(57)【要約】【課題】セラミック管、及び、セラミック管の上の膜を連続的に製造する連続体セラミックスの製造方法を提供する。【解決手段】（ａ）〜（ｃ）ステップを具備する連続体セラミックスの製造方法を用いる。（ａ）ステップは、筒状のセラミック管１２を提供する。（ｂ）ステップは、セラミック管１２の外周における所定の位置に、スラリーをスプレー法で吹き付けてスラリー膜を成膜後、スラリー膜を固定する。（ｃ）ステップは、セラミック管（１２）を焼成する。スプレー法は、インクジェット方式及びエアガン方式の少なくとも一方で行う。セラミック管１２は、例えば、燃料電池用の基体管、燃料電池用の空気極管及び燃料電池用の燃料極管のうちのいずれか一つである。スラリーは、燃料電池の燃料極膜、燃料電池の電解質膜、燃料電池の空気極膜及び燃料電池のインタコネクタ膜のうちの少なくとも一つの成膜用である。【選択図】      図１
2004188735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）筒状のセラミック管を提供するステップと、
（ｂ）前記セラミック管の外周における所定の位置に、スラリーをスプレー法で吹き付けてスラリー膜を成膜後、前記スラリー膜を固定するステップと、
（ｃ）前記セラミック管を焼成するステップと、
を具備する、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記スプレー法は、熱により前記スラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱により前記スラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、圧電素子により前記スラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式及びエアガン方式のうちの少なくとも一つの方式で行う、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記スプレー法は、前記スラリー膜の端部を熱により前記スラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱により前記スラリーを発泡させてノズルから噴射する方式及び圧電素子により前記スラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式のうちの少なくとも一つの方式で行い、前記スラリー膜の端部を除く部分をエアガン方式で行う、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記セラミック管は、燃料電池用の基体管、燃料電池用の空気極管及び燃料電池用の燃料極管のうちのいずれか一つであり、
前記スラリーは、燃料電池の燃料極膜、燃料電池の電解質膜、燃料電池の空気極膜及び燃料電池のインタコネクタ膜のうちの少なくとも一つの成膜用である、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記セラミック管は、セラミック成形体であり、
前記（ａ）ステップは、
（ａ１）前記セラミック成形体を鉛直下方又は鉛直上方のいずれか一方に押し出し成形するステップと、
を備える、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ１）前記セラミック管の外周における所定の位置に、燃料極膜の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜を成膜後、前記第１スラリー膜を固定するステップと、
（ｂ２）前記セラミック管の外周における所定の位置に、電解質膜の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜を成膜後、前記第２スラリー膜を固定するステップと、
（ｂ３）前記セラミック管の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜を成膜後、前記第３スラリー膜を固定するステップと、
（ｂ４）前記セラミック管の外周における所定の位置に、空気極膜の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜を成膜後、前記第４スラリー膜を固定するステップと、
を備える、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ５）前記セラミック管の外周における所定の位置に、燃料極膜の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜を成膜後、前記第１スラリー膜を固定するステップと、
（ｂ６）前記セラミック管の外周における所定の位置に、電解質膜の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜を成膜後、前記第２スラリー膜を固定するステップと、
（ｂ７）前記セラミック管の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜を成膜後、前記第３スラリー膜を固定するステップと、
を備え、
前記（ｃ）ステップ後において、
（ｄ）前記焼成後に、前記セラミック管の外周における所定の位置に、空気極膜の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜を成膜後、前記第４スラリー膜を固定するステップと、
（ｅ）前記セラミック管を焼成するステップと、
を更に具備する、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記第１スラリー膜、前記第２スラリー膜、前記第３スラリー膜及び前記第４スラリー膜の各スラリー膜の前記固定は、前記各スラリー膜を乾燥することで行う、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項９】
請求項２又は３に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記セラミック管は、高温脱塵フィルタ用の基体管であり、
前記スラリーは、集塵膜の成膜用である、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項１０】
請求項２又は３に記載の連続体セラミックスの製造方法において、
前記セラミック管は、気体分離膜用の基体管であり、
前記スラリーは、気体分離膜の成膜用である、
連続体セラミックスの製造方法。
【請求項１１】
筒状のセラミック管を第１方向へ供給する供給部と、
前記供給部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、スラリーをスプレー法で吹き付けてスラリー膜を成膜する成膜部と、
前記成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記スラリー膜を固定する成膜固定部と、
前記供給部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管を前記第１方向へ移動する第１移動部と、
を具備する、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記スプレー法は、熱により前記スラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱により前記スラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、圧電素子により前記スラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式及びエアガン方式のうちの少なくとも一つの方式で行う、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記スプレー法は、前記スラリー膜の端部を熱により前記スラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱により前記スラリーを発泡させてノズルから噴射する方式及び圧電素子により前記スラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式のうちの少なくとも一つの方式で行い、前記スラリー膜の端部を除く部分をエアガン方式で行う、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記第１移動部の前記第１方向側に設けられ、前記スラリー膜を固定された前記セラミック管を焼成する焼成部と、
焼成された前記セラミック管を前記第１方向へ移動する第２移動部と、
を更に具備する、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記セラミック管は、セラミック成形体であり、
前記供給部は、
前記セラミック成形体を鉛直下方又は鉛直上方のいずれか一方に押し出し成形しながら供給する押し出し成形部と、
前記セラミック成形体を乾燥する乾燥部と、
を備える、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記供給部による前記セラミック管の送り出しＶ０と、前記第１移動部による前記セラミック管の第１移動速度Ｖ１と、前記第２移動部による前記セラミック管の第２移動速度Ｖ２とは、Ｖ０≧Ｖ１＞Ｖ２、の式を満たす、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記セラミック管は、燃料電池用の基体管、燃料電池用の空気極管及び燃料電池用の燃料極管のうちのいずれか一つであり、
前記スラリーは、燃料電池の燃料極膜、燃料電池の電解質膜、燃料電池の空気極膜及び燃料電池のインタコネクタ膜のうちの少なくとも一つの成膜用である、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記成膜部は、
第１成膜部と、
第２成膜部と、
第３成膜部と、
第４成膜部と、
を備え、
前記成膜固定部は、
第１成膜固定部と、
第２成膜固定部と、
第３成膜固定部と、
第４成膜固定部と、
を備え、
前記第１成膜部は、前記供給部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、燃料極膜の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜を成膜し、
前記第１成膜固定部は、前記第１成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第１スラリー膜を固定し、
前記第２成膜部は、前記第１成膜固定部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、電解質膜の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜を成膜し、
前記第２成膜固定部は、前記第２成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第２スラリー膜を固定し、
前記第３成膜部は、前記第２成膜固定部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜を成膜し、
前記第３成膜固定部は、前記第３成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第３スラリー膜を固定し、
前記第４成膜部は、前記第３成膜固定部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、空気極膜の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜を成膜し、
前記第４成膜固定部は、前記第４成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第４スラリー膜を固定する、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記第２移動部の前記第１方向側に設けられ、焼成された前記セラミック管の外周における所定の位置に、空気極膜の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜を成膜する第４成膜部と、
前記第４成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第４スラリー膜を固定する第４成膜固定部と、
を更に具備し、
前記成膜部は、
第１成膜部と、
第２成膜部と、
第３成膜部と、
を備え、
前記成膜固定部は、
第１成膜固定部と、
第２成膜固定部と、
第３成膜固定部と、
を備え、
前記第１成膜部は、前記供給部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、燃料極膜の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜を成膜し、
前記第１成膜固定部は、前記第１成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第１スラリー膜を固定し、
前記第２成膜部は、前記第１成膜固定部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、電解質膜の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜を成膜し、
前記第２成膜固定部は、前記第２成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第２スラリー膜を固定し、
前記第３成膜部は、前記第２成膜固定部の前記第１方向側に設けられ、前記セラミック管の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜を成膜し、
前記第３成膜固定部は、前記第３成膜部の前記第１方向側に設けられ、前記第３スラリー膜を固定する、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか一項に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記スラリーは、光硬化性の樹脂を含み、
前記成長固定部は、前記光硬化性の樹脂の硬化に対応した光源を含み、前記光源で前記スラリー膜を硬化する、
連続体セラミックス製造装置。
【請求項２１】
請求項１１乃至２０のいずれか一項に記載の連続体セラミックス製造装置において、
前記供給部における前記セラミック管を供給する速度と、前記成膜部における成膜条件と、前記成膜固定部における前記スラリー膜の固定条件とを制御する制御部を更に具備する、
連続体セラミックス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置に関し、特に、スプレー法で成膜を行う連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック管に製造し、セラミック管上に成膜を行う方法が知られている。セラミック管の製造方法としては、セラミック管の原料であるスラリーを押し出し成形した後、焼成炉にて焼成する方法が知られている。また、セラミック管上に成膜を行う方法としては、ＥＶＤ法（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）、印刷法が知られている。
【０００３】
成膜方法に関して、ＥＶＤ法では、原料として塩化物を用いるため、装置腐食が起こる可能性が高く、それに対応するため装置コストが高くなる。材料自体のコストも高い。また、印刷法は、低コストで実施することが出来るが、異形物（凹凸のある物）へ均一な膜厚を有する膜の成膜が困難である。更に、これらのプロセスは、バッチ処理が基本となっている。
【０００４】
また、セラミック管の製造方法として、特表２００２−５１２４２７号公報（特許文献１）に、燃料電池用管体及びその製造方法に関する技術が開示されている。この技術の燃料電池用管体の製造方法は、固体酸化物燃料電池の空気電極として用いる閉端部を有する燃料電池用管体を押し出し成形し、押し出し成形された燃料電池用管体の閉端部を保持して焼成する。この場合も、バッチ処理が基本となっている。
【０００５】
セラミック管の上に、連続的に膜を製造することが可能な技術が求められている。連続的にセラミック管を製造することが可能な技術が望まれている。セラミック管又はセラミック管上の膜を低コストで製造することが可能な技術が求められている。
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５１２４２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、セラミック管の上に、連続的に膜を製造することが可能な連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、連続的にセラミック管を製造することが可能な連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、セラミック管又はセラミック管上の膜を低コストで製造することが可能な連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、セラミック管の上に膜を製造する際に、セラミック管の形状に対するゆう度が大きい連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、セラミック管の上に膜を製造する際に、成膜速度の制御や成膜厚さの制御が容易である連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１３】
従って、上記課題を解決するために、本発明の連続体セラミックスの製造方法は、（ａ）〜（ｃ）ステップを具備する。（ａ）ステップは、筒状のセラミック管（１２）を提供する。（ｂ）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、スラリーをスプレー法で吹き付けてスラリー膜（２２’、２３’、２６’、２４’）を成膜後、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）を固定する。（ｃ）ステップは、セラミック管（１２）を焼成する。
セラミック管の上の膜を連続的に製造することができる。スプレー法により成膜を行うので、セラミック管の形状に左右され難く、セラミック管の形状に対するゆう度が大きいので、セラミック管の歩留まりを向上することが出来る。また、成膜速度の制御や成膜厚さの制御を容易に行うことが出来る。
セラミック管は、焼成された管及びスラリーを成形して管を含む。スプレー法は、原料を含む液（スラリーを含む）を吹き付けることにより、精密な成膜が可能な方法である。また、固定は、スラリー膜が変形（自重による歪みなど）したり、液だれを起したりしないようすることであり、熱風を吹き付け又はヒータによる乾燥、スラリーが光硬化性樹脂の場合の光照射による硬化を含む。
【００１４】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、そのスプレー法は、熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式及びエアガン方式のうちの少なくとも一つの方式で行う。
上記の熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式及び圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式は、インクジェット法ともいう。これらの方式は、成膜される膜を精度良く制御することが可能であり好ましい。ここで例示した以外のインクジェット法を用いることも可能である。
【００１５】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、そのスプレー法は、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）の端部を熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、及び圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式のうちの少なくとも一つの方式で行い、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）の端部を除く部分をエアガン方式で行う。
インクジェット方式は、精度の良い制御が可能であるので、形状を決める膜の端部で用いることがより好ましい。また、エアガン方式は、成膜速度をより高速に出来るので、成膜速度をより重視する場所で用いることがより好ましい。
【００１６】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、セラミック管（１２）は、燃料電池用の基体管（２１、２１’）、燃料電池用の空気極管（２４’’）及び燃料電池用の燃料極管（図示されず）のうちのいずれか一つである。
そして、そのスラリーは、燃料電池の燃料極膜（２２、２２’）、燃料電池の電解質膜（２３、２３’）、燃料電池の空気極膜（２４、２４’）及び燃料電池のインタコネクタ膜（２６、２６’）のうちの少なくとも一つの成膜用である。固体電解質型の燃料電池用の燃料電池セルを含むセラミック管は、凹凸や曲面が多いので、スプレー法の製造が好ましい。
【００１７】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、セラミック管（１２）は、セラミック成形体（１２ａ）である。そして、（ａ）ステップは、（ａ１）セラミック成形体（１２ａ）を鉛直下方又は鉛直上方のいずれか一方に押し出し成形するステップを備える。
押し出し成形により、セラミック管も同時に製造するので、セラミック管、及び、セラミック管の上の膜を連続的に製造することが出来る。
【００１８】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、（ｂ）ステップは、（ｂ１）〜（ｂ４）ステップを備える。（ｂ１）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、燃料極膜（２２）の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜（２２ａ）を成膜後、第１スラリー膜（２２ａ）を固定する。（ｂ２）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、電解質膜（２３）の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜（２３ａ）を成膜後、第２スラリー膜（２３ａ）を固定する。（ｂ３）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜（２６）の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜（２６ａ）を成膜後、第３スラリー膜（２６ａ）を固定する。（ｂ４）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、空気極膜（２４）の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜（２４ａ）を成膜後、第４スラリー膜（２４ａ）を固定する。
燃料電池の基体管（２１）、及び、その上の積層に構成される燃料極膜（２２）、電解質膜（２３）、空気極膜（２４）及びインタコネクタ膜（２６）を連続的に製造することができる。
【００１９】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、（ｂ）ステップは、（ｂ５）〜（ｂ７）ステップを備える。（ｂ５）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、燃料極膜（２２）の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜（２２ａ）を成膜後、第１スラリー膜（２２ａ）を固定する。（ｂ６）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、電解質膜（２３）の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜（２３ａ）を成膜後、第２スラリー膜（２３ａ）を固定する。（ｂ７）ステップは、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜（２６）の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜（２６ａ）を成膜後、第３スラリー膜（２６ａ）を固定する。
そして、（ｃ）ステップ後に、（ｄ）〜（ｅ）ステップを更に具備する。（ｄ）ステップは、その焼成後に、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、空気極膜（２４）の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜（２４ａ）を成膜後、第４スラリー膜（２４ａ）を固定する。（ｅ）ステップは、セラミック管（１２）を焼成する。
燃料電池の基体管（２１）、及び、その上の積層に構成される燃料極膜（２２）、電解質膜（２３）、空気極膜（２４）及びインタコネクタ膜（２６）を連続的に製造することができる。
【００２０】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、第１スラリー膜（２２ａ）、第２スラリー膜（２３ａ）、第３スラリー膜（２６ａ）及び第４スラリー膜（２４ａ）の各スラリー膜のその固定は、その各スラリー膜を乾燥することで行う。
【００２１】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、セラミック管（１２）は、高温脱塵フィルタ用の基体管（３１）である。そのスラリーは、集塵膜（３２）の成膜用である。
高温脱塵フィルタは、セラミック管とセラミックス膜とを有する構造であり本方法が好ましい。
【００２２】
上記の連続体セラミックスの製造方法において、セラミック管（１２）は、気体分離膜用の基体管（３４）である。そのスラリーは、気体分離膜（３５）の成膜用である。
高温脱塵フィルタは、セラミック管とセラミックス膜とを有する構造であり本方法が好ましい。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の連続体セラミックス製造装置は、供給部（２、３）と、成膜部（４）と、成膜固定部（５）と、第１移動部（６）とを具備する。
供給部（２、３）は、筒状のセラミック管（１２）を第１方向（Ｙ＋）へ供給する。成膜部（４）は、供給部（２、３）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、スラリーをスプレー法で吹き付けてスラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）を成膜する。成膜固定部（５）は、成膜部（４）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）を固定する。第１移動部（６）は、供給部（２、３）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）を第１方向へ移動する。
セラミック管の上に焼成前のスラリー膜を連続的に成膜することができる。その後、焼成炉にて焼成しセラミック管を得られる。スプレー法により成膜を行うので、セラミック管の形状に左右され難く、セラミック管の形状に対するゆう度が大きいので、セラミック管の歩留まりを向上することが出来る。また、成膜速度の制御や成膜厚さの制御を容易に行うことが出来る。
セラミック管は、焼成された管及びスラリーを成形して管を含む。スプレー法は、原料を含む液（スラリーを含む）を吹き付けることにより、精密な成膜が可能な方法である。また、固定は、スラリー膜が変形（自重による歪みなど）したり、液だれを起したりしないようすることであり、熱風を吹き付け又はヒータによる乾燥、スラリーが光硬化性樹脂の場合の光照射による硬化を含む。
【００２４】
上記の連続体セラミックス製造装置において、そのスプレー法は、熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式及びエアガン方式のうちの少なくとも一つの方式で行う。
上記のインクジェット方式（熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、及び圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式）及びエアガン方式は、成膜される膜を精度良く制御することが可能であり好ましい。
【００２５】
上記の連続体セラミックス製造装置において、そのスプレー法は、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）の端部を熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、及び圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式のうちの少なくとも一つの方式で行い、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）の端部を除く部分をエアガン方式で行う。
インクジェット方式は、精度の良い制御が可能であるので、形状を決める膜の端部で用いることがより好ましい。また、エアガン方式は、成膜速度をより高速に出来るので、成膜速度をより重視する場所で用いることがより好ましい。
【００２６】
上記の連続体セラミックス製造装置において、焼成部（１１）と、第２移動部（７）とを更に具備する。
焼成部（１１）は、第１移動部（６）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、スラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）を固定されたセラミック管（１２）を焼成する。第２移動部（７）は、焼成されたセラミック管（１２）を第１方向（Ｙ＋）へ移動する。
セラミック管上にスラリー膜を連続的に成膜できると共に、焼成も連続的に行うことが出来る。
【００２７】
上記の連続体セラミックス製造装置において、セラミック管（１２）は、セラミック成形体（１２ａ）である。また、供給部（２、３）は、押し出し成形部（２）と、乾燥部（３）とを備える。
ただし、押し出し成形部（２）は、セラミック成形体（１２ａ）を鉛直下方又は鉛直上方のいずれか一方に押し出し成形しながら供給する。乾燥部（３）は、セラミック成形体（１２ａ）を乾燥する。
セラミック管の成形、スラリー膜の成膜及びそれらの焼成という一連の作業を連続的に１台の装置で行うことが出来る。
【００２８】
上記の連続体セラミックス製造装置において、供給部（２、３）によるセラミック管（１２ａ）の送り出しＶ０と、第１移動部（６）によるセラミック管（１２ａ）の第１移動速度Ｖ１と、第２移動部（７）によるセラミック管（１２ｂ）の第２移動速度Ｖ２とは、Ｖ０≧Ｖ１＞Ｖ２、の式を満たす。
途中の乾燥、焼成による収縮を考慮して、セラミック管（１２）にかかるテンションが一定となるようにし、セラミック管が破損することを防止できる。
【００２９】
上記の連続体セラミックス製造装置において、セラミック管（１２）は、燃料電池用の基体管（２１）、燃料電池用の空気極管（２４’’）及び燃料電池用の燃料極管（図示されず）のうちのいずれか一つである。また、そのスラリーは、燃料電池の燃料極膜（２２）、燃料電池の電解質膜（２３）、燃料電池の空気極膜（２４）及び燃料電池のインタコネクタ膜（２６）のうちの少なくとも一つの成膜用である。
固体電解質型の燃料電池用の燃料電池セルを含むセラミック管は、凹凸や曲面が多いので、スプレー法の製造が好ましい。
【００３０】
上記の連続体セラミックス製造装置において、成膜部（４）は、第１成膜部（４ａ）と、第２成膜部（４ｂ）と、第３成膜部（４ｃ）と、第４成膜部（４ｄ）とを備える。また、成膜固定部（５）は、第１成膜固定部（５ａ）と、第２成膜固定部（５ｂ）と、第３成膜固定部（５ｃ）と、第４成膜固定部（５ｄ）とを備える。
そして、第１成膜部（４ａ）は、供給部（２、３）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、燃料極膜（２２）の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜（２２ａ）を成膜する。第１成膜固定部（５ａ）は、第１成膜部（４ａ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第１スラリー膜（２２ａ）を固定する。第２成膜部（４ｂ）は、第１成膜固定部（５ａ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、電解質膜（２３）の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜（２３ａ）を成膜する。第２成膜固定部（５ｂ）は、第２成膜部（４ｂ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第２スラリー膜（２３ａ）を固定する。第３成膜部（４ｃ）は、第２成膜固定部（５ｂ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜（２６）の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜（２６ａ）を成膜する。第３成膜固定部（５ｃ）は、第３成膜部（４ｃ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第３スラリー膜（２６ａ）を固定する。第４成膜部（４ｄ）は、第３成膜固定部（５ｃ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、空気極膜（２４）の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜（２４ａ）を成膜する。第４成膜固定部（５ｄ）は、第４成膜部（４ｄ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第４スラリー膜（２４ａ）を固定する。
燃料電池の基体管（２１）、及び、その上の積層に構成される燃料極膜（２２）、電解質膜（２３）、空気極膜（２４）及びインタコネクタ膜（２６）を連続的に製造することができる。
【００３１】
上記の連続体セラミックス製造装置において、第４成膜部（４ｄ）と、第４成膜固定部（５ｄ）とを更に具備する。ここで、第４成膜部（４ｄ）は、第２移動部（７）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、焼成されたセラミック管（１２）の外周における所定の位置に、空気極膜（２４）の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜（２４ａ）を成膜する。第４成膜固定部（５ｄ）は、第４成膜部（４ｄ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第４スラリー膜（２４ａ）を乾燥する。
また、成膜部（４）は、第１成膜部（４ａ）と、第２成膜部（４ｂ）と、第３成膜部（４ｃ）とを備える。成膜固定部（５ａ）は、第１成膜固定部（５ｂ）と、第２成膜固定部（５ｃ）と、第３成膜固定部（５ｄ）とを備える。ただし、第１成膜部（４ａ）は、供給部（２、３）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、燃料極膜（２２）の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜（２２ａ）を成膜する。第１成膜固定部（５ａ）は、第１成膜部（４ａ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第１スラリー膜（２２ａ）を乾燥する。第２成膜部（４ｂ）は、第１成膜固定部（５ａ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、電解質膜（２３）の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜（２３ａ）を成膜する。第２成膜固定部（５ｂ）は、第２成膜部（４ｂ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第２スラリー膜（２３ａ）を乾燥する。第３成膜部（４ｃ）は、第２成膜固定部（５ｂ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、セラミック管（１２）の外周における所定の位置に、インタコネクタ膜（２６）の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜（２６ａ）を成膜する。第３成膜固定部（５ｃ）は、第３成膜部（４ｃ）の第１方向（Ｙ＋）側に設けられ、第３スラリー膜（２６ａ）を乾燥する。
燃料電池の基体管（２１）、及び、その上の積層に構成される燃料極膜（２２）、電解質膜（２３）、空気極膜（２４）及びインタコネクタ膜（２６）を連続的に製造することができる。また、複数の段階（ここでは２段階）で成膜と焼成を行うことが出来る。
【００３２】
上記の連続体セラミックス製造装置において、スラリーは、光硬化性の樹脂を含む。また、成長固定部（５）は、その光硬化性の樹脂の硬化に対応した光源を含む。そして、その光源でスラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）を硬化する。
光で固定を行うことは、位置の制御が容易である点で好ましい。
【００３３】
上記の連続体セラミックス製造装置において、供給部（２、３）におけるセラミック管（１２）を供給する速度と、成膜部（４）における成膜条件と、成膜固定部（５）におけるスラリー膜（２２ａ、２３ａ、２６ａ、２４ａ）の固定条件とを制御する制御部（１０）を更に具備する。
制御部（１０）により各部が連動して精密な制御が出来る点で好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明である連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施例において、固体酸化物燃料電池のセルを含むセラミック管としての燃料電池セル管を例に示して説明するが、他のセラミック管及びその上に製造される膜の組合せにおいても、適用可能である。
【００３５】
まず、本発明である連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を適用して製造する燃料電池セル管について、図５を参照して説明する。
【００３６】
図５は、本発明である連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を適用して製造する燃料電池セル管の構成を示す図である。燃料電池セル管２０は、基体管２１、燃料極膜２２と電解質膜２３と空気極膜２４とを含むセル２５及びインタコネクタ膜２６を備える。ただし、図５は、寝両電池セル管２０の抜粋である。
【００３７】
基体管２１は、多孔質のセラミック管である。基体管２１は、カルシア安定化ジルコニアやイットリア安定化ジルコニアに例示される。
セル２５は、水素又は一酸化炭素を含む燃料ガスを燃料極膜２２（アノード電極）に、酸素を含む酸化剤ガスを空気極膜２４（カソード電極）供給され、水又は二酸化炭素の合成反応により電解質膜２３の両端で起電力を発生する。燃料極膜２２は、ニッケル／イットリア安定化ジルコニアに例示される。電解質膜２３は、イットリア安定化ジルコニアに例示される。空気極膜２４は、ランタンマンガネートに例示される。
インタコネクタ膜２６は、隣り合うセル２５同士を電気的に接続する。インタコネクタ膜２６は、ランタンクロマイトに例示される。
【００３８】
セル２５において、基体管２１の長手方向（図中、Ｙ方向）の所定の間隔ごとに、所定の幅で、基体管２１の外周全体に燃料極膜２２が設けられる。次に、その上に少しずらす形で、同様に所定の間隔、所定の幅で、基体管２１の外周全体に電解質膜２３が設けられる。続いて、隣り合う電解質膜２３と燃料極膜２２とが電気的に接続するようにインタコネクタ膜２６が設けられる。そして、その上の電解質膜２３とインタコネクタ膜２６とを覆うように、Ｙ方向の所定の間隔ごとに、所定の幅で、基体管２１の外周全体に空気極膜２４が設けられる。
【００３９】
次に、本発明である連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明である連続体セラミックス製造装置の実施の形態の構成を説明する図である。連続体セラミックス製造装置１は、押し出し成形部２、乾燥部３、第１成膜部４ａ、第２成膜部４ｂ、第３成膜部４ｃ、第４成膜部４ｄ、第１成膜固定部５ａ、第２成膜固定部５ｂ、第３成膜固定部５ｃ、第４成膜固定部５ｄ、第１移動部６、第２移動部７、配管８、流量調整弁９、制御部１０及び焼成部１１を具備する。
【００４０】
供給部の一構成としての押し出し成形部２は、セラミック管の原料となるスラリーを、セラミック成形体１２ａへ押し出し成形しながら、送り出し速度Ｖ０で送り出す。このとき、押し出し成形の方向（以下、「第１方向」という）は、鉛直下方又は鉛直上方のいずれか一方とする。本実施例では、鉛直下方（図中、Ｙ＋方向）である。
【００４１】
供給部の一構成としての乾燥部３は、押し出し成形部２の第１方向側の近傍に、セラミック成形体２ａを囲むように設けられている。押し出し成形されたセラミック成形体１２ａを乾燥する。乾燥部３は、セラミック成形体２ａを囲むように発熱体を配置した電熱器や、セラミック成形体２ａを囲む複数のガス吹き付け口から熱風を吹き付ける乾燥器（ドライヤ）に例示される。
【００４２】
成膜部としての第１成膜部４ａ、第２成膜部４ｂ、第３成膜部４ｃ及び第４成膜部４ｄのそれぞれは、乾燥部３の第１方向側に、この順で配置され、それぞれセラミック成形体１２ａを囲むように設けられている。各成膜部４は、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置に、所定のスラリーをスプレー法で吹き付けてスラリー膜を成膜する。
【００４３】
すなわち、第１成膜部４ａは、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置に、燃料極膜２２の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜２２ａを成膜する。第２成膜部４ｂは、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置に、電解質膜２３の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けて第２スラリー膜２３ａを成膜する。第３成膜部４ｃは、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置に、インタコネクタ膜２６の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けて第３スラリー膜２６ａを成膜する。第４成膜部４ｄは、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置に、空気極膜２４の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けて第４スラリー膜２４ａを成膜する。
【００４４】
ここで、各成膜部４でのスプレー法は、膜厚、成膜形状、成膜速度のような成膜条件の制御性の面、及びコストの面から、熱によりスラリーを膨張させてノズルから噴射する方式、熱によりスラリーを発泡させてノズルから噴射する方式、及び圧電素子によりスラリーに圧力を加えてノズルから噴射する方式に例示されるインクジェット方式や、エアガン方式が好ましい。特に、成膜速度を速くしたい場合には、エアガン方式がより好ましい。また、膜厚及び成膜形状を正確に制御したい場合には、インクジェット方式がより好ましい。
【００４５】
また、各成膜部４のスプレーの部分をエアガン方式のものとインクジェット方式のものとのハイブリットとすれば、成膜形状の端部をインクジェット方式で成膜し、成膜形状の中央部（端部を除く部分）をエアガン方式で成膜することで、成膜を、速くかつ正確に行うことが可能となる。
【００４６】
成膜固定部としての第１成膜固定部５ａ、第２成膜固定部５ｂ、第３成膜固定部５ｃ及び第４成膜固定部５ｄのそれぞれは、各成膜部４（第１成膜部４ａ、第２成膜部４ｂ、第３成膜部４ｃ及び第４成膜部４ｄ）の第１方向側に、この順で配置され、それぞれセラミック成形体１２ａを囲むように設けられている。各成膜固定部５は、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置のスラリー膜を固定する。ここで、固定するとは、形状変形を起さないという意味であり、スラリー膜を乾燥して自重による垂れを起さないようにする行為に例示される。各成膜固定部５は、セラミック成形体２ａを囲むように発熱体を配置した電熱器や、セラミック成形体２ａを囲む複数のガス吹き付け口から熱風を吹き付ける乾燥器（ドライヤ）に例示される。
【００４７】
すなわち、第１成膜固定部５ａは、第１成膜部４ａの第１方向側に設けられ、第１スラリー膜２２ａを固定する。第２成膜固定部５ｂは、第２成膜部４ｂの第１方向側に設けられ、第２スラリー膜２３ａを固定する。第３成膜固定部５ｃは、第３成膜部４ｃの第１方向側に設けられ、第３スラリー膜２６ａを固定する。第４成膜固定部５ｄは、第４成膜部４ｄの第１方向側に設けられ、第４スラリー膜２４ａを固定する。
【００４８】
なお、ここでは、成膜部４と成膜固定部５の組が４つの例を示しているが、本発明がその数に制限されることは無く、この数よりも多くても少なくても良い。多い場合、多くの種類の膜を成膜出来る。あるいは、同じ種類の膜を積層することにより、膜厚を稼ぐことが出来る。少ない場合、焼成後に積層するので、膜同士のコンタミネーション影響がより小さく出来る。
【００４９】
第１移動部６は、第４成膜固定部５ｄの第１方向側に設けられている。セラミック成形体１２ａの重さを支えつつ、セラミック成形体１２ａを第１移動速度Ｖ１で第１方向へ移動する。ただし、第１移動速度Ｖ１は、送り出し速度Ｖ０よりも小さい。両者の差は、セラミック成形体１２ａが押し出し成形部２を送り出されてから第１移動部６に達するまでに、セラミック成形体１２ａが乾燥により収縮する割合に基づいて決定される。例えば、収縮により、長さが元の長さの９８％に成る場合、Ｖ１＝０．９８Ｖ０とする。
その差が小さい場合には、Ｖ１＝Ｖ０でも良い。
【００５０】
焼成部１１は、第１移動部６の第１方向側に設けられている。各スラリー膜を固定されたセラミック成形体１２ａを焼成する焼成炉である。入口から出口へ向かう途中において、複数のゾーンを有している。そして、各ゾーンにおいて別々の温度設定をすることが出来る。セラミック成形体１２ａのこのとき、セラミック成形体１２ａ、第１スラリー膜２２ａ、第２スラリー膜２３ａ、第３スラリー膜２６ａ及び第４スラリー膜２４ａは、全て、脱脂され、焼成される。
なお、ここでは、焼成炉１１が１つの例を示しているが、本発明がその数に制限されることは無く、この数よりも多くても良い。その場合、それぞれの焼成炉を所望の温度に出来るので、例えば、一定の温度ゾーンを長く取れる、炉内の温度分布をより安定化させることが出来る。
【００５１】
第２移動部７は、焼成部１１の第１方向側に設けられている。セラミック成形体１２ａが焼成されたセラミック管１２ｂの重さを支えつつ、セラミック管１２ｂを第２移動速度Ｖ２で第１方向へ移動する。ただし、第２移動速度Ｖ２は、第１移動速度Ｖ１よりも小さい。両者の差は、セラミック成形体１２ａが第１移動部６を送り出されてから第２移動部７に達するまでに、セラミック成形体１２ａが焼成により収縮する割合に基づいて決定される。例えば、収縮により、長さが焼成前の長さの８０％に成る場合、Ｖ２＝０．８０Ｖ１とする。
すなわち、連続体セラミックス製造装置において、セラミック成形体１２ａ及びセラミック管１２ｂに一定のテンションがかかるようにセラミック成形体１２ａの送り出しＶ０と、第１移動部６によるセラミック成形体１２ａの第１移動速度Ｖ１と、第２移動部によるセラミック管１２ｂの第２移動速度Ｖ２が調整される。
【００５２】
このとき押し出し成形部２によるセラミック成形体１２ａの送り出しＶ０と、第１移動部６によるセラミック成形体１２ａの第１移動速度Ｖ１と、第２移動部によるセラミック管１２ｂの第２移動速度Ｖ２とは、Ｖ０≧Ｖ１＞Ｖ２、の式を満たす。ただし、押し出し成形部２ではなく、直接焼成済みのセラミック管が供給される場合では、Ｖ０＝Ｖ１＝Ｖ２となる。
【００５３】
配管８は、押し出し成形部２内に導入され、押し出し成形部２のセラミック成形体１２ａを送り出す部分から、一体であるセラミック成形体１２ａ及びセラミック管１２ｂの内部へ不活性ガスを供給する。乾燥や焼成の際に発生するガス（スラリーに含まれるバインダーの蒸気など）を、セラミック成形体１２ａ又はセラミック管１２ｂの内部から迅速に排出するために用いる。不活性ガスは、窒素ガスやアルゴンガスに例示される。
流量調整弁９では、配管８に流す不活性ガスの流量を設定する。
【００５４】
制御部１０は、連続体セラミックス製造装置１における各部の動作を制御する。すなわち、押し出し成形部２、乾燥部３、第１成膜部４ａ〜第４成膜部４ｄ、第１成膜固定部５ａ〜第４成膜固定部５ｄ、第１移動部６、第２移動部７、流量調整弁９及び焼成部１１を制御する。
【００５５】
セラミック管の一形態としてのセラミック成形体１２ａは、押し出し成形後であって焼成前のセラミックスである。第１スラリー膜２２ａ、第２スラリー膜２３ａ、第３スラリー膜２６ａ及び第４スラリー膜２４ａの各膜を塗布されている場合も含む。
また、セラミック管の一形態であるセラミック管１２ｂは、第１スラリー膜２２ａ、第２スラリー膜２３ａ、第３スラリー膜２６ａ及び第４スラリー膜２４ａのすべての膜を塗布され、焼成された燃料電池セル管である。
【００５６】
なお、第１成膜部４ａ−第１成膜固定部５ａ−第２成膜部４ｂ−第２成膜固定部５ｂ−第３成膜部４ｃ−第３成膜固定部５ｃ−第４成膜部４ｄ−第４成膜固定部５ｄをスラリー膜成膜部１３ともいう。
【００５７】
成膜部４について、更に説明する。ここでは、第１成膜部４ａを例にして説明するが、他の第２成膜部４ｂ、第３成膜部４ｃ及び第４成膜部４ｄについても同じである。
図２は、第１成膜部４ａの構成を図１におけるＹ−方向から見た図である。第１成膜部４ａは、セラミック成形体１２ａを囲むように設けられた６台のスプレー部４ａ−１〜４ａ−６を有する。そして、制御部１０の制御により、セラミック成形体１２ａの外周における所定の位置に、所定のスラリーをスプレー法で吹き付けて第１スラリー膜２２ａを成膜する。図中の距離ｄや、スプレー部４ａの数は、膜厚の均一性や成膜速度などの条件に基づいて決定する。
【００５８】
各スプレー部４ａ−１〜４ａ−６は、インクジェット方式のスプレー及びエアガン方式のスプレーの少なくとも１つの方式を含んでいる。その様子を示したのが図３である。ここでは、スプレー部４ａ−１を例にして説明するが、他のスプレー部４ａ−２〜４ａ−６についても同じである。
図３は、スプレー部４ａ−１の構成を示す図である。スプレー部４ａ−１は、インクジェットガン１５及びエアガン１６を含む。一体のスプレー部４ａ−１に、２種類のスプレー（インクジェットガン１５及びエアガン１６）があるので、いずれを用いることも可能である。ここで、インクジェットガンは、熱により内部のスラリーを膨張させてノズルの先端から噴射するガン、熱により内部のスラリーを発泡させてノズルの先端から噴射するガン、及び圧電素子により内部のスラリーに圧力を加えてノズルの先端から噴射するガンに例示される。
なお、いずれか１つのスプレーのみを有していても良い。
【００５９】
図２を参照して、この場合、スプレー部４ａ−１〜４ａ−６が６台あり、各スプレー部４ａは、セラミック成形体１２ａの外周の６０°分を担当する。そのとき、第１成膜部４ａ及びセラミック成形体１２ａを移動させず、そのままスラリーを吹き付けることで、膜厚の分布の良好な第１スラリー膜２２ａを形成することが出来る。
【００６０】
膜厚の精度をより高くし、均一性をより向上させる場合、スプレー部４ａ−１〜４ａ−６の数を更に増やすことが好ましい。
あるいは、セラミック成形体１２ａ（＝押し出し成形部２）、又は、第１成膜部４ａのいずれか一方を定位置から所定の角度の範囲で往復運動させることにより、より均一な膜を形成することが出来る。所定の角度の範囲は、±１５°〜３０°が好ましい。
【００６１】
第１移動部６について、更に説明する。ここでは、第１移動部６を例にして説明するが、第２移動部７についても同じである。
図４は、第１移動部６の構成を図１におけるＹ−方向から見た図である。第１移動部６は、ローラ６−１、ローラ６−２、駆動部６−３を有する。
ローラ６−１及びローラ６−２は、セラミック成形体１２ａの外径と概ね等しい形状の凹部を有するローラである。両者でセラミック成形体１２ａを挟みながら、その回転によりセラミック成形体１２ａを移動させる。ローラ６−１及びローラ６−２の表面（又は全体）は、ゴムのような弾性体であって、セラミック成形体１２ａの重みの一部を支えることが可能なようにセラミック成形体１２ａとの間に摩擦力を生じる材料を用いる。その弾性力及び摩擦力は実験的に求める。駆動部６−３は、制御部１０の制御によりローラ６−１及びローラ６−２を回転させる。
【００６２】
次に、本発明である連続体セラミックス製造装置の実施の形態の動作（連続体セラミックスの製造方法）について、図１を参照して説明する。
【００６３】
（１）ステップＳ０１
セラミック管１２ｂの原料となるスラリーは、押し出し成形部２へ供給されている。セラミック成形体１２ａは、押し出し成形部２から送り出し速度Ｖ０で押し出し成形されながら、第１方向である鉛直下方へ送り出し速度Ｖ０で送り出される。
このとき、押し出し成形部２へ導入されている配管８からセラミック成形体１２ａの内部へ不活性ガスが供給されている。不活性ガスの流量は、流量調整弁９で制御される。
【００６４】
（２）ステップＳ０２
押し出し成形部２から送り出されたセラミック成形体２ａは、乾燥部３により乾燥される。それにより、セラミック成形体２ａは、ある程度の強度を有するようになり、第１移動部６による重さの支えと移動の動作に耐えることが出来る。また、若干の収縮が起こるため、そこから先は、第１移動速度Ｖ１で移動する。
【００６５】
（３）ステップＳ０３
乾燥部３により乾燥されたセラミック成形体１２ａは、第１成膜部４ａにより、外周における所定の位置に、燃料極膜２２の成膜に使用する第１スラリーをスプレー法で吹き付けられる。セラミック成形体１２ａの外周には、第１スラリー膜２２ａが成膜される。このとき、一定の速度（Ｖ１）で移動しているセラミック成形体１２ａに対して、所定の時間間隔で成膜と停止を繰り返すことにより、縞状に第１スラリー膜２２ａが形成される。
【００６６】
（４）ステップＳ０４
セラミック成形体１２ａの第１スラリー膜２２ａは、第１成膜固定部５ａにより、セラミック成形体１２ａの外周に固定される。それにより、プロセス中に第１スラリー膜２２ａは、自重による変形や垂れを防止することが出来る。
【００６７】
（５）ステップＳ０５
セラミック成形体１２ａは、第２成膜部４ｂにより、外周における所定の位置に、電解質膜２３の成膜に使用する第２スラリーをスプレー法で吹き付けられる。セラミック成形体１２ａの外周には、第２スラリー膜２３ａが成膜される。この場合も、第１スラリー膜２２ａの場合と同様に、一定の速度（Ｖ１）で移動しているセラミック成形体１２ａに対して、所定の時間間隔、かつ、縞状の第１スラリー膜２２ａの位置に合わせたタイミングで、成膜と停止を繰り返すことにより、縞状に第２スラリー膜２３ａが形成される。
【００６８】
（６）ステップＳ０６
セラミック成形体１２ａの第２スラリー膜２３ａは、第２成膜固定部５ｂにより、セラミック成形体１２ａの外周に固定される。それにより、プロセス中に第２スラリー膜２３ａは、自重による変形や垂れを防止することが出来る。
【００６９】
（７）ステップＳ０７
セラミック成形体１２ａは、第３成膜部４ｃにより、外周における所定の位置に、インタコネクタ膜２６の成膜に使用する第３スラリーをスプレー法で吹き付けられる。セラミック成形体１２ａの外周には、第３スラリー膜２６ａが成膜される。この場合も、第１スラリー膜２２ａの場合と同様に、一定の速度（Ｖ１）で移動しているセラミック成形体１２ａに対して、所定の時間間隔、かつ、縞状の第１スラリー膜２２ａ及び第２スラリー膜２３ａの位置に合わせたタイミングで、成膜と停止を繰り返すことにより、縞状に第３スラリー膜２６ａが形成される。
【００７０】
（８）ステップＳ０８
セラミック成形体１２ａの第３スラリー膜２６ａは、第３成膜固定部５ｃにより、セラミック成形体１２ａの外周に固定される。それにより、プロセス中に第３スラリー膜２６ａは、自重による変形や垂れを防止することが出来る。
【００７１】
（９）ステップＳ０９
セラミック成形体１２ａは、第４成膜部４ｄにより、外周における所定の位置に、空気極膜２４の成膜に使用する第４スラリーをスプレー法で吹き付けられる。セラミック成形体１２ａの外周には、第４スラリー膜２４ａが成膜される。この場合も、第１スラリー膜２２ａの場合と同様に、一定の速度（Ｖ１）で移動しているセラミック成形体１２ａに対して、所定の時間間隔、かつ、縞状の第１スラリー膜２２ａ、第２スラリー膜２３ａ及び第３スラリー膜２６ａの位置に合わせたタイミングで、成膜と停止を繰り返すことにより、縞状に第４スラリー膜２４ａが形成される。
【００７２】
（１０）ステップＳ１０
セラミック成形体１２ａの第４スラリー膜２４ａは、第４成膜固定部５ｄにより、セラミック成形体１２ａの外周に固定される。それにより、プロセス中に第４スラリー膜２４ａは、自重による変形や垂れを防止することが出来る。
【００７３】
（１１）ステップＳ０１１
セラミック成形体１２ａは、第１移動部６により重さを支えられながら、第１方向側の焼成部１１へ第１移動速度Ｖ１で送り出される。そして、セラミック成形体１２ａは、焼成部１１内の所定の温度プロファイル（各ゾーンごとに別々の温度に設定されている）中を移動して焼成される。セラミック成形体１２ａ、第１スラリー膜２２ａ、第２スラリー膜２３ａ、第３スラリー膜２６ａ及び第４スラリー膜２４ａは、全て脱脂され、焼成され、セラミック管１２ｂ（燃料電池セル管）となる。
このとき、脱脂及び焼成によりセラミック管１２ｂには、大幅な収縮が起きている。そのため、セラミック管１２ｂは、第２移動部７により速度調整され、第２移動速度Ｖ２で第１方向へ送り出される。
【００７４】
（１２）ステップＳ０１２
セラミック管１２ｂは、所定の長さごとに切断される。
【００７５】
上記のプロセスにより、図５で示される燃料電池セル管が連続的に製造される。
【００７６】
なお、セラミック管１２ｂ（又はセラミック成形体１２ａ）において、各膜は、制御部１０の制御により、セラミック成形体１２ａの送り出し速度Ｖ０及び第１移動速度Ｖ１、セラミック管１２ｂの第２移動速度Ｖ２、各成膜部４における成膜間隔、各成膜部４における成膜に寄与するスプレー部４−１〜４−６の選択、各成膜部４又は押し出し成形部２の回転速角度、を適切に選択することにより、所望のパターンを得ることが出来る。
【００７７】
例えば、各成膜部４における成膜に寄与するスプレー部４−１〜４−６の選択を、膜により変えれば図６に示すような形状の燃料電池セル管を形成することも可能である。
図６は、燃料電池セル管の他の構成を示す斜視図である。（ａ）は、多孔体の基体管２１’の全周に空気極膜２４’を設け、その上の全周の９／１０程度に電解質膜２３’及び燃料極膜２２’を積層し、残りの１／１０程度にインタコネクタ膜２６’を積層したものである。（ｂ）は、多孔体の空気極管２４’’の全周の９／１０程度に電解質膜２３’及び燃料極膜２２’を積層し、残りの１／１０程度にインタコネクタ膜２６’を積層したものである。
【００７８】
この場合、例えば、図１の連続体セラミックス製造装置において、各成膜部４におけるスプレー部を１０個（スプレー部４−１〜４−１０）を用意する。そして、（ａ）の場合、第１成膜部４ａではスプレー部４ａ−１〜４ａ−１０で空気極膜２４’用のスラリーを塗布、第２成膜部４ｂではスプレー部４ｂ−１〜４ｂ−９で電解質膜２３’用のスラリーを塗布、第３成膜部４ｃではスプレー部４ｃ−１〜４ｃ−９で燃料極膜２２’用のスラリーを塗布、第４成膜部４ｄではスプレー部４ｄ−１０でインタコネクタ２６’用のスラリーを塗布することにより、連続的に製造することが出来る。（ｂ）も同様にして製造できる。
【００７９】
また、上記実施の形態では、セラミック成形体１２ａ、第１スラリー膜２２ａ、第２スラリー膜２３ａ、第３スラリー膜２６ａ及び第４スラリー膜２４ａを、一体で焼成して燃料電池セル管を製造している。ただし、一体で焼成される必要は無く、スラリー膜の成膜と焼成を複数回繰り返して最終的な燃料電池セル管を製造しても良い。そのような場合の連続体セラミックス製造装置１’の構成を示したのが図７である。
【００８０】
図７は、本発明の連続体セラミックス製造装置の実施の形態の他の構成を示している。この連続体セラミックス製造装置１’は、連続体セラミックス製造部１ａ及び連続体セラミックス製造部１ｂを具備する。
【００８１】
連続体セラミックス製造部１ａは、図１におけるスラリー膜成膜部１３と同様の機能を有するスラリー膜成膜部１３ａと、図１と同じ第１移動部６、焼成炉１１及び第２移動部７とを備える。スラリー膜成膜部１３ａは、成膜部４と成膜固定部５の組を成膜する数だけ備えている。ここでは、例えば、２つとする。その場合、スラリー膜成膜部１３ａでは、第１スラリー膜２２ａ及び第２スラリー膜２３ａを成膜する。そして、適切な温度プロファイルの焼成炉１１で焼成し、燃料極膜２２及び電解質膜２３が形成されたセラミック管１２ｂが出来る。そのセラミック管１２ｂは、第２移動部７により、連続体セラミックス製造部１ｂへ送り出される。
【００８２】
連続体セラミックス製造部１ｂは、図１におけるスラリー膜成膜部１３と同様の機能を有するスラリー膜成膜部１３ｂと、図１と同じ第２移動部７、焼成炉１１及び第２移動部７とを備える。スラリー膜成膜部１３ｂは、成膜部４と成膜固定部５の組を成膜する数だけ備えている。ここでは、例えば、２つとする。そして、連続体セラミックス製造部１ａから送り出されたセラミック管１２ｂについて、スラリー膜成膜部１３ｂでは、第３スラリー膜２６ａ及び第４スラリー膜２４ａを成膜する。そして、適切な温度プロファイルの焼成炉１１で焼成し、インタコネクタ膜２６及び空気極膜２４が更に形成され、燃料電池セル管としてのセラミック管１２ｂが出来る。そのセラミック管１２ｂは、第２移動部７により、連続体セラミックス製造装置１’から送り出される。
【００８３】
図７の例では、連続体セラミックス製造装置１’が、連続体セラミックス製造装置１と同様の機能を有する連続体セラミックス製造部１ａ及び連続体セラミックス製造部１ｂを具備しているが、本発明がこの例に制限されることは無く、更に多くの連続体セラミックス製造部を有していても良い。例えば、燃料極膜２２、電解質膜２３、空気極膜２４及びインタコネクタ膜２６ごとに、連続体セラミックス製造部を有していても良い。その場合、一つ一つの膜をより精密かつ厳密に製造することが出来る。
【００８４】
また、セラミック管及び各膜を製造するために使用するスラリーに光硬化型の樹脂を用いることも可能である。その場合、成膜固定部５は、光硬化型樹脂を硬化させることが可能な光源である。この場合、成膜固定部５は光を用いているので、硬化させる位置をより厳密に設定することが出来る。
【００８５】
上記の実施の形態では、燃料電池セル管に関する製造について説明している。ただし、セラミックス性の高温脱塵フィルタや気体分離膜についても同様に製造することが出来る。
【００８６】
図８は、高温脱塵フィルタの構成を示す図である。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。高温脱塵フィルタは、アルミナや炭化ケイ素に例示される多孔質の基体管３１に、コージェライトに例示されるより微細な孔を有する集塵層３２を備える。
これらは、セラミック管としての基体管３１上に、膜としての集塵層３２を製膜したものであり、成膜条件を実験的に求めることで、連続体セラミックス製造装置１を用いて製造することが出来る。
なお、高温脱塵フィルタは、上記の例に限定されるものではない。
【００８７】
図９は、気体分離膜の構成を示す図である。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。気体分離膜は、アルミナや安定化ジルコニアに例示される多孔質の基体管３４に、ＳｒＦｅＣｏｘＯｙに例示される気体分離層３５を備える。
これらは、セラミック管としての基体管３４上に、膜としての気体分離層３５を製膜したものであり、成膜条件を実験的に求めることで、連続体セラミックス製造装置１を用いて製造することが出来る。
【００８８】
本発明では、スプレー法を用いているので、セラミック管の形状に左右され難く、セラミック管の形状に対するゆう度が大きいので、セラミック管の歩留まりを向上することが出来る。それにより、コストを低減することが出来る。
【００８９】
また、スプレー法を用いているので、成膜速度の制御や成膜厚さの制御を容易に行うことが出来る。それにより、セラミック管の歩留まりを向上することが出来、コストを低減することが出来る。
【００９０】
【発明の効果】
本発明により、セラミック管、及び、セラミック管の上の膜を連続的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である連続体セラミックス製造装置の実施の形態の構成を説明する図である。
【図２】第１成膜部の構成を図１におけるＹ−方向から見た図である。
【図３】スプレー部の構成を示す図である。
【図４】第１移動部の構成を図１におけるＹ−方向から見た図である。
【図５】本発明である連続体セラミックスの製造方法及び連続体セラミックス製造装置を適用して製造する燃料電池セル管の構成を示す図である。
【図６】（ａ）（ｂ）燃料電池セル管の他の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の連続体セラミックス製造装置の実施の形態の他の構成を示している。
【図８】高温脱塵フィルタの構成を示す図である。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図９】気体分離膜の構成を示す図である。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【符号の説明】
１    連続体セラミックス製造装置
１ａ、１ｂ    連続体セラミックス製造部
２    押し出し成形部
３    乾燥部
４    成膜部
４ａ    第１成膜部
４ａ−１〜４ａ−６    スプレー部
４ｂ    第２成膜部
４ｃ    第３成膜部
４ｄ    第４成膜部
５    成膜固定部
５ａ    第１成膜固定部
５ｂ    第２成膜固定部
５ｃ    第３成膜固定部
５ｄ    第４成膜固定部
６    第１移動部
６−１、６−２    ローラ
６−３    駆動部
７    第２移動部
８    配管
９    流量調整弁
１０    制御部
１１    焼成部
１２ａ    セラミック成形体
１２ｂ    セラミック管
１３、１３ａ、１３ｂ    スラリー膜成膜部
１５    インクジェットガン
１６    エアガン
２０    燃料電池セル管
２１（’）    基体管
２２（’）    燃料極膜
２３（’）    電解質膜
２４（’）    空気極膜
２４（’’）    空気極管
２５（’）    セル
２６（’）    インタコネクタ膜
３１    基体管
３２    集塵層
３４    基体管
３５    気体分離層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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