絶縁物の塗布装置及びその方法並びに電圧非直線抵抗体
【課題】被処理物に対し絶縁物を短時間で均一に塗布することにより作業効率を高めると共に材料歩留まりを向上させた絶縁物の塗布装置及び塗布方法並びに絶縁物の塗布装置を用いて製造することにより高品質な電圧非直線抵抗体を提供する。
【解決手段】被処理物である焼結体１を搬送する送り機構部３が設けられ、塗布処理位置７にある焼結体１に対向してスラリー噴霧部８が配置され、ここに焼結体１の長手方向に延びる噴霧口１７が形成されている。また、スラリー噴霧部８には所定の圧力でスラリー２１を送り出すスラリータンク１９が接続されている。さらに、塗布処理位置７にある焼結体１を間に挟みスラリー噴霧部８と対向してスラリー噴霧部８近傍の空気を吸引する吸込部２２が配置されている。
【解決手段】被処理物である焼結体１を搬送する送り機構部３が設けられ、塗布処理位置７にある焼結体１に対向してスラリー噴霧部８が配置され、ここに焼結体１の長手方向に延びる噴霧口１７が形成されている。また、スラリー噴霧部８には所定の圧力でスラリー２１を送り出すスラリータンク１９が接続されている。さらに、塗布処理位置７にある焼結体１を間に挟みスラリー噴霧部８と対向してスラリー噴霧部８近傍の空気を吸引する吸込部２２が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物に絶縁物のスラリーを噴霧する塗膜形成技術及び絶縁物の塗布処理を施して製造する電圧非直線抵抗体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統では過電圧保護装置として電圧非直線抵抗体を用いている。電圧非直線抵抗体は、正常な電圧では略絶縁性能を示し、過電圧が印加されると比較的低抵抗となる特性を有しており、両端面に電極を有すると共に、側面に絶縁物からなる高抵抗層を設けている。
【０００３】
このうち、高抵抗層はサージ吸収時に側面からのフラッシュ・オーバーを防止するためのものであって、抵抗体の信頼性を確保する上で重要な働きを担っている。高抵抗層は絶縁物のスラリーを噴霧して形成されており、エアスプレーガン等を備えたスプレー式の塗布装置が使用されている。
【０００４】
すなわち、電圧非直線抵抗体の素材である焼結体を被処理物とし、その側面に高抵抗成分であるペースト状コーティングやガラスコーティングといった絶縁物のスラリーをスプレーにて吹き付けることにより塗布している。また、スラリーを焼結体の側面に塗布した後、乾燥処理及び焼付け処理を実施し、これら複数の処理を経て電圧非直線抵抗体に側面高抵抗層を形成する。
【０００５】
なお、スプレーから噴射するスラリーで焼結体の側面絶縁塗布を行う場合、焼結体は通常ディスク状なので、複数個を縦方向に積み重ねて全体として円筒形状とし、その上で円筒形の中心軸を回転軸として回転させながら、円筒形側面に対し一括してスラリーを噴霧し、塗布処理の効率化を図っている。
【０００６】
ところで、スプレーにより吹き付けられる絶縁物のスラリーは、無機材質を主成分としており、溶媒としては揮発油であるブチルカルビトール、エチルカルビトールや脂肪族高級アルコールであるイソプロピルアルコールやターピネオールなどが使われている。これに賦形材や結合材としてエチルセルロースやポリビニルアルコールを適量混合させてスラリーが作製されるのが一般的である。
【０００７】
このように作製されたスラリーをスプレーにて噴霧する場合、スプレーの噴射口から放射状にスラリーが拡散する。このため、塗布を必要としない部分にもスラリーが付着することがある。したがって、スラリーが無駄に消費されてコストの増大を招いていた。そこで、経済性の向上を図るべく、被処理物の対象領域にのみスラリーを噴霧することが求められている。
【０００８】
例えば、特許文献１記載の技術では、被処理物の手前にパターン穴を明けたボードを置き、スプレーから発射されたスラリーのうち、該パターン穴を通過したものだけが被処理物に届き、ボードに遮られて被処理物に達しなかったスラリーはチャンバーにより回収されてスラリーの供給タンクへとフィードバックするようになっている。
【０００９】
このような従来の塗布技術によれば、被処理物の塗布面にだけスラリーを塗布することができ、塗布面に至らなかったスラリーが塗布を必要としない部分に付着することがなく、回収されて再利用可能である。これにより、貴重な塗布材料であるスラリーを無駄に消費することがなくなり、材料歩留まりが向上して優れた経済性を得ることができる。
【特許文献１】特許第２７８００３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、スラリー噴霧による絶縁物の塗布技術には、次のような課題があった。すなわち、スラリーの噴霧量を大きくすれば、作業時間は短くて済むが、塗膜厚さは不均一になる。そのため、塗膜厚さを均一化するにはスラリーの噴霧量を最適な量に調整しながら絶縁物を塗布していくことが望ましい。したがって、慎重な作業が求められることになり、作業時間が長期化する傾向にあった。
【００１１】
また、スラリーの溶媒として揮発油や脂肪族高級アルコールを用いると、塗布したスラリーが自重により流れる、いわゆるボタ落ち現象が起きるおそれがある。そこで、ボタ落ち現象を防ぐために、所定の温度にて乾燥させ、油分を直ちに揮発させることが必要となっていた。この結果、乾燥工程にも時間が取られることになり、作業時間の長期化に拍車がかかっていた。
【００１２】
さらに、スラリーの主成分である無機材質がＰｂＯ、ＺｒＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３等の重金属含有酸化物である場合、塗布作業の途中で酸化物の沈降が起きる。したがって、スラリーを常時撹拌しなくてはならず、たとえ塗布作業前にスラリー中のエアの脱気をしておいても、撹拌時にエアを巻きこむことになった。つまり、十分な脱気効果を長期間保持することが難しく、塗布面に多数の気孔が存在し易かった。被処理物が電圧非直線抵抗体である場合、高抵抗層に生じた気孔は放電耐量特性の低下を招くため、その発生を防ぐことが強く求められていた。
【００１３】
また、上記特許文献１に記載の塗布方法では、未使用スラリーを回収することで材料歩留まりは良好となるものの、回収後のスラリーが変質することが問題となっていた。すなわち、回収したスラリーは時間が経過すると共に溶媒が蒸発していき、スラリーの粘性が高くなる。粘性の高いスラリーはスプレーからの噴霧量が減少し易く、塗布が不十分となるだけではなく、スプレー噴射口の目詰まりを引き起こして耐久性を低下させる要因となった。
【００１４】
以上述べたように、従来技術においては、品質の安定したスラリーを無駄なく迅速に塗布して作業効率及び材料歩留まりを向上させること、さらには高抵抗層における気孔の発生を抑えて優れた放電耐量特性を有する電圧非直線抵抗体を製造することが課題となっていた。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するために提案されたものであって、その目的は、被処理物に対し絶縁物を短時間で均一に塗布することにより作業効率を高めると共に材料歩留まりを向上させた絶縁物の塗布装置及び塗布方法並びに絶縁物の塗布装置を用いて製造することにより高品質な電圧非直線抵抗体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、被処理部に絶縁物のスラリーを噴霧するスラリー噴霧部を有し、前記スラリー噴霧部に対向して前記スラリーの噴霧による塗布作業を実施する塗布処理位置を設け、該塗布処理位置まで前記被処理物を搬送する搬送部を備えた絶縁物の塗布装置において、前記スラリー噴霧部に前記被処理物の長手方向に延びる噴霧口を形成し、前記スラリー噴霧部へ所定の圧力で前記スラリーを送り出すスラリー加圧部を設置し、前記塗布処理位置にある前記被処理物を間に挟み前記スラリー噴霧部と対向して、前記スラリー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込部を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
以上のような絶縁物の塗布装置では、被処理物に対しスラリー噴霧部からスラリーを噴霧する際、スラリー加圧部にてスラリーを加圧しつつ、被処理部の長手方向に延びる噴霧口からスラリーを噴射するので、被処理物に対し絶縁物を短時間で均一に塗布することができる。しかも、吸込部によってスラリー噴霧部近傍の空気を吸込むことで、被処理物から離れようとする空気の流れを、被処理物に近付けることができる。このため、スラリーを含有した空気が被処理物の近くを多量に流れることになり、スラリーが無駄なく被処理物に付着して、塗布作業の効率化を進めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被処理部の長手方向に延びる噴霧口を有するスラリー噴霧部と、スラリー噴霧部へスラリーを送り出すスラリー加圧部と、スプレー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込部とを備えるといった簡単な構成により、品質の安定したスラリーを無駄なく且つ短時間で被処理部に塗布することが可能となり、作業効率及び材料歩留まりの向上を図ると同時に、この塗布装置により高抵抗層を塗布することで高抵抗層における気孔の発生を抑え、放電耐量特性に優れた電圧非直線抵抗体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）代表的な実施形態の構成
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１〜図７を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る絶縁物の塗布装置全体の概略構成を示す平面図である。図２は図１のＩ−Ｉ線の断面図、図３は図１のII−II線の断面図、図４は本実施形態に係る送り機構部の斜視図、図５は本実施形態に係る噴霧口の図面であって上段が平面図、下段が側面断面図、図６は本実施形態に係る吸込部の平面図、図７は本実施形態の比較例として、吸込部を設置しない場合を示した平面図である。
【００２０】
（１−１）全体構成
図１〜図３において、図中の符号１は被処理物である焼結体であって、焼結体１はディスク状の電子セラミックスからなる。また、図中の符号２は絶縁物のスラリーを噴霧して塗布する絶縁物の塗布装置である。なお、焼結体１は、塗布装置２に組み込まれた台座１０上に、縦方向に複数個積み重ねられて並べられている（図２、図３参照）。
【００２１】
（１−２）搬送部
塗布装置２には、装置の中央部に焼結体１の送り機構部３が設けられており、送り機構部３の両側にコンベア４、５が左右対称に配置されている。送り機構部３には、馬蹄形の保持部１１ａを対称に配置した腕部１１が設けられている。腕部１１は水平状態を保ったまま、直線的にスライド自在で、且つ回転自在に構成されている。コンベア４は塗布処理前の焼結体１を塗布装置本体２に搬入する搬入用、コンベア５は塗布処理後の焼結体１を塗布装置２から搬出する搬出用である。コンベア４、５による焼結体１の搬送方向は、図１では右方向である。
【００２２】
これら送り機構部３、コンベア４、５にて焼結体１の搬送部が構成される。すなわち、コンベア４が焼結体１を基準位置６まで搬入し、送り機構部３が、基準位置６で焼結体１を受け取り、腕部１１の保持部１１ａにて焼結体１を載せた台座１０を保持しつつ、焼結体塗布処理位置７まで運ぶ。さらに、送り機構部３は、塗布処理終了後の焼結体１を塗布処理位置７から取出し位置９まで運び、コンベア５が焼結体１を取出し位置９から塗布装置２の外部へと搬出するようになっている。
【００２３】
（１−３）スラリー噴霧部
塗布処理位置７にある焼結体１に対向してスラリー噴霧部８が配置されている。スラリー噴霧部８の先端部には焼結体１の長手方向に延びたスリット状の噴霧口１７が形成されている（図５参照）。噴霧口１７は、炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）の少なくとも一方を含むセラミックス材料から構成されている。さらに、図３に示すように、スラリー噴霧部８にはエア弁１６が内蔵されている。また、スラリー噴霧部８には圧縮エア２６が流れるエアーチューブ１４が接続されており、このエアーチューブ１４には電磁弁１３が取り付けられている。
【００２４】
（１−４）スラリー加圧部
図３に示すように、スラリー噴霧部８の下方にはスラリータンク１９が設置されている。スラリータンク１９にはスラリー２１を収容するタンクであって、圧縮エア用チューブ２０及びスラリー供給用チューブ１５が接続されている。これらの部材はスラリー噴霧部８へ所定の圧力でスラリー２１を送り出すスラリー加圧部を構成するものである。つまり、スラリータンク１９内に圧縮エア用チューブ２０から一定の圧縮エア２６が送り込まれることで、タンク内部に所定の圧力が加えられ、スラリー供給用チューブ１５によりスラリー噴霧部８に対しスラリー２１を所定の圧力で送り込むようになっている。
【００２５】
（１−５）回転部及び圧力センサ
ところで、塗布処理位置７には焼結体１を台座１０ごと水平方向に回転させる回転部１８が設置されている。また、図２及び図３に示すように、回転部１８の上部には圧力センサ１２が設けられている。圧力センサ１２は、焼結体１を乗せた台座１０が回転部１８に乗ったことを検知するセンサであって、回転部１８及びスラリー噴霧部８の動作を制御する制御盤（図示せず）に接続されている。
【００２６】
制御盤（図示せず）は電磁弁１３に電気的に接続されており、圧力センサ１２から台座１０の検知信号を入力すると、電磁弁１３に所定の信号を送ってこれを開放させ、エアーチューブ１４に圧縮エア２６を流すようになっている。このとき、エア弁１６が開いてスラリータンク１９のスラリー供給用チューブ１５からスラリー２１を取り込み、噴霧口１７からスラリー２１を噴霧するようになっている。
【００２７】
なお、所定の時間が経過すると、電磁弁１３は自動的に閉じ、エア弁１６も閉じて、スラリー噴霧部８によるスラリー２１の噴霧が終了するようになっている。このときのスラリー２１の噴霧継続時間は、図示しない制御盤により任意に制御できるようになっている。また、回転部１８の回転速度や回転時間に関しても、制御盤により任意の制御が可能である。
【００２８】
（１−６）吸込部
塗布処理位置７にある焼結体１を間に挟みスラリー噴霧部８と対向して、吸込部２２が配置されている。すなわち、スラリー噴霧部８、塗布処理位置７にある焼結体１、吸込部２２は同一直線上に配置される。吸込部２２はフィルタ部２３、ファン２４及びダクト２５から成り、ファン２４を回転させることによりスラリー噴霧部８から噴射されたスラリー２１含有の空気２７（図６参照）を、フィルタ部２３側へ吸引する部分である。なお、フィルタ部２３の幅や長さは焼結体１のそれに応じた寸法に設定されている。
【００２９】
（１−７）スラリー
ところで、スラリー２１は次のようにして作製されている。まず、無機材質を主成分とした絶縁物としてＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯから選ばれたガラスフリットを７０ｗｔ％、フィラー材としてムライトを３０ｗｔ％配合させる。
【００３０】
また、３ｗｔ％に調整したカルボシキメチルセルロース水溶液を作製し、主成分に対し２０ｗｔ％添加し、これらを混合することにより、スラリー２１が作製される。その後、１〜２Ｐａ・ｓになるように純水を加えて調整される。また、スラリー２１中のエアを除去するために、真空脱気が施される。このようなスラリー２１は、結合材及び分散材として水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液を用いた点に特徴がある。
【００３１】
（２）本実施形態の作業手順
続いて、以上の構成を有する塗布装置による焼結体１にスラリー２１を塗布する作業を、その手順に沿って説明する。
【００３２】
（２−１）搬入ステップ
まず、円柱形の電子セラミックスである焼結体１を台座１０の上に縦方向に複数個積み重ねて並べ、これらを搬入用のコンベア４に乗せて、基準位置６まで運ぶ。焼結体１が基準位置６に到達すると、送り機構部３の腕１１が基準位置６まで移動し、保持部１１ａで台座１０をつかみ、水平状態を保持したまま、これを持ち上げて９０度回転する。そして、送り機構部３は塗布処理位置７方向にスライド移動する（図１中では下方向）。
【００３３】
（２−２）スラリー加圧ステップ
スラリータンク１９では圧縮エア用チューブ２０から送り込まれる圧縮エア２６によって、スラリータンク１９内部のスラリー２１は所定の加圧状態にある。
【００３４】
（２−３）塗布ステップ
台座１０が塗布処理位置７に達して回転部１８に乗ると、回転部１８上部の圧力センサ１２がこれを検知して、図示しない制御盤からの指令に基づいて回転部１８は回転を始める。と同時に、制御盤は電磁弁１３を開放するので圧縮エア２６がエアーチューブ１４を流れ、スラリー噴霧部８を満たす。これにより、スラリー噴霧部８に内蔵されたエア弁１６が開く。
【００３５】
したがって、所定の圧力が加えられているスラリータンク１９からスラリー供給用チューブ１５を介してスラリー噴霧部８にスラリー２１が入り、噴霧口１７から焼結体１の側面にスラリー２１が噴霧される。このとき、噴霧口１７は焼結体１の長手方向に延びているため、この方向に一括して均等にスラリー２１が噴霧される。なお、回転部１８が回転しているので、焼結体１の側面に順次スラリー２１が噴霧されていく。
【００３６】
（２−４）吸込ステップ
以上のような噴霧口１７からのスラリー２１噴霧と同時に、ファン２４の回転によって焼結体１周囲のスラリー２１含有の空気２７をフィルタ部２３側へ吸引する。つまり、吸込部２２が空気２７を吸込むことにより、焼結体１から離れようとする空気２７は焼結体１側面に沿って流れるようになる。
【００３７】
（２−５）搬出ステップ
所定時間の経過後、電磁弁１３は自動的に閉じ、エア弁１６も閉じて噴霧口１７からのスラリー２１の噴霧が終わる。スラリー噴霧部８によるスラリー２１塗布が終了した後、腕部１１の保持部１１ａは台座１０を保持し水平状態を保持したまま９０度回転して、送り機構部３は取出し位置９方向にスライド移動する（図１中では上方向）。
【００３８】
そして、台座１０が取出し位置９に達すると、送り機構部３は搬出用のコンベア５に台座１０を乗せる。台座１０を乗せたコンベア５は、塗布装置２から搬出する。上述の一連の動作を連続して実行することにより、塗布装置２によって、焼結体１に絶縁物のスラリー２１を自動的に塗布することができる。
【００３９】
（３）本実施形態の作用効果
以上のような本実施形態では、塗布処理位置７に搬送した焼結体１に対し、スラリー噴霧部８からスラリー２１を噴霧するとき、スラリータンク１９にて加圧しつつ、焼結体１の長手方向に延びる噴霧口１７からスラリー２１を送り出すことができる。通常、絶縁物のスラリー２１の粘性が１から１０Ｐａ・ｓと大きく、一般的な方法である吸い上げ式では、コンスタントに噴霧部８に送り出すことは難しいとされる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、スラリー２１加圧用のスラリータンク１９を設置し、圧縮エア用チューブ２０から一定の圧縮エア２６を送り込むことでタンク１９内部のスラリー２１を加圧し、スラリー噴霧部８に対するスラリー２１の供給量を安定化されている。このように本実施形態においては、スラリー２１を噴霧する噴霧口１７と、スラリー２１を加圧するスラリータンク２１を組み合わせることによって、短時間で均一に焼結体１の側面に塗布することが可能となる。
【００４１】
ちなみに、噴霧口１７が焼結体１の長手方向に延びておらず、スラリー噴霧部８が焼結体１の積層方向に移動することでスラリー２１を塗布する場合、本実施形態の２〜４倍の時間を要することを確認している。つまり本実施形態によれば、極めて迅速で品質の高い塗布処理が可能である。
【００４２】
しかも、本実施形態では、送り機構部３の腕１１が保持部１１ａが台座１０をつかみ、水平状態を保持したまま、塗布処理位置７への焼結体１の搬入及び搬出を連続して行っている。このため、焼結体１をスピーディに搬送することができ、塗布作業時間を短縮化することが可能である。
【００４３】
ところで、通常電子セラミックの塗布に使われる絶縁物のスラリー２１は、エポキシ系、ポリイミド系からなる有機物やガラス系、酸化金属系、セラミック系からなる無機物があるが、特に無機物を扱う場合には材料そのものが重く、高硬度の材質が使われる場合が多い。したがって、これらの無機物を長期に渡って噴霧する場合、摩耗によって噴霧口１７は損傷を受け易い。そこで、本実施形態は耐摩耗性の高いＳｉＣやＳｉ３Ｎ４の材質で噴霧口１７を作製することにより、高硬度の無機物による摩耗を防いでおり、優れた耐久性を発揮することができる。
【００４４】
さらに本実施形態では、以上のような塗布作業中、吸込部２２によってスラリー噴霧部８近傍のスラリー２１含有の空気２７を吸込むといった作業を同時に行っているので、図６に示すように、スラリー噴霧部８のスリット１７から噴射されたスラリー２１を含んだ空気２７において、焼結体１から離れていこうとする流れを焼結体１近くに引き戻すことができる。
【００４５】
本実施形態の比較例として、吸込部２２を設置しない場合のスラリー２１の含有空気２７の流れを図７の平面図に示す。これら図６及び図７との対比から明らかなように、本実施形態によれば、噴霧口１７が噴射したスラリー２１の拡散を防止して、焼結体１の周囲に多量のスラリー２１を存在させることができる。
【００４６】
つまり、焼結体１周囲に存在する多量のスラリー２１が焼結体１に付着するので、スラリー２１が無駄になることがなく、材料歩留まりが大幅に向上する。しかも、吸込部２２の幅や長さは焼結体１に合わせて大きすぎることが無いように設定してあるので、吸込部２２によるスラリー２１の含有空気２７吸込みの効果を低下させることがなく、焼結体１にスラリー２１を効率よく付着させることができる。
【００４７】
（４）本実施形態により製造される電圧非直線抵抗体
次に、上記塗布装置２を用いてスラリー２１を焼結体１に塗布して製造した電圧非直線抵抗体について説明する。図８に電圧非直線抵抗体３０の断面を示す。電圧非直線抵抗体３０は円柱形であって、焼結体１の側面部に高抵抗層２８を形成し、焼結体１の上下面にアルミ電極２９を設けたものである。
【００４８】
上述した本実施形態に係る塗布装置２を用いて、電圧非直線抵抗体３０を以下のように作製する。すなわち、φ６０の焼結体１側面部にスラリー２１を塗布し、続いて焼付け炉で約５５０℃にて焼付け処理を行うことで高抵抗層２８を焼結体１側面部に施す。その後、両端部を研磨してその研磨面にアルミ溶射にてアルミ電極２９を施し、電圧非直線抵抗体３０を作製する。
【００４９】
ここで、電圧非直線抵抗体３０の特性を示すために、塗布するスラリーの異なる比較例を作成する。つまり、本実施形態に係る電圧非直線抵抗体３０と、その比較例における電圧非直線抵抗体は、スラリーに用いる溶媒だけを変えて製造したものであって、抵抗体としての基本構成、寸法、焼付け温度等の製造条件は同一とする。
【００５０】
比較例用のスラリーは次のようにして作製される。まず、無機材質を主成分とした絶縁物としてＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯから選ばれたガラスフリットを７０ｗｔ％、フィラー材としてムライトを３０ｗｔ％配合させる。これらの主成分までは本実施形態に係るスラリー２１と比較例のスラリーとは同様であり、両者の違いは溶媒にある。
【００５１】
すなわち、本実施形態に係るスラリー２１は上述したように、比較例３ｗｔ％に調整したカルボシキメチルセルロース水溶液を作製し、主成分に対し２０ｗｔ％添加し、これらを混合させている。これに対して、比較例におけるスラリーは溶媒としてターピネオールを４５．５ｗｔ％、賦形材としてエチルセルロースを主成分に対して３．５ｗｔ％添加し、６０〜８０℃に温めながらエチルセルロースを溶解させながら混合させていく。
【００５２】
以上のようにして得られた比較例用のスラリーは、本実施形態に係るスラリー２１と同様、真空脱気を施す。ただし、スラリーには沈降性があるため、撹拌しながら一般的な塗布装置にてφ６０の焼結体１の側面部に塗布を行う。続いて、本実施形態に係るスラリー２１と同じく、約５５０℃にて焼付け炉にて焼付けを行った後、両端面を研磨し、その研磨面にアルミ電極２８を施して、比較例用の電圧非直線抵抗体を得る。
【００５３】
続いて、本実施形態に係る電圧非直線抵抗体３０と、その比較例における電圧非直線抵抗体に関して、両者の放電耐量特性を評価するために、２．５ｍｓの方形波による放電耐量試験を行った。電流値を１０００Ａから始め、３回通電し合格したときは１２００→１４００Ａ→１６００Ａと電流を上げていき、限界耐量試験の比較を行った。試験個数はそれぞれ５個試験とした。比較結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
上記表１から明らかなように、本実施形態で作製した電圧非直線抵抗体３０は、比較例に比べて放電耐量特性が向上している。放電耐量特性が向上した理由として、高抵抗層２８に生じた気孔が本実施形態による製造方法では比較例に比べて少なくなっていることが挙げられる。
【００５６】
実際、電圧非直線抵抗体３０を切断して高抵抗層２８の観察を実態顕微鏡にて観察したところ、側面の気孔分布は本実施形態による電圧非直線抵抗体３０の方が比較例のそれよりも少なくなっていることを確認している。本実施形態で作製した電圧非直線抵抗体３０と比較例との相違点は、スラリー２１における溶媒だけなので、カルボシキメチルセルロース水溶液等の水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液が、気孔の減少に有効であると言える。
【００５７】
（５）他の実施形態
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、電圧非直線抵抗体３０の焼結体１側面に塗布されるスラリー２１の成分等は適宜変更可能である。具体的には、上記の実施形態では３ｗｔ％に調整したカルボシキメチルセルロース水溶液を作製し、主成分に対し２０ｗｔ％添加した例を示したが、水溶性セルロース系高分子水溶液を１〜５ｗｔ％の濃度にする方がより望ましい。
【００５８】
これは水溶性セルロース系高分子水溶液の濃度が５ｗｔ％を超えると、粘性が大きくなりすぎ、絶縁物の主材と混合させる時、うまく混ぜることができないためである。また、水溶性セルロース系高分子水溶液の濃度が１ｗｔ％よりも低ければ、分散性能や塗布時の成膜能力が劣り、歩留まりが低下し、生産品として製造するには適さない。
【００５９】
また、絶縁物の主成分に対して水溶性セルロース系高分子水溶液を５〜４０ｗｔ％添加したスラリーであることがより望ましい。これは、該水溶液を４０ｗｔ％以上添加するとスラリー中の有機物量が多くなり、これらが焼付け時にガスとして分解する際に絶縁層に気孔を発生させる要因となり、かえって耐量特性が低下するおそれがある。また、前記水溶液の添加量が５ｗｔ％よりも少ない場合には、分散性能や塗布時の成膜能力が劣るため、絶縁層が形成でき難くなる。
【００６０】
さらに、上記本実施形態では、水溶性セルロース系高分子の一例としてカルボキシセルロースを示したが、ヒドロキシセルロース等その他の水溶性セルロース系高分子を用いても、本実施形態と同様の効果がある。また、スラリー噴霧部８の噴霧口１７の形状や角度、幅や長さの寸法、さらには噴霧時間や噴霧量等は、被処理物に合わせて適宜変更可能である。さらに、回転部１８の回転速度や回転時間等も選択可能である。
【００６１】
またさらに、以上述べた実施形態では、スラリー噴霧部８にスリット状の噴霧口１７を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリット状の噴霧口１７に代えて、複数個の小穴を縦方向に一列に配列するようにした構成としても良い。なお、この場合の噴霧口は、小穴の大きさやその間隔、角度等は焼結体１の側面にスラリー２１が均一に塗布されるように調節されていることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の代表的な実施形態の平面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線の断面図。
【図３】図１のII−II線の断面図。
【図４】本実施形態に係る送り機構部の斜視図。
【図５】本実施形態に係る噴霧口であって、上段が平面図、下段が側面断面図。
【図６】本実施形態に係る吸込部の平面図。
【図７】本実施形態の比較例として吸込部を設置しない場合を示した平面図。
【図８】本実施形態を用いて製造した電圧非直線抵抗体の断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…焼結体
２…塗布装置
３…送り機構部
４、５…コンベア
６…基準位置
７…塗布処理位置
８…スラリー噴霧部
９…取出し位置
１０…台座
１１…腕部
１１ａ…保持部
１２…圧力センサ
１３…電磁弁
１４…エアーチューブ
１５…スラリー供給用チューブ
１６…エア弁
１７…噴霧口
１８…回転部
１９…スラリータンク
２０…圧縮エア用チューブ
２１…スラリー
２２…吸込部
２３…フィルタ部
２４…ファン
２５…ダクト
２６…圧縮エア
２７…スラリーの含有空気
２８…高抵抗層
２９…アルミ電極
３０…電圧非直線抵抗体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物に絶縁物のスラリーを噴霧する塗膜形成技術及び絶縁物の塗布処理を施して製造する電圧非直線抵抗体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統では過電圧保護装置として電圧非直線抵抗体を用いている。電圧非直線抵抗体は、正常な電圧では略絶縁性能を示し、過電圧が印加されると比較的低抵抗となる特性を有しており、両端面に電極を有すると共に、側面に絶縁物からなる高抵抗層を設けている。
【０００３】
このうち、高抵抗層はサージ吸収時に側面からのフラッシュ・オーバーを防止するためのものであって、抵抗体の信頼性を確保する上で重要な働きを担っている。高抵抗層は絶縁物のスラリーを噴霧して形成されており、エアスプレーガン等を備えたスプレー式の塗布装置が使用されている。
【０００４】
すなわち、電圧非直線抵抗体の素材である焼結体を被処理物とし、その側面に高抵抗成分であるペースト状コーティングやガラスコーティングといった絶縁物のスラリーをスプレーにて吹き付けることにより塗布している。また、スラリーを焼結体の側面に塗布した後、乾燥処理及び焼付け処理を実施し、これら複数の処理を経て電圧非直線抵抗体に側面高抵抗層を形成する。
【０００５】
なお、スプレーから噴射するスラリーで焼結体の側面絶縁塗布を行う場合、焼結体は通常ディスク状なので、複数個を縦方向に積み重ねて全体として円筒形状とし、その上で円筒形の中心軸を回転軸として回転させながら、円筒形側面に対し一括してスラリーを噴霧し、塗布処理の効率化を図っている。
【０００６】
ところで、スプレーにより吹き付けられる絶縁物のスラリーは、無機材質を主成分としており、溶媒としては揮発油であるブチルカルビトール、エチルカルビトールや脂肪族高級アルコールであるイソプロピルアルコールやターピネオールなどが使われている。これに賦形材や結合材としてエチルセルロースやポリビニルアルコールを適量混合させてスラリーが作製されるのが一般的である。
【０００７】
このように作製されたスラリーをスプレーにて噴霧する場合、スプレーの噴射口から放射状にスラリーが拡散する。このため、塗布を必要としない部分にもスラリーが付着することがある。したがって、スラリーが無駄に消費されてコストの増大を招いていた。そこで、経済性の向上を図るべく、被処理物の対象領域にのみスラリーを噴霧することが求められている。
【０００８】
例えば、特許文献１記載の技術では、被処理物の手前にパターン穴を明けたボードを置き、スプレーから発射されたスラリーのうち、該パターン穴を通過したものだけが被処理物に届き、ボードに遮られて被処理物に達しなかったスラリーはチャンバーにより回収されてスラリーの供給タンクへとフィードバックするようになっている。
【０００９】
このような従来の塗布技術によれば、被処理物の塗布面にだけスラリーを塗布することができ、塗布面に至らなかったスラリーが塗布を必要としない部分に付着することがなく、回収されて再利用可能である。これにより、貴重な塗布材料であるスラリーを無駄に消費することがなくなり、材料歩留まりが向上して優れた経済性を得ることができる。
【特許文献１】特許第２７８００３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、スラリー噴霧による絶縁物の塗布技術には、次のような課題があった。すなわち、スラリーの噴霧量を大きくすれば、作業時間は短くて済むが、塗膜厚さは不均一になる。そのため、塗膜厚さを均一化するにはスラリーの噴霧量を最適な量に調整しながら絶縁物を塗布していくことが望ましい。したがって、慎重な作業が求められることになり、作業時間が長期化する傾向にあった。
【００１１】
また、スラリーの溶媒として揮発油や脂肪族高級アルコールを用いると、塗布したスラリーが自重により流れる、いわゆるボタ落ち現象が起きるおそれがある。そこで、ボタ落ち現象を防ぐために、所定の温度にて乾燥させ、油分を直ちに揮発させることが必要となっていた。この結果、乾燥工程にも時間が取られることになり、作業時間の長期化に拍車がかかっていた。
【００１２】
さらに、スラリーの主成分である無機材質がＰｂＯ、ＺｒＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３等の重金属含有酸化物である場合、塗布作業の途中で酸化物の沈降が起きる。したがって、スラリーを常時撹拌しなくてはならず、たとえ塗布作業前にスラリー中のエアの脱気をしておいても、撹拌時にエアを巻きこむことになった。つまり、十分な脱気効果を長期間保持することが難しく、塗布面に多数の気孔が存在し易かった。被処理物が電圧非直線抵抗体である場合、高抵抗層に生じた気孔は放電耐量特性の低下を招くため、その発生を防ぐことが強く求められていた。
【００１３】
また、上記特許文献１に記載の塗布方法では、未使用スラリーを回収することで材料歩留まりは良好となるものの、回収後のスラリーが変質することが問題となっていた。すなわち、回収したスラリーは時間が経過すると共に溶媒が蒸発していき、スラリーの粘性が高くなる。粘性の高いスラリーはスプレーからの噴霧量が減少し易く、塗布が不十分となるだけではなく、スプレー噴射口の目詰まりを引き起こして耐久性を低下させる要因となった。
【００１４】
以上述べたように、従来技術においては、品質の安定したスラリーを無駄なく迅速に塗布して作業効率及び材料歩留まりを向上させること、さらには高抵抗層における気孔の発生を抑えて優れた放電耐量特性を有する電圧非直線抵抗体を製造することが課題となっていた。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するために提案されたものであって、その目的は、被処理物に対し絶縁物を短時間で均一に塗布することにより作業効率を高めると共に材料歩留まりを向上させた絶縁物の塗布装置及び塗布方法並びに絶縁物の塗布装置を用いて製造することにより高品質な電圧非直線抵抗体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、被処理部に絶縁物のスラリーを噴霧するスラリー噴霧部を有し、前記スラリー噴霧部に対向して前記スラリーの噴霧による塗布作業を実施する塗布処理位置を設け、該塗布処理位置まで前記被処理物を搬送する搬送部を備えた絶縁物の塗布装置において、前記スラリー噴霧部に前記被処理物の長手方向に延びる噴霧口を形成し、前記スラリー噴霧部へ所定の圧力で前記スラリーを送り出すスラリー加圧部を設置し、前記塗布処理位置にある前記被処理物を間に挟み前記スラリー噴霧部と対向して、前記スラリー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込部を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
以上のような絶縁物の塗布装置では、被処理物に対しスラリー噴霧部からスラリーを噴霧する際、スラリー加圧部にてスラリーを加圧しつつ、被処理部の長手方向に延びる噴霧口からスラリーを噴射するので、被処理物に対し絶縁物を短時間で均一に塗布することができる。しかも、吸込部によってスラリー噴霧部近傍の空気を吸込むことで、被処理物から離れようとする空気の流れを、被処理物に近付けることができる。このため、スラリーを含有した空気が被処理物の近くを多量に流れることになり、スラリーが無駄なく被処理物に付着して、塗布作業の効率化を進めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被処理部の長手方向に延びる噴霧口を有するスラリー噴霧部と、スラリー噴霧部へスラリーを送り出すスラリー加圧部と、スプレー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込部とを備えるといった簡単な構成により、品質の安定したスラリーを無駄なく且つ短時間で被処理部に塗布することが可能となり、作業効率及び材料歩留まりの向上を図ると同時に、この塗布装置により高抵抗層を塗布することで高抵抗層における気孔の発生を抑え、放電耐量特性に優れた電圧非直線抵抗体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）代表的な実施形態の構成
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１〜図７を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る絶縁物の塗布装置全体の概略構成を示す平面図である。図２は図１のＩ−Ｉ線の断面図、図３は図１のII−II線の断面図、図４は本実施形態に係る送り機構部の斜視図、図５は本実施形態に係る噴霧口の図面であって上段が平面図、下段が側面断面図、図６は本実施形態に係る吸込部の平面図、図７は本実施形態の比較例として、吸込部を設置しない場合を示した平面図である。
【００２０】
（１−１）全体構成
図１〜図３において、図中の符号１は被処理物である焼結体であって、焼結体１はディスク状の電子セラミックスからなる。また、図中の符号２は絶縁物のスラリーを噴霧して塗布する絶縁物の塗布装置である。なお、焼結体１は、塗布装置２に組み込まれた台座１０上に、縦方向に複数個積み重ねられて並べられている（図２、図３参照）。
【００２１】
（１−２）搬送部
塗布装置２には、装置の中央部に焼結体１の送り機構部３が設けられており、送り機構部３の両側にコンベア４、５が左右対称に配置されている。送り機構部３には、馬蹄形の保持部１１ａを対称に配置した腕部１１が設けられている。腕部１１は水平状態を保ったまま、直線的にスライド自在で、且つ回転自在に構成されている。コンベア４は塗布処理前の焼結体１を塗布装置本体２に搬入する搬入用、コンベア５は塗布処理後の焼結体１を塗布装置２から搬出する搬出用である。コンベア４、５による焼結体１の搬送方向は、図１では右方向である。
【００２２】
これら送り機構部３、コンベア４、５にて焼結体１の搬送部が構成される。すなわち、コンベア４が焼結体１を基準位置６まで搬入し、送り機構部３が、基準位置６で焼結体１を受け取り、腕部１１の保持部１１ａにて焼結体１を載せた台座１０を保持しつつ、焼結体塗布処理位置７まで運ぶ。さらに、送り機構部３は、塗布処理終了後の焼結体１を塗布処理位置７から取出し位置９まで運び、コンベア５が焼結体１を取出し位置９から塗布装置２の外部へと搬出するようになっている。
【００２３】
（１−３）スラリー噴霧部
塗布処理位置７にある焼結体１に対向してスラリー噴霧部８が配置されている。スラリー噴霧部８の先端部には焼結体１の長手方向に延びたスリット状の噴霧口１７が形成されている（図５参照）。噴霧口１７は、炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）の少なくとも一方を含むセラミックス材料から構成されている。さらに、図３に示すように、スラリー噴霧部８にはエア弁１６が内蔵されている。また、スラリー噴霧部８には圧縮エア２６が流れるエアーチューブ１４が接続されており、このエアーチューブ１４には電磁弁１３が取り付けられている。
【００２４】
（１−４）スラリー加圧部
図３に示すように、スラリー噴霧部８の下方にはスラリータンク１９が設置されている。スラリータンク１９にはスラリー２１を収容するタンクであって、圧縮エア用チューブ２０及びスラリー供給用チューブ１５が接続されている。これらの部材はスラリー噴霧部８へ所定の圧力でスラリー２１を送り出すスラリー加圧部を構成するものである。つまり、スラリータンク１９内に圧縮エア用チューブ２０から一定の圧縮エア２６が送り込まれることで、タンク内部に所定の圧力が加えられ、スラリー供給用チューブ１５によりスラリー噴霧部８に対しスラリー２１を所定の圧力で送り込むようになっている。
【００２５】
（１−５）回転部及び圧力センサ
ところで、塗布処理位置７には焼結体１を台座１０ごと水平方向に回転させる回転部１８が設置されている。また、図２及び図３に示すように、回転部１８の上部には圧力センサ１２が設けられている。圧力センサ１２は、焼結体１を乗せた台座１０が回転部１８に乗ったことを検知するセンサであって、回転部１８及びスラリー噴霧部８の動作を制御する制御盤（図示せず）に接続されている。
【００２６】
制御盤（図示せず）は電磁弁１３に電気的に接続されており、圧力センサ１２から台座１０の検知信号を入力すると、電磁弁１３に所定の信号を送ってこれを開放させ、エアーチューブ１４に圧縮エア２６を流すようになっている。このとき、エア弁１６が開いてスラリータンク１９のスラリー供給用チューブ１５からスラリー２１を取り込み、噴霧口１７からスラリー２１を噴霧するようになっている。
【００２７】
なお、所定の時間が経過すると、電磁弁１３は自動的に閉じ、エア弁１６も閉じて、スラリー噴霧部８によるスラリー２１の噴霧が終了するようになっている。このときのスラリー２１の噴霧継続時間は、図示しない制御盤により任意に制御できるようになっている。また、回転部１８の回転速度や回転時間に関しても、制御盤により任意の制御が可能である。
【００２８】
（１−６）吸込部
塗布処理位置７にある焼結体１を間に挟みスラリー噴霧部８と対向して、吸込部２２が配置されている。すなわち、スラリー噴霧部８、塗布処理位置７にある焼結体１、吸込部２２は同一直線上に配置される。吸込部２２はフィルタ部２３、ファン２４及びダクト２５から成り、ファン２４を回転させることによりスラリー噴霧部８から噴射されたスラリー２１含有の空気２７（図６参照）を、フィルタ部２３側へ吸引する部分である。なお、フィルタ部２３の幅や長さは焼結体１のそれに応じた寸法に設定されている。
【００２９】
（１−７）スラリー
ところで、スラリー２１は次のようにして作製されている。まず、無機材質を主成分とした絶縁物としてＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯから選ばれたガラスフリットを７０ｗｔ％、フィラー材としてムライトを３０ｗｔ％配合させる。
【００３０】
また、３ｗｔ％に調整したカルボシキメチルセルロース水溶液を作製し、主成分に対し２０ｗｔ％添加し、これらを混合することにより、スラリー２１が作製される。その後、１〜２Ｐａ・ｓになるように純水を加えて調整される。また、スラリー２１中のエアを除去するために、真空脱気が施される。このようなスラリー２１は、結合材及び分散材として水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液を用いた点に特徴がある。
【００３１】
（２）本実施形態の作業手順
続いて、以上の構成を有する塗布装置による焼結体１にスラリー２１を塗布する作業を、その手順に沿って説明する。
【００３２】
（２−１）搬入ステップ
まず、円柱形の電子セラミックスである焼結体１を台座１０の上に縦方向に複数個積み重ねて並べ、これらを搬入用のコンベア４に乗せて、基準位置６まで運ぶ。焼結体１が基準位置６に到達すると、送り機構部３の腕１１が基準位置６まで移動し、保持部１１ａで台座１０をつかみ、水平状態を保持したまま、これを持ち上げて９０度回転する。そして、送り機構部３は塗布処理位置７方向にスライド移動する（図１中では下方向）。
【００３３】
（２−２）スラリー加圧ステップ
スラリータンク１９では圧縮エア用チューブ２０から送り込まれる圧縮エア２６によって、スラリータンク１９内部のスラリー２１は所定の加圧状態にある。
【００３４】
（２−３）塗布ステップ
台座１０が塗布処理位置７に達して回転部１８に乗ると、回転部１８上部の圧力センサ１２がこれを検知して、図示しない制御盤からの指令に基づいて回転部１８は回転を始める。と同時に、制御盤は電磁弁１３を開放するので圧縮エア２６がエアーチューブ１４を流れ、スラリー噴霧部８を満たす。これにより、スラリー噴霧部８に内蔵されたエア弁１６が開く。
【００３５】
したがって、所定の圧力が加えられているスラリータンク１９からスラリー供給用チューブ１５を介してスラリー噴霧部８にスラリー２１が入り、噴霧口１７から焼結体１の側面にスラリー２１が噴霧される。このとき、噴霧口１７は焼結体１の長手方向に延びているため、この方向に一括して均等にスラリー２１が噴霧される。なお、回転部１８が回転しているので、焼結体１の側面に順次スラリー２１が噴霧されていく。
【００３６】
（２−４）吸込ステップ
以上のような噴霧口１７からのスラリー２１噴霧と同時に、ファン２４の回転によって焼結体１周囲のスラリー２１含有の空気２７をフィルタ部２３側へ吸引する。つまり、吸込部２２が空気２７を吸込むことにより、焼結体１から離れようとする空気２７は焼結体１側面に沿って流れるようになる。
【００３７】
（２−５）搬出ステップ
所定時間の経過後、電磁弁１３は自動的に閉じ、エア弁１６も閉じて噴霧口１７からのスラリー２１の噴霧が終わる。スラリー噴霧部８によるスラリー２１塗布が終了した後、腕部１１の保持部１１ａは台座１０を保持し水平状態を保持したまま９０度回転して、送り機構部３は取出し位置９方向にスライド移動する（図１中では上方向）。
【００３８】
そして、台座１０が取出し位置９に達すると、送り機構部３は搬出用のコンベア５に台座１０を乗せる。台座１０を乗せたコンベア５は、塗布装置２から搬出する。上述の一連の動作を連続して実行することにより、塗布装置２によって、焼結体１に絶縁物のスラリー２１を自動的に塗布することができる。
【００３９】
（３）本実施形態の作用効果
以上のような本実施形態では、塗布処理位置７に搬送した焼結体１に対し、スラリー噴霧部８からスラリー２１を噴霧するとき、スラリータンク１９にて加圧しつつ、焼結体１の長手方向に延びる噴霧口１７からスラリー２１を送り出すことができる。通常、絶縁物のスラリー２１の粘性が１から１０Ｐａ・ｓと大きく、一般的な方法である吸い上げ式では、コンスタントに噴霧部８に送り出すことは難しいとされる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、スラリー２１加圧用のスラリータンク１９を設置し、圧縮エア用チューブ２０から一定の圧縮エア２６を送り込むことでタンク１９内部のスラリー２１を加圧し、スラリー噴霧部８に対するスラリー２１の供給量を安定化されている。このように本実施形態においては、スラリー２１を噴霧する噴霧口１７と、スラリー２１を加圧するスラリータンク２１を組み合わせることによって、短時間で均一に焼結体１の側面に塗布することが可能となる。
【００４１】
ちなみに、噴霧口１７が焼結体１の長手方向に延びておらず、スラリー噴霧部８が焼結体１の積層方向に移動することでスラリー２１を塗布する場合、本実施形態の２〜４倍の時間を要することを確認している。つまり本実施形態によれば、極めて迅速で品質の高い塗布処理が可能である。
【００４２】
しかも、本実施形態では、送り機構部３の腕１１が保持部１１ａが台座１０をつかみ、水平状態を保持したまま、塗布処理位置７への焼結体１の搬入及び搬出を連続して行っている。このため、焼結体１をスピーディに搬送することができ、塗布作業時間を短縮化することが可能である。
【００４３】
ところで、通常電子セラミックの塗布に使われる絶縁物のスラリー２１は、エポキシ系、ポリイミド系からなる有機物やガラス系、酸化金属系、セラミック系からなる無機物があるが、特に無機物を扱う場合には材料そのものが重く、高硬度の材質が使われる場合が多い。したがって、これらの無機物を長期に渡って噴霧する場合、摩耗によって噴霧口１７は損傷を受け易い。そこで、本実施形態は耐摩耗性の高いＳｉＣやＳｉ３Ｎ４の材質で噴霧口１７を作製することにより、高硬度の無機物による摩耗を防いでおり、優れた耐久性を発揮することができる。
【００４４】
さらに本実施形態では、以上のような塗布作業中、吸込部２２によってスラリー噴霧部８近傍のスラリー２１含有の空気２７を吸込むといった作業を同時に行っているので、図６に示すように、スラリー噴霧部８のスリット１７から噴射されたスラリー２１を含んだ空気２７において、焼結体１から離れていこうとする流れを焼結体１近くに引き戻すことができる。
【００４５】
本実施形態の比較例として、吸込部２２を設置しない場合のスラリー２１の含有空気２７の流れを図７の平面図に示す。これら図６及び図７との対比から明らかなように、本実施形態によれば、噴霧口１７が噴射したスラリー２１の拡散を防止して、焼結体１の周囲に多量のスラリー２１を存在させることができる。
【００４６】
つまり、焼結体１周囲に存在する多量のスラリー２１が焼結体１に付着するので、スラリー２１が無駄になることがなく、材料歩留まりが大幅に向上する。しかも、吸込部２２の幅や長さは焼結体１に合わせて大きすぎることが無いように設定してあるので、吸込部２２によるスラリー２１の含有空気２７吸込みの効果を低下させることがなく、焼結体１にスラリー２１を効率よく付着させることができる。
【００４７】
（４）本実施形態により製造される電圧非直線抵抗体
次に、上記塗布装置２を用いてスラリー２１を焼結体１に塗布して製造した電圧非直線抵抗体について説明する。図８に電圧非直線抵抗体３０の断面を示す。電圧非直線抵抗体３０は円柱形であって、焼結体１の側面部に高抵抗層２８を形成し、焼結体１の上下面にアルミ電極２９を設けたものである。
【００４８】
上述した本実施形態に係る塗布装置２を用いて、電圧非直線抵抗体３０を以下のように作製する。すなわち、φ６０の焼結体１側面部にスラリー２１を塗布し、続いて焼付け炉で約５５０℃にて焼付け処理を行うことで高抵抗層２８を焼結体１側面部に施す。その後、両端部を研磨してその研磨面にアルミ溶射にてアルミ電極２９を施し、電圧非直線抵抗体３０を作製する。
【００４９】
ここで、電圧非直線抵抗体３０の特性を示すために、塗布するスラリーの異なる比較例を作成する。つまり、本実施形態に係る電圧非直線抵抗体３０と、その比較例における電圧非直線抵抗体は、スラリーに用いる溶媒だけを変えて製造したものであって、抵抗体としての基本構成、寸法、焼付け温度等の製造条件は同一とする。
【００５０】
比較例用のスラリーは次のようにして作製される。まず、無機材質を主成分とした絶縁物としてＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯから選ばれたガラスフリットを７０ｗｔ％、フィラー材としてムライトを３０ｗｔ％配合させる。これらの主成分までは本実施形態に係るスラリー２１と比較例のスラリーとは同様であり、両者の違いは溶媒にある。
【００５１】
すなわち、本実施形態に係るスラリー２１は上述したように、比較例３ｗｔ％に調整したカルボシキメチルセルロース水溶液を作製し、主成分に対し２０ｗｔ％添加し、これらを混合させている。これに対して、比較例におけるスラリーは溶媒としてターピネオールを４５．５ｗｔ％、賦形材としてエチルセルロースを主成分に対して３．５ｗｔ％添加し、６０〜８０℃に温めながらエチルセルロースを溶解させながら混合させていく。
【００５２】
以上のようにして得られた比較例用のスラリーは、本実施形態に係るスラリー２１と同様、真空脱気を施す。ただし、スラリーには沈降性があるため、撹拌しながら一般的な塗布装置にてφ６０の焼結体１の側面部に塗布を行う。続いて、本実施形態に係るスラリー２１と同じく、約５５０℃にて焼付け炉にて焼付けを行った後、両端面を研磨し、その研磨面にアルミ電極２８を施して、比較例用の電圧非直線抵抗体を得る。
【００５３】
続いて、本実施形態に係る電圧非直線抵抗体３０と、その比較例における電圧非直線抵抗体に関して、両者の放電耐量特性を評価するために、２．５ｍｓの方形波による放電耐量試験を行った。電流値を１０００Ａから始め、３回通電し合格したときは１２００→１４００Ａ→１６００Ａと電流を上げていき、限界耐量試験の比較を行った。試験個数はそれぞれ５個試験とした。比較結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
上記表１から明らかなように、本実施形態で作製した電圧非直線抵抗体３０は、比較例に比べて放電耐量特性が向上している。放電耐量特性が向上した理由として、高抵抗層２８に生じた気孔が本実施形態による製造方法では比較例に比べて少なくなっていることが挙げられる。
【００５６】
実際、電圧非直線抵抗体３０を切断して高抵抗層２８の観察を実態顕微鏡にて観察したところ、側面の気孔分布は本実施形態による電圧非直線抵抗体３０の方が比較例のそれよりも少なくなっていることを確認している。本実施形態で作製した電圧非直線抵抗体３０と比較例との相違点は、スラリー２１における溶媒だけなので、カルボシキメチルセルロース水溶液等の水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液が、気孔の減少に有効であると言える。
【００５７】
（５）他の実施形態
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、電圧非直線抵抗体３０の焼結体１側面に塗布されるスラリー２１の成分等は適宜変更可能である。具体的には、上記の実施形態では３ｗｔ％に調整したカルボシキメチルセルロース水溶液を作製し、主成分に対し２０ｗｔ％添加した例を示したが、水溶性セルロース系高分子水溶液を１〜５ｗｔ％の濃度にする方がより望ましい。
【００５８】
これは水溶性セルロース系高分子水溶液の濃度が５ｗｔ％を超えると、粘性が大きくなりすぎ、絶縁物の主材と混合させる時、うまく混ぜることができないためである。また、水溶性セルロース系高分子水溶液の濃度が１ｗｔ％よりも低ければ、分散性能や塗布時の成膜能力が劣り、歩留まりが低下し、生産品として製造するには適さない。
【００５９】
また、絶縁物の主成分に対して水溶性セルロース系高分子水溶液を５〜４０ｗｔ％添加したスラリーであることがより望ましい。これは、該水溶液を４０ｗｔ％以上添加するとスラリー中の有機物量が多くなり、これらが焼付け時にガスとして分解する際に絶縁層に気孔を発生させる要因となり、かえって耐量特性が低下するおそれがある。また、前記水溶液の添加量が５ｗｔ％よりも少ない場合には、分散性能や塗布時の成膜能力が劣るため、絶縁層が形成でき難くなる。
【００６０】
さらに、上記本実施形態では、水溶性セルロース系高分子の一例としてカルボキシセルロースを示したが、ヒドロキシセルロース等その他の水溶性セルロース系高分子を用いても、本実施形態と同様の効果がある。また、スラリー噴霧部８の噴霧口１７の形状や角度、幅や長さの寸法、さらには噴霧時間や噴霧量等は、被処理物に合わせて適宜変更可能である。さらに、回転部１８の回転速度や回転時間等も選択可能である。
【００６１】
またさらに、以上述べた実施形態では、スラリー噴霧部８にスリット状の噴霧口１７を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリット状の噴霧口１７に代えて、複数個の小穴を縦方向に一列に配列するようにした構成としても良い。なお、この場合の噴霧口は、小穴の大きさやその間隔、角度等は焼結体１の側面にスラリー２１が均一に塗布されるように調節されていることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の代表的な実施形態の平面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線の断面図。
【図３】図１のII−II線の断面図。
【図４】本実施形態に係る送り機構部の斜視図。
【図５】本実施形態に係る噴霧口であって、上段が平面図、下段が側面断面図。
【図６】本実施形態に係る吸込部の平面図。
【図７】本実施形態の比較例として吸込部を設置しない場合を示した平面図。
【図８】本実施形態を用いて製造した電圧非直線抵抗体の断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…焼結体
２…塗布装置
３…送り機構部
４、５…コンベア
６…基準位置
７…塗布処理位置
８…スラリー噴霧部
９…取出し位置
１０…台座
１１…腕部
１１ａ…保持部
１２…圧力センサ
１３…電磁弁
１４…エアーチューブ
１５…スラリー供給用チューブ
１６…エア弁
１７…噴霧口
１８…回転部
１９…スラリータンク
２０…圧縮エア用チューブ
２１…スラリー
２２…吸込部
２３…フィルタ部
２４…ファン
２５…ダクト
２６…圧縮エア
２７…スラリーの含有空気
２８…高抵抗層
２９…アルミ電極
３０…電圧非直線抵抗体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理部に絶縁物のスラリーを噴霧するスラリー噴霧部を有し、前記スラリー噴霧部に対向して前記スラリーの噴霧による塗布作業を実施する塗布処理位置を設け、該塗布処理位置まで前記被処理物を搬送する搬送部を備えた絶縁物の塗布装置において、
前記スラリー噴霧部に前記被処理物の長手方向に延びる噴霧口を形成し、
前記スラリー噴霧部へ所定の圧力で前記スラリーを送り出すスラリー加圧部を設置し、
前記塗布処理位置にある前記被処理物を間に挟み前記スラリー噴霧部と対向して、前記スラリー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込部を設けたことを特徴とする絶縁物の塗布装置。
【請求項２】
前記塗布処理位置にある前記被処理物を回転させる回転部を設けたことを特徴とする請求項１記載の絶縁物の塗布装置。
【請求項３】
炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）の少なくとも一方を含むセラミックス材によって前記噴霧口を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁物の塗布装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の絶縁物の塗布装置を用いた絶縁物の塗布方法であって、前記被処理物を前記塗布処理位置へと送り込む搬入ステップと、前記スラリーの塗布作業終了後の前記被処理物を前記塗布処理位置から取出す搬出ステップと、前記塗布処理位置にある前記被処理物に対し前記スラリー噴霧部により前記スラリーを噴霧する塗布ステップを含んだ絶縁物の塗布方法において、
前記スラリー噴霧部へ送り込む前記スラリーを所定の圧力で加圧するスラリー加圧ステップと、
前記スラリー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込ステップを含むことを特徴とする絶縁物の塗布方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の絶縁物の塗布装置を用いて前記スラリーを側面に塗布した電圧非直線抵抗体であって、
前記スラリーは、絶縁物の主材として無機材質を主成分とし、溶媒として水、結合材及び分散材として水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液を用いたスラリーであることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
【請求項６】
前記スラリーは、前記結合材及び分散材として水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液を１〜５ｗｔ％水溶液とし、前記主成分に対して該水溶液を５〜４０ｗｔ％添加したスラリーであることを特徴とする請求項５記載の電圧非直線抵抗体。
【請求項１】
被処理部に絶縁物のスラリーを噴霧するスラリー噴霧部を有し、前記スラリー噴霧部に対向して前記スラリーの噴霧による塗布作業を実施する塗布処理位置を設け、該塗布処理位置まで前記被処理物を搬送する搬送部を備えた絶縁物の塗布装置において、
前記スラリー噴霧部に前記被処理物の長手方向に延びる噴霧口を形成し、
前記スラリー噴霧部へ所定の圧力で前記スラリーを送り出すスラリー加圧部を設置し、
前記塗布処理位置にある前記被処理物を間に挟み前記スラリー噴霧部と対向して、前記スラリー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込部を設けたことを特徴とする絶縁物の塗布装置。
【請求項２】
前記塗布処理位置にある前記被処理物を回転させる回転部を設けたことを特徴とする請求項１記載の絶縁物の塗布装置。
【請求項３】
炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）の少なくとも一方を含むセラミックス材によって前記噴霧口を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁物の塗布装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の絶縁物の塗布装置を用いた絶縁物の塗布方法であって、前記被処理物を前記塗布処理位置へと送り込む搬入ステップと、前記スラリーの塗布作業終了後の前記被処理物を前記塗布処理位置から取出す搬出ステップと、前記塗布処理位置にある前記被処理物に対し前記スラリー噴霧部により前記スラリーを噴霧する塗布ステップを含んだ絶縁物の塗布方法において、
前記スラリー噴霧部へ送り込む前記スラリーを所定の圧力で加圧するスラリー加圧ステップと、
前記スラリー噴霧部近傍の空気を吸引する吸込ステップを含むことを特徴とする絶縁物の塗布方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の絶縁物の塗布装置を用いて前記スラリーを側面に塗布した電圧非直線抵抗体であって、
前記スラリーは、絶縁物の主材として無機材質を主成分とし、溶媒として水、結合材及び分散材として水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液を用いたスラリーであることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
【請求項６】
前記スラリーは、前記結合材及び分散材として水溶性セルロース系高分子を溶解させた水溶液を１〜５ｗｔ％水溶液とし、前記主成分に対して該水溶液を５〜４０ｗｔ％添加したスラリーであることを特徴とする請求項５記載の電圧非直線抵抗体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１７３６０７（Ｐ２００８−１７３６０７Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１４１８（Ｐ２００７−１１４１８）
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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