JPH04322402A - 電圧非直線抵抗体の製造方法および避雷器 - Google Patents
電圧非直線抵抗体の製造方法および避雷器Info
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- JPH04322402A JPH04322402A JP3091931A JP9193191A JPH04322402A JP H04322402 A JPH04322402 A JP H04322402A JP 3091931 A JP3091931 A JP 3091931A JP 9193191 A JP9193191 A JP 9193191A JP H04322402 A JPH04322402 A JP H04322402A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＺｎＯを主成分とし、
Ｂｉ２Ｏ３などの金属酸化物を含む寿命特性の優れた電
圧非直線抵抗体の製法、及び、その電圧非直線抵抗体を
用いた避雷器に関する。
Ｂｉ２Ｏ３などの金属酸化物を含む寿命特性の優れた電
圧非直線抵抗体の製法、及び、その電圧非直線抵抗体を
用いた避雷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＯを主成分とした非直線抵抗体（Ｚ
ｎＯ素子）は、優れた非直線性をもち、避雷器用素子と
して広く利用されている。特に、ギャップレス避雷器に
用いるＺｎＯ素子は、常時、課電状態にあるため、素子
に微小なもれ電流が生じ、長期間の課電によってもれ電
流が次第に増加し、素子が発熱して熱暴走現象を起こす
ことがある。素子の熱暴走を防止する（寿命を向上させ
る）には、もれ電流の増加率を小さくすることが重要で
ある。このことから、ＺｎＯ素子の常時課電に対して特
性劣化しない長寿命の素子を得る方法として、特開昭５
８−１５９３０３号公報によれば、１０５０〜１３００
℃の高温で焼結したＺｎＯ素子を、５００〜７００℃に
再加熱し、一，二時間保持後、降温速度１００〜３００
℃／ｈで室温まで再冷却する、いわゆる、焼結後の一回
の熱処理によって素子の特性劣化を防止する方法が開示
されている。また、特開昭５８−２００５０８号公報に
よれば、ＺｎＯを主成分とし、少なくともＢｉ２Ｏ３を
含む組成で、１０５０〜１３００℃の高温で焼結したＺ
ｎＯ素子を、８５０〜９５０℃に再加熱し、一，二時間
保持後、降温速度３００℃／ｈで３００℃以下まで冷却
し、再度５００〜７００℃に加熱して一，二時間保持後
、降温速度５０〜１５０℃／ｈで室温まで再冷却する、
いわゆる、焼結後二回の熱処理によって素子の特性劣化
を防止する方法が開示されている。
ｎＯ素子）は、優れた非直線性をもち、避雷器用素子と
して広く利用されている。特に、ギャップレス避雷器に
用いるＺｎＯ素子は、常時、課電状態にあるため、素子
に微小なもれ電流が生じ、長期間の課電によってもれ電
流が次第に増加し、素子が発熱して熱暴走現象を起こす
ことがある。素子の熱暴走を防止する（寿命を向上させ
る）には、もれ電流の増加率を小さくすることが重要で
ある。このことから、ＺｎＯ素子の常時課電に対して特
性劣化しない長寿命の素子を得る方法として、特開昭５
８−１５９３０３号公報によれば、１０５０〜１３００
℃の高温で焼結したＺｎＯ素子を、５００〜７００℃に
再加熱し、一，二時間保持後、降温速度１００〜３００
℃／ｈで室温まで再冷却する、いわゆる、焼結後の一回
の熱処理によって素子の特性劣化を防止する方法が開示
されている。また、特開昭５８−２００５０８号公報に
よれば、ＺｎＯを主成分とし、少なくともＢｉ２Ｏ３を
含む組成で、１０５０〜１３００℃の高温で焼結したＺ
ｎＯ素子を、８５０〜９５０℃に再加熱し、一，二時間
保持後、降温速度３００℃／ｈで３００℃以下まで冷却
し、再度５００〜７００℃に加熱して一，二時間保持後
、降温速度５０〜１５０℃／ｈで室温まで再冷却する、
いわゆる、焼結後二回の熱処理によって素子の特性劣化
を防止する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＺｎＯ素子は、ＺｎＯ
粒子の周囲をＢｉ２Ｏ３を主成分とした高抵抗の境界層
が取り囲むような構造を持っており、この境界層の抵抗
は、電圧に対して非直線性を示す。
粒子の周囲をＢｉ２Ｏ３を主成分とした高抵抗の境界層
が取り囲むような構造を持っており、この境界層の抵抗
は、電圧に対して非直線性を示す。
【０００４】一般に、ＺｎＯ素子の電圧−電流特性は近
似的に下式で示される。
似的に下式で示される。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここでＩは電流、Ｖは電圧、Ｋは定数、α
は非直線係数を表わす。ＺｎＯ素子のαは１０〜７０位
である。
は非直線係数を表わす。ＺｎＯ素子のαは１０〜７０位
である。
【０００７】ＺｎＯ素子の常時課電状態で流れるもれ電
流は、αが大きい程小さい。従って、αの大きいことが
望ましい。また、長期間の課電によるもれ電流の増加を
抑制するには、焼結したＺｎＯ素子の熱処理によってＺ
ｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３相を生成させることが有効で
あることが知られている。
流は、αが大きい程小さい。従って、αの大きいことが
望ましい。また、長期間の課電によるもれ電流の増加を
抑制するには、焼結したＺｎＯ素子の熱処理によってＺ
ｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３相を生成させることが有効で
あることが知られている。
【０００８】しかし、この従来技術で、焼結したＺｎＯ
素子を５００〜７００℃で加熱する一回の熱処理では、
ＺｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成されて特性劣化は防
止できても、素子の電圧−電流特性が悪いという問題が
あった。
素子を５００〜７００℃で加熱する一回の熱処理では、
ＺｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成されて特性劣化は防
止できても、素子の電圧−電流特性が悪いという問題が
あった。
【０００９】一方、焼結したＺｎＯ素子を二回熱処理し
てＺｎＯ素子の寿命向上を図る場合、最初の熱処理でＺ
ｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成されないときは、二回
熱処理を施してもＺｎＯ素子の課電寿命特性が向上しな
いという問題がある。例えば、ＺｎＯを主成分としＢｉ
２Ｏ３を含む組成でも、Ｓｂ２Ｏ３，ＭｎＣＯ３，Ｃｒ
２Ｏ３ ，Ｃｏ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＮｉＯ，Ｂ２Ｏ３、
Ａｌ（ＮＯ３）３ 等の多種類の金属酸化物を含むよう
な組成では、焼結したＺｎＯ素子の最初の熱処理工程で
、従来技術で開示されているように降温速度を３００℃
／ｈにすると、ＺｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成され
にくい場合があった。
てＺｎＯ素子の寿命向上を図る場合、最初の熱処理でＺ
ｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成されないときは、二回
熱処理を施してもＺｎＯ素子の課電寿命特性が向上しな
いという問題がある。例えば、ＺｎＯを主成分としＢｉ
２Ｏ３を含む組成でも、Ｓｂ２Ｏ３，ＭｎＣＯ３，Ｃｒ
２Ｏ３ ，Ｃｏ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＮｉＯ，Ｂ２Ｏ３、
Ａｌ（ＮＯ３）３ 等の多種類の金属酸化物を含むよう
な組成では、焼結したＺｎＯ素子の最初の熱処理工程で
、従来技術で開示されているように降温速度を３００℃
／ｈにすると、ＺｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成され
にくい場合があった。
【００１０】このようなことから、従来技術では、特に
直流系統に高課電率で使用する多成分系ＺｎＯ素子等に
対しては信頼性の点で不充分であった。
直流系統に高課電率で使用する多成分系ＺｎＯ素子等に
対しては信頼性の点で不充分であった。
【００１１】本発明の目的は、長期間の課電に対し、信
頼性が高く、特性劣化しない安定なＺｎＯ素子の製造法
及び避雷器を提供することにある。
頼性が高く、特性劣化しない安定なＺｎＯ素子の製造法
及び避雷器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ＺｎＯを主
成分とし、Ｂｉ２Ｏ３の他、多種類の金属酸化物（例え
ば、Ｓｂ２Ｏ３，ＭｎＣＯ３ ，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ
３，ＳｉＯ２ ，ＮｉＯ，Ｂ２Ｏ３，Ａｌ（ＮＯ３）３
等）を含むＺｎＯ素子の原材料を混合成形し、成形体を
１０５０〜１３００℃で焼結する工程と、その後、この
焼結体を３００℃以下に降温し、次いで８００〜９５０
℃に昇温して一ないし三時間保持した後、３００℃以下
に降温する第一の熱処理を施す工程と、再び、６５０〜
９００℃に昇温して一ないし三時間保持した後、室温ま
で再冷却する第二の熱処理を施す工程からなり、第一及
び第二の熱処理工程で、高温に保持した後の降温速度を
それぞれ１００℃／ｈ以下及び１５０℃／ｈ以下にする
製造方法により達成される。
成分とし、Ｂｉ２Ｏ３の他、多種類の金属酸化物（例え
ば、Ｓｂ２Ｏ３，ＭｎＣＯ３ ，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ
３，ＳｉＯ２ ，ＮｉＯ，Ｂ２Ｏ３，Ａｌ（ＮＯ３）３
等）を含むＺｎＯ素子の原材料を混合成形し、成形体を
１０５０〜１３００℃で焼結する工程と、その後、この
焼結体を３００℃以下に降温し、次いで８００〜９５０
℃に昇温して一ないし三時間保持した後、３００℃以下
に降温する第一の熱処理を施す工程と、再び、６５０〜
９００℃に昇温して一ないし三時間保持した後、室温ま
で再冷却する第二の熱処理を施す工程からなり、第一及
び第二の熱処理工程で、高温に保持した後の降温速度を
それぞれ１００℃／ｈ以下及び１５０℃／ｈ以下にする
製造方法により達成される。
【００１３】また他の目的は、前記製造方法によって作
製された円盤または円筒状の形状のＺｎＯ素子の外周面
を除く端面に電極を形成し、これを碍子管に入れた避雷
器により達成される。
製された円盤または円筒状の形状のＺｎＯ素子の外周面
を除く端面に電極を形成し、これを碍子管に入れた避雷
器により達成される。
【００１４】
【作用】本発明では、図１に示す焼結と熱処理パターン
にする。
にする。
【００１５】ＺｎＯを主成分とし、Ｂｉ２Ｏ３などの金
属酸化物を含む原材料を混合成形した成形体は、まず、
１０５０〜１３００℃で一ないし十二時間焼結する。こ
の焼結工程での昇・降温速度は、ＺｎＯ素子が熱破壊し
ない３００℃／ｈ以下にする。焼結終了時は３００℃以
下まで降温して冷却させ、素子の結晶、粒界構造の安定
化を図る。３００℃以下までの降温後、保持時間Ｔをも
って、もしくは、直ちに熱処理工程に入る。
属酸化物を含む原材料を混合成形した成形体は、まず、
１０５０〜１３００℃で一ないし十二時間焼結する。こ
の焼結工程での昇・降温速度は、ＺｎＯ素子が熱破壊し
ない３００℃／ｈ以下にする。焼結終了時は３００℃以
下まで降温して冷却させ、素子の結晶、粒界構造の安定
化を図る。３００℃以下までの降温後、保持時間Ｔをも
って、もしくは、直ちに熱処理工程に入る。
【００１６】第一の熱処理工程では、焼結ＺｎＯ素子を
８００〜９５０℃まで昇温して一ないし三時間の熱処理
を施し、ＺｎＯ素子内のＢｉ２Ｏ３を溶解し、降温時に
ＺｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３を生成させる。素子にγ型
Ｂｉ２Ｏ３を生成させると素子の寿命特性が向上する。 その理由は必ずしも明確でないが、次のように推察され
る。 （１）長期間課電によるＺｎＯ素子の特性劣化は、Ｚｎ
Ｏ素子を窒素ガス中で熱処理すると同様な特性劣化が起
ること、特性劣化したＺｎＯ素子を空気中で熱処理する
と特性が元に戻ることなどの理由から、境界層やＺｎＯ
結晶粒子表面などに存在する酸素イオンが課電時の素子
の発熱によって外部へ散逸し、この結果、境界層の静電
ポテンシャルが低下（バリスタ電圧が低下）したものと
考えられる。 （２）γ型Ｂｉ２Ｏ３は、一般に、α型Ｂｉ２Ｏ３，β
型Ｂｉ２Ｏ３，δ型Ｂｉ２Ｏ３に比べて結晶性が高く、
内部欠陥が少なく、体積が大きいなどの理由からＺｎＯ
結晶の境界層をつたう酸素の拡散を防ぐ効果がある。こ
のため、ＺｎＯ粒子表面に存在する酸素イオンの移動が
阻止されて外部への酸素の散逸が少なくなり、ＺｎＯ素
子が課電に対して安定になる。
８００〜９５０℃まで昇温して一ないし三時間の熱処理
を施し、ＺｎＯ素子内のＢｉ２Ｏ３を溶解し、降温時に
ＺｎＯ素子にγ型Ｂｉ２Ｏ３を生成させる。素子にγ型
Ｂｉ２Ｏ３を生成させると素子の寿命特性が向上する。 その理由は必ずしも明確でないが、次のように推察され
る。 （１）長期間課電によるＺｎＯ素子の特性劣化は、Ｚｎ
Ｏ素子を窒素ガス中で熱処理すると同様な特性劣化が起
ること、特性劣化したＺｎＯ素子を空気中で熱処理する
と特性が元に戻ることなどの理由から、境界層やＺｎＯ
結晶粒子表面などに存在する酸素イオンが課電時の素子
の発熱によって外部へ散逸し、この結果、境界層の静電
ポテンシャルが低下（バリスタ電圧が低下）したものと
考えられる。 （２）γ型Ｂｉ２Ｏ３は、一般に、α型Ｂｉ２Ｏ３，β
型Ｂｉ２Ｏ３，δ型Ｂｉ２Ｏ３に比べて結晶性が高く、
内部欠陥が少なく、体積が大きいなどの理由からＺｎＯ
結晶の境界層をつたう酸素の拡散を防ぐ効果がある。こ
のため、ＺｎＯ粒子表面に存在する酸素イオンの移動が
阻止されて外部への酸素の散逸が少なくなり、ＺｎＯ素
子が課電に対して安定になる。
【００１７】第一の熱処理工程におけるＺｎＯ素子の降
温速度は、ＺｎＯ素子にγ−Ｂｉ２Ｏ３を生成させるた
め１００℃／ｈ以下とする。１００℃／ｈを超えるとγ
型Ｂｉ２Ｏ３が生成しなくなる。また、第一の熱処理で
Ｂｉ２Ｏ３を溶解することにより、焼結体中のボイドを
低減し、バリスタ電圧の低下を防止してＺｎＯ素子の特
性劣化を防ぐ効果がある。８００℃以下ではＺｎＯ素子
粒界のＢｉ２Ｏ３層が充分溶解しないし、９５０℃以上
ではＺｎＯ結晶の熱活性化が高くなりすぎてＢｉ２Ｏ３
層の溶解が粒界領域にとどまらないこと、及び、ＺｎＯ
粒界に吸着した酸素イオンの散逸が起こり易くなること
等で思わしくない。また、熱処理時間は一時間以下では
その温度に保持した効果が少なく、三時間以上ではＺｎ
Ｏ結晶の活性化の問題が起きる。
温速度は、ＺｎＯ素子にγ−Ｂｉ２Ｏ３を生成させるた
め１００℃／ｈ以下とする。１００℃／ｈを超えるとγ
型Ｂｉ２Ｏ３が生成しなくなる。また、第一の熱処理で
Ｂｉ２Ｏ３を溶解することにより、焼結体中のボイドを
低減し、バリスタ電圧の低下を防止してＺｎＯ素子の特
性劣化を防ぐ効果がある。８００℃以下ではＺｎＯ素子
粒界のＢｉ２Ｏ３層が充分溶解しないし、９５０℃以上
ではＺｎＯ結晶の熱活性化が高くなりすぎてＢｉ２Ｏ３
層の溶解が粒界領域にとどまらないこと、及び、ＺｎＯ
粒界に吸着した酸素イオンの散逸が起こり易くなること
等で思わしくない。また、熱処理時間は一時間以下では
その温度に保持した効果が少なく、三時間以上ではＺｎ
Ｏ結晶の活性化の問題が起きる。
【００１８】次に第二の熱処理として、第一の熱処理で
の降温が３００℃以下に達した後適当な保持時間Ｔでも
しくは直ちに、６５０〜９００℃まで昇温し、この温度
に一ないし三時間保持して降温する。
の降温が３００℃以下に達した後適当な保持時間Ｔでも
しくは直ちに、６５０〜９００℃まで昇温し、この温度
に一ないし三時間保持して降温する。
【００１９】この第二の熱処理により、第一の熱処理で
γ型Ｂｉ２Ｏ３に変態し得なかった残部のＢｉ２Ｏ３を
γ型Ｂｉ２Ｏ３に変態させ、かつ粒界層の粒成長を調整
する。 このときの温度６５０〜９００℃は、Ｂｉ２Ｏ３がγ型
Ｂｉ２Ｏ３に変化するのに必要な温度であり、そのとき
の保持時間一ないし三時間は前記と同様の理由から決め
られる。また第二の熱処理の降温速度は、１５０℃／ｈ
以下にする。これは、ＺｎＯ素子の熱歪みを除去して素
子の特性を向上させるのに効果がある。
γ型Ｂｉ２Ｏ３に変態し得なかった残部のＢｉ２Ｏ３を
γ型Ｂｉ２Ｏ３に変態させ、かつ粒界層の粒成長を調整
する。 このときの温度６５０〜９００℃は、Ｂｉ２Ｏ３がγ型
Ｂｉ２Ｏ３に変化するのに必要な温度であり、そのとき
の保持時間一ないし三時間は前記と同様の理由から決め
られる。また第二の熱処理の降温速度は、１５０℃／ｈ
以下にする。これは、ＺｎＯ素子の熱歪みを除去して素
子の特性を向上させるのに効果がある。
【００２０】第二の熱処理と同様の熱処理を、さらに何
回か繰り返すことも有効である。
回か繰り返すことも有効である。
【００２１】
〈実施例１〉出発原料として純度９９％以上のＺｎＯ９
４〜９５モル％、Ｂｉ２Ｏ３０．１〜１モル％、Ｓｂ２
Ｏ３０．８〜１．２モル％、ＭｎＣＯ３０．８〜１．２
モル％、Ｃｏ２Ｏ３０．８〜１．２モル％、Ｃｒ２Ｏ３
０．１〜１．０モル％、ＳｉＯ２１．０〜１．５モル％
、ＮｉＯ０．５〜１．０モル％、Ｂ２Ｏ３０．１〜０．
１５モル％、Ａｌ（ＮＯ３）３ ０．００５〜０．００
９モル％になるように各粉末を所定量だけ秤量し、混合
，造粒，加圧成形後、空気中１１９０℃で約４ｈ焼結し
た。焼結後のＺｎＯ素子の形状寸法はφ９０×２０ｔで
ある。このときの昇，降温速度は約７０℃／ｈとして、
室温まで降温して冷却した。次に、焼結体を９５０℃に
加熱して二時間保持した後、約７０℃／ｈと約３００℃
／ｈの降温速度で室温まで冷却した各焼結体を、再び７
００℃に加熱して二時間保持した後、約７０℃／ｈの降
温速度で室温まで冷却する二回の熱処理を施した。この
ようにして得られた焼結体に電極を取付けてＺｎＯ素子
を作製した。
４〜９５モル％、Ｂｉ２Ｏ３０．１〜１モル％、Ｓｂ２
Ｏ３０．８〜１．２モル％、ＭｎＣＯ３０．８〜１．２
モル％、Ｃｏ２Ｏ３０．８〜１．２モル％、Ｃｒ２Ｏ３
０．１〜１．０モル％、ＳｉＯ２１．０〜１．５モル％
、ＮｉＯ０．５〜１．０モル％、Ｂ２Ｏ３０．１〜０．
１５モル％、Ａｌ（ＮＯ３）３ ０．００５〜０．００
９モル％になるように各粉末を所定量だけ秤量し、混合
，造粒，加圧成形後、空気中１１９０℃で約４ｈ焼結し
た。焼結後のＺｎＯ素子の形状寸法はφ９０×２０ｔで
ある。このときの昇，降温速度は約７０℃／ｈとして、
室温まで降温して冷却した。次に、焼結体を９５０℃に
加熱して二時間保持した後、約７０℃／ｈと約３００℃
／ｈの降温速度で室温まで冷却した各焼結体を、再び７
００℃に加熱して二時間保持した後、約７０℃／ｈの降
温速度で室温まで冷却する二回の熱処理を施した。この
ようにして得られた焼結体に電極を取付けてＺｎＯ素子
を作製した。
【００２２】作製したＺｎＯ素子及び焼結後、熱処理を
施さない素子に直流課電を印加した。この時、ＺｎＯ素
子に流れたもれ電流の経時変化を図２に示す。課電条件
は、周囲温度１１５℃、課電率（＝印加電圧／ＺｎＯ素
子に１ｍＡ流れる時の電圧）＝０．８５とした。
施さない素子に直流課電を印加した。この時、ＺｎＯ素
子に流れたもれ電流の経時変化を図２に示す。課電条件
は、周囲温度１１５℃、課電率（＝印加電圧／ＺｎＯ素
子に１ｍＡ流れる時の電圧）＝０．８５とした。
【００２３】図２において熱処理を施さない素子（特性
Ａ）では、もれ電流の経時変化が大きく短時間で熱暴走
現象を起こす。また、第一の熱処理工程において、降温
速度を１００℃／ｈを越える３００℃／ｈにして冷却し
た従来の熱処理方法による素子（特性Ｂ）は、約３０ｈ
の短時間で熱暴走した。本発明の熱処理方法による素子
（特性Ｃ）は、長時間課電によるもれ電流の増加がほと
んどなく、長寿命化が達成されている。なお、第一の熱
処理を施した段階の素子について、Ｘ線回折法によりγ
型Ｂｉ２Ｏ３生成の有無を調べた結果、従来の熱処理方
法による素子ではγ型Ｂｉ２Ｏ３の生成がなく、本発明
の熱処理方法による素子ではγ型Ｂｉ２Ｏ３が確実に生
成されていることが確認された。
Ａ）では、もれ電流の経時変化が大きく短時間で熱暴走
現象を起こす。また、第一の熱処理工程において、降温
速度を１００℃／ｈを越える３００℃／ｈにして冷却し
た従来の熱処理方法による素子（特性Ｂ）は、約３０ｈ
の短時間で熱暴走した。本発明の熱処理方法による素子
（特性Ｃ）は、長時間課電によるもれ電流の増加がほと
んどなく、長寿命化が達成されている。なお、第一の熱
処理を施した段階の素子について、Ｘ線回折法によりγ
型Ｂｉ２Ｏ３生成の有無を調べた結果、従来の熱処理方
法による素子ではγ型Ｂｉ２Ｏ３の生成がなく、本発明
の熱処理方法による素子ではγ型Ｂｉ２Ｏ３が確実に生
成されていることが確認された。
【００２４】〈実施例２〉実施例１で示した第一及び第
二の熱処理工程のうち、第一の熱処理工程の加熱温度を
７５０，８００，９００，９５０，１０００℃に変え、
降温速度を７０℃／ｈとして二回熱処理して得たＺｎＯ
焼結体に電極を形成し、実施例１と同様の条件で直流課
電を印加した。この時のＺｎＯ素子に流れるもれ電流の
経時変化を、図３に示す。
二の熱処理工程のうち、第一の熱処理工程の加熱温度を
７５０，８００，９００，９５０，１０００℃に変え、
降温速度を７０℃／ｈとして二回熱処理して得たＺｎＯ
焼結体に電極を形成し、実施例１と同様の条件で直流課
電を印加した。この時のＺｎＯ素子に流れるもれ電流の
経時変化を、図３に示す。
【００２５】素子の第一の熱処理工程での加熱温度が７
５０及び１０００℃の場合は、図３の特性Ａ及び特性Ｂ
に示すように、短時間で熱暴走現象を起こした。この理
由は、７５０℃ではＺｎＯ素子に含まれているＢｉ２Ｏ
３が溶解しなかったこと、及び１０００℃ではＺｎＯ素
子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成しなかったことなどによるも
のと判断された。
５０及び１０００℃の場合は、図３の特性Ａ及び特性Ｂ
に示すように、短時間で熱暴走現象を起こした。この理
由は、７５０℃ではＺｎＯ素子に含まれているＢｉ２Ｏ
３が溶解しなかったこと、及び１０００℃ではＺｎＯ素
子にγ型Ｂｉ２Ｏ３が生成しなかったことなどによるも
のと判断された。
【００２６】加熱温度が８００，９００及び９５０℃の
場合は、図３の特性Ｃ，Ｄ及び特性Ｅに示すように、８
００及び９００℃の方が９５０℃に比べてもれ電流が大
きくなるが、いずれも長時間課電によるもれ電流の増加
がほとんどなく素子の長寿命化が達成されている。従っ
て、加熱温度は、８００〜９５０℃の間が望ましい。 〈実施例３〉実施例１で示した第一及び第二の熱処理工
程において、第一の熱処理工程では降温速度を７０℃／
ｈに設定し、第二の熱処理工程では、加熱温度を６００
，６５０，７５０，９００及び９５０℃に変えて二回熱
処理して得たＺｎＯ焼結体に電極を形成して、実施例１
と同様の条件で直流課電を印加した。この時のＺｎＯ素
子に流れるもれ電流の経時変化を、図４に示す。
場合は、図３の特性Ｃ，Ｄ及び特性Ｅに示すように、８
００及び９００℃の方が９５０℃に比べてもれ電流が大
きくなるが、いずれも長時間課電によるもれ電流の増加
がほとんどなく素子の長寿命化が達成されている。従っ
て、加熱温度は、８００〜９５０℃の間が望ましい。 〈実施例３〉実施例１で示した第一及び第二の熱処理工
程において、第一の熱処理工程では降温速度を７０℃／
ｈに設定し、第二の熱処理工程では、加熱温度を６００
，６５０，７５０，９００及び９５０℃に変えて二回熱
処理して得たＺｎＯ焼結体に電極を形成して、実施例１
と同様の条件で直流課電を印加した。この時のＺｎＯ素
子に流れるもれ電流の経時変化を、図４に示す。
【００２７】第二の熱処理工程での加熱温度が６００及
び９５０℃の場合は、図４の特性Ａ及び特性Ｅに示すよ
うに、もれ電流が大きく、いずれも短時間で熱暴走した
。これに対し、加熱温度６５０，７５０及び９００℃で
加熱した素子は、特性Ｂ，Ｃ，Ｄに示すように、いずれ
ももれ電流に大差がなく、かつ長時間課電によるもれ電
流の増加がほとんどないので長寿命の素子になっている
。このことから第二の熱処理による素子の加熱温度は、
６５０〜９００℃が望ましい。
び９５０℃の場合は、図４の特性Ａ及び特性Ｅに示すよ
うに、もれ電流が大きく、いずれも短時間で熱暴走した
。これに対し、加熱温度６５０，７５０及び９００℃で
加熱した素子は、特性Ｂ，Ｃ，Ｄに示すように、いずれ
ももれ電流に大差がなく、かつ長時間課電によるもれ電
流の増加がほとんどないので長寿命の素子になっている
。このことから第二の熱処理による素子の加熱温度は、
６５０〜９００℃が望ましい。
【００２８】〈実施例４〉実施例３で作製した素子（図
４の特性Ｃの素子）２２個を積層して碍子管に納め、図
５に示すＤＣ１２５ｋＶ用避雷器を作製した。素子の寿
命特性より、この避雷器は実使用条件で百年の寿命が保
証される。
４の特性Ｃの素子）２２個を積層して碍子管に納め、図
５に示すＤＣ１２５ｋＶ用避雷器を作製した。素子の寿
命特性より、この避雷器は実使用条件で百年の寿命が保
証される。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、ＺｎＯ素子の焼結後の
再加熱温度及び降温速度の組合せを適正化した二回の熱
処理方法を実現したことによって、従来方法より課電寿
命特性に優れたＺｎＯ素子及び避雷器の生産ができる。
再加熱温度及び降温速度の組合せを適正化した二回の熱
処理方法を実現したことによって、従来方法より課電寿
命特性に優れたＺｎＯ素子及び避雷器の生産ができる。
【図１】本発明による焼結と熱処理パターンの説明図。
【図２】本発明による素子の寿命特性を従来方法のもの
と併せて示す説明図。
と併せて示す説明図。
【図３】本発明における第一の熱処理の加熱温度を変え
たときの素子の寿命特性図。
たときの素子の寿命特性図。
【図４】本発明における第二の熱処理の加熱温度を変え
たときの素子の寿命特性図。
たときの素子の寿命特性図。
【図５】本発明方法による電圧非直線抵抗体を用いた避
雷器の構造を示す斜視図。
雷器の構造を示す斜視図。
１…電圧非直線抵抗体、２…碍子管、３…シールド、４
…絶縁ベース。
…絶縁ベース。
Claims (2)
- 【請求項１】ＺｎＯを主成分とし、Ｂｉ２Ｏ３，Ｓｂ２
Ｏ３，ＭｎＣＯ３，Ｃｒ２Ｏ３，Ｃｏ２Ｏ３，ＳｉＯ２
，ＮｉＯ，Ｂ２Ｏ３及びＡｌ（ＮＯ３）３ のうちの少
なくとも一種を含む非直線抵抗体の原材料を混合成形し
、この成形体を１０５０〜１３００℃で焼結した後、前
記焼結体を３００℃以下に降温し、次いで８００〜９５
０℃に昇温して一ないし三時間保持した後、１００℃／
ｈ以下の降温速度で３００℃以下に降温する第一の熱処
理を施す工程、６５０〜９００℃に昇温して一ないし三
時間保持した後、１５０℃／ｈ以下の降温速度で室温ま
で冷却する第二の熱処理を施す工程の少なくとも二回の
熱処理工程を含むことを特徴とする電圧非直線抵抗体の
製造方法。 - 【請求項２】請求項１において、作製した円盤または円
筒状の焼結体の、外周面を除く端面に電極を形成した電
圧非直線抵抗体を、碍子管に入れて形成した避雷器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3091931A JP2816258B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 電圧非直線抵抗体の製造方法および避雷器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3091931A JP2816258B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 電圧非直線抵抗体の製造方法および避雷器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322402A true JPH04322402A (ja) | 1992-11-12 |
| JP2816258B2 JP2816258B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14040337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3091931A Expired - Fee Related JP2816258B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 電圧非直線抵抗体の製造方法および避雷器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816258B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115368128A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-22 | 江苏科技大学 | 一种ZnO压敏电阻材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5461214A (en) * | 1977-09-26 | 1979-05-17 | Gen Electric | Method of making zinc oxide varistor |
| JPS58200508A (ja) * | 1982-05-18 | 1983-11-22 | 株式会社明電舎 | 非直線抵抗体の製造方法 |
| JPH01313902A (ja) * | 1988-06-13 | 1989-12-19 | Hitachi Ltd | 電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP3091931A patent/JP2816258B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5461214A (en) * | 1977-09-26 | 1979-05-17 | Gen Electric | Method of making zinc oxide varistor |
| JPS58200508A (ja) * | 1982-05-18 | 1983-11-22 | 株式会社明電舎 | 非直線抵抗体の製造方法 |
| JPH01313902A (ja) * | 1988-06-13 | 1989-12-19 | Hitachi Ltd | 電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115368128A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-22 | 江苏科技大学 | 一种ZnO压敏电阻材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2816258B2 (ja) | 1998-10-27 |
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Legal Events
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