JPH07130506A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極の剥離を生じない素子を作ると共に製造
ラインの簡素化を可能にする。 【構成】 ＺｎＯを主成分とする焼結体の両端面にアル
ミニウム電極を形成させる工程を有する電圧非直線抵抗
体の製造方法において、電極を形成する工程を、前記焼
結体の両端面にアルミニウムペーストをスクリーン印刷
し、５５０〜７００℃で焼付けるものとした。スクリー
ン印刷されたアルミニウムペーストは焼結体の端面に密
着した状態で焼付けられ、アルミニウム電極となるの
で、焼結体によく密着した電極が得られると共に、素子
の電気特性も向上する。ペーストの焼付けは素子側面に
施す側面絶縁層の焼付けと同時に行うことができるの
で、製造ラインの簡素化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として酸化亜鉛形避
雷器に組み込まれる酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線
の抵抗体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗
体は、主成分の酸化亜鉛（ＺｎＯ）に、副成分として、
酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化アンチモン（Ｓｂ
₂Ｏ）、酸化コバルト（Ｃｏ₂Ｏ₃）、酸化マンガン（Ｍ
ｎＯ₂）、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）、酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ）、酸化珪素（ＳｉＯ₂）等の金属酸化物を添加し
て、非直線性が高く、熱損失の小さい組成配合からなっ
ている。通常、上記電圧非直線抵抗体は以下のように製
造される。

【０００３】まず、上記副成分を、ボールミル等で予備
粉砕した後、主成分の酸化亜鉛と有機バインダ溶液と十
分混合し、スプレドライヤで噴霧乾燥して造粒粉を作
る。

【０００４】次に、この造粒粉を金型成形プレスで円柱
状又は円盤状に形成し、脱脂を行った後、側面部分に絶
縁セラミック材料を塗布した後、１０００〜１３００℃
で数時間焼成して焼結体を得る。

【０００５】そして、図１に示すように、この焼結体２
の側面に低融点ガラス材を塗布して焼付けて側面絶縁層
３を設けた後、両端面を研磨し、アルミニウムを溶射し
て電極４を設け、電圧非直線抵抗体１を完成させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】酸化亜鉛形避雷器用電
圧非直線抵抗体（以下ＺｎＯ素子という）は、一般の弱
電用サージアブソーバに比べると、吸収しうるエネルギ
ーが大きいため、大きな体積又は大口径サイズのＺｎＯ
素子が必要となる。アルミニウムの溶射電極は、この大
口径サイズの焼結体において、サージエネルギの集電体
の役割を果している。

【０００７】このアルミニウムの電極は、溶射条件によ
っては焼結体から剥がれたりする。また、焼結体と電極
との密着性が悪いと開閉サージ耐量が低下し、素体の限
界値以下のサージエネルギでも破壊をもたらすことがあ
る。また、電極付け工程作業場雰囲気は、粉塵が舞い、
爆発の危険を伴って決して良い作業環境とは言えない。
これらのことより、設備無人運転は困難である。

【０００８】ＺｎＯ素子は、避雷器に組み込む時に多数
積層して使用するが、固定のために絶縁体の支持棒を用
いる。このため容器としての碍管の径が大きくなりコス
トアップとなる。これを解決するために、円盤状のＺｎ
Ｏ素子を半田付、ろう付等により接着することが考えら
れるが、溶射電極は素体との密着性が良くないので、接
着時に素体と溶射電極が剥離することがある。また、ア
ルミニウムの電極は半田付が不可能であり、銅の溶射電
極を用いるとコストアップとなってしまう。

【０００９】本発明は、従来のこのような問題点を解決
すべくなされたものであり、その目的とするところは、
電極の剥離を生じない素子が得れると共に、製造ライン
の簡素化が可能となる電圧非直線抵抗体の製造方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における電圧非直線抵抗体の製造方法は、電
圧非直線抵抗体の電極を形成させる工程を、ＺｎＯを主
成分とする焼結体の両端面にアルミニウムペーストをス
クリーン印刷し、焼付けるものとしたことを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】アルミニウムペーストはスクリーン印刷により
焼結体に密着し、焼付けられアルミニウム電極となるの
で、焼結体によく密着した電極が得られると共に、素子
の電気特性も向上する。ペーストの焼付けは、素子側面
に施す側面絶縁層の焼付けと同時に行うことができるの
で、製造ラインの簡素化が可能となる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例について説明する。

【００１３】（１）まず、ＺｎＯを主成分とする電圧非
直線抵抗体の副成分であるＢｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｃｏ₂
Ｏ₃，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，ＳｉＯ₂，ＮｉＯ₂等の添加物
原料を所定の配合量となるように各々計量し、ボール・
ミルによって混合・粉砕を行い、添加物スラリーを作
る。

【００１４】（２）主成分のＺｎＯと所定量の添加物ス
ラリを有機バインダ溶液（ポリビニルアルコール、カチ
オン系分散剤）を加え、ディスパー・ミルで十分混合
し、原料スラリを作る。この原料スラリを十分に脱落し
た後、スプレドライヤで噴霧乾燥して造粒粉を得た。

【００１５】（３）この造粒粉を乾式金型プレスにて、
直系４０ｍｍ，厚み３０の大きさに成形し、脱脂を行っ
た後、側面部分にセラミック系絶縁ペーストを塗布し、
１０００〜１３００℃で１０時間焼成して焼結体を得
た。

【００１６】（４）この焼結体の側面に低融点ガラス材
を塗布して焼付けて側面絶縁層を設けた。

【００１７】（５）この焼結体の両端面を研磨し、直径
３２ｍｍ，厚み２０ｍｍの焼結体とした。

【００１８】（６）この焼結体の研磨面にアルミニウム
ペースト（デグサジャパン（株）製、Ａｌペースト、Ｊ
７９０，００６３）をスクリーン印刷し、１５０℃で乾
燥させ、その後、５００〜７５０℃で焼付けてアルミニ
ウム電極を形成し、ＺｎＯ素子のサンプル（Ａ〜Ｆ）を
完成させた。

【００１９】上記アルミペーストの焼付条件を表１に示
す。

【００２０】

【表１】

【００２１】比較のため、上記焼結体の研磨面に、従来
同様にアルミニウムを溶射して電極を形成したＺｎＯ素
子の比較例サンプルを作った。

【００２２】完成した、ＺｎＯ素子サンプルに対し下記
の電気特性試験を実施し、その平均値を求めた。

【００２３】１）ＤＣ小電流試験を行い、素子のα値
（電圧非直線係数）を求めた。

【００２４】 α＝１／｛ｌｏｇ（Ｖ１ｍＡ）−ｌｏｇ（Ｖ０．１ｍＡ）｝ ２）８／２０μｓ制限電圧試験、ワットロス試験を行っ
た（ワットロスの測定条件は温度１１５℃、課電率８５
％）。

【００２５】３）２ｍｓ方形波放電耐量試験を実施し
た。放電電流は１５０Ａ，２００Ａ，２５０Ａについて
行い、その破壊率を求めた。

【００２６】４）課電寿命試験を行い、１０００時間後
のワットロスを測定した（課電条件は温度１２０℃、課
電率９５％、ワットロスの測定条件は温度１１５℃、課
電率８５％）。

【００２７】この電気特性試験の結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】上記電気特性試験によれば、実施例により
作られたＺｎＯ素子は２ｍｓ方形波放電耐量の試験結果
が比較例のよりも良好であった。また、制限電圧比、ワ
ットロス特性の試験結果よりみてアルミニウムペースト
を用いた電極の適用に問題がなく、むしろ僅かだが良好
であった。

【００３０】なお、上記実施例では側面高抵抗層を形成
するための低融点ガラスの焼付と、電極を形成するため
のアルミニウムペーストの焼付を別個に行っているが、
同時に行うこともできる。この場合は、製造ラインが簡
素化できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、以下に記載する効果を奏する。

【００３２】（１）製造されたＺｎＯ素子の放電耐量が
向上する。

【００３３】（２）ＺｎＯ素子の素体にアルミニウムペ
ーストを焼付けて電極を形成しているので、素体と電極
材料との密着性が向上し、電極の剥離がなくなる。

【００３４】（３）アルミニウムペーストをスクリーン
印刷し、焼付に電極を形成しているので、作業環境が改
善（安全性、粉塵レス）され、製造ラインの昼夜無人運
転等が可能となる。

【００３５】（４）アルミニウムペーストのスクリーン
印刷、焼付は素子課電寿命特性・安定化のための熱処
理、及び側面に施す低融点ガラス絶縁材料の焼付けと同
時にすることが可能であり、ラインの簡素化が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電圧非直線抵抗体の側断面図。

【符号の説明】

１…電圧非直線抵抗体（ＺｎＯ素子） ２…焼結体 ３…側面絶縁層 ４…電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＺｎＯを主成分とする焼結体の両端面に
   アルミニウム電極を形成する工程を有する電圧非直線抵
   抗体の製造方法において、 前記電極形成する工程を、前記焼結体の両端面にアルミ
   ニウムペーストをスクリーン印刷し、焼付けるものとし
   たことを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記焼付けの温度を５５０〜７００℃と
   することを特徴とした請求項１記載の電圧非直線抵抗体
   の製造方法。