燃料電池用的端板及其制造方法、以及燃料電池的制作方法
【專利說明】燃料電池用的端板及其制造方法、以及燃料電池
[0001]本申請主張基于在2014年11月12日提出申請的日本專利申請2014-229377的優(yōu)先權(quán)，并將其公開的全部作為參照而援引于本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及燃料電池用的端板及其制造方法、以及燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0003]燃料電池為將作為發(fā)電單位的燃料電池單電池層疊多個而成的堆疊結(jié)構(gòu)，在電池組兩端具備端板。該端板為了產(chǎn)生燃料電池單電池中的電化學(xué)反應(yīng)，除了涉及向燃料電池的氣體的供排之外，還涉及冷卻水的供排。因此，在端板設(shè)有供氣體或冷卻水流通的貫通孔。端板是鋁這樣的金屬制，因此為了避免氣體中的水分或冷卻水的直接接觸，提出了在氣體供排用的貫通孔及冷卻水供排用的貫通孔配置密封材料的方案(例如，參照日本特開2006-49129 號公報)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]配置于貫通孔的密封材料伴隨于燃料電池的使用，尤其是在貫通孔周緣的圓角部附近，發(fā)現(xiàn)了劣化這樣的不良情況。本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)對端板中的氣體或冷卻水的供排貫通孔進(jìn)行密封件的密封材料的損傷回避。
[0005]為了實現(xiàn)上述的課題的至少一部分，本發(fā)明可以作為以下的方式來實施。
[0006](I)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種燃料電池用的端板。該燃料電池用的端板是配置在燃料電池的端部的燃料電池用的端板，可以具備:貫通孔，貫通所述端板，供所述燃料電池中使用的燃料氣體、含氧氣體及冷卻水中的至少一個流通；及密封件，覆蓋所述貫通孔的內(nèi)周面和貫通孔周圍的周緣面。并且，從所述貫通孔的內(nèi)周面起與周緣面相連的角部具有切削加工痕，所述切削加工痕形成為曲面加工痕與直線加工痕連續(xù)的加工痕，該曲面加工痕是從所述內(nèi)周面或周緣面中的任一方的面起朝向另一方的面?zhèn)纫郧嫘纬傻募庸ず?，該直線加工痕是從所述曲面加工痕起到另一方的面形成的在所述貫通孔的軸向截面中為直線的加工痕。
[0007]上述方式的燃料電池用的端板利用密封材料將貫通孔的內(nèi)周面和貫通孔周圍的周緣面密封。在該密封材料接觸的角部存在切削加工痕。該切削加工痕若是從內(nèi)周面或周緣面中的任一方的面朝向另一方的面?zhèn)纫郧嫘纬傻那婕庸ず叟c從該曲面加工痕到另一方的面形成的在貫通孔的軸向截面中為直線的直線加工痕連續(xù)的加工痕，則直線加工痕與貫通孔的內(nèi)周面傾斜地交叉，在貫通孔的內(nèi)周面沒有殘留階梯。即使貫通孔周圍的周緣面接近或遠(yuǎn)離貫通孔的軸側(cè)，或者即使殘留切削加工痕的工具的進(jìn)給在規(guī)定的公差內(nèi)變動，該直線加工痕也能夠在貫通孔周圍的周緣面不殘留階梯的狀態(tài)下以與曲面加工痕連續(xù)地延伸的方式形成。其結(jié)果是，根據(jù)上述方式的燃料電池用的端板，即使伴隨于溫度下降而密封材料較大地收縮，也能夠避免在將貫通孔的內(nèi)周面與貫通孔周圍的周緣面連結(jié)的連結(jié)部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此能夠避免密封材料的損傷。
[0008]使用附圖，說明上述發(fā)明的作用、效果。如圖8A所示，假定密封材料將在金屬制的端板設(shè)置的貫通孔包括孔上下的周緣地覆蓋的結(jié)構(gòu)。此時，在端板和密封材料中，熱膨脹率不同，因此在燃料電池的運轉(zhuǎn)進(jìn)展而升溫之后電池溫度下降這樣的熱循環(huán)加入時，密封材料反復(fù)進(jìn)行大的膨脹和收縮。相對于此，在端板中并由于溫度變化而那么產(chǎn)生膨脹、收縮。當(dāng)這樣的升溫和溫度下降反復(fù)進(jìn)行時，在端板的貫通孔周緣的圓角部，有時會引起密封材料的損傷。了解了這樣的密封件損傷如下述那樣引起，而完成了本發(fā)明。端板的貫通孔如圖8B示意性所示，通過滿足尺寸精度等要求的加工方法、例如切削等加工而形成。加工前的端板由鑄造、壓鑄等手法形成。因此，貫通孔周緣的圓角部和與之連續(xù)的貫通孔周壁的實際的外形形狀受到加工前的端板的形成狀況的影響。因此，拐角曲面所謂拐角圓角部和與之連續(xù)的孔周壁的形狀由于加工前的端板的各形狀而不同，根據(jù)情況而各貫通孔不同。通過切削工具將端板的角部加工成圓角形狀時，由于端板形狀的變動，在加工之后的貫通孔的內(nèi)周面有時會產(chǎn)生階梯。在這樣的階梯存在時，伴隨于溫度下降而密封材料較大地收縮時，在與階梯對應(yīng)的部位有時會集中應(yīng)力。其結(jié)果是，清楚了以該階梯為起點而產(chǎn)生密封材料的損傷。根據(jù)上述方式，在貫通孔的加工痕難以產(chǎn)生階梯，因此能抑制密封材料的損傷，能改善端板的耐久性。
[0009](2)在上述方式的燃料電池用的端板中，可以的是，所述直線加工痕形成為在所述貫通孔的軸向的截面中為從所述曲面起向所述貫通孔的軸的方向的切線即直線的加工痕。這樣的話，曲面加工痕與直線加工痕不彎折而平滑地連續(xù)，因此即使在兩加工痕的連續(xù)部位，在密封材料也不會產(chǎn)生應(yīng)力集中。由此，能夠高實效性地避免密封材料的損傷。
[0010](3)在上述方式的燃料電池用的端板中，可以的是，所述燃料電池用的端板包括接受切削加工之前的所述貫通孔在內(nèi)通過鑄造而形成，所述切削加工是留下所述切削加工痕的切削加工。這樣的話，也能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)性提高、成本降低。
[0011 ] (4)在上述任一方式的燃料電池用的端板中，可以的是，所述直線加工痕形成為所述直線與所述貫通孔的軸交叉而構(gòu)成的角度為5?45°的加工痕。這樣的話，直線加工痕以5?45°的角度與貫通孔的內(nèi)周面相接，與內(nèi)周面相連而與周緣面的連續(xù)性也提高，能夠更可靠地避免應(yīng)力集中，因此密封材料的損傷回避的實效性提高。
[0012](5)根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種燃料電池。該燃料電池具備:層疊多個燃料電池單電池而成的單電池組；及在該單電池組的單電池層疊方向的端部配置的上述任一方式的端板。在上述方式的燃料電池中，具有能夠避免密封材料的損傷的端板，因此能夠?qū)崿F(xiàn)作為燃料電池的耐久性的提高、電池壽命的長壽命化。而且，根據(jù)上述方式的燃料電池，只要在現(xiàn)有的燃料電池中置換端板即可，因此能夠降低其制造成本。
[0013](6)根據(jù)本發(fā)明的又一方式，提供一種燃料電池用的端板的制造方法。該制造方法是配置在燃料電池的端部的燃料電池用的端板的制造方法，可以包括:設(shè)置貫通孔的工序，所述貫通孔貫通所述端板，供所述燃料電池中使用的燃料氣體、含氧氣體及冷卻水中的至少一個流通；對從所述貫通孔的內(nèi)周面起與貫通孔周圍的周緣面相連的角部進(jìn)行切削加工的切削工序；及在所述切削加工后的角部、貫通孔的內(nèi)周面及周緣面配置密封構(gòu)件的工序。并且，作為所述切削工序中使用的切削工具，通過如下切削工具來對燃料電池用端板進(jìn)行切削:該切削工具具備曲面加工部和直線加工部，該曲面加工部從所述內(nèi)周面或周緣面中的任一方的面起朝向另一方的面?zhèn)刃纬汕婕庸ず郏撝本€加工部從所述曲面加工痕起到另一方的面形成直線加工痕。根據(jù)上述方式的燃料電池用的端板的制造方法，能抑制將貫通孔的內(nèi)周面與貫通孔周圍的周緣面連結(jié)的連結(jié)部位的應(yīng)力集中而能夠容易地制造可避免密封材料的損傷的端板。
[0014]需要說明的是，本發(fā)明能夠以各種方式實現(xiàn)，例如，能夠以作為燃料電池用的端板的制造方法、燃料電池的制造方法、或端板制造用的切削刀具的方式實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示作為本發(fā)明的實施方式的燃料電池的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
[0016]圖2A是圖1的沿著2-2線剖視表示的說明圖，圖2B是其圓角部放大圖。
[0017]圖3A是針對冷卻水供給孔的周邊而表示端板的切削的情況的說明圖，圖3B是其圓角部放大圖。
[0018]圖4是概略地表示基于拐角切削工具進(jìn)行的各供排貫通孔的切削的情況的說明圖。
[0019