JPS6110205A - 非直線抵抗体 - Google Patents
非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPS6110205A JPS6110205A JP59059463A JP5946384A JPS6110205A JP S6110205 A JPS6110205 A JP S6110205A JP 59059463 A JP59059463 A JP 59059463A JP 5946384 A JP5946384 A JP 5946384A JP S6110205 A JPS6110205 A JP S6110205A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mol
- oxide
- resistance layer
- nonlinear resistor
- zinc oxide
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は酸化亜鉛を主成分とし、電圧非直線抵抗特性を
持つ焼結成いは成形され１＝素体の側面に、高抵抗層を
形成して成る電圧非直線抵抗体に関するものである。
持つ焼結成いは成形され１＝素体の側面に、高抵抗層を
形成して成る電圧非直線抵抗体に関するものである。
［発明の技術的背景］
電圧非直線抵抗体は、一般にはバリスタと呼ばれ、その
優れた非直線電圧−電流特性が利用されて、電圧安定化
或いはサージ吸収を目的とした避雷器やサージアブソー
バに広（利用されている。
優れた非直線電圧−電流特性が利用されて、電圧安定化
或いはサージ吸収を目的とした避雷器やサージアブソー
バに広（利用されている。
代表的なものとして、近年開発された酸化亜鉛バリスタ
がある。これは酸化亜鉛を主成分とし、これに少量のビ
スマス、アンチモン、コバルト、マンガン、クロム等の
酸化物を添加し、混合造粒、成形した後、空気中で高温
焼成し、その焼結体に電極を取り付けて構成されるもの
である。その非直線抵抗特性は非常に優れており、焼結
体は酸化亜鉛粒子とその周囲をとりまく添加物により形
成される粒界層から成り、優れた非直線抵抗特性は酸化
亜鉛粒子と粒界層との界面に起因すると考えられており
、電圧−電流特性をある程度任意に調節し得る等多くの
特長を備えている。
がある。これは酸化亜鉛を主成分とし、これに少量のビ
スマス、アンチモン、コバルト、マンガン、クロム等の
酸化物を添加し、混合造粒、成形した後、空気中で高温
焼成し、その焼結体に電極を取り付けて構成されるもの
である。その非直線抵抗特性は非常に優れており、焼結
体は酸化亜鉛粒子とその周囲をとりまく添加物により形
成される粒界層から成り、優れた非直線抵抗特性は酸化
亜鉛粒子と粒界層との界面に起因すると考えられており
、電圧−電流特性をある程度任意に調節し得る等多くの
特長を備えている。
［背景技術の問題点〕
ところで、これら酸化亜鉛系バリスタを電力用避雷器と
して使用するには、次の様な欠点があった。即ち、酸化
亜鉛素子単体では、耐湿性が劣り避雷器の様な苛酷な環
境で使用するには好ましくない土、大電流パルスを印加
した時の非直線抵抗体の抵抗の変化率が太き（、従って
長期に亘って雷パルスや電圧サージパルスを受ける過電
圧保護装置には不適当である。そのため、長期間に亘っ
て安定した電気特性を持つ金属酸化物非直線抵抗体が要
望されていた。
して使用するには、次の様な欠点があった。即ち、酸化
亜鉛素子単体では、耐湿性が劣り避雷器の様な苛酷な環
境で使用するには好ましくない土、大電流パルスを印加
した時の非直線抵抗体の抵抗の変化率が太き（、従って
長期に亘って雷パルスや電圧サージパルスを受ける過電
圧保護装置には不適当である。そのため、長期間に亘っ
て安定した電気特性を持つ金属酸化物非直線抵抗体が要
望されていた。
こうした要求に対して、酸化亜鉛を主体とする焼結素材
の側面に、エポキシ樹脂コートを施したり、Ｚｎｙ ５
ｂ２０＋ｚ 、Ｚｎ２５ ｉｏ４＠中心とした高抵抗層
等を形成することが提案され実施されている。しかし、
エポキシ樹脂コートは耐電圧特性カ悪＜、またＺｎｖ
５ｂ２０ｔｚ 、Ｚｎ２５ ｉＯ１系によると耐湿特性
などは改良されたが、大電流パルスを印加した時の抵抗
の変化率が大きいという問題はまだ残っていた。
の側面に、エポキシ樹脂コートを施したり、Ｚｎｙ ５
ｂ２０＋ｚ 、Ｚｎ２５ ｉｏ４＠中心とした高抵抗層
等を形成することが提案され実施されている。しかし、
エポキシ樹脂コートは耐電圧特性カ悪＜、またＺｎｖ
５ｂ２０ｔｚ 、Ｚｎ２５ ｉＯ１系によると耐湿特性
などは改良されたが、大電流パルスを印加した時の抵抗
の変化率が大きいという問題はまだ残っていた。
［発明の目的］
本発明は上記要望に鑑みなされたものＣ１長期間に亘り
繰り返し過電流パルスが印加されても、電気特性の劣化
の少ない金属酸化物非白線抵抗体を提供することを目的
とする。
繰り返し過電流パルスが印加されても、電気特性の劣化
の少ない金属酸化物非白線抵抗体を提供することを目的
とする。
［発明の概要］
かかる目的を達成するため、本発明は、酸化亜鉛を主体
とする焼結成いは成形素体の側面に、酸化ビスマス、酸
化鉄及び酸化チタンを、Ｂｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３，Ｔｉ
Ｏ２に：換算して、ぞれぞれ０．３〜２０モル％、５０
〜９５モル％、５〜５０モル％の範囲内で総和を１００
モル％とした組成物によって形成された高抵抗層を形成
づることによって、大電流パルスが加わった場合におけ
るバリスタ電圧の変化率の小さな電圧非直線抵抗体を得
る様にしたものである。
とする焼結成いは成形素体の側面に、酸化ビスマス、酸
化鉄及び酸化チタンを、Ｂｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３，Ｔｉ
Ｏ２に：換算して、ぞれぞれ０．３〜２０モル％、５０
〜９５モル％、５〜５０モル％の範囲内で総和を１００
モル％とした組成物によって形成された高抵抗層を形成
づることによって、大電流パルスが加わった場合におけ
るバリスタ電圧の変化率の小さな電圧非直線抵抗体を得
る様にしたものである。
［発明の実施例］
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は、本発明による非直線抵抗体の断面図で、図中
符号１は酸化亜鉛を主成分とした焼結素体、２はその両
側面に形成された高抵抗層、３は上下両面に設けられた
電極である。
符号１は酸化亜鉛を主成分とした焼結素体、２はその両
側面に形成された高抵抗層、３は上下両面に設けられた
電極である。
この様な構成の非直線抵抗体を製造するには、−例とし
て、次の様にする。
て、次の様にする。
まず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の粉末に酸化ビスマス（Ｂｉ
２Ｃ）＋）、酸化コバルト（ＣＯ２０３）。
２Ｃ）＋）、酸化コバルト（ＣＯ２０３）。
酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化アンチモン（Ｓｂ２０３
）、酸化ニッケル＜Ｎｉｐ＞の粉末を夫々０．５〜５モ
ル％の範囲で添加し、これらの原料粉末を十分に混合す
るために水１分散剤、バインダー、潤滑剤と共に混合装
置に入れて混合した。
）、酸化ニッケル＜Ｎｉｐ＞の粉末を夫々０．５〜５モ
ル％の範囲で添加し、これらの原料粉末を十分に混合す
るために水１分散剤、バインダー、潤滑剤と共に混合装
置に入れて混合した。
この混合物スラリーを、スプレードライヤーで例えば平
均粒径１００ミクロンになる様に造粒し、この粉末をプ
レスにかけ直径４０ｍｍ厚さ４０ｍｍの円板に成形した
。添加し１ｃ分散材、バインダー、 ｌｌｖ１ｍ剤を予
め除くため空気中で５００℃で焼成後、１０２０℃で仮
焼した素体に予め用意した高抵抗層形成用スラリーをス
プレーガンを用いて塗イロした。
均粒径１００ミクロンになる様に造粒し、この粉末をプ
レスにかけ直径４０ｍｍ厚さ４０ｍｍの円板に成形した
。添加し１ｃ分散材、バインダー、 ｌｌｖ１ｍ剤を予
め除くため空気中で５００℃で焼成後、１０２０℃で仮
焼した素体に予め用意した高抵抗層形成用スラリーをス
プレーガンを用いて塗イロした。
前記の高抵抗層形成用スラリーは、以下の様に調製され
ｔｓｏＨ化ビスマス（Ｂｉ２０３）、１ｇ！１化第二鉄
（Ｆｅ２０３ ）、Ｍ化チタ／＜Ｔｉ０ｚ）に純水を加
え適当なスラリーにしｋ にの時、ポリビニルアルコー
ルの様な結合剤をＱ、ｉｗｔ％程添加することにより、
塗膜の強度が増大した。
ｔｓｏＨ化ビスマス（Ｂｉ２０３）、１ｇ！１化第二鉄
（Ｆｅ２０３ ）、Ｍ化チタ／＜Ｔｉ０ｚ）に純水を加
え適当なスラリーにしｋ にの時、ポリビニルアルコー
ルの様な結合剤をＱ、ｉｗｔ％程添加することにより、
塗膜の強度が増大した。
この素体を１０５０〜１３００℃の温度で焼成した。こ
のようにして得た焼結素体の両面をＭＩ！し、アルミニ
ウムの溶射により電極３を形成して、電圧非直線抵抗体
を得た。
のようにして得た焼結素体の両面をＭＩ！し、アルミニ
ウムの溶射により電極３を形成して、電圧非直線抵抗体
を得た。
この電圧非直線抵抗体に大電流パルスを印加した時の耐
電圧特性（ここでは４×１０マイクロ秒の波形で２回印
加により側面閃絡しない値を用いた）と、塗布した高抵
抗層形成用スラリーの組成との関係、更に８×２０マイ
クロ秒の波形で１０ＫＡの電流を２０回印加後における
印加方向と逆方向のΔＶ１０μＡの変化率と高抵抗層形
成用スラリーの組成との関係の実施例、比較例を表（１
）に示した。これらに示した値は焼成温度が１１５０℃
のものである。
電圧特性（ここでは４×１０マイクロ秒の波形で２回印
加により側面閃絡しない値を用いた）と、塗布した高抵
抗層形成用スラリーの組成との関係、更に８×２０マイ
クロ秒の波形で１０ＫＡの電流を２０回印加後における
印加方向と逆方向のΔＶ１０μＡの変化率と高抵抗層形
成用スラリーの組成との関係の実施例、比較例を表（１
）に示した。これらに示した値は焼成温度が１１５０℃
のものである。
また、第２図に８！２０３１０モル％に固定した時のＦ
ｅ２Ｏ３とＴｉＯ２の組成比と耐電圧特性の関係を、第
３図にＦｅ２Ｏ：１ 、／’Ｔ ｉ ０２ ＝４に固定
し１〔時の３ｉ２Ｃ）＋ｊ［ｌど耐電圧特性の関係を示
した。
ｅ２Ｏ３とＴｉＯ２の組成比と耐電圧特性の関係を、第
３図にＦｅ２Ｏ：１ 、／’Ｔ ｉ ０２ ＝４に固定
し１〔時の３ｉ２Ｃ）＋ｊ［ｌど耐電圧特性の関係を示
した。
表（１）で明らかな様に、エポキシ樹脂を塗布したもの
やペースト塗布なしのものは、１０ＫＡかそれ以下の電
流で沿面閃絡を生じているのに対し、本発明による素子
ははるかに優れＩζ耐電圧特性を有することがわかる。
やペースト塗布なしのものは、１０ＫＡかそれ以下の電
流で沿面閃絡を生じているのに対し、本発明による素子
ははるかに優れＩζ耐電圧特性を有することがわかる。
また、従来知られているＺｎｙ ５ｂ２０１２ ／Ｚｎ
２５ ｉ ０４ ＝０．２５の組成物を塗布したものは
、耐電圧特性は充分に実用に耐える特性を有しているが
、パルス印加によるバリスタ電圧の変化率が若干人きか
った。また、表（１）及び第２．３図によれば、その総
和が１００モル％の組成物で、Ｂｉ２Ｏ３は０．３〜２
０モル％、Ｆｅ２Ｏ３は５〜９５Ｅル％、ＴｉＯ２は５
〜５０モル％の範囲を外れると、所望の特性を示さない
ことは明らかである。
２５ ｉ ０４ ＝０．２５の組成物を塗布したものは
、耐電圧特性は充分に実用に耐える特性を有しているが
、パルス印加によるバリスタ電圧の変化率が若干人きか
った。また、表（１）及び第２．３図によれば、その総
和が１００モル％の組成物で、Ｂｉ２Ｏ３は０．３〜２
０モル％、Ｆｅ２Ｏ３は５〜９５Ｅル％、ＴｉＯ２は５
〜５０モル％の範囲を外れると、所望の特性を示さない
ことは明らかである。
次に、これらの素子の側面における成分の１１！麿分布
についてＸＩマイクロアナライザーを用いて測定したと
ころ、少なくとも鉄とチタンの存在が確認された。その
量は、深さ１０μｍの位置において、夫々Ｆｅ２Ｏ３と
ＴｉＯ２に換算して、本発明の非直線抵抗体では５モル
％以上及び１モル％以上含まれていることがわかった。
についてＸＩマイクロアナライザーを用いて測定したと
ころ、少なくとも鉄とチタンの存在が確認された。その
量は、深さ１０μｍの位置において、夫々Ｆｅ２Ｏ３と
ＴｉＯ２に換算して、本発明の非直線抵抗体では５モル
％以上及び１モル％以上含まれていることがわかった。
酸化ビスマスの役割は融剤として働き、酸化鉄や酸化チ
タンの拡散或いは酸化亜鉛との反応を促進するものと考
えられている。酸化ビスマスにより素体に拡散された鉄
及びチタンが、酸化亜鉛等と反応して高抵抗層となり、
耐電圧特性、耐パルス特性を向上させている。
タンの拡散或いは酸化亜鉛との反応を促進するものと考
えられている。酸化ビスマスにより素体に拡散された鉄
及びチタンが、酸化亜鉛等と反応して高抵抗層となり、
耐電圧特性、耐パルス特性を向上させている。
上記実施例によれば、本発明の非直線抵抗体は、ノ耐電
圧特性に優れ、大電流パルスに対する変化率も小さく、
極めて優れた安定性を示すことがわかる。このことは、
素子を電力用避雷器等に使用した場合において、非常に
優れた信頼性を保証するものであり、実用的見地から見
て重要である。
圧特性に優れ、大電流パルスに対する変化率も小さく、
極めて優れた安定性を示すことがわかる。このことは、
素子を電力用避雷器等に使用した場合において、非常に
優れた信頼性を保証するものであり、実用的見地から見
て重要である。
なお、本発明の実施例では、原料として酸化物を用いた
が、焼結して酸化物になるものであれば何でも良く、例
えば水酸化物、炭酸化物、シコウ酸化物等であっても同
じ効果が得られることはいうまでもない。また、実施例
に示した添加物以外に、非直線抵抗体の特性を向上させ
る目的で他の成分を加えてもよく、耐湿特性や耐電圧特
性を更に向上させる為に、当該非直線抵抗体の外側にガ
ラス成分等を焼付けることは望ましいことである。
が、焼結して酸化物になるものであれば何でも良く、例
えば水酸化物、炭酸化物、シコウ酸化物等であっても同
じ効果が得られることはいうまでもない。また、実施例
に示した添加物以外に、非直線抵抗体の特性を向上させ
る目的で他の成分を加えてもよく、耐湿特性や耐電圧特
性を更に向上させる為に、当該非直線抵抗体の外側にガ
ラス成分等を焼付けることは望ましいことである。
また、本実施例では高抵抗層形成物質を仮焼した素体に
塗布したが、成形した素体に塗布しても同様の効果が認
められた。
塗布したが、成形した素体に塗布しても同様の効果が認
められた。
［発明の効果］
以上述べて来た様に、本発明によれば、酸化亜鉛を主体
とし電圧非直線性を有する焼結成いは成形素体の側面に
、酸化ビスマス、酸化鉄及びチタンを、Ｂ １２０３
、 Ｆｅ２０ｓ、ＴｉＯ２に換算して、ぞれぞれ０．３
〜２０モル％、５０〜９５モル％、５〜５０モル％の範
囲内で総和を１００モル％とした組成物によって形成さ
れた高抵抗層を形成したことにより、耐電圧特性、大電
力パルス特性に優れた信頼性の高い電圧非直線抵抗体を
提供することができる。
とし電圧非直線性を有する焼結成いは成形素体の側面に
、酸化ビスマス、酸化鉄及びチタンを、Ｂ １２０３
、 Ｆｅ２０ｓ、ＴｉＯ２に換算して、ぞれぞれ０．３
〜２０モル％、５０〜９５モル％、５〜５０モル％の範
囲内で総和を１００モル％とした組成物によって形成さ
れた高抵抗層を形成したことにより、耐電圧特性、大電
力パルス特性に優れた信頼性の高い電圧非直線抵抗体を
提供することができる。
第１図は本発明に係る非直線抵抗体の構造を示す断面図
、第２図はＦｅ２Ｏ３とＴ ｉ ０２の比と耐電圧特性
を示すグラフ、第３図はＢｉ２Ｏ３添加量と耐電圧特性
の関係を示すグラフである。 １・・・焼結素体、２・・・高抵抗層、３・・・電極。 第１図 第２図 Ｔ７０２ ０２０ ４０’、 ６０
６０ １００ ４）ｋ”／＋第３図 １０ ２０ ３０ ４０ モルＯ
７゜手続補正書く自発） 昭和６０年４月１９日
、第２図はＦｅ２Ｏ３とＴ ｉ ０２の比と耐電圧特性
を示すグラフ、第３図はＢｉ２Ｏ３添加量と耐電圧特性
の関係を示すグラフである。 １・・・焼結素体、２・・・高抵抗層、３・・・電極。 第１図 第２図 Ｔ７０２ ０２０ ４０’、 ６０
６０ １００ ４）ｋ”／＋第３図 １０ ２０ ３０ ４０ モルＯ
７゜手続補正書く自発） 昭和６０年４月１９日
Claims (2)
- （１）電圧非直線性を有する酸化亜鉛を主成分とする素
体の側面に高抵抗層を形成した非直線抵抗体において、 前記高抵抗層が、酸化ビスマス、酸化鉄及び酸化チタン
を、Ｂｉ＿２Ｏ＿３、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、ＴｉＯ＿２に換
算して、ぞれぞれ０．３〜２０モル％、５０〜９５モル
％、５〜５０モル％の範囲内で総和を１００モル％とし
た組成物によって形成されていることを特徴とする非直
線抵抗体。 - （２）高抵抗層が、酸化亜鉛を主成分とする焼結素体の
側面に、スラリー状となつた組成物を塗布した後焼結す
ることによって形成されたものである特許請求の範囲第
１項記載の非直線抵抗体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59059463A JPS6110205A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非直線抵抗体 |
| DE8585302051T DE3566753D1 (de) | 1984-03-29 | 1985-03-25 | Zinc oxide voltage - non-linear resistor |
| EP85302051A EP0159820B1 (en) | 1984-03-29 | 1985-03-25 | Zinc oxide voltage - non-linear resistor |
| US06/717,977 US4700169A (en) | 1984-03-29 | 1985-03-29 | Zinc oxide varistor and method of making it |
| AU40707/85A AU587778B2 (en) | 1984-03-29 | 1985-03-29 | Zinc oxide voltage non-linear resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59059463A JPS6110205A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非直線抵抗体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110205A true JPS6110205A (ja) | 1986-01-17 |
Family
ID=13114030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59059463A Pending JPS6110205A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110205A (ja) |
-
1984
- 1984-03-29 JP JP59059463A patent/JPS6110205A/ja active Pending
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