JPS60176201A - 酸化亜鉛形避雷器素子 - Google Patents
酸化亜鉛形避雷器素子Info
- Publication number
- JPS60176201A JPS60176201A JP59034526A JP3452684A JPS60176201A JP S60176201 A JPS60176201 A JP S60176201A JP 59034526 A JP59034526 A JP 59034526A JP 3452684 A JP3452684 A JP 3452684A JP S60176201 A JPS60176201 A JP S60176201A
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- Japan
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- zinc oxide
- bismuth
- bismuth oxide
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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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明はとくに練直特性を改良した酸化亜鉛形避雷器
素子の構成に関する。
素子の構成に関する。
酸仁亜鉛形避雷器素子の電圧電源特性を概念的に第１図
の曲線（４）に示す。その特徴は優れた電圧電源非直線
性にある。
の曲線（４）に示す。その特徴は優れた電圧電源非直線
性にある。
従来、素子電気特性の改良が常規対地電圧（Ｖａ ）印
加時のもれ電流（Ｉａ）を小さく、雷電流（Ｉｃ）通電
時の素子電極間電圧（Ｖｃ） Ｃ以下、制限電圧とよぶ
）を小さくするように、主に素子の組成を工夫すること
によって行なわれてきた。。
加時のもれ電流（Ｉａ）を小さく、雷電流（Ｉｃ）通電
時の素子電極間電圧（Ｖｃ） Ｃ以下、制限電圧とよぶ
）を小さくするように、主に素子の組成を工夫すること
によって行なわれてきた。。
また、を配素子を用いた避雷器では、雷電流に対する優
れた保護特性を有するため、従来形の避雷器で使用され
ていたギャップを取り除いて使用されることがある。そ
の場合には、第１図におけるもれ電流（Ｉａ）が常時素
子を流れることになる。
れた保護特性を有するため、従来形の避雷器で使用され
ていたギャップを取り除いて使用されることがある。そ
の場合には、第１図におけるもれ電流（Ｉａ）が常時素
子を流れることになる。
素子が常時課電された場合の、素子を流れるもれ電流の
経時変化を概念的に第２図に示す。第２図で曲線（Ｃ）
はもれ電流が時間とともに増加して発熱が大きくなり、
ついには素子が破壊するパターンを示す。一方、曲線（
２）は課電に対してもれ電流が時間的に増えない安定な
パターンを示す。
経時変化を概念的に第２図に示す。第２図で曲線（Ｃ）
はもれ電流が時間とともに増加して発熱が大きくなり、
ついには素子が破壊するパターンを示す。一方、曲線（
２）は課電に対してもれ電流が時間的に増えない安定な
パターンを示す。
添加物として少なくとも酸化ビスマスを含む酸化亜鉛形
避雷器素子の内部構造は、約１０−の大きさの、酸化亜
鉛を主成分としたグレインと、それらグレイン藺を埋め
る酸化ビスマスを主成分と 。
避雷器素子の内部構造は、約１０−の大きさの、酸化亜
鉛を主成分としたグレインと、それらグレイン藺を埋め
る酸化ビスマスを主成分と 。
した粒界層とによって形成される仁とを特徴としている
。
。
酸化ビスマスを主成分六する粒界層が、当該素子の電圧
電流非直線性に重要な役割を演じていることは、例えば
論文（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、 ｖｏｌ １０ 、１９７
１． Ｐ、？８６ ）等によって広く知られていること
である。
電流非直線性に重要な役割を演じていることは、例えば
論文（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、 ｖｏｌ １０ 、１９７
１． Ｐ、？８６ ）等によって広く知られていること
である。
また、粒界層を形成する酸化ビスマスの結晶相をγ型に
すれば、電圧印加時のもれ電流が印加時間に対して増加
しない安定な傾向（第２図の曲線■）を示すことも例え
ば論文（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 ｖｏｌ、１６．１９７
６、Ｐ、１８４７ ）等によって広く知られていること
である。
すれば、電圧印加時のもれ電流が印加時間に対して増加
しない安定な傾向（第２図の曲線■）を示すことも例え
ば論文（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 ｖｏｌ、１６．１９７
６、Ｐ、１８４７ ）等によって広く知られていること
である。
仁のように、当該素子の課電特性の向上、あるいはもつ
と広く当該素子の電気特性の向ｔは、粒界制御いかんに
かかつているといえる。そして、酸化ビスマスの濃度を
電極の近傍で増大せ゛しめる方法（特開昭５８ ｆ７ｓ
ｓｏ２）等が考えられている。
と広く当該素子の電気特性の向ｔは、粒界制御いかんに
かかつているといえる。そして、酸化ビスマスの濃度を
電極の近傍で増大せ゛しめる方法（特開昭５８ ｆ７ｓ
ｓｏ２）等が考えられている。
一方、最近では、電力系統の保護レベルを下げるために
、当該避雷器素子は第１図の曲線＠）のような使い方が
抽向されている。即ち、始動電圧（Ｗｂ） ニ対する常
規対地電圧（Ｖａ） （Ｄ比（Ｖａ／Ｗｂ）（以下課電
率という）を大きくして使い、制限電圧（Ｖｃ ）から
（Ｖｃ’）のように小さくする方法である。
、当該避雷器素子は第１図の曲線＠）のような使い方が
抽向されている。即ち、始動電圧（Ｗｂ） ニ対する常
規対地電圧（Ｖａ） （Ｄ比（Ｖａ／Ｗｂ）（以下課電
率という）を大きくして使い、制限電圧（Ｖｃ ）から
（Ｖｃ’）のように小さくする方法である。
しかしながら、課電率を大きくして使うと、常・規対地
電圧（Ｖａ）印加に対するもれ電流は増加する。第１図
でいうと、（Ｉａ）→（Ｉａ’）となる。もれ電流が大
きくなると素子の発熱量が大きくなり、素子の温度は上
昇し、そのため従来の素子は高い課電率で使用すると容
易に熱暴走するという欠点があった。
電圧（Ｖａ）印加に対するもれ電流は増加する。第１図
でいうと、（Ｉａ）→（Ｉａ’）となる。もれ電流が大
きくなると素子の発熱量が大きくなり、素子の温度は上
昇し、そのため従来の素子は高い課電率で使用すると容
易に熱暴走するという欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を解消するた
めになされたもので、当該酸化亜鉛形避雷器素子におい
て粒界層を形成している酸化ビスマスの結晶相がγ型の
ものを有し、かっこのγ型酸化ビスマス相が該素子内で
ほぼ均一に分布するように粒界制御することによって、
高課電率で使用しても課電特性の安定な、酸化亜鉛形避
雷器素子を提供することを目的としている。
めになされたもので、当該酸化亜鉛形避雷器素子におい
て粒界層を形成している酸化ビスマスの結晶相がγ型の
ものを有し、かっこのγ型酸化ビスマス相が該素子内で
ほぼ均一に分布するように粒界制御することによって、
高課電率で使用しても課電特性の安定な、酸化亜鉛形避
雷器素子を提供することを目的としている。
〔１発明の実施例〕
以下、仁の発明の実施例について説明する。
γ型酸化ビスマス相を得るには添加物、焼成およびその
雰囲気条件、再加熱などが因子となり得るが、本実施例
では再加熱を因子に選んだ。
雰囲気条件、再加熱などが因子となり得るが、本実施例
では再加熱を因子に選んだ。
酸化亜鉛を主成分とし、添加物としてそれぞれ＋Ｕ〜２
モル％の酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルト
、酸化マンガン、酸化クロム、酸化シリコンおよび、そ
れぞれ０．００１〜０．１モル％のほう酸、硝酸アルミ
ニウムを選び、粉砕、混合、造粒、成豚した後１２００
℃で焼成し、１０６ Ｘ Ｘ ４．Ｏｔの素子を得た。
モル％の酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルト
、酸化マンガン、酸化クロム、酸化シリコンおよび、そ
れぞれ０．００１〜０．１モル％のほう酸、硝酸アルミ
ニウムを選び、粉砕、混合、造粒、成豚した後１２００
℃で焼成し、１０６ Ｘ Ｘ ４．Ｏｔの素子を得た。
これらの試料を４００℃〜ｓｏｏ”ｃ、保持時間０．５
Ｈｒ〜５． Ｈｒで再加熱して、研度し電極を付け、電
圧電流特性を測定した。
Ｈｒ〜５． Ｈｒで再加熱して、研度し電極を付け、電
圧電流特性を測定した。
始動電圧は８．４Ｘ１０°’ Ａ／ｃｄの電流を素子に
通電した時の素子電極間の電圧として測定した。
通電した時の素子電極間の電圧として測定した。
次に、素子の周囲温度を１８０℃に保ち、種々の課電率
で素子に電圧印加したときの、素子を流れるもれ電流の
経時変化を２００時間にわたって測定した。第１表に、
各種加熱条件と課電率に対する素子の課電特性を示す、
。
で素子に電圧印加したときの、素子を流れるもれ電流の
経時変化を２００時間にわたって測定した。第１表に、
各種加熱条件と課電率に対する素子の課電特性を示す、
。
第１表
□
ト
第１表で、もれ電流比とは、電圧印加後１時間のもれ電
流（１１）に対する電圧印加後２００時間のもれ電流（
Ｉｚｏｏ ）の比（Ｉ２゜ｏ／Ｉｔ）である。この値が
大きいほどもれ電流が増加傾向にあり、課電特性は悪い
といえる。この値が１に近いほどもれ電流の経時変化が
小さいので、課電特性は安定であるといえる。よって第
１表で課電特性が最も安定な素子は翫５、不安定な素子
はｌｋ、１、ｌｋ７のものである。
流（１１）に対する電圧印加後２００時間のもれ電流（
Ｉｚｏｏ ）の比（Ｉ２゜ｏ／Ｉｔ）である。この値が
大きいほどもれ電流が増加傾向にあり、課電特性は悪い
といえる。この値が１に近いほどもれ電流の経時変化が
小さいので、課電特性は安定であるといえる。よって第
１表で課電特性が最も安定な素子は翫５、不安定な素子
はｌｋ、１、ｌｋ７のものである。
課電特性を測定した後、素子の周辺部より中心部に向け
て、２〜５酊間隔で素子を切り出して、８００メツシユ
のふるいを通過するまで粉砕して得た粉末ＩこついてＸ
線回折測定を行なった。
て、２〜５酊間隔で素子を切り出して、８００メツシユ
のふるいを通過するまで粉砕して得た粉末ＩこついてＸ
線回折測定を行なった。
第８図に、第１表の試料歯５のＸ線回折パターンを示す
。この図１こ見られるように、酸化ビスマス相はβ型と
γ型のものがある。それぞれ最強ピークは、２θｔ’２
８＠にあり、重なり合っている。そこでβ型酸化ビスマ
ス相は２θ−８２，４＠の（４００）ピークについて、
γギ酸化ビスマス相は２θ≠８８．０’の（８２１）ピ
ークＩこついて注目し、それらのピーク強度を各試料に
ついて解析した。
。この図１こ見られるように、酸化ビスマス相はβ型と
γ型のものがある。それぞれ最強ピークは、２θｔ’２
８＠にあり、重なり合っている。そこでβ型酸化ビスマ
ス相は２θ−８２，４＠の（４００）ピークについて、
γギ酸化ビスマス相は２θ≠８８．０’の（８２１）ピ
ークＩこついて注目し、それらのピーク強度を各試料に
ついて解析した。
素子周辺より中心部へ向けてのβ型とγ型の酸化ビスマ
ス相のピーク強度分布を第４図（試料歯１）、第６図（
試料風２）、第６図（試料歯８）第７図（試料風４）、
第８図（試料風５）、第９図（試料歯６）、第１０図（
試料風７）１こそれぞれ示す。
ス相のピーク強度分布を第４図（試料歯１）、第６図（
試料風２）、第６図（試料歯８）第７図（試料風４）、
第８図（試料風５）、第９図（試料歯６）、第１０図（
試料風７）１こそれぞれ示す。
第４図ないし第１０図の酸化ビスマス相の分布と第１表
の課電特性とを比較すると、β型酸化ビスマス相カラ、
γギ酸化ビスマス相へほぼ均一に変態即ち転化したもの
の方が課電特性がよいことがわかる。試料歯２（第６図
）は、周辺部のみγ型化していて中心部がまだγ型化し
ていないので、高課電率に印加した場合、中心部のβ型
酸化ビスマス相が劣化するため、素子全体としては、高
課電率に到るまでに熱暴走する。
の課電特性とを比較すると、β型酸化ビスマス相カラ、
γギ酸化ビスマス相へほぼ均一に変態即ち転化したもの
の方が課電特性がよいことがわかる。試料歯２（第６図
）は、周辺部のみγ型化していて中心部がまだγ型化し
ていないので、高課電率に印加した場合、中心部のβ型
酸化ビスマス相が劣化するため、素子全体としては、高
課電率に到るまでに熱暴走する。
試料歯８（第６図）の中心部のγギ酸化ビスマス相は、
１００％γ型酸化ビスマス相へ転化した試料風７（第１
０図）と比較して、約８９６転化し、周辺部では約４５
５％以上転化している。この試料は試料歯２よりは、γ
ギ酸化ビスマス相が均一に存在し、課電特性もより良い
が、まだ、周辺部の最大値が中心部の最小値に比べ、γ
ギ酸化ビスマス相の量が約７．５倍もあり、９０％の高
課電率では熱暴走する。
１００％γ型酸化ビスマス相へ転化した試料風７（第１
０図）と比較して、約８９６転化し、周辺部では約４５
５％以上転化している。この試料は試料歯２よりは、γ
ギ酸化ビスマス相が均一に存在し、課電特性もより良い
が、まだ、周辺部の最大値が中心部の最小値に比べ、γ
ギ酸化ビスマス相の量が約７．５倍もあり、９０％の高
課電率では熱暴走する。
試料ｌ！Ｌ４、Ｎａ５では、９０！％の高課電率でも測
定時間内で熱暴走しなかった。これら素子のγギ酸化ビ
スマス相への転化率は約２ｉ５〜５０％であった。
定時間内で熱暴走しなかった。これら素子のγギ酸化ビ
スマス相への転化率は約２ｉ５〜５０％であった。
またこれらの素子のγギ酸化ビスマス相は、素子内で中
心部に比べ約２倍以内でほぼ均一に分布している。試料
歯２及び翫８との比較からγギ酸化ビスマス相の密度分
布は、その最大値が最小値の６倍以下にするのが適当と
考えられる。
心部に比べ約２倍以内でほぼ均一に分布している。試料
歯２及び翫８との比較からγギ酸化ビスマス相の密度分
布は、その最大値が最小値の６倍以下にするのが適当と
考えられる。
一方、試料−７ではγギ酸化ビスマス相への転化率が１
００％で、かつ課電特性は悪い。また試料歯６のように
γギ酸化ビスマス相が均一に分布していても、課電特性
が良くないが、これはγギ酸化ビスマス相への転化率が
９０〜９６％と高いためと考えられる。よって酸化ビス
マス相のγ型への転化率は１０〜９０％が適切である。
００％で、かつ課電特性は悪い。また試料歯６のように
γギ酸化ビスマス相が均一に分布していても、課電特性
が良くないが、これはγギ酸化ビスマス相への転化率が
９０〜９６％と高いためと考えられる。よって酸化ビス
マス相のγ型への転化率は１０〜９０％が適切である。
なおＬ記実施例では最適なγギ酸化ビスマス相を再加熱
処理によって制御したが、γギ酸化ビスマス相を制御で
きる方法ならいずれでもよく、例えば焼成雰囲気や素子
の組成を工夫する方法であってもよい。
処理によって制御したが、γギ酸化ビスマス相を制御で
きる方法ならいずれでもよく、例えば焼成雰囲気や素子
の組成を工夫する方法であってもよい。
〔発明の効果り
以と述べてきたようＩこ、この発明によれば酸化亜鉛形
避雷器素子中の酸化ビスマスが、その結晶相の一部をγ
型・＼転化し、かつ該素子内分布をほぼ均一にとるため
、該素子のＮ１１！特性を安定に保ち、重責務な条件の
もとでも使用することができるという効果をもつ。
避雷器素子中の酸化ビスマスが、その結晶相の一部をγ
型・＼転化し、かつ該素子内分布をほぼ均一にとるため
、該素子のＮ１１！特性を安定に保ち、重責務な条件の
もとでも使用することができるという効果をもつ。
第１図は従来の酸化亜鉛形避雷器素子の電圧電流特性を
示す図、第２図は第１図の素子の課電特性を概念的に示
した図、第８図はこの発明の一実施例による素子のＸ線
回折パターンを示す図、第４図は再加熱を行わない素子
のβ型及びγ型の酸化ビスマス相のピーク強度分布を示
す図、第６図ないし第９図はそれぞれこの発明の一実施
例及び他の実施例による素子のβ型及びγ型の酸化ビス
マス相のピーク強度分布を示す図、第１０図は再加熱に
より結晶相のすべてをγ型に転化させた素子のβ型及び
γ型の酸化ビスマス相のピーク強度分布を示す図である
。 代理人 大岩増雄 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 同辺〃・うの距＠（卯す 第６図 第７図 周辺かうのソ１駿（荒ｆ１１ン 第８図 第９図 周辺〃・うのジＥ＃ＩＬ（ｔｙｔ笥）
示す図、第２図は第１図の素子の課電特性を概念的に示
した図、第８図はこの発明の一実施例による素子のＸ線
回折パターンを示す図、第４図は再加熱を行わない素子
のβ型及びγ型の酸化ビスマス相のピーク強度分布を示
す図、第６図ないし第９図はそれぞれこの発明の一実施
例及び他の実施例による素子のβ型及びγ型の酸化ビス
マス相のピーク強度分布を示す図、第１０図は再加熱に
より結晶相のすべてをγ型に転化させた素子のβ型及び
γ型の酸化ビスマス相のピーク強度分布を示す図である
。 代理人 大岩増雄 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 同辺〃・うの距＠（卯す 第６図 第７図 周辺かうのソ１駿（荒ｆ１１ン 第８図 第９図 周辺〃・うのジＥ＃ＩＬ（ｔｙｔ笥）
Claims (3)
- （１）添加物として酸化ビスマスを含む酸化亜鉛形避雷
器素子において、上記酸化ビスマスの結晶相の一部にγ
型のものを有し、かつこのγ型酸化ビスマス相を素子全
体にほぼ均一に分布せしめたことを特徴とする酸化亜鉛
形避雷器素子。 - （２）γ型酸化ビスマス相の密度分布がその最大値が最
小値の６倍以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の酸化亜鉛形避雷器素子。 - （３）酸化ビスマスの結晶相のγ型への転化率が１０％
以Ｊ：９０％以下であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載の酸化亜鉛形避雷器素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59034526A JPS60176201A (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | 酸化亜鉛形避雷器素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59034526A JPS60176201A (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | 酸化亜鉛形避雷器素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60176201A true JPS60176201A (ja) | 1985-09-10 |
Family
ID=12416714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59034526A Pending JPS60176201A (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | 酸化亜鉛形避雷器素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60176201A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6358801A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | 三菱電機株式会社 | 電圧非直線抵抗体 |
| JPH01192104A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
| JPH01230206A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体 |
| JP2007266516A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化亜鉛形抵抗素子とそれを搭載した避雷器 |
-
1984
- 1984-02-22 JP JP59034526A patent/JPS60176201A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6358801A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | 三菱電機株式会社 | 電圧非直線抵抗体 |
| JPH01192104A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
| JPH01230206A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体 |
| JP2007266516A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化亜鉛形抵抗素子とそれを搭載した避雷器 |
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