JPH1197221A

JPH1197221A - 非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法

Info

Publication number: JPH1197221A
Application number: JP9258643A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ono; 克弘大野; Reiji Okamoto; 禮二岡本; Yoshio Takada; 良雄高田; Junichi Shimizu; 淳一清水; Mitsunori Hama; 光紀濱; Shinji Ishibe; 信治石辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】非直線性抵抗体の外周面被覆厚さを均一にす
ることができるローラー塗布方法を提案すること。【解決手段】本発明に係る非直線性抵抗体の側面絶縁
層の形成方法は、ローラを用いて非直線性抵抗体素子に
塗布ペーストを転写する転写工程と、塗布ペーストが転
写された非直線性抵抗体素子１の塗布面にブレード６の
面が接触するようにし、非直線性抵抗体素子１を回転さ
せることにより非直線性抵抗体素子１に転写された塗布
面を平坦にする平坦化工程とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力の送変電分
野において線路の避雷エネルギーの吸収素子として利用
される非直線性抵抗体避雷器素子の製造方法、特に酸化
亜鉛を主成分とする非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は電力の送変電分野において避雷
器素子として用いられる酸化亜鉛を主成分とする非直線
性抵抗体を示す図である。図において、１０１は酸化亜
鉛を主成分とする円柱状の非直線性抵抗体素子、１０２
は非直線性抵抗体素子１０１の両端面に設けられたアル
ミ等の電極、１０３は非直線性抵抗体素子１０１の外周
側面に形成された非直線性抵抗体１０１と同質の絶縁性
セラミック層、１０４はこの絶縁性セラミック層１０３
上に形成されたガラス層である。このように、非直線性
抵抗体は絶縁性セラミック層１０３、ガラス質層１０４
による薄い複層構造の絶縁皮膜が施された構造を持って
いる。

【０００３】このような構造の外周側面の絶縁性セラミ
ック層１０３は、仮焼状態の非直線性抵抗体１０１の外
周側面に、例えば、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化アン
チモン、酸化けい素からなる混合粉末を分散した塗布液
を一定の厚さに塗布して乾燥し、この状態で素子１０１
の本焼成（焼結）を行って形成される。さらにそのセラ
ミック質絶縁皮膜１０３の上に絶縁性のガラスの皮膜１
０４を形成して、複層構造の、より一層、絶縁性の高い
保護層を形成し、実用に供されている。

【０００４】所で、この絶縁性の素子外周面保護層の役
割は、非直線性抵抗体素子１０１の動作時に流れる異常
大電流による沿面短絡の発生を抑制すること、または絶
縁油中や絶縁ガス中で常時課電状態に置かれることによ
る漏れ電流の増加を抑制することにあるが、その電気的
機能上の役割を１００％達成するためには、保護層の厚
さ、さらに素子外周面内での厚さ分布が均一でなければ
ならない。

【０００５】次に、従来の酸化亜鉛非直線性抵抗体の側
面絶縁層の形成方法を説明する。この酸化亜鉛非直線性
抵抗体の側面絶縁層の工業的な形成方法として、以下の
ような形成方法が提案されている。（１）上述のセラミ
ック質粉末、ガラス質粉末をスラリー状にしてスプレー
で吹き付けた後、それらを焼成する方法。（２）それぞ
れの粉末の印刷ペーストを調合して、特殊な局面印刷機
でそれぞれのペーストを外周面に印刷後、それらを焼成
する方法。（３）２本のローラーにそれぞれのペースト
を一定の厚さで付着し、このローラ上で同時に回転する
素子にペーストを転写して焼成する方法。

【０００６】例えば、特開昭６２−１０９３０２号公報
ではスプレーで噴霧塗布する方法が開示され、水溶性有
機バインダー（ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロ
ピルアルコール、メチルセルロース）の水溶液とそれぞ
れの粉末の混合スラリーで、そのスラリー粘度を５０〜
６０センチポイズに調製し、被塗布素子を５０〜２００
゜Ｃに加熱した状態で１０〜３０ＲＰＭで回転しながら
このスラリーをスプレー装置で吹き付け塗布し、その後
に焼成する方法が述べられている。

【０００７】また、特開平２−１５６５０５号公報に
は、酸化亜鉛非直線性抵抗体の２層構造の側面層の塗布
に関して、ローラー塗布方式が簡単な記述で開示されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の酸化亜鉛非直線
性抵抗体の側面保護層形成の方法は、上記のようになさ
れているので、スラリーをスプレーガンで吹き付け塗布
する方法では、任意の厚さの均質な被覆層が得られる
が、その反面スラリーをスプレーガンで吹き付けて塗布
するのでスラリーの無駄が多く、適当な回収方式を導入
して飛散分をできるだけ回収したとしても、使用スラリ
ーの５０％を超える利用率が得られない。

【０００９】また、側面層を局面印刷によって塗布する
方法では、ペーストの利用率は１００％に近く、ペース
トの無駄は少ないが、その反面印刷機のメンテナンス、
印刷マスクの清掃、交換等の手間がかかる。また、厚い
被覆を行うためには、一回の印刷では困難で、印刷、乾
燥の工程を必要な厚さになるまで、必要回数分繰り返さ
なければならない。さらに、印刷方式の原理的制約とし
て、円周面の一部で印刷部の重なりが起こり、素子の電
気的特性上望ましくない塗布厚さの厚い部分が発生す
る。

【００１０】さらに、ローラーで塗布する方法では、ペ
ーストの利用率が高く、塗布機のメンテナンスも比較的
簡単であるが、ローラーで塗布した後の塗布面には、図
１１に示すような凹凸模様が原理的に発生し、側面全域
に渡る均質な皮膜の形成が難しいという欠点がある。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、非直線性抵抗体の側面絶縁層の
形成方法、特にローラー塗布方法に関して、非直線性抵
抗体の外周面被覆厚さを均一にすることができるローラ
ー塗布方法を提案するものであり、通常のローラー塗布
で発生する塗布面の凹凸模様（塗布厚さの不均一性）を
解消し、均一被覆厚さの側面絶縁層を形成できる非直線
性抵抗体の形成方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる非直線
性抵抗体の側面絶縁層の形成方法は、ローラを用いて非
直線性抵抗体素子に塗布ペーストを転写する転写工程
と、塗布ペーストが転写された非直線性抵抗体素子の塗
布面にブレードの面が接触するようにし、非直線性抵抗
体素子を回転させることにより非直線性抵抗体素子に転
写された塗布面を平坦にする平坦化工程とを含んでい
る。

【００１３】また、平坦化工程は、ブレードが非直線性
抵抗体素子の塗布面を押圧する。さらに、転写工程は、
所定間隔てて設けられた２本のローラーの少なくともい
ずれか一方に塗布ペーストを付着し、この２本のローラ
ー間上に非直線性抵抗体素子を配置して非直線性抵抗体
素子に塗布ペーストを転写する。

【００１４】また、ブレードは金属性である。さらに、
金属製のブレードの厚さは３０〜６０μｍである。ま
た、ブレードはプラスチック性である。さらに、プラス
チック性のブレードの厚さは０．１５〜０．３０ｍｍで
ある。

【００１５】また、ブレードの幅は非直線性抵抗体素子
の側面の長さ以上で側面の端部からの長さがそれぞれ
２．５ｍｍ以下である。さらに、塗布ペーストは、エチ
ルセルロースまたはニトロセルロースを有機溶剤に溶解
したものにセラミック質粉末またはガラス質粉末を分散
したもので、その粘度が１３００〜３５００センチポイ
ズである。

【００１６】また、非直線性抵抗体素子の側面にセラミ
ック層を形成した後、非直線性抵抗体素子の側面にガラ
ス質の側面絶縁層を形成する。さらに、下層のセラミッ
ク層の厚さは６．０〜１２ｍｇ／ｃｍ²で、上層のガラ
ス質層の厚さは１５〜３０ｍｇ／ｃｍ²で塗布される。

【００１７】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの実施の形態の酸化亜鉛非直線
性抵抗体素子の製造プロセスを示した図である。図１に
示すように、電力送配電用として必要な電気的特性が付
与されるように酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化アンチモ
ン、その他複数の微量添加物を適当な比率で配合した粉
末をボールミルで混合し、バインダを添加したのち造粒
し、必要なサイズの円柱または円板状に成形する。な
お、成形体はバインダ分解を行い、続いて仮焼成する。

【００１８】仮焼成後に、側面絶縁層の下地セラミック
層を塗布するが、この塗布ペーストは以下の手順で調製
する。酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化アンチモン（Ｓ
Ｂ₂Ｏ₃）、酸化珪素（ＳｉＯ₂）粉末を重量比３：３．
５：５でボールミルで混合した粉末と、５重量％のエチ
ルセルロースをブチルカルビトール、酢酸アミル、酢酸
エチルの混合溶剤に溶解したビイクル（ｖｅｈｉｃｌ
ｅ）を粉末１００ｇに対して８０ｃｃ加え、混練器で練
り、塗布用ペーストを調製する。このとき、混練途中で
ペーストの粘度を回転式粘度計またはその他の粘度計で
測り、その粘度が１３００〜３５００センチポイズの範
囲になるよう粉末またはビイクルのいずれかを加えて調
製する。

【００１９】図２はこの実施の形態の塗布機を示す図で
ある。図において、１はペーストが塗布される非直線性
抵抗体素子の仮焼体、２はローラーで、２本のローラー
２ａとローラ２ｂとの間隔が非直線性抵抗体素子の直径
よりも小さくなるように配置され、このローラー２ａ、
２ｂ間上に非直線性抵抗体素子１が載せられ、このロー
ラー２ａ、２ｂの回転に伴い非直線性抵抗体素子１がロ
ーラー２ａ、２ｂと反対方向に回転するようになってい
る。

【００２０】３は塗布ペースト、４はこの塗布ペースト
３を収納しているペースト溜め容器で、このペースト溜
め容器４に収納されている塗布ペースト３がローラー２
ａに付着できるように配設されている。５はローラー２
ａと所定間隔を隔てて設けられたスクレイパー（掻き取
り刃）で、ローラー２ａ上に付着した余分な塗布ペース
ト３を掻き取る。

【００２１】次に、図２に示した塗布機による塗布方法
を説明する。まず、上記の塗布ペースト３を図２に示す
塗布機のペースト溜め容器４に入れ、２本の塗布ローラ
ー２ａ、２ｂを同一の回転方向（この場合、時計回りの
方向）に３０〜５０ＲＰＭの範囲で定速回転させ、ロー
ラー２ａ表面に付着する塗布ペースト３の厚さが６〜１
２ｍｇ／ｃｍ²（本焼成後で１５〜２５μｍ）になるよ
うにスクレイパー（掻き取り刃）５とローラー２ａとの
間隔を１５０〜２５０μｍの範囲で調製する。このと
き、当然ながら２本のローラー２ａ、２ｂの回転方向
は、図２の矢印で示されるように同一方向でなければな
らない。なお、塗布ペースト３の厚さは６〜１０ｍｇ／
ｃｍ²（本焼成後で１５〜２５μｍ）になるようにする
方がより望ましい。

【００２２】ペースト３の塗布は２本のローラー２ａ、
２ｂの間上に素子の仮焼体１を一定時間載せ、ローラー
２ａ、２ｂの回転に伴い、この仮焼体１をローラー２
ａ、２ｂと逆回転方向（この場合、時計と反対回りの方
向）に数回転させる。このとき、ローラー２ａ上に付着
している塗布ペースト３が仮焼体１上に付着することに
なり、仮焼体１の側面全面にペースト３が付着される。
一定時間経過後、この仮焼体１の両端面を保持してロー
ラー２ａ、２ｂ上より取り上げる。この状態で仮焼体１
の側面に付着した塗布ペースト３は図３に示されるよう
に、塗布ペーストの厚い部分と薄い部分が周期的に生じ
た縞模様状態になっている。

【００２３】上記のようなローラー塗布における円柱外
周面の塗布厚さの不均一性は、発明者らの詳細な研究に
よれば、特にガラス質下地のセラミック質層に関して、
塗布厚さの相対的に厚い部分で素子の電気的特性上の弱
体化が起こり、絶縁被覆の効果が１００％達成できない
ことが分かっている。

【００２４】図４はこの実施の形態の塗布機を示す図
で、図４（ａ）は非直線性抵抗体素子とブレードとが接
触していない状態、図４（ｂ）は非直線性抵抗体素子と
ブレードとが接触している状態を示す図である。図にお
いて、１は非直線性抵抗体の仮焼体に図２に示した塗布
機によって側面に塗布ペーストが塗布されている非直線
性抵抗体の仮焼体、６は金属製またはプラスチック製の
ブレード、７はこのブレード６を保持するブレードの保
持部である。なお、図示はしていないが、この非直線性
抵抗体の仮焼体は回転自在に保持されているものとす
る。

【００２５】この実施の形態では、図２に示した塗布機
と図４に示した塗布機とを別々に示したが、これらを一
体化した塗布機を用いてもよい。

【００２６】図２に示した塗布機によって非直線性抵抗
体の仮焼体１に塗布ペースト３を塗布した後に、図４に
示した塗布機によって非直線性抵抗体の仮焼体１の側面
の塗布面を平坦化する方法を説明する。以下、この非直
線性抵抗体の仮焼体の側面の塗布面を平坦化する操作を
平坦化と呼ぶことがある。

【００２７】まず、図２に示した塗布機により側面に塗
布された仮焼体１の両端面を保持した状態で、図４
（ａ）に示すように、５〜１５ＲＰＭの範囲の一定速度
で矢印の方向にこの仮焼体１を回転させる。

【００２８】そして、この仮焼体１を回転させながら薄
い金属製またはプラスチック製のブレード（刃）６をブ
レード保持部７を水平に矢印方向（仮焼体１の方向）に
スライドさせて、回転している仮焼体１にブレード６を
押し当てる。このとき、図４（ｂ）に示すようにブレー
ド６は仮焼体１に押し当てられることによって撓み、こ
の撓みによる反力によりブレード６が仮焼体１を押圧す
ることになる。

【００２９】このように、ブレード６が押し当てられた
状態で仮焼体１を矢印方向に１〜３回転した後、ブレー
ド６を仮焼体１から引き離す。このような塗布面の平坦
化を施すことにより、ペーストの塗布面は図５に示され
るように周期的な縞模様は解消され、塗布ペーストの厚
さは均一化される。

【００３０】そして、塗布厚さの均一化された仮焼体１
の側面上のペースト３を端面を保持した状態で乾燥さ
せ、１１００〜１２８０゜Ｃで４〜７時間本焼成（焼
結）する。この状態において、酸化亜鉛非直線性抵抗体
素子の側面は、薄くて均質な厚さのセラミック質の絶縁
物で被覆されている。さらに、この絶縁被覆を一層完全
なものにするために、ガラス質の絶縁層を以下の手順で
施す。

【００３１】ガラス質被覆用の塗布ペースト３は、平均
粒径３〜６μｍの酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ホウ素（Ｂ₂
Ｏ₃）、酸化珪素（ＳｉＯ₂）からなるガラス粉末に同サ
イズ粒径の無機質フィラー（例えば、酸化珪素、チタン
酸鉛、リチウム・アルミノシリケート等）を添加したコ
ンポジット型の低融点ガラス粉末１００ｇに対して、先
のセラミック質ペースト調製で使用したビイクル３２ｃ
ｃを加え、混練、調製する。このペーストの場合におい
ても、粘度が１３００〜３５００センチポイズの範囲に
なるようにガラス粉末またはビイクルのいずれかを加え
て調製する。

【００３２】そして、下地セラミック質側面層塗布後に
本焼成の完了した焼結体１をセラミック層ペーストの塗
布と同様にして、ガラス質ペーストの塗布及び塗布表面
の平坦化を行う。塗布厚さの制御はセラミック質ペース
トの場合と同様、図２に示したスクレイパー５とローラ
ー２ａ間の間隔を２００〜３００μｍに調製すると共
に、ガラス質層の厚さが１５〜３０ｍｇ／ｃｍ²（ガラ
ス焼成後で４０〜８０μｍ）になるように調製して塗布
する。

【００３３】ガラス質ペーストの塗布及び平坦化した焼
成体は端面を保持したままで乾燥し、３５０゜Ｃで３０
分間バインダの熱分解を行った後、４６０゜Ｃで２０分
間焼付を行い、続いて３００゜Ｃで６０分間のガラス歪
取りを行って、冷却する。以後、両端面に金属アルミニ
ウムの溶射による電極を付けて、図１０に示される構造
の酸化亜鉛非直線性抵抗体素子が完成する。

【００３４】図６は従来の塗布方法によって絶縁皮膜を
塗布した非直線性抵抗体とこの実施の形態の塗布方法に
よって均一な絶縁皮膜を塗布した非直線性抵抗体との課
電時間と漏れ電流との関係を示した図である。図におい
て、（イ）は従来の塗布方法で塗布したセラミック層が
１２ｍｇ／ｃｍ²以上の非直線性抵抗体、（ロ）はこの
実施の形態で説明した塗布方法で塗布したセラミック層
が６〜１０ｍｇ／ｃｍ²の非直線性抵抗体を示したもの
である。

【００３５】この実施の形態で示された手順に従って製
作された酸化亜鉛非直線性抵抗体素子は側面絶縁層の素
子内厚さムラが解消され、特にガラス層下地のセラミッ
ク質の薄くて均質な絶縁層が形成されることにより、素
子の電気特性として課電寿命が同一条件下で、図６に示
したように従来のものに比して１０倍以上の改善を達成
した。

【００３６】さらに、セラミック質絶縁層とその上に形
成されるガラス質層で構成される複層構造の側面層被覆
では、ガラス質層の下地となるセラミック質絶縁層がガ
ラス質層が焼き付け後に素子本体と接触しない程度に薄
い方が緻密な皮膜ができ、図６に示されるように、セラ
ミック質層が厚い場合（イ）と薄い場合（ロ）の素子の
電気的特性、特に、絶縁油中における長期課電状態での
漏れ電流の安定性（課電寿命）に大きな影響があり、セ
ラミック質層膜厚が６．０〜１０ｍｇ／ｃｍ²（焼成後
膜厚１５〜２５μｍ）と薄い場合（ロ）に、好ましい結
果をもたらすことがわかっている。

【００３７】本実施の形態では、塗布機として図２に示
した構造のものを用いたが、これは特にこの構造に限定
するものではなく、ローラーにより非直線性抵抗体素子
に塗布ペーストを付着できればよい。

【００３８】また、本実施の形態では、ブレードを塗布
面に押し当てて平坦化を行っているが、押圧することな
く仮焼体とブレード間が所定距離になるようにして平坦
化を行ってもよい。

【００３９】本実施の形態では、ローラーにより塗布ペ
ーストを塗布された非直線性抵抗体の塗布面をブレード
により平坦化させるので、均一の厚さの塗布膜が形成で
き、焼成することにより均一な複層構造の側面絶縁被覆
が得られ、素子の課電寿命の大幅な改善が達成できる。
また、ローラーにより塗布ペーストを塗布するので、使
用塗布材料の無駄が発生せず、高い材料利用率が得ら
れ、素子の製造コストを低減させることができる。

【００４０】実施の形態２．実施の形態１で説明した素
子の仮焼体に下地層のセラミック層ペーストを塗布し、
ブレードで平坦化する場合には、その塗布面の平坦化状
態は同ペーストの粘度に大きく依存する。

【００４１】図７は本実施の形態２のペースト粘度と素
子の状態との関係を示した図である。図７（ａ）はペー
スト粘度に対する素子の平坦化状態とそのときの素子の
状態を示した図で、図７（ｂ）は素子の状態（イ）、図
７（ｃ）は素子の状態（ロ）、そして、図７（ｄ）は素
子の状態（ハ）をそれぞれ示した図である。なお、この
ペーストの塗布方法は実施の形態１で説明した塗布方法
により塗布したものである。

【００４２】図７に示したように、ペーストの粘度があ
る特定値（例えば４７００ｃＰ）より高い場合には、下
地層の厚さムラを生じる。これは、ペーストの粘度が高
いため、ブレードによる平坦化が部分的に不完全なもの
となり、平坦化が行われ得ない状態の部分がそのまま残
るためである。

【００４３】一方、ペーストの粘度がある特定値（例え
ば９００ｃＰ）よりも低い場合にも、下地層の厚さムラ
を生じる。これは、ペーストの粘度が低いため、ペース
ト塗布厚さの制御が困難になり、特に、ブレードによる
平坦化の際に素子側面に塗布ペーストが殆ど残らず、ペ
ーストが殆どブレードに移行してしまうためである。

【００４４】以上より、塗布ペーストの粘度と実施の形
態１の塗布及び平坦化についての発明者らの実験的検討
によれば、図７に示したように、下地セラミック層ペー
スト、オーバーコートのガラス質ペーストともにペース
ト粘度が１３００〜３５００センチポイズの範囲のと
き、塗布膜の厚さ制御と塗布面の均一性で最適の条件が
得られた。

【００４５】実施の形態３．実施の形態１で示した素子
の仮焼成及びセラミック層の塗布を行った後には、焼成
した焼結体は、焼成（仮焼成及び本焼成の両方を含む）
により成形時の円柱または円板形ではなく、径方向に微
妙な変形（発明者らの実験的評価では、円柱または円板
の軸方向の単位高さ当たり、最大４．５μｍ／ｍｍ程
度）を生じ、太鼓状または鼓状となる。

【００４６】このような素子の変形は、実施の形態１で
示したセラミック層ペースト及びガラス層ペーストの塗
布時にペースト塗布厚さの部分的変化が伴う原因とな
る。例えば、鼓状に変形した素子では、素子の軸方向中
央部が相対的に薄くなり、端部近傍で厚くなる。逆に、
太鼓状に変形した素子の場合では、素子の軸方向中央部
が総体的に厚くなり、端部近傍で薄くなる。

【００４７】図８はこの発明の側面絶縁層ペースト塗布
面をブレードにより平坦化する工程において、素子に変
形がある場合のブレードと素子との接触状態を模式化し
た図で、図８（ａ）は焼成により鼓状に変形した素子と
総体的に厚いブレードでの接触状態であり、素子の中央
部に非接触部分が発生した状態、図８（ｂ）は太鼓状に
変形した素子と相対的に厚いブレードでの接触状態であ
り、素子の端部近くで非接触状態の発生した状態、図８
（ｃ）は図８（ａ）に示した鼓状に変形した素子に適切
な材質及び厚さのブレードが押し当てられた状態、図８
（ｄ）は図８（ｂ）に示した太鼓状に変形した素子に適
切な材質及び厚さのブレードが押し当てられた状態を示
した図である。なお、符号は実施の形態１で説明したも
のと同様であるので説明は省略する。

【００４８】図８に示すように、鼓状に変形した素子の
場合には、実施の形態１の方法でブレードによる塗布面
の平坦化を行うと、平坦化ブレード６が厚ければ、図８
（ａ）に示すように、ブレード６は素子の仮焼体１の側
面にならうことができず、見かけ上ペースト表面が平坦
になっても塗布厚さ分布が発生することになる。同様
に、太鼓状に変形した素子の場合においても、平坦化ブ
レード６が厚ければ、図８（ｂ）に示すように、ブレー
ド６は素子の仮焼体１の側面にならうことができず、見
かけ上ペースト表面が平坦になっても塗布厚さ分布が発
生することになる。

【００４９】それに対して、ブレード６の厚さを適切に
撓む厚さにすると、図８（ｃ）、図８（ｄ）に示すよう
に、ブレード６が撓むことによりブレード６の接触面が
変形した素子１の側面の形状に対応し、適切な平坦化を
行うことができる。このときにブレード６が素子１側面
を押圧する圧力は素子１の変形形態が既知である場合に
は、そのような形状に対応するように押圧させるのが最
適であるが、一般には素子１は様々な形態に変形するの
で、ブレード６が素子１側面を押圧する圧力は一定にし
ておくことが望ましい。このように一定の圧力で押圧す
ることによりブレード６が素子１の側面に押し付けられ
て変形し、ブレード６が素子１側面と接触するようにな
る。また、ブレード６の厚さが撓みすぎる厚さにする
と、素子１とブレード６との接触（ブレードの押圧）が
悪くなり、均一な塗布面を形成することができなくな
る。

【００５０】次に、上記したような適切なブレードの厚
さ及び材質についての説明をする。図９は酸化亜鉛非直
線性抵抗体素子にガラス質被覆の下地層であるセラミッ
ク層ペーストを塗布し、続いてブレードで平坦化し、さ
らにその素子の本焼成後ガラス層ペーストを塗布し、同
様にブレードで平坦化する工程において、塗布ペースト
が均質に平坦化された塗布膜を達成するために、ブレー
ドの材質と厚さについて実験的検討を行った結果を示し
た図である。

【００５１】サイズが直径約３０ｍｍ、厚さ約４０ｍｍ
の配電系統に利用される酸化亜鉛非直線性抵抗体素子の
場合の代表的な例について示す。この場合、ブレードの
サイズは幅が４２ｍｍ、ブレードの固定支点と平坦化の
際の素子接触点間距離が３０ｍｍのものを使用した。な
お、実施の形態２で説明した粘度範囲の側面層ペースト
で塗布後の平坦化を行った。

【００５２】このような実験の結果、図９に示すよう
に、ステンレスに代表される鉄系合金板、及びナイロン
６、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂等のプラスチッ
ク板がそれぞれの厚さの範囲（ステンレスに代表される
鉄系合金板の場合には、３０〜６０μｍ、ナイロン６、
ポリプロピレン、ポリエステル樹脂等の場合には、０．
１５〜０．３０ｍｍの厚さの範囲）で塗布ペースト平坦
化のブレードとして最適であることがわかった。

【００５３】上記した図９に示した平坦化の良好であっ
た材質とその厚さ範囲のブレードを使用することによ
り、セラミック層及びガラス層の均質な塗布膜を得るこ
とが可能である。しかし、ブレードが適切な厚さ範囲よ
り薄い場合には平坦化が不完全となり、逆に、厚い場合
には素子の側面にならったブレードの撓みが起こらず、
塗布膜表面の平坦化ができたとしても塗布膜の厚さが部
分的に不均一となる。

【００５４】このように、平坦化が適切に行えない材質
は、図９に示したように、リン青銅、テフロン、塩化ビ
ニルである。これらはペースト中の粉末によるブレード
の磨耗が大きく、ブレードの材質の混入が著しくなり、
焼成後の側面絶縁層の絶縁低下や有害ガス発生に起因す
る焼成炉の損傷を起こす恐れがある。

【００５５】また、ポリカーボネート、ポリアセタール
樹脂は前者は変形が大きく平坦化が不十分となり、後者
は変形が小さく（撓みが小さく）素子側面上の付着ペー
ストが殆ど掻き取られてしまい側面層塗布量が一定しな
かった。なお、酸化亜鉛非直線性抵抗体素子のサイズが
上記の例と実用範囲で違った場合でも、その平坦化性の
良否は殆ど変化しなかった。

【００５６】次に、ブレードの幅についてであるが、ブ
レードの幅は素子の厚さ以下にすると、ブレードの両端
部で塗布ペーストの盛り上がりが発生し素子側面全面の
平坦化が達成されない。それに対し、素子の厚さより広
くすると、両端からの距離がそれぞれ２．５ｍｍ以内で
は特別な問題は起こらなかったが、これ以上のブレード
幅では塗布ペーストの素子端面（素子電極面）への塗布
ペーストの漏れ出しが大きくなり、塗布後の除去作用が
必要となった。従って、ブレード幅の最適範囲は素子の
厚さ以上で素子の端部からそれぞれ最大でプラス２．５
ｍｍ以内が最適である。

【００５７】また、ブレードの固定点と素子端面間の間
隔は極端に広い場合（１００ｍｍ以上）には、ブレード
の素子側面接触点に荷重が懸からず、素子側面の厚さ方
向全面にブレードが密着できず、完全な平坦化は達成で
きなかった。逆に、近すぎるとブレードの撓みが抑制さ
れるため、素子側面の厚さ方向全面にブレードを適切に
密着させることができなかった。従って、ブレードの固
定点と素子端面間の間隔はブレードの材質、形状等の影
響を受けるが略５〜１００ｍｍの範囲にするのがよい。

【００５８】実用範囲のサイズの酸化亜鉛非直線性抵抗
体素子で、ペースト塗布面の完全な平坦化を達成するた
めのブレードに必要な材質的、形状的条件は、ブレード
の弾性的性質（剛性、可撓性）、最適な厚さ、素子のサ
イズに関連する幅に関係し、ブレードの長さ（ブレード
の支持点と素子接触点の距離）は平坦化時の素子端面の
回転保持力と関連して５〜１００ｍｍの実用範囲で決定
される。

【００５９】本実施の形態では形状が変形している非直
線性抵抗体の側面にブレードを押圧し、ブレードがこの
非直線性抵抗体の側面に適切に接触するようにしている
ので、非直線性抵抗体の形状が変形したものであって
も、均一の厚さの塗布膜を形成し、焼成することにより
均一な複層構造の側面絶縁被覆が得られ、素子の課電寿
命の大幅な改善が達成できる。また、ブレードの面の一
方に弾性部材を設け、他方のブレードの面と素子とを接
触させ、この弾性部材に圧力をかけることにより、ブレ
ードを素子の側面に適切に接触させ平坦化を行ってもよ
い。

【００６０】

【発明の効果】この発明にかかる非直線性抵抗体の非直
線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法は、ローラを用いて
非直線性抵抗体素子に塗布ペーストを転写する転写工程
と、塗布ペーストが転写された非直線性抵抗体素子の塗
布面にブレードの面が接触するようにし、非直線性抵抗
体素子を回転させることにより非直線性抵抗体素子に転
写された塗布面を平坦にする平坦化工程とを含んでいる
ので、均一な厚さの塗布膜を形成することができる。そ
のため、焼成することにより均一な複層構造の側面絶縁
被覆が得られ、素子の課電寿命の大幅な改善が達成され
る。また、使用塗布材料の無駄が発生せず、高い材料利
用率が得られるため、素子の製造コスト低減にも有効で
ある。

【００６１】平坦化工程は、ブレードが非直線性抵抗素
子の塗布面を押圧するので、非直線性抵抗素子の塗布面
が変形した形状のものであってもブレードが適切に塗布
面と接触することができ、形状が変形した非直線性抵抗
素子にも均一な厚さの塗布膜を形成することができる。

【００６２】転写工程は、所定間隔てて設けられ２本の
ローラーの少なくともいずれか一方に塗布ペーストを付
着し、この２本のローラー間上に非直線性抵抗体素子を
配置して非直線性抵抗体素子に塗布ペーストを転写する
ので、使用塗布材料の無駄が発生せず、高い材料利用率
が得られるため、素子の製造コストを低減させることが
できる。

【００６３】ブレードは金属性であるので、平坦化が不
完全とならない程度の剛性を有し、素子の側面にならっ
たブレードの撓みを起こすことができる。

【００６４】金属製のブレードの厚さは３０〜６０μｍ
であるので、ブレードが非直線性抵抗体素子の側面に適
切に接触するようにすることができる。

【００６５】ブレードはプラスチック性であるので、平
坦化が不完全とならない程度の剛性を有し、素子の側面
にならったブレードの撓みを起こすことができる。

【００６６】プラスチック性のブレードの厚さは０．１
５〜０．３０ｍｍであるので、ブレードが非直線性抵抗
体素子の側面に適切に接触するようにすることができ
る。

【００６７】ブレードの幅は非直線性抵抗体素子の側面
の長さ以上で前記側面の端部からの長さからそれぞれ５
ｍｍ以下であるので、ブレードの両端部で塗布ペースト
の盛り上がりが発生することがなく、かつ、塗布ペース
トの素子端面（素子電極面）への塗布ペーストの漏れ出
しを防止できる。

【００６８】塗布ペーストは、エチルセルロースまたは
ニトロセルロースを有機溶剤に溶解したものにセラミッ
ク質粉末またはガラス質粉末を分散したもので、その粘
度が１３００〜３５００センチポイズであるので、塗布
膜の厚さ制御と塗布面の均一性で最適の条件が得られ
る。

【００６９】非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法に
よって非直線性抵抗体素子の側面にセラミック層を形成
した後、非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法によっ
て非直線性抵抗体素子の側面にガラス質の側面絶縁層を
形成するので、ガラス層下地のセラミック質を薄くて均
質な絶縁層に形成できるので、素子の電気特性としての
課電寿命が長くなる。

【００７０】下層のセラミック質層の厚さは６．０〜１
２ｍｇ／ｃｍ²で、上層のガラス質層の厚さは１５〜３
０ｍｇ／ｃｍ²で塗布されるので、ガラス層下地のセラ
ミック質を薄くて均質な絶縁層に形成できるので、素子
の電気特性としての課電寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の製造プロセスのフロ
ー図である。

【図２】本発明の実施の形態１の塗布機の概略図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１の絶縁層ペーストの表
面状態を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態１の塗布機の概略図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態１の絶縁層ペーストの表
面状態を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態１の課電時間と漏れ電流
との関係を示した図である。

【図７】本発明の実施の形態２のペースト粘度と素子
状態の関係を示した図である。

【図８】本発明の実施の形態３のブレードと素子の接
触状態を模式化した図である。

【図９】本発明の実施の形態３のブレードの材質、厚
さの実験結果を示した図である。

【図１０】非直線性抵抗体素子を示す図である。

【図１１】従来の塗布方法で塗布された絶縁層ペース
トの表面状態を示す図である。

【符号の説明】

１素子２ローラー３塗布ペースト４ペースト溜め容器５スクレイパー６ブレード７保持部１０１非直線性抵抗体素子１０２電極１０３絶縁性セラミック層１０４ガラス層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水淳一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 (72)発明者濱光紀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 (72)発明者石辺信治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】ローラを用いて非直線性抵抗体素子に塗
布ペーストを転写する転写工程と、前記塗布ペーストが
転写された非直線性抵抗体素子の塗布面にブレードの面
が接触するようにし、前記非直線性抵抗体素子を回転さ
せることにより前記非直線性抵抗体素子に転写された塗
布面を平坦にする平坦化工程とを含んでいることを特徴
とする非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項２】平坦化工程は、ブレードが非直線性抵抗
素子の塗布面を押圧することを特徴とする請求項１記載
の非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項３】転写工程は、所定間隔てて設けられた２
本のローラーの少なくともいずれか一方に塗布ペースト
を付着し、この２本のローラー間上に非直線性抵抗体素
子を配置して前記非直線性抵抗体素子に塗布ペーストを
転写することを特徴とする請求項１または請求項２記載
の非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項４】ブレードは金属性であることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項記載の非直線性抵抗体の
側面絶縁層の形成方法。
【請求項５】金属製のブレードの厚さは３０〜６０μ
ｍであることを特徴とする請求項４記載の非直線性抵抗
体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項６】ブレードはプラスチック性であることを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の非直線性
抵抗体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項７】プラスチック性のブレードの厚さは０．
１５〜０．３０ｍｍであることを特徴とする請求項６記
載の非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項８】ブレードの幅は非直線性抵抗体素子の側
面の長さ以上で前記側面の端部からの長さがそれぞれ
２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の
いずれか１項記載の非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成
方法。
【請求項９】塗布ペーストは、エチルセルロースまた
はニトロセルロースを有機溶剤に溶解したものにセラミ
ック質粉末またはガラス質粉末を分散したもので、その
粘度が１３００〜３５００センチポイズであることを特
徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の非直線性抵
抗体の側面絶縁層の形成方法。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項記載の非
直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法によって非直線性
抵抗体素子の側面にセラミック層を形成した後、前記非
直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法によって前記非直
線性抵抗体素子の側面にガラス質の側面絶縁層を形成す
ることを特徴とする非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成
方法。
【請求項１１】下層のセラミック層の厚さは６．０〜
１２ｍｇ／ｃｍ²で、上層のガラス質層の厚さは１５〜
３０ｍｇ／ｃｍ²で塗布されることを特徴とする請求項
１０記載の非直線性抵抗体の側面絶縁層の形成方法。