JPH0555008A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
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- JPH0555008A JPH0555008A JP3238945A JP23894591A JPH0555008A JP H0555008 A JPH0555008 A JP H0555008A JP 3238945 A JP3238945 A JP 3238945A JP 23894591 A JP23894591 A JP 23894591A JP H0555008 A JPH0555008 A JP H0555008A
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- zinc silicate
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 放電耐量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の
電気的特性が良好で高いバリスタ電圧を有する電圧非直
線抵抗体を得る。 【構成】 少なくともスピネル相とケイ酸亜鉛相を含む
酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体において、結
晶中のスピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比を１：１〜
１：５とし、両者の合計を10〜30vol ％とし、0.05mA／
cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制限電圧が300V
／mm〜550V／mmの電圧非直線抵抗体を得る。
電気的特性が良好で高いバリスタ電圧を有する電圧非直
線抵抗体を得る。 【構成】 少なくともスピネル相とケイ酸亜鉛相を含む
酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体において、結
晶中のスピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比を１：１〜
１：５とし、両者の合計を10〜30vol ％とし、0.05mA／
cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制限電圧が300V
／mm〜550V／mmの電圧非直線抵抗体を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化亜鉛を主成分とす
る電圧非直線抵抗体に関し、特にバリスタ電圧が高く送
電線用避雷器に用いる電圧非直線抵抗体に関するもので
ある。
る電圧非直線抵抗体に関し、特にバリスタ電圧が高く送
電線用避雷器に用いる電圧非直線抵抗体に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来から酸化亜鉛を主成分とし酸化ケイ
素、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化
マンガン等の少量の添加物を含有した抵抗体は、優れた
電圧非直線性を示すことが広く知られており、その性質
を利用して避雷器等に使用されている。そのうち、例え
ば0.05mA／cm2 の電流密度における単位長さ当りの制限
電圧が300V／mm〜550V／mmと高いバリスタ電圧を有する
電圧非直線抵抗体が、送電線用避雷器として使用されて
いる。
素、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化
マンガン等の少量の添加物を含有した抵抗体は、優れた
電圧非直線性を示すことが広く知られており、その性質
を利用して避雷器等に使用されている。そのうち、例え
ば0.05mA／cm2 の電流密度における単位長さ当りの制限
電圧が300V／mm〜550V／mmと高いバリスタ電圧を有する
電圧非直線抵抗体が、送電線用避雷器として使用されて
いる。
【０００３】一般的に上述したビスマス系酸化亜鉛電圧
非直線抵抗体中には、酸化亜鉛結晶相、酸化ビスマス結
晶相の外にケイ酸亜鉛結晶相（Zn2SiO4)およびスピネル
結晶相(Zn7Sb2O12) が存在する。ケイ酸亜鉛およびスピ
ネルは酸化亜鉛の粒成長を抑制する作用があるため、従
来高いバリスタ電圧を得るために意図的にケイ酸亜鉛を
添加したり（特開昭60−5062号公報) 、ケイ素化合物を
大量に添加してケイ酸亜鉛結晶を析出させていた（特公
平２−52409 号公報）。
非直線抵抗体中には、酸化亜鉛結晶相、酸化ビスマス結
晶相の外にケイ酸亜鉛結晶相（Zn2SiO4)およびスピネル
結晶相(Zn7Sb2O12) が存在する。ケイ酸亜鉛およびスピ
ネルは酸化亜鉛の粒成長を抑制する作用があるため、従
来高いバリスタ電圧を得るために意図的にケイ酸亜鉛を
添加したり（特開昭60−5062号公報) 、ケイ素化合物を
大量に添加してケイ酸亜鉛結晶を析出させていた（特公
平２−52409 号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来公知の技術のように、高いバリスタ電圧を得るた
めにただ単にケイ酸亜鉛だけを増加しただけでは、ケイ
酸亜鉛およびスピネルは酸化亜鉛や酸化ビスマスに比較
すると非常に高抵抗で絶縁体とみなせるため、放電耐
量、変化率等の電気的特性が悪化する問題があった。
た従来公知の技術のように、高いバリスタ電圧を得るた
めにただ単にケイ酸亜鉛だけを増加しただけでは、ケイ
酸亜鉛およびスピネルは酸化亜鉛や酸化ビスマスに比較
すると非常に高抵抗で絶縁体とみなせるため、放電耐
量、変化率等の電気的特性が悪化する問題があった。
【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
放電耐量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の電気的特性
の良好な高いバリスタ電圧を有する電圧非直線抵抗体を
提供しようとするものである。
放電耐量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の電気的特性
の良好な高いバリスタ電圧を有する電圧非直線抵抗体を
提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧非直線抵抗
体は、少なくともスピネル相とケイ酸亜鉛相を含む酸化
亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体において、結晶中
のスピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比が１：１〜１：
５であり、両者の合計が10〜30vol ％であり、0.05mA／
cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制限電圧が300V
／mm〜550V／mmであることを特徴とするものである。
体は、少なくともスピネル相とケイ酸亜鉛相を含む酸化
亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体において、結晶中
のスピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比が１：１〜１：
５であり、両者の合計が10〜30vol ％であり、0.05mA／
cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制限電圧が300V
／mm〜550V／mmであることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】上述した構成において、電圧非直線抵抗体中の
スピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比および両者の合計
量を特定することにより、後述する実施例からも明らか
なように、放電耐量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の
電気的特性が良好で、0.05mA／cm2 の電流密度における
単位厚さ当りの制限電圧が300V／mm〜550V／mmと高いバ
リスタ電圧を有する電圧比直線抵抗体を得ることができ
る。
スピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比および両者の合計
量を特定することにより、後述する実施例からも明らか
なように、放電耐量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の
電気的特性が良好で、0.05mA／cm2 の電流密度における
単位厚さ当りの制限電圧が300V／mm〜550V／mmと高いバ
リスタ電圧を有する電圧比直線抵抗体を得ることができ
る。
【０００８】ここで、スピネル相とケイ酸亜鉛相との体
積比を１：１〜１：５と限定したのは、体積比がこの範
囲外になると雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) が悪化するた
めである。また、スピネル相とケイ酸亜鉛相との合計を
10〜30vol ％と限定したのは、両者の合計が10vol ％未
満であると異常粒成長が発生しやすく、また本焼温度を
下げなければならないため、焼結が不十分で雷サージ放
電耐量も低下するとともに、両者の合計が30vol ％を超
えると雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) が悪化するためであ
る。
積比を１：１〜１：５と限定したのは、体積比がこの範
囲外になると雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) が悪化するた
めである。また、スピネル相とケイ酸亜鉛相との合計を
10〜30vol ％と限定したのは、両者の合計が10vol ％未
満であると異常粒成長が発生しやすく、また本焼温度を
下げなければならないため、焼結が不十分で雷サージ放
電耐量も低下するとともに、両者の合計が30vol ％を超
えると雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) が悪化するためであ
る。
【０００９】さらに、得られた焼結体の0.05mA／cm2 の
電流密度における単位厚さ当りの制限電圧を300V／mm〜
550V／mmとしたのは、300V／mm未満では避雷器を小型化
できず、また上述の組成では本焼温度を上げなければな
らず、このため気孔率が増大し、雷サージ放電耐量が低
下するとともに、550V／mmを超えると本焼温度が低下
し、焼結が不十分となり、雷サージ放電耐量が低下する
ためである。この制限電圧は、375V／mm〜460V／mmであ
ると好ましい。
電流密度における単位厚さ当りの制限電圧を300V／mm〜
550V／mmとしたのは、300V／mm未満では避雷器を小型化
できず、また上述の組成では本焼温度を上げなければな
らず、このため気孔率が増大し、雷サージ放電耐量が低
下するとともに、550V／mmを超えると本焼温度が低下
し、焼結が不十分となり、雷サージ放電耐量が低下する
ためである。この制限電圧は、375V／mm〜460V／mmであ
ると好ましい。
【００１０】
【実施例】酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を
得るには、まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料に所
定の粒度・量に調整した酸化アンチモンおよび酸化ケイ
素（好ましくは非晶質）を混合後、60％以上の酸素分圧
中で800 〜1000℃、0.5 〜10時間仮焼する。次に所定の
粒度に調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マン
ガン、酸化クロム、好ましくは非晶質の酸化ケイ素、酸
化ニッケル、酸化ホウ素、酸化銀よりなる添加物の所定
量を混合する。なお、この場合酸化銀、酸化ホウ素の代
わりに硝酸銀、ホウ酸を用いてもよい。好ましくは銀を
含むホウケイ酸ビスマスガラスを用いるとよい。この
際、これらの原料粉末に対して所定量のバインダー（例
えばポリビニルアルコール水溶液）等を加える。また好
ましくは硝酸アルミニウム水溶液を加える。
得るには、まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料に所
定の粒度・量に調整した酸化アンチモンおよび酸化ケイ
素（好ましくは非晶質）を混合後、60％以上の酸素分圧
中で800 〜1000℃、0.5 〜10時間仮焼する。次に所定の
粒度に調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マン
ガン、酸化クロム、好ましくは非晶質の酸化ケイ素、酸
化ニッケル、酸化ホウ素、酸化銀よりなる添加物の所定
量を混合する。なお、この場合酸化銀、酸化ホウ素の代
わりに硝酸銀、ホウ酸を用いてもよい。好ましくは銀を
含むホウケイ酸ビスマスガラスを用いるとよい。この
際、これらの原料粉末に対して所定量のバインダー（例
えばポリビニルアルコール水溶液）等を加える。また好
ましくは硝酸アルミニウム水溶液を加える。
【００１１】次に好ましくは200mmHg 以下の真空度で減
圧脱気を行い、混合泥漿の水分量は30〜35wt％程度に、
またその混合泥漿の粘度は100 ±50cpとするのが好まし
い。次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に供給して平
均粒径50〜150 μm 、好ましくは80〜120 μm で、水分
量が0.5 〜2.0 wt％、より好ましくは0.7 〜1.5 wt％の
造粒粉を造粒する。次に得られた造粒粉を、成形工程に
おいて、成形圧力800〜1000kg／cm2 の下で所定の形状
に成形する。
圧脱気を行い、混合泥漿の水分量は30〜35wt％程度に、
またその混合泥漿の粘度は100 ±50cpとするのが好まし
い。次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に供給して平
均粒径50〜150 μm 、好ましくは80〜120 μm で、水分
量が0.5 〜2.0 wt％、より好ましくは0.7 〜1.5 wt％の
造粒粉を造粒する。次に得られた造粒粉を、成形工程に
おいて、成形圧力800〜1000kg／cm2 の下で所定の形状
に成形する。
【００１２】次に、その成形体を昇降温速度10〜100 ℃
／hr、温度400 〜700 ℃で有機成分を飛散除去し脱脂体
を得る。次に、脱脂体を昇温速度50〜70℃／hrで800 〜
1000℃、保持時間１〜５時間で焼成し、仮焼体を得る。
次に、仮焼体の側面に高抵抗層を形成する。本例では酸
化ビスマス、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化ケイ素等
の所定量に有機結合剤としてエチルセルロース、ブチル
カルビトール、酢酸ｎブチル等を加えた絶縁被覆用混合
物ペーストを、30〜300 μm の厚さに仮焼体の側面に塗
布する。
／hr、温度400 〜700 ℃で有機成分を飛散除去し脱脂体
を得る。次に、脱脂体を昇温速度50〜70℃／hrで800 〜
1000℃、保持時間１〜５時間で焼成し、仮焼体を得る。
次に、仮焼体の側面に高抵抗層を形成する。本例では酸
化ビスマス、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化ケイ素等
の所定量に有機結合剤としてエチルセルロース、ブチル
カルビトール、酢酸ｎブチル等を加えた絶縁被覆用混合
物ペーストを、30〜300 μm の厚さに仮焼体の側面に塗
布する。
【００１３】次に、これを昇温速度20〜100 ℃／hr、最
高保持温度1000〜1300℃、好ましくは1050〜1250℃、３
〜７時間という条件で本焼成する。この本焼成時の降温
速度を200℃/hr 以下とすると好ましい。
高保持温度1000〜1300℃、好ましくは1050〜1250℃、３
〜７時間という条件で本焼成する。この本焼成時の降温
速度を200℃/hr 以下とすると好ましい。
【００１４】その後、ガラス粉末に有機結合剤としてエ
チルセルロース、ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等
を加えたガラスペーストを前記側面の高抵抗層上に50〜
300μm の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度50〜200
℃／hr、400 〜800 ℃保持時間0.5 〜４時間という条件
で熱処理することによりガラス層を形成すると好まし
い。
チルセルロース、ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等
を加えたガラスペーストを前記側面の高抵抗層上に50〜
300μm の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度50〜200
℃／hr、400 〜800 ℃保持時間0.5 〜４時間という条件
で熱処理することによりガラス層を形成すると好まし
い。
【００１５】その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端
面をダイヤモンド砥石等で研磨する。次に、研磨面を洗
浄後、研磨した両端面に例えばアルミニウム等によって
電極を例えば溶射により設けて電圧非直線抵抗体を得
る。
面をダイヤモンド砥石等で研磨する。次に、研磨面を洗
浄後、研磨した両端面に例えばアルミニウム等によって
電極を例えば溶射により設けて電圧非直線抵抗体を得
る。
【００１６】以下、実際に本発明範囲内および範囲外の
電圧非直線抵抗体について各種特性を測定した結果につ
いて説明する。実施例１ 上述した製造方法に従って、酸化アンチモン、酸化ケイ
素の添加量を変化させ、さらに酸化アンチモン、酸化ケ
イ素を完全に化合させるため、酸化亜鉛、酸化アンチモ
ン、酸化ケイ素を混合後、60％以上の酸素分圧中で800
〜1000℃で仮焼を行なった後残りの添加剤を混合した酸
化亜鉛原料粉末を、造粒、成形後、1070〜1200℃の温度
で焼成を行ない、それぞれ直径50mm、厚さ20mmの円板状
の本発明試料 No.１〜21と比較例試料 No.１〜22の電圧
非直線抵抗体を準備した。その後、準備した各試料に対
して、結晶相中のスピネル相およびケイ酸亜鉛相の体積
比および合計量を求めるとともに、電流１mAにおける単
位長さ当りの制限電圧（V1mA) 、雷サージ変化率および
雷サージ耐量を測定した。結果を表１に示す。
電圧非直線抵抗体について各種特性を測定した結果につ
いて説明する。実施例１ 上述した製造方法に従って、酸化アンチモン、酸化ケイ
素の添加量を変化させ、さらに酸化アンチモン、酸化ケ
イ素を完全に化合させるため、酸化亜鉛、酸化アンチモ
ン、酸化ケイ素を混合後、60％以上の酸素分圧中で800
〜1000℃で仮焼を行なった後残りの添加剤を混合した酸
化亜鉛原料粉末を、造粒、成形後、1070〜1200℃の温度
で焼成を行ない、それぞれ直径50mm、厚さ20mmの円板状
の本発明試料 No.１〜21と比較例試料 No.１〜22の電圧
非直線抵抗体を準備した。その後、準備した各試料に対
して、結晶相中のスピネル相およびケイ酸亜鉛相の体積
比および合計量を求めるとともに、電流１mAにおける単
位長さ当りの制限電圧（V1mA) 、雷サージ変化率および
雷サージ耐量を測定した。結果を表１に示す。
【００１７】表１において、スピネル相およびケイ酸亜
鉛相の体積比の測定方法は、SEM の組成像を画像解析シ
ステムにより、酸化亜鉛、スピネル、ケイ酸亜鉛、その
他の部分について面積比、粒径分布、平均粒子間距離か
ら酸化亜鉛、スピネル、ケイ酸亜鉛を球に近似して各体
積％を計算して体積比を求めた。また、雷サージ変化率
は、4/10μs の電流波形で120KA の電流を２回印加した
のちの制限電圧（V1mA) の変化から求めた。雷サージ放
電耐量は、4/10μs の電流波形の雷サージ電流を５分間
隔で２回印加した後の耐量をエネルギー値（クリア値）
に換算したものから求めた。
鉛相の体積比の測定方法は、SEM の組成像を画像解析シ
ステムにより、酸化亜鉛、スピネル、ケイ酸亜鉛、その
他の部分について面積比、粒径分布、平均粒子間距離か
ら酸化亜鉛、スピネル、ケイ酸亜鉛を球に近似して各体
積％を計算して体積比を求めた。また、雷サージ変化率
は、4/10μs の電流波形で120KA の電流を２回印加した
のちの制限電圧（V1mA) の変化から求めた。雷サージ放
電耐量は、4/10μs の電流波形の雷サージ電流を５分間
隔で２回印加した後の耐量をエネルギー値（クリア値）
に換算したものから求めた。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１の結果から、抵抗体中のスピネル相と
ケイ酸亜鉛相の体積比および両者の合計量のすべてが本
発明範囲内の本発明試料No. １〜21は、いずれかの点で
本発明を満たさない比較例試料No. １〜22に比べて、雷
サージ放電耐量が13KJ以上、雷サージ変化率10％以内と
いう良好な電気的特性、高いバリスタ電圧を得ることが
できる。また、本発明例のなかでも、スピネル相とケイ
酸亜鉛相の体積比が１：２〜１：３の本発明試料No.
３, ４, ９,10, 15, 16, 20 は、他の例に比べて雷サー
ジ変化率が６％以下であり、より好ましいことがわか
る。
ケイ酸亜鉛相の体積比および両者の合計量のすべてが本
発明範囲内の本発明試料No. １〜21は、いずれかの点で
本発明を満たさない比較例試料No. １〜22に比べて、雷
サージ放電耐量が13KJ以上、雷サージ変化率10％以内と
いう良好な電気的特性、高いバリスタ電圧を得ることが
できる。また、本発明例のなかでも、スピネル相とケイ
酸亜鉛相の体積比が１：２〜１：３の本発明試料No.
３, ４, ９,10, 15, 16, 20 は、他の例に比べて雷サー
ジ変化率が６％以下であり、より好ましいことがわか
る。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、抵抗体中のスピネル相とケイ酸亜鉛相の体積
比および両者の合計量を限定することにより、放電耐
量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の電気的特性が良好
で、0.05mA／cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制
限電圧が 300 V／mm〜 550 V／mmと高いバリスタ電圧を
有する電圧非直線抵抗体を得ることができる。
によれば、抵抗体中のスピネル相とケイ酸亜鉛相の体積
比および両者の合計量を限定することにより、放電耐
量、雷サージ変化率（ΔＶ1mA ) 等の電気的特性が良好
で、0.05mA／cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制
限電圧が 300 V／mm〜 550 V／mmと高いバリスタ電圧を
有する電圧非直線抵抗体を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくともスピネル相とケイ酸亜鉛相を
含む酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体におい
て、結晶中のスピネル相とケイ酸亜鉛相との体積比が
１：１〜１：５であり、両者の合計が10〜30vol ％であ
り、0.05mA／cm2 の電流密度における単位厚さ当りの制
限電圧が300V／mm〜550V／mmであることを特徴とする電
圧非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238945A JPH0734405B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238945A JPH0734405B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555008A true JPH0555008A (ja) | 1993-03-05 |
| JPH0734405B2 JPH0734405B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=17037621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238945A Expired - Lifetime JPH0734405B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734405B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010103440A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Toshiba Corp | 電流−電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
| JP2014203873A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | 三菱電機株式会社 | 電圧非直線抵抗体、その製造方法およびそれを含む過電圧保護装置 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3238945A patent/JPH0734405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010103440A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Toshiba Corp | 電流−電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
| JP2014203873A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | 三菱電機株式会社 | 電圧非直線抵抗体、その製造方法およびそれを含む過電圧保護装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0734405B2 (ja) | 1995-04-12 |
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