JPH0472049A - 溶射薄膜形成面の温度管理方法 - Google Patents
溶射薄膜形成面の温度管理方法Info
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- JPH0472049A JPH0472049A JP2183082A JP18308290A JPH0472049A JP H0472049 A JPH0472049 A JP H0472049A JP 2183082 A JP2183082 A JP 2183082A JP 18308290 A JP18308290 A JP 18308290A JP H0472049 A JPH0472049 A JP H0472049A
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- heat
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- thin films
- heated
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
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、プラズマ溶射法により薄膜を形成する際に
、薄膜を形成する基体の温度を最適な状態に管理する方
法に関するものである。
、薄膜を形成する基体の温度を最適な状態に管理する方
法に関するものである。
従来の技術
例えば、固体電解質型燃料電池の製造過程において、セ
ラミックスの円筒形に形成された基体の表面に、先ず空
気電極となる薄膜を形成したのち、その上に重ねて固体
電解質となる薄膜を形成し、さらにその上に燃料電極と
なる薄膜を形成している。そして、溶射によって各薄膜
を積層する際には、最初にヒータによって加熱して基体
の温度を予め高めておき、プラズマ溶射により形成され
る高温の溶射膜との温度差ができるだけ小さくなるよう
に管理して、温度の急変によるひび割れや、熱膨張率の
違いによる薄膜の剥離などの発生を防止している。
ラミックスの円筒形に形成された基体の表面に、先ず空
気電極となる薄膜を形成したのち、その上に重ねて固体
電解質となる薄膜を形成し、さらにその上に燃料電極と
なる薄膜を形成している。そして、溶射によって各薄膜
を積層する際には、最初にヒータによって加熱して基体
の温度を予め高めておき、プラズマ溶射により形成され
る高温の溶射膜との温度差ができるだけ小さくなるよう
に管理して、温度の急変によるひび割れや、熱膨張率の
違いによる薄膜の剥離などの発生を防止している。
発明が解決しようとする課題
ところが、基体の一端を加熱するため、ヒータからの距
離によって温度差が生じ、また基体および形成する薄膜
の形状が複雑化および大型化してきているため、同一の
基体上であっても部位によって温度の違いが生じ易くな
っている。そのため、基体に熱ひずみが発生し、クラッ
クが発生し易いという問題があった。特に、プラズマ溶
射法による薄膜形成方法の場合には、プラズマジェット
を噴き付けられた部分が局所的に加熱されて、−時的に
熱ストレスが発生するため、これが薄膜の性能を低下さ
せる原因となっている。
離によって温度差が生じ、また基体および形成する薄膜
の形状が複雑化および大型化してきているため、同一の
基体上であっても部位によって温度の違いが生じ易くな
っている。そのため、基体に熱ひずみが発生し、クラッ
クが発生し易いという問題があった。特に、プラズマ溶
射法による薄膜形成方法の場合には、プラズマジェット
を噴き付けられた部分が局所的に加熱されて、−時的に
熱ストレスが発生するため、これが薄膜の性能を低下さ
せる原因となっている。
この発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、プラズ
マ溶射による薄膜形成時に基体を均熱化できる温度管理
方法を提供することを目的、としている。
マ溶射による薄膜形成時に基体を均熱化できる温度管理
方法を提供することを目的、としている。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するための手段としてこの発明の溶射薄
膜形成面の温度管理方法は、プラズマ溶射法によって基
体上に薄膜を形成するにあたって、前記基体の薄膜を形
成しない部分にヒートバイブを熱伝達可能に接触させて
基体の均熱化を図ることを特徴としている。
膜形成面の温度管理方法は、プラズマ溶射法によって基
体上に薄膜を形成するにあたって、前記基体の薄膜を形
成しない部分にヒートバイブを熱伝達可能に接触させて
基体の均熱化を図ることを特徴としている。
また、前記ヒートバイブの一端を加熱するようにするこ
ともできる。
ともできる。
作 用
上記の方法によれば、プラズマ溶射法によって基体上に
薄膜を形成する際に、基体が局所的に加熱されると、こ
の基体に熱伝達可能に当接させであるヒートパイプが、
基体の加熱された部分の熱を周囲の低温部に瞬時に熱輸
送することによって、基体の全長に亘って常に均熱化が
図られる。
薄膜を形成する際に、基体が局所的に加熱されると、こ
の基体に熱伝達可能に当接させであるヒートパイプが、
基体の加熱された部分の熱を周囲の低温部に瞬時に熱輸
送することによって、基体の全長に亘って常に均熱化が
図られる。
また、ヒートバイブの一端にヒータを設ければ、基体の
除湿や予熱を行なうことができ、また、薄膜の形成が完
了した後、室温に放置した際等の急冷を防止して徐冷を
行なうことができる。
除湿や予熱を行なうことができ、また、薄膜の形成が完
了した後、室温に放置した際等の急冷を防止して徐冷を
行なうことができる。
実 施 例
以下、この発明の方法を、固体電解質型燃料電池の製造
過程のうち、円筒形の支持管の表面に電極等の薄膜を形
成する工程に適用した一実施例を第１図を参照して説明
する。
過程のうち、円筒形の支持管の表面に電極等の薄膜を形
成する工程に適用した一実施例を第１図を参照して説明
する。
この実施例で製造する固体電解質型燃料電池は、セラミ
ックス製で円筒形の支持管１上に、プラズマ溶射法によ
って空気電極と固体電解質および燃料電極の各薄膜を順
に重ねて形成するもので、固体電解質の薄膜と燃料電極
の薄膜とを形成する際には、長手方向に一定の幅でマス
キングを施してインターコネクタ（図示せず）を設ける
溝を形成する。
ックス製で円筒形の支持管１上に、プラズマ溶射法によ
って空気電極と固体電解質および燃料電極の各薄膜を順
に重ねて形成するもので、固体電解質の薄膜と燃料電極
の薄膜とを形成する際には、長手方向に一定の幅でマス
キングを施してインターコネクタ（図示せず）を設ける
溝を形成する。
そして、この支持管１の中空部には、ヒートバイブ２が
、支持管１の内側に熱伝達可能かつ脱着可能に挿通され
ている。またこのヒートバイブ２は垂直に配置され、支
持管１から延出したその下端をモータ（図示せず）によ
って駆動されて、このヒートバイブ２を回転軸に支持管
１と一体に回転するとともに、ヒートバイブ２の下端側
には、温度調節機能付きの補助ヒータ３がヒートバイブ
２を加熱するために設けられている。
、支持管１の内側に熱伝達可能かつ脱着可能に挿通され
ている。またこのヒートバイブ２は垂直に配置され、支
持管１から延出したその下端をモータ（図示せず）によ
って駆動されて、このヒートバイブ２を回転軸に支持管
１と一体に回転するとともに、ヒートバイブ２の下端側
には、温度調節機能付きの補助ヒータ３がヒートバイブ
２を加熱するために設けられている。
そして、支持管１の表面に薄膜を形成する場合には、先
ず、補助ヒータ３をスイッチＯＮにしてヒートバイブ２
の下端を加熱する。加熱されると下端が蒸発部となって
ヒートパイプ２内に封入されている作動液が蒸発し、そ
の蒸気がヒートバイブ２の凝縮部となる温度の低い部分
、すなわち支持管１に挿通されたヒートバイブ２の上部
に移動し、放熱して凝縮し、液相の作動液となって重力
により下方へ戻り、再び補助ヒータに３により加熱され
て蒸発するパターンを繰り返す。
ず、補助ヒータ３をスイッチＯＮにしてヒートバイブ２
の下端を加熱する。加熱されると下端が蒸発部となって
ヒートパイプ２内に封入されている作動液が蒸発し、そ
の蒸気がヒートバイブ２の凝縮部となる温度の低い部分
、すなわち支持管１に挿通されたヒートバイブ２の上部
に移動し、放熱して凝縮し、液相の作動液となって重力
により下方へ戻り、再び補助ヒータに３により加熱され
て蒸発するパターンを繰り返す。
したがって、ヒートバイブ２の下部から輸送された熱が
ヒートバイブ２の上部で放出されることによって、支持
管ｌは加熱されて、除湿が行なわれるとともに予熱され
る。このとき、ヒルドパイブ２の均熱作用によって、支
持管１が全長に亘って均等に加熱されるため、熱ひずみ
は発生せず、支持管１の変形や亀裂の発生が防止される
。
ヒートバイブ２の上部で放出されることによって、支持
管ｌは加熱されて、除湿が行なわれるとともに予熱され
る。このとき、ヒルドパイブ２の均熱作用によって、支
持管１が全長に亘って均等に加熱されるため、熱ひずみ
は発生せず、支持管１の変形や亀裂の発生が防止される
。
次に、支持管１が所定の温度まで予熱されたら、補助ヒ
ータ３のスイッチをＯＦＦした後、モータを駆動して支
持管１を回転させる。そして、プラズマ発生機に接続さ
れた溶射ガン４により、先ず、空気電極用のランタンマ
ンガナイトの微粉末をプラズマジェット中に供給するこ
とによって、支持管１の表面に溶射する。このとき、支
持管１はプラズマジェットが噴き付けられて部分的に高
温に加熱されるが、内側に挿通されているヒートバイブ
２も部分的に加熱されてその部分が蒸発部となり、作動
液が加熱されて蒸気となり、周囲の低温部分に蒸発潜熱
の形で熱輸送して放熱することにより支持管１の均熱化
が図られる。このようにヒートバイブ２によって均熱化
されるため、支持管１が局所的に加熱されることによる
熱ひずみの発生が防止される。
ータ３のスイッチをＯＦＦした後、モータを駆動して支
持管１を回転させる。そして、プラズマ発生機に接続さ
れた溶射ガン４により、先ず、空気電極用のランタンマ
ンガナイトの微粉末をプラズマジェット中に供給するこ
とによって、支持管１の表面に溶射する。このとき、支
持管１はプラズマジェットが噴き付けられて部分的に高
温に加熱されるが、内側に挿通されているヒートバイブ
２も部分的に加熱されてその部分が蒸発部となり、作動
液が加熱されて蒸気となり、周囲の低温部分に蒸発潜熱
の形で熱輸送して放熱することにより支持管１の均熱化
が図られる。このようにヒートバイブ２によって均熱化
されるため、支持管１が局所的に加熱されることによる
熱ひずみの発生が防止される。
そして、支持管１を回転させるとともに、溶射ガン４を
上下方向に移動させながら溶射することによって支持管
１の表面には、ランタンマンガナイトの均一な薄膜が空
気電極として形成される。
上下方向に移動させながら溶射することによって支持管
１の表面には、ランタンマンガナイトの均一な薄膜が空
気電極として形成される。
空気電極の薄膜が形成されたら、同様にして、イツトリ
ア安定化ジルコニアの粉末によって固体電解質の薄膜が
空気電極の薄膜の上に重ねて溶射され、固体電解質の薄
膜が形成されたら、その上にイツトリア安定化ジルコニ
アの粉末とニッケルの粉末によって燃料電極として多孔
質のサーメットの薄膜が溶射によって形成され、さらに
インクコネクタも形成される。
ア安定化ジルコニアの粉末によって固体電解質の薄膜が
空気電極の薄膜の上に重ねて溶射され、固体電解質の薄
膜が形成されたら、その上にイツトリア安定化ジルコニ
アの粉末とニッケルの粉末によって燃料電極として多孔
質のサーメットの薄膜が溶射によって形成され、さらに
インクコネクタも形成される。
そして、支持管１上に空気電極と固体電解質と燃料電極
およびインターコネクタの各薄膜の形成が完了したら、
溶射ガン４およびモータのスイッチをＯＦＦした後、再
び補助ヒータ３をスイッチＯＮする。そして、ヒートパ
イプを、溶射によって加熱された支持管１とほぼ同じ温
度まで一旦加熱した後、補助ヒータ４による加熱量を徐
々に低下させることにより急冷を防止して、徐冷が行な
われる。したがって、急冷による支持管１や各薄膜のひ
び割れや、熱膨張率の違いによる各薄膜の剥離等の問題
の発生を防止することができる。
およびインターコネクタの各薄膜の形成が完了したら、
溶射ガン４およびモータのスイッチをＯＦＦした後、再
び補助ヒータ３をスイッチＯＮする。そして、ヒートパ
イプを、溶射によって加熱された支持管１とほぼ同じ温
度まで一旦加熱した後、補助ヒータ４による加熱量を徐
々に低下させることにより急冷を防止して、徐冷が行な
われる。したがって、急冷による支持管１や各薄膜のひ
び割れや、熱膨張率の違いによる各薄膜の剥離等の問題
の発生を防止することができる。
発明の効果
以上、説明したようにこの発明の温度管理方法によれば
、基体の薄膜を形成しない部分にヒートパイプを熱伝達
可能に接触させて設けたので、基体の均熱化が図られ、
熱ひずみによる基体の破損や薄膜の剥離等の発生を防止
することができる。
、基体の薄膜を形成しない部分にヒートパイプを熱伝達
可能に接触させて設けたので、基体の均熱化が図られ、
熱ひずみによる基体の破損や薄膜の剥離等の発生を防止
することができる。
また、ヒートパイプの一端を加熱するようにすれば、支
持管の均熱化に加えて、支持管の除湿、予熱、徐冷等の
温度管理が可能となり、欠陥のない、安定した品質の薄
膜を形成することができる。
持管の均熱化に加えて、支持管の除湿、予熱、徐冷等の
温度管理が可能となり、欠陥のない、安定した品質の薄
膜を形成することができる。
第１図はこの発明の方法の一実施例を示す概略説明図で
ある。 ］・・・支持管、 ２・・ヒートパイプ、 ３・・・補
助ヒータ、 ４・・・溶射ガン。
ある。 ］・・・支持管、 ２・・ヒートパイプ、 ３・・・補
助ヒータ、 ４・・・溶射ガン。
Claims (2)
- （１）プラズマ溶射法によって基体上に薄膜を形成する
にあたって、前記基体の薄膜を形成しない部分にヒート
パイプを熱伝達可能に接触させて配置し、基体の均熱化
を図ることを特徴とする溶射薄膜形成面の温度管理方法
。 - （２）前記ヒートパイプの一端を加熱することを特徴と
する請求項１記載の溶射薄膜形成面の温度管理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2183082A JP2984035B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 溶射薄膜形成面の温度管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2183082A JP2984035B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 溶射薄膜形成面の温度管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0472049A true JPH0472049A (ja) | 1992-03-06 |
| JP2984035B2 JP2984035B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16129449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2183082A Expired - Fee Related JP2984035B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 溶射薄膜形成面の温度管理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984035B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004004477A1 (de) * | 2004-01-28 | 2005-08-18 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer festkeramischen Brennstoffzelle |
| US9634296B2 (en) | 2002-08-09 | 2017-04-25 | Sapurast Research Llc | Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof |
| US9786873B2 (en) | 2008-01-11 | 2017-10-10 | Sapurast Research Llc | Thin film encapsulation for thin film batteries and other devices |
| US9793523B2 (en) | 2002-08-09 | 2017-10-17 | Sapurast Research Llc | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US10680277B2 (en) | 2010-06-07 | 2020-06-09 | Sapurast Research Llc | Rechargeable, high-density electrochemical device |
-
1990
- 1990-07-11 JP JP2183082A patent/JP2984035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9634296B2 (en) | 2002-08-09 | 2017-04-25 | Sapurast Research Llc | Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof |
| US9793523B2 (en) | 2002-08-09 | 2017-10-17 | Sapurast Research Llc | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| DE102004004477A1 (de) * | 2004-01-28 | 2005-08-18 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer festkeramischen Brennstoffzelle |
| US9786873B2 (en) | 2008-01-11 | 2017-10-10 | Sapurast Research Llc | Thin film encapsulation for thin film batteries and other devices |
| US10680277B2 (en) | 2010-06-07 | 2020-06-09 | Sapurast Research Llc | Rechargeable, high-density electrochemical device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2984035B2 (ja) | 1999-11-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |