JPH0788830A - 有底セラミックス管の製造方法及び製造用金型 - Google Patents
有底セラミックス管の製造方法及び製造用金型Info
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- JPH0788830A JPH0788830A JP6061310A JP6131094A JPH0788830A JP H0788830 A JPH0788830 A JP H0788830A JP 6061310 A JP6061310 A JP 6061310A JP 6131094 A JP6131094 A JP 6131094A JP H0788830 A JPH0788830 A JP H0788830A
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- ceramic
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- 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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- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】管状セラミックス成形体１５を成形し、この管
状セラミックス成形体１５の内部でセラミックス原料１
６をプレス成形して有底部を一体的に形成し、全体を焼
成した後所定形状に加工する工程で有底セラミックス管
を製造する。 【効果】有底部の接合強度が高いセラミックス管を容易
に得ることができ、このセラミックス管は特に燃料電池
用支持管として好適に使用することができる。
状セラミックス成形体１５の内部でセラミックス原料１
６をプレス成形して有底部を一体的に形成し、全体を焼
成した後所定形状に加工する工程で有底セラミックス管
を製造する。 【効果】有底部の接合強度が高いセラミックス管を容易
に得ることができ、このセラミックス管は特に燃料電池
用支持管として好適に使用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池用
支持管等に用いられる、有底セラミックス管の製造方法
及び製造用金型に関するものである。
支持管等に用いられる、有底セラミックス管の製造方法
及び製造用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料電池発電システムは、エネル
ギー問題、地球環境問題に大きな貢献をするものとし
て、世界的にその期待が高まっている。燃料電池発電シ
ステムは、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換できるシステムであり、高いエネルギー変
換効率を有し、燃料の多様化が可能で、低公害で、しか
も発電効率が設備規模によって影響されず、極めて有望
な技術である。
ギー問題、地球環境問題に大きな貢献をするものとし
て、世界的にその期待が高まっている。燃料電池発電シ
ステムは、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換できるシステムであり、高いエネルギー変
換効率を有し、燃料の多様化が可能で、低公害で、しか
も発電効率が設備規模によって影響されず、極めて有望
な技術である。
【０００３】特に、固体電解質型燃料電池は、リン酸型
燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池と異なり、液体、融体
を用いないため電池の構成がシンプルであり、高温の排
熱利用も含めるとエネルギー効率８０〜９０％が期待で
きるものである。
燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池と異なり、液体、融体
を用いないため電池の構成がシンプルであり、高温の排
熱利用も含めるとエネルギー効率８０〜９０％が期待で
きるものである。
【０００４】この固体電解質燃料電池に使用されるセル
の構造は、図７に示すように、多孔質ジルコニアセラミ
ックスなどからなる支持管１の外表面に陽極２と、例え
ば多孔質安定化ジルコニアからなる固体電解質３および
陰極４が順次積層された構造を成している。そして、上
記支持管１の内側には空気６を、電池の外側には燃料７
をそれぞれ供給し、これらが固体電解質３を介して反応
するときのエネルギーを直接電力の形で取り出すもので
ある。
の構造は、図７に示すように、多孔質ジルコニアセラミ
ックスなどからなる支持管１の外表面に陽極２と、例え
ば多孔質安定化ジルコニアからなる固体電解質３および
陰極４が順次積層された構造を成している。そして、上
記支持管１の内側には空気６を、電池の外側には燃料７
をそれぞれ供給し、これらが固体電解質３を介して反応
するときのエネルギーを直接電力の形で取り出すもので
ある。
【０００５】また、図８に示すように、上記支持管１の
内側にはチューブ９を用いて空気６が供給されるが、こ
の空気６は循環中に１０００℃程度に加熱された後、上
部へ排出され排熱利用される。そのため、支持管１の一
方端には循環性を考慮して曲面形状の有底部１ａを備え
ている。さらに、燃料電池は基本単位の出力が１０Ｗ程
度と低いため、商用電源を実現するために、基本単位の
電池をニッケルフェルト８を用いて大量に直列連結する
構造となっている。
内側にはチューブ９を用いて空気６が供給されるが、こ
の空気６は循環中に１０００℃程度に加熱された後、上
部へ排出され排熱利用される。そのため、支持管１の一
方端には循環性を考慮して曲面形状の有底部１ａを備え
ている。さらに、燃料電池は基本単位の出力が１０Ｗ程
度と低いため、商用電源を実現するために、基本単位の
電池をニッケルフェルト８を用いて大量に直列連結する
構造となっている。
【０００６】そして、上記支持管１を成す有底セラミッ
クス管の製造方法は、セラミックス原料を管状に押出成
形し、得られた管状成形体の一方端に別途プレス成形し
た封止体を挿入して、必要に応じて両者間にセラミック
スペーストを介在させて一体焼成した後、研削すること
によって有底部１ａを曲面状に加工していた。
クス管の製造方法は、セラミックス原料を管状に押出成
形し、得られた管状成形体の一方端に別途プレス成形し
た封止体を挿入して、必要に応じて両者間にセラミック
スペーストを介在させて一体焼成した後、研削すること
によって有底部１ａを曲面状に加工していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記支持管
１を成す有底セラミックス管は、管状体と封止体を別々
に成形して一体焼成し、有底部１ａとしたものであるた
め、この有底部１ａの接合強度が低いという問題点があ
った。
１を成す有底セラミックス管は、管状体と封止体を別々
に成形して一体焼成し、有底部１ａとしたものであるた
め、この有底部１ａの接合強度が低いという問題点があ
った。
【０００８】特に、燃料電池として用いる場合、図８に
示すように、支持管１の有底部１ａには荷重が加わり、
しかも１０００℃の高温下で作動するため、有底部１ａ
が破損してしまい、ひいては燃料電池の破壊に至るとい
う問題点があった。
示すように、支持管１の有底部１ａには荷重が加わり、
しかも１０００℃の高温下で作動するため、有底部１ａ
が破損してしまい、ひいては燃料電池の破壊に至るとい
う問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本発明は、
押出成形した管状セラミックス成形体の一方の端部に、
該管状セラミックス体の内部でセラミックス原料のプレ
ス成形を行って有底部を一体的に形成し、全体を焼成し
た後、研削加工を施して曲面状の有底部を形成する工程
により有底セラミックス管を製造するようにしたもので
ある。
押出成形した管状セラミックス成形体の一方の端部に、
該管状セラミックス体の内部でセラミックス原料のプレ
ス成形を行って有底部を一体的に形成し、全体を焼成し
た後、研削加工を施して曲面状の有底部を形成する工程
により有底セラミックス管を製造するようにしたもので
ある。
【００１０】また本発明は、上記セラミックス成形体の
内部でセラミックス原料をプレス成形する際に、一方の
加圧面が凸曲面状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲
面状をした上下パンチを用いてプレス成形するようにし
たものである。
内部でセラミックス原料をプレス成形する際に、一方の
加圧面が凸曲面状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲
面状をした上下パンチを用いてプレス成形するようにし
たものである。
【００１１】さらに、本発明は上記上下パンチとして、
加圧面が曲面部と周囲の平坦部からなるものを用いたも
のである。
加圧面が曲面部と周囲の平坦部からなるものを用いたも
のである。
【００１２】また、本発明は、上記管状セラミックス成
形体の有底部を形成した部分の周囲に焼成収縮率の大き
いセラミックスからなる押圧部材を備え、焼成後、この
押圧部材を取り除くことによって、有底部の接合強度を
より高めたものである。
形体の有底部を形成した部分の周囲に焼成収縮率の大き
いセラミックスからなる押圧部材を備え、焼成後、この
押圧部材を取り除くことによって、有底部の接合強度を
より高めたものである。
【００１３】
【作用】本発明によれば、管状セラミックス成形体の内
部でセラミックス原料をプレス成形して有底部を形成す
ることにより、該有底部と管状セラミックス成形体が強
固に密着し、焼成後の接合強度を高めることができる。
部でセラミックス原料をプレス成形して有底部を形成す
ることにより、該有底部と管状セラミックス成形体が強
固に密着し、焼成後の接合強度を高めることができる。
【００１４】また、上記プレス成形時に、一方の加圧面
が凸曲面状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲面状を
した上下パンチを用いることにより、加圧力を均一に
し、その後の製造工程中でのクラック発生を防止でき
る。
が凸曲面状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲面状を
した上下パンチを用いることにより、加圧力を均一に
し、その後の製造工程中でのクラック発生を防止でき
る。
【００１５】さらに、この上下パンチの加圧面の周囲に
平坦部を形成したことによって、周辺部でも強い力で加
圧することができ、また上下パンチ自体の破損を防止で
きる。
平坦部を形成したことによって、周辺部でも強い力で加
圧することができ、また上下パンチ自体の破損を防止で
きる。
【００１６】また、管状セラミックス成形体の有底部を
形成した部分の周囲に、押圧部材を備えたことにより、
焼成時に押圧部材の収縮力によって有底部の密着性を高
める方向に力が加わるため、接合強度をより高くするこ
とができる。
形成した部分の周囲に、押圧部材を備えたことにより、
焼成時に押圧部材の収縮力によって有底部の密着性を高
める方向に力が加わるため、接合強度をより高くするこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。
【００１８】１５モル％のカルシアを含む安定化ジルコ
ニア原料粉末に、セラミゾール等の分散剤、グリセリン
等の可塑剤、ＰＶＡ等の結合剤、および焼結体の開気孔
率が３８％程度となるように繊維状のセルロース等を加
え、混合攪拌機を用いて混合した。得られた混合材を真
空混練機で減圧下で混練しながら、口金部より混練材を
押出成形し、円筒中空の管状セラミックス成形体を得
た。
ニア原料粉末に、セラミゾール等の分散剤、グリセリン
等の可塑剤、ＰＶＡ等の結合剤、および焼結体の開気孔
率が３８％程度となるように繊維状のセルロース等を加
え、混合攪拌機を用いて混合した。得られた混合材を真
空混練機で減圧下で混練しながら、口金部より混練材を
押出成形し、円筒中空の管状セラミックス成形体を得
た。
【００１９】次いで、図１に示すように、得られた管状
セラミックス成形体１５を固定ガイド１４および外部ガ
イド１３中で垂直に支持する。このとき、管状セラミッ
クス成形体１５の内部には、その内径と同じ径で凸曲面
状の加圧面をもった下パンチ１２が備えられている。そ
して、該下パンチ１２と管状セラミックス成形体１５で
形成される空間に、別途バインダーを添加し造粒した同
じ組成のセラミックス原料１６を充填し、油圧プレスに
よって、上パンチ１１を下降させて、セラミックス原料
１６をプレス成形する。
セラミックス成形体１５を固定ガイド１４および外部ガ
イド１３中で垂直に支持する。このとき、管状セラミッ
クス成形体１５の内部には、その内径と同じ径で凸曲面
状の加圧面をもった下パンチ１２が備えられている。そ
して、該下パンチ１２と管状セラミックス成形体１５で
形成される空間に、別途バインダーを添加し造粒した同
じ組成のセラミックス原料１６を充填し、油圧プレスに
よって、上パンチ１１を下降させて、セラミックス原料
１６をプレス成形する。
【００２０】このとき、セラミックス原料１６は所定形
状にプレス成形されるとともに、その周囲を取り囲む管
状セラミックス成形体１５と強固に接合することにな
り、最終的に、図２に示すように管状セラミックス成形
体１５に有底部１７が強固に接合された成形体を得るこ
とができる。
状にプレス成形されるとともに、その周囲を取り囲む管
状セラミックス成形体１５と強固に接合することにな
り、最終的に、図２に示すように管状セラミックス成形
体１５に有底部１７が強固に接合された成形体を得るこ
とができる。
【００２１】また、プレス成形時の成形圧力は、１００
〜２００ｋｇ／ｃｍ2 として、有底部１７の生密度が約
３．０ｇ／ｃｍ3 と、筒状セラミックス成形体１５と同
程度の生密度になるようにした。
〜２００ｋｇ／ｃｍ2 として、有底部１７の生密度が約
３．０ｇ／ｃｍ3 と、筒状セラミックス成形体１５と同
程度の生密度になるようにした。
【００２２】さらに、得られた管状セラミックス成形体
１５を充分に乾燥させた後、ムライト等の治具を使用し
て焼成炉中に立てて収納し、大気中１５００〜１６００
℃、２〜６時間の条件で焼成した。焼成後、図３に示す
ように有底部１０ａの外形をダイヤモンド砥石を用いて
曲面形状に加工して、本発明の有底セラミックス管１０
を得た。
１５を充分に乾燥させた後、ムライト等の治具を使用し
て焼成炉中に立てて収納し、大気中１５００〜１６００
℃、２〜６時間の条件で焼成した。焼成後、図３に示す
ように有底部１０ａの外形をダイヤモンド砥石を用いて
曲面形状に加工して、本発明の有底セラミックス管１０
を得た。
【００２３】なお、図１の例では下パンチ１２は凸曲面
状で、上パンチ１１は平坦形状のものを示したが、上パ
ンチ１１の加圧面を凹曲面状としておけば、プレス時の
充填密度を均一にし、かつ有底部１１の上面を凸曲面状
とできるため、より好適である。
状で、上パンチ１１は平坦形状のものを示したが、上パ
ンチ１１の加圧面を凹曲面状としておけば、プレス時の
充填密度を均一にし、かつ有底部１１の上面を凸曲面状
とできるため、より好適である。
【００２４】つまり、図４に示すように、管状セラミッ
クス成形体１５の内部でセラミックス原料１６をプレス
成形する際に、下パンチ１２の加圧面１２ａを凸曲面状
とし、上パンチ１１の加圧面１１ａをこれに対応する凹
曲面状としてプレス成形すれば良い。こうすれば、セラ
ミックス原料１６における中央部１６ａと周辺部１６ｂ
との加圧比がほぼ等しくなり、成形圧力を均一にするこ
とができる。その結果、この後の製造工程や有底セラミ
ックス管１０としての使用時にクラック等の発生を防止
することができる。また、プレス成形後の外周側（上パ
ンチ１１側）が凸曲面状に成形されるため、この後の研
磨工程を簡略化することもできる。
クス成形体１５の内部でセラミックス原料１６をプレス
成形する際に、下パンチ１２の加圧面１２ａを凸曲面状
とし、上パンチ１１の加圧面１１ａをこれに対応する凹
曲面状としてプレス成形すれば良い。こうすれば、セラ
ミックス原料１６における中央部１６ａと周辺部１６ｂ
との加圧比がほぼ等しくなり、成形圧力を均一にするこ
とができる。その結果、この後の製造工程や有底セラミ
ックス管１０としての使用時にクラック等の発生を防止
することができる。また、プレス成形後の外周側（上パ
ンチ１１側）が凸曲面状に成形されるため、この後の研
磨工程を簡略化することもできる。
【００２５】また、上記上パンチ１１、下パンチ１２の
加圧面１１ａ、１２ａの周辺部には、それぞれ平坦部１
１ｂ、１２ｂを備えている。そのため、周辺部における
加圧力を強化するとともに、上パンチ１１、下パンチ１
２自体の欠けや割れを防止することができる。なお、こ
の平坦部１１ｂ、１２ｂの幅ｔは各パンチの直径に対し
て１％より小さいと上記効果が乏しく、一方１０％を超
えると段形状が大きくなりすぎて所定の曲面形状を得に
くくなる。したがって、平坦部１１ｂ、１２ｂの幅ｔは
各パンチの直径に対して１〜１０％の範囲とすれば良
い。
加圧面１１ａ、１２ａの周辺部には、それぞれ平坦部１
１ｂ、１２ｂを備えている。そのため、周辺部における
加圧力を強化するとともに、上パンチ１１、下パンチ１
２自体の欠けや割れを防止することができる。なお、こ
の平坦部１１ｂ、１２ｂの幅ｔは各パンチの直径に対し
て１％より小さいと上記効果が乏しく、一方１０％を超
えると段形状が大きくなりすぎて所定の曲面形状を得に
くくなる。したがって、平坦部１１ｂ、１２ｂの幅ｔは
各パンチの直径に対して１〜１０％の範囲とすれば良
い。
【００２６】このようにして成形した後、焼成し、外周
を研磨加工することによって、図５に示すような有底セ
ラミックス管１０を得ることができるが、有底部１０ａ
の内側には下パンチ１２の平坦部１２ｂに応じた幅の段
部１０ｂを有している。
を研磨加工することによって、図５に示すような有底セ
ラミックス管１０を得ることができるが、有底部１０ａ
の内側には下パンチ１２の平坦部１２ｂに応じた幅の段
部１０ｂを有している。
【００２７】また、図４の例では下パンチ１２の加圧面
１２ａを凸曲面状とし、上パンチ１１の加圧面１１ａを
凹曲面状としたが、上下パンチの形状を逆にしてもよ
い。また、曲面部分の曲率半径等は最終製品の形状に応
じて自由に設定すれば良い。
１２ａを凸曲面状とし、上パンチ１１の加圧面１１ａを
凹曲面状としたが、上下パンチの形状を逆にしてもよ
い。また、曲面部分の曲率半径等は最終製品の形状に応
じて自由に設定すれば良い。
【００２８】次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００２９】上記実施例と同様にして図２に示す成形体
を得た後、図６に示すように、管状セラミック成形体１
５の有底部１７を形成した部分の周囲に押圧部材１８を
取り付ける。この押圧部材１８は、管状セラミックス成
形体１５と同じ原料からなり、生密度を低くすることで
焼成収縮率を大きくしたものであって、リング状に成形
して接合してある。
を得た後、図６に示すように、管状セラミック成形体１
５の有底部１７を形成した部分の周囲に押圧部材１８を
取り付ける。この押圧部材１８は、管状セラミックス成
形体１５と同じ原料からなり、生密度を低くすることで
焼成収縮率を大きくしたものであって、リング状に成形
して接合してある。
【００３０】そして、この状態で上記実施例と同様に全
体を焼成すると、上記押圧部材１８が大きく収縮するた
めに、有底部１７と管状セラミックス成形体１５との接
合強度をより高いものとすることができる。なお、この
押圧部材１８は、焼成後の外形研削加工時に取り除き、
最終的には図３に示すような曲面状の外形となる。
体を焼成すると、上記押圧部材１８が大きく収縮するた
めに、有底部１７と管状セラミックス成形体１５との接
合強度をより高いものとすることができる。なお、この
押圧部材１８は、焼成後の外形研削加工時に取り除き、
最終的には図３に示すような曲面状の外形となる。
【００３１】なお、以上の実施例では燃料電池用の支持
管を成す、ジルコニアセラミックス製の有底セラミック
ス管１０について述べたが、本発明の製造方法はこの実
施例に限るものではない。例えば、材料としてはアルミ
ナ、ジルコニア、ムライト、コージライト等のセラミッ
クスを用いることができ、その用途としては各種フィル
タや熱電対用保護管等のさまざまな分野に用いることが
できる。
管を成す、ジルコニアセラミックス製の有底セラミック
ス管１０について述べたが、本発明の製造方法はこの実
施例に限るものではない。例えば、材料としてはアルミ
ナ、ジルコニア、ムライト、コージライト等のセラミッ
クスを用いることができ、その用途としては各種フィル
タや熱電対用保護管等のさまざまな分野に用いることが
できる。
【００３２】実験例１ ここで、図１〜３に示す本発明の製造方法により得られ
た有底セラミックス管１０を、図９に示すように治具２
０上に載置し、ヒータ２１で加熱しながら、ロードセル
２２で荷重を加え、有底部１０ａの破壊時の負荷荷重を
測定した。
た有底セラミックス管１０を、図９に示すように治具２
０上に載置し、ヒータ２１で加熱しながら、ロードセル
２２で荷重を加え、有底部１０ａの破壊時の負荷荷重を
測定した。
【００３３】また、同時に比較例の有底セラミックス管
として、別途プレス成形した封止体を挿入し一体焼成し
て有底部を形成したもの（比較例１）、比較例１に対し
封止体を低粘性ペーストで接合して一体焼成したもの
（比較例２）、比較例１に対し封止体を高粘性ペースト
で接合して一体焼成したもの（比較例３）についても同
じ実験を行った。
として、別途プレス成形した封止体を挿入し一体焼成し
て有底部を形成したもの（比較例１）、比較例１に対し
封止体を低粘性ペーストで接合して一体焼成したもの
（比較例２）、比較例１に対し封止体を高粘性ペースト
で接合して一体焼成したもの（比較例３）についても同
じ実験を行った。
【００３４】結果は表１に示す通り、比較例１では１０
００℃での耐荷重値は２２．１ｋｇと低く、またペース
トを用いた比較例２、３でも５３〜５４ｋｇと、規格耐
荷重値５５ｋｇを満足していなかった。これに対し、本
発明実施例では耐荷重値６０ｋｇと規格許容範囲内のも
のを得ることができた。
００℃での耐荷重値は２２．１ｋｇと低く、またペース
トを用いた比較例２、３でも５３〜５４ｋｇと、規格耐
荷重値５５ｋｇを満足していなかった。これに対し、本
発明実施例では耐荷重値６０ｋｇと規格許容範囲内のも
のを得ることができた。
【００３５】
【表１】
【００３６】実験例２ 次に、上記と同様にして、外径１８ｍｍ、内径１３ｍｍ
のセラミック管１０を成形し、図４に示す上下パンチを
用いて有底部１０ａの成形を行った。
のセラミック管１０を成形し、図４に示す上下パンチを
用いて有底部１０ａの成形を行った。
【００３７】その際、用いた上パンチ１１、下パンチ１
２の直径は１２．８５ｍｍ、平坦面１１ｂ、１２ｂの幅
ｔは０．３０ｍｍであり、各パンチの直径に対する比率
は２．３％とした。成形圧力は３５ｋｇ／ｃｍ2 でプレ
ス成形したところ、有底部の生密度は３．０ｇ／ｃｍ3
であり、セラミック管１０と同様とした。
２の直径は１２．８５ｍｍ、平坦面１１ｂ、１２ｂの幅
ｔは０．３０ｍｍであり、各パンチの直径に対する比率
は２．３％とした。成形圧力は３５ｋｇ／ｃｍ2 でプレ
ス成形したところ、有底部の生密度は３．０ｇ／ｃｍ3
であり、セラミック管１０と同様とした。
【００３８】十分な乾燥の後、焼結温度より低い温度で
予備焼成を行い、わずかに焼結させて高温強度を与えた
後、ムライト等の治具を使用して焼成炉中に立てて収納
し、大気中１５５０℃、６時間の保持で焼成した。
予備焼成を行い、わずかに焼結させて高温強度を与えた
後、ムライト等の治具を使用して焼成炉中に立てて収納
し、大気中１５５０℃、６時間の保持で焼成した。
【００３９】予備焼成後と本焼成後の２回の段階で、先
端の有底部をダイヤ砥石を用いて曲面加工した後、縦方
向に切断してクラックの有無を観察した。
端の有底部をダイヤ砥石を用いて曲面加工した後、縦方
向に切断してクラックの有無を観察した。
【００４０】その結果、いずれの段階でもクラックの発
生は全く認められず、クラックの発生を完全に防止でき
ることがわかった。なお、図１に示す上下パンチを用い
て成形した場合では、クラック発生率が２０％程度あ
り、図４に示す上下パンチはクラック防止に優れた効果
があることがわかる。
生は全く認められず、クラックの発生を完全に防止でき
ることがわかった。なお、図１に示す上下パンチを用い
て成形した場合では、クラック発生率が２０％程度あ
り、図４に示す上下パンチはクラック防止に優れた効果
があることがわかる。
【００４１】実験例３ 次に、有底部１７の焼成収縮率を１０％とし、管状セラ
ミックス成形体１５の焼成収縮率を１０〜１６％の範囲
で種々に変化させたものを用意し、それぞれ図２に示す
ように押圧部材を備えずに焼成した場合と、図６に示す
ように焼成収縮率１３％の押圧部材１８を備えて焼成し
た場合について、上記実験例と同様に有底部１７の接合
強度を測定した。
ミックス成形体１５の焼成収縮率を１０〜１６％の範囲
で種々に変化させたものを用意し、それぞれ図２に示す
ように押圧部材を備えずに焼成した場合と、図６に示す
ように焼成収縮率１３％の押圧部材１８を備えて焼成し
た場合について、上記実験例と同様に有底部１７の接合
強度を測定した。
【００４２】結果は図１０に示す通り、管状セラミック
ス成形体１５と有底部１７との収縮率の差が３％より小
さい場合には、押圧部材１８を備えずに焼成すると接合
強度が低下してしまうことがわかった。これに対し、押
圧部材１８を備えて焼成すれば、両者の収縮率の差に関
係なく、６０ｋｇ以上の高い接合強度を保つことができ
た。したがって、押圧部材１８を備えて焼成することに
より、有底部１７の接合強度を向上できることがわか
る。
ス成形体１５と有底部１７との収縮率の差が３％より小
さい場合には、押圧部材１８を備えずに焼成すると接合
強度が低下してしまうことがわかった。これに対し、押
圧部材１８を備えて焼成すれば、両者の収縮率の差に関
係なく、６０ｋｇ以上の高い接合強度を保つことができ
た。したがって、押圧部材１８を備えて焼成することに
より、有底部１７の接合強度を向上できることがわか
る。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、管状セラ
ミックス成形体を成形し、この管状セラミックス成形体
の内部でセラミックス原料をプレス成形して有底部を一
体的に形成し、全体を焼成した後所定形状に加工する工
程で有底セラミックス管を製造することによって、有底
部の接合強度が高いセラミックス管を容易に得ることが
でき、このセラミックス管は特に燃料電池用支持管とし
て好適に使用することができる。
ミックス成形体を成形し、この管状セラミックス成形体
の内部でセラミックス原料をプレス成形して有底部を一
体的に形成し、全体を焼成した後所定形状に加工する工
程で有底セラミックス管を製造することによって、有底
部の接合強度が高いセラミックス管を容易に得ることが
でき、このセラミックス管は特に燃料電池用支持管とし
て好適に使用することができる。
【００４４】また本発明は、上記セラミックス成形体の
内部でセラミックス原料をプレス成形する際に、一方の
加圧面が凸曲面状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲
面状をした上下パンチを用いてプレス成形するようにし
たことによって、成形圧力を均一にし、その後の製造工
程等におけるクラックの発生を防止できる。
内部でセラミックス原料をプレス成形する際に、一方の
加圧面が凸曲面状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲
面状をした上下パンチを用いてプレス成形するようにし
たことによって、成形圧力を均一にし、その後の製造工
程等におけるクラックの発生を防止できる。
【００４５】さらに、本発明は上記上下パンチとして、
加圧面が曲面部と周囲の平坦部からなるものを用いたこ
とにより、パンチ自体の破損等を防止し、周辺部の成形
圧力を高くできる。
加圧面が曲面部と周囲の平坦部からなるものを用いたこ
とにより、パンチ自体の破損等を防止し、周辺部の成形
圧力を高くできる。
【００４６】また、上記筒状セラミック成形体の有底部
を形成した部分の周囲に押圧部材を備えて焼成すること
によって、さらに有底部の接合強度を高めることが可能
となる。
を形成した部分の周囲に押圧部材を備えて焼成すること
によって、さらに有底部の接合強度を高めることが可能
となる。
【図１】本発明の有底セラミックス管の製造方法を説明
するための概略断面図である。
するための概略断面図である。
【図２】本発明の有底セラミックス管の製造方法を説明
するための断面図である。
するための断面図である。
【図３】本発明の製造方法で得られる有底セラミックス
管を示す断面図である。
管を示す断面図である。
【図４】本発明の有底セラミックス管の製造方法の他の
実施例を説明するための概略断面図である。
実施例を説明するための概略断面図である。
【図５】図４に示す製造方法で得られる有底セラミック
ス管を示す断面図である。
ス管を示す断面図である。
【図６】本発明の有底セラミックス管の製造方法の他の
実施例を説明するための断面図である。
実施例を説明するための断面図である。
【図７】一般的な燃料電池に使用されるセルの構造を示
す図である。
す図である。
【図８】一般的な燃料電池の構造を示す図である。
【図９】有底セラミックス管の有底部の接合強度を測定
する方法を示す図である。
する方法を示す図である。
【図１０】有底セラミックス管の有底部の接合強度を示
すグラフである。
すグラフである。
１０：有底セラミックス管 １１：上パンチ １２：下パンチ １３：外部ガイド １４：固定ガイド １５：管状セラミックス成形体 １６：セラミックス原料 １７：有底部 １８：押圧部材
フロントページの続き (72)発明者 鹿倉 英博 鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内
Claims (5)
- 【請求項１】管状セラミックス成形体を成形し、この管
状セラミックス成形体の内部でセラミックス原料をプレ
ス成形して有底部を一体的に形成した後、全体を焼成す
る工程からなる有底セラミックス管の製造方法。 - 【請求項２】上記セラミックス成形体の内部でセラミッ
クス原料をプレス成形する際に、一方の加圧面が凸曲面
状で他方の加圧面がこれに対応した凹曲面状をした上下
パンチを用いてプレス成形することを特徴とする請求項
１記載の有底セラミックス管の製造方法。 - 【請求項３】上記上下パンチの加圧面が曲面部と周囲の
平坦部からなることを特徴とする請求項２記載の有底セ
ラミックス管の製造方法。 - 【請求項４】上記管状セラミックス成形体の有底部を形
成した部分の周囲に、焼成収縮率の大きいセラミックス
からなる押圧部材を配置し、全体を焼成することを特徴
とする請求項１記載の有底セラミックス管の製造方法。 - 【請求項５】管状セラミックス成形体の内部でセラミッ
クス原料をプレス成形して有底部を一体的に形成するた
めの金型であって、一方の加圧面が凸曲面状で他方の加
圧面がこれに対応した凹曲面状をした上下パンチから成
る有底セラミックス管の製造用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06131094A JP3383400B2 (ja) | 1993-07-30 | 1994-03-30 | 有底セラミックス管の製造方法及び製造用金型 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19047193 | 1993-07-30 | ||
| JP5-190471 | 1993-07-30 | ||
| JP06131094A JP3383400B2 (ja) | 1993-07-30 | 1994-03-30 | 有底セラミックス管の製造方法及び製造用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788830A true JPH0788830A (ja) | 1995-04-04 |
| JP3383400B2 JP3383400B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=26402349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06131094A Expired - Fee Related JP3383400B2 (ja) | 1993-07-30 | 1994-03-30 | 有底セラミックス管の製造方法及び製造用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383400B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999054949A3 (en) * | 1998-04-09 | 2000-03-23 | Siemens Westinghouse Power | Method of making closed end ceramic fuel cell tubes |
| CN103085155A (zh) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 异形薄壁陶瓷管注浆成型机 |
| CN109808042A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-28 | 吉林大学 | 固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06131094A patent/JP3383400B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999054949A3 (en) * | 1998-04-09 | 2000-03-23 | Siemens Westinghouse Power | Method of making closed end ceramic fuel cell tubes |
| CN103085155A (zh) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 异形薄壁陶瓷管注浆成型机 |
| CN103085155B (zh) * | 2011-10-31 | 2015-03-25 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 异形薄壁陶瓷管注浆成型机 |
| CN109808042A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-28 | 吉林大学 | 固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置 |
| CN109808042B (zh) * | 2019-01-30 | 2020-10-16 | 吉林大学 | 固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3383400B2 (ja) | 2003-03-04 |
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