JPH09171907A

JPH09171907A - 電圧非直線抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JPH09171907A
Application number: JP7328458A
Authority: JP
Inventors: Toyoshige Sakaguchi; 豊重坂口; Kazuo Koe; 和郎向江; Koichi Tsuda; 孝一津田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化ほう素を抵抗体表面層の抵抗を高くし、電
極周縁への電流集中を抑制し、サージ耐量を向上させ
る。【解決手段】主成分の酸化亜鉛粉末に酸化ほう素以外の
酸化物あるいは炭酸塩を混合し、仮焼して得た仮焼体を
粉砕して造粒する。造粒された原料粉末を成型し、その
成型体の側面に酒石酸アンチモニルカリウムなどの高抵
抗化剤の溶液を塗布し、含浸する。高抵抗化剤が焼結時
の粒成長を抑止することにより、抵抗体の側面近傍部分
が高抵抗となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、避雷器などに使用
されるサージ耐量の優れた、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成
分とする電圧非直線抵抗体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＺｎＯを主成分として、これに副成分と
して希土類元素、Ｃｏ、Ｋ、Ｃｒなどを添加して得られ
る電圧非直線抵抗体（ＺｎＯ素子）は優れた非直線性、
サージ吸収能力などを有していることから、半導体素子
のような過電流耐量の小さいもので構成される機器の過
電圧に対する保護を目的とするサージアブソーバや、電
力機器の保護を目的とする避雷器（アレスタ）用素子と
して広く利用されている。

【０００３】例えば特公昭６４−４６４３に開示されて
いるように、副成分にほう素（Ｂ）が添加されたＺｎＯ
素子は、焼成中にＢが蒸発して素体表面は高抵抗化す
る。高抵抗化した表面のうち、両端面は研磨などにより
除去するが、側面は急峻で且つ大電流のサージが印加さ
れた場合の、電極外周部への電界集中による電流集中を
抑制するのに役立つため、Ｂが添加されていない素子に
比べて大きなサージ耐量を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｂの添
加により高抵抗化した表面をもつ電圧非直線抵抗体で
も、電流集中を抑制する作用は十分ではなく、サージ耐
量はなお満足するものではなかった。また、Ｂを添加す
るには、ＺｎＯ粉末に他の添加物の酸化物あるいは炭酸
塩などの粉末と共に酸化ほう素（Ｂ₂Ｏ₃）を混合する
必要があるが、Ｂ₂Ｏ₃は密度が１．８４で他の化合物
より小さいため、均一に混合するのが困難であるという
問題があった。

【０００５】本発明の目的は、上述の問題を解決し、副
成分としてＢが添加されていない組成においても、素体
側面を高抵抗化させてサージ耐量を大きくした電圧非直
線抵抗体の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めには、本発明の電圧非直線抵抗体の製造方法は、Ｚｎ
Ｏ粉末を主成分とし、酸化ほう素を含まない金属酸化物
あるいは加熱によって酸化物となる金属化合物の粉末を
副成分として混合する工程と、得られた混合物より原料
粉末を作製する工程と、得られた原料粉末を加圧して成
型体とする工程と、得られた成型体の少なくとも側面か
ら高抵抗化剤溶液を含浸したのち焼結する工程と、得ら
れた焼結体の両端面に電極を設ける工程とを備えたもの
とする。成型体の少なくとも側面から高抵抗化剤溶液を
含浸したのちに焼結すれば高抵抗化剤による粒成長の抑
止により、側面に近接した抵抗体部分は高抵抗となり、
両端面に設ける電極の外周部への電界集中による電流集
中を抑制できる。そして原料には酸化ほう素が含まれな
いため、組成物が均一に混合された原料粉末から製造さ
れ、安定した大きなサージ耐量が得られる。添加金属酸
化物に少なくとも希土類元素の酸化物を含むことがよ
い。希土類元素の酸化物はＺｎＯの粒界に析出するた
め、すぐれた電圧非直線特性となる。混合された金属酸
化物および金属化合物の粉末を焼成したのち粉砕して原
料粉末を得ることがよい。これにより原料粉末の組成が
均一となる。高抵抗化剤溶液を塗布によって成型体表面
に被着し、その表面から含浸することがよい。このよう
な方法は極めて簡単に実施できる。高抵抗化剤が酒石酸
アンチモニルカリウム水化物であるか、タングステン酸
カリウムであることがよい。これらの化合物の溶液の含
浸により成型体の表面近傍に入るアンモニアあるいはカ
リウムが、焼結の過程で結晶粒成長を抑止し、高抵抗化
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】電圧非直線抵抗体の原料として
は、ＺｎＯのほかに、酸化プラセオジム（Ｐｒ ₆Ｏ₁₁）
あるいは酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）、酸化テルビウム
（Ｔｂ₄Ｏ₇）のような希土類酸化物、酸化アルミニウ
ム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化コバルト（ＣＯ ₃Ｏ₄）、酸化
マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸カリウム（Ｋ₂Ｃ
Ｏ₃）、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）、炭酸カルシウム
（ＣａＯ₃）の各粉末を用いる。これらの粉末を混合
し、６００℃で仮焼したのち、仮焼物を十分に粉砕して
造粒する。造粒した粉末材料を加圧して得た成型体に塗
布、含浸する高抵抗化剤溶液としては、酒石酸アンチモ
ニルカリウム〔Ｃ₂Ｈ₂（ＯＨ）₂（ＣＯＯＫ）ＣＯ₂
・ＳｂＯ・１／２Ｈ₂Ｏ〕の２％水溶液あるいはタング
ステン酸カリウム（Ｋ₂ＷＯ₄）の４％水溶液とジエチ
レングリコールモノブチルエーテルおよびヒドロキシプ
ロピルセルロースとを６０：４０：３の比となるように
配合して用いる。焼結は、１２００〜１３５０℃の空気
中で行う。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を引用して説明す
る。実施例１：ＺｎＯの粉末にＰｒ₆Ｏ₁₁、ＣＯ₃Ｏ₄、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、その他、ＭｇＯ、ＣａＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃、Ｃ
ｒ₂Ｏ₃などの粉末を１．０モル％以下の所定の％に相
当する量で添加し、十分に混合したのち、６００℃で数
時間仮焼した。次いで仮焼物を十分に粉砕し、ポリビニ
ールアルコール（ＰＶＡ）などのバインダを加えて直径
３８ｍｍの円板状に加圧成形した。

【０００９】該成形体側面に、重量比で２％の酒石酸ア
ンチモニルカリウム水溶液、ジエチレングリコールモノ
ブチルエーテル（ブチルカルビトール）、ヒドロキシプ
ロピルセルロース（ＨＰＣ）が６０：４０：３となるよ
うにして調製した酒石酸アンチモニルカリウム溶液を塗
布し、１５０℃で３０分乾燥したのち、１２００〜１３
５０℃の空気中で１時間焼成して直径３０ｍｍの焼結体
を得た。

【００１０】このようにして得られた焼結体を厚さ２５
ｍｍに研磨し両端面に銀電極を焼き付け、側面にはほう
けい酸鉛ガラスを焼き付けて絶縁被覆層を形成した。図
１はこのようにして得られた電圧非直線抵抗体の断面図
である。電圧非直線性を有する抵抗体１の両端面に銀電
極２が設けられ、側面にはガラスよりなる絶縁被覆層３
が被着している。

【００１１】この電圧非直線抵抗体の電気的特性を測定
した。電気的特性としては、電圧非直線抵抗体の一方の
端面には直径２９ｍｍの電極を設け、もう一方の端面に
は１ｍｍ角の電極（スポット電極）を、各々電極中心を
２ｍｍピッチにして１５６個設け、各々のスポットに１
０μＡの電流を流して各々の電極間電圧（Ｖ_10m.mA）か
ら素子の端面方向の電圧分布を求めた。

【００１２】図２は本実施例１による電圧非直線抵抗体
の端面方向の電圧分布を示したのもで、各スポットの数
値は全スポットのＶ_10m.mAの平均に対する偏差を百分率
で示したもので、小数点は１桁目を四捨五入した値で示
している。四角で囲まれ偏差値はマイナスであることを
示す。図３は酒石酸アンチモニルカリウム水溶液を塗布
していない以外は本実施例と同じ組成の電圧非直線抵抗
体の端面方向の電圧分布を示したものである。図４は図
３に示したものの組成にＢを添加した電圧非直線抵抗体
の端面方向の電圧分布を示したものである。図２〜４か
ら明らかなように、本発明による電圧非直線抵抗体はＢ
を含有していなくとも電極外周部が大幅に高抵抗化し、
図１に示す高抵抗層４が形成されている。

【００１３】また他の電気的特性として、両端面に直径
２９ｍｍの電極を付けてサージ耐量を求めた。サージ耐
量として、波頭長さ４μｓ、波尾長さ１０μｓの雷イン
パルス電流を５分間隔で２回印加して貫通破壊、沿面破
壊のない電流値を求めた。その結果をおよび酒石酸アン
チモニルカリウム水溶液を塗布していない従来の方法と
比較して表１の第一段に示す。表１から明らかなよう
に、本発明による電圧非直線抵抗体は従来方法に比較し
て電極外周部が大幅に高抵抗化しているので、急峻で大
電流のサージが印加された場合も、電界集中による電流
集中が抑制され、従来例のＢを含有したものによりさら
に大きなサージ耐量を有している。

【００１４】

【表１】実施例２：実施例１と同様の原料、方法により成形体を
得た。この成形体側面に、重量比で４％タングステン酸
カリウム水溶液、ジエチレングリコールモノブチルエー
テル、ヒドロキシプロピルセルロースが６０：４０：３
となるようにして調製したタングステン酸カリウム水溶
液を塗布し、実施例１と同様に電圧非直線抵抗体を得て
電気的特性を測定した。

【００１５】本実施例の端面方向の電圧分布を図５に示
す。図３〜５から明らかになるように，本実施例による
電圧非直線抵抗体も実施例１およびＢを添加した従来例
と同じく電極外周部が大幅に高抵抗化している。また本
実施例のサージ耐量試験結果を表の第二段に示す。本実
施例による電圧非直線抵抗体も、実施例１と同じように
外周部が大幅に高抵抗化しているので、従来のＢを含有
しないものはもちろん、Ｂを含有したものに比較しても
大きなサージ耐量を有している。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、他の酸化物に比して密
度の小さい酸化ほう素を添加しない酸化亜鉛電圧非直線
抵抗体の側面の高抵抗化を、高抵抗化剤の表面からの含
浸により行うことにより焼結時の粒成長を抑止する。こ
の結果、電極周縁部への電流集中が抑制され、サージ耐
量のすぐれた電圧非直線抵抗体が、容易な製法で得るこ
とが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例により製造された電圧非直線抵
抗体の断面図

【図２】実施例１により得られた電圧非直線抵抗体の電
極間電圧の分布を示す平面図

【図３】Ｂを添加しない従来の電圧非直線抵抗体の電極
間電圧の分布を示す平面図

【図４】Ｂを添加して高抵抗化した従来の電圧非直線抵
抗体の電極間電圧の分布を示す平面図

【図５】実施例２により得られた電圧非直線抵抗体の電
極間分布を示す平面図

【符号の説明】

１抵抗体２電極３絶縁被覆層４高抵抗化層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛粉末を主成分とし、酸化ほう素を
含まない添加金属酸化物あるいは加熱によって酸化物と
なる金属化合物の粉末を副成分として混合する工程と、
得られた混合物より原料粉末を作製する工程と、得られ
た原料粉末を加圧して成型体とする工程を、得られた成
型体の少なくとも側面から高抵抗化剤溶液を含浸したの
ち焼結する工程と、得られた焼結体の端面に電極を設け
る工程とを備えたことを特徴とする電圧非直線抵抗体の
製造方法。
【請求項２】添加金属酸化物に少なくとも希土類元素の
酸化物を含む請求項１記載の電圧非直線抵抗体の製造方
法。
【請求項３】混合された酸化物あるいは金属酸化物およ
び金属化合物の粉末を焼成したのち粉砕して原料粉末を
得る請求項１あるいは２記載の電圧非直線抵抗体の製造
方法。
【請求項４】高抵抗化剤溶液を塗布によって成型体表面
に被着し、この表面から含浸させる請求項１ないし３の
いずれかに記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
【請求項５】高抵抗化剤が酒石酸アンチモニルカリウム
水化物である請求項１ないし４のいずれかに記載の電圧
非直線抵抗体の製造方法。
【請求項６】高抵抗化剤がタングステン酸カリウムであ
る請求項１ないし４のいずれかに記載の電圧非直線抵抗
体の製造方法。