JPH09306707A

JPH09306707A - 酸化亜鉛バリスタ及びその製造方法並びにその酸化亜鉛バリスタを用いた避雷器

Info

Publication number: JPH09306707A
Application number: JP8121743A
Authority: JP
Inventors: Akio Hori; 昭夫堀; Tomoaki Katou; 智明加東; Keiichiro Kobayashi; 啓一郎小林; Yoshio Takada; 良雄高田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-11-28
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: JP3289599B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バリスタ電圧が高く、平坦性に優れた、酸化
亜鉛バリスタを得、この酸化亜鉛バリスタを用いてコン
パクトで、漏れ電流が小さい長寿命の避雷器を得るもの
である。【解決手段】本発明の酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛
を主成分とし酸化ビスマスを含む酸化亜鉛バリスタ組成
物を、昇温過程１、温度保持過程２および降温過程３を
経て焼成し、焼結する酸化亜鉛バリスタであって、この
全過程１、２、３または温度保持過程２を酸素分圧が１
気圧以上４の雰囲気中として焼成し、焼結したものであ
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、酸化亜鉛バリスタ
及びその製造方法並びにそれを用いた避雷器に関するも
のである。詳しくは、酸化亜鉛を主成分とする焼結体か
らなり、漏れ電流が低減され、長寿命でサージアブソー
バなどに好適に使用し得る酸化亜鉛バリスタおよびその
製造方法並びにその酸化亜鉛バリスタを搭載した、コン
パクトで信頼性の高い避雷器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、避雷器などに用いられる酸化亜鉛
バリスタは、酸化亜鉛を主成分とし、この酸化亜鉛に、
電圧非直線性の発現に必須であるといわれる酸化ビスマ
スをはじめとし、電気特性の改善に必要な添加物を添加
して混合した組成物を、造粒、成形及び焼成の各工程を
経て焼結体を形成し、図３の斜視図に示すように、酸化
亜鉛バリスタ１４は、焼結体１５の側面に側面高抵抗層
１７を形成し、上下面にアルミニウムなどからなる電極
１６を設けることによって作製される。

【０００３】酸化亜鉛を主成分とする粒子自体は単に抵
抗体として作用し、酸化亜鉛粒子間の境界部分で電圧非
直線性を示すことが、Ｇ．ＤＭａｈａｎ，Ｌ．Ｍ．Ｌｅ
ｖｉｎｓｏｎ＆Ｈ．Ｒ．Ｐｈｙｉｌｌｉｐ「Ｔｈｅｏｒ
ｙｏｆｃｏｎｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎＺｎＯｖ
ａｒｉｓｔｏｒｓ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ
ｌ．５０、Ｎｏ．４、ｐ２７９９（１９７９）（文献
１）によって明らかにされている。上記文献１における
実験は、ポイント電極を用いて、このポイント電極をＺ
ｎＯ粒界を隔てて置いた場合と、そうでない場合の電流
−電圧特性の違いを見たものである。また、ＺｎＯ粒界
間の境界部分（結晶粒界）の数がバリスタ電圧を決定す
ることが、Ｔ．Ｈ．Ｇｕｐｔａ「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎｏｆＺｉｎｃＯｘｉｄｅＶａｒｉｓｔｏｒ
ｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ、Ｖｏｌ．７３、
Ｎｏ．７、ｐ１８１７〜ｐ１８４０（１９９０）（文献
２）において、実験で確認されている。

【０００４】図４は、例えば、避雷器用酸化亜鉛バリス
タの電流−電圧特性を示す図であり、この電流−電圧特
性で重要なことは、避雷器の規格によって定まる大電流
側の制限電圧、例えば、Ｖ_10kAと実際にバリスタに印加
されている電圧Ｖ_Sとの比（Ｖ₁ _0kA／Ｖ_S）で、この比が
できるだけ小さい方がよい。しかし、Ｖ_Sを高くすると
課電率（Ｖ_S／Ｖ_1mA）が大きくなるので、後述するよう
に避雷器は短寿命となるなどの問題がある。

【０００５】酸化亜鉛バリスタに直流または交流の電圧
を印加すると、一般にバリスタに流れる漏れ電流は時間
とともに増大し、バリスタは発熱し、ついには劣化に至
るといった寿命の問題があった。特に、ギャップレスの
酸化亜鉛型避雷器の場合、漏れ電流の増大によるバリス
タの劣化は極めて重要な問題であり、このため、従来は
あらかじめ漏れ電流の増加を見込んで、課電率をできる
だく小さくする（Ｖ_Sを小さくする、すなわち低電圧印
加にする）などの方法によって漏れ電流の増加を緩慢化
し、バリスタの長寿命化を確保する方法がとられてき
た。

【０００６】しかし、避雷器の保護性能向上という点か
らは、Ｖ_Sを小さくして長寿命を確保するという方法は
望ましくない。優れた寿命特性を有する酸化亜鉛バリス
タとは、図３において、バリスタ電圧（Ｖ_1mA）が高
く、Ｖ_1mA／Ｖ₁₀μ_Aの値（以下、この値を平坦率と称
す）が小さいものである。なお、１０μＡ、１ｍＡ及び
１０ｋＡの電流値はバリスタの寸法、規格によって適宜
設定するものである。

【０００７】平坦率は、上記文献１及び２に記載されて
いるように、酸化亜鉛結晶粒界に形成されているショッ
トキー障壁によって決まるといわれており、酸化亜鉛の
結晶粒界の見かけの電気抵抗が大きくなるほど、平坦率
は小さくなる。平坦率を改善するためには酸化亜鉛結晶
粒界の見かけの電気抵抗を高めればよいことが示され
る。

【０００８】例えば、この発明の発明者等が先に出願し
た特願平６−２５０６７０号によれば、酸化亜鉛を主成
分とし、酸化ビスマスを含む酸化亜鉛バリスタ組成物
を、第１焼成を実施した後、最高温度が９５０℃以上以
上で、かつ第１焼成の焼成温度以下で第２焼成を行うこ
とによって、酸化亜鉛結晶粒界の見かけの電気抵抗を高
め、平坦性を改善している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
酸化亜鉛バリスタは課電率が高くなると、短寿命になる
という問題があった。本発明は、このような問題を解決
するためになされたもので、バリスタ電圧が高く、平坦
性に優れた、漏れ電流が小さい長寿命の酸化亜鉛バリス
タを得ることを目的とするものである。

【００１０】また、バリスタ電圧が高く、平坦性に優れ
た、漏れ電流が小さい長寿命の酸化亜鉛バリスタを用い
ることによって、コンパクトで高信頼性の避雷器を得る
ことを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
酸化亜鉛を主成分とし酸化ビスマスを含む酸化亜鉛バリ
スタ組成物を、昇温過程、温度保持過程および降温過程
を経て焼成し、焼結する酸化亜鉛バリスタであって、こ
の全過程または少なくとも温度保持過程を含む過程を酸
素分圧が１気圧以上の雰囲気中として焼成し、焼結した
酸化亜鉛バリスタである。

【００１２】請求項２に係る発明は、酸化亜鉛を主成分
とし酸化ビスマスを含む酸化亜鉛バリスタ組成物を、第
１の昇温過程、温度保持過程および降温過程を経て第１
焼成し、第２の昇温過程、温度保持過程および降温過程
を経て第２焼成し、焼結する酸化亜鉛バリスタであっ
て、上記第１焼成または第２焼成の少なくとも一方の全
過程あるいは少なくとも温度保持過程を含む過程を酸素
分圧が１気圧以上の雰囲気中として焼成し、焼結した酸
化亜鉛バリスタである。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載の酸化亜鉛バリスタにおいて、酸化亜鉛バリスタ組
成物が、希土類元素（Ｒ）の酸化物Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、
Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ₂Ｏ₃の少なくとも１つをＲ₂Ｏ₃に換
算して０．０５〜１ｍｏｌ％含有するものである。

【００１４】請求項４に係る発明は、酸化亜鉛を主成分
とし酸化ビスマスを含む酸化亜鉛バリスタ組成物を、昇
温過程、温度保持過程および降温過程を経て焼成し、焼
結する酸化亜鉛バリスタの製造方法であって、この全過
程または少なくとも温度保持過程を含む過程を酸素分圧
が１気圧以上の雰囲気中として焼成し、焼結する酸化亜
鉛バリスタの製造方法である。

【００１５】請求項５に係る発明は、酸化亜鉛を主成分
とし酸化ビスマスを含む酸化亜鉛バリスタ組成物を、第
１の昇温過程、温度保持過程および降温過程を経て第１
焼成し、第２の昇温過程、温度保持過程および降温過程
を経て第２焼成し、焼結する酸化亜鉛バリスタの製造方
法であって、上記第１焼成または第２焼成の少なくとも
一方の全過程あるいは少なくとも温度保持過程を含む過
程を酸素分圧が１気圧以上の雰囲気中として焼成し、焼
結する酸化亜鉛バリスタの製造方法である。

【００１６】請求項６に係る発明は、請求項４または５
記載の酸化亜鉛バリスタの製造方法において、酸化亜鉛
バリスタ組成物が、希土類元素（Ｒ）の酸化物Ｙｂ
₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ₂Ｏ₃の少なくとも１
つをＲ₂Ｏ₃に換算して０．０５〜１ｍｏｌ％含有するも
のである。

【００１７】請求項７に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の酸化亜鉛バリスタを用いた避雷器であ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマスを０．５
ｍｏｌ％含有し、さらに酸化クロム、酸化ニッケル、酸
化コバルト、酸化マンガン及び酸化ケイ素がそれぞれ
０．５ｍｏｌ％、酸化アンチモンが１．２ｍｏｌ％、微
量添加物であるアルミニウム（硝酸塩水溶液として添
加）が０．００４ｍｏｌ％、ほう酸が０．０８ｍｏｌ％
含有されるように秤量した混合物を原料に用いる。

【００１９】上記原料をボールミルなどを用いて混合粉
砕した後、ポリビニルアルコール水溶液などのバインダ
ーを用いてスラリーを形成し、乾燥・造粒し、顆粒を得
る。得られた顆粒を２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ²のよ
うな所定の加圧力で一軸加圧成形し、粉末成形体（酸化
亜鉛バリスタ組成物）を作製する。この粉末成形体を６
００℃程度の温度で予備加熱して、バインダーを除去す
る。

【００２０】次に、粉末成形体を９５０〜１３００℃で
所定時間加熱保持し、焼成し、焼結して酸化亜鉛バリス
タを得る。

【００２１】この時、焼成は、図１に示した温度線図
と、この温度線図に対応した焼成雰囲気の酸素分圧の制
御パターンに従って行う。図において、５（破線）は焼
成雰囲気が大気中であるを示し、４（実線）は焼成雰囲
気が酸素分圧１気圧以上であることを示している。パタ
ーンＡは、昇温１、温度保持２、降温３の焼成過程すべ
ての焼成雰囲気が大気中の場合、パターンＢは、焼成過
程すべての焼成雰囲気が酸素分圧１気圧以上、パターン
Ｃは、少なくとも温度保持過程における焼成雰囲気を酸
素分圧１気圧以上とし他は大気中とした場合を示してい
る。

【００２２】パターンＡ（大気中）で焼性を行った場合
に比べ、パターンＢ（全過程で酸素分圧が１以上）で焼
成を行った場合、およびパターンＣ（少なくとも温度保
持過程の酸素分圧を１以上とする）で焼成を行った場合
には、酸化亜鉛結晶粒子間の見かけの電気抵抗が高くな
って酸化亜鉛バリスタの平坦率が小さくなり、平坦性が
改善される。この酸化亜鉛バリスタを避雷器に用いるこ
とによって、漏れ電流が低減され長寿命で信頼性の高い
避雷器が得られる。

【００２３】また、温度保持過程の温度を１０００〜１
３００℃として、第１焼成し、さらに、温度保持過程の
温度を９５０℃以上であり第１焼成温度より低い温度で
第２焼成を行い、第１焼成または第２焼成の少なくとも
一方の全過程あるいは少なくとも温度保持過程を服務過
程を酸素分圧が１気圧以上の雰囲気中として、焼結する
ことによって、さらに酸化亜鉛バリスタの平坦性が改善
される。この酸化亜鉛バリスタを避雷器に用いることに
よって、さらに漏れ電流が低減され、長寿命の信頼性の
高い避雷器が得られる。

【００２４】また、上記粉末成形体を、希土類元素
（Ｒ）の酸化物Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ
₂Ｏ₃の少なくとも１つをＲ₂Ｏ₃に換算して０．０５〜１
ｍｏｌ％含有するものとすることによって、酸化亜鉛バ
リスタのバリスタ電圧が増大するとともに、平坦性を改
善することができる。この希土類酸化物を含有しバリス
タ電圧が増大した酸化亜鉛バリスタを避雷器に用いるこ
とによって酸化バリスタの数を低減したコンパクトな避
雷器が得られるとともに、漏れ電流が低減された長寿命
であり信頼性の高い避雷器が得られる。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明について、実施例と比較例を
挙げて詳細に説明する。実施例１〜５．酸化亜鉛を主成分とし、酸化亜鉛中に、
酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化コバル
ト、酸化マンガン及び酸化ケイ素がそれぞれ０．５ｍｏ
ｌ％、酸化アンチモンが１．２ｍｏｌ％、微量添加物で
あるアルミニウム（硝酸塩水溶液として添加）が０．０
０４ｍｏｌ％、ほう酸が０．０８ｍｏｌ％含有されるよ
うに秤量した混合物を原料に用いた。

【００２６】上記原料をボールミルを用いて混合粉砕し
た後、ポリビニルアルコール水溶液を用いてスラリーを
形成し、さらにスプレードライヤーを用いて乾燥・造粒
し、顆粒を得た。得られた顆粒を２００〜５００ｋｇｆ
／ｃｍ²の加圧力で一軸加圧成形し、直径４０ｍｍ、厚
さ１０ｍｍの粉末成形体を作製した。この粉末成形体を
６００℃程度の温度で予備加熱して、バインダー（ポリ
ビニルアルコール）を除去した。

【００２７】図１は、焼成における温度線図と、この温
度線図に対応した焼成雰囲気の酸素分圧の制御パターン
を示すもので、図において、１は昇温過程、２は温度保
持過程、３は降温過程、Ｔ_Sは温度保持過程２の温度、
５（破線）は焼成雰囲気が大気中を示し、４（実線）は
焼成雰囲気が酸素分圧１気圧以上であることを示してい
る。パターンＡは、昇温１、温度保持２、降温３の焼成
過程すべての焼成雰囲気が大気中５の場合、パターンＢ
は、焼成過程すべての焼成雰囲気が酸素分圧１気圧以上
４、パターンＣは、温度保持の過程における焼成雰囲気
のみ酸素分圧１気圧以上４とし他は大気中５とした場合
を示している。

【００２８】昇温過程１は７５℃／時、温度保持過程２
は５時間、降温過程３は−７５℃／時、温度保持過程２
の温度Ｔ_Sは１１５０℃として、粉末成形体を焼成し、
焼結した。

【００２９】表１に、本実施例の焼成雰囲気のパター
ン、酸素分圧及び焼成後の酸化亜鉛バリスタの平坦率測
定結果を比較例とともに示す。パターンＡ（大気中）で
焼性を行った比較例１に比べ、パターンＢ（全過程で酸
素分圧が１以上）で焼成を行った実施例１（酸素分圧
１）、実施例２（酸素分圧５）、実施例３（酸素分圧１
０）及び実施例４（酸素分圧２）は平坦率が小さくな
り、平坦性が改善された。

【００３０】

【表１】

【００３１】また、パターンＣ（温度保持過程のみ酸素
分圧を１以上とする）で焼成を行った実施例５（酸素分
圧２）においても比較例１に比べて平坦率が小さくな
り、平坦性が改善された。

【００３２】なお、本実施例１〜５の焼成における酸素
分圧の制御は純酸素雰囲気及びその加圧によって行った
が、５気圧以上に加圧した加圧空気としてもよく、ま
た、温度保持過程の温度は９５０〜１３００℃とするの
がこのましい。

【００３３】実施例６〜１０．実施例６〜１０は、上記
実施例１〜５で得られた粉末成形体を予備加熱し１１５
０℃の保持温度で第１焼成を行った後、さらに、第１焼
成の温度より低い１０５０℃の保持温度で第２焼成した
ものであり、第１および第２焼成におけるパターンおよ
び酸素分圧を表２に示すように制御した。表２には大気
中で焼成した比較例２とともに、焼成後の平坦率の測定
結果を合わせて示している。

【００３４】

【表２】

【００３５】第１及び第２焼成の全過程を大気中で行っ
た比較例２（パターンＡ→パターンＡ）に比べ、第１焼
成の全過程を大気中で行った後、第２焼成の全過程を酸
素分圧２気圧で行った実施例６（パターンＡ→パターン
Ｂ）及び第２焼成過程の温度保持過程のみ酸素分圧２気
圧で行った実施例７（パターンＡ→パターンＣ）は平坦
率が小さくなり、平坦性が改善された。

【００３６】また、第２の焼成の全過程を大気中で行
い、第１焼成の全過程を酸素分圧２気圧で行った実施例
８（パターンＢ→パターンＡ）及び第１焼成過程の温度
保持過程のみ酸素分圧２気圧で行った実施例９（パター
ンＣ→パターンＡ）、第１及び第２焼性の全過程を酸素
分圧２気圧で行った実施例１０（パターンＢ→パターン
Ｂ）でも平坦率が小さくなり、平坦性が改善された。

【００３７】なお、表２には示していないが、パターン
Ｂ→パターンＣ、パターンＣ→パターンＢでもよく、ま
た、酸素分圧は１気圧以上であればよい。

【００３８】上記のように、酸化亜鉛を主成分とし、酸
化ビスマスを含む酸化亜鉛バリスタ組成物の粉末成形体
を、第１焼成を実施した後、第２焼成を行うものにおい
て、第１焼成または第２焼成の少なくとも一方の焼成の
全過程または少なくとも温度保持過程の焼成雰囲気を酸
素分圧１気圧以上とすることによって、平坦性を改善す
ることができる。

【００３９】実施例１１〜４７．酸化亜鉛を主成分と
し、酸化亜鉛中に、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニ
ッケル、酸化コバルト、酸化マンガン及び酸化ケイ素が
それぞれ０．５ｍｏｌ％、酸化アンチモンが１．２ｍｏ
ｌ％、微量添加物であるアルミニウム（硝酸塩水溶液と
して添加）が０．００４ｍｏｌ％、ほう酸が０．０８ｍ
ｏｌ％、さらに、希土類酸化物Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ
₂Ｏ₃またはＥｒ₂Ｏ₃をＲ₂Ｏ₃（Ｒは希土類元素）に換算
して表３に示す量が含有されるように秤量した混合物を
原料に用いた。

【００４０】上記希土類酸化物を混合した原料をボール
ミルを用いて混合粉砕した後、ポリビニルアルコール水
溶液を用いてスラリーを形成し、さらにスプレードライ
ヤーを用いて乾燥・造粒し、顆粒を得た。得られた顆粒
を２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ²の加圧力で一軸加圧成
形し、直径４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの粉末成形体を作製
した。この粉末成形体を６００℃程度の温度で予備加熱
して、バインダー（ポリビニルアルコール）を除去した
後、１１５０℃で５時間、酸素分圧１気圧の焼成雰囲気
中で焼成した。

【００４１】表３に示したように、得られた酸化亜鉛バ
リスタのバリスタ電圧（Ｖ_1mA）は、希土類酸化物Ｙｂ₂
Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃およびＥｒ₂Ｏ₃を０．０５ｍｏ
ｌ％以上含有する（実施例１２〜２７）と、希土類酸化
物を含有しないもの（実施例１１）より増加し、また、
希土類酸化物それぞれの含有量が増えるに従って増加
し、１．０ｍｏｌ％含有するものは略４５０Ｖ／ｍｍ以
上の値が得られた（実施例１５、１９、２３および２
７）。

【００４２】

【表３】

【００４３】一方、希土類酸化物の含有量が１ｍｏｌ％
を越えると、酸化亜鉛結晶の結晶粒子間に希土類元素、
ＢｉおよびＳｂを含む酸化物粒子が多く生成されるた
め、酸化亜鉛バリスタのエネルギー耐量が低下すること
が確認された。従って、上記希土類酸化物の含有量は、
０．０５〜１．０ｍｏｌ％であることが必要である。

【００４４】表４は、上記希土類酸化物それぞれを０．
３ｍｏｌ％含有する粉末成形体を予備加熱した後、酸素
分圧２気圧（パターンＢまたはＣ）で焼成したものの平
坦率を比較例（大気中焼成（パターンＡ））とともに示
すものである。

【００４５】

【表４】

【００４６】表４に示したように、大気中で焼成したも
の（比較例３、４、５および６）に比べて、全過程を酸
素分圧２気圧で焼成したパターンＢ（実施例２８、３
０、３２および３４）および温度保持過程を酸素分圧２
気圧で焼成したパターンＣ（実施例２９、３１、３３お
よび３５）はいずれも平坦率が減少し、平坦性が改善さ
れた。

【００４７】表５は、上記希土類酸化物それぞれを０．
３ｍｏｌ％含有する粉末成形体を予備加熱した後、第１
および第２焼性を実施したもので、第２焼成を酸素分圧
２気圧（パターンＢまたはＣ）で焼成したもの、第１お
よび第２焼性を酸素分圧２気圧（パターンＣ）で焼成し
たものの平坦率を比較例（大気中焼成（パターンＡ））
とともに示すものである。

【００４８】

【表５】

【００４９】表５に示したように、第１および第２焼性
を大気中で焼成したパターンＡ→パターンＡ（比較例
７、８、９および１０）に比べて、第２焼成の全過程を
酸素分圧２気圧で焼成したパターンＡ→パターンＢ（実
施例３６、３８、４０および４２）、第２焼成の温度保
持過程を酸素分圧２気圧で焼成したパターンＡ→パター
ンＣ（実施例３７、３９、４１および４３）および第１
および第２焼性の加熱保持過程を酸素分圧２気圧で焼成
したパターンＣ→パターンＣ（実施例４４〜４７）はい
ずれも平坦率が減少し、平坦性が改善された。

【００５０】上記のように、酸化亜鉛を主成分とし、酸
化ビスマスを含み、さらに希土類酸化物Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂
Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ₂Ｏ₃をＲ₂Ｏ₃に換算して０．
３ｍｏｌ％含有する酸化亜鉛バリスタ組成物の粉末成形
体を、第１焼成を実施した後、第２焼成を行うものにお
いて、第１焼成または第２焼成の少なくとも一方の焼成
の全過程または少なくとも温度保持過程を含むの焼成雰
囲気を酸素分圧１気圧以上とすることによって、平坦性
を改善することができる。

【００５１】なお、本実施例において、希土類酸化物Ｙ
ｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ₂Ｏ₃をそれぞれ１
種類を０．３ｍｏｌ％含有する例を示したが、２種類以
上含有してもよく、２種類の含有量がＲ₂Ｏ₃に換算して
０．０５〜１．０ｍｏｌ％の範囲であれば同様の効果が
得られ。

【００５２】また、上記実施例６〜１０および実施例３
６〜４７において、第１焼成の温度保持過程は１０００
〜１３００℃、第２焼成の温度保持過程は９５０℃以上
で第１焼成の温度保持過程よりも低い温度とするのがこ
のましい。

【００５３】実施例４８．図２は、本発明の一実施例に
なる避雷器の構造を示す構造図である。図において、６
は上記実施例１〜４７の酸化亜鉛バリスタ、７はアルミ
ニウムなどで製作された電界緩和用のシールド、８はエ
ポキシ樹脂組成物などからなる絶縁スペーサ、９は積層
した酸化亜鉛バリスタ６の複数個を支持する支持板、１
１は酸化亜鉛バリスタ６及びシールド７を内部に搭載す
るタンク、１０は絶縁スペーサ８を貫通し、絶縁スペー
サ８によってタンク１１と電気的に絶縁された金属線、
１２及び１３はタンク１１の側壁に設けられた覗き窓
で、タンク１１は密閉された構造を有する。破線は、従
来の避雷器のタンク外形を示している。

【００５４】積層した酸化亜鉛バリスタ６の複数個を、
電気的に直列に接続して、一端を金属線１０に接続し、
他端を接地したタンク１１に接続し、金属線１０の他端
は保護すべき機器等に接続する。

【００５５】上記実施例１〜４７に示した平坦性が改善
された酸化亜鉛バリスタを搭載することによって、長寿
命で高信頼性の避雷器が得られる。さらに、実施例１１
〜４７に示した希度類酸化物を含有するバリスタ電圧が
高い酸化亜鉛バリスタを搭載することによって、酸化亜
鉛バリスタ６の積層個数を低減することができるので、
タンク１１の内容積を従来の０．７〜０．４倍程度に小
さくできる。

【００５６】

【発明の効果】請求項１および４に係る発明によれば、
酸化亜鉛結晶粒子間の見かけの電気抵抗が高くなって酸
化亜鉛バリスタの平坦率が小さくなり、平坦性が改善さ
れ効果がある。

【００５７】請求項２および５に係る発明によれば、酸
化亜鉛結晶粒子間の見かけの電気抵抗が高くなって酸化
亜鉛バリスタの平坦率が小さくなり、さらに平坦性が改
善される効果がある。

【００５８】請求項３および６に係る発明によれば、酸
化亜鉛バリスタのバリスタ電圧を増大するとともに、平
坦性を改善することができる効果がある。

【００５９】請求項７に係る発明によれば、請求項１ま
たは２記載の酸化亜鉛バリスタを避雷器に用いることに
よって、漏れ電流が低減され長寿命の信頼性の高い避雷
器が得られ、さらに、パクトにできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる焼成における温度線
図と、この温度線図に対応した焼成雰囲気の酸素分圧の
制御パターンを示す図である。

【図２】本発明の一実施例になる避雷器を示す構造図
である。

【図３】一般的な酸化亜鉛バリスタの構造を示す模式
図である。

【図４】一般的な酸化亜鉛バリスタの電流−電圧特性
を示す特性図である。

【符号の説明】

１昇温過程、２温度保持過程、３降温過程、４
酸素分圧１気圧以上、５大気中、６及び１４酸化亜
鉛バリスタ、７シールド、８絶縁スペーサ、９支
持板、１０金属線、１１タンク、１２及び１３覗
き窓、Ｔ_s 温度保持過程の温度、１５焼結体、１６
電極、１７側面高抵抗層

フロントページの続き (72)発明者高田良雄東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし酸化ビスマスを含
む酸化亜鉛バリスタ組成物を、昇温過程、温度保持過程
および降温過程を経て焼成し、焼結する酸化亜鉛バリス
タであって、この全過程または少なくとも温度保持過程
を含む過程を酸素分圧が１気圧以上の雰囲気中として焼
成し、焼結したことを特徴とする酸化亜鉛バリスタ。
【請求項２】酸化亜鉛を主成分とし酸化ビスマスを含
む酸化亜鉛バリスタ組成物を、第１の昇温過程、温度保
持過程および降温過程を経て第１焼成し、第２の昇温過
程、温度保持過程および降温過程を経て第２焼成し、焼
結する酸化亜鉛バリスタであって、上記第１焼成または
第２焼成の少なくとも一方の全過程あるいは少なくとも
温度保持過程を含む過程を酸素分圧が１気圧以上の雰囲
気中として焼成し、焼結したことを特徴とする酸化亜鉛
バリスタ。
【請求項３】酸化亜鉛バリスタ組成物が、希土類元素
（Ｒ）の酸化物Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ
₂Ｏ₃の少なくとも１つをＲ₂Ｏ₃に換算して０．０５〜１
ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項１または２記
載の酸化亜鉛バリスタ。
【請求項４】酸化亜鉛を主成分とし酸化ビスマスを含
む酸化亜鉛バリスタ組成物を、昇温過程、温度保持過程
および降温過程を経て焼成し、焼結する酸化亜鉛バリス
タの製造方法であって、この全過程または少なくとも温
度保持過程を含む過程を酸素分圧が１気圧以上の雰囲気
中として焼成し、焼結することを特徴とする酸化亜鉛バ
リスタの製造方法。
【請求項５】酸化亜鉛を主成分とし酸化ビスマスを含
む酸化亜鉛バリスタ組成物を、第１の昇温過程、温度保
持過程および降温過程を経て第１焼成し、第２の昇温過
程、温度保持過程および降温過程を経て第２焼成し、焼
結する酸化亜鉛バリスタの製造方法であって、上記第１
焼成または第２焼成の少なくとも一方の全過程あるいは
少なくとも温度保持過程を含む過程を酸素分圧が１気圧
以上の雰囲気中として焼成し、焼結することを特徴とす
る酸化亜鉛バリスタの製造方法。
【請求項６】酸化亜鉛バリスタ組成物が、希土類元素
（Ｒ）の酸化物Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃またはＥｒ
₂Ｏ₃の少なくとも１つをＲ₂Ｏ₃に換算して０．０５〜１
ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項４または５記
載の酸化亜鉛バリスタの製造方法。
【請求項７】請求項１〜３のいずれかに記載の酸化亜
鉛バリスタを用いたことを特徴とする避雷器。