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公開番号2024157203
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-07
出願番号2023071408
出願日2023-04-25
発明の名称電流-電圧非直線抵抗体、および、その製造方法
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類H01C 7/112 20060101AFI20241030BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】エネルギ耐量等の性能の向上を容易に実現可能な電流-電圧非直線抵抗体等を提供する。
【解決手段】実施形態の電流-電圧非直線抵抗体は、主成分原料(酸化亜鉛)と第1の副成分原料(酸化アンチモン、酸化コバルト、酸化ニッケル)と、第2の副成分原料(酸化ビスマス、酸化マンガン)と第3の副成分原料(3価元素を含む物質、ホウ素元素を含む物質、銀元素を含む物質)とを含有する混合物の焼結体を備える。主成分原料は、メディアン径D50_(ZnOs)がD50_(ZnOs)≦0.4μmである第1の主成分粉体の含有量[ZnOs]と、メディアン径D50_(ZnOt)が0.5μm≦D50_(ZnOt)≦0.7μmである第2の主成分粉体の含有量[ZnOt]とが、「0.005≦[ZnOs]/[ZnOt]≦0.1」を満たす。第1の副成分原料のメディアン径D50_(Sb+Co+Ni)が「D50_(Sb+Co+Ni)≦0.4μm」を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化亜鉛の粉体からなる主成分原料と、
酸化アンチモン、酸化コバルト、および、酸化ニッケルの粉体からなる第１の副成分原料と、
酸化ビスマス、および、酸化マンガンからなる第２の副成分原料と、
３価元素を組成に含む物質、ホウ素元素を組成に含む物質、および、銀元素を組成に含む物質の粉体からなる第３の副成分原料と
を含有する混合物を焼結することで形成された焼結体を備える電流－電圧非直線抵抗体であって、
前記混合物は、
前記主成分原料を８５ｍｏｌ％以上含み、
前記主成分原料は、
それぞれ粒径が異なる第１の主成分粉体と、第２の主成分粉体とを含み、
前記第１の主成分粉体のメディアン径Ｄ５０
（ＺｎＯｓ）
が（式Ａ）に示す関係を満たし、
前記第２の主成分粉体のメディアン径Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
が（式Ｂ）に示す関係を満たし、
前記第１の主成分粉体の含有量［ＺｎＯｓ］と前記第２の主成分粉体の含有量［ＺｎＯｔ］とが（式Ｃ）に示す関係を満たし、
前記第１の副成分原料のメディアン径Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
が（式Ｄ）に示す関係を満たす、
電流－電圧非直線抵抗体。
Ｄ５０
（ＺｎＯｓ）
≦０．４μｍ・・・（式Ａ）
０．５μｍ≦Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
≦０．７μｍ・・・（式Ｂ）
０．００５≦［ＺｎＯｓ］／［ＺｎＯｔ］≦０．１・・・（式Ｃ）
Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
≦０．４μｍ・・・（式Ｄ）
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２の副成分原料のメディアン径Ｄ５０
（Ｂｉ＋Ｍｎ）
が（式Ｅ）に示す関係を満たす、
請求項１項記載の電流－電圧非直線抵抗体。
０．５μｍ≦Ｄ５０
（Ｂｉ＋Ｍｎ）
≦０．７μｍ・・・（式Ｅ）
【請求項３】
前記混合物は、
イットリウム、ユウロピウム、エリビウム、ツリウム、ガドリニウム、ジスプロジウム、ホルミウム、および、イッテリビウムのうち少なくとも一つの希土類元素Ｒを組成に含む物質の粉体からなる第４の副成分原料
を更に含有しており、
前記第４の副成分原料のメディアン径Ｄ５０
（Ｒ）
が（式Ｆ）に示す関係を満たす、
請求項１または２に記載の電流－電圧非直線抵抗体。
Ｄ５０
（Ｒ）
≦０．４μｍ・・・（式Ｆ）
【請求項４】
酸化亜鉛の粉体からなる主成分原料と、酸化アンチモン、酸化コバルト、および、酸化ニッケルの粉体からなる第１の副成分原料と、酸化ビスマス、および、酸化マンガンからなる第２の副成分原料と、３価元素を組成に含む物質、ホウ素元素を組成に含む物質、および、銀元素を組成に含む物質の粉体からなる第３の副成分原料とを混合することによって得た混合物を焼結することで焼結体を得る、電流－電圧非直線抵抗体の製造方法であって、
前記混合物は、
前記主成分原料を８５ｍｏｌ％以上含み、
前記主成分原料は、
それぞれ粒径が異なる第１の主成分粉体と、第２の主成分粉体とを含み、
前記第１の主成分粉体のメディアン径Ｄ５０
（ＺｎＯｓ）
が（式Ａ）に示す関係を満たし、
前記第２の主成分粉体のメディアン径Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
が（式Ｂ）に示す関係を満たし、
前記第１の主成分粉体の含有量［ＺｎＯｓ］と前記第２の主成分粉体の含有量［ＺｎＯｔ］とが（式Ｃ）に示す関係を満たし、
前記第１の副成分原料のメディアン径Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
が（式Ｄ）に示す関係を満たす、
電流－電圧非直線抵抗体の製造方法。
Ｄ５０
（ＺｎＯｓ）
≦０．４μｍ・・・（式Ａ）
０．５μｍ≦Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
≦０．７μｍ・・・（式Ｂ）
０．００５≦［ＺｎＯｓ］／［ＺｎＯｔ］≦０．１・・・（式Ｃ）
Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
≦０．４μｍ・・・（式Ｄ）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電流－電圧非直線抵抗体、および、その製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統や電子機器等の設備を、落雷などによる異常電圧（サージ）から保護するために、過電圧保護装置（避雷器、サージアブソーバなど）が用いられている。過電圧保護装置は、電流－電圧非直線抵抗体を備えている。電流－電圧非直線抵抗体は、正常な電圧が作用したときには絶縁特性を示すのに対して、異常電圧が作用したときには抵抗値が低下して導電性を示す。
【０００３】
電流－電圧非直線抵抗体は、焼結体（セラミック体）を備える。焼結体は、たとえば、酸化亜鉛の粉体からなる主成分原料と共に、酸化亜鉛以外の金属酸化物等の粉体からなる副成分原料が混合された混合物を焼結することで形成される。電流－電圧非直線抵抗体において、焼結体の側面には、絶縁層が形成されている。絶縁層は、異常電圧（サージ）の吸収時に、フラッシュ・オーバが生ずることを防止するために設けられている。
【０００４】
近年、電流－電圧非直線抵抗体を備える機器の高性能化と共に、機器の小型化が要求されている。これに伴い、電流－電圧非直線抵抗体においては、抵抗値が高く、優れた非直線抵抗特性を有することが求められており、さまざまな技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００１－３０７９０９号公報
特許第２９０４１７８号公報
特許第２９３３８８１号公報
特許第２９４０４８６号公報
特許第３１６５４１０号公報
特許第６９３７３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来においては、電流－電圧非直線抵抗体のエネルギ耐量等の向上が困難であり、小型化を十分に実現することが困難であった。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、エネルギ耐量等の性能の向上を容易に実現可能な、電流－電圧非直線抵抗体、および、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の電流－電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛の粉体からなる主成分原料と、酸化アンチモン、酸化コバルト、および、酸化ニッケルの粉体からなる第１の副成分原料と、酸化ビスマス、および、酸化マンガンからなる第２の副成分原料と、３価元素を組成に含む物質、ホウ素元素を組成に含む物質、および、銀元素を組成に含む物質の粉体からなる第３の副成分原料とを含有する混合物を焼結することで形成された焼結体を備える。混合物は、主成分原料を８５ｍｏｌ％以上含む。主成分原料は、それぞれ粒径が異なる第１の主成分粉体と第２の主成分粉体とを含み、第１の主成分粉体のメディアン径Ｄ５０
（ＺｎＯｓ）
が（式Ａ）に示す関係を満たし、第２の主成分粉体のメディアン径Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
が（式Ｂ）に示す関係を満たし、第１の主成分粉体の含有量［ＺｎＯｓ］と第２の主成分粉体の含有量［ＺｎＯｔ］とが（式Ｃ）に示す関係を満たす。第１の副成分原料のメディアン径Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
が（式Ｄ）に示す関係を満たす。
Ｄ５０
（ＺｎＯｓ）
≦０．４μｍ・・・（式Ａ）
０．５μｍ≦Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
≦０．７μｍ・・・（式Ｂ）
０．００５≦［ＺｎＯｓ］／［ＺｎＯｔ］≦０．１・・・（式Ｃ）
Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
≦０．４μｍ・・・（式Ｄ）
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施形態に係る電流－電圧非直線抵抗体１０の構成を示す断面図である。
図２は、本実施形態の電流－電圧非直線抵抗体１０のうち、焼結体２０（図１参照）を作製する方法を示すフロー図である。
図３は、Ｄ５０
（Ｓｂ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）
およびＤ５０
（ＺｎＯｓ）
と、破壊エネルギとの関係を示す図である。
図４は、Ｄ５０
（ＺｎＯｔ）
と破壊エネルギとの関係を示す図である。
図５は、［ＺｎＯｓ］／［ＺｎＯｔ］
）
と破壊エネルギとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［Ａ］電流－電圧非直線抵抗体１０の構成
図１は、実施形態に係る電流－電圧非直線抵抗体１０の構成を示す断面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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