JPS6355904A - 酸化物抵抗体 - Google Patents

酸化物抵抗体

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JPS6355904A
JPS6355904A JP61198856A JP19885686A JPS6355904A JP S6355904 A JPS6355904 A JP S6355904A JP 61198856 A JP61198856 A JP 61198856A JP 19885686 A JP19885686 A JP 19885686A JP S6355904 A JPS6355904 A JP S6355904A
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oxide
resistor
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山崎 武夫
庄司 守孝
昭 池上
大和田 伸一
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遮断器などの開閉サージ吸収に好適な抵抗体
で、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムを
基本成分とし、副成分に他の酸化物を含有させ相対密度
70〜90%の焼結体を用いた直線抵抗体及びその製法
に関する。
〔従来の技術〕
直線性抵抗体はオームの法則にしたがう電圧−電流特性
をもち、近似的に工(電流)= V(電圧)/C(定数
) αで示してα(直線性指数)が1.3以下で、かつ
、抵抗の温度係数が正であることが遮断器などの開閉時
に発生するサージを吸収するのに大きな効果を示すこと
がわかっている。
このような直線抵抗体のうち代表的なものは炭素の含有
量で抵抗値を制御している酸化アルミニウムー粘土−炭
素系がある。この直線抵抗体の製造法の概要は酸化アル
ミニウム、炭素を主成分とし、これに焼結助剤として粘
土や低融点酸化物などを加え、十分に混合する。混合粉
には水やポリビニールアルコール水溶液などの適当なバ
インダを加えて造粒、成形、焼成する。焼成は炭素粉の
酸化を防止するため、還元雰囲気の電気炉中1000〜
1500℃で焼結され、抵抗値は炭素粉の含有量、すな
わち、炭素粉と炭素粉との接触面積及び炭素粉との密着
性などで抑制している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の従来技術で得られた抵抗体には次のような欠点が
ある。第一には焼結体の相対密度が50〜60%と低い
ため抵抗値を抑制している炭素粉と炭素粉との密着性が
悪いため、放電サージ吸収時に炭素粉と炭素粉との接触
面で放電し、放電耐量が小さいこと、第二には抵抗温度
係数が負で一9X10−エΩ/’C(20〜250℃)
と大きいために放電サージを吸収して温度上昇すると抵
抗値が低下し、電圧が一定の場合には電流の急激な増加
により一層発熱して熱暴走状態におちいることなどの欠
点がある。このため、炭素粉分散型抵抗体を使用する場
合には、抵抗体の形状を大きくして、単位体積当りの吸
収エネルギを小さくする方法をとっていた。しかし、こ
の方法では、抵抗体を入れる碍子等の容器が大型になり
、価格が高くなる。また、遮断器などの機器が大型にな
るため、設置面積も大きくなるなどの問題を生じる。
本発明の目的は酸化亜鉛、酸化マグネシウム。
酸化アルミニウムを基本成分とし、これに酸化アンチモ
ンや酸化珪素、酸化リチウムなどから選ばれた一成分以
上を0.01〜30モル%添加して得られる焼結体で、
かつ、その焼結体は放電サージ耐量の向上及び正の抵抗
温度係数をもたせるため、焼結体の相対密度を70〜9
0%にし、さらに、焼成後の焼成冷却速度を150℃/
h以下とする酸化物直線抵抗体並びにその製造法を提供
することにある。
1〔問題点を解決するための手段〕 本発明の特徴は酸化亜鉛、酸化アルミニウム及び酸化マ
グネシウムを基本成分とした焼結体から成る酸化物直線
抵抗体において、その焼結体の相対密度を70〜90%
にして高い放電サージ耐量と正の抵抗温度係数とをもた
せ、かつ、焼成後の冷却速度を150℃/h以下で徐冷
することによって、電圧−電流特性の直線性を良くし、
焼結体の上下両端面に電極を形成したものである。なお
。
本発明の電圧−電流特性の直線性指数1.3以下の酸化
物直線抵抗体の構造を第7図に示した。さらに、第8図
に示すように、得られる酸化物直線抵抗体の中心部付近
に孔を設けても良いことはいうまでもない。
発明者らは種々検討の結果、■放電サージ耐量は得られ
る焼結体の相対密度が70%以下、及び90%以上にす
ると従来の炭素分散型抵抗体の放電サージ耐量400J
/cliよりも小さくなること、■抵抗の温度係数は放
電サージ耐量と同様に、得られる焼結体の相対密度を9
0%以上にすると従来の炭素分散型抵抗体と同様に負と
なること、■一方、電圧−電流特性の直線性は焼成後の
冷却速度を150℃/h以上にすると直線性指数αが目
標値1.3 よりも大きくなり、わるくなることなどか
ら遮断器用抵抗体として不適当になることがわかった。
本発明の酸化物直線抵抗体は一般の窯業的製造法で得ら
れる。すなわち、酸化亜鉛に酸化マグネシウム5〜40
モル%、酸化アルミニウム0.5〜30モル%を加えた
ものを基本成分とし、さらに、望ましくは、酸化アンチ
モン、酸化珪素及び酸化リチウムなどから選ばれた一成
分以上を0.01〜30モル%加えて十分に混合し、こ
れに水及びポリビニールアルコール等の適当なバインダ
を加え造粒し、金型を用いて成形する。成形体は電気炉
を用いて大気中1000〜1500℃の温度で焼成後1
50”C/h以下の冷却速度で除冷する。ここでの焼成
後の除冷は上記のように、得られる抵抗体の電圧−電流
特性の直線性に影響を及ぼす。また、得られる焼結体は
相対密度が70〜90%になるように、上記の酸化亜鉛
、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの基本成分
の最適配合割合や酸化アンチモン、酸化リチウム、酸化
珪素などの別成分の最適添加量及びそれに対応する最適
焼成温度などを選定してやることが重要である。なぜな
らば、相対密度は放電サージ耐量及び抵抗温度係数に影
響を及ぼすからである。さらに、得られる焼結体中には
、ZnO結晶粒よりも高抵抗のZnA jl zO+t
MgA Q zoaeZnzsio番tMgsio4.
Znn5bzOtzpLizSiOa  などの結晶粒
を生成させ、かつ、各結晶粒間には、少なくとも、Zn
O結晶粒よりも抵抗の高い粒界相が形成されていないこ
とである。従って、酸化ビスマスなどの添加は結晶粒界
相などに高抵抗層を形成するため望ましくない、このよ
うにして焼成された焼結体は電極を形成する両端面を研
磨し。
電気溶射または焼付は法によって電極を形成する。
得られた抵抗体は使用中における沿面放電を防止するた
め、抵抗体の側面に高抵抗セラミックス層やガラス層を
設けても良い、なお、得られた抵抗ゝ−は電圧−電流特
性に直線性を示すが、非直線性を示す場合には高抵抗の
部分(特に1粒界層)を破壊することが有効である。
〔実施例〕
〔実施例1〕 酸化亜鉛(ZnO)3400g、酸拡マグネシウム(M
gO)101g=酸化アルミニウム(A n zOs)
510gを湿式ボールミルで中玉時間混合する。
混電粉は乾燥した後、Swt%ポリビニールアルコール
水溶液を乾燥原料粉に対して7wt%加えて造粒する。
造粒粉は金型を用いてφ50X151に成形する。成形
体は大気中1300℃、三時間保持した後70℃/hで
100℃まで冷却した。得られた焼結体の相対密度は8
5%であった。
別に、低融点結晶化ガラスの岩城硝子社製AGF−72
ガラス粉(PbO−A Q zoa−5iOz系)をエ
チルセルローズ・ブチルカルピトール溶液に懸濁してお
き、これを焼成した焼結体の側面に厚さ50〜300μ
mになるように筆塗りした。ガラス粉を塗布した焼結体
は大気中500℃、玉子分間熱処理してガラスを焼付け
た。ガラスを形成しY焼結体はその両端面をラップマス
タで約0.5閣ずつ研磨し、トリクロルエチレンで洗浄
した。洗浄した焼結体は電溶射法によってAJI電極を
形成して抵抗体とした。この発明品と従来品(炭素分散
型抵抗体)との放電サージ耐量、抵抗温度係数。
大気中500℃熱処理前後の抵抗値変化率及び電圧−電
流特性の直線性指数αを比較すると第1表となる。
第   1   表 本発明品は従来品よりも放電サージ耐量が大きく、抵抗
温度係数が正で、大気中500℃熱処理前後の抵抗値変
化が小さく、かつ、直線性指数が1に近づきすぐれてい
ることがわかる。
〔実施例2〕 抵抗率SOO〜600Ω・国で焼結体の相対密度が60
〜98%の抵抗体を得るために、酸化亜鉛(ZnO)L
、l−酸化マグネシラA(MgO)5〜40モル%、酸
化アルミニウム(AQzO+s )0.5〜30モル%
に変え、さらに酸化アンチモン(SbzOa)、酸化珪
素(Sins)及び酸化リチウム(Litu)から選ば
れた一成分を0.01〜30モル%加え、その配合量を
正確に秤量した。
秤量した原料粉は実施例1と同様に、混合、造粒。
成形して焼成温度を1200−1400℃に変えて三時
間保持して大気中で焼成した。焼成後の冷却速度は13
3℃/hであった。得られた焼結体は両端面をラップマ
スタで約0.5maずつ研磨し、トリクロルエチレン中
で超音波洗浄した。洗浄した焼結体は研磨面にAQ溶射
電極を形成して抵抗体とした。得られた抵抗体の焼結体
の相対密度と抵抗率。
放電サージ耐量及び抵抗温度係数との関係を第1図に示
す。
第1図から、抵抗体の放電サージ耐量及び抵抗温度係数
は焼結体の相対密度に著しく影響されていることがわか
る。すなわち、放電サージ耐量は焼結体の相対密度を7
0%以下及び90%以上にすると400J/d以下で従
来品(炭素分散型抵抗体)よりも小さくなる。一方、抵
抗温度係数は焼結体の相対密度を約95%以上にすると
負になり遮断器用の抵抗体として好ましくなくなる。
これらのことから、遮断用抵抗体として特に望ましいの
は焼結体の相対密度を70〜90%にすることである。
〔実施例3〕 酸化亜鉛(Z n O) 4880g、酸化マグネシウ
ム(MgO)400g、酸化アルミニウム(AQzOa
)2550g、酸化珪素(S i Oz) 300 f
 を酸化リチウム(LizO)2gを湿式ボールミルで
中玉時間混合する。混合した原料粉は、実施例1及び2
と麹様に、造粒、成形して焼成する。焼成方法は135
0℃、工時間保持した後、その冷却速度を17’C/h
r、30℃/hr、60℃/hr、133’C/hr、
200℃/ h r及び300℃/hrに変えて行なっ
た。得られた焼結体の相対密度は80〜85%であった
。焼成した焼結体は面端面をラップマスタで約0.5m
づつ研磨し、トリコルエチレン中で超音波洗浄した。洗
浄後の焼結体は研磨面にAI2溶射電極を形成して抵抗
体とした。得られた抵抗体の抵抗率は450〜500Ω
・■であった。得られた抵抗体の焼成後の冷却速度と電
圧−電流特性の直線性指数α、放電サージ耐量及び抵抗
温度係数との関係を第2図に示す。
第2図から、抵抗体の直線指数αは焼成後の冷却速度を
速くするにしたがって大きくなり、目標値の1.3以下
にするには冷却速度を約150℃/ h r以下にする
必要がある。また、放電サージ耐量は冷却速度を速くす
るにしたがって低下する傾向にあるが、冷却速度の最も
速い300℃/hrでも約750J/aIで従来品(炭
素分散型抵抗体)の400J/cdよりも大きい、一方
、抵抗温度係数はいずれも正である。
これらのことから、遮断器用抵抗体として特に望ましい
のは焼成後の冷却速度を150℃/hr以下にすること
である。
〔実施例4〕 第3図及び第4図は本発明の酸化物抵抗体をSFsガス
封入して送電用遮断器の投入時に発生するサージを吸収
する投入抵抗器及び送電用変圧器の中性点接地抵抗器(
NGR)に応用した例を示す、第8図に示した円筒状酸
化物抵抗体4は絶縁棒5を介して第3図の投入抵抗器6
及び第4図のNGHに組込み使用している。第3図及び
第4図中での7はコンデンサ、8は遮断部、9はブッシ
ング、10はタンク、11は接地端である。
第5図及び第6図は本発明の酸化物抵抗体を用いた場合
と従来形抵抗体を用いた場合の遮断器の投入抵抗器及び
NGRを比較したものである。
〔発明の効果〕
本発明による酸化物直線性抵抗体は従来抵抗体(炭素分
散型抵抗体)に比べて約2.3倍と大きく。
電圧−電流特性の直線性が優れ、抵抗温度係数が正でし
かも小さく、かつ、500℃での熱処理後の抵抗値変化
も小さいため、従来型遮断器の抵抗体がしめる面積を約
1/2にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の酸化物抵抗体の焼結体の相
対密度と抵抗率、放電サージ耐量及び抵抗温度係数との
関数図、第2図は本発明酸化物抵抗体の焼成後の冷却速
度と電圧−電流特性の直線性指数α、放電サージ耐量及
び抵抗温度係数との関係図、第3図及び第4図は本発明
の酸化物抵抗体を送電用の遮断器及び変圧器用の中性点
接地抵抗器に応用した柄図、第5図及び第6図は本発明
の酸化物抵抗体を用いた場合と従来形抵抗体を用いた場
合の遮断器及び中性点接地抵抗器を比較した図、第7図
及び第8図は本発明の実施例に係る酸化物抵抗体の断面
図である。 1・・・焼結体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、抵抗率が20〜4000Ω・cmの範囲で、電圧−
    電流特性の直線性が良い、例えば、酸化要銘、酸化アル
    ミニウム、酸化マグネシウムを基本成分に酸化アンチモ
    ン、酸化珪素、酸化リチウムなどから選ばれた一成分以
    上を0.01〜30モル%添加、焼成して得られる焼結
    体の少なくとも上下端面に電極が形成される抵抗体にお
    いて、 前記焼結体の相対密度を70〜90%としたことを特徴
    とする酸化物抵抗体。 2、特許請求の範囲1項において、 相対密度70〜90%の前記焼結体の焼成後の冷却速度
    を150℃/h以下にしたことを特徴とする酸化物抵抗
    体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5584308A (en) * 1995-04-21 1996-12-17 Maekawa; Seiji Permanent wave method and apparatus
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