JPH10241911A

JPH10241911A - 非直線抵抗体

Info

Publication number: JPH10241911A
Application number: JP9043809A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 洋典鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】バリスタ電圧を低くし、非直線抵抗体の厚さを
増加、大型化することができ、放電耐量特性に優れ、ま
た、大型化しても抵抗値のバラツキが少なく、放電耐量
特性や課電寿命特性に優れた非直線抵抗体を提供するこ
と。【解決手段】酸化亜鉛を主成分とし、副成分として、ビ
スマスを酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）に換算して０．１
〜５．０mol%、チタンを酸化チタン（ＴｉＯ₂）に換算
して０．１〜５．０mol%それぞれ含有し、バリスタ電圧
（Ｖ_1mA）が、２０〜１５０Ｖ／mmであること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、避雷器、サージア
ブソーバ等に用いられる非直線抵抗体、特に酸化亜鉛を
主成分とした非直線抵抗体に関する。

【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用いられている。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、ΖｎＯを主成分とし、これに副
成分として、例えば、特開平５−２３４７１６に示され
ているように、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＣｏΟ、Μｎ
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、スプレードラ
イヤーなどで造粒し、成形及び焼結を行っている。この
後、焼結体の側面に沿面閃絡を防止するため高抵抗物質
を塗布し、再焼成して高抵抗層を形成する。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】ところで、近年、電力系統は送電コスト低
減のため大容量化が進んでいる。例えば避雷器に使用さ
れる非直線抵抗体は、極めて大きなサージエネルギーを
処理する必要があり、非直線抵抗体の大容量化、並列接
続枚数の増加等の手段が用いられる。

【０００５】しかし、並列接続枚数の増加は、電流分担
のアンバランスを招き易い等の特性上の問題から制限さ
れ、必然的に非直線抵抗体の大容量化が図られなければ
ならない。しかし、素子径の増加は、それを収容する円
筒容器の直径により制限される。

【０００６】一方、非直線抵抗体の厚みは、非直線抵抗
体の立上がり電圧（バリスタ電圧，Ｖ_1mA）と避雷器の
制限電圧との兼合いにより制限される。現状の非直線抵
抗体のバリスタ電圧は、１８０〜３００Ｖ／mmである
が、これ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、バリスタ電圧の低い非直線抵抗体が望
まれていた。

【０００７】従来の製造方法で得られる非直線抵抗体の
形状は、直径が１００〜１２０mm、厚さが２０〜４５mm
にもなる。このような大型の非直線抵抗体には、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、ΖｎＯ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
くといった間題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
非直線抵抗体はバリスタ電圧が高く、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
った。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
るといった問題があった。

【０００９】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
で、バリスタ電圧を低くし、非直線抵抗体の厚さを増
加、大型化することができ、放電耐量特性に優れた非直
線抵抗体を提供することを目的とする。

【００１０】本発明はまた、大型化しても抵抗値のバラ
ツキが少なく、放電耐量特性や課電寿命特性に優れた非
直線抵抗体を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、請求項１の発明に係る非直線抵抗体は、
酸化亜鉛を主成分とし、副成分として、ビスマスを酸化
ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）に換算して０．１〜５．０mol
%、チタンを酸化チタン（ＴｉＯ₂）に換算して０．１
〜５．０mol%それぞれ含有し、バリスタ電圧（Ｖ_1mA）
が、２０〜１５０Ｖ／mmであることを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明に係る非直線抵抗体は、副
成分として、コバルトをＣｏΟに換算して０１〜５．０
mol%含有することを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明に係る非直線抵抗体は、副
成分として、マンガンをΜｎＯに換算して０．１〜５．
０mol%含有することを特徴とする。

【００１４】請求項４の発明に係る非直線抵抗体は、副
成分として、ニッケルをＮｉＯに換算して０．１〜５．
０mol%含有することを特徴とする。

【００１５】請求項５の発明に係る非直線抵抗体は、副
成分として、アルミニウムをＡ１₂Ｏ₃に換算して０．
５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%含有することを特徴とす
る。

【００１６】請求項６の発明に係る非直線抵抗体は、ホ
ウ素をＢ₂Ｏ₃に換算して０．５×１０^-3〜２０×１０
^-3mol%含有することを特徴とする。

【００１７】請求項７の発明に係る非直線抵抗体は、銀
をＡｇ₂Ｏに換算して０．５×１０^-3〜２０×１０^-3mo
l%含有することを特徴とする。

【００１８】請求項８の発明に係る非直線抵抗体は、含
有されるビスマスが体心立方晶酸化ビスマスを形成する
ことを特徴とする。

【００１９】以上の本発明は、下記の知見に基づいてな
されたものである。

【００２０】即ち、ΖｎＯを主成分とする非直線抵抗体
の抵抗は、ΖｎＯ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ΖｎＯ粒子の粒径によって決定される。ΖｎＯ粒子の
成長は、添加される副成分により影響される。すなわ
ち、Ｂｉ₂Ｏ₃は、焼結中液相になり、ΖｎΟを溶解
し、その移動を促進することによりΖｎΟ結晶粒子の成
長を促進する。ＴｉＯ₂は、そのΖｎＯの溶解度を上げ
ることにより、ΖｎＯ結晶粒子の成長を促進する。この
２つの副成分により、ΖｎＯ結晶粒子の成長が促進さ
れ、非直線抵抗体のバリスタ電圧（Ｖ_1mA）を低くする
ことができると同時に、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。

【００２１】本発明では、従来例（例えば、特開平５−
２３４７１６）に含まれる、アンチモン（Ｓｂ）、クロ
ム（Ｃｒ）を含んでいないが、これらは、焼成中、Ζｎ
Ｏと反応して複合酸化物を形成する。これらの複合酸化
物は、ΖｎＯ結晶粒子の成長を阻害するため、バリスタ
電圧（Ｖ_1mA）を低くすることができない。本発明で
は、この２つの成分を含まないため、良好なΖｎΟ結晶
粒子を得ることができ、バリスタ電圧（Ｖ_1mA）が低
く、良好な耐量特性を持つ非直線抵抗体が得られること
を確認している。

【００２２】なお、バリスタ電圧（Ｖ_1mA）を２０〜１
５０Ｖ／mmとした理由は以下のように考えられる。バリ
スタ電圧（Ｖ_1mA）が２０Ｖ／mmより低い場合、避雷器
としての所定の制限電圧を得るためには、素子が大型に
なり、上記の副成分Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ₂を添加し
ても、均一な焼結体を得ることが困難なためである。バ
リスタ電圧（Ｖ_1mA）が１５０Ｖ／mmを超えた場合、非
直線抵抗体の厚さを十分増やすことができず、放電耐量
の改善が図れないためである。

【００２３】なお、焼成温度を上げることや焼成時間を
長くすることによっても、ΖｎΟ結晶粒子の成長を進め
ることができる。したがって、焼成時間、焼成温度を適
宜選ぶことによりバリスタ電圧（Ｖ_1mA）を２０〜１５
０Ｖ／mmとすることができる。

【００２４】なお、副成分のビスマスを、Ｂｉ₂Ｏ₃に
換算して０．１〜５．０mol%、チタンを、ＴｉＯ₂に換
算して０．１〜５．０mol%とした理由は、これらの範囲
を外れると、非直線特性が悪くなるためである。

【００２５】コバルトは、Ｃｏ²⁺となり、ΖｎＯ結晶粒
子中に固溶する。Ｃｏ²⁺は、ΖｎΟ粒子の粒界付近に存
在し、非直線特性発現の要因となる障壁を形成する。こ
のため、コバルトの添加により非直線特性が改善される
と考えられる。なお、ＣｏＯの添加量が、０．１mol%未
満では、添加量が少なく、非直線特性改善の効果が少な
い。また、５．０mol%を超えた場合では、Ｃｏ²⁺量が多
くなり、粒界における抵抗が低くなり、非直線特性が劣
化すると考えられる。

【００２６】マンガンは、Μｎ²⁺となり、ΖｎＯ結晶粒
子中に固溶する。Ｃｏ²⁺同様Μｎ²⁺は、ΖｎＯ粒子の粒
界付近に存在し、非直線特性発現の要因となる障壁を形
成する。以下、非直線特性が改善された理由は、ＣｏＯ
を添加した場合と概略同様と考えられる。

【００２７】ニッケルは、Ｎｉ²⁺となり、ΖｎＯ結晶粒
子中に固溶する。Ｃｏ²⁺同様Ｎｉ²⁺は、ΖｎＯ粒子の粒
界付近に存在し、非直線特性発現の要因となる障壁を形
成する。以下、非直線特性が改善された理由は、ＣｏΟ
を添加した場合と概略同様と考えられる。

【００２８】アルミニウムは、Ａ１³⁺となり、ΖｎＯ結
晶粒子中に固溶する。Ｃｏ²⁺同様Ａ１³⁺は、ΖｎＯ粒子
の粒界付近に存在し、非直線特性発現の要因となる障壁
を形成する。非直線特性が改善される理由は、ＣｏΟを
添加した場合と概略同様と考えられる。

【００２９】ホウ素は、焼結後Ｂ³⁺となり、ΖｎＯの格
子間に存在し、イオンの移動を阻害すると考えられ、こ
のため、課電寿命特性が改善されると考えられる。な
お、Ｂ₂Ｏ₃の添加量を、０．５×１０^-3〜２０×１０
^-3mol%した理由は、Ｂ₂Ｏ₃の添加量が０．５×１０^-3
mol%未満では課電寿命特性の改善の効果が少ないためで
あり、また、２０×１０^-3mol%を超えた場合では、Ｂ³⁺
の量が多く、非直線抵抗体の抵抗が低くなり、非直線特
性が低下するためである。

【００３０】銀は、Αｇ⁺となり、ΖｎＯの格子間に存
在し、イオンの移動を阻害すると考えられる。このた
め、銀の添加により課電寿命特性が改善されると考えら
れる。なお、Ａｇ₂Ｏ添加量を０．５×１０^-3〜２０×
１０^-3mol%とした理由は、Ａｇ₂Ｏの添加量が、０．５
×１０^-3mol%未満では、添加量が少なく、課電寿命特性
改善の効果が少ないためであり、また、２０×１０^-3mo
l%を超えた場合では、Ａｇ⁺量が多くなり、非直線特性
の課電寿命特性が低下するためである。

【００３１】以上のように、請求項１記載の非直線抵抗
体においては、酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビ
スマス、チタンを含むため、ΖｎΟ結晶粒子径を均一に
大きくすることができる。さらに、バリスタ電圧を２０
〜１５０Ｖ／mmとしているため、非直線抵抗体の厚さを
増やすことができ、サージ耐量を増加することができ
る。

【００３２】請求項２乃至請求項５の非直線抵抗体にお
いては、コバルト、マンガン、ニッケル、またはアルミ
ニウムを含有している。この結果、優れた非直線特性を
得ることができる。

【００３３】請求項６または請求項７の非直線抵抗体に
おいては、銀またはホウ素を含有することにより優れた
寿命特性を得ることができる。

【００３４】請求項８の非直線抵抗体においては、含有
されるビスマスが体心立方晶酸化ビスマスを形成するこ
とにより優れた耐量特性を得ることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を、図面を
参照して説明する。

【００３６】第１実施形態（表１，図１）主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃、およびＴｉＯ₂を所定量
秤量し、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。

【００３７】次に、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
に成形することで成形体を得た。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時間焼成することにより、図１に示す焼結体１を
得ることができた。そして、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、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
れにより図１に示す非直線抵抗体を得た。

【００３８】次に、以上のようにして得られた非直線抵
抗体の電気特性について説明する。

【００３９】これらの非直線抵抗体のバリスタ電圧（Ｖ
_1mA）、放電耐量特性、および非直線特性を表１に示
す。表１は、本実施形態の試料（実施例１〜１１）と、
これに対する成分素成等が外れた試料（比較例１〜４）
とを示している。なお、放電耐量特性は、雷インパルス
（４／１０）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で示した。また、非直
線抵抗体はその厚さを調整し、非直線抵抗体１個のバリ
スタ電圧（Ｖ_1mA）を同じにして、放電耐量試験を行っ
た。非直線特性は、５kAの電流を流したときに発生する
電圧Ｖ_5kAとバリスタ電圧（Ｖ_1mA）との比Ｖ_5kA／Ｖ
_1mAで示した。

【００４０】表１に示した結果から明らかなように、本
実施形態の非直線抵抗体は、バリスタ電圧（Ｖ_1mA）が
２０〜１５０Ｖ／mmとなり、従来例に比べ、放電耐量特
性が良好であることがわかる。

【００４１】第２実施形態（図２）次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

【００４２】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃およびΤｉΟ
₂をそれそれ、１mol%、また、ＣｏＯを所定量秤量し、
原料とした。製造方法は第１の実施形態と同様である。
本実施形態の非直線抵抗体は、第１実施形態と同様、Ｖ
_1mAは２０〜１５０Ｖ／mmであり、放電耐量特性も良好
である。

【００４３】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
非直線性を図２に示す。図２に示した結果から明らかな
ように、非直線特性は、第１実施形態に比べて、さらに
改善されていることがわかる。

【００４４】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃、およびＴｉ
Ｏ₂をそれそれ、１mol%含み、Ｃ００を０．１〜５．０
mol%含む場合について示したが、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．１〜
５．０mol%およびＴｉＯ₂を０．１〜５．０mol%含む場
合についも同様の効果が得られることを確認した。

【００４５】第３実施形態（図３）次に、本発明の第３の実施形態を説明する。

【００４６】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれそれ１mol%、また、ΜｎＯを所定量秤量し、原
料とした。製造方法は第１実施形態と同様である。本実
施形態の非直線抵抗体は、第１実施形態と同様、Ｖ_1mA
を２０〜１５０Ｖ／mmとすることができ、放電耐量特性
も良好である。

【００４７】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
非直線性を図３に示す。図３に示した結果から明らかな
ように、非直線特性は、第１実施形態に比べて、さらに
改善されていることがわかる。

【００４８】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃およびΤｉＯ
₂をそれぞれ１mol%含みΜｎＯを０．１〜５．０mol%含
む場合について示したが、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．１〜５．０
mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mol%、およびΜｎＯを
０．１〜５．０mol%含む場合について、さらに、Ｂｉ₂
Ｏ₃を０．１〜５．０mol%、ΤｉΟ₂を０．１〜５．０
mol%、ＣｏＯを０．１〜５．０mol%、およびΜｎＯを
０．１〜５．０mol%含む場合についても同様の効果が得
られることを確認した。

【００４９】第４実施形態（図４）次に、本発明の第４の実施形態を説明する。

【００５０】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれそれ、１mol%、また、ＮｉΟを所定量秤量し、
原料とした。製造方法は第１実施形態と同様である。

【００５１】本実施形態の非直線抵抗体は、第１実施形
態と同様、Ｖ_1mAは２０〜１５０Ｖ／mmであり、放電耐
量特性も良好である。

【００５２】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
非直線性を図４に示す。図４に示した結果から明らかな
ように、非直線特性は、第１実施形態に比べて、さらに
改善されていることがわかる。

【００５３】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれそれ１mol%含み、ＮｉΟを０．１〜５．０mol%
含む場合について示したが、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．１〜５．
０mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mol%、およびＮｉＯ
を０．１〜５．０mol%含む場合について、Ｂｉ₂Ｏ₃を
０．１〜５．０mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mol%、
ＣｏＯを０．１〜５．０mol%、およびＮｉＯを０．１〜
５．０mol%含む場合について、さらに、Ｂｉ₂Ｏ₃を
０．１〜５．０mol%、Τｉ₂２を０．１〜５．０mol%、
ＣｏΟを０．１〜５．０mol%、ΜｎＯを０．１〜５．０
mol%、およびＮｉＯを０．１〜５．０mol%含む場合につ
いても同様の効果が得られることを確認した。

【００５４】第５実施形態（図５）次に、本発明の第５の実施形態を説明する。

【００５５】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃およびΤｉΟ
₂をそれそれ１mol%、また、Ａｌ₂Ｏ₃を所定量秤量
し、原料とした。製造方法は第１実施形態と同様であ
る。

【００５６】本実施形態の非直線抵抗体は、第１実施形
態と同様、Ｖ_1mAは２０〜１５０Ｖ／mmであり、放電耐
量特性も良好である。

【００５７】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
非直線性を図５に示す。図５に示した結果から明らかな
ように、非直線特性は、第１実施形態に比べて、さらに
改善されていることがわかる。

【００５８】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれそれ１mol%含み、Ａｌ₂Ｏ₃を０．５×１０^-3
〜２０×１０^-3mol%含む場合について示したが、Ｂｉ₂
Ｏ₃を０．１〜５．０mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０m
ol%、およびＡｌ₂Ｏ₃を０．５×１０^-3〜２０Χ１０
^-3mol%含む場合についても同様の効果が得られる。

【００５９】また、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．１〜５．０mol%、
ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mol%、ＣｏＯを０．１〜５．
０mol%、およびＡｌ₂Ｏ₃を０．５×１０^-3〜２０×１
０^-3mol%含む場合についても同様である。

【００６０】さらに、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．１〜５．０mol
%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mol%、ＣｏＯを０．１〜
５．０mol%、ΜｎΟを０．１〜５．０mol%、およびＡｌ
₂Ｏ₃を０．５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%含む場合に
ついて、また、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．１〜５．０mol%、Ｔｉ
Ο₂を０．１〜５．０mol%、ＣｏＯを０．１〜５．０mo
l%、ΜｎＯを０．１〜５．０mol%、ＮｉＯを０．１〜
５．０mol%、およびＡｌ₂Ｏ₃を０．１〜５．０mol%含
む場合についても同様の効果が得られることを確認し
た。

【００６１】第６実施形態（図６）次に、本発明の第６の実施形態を説明する。

【００６２】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃、およびＴｉ
Ｏ₂をそれそれ１mol%、また、Αｇ₂Ｏを所定量秤量
し、原料とした。製造方法は第１実施形態と同様であ
る。

【００６３】本実施形態の非直線抵抗体は、第１実施形
態と同様、Ｖ_1mAは２０〜１５０Ｖ／mmであり、放電耐
量特性、非直線特性も良好である。

【００６４】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
寿命特性を図６に示す。寿命特性は、図６に示した結果
から明らかなように、寿命特性は、第１実施形態に比べ
て、さらに改善されていることがわかる。

【００６５】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれそれ１mol%含み、Αｇ₂Ｏを０．５×１０^-3〜
２０×１０^-3mol%含む場合について示したが、Ｂｉ₂Ｏ
₃を０．１〜５．０mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mo
l%、ＣｏＯを５．０mol%以下、ΜｎＯを５．０mol%以
下、ＮｉＯを５．０mol%以下、およびＡｌ₂Ｏ₃を２０
×１０^-3mol%含み、Αｇ₂Ｏを０．５×１０^-3〜２０×
１０^-3mol%含む場合についても同様の効果が得られるこ
とを確認している。

【００６６】第７実施形態（図７）次に、本発明の第７の実施形態を説明する。

【００６７】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃、ΤｉＯ₂を
それそれ１mol%、また、Ｂ₂Ｏ₃を所定量秤量し、原料
とした。製造方法は第１実施形態と同様である。また、
比較のためにＢ₂Ｏ₃を添加しない非直線抵抗体も製造
した。本実施形態の非直線抵抗体は、第１実施形態と同
様、Ｖ_1mAは３．０〜１５０Ｖ／mmであり、放電耐量特
性、非直線抵抗特性とも良好である。

【００６８】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
課電寿命特性を図７に示す。課電寿命特性は、大気中、
１２０℃で、課電率はＶ_1mAに対して１００％で行っ
た。図７には、５００時間課電した後の、Ｖ_10μΑの変
化率を示した。図中、横軸にはＢ₂Ｏ₃添加量を対数目
盛で、縦軸にはＶ_10μΑの変化率を示した。図７から明
らかなように、課電寿命特性は、第１実施形態に比べ改
善されていることがわかる。

【００６９】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれぞれ、１mol%含みＢ₂Ｏ₃を０．５×１０^-3〜
２０×１０^-3mol%含む場合について示したが、Ｂｉ₂Ｏ
₃を０．１〜５．０mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．０mo
l%、ＣｏＯを５．０mol%以下、ΜｎΟを５．０mol%以
下、ＮｉΟを５．０mol%以下、Ａｌ₂Ｏ₃を２０×１０
^-3mol%以下、および、Αｇ₂Ｏを２０×１０^-3mol%以下
含み、Ｂ₂Ｏ₃を０．５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%含
む場合についても同様の効果が得られることを確認して
いる。

【００７０】第８実施形態（図８）次に、本発明の第８の実施形態を説明する。

【００７１】主成分ΖｎＯに、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＴｌＯ₂を
それそれ１mol%秤量し、原料とした。製造方法は第１実
施形態と略同様であるが、本実施形態では、得られた焼
結体を、さらに４５０℃〜５００℃で熱処理した。続い
て、側面高抵抗層形成以下第１実施形態と同様の製造方
法により、非直線抵抗体を製造した。

【００７２】このようにして得られた非直線抵抗体につ
いて、Χ線回折測定を行ったところ、本実施形態につい
ては立方晶系酸化ビスマスが形成しているのに対し、比
較形態については、単斜晶系酸化ビスマスが形成してい
ることを確認した。

【００７３】本実施形態の非直線抵抗体は、第１実施形
態と同様、Ｖ_1mAは２０〜１５０Ｖ／mmであり、非直線
特性も良好であった。

【００７４】以上のようにして得られた非直線抵抗体の
放電耐量特性を図８に示す。放電耐量特性は、２０個の
非直線抵抗体に、雷インパルス（４／２０）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。

【００７５】図８に示した結果から明らかなように、本
実施形態の非直線抵抗体は、比較形態に比べ、放電耐量
特性が良好であることがわかる。

【００７６】本実施形態において、放電耐量特性が比較
形態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。

【００７７】非直線抵抗体の微細構造においては、１０
μｍ程度のΖｎＯ結晶粒子とこのΖｎΟ結晶粒子を取り
囲む粒界層から形成されている。比較形態における粒界
層は、単斜晶系酸化ビスマスが形成されているのに対
し、本実施形態においては、立方晶系酸化ビスマスで構
成されていることが認められた。非直線抵抗体の強度は
ΖｎＯ結晶粒子の粒界層との界面の強度によって決定さ
れる。本実施形態と比較形態について、破壊試験を行
い、その強度を比較したところΖｎＯと立方晶系酸化ビ
スマスとの界面の強度がより優れていることが認められ
た。

【００７８】以上のように本実施形態によれば、立方晶
系酸化ビスマスが形成されているため、非直線抵抗体の
機械的強度が向上し、電流印加時に発生する熱応力に対
して十分耐え得ることができるため、放電耐量特性が向
上したと考えられる。

【００７９】本実施形態では、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＴｉＯ
₂をそれそれ１mol%含み、立方晶系酸化ビスマスが形成
されている非直線抵抗体の場合について示したが、Ｂｉ
₂Ｏ₃を０．１〜５．０mol%、ＴｉＯ₂を０．１〜５．
０mol%、ＣｏＯを５．０mol%以下、ＭｎＯを５．０mol%
以下、ΝｉΟを５．０mol%以下、Ａｌ₂Ｏ₃を２０×１
０^-3mol%以下、Ａｇ₂Οを２０×１０^-3mol%以下、およ
び、Ｂ₂Ｏ₃を０．５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%含
み、立方晶系酸化ビスマスが形成されいている非直線抵
抗体の場合についても同様の効果が得られることを確認
している。

【００８０】以上、第１乃至第８の実施形態では、原料
として酸化物を用いたが、これに限定されるものではな
く、焼成し、酸化物になるものであればよく、例えば、
水酸化物、炭酸化物、シュウ酸化物であっても、同様の
効果を得ることができる。また、成形体および焼結体の
大きさは適宜選択できる。

【００８１】

【表１】

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビスマス、チタン
を含み、ＺｎＯ結晶粒子径を均一に大きくし、バリスタ
電圧を２０〜１５０Ｖ／mmとすることにより、非直線抵
抗体の厚さを増やすことができ、放電耐量特性を向上し
た非直線抵抗体を提供することができる。

【００８３】本発明はまた、副成分としてさらに、コバ
ルト、マンガン、ニッケル、またはアルミニウムを含有
しているため、非直線特性に優れた非直線抵抗体を提供
することができる。

【００８４】本発明はまた、副成分としてさらに、銀ま
たはホウ素を含有しているため、非直線特性に優れた非
直線抵抗体を提供することができる。

【００８５】本発明はまた、含有されるビスマスが体心
立方晶酸化ビスマスを形成しているため、寿命特性に優
れた非直線抵抗体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る非直線抵抗体を示
す断面図。

【図２】本発明の第２実施形態に係る非直線抵抗体の非
直線特性を示すグラフ。

【図３】本発明の第３実施形態に係る非直線抵抗体の非
直線特性を示すグラフ。

【図４】本発明の第４実施形態に係る非直線抵抗体の非
直線特性を示すグラフ。

【図５】本発明の第５実施形態に係る非直線抵抗体の非
直線特性を示すグラフ。

【図６】本発明の第６実施形態に係る非直線抵抗体の課
電寿命特性を示すグラフ。

【図７】本発明の第７実施形態に係る非直線抵抗体の課
電寿命特性を示すグラフ。

【図８】本発明の第８実施形態に係る非直線抵抗体の放
電耐量特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１焼結体２高抵抗層３電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、副成分として、
ビスマスを酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）に換算して０．
１〜５．０mol%、チタンを酸化チタン（ＴｉＯ₂）に換
算して０．１〜５．０mol%それぞれ含有し、バリスタ電
圧（Ｖ_1mA）が、２０〜１５０Ｖ／mmであることを特徴
とする非直線抵抗体。
【請求項２】副成分として、コバルトを酸化コバルト
（ＣｏＯ）に換算して０．１〜５．０mol%含有すること
を特徴とする請求項１記載の非直線抵抗体。
【請求項３】副成分として、マンガンを酸化マンガン
（ＭｎＯ）に換算して０．１〜５．０mol%含有すること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の非直線抵抗
体。
【請求項４】副成分として、ニッケルを酸化ニッケル
（ＮｉＯ）に換算して０．１〜５．０mol%含有すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３記載の非直線抵抗
体。
【請求項５】アルミニウムを酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）に換算して０．５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%
含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の
非直線抵抗体。
【請求項６】ホウ素を酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）に換算
して５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%含有することを特徴
とする請求項１乃至請求項５記載の非直線抵抗体。
【請求項７】銀を酸化銀（Ａｇ₂Ο）に換算して０．
５×１０^-3〜２０×１０^-3mol%含有することを特徴とす
る請求項１乃至請求項６記載の非直線抵抗体。
【請求項８】含有されるビスマスが体心立方晶酸化ビ
スマスを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項
７記載の非直線抵抗体。