電壓非線性電阻及其制造方法技術

一種電壓非線性電阻，其是通過以氧化鋅（ＺｎＯ）為主成分，而作為副成分，添加０．１～３．０摩爾％的氧化鉍（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）、氧化銻（Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］）、氧化鈷（Ｃｏ↓［２］Ｏ↓［３］）、四氧化三錳（Ｍｎ↓［３］Ｏ↓［４］）、氧化鎳（ＮｉＯ），還添加０．００２～０．２摩爾％的氧化硼（Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］）、氧化銀（Ａｇ↓［２］Ｏ），又添加０．００１～０．０５摩爾％的氧化鋁（Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］），將這些原料混合，將所得的混合物造粒，將造粒粉成形，和使該成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結制成，該隧道式燒成爐是從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及構成高壓電力輸電系統和低壓一般電氣電路等中使用的避雷器等特性元件的。
技術介紹
在高壓電力輸電系統和低壓一般電氣電路等中，為了保護各種電氣設備不受斷路器的開閉時發生的開閉沖擊電壓和由雷放電產生的雷脈沖等的異常高電壓，一直采用所謂避雷器和沖擊電壓吸收器之類的過電壓保護裝置。在這些避雷器和沖擊電壓吸收器中使用電壓非線性電阻作為吸收異常高電壓的特性元件。電壓非線性電阻通常被稱為Varistor(可變電阻)，其在正常的電壓下顯示出絕緣性，而在異常高壓發生時，具有顯示為低電阻性的電壓-電流非線性特性，具有吸收異常高電壓的作用。這樣的電壓非線性電阻通常是由陶瓷即燒結體構成。最近，所采用的電壓非線性電阻是以氧化鋅(ZnO)為主成分，作為得到非線性等各種特性而添加的副成分，添加氧化鉍(Bi2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鈷(Co2O3)、四氧化三錳(Mn3O4)、氧化鉻(Cr2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎳(NiO)、氧化鈦(TiO2)等金屬氧化物之中的至少一種，還添加氧化硼(B2O3)、氧化銀(Ag2O)、氧化鋁(Al2O3)之中的至少一種，充分混合，用噴霧干燥器等造粒、進行成形、脫粘合劑，燒成從而燒結成圓板狀。之后，在圓板狀的燒結元件的側面上設置為防止側面閃絡的高電阻層，在上下面上形成用于在燒結體中均勻地流過電流的電極，由此構成電壓非線性電阻。這樣的以氧化鋅為主成分的電壓非線性電阻利用了燒結粒子的半導性、燒結體的粒界、介電性特性等的組合，可得到優良的電壓-電流非線性特性。而且，這樣制造的電壓非線性電阻的以前的制造方法中，燒成步驟通常是，將脫粘合劑之后的成形體置入通常稱呼為鞘套的燒成容器中，使用由分批式或隧道式電爐等構成的燒成爐，主要是在空氣中以所定的溫度一時間循環燒成，從而得到燒結后的燒結元件。工業上主要使用隧道式電爐，在燒成爐的成形體入口方向的爐內溫度上升帶和燒成爐的成形體出口方向的爐內溫度下降帶附近設置多個排氣煙囪，對燒成爐內的換氣進行控制。而且，也存在如下的情況根據需要分多段層疊燒成容器，從而在燒成爐中燒成送入的電阻器器身的成形體。作為該燒成方法，采用控制溫度上升速度、溫度下降速度、爐內氛圍氣等多種的控制手法。現在的課題是要求避雷器等設備中電壓非線性電阻的各種電氣特性的高性能化和與之相伴隨的更小形化、輕量化。由此通過每單位電阻的高電阻化、每單位體積的能量吸收能力(放電耐受量)的提高、電壓-電流非線性特性的改善而提高保護特性、提高過電壽命特性等的技術開發而實現高性能化是有必要的。另一方面，與這些高性能化相伴隨的技術的高度化的同時，制品制造上的品質的穩定化、成品率的提高等也是一個課題。但是，從這樣的課題中可以看出，以前的燒成方法中爐內氛圍氣控制是不充分的，不能得到具有優良性能的非線性電阻，因此希望提高電壓-電流非線性特性、增大能量吸收能力(放電耐受量)、減少非線性電阻電壓的波動度等的進一步高性能化、高品質化。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決上述的課題，得到具有優良的電壓-電流非線性特性、保持良好且穩定的大能量吸收能力(放電耐受量)、且消除了制品的波動度，以及使成品率提高的。本專利技術的權利要求1所述的電壓非線性電阻，特征在于，通過以氧化鋅(ZnO)為主成分，而作為副成分，添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉍(Bi2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鈷(Co2O3)、四氧化三錳(Mn3O4)、氧化鎳(NiO)，還添加0.002～0.2摩爾％的氧化硼(B2O3)、氧化銀(Ag2O)，又添加0.001～0.05摩爾％的氧化鋁(Al2O3)，將這些原料混合，將所得的混合物造粒，將造粒粉置入模具中成形，和使該成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結制成，該隧道式燒成爐是從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。本專利技術的權利要求2所述的電壓非線性電阻，其特征在于，是通過以氧化鋅(ZnO)為主成分，而作為副成分，添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉍(Bi2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鈷(Co2O3)、四氧化三錳(Mn3O4)、氧化鎳(NiO)，還添加0.002～0.2摩爾％的氧化硼(B2O3)、氧化銀(Ag2O)，又添加0.001～0.05摩爾％的氧化鋁(Al2O3)，且添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉻(Cr2O3)和二氧化硅(SiO2)的至少之一，將這些原料混合，將所得的混合物造粒，將造粒粉置入模具中成形，和使該成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結制成，該隧道式燒成爐是從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。根據該專利技術，可以穩定的制品品質且成品率良好地制造比以前的電壓非線性電阻各種特性更優良的高性能的電壓非線性電阻的燒結元件。本專利技術的權利要求3的電壓非線性電阻的制造方法特征在于，由如下步驟組成添加以氧化鋅(ZnO)為主成分，一種以上副成分的原料投入步驟、混合該原料的混合步驟、將在上述混合步驟中制成的混合物造粒的造粒步驟、將在上述造粒步驟中制成的造粒粉成形的成形步驟、使在上述成形步驟中制成的成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結的燒成步驟，其特征在于，從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。本專利技術的權利要求4的電壓非線性電阻的制造方法特征在于，在如權利要求3所述的電壓非線性電阻的制造方法中，對于從燒成爐的爐內口徑斷面積減去爐內被燒成物的口徑斷面積后剩下的空間斷面積每1平方厘米而言，以每分鐘500～12,500立方厘米的比率強制地送入空氣，從而使成形體燒結。根據該專利技術，通過將爐內中強制地送入的空氣量限定在適當的范圍中，可改進電壓非線性電阻的各種特性。本專利技術的權利要求5的電壓非線性電阻的制造方法特征在于，在如權利要求3或4所述的電壓非線性電阻的制造方法中，將空氣預熱至50℃以上并強制地鼓風送入至燒成爐內。根據該專利技術，具有穩定的長期的過電壽命特性，且開閉沖擊電壓和脈沖電流發電耐受量是大的，對于交流短時間過電壓等的浪涌，也可發揮優良的保護能力。本專利技術的權利要求6的電壓非線性電阻的制造方法特征在于，在如權利要求3或4所述的電壓非線性電阻的制造方法中，強制地鼓風送入至燒成爐內的空氣是從燒成爐的出口側的上部、下部、左右側面的至少兩個方向以上鼓風送入。根據該專利技術，考慮到燒成物的裝載方法等，是通過從左右、上左右、下左右或上下左右均等或受控地在爐內產生適當的空氣流動而實現。因此，具有穩定的長期的過電壽命特性，且開閉沖擊電壓和脈沖電流發電耐受量是大的，對于交流短時間過電壓等的浪涌，也可發揮優良的保護能力。本專利技術的權利要求7的電壓非線性電阻的制造方法特征在于，在如權利要求3或4所述的電壓非線性電阻的制造方法中，其特征在于，在燒成爐的入口側設置排氣煙囪。根據該專利技術，通過將燒成爐內中強制地送入的空氣從排氣煙囪排出，可使得空氣的流動更均勻。因此，具有穩定的長期的過電壽命特性，且開閉沖擊電壓和脈沖電流發電耐受量是大的，對于交流短時間過電壓等的浪涌，也可發揮優良的保護能力。本專利技術的權利要求8的電壓非線性電阻的制造方法特征在于，在如權利要求3或4所述的電壓非線性電阻的制造方法中，將成形體置入燒成容器內，將該燒成容器介以隔離器而裝載在送入用基板上，燒成容器和基板之間的間隙是3～40毫米。根據該專利技術，通過介本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1、一種電壓非線性電阻，其是通過以氧化鋅(ZnO)為主成分， 而作為副成分，添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉍(Bi2O3)、氧化銻(Sb2O3)、 氧化鈷(Co2O3)、四氧化三錳(Mn3O4)、氧化鎳(NiO)，還添加0.002～0.2 摩爾％的氧化硼(B2O3)、氧化銀(Ag2O)，又添加0.00？1～0.05摩爾％ 的氧化鋁(Al2O3)，將這些原料混合，將所得的混合物造粒，將造粒粉 成形，和使該成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結制成，該隧道式燒成 爐是從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。

【技術特征摘要】
2001.11.29 JP 2001－3640181.一種電壓非線性電阻，其是通過以氧化鋅(ZnO)為主成分，而作為副成分，添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉍(Bi2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鈷(Co2O3)、四氧化三錳(Mn3O4)、氧化鎳(NiO)，還添加0.002～0.2摩爾％的氧化硼(B2O3)、氧化銀(Ag2O)，又添加0.00 1～0.05摩爾％的氧化鋁(Al2O3)，將這些原料混合，將所得的混合物造粒，將造粒粉成形，和使該成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結制成，該隧道式燒成爐是從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。2.一種電壓非線性電阻，其是通過以氧化鋅(ZnO)為主成分，而作為副成分，添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉍(Bi2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鈷(Co2O3)、四氧化三錳(Mn3O4)、氧化鎳(NiO)，還添加0.002～0.2摩爾％的氧化硼(B2O3)、氧化銀(Ag2O)，又添加0.001～0.05摩爾％的氧化鋁(Al2O3)，且添加0.1～3.0摩爾％的氧化鉻(Cr2O3)和二氧化硅(SiO2)的至少之一，將這些原料混合，將所得的混合物造粒，將造粒粉成形，和使該成形體在隧道式燒成爐內移動而燒結制成，該隧道式燒成爐是從燒成爐的出口側向著燒成爐的入口側強制地鼓風送入空氣。3.一種電壓非線性電阻的制造方法，其由如下步驟組成添加以氧化鋅(ZnO)為主成分，一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：成田廣好，
申請(專利權)人：株式會社東芝，
類型：發明
國別省市：