JPS62198060A - Slender tube sheet for hollow fiber type battery and manufacture of the same - Google Patents

Slender tube sheet for hollow fiber type battery and manufacture of the same

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JPS62198060A
JPS62198060A JP61037553A JP3755386A JPS62198060A JP S62198060 A JPS62198060 A JP S62198060A JP 61037553 A JP61037553 A JP 61037553A JP 3755386 A JP3755386 A JP 3755386A JP S62198060 A JPS62198060 A JP S62198060A
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JP
Japan
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fiber
tubesheet
slurry
glass
tube sheet
Prior art date
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Application number
JP61037553A
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Japanese (ja)
Inventor
ダニエル オー クラーク
ポール エイ ダムロウ
フロリス ワイ サング
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Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
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Publication date
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Publication of JPS62198060A publication Critical patent/JPS62198060A/en
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中空線維型電池用の長いチューブシートおよび
その製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a long tube sheet for hollow fiber batteries and a method for making the same.

高温す) IJウム/いおう電池の様な中空繊維型電池
は従来ディスク形チューブシートを使用している。米国
特許第3.476,062号、第3,672,995号
、第3,697,480号、第3,703,412号、
第3,749,603号、第3,765,944号、第
3,791,868号、第3,829,331号、第3
,917,490号、第4,050,915号、第4,
219,613号、第4,224,386号、第4,2
96,052号、第4.334868号、および第4,
403゜742号を参照されたい。
Hollow fiber batteries, such as IJum/sulfur batteries, traditionally use disk-shaped tube sheets. U.S. Patent Nos. 3,476,062, 3,672,995, 3,697,480, 3,703,412;
No. 3,749,603, No. 3,765,944, No. 3,791,868, No. 3,829,331, No. 3
, No. 917,490, No. 4,050,915, No. 4,
No. 219,613, No. 4,224,386, No. 4,2
No. 96,052, No. 4.334868, and No. 4,
See No. 403°742.

後者の特許に発表された電池の繊維はチューブシートの
”外”面又は”上“面に終#)また開いておりまた閉端
長さとして内面又は下面から垂れている。開端は陽極室
と通じており、閉端部は電、流抽集/分散用アルミニウ
ム箔の介在している外套と共に陰極液に浸漬されている
。チューブシート外周は少なくも陽極液容器と密封接続
しているので陽極と陰極材料を分離している。それはN
1気的に非電導性でもある。繊維壁は陽極物質(例えば
溶融す) IJウム)の陽イオンに対し1透過性”であ
シ、(電導性)陽極物質と箔は電池が作動状態のとき電
線によって外部電気回路に接続されている。
The fibers of the cells disclosed in the latter patents can be open (terminated on the "outer" or "top" side of the tubesheet) or can be closed-ended lengths depending from the inner or lower surface. The open end communicates with the anode chamber and the closed end is immersed in the catholyte with an intervening jacket of aluminum foil for current extraction/distribution. The outer periphery of the tubesheet is in sealing connection with at least the anolyte container, thereby separating the anode and cathode materials. That's N
It is also temporarily non-conductive. The fiber wall is 'permeable' to the cations of the anode material (e.g. melting IJum), and the (conductive) anode material and foil are connected to an external electrical circuit by electrical wires when the cell is in operation. There is.

米国特許第4.219,613号と4,296,052
号が本発明に特に関係ある。第4,219,613号特
許は中空繊維束と段階的多孔性をもつヘリウム−タイト
チューブシート(後者は繊維がチューブシートに”入る
”とき繊維上のよりよいストレス分布となる)の組合せ
品に関する。特許第4,296゜052号はチューブシ
ートの“焼成”中段階的多孔性をえる2工程(ペイクア
ンド ブロイル)法に関しており、従来の焼成法に最も
近い方法をなす。
U.S. Patent Nos. 4,219,613 and 4,296,052
of particular relevance to the present invention. The '613 patent relates to a combination of hollow fiber bundles and helium-tight tubesheets with graded porosity, the latter resulting in better stress distribution over the fibers as they "enter" the tubesheet. . No. 4,296°052 relates to a two-step (pake and broil) process for achieving graded porosity during "firing" of tubesheets, which is the closest approach to conventional firing methods.

上記特許の型の電池のスケールアップには困難がある。There are difficulties in scaling up batteries of the type of the above patents.

例えば使用チューブシートを形成しなければならない粒
子の大きさの結果としてまた使用するチューブシート製
造法に適していると思われているンルダーガラスの低ガ
ラス遷移温度の結果として従来の電池に使われているデ
ィスク形チューブシートは電池操業時の加温においてあ
まりにも容易に変形する。重力と放電中の陽極室から陰
極室への物質移動により生じる圧力差との組合された影
響のもとて変形が起る。単−放電半サイクルにおける変
形程度は大きくないが、増加変形は電池の再充電中効果
的にもどらない。故に変形は電池の長期光t/放電すイ
クル中に1累積”する。
For example, it is used in conventional batteries as a result of the particle size that must form the tubesheets used and as a result of the low glass transition temperature of unruder glass, which is considered suitable for the tubesheet manufacturing method used. Disk-shaped tubesheets deform too easily during heating during battery operation. Deformation occurs under the combined influence of gravity and the pressure difference created by mass transfer from the anode chamber to the cathode chamber during the discharge. Although the degree of deformation in a single-discharge half cycle is not large, the incremental deformation is not effectively reversed during battery recharging. Therefore, the deformation accumulates by 1" during the long-term light/discharge cycle of the cell.

この問題(これは従来認められていないしまた開示も示
唆もされていない)はチューブシートの直径増加と共に
急激にひどくなると予想される。約10ミル(254ミ
クロン)位の僅かの変形が繊維破損をおこすことがある
ので、チューブシートがディスク型である様な電池のス
ケールアップにこの変形は重大な障害であることが認め
られるであろう。
This problem (which has not been previously recognized, disclosed, or suggested) is expected to worsen rapidly with increasing tubesheet diameter. It is recognized that deformation as small as about 10 mils (254 microns) can cause fiber failure, and this deformation is a significant impediment to scale-up of cells where the tubesheet is disc-shaped. Dew.

他の障害は従来開示されている1工W法によって中空維
維束とディスク型チューブシートの洩れのない大形組立
品製造が困難な点である。即ち平行な験維長さをもつ”
ラダー”、ランプ−間隔および繊維−間隔箔のテープお
よび陰極箔を回転する水平心細の周りに共に巻きつける
とき、チューブシートにとおそうとする繊維の1部が実
質的に心細端の先に出る。この突出部分は支持されず、
チューブシート物質(ガラス粒子の揮発性液体媒質中の
ペースト状スラリー)がそれらの上(お上び間)に沈着
したとき下方におれる。
Another obstacle is the difficulty in manufacturing leak-free large-scale assemblies of hollow fiber bundles and disc-shaped tubesheets using the previously disclosed one-way process. In other words, it has parallel fiber lengths.”
When the "rudder", lamp-spacing and fiber-spacing foil tapes and cathode foils are wrapped together around a rotating horizontal core, a portion of the fibers that are to be threaded through the tubesheet substantially exit beyond the core ends. .This protrusion is unsupported and
The tubesheet material (a pasty slurry of glass particles in a volatile liquid medium) is deposited above and below them.

展開ローラーが回転するにつれて垂れている繊維部分が
もち上げられ更に曲げられねじり作用をうける。生じた
屈曲は最もよくてもスラリーの正常配置をそこないまた
スラリーが繊維の周囲と間に均一に分布される本体を形
成することを不可能にする。洩れない様にするため焼成
後のある処理を必要としないこの方法によってチューブ
シート/繊維組立品をつくることはむつかしい。これは
従来の大直径チューブシートに対して特にそうである。
As the spreading roller rotates, the hanging fiber portions are lifted up and further bent and subjected to twisting action. The resulting bending at best disrupts the normal alignment of the slurry and also makes it impossible for the slurry to form a body that is evenly distributed around and between the fibers. It is difficult to make tubesheet/fiber assemblies by this method that does not require some post-firing treatment to prevent leakage. This is especially true for conventional large diameter tubesheets.

使用できるディスク型チューブシートの1ベイクアンド
ブロイル”法以外による製造は可能である。即ちチュー
ブシート内の段階的多孔性の利点はチューブシートがよ
シ均一に濃密化されたとき生ずる洩通路減少のためにな
くなる。
It is possible to manufacture disk-shaped tubesheets by methods other than ``bake and broil'', i.e., the advantage of graded porosity within the tubesheet is the reduced leakage paths that occur when the tubesheet is more uniformly densified. It disappears because of it.

しかしこれはチューブシート物質の適当な溶融と繊維へ
の接着を、同時に甚しい割合の繊維を閉じないで行なう
ために焼成時間と温度の極めて精密な調節が必要である
However, this requires very precise control of firing times and temperatures in order to achieve proper melting and adhesion of the tubesheet material to the fibers without at the same time closing a significant proportion of the fibers.

故に上記問題を防止するチューブシート構造が極めて望
ましいことは明白である。
It is therefore clear that a tubesheet construction that avoids the above problems would be highly desirable.

ディスク型チューブシートのもつ他の問題、特にその極
めて濃密な型のものの問題は液体スラリ媒質が除去され
濃密化がおこるとき実質的収縮がおこることである。周
囲と半径収縮による最大移動はチューブシートの周囲部
におこり“亀裂″となる。故にチューブシート直径が増
加したとき亀裂はひどくなってディスクはその目的に使
えなくなる0変形問題の最も容易明白な解決法、チュー
ブシートを厚くすることは、少なくも°生の″チューブ
シート/繊維(其の他)組立品形成の困難を加重するこ
とはわかるであろう。しかしチューブシート物質1゛が
減少できるならば、即ちチューブシート内の繊維間間隔
がかなり減少できるならば、対応して直径の小さい長い
チューブシートとなるであろう。チューブシートは極め
て変形に耐える様になるであろう。しかし他の問題があ
げられる。後者の改良法はスラリーをつける時又はスラ
リーを“しばる”とき繊維端をいっしょに保持する必要
があるが、やってみると巧くできる方法はないのである
。特に大直径組立品にスケールアツプする場合一番外側
#I#の甚しく鋭い曲げを避けるためにチューブシート
を組立品の台から心細にそって更に外へはなすことも必
要である。これはよυ大きなてこ作用によってたといス
ラリの量が少くても回転中型れと屈曲を増す。
Another problem with disk-shaped tubesheets, particularly their very dense versions, is that substantial shrinkage occurs when the liquid slurry medium is removed and densification occurs. The greatest movement due to circumferential and radial contraction occurs at the periphery of the tubesheet, resulting in "cracks." Therefore, as the tubesheet diameter increases, the cracks become so severe that the disc becomes useless for its purpose. However, if the tubesheet material 1' can be reduced, i.e., the interfiber spacing within the tubesheet can be significantly reduced, the corresponding diameter The tubesheet will be very resistant to deformation.However, other problems can be raised. There is a need to hold the ends together, but there is no practical way to do this, especially when scaling up to large diameter assemblies. It is also necessary to carefully slide the sheet further out from the assembly platform, which creates greater leverage and increases curling and bending during rotation even with small amounts of slurry.

また外−ダシ−トスラリ−中の粉砕ガラスと共に含まれ
ている球状粒子は(ペースト状スラリー押出性をよくし
化チューブシート中の均一粒子詰込みを効果的にするた
め)繊維端をきちっとそろえるため除去されねばならな
い。これは順によりうすいスラリ使用(押出容易のため
)を要しまたチューブシートの乾燥焼成中より大きな収
縮をきたす。
In addition, the spherical particles contained together with the crushed glass in the outer dosing slurry are used to neatly align the fiber ends (to improve the extrudability of the paste-like slurry and to effectively pack the particles uniformly into the tube sheet). must be removed. This in turn requires the use of a thinner slurry (for ease of extrusion) and results in greater shrinkage during dry firing of the tubesheet.

それはまた回転繊維“ブラッシュ”上のスラリの初めの
保持をずっと困難にする。
It also makes initial retention of the slurry on the rotating fiber "brush" much more difficult.

長い又は“プラグチューブシート構造の使用に伴なう更
に他の明白な困難はディスク型チューブシートの周囲に
陰極(と陽極)のカップをつなぐため従来使われている
たる型シールは比較的小径チューブシートには便利でみ
いと思われることである。これは重なった同心円(スリ
ーブ)型のシールを使う必要があり、このシールはひず
みのないものとするには全く困難である。
Yet another obvious difficulty with the use of long or "plug" tubesheet constructions is that the barrel-shaped seals traditionally used to connect the cathode (and anode) cup around the disk-shaped tubesheet require relatively small diameter tubes. Although this seems convenient and attractive for seats, it requires the use of overlapping concentric (sleeve) type seals, which are quite difficult to make distortion-free.

プラグチューブシートはもし何とかできれば実質的安全
性をもつことが認められるであろう。即ち活性電池中の
ディスク型チューブシートの破損箇所は比較的大量の陽
極陰極物質間の直接接触とそれにつづく高発熱化学反応
をおこし陰極液中のいおう(例えばナトリウム/いおう
電池において)とアルミニウム箔間の極めてはげしい反
応をおこす様々高温が生ずる。反対にプラグチューブシ
ートの破損箇所(少くも″2室”電池において)は極め
て限られた量の陽極隘極物負相互の接触だけとなる。
Plug tube sheets will be found to be of substantial safety if something can be done about them. That is, the point of failure of the disk-shaped tubesheet in an active cell can cause direct contact between a relatively large amount of anode and cathode material and a subsequent highly exothermic chemical reaction between the sulfur in the catholyte (e.g. in a sodium/sulfur cell) and the aluminum foil. Various high temperatures are generated which cause extremely violent reactions. Conversely, a plug tube sheet break (at least in a "two-chamber" cell) results in only a very limited amount of anode-to-negative contact.

故にプラグチーブシート製造の示され予想される多くの
困難により提出された不確定要素にも拘らずその製造法
はなお研究されてきたのである一 本発明の第1目的は洩れない中空繊維電池を容易に製造
しスケールアップできる型のチューブシートを提供する
ことにある。第2目的はスケールアップした電池の便利
な、自動的な組立法を提供することにあるっ他の目的は
繊維束を巻いた(又は形成した)後に形成できる様な形
のチューブシートの提供である。
Therefore, despite the uncertainties posed by the many demonstrated and anticipated difficulties of plug-tube sheet manufacturing, its manufacturing process continues to be investigated.It is therefore a primary object of the present invention to provide a solid hollow fiber battery. The object of the present invention is to provide a type of tube sheet that can be easily manufactured and scaled up. A secondary objective is to provide a convenient and automated method for assembling scaled-up batteries.Another objective is to provide a tubesheet in a shape that can be formed after the fiber bundles have been wound (or formed). be.

更に他の目的はチューブシートの外面から内面に”焼成
”で段階的多孔性形成を助ける大きな温度傾斜が単に外
端部のみを直接加熱してえられる(その残部は伝導で加
熱される)様な形のチューブシートの提供にある。
Still another objective is to "fire" the tubesheet from the outer surface to the inner surface so that a large temperature gradient that aids in the formation of graded porosity can be obtained by simply heating only the outer edge directly (the remainder being heated by conduction). Our goal is to provide tube sheets of various shapes.

追加の目的はずっと簡単で真空オーブンを使う必要のな
い時間/温度焼成法のもとてよシ均一に稠密化できるチ
ューブシート構造の提供にある。
An additional object is to provide a tubesheet structure that is much simpler and can be more uniformly densified under a time/temperature baking process that does not require the use of a vacuum oven.

更に重要な目的は゛球形”又は他の比較的大き々焼結し
にくい粒子を含まないスラリで生成できるチューブシー
ト構造の提供である。
A further important objective is to provide a tubesheet structure that can be produced with a slurry that does not contain "spherical" or other relatively large and difficult to sinter particles.

また1生#卵、維/チューブシート組立品中にあるどん
な折れた繊維も焼成後処理にたよらず自動的にふさぐチ
ューブシート加工法提供も本発明の目的である。
It is also an object of the present invention to provide a tubesheet processing method that automatically seals any broken fibers in the raw fiber/tubesheet assembly without relying on post-firing treatments.

他の目的は繊維と本質的に同じ組成をもつチューブシー
トガラスの使用を可能にすることである。
Another object is to enable the use of tubesheet glass having essentially the same composition as the fibers.

更に他の目的はチューブシートと陽極と陰極カップ間を
シールするためずつと小さ力供給路を使用できるチュー
ブシー・ト構造を提供することでおる0 更にそれ以上の目的は下記明細書と特許請求範囲をよめ
ばこの分野の知識ある方々には明らかであろう0本発明
は特に、共にコンパクトに集められ、揮発性波体中のセ
ラミック粉末物質の付着性スラリでできたほぼ円柱体中
に埋込められている先端部分をもつ間隔を置いたセラミ
ック中空8m長(longths  :所望の長さを持
つ中空繊維、以下長繊維という)の束にあり、上記繊維
の埋込まれていない部分は上記束のより大きな直径部分
をなし、隣接付着緘維部分間の平均距離は上記束の大直
径部分をなす隣接繊維部分間の平均距離の士より/J%
であり、かつ上記スラリは乾燥、加熱及び冷却によって
固体セラミックチューブシートに変り上記埋込まれた繊
維部分はそれに封入されまた埋込まれた部分と共に複合
構造を構成する。
It is a further object to provide a tubesheet construction which allows the use of low force feed channels to seal between the tubesheet and the anode and cathode cups. The scope of the invention will be apparent to those knowledgeable in this field.The present invention is particularly directed to a generally cylindrical body made of a cohesive slurry of ceramic powder material in a volatile corrugated body compactly assembled together. The unembedded portions of the fibers are in a bundle of 8 m long ceramic hollow fibers (hereinafter referred to as long fibers) spaced apart with their tips embedded in the bundle. The average distance between adjacent attached fibers forming the larger diameter portion of the bundle is /J% from the average distance between adjacent fiber portions forming the larger diameter portion of the bundle.
and the slurry is transformed by drying, heating, and cooling into a solid ceramic tube sheet into which the embedded fibrous portion is encapsulated and forms a composite structure with the embedded portion.

本発明はまたほぼ円柱状のセラミックチューブシートを
用いる高温電池および中空繊維/プラグ形のチューブシ
ート複合構造物の製法に関する。
The present invention also relates to methods of making high temperature batteries and hollow fiber/plug tubesheet composite structures using generally cylindrical ceramic tubesheets.

図1は本発明の中空繊維(等)/チューブシート組立品
の好ましい組立品製造の連続各段階の垂直透視図である
FIG. 1 is a vertical perspective view of successive steps in manufacturing the preferred hollow fiber(s)/tubesheet assembly of the present invention.

図2は本発明の中空繊維/チューブシート組立品を組入
れた2室す) IJウム/いおう電池の垂直断面図であ
る。技術状態を表わす電池部分けその様に示している。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a two-chamber IJum/sulfur cell incorporating the hollow fiber/tubesheet assembly of the present invention. The battery part is shown as an illustration to show the state of technology.

図2の円でかこんだ部分の拡大図を図2Aと2Bに示し
ている。
An enlarged view of the circled portion of FIG. 2 is shown in FIGS. 2A and 2B.

図3は本発明の中空繊維/チューブシート組立品を組入
れた”1室″ナトリウム/いおう電池を示している。外
部ケーシングは残シ電池部品をそのま\示す様垂直断面
に切って示されている。技術状態を表わす電池部分はそ
の様に示している。
FIG. 3 shows a "single chamber" sodium/sulfur cell incorporating the hollow fiber/tubesheet assembly of the present invention. The outer casing is shown cut in vertical section to reveal the remaining battery components. The battery part representing the technical state is shown as such.

中空繊維束が繊維の埋込まれていない自由端をもって先
づつくられ、かつ (1)チューブシートがつくられるスラリーの流動性と
湿潤性およびスラリー0粒径範囲が a、繊維自由端がそれをスラリーに浸漬する操作によシ
被覆繊維のほぼ円柱状の付着束、即ち浸漬した1プラツ
シユ”に変えられ、 b、望む繊維間隔に適当な量(即ち繊維の与えられた数
に対する望むチューブシート直径)以上の過剰のスラリ
ーを浸漬したブラッシュから除去し、かつ好ましくはC
,スラリーが毛細管作用により繊維の管腔内を(繊維中
もはや端が閉じていられないため破れる程の高さK)上
昇しうる、 様なものであり; (2)繊維の自由端が上記スラリーで核種され、過剰の
スラリは除去されかつ繊維端のブラッシュはどんな断面
形が望まれてもその形にされ; (3)えられる1生”プラグ形チューブシートを任意に
より均一な又はより好ましい°はだ″(スキン)にする
ため同じ又はちがっても適当なスラリーで全体として再
被覆後乾燥する; 以上の方法により前記目的が達せられることが発見され
た。
Hollow fiber bundles are formed with free ends in which no fibers are embedded; The slurry is dipped into a substantially cylindrical deposited bundle of coated fibers, i.e., 1 dipped plate, and b. ) or more excess slurry is removed from the soaked brush and preferably C.
, the slurry can rise inside the lumen of the fibers by capillary action (to a height K to the extent that the ends of the fibers can no longer be closed and are torn); (2) the free ends of the fibers are (3) The resulting plug-shaped tubesheet is optionally uniform or more preferred. It has been found that the above object is achieved by the method described above: recoating the whole with the same or a different suitable slurry to form a skin and then drying.

えられた物品は次の工程で乾燥し所定の時間/温度仕様
によって、またチューブシートが少なくも大部分セラミ
ック化された物体に変えられる様な方法で加熱できると
いう利点を持つ。
The resulting article has the advantage that it can be dried and heated in a subsequent step according to predetermined time/temperature specifications and in such a way that the tubesheet is transformed into an at least largely ceramized object.

好ましくは、繊維中にスラリー浸入を防ぐための手段は
なくてよい。またこの方法には更にスラリー中に埋込ま
れた適当する繊維端全部をセラミック化したチューブシ
ート中に開かせる他の工程を含む。即ちセラミック化し
たチューブシート/繊維複合物の外端部分は折られ又は
切断され、除去された部分の長さは当該繊維の管腔内に
存在しうるチューブシート物質を含む様なものであるが
、不適当繊維のふさぎをとる様なものではない。゛焼成
“組立品は更に処理することなくヘリウム−タイトであ
る。
Preferably, there may be no means to prevent slurry infiltration into the fibers. The method also includes the further step of opening all suitable fiber ends embedded in the slurry into the ceramized tubesheet. That is, the outer end portion of the ceramized tubesheet/fiber composite is folded or cut, and the length of the removed portion is such that it includes any tubesheet material that may be present within the lumen of the fiber. , it is not like unblocking unsuitable fibers. The "fired" assembly is helium-tight without further processing.

“セラミック”とはWe b s t e rの完全畦
面2版に記載されている広い意味に定義される。即ち熱
の媒介によって土類(砂、粘土、金属酸化物等)からつ
くられた例えばガラス、エナメルおよび陶磁器の様な製
品をいう。
"Ceramic" is defined in the broad sense set forth in the complete ridges 2nd edition of the Webster. That is, products made from earth (sand, clay, metal oxides, etc.) by the medium of heat, such as glass, enamel and ceramics.

本明細書で使う”tlぼ円柱状”とはその長さ対その有
効平均直径の比率が少なくも2又けそれ以上”である物
体をいい、幾何学的正方形断面、最も好ましくは円形断
面をもつが不規則形および(又は)一定でない断面をも
つこともある長い物体に適用する。
As used herein, "cylindrical" refers to an object whose length to its effective average diameter is at least two or more" and has a geometrically square cross-section, most preferably a circular cross-section. Applies to long objects that may have irregular shapes and/or non-uniform cross-sections.

便宜上本明細書で使う繊維”束″とは”独立”して又は
例えば陰極箔又は同等の電流配分Δ出集手段の様な他の
部品および絶縁テープを含む組立品の部品として間隔を
おいた複数の長繊維をいう。
For convenience, fiber "bundles" as used herein refer to fibers "separately" or spaced apart as parts of an assembly including other components, such as a cathode foil or equivalent current distribution delta extraction means, and insulating tape. Refers to multiple long fibers.

本明細書で1浸漬した”とは繊維端をスラリー液中に浸
漬した後線維端を垂直にたてながら繊維端にとどまらな
いスラリ部分をしたたりおとさせる又は他の方法で除去
する方法をあられしている。浸漬操作中はく繊維端の1
プラツシユ”全体にスラリーを定着又は取得させるため
)スラリーおよび(又は)#維端を振動させるとよい。
In this specification, "1 immersion" refers to a method in which the fiber end is immersed in a slurry liquid, and then the slurry portion that does not remain on the fiber end is dripped off or removed by other methods while standing the fiber end vertically. There is hail.During the dipping operation, one of the fiber ends
The slurry and/or fiber ends may be vibrated to settle or acquire the slurry throughout the plastic.

本明細書で使う1毛細管”とは総称的に中空e、mをい
い、”線維ガラス″の意味との混乱を避けるため中空縁
絞が1毛細管ガラス”として構成されているガラスを主
として表わすに使われる。
As used herein, "1 capillary glass" generally refers to hollow e and m, and to avoid confusion with the meaning of "fiber glass," it mainly refers to glass in which a hollow edge aperture is configured as "1 capillary glass." used.

本明細書で使う”セラミック化した”とは粒子の溶融又
は焼結のいづれかによって生成された焼成チューブシー
トのその部分に適用される。
As used herein, "ceramized" applies to that portion of a fired tubesheet produced by either melting or sintering of particles.

1少なくも大部分セラミック化した”とはチューブシー
ト粒子全部が焼結されている必要はないという概念を含
む。
1. The term "at least predominantly ceramized" includes the concept that not all of the tubesheet particles need be sintered.

焼成中のチューブシートの中心軸にそっての温度状態が
チューブシートの1下面”又は“内面”の1il11シ
の粒子が焼結されていない、即ち仕上りチューブシート
の最下部が乾燥されているがチューブシート粒子の”生
”物体の性質をもっている様な状態でよい。しかし他端
ではチューブシート粒子はすべて一体の均一稠密なセラ
ミック物体に溶融されることができる。
The temperature condition along the central axis of the tubesheet during firing is such that the particles on the bottom or inside surface of the tubesheet are not sintered, i.e. the bottom part of the finished tubesheet is dry. It may be such that it has the "green" nature of the tubesheet particles, but at the other end the tubesheet particles can all be fused into a single, homogeneous, dense ceramic body.

°ヘリウムタイト”とは溶融部分がチューブシートをと
おし又は繊維/チューブシート界面にそって拡散できる
ヘリウムが10”7”エル以下(標準状態で測定して)
である様な内部構造をもつチューブシートをいう。拡散
速度は絶体速度であシ単位面積当り(単位時間当り)ヘ
リウム拡散量で表わされないのである。ヘリウムはチュ
ーブシート直径に関係なく洩れによってのみとおる(テ
ストチューブから下っている繊維部分の端が閉じている
場合亀裂、破れ又は不完全閉止の存在はいわゆる@総体
的”洩れとして検査できる)。
°Helium-tight means that the molten portion can diffuse less than 10"7" helium through the tubesheet or along the fiber/tubesheet interface (measured under standard conditions)
A tube sheet with an internal structure that is The diffusion rate is an absolute rate and is not expressed as the amount of helium diffused per unit area (per unit time). Helium passes only by leakage, regardless of the tubesheet diameter (if the end of the fiber section descending from the test tube is closed, the presence of cracks, tears or incomplete closure can be tested as a so-called gross leak).

”適当する繊維端”とは折れていないでその他端におい
て(7時的又は永久的に)閉じている様な趣、維の端部
分をいう。
"Suitable fiber end" means an end portion of a fiber that is not broken and is closed (temporarily or permanently) at the other end.

またプラグチューブシートと陽極(と陰極)カップ供給
路間の強い甚しい歪のないスリーブ型シールはシールと
セラミック化したチューブシール材料の各膨張係数間ば
かりでなくそのガラス遷移温度(Tg)間がよく釣合う
ならば有効にできることも発見されている。
Additionally, the strong distortion-free sleeve-type seal between the plug tube sheet and the anode (and cathode) cup feed passages is designed to provide high resistance between the seal and the ceramicized tube seal material, as well as their glass transition temperatures (Tg). It has also been discovered that it can be effective if well balanced.

非焼成物品として表現されるならば本発明は次の様に説
明できる: 共に緊密に集められ揮発性液体中のセラミック粉末物質
の付着性スラリのほぼ円柱状体に埋込まれた端部分をも
つ間隔をおいたセラミック中空長繊維束より成り、上記
隣接する各端部分間の平均距離が上記長繊維の集められ
ていない各部分間の平均距離あ約壺又はそれ以内であり
、かつ上記スラリーは上記円柱体が (1)上記繊維端部分を上記スラリー中に浸漬しかつで
きる“浸漬ブラッシュ″の直径を限定することより成る
操作によって製造されており、 (2)乾燥加熱により固体セラミックチューブシートに
変えられてそれをとおる繊維の端部分はそれと密封接続
状態となりその端部分と共に複合構造となる様な流動性
と湿潤性および粉末粒径範囲をもつ。
If expressed as a non-fired article, the invention may be described as follows: having end portions closely packed together and embedded in a generally cylindrical body of a adherent slurry of ceramic powder material in a volatile liquid. the slurry comprises bundles of spaced ceramic hollow filaments, the average distance between each adjacent end portion being equal to or less than the average distance between each uncollected portion of the filament; The cylindrical body is manufactured by an operation consisting of (1) dipping the fiber end portions in the slurry and limiting the diameter of the resulting "dip brush," and (2) forming a solid ceramic tube sheet by dry heating. The end portion of the fiber that is altered and threaded through it has flowability, wettability, and powder particle size range such that the end portion of the fiber is in sealed connection therewith and forms a composite structure with the end portion.

好ましい実施態様においてスラリーは開いている繊維端
部中に毛細管引力によって不適当な繊維端部に対し実質
的に大きい限度まで流入し、また前記物品社その様に上
記複合構造物に変っている。繊維”束″は陰極箔を包含
しまた垂れている繊維端は閉じていることが特に好まし
い。プラグチューブシート構造の利点は繊維の埋込まれ
た部分間がディスク型チューブシートよりも、より接近
していてかつ均一である点である。
In a preferred embodiment, the slurry flows into the open fiber ends by capillary attraction to a substantially greater extent than the unsuitable fiber ends and is thus transformed into the composite structure. It is particularly preferred that the fiber "bundle" includes the cathode foil and that the hanging fiber ends are closed. An advantage of the plug tubesheet construction is that the fiber embeddings are closer together and more uniform than in disc-shaped tubesheets.

追加利点はディスク型チューブシ「ト/繊維組立品で経
験される種類の洩れ、即ちいわゆる@2重洩れ”がプラ
グチューブシートではなくすことができる点である。即
ちディスク型チューブシートにおいて2本の繊維が介在
するチューブシート材料によって分けられないと#”M
#間の接触線にそってチューブシートの1面から他面ま
で洩れ通路ができる。プラグチューブシートに使用でき
る高焼成温度は接触している繊維間を焼結しこれらの間
を封じてチューブシートの外面下に少々くも層をつくる
。これは含まれた繊維断面をゆがめるかもしれないが、
そり管腔に重大な制限をおこす程ではないであろう。
An additional advantage is that the type of leakage experienced with disc-type tubesheet/fiber assemblies, ie, so-called double leakage, can be eliminated with plug tubesheets. That is, in a disc-shaped tubesheet, if two fibers are not separated by the intervening tubesheet material, #”M
A leakage path is created from one side of the tube sheet to the other along the contact line between #. The high firing temperatures available for plug tubesheets sinter and seal the spaces between the fibers in contact, creating a slight spider layer beneath the outer surface of the tubesheet. Although this may distort the included fiber cross-section,
It is unlikely to cause any significant restriction to the sled lumen.

ディスク型チューブシート製造に使われるスラリー中の
大粒子はその従来製造法の実施性に必要なスラリー流動
学には本質的なものである。しかしこの大粒子(一般に
球形である)を省くことは本発明のプラグチューブ、シ
ートの緊密繊維詰込みには本質的である。幸いこの省略
はがまんできる以上のものであり、それはプラグ形チュ
ーブシート製造に本質的な様にスラリー流動性を改良す
る。更にそれは束中に不適当な繊維があればその端部分
の“自動的″封鎖を可能にする。即ち粒子が充十小さい
のでスラリーは毛細管”引力2によって浸漬操作申開い
たlIA#部分中に流入できるのである。
The large particles in the slurry used in disc tubesheet production are essential to the slurry rheology necessary for the viability of the conventional manufacturing process. However, the elimination of this large particle (generally spherical) is essential to the tight fiber packing of the plug tubes and sheets of the present invention. Fortunately, this omission is more than bearable, and it improves slurry flowability as is essential to plug tubesheet production. Furthermore, it allows for an "automatic" sealing of the end sections if there are unsuitable fibers in the bundle. That is, the particles are small enough that the slurry can flow into the IIA# section opened during the dipping operation by the capillary attraction force 2.

従来使用できるものより実質的高ガラス遷移温度をもつ
チューブシート材料を用いて繊維とプラグ型チューブシ
ートの組立品製造が可能なことも発見されている。これ
は微粒子からRoち従来法スラリー内にある大粒子を含
んでいないスラリーからチューブシートを製造できる予
期しない結果である。
It has also been discovered that it is possible to fabricate fiber and plug tubesheet assemblies using tubesheet materials that have substantially higher glass transition temperatures than those previously available. This is an unexpected result of being able to produce tubesheets from fine particles and from slurries that do not contain the large particles present in conventional slurries.

本発明は特に中空繊維型す) IJウム/いおう電池に
使用するに適しているが、一般に中空繊維型高温電池に
用いるに適している。それはまた電池以外の中空線維型
高温器具の製造および操作にも便利であると思われる。
The present invention is particularly suited for use in hollow fiber type IJum/sulfur batteries, but is generally suitable for use in hollow fiber type high temperature batteries. It is also believed to be convenient for manufacturing and operating hollow fiber type high temperature devices other than batteries.

前記のとおシ本発明のプラグ型チューブシートは一般に
円柱形でsb長さ対平均有効径比率は少なくも2をもつ
As noted above, the plug-type tubesheets of the present invention are generally cylindrical and have an sb length to average effective diameter ratio of at least 2.

この比率に固有の上限はないが、比率が甚い程チューブ
シート破損を防ぐためよシ注意して取扱う必要があろう
。更に比率が実質的に10対1以上では明らかに利益は
なくまた比率が増すにつれて材料と電池スペースの使用
効率が74%さくなる。実際には3乃至6の比率が非常
に好ましい。
Although there is no inherent upper limit to this ratio, the more severe the ratio, the more care must be taken in handling it to prevent tubesheet damage. Furthermore, there is no apparent benefit for ratios substantially greater than 10:1, and as the ratio increases, the efficiency of use of materials and battery space decreases by 74%. In practice a ratio of 3 to 6 is highly preferred.

本発明の実施に適する繊維、チューブシートおよびシー
リング相料は一般にセラミック類(前に定義したとおり
)に入れることができる。
Fibers, tubesheets and sealing phase materials suitable for the practice of this invention can generally be incorporated into ceramics (as defined above).

選ばれた材料の他の性質は予定器具を製造する特殊用途
の特異性によって変るが、すべての場合熱性質と接着性
に関し比較的せまい要求に適応する必要がある。
Other properties of the material selected will vary depending on the specificity of the particular application for which the intended device is being manufactured, but in all cases it will be necessary to accommodate relatively narrow requirements with respect to thermal properties and adhesive properties.

チューブシート物質は追加要求に適応を按する。llJ
ちそれはあまり粘性をもたず適尚に高固体含量をもつス
ラリー状にできねばならない。熱と接着性に関してはス
ラリー中のセラミック粒子は加熱冷却によって実質的連
続セラミック体に変りそれをとおる繊維と密封接続しシ
ーリングガラスと接着しなければならない。セラミック
体(チューブシートの全部又は“上部“だけでもよい)
は膨張係数に関して繊細および生成シール部分の両方と
適当に匹敵しまた生成シール部分と実質的に同じガラス
遷移温度(Tg)をもたねばならない。即ちシール部分
とチューブシート体が冷えたときこれらが実質的に同一
温度においてそのガラス遷移点に達する必要がある。
Tubesheet materials can be adapted to additional requirements. llJ
It must be able to be made into a slurry which is not very viscous and has a suitably high solids content. With respect to heat and adhesion, the ceramic particles in the slurry must be heated and cooled to form a substantially continuous ceramic body that sealsly connects the fibers passing therethrough and adheres to the sealing glass. Ceramic body (can be the entire tubesheet or just the “top”)
must be reasonably comparable with both the delicate and generative seal sections in terms of expansion coefficient and have substantially the same glass transition temperature (Tg) as the generative seal section. That is, when the seal portion and tubesheet body cool, they must reach their glass transition points at substantially the same temperature.

チューブシートがつくられているガラスの内部水分含量
はそのガラスのTgに実質的に影響しりるりである。故
に”T−Ill”で示されるガラス(組成は表1に示し
ている)を乾燥したとき(溶融中金素で追出して)それ
は乾燥されないものより12°高いTgをもつとわかっ
ている□またチューブシートガラスのTgは大気圧以下
において溶融状態に保たれたときかなシの蒸気圧を及ぼ
すその成分損失によって変えられうる。例えばT−11
1ガラスは後者条件のもとでしづかにHBOz  を失
ないしたがってそのTgが増す。
The internal moisture content of the glass from which the tubesheet is made substantially affects the Tg of that glass. It is therefore known that when the glass designated "T-Ill" (composition is given in Table 1) is dried (purged with gold while melting) it has a Tg 12° higher than that which is not dried. The Tg of a tubesheet glass can be varied by its component losses exerted on the vapor pressure when kept in a molten state below atmospheric pressure. For example, T-11
1 glass slowly loses HBOz under the latter condition and therefore its Tg increases.

結局完成チューブシート(又はその溶融部分)のTgは
必ずしもそれがつくられたガラスのそれと同一ではか〜
即ちT−111ガラスの粉砕、スラリー化、乾燥および
燐酸(焼結)はほぼ15°の7g増加を生ずる。故にT
−■ガラスからつくられたチューブシートの実際Tgは
鋳造時窒素追出しされていないまたチューブシート加工
法をうけていない出発ガラスについて測定された値よシ
も27°も高くなるであろう。
After all, the Tg of the finished tubesheet (or its molten part) is not necessarily the same as that of the glass from which it was made.
That is, milling, slurrying, drying and phosphoricating (sintering) T-111 glass results in a 7g increase of approximately 15°. Therefore T
- The actual Tg of a tubesheet made from glass will be as much as 27° higher than that measured for a starting glass that has not been nitrogen purged during casting and has not undergone the tubesheet processing process.

シーリングガラス候補品はカップとプラグチューブシー
ト間のシールガラスとして考慮の資格をえるにはある性
質をもつ必要がちる。第1の要求はシール環境によって
指示される。例えばナトリウム/いおう電池においてガ
ラスはシールの完全性保持のためナトリウム、いおうお
よびナトリウム多硫化物に対し十分な化学耐性をもちま
た有害な変形を防ぐため300″C1!池操作温度にお
いて充分粘性でなければならない。シールの性質は更に
ガラス性質要求を満たす。シールガラスは2種のシール
、陽極カップとのガラス−金属シールとプラグチューブ
シートとのガラス−ガラスシールを形成する必要がある
。シールガラスはカップ金属融点(アルミニウムについ
て660℃)以下で滴下するに十分な流体でなければな
らない。
Sealing glass candidates must possess certain properties to qualify for consideration as a sealing glass between the cup and plug tube sheets. The first requirement is dictated by the seal environment. For example, in a sodium/sulfur battery, the glass must have sufficient chemical resistance to sodium, sulfur, and sodium polysulfides to maintain seal integrity, and be sufficiently viscous at 300" C1! cell operating temperatures to prevent harmful deformation. The properties of the seal must also meet the glass property requirements.The seal glass must form two types of seals: a glass-to-metal seal with the anode cup and a glass-to-glass seal with the plug tube sheet. It must be fluid enough to drip below the cup metal melting point (660° C. for aluminum).

シールのシールガラス対チューブシート部分はシールガ
ラス全体中の最も厳重な性質要求がある。これについて
は下記するが、プラグチューブシート大のガラス対ガラ
ススリーブ型シールは室温から300℃までの温度範囲
内でシールが完全に保たれねばならないガラス−とちが
って仕様し加工することが極めてむつかしいのである。
The seal glass versus tube sheet portion of the seal has the most stringent property requirements of the entire seal glass. As will be discussed below, plug tube sheet-sized glass-to-glass sleeve seals are extremely difficult to specify and process, unlike glass, which must maintain an intact seal over a temperature range from room temperature to 300°C. It is.

チューブシートガラスへの製造数工程の影響のためシー
ルガラスのTgiltチューブシートのTgよりも、六
とい両者が同一バッチのガラスから製造されても、15
℃位低くてよい。
Due to the influence of the number of manufacturing steps on tubesheet glass, the Tg of sealing glass Tgilt tubesheet is 6.15% higher than the Tg of tubesheet even though both are manufactured from the same batch of glass.
It may be as low as ℃.

後者の問題の実際の解決法はチューブシートガラスと幾
分ちがった組成をもつシールガラスの使用であると発見
されている。この様にシールとチューブシートのTgと
線膨張係数の両者間の満足な匹敵が再現性をもって見ら
れるのである。
It has been discovered that a practical solution to the latter problem is the use of a sealing glass having a somewhat different composition than the tubesheet glass. Thus, a satisfactory comparison between both the Tg and coefficient of linear expansion of the seal and tubesheet is reproducibly observed.

チューブシートに植えられた繊維部分を含むプラグチュ
ーブシートがそれ自体Tg試験試料(チューブシート直
径にそって膨張カサ)]定される)として使用できる株
な大きさで容易に製造できるのである。
Plug tubesheets containing fibrous portions embedded in the tubesheets can themselves be easily manufactured to a size that can be used as Tg test specimens (defined by the expansion bulk along the tubesheet diameter).

チューブシートがプラグ形であり、また生成されたスラ
リーが繊維管腔より実質的に小さな有効わん曲半径をも
つ粒子より本質的に成る場合チューブシート ガラスと
して中空禮維と同じ組成使用の可能なことも発見されて
いる。
It is possible to use the same composition of tubesheet glass as hollow fibers if the tubesheet is plug-shaped and the slurry produced consists essentially of particles with an effective radius of curvature that is substantially smaller than the fiber lumen. has also been discovered.

チューブシートガラス粒子が点と先端でよい接触をする
限り一締維がその軟化温度に達する前局部的溶融が起シ
うる場合−繊維をふさぐことなく適当な連続したチュー
ブシート構造ができる。しかし毛細管に適当とわかって
いるガラスは一般にシール用ガラスとして使用できない
。これらはアルミニウムの融点下で滴下するに十分な流
体ではない〇よシ高い溶融タンク物質が使用できるが、
チューブシートとシールを形成する様シールガラスを加
熱しなければ危らない温度は高いので少なくも最も外の
繊維はふさがれるであろう。
As long as the tubesheet glass particles have good point-to-tip contact - localized melting can occur before a single fiber reaches its softening temperature - a suitable continuous tubesheet structure is obtained without occluding the fibers. However, glasses known to be suitable for capillary tubes generally cannot be used as sealing glasses. These are not fluid enough to drip below the melting point of aluminum, although higher melt tank materials can be used.
Unless the sealing glass is heated to form a seal with the tubesheet, the temperatures will be so high that at least the outermost fibers will be occluded.

他方でシールガラスのTgはチューブシートガラスのT
gと適当に釣合う必要がある。さもないと約1乃至2週
間以上の電池寿命もめったにえられない0故Km維ガラ
スよりも低いTgをもつチューブシート(およびシール
)ガラスを使うことが極めて好ましい。
On the other hand, the Tg of seal glass is the Tg of tube sheet glass.
It is necessary to appropriately balance the g. It is highly preferred to use tubesheet (and seal) glass that has a lower Tg than zero Km fiber glass, which otherwise rarely provides battery life of more than about 1 to 2 weeks.

チューブシートにろうガラスをシールする場合シールガ
ラスがチューブシートにくっつくに十分な様に軟化する
まで温度をあげる。例えばT−TOガラスにおいて49
5℃のシーリング温度15分間が必要である(シーリン
グ温度は時間による)0シールガラスのTgがチューブ
シートガラスのそれより低いならば(よシ軟らかい)シ
ールガラスはその冷却の際よシかたいチューブシートガ
ラスの寸法変化に順応する。結局はシールガラスはその
設定された温度に達するっ即ちもはや内部歪みを生じな
いで冷却チューブシートに順応することはないであろう
。これけシール設定点といい、緩冷点とガラス遷移温度
間のシールガラス温度においておこる。更に冷却時シー
ルガラスはチューブシートガラス(これはすでにそのT
gよシ低い)よりも実質的に高い膨張係数をもつ。した
がってチューブシート/シール複合物は望ましくない程
ひずみをうける。この歪みは除冷によって避けられず高
温電池の通常使用状態のもとでも続く。がまんできない
程の歪みはシールとチューブシートのTg間の適当な釣
合いによってのみ避けられる□シールとチューブシート
のTgは約5℃以上ちがわずまたそれらの線膨張係数も
約10×10/’C以上ちがわないとよい。
When sealing wax glass to a tubesheet, raise the temperature until the sealing glass softens enough to stick to the tubesheet. For example, in T-TO glass, 49
A sealing temperature of 5°C for 15 minutes is required (sealing temperature depends on time).0 If the Tg of the sealing glass is lower than that of the tube sheet glass (it is much softer) then the sealing glass will have a stiffer tube during its cooling. Adapts to dimensional changes in sheet glass. Eventually the sealing glass will reach its set temperature, i.e. it will no longer conform to the cooling tubesheet without internal distortion. This is called the seal set point and occurs at the seal glass temperature between the slow cooling point and the glass transition temperature. Furthermore, the sealing glass during cooling is tube sheet glass (this is already the T
(lower than g). The tubesheet/seal composite is therefore undesirably strained. This distortion is unavoidable by slow cooling and continues even under normal usage conditions of high temperature batteries. Unbearable distortion can only be avoided by appropriate balance between the Tg of the seal and the tubesheet □The Tg of the seal and tubesheet must differ by more than about 5°C, and their linear expansion coefficients must also be more than about 10 x 10/'C. I hope it's no different.

実際にはガラスシールはすべてその操作温度においであ
る程度内部歪みをもっている。良好なシールは計画操作
条件のもとて正常に機能するものである。殆んどのシー
ルについてこれは亀裂を防ぐにはシール歪みは1500
 psi以下でなければならないことを意味する。
Practically all glass seals have some degree of internal distortion at their operating temperatures. A good seal is one that functions properly under the planned operating conditions. For most seals this means a seal strain of 1500 to prevent cracking.
This means that it must be less than psi.

シーリング方法はタンクの供給路部端を溶融シールガラ
ス中に浸漬し、とり出し付着したガラス”前項′を冷却
させるのである。もちろんこれは溶融ガラスがタンク物
質(例えばアルミニウム)を適当に濡らしうろことが必
要である。普通シールとタンク物質の各膨張係数間に接
近した釣合いはもちえないので、一般に電池が操作温度
にあるとき(図2B参照)はガラスの耐えられない歪み
をさけるためシールガラスと接触するタンク部分が比較
的うすい(例えば5ミル)ことが必要となろう。
The sealing method involves immersing the end of the supply channel of the tank in molten sealing glass, taking it out and cooling the adhering glass.Of course, this is because the molten glass properly wets the tank material (e.g. aluminum). Since a close balance between the coefficients of expansion of the seal and the tank material cannot normally be maintained, the seal glass is generally required when the cell is at operating temperature (see Figure 2B) to avoid intolerable distortion of the glass. It will be necessary that the portion of the tank in contact with the tank be relatively thin (eg, 5 mils).

本発明の実施において繊維およびチューブシートとして
使用するに一般に適当するセラミツ久材料には前記米国
特許に開示されているものがある。特許1602号、1
331号、 1995号および1386号は繊維ガラス
組成物について最も記載しておりまた2490号、16
13号、1386号および2742号はチューブシート
組成物について最も記載している。ナ) IJウムおよ
び(又は)いおう以外の陽極および(又は)陰極材狛を
用いる高温電池又は電池以外の器舅製造には仙のセラミ
ック材料も適当であろう。
Ceramic durable materials that are generally suitable for use as fibers and tubesheets in the practice of this invention include those disclosed in the aforementioned US patents. Patent No. 1602, 1
Nos. 331, 1995 and 1386 are the most descriptive of fiberglass compositions, and 2490, 16
No. 13, No. 1386, and No. 2742 most describe tubesheet compositions. (n) Ceramic materials may also be suitable for the manufacture of high-temperature batteries or non-battery vessels using anode and/or cathode materials other than IJum and/or sulfur.

ヘリウムタイト線維/チューブシート/陽極タンク組立
品となる毛細管チューブシートおよびシールガラスの種
々の組合せに対する特殊組成物をあとで記載する。上記
組立品をもつ完成電池の寿命結果も示している。
Special compositions for various combinations of capillary tubesheet and sealing glass resulting in helium tight fiber/tubesheet/anode tank assemblies are described below. The life results of a completed battery with the above assembly are also shown.

図1の段階Aに中心アルミニウム管軸(2)、外部様い
のみが見えているアルミニウム箔陰極電流コレクター/
ジス・トリビューター(3)、多数の平行中空繊維(4
)、アルミニウム隔離用テープ(図示されていない、図
2と2Aの番号(32)参照)および熱分解性接着剤を
翅布されたうすい2アルミニウム固定用テープ(図示さ
れていない、図2と2Aの番号(35)参照)よシ成る
巻上げ組立品が示されている。巻上げ法(比較的長い繊
維使用と組立品中チューブシート物質の省略を除く)の
詳細については特許1868号を参照できる。
Stage A in Figure 1 shows the central aluminum tube shaft (2), the aluminum foil cathode current collector with only the exterior visible;
Distributor (3), many parallel hollow fibers (4
), aluminum isolation tape (not shown, see number (32) in Figures 2 and 2A) and thin 2 aluminum fastening tape coated with pyrolytic adhesive (not shown, Figures 2 and 2A) (35)) is shown. Reference may be made to the '1868 patent for details of the winding process (other than the use of relatively long fibers and the omission of tubesheet material in the assembly).

管軸の上端のみが段階BからJK示されている。Only the upper end of the tube axis is shown in stages B to JK.

段階Bで繊維の露出部分(4)(その上端は閉じ下端は
開いている)より成る1プラツシユ”(段階Aの5)は
クモールの様な液体とヘキサデシルアミンの様々粉砕助
剤を使って微粉砕されたチューブシートガラスのスラリ
ー(6)中に部分的に浸漬されている。スラリーはカッ
プ(7)に入れられておシ、カップは浸漬させるためも
ち上げられている0 段階Cでカップ(7)は下げられ過剰のスラリーをブラ
シノ5(5)からしたたシおちさせ、ブラッシュは1ウ
ィッキング1作用によってその中に送られたスラリーを
含みまた周りにスラリ一層(8)がつけられる。
In stage B, a "1 plastic" (5 in stage A) consisting of exposed portions of fibers (4) (its upper end closed and lower end open) is prepared using various grinding aids such as a liquid such as coumol and hexadecylamine. The pulverized tube sheet glass is partially immersed in a slurry (6). The slurry is placed in a cup (7) and the cup is lifted for immersion. (7) is lowered to allow the excess slurry to drip off the brassino 5 (5), and the brush contains the slurry sent into it by the wicking action and is surrounded by a layer of slurry (8). .

段階りで組立品(1)はその垂直軸の周シに回転させら
れ(図示されていない手段によって)ながら3個の1シ
ユー”(9)がブラッシュに対し軽く内方へ押えつけら
れ水平に振動させられて(あとで記載の手段により)ブ
ラッシュの有効直径を減少しブラッシュの中へスラリー
を完全にまた一様に浸透させ残シの過剰スラリーをした
たりおちさせる。
In steps, the assembly (1) is rotated about its vertical axis (by means not shown) while the three 1" (9) are pressed lightly inwardly against the brush and held horizontally. It is vibrated (by means described below) to reduce the effective diameter of the brush, allowing complete and uniform penetration of the slurry into the brush and dripping off any remaining excess slurry.

段階Eにおいて被膜(8)は今や厚さが実質的に減少し
ておりまた膜つきブラッシュの上に2個のとシま<11
((10)、木綿糸)と((11) 、アルミニウム細
りがつけられている。アルミニウム環は木棉環のすぐ下
に輪にしてつけられ下に押下げられスラリーをしぼ1史
に少し押下げた後しめつける(通常アルミニウム環は焼
成後とり去られるチューブシートの一部に含まれる)。
In stage E the coating (8) has now been substantially reduced in thickness and has two spots <11 on the coated brush.
((10), cotton thread) and ((11), an aluminum thread is attached.The aluminum ring is attached as a ring just below the wooden thread and is pushed down to push the slurry down a little. (The aluminum ring is usually part of the tubesheet that is removed after firing).

段階Fにおいて膜つきブラッシュはその中心軸の周りに
回転させられ、必要なとき人の指又はテフロン(E、1
.デュポン社の商標)円筒((12) 、図示のとおり
)の様な手段によって繊維層の集中性をなおすため一列
に揃えられている。
In step F, the membrane brush is rotated around its central axis and, if necessary, a human finger or Teflon (E, 1
.. The fiber layers are aligned to correct convergence by means such as a DuPont trademark cylinder ((12), as shown).

段階Gにおいてブラッシュ(5)のスラリーを含みつけ
られた部分(13)は幾分硬くなる迄乾燥された後スラ
リー(6)と同じ又はちがった組成をもつスラリー(1
4)に浸漬されている。
In step G, the slurry-laden portion (13) of the brush (5) is dried until it becomes somewhat hard, and then slurry (13) having the same or different composition as the slurry (6) is added.
4).

段階Hにおいてスラリは組立品からとり去られ組立品は
短時間数回回転されて過剰スラリー(14)をおとし新
しくできた外層(15)をなめらかにされている。スラ
リーの尾(16)があれば鋏の様なもので容易に切断で
きる。
In step H, the slurry is removed from the assembly and the assembly is briefly rotated several times to remove excess slurry (14) and smooth the new outer layer (15). If there is a slurry tail (16), it can be easily cut with something like scissors.

段階Iにおいて組立品は乾&(スラリー中の液体成分蒸
発)するため強制空気流(ファンによる)中で回転させ
られる。この段階で見られる”生”チューブシー) (
17)は真空中で焼かれ液体スラリー媒ηを完全に除去
されまた段階J前にできるだけ粉砕助剤を除去される。
In stage I, the assembly is rotated in a forced air flow (by fan) to dry & (evaporate the liquid components in the slurry). “Raw” tubesies seen at this stage) (
17) is baked in vacuum to completely remove the liquid slurry medium η and to remove as much grinding aid as possible before stage J.

段階Jで組立品は逆さにされチューブシート焼成のため
生チューブシー) (17)は金属加熱装置((18)
 、熱供給と温度調節手段は図示されていない)に入れ
られている。
At step J, the assembly is inverted and the raw tube sheet (17) is placed in the metal heating device (18) for tube sheet firing.
, heat supply and temperature regulation means (not shown).

前記方法の段階■で使う“シュー”の振動と“絞り”作
用は適当な手段で与える。実際に使われている手段が好
ましい。即ぢ普通の三つ指実験用クランプを垂直棒に滑
動的にとりつけ、4ケ所を改良した:親指ねじをとシは
ずし、通常クランプ腕を押しやるスプリングをとりはず
し、6腕に直流電流リレーを固定しかつ溝つきプラスチ
ックブロック(“シュー”)を3個の指の各々上にねじ
込んだ(固定ねじによってとりつけた)のである。
The vibration and "squeezing" action of the "shoe" used in step (3) of the above method is applied by appropriate means. Preferably methods that are actually used. I quickly attached an ordinary three-fingered experimental clamp to a vertical rod and made improvements in four places: I removed the thumbscrew, removed the spring that would normally push the clamp arm, fixed a direct current relay on the sixth arm, and fixed the groove. A plastic block ("shoe") was screwed onto each of the three fingers (attached by a locking screw).

クランプ腕の1方は1個の1指”をつけたシューをもち
他方はその2個の指の各々にシューをもち、その腕は千
によってスラリーを含んだ繊維ブラッシュの方へ又はそ
れからはなれる様に動かされる。名目上直流電流リレー
はそのコイルをとおし交流電流45ボルトを負荷するこ
とにより1チャツタ−”させられる(リレー1ポイント
”は利用され彦い)っ スラリーの組成と製造法は一般に上記米国特許第3,9
17゜490号によっている。米国特許第4,219,
613号と第4゜403.742号も同様に参照された
いりしかし従来スラリーに使われた大(球状)ガラス粒
子が本発明によるプラグチューブシート製造用スラリー
中に含まれていない点に主な差異がある。これはスラリ
ーの流動性を変え他の方法パラメーターの修正をよぎな
くさせる。
One of the clamp arms has a shoe with one 1" finger and the other has a shoe on each of its two fingers, which arm can move toward or away from the slurry-laden fiber brush by 1,000. Nominally, a dc current relay is made to "chatter" by applying 45 volts of ac current through its coil (the 1 point of the relay is not used).The composition and manufacturing method of the slurry is generally U.S. Patent Nos. 3 and 9 above
It is by No. 17゜490. U.S. Patent No. 4,219,
No. 613 and No. 4.403.742 are also referred to, but the main point is that the large (spherical) glass particles conventionally used in slurries are not included in the slurry for manufacturing plug tube sheets according to the present invention. There are differences. This changes the fluidity of the slurry and precludes modification of other process parameters.

スラリーの液体性は液体媒質含量(例えばクモール対固
体重量比)だけでなくまた粉末チューブシートガラス製
造に使われた粉砕助剤(例えばヘキサデシルアミン)お
よび粉末粒子の表面含水1の相対量の関数である。それ
はまたガラス中のNIL200割合の関数でもある。T
−111ガラスは比較的Net Oが低く適当カスラリ
−流動性をえるにそれと共により多くのクモールを使う
必要がある。これは順にセラミック化したチューブシー
トの円筒表面上に長い亀裂を生じ易くする。しかし幸い
なことにガラス粉末を相対湿度約3乃至4.5チの”乾
燥”空気に1〜2時間さらす様なことでガラス粉末のス
ラリ化前それに微量表面水分をとらせてスラリーの作業
性をそこ々わずにクモール対固体比率を低く保つことが
可能である。
The liquidity of the slurry is a function not only of the liquid medium content (e.g. cumol to solids weight ratio) but also of the relative amount of the grinding aid (e.g. hexadecylamine) used in powder tube sheet glass production and the surface water content of the powder particles. It is. It is also a function of the NIL200 percentage in the glass. T
-111 glass has a relatively low Net O, with which it is necessary to use more cumol to obtain adequate cast slurry flow. This in turn tends to cause long cracks on the cylindrical surface of the ceramized tubesheet. Fortunately, however, by exposing the glass powder to "dry" air with a relative humidity of about 3 to 4.5 inches for 1 to 2 hours, it is possible to remove a small amount of surface moisture from the glass powder before turning it into a slurry, thereby improving the workability of the slurry. It is possible to keep the coumol-to-solids ratio low without too much.

チューブシートの大部分がヘリウム洩れ一タイトとなる
に十分な高固体含量とするため粉砕操作時粉砕機大きさ
を限定するとよいことがわかっている。6Kfの20X
20mα At、 o3円筒(1ボール#)を入れた1
、5ガロン(5,86t)ムル石粉砕つぼ中で粉砕した
T−111ガラス7.5に?バッチを使って見られる最
大固体/クモール比率(適当するスラリー流動性のため
の)は3/1であシまたへリウムータイトチューブシー
トの低割合のみができた。12X12−円筒体1.2に
9を入れた1コー)(0,95t)つぼ中で粉砕した0
、15胸バツチは微粉に変ってスラリ粘度が高くなりす
ぎる前5/1比率に達した。即ちより高い比率はへリウ
ムータイトチューブシートの大きな割合を生ずる。
It has been found that it is advantageous to limit the mill size during the milling operation to ensure that the majority of the tubesheet has a sufficiently high solids content that it is helium leak tight. 6Kf 20X
20mα At, 1 with o3 cylinder (1 ball #)
, to T-111 glass 7.5 milled in a 5 gallon (5,86 t) mulite grinding pot. The maximum solids/cumol ratio (for adequate slurry fluidity) seen with the batch was 3/1 and only a low percentage of helium-tight tube sheet was produced. 12X12 - 1 coat of 9 in a cylinder 1.2) (0,95t) 0 crushed in a pot
The 15-breast batch reached a 5/1 ratio before it turned into a fine powder and the slurry viscosity became too high. That is, a higher ratio results in a greater proportion of helium-tight tubesheets.

小粉砕機で粉砕したT−1ガラスを用い実験を行なった
Experiments were conducted using T-1 glass that was crushed using a small crusher.

この実験で粉砕助剤使用量と固体対クモール比率のヘリ
ウムタイトネスへの影譬を検べた。結果は粉砕助剤使用
チ(ガラス1002当シのグラム数)は0.75乃至1
.50の範囲でよくまた固体対クモール比率は使用粉砕
助剤量によって4.0乃至5.5対1でよいことを示し
た。ヘキサデシルアミンげHDAM ’)約1%を用い
固体対クモール比率4.5乃至5.4対1を用い粉砕し
たT−111ガラスからプラグチューブシートを製造し
てよい結果が常に見られている。
In this experiment, we were able to examine the effects of the amount of grinding aid used and the solids-to-cumol ratio on helium tightness. The results show that the amount of grinding aid used (grams per glass 1002) is 0.75 to 1.
.. It has been shown that the solids to coumol ratio can range from 4.0 to 5.5 to 1 depending on the amount of grinding aid used. Good results have consistently been found in making plug tube sheets from T-111 glass ground using about 1% hexadecylamine (HDAM') and solids to coumol ratios of 4.5 to 5.4 to 1.

CHDAM僅か0.75%使用のとき固体対クモール比
5.5/1においてわるい結果を経馴している。)どの
場合も各粉末粒子上にHDAMの1分子層をつくるため
少なくも十分なHDAMを使わなければならない。普通
多い方がよいだろう。
Poor results have been experienced at solids to coumol ratios of 5.5/1 when using only 0.75% CHDAM. ) At least enough HDAM must be used in each case to create one monolayer of HDAM on each powder particle. Usually more is better.

比較的軟らかいT−111ガラスを適当に粉砕するに要
するHDAM相対量はより硬いガラス(例えば毛細管ガ
ラス)よシも実質的に大きい。軟質(ボレート)ガラス
からHDAMの高度除去をすることはむつかしくこれは
明らかに焼成されたチューブシートのダイヤモンド切断
断面に見られている(走査電子顕微鋳、使用で)泡の原
因となる。泡はつながらがいし洩れ通路とはなら彦いが
、その生成(焼成の際、下記する)から膨張がおこるか
もしれない。
The relative amount of HDAM required to adequately grind relatively soft T-111 glass is substantially greater than that of harder glasses (eg, capillary glass). High-grade removal of HDAM from soft (borate) glass is difficult and this causes bubbles that are clearly seen in diamond cut sections of fired tubesheets (using scanning electron microcasting). Although the bubbles are connected and do not create leakage channels, expansion may occur from their formation (during firing, as described below).

ガラス組成の他の問題は過度の含水量である。ガラスが
水分にさらされたならば、又は好ましくない水分取得が
スラリーおよび(又は)チューブシートの成分としての
ガラスの性能を変えるならば、ガラスは調節含水量の環
境内で取扱わねばならない。例えばセリア含有ガラスけ
いわゆる゛乾燥室”内の減少湿度雰囲気内でひどく変化
することがわかυ乾燥窒素のもと手袋箱内で取扱わねば
々ら力かった。
Another problem with glass composition is excessive water content. If the glass is exposed to moisture, or if undesirable moisture acquisition alters the performance of the glass as a component of slurry and/or tubesheets, the glass must be handled in an environment of controlled moisture content. For example, ceria-containing glass was found to be severely degraded in a reduced humidity atmosphere in a so-called "drying chamber" and had to be handled in a glove box under dry nitrogen.

反対に上記のとおりチューブシート(又はシール)ガラ
ス粒子のある最低含水量は少なくもあるガラスについて
は望むスラリー流動性をえるため重要であろう。
Conversely, as discussed above, a certain minimum water content of the tubesheet (or seal) glass particles may be important to achieve the desired slurry flow properties, at least for some glasses.

繊維/チューブシート組立品および電池に繊維、チュー
ブシートおよびシールとして使われている多数の代表的
ガラスの乾燥組成と熱性質を表1に示している。
The dry composition and thermal properties of a number of representative glasses used as fibers, tubesheets and seals in fiber/tubesheet assemblies and batteries are shown in Table 1.

シールおよび(又は)チューブシートガラスとして使わ
れる最もよいガラスは表に掲げた三元ガラス、T−1,
TI、■および■、である。実施例6とそれにつづく議
論を参照されたい。
The best glasses used as seals and/or tube sheet glasses are the ternary glasses listed in the table, T-1,
TI, ■ and ■. See Example 6 and the discussion that follows.

チューブシートとシールは本質的にNa!o/B2O3
/ 3 i Q冨ガラスよ訳成シそのBt 03対NO
x 0モル比が9乃至24対1の範囲内であるものがよ
い。特によいのはチューブシートガラスのIhOs対5
iot  モル比がシールガラス中のB、03対5iO
z  比とほぼ等しいものが好ましい。
Tube sheets and seals are essentially Na! o/B2O3
/ 3 i Q Togarasuyo Translation Shisono Bt 03 vs. NO
The molar ratio of x0 is preferably in the range of 9 to 24:1. Particularly good is tube sheet glass IhOs vs. 5
iot molar ratio of B, 03 to 5iO in sealing glass
It is preferable that the ratio be approximately equal to the z ratio.

註1.ガラスの銹造し焼なました試料について測定した
Note 1. Measurements were made on glass samples that had been tempered and annealed.

仕上シチューブシート、シール又は毛細管のTgと同じ
ではない。
It is not the same as the Tg of the finished tube sheet, seal or capillary.

繊維束内の隔離用テープ上の膠除去(分′M)はチュー
ブシートからのヘキサデシル(又はそれ以外のアミン除
去よシも高温を要するが、焼結は膠の酸化に要する温度
より低くてできる。したがって燐酸/焼結のちがった2
方法のいづれも使用できる。
Removal of glue (min'M) on isolation tape within fiber bundles also requires high temperatures as does removal of hexadecyl (or other amines) from tubesheets, but sintering can be done at temperatures lower than the temperatures required to oxidize the glue. .Therefore, the difference between phosphoric acid/sintering
Either method can be used.

両方法において焼結はアルミニウム加熱ブロック中で大
気圧室温空気(大気温20〜24℃、相対湿度3〜4.
5%)にさらしながらなされる。
In both methods, sintering takes place in an aluminum heating block in room temperature air at atmospheric pressure (atmospheric temperature 20-24°C, relative humidity 3-4.
5%).

余り好ましい方法でないが、チューブシートを先づ毎時
300℃の割合で100±5℃まで加熱乾燥しこの温度
で30分保つ。次いで毎時600℃の割合で3500±
3℃まで加熱しその温度に45分保ってアミンの大部分
を除去する。実際の焼結は次の毎時400℃の割合でチ
ューブシートを470±1℃まで加熱してその温度で1
時間保ってなされる。次いで毎時300℃又はそれ以下
の速度で冷却する。繊維/箔束は次に真空の加熱ブロッ
ク中に入れられ240〜260℃に加熱され約2時間係
たれる。
In a less preferred method, the tubesheet is first dried by heating at a rate of 300°C per hour to 100±5°C and kept at this temperature for 30 minutes. Then 3500± at a rate of 600℃/hour
Heat to 3°C and hold at that temperature for 45 minutes to remove most of the amine. Actual sintering involves heating the tube sheet at a rate of 400°C per hour to 470±1°C, and
It is done on time. It is then cooled at a rate of 300°C per hour or less. The fiber/foil bundle is then placed in a vacuum heating block and heated to 240-260°C for approximately 2 hours.

更にアミン除去と膠分解の好ましい方法は焼結前に行な
われる。乾燥チューブシート/繊維(その他)東組立品
は全体として真空中240乃至260℃に約2時間加熱
される。次いで組立品は冷却され、またチューブシート
は前の様に350℃に加熱されまた470℃で焼結され
る。
Additionally, the preferred method of amine removal and agglomerization is performed prior to sintering. The entire dry tubesheet/fiber (and other) assembly is heated in vacuum to 240-260° C. for about 2 hours. The assembly is then cooled and the tubesheet is heated as before to 350°C and sintered at 470°C.

明らかに残留アミン泡の生成による”発泡′が第1方法
によって稠密化されたチューブシート内で焼成(および
/又は焼成後の加熱工程)中おこることが発見されてい
る。
It has been discovered that "foaming" occurs in tubesheets densified by the first method during firing (and/or post-firing heating steps), apparently due to the formation of residual amine bubbles.

これはチューブシート容積の9チ膨張までになシうる。This can be done by up to 9 inches expansion of the tubesheet volume.

しかし第2方法で稠密化されたチューブシートは膨張よ
シむしろ収縮をうける。この収縮はスラリーのクモール
含量が比較的高い場合焼成されたチューブシート表面に
縦方向の張力亀裂をおこすに十分であろうが、そうでな
ければよい。
However, the tubesheet densified by the second method undergoes contraction rather than expansion. This shrinkage may be sufficient to cause longitudinal tension cracks in the fired tubesheet surface if the coumol content of the slurry is relatively high, but this may not be the case.

両方法は細かい温度調節を要する真空オーブンを使うデ
ィスク型チューブシート用の方法との比較に便利である
Both methods are useful for comparison with methods for disk-shaped tubesheets that use vacuum ovens, which require fine temperature control.

如伺に焼結したチューブシートを電池に組入れるかを諒
解させるため“2室”プラグチューブシート(電気化学
反応体なし)を示している図2を参考にあげる。電池の
従来技術と本発明による各部分は図2に示している(し
かし電池全体は新旧部品の組合せとして新規である)。
To better understand how to incorporate sintered tubesheets into batteries, reference is made to Figure 2, which shows a "two-chamber" plug tubesheet (without electrochemical reactants). The prior art and inventive parts of the battery are shown in FIG. 2 (although the entire battery is new as a combination of old and new parts).

一般に(19)番で示している電池はアルミニウム陽極
(又は陽極液)タンク(20)、陰極(又は陰極液)タ
ンク(21)、プラグチューブシー) (22)、より
成り、プラグチューブシートはタンク(20)と(21
)とシールガラス体(23)によって密封接続されてい
る。タンク(20)と(21)には予め入口(それぞれ
(24)と(25) )がついており、それらは開いて
いるが図で示すとおりタンクが陽極液と陰極液が満たさ
れた後閉じられる。タンク(21)は図では少ししか示
されていないが多数の中空ガラス繊維(27)を含む内
部組立品(一般に(26))をもつ。繊維はチューブシ
ート(22)にのび“植えられ“ている上端部分(28
)をもちまた先端の閉じた下端部(29)をもつ。組立
品(26)には箔状アルミニウム陰極電流コレクター/
シストリビューター外套(31)と繊維直径より厚いア
ルミニウム隔離用テープの外套(32)で巻かれた中心
アルミニウム軸がある。箔とテープの外套間の電気的接
触をよくするため巻いた下部上に数個の放射線状にある
へり一アーク(heli −arc )  溶着ビーズ
(beads ) ((33) 、一つだけ示されてい
る)がある。
Generally, the battery indicated by number (19) consists of an aluminum anode (or anolyte) tank (20), a cathode (or catholyte) tank (21), and a plug tube sheet (22). (20) and (21)
) and a sealing glass body (23). Tanks (20) and (21) have pre-installed inlets ((24) and (25), respectively) that are open but closed after the tanks are filled with anolyte and catholyte as shown in the figure. . The tank (21) has an internal assembly (generally (26)) which is only slightly shown in the figure but includes a number of hollow glass fibers (27). The fibers extend into the tubesheet (22) and are "planted" in the upper end portion (28).
) and a lower end (29) with a closed tip. The assembly (26) includes a foil aluminum cathode current collector/
There is a central aluminum shaft wrapped with a system distributor mantle (31) and a mantle of aluminum isolation tape (32) thicker than the fiber diameter. To improve the electrical contact between the foil and tape mantle, there are several radial heli-arc beads ((33), only one shown) on the lower part of the wrap. There is).

アルミニウム尾(34)が溶着ビーズ(33)の1個に
よって巻いた下部に接続している。尾はのびて入口(2
5)が閉じたときできた金属体内でちぢれおよび(又は
)接着する様にその下端で接続する(入口(24)と(
25)は完成電池内で電気端子としても働らく)o内部
組立品は更に隣りの使維との間隔を一定に保つため巻か
れるとき綾給が接着層につけられろうすいアルミニウム
2テープの外套(35)をもつ(接着剤は最後に分解除
去される)、。
An aluminum tail (34) is connected to the rolled lower part by one of the weld beads (33). The tail extends and enters the entrance (2
5) is connected at its lower end so as to crease and/or adhere in the metal body created when the inlet (24) and (
(25) also serves as electrical terminals within the completed battery) o The inner assembly is further coated with a wax aluminum tape jacket (25) with twills attached to the adhesive layer when rolled to maintain constant spacing between adjacent fibers (25). 35) (the adhesive is finally decomposed and removed).

図2Aは内部組立品(26)の丸でかこんだ部分の拡大
図である。それは電流コレクター/シストリビューター
箔外套(31)が隣りのlil維問およびつづく繊維/
箔外套間に陰極液を導くための開孔(36)をもっこと
がわかるであろう。
FIG. 2A is an enlarged view of the encircled portion of the internal assembly (26). It has a current collector/system distributor foil mantle (31) with adjacent lil fibers and continuous fibers/
The apertures (36) for channeling the catholyte between the foil mantles can be seen more clearly.

図2Bはチューブシートから陽極タンクシールの丸でか
こんだ部分の拡大図である。陽極タンク(20)の下端
はカラー形1供給路”(一般に(37) )となってお
シ、その下端部はうすく(例えば5ミル)に加工されて
おりまたあとでシール(23)となるガラスを予めつけ
られている(下記する)。
FIG. 2B is an enlarged view of the circled area of the anode tank seal from the tubesheet. The lower end of the anode tank (20) is a collar type 1 supply channel (generally (37)), and the lower end is machined thin (for example, 5 mil) and later becomes a seal (23). Pre-glazed (described below).

図2のチューブシートの下端におけるふくらみ(39)
は図1の段階Eでつけられた(部品(10)として)木
綿ひも(40)の存在でできている。
Bulge at the lower end of the tubesheet in Figure 2 (39)
is made up of the presence of a cotton cord (40) attached (as part (10)) in step E of FIG.

図3は種々の点で図2の2室電池とちがっている”1室
”電池(一般に(41) )を示している。電池は箔で
巻かれた繊維束(43) 、プラグチューブシート(4
4)、ガラスシール(45)および電池陽極端子として
働らく陽極液入口(47)がのびている陽極タンク(4
6)より成る内部組立品をもつ。内部組立品はスティン
レス鋼隔離用円筒(48)と共にスティンレス鋼ケーシ
ング(49)中にあり、ケーシングは陰極液入口(50
)をもちまた予め加工された絶縁密閉具(一般に(53
) )の下部円筒形金属部(52)の下ふちと溶着ビー
ズ(51)によって密封接続されている。部品(52)
の上ふちは硬質絶縁ガラス環(54)と密封接続され、
それはまた鉤形金属体(55)の下端と密封接続されて
いる。鈴(55)の上端は入口(47)のまわりに溶着
ビーズ(56)で密封されている。絶縁密閉具(53)
の金属部(52)と(55)は鉄、ニッケルおよびコバ
ルトの合金として知られているKOVARよシ成る。後
者の絶縁シールは米国カリフォルニア州レッドウッドシ
ティ、ラルソンエレクトロニツクグラス社販売のもので
ある。部品(43)の底とケーシング(49)間の電気
的接続は端子(図示されていない)から出喪厚いアルミ
ニウム箔片(57)によってなされる。
FIG. 3 shows a "single chamber" cell (generally (41)) which differs from the two chamber cell of FIG. 2 in various respects. The battery consists of a fiber bundle wrapped in foil (43) and a plug tube sheet (4).
4), an anode tank (4) with an extending glass seal (45) and an anolyte inlet (47) that serves as the battery anode terminal;
6) It has an internal assembly consisting of: The internal assembly is in a stainless steel casing (49) with a stainless steel isolation cylinder (48), and the casing has a catholyte inlet (50).
) and prefabricated insulating seals (generally (53
) The bottom edge of the lower cylindrical metal part (52) of ) ) is hermetically connected by a welding bead (51). Parts (52)
The upper edge of is hermetically connected to a hard insulating glass ring (54),
It is also sealingly connected to the lower end of the hook-shaped metal body (55). The top end of the bell (55) is sealed around the inlet (47) with a weld bead (56). Insulating seal (53)
The metal parts (52) and (55) are made of KOVAR, a known alloy of iron, nickel and cobalt. The latter insulating seal is sold by Larson Electronic Glass Co., Redwood City, Calif., USA. The electrical connection between the bottom of the part (43) and the casing (49) is made by a thick piece of aluminum foil (57) extending from a terminal (not shown).

ケーシング(49)の下方部(番号なし)は陰極液容器
として働らく〇 チューブシートと陽極タンク間のシールは、(1)タン
ク供給路の加工部(図2B参照)を溶融シールガラス中
に浸し。
The lower part (not numbered) of the casing (49) serves as the catholyte container. The seal between the tubesheet and the anode tank is made by (1) immersing the processed part of the tank supply channel (see Figure 2B) in fused seal glass. .

(2)付着ガラスが先の開いた円筒又はカラー形に供給
路から垂れる様にタンク内ガス圧を十分にしながら加工
部をとシ出し、(3)カラーを固化させ、(4)カラー
内にチューブシートを挿入し、(5)カラー(およびチ
ューブシート)を加熱してカラーをとかしチューブシー
ト表面に環状に収縮させて、(6)組立品をしづかに冷
却してつくるのである。
(2) Remove the processed part while maintaining sufficient gas pressure in the tank so that the adhered glass hangs from the supply channel in the shape of an open cylinder or collar, (3) solidify the collar, and (4) remove it from the inside of the collar. The tubesheet is inserted, (5) the collar (and tubesheet) is heated to comb the collar and contract into an annular shape on the tubesheet surface, and (6) the assembly is slowly cooled.

陽極と陰極タンク両方(図2のとおり)にシールがなさ
れるならば一般に方法は同じである。しかし箔を巻いた
繊維束とチューブシートは陽極タンクが突出しているチ
ューブシートのまわシにすベシ下る前にそれぞれ(底の
開いた)陰極タンクとガラスをつけた供給路中に入って
いなければならない。また陰極タンク底は両シールが(
同時に)々されたあとまで溶着されない方がよい。図2
に示すとおυシール用ガラスはシール操作完了後は一体
のガラスとなる。
Generally the method is the same if seals are made on both the anode and cathode tanks (as shown in Figure 2). However, the foil-wrapped fiber bundle and the tubesheet must be placed in a feed channel with a (open-bottomed) cathode tank and glass, respectively, before being lowered onto the tubesheet roll from which the anode tank protrudes. It won't happen. Also, both seals on the bottom of the cathode tank (
It is better not to weld it until after it has been removed (at the same time). Figure 2
As shown in , the glass for sealing becomes a single piece of glass after the sealing operation is completed.

詳細には前記工程(5)は誘導加熱又は単なる抵抗/伝
導加熱のいづれかによって行なわれる。後者の方がずっ
と好ましい。
In particular, step (5) is carried out either by induction heating or by simple resistance/conduction heating. The latter is much preferable.

誘導加熱法においてチューブシートと束組立品および浸
した陽極タンク供給路は短円筒形炭素環およびVYCO
R支持隔離用管と共にパイレックス管内に入れられる。
In the induction heating process, the tubesheet and bundle assembly and the immersed anode tank supply channel are made of short cylindrical carbon rings and VYCO
It is placed in a Pyrex tube along with the R support isolation tube.

VYCOR管の上と供給路のまわシに炭素環をおく。管
全体および内容物を加熱機中不活性雰囲気のもとて約4
00℃に加熱した後インダクションコイルをとおし炭素
環がコイル内となるまで下げる。コイルに負荷して環が
赤熱する様加熱し環は順に輻射でシールガラスを熱する
Place a carbon ring on top of the VYCOR tube and around the supply path. The entire tube and contents were heated under an inert atmosphere in a heating machine for about 4 hours.
After heating to 00°C, it is lowered through an induction coil until the carbon ring is inside the coil. The coil is loaded to heat the ring so that it becomes red hot, and the ring in turn heats the seal glass by radiation.

好ましい加熱方法(1室亀池加工に応用する様な)にお
いて全陽極タンクはチューブシートの浸漬供給路への挿
入を妨げることなくタンクを支持する形をもった°割れ
た”ニッケルスリーブ半々の間に入れられる。ニッケル
円筒は電気加熱バンドと外部断熱層が巻かれているぴっ
たりはまる壁の厚い鋼内筒内にすべり入れられる。チュ
ーブシート/緻維(等)組立品は中心ジグによって入れ
られチューブシートがガラス浸漬供給路内に正常に位置
するまで実験用ジヤツキで揚げられる。加熱バンドが負
荷されシールガラスカラーが所定湯度に上げられ所定時
間係たれる(これは温度による) (T−Iffシール
ガラスについては495℃で15分間が適当とわかって
いる)0次いで加熱をやめ全体をしづかに冷却する。割
れたスリーブと陽極/チューブシート/9#(等)組立
品をとり出して分ける。
In the preferred heating method (such as the one-chamber Kameike processing application), the entire anode tank is placed between two halves of a 'split' nickel sleeve shaped to support the tank without interfering with insertion of the tubesheet into the immersion feed channel. The nickel cylinder is slid into a tight-fitting, thick-walled steel inner cylinder that is wrapped with an electric heating band and an external insulation layer.The tubesheet/fiber (etc.) assembly is inserted with a centering jig and the tubesheet is fried in a laboratory jack until it is properly positioned in the glass immersion feed channel.The heating band is loaded and the sealing glass collar is raised to a specified hot water temperature and held there for a specified period of time (this depends on the temperature). (For glass, 15 minutes at 495°C is known to be appropriate.) Then stop heating and allow the whole thing to cool down gently. Remove and separate the broken sleeve and anode/tube sheet/9# (etc.) assembly.

次の実施例は本発明を例証する目的のもので本特許請求
範曲と矛盾した様に限定されると解釈されるべきでない
The following examples are for the purpose of illustrating the invention and are not to be construed as limiting in any way inconsistent with the claims.

実施例 1 クモール4.82と米国特許第3,917,490号の
方法でヘキサデシルアミンと共に粉砕した”硬質セリア
−1ガラス′(&I参照)粉末30yのスラリーをつく
υ、真空脱気しびんに入れ”超音波浴”中においた。各
々長さ6インテt15.240)と外径80ミクロンと
内径50゛ミクロンをもち1端が閉じられた中空ガラス
繊維(表LD−406ガラス)3800本をゴムセメン
トをつけた(溶媒蒸発により)正常に離した隔離用アル
ミニウム箔テープ(112)上にはしご状においた。は
しご長さセンナメートル当りの繊維数は20であった。
Example 1 A slurry of 30 y of "hard ceria-1 glass" (see &I) powder ground with Cumol 4.82 and hexadecylamine according to the method of U.S. Pat. No. 3,917,490 is made in a vacuum degassed bottle. 3,800 hollow glass fibers (Table LD-406 glass) each having a length of 6 in. (t15.240), an outer diameter of 80 microns and an inner diameter of 50 microns, closed at one end. were placed in the form of a ladder on a normally released isolating aluminum foil tape (112) with rubber cement (by solvent evaporation).The number of fibers per meter of ladder length was 20.

長さ1.9mのはしごを被覆テープおよび長さ約2mの
4.5インチ(11,43011)巾、12.7ミクロ
ン(5ミル)厚さの空気焼成モリブデン被覆アルミニウ
ム箔板と共に巻き上げた。隔離用テープの厚さは箔板の
つぎの外套との間隔12.7ミクロン(5,0ミル)で
ある様にした。繊維束の長さ2.5インチ(6,35α
)の開端“屈曲部分″を超音波振動されているスラリー
中にしづかに(5分間)約1.25インチ(3,18c
m)深さまでおろしそこで約60分保った。できた°浸
漬ブラッシュ”を次に引出し過剰のスラリーをしぼった
。1木綿ひもと1アルミニウム線をつけ(図1段階E)
再びスラリーに漬けた。できた生チューブシートはしづ
かに乾かした後アルミニウム加熱ブロックの1.27m
直径(表面黒色)ウェル中に壁にふれない様に1インチ
(2,54crn)深さまでさし入れた。
A 1.9 m long ladder was rolled up with a covering tape and a 4.5 inch (11,43011) wide, 12.7 micron (5 mil) thick air fired molybdenum coated aluminum foil plate approximately 2 m long. The thickness of the isolation tape was such that the spacing between the foil plates and the next mantle was 12.7 microns (5.0 mils). Fiber bundle length 2.5 inches (6,35α
) gently (for 5 minutes) approximately 1.25 inches (3,18cm) into the ultrasonically vibrated slurry.
m) Grated to depth and kept there for about 60 minutes. The resulting "soaked brush" was then pulled out and the excess slurry was squeezed out. 1 cotton string and 1 aluminum wire were attached (Fig. 1 Step E).
Soaked in slurry again. The resulting raw tube sheet was gently dried and placed on a 1.27 m aluminum heating block.
It was inserted into a diameter (black surface) well to a depth of 1 inch (2.54 crn) without touching the wall.

次いでブロックを次の様に加熱しfC:30分間100
℃、30分間400℃、次いで1時間505℃とした。
The block was then heated to fC: 100 for 30 minutes.
℃, 400°C for 30 minutes, then 505°C for 1 hour.

しづかに冷却した後、”焼成”チューブシートをペンチ
を用いて(全繊維が開いている様)先端0.25インチ
(0,64α)(アルミニウム環を含めて)を切りとっ
た。えられたチューブシート/繊維(等)組立品を試験
しヘリウム−タイト(前に説明したとおり)であること
を認めた。
After cooling gently, the "fired" tubesheet was trimmed with pliers (all fibers open) to a 0.25 inch (0.64α) tip (including the aluminum ring). The resulting tubesheet/fiber(s) assembly was tested and found to be helium-tight (as previously described).

実施例 2 実施例1の方法で、但しチューブシート物質として”軟
質セリア″ガラス(表■)を用いてつくった小(繊維5
00本)プラグチューブシート/繊維(等)組立品をつ
くシヘリウムータイトであることを認めまた陽極タンク
からチューブシートシール塩にT−I−三元1ガラスを
用いて完全な1室電池に組入れた。電池にナトリウムと
いおうを入れ8週間(約300℃において)満足に充電
/放電できたり 実施例 3 チューブシートとシールのTg釣合いの利点を認める前
に、毛細管ガラス(D−406)製チューブシートとT
−■又はACIガラスのいづれかで製造した誘導加熱し
たシールを用いてヘリウム−タイト2室プラグチユーブ
シート電池15個を製造した。T−1ガラスシールを用
いた電池8個のうちナトリウムといおうを入れて300
’Cで全部で14回サイクルさせて2個は6日間もった
、他の5個のうち2日以上もつものはなかった。ACI
ガラスシールでつくった7個の電池のうち2個は4日(
10,11サイクル)もちまた残シは3日又はそれ以下
であった。
Example 2 A small (fiber 5
00pcs) Plug tube sheet/fiber (etc.) to attach the assembly to ensure that the helium is tight and also use T-I-ternary 1 glass to seal the tube sheet from the anode tank to a complete one-chamber battery. Incorporated. Example 3 Before admitting the advantage of the Tg balance between the tube sheet and the seal, it is important to note that the battery can be charged/discharged satisfactorily for 8 weeks (at about 300 degrees Celsius) by adding sodium sulfur to the battery. T
- Fifteen helium-tight two-chamber plug tube sheet cells were manufactured using induction heated seals made of either ■ or ACI glass. Of the 8 batteries using T-1 glass seals, 300 yen including sodium and sulfur
I cycled the 'C a total of 14 times and 2 lasted 6 days, none of the other 5 lasted more than 2 days. ACI
Two of the seven batteries made with glass seals lasted for four days (
(10, 11 cycles) and the residue was 3 days or less.

実施例 4 1室電池多数をD−4069維、D−406チユーブシ
ートおよびT−111シールを用いた時実施例3におけ
る結果以上のある俊良を経験したが、6日以上即ち13
日(11サイクル)迄つづいたのは僅かの電池だけであ
った、しかし電池は試験したときすべてヘリウム−タイ
トであった。
Example 4 When using D-4069 fibers, D-406 tube sheets, and T-111 seals for a large number of batteries in one chamber, a certain level of stability was experienced that was better than the results in Example 3, but after 6 days or more, i.e. 13
Only a few cells lasted up to 12 days (11 cycles), but all cells were helium-tight when tested.

D−4069維、T−I11チューブシートおよびT−
IVシールを用いて公称容量12アンペア時をもつ1室
電池2個をつくった。1個は8日(10サイクル)しか
もたなかったが、1個は31日(42サイクル)もった
(両電池のモリブデン被覆アルミニウム陰極箔は表面モ
リブデンオキサイド層をつけるため空気焼成された)。
D-4069 fiber, T-I11 tube sheet and T-
Two single-chamber batteries with a nominal capacity of 12 Amp-hours were constructed using IV seals. One lasted only 8 days (10 cycles), and one lasted 31 days (42 cycles) (the molybdenum-coated aluminum cathode foils of both cells were air fired to provide a surface molybdenum oxide layer).

実施例 5 1室へリウムータイトプラグチューブシート電池(公称
容量12アンペア時)を全部で26個製造した。各電池
の繊維はD−406ガラスより成シ、またチューブシー
トとシールは同じ三元ガラス(T−111)からつくっ
た。8電池のモリブデン被覆アルミニウム陰極箔は空気
焼成しなかった。他の18個の箔は空気焼成した。18
電池の半分に使ったチューブシートガラスは窒素パージ
したものであった。これは他のいづれの群の電池に使っ
たガラスではなかった。これら26個の電池の300℃
における寿命は次の表■に示している。
Example 5 A total of 26 one-chamber helium-tight plug tube sheet batteries (nominal capacity 12 amp hours) were manufactured. The fibers of each cell were made from D-406 glass, and the tubesheet and seal were made from the same ternary glass (T-111). The molybdenum coated aluminum cathode foil of the 8 cell was not air fired. The other 18 foils were air fired. 18
The tube sheet glass used in half of the cell was nitrogen purged. This was not the glass used in any of the other groups of batteries. 300℃ for these 26 batteries
The lifespan in is shown in the following table ■.

同じ公称条件のもとで同じ公称電池によって示された寿
命変化は現在技術による中空繊維電池製造再現の固有の
むつかしさを示している。しかし極めて釣合ったシール
とチューブシートガラス使用の利益および釣合ったと思
ったガラス中の1方のみの窒素パージからおこる不釣合
いはやはり表の結果から明らかである。
The variation in life exhibited by the same nominal cells under the same nominal conditions illustrates the inherent difficulty in reproducing hollow fiber cell manufacturing with current technology. However, the benefits of using a highly balanced seal and tubesheet glass and the unbalance that results from a nitrogen purge of only one of the glass, which was thought to be balanced, are still evident from the tabulated results.

表  ■ チューブシートとシール両方に PA   4  Lない  3138 PAS#410  低り&発見 PA6#129  サイクル8後回路開放、低NaPA
9#     378#    #      #PA
IO#     2120 PA20    #     4839PA29   
 #     7844PA30    #     
1214PA47した  159 214 PA48    #     23214PA51  
  #     1312PA53   1    1
820 PA 113    #     128 189  
 低NIL、5アンペア時でティクルしたPA 182
    #    100 126PA183    
#     3  4表■(つづき) PA185  した  125116  電池ヒーター
破損PA187   #     1  2PA118
    #      3  3   チューブシート
カフスN!−/←ジしたPA120  1   402
8      #       #PA129  1 
   1  1     1       #PA13
0  1    0  0      tt     
  #PA132  1    4  2     1
       #PA133   #     5  
4      #       gPA137  1’
    1  1      tt       tt
PA138  1    1  1      #  
     #PA142  1    1  1   
   #       tt実施例 6 D−406繊維と表mに示すチューブシートとシールガ
ラスを使って比較的寿命が長い6アンペア時1室電池1
個と12アンペア時1室電極2個を製造した。
Table ■ No PA 4 L on both tubesheet and seal 3138 PAS#410 Low & found PA6#129 Open circuit after cycle 8, low NaPA
9# 378# # #PA
IO# 2120 PA20 # 4839PA29
# 7844PA30 #
1214PA47 159 214 PA48 # 23214PA51
#1312PA53 1 1
820 PA 113 # 128 189
Low NIL, PA 182 ticked at 5 amp hours
#100 126PA183
#3 4 Table■ (Continued) PA185 Yes 125116 Battery heater damaged PA187 #1 2PA118
#3 3 Tube sheet cufflinks N! -/← Digitized PA120 1 402
8 # #PA129 1
1 1 1 #PA13
0 1 0 0 tt
#PA132 1 4 2 1
#PA133 #5
4 # gPA137 1'
1 1 tt tt
PA138 1 1 1 #
#PA142 1 1 1
#ttExample 6 A 6 ampere hour single chamber battery 1 with relatively long life using D-406 fiber, tube sheet and seal glass shown in Table m
Two 12 ampere single chamber electrodes were manufactured.

表  ■ 三元チューブシートとシール PA279  6    T−I    T−1119
6252PA214  12    T−111T−I
V   205 107PA  34  12    
T−4T−111252116下の表■に電池PA47
、PA 113およびPA 185(表■)およびPA
 279、PA 214およびPA 34(Null 
)に使用したチューブシートとシールガラスのTg、α
値および組成(81がらの)を示している。表■にはま
た各チューブシートとシールガラスの各33.Q3 /
SiO,モル比も示している。各電池の後者比率の比も
示している。
Table ■ Ternary tube sheet and seal PA279 6 T-I T-1119
6252PA214 12 T-111T-I
V 205 107PA 34 12
Battery PA47 is shown in the table below T-4T-111252116
, PA 113 and PA 185 (Table ■) and PA
279, PA 214 and PA 34 (Null
) Tg and α of the tube sheet and seal glass used
Values and compositions (81 gal) are shown. Table ■ also shows each tube sheet and seal glass. Q3/
The molar ratio of SiO is also shown. The ratio of the latter ratios for each battery is also shown.

前記実施例からチューブシートとシールのガラス組成が
極めて似合っている時長寿命がえられることが明らかで
おる。チューブシートとシールの両ガラスが三元(ナト
リウムボロシリケート)ガラスである電池の最長寿命は
B@Os対NIL2O%ル比が9乃至24の範囲(また
Btu/Sin。
It is clear from the examples above that long life is obtained when the glass compositions of the tubesheet and seal are closely matched. The longest life for cells in which both the tubesheet and seal glasses are ternary (sodium borosilicate) glasses is when the B@Os to NIL2O% ratio is in the range 9 to 24 (also Btu/Sin).

比がチューブシートとシールガラス両方でtlぼ同じ)
、即ち好ましぐは30乃至31であるとき見られると思
われる。
The ratio is almost the same for both tube sheet and seal glass)
, that is, preferably 30 to 31.

粉砕助剤(例えばヘキサデシルアミン)の存在でセラミ
ック粉末粒子を生成することは非常に好ましいが、本質
的なことではない。即ちアミン又は同等の化合物は粉末
が生成されたあとで(助剤なしでガラスを粉砕し粉末と
して使用のためより細いものをふるい分けるなどして)
他の適当な方法で粉末と混合できる。例えば粉末を極め
て揮発性溶媒中のアミン溶液と攪拌し濾過し乾燥しても
よい。
Although it is highly preferred to produce ceramic powder particles in the presence of a grinding aid (eg hexadecylamine), it is not essential. That is, the amine or equivalent compound can be used after the powder has been produced (such as by crushing the glass without any auxiliaries and sifting out the finer material for use as a powder).
The powder may be mixed with other suitable methods. For example, the powder may be stirred with a solution of the amine in a highly volatile solvent, filtered and dried.

チューブシート中に植えられた繊維端が均一間隔をおい
ている(又は一様に゛つめられている″)ということは
非常に好ましいが、本質的なことでは彦い。隣り合わせ
る繊維間隔は与えられた断面のみならず円柱軸にそって
ちがった断面との間で変ってもよい。
Although it is highly desirable that the ends of the fibers planted in the tubesheet are evenly spaced (or evenly packed), this is not essential. It may vary between cross-sections along the cylindrical axis as well as cross-sections along the cylindrical axis.

再びチューブシートの垂直軸は繊維、箔、等、束の垂直
軸と同じに広がっていることが好ましいが本質的なこと
ではない。チューブシート軸はたといチューブシートに
植えられた繊維端のわん白変が変っても放射状に広がっ
てもよい0 同様にチューブシート軸が繊維束軸と同じにのびないな
らば少なくもそれと平行であることが好ましい。しかし
これは本質的なことではなく、チューブシート軸は束軸
に対して傾斜していてもよい。
Again, it is preferred, but not essential, that the vertical axis of the tubesheet be coextensive with the vertical axis of the bundle of fibers, foils, etc. The tubesheet axis may spread out radially even if the end of the fibers planted in the tubesheet change. Likewise, if the tubesheet axis does not extend co-extensive with the fiber bundle axis, it is at least parallel to it. It is preferable. However, this is not essential; the tubesheet axis may also be inclined relative to the bundle axis.

”束”のつけられていない部分をなす繊維長さ部分は平
行に並んでいることが非常に好ましいが、本質的なこと
ではない。繊維は東向で適当な配列であってもよく、束
からでた自由な先端部分は重電的に前記した方法でプラ
グ形チューブシートに植えつけできる゛ブラッシュ″に
集めつる様な風にのびてもよいっ 本発明の特許請求の範囲の目的において共通チューブシ
ートに楯えられた先端部をもつ多数の繊維束は単一”束
”の部分と考えられているのである。この考えには繊維
束が一般にU字形であυ繊維の両端が開いておシ共通プ
ラグ形チューブシートの同じ(外部)表面内で終ってい
る場合がある。
It is highly preferred, but not essential, that the fiber lengths that are not "bundled" are parallel. The fibers may be oriented eastward in any suitable arrangement, and the free ends of the bundles are collected in a ``brush'' that can be planted in a plug-shaped tube sheet by the method described above in a heavy electric manner and spread out in a vine-like manner. For the purposes of the claims of the present invention, multiple fiber bundles with ends mounted on a common tubesheet are considered to be part of a single "bundle". The bundles are generally U-shaped and the fibers may be open at both ends and terminate within the same (external) surface of a common plug-shaped tubesheet.

また別に長繊維が直線、弓形又は一般U字形いづれでも
よく、両端で別の2プラグ形チユーブシートをとおって
いてもよい。この場合繊維両端は普通間いており、2チ
ユーブシートは同時につくってもよく同時でなくてもよ
い。
Alternatively, the long fibers may be straight, arcuate or generally U-shaped, and may pass through separate two-plug tube sheets at both ends. In this case, the ends of the fibers are usually spaced apart, and the two tube sheets may or may not be made at the same time.

繊維の両端が開いているときはいつも第1植つけ(浸漬
その他の)操作中スラリーが折れていない繊維に深く入
らないことを確保するため例えばあとで除去できるワッ
クスで各繊維の一端をつめる様なある手段を繊維の他端
の植つけに直す必要があると認められるであろう。一時
的詰めは繊維構っけを始める前へ植えられていない端か
ら取去られる0 繊維のスラリに°浸漬”される部分は開いていなくても
よいことも明らかであろう。例えば閉端は浸漬し1焼成
”後複合チューブシート/繊維構造の末端部を切断して
開くことができる(もちろんこれは不適当繊維をプラグ
オフするに知られた方法による焼成ちと処理を必要とす
る)0陽極タンク壁とチューブシートにはまる供給路の
間のタンク底部の形は図2と3で示す円錐形が好ましい
が、これは1喪なことではないのである。
Whenever the ends of the fibers are open, one end of each fiber is filled, for example with wax that can be removed later, to ensure that the slurry does not penetrate deeply into the unbroken fibers during the first planting (soaking or other) operation. It will be recognized that it is necessary to take some measures to replant the other end of the fiber. It will also be clear that the part of the fiber that is "soaked" in the slurry need not be open; for example, the closed end may be removed from the unplanted end before fiber laying begins. After firing, the ends of the composite tubesheet/fiber structure can be cut open (of course this requires firing treatment by known methods to plug off unsuitable fibers) and the anode tank. The shape of the bottom of the tank between the wall and the feed channel that fits into the tubesheet is preferably conical, as shown in FIGS. 2 and 3, but this is not necessarily an option.

本発明の実施態様すべてにおいて繊維束の植えられてい
ない部分の平均有効直径対植えられた部分の平均有効直
径の比率は植えられた部分と植えられていない部分にお
ける繊維平均間隔の比率が等しい又は約+V内である様
々ものであることを了解願いたい。
In all embodiments of the invention, the ratio of the average effective diameter of the unplanted portion of the fiber bundle to the average effective diameter of the planted portion is equal to or Please understand that it varies within approximately +V.

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

図1は本発明の中空繊維等/チューブシート組立品の好
ましい製造法の連続段階(AからJまで)の垂直透視図
である。 図2は本発明の中空繊維/チューブシート組立品を入れ
た2室ナトリウム/いおう電池の垂直断面図である。 図3は本発明の中空縁錐/チューブシート組立品な組入
れた1室す) IJウム/いおう電池の垂直断面図であ
る。 図中番号 1 組立品 2 アルミニウム管軸 4 中空棒維 5 ブラッシュ 6 スラリー 17 化チューブシート 20.46 陽極タンク 21 陰極タンク 22.44 プラグチューブシート 49 陰極液ケーシング□ %ト出願人  ザ ダウ ケミカル カンパニー2r 
  ・・) 代理人 弁理士 斉藤武彦′2′ 〃  〃 用瀬良治1パへ ′−″ GFIG、I      ’ FIG、3 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和61年特許願第37553号 2、発明の名称 中空繊維型電池用細長チューブシートおよびその製造法
3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 ザ ダウ ケミカル カンパニー氏名 弁理士 
(7175)  斉 藤 武 彦′、゛−゛へ15、補
正命令の日付               ゛・・昭
和61年4月22日 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 7、補正の内容
FIG. 1 is a vertical perspective view of successive steps (A through J) of the preferred method of manufacturing hollow fiber etc./tubesheet assemblies of the present invention. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a two-chamber sodium/sulfur cell incorporating the hollow fiber/tubesheet assembly of the present invention. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a one-chamber IJum/sulfur cell incorporating the hollow rim cone/tube sheet assembly of the present invention. Number in the diagram 1 Assembly 2 Aluminum tube shaft 4 Hollow fiber 5 Brush 6 Slurry 17 Chemical tube sheet 20.46 Anode tank 21 Cathode tank 22.44 Plug tube sheet 49 Cathode casing □% Applicant: The Dow Chemical Company 2r
...) Agent Patent Attorney Takehiko Saito '2' 〃 〃 Ryoji Yosera 1 Pa'-'' GFIG, I 'FIG, 3 Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of case 1985 Patent Application No. 37553 No. 2, Name of the invention Elongated tube sheet for hollow fiber type batteries and its manufacturing method 3. Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant name The Dow Chemical Company Name Patent attorney
(7175) Takehiko Saito', ゛-゛ 15, Date of amendment order ゛...April 22, 1986 6, Column 7 for brief explanation of drawings of the specification subject to amendment, Contents of amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、端部が共に密に集められそしてセラミック粉末物質
を揮発性液体に入れた粘着性スラリーでつくつたほぼ円
柱状 体中に埋込まれている間隔をおいたセラミック中
空繊維長の束より成り、上記繊維の埋込まれていない部
分は上記束のより大きい直径部を成し、隣接する埋込ま
れた繊維部分の平均間隔は上記束の大直径部をなす隣接
繊維部分の平均間隔の1/2より小であり、かつ上記ス
ラリーは、乾燥、加熱および冷却によつて固体セラミッ
クチューブシートに変ることができそれによつて上記埋
込まれた繊維部分がそれと密封接続状態になり、且つこ
れらの埋込まれた部分と共に複合構造体を構成すること
を特徴とする中空繊維束。 2、上記セラミック粉末物質がモル比1.0/9.0/
0.3乃至1.0/24.0/0.8の範囲内のNa_
2O、B_2O_3およびSiO_2より成る特許請求
の範囲第1項に記載の繊維束。 3、上記スラリー中の固体対液体重量比が4.5乃至5
.4対1の範囲内であり、上記液体がクメンでありかつ
上記スラリーがヘキサデシルアミンを上記粉末を構成す
る粒子上にその単分子層をつくるに十分な量で含んでい
る特許請求の範囲第1項又は2項に記載の繊維束。 4、スラリー中の上記アミンの重量がスラリー中の上記
粉末重量の約1%である特許請求の範囲第3項に記載の
繊維束。 5、上記繊維長がモル比それぞれ1.0/2.0/0.
2/0.16の割合のNa_2O、B_2O_3、Si
O_2およびNaClより成るガラスから製造されてい
る特許請求の範囲第1項から4項までのいづれかに記載
の繊維束。 6、上記繊維長とチューブシートが同じセラミック物質
より成るものである特許請求の範囲第1項から4項まで
のいづれかに記載の繊維束。 7、スラリーが開端であつた繊維の埋込まれた部分に、
不適当である上記繊維の端のどの端部分に対しても実質
的により大きい限度まで流入しており、上記円柱状体は
その様に変えられ、またえられた複合構造物の端部分は
除去されており除去された部分の長さは適当する繊維の
管腔内にチューブシート物質を含むが不適当な繊維をふ
さがない様な長さである特許請求の範囲第1項から6項
までのいづれかに記載の繊維束。 8、中空繊維束、ほぼ円柱状の単一セラミックチューブ
シートおよび上記チューブシートと密封接続している陽
極タンクより成るヘリウム−タイト内部組立品からなり
、上記中空繊維束は端部が共に密に集められそして上記
チューブシートに埋込まれそれをとおつてそれと緊密接
続している間隔をおいた複数のセラミック中空繊維長か
らなり、 上記繊維長の上記チューブシートに埋込まれていない部
分はそれから懸吊しておりそして適当であるそれら全部
は先端が閉じており、適当する線維長の埋込まれた部分
は先が開いておりまた不適当な繊維長の埋込まれた部分
はチューブシートを形成していると同じセラミック物質
がつまつて閉じており、 上記適当する繊維長の埋込まれていない部分は上記束の
大直径部分を成し、そして埋込まれた隣接繊維部分の平
均間隔は上記束の大直径部を成す埋込まれていない隣接
繊維部分の平均間隔の1/2より小であり、上記陽極タ
ンクには薄壁カラーからなる供給路部があり上記チュー
ブシートの端部がそれに挿入されそして上記カラーと上
記チューブシート各々がほぼスリーブ形の同じセラミッ
クシールによつて密封接続されていることを特徴とする
高温電池。 9、上記チューブシートの直径に対する長さの比が3乃
至6の範囲内である特許請求の範囲第8項に記載の電池
。 10、シールとチューブシートのガラス遷移温度が約5
℃以上異ならずまたそれらの線膨張係数が約10×10
^−^7/℃以上異ならない特許請求の範囲第8項又は
9項に記載の電池。 11、チューブシートとシールの各ガラスがNi_2O
、B_2O_3およびSiO_2ガラスより成りかつB
_2O_3対Na_2O比が9乃至24対1の範囲内で
ありかつB_2O_3対SiO_2比がシールとチュー
ブシートの両ガラスにおけるとほぼ同じである特許請求
の範囲第8項、9項又は10項に記載の電池。 12、シールとチューブシートの両ガラスのB_2O_
3対SiO_2モル比が30乃至31である特許請求の
範囲第11項に記載の電池。 13、繊維長がNa_2O、B_2O_3、SiO_2
およびNaClより成りそれぞれ約1.0/2.0/0
.2/0.16のモル比である特許請求の範囲第8項か
ら12項までのいづれかに記載の電池。 14、繊維長がNa_2O、B_2O_3、SiO_2
およびNaClより成りそれぞれ約1.0/2.0/0
.5/0.16のモル比である特許請求の範囲第13項
に記載の電池。 15、複数の間隔をおいたセラミック中空繊維長をその
端部がブラッシュを構成する束状につくり上げ、液体中
の粉末セラミック物質のスラリーを生成し、上記スラリ
ー中に上記ブラッシュを浸漬しかつ浸漬ブラッシュを小
さい直径に圧縮し、浸漬ブラッシュの直径を、その隣接
繊維端部分の平均間隔が上記束の浸漬されなかつた部分
の繊維長の平均間隔の1/2より小である様な程度に小
さくし、 開いている上記繊維端部分のいづれかに毛細管引力によ
つてスラリーを流入させ、かつ 上記物体を乾燥、加熱して固体セラミックチューブシー
トに変えそれをとおる埋込まれた端部分をそれと密封接
続し、上記埋込まれた端部分と共にヘリウム−タイト複
合構造物を構成する 工程より成ることを特徴とする高温電池に有用性をもつ
ヘリウム−タイト複合中空繊維/プラグ形のチューブシ
ート構造物の製造法。 16、上記繊維束がその長軸のまわりを回転し振動をう
けながら上記浸漬と直径減少が行なわれる特許請求の範
囲第15項に記載の方法。 17、上記圧縮をするために浸漬ブラッシュの周りに少
なくも1個のまきつけ材をつける工程をもつ特許請求の
範囲第15項又は16項に記載の方法。 18、浸漬しまきつけ材をつけたブラッシュを部分乾燥
した後それを同一又はちがつたスラリーに浸漬しその上
にスラリーの外膜をつける工程を含む特許請求の範囲第
17項に記載の方法。 19、上記構造物の末端部分を除去し、除去部分の長さ
は適当する繊維の管腔にチューブシート物質を含む様な
ものであるが、不適当である繊維のつまりをぬく様なも
のではない特許請求の範囲第15項から18項までのい
づれかに記載の方法。
Claims: 1. Spaced ceramic hollows whose ends are closely packed together and embedded in a generally cylindrical body made of a viscous slurry of ceramic powder material in a volatile liquid. consisting of a bundle of lengths of fibers, the unembedded portions of said fibers forming the larger diameter portion of said bundle, and the average spacing of adjacent embedded fiber portions being equal to the distance between adjacent fibers forming the larger diameter portion of said bundle. the average spacing of the sections is less than 1/2, and the slurry is transformable by drying, heating and cooling into a solid ceramic tube sheet with which the embedded fibrous sections are in sealing connection therewith. 1. A hollow fiber bundle comprising a composite structure including the embedded portions and the embedded portions. 2. The ceramic powder material has a molar ratio of 1.0/9.0/
Na_ in the range of 0.3 to 1.0/24.0/0.8
The fiber bundle according to claim 1, comprising 2O, B_2O_3 and SiO_2. 3. The solid to liquid weight ratio in the slurry is 4.5 to 5.
.. 4 to 1, the liquid is cumene, and the slurry contains hexadecylamine in an amount sufficient to form a monolayer of hexadecylamine on the particles making up the powder. The fiber bundle according to item 1 or 2. 4. The fiber bundle of claim 3, wherein the weight of said amine in the slurry is about 1% of the weight of said powder in the slurry. 5. The above fiber lengths have a molar ratio of 1.0/2.0/0.
Na_2O, B_2O_3, Si in the ratio of 2/0.16
A fiber bundle according to any one of claims 1 to 4, which is manufactured from a glass consisting of O_2 and NaCl. 6. The fiber bundle according to any one of claims 1 to 4, wherein the fiber length and the tube sheet are made of the same ceramic material. 7. Apply the slurry to the open-end embedded part of the fibers.
Any end portion of the fiber that is unsuitable is injected to a substantially greater extent, the cylinder is so altered, and the end portion of the resulting composite structure is removed. and the length of the removed portion is such that it contains the tubesheet material within the lumen of the suitable fibers but does not occlude the unsuitable fibers. The fiber bundle described in any of the above. 8. A hollow fiber bundle consisting of a helium-tight internal assembly consisting of a single generally cylindrical ceramic tube sheet and an anode tank in sealing connection with said tube sheet, said hollow fiber bundle being tightly packed together at the ends. a plurality of spaced apart lengths of ceramic hollow fibers embedded in and in intimate connection with said tubesheet, the portions of said fiber lengths not embedded in said tubesheet being suspended therefrom; All of them are closed at the tips, and the embedded sections with suitable fiber lengths are open-ended, and the embedded sections with unsuitable fiber lengths form a tube sheet. The same ceramic material is closed together, the unembedded portion of the appropriate fiber length constitutes the large diameter portion of the bundle, and the average spacing of adjacent embedded fiber portions is less than one-half the average spacing of adjacent non-embedded fiber portions of the large diameter portion of the bundle, the anode tank having a feed channel consisting of a thin-walled collar to which the end of the tubesheet is attached; A high-temperature battery, characterized in that the collar and tubesheet are each inserted and hermetically connected by the same generally sleeve-shaped ceramic seal. 9. The battery according to claim 8, wherein the length to diameter ratio of the tube sheet is within the range of 3 to 6. 10. The glass transition temperature of the seal and tube sheet is approximately 5
They do not differ by more than ℃ and their linear expansion coefficients are approximately 10×10
The battery according to claim 8 or 9, which does not differ by more than ^-^7/°C. 11. Each glass of tube sheet and seal is Ni_2O
, B_2O_3 and SiO_2 glass and B
Claims 8, 9 or 10, wherein the _2O_3 to Na_2O ratio is in the range of 9 to 24:1 and the B_2O_3 to SiO_2 ratio is approximately the same in both the seal and tubesheet glasses. battery. 12. B_2O_ of both glass of seal and tube sheet
12. The battery according to claim 11, wherein the molar ratio of 3 to SiO_2 is 30 to 31. 13. Fiber length is Na_2O, B_2O_3, SiO_2
and NaCl, approximately 1.0/2.0/0, respectively.
.. A battery according to any one of claims 8 to 12, having a molar ratio of 2/0.16. 14. Fiber length is Na_2O, B_2O_3, SiO_2
and NaCl, approximately 1.0/2.0/0, respectively.
.. 14. A battery according to claim 13 having a molar ratio of 5/0.16. 15. forming a plurality of spaced lengths of ceramic hollow fibers into bundles whose ends constitute brushes, producing a slurry of powdered ceramic material in a liquid, dipping said brushes in said slurry, and forming a dipping brush; is compressed to a small diameter, and the diameter of the dipped brush is reduced to such an extent that the average spacing of its adjacent fiber end portions is less than 1/2 of the average spacing of the fiber lengths of the unsoaked portions of the bundle. , allowing the slurry to flow by capillary attraction into any of the open fiber end sections, and drying and heating the object to transform it into a solid ceramic tube sheet, and sealingly connecting the embedded end section therethrough. A method for manufacturing a helium-tight composite hollow fiber/plug-shaped tube sheet structure useful in high-temperature batteries, comprising the steps of: forming a helium-tight composite structure with the embedded end portions. . 16. The method of claim 15, wherein the dipping and diameter reduction are performed while the fiber bundle is rotated about its longitudinal axis and subjected to vibration. 17. A method as claimed in claim 15 or claim 16, including the step of applying at least one wrapping material around the dipped brush to effect said compaction. 18. A method according to claim 17, including the step of partially drying the brush with the dip coating material and then dipping it in the same or a different slurry and applying an outer layer of the slurry thereon. 19. Remove the distal portion of the structure, the length of the removed portion being such that it contains the tubesheet material in the lumen of the appropriate fibers, but not such that it will unclog the unsuitable fibers. A method according to any one of claims 15 to 18.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55133776A (en) * 1979-02-16 1980-10-17 Dow Chemical Co Improved tube sheet for hollow fibrous high temperature battery and method of manufacturing same
JPS5746476A (en) * 1980-07-11 1982-03-16 Corning Glass Works Battery and method of producing same

Patent Citations (2)

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