JPH08107003A - 絶縁部材および該絶縁部材を含む非直線抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、工業的に量産される場合で
も、一定の基準により、良好で安定した良好な放電耐量
特性を保てる非直線抵抗体を提供することにある。 【構成】 非直線抵抗体において、酸化亜鉛を主成分と
する素体１１の側面に、放電耐量特性を向上させるため
の各種の条件を設定された高抵抗層１３が塗布され、焼
結される。前記高抵抗層１３の各種の条件に対し、素体
１１の示す熱膨脹係数およびその他の特性に基づいて個
々に適正値が設定されている。また、前記素体１１の上
下端面には、アルミニウムが溶射され、電極１２が形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種抵抗体の機能性素子
に用いられる絶縁部材の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高電圧および高電流から電力
系統を保護する電気回路においては、各種の抵抗体が用
いられている。このような抵抗体の一例として、非直線
抵抗体が挙げられる。非直線抵抗体は、一般にはバリス
タと呼ばれ、正常な電圧で絶縁性を示し、異常電圧が発
生した時には低抵抗性を示すという特性（非直線性）を
有しており、主として避雷器等に用いられている。

【０００３】前記各種の抵抗体は、各種特性を有する素
子（以下、機能性素子）と、絶縁の目的で前記機能性素
子の側面を覆う高抵抗層の絶縁部材と、電極とから構成
されている。非直線抵抗体の場合、前記機能性素子とし
ては一般に、ＺｎＯ素子が用いられる。ＺｎＯ素子と
は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、これにビスマス
（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、コバルト（Ｃｏ）、マ
ンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）等の副成分と、水お
よび有機バインダーを加えて十分混合して、スプレード
ライヤ等で造粒、加圧成形して焼結した焼結体である。

【０００４】一方、非直線抵抗体の側面を覆う高抵抗層
は、例えば、酸化けい素（ＳｉＯ₂）などの無機酸化物
を水および有機バインダとともに混合し、前記の焼結体
の側面に塗布し、１３００〜１５００Ｋで焼成したもの
である。高抵抗層の他の例としては、特開平２−７４０
１に開示されるように、無機高分子もしくは有機金属化
合物を主成分とした物質を前記の焼結体の側面に塗布し
た後、６２０Ｋで脱水縮合、加水分解し、さらに重縮合
あるいは熱分解することにより、放電耐量特性を高めた
ものが知られている。このような高抵抗層は、サージが
原因で発生する抵抗体の電極間の閃絡（沿面閃絡）を防
止するのに用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、近年では、電力
系統の送電コストを軽減するために、電力系統の大容量
化および高電圧化が進んでいる。この傾向に伴い、５０
０ｋＶ用の避雷器が既に実用化されており、さらに近い
将来、１０００ｋＶ（ＵＨＶ）用の避雷器の使用も計画
されている。これらのような高電圧用の避雷器では、極
めて大きなサージ処理能力が要求されるため、避雷器内
で用いられる非直線抵抗体を大容量化する必要がある。
サージ処理能力を高めるには、他にも、並列接続枚数を
増加するという方法があるが、この場合、電流分担の不
均衡を招きやすいという欠点がある。この他にも、避雷
器の制限電圧や、焼結時の変形および経済性を考慮する
と、例えば、前記の５００ｋＶの避雷器での使用に適す
る非直線抵抗体は、その素子径がφ１００〜φ１２０ｍ
ｍ、厚みがｔ２０〜ｔ４５という、大型のものになる。

【０００６】このような大型の非直線抵抗体では、焼結
作業を行う際に、機能性素子を形成するために適正な焼
成温度と、高抵抗層を形成するために適正な焼結温度と
が合致しない場合が多い。この結果、非直線抵抗体にお
ける電気特性のばらつきが生じて、素子の機能性として
の非直線性が低下したり、放電耐量が悪化したりすると
いう問題が起こる。従来では、大型で安定した機能性を
有する非直線抵抗体を工業的に量産製造するための一定
の基準が確立されていなかった。

【０００７】一方で、高抵抗層の主成分を無機高分子も
しくは有機金属化合物にして放電耐量特性を高めた非直
線抵抗体の場合でも、機能性素子に印加されるサージ印
加量が過大になると、発熱に伴う機能性素子の急激な熱
膨張に耐えきれずに、沿面閃絡や亀裂、破壊を起こすと
いう問題もあった。

【０００８】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたものであり、その第１の目的は良好で安定した放電
耐量特性を備える非直線抵抗体を提供することにある。
本発明の第２の目的は、前記非直線抵抗体が量産製造さ
れる場合でも、前記第１の目的を実現するための一定の
基準を備えた絶縁部材を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
する手段として、請求項１記載の発明では、所定の機能
性を有する機能性素子の側面に用いられる絶縁部材の熱
膨脹係数の値が、前記機能性素子の熱膨脹係数の値以下
となるように設定されたことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明では、前記絶縁部材の
曲げ強度が、所定の下限値をとるように設定されたこと
を特徴とする。請求項３記載の発明では、前記絶縁部材
の熱伝導度が、所定の下限値をとるように設定されたこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明では、前記機能性素子
と、前記機能性素子の絶縁部材とのせん断強度は、所定
の下限値をとるように設定されたことを特徴とする。請
求項５記載の発明では、前記絶縁部材の表面粗さは、所
定の上限値をとるように設定されたことを特徴とする。

【００１２】請求項６記載の発明では、酸化亜鉛を主成
分とする非直線性を有する焼結体と、前記焼結体の側面
に塗布された絶縁部材を備える非直線抵抗体において、
前記絶縁部材の熱膨張係数の値が、前記機能性素子の熱
膨脹係数の値以下であることを特徴とする。

【００１３】請求項７記載の発明では、前記絶縁部材の
曲げ強度が、７０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記絶縁部材が、シリカまた
はアルミナの酸性金属塩系のコーティング材を材料とす
ることを特徴とする。

【００１４】請求項９記載の発明では、前記絶縁部材の
熱伝導度が、１．５×１０-1Ｊ／ｃｍ．ｓ．℃以上であ
ることを特徴とする。請求項１０記載の発明では、前記
絶縁部材が、シリカの金属アルコキシド系のコーティン
グ材を材料とすることを特徴とする。

【００１５】請求項１１記載の発明では、前記絶縁部材
と前記焼結体とのせん断強度が、１０ＭＰａ以上である
ことを特徴とする。請求項１２記載の発明では、前記絶
縁部材が、アルミナの酸性金属塩系のコーティング材を
材料とすることを特徴とする。

【００１６】請求項１３記載の発明では、前記絶縁部材
の表面粗さが、Ｒｍａｘで３０μｍ以下であることを特
徴とする。請求項１４記載の発明では、前記絶縁部材
が、ジルコニアのアルカリ金属塩系のコーティング材を
材料とすることを特徴とする。

【００１７】

【作用】上記のような手段を有する本発明の作用につい
て、以下に述べる。電力系統に使用される各種の抵抗体
は、各種の機能性を有する機能性素子と、この機能性素
子の側面において絶縁部材として用いられる高抵抗層と
を備えている。本発明では、第１に、前記高抵抗層とし
て各種の条件を付与された絶縁部材を使用することを特
徴とする。前記絶縁部材は、以下のような作用により、
前記機能性素子に印加される放電耐量エネルギーを緩和
するとともに、前記機能性素子における急激な発熱およ
び膨脹を抑える。

【００１８】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
前記機能性素子の側面における高抵抗層の熱膨張係数の
値を、前記機能性素子の熱膨脹係数の値以下になるよう
に設定する。この状態で、高抵抗層を機能性素子に焼結
すると、前記高抵抗層において十分な圧縮応力が残る。
この圧縮応力は、高抵抗層の焼結時に、熱膨張係数の高
い前記機能性素子が収縮する力の影響を受けて、熱膨張
係数の低い前記高抵抗層が過剰に収縮するために発生す
る残留応力である。このように高抵抗層に十分な圧縮応
力を残した機能性素子に放電耐量エネルギーが印加され
ると、前記放電耐量エネルギーの一部は、前記高抵抗層
における圧縮応力を消去するために消費される。この結
果、前記機能性素子に印加される実際の放電耐量エネル
ギー量を減少させることができる。

【００１９】また、請求項２記載の発明によれば、前記
機能性素子の高抵抗層を含む側面部の曲げ強度に関して
所定の下限値を定める。つまり、高抵抗層の曲げ強度が
常に一定量を越えるように設定し、前記高抵抗層の引っ
張り応力を十分に大きくする。これにより、放電耐量エ
ネルギーの印加時に、前記機能性素子に圧縮応力を生じ
させる。この結果、やはり前記機能性素子の圧縮応力を
消失させるために印加された放電耐量エネルギーの一部
が費やされることになり、機能性素子に実際に印加され
る放電耐量エネルギーを、さらに減少させることができ
る。

【００２０】請求項３記載の発明によれば、前記機能性
素子の側面における高抵抗層の熱伝導度に関して所定の
下限値を定め、熱伝導度が常に一定量を越える高抵抗層
を設ける。これにより、放電耐量エネルギーの印加時
に、熱伝導度が十分に高い高抵抗層を介して、前記機能
性素子に発生する熱を速やかに放熱する。

【００２１】本発明ではさらに、以下のような作用によ
り、放電耐量エネルギーの印加時に発生しやすい抵抗体
内部または外周部における破壊を防ぐ。すなわち、請求
項４記載の発明によれば、前記機能性素子と、前記機能
性素子の高抵抗層とのせん断強度に関して所定の下限値
を定め、前記せん断強度が常に一定量を越えるように設
定する。これにより、放電耐量エネルギーの印加時に、
せん断強度を十分に強くして、抵抗体内部で前記機能性
素子と絶縁部材が剥離するのを防ぐ。

【００２２】請求項５記載の発明によれば、前記機能性
素子の高抵抗層の表面粗さに関して所定の上限値を定
め、前記表面粗さが一定量を越えないように設定する。
このように表面粗さを十分に細かくすることにより、前
記機能性素子の外周部における破壊や亀裂の原因となり
やすい凹凸を解消する。

【００２３】このように、本発明による絶縁部材を用い
ることにより、放電耐量性に優れた各種の抵抗体を提供
することができる。このうち、特に非直線抵抗体につい
ては、以下のような作用により、前記絶縁部材の材料
や、前記絶縁部材に関する各種の条件をより実用に適し
た形で具体化することができる。

【００２４】すなわち、請求項６記載の発明によれば、
前記機能性素子が特に酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とす
る焼結体であって、非直線抵抗体に用いられる場合、絶
縁部材である高抵抗層の熱膨脹係数として、所定の上限
値を設定する。これにより、非直線抵抗体において、請
求項１がもたらす作用と同様の作用を得る。

【００２５】請求項７記載の発明によれば、非直線抵抗
体において請求項２の作用をもたらす前記絶縁部材の曲
げ強度として適正な値を得る。請求項８記載の発明によ
れば、請求項７における作用を得るために、高抵抗層と
して適切な材料を設定する。

【００２６】請求項９記載の発明によれば、非直線抵抗
体において請求項３の作用をもたらす前記絶縁部材の熱
伝導度として適正な値を得る。請求項１０記載の発明に
よれば、請求項９における作用を得るために、高抵抗層
として適切な材料を設定する。

【００２７】請求項１１記載の発明によれば、非直線抵
抗体において請求項４の作用をもたらす前記絶縁部材と
機能性素子とのせん断強度として適正な値を得る。請求
項１２記載の発明によれば、請求項１１における作用を
得るために、高抵抗層として適切な材料を設定する。

【００２８】請求項１３記載の発明によれば、非直線抵
抗体において請求項５の作用をもたらす前記絶縁部材の
表面粗さとして適正な値を得る。請求項１４記載の発明
によれば、請求項１３における作用を得るために、高抵
抗層として適切な材料を設定する。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。なお、本実施例では、各種抵抗体のうち、特に非
直線抵抗体の放電耐量特性を向上させる場合に重点をお
いて説明を行うが、本発明の作用および効果は、非直線
抵抗体に限定されるものではない。 １．本実施例における全体構成 本実施例において用いられる非直線抵抗体の構成を、図
１に示す。図１において、素体１１は、酸化亜鉛を主成
分とする焼結体であり、電圧非直線製を有する機能性素
子である。前記素体１１は円筒状を成しており、その上
下の端面には、電極１２が設けられている。また、前記
素体１１の側面に当たる部分は、絶縁部材としての高抵
抗層１３により覆われている。

【００３０】非直線抵抗体の機能性素子である前記素体
１１の原料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、これ
に所定量の各種の副成分がそれぞれ混合されたものであ
る。前記所定量の各種の副成分は、例えば、酸化ビスマ
ス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、二酸化ケ
イ素（ＳｉＯ₂ ）、酸化クロム（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）がそれぞ
れ０．５モル％ずつ、および酸化コバルト（Ｃｏ₂ Ｏ
₃ ）、酸化アンチモン（Ｓｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化ニッケル
（ＮｉＯ）がそれぞれ１モル％から成り立っている。こ
の原料が、水や分散剤等の有機バインダー類と混合され
た後、スプレードライヤーで噴霧造粒され、所定の粒径
を持つ造粒粉に形成されてから金型内で加圧され、例え
ば直径１２５ｍｍ、厚さ３０ｍｍの円板に成形される。
この後、前記造粒粉が、１回目は７００Ｋを上限とする
温度で、２回目は１４５０Ｋを上限とする温度で、空気
中で段階的に焼成され、添加された有機バインダー類が
取り除かれることによって、素体１１が形成される。

【００３１】一方、絶縁部材として設けられる高低抗層
１３は、前記素体１１の側面において、所定の材料がス
プレーガン等で塗布され、焼付けられることによって形
成される。最後に、前記素体１１の両端面が研磨され、
これらの両端面に電極１２としてアルミニウムが溶射さ
れて、素子径がφ２００、厚みがｔ２２の大容量の非直
線抵抗体が形成されている。 ２．本実施例における作用と効果 ［放電耐量特性を向上させる高抵抗層の各種条件］本発
明では、各種抵抗体の放電耐量特性を向上させるため、
前記各種抵抗体の機能性素子に使用される高抵抗層につ
いて、以下に挙げるような各種の条件を付加することを
特徴とする。すなわち、 （ａ） 前記高抵抗層の熱膨張係数が、前記機能性素子
の熱膨脹係数よりも低いこと。

【００３２】（ｂ） 前記高抵抗層の曲げ強度が、一定
量以上であること。 （ｃ） 前記高抵抗層の熱伝導度が、一定量以上である
こと。 （ｄ） 前記高抵抗層と、前記機能性素子とのせん断強
度が一定量以上であること。

【００３３】（ｅ）前記高抵抗層の表面粗さＲｍａｘ
が、一定量以下であること。 ［各種条件の設定理由および作用］上記の（ａ）から
（ｅ）までの条件が高抵抗層に対して付加された場合に
得られる作用について、以下に詳述する。まず、条件
（ａ）により、高抵抗層の熱膨張係数を機能性素子の熱
膨張係数より小さくする理由は、以下の通りである。

【００３４】各種抵抗体において、一定の熱膨張係数を
有する機能性素子の側面に、異なる熱膨脹係数を有する
高抵抗層材料を塗布して焼結する場合、電気特性のばら
つきが生じやすく、焼結の際に残留応力が発生する。特
に、高抵抗層の熱膨脹係数が、機能性素子の熱膨張係数
より低い場合には、焼結の際に機能性素子が十分に収縮
しきれない。このため、機能性素子には前記残留応力と
して引張り応力が残る。一方、熱膨張係数の低い高抵抗
層では、機能性素子の収縮力の影響を受けて過剰な収縮
が起こる。このため、高抵抗層には前記残留応力として
圧縮応力が残る。

【００３５】条件（ａ）によれば、この高抵抗層の熱膨
張係数を、機能製素子の熱膨張係数より十分低くして、
高抵抗層に残る圧縮応力を十分大きくする。このよう
に、機能性素子の最外周部の高抵抗層に十分な圧縮応力
が残っていると、放電耐量エネルギーの印加時でも、印
加されたエネルギーの多くが、この圧縮応力を消失する
ために消費される。これにより、みかけ上の放電耐量特
性が大きな値を示すようになるのと同時に、機能性素子
自体に印加されるエネルギーを減少させることができ
る。また、こうして機能性素子に印加されるエネルギー
が減少すれば、機能性素子が急激に熱膨張するのを抑え
ることができるので、機能性素子において発生する前記
引張り応力も減少する。この結果、前記引張り応力が機
能性素子の強度を越えた場合に発生する機能性素子の外
周部における破壊や亀裂を防止することも可能になる。

【００３６】条件（ｂ）によれば、前記高抵抗層の曲げ
強度を、一定量以上にすることにより、今度は高抵抗層
における引張り応力を十分に大きくする。この場合、前
記機能性素子に圧縮応力が生じる。この状態で前記機能
性素子に放電耐量エネルギーが印加されると、このエネ
ルギーの一部が、前記機能性素子における圧縮応力を消
失するために消費されるため、前記機能素子に印加され
た放電耐量エネルギーを前記の条件（ａ）と同様、緩和
することができる。

【００３７】条件（ｃ）によれば、高抵抗層の熱伝導度
を一定量以上にすることにより、熱伝導率の高い高抵抗
層を設けて、放電耐量エネルギーの印加時に、前記機能
性素子に発生する熱を速やかに放熱することにより、急
激な発熱による機能性素子の劣化を防ぐことができる。

【００３８】条件（ｄ）によれば、前記機能性素子と、
前記機能性素子の高抵抗層とのせん断強度を十分に強く
し、放電耐量エネルギーの印加時に、前記機能性素子と
絶縁部材との剥離を防ぐことができる。

【００３９】条件（ｅ）によれば、前記機能性素子の高
抵抗層の表面粗さを十分に細かくし、放電耐量エネルギ
ーの印加時に、前記機能性素子の破壊を生じにくくす
る。このように、（ａ）から（ｅ）までの条件が組み合
わせられ、これらの各条件がもたらすそれぞれの作用が
相乗されることによって、優れた放電耐量特性を示す抵
抗体を得ることができる。

【００４０】［非直線抵抗体における高抵抗層の各種条
件］さて、上記のような（ａ）から（ｅ）までの複数の
条件において、一定量としてそれぞれ設定される値は、
前記複数の条件を有する高抵抗層がどのような機能性素
子において用いられるかによってそれぞれ異なる。すな
わち、前記複数の条件各々における適正値は、前記機能
性素子を形成する材料が有する特性によって具体的に決
定される。そこで、本実施例では、機能性素子として酸
化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする焼結体を用いる非直線
抵抗体について、これらの各条件における適正値を、以
下のような手続きによりそれぞれ具体的に設定した。

【００４１】［非直線抵抗体の高抵抗層における熱膨脹
係数の適正値］まず、前出の図１に示した非直線抵抗体
において、高抵抗層１３が有する熱膨脹係数を以下のよ
うに設定した。

【００４２】前記非直線抵抗体の構成を表す前出の図１
において、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の焼結体である素体１１
の熱膨脹係数を測定したところ、その値は７０×１０-7
／Ｋであった。従って、高抵抗層１３を形成する材料の
熱膨張係数を７０×１０-7／Ｋ以下に設定した。これに
より、前述したように高抵抗層１３には十分な圧縮応力
が残り、印加される放電耐量エネルギー量を緩和できる
ので、みかけ上の放電耐量特性が向上することになる。

【００４３】この効果を確認するため、前記非直線抵抗
体において、高抵抗層１３を形成する材料を変えて熱膨
脹係数をさまざまに変化させ、放電耐量特性の試験を行
った。この結果を図２に示す。同図において、横軸は高
抵抗層１３の熱膨脹係数の変化を示し、縦軸は前記非直
線抵抗体の放電耐量特性の変化を示している。図２よ
り、高抵抗層１３の熱膨張係数が、素体１１の熱膨張係
数７０×１０-7／Ｋ以下であるうちは、放電耐量特性は
高い値で安定しているが、これが７０×１０-7／Ｋを越
えると放電耐量特性が急激に悪化することが分かる。こ
の結果、酸化亜鉛を主成分とする焼結体を機能性素子と
する非直線抵抗体では、高抵抗層の熱膨脹係数の適正値
は７０×１０-7／Ｋ以下と決定された。

【００４４】次に、以下のような手順に従って、残りの
条件（ｂ）〜（ｅ）に関しても、それぞれの適正値を定
めた。 ［非直線抵抗体の高抵抗層における曲げ強度の適正値］
前出の図１に示した非直線抵抗体において、高抵抗層１
３が有する曲げ強度の適正値を定めるために、以下のよ
うな検査を行った。

【００４５】ａ．まず、高抵抗層１３として、シリカま
たはアルミナの酸性金属塩素系コーティング材料を使用
し、これをスプレーガンで素体１１に塗布した。 ｂ．この後、５００Ｋから７００Ｋまでの範囲内で焼き
付け温度を変化させて焼結し、複数の非直線抵抗体を形
成した。次に、これら複数の非直線抵抗体の各々におい
て、高抵抗層１３を含む側面部の一片（断面積：５×５
ｍｍ、長さ：高抵抗層の厚さ方向に２０ｍｍ）を採取
し、この一片に対する曲げ強度試験を行った。この曲げ
強度試験の結果、高抵抗層１３を含む側面部の曲げ強度
がそれぞれ異なる複数の非直線抵抗体を得た。

【００４６】ｃ．前記の曲げ強度がそれぞれ異なる複数
の非直線抵抗体の各々に対し、２．５ｍ／ｓの矩形波電
流を５回印加して、放電耐量特性を測定した。 この測定の結果を図３に示す。同図の横軸には前記複数
の非直線抵抗体における曲げ強度の値をとる。また、縦
軸には各非直線抵抗体に対して前記矩形波電流を５回印
加しても破壊しなかった印加エネルギーの値をとり、こ
の値を当該非直線抵抗体の放電耐量として示す。図３よ
り、各非直線抵抗体において高抵抗層を含む側面部の曲
げ強度が７０ＭＰａ以上になると、放電耐量特性が良好
な状態で安定することがわかる。この結果、酸化亜鉛を
主成分とする焼結体を機能性素子とする非直線抵抗体で
は、高抵抗層の曲げ強度の適切値は７０ＭＰａ以上と決
定された。

【００４７】［非直線抵抗体の高抵抗層における熱伝導
度の適正値］前出の図１に示した非直線抵抗体におい
て、高抵抗層１３が有する熱伝導度の適正値を定めるた
めに、以下のような検査を行った。

【００４８】ａ．まず、高抵抗層１３として、シリカの
金属アルコキシド系コーティング材料を原料とし、これ
を素体１１に塗布した後、４８０Ｋで乾燥させ、硬化さ
せた。

【００４９】ｂ．次に、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ［Ｍ：金
属、Ｏ：酸素、Ｒ：アルキル基、ｎ：自然数］で表され
る金属アルコキシドにおいて、金属：Ｍをチタン、ジル
コニウム、タンタル、アルミニウム等にそれぞれ変化さ
せ、これによって、高抵抗層１３における熱伝導度がそ
れぞれ異なる複数の非直線抵抗体を得た。

【００５０】ｃ．前記熱伝導度がそれぞれ異なる複数の
非直線抵抗体の各々に対し、２．５ｍ／ｓの矩形波電流
を５回印加して、放電耐量特性を測定した。この測定の
結果を図４に示す。同図の横軸には前記複数の非直線抵
抗体における熱伝導度の値をとる。また、縦軸には各非
直線抵抗体に対して前記矩形波電流を５回印加しても破
壊しなかった印加エネルギーの値をとり、この値を当該
非直線抵抗体の放電耐量として示す。図４より、各非直
線抵抗体において高抵抗層の熱伝導度が１．５×１．０
-1Ｊ／ｃｍ．ｓ．℃以上になると、放電耐量特性が良好
な状態で安定することがわかる。この結果、酸化亜鉛を
主成分とする焼結体を機能性素子とする非直線抵抗体で
は、高抵抗層の熱伝導度の適切値は１．５×１．０-1Ｊ
／ｃｍ．ｓ．℃以上と決定された。

【００５１】［非直線抵抗体の高抵抗層におけるせん断
強度の適正値］前出の図１に示した非直線抵抗体におい
て、高抵抗層１３と、機能性素子である素体１１とのせ
ん断強度の適正値を定めるために、以下のような検査を
行った。

【００５２】ａ．まず、高抵抗層１３として、アルミナ
の酸性金属塩素系コーティング材料を原料とし、これを
素体１１に塗布した。 ｂ．この後、焼付け温度を５００Ｋから７００Ｋまでの
範囲内で変化させて焼成した。これにより、高抵抗層１
３と素体１１とのせん断強度がそれぞれ異なる複数の非
直線抵抗体を得た。

【００５３】ｃ．前記せん断強度がそれぞれ異なる複数
の非直線抵抗体の各々に対し、２．５ｍ／ｓの矩形波電
流を５回印加して、放電耐量特性を測定した。 この測定の結果を図５に示す。同図の横軸には前記複数
の非直線抵抗体における高抵抗層１３と素体１１とのせ
ん断強度の値をとる。また、縦軸には各非直線抵抗体に
対して前記矩形波電流を５回印加しても破壊しなかった
印加エネルギーの値をとり、この値を当該非直線抵抗体
の放電耐量として示す。図５より、各非直線抵抗体にお
いて高抵抗層１３と素体１１とのせん断強度が、１０Ｍ
Ｐａ以上になると、放電耐量特性が良好な状態で安定す
ることがわかる。この結果、酸化亜鉛を主成分とする焼
結体を機能性素子とする非直線抵抗体では、高抵抗層と
機能性素子とのせん断強度の適切値は１０ＭＰａ以上と
決定された。

【００５４】［非直線抵抗体の高抵抗層における表面粗
さＲｍａｘの適正値］前出の図１に示した非直線抵抗体
において、高抵抗層１３が有する表面粗さＲｍａｘの適
正値を定めるために、以下のような検査を行った。

【００５５】ａ．まず、高抵抗層１３として、ジルコニ
アのアルカリ金属塩素系コーティング材料を原料とし、
これを素体１１に塗布した。 ｂ．この後、焼付け温度５５０Ｋで焼成した。ここで、
前記コーティング材料の粘性を０．５〜２Ｐａ．ｓの範
囲内でさまざまに変化させた。これにより高抵抗層１３
の表面粗さＲｍａｘがそれぞれ異なる複数の非直線抵抗
体を得た。

【００５６】ｃ．前記表面粗さＲｍａｘがそれぞれ異な
る複数の非直線抵抗体の各々に対し、２．５ｍ／ｓの矩
形波電流を５回印加して、放電耐量特性を測定した。 この測定の結果を図６に示す。同図の横軸には前記複数
の非直線抵抗体における高抵抗層１３の表面粗さの値を
とる。また、縦軸には前記矩形波電流を５回印加しても
各非直線抵抗体を破壊しなかった印加エネルギーの値を
とり、この値を当該非直線抵抗体の放電耐量として示
す。図６より、各非直線抵抗体において高抵抗層１３の
表面粗さＲｍａｘが、３０μｍ以下になると、放電耐量
特性が良好な状態で安定することがわかる。この結果、
酸化亜鉛を主成分とする焼結体を機能性素子とする非直
線抵抗体では、高抵抗層の表面粗さＲｍａｘの適切値は
３０μｍ以下と決定された。

【００５７】このように、本実施例においては、放電耐
量特性を向上させるための一定の基準として、高抵抗層
に関する各種の条件を設けた。また、特に機能性素子と
して酸化亜鉛を主成分とする焼結体を用いる非直線抵抗
体について、前記各種の特性に関して具体的な適正値を
与えて定義した。これにより、放電耐量特性に優れた、
信頼性の高い非直線抵抗体を、より実用可能な形で提供
できる。 ３．他の実施例 なお、本発明は本実施例に限られるものではなく、適宜
大要を変えて幅広く適用できるものである。例えば、本
実施例では特に酸化亜鉛を主成分とする焼結体を素子と
して用いた非直線抵抗体について言及したが、本発明の
絶縁部材を、非直線抵抗体以外の各種抵抗体へ適用する
ことも可能である。その場合は、前記各種抵抗体に対し
て、本実施例に述べたような放電耐量特性に関する検査
を行い、当該抵抗体の機能性素子の特性に従って、高抵
抗層（絶縁部材）に関する各種の条件における適正値を
設定し直せばよい。

【００５８】さらに、本実施例においては、高抵抗層１
３を形成するコーティング材料として具体的な原料を述
べたが、これに関しても非直線抵抗体の機能性素子の熱
膨張係数ならびに高抵抗層に関する前記各種の条件に適
合するものであれば、他の材料を使用することも可能で
ある。

【００５９】また、本実施例においては、非直線抵抗体
の添加物として酸化物原料を用いたが、これも焼成した
段階で酸化物となるものであれば、本実施例に使用した
以外の添加物も使用が可能である。この場合には、例え
ば、機能性素子の非直線性を向上させる目的で他の成分
を加えることも考えられる。

【００６０】最後に、本実施例では、素子径φ１００×
厚みｔ２２の大きな容量をもつ非直線抵抗体について言
及したが、容量が小さな非直線抵抗体についても、本発
明によって同様の効果を得られることが確認されてい
る。

【００６１】

【発明の効果】以上、述べてきたように、本発明によれ
ば、高抵抗層に所定の適正値で定義された各種の特性を
持たせることにより、放電耐量特性に優れた、信頼性の
高い非直線抵抗体を提供することができる。また、本発
明により、提供される各種抵抗体が工業的に量産される
場合でも、放電耐量特性のばらつきが解消され、機能性
素子の特性を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における非直線抵抗体の断面
図。

【図２】本発明の実施例における高抵抗層の熱膨張係数
と放電耐量特性との関係を表す図。

【図３】本発明の実施例における高抵抗層を含む機能性
素子部分の曲げ強度と放電耐量特性との関係を表す図。

【図４】本発明の実施例における高抵抗層の熱伝導度と
放電耐量特性との関係を表す図。

【図５】本発明の実施例における高抵抗層のせん強度と
放電耐量特性との関係を表す図。

【図６】本発明の実施例における高抵抗層の表面粗さと
放電耐量特性との関係を表す図。

【符号の説明】

１１…素体 １２…電極 １３…高抵抗層（絶縁部材）

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の機能性を有する機能性素子の側面
   に用いられる絶縁部材であって、 前記絶縁部材の熱膨脹係数の値は、前記機能性素子の熱
   膨脹係数の値以下であることを特徴とする絶縁部材。
2. 【請求項２】 前記絶縁部材の曲げ強度は、前記機能性
   素子の形成材料の特性に基づいた所定の下限値をとるよ
   うに設定されたことを特徴とする請求項１記載の絶縁部
   材。
3. 【請求項３】 前記絶縁部材の熱伝導度は、前記機能性
   素子の形成材料の特性に基づいた所定の下限値をとるよ
   うに設定されたことを特徴とする請求項１または２記載
   の絶縁部材。
4. 【請求項４】 前記機能性素子と、前記機能性素子の絶
   縁部材とのせん断強度は、前記機能性素子の形成材料の
   特性に基づいた所定の下限値をとるように設定されたこ
   とを特徴とする請求項１または２または３記載の絶縁部
   材。
5. 【請求項５】 前記絶縁部材の表面粗さは、前記機能性
   素子の形成材料の特性に基づいた所定の上限値をとるよ
   うに設定されたことを特徴とする請求項１または２また
   は３または４記載の絶縁部材。
6. 【請求項６】 酸化亜鉛を主成分とする非直線性を有す
   る機能性素子と、前記機能性素子の側面に設けられた絶
   縁部材とを備える非直線抵抗体であって、 前記絶縁部材の熱膨張係数の値は、前記機能性素子の熱
   膨脹係数の値以下であることを特徴とする非直線抵抗
   体。
7. 【請求項７】 前記機能性素子の絶縁部材を含む側面部
   の曲げ強度は、７０ＭＰａ以上であることを特徴とする
   請求項６記載の非直線抵抗体。
8. 【請求項８】 前記絶縁部材は、シリカまたはアルミナ
   の酸性金属塩系のコーティング材を材料とすることを特
   徴とする請求項７記載の非直線抵抗体。
9. 【請求項９】 前記絶縁部材の熱伝導度は、１．５×１
   ０-1Ｊ／ｃｍ．ｓ．℃以上であることを特徴とする請求
   項６または７記載の非直線抵抗体。
10. 【請求項１０】 前記絶縁部材は、シリカの金属アルコ
    キシド系のコーティング材を材料とすることを特徴とす
    る請求項９記載の非直線抵抗体。
11. 【請求項１１】 前記絶縁部材と前記機能性素子とのせ
    ん断強度は、１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請
    求項６または７または９記載の非直線抵抗体。
12. 【請求項１２】 前記絶縁部材は、アルミナの酸性金属
    塩系のコーティング材を材料とすることを特徴とする請
    求項１１記載の非直線抵抗体。
13. 【請求項１３】 前記絶縁部材の表面粗さは、Ｒｍａｘ
    で３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６または
    ７または９または１１記載の非直線抵抗体。
14. 【請求項１４】 前記絶縁部材は、ジルコニアのアルカ
    リ金属塩系のコーティング材を材料とすることを特徴と
    する請求項１３記載の非直線抵抗体。