JPS6196703A - 非直線抵抗体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電気系統における過電圧保護装置に使用され
る焼結体自体が電圧非直線性をもつ非直線抵抗体に関す
る。

〔発明の技術的背景と問題点〕

電気系統において、正常な電圧に重畳される過電圧を除
去し、電気系統や電気機器を保護するため、サージアブ
ソーバ及び避雷器などの過電圧保護装置が用いられる。

この過電圧保護装置には、正常な電圧ではほぼ絶縁特性
を示し、過電圧が印加されたときには比較的低抵抗値に
なる非直線抵抗体が用いられる。

非直線抵抗体は酸化亜鉛（ＺｎＯ）　Ｋ金属酸化物を混
合した素材をプレスして成形し、焼成して造られる。

ＺｎＯ系の非直線抵抗体は、小電流域における非直線特
性が急峻で、かつ、大電流域に到るまで鋭い立ち上りを
もつため、従来使用されていたＳｉＣ系の非直線抵抗体
を用いた過電圧保護装置よりもすぐれた過電圧保護装置
を作ることができる。

このＺｎＯ系非直線抵抗体は、湿中において使用すると
、非直線抵抗体側面の抵抗値が減少する。

すなわち、非直線指数αが著しく損われるという問題が
あり、従来は非直線抵抗体の側面に硅酸亜鉛（Ｚｎ２８
　ｉｏ、　）とアンチモン酸亜鉛（Ｚｎ？Ｓｂ２０１２
）を主成分とする高抵抗層を設けるか、または、さらに
その上にガラス層を設けることにより、耐湿性の向上だ
けでなく、沿面閃絡の防止も図っていた。

しかし、従来の非直線抵抗体は、大成流パルスを印加し
た時の抵抗の変化率が大きく、また、ガラスの種類によ
っては高抵抗層とガラス層の密着性が悪いために、イン
パルス耐量が低下したりする欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、長期間に亘り
繰り返し過電流パルスが印加されても、嘔気特性の劣化
が少なく、しかもインパルス耐量を向上させた非直線抵
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
とする焼結体の少なくとも側面に、チタンを主成分とす
る高抵抗層と、該高抵抗層上に酸ｉ　　　化鉛（ｐｂｏ
）を６０〜９５重量％、酸化硅素（８ｉ０．）を０．５
〜１０重量％、酸化ホウ素（８２０３）を３〜２０重量
％、および酸化アルミニウム（Ａ４”ｓ　）を０．５〜
１０Ｍ１ｉｋ％含有するガラス被覆膜を形成することに
よって、大電流パルスが加わった場合におけるバリスタ
電圧の変化率が小さく、しかもインパルス耐量が向上す
る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、本発明の一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回で、図中
符号１は酸化亜鉛を主成分とした焼結素体、２はその外
周側面に形成された高抵抗層、３は該高抵抗層上に形成
されたガラス被覆膜、４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。

まず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の粉末に、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ、Ｏ，）、酸化コバルト（”Ｏｔ”ｓ　）　ｓ酸化マ
ンガン（ＭｎＯ）、酸化りＯＡ　（Ｃｒ、０３）を各ｋ
　０．５　％　ル％、酸化アンチモン（ＳｂｚＯｓ）　
、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）の粉末を夫々１．０モルチの
範囲で添即し、これらの原料粉末を十分に混合するため
に水９分散剤、バインダー、柵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１２０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５Ｑｉｍ厚さ３０朋の円
板に成形した。添加した分散材、バインダー、潤滑剤を
予め除くため空気中で５００℃で焼成後、１０２０°０
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布した。

前記の高抵抗層形成用スラリーは、以下の様に調製され
た。酸化ビスマス（Ｂ＋２０ａ）　ｔｏモルチ、酸化チ
タン（’ｒｉｏ、）　９０モルチに、Ｎ量比１：１とな
る様に純水を加え適当なスラリーにした。この時、ポリ
ビニルアルコールの様な結合剤を０．１貞量チ程添加す
ることにより、塗膜の強度が増大した。

この素体を空気雰囲気中で１２００“Ｃの温、？で焼成
した。

このようにして得られた焼結体の外周側面に、ガラスフ
リットと純水と結合剤を混合したスラリーを塗布し、例
えば５００°０で焼成しガラス被覆膜を形成させる。そ
の後、焼結素体の両面を平行に＠磨し厚さ２０朋とした
後、アルミニウムの溶射により電極４を形成して、非直
線抵抗体を得た。

このようにして得られた非直線抵抗体の占気特性を第２
図及び第３図に示す。

第２図は８×２０マイクロ秒の波形のｌ　ＱＫＡの・電
流を１００回印加した時の印加方向と逆方向の■１．ｎ
Ａの値の変化率（Δｖ／ｖＩｎ、Ａ　）を示す。

また、第３図は４Ｘ１０マイクロ秒の波形のインパルス
電流を印加した時の合格率を示す。

第２図において、実線Ａは従来のＺｎ、８ｉ０．及びＺ
ｎ、Ｓｂ、０．□を主成分として用いた高抵抗層が形成
された非直線抵抗体の特性を、破線Ｂは本発明のＴｉを
主成分とする高抵抗層が形成された非直線抵抗体の特性
をそれぞれ示す。

また、第３図において、実線ＣはＴｉを主成分とする高
抵抗層のみが形成された非直線抵抗体の特性を、破線り
は本発明のＴｉを主成分とするｉ％抵抗層とその上にガ
ラス被覆膜が形成された非直線抵抗体の特性をそれぞれ
示す。

第２図及び第３図から明らかなように本発明のｔｐ　ｉ
を主成分とする高抵抗層が形成された非直線抵抗体は従
来の非直線抵抗体に比べ大電流パルスに対する変化基が
小さく、さらにその上にガラス被覆膜を形成することに
より、インパルス耐量が向上する。

本発明において使用されるガラスフリットは酸化鉛（Ｐ
ｌ）Ｏ）が６０〜９５０〜９５凰量係素（Ｓｉｎ、）が
０．５〜１０重量％、酸化ホウ素（Ｂ２０３）が３〜２
０凰量係および酸化アルミニウム（Ａｚｚｏ、）　２＞
ｉ　ｏ、ｓ〜１０重量係の範囲内で含有されたものであ
る。ＰｂＯが６０重量％よりも少なく、また８ｉ０．や
Ａｌ２Ｏ，が１０重量％、Ｂ、０３が２０重量％よりも
多すぎると、ガラスの軟化点及び作業温度が高くなりす
ぎ、非直線性が悪くなるという欠点が生じる。その理由
は、焼付温度が高くなりすぎると、Ｂｉ、０．の融点（
約８２０’Ｏ）以上に温度を上げることになり、非直線
抵抗体中に含まれるＢｉ、０．が再び変化を起こし、一
度安定化した粒界層を乱すことになり、優れた非直線性
が得られない。一方ＰｂＯが９５重量％よシも多く、ま
たＳｉｎ、やＡｌ、Ｏ，が０．５重量％、Ｂ２Ｏ３が３
重量％よりも少なすぎると、ガラスの網目構造が崩れ、
被覆膜に亀裂やばがれが生じ、第３図に示すような優れ
たインパルス耐量が得られない。

上記実施例によれば、本発明の非直線抵抗体は、インパ
ルス耐量特性に優れ、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、非直線抵抗体ラミ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。

尚、本発明においてチタンを主成分とする高抵抗層を形
成するのにＢｉ２Ｏ，とＴｉｅ、の混合物を用いたが、
酸化ビスマスの役割は融剤として働き、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チタンは、酸化
亜鉛等と反応して高抵抗層となる。高抵抗層はビスマス
及びチタンを、Ｂｉ２Ｏ３，Ｔｉｅ、に換算して、その
合計量の５０モルチ以下、５０モル係以上含む組成物を
焼結体の側面に塗布した後焼結することにより形成され
たものであることが望ましい。

また、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°ば良く、例えば
水酸化物、炭酸化物、シュ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い。

更に、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。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、インパルス耐量特性
に優れ、大電流パルスに対する変化率が小さい、優れた
信頼性の高い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】

第１図は本発明に係る非直線抵抗体の構造を示す一実施
例の断面図、第２図は本発明の一実施例に係る大電流パ
ルス印加後における■１ＩｎＡの変化率を示す図、第３
図はインパルス耐量特性線図である。 １・・焼結素体、　　　　　２・高抵抗層、３・・・ガ
ラス被覆膜、　　　４−・′４＠。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧非直線性を有する酸化亜鉛を主成分とする焼
   結体の側面に、チタンを主成分とする高抵抗層を形成し
   、この高抵抗層上に酸化鉛（ＰｂＯ）を６０〜９５重量
   ％、酸化硅素（ＳｉＯ＿２）を０．５〜１０重量％、酸
   化ホウ素（Ｂ＿２Ｏ＿３）を３〜２０重量％、および酸
   化アルミニウム（Ａｌ＿２Ｏ＿３）を０．５〜１０重量
   ％含有するガラス被覆膜を形成したことを特徴とする非
   直線抵抗体。