JPH05101911A - Nonlinear resistor - Google Patents

Nonlinear resistor

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JPH05101911A
JPH05101911A JP3260645A JP26064591A JPH05101911A JP H05101911 A JPH05101911 A JP H05101911A JP 3260645 A JP3260645 A JP 3260645A JP 26064591 A JP26064591 A JP 26064591A JP H05101911 A JPH05101911 A JP H05101911A
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linear resistor
ceramic coating
coating film
high resistance
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善一 丹野
Hironori Suzuki
洋典 鈴木
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Abstract

PURPOSE:To offer a non-linear resistor being little affected by firing while being able to sharply improve a discharge-proof amount characteristic. CONSTITUTION:A high-resistant layer is provided on the surface of a sintered body 1 mainly composed of zinc oxide. The high-resistant layer consists of a first layer 3, which is a ceramic coating layer having inorganic macro molecular structure, and a second layer 4, which is an amorphous ceramic coating layer provided on this first layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、避雷器等に用いられる
非直線抵抗体に係り、特に酸化亜鉛を主成分とする素子
の表面に形成される高抵抗層を改良した非直線抵抗体に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-linear resistor used in a lightning arrester or the like, and more particularly to a non-linear resistor having an improved high resistance layer formed on the surface of an element containing zinc oxide as a main component.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よく知られているように、避雷器は
電力系統において発生する異常電圧を抑制し電力系統を
保護するために用いられる。この避雷器には非直線抵抗
体、すなわち正常な電圧では絶縁特性を示し、異常電圧
が印加された時には低い抵抗値を呈するものである。非
直線抵抗体は通常、バリスタと呼ばれ、その代表的なも
のに酸化亜鉛を主成分としたものがある。
2. Description of the Related Art As is well known in the art, a lightning arrester is used to suppress an abnormal voltage generated in a power system and protect the power system. This lightning arrester is a non-linear resistor, that is, it exhibits insulating characteristics at a normal voltage and exhibits a low resistance value when an abnormal voltage is applied. Non-linear resistors are usually called varistor, and a representative one is zinc oxide as a main component.

【0003】一般に避雷器等に用いられる金属酸化物か
らなる非直線抵抗体は、酸化亜鉛(ZnO)を主成分と
し、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)、コバルト
(Co)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、クロ
ム(Cr)、けい素(Si)の酸化物等からなる副成分
を含んだ構成とされている。
Non-linear resistors made of metal oxides, which are generally used in lightning arresters and the like, contain zinc oxide (ZnO) as a main component, and bismuth (Bi), antimony (Sb), cobalt (Co), manganese (Mn), It is configured to include a subcomponent such as an oxide of nickel (Ni), chromium (Cr), or silicon (Si).

【0004】そして非直線抵抗体の製造は、上記各原料
を水および有機バインダとともに十分混合した後、スプ
レードライヤ等で造粒し、成形を行い、仮焼結した後、
この仮焼結体の表面に、沿面閃絡を防止する目的で、焼
成後高抵抗になる物質を塗布し、焼成し高抵抗層を形成
し、さらに両端面を研磨し、電極を取付けることにより
行われている。
To manufacture the non-linear resistor, the above raw materials are thoroughly mixed with water and an organic binder, granulated by a spray dryer or the like, molded, and temporarily sintered,
In order to prevent creeping flash on the surface of this temporary sintered body, by applying a substance that becomes high resistance after firing, baking to form a high resistance layer, further polishing both end faces, and attaching electrodes Has been done.

【0005】なお、製法としては、(1)二酸化けい素
(SiO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アン
チモン(Sb)を水および有機バインダとともに
混合し、仮焼体表面に塗布した後、1000〜1200
℃で焼結し、高抵抗層を形成する方法と、(2)例えば
特開平2−7401号に示されているように、無機高分
子もしくは有機金属化合物を主成分とした物質を塗布
し、350℃で脱水縮合、加水分解、重縮合あるいは熱
分解させて表面高抵抗層を形成する等の方法とが知られ
ている。
As the manufacturing method, (1) silicon dioxide (SiO 2 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), antimony oxide (Sb 2 O 3 ) are mixed with water and an organic binder, and the surface of the calcined body is mixed. 1000-1200 after applying to
A method of forming a high resistance layer by sintering at 0 ° C., and (2) applying a substance containing an inorganic polymer or an organometallic compound as a main component, as shown in, for example, JP-A-2-7401; Methods such as dehydration condensation, hydrolysis, polycondensation or thermal decomposition at 350 ° C. to form a high surface resistance layer are known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年の電力系統は送電
コスト低減のために大容量化、高電圧化が進み、それに
伴って避雷器についても500kV程度のものが実用化
されている。さらに近い将来には1000kV(UH
V)用避雷器も計画されている。
In recent years, electric power systems have become larger in capacity and higher in voltage in order to reduce power transmission costs, and accordingly, lightning arresters of about 500 kV have been put into practical use. In the near future, 1000 kV (UH
V) lightning arrester is also planned.

【0007】これらの避雷器に使用される非直線抵抗体
は、極めて大きなサージエネルギを処理する必要があ
り、非直線抵抗体の大容量化、並列接続枚数の増加等の
手段が用いられる。
The non-linear resistors used in these arresters are required to handle extremely large surge energy, and means such as increasing the capacity of the non-linear resistors and increasing the number of parallel connections are used.

【0008】しかし、並列接続枚数の増加は、電流分担
のアンバランスを招き易い等の特性上の問題から、並列
接続枚数は制限され、必然的に非直線抵抗体の大容量化
が図られなければならない。しかし、厚みは避雷器の制
限電圧等によって制限されるので、素子径を大きくしな
ければならない。このようにして、500kV用等の非
直線抵抗体の形状は、直径が100〜120mm、肉厚が
焼結時の変形および経済性から20〜45mmにもなる。
However, since the increase in the number of parallel-connected elements tends to cause imbalance in current sharing, the number of parallel-connected elements is limited, and inevitably the capacity of the non-linear resistor must be increased. I have to. However, since the thickness is limited by the limiting voltage of the lightning arrester, it is necessary to increase the element diameter. In this way, the shape of the non-linear resistor for 500 kV or the like has a diameter of 100 to 120 mm, and a wall thickness of 20 to 45 mm due to deformation and economy during sintering.

【0009】このような非直線抵抗体は焼結が難しく、
しばしば電気特性のばらつきとなって現れる。例えば前
記の(1)の方法で製造される非直線抵抗体では、工業
的に量産製造する場合に、非直線抵抗特性の低下やその
特性上のばらつきだけでなく、放電耐量特性等のばらつ
きが発生するという問題があり、素子特性の安定化に種
々苦慮している。
Such a non-linear resistor is difficult to sinter,
It often appears as variations in electrical characteristics. For example, in the non-linear resistor manufactured by the above method (1), in the case of industrial mass production, not only the deterioration of the non-linear resistance characteristic and the variation in the characteristic but also the variation in the discharge withstand characteristic and the like occur. However, there is a problem that it occurs, and various difficulties are encountered in stabilizing the device characteristics.

【0010】また、(2)の方法で製造される非直線抵
抗体は優れた特性となる場合が多く、放電耐量特性は大
幅に向上するが、これらの高抵抗層は単層であるため、
希に部分的な構造の欠陥、例えばポア、ピンホール等の
存在により特性が悪化する場合がある。
Further, the non-linear resistor manufactured by the method (2) often has excellent characteristics, and the discharge withstand characteristic is significantly improved, but since these high resistance layers are single layers,
In rare cases, the characteristics may be deteriorated by the presence of partial structural defects such as pores and pinholes.

【0011】このように従来では、仮焼した素体に焼成
後高抵抗になる物質を塗布した後、焼成して高抵抗層を
形成して構成されることから、素体の適性な焼成温度と
高抵抗層形成のための適性な温度が合致しない場合が多
く現れ、安定した電気特性を有する素子が望まれてい
た。
As described above, according to the prior art, since a material having a high resistance after firing is applied to the calcined element body, the material is fired to form a high resistance layer. In many cases, the appropriate temperature for forming the high resistance layer does not match, and an element having stable electric characteristics has been desired.

【0012】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たもので、焼結時の影響が少なく、放電耐量特性を大幅
に向上することができる非直線抵抗体を提供することを
目的とする。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-linear resistor which has little influence at the time of sintering and which can greatly improve discharge withstand voltage characteristics.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段および作用】発明者におい
ては、優れた放電耐量特性をもつ非直線抵抗体を得るた
め種々の研究を行ってきた。その結果、次のことが明ら
かとなった。
Means and Actions for Solving the Problems The inventors have conducted various studies in order to obtain a non-linear resistor having excellent discharge withstand characteristics. As a result, the following things became clear.

【0014】すなわち従来の非直線抵抗体では、高抵抗
層が、仮焼した素体への焼成後高抵抗となる物質の塗
布、およびその後の焼成によって得られているが、素体
の適正焼成温度と高抵抗層形成の適性温度とは合致しな
いものである。したがって、従来では素体に適する焼成
温度に合わせることになり、その結果良好な高抵抗層が
形成されず、放電耐量特性が低下していることが分かっ
た。
That is, in the conventional non-linear resistor, the high resistance layer is obtained by applying a substance having a high resistance after firing to the calcined element body and then firing it. The temperature does not match the suitable temperature for forming the high resistance layer. Therefore, it was found that the firing temperature was conventionally adjusted to a temperature suitable for the element body, and as a result, a good high resistance layer was not formed and the discharge withstand voltage characteristic was deteriorated.

【0015】ところで、オルトリン酸アルミニウム等
は、一般のAlの焼成温度に比べて極めて低い温
度で脱水結合反応させた場合、−P−O−P−構造や、
金属イオンの周囲にリン酸塩分子がOをもって配位す
る−P−O−M−O−P−のような分子構造、例えばA
lH10・nHOで表される耐熱性、耐水性
に優れた高抵抗物質となる。
By the way, when aluminum orthophosphate or the like is subjected to a dehydration bond reaction at a temperature extremely lower than the firing temperature of general Al 2 O 3 , it has a —P—O—P— structure,
Phosphate molecular around the metal ions O - -P-O-M- O-P- molecular structure such as that with a coordinating, for example A
It is a high resistance material represented by 1H 2 P 3 O 10 .nH 2 O having excellent heat resistance and water resistance.

【0016】したがって、このような無機高分子構造を
有するセラミック、またはアルミニウムおよびシリコン
を主成分とする無機高分子構造を有するセラミックを、
焼結素体の表面に塗布して脱水結合反応させれば、優れ
た高抵抗層が形成できるものと考えられる。
Therefore, a ceramic having such an inorganic polymer structure or a ceramic having an inorganic polymer structure containing aluminum and silicon as main components is
It is considered that an excellent high resistance layer can be formed by applying it to the surface of the sintered body and performing a dehydration coupling reaction.

【0017】一方、金属アルコシキド等は、200℃以
下の低温で加水分解、重縮合反応を起こし、非晶質の耐
熱性、対水性に優れた物質となる。
On the other hand, metal alkoxide and the like undergo hydrolysis and polycondensation reaction at a low temperature of 200 ° C. or lower, and become an amorphous material having excellent heat resistance and water resistance.

【0018】したがって、金属アルコシキド等を、無機
高分子構造を有するセラミックからなる高抵抗層のさら
に上層として塗布して加水分解、重縮合反応させれば、
非晶質の耐熱性、対水性に優れたセラミックコーティン
グ膜を形成するものと考えられる。
Therefore, if a metal alkoxide or the like is applied as an upper layer of a high resistance layer made of ceramic having an inorganic polymer structure and subjected to hydrolysis and polycondensation reaction,
It is considered to form an amorphous ceramic coating film having excellent heat resistance and water resistance.

【0019】さらに、金属アルコキシドはアルコール溶
液のため浸透性が良く、無機高分子構造を有するセラミ
ックからなる高抵抗層のポア、ピンホール等の欠陥部分
に入り、硬化強化する働きをすることも考えられる。
Further, the metal alkoxide has a good permeability because it is an alcohol solution, and it is considered that the metal alkoxide enters into defective portions such as pores and pinholes of the high resistance layer made of ceramic having an inorganic polymer structure to strengthen the hardening. Be done.

【0020】したがって、以上の2種類の層を用いれ
ば、欠陥部分の極めて少ない良好な2層のセラミックコ
ーティング膜が形成され、かつ適正な膜厚に制御すれ
ば、放電耐量特性が良好で、かつ耐量特性のばらつきが
小さくなると考えられる。
Therefore, if the above two types of layers are used, a good two-layer ceramic coating film with extremely few defects is formed, and if the thickness is controlled to an appropriate value, the discharge withstand voltage characteristic is good, and It is considered that the variation in withstand voltage characteristics is reduced.

【0021】以上の知見に基づき、請求項1の発明は、
酸化亜鉛を主成分とする焼結体の表面に高抵抗層を設け
た非直線抵抗体において、前記高抵抗層は無機高分子構
造を有するセラミックコーティング膜である第1の層
と、この第1の層上に設けられた非晶質のセラミックコ
ーティング膜である第2の層とからなることを特徴とす
る。
Based on the above findings, the invention of claim 1 is
In a non-linear resistor in which a high resistance layer is provided on the surface of a sintered body containing zinc oxide as a main component, the high resistance layer includes a first layer which is a ceramic coating film having an inorganic polymer structure, and the first layer. And a second layer which is an amorphous ceramic coating film provided on the above layer.

【0022】なお、請求項1の発明において、第1の層
となる無機高分子構造を有するセラミックコーティング
膜の材料としては、オルトリン酸アルミニウムが好適で
あり、他にリン酸塩基を変えたピロリン酸アルミニウ
ム、トリポリン酸アルミニウム、テトラポリン酸アルミ
ニウム等が適用できる。
In the invention of claim 1, aluminum orthophosphate is suitable as a material for the ceramic coating film having an inorganic polymer structure which is the first layer, and pyrophosphate containing another phosphate group is preferred. Aluminum, aluminum tripolyphosphate, aluminum tetrapolyphosphate, etc. can be applied.

【0023】リン酸は一般式としてMn+2PnO
3n+1で表わされる。ここでMは金属、Pはリン、O
は酸素、nは自然数である。このMには、Mg,Ca,
Cu,Zr,Si等を適用することができる。
Phosphoric acid has a general formula of Mn + 2PnO.
It is represented by 3n + 1 . Here, M is metal, P is phosphorus, O
Is oxygen and n is a natural number. This M contains Mg, Ca,
Cu, Zr, Si, etc. can be applied.

【0024】また、第2の層となる非晶質構造を有する
セラミックコーティング膜の材料としては、金属アルコ
キシドの一種であるイソプロパキシシリカが好適であ
り、他にイソプロパキシシリカのアルキル基を変えて、
メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基を採用することも可能である。
Further, as a material of the ceramic coating film having an amorphous structure which becomes the second layer, isopropoxy silica which is a kind of metal alkoxide is suitable, and in addition, an alkyl group of isopropoxy silica is used. change,
It is also possible to employ a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a pentyl group, or a hexyl group.

【0025】金属アルコキシドは一般式M(PR)nで
表わされる。ここでMは金属、Oは酸素、、Rはアルキ
ル基、nは自然数である。そして、金属Mとしては、T
i,Al,Zr,Cr,Mgとし、アルキル基をメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基等が採用できる。
The metal alkoxide is represented by the general formula M (PR) n. Here, M is a metal, O is oxygen, R is an alkyl group, and n is a natural number. And, as the metal M, T
i, Al, Zr, Cr, Mg, and the alkyl group may be a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or the like.

【0026】なお、非直線抵抗体の添加物としては酸化
物原料が好適であるが、焼成して酸化物になり非直線特
性を向上させるものであれば、他の成分を加えてもよ
い。
Although an oxide raw material is suitable as an additive for the non-linear resistor, other components may be added as long as they can be converted into an oxide by firing to improve the non-linear characteristics.

【0027】ところで、高抵抗層が70×70−7/℃
を超える熱膨張係数を有するセラミックコーティング膜
では放電耐量特性が劣り、素体が破壊したり、亀裂が入
る虞れがある。その原因は次のように推察される。
By the way, the high resistance layer is 70 × 70 −7 / ° C.
A ceramic coating film having a coefficient of thermal expansion of more than 1 is inferior in discharge withstand characteristic, and there is a possibility that the element body is broken or cracked. The cause is guessed as follows.

【0028】すなわち、非直線抵抗体のようなセラミッ
クスを焼結すると、残留応力が存在することがある。原
因としては、混合工程における不均質混合、焼成工程に
おける不均一温度分布、雰囲気むら等がある。これらが
影響しあって、素体が不均一な収縮をすることによっ
て、残留応力が生じるものと考えられている。
That is, when ceramics such as a non-linear resistor is sintered, residual stress may exist. Causes include non-uniform mixing in the mixing process, non-uniform temperature distribution in the firing process, and uneven atmosphere. It is considered that these influence each other and the element body contracts non-uniformly to cause residual stress.

【0029】ところが、熱膨張係数の異なる高抵抗層材
料を塗布したものを焼結すると、それだけで残留応力が
生じる。素体よりも小さい熱膨張数の材料を塗布、焼結
すると素体は十分に収縮しきれず引張り応力が残り逆に
高抵抗層は素体の収縮力の影響を受け、過剰に収縮する
ことから圧縮応力が残る。非直線抵抗体の熱膨張係数測
定を行ったところ、70×70−7/℃であった。した
がって、70×70-7/℃以下の材料を塗布すれば高抵
抗層に圧縮応力が残り、それ以上のものであれば引張り
応力が残ることになる。
However, when a material coated with high resistance layer materials having different thermal expansion coefficients is sintered, residual stress is generated only by itself. When a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the element body is applied and sintered, the element body cannot be fully shrunk and a tensile stress remains, and the high resistance layer is affected by the shrinkage force of the element body and excessively contracts. Compressive stress remains. The coefficient of thermal expansion of the non-linear resistor was measured and found to be 70 × 70 −7 / ° C. Therefore, if a material of 70 × 70 −7 / ° C. or less is applied, compressive stress remains in the high resistance layer, and if it is more than that, tensile stress remains.

【0030】また、外周部から入る破壊や亀裂に対して
高抵抗層の圧縮応力は有効に作用する。放電耐量試験に
よる外周部で発生する破壊や亀裂は、印加エネルギによ
って素体が熱膨脹するために発生すると考えられてい
る。
Further, the compressive stress of the high resistance layer effectively acts on the breakage and cracks entering from the outer peripheral portion. It is considered that the breakage and cracks that occur in the outer peripheral portion due to the discharge withstand test are caused by thermal expansion of the element body by the applied energy.

【0031】したがって、素体最外周部のセラミックコ
ーティング膜に圧縮応力が残る素体に耐量エネルギを印
加しても、圧縮応力がなくなるまでのエネルギに消費さ
れることから見掛け上、放電耐量特性は大きな値を示す
ことになる。
Therefore, even if compressive stress is applied to the elemental body where compressive stress remains in the ceramic coating film on the outermost periphery of the elemental element, the energy is consumed until the compressive stress disappears. It will show a large value.

【0032】そこで、請求項2の発明は、酸化亜鉛を主
成分とする焼結体の表面に高抵抗層を設けた非直線抵抗
体において、前記高抵抗層は無機高分子構造を有するセ
ラミックコーティング膜である第1の層と、この第1の
層上に設けられた非晶質のセラミックコーティング膜で
ある第2の層とからなり、両層ともに70×70−7
℃以下の熱膨張係数を有することを特徴とする。
Therefore, the invention of claim 2 is a nonlinear resistor in which a high resistance layer is provided on the surface of a sintered body containing zinc oxide as a main component, wherein the high resistance layer is a ceramic coating having an inorganic polymer structure. The first layer, which is a film, and the second layer, which is an amorphous ceramic coating film provided on the first layer, are 70 × 70 −7 / both layers.
It is characterized by having a coefficient of thermal expansion of ℃ or less.

【0033】請求項2の発明によれば、セラミックコー
ティング膜である第1の層と、この第1の層上に設けら
れた非晶質のセラミックコーティング膜である第2の層
とが、ともに70×70−7/℃以下の熱膨張係数を有
する非直線抵抗体としたことにより、放電耐量特性に優
れた、信頼性の高い非直線抵抗体を提供することができ
る。
According to the second aspect of the present invention, both the first layer which is the ceramic coating film and the second layer which is the amorphous ceramic coating film provided on the first layer are both formed. By using a non-linear resistor having a coefficient of thermal expansion of 70 × 70 −7 / ° C. or less, it is possible to provide a highly reliable non-linear resistor having excellent discharge withstand characteristics.

【0034】なお、請求項2の発明において、第1の層
となる無機高分子構造を有するセラミックコーティング
膜の材料としては、ピロリン酸アルミニウムが好適であ
り、熱膨張係数が合えば他のリン酸塩が適用できる。
In the second aspect of the present invention, aluminum pyrophosphate is suitable as the material of the ceramic coating film having the inorganic polymer structure which is the first layer, and other phosphoric acid is suitable if the thermal expansion coefficient is suitable. Salt can be applied.

【0035】また、第2の層となる非晶質構造を有する
セラミックコーティング膜の材料としては、金属アルコ
キシドの一種であるメトキシシリカが好適であり、熱膨
張係数が合えば他の金属アルコキシドでもよく、非晶質
の膜を形成するアルカリ金属塩等のセラミック材料を採
用することも可能である。
Further, as a material of the ceramic coating film having an amorphous structure to be the second layer, methoxy silica which is one kind of metal alkoxide is suitable, and other metal alkoxide may be used as long as it has a thermal expansion coefficient. It is also possible to employ a ceramic material such as an alkali metal salt that forms an amorphous film.

【0036】なお、非直線抵抗体の添加物としては酸化
物原料が好適であるが、焼成して酸化物になり非直線特
性を向上させるものであれば、他の成分を加えてもよ
い。
Although the oxide raw material is suitable as the additive of the non-linear resistor, other components may be added as long as they can be converted into an oxide by firing to improve the non-linear characteristics.

【0037】[0037]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】実施例1 本実施例は避雷器として適用される非直線抵抗体につい
てのもので、図1に本実施例による非直線抵抗体の断面
構成を示している。
Example 1 This example relates to a non-linear resistor applied as a lightning arrester, and FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the non-linear resistor according to this example.

【0039】本実施例の非直線抵抗体は、焼結体である
円盤状の素体1と、この素体1の軸方向各端面に設けら
れた電極2と、素体1の外周面に形成された高抵抗層で
ある第1の層3およびこの第1の層上に設けられた第2
の層4とを有する構成とされている。なお、この非直線
抵抗体の直径は100mm肉厚は22mmである。
The non-linear resistor according to the present embodiment has a disk-shaped element body 1 which is a sintered body, electrodes 2 provided on each axial end face of the element body 1, and an outer peripheral surface of the element body 1. The formed first layer 3 which is a high resistance layer and the second layer provided on the first layer 3
And a layer 4 of. The non-linear resistor has a diameter of 100 mm and a wall thickness of 22 mm.

【0040】素体1は、酸化亜鉛を主成分とする焼結体
によって構成され、電圧非直線性を有している。
The element body 1 is composed of a sintered body containing zinc oxide as a main component and has voltage non-linearity.

【0041】また、第1の層3は、無機高分子構造を有
するセラミックコーティング膜によって構成されてい
る。
The first layer 3 is composed of a ceramic coating film having an inorganic polymer structure.

【0042】さらに、第2の高抵抗層4は非晶質のセラ
ミックコーティング膜によって構成されている。
Further, the second high resistance layer 4 is composed of an amorphous ceramic coating film.

【0043】このような構成の非直線抵抗体は以下の方
法で製造されたものである。
The non-linear resistor having such a structure is manufactured by the following method.

【0044】まず、素体1の製造方法を説明する。First, a method of manufacturing the element body 1 will be described.

【0045】酸化亜鉛(ZnO)に、酸化ビスマス(B
)、酸化マンガン(MnO)、二酸化けい素
(SiO)、酸化クロム(Cr)を、それぞれ
0.5モル%、酸化コバルト(Co)、酸化アン
チモン(Sb)、酸化ニッケル(NiO)をそれ
ぞれ1モル%添加する。これらの原料を水や分散材等の
有機バインダ類とともに混合装置に入れ、混合する。
Zinc oxide (ZnO) is mixed with bismuth oxide (B
i 2 O 3 ), manganese oxide (MnO), silicon dioxide (SiO 2 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ) 0.5 mol%, cobalt oxide (Co 2 O 3 ), antimony oxide (Sb), respectively. 2 O 3 ) and nickel oxide (NiO) are added in an amount of 1 mol%. These raw materials are put into a mixing device together with water and an organic binder such as a dispersion material and mixed.

【0046】次に、上記の混合物をスプレードライヤで
例えば粒径が100μmになるように噴霧造粒する。そ
して、これらの造粒粉を金型に入れて加圧し、直径12
5mm、厚さ30mmの円盤に成形した後、添加した有機バ
インダ類を除くため空気中で500℃で焼成し、さらに
空気中で1200℃で焼成する。これにより素体1を得
る。
Next, the above mixture is spray-granulated with a spray dryer so that the particle size becomes 100 μm, for example. Then, these granulated powders are put into a mold and pressed to obtain a diameter of 12
After being molded into a disk having a thickness of 5 mm and a thickness of 30 mm, it is fired at 500 ° C. in air to remove the added organic binders, and further fired at 1200 ° C. in air. Thereby, the element body 1 is obtained.

【0047】次に、高抵抗層である第1,第2の層3,
4の製造方法を説明する。
Next, the first and second layers 3, which are high resistance layers,
The manufacturing method of No. 4 will be described.

【0048】まず、無機高分子構造を形成するセラミッ
クコーティング材料、例えばオルトリン酸アルミニウム
(Al(HPO)の水溶液を、スプレーガン等
によって上述した素体1の外周面に塗布する。塗布の
後、素体1を例えば350℃の温度で、1〜2時間乾燥
して硬化させる。これによって素体1の外周面に、高抵
抗層である第1の層3が形成される。
First, a ceramic coating material forming an inorganic polymer structure, for example, an aqueous solution of aluminum orthophosphate (Al (H 2 PO 4 ) 3 ) is applied to the outer peripheral surface of the element body 1 by a spray gun or the like. After application, the element body 1 is dried and cured at a temperature of 350 ° C. for 1 to 2 hours, for example. As a result, the first layer 3 which is a high resistance layer is formed on the outer peripheral surface of the element body 1.

【0049】次に、非晶質のセラミックコーティング膜
を形成する材料、例えば金属アルコキシドの一種である
イソパキシシリカ(Si(OCH7))を前記同様
にスプレーガン等によって第1の層3の外周側に塗布す
る。その後、350℃で乾燥して硬化させ、これによっ
て第1の層3の外周側に非晶質の膜からなる第2の層4
を形成する。
Next, a material for forming an amorphous ceramic coating film, for example, isopaxic silica (Si (OC 3 H7) 4 ) which is one kind of metal alkoxide, is applied to the outer periphery of the first layer 3 by a spray gun or the like as described above. Apply to the side. Then, it is dried and cured at 350 ° C., whereby the second layer 4 made of an amorphous film is formed on the outer peripheral side of the first layer 3.
To form.

【0050】以上の方法で得られた焼結素体の軸方向両
端面を研磨し、その両端面にアルミニウムを溶射して電
極2を形成する。これにより、図1に示した非直線抵抗
体を得ることができる。
Both end surfaces in the axial direction of the sintered body obtained by the above method are polished, and aluminum is sprayed on the both end surfaces to form the electrode 2. As a result, the non-linear resistor shown in FIG. 1 can be obtained.

【0051】図2は、以上の方法で製造された本実施例
による非直線抵抗体の放電耐量特性の測定値を、従来の
非直線抵抗体と比較して示したものである。すなわち、
縦軸に度数を現し、横軸に素子が耐えたエネルギの値を
現し、分布図として示している。本実験では、完成した
非直線抵抗体に2.5msの矩形波電流を5回印加し
て、放電耐量の測定を行った。
FIG. 2 shows measured values of discharge withstand characteristics of the non-linear resistor according to this example manufactured by the above method in comparison with the conventional non-linear resistor. That is,
The vertical axis represents the frequency, and the horizontal axis represents the energy value that the device withstood, which is shown as a distribution chart. In this experiment, a rectangular wave current of 2.5 ms was applied 5 times to the completed non-linear resistor to measure the discharge withstand voltage.

【0052】図2の曲線Aは本実施例の非直線抵抗体の
放電耐量特性を示し、曲線Bは従来の製造方法による非
直線抵抗体の放電耐量特性を示す。同図から明らかなよ
うに、従来の非直線抵抗体では、放電耐量特性のばらつ
きが大きく、耐量エネルギも小さいのに対し、本実施例
による非直線抵抗体では、放電耐量特性のばらつきが小
さく、同特性が良好であることが分かる。
Curve A in FIG. 2 shows the discharge withstand characteristic of the non-linear resistor of this embodiment, and curve B shows the discharge withstand characteristic of the non-linear resistor according to the conventional manufacturing method. As is clear from the figure, in the conventional non-linear resistor, the variation in discharge withstand characteristic is large and the withstand energy is small, whereas in the non-linear resistor according to the present example, the variation in discharge withstand characteristic is small, It can be seen that the same characteristics are good.

【0053】したがって第1の層3として、無機高分子
構造を有するセラミックコーティング膜、第2の層4と
して非晶質のセラミックコーティング膜を有する本実施
例によれば、従来の非直線抵抗体に比べて放電耐量特性
が向上できる。
Therefore, according to the present embodiment having the ceramic coating film having the inorganic polymer structure as the first layer 3 and the amorphous ceramic coating film as the second layer 4, the conventional non-linear resistor is used. In comparison, the discharge withstand voltage characteristic can be improved.

【0054】本実施例により、優れた放電耐量特性をも
つ非直線抵抗体が得られる理由は、次のように考えられ
る。
The reason why a non-linear resistor having excellent discharge withstand characteristics can be obtained by this example is considered as follows.

【0055】すなわち、従来では、仮焼した素体に焼成
後高抵抗になる物質を塗布した後、焼成し高抵抗層を形
成しているため素体の適性な焼成温度と高抵抗層形成の
適性温度が合致せず、その結果素体に適する焼成温度に
合わせることになり良好な高抵抗層ができず、放電耐量
特性が低下している。
That is, in the prior art, a substance having a high resistance after firing is applied to a calcined element body and then fired to form a high resistance layer. Therefore, an appropriate firing temperature of the element body and formation of the high resistance layer can be achieved. The suitability temperature does not match, and as a result, the firing temperature suitable for the element body is adjusted, and a good high resistance layer cannot be formed, and the discharge withstand characteristic is deteriorated.

【0056】しかし、本実施例のように、焼結素体の表
面に塗布されたオルトリン酸アルミニウムの場合は、一
般のAlの焼成塗膜の焼成温度に比べて極めて低
い温度で脱水結合反応により−P−O−P−構造や、金
属イオンの周囲にリン酸塩分子がOをもって配位して
−P−O−M−O−P−のような分子構造、例えばAl
10・nHOで表される耐熱性、耐水性に
優れた高抵抗の硬化被膜が形成される。さらにその上層
としての、金属アルコシキドはやはり300℃以下の低
温で加水分解、重縮合反応を起こし、非晶質の耐熱性、
対水性に優れたセラミックコーティング膜を形成する。
However, in the case of aluminum orthophosphate applied to the surface of the sintered body as in this example, dehydration was carried out at a temperature extremely lower than the firing temperature of a general fired coating film of Al 2 O 3. the binding reaction and -P-O-P- structure, the phosphate molecular around the metal ions O - with a coordinated and -P-O-M-O- P- molecular structure such as, for example, Al
A high resistance cured coating having excellent heat resistance and water resistance, which is represented by H 2 P 3 O 10 .nH 2 O, is formed. Furthermore, the metal alkoxide as the upper layer also undergoes hydrolysis and polycondensation reaction at a low temperature of 300 ° C. or lower, resulting in amorphous heat resistance,
A ceramic coating film having excellent water resistance is formed.

【0057】 Si(OC+HO→Si(OH)+4COH Si(OH)→SiO+2HO↑ これらの金属アルコキシドは非晶質の第2層を形成する
だけでなく、アルコール溶液のため浸透性が良く、第1
層のポア、ピンホール等の欠陥部分に入り、硬化強化す
る働きもすることから欠陥部分の極めて少ない良好な2
層のセラミックコーティング膜が形成され、かつ適正な
膜厚に制御することから、放電耐量特性が良好で、かつ
耐量特性のばらつきが小さくなると考えられる。
Si (OC 3 H 7 ) 4 + H 2 O → Si (OH) 4 + 4C 3 H 7 OH Si (OH) 4 → SiO 2 + 2H 2 O ↑ These metal alkoxides form an amorphous second layer. It not only forms, but also has good permeability due to the alcoholic solution.
It enters into the defective parts such as pores and pinholes of the layer, and also functions to strengthen the hardening, so that it has very few defective parts.
It is considered that since the ceramic coating film of the layer is formed and the film thickness is controlled to an appropriate value, the discharge withstand voltage characteristic is good and the dispersion of the withstand voltage characteristic is small.

【0058】以上の実施例によれば、素体1の表面に第
1の層3として無機高分子構造を有するセラミックコー
ティング膜を形成し、さらにその上層に第2の層4とし
て非晶質構造を有するセラミックコーティング膜を形成
することにより放電耐量特性に優れた信頼性の高い非直
線抵抗体を提供することができた。
According to the above-mentioned embodiments, the ceramic coating film having the inorganic polymer structure is formed as the first layer 3 on the surface of the element body 1, and the amorphous coating is formed as the second layer 4 on the ceramic coating film. It was possible to provide a highly reliable non-linear resistor having excellent discharge withstand characteristics by forming a ceramic coating film having

【0059】なお、本実施例においては、無機高分子構
造を有するセラミックコーティング膜の材料としてオル
トリン酸アルミニウムを使用したが、リン酸塩基を変え
てピロリン酸アルミニウム、トリポリン酸アルミニウ
ム、テトラポリン酸アルミニウムでも良好な特性を示す
ことが認められた。
In this example, aluminum orthophosphate was used as the material for the ceramic coating film having an inorganic polymer structure. However, aluminum pyrophosphate, aluminum tripolyphosphate, or tetrapolyphosphate may be used by changing the phosphate group. It was recognized that it showed various characteristics.

【0060】リン酸は一般式としてMn+2PnO
3n+1で表わされる。ここでMは金属、Pはリン、O
は酸素、nは自然数である。このMとして、Mg,C
a,Cu,Zr,Si等を適用しても前記実施例と同様
の効果が奏されることが認められた。すなわち、一般の
リン酸塩を材料とすることが可能である。
Phosphoric acid has a general formula of Mn + 2PnO.
It is represented by 3n + 1 . Here, M is metal, P is phosphorus, O
Is oxygen and n is a natural number. As M, Mg, C
It was confirmed that the same effect as that of the above-mentioned embodiment can be obtained even if a, Cu, Zr, Si or the like is applied. That is, it is possible to use general phosphate as a material.

【0061】また、第2の層となる非晶質構造を有する
セラミックコーティング膜の材料としては、金属アルコ
キシドの一種であるイソプロパキシシリカが好適である
が、他にイソプロパキシシリカのアルキル基を変えて、
メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基を採用しても前記実施例と同様の効果が奏されること
が認められた。
Further, as a material of the ceramic coating film having an amorphous structure to be the second layer, isopropoxy silica, which is a kind of metal alkoxide, is preferable, but the alkyl group of isopropoxy silica is also used. Change
It was confirmed that the same effect as that of the above-mentioned example can be obtained even if a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a pentyl group, or a hexyl group is adopted.

【0062】金属アルコキシドは一般式M(PR)nで
表わされる。ここでMは金属、Oは酸素、、Rはアルキ
ル基、nは自然数である。そして、金属Mとしては、T
i,Al,Zr,Cr,Mgとし、アルキル基をメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基等を採用しても前記実施例と同様の効果が奏さ
れることが認められた。
The metal alkoxide is represented by the general formula M (PR) n. Here, M is a metal, O is oxygen, R is an alkyl group, and n is a natural number. And, as the metal M, T
Even if i, Al, Zr, Cr, and Mg are used and the alkyl group is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or the like, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Admitted.

【0063】なお、非直線抵抗体の添加物としては酸化
物原料が好適であるが、これに限らず、焼成して酸化物
になるものであればよい。さらに、前記実施例で示した
もの以外の添加物を加えてもよい。例えば非直線特性を
向上させる目的で他の成分を加えてもよい。
The oxide raw material is suitable as the additive of the non-linear resistor, but the additive is not limited to this and may be any substance that can be converted into an oxide by firing. Further, additives other than those shown in the above examples may be added. For example, other components may be added for the purpose of improving the non-linear characteristic.

【0064】なお、前記実施例では非直線抵抗体の直径
を100mmとし、肉厚を22mmとしたが、これよりも容
量が小さなもの、あるいは大きなものでも前記同様の効
果が奏されることが確認できた。
Although the non-linear resistor has a diameter of 100 mm and a wall thickness of 22 mm in the above embodiment, it is confirmed that the same effect as described above can be obtained even if the capacitance is smaller or larger than this. did it.

【0065】実施例2 本実施例も避雷器として適用される非直線抵抗体につい
のもので、図3に本実施例による非直線抵抗体の断面構
成を示している。
Embodiment 2 This embodiment is also related to a non-linear resistor applied as a lightning arrester, and FIG. 3 shows a cross sectional structure of the non-linear resistor according to this embodiment.

【0066】本実施例の非直線抵抗体は、焼結体である
円盤状の素体11と、この素体11の軸方向各端面に設
けられた電極12と、素体11の外周面に形成された高
抵抗層である第1の層13およびこの第1の層上に設け
られた第2の層14とを有する構成とされている。な
お、この非直線抵抗体の直径は100mm肉厚は22mmで
ある。
The non-linear resistor according to the present embodiment has a disk-shaped element body 11 which is a sintered body, electrodes 12 provided on each axial end surface of the element body 11, and an outer peripheral surface of the element body 11. It is configured to have the formed first layer 13 that is a high resistance layer and the second layer 14 provided on the first layer. The non-linear resistor has a diameter of 100 mm and a wall thickness of 22 mm.

【0067】素体11は、酸化亜鉛を主成分とする焼結
体によって構成され、電圧非直線性を有している。
The element body 11 is composed of a sintered body containing zinc oxide as a main component and has voltage non-linearity.

【0068】また、第1の層13は、無機高分子構造を
有するセラミックコーティング膜によって構成されてい
る。
The first layer 13 is composed of a ceramic coating film having an inorganic polymer structure.

【0069】さらに、第2の高抵抗層14は非晶質のセ
ラミックコーティング膜によって構成されている。
Further, the second high resistance layer 14 is composed of an amorphous ceramic coating film.

【0070】そして、第1の層13と、この第1の層1
3上に設けられた非晶質のセラミックコーティング膜で
ある第2の層14とが、ともに70×70−7/℃以下
の熱膨張係数を有する非直線抵抗体とされている。
Then, the first layer 13 and the first layer 1
The second layer 14, which is an amorphous ceramic coating film, provided on the surface 3 is a non-linear resistor having a coefficient of thermal expansion of 70 × 70 −7 / ° C. or less.

【0071】このような構成の非直線抵抗体は以下の方
法で製造されたものである。
The non-linear resistor having such a structure is manufactured by the following method.

【0072】まず、素体11の製造方法を説明する。First, a method of manufacturing the element body 11 will be described.

【0073】酸化亜鉛(ZnO)に、酸化ビスマス(B
)、酸化マンガン(MnO)、二酸化けい素
(SiO)、酸化クロム(Cr)を、それぞれ
0.5モル%、酸化コバルト(Co)、酸化アン
チモン(Sb)、酸化ニッケル(NiO)をそれ
ぞれ1モル%添加する。これらの原料を水や分散材等の
有機バインダ類とともに混合装置に入れ、混合する。
Zinc oxide (ZnO) is mixed with bismuth oxide (B
i 2 O 3 ), manganese oxide (MnO), silicon dioxide (SiO 2 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ) 0.5 mol%, cobalt oxide (Co 2 O 3 ), antimony oxide (Sb), respectively. 2 O 3 ) and nickel oxide (NiO) are added in an amount of 1 mol%. These raw materials are put into a mixing device together with water and an organic binder such as a dispersion material and mixed.

【0074】次に、上記の混合物をスプレードライヤで
例えば粒径が100μmになるように噴霧造粒する。そ
して、これらの造粒粉を金型に入れて加圧し、直径12
5mm、厚さ30mmの円盤に成形した後、添加した有機バ
インダ類を除くため空気中で500℃で焼成し、さらに
空気中で1200℃で焼成する。これにより素体11を
得る。
Next, the above mixture is spray-granulated with a spray dryer so that the particle size becomes 100 μm, for example. Then, these granulated powders are put into a mold and pressed to obtain a diameter of 12
After being molded into a disk having a thickness of 5 mm and a thickness of 30 mm, it is fired at 500 ° C. in air to remove the added organic binders, and further fired at 1200 ° C. in air. Thereby, the element body 11 is obtained.

【0075】次に、高抵抗層である第1,第2の層1
3,14の製造方法を説明する。
Next, the first and second layers 1 which are high resistance layers
A method for manufacturing 3, 14 will be described.

【0076】まず、無機高分子構造を形成するセラミッ
クコーティング材料、例えばピロリン酸アルミニウム
(Al12)の水溶液を、スプレーガン等
によって上述した素体11の外周面に塗布する。塗布の
後、素体11を例えば350℃の温度で、1〜2時間乾
燥して硬化させる。これによって素体11の外周面に、
高抵抗層である第1の層13が形成される。
First, a ceramic coating material forming an inorganic polymer structure, for example, an aqueous solution of aluminum pyrophosphate (Al 12 H 2 P 2 O 7 ) is applied to the outer peripheral surface of the element body 11 described above by a spray gun or the like. After the application, the element body 11 is dried and cured at a temperature of 350 ° C. for 1 to 2 hours, for example. As a result, on the outer peripheral surface of the element body 11,
The first layer 13 which is a high resistance layer is formed.

【0077】次に、非晶質のセラミックコーティング膜
を形成する材料、例えば金属アルコキシドの一種である
メトキシシリカ(Si(OCH)を前記同様にス
プレーガン等によって第1の層13の外周側に塗布す
る。その後、350℃で乾燥して硬化させ、これによっ
て第1の層13の外周側に非晶質の膜からなる第2の層
14を形成する。
Next, a material for forming an amorphous ceramic coating film, for example, methoxy silica (Si (OCH 3 ) 4 ) which is one kind of metal alkoxide, is applied to the outer periphery of the first layer 13 by a spray gun or the like as described above. Apply to the side. Then, it is dried and cured at 350 ° C., thereby forming the second layer 14 made of an amorphous film on the outer peripheral side of the first layer 13.

【0078】以上の方法で得られた焼結素体の軸方向両
端面を研磨し、その両端面にアルミニウムを溶射して電
極2を形成する。これにより、図1に示した非直線抵抗
体を得ることができる。
The both ends in the axial direction of the sintered body obtained by the above method are polished, and aluminum is sprayed on the both ends to form the electrode 2. As a result, the non-linear resistor shown in FIG. 1 can be obtained.

【0079】ここで使用した無機高分子構造を形成する
セラミックコーティング材料の熱膨張係数は60×10
−7/℃であり、非晶質構造を形成するセラミックコー
ティング材料の熱膨張係数は50×10−7/℃であっ
た。
The coefficient of thermal expansion of the ceramic coating material forming the inorganic polymer structure used here is 60 × 10.
Was -7 / ° C., the thermal expansion coefficient of the ceramic coating material to form an amorphous structure was 50 × 10 -7 / ℃.

【0080】図4は、以上の方法で製造された本実施例
による非直線抵抗体の放電耐量特性の測定値を、従来の
非直線抵抗体と比較して示したものである。すなわち、
縦軸に度数を現し、横軸に素子が耐えたエネルギの値を
現し、分布図として示している。本実験では、完成した
非直線抵抗体に2.5msの矩形波電流を5回印加し
て、放電耐量の測定を行った。
FIG. 4 shows the measured values of the discharge withstand characteristic of the non-linear resistor according to the present example manufactured by the above method, in comparison with the conventional non-linear resistor. That is,
The vertical axis represents the frequency, and the horizontal axis represents the energy value that the device withstood, which is shown as a distribution chart. In this experiment, a rectangular wave current of 2.5 ms was applied 5 times to the completed non-linear resistor to measure the discharge withstand voltage.

【0081】図4の曲線Cは本実施例の非直線抵抗体の
放電耐量特性を示し、曲線Dは従来の製造方法による非
直線抵抗体の放電耐量特性を示す。同図から明らかなよ
うに、従来の非直線抵抗体では、放電耐量特性のばらつ
きが大きく、耐量エネルギも小さいのに対し、本実施例
による非直線抵抗体では、放電耐量特性のばらつきが小
さく、同特性が良好であることが分かる。
Curve C in FIG. 4 shows the discharge withstand characteristic of the non-linear resistor of this embodiment, and curve D shows the discharge withstand characteristic of the non-linear resistor manufactured by the conventional manufacturing method. As is clear from the figure, in the conventional non-linear resistor, the variation in discharge withstand characteristic is large and the withstand energy is small, whereas in the non-linear resistor according to the present example, the variation in discharge withstand characteristic is small, It can be seen that the same characteristics are good.

【0082】したがって第1の層13として、無機高分
子構造を有するセラミックコーティング膜、第2の層1
4として非晶質のセラミックコーティング膜を有する本
実施例によれば、従来の非直線抵抗体に比べて放電耐量
特性が向上できる。
Therefore, as the first layer 13, a ceramic coating film having an inorganic polymer structure, the second layer 1
According to this embodiment having an amorphous ceramic coating film as No. 4, the discharge withstand characteristic can be improved as compared with the conventional non-linear resistor.

【0083】本実施例により、優れた放電耐量特性をも
つ非直線抵抗体が得られる理由は、次のように考えられ
る。
The reason why a non-linear resistor having excellent discharge withstand characteristics can be obtained by this example is considered as follows.

【0084】すなわち、従来では、仮焼した素体に焼成
後高抵抗になる物質を塗布した後、焼成し高抵抗層を形
成しているため素体の適性な焼成温度と高抵抗層形成の
適性温度が合致せず、その結果素体に適する焼成温度に
合わせることになり良好な高抵抗層ができず、放電耐量
特性が低下している。
That is, in the prior art, since a material having a high resistance after firing is applied to a calcined element body, the material is fired to form a high resistance layer. Therefore, an appropriate firing temperature of the element body and formation of the high resistance layer are required. The suitability temperature does not match, and as a result, the firing temperature suitable for the element body is adjusted, and a good high resistance layer cannot be formed, and the discharge withstand characteristic is deteriorated.

【0085】しかし、本実施例のように、焼結素体11
の表面に塗布されたピロリン酸アルミニウムの場合は、
一般のAlの焼成塗膜の焼成温度に比べて極めて
低い温度で脱水結合反応により高分子構造の硬化被膜が
形成される。さらにその上層としての、金属アルコシキ
ドはやはり300℃以下の低温で加水分解、重縮合反応
を起こし、非晶質の耐熱性、対水性に優れたセラミック
コーティング膜を形成する。
However, as in the present embodiment, the sintered body 11
In the case of aluminum pyrophosphate applied to the surface of
A cured coating having a polymer structure is formed by a dehydration bonding reaction at a temperature extremely lower than the firing temperature of a fired coating film of general Al 2 O 3 . Furthermore, the metal alkoxide as an upper layer thereof also undergoes hydrolysis and polycondensation reaction at a low temperature of 300 ° C. or lower to form an amorphous ceramic coating film excellent in heat resistance and water resistance.

【0086】これらの金属アルコキシドは非晶質の第2
層を形成するだけでなく、アルコール溶液のため浸透性
が良く、第1層のポア、ピンホール等の欠陥部分に入
り、硬化、強化する働きもすることから欠陥部分の極め
て少ない良好な2層のセラミックコーティング膜が形成
され、かつ適正な膜厚に制御することから、放電耐量特
性が良好で、かつ耐量特性のばらつきが小さくなると考
えられる。
These metal alkoxides are amorphous second
Not only does it form a layer, but it also has good penetrability due to the alcohol solution, and it also works to harden and strengthen by entering into defective parts such as pores and pinholes in the first layer, so it is a good two-layer structure with very few defective parts. It is considered that since the ceramic coating film of No. 2 is formed and the film thickness is controlled to an appropriate value, the discharge withstand voltage characteristic is good and the variation of the withstand voltage characteristic is small.

【0087】さらに加えて、本実施例においては、第2
の層14に70×70−7/℃以下の熱膨張係数を有す
るセラミックコーティング膜を用いたが、これは70×70
-7/℃を超える熱膨張係数を有するセラミックコーティ
ング膜では放電耐量特性が劣り、素体が破壊したり、亀
裂が入る虞れがある。その原因は次のように推察され
る。
In addition, in the present embodiment, the second
A ceramic coating film having a coefficient of thermal expansion of 70 × 70 −7 / ° C. or less was used for the layer 14 of 70.degree.
A ceramic coating film having a coefficient of thermal expansion of more than −7 / ° C. is inferior in discharge withstanding characteristic, and the element body may be broken or cracked. The cause is guessed as follows.

【0088】すなわち、非直線抵抗体のようなセラミッ
クスを焼結すると、残留応力が存在することがある。原
因としては、混合工程における不均質混合、焼成工程に
おける不均一温度分布、雰囲気むら等がある。これらが
影響しあって、素体が不均一な収縮をすることによっ
て、残留応力が生じるものと考えられている。
That is, when ceramics such as a non-linear resistor is sintered, residual stress may exist. Causes include non-uniform mixing in the mixing process, non-uniform temperature distribution in the firing process, and uneven atmosphere. It is considered that these influence each other and the element body contracts non-uniformly to cause residual stress.

【0089】ところが、熱膨張係数の異なる高抵抗層材
料を塗布したものを焼結すると、それだけで残留応力が
生じる。素体よりも小さい熱膨張数の材料を塗布、焼結
すると素体は十分に収縮しきれず引張り応力が残り逆に
高抵抗層は素体の収縮力の影響を受け、過剰に収縮する
ことから圧縮応力が残る。ところで、非直線抵抗体の熱
膨張係数測定を行ったところ、70×70−7/℃であ
った。したがって、70×70−7/℃以下の材料を塗
布すれば高抵抗層に圧縮応力が残り、それ以上のもので
あれば引張り応力が残ることになる。
However, when the materials coated with the high resistance layer materials having different thermal expansion coefficients are sintered, residual stress is generated only by the sintering. When a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the element body is applied and sintered, the element body cannot be fully shrunk and a tensile stress remains, and the high resistance layer is affected by the shrinkage force of the element body and excessively contracts. Compressive stress remains. By the way, the coefficient of thermal expansion of the non-linear resistor was measured and found to be 70 × 70 −7 / ° C. Therefore, if a material of 70 × 70 −7 / ° C. or less is applied, compressive stress remains in the high resistance layer, and if it is more than that, tensile stress remains.

【0090】外周部から入る破壊や亀裂に大して高抵抗
層の圧縮応力は有効に作用する。放電耐量試験による外
周部で発生する破壊や亀裂は、印加エネルギによって素
体が熱膨脹するために発生すると考えられている。
The compressive stress of the high resistance layer effectively acts on the fracture and cracks entering from the outer peripheral portion. It is considered that the breakage and cracks that occur in the outer peripheral portion due to the discharge withstand test are caused by thermal expansion of the element body by the applied energy.

【0091】したがって、素体最外周部のセラミックコ
ーティング膜に圧縮応力が残る素体に耐量エネルギを印
加しても圧縮応力がなくなるまでのエネルギに消費され
ることから見掛け上、放電耐量特性は大きな値を示すこ
とになる。
Therefore, even if compressive stress remains in the ceramic coating film on the outermost peripheral portion of the element body, even if the withstand energy is applied to the element body, the energy is consumed until the compressive stress disappears, and the discharge withstand characteristic is apparently large. Will indicate the value.

【0092】図5にセラミックコーティング膜の熱膨張
係数と放電耐量特性との関係を示したが、70×70
−7/℃を超えると特性が悪化することが分かる。
FIG. 5 shows the relationship between the coefficient of thermal expansion of the ceramic coating film and the discharge withstand voltage characteristic.
It can be seen that the characteristics deteriorate when the temperature exceeds -7 / ° C.

【0093】以上の実施例によれば、素体11の表面に
第1の層13として無機高分子構造を有するセラミック
コーティング膜を形成し、さらにその上層に第2の層1
4として非晶質構造を有するセラミックコーティング膜
を形成し、両層がともに70×70−7/℃以下の熱膨
張係数を有するものとしたことにより、放電耐量特性に
優れた、信頼性の高い非直線抵抗体を提供することがで
きる。
According to the above embodiments, the ceramic coating film having the inorganic polymer structure is formed as the first layer 13 on the surface of the element body 11, and the second layer 1 is further formed thereon.
By forming a ceramic coating film having an amorphous structure as No. 4 and having both layers having a thermal expansion coefficient of 70 × 70 −7 / ° C. or less, excellent discharge withstand characteristics and high reliability are obtained. A non-linear resistor can be provided.

【0094】なお、本実施例において、第1の層13と
なる無機高分子構造を有するセラミックコーティング膜
の材料として、ピロリン酸アルミニウムを適用したが、
熱膨張係数が合えば他のリン酸塩が適用することができ
る。
In this example, aluminum pyrophosphate was used as the material of the ceramic coating film having the inorganic polymer structure which becomes the first layer 13.
Other phosphates can be applied as long as they have the same coefficient of thermal expansion.

【0095】また、第2の層14となる非晶質構造を有
するセラミックコーティング膜の材料として、金属アル
コキシドの一種であるメトキシシリカを適用したが、熱
膨張係数が合えば他の金属アルコキシドでもよく、非晶
質の膜を形成するアルカリ金属塩等のセラミック材料を
採用することも可能である。
Although methoxysilica, which is a kind of metal alkoxide, is applied as the material of the ceramic coating film having the amorphous structure which becomes the second layer 14, other metal alkoxide may be used as long as the thermal expansion coefficient is suitable. It is also possible to employ a ceramic material such as an alkali metal salt that forms an amorphous film.

【0096】なお、非直線抵抗体の添加物としては酸化
物原料が好適であるが、焼成して酸化物になり非直線特
性を向上させるものであれば、他の成分を加えてもよ
い。
An oxide raw material is suitable as the additive for the non-linear resistor, but other components may be added as long as they can be converted into an oxide by firing to improve the non-linear characteristics.

【0097】なお、前記実施例では非直線抵抗体の直径
を100mmとし、肉厚を22mmとしたが、これよりも容
量が小さなもの、あるいは大きなものでも前記同様の効
果が奏されることが確認できた。
In the above embodiment, the non-linear resistor has a diameter of 100 mm and a wall thickness of 22 mm, but it is confirmed that the same effect can be obtained even if the capacitance is smaller or larger than this. did it.

【0098】[0098]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、焼結体の表面に第1の層として無機高分子構造を有
するセラミックコーティング膜を形成し、さらにその上
層に第2の層4として非晶質構造を有するセラミックコ
ーティング膜を形成することにより、放電耐量特性に優
れた信頼性の高い非直線抵抗体を得ることができる。
As described above, according to the first aspect of the invention, the ceramic coating film having the inorganic polymer structure is formed as the first layer on the surface of the sintered body, and the second layer is further formed on the ceramic coating film. By forming a ceramic coating film having an amorphous structure as the layer 4, it is possible to obtain a highly reliable non-linear resistor having excellent discharge withstand voltage characteristics.

【0099】また、請求項2の発明によれば、焼結体の
表面に第1の層として無機高分子構造を有するセラミッ
クコーティング膜を形成し、さらにその上層に第2の層
として非晶質構造を有するセラミックコーティング膜を
形成し、両層がともに70×70−7/℃以下の熱膨張
係数を有するものとしたことにより、放電耐量特性に優
れた、信頼性の高い非直線抵抗体を得ることができる。
According to the invention of claim 2, a ceramic coating film having an inorganic polymer structure is formed as a first layer on the surface of the sintered body, and an amorphous film is formed as a second layer on the ceramic coating film. By forming a ceramic coating film having a structure and having both layers having a thermal expansion coefficient of 70 × 70 −7 / ° C. or less, a highly reliable non-linear resistor having excellent discharge withstand characteristics can be obtained. Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1による被直線抵抗体を示す断
面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a linear resistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例による非直線抵抗体の放電耐量特性を
示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing discharge withstand voltage characteristics of the nonlinear resistor according to the example.

【図3】本発明の実施例2による被直線抵抗体を示す断
面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a linear resistor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】同実施例による非直線抵抗体の放電耐量特性を
示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing discharge withstand voltage characteristics of the non-linear resistor according to the example.

【図5】同実施例による非直線抵抗体の放電耐量特性を
示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing discharge withstand voltage characteristics of the nonlinear resistor according to the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素体(焼結体) 3 第1の層 4 第2の層 11 素体(焼結体) 12 第1の層 13 第2の層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Element body (sintered body) 3 1st layer 4 2nd layer 11 Element body (sintered body) 12 1st layer 13 2nd layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化亜鉛を主成分とする焼結体の表面に
高抵抗層を設けた非直線抵抗体において、前記高抵抗層
は無機高分子構造を有するセラミックコーティング膜で
ある第1の層と、この第1の層上に設けられた非晶質の
セラミックコーティング膜である第2の層とからなるこ
とを特徴とする非直線抵抗体。
1. A non-linear resistor having a high resistance layer provided on the surface of a sintered body containing zinc oxide as a main component, wherein the high resistance layer is a ceramic coating film having an inorganic polymer structure. And a second layer, which is an amorphous ceramic coating film provided on the first layer, and a non-linear resistor.
【請求項2】 酸化亜鉛を主成分とする焼結体の表面に
高抵抗層を設けた非直線抵抗体において、前記高抵抗層
は無機高分子構造を有するセラミックコーティング膜で
ある第1の層と、この第1の層上に設けられた非晶質の
セラミックコーティング膜である第2の層とからなり、
両層ともに70×70−7/℃以下の熱膨張係数を有す
ることを特徴とする非直線抵抗体。
2. A non-linear resistor having a high resistance layer provided on the surface of a sintered body containing zinc oxide as a main component, wherein the high resistance layer is a ceramic coating film having an inorganic polymer structure. And a second layer, which is an amorphous ceramic coating film provided on the first layer,
A non-linear resistor characterized in that both layers have a coefficient of thermal expansion of 70 × 70 −7 / ° C. or less.
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