JPH053105A - 非直線抵抗体およびその製造方法 - Google Patents
非直線抵抗体およびその製造方法Info
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- JPH053105A JPH053105A JP3272514A JP27251491A JPH053105A JP H053105 A JPH053105 A JP H053105A JP 3272514 A JP3272514 A JP 3272514A JP 27251491 A JP27251491 A JP 27251491A JP H053105 A JPH053105 A JP H053105A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】素体内部のポア，ボイド，クラック等の内部欠
陥を、原料造粒粉の段階での制御により減少させ、素体
の強度を向上させることができる非直線抵抗体およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】本発明の非直線抵抗体およびその製造方法は、
酸化亜鉛を主成分とし少なくとも１種類以上の金属酸化
物を混合して造粒、成形後に焼成した焼結体に、電極を
設けて構成される非直線抵抗体の製造方法において、造
粒原料の平均粒径が３０〜１２０μｍの範囲の大きさで
あるとともに、１５０μｍ以上の粒子が５％以下であ
り、かつかさ密度の値が１．１０ｇ／cm3 以上である原
料造粒粉を用いたものである。
陥を、原料造粒粉の段階での制御により減少させ、素体
の強度を向上させることができる非直線抵抗体およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】本発明の非直線抵抗体およびその製造方法は、
酸化亜鉛を主成分とし少なくとも１種類以上の金属酸化
物を混合して造粒、成形後に焼成した焼結体に、電極を
設けて構成される非直線抵抗体の製造方法において、造
粒原料の平均粒径が３０〜１２０μｍの範囲の大きさで
あるとともに、１５０μｍ以上の粒子が５％以下であ
り、かつかさ密度の値が１．１０ｇ／cm3 以上である原
料造粒粉を用いたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電力系統を保護
する過電圧保護装置に用いられる酸化亜鉛を主成分とす
る非直線抵抗体およびその製造方法に係り、特に過電圧
に対する強度の向上を図ることができる非直線抵抗体お
よびその製造方法に関する。
する過電圧保護装置に用いられる酸化亜鉛を主成分とす
る非直線抵抗体およびその製造方法に係り、特に過電圧
に対する強度の向上を図ることができる非直線抵抗体お
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電力系統においては、正常な電
圧に重畳される過電圧を除去して電力系統を保護するた
めに、過電圧保護装置が用いられている。そして、この
過電圧保護装置には、正常な電圧では略絶縁特性を有
し、過電圧が印加されたときには比較的低抵抗となる特
性を有する非直線抵抗体が多用されている。
圧に重畳される過電圧を除去して電力系統を保護するた
めに、過電圧保護装置が用いられている。そして、この
過電圧保護装置には、正常な電圧では略絶縁特性を有
し、過電圧が印加されたときには比較的低抵抗となる特
性を有する非直線抵抗体が多用されている。
【０００３】この非直線抵抗体は、炭化珪素（ＳｉＣ）
または酸化亜鉛（ＺｎＯ）に金属酸化物を混合してなる
素材を、プレス成形した後に焼成して焼結体を形成し、
この焼結体に電極を設けて製造される。特に、酸化亜鉛
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、大電流域に到るまで鋭い立ち上がりを有すること
から、炭化珪素系の非直線抵抗体を用いた過電圧保護装
置よりも優れた過電圧保護装置を得ることができる。
または酸化亜鉛（ＺｎＯ）に金属酸化物を混合してなる
素材を、プレス成形した後に焼成して焼結体を形成し、
この焼結体に電極を設けて製造される。特に、酸化亜鉛
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、大電流域に到るまで鋭い立ち上がりを有すること
から、炭化珪素系の非直線抵抗体を用いた過電圧保護装
置よりも優れた過電圧保護装置を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の酸化亜鉛系の非
直線抵抗体においては、前述のように、酸化亜鉛を主成
分とし、これに比重が大幅に異なる数多くの金属酸化物
の微粉末を混合し、これを成形した後に焼成して製造さ
れるため、素体内部にポア，ボイド，クラック等の内部
欠陥を生じ易く、過電圧の印加に伴ない発生する熱応力
により、破壊が生じ易いという問題がある。
直線抵抗体においては、前述のように、酸化亜鉛を主成
分とし、これに比重が大幅に異なる数多くの金属酸化物
の微粉末を混合し、これを成形した後に焼成して製造さ
れるため、素体内部にポア，ボイド，クラック等の内部
欠陥を生じ易く、過電圧の印加に伴ない発生する熱応力
により、破壊が生じ易いという問題がある。
【０００５】本発明は、かかる現況に鑑みなされたもの
で、素体内部のポア，ボイド，クラック等の内部欠陥
を、原料造粒粉の段階での制御により減少させ、素体の
強度を向上させることができる非直線抵抗体の製造方法
を提供することを目的とする。また、本発明は、素体の
最終焼結体の閉気孔率の割合を原料造粒粉の段階の制御
によりある一定量以下に減少させ、素体の強度を向上さ
せることができる非直線抵抗体を提供することを目的と
する。
で、素体内部のポア，ボイド，クラック等の内部欠陥
を、原料造粒粉の段階での制御により減少させ、素体の
強度を向上させることができる非直線抵抗体の製造方法
を提供することを目的とする。また、本発明は、素体の
最終焼結体の閉気孔率の割合を原料造粒粉の段階の制御
によりある一定量以下に減少させ、素体の強度を向上さ
せることができる非直線抵抗体を提供することを目的と
する。
【０００６】さらに本発明は、素体の最終焼結体の閉気
孔率の割合を、焼成工程の粒成長の具合を昇温速度を調
整することにより制御し、粒成長に伴ってできる気孔を
ある一定量以下に減少させ、素体の強度を向上させるこ
とができる非直線抵抗体を提供することを目的とする。
孔率の割合を、焼成工程の粒成長の具合を昇温速度を調
整することにより制御し、粒成長に伴ってできる気孔を
ある一定量以下に減少させ、素体の強度を向上させるこ
とができる非直線抵抗体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の非直線抵抗体の
製造方法は、請求項１に記載したように、酸化亜鉛を主
成分とし少なくとも一種類以上の金属酸化物を混合して
造粒、成形後に焼成した焼結体に、電極を設けて構成さ
れる非直線抵抗体の製造方法において、造粒原料の平均
粒径が３０〜１２０μｍの範囲の大きさであるととも
に、１５０μｍ以上の粒子が５％以下であり、かつかさ
密度の値が１．１０ｇ／cm3 以上である原料造粒粉を用
いたものである。
製造方法は、請求項１に記載したように、酸化亜鉛を主
成分とし少なくとも一種類以上の金属酸化物を混合して
造粒、成形後に焼成した焼結体に、電極を設けて構成さ
れる非直線抵抗体の製造方法において、造粒原料の平均
粒径が３０〜１２０μｍの範囲の大きさであるととも
に、１５０μｍ以上の粒子が５％以下であり、かつかさ
密度の値が１．１０ｇ／cm3 以上である原料造粒粉を用
いたものである。
【０００８】また、本発明の非直線抵抗体は、請求項２
に記載したように、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも
１種類以上の金属酸化物を混合し、造粒、成形後焼成し
た焼結体に電極を設けて成る非直線抵抗体において、造
粒原料の平均粒径が、３０〜１２０μｍの範囲の大きさ
で１５０μｍ以上の粒子が５％以下の原料造粒粉で製造
し、最終的焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えたもので
ある。
に記載したように、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも
１種類以上の金属酸化物を混合し、造粒、成形後焼成し
た焼結体に電極を設けて成る非直線抵抗体において、造
粒原料の平均粒径が、３０〜１２０μｍの範囲の大きさ
で１５０μｍ以上の粒子が５％以下の原料造粒粉で製造
し、最終的焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えたもので
ある。
【０００９】また、本発明の非直線抵抗体は、請求項３
に記載したように、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも
１種類以上の金属酸化物を混合し、造粒、成形後焼成し
た焼結体に電極を設けて成る非直線抵抗体において、造
粒工程の造粒粉を平均粒径が、３０〜１２０μｍの範囲
で１５０μｍ以上の粒子が５％以下になるように制御し
た造粒粉で作られた成形体を焼成する焼成工程の昇温過
程の４００℃から焼成温度までの昇温速度を７５℃／hr
以下にすることにより、最終的焼結体の閉気孔率を５％
以下に抑えたものである。
に記載したように、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも
１種類以上の金属酸化物を混合し、造粒、成形後焼成し
た焼結体に電極を設けて成る非直線抵抗体において、造
粒工程の造粒粉を平均粒径が、３０〜１２０μｍの範囲
で１５０μｍ以上の粒子が５％以下になるように制御し
た造粒粉で作られた成形体を焼成する焼成工程の昇温過
程の４００℃から焼成温度までの昇温速度を７５℃／hr
以下にすることにより、最終的焼結体の閉気孔率を５％
以下に抑えたものである。
【００１０】
【作用】請求項１に記載した本発明に係る非直線抵抗体
の製造方法においては、造粒原料の平均粒径が３０〜１
２０μｍの範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以
上の粒子が５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１
０ｇ／cm3 以上である原料造粒粉を用いたので、素体内
部のポア，ボイド，クラック等の内部欠陥を、原料造粒
粉の段階の制御により減少させることができ、過電圧の
繰返しの印加に伴ない発生する熱応力による破壊を遅ら
せ、非直線抵抗体のエネルギ耐量を飛躍的に向上させる
ことが可能となる。
の製造方法においては、造粒原料の平均粒径が３０〜１
２０μｍの範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以
上の粒子が５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１
０ｇ／cm3 以上である原料造粒粉を用いたので、素体内
部のポア，ボイド，クラック等の内部欠陥を、原料造粒
粉の段階の制御により減少させることができ、過電圧の
繰返しの印加に伴ない発生する熱応力による破壊を遅ら
せ、非直線抵抗体のエネルギ耐量を飛躍的に向上させる
ことが可能となる。
【００１１】また、請求項２に記載した本発明の非直線
抵抗体においては、造粒粉の平均粒径を制御し、最終焼
結体の閉気孔率を５％以下に抑えたので、過電圧の繰返
しの印加によって発生する熱応力による破壊を遅らせ、
非直線抵抗体のエネルギ耐量を飛躍的に向上させること
ができる。
抵抗体においては、造粒粉の平均粒径を制御し、最終焼
結体の閉気孔率を５％以下に抑えたので、過電圧の繰返
しの印加によって発生する熱応力による破壊を遅らせ、
非直線抵抗体のエネルギ耐量を飛躍的に向上させること
ができる。
【００１２】また、請求項３に記載した本発明の非直線
抵抗体においては、平均粒径が３０μｍ〜１２０μｍの
範囲で１５０μｍ以上の粒子が５％以下に制御した造粒
粉で作った成形体を焼成する焼成工程の４００℃から焼
成最高温度までの昇温速度を７５℃／hr以下の速度で行
なうことにより、酸化亜鉛の粒成長および気孔の成長を
制御し、最終焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えたの
で、過電圧の繰返しの印加によって発生する熱応力によ
る破壊を遅らせ、非直線抵抗体ののエネルギ耐量を飛躍
的に向上させることができる。
抵抗体においては、平均粒径が３０μｍ〜１２０μｍの
範囲で１５０μｍ以上の粒子が５％以下に制御した造粒
粉で作った成形体を焼成する焼成工程の４００℃から焼
成最高温度までの昇温速度を７５℃／hr以下の速度で行
なうことにより、酸化亜鉛の粒成長および気孔の成長を
制御し、最終焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えたの
で、過電圧の繰返しの印加によって発生する熱応力によ
る破壊を遅らせ、非直線抵抗体ののエネルギ耐量を飛躍
的に向上させることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の非直線抵抗体およびその製造
方法の実施例を図面を参照して説明する。
方法の実施例を図面を参照して説明する。
【００１４】第１の実施例は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主
成分とし、これに、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ），二酸
化マンガン（ＭｎＯ2），二酸化珪素（ＳｉＯ2 ），酸
化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を、例えば、各々０．５mol
％、酸化コバルト（Ｃｏ3 Ｏ4 ），酸化アンチモン（Ｓ
ｂ2 Ｏ3 ），酸化ニッケル（ＮｉＯ）を、例えば、各々
１mol ％副成分として添加して原料とした。
成分とし、これに、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ），二酸
化マンガン（ＭｎＯ2），二酸化珪素（ＳｉＯ2 ），酸
化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を、例えば、各々０．５mol
％、酸化コバルト（Ｃｏ3 Ｏ4 ），酸化アンチモン（Ｓ
ｂ2 Ｏ3 ），酸化ニッケル（ＮｉＯ）を、例えば、各々
１mol ％副成分として添加して原料とした。
【００１５】次いで、この原料を、水および分散剤等の
有機バインダ類とともに混合装置で混合した。
有機バインダ類とともに混合装置で混合した。
【００１６】次いで、この混合物を、スプレードライヤ
で噴霧造粒し、その後金型に入れて加圧し、例えば直径
８０mm、厚さ３０mmの円板に成形した。添加した分散剤
等の有機バインダ類を予め除くため、空気中で４００〜
５００℃で焼成し、さらに１０５０℃で予備焼成を行な
った。
で噴霧造粒し、その後金型に入れて加圧し、例えば直径
８０mm、厚さ３０mmの円板に成形した。添加した分散剤
等の有機バインダ類を予め除くため、空気中で４００〜
５００℃で焼成し、さらに１０５０℃で予備焼成を行な
った。
【００１７】次いで、前記円板の円周面に、高抵抗形成
物を塗布して空気中で１２００℃で焼成し、得られた焼
結体を、５００℃の温度で再加熱を行なった。そして、
その両平坦面を、ダイヤモンドホイル等の砥石を用いて
所定の厚さに研磨し、超音波を用いた洗浄機で充分に洗
浄し、アルミ溶射方法により両平坦面に電極を形成して
非直線抵抗体とした。
物を塗布して空気中で１２００℃で焼成し、得られた焼
結体を、５００℃の温度で再加熱を行なった。そして、
その両平坦面を、ダイヤモンドホイル等の砥石を用いて
所定の厚さに研磨し、超音波を用いた洗浄機で充分に洗
浄し、アルミ溶射方法により両平坦面に電極を形成して
非直線抵抗体とした。
【００１８】このようにして製造される非直線抵抗体の
原料造粒段階において、造粒装置の造粒粉の粒度を調節
する風量，温度，スラリー濃度等を変化させ、平均粒径
が１７０μｍ，１４０μｍ，１２０μｍ，１００μｍ，
７０μｍ，４０μｍ，３０μｍ，２０μｍ付近になるよ
うな粒度分布を持つ８種類の造粒粉を試料として造粒し
た。
原料造粒段階において、造粒装置の造粒粉の粒度を調節
する風量，温度，スラリー濃度等を変化させ、平均粒径
が１７０μｍ，１４０μｍ，１２０μｍ，１００μｍ，
７０μｍ，４０μｍ，３０μｍ，２０μｍ付近になるよ
うな粒度分布を持つ８種類の造粒粉を試料として造粒し
た。
【００１９】なお、これら各試料のかさ密度をＪＩＳ規
格に基いて測定したところ、各試料のかさ密度の値は、
平均粒径の順に従って、１．０５ｇ／cm3 ，１．０８ｇ
／cm3 ，１．１０ｇ／cm3 ，１．１３ｇ／cm3 ，１．１
５ｇ／cm3 ，１．１５ｇ／cm3 ，１．１５ｇ／cm3 ，
１．１６ｇ／cm3 であった。
格に基いて測定したところ、各試料のかさ密度の値は、
平均粒径の順に従って、１．０５ｇ／cm3 ，１．０８ｇ
／cm3 ，１．１０ｇ／cm3 ，１．１３ｇ／cm3 ，１．１
５ｇ／cm3 ，１．１５ｇ／cm3 ，１．１５ｇ／cm3 ，
１．１６ｇ／cm3 であった。
【００２０】このように制御して造粒した８種類の造粒
粉を用い、前述の製造方法により非直線抵抗体を完成さ
せ、これら各非直線抵抗体に、単位体積当り１８０ジュ
ール／ccのエネルギを持つ波長２ｍｓの方形波サージを
４０秒間隔で印加した。以上の結果を図１ないし図３に
示す。
粉を用い、前述の製造方法により非直線抵抗体を完成さ
せ、これら各非直線抵抗体に、単位体積当り１８０ジュ
ール／ccのエネルギを持つ波長２ｍｓの方形波サージを
４０秒間隔で印加した。以上の結果を図１ないし図３に
示す。
【００２１】図１は、平均粒径と平均破壊回数との関係
を示し、また図２は、１５０μｍ以上の造粒粉の割合と
平均破壊回数との関係を示し、また図３は、かさ比重と
平均破壊回数との関係を示す。
を示し、また図２は、１５０μｍ以上の造粒粉の割合と
平均破壊回数との関係を示し、また図３は、かさ比重と
平均破壊回数との関係を示す。
【００２２】図１ないし図３からも明らかなように、原
料造粒粉としては、造粒原料の平均粒径が３０〜１２０
μｍの範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以上の
粒子が５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１０ｇ
／cm3 以上であるものを用いることが好ましいことが判
る。
料造粒粉としては、造粒原料の平均粒径が３０〜１２０
μｍの範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以上の
粒子が５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１０ｇ
／cm3 以上であるものを用いることが好ましいことが判
る。
【００２３】気孔等の構造欠陥を減らすために、平均粒
径およびかさ比重が前記範囲に限定されるのは、以下の
理由による。
径およびかさ比重が前記範囲に限定されるのは、以下の
理由による。
【００２４】すなわち、かさ比重の値が低い場合には、
中が詰まっていない原料造粒粉が数多く存在し、これら
は、成形時に気孔等の内部欠陥となり、最終的な構造欠
陥の原因となる。また、中が詰まっていても、かさ比重
の値が低い場合には原料造粒粉の密度が低く、最終的な
焼結体の密度が低くなり、エネルギ耐量が悪くなる。こ
のため、かさ密度の値は１．１０ｇ／cm3 以上であるこ
とが好ましい。
中が詰まっていない原料造粒粉が数多く存在し、これら
は、成形時に気孔等の内部欠陥となり、最終的な構造欠
陥の原因となる。また、中が詰まっていても、かさ比重
の値が低い場合には原料造粒粉の密度が低く、最終的な
焼結体の密度が低くなり、エネルギ耐量が悪くなる。こ
のため、かさ密度の値は１．１０ｇ／cm3 以上であるこ
とが好ましい。
【００２５】また、平均粒径が１２０μｍを超える場合
には、中が中空の造粒粉が多く存在していたり、中空で
なくても造粒原料の密度が低くなり、最終的な構造欠陥
の原因となる。このため、平均粒径は、１２０μｍ以下
であることが好ましい。
には、中が中空の造粒粉が多く存在していたり、中空で
なくても造粒原料の密度が低くなり、最終的な構造欠陥
の原因となる。このため、平均粒径は、１２０μｍ以下
であることが好ましい。
【００２６】また、平均粒径が３０μｍを下回る場合に
は、成形型に造粒粉を投入した際の造粒原料の流れが悪
くなり、最終的な構造欠陥が生じる場合がある。このた
め、平均粒径は、３０μｍ以上であることが好ましい。
は、成形型に造粒粉を投入した際の造粒原料の流れが悪
くなり、最終的な構造欠陥が生じる場合がある。このた
め、平均粒径は、３０μｍ以上であることが好ましい。
【００２７】さらに、平均粒径が、３０〜１２０μｍの
範囲であっても、１５０μｍ以上の大きさの造粒粉が全
体の５％を超える場合には、中空もしくは密度の低い造
粒粉が多くなり、素体のエネルギ耐量の低下の原因とな
る。このため、１５０μｍ以上の大きさの造粒粉は、全
体の５％以下であることが好ましい。
範囲であっても、１５０μｍ以上の大きさの造粒粉が全
体の５％を超える場合には、中空もしくは密度の低い造
粒粉が多くなり、素体のエネルギ耐量の低下の原因とな
る。このため、１５０μｍ以上の大きさの造粒粉は、全
体の５％以下であることが好ましい。
【００２８】なお、前記実施例以外にも、原料段階のか
さ比重の値を大きくするほど、非直線抵抗体等のセラミ
ックス材料の焼結体強度が向上することが報告されてい
る。
さ比重の値を大きくするほど、非直線抵抗体等のセラミ
ックス材料の焼結体強度が向上することが報告されてい
る。
【００２９】次に、第２の実施例について説明する。
【００３０】第２の実施例は、第１の実施例と同一の原
料を用い、第１の実施例と同様にして非直線抵抗体を製
造した。但し、このようにして製造される非直線抵抗体
の原料造粒段階において、造粒装置の造粒粉の粒度を調
節する風量、温度、スラリー濃度等を変化させ、平均粒
径が１７０μｍ，１４０μｍ，１２０μｍ，１００μ
ｍ，４０μｍ，３０μｍ，２０μｍ付近になるような粒
度分布を持つ７種類の造粒粉を試料として造粒した点が
第１の実施例と異なる。
料を用い、第１の実施例と同様にして非直線抵抗体を製
造した。但し、このようにして製造される非直線抵抗体
の原料造粒段階において、造粒装置の造粒粉の粒度を調
節する風量、温度、スラリー濃度等を変化させ、平均粒
径が１７０μｍ，１４０μｍ，１２０μｍ，１００μ
ｍ，４０μｍ，３０μｍ，２０μｍ付近になるような粒
度分布を持つ７種類の造粒粉を試料として造粒した点が
第１の実施例と異なる。
【００３１】各造粒原料の１５０μｍ以上の大きさの割
合を測定すると、これらの粒度分布の順に８２％、４３
％、４．８％、２．３％、１．２％、０．２％、０．３
％であった。
合を測定すると、これらの粒度分布の順に８２％、４３
％、４．８％、２．３％、１．２％、０．２％、０．３
％であった。
【００３２】これらの原料造粒粉を使用して製造した素
体の閉気孔率をＪＩＳ規格に基いて測定すると、各試料
の閉気孔率の値は前に述べた順に７．０％、５．８％、
４．８％、３．２％、３．３％、４．８％、６．２％で
あった。
体の閉気孔率をＪＩＳ規格に基いて測定すると、各試料
の閉気孔率の値は前に述べた順に７．０％、５．８％、
４．８％、３．２％、３．３％、４．８％、６．２％で
あった。
【００３３】平均粒径と閉気孔率との関係を図４に、１
５０μｍ以上の粒径を持つ造粒粉の割合と閉気孔率との
関係を図５に示す。
５０μｍ以上の粒径を持つ造粒粉の割合と閉気孔率との
関係を図５に示す。
【００３４】上述した７種類の造粒粉を使用して上述し
た方法で非直線抵抗体を完成させた後に非直線抵抗体の
単位体積あたり１８０ジュール／ccのエネルギを持つ波
長２．５ｍｓの方形波サージを４０秒間隔で印加した場
合の、最終製品の閉気孔率と平均破壊回数との関係を図
６に示す。
た方法で非直線抵抗体を完成させた後に非直線抵抗体の
単位体積あたり１８０ジュール／ccのエネルギを持つ波
長２．５ｍｓの方形波サージを４０秒間隔で印加した場
合の、最終製品の閉気孔率と平均破壊回数との関係を図
６に示す。
【００３５】本実施例において、気孔等の構造欠陥を減
らすために平均粒径の範囲を限定し、最終焼結体の閉気
孔率を制御したのは以下の理由による。
らすために平均粒径の範囲を限定し、最終焼結体の閉気
孔率を制御したのは以下の理由による。
【００３６】すなわち、平均粒径が１２０μｍ以上の場
合、中が中空の造粒粉が多く存在していたり、中空でな
くても造粒原料の密度が低くなり、最終的な焼結体の閉
気孔率は高くなる。このため、平均粒径は１２０μｍ以
下であることが好ましい。
合、中が中空の造粒粉が多く存在していたり、中空でな
くても造粒原料の密度が低くなり、最終的な焼結体の閉
気孔率は高くなる。このため、平均粒径は１２０μｍ以
下であることが好ましい。
【００３７】また、平均粒径が３０μｍ以下の場合、成
形型へ造粒粉を投入したときの造粒原料の流れが悪くな
り、最終的な焼結体の閉気孔率を高める場合がある。こ
のため、平均粒径は３０μｍ以上であることが好まし
い。
形型へ造粒粉を投入したときの造粒原料の流れが悪くな
り、最終的な焼結体の閉気孔率を高める場合がある。こ
のため、平均粒径は３０μｍ以上であることが好まし
い。
【００３８】また、１５０μｍ以上の造粒粉を５％以下
に限定したのは、平均粒径が３０〜１２０μｍの範囲で
も１５０μｍ以上の大きさの造粒粉が全体の５％以上存
在すると、中空もしくは密度の低い造粒粉が多く存在す
る原因となり、最終焼結体の閉気孔率の増加の原因とな
り、エネルギ耐量の低下の原因となる。このため、１５
０μｍ以上の大きさの造粒粉は、全体の５％以下である
ことが好ましい。
に限定したのは、平均粒径が３０〜１２０μｍの範囲で
も１５０μｍ以上の大きさの造粒粉が全体の５％以上存
在すると、中空もしくは密度の低い造粒粉が多く存在す
る原因となり、最終焼結体の閉気孔率の増加の原因とな
り、エネルギ耐量の低下の原因となる。このため、１５
０μｍ以上の大きさの造粒粉は、全体の５％以下である
ことが好ましい。
【００３９】すなわち、本実施例によると、平均粒径が
３０〜１２０μｍの範囲外で１５０μｍ以上の造粒粉の
割合が５％以上の造粒粉で製造した非直線抵抗体は、最
終焼結体の閉気孔率が５％以上になり方形波サージに対
する耐久性が非常に劣ることがわかった。
３０〜１２０μｍの範囲外で１５０μｍ以上の造粒粉の
割合が５％以上の造粒粉で製造した非直線抵抗体は、最
終焼結体の閉気孔率が５％以上になり方形波サージに対
する耐久性が非常に劣ることがわかった。
【００４０】次に、第３の実施例について説明する。
【００４１】第３の実施例は、第１の実施例と同一の原
料を、水および分散剤等の有機バインダ類と共に混合装
置で混合した。
料を、水および分散剤等の有機バインダ類と共に混合装
置で混合した。
【００４２】次に、この混合物を、平均粒径が３０〜１
２０μｍの範囲で１５０μｍ以上の粒子の割合が５％以
下になるようにスプレードライヤーで噴霧造粒し、金型
に入れて加圧し、例えば直径８０mmで厚さ３０mmの円板
に成形した。添加した分散剤等の有機バインダ類を予め
除くため、空気中で４００〜５００℃で焼成し、さらに
１０５０℃で予備焼成を行なった。
２０μｍの範囲で１５０μｍ以上の粒子の割合が５％以
下になるようにスプレードライヤーで噴霧造粒し、金型
に入れて加圧し、例えば直径８０mmで厚さ３０mmの円板
に成形した。添加した分散剤等の有機バインダ類を予め
除くため、空気中で４００〜５００℃で焼成し、さらに
１０５０℃で予備焼成を行なった。
【００４３】次いで、円周面に高抵抗形成物を塗布し、
空気中で１２００℃で焼成し、得られた焼結体を５００
℃の温度で再加熱を行なった。この非直線抵抗体の両平
坦面をダイヤモンドホイル等の砥石を用いて所定の厚さ
に研摩し、超音波を用いた洗浄機で充分に洗浄し、アル
ミ溶射方法により両平坦面に電極を形成して非直線抵抗
体とした。
空気中で１２００℃で焼成し、得られた焼結体を５００
℃の温度で再加熱を行なった。この非直線抵抗体の両平
坦面をダイヤモンドホイル等の砥石を用いて所定の厚さ
に研摩し、超音波を用いた洗浄機で充分に洗浄し、アル
ミ溶射方法により両平坦面に電極を形成して非直線抵抗
体とした。
【００４４】このようにして製造される非直線抵抗体の
焼成段階において、焼成の昇温段階の４００℃から焼成
最高温度までの昇温速度を２００℃／hr、１５０℃／h
r、１００℃／hr、７５℃／hr、５０℃／hr、２５℃／h
rの６種類の昇温速度で焼成した。なお、焼成最高温度
では２hr保持し上記の区間以外の昇温、降温速度は２０
０℃／hrで焼成を行なった。図７はこれらのスケジュー
ルのうち、昇温速度が２００℃／hrのスケジュールを実
線で、昇温速度が７５℃／hrのスケジュールを破線で示
したものである。
焼成段階において、焼成の昇温段階の４００℃から焼成
最高温度までの昇温速度を２００℃／hr、１５０℃／h
r、１００℃／hr、７５℃／hr、５０℃／hr、２５℃／h
rの６種類の昇温速度で焼成した。なお、焼成最高温度
では２hr保持し上記の区間以外の昇温、降温速度は２０
０℃／hrで焼成を行なった。図７はこれらのスケジュー
ルのうち、昇温速度が２００℃／hrのスケジュールを実
線で、昇温速度が７５℃／hrのスケジュールを破線で示
したものである。
【００４５】このようにして焼成した各素体の閉気孔率
をＪＩＳ規格に基いて測定すると、前に述べた焼成スケ
ジュールの順に９．４％、８．３％、６．５％、４．８
％、３．２％、１．８％であった。
をＪＩＳ規格に基いて測定すると、前に述べた焼成スケ
ジュールの順に９．４％、８．３％、６．５％、４．８
％、３．２％、１．８％であった。
【００４６】４００℃から焼成最高温度までの昇温速度
と閉気孔率との関係を図８に示す。上述した６種類の焼
成スケジュールで焼成した試料に単位体積当たり１８０
ジュール／ccのエネルギを持つ波長２．５ｍｓの方形波
サージを４０秒間隔で印加したときの破壊回数は上に示
した焼成スケジュールの順に３．２回、４．３回、８．
２回、１９．３回、２５．３回、２８．６回であった。
と閉気孔率との関係を図８に示す。上述した６種類の焼
成スケジュールで焼成した試料に単位体積当たり１８０
ジュール／ccのエネルギを持つ波長２．５ｍｓの方形波
サージを４０秒間隔で印加したときの破壊回数は上に示
した焼成スケジュールの順に３．２回、４．３回、８．
２回、１９．３回、２５．３回、２８．６回であった。
【００４７】４００℃から焼成最高温度までの昇温速度
と平均破壊回数との関係を図９に示す。また、最終焼結
体の閉気孔率と上に示した一定の方形波を印加したとき
の破壊回数との関係を図１０に示す。
と平均破壊回数との関係を図９に示す。また、最終焼結
体の閉気孔率と上に示した一定の方形波を印加したとき
の破壊回数との関係を図１０に示す。
【００４８】本実施例において、気孔等の構造欠陥を減
らすために造粒粉の平均粒径を制限したり焼成工程にお
ける昇温速度を遅くしたりすることによって最終焼結体
の閉気孔率を制御したのは以下の理由による。
らすために造粒粉の平均粒径を制限したり焼成工程にお
ける昇温速度を遅くしたりすることによって最終焼結体
の閉気孔率を制御したのは以下の理由による。
【００４９】まず造粒粉の大きさ等を限定したのは、指
定した範囲外の造粒粉は内部欠陥を多く含んでいたり、
小さ過ぎて成形時に支障をきたし成形体へ多くの内部欠
陥を残したりすることが多々あり、焼成スケジュールを
制御しただけではその内部欠陥を取り除けないからであ
る。このため、平均粒径は３０〜１２０μｍの範囲の大
きさであり、かつ１５０μｍ以上の粒子は５％以下であ
ることが好ましい。
定した範囲外の造粒粉は内部欠陥を多く含んでいたり、
小さ過ぎて成形時に支障をきたし成形体へ多くの内部欠
陥を残したりすることが多々あり、焼成スケジュールを
制御しただけではその内部欠陥を取り除けないからであ
る。このため、平均粒径は３０〜１２０μｍの範囲の大
きさであり、かつ１５０μｍ以上の粒子は５％以下であ
ることが好ましい。
【００５０】また、酸化亜鉛はビスマス液相中で粒成長
し、一方、ビスマスは焼成の最終段階に酸化亜鉛の粒界
に残るものを除いて蒸発するいわゆる液相焼結を行な
い、４００℃から焼成最高温度までの焼成の昇温段階に
おいては、酸化亜鉛の粒成長の前駆的反応としてビスマ
スの液相化や酸化亜鉛粒子等の熱振動が起こることが知
られている。したがって、昇温速度を７５℃／hr以上に
すると、ビスマス液相中での酸化亜鉛の粒成長や、ビス
マス蒸発時の酸化亜鉛粒子の緻密化に不具合が生じ、最
終焼結体に気孔が多く残って素体のエネルギ耐量の低下
の原因となることがある。このため、造粒粉を成形して
得られた成形体を焼成する焼成スケジュールの４００℃
から焼成最高温度までの昇温速度は、７５℃／hr以下に
するのが好ましい。
し、一方、ビスマスは焼成の最終段階に酸化亜鉛の粒界
に残るものを除いて蒸発するいわゆる液相焼結を行な
い、４００℃から焼成最高温度までの焼成の昇温段階に
おいては、酸化亜鉛の粒成長の前駆的反応としてビスマ
スの液相化や酸化亜鉛粒子等の熱振動が起こることが知
られている。したがって、昇温速度を７５℃／hr以上に
すると、ビスマス液相中での酸化亜鉛の粒成長や、ビス
マス蒸発時の酸化亜鉛粒子の緻密化に不具合が生じ、最
終焼結体に気孔が多く残って素体のエネルギ耐量の低下
の原因となることがある。このため、造粒粉を成形して
得られた成形体を焼成する焼成スケジュールの４００℃
から焼成最高温度までの昇温速度は、７５℃／hr以下に
するのが好ましい。
【００５１】すなわち本実施例によると、平均粒径が３
０〜１２０μｍの範囲で１５０μｍ以上の粒子が５％以
下の造粒粉であっても焼成段階において、焼成工程の４
００℃から焼成最高温度までの昇温速度を７５℃／hr以
上に制御すると、最終焼結体の閉気孔率が５％以上にな
り方形波サージに対する耐久性は非常に劣ることがわか
った。
０〜１２０μｍの範囲で１５０μｍ以上の粒子が５％以
下の造粒粉であっても焼成段階において、焼成工程の４
００℃から焼成最高温度までの昇温速度を７５℃／hr以
上に制御すると、最終焼結体の閉気孔率が５％以上にな
り方形波サージに対する耐久性は非常に劣ることがわか
った。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非直線抵
抗体の製造方法は、酸化亜鉛を主成分とし少なくとも一
種類以上の金属酸化物を混合して造粒、成形後に焼成し
た焼結体に、電極を設けて構成される非直線抵抗体の製
造方法において、造粒原料の平均粒径が３０〜１２０μ
ｍの範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以上の粒
子が５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１０ｇ／
cm3 以上である原料造粒粉を用いたので、非直線抵抗体
内部の気孔、亀裂等の内部欠陥を減少させることがで
き、送電システム等において、非直線抵抗体が受ける大
きなエネルギの方形波やインパルスサージに対する強度
を向上させることができる。
抗体の製造方法は、酸化亜鉛を主成分とし少なくとも一
種類以上の金属酸化物を混合して造粒、成形後に焼成し
た焼結体に、電極を設けて構成される非直線抵抗体の製
造方法において、造粒原料の平均粒径が３０〜１２０μ
ｍの範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以上の粒
子が５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１０ｇ／
cm3 以上である原料造粒粉を用いたので、非直線抵抗体
内部の気孔、亀裂等の内部欠陥を減少させることがで
き、送電システム等において、非直線抵抗体が受ける大
きなエネルギの方形波やインパルスサージに対する強度
を向上させることができる。
【００５３】また、本発明の非直線抵抗体は、酸化亜鉛
を主成分とし、少なくとも１種類以上の金属酸化物を混
合し、造粒、成形後焼成した焼結体に電極を設けて成る
非直線抵抗体において、造粒原料の平均粒径が、３０〜
１２０μｍの範囲の大きさで１５０μｍ以上の粒子が５
％以下の原料造粒粉で製造し、最終的焼結体の閉気孔率
を５％以下に抑えたので、送電システム等において非直
線抵抗体が受ける大きなエネルギの方形波、インパルス
サージに対する強度を向上させることができる。
を主成分とし、少なくとも１種類以上の金属酸化物を混
合し、造粒、成形後焼成した焼結体に電極を設けて成る
非直線抵抗体において、造粒原料の平均粒径が、３０〜
１２０μｍの範囲の大きさで１５０μｍ以上の粒子が５
％以下の原料造粒粉で製造し、最終的焼結体の閉気孔率
を５％以下に抑えたので、送電システム等において非直
線抵抗体が受ける大きなエネルギの方形波、インパルス
サージに対する強度を向上させることができる。
【００５４】さらに、本発明の非直線抵抗体は、酸化亜
鉛を主成分とし、少なくとも１種類以上の金属酸化物を
混合し、造粒、成形後焼成した焼結体に電極を設けて成
る非直線抵抗体において、造粒工程の造粒粉を平均粒径
が、３０〜１２０μｍの範囲で１５０μｍ以上の粒子が
５％以下になるように制御した造粒粉で作られた成形体
を焼成する焼成工程の昇温過程の４００℃から焼成温度
までの昇温速度を７５℃／hr以下にすることにより、最
終的焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えたので、送電シ
ステム等において非直線抵抗体が受ける大きなエネルギ
の方形波、インパルスサージに対する強度を向上させる
ことができる。
鉛を主成分とし、少なくとも１種類以上の金属酸化物を
混合し、造粒、成形後焼成した焼結体に電極を設けて成
る非直線抵抗体において、造粒工程の造粒粉を平均粒径
が、３０〜１２０μｍの範囲で１５０μｍ以上の粒子が
５％以下になるように制御した造粒粉で作られた成形体
を焼成する焼成工程の昇温過程の４００℃から焼成温度
までの昇温速度を７５℃／hr以下にすることにより、最
終的焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えたので、送電シ
ステム等において非直線抵抗体が受ける大きなエネルギ
の方形波、インパルスサージに対する強度を向上させる
ことができる。
【００５５】なお、本発明の実施例に挙げた実施例以外
にも、原料造粒粉の平均粒径等を限定し最終焼結体の閉
気孔率をある一定値以下に抑えることにより、セラミッ
クス材料の焼結体強度を向上させる例や、焼成工程の昇
温速度を制御し最終焼結体の閉気孔率をある一定値以下
に抑えることにより、セラミックス材料の焼結体強度を
向上させる例が報告されているが、非直線抵抗体等にお
いて導入されたのは初めての試みである。
にも、原料造粒粉の平均粒径等を限定し最終焼結体の閉
気孔率をある一定値以下に抑えることにより、セラミッ
クス材料の焼結体強度を向上させる例や、焼成工程の昇
温速度を制御し最終焼結体の閉気孔率をある一定値以下
に抑えることにより、セラミックス材料の焼結体強度を
向上させる例が報告されているが、非直線抵抗体等にお
いて導入されたのは初めての試みである。
【００５６】さらに、非直線抵抗体の焼成工程において
昇温速度を制御する例は多々あるが、電気的特性のばら
つきの抑制、または電気的非直線性の向上を狙ったもの
が殆どで、今回の発明のように、最終焼結体の閉気孔率
をある一定以下に抑えることにより、焼結過程中の気孔
の生成具合を整え、放電耐量の向上を図ったのは初めて
の試みである。
昇温速度を制御する例は多々あるが、電気的特性のばら
つきの抑制、または電気的非直線性の向上を狙ったもの
が殆どで、今回の発明のように、最終焼結体の閉気孔率
をある一定以下に抑えることにより、焼結過程中の気孔
の生成具合を整え、放電耐量の向上を図ったのは初めて
の試みである。
【図１】第１の実施例の原料造粒粉の平均粒径と平均破
壊回数との関係を示すグラフ。
壊回数との関係を示すグラフ。
【図２】第１の実施例の原料造粒粉中に１５０μｍ以上
の造粒粉が占める割合と平均破壊回数との関係を示すグ
ラフ。
の造粒粉が占める割合と平均破壊回数との関係を示すグ
ラフ。
【図３】第１の実施例の原料造粒粉のかさ比重と平均破
壊回数との関係を示すグラフ。
壊回数との関係を示すグラフ。
【図４】第２の実施例において用いた試料の平均粒径と
最終焼結体の閉気孔率との関係を示す図。
最終焼結体の閉気孔率との関係を示す図。
【図５】第２の実施例において用いた試料の１５０μｍ
以上の造粒粉の占める割合と最終焼結体の閉気孔率との
関係を示す図。
以上の造粒粉の占める割合と最終焼結体の閉気孔率との
関係を示す図。
【図６】第２の実施例において用いた試料の最終焼結体
の閉気孔率と一定の方形波サージを加えたときの平均破
壊回数との関係を示す図。
の閉気孔率と一定の方形波サージを加えたときの平均破
壊回数との関係を示す図。
【図７】第３の実施例において行なった焼成スケジュー
ルのうち、昇温速度を２００℃／hrとしたものを実線
で、７５℃／hrとしたものを破線で示す図。
ルのうち、昇温速度を２００℃／hrとしたものを実線
で、７５℃／hrとしたものを破線で示す図。
【図８】第３の実施例において行なった焼成スケジュー
ルにおける４００℃から焼成最高温度までの昇温速度
と、その焼成によって得られた素体の閉気孔率との関係
を示す図。
ルにおける４００℃から焼成最高温度までの昇温速度
と、その焼成によって得られた素体の閉気孔率との関係
を示す図。
【図９】第３の実施例において行なった焼成スケジュー
ルにおける４００℃から焼成最高温度までの昇温速度
と、一定の方形波サージを加えたときの平均破壊回数と
の関係を示す図。
ルにおける４００℃から焼成最高温度までの昇温速度
と、一定の方形波サージを加えたときの平均破壊回数と
の関係を示す図。
【図１０】第３の実施例において用いた試料の最終焼結
体の閉気孔率と、一定の方形波サージを加えたときの平
均破壊回数との関係を示す図。
体の閉気孔率と、一定の方形波サージを加えたときの平
均破壊回数との関係を示す図。
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化亜鉛を主成分とし少なくとも１種類
以上の金属酸化物を混合して造粒、成形後に焼成した焼
結体に、電極を設けて構成される非直線抵抗体の製造方
法において、造粒原料の平均粒径が３０〜１２０μｍの
範囲の大きさであるとともに、１５０μｍ以上の粒子が
５％以下であり、かつかさ密度の値が１．１０ｇ／cm3
以上である原料造粒粉を用いることを特徴とする非直線
抵抗体の製造方法。 - 【請求項２】 酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも１種
類以上の金属酸化物を混合し、造粒、成形後焼成した焼
結体に電極を設けて成る非直線抵抗体において、造粒原
料の平均粒径が、３０〜１２０μｍの範囲の大きさで１
５０μｍ以上の粒子が５％以下の原料造粒粉で製造し、
最終的焼結体の閉気孔率を５％以下に抑えた非直線抵抗
体。 - 【請求項３】 酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも１種
類以上の金属酸化物を混合し、造粒、成形後焼成した焼
結体に電極を設けて成る非直線抵抗体において、造粒工
程の造粒粉を平均粒径が、３０〜１２０μｍの範囲で１
５０μｍ以上の粒子が５％以下になるように制御した造
粒粉で作られた成形体を焼成する焼成工程の昇温過程の
４００℃から焼成温度までの昇温速度を７５℃／hr以下
にすることにより、最終的焼結体の閉気孔率を５％以下
に抑えた非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272514A JP2645193B2 (ja) | 1990-10-25 | 1991-10-21 | 非直線抵抗体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-285875 | 1990-10-25 | ||
| JP28587590 | 1990-10-25 | ||
| JP3272514A JP2645193B2 (ja) | 1990-10-25 | 1991-10-21 | 非直線抵抗体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053105A true JPH053105A (ja) | 1993-01-08 |
| JP2645193B2 JP2645193B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=26550241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3272514A Expired - Lifetime JP2645193B2 (ja) | 1990-10-25 | 1991-10-21 | 非直線抵抗体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2645193B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010135560A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Toshiba Corp | 電流−電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62254404A (ja) * | 1986-04-26 | 1987-11-06 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗体の製造法 |
| JPS6362201A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗体用造粒粉の製造方法及びその装置 |
| JPH02119102A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Fuji Electric Co Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
-
1991
- 1991-10-21 JP JP3272514A patent/JP2645193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62254404A (ja) * | 1986-04-26 | 1987-11-06 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗体の製造法 |
| JPS6362201A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗体用造粒粉の製造方法及びその装置 |
| JPH02119102A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Fuji Electric Co Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010135560A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Toshiba Corp | 電流−電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
| US8535575B2 (en) | 2008-12-04 | 2013-09-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current-voltage non-linear resistor and method of manufacture thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2645193B2 (ja) | 1997-08-25 |
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