JPS622501A - 電圧電流非直線抵抗体 - 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〕 本発明は電圧電流非直線抵抗体に係り、特に大電流パル
スに対して電気的特性の劣化の少ない電圧電流非直線抵
抗体に関する。

〔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
バに広く利用されている。

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。

〔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上、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大きく、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、Ｚｎｔ８ｂ
＊Ｏ１ｍ　　、　ＺＩＳｊＣｌヲ”Ｐ心トシタ？に抵抗
ｍ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が悪く、またＺｎ？
Ｓ　ｂ、０．、　　、　Ｚｎ、Ｓ　ｉ　Ｏ，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才だ残っていた
。

〔発明の目的〕

本発明は上記要望に鑑みなされたもので、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直線抵抗体を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明は酸化亜鉛を主成分とした電圧非直線抵抗体の側
面領域に詔いてシリコン（８ｉ）　、クロム（Ｃｒ　）
の少なくとも一方の濃度分布が素体内部より高いことを
特徴とする電圧電流非直線抵抗体である。外周部のシリ
コン、クロムの少なくとも一方の濃度が内部より高い場
合、過電流パルスが長−１に亘り繰り返し印加されても
電気的特性の劣化＋４非常に少ない。

電圧非直線抵抗体の側面領域のシリコン、クロムの少な
くとも一方の濃度分布を内部より高くするためには各種
方法が考えられるが （＋）　　シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を
含有する組成物をスラリー状とし、酸化亜鉛を主成分と
する成形体の側面に塗布した後、焼成する。

（１）　　シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を
含有する組成物をスラリー状とし、酸化亜鉛を主成分と
する焼結体の側面に塗布した後、焼成する。

（１）　　シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を
含有する組成物粉末中に酸化亜鉛を主成分とする成型体
を埋め込み焼成する。

（１ｖ）　　シリコンあるいはクロムの少なくとも一方
を含有する組成物粉末中に酸化亜鉛を主成分とする焼結
体を埋め込み焼成する。

これら４つの方法が有効である。

また電圧非直線抵抗体としては一般に用いられているＺ
ｎＯを主成分とし、Ｂｉ、Ｏｓ、ＮｉＯ，Ｃｏ１０３　
。

ＭｎＯ，８ｂｌＯ１、Ｃｒ、０３．８ｉ０．　、Ａｚ、
ｏ、　ｔＢ！ｏ！　　等の添加成分を含むものを用いる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば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
い電圧電流非直線抵抗体を得ることができる。また本発
明抵抗体は、非直線特性及び交流、直流寿命特性にも優
れている。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を以下に説明する。

（実施例１） まず酸化亜鉛（Ｚｒ＋０）に副成分としてＢｉ、Ｏ，。

Ｃ０ＩＯＩ　、Ｍｎ０　、８ｂｓＯｓ　、　Ｎ　ｉＯヲ
ソｈ　（’　し０．５１１１１４３１１合し、混合した
後、バインダとしてＰＶＡを加え造粒し、円板状の板材
に成形した。側面塗布用スラリ　−は　ＺｎＯ，ＩＪｉ
、０．　　、Ｃｏ、０．　　、ＭｎＯ，Ｓｂ、０．　　
、ＮｉＯ。

Ｃｒ、０．．８ｉｏ、から選ばれた成分を所望の組成比
で調合し、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粘結剤をＱ、１ｗｔ％程度
添加することにより、塗膜の強度が増大した。

このスラリーを円板状の板材に塗布し、１ｏｓｏ℃〜工
３００℃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研磨し、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×ｌＯ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ΔＶＩＯμＡ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。

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、ＩＱＫＡ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
るかに優れた耐電圧特性を有することがわかる。

（実施例２） 実施例１で得られた成形体を１０２０℃で焼成した。こ
の焼成体の側面に実施例１で用いたのと同じ組成のスラ
リーを塗布し、１２００℃で焼成し、耐電圧特性とパル
ス変化率を測定した。表２にこの結果を示す。

（実施例３） 実施例１で用いたスラリ組成を調合し、混合した後１０
００℃で焼成した。その後粉砕し、素子埋め込み粉体と
した。実施例１で用いたのと同一組成の成型体を今得ら
れた粉体中に埋め込み１１５０℃で焼成し、耐電圧特性
とパルス変化率を測定した。表３にこの結果を示す。

（実施例４） 実施例３で作製した埋め込み用粉体中に、実施例１で得
られた成型体を１０２０℃で焼成した焼成体を埋め込み
１２００℃で焼成した。この試料の耐電圧特性とパルス
劣化を測定し表４にこの結果を示した。電気的特性測定
径素子を切り出し鏡面研磨を行なった後Ｘ線マイクロア
ナライザーでＣｒ。

Ｓｔの分布を調べた所、外周部で高く、内周部で低い濃
度分布が確認できた。第１図に実施例９の分析結果を示
す。

上記実施例によれば、本発明の非直線抵抗体は、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
子を電力用避雷器環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く、耐湿特性や耐電圧特
性を更に向上させる為に、轟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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、非直線抵抗体中の８ｉとＣｒの濃度分布を示
す図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化亜鉛を主成分とした電圧非直線抵抗体の側面
   領域においてシリコン（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）の少な
   くとも一方の濃度分布が素体内部より高いことを特徴と
   する電圧電流非直線抵抗体。
2. （２）シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を含有
   する組成物をスラリー状とし、酸化亜鉛を主成分とする
   成形体の側面に塗布した後、焼成された特許請求の範囲
   第１項記載の電圧電流非直線抵抗体。
3. （３）シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を含有
   する組成物をスラリー状とし、酸化亜鉛を主成分とする
   焼結体の側面に塗布した後、焼成された特許請求の範囲
   第１項記載の電圧電流非直線抵抗体。
4. （４）シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を含有
   する組成物粉末中に酸化亜鉛を主成分とする成型体を埋
   め込み焼成することにより得られた特許請求の範囲第１
   項記載の電圧電流非直線抵抗体。
5. （５）シリコンあるいはクロムの少なくとも一方を含有
   する組成物粉末中に酸化亜鉛を主成分とする焼結体を埋
   め込み焼成することにより得られた特許請求の範囲第１
   項記載の電圧電流非直線抵抗体。