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公開番号2024025614
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-26
出願番号2022182338
出願日2022-11-15
発明の名称流路部材
出願人大日本印刷株式会社
代理人個人
主分類H01M 8/0258 20160101AFI20240216BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ガス拡散層との接触抵抗を低減可能であり、かつガスの流路断面積を十分に確保可能な流路部材を提供する。
【解決手段】流路部材は、第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第1面の面内における第1方向に延在する流路部とを備え、前記流路部は、前記金属基材の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔部を含み、前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第1面における前記貫通孔部の幅は、前記第2面における前記貫通孔部の幅よりも小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を有する金属基材と、
前記金属基材の前記第1面の面内における第1方向に延在する流路部と
を備え、
前記流路部は、前記金属基材の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔部を含み、
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第1面における前記貫通孔部の幅は、前記第2面における前記貫通孔部の幅よりも小さい、流路部材。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記貫通孔部の側壁部は、前記貫通孔部の幅方向中心から外側に向かう方向に凸の湾曲形状を有する
請求項1に記載の流路部材。
【請求項3】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記貫通孔部は、前記第1面と前記第2面との間で最大幅となり、
前記貫通孔部の最大幅は、前記第2面における前記貫通孔部の幅よりも大きい
請求項1又は2に記載の流路部材。
【請求項4】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記貫通孔部は、前記第2面において最大幅となる
請求項1又は2に記載の流路部材。
【請求項5】
前記貫通孔部は、前記第1面側に位置する第1貫通孔部と、前記第1貫通孔部に連続し、前記第2面側に位置する第2貫通孔部とからなり、
前記貫通孔部の側壁部は、前記第1貫通孔部の第1側壁部と、前記第2貫通孔部の第2側壁部とを含み、
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第1側壁部と前記第2側壁部との間に角部を有する
請求項1に記載の流路部材。
【請求項6】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第2側壁部は、前記第2貫通孔部の幅方向中心から外側に向かう方向に凸の湾曲形状を有する
請求項5に記載の流路部材。
【請求項7】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第2貫通孔部は、前記第1面と前記第2面との間で最大幅となり、
前記第2貫通孔部の最大幅は、前記第2面における前記第2貫通孔部の幅よりも大きい
請求項5又は6に記載の流路部材。
【請求項8】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第2貫通孔部は、前記第2面において最大幅となる
請求項5又は6に記載の流路部材。
【請求項9】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第1貫通孔部の幅は、前記第1面から前記角部に至るまで実質的に同一である
請求項5又は6に記載の流路部材。
【請求項10】
前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第1貫通孔部の幅は、前記第1面から前記角部に向かって漸増する
請求項5又は6に記載の流路部材。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、流路部材に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
電気自動車、家庭用の小型発電システム等において固体高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell,PEFC)が用いられている。固体高分子型燃料電池は、膜電極複合体(Membrane-Electrode Assembly,MEA)及びセパレータを有する燃料電池セルを複数個並列して構成される。膜電極複合体は、一般に、固体高分子電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層(Gass Diffusion Layer,GDL)をこの順で積層した構成を有する。セパレータは、ガス拡散層に接面して設けられており、反応ガス(アノード側セパレータにおいては水素等の燃料ガス、カソード側セパレータにおいては空気(又は酸素)等の酸化剤ガス)をガス拡散層に供給するとともに、集電を行うためのものであり、微細な凹凸形状のガス流路を有する。セパレータの微細な凹凸形状は、一般に、微細凹凸成形金型を用いた金属薄板のプレス加工により形成される(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
国際公開第2015/198825号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ガス拡散層とセパレータとの接触抵抗の低減等の観点から、ガス拡散層に接触するセパレータの凸部の頂部が平坦であるのが好適とされ、流路から反応ガス(水素や空気(又は酸素))をガス拡散層に安定的に均一に供給する観点から、流路断面積を相対的に増大させるためにセパレータの凹部(凸部)の側壁部が鉛直であるのが好適とされる。
【0005】
上記特許文献1に記載されているように、微細凹凸成形金型を用いて金属薄板をプレス加工すると、製造されるセパレータのガス流路である微細な凹凸形状の凸部101の上面101Aは平坦面であり、凸部101の上面101Aに連続する側壁部102が略鉛直(凸部101の上面101Aに対して略直交)であるものの、凸部101の上面101Aと側壁部102との間に連続する肩部103が丸みを帯びている(図18参照)。丸みを帯びた肩部103はガス拡散層に接触しないため、ガス拡散層とセパレータとの接触面積が相対的に減少し、接触抵抗が相対的に高くなる。ガス拡散層とセパレータとの接触抵抗が高いほどセパレータによる集電時に発熱しやすくなり、発電効率が低下してしまうという問題がある。
【0006】
近年、燃料電池の小型化及び燃料電池における高電流密度化を達成することが求められる。燃料電池の小型化及び燃料電池における高電流密度化を達成するために、セパレータの微細な凹凸形状のピッチ(隣接する凸部101の間隔)を小さくすることが求められている。微細な凹凸形状のピッチが小さいセパレータを上記特許文献1に記載の方法で作製すると、側壁部102の角度θが大きくなってしまい、流路断面積が相対的に減少してしまう(図19参照)。
【0007】
上記課題に鑑み、本開示は、ガス拡散層との接触抵抗を低減することができ、かつガスの流路断面積を十分に確保することのできる流路部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的を達成するために、本開示の一実施形態として、第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第1面の面内における第1方向に延在する流路部とを備え、前記流路部は、前記金属基材の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔部を含み、前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記第1面における前記貫通孔部の幅は、前記第2面における前記貫通孔部の幅よりも小さい流路部材が提供される。
【0009】
本開示の一実施形態として、第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第1面の面内における第1方向に延在する流路部とを備え、前記流路部は、前記金属基材の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔部を含み、前記金属基材の厚さ方向に沿った断面視において、前記貫通孔部の側壁部は、前記貫通孔部の幅方向中心から外側に向かう方向に凸の湾曲形状を有する流路部材が提供される。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、ガス拡散層との接触抵抗を低減可能であり、かつガスの流路断面積を十分に確保可能な流路部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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