抵抗層を更に完全にする
ため、予めスラリー状に調整しておいた仕上げ用
高抵抗形成物を焼成物の側面に再度塗布し、500
〜600℃で焼付ける。

次に焼成体の両平面を研磨し、アルミニウム電
極を溶射によつてとりつけ、電圧非直線抵抗体を
製造する。

このようにして製造された電圧非直線抵抗体の
特性は第４図及至第６図に示す様になつた。尚、
各図においては本実施例との比較として、本願に
先行してなる第２図に示す匣鉢の形状を除き全て
本実施例と同様に製造された電圧非直線抵抗体の
特性を併せて示している。

第４図は120℃の恒温槽中でVlmA（1mAを非
直線抵抗体に流した場合の端子間電圧）の100％
を非直線抵抗体に印加した時の漏洩電流の変化率
（I_R／I_RO）を示す。また第５図は0KA（８×20μs）
の電流を100回まで印加したときのV1mAの値の
変化率（ΔV／V1mA）を示す。各図において、
実線Ａは本願に先行する方法による非直線抵抗体
の特性を、鎖線Ｂは本実施例よる非直線抵抗の特
性を示す。

第４図から明かな様に本実施例による非直線抵
抗体は先行の非直線抵抗体に比べて課電電圧に対
する漏洩電流の変化率、バラツキが著しく改善さ
れている。

更に、第５図から明らかな様に、本実施例によ
る非直線抵抗体は、先行の非直線抵抗体に比べ
て、大電流パルスに対するV1mAの変化率、バ
ラツキをも著しく改善されている。

この様な第４図及び第５図に示す変化率、バラ
ツキ等において改善された特性が得られたのは、
下記の理由によると考えられる。

先に述べた製造方法によつて得られた非直線抵
抗体は約10μのZnO粒とそれを取り囲むBi₂O₃を
中心とした1μより小さい薄い層で構成されてい
て縦横に無数の連なつた構造をとつており耐パル
ス性が寿命特性はこの両者の粒界層の物理的化学
的性質にあると考えられている。この粒界層の性
質を左右するのはその組成と、焼成条件であり、
均一な粒界層を作ることである。その粒界層が不
均一であると局部的な劣化が起こり、特性のバラ
ツキを大きくする。

したがつて添加物の種類、量が一定であれば、
理想的な粒界層は、焼全条件によつて左右される
ところが大きいと考えられるからである。

そして、本実施例では隣接する匣鉢２相互は対
向する側面がその中央部７ａから端部７ｂの端に
向けて、対向面間距離が漸次拡大するようにした
ので、強制的に生じさせた炉内風４が第３図に示
す如く匣鉢２相互の対向面間に形成さる空間にも
充分に流通し、停留現象の発生を抑止することが
できる。

このため、焼成条件の一つである焼成雰囲気を
安定、均一化することができ、これによつて炉内
風の流通状態、焼成時に発生するビスマスやアン
チモンガスの炉内充満度が一定化し、酸化亜鉛を
取り囲む粒界層の安定化に寄与したものと考えら
れる。

又、本実施例の有用性は、課電特性、衝撃電流
耐量特性に影響する量産時の初期特性である
V1mA，I_R（抵抗分もれ電流）Ｃ（静電容量）等の
バラツキが第６図の様な分布になつているところ
からもいえる。

即ち、第６図のＣ曲線は本実施例によるバラツ
キ分布であり、Ｅ曲線は先行の製法によるバラツ
キ分布である。

第６図で例えば管理値から30％以上外れたもの
がでた場合を“ロツト不良”と判定した場合、Ｅ
曲線では約３割不良ロツトを含んでいた。

本実施例によれば標準バラツキはＣ曲線で示さ
れるように、不良ロツトを皆無にする事ができ
る。

尚、実施例で示した材料組成、製造設備、方法
は酸化亜鉛を主成分とし、バリタス特性が得られ
るものであれば上記実施例に必ずしも限定される
ものでない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば電圧非直線抵
抗体の製造工程において、匣鉢を改良して炉内風
の流通を改善し、焼成条件を規制する事によつて
課電寿命及び衝撃大電流特性等を向上させるとと
もに信頼性の高い電圧非直線抵抗体を提供する事
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はトンネル式焼成炉内に匣鉢を配置した
状態を示す側面図、第２図は本発明に先行する匣
鉢の配置状態を示す平面図、第３図は本発明の一
実施例による匣鉢の配置状態を示す平面図、第４
図は本発明の一実施例に係る電圧非直線抵抗体の
課電時間−漏洩電流の関係を示す特性図、第５図
は衝撃電流耐量特性図、第６図は量産時における
特性のバラツキを示す特性図である。 １……トンネル式焼成炉、２……匣鉢、４……
炉内風、７……側面、７ａ……中央部、７ｂ……
端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主成分の酸化亜鉛に、少くとも１種以上の金
   属酸化物を添加混合し、この混合物を成形し、こ
   の成形体を複数の匣鉢内に収納し、この複数の匣
   鉢をトンネル式焼成炉内に、このトンネル式焼成
   炉の軸方向に所定間隔を有して相対向して配置
   し、前記トンネル式焼成炉の一側端開口より他側
   端開口に向け移動させるとともに、前記トンネル
   式焼成炉の前記開口間に所定速度で所定風量を有
   する炉内風を強制的に生じさせた状態で焼成させ
   る電圧非直線抵抗体の製造方法において、前記匣
   鉢相互は少くとも隣接する匣鉢と対向する側面は
   互いに中央部から端部端へ向けて対向面間距離が
   漸次拡大するよう形成したものであることを特徴
   とする電圧非直線抵抗体の製造方法。