JP2002217005A - 非直線抵抗体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】厚さが厚く、大型化することができ、大型化し
ても抵抗値のバラツキが少なく、動作開始電圧が低く、
放電耐量特性や課電寿命特性に優れた非直線抵抗体およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】酸化亜鉛を主成分とし、副成分として、ビ
スマス、アンチモン、コバルト、マンガン、ニッケルを
それぞれ、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）に換算して０．１
〜５．０ｍｏｌ％、酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）に換算
して０．１〜２．０ｍｏｌ％、酸化コバルト（ＣｏＯ）
に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％、酸化マンガン（Ｍ
ｎＯ）に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％、酸化ニッケ
ル（ＮｉＯ）に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％含有
し、ビスマスとアンチモン及び、ビスマスとニッケルの
相対比がそれぞれ酸化物に換算してＳｂ₂Ｏ₃／Ｂｉ₂Ｏ₃
＜０．５、ＮｉＯ／Ｂｉ₂Ｏ₃＜０．５である構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）を主成分として構成され避雷器、サージアブソーバ
等に設けられる非直線抵抗体およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力系統や電子機器回路におけ
る異常電圧を抑制し、電力系統や電子機器を保護するた
めに避雷器やサージアブソーバが設けられている。そし
て、この避雷器やサージアブソーバには、正常な電圧で
絶縁特性を示し、異常電圧が印加されたときに低抵抗特
性を示すことにより、系統や回路を保護する非直線抵抗
体が採用されている。

【０００３】この非直線抵抗体の製造方法は、概略以下
の通りである。原料は、ＺｎＯを主成分とし、副成分と
して、例えば、特開平５−２３４７１６号公報に記載さ
れているように、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、Ｍｎ
Ｏ、Ｃｒ₂Ｏ₃等を加えている。これらの原料を水及び有
機バインダーとともに十分混合した後にスプレードライ
ヤーなどで造粒し、成形及び焼結される。この後、焼結
体の側面に沿面閃絡を防止するための高抵抗物質を塗布
し再焼成して側面の高抵抗層が形成される。そして、焼
結体の両端面を研磨し電極を取付けて、非直線抵抗体が
製造される。

【０００４】最近の電子機器は、サージ耐量の低下が原
因で特に誘導雷被害が激増傾向にあり、産業用サージ吸
収装置の需要は年々増加している。特に、北陸地方な
ど、雷発生の多い地域では、低電圧系統避雷器素子に気
中で２００ｋＡ以上の耐インパルス特性が必要とされて
いる。しかし、現行の素子では抵抗値が高く、動作開始
電圧Ｖ１ｍＡが１８０〜２００Ｖ／ｍｍであり、これを
１００Ｖクラスの低圧系統に使用すると素子１枚の厚さ
は０．５〜数ｍｍとなり、耐量特性の低下や、製造プロ
セス上の問題が生じる。

【０００５】素子の抵抗値を低くすることができれば、
非直線抵抗体の厚さを増加することができ、エネルギー
処理量の増加が図れる。このため、動作開始電圧Ｖ１ｍ
Ａの低い非直線抵抗体が望まれている。しかしながら非
直線抵抗体の厚さを厚くする場合、別の問題が生じる。
すなわち、大型の非直線抵抗体に使用される焼結体は、
焼結時の部分的な焼成温度の不均一等の影響により、Ｚ
ｎＯ結晶粒子の異常粒成長が起こり、抵抗値のバラツキ
が生じ易くなる。さらに、抵抗の低い部分に電流が集中
し、耐量特性の低下・寿命特性の低下を招くという問題
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
非直線抵抗体は動作開始電圧Ｖ１ｍＡが高く、避雷器の
制限電圧による制約から、非直線抵抗体の厚さの増加が
困難である。また、大型化すると、焼結体に部分的な抵
抗値のバラツキが生じ、放電耐量特性や課電寿命特性が
低下するという問題がある。

【０００７】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたもので、厚さが厚く、大型化することができ、大型
化しても抵抗値のバラツキが少なく、動作開始電圧が低
く、放電耐量特性や課電寿命特性に優れた非直線抵抗体
およびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、板状をなす焼結体と、この焼結体
の側面に形成された高抵抗層と、前記焼結体の端面に形
成された電極とを備え、前記焼結体は、酸化亜鉛を主成
分とし、副成分として、ビスマス、アンチモン、コバル
ト、マンガン、ニッケルをそれぞれ、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ₂Ｏ₃）に換算して０．１〜５．０ｍｏｌ％、酸化アン
チモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ
％、酸化コバルト（ＣｏＯ）に換算して０．１〜２．０
ｍｏｌ％、酸化マンガン（ＭｎＯ）に換算して０．１〜
２．０ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）に換算して
０．１〜２．０ｍｏｌ％含有し、ビスマスとアンチモン
及び、ビスマスとニッケルの相対比がそれぞれ酸化ビス
マス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）、酸化
ニッケル（ＮｉＯ）に換算してＳｂ₂Ｏ₃／Ｂｉ₂Ｏ₃＜
０．５、ＮｉＯ／Ｂｉ₂Ｏ₃＜０．５である構成とする。

【０００９】この発明によれば、副成分の作用によって
ＺｎＯ結晶粒子の成長を均一に促進し、過剰の粒成長や
異常粒成長や粒子径のばらつきを抑えることができると
推定される。その結果、非直線抵抗体のバリスタ電圧
（動作開始電圧Ｖ_１ｍＡ）を低くすることができるとと
もに、放電耐量が優れた非直線抵抗体が得られる。

【００１０】請求項２の発明は、焼結体の焼成温度は１
０５０〜１２５０℃であり、１０００℃から７５０℃ま
での降温速度は２５〜１００℃／ｈである構成とする。
この発明によれば、おそらく電界強度に強い結晶相が増
加するために、ＤＣ課電寿命特性の良好な非直線抵抗体
が得られる。

【００１１】請求項３の発明は、焼結体の気孔率は１５
％以下である構成とする。この発明によれば、放電耐量
特性の良好な非直線抵抗体を得ることができる。請求項
４の発明は、焼結体の端面の表面粗さは中心線平均粗さ
Ｒａで１〜２μｍである構成とする。この発明によれ
ば、焼結体と電極の密着強さの高い非直線抵抗体が得ら
れる。

【００１２】請求項５の発明は、焼結体の端面はスピネ
ル粒子で覆われている構成とする。この発明によれば、
焼結体と電極の密着強さの高い非直線抵抗体が得られ
る。請求項６の発明は、高抵抗層はオルトリン酸アルミ
ニウム（ＡｌＰＯ₃）を主成分とする無機絶縁材からな
る構成とする。この発明によれば、放電耐量特性の良好
な非直線抵抗体を得ることができる。

【００１３】請求項７の発明は、高抵抗層は絶縁性弾性
部材からなる構成とする。この発明によれば、放電耐量
特性の良好な非直線抵抗体を得ることができる。請求項
８の発明は、絶縁性弾性部材はフッ素系樹脂である構成
とする。この発明によれば、放電耐量特性およびＤＣ課
電寿命特性の優れた非直線抵抗体が得られる。

【００１４】請求項９の発明は、電極はＡｌまたはＡｌ
合金からなる層とＣｕまたはＣｕ合金からなる層を有す
る構成とする。この発明によれば、放電耐量特性の良好
な非直線抵抗体を得ることができる。

【００１５】請求項１０の発明は、電極の厚さは３００
μｍ以下である構成とする。この発明によれば、放電耐
量特性の良好な非直線抵抗体を得ることができる。請求
項１１の発明は、電極は、アーク溶射法またはプラズマ
溶射法または高速ガス炎溶射法または高速吹き付け法で
形成させる構成とする。この発明によれば、放電耐量特
性の良好な非直線抵抗体を得ることができる。

【００１６】請求項１２の発明は、電極の上に、導電性
樹脂材料、または錫（Ｓｎ）および銀（Ａｇ）を主成分
とし融点が２１０℃以上の特性をもつ材料で接合された
端子電極を備えた構成とする。この発明によれば、放電
耐量特性の良好な非直線抵抗体を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明のいくつかの実施例
を、図を参照して説明する。第１の実施例は、主成分Ｚ
ｎＯ、および副成分Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、Ｍｎ
Ｏ、ＮｉＯを所定量秤量し、図１の表に示す試料Ｎｏ．
１〜２４の原料とした。この原料を水及び分散剤などの
有機バインダーとともに混合装置にて混合した。次に、
この混合物を例えばスプレードライヤーで所定の粒径例
えば１００μｍに噴霧造粒した。そして、この造粒粉を
金型に入れ加圧し、円板等所定の形状に成形して成形体
を得た。こうして得られた成形体は、添加した有機バイ
ンダー類を除去するために空気中で例えば５００℃で焼
成し、さらに空気中で１２００℃で２時間で焼成するこ
とにより、図２に示す非直線抵抗体の焼結体１が得られ
た。

【００１８】次に、焼結体１の側面に焼成して高抵抗と
なる絶縁物を塗布した後に焼成して高抵抗層２を形成し
た。この後、焼結体１の両端面を研磨し、この両端面に
アルミニウムを溶射して電極３を形成した。こうして図
２に示す非直線抵抗体が得られた。以上のようにして得
られた非直線抵抗体の電気特性を次に説明する。

【００１９】これらの非直線抵抗体のバリスタ電圧（動
作開始電圧Ｖ_１ｍＡ）と放電耐量特性を図１の表に示
す。放電耐量特性は、非直線抵抗体に雷インパルス（波
形：４／１０μｓ）電流を、順次電流値を増加させなが
ら印加し、非直線抵抗体が耐えた電流値の平均値で示し
た。なお、非直線抵抗体はその厚さを調整し、非直線抵
抗体１個の動作開始電圧Ｖ_１ｍＡを同じにして、放電耐
量試験を行った。図１の表に示したデータから、本実施
例の非直線抵抗体は、従来のものに比べ、バリスタ電圧
Ｖ_１ｍＡが２０〜１００Ｖ／ｍｍとなり、放電耐量特性
も良好であることがわかる。

【００２０】このように、この第１の実施例において、
放電耐量特性が従来のものに比べて良好な非直線抵抗体
が得られる理由は、次のように考えられる。すなわち、
ＺｎＯを主成分とする非直線抵抗体の抵抗は、ＺｎＯ粒
子の粒界において発現する。したがって、非直線抵抗体
の抵抗は、粒界の数の逆数、すなわちＺｎＯ粒子の粒径
によって決定される。ＺｎＯ粒子の成長は添加された副
成分により影響される。副成分のうち、Ｂｉ₂Ｏ₃は、焼
結中液相になり、ＺｎＯを溶解し、その移動を促進する
ことによりＺｎＯ結晶粒子の成長を促進する。一方、Ｓ
ｂ₂Ｏ₃は、焼成中、スピネル粒子を形成させ、ＺｎＯ結
晶粒子の成長を制御する。またＮｉＯはＺｎＯ結晶粒子
の成長を抑制し、制限電圧を向上させる働きがある。

【００２１】本実施例ではこれらの組成比を最適に制御
することにより、ＺｎＯ結晶粒子の成長を均一に促進
し、過剰の粒成長や異常粒成長や粒子径のばらつきを抑
えることができる。その結果、非直線抵抗体のバリスタ
電圧（動作開始電圧Ｖ_１ｍＡ）を低くすることができる
とともに、放電耐量が優れた非直線抵抗体が得られると
考えられる。

【００２２】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
すなわち、主成分ＺｎＯにたいして、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ
％、３．０ｍｏｌ％秤量し、原料とした。以下、第１の
実施例と同様の製造方法で、焼成温度を１０５０℃、１
１００℃、１２００℃あるいは１２５０℃とし、１００
０℃から７５０℃までの降温速度を５０℃／ｈ、１００
℃／ｈあるいは２００℃／ｈとして焼結体を得た。ま
た、比較のために、降温速度を２５０℃／ｈとして焼結
体を得た。続いて、側面の高抵抗層形成以下第１の実施
例と同様の製造方法により、非直線抵抗体を製造した。

【００２３】本実施例の非直線抵抗体は、第１の実施例
と同様、バリスタ電圧は２０〜１００Ｖ／ｍｍであり、
非直線特性も良好であった。

【００２４】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
ＤＣ課電寿命特性（ΔＶ_１μＡ（％））を図３の表に示
す。ＤＣ課電寿命特性は、大気中、１２０℃で、課電率
はバリスタ電圧に対して１００％で行った。図３の表に
は、５００時間課電した後の、１μＡの電流が流れる電
圧Ｖ_１μＡの変化率を示した。図３の表に示したデータ
から、本実施例の非直線抵抗体は、比較例に比べ、ＤＣ
課電寿命特性が良好であることがわかる。

【００２５】このように本実施例において、ＤＣ課電寿
命特性が比較例に比べて良好な非直線抵抗体が得られる
理由は、概略次のように考えられる。すなわち、本実施
例における非直線抵抗体は、Ｂｉ₂Ｏ₃を含んでおり、焼
成の降温過程において、Ｂｉ ₂Ｏ₃は、８２５℃において
液相から固相に変わるが、この過程において、降温速度
を５０〜２００℃／ｈとすることにより、焼結体中のＢ
ｉ₂Ｏ₃結晶相に変化が起こり、その結果、電界強度に強
い結晶相が増加するためと考えられる。

【００２６】なお、本実施例では、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ
₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏ
ｌ％、３．０ｍｏｌ％含み、焼成温度を１０５０℃〜１
２５０℃とし、１０００℃から７５０℃までの降温速度
を５０℃／ｈ〜２００℃／ｈとした例について示した
が、請求項１の組成比のもの、すなわち、酸化亜鉛を主
成分とし、副成分として、ビスマス、アンチモン、コバ
ルト、マンガン、ニッケルをそれぞれ、酸化ビスマス
（Ｂｉ₂Ｏ₃）に換算して０．１〜５．０ｍｏｌ％、酸化
アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）に換算して０．１〜２．０ｍｏ
ｌ％、酸化コバルト（ＣｏＯ）に換算して０．１〜２．
０ｍｏｌ％、酸化マンガン（ＭｎＯ）に換算して０．１
〜２．０ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）に換算して
０．１〜２．０ｍｏｌ％含有し、ビスマスとアンチモン
及び、ビスマスとニッケルの相対比がそれぞれ酸化ビス
マス（Ｂｉ ₂Ｏ₃）、酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）、酸化
ニッケル（ＮｉＯ）に換算してＳｂ ₂Ｏ₃／Ｂｉ₂Ｏ₃＜
０．５、ＮｉＯ／Ｂｉ₂Ｏ₃＜０．５であるものを用い、
焼成温度を１０５０℃〜１２５０℃とし、１０００℃か
ら７５０℃までの降温速度を５０℃／ｈ〜２００℃／ｈ
とした場合についても同様の効果が得られることが確認
されている。

【００２７】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
すなわち、主成分ＺｎＯにたいして、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ
％、３．０ｍｏｌ％秤量し、原料とした。以下、第１の
実施例と同様の製造方法で、噴霧造粒し、この造粒粉を
金型に入れ加圧し、圧力を変えて成形し、それぞれの成
形体を得た。この後は第１の実施例と同様の製造方法で
非直線抵抗体を製造した。

【００２８】得られた非直線抵抗体の電流−電圧特性、
放電耐量特性を評価し、同時にそれぞれの非直線抵抗体
の気孔率を調査した。非直線抵抗体のバリスタ電圧は２
０〜１００Ｖ／ｍｍであることを確認した。

【００２９】図４に非直線抵抗体の気孔率と放電耐量の
関係を示す。放電耐量は、雷インパルス（波形：４／１
０μｓ）電流を、順次電流値を増加させながら印加し、
非直線抵抗体が耐えた電流値の平均値で示した。図４に
示した結果から明らかなように、放電耐量特性は気孔率
が１５％以下にあるとき第１の実施例（図１の表）に比
べてさらに改善されている。

【００３０】なお、本実施例では、ＺｎＯにたいして、
Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞ
れ５．０ｍｏｌ％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、
０．７５ｍｏｌ％、３．０ｍｏｌ％含む場合について示
したが、前記の請求項１の組成範囲にある場合について
も同様の効果が得られることが確認されている。

【００３１】次に、本発明の第４の実施例を説明する。
すなわち、主成分ＺｎＯにたいして、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ
％、３．０ｍｏｌ％秤量し、原料とした。以下、第１の
実施例と同様の製造方法で噴霧造粒、成形、焼成を行っ
た後、アルミ溶射で電極皮膜を設ける際、焼結体の表面
粗さを砥石の粗さを変えて調整した。同時に研磨をしな
い状態すなわち焼成後の表面状態がスピネル粒子で覆わ
れている状態で電極皮膜を形成した非直線抵抗体も作製
した。

【００３２】これらの非直線抵抗体の電極皮膜と焼結体
の密着力を調べるため電極皮膜側に冶具を接着し、引っ
張り強度を調べた。電極皮膜と焼結体表面の密着強さと
表面粗さとの関係を図５に示す。図５から明らかなよう
に、電極皮膜と焼結体表面の密着強さは、表面粗さが中
心線平均粗さＲａで１〜２μｍの時が最も高い。

【００３３】焼結体の表面状態がスピネル粒子で覆われ
ている状態では表面粗さが中心線平均粗さＲａで１〜２
μｍの範囲に入るが、その表面は粒界相が消失している
ため、焼結体自身の強度が強く、脱粒が起こりにくくな
っており、そのため密着力も高いと考えられる。

【００３４】なお、本実施例では、主成分ＺｎＯにたい
して、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯを
それぞれ５．０ｍｏｌ％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏ
ｌ％、０．７５ｍｏｌ％、３．０ｍｏｌ％含む場合につ
いて示したが、前記の請求項１の組成範囲にある場合に
ついても同様の効果が得られることが確認されている。

【００３５】次に、本発明の第５の実施例を説明する。
すなわち、主成分ＺｎＯにたいして、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ
％、３．０ｍｏｌ％秤量し、原料とした。以下、第１の
実施例と同様の製造方法で、噴霧造粒から焼成を行い、
種々の材質からなる側面の高抵抗層を作製した。一つは
側面円周部に第１リン酸アルミニウム、ムライト、酸化
鉄からなるスラリーを塗布し、約５００℃で焼付けを行
ない、所定の表面粗さに研磨し、その表面に電極皮膜を
形成させた。焼付け後の高抵抗層の分析の結果、オルト
リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ₃）とムライトが検出さ
れた。

【００３６】他の一つはエポキシ樹脂を流動浸積法で積
層させ、２００℃で焼き付け、その表面に電極皮膜を形
成させた。さらに他の一つはフッ素樹脂を同様に流動浸
積法で積層させ、３５０℃で焼き付けその表面に電極皮
膜を形成させた。比較例としてコーティングを施さない
非直線抵抗体を作製した。これらの得られた４種類の非
直線抵抗体の電流−電圧特性、放電耐量特性、ＤＣ課電
寿命特性を評価した結果を図６の表に示す。

【００３７】それぞれの非直線抵抗体のバリスタ電圧は
２０〜１００Ｖ／ｍｍであることを確認した。放電耐量
特性は、雷インパルス（波形：４／１０μｓ）電流を、
順次電流値を増加させながら印加し、非直線抵抗体が耐
えた電流値の平均値で示した。ＤＣ課電寿命特性は、大
気中、１２０℃で、課電率はＶ１ｍＡに対して１００％
で行った。図６の表には、５００時間課電した後の、Ｖ
_１μＡの変化率を示した。

【００３８】図６の表に示したデータから明らかなよう
に、放電耐量特性はコーティングを施したものが特性が
良く、特にフッ素樹脂を用いたものはＤＣ寿命特性が最
も良好であった。

【００３９】次に、本発明の第６の実施例を説明する。
すなわち、主成分ＺｎＯにたいして、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ
％、３．０ｍｏｌ％秤量し、原料とした。以下、第１の
実施例と同様の製造方法で噴霧造粒、成形、焼成を行っ
た後、所定の表面粗さで研磨した後、種々の電極皮膜を
形成させた後、さらに端子電極を電極皮膜上に半田を用
いて接合した。

【００４０】電極皮膜は図７の表に示すように２層構造
とし、第１層にアルミ（Ａｌ）、第二層に銅（Ｃｕ）を
用いたもの、第１層にアルミ（Ａｌ）、第二層に銅と亜
鉛の合金（Ｃｕ／Ｚｎ）を用いたもの、比較例として第
１層に銅（Ｃｕ）を用いたもの、第１層に銅と亜鉛の合
金（Ｃｕ／Ｚｎ）を用いたものを作製し、非直線抵抗体
の電流-電圧特性、放電耐量特性、ＤＣ課電寿命特性を
評価した。

【００４１】それぞれの非直線抵抗体のバリスタ電圧は
２０〜１００Ｖ／ｍｍであることを確認した。放電耐量
特性は、雷インパルス（波形：４／１０μｓ）電流を、
順次電流値を増加させながら印加し、非直線抵抗体が耐
えた電流値の平均値で示した。

【００４２】図７の表に示したデータから明らかなよう
に、放電耐量特性は電極皮膜が２層構造のものが特性が
よい。この理由は次のように考えられる。すなわち、雷
インパルスのような大きな電流が非直線抵抗体に流れる
時、短時間に急激な発熱が生じ、熱応力が発生する。こ
の熱応力によって電極皮膜と焼結体の間に剥離が生じ、
ついには破壊に至るが、電極皮膜を２層化すると電極皮
膜と焼結体の密着力が向上し、放電耐量特性が向上する
ためと考えられる。

【００４３】電極皮膜はアーク溶射により形成させてい
るが、このとき溶射時間や溶射距離を変化させることに
よって電極皮膜の膜厚さを変化させることができる。図
８に、第１層にアルミ（Ａｌ）第二層に銅（Ｃｕ）を用
い、電極皮膜の厚さを種々に変化させた非直線抵抗体に
雷インパルス（波形：４／１０μｓ）電流を、順次電流
値を増加させながら印加し、非直線抵抗体が耐えた電流
の平均値を示した。図８に示したデータから明らかなよ
うに、電極皮膜が３００μｍ以下であるとき良好な特性
を示す。

【００４４】なお、本実施例では電極皮膜の形成はアー
ク溶射で行ったが、アーク溶射以外の電極形成法、すな
わち、プラズマ溶射や、高速ガス炎溶射、高速吹き付け
溶射で電極皮膜を形成させた場合も良好な特性を示すこ
とが確認されている。

【００４５】次に、本発明の第７の実施例を説明する。
すなわち、主成分ＺｎＯにたいして、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯをそれぞれ５．０ｍｏｌ
％、１．０ｍｏｌ％０．７５ｍｏｌ％、０．７５ｍｏｌ
％、３．０ｍｏｌ％秤量し、原料とした。以下、第１の
実施例と同様の製造方法で噴霧造粒、成形、焼成を行っ
た後、所定の表面粗さで研磨した後、第１層にアルミ
（Ａｌ）を溶射し、さらに第二層に銅と亜鉛の合金（Ｃ
ｕ／Ｚｎ）を溶射して電極皮膜を形成させた。その後、
さらに端子電極を電極皮膜上に密着させ、錫（Ｓｎ）、
銀（Ａｇ）を主成分とする低融点金属を用いて２６０℃
で焼き付け接合した。比較例として一般的なPb半田を用
いた非直線抵抗体も作製し、放電耐量特性を評価した。
図９の表に結果を示す。

【００４６】放電耐量特性は、雷インパルス（波形：４
／１０μｓ）電流を、順次電流値を増加させながら印加
し、非直線抵抗体が耐えた電流の平均値で示した。図９
の表に示したデータから、放電耐量特性は錫（Ｓｎ）、
銀（Ａｇ）を主成分とする低融点金属を用いたものが特
性が良ことが判る。この理由は錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）
を主成分とする低融点金属は融点が高いため、雷インパ
ルスのような大きな電流が非直線抵抗体に流れる時、短
時間に急激な発熱が生じても安定な特性を示すためであ
ると考えられる。

【００４７】以上、非直線抵抗体の表面に電極皮膜を形
成させ、低融点金属で端子電極を接合したが、電極皮膜
や低融点金属を用いず、導電性樹脂を塗布し、端子電極
を密着させ、２００℃で焼き付け接合させる方法もあ
る。この方法では電極皮膜を形成させ、低融点金属で接
合させる場合に比べ工程数を低減することができ、コス
トメリットのある非直線抵抗体を提供することができ
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、厚さが厚く、大型化す
ることができ、大型化しても抵抗値のバラツキが少な
く、動作開始電圧が低く、放電耐量特性や課電寿命特性
に優れた非直線抵抗体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る非直線抵抗体の組
成と電特特性を示す表。

【図２】本発明の第１の実施例に係る非直線抵抗体を示
す断面図。

【図３】本発明の第２の実施例に係る非直線抵抗体の製
造条件と電気特性を示す表。

【図４】本発明の第３の実施例に係る非直線抵抗体の気
孔率と放電耐量の関係を示すグラフ。

【図５】本発明の第４の実施例に係る非直線抵抗体の表
面粗さと電極の密着強さの関係を示すグラフ。

【図６】本発明の第６の実施例に係る非直線抵抗体の高
抵抗層の材質と電気特性を示す表。

【図７】本発明の第６の実施例に係る非直線抵抗体の電
極の材質・構造と電気特性を示す表。

【図８】本発明の第６の実施例に係る非直線抵抗体の電
極皮膜厚さと放電耐量の関係を示すグラフ。

【図９】本発明の第７の実施例に係る非直線抵抗体の端
子電極の取付け方法と電気特性を示す表。

【符号の説明】

１…焼結体、２…高抵抗層、３…電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 尊彦 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 須山 章子 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 Ｆターム(参考） 5E034 CA09 CB01 CC05 DA03 DB13 DB16 DC03 DC09 DE08 EA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状をなす焼結体と、この焼結体の側面
   に形成された高抵抗層と、前記焼結体の端面に形成され
   た電極とを備え、前記焼結体は、酸化亜鉛を主成分と
   し、副成分として、ビスマス、アンチモン、コバルト、
   マンガン、ニッケルをそれぞれ、酸化ビスマス（Ｂｉ₂
   Ｏ₃）に換算して０．１〜５．０ｍｏｌ％、酸化アンチ
   モン（Ｓｂ₂Ｏ₃）に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％、
   酸化コバルト（ＣｏＯ）に換算して０．１〜２．０ｍｏ
   ｌ％、酸化マンガン（ＭｎＯ）に換算して０．１〜２．
   ０ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）に換算して０．１
   〜２．０ｍｏｌ％含有し、ビスマスとアンチモン及び、
   ビスマスとニッケルの相対比がそれぞれ酸化ビスマス
   （Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）、酸化ニッ
   ケル（ＮｉＯ）に換算してＳｂ₂Ｏ₃／Ｂｉ₂Ｏ₃＜０．
   ５、ＮｉＯ／Ｂｉ₂Ｏ₃＜０．５であることを特徴とする
   非直線抵抗体。
2. 【請求項２】 焼結体の焼成温度は１０５０〜１２５０
   ℃であり、１０００℃から７５０℃までの降温速度は２
   ５〜１００℃／ｈであることを特徴とする請求項１記載
   の非直線抵抗体の製造方法。
3. 【請求項３】 焼結体の気孔率は１５％以下であること
   を特徴とする請求項１記載の非直線抵抗体。
4. 【請求項４】 焼結体の端面の表面粗さは中心線平均粗
   さＲａで１〜２μｍであることを特徴とする請求項１記
   載の非直線抵抗体。
5. 【請求項５】 焼結体の端面はスピネル粒子で覆われて
   いることを特徴とする請求項１記載の非直線抵抗体。
6. 【請求項６】 高抵抗層はオルトリン酸アルミニウム
   （ＡｌＰＯ₃）を主成分とする無機絶縁材からなること
   を特徴とする請求項１記載の非直線抵抗体。
7. 【請求項７】 高抵抗層は絶縁性弾性部材からなること
   を特徴とする請求項１記載の非直線抵抗体。
8. 【請求項８】 絶縁性弾性部材はフッ素系樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項７記載の非直線抵抗体。
9. 【請求項９】 電極はＡｌまたはＡｌ合金からなる層と
   ＣｕまたはＣｕ合金からなる層を有することを特徴とす
   る請求項１記載の非直線抵抗体。
10. 【請求項１０】 電極の厚さは３００μｍ以下であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の電圧非直線抵抗体。
11. 【請求項１１】 電極は、アーク溶射法またはプラズマ
    溶射法または高速ガス炎溶射法または高速吹き付け法で
    形成させることを特徴とする請求項１記載の非直線抵抗
    体の製造方法。
12. 【請求項１２】 電極の上に、導電性樹脂材料、または
    錫（Ｓｎ）および銀（Ａｇ）を主成分とし融点が２１０
    ℃以上の特性をもつ材料で接合された端子電極を備えた
    ことを特徴とする請求項１記載の非直線抵抗体。