JPH06101401B2 - 直線抵抗体 - Google Patents
直線抵抗体Info
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- JPH06101401B2 JPH06101401B2 JP60097805A JP9780585A JPH06101401B2 JP H06101401 B2 JPH06101401 B2 JP H06101401B2 JP 60097805 A JP60097805 A JP 60097805A JP 9780585 A JP9780585 A JP 9780585A JP H06101401 B2 JPH06101401 B2 JP H06101401B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は新規な直線抵抗体に係り、特に遮断器等の開閉
サージ吸収に好適な直線抵抗体に関する。
サージ吸収に好適な直線抵抗体に関する。
従来、遮断器用抵抗体は、酸化アルミニウム−粘土−炭
素系の組成物が知られており、抵抗値が約400Ωcmで、
遮断器の開閉サージ耐量が500ジユール/cm3（以下、J/c
m3と略記する）、抵抗温度係数が−９×10-2/℃（20〜2
50℃）、最高使用温度200℃の特性をもつ抵抗体が得ら
れている。
素系の組成物が知られており、抵抗値が約400Ωcmで、
遮断器の開閉サージ耐量が500ジユール/cm3（以下、J/c
m3と略記する）、抵抗温度係数が−９×10-2/℃（20〜2
50℃）、最高使用温度200℃の特性をもつ抵抗体が得ら
れている。
最近、送電電圧の高圧化に伴い遮断器用直線抵抗体に対
して小型，軽量化が強く要望されていることから、抵抗
体としては（１）開閉サージ耐量を大きくすること。
（２）開閉サージを注入すれば温度上昇するが、高い温
度にさらしても抵抗値に変動が小さいこと。（３）抵抗
温度係数がほぼ正であること。（負の値が一部入る）。
（４）電圧−電流特性が直線的に変化すること、などの
材料が要求される。ここでの電圧−電流特性の直線性は
近似的に Ｉ（電流）＝Ｋ（定数）×Ｖ（電圧）α で表わされ、αが1.3以下であることが望まれる。
して小型，軽量化が強く要望されていることから、抵抗
体としては（１）開閉サージ耐量を大きくすること。
（２）開閉サージを注入すれば温度上昇するが、高い温
度にさらしても抵抗値に変動が小さいこと。（３）抵抗
温度係数がほぼ正であること。（負の値が一部入る）。
（４）電圧−電流特性が直線的に変化すること、などの
材料が要求される。ここでの電圧−電流特性の直線性は
近似的に Ｉ（電流）＝Ｋ（定数）×Ｖ（電圧）α で表わされ、αが1.3以下であることが望まれる。
従来、遮断器の抵抗体に使用されている炭素粉分散型の
セラミツクス抵抗体は、炭素の燃焼を防ぐために不活性
ガス雰囲気中で焼結され、抵抗値は炭素粉の混合量で制
御される。この抵抗体は（１）400℃以上の温度にさら
されると炭素が酸化され抵抗値が変ること。（２）抵抗
温度係数が負で−９×10-2/℃（20〜250℃）と大きいた
めに温度上昇すると抵抗が低下し、電圧が一定の場合に
は電流の急激な増加により一層発熱し暴走状態におちい
るなどの欠点がある。
セラミツクス抵抗体は、炭素の燃焼を防ぐために不活性
ガス雰囲気中で焼結され、抵抗値は炭素粉の混合量で制
御される。この抵抗体は（１）400℃以上の温度にさら
されると炭素が酸化され抵抗値が変ること。（２）抵抗
温度係数が負で−９×10-2/℃（20〜250℃）と大きいた
めに温度上昇すると抵抗が低下し、電圧が一定の場合に
は電流の急激な増加により一層発熱し暴走状態におちい
るなどの欠点がある。
そこで、抵抗体としては、燃焼をおこさない酸化物系で
ある酸化亜鉛を基本成分としたセラミツク抵抗体が特開
昭55−57219号公報等で公知である。本発明者らは従来
の酸化亜鉛を主体にした酸化物抵抗体は前述した要求さ
れる特性を十分に満足するものでないことを見い出し、
本発明に到つたのである。
ある酸化亜鉛を基本成分としたセラミツク抵抗体が特開
昭55−57219号公報等で公知である。本発明者らは従来
の酸化亜鉛を主体にした酸化物抵抗体は前述した要求さ
れる特性を十分に満足するものでないことを見い出し、
本発明に到つたのである。
本発明の目的は、抵抗が40〜400Ωcmの値を有し、かつ
電圧−電流特性の直線性が良く、遮断器の開閉サージ耐
量が大きく、500℃以上の高温にさらしても抵抗値に変
動が少なく、抵抗温度係数が−１×10-3/℃から＋４×1
0-3/℃の範囲を有する直線抵抗体を提供することにあ
る。
電圧−電流特性の直線性が良く、遮断器の開閉サージ耐
量が大きく、500℃以上の高温にさらしても抵抗値に変
動が少なく、抵抗温度係数が−１×10-3/℃から＋４×1
0-3/℃の範囲を有する直線抵抗体を提供することにあ
る。
本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも、酸化マ
グネシウム５〜10モル％に酸化アルミニウム５〜15モル
％を、酸化マグネシウムを７モル％に酸化イットリウム
0.5〜５モル％を、酸化マグネシウム７〜10モル％に酸
化ランタン0.3〜５モル％を、酸化マグネシウム10〜15
モル％に酸化ガリウム0.5〜10モル％を、または酸化マ
グネシウム７〜15モル％に酸化インジウム0.1〜５モル
％を添加してなる焼結体において、抵抗値を40〜4000Ω
cmに、開閉サージ耐量を400J/cm3以上に、抵抗温度係数
を20〜500℃において−１×10-3〜４×10-3/℃に電圧非
直線係数を３×10-3ないし80A/cm2において1.0ないし1.
3とした直線抵抗体にある。
グネシウム５〜10モル％に酸化アルミニウム５〜15モル
％を、酸化マグネシウムを７モル％に酸化イットリウム
0.5〜５モル％を、酸化マグネシウム７〜10モル％に酸
化ランタン0.3〜５モル％を、酸化マグネシウム10〜15
モル％に酸化ガリウム0.5〜10モル％を、または酸化マ
グネシウム７〜15モル％に酸化インジウム0.1〜５モル
％を添加してなる焼結体において、抵抗値を40〜4000Ω
cmに、開閉サージ耐量を400J/cm3以上に、抵抗温度係数
を20〜500℃において−１×10-3〜４×10-3/℃に電圧非
直線係数を３×10-3ないし80A/cm2において1.0ないし1.
3とした直線抵抗体にある。
酸化亜鉛から成る結晶粒と、100Ωから４×1013Ωの電
気抵抗値を示す結晶粒との複合焼結体で、酸化亜鉛結晶
粒間には酸化亜鉛粒よりも低い電気抵抗をもつ粒界層が
存在する。この焼結体は板状，柱状，円筒状のいずれで
もよく、両端面に電極が形成される。電極は端部が若干
残存した形で全面に形成され、容射等によつてAl等の金
属が膜状に形成される。
気抵抗値を示す結晶粒との複合焼結体で、酸化亜鉛結晶
粒間には酸化亜鉛粒よりも低い電気抵抗をもつ粒界層が
存在する。この焼結体は板状，柱状，円筒状のいずれで
もよく、両端面に電極が形成される。電極は端部が若干
残存した形で全面に形成され、容射等によつてAl等の金
属が膜状に形成される。
各結晶粒間には酸化亜鉛の結晶粒と同じ電気抵抗値の粒
界層が存在しても良い。酸化亜鉛化合物及び酸化亜鉛を
除いた酸化物の結晶粒は100Ωから４×1013Ωの範囲で
酸化亜鉛よりも高抵抗であることが望ましい。酸化亜鉛
化合物及び酸化亜鉛以外の酸化物は次の化学式のもので
ある。すなわち、基本成分のMgOに、一層の電圧−電流
特性の直線性を良くするためZnY2O4,ZnGa2O4,ZnLa2O4,Z
nAl2O4,ZnIn2O3,MgAl2O4,MgY2O4,MgGa2O4,MgLa2O4,MgIn
2O4,Al2O3,Y2O3,Ga2O3,La2O3及びIn2O3から選らばれる
１種類以上を含有することである。これらの化合物を形
成するためには主成分ZnO,MgOに、アルミニウム（A
l）、イツトリウム（Ｙ），ガリウム（Ga），ランタン
（La）及びインジウム（In）などの金属あるいは半金属
元素を添加することである。ビスマス（Bi）の使用は望
ましくない。Biを使用すると結晶粒界相に高抵抗層が形
成され易いからである。
界層が存在しても良い。酸化亜鉛化合物及び酸化亜鉛を
除いた酸化物の結晶粒は100Ωから４×1013Ωの範囲で
酸化亜鉛よりも高抵抗であることが望ましい。酸化亜鉛
化合物及び酸化亜鉛以外の酸化物は次の化学式のもので
ある。すなわち、基本成分のMgOに、一層の電圧−電流
特性の直線性を良くするためZnY2O4,ZnGa2O4,ZnLa2O4,Z
nAl2O4,ZnIn2O3,MgAl2O4,MgY2O4,MgGa2O4,MgLa2O4,MgIn
2O4,Al2O3,Y2O3,Ga2O3,La2O3及びIn2O3から選らばれる
１種類以上を含有することである。これらの化合物を形
成するためには主成分ZnO,MgOに、アルミニウム（A
l）、イツトリウム（Ｙ），ガリウム（Ga），ランタン
（La）及びインジウム（In）などの金属あるいは半金属
元素を添加することである。ビスマス（Bi）の使用は望
ましくない。Biを使用すると結晶粒界相に高抵抗層が形
成され易いからである。
焼結体の原料は、酸化亜鉛（ZnO），酸化マグネシウム
（MgO）が基本成分であり、副成分としてはZnO,MgO以外
の３価の金属、半金属酸化物の酸化アルミニウム（Al2O
3），酸化イツトリウム（Y2O3），酸化ガリウム（Ga
2O3），酸化ランタン（La2O3）及び酸化インジウム（In
2O3）から選ばれる。
（MgO）が基本成分であり、副成分としてはZnO,MgO以外
の３価の金属、半金属酸化物の酸化アルミニウム（Al2O
3），酸化イツトリウム（Y2O3），酸化ガリウム（Ga
2O3），酸化ランタン（La2O3）及び酸化インジウム（In
2O3）から選ばれる。
焼結体の製法として、例えば上記の酸化物原料粉末を充
分混合し、これに水及びポリビニルアルコール等の適当
なバインダを加えて造粒し、金型を用いて成型する。成
形体は電気炉を用いて大気中で1200〜1600℃の温度で焼
成される。焼成した焼結体は電極を形成する両端面を研
磨調整し、電気溶射または焼付け法によつて電極を形成
する。得られた抵抗体は使用中での沿面放電を防止する
ため抵抗体側面に高抵抗セラミツクス層やガラス層を設
けても良い。なお、得られた抵抗体は概ね直線性を示す
が、非直線性を示す場合には高電圧をかけて高抵抗部分
（特に粒界層）を破壊することが有効である。
分混合し、これに水及びポリビニルアルコール等の適当
なバインダを加えて造粒し、金型を用いて成型する。成
形体は電気炉を用いて大気中で1200〜1600℃の温度で焼
成される。焼成した焼結体は電極を形成する両端面を研
磨調整し、電気溶射または焼付け法によつて電極を形成
する。得られた抵抗体は使用中での沿面放電を防止する
ため抵抗体側面に高抵抗セラミツクス層やガラス層を設
けても良い。なお、得られた抵抗体は概ね直線性を示す
が、非直線性を示す場合には高電圧をかけて高抵抗部分
（特に粒界層）を破壊することが有効である。
本発明者等は抵抗体の小型・軽量化について種種検討し
た結果、（１）用いる抵抗体は抵抗値が40〜4000Ωcm
で、かつ開閉サージ耐量が400J/cm3以上、電圧−電流特
性の非直線係数、αが1.3以下、抵抗温度係数が−１×1
0-3/℃から＋４×10-3/℃（20〜500℃）及び500℃以上
の高温にさらした後でも抵抗値変化が±10％以内である
こと。（２）抵抗体の開閉サージ耐量は抵抗体中に抵抗
値の異なる多種類の結晶粒を生成させること、及び抵抗
体の比重に影響されること、（３）得られる抵抗体の電
圧−電流特性は３価の金属、半金属酸化物を添加すると
直線性が良くなることを見出した。第１図は得られた抵
抗体の微構造の模式図、第２図は抵抗体の比重（g/c
m3）と開閉サージ耐量（J/cm3）との関係、第３図は得
られた抵抗体の電圧−電流特性を示す線図である。抵抗
体に用いる原料には焼結し易く、かつ原料同志が反応し
て電気的抵抗の異なる新しい結晶粒を生成し、さらに得
られる焼結体の比重が大きいものを選ぶことが考えられ
る。そこで、酸化亜鉛，酸化マグネシウムを基本成分と
し、これに得られる酸化物抵抗体の電圧−電流特性の直
線性を良くする酸化アルミニウム，酸化イツトリウム，
酸化ガリウム，酸化ランタン，酸化インジウムなどを添
加した抵抗体の特性を調べた。その結果、（１）開閉サ
ージ耐量は800J/cm3で従来品の約1.6倍と著しく高くな
ること、（２）抵抗温度係数は基本成分の酸化亜鉛（Zn
O）に酸化マグネシウム（MgO）の含有量で負から正に変
化して改善されること、（３）抵抗値及び電圧−電流特
性の直線性は基本成分のZnO,MgOに酸化アルミニウム（A
l2O3），酸化イツトリウム（Y2O3），酸化ガリウム（Ga
2O3），酸化ランタン（La2O3），酸化インジウム（In2O
3）などを添加することによつて改善されることを発見
した。
た結果、（１）用いる抵抗体は抵抗値が40〜4000Ωcm
で、かつ開閉サージ耐量が400J/cm3以上、電圧−電流特
性の非直線係数、αが1.3以下、抵抗温度係数が−１×1
0-3/℃から＋４×10-3/℃（20〜500℃）及び500℃以上
の高温にさらした後でも抵抗値変化が±10％以内である
こと。（２）抵抗体の開閉サージ耐量は抵抗体中に抵抗
値の異なる多種類の結晶粒を生成させること、及び抵抗
体の比重に影響されること、（３）得られる抵抗体の電
圧−電流特性は３価の金属、半金属酸化物を添加すると
直線性が良くなることを見出した。第１図は得られた抵
抗体の微構造の模式図、第２図は抵抗体の比重（g/c
m3）と開閉サージ耐量（J/cm3）との関係、第３図は得
られた抵抗体の電圧−電流特性を示す線図である。抵抗
体に用いる原料には焼結し易く、かつ原料同志が反応し
て電気的抵抗の異なる新しい結晶粒を生成し、さらに得
られる焼結体の比重が大きいものを選ぶことが考えられ
る。そこで、酸化亜鉛，酸化マグネシウムを基本成分と
し、これに得られる酸化物抵抗体の電圧−電流特性の直
線性を良くする酸化アルミニウム，酸化イツトリウム，
酸化ガリウム，酸化ランタン，酸化インジウムなどを添
加した抵抗体の特性を調べた。その結果、（１）開閉サ
ージ耐量は800J/cm3で従来品の約1.6倍と著しく高くな
ること、（２）抵抗温度係数は基本成分の酸化亜鉛（Zn
O）に酸化マグネシウム（MgO）の含有量で負から正に変
化して改善されること、（３）抵抗値及び電圧−電流特
性の直線性は基本成分のZnO,MgOに酸化アルミニウム（A
l2O3），酸化イツトリウム（Y2O3），酸化ガリウム（Ga
2O3），酸化ランタン（La2O3），酸化インジウム（In2O
3）などを添加することによつて改善されることを発見
した。
本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも、酸化マ
グネシウム５〜10モル％に酸化アルミニウム５〜15モル
％を、酸化マグネシウムを７モル％に酸化イットリウム
0.5〜５モル％を、酸化マグネシウム７〜10モル％に酸
化ランタン0.3〜５モル％を、酸化マグネシウム10〜15
モル％に酸化ガリウム0.5〜10モル％を、または酸化マ
グネシウム７〜15モル％に酸化インジウム0.1〜５モル
％を添加してなる焼結体において、抵抗値を40〜4000Ω
cmに、開閉サージ耐量を400J/cm3以上に、抵抗温度係数
を20〜500℃において−１×10-3〜４×10-3/℃に電圧非
直線係数を３×10-3ないし80A/cm2において1.0ないし1.
3とした直線抵抗体である。MgOは含有量を変えることに
よつて抵抗温度係数が負から正に大きく変化し、上記組
成範囲より多くとも少なくとも−１×10-3Ω／℃から＋
４×10-3/℃の範囲内から外れる。また、MgOを上記組成
範囲よりも多くすると開閉サージ耐量が400J/cm3よりも
小さくなり遮断器用抵抗体として好ましくない。また、
副成分のAl2O3,Y2O3,Ga2O3,La2O3,In2O3の場合には、上
記組成範囲よりも多いと抵抗値が4000Ωcmよりも高くな
ること、及び開閉サージ耐量が低下して遮断器用抵抗体
として不適当になる。しかし、Al2O3,Y2O3,Ga2O3,La
2O3,In2O3の添加は抵抗値が制御でき、かつ電圧−電流
特性の直線性が向上する。この原因については次のよう
に考える。すなわち、副成分のAl2O3,Y2O3,Ga2O3,In
2O3,La2O3は、（１）主に基本成分のZnOやMgOと反応し
てZnAl2O4,ZnY2O4,ZnGa2O4,ZnLa2O4,ZnIn2O4,MgAl2O4,M
gY2O4,MgGa2O4,MgLa2O4,MgIn2O4なる結晶粒を生成し、
この生成結晶粒の電気抵抗が500Ωから４×1013Ωで基
本組成ZnO−MgO系から生成される結晶粒ZnO,MgOより高
いこと、（２）生成されるZnO結晶粒内にAl,Y,Ga,La,In
が拡散し、ZnO結晶粒のキヤリヤ濃度を高くすること、
などによつて生じたものと思われる。
グネシウム５〜10モル％に酸化アルミニウム５〜15モル
％を、酸化マグネシウムを７モル％に酸化イットリウム
0.5〜５モル％を、酸化マグネシウム７〜10モル％に酸
化ランタン0.3〜５モル％を、酸化マグネシウム10〜15
モル％に酸化ガリウム0.5〜10モル％を、または酸化マ
グネシウム７〜15モル％に酸化インジウム0.1〜５モル
％を添加してなる焼結体において、抵抗値を40〜4000Ω
cmに、開閉サージ耐量を400J/cm3以上に、抵抗温度係数
を20〜500℃において−１×10-3〜４×10-3/℃に電圧非
直線係数を３×10-3ないし80A/cm2において1.0ないし1.
3とした直線抵抗体である。MgOは含有量を変えることに
よつて抵抗温度係数が負から正に大きく変化し、上記組
成範囲より多くとも少なくとも−１×10-3Ω／℃から＋
４×10-3/℃の範囲内から外れる。また、MgOを上記組成
範囲よりも多くすると開閉サージ耐量が400J/cm3よりも
小さくなり遮断器用抵抗体として好ましくない。また、
副成分のAl2O3,Y2O3,Ga2O3,La2O3,In2O3の場合には、上
記組成範囲よりも多いと抵抗値が4000Ωcmよりも高くな
ること、及び開閉サージ耐量が低下して遮断器用抵抗体
として不適当になる。しかし、Al2O3,Y2O3,Ga2O3,La
2O3,In2O3の添加は抵抗値が制御でき、かつ電圧−電流
特性の直線性が向上する。この原因については次のよう
に考える。すなわち、副成分のAl2O3,Y2O3,Ga2O3,In
2O3,La2O3は、（１）主に基本成分のZnOやMgOと反応し
てZnAl2O4,ZnY2O4,ZnGa2O4,ZnLa2O4,ZnIn2O4,MgAl2O4,M
gY2O4,MgGa2O4,MgLa2O4,MgIn2O4なる結晶粒を生成し、
この生成結晶粒の電気抵抗が500Ωから４×1013Ωで基
本組成ZnO−MgO系から生成される結晶粒ZnO,MgOより高
いこと、（２）生成されるZnO結晶粒内にAl,Y,Ga,La,In
が拡散し、ZnO結晶粒のキヤリヤ濃度を高くすること、
などによつて生じたものと思われる。
本発明の抵抗体の特に望ましい組成はZnO75〜92.7モル
％、MgO0.1〜10モル％と、Al2O30.2〜20モル％、Y2O30.
2〜10モル％、Ga2O30.2〜10モル％、In2O30.02〜５モル
％、La2O30.1〜10モル％の少なくとも一種添加すること
である。
％、MgO0.1〜10モル％と、Al2O30.2〜20モル％、Y2O30.
2〜10モル％、Ga2O30.2〜10モル％、In2O30.02〜５モル
％、La2O30.1〜10モル％の少なくとも一種添加すること
である。
また、基本成分のZnO,MgOにAl2O3を加えた組成に、さら
にSiO2を加えると以下のような効果が得られる。SiO2は
それ自身では導電性を有さず、また他の元素と反応して
も導電性物質を生じさせず、絶縁性を示す。さらに、Si
O2は他の成分と反応して焼結性を高めるため、抵抗体の
結晶密度の向上、機械的強度の向上といった効果を示
す。これらのことから、SiO2の添加により、まず抵抗体
の抵抗値の制御が容易になり、抵抗値を大きくすること
が可能となる。さらに機械的強度の向上と共に、電気的
強度が向上し、サージ耐量を大きくさせることができ
る。従って、SiO2を添加することは、抵抗体を小型化す
るためには有効な手段である。
にSiO2を加えると以下のような効果が得られる。SiO2は
それ自身では導電性を有さず、また他の元素と反応して
も導電性物質を生じさせず、絶縁性を示す。さらに、Si
O2は他の成分と反応して焼結性を高めるため、抵抗体の
結晶密度の向上、機械的強度の向上といった効果を示
す。これらのことから、SiO2の添加により、まず抵抗体
の抵抗値の制御が容易になり、抵抗値を大きくすること
が可能となる。さらに機械的強度の向上と共に、電気的
強度が向上し、サージ耐量を大きくさせることができ
る。従って、SiO2を添加することは、抵抗体を小型化す
るためには有効な手段である。
（実施例１） 基本成分ZnO3420g（84モル％）、MgO101g（５モル％）
に対し、副成分としてAl2O3510g（10モル％）、Ga2O347
g（0.5モル％）及びIn2O3369g（0.5モル％）を正確に秤
量し、ボールミルで15時間湿式で混合する。混合粉は乾
燥した後５％ポリビニール・アルコール水溶液を乾燥原
料粉に対して５重量％加えて造粒する。造粒粉は金型を
用い成形圧力450Kg/cm2で35mmφ×20mmに成型する。成
型体を大気中で1350℃、３時間保持して焼成した。この
ときの昇・降温速度は70℃/hである。得られた焼結体中
に生成された結晶粒の電気抵抗は各々約10〜50ΩのZnO
結晶、約70〜100ΩのZnAl2O4結晶、約400ΩのMgO結晶、
約700〜４×1013ΩのZnGa2O4,ZnLa2O4,ZnY2O4,ZnIn2O3,
MgAl2O4,MgY2O4,MgGa2O4,MgLa2O4,MgIn2O4,Al2O3,Ga
2O3,La2O3,In2O3であつた。
に対し、副成分としてAl2O3510g（10モル％）、Ga2O347
g（0.5モル％）及びIn2O3369g（0.5モル％）を正確に秤
量し、ボールミルで15時間湿式で混合する。混合粉は乾
燥した後５％ポリビニール・アルコール水溶液を乾燥原
料粉に対して５重量％加えて造粒する。造粒粉は金型を
用い成形圧力450Kg/cm2で35mmφ×20mmに成型する。成
型体を大気中で1350℃、３時間保持して焼成した。この
ときの昇・降温速度は70℃/hである。得られた焼結体中
に生成された結晶粒の電気抵抗は各々約10〜50ΩのZnO
結晶、約70〜100ΩのZnAl2O4結晶、約400ΩのMgO結晶、
約700〜４×1013ΩのZnGa2O4,ZnLa2O4,ZnY2O4,ZnIn2O3,
MgAl2O4,MgY2O4,MgGa2O4,MgLa2O4,MgIn2O4,Al2O3,Ga
2O3,La2O3,In2O3であつた。
別に、低融点結晶化ガラスで旭硝子製ASF−1400ガラス
（ZnO−SiO2−B2O3系）粉をエチルセルローズ・ブチル
カルビトール溶液に懸濁しておき、これを焼成した焼結
体の側面に厚さ50〜300μｍになるように筆で塗布し
た。これを大気中で750℃、30分間熱処理してガラスを
焼付けた。ガラスを被覆した焼結体はその両端面をラツ
プマスタで約0.5myずつ研磨し、トリクロルエチレンで
洗浄した。洗浄した焼結体にAl電極を溶射によつて形成
して抵抗体とした。この本発明品と従来品（炭素分散型
セラミツク抵抗体）との開閉サージ耐量，抵抗温度係
数，大気中500℃熱処理後の抵抗値変化率及び電圧−電
流特性の非直線係数αを比較して第１表に示す。
（ZnO−SiO2−B2O3系）粉をエチルセルローズ・ブチル
カルビトール溶液に懸濁しておき、これを焼成した焼結
体の側面に厚さ50〜300μｍになるように筆で塗布し
た。これを大気中で750℃、30分間熱処理してガラスを
焼付けた。ガラスを被覆した焼結体はその両端面をラツ
プマスタで約0.5myずつ研磨し、トリクロルエチレンで
洗浄した。洗浄した焼結体にAl電極を溶射によつて形成
して抵抗体とした。この本発明品と従来品（炭素分散型
セラミツク抵抗体）との開閉サージ耐量，抵抗温度係
数，大気中500℃熱処理後の抵抗値変化率及び電圧−電
流特性の非直線係数αを比較して第１表に示す。
本発明品は従来品よりも開閉サージ耐量が極めて大き
く、かつ電圧非直線係数αが小さくすぐれていることが
わかる。本発明の抵抗温度係数が正で、100μｓにおけ
るAC耐量が20A以上、Ｖ−Ｉ特性におけるβが0.9〜1.0
である。
く、かつ電圧非直線係数αが小さくすぐれていることが
わかる。本発明の抵抗温度係数が正で、100μｓにおけ
るAC耐量が20A以上、Ｖ−Ｉ特性におけるβが0.9〜1.0
である。
結晶粒の電気抵抗の測定は、焼結体を鏡面研磨し、走査
型電子顕微鏡で分析後各結晶粒表面に微細電極を形成し
て電流及び電圧から測定した。
型電子顕微鏡で分析後各結晶粒表面に微細電極を形成し
て電流及び電圧から測定した。
本発明の酸化物抵抗体の断面構造の一例を第４図及び第
５図に示す。第４図において、１は焼結体、２は電極、
３は結晶化ガラスまたはセラミツクス材の膜である。こ
こで、焼結体の側面に結晶化ガラスまたはセラミツクス
材の膜をもうけたのは、使用中での沿面放電を防止する
ためである。
５図に示す。第４図において、１は焼結体、２は電極、
３は結晶化ガラスまたはセラミツクス材の膜である。こ
こで、焼結体の側面に結晶化ガラスまたはセラミツクス
材の膜をもうけたのは、使用中での沿面放電を防止する
ためである。
（実施例２） 基本成分のZnOを65〜99.95モル％、MgOを0.05〜20モル
％に変え、かつ副成分としてAl2O3,Y2O3,La2O3,In2O3,G
a2O3から選ばれた１種類を各々0.1〜30モル％に変化さ
せ、その配合量を正確に秤量した。秤量した原料粉は実
施例１と同様に大気中1300〜1600℃の温度で３時間保持
して焼成した。得られた焼結体の密度は各々理論密度の
95〜98％であつた。焼成した焼結体は両端面をラツプマ
スタ約0.5mmずつ研磨し、トリクロルエチレンで超音波
洗浄した。洗浄した焼結体はAl溶射電極を形成して抵抗
体とした。得られた抵抗体の抵抗値，開閉サージ耐量，
抵抗温度係数及び電圧非直線係数αを第２表に示す。
％に変え、かつ副成分としてAl2O3,Y2O3,La2O3,In2O3,G
a2O3から選ばれた１種類を各々0.1〜30モル％に変化さ
せ、その配合量を正確に秤量した。秤量した原料粉は実
施例１と同様に大気中1300〜1600℃の温度で３時間保持
して焼成した。得られた焼結体の密度は各々理論密度の
95〜98％であつた。焼成した焼結体は両端面をラツプマ
スタ約0.5mmずつ研磨し、トリクロルエチレンで超音波
洗浄した。洗浄した焼結体はAl溶射電極を形成して抵抗
体とした。得られた抵抗体の抵抗値，開閉サージ耐量，
抵抗温度係数及び電圧非直線係数αを第２表に示す。
第２表から、組成番号10〜12,組成番号16〜18,組成番号
21〜23,組成番号27〜29,組成番号32〜36、すなわち基本
成分80〜92.9モル％のZnOに、５〜15モル％のMgOを含有
させ、さらに副成分としてAl2O3を５〜15モル％、Y2O3
を0.5〜５モル％、La2O3を0.3〜１モル％、Ga2O3を0.5
〜５モル％、In2O3を0.1〜５モル％から選ばれた１成分
以上を添加した抵抗体の特性は抵抗率が110〜3500Ωc
m、開閉サージ耐量が500〜780J/cm3、抵抗温度係数が−
５×10-4/℃以下、＋4.3×10-4/℃以下かつ電圧非直線
係数αが1.02〜1.3であり、遮断器用抵抗体として優れ
ていることがわかる。
21〜23,組成番号27〜29,組成番号32〜36、すなわち基本
成分80〜92.9モル％のZnOに、５〜15モル％のMgOを含有
させ、さらに副成分としてAl2O3を５〜15モル％、Y2O3
を0.5〜５モル％、La2O3を0.3〜１モル％、Ga2O3を0.5
〜５モル％、In2O3を0.1〜５モル％から選ばれた１成分
以上を添加した抵抗体の特性は抵抗率が110〜3500Ωc
m、開閉サージ耐量が500〜780J/cm3、抵抗温度係数が−
５×10-4/℃以下、＋4.3×10-4/℃以下かつ電圧非直線
係数αが1.02〜1.3であり、遮断器用抵抗体として優れ
ていることがわかる。
また、第２表から開閉サージ耐量は基本成分のZnOにMgO
を添加することで改善されることがわかる。しかし、Mg
Oを20モル％（No.7）と含有させすぎると300J/cm3で、
従来品の500J/cm3よりも低くなつてしまう。また、MgO
の含有量を変えることで抵抗温度係数が負から正に変化
し、MgOの添加量を選定すれば−１×10-3/℃以下、＋４
×10-3/℃以下に小さくできることがわかる。また、抵
抗値は基本成分のMgOの含有量を増加させても43〜500Ω
cm程度で大きな変化を示さないが、副成分のAl2O3,Y
2O3,La2O3,Ga2O3及びIn2O3の添加量によつて91〜５×10
7Ωcmを著しく変化することがわかる。さらに、電圧非
直線係数は副成分のAl2O3,Y2O3,La2O3,Ga2O3,In2O3など
の最適添加量を選定することによつて1.02〜1.2と著し
く改善できること、しかし副成分のAl2O3,Y2O3,La2O3,G
a2O3,In2O3の添加量を増加しすぎると開閉サージ耐量が
低下することがわかる。
を添加することで改善されることがわかる。しかし、Mg
Oを20モル％（No.7）と含有させすぎると300J/cm3で、
従来品の500J/cm3よりも低くなつてしまう。また、MgO
の含有量を変えることで抵抗温度係数が負から正に変化
し、MgOの添加量を選定すれば−１×10-3/℃以下、＋４
×10-3/℃以下に小さくできることがわかる。また、抵
抗値は基本成分のMgOの含有量を増加させても43〜500Ω
cm程度で大きな変化を示さないが、副成分のAl2O3,Y
2O3,La2O3,Ga2O3及びIn2O3の添加量によつて91〜５×10
7Ωcmを著しく変化することがわかる。さらに、電圧非
直線係数は副成分のAl2O3,Y2O3,La2O3,Ga2O3,In2O3など
の最適添加量を選定することによつて1.02〜1.2と著し
く改善できること、しかし副成分のAl2O3,Y2O3,La2O3,G
a2O3,In2O3の添加量を増加しすぎると開閉サージ耐量が
低下することがわかる。
これらのことから、遮断器用抵抗体として特に望ましい
組成は基本成分がZnOにMgOを５〜15モル％含有させた混
合物に対し、副成分としてAl2O3を５〜15モル％、Y2O3
を0.5〜５モル％、La2O3を0.3〜１モル％、Ga2O3を0.5
〜５モル％、In2O3を0.1〜５モル％添加するのが良い。
組成は基本成分がZnOにMgOを５〜15モル％含有させた混
合物に対し、副成分としてAl2O3を５〜15モル％、Y2O3
を0.5〜５モル％、La2O3を0.3〜１モル％、Ga2O3を0.5
〜５モル％、In2O3を0.1〜５モル％添加するのが良い。
（実施例３） 第３表に示す成分組成により、実施例１と同様にして抵
抗体を得た。得られた抵抗体の特性を第３表に示す。表
からわかるように、本実施例の抵抗体は、抵抗値が５〜
９×102Ω・cm、開閉サージ耐量が600〜850J/cm3、抵抗
温度係数が４×10-4〜１×10-3/℃、電圧非直線係数が
1.05〜1.20（３×10-3〜80A/cm2）の抵抗体である。
抗体を得た。得られた抵抗体の特性を第３表に示す。表
からわかるように、本実施例の抵抗体は、抵抗値が５〜
９×102Ω・cm、開閉サージ耐量が600〜850J/cm3、抵抗
温度係数が４×10-4〜１×10-3/℃、電圧非直線係数が
1.05〜1.20（３×10-3〜80A/cm2）の抵抗体である。
従って、このような特性を有する本実施例の抵抗体は、
小型化の点で非常に有効である。
小型化の点で非常に有効である。
（実施例４） 第６図及び第７図は本発明の酸化物抵抗体を各第６図及
び第７図は、ガス遮断器（GCB）投入抵抗用及びSF6ガス
絶縁中世点接地抵抗器（NGR）に用いた応用例を示した
ものである。第５図に示した本発明の円筒状酸化物抵抗
体５に絶縁棒を通して積層することにより抵抗積層体７
とし、第６図のGCBの投入抵抗器６及び第７図のNGRに組
み込み、使用している。
び第７図は、ガス遮断器（GCB）投入抵抗用及びSF6ガス
絶縁中世点接地抵抗器（NGR）に用いた応用例を示した
ものである。第５図に示した本発明の円筒状酸化物抵抗
体５に絶縁棒を通して積層することにより抵抗積層体７
とし、第６図のGCBの投入抵抗器６及び第７図のNGRに組
み込み、使用している。
第６図のGCBの投入抵抗器は、コンデンサ８、遮断部
９、開閉操作用ピストン10、油ダッシュポット11、空気
タンク12を備えている。送電線路の電流を遮断する際に
は、空気タンク12内の圧縮空気により開閉操作用ピスト
ン10を右方向に押す。この力は、油ダッシュポット11に
より滑らかな動きとなって遮断部９に伝わり、遮断部接
触子の開閉動作を行う。電流を投入する際には逆に、投
入バネ（図示せず）により開閉操作用ピストン10が左方
向に押し戻され、遮断部９の接触子が接続される。この
いずれの場合も、急激に大電流を遮断、投入することに
よるサージ電圧が発生し、系統全体の絶縁耐圧が問題と
なる。コンデンサ８はサージ電圧の急激な立上りを抑え
る。一方投入抵抗器６は遮断機９と並列に設置され、通
常は回路的に切り離されているが、電流の遮断及び投入
の直前に回路に接続される。これにより一時的に遮断及
び投入時の電流値を下げ、サージ電圧の発生を系統の絶
縁耐圧に対して問題ない値にまで抑制する。本発明の酸
化物抵抗体を用いることにより、投入抵抗器６の容積を
従来の抵抗体を用いた場合に比べて約55％に低減すると
ができ、小型でかつ安定な性能のGCBを作製することが
できた。
９、開閉操作用ピストン10、油ダッシュポット11、空気
タンク12を備えている。送電線路の電流を遮断する際に
は、空気タンク12内の圧縮空気により開閉操作用ピスト
ン10を右方向に押す。この力は、油ダッシュポット11に
より滑らかな動きとなって遮断部９に伝わり、遮断部接
触子の開閉動作を行う。電流を投入する際には逆に、投
入バネ（図示せず）により開閉操作用ピストン10が左方
向に押し戻され、遮断部９の接触子が接続される。この
いずれの場合も、急激に大電流を遮断、投入することに
よるサージ電圧が発生し、系統全体の絶縁耐圧が問題と
なる。コンデンサ８はサージ電圧の急激な立上りを抑え
る。一方投入抵抗器６は遮断機９と並列に設置され、通
常は回路的に切り離されているが、電流の遮断及び投入
の直前に回路に接続される。これにより一時的に遮断及
び投入時の電流値を下げ、サージ電圧の発生を系統の絶
縁耐圧に対して問題ない値にまで抑制する。本発明の酸
化物抵抗体を用いることにより、投入抵抗器６の容積を
従来の抵抗体を用いた場合に比べて約55％に低減すると
ができ、小型でかつ安定な性能のGCBを作製することが
できた。
第７図のNGRは、円筒状酸化物抵抗体５を積層した抵抗
積層体７を収納したタンク18と、ブッシング17を備え、
変圧器（図示せず）の中世点に設置される。抵抗積層体
７は接地端子19に接続されており、送変電系統が電圧を
抑制する。本発明の酸化物抵抗体を用いることにより、
従来の金属抵抗体を用いた場合に比べて抵抗体の容積を
15％に低減でき、小型でかつ安定なNGRを製作すること
ができた。
積層体７を収納したタンク18と、ブッシング17を備え、
変圧器（図示せず）の中世点に設置される。抵抗積層体
７は接地端子19に接続されており、送変電系統が電圧を
抑制する。本発明の酸化物抵抗体を用いることにより、
従来の金属抵抗体を用いた場合に比べて抵抗体の容積を
15％に低減でき、小型でかつ安定なNGRを製作すること
ができた。
以上説明した通り、本発明によれば開閉サージ耐量が極
めて大きく、電圧−電流特性の電圧非直線係数が小さ
く、抵抗温度係数がほぼ正で（負の値が一部入る），し
かも小さく、かつ500℃熱処理後の抵抗温度変化も小さ
いという優れた直線抵抗体が得られるという効果があ
る。
めて大きく、電圧−電流特性の電圧非直線係数が小さ
く、抵抗温度係数がほぼ正で（負の値が一部入る），し
かも小さく、かつ500℃熱処理後の抵抗温度変化も小さ
いという優れた直線抵抗体が得られるという効果があ
る。
第１図は本発明の一例に係る直線抵抗体の断面構造を示
す模式図、第２図は直線抵抗体の比重と遮断器の開閉サ
ージ耐量との関係、第３図は直線抵抗体の電圧−電流特
性、第４図及び第５図は本発明の実施例に係る直線抵抗
体の断面図、第６図はGCB投入抵抗用抵抗器の構成図及
び第７図はSF6ガス絶縁中性点接地（NGR）の構成図であ
る。 1,5……酸化物抵抗体、２……電極、３……ガラス等、
４……円筒内部、６……投入抵抗器、７……抵抗積層
体、８……コンデンサ、９……遮断部、10……開閉操作
用ピストン、11……油ダッシュポット、12……空気タン
ク、17……ブッシング、18……タンク、19……接地端
子。
す模式図、第２図は直線抵抗体の比重と遮断器の開閉サ
ージ耐量との関係、第３図は直線抵抗体の電圧−電流特
性、第４図及び第５図は本発明の実施例に係る直線抵抗
体の断面図、第６図はGCB投入抵抗用抵抗器の構成図及
び第７図はSF6ガス絶縁中性点接地（NGR）の構成図であ
る。 1,5……酸化物抵抗体、２……電極、３……ガラス等、
４……円筒内部、６……投入抵抗器、７……抵抗積層
体、８……コンデンサ、９……遮断部、10……開閉操作
用ピストン、11……油ダッシュポット、12……空気タン
ク、17……ブッシング、18……タンク、19……接地端
子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小杉 哲夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 白川 晋吾 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 昭56−126902（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも、酸化
マグネシウム５〜10モル％に酸化アルミニウム５〜15モ
ル％を、酸化マグネシウムを７モル％に酸化イットリウ
ム0.5〜５モル％を、酸化マグネシウム７〜10モル％に
酸化ランタン0.3〜５モル％を、酸化マグネシウム10〜1
5モル％に酸化ガリウム0.5〜10モル％を、または酸化マ
グネシウム７〜15モル％に酸化インジウム0.1〜５モル
％を添加してなる焼結体において、抵抗値を40〜4000Ω
cmに、開閉サージ耐量を400J/cm3以上に、抵抗温度係数
を20〜500℃において−１×10-3〜４×10-3/℃に電圧非
直線係数を３×10-3ないし80A/cm2において1.0ないし1.
3とした直線抵抗体。 - 【請求項２】上下端面に電極を有し、側面に結晶ガラス
またはセラミックスの膜を形成してなることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の直線抵抗体。 - 【請求項３】中央部分に貫通孔を有し、前記上下端面に
電極が形成され側面に結晶化ガラスまたはセラミックス
の膜を形成してなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の直線抵抗体。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097805A JPH06101401B2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 直線抵抗体 |
| EP85304428A EP0165821B1 (en) | 1984-06-22 | 1985-06-20 | Oxide resistor |
| DE8585304428T DE3566184D1 (en) | 1984-06-22 | 1985-06-20 | Oxide resistor |
| CA000484856A CA1329477C (en) | 1984-06-22 | 1985-06-21 | Oxide resistor |
| US06/748,166 US4736183A (en) | 1984-06-22 | 1985-06-24 | Oxide resistor |
| CN85105495.1A CN1006498B (zh) | 1985-05-10 | 1985-07-18 | 氧化物电阻器 |
| US07/168,136 US4943795A (en) | 1984-06-22 | 1988-03-14 | Oxide resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097805A JPH06101401B2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 直線抵抗体 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3279169A Division JPH0696909A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 変圧器 |
| JP4054775A Division JP2777009B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 中性点接地抵抗器 |
| JP4054776A Division JP2786367B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ガス絶縁遮断器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256701A JPS61256701A (ja) | 1986-11-14 |
| JPH06101401B2 true JPH06101401B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=14201990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60097805A Expired - Lifetime JPH06101401B2 (ja) | 1984-06-22 | 1985-05-10 | 直線抵抗体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101401B2 (ja) |
| CN (1) | CN1006498B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63200501A (ja) * | 1987-02-17 | 1988-08-18 | 株式会社日立製作所 | 酸化物抵抗体及びその製造方法 |
| CN102584207A (zh) * | 2012-02-09 | 2012-07-18 | 江苏大学 | 一种负电阻温度系数氧化锌线性电阻陶瓷材料及制备方法 |
| CN102584209B (zh) * | 2012-02-23 | 2013-10-23 | 江苏大学 | 一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料及其制备方法 |
| CN112811895A (zh) * | 2020-07-31 | 2021-05-18 | 北京七一八友晟电子有限公司 | 一种氧化锡陶瓷电阻器及其制备方法 |
| CN112048209A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种填料、接地网防腐涂料及其制备方法 |
| CN114477994A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-13 | 广东爱晟电子科技有限公司 | 一种大功率陶瓷芯片电阻及其材料和制备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56126902A (en) * | 1980-03-10 | 1981-10-05 | Marukon Denshi Kk | Ceramic varistor and method of producing same |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP60097805A patent/JPH06101401B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-07-18 CN CN85105495.1A patent/CN1006498B/zh not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN85105495A (zh) | 1987-01-21 |
| CN1006498B (zh) | 1990-01-17 |
| JPS61256701A (ja) | 1986-11-14 |
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