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公開番号2024071911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-27
出願番号2022182415
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 20160101AFI20240520BHJP(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することができ、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貫通孔部と、前記流路部の側壁部間を連結する連結部とを含み、前記金属基材の厚さ方向の断面を見たときに、前記流路部の前記側壁部は、前記貫通孔部の幅方向中心に向かって突出する突出部を有し、前記貫通孔部の前記突出部は、前記第1面と前記第2面との間における最小幅となる部分である。
【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貫通孔部と、前記流路部の側壁部間を連結する連結部とを含み、
前記金属基材の厚さ方向の断面を見たときに、前記流路部の前記側壁部は、前記貫通孔部の幅方向中心に向かって突出する突出部を有し、
前記貫通孔部の前記突出部は、前記第1面と前記第2面との間における最小幅となる部分である、流路部材。
続きを表示(約 620 文字)【請求項2】
前記連結部は、前記金属基材の厚さ方向の実質的に中央に位置する
請求項1に記載の流路部材。
【請求項3】
前記流路部は、複数の前記貫通孔部及び複数の前記連結部を含み、
前記複数の貫通孔部及び前記複数の連結部は、前記第1方向に交互に並列している
請求項1又は2に記載の流路部材。
【請求項4】
複数の前記流路部を備え、
前記複数の流路部は、前記金属基材の前記第1面の面内における第2方向に並列しており、
前記第2方向は、前記第1方向に直交する
請求項1又は2に記載の流路部材。
【請求項5】
前記複数の流路部の前記第2方向におけるピッチは、0.2mm~3.0mmである
請求項4に記載の流路部材。
【請求項6】
前記第1面における前記貫通孔部の開口幅は、前記第1面における前記連結部の開口幅よりも大きく、
前記貫通孔部の前記開口幅及び前記連結部の前記開口幅は、前記第1方向に直交する、前記第1面の面内における第2方向の長さである
請求項1又は2に記載の流路部材。
【請求項7】
前記金属基材の前記第1面の面内における前記第1方向に直交する第2方向に沿った断面を見たときに、前記連結部は、前記第1方向に突出する突起部を有する
請求項1又は2に記載の流路部材。

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 2,500 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8A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8B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可能な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貫通孔部と、前記流路部の側壁部間を連結する連結部とを含み、前記金属基材の厚さ方向の断面を見たときに、前記流路部の前記側壁部は、前記貫通孔部の幅方向中心に向かって突出する突出部を有し、前記貫通孔部の前記突出部は、前記第1面と前記第2面との間における最小幅となる部分である流路部材が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、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】
【0010】
図1は、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す平面図である。
図2は、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す、図1におけるA-A線切断端面図である。
図3は、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す、図1におけるB-B線切断端面図である。
図4は、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す、図1におけるC-C線断面図である。
図5Aは、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。
図5Bは、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。
図5Cは、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。
図6Aは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程を示す切断端面図である。
図6Bは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程を示す切断端面図である。
図6Cは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程を示す切断端面図である。
図6Dは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程を示す切断端面図である。
図7Aは、本開示の実施の形態における燃料電池の概略構成を示す切断端面図である。
図7Bは、本開示の実施の形態における燃料電池の概略構成を示す切断端面図である。
図8Aは、従来の燃料電池用セパレータの概略構成を示す切断端面図である。
図8Bは、従来の燃料電池用セパレータの概略構成を示す切断端面図である。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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