JPH03264657A - プラズマ溶射用負圧式マスキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、固体電解質燃料電池におけるプラズマ溶射
用負圧式マスキング装置に関するもので、特にプラズマ
溶射装置の溶射部分における粉末の回折・飛散を防ぐ機
構を備えた装置に関するものである。

［従来の技術１ プラズマ溶射法において、減圧溶射法は、溶射を受ける
母材と装置を減圧容器内に収容し、より緻密なコーテイ
ング膜を得る方法で、近年開発されたものである。

固体電解質燃料電池の電解質膜は主にイツトリア安定化
ジルコニア粉末を、直流アークプラズマ中で溶融して製
作する。

従来のプラズマ溶射法は、大気中あるいは特殊ガス中で
実施されていた。この装置において、１本のセラミック
支持管外周上に固体電解質燃料電池構成要素（電極膜、
電解質膜）、燃料電池素子を電気的に接続するインター
コネクタ（■・Ｃ）を製作する。

このようにして、製作される固体電解質燃料電池の構成
は第５図に示すようになっている。この図において、１
は中空円筒のセラミック支持管で、その外周面上に燃料
電極２、固体電解質３、空気電極４が形成される。なお
、５は電流すド、１０は固体電解質燃料電池全体を示し
、Ｇａは前記空気電極４間の間隙を示す。

この構成に於て重要な点の一つは図に示す間隙Ｇａを確
保することである。

従来のプラズマ溶射法では、溶射銃４０とセラミック支
持管１の間に第６図、第７図に示すようにスリット４１
を設けた遮蔽板４２を置いて、これを軸方向にずらすこ
とによって、第５図の構造の固体電解質燃料電池１０を
作成している。なお、第７図の６は前述した燃料電極２
．固体電解質３．空気電極４を総称して示す膜である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来のスリット法では、溶射銃４０からセラミ
ック支持管１に吹き付けられる溶融粉末がスリット４１
を通り抜けた後、回折し、第５図に示す間隙Ｇａ、Ｇｂ
を被覆してしまうという重大な問題を有していた。

また、減圧溶射法では、溶射に使用するアークプラズマ
ジェットが拡大するため、溶融粉末はこのジェット中で
流れ方向に対して拡散し、上記の回折現象は一層顕著に
なるという問題点があった。

この発明は、従来のプラズマ溶射法では避けられない上
記の問題を解決したプラズマ溶射用負圧式マスキング装
置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る請求項　（１）に記載の発明は、内部に
ガス吸引路を持ち、内面に沿ってガス吸込口またはガス
吸込溝を有する半円形、馬蹄形あるいは矩形のガスマス
キング要素と、このガスマスキング要素のガス通路に連
通し負圧を供給する負圧ガス供給機構とからなるもので
ある。

また、請求項　（２）に記載の発明はガスマスキング要
素に整流風機構を備えたものである。

［作用１ この発明の請求項（１）記載の発明においては、ガス吸
引機構から供給される負圧が、セラミック支持管に溶射
され回折しようとする粉末をガスマスキング要素から吸
い込み、これにより溶射によって形成された膜の両側に
おける拡散が防止され、明瞭な境界が形成される。

また、請求項　（２）に記載の発明においては、整流風
機構によりプラズマガスの流れが整えられる。

［実施例１ 第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図で、１はセラ
ミック支持管、１１ａ、Ｉｌｂ、１１ｃ、１１ｄ（以下
、区別する必要のないときは単に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に連結された負圧供給支
持体＋２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによってそれぞれ
支持され、ここから負圧供給を受ける。また、１４は前
記セラミック支持管１の支持体、１５は回転軸である。

１６は微調整装置で、調整ねじ１６ａを回動することで
軸方向に移動できるもので、これにより所要の長さの成
膜を形成できる。なお、１７は移動用レール、１８はガ
ス供給口、１９は基台である。

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。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、ガス吸込口２２をその内面に沿
って２列に設けである。

あるいは、第２図（ｂ）のようにガス吸込溝２３を内面
に沿って２列に設けてもよい。

第２図（Ｃ）は負圧供給支持体１２ａ　　を下部に設け
た例である。負圧供給支持体１２ａから供給された負圧
は、このガスマスキング要素１１を流れるガスにより冷
却すると共にガス吸込口２２、あるいは、ガス吸込溝２
３から粉末を吸い込み、粉末の回折を防止する。ガスマ
スキング要素１１の開口部２４の広さは、セラミック支
持管１の外径に応じた大きさとすることができる。

なお、上記の各実施例ではガス吸込口２２、ガス吸込溝
２３を２列に設けたが、これは１列でも２列でもよい。

第３図は第２図（ａ）の実施例の断面略図で、ガス吸込
口２２の外側に整流風機構としての整流板２５を設けた
ものである。

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、１つには、溶射微粒子の
流れが流れ方向に壁に沿って整流され、拡散が低下する
。さらに、負圧供給により拡散しようとする溶射微粒子
が吸い込まれ、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って冷却され、
変形、破壊から防止される。このような効果により、第
４図に示すように境界の明瞭な膜３１が形成でき、膜３
１と膜３１との間隔Ｇａも０．５ｍｍと１桁精度を向上
することができる。

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、矩形あるいはこれに近似し
た形でもよい。

［発明の効果１ 以上説明したように、請求項　（１１に記載の発明は、
内部にガス吸引路を持ち、内面に沿ってガス吸込口また
はガス吸込溝を有する半円形、馬蹄形あるいは矩形のガ
スマスキング要素と、このガスマスキング要素のガス通
路に連通し負圧を供給する負圧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るため、セラミ
ック支持管上製作できる固体電解質燃料電池の数を増す
ことができ、セラミック支持管の表面の使用率を高める
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（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、燃料の利用率を向上させるこたができ、また
、燃料電池スタックの連続製作が可能となり、生産性が
大幅に向上する。

また、請求項（２）に記載の発明は、整流風機構により
プラズマガスの流れが整えられるため精度の高い成膜を
行うことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

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
要素の概略の形状を示す斜視図、第３図は、第２図（ａ
）のガス吸込口に整流板を設けた場合の正面図、第４図
はこの発明の溶射用ガスマスキング装置によって形成さ
れた膜の形状を示す説明図、第５図は固体電解質燃料電
池の概略を示す側断面図、第６図は従来のスリット方式
による電池スタック製作手段の概略を示す斜視図、第７
図は第６図のスリット方式により形成された膜の形状を
示す部分断面図である。 図中、１はセラミック支持管、２は燃料電極、３は固体
電解質、４は空気電極、５は電流リード、６は膜、１０
は固体電解質燃料電池、１１ａ〜ｌｉｄはガスマスキン
グ要素、１２ａ〜１２ｄは負圧供給支持体、１３はガス
マニホールド、１４は支持体、１５は回転軸、１６は微
調整装置、２２はガス吸込口、２３はガス吸込溝、２４
は開口部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部にガス吸引路を持ち、内面に沿ってガス吸込
   口またはガス吸込溝を有する半円形，馬蹄形あるいは矩
   形のガスマスキング要素と、このガスマスキング要素の
   ガス通路に連通し負圧ガスを供給する負圧ガス供給機構
   を具備したことを特徴とするプラズマ溶射用負圧式マス
   キング装置。
2. （２）ガスマスキング要素にプラズマガスの流れを整え
   る整流風機構をもつことを特徴とする請求項（１）記載
   のプラズマ溶射用負圧式マスキング装置。