JP2010103035A - 燃料電池スタック用エンドプレート - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的簡素な製造工程により低コストで製造可能であると共に、ガス又は冷媒用の流通孔の形状設定の自由度が高い燃料電池スタック用エンドプレートと、その製造方法とを提供する。
【解決手段】燃料電池スタック用エンドプレートE1は、流通孔11を有してなる流通孔区画部10と、その流通孔区画部10の少なくとも一部を包含する金属製の本体部20とを備える。流通孔区画部10は、本体部20を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された鋳造品である。先に鋳造された流通孔区画部10に対し、後から本体部20を鋳造により型成形することで、流通孔区画部10と本体部20とが一体化されている。
【選択図】図5
【解決手段】燃料電池スタック用エンドプレートE1は、流通孔11を有してなる流通孔区画部10と、その流通孔区画部10の少なくとも一部を包含する金属製の本体部20とを備える。流通孔区画部10は、本体部20を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された鋳造品である。先に鋳造された流通孔区画部10に対し、後から本体部20を鋳造により型成形することで、流通孔区画部10と本体部20とが一体化されている。
【選択図】図5
Description
本発明は、燃料電池スタックの一構成部品であるエンドプレートに関する。
一般に燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルを直列に積層したものを一対のエンドプレート間に挟み込み、これらを締結具(例えばボルト及びナット)で締め付けることにより形成されている。各燃料電池セルに対しては、燃料ガス(例えば水素)、酸化ガス(例えば空気)、あるいは電池セルの過加熱を防止するための冷却媒体(例えば冷却水)を供給する必要がある。このため、燃料電池セル積層体の両端部に配置されるエンドプレートは、上記ガス又は冷媒をスタック内に流通させるための出入口となる流通孔を具備している。
このようなエンドプレートにあっては、締結具での締め付け圧力に対する耐圧性(即ち、所定の締結力が及んでもプレート自体が機械的な変形や歪みを生じない性能)のみならず、上述のようなガスや冷媒に接触しても容易に腐食しない性能(耐食性)が要求される。これらの要求を同時に満たし得る汎用の材料としては、例えばステンレス鋼があげられるが、鉄系金属であるステンレス鋼は比重が重いため、燃料電池スタックの軽量化には不利な面がある。このように燃料電池スタック用エンドプレートでは、耐圧性、耐食性及び軽量性の三つを満たすことが重要な技術的課題となっている。
かかる技術的課題を解決すべく、特許文献1は、エンドプレートの本体と流路形成部材とを別体化した燃料電池用エンドプレート構造を開示する。即ち、エンドプレート本体には、燃料、空気もしくは冷却水を供給及び排出するための貫通口(2−1−1,2−1−2)を穿孔加工により形成する一方で、燃料、空気もしくは冷却水の流路を形成する管状部材(4,5)を別体物として準備する。そして、エンドプレート本体の各貫通口に対しそれぞれ対応する管状部材を嵌合することにより、エンドプレートを完成させている。この構成によれば、燃料等に直接接触する管状部材だけをステンレス鋼等の耐食性金属で形成し、燃料等に直接接触しないエンドプレート本体をアルミニウム合金等の軽金属で形成することができ、少なくとも耐食性と軽量性との両立を図ることができる。
しかしながら、特許文献1の技術にもいくつかの難点がある。先ず、貫通口付きのエンドプレート本体と管状部材とを別体物として準備する必要があるため、製造過程で管理すべき部品点数が多くなる。また、エンドプレート本体には、管状部材を緊密に嵌合させるための貫通口を予め高い精度で形成(穿孔)する必要があり、この貫通口の高精度加工のための工程が余分に必要になる。
更には、燃料電池用エンドプレートにおいては、燃料電池セル内を貫通する流通孔の断面形状と、燃料電池スタックの外部に設けられた配管の断面形状との差(違い)を埋め合わせながら、セル内流通孔と外部配管とをエンドプレートを介して連通させるために、エンドプレートに設定される貫通口の出口側形状と入口側形状とを異形化する場合がある。そのような異形化が必要なエンドプレートを特許文献1の技術で製造しようとすると、上記管状部材(4,5)の製造段階において貫通口の出入口形状の異形化を図っておく必要が生じ、当該管状部材の製造工程が複雑化して製造コスト増を招くおそれがある。
本発明の目的は、比較的簡素な製造工程により低コストで製造可能であると共に、ガス又は冷媒用の流通孔の形状設定の自由度が高い燃料電池スタック用エンドプレートと、その製造方法とを提供することにある。
請求項1の発明は、燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を具備した燃料電池スタック用エンドプレートであって、前記流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備え、前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性素材で形成されており、前記流通孔区画部及び前記本体部のうちの先に形成された一方に対して他方を型成形することで、前記流通孔区画部と前記本体部とが一体化されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、流通孔区画部を、本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性素材で形成しているため、流通孔区画部にはガスや冷媒に対する耐食性を担保させる一方で、本体部には耐圧性及び軽量性を担保させることができ、エンドプレート全体として、耐食性、耐圧性及び軽量性を高い次元でバランスさせることができる。また、流通孔区画部及び本体部のうちの先に形成された一方に対して他方を後から型成形することで流通孔区画部と本体部とを一体化しているため、製造過程で管理が必要となる中間部品点数の増大を抑制しながら比較的簡素な工程を経てエンドプレートを完成させることができる。加えて、この一体化手法によれば、流通孔区画部及び本体部のうちの先に形成された方の寸法精度の如何にかかわらず、流通孔区画部とそれを包含する本体部との境界位置における両部の連続性や一体性(又は密着性)を十分に確保することができ、一体物たるエンドプレートの強度の確保や製造コストの低減を図ることができる。
請求項2の発明は、請求項1に記載の燃料電池スタック用エンドプレートにおいて、前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された鋳造品であり、前記流通孔区画部及び前記本体部のうちの先に形成された一方に対して他方を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部と前記本体部とが一体化されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、耐食性金属からなる流通孔区画部を鋳造品としているので、当該流通孔区画部の内部に区画される流通孔について入口側形状と出口側形状とを異形化する必要がある場合でも、鋳造時の成形型(即ち鋳型や中子)の変更だけで容易に対応することができる。従って本発明によれば、製造コストの増大を招くことなく、流通孔の形状設定の自由度を高めることができる。
請求項3の発明は、請求項1に記載の燃料電池スタック用エンドプレートにおいて、前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性樹脂で形成された樹脂成形品であり、先に形成された前記金属製の本体部に対して前記流通孔区画部を樹脂モールディングにより型成形することで、前記流通孔区画部が前記本体部に一体化されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、耐食性樹脂からなる流通孔区画部を樹脂成形品としているので、当該流通孔区画部の内部に区画される流通孔について入口側形状と出口側形状とを異形化する必要がある場合でも、樹脂モールディング時の成形型(即ち金型や入子)の変更だけで容易に対応することができる。従って本発明によれば、比較的低コストで、流通孔の形状設定の自由度を高めることができる。
請求項4の発明は、請求項1に記載の燃料電池スタック用エンドプレートにおいて、前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で筒状に形成された筒状部品であり、前記筒状の流通孔区画部に対して前記本体部を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部が前記本体部に鋳ぐるまれて一体化されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、耐食性金属からなる筒状の流通孔区画部に対して本体部を後から鋳造により型成形することで筒状の流通孔区画部を本体部により鋳ぐるんで一体化しているため、製造過程で管理が必要となる中間部品点数の増大を抑制しながら比較的簡素な工程を経てエンドプレートを完成させることができる。加えて、この一体化手法によれば、先に形成される筒状の流通孔区画部の寸法精度の如何にかかわらず、流通孔区画部とそれを包含する本体部との境界位置における両部の連続性や一体性を十分に確保することができ、一体物たるエンドプレートの強度の確保や製造コストの低減を図ることができる。
請求項5の発明は、燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備えた燃料電池スタック用エンドプレートを製造する方法であって、
前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を鋳造により形成し、その後に、前記流通孔区画部の周囲に対し前記金属製の本体部を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部を前記本体部により鋳ぐるんで一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法である。
前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を鋳造により形成し、その後に、前記流通孔区画部の周囲に対し前記金属製の本体部を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部を前記本体部により鋳ぐるんで一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法である。
この方法によれば、請求項1及び2に対応する燃料電池スタック用エンドプレートを効率的に製造することができる。
請求項6の発明は、燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備えた燃料電池スタック用エンドプレートを製造する方法であって、
開口部を有する前記金属製の本体部を形成し、その後に、前記本体部の開口部内に、当該本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性素材で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を樹脂モールディング又は鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部を前記本体部により包含して一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法である。
開口部を有する前記金属製の本体部を形成し、その後に、前記本体部の開口部内に、当該本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性素材で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を樹脂モールディング又は鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部を前記本体部により包含して一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法である。
この方法によれば、請求項1,2及び3に対応する燃料電池スタック用エンドプレートを効率的に製造することができる。
請求項7の発明は、燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備えた燃料電池スタック用エンドプレートを製造する方法であって、
前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を筒状に形成し、その後に、前記筒状の流通孔区画部の周囲に対し前記金属製の本体部を鋳造により型成形することで、前記筒状の流通孔区画部を前記本体部により鋳ぐるんで一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法である。
前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を筒状に形成し、その後に、前記筒状の流通孔区画部の周囲に対し前記金属製の本体部を鋳造により型成形することで、前記筒状の流通孔区画部を前記本体部により鋳ぐるんで一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法である。
この方法によれば、請求項1及び4に対応する燃料電池スタック用エンドプレートを効率的に製造することができる。
なお、本発明において、「本体部を構成する金属」としては、アルミニウム系金属、チタン系金属、鋳鉄を例示することができる。「本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属」としては、鋳鋼、ステンレス鋼(SUS)、チタン系金属を例示することができる。「本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性樹脂」としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を例示することができる。
以上詳述したように本発明の燃料電池スタック用エンドプレートによれば、比較的簡素な製造工程により低コストで製造可能であると共に、ガス又は冷媒用の流通孔の形状設定の自由度を高めることができる。また、本発明の燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法によれば、上記本発明に係るエンドプレートを、比較的簡素な製造工程により低コストで製造することができる。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタックSは、複数の燃料電池セルC(仮想線で図示)を直列に積層したものを前後一対のエンドプレートE間に挟み込み、これらを締結具(図示略)で締め付けたものである。各エンドプレートEは複数の流通孔11を備えており、これらの流通孔11を介してスタック内の燃料電池セルCに対し、燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体が供給又は排出される。以下では、エンドプレートEのいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。
[第1実施形態]
図2〜図5は第1実施形態を示す。第1実施形態では、図2〜図4に示すような流通孔区画部品10を複数個準備し、その後、これら流通孔区画部品10を金属製の本体部20と一体化することにより、最終的には図5(b)に示すような形態のエンドプレートE1を形成している。
図2〜図5は第1実施形態を示す。第1実施形態では、図2〜図4に示すような流通孔区画部品10を複数個準備し、その後、これら流通孔区画部品10を金属製の本体部20と一体化することにより、最終的には図5(b)に示すような形態のエンドプレートE1を形成している。
先ず図2に示すように、本体部20を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属(本例ではステンレス鋼鋳鋼)を用いて、ブロック状又は直方体状の流通孔区画部品10を鋳造する。鋳造時に、流通孔区画部品10にはガス又は冷媒を流通させるための流通孔11が同時形成される。流通孔11は、流通孔区画部品10を厚さ方向(図2では上下方向)に貫通しており、この流通孔11の両端(一方を入口端とすれば他方は出口端)は、流通孔区画部品10の表面側及び裏面側に開口している。
図3及び図4は、流通孔11の入口端12が流通孔区画部品10の表面側に開口し、流通孔11の出口端13が流通孔区画部品10の裏面側に開口する様子を示す。第1実施形態の流通孔区画部品10にあっては、図3(a)〜(c)に示すように流通孔の入口端12及び出口端13が同形状でも、図4(a)〜(c)に示すように流通孔の入口端12及び出口端13が異形状でもよい。流通孔11の出入口が同形状の場合、流通孔11を区画する内壁面14a,14bは孔の中心線に沿って平行に形成される。他方、流通孔11の出入口が異形状の場合、流通孔11を区画する内壁面14a,14bは孔の中心線に対し傾斜形成され、相対向する内壁面14a,14bは互いに非平行となる。
但し、第1実施形態では、流通孔区画部品10は鋳造による型成形で作られるため、流通孔11の出入口形状が同形状か異形状か、ひいては流通孔11を区画する内壁面14a,14bが平行か非平行かに応じて鋳造時の成形型(即ち鋳型や中子)を変更するだけで、流通孔11の形状変化に容易に対応することができる。つまり、いずれの場合でも鋳造の手間及びコストに大差はなく、比較的低コストで流通孔11の形状を自由に設定することができる。
続いて図5(a)に示すように、エンドプレート本体部成形用の鋳型21(仮想線で図示)内の所定位置に上記流通孔区画部品10を配置する。そして、これらの流通孔区画部品10の周囲に対し、本体部構成用の金属(本例ではアルミニウム合金)の溶湯を供給し、金属製本体部20を鋳造により型成形する。その際、金属溶湯は各流通孔区画部品10の外壁部全体に満遍なく行き渡り、金属溶湯の熱で流通孔区画部品10の外壁部が部分的に融けて溶湯と融合する。その後、冷却することで図5(b)に示すように、ステンレス鋼鋳鋼製の流通孔区画部品10の各々がアルミニウム合金製の本体部20に鋳ぐるまれ、両者(10,20)はその境界位置で隙間を生ずることなく一体化する。
このように第1実施形態のエンドプレートE1は、
「流通孔11を有してなる流通孔区画部としての流通孔区画部品10と、その流通孔区画部品10を包含するアルミニウム合金製の本体部20とを備え、流通孔区画部品10は、本体部20を構成するアルミニウム合金よりも耐食性に優れたステンレス鋼鋳鋼で形成された鋳造品であり、先に形成された流通孔区画部品10に対して後から本体部20を鋳造により型成形することで、流通孔区画部品10が本体部20に鋳ぐるまれて一体化されている」というものである。
「流通孔11を有してなる流通孔区画部としての流通孔区画部品10と、その流通孔区画部品10を包含するアルミニウム合金製の本体部20とを備え、流通孔区画部品10は、本体部20を構成するアルミニウム合金よりも耐食性に優れたステンレス鋼鋳鋼で形成された鋳造品であり、先に形成された流通孔区画部品10に対して後から本体部20を鋳造により型成形することで、流通孔区画部品10が本体部20に鋳ぐるまれて一体化されている」というものである。
第1実施形態によれば、先に形成された流通孔区画部品10に対して後から本体部20を鋳造により型成形することで、流通孔区画部品10を本体部20に鋳ぐるみ一体化している。このため、製造過程で管理が必要となる中間部品を流通孔区画部品10のみにとどめ、比較的簡素な工程を経てエンドプレートE1を完成させることができる。
また第1実施形態によれば、先に形成される流通孔区画部品10の寸法精度の如何にかかわらず、流通孔区画部品10とそれを包含する本体部20との境界位置における両者の連続性や一体性(又は密着性)を十分に確保することができ、一体物たるエンドプレートE1の強度の確保や製造コストの低減を図ることができる。
[第2実施形態]
図6は第2実施形態を示す。第2実施形態では、図6(a)に示すような金属製の本体部32を準備し、その後、流通孔区画部31を金属製の本体部32と一体化することにより、最終的には図6(b)に示すような形態のエンドプレートE2を形成している。つまり、上記エンドプレートE1とは逆の製造手順でエンドプレートE2を形成している。
図6は第2実施形態を示す。第2実施形態では、図6(a)に示すような金属製の本体部32を準備し、その後、流通孔区画部31を金属製の本体部32と一体化することにより、最終的には図6(b)に示すような形態のエンドプレートE2を形成している。つまり、上記エンドプレートE1とは逆の製造手順でエンドプレートE2を形成している。
先ず図6(a)に示すように、複数の開口部33が厚さ方向に貫通する本体部32を、本体部構成用の金属(本例ではアルミニウム合金)を用いて鋳造する。各開口部33は、後ほど形成される流通孔区画部31を受け入れるための収容空間を提供する。
次に、予め鋳造された上記本体部32の各開口部33内に図示しない成形型を配置し、本体部32を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性樹脂(本例ではエポキシ樹脂)を用いて、各開口部33内に流通孔区画部31を樹脂モールディングにより型成形する(図6(b)参照)。その際、各流通孔区画部31には、ガス又は冷媒を流通させるための流通孔11が同時形成される。流通孔11は、流通孔区画部31を厚さ方向に貫通しており、この流通孔11の両端(一方を入口端とすれば他方は出口端)は、流通孔区画部31の表面側及び裏面側に開口している。なお、流通孔区画部31内の流通孔11についても、図3又は図4と同様の内部形状及び開口端形状を採ることができる。
樹脂モールディングの際には、溶融状態のエポキシ樹脂が各開口部33の内壁部全体に満遍なく行き渡って密着する。その後、冷却することで図6(b)に示すように、エポキシ樹脂製の流通孔区画部31の各々がアルミニウム合金製の本体部32に包含され、両者(31,32)はその境界位置で隙間を生ずることなく一体化する。
このように第2実施形態のエンドプレートE2は、
「流通孔11を有してなる流通孔区画部31と、その流通孔区画部31を包含するアルミニウム合金製の本体部32とを備え、流通孔区画部31は、本体部32を構成するアルミニウム合金よりも耐食性に優れたエポキシ樹脂で形成された樹脂成形品であり、先に形成された本体部32に対して後から流通孔区画部31を樹脂モールディングにより型成形することで、流通孔区画部31が本体部32に一体化されている」
というものである。
「流通孔11を有してなる流通孔区画部31と、その流通孔区画部31を包含するアルミニウム合金製の本体部32とを備え、流通孔区画部31は、本体部32を構成するアルミニウム合金よりも耐食性に優れたエポキシ樹脂で形成された樹脂成形品であり、先に形成された本体部32に対して後から流通孔区画部31を樹脂モールディングにより型成形することで、流通孔区画部31が本体部32に一体化されている」
というものである。
第2実施形態によれば、先に形成された本体部32に対して後から流通孔区画部31を樹脂モールディングにより型成形することで、流通孔区画部31が本体部32に一体化されている。このため、製造過程で管理が必要となる中間部品を「開口部33を有する本体部32」(単品)のみにとどめ、比較的簡素な工程を経てエンドプレートE2を完成させることができる。
また第2実施形態によれば、先に形成される本体部32における開口部33の寸法精度の如何にかかわらず、流通孔区画部31とそれを包含する本体部32との境界位置における両者の連続性や一体性(又は密着性)を十分に確保することができ、一体物たるエンドプレートE2の強度の確保や製造コストの低減を図ることができる。
更に第2実施形態によれば、上記第1実施形態と同様、流通孔区画部31は樹脂モールディングによる型成形で作られるため、流通孔11の出入口形状が同形状か異形状か、ひいては流通孔11を区画する内壁面が平行か非平行かに応じて樹脂モールディング時の成形型を変更するだけで、流通孔11の形状変化に容易に対応することができる。つまり、いずれの場合でも型成形の手間及びコストに大差はなく、比較的低コストで流通孔11の形状を自由に設定することができる。
なお、上述した第2実施形態では、流通孔区画部31を樹脂モールディングによる樹脂成形品としたが、これに代えて、流通孔区画部31を鋳造による鋳造品としてもよい。その場合、第2実施形態のエンドプレートE2は、製造手順が異なるものの、第1実施形態のエンドプレートE1と実質的に同じものになる。
[第3実施形態]
図7及び図8は第3実施形態を示す。第3実施形態では、図7に示すような流通孔区画部品41を複数個準備し、その後、これら流通孔区画部品41を金属製の本体部42と一体化することにより、最終的には図8(a)及び(b)に示すような形態のエンドプレートE3を形成している。
図7及び図8は第3実施形態を示す。第3実施形態では、図7に示すような流通孔区画部品41を複数個準備し、その後、これら流通孔区画部品41を金属製の本体部42と一体化することにより、最終的には図8(a)及び(b)に示すような形態のエンドプレートE3を形成している。
先ず図7に示すように、本体部42を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属(本例ではステンレス鋼)を用いて、円筒状の流通孔区画部品41を形成する。かかる筒状部品41は、例えばステンレス鋼製の金属板をロール加工することで得られる。流通孔区画部品41は円筒状又はパイプ状であることから、その内部空間をガス又は冷媒を流通させるための流通孔11として機能させることができ、又、その流通孔11の両端を入口端及び出口端と位置付けることができる。
続いて、上記第1実施形態と同様、エンドプレート本体部成形用の鋳型(図示略)の所定位置に上記円筒状の流通孔区画部品41を配置する。そして、これらの流通孔区画部品41の周囲に対し、本体部構成用の金属(本例ではアルミニウム合金)の溶湯を供給し、金属製本体部42を鋳造により型成形する。その際、金属溶湯は各流通孔区画部品42の周囲に満遍なく行き渡り、金属溶湯の熱で流通孔区画部品42の外壁部が部分的に融けて溶湯と融合する。その後、冷却することで図8(a)及び(b)に示すように、ステンレス鋼製の流通孔区画部品41の各々がアルミニウム合金製の本体部42に鋳ぐるまれ、両者(41,42)はその境界位置で隙間を生ずることなく一体化する。なお、第3実施形態では、図8(a)に示すように、円筒状の流通孔区画部品41の全長の約半分だけが本体部42と一体化され、残る半分は本体部42の表面から突出している。
このように第3実施形態のエンドプレートE3は、
「流通孔11を有してなる流通孔区画部としての流通孔区画部品41と、その流通孔区画部品41を包含するアルミニウム合金製の本体部42とを備え、流通孔区画部品41は、本体部42を構成するアルミニウム合金よりも耐食性に優れたステンレス鋼で円筒状に形成された円筒状部品であり、先に形成された円筒状の流通孔区画部品41に対して後から本体部42を鋳造により型成形することで、流通孔区画部品41が本体部42に鋳ぐるまれて一体化されている」というものである。
「流通孔11を有してなる流通孔区画部としての流通孔区画部品41と、その流通孔区画部品41を包含するアルミニウム合金製の本体部42とを備え、流通孔区画部品41は、本体部42を構成するアルミニウム合金よりも耐食性に優れたステンレス鋼で円筒状に形成された円筒状部品であり、先に形成された円筒状の流通孔区画部品41に対して後から本体部42を鋳造により型成形することで、流通孔区画部品41が本体部42に鋳ぐるまれて一体化されている」というものである。
第3実施形態によれば、先に形成された円筒状の流通孔区画部品41に対して後から本体部42を鋳造により型成形することで、円筒状の流通孔区画部品41を本体部42に鋳ぐるみ一体化している。このため、製造過程で管理が必要となる中間部品を円筒状の流通孔区画部品41のみにとどめ、比較的簡素な工程を経てエンドプレートE3を完成させることができる。
また第3実施形態によれば、先に形成される円筒状の流通孔区画部品41の寸法精度の如何にかかわらず、流通孔区画部品41とそれを包含する本体部42との境界位置における両者の連続性や一体性(又は密着性)を十分に確保することができ、一体物たるエンドプレートE3の強度の確保や製造コストの低減を図ることができる。
更に第3実施形態では、各流通孔区画部品41において本体部42と一体化されているのは約半分だけであり、残る半分は本体部42の表面から突出しているため、この突出部分を、外部配管を外嵌め連結するための部位として役立てることができる。
(用語)本明細書でいう「鋳造」には、砂型を用いる砂型鋳造、金型を用いるダイカスト鋳造、その他の鋳造手法が含まれる。
10…流通孔区画部品(流通孔区画部)、11…流通孔、20…金属製の本体部、31…流通孔区画部、32…金属製の本体部、33…開口部、41…筒状の流通孔区画部品(流通孔区画部)、42…金属製の本体部、S…燃料電池スタック、C…燃料電池セル、E,E1,E2,E3…エンドプレート。
Claims (7)
- 燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を具備した燃料電池スタック用エンドプレートであって、
前記流通孔を有してなる流通孔区画部と、
前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備え、
前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性素材で形成されており、
前記流通孔区画部及び前記本体部のうちの先に形成された一方に対して他方を型成形することで、前記流通孔区画部と前記本体部とが一体化されている、ことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレート。 - 前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された鋳造品であり、
前記流通孔区画部及び前記本体部のうちの先に形成された一方に対して他方を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部と前記本体部とが一体化されている、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック用エンドプレート。 - 前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性樹脂で形成された樹脂成形品であり、
先に形成された前記金属製の本体部に対して前記流通孔区画部を樹脂モールディングにより型成形することで、前記流通孔区画部が前記本体部に一体化されている、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック用エンドプレート。 - 前記流通孔区画部は、前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で筒状に形成された筒状部品であり、
前記筒状の流通孔区画部に対して前記本体部を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部が前記本体部に鋳ぐるまれて一体化されている、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック用エンドプレート。 - 燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備えた燃料電池スタック用エンドプレートを製造する方法であって、
前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を鋳造により形成し、その後に、
前記流通孔区画部の周囲に対し前記金属製の本体部を鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部を前記本体部により鋳ぐるんで一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法。 - 燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備えた燃料電池スタック用エンドプレートを製造する方法であって、
開口部を有する前記金属製の本体部を形成し、その後に、
前記本体部の開口部内に、当該本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性素材で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を樹脂モールディング又は鋳造により型成形することで、前記流通孔区画部を前記本体部により包含して一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法。 - 燃料ガス、酸化ガス又は冷却媒体を流通させるための流通孔を有してなる流通孔区画部と、前記流通孔区画部の少なくとも一部を包含する金属製の本体部とを備えた燃料電池スタック用エンドプレートを製造する方法であって、
前記本体部を構成する金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で、前記流通孔を有してなる流通孔区画部を筒状に形成し、その後に、
前記筒状の流通孔区画部の周囲に対し前記金属製の本体部を鋳造により型成形することで、前記筒状の流通孔区画部を前記本体部により鋳ぐるんで一体化したことを特徴とする燃料電池スタック用エンドプレートの製造方法。
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