燃料电池用的端板及其制造方法、以及燃料电池的制作方法
【专利说明】燃料电池用的端板及其制造方法、以及燃料电池
[0001]本申请主张基于在2014年11月12日提出申请的日本专利申请2014-229377的优先权，并将其公开的全部作为参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池用的端板及其制造方法、以及燃料电池。
【背景技术】
[0003]燃料电池为将作为发电单位的燃料电池单电池层叠多个而成的堆叠结构，在电池组两端具备端板。该端板为了产生燃料电池单电池中的电化学反应，除了涉及向燃料电池的气体的供排之外，还涉及冷却水的供排。因此，在端板设有供气体或冷却水流通的贯通孔。端板是铝这样的金属制，因此为了避免气体中的水分或冷却水的直接接触，提出了在气体供排用的贯通孔及冷却水供排用的贯通孔配置密封材料的方案(例如，参照日本特开2006-49129 号公报)。
【发明内容】
[0004]配置于贯通孔的密封材料伴随于燃料电池的使用，尤其是在贯通孔周缘的圆角部附近，发现了劣化这样的不良情况。本发明的目的在于实现对端板中的气体或冷却水的供排贯通孔进行密封件的密封材料的损伤回避。
[0005]为了实现上述的课题的至少一部分，本发明可以作为以下的方式来实施。
[0006](I)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池用的端板。该燃料电池用的端板是配置在燃料电池的端部的燃料电池用的端板，可以具备:贯通孔，贯通所述端板，供所述燃料电池中使用的燃料气体、含氧气体及冷却水中的至少一个流通；及密封件，覆盖所述贯通孔的内周面和贯通孔周围的周缘面。并且，从所述贯通孔的内周面起与周缘面相连的角部具有切削加工痕，所述切削加工痕形成为曲面加工痕与直线加工痕连续的加工痕，该曲面加工痕是从所述内周面或周缘面中的任一方的面起朝向另一方的面侧以曲面形成的加工痕，该直线加工痕是从所述曲面加工痕起到另一方的面形成的在所述贯通孔的轴向截面中为直线的加工痕。
[0007]上述方式的燃料电池用的端板利用密封材料将贯通孔的内周面和贯通孔周围的周缘面密封。在该密封材料接触的角部存在切削加工痕。该切削加工痕若是从内周面或周缘面中的任一方的面朝向另一方的面侧以曲面形成的曲面加工痕与从该曲面加工痕到另一方的面形成的在贯通孔的轴向截面中为直线的直线加工痕连续的加工痕，则直线加工痕与贯通孔的内周面倾斜地交叉，在贯通孔的内周面没有残留阶梯。即使贯通孔周围的周缘面接近或远离贯通孔的轴侧，或者即使残留切削加工痕的工具的进给在规定的公差内变动，该直线加工痕也能够在贯通孔周围的周缘面不残留阶梯的状态下以与曲面加工痕连续地延伸的方式形成。其结果是，根据上述方式的燃料电池用的端板，即使伴随于温度下降而密封材料较大地收缩，也能够避免在将贯通孔的内周面与贯通孔周围的周缘面连结的连结部位产生应力集中，因此能够避免密封材料的损伤。
[0008]使用附图，说明上述发明的作用、效果。如图8A所示，假定密封材料将在金属制的端板设置的贯通孔包括孔上下的周缘地覆盖的结构。此时，在端板和密封材料中，热膨胀率不同，因此在燃料电池的运转进展而升温之后电池温度下降这样的热循环加入时，密封材料反复进行大的膨胀和收缩。相对于此，在端板中并由于温度变化而那么产生膨胀、收缩。当这样的升温和温度下降反复进行时，在端板的贯通孔周缘的圆角部，有时会引起密封材料的损伤。了解了这样的密封件损伤如下述那样引起，而完成了本发明。端板的贯通孔如图8B示意性所示，通过满足尺寸精度等要求的加工方法、例如切削等加工而形成。加工前的端板由铸造、压铸等手法形成。因此，贯通孔周缘的圆角部和与之连续的贯通孔周壁的实际的外形形状受到加工前的端板的形成状况的影响。因此，拐角曲面所谓拐角圆角部和与之连续的孔周壁的形状由于加工前的端板的各形状而不同，根据情况而各贯通孔不同。通过切削工具将端板的角部加工成圆角形状时，由于端板形状的变动，在加工之后的贯通孔的内周面有时会产生阶梯。在这样的阶梯存在时，伴随于温度下降而密封材料较大地收缩时，在与阶梯对应的部位有时会集中应力。其结果是，清楚了以该阶梯为起点而产生密封材料的损伤。根据上述方式，在贯通孔的加工痕难以产生阶梯，因此能抑制密封材料的损伤，能改善端板的耐久性。
[0009](2)在上述方式的燃料电池用的端板中，可以的是，所述直线加工痕形成为在所述贯通孔的轴向的截面中为从所述曲面起向所述贯通孔的轴的方向的切线即直线的加工痕。这样的话，曲面加工痕与直线加工痕不弯折而平滑地连续，因此即使在两加工痕的连续部位，在密封材料也不会产生应力集中。由此，能够高实效性地避免密封材料的损伤。
[0010](3)在上述方式的燃料电池用的端板中，可以的是，所述燃料电池用的端板包括接受切削加工之前的所述贯通孔在内通过铸造而形成，所述切削加工是留下所述切削加工痕的切削加工。这样的话，也能够实现生产性提高、成本降低。
[0011 ] (4)在上述任一方式的燃料电池用的端板中，可以的是，所述直线加工痕形成为所述直线与所述贯通孔的轴交叉而构成的角度为5?45°的加工痕。这样的话，直线加工痕以5?45°的角度与贯通孔的内周面相接，与内周面相连而与周缘面的连续性也提高，能够更可靠地避免应力集中，因此密封材料的损伤回避的实效性提高。
[0012](5)根据本发明的另一方式，提供一种燃料电池。该燃料电池具备:层叠多个燃料电池单电池而成的单电池组；及在该单电池组的单电池层叠方向的端部配置的上述任一方式的端板。在上述方式的燃料电池中，具有能够避免密封材料的损伤的端板，因此能够实现作为燃料电池的耐久性的提高、电池寿命的长寿命化。而且，根据上述方式的燃料电池，只要在现有的燃料电池中置换端板即可，因此能够降低其制造成本。
[0013](6)根据本发明的又一方式，提供一种燃料电池用的端板的制造方法。该制造方法是配置在燃料电池的端部的燃料电池用的端板的制造方法，可以包括:设置贯通孔的工序，所述贯通孔贯通所述端板，供所述燃料电池中使用的燃料气体、含氧气体及冷却水中的至少一个流通；对从所述贯通孔的内周面起与贯通孔周围的周缘面相连的角部进行切削加工的切削工序；及在所述切削加工后的角部、贯通孔的内周面及周缘面配置密封构件的工序。并且，作为所述切削工序中使用的切削工具，通过如下切削工具来对燃料电池用端板进行切削:该切削工具具备曲面加工部和直线加工部，该曲面加工部从所述内周面或周缘面中的任一方的面起朝向另一方的面侧形成曲面加工痕，该直线加工部从所述曲面加工痕起到另一方的面形成直线加工痕。根据上述方式的燃料电池用的端板的制造方法，能抑制将贯通孔的内周面与贯通孔周围的周缘面连结的连结部位的应力集中而能够容易地制造可避免密封材料的损伤的端板。
[0014]需要说明的是，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以作为燃料电池用的端板的制造方法、燃料电池的制造方法、或端板制造用的切削刀具的方式实现。
【附图说明】
[0015]图1是表示作为本发明的实施方式的燃料电池的结构的概略立体图。
[0016]图2A是图1的沿着2-2线剖视表示的说明图，图2B是其圆角部放大图。
[0017]图3A是针对冷却水供给孔的周边而表示端板的切削的情况的说明图，图3B是其圆角部放大图。
[0018]图4是概略地表示基于拐角切削工具进行的各供排贯通孔的切削的情况的说明图。
[0019