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JPS6361384B2 - - Google Patents
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JPS6361384B2 - - Google Patents

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JPS6361384B2
JPS6361384B2 JP60204928A JP20492885A JPS6361384B2 JP S6361384 B2 JPS6361384 B2 JP S6361384B2 JP 60204928 A JP60204928 A JP 60204928A JP 20492885 A JP20492885 A JP 20492885A JP S6361384 B2 JPS6361384 B2 JP S6361384B2
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masking element
masking
solid electrolyte
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多孔質中空セラミツクス管(以下
基体管という)の外周表面上の、固体電解質膜の
両面に多孔質酸化物電極膜を付着せしめて固体電
解質燃料電池を製作する際等に用いる溶射用ガス
マスキング装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is a method of attaching porous oxide electrode films to both sides of a solid electrolyte membrane on the outer peripheral surface of a porous hollow ceramic tube (hereinafter referred to as a base tube). This invention relates to a gas masking device for thermal spraying used when manufacturing solid electrolyte fuel cells.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は固体電解質燃料電池(以下、電池スタ
ツクという)の概略を示す側断面図で、1は基体
管、1aは燃料ガス側の電極、1bは固体電解質
膜、1cは酸素側の電極、1dは電流リードであ
る。
FIG. 4 is a side sectional view schematically showing a solid electrolyte fuel cell (hereinafter referred to as a cell stack), in which 1 is a base tube, 1a is an electrode on the fuel gas side, 1b is a solid electrolyte membrane, 1c is an electrode on the oxygen side, 1d is a current lead.

固体電解質燃料電池の1素子当りの開路電圧は
約1Vの程度である、従つて、高い出力電圧を得
るためには素子を複数個直列接続する必要があ
る。
The open circuit voltage per element of a solid electrolyte fuel cell is approximately 1V, so in order to obtain a high output voltage, it is necessary to connect a plurality of elements in series.

直列接続された電池スタツクの製作には多くの
解決すべき問題があつた。特に、高融点の固体電
解質材料ならびに酸化物を融かして膜を形成する
必要があり、前者に対してはプラズマアーク溶射
法が、また、後者に対してはアセチレン炎溶射法
等が併用される。
There were many problems to be solved in the fabrication of series connected battery stacks. In particular, it is necessary to form a film by melting solid electrolyte materials and oxides with high melting points, and plasma arc spraying is used for the former, while acetylene flame spraying is used for the latter. Ru.

固体電解質燃料電池素子を直列接続するために
は、第4図のようなパターンを採用する必要があ
る。プラズマアーク溶射法およびアセチレン炎溶
射法共に2000℃以上の高温であるため、電池スタ
ツクを製作する時は、基体管1とプラズマアーク
溶射銃あるいはアセチレン炎溶射銃との間にスリ
ツトを設ける方法が従来使用されていた。
In order to connect solid electrolyte fuel cell elements in series, it is necessary to adopt a pattern as shown in FIG. 4. Since both the plasma arc spraying method and the acetylene flame spraying method involve high temperatures of over 2000°C, when manufacturing a battery stack, the conventional method is to provide a slit between the base tube 1 and the plasma arc spraying gun or the acetylene flame spraying gun. It was used.

一方、溶射法では高温で融かされた粒子は高速
で飛来し、スリツトを通り抜けると拡散しスリツ
ト幅よりも広い幅をもつて基体管1の外周表面上
に付着する。
On the other hand, in the thermal spraying method, particles melted at high temperatures fly at high speed, pass through the slit, diffuse, and adhere to the outer peripheral surface of the base tube 1 with a width wider than the slit width.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第5図は、従来のスリツト方式による電池スタ
ツク製作の概略を示す斜視図である。基体管1と
溶射銃3との間に、スリツト板2を設ける。スリ
ツト板2の材質は熱衝撃に耐えるために金属が使
われるが、熱膨張を生じ、スリツト板2に狂いを
生ずる。また、上記の拡散を防止するために基体
間1に近付けすぎると、熱膨張のために反り返
り、これに接触し破壊してしまう。
FIG. 5 is a perspective view showing an outline of battery stack manufacturing using the conventional slit method. A slit plate 2 is provided between the base tube 1 and the thermal spray gun 3. Although metal is used as the material for the slit plate 2 in order to withstand thermal shock, thermal expansion occurs and the slit plate 2 becomes distorted. Furthermore, if the substrate is brought too close to the substrate gap 1 to prevent the above-mentioned diffusion, the substrate will warp due to thermal expansion, come into contact with the substrate, and be destroyed.

また、これによつて得られる膜の断面形状を、
第6図に示す。4は膜で、図示のようになり、隣
の膜4との間を充分広くとる必要がある。溶射銃
3によつて溶射された高速微粒子は拡散し、境界
の明瞭でない膜4を作る。このために隣同士の膜
4の軸方向間隔は、5mm以上あける必要があつ
た。このことは固体電解質燃料電池素子を直列接
続する部分(中間接続子という)の長さが大きく
なり、製作される電池素子数が少なくなり基体管
1の使用される長さを低下させる、さらに、発電
電力の一部をこの中間接続子で消費するため、発
電効果を低下させる。従つて、中間接続子は可能
な限り短くする必要がある。そのためには、拡散
現象による膜4の基体管1方向への広がりをなく
す必要がある。
In addition, the cross-sectional shape of the membrane obtained by this is
It is shown in FIG. Reference numeral 4 denotes a membrane, as shown in the figure, and it is necessary to provide a sufficiently wide space between adjacent membranes 4. The high-speed fine particles sprayed by the thermal spray gun 3 diffuse and form a film 4 with unclear boundaries. For this reason, it was necessary for the axial distance between adjacent membranes 4 to be 5 mm or more. This increases the length of the part where the solid oxide fuel cell elements are connected in series (referred to as an intermediate connector), which reduces the number of battery elements to be manufactured and reduces the length of the base tube 1 used. A portion of the generated power is consumed by this intermediate connector, reducing the power generation effect. Therefore, the intermediate connector must be as short as possible. For this purpose, it is necessary to prevent the membrane 4 from spreading in the direction of the base tube 1 due to diffusion phenomena.

従来のスリツト法では、これらの欠点、不備を
解消できず、製作される電池スタツクの特性は理
論値に遥かに及ばず、各スタツクの品質も揃える
ことができない問題点があつた。
With the conventional slitting method, these drawbacks and inadequacies could not be overcome, and the characteristics of the manufactured battery stacks were far below the theoretical values, and the quality of each stack could not be made uniform.

この発明は、上記問題点を解決するためになさ
れたもので、燃料電池スタツクと特性向上と品質
の一様化ならびに生産効率を著しく向上させるこ
とを目的とするものである。
This invention was made to solve the above problems, and aims to significantly improve fuel cell stack characteristics, uniformity of quality, and production efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る溶射用ガスマスキング装置は、
内部にガス通路を備え、内面に沿つて1列以上の
ガス噴出口またはガス噴出溝を有する半円形また
は馬蹄形のガスマスキング要素と、このガスマス
キング要素のガス通路に連通し圧力ガスを供給す
るガス供給機構とからなるものである。
The gas masking device for thermal spraying according to the present invention includes:
A semicircular or horseshoe-shaped gas masking element having a gas passage inside and having one or more rows of gas jetting ports or gas jetting grooves along the inner surface, and a gas communicating with the gas passage of this gas masking element to supply pressurized gas. It consists of a supply mechanism.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、ガス供給機構から供給さ
れる圧力ガスがガスマスキング素子から噴出し、
これにより、基体管上に溶射によつて形成された
膜の両側の拡散が防止され明瞭な境距界が形成さ
れる。
In this invention, the pressure gas supplied from the gas supply mechanism is ejected from the gas masking element,
This prevents the film formed on the substrate tube by thermal spraying from spreading on both sides, and forms a clear boundary.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図で、
1は基体管、11a,11b,11c,11d
(以下、区別する必要のない時は単に11を用い
る。他の符号についても同じとする)はそれぞれ
ガスマスキング要素を示すもので、中空耐熱構造
材より製作される。これらは、ガスマニホールド
13に連結されたガス供給支持体12a,12
b,12c,12dによつてそれぞれ支持され、
ここからガスカーテン発生用ガスの供給を受け
る。また、14は前記基体管1の支持体、15は
回転軸である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of this invention.
1 is a base tube, 11a, 11b, 11c, 11d
(Hereinafter, 11 will be simply used when there is no need to distinguish. The same applies to other symbols.) Each indicates a gas masking element, which is manufactured from a hollow heat-resistant structural material. These are gas supply supports 12a and 12 connected to the gas manifold 13.
b, 12c, and 12d, respectively;
Gas for gas curtain generation is supplied from here. Further, 14 is a support for the base tube 1, and 15 is a rotating shaft.

ガスマスキング要素11a〜11dの軸方向間
隔は、基体管1上に製作する固体電解質燃料電池
素子の軸方向長さによつて決定される。第4図に
示すように電池スタツクを構成する固体電解質燃
料電池素子は、電極1a,1c、固体電解質膜1
bから構成される。従つて、ガスマスキング要素
11あるいは基体管1を、軸方向に一定長ずらし
て、溶射を行えば固体電解質燃料電池素子の製作
と、これらの直列接続が完成する。このために、
第1図に示すようにガスマニホールド13を可動
とし、軸方向に移動できる微調整装置16を付け
る。あるいは、この微調整装置16は基体管1を
支持している回転軸15に設置しても同様の効果
を得ることが可能である。なお、16aは調整ね
じ、17は前記ガスマニホールド13の移動用レ
ール、18はガス供給口、19は基台である。
The axial spacing of the gas masking elements 11a to 11d is determined by the axial length of the solid oxide fuel cell element fabricated on the base tube 1. As shown in FIG. 4, the solid electrolyte fuel cell element constituting the battery stack includes electrodes 1a, 1c, solid electrolyte membrane 1
Consists of b. Therefore, by shifting the gas masking element 11 or the base tube 1 by a certain length in the axial direction and performing thermal spraying, the fabrication of the solid oxide fuel cell element and the series connection thereof are completed. For this,
As shown in FIG. 1, the gas manifold 13 is made movable and is equipped with a fine adjustment device 16 that can be moved in the axial direction. Alternatively, the same effect can be obtained even if this fine adjustment device 16 is installed on the rotating shaft 15 that supports the base tube 1. Note that 16a is an adjustment screw, 17 is a rail for moving the gas manifold 13, 18 is a gas supply port, and 19 is a base.

第2図、a,b,cは第1図のガスマスキング
要素11の各種実施例の詳細を示す斜視図であ
る。
2a, b, c are perspective views showing details of various embodiments of the gas masking element 11 of FIG. 1; FIG.

ガスマスキング要素11の内部は第2図aのよ
うにガス通路21が形成され、ガスカーテンを作
り出すガス噴出口22をその内面に沿つて2列に
設けてある。あるいは、第2図bのようにガス噴
出溝23を内面に沿つて2列に設けてもよい。第
2図cはガス供給支持体12aを下部に設けた例
である。ガス供給支持体12aから供給されるガ
スは、このガスマスキング要素11を冷却すると
共にガス噴出口22、あるいは、溝23から外部
に噴出し、ガスカーテンを作り出す。ガスマスキ
ング要素11の開口部24の広さは、基体管1の
外径に応じた大きさとすることができる。
Inside the gas masking element 11, a gas passage 21 is formed as shown in FIG. 2a, and gas outlets 22 for creating a gas curtain are provided in two rows along its inner surface. Alternatively, the gas ejection grooves 23 may be provided in two rows along the inner surface as shown in FIG. 2b. FIG. 2c shows an example in which the gas supply support 12a is provided at the bottom. The gas supplied from the gas supply support 12a cools the gas masking element 11 and is ejected from the gas outlet 22 or the groove 23 to the outside to create a gas curtain. The width of the opening 24 of the gas masking element 11 can be sized according to the outer diameter of the base tube 1.

なお、上記の各実施例ではガス噴出口22、ガ
ス噴出溝23を2列に設けたが、この他、1列で
も2列でもよい。
In each of the above embodiments, the gas ejection ports 22 and the gas ejection grooves 23 are provided in two rows, but they may also be provided in one or two rows.

このように、第2図a,b,cに示したガスマ
スキング要素11により、一つには溶射微粒子の
流れが、流れ方向に壁に沿つて整流され、拡散が
低下する。さらに、ガスカーテンにより拡散しよ
うとする溶射微粒子が排出され、拡散が防止され
る。また、ガスマスキング要素11は内部にガス
を通すことによつて冷却され、変形、破壊から防
止される。このような効果により、第3図に示す
ように境界の明瞭な膜31が形成でき、膜31と
膜31との間隔も0.5mmと一桁精度を向上するこ
とができる。
Thus, the gas masking elements 11 shown in FIGS. 2a, b, c, in part, rectify the flow of spray particles along the wall in the flow direction, reducing diffusion. Further, the gas curtain exhausts the thermal spray particles that are about to spread, thereby preventing the spray particles from spreading. Furthermore, the gas masking element 11 is cooled by passing gas thereinto and is prevented from deforming or breaking. Due to these effects, a film 31 with clear boundaries can be formed as shown in FIG. 3, and the distance between the films 31 can be improved by one order of magnitude to 0.5 mm.

なお、ガスマスキング要素11は第2図a〜c
に示す馬蹄形の他、半円形あるいはこれに近似し
た形でもよい。
In addition, the gas masking element 11 is shown in FIGS.
In addition to the horseshoe shape shown in the figure, a semicircular shape or a shape similar to this may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明は、内部にガス通
路を備え、内面に沿つて1列以上のガス噴出口ま
たはガス噴出溝を有する半円形または馬蹄形のガ
スマスキンキグ要素と、このガスマスキング要素
のガス通路に連通し圧力ガスを供給するガス供給
機構とからなるので、隣同士の膜間隔が小さく形
成されたため、基体管上に製作できる固体電解質
燃料電池の数を増すことができ、基体管の使用率
を高めることができる。また固体電解質燃料電池
素子を直列接続する部分が短くてすみ、発電電力
をより多く得ることができる。さらに、この接続
部分からのガスの相互拡散を減らすことができ、
燃料のの利用率を向上させることができ、また、
燃料電池スタツクの連続製作が可能となり、生産
性が大幅に向上する等の利点を有する。
As described above, the present invention provides a semicircular or horseshoe-shaped gas masking element having a gas passage therein and one or more rows of gas ejection ports or gas ejection grooves along the inner surface, and a gas masking element having a gas passage in the gas masking element. Since it consists of a gas supply mechanism that communicates with each other and supplies pressurized gas, the gap between adjacent membranes is small, which increases the number of solid electrolyte fuel cells that can be manufactured on the base tube and reduces the usage rate of the base tube. can be increased. Furthermore, the portion where the solid electrolyte fuel cell elements are connected in series can be shortened, and more generated power can be obtained. Furthermore, the interdiffusion of gas from this connection can be reduced,
It can improve the utilization rate of fuel and also
This method has the advantage of enabling continuous production of fuel cell stacks and greatly improving productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第
2図a,b,cはいずれも第1図のガスマスキン
グの概略の形状を示す斜視図、第3図はこの発明
の溶射用ガスマスキング装置によつて形成された
膜の形状を示す説明図、第4図は固体電解質燃料
電池の概略を示す側断面図、第5図は従来のスリ
ツト方式による電池スタツク製作の概略を示す斜
視図、第6図は第5図のスリツト方式により形成
された膜の形状を示す側面図である。 図中、1は多孔質中空セラミツクス管、11a
〜11dはガスマスキング要素、12a〜12d
はガス供給支持体、13はガスマニホールド、1
4は支持体、15は回転軸、16は微調整装置、
17は移動用レール、21はガス通路、22はガ
ス噴出口、23はガス噴出溝、31は膜である。
Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 a, b, and c are all perspective views showing the general shape of the gas masking shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention for thermal spraying. An explanatory diagram showing the shape of the membrane formed by the gas masking device, Fig. 4 is a side cross-sectional view schematically showing a solid electrolyte fuel cell, and Fig. 5 is a perspective view schematically showing the fabrication of a battery stack using the conventional slit method. 6 are side views showing the shape of a film formed by the slit method of FIG. 5. In the figure, 1 is a porous hollow ceramic tube, 11a
~11d are gas masking elements, 12a~12d
is a gas supply support, 13 is a gas manifold, 1
4 is a support body, 15 is a rotating shaft, 16 is a fine adjustment device,
17 is a moving rail, 21 is a gas passage, 22 is a gas outlet, 23 is a gas outlet groove, and 31 is a membrane.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内部にガス通路を備え、内面に沿つて1列以
上のガス噴出口またはガス噴出溝を有する半円形
または馬蹄形のガスマスキング要素と、このガス
マスキング要素のガス通路に連通し圧力ガスを供
給するガス供給機構とからなることを特徴とする
溶射用ガスマスキング装置。
1. A semicircular or horseshoe-shaped gas masking element that has a gas passage inside and has one or more rows of gas ejection ports or gas ejection grooves along its inner surface, and communicates with the gas passage of this gas masking element to supply pressurized gas. A gas masking device for thermal spraying, comprising a gas supply mechanism.
JP60204928A 1985-09-17 1985-09-17 Gas masking equipment for thermal spraying Granted JPS6263665A (en)

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Publication Number Publication Date
JPS6263665A JPS6263665A (en) 1987-03-20
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JPH03264657A (en) * 1990-03-13 1991-11-25 Agency Of Ind Science & Technol Negative pressure-type masking device for plasma spraying

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JPS6263665A (en) 1987-03-20

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