JPS61139004A - 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］ 本発明は酸化亜鉛（Ｚｎ　Ｏ）を主成分とする焼結体自
体が非直線電圧−電流特性を有する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−ｉ！！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、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。

この種の代表的な製法を述べると、主成分の酸生豆１　
（Ｚｎ　Ｏ）　ニ酸化ヒスｖス（Ｂｉ　２０３　）、酸
化コバルト（ＣＯ２Ｏ３）、二酸化マンガン（Ｍｎ　０
２　）　、ｒｌｉ化アンチモン（Ｓｂ　２０３　）、酸
化クロム（Ｃｒ２０３）、二酸化ケイ素（Ｓ１０２）、
酸化ニラ’７　／Ｌｌ　（Ｎ　ｉ　Ｏ）　す（！’　ヲ
０．５〜３ｍ０１％程度添加し、ざらに必要に応じて酸
化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ２）　、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ
ｉ　＞　、酸化銀（Ａｇ２０）等を正確に秤量し、混合
機に入れ充分に分散・混合する。混合物は造粒した後、
円板状に成形し、焼結容器（サヤ）に入れ空気中で１０
５０〜１３００℃で焼結する。焼結後両平面を１〜２Ｍ
研磨し２０〜２２履の厚みの試料を作るのが一般的であ
る。ざらにアルミニウム等のメタリコン電極をつけて非
直線抵抗体とする。

［背景技術の問題点］ この様にして製造した非直線抵抗体は、５００ｋＶ以下
の電力用避雷器などに広く用いられている。しかしＩＪ
）−ＩＶ用避雷器のように橿めてすぐれた非直線特性が
要求される分野においては十分な非直線特性をそなえて
いるとは言えなかった。非直線特性を改良するために成
分比の検討や新しい成分を加えたり製造プロセスの改良
などが行われているがむずかしい問題となっていた。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので非直線特性を
改善しうる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によれば、主成分の酸
化亜鉛（Ｚｎ　Ｏ）に、酸化ビスマスを３ｉ２０ｉに換
算して０．３〜１．５モル％、酸化コバルトをＣｏ　２
０３に換算して０．３〜１．５モル％、酸化マンガンを
ＭｎＯに換算して０．３〜１．５モル％、酸化アンチモ
ンを３ｂ　２０３に換算して０．５〜２．０モル％、酸
化ニッケルをＮｉＯに換算して０．５〜２．０モル％、
酸化硼素をＢ２Ｏ３に換算して５Ｘ１０−３〜５ｘ１０
′２モル％、酸化銀をＡ！＋　２０に換算して２Ｘ１０
−’　〜２Ｘ１０４モル％、酸化アルミニウムをＡｌ２
Ｏ２に換算して５ＸＩＯ−４〜２Ｘ１０４モル％含む焼
結体とし、更に素子の形状効果を加味する目的で素子径
をφ９０〜φ２Ｃ）＋ｍ、素子厚みを２５〜４５＃ｌＩ
ｌ＋とすることで非直線特性を改善している。

［発明の実施例］ 以下本発明を実施例により詳細に説明する。主成分（１
）Ｚｎ　０（７）他に：Ｂｉ　２０ｇ　、ＣＯ２０３゜
ＭｎＯ，５ｂ２０ａ、ＮｉＯをそれぞれ０．８゜０．８
，０．８，１．２，１．２　ｍｏ１％加え、更に、Ｂ２
Ｏ３　。

Ａｇ２０．Ａｌ２Ｏ２をそれぞれ２Ｘ１０４゜８×１０
°’　、　２Ｘ　１０’　　ｍｏ１％となる様に正確に
秤量する。これらの粉末原料を十分に混合するために水
、分散剤、バインダ、潤滑剤とともに分散・混合装置に
入れ分散・混合した。次に混合物スラリーをスプレード
ライヤで例えば平均粒径１２０ミクロンになるように造
粒する。この粉末をプレスにかけ焼結後、素子径におい
てφ６０〜φ　１５０ｍ厚みにおいてｔ１２〜ｔ５２ｍ
の素子が得られる様に成形した。添加した分散剤、バイ
ンダ、潤滑剤を予じめ除くため空気中で５００℃で焼成
する。さらに１０５０℃で側面に高抵抗層を形成させる
ため予備焼成し、高抵抗形成物を塗布後、焼成容器（サ
ヤ）に入れ空気中で１１００〜１２５０’Ｃまで変化さ
せ焼成し、得られた焼結体の両平面を研磨し厚み１０〜
５０ｓ＋の試料を作った。そして５００℃で再加熱し、
両平面にアルミニウムのメタリコン電極をとりつけた。

その侵、完成した非直線抵抗体の非直線特性を測定した
結果を第１図及び第２図に示した。非直線特性は素子に
直流で１　　ｍＡ流した時の電圧ＶＩＩＩＩＡと、８×
２０μｓｅｃのパルス波形で５００ＯＡ流した時の電圧
ＶｓｋＡの比、すなわち制限電圧比をＶｓ　ｋ　Ａ　／
Ｖ１　ｍ　Ａで示した。この値が小さい程非直線特性が
優れている事を示す。第１図かられかる様に従来の素子
厚み２０〜２２＃ｌｌ１１より厚い方が制限電圧比が優
れており２５〜４５Ｍの素子厚が特に優れていることが
わかった。又第２図からは素子径φを大きくすると制限
電圧比が改善されφ９０〜φ１２０で最も優れた値を示
す。

しかしφ１２０ａ＋ｍをこえると逆に制限電圧比は悪く
なってしまう。

素子厚み【を厚くすると制限電圧比が改善される詳細な
メカニズムは今のところ明らかではないが一般的には次
の様に考える事が出来る。すなわち非直線抵抗体は組成
成分として低融点物質のＢｉ２０ｉ、５ｂ２０３等を含
有しているが、それらの成分は焼結の過程に於いて素体
表面から一部蒸発し、結果として焼結体の内部と表面層
近傍は若干組成が異る事が知られている。非直線特性を
付与するのに重要な働きをするＢｉ２Ｏ３や３ｂ　２０
３の蒸発が表面層近傍の非直線特性を悪化させるであろ
う事が予想される。この表面層の占める割合は焼結体の
厚みが厚い程小さくなるので焼結体の厚みが厚い方が非
直線特性が改善されたと考えられる。しかし一方で厚す
ぎると焼結が導体の内部まで均一に進まなくなる事から
おのずから厚みを限定される事は十分考えられる。そし
て前述した組成系では焼結体の厚みで最大４７ｍ、研磨
上りで４５ｍであった。

又素子径は理想的な素子を作る事が可能であれば電流密
度の面から考えると素子径を大きくする事により制限°
電圧比は無限に改良でるはずであるが現実的には素子径
を大きくすることによる不均一性も助長され結果として
φ１２０＃１ｌ１１以上ではかえって悪化している。そ
いで前述した組成において素子径φ９０〜φ１２０ｍ＋
、素子厚みが２５〜４５＃で良好な特性が得られる事を
確認した。

尚、実施例では酸化物原料を用いたが焼結して酸化物に
なるものであれば化合物形態にこだわることはない。

［発明の効果１ 以上述べた櫟に、本発明に係る組成において、素子径を
φ９０〜φ１２０＃ｌ１１厚さをｔ２５〜ｔ４５ｍ＋と
する事によって得られた非直線抵抗体は優れた非直線特
性を示し特にＵＨＶ用避雷器に用いる場合は保護レベル
の低減など実用的価値はきわめて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は素子厚みと制限電圧比を示す図、第２図は素子
径と制限電圧比の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主成分の酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化ビスマスをＢｉ＿２
   Ｏ＿３に換算して０．３〜１．５モル％、酸化コバルト
   をＣｏ＿２Ｏ＿３に換算して０．３〜１．５モル％、酸
   化マンガンをＭｎＯに換算して０．３〜１．５モル％、
   酸化アンチモンをＳｂ＿２Ｏ＿３に換算して０．３〜２
   ．０モル％、酸化ニッケルをＮｉＯに換算して０．５〜
   ２．０モル％、酸化硼素をＢ＿２Ｏ＿３に換算して５×
   １０＾−＾３〜５×１０＾−＾２モル％、酸化銀をＡｇ
   ＿２Ｏに換算して２×１０＾−＾３〜２×１０＾−＾２
   モル％、酸化アルミニウムをＡｌ＿２Ｏ＿３に換算して
   ５×１０＾−＾４〜２×１０＾−＾２モル％含む焼結体
   であつて、素子径をφ９０〜φ１２０ｍｍ、素子厚みを
   ２５〜４５ｍｍとした事を特徴とする非直線抵抗体。