JPH04188803A - 酸化亜鉛非直線抵抗体とその製造方法 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は避雷器、サージアブソーバ等に用いて有効な非
直線抵抗体とその製造方法に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗素体の表
面に絶縁層を形成してなる非直線抵抗体においで、 前記絶縁層を酸化ビスマスと粉末ガラスの配合を適正に
選定した絶縁材によって形成することにより、 製造工程が削減され、しかも放電耐量に優れた酸化亜鉛
非直線抵抗体を得る。

Ｃ９従来の技術 一般に、非直線抵抗体は、オームの法則に従わず電圧が
高くなると抵抗が減少し、電流が著しく増加するという
非直線的な電圧−電流特性を有するため、避雷器やサー
ジアブソーバのような異常電圧の吸収などの用途におい
て大きな効果を発揮する。

非直線抵抗体の代表的なものとして、Ｓｉ０粒子の接触
抵抗の電圧敏感性を応用したＳｉＣ避雷器特性要素およ
びＳｉＣバリスタがあるか、これらは一般にＳｉ０粒子
と粘土質からなる磁器質結合剤を加え成形後高温で焼結
して作られる。そしてその電圧−電流特性は近似的に次
のような式で電圧、Ｃは定数（抵抗値に対応する）、α
は非直線指数である。

ＳｉＣ避雷器特性要素は数百アンペア−２０キロアンペ
アの電流範囲においてのみ、α値が３〜７程度であり、
この範囲以外ではオーム性抵抗に近く、このため直接線
路に接続されるＳｉＣ特性要素を用いた避雷器では線路
と接地間の絶縁を保つために直列ギャップを必要とする
。さらに高圧、超高圧用避雷器では多数のギャップおよ
び特性要素を使用するが、このとき各々のギャップの電
圧分担を均等にするため並列にコンデンサあるいは抵抗
を必要とする。このようにギャップ、コンデンサ、抵抗
を多数取付けることは容器である碍子が大きくなるばか
りでなく、ギャップがあるため急峻波に対する応答と続
流しや断も悪い。

そこで、酸化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｏ）を−成分とし、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）と酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）などの酸化
物を混合し、円板状、円柱状あるいは適当な形状に成形
し、高温で焼結した後にこの焼結された半導体素体の両
側にエポキシ樹脂を被覆し、上下面に電極をつけた酸化
物半導体を用いた非直線抵抗体が提案されている。これ
はミリアンペアの電流領域でα値は５０程度で、従来の
ＳｉＣ抵抗体に比べて非直線性が非常に優れしかも相当
大きな誘電率をもつ。従って、この非直線抵抗体を用い
ればギャップのない避雷器を作れる可能性がある。

しかしながら、この非直線抵抗体は側面絶縁材としてエ
ポキシ系の有機物を使用しているため、半導体素体の側
面に被覆した側面絶縁材と半導体素体との境界層の密着
性が悪く、このため界面に水分が吸着されて特性劣化が
大きく、短波尾放電耐量（電流波形４．Ｘ１０Ｍ５）も
弱い。また、熱衝撃で半導体素体の側面に被覆されたエ
ポキシ系樹脂にクラックが入り、特性劣化の原因となる
。

このように側面絶縁材として有機物を用いるため、微小
のコロナ、アークにより長期に亘ると特性劣化を引きお
こすなどの欠点を有する。

かかる非直線抵抗体の特性を改善するために、例えば特
公昭６２−５１４８３号に示すような非直線抵抗体の製
造方法が本出願人によって提案されている。

すなわち、上記非直線抵抗体の製造方法は、Ｚｎｏを主
成分とし、これに少なくとも、ビスマス酸化物及びケイ
素酸化物を含む酸化物を添加すると共に３ＺｎＯＢｉ、
、０３．ＺｎＯＢｉ２Ｏ３，及びＺｎ２ＳｉＯ４から成
る反応生成物を添加して原料を形成し該原料を混合、造
粒、成形して素体を作る。

この素体を約８００℃〜１０００℃で仮焼成する。この
仮焼体側面に高抵抗（ＺｎＯ，Ｂｆ２Ｑ３．５ｂ２０３
．Ｓ　ｉ０２の反応生成物）の絶縁材（バインダーを加
えてペースト状にする）を塗布し約１１００℃〜１３０
０℃で焼成する。さらに電気特性（制限電圧比、課電寿
命）を良くする為に約５００℃〜７００℃にて熱処理を
行う。

又、熱処理時に放電耐量向上と素体側面保護の為、焼成
体側面に粉末ガラス（バインダーを加えベースト状にす
る）を数回塗布し同時に熱処理を行う。

このようにして寿命特性に優れた非直線抵抗体が得られ
る。

すなわち、上述の如き非直線抵抗体の製造方法による製
造工程としては、第２図に示すように、原料を混合、造
粒、成形する素体を作る。この素体を８００℃〜１００
０℃で仮焼成して仮焼体を得る。次に、ＺｎＯ，Ｂ　ｉ
２０３．Ｓｂ２０．。

ＳｉＯ□の反応生成物の絶縁材を混合し、粉体焼成、粉
砕した後バインダーを加えてスラリー状として、このス
ラリー状の絶縁材を上記仮焼体に塗布し、この絶縁材が
塗布された仮焼体を焼１１００℃〜１３５０℃で焼成し
て焼成体を得る。さらに、粉末ガラスにバインダーを加
えてスラリー状とし、このスラリー状の粉末ガラスを上
記焼成体の側面に数回塗布し同時に焼付け（熱処理）を
行う。そして、焼成体の両端面を研磨し、電極を付けて
非直線抵抗体を作る。

Ｄ６発明が解決しようとする課題 上記従来の非直線抵抗体の製造方法においては、素体と
側面絶縁材料の密着を良くするために、予め成形体を約
８００〜１０００℃で仮焼した後で塗布する工程と、側
面絶縁材料と素体との均一な反応、良好な絶縁強度、良
好な密着−度を確保するためにＺｎＯ，Ｂｉ２０３．Ｓ
ｂ２０３，５ｉ０２　等を混合し、粉体焼成を行い反応
物とし、更に有機バインダー等を加えスラリー状として
素子側面に塗布する工程、および側面絶縁材料を塗布し
、本焼成を行った後、絶縁強度を更に増強するために、
結晶化ガラス粉末を有機溶剤等に懸濁させたスラリーを
塗布し焼き付ける工程が必要であり、側面高抵抗層を形
成するために多くの工程を経なければならず、生産コス
トがかがっていた。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
、その目的は、側面絶縁層の製造工程を大幅に削減でき
る非直線抵抗体の製造方法と、放電耐量特性に優れた非
直線抵抗体を提供することである。

Ｅ、課題を解決するための手段と作用 本発明は、上記目的を達成するために、酸化亜鉛を主成
分とし、これに少なくともビスマス酸化物およびケイ素
酸化物を含む酸化物を添加して原料を形成し、該原料を
混合、成形および焼成して形成した非直線抵抗素体の表
面に、粉末ガラスと酸化ビスマスの混合比が３０　：　
７０〜７０：３０の割合になるように混合してなる絶縁
層を形成して酸化亜鉛非直線抵抗体を得る。

また、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、これに少なく
ともビスマス酸化物およびケイ素酸化物を含む酸化物を
添加して原料を形成し、該原料を混合、焼成して非直線
抵抗素体を形成すると共に、粉末ガラスと酸化ビスマス
の混合比が３０：７０：３０の割合となるように調整混
合して絶縁材を作り、この絶縁材を有機バインダー、有
機溶剤と共にスラリー化し、このスラリー化された絶縁
材を上記非直線抵抗素体の表面に塗布した後に焼付は処
理することにより酸化亜鉛非直線抵抗体を作る。

すなわち、本発明は、側面絶縁材料としてガラス質絶縁
材料に酸化ビスマスを加え有機バインダー、有機溶剤と
共にペースト状にして、焼結素子の側面に塗布し、熱処
理を行い、側面高抵抗層を形成する。

Ｆ、実施例 以下に本発明の実施例を第１図を参照しながら説明する
。

本発明の実施例による非直線抵抗体の製造方法は、第１
図の工程のように実行される。

すなわち、第１図に示すように、まず酸化亜鉛（Ｚ　ｎ
　Ｏ）を主成分とし酸化ビスマス、二酸化けい素、酸化
アンチモン、酸化コバルト、二酸化マンガン、酸化クロ
ム、酸化ニッケルなどからなる酸化物を添加することに
よって非直線抵抗素体を形成する。非直線抵抗素体は、
−例として、Ｚｎ０（３０〜７０モル％）、５ｉＣｈ　
　（１０〜４０モル％）、Ｂ２Ｏ３（ｌ　０〜５０モル
％）、Ｂｊ２０３（０〜１０モル％）をカッコ内の範囲
で秤量し、これらを有機バインダー溶液と共に混合し、
スプレードライヤーで乾燥する。その後、直径４０冨翼
、厚さ４０冨　（φ４Ｏ−ｔ４０）の形状に成形し、１
１００〜１３００℃で焼成して非直線抵抗素体を得た。

次に粉末ガラスと無機酸化物である酸化ビスマスを表１
に示す配合比により調整した絶縁材を有機バインダー、
有機溶剤と共にスラリー化し、このスラリー化された絶
縁材を上記非直線抵抗素体に塗布した。スラリー化され
た絶縁材を塗布した非直線抵抗素体を更に焼付は処理と
して５００〜７００℃の熱処理を行い、非直線抵抗素体
の表面に絶縁層を形成した。次にこの非直線抵抗素体の
両端面を研磨し、トリクロロエタンで洗浄し、電極とし
てアルミニウムを溶射により付与して非直線抵抗体を得
た。

表１ 表１においてＯ印は良好、Δ印はやや劣る、Ｘ印は劣る
ことを示す。

ガラス材のみの絶縁材の場合は放電耐量が劣っているが
、表１から明らかなようにガラス材に酸化ビスマスを添
加すると著しく放電特性が向上する。ただし、ガラス材
の添加量が少なくなると（Ｎｏ、５）表面状態が荒れて
きて、絶縁層がはがれ易くなり非直線抵抗素体との密着
性が低下し、ガラス材が７０％以下では実用性に欠ける
。したがって、酸化ビスマスと粉末ガラスの配合は３０
：７０：３０の混合比とすることが望ましい。

い。

Ｇ０発明の効果 本発明は上述の如くであって、酸化ビスマスと粉末ガラ
スを適正な配合比で混合してなる絶縁材を用い、この絶
縁材を酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗素体焼成後に
、該非直線抵抗素体に塗布し熱処理して絶縁層を形成す
るものであるから、非直線抵抗素体の仮焼工程と、この
仮焼工程後の絶縁材の調量工程が不要となると共に、ガ
ラス材塗布の回数も低減でき、大幅な工程削減にも拘わ
らず放電耐量特性に優れた非直線抵抗体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による酸化亜鉛非直線抵抗体の
製造方法における工程図、第２図は従来の酸化亜鉛非直
線抵抗体の製造方法における工程図である。 外１名 実施例の製造工程 第２図 従来例の工程

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化亜鉛を主成分とし、これに少なくともビスマ
   ス酸化物およびケイ素酸化物を含む酸化物を添加して原
   料を形成し、該原料を混合、成形および焼成して形成し
   た非直線抵抗素体の表面に、粉末ガラスと酸化ビスマス
   の混合比が３０：７０〜７０：３０の割合になるように
   混合してなる絶縁層を形成して構成したことを特徴とす
   る酸化亜鉛非直線抵抗体。
2. （２）酸化亜鉛を主成分とし、これに少なくともビスマ
   ス酸化物およびケイ素酸化物を含む酸化物を添加して原
   料を形成し、該原料を混合、焼成して非直線抵抗素体を
   形成すると共に、粉末ガラスと酸化ビスマスの混合比が
   ３０：７０〜７０：３０の割合となるように調整混合し
   て絶縁材を作り、この絶縁材を有機バインダー、有機溶
   剤と共にスラリー化し、このスラリー化された絶縁材を
   上記非直線抵抗素体の表面に塗布した後に焼付け処理す
   ることを特徴とする酸化亜鉛非直線抵抗体の製造方法。