JP5621709B2 - 燃料電池と燃料電池用のエキスパンドメタル、およびその製造装置と製造方法 - Google Patents
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Description
燃料電池であって、
電解質膜の各膜面に電極を接合した膜電極接合体を含む発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置され、前記発電体層での発電反応に供される反応ガスの給排に関与する一対のセパレーターと、
前記発電体層と前記一対のセパレーターの少なくとも一方との間に配置され、前記セパレーターからの前記反応ガスを前記電解質膜の膜面に沿ったガス流れ方向に流す流路を形成する流路形成部材とを備え、
該流路形成部材は、
前記ガス流れ方向と交差する交差方向に沿って凹凸が交互に繰り返し並んだ凹凸の交互繰り返しを、前記交差方向に沿った前記網目状の流路をガス流路域に亘って形成する流路形成要素とし、該流路形成要素を前記ガスの流れ方向に沿って複数連設して備え、
前記ガスの流れ方向に沿ったn列(nは2以上の整数)の前記流路形成要素を、前記交差方向に沿った一方方向のズレを持って連設し、該一方方向のズレを持って連設されたn列の前記流路形成要素の連設単位を、前記ガスの流れ方向に繰り返し有し、
前記連設単位において前記ガスの流れ方向に沿って隣り合う前記流路形成要素は、前記一方方向に沿って同じズレ量spを持って連設され、該ズレ量spは、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとされている
ことを要旨とする。
燃料電池用のエキスパンドメタルであって、
凹凸が交互に繰り返し並んだ凹凸の交互繰り返しを網目状の流路を形成する流路形成要素とし、該流路形成要素を前記凹凸が繰り返される方向と交差する交差方向に沿って複数連設して備え、
前記交差方向に沿ったn列(nは2以上の整数)の前記流路形成要素を、前記凹凸が繰り返される方向に沿った一方方向のズレを持って連設し、該一方方向のズレを持って連設されたn列の前記流路形成要素の連設単位を、前記交差方向に繰り返し有し、
前記連設単位において前記交差方向に沿って隣り合う前記流路形成要素は、前記一方方向に沿って同じズレ量spを持って連設され、該ズレ量spは、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとされている
ことを要旨とする。
燃料電池用のエキスパンドメタルの製造装置であって、
金属製の板材を送り出す供給部と、
凸形状の刃部を金型幅方向に繰り返しピッチτで並べて有し、前記金型幅方向に沿った一方方向に原点位置からスライド可能に保持された金型と、
該金型を、前記供給部により送り出される前記金属製の板材に対してプレスするプレス動作を実行することで、前記板材の板幅において凹部と凸部が交互に前記繰り返しピッチτで連続した網目状の流路をプレス形成し、前記プレス動作を行うごとに、前記金型を前記一方方向のズレを持ってスライドさせるプレス部とを備え、
該プレス部は、
n回(nは2以上の整数)の前記プレス動作を繰り返す間の前記プレス動作ごとの前記金型のスライド量spを、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとし、前記n回の前記プレス動作を繰り返した後に前記金型を前記原点位置に復帰させ、前記プレス動作を新たに繰り返す
ことを要旨とする。
燃料電池用のエキスパンドメタルの製造方法であって、
金属製の板材を送り出す送り出し工程と、
凸形状の刃部を金型幅方向に繰り返しピッチτで並べて有し、前記金型幅方向に沿った一方方向に原点位置からスライド可能に保持された金型を、前記送り出される前記金属製の板材に対してプレスすることで、前記流路幅において凹部と凸部が交互に前記繰り返しピッチτで連続した網目状の流路をプレス形成するプレス工程とを備え、
該プレス工程では、
前記送り出される前記金属製の板材に対して前記金型をプレスするプレス動作を実行するごとに、前記金型を前記一方方向にスライドさせ、
n回(nは2以上の整数)の前記プレス動作を繰り返す間の前記プレス動作ごとの前記金型のスライド量spを、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとし、
該n回の前記プレス動作の繰り返し後に前記金型を前記原点位置に復帰させて、前記プレス動作を新たに繰り返す
ことを要旨とする。
30…連設単位
30a…水素供給マニホールド
30b…空気供給マニホールド
30c…水素排出マニホールド
30d…空気排出マニホールド
30e…冷却水供給マニホールド
30f…冷却水排出マニホールド
31…電解質膜
32a…カソード電極
32b…アノード電極
33a…ガス拡散層
34…MEA
35…発電体層
36…シールガスケット
40…ガス流路形成部材
40A…ガス流路形成部材
42…流路構成要素
44…凹部
46…凸部
46W…幅広の凸部
50…流路連設単位
60…ガス流路形成部材
70…セパレーター
71…カソード側セパレーター
71a…水素供給マニホールド
71b…空気供給マニホールド
71c…水素排出マニホールド
71d…空気排出マニホールド
71e…冷却水供給マニホールド
71f…冷却水排出マニホールド
72…中間セパレーター
72a…水素連通孔
72b…空気連通孔
73…アノード側セパレーター
75…空気連通孔
76…空気連通孔
80…セパレーター
95…エンドプレート
95a…水素供給マニホールド
95b…空気供給マニホールド
95c…水素排出マニホールド
95d…空気排出マニホールド
95e…冷却水供給マニホールド
95f…冷却水排出マニホールド
100…燃料電池スタック
300…刃型部
300A…刃型部
310…上刃型
310A…上刃型
312…凸刃部
320…下刃型
320A…下刃型
322…凹刃部
340…供給系
342…ローラ対
Pd…プレス箇所
Claims (9)
- 燃料電池であって、
電解質膜の各膜面に電極を接合した膜電極接合体を含む発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置され、前記発電体層での発電反応に供される反応ガスの給排に関与する一対のセパレーターと、
前記発電体層と前記一対のセパレーターの少なくとも一方との間に配置され、前記セパレーターからの前記反応ガスを前記電解質膜の膜面に沿ったガス流れ方向に流す流路を形成する流路形成部材とを備え、
該流路形成部材は、
前記ガス流れ方向と交差する交差方向に沿って凹凸が交互に繰り返し並んだ凹凸の交互繰り返しを、前記交差方向に沿った網目状の流路をガス流路域に亘って形成する流路形成要素とし、該流路形成要素を前記ガスの流れ方向に沿って複数連設して備え、
前記ガスの流れ方向に沿ったn列(nは2以上の整数)の前記流路形成要素を、前記交差方向に沿った一方方向のズレを持って連設し、該一方方向のズレを持って連設されたn列の前記流路形成要素の連設単位を、前記ガスの流れ方向に繰り返し有し、
前記連設単位において前記ガスの流れ方向に沿って隣り合う前記流路形成要素は、前記一方方向に沿って同じズレ量spを持って連設され、該ズレ量spは、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとされている
燃料電池。 - 前記流路形成要素の前記凹凸の交互繰り返しにおいて、一部の凹凸の交互並びのピッチは、残余の凹凸の交互繰り返しの前記繰り返しピッチτより大きくされている請求項1に記載の燃料電池。
- 前記繰り返しピッチτより大きくされたピッチの前記凹凸の交互並びは、前記ガス流路域の端部とされている請求項2に記載の燃料電池。
- 前記流路形成部材は、エキスパンドメタルにより形成されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃料電池。
- 燃料電池用のエキスパンドメタルであって、
凹凸が交互に繰り返し並んだ凹凸の交互繰り返しを網目状の流路を形成する流路形成要素とし、該流路形成要素を前記凹凸が繰り返される方向と交差する交差方向に沿って複数連設して備え、
前記交差方向に沿ったn列(nは2以上の整数)の前記流路形成要素を、前記凹凸が繰り返される方向に沿った一方方向のズレを持って連設し、該一方方向のズレを持って連設されたn列の前記流路形成要素の連設単位を、前記交差方向に繰り返し有し、
前記連設単位において前記交差方向に沿って隣り合う前記流路形成要素は、前記一方方向に沿って同じズレ量spを持って連設され、該ズレ量spは、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとされている
燃料電池用のエキスパンドメタル。 - 請求項5に記載の燃料電池用のエキスパンドメタルを製造するための装置であって、
金属製の板材を送り出す供給部と、
凸形状の刃部を金型幅方向に繰り返しピッチτで並べて有し、前記金型幅方向に沿った一方方向に原点位置からスライド可能に保持された金型と、
該金型を、前記供給部により送り出される前記金属製の板材に対してプレスするプレス動作を実行することで、前記板材の板幅において凹部と凸部が交互に前記繰り返しピッチτで連続した網目状の流路をプレス形成し、前記プレス動作を行うごとに、前記金型を前記一方方向のズレを持ってスライドさせるプレス部とを備え、
該プレス部は、
n回(nは2以上の整数)の前記プレス動作を繰り返す間の前記プレス動作ごとの前記金型のスライド量spを、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとし、前記n回の前記プレス動作を繰り返した後に前記金型を前記原点位置に復帰させ、前記プレス動作を新たに繰り返す
燃料電池用のエキスパンドメタルの製造装置。 - 請求項5に記載の燃料電池用のエキスパンドメタルを製造するための方法であって、
金属製の板材を送り出す送り出し工程と、
凸形状の刃部を金型幅方向に繰り返しピッチτで並べて有し、前記金型幅方向に沿った一方方向に原点位置からスライド可能に保持された金型を、前記送り出される前記金属製の板材に対してプレスすることで、前記板材の板幅において凹部と凸部が交互に前記繰り返しピッチτで連続した網目状の流路をプレス形成するプレス工程とを備え、
該プレス工程では、
前記送り出される前記金属製の板材に対して前記金型をプレスするプレス動作を実行するごとに、前記金型を前記一方方向にスライドさせ、
n回(nは2以上の整数)の前記プレス動作を繰り返す間の前記プレス動作ごとの前記金型のスライド量spを、前記繰り返しピッチτを前記連設単位における前記流路形成要素の列数nで除算したτ/nとし、
該n回の前記プレス動作の繰り返し後に前記金型を前記原点位置に復帰させて、前記プレス動作を新たに繰り返す
燃料電池用のエキスパンドメタルの製造方法。 - 前記プレス工程では、繰り返し並んだ前記凸形状の刃部の一部の刃部が残余の刃部の前記繰り返しピッチτより大きいピッチで形成された前記金型を、前記プレス動作ごとに前記一方方向にスライドさせる請求項7に記載の燃料電池用のエキスパンドメタルの製造方法。
- 前記繰り返しピッチτより大きいピッチで形成された前記刃部は、前記金型幅方向の端部とされている請求項8に記載の燃料電池用のエキスパンドメタルの製造方法。
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