JPS5939002A - 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〕 本発明は酸化亜鉛を主成分とする焼結体から成る非直線
抵抗体に係υ、特に油中雰囲気で用いる非直線抵抗体に
関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

従来から電気系統において例えば落雷または系統の切り
換えなどにより起こり得る異常電圧を除去し、電気系統
や電気機器を保護するためにサージアブソーバおよび避
雷器などの過電圧保護装置Ｊε轄ｆ表りζ′ｍ〜弓れる
。

この非直線抵抗体を避雷器の内部摸索として用いる場合
、Ｍ髪な性能としては、系統電圧によって定まる常規運
転電圧における寿命と、雷サージが加わった時の機器の
保調レベルがある。

さて、この非直線抵抗体を例えは油入変圧器内蔵形避童
器として用いるなと油中雰囲気で用いる場合、空気中な
ど気体雰囲気で用いる場合に比べて上記性能のうち寿命
が著しく異なるととがめる。

従って、この場合油中１１おいて寿命特性の良好なもの
が必要となる。従来、種々の組成の非直線抵抗体が佃究
開発されてきたが、油中における電圧非面線性と寿命特
性を同時に満足するものは得られηかった。

〔発明の目的〕 本発明は、電圧非直線性をそこなわずに油中ζ二おける
寿命特性を向上させた非直線抵抗体を提供するものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明者が種々の検討をした結果、非直線抵抗体の油中
での寿命は酸化ケイ素の添加が大きな効果を持つことが
分かった。又、ホウケイ酸ガラスの添加も効果があり、
ホウケイ酸ガラスを添加した場合には酸化ケイ素の添加
が少なくてよいことも分かった。

酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物焼結体は各種の添加
物を含むため、これらの添加物は焼結時に相互に反応し
ながら、焼結体の微構造を形成し電気特性を決定する。

し７たがって酸化ケイ素、ホウケイ酸ガラスの添加の効
果も他の添加物の稍類預によって異なってくる。以下に
、酸化ケイ素。

ホウケイ酸ガラスの岐加の効果を図面と共に具体的な実
施例によって酸１明する。

〔発明の実施例〕

実施例１ 酸化亜鉛を主成分とし、次の範囲の金属酸化物を添加成
分とし７て含む原料粉末を秤創する。

０１≦Ｂｉ２Ｏ＄≦３モルチ ０１≦　ＭｎＯ２≦３３千ル チ、　ｉ≦５ｂ２ｏＢ≦３モルチ ０．１≦００２０３≦３モルチ ０．１≦０ｒ２０Ｂ≦２モルチ ０．１≦　ＮｉＯ≦３３千ル チ、　００ｆ≦ＡＬ２ｏＢ≦０１モルチｏ、　ｏ　ｏ　
ｏ　ｉ≦Ａ、＠ｇｏ≦０．３モル係０≦８１０２≦５モ
ルチ このノロ【料粉末を混合乾燥した後例えばφ８０　Ｘ　
ｔ３０の円板状に成形する。この成形体を空気中で例え
ば１２００℃で２時間焼成し、焼結体を得る。得られた
焼結体の両生面にＡ１を溶射して電極とする。

ついで各添加物の添加値を限定した理由を以下各物質ご
とに詳述する。

（１）　　Ｂ１２０Ｒ：粒界層とし、て非直線抵抗体の
微構造を形成すると共に、ＺｎＯ粒子の粒成長を促進す
る。ＢＩＢｏＢ添加量が０．１千ルチより小では粒界層
が充分形成されず、この粒界層によって形成される電気
的バリヤの高さが低下し、リーク電流が増加し、低電流
域の非直線性（電流１ｍＡ、　１００μＡ、１０μ八な
どにおける電圧−電流特性）が悪くなる。一方、添加量
が３千ルチより大では粒界層が厚く々りすぎたす、Ｚｎ
Ｏ粒子の粒成長が促進され、粒子が大きくなりすぎたり
することから、制限電圧比Ｖｌｏ　ＫＡ／　ＶｌｍＡが
悪くなる。

（２）　　ＭｎＯ２＋００２０８　ニ一部はＺｎＯ粒子
内に取込まれ、一部は粒界層に析出して電気的バリヤの
高さを商める。λ４ｎ０２添加量が０．１モル係、　　
００９０９添加量が０１千ルチより小では電気的バリヤ
の高さが低下して、リーク電流が増加し、低電流域の非
直線性が悪くなる。一方、添加量が３千ルチより大では
、粒界層が厚くなりすき、制限電圧比が悪くなる。

（８）ＳＪＯＢ、　０ｒ２０Ｂ、　ＮｉＯ：　ＺｎＯと
反応してスピネル相を形成し、ＺｎＯ粒子の異笥粒成長
を抑制して、安定化を図っている。５ｂ２０Ｂ、　０ｒ
２０ＢおよびＮｉＯ添加量が０１千ルチより小ではＺｎ
Ｏ粒子の異常粒成長が起って、不安定となる。一方、　
　５ｂ２ｏＢおよびＮｉＯ添加量が３千ルチ、　’　０
ｒ２０Ｂ添加量が２千ルチより大ではスピネル相が多く
なりすぎ、制限電圧比が悪くなる。

（４）　Ａｚ、、０８：　ＺｎＯ粒子内に固溶して、Ｚ
ｎＯ粒子の抵抗率を減少させる。ＡＪ　２０９添加撃が
０．００１千ルチ上り小ではＺｎＯ粒子の抵抗率が充分
小さくならず、制限電圧比が悪くなる。一方、添加量が
０１モモル係り大では、電気的バリヤの高さが低下し、
低電流域の非直線性が悪くなる。

（５）　Ａｇｏ　：粒界層に析出し、常時課電により起
こるイオン移動を抑制して粒界層の安定化を図っている
。Ａｆ２０添加歇が０．０００１モルチモル係では粒界
層の安定化効果は不充分である。一方、添加量が０．３
モル係より犬では、ＡＩ＋イオンが多くなりすぎ、かえ
って粒界層が不安定になり、制限電圧比が悪くなる。

而して、上記実施例ｆ二おいて８１０またけＯ〜５モル
モル範囲で変化させた素子の油中での寿命と制限電圧比
ｖｉｏん〜／■珈Ａを第１図に示す。寿命は、油温度１
２０℃１課電率（印加霜、圧のＶｌｍＡ　”対する比）
１００チにおいて素子が熱暴走する時間で示す。

ＶＩＯＫＡけ電流１０　ＫＡにおける電圧（８Ｘ　２ｔ
）μＳインパルス電流で測定）、ＶｌｍＡはＡ　０５０
Ｈ２の抵抗分電流が１ｍＡ流れる軍、圧である。

第１図から明白なように油中Ｃ二おける寿命け５１０２
が０６モル係以上で著しく是くなることが分かる０（即
ち、本発明の範囲である寿命１０８時間を越える。）こ
れは、Ｅｌｉ０２．が粒界層をガラス化するためにＩ［
［油性が向上するためと考えられる。

５１０２はＺｎＯ粒子の粒成長を抑制する効果も有する
ため、　　５ｔｏ２の添加が３モル係以上になると制Ｐ
ｉｉｔ圧比が大きくなることが判明し、た。制限電圧比
は小さいものほど保瞳特性がよい。従って非直線性と油
中はおりる寿命特性の両者が優れているのは５ｉＯＢが
０６〜３モルチモル１囲であることが千Ｊ明しｆｒ、　
（） 実施例２ 実施例１の組成の他にホウケイ酸ガラスを０．０１〜０
１重憚チ添加した素子で非直線抵抗体を形成する。

上記実施例において８１０９　Ｒけ０〜５モルモル範囲
で変化させた素子の油中での寿命と制限電圧比Ｖｌｏ　
ＫＡ／　ＶｌｍＡを第２図に示す。

第２図から分かるようにホウケイ酸ガラスを含んでいる
とＢ１０２の添加がポウケイ酸ガラスを携ま々い場合と
比べて少なくとも油中での寿命が長くなることが分かる
。この場合５ｔｏ２は０３モモル係上で寿命特性に効果
がある。

尚、寿命特性に効果が見とめられるのはホウケイ酸ガラ
スを０．０５重量％以上沁沸しまた場合であり、又、添
加量が０，５重量％以上嘱二なると非直線性が著しく劣
ることを検証した０ 本発明の非直線抵抗体は、　　ＺｎＯに各種の添加物を
加えて混合、成形後１０００〜１３５０℃の範囲内で焼
成して得られる。従って用いる原料としては焼成時に酸
化物に変化するものであればよく、酸化物の代りに炭酸
塩、硝酸塩、硫酸塩を用いてもよいことは言う棟でもな
い。

〔発明の効果〕

以上説明しまた様に、本発明によれば油中Ｃ二おける非
直線特性を損なわずに寿命特性を向上させた非直線抵抗
体を提供することができる０の特性図である。

第　　１　図 第　　２　　ＦＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマスをＢｉ、０
   ３に換算して０．１〜３モルチ、酸化マンガンをＭｎＱ
   、に換算して０．１〜３モルチ、酸化アンチモンを５ｂ
   ｔＯｎに換算して０．１〜３モルチ、酸化コバルトをＣ
   ｏ２Ｏ３に換算して０１〜３モルチ、酸化クロムをＣｒ
   、Ｏ，に換算して０．１〜２モルｓ、酸化酸化クツケル
   ｉＯに換算して０１〜３モルチ、酸化アルミニウムを八
   ６０３に換算して０．００１〜０１モルチ。 酸化銀をＡ／、Ｏに換算してＯ，ＯＯ０１〜０．３モル
   チ。 酸化ケイ素を５ｉｏｔに換算して０．６〜３モルチを含
   有する焼結体から成ることを特徴とする非直線抵抗体。 ２、　酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマスをＢｉ、Ｏ
   ，Ｉ／Ｃ換算して０．１〜３モルチ、酸化マンガンをＭ
   ｎＯ２に換算して０．１〜３モルチ、酸化アンチモンを
   ８ｂｙＯｓに換算して０．１〜３モルチ、酸化コバルト
   をＣｏ、Ｏ，に換算して０１〜３モルチ、酸化クロムを
   Ｃｒ２０Ｂに換算して０，１〜２モル％、酸化ニッケル
   をＮｉＯに換算して０．１〜３モルチ、酸化アルミニウ
   ムをＡｌｔＯｓ　Ｋ換算して０．００１〜０．１モルチ
   オ酸化銀をＡｌ２Ｏに換算してｏ、　ｏ　ｏ　ｏ　ｉ〜
   ０．３モルチ、酸化ケイ素をＳｉｎ、に換算して０．３
   〜３モルチ、ホウケイ酸ガラスを００５〜０５重、ｔ％
   金含有る焼結体から成ることを特徴とする非直線抵抗体
   。