JPH06181105A - 非直線抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＺｎＯを主成分とする焼結体１の側面に、フ
ッ素樹脂、オルトリン酸アルミニウム及びオルトリン酸
シリコンを含む複合剤を硬化してなる高抵抗層２が形成
された非直線抵抗体。 【効果】 放電耐量特性、耐湿特性がともに向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は避雷器などに用いられ
る、酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体に関する。

【０００２】

【従来の技術】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避雷器が用いられる。

【０００３】避雷器には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となる非直
線抵抗体が用いられる。非直線抵抗体は一般にはバリス
タと呼ばれ、その代表なものとして酸化亜鉛を主成分と
したものがある。

【０００４】一般に、避雷器など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）、ケイ素（Ｓｉ）の酸化物等からなる副
成分を含み、これらの原料を水及び有機バインダーとと
もに十分混合した後、スプレードライヤー等で造粒し、
成形を行い、焼結させ、得られた焼結体の側面に沿面閃
絡を防止する目的で高抵抗層形成物質を塗布して焼き付
け、さらに両端面を研磨し電極を取付け構成されてい
る。

【０００５】従来の非直線抵抗体の高抵抗層は、たとえ
ばＳｉＯ₂ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ を水及び有機バイ
ンダーとともに混合し、焼結体の側面に塗布した後、10
00〜1200℃で焼き付けて構成される。

【０００６】また特開平2-7401号公報に示した様に無機
高分子もしくは有機金属化合物を主成分としたセラミッ
クコーティング剤を塗布し、略350 ℃で脱水縮合、加水
分解、重縮合あるいは熱分解させて高抵抗層を形成す
る。

【０００７】近年の電力系統は送電コスト低減のため高
電圧化、大容量化が進み、それにともない避雷器も500k
V が実用化され、さらに、近い将来1000kV（ＵＨＶ）用
避雷器も計画されている。これらの高電圧、大容量避雷
器に使用される非直線抵抗体には優れた非直線抵抗特
性、放電耐量特性の他に、課電寿命特性、耐湿特性など
極めて高い長期信頼性が要求される。

【０００８】しかしながらＳｉＯ₂ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 及びＳ
ｂ₂ Ｏ₃ を1000〜1200℃で焼き付けて構成される高抵抗
層を備えた従来の非直線抵抗体は、焼き付け温度が高温
であるためこの焼き付けによって焼結体の電気特性が変
化する可能性があった。このため非直線抵抗体を工業的
に量産製造すると、非直線抵抗特性の低下やその特性上
のバラツキだけではなく、放電耐量特性などのバラツキ
が発生するという問題があった。

【０００９】また無機高分子もしくは有機金属化合物な
どのセラミックコーティング剤を350 ℃程度で硬化させ
て構成される高抵抗層を備えた従来の非直線抵抗体は硬
化温度が焼き付け温度に比べて低いので、放電耐量特性
の低化を防止できる。しかしながら高抵抗層に貫通気孔
が形成されやすく、高湿条件下で使用すると貫通気孔か
ら水分が侵入し電気特性がしだいに低下するという問題
があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の非
直線抵抗体においては放電耐量特性と耐湿特性をともに
向上させるのが困難であるという問題があった。そこで
本発明の目的は放電耐量特性と耐湿特性をともに向上さ
せた非直線抵抗体を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は第１の発明として酸化亜鉛を主成分とする焼
結体の側面に高抵抗層が形成されている非直線抵抗体に
おいて、前記高抵抗層がフッ素樹脂とリン酸アルミニウ
ム及びリン酸シリコンを含む複合材を硬化して得られる
ものであることを特徴とする非直線抵抗体を提供する。
また第２の発明として酸化亜鉛を主成分とする焼結体の
側面に高抵抗層が形成されている非直線抵抗体におい
て、前記高抵抗層がフッ素樹脂とアルミニウムアルコキ
シド及びシリコンアルコシシドを含む複合材を硬化して
得られるものであることを特徴とする非直線抵抗体を提
供する。

【００１２】

【作用】リン酸アルミニウム、アルミニウムアルコキシ
ドは400 ℃程度でアルミナとなり、リン酸シリコン、シ
リコンアルコキシドは400 ℃程度でシリカとなる。従っ
て第１、第２の発明の複合材はともに比較的低温で高抵
抗層を形成できるので高抵抗層を形成するための加熱で
焼結体の電気特性が損われるのを防ぐことができる。ま
た複合材中にフッ素樹脂が存在するため貫通孔が形成さ
れにくく非直線抵抗体の耐湿特性が向上する。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１及び図２を参照
して説明する。 （第１の実施例）

【００１４】主成分であるＺｎＯに副成分としてＢｉ₂
Ｏ₃ 、ＭｎＯを夫々０．５モル％、Ｃｏ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂
Ｏ₃ 、ＮｉＯを夫々１モル％添加する。これらの原料を
水や分散剤等の有機バインダー類とともに混合装置に入
れ混合する。次に、混合物をスプレードライヤーで、例
えば粒径が100 ミクロンになるように噴霧造粒する。得
られた造粒粉を金型に入れ加圧し、直径125mm 、厚さ30
mmの円板に成形し、添加した有機バインダー類を除くた
め空気中500 ℃で焼成し、さらに空気中1200℃で焼結し
て、図１に示すような焼結体１とする。

【００１５】この焼結体１の側面にリン酸アルミニウム
であるオルトリン酸アルミニウム（Ａｌ（Ｈ₂ ＰＯ₄ ）
₃ ）45重量％、リン酸シリコンであるオルトリン酸シリ
コン（Ｓｉ（Ｈ₂ ＰＯ₄ ）₄ ）45重量％、フッ素樹脂10
重量％の混合物である複合材をスプレーガンで塗布す
る。この複合材を乾燥させた後400 ℃で硬化させて高抵
抗層２とする。高抵抗層２を形成した焼結体１の両端面
を研磨しアルミニウムを溶射して電極３を形成し、非直
線抵抗体とする。

【００１６】なお比較例として焼結体１の側面にリン酸
アルミニウム（ＡｌＰＯ₄ ）を主成分とするセラミック
コーティング剤を塗布して350 ℃で硬化させて高抵抗層
とし、本実施例と同様に電極３を形成した。次に作用及
び効果について説明する。本実施例と比較例の非直線抵
抗体の高抵抗層について気孔率、平均細孔径を水銀ポロ
シメータを用いて測定したところ表１に示す結果を得
た。

【００１７】

【表１】 第１の実施例においては気孔率は比較例の１／３以下で
あり、平均細孔径は１／７以下であって貫通気孔が大幅
に減少していることが認められた。

【００１８】次に本実施例の非直線抵抗体と比較例を高
湿度の恒湿槽内に放置して電圧変化率を測定したところ
図２に示す結果を得た。なお湿度は93％、温度は30℃と
した。図２において曲線Ｂは比較例の電圧変化率を示し
ており、3000時間経過すると電圧変化率は３％以上にな
った。これに対し、本実施例の電圧変化率を示す曲線Ａ
は3000時間経過後も略一定であり、本実施例の非直線抵
抗体の耐湿特性が向上したことが確認された。

【００１９】このように耐湿特性が向上したのは高抵抗
層を形成する複合材がフッ素樹脂を含んでおり、このフ
ッ素樹脂が貫通気孔をふさぐためと考えられる。またＡ
ｌ（Ｈ₂ ＰＯ₄ ）₃ およびＳｉ（Ｈ₂ ＰＯ₄ ）₄ は400
℃程度でＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ となるためＳｉＯ₂ 、Ｂ
ｉ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ を1000℃以上で焼き付けて高抵抗
層を形成していた従来の非直線抵抗体に比べて本実施例
は放電耐量特性も向上する。

【００２０】なお本実施例の複合材に用いるリン酸アル
ミニウム及びリン酸シリコンはオルトリン酸塩に限られ
るものではなく、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩テト
ラポリリン酸塩等を用いても良好な結果が得られること
を確認している。また本実施例においては非直線抵抗体
の添加物として酸化物原料を用いたがこれにこだわるこ
とはなく、焼成によって酸化物となるものであればよ
い。さらに本実施例で示した以外の添加物を添加しても
同様の効果が得られることはもちろんである。次に本発
明の第２の実施例について説明する。

【００２１】第１の実施例と同様に、図１に示す焼結体
１を製作し、この焼結体１の側面にアルミニウムアルコ
キシドであるイソプロパキシアルミニウム（Ａｌ（ＯＣ
₃ Ｈ₇ ）₃ ）及びシリコンアルコキシドであるイソプロ
パキシシリコン（Ｓｉ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）₄ ）を夫々45重量
％、フッ素樹脂を10重量％混合してなる複合材をスプレ
ーガンを使って塗布した。この複合材を乾燥させた後38
0 ℃で硬化させ高抵抗層２とし、さらに第１の実施例と
同様に電極３を形成して非直線抵抗体を構成した。次に
作用及び効果について説明する。

【００２２】本実施例と比較例の非直線抵抗体の高抵抗
層について気孔率及び平均細孔径を水銀ポロシメータで
測定したところ表１に示す結果を得た。本実施例におい
ては気孔率は比較例の１／４であり、平均細孔径は１／
５である。また第１の実施例と同一の条件で電圧変化率
を測定したところ図２の曲線Ａに示す第１の実施例と同
様の結果が得られた。

【００２３】このように耐湿特性が向上したのは高抵抗
層を形成する複合材がフッ素樹脂を含んでおり、このフ
ッ素樹脂が貫通気孔をふさぐためと考えられる。またＡ
ｌ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）₃ 及びＳｉ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）₄ は380 ℃
程度でＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂となるため、焼き付け温度
に比べて加熱温度が低く、非直線抵抗体の放電耐量特性
が損われるのを防ぐことができる。なお、金属アルコキ
シ基はプロピル基に限るものではなく、メチル基、エチ
ル基、ヘキシル基などでも同様の効果を得られることは
もちろんである。

【００２４】

【発明の効果】以上のように非直線抵抗体の高抵抗層を
フッ素樹脂、リン酸アルミニウム及びリン酸シリコンを
含む複合材、あるいはフッ素樹脂、アルミニウムアルコ
キシド及びシリコンアルコキシドを含む複合材を硬化し
て得られるものとすることにより、放電耐量特性及び耐
湿特性をともに向上させた非直線抵抗体を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２の実施例を示す非直線抵抗
体の断面図

【図２】電圧変化率の経時変化を示す特性図

【符号の説明】

１…焼結体、２…高抵抗層、３…電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化亜鉛を主成分とする焼結体の側面に
   高抵抗層が形成されている非直線抵抗体において、 前記高抵抗層がフッ素樹脂とリン酸アルミニウム及びリ
   ン酸シリコンを含む複合材を硬化して得られるものであ
   ることを特徴とする非直線抵抗体。
2. 【請求項２】 酸化亜鉛を主成分とする焼結体の側面に
   高抵抗層が形成されている非直線抵抗体において、 前記高抵抗層がフッ素樹脂とアルミニウムアルコキシド
   及びシリコンアルコキシドを含む複合材を硬化して得ら
   れるものであることを特徴とする非直線抵抗体。