JPH07272906A - 電圧非直線型抵抗体の製造方法 - Google Patents

電圧非直線型抵抗体の製造方法

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JPH07272906A
JPH07272906A JP6062692A JP6269294A JPH07272906A JP H07272906 A JPH07272906 A JP H07272906A JP 6062692 A JP6062692 A JP 6062692A JP 6269294 A JP6269294 A JP 6269294A JP H07272906 A JPH07272906 A JP H07272906A
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JP
Japan
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oxide
dried
voltage
voltage non
zinc oxide
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JP6062692A
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English (en)
Inventor
Noriaki Nakada
憲明 中田
Yukio Tagami
幸雄 田上
Masanobu Hikosaka
正信 彦坂
Kiyobumi Ogita
清文 荻田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ZnO素子を主体とする抵抗体素子の電圧非
直線性を安定させるとともに常時の熱損失と制限電圧比
を低減し、負荷寿命特性を向上させた電圧非直線型抵抗
体の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 酸化亜鉛に添加する副添加成分を湿式粉砕し
て乾燥,仮焼成する一方(ステッフ゜11〜14)、別途選択さ
れた所定の金属酸化物化合物を湿式粉砕して乾燥,仮焼
成した反応生成物を得て(ステッフ゜21〜24)、上記副添加
成分の仮焼成体と金属酸化物化合物及び酸化亜鉛とを有
機バインダーとともに湿式粉砕して混合スラリーとし
(ステッフ゜15)、この混合スラリーをスプレードライヤデ
噴霧乾燥し、得られた流動性の高い造粒粉の一定量を計
量して金型成形プレスで成形後、所定の温度と時間を保
って焼成し、側面部に無機物の絶縁材を塗布した後に再
度焼成することにより抵抗体を得るようにした電圧非直
線型抵抗体の製造方法を提供する。

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
器に組み込まれる電圧非直線型抵抗体の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】酸化亜鉛(以下ZnOと略称)を主成分
とする電圧非直線型の抵抗体は、ZnOに副添加成分と
して酸化ビスマス(Bi23),酸化アンチモン(Sb
23),酸化コバルト(Co23),酸化クロム(Cr
23),酸化硅素(SiO2),酸化マンガン(Mn
2),酸化ニッケル(NiO)等の金属酸化物を粉砕
したものを添加することにより、非直線性が高く、熱損
失の小さい組成配合物を得ている。
【0003】通常図2のチャート図に示したように上記
副添加成分の各金属酸化物の何れかもしくは混合物をス
テップ1でボール・ミルを用いて湿式粉砕して混合スラ
リーとし、これをステップ2で乾燥してからステップ3
で800〜1000℃で仮焼成して反応生成物を得る。
更にステップ4で該反応生成物を粉砕し、ステップ5a
で得たZnOとともにステップ5でボール・ミル等で再
粉砕してからポリビニルアルコール(PVA)等の有機
バインダー溶液と混合して混合スラリーを得て、この混
合スラリーをステップ6でスプレードライヤで噴霧乾燥
することによってステップ7で流動性の高い造粒粉を得
て、この造粒粉を図外の金型成形プレスで略円柱状に成
形して素体とし、この素体を800〜1000℃で仮焼
成する。
【0004】この仮焼体の側面に無機物の反応生成物を
塗布した後、1000〜1300℃で数時間焼成する。
そして得られたZnO素子の側面に低融点の粉末ガラス
を塗布して500〜700℃で焼付固定し、両平面を十
分に研磨してからアルミニウム等の電極金属を溶射して
ZnO素子で成る抵抗体を製造している。上記抵抗体素
子を避雷器に組み込む場合には、絶縁性を持つ支持棒の
存在下で、前記多数個のZnO素子を支持板とかスプリ
ングを用いて固定し、周囲を絶縁性碍管で包囲して完成
する。
【0005】上記ZnO素子で成る抵抗体は電圧非直線
性が高く、熱損失の小さい組成配合を持ち、且つ一般の
弱電用サージアブソーバに比べると吸収し得るエネルギ
ーが大きいため、大きな体積と大口径サイズを持つもの
が必要である。前記アルミニウム電極は、この大口径サ
イズの焼結体においてサージエネルギーの集電体の役割
を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記電圧非直線型抵抗
体を避雷器に組み込んで使用するには10年以上の課電
寿命が必要とされており、現状では常期課電に対する安
定化対策として副添加成分としてホウケイ酸ガラス等の
ガラス質を微量加えて寿命特性、即ちインパルス印加し
た時の特性劣化を防止している。
【0007】しかしながらガラス質を添加する場合には
得られた抵抗体素子を焼成後に再度550℃程度で熱処
理を行って酸化ビスマス等をγ相に変化させて寿命特性
を改善する必要があり、この時に抵抗体素子の非直線性
が低下したり制限電圧比が悪化してしまうという問題点
が生じる。
【0008】そこで本発明はこのような従来のZnO素
子を主体とする電圧非直線抵抗体の製造工程時に生じる
課題を解消して、電圧非直線性を安定させるとともに常
時の熱損失と制限電圧比を低減し、避雷器として用いた
際の保護レベルを下げて負荷寿命特性を向上させること
ができる電圧非直線型抵抗体の製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、酸化亜鉛に添加する副添加成分を湿式粉
砕して乾燥,仮焼成する一方、上記と平行して別途選択
された所定の金属酸化物化合物を湿式粉砕して乾燥,仮
焼成した反応生成物を得て、上記副添加成分の仮焼成体
と金属酸化物化合物及び酸化亜鉛とを有機バインダーと
ともに湿式粉砕して混合スラリーとし、この混合スラリ
ーをスプレードライヤに送り込んで噴霧乾燥し、得られ
た流動性の高い造粒粉の一定量を計量して金型成形プレ
スで成形後、所定の温度と時間を保って焼成し、側面部
に無機物の絶縁材を塗布した後に再度焼成することによ
り抵抗体を得るようにした電圧非直線型抵抗体の製造方
法を提供する。
【0010】前記金属酸化物化合物が酸化亜鉛とホウ酸
及びシリカであり、この酸化亜鉛とホウ酸及びシリカを
湿式粉砕してから乾燥し、800℃以上の温度で仮焼成
して反応生成物を得ている。該反応生成物の配合割合
は、酸化亜鉛を40〜80モル%、ホウ酸を10〜40
モル%、シリカを5〜25モル%とする。更に酸化亜鉛
に対する反応生成物の添加割合を0.05〜0.5重量
%にしてある。
【0011】
【作用】かかる電圧非直線型抵抗体の製造方法によれ
ば、得られた抵抗体素子の非直線性が高く、特に抵抗体
素子としての良否を決定する損失(W),制限電圧比及
び4/10μs放電耐量試験による劣化(%)の3項目
を満足する抵抗体素子が得られる。更に反応生成物の配
合割合として、ZnOを40〜80モル%、B23を1
0〜40モル%、SiO2を5〜25モル%とすること
により、反応性を高めるとともに過焼成が防止される。
【0012】又、ZnOに対する反応生成物の添加割合
を0.05〜0.5重量%とすることによって該ZnO
素子の電圧非直線性が安定して、常時の熱損失と制限電
圧比が低減され、避雷器として用いた際の保護レベルを
下げて負荷寿命が向上するという作用が得られる。
【0013】
【実施例】以下本発明にかかる電圧非直線型抵抗体の製
造方法の具体的な実施例を説明する。図1のチャート図
に示したように先ず副添加成分としての前記酸化ビスマ
ス,酸化アンチモン,酸化コバルト,酸化クロム,酸化
マンガン,酸化硅素,酸化ニッケルの各金属酸化物の何
れかもしくは混合物をステップ11でボール・ミルを用
いて湿式粉砕して混合スラリーとし、これをステップ1
2で乾燥してからステップ13で800〜1000℃で
仮焼成し、この仮焼成物は次工程に備えてステップ14
で粗粉砕しておく。
【0014】上記と平行してステップ21で別途選択さ
れた金属酸化物化合物である酸化亜鉛(ZnO)モル%
とホウ酸(B23)の25モル%及びシリカ(Si
2)の15モル%をボール・ミルで湿式粉砕して混合
スラリーとし、ステップ22で乾燥してからステップ2
3で800〜950℃で仮焼成して反応生成物を得て、
この反応生成物をステップ24で粗粉砕する。
【0015】次に上記ステップ14で得られた仮焼成体
の粗粉砕物11.3重量%と、ステップ24で得られた
金属酸化物化合物の反応生成物の粗粉砕物0.2重量%
とをステップ15でボール・ミルを用いて15aの酸化
亜鉛と15bのAl(NO33−9H2O(硝酸アルミ
ニウム)及び有機バインダーとともに湿式粉砕して混合
スラリーとし、この混合スラリーをステップ16でスプ
レードライヤで噴霧乾燥することによってステップ17
で流動性の高い造粒粉を得た。尚、硝酸アルミニウムは
後述する制限電圧比を低減する目的で添加している。
【0016】上記造粒粉を自動システムに基づいて所定
量計量し、プレス金型ダイスで円柱状に成形した。この
時の成形体の外形はφ40t40とし、成形圧力は略3
50(kgf/cm2)とした。得られた成形体を80
0〜1000℃で約2時間仮焼きを行い、側面部に無機
物の絶縁材を塗布した後、1000〜1300℃で約1
0時間焼成した。更に焼成体の側面部に低融点の粉末ガ
ラスを塗布して500〜700℃て焼付けを行い、両端
面を研磨してからアルミニウム等の電極金属を溶射して
ZnO素子で成る抵抗体を得た。
【0017】表1はサンプル1〜15についてZnOに
対する添加成分の形態と、ZnOとB23及びSiO2
の配合割合と、ZnOに対する添加成分の重量%を変え
た実験例のデータであり、表2は各サンプル1〜15に
ついての非直線性(0.1mAα1mA),損失(W),制
限電圧比(V2・5kA/V1mA),4/10μs放電耐量試
験によるV1mA劣化(%)及び負荷寿命の測定結果をま
とめたものである。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】上記表2中の損失(W)は170℃,85
%とし、V1mA劣化は4/10μs放電耐量試験におけ
る試験電流値50kAを2回流した後のインパルスによ
る抵抗体電圧の劣化割合(%)として求めたものであ
り、負荷寿命はDC80%,50℃の負荷条件で100
0時間後のV1mA変化率(%)として求めた。
【0021】0.1mAα1mAは数値が大きいほど非直線
性が高く、損失と制限電圧比及びV1mA劣化割合は数値
の小さい方が好ましい。尚、抵抗体素子としての良否
は、大略上記表2における損失(W),制限電圧比(V
2・5kA/V1mA)及び4/10μs放電耐量試験によるV
mA劣化(%)の3項目から総合的に判断されるもので
あり、1項目での良否判断を行うことが出来ない。
【0022】上記3項目での総合的判断から、サンプル
NOで言えば「5,6,8,9,10,11,12,1
4」が本実施例によって得られた良品であるといえる。
この結果に基づいて表1から前記ステップ21における
反応生成物の配合割合として、ZnOを40〜80モル
%、B23を10〜40モル%、SiO2を5〜25モ
ル%とする配合割合を導きだした。
【0023】配合割合が上記範囲の下限側に外れた場合
には、反応が不十分となって本実施例の効果が得られな
い上、上限側に外れた場合には過焼成状態となり、この
過焼成による固結力に伴って焼成体の微粉砕が困難にな
るという問題が発生する。又、反応生成は800℃以上
の温度条件が必要である。
【0024】更にZnOに対する反応生成物の添加割合
は0.05〜0.5重量%とするのが適当である。この
下限を外れると反応が不十分となって本実施例の効果が
得られず、上限を外れると得られたZnO素子の非直線
性の低下とか特性劣化が生じる惧れが生じる。
【0025】前記の配合割合に基づいてZnOの反応生
成物を得たことにより、非直線性が高く、常時の熱損失
と制限電圧比が低減されて避雷器として用いた際の保護
レベルを下げ、負荷寿命が向上するという効果が得られ
る。
【0026】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる電圧非直線型抵抗体の製造方法によれば、抵抗体素
子としての良否を決定する損失,制限電圧比及び4/1
0μs放電耐量試験の各項目を満足する抵抗体素子が得
られ、特に反応生成物の配合割合としてZnOを40〜
80モル%、B23を10〜40モル%、SiO2を5
〜25モル%としたことによって反応性が高められると
ともに過焼成が防止され、しかも得られた抵抗体素子を
焼成後に再度熱処理を行って酸化ビスマス等をγ相に変
化させる等の煩瑣な手段が要求されず、操作性が向上す
るとともに得られた抵抗体素子の寿命特性を改善するこ
とができる。
【0027】更にZnOに対する反応生成物の添加割合
を0.05〜0.5重量%とすることによって電圧非直
線性が安定するとともに常時の熱損失と制限電圧比が低
減されて、避雷器として用いた際の保護レベルを下げて
負荷寿命が向上するという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電圧非直線型抵抗体の製造方法
の具体的な実施例を示すチャート図。
【図2】従来の電圧非直線型抵抗体の製造方法の一例を
示すチャート図。
フロントページの続き (72)発明者 荻田 清文 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式会 社明電舎内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化亜鉛に添加する副添加成分を湿式粉
    砕して乾燥,仮焼成する一方、上記と平行して別途選択
    された所定の金属酸化物化合物を湿式粉砕して乾燥,仮
    焼成した反応生成物を得て、上記副添加成分の仮焼成体
    と金属酸化物化合物及び酸化亜鉛とを有機バインダーと
    ともに湿式粉砕して混合スラリーとし、この混合スラリ
    ーをスプレードライヤに送り込んで噴霧乾燥し、得られ
    た流動性の高い造粒粉の一定量を計量して金型成形プレ
    スで成形後、所定の温度と時間を保って焼成し、側面部
    に無機物の絶縁材を塗布した後に再度焼成することによ
    り抵抗体を得ることを特徴とする電圧非直線型抵抗体の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 前記金属酸化物化合物が酸化亜鉛とホウ
    酸及びシリカである請求項1記載の電圧非直線型抵抗体
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記酸化亜鉛とホウ酸及びシリカを湿式
    粉砕してから乾燥し、800℃以上の温度で仮焼成して
    反応生成物を得た請求項1,2記載の電圧非直線型抵抗
    体の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記反応生成物の配合割合が、酸化亜鉛
    を40〜80モル%、ホウ酸を10〜40モル%、シリ
    カを5〜25モル%とした請求項1,2,3記載の電圧
    非直線型抵抗体の製造方法。
  5. 【請求項5】 酸化亜鉛に対する反応生成物の添加割合
    を0.05〜0.5重量%とした請求項1,2,3記載
    の電圧非直線型抵抗体の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記副添加成分として、酸化ビスマス,
    酸化アンチモン,酸化コバルト,酸化クロム,酸化マン
    ガン,酸化硅素,酸化ニッケルの各金属酸化物の何れ
    か、もしくは混合物を用いた請求項1記載の電圧非直線
    型抵抗体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009200364A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Koa Corp 酸化亜鉛チップバリスタ

Cited By (1)

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