JPH0389501A

JPH0389501A - 電圧非直線抵抗体及びその製法

Info

Publication number: JPH0389501A
Application number: JP1224443A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yamada; 誠一山田; Takeo Yamazaki; 山崎　武夫; Moritaka Shoji; 庄司　守孝; Ryutaro Jinbo; 神保　龍太郎; Takashi Naito; 孝内藤; Takashi Namekawa; 孝滑川; Kunihiro Maeda; 邦裕前田; Shinichi Owada; 大和田　伸一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-04-15

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】〔産業上の利用分野〕本発明は避雷器、及び、サージアブソーバなどの異常電
圧の吸収に使用できる酸化亜鉛を主成分とした焼結体か
らなる電圧非直線抵抗体、及び、その製法に関する。

〔従来の技術〕

酸化亜鉛系の電圧非直線抵抗体は、一般に、良く知られ
ているセラミック焼結技術で製造される。

従来より電圧非直線抵抗体は、特開昭４９−２９４９１
号、特開昭６０−０３１２０７号公報に記載のように、
酸化亜鉛（ＺｕＯ）粉末を主成分として、それに酸化ビ
スマス（Ｂ　１ｚｏ３）、酸化アンチモン（ｗｔ％Ｓｂ
２Ｏ３）、酸化コバルト（ＣＯ２Ｏ３）、酸化マンガン
（Ｍ　ｎ　Ｏ２）　、酸化クロム（Ｃｒｚ○３）。

酸化けい素（ＳｉＯｚ）、酸化はう素（Ｂ２０３）。

酸化アルミニウム（Ａ＜１２０３）などを十分に混合し
、これに水及びポリビニルアルコールなど適当なバイン
ダを加えて造粒して成形する。焼成は、電気炉を用いて
１０００〜１３００℃の温度で行なう。焼成した電圧非
直線抵抗体（以下抵抗体と略称）は、インパルス耐量（
４Ｘ　１０μｓ）を高めるため、抵抗体の側面に絶縁材
であるＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ２０１１−３ｉＯｚ系の低融
点結晶化ガラス膜を４００〜７００℃の温度で焼付けた
後、抵抗体の上・千両端面を所定の厚さに研摩調整し、
溶射、又は、焼付は法によって電極を形成して抵抗体と
している。ここで、ガラス膜厚を大きくする程、抵抗体
側面の絶縁耐力が高められ、さらに、抵抗体のインパル
ス耐量を大きくすることができる。

厚さを大きくする程、効果が大きい。

しかし、Ｐｂ０−ＺｕＯ−Ｂ２Ｏ５−３ｉＯｚ系低融点
結晶化ガラスは、■抵抗体とガラスの熱膨脹差が大きい
ため、ガラス膜厚を大きくするとガラス焼付時、ガラス
に割れが発生する。■Ｐｂ０−ＺｕＯ−Ｂ２Ｏ５−−Ｓ
ｉ○２系低融点結晶化ガラスのペーストを吹付は法、浸
漬法、または、ロール法等によって抵抗体の側面に塗布
する場合、ガラスの比重が大きいためガラス膜を一度に
厚く塗布すると、ガラスがたれ下がり抵抗体の側面に均
一なガラス膜を形成することができない。■ｐｂＯ−Ｚ
ｕＯ−Ｂ２０３−８ｉｏｚ系低融点結晶化ガラスは耐水
性が悪いために、電極を形成する前の抵抗体の研摩加工
時における研摩液によって、ガラスが変質、及び、侵食
され、抵抗体のインパルス耐量を低下させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体のインパルス耐量
を高める方法として、非直線抵抗体（以下抵抗体と略称
する）の少なくとも側面にガラス層を形成することが行
なわれている。

しかし、抵抗体側面にガラスを高温度（５００℃を超え
る温度）で焼付けると、ガラス成分が抵抗体の内部へ拡
散し、抵抗体の特性を損う（非直線係数が低下）問題が
ある。また、抵抗体とガラスの熱膨脹差が大きいとガラ
スに割れが発生し、インパルス耐量を低下させる。

一方、抵抗体側面に形成したガラス層の厚みは大きい程
、インパルス耐量を、さらに、高めることができる。

しかし、ガラスの比重が大きいと抵抗体側面に吹付法、
浸漬法またはロール法等によってペースト化したガラス
を一度に塗布した場合、抵抗体側面の下部にガラスペー
ストがたれ下がり均一な厚みのガラス層を形成できない
という問題がある。

他方、抵抗体側面にガラスを焼付けた後、抵抗体上下の
端面を所定の厚さに研摩調整し、溶射、又は、焼付法に
よって電極を形成して電圧非直線抵抗体としている。

しかし、ガラスの耐水性が悪いと抵抗体研摩時の研摩液
によって、ガラスが変質、侵食されて抵抗体のインパル
ス耐量を低下させるという問題がある。

従来、用いられているＰｂＯＺｕＯ−Ｂ２Ｏ５−−８ｉ
Ｏｚ系の低融点結晶化ガラスは、耐水性が劣ること、ガ
ラスの比重、及び、熱膨脹係数が共に大きいこと等によ
って十分に安定した特性の電圧非直線抵抗体を得ること
ができなかった。

本発明の目的は、インパルス耐量を高くした安定な電圧
非直線抵抗体、及び、その製法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために。

■ガラスの焼付温度が５００℃以下の温度で作業できる
低融点ガラスであることが望ましい。■ガラス焼付後、
抵抗体の研摩加工時、研摩液によってガラスが変質・侵
食されない耐水性に優れたガラスであること、耐水性と
しては７０℃の温水中で、ガラスの重量減少量が０．０
１■／Ｊ・２ｈであることが望ましい。■ガラス層の厚
みが３０μｍ以上であり、かつ、抵抗体とガラスの熱膨
脹係数が近いことが望ましい。酸化亜鉛の抵抗体の熱膨
脹係数は５０〜７０　Ｘ　１０−７／”Ｃであるため。

ガラスの熱膨脹係数は３０〜９０　Ｘ　１０’−’／’
Ｃの範囲が、特に、好ましい。■吹付法、浸漬法、また
は、ロール法によって抵抗体側面にガラスペーストを均
一に塗布するには、ガラスの比重を５ｇ／ｃｍ３以下に
することが望ましい。■形状的には、抵抗体が円盤、ま
たは１円筒状とし、その外周面を除く端面に電極を形成
する。

本発明の目的は、上記手段を達成するために、５ｂ２Ｏ
５−または／およびＰｂＯを含むＵ２Ｏ５−Ｐ２０Ｂ系
ガラスペーストを抵抗体側面に焼付け。

かつ抵抗体上、下面に電極を形成した電圧非直線抵抗体
の製造方法を提案することにある。また、電圧非直線抵
抗体を碍子管に入れると避雷器とすることができる。

〔作用〕

本発明の電圧非直線抵抗体は、主成分の酸化亜鉛に各々
０．０１〜１０モル％のＢｉ２Ｏ５−及びＭｇＯを加え
、更に、望ましくは、各々０．００２〜５モル％のＳ　
ｂｚｏａ、　Ｃｏ　Ｏ＊　Ｃｒｚｏａ量Ｂ２Ｏ５−。

５ｉＯａ、ＡＱ２Ｏ５−などを加えて１０００〜１３０
０℃で焼成する。次に焼成して得られた抵抗体の側面に
５ｂ２Ｏ５および／またはＰｂＯを含むｔＪｚＯｂ　Ｐ
２Ｏ５系ガラスを塗布し、５００℃以下の温度で熱処理
してガラスを被覆せしめ、抵抗体の両端面を所定の厚さ
に研摩した後、電極を形成して得られる。

５ｂ２０ａ、またはＰｂＯを含むＵ２Ｏ５−　　Ｐ２Ｏ
５−系ガラスの主な組成はＵ２Ｏ５　　：３０〜６５ｗｔ％Ｐ２ｓｓ　　：２０〜３０ｗｔ％５ｂ２Ｏ５−：＜４０　　　ｗｔ％ＰｂＯ：＜２０　　　ｗｔ％但し、１２．≦−８ｂｚｏｓ＋Ｐ　ｂ　Ｏ＜４０である
ことが望ましい。

上記ガラスの組成範囲では熱膨脹係数７０〜９０×１０
−７／℃、比重４ｇ／ａｄ以下、耐水性（約０．１ａ７
のガラスブロックを温水中２ｈ浸漬した場合の重量減少
率）０．００１％以下、軟化点５００℃以下のガラスが
得られる。

Ｖ２Ｏ５量がこの範囲より多いと耐水性が悪くなり、少
ないと軟化点が高くなる。Ｐ　２０　ｓ量がこの範囲よ
り多いと軟化点が高くなり、少ないとガラス化しなくな
る。また、５ｂ２Ｏ５及びＰｂＯ量がこの範囲より多く
なると軟化点、熱膨脹係数、及び、比重が共に大、きく
なる。

従って、本発明の５ｂ２Ｏ５、または、ＰｂＯを含むＶ
２Ｏ５　　Ｐ２Ｏ５系ガラスの主な組成は、Ｖ２Ｏ５　
　：４５〜５７ｗｔ％Ｐ２Ｏ５−　　：２２〜３０’ ５ｂ２Ｏ５：＜２０ＰｂＯ：（１５但し、１５＜５ｂ２Ｏ５−＋ＰｂＯ＜２５の範囲である
ことが望ましい。

第１図は、本発明の電圧非直線抵抗体の一例の構造を示
す断面概略図である。

第を図に示すように、抵抗体側面に被覆したガラス層は
、電極の設けられた上、下面の一部を被覆してもよいこ
とは云うまでもない。以下１本発明を実施例によって説
明する。

〈実施例１〉主成分として酸化亜鉛７６３０ｇに対し、添加物として
酸ビスマス（Ｂｉ２０ｇ）　３２５　ｇ、　酸化コバル
ト（Ｃｏ２ｔｓ）１６６ｇ、酸化マンガン（ＭｎＯ）５
７ｇ、酸化アンチモン（ｗｔ％Ｓｂ２Ｏ３）２９２ｇ、
酸化クロム（Ｃｒ　２０３）　７６　ｇ、酸化ニッケル
（Ｎｉ○）７５ｇ＋酸化けい素（ＳｉＯｚ）９０ｇ、酸
化はう素（Ｂ２０３）３０ｇ、硝酸アルミニウム（ＡＱ
（ＮＯｓｈ・９ＨｚＯ）１．５　ｇを正確に秤量し、ボ
ールミルで１２時時間式混合する。

混合物は乾燥した後、造粒し、２０ｎｏφＸ１０ｍに成
形する。この成形体は１次にＳｉＯｚ−８ｂ　ｚｏｓ　
−Ｂ　ｉ　ｚｏｓを含有するペーストを成形体測面に１
０μｍ塗布した後、１２５０℃で４時間保持して焼威し
、セラミック高抵抗層を作製した。

別に、本発明ガラスの一例である５２Ｖ２Ｏ５−２５Ｐ
２０１１−１３Ｓｂ２Ｏ５−１０ＰｂＯ（数値：ｗｔ％
）ガラス粉、および、ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ５−Ｓｉ
○２系低融点結晶化ガラス粉（従来品）をエチルセルロ
ーズ、または、トリクロールエチレン溶液に懸だくして
ガラス粉粘度が１．２ポアズになるようにガラスペース
ト化しておき、これを焼成した抵抗体側面に吹付は法に
よって均一に塗布した。

１回の吹付法によって上述のガラスペーストを抵抗体側
面に塗布して得られる均一なガラス膜厚の限界は本発明
の上記ガラスでは１５０〜２００μｍ、従来ガラスでは
２０〜３０μｍであった。

本発明の上述のガラス及び従来ガラスを抵抗体側面に３
０μｍ、及び、１５０μｍ塗布した各々二種類の抵抗体
を作製し、これを大気中４５・０℃で３０分熱処理した
。次に、ガラス被覆した抵抗体の両端面をラップマスタ
で約０　、５　ｎｏ研摩して洗浄し、抵抗体の両端面に
ＡＱ溶躬して電極を形成した。

この両者の抵抗体の非直線係数、及び、インパルス耐量
を比較すると第１表となる。

ここで、従来ガラスを抵抗体側面に１５０μｍ塗布する
方法は、均一なガラス膜厚を得るため、３０μｍ塗布し
て乾燥（１５０℃で３０分間）する工程を４回繰返して
塗布した。

第１表に示すように、本発明ガラスは従来品に比へて非
直線係数は大差ないが、ガラスの強度、及び、耐水性は
優れている。また、ガラス膜厚を約３倍大きくすること
により、インパルス耐量が約２倍高められる。

〈実施例２〉第２表に本発明の５ｂ２０ａまたは／およびＰｂＯを含
むＶ２Ｏ１１Ｐｚ○５系ガラスの成分配合比を変えて作
製したガラスの軟化点、比重、熱膨脹係数及び耐水性を
示す。

また、これら各ガラスを実施例１で示したと同じ方法で
抵抗体、及び、ガラスペーストを作製し。

抵抗体側面に吹付法によってガラスペーストを１５０μ
ｍ均一に塗布して大気中４５０℃で３０分間熱処理を行
ない、次に、これを実施例１で示したと同じ方法で抵抗
体両端面にＡＱ電極を形成してガラス層の割れの有無、
非直線係数、及び、インパルス耐量を調べた。その結果
を第２表、第３表、第４表に示す。

ガラスの熱膨脹係数が１００ＸＩＯ−’／’Ｃ以上（Ｎ
ａ３．Ｎａｌ　１．Ｎ（Ｌｌ　２．Ｎａ２７ガラス）に
なるとガラス層に割れが発生し、インパルス耐量が著し
く悪くなる。ガラス層に割れの発生がなく安定した電圧
非直線抵抗体が得られ、本発明ガラスの成分範囲は、Ｖ２Ｏ５　　：４５〜５７ｗｔ％Ｐ２Ｏ５−　　：　２２〜３０ｗｔ％Ｓｂ２Ｏ３：＜２０ＰｂＯ：＜１５１５＜５ｂ２Ｏ５−＋ＰｂＯ歪２５である。

〈実施例３〉第２表に示した＆１５ガラス粉（熱膨脹係数７０　ｘ　
１０−’／”Ｃ）に低熱膨脹材であるβ−ユークリプタ
イト粉（体積３５％、４０％）、チタン酸鉛粉（体積３
５％、４５％）、及び、コージェライト粉（体積１０％
、２０％）の一種を混合して実施例１で示したと同じ方
法でガラスペーストを作製した。第５表にガラス混合物
の種類を示す。

次に、実施例１で示したと同じ方法で作製した抵抗体の
側面に吹付法によってガラスペーストを１５０μｍ均一
に塗布して大気中で４５０℃で３０分間熱処理を行ない
、これを実施例１で示したと同じ方法で抵抗体両端面に
ＡＭ電極を形成してガラス層の状態、非直線係数、及び
、インパルス耐量を調べた。

その結果を、第５表に示す。ガラス層の熱膨張係数が２
５　Ｘ　１０−７／℃では、ガラス層が剥離し、インパ
ルス耐量が著しく低下する。インパルス耐量の高い安定
した電圧非直線抵抗体が得られるガラス層の熱膨張係数
の範囲は、実施例２及び３から３０〜９０　Ｘ　１０−
７／”Ｃである。

〔発明の効果〕

本発明によれば機械的強度、及び、耐水性に優れたイン
パルス耐量の高い安定した電圧非直線抵抗体が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電圧非直線抵抗体の断面図、第
２図は本発明による電圧非直線抵抗体を用いた避雷器の
断面図である。１．４・・・電圧非直線抵抗体、２・・・ガラス層、３
・・・電極、５・・・シールド、６・・・碍子管、７・
・・絶縁ベー一一一電出堕韓相坑俸

Claims

【特許請求の範囲】

１．酸化亜鉛を主成分とした焼結体の少なくとも側面に
セラミツク高抵抗層を介し、又は、介することなく、ガ
ラス層が形成され、かつ焼結体上，下の両端面に電極が
形成された電気非直線抵抗体において、前記ガラス層が熱膨脹係数３０〜９０×１０＾−＾７／
℃、及び、軟化点５００℃以下のガラス、または、前記
ガラスに熱膨脹係数２０×１０＾−＾７／℃以下の低熱
膨脹材を添加したガラス混合物であることを特徴とする
電圧非直線抵抗体。
２．第１項において、前記ガラス層の比重が５ｇ／ｃｍ
＾３以下であることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
３．第１及び第２項において、前記ガラス層がＳｂ＿２Ｏ＿５および／またはＰｂＯを
含むＵ＿２Ｏ＿５−Ｐ＿２Ｏ＿５系ガラスであり、この
ガラスの成分がＶ＿２Ｏ＿５：３０〜６５ｗｔ％Ｐ＿２Ｏ＿５：２０〜３０ｗｔ％Ｓｂ＿２Ｏ＿３：＜４０ｗｔ％ＰｂＯ：＜２０ｗｔ％但し、１２≦Ｓｂ＿２Ｏ＿３＋ＰｂＯ≦４０であること
を特徴とする電圧非直線抵抗体。
４．第１項において、低熱膨脹材は、 β−ユークリプタイト，β−スポジユーメン，コージエライト，石英ガラス，チタン酸鉛，ＮａＺ
ｒ＿２（ＰＯ＿４）＿３，ＣａＺｒ＿２（ＰＯ＿４）＿
３，ＫＺｒ＿２（ＰＯ＿４）＿３のうち少なくとも一種
以上からなることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
５．酸化亜鉛を主成分とする焼結体の側面にセラミツク
高抵抗層を形成し、かつ、その上に第２項記載のガラス
成分と結合剤とから成るガラスペーストを吹付法、侵漬
法、シート転写法又は、ロール転写法により塗布する工
程、大気中及びガス雰囲気中において焼結体の焼成温度
よりも低い５００℃以下の温度で焼付けてガラス層を形
成する工程、及び前記焼結体の両端面に電極を形成する
工程の各工程を包含することを特徴とする電圧非直線抵
抗体の製法。
６．第５項において、焼結体の両端面を研摩した後、電
極を形成することを特徴とする電圧非直線抵抗体の製法
。
７．第１項記載の電圧非直線抵抗体を碍る管に入れて形
成したことを特徴とする避雷器。