JPH0812806B2 - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPH0812806B2 JPH0812806B2 JP63203920A JP20392088A JPH0812806B2 JP H0812806 B2 JPH0812806 B2 JP H0812806B2 JP 63203920 A JP63203920 A JP 63203920A JP 20392088 A JP20392088 A JP 20392088A JP H0812806 B2 JPH0812806 B2 JP H0812806B2
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- Japan
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- oxide
- voltage
- type
- phase
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- Thermistors And Varistors (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術） 従来から酸化亜鉛を主成分としBi2O3，Sb2O3，SiO2，
Co2O3，MnO2等の少量の添加物を含有した抵抗体は、優
れた電圧非直線性を示すことが広く知られており、その
性質を利用して避雷器等に使用されている。
Co2O3，MnO2等の少量の添加物を含有した抵抗体は、優
れた電圧非直線性を示すことが広く知られており、その
性質を利用して避雷器等に使用されている。
特に避雷器として使用した場合、落雷により過大な電
流が流れても、その電流を通常は絶縁体であり所定電圧
よりも過大な電圧が印加されると導体となる電圧非直線
抵抗体により接地するため、落雷による事故を防止する
ことができる。
流が流れても、その電流を通常は絶縁体であり所定電圧
よりも過大な電圧が印加されると導体となる電圧非直線
抵抗体により接地するため、落雷による事故を防止する
ことができる。
（発明が解決しようとする課題） この電圧非直線抵抗体の結晶相として、酸化亜鉛の結
晶相のほか粒界層としてα型、β型、γ型、δ型の各ビ
スマス層やパイロクロア相等が存在するが、その量比に
よってはサージ印加後のV1mA変化率が大きくなったり、
Ｖ−Ｉ特性の温度に対する変化率が大きくなって、いず
れの場合も多重雷に対しての特性が劣化することがあっ
た。また、このようにV1mA変化率が大きいと、ギャップ
レス避雷器では熱暴走の危険性が、またギャップ付避雷
器では続流遮断が不可能になる問題もあった。
晶相のほか粒界層としてα型、β型、γ型、δ型の各ビ
スマス層やパイロクロア相等が存在するが、その量比に
よってはサージ印加後のV1mA変化率が大きくなったり、
Ｖ−Ｉ特性の温度に対する変化率が大きくなって、いず
れの場合も多重雷に対しての特性が劣化することがあっ
た。また、このようにV1mA変化率が大きいと、ギャップ
レス避雷器では熱暴走の危険性が、またギャップ付避雷
器では続流遮断が不可能になる問題もあった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、多重雷に対
しても良好な特性を示す電圧非直線抵抗体を提供しよう
とするものである。
しても良好な特性を示す電圧非直線抵抗体を提供しよう
とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明の電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛を主成分と
し、酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化ケイ素等の金
属酸化物を添加成分として含む電圧非直線抵抗体におい
て、酸化ビスマスの結晶相が少なくともβ型、δ型の２
種類の結晶相を含むとともに、β型およびδ型の各結晶
量をβおよびδとしたとき、 の関係を満たすことを特徴とするものである。
し、酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化ケイ素等の金
属酸化物を添加成分として含む電圧非直線抵抗体におい
て、酸化ビスマスの結晶相が少なくともβ型、δ型の２
種類の結晶相を含むとともに、β型およびδ型の各結晶
量をβおよびδとしたとき、 の関係を満たすことを特徴とするものである。
（作用） 上述した構成において、抵抗体中の酸化ビスマスの結
晶相が少なくとも所定量比のβ型およびδ型の結晶相を
含む電圧非直線抵抗体が、後述する実施例から明らかな
ように、サージ印加後のV1mA変化率が小であるととも
に、Ｖ−Ｉ特性の温度に対する変化率が小さいことを見
出したことによる。その結果、サージ耐量が良好で多重
雷に対して良好であるとともに、熱暴走せず寿命も良好
な電圧非直線抵抗体を得ることができる。
晶相が少なくとも所定量比のβ型およびδ型の結晶相を
含む電圧非直線抵抗体が、後述する実施例から明らかな
ように、サージ印加後のV1mA変化率が小であるととも
に、Ｖ−Ｉ特性の温度に対する変化率が小さいことを見
出したことによる。その結果、サージ耐量が良好で多重
雷に対して良好であるとともに、熱暴走せず寿命も良好
な電圧非直線抵抗体を得ることができる。
ここで、各相の効果について説明すると、δ相は主に
雷サージ印加後におけるV1mA変化率を減少させる効果が
ありまたサージ耐量を良好にする効果もある。β相は主
にＶ−Ｉ特性の温度に対する変化率を減少させる効果が
あり、δ相との共存でさらに効果を向上させることがで
きる。ただ、β相のみでは寿命が悪化するため好ましく
ない。また、γ相は寿命は良好になるが他の上記特性に
対しては悪影響を及ぼすため、多くても0.5wt％以下で
あると好ましい。また、パイロクロア相は含有しない方
が好ましい。
雷サージ印加後におけるV1mA変化率を減少させる効果が
ありまたサージ耐量を良好にする効果もある。β相は主
にＶ−Ｉ特性の温度に対する変化率を減少させる効果が
あり、δ相との共存でさらに効果を向上させることがで
きる。ただ、β相のみでは寿命が悪化するため好ましく
ない。また、γ相は寿命は良好になるが他の上記特性に
対しては悪影響を及ぼすため、多くても0.5wt％以下で
あると好ましい。また、パイロクロア相は含有しない方
が好ましい。
さらに、製造工程中ガラスフリットを0.01〜0.3wt％
添加する。また、酸化ケイ素を非晶質で添加すると粒界
層が安定化するため好ましい。
添加する。また、酸化ケイ素を非晶質で添加すると粒界
層が安定化するため好ましい。
なお、βとδの関係は70≦β／（β＋δ）×100≦80
であると、さらに本発明の効果が顕著になるため好まし
い。
であると、さらに本発明の効果が顕著になるため好まし
い。
（実施例） 酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を得るに
は、まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料と所定の粒
度に調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガ
ン、酸化アンチモン、酸化クロム、好ましくは非晶質の
酸化ケイ素、酸化ニッケル、酸化ホウ素、酸化銀等より
なる添加物の所定量を混合する。なお、この場合酸化
銀、酸化ホウ素の代わりに硝酸銀、ホウ酸を用いてもよ
い。好ましくは銀を含むホウケイ酸ビスマスガラスを用
いるとよい。この際、これらの原料粉末に対して所定量
のポリビニルアルコール水溶液等を加える。また好まし
くは酸化アルミニウム源として硝酸アルミニウム溶液の
所定量を添加する。この混合操作は好ましくは乳化機を
用いる。
は、まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料と所定の粒
度に調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガ
ン、酸化アンチモン、酸化クロム、好ましくは非晶質の
酸化ケイ素、酸化ニッケル、酸化ホウ素、酸化銀等より
なる添加物の所定量を混合する。なお、この場合酸化
銀、酸化ホウ素の代わりに硝酸銀、ホウ酸を用いてもよ
い。好ましくは銀を含むホウケイ酸ビスマスガラスを用
いるとよい。この際、これらの原料粉末に対して所定量
のポリビニルアルコール水溶液等を加える。また好まし
くは酸化アルミニウム源として硝酸アルミニウム溶液の
所定量を添加する。この混合操作は好ましくは乳化機を
用いる。
次に好ましくは200mmHg以下の真空度で減圧脱気を行
い混合泥漿を得る。ここに混合泥漿の水分量は30〜35wt
％程度に、またその混合泥漿の粘度は100±50cpとする
のが好ましい。次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に
供給して平均粒径50〜150μｍ、好ましくは80〜120μｍ
で、水分量が0.5〜2.0wt％、より好ましくは0.9〜1.5wt
％の造粒粉を造粒する。次に得られた造粒粉を、成形工
程において、成形圧力800〜1000kg/cm2の下で所定の形
状に成形する。そしてその成形体を昇降温速度50〜70℃
/hrで800〜1000℃、保持時間１〜５時間という条件で焼
成する。なお、仮焼成の前に成形体を昇降温速度10〜10
0℃/hrで400〜600℃、保持時間１〜10時間で結合剤を飛
散除去することが好ましい。
い混合泥漿を得る。ここに混合泥漿の水分量は30〜35wt
％程度に、またその混合泥漿の粘度は100±50cpとする
のが好ましい。次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に
供給して平均粒径50〜150μｍ、好ましくは80〜120μｍ
で、水分量が0.5〜2.0wt％、より好ましくは0.9〜1.5wt
％の造粒粉を造粒する。次に得られた造粒粉を、成形工
程において、成形圧力800〜1000kg/cm2の下で所定の形
状に成形する。そしてその成形体を昇降温速度50〜70℃
/hrで800〜1000℃、保持時間１〜５時間という条件で焼
成する。なお、仮焼成の前に成形体を昇降温速度10〜10
0℃/hrで400〜600℃、保持時間１〜10時間で結合剤を飛
散除去することが好ましい。
次に、仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を形成す
る。本願発明では、Bi2O3，Sb2O3,ZnO,SiO2等の所定量
に有機結合剤としてエチルセルロース、ブチルカルビト
ール、酢酸ｎブチル等を加えた酸化物ペーストを、60〜
300μｍの厚さに仮焼体の側面に塗布する。次に、これ
を昇降温速度20〜60℃/hr、1000〜1300℃好ましくは110
0〜1250℃、３〜７時間という条件で本焼成する。な
お、ガラス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース、
ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラスペ
ーストを前記の絶縁被覆層上に100〜300μｍの厚さに塗
布し、空気中で昇降温速度50〜200℃/hr、400〜900℃保
持時間0.5〜２時間という条件で熱処理することにより
ガラス層を形成すると好ましい。
る。本願発明では、Bi2O3，Sb2O3,ZnO,SiO2等の所定量
に有機結合剤としてエチルセルロース、ブチルカルビト
ール、酢酸ｎブチル等を加えた酸化物ペーストを、60〜
300μｍの厚さに仮焼体の側面に塗布する。次に、これ
を昇降温速度20〜60℃/hr、1000〜1300℃好ましくは110
0〜1250℃、３〜７時間という条件で本焼成する。な
お、ガラス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース、
ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラスペ
ーストを前記の絶縁被覆層上に100〜300μｍの厚さに塗
布し、空気中で昇降温速度50〜200℃/hr、400〜900℃保
持時間0.5〜２時間という条件で熱処理することにより
ガラス層を形成すると好ましい。
その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端面をえSiC,
Al2O3，ダイヤモンド等の＃400〜2000相当の研磨剤によ
り水好ましくは油を研磨液として使用して研磨する。次
に、研磨面を洗浄後、研磨した両端面に例えばアルミニ
ウム等によって電極を例えば溶射により設けて電圧非直
線抵抗体を得ている。
Al2O3，ダイヤモンド等の＃400〜2000相当の研磨剤によ
り水好ましくは油を研磨液として使用して研磨する。次
に、研磨面を洗浄後、研磨した両端面に例えばアルミニ
ウム等によって電極を例えば溶射により設けて電圧非直
線抵抗体を得ている。
上述した製造方法において、原料の種類及び添加量、
本焼成条件、本焼成冷却速度、本焼成後における熱処理
条件等を種類組合せることにより、焼結体中に少なくと
も所定量のβ−Bi2O3結晶相およびδ−Bi2O3結晶相を含
む本発明の電圧非直線抵抗体が製造でき、目的とするV
1mA変化率、Ｖ−Ｉ特性の温度に対する変化率等の良好
な電圧非直線抵抗体が得られるものである。
本焼成条件、本焼成冷却速度、本焼成後における熱処理
条件等を種類組合せることにより、焼結体中に少なくと
も所定量のβ−Bi2O3結晶相およびδ−Bi2O3結晶相を含
む本発明の電圧非直線抵抗体が製造でき、目的とするV
1mA変化率、Ｖ−Ｉ特性の温度に対する変化率等の良好
な電圧非直線抵抗体が得られるものである。
以下、実際に本発明の範囲内および範囲外の電圧非直
線抵抗体において、各種特性を測定した結果について説
明する。
線抵抗体において、各種特性を測定した結果について説
明する。
実施例 上述した方法に従って、Bi2O3，Co3O4，MnO2，Sb
2O3，Cr2O3，を各々0.1〜2.0モル％、Al(NO3)3・9H2O
0.001〜0.01モル％、銀を含むホウケイ酸ビスマスガラ
ス0.01〜0.3wt％、非晶質のSiO20.5〜3.0モル％、残部Z
nOからなる原料から直径47mm、厚さ22.5mmの形状の第１
表に示す結晶相を有する本発明試料No.1〜７と比較例試
料No.1〜３の電圧非直線抵抗体を準備した。
2O3，Cr2O3，を各々0.1〜2.0モル％、Al(NO3)3・9H2O
0.001〜0.01モル％、銀を含むホウケイ酸ビスマスガラ
ス0.01〜0.3wt％、非晶質のSiO20.5〜3.0モル％、残部Z
nOからなる原料から直径47mm、厚さ22.5mmの形状の第１
表に示す結晶相を有する本発明試料No.1〜７と比較例試
料No.1〜３の電圧非直線抵抗体を準備した。
準備した本発明および比較例の抵抗体に対して、温度
特性、V1mA低下率、雷サージ耐量および開閉サージ耐量
を測定するとともに、課電寿命パターンを求めた。結果
を第１表に示す。ここで、温度特性は、25℃におけるV
1mAおよびV40kAに対する150℃におけるV1mAおよびV40kA
の変化率として求めた。150℃では25℃と比較してV1mA
は低下し、V40kAは増大する。V1mA低下率は、30kAの電
流を8/20μｓの電流波形で10回印加した前後のV1mAより
求めた。雷サージ耐量は、130kAおよび150kAの電流を 4/10μｓの電流波形で２回繰り返し印加した後破壊した
ものをＸ、破壊しなかったものをＯと表示した。開閉サ
ージ耐量は800Aおよび1000Aの電流を2msの電流波形で20
回繰り返し印加した後破壊したものをＸ、破壊しなかっ
たものをＯと表示した。さらに、課電パターンは第１図
におけるもれ電流と時間の関係から求めた。第１図にお
いて:Aは最良のもの、Ｂは暴走せずに戻るため良好なも
の、Ｃは熱暴走するものをそれぞれ示している。なお、
各結晶相量はＸ線回折による内部標準法により求めた。
特性、V1mA低下率、雷サージ耐量および開閉サージ耐量
を測定するとともに、課電寿命パターンを求めた。結果
を第１表に示す。ここで、温度特性は、25℃におけるV
1mAおよびV40kAに対する150℃におけるV1mAおよびV40kA
の変化率として求めた。150℃では25℃と比較してV1mA
は低下し、V40kAは増大する。V1mA低下率は、30kAの電
流を8/20μｓの電流波形で10回印加した前後のV1mAより
求めた。雷サージ耐量は、130kAおよび150kAの電流を 4/10μｓの電流波形で２回繰り返し印加した後破壊した
ものをＸ、破壊しなかったものをＯと表示した。開閉サ
ージ耐量は800Aおよび1000Aの電流を2msの電流波形で20
回繰り返し印加した後破壊したものをＸ、破壊しなかっ
たものをＯと表示した。さらに、課電パターンは第１図
におけるもれ電流と時間の関係から求めた。第１図にお
いて:Aは最良のもの、Ｂは暴走せずに戻るため良好なも
の、Ｃは熱暴走するものをそれぞれ示している。なお、
各結晶相量はＸ線回折による内部標準法により求めた。
第１表の結果から、少なくとも所定量比のβ相とδ相
とを含む本発明の抵抗体は、比較例に比べて温度特性お
よびV1mA低下率が良好であるとともに他の諸特性も良好
なことがわかる。
とを含む本発明の抵抗体は、比較例に比べて温度特性お
よびV1mA低下率が良好であるとともに他の諸特性も良好
なことがわかる。
なお、本発明の課電寿命パターンはＡではないが熱暴
走する恐れはない。ギャップ付避雷器では素子は常時課
電されていないためＢでも全く問題とはならない。
走する恐れはない。ギャップ付避雷器では素子は常時課
電されていないためＢでも全く問題とはならない。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明の電圧非直線
抵抗体は、少なくとも所定量比のβ相とδ相とを含有さ
せることにより、雷サージ印加によるV1mA変化が小さく
電圧−電流特性の温度変化が小さく良好な多重雷に対す
る特性を得るとともに、良好なサージ耐量、寿命等の他
の特性も得ることができる。
抵抗体は、少なくとも所定量比のβ相とδ相とを含有さ
せることにより、雷サージ印加によるV1mA変化が小さく
電圧−電流特性の温度変化が小さく良好な多重雷に対す
る特性を得るとともに、良好なサージ耐量、寿命等の他
の特性も得ることができる。
第１図は課電パターンをもれ電流と時間との関係で示す
グラフである。
グラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマス、酸
化アンチモン、酸化ケイ素等の金属酸化物を添加成分と
して含む電圧非直線抵抗体において、酸化ビスマスの結
晶相が少なくともβ型、δ型の２種類の結晶相を含むと
ともに、β型およびδ型の各結晶量をβおよびδとした
とき、 の関係を満たすことを特徴とする電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63203920A JPH0812806B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 電圧非直線抵抗体 |
| DE68910621T DE68910621T2 (de) | 1988-08-10 | 1989-08-01 | Nichtlineare spannungsabhängige Widerstände. |
| EP89307787A EP0358323B1 (en) | 1988-08-10 | 1989-08-01 | Voltage non-linear type resistors |
| US07/389,301 US5039971A (en) | 1988-08-10 | 1989-08-03 | Voltage non-linear type resistors |
| CA000607731A CA1331508C (en) | 1988-08-10 | 1989-08-08 | Voltage non-linear type resistors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63203920A JPH0812806B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254502A JPH0254502A (ja) | 1990-02-23 |
| JPH0812806B2 true JPH0812806B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=16481882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63203920A Expired - Lifetime JPH0812806B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-18 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812806B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046802B2 (ja) * | 1980-02-18 | 1985-10-18 | 株式会社東芝 | 非直線抵抗体の製造方法 |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP63203920A patent/JPH0812806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0254502A (ja) | 1990-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090207 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090207 Year of fee payment: 13 |