JP2001307909A - 電流−電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電流−電圧非直線抵抗体Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
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- H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
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Abstract
(57)【要約】
【課題】優れた抵抗特性とともに、寿命特性およびエネ
ルギー耐量特性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を得
る。 【解決手段】ＺｎＯを主成分とした焼結体２からなる電
流−電圧非直線抵抗体１において、この主成分にＢｉ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＡｌの副成分を含み、副
成分は、それぞれＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓ
ｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＡｌ３＋に換算して、Ｂｉ２Ｏ
３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ３を０．３〜１．５
ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を
０．８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％およ
びＡｌ３＋を０．００１〜０．０２ｍｏｌ％含み、焼結
体２中のＢｉ２Ｏ３結晶相には、α−Ｂｉ２Ｏ３相が全
Ｂｉ ２Ｏ３相の８０％以上を占めることを特徴とする。
ルギー耐量特性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を得
る。 【解決手段】ＺｎＯを主成分とした焼結体２からなる電
流−電圧非直線抵抗体１において、この主成分にＢｉ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＡｌの副成分を含み、副
成分は、それぞれＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓ
ｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＡｌ３＋に換算して、Ｂｉ２Ｏ
３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ３を０．３〜１．５
ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を
０．８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％およ
びＡｌ３＋を０．００１〜０．０２ｍｏｌ％含み、焼結
体２中のＢｉ２Ｏ３結晶相には、α−Ｂｉ２Ｏ３相が全
Ｂｉ ２Ｏ３相の８０％以上を占めることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、避雷器、サージア
ブソーバ等の過電圧保護装置に適用される酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）を主成分とした電流−電圧非直線抵抗体に関する
ものであり、特に、主成分に含有される副成分の成分組
成および電流−電圧非直線抵抗体内の抵抗分布に改良を
加えた電流−電圧非直線抵抗体に関するものである。
ブソーバ等の過電圧保護装置に適用される酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）を主成分とした電流−電圧非直線抵抗体に関する
ものであり、特に、主成分に含有される副成分の成分組
成および電流−電圧非直線抵抗体内の抵抗分布に改良を
加えた電流−電圧非直線抵抗体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電力系統や電子機器回路には、
避雷器やサージアブソーバなどの過電圧保護装置が用い
られ、正常な電圧に重畳される過電圧を除去して、電力
系統や電子機器を保護している。過電圧保護装置には、
電流−電圧非直線抵抗体が多用されており、この電流−
電圧非直線抵抗体は、正常な電圧ではほぼ絶縁特性を示
し、過電圧が印加されると低抵抗値となる特性を有す
る。
避雷器やサージアブソーバなどの過電圧保護装置が用い
られ、正常な電圧に重畳される過電圧を除去して、電力
系統や電子機器を保護している。過電圧保護装置には、
電流−電圧非直線抵抗体が多用されており、この電流−
電圧非直線抵抗体は、正常な電圧ではほぼ絶縁特性を示
し、過電圧が印加されると低抵抗値となる特性を有す
る。
【０００３】例えば、電流−電圧非直線抵抗体は、特公
平４−２５６８１号公報に掲載される手順により作製さ
れる。まず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分として、この
主成分に副成分としてＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、Ｍｎ
Ｏ、Ｓｂ２Ｏ３およびＮｉＯを添加したものを原料とし
ている。そして、この原料を水およびバインダーととも
に十分混合した後、スプレードライヤーなどで造粒し、
成形および焼結により、焼結体を得る。その後、焼結体
の側面に沿面閃絡を防止する絶縁物質を塗布し、熱処理
により焼結体の側面に絶縁層を形成する。絶縁層形成
後、焼結体の両端面を研磨して電極を取り付け、電流−
電圧非直線抵抗体を製造する。
平４−２５６８１号公報に掲載される手順により作製さ
れる。まず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分として、この
主成分に副成分としてＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、Ｍｎ
Ｏ、Ｓｂ２Ｏ３およびＮｉＯを添加したものを原料とし
ている。そして、この原料を水およびバインダーととも
に十分混合した後、スプレードライヤーなどで造粒し、
成形および焼結により、焼結体を得る。その後、焼結体
の側面に沿面閃絡を防止する絶縁物質を塗布し、熱処理
により焼結体の側面に絶縁層を形成する。絶縁層形成
後、焼結体の両端面を研磨して電極を取り付け、電流−
電圧非直線抵抗体を製造する。
【０００４】ところで、近年、電力需要が増大し、変電
所の大容量化や地下変電所の設置に伴い、変電機器の小
型縮小化が求められている。
所の大容量化や地下変電所の設置に伴い、変電機器の小
型縮小化が求められている。
【０００５】酸化亜鉛を主成分とする電流−電圧非直線
抵抗体は、その優れた非直線抵抗特性により避雷器に用
いられているが、その非直線抵抗特性は避雷器の保護レ
ベルとなり、その特性を更に向上することが要求されて
いる。
抵抗体は、その優れた非直線抵抗特性により避雷器に用
いられているが、その非直線抵抗特性は避雷器の保護レ
ベルとなり、その特性を更に向上することが要求されて
いる。
【０００６】例えば、特公平４―２５６８１号公報に
は、ＺｎＯを主成分とし、この主成分に添加するＢｉ２
Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３およびＮｉＯな
どの副成分の含有量を限定することで、非直線抵抗特性
および寿命特性の向上を図ることが記載されている。
は、ＺｎＯを主成分とし、この主成分に添加するＢｉ２
Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３およびＮｉＯな
どの副成分の含有量を限定することで、非直線抵抗特性
および寿命特性の向上を図ることが記載されている。
【０００７】また、特公平２―２３００８号公報には、
Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３０、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３および
ＮｉＯなどの副成分の含有量を限定し、かつ、主成分で
あるＺｎＯの焼結体に含まれるＢｉ２Ｏ３の結晶相を限
定することで、寿命特性の向上を図ることが掲載されて
いる。
Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３０、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３および
ＮｉＯなどの副成分の含有量を限定し、かつ、主成分で
あるＺｎＯの焼結体に含まれるＢｉ２Ｏ３の結晶相を限
定することで、寿命特性の向上を図ることが掲載されて
いる。
【０００８】一方、特開平８―２６４３０５号公報に
は、焼結体中において、周辺部の抵抗値を中心部の抵抗
値よりも低くすることで、エネルギー耐量の向上を図れ
ることが開示されている。
は、焼結体中において、周辺部の抵抗値を中心部の抵抗
値よりも低くすることで、エネルギー耐量の向上を図れ
ることが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在、
電流−電圧非直線抵抗体に要求される特性は益々厳しく
なっており、前述した従来の技術では要求特性を満足す
ることができなかった。
電流−電圧非直線抵抗体に要求される特性は益々厳しく
なっており、前述した従来の技術では要求特性を満足す
ることができなかった。
【００１０】具体的には、電流−電圧非直線抵抗体に通
常印加される電圧により電流−電圧非直線抵抗体が劣化
してしまうことがあり、十分な寿命特性を得られず、機
器の信頼性および電力供給の安定化を十分に図ることが
できなかった。
常印加される電圧により電流−電圧非直線抵抗体が劣化
してしまうことがあり、十分な寿命特性を得られず、機
器の信頼性および電力供給の安定化を十分に図ることが
できなかった。
【００１１】また、電流−電圧非直線抵抗体の一枚あた
りの抵抗値が十分ではないために、避雷器に積層する電
流−電圧非直線抵抗体の枚数を低減することができず、
避雷器の小型化を達成するのは難しいという問題を有し
ていた。
りの抵抗値が十分ではないために、避雷器に積層する電
流−電圧非直線抵抗体の枚数を低減することができず、
避雷器の小型化を達成するのは難しいという問題を有し
ていた。
【００１２】なお、電流−電圧非直線抵抗体の枚数を低
減すると電流−電圧非直線抵抗体におけるサージを吸収
して破壊しないサージエネルギー耐量の向上が必要とな
るが、このサージエネルギー耐量が十分に得られないこ
とから、変圧器や開閉装置の小型縮小化を達成するのが
難しかった。
減すると電流−電圧非直線抵抗体におけるサージを吸収
して破壊しないサージエネルギー耐量の向上が必要とな
るが、このサージエネルギー耐量が十分に得られないこ
とから、変圧器や開閉装置の小型縮小化を達成するのが
難しかった。
【００１３】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであり、電流−電圧非直線抵抗体の優れた
抵抗特性を得るとともに、寿命特性およびエネルギー耐
量特性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を提供すること
を目的とする。
なされたものであり、電流−電圧非直線抵抗体の優れた
抵抗特性を得るとともに、寿命特性およびエネルギー耐
量特性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を提供すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく、電流−電圧非直線抵抗体の成分組成お
よび電流−電圧非直線抵抗体内の抵抗分布について種々
研究を重ねた結果、本発明を完成させたものである。
的を達成すべく、電流−電圧非直線抵抗体の成分組成お
よび電流−電圧非直線抵抗体内の抵抗分布について種々
研究を重ねた結果、本発明を完成させたものである。
【００１５】請求項１記載の発明は、ＺｎＯを主成分と
した焼結体からなる電流−電圧非直線抵抗体において、
この主成分にＢｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＡｌ
の副成分を含み、前記副成分は、それぞれＢｉ２Ｏ３、
Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＡｌ
３＋に換算して、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃ
ｏ２Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．４〜
６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯ
を０．５〜５ｍｏｌ％およびＡｌ３＋を０．００１〜
０．０２ｍｏｌ％含み、前記焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶
相には、α−Ｂｉ２Ｏ３相が全Ｂｉ２Ｏ３相の８０％以
上を占めることを特徴とする。
した焼結体からなる電流−電圧非直線抵抗体において、
この主成分にＢｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＡｌ
の副成分を含み、前記副成分は、それぞれＢｉ２Ｏ３、
Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＡｌ
３＋に換算して、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃ
ｏ２Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．４〜
６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯ
を０．５〜５ｍｏｌ％およびＡｌ３＋を０．００１〜
０．０２ｍｏｌ％含み、前記焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶
相には、α−Ｂｉ２Ｏ３相が全Ｂｉ２Ｏ３相の８０％以
上を占めることを特徴とする。
【００１６】本発明において、このように成分組成範囲
および結晶相を規定したが、本範囲を外れると非直線抵
抗特性が劣化してしまうからである。
および結晶相を規定したが、本範囲を外れると非直線抵
抗特性が劣化してしまうからである。
【００１７】副成分として添加されるＢｉ２Ｏ３は、焼
結体の主成分であるＺｎＯの粒界に存在して非直線抵抗
特性を発現させる成分である。Ｃｏ２Ｏ３およびＮｉＯ
は、ＺｎＯ粒子中に固溶して非直線抵抗特性を大きく向
上させるために有効な成分である。Ｓｂ２Ｏ３は、スピ
ネル粒子を形成して焼結中のＺｎＯ粒子の粒成長を制
御、均一化する働きを有し、非直線抵抗特性を向上させ
る効果を有する成分である。ＭｎＯは、ＺｎＯ粒子およ
びスピネル粒子中に固溶して非直線抵抗特性を向上させ
るために有効な成分である。Ａｌ３＋はＺｎＯ粒子中に
固溶し、ＺｎＯ粒子の電気抵抗を低下させて、大きく非
直線抵抗特性を向上させるために有効な成分である。
結体の主成分であるＺｎＯの粒界に存在して非直線抵抗
特性を発現させる成分である。Ｃｏ２Ｏ３およびＮｉＯ
は、ＺｎＯ粒子中に固溶して非直線抵抗特性を大きく向
上させるために有効な成分である。Ｓｂ２Ｏ３は、スピ
ネル粒子を形成して焼結中のＺｎＯ粒子の粒成長を制
御、均一化する働きを有し、非直線抵抗特性を向上させ
る効果を有する成分である。ＭｎＯは、ＺｎＯ粒子およ
びスピネル粒子中に固溶して非直線抵抗特性を向上させ
るために有効な成分である。Ａｌ３＋はＺｎＯ粒子中に
固溶し、ＺｎＯ粒子の電気抵抗を低下させて、大きく非
直線抵抗特性を向上させるために有効な成分である。
【００１８】また、斜方晶系のα−Ｂｉ２Ｏ３相が、全
ビスマス相の８０％以上と規定することにより、焼結体
中のＢｉ２Ｏ３結晶相の絶縁抵抗が高くなり、非直線抵
抗特性を向上させることができる。
ビスマス相の８０％以上と規定することにより、焼結体
中のＢｉ２Ｏ３結晶相の絶縁抵抗が高くなり、非直線抵
抗特性を向上させることができる。
【００１９】請求項２記載の発明は、ＺｎＯを主成分と
した焼結体からなる電流−電圧非直線抵抗体において、
この主成分にＢｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ａｌおよ
びＴｅの副成分を含み、前記副成分は、それぞれＢｉ２
Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ａｌ
３＋およびＴｅＯ２に換算して、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜
２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏｌ％、Ｍ
ｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７ｍ
ｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％、Ａｌ３ ＋を０．
００１〜０．０２ｍｏｌ％およびＴｅＯ２を０．０１〜
１ｍｏｌ％含み、前記焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶相に
は、α−Ｂｉ２Ｏ３相が全Ｂｉ２Ｏ３相の１０％以下を
占めることを特徴とする。
した焼結体からなる電流−電圧非直線抵抗体において、
この主成分にＢｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ａｌおよ
びＴｅの副成分を含み、前記副成分は、それぞれＢｉ２
Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ａｌ
３＋およびＴｅＯ２に換算して、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜
２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏｌ％、Ｍ
ｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７ｍ
ｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％、Ａｌ３ ＋を０．
００１〜０．０２ｍｏｌ％およびＴｅＯ２を０．０１〜
１ｍｏｌ％含み、前記焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶相に
は、α−Ｂｉ２Ｏ３相が全Ｂｉ２Ｏ３相の１０％以下を
占めることを特徴とする。
【００２０】本発明において、ＴｅをＴｅＯ２に換算し
て０．０１〜１ｍｏｌ％含み、焼結体中のＢｉ２Ｏ３結
晶相において、α−Ｂｉ２Ｏ３相の占める割合を全Ｂｉ
２Ｏ ３相の１０％以下とすることにより、焼結体中のＢ
ｉ２Ｏ３結晶相の絶縁抵抗をより高くすることが可能と
なり、非直線抵抗特性を向上させることができる。ここ
で、Ｔｅ含有量をＴｅＯ２に換算して０．０１ｍｏｌ％
未満とするとＢｉ２Ｏ ３結晶相の絶縁抵抗を向上させる
効果が低く、一方、１ｍｏｌ％より多くすると、逆に絶
縁抵抗を低下させてしまうためである。また、焼結体中
のＢｉ２Ｏ３結晶相において、α−Ｂｉ２Ｏ３相の占め
る割合が全Ｂｉ２Ｏ３相の１０％より多くなると、焼結
体中のＢｉ２Ｏ３結晶相の絶縁抵抗を高くすることがで
きないためである。
て０．０１〜１ｍｏｌ％含み、焼結体中のＢｉ２Ｏ３結
晶相において、α−Ｂｉ２Ｏ３相の占める割合を全Ｂｉ
２Ｏ ３相の１０％以下とすることにより、焼結体中のＢ
ｉ２Ｏ３結晶相の絶縁抵抗をより高くすることが可能と
なり、非直線抵抗特性を向上させることができる。ここ
で、Ｔｅ含有量をＴｅＯ２に換算して０．０１ｍｏｌ％
未満とするとＢｉ２Ｏ ３結晶相の絶縁抵抗を向上させる
効果が低く、一方、１ｍｏｌ％より多くすると、逆に絶
縁抵抗を低下させてしまうためである。また、焼結体中
のＢｉ２Ｏ３結晶相において、α−Ｂｉ２Ｏ３相の占め
る割合が全Ｂｉ２Ｏ３相の１０％より多くなると、焼結
体中のＢｉ２Ｏ３結晶相の絶縁抵抗を高くすることがで
きないためである。
【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の電流−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、Ａ
ｇをＡｇ２Ｏに換算して０．００５〜０．０５ｗｔ％含
むことを特徴とする。
記載の電流−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、Ａ
ｇをＡｇ２Ｏに換算して０．００５〜０．０５ｗｔ％含
むことを特徴とする。
【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、焼
結体は、ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．００５〜０．０５
ｗｔ％含むことを特徴とする。
いずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、焼
結体は、ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．００５〜０．０５
ｗｔ％含むことを特徴とする。
【００２３】ＡｇおよびＢは、それぞれ単独で、または
同時に０．００５〜０．０５ｗｔ％添加することにより
電流−電圧非直線抵抗体の寿命特性を大幅に向上させる
ことができる。請求項１または２に記載したＺｎＯを主
成分とし、この主成分にＢｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｎｉ
およびＡｌを含む基本組成、またはこの基本組成にＴｅ
を含む基本組成のみでは、課電率（常時、電流−電圧非
直線抵抗体に印加される電圧）を高く設定した場合には
寿命特性が不十分な場合がある。そこで、これらの基本
組成にＡｇおよびＢを添加することで、漏れ電流の経時
変化が少なくなり寿命特性が向上する。ＡｇおよびＢの
添加量をそれぞれＡｇ２ＯまたはＢ２Ｏ ３に換算して、
０．００５〜０．０５ｗｔ％と規定したが、添加量が
０．００５ｗｔ％未満の場合には寿命特性を向上させる
効果が得られず、また、０．０５ｗｔ％より多くなる
と、逆に寿命特性を劣化させてしまうためである。
同時に０．００５〜０．０５ｗｔ％添加することにより
電流−電圧非直線抵抗体の寿命特性を大幅に向上させる
ことができる。請求項１または２に記載したＺｎＯを主
成分とし、この主成分にＢｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｎｉ
およびＡｌを含む基本組成、またはこの基本組成にＴｅ
を含む基本組成のみでは、課電率（常時、電流−電圧非
直線抵抗体に印加される電圧）を高く設定した場合には
寿命特性が不十分な場合がある。そこで、これらの基本
組成にＡｇおよびＢを添加することで、漏れ電流の経時
変化が少なくなり寿命特性が向上する。ＡｇおよびＢの
添加量をそれぞれＡｇ２ＯまたはＢ２Ｏ ３に換算して、
０．００５〜０．０５ｗｔ％と規定したが、添加量が
０．００５ｗｔ％未満の場合には寿命特性を向上させる
効果が得られず、また、０．０５ｗｔ％より多くなる
と、逆に寿命特性を劣化させてしまうためである。
【００２４】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、焼
結体は、ＳｉをＳｉＯ２に換算して０．０１〜１ｍｏｌ
％含むことを特徴とする。
いずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、焼
結体は、ＳｉをＳｉＯ２に換算して０．０１〜１ｍｏｌ
％含むことを特徴とする。
【００２５】本発明において、ケイ素をＳｉＯ２に換算
して０．０１〜１ｍｏｌ％と規定することにより焼結体
中の気孔を低減することができ、焼結体の強度が増加し
て電流−電圧非直線抵抗体のエネルギー耐量を向上させ
ることができる。ケイ素の含有量がＳｉＯ２に換算して
０．０１ｍｏｌ％未満の場合には、焼結体の強度を増加
させ、エネルギー耐量を向上する効果が得られない。ま
た、ケイ素の含有量がＳｉＯ２に換算して１ｍｏｌ％よ
り多くなると、非直線抵抗特性が悪化してしまう。
して０．０１〜１ｍｏｌ％と規定することにより焼結体
中の気孔を低減することができ、焼結体の強度が増加し
て電流−電圧非直線抵抗体のエネルギー耐量を向上させ
ることができる。ケイ素の含有量がＳｉＯ２に換算して
０．０１ｍｏｌ％未満の場合には、焼結体の強度を増加
させ、エネルギー耐量を向上する効果が得られない。ま
た、ケイ素の含有量がＳｉＯ２に換算して１ｍｏｌ％よ
り多くなると、非直線抵抗特性が悪化してしまう。
【００２６】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、Ｓｂ２Ｏ３に対するＢｉ２Ｏ３の含有量の比
を０．４以下としたことを特徴とする。
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、Ｓｂ２Ｏ３に対するＢｉ２Ｏ３の含有量の比
を０．４以下としたことを特徴とする。
【００２７】Ｓｂ２Ｏ３は焼結中にスピネル粒子を形成
し、ＺｎＯの粒成長を抑制する効果がある。また、Ｂｉ
２Ｏ３は焼結中に液相となりＺｎＯ粒成長を促進する効
果がある。ＺｎＯを主成分とした電流−電圧非直線抵抗
体の抵抗値は、焼結体中に含まれる非直線抵抗特性の発
現するＺｎＯ粒子の粒界の数に依存するため、ＺｎＯ粒
子が小さいほど抵抗値は高くなる。このため、本発明に
おいて、Ｓｂ２Ｏ３に対するＢｉ２Ｏ３の含有量の比を
０．３以下にして、焼結体中のＺｎＯの粒成長を抑制す
ることにより電流−電圧非直線抵抗体の抵抗値を向上で
きる。電流−電圧非直線抵抗体の抵抗値の向上を達成す
ると、避雷器に積層する電流−電圧非直線抵抗体枚数を
低減できるため、避雷器の小型縮小化が可能となる。
し、ＺｎＯの粒成長を抑制する効果がある。また、Ｂｉ
２Ｏ３は焼結中に液相となりＺｎＯ粒成長を促進する効
果がある。ＺｎＯを主成分とした電流−電圧非直線抵抗
体の抵抗値は、焼結体中に含まれる非直線抵抗特性の発
現するＺｎＯ粒子の粒界の数に依存するため、ＺｎＯ粒
子が小さいほど抵抗値は高くなる。このため、本発明に
おいて、Ｓｂ２Ｏ３に対するＢｉ２Ｏ３の含有量の比を
０．３以下にして、焼結体中のＺｎＯの粒成長を抑制す
ることにより電流−電圧非直線抵抗体の抵抗値を向上で
きる。電流−電圧非直線抵抗体の抵抗値の向上を達成す
ると、避雷器に積層する電流−電圧非直線抵抗体枚数を
低減できるため、避雷器の小型縮小化が可能となる。
【００２８】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、ＺｒをＺｒＯ２に換算して０．１〜１０００
ｐｐｍ含有することを特徴とする。
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、ＺｒをＺｒＯ２に換算して０．１〜１０００
ｐｐｍ含有することを特徴とする。
【００２９】請求項８記載の発明は、請求項１ないし７
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、ＹをＹ２Ｏ３に換算して０．１〜１０００ｐ
ｐｍ含有することを特徴とする。
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、ＹをＹ２Ｏ３に換算して０．１〜１０００ｐ
ｐｍ含有することを特徴とする。
【００３０】請求項９記載の発明は、請求項１ないし８
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算して０．１〜１００
０ｐｐｍ含有することを特徴とする。
のいずれかに記載の電流−電圧非直線抵抗体において、
焼結体は、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算して０．１〜１００
０ｐｐｍ含有することを特徴とする。
【００３１】請求項７ないし９記載の発明において、ジ
ルコニウム、イットリウムまたは鉄を、ＺｒＯ２、Ｙ２
Ｏ３またはＦｅ２Ｏ３に換算して０．１〜１０００ｐｐ
ｍ含有させることで、ＺｎＯ粒子の粒度分布を均一化す
ることができる。従って、ＺｎＯ粒子の界面が均一に形
成されることになり、ＺｎＯ粒子の界面にて発現する非
直線抵抗特性を改善することができる。さらに、微量添
加したＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３またはＦｅ２Ｏ３がＺｎＯ結
晶粒子中に分散するため、電流−電圧非直線抵抗体の強
度、およびエネルギー耐量特性をも高めることができ
る。このため、単位体積当たりのエネルギー処理量が増
えても電流−電圧非直線抵抗体はそのエネルギーに十分
耐えることができ、電流−電圧非直線抵抗体の小型化を
進めることができる。ここで、ジルコニウム、イットリ
ウムまたは鉄の含有量がＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３またはＦｅ
２Ｏ３に換算して０．１ｐｐｍ未満の場合には、非直線
抵抗特性およびエネルギー耐量特性を向上させるに至ら
ない。また、ジルコニウム、イットリウムまたは鉄の含
有量が、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３またはＦｅ２Ｏ３に換算し
て１０００ｐｐｍより多くなると逆に非直線抵抗特性を
劣化させてしまう。
ルコニウム、イットリウムまたは鉄を、ＺｒＯ２、Ｙ２
Ｏ３またはＦｅ２Ｏ３に換算して０．１〜１０００ｐｐ
ｍ含有させることで、ＺｎＯ粒子の粒度分布を均一化す
ることができる。従って、ＺｎＯ粒子の界面が均一に形
成されることになり、ＺｎＯ粒子の界面にて発現する非
直線抵抗特性を改善することができる。さらに、微量添
加したＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３またはＦｅ２Ｏ３がＺｎＯ結
晶粒子中に分散するため、電流−電圧非直線抵抗体の強
度、およびエネルギー耐量特性をも高めることができ
る。このため、単位体積当たりのエネルギー処理量が増
えても電流−電圧非直線抵抗体はそのエネルギーに十分
耐えることができ、電流−電圧非直線抵抗体の小型化を
進めることができる。ここで、ジルコニウム、イットリ
ウムまたは鉄の含有量がＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３またはＦｅ
２Ｏ３に換算して０．１ｐｐｍ未満の場合には、非直線
抵抗特性およびエネルギー耐量特性を向上させるに至ら
ない。また、ジルコニウム、イットリウムまたは鉄の含
有量が、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３またはＦｅ２Ｏ３に換算し
て１０００ｐｐｍより多くなると逆に非直線抵抗特性を
劣化させてしまう。
【００３２】請求項１０記載の電流−電圧非直線抵抗体
は、円盤状またはリング状の形状を有するＺｎＯを主成
分とした焼結体であり、この焼結体の径方向での焼結体
端部から内部にかけて、抵抗値が次第に増加する焼結体
からなることを特徴とする。
は、円盤状またはリング状の形状を有するＺｎＯを主成
分とした焼結体であり、この焼結体の径方向での焼結体
端部から内部にかけて、抵抗値が次第に増加する焼結体
からなることを特徴とする。
【００３３】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の電流−電圧非直線抵抗体において、１ｍＡの電流が流
れたときの電圧の１．１倍から１．４倍の電圧を印加し
て、この電圧印加時における電流−電圧非直線抵抗体の
各領域の電流密度をＪＶ（Ａ／ｍｍ２）としたとき、焼
結体の径方向での焼結体端部から内部にかけての電流密
度ＪＶの単位径方向長さ当たりの傾きが、−０．００３
以上０未満であることを特徴とする。
の電流−電圧非直線抵抗体において、１ｍＡの電流が流
れたときの電圧の１．１倍から１．４倍の電圧を印加し
て、この電圧印加時における電流−電圧非直線抵抗体の
各領域の電流密度をＪＶ（Ａ／ｍｍ２）としたとき、焼
結体の径方向での焼結体端部から内部にかけての電流密
度ＪＶの単位径方向長さ当たりの傾きが、−０．００３
以上０未満であることを特徴とする。
【００３４】請求項１２記載の発明は、請求項１０また
は１１に記載の電流−電圧非直線抵抗体において、１ｍ
Ａの電流が流れたときの電圧の１．１倍から１．４倍の
電圧を印加したとき、この電圧印加時における電流−電
圧非直線抵抗体の各領域での電流密度ＪＶ（Ａ／ｍ
ｍ３）の分布が、±８０％以内であることを特徴とす
る。
は１１に記載の電流−電圧非直線抵抗体において、１ｍ
Ａの電流が流れたときの電圧の１．１倍から１．４倍の
電圧を印加したとき、この電圧印加時における電流−電
圧非直線抵抗体の各領域での電流密度ＪＶ（Ａ／ｍ
ｍ３）の分布が、±８０％以内であることを特徴とす
る。
【００３５】電流−電圧非直線抵抗体がサージエネルギ
ーを吸収した場合の破壊形態の一つとして、熱応力破壊
がある。熱応力破壊は、電流−電圧非直線抵抗体がサー
ジエネルギーを吸収するとジュール発熱が起こる際に電
流−電圧非直線抵抗体内の電気抵抗分布が必ずしも均一
でないため、不均一に発熱する。この発熱により電流−
電圧非直線抵抗体に熱応力が発生して、電流−電圧非直
線抵抗体の破壊に至るものである。熱応力による亀裂は
電流−電圧非直線抵抗体の端部から発生するため、電流
−電圧非直線抵抗体端部の熱応力を緩和することによ
り、熱応力破壊を抑制し、サージエネルギー耐量を向上
させることができる。また、電流−電圧非直線抵抗体が
サージエネルギーを吸収したときの発熱温度分布は、円
盤状またはリング形状の電流−電圧非直線抵抗体におけ
る両端面の電極に一定電圧が印加されたときの電流分布
である。このため、電流−電圧非直線抵抗体の厚さ方向
の抵抗分布は発熱温度分布に影響を及ぼさず、また、製
造プロセス上、電流−電圧非直線抵抗体の円周方向に抵
抗分布が生じにくいため、熱応力破壊つまり発熱温度分
布に影響を及ぼす抵抗分布は電流−電圧非直線抵抗体の
半径方向の抵抗分布である。電流−電圧非直線抵抗体の
端部の熱応力に及ぼす半径方向の抵抗分布の影響は大き
く、周辺端部から内部に向けて次第に抵抗値が増加して
いる抵抗分布とすることで、発熱温度が端部に近づくほ
ど高くなるため、端部において圧縮の熱応力が働き、大
きなサージエネルギーを電流−電圧非直線抵抗体が吸収
しても、熱応力による亀裂が発生しにくくなるため、エ
ネルギー耐量特性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を得
ることができる。
ーを吸収した場合の破壊形態の一つとして、熱応力破壊
がある。熱応力破壊は、電流−電圧非直線抵抗体がサー
ジエネルギーを吸収するとジュール発熱が起こる際に電
流−電圧非直線抵抗体内の電気抵抗分布が必ずしも均一
でないため、不均一に発熱する。この発熱により電流−
電圧非直線抵抗体に熱応力が発生して、電流−電圧非直
線抵抗体の破壊に至るものである。熱応力による亀裂は
電流−電圧非直線抵抗体の端部から発生するため、電流
−電圧非直線抵抗体端部の熱応力を緩和することによ
り、熱応力破壊を抑制し、サージエネルギー耐量を向上
させることができる。また、電流−電圧非直線抵抗体が
サージエネルギーを吸収したときの発熱温度分布は、円
盤状またはリング形状の電流−電圧非直線抵抗体におけ
る両端面の電極に一定電圧が印加されたときの電流分布
である。このため、電流−電圧非直線抵抗体の厚さ方向
の抵抗分布は発熱温度分布に影響を及ぼさず、また、製
造プロセス上、電流−電圧非直線抵抗体の円周方向に抵
抗分布が生じにくいため、熱応力破壊つまり発熱温度分
布に影響を及ぼす抵抗分布は電流−電圧非直線抵抗体の
半径方向の抵抗分布である。電流−電圧非直線抵抗体の
端部の熱応力に及ぼす半径方向の抵抗分布の影響は大き
く、周辺端部から内部に向けて次第に抵抗値が増加して
いる抵抗分布とすることで、発熱温度が端部に近づくほ
ど高くなるため、端部において圧縮の熱応力が働き、大
きなサージエネルギーを電流−電圧非直線抵抗体が吸収
しても、熱応力による亀裂が発生しにくくなるため、エ
ネルギー耐量特性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を得
ることができる。
【００３６】さらに、１ｍＡの電流が流れたときの電圧
の１．１倍から１．４倍の電圧が印加したとき、電流−
電圧非直線抵抗体の各領域の電流密度をＪＶ（Ａ／ｍｍ
２）として、焼結体の径方向の焼結体端部から内部にか
けたＪＶの単位径方向長さ当たりの傾きを−０．００３
（Ａ／ｍｍ３）以上０（Ａ／ｍｍ３）未満とすると、電
流−電圧非直線抵抗体の周辺端部における熱応力が圧縮
に作用し、また、電流集中による破壊が起こりにくくな
り、エネルギー耐量特性を向上させることができる。こ
こで、本来であれば、焼結体の径方向の焼結体端部から
内部にかけたＪ Ｖの単位径方向長さ当たりの傾きを０
（Ａ／ｍｍ３）とすると、電流−電圧非直線抵抗体の周
辺部における温度分布が均一となるが、実際には素子の
抵抗分布を完全に均一にすることは製造プロセス上難し
い。
の１．１倍から１．４倍の電圧が印加したとき、電流−
電圧非直線抵抗体の各領域の電流密度をＪＶ（Ａ／ｍｍ
２）として、焼結体の径方向の焼結体端部から内部にか
けたＪＶの単位径方向長さ当たりの傾きを−０．００３
（Ａ／ｍｍ３）以上０（Ａ／ｍｍ３）未満とすると、電
流−電圧非直線抵抗体の周辺端部における熱応力が圧縮
に作用し、また、電流集中による破壊が起こりにくくな
り、エネルギー耐量特性を向上させることができる。こ
こで、本来であれば、焼結体の径方向の焼結体端部から
内部にかけたＪ Ｖの単位径方向長さ当たりの傾きを０
（Ａ／ｍｍ３）とすると、電流−電圧非直線抵抗体の周
辺部における温度分布が均一となるが、実際には素子の
抵抗分布を完全に均一にすることは製造プロセス上難し
い。
【００３７】さらに、１ｍＡの電流が流れたときの電圧
の１．１倍から１．４倍の電圧を印加したとき、電流−
電圧非直線抵抗体各領域の電流密度ＪＶの分布を±８０
％以内とすることで、素子内部において発熱温度の最高
温度部または最低温度部近傍で発生する熱応力を低減で
きるとともに、低抵抗部における電流集中も抑制でき、
優れたエネルギー耐量を得ることができる。
の１．１倍から１．４倍の電圧を印加したとき、電流−
電圧非直線抵抗体各領域の電流密度ＪＶの分布を±８０
％以内とすることで、素子内部において発熱温度の最高
温度部または最低温度部近傍で発生する熱応力を低減で
きるとともに、低抵抗部における電流集中も抑制でき、
優れたエネルギー耐量を得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１〜図７および表１〜表５を参照して、具体的に
説明する。
て、図１〜図７および表１〜表５を参照して、具体的に
説明する。
【００３９】第１実施形態（図１、表１） 本実施形態においては、図１および表１を参照して説明
する。
する。
【００４０】まず、主成分としてＺｎＯを用いた。この
主成分ＺｎＯに対して最終的に得られる電流−電圧非直
線抵抗体の副成分含有量が、表１に示す試料番号１ない
し試料番号５３の値となるように、副成分として、Ｂｉ
２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよ
びＡｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏを所定量秤量し、原料を
調整した。
主成分ＺｎＯに対して最終的に得られる電流−電圧非直
線抵抗体の副成分含有量が、表１に示す試料番号１ない
し試料番号５３の値となるように、副成分として、Ｂｉ
２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよ
びＡｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏを所定量秤量し、原料を
調整した。
【００４１】この原料に水および有機バインダー類を加
えて混合装置に投入した後、混合して均一なスラリーを
得た。得られた各スラリーをスプレードライヤーで噴霧
造粒した後、粒径１００μｍ程度の造粒粉を作製した。
えて混合装置に投入した後、混合して均一なスラリーを
得た。得られた各スラリーをスプレードライヤーで噴霧
造粒した後、粒径１００μｍ程度の造粒粉を作製した。
【００４２】得られた造粒粉を金型に入れて加圧し、直
径１２５ｍｍ、厚さ３０ｍｍの円板を成形した。その
後、この成形体を５００℃の温度で加熱し、バインダー
等を除去した。バインダー等を除去した後、１２００℃
の温度で２時間焼成を行ない焼結体を得た。
径１２５ｍｍ、厚さ３０ｍｍの円板を成形した。その
後、この成形体を５００℃の温度で加熱し、バインダー
等を除去した。バインダー等を除去した後、１２００℃
の温度で２時間焼成を行ない焼結体を得た。
【００４３】得られた試料番号１ないし試料番号５３の
各焼結体について、粉末Ｘ線回折評価を行った。なお、
粉末Ｘ線回折評価は、Ｂｉ２Ｏ３結晶中に含まれるα−
Ｂｉ ２Ｏ３結晶相の割合をＸ線強度ピーク比より算出し
たものである。この結果を、Ｂｉ２Ｏ３相中のα相の割
合（％）として、表１に示す。
各焼結体について、粉末Ｘ線回折評価を行った。なお、
粉末Ｘ線回折評価は、Ｂｉ２Ｏ３結晶中に含まれるα−
Ｂｉ ２Ｏ３結晶相の割合をＸ線強度ピーク比より算出し
たものである。この結果を、Ｂｉ２Ｏ３相中のα相の割
合（％）として、表１に示す。
【００４４】表１に示す、＊印を付けた試料番号は、本
発明の範囲外の組成を有するものであり、比較を行うた
めに作製した試料である。表１に示す試料番号４８ない
し試料番号５３は、試料番号５と同様の副成分およびそ
の量を含有させたものである。試料番号４８ないし試料
番号５３は、熱処理条件を変えることで、Ｂｉ２Ｏ３結
晶中に含まれるα−Ｂｉ２Ｏ３結晶相の割合を、３１〜
９１％の範囲で変化させたものである。
発明の範囲外の組成を有するものであり、比較を行うた
めに作製した試料である。表１に示す試料番号４８ない
し試料番号５３は、試料番号５と同様の副成分およびそ
の量を含有させたものである。試料番号４８ないし試料
番号５３は、熱処理条件を変えることで、Ｂｉ２Ｏ３結
晶中に含まれるα−Ｂｉ２Ｏ３結晶相の割合を、３１〜
９１％の範囲で変化させたものである。
【００４５】さらに、得られた試料番号１ないし試料番
号５３の焼結体の側面に無機絶縁物を塗布し、熱処理を
施して焼結体の側面に絶縁層を形成した。その後、焼結
体の上下両端面を研磨し、焼結体の研磨面に溶射により
電極を作製して、電流−電圧非直線抵抗体を得た。これ
を図１に示す。
号５３の焼結体の側面に無機絶縁物を塗布し、熱処理を
施して焼結体の側面に絶縁層を形成した。その後、焼結
体の上下両端面を研磨し、焼結体の研磨面に溶射により
電極を作製して、電流−電圧非直線抵抗体を得た。これ
を図１に示す。
【００４６】図１に示すように、電流−電圧非直線抵抗
体１は、焼結体２の上下面に電極３が形成され、一方、
焼結体２の両側面には絶縁層４が被覆される。
体１は、焼結体２の上下面に電極３が形成され、一方、
焼結体２の両側面には絶縁層４が被覆される。
【００４７】得られた試料番号１ないし試料番号５３の
各電流−電圧非直線抵抗体１について、非直線抵抗特性
を評価した。非直線抵抗特性は、１ｍＡの交流電流を流
した時の電圧（Ｖ１ｍＡ）と、１０ｋＡの８×２０μｓ
インパルス電流を流した時の電圧（Ｖ１０ｋＡ）とを測
定し、これらの比（Ｖ１０ｋＡ／Ｖ１ｍＡ）を非直線性
係数として評価したものである。なお、添加成分組成の
異なる素子はそれぞれの組成で１０ピースづつ測定し、
その平均値をその組成の非直線性係数としたものであ
る。測定結果を表１に示す。
各電流−電圧非直線抵抗体１について、非直線抵抗特性
を評価した。非直線抵抗特性は、１ｍＡの交流電流を流
した時の電圧（Ｖ１ｍＡ）と、１０ｋＡの８×２０μｓ
インパルス電流を流した時の電圧（Ｖ１０ｋＡ）とを測
定し、これらの比（Ｖ１０ｋＡ／Ｖ１ｍＡ）を非直線性
係数として評価したものである。なお、添加成分組成の
異なる素子はそれぞれの組成で１０ピースづつ測定し、
その平均値をその組成の非直線性係数としたものであ
る。測定結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】表１に示すように、比較例として挙げた＊
印を付けた試料番号は、いずれも、非直線性係数が１．
５９を超える値を示していた。反対に、本発明の範囲内
の組成範囲および全Ｂｉ２Ｏ３相に占めるα−Ｂｉ２Ｏ
３相（斜方晶系）の割合を規定することにより、非直線
性係数がいずれも１．５９以下の値を示した。非直線性
係数は、値が小さいほど非直線抵抗特性が優れているこ
とを示す。このため、本発明の範囲とした試料を用いて
作製した各電流−電圧非直線抵抗体は、１．５９以下と
低い値であることから、優れた非直線抵抗特性を有する
ことが判明した。
印を付けた試料番号は、いずれも、非直線性係数が１．
５９を超える値を示していた。反対に、本発明の範囲内
の組成範囲および全Ｂｉ２Ｏ３相に占めるα−Ｂｉ２Ｏ
３相（斜方晶系）の割合を規定することにより、非直線
性係数がいずれも１．５９以下の値を示した。非直線性
係数は、値が小さいほど非直線抵抗特性が優れているこ
とを示す。このため、本発明の範囲とした試料を用いて
作製した各電流−電圧非直線抵抗体は、１．５９以下と
低い値であることから、優れた非直線抵抗特性を有する
ことが判明した。
【００５０】従って、本実施形態によれば、ＺｎＯを主
成分として、この主成分ＺｎＯに対して、Ｂｉ２Ｏ３を
０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏ
ｌ％、ＭｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．
８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％、Ａｌ
３＋を０．００１〜０．０２ｍｏｌ％含む焼結体とし、
かつ焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶相において、斜方晶系で
あるα−Ｂｉ２Ｏ３相が全Ｂｉ２Ｏ３相の８０％以上を
占めている焼結体を適用することで、優れた非直線抵抗
特性を有する電流−電圧非直線抵抗体が得られる。
成分として、この主成分ＺｎＯに対して、Ｂｉ２Ｏ３を
０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏ
ｌ％、ＭｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．
８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％、Ａｌ
３＋を０．００１〜０．０２ｍｏｌ％含む焼結体とし、
かつ焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶相において、斜方晶系で
あるα−Ｂｉ２Ｏ３相が全Ｂｉ２Ｏ３相の８０％以上を
占めている焼結体を適用することで、優れた非直線抵抗
特性を有する電流−電圧非直線抵抗体が得られる。
【００５１】第２実施形態（表２；図２） 本実施形態においては、ＺｎＯを主成分とし、この主成
分ＺｎＯに対して、最終的に得られる電流−電圧非直線
抵抗体の副成分含有量が、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３およ
びＭｎＯがそれぞれ１．０ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３および
ＮｉＯが各々２ｍｏｌ％、Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ
がＡｌ３＋に換算して、０．００３ｍｏｌ％となるよう
に各成分を秤量し、副成分をそれぞれ添加した。これを
基本組成とした。
分ＺｎＯに対して、最終的に得られる電流−電圧非直線
抵抗体の副成分含有量が、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３およ
びＭｎＯがそれぞれ１．０ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３および
ＮｉＯが各々２ｍｏｌ％、Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ
がＡｌ３＋に換算して、０．００３ｍｏｌ％となるよう
に各成分を秤量し、副成分をそれぞれ添加した。これを
基本組成とした。
【００５２】この基本組成に、以下に示す実施例１ない
し実施例４、実施例６に示す成分を添加して、第１実施
形態に示す手順により電流−電圧非直線抵抗体を作製し
た。なお、実施例５は、基本組成として含有されるＢｉ
２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７
ｍｏｌ％としたものである。
し実施例４、実施例６に示す成分を添加して、第１実施
形態に示す手順により電流−電圧非直線抵抗体を作製し
た。なお、実施例５は、基本組成として含有されるＢｉ
２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７
ｍｏｌ％としたものである。
【００５３】実施例１（図２） 本実施例では、上述した基本組成に対して、Ａｇ２Ｏを
０．００１〜０．１ｗｔ％含有するように添加して、第
１実施形態に示す手順により電流−電圧非直線抵抗体を
作製した。
０．００１〜０．１ｗｔ％含有するように添加して、第
１実施形態に示す手順により電流−電圧非直線抵抗体を
作製した。
【００５４】得られた電流−電圧非直線抵抗体につい
て、寿命特性を評価した。寿命特性評価は、１ｍＡの電
流を流れたときの電圧（Ｖ１ｍＡ）を大気中、１２０℃
の雰囲気で３０００ｈ印加し続け、その前後のＶ１ｍＡ
を印加したとき漏れ電流（Ｉｒ）の変化率を測定したも
のである。ここで変化率は、
て、寿命特性を評価した。寿命特性評価は、１ｍＡの電
流を流れたときの電圧（Ｖ１ｍＡ）を大気中、１２０℃
の雰囲気で３０００ｈ印加し続け、その前後のＶ１ｍＡ
を印加したとき漏れ電流（Ｉｒ）の変化率を測定したも
のである。ここで変化率は、
【数１】 の式で表される。この変化率の値が負の値であれば、電
流−電圧非直線抵抗体の寿命特性が優れていることを示
す。
流−電圧非直線抵抗体の寿命特性が優れていることを示
す。
【００５５】図２は、Ａｇ２Ｏの含有量と漏れ電流の変
化率との関係を示す図である。
化率との関係を示す図である。
【００５６】図２に示すように、漏れ電流の変化率Ｉｒ
が負の値となるのは、Ａｇ２Ｏの含有量を０．００５〜
０．０５ｗｔ％の範囲とした場合である。
が負の値となるのは、Ａｇ２Ｏの含有量を０．００５〜
０．０５ｗｔ％の範囲とした場合である。
【００５７】従って、本実施例では、Ａｇ２Ｏの含有量
を０．００５〜０．０５ｗｔ％の範囲とすることで、優
れた寿命特性を有する電流−電圧非直線抵抗体が得られ
ることが分かった。なお、本実施例では、基本組成にＡ
ｇを添加した場合における寿命特性への添加効果を示し
たが、第１実施形態に示した副成分の組成範囲であれば
同様の効果が得られる。
を０．００５〜０．０５ｗｔ％の範囲とすることで、優
れた寿命特性を有する電流−電圧非直線抵抗体が得られ
ることが分かった。なお、本実施例では、基本組成にＡ
ｇを添加した場合における寿命特性への添加効果を示し
たが、第１実施形態に示した副成分の組成範囲であれば
同様の効果が得られる。
【００５８】実施例２（図３） 本実施例では、上述した基本組成に対して、Ｂ２Ｏ３を
０．００１〜０．１ｗｔ％含有するように添加して、第
１実施形態に示した手順により電流−電圧非直線抵抗体
を作製した。
０．００１〜０．１ｗｔ％含有するように添加して、第
１実施形態に示した手順により電流−電圧非直線抵抗体
を作製した。
【００５９】得られた電流−電圧非直線抵抗体につい
て、寿命特性を評価した。なお、寿命特性の評価は、実
施例１と同じ条件とした。寿命特性を評価した後、図３
に、Ｂ ２Ｏ３の含有量と漏れ電流の変化率Ｉｒとの関係
を示した。
て、寿命特性を評価した。なお、寿命特性の評価は、実
施例１と同じ条件とした。寿命特性を評価した後、図３
に、Ｂ ２Ｏ３の含有量と漏れ電流の変化率Ｉｒとの関係
を示した。
【００６０】図３に示すように、漏れ電流の変化率Ｉｒ
が負の値となるのは、Ｂ２Ｏ３の含有量を０．００５〜
０．０５ｗｔ％の範囲とした場合である。従って、本実
施例によれば、Ｂ２Ｏ３の含有量を０．００５〜０．０
５ｗｔ％の範囲とすることで、優れた寿命特性を有する
電流−電圧非直線抵抗体が得られることが判明した。な
お、本実施例では、基本組成にＢ２Ｏ３を添加して、寿
命特性への添加含有効果を示したが、第１実施形態に示
した基本組成範囲であれば同様の効果が得られる。ま
た、基本組成に対し、Ａｇを実施例１の範囲で含有した
組成についても、本実施例のように優れた寿命特性を得
られる。
が負の値となるのは、Ｂ２Ｏ３の含有量を０．００５〜
０．０５ｗｔ％の範囲とした場合である。従って、本実
施例によれば、Ｂ２Ｏ３の含有量を０．００５〜０．０
５ｗｔ％の範囲とすることで、優れた寿命特性を有する
電流−電圧非直線抵抗体が得られることが判明した。な
お、本実施例では、基本組成にＢ２Ｏ３を添加して、寿
命特性への添加含有効果を示したが、第１実施形態に示
した基本組成範囲であれば同様の効果が得られる。ま
た、基本組成に対し、Ａｇを実施例１の範囲で含有した
組成についても、本実施例のように優れた寿命特性を得
られる。
【００６１】実施例３（表２） 本実施例では、上述した基本組成に対して、最終的に、
ＴｅＯ２を０．００５〜３ｍｏｌ％含有するように添加
して、第１実施形態に示す手順により電流−電圧非直線
抵抗体を作製した。
ＴｅＯ２を０．００５〜３ｍｏｌ％含有するように添加
して、第１実施形態に示す手順により電流−電圧非直線
抵抗体を作製した。
【００６２】得られた電流−電圧非直線抵抗体ついて、
非直線抵抗特性を評価した。また、焼結体について粉末
Ｘ線回折評価を行った。なお、非直線抵抗特性評価およ
び粉末Ｘ線回折評価は、第１実施形態に示す条件と同様
とした。この評価結果を表２に示す。
非直線抵抗特性を評価した。また、焼結体について粉末
Ｘ線回折評価を行った。なお、非直線抵抗特性評価およ
び粉末Ｘ線回折評価は、第１実施形態に示す条件と同様
とした。この評価結果を表２に示す。
【００６３】
【表２】
【００６４】表２に示すように、＊印を付した試料番号
は、本発明の範囲外である比較例を示すものである。こ
こで、表２における試料番号５８〜試料番号６１につい
ては試料番号５７と同様のＴｅＯ２含有量としたもので
あり、熱処理条件を変えてＢｉ２Ｏ３結晶中に含まれる
α−Ｂｉ２Ｏ３結晶相の割合を変化させたものである。
は、本発明の範囲外である比較例を示すものである。こ
こで、表２における試料番号５８〜試料番号６１につい
ては試料番号５７と同様のＴｅＯ２含有量としたもので
あり、熱処理条件を変えてＢｉ２Ｏ３結晶中に含まれる
α−Ｂｉ２Ｏ３結晶相の割合を変化させたものである。
【００６５】表２に示すように、ＴｅＯ２の含有量を
０．０１〜１ｍｏｌ％の範囲として、Ｂｉ２Ｏ３結晶中
に含まれるα相の割合を１０％にすることで非直線抵抗
特性を向上させることができる。なお、本実施例におい
ては、基本組成についてのみＴｅの含有効果を示した
が、第１実施形態における基本組成範囲であれば同様の
効果を得られる。また、第１実施形態に示した組成範囲
の試料に、ＡｇまたはＢを含有した場合にも同様の効果
を得ることができる。
０．０１〜１ｍｏｌ％の範囲として、Ｂｉ２Ｏ３結晶中
に含まれるα相の割合を１０％にすることで非直線抵抗
特性を向上させることができる。なお、本実施例におい
ては、基本組成についてのみＴｅの含有効果を示した
が、第１実施形態における基本組成範囲であれば同様の
効果を得られる。また、第１実施形態に示した組成範囲
の試料に、ＡｇまたはＢを含有した場合にも同様の効果
を得ることができる。
【００６６】実施例４（表３） 本実施例では、上述した基本組成に対して、最終的に、
ＳｉＯ２を０．００５〜３ｍｏｌ％含有するように添加
して、第１実施形態に示す手順により電流−電圧非直線
抵抗体を作製した。
ＳｉＯ２を０．００５〜３ｍｏｌ％含有するように添加
して、第１実施形態に示す手順により電流−電圧非直線
抵抗体を作製した。
【００６７】得られた電流−電圧非直線抵抗体ついて、
エネルギー耐量試験を実施し、また、非直線抵抗特性を
評価した。
エネルギー耐量試験を実施し、また、非直線抵抗特性を
評価した。
【００６８】エネルギー耐量試験では、電流−電圧非直
線抵抗体に１ｍＡの交流電流を流した時の電圧（Ｖ
１ｍＡ）に対して１．３倍の商用周波（５０Ｈｚ）の電
圧を印加し続けて、ＡＥ検出器により電流−電圧非直線
抵抗体に発生する亀裂が検出されるまでに吸収したエネ
ルギー値（Ｊ／ｃｃ）を測定した。エネルギー耐量試験
では、各組成の電流−電圧非直線抵抗体１０ピースにつ
いて試験を行い、その平均値をその組成のエネルギー耐
量値とした。また、非直線抵抗特性は、第１実施形態に
示す条件と同様の条件下で非直線係数を測定したもので
ある。
線抵抗体に１ｍＡの交流電流を流した時の電圧（Ｖ
１ｍＡ）に対して１．３倍の商用周波（５０Ｈｚ）の電
圧を印加し続けて、ＡＥ検出器により電流−電圧非直線
抵抗体に発生する亀裂が検出されるまでに吸収したエネ
ルギー値（Ｊ／ｃｃ）を測定した。エネルギー耐量試験
では、各組成の電流−電圧非直線抵抗体１０ピースにつ
いて試験を行い、その平均値をその組成のエネルギー耐
量値とした。また、非直線抵抗特性は、第１実施形態に
示す条件と同様の条件下で非直線係数を測定したもので
ある。
【００６９】エネルギー耐量値および非直線性係数の測
定結果を表３に示す。表３において、＊印は本発明の範
囲外である試料を示す比較例である。
定結果を表３に示す。表３において、＊印は本発明の範
囲外である試料を示す比較例である。
【００７０】
【表３】
【００７１】表３に示すように、ＳｉＯ２の含有量を
０．００５ｍｏｌ％とした試料番号６５は、エネルギー
耐量が５９８（Ｊ／ｃｃ）と低く、また、ＳｉＯ２の含
有量を３ｍｏｌ％とした試料番号７１は、非直線係数が
１．６９と高く、非直線抵抗特性が低下してしまった。
従って、ＳｉＯ２の含有量を０．０１〜１ｍｏｌ％の範
囲とすることで、優れた非直線抵抗特性を維持したま
ま、エネルギー耐量を向上することができる。
０．００５ｍｏｌ％とした試料番号６５は、エネルギー
耐量が５９８（Ｊ／ｃｃ）と低く、また、ＳｉＯ２の含
有量を３ｍｏｌ％とした試料番号７１は、非直線係数が
１．６９と高く、非直線抵抗特性が低下してしまった。
従って、ＳｉＯ２の含有量を０．０１〜１ｍｏｌ％の範
囲とすることで、優れた非直線抵抗特性を維持したま
ま、エネルギー耐量を向上することができる。
【００７２】本実施例においては、基本組成についての
みＳｉの含有効果を示したが、第１実施形態の基本組成
範囲であれば同様な効果を得られる。また、第１実施形
態の範囲の組成にＡｇ、Ｂ、Ｔｅを含有した組成につい
ても本実施例のように優れた非直線抵抗特性を維持した
ままエネルギー耐量を向上することができる。
みＳｉの含有効果を示したが、第１実施形態の基本組成
範囲であれば同様な効果を得られる。また、第１実施形
態の範囲の組成にＡｇ、Ｂ、Ｔｅを含有した組成につい
ても本実施例のように優れた非直線抵抗特性を維持した
ままエネルギー耐量を向上することができる。
【００７３】実施例５（表４） 本実施例では、ＺｎＯを主成分とし、この主成分ＺｎＯ
に対して、最終的に、Ｃｏ２Ｏ３およびＭｎＯをそれぞ
れ１．０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２ｍｏｌ％、Ａｌ（Ｎ
Ｏ３）３・９Ｈ２ＯをＡｌ３＋に換算して０．００３ｍ
ｏｌ％、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３
を０．８〜７ｍｏｌ％となるように各成分を秤量し、副
成分をそれぞれ添加して、第１実施形態に示した方法で
電流−電圧非直線抵抗体を作製した。
に対して、最終的に、Ｃｏ２Ｏ３およびＭｎＯをそれぞ
れ１．０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２ｍｏｌ％、Ａｌ（Ｎ
Ｏ３）３・９Ｈ２ＯをＡｌ３＋に換算して０．００３ｍ
ｏｌ％、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３
を０．８〜７ｍｏｌ％となるように各成分を秤量し、副
成分をそれぞれ添加して、第１実施形態に示した方法で
電流−電圧非直線抵抗体を作製した。
【００７４】得られた電流−電圧非直線抵抗体ついて、
１ｍＡの交流電流を流した時の電圧（Ｖ１ｍＡ）を測定
した。各電流−電圧非直線抵抗体のＶ１ｍＡ（Ｖ／ｍ
ｍ）を表４に示す。なお、表４に示す＊印は、本発明の
範囲外である比較例の試料を示したものである。
１ｍＡの交流電流を流した時の電圧（Ｖ１ｍＡ）を測定
した。各電流−電圧非直線抵抗体のＶ１ｍＡ（Ｖ／ｍ
ｍ）を表４に示す。なお、表４に示す＊印は、本発明の
範囲外である比較例の試料を示したものである。
【００７５】
【表４】
【００７６】表４に示すように、Ｂｉ２Ｏ３含有量のＳ
ｂ２Ｏ３含有量に対する比（Ｂｉ２Ｏ３／Ｓｂ２Ｏ３）
が０．４を超える値とした試料番号８０、８１、８４な
いし８６の比較例はいずれもＶ１ｍＡの値が低かった
が、この比（Ｂｉ２Ｏ３／Ｓｂ ２Ｏ３）を０．４以下と
することで、Ｖ１ｍＡの値が４００Ｖ／ｍｍ以上となる
ことが分かった。
ｂ２Ｏ３含有量に対する比（Ｂｉ２Ｏ３／Ｓｂ２Ｏ３）
が０．４を超える値とした試料番号８０、８１、８４な
いし８６の比較例はいずれもＶ１ｍＡの値が低かった
が、この比（Ｂｉ２Ｏ３／Ｓｂ ２Ｏ３）を０．４以下と
することで、Ｖ１ｍＡの値が４００Ｖ／ｍｍ以上となる
ことが分かった。
【００７７】従って、本実施例によれば、エネルギー耐
量を向上できることから、避雷器に積層する電流−電圧
非直線抵抗体の枚数を低減することができ、避雷器の小
型化を達成できることが可能である。なお、本実施例に
おいては、組成範囲の一部についてＢｉ２Ｏ３含有量の
Ｓｂ２Ｏ３含有量に対する比の効果を示したが、その他
の組成範囲においても同様の効果が得られる。また、基
本組成にＡｇ、Ｂ、ＴｅおよびＳｉを本発明の範囲内で
含有した組成についても同様の効果が得られる。
量を向上できることから、避雷器に積層する電流−電圧
非直線抵抗体の枚数を低減することができ、避雷器の小
型化を達成できることが可能である。なお、本実施例に
おいては、組成範囲の一部についてＢｉ２Ｏ３含有量の
Ｓｂ２Ｏ３含有量に対する比の効果を示したが、その他
の組成範囲においても同様の効果が得られる。また、基
本組成にＡｇ、Ｂ、ＴｅおよびＳｉを本発明の範囲内で
含有した組成についても同様の効果が得られる。
【００７８】実施例６（表５） 本実施例では、基本組成に対し、最終的にＺｒＯ２、Ｙ
２Ｏ３またはＦｅ２Ｏ ３が０．０５〜２０００ｐｐｍの
範囲で含有するように添加して、第１実施形態に示した
方法で電流−電圧非直線抵抗体を作製した。
２Ｏ３またはＦｅ２Ｏ ３が０．０５〜２０００ｐｐｍの
範囲で含有するように添加して、第１実施形態に示した
方法で電流−電圧非直線抵抗体を作製した。
【００７９】得られた電流−電圧非直線抵抗体につい
て、エネルギー耐量を測定するとともに、非直線抵抗特
性を評価した。なお、エネルギー耐量の測定は、実施例
２に示す測定条件と同様した。非直線抵抗特性の評価
は、第１実施形態の非直線係数の測定と同様の条件とし
た。この測定結果を表５に示す。なお、表５における＊
印は、本発明の範囲外の比較例の試料を示している。
て、エネルギー耐量を測定するとともに、非直線抵抗特
性を評価した。なお、エネルギー耐量の測定は、実施例
２に示す測定条件と同様した。非直線抵抗特性の評価
は、第１実施形態の非直線係数の測定と同様の条件とし
た。この測定結果を表５に示す。なお、表５における＊
印は、本発明の範囲外の比較例の試料を示している。
【００８０】
【表５】
【００８１】表５に示すように、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３ま
たはＦｅ２Ｏ３の含有量が０．１〜１０００ｐｐｍの範
囲外である試料番号８８、９４、９５、１０１、１０２
および１０８は、エネルギー耐量が低く、また、非直線
係数が高い値であった。このため、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３
またはＦｅ２Ｏ３の含有量を０．１〜１０００ｐｐｍの
範囲とすることで、優れた非直線抵抗特性を維持したま
ま、エネルギー耐量を向上できる。
たはＦｅ２Ｏ３の含有量が０．１〜１０００ｐｐｍの範
囲外である試料番号８８、９４、９５、１０１、１０２
および１０８は、エネルギー耐量が低く、また、非直線
係数が高い値であった。このため、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３
またはＦｅ２Ｏ３の含有量を０．１〜１０００ｐｐｍの
範囲とすることで、優れた非直線抵抗特性を維持したま
ま、エネルギー耐量を向上できる。
【００８２】本実施例においては、基本組成についての
みＺｒ、ＹまたはＦｅの含有効果を示したが、基本組成
範囲であれば同様な効果が得られることは確認済みであ
る。また、基本組成にＡｇ、ＢおよびＴｅを本発明の範
囲内で含有した組成についても同様なＳｉの効果が得ら
れる。さらに、本実施例ではＺｒ、ＹおよびＦｅをそれ
ぞれ単独で含有させたときの効果を示したが、これらの
うち２種または３種を同時に添加しても、優れた非直線
抵抗特性を維持したまま、エネルギー耐量を向上でき
る。
みＺｒ、ＹまたはＦｅの含有効果を示したが、基本組成
範囲であれば同様な効果が得られることは確認済みであ
る。また、基本組成にＡｇ、ＢおよびＴｅを本発明の範
囲内で含有した組成についても同様なＳｉの効果が得ら
れる。さらに、本実施例ではＺｒ、ＹおよびＦｅをそれ
ぞれ単独で含有させたときの効果を示したが、これらの
うち２種または３種を同時に添加しても、優れた非直線
抵抗特性を維持したまま、エネルギー耐量を向上でき
る。
【００８３】第３実施形態（図４〜図７） 本実施形態では、ＺｎＯを主成分とし、この主成分Ｚｎ
Ｏに対して、最終的にＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３およびＭ
ｎＯがそれぞれ１．０ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３およびＮｉ
Ｏがそれぞれ２ｍｏｌ％、Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ
がＡｌ３＋に換算して０．００３ｍｏｌ％となるように
各成分を秤量し、副成分をそれぞれ添加した。
Ｏに対して、最終的にＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３およびＭ
ｎＯがそれぞれ１．０ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３およびＮｉ
Ｏがそれぞれ２ｍｏｌ％、Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ
がＡｌ３＋に換算して０．００３ｍｏｌ％となるように
各成分を秤量し、副成分をそれぞれ添加した。
【００８４】そして、焼成時の雰囲気、温度条件を変化
させて、第１実施形態に示した方法で電流−電圧非直線
抵抗体を作製した。
させて、第１実施形態に示した方法で電流−電圧非直線
抵抗体を作製した。
【００８５】本実施形態では、焼成時の雰囲気、温度条
件を変化させることで、電流−電圧非直線抵抗体の焼結
体内部の抵抗分布が図４に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４パタ
ーンの電流−電圧非直線抵抗体を作製した。ここで、抵
抗分布はＶ１ｍＡの１．３倍の電圧が印加されたとき、
この時における電流−電圧非直線抵抗体の各領域の電流
密度ＪＶ（Ａ／ｍｍ２）を半径方向位置の分布として示
している。ここで、抵抗分布は電流−電圧非直線抵抗体
が電圧印加により発熱したときの温度分布により算出し
た。つまり、発熱温度分布は素子の電極に一定電圧が印
加されたときの電流分布そのものであるため、発熱温度
から電流密度を計算することができる。よって、図４に
示した抵抗分布は電流分布であるため、ＪＶが高いほど
抵抗値が低いことを示している。
件を変化させることで、電流−電圧非直線抵抗体の焼結
体内部の抵抗分布が図４に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４パタ
ーンの電流−電圧非直線抵抗体を作製した。ここで、抵
抗分布はＶ１ｍＡの１．３倍の電圧が印加されたとき、
この時における電流−電圧非直線抵抗体の各領域の電流
密度ＪＶ（Ａ／ｍｍ２）を半径方向位置の分布として示
している。ここで、抵抗分布は電流−電圧非直線抵抗体
が電圧印加により発熱したときの温度分布により算出し
た。つまり、発熱温度分布は素子の電極に一定電圧が印
加されたときの電流分布そのものであるため、発熱温度
から電流密度を計算することができる。よって、図４に
示した抵抗分布は電流分布であるため、ＪＶが高いほど
抵抗値が低いことを示している。
【００８６】得られた４種類の電流−電圧非直線抵抗体
について、エネルギー耐量を測定した。なお、エネルギ
ー耐量の測定は、実施例２と同様の条件とした。この結
果を図５に示す。
について、エネルギー耐量を測定した。なお、エネルギ
ー耐量の測定は、実施例２と同様の条件とした。この結
果を図５に示す。
【００８７】図５に示すように、抵抗分布形態がＡおよ
びＢの電流−電圧非直線抵抗体では、８００（Ｊ／ｃ
ｃ）という値を示しており、ＣおよびＤの電流−電圧非
直線抵抗体に比べて、優れたエネルギー耐量値を示して
いる。従って、焼結体の径方向の端部から内部にかけ
て、次第に、抵抗値を増加させることにより、優れたエ
ネルギー耐量特性の電流−電圧非直線抵抗体が得られる
ことが分かった。
びＢの電流−電圧非直線抵抗体では、８００（Ｊ／ｃ
ｃ）という値を示しており、ＣおよびＤの電流−電圧非
直線抵抗体に比べて、優れたエネルギー耐量値を示して
いる。従って、焼結体の径方向の端部から内部にかけ
て、次第に、抵抗値を増加させることにより、優れたエ
ネルギー耐量特性の電流−電圧非直線抵抗体が得られる
ことが分かった。
【００８８】次に、Ｖ１ｍＡの１．３倍の電圧が印加さ
れたときの電流−電圧非直線抵抗体における、各領域の
電流密度をＪＶ（Ａ／ｍｍ２）として、焼結体の径方向
の焼結体端部から内部にかけたＪＶの単位径方向長さ当
たりの傾きを焼結時の雰囲気、温度条件を変えることに
より変化させた電流−電圧非直線抵抗体を作製した。
れたときの電流−電圧非直線抵抗体における、各領域の
電流密度をＪＶ（Ａ／ｍｍ２）として、焼結体の径方向
の焼結体端部から内部にかけたＪＶの単位径方向長さ当
たりの傾きを焼結時の雰囲気、温度条件を変えることに
より変化させた電流−電圧非直線抵抗体を作製した。
【００８９】得られた電流−電圧非直線抵抗体について
エネルギー耐量試験を実施した。なお、エネルギー耐量
試験は、実施例４と同様の条件下とした。この試験結果
を図６に示す。
エネルギー耐量試験を実施した。なお、エネルギー耐量
試験は、実施例４と同様の条件下とした。この試験結果
を図６に示す。
【００９０】図６に示すように、ＪＶの単位径方向長さ
当たりの傾きを−０．００３以上、０未満とすることに
より、エネルギー耐量は７５０（Ｊ／ｃｃ）以上の高い
値を示しており、優れたエネルギー耐量の電流−電圧非
直線抵抗体が得られることが分かった。また、焼結体の
径方向の焼結体端部から内部にかけるＪＶの単位径方向
長さ当たりの傾きが負であることは、焼結体の径方向の
端部から内部にかけて抵抗値が増加していることを示し
ている。この結果、抵抗値が増加しており、かつ、その
増加度合いがさほど大きくないことが優れたエネルギー
耐量特性には必要であることを示している。
当たりの傾きを−０．００３以上、０未満とすることに
より、エネルギー耐量は７５０（Ｊ／ｃｃ）以上の高い
値を示しており、優れたエネルギー耐量の電流−電圧非
直線抵抗体が得られることが分かった。また、焼結体の
径方向の焼結体端部から内部にかけるＪＶの単位径方向
長さ当たりの傾きが負であることは、焼結体の径方向の
端部から内部にかけて抵抗値が増加していることを示し
ている。この結果、抵抗値が増加しており、かつ、その
増加度合いがさほど大きくないことが優れたエネルギー
耐量特性には必要であることを示している。
【００９１】次に、焼結体の径方向の端部から内部にか
けて、次第に、抵抗値が増加している電流−電圧非直線
抵抗体において、Ｖ１ｍＡの１．３倍の電圧が印加され
たとき、電流−電圧非直線抵抗体の各領域での電流密度
ＪＶ（Ａ／ｍｍ３）の分布幅を焼結時の雰囲気、温度条
件を変えることにより変化させた電流−電圧非直線抵抗
体を作製した。そして、実施例４に示した方法でエネル
ギー耐量試験を実施した。この試験結果を図７に示す。
けて、次第に、抵抗値が増加している電流−電圧非直線
抵抗体において、Ｖ１ｍＡの１．３倍の電圧が印加され
たとき、電流−電圧非直線抵抗体の各領域での電流密度
ＪＶ（Ａ／ｍｍ３）の分布幅を焼結時の雰囲気、温度条
件を変えることにより変化させた電流−電圧非直線抵抗
体を作製した。そして、実施例４に示した方法でエネル
ギー耐量試験を実施した。この試験結果を図７に示す。
【００９２】図７に示すように、ＪＶの分布幅を±８０
％以下とすることにより、優れたエネルギー耐量を持つ
電流−電圧非直線抵抗体を得られることが分かった。
％以下とすることにより、優れたエネルギー耐量を持つ
電流−電圧非直線抵抗体を得られることが分かった。
【００９３】本実施形態においては、一種類の組成の電
流−電圧非直線抵抗体に限定したが、抵抗分布を制御す
ることにより、エネルギー耐量の向上効果はどのような
組成の電流−電圧非直線抵抗体においても上述したよう
な効果を得られる。また、本実施形態では、円盤形状の
電流−電圧非直線抵抗体についてのみ述べたが、抵抗分
布制御によるエネルギー耐量向上の効果は、リング形状
の電流−電圧非直線抵抗体における内径端部でも同様で
ある。
流−電圧非直線抵抗体に限定したが、抵抗分布を制御す
ることにより、エネルギー耐量の向上効果はどのような
組成の電流−電圧非直線抵抗体においても上述したよう
な効果を得られる。また、本実施形態では、円盤形状の
電流−電圧非直線抵抗体についてのみ述べたが、抵抗分
布制御によるエネルギー耐量向上の効果は、リング形状
の電流−電圧非直線抵抗体における内径端部でも同様で
ある。
【００９４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い抵抗特性を有し、寿命特性およびエネルギー耐量特
性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を得ることで、機器
の信頼性を向上させるとともに、電力供給の安定化を図
り、避雷器およびサージアブソーバ等の過電圧保護装置
の小型化が実現できる。
高い抵抗特性を有し、寿命特性およびエネルギー耐量特
性に優れた電流−電圧非直線抵抗体を得ることで、機器
の信頼性を向上させるとともに、電力供給の安定化を図
り、避雷器およびサージアブソーバ等の過電圧保護装置
の小型化が実現できる。
【図１】本発明の実施形態における、電流−電圧非直線
抵抗体の構造を示す断面図。
抵抗体の構造を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態における、Ａｇ２Ｏ含有量と
漏れ電流変化率との関係を示す図。
漏れ電流変化率との関係を示す図。
【図３】本発明の実施形態における、Ｂ２Ｏ３含有量と
漏れ電流変化率との関係を示す図。
漏れ電流変化率との関係を示す図。
【図４】本発明の実施形態における、作製した非直線抵
抗体の抵抗分布の形態を示す図。
抗体の抵抗分布の形態を示す図。
【図５】本発明の実施形態における、抵抗分布形態とエ
ネルギー耐量との関係を示す図。
ネルギー耐量との関係を示す図。
【図６】本発明の実施形態における、ＪＶの単位径方向
長さ当たりの傾きとエネルギー耐量との関係を示す図。
長さ当たりの傾きとエネルギー耐量との関係を示す図。
【図７】本発明の実施形態における、ＪＶの分布幅とエ
ネルギー耐量との関係を示す図。
ネルギー耐量との関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田川 剛 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 伊藤 義康 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 鈴木 洋典 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 成田 広好 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 東畑 孝二 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 今井 俊哉 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 梅原 清和 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 丹野 善一 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 東 芝変電機器テクノロジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5E034 CC05 EA07 EA08
Claims (12)
- 【請求項１】 ＺｎＯを主成分とした焼結体からなる電
流−電圧非直線抵抗体において、この主成分にＢｉ、Ｃ
ｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＡｌの副成分を含み、前記
副成分は、それぞれＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ、
Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＡｌ３＋に換算して、Ｂｉ２
Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃｏ２Ｏ ３を０．３〜１．
５ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．４〜６ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３
を０．８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯを０．５〜５ｍｏｌ％お
よびＡｌ３＋を０．００１〜０．０２ｍｏｌ％含み、前
記焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶相には、α−Ｂｉ２Ｏ３相
が全Ｂｉ２Ｏ３相の８０％以上を占めることを特徴とす
る電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項２】 ＺｎＯを主成分とした焼結体からなる電
流−電圧非直線抵抗体において、この主成分にＢｉ、Ｃ
ｏ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、ＡｌおよびＴｅの副成分を含
み、前記副成分は、それぞれＢｉ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、
ＭｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ａｌ３＋およびＴｅＯ２
に換算して、Ｂｉ２Ｏ３を０．３〜２ｍｏｌ％、Ｃｏ２
Ｏ３を０．３〜１．５ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．４〜６ｍ
ｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３を０．８〜７ｍｏｌ％、ＮｉＯを
０．５〜５ｍｏｌ％、Ａｌ３＋を０．００１〜０．０２
ｍｏｌ％およびＴｅＯ２を０．０１〜１ｍｏｌ％含み、
前記焼結体中のＢｉ２Ｏ３結晶相には、α−Ｂｉ２Ｏ３
相が全Ｂｉ２Ｏ３相の１０％以下を占めることを特徴と
する電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の電流−電圧非直
線抵抗体において、焼結体は、ＡｇをＡｇ２Ｏに換算し
て０．００５〜０．０５ｗｔ％含むことを特徴とする電
流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の電流
−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、ＢをＢ２Ｏ３
に換算して０．００５〜０．０５ｗｔ％含むことを特徴
とする電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の電流
−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、ＳｉをＳｉＯ
２に換算して０．０１〜１ｍｏｌ％含むことを特徴とす
る電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の電流
−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、Ｓｂ２Ｏ３に
対するＢｉ２Ｏ３の含有量の比を０．４以下としたこと
を特徴とする電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の電流
−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、ＺｒをＺｒＯ
２に換算して０．１〜１０００ｐｐｍ含有することを特
徴とする電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載の電流
−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、ＹをＹ２Ｏ３
に換算して０．１〜１０００ｐｐｍ含有することを特徴
とする電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれかに記載の電流
−電圧非直線抵抗体において、焼結体は、ＦｅをＦｅ２
Ｏ３に換算して０．１〜１０００ｐｐｍ含有することを
特徴とする電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項１０】 円盤状またはリング状の形状を有する
ＺｎＯを主成分とした焼結体であり、この焼結体の径方
向での焼結体端部から内部にかけて、抵抗値が次第に増
加する焼結体からなることを特徴とする電流−電圧非直
線抵抗体。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の電流−電圧非直線抵
抗体において、１ｍＡの電流が流れたときの電圧の１．
１倍から１．４倍の電圧を印加して、この電圧印加時に
おける電流−電圧非直線抵抗体の各領域の電流密度をＪ
Ｖ（Ａ／ｍｍ ２）としたとき、焼結体の径方向での焼結
体端部から内部にかけての電流密度Ｊ Ｖの単位径方向長
さ当たりの傾きが、−０．００３以上０未満であること
を特徴とする電流−電圧非直線抵抗体。 - 【請求項１２】 請求項１０または１１記載の電流−電
圧非直線抵抗体において、１ｍＡの電流が流れたときの
電圧の１．１倍から１．４倍の電圧を印加したとき、こ
の電圧印加時における電流−電圧非直線抵抗体の各領域
での電流密度ＪＶ（Ａ／ｍｍ３）の分布が、±８０％以
内であることを特徴とする電流−電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2000124762A JP2001307909A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 電流−電圧非直線抵抗体 |
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| US09/841,040 US6627100B2 (en) | 2000-04-25 | 2001-04-25 | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
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| EP01110265.4A EP1150306B2 (en) | 2000-04-25 | 2001-04-25 | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
| CA002345168A CA2345168C (en) | 2000-04-25 | 2001-04-25 | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
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|---|---|---|---|
| JP2000124762A JP2001307909A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 電流−電圧非直線抵抗体 |
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|---|---|
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ID=18634848
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|---|---|---|---|
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