JPH0734402B2 - Voltage nonlinear resistor - Google Patents

Voltage nonlinear resistor

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JPH0734402B2
JPH0734402B2 JP3029271A JP2927191A JPH0734402B2 JP H0734402 B2 JPH0734402 B2 JP H0734402B2 JP 3029271 A JP3029271 A JP 3029271A JP 2927191 A JP2927191 A JP 2927191A JP H0734402 B2 JPH0734402 B2 JP H0734402B2
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今井  修
邦夫 大平
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NGK Insulators Ltd
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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、過電圧保護機器に用い
られる電圧非直線抵抗体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage nonlinear resistor used in an overvoltage protection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から酸化亜鉛 (ZnO)を主成分として
Bi2O3,Sb2O3 ,SiO2,Co2O3 ,MnO2等の少量の金属酸
化物を副成分として含有した抵抗体は、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。
2. Description of the Related Art Conventionally, zinc oxide (ZnO) has been the main component.
It is widely known that a resistor containing a small amount of a metal oxide such as Bi 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SiO 2 , Co 2 O 3 and MnO 2 as an auxiliary component exhibits excellent voltage nonlinearity. It is used for lightning arresters, etc., due to its nature.

【0003】電力機器に用いられるこうした電圧非直線
抵抗体としては、例えば特開昭63−136603号公報におい
て開示された組成を有するものが好適である。しかし、
これらの組成を採用しても、未だ雷サージ印加後のバリ
スタ電圧V1mA の変化率ΔV1mA が大きいという欠点が
残った。
As such a voltage non-linear resistor used in electric power equipment, for example, one having the composition disclosed in JP-A-63-136603 is suitable. But,
Even if these compositions are adopted, there still remains a drawback that the change rate ΔV 1mA of the varistor voltage V 1mA after application of a lightning surge is large.

【0004】このため、避雷器を設計する場合に、予め
1mA の変化率を見込んで設計しなければならなかっ
た。一方、サージによる劣化自体を抑制する方法とし
て、電圧非直線抵抗体の焼成後に 600℃以上の温度で熱
処理を行う方法が知られているが、この方法によると電
圧非直線抵抗体のバリスタ電圧が低下し、かつ制限電圧
比V40KA/V1mA が増大するという欠点があった。
Therefore, when designing the lightning arrester, it has been necessary to design in advance in consideration of the rate of change of V 1mA . On the other hand, as a method of suppressing the deterioration itself due to surge, a method of performing heat treatment at a temperature of 600 ° C or higher after firing the voltage nonlinear resistor is known. According to this method, the varistor voltage of the voltage nonlinear resistor is reduced. There is a drawback that the voltage is lowered and the limiting voltage ratio V 40KA / V 1mA is increased.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、サー
ジ印加後のバリスタ電圧の変化率ΔV1mA が少なく、制
限電圧比V40KA/V1mA 、サージ耐量、課電寿命に優れ
た電圧非直線抵抗体を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a voltage non-linearity which has a small rate of change in varistor voltage ΔV 1mA after application of a surge, a limited voltage ratio V 40KA / V 1mA , surge withstand capability, and a life of voltage application. It is to provide a resistor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、ビスマスを B
i2O3に換算して 0.3〜1.2 mol%, アンチモンを Sb2O3
換算して 0.3〜1.5 mol%, クロムを Cr2O3に換算して
0.3〜1.0 mol%, コバルトを Co2O3に換算して 0.3〜1.5
mol%, マンガンを MnO2 に換算して 0.2〜0.8mol%, ケ
イ素を SiO2 に換算して 4.0〜10.0 mol%,ニッケルを N
iOに換算して 0.3〜2.5 mol%, アルミニウムを Al2O3
換算して 0.002〜0.02 mol%,ホウ素を B2O3 に換算して
0.0001〜0.05 mol%,銀を Ag2O に換算して0.0001〜0.05
mol%,及びK2O に換算して 0.0005 〜0.015 mol%のカリ
ウムと Na2O に換算して0.0005〜0.015 mol%のナトリウ
ムとの少なくとも一方を含有し、残部が酸化亜鉛からな
り、電流1mAに対する制限電圧V1mA が330 〜500V/m
m であることを特徴とする電圧非直線抵抗体に係るもの
である。
The present invention uses bismuth as a base material.
Converted to i 2 O 3 0.3 to 1.2 mol%, converted antimony to Sb 2 O 3 0.3 to 1.5 mol%, converted chromium to Cr 2 O 3
0.3 to 1.0 mol%, Cobalt converted to Co 2 O 3 0.3 to 1.5
mol%, manganese converted to MnO 2 0.2 to 0.8 mol%, silicon converted to SiO 2 4.0 to 10.0 mol%, nickel to N
Converted to iO 0.3 to 2.5 mol%, converted aluminum to Al 2 O 3 0.002 to 0.02 mol%, converted boron to B 2 O 3
0.0001 to 0.05 mol%, converted to Ag 2 O for silver 0.0001 to 0.05
It contains at least one of mol% and 0.0005 to 0.015 mol% potassium converted to K 2 O and 0.0005 to 0.015 mol% sodium converted to Na 2 O, the balance being zinc oxide, and a current of 1 mA. Limit voltage V 1mA to 330-500V / m
It relates to a voltage non-linear resistor characterized by being m.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、前記した特定の組成を採用す
ることにより、サージ印加後のバリスタ電圧の変化率Δ
1mA が少なく、制限電圧比V40KA/V1mA 、サージ耐
量、課電寿命に優れた電圧非直線抵抗体を提供できる。
According to the present invention, the change rate Δ of the varistor voltage after the application of surge is changed by adopting the above-mentioned specific composition.
It is possible to provide a voltage non-linear resistor having a small V 1mA , a limited voltage ratio V 40KA / V 1mA , a surge withstand capability, and an excellent life span.

【0008】ビスマスは Bi2O3に換算して、0.3 〜1.2
mol%を用いる。ビスマスは酸化亜鉛粒子間に粒界層を形
成しているが、バリスタ特性の発現に関係するショット
キー障壁の形成に係わっていると考えられる重要な添加
物である。これが 0.3 mol% 未満であると、ΔV1mA
40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化する。
一方、これが 1.2 mol% を超えると、ΔV1mA が大きく
なり、サージ耐量が悪化する。
Bismuth is converted to Bi 2 O 3 and is 0.3 to 1.2.
Use mol%. Bismuth forms a grain boundary layer between zinc oxide particles and is an important additive that is considered to be involved in the formation of a Schottky barrier related to the development of varistor characteristics. If it is less than 0.3 mol%, ΔV 1mA ,
V 40KA / V 1mA increases, and surge withstand capability deteriorates.
On the other hand, if it exceeds 1.2 mol%, ΔV 1mA becomes large and the surge withstand capability deteriorates.

【0009】アンチモン及びクロムは、それぞれ Sb2O3
及び Cr2O3に換算して、 Sb2O3 0.3〜1.5 mol %、Cr
2O3 0.3〜1.0 mol%を用いる。アンチモン、クロムは酸
化亜鉛と反応してスピネル相を形成することにより、酸
化亜鉛粒子の異常粒成長を抑制して、焼結体の均一性を
向上させる作用を有する。Sb2O3 への換算量が 0.3 mol
% 未満であると、ΔV1mA が大きくなり、サージ耐量が
悪化すると共に、これが1.5mol% を超えるとサージ耐量
が悪化する。また、Cr2O3 への換算量が 0.3 mol% 未満
であると、ΔV1mA が大きくなり、課電寿命が悪化する
と共に、これが1.0 mol%を超えると、ΔV1mA が大きく
なり、V40KA/V1mA も大きくなる。
Antimony and chromium are Sb 2 O 3
And Cr 2 O 3 , Sb 2 O 3 0.3 to 1.5 mol%, Cr
2 O 3 0.3 to 1.0 mol% is used. Antimony and chromium react with zinc oxide to form a spinel phase, thereby suppressing abnormal grain growth of zinc oxide particles and improving the uniformity of the sintered body. 0.3 mol converted to Sb 2 O 3
When it is less than%, ΔV 1mA becomes large and the surge withstand capability deteriorates, and when it exceeds 1.5 mol%, the surge withstand capability deteriorates. Further, when the amount converted to Cr 2 O 3 is less than 0.3 mol%, ΔV 1 mA becomes large, and the service life is deteriorated, and when it exceeds 1.0 mol%, ΔV 1 mA becomes large and V 40KA / V 1mA also increases.

【0010】コバルトは Co2O3に換算して 0.3〜1.5 mo
l%を用いる。また、マンガンは MnO2 に換算して 0.2〜
0.8 mol%を用いる。コバルト及びマンガンはその一部が
酸化亜鉛粒子内に固溶するとともに、一部は粒界層に析
出してショットキー障壁の高さを高める作用を有する。
また、障壁の安定性にも関係していると考えられる。Co
2O3 への換算量が 0.3 mol% 未満であるとΔV1mA が大
きくなり、これが1.5mol%を超えると、やはりΔV1mA
が大きくなる。また、MnO2への換算量が0.2mol% 未満で
あると課電寿命が悪化し、これが0.8mol% を超えると、
やはり課電寿命が悪化する。
Cobalt is 0.3 to 1.5 mo in terms of Co 2 O 3.
Use l%. In addition, manganese is converted to MnO 2 of 0.2 to
Use 0.8 mol%. Cobalt and manganese partly dissolve in the zinc oxide particles and partly precipitate in the grain boundary layer to increase the height of the Schottky barrier.
It is also considered to be related to the stability of barriers. Co
If the amount converted to 2 O 3 is less than 0.3 mol%, ΔV 1mA becomes large, and if it exceeds 1.5mol%, ΔV 1mA also remains.
Grows larger. Also, if the conversion amount to MnO 2 is less than 0.2 mol%, the service life will deteriorate, and if it exceeds 0.8 mol%,
After all, the service life becomes worse.

【0011】コバルトの原料中にはCo3O4 を含有してい
る方が特性向上の点で好ましく、現実にはCo2O3 とCo3O
4 との混合物を使用することもできる。
It is preferable that Co 3 O 4 is contained in the cobalt raw material from the viewpoint of improving the characteristics. In reality, Co 2 O 3 and Co 3 O 4 are contained.
It is also possible to use mixtures with 4 .

【0012】ケイ素は SiO2 に換算して 4.0〜10.0 mol
% を用いる。ケイ素は粒界層にケイ酸亜鉛として析出し
て、酸化亜鉛粒子の粒成長を抑制する効果がある。非晶
質シリカを用いると反応性が向上し、特性が向上するた
め好ましい。SiO2への換算量が 4.0 mol% 未満である
と、V40KA/V1mA も大きくなり、サージ耐量が悪化す
る。これが10.0 mol% を超えると、ΔV1mA 、V40KA
1mA が大きくなる。
Silicon is 4.0 to 10.0 mol in terms of SiO 2.
Use%. Silicon is deposited in the grain boundary layer as zinc silicate and has an effect of suppressing grain growth of zinc oxide particles. It is preferable to use amorphous silica because the reactivity is improved and the characteristics are improved. If the amount converted to SiO 2 is less than 4.0 mol%, V 40KA / V 1mA also increases and the surge withstand capability deteriorates. If this exceeds 10.0 mol%, ΔV 1mA , V 40KA /
V 1mA increases.

【0013】ニッケルは NiOに換算して 0.3〜2.5 mol%
を用いる。NiO への換算量が 0.3mol%未満であると、
40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化する。
これが 2.5 mol% を超えると、ΔV1mA 及びV40KA/V
1mA が大きくなる。
Nickel is 0.3 to 2.5 mol% converted to NiO
To use. If the amount converted to NiO is less than 0.3 mol%,
V 40KA / V 1mA increases, and surge withstand capability deteriorates.
If this exceeds 2.5 mol%, ΔV 1mA and V 40KA / V
1mA increases.

【0014】アルミニウムは Al2O3に換算して 0.002〜
0.02 mol% を用いる。Al2O3 への換算量が 0.002 mol%
未満であると、V40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐
量が悪化する。これが 0.02 mol%を超えると、ΔV1mA
が大きくなる。
Aluminum is converted to Al 2 O 3 and 0.002 to
Use 0.02 mol%. 0.002 mol% converted to Al 2 O 3
If it is less than, V 40KA / V 1mA is increased, surge resistance is deteriorated. If this exceeds 0.02 mol%, ΔV 1mA
Grows larger.

【0015】ホウ素は B2O3 に換算して 0.0001 〜0.05
mol% を用いる。 B2O3 への換算量が 0.0001 mol%未満
であると課電寿命が悪化し、これが 0.05 mol%を超える
と、ΔV1mA 、V40KA/V1mA が大きくなる。銀は Ag2
O に換算して0.0001〜0.05 mol% を用いる。Ag2Oへの換
算量が0.0001 mol% 未満であると、V40KA/V1mA が大
きくなり、サージ耐量が悪化する。これが 0.05 mol%を
超えると、ΔV1mA が大きくなる。
Boron is 0.0001 to 0.05 when converted to B 2 O 3.
Use mol%. If the amount converted to B 2 O 3 is less than 0.0001 mol%, the life of charging becomes worse, and if it exceeds 0.05 mol%, ΔV 1mA and V 40KA / V 1mA increase. Silver is Ag 2
Use 0.0001 to 0.05 mol% in terms of O 2. If the amount converted to Ag 2 O is less than 0.0001 mol%, V 40KA / V 1mA increases and the surge withstand capability deteriorates. If this exceeds 0.05 mol%, ΔV 1 mA increases.

【0016】ホウ素と銀はともに粒界層を安定化する作
用がある。銀を含むホウケイ酸ビスマスガラスとして添
加すると課電寿命が向上するため好ましい。なお、ガラ
ス中には酸化亜鉛等他の金属酸化物を含んでも良い。
Both boron and silver have the effect of stabilizing the grain boundary layer. It is preferable to add it as bismuth borosilicate glass containing silver because the electric charge life is improved. The glass may contain another metal oxide such as zinc oxide.

【0017】K2Oに換算して0.0005〜0.015 mol%のカリ
ウムと、Na2Oに換算して0.0005〜0.015 mol%のナトリウ
ムの少なくとも一方を用いる。これらの添加は、バリス
タ特性に大きく影響することが解った。カリウムとナト
リウムとの一方のみを添加する場合も、双方を添加する
場合も、それぞれの添加量が 0.0005〜0.015 mol%の
範囲内でなければならない。この添加量が0.0005 mol%
未満であるとΔV1mA が大きくなり、0.015mol% を超え
ると、V40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化
する。この合計量を0.002 〜0.005 mol%とすると、ΔV
1mA が一層小さくなる。また、一方を単独で添加する場
合には、ナトリウムを添加する方が、カリウムを添加す
るよりもΔV1mA が小さくなる。両者を同時に添加した
場合は、ΔV1mA が小さくなるが、V40KA/V1mA は単
独添加の場合にくらべて若干大きくなる。
At least one of 0.0005 to 0.015 mol% potassium in terms of K 2 O and 0.0005 to 0.015 mol% sodium in terms of Na 2 O is used. It was found that the addition of these had a great influence on the varistor characteristics. Whether potassium or sodium is added or both are to be added, the addition amount of each must be within the range of 0.0005 to 0.015 mol%. The amount added is 0.0005 mol%
If it is less than ΔV 1mA , it will be large, and if it exceeds 0.015mol%, V 40KA / V 1mA will be large and the surge resistance will be deteriorated. If this total amount is 0.002 to 0.005 mol%, ΔV
1mA becomes smaller. When one of them is added alone, the addition of sodium results in a smaller ΔV 1mA than the addition of potassium. When both are added at the same time, ΔV 1mA becomes smaller, but V 40KA / V 1mA becomes slightly larger than when added alone.

【0018】[0018]

【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と所
定の粒度に調整した酸化ビスマス、酸化コバルト(好ま
しくはCo3O4)、酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化ク
ロム、酸化ケイ素(好ましくは非晶質)、酸化ニッケ
ル、酸化ホウ素、酸化銀等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。また、添加物
を 800〜1000℃で仮焼した後粉砕し、所定粒度に調整し
たものと酸化亜鉛原料を混合してもよい。この際、これ
らの原料粉末に対して所定量の結合剤(例えばポリビニ
ルアルコール水溶液)および分散剤等を加える。またア
ルミニウムは好ましくは硝酸アルミニウム溶液の形態で
加える。
EXAMPLES To obtain a voltage nonlinear resistor containing zinc oxide as a main component, first, a zinc oxide raw material adjusted to a predetermined particle size and bismuth oxide and cobalt oxide (preferably Co 3 O 4) adjusted to a predetermined particle size were prepared. ), Manganese oxide, antimony oxide, chromium oxide, silicon oxide (preferably amorphous), nickel oxide, boron oxide, silver oxide and the like are mixed in a predetermined amount. In this case, silver nitrate or boric acid may be used instead of silver oxide or boron oxide. Bismuth borosilicate glass containing silver is preferably used. Further, the additive may be calcined at 800 to 1000 ° C., then pulverized and adjusted to a predetermined particle size, and the zinc oxide raw material may be mixed. At this time, a predetermined amount of binder (for example, polyvinyl alcohol aqueous solution), dispersant, and the like are added to these raw material powders. Aluminum is also preferably added in the form of an aluminum nitrate solution.

【0019】ナトリウム、カリウムを電圧非直線抵抗体
中に含有させるには、例えば、ナトリウム、カリウムの
炭酸塩、硝酸塩の水溶液を原料中に加えるか、又はナト
リウム、カリウムを含有するガラスを原料中に加えると
よい。
To contain sodium and potassium in the voltage non-linear resistor, for example, an aqueous solution of sodium or potassium carbonate or nitrate is added to the raw material, or glass containing sodium or potassium is added to the raw material. Good to add.

【0020】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 〜1.2wt %
の造粒粉を造粒する。次いで得られた造粒粉を、成形工
程において、成形圧力400〜1000kg/cm2 の下で所定の
形状に成形する。
Next, vacuum deaeration is performed preferably at a vacuum degree of 200 mmHg or less, and the water content of the mixed slurry is adjusted to about 30 to 35 wt%.
The viscosity of the mixed slurry is preferably 100 ± 50 cp. Next, the obtained mixed sludge is supplied to a spray dryer to have an average particle size of 50 to 150 μm, preferably 80 to 120 μm, and a water content of 0.5 to 2.0 wt%, more preferably 0.7 to 1.2 wt%.
Granulate the granulated powder of. Next, in the molding step, the obtained granulated powder is molded into a predetermined shape under a molding pressure of 400 to 1000 kg / cm 2 .

【0021】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、脱脂体を昇降温速度30〜70℃/hrで 800〜
1000℃、保持時間1〜5時間で焼成し、仮焼体を得る。
Next, the molded body is heated / cooled at a temperature of 10 to 100 ° C.
/ hr At a temperature of 400 to 700 ℃, scatter and remove organic components to obtain a defatted body. Next, the degreased body is heated up to 800-
Baking is performed at 1000 ° C for a holding time of 1 to 5 hours to obtain a calcined body.

【0022】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。
Next, a high resistance layer is formed on the side surface of the calcined body. In this example, a mixture paste for insulation coating having a predetermined amount of bismuth oxide, antimony oxide, zinc oxide, silicon oxide, etc., added with ethyl cellulose, butyl carbitol, n-butyl acetate, etc. as an organic binder, has a thickness of 30 to 300 μm. Apply to the side of the calcined body.

【0023】次に、これを昇降温速度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。
Next, this is heated / cooled at a rate of 20 to 100 ° C./hr,
Maximum holding temperature 1000 to 1300 ℃, preferably 1050 to 1250 ℃, 3
Main firing is performed under the condition of ~ 7 hours.

【0024】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〜
300 μm の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度50〜200
℃/hr 、400 〜550 ℃で保持時間 0.5〜2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。
Thereafter, a glass paste obtained by adding ethyl cellulose, butyl carbitol, n-butyl acetate or the like as an organic binder to glass powder is applied to the high resistance layer on the side surface in an amount of 50 to 50.
Apply it to a thickness of 300 μm and raise and lower the temperature in air at a rate of 50 to 200.
It is preferable to form the glass layer by heat-treating at 400 ° C./hr and 400 to 550 ° C. for a holding time of 0.5 to 2 hours.

【0025】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。
After that, both end faces of the obtained voltage non-linear resistor are polished with a diamond grindstone or the like. Next, after cleaning the polished surface, electrodes are provided, for example, by spraying, on both polished end surfaces by, for example, aluminum or the like to obtain a voltage nonlinear resistor.

【0026】次に、上述の製造方法に従い、下記表に示
す各組成を有する電圧非直線抵抗体を作製した。この抵
抗体は、径47mmφ、幅22.5mmの円盤形状のものである。
ただし、ケイ素は非晶質シリカを用い、ホウ素及び銀は
ガラス化して用い、コバルト源としては Co3O4を用い、
アルミニウムは硝酸アルミニウム溶液を用いた。単位幅
当りのV1mA は330 〜500V/mm とするが、400 〜450V/m
m がさらに好ましい。またV1mA /V10μA は1.5 以下
が好ましい。
Next, according to the above-mentioned manufacturing method, a voltage nonlinear resistor having each composition shown in the following table was manufactured. This resistor has a disk shape with a diameter of 47 mmφ and a width of 22.5 mm.
However, silicon uses amorphous silica, boron and silver are used after vitrification, Co 3 O 4 is used as a cobalt source,
The aluminum used the aluminum nitrate solution. V 1mA per unit width is 330 to 500V / mm, but 400 to 450V / m
m is more preferred. The V 1mA / V 10 μ A is preferably 1.5 or less.

【0027】電圧非直線抵抗体の特性のうち、V
10μA , V1mA およびV40KAは前記円盤形状の抵抗体に
それぞれ10μA,1mAおよび40KAの電流が流れた時に両端
面の電極間に発生する制限電圧を示す。ΔV1mA は、雷
サージ (4/10μs , 120KA,2回)印加後の逆方向V
1mA 変化率(%)で示した。サージ耐量については、雷
サージ(4/10μs, 120KA ,2回) 印加後の合格率
(%)で示した。課電寿命については、温度130 ℃、課
電率95%で1000時間課電した後の熱暴走の有(×)、無
(〇)によって示した。表1及び表2に示す試料は、い
ずれも本願発明に係る実施例であり、表3及び表4に示
す試料は、いずれも比較例に係る。
Among the characteristics of the voltage non-linear resistor, V
10 mu A, V 1mA and V 40 kA indicates a limit voltage generated between the electrodes of the two end faces when the respective 10μA to the resistor of the disk-shaped, is 1mA and 40 kA current flow. ΔV 1mA is the reverse direction V after lightning surge (4 / 10μs, 120KA, twice) application
The change rate (%) was 1 mA . The surge withstand rate is indicated by the pass rate (%) after applying lightning surge (4/10 μs, 120KA, twice). The life span was shown by the presence (x) and absence (o) of thermal runaway after 1000 hours of electricity at a temperature of 130 ° C and an electricity rate of 95%. The samples shown in Tables 1 and 2 are all examples according to the present invention, and the samples shown in Tables 3 and 4 are all comparative examples.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】[0032]

【発明の効果】表1の試料1、2及び試料29.30に
おいては、ビスマスの含有量が0.3又は1.2mol
%であるが、特性が良好である。表3の試料2及び26
においては、ビスマスの含有量が0.1mol%である
が、ΔV1mA 、V40KA/V1mAが大きくなり、サージ耐
量が悪化していた。表3の試料3及び27においては、
ビスマスの含有量が1.5mol%であるが、ΔV1mA
が大きくなり、サージ耐量が悪化していた。表1の試料
3、4及び表2の試料31.32においては、アンチモ
ンの含有量が0.3又は1.5mol%であるが、特性
が良好である。表3の試料4及び表4の試料28におい
ては、アンチモンの含有量が0.1mol%であるが、
ΔV1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化していた。表
3の試料5及び表4の試料29においては、アンチモン
の含有量が2.0mol%であるが、サージ耐量が悪化
した。表1の試料5、6及び表2の試料33.34にお
いては、クロムの含有量が0.3又は1.0mol%で
あるが、特性が良好である。表3の試料6及び表4の試
料30においては、クロムの含有量が0.1mol%で
あるが、ΔV1mA が大きくなり、課電寿命が悪化してい
た。表3の試料7及び表4の試料31においては、クロ
ムの含有量が1.5mol%であるが、ΔV1mA が大き
くなり、V40KA/V1mA も大きくなった。表1の試料
7、8及び表2の試料35.36においては、コバルト
の含有量が0.3又は1.5mol%であるが、特性が
良好である。表3の試料8及び表4の試料32において
は、コバルトの含有量が0.1mol%であるが、ΔV
1mA が大きくなった。表3の試料9及び表4の試料33
においては、コバルトの含有量が2.0mol%である
が、ΔV1mA が大きくなった。表1の試料9〜11及び
表2の試料37〜39においては、アルミニウムの含有
量が0.002〜0.02mol%であるが、特性が良
好である。表3の試料10及び表4の試料34において
は、アルミニウムの含有量が0.001mol%である
が、V40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化し
た。表3の試料11及び表4の試料35においては、ア
ルミニウムの含有量が0.03mol%であるが、ΔV
1mA が大きくなった。表1の試料12、13及び表2の
試料40、41においては、マンガンの含有量が0.2
〜0.8mol%であるが、特性が良好である。表3の
試料12及び表4の試料36においては、マンガンの含
有量が0.1mol%であるが、課電寿命が悪化した。
表3の試料13及び表4の試料37においては、マンガ
ンの含有量が1.0mol%であるが、課電寿命が悪化
した。表1の試料14〜16及び表2の試料42〜44
においては、ケイ素の含有量が4.0〜10.0mol
%であるが、特性が良好である。表3の試料14及び表
4の試料38においては、ケイ素の含有量が3.0mo
l%であるが、V40KA/V1mA も大きくなり、サージ耐
量が悪化した。表3の試料15及び表4の試料39にお
いては、ケイ素の含有量が12.0mol%であるが、
ΔV1mA 、V40KA/V1mA が大きくなった。表1の試料
17、18及び表2の試料45〜46においては、ニッ
ケルの含有量が0.3〜2.5mol%であるが、特性
が良好である。表3の試料16及び表4の試料40にお
いては、ニッケルの含有量が0.1mol%であるが、
40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化してい
た。表3の試料17及び表4の試料41においては、ニ
ッケルの含有量が3.5mol%であるが、ΔV1mA
びV40KA/V1mAが大きくなった。表1の試料19〜2
1及び表2の試料47〜49においては、ホウ素の含有
量が0.0001〜0.05mol%であるが、特性が
良好である。表3の試料18及び表4の試料42におい
ては、ホウ素の含有量が0.0mol%であるが、課電
寿命が悪化した。表3の試料19及び表4の試料43に
おいては、ホウ素の含有量が0.1mol%であるが、
ΔV1mA 、V40KA/V1mA が大きくなった。表1の試料
22〜24及び表2の試料50〜52においては、銀の
含有量が0.0001〜0.05mol%であるが、特
性が良好である。表3の試料20及び表4の試料44に
おいては、銀の含有量が0.0mol%であるが、V
40KA/V1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化した。表
3の試料21及び表4の試料45においては、銀の含有
量が0.1mol%であるが、ΔV1mA が大きくなっ
た。表1の試料25〜28においては、ナトリウムの含
有量が0.0005〜0.015mol%であるが、特
性が良好である。表3の試料22においては、ナトリウ
ムの含有量が0.0003mol%であるが、ΔV1mA
が大きくなった。表3の試料23においては、ナトリウ
ムの含有量が0.025mol%であるが、V40KA/V
1mA が大きくなり、サージ耐量が悪化した。表2の試料
53〜56においては、カリウムの含有量が0.000
5〜0.015mol%であるが、特性が良好である。
表3の試料24においては、カリウムの含有量が0.0
003mol%であるが、ΔV1mA が大きくなった。表
3の試料25においては、カリウムの含有量が0.02
5mol%であるが、V40KA/V1mA が大きくなり、サ
ージ耐量が悪化した。上記した結果からも明らかとなっ
たように、本発明に従うことで、雷サージ印加後のバリ
スタ電圧の変化率ΔV1mA が小さく(10%未満)、制限
電圧比V40KA/V1mA (2.1未満) も小さく、サージ耐量
及び課電寿命も非常に優れた電圧非直線抵抗体を提供で
きる。これにより、避雷器を一層コンパクトに、軽量に
することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In samples 1 and 2 and sample 29.30 of Table 1, the bismuth content is 0.3 or 1.2 mol.
%, But the characteristics are good. Samples 2 and 26 in Table 3
In Example 1 , although the bismuth content was 0.1 mol%, ΔV 1mA and V 40KA / V 1mA increased, and the surge withstand capability deteriorated. In samples 3 and 27 of Table 3,
Bismuth content is 1.5 mol%, ΔV 1mA
Became larger and the surge resistance was worse. In Samples 3 and 4 of Table 1 and Sample 31.32 of Table 2, the antimony content is 0.3 or 1.5 mol%, but the characteristics are good. In Sample 4 of Table 3 and Sample 28 of Table 4, the content of antimony is 0.1 mol%,
ΔV 1mA increased and the surge withstand capability deteriorated. In Sample 5 of Table 3 and Sample 29 of Table 4, the antimony content was 2.0 mol%, but the surge withstand capability deteriorated. In Samples 5 and 6 of Table 1 and Sample 33.34 of Table 2, the chromium content is 0.3 or 1.0 mol%, but the characteristics are good. In Sample 6 of Table 3 and Sample 30 of Table 4, the content of chromium was 0.1 mol%, but ΔV 1mA was large, and the voltage application life was deteriorated. In Sample 7 of Table 3 and Sample 31 of Table 4, the chromium content was 1.5 mol%, but ΔV 1mA increased and V 40KA / V 1mA also increased. In Samples 7 and 8 of Table 1 and Sample 35.36 of Table 2, the cobalt content is 0.3 or 1.5 mol%, but the characteristics are good. In Sample 8 of Table 3 and Sample 32 of Table 4, the cobalt content was 0.1 mol%, but ΔV
1mA increased. Sample 9 of Table 3 and Sample 33 of Table 4
In, the cobalt content was 2.0 mol%, but ΔV 1 mA increased. In Samples 9 to 11 of Table 1 and Samples 37 to 39 of Table 2, the aluminum content is 0.002 to 0.02 mol%, but the characteristics are good. In Sample 10 of Table 3 and Sample 34 of Table 4, the aluminum content was 0.001 mol%, but V 40KA / V 1mA increased, and the surge withstand capability deteriorated. In Sample 11 of Table 3 and Sample 35 of Table 4, the aluminum content is 0.03 mol%, but ΔV
1mA increased. In Samples 12 and 13 of Table 1 and Samples 40 and 41 of Table 2, the content of manganese is 0.2.
~ 0.8mol%, but the characteristics are good. In Sample 12 of Table 3 and Sample 36 of Table 4, the manganese content was 0.1 mol%, but the voltage application life was deteriorated.
In Sample 13 of Table 3 and Sample 37 of Table 4, the manganese content was 1.0 mol%, but the voltage application life was deteriorated. Samples 14 to 16 in Table 1 and Samples 42 to 44 in Table 2
In, the content of silicon is 4.0 to 10.0 mol
%, But the characteristics are good. In Sample 14 of Table 3 and Sample 38 of Table 4, the content of silicon was 3.0 mo.
Although it was 1%, V 40KA / V 1mA also increased and the surge resistance deteriorated. In sample 15 of table 3 and sample 39 of table 4, the silicon content is 12.0 mol%,
ΔV 1mA and V 40KA / V 1mA increased. In Samples 17 and 18 of Table 1 and Samples 45 to 46 of Table 2, the nickel content is 0.3 to 2.5 mol%, but the characteristics are good. In Sample 16 of Table 3 and Sample 40 of Table 4, the nickel content is 0.1 mol%,
V 40KA / V 1mA increased and the surge withstand capability deteriorated. In Sample 17 of Table 3 and Sample 41 of Table 4, the nickel content was 3.5 mol %, but ΔV 1mA and V 40KA / V 1mA were large. Samples 19 to 2 in Table 1
1 and Samples 47 to 49 in Table 2 have a boron content of 0.0001 to 0.05 mol%, but the characteristics are good. In Sample 18 of Table 3 and Sample 42 of Table 4, the content of boron was 0.0 mol%, but the voltage application life was deteriorated. In Sample 19 of Table 3 and Sample 43 of Table 4, the content of boron is 0.1 mol%,
ΔV 1mA and V 40KA / V 1mA increased. In Samples 22 to 24 in Table 1 and Samples 50 to 52 in Table 2, the content of silver is 0.0001 to 0.05 mol%, but the characteristics are good. In Sample 20 of Table 3 and Sample 44 of Table 4, the content of silver was 0.0 mol%, but V
40KA / V 1mA increased and the surge withstand capability deteriorated. In Sample 21 of Table 3 and Sample 45 of Table 4, the content of silver was 0.1 mol%, but ΔV 1mA was large. In Samples 25 to 28 in Table 1, the sodium content is 0.0005 to 0.015 mol%, but the characteristics are good. In sample 22 in Table 3, the sodium content is 0.0003 mol%, but ΔV 1 mA
Has grown. In sample 23 of Table 3, the content of sodium is 0.025 mol%, but V 40KA / V
1mA increased and surge withstand capability deteriorated. In samples 53 to 56 in Table 2, the content of potassium is 0.000.
Although it is 5 to 0.015 mol%, the characteristics are good.
In sample 24 of Table 3, the content of potassium is 0.0
Although it was 003 mol%, ΔV 1 mA increased. In sample 25 of Table 3, the content of potassium is 0.02.
Although it was 5 mol%, V 40KA / V 1mA increased and the surge resistance deteriorated. As is clear from the above results, according to the present invention, the change rate ΔV 1mA of the varistor voltage after lightning surge application is small (less than 10%) and the limiting voltage ratio V 40KA / V 1mA (less than 2.1). It is possible to provide a voltage non-linear resistor which is also small in size and has a very good surge withstand capability and a very long service life. As a result, the arrester can be made more compact and lightweight.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビスマスを Bi2O3に換算して 0.3〜1.2
mol%, アンチモンを Sb2O3に換算して 0.3〜1.5 mol%, クロムを Cr2O3に換算して 0.3〜1.0 mol%, コバルトを Co2O3に換算して 0.3〜1.5 mol%, マンガンを MnO2 に換算して 0.2〜0.8 mol%, ケイ素を SiO2 に換算して 4.0〜10.0 mol%, ニッケルを NiOに換算して 0.3〜2.5 mol%, アルミニウムを Al2O3に換算して 0.002〜0.02 mol%, ホウ素を B2O3 に換算して0.0001〜0.05 mol%, 銀を Ag2O に換算して0.0001〜0.05 mol%,及び K2O に換算して 0.0005 〜0.015 mol%のカリウムと Na2
O に換算して 0.0005〜0.015 mol%のナトリウムとの少
なくとも一方を含有し、残部が酸化亜鉛からなり、電流
1mAに対する制限電圧V1mA が330 〜500V/mm である
ことを特徴とする電圧非直線抵抗体。
1. The amount of bismuth converted to Bi 2 O 3 is 0.3 to 1.2.
mol%, 0.3 to 1.5 mol% of antimony converted to Sb 2 O 3 , 0.3 to 1.0 mol% of chromium converted to Cr 2 O 3 , 0.3 to 1.5 mol% of cobalt converted to Co 2 O 3. , Manganese converted to MnO 2 0.2 to 0.8 mol%, silicon converted to SiO 2 4.0 to 10.0 mol%, nickel converted to NiO 0.3 to 2.5 mol%, aluminum converted to Al 2 O 3 . to 0.002 to 0.02 mol%, boron B 2 O 3 0.0001~0.05 mol% in terms of silver and in terms of Ag 2 O 0.0001~0.05 mol%, and 0.0005 in terms of K 2 O to 0.015 mol% potassium and Na 2
A voltage non-linearity characterized by containing at least one of 0.0005 to 0.015 mol% sodium in terms of O, the balance consisting of zinc oxide, and a limiting voltage V 1mA for current 1 mA of 330 to 500 V / mm. Resistor.
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